KR102101356B1 - 발광소자 및 조명시스템 - Google Patents

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Abstract

실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 관한 것이다.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층(130); 상기 제1 도전형 반도체층(130) 상에 AlGaInP 계열 활성층; 상기 AlGaInP 계열 활성층(140) 상에 제2 도전형 클래드층(150); 상기 제2 도전형 클래드층(150) 상에 제1 농도의 제2 도전형 GaP층(162); 및 상기 제1 농도의 제2 도전형 GaP층(162) 상에 상기 제1 농도보다 높은 제2 농도의 제2 도전형 GaP층(164);을 포함할 수 있다.

Description

발광소자 및 조명시스템{LIGHT EMITTING DEVICE, AND LIGHTING SYSTEM}
실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 관한 것이다.
발광소자(Light Emitting Device)는 전기에너지가 빛 에너지로 변환되는 특성의 p-n 접합 다이오드로서, 주기율표상에서 Ⅲ족과 Ⅴ족 등의 화합물 반도체로 생성될 수 있고 화합물 반도체의 조성비를 조절함으로써 다양한 색상구현이 가능하다.
발광소자는 순방향전압 인가 시 n층의 전자와 p층의 정공(hole)이 결합하여 전도대(Conduction band)와 가전대(Valance band)의 밴드갭 에너지에 해당하는 만큼의 에너지를 발산하는데, 이 에너지는 주로 열이나 빛의 형태로 방출되며, 빛의 형태로 발산되면 발광소자가 되는 것이다.
예를 들어, 질화물 반도체는 높은 열적 안정성과 폭넓은 밴드갭 에너지에 의해 광소자 및 고출력 전자소자 개발 분야에서 큰 관심을 받고 있다. 특히, 질화물 반도체를 이용한 청색(Blue) 발광소자, 녹색(Green) 발광소자, 적색(Red) 발광소자, 자외선(UV) 발광소자 등은 상용화되어 널리 사용되고 있다.
이러한 가시광 영역의 발광 다이오드(Red LED)들 중에서 그 활용성이 두드러지는 파장의 발광 다이오드는 적색소자로서, 녹색이나 황색 등에 비해서 동일한 휘도에서도 가시성이 뛰어나기 때문에 신호등, 차량의 정지등, 각종 표시 디스플레이 용도로 그 사용 영역이 넓다.
한편, 종래의 Red LED의 경우 요구되는 파워(Power)가 낮아 저전류(Low Current)로 인가됨으로써 Mg 확산이슈(Diffusion Issue)가 크지 않았으나, 최근 High Power의 Red LED Chip 수요증가로 고전류(High Current) 인가로 인한 활성층 영역(Active Region)으로의 Mg 확산 이슈가 대두 되고 있으며, 신뢰성 테스트 진행 시 GaP 윈도우층에 존재하는 Mg이 활성층 영역으로 확산되어 광출력 드랍(Po drop)이 발생하는 문제가 있다.
실시예는 AlGaInP 계열의 LED의 광출력(Po) 감소를 억제하여 신뢰성이 향상된 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층(130); 상기 제1 도전형 반도체층(130) 상에 AlGaInP 계열 활성층(140); 상기 AlGaInP 계열 활성층(140) 상에 제2 도전형 클래드층(150); 상기 제2 도전형 클래드층(150) 상에 제1 농도의 제2 도전형 GaP층(162); 및 상기 제1 농도의 제2 도전형 GaP층(162) 상에 상기 제1 농도보다 높은 제2 농도의 제2 도전형 GaP층(164);을 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 조명시스템은 상기 발광소자를 구비하는 발광유닛을 포함할 수 있다.
실시예는 AlGaInP 계열의 LED의 광출력(Po) 감소를 억제하여 신뢰성이 향상된 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 2는 제1 실시예에 따른 발광소자의 밴드갭 에너지 다이어 그램 예시도.
도 3은 비교예에 따른 발광소자의 SIMS 분석 자료.
도 4는 실시예에 따른 발광소자의 SIMS 분석 자료.
도 5 및 도 6은 비교예와 실시예에 따른 발광소자의 신뢰성 측정 데이터.
도 7은 제2 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 8은 제2 실시예에 따른 발광소자의 밴드갭 에너지 다이어 그램 예시도.
도 9 내지 도 10은 실시예에 따른 발광소자의 제조방법의 공정 단면도.
도 11은 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도.
도 12는 실시예에 따른 조명장치의 분해사시도.
실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on/over)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on/over)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
(실시예)
도 1은 제1 실시예에 따른 발광소자(100)의 단면도이며, 도 2는 제1 실시예에 따른 발광소자의 밴드갭 에너지 다이어 그램 예시도이다.
실시예에 따른 발광소자(100)는 제1 도전형 반도체층(130)과, 상기 제1 도전형 반도체층(130) 상에 AlGaInP 계열 활성층(140)과, 상기 AlGaInP 계열 활성층(140) 상에 제2 도전형 클래드층(150)과, 상기 제2 도전형 클래드층(150) 상에 제1 농도의 제2 도전형 GaP층(162)과, 상기 제1 농도의 제2 도전형 GaP층(162) 상에 상기 제1 농도보다 높은 제2 농도의 제2 도전형 GaP층(164)을 포함할 수 있다.
도 3은 비교예에 따른 발광소자의 SIMS 분석 자료이며, 도 4는 실시예에 따른 발광소자의 SIMS 분석 자료이다.
도 5 및 도 6은 비교예와 실시예에 따른 발광소자의 신뢰성 측정 데이터이다.
구체적으로, 도 5는 비교예에 따른 발광소자의 Po 변화율 데이터이며, 도 6은 실시예에 따른 발광소자의 Po 변화율 데이터이다.
도 5 및 도 6는 비교예와 실시예에서 각각 신뢰성 테스트를 진행한 두개의 샘플에 대한 신뢰성 테스트 결과이다.
앞서 기술한 바와 같이, 종래의 Red LED의 경우 요구되는 파워가 낮아 저전류로 인가됨으로써 Mg 확산이슈가 크지 않았으나, 최근 High Power의 Red LED Chip 수요증가로 고전류 인가로 인한 활성층 영역으로의 Mg 확산 이슈가 대두 되고 있다.
예를 들어, AlGaInP Red LED의 경우 일반적으로 GaP 윈도우층(Window layer)을 사용하며, GaP 윈도우층에 Mg이 하이도핑(High Doping)된다.
이에 따라 신뢰성 테스트 진행 시 GaP 윈도우층에 존재하는 Mg이 활성층 영역으로 확산되어 광출력 드랍(Po drop)이 발생하는 문제가 있다.
구체적으로, 종래기술에 의하면 GaP 층(Layer)의 Mg 도핑(Doping)시 일정 수준으로(level) GaP 층 전 구간을 도핑하는데, 이러한 도핑 프로파일(Doping Profile)은 LED 동작/수명 시험 시 전류(Current) 주입에 의한 활성층(Active)으로의 Mg 확산(Diffusion)을 야기한다(R 부분).
예를 들어, 도 3과 같이, Mg Diffusion(R 부분)되어 SIMS 상 Mg Profile이 Active에 인접하는 문제가 발생한다.
이에 따라 도 5와 같이, 신뢰성 테스트 진행시, 동작 또는 수명 시간(time)이 진행됨에 따라 Mg이 활성층(Active)으로 침투함으로써 Po가 드랍(Drop)되는 결과를 가져와 신뢰성에 문제가 많다.
즉, 광출력(Po) 관점에서 신뢰성 테스트 초기(0 hr)에 비해 65 시간, 165 시간이 지나감에 따라 Po가 ±10% 범위를 벗어난 결과가 나온다.
반면, 실시예에 의하면 이를 보완하기 위하여 제2 도전형 클래드층(150) 상에 제1 농도의 제2 도전형 GaP층(162)과, 상기 제1 농도보다 높은 제2 농도의 제2 도전형 GaP층(164)을 배치할 수 있다.
즉, 실시예에 의하면 제2 농도의 제2 도전형 GaP층(164) 앞에 저농도인 제1 농도의 제2 도전형 GaP층(162)을 성장하여 확산(Diffusion)되는 Mg를 트랩(Trap)하는 역할을 할 수 있다.
구체적으로, 실시예에 의하면 도 4의 "E 영역"과 같이 제1 농도의 제2 도전형 GaP층(162)에서 Mg을 Trap하여 Mg Diffusion이 억제되어 Mg Free Region이 형성된다.
또한, 이를 통해, 도 6과 같이 신뢰성 테스트 진행, 즉 LED 동작/수명 시험 평가 시 안정적인 Po 특성을 확보하여 높은 신뢰성을 얻을 수 있다.
즉, 실시예에 의하면 광출력(Po) 관점에서 신뢰성 테스트 초기(0 hr)에 비해 65 시간, 165 시간이 지나감에 따라 Po가 ±10% 범위를 내에 위치하는 안정적 결과를 보인다.
실시예에서 상기 제1 농도의 제2 도전형 GaP층(162)의 농도는 상기 제2 농도의 제2 도전형 GaP층(164) 농도의 약 10% 내지 약 30%의 농도일 수 있다.
예를 들어, 제2 농도의 제2 도전형 GaP층(164)은 Mg 도핑농도가 약 1×1017 내지 9×1017 (atoms/cm3)일 수 있으며, 상기 제1 농도의 제2 도전형 GaP층(162)의 농도는 제2 농도의 Mg 도핑농도의 약 10% 내지 약 30%의 농도일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 농도가 제2 농도의 30%를 초과하는 경우 Mg 트랩의 기능을 수행하기 어려울 수 있으며, 제1 농도가 제2 농도의 10% 미만인 경우 홀 주입에 장애 역할을 할 수 있다.
도 4 및 도 6은 제1 농도가 제2 농도의 10% 내지 30% 범위일 때의 결과로서, 그러한 범위의 농도일 때, AlGaInP 계열의 LED의 신뢰성 평가 진행 시 Po 드랍(Drop)을 억제할 수 있는 발광소자를 제공할 수 있다.
또한, 실시예에 의하면 상기 제1 농도의 제2 도전형 GaP층(162)의 두께는 상기 제2 농도의 제2 도전형 GaP층(164)의 두께의 약 1% 내지 약 10%일 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 농도의 제2 도전형 GaP층(164)의 두께는 약 3 ㎛ 내지 4.5㎛이며, 제1 농도의 제2 도전형 반도체층(162)은 그 두께의 약 1% 내지 10% 범위일 수 있다.
제1 농도의 제2 도전형 반도체층(162)의 두께가 제2 농도의 제2 도전형 반도체층(164) 두께의 10%를 초과하는 경우 홀 주입의 장벽으로 기능할 수 있으며, 1% 미만인 경우 Mg 확산의 방지기능을 수행하기 어려울 수 있다.
실시예에 의하면 제2 도전형 클래드층(150) 상에 제1 농도의 제2 도전형 GaP층(162)과, 상기 제1 농도보다 높은 제2 농도의 제2 도전형 GaP층(164)을 포함함으로써 제1 농도의 제2 도전형 GaP층(162)에서 Mg 확산을 방지함으로써, AlGaInP 계열의 LED의 신뢰성 평가 진행 시 Po 드랍(Drop)을 억제할 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
도 7은 제2 실시예에 따른 발광소자(102)의 단면도이며, 도 8은 제2 실시예에 따른 발광소자의 밴드갭 에너지 다이어 그램 예시도이다.
제2 실시예는 제1 실시예의 기술적인 특징을 채용할 수 있다.
제2 실시예는 상기 AlGaInP 계열 활성층(140)과 상기 제2 도전형 클래드층(150) 사이에 언도프트 AlInP 계열층(152)을 더 포함할 수 있다.
이를 통해, 상기 언도프트 AlInP 계열층(152)에서 Mg 확산을 추가적으로 방지함으로써, Po 드랍(Drop)을 효과적으로 억제할 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
이하, 도 9 내지 도 10을 참조하여 실시예에 따른 발광소자의 제조방법을 설명한다.
우선, 도 9와 같이, 기판(110)을 준비한다. 상기 기판(110)은 도전성 기판일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 절연성 기판을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 상기 기판(110)은 GaAs 기판 등일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 실시예는 상기 기판(110) 상에 반사층(120)을 형성하여 광추출 효율을 증대시킬 수 있다.
일반적으로 GaAs 기판은 불투명하기 때문에 활성층에서 방출되는 빛을 흡수하여 광효율을 낮출 수 있다. 따라서, 기판(110) 상에 반사층(120)을 형성하여 광추출 효율을 높일 수 있다.
예를 들어, 상기 반사층(120)은 AlAs/AlGaAs 혹은 AlGaInP/AlInP 층을 1/4 파장(quarter-wave length) 두께로 차례로 증착 한 DBRs(Distributed Bragg-Reflectors) 거울 구조일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 상기 반사층(120) 상에 제1 도전형 반도체층(130), AlGaInP 계열 활성층(140), 언도프트 AlInP 계열층(152), 제2 도전형 클래드층(150)과, 제1 농도의 제2 도전형 GaP층(162), 제2 농도의 제2 도전형 GaP층(164)을 순차적으로 형성할 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(130)은 n형 컨택층으로 n형 AlGaInP 계열층, 또는 n형 AlInP층을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 AlGaInP 계열 활성층(140)은 적색 발광다이오드 물질 중 발광 효율이 높은 물질이며, 상기 AlGaInP 계열 활성층(140)이 GaAs 기판 위에 격자상수가 일치하는 조성 조건으로 성장될 수 있으며, 직접 천이가 가능한 밴드갭을 가지는 범위에서 성장될 수 있다.
상기 AlGaInP 계열 활성층(140)은 저압 유기금속 화학지상증착법(MOVCD)를 이용하여 성장될 수 있다.
실시예는 AlGaInP 계열 활성층(140)과 이후 형성될 제2 도전형 클래드층(150) 사이에 언도프트 AlInP 계열층(152)을 더 포함할 수 있다.
이를 통해, 상기 언도프트 AlInP 계열층(152)에서 Mg 확산을 방지함으로써, Po 드랍(Drop)을 효과적으로 억제할 수 있는 발광소자를 제공할 수 있다.
다음으로, 실시예는 언도프트 AlInP 계열층(152) 상에 제2 도전형 클래드층(150)과, 제1 농도의 제2 도전형 GaP층(162), 제2 농도의 제2 도전형 GaP층(164)을 형성할 수 있다.
실시는 반사층(120), 제1 도전형 반도체층(130), AlGaInP 계열 활성층(140), 언도프트 AlInP 계열층(152), 제2 도전형 클래드층(150)과, 제1 농도의 제2 도전형 GaP층(162), 제2 농도의 제2 도전형 GaP층(164)을 동일 또는 유사한 계열의 물질조성으로 형성할 수 있다.
즉, 성장방식의 발광 다이오드층들의 제조과정을 고려하여 반사층 형성시, 금속 반사층이 아닌 분포 브래그 반사층을 발광다이오드와 동일 격자 구조층의 성장 방법으로 형성하도록 하여, 결정 성장이 용이하도록 하면서 동일 또는 유사한 물질 조성으로 구조 형성할 수 있다.
실시예에 의하면 제2 농도의 제2 도전형 GaP층(164) 앞에 저농도인 제1 농도의 제2 도전형 GaP층(162)을 성장하여 확산(Diffusion)되는 Mg를 트랩(Trap)하는 역할을 할 수 있다.
실시예에 의하면 도 4의 E 영역과 같이 제1 농도의 제2 도전형 GaP층(162)에서 Mg Trap에 의하여 Mg Diffusion이 억제되어 Mg Free Region이 형성된다.
또한, 이를 통해, 실시예는 LED 동작/수명 시험 평가 시 안정적인 Po 특성을 확보할 수 있다.
실시예에서 상기 제1 농도의 제2 도전형 GaP층(162)의 제1 농도는 상기 제2 농도의 제2 도전형 GaP층(164)의 제2 농도의 약 10% 내지 약 30%의 농도일 수 있다.
예를 들어, 제2 농도의 제2 도전형 GaP층(164)은 Mg 도핑농도가 약 1×1017 내지 9×1017 (atoms/cm3)일 수 있으며, 상기 제1 농도의 제2 도전형 GaP층(162)은 상기 제2 농도의 제2 도전형 GaP층(164) 농도의 약 10% 내지 약 30%의 농도일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 농도가 제2 농도의 30%를 초과하는 경우 Mg 트랩의 기능을 수행하기 어려울 수 있으며, 제1 농도가 제2 농도의 10% 미만인 경우 홀주입에 장애 역할을 할 수 있다.
또한, 실시예에 의하면 상기 제1 농도의 제2 도전형 GaP층(162)의 두께는 상기 제2 농도의 제2 도전형 GaP층(164)의 두께의 약 1% 내지 약 10%일 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 농도의 제2 도전형 GaP층(164)의 두께는 약 3 ㎛ 내지 4.5㎛이며, 제1 농도의 제2 도전형 반도체층(162)은 그 두께의 약 1% 내지 10% 범위일 수 있다.
제1 농도의 제2 도전형 반도체층(162)의 두께가 제2 농도의 제2 도전형 반도체층(164) 두께의 10%를 초과하는 경우 홀 주입의 장벽으로 기능할 수 있으며, 1% 미만인 경우 Mg 확산의 방지기능을 수행하기 어려울 수 있다.
실시예에 의하면 제2 도전형 클래드층(150) 상에 제1 농도의 제2 도전형 GaP층(162)과, 상기 제1 농도보다 높은 제2 농도의 제2 도전형 GaP층(164)을 포함함으로써 제1 농도의 제2 도전형 GaP층(162)에서 Mg 확산을 방지함으로써, AlGaInP 계열의 LED의 신뢰성 평가 진행 시 Po 드랍(Drop)을 억제할 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
다음으로, 발광소자 칩을 수평형 구조로 형성하는 경우 기판(110) 상부의 제2 농도의 제2 도전형 GaP층(164), 제1 농도의 제2 도전형 GaP층(162), 언도프트 AlInP 계열층(152), 제2 도전형 클래드층(150), AlGaInP 계열 활성층(140), 제1 도전형 반도체층(130)을 순차적으로 식각하여 메사구조를 형성하고, 노출된 제2 도전형 반도체층(130)과 제2 농도의 제2 도전형 GaP층(164) 상에 각각 전극(171) 및 제2 전극(172)을 각각 형성할 수 있다. 또한, 상기 기판(110)이 노출되도록 상기 반사층(120)도 일부제거하여 기판(110) 상에 제1 전극(171)을 형성할 수 있다. 이 경우에 상기 기판(110)은 GaAs 기판 등과 같은 도전성 기판일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 10에 도시된 바와 달리, 수직형 칩으로 형성하고자 하는 경우, 기판(110) 하부에 제1 전극(171)을, 제2 농도의 제2 도전형 GaP층(164) 상에 제2 전극(172)을 각각 형성할 수 있다.
실시예는 AlGaInP 계열의 LED의 광출력(Po) 감소를 억제하여 신뢰성이 향상된 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
도 11은 실시예들에 따른 발광소자가 설치된 발광소자 패키지(200)를 설명하는 도면이다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지(200)는 패키지 몸체부(205)와, 상기 패키지 몸체부(205)에 설치된 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)과, 상기 패키지 몸체부(205)에 설치되어 상기 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)과 전기적으로 연결되는 발광 소자(100)와, 상기 발광 소자(100)를 포위하는 몰딩부재(230)가 포함된다.
상기 패키지 몸체부(205)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 발광 소자(100)의 주위에 경사면이 형성될 수 있다.
상기 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광 소자(100)에 전원을 제공하는 역할을 한다. 또한, 상기 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)은 상기 발광 소자(100)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시키는 역할을 할 수 있으며, 상기 발광 소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
상기 발광 소자(100)는 도 1 및 도 7에 예시된 수평형 타입의 발광 소자가 적용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 수직형 발광소자, 플립칩 발광소자도 적용될 수 있다.
상기 발광 소자(100)는 상기 패키지 몸체부(205) 상에 설치되거나 상기 제3 전극층(213) 또는 제4 전극층(214) 상에 설치될 수 있다.
상기 발광 소자(100)는 상기 제3 전극층(213) 및/또는 제4 전극층(214)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다. 실시예에서는 상기 발광 소자(100)가 상기 제3 전극층(213)과 와이어(230)를 통해 전기적으로 연결되고 상기 제4 전극층(214)과 직접 접촉하여 전기적으로 연결된 것이 예시되어 있다.
상기 몰딩부재(230)는 상기 발광 소자(100)를 포위하여 상기 발광 소자(100)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부재(230)에는 형광체(232)가 포함되어 상기 발광 소자(100)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
실시예에 따른 발광소자 패키지는 복수개가 기판 상에 어레이되며, 상기 발광 소자 패키지에서 방출되는 광의 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트, 형광 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광 소자 패키지, 기판, 광학 부재는 백라이트 유닛으로 기능하거나 조명 유닛으로 기능할 수 있으며, 예를 들어, 조명시스템은 백라이트 유닛, 조명 유닛, 지시 장치, 램프, 가로등을 포함할 수 있다.
다음으로, 도 12는 실시예에 따른 조명장치의 분해사시도이며, 실시예에 따른 조명장치는 커버(2100), 광원 모듈(2200), 방열체(2400), 전원 제공부(2600), 내부 케이스(2700), 소켓(2800)을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치는 부재(2300)와 홀더(2500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 광원 모듈(2200)은 실시 예에 따른 발광소자 또는 발광소자 패키지를 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 커버(2100)는 벌브(bulb) 또는 반구의 형상을 가지며, 속이 비어 있고, 일 부분이 개구된 형상으로 제공될 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 광원 모듈(2200)과 광학적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 커버(2100)는 상기 광원 모듈(2200)로부터 제공되는 빛을 확산, 산란 또는 여기 시킬 수 있다. 상기 커버(2100)는 일종의 광학 부재일 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 방열체(2400)와 결합될 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 방열체(2400)와 결합하는 결합부를 가질 수 있다.
상기 커버(2100)의 내면에는 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 유백색의 도료는 빛을 확산시키는 확산재를 포함할 수 있다. 상기 커버(2100)의 내면의 표면 거칠기는 상기 커버(2100)의 외면의 표면 거칠기보다 크게 형성될 수 있다. 이는 상기 광원 모듈(2200)로부터의 빛이 충분히 산란 및 확산되어 외부로 방출시키기 위함이다.
상기 커버(2100)의 재질은 유리(glass), 플라스틱, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등일 수 있다. 여기서, 폴리카보네이트는 내광성, 내열성, 강도가 뛰어나다. 상기 커버(2100)는 외부에서 상기 광원 모듈(2200)이 보이도록 전자차단층(126)할 수 있고, 불투명할 수 있다. 상기 커버(2100)는 블로우(blow) 성형을 통해 형성될 수 있다.
상기 광원 모듈(2200)은 상기 방열체(2400)의 일 면에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 광원 모듈(2200)로부터의 열은 상기 방열체(2400)로 전도된다. 상기 광원 모듈(2200)은 광원부(2210), 연결 플레이트(2230), 커넥터(2250)를 포함할 수 있다.
상기 부재(2300)는 상기 방열체(2400)의 상면 위에 배치되고, 복수의 광원부(2210)들과 커넥터(2250)이 삽입되는 가이드홈(2310)들을 갖는다. 상기 가이드홈(2310)은 상기 광원부(2210)의 기판 및 커넥터(2250)와 대응된다.
상기 부재(2300)의 표면은 빛 반사 물질로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 부재(2300)의 표면은 백색의 도료로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 이러한 상기 부재(2300)는 상기 커버(2100)의 내면에 반사되어 상기 광원 모듈(2200)측 방향으로 되돌아오는 빛을 다시 상기 커버(2100) 방향으로 반사한다. 따라서, 실시 예에 따른 조명 장치의 광 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 부재(2300)는 예로서 절연 물질로 이루어질 수 있다. 상기 광원 모듈(2200)의 연결 플레이트(2230)는 전기 전도성의 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 방열체(2400)와 상기 연결 플레이트(2230) 사이에 전기적인 접촉이 이루어질 수 있다. 상기 부재(2300)는 절연 물질로 구성되어 상기 연결 플레이트(2230)와 상기 방열체(2400)의 전기적 단락을 차단할 수 있다. 상기 방열체(2400)는 상기 광원 모듈(2200)로부터의 열과 상기 전원 제공부(2600)로부터의 열을 전달받아 방열한다.
상기 홀더(2500)는 내부 케이스(2700)의 절연부(2710)의 수납홈(2719)를 막는다. 따라서, 상기 내부 케이스(2700)의 상기 절연부(2710)에 수납되는 상기 전원 제공부(2600)는 밀폐된다. 상기 홀더(2500)는 가이드 돌출부(2510)를 갖는다. 상기 가이드 돌출부(2510)는 상기 전원 제공부(2600)의 돌출부(2610)가 관통하는 홀을 갖는다.
상기 전원 제공부(2600)는 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 상기 광원 모듈(2200)로 제공한다. 상기 전원 제공부(2600)는 상기 내부 케이스(2700)의 수납홈(2719)에 수납되고, 상기 홀더(2500)에 의해 상기 내부 케이스(2700)의 내부에 밀폐된다.
상기 전원 제공부(2600)는 돌출부(2610), 가이드부(2630), 베이스(2650), 연장부(2670)를 포함할 수 있다.
상기 가이드부(2630)는 상기 베이스(2650)의 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 가이드부(2630)는 상기 홀더(2500)에 삽입될 수 있다. 상기 베이스(2650)의 일 면 위에 다수의 부품이 배치될 수 있다. 다수의 부품은 예를 들어, 외부 전원으로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 직류변환장치, 상기 광원 모듈(2200)의 구동을 제어하는 구동칩, 상기 광원 모듈(2200)을 보호하기 위한 ESD(ElectroStatic discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 연장부(2670)는 상기 베이스(2650)의 다른 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 연장부(2670)는 상기 내부 케이스(2700)의 연결부(2750) 내부에 삽입되고, 외부로부터의 전기적 신호를 제공받는다. 예컨대, 상기 연장부(2670)는 상기 내부 케이스(2700)의 연결부(2750)의 폭과 같거나 작게 제공될 수 있다. 상기 연장부(2670)에는 "+ 전선"과 "- 전선"의 각 일 단이 전기적으로 연결되고, "+ 전선"과 "- 전선"의 다른 일 단은 소켓(2800)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 내부 케이스(2700)는 내부에 상기 전원 제공부(2600)와 함께 몰딩부를 포함할 수 있다. 몰딩부는 몰딩 액체가 굳어진 부분으로서, 상기 전원 제공부(2600)가 상기 내부 케이스(2700) 내부에 고정될 수 있도록 한다.
실시예는 AlGaInP 계열의 LED의 광출력(Po) 감소를 억제하여 신뢰성이 향상된 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
기판(110), 반사층(120),
제1 도전형 반도체층(130), AlGaInP 계열 활성층(140),
언도프트 AlInP 계열층(152), 제2 도전형 클래드층(150),
제1 농도의 제2 도전형 GaP층(162), 제2 농도의 제2 도전형 GaP층(164)

Claims (8)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되는 반사층;
    상기 반사층 상에 제1 도전형 반도체층;
    상기 제1 도전형 반도체층 상에 AlGaInP 계열 활성층;
    상기 AlGaInP 계열 활성층 상에 제2 도전형 클래드층;
    상기 제2도전형 클래드층과 상기 AlGaInP 계열 활성층 사이에 배치되는 언도프트 AlInP 계열층;
    상기 제2 도전형 클래드층 상에 제2도전형 원소가 도핑된 제1 농도의 제2 도전형 반도체층; 및
    상기 제1 농도의 제2 도전형 반도체층 상에 상기 제2도전형 원소가 상기 제1 농도보다 높은 제2 농도로 도핑된 제2 도전형 반도체층을 포함하고,
    상기 제1 농도의 제2 도전형 반도체층 및 상기 제2 농도의 제2 도전형 반도체층은 Mg 도핑되고,
    상기 제1 농도의 제2 도전형 반도체층의 제1 농도는 상기 제2 농도의 제2 도전형 반도체층의 제2 농도의 10% 내지 30%의 농도이고,
    상기 제2 농도의 제2 도전형 반도체층은 Mg 도핑농도가 1Х1017 내지 9Х1017 (atoms/cm3)이며,
    상기 제1 농도의 제2 도전형 반도체층에서 Mg이 Trap되어 Mg Diffusion이 억제되어 Mg 프리영역(Free Region)이 형성되고,
    상기 언도프트 AlInP 계열층의 밴드갭 에너지는 상기 AlGaInP 계열 활성층의 밴드갭 에너지보다 크며,
    상기 언도프트 AlInP 계열층은 상기 제2 도전형 클래드층과 접하며,
    상기 언도프트 AlInP 계열층은 상기 제2 도전형 클래드층과 동일한 에너지 준위를 구비하고,
    상기 반사층은 분포 브래그 반사층(Distributed Bragg-Reflectors) 거울 구조를 포함하며,
    상기 반사층은 AlAs/AlGaAs 혹은 AlGaInP/AlInP 층을 1/4 파장(quarter-wave length) 두께로 차례로 증착한 발광소자.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 농도의 제2 도전형 반도체층의 두께는 상기 제2 농도의 제2 도전형 반도체층의 두께의 1% 내지 10%이고,
    상기 제2 농도의 제2 도전형 반도체층의 두께는 3 ㎛ 내지 4.5㎛인 발광소자.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1농도의 제2도전형 반도체층은 상기 제1농도의 제2도전형 GaP층이고,
    상기 제2농도의 제2도전형 반도체층은 상기 제2농도의 제2도전형 GaP층인 발광소자.
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