KR20160076689A

KR20160076689A - 발광소자 및 조명시스템

Info

Publication number: KR20160076689A
Application number: KR1020140187043A
Authority: KR
Inventors: 손정환; 구지현; 김영훈; 염웅선
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2014-12-23
Filing date: 2014-12-23
Publication date: 2016-07-01
Also published as: KR102299738B1

Abstract

실시예에 따른 발광소자는, 제1도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층 아래에 배치된 활성층, 상기 활성층 아래에 배치된 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물, 상기 발광구조물 하부에 배치되는 유전체층, 상기 유전체층 하부에 배치되는 반사층을 포함하고, 상기 유전체층은 적어도 하나의 금속이온 전이부를 포함하고, 상기 금속이온 전이부의 상부의 폭과 상기 금속이온 전이부의 하부의 폭은 상이하다.

Description

발광소자 및 조명시스템{LIGHT EMITTING DEVICE AND LIGHTING SYSTEM}

실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지, 및 조명시스템에 관한 것이다.

발광소자(light emitting diode)는 전기에너지가 빛 에너지로 변환되는 특성의 p-n 접합 다이오드로서, 주기율표상에서 Ⅲ족과 Ⅴ족 등의 화합물 반도체로 생성될 수 있고, 화합물 반도체의 조성비를 조절함으로써 다양한 색상구현이 가능하다.

발광소자는 순방향전압 인가 시 n층의 전자와 p층의 정공이 결합하여 전도대(conduction band)와 가전대(valance band)의 에너지 갭에 해당하는 만큼의 에너지를 발산하고, 상기 에너지가 빛으로 발산되면 발광소자가 된다.

질화물 반도체는 높은 열적 안정성과 폭넓은 밴드갭 에너지에 의해 광소자 및 고출력 전자소자 개발 분야에서 큰 관심을 받고 있다. 특히, 질화물 반도체를 이용한 청색(blue) 발광소자, 녹색(green) 발광소자, 및 자외선(UV) 발광소자는 상용화되어 널리 사용되고 있다.

발광소자는 수평형 타입(lateral type), 수직형 타입(vertical type), 및 플립칩 타입(flip-chip type)등으로 구분할 수 있다.

종래기술에 의한 수직형 발광소자에서, 투명전극으로 사용되는 ITO(Indium Tin Oxide)가 다른 금속 물질에 비해 일함수가 낮고, 단파장(UV) 대역에서 투과도가 낮으며, 유연성이 떨어지는 문제가 있다.

실시예는 높은 일함수를 갖고 단파장에서 투과도가 높은 유전체 전극층을 포함하는 발광소자 및 이를 구비하는 조명시스템을 제공하고자 한다.

실시예는 굴절율이 작은 유전체층을 포함하여 광손실이 개선된 발광소자 및 이를 구비하는 조명시스템을 제공하고자 한다.

실시예에 따른 발광소자는 제1도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층 아래에 배치된 활성층, 상기 활성층 아래에 배치된 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물과 상기 발광구조물 하부에 배치되는 유전체층과, 상기 유전체층 하부에 배치되는 반사층을 포함하고, 상기 유전체층은 적어도 하나의 금속이온 전이부를 포함하고, 상기 금속이온 전이부의 상부의 폭과 상기 금속이온 전이부의 하부의 폭은 상이할 수 있다.

실시예에 따른 조명시스템은 상기 발광소자를 구비하는 발광모듈을 포함할 수 있다.

실시예에 따른 발광소자는 유전체층에 금속이온 전이부를 구비하여 일함수가 높고 단파장 대역에서 높은 투과도를 가지는 효과가 있다.

실시예에 따른 발광소자는 유전체층에 금속이온 전이부를 형성하여 동작전압 이 낮아지는 효과가 있다.

또한, 투명전극 ITO를 대체하는 굴절율이 작은 유전체층에 의해 광손실이 개선될 수 있다.

도 1은 실시예에 따른 발광소자의 단면도이다.
도 2는 실시예에 따른 발광소자의 정면도이다.
도 3은 도 1의 유전체층 영역(A)의 확대도이다.
도 4는 실시예에 따른 발광소자의 유전체층의 I-V 그래프이다.
도 5는 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이다.
도 6은 실시예에 따른 조명장치의 분해 사시도이다.

실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on/over)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on/over)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.

금속 이온 전이란 절연물질의 표면과 접촉되어 있는 금속이 습한 환경조건하에서 전기적인 전위 변화를 일으켜 금속의 일부가 이온화되고, 그 초기 위치로부터 이탈하여 다른 어떤 새로운 곳에서 금속으로 재석출되는 과정을 말한다.

또한, 이러한 금속 전이 현상은 금속의 표면에서 수지상 결정을 형성하는 전이(lateral migration)와 절연층 속까지 파고드는 전이(through migration)가 있다.

도 1은 실시예에 따른 발광소자의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 실시예에 따른 발광소자(100)는 발광구조물(10), 유전체층(20), 채널층(30), 전류차단층(40), 반사층(50), 접합층(60), 기판(70), 보호층(80), 및 제1전극(90)을 포함할 수 있다.

발광구조물(10)은 제1도전형 반도체층(11), 활성층(12), 제2도전형 반도체층(13)을 포함할 수 있다. 활성층(12)은 제1도전형 반도체층(11)과 제2도전형 반도체층(13) 사이에 배치될 수 있다.

제1도전형 반도체층(11)은 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(11)이 n형 반도체층인 경우, 상기 제1 도전형 도펀트는 n형 도펀트로서 Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 제1 도전형 반도체층(11)은 In_xAl_yGa_1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(11)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN,AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(11)의 상면에는 광 추출 구조가 형성되어 발광 효율을 향상시킬 수 있으며 이에 한정하지 않는다.

제2도전형 반도체층(13)은 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2도전형 도펀트로가 도핑될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(13)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 제2 도전형 반도체층(13)은 In_xAl_yGa_1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(13)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN,AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다. 실시예에 따라, 제1도전형 반도체층(11)이 p형 반도체층으로 형성되고, 제2 도전형 반도체층(13)이 n형 반도체층으로 형성될 수도 있다. 또한 상기 제1 도전형 반도체층(11)위에는 n형 또는 p형 반도체층을 포함하는 반도체층이 더 형성될 수도 있다. 이에 따라, 상기 발광 구조물(10)은 np, pn, npn, pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 도전형 반도체층(11) 및 상기 제2 도전형 반도체층(13)내의 불순물의 도핑 농도는 균일 또는 불균일하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 발광구조물(10)의 구조는 다양하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

실시예에서, 활성층(12)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조, 양자선(Quantum wire)구조 또는 양자점(Quantum dot)구조를 포함할 수 있다. 활성층(12)은 III족-V족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 우물층과 장벽층의 주기로 형성될 수 있다. 상기 우물층은 In_xAl_yGa_1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체층을 포함하며, 상기 장벽층은 In_xAl_yGa_1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체층으로 형성될 수 있다. 상기 장벽층은 상기 우물층의 밴드 갭보다 높은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.

활성층(12)은, 예컨대 InGaN/GaN, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/InAlGaN, AlGaAs/GaAs, InGaAs/GaAs, InGaP/GaP, AlInGaP,InGaP, InP/GaAs의 우물층/장벽층 페어로 구현될 수 있다.

유전체층(20)은 산화물 또는 질화물을 포함할 수 있고, 예컨대, TiO_2,NiO₂, AlN, ZrO₂, Ga₂O₃, Al₂O₃, ZnO, ZrN,SiO₂, SiN_x 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층으로 형성할 수 있으나, 이에 대해 한정하지 않는다.

유전체층(20)은 적어도 하나의 금속이온 전이부를 포함할 수 있다. 상기 금속이온 전이부는 제2도전형 반도체층(13)과 반사층(50)을 전기적으로 연결할 수 있다. 상기 금속이온 전이부에 대해서는 도 3에서 자세히 설명한다.

채널층(30)은 전기 절연성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 채널층(30)은 예컨대 산화물 또는 질화물로 구현될 수 있고, 예컨대, Si0₂, Si_xO_y, Si₃N₄, Si_xN_y, SiO_xN_y, Al₂O₃, TiO₂ 중 적어도 하나일 수 있으며 단층 또는 다층일 수 있으나, 이에 대해 한정하는 것은 아니다. 채널층(30)은 아이솔레이션층으로 지칭될 수도 있다.

전류차단층(40)은 전기 절연성을 갖거나, 발광구조물(10)과 쇼트키 접촉을 형성하는 재질을 이용하여 형성될 수 있다. 전류차단층(40)은 산화물, 질화물 또는 금속으로 형성될 수 있다. 전류차단층(40)은, 예를 들어, SiO₂, SiO_x, SiO_xN_y, Si₃N₄, Al₂O_3,TiO_x, Ti, Al, Cr 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층으로 형성할 수 있다. 전류차단층(40)은 활성층(12)의 일부 영역에 전류가 집중되는 현상을 완화하여 실시 예에 따른 발광 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.

채널층(30)과 전류차단층(40)은 같은 물질로 형성될 수도 있으며, 서로 다른 물질로 형성될 수도 있다.

반사층(50)은 고 반사율을 갖는 금속 재질로 형성될 수 있다. 예컨대 반사층(50)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Cu, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있으며 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 또한, 반사층(50)은 상기 금속 또는 합금과 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) 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 또한 반사층(50)은 상기 발광구조물(10)로부터 입사되는 빛을 반사시켜 외부로 추출되는 광량을 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.

접합층(60)은 반사층(50)과 기판(70) 사이에 배치될 수 있다. 상기 반사층(50)과 상기 접합층(60)사이에 베리어층(미도시)이 더 형성될 수 있다. 상기 베리어층은 상기 반사층(50) 방향으로 금속 물질이 확산되는 것을 방지할 수 있다. 접합층(60)은 Cu, Ni, Ti, Ti-W, W, Pt, V, Fe, Mo 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

기판(70)은 열전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판일 수 있다. 예를 들어, 기판(70)은 사파이어(Al₂O₃), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, Ga₂0₃중 적어도 하나를 사용할 수 있다.

보호층(80)은 발광구조물(10)의 상부에 배치될 수 있고, 발광구조물(10)의 둘레에 배치될 수 있다. 실시예에 따라, 보호층(80)은 발광구조물(10)의 측면에 배치될 수 있다.

보호층(80)은 제1도전형 반도체층(11) 상에 배치될 수 있고, 제1전극(90)의 측면에 배치될 수 있다. 보호층(80)은 상부면에 제공된 광 추출 구조를 포함할 수 있고, 상기 광 추출 구조는 요철 구조 또는 러프니스(roughness)로 지칭될 수 있다. 상기 광 추출 구조는 규칙적으로 배열될 수 있고, 실시예에 따라 랜덤(random)하게 배열될 수 있다. 광 추출 구조의 단면은 원형, 타원형 또는 다각형 형상을 가질 수 있다. 보호층(80)의 상부면에 제공된 광추출 구조는 제1도전형 반도체층(11)의 상부면에 제공된 광 추출 구조에 대응될 수 있다.

보호층(80)은 산화물 또는 질화물 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 보호층(80)은 예로서 Si0₂, Si_xO_y, Si₃N₄, Si_xN_y, SiO_xN_y, Al₂O₃, TiO₂, AlN 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있다.

제1전극(90)은 제1도전형 반도체층(80)상에 배치될 수 있다. 제1전극(90)은 Ge, Zn, Mg, Ca, Au, Ni, AuGe, AuGe/Ni/Au 등에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하여 단층 또는 다층으로 형성할 수 있다.

도 2는 실시예에 따른 발광소자의 평면도이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 보호층(80)은 발광구조물(10)을 둘러싸고 배치될 수 있고, 제1전극(90)은 제1도전형 반도체층(11) 상에 배치될 수 있다. 제1전극(90)은 발광소자의 가장자리 영역에서 노출될 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다.

도 3은 도 1의 유전체층 영역(A)의 확대도이다.

도 3을 참조하면, 실시예에 따른 발광소자의 반사층(50)에 소정의 전압이 인가되면, 유전체층(20) 내부에 금속이온 전이부(또는 전도성 필라멘트)가 형성될 수 있다. 이후에는, 소정의 전압이 제거되어도 금속이온 전이부는 유지될 수 있고, 상기 금속이온 전이부를 통해서 전류가 흐를 수 있다.

예컨대, 반사층(50)에 소정의 전압이 인가되면, 유전체층(20) 내에 산소정공(oxygen vacancy) 결함부, 질소정공(nitrogen vacancy) 결함부, 또는 결정립계(grain boundary)결함부로 반사층(50)의 금속 이온들이 이동할 수 있고, 이러한 상기 금속 이온이 결합하여 금속이온 전이부를 형성할 수 있다.

상기 산소정공 결함부는 유전체층(20) 내의 산소 원자의 빈자리이고, 상기 질소정공 결함부는 유전체층(20) 내의 질소 원자의 빈자리 영역이고, 상기 결정립계 결함부는 결정이 성장할 때 인접 결정 성장면이 서로 닿게 되어 형성된 결함 영역일 수 있다. 이러한 결함부는 물질의 생성 당시에 형성될 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.

즉, 반사층(50)의 금속 물질이 소정의 전압의 인가에 따라 전기적인 전위 변화에 따라 일부가 이온화되고, 상기 이온이 상기 유전체층(20)의 결함부를 채워 반사층(50)과 제2도전형 반도체층(13)을 전기적으로 연결할 수 있다.

유전체층(20)은 산화물 또는 질화물을 포함할 수 있다.

상기 금속 이온 전이부는 랜덤하게 형성될 수 있고, 인가되는 전압의 세기에 따라 금속 이온 전이부의 형상이 달라 질 수 있다.

도 3은 인가되는 전압의 세기에 따른 금속 이온 전이부의 형상의 모식도이고, 인가되는 전압의 세기가 셀수록 금속 이온 전이부가 MP1에서 MP4의 형태로 형성될 수 있다.

실시예에서, 상기 금속 이온 전이부의 폭은 반사층(50)에서 제2도전형 반도체층(13)으로 갈수록 좁아질 수 있다. 예컨대, 금속 이온 전이부의 상부의 폭(W2)과 하부의 폭(W1)은 상이할 수 있고, 실시예에 따라 상기 금속 이온 전이부의 상부의 폭(W2)은 하부의 폭(W1)보다 좁을 수 있다. 예를 들어, 반사층(50)의 금속 물질이 이온화되어 반사층(50)에서부터 제2도전형 반도체층(130)으로 유전체층(20) 내를 채우면서 이동하게 되며, 이에 따라 상기 금속 이온 전이부의 상부의 폭(W2)은 하부의 폭(W1)보다 좁을 수 있다.

실시예에서 금속이온 전이부는 금속이온, 예를 들어 은 이온(Ag+)이 거동하는 현상이므로, 반사층(50)쪽에 양의 전압(positive voltage)이 인가될 수 있다.

이 때, 유전체층(20)과 반사층(50) 계면(interface)에서 인가된 전압(voltage) 방향으로 전자가 하나가 끌려가게 되면, 금속이온, 예를 들어 Ag+가 발생하게 되고, Ag+은 반대쪽 음의 전압(Negative voltage)이 있는 곳으로 소정의 디펙트를 통해 끌려갈 수 있다.

이와 같이, 금속이온이 유전체층(20)과 제2 도전형 반도체층(13) 계면(interface)에 도달하게 되었을 때, 다시 전자를 얻게 되면서 금속층, 예를 들어 Ag metal이 될 수 있다.

이에 따라 다른 층보다는 최초 반사층(50) 부분에 전기장(Electrical field)이 집중되게 되며, 그 결과 제2 도전형 반도체층(13) 보다는 최초의 금속이온의 핵생성 위치(nucleation site)인 반사층(50) 부분에 금속이온이 다수 존재하여 금속이온 전이부가 생성될 가능성이 높으므로, 금속 이온 전이부의 하부의 폭(W1)은 상부의 폭(W2)보다 넓을 수 있다.실시예에서, 상기 금속 이온 전이부와 반사층(50)은 동일한 물질을 포함할 수 있고, 예컨대, Ni, Cu, Ag, Al 중 적어도 하나일 수 있으나, 이에 대해 한정하는 것은 아니다.

즉, 상기 금속이온 전이부는 유전체층(20) 내에 형성될 수 있고, 반사층(50)과 제2도전형 반도체층(13) 사이에 배치될 수 있고, 반사층(50)과 제2도전형 반도체층(13)을 전기적으로 연결할 수 있다.

도 4는 실시예에 따른 발광소자의 유전체층의 I-V 그래프이다.

도 4의 (a)는 유전체층(20)에 금속 이온 전이부가 생성되기 전의 상태를 보여주는 I-V 그래프이고, 도 4의 (b)는 유전체층(20)에 상기 금속 이온 전이부가 생성된 후의 I-V 그래프이다.도 4의 (a)를 참조하면, 반사층(50)에 전압이 인가되는 경우, 약 2V일 때 전류가 급격히 증가하고 있고, 이는 전압이 약 2V 가해지는 시점에서 반사층(50)과 제2도전형 반도체층(13) 사이에 상기 금속 이온 전이부가 형성되어 전기적으로 연결되었음을 나타낸다.

도 4의 (b)를 참조하면, 도 4(a)에 따라 금속 이온 전이부가 형성된 경우에는, 반사층(50)에 전압을 인가하는 경우, 1V를 인가하여도 전류가 급격히 증가하고 있고, 이는 이미 형성된 상기 금속 이온 전이부를 통해 전기적으로 연결되었음을 나타내고, 이는 동작전압이 낮아지는 효과가 있다.

또한, 실시예에 따른 발광소자에 역전압을 인가하는 경우, 상기 금속 이온 전이부가 소멸되고, 유전체로서의 기능을 수행하여, 역전압에 의한 브레이크다운 발생을 방지하는 효과가 있다.

도 5는 실시 예에 따른 발광소자가 적용된 발광소자 패키지를 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 실시 예에 따른 발광소자 패키지는 몸체(205)와, 몸체(205)에 배치된 제1 리드전극(213) 및 제2 리드전극(214)과, 몸체(205)에 제공되어 제1 리드전극(213) 및 제2 리드전극(214)과 전기적으로 연결되는 발광소자(100)와, 발광소자(100)를 포위하는 몰딩부재(240)를 포함할 수 있다.

몸체(205)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 발광소자(100)의 주위에 경사면이 형성될 수 있다.

제1 리드전극(213) 및 제2 리드전극(214)은 서로 전기적으로 분리되며, 발광소자(100)에 전원을 제공한다. 또한, 제1 리드전극(213) 및 제2 리드전극(214)은 발광소자(100)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 발광소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.

발광소자(100)는 몸체(205) 위에 배치되거나 제1 리드전극(213) 또는 제2 리드전극(214) 위에 배치될 수 있다.

발광소자(100)는 제1 리드전극(213) 및 제2 리드전극(214)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다.

실시예에서 발광소자(100)는 제2 리드전극(214)에 배치되고, 제1 리드전극(213)과 와이어(250)에 의해 연결될 수 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.

몰딩부재(240)는 발광소자(100)를 포위하여 발광소자(100)를 보호할 수 있다. 또한, 몰딩부재(240)에는 형광체(232)가 포함되어 발광소자(100)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.

실시 예에 따른 발광소자 또는 발광소자 패키지는 복수 개가 기판 위에 어레이될 수 있으며, 발광소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 렌즈, 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광소자 패키지, 기판, 광학 부재는 라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 라이트 유닛은 탑뷰 또는 사이드 뷰 타입으로 구현되어, 휴대 단말기 및 노트북 컴퓨터 등의 표시 장치에 제공되거나, 조명장치 및 지시 장치 등에 다양하게 적용될 수 있다. 또 다른 실시 예는 상술한 실시 예들에 기재된 발광소자 또는 발광소자 패키지를 포함하는 조명 장치로 구현될 수 있다. 예를 들어, 조명 장치는 램프, 가로등, 전광판, 전조등, 차량용 조명장치 등을 포함할 수 있다.

도 6은 실시예에 따른 조명장치의 분해 사시도이다.

도 6을 참조하면, 실시 예에 따른 조명 장치는 커버(2100), 광원 모듈(2200), 방열체(2400), 전원 제공부(2600), 내부 케이스(2700), 소켓(2800)을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치는 부재(2300)와 리세스더(2500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 광원 모듈(2200)은 실시 예에 따른 발광소자 패키지를 포함할 수 있다.

예컨대, 커버(2100)는 벌브(bulb) 또는 반구의 형상을 가지며, 속이 비어 있고, 일 부분이 개구된 형상으로 제공될 수 있다. 커버(2100)는 광원 모듈(2200)과 광학적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 커버(2100)는 광원 모듈(2200)로부터 제공되는 빛을 확산, 산란 또는 여기 시킬 수 있다. 커버(2100)는 일종의 광학 부재일 수 있다. 커버(2100)는 방열체(2400)와 결합될 수 있다. 커버(2100)는 방열체(2400)와 결합하는 결합부를 가질 수 있다.

커버(2100)의 내면에는 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 유백색의 도료는 빛을 확산시키는 확산재를 포함할 수 있다. 커버(2100)의 내면의 표면 거칠기는 커버(2100)의 외면의 표면 거칠기보다 크게 형성될 수 있다. 이는 광원 모듈(2200)로부터의 빛이 충분히 산란 및 확산되어 외부로 방출시키기 위함이다.

커버(2100)의 재질은 유리(glass), 플라스틱, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등일 수 있다. 여기서, 폴리카보네이트는 내광성, 내열성, 강도가 뛰어나다. 커버(2100)는 외부에서 광원 모듈(2200)이 보이도록 투명할 수 있고, 불투명할 수 있다. 커버(2100)는 블로우(blow) 성형을 통해 형성될 수 있다.

광원 모듈(2200)은 방열체(2400)의 일 면에 배치될 수 있다. 따라서, 광원 모듈(2200)로부터의 열은 방열체(2400)로 전도된다. 광원 모듈(2200)은 광원부(2210), 연결 플레이트(2230), 커넥터(2250)를 포함할 수 있다.

부재(2300)는 방열체(2400)의 상면 위에 배치되고, 복수의 광원부(2210)들과 커넥터(2250)이 삽입되는 가이드홈(2310)들을 갖는다. 가이드홈(2310)은 광원부(2210)의 기판 및 커넥터(2250)와 대응된다.

부재(2300)의 표면은 빛 반사 물질로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 예를 들면, 부재(2300)의 표면은 백색의 도료로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 이러한 부재(2300)는 커버(2100)의 내면에 반사되어 광원 모듈(2200)측 방향으로 되돌아오는 빛을 다시 커버(2100) 방향으로 반사한다. 따라서, 실시 예에 따른 조명 장치의 광 효율을 향상시킬 수 있다.

부재(2300)는 예로서 절연 물질로 이루어질 수 있다. 광원 모듈(2200)의 연결 플레이트(2230)는 전기 전도성의 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 방열체(2400)와 연결 플레이트(2230) 사이에 전기적인 접촉이 이루어질 수 있다. 부재(2300)는 절연 물질로 구성되어 연결 플레이트(2230)와 방열체(2400)의 전기적 단락을 차단할 수 있다. 방열체(2400)는 광원 모듈(2200)로부터의 열과 전원 제공부(2600)로부터의 열을 전달받아 방열한다.

홀더(2500)는 내부 케이스(2700)의 절연부(2710)의 수납홈(2719)을 막는다. 따라서, 내부 케이스(2700)의 절연부(2710)에 수납되는 전원 제공부(2600)는 밀폐된다. 홀더(2500)는 가이드 돌출부(2510)를 갖는다. 가이드 돌출부(2510)는 전원 제공부(2600)의 돌출부(2610)가 관통하는 홀을 갖는다.

전원 제공부(2600)는 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 광원 모듈(2200)로 제공한다. 전원 제공부(2600)는 내부 케이스(2700)의 수납홈(2719)에 수납되고, 홀더(2500)에 의해 내부 케이스(2700)의 내부에 밀폐된다.

전원 제공부(2600)는 돌출부(2610), 가이드부(2630), 베이스(2650), 연장부(2670)를 포함할 수 있다.

가이드부(2630)는 베이스(2650)의 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 가이드부(2630)는 홀더(2500)에 삽입될 수 있다. 베이스(2650)의 일 면 위에 다수의 부품이 배치될 수 있다. 다수의 부품은 예를 들어, 외부 전원으로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 직류변환장치, 광원 모듈(2200)의 구동을 제어하는 구동칩, 광원 모듈(2200)을 보호하기 위한 ESD(ElectroStatic discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.

연장부(2670)는 베이스(2650)의 다른 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 연장부(2670)는 내부 케이스(2700)의 연결부(2750) 내부에 삽입되고, 외부로부터의 전기적 신호를 제공받는다. 예컨대, 연장부(2670)는 내부 케이스(2700)의 연결부(2750)의 폭과 같거나 작게 제공될 수 있다. 연장부(2670)에는 "+ 전선"과 "- 전선"의 각 일 단이 전기적으로 연결되고, "+ 전선"과 "- 전선"의 다른 일 단은 소켓(2800)에 전기적으로 연결될 수 있다.

내부 케이스(2700)는 내부에 전원 제공부(2600)와 함께 몰딩부를 포함할 수 있다. 몰딩부는 몰딩 액체가 굳어진 부분으로서, 전원 제공부(2600)가 내부 케이스(2700) 내부에 고정될 수 있도록 한다.

이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 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 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10; 발광구조물
20; 유전체층
30; 채널층
40; 전류차단층
50; 반사층
60; 접합층
70; 기판
80; 보호층
90; 전극

Claims

제1도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층 아래에 배치된 활성층, 상기 활성층 아래에 배치된 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물;
상기 발광구조물 하부에 배치되고 산화물 또는 질화물을 포함하는 유전체층; 및
상기 유전체층 하부에 배치되는 반사층을 포함하고,
상기 유전체층은 적어도 하나의 금속이온 전이부를 포함하고,
상기 금속이온 전이부의 상부의 폭과 상기 금속이온 전이부의 하부의 폭은 상이한 발광소자.
제1항에 있어서,
상기 금속 이온 전이부의 상부의 폭은 하부의 폭보다 좁은 발광소자.
제1항에 있어서,
상기 금속이온 전이부는 상기 제2도전형 반도체층과 상기 반사층을 전기적으로 연결하는 발광소자.
제1항에 있어서,
상기 금속이온 전이부는 Ni, Cu, Ag, Al 중 적어도 하나를 포함하는 발광소자.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 발광소자를 포함하는 조명 시스템.