KR20150024531A

KR20150024531A - 조명 장치

Info

Publication number: KR20150024531A
Application number: KR20130101515A
Authority: KR
Inventors: 김기현; 김민학; 권기수; 김도환
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2013-08-27
Filing date: 2013-08-27
Publication date: 2015-03-09
Also published as: KR102087942B1

Abstract

실시예는 서로 결합되는 제1 커버와 제2 커버; 상기 제1 커버 상에서, 서로 다른 평면에 배치되는 적어도 2열의 발광소자 패키지 어레이; 및 상기 제1 커버와 제2 커버의 사이에 배치되는 제1 확산시트를 포함하는 조명 장치를 제공한다.

Description

조명 장치{LIGHTING DEVICE}

실시예는 조명 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광소자가 배치된 형광등 타입의 조명 장치에 관한 것이다.

조명용 등기구로 형광등이 주로 사용하고 있다. 형광등은 주파수가 60Hz를 사용하여 구동하므로 형광등의 빛이 1초에 60회의 깜빡거림으로 인하여 장시간 사용시 사용자가 눈의 피로감을 많이 느끼고, 장시간 사용시 자체의 발열로 인해 주변온도를 상승시킴에 따라 높은 전력 손실을 초래하며, 과열시에는 형광램프의 열전자 방출 부분인 필라멘트 근처가 쉽게 파손되는 등의 단점이 있다.

그리고, 종래의 형광등과 같은 등기구는 온도상승 및 높은 전력손실로 인해 사용수명이 단축되고, 사용되는 부품이 많아 교체비용이 많이 드는 문제가 있다.

근래에 들어 일반 형광등에 비해 길이가 1/2 ~ 1/3인 콤팩트형 형광 램프가 사용되는데, 콤팩트형 형광 램프는 형광등과 밝기가 동일하면서도 전력소모가 절감되고, 삼파장 형광물질의 사용으로 물체의 색 재현 특성이 비교적 우수하다.

형광등이나 형광 램프의 대체용으로 사용되는 발광 다이오드는 전력을 빛으로 변환시키는 효율이 뛰어나고, 현재 사용되고 있는 일반적 조명기구인 백열등이나 형광등, 콤팩트 형광램프에 비해 단위 전력대비 빛의 효율이 월등히 높아 경제성이 뛰어나며, 또한 저전압으로도 원하는 만큼의 광량을 얻을 수 있어 안정성이 뛰어나 조명 장치로서의 사용이 점차 증가하고 있는 추세이다.

반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Ligit Emitting Diode)나 레이저 다이오드와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저 소비 전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.

따라서, 상술한 형광등이나 형광 램프를 대체하는 조명 장치 외에도, 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 자동차 헤드 라이트 및 신호등에까지 응용이 확대되고 있다.

도 1은 종래의 발광 다이오드가 배치된 조명 장치의 구조를 나타낸 도면이다.

종래의 발광 다이오드가 배치된 조명 장치(100)는 바텀 커버(110) 위에 구동 회로(170)가 배치되고, 구동 회로(170) 위에 히트 싱크(heat sink, 150)이 접착층(160)으로 고정되고, 히트 싱크(150) 위에는 열패드(thermal pad, 140)를 통하여 회로 기판(130)이 배치되고, 회로 기판(130) 위에는 발광소자(10) 패키지 어레이가 배치된다. 그리고, 바텀 커버(110)와 확산 커버(120)가 전체적으로 구형의 단면으로 배치되어, 발광소자(10)에서 방출된 빛이 확산 커버(120)에서 확산되며 진행될 수 있다.

그러나, 상술한 종래의 조명 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

발광소자(10)는 조명 장치 내에서 2열 또는 3열 이상으로 배치되는데, 발광소자의 개수가 많을수록 점광원이 아닌 도트 형상의 핫 스팟(hot spot)이 줄어들고 전체적으로 면광원으로 보일 수 있으나, 비용이 증가할 수 있다.

실시예는 조명 장치 내에 배치되는 발광소자의 개수를 줄이면서도, 핫 스팟을 없애고 면광원을 구현하고자 한다.

2열의 발광소자 패키지 어레이는, 서로 지그재그로 배치될 수 있다.

제1 커버와 제2 커버 및 제1 확산시트 중 적어도 하나는 폴리카보네이트로 이루어질 수 있다.

제1 커버의 단면의 양끝단에 홈이 형성될 수 있다.

제2 커버의 단면의 양끝단에 결합 돌기가 형성되고, 상기 결합 돌기가 상기 홈에 삽입될 수 있다.

제1 커버와 제2 커버가 결합되어 튜브를 이루고, 상기 튜브의 한쪽 끝단에 전력 공급 유닛이 배치될 수 있다.

전력 공급 유닛은 구동 회로를 포함하고, 상기 구동 회로는 상기 발광소자 패키지 어레이와 직렬로 연결될 수 있다.

적어도 2열의 발광소자 패키지 어레이는 서로 직렬로 연결될 수 있다.

구동 회로는 전해 콘덴서를 포함하고, 상기 전해 콘덴서는 상기 발광소자 패키지 어레이에 직렬로 연결될 수 있다.

실시예에 따른 조명 장치는 서로 다들 열에 배치된 발광소자 패키지들이 서로 다른 평면에 배치되고, 각각의 열에 배치된 발광소자 패키지들이 서로 나란하지 않고 엇갈려서 지그재그 방식으로 배치되며, 제1 확산 시트와/제2 확산 시트의 작용을 수행하는 제2 커버에 의하여 각각의 발광소자 패키지로부터 방출된 빛의 확산이 촉진되어, 조명 장치 외부에서 면광원으로 인식될 수 있다. 또한, 발광소자 패키지의 상술한 배열로 인하여, 적은 개수의 발광소자를 사용하여도 동일한 휘도를 나타낼 수 있으며, 발광소자의 개수가 줄면 방열에도 유리하다.

도 1은 종래의 발광 다이오드가 배치된 조명 장치의 구조를 나타낸 도면이고,
도 2는 실시예에 따른 조명 장치의 사시도이고,
도 3a 및 도 3b는 도 2의 A-A'방향의 작용을 나타낸 도면과 단면도이고,
도 4a는 도 3b의 'B' 영역을 상세히 나타낸 도면이고,
도 4b는 도 3b의 'C' 영역을 상세히 나타낸 도면이고,
도 4c 및 도 4d는 실시예에 따른 조명 장치의 발광소자 패키지 어레이의 배열의 일실시예들을 나타낸 도면이고,
도 5는 발광소자 패키지의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 6a 및 도 6b는 도 5의 발광소자의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 7a 및 도 7b는 조명 장치의 구동 회로를 나타낸 도면이다.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 실시예의 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)”으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향 뿐만 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 2는 실시예에 따른 조명 장치의 사시도이다.

본 실시예에 따른 조명 장치(200)는 도시된 바와 같이, 구(sphere) 형상의 투명 재질로 이루어진 튜브(205)와, 튜브(205)의 양 끝단을 감싸면서 소켓(미도시)에 삽입되도록 절연성 재질로 이루어진 전극 단자(280a, 280b)를 가지고 배치되는 베이스(280)와, 상기 튜브(205)의 한쪽 끝단에 배치되는 전력 공급 유닛(300)을 포함하여 이루어진다.

튜브(205)는 후술하는 바와 같이 제1 커버와 제2 커버로 나뉘어질 수 있고, 구동 회로(300)를 제외하면 전체가 대칭을 이룰 수 있으며, 튜브(205)의 지름보다 양 끝단의 베이스(280) 사이의 길이가 훨씬 더 클 수 있다.

도 3a 및 도 3b는 도 2의 A-A'방향의 작용을 나타낸 도면과 단면도이다.

조명 장치는 제1 커버(210)와 제2 커버(220)가 합쳐져서 구(sphere) 형상을 이루는데, 도 1의 튜브(205)는 제1 커버(210)와 제2 커버(220)가 결합되어 형성될 수 있다.

제1 커버(210) 상에는 발광소자 패키지(400) 어레이가 적어도 2개의 열로 배치되는데, 서로 다른 평면에 배치되고 있다. 즉, 발광소자 패키지(400) 어레이가 2열로 배치될 때 각각의 열에 배치된 발광소자 패키지(400)들이 서로 평행하지 않게 배치되고, 발광소자 패키지(400) 어레이들은 3개의 서로 다른 평면에 배치될 수도 있다.

그리고, 제1 커버(210)와 제2 커버(220)로 형성되는 내부 공간에는 제1 확산 시트(260)가 배치되어, 발광소자 패키지(400) 어레이로부터 방출되는 빛을 확산시킬 수 있다. 확산 시트(260)는 투광성 재료로 이루어질 수 있으며 예를 들면, 폴리카보네이트를 포함할 수 있다. 제1 커버(210)와 제2 커버(220)도 확산 시트(260)와 동일한 재료로 이루어질 수 있는데, 특히 제2 커버(220)는 폴리카보네이트 등의 투광성 재료로 이루어져서, 도 3a에 도시된 바와 같이 발광소자 패키지(400) 어레이에서 방출된 빛이 제1 확산 시트(260)과 제2 커버(220)를 통과하며 광경로가 변경되고, 이때 제2 커버(220)는 제2 확산 시트로 작용할 수 있다.

도 3b에서 제1 커버(210)의 내측에 접착제(240)를 통하여 회로기판(230)이 배치되고, 회로기판(230)에는 발광소자 패키지(400)가 배치되고 있다. 도 4a는 도 3b의 'B' 영역을 상세히 나타낸 도면이다. 도 4a에 도시된 바와 같이 제1 커버(210)의 내측은 곡면을 이루는데, 접착제(240)를 통하여 회로기판(230)이 고정되고 있다.

도 3b에서 2개의 발광소자 패키지(400)가 도시되고 있으나, 실제로는 2개의 열에 각각 복수 개의 발광소자 패키지(400)가 배치될 수 있다.

제1 커버(210)의 양끝단에는 홈(215)이 형성되어 제2 커버(220)의 끝단의 결합 돌기가 상술한 홈(215)에 삽입되어, 제1 커버(210)와 제2 커버(220)가 서로 결합될 수 있다. 제1 확산 시트(260)는 제1 커버(210)의 위에 배치되며 결합될 수 있다.

도 4b는 도 3b의 'C' 영역을 상세히 나타낸 도면이다. 제1 커버(210)의 홈(215)에 제2 커버(220)의 양끝단의 결합 돌기가 삽입되고 있다. 제1 커버(210)의 두께(t₁)과 제2 커버(220)의 두께(t₂)는 서로 동일할 수 있고, 제1 확산 시트(260)의 두께(t₃)는 제1 커버(210)의 두께(t₁) 및 제2 커버(220)의 두께(t₂)보다 작을 수 있다.

홈(215)에서 제1 커버(210)는 제2 커버(220)와 수평 방향과 수직 방향에서 기설정된 거리(d₁, d₃) 만큼 이격될 수 있다. 제1 확산 시트(260)는 제1 커버(210) 및 제2 커버(220)와 기설정된 거리(d₂) 만큼 이격되어 배치되는데, 제1 확산 시트(260)와 제1 커버(210)/제2 커버(220)와 접착제(265)로 고정될 수 있다. 그리고, 홈(215)에서 제1 커버(210)와 제2 커버(220) 간의 이격된 거리(d₁, d₃)는, 제1 확산 시트(260)가 제1 커버(210) 및 제2 커버(220)와 이격된 거리(d₂)보다 클 수 있다.

도 4c 및 도 4d는 실시예에 따른 조명 장치의 발광소자 패키지 어레이의 배열의 일실시예들을 나타낸 도면이다. 도 4c에서 2열로 배치된 발광소자 패키지 어레이가 서로 지그재그로 배치되고, 도 4d에서 3열로 배치된 발광소자 패키지 어레이가 서로 지그재그로 배치될 수 있으며, 각각의 열에 배치된 발광소자 패키지 어레이는 도 3a에 도시된 바와 같이 서로 다른 평면에 배치될 수 있다.

도 4c에서 제1 커버(210) 상의 각각의 회로 기판(230a, 230b) 위에 발광소자 패키지 어레이가 각각 배치되는데, 하나의 열에 배치된 발광소자 패키지(400a-1,...,400a-n)와 다른 열에 배치된 발광소자 패키지(400b-1,...,400b-n)의 개수는 동일할 수 있되, 서로 다른 열에 배치된 발광소자 패키지들은 서로 엇갈려 배치되고 있다.

도 4d에서 제1 커버(210) 상의 각각의 회로 기판(230a, 230b, 230c) 위에 발광소자 패키지 어레이가 각각 배치되는데, 하나의 열에 배치된 발광소자 패키지(400a-1,...,400a-n)와 다른 열에 배치된 발광소자 패키지(400b-1,...,400b-n)와 또 다른 열에 배치된 발광소자 패키지(400c-1,...,400c-n)의 개수는 서로 동일할 수 있되, 서로 다른 열에 배치된 발광소자 패키지들은 서로 엇갈려 배치되고 있다.

도 3a 및 도 4c/도 4d에 도시된 조명 장치에서 서로 다들 열에 배치된 발광소자 패키지들은 서로 다른 평면에 배치되고 있으며, 각각의 열에 배치된 발광소자 패키지들이 서로 나란하지 않고 엇갈려서 지그재그 방식으로 배치되고 있다. 이러한 발광소자 패키지들의 배치는 조명 장치에서 상술한 바와 같이 제1 확산 시트와, 제2 확산 시트의 작용을 수행하는 제2 커버에 의하여 각각의 발광소자 패키지로부터 방출된 빛의 확산이 촉진되어, 조명 장치 외부에서 면광원으로 인식될 수 있다. 또한, 발광소자 패키지의 상술한 배열로 인하여, 적은 개수의 발광소자를 사용하여도 동일한 휘도를 나타낼 수 있으며, 발광소자의 개수가 줄면 방열에도 유리하다.

도 5는 발광소자 패키지의 일실시예를 나타낸 도면이다.

실시예에 따른 발광소자 패키지(400)는 패키지 몸체(410)와 패키지 몸체(410) 상에 배치된 제1 리드 프레임(Lead Frame, 421) 및 제2 리드 프레임(422)과, 상기 제1 리드 프레임(421)과 제2 리드 프레임(422)에 전기적으로 연결되는 발광소자(10)를 포함하여 이루어진다.

패키지 몸체(410)는 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들면 PPA 수지 등으로 이루어질 수 있다.

제1 리드 프레임(421)과 제2 리드 프레임(422)은 구리 등의 도전성 물질로 이루어질 수 있으며 일 예로 금(Au)을 도금하여 배치할 수 있다. 제1 리드 프레임(421)과 제2 리드 프레임(422)은 발광소자(10)에서 방출된 빛을 반사시킬 수도 있으며, 제1 리드 프레임(121)과 제2 리드 프레임(122)의 표면에는 은(Ag) 등이 ㅋ코팅될 수 있다.

제1 리드 프레임(421)과 제2 리드 프레임(422)은 각각 패키지 몸체(110)의 바닥면에 연장되어 배치되며, 적어도 일부가 노출되어 후술하는 바와 같이 와이어(450)가 본딩될 수 있다.

발광소자(10)는 비도전성 또는 도전성의 접착제(430)로 제1 리드 프레임(421) 상에 배치될 수 있고, 발광소자(10)는 제2 리드 프레임(422)과 와이어(450)로 본딩될 수 있다.

와이어(450)는 도전성 물질로 이루어질 수 있으며, 지름 0.8 내지 1.6 밀리미터 정도의 금(Au)으로 이루어질 수 있다. 와이어(4540)가 너무 얇으면 외력에 의하여 절단될 수 있으며, 너무 두꺼우면 재료비가 감소하고 발광소자(10)에서 방출되는 빛이 진행에 장애물이 될 수 있다. 본 실시예와 아래의 다른 실시예들에서수평형 발광소자가 배치되고 있으나, 수직형 발광소자나 플립 칩 타입의 발광소자가 배치될 수도 있다.

발광소자(10)를 둘러싸고 몰딩부(460)가 형성되는데, 실리콘이나 에폭시 수지 등 투광성 물질로 이루어지고 형광체(470)를 포함할 수도 있다.

도 6a 및 도 6b는 도 5의 발광소자의 일실시예를 나타낸 도면이고, 도 6a는 수평형 발광소자(10)를 나타내고 있다.

기판(11)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질이나 캐리어 웨이퍼로 형성될 수 있으며, 열 전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있고, 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함할 수 있다. 예컨대, 사파이어(Al₂O₃), SiO₂, SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, Ga₂0₃ 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.

버퍼층(12)은 본 실시예에서 기판(11)과 발광구조물 사이의 재료의 격자 부정합 및 열 팽창 계수의 차이를 완화하기 위한 것이며, 버퍼층(12)의 재료는 3족-5족 화합물 반도체 예컨대, AlN 외에 AlAs, GaN, InN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.

사파이어 등으로 기판(11)을 형성하고, 기판(11) 상에 GaN이나 AlGaN을 포함하는 발광구조물이 배치될 때, GaN이나 AlGaN과 사파이어 사이의 격자 부정합(lattice mismatch)이 매우 크고 이들 사이에 열 팽창 계수 차이도 매우 크기 때문에, 결정성을 악화시키는 전위(dislocation), 멜트 백(melt-back), 크랙(crack), 피트(pit), 표면 모폴로지(surface morphology) 불량 등이 발생할 수 있으므로, 버퍼층(12)을 사용할 수 있다.

버퍼층(12)과 발광구조물의 사이에는 언도프드 GaN층(13)이 배치되어, 발광구조물 내로 상술한 전위 등이 전달되는 것을 방지할 수 있다.

발광 구조물은 제1 도전형 반도체층(14)과 활성층(15) 및 제2 도전형 반도체층(16)을 포함하여 이루어진다.

제1 도전형 반도체층(14)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(14)은 Al_xIn_yGa_(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질, AlGaN, GaN, InAlGaN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.

제1 도전형 반도체층(14)이 n형 반도체층인 경우, 제1 도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(14)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

활성층(15)은 제1 도전형 반도체층(13)과 제2 도전형 반도체층(16) 사이에 배치되며, 단일 우물 구조(Double Hetero Structure), 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물(MQW:Multi Quantum Well) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

활성층(15)은 Ⅲ-Ⅴ족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 우물층과 장벽층, 예를 들면 AlGaN/AlGaN, InGaN/GaN, InGaN/InGaN, AlGaN/GaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 우물층은 장벽층의 에너지 밴드 갭보다 작은 에너지 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.

제2 도전형 반도체층(16)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(16)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(16)은 예컨대, In_xAl_yGa₁ _-x- _yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질, AlGaN, GaN AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있으며, 예를 들어 제2 도전형 반도체층(16)이 Al_xGa_(1-x)N으로 이루어질 수 있다.

제2 도전형 반도체층(16)이 p형 반도체층인 경우, 제2 도전형 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트일 수 있다. 제2 도전형 반도체층(16)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

발광 구조물 상에는 투명 도전층(17)이 배치되어 제2 전극(10b)으로부터 제2 도전형 반도체층(16)으로 넓은 면적에 고르게 전류가 공급되게 할 수 있다.

발광 구조물의 일부가 메사 식각되어 제1 도전형 반도체층(14)의 일부가 노출될 수 있는데, 노출된 제1 도전형 반도체층(14)과 투명 도전층(17) 상에는 각각 제1 전극(10a)과 제2 전극(10b)이 배치될 수 있다.

제1 전극(10a)과 제2 전극(10b)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.

도 6b는 수직형 발광소자를 도시하고 있다.

발광 구조물은 도 6a에 도시된 실시예와 동일할 수 있다.

제1 도전형 반도체층(14) 상의 투명 도전층(13)은 패턴을 이루어 광추출 효율을 향상시킬 수 있고, 도시되지는 않았으나 제1 전극(10a)이 배치되는 투명 도전층(13)의 표면은 패턴을 이루지 않을 수 있다.

발광 구조물의 둘레에는 패시베이션층(19)이 형성될 수 있는데, 패시베이션층(19)은 절연물질로 이루어질 수 있으며, 절연물질은 비전도성인 산화물이나 질화물로 이루어질 수 있다. 일 예로서, 상기 패시베이션층(19)은 실리콘 산화물(SiO₂)층, 산화 질화물층, 산화 알루미늄층으로 이루어질 수 있다.

발광 구조물의 하부에는 제2 전극이 배치되는데, 오믹층과 반사층과 도전성 지지기판을 포함할 수 있다.

제2 도전형 반도체층(18a)과 접촉하며 오믹층이 형성될 수 있는데, 오믹층(18a)은 약 200 옹스트롱의 두께일 수 있다. 오믹층(18a)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.

반사층(18b)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 은(Ag), 니켈(Ni), 백금(Pt), 로듐(Rh), 혹은 Al이나 Ag이나 Pt나 Rh를 포함하는 합금을 포함하는 금속층으로 이루어질 수 있다. 알루미늄이나 은 등은 활성층(15)에서 발생된 빛을 효과적으로 반사하여 반도체 소자의 광추출 효율을 크게 개선할 수 있고, 몰리브덴은 후술하는 돌출부의 도금 성장에 유리할 수 있다.

지지기판(18d)은 금속 또는 반도체 물질 등 도전성 물질로 형성될 수 있다. 전기 전도도 내지 열전도도가 우수한 금속을 사용할 수 있고, 반도체 소자 작동시 발생하는 열을 충분히 발산시킬 수 있어야 하므로 열 전도도가 높은 물질(ex. 금속 등)로 형성될 수 있다. 예를 들어, 몰리브덴(Mo), 실리콘(Si), 텅스텐(W), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 또한, 금(Au), 구리합금(Cu Alloy), 니켈(Ni), 구리-텅스텐(Cu-W), 캐리어 웨이퍼(예: GaN, Si, Ge, GaAs, ZnO, SiGe, SiC, SiGe, Ga₂O₃ 등) 등을 선택적으로 포함할 수 있다.

상기 지지기판(18d)은 전체 질화물 반도체에 휨을 가져오지 않으면서, 스크라이빙(scribing) 공정 및 브레이킹(breaking) 공정을 통하여 별개의 칩으로 잘 분리시키기 위한 정도의 기계적 강도를 가지기 위하여 50 내지 200 마이크로 미터의 두께로 이루어질 수 있다.

접합층(18c)은 반사층과 지지기판을 결합하는데, 금(Au), 주석(Sn), 인듐(In), 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 은(Ag), 니켈(Ni) 및 구리(Cu)로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금으로 형성할 수 있다.

도 7a 및 도 7b는 조명 장치의 구동 회로를 나타낸 도면이다.

상술한 조명 장치의 전력 공급 유닛은 AC direct 방식의 구동 회로가 배치되는데, 도 7a는 종래의 구동 회로를 도시하고 있다. AC Direct 방식의 구동 회로는 AC(교류 전원)가 직접 서로 병렬로 연결된 발광소자에 공급되고, 교류 전원이 브릿지 다이오드(Bridge diode)를 통과하여 전압이 정류가 되어 시간에 따라 발광소자에 공급되는 전류가 바뀔 수 있다.

이때, 각각의 발광소자가 발광하는 전압은 고정되므로, 회로에 공급되는 전압에 따라 발광하는 발광소자의 개수가 달라질 수 있다. 즉, 예를 들어 70 볼트가 공급될 때 발광소자 하나가 발광하면, 140 볼트가 공급될 때 발광소자 두 개가 발광할 수 있다. 따라서, 조명 장치 전체의 밝기가 일정하지 않을 수 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위하여, 도 7b에서는 AC가 서로 직렬로 연결된 발광소자에 배치되고 있고, 전해 콘덴서(FET)가 발광소자들에 직렬로 연결되고 있다. 발광소자를 정전류로 구동을 하여 외부에서 공급되는 전압에 관계 없이 발광소자가 일정한 휘도로 발광할 수 있는데, 전해 콘덴서(FET)는 발광소자에 흐르는 전류에 변화가 있을 때 충전기 역할을 하여 발광소자에 전류가 일정하게 흐르게 하는 스위치 역할을 할 수 있다.

상술한 구동 회로를 포함하는 전력 공급 유닛은 발광소자 어레이에 직렬로 연결될 수 있으며, 복수 개의 열로 배치된 발광소자 어레이의 경우 각각의 발광소자 어레이들은 서로 직렬로 연결될 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: 발광소자 100, 200: 조명 장치
110: 바텀 커버 120: 확산 커버
130, 230: 회로 기판 140: 열패드
150: 히트 싱크 160: 접착층
170: 구동 회로 205: 튜브
210: 제1 커버 220: 제2 커버
240: 접착제 260: 확산 시트
280: 베이스 280a, 280b: 전극 단자
300: 전력 공급 유닛

Claims

서로 결합되는 제1 커버와 제2 커버;
상기 제1 커버 상에서, 서로 다른 평면에 배치되는 적어도 2열의 발광소자 패키지 어레이; 및
상기 제1 커버와 제2 커버의 사이에 배치되는 제1 확산시트를 포함하는 조명 장치.
제1 항에 있어서,
상기 2열의 발광소자 패키지 어레이는, 서로 지그재그로 배치되는 조명 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 커버와 제2 커버 및 제1 확산시트 중 적어도 하나는 폴리카보네이트로 이루어지는 조명 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 커버의 단면의 양끝단에 홈이 형성되는 조명 장치.
제4 항에 있어서,
상기 제2 커버의 단면의 양끝단에 결합 돌기가 형성되고, 상기 결합 돌기가 상기 홈에 삽입되는 조명 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 커버와 제2 커버가 결합되어 튜브를 이루고, 상기 튜브의 한쪽 끝단에 전력 공급 유닛이 배치되는 조명 장치.
제6 항에 있어서,
상기 전력 공급 유닛은 구동 회로를 포함하고, 상기 구동 회로는 상기 발광소자 패키지 어레이와 직렬로 연결되는 조명 장치.
제7 항에 있어서,
상기 적어도 2열의 발광소자 패키지 어레이는 서로 직렬로 연결되는 조명 장치.
제7 항에 있어서,
상기 구동 회로는 전해 콘덴서를 포함하고, 상기 전해 콘덴서는 상기 발광소자 패키지 어레이에 직렬로 연결되는 조명 장치.