KR100632659B1 - White light emitting diode - Google Patents

Abstract

Translated fromKorean

본 발명은 백색 발광 다이오드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 430㎚ 내지 530㎚의 파장의 광을 흡수하여 적색광 및 녹황색광을 방출하는 여기 발광 특성을 갖는 가넷계 형광체로 이루어진 백색 발광 다이오드에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a white light emitting diode, and more particularly, to a white light emitting diode comprising a garnet-based phosphor having an excitation light emission characteristic of absorbing light having a wavelength of 430 nm to 530 nm to emit red light and green yellow light.

본 발명에 따른 백색 발광 다이오드는 발광 파장이 430㎚ 내지 530㎚인 발광 다이오드 칩상에 소정의 자체 점도를 갖는 에폭시 수지를 도포하고, 상기 액상 에폭시 수지에 Cr³⁺ 이온과, Tb³⁺및 Tm³⁺ 이온으로 활성화된 가넷계 형광체를 분포시켜 백색광을 구현한다.In the white light emitting diode according to the present invention, an epoxy resin having a predetermined self viscosity is coated on a light emitting diode chip having an emission wavelength of 430 nm to 530 nm, and Cr³⁺ ions, Tb³⁺ and Tm³ are applied to the liquid epoxy resin. White light is realized by distributing the garnet-based phosphor activated by⁺ ions.

Cr³⁺ 이온으로 활성화된 가넷계 형광체는 Y, Gd로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소와, Al, Ga로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소를 포함하는 Cr³⁺ 이온으로 활성화된 적색 여기 발광 특성을 갖는다.Cr³⁺ ion-garnet fluorescent material activated by the Y, Cr and at least one element selected from the group consisting of from the group consisting of Gd with at least one element, Al, Ga³⁺ ion selected activated red light emission with an excitation Has characteristics.

Tb³⁺및 Tm³⁺ 이온으로 활성화된 가넷계 형광체는 Y, Gd로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소와, Al, Ga로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소를 포함하는 Tb³⁺및 Tm³⁺ 이온으로 활성화된 녹황색 여기 발광 특성을 갖는다.Activated by Tb³⁺ and Tm³⁺ ion-garnet-base phosphor is Y, at least one element selected from the group consisting of Gd, Al, Ga Tb³⁺ and Tm and at least one element selected from the group consisting of^{3 It} has a green-yellow excitation luminescence property activated with⁺ ions.

백색 발광 다이오드, 청색 발광 다이오드 칩, Cr, Tm, 및 Tb를 활성이온으로 사용하는 가넷계 형광체Garnet-based phosphors using white light emitting diodes, blue light emitting diode chips, Cr, Tm, and Tb as active ions

Description

Translated fromKorean

백색 발광 다이오드{White Light Emitting Diode}White Light Emitting Diode

도 1은 본 발명에 따른 칩형 백색 발광 다이오드 일예의 구조를 개략적으로 도시하는 종단면도;1 is a longitudinal sectional view schematically showing the structure of an example of a chipped white light emitting diode according to the present invention;

도 2는 본 발명에 따른 탑형 백색 발광 다이오드 일예의 구조를 개략적으로 도시하는 종단면도;2 is a longitudinal sectional view schematically showing the structure of an example of a tower white light emitting diode according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 램프형 백색 발광 다이오드 일예의 구조를 개략적으로 도시하는 종단면도;3 is a longitudinal sectional view schematically showing the structure of one example of a lamp type white light emitting diode according to the present invention;

도 4는 460㎚의 파장을 흡수하여 여기발광 되는 Cr³⁺의 스펙트럼;4 is a spectrum of Cr^{3+ that} is excited by absorbing a wavelength of 460 nm;

도 5는 460㎚의 파장을 흡수하여 여기발광 되는 Tb³⁺, Tm³⁺의 조성비에 따른 스펙트럼;5 is a spectrum according to the composition ratio of Tb³⁺ and Tm^{3+ that} are excited and absorbed at a wavelength of 460 nm;

도 6는 CIE 색도 좌표.6 is a CIE chromaticity coordinate.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1a, 1b, 1c : 인쇄 회로 기판, 리드 프레임, 리드 단자1a, 1b, 1c: printed circuit board, lead frame, lead terminal

2 : 발광 다이오드 칩 11 : 전극2: light emitting diode chip 11: electrode

3 : 몰드부 4 : 형광체3: mold part 4: phosphor

본 발명은 백색 발광 다이오드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액상 에폭시 수지에 Cr, Tm 및 Tb를 활성이온으로 하는 가넷계 형광체를 혼합함으로써 아주 넓은 파장의 스펙트럼을 갖도록 하여 우수한 색 안정성을 확보하고 색도도, 피크 에미션 파장 등을 향상시킨 백색 발광 다이오드에 관한 것이다.The present invention relates to a white light emitting diode, and more particularly, by mixing garnet-based phosphors having Cr, Tm and Tb as active ions in a liquid epoxy resin to have a very broad wavelength spectrum to ensure excellent color stability and chromaticity diagram. The present invention relates to a white light emitting diode having improved peak emission wavelength and the like.

일반적으로, 백색 발광 다이오드는 화합물 반도체의 P·N-접합 다이오드로 전압을 인가하여 빛을 발광하는 발광소자로서, 일반적으로 단일칩 또는 멀티칩을 사용하여 백색광을 구현할 수 있다.In general, a white light emitting diode is a light emitting device that emits light by applying a voltage to a P-N-junction diode of a compound semiconductor. In general, a white light may be implemented using a single chip or a multi-chip.

멀티칩을 사용하여 백색광을 구현하는 경우, 일반적으로 적, 녹, 청색의 발광원으로 각각의 발광 다이오드를 사용함으로써 색의 연색성은 매우 뛰어나지만, 적, 녹, 청색의 휘도차에 따른 색혼합이 용이하지 않고, 각각의 칩마다 동작 전압이 불균일하며, 주변 온도에 따라 각각의 칩이 출력이 변하여 색 좌표가 달라진다는 등의 많은 문제점이 발생한다.In case of implementing white light using multi-chip, the color rendering of color is very good by using each light emitting diode as red, green, and blue light emitting sources, but color mixing due to luminance difference of red, green, and blue is very good. It is not easy, and the operation voltage is non-uniform for each chip, and many problems occur such that the output of each chip changes according to the ambient temperature and the color coordinates change.

한편, 단일칩의 경우, 화합물 반도체의 발광 소자와 형광체를 결합하여 백색광을 구현하는데, 상기 발광 소자는 청색광을 방출하고, 형광체는 상기 청색광을 여기광원으로 이용하며 상기 여기광의 일부를 흡수하여 파장을 변환시킨다.On the other hand, in the case of a single chip, the light emitting device and the phosphor of the compound semiconductor are combined to implement white light, wherein the light emitting device emits blue light, and the phosphor uses the blue light as an excitation light source and absorbs a part of the excitation light to change the wavelength. Convert

이와 같은 파장 변환광과 여기광이 혼합되어 백색광이 구현되고, 상기 형광체로는 흡수한 광의 파장과는 다른 황색광을 발광하는 이트륨 알루미늄 가넷계 형광체(YAG)가 일반적으로 사용된다.Such wavelength-converted light and excitation light are mixed to realize white light. As the phosphor, yttrium aluminum garnet-based phosphor (YAG) that emits yellow light different from the wavelength of absorbed light is generally used.

그러나, 청색과 황색광과의 파장 간격이 넓어서 색 분리로 인해 섬광 효과(Halo effect)를 일으키기 쉽고, 발광 스펙트럼의 영역이 매우 좁아 색좌표가 동일한 백색 발광 다이오드를 양산하기 어렵다.However, since the wavelength interval between blue and yellow light is wide, it is easy to cause a halo effect due to color separation, and it is difficult to mass-produce a white light emitting diode having the same color coordinate because the area of the emission spectrum is very narrow.

상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은, 적색 여기 발광 특성과 녹황색 여기 발광 특성을 갖는 가넷 계열의 형광체로 발광 다이오드 칩으로부터 방출되는 일부광의 파장을 변환시킴으로써, 색안전성을 향상시키고, 균일한 백색을 구현하며 백색 발광 다이오드의 색도도 및 피크 에미션 등을 향상시키는데 있다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to improve the color safety and uniformity by converting the wavelength of some light emitted from the light emitting diode chip into a garnet series phosphor having red excitation light emission characteristics and green yellow excitation light emission characteristics. It implements one white and improves chromaticity and peak emission of a white light emitting diode.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 백색 발광 다이오드는 발광 다이오드 칩과, 상기 발광 다이오드 칩을 봉지하는 에폭시 수지와, 발광 다이오드 칩으로부터 방출된 광을 흡수하여 파장 변환시키는 형광체를 구비한 백색 발광 다이오드에 있어서; 발광 파장이 430㎚ 내지 530㎚인 발광 다이오드 칩상에 소정의 자체 점도를 갖는 에폭시 수지를 도포하고, 상기 액상 에폭시 수지에 Cr³⁺ 이온으로 활성화된 가넷계 형광체와, Tb³⁺및/또는 Tm³⁺ 이온으로 활성화된 가넷계 형광체를 분포시킨 것이다.In order to achieve this object, a white light emitting diode according to the present invention is a white light emitting diode having a light emitting diode chip, an epoxy resin encapsulating the light emitting diode chip, and a phosphor for absorbing and converting wavelengths of light emitted from the light emitting diode chip. In a diode; Applying an epoxy resin having a predetermined self viscosity on a light emitting diode chip having a light emission wavelength of 430 nm to 530 nm, and garnet-based phosphor activated by Cr³⁺ ions to the liquid epoxy resin, Tb³⁺ and / or Tm³ The garnet-based phosphor activated by⁺ ions is distributed.

바람직하게, Cr³⁺ 이온으로 활성화된 가넷계 형광체는 Y, Gd로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소와, Al, Ga로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소를 포함하는 Cr³⁺ 이온으로 활성화된 적색 여기 발광 특성을 갖는다.Preferably, Cr³⁺ ion-garnet fluorescent material activated by the activation by Y, Cr³⁺ ions comprising at least one at least one element selected from the group consisting of elements with, Al, Ga selected from the group consisting of Gd Red excitation light emission characteristics.

보다 바람직하게, Tb³⁺및/또는 Tm³⁺ 이온으로 활성화된 가넷계 형광체는 Y, Gd로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소와, Al, Ga로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소를 포함하는 Tb³⁺및/또는 Tm³⁺ 이온으로 활성화된 녹황색 여기 발광 특성을 갖는다.More preferably, the garnet-based phosphor activated by Tb³⁺ and / or Tm³⁺ ions comprises at least one element selected from the group consisting of Y and Gd, and at least one element selected from the group consisting of Al and Ga. Green-yellow excited luminescence properties activated with Tb³⁺ and / or Tm³⁺ ions.

더 바람직하게, 형광체의 일반식은 (Y_1-pGd_p)₃(Al_1-x-yGa_xCr_y)₅O₁₂이고, 단, 0≤p≤0.9, 0≤x≤0.99, 0.001≤y≤0.1 또는, (Y_1-x-a-bGd_xTb_aTm_b)₃(Al_1-yGa_y)₅O₁₂이고, 단, 0≤x≤1.0, 0≤y≤1.0, 0≤a≤0.1, 0≤b≤0.03, a+b>0 이며, 바람직하게 a≒0.05이면 b=0 이고, b≒0.05이면 a=0이다.More preferably, the general formula of the phosphor is (Y_1-p Gd_p )₃ (Al_1-xy Ga_x Cr_y )₅ O₁₂ , provided that 0 ≦ p ≦ 0.9, 0 ≦_x ≦ 0.99, 0.001 ≦_y ≦ 0.1 or, (Y_1-xab Gd_x Tb_a Tm_b )₃ (Al_1-y Ga_y )₅ O₁₂ , provided that 0 ≦ x ≦ 1.0, 0 ≦_y ≦ 1.0, 0 ≦ a ≦ 0.1, 0 ≦ b ≦ 0.03, a + b> 0, preferably b = 0 if a ≒ 0.05, and a = 0 for b ≒ 0.05.

본 발명에 따른 백색 발광 다이오드는 하기에서 첨부도면을 참조하여 상세히 설명된다.The white light emitting diode according to the present invention is described in detail below with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 칩, 탑 및 램프형 백색 발광 다이오드 일예의 구조를 개략적으로 도시하는 종단면도이고, 도 4 및 도 5는 460㎚의 파장을 흡수하여 여기발광 되는 Cr³⁺ 과, Tb³⁺, Tm³⁺의 조성비에 따른 스펙트럼이며, 도 6은 CIE 색도 좌표이다.1 to 3 are longitudinal cross-sectional views schematically showing the structure of an example of a chip, a tower, and a lamp type white light emitting diode according to the present invention, and FIGS. 4 and 5 are Cr³⁺ which are excited by absorbing a wavelength of 460 nm. And Tb³⁺ and Tm³⁺ according to the composition ratio, and FIG. 6 is the CIE chromaticity coordinates.

본 발명에 따른 백색 발광 다이오드는, 도 1 내지 도 3에서 도시된 바와 같이, 수용기(12)가 별도로 부착된 인쇄 회로 기판(1a), 리드 프레임(1b) 또는 반사컵(12)이 상부에 형성된 리드 단자(1c)와, 발광 파장이 430㎚ 내지 530㎚인 발광 다이오드 칩(2)과, 상기 발광 다이오드 칩을 봉지하는 몰드부(3)로 이루어진다.In the white light emitting diode according to the present invention, as shown in FIGS. 1 to 3, the printed circuit board 1a, thelead frame 1b, or thereflective cup 12 having thereceiver 12 attached thereto are formed thereon. Thelead terminal 1c, the lightemitting diode chip 2 whose emission wavelength is 430 nm-530 nm, and themold part 3 which seals the said light emitting diode chip are comprised.

상기 몰드부(3)는 소정의 자체 점도를 갖고 상기 수용기 또는 반사컵(12) 내부에 주입되는 액상 에폭시 수지에 디스펜서등에 의해 형광체(4)를 포팅(potting)하거나 또는 미리 혼합한 후 수용기등에 주입하여 소정 온도에서 일정 시간동안 경화시킴으로써 형성된 것이다.Themold part 3 has a predetermined self-viscosity and pots thephosphor 4 by a dispenser or the like into a liquid epoxy resin which is injected into the container or the reflectingcup 12, and then mixes thephosphor 4 into a container or the like. It is formed by curing for a predetermined time at a predetermined temperature.

이 때, 상기 형광체(4)는 발광 다이오드 칩(2)으로부터 방출된 광을 흡수하여 파장 변환시키는 Cr³⁺ 이온으로 활성화된 가넷계 형광체와, Tb³⁺및/또는 Tm³⁺ 이온으로 활성화된 가넷계 형광체이다.In this case, thephosphor 4 is a garnet-based phosphor activated by Cr³⁺ ions for absorbing and wavelength converting light emitted from the lightemitting diode chip 2, and activated with Tb³⁺ and / or Tm³⁺ ions. Garnet-based phosphor.

이와 같은, 형광체(4)는 일반적으로 임자 결정(host lattice)과 적절한 위치에 불순물이 혼입된 활성이온(activator)으로 구성되는데, 활성이온들의 역할은 발광과정에 관여하는 에너지 준위를 결정함으로써 발광 색을 결정하며, 그 발광색은 결정구조 내에서 활성이온이 갖는 기저상태와 여기상태의 에너지 차(Energy gap)에 의해 결정된다.Thephosphor 4 is generally composed of a host lattice and an activator in which impurities are incorporated at appropriate positions. The role of the active ions is to emit light by determining the energy level involved in the light emission process. The emission color is determined by the energy gap between the ground state and the excited state of the active ion in the crystal structure.

활성이온을 갖는 형광체가 갖는 발광 중심색은 궁극적으로 활성 이온들의 전자 상태 즉, 에너지 준위에 의해 결정된다.The emission center color of the phosphor having the active ion is ultimately determined by the electronic state of the active ions, that is, the energy level.

Tb³⁺ 이온의 경우에는, 임자결정 내에서 5D → 7F 천이가 가장 용이하여 녹황색 발광현상이 나타내고, Tm³⁺ 이온은 청색 발광 현상을 나타내며, Cr³⁺이온은 적색 발광현상을 나타낸다.In the case of Tb³⁺ ions, the transition from 5D to 7F is most easily performed in the ferrite crystal, resulting in greenish yellow luminescence, Tm³⁺ ions exhibit blue luminescence, and Cr³⁺ ions exhibit red luminescence.

본 발명에 따른 적색 여기 발광 특성을 갖는 형광체(4)는 Y, Gd로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소와, Al, Ga로 이루어진 그룹에서 선택된 적어 도 하나의 원소를 포함하고 Cr³⁺이온으로 활성화된 가넷(Garnet)계 형광체이다.Thephosphor 4 having the red excitation light emission characteristic according to the present invention comprises at least one element selected from the group consisting of Y and Gd, and at least one element selected from the group consisting of Al and Ga and is formed of Cr³⁺ ions. Activated Garnet-based phosphor.

상기 형광체의 일반식은 (Y_1-pGd_p)₃(Al_1-x-yGa_xCr_y)₅O₁₂로 표시될 수 있고, 단 0≤p≤0.9, 0≤x≤0.99, 0.001≤y≤0.1이며, 바람직하게 p≒0.2, x≒0.001, y≒0.005이다.The general formula of the phosphor may be represented by (Y_1-p Gd_p )₃ (Al_1-xy Ga_x Cr_y )₅ O₁₂ , except that 0 ≦ p ≦ 0.9, 0 ≦ x ≦ 0.99, and 0.001 ≦ y ≦. 0.1, preferably p ≒ 0.2, x ≒ 0.001, and y ≒ 0.005.

그리고, 녹황색 여기 발광 특성을 갖는 형광체(4)도 Y, Gd로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소와, Al, Ga로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소를 포함하고 Tb³⁺및/또는 Tm³⁺ 이온으로 활성화된 가넷(Garnet)계 형광체이다.In addition, thephosphor 4 having green-yellow excitation light emission characteristics also includes at least one element selected from the group consisting of Y and Gd, and at least one element selected from the group consisting of Al and Ga, and includes Tb³⁺ and / or Tm^{3. It} is a Garnet-based phosphor activated by⁺ ion.

상기 녹황색 여기 발광 특성을 갖는 형광체의 일반식은 (Y_1-x-a-bGd_xTb_aTm_b)₃(Al_1-yGa_y)₅O₁₂이고, 단, 0≤x≤1.0, 0≤y≤1.0, 0≤a≤0.1, 0≤b≤0.03, a+b>0 이고, 바람직하게 a≒0.05이면 b=0이고, 또는 b≒0.05이면 a=0이다.The general formula of the phosphor having green yellow excitation light emission characteristics is (Y_1-xab Gd_x Tb_a Tm_b )₃ (Al_1-y Ga_y )₅ O_12, where 0 ≦ x ≦ 1.0 and 0 ≦_y ≦ 1.0 , 0 ≦ a ≦ 0.1, 0 ≦ b ≦ 0.03, a + b> 0, preferably b = 0 if a ≒ 0.05, or a = 0 if b ≒ 0.05.

본 발명에 따른 형광체(4)는 Y원소를 포함하는 물질과, Al원소를 포함하는 물질과, Y을 치환하는 Gd, Tb 및 Tm과, Al을 치환하는 Ga, Cr가 소정 몰량만큼 혼합되도록 BaF, NH₄F등의 융제를 함께 섞어 잘 혼합한 후, 1300℃내지 1800℃정도의 온도에서 바람직하게, 2시간에서 5시간동안 가열하여 반응시키면 생산될 수 있다.Phosphor 4 according to the present invention is a BaF so that a material containing a Y element, a material containing an Al element, Gd, Tb and Tm for substituting Y, Ga, Cr for substituting Al mixed by a predetermined molar amount After mixing the wells, such as NH₄ F, and mixing well, it can be produced by heating the reaction at a temperature of about 1300 ℃ to 1800 ℃, preferably for 2 to 5 hours.

한편, Cr³⁺이온으로 활성화된 가넷계 형광체(4)는, 도 4에서 도시된 바와 같이, 430㎚-530㎚의 파장을 흡수하여 580㎚-720㎚ 파장의 적색으로 여기 발광되고, 예를 들어, 460㎚파장의 광을 흡수하는 경우, 그 피크치의 파장은 712㎚이다.On the other hand, the garnet-basedphosphor 4 activated with Cr³⁺ ions, as shown in Fig. 4, absorbs the wavelength of 430nm-530nm and is excited to emit red light at the wavelength of 580nm-720nm, for example. For example, when absorbing light of 460 nm wavelength, the wavelength of the peak value is 712 nm.

이에 따라, 상기 가넷계 형광체에 의해 발광 다이오드 칩(2)에서 발광된 광 은 장파장으로의 쉬프트가 이루어져 충분한 적색광을 나타낸다.As a result, the light emitted from the lightemitting diode chip 2 by the garnet-based phosphor is shifted to a long wavelength to display sufficient red light.

또한, 도 5에서 도시된 바와 같이, Tb³⁺ 및 Tm³⁺ 이온으로 활성화된 가넷계 형광체(4)는 430㎚-530㎚의 파장을 흡수하여 550㎚-570㎚ 파장의 녹황색으로 여기 발광되고, 그 피크치의 파장은 Tb³⁺ 및 Tm³⁺ 이온의 몰분량에 따라 조금씩 다르나 대략 544㎚이다.In addition, as shown in FIG. 5, the garnet-basedphosphor 4 activated with Tb³⁺ and Tm³⁺ ions absorbs wavelengths of 430 nm-530 nm and emits excitation light with greenish yellow of 550 nm-570 nm wavelength. The wavelength of the peak value is approximately 544 nm although it varies slightly depending on the molar amount of Tb³⁺ and Tm³⁺ ions.

만약 적절하다면, 활성제로 쓰이는 Cr³⁺이온, Tb³⁺ 및 Tm³⁺ 이온외에, 소량의 다른 첨가물, 특히 빛의 강도를 높일 수 있는 Li 이온, Ce 이온, B 이온 등을 소정 비율로 추가할 수도 있다.If appropriate, in addition to Cr³⁺ ions, Tb³⁺ and Tm³⁺ ions used as activators, small amounts of other additives, especially Li ions, Ce ions, and B ions, which can increase the intensity of light, may be added at a predetermined rate. It may be.

그리고, Cr³⁺이온으로 활성화된 가넷계 형광체(4)에 의해 파장변환된 광은 도 6의 CIE 색도 좌표상에서 x= 0.5806, y= 0.2894의 좌표값을 갖고, Tb³⁺ 및 Tm³⁺ 이온으로 활성화된 가넷계 형광체(4)에 의해 파장변환된 광은 상기 색도 좌표상에서 x= 0.368, y= 0.539의 좌표값을 갖는다.Light converted by the garnet-basedphosphor 4 activated with Cr³⁺ ions has a coordinate value of x = 0.5806 and y = 0.2894 on the CIE chromaticity coordinate of FIG. 6, and Tb³⁺ and Tm³⁺ ions. The light wavelength-converted by the garnet-basedphosphor 4 activated by has a coordinate value of x = 0.368 and y = 0.539 on the chromaticity coordinates.

따라서, 발광 다이오드 칩으로부터 방출된 청색광과, Cr³⁺이온으로 활성화된 가넷계 형광체(4)에 의해 파장변환된 적색광과, Tb³⁺ 및/또는 Tm³⁺ 이온으로 활성화된 가넷계 형광체(4)에 의해 파장변환된 녹황색광을 조합하여 만들어 낼 수 있는 색의 영역은 적색, 청색, 녹황색의 세가지 색이 만드는 삼각형 내부이고, 이에 따라 백색광이 구현된다.Therefore, blue light emitted from the light emitting diode chip, red light wavelength-converted by thegarnet phosphor 4 activated with Cr³⁺ ions, andgarnet phosphor 4 activated with Tb³⁺ and / or Tm³⁺ ions. The area of the color that can be produced by combining the wavelength of green-yellow light converted by) is inside the triangle made by three colors of red, blue, and green-yellow.

즉, 사람의 눈에는 적색과 청색과 녹황색의 중심에 위치한 파장대 즉, 백색광이 본 발명에 따른 발광 다이오드로부터 방출되는 것과 같이 보여지고, 발광 스펙트럼의 영역이 매우 넓어 색좌표가 동일한 백색 발광 다이오드의 양산과 색조절이 용이하다.That is, in the human eye, the wavelength band located at the center of red, blue, and green yellow, that is, white light is seen as emitted from the light emitting diode according to the present invention, and the area of the emission spectrum is very wide so that the mass production of the white light emitting diode having the same color coordinates and Easy to adjust color

이와 같은, 형광체(4)들은 액상 에폭시 수지에 대하여 중량당 3％-50％사이의 범위로 골고루 혼합되어, 수용기 또는 반사컵(12)내부에 주입된다.As such, thephosphors 4 are evenly mixed in the range of 3% -50% per weight with respect to the liquid epoxy resin and injected into the receiver or the reflectingcup 12.

본 발명에 따른 칩 및 탑형 백색 발광 다이오드 제작 방법은 바람직한 일실시예에 따라 하기에서 상세하게 설명된다.Chip and tower white light emitting diode manufacturing method according to the present invention will be described in detail below according to a preferred embodiment.

액상의 에폭시를 수용할 수 있도록 에폭시 수용기(12) 또는 반사기가 별도로 형성된 인쇄 회로 기판(1a) 또는 리드 프레임(1b)의 내부에 발광 다이오드 칩(2)을 실장한다.The light emittingdiode chip 2 is mounted inside the printed circuit board 1a or thelead frame 1b in which theepoxy receptor 12 or the reflector is separately formed to accommodate the liquid epoxy.

상기 발광 다이오드 칩(2)은 일반적으로 도전성인 Ag-페이스트에 의해 전극(11)상에 고정하고, 전극들(11)과 발광 다이오드 칩(2)은 와이어를 이용하여 전기적으로 연결한다.The light emittingdiode chip 2 is fixed on theelectrode 11 by a generally conductive Ag paste, and theelectrodes 11 and the light emittingdiode chip 2 are electrically connected using a wire.

와이어 본딩후, 액상 실리콘 또는 액상 에폭시등을 상기 에폭시 수용기(12) 또는 반사기 내부에 충진하고, 디스펜서등으로 형광체(4)를 에폭시 내에 포팅하여 소정 온도 및 시간동안 경화시키거나, 또는 형광체(4)를 액상 에폭시에 혼합하여 칩상부에 도팅한 후 경화시킨다.After wire bonding, liquid silicone or liquid epoxy is filled into theepoxy receptor 12 or the reflector, and thephosphor 4 is potted in the epoxy with a dispenser or the like to cure for a predetermined temperature and time, or thephosphor 4 Is mixed with the liquid epoxy, doped onto the chip and cured.

한편, 램프형 백색 발광 다이오드는 선단에 광반사용 반사컵(12)이 형성된 일측 리드 단자(1c)에 발광 다이오드 칩(2)을 실장하여 상기 반도체 칩(2)과 타측 리드 단자(1c)를 와이어로 연결한 후, 상기 반사컵(12)의 내부에만 투명 또는 반투명 액상 수지를 도포하고, 상기 액상 수지내에 형광체(4)를 포팅(potting)한후, 소정 시간동안 경화시켜 몰드부(3)를 형성한다.On the other hand, in the lamp type white light emitting diode, the light emittingdiode chip 2 is mounted on onelead terminal 1c having a light reflectingreflection cup 12 formed at a tip thereof to wire thesemiconductor chip 2 and theother lead terminal 1c. After connecting to, the transparent or semi-transparent liquid resin is applied only to the inside of thereflective cup 12, thephosphor 4 in the liquid resin (potting), and cured for a predetermined time to form a mold portion (3) do.

이후, 리드 단자들(1c)을 반사컵(12)이 하향되도록 180°방향 변환하여, 소정 형태를 가진 성형용 틀(미도시)에 상기 리드 단자들의 선단부를 삽입하여 일정 시간 경화시켜, 렌즈 역할을 하는 외주 몰드부(5)를 형성한다.Thereafter, thelead terminals 1c are rotated by 180 ° so that thereflective cup 12 is downward, and the leading ends of the lead terminals are inserted into a molding frame (not shown) having a predetermined shape and cured for a predetermined time. Anouter mold portion 5 is formed.

이 때, 색변환을 위하여 상기 발광 다이오드 칩(2)으로부터 방출되는 광에 의해 여기 발광되는 형광체(4)는 반사컵(12) 내부에만 도포되고, 외주 몰드부(5)는 발광 다이오드 칩(2)에서 방출된 빛의 투과율을 향상시키기 위해 투명 에폭시 수지가 사용된다.At this time, thephosphor 4 which is excited by light emitted from the light emittingdiode chip 2 for color conversion is applied only to the inside of the reflectingcup 12, and theouter mold part 5 is the light emittingdiode chip 2. Transparent epoxy resin is used to improve the transmittance of light emitted from

이후, 소정 온도의 오븐에 상기 리드 단자(1c)를 삽입하여 상기 에폭시를 소정 시간동안 경화시킨 후, 개별 발광 다이오드로 분리한다.Thereafter, thelead terminal 1c is inserted into an oven at a predetermined temperature to cure the epoxy for a predetermined time, and then separated into individual light emitting diodes.

이와 같은 과정을 통해 형성된 백색 발광 다이오드에 있어서, 전류가 인가되어 청색 발광 다이오드 칩(2)으로부터 단파장의 청색광이 방출되면, 일부의 빛은 몰드부(3)를 그대로 통과하고, 일부의 빛은 가넷계 형광체(4)에 흡수되어 적색 및 녹황색으로 파장 변환되어, 상기 청색광과 적색광 및 녹황색광의 혼합색인 백색이 발현된다.In the white light emitting diode formed through the above process, when a current is applied to emit short-wavelength blue light from the blue light emittingdiode chip 2, some light passes through themold part 3 as it is, and some light is garnet. Absorbed by thesystem phosphor 4 and wavelength-converted to red and greenish yellow, the white color which is a mixed color of the said blue light, red light, and greenish yellow light is expressed.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 백색 발광 다이오드는 액상 상태의 에폭시에 적색 및 녹황색 여기 발광 특성을 갖는 가넷계 형광체를 분포시켜 상기 발광 다이오드 칩을 몰딩함으로써, 발광 스펙트럼의 영역이 넓어져 구현되는 백색의 색안정성이 향상된다.As described above, the white light emitting diode according to the present invention is formed by dispersing a garnet-based phosphor having red and green yellow excitation light emission characteristics in a liquid phase epoxy and molding the light emitting diode chip, thereby realizing a wider emission spectrum area. White color stability is improved.

또한, 적색 및 녹황색 여기 발광 특성을 갖는 가넷계 형광체를 사용하기 때문에 백색 발광 다이오드의 색도도 및 피크 에미션 등을 향상시키는데 있다.
In addition, since garnet-based phosphors having red and green yellow excitation light emission characteristics are used, the chromaticity diagram, peak emission and the like of the white light emitting diode are improved.

Claims (5)

Translated fromKorean

발광 다이오드 칩과, 상기 발광 다이오드 칩을 봉지하는 에폭시 수지와, 발광 다이오드 칩으로부터 방출된 광을 흡수하여 파장 변환시키는 형광체를 구비한 백색 발광 다이오드에 있어서,A white light emitting diode comprising a light emitting diode chip, an epoxy resin encapsulating the light emitting diode chip, and a phosphor for absorbing and wavelength converting light emitted from the light emitting diode chip,발광 파장이 430㎚ 내지 530㎚인 발광 다이오드 칩상에 소정의 자체 점도를 갖는 에폭시 수지를 도포하고, 상기 액상 에폭시 수지에 Cr³⁺ 이온으로 활성화된 가넷계 형광체와, Tb³⁺또는 Tm³⁺ 이온 중 적어도 하나의 이온으로 활성화된 가넷계 형광체를 분포시킨 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드.Applying an epoxy resin having a predetermined self viscosity on a light emitting diode chip having a light emission wavelength of 430 nm to 530 nm, and garnet-based phosphors activated with Cr³⁺ ions and Tb³⁺ or Tm³⁺ ions on the liquid epoxy resin A white light emitting diode comprising a garnet-based phosphor activated by at least one ion of the distribution.제 1 항에 있어서,The method of claim 1,상기 Cr³⁺ 이온으로 활성화된 가넷계 형광체는 Y, Gd로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소와, Al, Ga로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소를 포함하는 Cr³⁺ 이온으로 활성화된 적색 여기 발광 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드.The garnet-based phosphor activated by Cr³⁺ ions may include red excitation activated by Cr³⁺ ions including at least one element selected from the group consisting of Y and Gd and at least one element selected from the group consisting of Al and Ga. A white light emitting diode having light emitting characteristics.제 1 항에 있어서,The method of claim 1,상기 Tb³⁺또는 Tm³⁺ 이온 중 적어도 하나의 이온으로 활성화된 가넷계 형광체는 Y, Gd로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소와, Al, Ga로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소를 포함하고, Tb³⁺또는 Tm³이온 중 적어도 하나의 이온으로 활성화된 녹황색 여기 발광 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드.The garnet-based phosphor activated with at least one ion of Tb³⁺ or Tm³⁺ ions includes at least one element selected from the group consisting of Y and Gd, and at least one element selected from the group consisting of Al and Ga. And green-yellow excitation light emission activated with at least one ion of Tb³⁺ or Tm³ ions.제 2 항에 있어서,The method of claim 2,상기 Cr³⁺ 이온으로 활성화된 가넷계 형광체의 일반식은 (Y_1-pGd_p)₃(Al_1-x-yGa_xCr_y)₅O₁₂이고, 단, 0≤p≤0.9, 0≤x≤0.99, 0.001≤y≤0.1인 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드.The general formula of the garnet-based phosphor activated with Cr³⁺ ions is (Y_1-p Gd_p )₃ (Al_1-xy Ga_x Cr_y )₅ O_12, where 0 ≦ p ≦ 0.9 and 0 ≦_x ≦ 0.99, 0.001≤y≤0.1, characterized in that the white light emitting diode.제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein상기 Tb³⁺또는 Tm³이온 중 적어도 하나의 이온으로 활성화된 가넷계 형광체의 일반식은 (Y_1-x-a-bGd_xTb_aTm_b)₃(Al_1-yGa_y)₅O₁₂ 이고, 단, 0≤x≤1.0, 0≤y≤1.0, 0≤a≤0.1, 0≤b≤0.03, a+b>0 인 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드.The general formula of the garnet-based phosphor activated with at least one ion of the Tb³⁺ or Tm³ ion is (Y_1-xab Gd_x Tb_a Tm_b )₃ (Al_1-y Ga_y )₅ O₁₂ , A white light emitting diode, wherein 0 ≦ x ≦ 1.0, 0 ≦ y ≦ 1.0, 0 ≦ a ≦ 0.1, 0 ≦ b ≦ 0.03, and a + b> 0.

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