KR20140100049A - 발광 모듈 - Google Patents

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Abstract

실시예의 발광 모듈은 외부 구동 전압의 레벨에 따라 순차적으로 점멸하고, 서로 직렬 연결된 복수의 발광 소자 패키지를 포함하고, 복수의 발광 소자 패키지 각각은 적어도 하나의 발광 소자를 포함하는 발광 셀 및 발광 셀의 점멸을 제어하는 점멸 제어부를 포함한다.

Description

발광 모듈{Light Emitting Module}
실시예는 발광 모듈에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED:Light Emitting Diode)는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기를 적외선 또는 빛으로 변환시켜서 신호를 주고 받거나, 광원으로 사용되는 반도체 소자의 일종이다.
Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체(group Ⅲ-Ⅴ nitride semiconductor)는 물리적 및 화학적 특성으로 인해 발광 다이오드(LED) 또는 레이저 다이오드(LD:Laser Diode) 등 발광소자의 핵심 소재로 각광을 받고 있다.
이러한 발광 다이오드는 백열등과 형광등 등의 기존 조명기구에 사용되는 수은(Hg)과 같은 환경 유해물질이 포함되어 있지 않아 우수한 친환경성을 가지며, 긴 수명과 저전력 소비특성 등과 같은 장점이 있기 때문에 기존의 광원들을 대체하고 있다.
일반적으로 발광 모듈은 발광 소자 패키지를 포함하며, 발광 소자 패키지는 LED와 같은 발광 소자를 포함하며, 발광 소자는 구동 집적회로(IC:Integrated Circuit)에 의해 구동된다. 이때, 발광 소자는 발광 소자 패키지의 내부에 배치되는 반면, 구동 IC는 발광 소자 패키지의 외부에 배치된다. 이와 같이, 구동 IC가 발광 소자 패키지의 내부가 아니라 외부에 배치됨으로 인해, 구동 IC의 설치를 위한 공간의 확보가 필요하여, 발광 모듈 설계의 다양화에 제약이 따른다.
또한, 기존의 고 전압용 발광 모듈은 직렬 연결된 복수의 발광 소자, 각 발광 소자의 점등과 소등을 제어하는 스위칭 소자 및 스위칭 소자의 스위칭을 제어하는 하나의 구동 IC를 포함한다. 이때, 구동 IC는 외부로부터 주어지는 교류 형태의 구동 전압의 레벨에 따라 스위칭 소자의 스위칭을 제어하여 복수의 발광 소자를 순차적으로 점등시키거나 소등시킨다. 이와 같이, 하나의 구동 IC가 모든 발광 소자의 구동을 제어할 경우, 구동 IC는 최대 600볼트(V)의 내압을 견디도록 설계되어야 한다. 이와 같이 구동 IC의 내압이 높을 경우 제작 비용이 상승하게 되는 문제점이 있다.
또한, 기존의 발광 모듈은 외부로부터 유입된 정전기에 의한 LED의 정전 방전을 방지하기 위해 별도의 제너 다이오드를 발광 소자와 함께 포함한다. 그러나 제너 다이오드는 값이 비싸고, 제너 다이오드를 실장하는 공정들의 추가로 인해 발광 모듈의 제조 공정 수가 증가하고 이로 인해 제조 비용이 상승한다.
실시예는 단위 발광 소자 패키지에 적어도 하나의 발광 소자와 점멸 제어부를 함께 내장한 발광 모듈을 제공한다.
실시예의 발광 모듈은, 외부 구동 전압의 레벨에 따라 순차적으로 점멸하고, 서로 직렬 연결된 복수의 발광 소자 패키지를 포함하고, 상기 복수의 발광 소자 패키지 각각은 적어도 하나의 발광 소자를 포함하는 발광 셀; 및 상기 발광 셀의 점멸을 제어하는 점멸 제어부를 포함한다.
상기 복수의 발광 소자 패키지 각각에서, 상기 점멸 제어부는 상기 발광 셀에 흐르는 전류를 제어하는 전류 제어 IC를 포함할 수 있다.
상기 복수의 발광 소자 패키지 중 적어도 어느 하나의 발광 소자 패키지에서, 상기 발광 셀은 상기 점멸 제어부와 병렬 연결될 수 있다. 상기 복수 발광 소자 패키지 중 다른 어느 하나의 발광 소자 패키지에서, 상기 발광 셀은 상기 점멸 제어부와 직렬 연결될 수 있다.
상기 어느 하나의 발광 소자 패키지는 상기 점멸 제어부와 병렬 연결된 전류 제한 저항을 더 포함할 수 있다.
발광 모듈은 교류 형태의 상기 외부 구동 전압을 정류하고, 상기 정류된 외부 구동 전압을 상기 복수의 발광 소자 패키지에 공급하는 정류부를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 발광 소자 패키지 각각은 제1 및 제2 리드 프레임; 상기 제1 및 제2 리드 프레임 위에 배치되어 캐비티를 형성하는 하우징; 및 상기 발광 소자와 상기 점멸 제어부를 덮으면서 상기 캐비티 내부에 매립된 몰딩 부재를 더 포함하고, 상기 발광 소자는 상기 캐비티 내에서 상기 제1 리드 프레임 위에 배치되고, 상기 점멸 제어부는 상기 캐비티 내에서 상기 제2 리드 프레임 위에 배치될 수 있다.
상기 캐비티를 형성하는 상기 하우징의 내측면은 경사질 수 있다.
상기 복수의 발광 소자 패키지 각각은 기판; 및 상기 기판 위에 배치된 상기 발광 소자를 덮으면서 배치된 몰딩 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 기판은 금속층; 상기 금속층 위에 배치된 절연층; 및 상기 절연층의 위에 배치되고, 상기 발광 소자와 전기적으로 연결된 배선층을 포함할 수 있다.
다른 실시예에 의한 발광 모듈은, 서로 직렬 연결된 제1 내지 제M(여기서, M은 2이상의 양의 정수) 발광 셀; 및 상기 제1 내지 제M 발광 셀 각각의 점멸을 제어하며, 서로 직렬 연결된 제1 내지 제M 점멸 제어부를 포함하고, 상기 제1 내지 제M 점멸 제어부는 외부 구동 전압의 레벨에 따라 상기 제1 내지 제M 발광 셀을 순차적으로 점등시키거나 소등시키고, 상기 제1 내지 제M 발광 셀과 대응하는 상기 제1 내지 제M 점멸 제어부는 단위 발광 소자 패키지화된다.
상기 제1 내지 제M 점멸 제어부는 상기 제1 내지 제M 발광 셀의 각각의 전류 흐름을 상기 외부 구동 전압의 레벨에 따라 제어한다.
실시예에 따른 발광 모듈은 발광 소자 패키지의 각 발광 소자를 구동하는 점멸 제어부에 해당하는 구동 IC를 발광 소자 패키지의 내부가 아니라 외부에 배치하는 기존의 발광 모듈과 달리, 발광 셀과 점멸 제어부를 모두 단일 발광 소자 패키지의 내부에 배치하기 때문에, 발광 모듈에서 점멸 제어부의 설치를 위한 공간을 별도로 확보할 필요가 없어 발광 모듈 설계의 다양화를 도모할 수 있고, 하나의 구동 IC에 의해 모든 발광 소자들의 점멸을 제어하는 기존의 발광 모듈과 달리, 각 발광 셀별로 점멸 제어부를 배치하여 하나의 발광 셀의 점멸을 하나의 점멸 제어부에 의해 제어하기 때문에, 각 점멸 제어부의 내압을 높게 설계할 필요성을 제거하여 제조 비용을 절감시키고 설계를 용이하게 하며 회로 효율을 개선시킬 수 있고, 별도의 제너 다이오드를 요구하는 기존의 발광 모듈과 달리, 점멸 제어부가 기존의 제너 다이오드의 역할을 수행하도록 함으로 값비싼 제너 다이오드가 필요하지 않아 공정을 단순하게 하고 제작 비용을 절감시키고, 제너 다이오드가 위치한 영역에 점멸 제어부를 배치함으로써 발광 소자 패키지 내에서 점멸 제어부를 위한 별도의 공간을 요구하지도 않는다.
도 1은 실시예에 의한 발광 모듈의 회로도를 나타낸다.
도 2a는 실시예에 의한 도 1에 도시된 제k 점멸 제어부의 회로도를 나타내고, 도 2b는 도 2a에 예시된 제k 점멸 제어부의 양단에 걸리는 전압 및 제k 점멸 제어부를 흐르는 전류의 특성 그래프를 나타낸다.
도 3은 제1 내지 제4 점멸 제어부의 전압과 전류 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4 (a)는 정류부에서 정류된 전압을 나타내는 그래프이고, 도 4 (b)는 발광 모듈에 흐르는 전류를 나타내는 그래프이다.
도 5a 내지 도 5d는 제1 내지 제4 발광 셀이 순차적으로 점등되는 모습을 나타낸다.
도 6은 실시예에 의한 발광 소자 패키지의 평면도를 나타낸다.
도 7은 도 6의 7-7'선을 따라 절개한 단면도를 나타낸다.
도 8은 다른 실시예에 의한 발광 소자 패키지의 평면도를 나타낸다.
도 9는 도 8의 9-9'선을 따라 절개한 단면도를 나타낸다.
도 10은 도 7 및 도 9에 예시된 발광 소자의 단면도를 나타낸다.
도 11은 실시예에 따른 발광 모듈을 포함하는 조명장치의 일 실시예를 나타낸 분해 사시도이다.
도 12는 실시예에 따른 발광 모듈을 포함하는 표시장치의 일 실시예를 나타낸 분해 사시도이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 1은 실시예에 의한 발광 모듈의 회로도를 나타낸다.
도 1의 발광 모듈은 교류 전원(10), 퓨즈(20), 정류부(30) 및 제1 내지 제M 발광 소자 패키지(40-1 ~ 40-M)를 포함한다. 여기서, M은 2이상의 양의 정수이다. 이하, 설명의 편의상 M=4인 것으로 가정하여 설명하지만, M이 4보다 크거나 작은 경우에도 실시예는 적용될 수 있음은 물론이다.
교류 전원(10)은 교류 형태의 외부 구동 전압을 공급한다. 이때, 외부 구동 전압은 실효치가 100 또는 200 볼트(V)이고, 50㎐ 내지 60㎐의 주파수를 가질 수 있다.
퓨즈(20)는 순간적으로 높은 외부 구동 전압으로부터 도 1의 발광 모듈을 보호하는 역할을 한다. 즉, 순간적으로 높은 외부 구동 전압이 들어올 때, 오픈되어 발광 모듈을 보호한다. 이를 위해, 퓨즈(20)는 교류 전원(10)과 정류부(30) 사이에 배치될 수 있다.
정류부(30)는 교류 전원(10)으로부터 제공되는 교류 형태의 외부 구동 전압(VAC)을 정류하여 맥류 신호로 변환하는 전파 다이오드 브릿지(bridge) 회로에 의해 구현될 수 있다. 전파 다이오드 브릿지 회로는 4개의 브릿지 다이오드(BD1, BD2, BD3, BD4)를 포함할 수 있다. 전파 다이오드 브릿지 회로는 일반적인 내용이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이때, 발광 모듈은 정류부(30)에서 정류된 외부 구동 전압을 평활화시켜 직류 신호로 변환하고, 변환된 직류 신호를 출력하는 평활부(미도시)를 더 포함할 수 도 있다. 평활부는 정류부(30)와 제1 내지 제M 발광 소자 패키지(40-1 ~ 40-M) 사이에 배치될 수도 있다.
편의상, 발광 모듈은 평활부를 포함하지 않고 정류부(30)에서 정류된 외부 구동 전압은 복수의 발광 소자 패키지(40-1 ~ 40-M)로 공급되는 것으로 설명하지만, 실시예는 이에 국한되지 않는다.
복수의 발광 소자 패키지(40-1 ~ 40-M)는 정류된 외부 구동 전압의 레벨에 따라 순차적으로 점등되거나 순차적으로 소등되며, 서로 직렬 연결되어 있다. 복수의 발광 소자 패키지(40-1 ~ 40-M) 각각은 점멸 제어부(42-1 ~ 42-M) 및 발광 셀(44-1 ~ 44-M)을 포함한다. 즉, 제1 발광 소자 패키지(40-1)는 제1 점멸 제어부(42-1) 및 제1 발광 셀(44-1)을 포함하고, 제2 발광 소자 패키지(40-2)는 제2 점멸 제어부(42-2) 및 제2 발광 셀(44-2)을 포함하고, 제3 발광 소자 패키지(40-3)는 제3 점멸 제어부(42-3) 및 제3 발광 셀(44-3)을 포함하고, 제4 발광 소자 패키지(40-4)는 제4 점멸 제어부(42-4) 및 제4 발광 셀(44-4)을 포함한다.
발광 소자 패키지(40-1 ~ 40-M) 각각(40-m)에서 제m 발광 셀(44-m)은 적어도 하나의 발광 소자(D)을 포함한다. 여기서, 1 ≤ m ≤ M 이다. 도 1의 경우 제m 발광 셀(44-m)은 복수의 발광 소자(D)을 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 실시예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 제m 발광 셀(44-m)은 하나의 발광 소자(D)만을 포함할 수도 있다. 발광 소자(D)는 예를 들면 발광 다이오드(LED) 형태일 수 있다. 발광 다이오드는 적색, 녹색, 청색 또는 백색의 유색 빛을 각각 발광하는 유색 발광 다이오드 및 자외선(UV:UltraViolet)을 발광하는 UV 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
복수의 발광 소자 패키지(40-1 ~ 40-M) 각각(40-m)에서 제m 점멸 제어부(42-m)는 제m 발광 셀(44-m)의 점멸을 제어한다. 제m 점멸 제어부(42-m)는 제m 발광 셀(44-m)에 흐르는 전류를 제어하는 전류 제어 집적 회로(IC)를 포함할 수 있다.
복수의 발광 소자 패키지(40-1 ~ 40-M) 중 적어도 어느 하나의 발광 소자 패키지에서, 발광 셀은 점멸 제어부와 병렬로 연결될 수 있다. 즉, 도 1에 예시된 발광 모듈의 제2 내지 제4 발광 소자 패키지(40-2 ~ 40-4)에서 제2 내지 제4 발광 셀(44-2 ~ 44-4)은 제2 내지 제4 점멸 제어부(42-2 ~ 42-4)와 각각 병렬로 연결되어 있다.
또한, 복수의 발광 소자 패키지(40-1 ~ 40-M) 중 다른 어느 하나의 발광 소자 패키지에서, 발광 셀은 점멸 제어부와 직렬로 연결될 수 있다. 즉, 도 1에 예시된 발광 모듈의 제1 발광 소자 패키지(40-1)에서 제1 발광 셀(44-1)은 제1 점멸 제어부(42-1)와 직렬로 연결되어 있다.
또한, 복수의 발광 소자 패키지(40-1 ~ 40-M) 중 어느 하나의 발광 소자 패키지는 점멸 제어부와 병렬 연결된 전류 제한 저항을 더 포함할 수 있다. 즉, 도 1에 예시된 제1 발광 소자 패키지(40-1)는 제1 점멸 제어부(42-1)와 병렬 연결된 전류 제한 저항(R1)을 더 포함할 수 있다.
도 1은 실시예의 발광 모듈의 예시에 불과하며, 실시예는 이러한 구성에 국한되지 않는다. 즉, 실시예의 발광 모듈이 복수의 발광 소자 패키지를 갖고, 각 발광 소자 패키지가 하나의 발광 셀과 그 발광 셀의 점멸을 제어하는 점멸 제어부를 포함하기만 하면, 발광 모듈은 어떠한 형태로든지 구현될 수 있다.
이하, 전술한 구성을 갖는 도 1에 예시된 발광 모듈의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다. 그러나, 이하에서 설명되는 발광 모듈의 동작 즉, 점멸 제어부의 동작은 예시에 불과하며 다양한 형태로 발광 셀의 발광 소자를 동작시킬 수 있음은 물론이다.
도 2a는 실시예에 의한 도 1에 도시된 제k 점멸 제어부(42-k)의 회로도를 나타내고, 도 2b는 도 2a에 예시된 제k 점멸 제어부(42-k)의 양단에 걸리는 전압(VkC) 및 제k 점멸 제어부(42-k)를 흐르는 전류(IkC)의 특성 그래프를 나타낸다. 여기서, 2 ≤ k ≤ M 이다.
도 2a에 예시된 제k 점멸 제어부(42-k)는 저항(R2), 스위칭 소자(50), 비교기(52), 기준 전압 발생부(54) 및 구동 신호 발생부(60)를 포함한다.
스위칭 소자(50)는 비교기(52)의 출력에 응답하여 턴 온되거나 턴 오프되는 스위칭 동작을 수행한다. 예를 들어, 도 2a에 예시된 바와 같이 스위칭 소자(50)는 전계 효과 트랜지스터(FET:Field Effect Transistor)의 형태로 구현될 수 있지만 이에 국한되지 않고 바이폴라 접합 트랜지스터의 형태로 구현될 수도 있다.
비교기(52)는 FET(50)의 소스(source)와 저항(R2) 사이의 전압과 기준 전압을 비교하고, 비교된 결과를 FET(52)의 게이트로 인가한다. 저항(R2)은 FET(50)의 소스와 제2 단자(42B) 사이에 연결된다.
기준 전압 발생부(54)는 제1 단자(42A)와 제2 단자(42B) 사이의 전압 강하를 이용하여 기준 전압을 발생한다. 여기서, 제k 발광 셀(44-k)에 포함된 발광 소자가 발광 다이오드로 구현될 경우, 제1 단자(42A)는 제k 발광 셀(44-k)에 포함된 서로 직렬 연결된 제1 내지 제N 발광 다이오드 중 제1 발광 다이오드의 양극에 연결되고, 제2 단자(42B)는 제N 발광 다이오드의 음극에 연결된다. 여기서, N은 1이상의 양의 정수이다.
구동 신호 발생부(60)는 논리부(62), 레벨 검출부(64) 및 비교기들(66, 68)을 포함한다. 레벨 검출부(64)는 제1 단자(42A)에 전압(VkC)의 하강 레벨 또는 상승 레벨을 검출하고, 검출된 결과를 논리부(62)로 출력한다. 비교기(66)는 제1 임계 전압(VTH)과 전압(VkC)을 비교하고, 비교된 결과를 논리부(62)로 출력한다. 비교기(68)는 제2 임계 전압(VTL)과 전압(VkC)을 비교하고, 비교된 결과를 논리부(62)로 출력한다. 제1 및 제2 임계 전압(VTH, VTL)은 발광 소자(D)의 순방향 전압 강하에 가장 근사한 전압이다.
전술한 구성을 갖는 제k 점멸 제어부(42-k)는 다음과 같이 동작한다.
도 2b를 참조하면, 제k 점멸 제어부(42-k)는 제k 발광 셀(44-k)의 양단에 걸리는 전압(Vk)에 따라 제k 발광 셀(44-k)을 통해 흐르는 전류를 제어한다. 제k-1 발광 셀(44-k-1)과 제k 발광 셀(44-k)이 직렬로 연결되어 있고, 제k 점멸 제어부(42-k)는 제k 발광 셀(44-k)에 병렬로 연결된다.
먼저, 정류부(30)에서 정류된 외부 구동 전압의 레벨이 상승하는 동안, 제k 점멸 제어부(42-k) 양단의 전압(VkC)이 개시(startup) 전압보다 커질 때, 제k 점멸 제어부(42-k)에 전류(IkC)가 흐르기 시작하면 제k 발광 셀(44-k)에 전류(IkL)가 흐르지 않게 된다(즉, IkL=0). 제k 점멸 제어부(42-k)에 흐르는 전류(IkC)가 증가하면 제k 점멸 제어부(42-k)는 전압 제어 전류원으로서 동작한다. 이때, 교류 전원(10)으로부터의 전류는 제k 점멸 제어부(42-k)와 제k-1 발광 셀(44-k-1)을 통해 흐른다.
제k 점멸 제어부(42-k)의 양단의 전압(VkC)이 드롭 아웃(dropout) 전압(VD)보다 크고 제2 임계 전압(VTL)보다 적을 때, 제k 점멸 제어부(42-k)에 흐르는 전류(IkC)는 소정 전류(IMAX)로 조절되어 제k 발광 셀(44-k)에 흐르는 전류(IkL)는 여전히 '0'이 된다.
만일, 제k 점멸 제어부(42-k)의 양단의 전압(VkC)이 제2 임계 전압(VTL)보다 클 때 제k 점멸 제어부(42-k)는 턴 오프되어, 교류 전원(10)으로부터의 전류는 제k 발광 셀(44-k)과 제k-1 발광 셀(44-k-1)을 통해 흐른다.
다음, 정류부(30)에서 정류된 외부 구동 전압의 레벨이 하강하는 동안, 제k 점멸 제어부(42-k) 양단의 전압(VkC)이 제1 임계 전압(VTH)보다 커질 때, 제k 점멸 제어부(42-k)는 턴 오프 상태를 유지하며, 교류 전원(10)으로부터의 전류는 제k 발광 셀(44-k)과 제k-1 발광 셀(44-k-1)을 통해 흐른다.
제k 점멸 제어부(42-k)의 양단의 전압(VkC)이 제1 임계 전압(VTH)보다 작고 드롭 아웃 전압(VD)보다 커질 때, 제k 점멸 제어부(42-k)는 턴 온되어 제k 발광 셀(44-k)에 전류(IkL)가 소정 전류(IMAX)로 흐르기 시작한 후 제k 발광 셀(44-k)에 전류(IkL)가 흐르지 않게 된다. 즉, 제k 발광 셀(44-k)에 흐르는 전류는 제k 점멸 제어부(42-k)로 바이패스되어, 교류 전원(10)으로부터의 전류는 제k 점멸 제어부(42-k)와 제k-1 발광 셀(44-k-1)을 통해 흐르게 된다
제k 점멸 제어부(42-k)의 양단의 전압(VkC)이 드롭 아웃 전압(VD)보다 작아질 때, 전압(VkC)의 레벨에 따라 전류(IkC)가 조절되고, 제k 발광 셀(44-k)에 전류(IkL)가 흐르지 않게 된다.
전술한 바와 같은 제k 점멸 제어부(42-k)의 동작을 토대로 도 1에 예시된 발광 모듈의 전체 동작을 살펴보면 다음과 같다.
도 3은 제1 내지 제4 점멸 제어부(42-1 ~ 42-4)의 전압(VmC)과 전류(imC) 특성을 나타내는 그래프이고, 도 4 (a)는 정류부(30)에서 정류된 외부 구동 전압을 나타내는 그래프이고, 도 4 (b)는 발광 모듈에 흐르는 전류(iLED)를 나타내는 그래프이다.
도 3 및 도 4 (b)에 예시된 바와 같이, 각 발광 셀(44-1 ~ 44-4)의 소정 전류(IMAX1, IMAX2, IMAX3, IMAX4)는 서로 다르고, 제1 임계 전압(VTH1, VTH2, VTH3, VTH4)은 서로 다르고, 제2 임계 전압(VTL1, VTL2, VTL3, VTL4)은 서로 다르다.
또한, 정류된 외부 구동 전압의 레벨이 상승하는 동안, 소정 전류(IMAX1, IMAX2, IMAX3, IMAX4) 중 가장 작은 소정 전류(IMAX1)가 흐르는 제1 점멸 제어부(42-1)가 턴 온되기 시작하고 먼저 턴 오프된다. 또한, 정류된 외부 구동 전압의 레벨이 하강하는 동안, 제1 임계 전압(VTH1, VTH2, VTH3, VTH4) 중 가장 큰 제1 임계 전압(VTH4)을 갖는 제4 점멸 제어부(42-4)가 먼저 턴 온된다.
도 5a 내지 도 5d는 제1 내지 제4 발광 셀(44-1 ~ 44-4)이 순차적으로 점등되는 모습을 나타낸다. 여기서, 발광 모듈에 흐르는 전류(iLED)는 화살표로 표기하였으며, 전류(iLED)가 흐르는 경로상에 위치한 발광 셀에 포함된 발광 소자(D)는 점등하고 그렇지 않은 발광 소자(D)는 소등된다.
즉, 0 ≤ t ≤ t1에서 도 5a에 예시된 바와 같이 제1 발광 셀(44-1)이 점등되고 제2 내지 제4 발광 셀(44-2 ~ 44-4)은 소등된다. 이때, 교류 전원(10)으로부터의 전류는 제2 내지 제4 발광 셀(44-2 ~ 44-4)을 통해 흐르지 않고, 제1 내지 제4 점멸 제어부(42-1 ~ 42-4)와 제1 발광 셀(44-1)을 통해 흐른다.
이후, t1 ≤ t ≤ t2에서 도 5b에 예시된 바와 같이 제1 및 제2 발광 셀(44-1, 44-2)이 점등되고 제3 및 제4 발광 셀(44-3, 44-4)은 소등된다. 이때, 교류 전원(10)으로부터의 전류는 제3 및 제4 발광 셀(44-3, 44-4)과 제2 점멸 제어부(42-2)를 통해 흐르지 않고, 제1, 제3 및 제4 점멸 제어부(42-1, 42-3, 42-4)와 제1 및 제2 발광 셀(44-1, 44-2)을 통해 흐른다.
이후, t2 ≤ t ≤ t3에서 도 5c에 예시된 바와 같이 제1 내지 제3 발광 셀(44-1 ~ 44-3)이 점등되고 제4 발광 셀(44-4)은 소등된다. 이때, 교류 전원(10)으로부터의 전류는 제4 발광 셀(44-4)과 제2 및 제3 점멸 제어부(42-2, 42-3)를 통해 흐르지 않고, 제1 및 제4 점멸 제어부(42-1, 42-4)와 제1 내지 제3 발광 셀(44-1, 44-2, 44-3)을 통해 흐른다.
이후, t3 ≤ t ≤ t4에서 도 5d에 예시된 바와 같이 제1 내지 제4 발광 셀(44-4)이 모두 점등된다. 이때, 교류 전원(10)으로부터의 전류는 제2 내지 제4 점멸 제어부(42-2 ~ 42-4)를 통해 흐르지 않고, 제1 점멸 제어부(42-1)와 제1 내지 제4 발광 셀(44-1 ~ 44-4)을 통해 흐른다.
한편, 정류된 외부 구동 전압의 레벨의 큰 변동으로부터 발광 모듈을 보호하기 위해 도 1에 예시된 바와 같이 전류 제한 저항(R1)이 추가적으로 배치된다. 도 4 (b)를 참조하면, 전류 제한 저항(R1)이 배치될 경우의 전류(iLED)(80)의 레벨은 전류 제한 저항(R1)이 배치되지 않을 경우의 전류(iLED)(82)보다 큼을 알 수 있다.
기존의 발광 모듈의 경우, 발광 소자 패키지에 포함된 각 발광 소자를 구동하는 구동 IC는 발광 소자 패키지의 내부가 아니라 외부에 배치되었다, 반면에, 실시예에 의한 발광 모듈의 경우, 전술한 바와 같이 발광 셀(44-1 ~ 44-4)과 점멸 제어부(42-1 ~ 42-4)는 단일 발광 소자 패키지(40-1 ~ 40-4)의 내부에 배치된다. 따라서, 발광 모듈에서 점멸 제어부(42-1 ~ 42-4)의 설치를 위한 공간을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 구동 IC를 위한 공간에 제약을 받지 않으므로, 발광 모듈 설계의 다양화를 도모할 수 있다.
또한, 기존의 발광 모듈의 경우, 하나의 구동 IC에 의해 모든 발광 소자들의 점멸을 제어하였다. 그러나, 전술한 바와 같이 실시예에 의한 발광 모듈은 각 발광 셀(44-m)별로 점멸 제어부(42-m)를 배치하고, 하나의 발광 셀(44-m)의 점멸을 하나의 점멸 제어부(42-m)에 의해 제어한다. 따라서, 실시예에 의한 발광 모듈에서 각 발광 소자 패키지(40-m)에 내장되는 각 점멸 제어부(42-m)의 내압을 높게 설계할 필요가 없다. 예를 들어, 각 발광 셀(44-m)에 포함되는 발광 소자(D)의 개수가 4개인 경우 점멸 제어부(42-m)의 내압은 80볼트이면 된다. 이와 같이, 내압이 낮을 경우, 내압이 높을 경우와 비교할 때 제조 비용이 절감되고 설계가 쉬워지며 회로 효율이 개선될 수 있다. 예를 들어, 기존의 구동 IC의 내압이 600볼트이고, 실시예의 점멸 제어부(42-m)의 내압이 80볼트일 경우 10% 내지 20%까지 제조 비용이 절감되고, 기존의 회로 효율이 80% 내지 85%인 반면 실시예의 회로 효율은 88% 내지 90%일 수 있다.
도 1의 발광 모듈에서 각 발광 소자 패키지(40-1 ~ 40-M)는 발광 형태, 제작 방식 및 사용 기판의 형태에 따라 다양한 종류로 구분될 수 있다.
이하, 전술한 발광 소자 패키지(40-1 ~ 40-M)가 칩 온 보드(COB:Chip On Board) 형태로 구현될 경우와 패키지 온 보드(POB:Package On Board) 형태로 구현될 경우에 대해서 살펴보지만, 실시예는 이에 국한되지 않으며, 발광 소자 패키지는 다른 형태로도 구현될 수 있다.
먼저, 각 발광 셀(44-1 ~ 44-M)에 포함되는 발광 소자(D)의 개수는 4개이고, 기판의 형태가 COB 형태일 경우, 발광 소자 패키지(40-m)에 대해 다음과 같이 살펴본다.
도 6은 실시예에 의한 발광 소자 패키지(40-m)의 평면도를 나타내고, 도 7은 도 6의 7-7'선을 따라 절개한 단면도를 나타낸다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 발광 소자 패키지(40-m)는 패드(102 ~ 108), 기판(140), 몰딩 부재(150), 와이어(160), 발광 소자(D) 및 점멸 제어부(42-m)를 포함한다.
패드(102 ~ 108))에는 정류부(30)로부터 출력되는 정류된 외부 구동 전압이 인가된다. 즉, 패드(104 ~ 108)는 도 2a에 예시된 제1 단자(42A)와 연결되고 패드(102)는 제2 단자(42B)와 연결될 수 있다.
기판(140)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있으며, 예를 들어, 인쇄 회로 기판(PCB:Printed Circuit Board), 메탈 코어(metal core) PCB, 연성 PCB, 세라믹 PCB 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 기판(140)은 금속층(110), 절연층(120) 및 배선층(130)을 포함할 수 있다. 금속층(110)과 배선층(130) 각각의 재질은 은(Ag)이나 알루미늄(Al) 같은 금속 물질 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 절연층(120)은 금속층(110) 위에 배치되고, 배선층(130)은 절연층(120) 위에 배치된다. 절연층(120)의 재질은 수지를 포함할 수 있다.
도 7의 경우, 금속층(110)과 절연층(120)은 각각 단일층인 것으로 예시되어 있지만, 실시예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 금속층(110)은 복수의 층으로 구현될 수 있고, 절연층(120)도 복수의 층으로 구현될 수 있다.
배선층(130)은 절연층(120) 위에 서로 전기적으로 이격되어 배치된 제1 및 제2 배선층(132, 134)을 포함한다. 발광 소자(D)는 제1 및 제2 배선층(132, 134) 중 어느 하나의 위에 배치되며, 와이어(160)에 의해 제1 및 제2 배선층(132, 134)과 전기적으로 연결될 수 있다. 도 7의 경우, 발광 소자(D)가 접착 부재(미도시)에 의해 제1 연결층(132) 위에 배치된 것으로 도시되어 있지만, 이에 국한되지 않으면 발광 소자(D)는 제2 연결층(134) 위에 배치될 수도 있다.
몰딩 부재(150)는 발광 소자(D)를 포위하여 보호할 수 있도록, 발광 소자(D)를 덮으면서 기판(140) 위에 배치된다. 이때, 점멸 제어부(42-m)는 몰딩 부재(150)에 의해 덮이지 않는다. 또한, 몰딩 부재(150)는 형광체를 포함하여 발광 소자(D)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
기존의 발광 모듈의 경우 복수의 발광 소자는 하나의 기판(140) 위에 배치되는 반면, 실시예에 의한 발광 모듈의 경우, 각 발광 소자 패키지의 기판(140)은 서로 이격되어 배치될 수 있다.
다음으로, 각 발광 셀(44-m)에 포함된 발광 소자(D)의 개수가 3개이고, 기판의 형태가 POB 형태일 경우, 발광 소자 패키지(40-m)에 대해 다음과 같이 살펴본다.
도 8은 다른 실시예에 의한 발광 소자 패키지(40-m)의 평면도를 나타내고, 도 9는 도 8의 9-9'선을 따라 절개한 단면도를 나타낸다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 발광 소자 패키지(40-m)는 제1 및 제2 리드 프레임(210, 212), 절연층(220), 하우징(housing)(230), 와이어(242, 244, 246), 몰딩 부재(250), 발광 소자(D) 및 점멸 제어부(42-m)를 포함한다.
먼저, 하우징(230)은 제1 및 제2 리드 프레임(210, 212) 위에 배치되어 캐비티(236)를 형성한다. 하우징(230)은 제1 및 제2 영역(232, 234)을 포함한다. 제1 영역(232)으로부터 연장되어 형성된 제2 영역(234)은 경사를 가질 수 있다. 즉, 하우징(230)은 경사진 내측면(230A)을 가질 수 있다. 이러한 경사로 인해, 발광 소자(D)로부터 방출된 광은 상부 방향으로 용이하게 반사되어, 광 추출 효율이 개선될 수 있다. 하우징(230)은 폴리프탈아미드(PPA)등과 같은 플라스틱 수지를 사출 성형하여 구현될 수 있다. 금형 내에 제1 및 제2 리드 프레임(210, 212)을 위치시킨 상태로 플라스틱 수지를 성형하는 인서트 사출 성형을 이용하여 하우징(230)이 형성될 수 있다.
제1 및 제2 리드 프레임(210, 212)은 절연층(220)에 의해 서로 전기적으로 이격되어 있다. 제1 및 제2 리드 프레임(210, 212)은 발광 소자(D)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시키는 역할을 할 수도 있으며, 발광 소자(D)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다. 절연층(220)의 재질은 SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3 를 포함할 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
발광 소자(D)는 캐비티(236) 내에서 제1 리드 프레임(210) 위에 배치되고, 점멸 제어부(42-m)는 캐비티(236) 내에서 제2 리드 프레임(212) 위에 배치된다. 발광 소자(D)는 와이어(242)를 통해 제1 리드 프레임(210)과 전기적으로 연결되고, 와이어(244)를 통해 제2 리드 프레임(212)과 전기적으로 연결된다. 점멸 제어부(42-m)는 와이어(246)를 통해 제1 리드 프레임(210)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 및 제2 리드 프레임(210, 212) 각각은 전기 전도성 및 열 전도성이 우수한 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 리드 프레임(210, 212)의 재질은 은(Ag)이나 알루미늄(Al) 같은 금속 물질 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
몰딩 부재(250)는 발광 소자(D)와 점멸 제어부(42-m)를 포위하여 보호할 수 있도록, 발광 소자(D)와 점멸 제어부(42-m)를 덮으면서 제1 및 제2 리드 프레임(210, 212) 위의 캐비티(236)에 매립된다. 또한, 몰딩 부재(250)는 형광체를 포함하여 발광 소자(D)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
도 7 및 도 9에 예시된 몰딩 부재(150, 250)는 금형을 이용한 몰딩 예컨대 트랜스퍼 몰딩에 의해 소정의 렌즈 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 대안적으로, 도 9를 참조하면 투광성 수지를 캐비티(236) 내에 주입하여 몰딩 부재(250)가 형성될 수 있다.
한편, 도 6 내지 도 9에 예시된 점멸 제어부(42-m)는 외부로부터 유입된 정전기에 의한 발광 소자(D)의 정전 방전을 방지하는 역할을 한다. 즉, 점멸 제어부(42-m)는 기존의 제너 다이오드의 역할을 수행할 수 있다. 그러므로, 실시예에 의한 발광 모듈에서는 별도의 제너 다이오드가 필요하지 않다. 따라서, 값비싼 제너 다이오드가 생략되기 때문에, 공정이 단순해지므로 제작 비용이 저렴해질 수 있다.
또한, 기존의 제너 다이오드가 배치된 위치에 점멸 제어부(42-m)가 배치될 수 있다. 이 경우, 발광 소자 패키지(40-m)의 내부에 점멸 제어부(42-m)를 위치시킬 별도의 영역이 요망되지 않는다.
한편, 도 7 및 도 9에서, 발광 소자(D)는 수평형 구조를 갖는 발광 소자인 것으로 예시되어 있지만, 실시예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 발광 소자(D)는 수직형이나 플립 칩 본딩형 구조를 가질 수도 있다.
도 10은 도 7 및 도 9에 예시된 발광 소자(D)의 단면도를 나타낸다.
도 10에 예시된 발광 소자(D)는 기판(310), 발광 구조물(320), 제1 및 제2 오믹 접촉층(332, 334) 및 제1 및 제2 전극(342, 334)을 포함한다.
기판(310)은 도전형 물질 또는 비도전형 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판(310)은 사파이어(Al203), GaN, SiC, ZnO, GaP, InP, Ga203, GaAs 및 Si 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
기판(310)과 발광 구조물(320) 사이에 격자 부정합을 완화시키기 위해 버퍼층(미도시)이 더 배치될 수도 있다. 버퍼층은 예를 들어 Al, In, N 및 Ga로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있으나, 이에 국한되지 않는다. 또한, 버퍼층은 단층 또는 다층 구조를 가질 수도 있다.
발광 구조물(320)은 기판(310) 위에 순차적으로 적층되어 배치되는 제1 도전형 반도체층(322), 활성층(324) 및 제2 도전형 반도체층(326)을 포함한다.
제1 도전형 반도체 층(322)은 제1 도전형 도펀트가 도핑된 Ⅲ-Ⅴ 족 또는 Ⅱ-Ⅵ 족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(322)이 n형 반도체층인 경우, 제1 도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 제1 도전형 반도체층(322)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(322)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
활성층(324)은 제1 도전형 반도체층(322)을 통해서 주입되는 전자(또는, 정공)와 제2 도전형 반도체층(326)을 통해서 주입되는 정공(또는, 전자)이 서로 만나서, 활성층(324)을 이루는 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출하는 층이다.
활성층(324)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
활성층(324)의 우물층/장벽층은 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 우물층은 장벽층의 밴드갭 에너지보다 낮은 밴드갭 에너지를 갖는 물질로 형성될 수 있다.
활성층(324)의 위 또는/및 아래에는 도전형 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 도전형 클래드층은 활성층(324)의 장벽층의 밴드갭 에너지보다 더 높은 밴드갭 에너지를 갖는 반도체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도전형 클래드층은 GaN, AlGaN, InAlGaN 또는 초격자 구조 등을 포함할 수 있다. 또한, 도전형 클래드층은 n형 또는 p형으로 도핑될 수 있다.
제2 도전형 반도체층(326)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. Ⅲ-Ⅴ 족 또는 Ⅱ-Ⅵ 족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 예컨대, 제2 도전형 반도체층(326)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제2 도전형 반도체층(326)에는 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(326)이 p형 반도체층인 경우, 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(322)은 n형 반도체층으로, 제2 도전형 반도체층(326)은 p형 반도체층으로 구현할 수 있다. 또는, 제1 도전형 반도체층(322)은 p형 반도체층으로, 제2 도전형 반도체층(326)은 n형 반도체층으로 구현할 수도 있다.
발광 구조물(320)은 N-P 접합 구조, P-N 접합 구조, N-P-N 접합 구조, P-N-P 접합 구조 중 어느 한 구조로 구현할 수 있다.
한편, 제1 오믹 접촉층(332)은 제1 도전형 반도체층(322)의 오믹 특성을 향상시키는 역할을 한다. 예를 들어, 제1 오믹 접촉층(332)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Sn, In, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.
제2 오믹 접촉층(334)은 제2 도전형 반도체층(326)의 오믹 특성을 향상시키는 역할을 한다. 제2 도전형 반도체층(326)이 p형 반도체층일 때, 제2 도전형 반도체층(326)의 불순물 도핑 농도가 낮아 접촉 저항이 높으며 그로 인해 오믹 특성이 좋지 못할 수 있으므로, 제2 오믹 접촉층(334)은 이러한 오믹 특성을 개선하는 역할을 할 수 있다. 제2 오믹 접촉층(334)은 In, Zn, Sn, Al, Ga, Sb, N, Ir, Ag, Ni, Cr, Ti, Rh, Pd, Ru, Mg, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나와 산소를 포함할 수 있다. 또는, 제2 오믹 접촉층(334)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Sn, In, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.
제1 전극(342)은 제1 오믹 접촉층(332) 위에 배치되고, 제2 전극(344)은 제2 오믹 접촉층(334) 위에 배치된다. 예를 들어, 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 제1 및 제2 전극(342, 334)을 형성할 수 있다.
제1 전극(342)은 와이어(352)에 의해 도 7에 예시된 제1 배선층(132)과 연결되고, 제2 전극(344)는 와이어(354)에 의해 제2 배선층(134)과 연결될 수 있다. 이 경우, 와이어(352, 354)는 도 7에 예시된 와이어(160)에 해당한다.
또는, 제1 전극(342)은 와이어(352)에 의해 도 9에 예시된 제1 리드 프레임(210)과 연결되고, 와이어(354)에 의해 제2 리드 프레임(212)과 연결될 수 있다. 이 경우, 와이어(352, 354)는 도 9에 예시된 와이어(242, 244)에 각각 해당한다.
도 11은 실시예에 따른 발광 모듈을 포함하는 조명장치의 일 실시예를 나타낸 분해 사시도이다.
실시예에 따른 조명 장치는 광을 투사하는 발광 모듈(600)과 발광 모듈(600)이 내장되는 하우징(400)과 발광 모듈(600)의 열을 방출하는 방열부(500) 및 발광 모듈(600)과 방열부(500)를 하우징(400)에 결합하는 홀더(700)를 포함하여 이루어진다.
하우징(400)은 전기 소켓(미도시)에 결합되는 소켓 결합부(410)와, 소켓결합부(410)와 연결되고 광원(600)이 내장되는 몸체부(420)를 포함한다. 몸체부(420)에는 하나의 공기유동구(430)가 관통하여 형성될 수 있다.
하우징(400)의 몸체부(420) 상에 복수 개의 공기유동구(430)가 구비되어 있는데, 공기유동구(430)는 하나의 공기유동구로 이루어지거나, 복수 개의 유동구를 도시된 바와 같은 방사상 배치 이외의 다양한 배치도 가능하다.
발광 모듈(600)은 발광 소자 패키지와 제어부를 포함하며, 도 1에 예시된 발광 모듈에 해당할 수 있다. 발광 모듈(600)은 하우징(400)의 개구부에 삽입될 수 있는 형상일 수 있으며, 후술하는 바와 같이 방열부(500)로 열을 전달하기 위하여 열전도율이 높은 물질로 이루어질 수 있다.
발광 모듈의 하부에는 홀더(700)가 구비되는데 홀더(700)는 프레임과 또 다른 공기 유동구를 포함할 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나 발광 모듈(600)의 하부에는 광학 부재가 구비되어 발광 모듈(600)에서 투사되는 빛을 확산, 산란 또는 수렴시킬 수 있다.
도 12는 실시예에 따른 발광 모듈을 포함하는 표시장치(800)의 일 실시예를 나타낸 분해 사시도이다.
도 12를 참조하면, 실시예에 따른 표시장치(800)는 발광 모듈(830, 835)과, 바텀 커버(810) 상의 반사판(820)과, 반사판(820)의 전방에 배치되며 발광 모듈에서 방출되는 빛을 표시장치 전방으로 가이드하는 도광판(840)과, 도광판(840)의 전방에 배치되는 제1 프리즘시트(850) 및 제2 프리즘시트(860)와, 제2 프리즘시트(860)의 전방에 배치되는 패널(870)과 패널(870)의 전반에 배치되는 컬러필터(880)를 포함하여 이루어진다.
발광 모듈은 회로 기판(830) 상에 배치된 발광소자(835)를 포함하여 이루어지며 도 1의 발광 모듈에 해당할 수 있다.
바텀 커버(810)는 표시 장치(800) 내의 구성 요소들을 수납할 수 있다. 반사판(820)은 본 도면처럼 별도의 구성요소로 마련될 수도 있고, 도광판(840)의 후면이나, 바텀 커버(810)의 전면에 반사도가 높은 물질로 코팅되는 형태로 마련되는 것도 가능하다.
여기서, 반사판(820)은 반사율이 높고 초박형으로 사용 가능한 소재를 사용할 수 있고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET:PolyEthylene Terephtalate)를 사용할 수 있다.
도광판(840)은 발광소자 패키지 모듈에서 방출되는 빛을 산란시켜 그 빛이 액정 표시 장치의 화면 전영역에 걸쳐 균일하게 분포되도록 한다. 따라서, 도광판(840)은 굴절률과 투과율이 좋은 재료로 이루어지는데, 폴리메틸메타크릴레이트(PolyMethylMethAcrylate; PMMA), 폴리카보네이트(PolyCarbonate; PC), 또는 폴리에틸렌(PolyEthylene; PE) 등으로 형성될 수 있다. 그리고, 도광판이 생략되어 반사시트(820) 위의 공간에서 빛이 전달되는 에어 가이드 방식도 가능하다.
제1 프리즘 시트(850)는 지지필름의 일면에, 투광성이면서 탄성을 갖는 중합체 재료로 형성되는데, 중합체는 복수 개의 입체구조가 반복적으로 형성된 프리즘층을 가질 수 있다. 여기서, 상기 복수 개의 패턴은 도시된 바와 같이 마루와 골이 반복적으로 스트라이프 타입으로 구비될 수 있다.
제2 프리즘 시트(860)에서 지지필름 일면의 마루와 골의 방향은, 제1 프리즘 시트(850) 내의 지지필름 일면의 마루와 골의 방향과 수직할 수 있다. 이는 발광 모듈과 반사시트로부터 전달된 빛을 패널(870)의 전방향으로 고르게 분산하기 위함이다.
본 실시예에서 제1 프리즘시트(850)과 제2 프리즘시트(860)가 광학시트를 이루는데, 광학시트는 다른 조합 예를 들어, 마이크로 렌즈 어레이로 이루어지거나 확산시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 또는 하나의 프리즘 시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 등으로 이루어질 수 있다.
패널(870)은 액정 표시 패널(Liquid crystal display)가 배치될 수 있는데, 액정 표시 패널 외에 광원을 필요로 하는 다른 종류의 디스플레이 장치가 구비될 수 있다.
패널(870)은, 유리 바디 사이에 액정이 위치하고 빛의 편광성을 이용하기 위해 편광판을 양 유리바디에 올린 상태로 되어있다. 여기서, 액정은 액체와 고체의 중간적인 특성을 가지는데, 액체처럼 유동성을 갖는 유기분자인 액정이 결정처럼 규칙적으로 배열된 상태를 갖는 것으로, 분자 배열이 외부 전계에 의해 변화되는 성질을 이용하여 화상을 표시한다.
표시장치에 사용되는 액정 표시 패널은, 액티브 매트릭스(Active Matrix) 방식으로서, 각 화소에 공급되는 전압을 조절하는 스위치로서 트랜지스터를 사용한다.
패널(870)의 전면에는 컬러 필터(880)가 구비되어 패널(870)에서 투사된 빛을, 각각의 화소마다 적색과 녹색 및 청색의 빛만을 투과하므로 화상을 표현할 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 교류 전원 20: 퓨즈
30: 정류부 40-1 ~ 40-M: 발광 소자 패키지
50: 스위칭 소자 52, 66, 68: 비교기
54: 기준 전압 발생부 60: 구동 신호 발생부
62: 논리부 64: 레벨 검출부
102 ~ 108: 패드 140: 기판
150, 250: 몰딩 부재 160, 242, 244, 246: 와이어
210, 212: 제1 및 제2 리드 프레임 220: 절연층
230, 400: 하우징 500: 방열부
600, 830, 835: 발광 모듈 700: 홀더
800: 표시장치 810: 바텀 커버
820: 반사판 840: 도광판
850, 860: 프리즘시트 870: 패널
880: 컬러필터

Claims (12)

  1. 외부 구동 전압의 레벨에 따라 순차적으로 점멸하고, 서로 직렬 연결된 복수의 발광 소자 패키지를 포함하고,
    상기 복수의 발광 소자 패키지 각각은
    적어도 하나의 발광 소자를 포함하는 발광 셀; 및
    상기 발광 셀의 점멸을 제어하는 점멸 제어부를 포함하는 발광 모듈.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 복수의 발광 소자 패키지 각각에서, 상기 점멸 제어부는 상기 발광 셀에 흐르는 전류를 제어하는 전류 제어 IC를 포함하는 발광 모듈.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 복수의 발광 소자 패키지 중 적어도 어느 하나의 발광 소자 패키지에서, 상기 발광 셀은 상기 점멸 제어부와 병렬 연결된 발광 모듈.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 복수 발광 소자 패키지 중 어느 하나의 발광 소자 패키지에서, 상기 발광 셀은 상기 점멸 제어부와 직렬 연결된 발광 모듈.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 어느 하나의 발광 소자 패키지는
    상기 점멸 제어부와 병렬 연결된 전류 제한 저항을 더 포함하는 발광 모듈.
  6. 제1 항에 있어서, 교류 형태의 상기 외부 구동 전압을 정류하고, 상기 정류된 외부 구동 전압을 상기 복수의 발광 소자 패키지에 공급하는 정류부를 더 포함하는 발광 모듈.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 복수의 발광 소자 패키지 각각은
    제1 및 제2 리드 프레임;
    상기 제1 및 제2 리드 프레임 위에 배치되어 캐비티를 형성하는 하우징; 및
    상기 발광 소자와 상기 점멸 제어부를 덮으면서 상기 캐비티 내부에 매립된 몰딩 부재를 더 포함하고,
    상기 발광 소자는 상기 캐비티 내에서 상기 제1 리드 프레임 위에 배치되고, 상기 점멸 제어부는 상기 캐비티 내에서 상기 제2 리드 프레임 위에 배치된 발광 모듈.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 캐비티를 형성하는 상기 하우징의 내측면은 경사진 발광 모듈.
  9. 제1 항에 있어서, 상기 복수의 발광 소자 패키지 각각은
    기판; 및
    상기 기판 위에 배치된 상기 발광 소자를 덮으면서 배치된 몰딩 부재를 더 포함하는 발광 모듈.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 기판은
    금속층;
    상기 금속층 위에 배치된 절연층; 및
    상기 절연층의 위에 배치되고, 상기 발광 소자와 전기적으로 연결된 배선층을 포함하는 발광 모듈.
  11. 서로 직렬 연결된 제1 내지 제M(여기서, M은 2이상의 양의 정수) 발광 셀; 및
    상기 제1 내지 제M 발광 셀 각각의 점멸을 제어하며, 서로 직렬 연결된 제1 내지 제M 점멸 제어부를 포함하고,
    상기 제1 내지 제M 점멸 제어부는 외부 구동 전압의 레벨에 따라 상기 제1 내지 제M 발광 셀을 순차적으로 점등시키거나 소등시키고,
    상기 제1 내지 제M 발광 셀과 대응하는 상기 제1 내지 제M 점멸 제어부는 단위 발광 소자 패키지화된 발광 모듈.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 제1 내지 제M 점멸 제어부는 상기 제1 내지 제M 발광 셀의 각각의 전류 흐름을 상기 외부 구동 전압의 레벨에 따라 제어하는 발광 모듈.
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