KR101523002B1 - 발광 장치 - Google Patents

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Abstract

발광 효율을 높이기 위한 발광 장치가 개시된다. 그러한 발광 장치는, 복수 개의 발광 소자들이 직렬 또는 병렬로 연결되도록 하고, 외부와의 전기적 연결을 위한 제1, 2, 3 및 4 단자를 포함하되, 제1 단자 및 제2 단자로 전원을 인가받는 경우 발광 모드로 동작하고, 제3 단자 및 제4 단자로 전원을 인가받는 경우 정류 모드로 동작하며, 발광 모드에서는 복수 개의 발광 소자들이 모두 동작하고, 정류 모드에서는 복수 개의 발광 소자들 중 일부가 동작한다.
발광장치, LED, 브리지 정류 회로, 발광 효율

Description

발광 장치{LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 발광 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 복수 개의 발광 소자(Light Emitting Diode, 이하 LED라 함)를 직렬 또는 병렬로 연결하여 발광 면적면에서 발광 효율이 우수하며, 직류 또는 교류 전원에서 다양하게 회로를 구성할 수 있는 발광 장치에 관한 것이다.
LED(이하 "발광 셀" 이라고도 함)는 반도체를 이용한 PN 접합 구조를 취하며, 이러한 PN 접합에 순방향으로 전압이 인가되는 경우, 전자가 갖는 에너지가 빛 에너지로 변환되어 발광하는 반도체 소자로서, 일리노이 대학의 닉 호로니악에 의해 1962년에 최초로 개발된 이후, 오늘날 조명용, 액정표시장치(Liquid Cristal Display, LCD)의 백라이트 유닛의 광원용 등으로 다양하게 채용되고 있으며, 향후 형광등이나 전구를 대체할 광원으로서 주목받고 있다.
LED는 일반적으로 교류 전원 및 직류 전원 모두에서 사용되고 있으나, 역방향으로 전압이 인가되는 경우에 발광하지 않는 특성으로 인해, 교류 전원에 사용하기 위해서는 양의 반주기 전압에서 동작함과 아울러, 반대 파형인 음의 반주기 전압에서도 동작할 수 있도록, 양의 반주기 전압에서 동작하는 LED의 개수와 동일한 개수만큼 반대 방향으로 연결한다. 즉, 소정 개수의 LED들과, 이러한 LED들에 역병렬로 연결된 LED들로 연결된 LED 어레이를 구성하여 교류 전원에서 사용하고 있다.
그러나, 이와 같이 역병렬로 연결되어 있는 LED 어레이는 반대파형이 인가되는 경우 구동하지 않는다. 따라서, 광도는 LED 면적(이하 "발광 셀 면적" 이라고도 함)의 절반에 해당하는 부분이 발광할 때와 같은 밝기인 단점이 있다.
또한, 교류 전원을 전파 정류하기 위해 브리지 정류 회로를 사용하는 경우에는 브리지 정류회로 자체가 소모하는 전력이 있기 때문에 전력 효율이 나빠지는 단점이 있다.
한편, LED로 브리지 정류 회로를 하나의 기판 안에 만들어 사용할 경우, 브리지 다이오드 부분이 발광하는 셀들의 반대극성으로 연결되어 역 전압을 견뎌야 하므로, 실제 정류 구동하는 발광 셀은 그 면적의 제약이 크다.
또한, 모든 회로를 하나의 반도체 기판 내에 제작하는 것은 면적의 축소는 가져올 수 있지만, 제작공정비용의 증가를 가져오며, 발광 면적 측면에서 발광 효율도 저하된다.
또한, 실제 외부에서 공급되는 전원은 전압의 크기가 항상 일정한 것이 아니라 크게는 나라마다, 작게는 제품 또는 제품 내의 소자 또는 회로마다 다를 수 있으므로, 다양한 장소, 제품, 소자 또는 회로에 적용될 필요성이 절실히 대두되고 있다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점들을 개선하기 위한 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 교류 전원의 인가시 발광 효율이 우수한 발광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 교류 전원을 전파 정류하기 위해 브리지 정류 회로를 사용하는 경우 브리지 정류 회로 자체의 소모 전력으로 인해 전체 전력 효율이 나빠지는 단점을 개선하기 위한 발광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, LED로 브리지 정류 회로를 하나의 기판 안에 만들어 사용할 경우 브리지 다이오드 부분이 발광하는 셀들의 반대극성으로 연결되어 역 전압을 견뎌야 함으로, 그로 인해 실제 정류 구동하는 발광 셀은 그 면적의 제약이 커지는 문제점을 개선하기 위한 발광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 발광에 필요한 많은 회로를 하나의 반도체 기판 내에 제작하는 것은 면적의 축소를 가져올 수는 있으나 제작공정비용의 증가를 가져오게 되고 발광 면적 측면에서 광 효율이 저하되는 문제점을 개선하기 위한 발광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 실제 외부에서 공급되는 전원은 전압의 크기가 항상 일정한 것이 아니라 크게는 나라마다, 작게는 제품 또는 제품 내의 소자 또는 회로마다 다를 수 있으므로, 이와 같이 다양한 장소, 제품, 소자 또는 회로에 적용될 수 있는 개선된 발광 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 발광 장치는, 제1 단자 및 제2 단자를 포함하되, 발광 소자 어레이들이 상기 제1 단자와 제2 단자 사이에 순방향 병렬 연결되며, 상기 발광 소자 어레이들 중 어느 하나의 발광 소자 어레이의 발광 소자들 사이에 배치되는 제3 단자와, 상기 발광 소자 어레이들 중 다른 하나의 발광 소자 어레이의 발광 소자들 사이에 배치되는 제4 단자를 포함한다.
바람직하게는, 상기 발광 소자 어레이들 각각은 상기 제1 단자에서 상기 제2 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 두 개 이상의 발광 소자들을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자는 직류 전원을 인가 받고, 상기 제3 단자 및 상기 제4 단자는 외부와는 전기적으로 연결되지 않을 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 양상에 따른 발광 장치는, 제1 단자 및 제2 단자를 포함하되, 복수 개의 발광 소자들이 상기 제1 단자에서 상기 제2 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 발광 소자 어레이들이, 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자 사이에서 순방향 병렬 연결되며, 상기 발광 소자 어레이들 중 어느 하나의 발광 소자 어레이의 발광 소자들 사이에 배치되는 제3 단자와, 상기 발광 소자 어레이들 중 다른 하나의 발광 소자 어레이의 발광 소자들 사이에 배치되는 제4 단자를 포함하는 발광 유닛을 복수 개 포함하되, 복수 개의 발광 유닛 각각은 직류 전원 사이에서 직렬로 연결된다.
바람직하게는, 상기 복수 개의 발광 유닛들의 상기 직류 전원 사이에서의 직렬 연결은, 상기 복수 개의 발광 유닛들이 n 개인 경우, 제1 발광 유닛의 제1 단자는 직류 전원의 양의 단자에 연결되고, 상기 제1 발광 유닛의 제2 단자는 상기 제1 발광 유닛의 다음 발광 유닛의 제1 단자와 연결되고, 제n-1 발광 유닛의 제2 단자는 제n 발광 유닛의 제1 단자와 연결되며, 제n 발광 유닛의 제2 단자는 상기 직류 전원의 음의 단자에 연결될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 양상에 따른 발광 장치는, 제1 외부 단자 및 제2 외부 단자를 포함하되, 복수 개의 발광 소자들이 상기 제1 외부 단자에서 상기 제2 외부 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 발광 소자 어레이들이, 상기 제1 외부 단자 및 제2 외부 단자 사이에서 순방향 병렬 연결되며, 상기 발광 소자 어레이들 중 어느 하나의 발광 소자 어레이의 발광 소자들 사이에 배치되는 제3 외부 단자; 및 상기 발광 소자 어레이들 중 다른 하나의 발광 소자 어레이의 발광 소자들 사이에 배치되는 제4 외부 단자를 포함하되, 상기 제3 외부 단자와 상기 제4 외부 단자 사이에 전원을 인가받는 제1 발광 유닛와, 제5 외부 단자 및 제6 외부 단자를 포함하되, 복수 개의 발광 소자들이 상기 제5 외부 단자에서 상기 제6 외부 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 발광 소자 어레이들이, 상기 제5 외부 단자 및 제6 외부 단자 사이에서 순방향 병렬 연결되며, 상기 발광 소자 어레이들 중 어느 하나의 발광 소자 어레이의 발광 소자들 사이에 배치되는 제1 내부 단자; 및 상기 발광 소자 어레이들 중 다른 하나의 발광 소자 어레이의 발광 소자 들 사이에 배치되는 제2 내부 단자를 포함하는 제2 발광 유닛을 포함하되, 상기 제5 외부 단자는 상기 제2 외부 단자와 연결되고, 상기 제6 외부 단자는 상기 제1 외부 단자와 연결된다.
바람직하게는, 상기 제3 외부 단자와 상기 제4 외부 단자 사이에 인가되는 전원은 교류 전원일 수 있다.
바람직하게는, 발광 소자 어레이들 및 단자들의 배치 구조가 상기 제2 발광 유닛에서의 배치 구조와 동일하며, 상기 제2 외부 단자와 상기 제5 외부 단자 사이에 직렬 연결되는 적어도 하나 이상의 제3 발광 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 양상에 따른 발광 장치는, 제1 외부 단자 및 제2 외부 단자를 포함하되, 복수 개의 발광 소자들이 상기 제1 외부 단자에서 상기 제2 외부 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 발광 소자 어레이들이, 상기 제1 외부 단자 및 상기 제2 외부 단자 사이에서 순방향 병렬 연결되며, 상기 발광 소자 어레이들 중 어느 하나의 발광 소자 어레이의 발광 소자들 사이에 배치되는 제3 외부 단자; 및 상기 발광 소자 어레이들 중 다른 하나의 발광 소자 어레이의 발광 소자들 사이에 배치되는 제4 외부 단자를 포함하는 제1 발광 유닛과, 제5 외부 단자 및 제6 외부 단자를 포함하되, 복수 개의 발광 소자들이 상기 제5 외부 단자에서 상기 제6 외부 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 발광 소자 어레이들이, 상기 제5 외부 단자 및 상기 제6 외부 단자 사이에서 순방향 병렬 여결되며, 상기 발광 소자 어레이들 중 어느 하나의 발광 소자 어레이의 발광 소자들 사이에 배치되는 제7 외부 단자; 및 상기 발광 소자 어레이들 중 다른 하나의 발광 소자 어레이의 발광 소자들 사이에 배치되는 제8 외부 단자를 포함하는 제2 발광 유닛 을 포함하되, 상기 제4 외부 단자와 상기 제7 외부 단자가 연결되고, 상기 제3 외부 단자와 상기 제8 외부 단자 사이에 교류 전원이 인가된다.
바람직하게는, 상기 제1 외부 단자와 상기 제2 외부 단자 사이에서, 상기 제2 외부 단자에서 상기 제1 외부 단자 방향으로 순방향 연결되는 적어도 하나 이상의 제1 외부 발광 유닛을 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제5 외부 단자와 상기 제6 외부 단자 사이에서, 상기 제6 외부 단자에서 상기 제5 외부 단자 방향으로 순방향 연결되는 적어도 하나 이상의 제2 외부 발광 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 양상에 따른 발광 장치는, 복수 개의 발광 소자들이 직렬 또는 병렬로 연결되도록 하고, 외부와의 전기적 연결을 위한 제1, 2, 3 및 4 단자를 포함하되, 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자로 전원을 인가받는 경우 발광 모드로 동작하고, 상기 제3 단자 및 상기 제4 단자로 전원을 인가받는 경우 정류 모드로 동작한다.
바람직하게는, 상기 발광 모드에서는 상기 복수 개의 발광 소자들이 모두 동작하고, 상기 정류 모드에서는 상기 복수 개의 발광 소자들 중 일부가 동작할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 단자에서 상기 제4 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 제1 발광 소자 어레이와, 상기 제1 단자에서 상기 제3 단자 방향으로 순방향 직 렬 연결된 제2 발광 소자 어레이와, 상기 제3 단자에서 상기 제2 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 제3 발광 소자 어레이와, 상기 제4 단자에서 상기 제2 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 제4 발광 소자 어레이를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자로 인가되는 전원이 직류 전원인 경우, 상기 제3 단자 및 상기 제4 단자는 외부에 연결되지 않을 수 있다.
바람직하게는, 상기 제3 단자 및 상기 제4 단자로 인가되는 전원이 교류 전원인 경우, 상기 제2 단자에서 상기 제1 단자 방향으로 직렬 또는 병렬로 복수 개의 발광 소자 어레이들이 순방향 연결될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 단자에서 상기 제1 단자 방향으로 적어도 하나 이상의 외부 발광 장치가 직렬로 연결되되, 상기 외부 발광 장치는, 상기 복수 개의 발광 소자 어레이들, 및 상기 복수 개의 발광 소자들이 직렬 또는 병렬로 연결되도록 하고, 외부와의 전기적 연결을 위한 제5, 6, 7 및 8 단자를 포함하며, 상기 복수 개의 발광 소자 어레이들은, 상기 제5 단자에서 상기 제8 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 제5 발광 소자 어레이; 상기 제5 단자에서 상기 제7 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 제6 발광 소자 어레이; 상기 제7 단자에서 상기 제6 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 제7 발광 소자 어레이; 및 상기 제8 단자에서 상기 제6 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 제8 발광 소자 어레이를 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 양상에 따른 발광 장치는, 복수 개의 발광 소자들이 직렬 또는 병렬로 연결되도록 하고, 외부와의 전기적 연결 을 위한 제1, 2, 3 및 4 단자와, 상기 제1 단자에서 상기 제4 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 제1 발광 소자 어레이와, 상기 제1 단자에서 상기 제3 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 제2 발광 소자 어레이와, 상기 제3 단자에서 상기 제2 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 제3 발광 소자 어레이와, 상기 제4 단자에서 상기 제2 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 제4 발광 소자 어레이를 구비하는 제1 발광 유닛 및 제2 발광 유닛을 포함하되, 상기 제1 발광 유닛의 제3 단자 및 제4 단자로 전원을 인가받고, 상기 제2 발광 유닛의 제1 단자 및 제2 단자는, 각각 상기 제1 발광 유닛의 제2 단자 및 제1 단자에 연결된다.
바람직하게는, 상기 제1 발광 유닛의 제2 단자와 상기 제2 발광 유닛의 제1 단자 사이에 순방향 직렬 연결되는 적어도 하나 이상의 외부 발광 유닛을 포함하되, 상기 적어도 하나 이상의 외부 발광 유닛은 상기 제2 발광 유닛의 단자들 및 발광 소자 어레이들의 배치 구조와 동일한 배치 구조를 가질 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 양상에 따른 발광 장치는, 단일 기판 상에 모놀리식으로 집적되는 발광 장치로서, 직렬 연결된 적어도 두 개 이상의 발광 소자들을 각각 포함하는 네 개의 발광 소자 어레이들과, 상기 네 개의 발광 소자 어레이들이 직렬 또는 병렬 연결되도록 하고, 외부와의 전기적 연결을 위한 제1, 2, 3, 및 4 단자를 포함하되, 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자로 전원을 인가받는 경우 발광 모드로 동작하고, 상기 제3 단자 및 상기 제4 단자로 전원을 인가받는 경우 정류 모드로 동작한다.
본 발명은 개선된 발광 장치를 제공함으로써, 종래 교류 전원을 전파 정류하기 위해 브리지 정류 회로를 사용하는 경우에 있어서 브리지 정류 회로 자체의 소모 전력으로 인해 전체 전력 효율이 나빠지는 단점을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명은 종래와 같이 LED로 브리지 정류 회로를 하나의 기판 안에 만들어 사용할 경우 브리지 다이오드 부분이 발광하는 셀들의 반대극성으로 연결되어 역 전압을 견뎌야 함으로, 그로 인해 실제 정류 구동하는 발광 셀은 그 면적의 제약이 큰 문제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명은 발광 장치의 제작공정비용을 절감할 수 있고, 발광 면적 측면에서 발광 효율을 증가시킬 수 있으며, 나아가 다양한 장소, 제품, 소자 또는 회로에 폭 넓게 적용될 수 있는 발광 장치를 제공할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 첨부된 도면들 및 상세한 설명은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 의도로 예시된 것이므로, 이러한 도면들 및 상세한 설명이 본 발명의 보호범위를 한정하려는 의도로 사용되어서는 아니될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치의 등가 회로도이다. 도 1을 참조하면, 발광 장치(10)는, 제1 단자(P1), 제2 단자(P2), 제3 단자(P3), 제4 단 자(P4), 및 발광 소자 어레이들(12, 14, 16, 18)이 도시되어 있다.
제1 단자(P1), 제2 단자(P2), 제3 단자(P3) 및 제4 단자(P4)는, 전원 단자 또는 다른 발광 장치에 연결하기 위한 부분이다.
제1 단자(P1)와 제4 단자(P4) 사이에는 제1 발광 소자 어레이(12)가 배치되고, 제1 단자(P1)와 제3 단자(P3) 사이에는 제2 발광 소자 어레이(14)가 배치되며, 제3 단자(P3)와 제2 단자(P2) 사이에는 제3 발광 소자 어레이(16)가 배치되며, 제4 단자(P4)와 제2 단자(P2) 사이에는 제4 발광 소자 어레이(18)가 배치된다.
발광 소자 어레이들(12, 14, 16, 18) 각각은, 적어도 하나 이상의 발광 소자(LED)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1에서와 같이 발광 소자 어레이들(12, 14, 16, 18) 각각은 5 개의 LED의 직렬 연결로 구성될 수 있다.
제1 단자(P1)와 제2 단자(P2)를 중심으로 살펴 보면, 발광 소자 어레이(12)와 발광 소자 어레이(18)가 제1 단자(P1)와 제2 단자(P2) 사이에서 제1 단자(P1)와 제2 단자(P2) 방향으로 순방향 직렬 연결된다. 제4 단자(P4)는 발광 소자 어레이(12)와 발광 소자 어레이(18) 사이에 배치된다.
또한, 발광 소자 어레이(14)와 발광 소자 어레이(16)가 제1 단자(P1)와 제2 단자(P2) 사이에서 제1 단자(P1)와 제2 단자(P2) 방향으로 순방향 직렬 연결된다. 제3 단자(P3)는 발광 소자 어레이(14)와 발광 소자 어레이(16) 사이에 배치된다.
따라서, 전체적으로는 제1 단자(P1)와 제2 단자(P2) 사이에서 발광 소자 어레이들(부분적으로 발광 소자 어레이(12)와 발광 소자 어레이(18)가 직렬 연결된 발광 소자 어레이(이하에서는 12_18로 표기함) 및 발광 소자 어레이(14)와 발광 소 자 어레이(16)가 직렬 연결된 발광 소자 어레이(이하에서는 14_16으로 표기함))이 순방향 병렬 연결된 형태를 이룬다.
즉, 상기 발광 장치(10)는, 제1 단자(P1) 및 제2 단자(P2)를 포함하고, 발광 소자 어레이들(12_18, 14_16)이 제1 단자(P1)와 제2 단자(P2) 사이에 순방향 병렬 연결되며, 발광 소자 어레이들(12_18, 14_16) 중 어느 하나의 발광 소자 어레이(12_18) 사이(즉, 발광 소자 어레이(12)와 발광 소자 어레이(18) 사이)에 배치되는 제3 단자(P3)와, 발광 소자 어레이들(12_18, 14_16) 중 다른 하나의 발광 소자 어레이(14_16) 사이에 배치되는 제4 단자(P4)를 포함한다.
여기서, LED들 간의 순방향 직렬 연결은, LED들이 모두 직렬로 연결됨에 있어서 소정의 방향(예를 들면, 위와 같이 제1 단자(P1)에서 제2 단자(P2) 방향)으로 순방향 연결되는 구조를 의미하고, LED들 간의 순방향 병렬 연결은, LED들이 소정의 노드와 노드(예를 들면, 제1 단자(P1)와 제2 단자(P2))사이에서 병렬 연결됨에 있어서, 소정의 방향(예를 들면, 제1 단자(P1)와 제2 단자(P2) 방향)으로 순방향 연결되는 구조를 의미한다.
그리하여, 상기 발광 장치(10)의 제1 단자(P1) 내지 제4 단자(P4)에 교류 또는 직류 전원이 인가되거나, 다른 발광 장치가 연결되어 사용될 수 있다.
도 2는 도 1의 발광 장치(10)에 직류 전원(Vdc1)이 적용되는 경우를 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 제1 단자(P1)와 제2 단자(P2)에 직류 전원(Vdc1)이 인가된다. 제1 단자(P1)와 제2 단자(P2) 사이에서 제1 단자(P1)에는 직류 전원(Vdc1)의 양의 단자가 연결되고, 제2 단자(P2)에는 직류 전원(Vdc1)의 음의 단자가 연결 된다. 제3 단자(P3) 및 제4 단자(P4)는 외부와는 전기적으로 연결되지 않는다.
그리하여, 제1 단자(P1)와 제2 단자(P2)에 직류 전원(Vdc1)이 인가됨으로써, 발광 장치(10)는 앞서 제1 단자(P1)와 제2 단자(P2)를 중심으로 설명한 바와 같이, 제1 단자(P1)와 제2 단자(P2) 사이에서 발광 소자 어레이(12_18)와 발광 소자 어레이(14_16)가 순방향 병렬 연결되는 형태를 이루고, 발광 소자 어레이들(12_18, 14_16) 내의 모든 LED들이 발광하게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 발광 유닛을 직류 전원 사이에서 직렬로 복수 개 연결한 경우의 등가 회로도이다. 도 3을 참조하면, 복수 개의 발광 유닛들(310, 320, 330, 340)이 직류 전원(Vdc2) 사이에 연결되어 있다.
발광 유닛들(310, 320, 330, 340) 각각은, 앞서 도 1에서 설명된 발광 장치(10)와 동일한 구조이다. 즉, 발광 유닛(310)은 제1 단자(P311), 제2 단자(P312), 제3 단자(P313), 제4 단자(P314) 및 발광 소자 어레이들(312, 314, 316, 318)을 포함하고, 부분적으로는 발광 소자 어레이들(312, 318)이 직렬 연결(이하 312_318로 표시함)되고, 발광 소자 어레이들(314, 316)이 직렬 연결(이하 314_316으로 표시함)된다. 그리고, 발광 소자 어레이(312_318) 및 발광 소자 어레이(314_316)가 제1 단자(P311) 및 제2 단자(P312) 사이에서 제1 단자(P311)에서 제2 단자(P312) 방향으로 순방향 병렬 연결되며, 발광 소자 어레이들(312_318, 314_316) 중 어느 하나의 발광 소자 어레이(312_318) 사이에 제3 단자(P316)가 배치되며, 발광 소자 어레이들(312_318, 314_316) 중 다른 하나의 발광 소자 어레이(314_316) 사이에 제4 단자(P318)가 배치된다. 발광 유닛들(320, 330, 340)도 동 일한 구조로 배열되므로, 중복 설명은 생략한다.
도 3에서와 같이 네 개의 발광 유닛들(310, 320, 330, 340)이 직류 전원(Vdc2) 사이에 배치되는 경우, 네 개의 발광 유닛들(310, 320, 330, 340)의 단자들 서로 간의 연결과 직류 전원(Vdc2)과의 연결을 살펴 보면 이하와 같다.
제1 발광 유닛(310)의 제2 단자(P312)와 제2 발광 유닛(320)의 제1 단자(P321)가 연결되고, 제2 발광 유닛(320)의 제2 단자(P322)와 제3 발광 유닛(330)의 제1 단자(P331)가 연결되고, 제3 발광 유닛(330)의 제2 단자(P332)와 제4 발광 유닛(340)의 제1 단자(P341)가 연결된다.
그리고, 제1 발광 유닛(310)의 제1 단자(P311)와 제4 발광 유닛(340)의 제2 단자(P342) 사이에 직류 전원(Vdc2)이 인가되되, 직류 전원(Vdc2)의 양의 단자는 제1 발광 유닛(310)의 제1 단자(P311)에 연결되고, 직류 전원(Vdc2)의 음의 단자는 제4 발광 유닛(340)의 제2 단자(P342)에 연결된다.
발광 유닛들(310, 320, 330, 340) 각각의 제3 단자들(P313, P323, P333, P343) 및 제4 단자들(P314, P324, P334, P344)은 외부와는 연결되지 않는다.
그리하여, 전체적으로는 직류 전원(Vdc2) 사이에서 직렬 및 병렬 연결된 발광 유닛들(310, 320, 330, 340)을 이루는 발광 소자들이 직렬로 연결된 구조를 이룬다.
위에서, 발광 유닛의 개수가 네 개인 경우를 예로 들었지만, 발광 유닛의 개수에는 사용자의 필요에 따라 더 확장될 수 있다.
만약, 발광 유닛들의 개수가 n개인 경우에는, 복수 개의 발광 유닛들의 직류 전원(Vdc2) 사이에서의 직렬 연결은, 제1 발광 유닛의 제1 단자는 직류 전원(Vdc2)의 양의 단자에 연결되고, 제1 발광 유닛의 제2 단자는 제1 발광 유닛의 다음 발광 유닛인 제2 발광 유닛의 제1 단자와 연결되고, 제2 발광 유닛의 제2 단자는 그 다음 발광 유닛인 제3 발광 유닛의 제1 단자와 연결되고, 계속 동일한 형태로 연결되어, 제n-1 발광 유닛의 제2 단자는 제n 발광 유닛의 제1 단자와 연결되고, 제n 발광 유닛의 제2 단자는 직류 전원(Vdc2)의 음의 단자에 연결된 구조를 이룬다.
도 2 및 도 3을 참조하여 설명된 바와 같이, 직류 전원(Vdc1 또는 Vdc2)이 발광 장치(10)(도 2) 또는 발광 유닛들(310, 320, 330, 340)의 직렬 연결을 포함하는 발광 장치(도 3)에 인가되는 경우에는 발광 장치의 발광 소자 어레이들 내의 모든 LED들이 순방향 연결되는 형태이므로, 셀 대비 발광 면적이 100%가 될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 유닛들에 교류 전원을 인가한 경우의 등가 회로도이다. 도 4를 참조하면, 제1 발광 유닛(410)에 교류 전원(Vac)이 인가되고, 제1 발광 유닛(410)에 제2 발광 유닛(420)이 연결되어 있다.
도 4의 제1 발광 유닛(410) 및 제2 발광 유닛(420)에서 LED들의 내부적인 연결구조는 도 1의 발광 장치(10)와 동일하다. 다만, 제1 발광 유닛(410)에서의 외부 단자들(P411, P412, P413, P414)이 전원(Vac)과 제2 발광 유닛(420)에 연결된 구조가 상이하다.
즉, 제1 발광 유닛(410)은, 제1 외부 단자(P411), 제2 외부 단자(P412), 제3 외부 단자(P413) 및 제4 외부 단자(P414)를 포함하며, 제1 외부 단자(P411)에서 제2 외부 단자(P412) 방향으로 복수 개의 발광 소자들이 순방향 직렬 연결된 발광 소 자 어레이들(앞서의 설명과 같이, 412_418, 414_416)이 제1 외부 단자(P411)와 제2 외부 단자(P412) 사이에서 제1 외부 단자(P411)에서 제2 외부 단자(P412) 방향으로 순방향 병렬 연결되며, 발광 소자 어레이들(412_418, 414_416) 중 어느 하나의 발광 소자 어레이(412_418)의 발광 소자들 사이(예를 들면, 발광 소자 어레이(412)와 발광 소자 어레이(418) 사이)에 제4 외부 단자(P414)가 배치되고, 발광 소자 어레이들(412_418, 414_416) 중 다른 하나의 발광 소자 어레이(414_416)의 발광 소자들 사이(예를 들면, 발광 소자 어레이(414)와 발광 소자 어레이(416) 사이)에 제3 외부 단자(P413)가 배치되며, 제3 외부 단자(P413)와 제4 외부 단자(P414) 사이에 교류 전원(Vac)이 인가된다.
따라서, 편의상 제1 외부 단자(P411)와 제2 외부 단자(P412)를 기준으로 하여 순방향 연결 형태를 설명하였으나, 제3 외부 단자(P413)와 제4 외부 단자(P414)로 교류 전원이 인가되고 있으므로, 순방향 또는 역방향의 해석은 약간 달라진다. 발광 소자 어레이들(412, 414, 416, 418)을 구성하는 LED들을, 해석의 편의를 위해 모두 하나의 LED로 가정해 보면, 제3 외부 단자(P413) 및 제4 외부 단자(P414)에 교류 전원이 인가되고, 제1 발광 유닛(410)에 의해 전파 정류되어 제1 외부 단자(P411) 및 제2 외부 단자(P412) 측으로 전파 정류된 전압이 제2 발광 유닛(420)에 인가되는 것으로 해석될 수 있다.
제2 발광 유닛(420)은, 제5 외부 단자(P421) 및 제6 외부 단자(P422)를 포함하되, 복수 개의 발광 소자들이 제5 외부 단자(P421)와 제6 외부 단자(P422) 방향으로 순방향 직렬 연결된 발광 소자 어레이들(422_428, 424_426)이 제5 외부 단 자(P421)와 제6 외부 단자(P422) 사이에서 제5 외부 단자(P421)에서 제6 외부 단자(P422) 방향으로 순방향 병렬 연결된다. 그리고, 발광 소자 어레이들(422_428, 424_426) 중 어느 하나의 발광 소자 어레이(422_428)의 발광 소자들 사이(예를 들면 발광 소자 어레이(428)과 발광 소자 어레이(422) 사이)에 제2 내부 단자(P424)가 배치되고, 발광 소자 어레이들(422_428, 424_426) 중 다른 하나의 발광 소자 어레이(424_426)의 발광 소자들 사이(예를 들면 발광 소자 어레이(426)와 발광 소자 어레이(424) 사이)에 제1 내부 단자(P423)가 배치된다.
또한, 제2 발광 유닛(420)의 제5 외부 단자(P421)는 제1 발광 유닛(410)의 제2 외부 단자(P412)와 연결되고, 제2 발광 유닛(420)의 제6 외부 단자(P422)는 제1 발광 유닛(410)의 제1 외부 단자(P411)와 연결된다.
제2 발광 유닛(420)의 제1 내부 단자(P423) 및 제2 내부 단자(P424)는 외부와는 연결되지 않는다.
제1 발광 유닛의 제3 외부 단자(P413)와 제4 외부 단자(P414) 사이에 인가되는 전원은 직류 전원일 수도 있고, 교류 전원일 수도 있으나, 교류 전원인 것이 바람직하다.
교류 전원(Vac)이 인가되는 경우, 반주기 별로 동작하는 발광 소자 어레이들을 중심으로 구체적인 동작을 살펴보면, 먼저 제4 외부 단자(P414)측을 양의 단자로 보고 양의 반주기 전압이 인가되는 구간에는 발광 소자 어레이(418), 제2 발광 유닛(420), 발광 소자 어레이(414)가 구동된다. 반면에 음의 반주기 전압이 인가되는 구간에는 발광 소자 어레이(416), 제2 발광 유닛(420), 발광 소자 어레이(412) 가 구동된다.
즉, 제1 발광 유닛(410)은 브리지 정류 회로 역할을 수행함과 동시에 일부의 발광 소자들이 발광하고, 제2 발광 유닛(420)은 항상 전체 LED 가 발광하는 형태로 동작한다.
발광 면적 측면에서 발광 효율을 고려해 보면, 제1 발광 유닛(410)은 정류 기능을 수행하면서 50%가 발광하고, 제2 발광 유닛(420)은 100%가 발광하므로, 전체적으로는 75%의 발광 효율을 보인다.
따라서, 종래 50%의 발광 효율보다 높은 발광 효율을 보이고, 교류 전원에 사용하기 위해 별도의 브리지 정류 회로를 사용할 필요가 없으므로, 그로 인한 전력 소모도 줄어드는 이점을 갖게 된다.
도 1, 도 2 및 도 4를 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치(도 1의 10), 즉 발광 유닛은, 내부적으로는 복수 개의 발광 소자들 간을 직렬 또는 병렬로 연결시키고, 외부와의 전기적 연결을 위한 제1 내지 제4 단자(P1 내지 P4)를 포함한다.
만약, 제1 단자(P1)와 제2 단자(P2)로 전원을 인가받는 경우 발광 모드로 동작한다. 이 경우 전원은 도 2에서와 같이 직류 전원인 것이 바람직하다. 여기서, 발광 모드는 발광 유닛 내의 모든 LED들이 발광하는 상태를 의미한다. 이러한 예는 도 2에 잘 도시되어 있고, 앞서 충분히 설명되었다.
만약, 제3 단자(P3)와 제4 단자(P4)로 전원을 인가받는 경우 정류 모드로 동작한다. 이 경우 전원은 도 4에서와 같이 교류 전원인 것이 바람직하다. 여기서, 정류 모드는, 교류 전원을 인가받는 발광 유닛의 발광 소자들 중 일부가 발광하는 상태를 의미한다. 또한, 이 경우에는 발광 유닛이 브리지 정류 회로의 형태를 이루므로, 전파 정류 기능을 수행하기도 한다.
도 5는 도 4의 발광 장치에 제2 발광 유닛과 동일한 구조의 발광 유닛들이 추가 연결된 경우의 등가 회로도이다. 도 5를 참조하면, 제1 발광 유닛(510)은 도 4의 제1 발광 유닛(410)과 동일한 배치 형태를 이루고, 제2 발광 유닛(520), 제3 발광 유닛(530) 및 제4 발광 유닛(540)은 도 4의 제2 발광 유닛(420)과 동일한 배치 형태를 이룬다.
전파 정류 기능을 수행하는 제1 발광 유닛(510) 이외에, 발광 동작 만을 수행하는 발광 유닛들(520, 530, 540)의 개수는 앞서 도 4에 예시된 바와 같이 하나일 수도 있고, 도 5에서와 같이 세 개일 수도 있으며, 사용자의 필요에 따라 다양할 수 있으므로, 도 5의 예시로 한정되지는 않는다.
구체적인 동작을 살펴보면, 양의 반주기 구간에서는 발광 소자 어레이(512), 제2 발광 유닛(520), 제3 발광 유닛(530), 제4 발광 유닛(540) 및 발광 소자 어레이(516)가 동작한다. 반면에 음의 반주기 구간에서는 발광 소자 어레이(514), 제2 발광 유닛(520), 제3 발광 유닛(530), 제4 발광 유닛(540) 및 발광 소자 어레이(518)가 동작한다.
따라서, 발광 면적 측면에서 발광효율을 고려해 보면, 제1 발광 유닛이 50%이고, 나머지는 모두 100%이므로, 전체적으로는 87.5%의 발광 효율을 보인다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 장치의 등가 회로도이다. 도 6을 참조하면, 제1 발광 유닛(610), 제2 발광 유닛(620), 제1 외부 발광 유닛(630), 및 제2 외부 발광 유닛(640)의 연결에 교류 전원(Vac)이 인가되고 있다.
제1 발광 유닛(610) 및 제2 발광 유닛(620)은 정류 기능도 수행함과 아울러 발광 동작도 수행하므로, 도 4의 제1 발광 유닛(410)과 배치 형태가 동일하다.
즉, 제1 발광 유닛(610)은, 제1 외부 단자(P611)와 제2 외부 단자(P612)를 포함하되, 복수 개의 발광 소자들이 제1 외부 단자(P611)에서 제2 외부 단자(P612) 방향으로 순방향 직렬 연결된 발광 소자 어레이들(612_618, 614_616)이, 제1 외부 단자(P611)와 제2 외부 단자(P612) 사이에서 제1 외부 단자(P611)에서 제2 외부 단자(P612) 사이로 순방향 병렬 연결되며, 발광 소자 어레이들(612_618, 614_616) 중 어느 하나의 발광 소자 어레이(612_618)의 발광 소자들 사이(예를 들면, 발광 소자 어레이(612)와 발광 소자 어레이(618) 사이)에 제4 외부 단자(P614)가 배치되고, 발광 소자 어레이들(612_618, 614_616) 중 다른 하나의 발광 소자 어레이(614_616)의 발광 소자들 사이(예를 들면, 발광 소자 어레이(614)와 발광 소자 어레이(616) 사이)에 제3 외부 단자(P613)가 배치된다.
제2 발광 유닛(620)은, 제5 외부 단자(P621)와 제2 외부 단자(P622)를 포함하되, 복수 개의 발광 소자들이 제5 외부 단자(P621)에서 제6 외부 단자(P622) 방향으로 순방향 직렬 연결된 발광 소자 어레이들(622_628, 624_626)이, 제5 외부 단자(P621)와 제6 외부 단자(P622) 사이에서 제5 외부 단자(P621)에서 제6 외부 단자(P622) 사이로 순방향 병렬 연결되며, 발광 소자 어레이들(622_628, 624_626) 중 어느 하나의 발광 소자 어레이(622_628)의 발광 소자들 사이(예를 들면, 발광 소자 어레이(622)와 발광 소자 어레이(628) 사이)에 제8 외부 단자(P624)가 배치되고, 발광 소자 어레이들(622_628, 624_626) 중 다른 하나의 발광 소자 어레이(624_626)의 발광 소자들 사이(예를 들면, 발광 소자 어레이(624)와 발광 소자 어레이(626) 사이)에 제7 외부 단자(P623)가 배치된다.
그리고, 제1 발광 유닛(610)과 제2 발광 유닛(620) 간의 연결을 살펴보면, 교류 전원(Vac)이 인가되지 않는 제1 발광 유닛(610)의 외부 단자(P613)와 제2 발광 유닛(620)의 외부 단자(P624)가 연결되고, 제1 발광 유닛(610)의 외부 단자(P614)와 제2 발광 유닛(620)의 외부 단자(P623) 사이에 교류 전원(Vac)이 인가된다.
제1 외부 발광 유닛(630)은, 적어도 하나 이상의 발광 소자가 제1 발광 유닛(610)의 제2 외부 단자(P612)에서 제1 외부 단자(P611) 방향으로 순방향 직렬 연결되는 구조로 이루어진다. 또한 제2 외부 발광 유닛(640)도 이와 유사하게, 적어도 하나 이상의 발광 소자가 제2 발광 유닛(620)의 제6 외부 단자(P622)에서 제5 외부 단자(P621) 방향으로 순방향 직렬 연결되는 구조로 이루어진다.
교류 전원(Vac)의 인가에 따른 동작을 살펴보면, 양의 반주기 구간에서는, 발광 소자 어레이(618), 제1 외부 발광 유닛(630), 발광 소자 어레이(614), 발광 소자 어레이(628), 제2 외부 발광 유닛(640), 및 발광 소자 어레이(624)가 구동된다. 반면에, 음의 반주기 구간에서는, 발광 소자 어레이(626), 제2 외부 발광 유닛(640), 발광 소자 어레이(622), 발광 소자 어레이(616), 제1 외부 발광 유닛(630), 및 발광 소자 어레이(612)가 구동된다.
이 경우, 발광 면적 측면에서 발광 효율은, 예를 들어, 제1 외부 발광 유닛(630) 및 제2 외부 발광 유닛(640) 각각의 LED가 10개라고 가정하면, 제1 발광 유닛(610) 및 제2 발광 유닛(620) 각각이 50%이고, 제1 외부 발광 유닛(630) 및 제2 외부 발광 유닛(640)은 100%이고, 전체 면적의 2/3이 발광하게 되므로, 66.7%를 보인다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 7의 등가 회로도는 도 1로 볼 수 있는데, 따라서, 도 1과 함께 도 7을 참조하면, 발광 유닛(10)은, 단일 기판 상에 모놀리식(monolithic) 공정(또는 모놀로식 집적회로 공정)으로 형성될 수 있다.
상기 발광 유닛(10)은, 회로적으로는 앞서 도 1을 참조하여 설명된 바와 같이, 네 개의 발광 소자 어레이들(12, 14, 16, 18)을 포함하고, 발광 소자 어레이들(12, 14, 16, 18) 각각은 서로 직렬 연결된 적어도 두 개 이상의 발광 소자 어레이들을 포함한다. 도 1에서와 같이, 각각의 발광 소자 어레이가 5개의 발광 소자를 포함하는 것으로 예시되어 있으나, 특별히 이러한 개수로 제한되는 것은 아니다.
또한, 발광 유닛(10)은 제1 내지 제4 단자(P1 ~ P4)를 포함하며, 이러한 제1 내지 제4 단자(P1 ~ P4)는, 네 개의 발광 소자 어레이들(12, 14, 16, 18)이 직렬 또는 병렬 연결되도록 하며, 외부와의 전기적 연결이 가능하도록 한다. 여기서, 제1 단자(P1) 및 제2 단자(P2)로 전원이 인가되는 경우에는 발광 모드로 동작하고, 제3 단자(P3) 및 제4 단자(P4)로 전원이 인가되는 경우에는 정류 모드로 동작한다.
모놀리식 공정으로 형성된 발광 유닛(10)을 구조적으로 살펴보면, 하나의 기 판(11) 상에서, 발광 소자 어레이(예를 들면, 12)의 발광 소자들 각각은 제1 도전형 반도체층(L1), 그 상부의 제2 도전형 반도체층(L2)을 포함할 수 있고, 각각의 발광 소자들은 메탈 커넥터(MC)에 의해 전기적으로 연결된다. 또한, 제1 내지 제4 단자들(P1 ~ P4)은 제1 도전형 반도체층(L1) 또는 제2 도전형 반도체층(L2) 상에 형성되어 발광 소자 어레이들 간이 직렬 또는 병렬로 연결되도록 하고, 외부와 전기적으로 연결되도록 한다.
예를 들면, 제1 단자(P1)는 제1 발광 소자 어레이(12)중의 첫번째 발광 소자의 제2 도전형 반도체층(L2) 상에 형성되고, 제2 단자(P2)는 제3 발광 소자 어레이(16)의 첫번째 발광 소자의 제1 도전형 반도체층(L1) 상에 형성되며, 제3 단자(P3)는 제2 발광 소자 어레이(14)의 마지막 발광 소자의 제1 도전형 반도체층(L1) 상에 형성되며, 제4 단자(P4)는 제4 발광 소자 어레이(18)의 마지막 발광 소자의 제2 도전형 반도체층(L2) 상에 형성될 수 있다. 여기서, 제1 도전형 반도체층(L1)은 N형 반도체층이고, 제2 도전형 반도체층(L2)은 P형 반도체층일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 발광 장치는, 교류 전원을 전파 정류하기 위해 별도의 브리지 정류 회로를 사용할 필요가 없으므로, 그로 인한 전력 소모를 줄일 수 있고, 발광 셀의 면적 제약을 극복할 수 있다.
나아가, 발광 장치의 제작공정비용을 절감할 수 있고, 발광 면적 측면에서 발광 효율을 증가시킬 수 있으며, 다양한 장소, 제품, 소자 또는 회로에 폭 넓게 적용될 수 있다.
예를 들면, 자동차 등의 직류 12V 또는 이와 유사한 크기의 직류 전원을 사 용할 경우, 도 2에서와 같이 단일 칩의 형태로 유용하게 적용될 수 있으며, 이 경우 발광 면적 측면에서의 발광 효율은 100%이다.
또한, 도 4 내지 도 6에서 예시된 바와 같이, 본 발명에 따른 발광 장치는, 고전압 교류 전원을 전원으로 사용하는 경우, 정류 소자로서 사용될 수 있고, 출력측에는 다양한 형태의 발광 소자 어레이가 직렬로 연결되어 사용될 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 발광 장치는, 본 발명의 보호범위를 벗어나지 아니하는 범위 내에서, 첨부된 도면들 및 상세한 설명을 지침으로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태로 설계 변경되고 개조될 수 있음은 명백하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치의 등가 회로도이다.
도 2는 도 1의 발광 장치에 직류 전원이 적용되는 경우를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 발광 유닛을 직류 전원 사이에서 직렬로 복수 개 연결한 경우의 등가 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 유닛들에 교류 전원을 인가한 경우의 등가 회로도이다.
도 5는 도 4의 발광 장치에 제2 발광 유닛과 동일한 구조의 발광 유닛들이 추가 연결된 경우의 등가 회로도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 장치의 등가 회로도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
P1~P4, P311~P344, P411~P424, P511~P544, P611~P624 : 단자
10, 310~340, 410~420, 510~540, 610~620 : 발광 유닛
11 : 기판
630, 640 : 외부 발광 유닛
12~18, 312~344, 412~424, 512~544, 611~644 : 발광 소자 어레이
Vdc1, Vdc2 : 직류 전원
Vac : 교류 전원

Claims (19)

  1. 제1 단자 및 제2 단자를 포함하되, 발광 소자 어레이들이 상기 제1 단자와 상기 제2 단자 사이에 순방향 병렬 연결되며,
    상기 발광 소자 어레이들 중 어느 하나의 발광 소자 어레이의 발광 소자들 사이에 배치되는 제3 단자; 및
    상기 발광 소자 어레이들 중 다른 하나의 발광 소자 어레이의 발광 소자들 사이에 배치되는 제4 단자를 포함하고,
    상기 제1 단자 및 상기 제2 단자는 직류 전원을 인가 받고, 상기 제3 단자 및 상기 제4 단자는 외부와는 전기적으로 연결되지 않는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  2. 삭제
  3. 제1 단자 및 제2 단자를 포함하되, 복수 개의 발광 소자들이 상기 제1 단자에서 상기 제2 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 발광 소자 어레이들이, 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자 사이에서 순방향 병렬 연결되며,
    상기 발광 소자 어레이들 중 어느 하나의 발광 소자 어레이의 발광 소자들 사이에 배치되는 제3 단자; 및
    상기 발광 소자 어레이들 중 다른 하나의 발광 소자 어레이의 발광 소자들 사이에 배치되는 제4 단자를 포함하는 발광 유닛을 복수 개 포함하되,
    상기 복수 개의 발광 유닛들은 직류 전원 사이에서 직렬로 연결되고,
    상기 직렬로 연결된 복수 개의 발광 유닛 중 하나의 제2 단자는 인접한 발광 유닛의 제1 단자가 전기적으로 연결되며,
    상기 복수 개의 발광 유닛의 끝단에 배치된 두 개의 발광 유닛 중 하나의 제1 단자와 다른 하나의 제2 단자는 직류 전원이 인가된 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수 개의 발광 유닛들의 상기 직류 전원 사이에서의 직렬 연결은, 상기 복수 개의 발광 유닛들이 n 개인 경우, 제1 발광 유닛의 제1 단자는 직류 전원의 양의 단자에 연결되고, 상기 제1 발광 유닛의 제2 단자는 상기 제1 발광 유닛의 다음 발광 유닛의 제1 단자와 연결되고, 제n-1 발광 유닛의 제2 단자는 제n 발광 유닛의 제1 단자와 연결되며, 제n 발광 유닛의 제2 단자는 상기 직류 전원의 음의 단자에 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  5. 제1 외부 단자 및 제2 외부 단자를 포함하되, 복수 개의 발광 소자들이 상기 제1 외부 단자에서 상기 제2 외부 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 발광 소자 어레이들이, 상기 제1 외부 단자 및 제2 외부 단자 사이에서 순방향 병렬 연결되며, 상기 발광 소자 어레이들 중 어느 하나의 발광 소자 어레이의 발광 소자들 사이에 배치되는 제3 외부 단자; 및 상기 발광 소자 어레이들 중 다른 하나의 발광 소자 어레이의 발광 소자들 사이에 배치되는 제4 외부 단자를 포함하되, 상기 제3 외부 단자와 상기 제4 외부 단자 사이에 전원을 인가받는 제1 발광 유닛; 및
    제5 외부 단자 및 제6 외부 단자를 포함하되, 복수 개의 발광 소자들이 상기 제5 외부 단자에서 상기 제6 외부 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 발광 소자 어 레이들이, 상기 제5 외부 단자 및 제6 외부 단자 사이에서 순방향 병렬 연결되며, 상기 발광 소자 어레이들 중 어느 하나의 발광 소자 어레이의 발광 소자들 사이에 배치되는 제1 내부 단자; 및 상기 발광 소자 어레이들 중 다른 하나의 발광 소자 어레이의 발광 소자들 사이에 배치되는 제2 내부 단자를 포함하는 제2 발광 유닛을 포함하되,
    상기 제5 외부 단자는 상기 제2 외부 단자와 연결되고, 상기 제6 외부 단자는 상기 제1 외부 단자와 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제3 외부 단자와 상기 제4 외부 단자 사이에 인가되는 전원은 교류 전원인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    제7 외부 단자 및 제8 외부 단자를 포함하되, 복수 개의 발광 소자들이 상기 제 7 외부 단자에서 상기 제8 외부 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 발광 소자 어레이들이, 상기 제7 외부 단자 및 제8 외부 단자 사이에서 순방향 병렬 연결되며, 상기 발광 소자 어레이들 중 어느 하나의 발광 소자 어레이의 발광 소자들 사이에 배치되는 제3 내부 단자; 및 상기 발광 소자 어레이들 중 다른 하나의 발광 소자 어레이의 발광 소자들 사이에 배치되는 제4 내부 단자를 포함하는 적어도 하나 이상의 제3 발광 유닛을 더 포함하고,
    상기 제7 외부 단자는 상기 제2 외부 단자와 연결되고, 상기 제8 외부 단자는 상기 제5 외부 단자와 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  8. 제1 외부 단자 및 제2 외부 단자를 포함하되, 복수 개의 발광 소자들이 상기 제1 외부 단자에서 상기 제2 외부 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 발광 소자 어레이들이, 상기 제1 외부 단자 및 상기 제2 외부 단자 사이에서 순방향 병렬 연결되며, 상기 발광 소자 어레이들 중 어느 하나의 발광 소자 어레이의 발광 소자들 사이에 배치되는 제3 외부 단자; 및 상기 발광 소자 어레이들 중 다른 하나의 발광 소자 어레이의 발광 소자들 사이에 배치되는 제4 외부 단자를 포함하는 제1 발광 유닛; 및
    제5 외부 단자 및 제6 외부 단자를 포함하되, 복수 개의 발광 소자들이 상기 제5 외부 단자에서 상기 제6 외부 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 발광 소자 어레이들이, 상기 제5 외부 단자 및 상기 제6 외부 단자 사이에서 순방향 병렬 연결되며, 상기 발광 소자 어레이들 중 어느 하나의 발광 소자 어레이의 발광 소자들 사이에 배치되는 제7 외부 단자; 및 상기 발광 소자 어레이들 중 다른 하나의 발광 소자 어레이의 발광 소자들 사이에 배치되는 제8 외부 단자를 포함하는 제2 발광 유닛; 을 포함하되,
    상기 제4 외부 단자와 상기 제7 외부 단자가 연결되고, 상기 제3 외부 단자와 상기 제8 외부 단자 사이에 교류 전원이 인가되는 것을 특징으로 발광 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 외부 단자와 상기 제2 외부 단자 사이에서, 상기 제2 외부 단자에서 상기 제1 외부 단자 방향으로 순방향 연결되는 적어도 하나 이상의 제1 외부 발광 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  10. 청구항 8 및 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제5 외부 단자와 상기 제6 외부 단자 사이에서, 상기 제6 외부 단자에서 상기 제5 외부 단자 방향으로 순방향 연결되는 적어도 하나 이상의 제2 외부 발광 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  11. 제1 단자 및 제2 단자를 포함하되, 발광 소자 어레이들이 상기 제1 단자와 상기 제2 단자 사이에 순방향으로 직렬 또는 병렬 연결되며,
    상기 발광 소자 어레이들 중 어느 하나의 발광 소자 어레이의 발광 소자들 사이에 배치되는 제3 단자; 및
    상기 발광 소자 어레이들 중 다른 하나의 발광 소자 어레이의 발광 소자들 사이에 배치되는 제4 단자를 포함하되,
    상기 제1 내지 제4 단자는 외부와 전기적으로 될 수 있게 구비되며,
    상기 제1 단자 및 상기 제2 단자로 전원을 인가받는 경우 발광 모드로 동작하고, 상기 제3 단자 및 상기 제4 단자로 전원을 인가받는 경우 정류 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 발광 모드에서는 상기 복수 개의 발광 소자들이 모두 동작하고, 상기 정류 모드에서는 상기 복수 개의 발광 소자들 중 일부가 동작하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 단자에서 상기 제4 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 제1 발광 소자 어레이;
    상기 제1 단자에서 상기 제3 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 제2 발광 소 자 어레이;
    상기 제3 단자에서 상기 제2 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 제3 발광 소자 어레이; 및
    상기 제4 단자에서 상기 제2 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 제4 발광 소자 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1 단자 및 상기 제2 단자로 인가되는 전원이 직류 전원인 경우, 상기 제3 단자 및 상기 제4 단자는 외부에 연결되지 않는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 제3 단자 및 상기 제4 단자로 인가되는 전원이 교류 전원인 경우, 상기 제2 단자에서 상기 제1 단자 방향으로 직렬 또는 병렬로 복수 개의 발광 소자 어레이들이 순방향 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제2 단자에서 상기 제1 단자 방향으로 적어도 하나 이상의 외부 발광 장치가 직렬로 연결되되, 상기 외부 발광 장치는,
    상기 복수 개의 발광 소자 어레이들, 및 상기 복수 개의 발광 소자들이 직렬 또는 병렬로 연결되도록 하고, 외부와의 전기적 연결을 위한 제5, 6, 7 및 8 단자를 포함하며, 상기 복수 개의 발광 소자 어레이들은,
    상기 제5 단자에서 상기 제8 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 제5 발광 소자 어레이; 상기 제5 단자에서 상기 제7 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 제6 발광 소자 어레이; 상기 제7 단자에서 상기 제6 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 제7 발광 소자 어레이; 및 상기 제8 단자에서 상기 제6 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 제8 발광 소자 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  17. 복수 개의 발광 소자들이 직렬 또는 병렬로 연결되도록 하고, 외부와의 전기적 연결을 위한 제1, 2, 3 및 4 단자와, 상기 제1 단자에서 상기 제4 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 제1 발광 소자 어레이와, 상기 제1 단자에서 상기 제3 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 제2 발광 소자 어레이와, 상기 제3 단자에서 상기 제2 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 제3 발광 소자 어레이와, 상기 제4 단자에서 상기 제2 단자 방향으로 순방향 직렬 연결된 제4 발광 소자 어레이를 구비하는 제1 발광 유닛 및 제2 발광 유닛을 포함하되,
    상기 제1 발광 유닛의 제3 단자 및 제4 단자로 전원을 인가받고, 상기 제2 발광 유닛의 제1 단자 및 제2 단자는, 각각 상기 제1 발광 유닛의 제2 단자 및 제1 단자에 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 제1 발광 유닛의 제2 단자와 상기 제2 발광 유닛의 제1 단자 사이에 순방향 직렬 연결되는 적어도 하나 이상의 외부 발광 유닛을 포함하되, 상기 적어도 하나 이상의 외부 발광 유닛은 상기 제2 발광 유닛의 단자들 및 발광 소자 어레이들의 배치 구조와 동일한 배치 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  19. 단일 기판 상에 모놀리식으로 집적되는 발광 장치에 있어서,
    직렬 연결된 적어도 두 개 이상의 발광 소자들을 각각 포함하는 네 개의 발광 소자 어레이들; 및
    제1 단자 및 제2 단자를 포함하되, 발광 소자 어레이들이 상기 제1 단자와 상기 제2 단자 사이에 순방향으로 직렬 또는 병렬 연결되며,
    상기 발광 소자 어레이들 중 어느 하나의 발광 소자 어레이의 발광 소자들 사이에 배치되는 제3 단자; 및
    상기 발광 소자 어레이들 중 다른 하나의 발광 소자 어레이의 발광 소자들 사이에 배치되는 제4 단자를 포함하되,
    상기 제1 내지 제4 단자는 외부와 전기적으로 될 수 있게 구비되며,
    상기 제1 단자 및 상기 제2 단자로 전원을 인가받는 경우 발광 모드로 동작하고, 상기 제3 단자 및 상기 제4 단자로 전원을 인가받는 경우 정류 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
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