KR102300560B1 - Led 구동 장치 및 그를 포함하는 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 형태에 따른 LED 구동 장치는, 교류 전원을 정류하여 복수의 LED 어레이를 동작하기 위한 구동 전원을 생성하는 정류 회로, 상기 복수의 LED 어레이 각각의 출력단에 연결되는 복수의 내부 스위치를 포함하며, 상기 구동 전원의 크기에 따라 상기 복수의 내부 스위치의 동작을 조절하여 상기 복수의 LED 어레이에 흐르는 전류의 경로를 제어하는 컨트롤러 IC, 및 상기 복수의 LED 어레이 중 적어도 하나의 출력단에 연결되며, 상기 적어도 하나의 LED 어레이에 흐르는 전류를 조절하는 전류 제어 회로를 포함한다.

Description

LED 구동 장치 및 그를 포함하는 조명 장치{LED DRIVING APPARATUS AND LIGHTING APPARATUS INCLUDING THE SAME}
본 발명은 LED 구동 장치 및 그를 포함하는 조명 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 반도체 발광소자로서, 형광등 및 백열등과 같은 기존의 광원에 비해 낮은 소모 전력, 긴 수명, 다양한 색의 빛 구현 등에 있어서 장점을 갖는다. 이와 같은 장점에 기반하여, LED는 다양한 조명 기기, 디스플레이 장치의 백 라이트 유닛, 자동차용 헤드 램프 등으로 그 적용분야가 확대되고 있다. 일반적으로 LED는 정전류에 의해 동작하므로, LED 구동 장치는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 정류 회로 및 정류 회로의 출력으로부터 정전류 전원을 생성하기 위한 컨버터 회로를 포함한다.
최근에는 회로 부품 수를 줄여 제조 단가를 낮추고 신뢰성을 높이기 위해, 컨버터 회로 없이 LED를 동작시킬 수 있는 LED 구동 장치가 제안되고 있다. 컨버터 회로를 포함하지 않는 LED 구동 장치의 경우, 복수의 스위치를 갖는 컨트롤러 IC 및 컨트롤러 IC에 의해 발광 여부가 제어되는 복수의 LED 어레이를 포함할 수 있다. 컨버터 회로를 포함하지 않는 LED 구동 장치는 높은 신뢰성 및 낮은 제조 단가 등의 장점을 갖지만, 컨트롤러 IC의 한계 전류 특성으로 인해, 구동할 수 있는 LED 어레이의 출력이 제한되는 문제가 있었다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 컨버터 회로 없이 교류 전원으로 LED를 구동함과 동시에, 높은 출력의 LED를 동작시킬 수 있는 LED 구동 장치 및 이를 포함하는 조명 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 LED 구동 장치는, 교류 전원을 정류하여 복수의 LED 어레이를 동작하기 위한 구동 전원을 생성하는 정류 회로, 상기 복수의 LED 어레이 각각의 출력단에 연결되는 복수의 내부 스위치를 포함하며, 상기 구동 전원의 크기에 따라 상기 복수의 내부 스위치의 동작을 조절하여 상기 복수의 LED 어레이에 흐르는 전류의 경로를 제어하는 컨트롤러 IC, 및 상기 복수의 LED 어레이 중 적어도 하나의 출력단에 연결되며, 상기 적어도 하나의 LED 어레이에 흐르는 전류를 조절하는 전류 제어 회로를 포함한다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 조명 장치는, 복수의 LED 어레이를 포함하는 광원, 상기 복수의 LED 어레이 각각의 출력단에 연결되는 복수의 내부 스위치를 포함하며, 상기 광원에 공급되는 구동 전원의 크기에 따라 상기 복수의 내부 스위치의 동작을 조절하여 상기 복수의 LED 어레이에 흐르는 전류의 경로를 제어하는 컨트롤러 IC, 및 상기 복수의 LED 어레이 중 적어도 하나의 출력단에 연결되며, 상기 적어도 하나의 LED 어레이에 흐르는 전류를 조절하는 전류 제어 회로를 포함한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, LED 어레이가 정류 회로에 직접 연결되어 발광하므로 컨버터 회로를 생략할 수 있으며, 특히 LED 어레이에 흐르는 일부 전류를 분산시켜 고출력의 LED를 구동할 수 있는 LED 구동 장치 및 조명 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치를 설명하기 위해 제공되는 회로도이다.
도 4는 도 2 및 도 3에 도시한 LED 구동 장치를 설명하기 위해 제공되는 파형도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치를 설명하기 위해 제공되는 회로도이다.
도 6은 도 5에 도시한 LED 구동 장치를 설명하기 위해 제공되는 파형도이다.
도 7 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치에 적용될 수 있는 반도체 발광소자를 나타낸 도이다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치에 적용될 수 있는 백색 광원 모듈을 간단하게 나타내는 도이다.
도 14는 도 13a 및 도 13b에 도시한 백색 광원 모듈의 동작을 설명하기 위해 제공되는 CIE 1931 좌표계이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치의 광원에 적용될 수 있는 파장 변환 물질을 설명하기 위해 제공되는 도이다.
도 16 내지 도 24은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치를 포함하는 백라이트 유닛을 설명하기 위해 제공되는 도이다.
도 25은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치를 포함하는 백라이트 유닛이 채용된 디스플레이 장치의 개략적인 분해사시도이다.
도 26 내지 도 29는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치를 나타낸 도이다.
도 30 내지 도 32는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치를 포함하는 조명 네트워크 시스템을 설명하기 위한 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 웨이퍼(기판) 등과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상술한 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제1, 제2등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상술한 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 구성 요소가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 이하 실시예들은 하나 또는 복수개를 조합하여 구성할 수도 있다.
이하에서 설명하는 본 발명의 내용은 다양한 구성을 가질 수 있고 여기서는 필요한 구성만을 예시적으로 제시하며, 본 발명 내용이 이에 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치를 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치(100)는 LED 구동 장치(110), 광원(120), 및 전원(130)을 포함할 수 있다. 전원(130)은 교류 전원을 공급하는 상용 전원일 수 있으며, 일 실시예로 220V-60Hz의 교류 전원을 출력할 수 있다. 광원(120)은 하나 이상의 LED 어레이를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 광원(120)은 서로 직렬 또는 병렬로 연결되는 복수의 LED 어레이를 포함할 수 있으며, 복수의 LED 어레이 각각은 하나 이상의 LED를 포함할 수 있다.
LED 구동 장치(110)는 정류 회로(111), 컨트롤러 IC(112), 및 전류 제어 회로(113)를 포함할 수 있다. 정류 회로(111)는 전원(130)이 출력하는 교류 전원을 전파 정류하여 구동 전원을 광원(120)에 공급할 수 있으며, 일 실시예로 다이오드 브릿지를 포함할 수 있다. 컨트롤러 IC(112)는 정류 회로(111)가 출력하는 구동 전원에 의해 광원(120)에 포함되는 LED 어레이가 동작할 수 있도록 제어하며, 집적 회로 칩(Integrated Circuit, IC)으로 구현될 수 있다. 컨트롤러 IC(112)는 복수의 내부 스위치를 포함할 수 있으며, 복수의 내부 스위치 각각은 광원(120)에 포함되는 복수의 LED 어레이의 출력단에 연결될 수 있다.
전류 제어 회로(113)는 컨트롤러 IC(112)와 별개로 구비되는 회로로서, 적어도 하나의 스위치 소자와 저항 등의 회로 소자를 포함할 수 있다. 전류 제어 회로(113)가 동작하는 동안, 광원(120)에 포함되는 LED 어레이에 흐르는 전류는 컨트롤러 IC(112) 및 전류 제어 회로(113)로 분산될 수 있으며, 컨트롤러 IC(112)가 받는 스트레스를 줄일 수 있다. 따라서, LED 어레이에 상대적으로 큰 전류를 인가할 수 있으므로, 높은 출력을 갖는 LED를 광원(120)에 포함시켜 더 밝은 조명 장치(100)를 구현할 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치를 설명하기 위해 제공되는 회로도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치(210)는, 다이오드 브릿지로 구현되는 정류 회로(211), 컨트롤러 IC(212), 전류 제어 회로(213), 및 전압 검출 회로(214) 등을 포함할 수 있다. LED 구동 장치(210)의 입력단 및 출력단에는 각각 전원(230)과 광원(220)이 연결될 수 있으며, 광원(220)은 복수의 LED 어레이(221-224)를 포함할 수 있다. 도 2에 도시한 실시예에서는 복수의 LED 어레이(221-224)가 광원(220) 내에서 서로 직렬로 연결되는 것을 가정하였으나, 이와 달리 복수의 LED 어레이(221-224) 중 적어도 일부는 서로 병렬로 연결될 수도 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 정류 회로(211)는 다이오드 브릿지로 구현될 수 있으며, 전원(230)이 출력하는 교류 전원을 전파 정류하여 복수의 LED 어레이(221-224)를 동작시키기 위한 구동 전원을 생성할 수 있다. 정류 회로(211)가 출력하는 구동 전원의 전압은 한 주기 내에서 증가 및 감소를 반복하는 파형을 가질 수 있으며, 컨트롤러 IC(212)는 전압 검출 회로(214)가 검출하는 구동 전원의 전압 크기에 기초하여 복수의 내부 스위치(SW1-SW4)의 동작을 제어함으로써 복수의 LED 어레이(221-224)의 발광 여부를 결정할 수 있다. 이하, 도 4를 함께 참조하여 설명하기로 한다.
도 4는 도 2 및 도 3에 도시한 LED 구동 장치를 설명하기 위해 제공되는 파형도이다. 도 4를 참조하면, LED 어레이(221-224)에 공급되는 구동 전원 VREC는 소정의 주기마다 반복되는 파형을 가질 수 있다. 일 실시예로, VREC는 220V-60Hz의 상용 교류 전원을 전파 정류하여 생성될 수 있으므로, 220V의 피크 전압 및 120Hz의 주파수를 가질 수 있다.
도 4를 참조하면, 구동 전원 VREC는 하나의 주기 T1에서 t1~t9의 9개의 구간을 포함할 수 있다. 제1 구간 t1 및 제9 구간 t9에서는 구동 전원 VREC의 전압 크기가 상대적으로 작기 때문에, LED 어레이(221-224)를 발광시키기에 충분한 전압이 공급되지 않을 수 있다. 따라서, 제1 구간 t1 및 제9 구간 t9에서는 LED 어레이(221-224)에 구동 전류 ILED가 공급되지 않을 수 있다.
제2 구간 t2 및 제8 구간 t8에서는 구동 전원 VREC에 의해 전류 I1이 LED 어레이(221)에 공급된다. 제2 구간 t2 및 제8 구간 t8에서 구동 전원 VREC의 전압은, 제1 LED 어레이(221)를 구동하기에 충분하지만, 제1 및 제2 LED 어레이(221, 222)를 구동하기에는 부족한 전압일 수 있다. 따라서, 컨트롤러 IC(212)는 제1 내지 제4 내부 스위치(SW1-SW4) 가운데 제1 내부 스위치(SW1) 만을 턴-온시켜 전류 I1이 제1 LED 어레이(221) 및 제1 내부 스위치(SW1)를 통해 흐르도록 설정할 수 있다. 즉, 제2 구간 t2 및 제8 구간 t8에서는 제1 LED 어레이(221)만 동작하며, 제2 내지 제4 LED 어레이(222-224)는 동작하지 않을 수 있다.
제3 구간 t3 및 제7 구간 t7에서 구동 전원 VREC의 전압은, 제1 및 제2 LED 어레이(221, 222)를 구동하기에 충분하지만, 제1 내지 제3 LED 어레이(221-223)를 구동하기에는 부족한 전압일 수 있다. 따라서, 컨트롤러 IC(212)는 제3 구간 t3 및 제7 구간 t7에서 제2 내부 스위치(SW2) 만을 턴-온시키고 나머지 내부 스위치(SW1, SW3, SW4)는 턴-오프시킬 수 있다. 결국, 제3 구간 t3 및 제7 구간 t7에서 광원(220)에 인가되는 전류 I2의 경로는 제1 및 제2 LED 어레이(221, 222)와 제2 내부 스위치(SW2)를 지나가는 경로로 정의될 수 있다. 따라서, 제3 구간 t3 및 제7 구간 t7에서는 제1 및 제2 LED 어레이(221, 222)가 동작하고, 제3 및 제4 LED 어레이(223, 224)는 동작하지 않을 수 있다.
유사하게, 제4 구간 t4 및 제6 구간 t6에서 구동 전원 VREC의 전압은, 제1 내지 제3 LED 어레이(221-223)를 구동하기에는 충분하지만, 제1 내지 제4 LED 어레이(221-224)를 모두 구동하기에는 부족한 전압일 수 있다. 컨트롤러 IC(212)는 제4 구간 t4 및 제6 구간 t6에서 제3 내부 스위치(SW3)만을 턴-온시켜 전류 I3가 제1 내지 제3 LED 어레이(221-223) 및 제3 내부 스위치(SW3)를 통과하도록 설정할 수 있다. 따라서, 제4 구간 t4 및 제6 구간 t6에서는 제1 내지 제3 LED 어레이(221-223)가 동작하고, 제4 LED 어레이(224)는 동작하지 않을 수 있다.
제5 구간 t5에서 구동 전원 VREC의 전압은, 제1 내지 제4 LED 어레이(221-224)를 모두 구동하기에 충분한 크기를 가질 수 있다. 따라서, 제5 구간 t5 동안, 컨트롤러 IC(212)는 제1 내지 제3 내부 스위치(SW1-SW3)를 턴-오프하고 제4 내부 스위치(SW4)를 턴-온시켜 전류 I4에 의해 제1 내지 제4 LED 어레이(221-224)가 모두 동작하도록 제어할 수 있다.
도 4의 파형도에 도시한 바와 같이, 컨트롤러 IC(212)에 흐르는 전류는 구동 전원 VREC의 한 주기 내에 포함되는 복수의 구간 t1-t9 각각에서 서로 다를 수 있다. 즉, 제5 구간 t5에서는 컨트롤러 IC(212)의 제4 내부 스위치(SW4)를 통해 가장 큰 전류 I4가 흐를 수 있다. 따라서, 전류 I4의 크기는, 컨트롤러 IC(212)에 흐를 수 있는 한계 전류에 의해 결정될 수 있으며, 결과적으로 컨트롤러 IC(212)에 흐를 수 있는 한계 전류에 의해 광원(220)의 최대 출력이 결정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 LED 구동 장치(210)는, 도 2에 도시한 바와 같이 제4 LED 어레이(224)의 출력단 및 제4 내부 스위치(SW4)와 연결되는 전류 제어 회로(213)를 포함할 수 있다. 전류 제어 회로(213)는 제4 내부 스위치(SW4)가 턴-온되는 제5 구간 t5에서 LED 어레이(221-224)에 흐르는 전류의 일부를 끌어옴으로써 제4 내부 스위치(SW4)에 흐르는 전류 I4를 분산시킬 수 있다. 즉, 컨트롤러 IC(212)가 가장 큰 전류 스트레스를 받는 제5 구간 t5에서 컨트롤러 IC(212)로 유입되는 전류 I4의 일부가 전류 제어 회로(213)에 분산되므로, LED 구동 장치(210)의 한계 전류를 높일 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 LED 구동 장치(210)는 높은 출력을 갖는 광원(220)을 구동할 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여 전류 제어 회로(213)의 구체적인 회로 구성을 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제어 회로(213)는 스위치 소자 Q1, Q2, 저항 소자 R1-R3, 및 제너 다이오드 Z1을 포함할 수 있다. 제너 다이오드 Z1은 클램핑 다이오드로 이용될 수 있다.
제3 내부 스위치(SW3)이 턴-오프되고 제4 내부 스위치(SW4)가 턴-온되면, 제1 내지 제4 LED 어레이(221-224) 및 제4 내부 스위치(SW4)를 포함하는 경로를 통해 전류 IL가 흐를 수 있다. 여기서, 전류 IL은 도 4의 파형도에 도시된 전류 I4와 같은 크기를 가질 수 있다. 전류 IL이 흐르면 저항 R3 및 제너 다이오드 Z1에 의해 제1 스위치 소자 Q1의 게이트 전압이 상승하기 시작하며, 제1 스위치 소자 Q1이 턴-온될 수 있다. 제1 스위치 소자 Q1이 턴-온되면, 전류 IL은 컨트롤러 IC(212)의 제4 내부 스위치(SW4)에 흐르는 전류 IS 및 제1 스위치 소자 Q1에 흐르는 IQ로 분산될 수 있다. 따라서, 컨트롤러 IC(212)에 흐르는 전류가 줄어들어 컨트롤러 IC(212)의 전류 스트레스를 낮출 수 있다.
이때, 제4 내부 스위치(SW4)에 흐르는 전류 IS와 제1 스위치 소자 Q1에 흐르는 IQ의 비율은 저항 R1과 R2의 비율에 의해 결정될 수 있다. 저항 R2의 양단은 각각 바이폴라 트랜지스터로 구현되는 제2 스위치 소자 Q2의 베이스 및 이미터 단자에 연결되므로, 저항 R1과 R2 사이의 단자의 전압은 약 0.7V일 수 있으며, 제4 내부 스위치(SW4)에 흐르는 전류 IS는 아래의 수학식 1과 같이 결정될 수 있다. 하기의 수학식 1에서 VREF는 컨트롤러 IC(212)의 정격 전압(voltage rating)일 수 있다.
Figure 112015062019042-pat00001
한편, 제1 스위치 소자 Q1에 흐르는 전류 IQ는 아래의 수학식 2와 같이 결정될 수 있다.
Figure 112015062019042-pat00002
즉, 저항 R1과 R2에 의해 제4 내부 스위치(SW4)에 흐르는 전류 IS와 제1 스위치 소자 Q1에 흐르는 IQ의 비율이 결정될 수 있다. 한편, 컨트롤러 IC(212)에 흐를 수 있는 최대 전류 IMAX로 정의하면, 저항 R1의 값은 아래의 수학식 3과 같은 조건을 만족하도록 결정될 수 있다.
Figure 112015062019042-pat00003
따라서, 수학식 3을 만족하도록 저항 R1의 값을 먼저 결정한 후, 저항 R2의 값을 결정함으로써 전류 제어 회로(213)를 구성할 수 있다. 전류 제어 회로(213)의 회로 구성은 반드시 도 3에 도시한 바와 같이 한정되는 것은 아니며, 다양한 다른 형태로 구현될 수도 있다. 전류 제어 회로(213)는 컨트롤러 IC(212) 내부에 흐르는 전류 일부를 끌어와서 분산시키는 것이 그 주요 기능이므로, 내부 스위치(SW1-SW4) 중 어느 하나와 연결되어 해당 내부 스위치(SW1-SW4)가 턴-온될 때 컨트롤러 IC(212)에 흐르는 내부 전류를 분산시킬 수 있는 회로라면, 어떠한 것이라도 전류 제어 회로(213)로 채용될 수 있다.
한편, 도 2 및 도 3에 도시한 실시예에서 전류 제어 회로(213)는 제4 LED 어레이(224) 및 제4 내부 스위치(SW4)에만 연결되는 것으로 가정하였으나, 이와 달리 다른 LED 어레이(221-223) 및 다른 내부 스위치(SW1-SW3)에도 연결될 수 있다. 전류 제어 회로(213)를 다른 LED 어레이(221-223) 및 내부 스위치(SW1-SW3)에도 연결함으로써, 제5 구간 t5이 아닌 다른 구간에서 광원(220)에 공급되는 전류 I1-I3의 크기를 증가시킬 수 있으며, 그로부터 구동 전원 VREC의 한 주기 내에서 광원(220)에 공급되는 전류 ILED의 평균 크기를 높이고, 광원(220)의 출력을 키울 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치를 설명하기 위해 제공되는 회로도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 LED 구동 장치(310)는 정류 회로(311), 컨트롤러 IC(312), 전류 제어 회로(313), 전압 검출 회로(314) 등을 포함할 수 있다. 도 2에 도시한 회로도와 유사하게, 정류 회로(311)는 전원(330)에서 출력하는 교류 전원을 전파 정류하여 구동 전원을 생성할 수 있다. 컨트롤러 IC(312)는 전압 검출 회로(314)가 검출하는 구동 전원의 전압 크기에 기초하여 내부 스위치(SW1-SW4)의 온/오프를 결정함으로써, 광원(320)에 포함되는 LED 어레이(321-324)의 동작 여부를 제어할 수 있다. 전류 제어 회로(313)는 내부 스위치(SW1-SW4) 중 어느 하나와 연결되어 LED 어레이(321-324)에 흐르는 전류 ILED를 분산시킴으로써 컨트롤러 IC(312)가 받는 전류 스트레스를 줄일 수 있다.
도 5에 도시한 LED 구동 장치(310)에 연결되는 광원(320)은, 서로 다른 개수의 LED를 갖는 LED 어레이(321-324)를 포함할 수 있다. 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 LED 어레이(321)가 가장 많은 개수의 LED를 포함할 수 있으며, 제4 LED 어레이(324)는 가장 적은 개수의 LED를 포함할 수 있다. 상기와 같이 각 LED 어레이(321-324)에 포함되는 LED의 개수를 결정함으로써, LED 구동 장치(310)의 역률을 높일 수 있다. 한편, 각 LED 어레이(321-324)에 포함되는 LED의 개수는 다양하게 변형될 수 있다.
도 6은 도 5에 도시한 LED 구동 장치를 설명하기 위해 제공되는 파형도이다. 도 6에 도시한 파형도는 도 4에 도시한 파형도와 일부 유사할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시한 파형도에서, 구동 전원 VREC의 한 주기는 총 9개의 구간 t1'-t9'으로 구분될 수 있다.
상대적으로 제1 LED 어레이(321)가 가장 많은 개수의 LED를 포함하기 때문에, 제2 및 제8 구간 t2', t8'에서 제1 내부 스위치(SW1)가 턴-온되어 LED 구동 장치(310)가 출력하는 전류 I1'은, 도 4의 실시예에 따른 전류 I1보다 클 수 있다. 따라서, 각 구간에서 LED 어레이(321-324)에 공급되는 구동 전원의 전압 VREC와 전류 ILED의 오차를 줄일 수 있으며, 결과적으로 역률을 개선할 수 있다.
한편, 전류 제어 회로(313)의 동작은 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한 바와 유사할 수 있다. 전류 제어 회로(313)는 제4 내부 스위치(SW4)가 턴-온되어 제1 내지 제4 LED 어레이(321-324)가 모두 동작하는 제5 구간 t5'에서 LED 어레이(321-324)에 흐르는 전류 I4'의 일부를 끌어올 수 있다. 따라서, 컨트롤러 IC(312)에 흐르는 전류를 줄임으로써 컨트롤러 IC(312)의 전류 스트레스를 낮추고, 더 높은 출력을 갖는 LED 어레이(321-324)를 광원(320)으로서 채용하여 고출력의 조명 장치(300)를 구현할 수 있다.
도 7 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치의 광원에 적용될 수 있는 발광소자를 나타낸 도이다.
우선 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자(10)는 기판(11), 제1 도전형 반도체층(12), 활성층(13) 및 제2 도전형 반도체층(14)을 포함할 수 있다. 또한, 제1 도전형 반도체층(12) 상에는 제1 전극(15)이 형성될 수 있으며, 제2 도전형 반도체층(14) 상에는 제2 전극(16)이 형성될 수 있다. 제2 전극(16)과 제2 도전형 반도체층(14) 사이에는 선택적으로 오믹 컨택층이 더 마련될 수도 있다.
우선, 기판(11)은 다양한 실시예에 따라 절연성, 도전성 또는 반도체 기판 중 적어도 하나가 선택될 수 있다. 기판(11)은, 예를 들어, 사파이어, SiC, Si, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, GaN일 수 있다. GaN 물질의 에피성장을 위해서 동종 기판인 GaN 기판을 기판(11)으로 선택할 수 있으며, 이종 기판으로는 사파이어, 실리콘 카바이드(SiC) 기판 등이 주로 사용될 수 있다. 이종 기판을 사용할 때는 기판 물질과 박막 물질 사이의 격자상수의 차이로 인해 전위(dislocation) 등 결함이 증가할 수 있으며, 기판 물질과 박막 물질 사이의 열팽창계수의 차이로 인해 온도 변화시 휨이 발생하고, 휨은 박막의 균열(crack)의 원인이 될 수 있다. 상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 기판(11)과 GaN계인 제1 도전형 반도체층(12) 사이에 버퍼층(11a)을 배치할 수 있다.
이종 기판상에 GaN을 포함하는 제1 도전형 반도체층(12)을 성장시킬 때, 기판 물질과 박막 물질 사이의 격자 상수의 불일치로 인해 전위(dislocation) 밀도가 증가하고, 열팽창 계수 차이로 인해 균열(crack) 및 휨이 발생할 수 있다. 상기와 같은 전위 및 균열을 방지하기 위한 목적으로 기판(11)과 제1 도전형 반도체층(12) 사이에 버퍼층(11a)을 배치할 수 있다. 버퍼층(11a)은 활성층 성장시 기판의 휘는 정도를 조절해 웨이퍼의 파장 산포를 줄일 수도 있다.
버퍼층(11a)은 AlxInyGa1 -x- yN(0≤x≤1, 0≤y≤1), 특히 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, 또는 InGaNAlN를 사용할 수 있으며, 필요에 따라 ZrB2, HfB2, ZrN, HfN, TiN 등의 물질도 사용할 수 있다. 또한, 복수의 층을 조합하거나, 조성을 점진적으로 변화시켜 사용할 수도 있다.
Si 기판은 GaN와 열팽창 계수 차이가 크기 때문에, 실리콘 기판에 GaN계 박막 성장시, 고온에서 GaN 박막을 성장시킨 후, 상온으로 냉각시 기판과 박막 간의 열팽창 계수의 차이에 의해 GaN 박막에 인장응력이 가해져 균열이 발생하기 쉽다. 균열을 막기 위한 방법으로 성장 중에 박막에 압축 응력이 걸리도록 성장하는 방법을 이용해 인장응력을 보상할 수 있다. 또한, 실리콘(Si)은 GaN과의 격자 상수 차이로 인해, 결함 발생 가능성도 크다. Si 기판을 사용하는 경우는 결함 제어뿐만 아니라 휨을 억제하기 위한 응력 제어를 동시에 해줘야 하기 때문에 복합 구조의 버퍼층(11a)을 사용할 수 있다.
버퍼층(11a)을 형성하기 위해 먼저 기판(11) 상에 AlN 층을 형성할 수 있다. Si와 Ga 반응을 막기 위해 Ga을 포함하지 않은 물질을 사용할 수 있으며, AlN 뿐만 아니라 SiC 등의 물질도 사용할 수 있다. AlN층은 Al 소스와 N 소스를 이용하여 400℃ 내지 1300℃ 사이의 온도에서 성장할 수 있으며, 필요에 따라, 복수의 AlN 층 사이에 GaN 중간에 응력을 제어하기 위한 AlGaN 중간층을 삽입할 수 있다.
제1 및 제2 도전형 반도체층(12, 14)은 각각 n형 및 p형 불순물이 도핑된 반도체로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고 반대로 각각 p형 및 n형 반도체층이 될 수도 있을 것이다. 예를 들어, 제1 및 제2 도전형 반도체층(12, 14)은 3족 질화물 반도체, 예컨대, AlxInyGa1 -x- yN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 물론, 이에 한정되지 않으며, AlGaInP계열 반도체나 AlGaAs계열 반도체와 같은 물질도 이용될 수 있을 것이다.
한편, 제1 및 제2 도전형 반도체층(12, 14)은 단층 구조로 이루어질 수 있지만, 이와 달리, 필요에 따라 서로 다른 조성이나 두께 등을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 도전형 반도체층(12, 14)은 각각 전자 및 정공의 주입 효율을 개선할 수 있는 캐리어 주입층을 구비할 수 있으며, 또한, 다양한 형태의 초격자 구조를 구비할 수도 있다.
제1 도전형 반도체층(12)은 활성층(13)과 인접한 부분에 전류 확산층을 더 포함할 수도 있다. 상기 전류 확산층은 서로 다른 조성을 갖거나, 서로 다른 불순물 함량을 갖는 복수의 InxAlyGa(1-x-y)N층이 반복해서 적층되는 구조 또는 절연 물질 층이 부분적으로 형성될 수 있다.
제2 도전형 반도체층(14)은 활성층(13)과 인접한 부분에 전자 차단층을 더 포함할 수 있다. 상기 전자 차단층은 복수의 서로 다른 조성의 InxAlyGa(1-x-y)N를 적층한 구조 또는 AlyGa(1-y)N로 구성된 1층 이상의 층을 가질 수 있으며, 활성층(13)보다 밴드갭이 커서 제2 도전형 반도체층(14)으로 전자가 넘어가는 것을 방지한다.
일 실시예에서, 제1, 제2 도전형 반도체층(12, 14)과 활성층(13)은 MOCVD 장치를 사용하여 제조될 수 있다. 제1, 제2 도전형 반도체층(12, 14)과 활성층(13)을 제조하기 위해, 성장 기판(11)을 설치한 반응 용기 내에 반응 가스로 유기 금속 화합물 가스(예, 트리메틸 갈륨(TMG), 트리메틸 알루미늄(TMA) 등)와 질소 함유 가스(암모니아(NH3) 등)을 공급하고, 기판의 온도를 900℃ 내지 1100℃의 고온으로 유지하고, 기판상에 질화 갈륨계 화합물 반도체를 성장하면서, 필요에 따라 불순물 가스를 공급해, 질화 갈륨계 화합물 반도체를 언도프, n형, 또는 p형으로 적층할 수 있다. n형 불순물로는 Si이 잘 알려져 있고, p형 불순물으로서는 Zn, Cd, Be, Mg, Ca, Ba 등이 있으며, 주로 Mg, Zn가 사용될 수 있다.
또한, 제1 및 제2 도전형 반도체층(12, 14) 사이에 배치된 활성층(13)은 양자우물층과 양자장벽층이 서로 교대로 적층된 다중 양자우물(MQW) 구조, 예컨대, 질화물 반도체일 경우, GaN/InGaN 구조가 사용될 수 있으며, 다만, 단일 양자우물(SQW) 구조를 사용할 수도 있을 것이다. 제1 또는 제2 전극(15, 16)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 등의 물질을 포함할 수 있다. 도 7에 도시한 발광소자(10)는 에피 업(Epi-Up) 구조를 가지며, 따라서 발광소자 패키지 내에서 회로 기판에 포함되는 회로 패턴과 와이어 등을 통해 연결될 수 있다.
다음으로 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자(20)는 지지 기판(21), 제1 및 제2 도전형 반도체층(22, 24), 활성층(23), 제1 및 제2 전극(25, 26) 등을 포함할 수 있다. 도 8에 도시한 실시예에 따른 발광소자(20)는 플립칩 본딩에 의해 발광소자 패키지의 회로 기판에 부착될 수 있다. 활성층(23)에서 생성되는 빛이 상부로 방출되어야 하므로, 지지 기판(21)은 투광성을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
또한, 활성층(23)에서 생성되어 하부로 진행하는 빛을 반사시킬 수 있도록, 제2 전극(26)은 전기 전도성 및 반사율이 우수한 물질로 형성될 수 있다. 일 실시예로, 제2 전극(26)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
다음으로 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자(30)가 도시되어 있다. 도 9에 도시한 실시예에 따른 발광소자(30)는, 제1 도전형 반도체층(32), 활성층(33) 및 제2 도전형 반도체층(34), 제1 도전형 반도체층(32)에 부착되는 제1 전극(35) 및 제2 도전형 반도체층(34)에 부착되는 제2 전극(36) 등을 포함할 수 있다. 제2 전극(36)의 하면에는 도전성 기판(31)이 배치될 수 있으며, 도전성 기판(31)은 발광소자 패키지를 구성하기 위한 회로 기판 등에 직접 실장될 수 있다. 발광소자 패키지 내에서 도전성 기판(31)은 회로 기판에 직접 실장되고, 제1 전극(35)은 와이어 등을 통해 회로 기판의 회로 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다.
앞서 설명한 다른 반도체 발광소자(10, 20)들과 마찬가지로, 제1 도전형 반도체층(32)과 제2 도전형 반도체층(34)은 각각 n형 질화물 반도체 및 p형 질화물 반도체를 포함할 수 있다. 한편, 제1, 제2 도전형 반도체층(32, 34) 사이에 배치되는 활성층(33)은, 서로 다른 조성의 질화물 반도체층이 교대로 적층되는 다중 양자 우물(MQW) 구조를 가질 수 있으며, 선택적으로 단일 양자 우물(SQW) 구조를 가질 수도 있다.
제1 전극(35)은 제1 도전형 반도체층(32)의 상면에 배치되며, 제2 전극(36)은 제2 도전형 반도체층(34)의 하면에 배치될 수 있다. 도 9에 도시한 발광소자(30)의 활성층(33)에서 전자-정공 재결합에 의해 생성되는 빛은 제1 전극(35)이 배치되는 제1 도전형 반도체층(32)의 상면으로 방출될 수 있다. 따라서, 활성층(33)에서 생성되는 빛을 제1 도전형 반도체층(32)의 상면 방향으로 반사시킬 수 있도록, 제2 전극(36)은 높은 반사율을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 제2 전극(36)은 Ag, Al, Ni, Cr, Cu, Au, Pd, Pt, Sn, Ti, W, Rh, Ir, Ru, Mg, Zn 또는 이들을 포함하는 합금물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다음으로 도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광소자(40)는 제1 도전형 반도체층(42), 제2 도전형 반도체층(44), 그 사이에 위치하는 활성층(43), 제1 및 제2 도전형 반도체층(42,44)에 각각 연결되는 제1 및 제2 전극(45, 46)을 포함한다. 본 실시예에서, 제1 및 제2 전극(44, 46)은 제1, 제2 도전형 반도체층(42, 44)과 활성층(43)을 사이에 두고 마주하는 면에 각각 배치될 수 있다. 제2 전극(46) 상에는 지지 기판(41)이 본딩층(41a)에 의해 부착되어 발광소자(40)를 지지할 수 있다.
본 실시예에 따른 발광소자(40)는 제2 전극(46)과 관련된 전극 요소로서 연결 전극(connecting electrode: 47)을 추가적으로 포함할 수 있다. 연결 전극(47)은 제1, 제2 도전형 반도체층(42, 44)과 활성층(43)의 적어도 일부 영역을 제거하여 형성된 관통홀(H)을 통해 제2 전극(46)과 연결될 수 있다. 관통홀(H)에 의해 제2 전극(46)의 적어도 일부 영역이 노출될 수 있으며, 상기 노출된 영역에서 제2 전극(46)과 연결 전극(47)이 서로 연결될 수 있다. 연결 전극(28)은 관통홀(H)의 측벽을 따라 형성될 수 있으며, 연결 전극(28)과 관통홀(H)의 측벽 사이에는 연결 전극(28)과 활성층(43) 및 제1 도전형 반도체층(42)이 서로 전기적으로 연결되는 것을 방지하기 위해 절연층(47a)이 마련될 수 있다.
상기와 같은 전극구조는 제1 및 제2 도전형 반도체층(42, 44)이 각각 n형 및 p형 질화물 반도체층인 형태에서 더욱 효율적으로 적용될 수 있다. p형 질화물 반도체층은 n형 질화물 반도체층보다 콘택 저항이 크므로, 오믹 콘택을 구하는 것이 어려울 수 있다. 그러나, 도 10에 도시한 실시예에서는, 제2 전극(46)을 지지 기판(41)의 전면에 걸쳐서 배치하므로, 제2 도전형 반도체층(44)과 제2 전극(46) 사이의 콘택 면적을 충분히 확보함으로써 p형 질화물 반도체층과 오믹 콘택을 확보할 수 있다.
한편, 도 10에 도시한 실시예에 따른 발광소자(40)는 지지 기판(41)의 방향으로 광이 방출되는 플립칩 구조일 수 있다. 즉, 제1 전극(45)과 연결 전극(47)은 솔더 범프(48) 등을 통해 회로 기판(49)의 회로 패턴(49a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서 제1 전극(45)은 오믹 콘택 특성 뿐만 아니라 높은 반사율을 갖는 전극물질을 포함할 수 있다. 제2 전극(46) 및 지지 기판(41)은 높은 투광성을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(45)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 등의 물질을 포함할 수 있다. 제2 전극(46)은 Ni/Au와 같은 투광성 금속 또는 ITO와 같은 투명 전도성 산화물 또는 질화물일 수 있다. 지지 기판(41)은 글래스 기판 또는 투광성 폴리머 수지로 이루어진 기판일 수 있다.
연결 전극(47)은 절연층(47a)에 의해 제1 도전형 반도체층(42) 및 활성층(43)과 전기적으로 절연될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 절연층(47a)은 관통홀(H)의 측벽을 따라 형성될 수 있다. 또한 절연막(47a)은 제1, 제2 도전형 반도체층(42, 44) 및 활성층(43)의 측면에 형성되어 발광소자(10)를 위한 패시베이션층으로 제공될 수 있다. 절연층(47a)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 포함할 수 있다.
다음으로 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자(50)가 개시되어 있다. 발광소자(50)는 기판(51)의 일면 상에 순차적으로 적층되는 제1 도전형 반도체층(52), 활성층(53), 제2 도전형 반도체층(54)과, 제1 및 제2 전극(55, 56)을 포함할 수 있다. 또한, 발광소자(50)는 절연부(57)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 전극(55, 56)은 각각 컨택 전극(55a, 56a)과 연결 전극(55b, 56b)을 포함할 수 있으며, 절연부(57)에 의해 노출되는 컨택 전극(55a, 56a)의 일부 영역이 연결 전극(55b, 56b)과 연결될 수 있다.
제1 컨택 전극(55a)은 제2 도전형 반도체층(54) 및 활성층(53)을 관통하여 제1 도전형 반도체층(52)과 접속된 도전성 비아로 제공될 수 있다. 제2 컨택 전극(56a)은 제2 도전형 반도체층(54)과 접속될 수 있다. 도전성 비아는 하나의 발광소자 영역에 복수 개 형성될 수 있다.
제1 및 제2 도전형 반도체층(52, 54) 상에 도전성 오믹 물질을 증착하여 제1 및 제2 컨택 전극(55a, 56a)을 형성할 수 있다. 제1 및 제2 컨택 전극(55a, 56a)은 Ag, Al, Ni, Cr, Cu, Au, Pd, Pt, Sn, Ti, W, Rh, Ir, Ru, Mg, Zn 또는 이들을 포함하는 합금물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 제2 컨택 전극(56a)은 활성층(53)에서 생성되어 발광소자(50)의 하부로 방출되는 빛을 반사시키는 역할을 할 수 있다.
절연부(57)는 제1 및 제2 컨택 전극(55a, 56a)의 적어도 일부를 노출시키는 오픈 영역을 구비하며, 제1 및 제2 연결 전극(55b, 56b)은 제1 및 제2 컨택 전극(55a, 56a)과 각각 연결될 수 있다. 절연부(57)는 SiO2 및/또는 SiN CVD 공정을 통해 500? 이하에서 0.01㎛ ~ 3㎛ 두께로 증착될 수 있다. 제1 및 제2 전극(55, 56)은 발광소자 패키지에 플립칩 형태로 실장될 수 있다.
제1, 제2 전극(55, 56)은 절연부(57)에 의하여 서로 전기적으로 분리될 수 있다. 절연부(57)는 전기적으로 절연 특성을 갖는 물질이면 어느 것이나 사용할 수 있지만, 발광소자(50)의 광 추출 효율 저하를 방지하기 위해 광흡수율이 낮은 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, SiO2, SiOxNy, SixNy 등의 실리콘 산화물, 실리콘 질화물을 이용할 수 있을 것이다. 필요에 따라, 광투과성 물질 내에 광 반사성 필러를 분산시켜 광반사 구조를 형성할 수 있다.
기판(51)은 서로 대향하는 제1 및 제2 면을 가질 수 있으며, 제1 및 제2 면 중 적어도 하나에는 요철 구조가 형성될 수도 있다. 기판(451)의 일면에 형성될 수 있는 요철 구조는 기판(51)의 일부가 식각되어 기판(51)과 동일한 물질로 이루어지거나, 기판(51)과 다른 이종 물질로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 기판(51)과 제1 도전형 반도체층(52)의 계면에 요철 구조를 형성함으로써, 활성층(53)으로부터 방출된 광의 경로가 다양해 질 수 있으므로, 빛이 반도체층 내부에서 흡수되는 비율이 감소하고 광 산란 비율이 증가하여 광 추출 효율이 증대될 수 있다. 또한, 기판(51)과 제1 도전형 반도체층(52) 사이에는 버퍼층이 마련될 수도 있다.
다음으로 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자(60)는 나노 발광구조물을 갖는 발광소자(60)일 수 있다. 발광소자(60)는 제1 도전형 반도체 물질을 포함하는 베이스층(62'), 베이스층(62') 상에 마련되어 복수의 개구부를 제공하는 마스크층(67), 마스크층(67)이 제공하는 개구부에 형성되는 나노 코어(62)를 포함할 수 있다. 나노 코어(62) 상에는 활성층(63) 및 제2 도전형 반도체층(64)이 마련될 수 있다. 나노 코어(62), 활성층(63), 및 제2 도전형 반도체층(64)은 나노 발광구조물을 제공할 수 있다.
제2 도전형 반도체층(64) 상에는 제2 컨택 전극(66a)이 마련될 수 있으며, 제2 컨택 전극(66a)의 일면에는 제2 연결 전극(66b)이 마련될 수 있다. 제2 컨택 전극(66a)과 제2 연결 전극(66b)은 제2 전극(66)으로 제공될 수 있다. 제2 전극(66)의 일면에는 지지 기판(61)이 부착될 수 있으며, 지지 기판(61)은 전도성 또는 절연성 기판일 수 있다. 지지 기판(61)이 전도성을 갖는 경우, 지지 기판(61)은 발광소자 패키지의 회로 기판에 직접 실장될 수 있다. 제1 도전형 반도체 물질을 포함하는 베이스층(62') 상에는 제1 전극(65)이 마련될 수 있다. 제1 전극(65)은 발광소자 패키지의 회로 기판에 포함되는 회로 패턴과 와이어 등으로 연결될 수 있다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치에 적용될 수 있는 백색 광원 모듈을 간단하게 나타내는 도이다. 한편, 도 14는 도 13a 및 도 13b에 도시한 백색 광원 모듈의 동작을 설명하기 위해 제공되는 CIE 1931 좌표계이다.
도 13a 및 도 13b에 도시된 백색 광원 모듈은 각각 회로 기판 상에 탑재된 복수의 발광 소자 패키지를 포함할 수 있다. 하나의 백색 광원 모듈에 탑재된 복수의 발광소자 패키지는 동일한 파장의 빛을 발생시키는 동종(同種)의 패키지로도 구성될 수 있으나, 본 실시예와 같이, 서로 상이한 파장의 빛을 발생시키는 이종(異種)의 패키지로 구성될 수도 있다.
도 13a를 참조하면, 백색 광원 모듈은 색온도 4000K 와 3000K인 백색 발광 소자 패키지('40', '30')와 적색 발광 소자 패키지(赤)를 조합하여 구성될 수 있다. 상기 백색 광원 모듈은 색온도 3000K ~ 4000K 범위로 조절 가능하고 연색성 Ra도 85 ~ 100 범위인 백색광을 제공할 수 있다.
다른 실시예에서, 백색 광원 모듈은, 백색 발광소자 패키지만으로 구성되되, 일부 패키지는 다른 색온도의 백색광을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 13b에 도시된 바와 같이, 색온도 2100K인 백색 발광 소자 패키지('27')와 색온도 5000K인 백색 발광 소자 패키지('50')를 조합하여 색온도 2100K ~ 5000K 범위로 조절 가능하고 연색성 Ra가 85 ~ 99인 백색광을 제공할 수 있다. 여기서, 각 색온도의 발광 소자 패키지 수는 주로 기본 색온도 설정 값에 따라 개수를 달리할 수 있다. 예를 들어, 기본 설정 값이 색온도 4000K 부근의 조명장치라면 4000K에 해당하는 패키지의 개수가 색온도 3000K 또는 적색 발광 소자 패키지 개수보다 많도록 할 수 있다.
이와 같이, 이종의 발광 소자 패키지는 청색 발광 소자에 황색, 녹색, 적색 또는 오렌지색의 형광체를 조합하여 백색광을 발하는 발광 소자와 보라색, 청색, 녹색, 적색 또는 적외선 발광 소자 중 적어도 하나를 포함하도록 구성하여 백색광의 색온도 및 연색성(Color Rendering Index: CRI)을 조절하도록 할 수 있다. 상술한 백색 광원 모듈은 다양한 형태의 조명 장치에 광원으로서 채용될 수 있다.
단일 발광소자 패키지에서는, 발광소자인 LED 칩의 파장과 형광체의 종류 및 배합비에 따라, 원하는 색의 광을 결정하고, 백색광일 경우에는 색온도와 연색성을 조절할 수 있다.
예를 들어, LED 칩이 청색광을 발광하는 경우, 황색, 녹색, 적색 형광체 중 적어도 하나를 포함한 발광 소자 패키지는 형광체의 배합비에 따라 다양한 색온도의 백색광을 발광하도록 할 수 있다. 이와 달리, 청색 LED 칩에 녹색 또는 적색 형광체를 적용한 발광 소자 패키지는 녹색 또는 적색광을 발광하도록 할 수 있다. 이와 같이, 백색광을 내는 발광 소자 패키지와 녹색 또는 적색광을 내는 패키지를 조합하여 백색광의 색온도 및 연색성을 조절하도록 할 수 있다. 또한, 보라색, 청색, 녹색, 적색 또는 적외선을 발광하는 발광 소자 중 적어도 하나를 포함하도록 구성할 수도 있다.
이 경우, 조명 장치는 연색성을 나트륨(Na)등에서 태양광 수준으로 조절할 수 있으며, 또한 색온도를 1500K에서 20000K 수준으로 다양한 백색광을 발생시킬 수 있으며, 필요에 따라서는 보라색, 청색, 녹색, 적색, 오렌지색의 가시광 또는 적외선을 발생시켜 주위 분위기 또는 기분에 맞게 조명 색을 조절할 수 있다. 또한, 식물 성장을 촉진할 수 있는 특수 파장의 광을 발생시킬 수도 있다.
청색 발광 소자에 황색, 녹색, 적색 형광체 및/또는 녹색, 적색 발광 소자의 조합으로 만들어지는 백색광은 2개 이상의 피크 파장을 가지며, 도 14에 도시된 바와 같이, CIE 1931 좌표계의 (x, y) 좌표가 (0.4476, 0.4074), (0.3484, 0.3516), (0.3101, 0.3162), (0.3128, 0.3292), (0.3333, 0.3333)을 잇는 선분 영역 내에 위치할 수 있다. 또는, 선분과 흑체 복사 스펙트럼으로 둘러싸인 영역에 위치할 수 있다. 백색광의 색온도는 1500K ~ 20000K 사이에 해당한다. 도 14에서 상기 흑체 복사 스펙트럼 하부에 있는 점E(0.3333, 0.3333) 부근의 백색광은 상대적으로 황색계열 성분의 광이 약해진 상태로 사람이 육안으로 느끼기에는 보다 선명한 느낌 또는 신선한 느낌을 가질 수 있는 영역의 조명 광원으로 사용 될 수 있다. 따라서 상기 흑체 복사 스펙트럼 하부에 있는 점E(0.3333, 0.3333) 부근의 백색광을 이용한 조명 제품은 식료품, 의류 등을 판매하는 상가용 조명으로 효과가 좋다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치의 광원에 적용될 수 있는 파장 변환 물질을 설명하기 위해 제공되는 도이다.
파장 변환 물질은 발광소자로부터 방출되는 빛의 파장을 변환하기 위한 물질로서, 형광체 및/또는 양자점과 같은 다양한 물질이 사용될 수 있다
일 실시예에서, 파장 변환 물질에 적용되는 형광체는 다음과 같은 조성식 및 컬러(color)를 가질 수 있다.
산화물계: 황색 및 녹색 Y3Al5O12:Ce, Tb3Al5O12:Ce, Lu3Al5O12:Ce
실리케이트계: 황색 및 녹색 (Ba,Sr)2SiO4:Eu, 황색 및 등색 (Ba,Sr)3SiO5:Ce
질화물계: 녹색 β-SiAlON:Eu, 황색 La3Si6N11:Ce, 등색 α-SiAlON:Eu, 적색 CaAlSiN3:Eu, Sr2Si5N8:Eu, SrSiAl4N7:Eu, SrLiAl3N4:Eu, Ln4 -x(EuzM1 -z)xSi12- yAlyO3 +x+ yN18 -x-y (0.5≤x≤3, 0<z<0.3, 0<y≤4) - 식 (1)
단, 식 (1) 중, Ln은 IIIa 족 원소 및 희토류 원소로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 한 종의 원소이고, M은 Ca, Ba, Sr 및 Mg로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 한 종의 원소일 수 있다.
플루오라이트(fluoride)계: KSF계 적색 K2SiF6:Mn4 +, K2TiF6:Mn4 +, NaYF4:Mn4 +, NaGdF4:Mn4 +(예를 들어, Mn의 조성비는 0<z≤0.17일 수 있음)
형광체 조성은 기본적으로 화학양론(stoichiometry)에 부합하여야 하며, 각 원소들은 주기율표상에서 해당 원소가 포함되는 족 내의 다른 원소로 치환이 가능하다. 예를 들어 Sr은 알카리토류(II)족의 Ba, Ca, Mg 등으로, Y는 란탄계열의 Tb, Lu, Sc, Gd 등으로 치환이 가능하다. 또한, 활성제인 Eu 등은 원하는 에너지 준위에 따라 Ce, Tb, Pr, Er, Yb 등으로 치환이 가능하며, 활성제 단독 또는 특성 변형을 위해 부활성제 등이 추가로 적용될 수 있다.
특히, 플루오라이트계 적색 형광체는 고온/고습에서의 신뢰성 향상을 위하여 각각 Mn을 함유하지 않는 불화물로 코팅되거나 형광체 표면 또는 Mn을 함유하지 않는 불화물 코팅 표면에 유기물 코팅을 더 포함할 수 있다. 상기와 같은 플루어라이트계 적색 형광체의 경우 기타 형광체와 달리 40nm 이하의 반치폭을 구현할 수 있기 때문에, UHD TV와 같은 고해상도 TV에 활용될 수 있다.
아래 표 1은 주파장이 440~460nm인 청색 LED 칩 또는 주파장이 380~440nm인 UV LED 칩을 사용하는 발광소자 패키지에 있어서, 각 응용분야별로 적용될 수 있는 형광체의 종류를 나타낸 것이다.
Figure 112015062019042-pat00004
한편, 파장 변환 물질은 형광체를 대체하거나 형광체와 혼합하기 위한 목적으로 제공되는 양자점(Quantum Dot, QD)을 포함할 수 있다.
도 15는 양자점의 단면 구조를 나타내는 도이다. 양자점은 III-V 또는 II-VI화합물 반도체를 포함하는 코어(Core)-쉘(Shell)구조를 가질 수 있다. 예를 들면, CdSe, InP 등과 같은 코어(core) 및 ZnS, ZnSe 등과 같은 쉘(shell)을 가질 수 있다. 또한, 양자점은 코어 및 쉘의 안정화를 위한 리간드(ligand)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 코어 직경은 1 ~ 30nm, 일 실시예에서는 3 ~ 10nm일 수 있다, 쉘의 두께는 0.1 ~ 20nm, 일 실시예에서는 0.5 ~ 2nm일 수 있다.
양자점은 사이즈에 따라 다양한 컬러를 구현할 수 있으며, 특히 형광체 대체 물질로 사용되는 경우에는 적색 또는 녹색 형광체로 사용될 수 있다. 양자점을 이용하는 경우, 좁은 반치폭(예, 약 35nm)을 구현할 수 있다.
파장 변환 물질은 봉지재에 함유된 형태로 제공되거나, 또는 필름형상으로 미리 제조되어 LED 칩 또는 도광판과 같은 광학 장치의 표면에 부착될 수도 있다. 필름 형상으로 미리 제조되는 파장 변환 물질을 이용하는 경우, 균일한 두께를 갖는 파장 변환 물질을 용이하게 구현할 수 있다.
도 16 내지 도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치를 포함하는 백라이트 유닛을 설명하기 위해 제공되는 도이다.
도 16을 참조하면, 백라이트 유닛(1000)은 도광판(1040) 및 도광판(1040) 양측면에 제공되는 광원모듈(1010)을 포함할 수 있다. 또한, 백라이트 유닛(1000)은 도광판(1040)의 하부에 배치되는 반사판(1020)을 더 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 백라이트 유닛(1000)은 에지형 백라이트 유닛일 수 있다.
실시예에 따라, 광원모듈(1010)은 도광판(1040)의 일 측면에만 제공되거나, 다른 측면에 추가적으로 제공될 수도 있다. 광원모듈(1010)은 인쇄회로기판(1001) 및 인쇄회로기판(1001) 상면에 실장된 복수의 광원(1005)을 포함할 수 있다. 복수의 광원(1005)은 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 바와 같은 LED 구동 장치(110, 210, 310)에 의해 구동될 수 있다.
도 17은 직하형 백라이트 유닛의 일 실시예를 나타낸다.
도 17을 참조하면, 백라이트 유닛(1100)은 광확산판(1140) 및 광확산판(1140) 하부에 배열된 광원모듈(1110)을 포함할 수 있다. 또한, 백라이트 유닛(1100)은 광확산판(1140) 하부에 배치되며, 광원모듈(1110)을 수용하는 바텀케이스(1160)를 더 포함할 수 있다. 본 실시예의 백라이트 유닛(1100)은 직하형 백라이트 유닛일 수 있다.
광원모듈(1110)은 인쇄회로기판(1101) 및 인쇄회로기판(1101) 상면에 실장된 복수의 광원(1105)을 포함할 수 있다. 복수의 광원(1105)은 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 바와 같은 LED 구동 장치(110, 210, 310)에 의해 구동될 수 있다.
도 18은 직하형 백라이트 유닛에 있어서, 광원의 배치의 일 예를 나타낸다.
본 실시 형태에 따른 직하형 백라이트 유닛(1200)은 기판(1201)상에 배열된 복수의 광원(1205)을 갖추어 구성된다.
상기 광원(1205)들의 배열 구조는 행과 열로 배열된 매트릭스 구조로서 각각의 행과 열은 지그재그 형태를 갖는다. 이는, 복수의 광원(1205)이 일직선상에 행과 열로 배열된 제1 매트릭스의 내부에 동일한 형태의 제2 매트릭스가 배치된 구조로 해석될 수 있으며, 상기 제1 매트릭스에 포함된 인접한 4개의 광원(1205)이 이루는 사각형의 내부에 상기 제2 매트릭스의 각 광원(1205)이 위치하는 것으로 이해될 수 있다.
다만, 도 18에 도시한 실시예에 따른 백라이트 유닛(1200)에 있어서 휘도의 균일성 및 광효율을 보다 향상시키기 위해 필요에 따라서는, 제1 및 제2 매트릭스는 그 배치 구조 및 간격을 서로 다르게 할 수도 있다. 또한, 이러한 복수의 광원 배치 방법 외에, 휘도 균일도를 확보할 수 있도록 인접한 광원간의 거리(S1, S2)를 최적화할 수 있다.
이와 같이, 광원(1205)들로 구성된 행과 열을 일직선상에 배치하지 않고, 지그재그로 배치함에 따라, 동일한 발광 면적에 대하여 약 15% ~ 25% 정도 광원(1205)의 수를 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 19는 직하형 백라이트 유닛의 다른 실시예를 나타낸다.
도 19를 참조하면, 본 실시예에 따른 백라이트 유닛(1300)은 광학시트(1320) 및 광학시트(1320) 하부에 배열된 광원모듈(1310)을 포함할 수 있다.
광학시트(1320)는 확산시트(1321), 집광시트(1322), 보호시트(1323) 등을 포함할 수 있다. 광학시트(1320)에 포함되는 시트(1321-1323)의 구성 및 배열 순서는 도 19에 도시된 것과 같이 한정되지 않으며, 다양하게 변형될 수 있다.
광원모듈(1310)은 회로 기판(1311), 회로 기판(1311) 상에 실장된 복수의 광원부(1312)를 포함할 수 있다. 복수의 광원부(1312)는, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 바와 같은 LED 구동 장치(110, 210, 310)에 의해 구동될 수 있으며, 광원 상에는 광원으로부터 방출되는 빛의 경로를 조절하는 광학 부재가 마련될 수 있다.
광학 부재는, 굴절을 통해 광의 지향각을 조절할 수 있으며, 특히 광원(1312)의 빛을 넓은 영역으로 확산시키는 광지향각 렌즈가 주로 사용될 수 있다. 이러한 광학 부재가 부착된 광원부(1312)는 더 넓은 광 분포를 갖게 되기 때문에 백라이트, 평판 조명 등에 광원모듈이 사용되는 경우, 동일 면적당 필요한 광원부(1312)의 개수를 절약할 수 있다.
도 20은 도 19에 도시한 광원부(1312)를 확대 도시한 도이다.
도 20을 참조하면, 복수의 광원부(1312) 각각은, 발광소자 패키지(100, 200, 300, 400)를 포함하는 광원(1314) 및 광학 부재(1313)를 포함할 수 있다. 광학 부재(1313)는 광원(1314) 상에 배치되는 바닥면(1313a)과, 광원(1314)의 빛이 입사되는 입사면(1313b)과, 빛이 외부로 방출되는 출사면(1313c)을 포함할 수 있다.
바닥면(1313a)은 광원(1314)의 광축(Z)이 지나는 중앙에 출사면(1313c) 방향으로 함몰된 홈부(1313d)가 구비될 수 있다. 홈부(1313d)는 그 표면이 상기 광원(1314)의 광이 입사되는 입사면(1313b)으로 정의될 수 있다. 즉, 입사면(1313b)은 홈부(1313d)의 표면을 이룰 수 있다.
바닥면(1313a)은 입사면(1313b)과 연결되는 중앙 영역이 광원(1314)으로 부분적으로 돌출되어 전체적으로 비평판형 구조를 가질 수 있다. 즉, 바닥면(1313a) 전체가 평평한 일반적인 구조와 달리 홈부(1313d) 둘레를 따라서 부분적으로 돌출된 구조를 가질 수 있다. 바닥면(1313a)에는 복수의 지지부(1313f)가 구비될 수 있으며, 광원 부재(1313)가 회로 기판(1311) 상에 장착되는 경우 광원 부재(1313)를 고정 및 지지할 수 있다.
출사면(1313c)은 바닥면(1313a)과 연결되는 테두리로부터 상부 방향(광출사 방향)으로 돔 형태로 돌출되며, 광축(Z)이 지나는 중앙이 홈부(1313d)를 향해 오목하게 함몰되어 변곡점을 가지는 구조를 가질 수 있다.
출사면(1313c)에는 광축(Z)에서 상기 테두리 방향으로 복수의 요철부(1313e)가 주기적으로 배열될 수 있다. 복수의 요철부(1313e)는 상기 광학소자(1313)의 수평 단면 형상에 대응하는 링 형상을 가질 수 있으며, 광축(Z)을 기준으로 동심원을 이룰 수 있다. 그리고, 광축(Z)을 중심으로 출사면(1313c)의 표면을 따라 주기적인 패턴을 이루며 방사상으로 확산되는 구조로 배열될 수 있다.
복수의 요철부(1313e)는 각각 일정한 주기(pitch)(P)로 이격되어 패턴을 이룰 수 있다. 이 경우, 복수의 요철부(1313e) 사이의 주기(P)는 0.01mm 내지 0.04mm 사이의 범위를 가질 수 있다. 복수의 요철부(1313e)는 광학 부재(1313)를 제조하는 과정에서 발생할 수 있는 미세한 가공 오차로 인하여 광학 부재들 간의 성능의 차이를 상쇄할 수 있으며, 이를 통해 광 분포의 균일도를 향상시킬 수 있다.
도 21은 직하형 백라이트 유닛의 또 다른 실시예를 나타낸다.
도 21을 참조하면, 백라이트 유닛(1400)은 회로기판(1401) 상에 광원(1405)이 실장되며, 그 상부에 배치된 하나 이상의 광학 시트(1406)를 구비한다. 광원(1405)은 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 바와 같은 LED 구동 장치(110, 210, 310)에 의해 구동될 수 있다.
본 실시예에 채용된 회로기판(1401)은 메인 영역에 해당되는 제1 평면부(1401a)와 그 주위에 배치되어 적어도 일부가 꺾인 경사부(1401b)와, 경사부(1401b)의 외측인 회로 기판(1401)의 모서리에 배치된 제2 평면부(1401c)를 가질 수 있다. 제1 평면부(1401a) 상에는 제1 간격(d1)에 따라 광원(1405)이 배열되며, 경사부(1401b) 상에도 제2 간격(d2)으로 하나 이상의 광원(1405)이 배열될 수 있다. 제1 간격(d1)은 제2 간격(d2)과 동일할 수 있다. 경사부(1401b)의 폭(또는 단면에서는 길이)는 제1 평면부(1401a)의 폭보다 작으며 제2 평면부(1401c)의 폭에 비해서는 길게 형성될 수 있다. 또한, 제2 평면부(1401c)에도 필요에 따라 적어도 하나의 광원(1405)이 배열될 수 있다.
경사부(1401b)의 기울기는 제1 평면부(1401a)를 기준으로 0°보다는 크며 90°보다는 작은 범위 안에서 적절하게 조절할 수 있다. 회로기판(1401)은 이러한 구조를 취함으로써 광학 시트(1406)의 가장자리 부근에서도 균일한 밝기를 유지할 수 있다.
도 22 내지 도 24의 백라이트 유닛들(1500, 1600, 1700)은 파장변환부(1550, 1650, 1750)가 광원(1505, 1605, 1705)에 배치되지 않고, 광원(1505, 1605, 1705)의 외부에서 백라이트 유닛들(1500, 1600, 1700) 내에 배치되어 빛을 변환시킬 수 있다.
도 22을 참조하면, 백라이트 유닛(1500)은 직하형 백라이트 유닛으로, 파장변환부(1550), 파장변환부(1550)의 하부에 배열된 광원모듈(1510) 및 광원모듈(1510)을 수용하는 바텀케이스(1560)를 포함할 수 있다. 또한, 광원모듈(1510)은 인쇄회로기판(1501) 및 인쇄회로기판(1501) 상면에 실장된 복수의 광원(1505)을 포함할 수 있다.
본 실시예의 백라이트 유닛(1500)에서는, 바텀케이스(1560) 상부에 파장변환부(1550)가 배치될 수 있다. 따라서, 광원모듈(1510)로부터 방출되는 빛의 적어도 일부가 파장변환부(1550)에 의해 파장 변환될 수 있다. 파장변환부(1550)는 별도의 필름으로 제조되어 적용될 수 있으나, 도시되지 않은 광 확산판과 일체로 결합된 형태로 제공될 수 있다.
도 23 및 도 24를 참조하면, 백라이트 유닛(1600, 1700)은 에지형 백라이트 유닛으로, 파장변환부(1650, 1750), 도광판(1640, 1740), 도광판(1640, 1740)의 일 측에 배치되는 반사부(1620, 1720) 및 광원(1605, 1705)을 포함할 수 있다.
광원(1605, 1705)에서 방출되는 빛은 반사부(1620, 1720)에 의해 도광판(1640, 1740)의 내부로 안내될 수 있다. 도 23의 백라이트 유닛(1600)에서, 파장변환부(1650)는 도광판(1640)과 광원(1605)의 사이에 배치될 수 있다. 도 24의 백라이트 유닛(1700)에서, 파장변환부(1750)는 도광판(1740)의 광 방출면 상에 배치될 수 있다.
도 22 내지 도 24에서의 파장변환부(1550, 1650, 1750)에는 통상적인 형광체가 포함될 수 있다. 특히, 광원으로부터의 열 또는 수분에 취약한 양자점의 특성을 보완하기 위하여 양자점 형광체를 사용하는 경우, 도 22 내지 도 24에 개시된 파장변환부(1550, 1650, 1750) 구조를 백라이트 유닛(1500, 1600, 1700)에 활용할 수 있다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지를 포함하는 디스플레이 장치의 개략적인 분해사시도이다.
도 25를 참조하면, 디스플레이 장치(2000)는, 백라이트 유닛(2100), 광학시트(2200) 및 액정 패널과 같은 화상 표시 패널(2300)을 포함할 수 있다.
백라이트 유닛(2100)은 바텀케이스(2110), 반사판(2120), 도광판(2140) 및 도광판(2140)의 적어도 일 측면에 제공되는 광원모듈(2130)을 포함할 수 있다. 광원모듈(2130)은 인쇄회로기판(2131) 및 광원(2132)을 포함할 수 있다. 특히, 광원(2105)은 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 바와 같은 LED 구동 장치(110, 210, 310)에 의해 구동될 수 있다.
광학시트(2200)는 도광판(2140)과 화상 표시 패널(2300)의 사이에 배치될 수 있으며, 확산시트, 프리즘시트 또는 보호시트와 같은 여러 종류의 시트를 포함할 수 있다.
화상 표시 패널(2300)은 광학시트(2200)를 출사한 빛을 이용하여 영상을 표시할 수 있다. 화상 표시 패널(2300)은 어레이 기판(2320), 액정층(2330) 및 컬러 필터 기판(2340)을 포함할 수 있다. 어레이 기판(2320)은 매트릭스 형태로 배치된 화소 전극들, 상기 화소 전극에 구동 전압을 인가하는 박막 트랜지스터들 및 상기 박막 트랜지스터들을 작동시키기 위한 신호 라인들을 포함할 수 있다. 컬러 필터 기판(2340)은 투명기판, 컬러 필터 및 공통 전극을 포함할 수 있다. 상기 컬러 필터는 백라이트 유닛(2100)으로부터 방출되는 백색광 중 특정 파장의 빛을 선택적으로 통과시키기 위한 필터들을 포함할 수 있다. 액정층(2330)은 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극 사이에 형성된 전기장에 의해 재배열되어 광투과율을 조절할 수 있다. 광투과율이 조절된 빛은 컬러 필터 기판(2340)의 컬러 필터를 통과함으로써 영상을 표시할 수 있다. 화상 표시 패널(2300)은 영상 신호를 처리하는 구동회로 유닛 등을 더 포함할 수 있다.
본 실시예의 디스플레이 장치(2000)에 따르면, 상대적으로 작은 반치폭을 가지는 청색광, 녹색광 및 적색광을 방출하는 광원(2132)을 사용하므로, 방출된 빛이 컬러 필터 기판(2340)을 통과한 후 높은 색순도의 청색, 녹색 및 적색을 구현할 수 있다.
도 26 내지 도 29는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지를 포함하는 조명 장치를 나타낸 도이다.
우선 도 26을 참조하면, 평판 조명 장치(4000)는 광원모듈(4010), 전원공급장치(4020) 및 하우징(4030)을 포함할 수 있다. 본 발명의 예시적 실시예에 따라, 광원모듈(4010)은 발광소자 어레이를 광원으로 포함할 수 있고, 전원공급장치(4020)는 발광소자 구동부를 포함할 수 있다.
광원모듈(4010)은 발광소자 어레이를 포함할 수 있고, 전체적으로 평면 현상을 이루도록 형성될 수 있다. 본 발명의 예시적 실시예에 따라, 발광소자 어레이는 발광소자 및 발광소자의 구동정보를 저장하는 컨트롤러를 포함할 수 있다. 발광소자 어레이는 서로 직렬 또는 병렬로 연결되는 복수의 발광소자 패키지를 포함할 수 있다.
전원공급장치(4020)는 광원모듈(4010)에 전원을 공급하도록 구성될 수 있으며, 일 실시예로 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 바와 같은 LED 구동 장치(110, 210, 310)를 포함할 수 있다. 하우징(4030)은 광원모듈(4010) 및 전원공급장치(4020)가 내부에 수용되도록 수용 공간이 형성될 수 있고, 일측면에 개방된 육면체 형상으로 형성되나 이에 한정되는 것은 아니다. 광원모듈(4010)은 하우징(4030)의 개방된 일측면으로 빛을 발광하도록 배치될 수 있다.
도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치로서 바(bar) 타입의 램프를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
구체적으로, 조명 장치(4100)는 방열 부재(4110), 커버(4120), 광원 모듈(4130), 제1 소켓(4140) 및 제2 소켓(4150)을 포함한다. 방열 부재(4110)의 내부 또는/및 외부 표면에 다수개의 방열 핀(4111, 4112)이 요철 형태로 형성될 수 있으며, 방열 핀(4111, 4112)은 다양한 형상 및 간격을 갖도록 설계될 수 있다. 방열 부재(4110)의 내측에는 돌출 형태의 지지대(4113)가 형성되어 있다. 지지대(4113)에는 광원 모듈(4130)이 고정될 수 있다. 방열 부재(4110)의 양 끝단에는 걸림 턱(4114)이 형성될 수 있다.
커버(4120)에는 걸림 홈(4121)이 형성되어 있으며, 걸림 홈(4121)에는 방열 부재(4110)의 걸림 턱(4114)이 후크 결합 구조로 결합될 수 있다. 걸림 홈(4121)과 걸림 턱(4114)이 형성되는 위치는 서로 바뀔 수도 있다.
광원 모듈(4130)은 발광소자 어레이를 포함할 수 있다. 광원 모듈(4130)은 인쇄회로기판(4131), 광원(4132) 및 컨트롤러(4133)를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 컨트롤러(4133)는 광원(4132)의 구동 정보를 저장할 수 있다. 인쇄회로기판(4131)에는 광원(4132)을 동작시키기 위한 회로 배선들이 형성되어 있다. 또한, 광원(4132)을 동작시키기 위한 구성 요소들이 포함될 수도 있다. 예를 들어, 인쇄회로기판(4131)에는 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 바와 같은 LED 구동 장치(110, 210, 310)가 구현될 수 있으며, 컨트롤러(4133)는 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 컨트롤러 IC(112, 212, 312)의 기능을 수행할 수 있다.
제1, 2 소켓(4140, 4150)은 한 쌍의 소켓으로서 방열 부재(4110) 및 커버(4120)로 구성된 원통형 커버 유닛의 양단에 결합되는 구조를 갖는다. 예를 들어, 제1 소켓(4140)은 전극 단자(4141) 및 전원 장치(4142)를 포함할 수 있고, 제2 소켓(4150)에는 더미 단자(4151)가 배치될 수 있다. 또한, 제1 소켓(4140) 또는 제2 소켓(4150) 중의 어느 하나의 소켓에 광센서 및/또는 통신 모듈이 내장될 수 있다. 예를 들어, 더미 단자(4151)가 배치된 제2 소켓(4150)에 광센서 및/또는 통신 모듈이 내장될 수 있다. 다른 예로서, 전극 단자(4141)가 배치된 제1 소켓(4140)에 광센서 및/또는 통신 모듈이 내장될 수도 있다.
도 28은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치로서 벌브형 램프를 간략하게 나타내는 분해 사시도이다.
구체적으로, 조명 장치(4200)는 소켓(4210), 전원부(4220), 방열부(4230), 광원모듈(4240) 및 광학부(4250)를 포함할 수 있다. 본 발명의 예시적 실시예에 따라, 광원모듈(4240)은 발광소자 어레이를 포함할 수 있고, 전원부(4220)는 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 바와 같은 LED 구동 장치(110, 210, 310)에 의해 구동될 수 있다.
소켓(4210)은 기존의 조명 장치와 대체 가능하도록 구성될 수 있다. 조명 장치(4200)에 공급되는 전력은 소켓(4210)을 통해서 인가될 수 있다. 도시된 바와 같이, 전원부(4220)는 제1 전원부(4221) 및 제2 전원부(4222)로 분리되어 조립될 수 있다. 방열부(4230)는 내부 방열부(4231) 및 외부 방열부(4232)를 포함할 수 있고, 내부 방열부(4231)는 광원모듈(4240) 및/또는 전원부(4220)와 직접 연결될 수 있고, 이를 통해 외부 방열부(4232)로 열이 전달되게 할 수 있다. 광학부(4250)는 내부 광학부(미도시) 및 외부 광학부(미도시)를 포함할 수 있고, 광원모듈(4240)이 방출하는 빛을 고르게 분산시키도록 구성될 수 있다.
광원모듈(4240)은 전원부(4220)로부터 전력을 공급받아 광학부(4250)로 빛을 방출할 수 있다. 광원모듈(4240)은 하나 이상의 발광소자(4241), 회로기판(4242) 및 컨트롤러(4243)를 포함할 수 있고, 컨트롤러(4243)는 발광소자(4241)들의 구동 정보를 저장할 수 있다.
도 29는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치로서 통신 모듈을 포함하는 램프를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 조명 장치(4300)는, 도 28에 도시한 실시예에 따른 조명 장치(4200)와 달리 광원 모듈(4240)의 상부에 반사판(4310)이 포함되어 있으며, 반사판(4310)은 광원으로부터의 빛을 측면 및 후방으로 고르게 퍼지게 하여 눈부심을 줄일 수 있다.
반사판(4310)의 상부에는 통신 모듈(4320)이 장착될 수 있으며 상기 통신 모듈(4320)을 통하여 홈-네트워크(home-network) 통신을 구현할 수 있다. 예를 들어, 통신 모듈(4320)은 지그비(Zigbee), 와이파이(WiFi) 또는 라이파이(LiFi)를 이용한 무선 통신 모듈일 수 있으며, 스마트폰 또는 무선 컨트롤러를 통하여 조명 장치의 온(on)/오프(off), 밝기 조절 등과 같은 가정 내외에 설치되어 있는 조명을 컨트롤 할 수 있다. 또한 가정 내외에 설치되어 있는 조명 장치의 가시광 파장을 이용한 라이파이 통신 모듈을 이용하여 TV, 냉장고, 에어컨, 도어락, 자동차 등 가정 내외에 있는 전자 제품 및 자동차 시스템의 컨트롤을 할 수 있다.
반사판(4310)과 통신 모듈(4320)은 커버부(4330)에 의해 커버될 수 있다.
도 30 내지 도 32는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지를 포함하는 네트워크 시스템을 설명하기 위한 개략도이다.
우선, 도 30은 실내용 조명 제어 네트워크 시스템을 설명하기 위한 개략도이다. 본 실시예에 따른 네트워크 시스템(5000)은 LED 등의 발광소자를 이용하는 조명 기술과 사물인터넷(IoT) 기술, 무선 통신 기술 등이 융합된 복합적인 스마트 조명-네트워크 시스템일 수 있다. 네트워크 시스템(5000)은, 다양한 조명 장치 및 유무선 통신 장치를 이용하여 구현될 수 있으며, 센서, 컨트롤러, 통신수단, 네트워크 제어 및 유지 관리 등을 위한 소프트웨어 등에 의해 구현될 수 있다.
네트워크 시스템(5000)은 가정이나 사무실 같이 건물 내에 정의되는 폐쇄적인 공간은 물론, 공원, 거리 등과 같이 개방된 공간 등에도 적용될 수 있다. 네트워크 시스템(5000)은, 다양한 정보를 수집/가공하여 사용자에게 제공할 수 있도록, 사물인터넷 환경에 기초하여 구현될 수 있다. 이때, 네트워크 시스템(5000)에 포함되는 LED 램프(5200)는, 주변 환경에 대한 정보를 게이트웨이(5100)로부터 수신하여 LED 램프(5200) 자체의 조명을 제어하는 것은 물론, LED 램프(5200)의 가시광 통신 등의 기능에 기초하여 사물인터넷 환경에 포함되는 다른 장치들(5300~5800)의 동작 상태 확인 및 제어 등과 같은 역할을 수행할 수도 있다.
도 30을 참조하면, 네트워크 시스템(5000)은, 서로 다른 통신 프로토콜에 따라 송수신되는 데이터를 처리하기 위한 게이트웨이(5100), 게이트웨이(5100)와 통신 가능하도록 연결되며 LED 발광소자를 포함하는 LED 램프(5200), 및 다양한 무선 통신 방식에 따라 게이트웨이(5100)와 통신 가능하도록 연결되는 복수의 장치(5300~5800)를 포함할 수 있다. 사물인터넷 환경에 기초하여 네트워크 시스템(5000)을 구현하기 위해, LED 램프(5200)를 비롯한 각 장치(5300~5800)들은 적어도 하나의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 일 실시예로, LED 램프(5200)는 WiFi, 지그비(Zigbee), LiFi 등의 무선 통신 프로토콜에 의해 게이트웨이(5100)와 통신 가능하도록 연결될 수 있으며, 이를 위해 적어도 하나의 램프용 통신 모듈(5210)을 가질 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 네트워크 시스템(5000)은 가정이나 사무실 같이 폐쇄적인 공간은 물론 거리나 공원 같은 개방적인 공간에도 적용될 수 있다. 네트워크 시스템(5000)이 가정에 적용되는 경우, 네트워크 시스템(5000)에 포함되며 사물인터넷 기술에 기초하여 게이트웨이(5100)와 통신 가능하도록 연결되는 복수의 장치(5300~5800)는 가전 제품(5300), 디지털 도어록(5400), 차고 도어록(5500), 벽 등에 설치되는 조명용 스위치(5600), 무선 통신망 중계를 위한 라우터(5700) 및 스마트폰, 태블릿, 랩톱 컴퓨터 등의 모바일 기기(5800) 등을 포함할 수 있다.
네트워크 시스템(5000)에서, LED 램프(5200)는 가정 내에 설치된 무선 통신 네트워크(Zigbee, WiFi, LiFi 등)를 이용하여 다양한 장치(5300~5800)의 동작 상태를 확인하거나, 주위 환경/상황에 따라 LED 램프(5200) 자체의 조도를 자동으로 조절할 수 있다. 또한 LED 램프(5200)에서 방출되는 가시광선을 이용한 LiFi 통신을 이용하여 네트워크 시스템(5000)에 포함되는 장치들(5300~5800)을 컨트롤 할 수도 있다.
우선, LED 램프(5200)는 램프용 통신 모듈(5210)을 통해 게이트웨이(5100)로부터 전달되는 주변 환경, 또는 LED 램프(5200)에 장착된 센서로부터 수집되는 주변 환경 정보에 기초하여 LED 램프(5200)의 조도를 자동으로 조절할 수 있다. 예를 들면, 텔레비젼(5310)에서 방송되고 있는 프로그램의 종류 또는 화면의 밝기에 따라 LED 램프(5200)의 조명 밝기가 자동으로 조절될 수 있다. 이를 위해, LED 램프(5200)는 게이트웨이(5100)와 연결된 램프용 통신 모듈(5210)로부터 텔레비전(5310)의 동작 정보를 수신할 수 있다. 램프용 통신 모듈(5210)은 LED 램프(5200)에 포함되는 센서 및/또는 컨트롤러와 일체형으로 모듈화될 수 있다.
예를 들어, TV프로그램에서 방영되는 프로그램 값이 휴먼드라마일 경우, 미리 셋팅된 설정 값에 따라 조명도 거기에 맞게 12000K 이하의 색 온도, 예를 들면 5000K로 낮아지고 색감이 조절되어 아늑한 분위기를 연출할 수 있다. 반대로 프로그램 값이 개그프로그램인 경우, 조명도 셋팅 값에 따라 색 온도가 5000K 이상으로 높아지고 푸른색 계열의 백색조명으로 조절되도록 네트워크 시스템(5000)이 구성될 수 있다.
또한, 가정 내에 사람이 없는 상태에서 디지털 도어록(5400)이 잠긴 후 일정 시간이 경과하면, 턴-온된 LED 램프(5200)를 모두 턴-오프시켜 전기 낭비를 방지할 수 있다. 또는, 모바일 기기(5800) 등을 통해 보안 모드가 설정된 경우, 가정 내에 사람이 없는 상태에서 디지털 도어록(5400)이 잠기면, LED 램프(5200)를 턴-온 상태로 유지시킬 수도 있다.
LED 램프(5200)의 동작은, 네트워크 시스템(5000)과 연결되는 다양한 센서를 통해 수집되는 주변 환경에 따라서 제어될 수도 있다. 예를 들어 네트워크 시스템(5000)이 건물 내에 구현되는 경우, 빌딩 내에서 조명과 위치센서와 통신모듈을 결합, 건물 내 사람들의 위치정보를 수집하여 조명을 턴-온 또는 턴-오프하거나 수집한 정보를 실시간으로 제공하여 시설관리나 유휴공간의 효율적 활용을 가능케 한다. 일반적으로 LED 램프(5200)와 같은 조명 장치는, 건물 내 각 층의 거의 모든 공간에 배치되므로, LED 램프(5200)와 일체로 제공되는 센서를 통해 건물 내의 각종 정보를 수집하고 이를 시설관리, 유휴공간의 활용 등에 이용할 수 있다.
한편, LED 램프(5200)와 이미지센서, 저장장치, 램프용 통신 모듈(5210) 등을 결합함으로써, 건물 보안을 유지하거나 긴급상황을 감지하고 대응할 수 있는 장치로 활용할 수 있다. 예를 들어 LED 램프(5200)에 연기 또는 온도 감지 센서 등이 부착된 경우, 화재 발생 여부 등을 신속하게 감지함으로써 피해를 최소화할 수 있다. 또한 외부의 날씨나 일조량 등을 고려하여 조명의 밝기를 조절, 에너지를 절약하고 쾌적한 조명환경을 제공할 수도 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 네트워크 시스템(5000)은 가정, 오피스 또는 건물 등과 같이 폐쇄적인 공간은 물론, 거리나 공원 등의 개방적인 공간에도 적용될 수 있다. 물리적 한계가 없는 개방적인 공간에 네트워크 시스템(5000)을 적용하고자 하는 경우, 무선 통신의 거리 한계 및 각종 장애물에 따른 통신 간섭 등에 따라 네트워크 시스템(5000)을 구현하기가 상대적으로 어려울 수 있다. 각 조명 기구에 센서와 통신 모듈 등을 장착하고, 각 조명 기구를 정보 수집 수단 및 통신 중개 수단으로 사용함으로써, 상기와 같은 개방적인 환경에서 네트워크 시스템(5000)을 좀 더 효율적으로 구현할 수 있다. 이하, 도 31을 참조하여 설명한다.
도 31은 개방적인 공간에 적용된 네트워크 시스템(6000)의 일 실시예를 나타낸다. 도 31을 참조하면, 본 실시예에 따른 네트워크 시스템(6000)은 통신 연결 장치(6100), 소정의 간격마다 설치되어 통신 연결 장치(6100)와 통신 가능하도록 연결되는 복수의 조명 기구(6200, 6300), 서버(6400), 서버(6400)를 관리하기 위한 컴퓨터(6500), 통신 기지국(6600), 통신 가능한 상기 장비들을 연결하는 통신망(6700), 및 모바일 기기(6800) 등을 포함할 수 있다.
거리 또는 공원 등의 개방적인 외부 공간에 설치되는 복수의 조명 기구(6200, 6300) 각각은 스마트 엔진(6210, 6310)을 포함할 수 있다. 스마트 엔진(6210, 6310)은 빛을 내기 위한 발광소자, 발광소자를 구동하기 위한 구동 드라이버 외에 주변 환경의 정보를 수집하는 센서, 및 통신 모듈 등을 포함할 수 있다. 상기 통신 모듈에 의해 스마트 엔진(6210, 6310)은 WiFi, Zigbee, LiFi 등의 통신 프로토콜에 따라 주변의 다른 장비들과 통신할 수 있다.
일례로, 하나의 스마트 엔진(6210)은 다른 스마트 엔진(6310)과 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 이때, 스마트 엔진(6210, 6310) 상호 간의 통신에는 WiFi 확장 기술(WiFi Mesh)이 적용될 수 있다. 적어도 하나의 스마트 엔진(6210)은 통신망(6700)에 연결되는 통신 연결 장치(6100)와 유/무선 통신에 의해 연결될 수 있다. 통신의 효율을 높이기 위해, 몇 개의 스마트 엔진(6210, 6310)을 하나의 그룹으로 묶어 하나의 통신 연결 장치(6100)와 연결할 수 있다.
통신 연결 장치(6100)는 유/무선 통신이 가능한 액세스 포인트(access point, AP)로서, 통신망(6700)과 다른 장비 사이의 통신을 중개할 수 있다. 통신 연결 장치(6100)는 유/무선 방식 중 적어도 하나에 의해 통신망(6700)과 연결될 수 있으며, 일례로 조명 기구(6200, 6300) 중 어느 하나의 내부에 기구적으로 수납될 수 있다.
통신 연결 장치(6100)는 WiFi 등의 통신 프로토콜을 통해 모바일 기기(6800)와 연결될 수 있다. 모바일 기기(6800)의 사용자는 인접한 주변의 조명 기구(6200)의 스마트 엔진(6210)과 연결된 통신 연결 장치(6100)를 통해, 복수의 스마트 엔진(6210, 6310)이 수집한 주변 환경 정보를 수신할 수 있다. 상기 주변 환경 정보는 주변 교통 정보, 날씨 정보 등을 포함할 수 있다. 모바일 기기(6800)는 통신 기지국(6600)을 통해 3G 또는 4G 등의 무선 셀룰러 통신 방식으로 통신망(6700)에 연결될 수도 있다.
한편, 통신망(6700)에 연결되는 서버(6400)는, 각 조명 기구(6200, 6300)에 장착된 스마트 엔진(6210, 6310)이 수집하는 정보를 수신함과 동시에, 각 조명 기구(6200, 6300)의 동작 상태 등을 모니터링할 수 있다. 각 조명 기구(6200, 6300)의 동작 상태의 모니터링 결과에 기초하여 각 조명 기구(6200, 6300)를 관리하기 위해, 서버(6400)는 관리 시스템을 제공하는 컴퓨터(6500)와 연결될 수 있다. 컴퓨터(6500)는 각 조명 기구(6200, 6300), 특히 스마트 엔진(6210, 6310)의 동작 상태를 모니터링하고 관리할 수 있는 소프트웨어 등을 실행할 수 있다.
스마트 엔진(6210, 6310)이 수집한 정보를 사용자의 모바일 기기(6800)로 전달하기 위해 다양한 통신 방식이 적용될 수 있다. 도 31을 참조하면, 스마트 엔진(6210, 6310)과 연결된 통신 연결 장치(6100)를 통해, 스마트 엔진(6210, 6310)이 수집한 정보가 모바일 기기(6800)로 전송되거나, 또는 스마트 엔진(6210, 6310)과 모바일 기기(6800)가 직접 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 스마트 엔진(6210, 6310)과 모바일 기기(6800)는 가시광 무선통신(LiFi)에 의해 서로 직접 통신할 수 있다. 이하, 도 32를 참조하여 설명한다.
도 32는 가시광 무선통신에 의한 조명 기구(6200)의 스마트 엔진(6210)과 모바일 기기(6800)의 통신 동작을 설명하기 위한 블록도이다. 도 32를 참조하면, 스마트 엔진(6210)은 신호 처리부(6211), 제어부(6212), LED 드라이버(6213), 광원부(6214), 센서(6215) 등을 포함할 수 있다. 스마트 엔진(6210)과 가시광 무선통신에 의해 연결되는 모바일 기기(6800)는, 제어부(6801), 수광부(6802), 신호처리부(6803), 메모리(6804), 입출력부(6805) 등을 포함할 수 있다.
가시광 무선통신(LiFi) 기술은 인간이 눈으로 인지할 수 있는 가시광 파장 대역의 빛을 이용하여 무선으로 정보를 전달하는 무선통신 기술이다. 이러한 가시광 무선통신 기술은 가시광 파장 대역의 빛, 즉 상기 실시예에서 설명한 발광 패키지로부터의 특정 가시광 주파수를 이용한다는 측면에서 기존의 유선 광통신기술 및 적외선 무선통신과 구별되며, 통신 환경이 무선이라는 측면에서 유선 광통신 기술과 구별된다. 또한, 가시광 무선통신 기술은 RF 무선통신과 달리 주파수 이용 측면에서 규제 또는 허가를 받지 않고 자유롭게 이용할 수 있다는 편리성과 물리적 보안성이 우수하고 통신 링크를 사용자가 눈으로 확인할 수 있다는 차별성을 가지고 있으며, 무엇보다도 광원의 고유 목적과 통신기능을 동시에 얻을 수 있다는 융합 기술로서의 특징을 가지고 있다.
도 32를 참조하면, 스마트 엔진(6210)의 신호 처리부(6211)는, 가시광 무선통신에 의해 송수신하고자 하는 데이터를 처리할 수 있다. 일 실시예로, 신호 처리부(6211)는 센서(6215)에 의해 수집된 정보를 데이터로 가공하여 제어부(6212)에 전송할 수 있다. 제어부(6212)는 신호 처리부(6211)와 LED 드라이버(6213) 등의 동작을 제어할 수 있으며, 특히 신호 처리부(6211)가 전송하는 데이터에 기초하여 LED 드라이버(6213)의 동작을 제어할 수 있다. LED 드라이버(6213)는 제어부(6212)가 전달하는 제어 신호에 따라 광원부(6214)를 발광시킴으로써, 데이터를 모바일 기기(6800)로 전달할 수 있다.
모바일 기기(6800)는 제어부(6801), 데이터를 저장하는 메모리(6804), 디스플레이와 터치스크린, 오디오 출력부 등을 포함하는 입출력부(6805), 신호 처리부(6803) 외에 데이터가 포함된 가시광을 인식하기 위한 수광부(6802)를 포함할 수 있다. 수광부(6802)는 가시광을 감지하여 이를 전기 신호로 변환할 수 있으며, 신호 처리부(6803)는 수광부에 의해 변환된 전기 신호에 포함된 데이터를 디코딩할 수 있다. 제어부(6801)는 신호 처리부(6803)가 디코딩한 데이터를 메모리(6804)에 저장하거나 입출력부(6805) 등을 통해 사용자가 인식할 수 있도록 출력할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
100, 200, 300: 조명 장치
110, 210, 310: LED 구동 장치
112, 212, 312: 컨트롤러 IC
113, 213, 313: 전류 제어 회로
120, 220, 320: 광원
130, 230, 330: 전원

Claims (10)

  1. 교류 전원을 정류하여 복수의 LED 어레이를 동작하기 위한 구동 전원을 생성하는 정류 회로;
    상기 복수의 LED 어레이 각각의 출력단에 연결되는 복수의 내부 스위치를 포함하며, 상기 구동 전원의 크기에 따라 상기 복수의 내부 스위치의 동작을 조절하여 상기 복수의 LED 어레이에 흐르는 전류의 경로를 제어하는 컨트롤러 IC; 및
    상기 복수의 LED 어레이 중 적어도 하나의 출력단에 연결되며, 상기 컨트롤러 IC에 흐르는 전류를 끌어당기는 전류 제어 회로; 를 포함하고,
    상기 복수의 LED 어레이는 인가된 전류가 먼저 흐르는 제1 LED 어레이, 및 상기 인가된 전류가 마지막으로 흐르는 마지막 LED 어레이를 포함하고,
    상기 복수의 내부 스위치 중 마지막 내부 스위치는 상기 마지막 LED 어레이의 출력단에 연결되고,
    상기 전류 제어 회로의 일단은 상기 마지막 LED 어레이의 출력단과 상기 마지막 내부 스위치의 입력단에 공통적으로 연결되며, 상기 전류 제어 회로의 타단은 접지단에 연결되는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 LED 어레이에 흐르는 전류는, 상기 전류 제어 회로와 상기 마지막 내부 스위치에 분산되는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전류 제어 회로는, 상기 마지막 LED 어레이의 출력단에 연결되는 외부 스위치 소자, 상기 외부 스위치 소자의 출력단과 상기 마지막 내부 스위치 사이에 연결되는 제1 저항, 및 상기 외부 스위치 소자의 출력단과 접지단 사이에 연결되는 제2 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 저항과 상기 제2 저항의 비율에 의해 상기 전류 제어 회로와 상기 적어도 하나의 내부 스위치 각각에 흐르는 전류의 비율이 결정되는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 LED 어레이가 상기 구동 전원의 한 주기 내에서 발광하는 시간은, 다른 LED 어레이가 상기 구동 전원의 한 주기 내에서 발광하는 시간보다 짧은 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  7. 복수의 LED 어레이를 포함하는 광원;
    상기 복수의 LED 어레이 각각의 출력단에 연결되는 복수의 내부 스위치를 포함하며, 상기 광원에 공급되는 구동 전원의 크기에 따라 상기 복수의 내부 스위치의 동작을 조절하여 상기 복수의 LED 어레이에 흐르는 전류의 경로를 제어하는 컨트롤러 IC; 및
    상기 복수의 LED 어레이 중 적어도 하나의 출력단에 연결되며, 상기 적어도 하나의 LED 어레이에 흐르는 전류를 조절하는 전류 제어 회로; 를 포함하고,
    상기 복수의 LED 어레이는 인가된 전류가 먼저 흐르는 제1 LED 어레이, 및 상기 인가된 전류가 마지막으로 흐르는 마지막 LED 어레이를 포함하고,
    상기 전류 제어 회로는 상기 복수의 내부 스위치 중 마지막 스위치에 연결된 적어도 하나의 전압 분배기를 포함하며, 상기 마지막 스위치가 닫힐 때, 상기 마지막 LED 어레이로부터 출력된 전류가 상기 마지막 스위치와 상기 전압 분배기를 통과하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 LED 어레이는, 상기 구동 전원의 한 주기 내에서 다른 LED 어레이보다 짧은 발광 시간을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 LED 어레이는 다른 LED 어레이와 함께 턴-온되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 전류 제어 회로는, 상기 적어도 하나의 LED 어레이에 흐르는 전류의 일부를 끌어오는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6558680B2 (ja) * 2015-04-24 2019-08-14 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 点灯装置、照明装置及び照明器具
CA2951301C (en) * 2015-12-09 2019-03-05 Abl Ip Holding Llc Color mixing for solid state lighting using direct ac drives
CN107277961B (zh) * 2016-04-06 2019-02-05 普诚科技股份有限公司 电流控制电路
US9854637B2 (en) 2016-05-18 2017-12-26 Abl Ip Holding Llc Method for controlling a tunable white fixture using a single handle
WO2017210314A1 (en) * 2016-05-31 2017-12-07 Anthem Displays, Llc Systems and methods for providing redundant data and power
EP3513513A1 (fr) * 2016-09-13 2019-07-24 Lucibel Luminaire connectable à un réseau de télécommunication.
FR3065131B1 (fr) * 2017-04-06 2021-01-08 Lucibel Sa Luminaire connectable as un reseau de telecommunication
KR20180092550A (ko) * 2017-02-10 2018-08-20 삼성전자주식회사 조명 장치 및 조명 시스템
KR20190005659A (ko) 2017-07-06 2019-01-16 김찬영 디밍아이오티장치를 이용한 아이오티시스템
US10201045B1 (en) * 2017-10-24 2019-02-05 Iml International Light-emitting diode lighting device
US11019412B2 (en) 2018-05-04 2021-05-25 Red E Innovations, Llc System for monitoring an injection mold or stamping die
CN209070956U (zh) * 2019-01-02 2019-07-05 北京京东方光电科技有限公司 背光驱动电路、背光源及显示装置
US10874006B1 (en) 2019-03-08 2020-12-22 Abl Ip Holding Llc Lighting fixture controller for controlling color temperature and intensity
US10728979B1 (en) 2019-09-30 2020-07-28 Abl Ip Holding Llc Lighting fixture configured to provide multiple lighting effects
KR20210078200A (ko) * 2019-12-18 2021-06-28 삼성전자주식회사 색온도 가변 조명 장치
US11641708B2 (en) 2020-08-28 2023-05-02 Abl Ip Holding Llc Light fixture controllable via dual networks
KR20220100419A (ko) * 2021-01-08 2022-07-15 현대모비스 주식회사 차량용 램프 및 그 램프를 포함하는 차량

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100134018A1 (en) * 2008-11-30 2010-06-03 Microsemi Corp. - Analog Mixed Signal Group Ltd. Led string driver with light intensity responsive to input voltage

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1744365B1 (en) 1996-08-27 2009-04-15 Seiko Epson Corporation Exfoliating method and transferring method of thin film device
USRE38466E1 (en) 1996-11-12 2004-03-16 Seiko Epson Corporation Manufacturing method of active matrix substrate, active matrix substrate and liquid crystal display device
US7208725B2 (en) 1998-11-25 2007-04-24 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Optoelectronic component with encapsulant
JP3906654B2 (ja) 2000-07-18 2007-04-18 ソニー株式会社 半導体発光素子及び半導体発光装置
CN1241272C (zh) 2001-08-22 2006-02-08 索尼公司 氮化物半导体器件及其制造方法
JP2003218034A (ja) 2002-01-17 2003-07-31 Sony Corp 選択成長方法、半導体発光素子及びその製造方法
JP3815335B2 (ja) 2002-01-18 2006-08-30 ソニー株式会社 半導体発光素子及びその製造方法
KR100499129B1 (ko) 2002-09-02 2005-07-04 삼성전기주식회사 발광 다이오드 및 그 제조방법
US7002182B2 (en) 2002-09-06 2006-02-21 Sony Corporation Semiconductor light emitting device integral type semiconductor light emitting unit image display unit and illuminating unit
KR100714639B1 (ko) 2003-10-21 2007-05-07 삼성전기주식회사 발광 소자
KR100506740B1 (ko) 2003-12-23 2005-08-08 삼성전기주식회사 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR100664985B1 (ko) 2004-10-26 2007-01-09 삼성전기주식회사 질화물계 반도체 소자
KR100665222B1 (ko) 2005-07-26 2007-01-09 삼성전기주식회사 확산재료를 이용한 엘이디 패키지 및 그 제조 방법
KR100661614B1 (ko) 2005-10-07 2006-12-26 삼성전기주식회사 질화물계 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR100723247B1 (ko) 2006-01-10 2007-05-29 삼성전기주식회사 칩코팅형 ｌｅｄ 패키지 및 그 제조방법
KR100735325B1 (ko) 2006-04-17 2007-07-04 삼성전기주식회사 발광다이오드 패키지 및 그 제조방법
KR100930171B1 (ko) 2006-12-05 2009-12-07 삼성전기주식회사 백색 발광장치 및 이를 이용한 백색 광원 모듈
KR100855065B1 (ko) 2007-04-24 2008-08-29 삼성전기주식회사 발광 다이오드 패키지
KR100982980B1 (ko) 2007-05-15 2010-09-17 삼성엘이디 주식회사 면 광원 장치 및 이를 구비하는 ｌｃｄ 백라이트 유닛
KR101164026B1 (ko) 2007-07-12 2012-07-18 삼성전자주식회사 질화물계 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR100891761B1 (ko) 2007-10-19 2009-04-07 삼성전기주식회사 반도체 발광소자, 그의 제조방법 및 이를 이용한 반도체발광소자 패키지
JP5116089B2 (ja) 2007-11-13 2013-01-09 神保電器株式会社 Ｌｅｄ発光方法とｌｅｄ照明装置
KR101332794B1 (ko) 2008-08-05 2013-11-25 삼성전자주식회사 발광 장치, 이를 포함하는 발광 시스템, 상기 발광 장치 및발광 시스템의 제조 방법
KR20100030470A (ko) 2008-09-10 2010-03-18 삼성전자주식회사 다양한 색 온도의 백색광을 제공할 수 있는 발광 장치 및 발광 시스템
KR101530876B1 (ko) 2008-09-16 2015-06-23 삼성전자 주식회사 발광량이 증가된 발광 소자, 이를 포함하는 발광 장치, 상기 발광 소자 및 발광 장치의 제조 방법
US8008683B2 (en) 2008-10-22 2011-08-30 Samsung Led Co., Ltd. Semiconductor light emitting device
US8324840B2 (en) * 2009-06-04 2012-12-04 Point Somee Limited Liability Company Apparatus, method and system for providing AC line power to lighting devices
TWI435654B (zh) 2010-12-07 2014-04-21 安恩國際公司 雙端電流控制器及相關發光二極體照明裝置
US8901849B2 (en) 2010-12-11 2014-12-02 Jae Hong Jeong Light emitting diode driver
WO2012083182A2 (en) * 2010-12-16 2012-06-21 Cooper Technologies Company Controlling current flowing through leds in a led light fixture
KR101043533B1 (ko) 2011-01-10 2011-06-23 이동원 고효율 전원을 구비한 ｌｅｄ 조명장치
JP5747656B2 (ja) 2011-05-24 2015-07-15 日亜化学工業株式会社 発光ダイオード駆動装置
KR101357635B1 (ko) 2012-02-08 2014-02-04 (주)로그인디지탈 조광 제어를 위한 발광 다이오드 조명의 구동 회로
JP5992197B2 (ja) 2012-04-10 2016-09-14 新電元工業株式会社 Ｌｅｄ点灯装置及びこれを備える表示装置
KR101426477B1 (ko) 2012-10-30 2014-08-05 주식회사 실리콘핸즈 아날로그 반도체 구동 칩 및 구동장치
TWI586205B (zh) 2012-11-26 2017-06-01 魏慶德 Ｌｅｄ驅動電路之直流核心電路
KR20140123175A (ko) 2013-04-11 2014-10-22 그린칩 주식회사 Led조명의 순차구동 제어장치
KR102145956B1 (ko) * 2013-07-30 2020-08-19 엘지이노텍 주식회사 다채널 led 구동 회로

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100134018A1 (en) * 2008-11-30 2010-06-03 Microsemi Corp. - Analog Mixed Signal Group Ltd. Led string driver with light intensity responsive to input voltage

Also Published As

Publication number Publication date
US9686833B2 (en) 2017-06-20
KR20170001851A (ko) 2017-01-05
US20160381750A1 (en) 2016-12-29

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