KR20050111666A - 백색 발광장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 백색 발광장치에 관한 것으로서, 특히 패키지 몸체 상부에 형성된 리드 프레임과, 리드 프레임 상부에 부착되며 소정 색상의 단색광을 방출하는 제1 발광 다이오드 칩과, 리드 프레임 상부에 부착되며 제1 발광 다이오드 칩에서 방출되는 단색광의 색상과 보색 관계에 있는 색상의 단색광을 방출하는 제2 발광 다이오드 칩과, 리드 프레임에 제1 발광 다이오드 칩과 제2 발광 다이오드 칩을 본딩하는 와이어와, 제1 및 제2 발광 다이오드 칩과 본딩 부위를 밀봉하는 투명 에폭시 물질층을 포함한다. 그러므로 본 발명은 서로 보색 관계에 있는 두 개의 발광 다이오드 칩으로 백색 발광장치를 구현함으로써 형광물질을 사용하지 않으며 낮은 소비전력과 발광장치의 수명을 연장할 수 있다.

Description

백색 발광장치{WHITE LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 백색 발광장치에 관한 것으로서, 특히 서로 보색 관계에 있는 두 개의 발광 다이오드 칩으로 백색 발광장치를 구현함으로써 형광물질을 사용하지 않으면서 낮은 소비전력과 발광장치의 수명을 연장할 수 있는 백색 발광장치에 관한 것이다.
현재 화합물 반도체를 이용한 광소자에 대한 연구는 가정용 형광등, LCD 백라이트 등의 조명 분야에 많은 시장성을 가지고 있는 백색 발광장치에 주로 관심이 모아지고 있다. 더욱이 질화물계 반도체 발광 다이오드가 본격적으로 상용화되면서 에너지 준위가 상대적으로 가장 높은 청색 발광 다이오드를 형광물질에 대한 여기광원으로 이용하여 백색을 내는 단일 발광 다이오드 칩의 백색 발광장치를 많이 사용하고 있다.
한편, 백색 발광장치를 구현하는 기본적 원리는 빛의 3원색인 적색, 녹색, 청색의 빛들을 섞어서 백색을 구현하는 것인데, 실제적으로 소형의 단일 백색 발광장치를 구현하는 것은 사실상 많은 비용을 소요된다.
백색 발광장치를 구현하는 대표적인 방법으로는, 황색의 형광물질을 청색 발광 다이오드 칩으로 여기시켜 두 색의 배합으로 백색을 내는 방법이 있다. 이 방법은 서로 보색 관계인 황색과 청색을 배합하여 백색을 구현하므로 황색의 형광물질을 청색 빛으로 여기시켜 배합하여야 한다. 그런데 이 황색 형광물질의 수명은 발광 다이오드 칩에 비해서 약 1/20 밖에 되지 않기 때문에, 반영구적인 수명을 가진 발광 다이오드의 장점을 살릴 수가 없다는 단점이 있다.
그리고 백색 발광장치를 구현하는 다른 방법으로는 자외선 발광 다이오드 칩을 사용하여 적색, 녹색, 청색 빛을 내는 세 가지의 형광물질을 동시에 사용하는 방법이 있다.
좀더 밝은 백색발광장치를 만들기 위해서 황색 형광물질 여기용 칩으로 청색 자외선 발광 다이오드 칩 2개를 사용하는 방법이 있다. 이를 변경한 다른 방법으로는 황색 형광물질 대신에 적색 형광물질을 사용하고, 청색칩 2개 대신에 청색 자외선 발광 다이오드 칩과 녹색 자외선 발광 다이오드 칩을 사용하는 경우인데, 이 방식은 형광물질의 효율이 같다는 전제 하에서 청색칩 2개보다 좀더 밝은 백색을 구현할 수 있다.
하지만 이러한 자외선 발광 다이오드 칩을 이용한 방법들 또한 형광물질을 사용한다는 점에서 여기용 칩으로 사용하고 있는 자외선 발광 다이오드 소자의 장점을 살리지 못하여 이런 소자들의 긴 수명과 높은 신뢰성을 최대로 살리지 못하고 있다는 단점이 여전히 있다.
또한 백색 발광장치를 구현하는 또 다른 방법으로는 형광물질을 사용하지 않고 적색, 녹색, 청색의 세 가지 빛을 내는 발광 다이오드 소자를 사용하여 백색을 구현하는 방법이다. 이는 적색, 녹색, 청색의 세 개 이상의 빛을 내는 발광 다이오드들을 사용하여야 하기 때문에 높은 소비전력을 필요로 할 뿐 아니라 하나의 패키지로 모듈화하는 데 어려움이 있었다.
그러므로 백색 발광장치를 구현함에 있어서, 형광물질을 사용하지 않으면서도 높은 소비전력을 필요로 하지 않을 뿐만 아니라, 발광 다이오드의 장점인 반영구적인 수명을 살릴 수 있는 기술이 연구, 개발되어야 한다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 서로 보색 관계에 있는 두 개의 발광 다이오드 칩으로 백색 발광장치를 구현함으로써 형광물질을 사용하지 않으면서 낮은 소비전력과 발광장치의 수명을 연장할 수 있는 백색 발광장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 발광 다이오드 칩을 갖는 백색 발광장치에 있어서, 소정 색상의 단색광을 방출하는 제1 발광 다이오드 칩과, 제1 발광 다이오드 칩에서 방출되는 단색광의 색상과 보색 관계에 있는 색상의 단색광을 방출하는 제2 발광 다이오드 칩과, 제1 발광 다이오드 칩 및 상기 제2 발광 다이오드 칩에 전류 또는 전압을 제어하여 공급하기 위한 적어도 두 개 이상의 전극을 포함하여 구성된다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 장치는 발광 다이오드 칩을 갖는 백색 발광장치에 있어서, 패키지 몸체 상부에 형성된 리드 프레임과, 리드 프레임 상부에 부착되며 소정 색상의 단색광을 방출하는 제1 발광 다이오드 칩과, 리드 프레임 상부에 부착되며 제1 발광 다이오드 칩에서 방출되는 단색광의 색상과 보색 관계에 있는 색상의 단색광을 방출하는 제2 발광 다이오드 칩과, 리드 프레임에 제1 발광 다이오드 칩과 제2 발광 다이오드 칩을 본딩하는 와이어와, 제1 및 제2 발광 다이오드 칩과 본딩 부위를 밀봉하는 투명 에폭시 물질층을 포함하여 구성된다.
상기한 본 발명에 있어서, 제1 발광 다이오드 칩과 제2 발광 다이오드 칩에 전류 또는 전압을 제어하여 공급하기 위한 적어도 두 개 이상의 전극이 상기 와이어로 본딩되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 제1 발광 다이오드 칩과 제2 발광 다이오드 칩은 전극에 직렬 또는 병렬로 본딩되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 투명 에폭시 물질층에는 확산제가 더 혼합되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 제1 발광 다이오드 칩의 발광 파장 범위는 400㎚ ~ 492㎚이며, 제2 발광 다이오드 칩의 발광 파장 범위는 566㎚ ~ 700㎚인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 더욱 바람직하게는 제1 발광 다이오드 칩에서 방출되는 빛은 487㎚ ~ 492㎚의 파장 범위를 갖는 옅은 청색이며, 제2 발광 다이오드 칩에서 방출되는 빛은 600㎚ ~ 610㎚의 파장 범위를 갖는 오렌지색인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 제1 및 제2 발광 다이오드 칩은 각각 기판의 상부에 n형 GaN층, 활성층, p형 GaN층 및 투명 전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 제1 및 제2 발광 다이오드 칩은 각각 기판의 상부에 n형 GaN층, 활성층, p형 GaN층, 다수개의 마이크로 발광 기둥, 충진재 및 투명 전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 기판의 하부면 및 투명 전극의 상부면에는 각각 공진 구조를 갖는 다이오드를 위한 반사층인 DBR층이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 구체적인 실시예들을 설명하기에 앞서, 먼저 백색을 구현하는 방법으로는 빛의 3원색인 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 빛을 같이 섞는 방법 또는 두 가지 색의 보색을 섞어서 백색을 만드는 방법이 있다. 그 중에서 보색의 예를 들면, 청색과 황색, 옅은 청색과 오렌지색 등이 서로 보색 관계에 있는 색들이다. 본 발명은 보색의 원리와 빛의 혼합원리를 이용하여, 보색 관계에 있는 단색광을 발광하는 두 개의 발광 다이오드 칩을 이용하여 백색을 내는 발광장치를 구현하는 것을 기본적인 특징으로 한다.
도 1의 색도 좌표계를 나타낸 그래프를 참조하면, 색도 좌표계에서 가운데 3원색의 혼합지점인 어느 한 백색 지점을 포함하여 직선을 만들면, 그 직선이 색좌표 그래프의 가장자리 말굽모양 단색광 곡선과 한 점 이상에서 만나게 된다. 이때 단색광 곡선의 범위는 곡선 '가-나'상에 있는 한 단색광과 그 맞은편 곡선 '다-라'상에 있는 한 단색광으로 정한다. 단, 말굽모양의 단색광 곡선이 색도 좌표계의 x축과 만나는 점(400nm 파장의 빛)과 맞은편에 비슷하게 끝나는 점(700nm 파장의 빛)을 잇는 직선상의 점들은 하나의 순수한 빛으로 만들어지는 단색광이 아니기 때문에 이들 부분은 제외한다.
또 본 발명에서는 원하는 백색을 만들기 위해 그 백색을 나타내는 색도 좌표계 상의 점을 지나는 직선이 만나는 말굽모양의 두 점에 해당하는 두 단색광을, 그 백색점과 각 점에서의 선분길이에 역으로 비례하는 밝기로 섞어야 해당 백색점과 같은 색을 내는 빛을 만들 수 있다. 즉, 도 1의 그래프에서 어느 한 백색 영역의 한 점(0.31, 0.31)인 '하'를 지나는 직선 '마-바'는 직선 '마-하'(크기 a)와 '하-바'(크기 b)로 나눌 수 있는데, 이들 선분 크기의 역수 비율인 a : b 비율로 '마'와 '바' 지점의 두 단색광을 섞으면 백색이 된다.
또한 본 발명에서는 곡선 '가-나'상의 한 단색광과 곡선 '다-라'상의 한 단색광을 위의 색혼합 원리에 따라 섞으면 백색을 만들 수 있지만, 실제 빛을 내는 발광 다이오드 칩의 구현에 따른 밝기의 정도를 고려하여 가장 밝기 효율이 뛰어난 백색제품을 만들어야 한다.
그러므로 곡선 '다-라'상에 있는 적색 계열, 보다 정확하게는 오렌지색의 빛을 내는 발광 다이오드 칩은 대개 인화물계 반도체를 사용하여 구현하는데, 가장 좋은 밝기를 나타내는 파장 범위가 600nm ~ 610nm이다. 따라서, 이와 짝이 되는 맞은편 곡선 '가-나'상에 있는 청색 계열, 보다 정확하게는 옅은 청색의 빛을 내는 발광 다이오드 칩으로서 487nm ~ 492nm의 질화물계 발광 다이오드 칩을 사용하여야 최대의 백색 광량을 만들어 낼 수 있는 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명하고자 한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 발광장치의 패키지를 나타낸 평면도 및 수직 단면도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 발광장치의 패키지는 몸체(10) 상부에 인쇄회로기판(PCB : Printed Circuit Board) 또는 금속 재질의 리드 프레임(12)이 형성되어 있으며, 리드 프레임(12) 상부에 솔더(solder)에 의해 제1 발광 다이오드 칩(14)과 제2 발광 다이오드 칩(16)이 부착되어 있다.
여기서 제1 발광 다이오드 칩(14)과 제2 발광 다이오드 칩(16)의 전극 패드는 동일한 리드 프레임(12)에 와이어(18)를 통해 본딩된다. 혹은 각 칩(14, 16)의 전극 패드는 서로 다른 리드 프레임(12)에 각각 와이어(18)로 본딩된다. 그리고 본 실시예의 패키지는 제1 및 제2 발광 다이오드 칩(14, 16)과 본딩 부위를 외부로부터 보호하고자 투명 에폭시 물질층(20)이 밀봉되어 있다.
본 실시예의 제1 및 제2 발광 다이오드 칩(14, 16)은 색도 좌표계에서 백색광을 만들어내며 예컨대 서로 보색 관계에 있는 옅은 청색의 빛을 내는 발광 다이오드 칩과 오렌지색의 빛을 내는 발광 다이오드 칩으로 이루어진다. 옅은 청색의 제1 발광 다이오드 칩(14)은 인화물계 반도체, 예를 들어 GaP를 사용하고, 오렌지색의 제2 발광 다이오드 칩(16)은 질화물계 반도체, 예를 들어 GaN를 사용한다.
이때 도 1의 그래프에서 어느 한 백색 영역의 한 점을 지나도록 청색 계열의 영역과 적색 계열의 영역 사이의 직선을 구하면, 청색 계열의 발광 파장 범위(400㎚ ~ 492㎚)에서 가장 밝은 빛을 내는 영역은 487㎚ ~ 492㎚이며, 이에 대응되는 적색 계열의 발광 파장 범위(566㎚ ~ 700㎚)에서 가장 밝은 오렌지색 빛을 내는 영역은 600㎚ ~ 610㎚가 된다. 다시 말해, 제1 및 제2 발광 다이오드 칩(14, 16)의 발광 영역이 각각 490㎚과 605㎚일 때 백색 광량의 빛이 최대로 밝게 된다.
또한 본 실시예의 패키지에서는 제1 및 제2 발광 다이오드 칩(14, 16)의 애노드(anode) 및 캐소드(cathode) 전극을 두 개만 구비하고 이들 전극을 와이어(18)에 의해 리드 프레임(12)에 병렬로 연결한다. 그러면 두 칩(14, 16)의 전극에 동일한 전압을 인가할 수 있어 제1 발광 다이오드 칩(14)을 통해 옅은 청색의 빛을, 그리고 제2 발광 다이오드 칩(16)을 통해 오렌지색의 빛을 발광시키고 이들 옅은 청색 및 오렌지색 빛이 투명 에폭시 물질층(20)에 의해 서로 혼합되어 백색 광량을 외부로 방출하게 된다.
이때 본 발명의 일 실시예는 제1 및 제2 발광 다이오드 칩(14, 16)의 전극에 공급되는 전압을 제어함으로써 백색 광량의 색감 및 밝기를 조정할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백색 발광장치의 패키지를 나타낸 평면도 및 수직 단면도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 백색 발광장치의 패키지는 몸체(10) 상부에 인쇄회로기판(PCB) 또는 금속 재질의 리드 프레임(12)이 형성되어 있으며, 리드 프레임(12) 상부에 솔더(미도시됨)에 의해 제1 발광 다이오드 칩(14)과 제2 발광 다이오드 칩(16)이 부착되어 있다. 여기서 제1 발광 다이오드 칩(14)과 제2 발광 다이오드 칩(16)의 전극 패드는 동일한 리드 프레임(12) 또는 서로 다른 리드 프레임(12)에 와이어(18)를 통해 본딩된다. 그리고 본 발명의 다른 실시예의 패키지 또한 제1 및 제2 발광 다이오드 칩(14, 16)과 본딩 부위를 외부로부터 보호하고자 투명 에폭시 물질층(20)이 밀봉되어 있다.
본 발명의 다른 실시예의 제1 및 제2 발광 다이오드 칩(14, 16)은 색도 좌표계에서 백색광을 만들어내며 서로 보색 관계에 있는 옅은 청색의 빛을 내는 발광 다이오드 칩과 오렌지색의 빛을 내는 발광 다이오드 칩으로 이루어진다. 옅은 청색의 제1 발광 다이오드 칩(14)은 인화물계 반도체, 예를 들어 GaP를 사용하고, 오렌지색의 제2 발광 다이오드 칩(16)은 질화물계 반도체, 예를 들어 GaN를 사용한다.
이때 도 1의 그래프에서 어느 한 백색 영역의 한 점을 지나도록 청색 계열의 영역과 적색 계열의 영역 사이의 직선을 구하면, 청색 계열의 발광 파장 범위(400㎚ ~ 492㎚)에서 가장 밝은 빛을 내는 영역은 487㎚ ~ 492㎚이며, 이에 대응되는 적색 계열의 발광 파장 범위(566㎚ ~ 700㎚)에서 가장 밝은 오렌지색 빛을 내는 영역은 600㎚ ~ 610㎚가 된다. 다시 말해, 제1 및 제2 발광 다이오드 칩(14, 16)의 발광 영역이 각각 490㎚과 605㎚일 때 백색 광량의 빛이 최대로 밝게 된다.
또한 본 발명의 다른 실시예의 패키지에서는 제1 및 제2 발광 다이오드 칩(14, 16)의 애노드(anode) 및 캐소드(cathode) 전극을 두 개만 구비하고 이들 전극을 와이어(18)에 의해 리드 프레임(12)에 직렬로 연결한다. 그러면 제1 및 제2 발광 다이오드 칩(14, 16)의 전극에 동일한 전류를 인가할 수 있어 제1 발광 다이오드 칩(14)을 통해 옅은 청색의 빛을, 그리고 제2 발광 다이오드 칩(16)을 통해 오렌지색의 빛을 발광시키고 이들 옅은 청색 및 오렌지색 빛이 투명 에폭시 물질층(20)에 의해 서로 혼합되어 백색 광량을 외부로 방출하게 된다.
이때 본 발명의 다른 실시예는 제1 및 제2 발광 다이오드 칩(14, 16)의 전극에 공급되는 전류를 제어함으로써 백색 광량의 색감 및 밝기를 조정할 수 있다.
한편 본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예에 있어서, 옅은 청색 및 오렌지색 빛의 균일한 혼합을 위하여 투명 에폭시 물질층(20)에 확산제를 섞게 되면 균일한 백색 광량을 구현할 수 있다.
보다 구체적으로 본 발명의 실시예들에서는 실제로 투명한 에폭시 화합물에, 알루미나 등의 물질로 된 세라믹 분말을 약 3% 정도의 비율로 섞어서 몰딩을 하는 방식으로 주입함으로써 상기 투명 에폭시 물질층(20)을 형성하였다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백색 발광장치를 나타낸 평면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백색 발광장치는 상술한 일 실시예 및 다른 실시예에서 제1 및 제2 발광 다이오드 칩(14, 16)의 애노드(anode) 및 캐소드(cathode) 전극을 각각 구비, 즉 총 네 개의 전극을 구비함으로써 이들 전극을 와이어(18)를 통해 리드 프레임(12)에 연결한다.
이때 도 4와 같이 제1 및 제2 발광 다이오드 칩(14, 16)의 애노드 전극(22a, 22b)을 각각 구비하고 캐소드 전극(22c)을 공통 사용하도록 설계를 변경할 수도 있다.
그러면 제1 및 제2 발광 다이오드 칩(14, 16)의 애노드 전극(22a, 22b)에 비슷한 밝기의 빛이 발광되도록 전압 또는 전류를 공급하면, 제1 발광 다이오드 칩(14)을 통해 옅은 청색의 빛이, 그리고 제2 발광 다이오드 칩(16)을 통해 오렌지색의 빛이 발광되고 이들 옅은 청색 및 오렌지색 빛이 서로 혼합되어 백색 광량을 외부로 방출하게 된다. 예를 들어, 제1 발광 다이오드 칩(14)의 애노드 전극(22a)에는 +3.2V를 공급하며 제2 발광 다이오드 칩(16)의 애노드 전극(22b)에는 -1.9V를 공급하며 공통 캐소드 전극(22c)에는 접지를 연결한다.
그러므로 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 장치에서는 제1 및 제2 발광 다이오드 칩(14, 16)의 각 전극에 공급되는 전압 또는 전류를 제어하여 백색 광량의 색감을 조정할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 백색 발광장치를 구성하는 발광 다이오드의 일 예 및 다른 예를 나타낸 수직 단면도들이다. 즉, 본 발명에서 적색 계열(오렌지색)의 빛을 발광하며 질화물계 반도체(GaN)로 제작된 제2 발광 다이오드 칩(16)은 예를 들어 도 5a 및 도 5b와 같은 구조로 이루어진다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 제2 발광 다이오드 칩(16)은 사파이어(Al2O3) 등의 기판(160) 상부에 n형 도펀트가 도핑된 n형 GaN층(162)이 형성되어 있으며, 그 위에 적색 계열의 빛을 방출하는 양자 우물(quantum well)의 활성층(164)이 형성되어 있다. 활성층(164) 상부에는 p형 도펀트가 도핑된 p형 GaN층(166)이 형성되어 있으며, p형 GaN층(166) 상부에는 투명 전극(168)이 형성되어 있다. 그리고 투명 전극(168) 상부에는 p형 전극(169)이 형성되어 있으며, 부분 노출된 n형 GaN층(162) 상부에는 n형 전극(163)이 형성되어 있다.
여기서, 투명 전극(168)은 산화된 Ni/Au(NiO/Au) 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 등으로 이루어지고, 각 전극(163, 169)은 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al) 등의 금속 물질 또는 그의 합금 물질로 이루어진다.
그러므로 이와 같이 구성된 제2 발광 다이오드 칩(16)의 p형 전극(169)에 연결된 캐소드 전극과 n형 전극(163)에 연결된 애노드 전극에 전압(또는 전류)을 공급하게 되면 활성층(164)에서 적색 계열의 빛이 방출하게 되고 이 빛은 투명 전극(168)을 통하여 외부로 방출하게 된다.
한편 본 발명에 적용된 제2 발광 다이오드 칩을 본 출원인이 2002년 7월 20일자로 출원한 특허출원 제2002-42721호의 기술을 적용하여 도 5b와 같이 제작할 수도 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 광 이용 효율을 극대화시킨 제2 발광 다이오드 칩(16)은 사파이어(Al2O3) 등의 기판(260) 상부에 n형 도펀트가 도핑된 n형 GaN층(162)이 형성되어 있으며 그 위에 적색 계열의 빛을 방출하는 양자 우물의 활성층(264) 및 p형 도펀트가 도핑된 p형 GaN층(265)이 순차 형성되어 있다. 이때 활성층(264) 및 p형 GaN층(265)은 일정 높이와 간격을 갖는 마이크로 발광 기둥 구조로 형성되어 있으며, 이 기둥 사이에는 실리콘 산화막(SiO2) 등의 충진재(266)가 형성된다.
그리고 p형 GaN층(265) 및 충진재(266) 상부에는 투명 전극(267)이 형성되어 있으며 투명 전극(267) 상부에는 p형 전극(268)이, 부분 노출된 n형 GaN층(262) 상부에는 n형 전극(263)이 각각 형성되어 있다. 또 기판(260) 하부면 및 투명 전극(267) 상부면에는 각각 공진 구조를 갖는 다이오드를 위한 반사층인 DBR(Distributed Bragg Reflectors)층(269)이 형성된다.
그러므로 이와 같이 구성된 제2 발광 다이오드 칩(16)은 활성층(264) 및 p형 GaN층(265)을 일정 높이와 간격을 갖는 마이크로 발광 기둥 구조로 제작함으로써 도 5a의 평면 다이오드 구조에 비해 발광 면적이 증가되어 광 이용 효율이 극대화된다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명은 형광물질을 사용하지 않고서도 서로 보색 관계에 있는 두 개의 발광 다이오드 칩으로 백색 발광장치를 구현할 수 있다.
또한 본 발명은 두 개의 발광 다이오드 칩만으로 백색 발광장치를 제작할 수 있어 낮은 소비전력과 발광장치의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.
도 1은 색도 좌표계를 나타낸 그래프,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 발광장치의 패키지를 나타낸 평면도 및 수직 단면도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백색 발광장치의 패키지를 나타낸 평면도 및 수직 단면도,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백색 발광장치를 나타낸 평면도,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 백색 발광장치를 구성하는 발광 다이오드의 일 예 및 다른 예를 나타낸 수직 단면도들.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 패키지 몸체 12 : 리드 프레임
14 : 제1 발광 다이오드 16 : 제2 발광 다이오드
18 : 와이어 20 : 투명 에폭시 물질층

Claims (11)

  1. 발광 다이오드 칩을 갖는 백색 발광장치에 있어서,
    소정 색상의 단색광을 방출하는 제1 발광 다이오드 칩과;
    상기 제1 발광 다이오드 칩에서 방출되는 단색광의 색상과 보색 관계에 있는 색상의 단색광을 방출하는 제2 발광 다이오드 칩; 및
    상기 제1 발광 다이오드 칩 및 상기 제2 발광 다이오드 칩에 전류 또는 전압을 제어하여 공급하기 위한 적어도 두 개 이상의 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 발광장치.
  2. 발광 다이오드 칩을 갖는 백색 발광장치에 있어서,
    패키지 몸체 상부에 형성된 리드 프레임과;
    상기 리드 프레임 상부에 부착되며 소정 색상의 단색광을 방출하는 제1 발광 다이오드 칩과;
    상기 리드 프레임 상부에 부착되며 상기 제1 발광 다이오드 칩에서 방출되는 단색광의 색상과 보색 관계에 있는 색상의 단색광을 방출하는 제2 발광 다이오드 칩과;
    상기 리드 프레임에 상기 제1 발광 다이오드 칩과 상기 제2 발광 다이오드 칩을 본딩하는 와이어; 및
    상기 제1 및 제2 발광 다이오드 칩과 본딩 부위를 밀봉하는 투명 에폭시 물질층을 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 발광장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 발광 다이오드 칩과 상기 제2 발광 다이오드 칩에 전류 또는 전압을 제어하여 공급하기 위한 적어도 두 개 이상의 전극이 상기 와이어로 본딩되는 것을 특징으로 하는 백색 발광장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 발광 다이오드 칩과 상기 제2 발광 다이오드 칩은 상기 전극에 직렬로 본딩되는 것을 특징으로 하는 백색 발광장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 발광 다이오드 칩과 상기 제2 발광 다이오드 칩은 상기 전극에 병렬로 본딩되는 것을 특징으로 하는 백색 발광장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 투명 에폭시 물질층에는 확산제가 더 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 백색 발광장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 발광 다이오드 칩의 발광 파장 범위는 400㎚ ~ 492㎚이며, 상기 제2 발광 다이오드 칩의 발광 파장 범위는 566㎚ ~ 700㎚인 것을 특징으로 하는 백색 발광장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 발광 다이오드 칩에서 방출되는 빛은 487㎚ ~ 492㎚의 파장 범위를 갖는 옅은 청색이며, 상기 제2 발광 다이오드 칩에서 방출되는 빛은 600㎚ ~ 610㎚의 파장 범위를 갖는 오렌지색인 것을 특징으로 하는 백색 발광장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 발광 다이오드 칩은 각각 기판의 상부에 n형 GaN층, 활성층, p형 GaN층 및 투명 전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 백색 발광장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 발광 다이오드 칩은 각각 기판의 상부에 n형 GaN층, 활성층, p형 GaN층, 다수개의 마이크로 발광 기둥, 충진재 및 투명 전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 백색 발광장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기판의 하부면 및 상기 투명 전극의 상부면에는 각각 공진 구조를 갖는 다이오드를 위한 반사층인 DBR층이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 백색 발광장치.
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