KR102563894B1 - 발광 다이오드 및 이를 포함하는 발광 모듈 - Google Patents

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Abstract

발광 다이오드가 제공된다. 상기 발광 다이오드는 제1 발광 영역; 및 제2 발광 영역을 포함하고, 상기 제2 발광 영역은 상기 제1 발광 영역으로부터 이격되어 상기 제1 발광 영역을 둘러싸고, 제1 발광 영역과 제2 발광 영역은 독립적으로 구동되는 것을 특징으로 한다.

Description

발광 다이오드 및 이를 포함하는 발광 모듈{LIGHT EMITTING DIODE AND LIGHT EMITTING MODULE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 발광 다이오드 및 이를 포함하는 발광 모듈에 관한 것으로, 구체적으로 복수의 발광 영역을 포함하는 발광 다이오드 및 상기 발광 다이오드를 포함하는 발광 모듈에 관한 것이다.
종래 기술에 따른 발광 모듈은, 단일 LED 칩 상에 단일 파장변환층이 형성되는 발광부와, 상기 발광부 상에 렌즈가 배치되는 구조를 갖는다. 이러한 종래 기술에 따른 발광 모듈은 지향각이 제어되고, 상관색온도(correlated color temperature, CCT)가 가변되도록 구현되는 것이 어렵다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 지향각을 조절할 수 있는 발광 다이오드 및 이를 포함하는 발광 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 색온도를 조절할 수 있는 발광 다이오드 및 이를 포함하는 발광 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 발광 면적을 조절할 수 있는 발광 다이오드 및 이를 포함하는 발광 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 소형화 구현이 용이한 발광 다이오드 및 이를 포함하는 발광 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 제1 발광 영역; 및 제2 발광 영역을 포함하고, 상기 제2 발광 영역은 상기 제1 발광 영역으로부터 이격되어 상기 제1 발광 영역을 둘러싸고, 상기 제1 발광 영역과 제2 발광 영역은 독립적으로 구동되는 발광 다이오드가 제공된다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면 제1 발광 영역 및 제2 발광 영역을 포함하되, 상기 제2 발광 영역은 상기 제1 발광 영역으로부터 이격되어 상기 제1 발광 영역을 둘러싸는 발광 다이오드; 및 상기 발광 다이오드 상에 위치하는 단일 초점 렌즈를 포함하고, 상기 제1 발광 영역 및 제2 발광 영역은 독립적으로 구동되는 발광 모듈이 제공된다.
본 발명에 따른 발광 다이오드는 제1 발광 영역 및 제1 발광 영역을 둘러싸는 구조의 제2 발광 영역을 포함하고, 각 발광 영역이 독립적으로 구동됨에 따라 발광 다이오드의 지향각을 조절할 수 있다. 또한 발광 다이오드는 제1 발광 영역에 대응되는 제1 파장변환층 및 제2 발광 영역에 대응되는 제2 파장변환층을 포함하는 파장변환층을 포함하고, 각 발광 영역이 독립적으로 구동됨에 따라 발광 다이오드의 색온도를 조절할 수 있다. 한편, 제1 발광 영역 및 제2 발광 영역 중 적어도 하나는 독립적으로 구동되는 복수의 발광 셀들을 포함할 수 있고, 그에 따라 제1 발광 영역 및/또는 제2 발광 영역의 발광 면적이 조절될 수 있다. 또한, 발광 모듈은 상기 발광 다이오드를 포함하는 것에 따라 단일 초점의 렌즈를 이용 가능하다. 이에 따라 발광 모듈을 소형화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드의 제조 방법을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 모듈을 나타낸다.
도 4는 본원 발명의 다른 실시 예에 따른 발광 다이오드를 나타낸다.
도 5는 본원 발명의 또 다른 실시 예에 따른 발광 다이오드를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 발광 다이오드를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 발광 다이오드를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 발광 다이오드를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 발광 다이오드를 나타낸다.
도 10은 도 9의 실시 예에 따른 발광 다이오드의 구동 예를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 발광 다이오드를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 실시 예들에 따른 발광 다이오드의 지향각 분포를 나타낸다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 발광 다이오드에 인가되는 전원의 비율 제어에 따른 광 분포 변화에 대한 실험 예를 나타낸다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 또한, 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에" 또는 "상에" 있다고 기재된 경우 각 부분이 다른 부분의 "바로 상부" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라 각 구성요소와 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 개재된 경우도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드는 제1 발광 영역; 및 제2 발광 영역을 포함하고, 상기 제2 발광 영역은 상기 제1 발광 영역으로부터 이격되어 상기 제1 발광 영역을 둘러싸고, 상기 제1 발광 영역과 제2 발광 영역은 독립적으로 구동되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1 발광 영역과 상기 제2 발광 영역은 동일한 중심을 공유할 수 있다.
또한, 상기 제1 발광 영역과 제2 발광 영역은 각각, 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하고, 상기 제1 발광 영역 및 상기 제2 발광 영역은 각각 동일한 파장의 광을 방출하거나, 또는 상이한 파장의 광을 방출할 수 있다.
상기 제1 발광 영역과 제2 발광 영역은 독립적으로 구동될 수 있다. 이를 위해, 발광 다이오드는 상기 제1 발광 영역의 상기 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극쌍; 및 상기 제2 발광 영역의 상기 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극쌍을 더 포함할 수 있다.
또는 다른 실시 예에 따라, 발광 다이오드는 상기 제1 발광 영역에 전기적으로 연결되는 제1 전극; 상기 제2 발광 영역에 전기적으로 연결되는 제2 전극; 및 상기 제1 발광 영역 및 제2 발광 영역 모두에 전기적으로 연결되는 공통전극을 더 포함할 수 있다.
발광 다이오드는 상기 제1 발광 영역 및 제2 발광 영역을 덮는 파장변환층을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 발광 영역과 제2 발광 영역은 하나의 기판에 의해 서로 결합되며, 상기 기판은 상기 제1 및 제2 발광 영역과 파장변환층 사이에 위치할 수 있다.
여기서, 상기 파장변환층은, 상기 제1 발광 영역 상에 위치하며 제1 형광체를 포함하는 제1 파장변환층; 및 상기 제1 파장변환층을 둘러싸되 상기 제2 발광 영역 상에 위치하며 제2 형광체를 포함하는 제2 파장변환층을 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1 파장변환층은 제1 발광 영역의 전체 및 제2 발광 영역의 일부를 덮을 수 있다.
또한 상기 파장변환층은 상기 제1 파장변환층 및 제2 파장변환층 사이에 위치하되, 광 확산 촉진을 위한 장벽층을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 발광 영역과 상기 제1 형광체의 조합에 의해 2300K 내지 3500K의 색온도를 갖는 광이 구현되고, 상기 제2 발광 영역과 상기 제2 형광체의 조합에 의해 4500K 내지 6500K의 색온도를 갖는 광이 구현되거나, 그 반대일 수 있다.
발광 다이오드는 제3 발광 영역을 더 포함하고, 상기 제3 발광 영역은 상기 제2 발광 영역으로부터 이격되어 상기 제2 발광 영역을 둘러싸고, 그에 따라 상기 파장변환층은 상기 제1 내지 제3 발광 영역을 덮는 구조를 가질 수 있다.
또한, 상기 파장변환층은, 상기 제3 발광 영역에 대응되며 제3 형광체를 포함하는 제3 파장변환층을 더 포함할 수 있다.
발광 다이오드는 최외곽 발광 영역의 측면을 감싸는 반사층을 더 포함할 수 있다.
또한 발광 다이오드는, 상기 파장변환층을 덮는 확산층을 더 포함할 수 있다.
한편, 제2 발광 영역의 넓이가 상기 제1 발광 영역의 넓이보다 클 수 있고, 또는 그 반대의 실시 예도 가능하다. 또한, 제1 발광 영역의 전체 넓이와 제2 발광 영역의 전체 넓이가 동일할 수도 있다.
일 실시 예에 따라, 제2 발광 영역은 제1 발광 영역을 둘러싸는 복수의 발광 셀들을 포함할 수 있고, 복수의 발광 셀들은 독립적으로 온 오프 제어되어 제2 발광 영역의 발광 면적을 제어할 수 있다.
이때, 제2 발광 영역의 복수의 셀들 중 상기 제1 발광 영역을 기준으로 서로 대칭되는 위치의 적어도 두 개의 발광 셀들은 동일하게 온 오프 제어될 수 있다.
또는, 제1 발광 영역은 복수의 발광 셀들을 포함할 수 있고, 상기 복수의 발광 셀들이 독립적으로 온 오프 제어되어 제1 발광 영역의 발광 면적을 제어할 수 있다.
본원 발명의 일 실시 예에 따른 발광 모듈은 제1 발광 영역 및 제2 발광 영역을 포함하되, 상기 제2 발광 영역은 상기 제1 발광 영역으로부터 이격되어 상기 제1 발광 영역을 둘러싸는 발광 다이오드; 및 상기 발광 다이오드 상에 위치하며 단일 초점을 갖는 렌즈를 포함하고, 상기 제1 발광 영역 및 제2 발광 영역은 독립적으로 구동될 수 있다.
발광 모듈은 전극 패턴을 포함하는 기판; 상기 기판상에 위치하며, 캐비티를 포함하는 하우징을 더 포함하고, 상기 발광 다이오드는 상기 캐비티 내에 실장될 수 있다.
본원 발명의 다른 실시 예에 따른 발광 다이오드는 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조체; 상기 발광 구조체를 제1 내지 제n 발광 영역으로 분할하는 n-1 개의 분리 홈을 포함하고, 제m 발광 영역은 제m-1 발광 영역을 둘러싸고, 상기 n 및 m은 2 이상의 자연수이고, m은 n보다 작을 수 있다.
또한 발광 다이오드는 상기 n-1개의 분리 홈에 위치하는 절연층을 더 포함할 수 있다.
또한 발광 다이오드는 상기 제1 내지 제n 발광 영역을 덮는 파장변환층을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 파장변환층(30)은 제1 내지 제n 파장변환층을 포함하고, 상기 제1 내지 제n 파장변환층은 각각 상기 제1 내지 제n 발광 영역에 대응될 수 있다.
그리고, 상기 제1 내지 제n 파장변환층은 각각 서로 상이한 형광체를 포함할 수 있다.
또한 상기 파장변환층은 n-1개의 장벽층을 더 포함하고, 상기 n-1개의 장벽층은 각각 상기 제1 내지 제n 파장변환층 사이에 위치할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드를 나타낸다. 구체적으로, 도 1a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드의 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 절취선 A-A'를 따라 취해진 발광 다이오드의 단면도이다.
본 실시 예에 따른 발광 다이오드는 칩 스케일 패키지 형태를 갖는다. 칩 스케일 패키지 형태의 발광 다이오드는 패키징 공정과 칩 공정을 통합하여 제조된 것이다.
본 실시 예에 따른 발광 다이오드는, 기판(10), 상기 기판(10)상에 위치하는 발광 구조물(20), 상기 발광 구조물(20)을 덮는 파장변환층(30)을 포함할 수 있다. 또한, 발광 다이오드는 상기 발광 구조물(20)의 측면을 감싸는 측면 반사층(40) 및 상기 파장변환층(30)의 상면을 덮는 광확산층(50)을 더 포함할 수 있다.
기판(10)은 질화갈륨계 반도체층을 성장시키기에 적합한 기판이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 사파이어 기판, 실리콘 카바이드 기판, 질화갈륨 기판, 질화알루미늄 기판, 실리콘 기판 등일 수 있다. 또한, 기판(10)은 광이 투과될 수 있는 투명기판일 수 있으며, 그 상면에 요철 패턴을 가질 수 있다.
발광 구조물(20)은 도 1에서는 구체적으로 도시되지 않았지만, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 개재된 활성층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층은 기판(10)상에서 순차적으로 적층될 수 있다.
제1 도전형 반도체층은 n형 불순물, 예컨대 Si이 도핑된 질화갈륨계 반도체층일 수 있고, 제2 도전형 반도체층은 p형 불순물, 예컨대 Mg이 도핑된 질화갈륨계 반도체층일 수 있고, 또는 그 반대에 해당할 수 있다. 활성층은 단일 양자우물 구조 또는 다중 양자우물 구조를 가질 수 있다. 활성층 내에서 우물층의 조성 및 두께는 생성되는 광의 파장을 결정한다. 특히, 우물층의 조성을 조절함으로써 자외선, 청색광 또는 녹색광을 생성하는 활성층을 제공할 수 있다.
발광 구조물(20)은 복수의 발광 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1을 참조하면 발광 구조물(20)은 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)을 포함할 수 있다. 제2 발광 영역(23)은 제1 발광 영역(21)과 이격되어 제1 발광 영역(21)을 둘러 싸는 구조를 가질 수 있다. 이러한 구조에서, 제1 발광 영역(21)과 제2 발광 영역(23)은 동일한 중심을 공유할 수 있다. 각 발광 영역은 발광 셀로 지칭될 수 있다.
제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)은 분리 홈(22)을 통해 정의될 수 있다. 제2 발광 영역(23)은 제1 발광 영역(21)과 분리 홈(22)에 의해 이격되어 위치할 수 있다. 분리 홈(22)은 발광 구조물(20)의 상면 즉, 제2 도전형 반도체층으로부터 식각되어 활성층을 거쳐 제1 도전형 반도체층의 일부까지 식각되어 제1 도전형 반도체층의 일부를 노출 시킬 수 있다. 또는 분리 홈(22)은 제2 도전형 반도체층으로부터 식각되어 활성층을 거쳐 제1 도전형 반도체층까지 식각되어 기판(10)의 일부를 노출 시킬 수 있다.
분리 홈(22)은 발광 구조물(20) 상면의 내부 영역에서 원형 또는 사각형의 폐 루프 구조를 가질 수 있다. 다만, 분리 홈(22)의 형상은 이에 제한되는 것은 아니며, 폐 루프(closed loop) 구조의 다양한 형상을 가질 수 있다. 폐 루프 구조의 분리 홈(22)을 기준으로 그 내부에 제1 발광 영역(21)이 위치할 수 있고, 그 외부에 제2 발광 영역(23)이 위치할 수 있다.
또는 다른 실시 예에 따라 제2 발광 영역(23)이 발광 구조물(20)의 식각을 통해 형성되고, 제1 발광 영역(21)이 외부에서 별도로 형성되어 제2 발광 영역(23)과 결합되거나 또는 그 반대일 수 있다. 예를 들어, 도 2a를 참조하면 제1 발광 영역(21)이 결합되기 위한 영역을 정의하기 위해, 폐 루프 구조의 분리 홈(22) 내부 영역이 식각 공정을 통해 제거될 수 있고, 식각 공정을 통해 제거된 내부 영역에 별도로 형성된 제1 발광 영역(21)이 결합되어 복수의 발광 영역을 포함하는 발광 구조물(20)이 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 발광 영역(21)과 제2 발광 영역(23)은 동일한 높이로 형성될 수 있다. 또는 반대로 제1 발광 영역(21)이 발광 구조물(20)의 식각을 통해 형성되고 외부에서 별도로 형성된 제2 발광 영역(23)이 제1 발광 영역(21)과 결합될 수 있다. 이와 같은 제조 방법을 통해 형성된 발광 구조물(20)은 제1 발광 영역(21)과 제2 발광 영역(23)에서 동일하거나 서로 다른 파장대의 광을 방출할 수 있다. 즉, 제1 발광 영역(21)과 제2 발광 영역(23)이 포함하는 활성층은 서로 다른 조성을 가질 수 있고, 그에 따라 방출되는 광의 파장이 서로 다를 수 있다.
도 1a를 참조하면, 제1 발광 영역(21)은 발광 구조물(20)의 중앙에 위치할 수 있다. 제1 발광 영역(21)의 외주부를 따라 분리 홈(22)이 위치하고, 상기 분리 홈(22)을 경계로 제2 발광 영역(23)이 제1 발광 영역(21)과 이격되어 위치하되, 제2 발광 영역(23)은 제1 발광 영역(21)을 둘러싸는 구조를 가질 수 있다. 또한 분리 홈(22)에는 절연층(미도시)이 배치될 수 있다. 절연층은 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)의 의도하지 않은 전기적 연결을 차단할 수 있다. 예를 들어, 절연층은 제1 발광 영역(21)의 활성층, 제2 도전형 반도체층이 제2 발광 영역(23)의 활성층, 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 접촉되는 것을 차단할 수 있다. 상기 절연층에 의해 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)이 독립적으로 동작하는 발광 다이오드의 신뢰성이 향상될 수 있다.
발광 구조물(20)이 포함하는 각 발광 영역, 즉 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)은 독립적으로 동작 할 수 있다. 즉, 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)은 서로 동일하거나 다른 전류 및/또는 전압의 크기를 공급 받아 서로 동일하거나 다른 파워를 출력할 수 있다. 제1 발광 영역(21)과 제2 발광 영역(23)은 개별적으로 온(on)/ 오프(off) 제어가 가능하여, 제1 발광 영역(21)과 제2 발광 영역(23) 각각이 온 동작하거나, 제1 발광 영역(21)과 제2 발광 영역(23) 모두가 온 동작할 수도 있다.
예를 들어, 제1 발광 영역(21)에 제2 발광 영역(23)보다 큰 전압 및/또는 전류가 공급되는 경우, 발광 구조물(20)의 중앙에 위치하는 제1 발광 영역(21)의 파워가 제2 발광 영역(23)의 파워보다 더 크게 된다. 이에 따라 발광 다이오드에서 방출되는 광의 지향각은 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)에 동일한 전압 및/또는 전류를 공급하는 경우보다 비교적 좁게 형성될 수 있다. 또는 좁은 지향각을 형성하게 위해, 제1 발광 영역(21)에만 전류를 공급하고 제2 발광 영역(23)의 전류 공급을 차단할 수도 있다.
다른 예로, 제2 발광 영역(23)에 제1 발광 영역(21)보다 큰 전압 및/또는 전류가 공급되는 경우, 발광 구조물(20)의 외곽에 위치하는 제2 발광 영역(23)의 파워가 제1 발광 영역(21)의 파워보다 크게 된다. 이에 따라 발광 다이오드에서 방출되는 광의 지향각은 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)에 동일한 전압 및/또는 전류를 공급하는 경우보다 비교적 넓게 형성될 수 있다.
즉, 본원 발명에 따른 발광 다이오드는 제2 발광 영역(23)이 제1 발광 영역(21)을 둘러싸는 구조에 기인하여, 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)에 공급되는 전압 및/또는 전류의 크기를 조정하는 것에 따라 방출되는 광의 지향각이 가변될 수 있다.
위와 같이, 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)이 독립적으로 동작하기 위해, 발광 다이오드는 제1 발광 영역(21)이 포함하는 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극쌍을 포함할 수 있고, 또한 제2 발광 영역(23)이 포함하는 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극쌍을 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 발광 영역(21)은 제1 전극쌍을 통해 외부로부터 전압 및/또는 전류를 공급 받아 제2 발광 영역(23)과 독립적으로 동작할 수 있고, 또한 제2 발광 영역(23)은 제2 전극쌍을 통해 외부로부터 다른 전압 및/또는 전류를 공급 받아 제1 발광 영역(21)과 독립적으로 동작할 수 있다.
또는 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)이 독립적으로 동작하기 위해, 발광 다이오드는 제1 발광 영역(21)과 제2 발광 영역(23)에 모두에 전기적으로 연결되는 공통 전극을 포함할 수 있다. 예를 들어, 공통 전극은 제1 발광 영역(21)의 제1 도전형 반도체층(또는 제2 도전형 반도체층)과 제2 발광 영역(23)의 제1 도전형 반도체층(또는 제2 도전형 반도체층)에 공통으로 연결될 수 있다. 이 경우, 발광 다이오드는 제1 발광 영역(21)의 제2 도전형 반도체층(또는 제1 도전형 반도체층)과 전기적으로 연결되는 제1 전극 및 제2 발광 다이오드의 제2 도전형 반도체층(또는 제1 도전형 반도체층)과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 더 포함할 수 있다.
다른 예로, 공통 전극은 제1 발광 영역(21)의 제1 도전형 반도체층(또는 제2 도전형 반도체층)과 제2 발광 영역(23)의 제2 도전형 반도체층(또는 제1 도전형 반도체층)에 공통으로 연결될 수 있다. 이 경우, 발광 다이오드는 제1 발광 영역(21)의 제2 도전형 반도체층(또는 제1 도전형 반도체층)과 전기적으로 연결되는 제1 전극 및 제2 발광 다이오드의 제1 도전형 반도체층(또는 제2 도전형 반도체층)과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 더 포함할 수 있다.
파장변환층(30)은 발광 구조물(20)의 상면을 덮는다. 여기서, 발광 구조물(20)의 상면은 광의 주 출사면을 의미한다. 도 2b를 참조하면, 기판(10)은 발광 구조물(20)의 광의 주 출사면, 즉 상면에 위치한다. 이 경우, 기판(10)은 투명기판일 수 있고, 파장변환층(30)은 기판(10)을 덮을 수 있다. 다만, 비록 도시되지 않았지만 다른 실시 예에 따라 기판(10)은 발광 구조물(20) 하부에 위치하고, 이 경우 발광 구조물(20)의 광의 주 출사면은 기판(10)이 형성된 면의 반대 면이 될 수 있다. 또한 파장변환층(30)은 발광 구조물(10) 상에 위치할 수 있다. 또는, 비록 도시되지 않았지만 다른 실시 예에 따라 기판(10)은 제거될 수 있고, 이 경우 파장변환층(30)은 발광 구조물(20)의 상면을 덮을 수 있다.
파장변환층(30)은 형광체를 포함하고, 상기 형광체는 상기 발광 다이오드 칩에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다. 파장변환층(30)은 형광체가 외부에 노출되어 변형 및/또는 변색되는 것을 방지하기 위해, 일정 크기 이상의 두께를 갖는다.
도 1을 참조하면, 파장변환층(30)은 발광 구조물(20)이 두 개의 발광 영역을 포함하는 것에 대응하여, 두 개의 영역을 포함할 수 있다. 즉, 파장변환층(30)은 제1 발광 영역(21)에 대응되는 제1 파장변환층(31) 및 제2 발광 영역(23)에 대응되는 제2 파장변환층(33)을 포함할 수 있다. 따라서, 파장변환층(30)은 발광 영역들(21, 23)의 구조와 유사하게, 제1 파장변환층(31)이 중심 부분에 위치하고, 제2 파장변환층(33)이 제1 파장변환층(31)을 둘러싸는 구조를 가질 수 있다.
또한 파장변환층(30)은 제1 파장변환층(31) 및 제2 파장변환층(33) 사이에 위치하는 장벽층(32)을 더 포함할 수 있다. 장벽층(32)은 광의 확산을 촉진시키기 위한 것으로, 제1 파장변환층(31) 및 제2 파장변환층(33)에서 방사되는 서로 다른 파장의 광의 혼합을 촉진시킬 수 있다. 장벽층(32)에 의해 제1 파장변환층(31) 및 제2 파장변환층(33)의 경계에서 색편차나 광변화가 급격하게 발생되는 것을 최소화 할 수 있다. 장벽층(32)은 광 확산을 촉진시키기 위한 목적 범위 내에서 그 재료가 제한되지 않는다. 장벽층(32)은 상기 발광 구조물(20)이 포함하는 분리 홈(22) 상에 배치될 수 있다.
파장변환층(30)은 스크린 프린팅 방식 등을 이용하여 하나의 시트로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제1 파장변환층(31) 시트가 준비되고, 제2 파장변환층(33)을 위한 영역을 정의 하기 위해 제1 파장변환층(31) 시트의 일부가 제거될 수 있다. 그리고, 제1 파장변환층(31) 시트의 일부가 제거된 영역에 제2 파장변환층(33)이 형성되어, 단일의 파장변환층(30) 시트가 제작될 수 있다. 또는, 그 반대로, 제2 파장변환층(33) 시트가 준비되고, 제1 파장변환층(31)을 위한 영역을 정의 하기 위해 제2 파장변환층(33) 시트의 일부가 제거될 수 있다. 그리고, 제2 파장변환층(33) 시트의 일부가 제거된 영역에 제1 파장변환층(31)이 형성되어, 단일의 파장변환층(30) 시트가 제작될 수 있다.
다른 예로, 제1 발광 영역(21) 상부에 먼저 제1 파장변환층(31)을 형성한다. 이때, 제1 발광 영역(21) 상부에만 제1 파장변환층(31)을 형성하기 위해 마스크(미도시) 등을 이용하여 제2 발광 영역(23) 상부에 제1 파장변환층(31)이 형성되는 것을 차단할 수 있다. 다만, 마스크 등을 이용하는 경우, 제2 파장변환층(31)을 형성하기 전에 제2 발광 영역(23) 상의 상기 마스크를 제거하는 공정이 선행되어야 한다. 그 후, 전체적으로 제2 파장변환층(33)을 형성한다. 즉, 제2 발광 영역(23) 상부뿐만 아니라 제1 발광 영역(21) 상에 형성된 제1 파장변환층(31) 상부에도 제2 파장변환층(33)을 형성한다. 그리고, 최종적으로 제1 파장변환층(31) 상에 형성된 제2 파장변환층(33)을 식각하거나, 제1 파장변환층(31)이 노출될 때까지 제2 파장변환층(33)을 식각하여 단일의 파장변환층(30)을 형성할 수 있다. 한편, 제2 발광 영역(23) 상의 제2 파장변환층(33)의 두께는 제1 발광 영역(31) 상의 제1 파장변환층(31)의 두께와 동일하게 형성될 수 있다.
또 다른 예로, 제2 발광 영역(23) 상부에 먼저 제2 파장변환층(33)을 형성한다. 이때, 제1 발광 영역(21) 상부를 마스크 등을 이용하여 차단할 수 있다. 그 후 상기 마스크를 제거하고 전체적으로 제1 파장변환층(31)을 형성한다. 즉, 제1 발광 영역(21) 상부뿐만 아니라, 제2 발광 영역(23) 상에 형성된 제2 파장변환층(33) 상에도 제1 파장변환층(31)을 형성한다. 그리고, 최종적으로 제2 파장변환층(33) 상에 형성된 제1 파장변환층(31)을 식각하거나, 제2 파장변환층(33)이 노출될 때까지 제1 파장변환층(31)을 식각하여 단일의 파장변환층을 형성할 수 있다. 한편, 제1 발광 영역(21) 상의 제1 파장변환층(31)의 두께는 제2 발광 영역(23) 상의 제2 파장변환층(33)의 두께와 동일하게 형성될 수 있다.
제1 파장변환층(31)은 제1 형광체를 포함하고, 제2 파장변환층(33)은 제2 형광체를 포함할 수 있고, 제1 형광체와 제2 형광체는 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 파장변환층(31)이 포함하는 제1 형광체는 제1 발광 영역(21)에서 방출되는 광의 파장을 변환하여, 결과적으로 2300K 내지 3500K의 색온도를 갖는 웜 화이트(warm white) 계열의 백색 광이 구현될 수 있다. 또는, 바람직하게는 2700K 내지 3500K의 색온도를 갖는 웜 화이트 계열의 백색광이 구현될 수 있다. 한편, 다른 실시 예에 따라 제1 발광 영역(21)과 제1 파장변환층(31)을 통해 호박색의(amber)을 갖는 웜 화이트 계열의 백색 광이 구현될 수 있다.
제2 파장변환층(33)이 포함하는 제2 형광체는 제2 발광 영역(23)에서 방출되는 광의 파장을 변환하여, 결과적으로 4500K 내지 6500K의 색온도를 갖는 쿨 화이트(cool white) 계열의 백색광이 구현될 수 있다. 또는, 바람직하게는 5000K 내지 6000K의 색온도를 갖는 쿨 화이트 계열의 백색광이 구현될 수 있다.
또한, 그 반대의 실시 예도 가능하다. 예를 들어, 제1 파장변환층(31)이 포함하는 제1 형광체는 제1 발광 영역(21)에서 방출되는 광의 파장을 변환하여, 결과적으로 4500K 내지 6500K의 색온도를 갖는 쿨 화이트 계열의 백색 광이 구현될 수 있다. 한편 제2 파장변환층(33)이 포함하는 제2 형광체는 제2 발광 영역(23)에서 방출되는 광의 파장을 변환하여, 결과적으로 2300K 내지 3500K의 색온도를 갖는 웜 화이트 계열의 백색광이 구현될 수 있다.
앞서 언급된 것처럼, 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)은 독립적으로 동작할 수 있고, 그에 따라 서로 다른 파워를 출력할 수 있다. 예를 들어, 제1 발광 영역(21)의 광이 제1 파장변환층(30)과 조합되어 웜 화이트 계열의 광이 구현되고, 제2 발광 영역(23)의 광이 제2 파장변환층(30)과 조합되어 쿨 화이트 계열의 광이 구현되는 경우(또는 그 반대의 경우), 제1 발광 영역(21)과 제2 발광 영역(23)의 입력 전압 및/또는 전류의 값을 조절하여 발광 다이오드에서 구현되는 광의 색온도 또는 상관색온도(correlated color temperature, CCT)를 조절할 수 있다.
예를 들어, 제1 발광 영역(21)이 제1 파장변환층(30)과 조합되어 웜 화이트 계열의 광이 구현되고, 제2 발광 영역(23)이 제2 파장변환층(30)과 조합되어 쿨 화이트 계열의 광이 구현되는 경우, 제1 발광 영역(21)에 대해 외부 전원이 인가되고, 제2 발광 영역(23)에는 외부 전원이 인가되지 않은 경우, 발광 다이오드에서 구현되는 백색광은 2300K 내지 3500K의 색온도를 가질 수 있다.
반대로, 제2 발광 영역(23)에 대해 외부 전원이 인가되고, 제1 발광 영역(21)에 외부 전원이 인가되지 않은 경우 발광 다이오드에서 구현되는 백색광은 4500K 내지 6500K의 색온도를 가질 수 있다.
또는 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23) 모두에 대해 외부 전원이 인가되는 경우, 발광 다이오드에서 구현되는 광은 웜 화이트와 쿨 화이트의 중간 영역에 해당하는 색온도를 가질 수 있다. 제2 발광 영역(23)이 제1 발광 영역(21)을 둘러싸는 구조 및 후술되는 광확산층(50)에 기인하여, 두 광의 색 혼합이 효율적을 이루어 질 수 있다.
측면 반사층(40)은 발광 구조물(20)의 측면을 덮을 수 있다. 또한, 측면 반사층(40)은 발광 구조물(20)의 상면을 덮는 파장변환층(30)의 측면을 덮을 수 있다. 측면 반사층(40)은 발광 구조물(20)의 측면으로 방사되는 광을 반사시켜, 발광 구조물(20)의 상면으로 향하게 할 수 있다. 측면 반사층(40)에 의해 발광 다이오드에서 방사되는 광의 지향각이 제한될 수 있다.
측면 반사층(40)은 수지 재질의 화이트 월을 포함할 수 있다. 측면 반사층(40)이 수지 재질의 화이트 월을 포함하는 경우, 발광 구조물(20)의 측면으로 향하는 광의 차단 또는 반사에 대한 신뢰성을 높이기 위해 측면 반사층(40)은 일정 크기 이상의 두께를 가질 수 있다. 이는 측면 반사층(40)의 두께가 작은 경우, 광의 일부가 수지 재질의 측면 반사층(40)을 투과할 수 있기 때문이다. 예를 들어, 측면 반사층(40)은 50㎛ 이상의 두께를 가질 수 있다.
또는 측면 반사층(40)은 광 반사율이 높은 Ag 또는 Al의 금속 반사층을 포함할 수 있다. 금속 반사층을 포함하는 측면 반사층(40)은 수 마이크로미터 이하의 두께에서도 광을 차단 및 반사할 수 있다. 예를 들어, 측면 반사층(40)은 5㎛ 이하, 구체적으로 1~2㎛의 두께로 형성될 수 있다. 또한, 금속 반사층을 포함하는 측면 반사층(40)은 수지로 구성되는 화이트 월과는 달리 금속 재질로 구성되기 때문에 크랙의 위험성이 낮은 이점이 있다.
광확산층(50)은 발광 구조물(20) 상에 위치하는 파장변환층(30)의 상면을 덮을 수 있다. 또한 광확산층(50)은 수평 방향으로 더 연장되어 측면 반사층(40)의 상면까지 덮을 수 있다.
광확산층(50)은 색온도가 상이한 광을 혼합할 수 있다. 예를 들어, 광확산층(50)은 제1 발광 영역(21)이 제1 파장변환층(30)과 조합되어 구현되는 웜 화이트 계열의 광과 제2 발광 영역(23)이 제2 파장변환층(30)과 조합되어 구현되는 쿨 화이트 계열의 광을 혼합할 수 있다. 여기서, 광확산층(50)의 농도에 따라 색 혼합의 정도가 조절될 수 있다. 즉, 광확산층(50)의 농도가 짙은 경우 웜 화이트 계열의 광과 쿨 화이트 계열의 광의 혼합의 정도가 높고, 반대로 광확산층(50)의 농도가 옅은 경우 웜 화이트 계열의 광과 쿨 화이트 계열의 광의 혼합의 정도가 낮을 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드의 제조 방법을 나타낸다.
도 2a를 참조하면 기판(10) 및 기판(10)상에 위치하는 발광 구조물(20)을 준비한다. 발광 구조물(20)은 복수의 발광 영역을 포함할 수 있다. 발광 구조물(20)은 제1 발광 영역(21)과 제1 발광 영역(21)을 둘러싸는 제2 발광 영역(23)을 포함할 수 있다. 제1 발광 영역(21)과 제2 발광 영역(23)은 기판 상에서 서로 이격되어 위치할 수 있다.
본 실시 예에 따라 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)은 발광 구조물(20) 일부의 식각을 통해 형성되는 분리 홈(22)에 의해 정의될 수 있다. 분리 홈(22)은 발광 구조물(20)의 상면으로부터 아래 방향으로 식각되어 형성될 수 있다. 각각의 발광 영역(21, 23)은 기판(10) 및 그 위에 순차적으로 적층된 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다.
분리 홈(22)은 발광 구조물(20)의 상면 즉, 제2 도전형 반도체층으로부터 식각되어 활성층을 거쳐 제1 도전형 반도체층의 일부까지 식각되어 제1 도전형 반도체층의 일부를 노출 시킬 수 있다. 또는 분리 홈(22)은 제2 도전형 반도체층으로부터 식각되어 활성층을 거쳐 제1 도전형 반도체층까지 식각되어 기판(10)의 일부를 노출 시킬 수 있다. 분리 홈(22)은 발광 구조물(20) 상면의 내부 영역에서 사각형의 폐 루프 구조를 가질 수 있다. 폐 루프 구조의 분리 홈(22)을 기준으로 그 내부에 제1 발광 영역(21)이 위치할 수 있고, 그 외부에 제2 발광 영역(23)이 위치할 수 있다.
또는 다른 실시 예에 따라 제2 발광 영역(23)이 발광 구조물(20)의 식각을 통해 형성되고, 제1 발광 영역(21)이 외부에서 별도로 형성되어 제2 발광 영역(23)과 결합되거나 또는 그 반대일 수 있다. 예를 들어, 도 2a를 참조하면 제1 발광 영역(21)이 결합되기 위한 영역을 정의하기 위해, 폐 루프 구조의 분리 홈(22) 내부 영역이 식각 공정을 통해 제거될 수 있고, 식각 공정을 통해 제거된 내부 영역에 외부에서 별도로 형성된 제1 발광 영역(21)이 결합되어 복수의 발광 영역을 포함하는 발광 구조물(20)이 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 발광 영역(21)과 제2 발광 영역(23)은 동일한 높이로 형성될 수 있다. 또는 반대로 제1 발광 영역(21)이 발광 구조물(20)의 식각을 통해 형성되고 외부에서 별도로 형성된 제2 발광 영역(23)이 제1 발광 영역(21)과 결합할 수 있다.
이와 같은 제조 방법을 통해 형성된 발광 구조물(20)은 제1 발광 영역(21)과 제2 발광 영역(23)에서 서로 다른 파장대의 광을 방출할 수 있다. 즉, 제1 발광 영역(21)과 제2 발광 영역(23)이 포함하는 활성층은 서로 다른 조성을 가질 수 있고, 그에 따라 방출되는 광의 파장이 서로 다를 수 있다.
또한 분리 홈(22)에는 절연층(미도시)이 배치될 수 있다. 절연층은 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)의 의도하지 않은 전기적 연결을 차단할 수 있다. 상기 절연층에 의해 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)이 독립적으로 동작하는 발광 다이오드의 신뢰성이 향상될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 발광 구조물(20)의 상면에 파장변환층(30)이 형성될 수 있다. 파장변환층(30)은 발광 구조물(20)의 제1 발광 영역(21)에 대응되는 제1 파장변환층(30) 및 발광 구조물(20)의 제2 발광 영역(23)에 대응되는 제2 파장변환층(30)을 포함할 수 있다. 또한, 파장변환층(30)은 제1 파장변환층(31) 및 제2 파장변환층(33) 사이에 장벽층(32)을 더 포함할 수 있다. 장벽층(32)은 광의 확산을 촉진시키기 위한 것으로, 제1 파장변환층(31) 및 제2 파장변환층(33)에서 방사되는 서로 다른 파장의 광의 혼합을 촉진시킬 수 있다. 제1 파장변환층(30)의 형상 및 넓이는 제1 발광 영역(21)의 형상 및 넓이와 동일 또는 유사하고, 제2 파장변환층(30)의 형상 및 넓이는 제2 발광 영역(23)의 형상 및 넓이와 동일 또는 유사할 수 있다. 파장변환층(30)은 하나의 시트로 제작될 수 있고, 이 파장변환층(30) 시트는 프린팅(printing) 공정을 통해 형성될 수 있다. 파장변환층(30)은 발광 구조물(20) 상에 직접 형성될 수도 있고, 또는 외부에서 제작된 후 발광 구조물(20) 상에 부착될 수도 있다. 제1 파장변환층(30)은 제1 형광체를 포함하고, 제2 파장변환층(30)은 제2 형광체를 포함할 수 있고, 제1 형광체와 제2 형광체는 서로 다른 조성의 형광체 조합을 포함할 수 있다. 이에 따라 서로 다른 색 온도를 갖는 두 가지의 광이 구현할 수 있다.
도 2c를 참조하면, 발광 구조물(20)의 측면을 덮는 측면 반사층(40)이 형성될 수 있다. 측면 반사층(40)은 발광 구조물(20)의 측면뿐만 아니라 발광 구조물(20)의 상면을 덮는 파장변환층(30)의 측면을 덮을 수 있다. 측면 반사층(40)은 수지 재질의 화이트 월을 포함할 수 있다. 또는 측면 반사층(40)은 반사도가 높은 Al 또는 Ag와 같은 금속 반사층을 포함할 수 있다. 측면 반사층(40)은 발광 구조물(20)의 측면으로 방사되는 광을 차단 및 반사시켜 발광 다이오드의 지향각을 제한할 수 있다.
도 2d를 참조하면, 파장변환층(30)의 상면을 덮는 광확산층(50)이 형성될 수 있다. 광확산층(50)은 파장변환층(30)의 상면뿐만 아니라 수평 방향으로 더 연장되어 측면 반사층(40)의 상면까지 덮도록 형성될 수 있다. 광확산층(50)은 색 온도가 상이한 두 가지의 광을 혼합할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 모듈을 나타낸다. 구체적으로, 도 3a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 모듈의 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 절취선 B-B'를 따라 취해진 단면도를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 발광 모듈은 베이스 기판(100), 발광 다이오드(200), 하우징(300) 및 렌즈(400)를 포함한다.
베이스 기판(100)은 절연 기판을 포함할 수 있다. 절연 기판은 세라믹 기판일 수 있으며 예를 들어 AlN 기판을 포함할 수 있다. AlN 기판은 고온 내구성이 좋고 방열 특성이 우수하다. 도 3에 도시되지 않았지만, 베이스 기판(100)은 전극 패턴을 포함할 수 있다.
발광 다이오드(200)는 기판, 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)을 포함하는 발광 구조물(20), 발광 구조물(20)을 덮고 제1 파장변환층(30) 및 제2 파장변환층(30)을 포함하는 파장변환층(30), 발광 구조물(20) 및 파장변환층(30)의 측면을 둘러싸는 측면 반사층(40)을 포함할 수 있다. 또한 발광 구조물(20)은 파장변환층(30)의 상면 및 측면 반사층(40)의 상면을 덮는 광확산층(50)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어 발광 다이오드(200)는 도 1 및 도 2에 도시된 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
발광 다이오드(200)는 베이스 기판(100)의 전극 패턴과 전기적으로 연결되기 위한 전극들을 포함할 수 있다. 예를 들어 발광 다이오드(200)는 제1 발광 영역(21)의 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극쌍을 포함할 수 있다. 또한 발광 다이오드(200)는 제2 발광 영역(23)의 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극쌍을 포함할 수 있다. 제1 전극쌍 및 제2 전극쌍은 베이스 기판(100)의 전극 패턴과 전기적으로 연결되고, 그에 따라 발광 다이오드(200)의 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)은 독립적으로 구동될 수 있다.
다른 예로 발광 다이오드(200)는 제1 발광 영역(21)과 제2 발광 영역(23)에 동시에 전기적으로 연결되는 공통 전극을 포함할 수 있다. 공통 전극은 제1 발광 영역(21)의 제1 도전형 반도체층(또는 제2 도전형 반도체층)과 제2 발광 영역(23)의 제1 도전형 반도체층(또는 제2 도전형 반도체층)에 공통으로 연결될 수 있다. 이 경우, 발광 다이오드(200)는 제1 발광 영역(21)의 제2 도전형 반도체층(또는 제1 도전형 반도체층)과 전기적으로 연결되는 제1 전극 및 제2 발광 영역(23)의 제2 도전형 반도체층(또는 제1 도전형 반도체층)과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 더 포함할 수 있다.
또는 공통 전극은 제1 발광 영역(21)의 제1 도전형 반도체층(또는 제2 도전형 반도체층)과 제2 발광 영역(23)의 제2 도전형 반도체층(또는 제1 도전형 반도체층)에 공통으로 연결될 수 있다. 이 경우, 발광 다이오드는 제1 발광 영역(21)의 제2 도전형 반도체층(또는 제1 도전형 반도체층)과 전기적으로 연결되는 제1 전극 및 제2 발광 다이오드의 제1 도전형 반도체층(또는 제2 도전형 반도체층)과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 더 포함할 수 있다.
위와 같은 발광 다이오드(200)의 전극들과 베이스 기판의 전극 패턴의 연결 구조를 통해, 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)이 독립적으로 전압 및/또는 전류를 외부로부터 공급 받아 독립적으로 구동될 수 있다. 즉, 제1 발광 영역(21)과 제2 발광 영역(23)은 서로 다른 파워를 출력할 수 있고, 또는 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23) 중 하나만 구동되는 것도 가능하다.
하우징(300)은 발광 다이오드(200)가 실장되는 영역을 정의하기 위한 캐비티(C)를 포함할 수 있다. 캐비티(C)는 발광 모듈의 중앙에 배치될 수 있다. 캐비티(C)는 측벽으로 둘러싸인다. 측벽은 베이스 기판(100)을 기준으로 수직하게 형성될 수 있다. 또는 측벽은 발광 다이오드(200)에서 방출된 광을 반사시키기 위해 경사면을 가질 수 있다. 또한, 캐비티(C)는 회전 대칭 형상을 가질 수 있으며, 특히 원형 형상을 가질 수 있다. 여기서 회전 대칭은 회전체만을 의미하는 것은 아니며, 60도, 90도, 130도 또는 180도 등 특정 각도로 회전할 때 동일한 형상이 유지되는 것을 포함한다. 다만, 캐비티(C)의 형상은 원형에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다.
렌즈(400)는 단일 초점의 렌즈를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 렌즈(400)는 단일 초점의 프레즈넬 렌즈를 포함할 수 있다.
본원 발명과 같이 제2 발광 영역(23)이 제1 발광 영역(21)을 둘러싸는 구조를 갖는 발광 다이오드가 적용되는 경우, 단일 초점의 렌즈를 통해서 발광 다이오드에서 방사되는 광을 모을 수 있다. 즉, 제1 발광 영역(21) 및 제1 발광 영역(21)을 둘러싸는 제2 발광 영역(23)은 동일한 중심을 공유할 수 있고, 그에 따라 단일 초점 렌즈를 통해서도 제1 발광 영역(21)에서 방사되는 광뿐만 아니라 제2 발광 영역(23)에서 방사되는 광을 모을 수 있는 것이다. 도 3b를 참조하면 발광 구조물(20)의 광축(L)이 렌즈(400) 초점과 일치하는 것을 알 수 있다.
본원 발명의 발광 모듈은 단일 초점 렌즈를 이용함으로써, 렌즈의 소형화, 비용절감 등의 효과를 기대할 수 있다. 또한 단일 초점 렌즈(500)를 이용하는 발광 모듈은 색 혼합이 효율적으로 이루어지는 이점이 있다.
도 4는 본원 발명의 다른 실시 예에 따른 발광 다이오드를 나타낸다. 본 실시 예에 따른 발광 다이오드는 도 1 및 도 2에 개시된 발광 다이오드와 비교하여 대부분의 구성이 동일하고, 다만 발광 구조물(20)이 포함하는 발광 영역들의 형상 및 파장변환층(30)의 형상에 있어 다소 차이가 있다. 이하 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하며 그 차이점을 중심으로 설명한다.
도 4a는 본 실시 예에 따른 발광 영역의 형상을 설명하기 위한 발광 구조물(20)의 사시도이다. 도 4a를 참조하면, 발광 구조물(20)은 두 개의 발광 영역, 즉 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)을 포함할 수 있다. 도 1 및 도 2의 실시 예와 비교하여 본 실시 예에 따른 발광 다이오드의 제1 발광 영역(21)은 평면의 원형 형상을 가질 수 있다. 즉, 제1 발광 영역(21)과 제2 발광 영역(22)을 정의하는 분리 홈(22)이 원형의 폐루프 구조를 가질 수 있다. 도 3에 도시된 것처럼 렌즈(400)의 초점이 원형 형상을 가지므로, 제1 발광 영역(21)을 원형 형상으로 구현함으로써, 발광 다이오드와 렌즈(400)가 결합되어 동작 할 때 광 균일도가 향상될 수 있다.
제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)은 발광 구조물(20)의 일부의 식각을 통해 형성된 분리 홈(22)에 의해 정의될 수 있다. 도 4a를 참조하면, 분리 홈(22)은 폐 루프 구조의 원형의 고리 형상을 가질 수 있다. 또한 분리 홈(22)에는 절연층(미도시)이 배치될 수 있다. 절연층은 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)의 의도하지 않은 전기적 연결을 차단할 수 있다. 상기 절연층에 의해 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)이 독립적으로 동작하는 발광 다이오드의 신뢰성이 향상될 수 있다.
도 4b는 본 실시 예에 따른 파장변환층(30)을 설명하기 위한 발광 다이오드의 사시도이다. 도 4b를 참조하면, 파장변환층(30)은 발광 구조물(20)을 덮을 수 있다. 파장변환층(30)은 제1 발광 영역(21)에 대응되는 제1 파장변환층(31) 및 제2 발광 영역(23)에 대응되는 제2 파장변환층(33)을 포함할 수 있다. 또한 파장변환층(30)은 서로 다른 파장의 광의 확산을 촉진시키기 위한 장벽층(32)을 더 포함할 수 있다. 제1 파장변환층(31)의 형상 및 넓이는 제1 발광 영역(21)의 그것과 동일하거나 유사할 수 있고, 제2 파장변환층(30)의 형상 및 넓이는 제2 발광 영역(23)의 그것과 동일하거나 유사할 수 있다. 제1 파장변환층(31)은 제1 형광체를 포함하고 제2 파장변환층(33)은 제2 형광체를 포함할 수 있다. 여기서 제1 형광체와 제2 형광체는 다른 형광체 조성을 포함할 수 있다.
도 4b를 참조하면, 측면 반사층(40)은 발광 구조물(20)의 측면을 감싸는 구조를 가질 수 있다. 또한 측면 반사층(40)은 발광 구조물(20)의 측면뿐만 아니라, 파장변환층(30)의 측면까지 감싸는 구조를 가질 수 있다. 광확산층(50)은 발광 구조물(20)의 상면을 덮을 수 있고, 또한 수평 방향으로 더 연장되어 측면 반사층(40)의 상면을 덮을 수 있다.
본 실시 예에 따른 발광 다이오드도 도 1 및 2에 개시된 발광 다이오드와 마찬가지로, 단일 초점 렌즈를 통해 모듈화가 가능하다.
도 5는 본원 발명의 또 다른 실시 예에 따른 발광 다이오드를 나타낸다. 본 실시 예에 따른 발광 다이오드는 도 4의 발광 다이오드와 비교하여 발광 구조물(20)이 포함하는 제2 발광 영역(23)의 형상 및 제2 파장변환층(33)의 형상에 있어 다소 차이가 있다. 이하 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하며 그 차이점을 중심으로 설명한다.
도 5a는 본 실시 예에 따른 발광 영역의 형상을 설명하기 위한 발광 구조물(20)의 사시도이다. 도 5a를 참조하면, 제2 발광 영역(23)은 제1 발광 영역(21)을 둘러싸는 구조를 가질 수 있다. 다만, 본 실시 예에 따른 제2 발광 영역(23)은 도 4의 제2 발광 영역(23)과 비교하여 외주부가 원형 형상을 갖는 차이가 있다. 즉. 제1 발광 영역(21)의 외주부와 제2 발광 영역(23)의 외주부는 동일한 중심을 공유하는 동심원의 형상을 가질 수 있다. 또한 분리 홈(22)에는 절연층(미도시)이 배치될 수 있다. 절연층은 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)의 의도하지 않은 전기적 연결을 차단할 수 있다. 제1 발광 영역(21)이 원형 형상을 가지는 것과 더불어 제2 발광 영역(23)이 제1 발광 영역(21)과 동일한 중심을 공유하는 원형 형상을 가짐으로써, 도 4의 실시 예에 비해 발광 다이오드의 광 균일도가 더 향상될 수 있다.
도 5b는 본 실시 예에 따른 파장변환층(30)을 설명하기 위한 발광 다이오드의 사시도이다. 파장변환층(30)은 제1 발광 영역(21)에 대응되는 제1 파장변환층(31) 및 제2 발광 영역(23)에 대응되는 제2 파장변환층(33)을 포함할 수 있다. 또한 파장변환층(30)은 서로 다른 파장의 광의 확산을 촉진시키기 위한 장벽층(32)을 더 포함할 수 있다. 제1 파장변환층(31)의 형상 및 크기는 제1 발광 영역(21)의 그것과 동일하거나 유사할 수 있고, 제2 파장변환층(33)의 형상 및 크기는 제2 발광 영역(23)의 그것과 동일하거나 유사할 수 있다. 즉, 제2 파장변환층(33)의 외주부는 제2 발광 영역(23)의 외주부와 대응되도록 원형 형상을 가질 수 있다.
도 5b를 참조하면, 측면 반사층(40)은 발광 구조물(20)의 측면을 감싸는 구조를 가질 수 있다. 또한 측변 반사층은 발광 구조물(20)의 측면뿐만 아니라, 파장변환층(30)의 측면까지 감싸는 구조를 가질 수 있다. 측면 반사층(40)의 외주부는 사각형 형상을 가질 수 있다. 광확산층(50)은 발광 구조물(20)의 상면을 덮을 수 있고, 또한 수평 방향으로 더 연장되어 측면 반사층(40)의 상면을 덮을 수 있다.
본 실시 예에 따른 발광 다이오드도 도 1 및 2에 개시된 발광 다이오드와 마찬가지로, 단일 초점 렌즈를 통해 모듈화가 가능하다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 발광 다이오드를 나타낸다. 본 실시 예에 따른 발광 다이오드는 도 1 및 도 2에 개시된 발광 다이오드와 비교하여 대부분의 구성이 동일하고, 다만 발광 영역 및 파장변환층에 있어 다소 차이가 있다. 이하 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하며 그 차이점을 중심으로 설명한다.
도 6a는 본 실시 예에 따른 발광 영역의 형상을 설명하기 위한 발광 구조물(20)의 사시도이다. 도 6a를 참조하면, 발광 구조물(20)을 세 개의 발광 영역 즉, 제1 발광 영역(21), 제2 발광 영역(23) 및 제3 발광 영역(25)을 포함할 수 있다. 제1 발광 영역(21), 제2 발광 영역(23) 및 제3 발광 영역(25)은 서로 동일하거나 또는 서로 다른 파장의 광을 방출할 수 있다. 제1 발광 영역(21), 제2 발광 영역(23) 및 제3 발광 영역(25)은 발광 구조물(20)의 일부 식각을 통해 형성되는 제1 분리 홈(22) 및 제2 분리 홈(24)에 의해 정의될 수 있다.
도 6a를 참조하면, 제1 분리 홈(22) 및 제2 분리 홈(24)은 폐 루프 구조의 사각형 고리 형상을 가질 수 있다. 제1 분리 홈(22) 및 제2 분리 홈(24)은, 예를 들어, 제2 도전형 반도체층, 활성층을 식각하고 또한 제1 도전형 반도체층의 일부를 식각하여 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 분리 홈(22) 및 제2 분리 홈(22)을 통해 제1 도전형 반도체층의 일부 영역이 노출될 수 있다. 다른 예로, 제1 분리 홈(22) 및 제2 분리 홈(22)은 제2 도전형 반도체층, 활성층 및 제1 도전형 반도체층을 식각하여 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 분리 홈(22) 및 제2 분리 홈(22)을 통해 기판(10)의 일부 영역이 노출될 수 있다.
또는 다른 실시 예에 따라 제2 발광 영역(23) 및 제3 발광 영역(25)이 발광 구조물(20)의 식각을 통해 정의되고, 제1 발광 영역(21)이 외부에서 별도로 형성되어 제2 발광 영역(23) 및 제3 발광 영역(25)과 결합될 수 있다. 예를 들어, 도 6a를 참조하면 제1 발광 영역(21)이 결합되기 위한 영역을 정의하기 위해, 폐 루프 구조의 제1 분리 홈(22) 내부 영역이 식각 공정을 통해 제거될 수 있다. 그리고 식각 공정을 통해 제거된 내부 영역에 외부에서 별도로 형성된 제1 발광 영역(21)이 결합되어 복수의 발광 영역을 포함하는 발광 구조물(20)이 형성될 수 있다. 또한 제2 발광 영역(23) 및 제3 발광 영역(25)은 폐 루프 구조의 제2 분리 홈(24)에 의해 구분될 수 있다. 이와 같은 제조 방법을 통해 형성된 발광 구조물(20)에서, 제1 발광 영역(21)은 제2 발광 영역(23) 및 제3 발광 영역(25)과 서로 다른 파장대의 광을 방출할 수 있다.
또는 다른 실시 예에 따라 제3 발광 영역(25)이 발광 구조물(20)의 식각을 통해 정의되고, 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)이 외부에서 별도로 형성되어 제3 발광 영역(25)과 결합될 수 있다. 예를 들어, 도 6a를 참조하면 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)이 결합되기 위한 영역을 정의하기 위해, 폐 루프 구조의 제2 분리 홈(24) 내부 영역이 식각 공정을 통해 제거될 수 있다. 그리고 식각 공정을 통해 제거된 내부 영역에 외부에서 별도로 형성된 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)이 결합되어 복수의 발광 영역을 포함하는 발광 구조물(20)이 형성될 수 있다. 여기서, 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)은 폐 루프 구조의 제1 분리 홈(22)에 의해 구분될 수 있다. 이와 같은 제조 방법을 통해 형성된 발광 구조물(20)에서, 제3 발광 영역(23)은 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)과 서로 다른 파장대의 광을 방출할 수 있다.
또한 제1 분리 홈(22) 및 제2 분리 홈(24)에는 절연층(미도시)이 배치될 수 있다. 절연층은 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)의 의도하지 않은 전기적 연결을 차단할 수 있고, 또한 제2 발광 영역(23) 및 제3 발광 영역(25)의 의도하지 않은 전기적 연결을 차단할 수 있다. 상기 절연층에 의해 제1 발광 영역(21), 제2 발광 영역(23) 및 제3 발광 영역(25)이 독립적으로 동작하는 발광 다이오드의 신뢰성이 향상될 수 있다.
도 6b는 본 실시 예에 따른 파장변환층(30)을 설명하기 위한 발광 다이오드의 사시도이다. 도 6b를 참조하면, 파장변환층(30)은 제1 발광 영역(21)에 대응되는 제1 파장변환층(31), 제2 발광 영역(23)에 대응되는 제2 파장변환층(33) 및 제3 발광 영역에 대응되는 제3 파장변환층(35)을 포함할 수 있다. 또한 파장변환층(30)은 제1 파장변환층(31) 및 제2 파장변환층(33) 사이와 제2 파장변환층(33) 및 제3 파장변환층(35) 사이에 각각 위치하는 두 개의 장벽층(32, 34)를 더 포함할 수 있다. 장벽층(32)은 제1 파장변환층(31) 및 제2 파장변환층(33)에서 방사되는 서로 다른 파장의 두 광의 혼합을 촉진 시킬 수 있고, 제1 분리 홈(22) 상에 배치될 수 있다. 또한 장벽층(34)은 제2 파장변환층(33) 및 제3 파장변환층(35)에서 방사되는 서로 다른 파장의 두 광의 혼합을 촉진 시킬 수 있고, 제2 분리 홈(34) 상에 배치될 수 있다.
제1 파장변환층(31)의 형상 및 넓이는 제1 발광 다이오드의 그것과 동일하거나 유사하고, 제2 파장변환층(33)의 형상 및 넓이는 제2 발광 다이오드의 그것과 동일하거나 유사하고, 또한 제3 파장변환층(35)의 형상 및 넓이는 제3 발광 다이오드의 그것과 동일하거나 유사할 수 있다. 제1 파장변환층(31)은 제1 형광체를 포함하고, 제2 파장변환층(33)은 제2 형광체를 포함하고, 제3 파장변환층(35)은 제3 형광체를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 형광체, 제2 형광체 및 제3 형광체는 조성이 서로 동일하거나 다를 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2 및 제3 형광체 중 적어도 두 개의 형광체의 조성이 동일할 수 있다. 이를 통해 발광 다이오드는 다양한 색의 광을 구현할 수 있다.
도 6b를 참조하면, 측면 반사층(40)은 발광 구조물(20)의 측면을 감싸는 구조를 가질 수 있다. 또한 측면 반사층(40)은 발광 구조물(20)의 측면뿐만 아니라, 파장변환층(30)의 측면까지 감싸는 구조를 가질 수 있다. 광확산층(50)은 발광 구조물(20)의 상면을 덮을 수 있고, 또한 수평 방향으로 더 연장되어 측면 반사층(40)의 상면을 덮을 수 있다.
비록, 도 6은 발광 구조물(20)이 3개의 발광 영역을 포함하고, 각 발광 영역은 사각형의 형상을 갖는 것을 개시하지만, 설명의 편의를 위한 단순한 예시일 뿐 실시 예의 제한으로 이해되어서는 안 된다. 따라서, 발광 구조물(20)은 3개 이상의 복수의 발광 영역을 포함할 수 있고, 또한 각 발광 영역의 형상은 원형, 사각형 삼각형 또는 그 조합을 포함할 수 있다. 또한 파장변환층(30)도 발광 영역의 개수에 대응되게 다양한 영역을 포함할 수 있다.
도 6에서와 같이, 발광 다이오드가 3개 이상의 복수개의 발광 영역을 포함하는 것으로 가정하고, 이를 일반화하여 표현하면 다음과 같다. 발광 다이오드는 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조체, 상기 발광 구조체를 제1 내지 제n 발광 영역으로 분할하는 n-1 개의 분리 홈을 포함하고, 제m 발광 영역은 제m-1 발광 영역을 둘러싸고, 상기 n 및 m은 2 이상의 자연수이고, m은 n보다 작을 수 있다. 또한, 본 실시 예에 따른 발광 다이오드는 상기 n-1개의 분리 홈에 위치하는 절연층을 더 포함할 수 있다. 또한, 본 실시 예에 따른 발광 다이오드는 상기 제1 내지 제n 발광 영역을 덮는 파장변환층을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 파장변환층(30)은 제1 내지 제n 파장변환층을 포함하고, 상기 제1 내지 제n 파장변환층은 각각 상기 제1 내지 제n 발광 영역에 대응될 수 있다. 그리고, 상기 제1 내지 제n 파장변환층은 각각 서로 상이한 형광체를 포함할 수 있다. 또한 상기 파장변환층은 n-1개의 장벽층을 더 포함하고, 상기 n-1개의 장벽층은 각각 상기 제1 내지 제n 파장변환층 사이에 위치할 수 있다.
상기 n과 m을 통해 일반화한 표현을 도 6의 실시 예에 대응시켜 보면, n은 3이고, m은 2와 3이 될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 발광 영역들의 개수에 따라 n과 m은 다양하게 변경될 수 있다.
본 실시 예에 따른 발광 다이오드도 도 1 및 2에 개시된 발광 다이오드와 마찬가지로, 단일 초점 렌즈를 통해 모듈화가 가능하다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 발광 다이오드를 나타낸다. 본 실시 예에 따른 발광 다이오드는 도 1 및 도 2에 개시된 발광 다이오드와 비교하여 대부분의 구성이 동일하고, 다만 파장변환층에 있어 다소 차이가 있다. 이하 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하며 그 차이점을 중심으로 설명한다.
도 7a는 본 실시 예에 따른 발광 영역을 설명하기 위한 발광 구조물(20)의 사시도이다. 도 7a를 참조하면 발광 구조물(20)은 분리 홈(22)에 의해 정의되는 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)을 포함할 수 있다. 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)은 독립적으로 구동될 수 있다.
도 7b는 본 실시 예에 따른 파장변환층(30)을 설명하기 위한 발광 다이오드의 사시도이다. 본 실시 예에 따른 파장변환층(30)은 도 1 및 도 2에 개시된 파장변환층(30)과 달리 복수의 영역으로 구분되지 않는다. 즉, 파장변환층(30)은 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)을 덮지만, 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)에 대응되도록 구분되지 않는다.
본 실시 예에 따른 발광 다이오드는 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)에 대해 동일한 조성의 형광체를 포함하는 파장변환층(30)을 적용하여, 발광 다이오드에서 방사되는 광의 지향각을 조절할 수 있다. 앞서 언급된 것처럼 제1 발광 영역(21)과 제2 발광 영역(23)은 독립적으로 구동될 수 있기 때문에, 발광 다이오드의 중심 부분에 위치하는 제1 발광 영역(21)의 출력을 높이는 경우 발광 다이오드의 지향각을 좁게할 수 있고, 또는 발광 다이오드의 외곽 부분에 위치하는 제2 발광 영역(23)의 출력을 높이는 경우 발광 다이오드의 지향각을 넓게 할 수 있다.
본 실시 예에 따른 발광 다이오드도 도 1 및 2에 개시된 발광 다이오드와 마찬가지로, 단일 초점 렌즈를 통해 모듈화가 가능하다.
일 예로, 제2 발광 영역(23)의 모든 발광 셀들(23-1 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 발광 다이오드를 나타낸다. 본 실시 예에 따른 발광 다이오드는 도 1 및 도 2에 개시된 발광 다이오드와 비교하여 대부분의 구성이 동일하고, 다만 파장변환층에 있어 다소 차이가 있다. 이하 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하며, 그 차이점을 위주로 설명된다.
도 8을 참조하면, 본 실시 예에 따른 파장변환층(30)은 제1 파장변환층(31)과 제2 파장변환층(33)을 포함한다. 또한, 제1 파장변환층(31)과 제2 파장변환층(33) 사이에 장벽층(32)이 개재될 수 있다. 본 실시 예에서, 제1 파장변환층(31)은 제1 발광 영역(21) 상에 위치하되, 분리 홈(22) 및 제2 파장변환층(23)의 일부를 덮을 수 있다. 즉, 제1 파장변환층(31)의 평면의 넓이는 제1 발광 영역(21)의 평면의 넓이보다 더 크게 형성되어 제2 발광 영역(23)의 일부 영역까지 연장될 수 있다. 한편, 그에 따라 제2 파장변환층(33)의 넓이는 도 1의 실시 예와 비교하여 더 작아질 수 있다(전체 발광 영역의 평면 넓이가 동일하다고 가정할 경우).
앞서 언급된 것처럼, 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)은 독립적으로 구동될 수 있고, 이때 광의 좁은 지향각을 구현하기 위한 목적으로, 제1 발광 영역(21)에만 전력이 인가되고 제2 발광 영역에는 전력이 인가되지 않은 경우를 가정할 수 있다. 이 경우, 제1 파장변환층(21)의 평면 넓이를 제1 발광 영역(21)의 평면 넓이보다 더 크게 함으로써, 분리 홈(22) 및 제2 발광 영역(23) 상에 위치하는 제1 파장변환층(31) 부분은 제1 발광 영역(21)에서 측면으로 방출되는 광의 파장 변환에 관여할 수 있다. 예를 들어, 제1 발광 영역(21) 및 제1 파장변환층(31)을 통해 웜 화이트 계열의 광의 구현을 목적으로 하는 경우, 제1 파장변환층(31)의 넓이를 비교적 크게 함으로써 제1 발광 영역(21) 및 제1 파장변환층(31)을 통해 구현되는 웜 화이트 계열의 광의 신뢰도를 높일 수 있다.
한편, 본 실시 예에 따른 발광 다이오드도 도 1 및 2에 개시된 발광 다이오드와 마찬가지로, 단일 초점 렌즈를 통해 모듈화가 가능하다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 발광 다이오드를 나타낸다. 본 실시 예에 따른 발광 다이오드는 도 1 및 도 2에 개시된 발광 다이오드와 비교하여 대부분의 구성이 동일하고, 다만 제2 발광 영역에 있어서 다소 차이가 존재한다. 이하 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하며 그 차이점을 중심으로 설명한다.
도 9a는 본 실시 예에 따른 발광 영역을 설명하기 위한 발광 구조물(20)의 사시도이다. 도 9a를 참조하면 발광 구조물(20)은 분리 홈(22)에 의해 정의되는 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)을 포함한다. 앞서 언급된 것처럼, 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)은 독립적으로 구동될 수 있다. 한편, 본 실시 예에서는, 제2 발광 영역(23)은 분리 홈들(22')에 의해 정의되는 복수의 발광 셀들(23-1 내지 23-12)을 포함할 수 있다. 복수의 발광 셀들(23-1 내지 23-12)은 서로 동일한 면적을 가질 수 있고, 또는 서로 상이한 면적을 가질 수도 있다. 도 9a를 참조하면, 복수의 발광 셀들(23-1 내지 23-12)은 제1 발광 영역(21)을 둘러싸는 구조를 갖는다.
도 9b는 본 실시 예에 따른 파장변환층(30)을 설명하기 위한 발광 다이오드의 사시도이다. 도 9b를 참조하면, 파장변환층(30)은 발광 구조물(20)을 덮을 수 있다. 파장변환층(30)은 제1 발광 영역(21)에 대응되는 제1 파장변환층(31) 및 제2 발광 영역(23)에 대응되는 제2 파장변환층(33)을 포함할 수 있다. 또한 파장변환층(30)은 서로 다른 파장의 광의 확산을 촉진시키기 위한 장벽층(32)을 더 포함할 수 있다. 제1 파장변환층(31)은 제1 형광체를 포함하고 제2 파장변환층(33)은 제2 형광체를 포함할 수 있다. 여기서 제1 형광체와 제2 형광체는 다른 형광체 조성을 포함할 수 있다. 비록 도 9b에서, 제2 파장변환층(33)이 제2 발광 영역(23)의 복수의 발광 셀들(23-1 내지 23-12)을 덮는 연속된 단일 구조로 개시되어 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 다른 실시 예에 따라 제2 파장변환층(33)은 복수의 발광 셀들(23-1 내지 23-12)과 같이 복수의 단절된 구조를 포함할 수 있다.
한편, 본 실시 예에서 제2 발광 영역(23)의 복수의 발광 셀들(23-1 내지 23-12)은 각각 독립적으로 구동될 수 있다. 즉, 복수의 발광 셀들(23-1 내지 23-12)은 독립적으로 온(on)/오프(off) 제어될 수 있다.
일 예로, 제2 발광 영역(23)의 모든 발광 셀들(23-1 내지 23-12)은 각각 독립적으로 온 오프 제어될 수 있다. 이에 따라, 제2 발광 영역(23)의 발광 면적이 제어될 수 있다. 즉, 온 동작하는 발광 셀들의 개수를 조절함으로써, 제2 발광 영역(23)의 발광 면적을 늘리거나 줄일 수 있다. 제1 발광 영역(21)을 온 동작 시키면서, 제2 발광 영역(23)의 발광 면적을 줄이거나 크게 함으로써 출력의 변화를 줄 수 있을 뿐만 아니라 발광 다이오드의 지향각을 조절할 수 있다.
또는, 도 9b의 파장변환층을 고려하면, 제1 발광 영역(21)을 온 동작 시키면서, 제2 발광 영역(23)의 발명 면적을 줄이거나 크게 함으로써 발광 다이오드의 색온도를 제어할 수 있다.
다른 예로, 제1 발광 영역(21)을 기준으로 대칭되는 위치의 발광 셀들(23-1 내지 23-12)을 동일하게 온 오프 제어할 수 있다. 도 10은 발광 셀들의 대칭적인 온(on)/오프(off) 제어의 일 예를 나타낸다. 도 10을 참조하면, 먼저 제1 발광 영역(21)은 독립적으로 온 동작하도록 제어된다. 한편, 제1 발광 영역(21)을 기준으로 대칭되는 위치의 제 발광 셀들(23-1 내지 23-4)과 발광 셀들(23-7 내지 23-7)이 동일하게 온 동작하도록 제어될 수 있다. 이때, 제1 발광 영역(21)을 기준으로 대칭되는 위치의 발광 셀들(23-5, 23-6) 및 발광 셀들(23-11, 23-12)는 동일하게 오프 동작하도록 제어될 수 있다. 이와 같이, 제1 발광 영역(21)을 기준으로 제2 발광 영역(23)의 발광 셀들(23-1 내지 23-12)이 대칭적으로 온/오프 제어되는 것에 따라, 제1 발광 영역(21)에서 생성되는 광과 제2 발광 영역(23)에서 생성되는 광의 광축이 동일 선상에 위치할 수 있고, 그에 따라 본 실시 예에 따른 발광 다이오드의 모듈화 시, 단일 초점을 갖는 렌즈를 이용할 수 있다.
한편, 도 10은 제2 발광 영역(23)의 발광 셀들(23-1 내지 23-12)의 대칭적 온 오프 제어의 일 예를 나타내며, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 다른 예로, 제1 발광 영역(21)을 기준으로 대칭되는 위치의 발광 셀(23-1)과 발광 셀(23-7)은 동일하게 온 오프 제어될 수 있다. 또는, 제1 발광 영역(21)을 기준으로 대칭되는 위치의 발광 셀들(23-2, 23-3)과 발광 셀들(23-8, 23-9)이 동일하게 온 오프 제어될 수 있다. 결과적으로, 복수의 발광 셀들(23-1 내지 23-3)의 온 오프 제어 시, 제1 발광 영역(21)을 기준으로 대칭되도록 하는 임의의 조합을 포함할 수 있다.
비록, 도 9, 10에서 제2 발광 영역(23)이 12개의 발광 셀들(23-1 내지 23-12)을 포함하는 것이 개시되어 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 제2 발광 영역(23)은 임의의 개수의 발광 셀들을 포함할 수 있다.
또한, 제1 발광 영역(21)과 제2 발광 영역(23) 중 적어도 하나는 독립적으로 제어될 수 있는 복수의 발광 셀들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 비록 도 9, 10에는 도시되지 않았지만, 제1 발광 영역(21) 또한 복수의 발광 셀들(미도시)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 발광 영역(21)은 4개의 발광 셀들을 포함할 수 있다. 또는 제1 발광 영역(21)은 제2 발광 영역(23)과 동일한 개수의 발광 셀들을 포함할 수 있다. 제1 발광 영역(21)이 포함하는 발광 셀들은 서로 동일한 면적을 가질 수 있고, 또는 상이한 면적을 가질 수도 있다. 한편, 제1 발광 영역(21)이 포함하는 발광 셀들은 독립적으로 구동될 수 있다. 이에 따라, 제1 발광 영역(21)이 포함하는 발광 셀들의 온/오프를 독립적으로 제어함으로써 제1 발광 영역(21)의 발광 면적을 제어할 수 있다.
한편, 본 실시 예에 따른 발광 다이오드도 도 1 및 2에 개시된 발광 다이오드와 마찬가지로, 단일 초점 렌즈를 통해 모듈화가 가능하다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 발광 다이오드를 나타낸다. 본 실시 예에 따른 발광 다이오드는 도 9에 개시된 발광 다이오드와 비교하여 대부분의 구성이 동일하고, 다만 제1 발광 영역(21)과 제2 발광 영역(23)의 넓이 비, 그리고 제2 발광 영역(23)이 포함하는 발광 셀들(23-1 내지 23-20)의 개수에 있어서 다소 차이가 존재한다. 이하 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하며 그 차이점을 중심으로 설명한다.
도 11a는 본 실시 예에 따른 발광 영역을 설명하기 위한 발광 구조물(20)의 사시도이다. 도 11b는 본 실시 예에 따른 파장변환층(30)을 설명하기 위한 발광 다이오드의 사시도이다.
도 11을 참조하면, 발광 구조물(20)은 분리 홈(22)에 의해 정의되는 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)을 포함한다. 제2 발광 영역(23)은 제1 발광 영역(21)을 둘러싸며, 분리 홈들(22')에 의해 정의되는 복수의 발광 셀들(23-1 내지 23-20)을 포함할 수 있다. 본 실시 예에서, 제1 발광 영역(21)의 평면 넓이는 제2 발광 영역(23)의 평면 넓이에 비해 크다. 즉, 제1 발광 영역의 폭(W1)은 제2 발광 영역이 포함하는 개별 발광 셀들의 폭(W2)보다 클 수 있다. 더 구체적으로, 폭(W1)은 폭(W2) 보다 3배 이상 클 수 있다.
한편, 제1 발광 영역(21)과 제1 발광 영역(21)을 덮는 제1 파장변환층(31)에 의해 4500K 내지 6500K의 색온도를 갖는 쿨 화이트 계열의 백색 광이 구현될 수 있고, 제2 발광 영역(23)과 제2 발광 영역을 덮는 제2 파장변환층(33)에 의해 2300K 내지 3500K의 색온도를 갖는 웜 화이트 계열의 백색 광이 구현될 수 있다. 이 때, 제1 발광 영역(21)의 평면 넓이를 상대적으로 제2 발광 영역(23)의 평면 넓이보다 크게 함으로써, 발광 다이오드에 의해 방출되는 백색 광이 쿨 화이트 계열의 백색 광에 가깝게 구현될 수 있다. 이러한 발광 다이오드는 카메라 플래쉬 등의 사용에 적합할 수 있다.
한편, 본 실시 예에 따른 발광 다이오드 또한 제1 발광 영역(21)과 제2 발광 영역(23)의 독립적인 구동 제어가 가능할 뿐만 아니라, 제2 발광 영역(23)이 포함하는 발광 셀들(23-1 내지 23-20) 또한 독립적인 구동 제어가 가능할 수 있다. 이에 따라, 제2 발광 영역(23)의 발광 면적을 제어할 수 있고, 발광 다이오드에서 방출되는 웜 화이트 계열의 광의 색 온도를 제어할 수 있다.
또는, 다른 실시 예에 따라 발광 다이오드가 사용되는 어플리케이션의 종류에 따라, 발광 다이오드는 제1 발광 영역(21)의 평면 넓이 보다 제2 발광 영역(23)의 평면 넓이가 더 큰 실시 예도 가능하다. 또는 1 발광 영역(21)의 평면 넓와 제2 발광 영역(23)의 평면 넓이가 동일할 수도 있다.
본 실시 예에 따른 발광 다이오드도 도 1 및 2에 개시된 발광 다이오드와 마찬가지로, 단일 초점 렌즈를 통해 모듈화가 가능하다.
도 12는 발광 다이오드에 인가되는 전원의 비율 제어에 따른 지향각 변화에 대한 실험예를 나타낸다.
앞서 언급된 것처럼, 발광 다이오드는 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)을 포함하고, 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)은 각각 개별 구동이 가능하다. 따라서, 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)에 인가되는 전력의 비율은, 예를 들어, 아래 표 1과 같이 제어될 수 있다.
Power ratio
실험 실험 1 실험 2 실험 3 실험 4 실험 5 실험 6
발광 영역 1 1 0.7 0.5 0.3 0.2 0
발광 영역 2 0 0.3 0.5 0.7 0.8 1
도 12a 및 도 12b는 상기 표 1의 데이터가 적용된 발광 다이오드의 지향각 분포를 나타낸다.
도 12a에서 가로축은 발광 다이오드의 지향각을 나타내고, 세로축은 광의 세기를 나타낸다. 또한, 도 12b에서 가로축은 발광 다이오드의 지향각을 나타내고, 세로축은 표준화된 광의 세기를 나타낸다. 즉, 도 12b는 각 실험에서 광의 세기가 가장 강한 부분을 1로 환산하여 나타낸 것으로, 실험 1 내지 6의 지향각 차이를 더 명확히 나타내기 위한 것이다.
도 12a 및 도 12b를 참조하면, 그래프들(810 내지 860)은 각각 실험 1 내지 6의 데이터가 적용된 결과를 나타낸다. 실험 1에 대한 그래프(810)를 참조하면, 발광 다이오드의 중심 부분에 위치하는 제1 발광 영역(21)의 전력 비율이 높은 경우, 발광 다이오드의 지향각이 좁게 형성되는 것을 알 수 있다. 반대로, 실험 6에 대한 그래프(860)를 참조하면, 제1 발광 영역(21)을 둘러싸는 제2 발광 영역(23)의 전력 비율이 높은 경우, 발광 다이오드의 지향각이 넓게 형성되는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 발광 다이오드는 제1 발광 영역(21)과 제2 발광 영역(23)에 인가되는 전원의 비율을 제어하여, 방사되는 광의 지향각을 변화 시킬 수 있다.
도 13은 발광 다이오드에 인가되는 전원의 비율 제어에 따른 광 분포 변화에 대한 실험예를 나타낸다. 구체적으로, 도 13(a) 내지 도 13(f)는 각각 상기 표 1의 실험 1 내지 실험 6의 데이터가 적용된 발광 다이오드의 광 분포를 나타낸다.
도 13(a) 내지 도 13(f)에서, 붉은 색의 농도가 진할수록 광의 강도가 높은 것을 나타낸다. 도 13(a)를 참조하면, 발광 다이오드의 중심 부분에 위치하는 제1 발광 영역(21)의 전력 비율이 높은 경우, 중심에 위치하고 비교적 좁은 영역에서 붉은 색의 농도가 진한 것을 알 수 있다. 반대로, 도 13(f)를 참조하면, 제1 발광 영역(21)을 둘러싸는 제2 발광 영역(23)의 전력 비율이 높은 경우 비교적 넓은 영역에서 붉은 색의 농도가 진한 것을 알 수 있다. 이와 같은 결과는 도 12a 및 도 12b의 그래프를 통해 얻은 결과와 동일하게 취급될 수 있다. 즉, 제1 발광 영역(21)에 인가되는 전원의 비율이 높은 경우 발광 다이오드의 지향각이 좁아지고, 제2 발광 영역(23)에 인가되는 전원의 비율이 높은 경우 발광 다이오드의 지향각이 넓어질 수 있다.

Claims (20)

  1. 하우징의 측벽으로 둘러쌓인 캐비티 내에 실장되는 발광 다이오드로서,
    제1 발광 영역; 및
    제2 발광 영역을 포함하고,
    상기 제2 발광 영역은 상기 제1 발광 영역으로부터 이격되어 상기 제1 발광 영역을 둘러싸고,
    상기 제1 발광 영역과 제2 발광 영역은 독립적으로 구동되며,
    상기 제1 발광 영역과 상기 제2 발광 영역은 동일한 중심을 공유하며,
    측면으로 방사되는 광이 상면으로 향하도록 상기 제2 발광 영역의 측면을 덮어 둘러싸는 측면 반사층을 포함하는 발광 다이오드.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 발광 영역과 제2 발광 영역은 각각, 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하고, 서로 동일한 파장대의 광을 방출하는 발광 다이오드.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 발광 영역과 제2 발광 영역은 각각, 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하고, 상기 제1 발광 영역 및 제2 발광 영역이 독립적으로 제작되는 것에 따라 서로 다른 파장대의 광을 방출하는 발광 다이오드.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 발광 영역 및 제2 발광 영역을 덮는 파장변환층을 더 포함하는 발광 다이오드.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 발광 영역 및 제2 발광 영역은 하나의 기판에 의해 서로 결합되며, 상기 기판은 상기 제1 및 제2 발광 영역과 상기 파장변환층 사이에 위치하는 발광 다이오드.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 파장변환층은 상기 제1 발광 영역 및 제2 발광 영역에 대응되는 부분에서 동일한 형광체를 포함하는 발광 다이오드.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 파장변환층은,
    상기 제1 발광 영역 상에 위치하며 제1 형광체를 포함하는 제1 파장변환층; 및
    상기 제1 파장변환층을 둘러싸되 상기 제2 발광 영역 상에 위치하며 제2 형광체를 포함하는 제2 파장변환층을 포함하는 발광 다이오드.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 파장변환층은 제1 발광 영역의 전체 및 제2 발광 영역의 일부를 덮는 발광 다이오드.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 발광 영역과 상기 제1 형광체의 조합에 의해 2300K 내지 3500K의 색온도를 갖는 광이 구현되고, 상기 제2 발광 영역과 상기 제2 형광체의 조합에 의해 4500K 내지 6500K의 색온도를 갖는 광이 구현되거나, 또는 그 반대인 발광 다이오드.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 발광 영역의 평면 넓이는 상기 제2 발광 영역의 평면 넓이보다 더 큰 발광 다이오드.
  12. 청구항 1에 있어서
    상기 제2 발광 영역은 상기 제1 발광 영역을 둘러싸는 복수의 발광 셀들을 포함하고, 상기 복수의 발광 셀들을 독립적으로 온 오프 제어되는 발광 다이오드.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제2 발광 영역의 복수의 발광 셀들 중 상기 제1 발광 영역을 기준으로 서로 대칭되는 위치의 적어도 두 개의 발광 셀들은 동일하게 온 오프 제어되는 발광 다이오드.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 발광 영역들 중 적어도 하나는 독립적으로 온 오프 제어되는 복수의 발광 셀들을 포함하는 발광 다이오드.
  15. 제1 발광 영역 및 제2 발광 영역을 포함하되, 상기 제2 발광 영역은 상기 제1 발광 영역으로부터 이격되어 상기 제1 발광 영역을 둘러싸는 청구항 1에 따른 발광 다이오드;
    상기 발광 다이오드가 실장되는 캐비티를 포함하는 하우징; 및
    상기 발광 다이오드 상에 위치하며, 상기 하우징에 설치되는 단일 초점 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 발광 영역 및 제2 발광 영역은 독립적으로 구동되는 발광 모듈.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 발광 다이오드는, 상기 제1 발광 영역 및 제2 발광 영역을 덮는 파장변환층을 더 포함하는 발광 모듈.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 파장변환층은,
    상기 제1 발광 영역에 대응되며 제1 형광체를 포함하는 제1 파장변환층; 및
    상기 제2 발광 영역에 대응되며 제2 형광체를 포함하는 제2 파장변환층을 포함하는 발광 모듈.
  18. 청구항 15에 있어서
    상기 제2 발광 영역은 상기 제1 발광 영역을 둘러싸는 복수의 발광 셀들을 포함하고,
    상기 복수의 발광 셀들을 독립적으로 온 오프 제어되어 제2 발광 영역의 발광 면적을 조절할 수 있는 발광 모듈.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 제2 발광 영역의 복수의 발광 셀들 중 상기 제1 발광 영역을 기준으로 서로 대칭되는 위치의 적어도 두 개의 발광 셀들은 동일하게 온 오프 제어되는 발광 모듈.
  20. 청구항 15에 있어서,
    전극 패턴을 포함하는 기판;
    상기 기판상에 위치하며, 캐비티를 포함하는 하우징을 더 포함하고,
    상기 발광 다이오드는 상기 캐비티 내에 실장되는 발광 모듈.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210148724A (ko) * 2020-06-01 2021-12-08 삼성전자주식회사 플래시 led 패키지
US11946637B2 (en) 2021-04-05 2024-04-02 Nichia Corporation Light source device

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5703436A (en) * 1994-12-13 1997-12-30 The Trustees Of Princeton University Transparent contacts for organic devices
KR100298205B1 (ko) * 1998-05-21 2001-08-07 오길록 고집적삼색발광소자및그제조방법
CN1275337C (zh) * 2003-09-17 2006-09-13 北京工大智源科技发展有限公司 高效高亮度多有源区隧道再生白光发光二极管
US7271420B2 (en) * 2004-07-07 2007-09-18 Cao Group, Inc. Monolitholic LED chip to emit multiple colors
JP4453492B2 (ja) 2004-09-06 2010-04-21 日亜化学工業株式会社 面状光源およびその製造方法
KR100691273B1 (ko) * 2005-08-23 2007-03-12 삼성전기주식회사 복합 형광체 분말, 이를 이용한 발광 장치 및 복합 형광체분말의 제조 방법
JP2007095844A (ja) * 2005-09-27 2007-04-12 Oki Data Corp 半導体発光複合装置
US8058663B2 (en) * 2007-09-26 2011-11-15 Iii-N Technology, Inc. Micro-emitter array based full-color micro-display
ATE542243T1 (de) 2008-01-31 2012-02-15 Koninkl Philips Electronics Nv Lichtemittierende vorrichtung
JP4555880B2 (ja) * 2008-09-04 2010-10-06 株式会社沖データ 積層半導体発光装置及び画像形成装置
TWI447942B (zh) * 2008-09-12 2014-08-01 Helio Optoelectronics Corp 軸對稱發光二極體之製造方法
US7960743B2 (en) * 2008-12-05 2011-06-14 Jds Uniphase Corporation Multi-electrode light emitting device
KR101202168B1 (ko) * 2009-07-03 2012-11-19 서울반도체 주식회사 고전압 발광 다이오드 패키지
DE102009037186A1 (de) * 2009-08-12 2011-02-17 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierendes Halbleiterbauteil
DE102009047788A1 (de) * 2009-09-30 2011-03-31 Osram Opto Semiconductors Gmbh Beleuchtungseinrichtung für eine Kamera sowie Verfahren zum Betrieb derselben
JP2014199267A (ja) * 2011-08-05 2014-10-23 シャープ株式会社 蛍光体基板、表示装置および電子機器
JP5965162B2 (ja) * 2012-03-08 2016-08-03 スタンレー電気株式会社 発光装置及びその製造方法
JP2013235987A (ja) * 2012-05-09 2013-11-21 Seiko Epson Corp 発光装置、スーパールミネッセントダイオード、およびプロジェクター
KR20140108172A (ko) * 2013-02-28 2014-09-05 서울반도체 주식회사 발광 모듈
JP2014175427A (ja) * 2013-03-07 2014-09-22 Toshiba Corp 半導体発光素子及びその製造方法
KR102098135B1 (ko) * 2013-07-12 2020-04-08 엘지이노텍 주식회사 발광소자
AT14515U1 (de) * 2013-07-23 2015-12-15 Tridonic Jennersdorf Gmbh LED-Modul mit hohem Farbwiedergabeindex
JP6713720B2 (ja) 2013-08-30 2020-06-24 エルジー イノテック カンパニー リミテッド 発光素子パッケージ及びそれを含む車両用照明装置
KR102080776B1 (ko) 2013-08-30 2020-02-24 엘지이노텍 주식회사 발광소자 패키지 및 이를 포함하는 차량용 조명 장치
KR20150083248A (ko) * 2014-01-09 2015-07-17 엘지이노텍 주식회사 발광 소자 패키지
KR102098594B1 (ko) * 2014-03-14 2020-04-08 삼성전자주식회사 Ｌｅｄ 패키지
KR102190740B1 (ko) * 2014-05-28 2020-12-14 엘지이노텍 주식회사 발광 장치
JP2016152398A (ja) * 2015-02-19 2016-08-22 株式会社エルム 発光装置およびそれに用いられる蛍光体層の作成方法
KR101645858B1 (ko) 2015-03-09 2016-08-04 한국광기술원 형광체 시트를 이용한 패시브형 발광소자
JP2016225221A (ja) * 2015-06-02 2016-12-28 コニカミノルタ株式会社 電界発光素子
JP2017027019A (ja) * 2015-07-22 2017-02-02 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 光源装置
JP6269753B2 (ja) 2016-08-29 2018-01-31 日亜化学工業株式会社 発光装置
CN207529966U (zh) * 2016-11-14 2018-06-22 首尔伟傲世有限公司 具有侧面反射层的发光二极管
US10340307B1 (en) * 2017-12-20 2019-07-02 Mikro Mesa Technology Co., Ltd. Light emitting diode having current confinement structure
KR20190137458A (ko) * 2018-06-01 2019-12-11 삼성전자주식회사 Led를 이용한 디스플레이 모듈 제조방법

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