KR101562373B1 - 지연형광체를 구비하는 교류용 발광소자 - Google Patents

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Abstract

지연형광체를 구비하는 교류용 발광 소자가 개시된다. 이 발광 소자는 각각 단일 기판 상에 복수개의 발광셀들을 갖는 제1 및 제2 발광 다이오드 칩들을 포함한다. 또한, 제1 지연형광체가 상기 제1 발광 다이오드 칩 상부에 위치하여 상기 제1 발광 다이오드 칩에서 방출된 광의 일부를 파장변환시키고, 제2 지연형광체가 상기 제2 발광 다이오드 칩 상부에 위치하여 상기 제2 발광 다이오드 칩에서 방출된 광의 적어도 일부를 파장변환시킨다. 상기 제1 지연형광체에 의한 잔광휘도와 상기 제2 지연형광체에 의한 잔광휘도를 서로 다르게 함으로써, 교류용 발광 소자의 명명현상을 더욱 완화할 수 있다.
교류, 발광 소자, 지연형광체, 명멸(flicker)

Description

지연형광체를 구비하는 교류용 발광소자{LIGHT EMITTING DEVICE FOR AC POWER OPERATION WITH PHOSPHORESCENCE PHOSPHOR}
본 발명은 발광 소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지연형광체를 채택하여 명멸현상을 방지할 수 있는 교류용 발광소자에 관한 것이다.
최근, 교류전원에 직접 연결되어 구동되는 발광 소자가 개발되고 있다. 이러한 발광 소자는 단일 기판 상에 복수개의 발광셀들을 갖는 발광 다이오드 칩을 포함한다. 상기 발광셀들의 어레이들이 서로 역병렬로 연결되거나, 발광셀들의 어레이가 브리지 정류기에 연결됨으로써 교류전원하에서 직접 구동될 수 있다.
그러나, 교류전원하에서 구동되는 발광 다이오드는 교류전원의 위상(phase)이 변경될 때마나 온/오프를 반복하고 따라서 발광 다이오드 칩에서 연속적으로 균일한 광이 방출되지 못하고 명멸현상(깜박임, flicker effect)이 발생된다. 이러한 깜박임은, 교류용 발광소자를 조명용으로 장시간 사용할 경우, 눈의 피로를 야기시킬 수 있으며, 자동차와 같이 빠른 속도로 이동하는 물체에 장착할 경우, 육안으로 관찰될 수 있다.
이러한 명멸현상을 방지하기 위해 상기 발광 다이오드 칩과 함께 지연형광체 를 채택한 교류용 발광소자가 대한민국 등록특허공보 제10-0746952호에 개시된 바 있다. 이에 따르면, 교류전원의 위상이 변경되는 동안 잔광시간이 긴 지연형광체에 의해 광이 방출되므로 명멸현상을 완화할 수 있다.
그러나 상기 교류용 발광소자는 발광 다이오드에서 방출되는 광에 비해 지연형광체에서 방출되는 광의 잔광휘도가 상대적으로 작기 때문에 명멸현상을 완화하는데 일정한 한계를 갖는다. 지연형광체의 잔광휘도를 증가시키기 위해 지연형광체의 양을 증가시킬 수 있으나, 지연형광체의 사용량 증가는 발광 다이오드에서 방출된 광의 손실을 증가시켜 전체 발광 출력을 감소시키다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 명멸현상을 더욱 완화할 수 있는 개선된 교류용 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 전체 발광 출력 감소를 방지하면서 명멸현상을 완화할 수 있는 교류용 발광 소자를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 패턴화된 지연형광체를 구비하는 교류용 발광 소자를 제공한다. 본 발명의 일 태양에 따른 발광 소자는, 각각 단일 기판 상에 복수개의 발광셀들을 갖는 제1 및 제2 발광 다이오드 칩들; 상기 제1 발광 다이오드 칩 상부에 위치하여 상기 제1 발광 다이오드 칩에서 방출된 광의 일부를 파장변환시키는 제1 지연형광체; 및 상기 제2 발광 다이오드 칩 상부에 위치하여 상기 제2 발광 다이오드 칩에서 방출된 광의 적어도 일부를 파장변환시키는 제2 지연형광체를 포함한다. 한편, 상기 제1 지연형광체에 의한 잔광휘도에 비해 상기 제2 지연형광체에 의한 잔광휘도가 더 높다. 잔광휘도가 서로 다른 지연형광체들을 각각 발광 다이오드 칩들 상에 배치함으로써 명멸현상을 더욱 완화할 수 있다.
여기서, 상기 "지연형광체"는 축광형광체라고도 하며, 여기광원이 차단된 후의 잔광시간이 긴 형광체를 의미하며, 여기서 잔광시간은 여기광원이 차단되 후의 초기값의 10%가 되는데 걸리는 시간으로 정의된다. 본 실시예에 있어서, 상기 지연형광체는 잔광시간이 1msec 이상일 수 있으며, 약 8msec 이상이면 더욱 바람직하 다. 한편, 상기 지연형광체의 잔광시간의 상한은 특별히 한정되지는 않지만, 발광소자의 용도에 따라서 너무 길지 않은 것이 바람직할 수 있다. 예컨대, 일반 가정용 조명용도로 사용되는 발광소자의 경우, 상기 지연형광체의 잔광시간은 수분이하 또는 수초이하인 것이 바람직하다.
상기 제1 및 제2 지연형광체는 에폭시 또는 실리콘과 같은 투명 수지 내에 분포되어 상기 발광 다이오드 칩들 상부에 위치하거나, 상기 발광 다이오드 칩들 상에 직접 코팅되어 위치할 수도 있다. 상기 지연형광체들 이외에 일반 형광체들이 함께 사용될 수 있으며, 발광 다이오드 칩들과 지연형광체 및/또는 일반 형광체들의 조합에 의해 다양한 색의 광 또는 백색광을 구현할 수 있다.
상기 제1 및 제2 지연형광체는 동종일 수 있으며, 이때, 상기 제2 지연형광체의 양이 상기 제1 지연형광체의 양보다 더 많다. 상기 제2 지연형광체의 양을 제1 지연형광체의 양보다 더 많게 함으로써, 상기 제2 지연형광체의 잔광휘도를 상대적으로 높게 할 수 있다. 이 경우, 전체적으로 많은 양의 지연형광체를 채택하는 경우에 비해, 전체 발광 출력의 감소를 방지할 수 있다.
이와 달리, 상기 제1 및 제2 지연형광체는 서로 다른 종류일 수 있다. 즉, 잔광휘도 및 잔광시간이 서로 다른 종류의 지연형광체들을 각각 제1 및 제2 발광 다이오드 칩들 상에 배치함으로써 잔광휘도의 혼합에 의해 명멸현상을 완화할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 및 제2 지연형광체는 서로 분리되어 위치한다. 상기 제1 및 제2 지연형광체는 지연형광체를 함유하는 수지를 상기 발광 다이오드 칩들 상에 개별적으로 도팅함으로써 서로 분리될 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 지연형광체를 분리하기 위해 격벽이 사용될 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 지연형광체는 각각 균일한 두께로 상기 제1 및 제2 발광 다이오드 칩들 상부에 위치할 수 있다.
한편, 상기 교류용 발광 소자는 상기 제1 및 제2 지연형광체를 덮는 몰딩부를 더 포함할 수 있다. 상기 몰딩부는 또한 확산재를 포함할 수 있으며, 상기 확산재에 의해 상기 제1 지연형광체 및 제2 지연형광체에서 방출된 광이 혼합되어 균일한 광이 방출될 수 있다.
상기 발광 다이오드 칩들은 각각 직렬 연결된 발광셀들의 어레이를 적어도 하나 포함할 수 있다. 이러한 발광 다이오드 칩들을 서로 연결함으로써 고전압 교류전원에 직접 연결하여 구동될 수 있는 교류용 발광 다이오드가 제공될 수 있다. 상기 발광 다이오드 칩들의 발광셀들의 어레이들이 서로 역병렬로 연결됨으로써 교류전원하에서 구동될 수 있다. 또한, 상기 발광 다이오드 칩들 중 적어도 하나가 브리지 정류기를 포함할 수 있으며, 발광셀들의 어레이가 상기 브리지 정류기에 연결될 수 있다. 나아가, 다른 바로강 다이오드 칩들은 상기 브리지 정류기를 포함하는 발광 다이오드 칩에 연결되어 교류전원하에서 구동될 수 있다.
본 발명의 또 다른 태양에 따른 발광 소자는, 단일 기판 상에 복수개의 발광셀들을 갖는 발광 다이오드 칩; 상기 발광 다이오드 칩의 일 영역 상부에 위치하여 상기 발광 다이오드 칩에서 방출된 광의 일부를 파장변환시키는 제1 지연형광체; 및 상기 발광 다이오드 칩의 또 다른 영역 상부에 위치하여 상기 제2 발광 다이오 드 칩에서 방출된 광의 일부를 파장변환시키는 제2 지연형광체를 포함한다. 한편, 상기 제2 지연형광체의 양은 상기 제1 지연형광체의 양보다 더 많다. 이에 따라, 하나의 발광 다이오드 칩에 대해서도 명멸 현상을 완화할 수 있는 교류용 발광 소자를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 적어도 두개의 잔광휘도가 서로 다른 지연형광체들이 배치된다. 이에 따라 상기 지연형광체들의 잔광휘도가 서로 혼합됨으로써 명멸현상을 완화할 수 있는 교류용 발광소자가 제공될 수 있다. 또한, 지연형광체의 양을 서로 다르게 하여 각 발광 다이오드 칩 상에 배치함으로써 전체 발광 출력이 감소되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 교류용 발광 소자(10)를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 발광소자(10)는 발광 다이오드 칩들(13a, 13b), 각각 지연형광체들(15a, 15b)을 포함한다. 또한, 상기 발광 소자(10)는 몰딩부(17)를 포함할 수 있으며, 반사컵(19)을 포함할 수 있다.
상기 발광 다이오드 칩들(13a, 13b)은 각각 복수개의 발광셀들을 가지며, 상기 복수개의 발광셀들은 서로 직렬 연결되어 어레이를 구성할 수 있다. 상기 발광셀들은 자외선 또는 청색광을 방출하는 AlxInyGazN 계열의 화합물 반도체로 형성될 수 있다. 상기 발광 다이오드 칩들(13a, 13b)은 동일한 구조 및 재료로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 발광 다이오드 칩(13a)은 청색광을 방출하고, 발광 다이오드 칩(13b)은 자외선을 방출할 수 있다. 상기 발광 다이오드 칩들 및 상기 발광셀들의 구조는 도 9 및 도 10을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.
한편, 상기 발광 다이오드 칩들(13a, 13b)은 반사컵(19) 내에 배치될 수 있다. 상기 반사컵(19)은 발광 다이오드 칩들에서 방출된 광을 요구되는 시야각 내로 반사시키어, 일정 시야각 내의 휘도를 증가시킨다. 따라서, 상기 반사컵은 요구되는 시야각에 따라 일정한 경사면을 갖는다.
지연형광체(15a)는 발광 다이오드 칩(13a) 상부에 위치하며, 상기 발광 다이오드 칩(13a)에서 방출된 광의 일부를 가시광선 영역의 광으로 파장변환시킨다. 지연형광체(15b)는 발광 다이오드 칩(13b) 상부에 위치하며, 상기 발광 다이오드 칩(13b)에서 방출된 광의 적어도 일부를 가시광선 영역의 광으로 파장변환시킨다.
상기 지연형광체들(15a, 15b)은, 도시된 바와 같이, 각각 에폭시 또는 실리 콘과 같은 수지 내에 분포되어 발광 다이오드 칩들(13a, 13b)을 덮도록 형성될 수 있다. 예컨대, 지연형광체를 함유하는 에폭시 또는 실리콘을 각 발광 다이오드 칩 상에 개별적으로 도팅함으로써 각 발광 다이오드 칩들을 덮는 파장변환재가 형성될 수 있다.
지연 형광체들(15a, 15b)은 예컨대, (Zn,Cd)S:Cu, SrAl2O4:Eu,Dy, (Ca,Sr)S:Bi, ZnSiO4:Eu, (Sr,Zn,Eu,Pb,Dy)Oㆍ(Al,Bi)2O3, m(Sr,Ba)Oㆍn(Mg,M)Oㆍ2(Si,Ge)O2:Eu,Ln(여기서, 1.5≤m≤3.5, 0.5≤n≤1.5, M은 Be, Zn 및 Cd로 이루어진 일군으로부터 선택된 적어도 하나의 원소, Ln은 Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, KLu, B, Al, Ga, In, Tl, Sb, Bi, As, P, Sn, Pb, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W, Cr 및 Mn으로 이루어진 일군으로부터 선택된 적어도 하나의 원소) 등일 수 있다. 상기 지연형광체들(15a, 15b)은 각각 발광 다이오드 칩들(13a, 13b)에서 방출된 광에 의해 여기되어 가시광선 영역의 광, 예컨대 적색, 녹색 및/또는 청색광을 방출할 수 있다. 이에 따라, 상기 지연형광체들과 발광 다이오드 칩들에서 방출된 광의 혼합에 의해 다양한 색의 광을 방출하는 발광소자를 제공할 수 있으며, 백색광을 방출하는 발광소자를 제공할 수 있다.
한편, 상기 지연형광체들(15a, 15b)은 그것들의 잔광휘도가 서로 다르게 선택된다. 예컨대, 잔광시간이 서로 다른 두 종류의 지연형광체들이 선택되어 각각 발광 다이오드 칩들(13a, 13b) 상부에 배치될 수 있다. 또한, 동일한 종류의 지연형광체를 사용하는 경우, 발광 다이오드 칩들(13a,13b) 상에 분포되는 지연형광체 들의 양을 서로 다르게 함으로써 잔광휘도를 다르게 할 수 있다. 예컨대, 지연형광체(15b)의 양을 지연형광체(15a)의 양보다 더 많게 할 수 있다. 지연형광체의 양은 지연형광체가 함유된 수지 내 지연형광체의 농도를 조절하거나 동일한 농도의 지연형광체를 함유하는 수지의 도팅양을 조절함으로써 제어될 수 있다.
상기 몰딩부(17)는 지연형광체들(15a, 15b)를 덮는다. 몰딩부(17)는 확산재를 함유할 수 있으며, 상기 확산재에 의해 지연형광체들(15a, 15b)에 의해 파장변환된 광과 발광 다이오드 칩들에서 방출된 광이 균일하게 혼합될 수 있다.
한편, 상기 지연형광체들 이외에 발광 다이오드 칩들(13a, 13b) 상부에 다른 일반 형광체들, 예컨대 적색, 녹색 및/또는 청색 형광체들, 또는 황색 형광체들을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 일반 형광체들은 잔광시간이 약 1nsec 이하인 YAG:Ce계 형광체, 오소실리리케이트계 형광체 또는 황화물 형광체들일 수 있다. 상기 지연형광체 및 다른 형광체들은 상기 발광소자가 원하는 색의 광을 방출하도록 선택될 수 있으며, 백색 발광소자의 경우, 지연형광체 및 일반 형광체들은 발광 다이오드 칩들(13a, 13b)에서 방출된 광과 변환된 광들의 혼합색이 백색광이 되도록 다양한 조합의 형광체들로 구성될 수 있다.
상기 지연형광체들(15a, 15b)이 발광 다이오드 칩들(13a, 13b) 상에 접촉하도록 예시되어 있으나, 상기 지연형광체들은 상기 발광 다이오드 칩들로부터 떨어져서 위치할 수도 있다.
동작시, 외부 교류전원(도시하지 않음)에 의해 발광 다이오드 칩들(13a, 13b)이 동시에 구동되며, 교류전원의 위상변화에 따라 온/오프를 반복한다. 발광 다이오드 칩들이 오프되어 있는 동안 지연형광체들의 잔광에 의해 명멸현상이 방지된다. 특히, 상기 지연형광체들(15a, 15b)의 잔광휘도가 서로 다르므로, 발광 다이오드 칩들이 오프되어 있는 동안, 지연형광체들의 잔광휘도의 혼합에 의해 명멸현상을 더욱 감소시킬 수 있다. 또한, 각 발광 다이오드 칩들 상부에 위치하는 지연형광체들의 양을 서로 다르게 함으로써, 적어도 발광 다이오드 칩(13a)에 의한 발광 출력 감소를 방지할 수 있고, 따라서 전체 발광 출력 감소를 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 교류용 발광 소자의 일 예를 설명하기 위한 개략적인 평면도이고, 도 3은 도 2의 교류용 발광 소자의 등가 회로도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 교류용 발광 소자는 복수개의 발광셀들(s)을 갖는 발광 다이오드 칩들(13a, 13b), 리드 단자들(21, 23) 및 패키지 본체(11)를 포함하며, 상기 발광 다이오드 칩들(13a, 13b) 상부에 각각 지연형광체들(15a, 15b)이 배치된다.
상기 패키지 본체(11)는 예컨대, 플라스틱 또는 세라믹으로 형성될 수 있으며, 이러한 패키지 본체는 일반적으로 잘 알려져 있다. 상기 패키지 본체(11)의 리세스 내벽이 반사면으로 작용할 수 있다. 한편, 상기 리드 단자들(21, 23)은 리드 프레임으로부터 또는 도금 등의 기술을 사용하여 코팅된 도전성 필름으로 형성될 수 있다.
상기 발광 다이오드 칩들(13a, 13b)은 각각, 도 3에 도시된 바와 같이, 직렬 연결된 발광셀들(s)의 어레이들을 가지며, 이러한 어레이들이 서로 역병렬로 연결되어 있다. 또한, 상기 발광 다이오드 칩들은 패키지 본체(11)의 리세스부 내에 실 장되어 리드 단자들(21, 23)에 예컨대, 본딩와이어들(도시하지 않음)을 통해 전기적으로 연결되며, 또한 예컨대, 본딩와이어(도시하지 않음)를 통해 서로 전기적으로 연결된다. 이에 따라 리드 단자들(21, 23)에 교류전원을 연결하여 상기 발광 다이오드 칩들(13a, 13b)이 구동될 수 있다.
패키지 본체(11)를 갖는 발광 소자에 대해 설명하였지만, 본 발명은 패키지 본체(11)를 포함하는 특정 패키지 형태의 발광 소자에 한정되는 것은 아니며, 그외의 다양한 형태의 패키지들에 적용될 수 있다. 예를 들어, 램프형 발광 소자, 측면형 발광 소자, 칩형 발광 소자등에 적용될 수 있으며, 또한 히트 싱크를 갖는 고출력 발광 소자에 적용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 교류용 발광 소자의 또 다른 예를 설명하기 위한 회로도이다.
도 4를 참조하면, 앞서 설명한 발광 다이오드 칩들(13a, 13b)에 더하여 발광 다이오드 칩들(13c, 13d)이 더 포함된다. 발광 다이오드 칩들(13c, 13d)은 리드 단자들(21, 23) 사이에서 발광 다이오드 칩들(13a, 13b)에 병렬 연결된다. 한편, 지연형광체들이 각각 상기 발광 다이오드 칩들(13a, 13b, 13c, 13d) 상부에 배치된다. 상기 각 발광 다이오드 칩들 상부에 배치된 지연형광체들은 서로 잔광휘도가 다를 수 있다.
동작시, 네개의 칩들이 동시에 구동되어 광을 방출하며, 교류전원의 위상변화에 따라 칩들이 오프되는 동안 지연형광체들의 잔광휘도에 의해 광이 방출된다. 이에 더하여, 지연형광체들의 잔광휘도 차이에 의해 명멸현상이 더욱 완화된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 교류용 발광 소자의 또 다른 예를 설명하기 위한 회로도이다.
도 5를 참조하면, 발광 다이오드 칩들(23a, 23b, 23c, 23d)은 각각 복수개의 발광셀들의 단일 어레이를 갖는다. 발광 다이오드 칩들(23a, 23b)이 리드 단자들(21, 23) 사이에서 직렬로 연결되고, 발광 다이오드 칩들(23c, 23d)이 리드 단자들(21, 23) 사이에서 직렬로 연결되며, 이들 직렬 연결된 발광 다이오드 칩들이 서로 서로 역병렬로 연결됨으로써 교류 구동이 가능한 발광 소자가 제공된다.
상기 발광 다이오드 칩들(23a, 23b, 23c, 23d) 상부에 각각 지연형광체들이 배치되며, 상기 각 발광 다이오드 칩들 상부에 배치된 지연형광체들은 서로 잔광휘도가 다를 수 있다.
동작시, 발광 다이오드 칩들(23a, 23b)과 발광 다이오드 칩들(23a, 23b)이 서로 교대로 구동되며, 교류전원의 위상 변화에 따라 칩들이 모두 오프되는 동안 동안 지연형광체들의 잔광휘도에 의해 광이 방출되며, 지연형광체들의 잔광휘도 차이에 의해 명멸현상이 완화된다.
이상, 발광 다이오드 칩들의 연결에 대해 몇개의 예를 들어 설명하였지만, 다양한 변형 및 변경이 가능하다. 또한, 다양한 개수의 발광 다이오드 칩들이 사용될 수 있으며, 교류 구동이 가능한 다양한 발광 다이오드 칩들이 적용될 수 있다. 예컨대, 브리지 정류기를 포함하는 발광 다이오드 칩들이 사용될 수도 있다. 이 경우, 하나의 발광 다이오드 칩이 브리지 정류기를 포함하고, 다른 발광 다이오드 칩들은 상기 브리지 정류기를 포함하는 발광 다이오드 칩에 전기적으로 연결될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교류용 발광 소자(20)를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 6을 참조하면, 상기 교류용 발광 소자(20)는, 도 1을 참조하여 설명한 교류용 발광 소자(10)와 대체로 유사하며, 다만, 지연형광체들(25a, 25b)이 각각 발광 다이오드 칩들(13a, 13b) 상에 균일한 두께로 위치한다.
지연형광체들(25a, 25b)은 칩 실장 영역 상에 실장된 발광 다이오드 칩들(13a, 13b) 상에 코팅되어 형성될 수 있다. 또한, 지연형광체들(25a, 25b)은 발광 다이오드 칩들(13a, 13b)을 제조하는 공정에서 발광 다이오드 칩들 상에 코팅되어 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교류용 발광 소자(30)를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 7을 참조하면, 상기 교류용 발광 소자(30)는, 도 1을 참조하여 설명한 교류용 발광 소자(10)와 대체로 유사하며, 다만, 지연형광체들(35a, 35b)이 각각 발광 다이오드 칩들(13a, 13b) 상부에 균일한 두께로 위치한다. 상기 지연형광체들(35a, 35b)은 상기 발광 다이오드 칩들(13a, 13b)로부터 예컨대, 제1 몰딩부(33)에 의해 이격되어 위치한다. 상기 제1 몰딩부(33)는 에폭시 또는 실리콘과 같은 수지로 형성될 수 있다. 한편, 제2 몰딩부(37)가 상기 지연형광체들을 덮을 수 있으며, 확산재를 함유하여 발광 다이오드 칩들(13a, 13b)에서 방출된 광과 지연형광체들(35a 35b)에서 방출된 광을 혼합할 수 있다.
지연형광체들(35a, 35b)이 발광 다이오드 칩들로부터 이격되어 있으므로, 발광 다이오드 칩에서 방출된 광 또는 열에 의해 지연형광체들의 황변을 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 교류용 발광 소자(40)를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8을 참조하면, 상기 교류용 발광 소자(30)는, 도 1을 참조하여 설명한 교류용 발광 소자(10)와 대체로 유사하며, 다만, 발광 다이오드 칩들(13a, 13b) 상부에 위치하는 지연형광체들(35a, 35b)이 격벽(49)에 의해 분리되어 있다. 상기 격벽(49)은 반사컵(19) 또는 패키지 본체의 리세스 내에서 발광 다이오드 칩들(13a, 13b)이 실장되는 영역들을 서로 분리시킨다.
지연형광체(45a, 45b)는 에폭시 또는 실리콘과 같은 수지내에 함유되어 상기 격벽(49)에 의해 분리된 영역들 내에 몰딩될 수 있다.
위 실시예들에 있어서, 복수개의 발광 다이오드 칩들(13a, 13b) 상에 각각 지연형광체들(15a, 15b)이 위치하는 것으로 설명하였으나, 복수개의 발광셀들을 갖는 하나의 발광 다이오드 칩 상에 복수개의 지연형광체들(15a, 15b)이 위치할 수 있다. 즉, 발광 다이오드 칩의 일 영역 상부에 지연형광체(15a)가 위치하고, 또 다른 영역 상부에 지연형광체(15b)가 위치할 수 있다. 상기 지연형광체들(15a, 15b)는 그 양이 서로 다르거나 또는 종류가 달라 잔광휘도가 다를 수 있다. 이에 더하여, 상기 발광 다이오드 칩의 또 다른 영역 상부에 다른 지연형광체가 위치할 수 도 있다. 하나의 발광 다이오드 칩 상부에 잔광 휘도 또는 그 양이 서로 다른 지연 형광체들이 위치함에 따라, 하나의 발광 다이오드 칩을 이용한 교류용 발광 소자에서도 명멸현상을 완화할 수 있다.
이하, 도 9 및 도 10를 참조하여 발광셀들의 구조 및 배선을 통한 연결에 대해 설명한다. 도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예들 따른 복수개의 발광셀들을 포함하는 발광 다이오드 칩을 설명하기 위한 부분단면도이다. 여기서, 도 9는 에어브리지 공정에 의해 형성된 배선들에 의해 발광셀들이 직렬 연결된 것을 설명하기 위한 부분단면도이고, 도 10는 스텝커버 공정에 의해 형성된 배선들에 의해 발광셀들이 직렬 연결된 것을 설명하기 위한 부분 단면도이다.
도 9를 참조하면, 기판(151) 상에 복수개의 발광셀들(158)이 서로 이격되어 위치한다. 상기 발광셀들 각각은 제1 도전형 하부 반도체층(155), 활성층(157) 및 제2 도전형 상부 반도체층(159)을 포함한다. 상기 활성층(157)은 단일 양자웰 구조 또는 다중 양자웰 구조일 수 있으며, 요구되는 발광 파장에 따라 그 물질 및 조성이 선택된다. 예컨대, 상기 활성층은 AlInGaN 계열의 화합물 반도체, 예컨대 InGaN로 형성될 수 있다. 한편, 상기 하부 및 상부 반도체층(155, 159)은 상기 활성층(157)에 비해 밴드갭이 큰 물질로 형성되며, AlInGaN 계열의 화합물 반도체, 예컨대 GaN로 형성될 수 있다.
한편, 상기 하부 반도체층(155)과 상기 기판(151) 사이에 버퍼층(153)이 개재될 수 있다. 버퍼층(153)은 기판(151)과 하부 반도체층(155)의 격자부정합을 완화시키기 위해 채택된다. 상기 버퍼층(153)은 도시된 바와 같이 서로 이격될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 버퍼층(153)이 절연성이거나 저항이 큰 물질로 형성된 경우, 서로 연속적일 수 있다.
상기 상부 반도체층(159)은, 도시한 바와 같이, 상기 하부 반도체층(155)의 일부 영역 상부에 위치하며, 상기 활성층은 상부 반도체층(159)과 하부 반도체층(155) 사이에 개재된다. 또한, 상기 상부 반도체층(159) 상에 투명전극층(161)이 위치할 수 있다. 상기 투명전극층(161)은 인디움틴산화막(ITO) 또는 Ni/Au 등의 물질로 형성될 수 있다.
한편, 배선들(167)이 상기 발광셀들(158)을 전기적으로 연결한다. 상기 배선들(167)은 하나의 발광셀의 하부 반도체층(155)과 그것에 이웃하는 발광셀의 투명전극층(161)을 연결한다. 상기 배선들은 도시한 바와 같이, 상기 투명전극층(161) 상에 형성된 전극패드(164)와 상기 하부 반도체층(155)의 노출된 영역 상에 형성된 전극패드(165)를 연결할 수 있다. 여기서, 상기 배선들(167)은 에어브리지 공정에 의해 형성된 것으로, 접촉부를 제외한 부분은 기판(151) 및 발광셀들(158)로부터 물리적으로 떨어져 있다. 상기 배선들(167)에 의해 단일 기판(151) 상에서 발광셀들이 직렬 연결된 어레이(121a 또는 125a)가 형성된다.
도 10를 참조하면, 상기 발광셀들(158)을 연결하는 배선들은 스텝커버 공정에 의해 형성될 수 있다. 즉, 배선들(187)을 접촉시키기 위한 부분들을 제외하고, 상기 발광셀들의 모든 층들 및 기판(151)은 절연층(185)으로 덮혀진다. 그리고, 상기 배선들(187)이 상기 절연층(185) 상에서 상기 발광셀들을 전기적으로 연결한다.
예컨대, 상기 절연층(185)은 상기 전극패드들(164, 165)을 노출시키는 개구부들을 가지며, 상기 배선들(187)은 상기 개구부들을 통해 이웃하는 발광셀들의 전 극패드들(164, 165)을 서로 연결하여 발광셀들을 직렬 연결한다.
본 발명의 몇몇 실시예들에 대해 예시적으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 앞서 설명된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 단지 더 잘 이해할 수 있도록 설명하기 위한 것으로 이해되어야 한다. 본 발명의 권리 범위는 이러한 실시예들에 의해 한정되지 않으며, 아래 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 교류용 발광 소자를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 교류용 발광 소자의 일 예를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 3은 도 2의 교류용 발광 소자의 등가 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 교류용 발광 소자의 또 다른 예를 설명하기 위한 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 교류용 발광 소자의 또 다른 예를 설명하기 위한 회로도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교류용 발광 소자를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교류용 발광 소자를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교류용 발광 소자를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 사용가능한 발광 다이오드 칩의 일 예를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 사용가능한 발광 다이오드 칩의 또 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

Claims (8)

  1. 각각 단일 기판 상에 복수개의 발광셀들을 갖는 제1 및 제2 발광 다이오드 칩들;
    상기 제1 발광 다이오드 칩을 덮고, 상기 제1 발광 다이오드 칩에서 방출된 광의 일부를 파장변환시키는 제1 지연형광체; 및
    상기 제1 지연형광체와 잔광시간이 다르며, 상기 제2 발광 다이오드 칩을 덮고, 상기 제2 발광 다이오드 칩에서 방출된 광의 적어도 일부를 파장변환시키는 제2 지연형광체를 포함하고,
    상기 제1 발광 다이오드 칩은 청색광을 방출하며, 상기 제2 발광 다이오드 칩은 자외선 광을 방출하여 서로 다른 피크 파장의 광을 방출하고,
    상기 제1 지연형광체에 의한 잔광휘도에 비해 상기 제2 지연형광체에 의한 잔광휘도가 더 높으며,
    상기 제1 지연형광체와 제2 지연형광체는 서로 분리되어 이격된 발광 소자.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 및 제2 지연형광체는 동종이고, 상기 제2 지연형광체의 양이 상기 제1 지연형광체의 양보다 더 많은 교류용 발광 소자.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 및 제2 지연형광체를 분리하기 위한 격벽을 더 포함하는 교류용 발광 소자.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 및 제2 지연형광체를 덮고, 확산재를 포함하는 몰딩부를 더 포함하는 교류용 발광 소자.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 발광 다이오드 칩들은 각각 직렬 연결된 발광셀들의 어레이를 적어도 하나 포함하는 교류용 발광 소자.
  8. 삭제
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