KR20110056306A - 발광다이오드 및 이의 형성 방법, 및 발광다이오드를 이용한 장치 - Google Patents

발광다이오드 및 이의 형성 방법, 및 발광다이오드를 이용한 장치 Download PDF

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르네 피터 헬빙
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브리지럭스 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 고효율 LED 어레이에 관한 것이다. 일 측면으로, LED 장치는 반사면을 갖는 금속 기판과, 상기 반사면에 직접 탑재되어 열을 발산하는 LED 칩을 포함하고, 이때 LED 칩의 적어도 일부는 서로 이격되어 LED 칩의 일부 사이에 위치한 반사면의 일부로부터 광을 반사시킨다. 또 다른 측면으로, 반사면을 갖는 금속 기판을 형성하는 단계, 열을 발산시키기 위해 상기 금속 기판의 반사면에 직접 복수의 LED 칩을 탑재하는 단계를 포함하는 방법으로서, 이때 LED 칩의 적어도 일부는 서로 이격되어 LED 칩의 일부 사이에 위치한 반사면의 일부로부터 광을 반사시킨다

Description

발광다이오드 및 이의 형성 방법, 및 발광다이오드를 이용한 장치{EFFICIENT LED ARRAY}
본 발명은 일반적으로 발광다이오드(LED: Light Emitting Diode)에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 고효율 LED 어레이에 관련이 있다.
LED는 불순물이 주입되거나 도핑된 반도체 소자이다. 이들 불순물은 반도체에 "전자(electrons)"와 "정공(holes)"을 추가하며, 이것들은 반도체 내에서 비교적 자유롭게 이동 가능하다. 불순물의 종류에 따라, 반도체의 도핑된 영역은 전자또는 정공이 우세할 수 있으며, n형 반도체 영역 또는 p-형 반도체 영역으로 불린다. LED 응용에서, 반도체는 n-형 반도체 영역과 p-형 반도체 영역을 포함한다. 2개의 영역 사이의 접합부에는 역전 전기장이 생성되며, 이것에 의해 전자와 정공은 접합부로부터 이격되어 액티브 영역을 형성한다. 상기 역전 전기장을 극복하는 충분한 순방향 전압이 p-n 접합부에 인가되는 경우, 전자와 정공은 액티브 영역으로 강제되어 결합한다. 전자가 정공과 결합하는 경우, 더 낮은 에너지로 떨어지고 광의 형태로 에너지를 방출한다.
동작에 있어서, 순방향 전압이 한 쌍의 전극을 통해 p-n 접합부에 인가된다. 상기 전극은 p-형 반도체 영역에 p-전극이 n-형 반도체 영역에 n-전극이 형성된다. 각 전극은 외부 전압이 LED에 인가되는 것을 가능하게 하는 와이어 접속 패드를 포함한다.
일반적으로, 세라믹 기판 위에 LED 칩을 조밀한 간격으로 배치함으로써 다수의 LED 칩을 갖는 디바이스가 생성된다. 불행하게도, 조밀하게 배치된 LED 칩들은 서로 간섭할 수 있고 그 결과 광 출력을 감소시킨다. 또한, LED 칩은 서로 접촉하는 열 및 전기 경로를 갖기 때문에 세라믹 기판이 사용된다. 예를 들면, LED 칩은 상면과 저면에 전기적 접촉을 가질 수 있으므로 칩이 기판에 탑재되는 경우 열과 전기는 기판에 전달될 수 있다. 이와 같이, 세라믹 기판은 일부 열의 전달을 가능하게 하는 동시에 전기 절연 특성을 제공한다. 불행하게도, 세라믹 기판은 그렇게 효율적인 열 경로를 제공하지 않으므로 조밀하게 배치된 LED 칩에 의해 생성된 열이 광 출력을 저하시킬 수 있다. 열 발산을 촉진하기 위해, 세라믹 기판은 알루미늄 열 확산체에 탑재될 수 있으며, 이것은 그 다음 추가의 히트 싱크에 장착된다. 이러한 설비는 고가이고 제조상의 복잡성을 증가시킨다.
따라서, 광출력을 증가시키고, 효율적인 열 발산을 제공하고, 및 제조를 단순화하기 위해 LED 디바이스의 개선의 필요성이 있다.
일 측면으로, 반사면을 갖는 금속 기판과, 상기 금속 기판의 반사면에 직접 탑재되어 열 발산을 가능하게 하는 복수의 LED 칩을 포함하는 발광다이오드(LED)가 제공되며, 여기서 LED 칩의 적어도 일부는 서로 이격되어 광이 LED 칩의 상기 일부 사이에 위치한 반사면의 일부로부터 반사하는 것을 가능하게 한다.
또 다른 측면으로, 발광다이오드 장치를 형성하는 방법이 제공된다. 이 방법은 반사면을 갖도록 금속 기판을 구성하는 단계, 및 복수의 LED 칩을 금속 기판의 반사면에 직접 탑재하여 열 발산을 가능하게 하는 단계를 포함하고, 여기서 LED 칩의 적어도 일부는 서로 이격되어 광이 LED 칩의 상기 일부 사이에 위치한 반사면의 일부로부터 반사하는 것을 가능하게 한다.
또 다른 측면으로, 패키지와 이 패키지에 결합된 발광다이오드 장치를 포함하는 발광다이오드 램프가 제공된다. 발광다이오드 장치는 반사면을 갖는 금속 기판과, 금속 기판의 반사면에 직접 탑재되어 열 발산을 가능하게 하는 복수의 LED 칩을 포함하며, 여기서 LED 칩의 적어도 일부는 서로 이격되어 광이 LED 칩의 상기 일부 사이에 위치한 반사면의 일부로부터 반사하는 것을 가능하게 한다.
또 다른 측면으로, 전원과, 이 전원과 전기적으로 도통하는 발광다이오드 램프를 포함하는 조명장치가 제공된다. 이 조명장치는 패키지와 이 패키지에 결합된 발광다이오드 장치를 포함한다. 상기 발광다이오드 장치는 반사면을 갖는 금속 기판과, 상기 금속 기판에 직접 탑재되어 열 발산을 가능하게 하는 복수의 LED 칩을 포함하며, 여기서 LED 칩의 적어도 일부는 서로 이격되어 광이 LED 칩의 상기 일부 사이에 위치한 반사면의 일부로부터 반사하는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 다른 측면들은 이하의 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백해질 것으로 이해된다. 제시되는 바와 같이, 본 발명은 다른 상이한 측면들을 포함하며 그것의 몇 가지 상세는 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 다른 관점에서 변형이 가능하다. 따라서, 첨부된 도면과 상세한 설명은 단지 예시적인 것이며 한정하는 것은 아니다.
본 명세서의 전술한 설명은 다음의 도면에 대한 설명과 첨부된 도면을 동시에 참조할 경우 더욱 용이하게 이해될 것이다.
도 1은 고효율 LED 어레이의 측면에서 사용하는 예시적인 LED 칩의 평면도 및 측면도를 도시하고,
도 2는 본 발명의 측면에 따라 구성된 LED 어레이의 실시예를 도시하고,
도 3은 본 발명의 측면에 따라 구성된 고효율 LED 어레이의 실시예를 도시하고,
도 4는 본 발명의 측면에 따른 고효율 LED 어레이 장치를 구성하는 방법의 실시예를 도시하고,
도 5는 본 발명의 측면에 따라 구성된 고효율 LED 어레이를 포함하는 디바이스의 실시예를 도시한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 더욱 상세하게 설명되며, 상기 도면에는 본 발명의 다양한 측면들이 도시되어 있다. 그러나 본 발명의 다수의 다른 형태로 구체화될 수 있으며 본 명세서에서 제시된 본 발명의 다양한 측면에 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 오히려, 이들 측면은 당업자에게 본 발며의 사상을 철저히, 완전하게, 그리고 전체적으로 전달하기 위해 제공되는 것이다. 도면에 도시된 본 발명의 다양한 측면들은 축척에 따르지 않을 수 있다. 따라서, 다양한 도면의 치수들은 명료함을 위해 확대 또는 축소될 수 있다. 또한, 일부 도면은 명료함을 위해 간략화될 수도 있다. 따라서, 도면들은 주어진 장치(예컨대, 디바이스) 또는 방법의 구성요소 모두를 묘사하지 않을 수도 있다.
본 명세서에서는 본 발명의 이상적인 구성들을 개략적으로 도시하는 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 측면들이 설명된다. 따라서, 예를 들면 제조 기술 및/또는 허용 오차 등의 도시된 형태의 변형이 그 결과로서 예상된다. 그러므로, 본 명세서에서 제시된 본 발명의 다양한 측면들은 본 명세서에 도시된 구체적인 형상의 요소(예컨대, 영역, 층, 섹션, 기판 등)에 한정적인 것으로 해석되지 않아야 하고, 예컨대 제조 과정에서 형상의 편차가 있을 수 있다. 예로서, 장방형으로 도시되거나 설명된 요소는 요소 사이에 불연속적인 변화보다는 에지에서 원형 또는 굽은 모양 및/또는 경사 집중을 가질 수 있다. 따라서, 도면에 도시된 요소들은 기본적으로 개략적인 것이며 그 형상들은 요소의 정밀한 형상을 도시하려는 의도는 아니면 본 발명의 범위를 제한하려는 의도도 아니다.
영역, 층, 섹션, 기판 등과 같은 한 요소가 또 다른 요소 "위(on)"에 있는 것으로 참조될 때 상기 요소는 다른 요소의 바로 위에 있거나 개재하는 요소들이 존재할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 반면, 한 요소가 다른 요소 "바로 위(directly on)"에 있는 것으로 참조되는 경우, 개재하는 요소가 없는 것이다. 또한 한 요소가 다른 요소 위에 "형성되는(formed)" 것으로 참조되는 경우 그것은 다른 요소 또는 개재하는 요소 위에 성장, 퇴적, 에칭, 부착, 연결, 결합, 또는 달리 준비되거나 제작될 수 있는 것으로 이해될 수 있다.
또한, "하위(lower)" 또는 "하부(bottom)"과 "상위(upper)" 또는 "상부(top)"과 같은 관계 용어는 도면에 도시된 바와 같이 한 요소와 다른 요소의 관계를 설명하는 것으로 본 명세서에서 사용될 것이다. 관계 용어는 도면에 도시된 방위에 추가하여 장치의 상이한 방위를 포함하는 것을 의도하는 것으로 이해되어야 한다. 예로서, 만일 도면에서 장치가 뒤집어 지면, 다른 요소의 "하위" 측면 위에 있는 것으로 묘사된 요소는 다른 요소의 "상위" 측면 위로 방위가 변경될 것이다. 그러므로 용어 "하위"는 상기 장치의 구체적인 방위에 따라 "하위" 와 "상위"의 방위를 모두 포함하는 것이 가능하다. 마찬가지로, 만일 도면에서 장치를 뒤집으면, 다른 요소의 "아래(below)" 또는 "밑(beneath)" 로 묘사된 요소는 다른 요소의 "위(above)"로 방위가 변경될 것이다. 그러므로, 용어 "아래" 또는 "밑"은 위와 아래 모두를 포함할 수 있다.
달리 정의되지 않는다면, 본 명세서에서 사용된 (기술적 및 과학적 용어를 포함하는) 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 보통 이해되는 것과 같은 의미를 갖는다. 또한 보통 사용되는 사전에 정의된 것과 같은 용어는 관련 기술과 본 명세서의 상황에서 그것들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 함을 이해해야 할 것이다.
본 명세서에서, 단수 형태(a, an, the)는 문맥상 명백히 다른 것을 표시하지 않는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도된다. 또한 본 명세서에서 사용된 용어 "포함하다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 기술된 기능, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 구성요소의 존재를 특정하지만, 하나 이상의 다른 기능, 정수, 단계, 동작, 요소, 구성요소 및/또는 이것들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 용어 "및/또는"은 관련된 나열 항목들 중 하나 이상의 임의의 그리고 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 "제 1의(first)" 및 "제 2의(second)"라는 용어가 다양한 영역, 층, 및/또는 섹션을 설명하기 위해 사용되지만, 이들 영역, 층 및/또는 섹션은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 이들 용어는 한 영역, 층 또는 섹션을 다른 영역, 층 또는 섹션으로부터 식별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 언급되는 제 1 영역, 층 또는 섹션은 제 2 영역, 층 또는 섹션으로 참조될 수 있고, 마찬가지로 제 2 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 내용을 벗어나지 않으면서 제 1 영역, 층 또는 섹션으로 참조될 수 있다.
이제 도 1을 참조하면, 고효율 LED 어레이의 측면에서 사용하는 예시적인 LED 칩(100)의 평면도(102)와 측면도(110)가 도시되어 있다. 평면도(102)에서, LED 칩(또는 다이)(100)은 본체부(104)와 영역(106) 내에 위치한 액티브 영역을 포함한다. 예를 들면, 영역(106)은 전자가 우세한 n-형 반도체 영역과 정공이 우세한 p-형 반도체 영역을 포함한다. 동작에 있어서, n-형 영역과 p-형 영역 사이의 접합부에는 역전 전기장이 생성되며, 이것에 의해 전자와 정공은 접합부에서 이격되어 액티브 영역을 형성한다. 상기 역전 전기장을 극복하기에 충분한 순방향 전압이 p-n 접합부에 인가되는 경우, 전자와 정공은 액티브 영역 내로 강제되어 결합한다. 전자와 정공이 결합하는 경우, 이것들은 더 낮은 에너지 레벨로 떨어지고 광의 형태로 에너지를 방출한다.
LED 칩(100)은 또한 파워를 인가하는데 사용되는 전기 접점(108)을 포함한다. 예를 들면, 전원을 공급하기 위해 전기 신호를 전달하는 와이어는 접점(108)에 접속된다. 전원이 접속된 와이어를 통해 접점(108)에 인가되는 경우, 액티브 영역은 선택된 색상의 광을 방출한다.
이제 측면도(110)를 참조하면, LED 칩(100)은 기판에 LED 칩을 탑재하기 위해 사용 가능한 하부 탑재면(112)을 포함하는 것을 알 수 있다. 예를 들면, LED 칩(100)을 기판에 탑재하기 위해 임의의 적합한 접착제라도 사용 가능하다. 측면도(110)에서, LED 칩(100)의 상면 위의 전기 접점(108)은 화살표(114)에 의해 도시된 바와 같이 수평 전기 경로를 형성한다. LED 칩(100)의 탑재면(112)과 접촉하는 전기 접속이 없기 때문에, LED 칩은 절연 유전체의 필요 없이 금속 기판에 바로 탑재되는 것이 가능하다. LED 칩(100)을 금속 기판 위에 직접 탑재함으로써, 효율적인 열 경로가 (화살표(116)에 의해 표시된 바와 같이) 생성되어 LED 칩(100)으로부터 금속 기판으로 열의 전달을 가능하게 한다. 효율적인 열 경로(116)를 제공함으로써, LED 칩(100)은 가열 효과에 의한 광 파워의 임의의 손실을 저감하거나 최소화하는 것이 가능하다.
그러므로, LED 칩(100)은 절연 유전체의 필요 없이 LED 칩(100)이 금속 기판에 직접 탑재되는 것을 가능하게 하는 다양한 전기 및 열 경로를 제공하며, 그에 의해 가열 효과에 의한 광 출력 열화를 저감하거나 최소화하는 효율적인 열 경로를 제공한다.
도 2는 본 발명의 측면들에 따라 구성된 LED 어레이(200)의 실시예를 도시한다. LED 어레이(200)는 반사면(206)을 갖는 금속 기판을 포함한다. 예를 들면, 상기 금속 기판은 알루미늄으로 제작되어도 좋고 반사면(206)은 그대로이거나 연마된 알루미늄이라도 좋다. 대안으로, 반사면(206)은 기판(204) 위에 은을 도금하여 형성되어도 좋다. 이와 같이, 반사면(206)은 임의의 적합한 재료로 형성될 수 있고 기판(104) 위에 임의의 적당한 방법으로 형성될 수 있다. 다양한 측면에서, 반사면(206)은 70% 이상의 반사율을 갖는다.
LED 칩 어레이는 금속 기판(204)의 반사면(206) 위에 직접 탑재된다. 예를 들면, LED 칩 어레이는 도 1에 도시된 LED 칩(100)으로 구성될 수 있다. LED 칩(100)은 전기 경로(114)와 분리된 탑재면(112)을 갖기 때문에, LED 칩(100)은 반사면(206)에 직접 탑재되는 것이 가능하다. 그렇게 함으로써, 효율적인 열 경로가 형성되고 열이 LED 칩 어레이로부터 금속 기판(204)으로 전달되는 것을 가능하게 한다. 도 2에는 9개의 LED 칩이 도시되어 있지만, 사용될 수 있는 LED 칩의 수에는 제한이 없다는 것을 유념할 필요가 있으며, 사실 LED 칩의 수가 증가할수록 광 이득은 증가한다.
다양한 측면에 있어서, LED 어레이(200)는 미리 결정된 간격을 갖고 기판(204) 위에 탑재된다. 예를 들면, LED 칩은 수직 간격(208)과 수평 간격(210)으로 탑재된다. 다양한 측면에 있어서, LED 칩 사이의 수평 및 수직 간격은 0.5 mm 이상이다. 상기 간격은 LED 칩 사이의 반사면의 영역(212)을 노출시킨다. 이들 영역(212)을 노출함으로써, LED 칩에서 방출된 광이 반사면(206)의 노출부분에서 반사되어 LED 어레이로부터 출력되는 광의 양을 증가시킨다. 상기 LED 어레이는 균일한 간격, 균일하지 않은 간격, 또는 양자의 조합을 가질 수 있고 단일의 고정된 간격으로 제한되지 않는다.
도 3은 본 발명의 측면들에 따라 제작된 고효율 LED 어레이 장치(300)의 실시예를 도시한다. 상기 장치(300)는 미리 결정된 간격으로 반사면(206)에 직접 LED 칩(즉, LED(100))이 탑재된 LED 어레이(200)을 포함하여 광이 LED 칩 사이에 위치한 반사면(308)에서 반사되는 것을 가능하게 한다.
전기 접속을 가능하도록 하기 위해, 알루미늄 산화물로 제작될 수 있는 절연 유전체(302) 층이 LED 어레이(200)의 알루미늄 금속 기판에 탑재된다. 절연 유전체(302) 위에서 구리 트레이스(304)가 접속 패드(306)까지 연장된다. 그 다음 접속 와이어가 접속 패드(306)로부터 칩과 칩 사이에 연결되고 따라서 전원이 LED 어레이(200) 내의 모든 칩에 인가될 수 있다. 그 결과, 전기 경로(312)가 형성된다.
LED 어레이(200)는 히트 싱크(310) 위에 직접 탑재된다. 히트 싱크(300)는 임의의 적당한 재료로 제작되고 LED 어레이(200)는 어떤 유전체 절연 없이 히트 싱크(310)에 직접 탑재된다. 이것은 LED 어레이(200)의 금속 기판으로부터 히트 싱크(310)로 효율적인 열의 전달을 제공한다. 따라서, 금속 기판은 LED 칩을 더욱 차갑게 유지할 뿐만 아니라, 기판이 히트 싱크 위에 직접 탑재되기 때문에 히트 싱크를 더욱 작게 하는 것이 가능하다. 예를 들면, 세라믹 기판은 더 크고 비용을 증가시키는 알루미늄 열 확산체를 필요로 한다. LED 칩이 알루미늄 기판 위에 직접 탑재되고 알루미늄 기판이 히트 싱크(310)에 직접 탑재되기 때문에, 효율적인 열 경로(314)가 형성된다. 상기 열 경로는 LED 칩에서 발생한 열이 금속 기판을 통해 히트 싱크(310)로 발산 가능하도록 하며, 그것에 의해 가열 효과에 의한 광 출력의 저하를 저감한다.
도 4는 본 발명의 측면들에 따라 고효율 LED를 제작하는 방법(400)의 실시예를 도시한다. 명료함을 위해, 방법(400)은 도 3에 도시된 고효율 LED 어레이 장치(300)를 참조하여 이하에서 설명된다.
블록 402에서, 반사면을 갖는 금속 기판이 형성된다. 예를 들면, 기판은 알루미늄일 수 있고 반사면은 연마된 알루미늄이거나 은 도금이 이루어질 수 있다.
블록 404에서, LED 어레이 내 LED 칩의 간격이 결정된다. 예를 들면, 수평 및 수직 LED 간격은 균일하게, 균일하지 않게, 또는 양자의 조합으로 결정된다. 일 측면에 있어서, 선택된 상기 수평 및 수직 간격은 대략 0.5 mm 이상이다.
블록 406에서, LED 어레이는 금속 기판의 반사면 위에 미리 결정된 간격으로 탑재된다. LED 어레이는 분리된 전기 경로와 열 경로를 갖기 때문에, LED 칩은 유전체 절연을 사용하지 않고 금속 기판 위에 직접 탑재된다. LED 칩의 간격은 칩들 사이의 반사면의 영역을 노출하고 이들 영역이 광을 반사시켜 LED 어레이의 광 출력을 증가시킨다.
블록 408에서, 열 경로와 상이한 전기 경로를 형성하도록 전기 접속이 이루어진다. 예를 들면, 전술한 바와 같이 LED 어레이의 칩을 통해 와이어가 접속되어 전원이 칩에 인가되는 것을 가능하게 한다. 형성된 전기 경로는 열 경로와 분리된다.
블록 410에서, LED 어레이는 히트 싱크에 직접 탑재된다. LED 어레이의 기판이 금속이므로, 유전체 절연을 사용하지 않고 히트 싱크에 직접 탑재되는 것이 가능하다.
그러므로, 방법(400)에 의해 본 발명의 측면들에 따른 고효율 LED 어레이가 제작된다. 방법(400)의 동작은 재정렬되거나 아니면 상기 다양한 측면들의 범위 내에서 수정될 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 설명된 다양한 측면들의 범위 내에서 다르게 구현하는 것이 가능하다.
도 5는 본 발명의 측면들에 따라 제작된 고효율 LED 어레이를 포함하는 디바이스(500)의 실시예이다. 디바이스(500)는 램프(502), 조명장치(504), 및 가로등(506)을 포함한다. 도 5에 도시된 장치들 각각은 본 명세서에서 설명된 고효율 LED 어레이를 포함한다. 예를 들면, 램프(502)는 패키지(516)와, 반사면을 갖는 금속 기판에 미리 결정된 간격으로 직접 탑재된 LED 어레이를 포함하는 고효율 LED 어레이(508)를 포함한다. 램프(502)는 임의의 유형의 일반적인 조명을 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 램프(502)는 자동차 헤드라이트, 가로등, 오버헤드 라이트, 임의의 다른 일반적인 조명 응용에서 사용될 수 있다. 조명장치(504)는 램프(512)에 전기적으로 접속된 전원(510)을 포함하며, 램프(512)는 램프(502)로 구성될 수 있다. 일 측면에 있어서, 전원(510)은 배터리이거나, 또는 태양전지와 같은 임의의 다른 적당한 유형의 전원이라도 좋다. 가로등(506)은 램프(514)에 연결된 전원을 포함하며, 램프(514)는 램프(502)로 구성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 램프(514)는 패키지와, 반사면을 갖는 금속 기판 위에 미리 결정된 간격으로 직접 탑재된 LED 어레이를 포함하는 고효율 LED를 포함한다. 상기 미리 결정된 간격은 광 출력을 증가시키는 작용을 한다.
본 명세서에서 설명되는 고효율 LED의 측면들은 사실상 모든 유형의 LED 어셈블리에서 사용하기에 적합하며, 더 나아가 모든 유형의 조명장치에서 사용될 수 있으며 도 5에 도시된 장치들에 한정되지 않는다는 점을 유념해야 한다. 이와 같이, 본 명세서에서 설명된 고효율 LED 어레이는 고효율 광 출력과 열 발산을 제공하고 다양한 장치 응용에서 사용 가능하다.
당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 하기 위해 본 발명에 대한 다양한 측면들이 개시될 것이다. 본 명세서에서 제시된 측면들에 대한 다양한 변경은 당업자에게는 명백한 것이며, 여기서 개시된 개념들은 다른 응용에도 확장될 수 있다. 따라서, 청구항들은 본 명세서의 다양한 측면들에 한정하려는 의도는 아니며, 청구항의 언어와 일치하는 전체 범위에 따른다. 당업자에게 공지되어 있거나 장차 공지될 본 명세서에서 설명된 다양한 측면들의 요소들에 대한 모든 구조상 및 기능상 등가물은 참조에 의해 본 명세서에 명백히 포함되며 청구항들에 의해 포함되는 것을 의도한다.
또한, 본 명세서에 개시되지 않은 사항은 그러한 내용이 청구항에서 명백하게 언급되어 있는지 여부에 관계없이 공지된 것으로 간주될 수 있다. 청구항 요소가 "~하는 수단"이라는 표현을 사용하여 명백히 기재되지 않거나, 방법 청구항의 경우에 있어서, 청구항 요소가 "~하는 단계"라는 표현을 사용하여 기재되지 않으면, 35 U.S.C. §1123의 제 6항에 의해 해석되어서는 안 된다.
따라서, 이상에서 고효율 LED 어레이의 측면들이 본 명세서에서 설명되고 예시되었지만, 본 발명의 범위 또는 본질적인 속성을 벗어나지 않으면서 상기 측면들에 대해 다양한 변경이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 그러므로, 본 명세서의 개시 및 설명은 첨부된 청구범위에서 제시된 본 발명의 범위의 예시일 뿐이고 한정하려는 것은 아니다.

Claims (32)

  1. 발광다이오드(LED) 장치에 있어서,
    반사면을 갖는 금속 기판; 및
    열을 발산하기 위해 상기 금속 기판의 반사면에 직접 탑재되는 복수의 LED 칩을 포함하고,
    상기 LED 칩의 적어도 일부는 서로 이격되어 상기 LED 칩의 적어도 일부의 사이에 위치한 상기 반사면의 일부로부터 광을 반사시키는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사면은 연마된 알루미늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사면은 은 도금을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사면은 70% 이상의 반사율을 갖는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED의 적어도 일부는 약 0.5 mm 이상의 칩 간격을 갖는 어레이(array)를 형성하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 LED 칩은 분리된 열 경로와 전기 경로를 제공하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 LED 칩은 상기 반사면에 탑재되는 제 1 표면과, 상기 제 1 표면이 아닌 하나 이상의 표면 위에 제공되는 전기 접점을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 기판은 히트 싱크(heat sink)에 직접 탑재되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 장치.
  9. 발광다이오드 장치를 형성하는 방법에 있어서,
    금속 기판에 반사면을 형성하는 단계; 및
    열을 발산시키기 위해 상기 금속 기판의 반사면에 직접 복수의 LED 칩을 탑재하는 단계를 포함하고,
    상기 LED 칩의 적어도 일부는 서로 이격되어 상기 LED 칩의 일부의 사이에 위치한 상기 반사면의 일부로부터 광을 반사시키는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 장치 형성 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 형성 단계는 연마된 알루미늄을 포함하는 반사면을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 장치 형성 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 형성 단계는 은 도금을 포함하는 반사면을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 장치 형성 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 형성 단계는 70% 이상의 반사율을 갖는 반사면을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 장치 형성 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 LED 칩의 적어도 일부로부터 약 0.5 mm 이상인 칩 간격을 갖는 어레이를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 장치 형성 방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 LED 칩이 분리된 열 경로와 전기 경로를 제공하도록 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 장치 형성 방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 반사면에 탑재되는 제 1 표면과, 상기 제 1 표면이 아닌 하나 이상의 표면 위에 제공되는 전기 접점을 갖도록 상기 복수의 LED 칩을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 장치 형성 방법.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 금속 기판을 히트 싱크에 직접 탑재시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 장치 형성 방법.
  17. 발광다이오드 램프에 있어서,
    패키지(package); 및
    상기 패키지에 접속된 발광다이오드 장치를 포함하고,
    상기 발광다이오드 장치는,
    반사면을 갖는 금속 기판, 및
    열을 발산시키기 위해 상기 금속 기판의 반사면에 직접 탑재되는 복수의 LED 칩을 포함하고,
    상기 LED 칩의 적어도 일부는 서로 이격되어 상기 LED 칩의 일부 사이에 위치한 상기 반사면의 일부로부터 광을 반사시키는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 램프.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 반사면은 연마된 알루미늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 램프.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 반사면은 은 도금을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 램프.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 반사면은 70% 이상의 반사율을 갖는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 램프.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 LED 칩의 적어도 일부는 약 0.5 mm 이상인 칩 간격을 갖는 어레이를 형성하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 램프.
  22. 제 17 항에 있어서,
    상기 복수의 LED 칩은 분리된 열 경로와 전기 경로를 제공하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 램프.
  23. 제 17 항에 있어서,
    상기 복수의 LED 칩은 상기 반사면에 탑재되는 제 1 표면과, 상기 제 1 표면이 아닌 하나 이상의 표면 위에 제공되는 전기 접점을 갖는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 램프.
  24. 제 17 항에 있어서,
    상기 금속 기판은 히트 싱크 위에 직접 탑재되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 램프.
  25. 조명장치에 있어서,
    전원;
    상기 전원과 전기적으로 도통하는 발광다이오드 램프를 포함하고,
    상기 발광다이오드 램프는,
    패키지; 및
    상기 패키지에 접속된 발광다이오드 장치를 포함하고,
    상기 발광다이오드 장치는,
    반사면을 갖는 금속 기판; 및
    열을 발산하기 위해 상기 금속 기판의 반사면에 직접 탑재되는 복수의 LED 칩을 포함하고,
    상기 LED 칩의 적어도 일부는 서로 이격되어 상기 LED 칩의 일부 사이에 위치한 상기 반사면의 일부로부터 광을 반사시키는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 반사면은 연마된 알루미늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 반사면은 은 도금을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 반사면은 70% 이상의 반사율을 갖는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  29. 제 25 항에 있어서,
    상기 LED 칩의 적어도 일부는 약 0.5 mm 이상인 칩 간격을 갖는 어레이를 형성하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  30. 제 25 항에 있어서,
    상기 복수의 LED 칩은 분리된 열 경로와 전기 경로를 제공하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  31. 제 25 항에 있어서,
    상기 복수의 LED 칩은 상기 반사면에 탑재되는 제 1 표면과, 상기 제 1 표면이 아닌 하나 이상의 표면 위에 제공되는 전기 접점을 갖는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  32. 제 25 항에 있어서,
    상기 금속 기판은 히트 싱크에 직접 탑재되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
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