KR20120104915A - 발광 장치 - Google Patents

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KR20120104915A
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led module
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cavity
rectifying
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KR1020110112513A
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히시-얀 초우
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인테메틱스 테크놀러지 센터 코포레이션
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Abstract

발광 장치는 기판, 복수의 정류 다이오드들, 및 적어도 하나의 발광 다이오드(LED) 모듈을 포함한다. 기판은 상기 기판 상에 형성된 제 1 캐비티, 제 2 캐비티, 및 제 3 캐비티를 가진다. 정류 다이오드들은 제 1 캐비티 및 제 3 캐비티 각각에 배치된다. LED 모듈은 제 2 캐비티에 배치된다. LED 모듈은 복수의 LED들을 포함한다. 발광 장치는 LED들을 구동시켜 발광하도록, 교류(AC) 전원 공급을 정류 및 전환할 수 있다.

Description

발광 장치{LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 발광 장치에 관한 것으로, 특히, 복수의 LED들을 포함하고, 기판 상에 배치된 적어도 하나의 발광 다이오드(LED) 모듈을 가진 발광 장치에 관한 것이다.
기술 변화가 급속도록 진행되면서, 전자 장치 제품에 대한 급속적인 발전이 있어왔다. LED들은 조명용 광원으로 기능하는 조명 장치들에 매우 널리 적용되어왔다.
내구성이 있고 빛을 내고, 기능 수명이 길고 전력 소모가 낮은 이점으로 인해, LED들은 조명 산업 및 반도체 산업에서 각광을 받아왔다. 일반적으로, LED들은 조명 장치들, 액정 디스플레이들(LCD들)의 백라이트 모듈들, 또는 램프들을 조명하는 광원들에 사용될 수 있다. 그러나, 실제로, 현재 LED 광원들은 직류(DC) 전원 공급이 존재하는 조건에서만 동작할 수 있다. 이는 LED 광원이 교류(AC) 전력 공급에서 사용될 수 없다는 것을 나타낸다. 상기와 같은 기술적인 문제는 LED 적용을 제한시킨다.
이에 따라서, AC 전원 공급을 사용할 수 있는 AC LED들은 산업계에서 개발되어 왔다. 브릿지-정류(bridge-rectifying)의 구조의 설계를 통하여, AC LED들은 AC 전원 공급을 직접 사용하여 구동될 수 있다. 일반적으로, AC 전원 공급이 양의 주기(positive cycles) 및 음의 주기를 가지는 상황에서, LED들은 부분적으로 작동되고, 작동되지 않는 LED들은 역 바이어스 전압(reverse bias voltage)을 견뎌야 한다. 이 경우에, LED들은 교호적으로 역 바이어스 전압을 견디고, 역 바이어스 전압이 지나치게 높을 시에, 높은 역 바이어스 전압의 누설 전류는 발생되고, 이로 인해 LED 다이들(dies)은 파손되거나, 또는 전체 LED들의 조명 수명은 영향을 받고, 신뢰성은 감소된다.
그 다음으로, 상술된 바와 같이 브릿지 정류를 통하여 구동된 LED들은 동시에 발광될 수 없고, 즉, 단지 1/2 LED만 발광될 수 있고, 이로써, LED들의 페이로드(payload)는 현저하게 감속되고, 조명의 이점에 영향을 미치게 된다.
이에 따라서, 기술 분야의 당업자는 종래의 AC LED들의 내전압이 제한되는 문제점을 해결하기 위한 해결 방안을 긴급하게 필요로 하고, 높은 전압 입력을 가진 상용 전력을 견딜 수 있고 높은 페이로드를 가질 수 있는 발광 장치를 제공해야 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있는 발광 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명은 발광 장치를 제공하고, 상기 발광 장치는 기판, 복수의 정류 다이오드들, 및 적어도 하나의 LED 모듈을 포함한다. 기판은 표면을 가지고, 상기 표면 상에 배치된 제 1 캐비티(cavity), 제 2 캐비티, 및 제 3 캐비티를 가진다. 상기 정류 다이오드들은 상기 제 1 캐비티 및 상기 제 3 캐비티에 배치된다. 상기 LED 모듈은 상기 제 2 캐비티에 배치되고, 상기 LED 모듈은 복수의 LED들을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따라서, 상기 LED 모듈의 LED들은 직렬 또는 병렬로 선택적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라서, 상기 정류 다이오드들은 상기 제 1 캐비티 및 상기 제 3 캐비티에 고르게 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라서, 상기 제 1 캐비티 및 상기 제 3 캐비티 중 하나는 복수의 서브-캐비티들을 더 포함하고, 각각의 서브-캐비티는 각각의 정류 다이오드를 수용하기 위한 것이다. 각각의 서브-캐비티는 돌출부에 의해 서로 분리될 수 있고, 각각의 정류 다이오드를 연결시키는 전도성 와이어(conductive wire)는 상기 돌출부를 관통한다.
본 발명의 실시예에 따라서, 각각의 서브-캐비티는 2 개의 절연 부분들에 의해 서로 분리될 수 있고, 각각의 정류 다이오드를 연결시키는 전도성 와이어는 상기 절연 부분들 위로 가로질러 간다.
본 발명의 실시예에 따라서, 상기 발광 장치는 복수의 LED 모듈들을 포함할 수 있고, 각각의 LED 모듈은 LED들을 포함하고, 상기 LED 모듈들은 매트릭스(matrix)로 제 2 캐비티에 배열된다.
본 발명의 실시예에 따라서, 정류 다이오드들은 제 1 정류 다이오드, 제 2 정류 다이오드, 제 3 정류 다이오드, 및 제 4 정류 다이오드를 포함한다. 상기 제 1 정류 다이오드는 상기 제 2 정류 다이오드에 직렬로 연결된다. 상기 제 3 정류 다이오드는 상기 제 4 정류 다이오드에 직렬로 연결된다. 제 1 AC 노드는 제 1 정류 다이오드와 제 2 정류 다이오드 사이에서 정의되는 반면, 제 2 AC 노드는 제 3 정류 다이오드와 제 4 정류 다이오드 사이에서 정의된다. 상기 제 1 AC 노드 및 상기 제 2 AC 노드는 AC 전원 공급을 수신한다. 상기 제 1 AC 노드 및 상기 제 2 AC 노드에 수신된 AC 전원 공급은 상기 정류 다이오드들에 의해 직류(DC) 전원 공급으로 정류됨으로써, 적어도 하나의 LED 모듈을 구동시켜 발광시킨다.
본 발명의 실시예에 따라서, LED 모듈들은 제 1 LED 모듈, 제 2 LED 모듈, 제 3 LED 모듈, 및 제 4 LED 모듈을 포함한다. 상기 제 1 LED 모듈은 상기 제 3 LED 모듈과 전기가 통하도록 연결되고, 상기 제 2 LED 모듈은 상기 제 4 LED 모듈, 상기 제 2 정류 다이오드, 및 상기 제 4 정류 다이오드와 전기가 통하도록 연결되고, 상기 제 3 LED 모듈은 상기 제 1 LED 모듈, 상기 제 1 정류 다이오드, 및 상기 제 3 정류 다이오드와 전기가 통하도록 연결된다.
본 발명의 실시예에 따라서, 적어도 하나의 하부 전도성 와이어 층, 적어도 하나의 상부 전도성 와이어 층, 및 적어도 하나의 중간 전도성 와이어 층은 기판 내에서 더 형성된다. 상기 중간 전도성 와이어 층은 상기 하부 전도성 와이어 층과 상기 상부 전도성 와이어 층 사이에 형성된다. 상기 상부 전도성 와이어 층은 제 1 상부 전도성 와이어, 제 2 상부 전도성 와이어, 제 3 상부 전도성 와이어, 및 제 4 상부 전도성 와이어를 포함한다. 상기 중간 전도성 와이어 층은 제 1 중간 전도성 와이어 및 제 2 중간 전도성 와이어를 포함한다. 상기 제 2 정류 다이오드 및 상기 제 3 정류 다이오드 각각은 상기 하부 전도성 와이어 층을 통하여 AC 전원 공급부에 연결된다. 상기 제 1 LED 모듈 및 상기 제 2 LED 모듈은, 상기 제 1 상부 전도성 와이어 및 상기 제 4 상부 전도성 와이어를 통하여, 상기 제 3 LED 모듈 및 상기 제 4 LED 모듈과 전기가 통하도록 연결된다. 상기 제 1 정류 다이오드 및 상기 제 3 정류 다이오드는, 상기 제 1 중간 전도성 와이어 및 상기 제 2 중간 전도성 와이어 각각을 통하여, 상기 제 2 정류 다이오드 및 상기 제 4 정류 다이오드와 전기가 통하도록 연결되고, 상기 제 2 LED 모듈 및 상기 제 3 LED 모듈은, 상기 제 2 상부 전도성 와이어 층 및 상기 제 3 상부 전도성 와이어 층 각각을 통하여, 상기 제 2 정류 다이오드 및 상기 제 4 정류 다이오드와, 그리고 상기 제 1 정류 다이오드 및 상기 제 3 정류 다이오드와 전기가 통하도록 더 연결된다.
본 발명의 실시예에 따라서, 정류 다이오드들 및 LED 모듈들은 기판 상의 동일한 캐비티에서 동시에 구성될 수 있거나, 상기 기판 상에서 직접 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라서, 기판의 물질은 저온-동시 소성 세라믹들(low-temperature cofired ceramics, LTCC)일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라서, LED들은 와이어 본딩(wire bonding) 또는 플립 칩 본딩(flip chip bonding)을 통하여 기판 상에 설치될 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 발광 장치에서, AC 전원 공급은 정류 다이오드들에 의해 정류된 후에 DC 전원 공급으로 출력됨으로써, LED 모듈들을 구동시켜 발광시킨다.
그 다음으로, 본 발명의 발광 장치에서, LED 모듈은 직렬 또는 병렬로 연결되는 복수의 LED들을 선택적으로 포함할 수 있어서, 발광 장치의 내전압은 종래의 발광 장치에 비해 개선되고, 양호한 페이로드가 이루어질 수 있다.
본 발명은 이하의 본원에서 주어진 상세한 설명으로부터 보다 완전하게 이해될 수 있을 것이고, 예시는 단지 설명을 위한 것일 뿐 본 발명에 한정되지 않으며, 도면에서:
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 발광 장치의 등가 회로 다이어그램;
도 1b는 도 1a의 발광 장치의 개략적인 구성도;
도 1c는 도 1a의 발광 장치의 개략적인 구성도;
도 2a는 도 1b의 발광 장치의 하부 전도성 와이어 층들의 개략적인 레이아웃 도면;
도 2b는 도 1b의 발광 장치의 중간 전도성 와이어 층들의 개략적인 레이아웃 도면;
도 2c는 도 1b의 발광 장치의 상부 전도성 와이어 층들의 개략적인 레이아웃 도면;
도 3a는 직렬로 연결된 LED들을 가진 도 1b의 발광 장치의 등가 회로 다이어그램;
도 3b는 병렬로 연결된 LED들을 가진 도 1b의 발광 장치의 등가 회로 다이어그램;
도 4a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치의 개략적인 구성도;
도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치의 개략적인 구성도;
도 5a는 도 4a의 발광 장치의 하부 전도성 와이어 층들의 개략적인 레이아웃 도면;
도 5b는 도 4a의 발광 장치의 중간 전도성 와이어 층들의 개략적인 레이아웃 도면;
도 5c는 도 4a의 발광 장치의 상부 전도성 와이어 층들의 개략적인 레이아웃 도면;
도 6a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치의 개략적인 구성도; 및
도 6b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치의 개략적인 구성도이다.
본 발명의 상세한 특징 및 이점은 다음의 실시예를 통하여 이하에서 더 상세하게 기술되고, 발명의 상세한 설명의 내용은 기술 분야의 기술자가 본원의 기술적인 내용을 이해함에 따라서 본원을 실시하기에 충분하다. 명세서, 청구항 및 도면의 내용에 기반하여, 기술 분야의 당업자는 본원의 관련 목적 및 이점을 손쉽게 이해할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 발광 장치의 등가 회로 다이어그램이고, 도 1b는 도 1a의 발광 장치의 개략적인 구성도이고, 여기에서, 발광 장치(10)는 AC 전원 공급에 적합하고 정류된 AC 전원 공급(즉, DC 전원 공급)에 의해 구동되어 광을 발광한다. 도면에서 간단하게 나타내기 위해 일부 소자 와이어들의 특징은 도 1b에서 생략되고, 본 발명의 발광 장치(10)의 상세한 연결 및 특징은 도 2a 내지 2c를 참조하여 상세하게 기술된다.
발광 장치(10)는 기판(102)을 포함하고, 기판(102)의 물질은 LTCC, 실리콘, HTCC Al2O3, 또는 신뢰가능한 절연 물질을 가진 다른 금속 물질일 수 있다. 기판(102)은 그의 표면 상에 개방된 복수의 캐비티를 가지고, 상기 캐비티는 제 1 캐비티(201), 제 2 캐비티(202), 및 제 3 캐비티(203)를 포함한다. 제 1 캐비티(201), 제 2 캐비티(202), 및 제 3 캐비티(203)는 서로 분리되고, 제 2 캐비티(202)는 제 1 캐비티(201)와 제 3 캐비티(203) 사이에 형성된다. 이 실시예에서, 제 1 캐비티(201) 및 제 3 캐비티(203)는 제 1 구성 영역으로 정의되고, 제 2 캐비티(202)는 제 2 구성 영역으로 정의됨으로써, 제 1 구성 영역은 정류 다이오드들을 수용하는데 사용되고, 제 2 구성 영역은 LED 모듈들을 수용하는데 사용된다.
제 1 정류 다이오드(104a), 제 2 정류 다이오드(104b), 제 3 정류 다이오드(104c) 및 제 4 정류 다이오드(104d)는 제 1 캐비티(201) 및 제 3 캐비티(203)에 배치된다. 본 발명의 실시예들에 따라서, 제 1 정류 다이오드(104a), 제 2 정류 다이오드(104b), 제 3 정류 다이오드(104c), 및 제 4 정류 다이오드(104d)는 제 1 캐비티(201) 및 제 3 캐비티(203)에 고르게 배치될 수 있다. 즉, 제 2 정류 다이오드(104b) 및 제 4 정류 다이오드(104d)는 제 1 캐비티(201)에 위치될 수 있고, 제 1 정류 다이오드(104a) 및 제 3 정류 다이오드(104c)는 제 3 캐비티(203)에 위치될 수 있다.
제 1 캐비티(201)는 그 위에 돌출된 돌출부(201c)를 더 포함한다. 돌출부(201c)는 제 1 캐비티(201)를 2 개의 서브-캐비티들(201a 및 201b)로 분할하기 위해 사용되고, 그 결과, 서브-캐비티들(201a 및 201b)은 제 4 정류 다이오드(104d) 및 제 2 정류 다이오드(104b) 각각을 수용하기 위해 사용된다. 이 실시예에서, 제 1 캐비티(201), 제 2 캐비티(202), 제 3 캐비티(203), 및 서브-캐비티들(201a 및 201b)은 기판(102) 상에서 식각 공정을 통해 형성될 수 있고, 즉, 돌출부(201c)는 서브-캐비티들(201a 및 201b)의 식각 단계를 통해 자연스럽게 형성되고, 이러한 물질은 기판(102)의 물질, 예를 들면, LTCC와 같은 절연 물질과 같다. 본 발명의 다른 실시예들에서, 캐비티들은 또한 공정의 복잡성을 낮추기 위해 기판(102) 상에서 절연 부분들(또는 절연 벽들로 언급됨)을 구성함으로써 형성될 수 있다(이하에서 상세하게 기술됨). 전도성 와이어(28)는 제 2 정류 다이오드(104b) 및 제 4 정류 다이오드(104d)에 전기적으로 연결되고, 돌출부(201c)를 관통함으로써, 도 2a 내지 2c의 전도성 와이어들에 연결된다. 본원에서, 발광 장치(10)가 고전압 입력 전원 공급부에 전기적으로 연결될 시에, 돌출부(201c)는 내전압부로 고려될 수 있고, 제 2 정류 다이오드(104b) 및 제 4 정류 다이오드(104d)를 분리시키는데 사용되고, 이로써, 본 발명의 발광 장치(10)는 고내압 성능(high voltage withstand capability)을 가질 수 있다.
제 2 캐비티(202)는 상기 제 2 캐비티에서 제 1 LED 모듈(106a), 제 2 LED 모듈(106b), 제 3 LED 모듈(106c), 및 제 4 LED 모듈(106d)을 가진다. 제 1 LED 모듈(106a), 제 2 LED 모듈(106b), 제 3 LED 모듈(106c), 및 제 4 LED 모듈(106d)은 복수의 LED들에 의해 형성된다. LED들은 와이어 본딩 또는 플립 칩 본딩을 통하여 기판(102) 상에서 설치될 수 있다. 이로써, 본 발명의 발광 장치(10)에서, 다음 패키징 공정(packaging process)에서, 패키지 수지(package resin)(예를 들면, 에폭시 수지)는 정류 다이오드들 및 LED들의 전체 패키징 구조를 완성시키기 위해, 제 1 캐비티(201), 제 2 캐비티(202), 및 제 3 캐비티(203)에 충전된다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 제 2 캐비티(202)는 LED 모듈들을 각각 수용하기 위해 복수의 서브-캐비티들을 더 형성할 수 있다. 이 실시예에서, 4 개의 캐비티들, 5 개의 캐비티들, 또는 그 이상의 캐비티들의 구조는 형성될 수 있다.
특히, 이해하여야 하는 바와 같이, 본 발명의 발광 장치(10)는 제 2 캐비티(202)에서 4 개의 LED 모듈들(제 1 LED 모듈(106a), 제 2 LED 모듈(106b), 제 3 LED 모듈(106c), 및 제 4 LED 모듈(106d)을 포함함)을 포함하고, LED 모듈들은 실실예에서 설명된 바와 같이, 매트릭스로 제 2 캐비티(202)에 배치된다. LED 모듈들의 수는 4 개일 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니고, 설계자가 실제 발광 장치의 내전압 사양에 따라서 개수를 설계할 수 있고, LED 모듈들의 수는 본 발명의 권리 범위를 제한하기 위해 사용되지 않는다.
그 다음으로, 실시예에서, 돌출부(201c)의 제조 공정을 간단하게 하기 위해서, 도 1c는 도 1a의 발광 장치의 또 다른 실시예를 도시한다. 도 1c에 도시된 바와 같이, 돌출부(201c)를 대체하기 위해서, 발광 장치(10)는 정류 다이오드들 및 전기 접촉부(110)를 분리하는 적어도 하나의 절연 부분(108)을 포함할 수 있다. 이 구조에서, 전도성 와이어(28)는 절연 부분(108)에 의해 갈라지게 되어, 절연 부분(108)의 상부 위를 가로질러 가고 제 2 정류 다이오드(104b) 및 제 4 정류 다이오드(104d)와 전기 접촉부(110)를 연결시킨다. 이와 유사하게, 제 1 정류 다이오드(104a) 및 제 3 정류 다이오드(104c)도 절연 부분(108)에 의해 분리되어, 전기 접촉부(110)에 전기적으로 연결된다. 절연 부분(108)의 물질은 실리카(silica)(SiO2) 글라스(glass)일 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 그러므로, 이 실시예에 따른 발광 장치(10)에서, 도 1b의 돌출부(201c)는 추가로 구성된 절연 부분(108)으로 대체될 수 있어서, 발광 장치는 내전압 효과를 가지고, 공정 복잡성은 감소된다.
도 2a 내지 2c는 도 1b의 발명의 발광 장치의 층들의 전도성 와이어들의 개략적인 레이아웃 도면이다. 도 2a 내지 2c의 전도성 와이어들은 기판(102)의 하부와 캐비티들 사이의 블록들(blocks)에서 위치되고, 즉, 전도성 와이어들은 기판(102)의 몸체에서 매립된다. 특히, 와이어들은 도 2a에서 기판(102)의 몸체의 하부 층에 위치되고, 와이어들은 도 2c에서 기판(102)의 몸체의 상부 층에 위치되고, 와이어들은 도 2b에서 기판(102)의 몸체의 중간 층에 위치되고, 즉, 하부 층과 상부 층 사이에 위치된다. 제 1 비아(30a), 제 2 비아(30b), 제 3 비아(30c), 및 제 4 비아(30d)는 하부 층, 중간 층 및 상부 층을 관통함으로써, 기판(102)의 몸체의 층들에서 와이어들은 전기적으로 서로 연결되고, 제 1 비아(30a)는 제 2 정류 다이오드(104b) 및 제 4 정류 다이오드(104d)를 전기적으로 연결시키기 위해 사용되고, 제 2 비아(30b)는 제 1 LED 모듈(106a) 및 제 4 LED 모듈(106d)을 전기적으로 연결시키기 위해 사용되고, 제 3 비아(30c) 및 제 4 비아(30d)는 제 3 정류 다이오드(104c) 및 제 1 정류 다이오드(104a) 각각을 전기적으로 연결시키기 위해 사용된다.
도 3a 및 3b를 함께 참조하면, 제 1 AC 노드(20)는 제 1 정류 다이오드(104a)와 제 2 정류 다이오드(104b) 사이에 배치되고, 제 2 AC 노드(22)는 제 3 정류 다이오드(104c)와 제 4 정류 다이오드(104d) 사이에 배치되고, 제 1 AC 노드(20) 및 제 2 AC 노드(22)는 AC 전원 공급에 맞도록 사용된다(즉, 도 3a 및 3b의 AC1 및 AC2). AC 전원 공급은 110 V 또는 220 V일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. AC 전원 공급이 양의 절반 주기(positive half cycle)를 형성할 시에, 제 1 정류 다이오드(104a), 제 1 LED 모듈(106a), 제 2 LED 모듈(106b), 제 3 LED 모듈(106c), 제 4 LED 모듈(106d), 및 제 4 정류 다이오드(104d)는 제 1 전도성 경로를 형성한다. AC 전원 공급이 음의 절반 주기를 형성할 시에, 제 2 정류 다이오드(104b), 제 1 LED 모듈(106a), 제 2 LED 모듈(106b), 제 3 LED 모듈(106c), 제 4 LED 모듈(106d), 및 제 3 정류 다이오드(104c)는 제 2 전도성 경로를 형성한다.
다음으로, 도 2b 및 2c에 도시된 바와 같이, 중간 층에 위치한 제 1 중간 전도성 와이어 층(24a)은 제 4 비아(30d)를 통하여 제 1 정류 다이오드(104a) 및 제 2 정류 다이오드(104b)를 연결시키고, 제 2 중간 전도성 와이어 층(24b)은 제 3 비아(30c)를 통하여 제 3 정류 다이오드(104c) 및 제 4 정류 다이오드(104d)를 연결시킨다.
상부 층에 위치한 제 1 상부 전도성 와이어 층(26a), 제 2 상부 전도성 와이어 층(26b), 제 3 상부 전도성 와이어 층(26c), 및 제 4 상부 전도성 와이어 층(26d)은 LED 모듈들을 연결시키기 위해 사용된다. 특히, 제 1 상부 전도성 와이어 층(26a)은 제 1 LED 모듈(106a) 및 제 3 LED 모듈(106c)을 연결시키고, 제 2 상부 전도성 와이어 층(26b)은 제 2 LED 모듈(106b), 제 2 정류 다이오드(104b), 및 제 4 정류 다이오드(104d)를 연결시키고, 제 3 상부 전도성 와이어 층(26c)은 제 3 LED 모듈(106c), 제 1 정류 다이오드(104a), 및 제 3 정류 다이오드(104c)를 연결시키고, 제 4 상부 전도성 와이어 층(26d)은 제 2 LED 모듈(106b) 및 제 4 LED 모듈(106d)을 연결시킨다.
본 발명의 실시예들에 따라서, 제 1 정류 다이오드(104a)는 제 2 정류 다이오드(104b)와 직렬로 연결되고, 제 3 정류 다이오드(104c)는 제 4 정류 다이오드(104d)와 직렬로 연결된다.
그러므로, 도 3a 및 3b는 도 1b의 발광 장치의 등가 회로 다이어그램이고, 제 1 정류 다이오드(104a), 제 2 정류 다이오드(104b), 제 3 정류 다이오드(104c), 및 제 4 정류 다이오드(104d)는 AC 전원 공급을 DC 전원 공급으로 정류하기 위해 사용됨으로써, 제 1 정류 다이오드(104a)와 제 4 정류 다이오드(104d) 사이의 LED 모듈들, 및 제 2 정류 다이오드(104b) 및 제 3 정류 다이오드(104c) 사이의 LED 모듈들을 구동시켜 발광시킨다. 각각의 LED 모듈(제 1 LED 모듈(106a), 제 2 LED 모듈(106b), 제 3 LED 모듈(106c), 및 제 4 LED 모듈(106d))은 복수의 LED들(301)을 포함하고, LED들(301)은 직렬(도 3a에 도시됨) 또는 병렬(도 3b에 도시됨)로 서로 선택적으로 연결될 수 있다.
제 1 LED 모듈(106a), the 제 2 LED 모듈(106b), the 제 3 LED 모듈(106c), 및 제 4 LED 모듈(106d)의 LED들(301)은 직렬로 또는 병렬로 연속적으로 전기적으로 연결되는 것에 제한되지 않는다. 본 발명의 실시예에 따라서, LED들(301)은 부분적으로 병렬로 연결될 수도 있고, 부분적으로 직렬로 연결될 수 있어서, 제조시에 발광 장치의 유연성의 이점을 용이하게 한다. 그 다음으로, 각각의 LED 모듈이 20 내지 30 개의 LED들(301)을 포함하고, 각각의 LED(301)가 3 V보다 높은 역 바이어스 전압을 견디기 위해 사용될 시에, 본 발명의 발광 장치(10)의 내전압은 90 V보다 높도록 효과적으로 증가될 수 있다. 이로써, 종래의 조명 장치들에 비해, 발광 장치(10)는 보다 높은 페이로드를 가지고, 이로 인해, 발광 장치의 회로의 제조 비용을 보이지 않게(invisibly) 감소시킨다.
도 4a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치의 개략적인 구성도이다. 발광 장치(10')는 기판(102), 제 1 정류 다이오드(104a), 제 2 정류 다이오드(104b), 제 3 정류 다이오드(104c), 제 4 정류 다이오드(104d), 제 1 LED 모듈(106a), 제 2 LED 모듈(106b), 제 3 LED 모듈(106c), 및 제 4 LED 모듈(106d)을 포함한다. 정류 다이오드들(제 1 정류 다이오드(104a), 제 2 정류 다이오드(104b), 제 3 정류 다이오드(104c), 및 제 4 정류 다이오드(104d)) 및 LED 모듈들(제 1 LED 모듈(106a), 제 2 LED 모듈(106b), 제 3 LED 모듈(106c), 및 제 4 LED 모듈(106d)) 사이의 전기 연결 관계 및 전도성 와이어들에 대해서는 도 5a 내지 5c가 함께 참조될 수 있고, 이때 도 5a 내지 5c는 이전의 실시예의 도 2a 내지 2c에 기술된 바와 동일하여, 여기에서는 반복 설명하지 않을 것이다. 단지 차이점으로는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치(10')에서, 정류 다이오드들 및 LED 모듈들이 기판(102) 상의 캐비티(204)에서 함께 구성되고, 절연 부분(108)에 의해 분리된다는 점이다. 이로써, 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 발광 장치(10')는 제 1 정류 다이오드(104a), 제 2 정류 다이오드(104b), 제 3 정류 다이오드(104c), 및 제 4 정류 다이오드(104d)를 통하여 AC 전원 공급을 DC 전원 공급으로 정류시킴으로써, 제 1 LED 모듈(106a), 제 2 LED 모듈(106b), 제 3 LED 모듈(106c), 및 제 4 LED 모듈(106d)을 구동시켜 발광시킨다.
그 다음으로, 정류 다이오드들 및 LED 모듈들은 기판(102) 상의 동일한 캐비티에 배치되는 것에 제한되지 않는다. 본 발명의 실시예에 따라서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 캐비티(204)는 정류 다이오드들 및 LED 모듈들을 각각 수용하기 위해 제 1 서브-캐비티(204a) 및 제 2 서브-캐비티(204b)로 분할될 수 있다. 즉, 이 실시예에서, 제 1 서브-캐비티(204a)는 제 1 정류 다이오드(104a), 제 2 정류 다이오드(104b), 제 3 정류 다이오드(104c) 및 제 4 정류 다이오드(104d)를 수용하기 위해 제 1 구성 영역으로 정의된다. 제 2 서브-캐비티(204b)는 제 1 LED 모듈(106a), 제 2 LED 모듈(106b), 제 3 LED 모듈(106c), 및 제 4 LED 모듈(106d)을 수용하기 위해 제 2 구성 영역으로 정의된다. 이러한 구성을 통하여, 제 1 정류 다이오드(104a), 제 2 정류 다이오드(104b), 제 3 정류 다이오드(104c), 및 제 4 정류 다이오드(104d)는 AC 전원 공급을 DC 전원 공급으로 정류하기 위해 사용됨으로써, 제 1 LED 모듈(106a), 제 2 LED 모듈(106b), 제 3 LED 모듈(106c), 및 제 4 LED 모듈(106d)을 구동시켜 발광시킨다.
도 4a 및 4b의 발광 장치들(10')은 전기 접촉부(110)에서 제 1 정류 다이오드(104a), 제 2 정류 다이오드(104b), 제 3 정류 다이오드(104c), 및 제 4 정류 다이오드(104d)를 분리시키기 위해 절연 부분(108)을 가지고, 연결 모드에 대해서는 도 1c가 참조될 수 있다. 실시예에서, 절연 부분(108)의 물질은 예를 들면, SiO2일 수 있다. 기판(102) 상에서 실행된 산화 공정이 기술 분야의 당업자에게 잘 알려진 기법으로, 발광 장치(10')의 제조 단계들은 간단해질 수 있고, 제조 비용도 더 감소될 수 있다.
이와 유사하게, 도 1b 내지 1c의 발광 장치(10)에서, 식각 단계를 통하여 기판(102) 상에서 형성된 캐비티들은 간단한 제조 단계들을 통하여 형성된 절연 부분(108)으로 대체될 수 있고, 개략도에 대해서는 도 6a 및 6b가 참조될 수 있다. 도 6a 및 6b의 실시예에서, 정류 다이오드들 및 LED 모듈들은 단지 복수의 절연 부분들(108)에 의해서만 분리되고, 이로써, 캐비티들을 형성하는 식각 단계는 생략되고, 본 발명의 목적은 달성될 수 있다.
나아가, 일반적으로, 정류 다이오드들에 의해 정류된 후 DC 출력은 일정한 DC 전압이 아니다. 그러므로, 또 다른 실시예에 따른 발광 장치에서, AC 전원 공급을 정류하여 안정한 DC를 발생하기 위해서, 하나 이상의 필터 회로들은 AC 전원 공급의 리플들(ripples)을 감소시키도록 구성될 수 있어서, 출력 전압은 매끄러워진다. 실시예에서, 전기 에너지를 저장할 수 있는 캐패시터는 필터 회로에서 정류 다이오드의 출력 말단부에 선택적으로 추가될 수 있고, 상기 캐패시터는 일반적으로, 필터 캐패시터 또는 평활 캐패시터(smoothing capacitor)라 하고, 전압 안정화 및 정류 후에 출력 전압을 안정화시킨다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 발광 장치에 따라서, AC 전원 공급은 정류 다이오드들을 통하여 DC 전원 공급으로 정류되고, LED들을 구동시켜 발광시킨다. 본 발명의 발광 장치에서, 정류 다이오드들 및 LED들은 전체 발광 장치의 내전압도(voltage withstand degree)를 개선시키기 위해, 기판 상의 서로 다른 캐비티들에 각각 배치된다.
그 다음으로, 본 발명의 발광 장치에서, LED들은 직렬 또는 병렬로 연결되는 것에 제한되지 않으며, 각각의 LED 모듈은 복수의 LED들을 포함할 수 있고, 이로써, 발광 장치의 내전압은 효과적으로 개선될 수 있다.
본 발명의 발광 장치에 따라서, 실제 적용에서, 설계자들은 캐비티들의 제조 단계를 선택적으로 생략하고, 절연 벽에 의해 분리되는 기판 상의 정류 다이오드들 및 LED 모듈들을 직접 배치시킬 수 있다. 상기와 같은 방법은 본 발명의 목적을 이룰 수 있지만, 그러나, 이 유형의 실시예들에서, 발광 장치가 다음의 패키징 단계에 들어갈 시에, 다른 특정 제조 단계들은 패키지의 패키징을 완성하기 위해 요구된다.

Claims (19)

  1. 기판으로서, 상기 기판 상에서 형성된 제 1 캐비티, 제 2 캐비티, 및 제 3 캐비티를 가진 기판;
    상기 제 1 캐비티 및 상기 제 3 캐비티에 배치된 복수의 정류 다이오드들; 및
    상기 제 2 캐비티에 배열된 적어도 하나의 발광 다이오드(LED) 모듈
    을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 LED 모듈은 복수의 LED들을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED 모듈의 LED들은 직렬 또는 병렬로 선택적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 캐비티 및 상기 제 3 캐비티 중 하나는 복수의 서브-캐비티들을 더 포함하고,
    상기 복수의 서브-캐비티들 각각은 각각의 정류 다이오드를 수용하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 서브-캐비티들을 분리시키기 위해 돌출부들이 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    각각의 서브-캐비티는 2 개의 절연 부분들에 의해 서로 절연되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    각각의 절연 부분의 물질은 실리카(SiO2)인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    패키지 수지를 더 포함하고,
    상기 패키지 수지는 정류 다이오드들 및 LED 모듈을 패키지하기 위해 캐비티들에 충전되는 것(filled)을 특징으로 하는 발광 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판의 물질은 저온-동시 소성 세라믹들(LTCC)인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 정류 다이오드들은 제 1 정류 다이오드, 제 2 정류 다이오드, 제 3 정류 다이오드, 및 제 4 정류 다이오드를 포함하고,
    상기 제 1 정류 다이오드는 상기 제 2 정류 다이오드에 직렬로 연결되고,
    상기 제 3 정류 다이오드는 상기 제 4 정류 다이오드에 직렬로 연결되고,
    상기 제 1 정류 다이오드와 상기 제 2 정류 다이오드 사이에는 제 1 교류(AC) 노드가 정의되고,
    상기 제 3 정류 다이오드와 상기 제 4 정류 다이오드 사이에는 제 2 AC 노드가 정의되고,
    상기 제 1 AC 노드 및 상기 제 2 AC 노드에서 수신된 AC 전원 공급은 상기 정류 다이오드들에 의해 직류(DC) 전원 공급으로 정류됨으로써, 적어도 하나의 LED 모듈을 구동시켜 발광시키는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 LED 모듈은 제 1 LED 모듈, 제 2 LED 모듈, 제 3 LED 모듈, 및 제 4 LED 모듈을 포함하고,
    상기 제 1 LED 모듈은 상기 제 3 LED 모듈과 전기가 통하도록 연결되고,
    상기 제 2 LED 모듈은 상기 제 4 LED 모듈, 상기 제 2 정류 다이오드, 및 상기 제 4 정류 다이오드와 전기가 통하도록 연결되고,
    상기 제 3 LED 모듈은 상기 제 1 LED 모듈, 상기 제 1 정류 다이오드, 및 상기 제 3 정류 다이오드와 전기가 통하도록 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 기판 내에서는 적어도 하나의 하부 전도성 와이어 층, 적어도 하나의 상부 전도성 와이어 층, 및 적어도 하나의 중간 전도성 와이어 층이 형성되고,
    상기 중간 전도성 와이어 층은 상기 하부 전도성 와이어 층과 상기 상부 전도성 와이어 층 사이에 형성되고,
    상기 상부 전도성 와이어 층은 제 1 상부 전도성 와이어, 제 2 상부 전도성 와이어, 제 3 상부 전도성 와이어, 및 제 4 상부 전도성 와이어를 포함하고,
    상기 중간 전도성 와이어 층은 제 1 중간 전도성 와이어 및 제 2 중간 전도성 와이어를 포함하고,
    상기 제 2 정류 다이오드 및 상기 제 3 정류 다이오드 각각은 상기 하부 전도성 와이어 층을 통하여 AC 전원 공급부에 연결되고,
    상기 제 1 LED 모듈 및 상기 제 2 LED 모듈은, 상기 제 1 상부 전도성 와이어 및 상기 제 4 상부 전도성 와이어 각각을 통하여, 상기 제 3 LED 모듈 및 상기 제 4 LED 모듈과 전기가 통하도록 연결되고,
    상기 제 1 정류 다이오드 및 상기 제 3 정류 다이오드는, 상기 제 1 중간 전도성 와이어 및 상기 제 2 중간 전도성 와이어를 통하여, 상기 제 2 정류 다이오드 및 상기 제 4 정류 다이오드와 전기가 통하도록 연결되고, 그리고
    상기 제 2 LED 모듈 및 상기 제 3 LED 모듈은, 상기 제 2 상부 전도성 와이어 및 상기 제 3 상부 전도성 와이어를 통하여, 상기 제 2 정류 다이오드 및 상기 제 4 정류 다이오드와, 그리고 상기 제 1 정류 다이오드 및 상기 제 3 정류 다이오드와 전기가 통하도록 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  12. 기판으로서, 상기 기판 상에서 형성된 캐비티를 가진 기판;
    상기 캐비티에 배치된 제 1 정류 다이오드, 제 2 정류 다이오드, 제 3 정류 다이오드, 및 제 4 정류 다이오드; 및
    상기 캐비티에 배치되고 복수의 LED들을 포함한 적어도 하나의 발광 다이오드(LED) 모듈
    을 포함하고,
    상기 제 1 정류 다이오드와 상기 제 2 정류 다이오드 사이에서는 제 1 교류(AC) 노드가 정의되고,
    상기 제 3 정류 다이오드와 상기 제 4 정류 다이오드 사이에서는 제 2 AC 노드가 정의되고,
    상기 제 1 AC 노드 및 상기 제 2 AC 노드에서 수신된 AC 전원 공급은 정류 다이오드들에 의해 직류(DC) 전원 공급으로 정류됨으로써, 적어도 하나의 LED 모듈을 구동시켜 발광시키는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 캐비티는 적어도 하나의 절연 부분을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 절연 부분은 상기 적어도 하나의 LED 모듈로부터 상기 정류 다이오드들을 전기적으로 절연시키는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 절연 부분의 물질은 실리카(SiO2)인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 캐비티는, 상기 제 1 정류 다이오드, 상기 제 2 정류 다이오드, 상기 제 3 정류 다이오드 및 상기 제 4 정류 다이오드를 수용하는 제 1 서브-캐비티, 및 상기 적어도 하나의 LED 모듈을 수용하는 제 2 서브-캐비티를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 서브-캐비티는 절연 부분을 더 포함하고,
    상기 절연 부분은 상기 제 2 정류 다이오드 및 상기 제 4 정류 다이오드로부터 상기 제 1 정류 다이오드 및 상기 제 3 정류 다이오드를 전기적으로 절연시키는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  17. 제 12 항에 있어서,
    복수의 LED 모듈들을 더 포함하고,
    각각의 LED 모듈은 복수의 LED들을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 LED 모듈들은 제 1 LED 모듈, 제 2 LED 모듈, 제 3 LED 모듈, 및 제 4 LED 모듈을 포함하고,
    상기 제 1 LED 모듈은 상기 제 3 LED 모듈과 전기가 통하도록 연결되고,
    상기 제 2 LED 모듈은 상기 제 4 LED 모듈과 전기가 통하도록 연결되고,
    상기 제 2 정류 다이오드, 상기 제 4 정류 다이오드, 및 상기 제 3 LED 모듈은 상기 제 1 LED 모듈, 상기 제 1 정류 다이오드, 및 상기 제 3 정류 다이오드와 전기가 통하도록 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 기판 내에서는 적어도 하나의 하부 전도성 와이어 층, 적어도 하나의 상부 전도성 와이어 층, 및 적어도 하나의 중간 전도성 와이어 층이 형성되고,
    상기 중간 전도성 와이어 층은 상기 하부 전도성 와이어 층과 상기 상부 전도성 와이어 층 사이에 형성되고,
    상기 상부 전도성 와이어 층은 제 1 상부 전도성 와이어, 제 2 상부 전도성 와이어, 제 3 상부 전도성 와이어, 및 제 4 상부 전도성 와이어를 포함하고,
    상기 중간 전도성 와이어 층은 제 1 중간 전도성 와이어 및 제 2 중간 전도성 와이어를 포함하고,
    상기 제 2 정류 다이오드 및 상기 제 3 정류 다이오드는 상기 하부 전도성 와이어 층을 통하여 AC 전원 공급부에 연결되고,
    상기 제 1 LED 모듈 및 상기 제 2 LED 모듈은, 상기 제 1 상부 전도성 와이어 및 상기 제 4 상부 전도성 와이어를 통하여, 상기 제 3 LED 모듈 및 상기 제 4 LED 모듈과 전기가 통하도록 연결되고,
    상기 제 1 정류 다이오드 및 상기 제 3 정류 다이오드는, 상기 제 1 중간 전도성 와이어 및 상기 제 2 중간 전도성 와이어를 통하여, 상기 제 2 정류 다이오드 및 상기 제 4 정류 다이오드와 전기가 통하도록 연결되고,
    상기 제 2 LED 모듈 및 상기 제 3 LED 모듈은, 상기 제 2 상부 전도성 와이어 및 상기 제 3 상부 전도성 와이어 각각을 통하여, 상기 제 2 정류 다이오드 및 상기 제 4 정류 다이오드와, 그리고 상기 제 1 정류 다이오드 및 상기 제 3 정류 다이오드와 전기가 통하도록 더 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
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