KR20090078478A - Light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 발광 장치에 관한 것으로 특히, 발광 소자 패키지를 효율적으로 구동할 수 있도록 하는 발광 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting device, and more particularly, to a light emitting device capable of efficiently driving a light emitting device package.
발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 잘 알려진 반도체 발광 소자로서, 1962년 GaAsP 화합물 반도체를 이용한 적색 LED가 상품화 된 것을 시작으로 GaP:N 계열의 녹색 LED와 함께 정보 통신기기를 비롯한 전자장치의 표시 화상용 광원으로 이용되어 왔다.Light Emitting Diodes (LEDs) are well-known semiconductor light emitting devices that convert current into light.In 1962, red LEDs using GaAsP compound semiconductors were commercialized, along with GaP: N series green LEDs. It has been used as a light source for display images of electronic devices, including.
이러한 LED에 의해 방출되는 광의 파장은 LED를 제조하는데 사용되는 반도체 재료에 따른다. 이는 방출된 광의 파장이 가전자대(valence band) 전자들과 전도대(conduction band) 전자들 사이의 에너지 차를 나타내는 반도체 재료의 밴드갭(band-gap)에 따르기 때문이다. The wavelength of light emitted by such LEDs depends on the semiconductor material used to make the LEDs. This is because the wavelength of the emitted light depends on the band-gap of the semiconductor material, which represents the energy difference between the valence band electrons and the conduction band electrons.
질화 갈륨 화합물 반도체(Gallium Nitride: GaN)는 높은 열적 안정성과 폭넓은 밴드갭(0.8 ~ 6.2eV)을 가지고 있어, LED를 포함한 고출력 전자부품 소자 개발 분야에서 많은 주목을 받아왔다. Gallium nitride compound semiconductors (Gallium Nitride (GaN)) have high thermal stability and wide bandgap (0.8 to 6.2 eV), which has attracted much attention in the development of high-power electronic components including LEDs.
이에 대한 이유 중 하나는 GaN이 타 원소들(인듐(In), 알루미늄(Al) 등)과 조합되어 녹색, 청색 및 백색광을 방출하는 반도체 층들을 제조할 수 있기 때문이다.One reason for this is that GaN can be combined with other elements (indium (In), aluminum (Al), etc.) to produce semiconductor layers that emit green, blue and white light.
이와 같이 방출 파장을 조절할 수 있기 때문에 특정 장치 특성에 맞추어 재료의 특징들에 맞출 수 있다. 예를 들어, GaN를 이용하여 광기록에 유익한 청색 LED와 백열등을 대치할 수 있는 백색 LED를 만들 수 있다. In this way, the emission wavelength can be adjusted to match the material's characteristics to specific device characteristics. For example, GaN can be used to create white LEDs that can replace incandescent and blue LEDs that are beneficial for optical recording.
이러한 GaN 계열 물질의 이점들로 인해, GaN 계열의 LED 시장이 급속히 성장하고 있다. 따라서, 1994년에 상업적으로 도입한 이래로 GaN 계열의 광전자장치 기술도 급격히 발달하였다. Due to the advantages of these GaN-based materials, the GaN-based LED market is growing rapidly. Therefore, since commercial introduction in 1994, GaN-based optoelectronic device technology has rapidly developed.
상술한 바와 같은 GaN 계열 물질을 이용한 LED의 휘도 또는 출력은 크게, 활성층의 구조, 빛을 외부로 추출할 수 있는 광 추출 효율, LED 칩의 크기, 램프 패키지 조립 시 몰드(mold)의 종류 및 각도, 형광물질 등에 의해서 좌우된다.The brightness or output of the LED using the GaN-based material as described above is large, the structure of the active layer, the light extraction efficiency to extract light to the outside, the size of the LED chip, the type and angle of the mold (mold) when assembling the lamp package , Fluorescent material and the like.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 발광 소자 패키지 및 구동부를 포함하는 발광 장치에 있어서, 발광 소자 칩의 분할 구동 영역이 증가하여도 구동회로 수가 증가하지 않도록 하며, 색재현성 및 휘도를 조절할 수 있는 발광 장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a light emitting device including a light emitting device package and a driving unit, wherein the number of driving circuits does not increase even when the divided driving area of the light emitting device chip is increased, and the light emission of which color reproducibility and brightness can be adjusted. To provide a device.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제1관점으로서, 본 발명은, 서로 다른 제 1색 및 제 2색의 광을 발광하는 적어도 둘 이상의 발광 소자와, 상기 발광 소자 상에 위치하며 상기 제 1색 및 제 2색의 광 중 적어도 어느 한 색의 광에 의하여 여기되어 발광되고 상기 발광된 빛이 상기 제 1색 및 제 2색의 광과 혼합되어 제 3색의 광을 방출하는 형광체를 포함하는 발광 소자 패키지와; 상기 제 1색 및 제 2색의 광을 발광하는 발광 소자를 동시에 구동시키는 구동부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.As a first aspect for achieving the above technical problem, the present invention, at least two or more light emitting devices for emitting light of the first and second colors different from each other, and positioned on the light emitting device and the first color and second A light emitting device package including a phosphor which is excited by light of at least one color of color and emits light, and the emitted light is mixed with light of the first and second colors to emit light of a third color; ; And a driving unit for simultaneously driving the light emitting elements for emitting the light of the first color and the second color.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제2관점으로서, 본 발명은, 녹색 및 청색의 광을 발광하는 적어도 둘 이상의 발광 소자와, 상기 발광 소자 상에 위치하는 적색 형광체를 포함하는 발광 소자 패키지와; 상기 녹색 및 청색의 광을 발광하는 발광 소자를 동시에 구동시키는 구동부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.As a second aspect of the present invention, there is provided a light emitting device package including at least two light emitting devices emitting green and blue light, and a red phosphor located on the light emitting devices; And a driving unit for simultaneously driving the light emitting devices for emitting the green and blue light.
본 발명은 발광 장치의 구동부 수가 증가하는 것을 방지할 수 있어, 최소의 구동부를 구성할 수 있어, 구동부의 면적 및 비용을 크게 감소시킬 수 있고, 발광 장치의 색재현율을 향상시킬 수 있으며, 발광 장치의 휘도를 조절할 수 있는 효과가 있는 것이다.The present invention can prevent an increase in the number of driving units of the light emitting device, and can configure a minimum driving unit, which can greatly reduce the area and cost of the driving unit, and can improve the color reproducibility of the light emitting device. There is an effect that can adjust the brightness of.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다. While the invention allows for various modifications and variations, specific embodiments thereof are illustrated by way of example in the drawings and will be described in detail below. However, it is not intended to be exhaustive or to limit the invention to the precise forms disclosed, but rather the invention includes all modifications, equivalents, and alternatives consistent with the spirit of the invention as defined by the claims.
제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다. The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, components, regions, layers and / or regions, but such elements, components, regions, layers and / or regions may be It will be understood that it should not be limited by terminology.
최근 들어 발광 소자는 기존의 소형 디스플레이기 기기에서 조명과 대형 디스플레이 시장에까지 그 활용도를 높이고 있다. 발광 소자를 이용할 경우 조명은 색온도를 자유자재로 변화시켜 장소에 맞는 분위기를 연출할 수가 있으며, 대형 디스플레이에는 낮은 소비전력, 높은 색재현성과 명암비 등의 장점을 활용할 수 있다.In recent years, the light emitting device has been increasing its application from the existing small display device to the lighting and large display market. In the case of using a light emitting device, lighting can freely change the color temperature to create an atmosphere suitable for a place, and a large display can use advantages such as low power consumption, high color reproduction and contrast ratio.
이러한 장점을 살리기 위해서는 발광 소자 전용 구동부(Driver)가 필요하다. 발광 소자 구동부는 발광 소자의 밝기를 제어하기 위하여, 스위칭 레귤레이터를 이 용한 방식으로 전류 제어를 한다. In order to take advantage of these advantages, a driver for a light emitting device is needed. In order to control the brightness of the light emitting device, the light emitting device driver controls current in a manner using a switching regulator.
도 1에서 도시하는 바와 같이, 발광 소자 구동부의 전체 구성은, 적색(Red; 1), 녹색(Green; 2), 및 청색(Blue; 3) 발광 소자를 구동하는 구동부(4)와, 이 구동부(4)에 구동 신호를 전달하는 제어부(5), 및 전원부(6)로 이루어진다.As shown in FIG. 1, the overall configuration of the light emitting element driver includes a
도 2에서 알 수 있듯이 적색(1), 녹색(2), 및 청색(3) 발광 소자의 구동부(4)는 개별 구동부(4a, 4b, 4c)가 각각 필요하다. As can be seen in FIG. 2, the
그러나, 발광 소자 모듈을 어레이하고 분할 구동을 할 경우 그 수는 분할 구동 영역과 비례하여 증가한다. 예를 들면, 분할 영역이 없을 경우 발광 소자 구동부는 적색, 녹색, 및 청색 발광 소자에 대하여 3개이지만, 2개 영역으로 분할할 경우 6개로 증가하게 된다. 이에 따라 제품에서 구동부가 차지하는 면적 및 비용 또한 증가하게 되며 전체적인 비용 상승으로 이어질 수 있다. However, when the light emitting device modules are arrayed and dividedly driven, the number thereof increases in proportion to the divided driving region. For example, if there are no divided regions, three light emitting element driving units are provided for the red, green, and blue light emitting elements. This also increases the area and cost of the driver in the product, leading to higher overall costs.
이러한 문제를 해결하기 위해 전류 및 온도에 따른 색안정성을 고려하여 적색, 녹색, 및 청색 발광 소자 칩 중에서 하나의 발광 소자 칩을 형광체로 대체할 수 있다. 그 일례로 적색 발광 소자 칩을 제거하여 적색 형광체로 대체할 수 있다.In order to solve this problem, one light emitting device chip among the red, green, and blue light emitting device chips may be replaced with a phosphor in consideration of color stability according to current and temperature. For example, the red light emitting device chip may be removed and replaced with a red phosphor.
도 3 및 도 4는 발광 소자 패키지의 일례를 나타내는 도로서, 기판(10) 상에 위치하는 청색 및 녹색 발광 소자(21, 22)로부터 발광하는 청색 광과 녹색 광의 1차 광을 이용하여 몰딩부(40)에 함유된 적색 형광체(30)를 여기시키고, 이때 발광 소자(21, 22)로부터 나오는 2차 광의 혼색에 의해 백색 발광이 가능하도록 한 백색 반도체 발광 장치를 나타내고 있다.3 and 4 are diagrams illustrating an example of a light emitting device package. The molding unit is formed by using primary light of blue light and green light emitted from the blue and green
그러나 이러한 발광 소자(21, 22) 또한 분할 영역이 많아질수록 구동부 수도 더불어 증가하게 된다. 이를 극복하기 위한 방법 중 하나는 UV를 방출하는 UV 발광 소자와 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)을 발광하는 형광체, 또는 청색 발광 소자와 적색 및 녹색 형광체를 이용하는 것이나, UV 발광 소자 이용시는 낮은 발광효율이 문제가 될 수 있으며, 청색 발광 소자를 이용할 경우에는 NTSC 대비 색재현율이 85%에 지나지 않는 기술적 어려움이 있다.However, the
따라서 색재현율을 110% 이상 가지며, 분할 영역이 많아져도 구동부 수를 크게 감소시킬 수 있는 본 발명의 실시예를 제공한다.Accordingly, the present invention provides an embodiment of the present invention having a color reproducibility of 110% or more and greatly reducing the number of driving portions even when the number of divided regions is increased.
<실시예><Example>
이하, 색재현율 및 분할 구동에 관련하여 주목받고 있는 발광 장치에 대한 실시예를 설명한다. 이러한 발광 장치는 발광 소자 백라이트 유닛 부분에 적용될 수 있으며, 발광 소자 패키지 내의 유리한 발광 소자 칩의 연결 형태를 제공한다. 구체적인 설명은 도면을 참조하여 설명한다. Hereinafter, an embodiment of a light emitting device that is attracting attention with respect to color reproduction and division driving will be described. Such a light emitting device may be applied to the light emitting device backlight unit portion, and provides an advantageous form of connection of the light emitting device chip in the light emitting device package. A detailed description will be given with reference to the drawings.
도 5는 도 3 및 도 4와 같은 청색 및 녹색 발광 소자(21, 22)와 적색 형광체(30)를 사용하여 제조한 발광 장치에서, 청색 및 녹색 발광 소자(21, 22)를 동시에 구동하기 위한 구성을 도시하고 있다. FIG. 5 illustrates a method for simultaneously driving the blue and green
즉, 청색 및 녹색 발광 소자 칩(21, 22)은 제 1전극(51) 상에 실장되고, 제 1와이어(61)를 통하여 제 2전극(52)과 전기적으로 연결된다. 이때, 제 1전극(51)과 제 2전극(52)이 서로 분리되어 있으므로, 제 2와이어(62)를 통하여 두 개의 제 2전극(52)을 서로 연결함으로써 두 개의 발광 소자 칩(21, 22)이 서로 직렬로 연결되도록 할 수 있다.That is, the blue and green light
이와 같이, 두 개의 발광 소자 칩(21, 22)이 서로 연결되어 있으므로, 하나의 구동부(100; 도 10 참고)를 이용하여 동시에 두 개 또는 두 종류의 발광 소자 칩(21, 22)을 구동할 수 있고, 이와 같은 청색 및 녹색 발광 소자 칩(21, 22)의 구동에 의하여 적색 형광체(30)가 발광하므로, 백색 발광이 가능하게 된다.As such, since the two light
이러한 두 개의 발광 장치는 회로 기판의 배선(63)을 통하여 서로 연결되어 동시에 구동될 수 있다.The two light emitting devices may be connected to each other through a wiring 63 of a circuit board and driven simultaneously.
도 6 및 도 7은 발광 소자 칩 연결 구조를 개선하여 구조를 간단하게 한 실시예를 나타내고 있다.6 and 7 illustrate an embodiment in which the light emitting device chip connection structure is improved to simplify the structure.
즉, 청색 및 녹색 발광 소자 칩(21, 22)을 도 6과 같이, 직접 직렬로 연결하거나, 도 7과 같이, 서로 병렬로 연결한 구성을 나타낸다.That is, the blue and green light
도 6에서와 같이, 기판(10) 상에 일면에서 각각 청색 발광 소자(21) 및 녹색 발광 소자(22)와 연결되는 제 1전극(53) 및 제 2전극(54)이 위치하게 되며, 두 발광 소자(21, 22)는 제 3와이어(64)에 의하여 서로 직렬로 연결되게 된다.As shown in FIG. 6, the
또한, 도 7에서는, 도 6의 구조와 동일하나, 기판(10) 상에 위치하는 청색 발광 소자(21) 및 녹색 발광 소자(22)가 제 4와이어(65)에 의하여 서로 병렬로 연결된 구조를 나타내고 있다.In addition, in FIG. 7, the structure of FIG. 6 is the same as the structure of FIG. 6, but the blue
상술한 구조의 발광 소자 칩(21, 22)과 패키지의 구동은 전류 구동 방식을 이용한다. 예를 들면, 개별 칩 정격 전류가 20 mA라면 분할 구동의 경우 각각 전류 20 mA(Vf: 3.2 V)를 인가해야 하나, 본 실시예에서 제시하는 패키지 구조에서, 도 5 및 도 6과 같이, 발광 소자 칩(21, 22)의 연결이 직렬일 경우에는 단지 20 mA(Vf: 6.4 V)만 인가하면 구동이 가능하다.The light
또한, 도 7에서와 같이, 발광 소자 칩(21, 22)이 병렬로 연결된 경우에는 40 mA (Vf: 3.2 V)만 인가하면 구동할 수 있다. 이와 같이 세 개 또는 두 개의 구동부가 필요 없고, 단지 하나의 구동부로 전류 및 전압 레벨만 변경해 주면 구동이 가능하므로, 발광 장치의 구동면에서 구조가 매우 간소 및 간단해진다.In addition, as shown in FIG. 7, when the light
상술한 바와 같은 패키지 구조의 단면은 도 8에서 도시하는 바와 같다. 즉, 기판(10) 상에 제 1전극(53) 및 제 2전극(54)이 위치하고, 청색 발광 소자(21)와 녹색 발광 소자(22)는 제 1와이어(61)를 통하여 각각 제 1전극(53) 및 제 2전극(54)에 연결되고, 청색 발광 소자(21)와 녹색 발광 소자(22)는 제 3와이어(64, 또는 제 4와이어; 65)를 통하여 서로 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.The cross section of the package structure as described above is as shown in FIG. That is, the
이러한 발광 소자(21, 22) 상에는 수지로 이루어지는 몰딩부(40)가 위치하며, 이 몰딩부(40)에는 적색 형광체(30)가 분포한다. 경우에 따라, 형광체(30)은 몰딩부(40)에 분포하지 않고, 몰딩부(40)의 상부 또는 하부에 별도의 형광체층(도시되지 않음)이 위치할 수도 있다.On the
또한, 경우에 따라, 발광 소자와 형광체는 상술한 청색 및 녹색 발광 소자, 및 적색 형광체 대신에 서로 혼합되어 백색광을 이룰 수 있는 다른 조합도 가능하며, 백색광 외의 다른 색을 발광하는 발광 소자 및 형광체의 조합 또한 가능함은 물론이다.In some cases, the light emitting device and the phosphor may be mixed with each other instead of the above-described blue and green light emitting devices, and the red phosphor to form white light. Combination is also possible, of course.
한편, 도 9에서 도시하는 바와 같이, 패키지에서 원하는 색좌표 및 휘도 등의 광학적 특성은 발광 소자 칩(21, 22)의 크기 조절을 통하여 조정할 수 있다. 발 광 소자 칩(21, 22)의 크기는 일반적으로 발광 소자 칩 제조시, 하기의 표 1에서와 같이, Small, Middle, Large 등으로 구분하고 있으며 그 실제 크기의 일례는 아래와 같이 정리될 수 있다.Meanwhile, as illustrated in FIG. 9, optical characteristics such as color coordinates and luminance desired in the package may be adjusted by adjusting the size of the light emitting device chips 21 and 22. The size of the light emitting device chips 21 and 22 is generally divided into small, middle, and large, as shown in Table 1 below when manufacturing the light emitting device chip, and an example of the actual size thereof may be summarized as follows. .
표 1에서와 같이, 각각의 발광 소자 칩 크기마다 정격전류 조건이 다를 수 있다. 이는 칩의 광학적 특성에 직접적인 영향을 미친다. As shown in Table 1, the rated current conditions may be different for each light emitting device chip size. This directly affects the optical characteristics of the chip.
이러한 발광 소자 칩의 특성을 이용하여 패키지를 제작할 경우, 예를 들어, 녹색 및 청색 발광 소자 칩 크기를 각각 0.5 × 0.5로 동일하게 이용하는 경우와, 청색 발광 소자 칩(21)의 크기는 변경하지 않고 녹색 발광 소자 칩(22)의 크기를 0.7 × 0.7로 변경하여 정격 전류인 150 mA 이하에서 구동하는 경우, 발광 장치의 휘도와 색좌표는 크게 달라질 수 있다. 따라서, 이와 같이, 발광 소자 칩의 크기 차이를 이용하여, 각 크기의 조합별 휘도 및 색좌표 상관 관계를 분석하여 적용하면 원하는 목표 스펙, 즉, 색좌표 및 휘도를 조정할 수 있다.When the package is manufactured using the characteristics of the light emitting device chip, for example, the green and blue light emitting device chip sizes are used equal to 0.5 × 0.5, respectively, and the size of the blue light emitting
상술한 바와 같은 발광 소자 패키지를 이용하면 도 10에서와 같이, 발광 소자 패키지의 구동부 구조가 단순하게 될 수 있다. 즉, 청색 발광 소자(21)와 녹색 발광 소자(22)를 동시에 구동할 수 있는 구동부(100)를 이용할 수 있다. 이 구동부(100)에는 제어부(110) 및 전원부(Power; 120)가 연결될 수 있다.Using the light emitting device package as described above, as shown in FIG. 10, the driving unit structure of the light emitting device package may be simplified. That is, the
이와 같은 구조 및 구동부로 인하여, 구동부의 제작 공수 및 비용이 낮아질 수 있으며, 이러한 패키지 및 구동부를 이용하는 구동 방법 또한 간단해질 수 있다.Due to the structure and the driving unit, the man-hour and cost of the driving unit can be lowered, and the driving method using the package and the driving unit can also be simplified.
상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 다양한 형태의 변형이 가능하고, 이러한 기술적 사상의 여러 실시 형태는 모두 본 발명의 보호범위에 속함은 당연하다.The above embodiment is an example for explaining the technical idea of the present invention in detail, and the present invention is not limited to the above embodiment, various modifications are possible, and various embodiments of the technical idea are all protected by the present invention. It belongs to the scope.
도 1은 발광 소자 패키지 구동부의 일례를 나타내는 블럭도이다.1 is a block diagram illustrating an example of a light emitting device package driver.
도 2는 도 1의 발광 소자 패키지 구동부의 세부를 나타내는 블럭도이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating details of the light emitting device package driver of FIG. 1.
도 3은 발광 소자 패키지의 일례를 나타내는 평면도이다.3 is a plan view illustrating an example of a light emitting device package.
도 4는 도 3의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of FIG. 3.
도 5는 발광 소자 패키지의 제1실시예를 나타내는 평면도이다.5 is a plan view illustrating a first embodiment of a light emitting device package.
도 6은 발광 소자 패키지의 제2실시예를 나타내는 평면도이다.6 is a plan view illustrating a second embodiment of a light emitting device package.
도 7은 발광 소자 패키지의 제3실시예를 나타내는 평면도이다.7 is a plan view illustrating a third embodiment of a light emitting device package.
도 8은 도 6의 단면도이다.8 is a cross-sectional view of FIG. 6.
도 9는 발광 소자 패키지의 제4실시예를 나타내는 평면도이다.9 is a plan view illustrating a fourth embodiment of a light emitting device package.
도 10은 발광 소자 패키지 구동부의 다른 예를 나타내는 블럭도이다.10 is a block diagram illustrating another example of a light emitting device package driver.
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KR20080004322A KR20090078478A (en) | 2007-08-27 | 2008-01-15 | Light emitting device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20090078478A (en) |
-
2008
- 2008-01-15 KR KR20080004322A patent/KR20090078478A/en not_active Application Discontinuation
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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WITN | Withdrawal due to no request for examination |