KR20190130997A - 발광장치 - Google Patents

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스이-밍 판
웨이-강 쳉
치-슈 후앙
첸-홍 리
시-위 예
치-치 푸
쳉-광 양
시-치에 탕
시앙-푸 홍
쯔-시앙 왕
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    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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Abstract

본 발명은 다 방향으로 발광하는 발광다이오드 칩 형성용 사파이어 기판, 발광다이오드 칩 및 발광장치를 제공하며, 이 사파이어 기판은 서로 대향하게 설치된 성장면과 제2 주표면을 포함한다. 사파이어 기판의 두께는 200㎛보다 크거나 같다. 발광다이오드 칩은 사파이어 기판 및 적어도 하나의 발광다이오드 구조를 포함한다. 발광다이오드 칩 구조는 성장면에 설치되고, 발광다이오드 구조가 설치되지 않는 일부 성장면과 발광 가능한 제1 주표면을 형성한다. 발광다이오드 구조가 방출하는 적어도 일부 광선은 사파이어 기판을 투과하여, 제2 주표면으로부터 방출된다. 발광장치는 적어도 하나의 다 방향으로 발광하는 발광다이오드 칩 및 탑재대를 포함한다. 발광다이오드 칩은 탑재대 상에 설치된다.

Description

발광장치{ILLUMINATION DEVICE}
본 발명은 사파이어 기판, 발광다이오드 칩 및 발광장치에 관한 것으로, 특히 다 방향으로 발광하는 발광다이오드 칩 형성용 사파이어 기판, 발광다이오드 칩 및 발광장치에 관한 것이다.
발광다이오드(light emitting diode, LED)는 자체에서 방출되는 빛이 편향되는 방향성 광원으로서 시장에서 판매되는 일반 전구와 같은 발산형 광원이 아니므로, 응용면에서 제한을 받는다. 예를 들면, 일반 실내/실외 조명기구에서의 응용은 필요한 발광 패턴(光型)에 도달할 수 없다. 그밖에, 종래의 발광다이오드 발광장치는 한면으로만 발광하므로, 발광 효율이 비교적 낮다.
본 발명의 목적 중 하나는 다 방향으로 발광하는 발광다이오드 칩 형성용 사파이어 기판을 제공함으로써 발광 효율을 높이고, 발광 패턴을 개선하여 원가를 줄이는 데 있다.
본 발명의 바람직한 실시예는 다 방향으로 발광하는 발광다이오드 칩 형성용 사파이어 기판을 제공하는 것이다. 이 사파이어 기판은 서로 대향하게 설치된 성장면과 제2 주표면을 포함한다. 사파이어 기판의 두께는 200㎛와 같거나 크다.
본 발명의 바람직한 실시예는 발광다이오드 칩은 투명기판, 복수의 발광다이오드 구조, 절연층과 도전 패턴을 포함하는 발광다이오드 칩을 제공한다. 상기 투명기판은 서로 대향하게 설치된 성장면과 제2 주표면을 구비한다. 상기 복수의 발광다이오드 구조는 상기 성장면에 설치되고, 상기 발광다이오드 구조에 의해 커버되지 않은 일부 성장면과 발광 가능한 제1 주표면을 형성하고, 각 발광다이오드 구조는 제1 전극과 제2 전극을 포함한다. 상기 절연층은 적어도 일부의 상기 발광다이오드 구조 상에 설치된다. 상기 도전 패턴은 상기 절연층 상에 설치되고 적어도 일부의 제1 전극 및 적어도 일부의 제2 전극과 전기적으로 연결된다. 상기 복수의 발광다이오드 구조에서 적어도 하나의 발광다이오드 구조의 발광 방향은 상기 투명기판을 투과하여 상기 제2 주표면으로부터 발광되는 것을 포함한다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예는 투명기판 및 적어도 하나의 발광다이오드 구조를 포함하는 발광다이오드 칩을 제공한다. 그 중 상기 투명기판 재료는 사파이어를 포함하고 상기 투명기판은 성장면을 구비한다. 상기 발광다이오드 구조는 상기 성장면에 설치되고, 상기 발광다이오드 구조의 발광 각도는 180°보다 크다. 그 중 상기 발광다이오드 구조가 방출하는 적어도 일부 광선은 투명기판을 투과할 수 있으며, 성장면에 대응하는 제2 주표면으로부터 방출된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예는 투명기판 및 적어도 하나의 발광다이오드 구조 및 에너지 변환층을 포함하는 발광다이오드 칩을 제공한다. 상기 투명기판은 성장면을 구비한다. 상기 발광다이오드 구조는 상기 성장면에 설치되고, 상기 발광다이오드 구조에 의해 커버되지 않은 일부 성장면과 발광 가능한 제1 주표면을 형성하고, 상기 발광다이오드 구조의 발광 각도는 180°보다 크다. 그 중 상기 발광다이오드 구조가 방출하는 적어도 일부 광선은 투명기판을 투과할 수 있고, 상기 성장면에 대응하는 제2 주표면으로부터 방출된다. 상기 에너지 변환층은 적어도 상기 발광다이오드 구조 또는 상기 제2 주표면 상에 설치되고, 상기 에너지 변환층은 상기 발광다이오드 구조가 방출하는 광선의 적어도 일부를 흡수하여 파장을 변환시킨다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예는 투명기판 및 복수의 발광다이오드 칩 구조를 포함하는 발광다이오드 칩을 제공한다. 상기 투명기판은 성장면을 구비한다. 상기 복수의 발광다이오드 구조는 상기 성장면에 설치된다. 상기 각 발광다이오드 구조의 상기 투명기판에 의해 차단되지 않는 발광면은, 상기 발광다이오드 구조에 의해 커버되지 않는 일부 성장면과 함께 발광 가능한 제1 주표면을 형성한다. 상기 발광다이오드 구조의 발광 각도는 180°보다 크며, 상기 발광다이오드 구조가 발광하는 적어도 일부 광선은 상기 투명기판을 투과할 수 있고, 상기 성장면에 대응하는 제2 주표면으로부터 방출되며, 상기 제1 주표면 또는 상기 제2 주표면의 면적은 상기 발광다이오드 구조의 발광면의 총 면적의 5배 이상이다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예는 투명기판, 적어도 하나의 다이아몬드상 카본막 및 적어도 하나의 발광다이오드 구조를 포함하는 발광다이오드 칩을 제공한다. 상기 투명기판은 성장면을 구비한다. 상기 다이아본드 카본막은 상기 투명기판 상에 설치된다. 상기 발광다이오드 구조는 상기 성장면에 설치된다. 상기 발광다이오드 구조의 투명기판에 의해 차단되지 않은 발광면은, 상기 발광다이오드 구조에 의해 커버되지 않은 일부 성장면과 함께 발광 가능한 제1 주표면을 형성하고, 상기 발광다이오드 구조의 발광 각도는 180°보다 크다. 상기 발광다이오드 구조가 발광하는 적어도 일부 광선은 투명기판을 투과할 수 있고, 상기 성장면에 대응하는 제2 주표면으로부터 방출된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예는 투명기판, 적어도 하나의 발광다이오드 구조 및 반사경 또는 여파기를 포함하는 발광다이오드 칩을 제공한다. 상기 투명기판은 성장면을 구비하고, 상기 반사경 또는 여파기는 상기 투명기판 상의 상기 성장면에 대응하는 제2 주표면 또는 성장면에 설치된다. 상기 발광다이오드 구조는 성장면에 설치된다. 상기 발광다이오드 구주의 상기 투명기판에 의해 차단되지 않은 발광면은, 상기 발광다이오드 구조에 의해 커버되지 않은 일부 성장면과 함께 발광 가능한 제1 주표면을 형성하고, 상기 발광다이오드 구조의 발광 각도는 180°보다 크다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예는 투명기판, 적어도 하나의 발광다이오드 구조, 제1 연결도선 및 제2 연결도선을 포함하는 발광다이오드 칩을 제공한다. 상기 투명기판은 성장면을 구비한다. 상기 발광다이오드 구조는 상기 성장면에 설치되고, 상기 발광다이오드 구조에 의해 커버되지 않은 일부 성장면과 발광 가능한 제1 주표면을 형성하고, 상기 발광다이오드의 발광 각도는 180°보다 크다. 상기 발광다이오드 구조가 방출하는 적어도 일부 광선은 상기 투명기판을 투과할 수 있고, 상기 성장면에 대응하는 제2 주표면으로부터 방출된다. 상기 제1 연결도선 및 상기 제2 연결도선은 상기 투명기판 상의 상대적 양단(兩端)에 설치되고, 상기 제1 연결도선과 상기 제2 연결도선은 각각 상기 발광다이오드 구조와 전기적으로 연결된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예는 탑재대 및 상술한 발광다이오드 칩을 포함하는 발광장치를 제공하며, 그 중 상기 발광다이오드 칩은 상기 탑재대 상에 고정된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예는 발광다이오드 칩 및 지지대를 포함하는 발광장치를 제공한다. 상기 발광다이오드 칩은 투명기판, 적어도 하나의 발광다이오드 구조, 제1 연결도선 및 제2 연결도선을 포함한다. 상기 투명기판은 성장면을 구비한다. 상기 발광다이오드 구조는 상기 성장면에 설치되고, 상기 발광다이오드 구조에 의해 커버되지 않은 일부 성장면과 발광 가능한 제1 주표면을 형성하고, 상기 발광다이오드 구조의 발광 각도는 180°보다 크다. 상기 발광다이오드 구조가 방출하는 적어도 일부 광선은 상기 투명기판을 투과할 수 있으며, 상기 성장면에 대응하는 제2 주표면으로부터 방출된다. 상기 제1 연결도선 및 상기 제2 연결도선은 각각 상기 투명기판 상의 상대적 양단에 설치되고, 상기 제1 연결도선 및 상기 제2 연결도선은 각각 상기 발광다이오드 구조와 전기적으로 연결된다. 상기 지지대는 적어도 하나의 노치를 포함하며, 상기 발광다이오드 칩은 노치와 대응 설치된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예는 복수의 발광다이오드 칩 및 장치 베이스를 포함하는 발광장치를 제공한다. 각 발광다이오드 칩은 투명기판, 적어도 하나의 발광다이오드 구조, 제1 연결도선 및 제2 연결도선을 포함한다. 상기 투명기판은 성장면을 구비한다. 상기 발광다이오드 구조는 상기 성장면에 설치되고, 상기 발광다이오드 구조에 의해 커버되지 않은 일부 성장면과 발광 가능한 제1 주표면을 형성하고 상기 발광다이오드 구조의 발광 각도는 180°보다 크다. 상기 발광다이오드 구조가 방출하는 적어도 일부 광선은 상기 투명기판을 투과할 수 있으며, 상기 성장면에 대응하는 제2 주표면으로부터 방출된다. 상기 제1 연결도선 및 상기 제2 연결도선은 상기 투명기판 상의 상대적 양단에 각각 설치되며, 상기 제1 연결도선과 상기 제2 연결도선은 각각 상기 발광다이오드 구조와 전기적으로 연결된다. 상기 장치 베이스는 탑재대 및 상기 탑재대로부터 외부로 연신 설치된 복수의 지지대를 포함한다. 각 지지대는 적어도 하나의 노치를 포함하며, 각 발광다이오드 칩은 적어도 일부의 노치와 대응 설치된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예는 복수의 발광다이오드 칩 및 라이트 바를 포함하는 발광장치를 제공한다. 각 발광다이오드 칩은 투명기판, 적어도 하나의 발광다이오드 구조, 제1 연결도선 및 제2 연결도선을 포함한다. 상기 투명기판은 성장면을 구비한다. 상기 발광다이오드 구조는 상기 성장면에 설치되고, 상기 발광다이오드 구조에 의해 커버되지 않은 일부 성장면과 발광 가능한 제1 주표면을 형성하고, 상기 발광다이오드 구조의 발광 각도는 180°보다 크다. 상기 발광다이오드 구조가 방출하는 적어도 일부 광선은 상기 투명기판을 투과할 수 있고, 상기 성장면에 대응하는 제2 주표면으로부터 방출된다. 상기 제1 연결도선 및 상기 제2 연결도선은 각각 상기 투명기판상에서 서로 대향하는 양단에 설치되고, 상기 제1 연결도선과 상기 제2 연결도선은 각각 상기 발광다이오드 구조와 전기적으로 연결된다. 상기 라이트 바는 복수의 노치를 포함한다. 상기 라이트 바는 연신 방향을 가지고, 상기 복수의 노치는 연신 방향을 따라 배열 설치되고, 각 발광다이오드 칩은 적어도 일부 노치와 대응 설치된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예는 복수의 발광다이오드 칩 및 탑재대를 포함하는 발광장치를 제공한다. 각 발광다이오드 칩은 투명기판, 적어도 하나의 발광다이오드 구조, 제1 연결도선 및 제2 연결도선을 포함한다. 상기 투명기판은 성장면을 구비한다. 상기 발광다이오드 구조는 상기 성장면에 설치되고, 상기 발광다이오드 구조에 의해 커버되지 않은 일부 성장면과 발광 가능한 제1 주표면을 형성하고, 상기 발광다이오드 구조의 발광 각도는 180°보다 크다. 상기 발광다이오드 구조가 방출하는 적어도 일부 광선은 상기 투명기판을 투과할 수 있으며 상기 성장면에 대응하는 제2 주표면으로부터 방출된다. 상기 제1 연결도선 및 상기 제2 연결도선은 각각 상기 투명기판 상의 상대적 양단에 설치되고, 상기 제1 연결도선 및 상기 제2 연결도선은 각각 상기 발광다이오드 구조와 전기적으로 연결된다. 상기 탑재대는 복수의 노치를 포함하고, 상기 복수의 노치는 어레이 방식으로 배열 설치되며, 상기 발광다이오드 칩은 적어도 일부 노치와 대응 설치된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예는 탑재대 및 복수의 지지대를 포함하는 장치 베이스를 제공한다. 각 지지대는 상기 탑재대로부터 외부로 연신 설치되며, 각 지지대는 적어도 하나의 노치 및 노치의 양측에 각각 설치된 복수의 전극을 포함한다.
본 발명의 발광다이오드 칩은 발광다이오드 구조를 투명기판에 설치하고, 발광다이오드 구조가 방출하는 광선은 투명기판을 투과할 수 있다. 따라서 본 발명의 발광다이오드 칩은 적어도 다(多) 방향 또는 전(全) 방향으로 발광할 수 있어 발광 효율을 높이고 종래의 발광다이오드 칩의 발광 패턴이 좋지 않은 문제를 개선할 수 있다. 그밖에, 본 발명의 발광다이오드 칩의 절연층, 도전 패턴과 발광다이오드 구조는 웨이퍼 레벨 제작 방법을 이용하여 제작할 수 있으므로, 제작 원가를 대폭적으로 줄일 수 있으며 바람직한 신뢰성을 갖는다.
도 1a와 도 1b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광다이오드 칩을 나타낸 구조 개략도이다.
도 2a, 도 2b, 도 2c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 서로 다른 형식의 발광다이오드 구조가 도선에 결합된 것을 나타낸 개략도이다.
도 3a와 도 3b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에너지 변환층을 나타낸 배치 개략도이다.
도 4는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 발광다이오드 칩을 나타낸 단면 개략도이다.
도 5는 본 발명의 다른 바람직한 실시예의 변화 실시예에 따른 발광다이오드 칩의 등가 회로도이다.
도 6은 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 발광다이오드 칩을 나타낸 개략도이다.
도 7a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탑재대를 나타낸 개략도이다.
도 7b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회로기판을 나타낸 개략도이다.
도 7c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반사경을 나타낸 개략도이다.
도 7d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다이아몬드상 카본막을 나타낸 개략도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광장치를 나타낸 개략도이다.
도 9는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 발광장치를 나타낸 개략도이다.
도 10a, 도 10b와 도 10c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투명기판이 탑재대에 삽입 연결되거나 접합 연결된 것을 나타낸 개략도이다.
도 11a와 도 11b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투명기판이 지지대를 구비한 탑재대에 접합 연결된 것을 나타낸 개략도이다.
도 12는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 발광장치를 나타낸 입체 개략도이다.
도 13은 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 발광장치의 장치 베이스를 나타낸 입체 개략도이다.
도 14는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 발광장치를 나타낸 입체 개략도이다.
도 15a, 도 15b, 도 15c, 도 15d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 점 대칭 또는 선 대칭으로 투명기판을 탑재부재 상에 배열한 것을 나타낸 평면 개략도이다.
도 16은 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 발광장치를 나타낸 개략도이다.
도 17a와 도 17b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 램프 하우징을 나타낸 개략도이다.
도 17c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광고 간판 타입의 램프 하우징을 나타낸 평면 단면 개략도이다.
도 17d, 도 17e, 도 17f, 도 17g는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전구 타입을 나타낸 실시 개략도이다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 라이트 바를 나타낸 개략도이다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광장치를 나타낸 입체 개략도이다.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광장치를 나타낸 개략도이다.
도 1a와 도 1b를 참고하면, 도 1a와 도 1b는 본 발명의 바람직한 실시예의 발광다이오드 칩 또는 발광판의 구조를 나타낸다. 도 1a와 도 1b에 도시한 바와 같이, 발광다이오드 칩(1)은 투명기판(2), 성장면(210), 제1 주표면(21A), 제2 주표면(21B) 및 적어도 하나의 다 방향으로 발광하는 발광다이오드 구조(3)를 포함한다. 평판 필름 형상의 투명기판(2) 자체는 2개의 주요 면을 가지며, 그 중의 임의의 한 면은 성장면(210)이며, 발광 기능을 가진 발광다이오드 구조(3)가 상기 성장면(210)에 설치되고, 발광다이오드 구조(3)의 투명기판(2)에 의해 차단되지 않은 발광면(34)은, 발광다이오드 구조(3)가 설치되지 않은 일부 성장면(210)과 함께 발광 가능한 제1 주표면(21A)을 형성한다. 투명기판(2)의 발광다이오드 구조(3)가 설치되지 않은 다른 주요 면이 제2 주표면(21B)이다. 상기 배치 방식을 반대로 할 수도 있으며, 또한 투명기판의 2개 면에 발광다이오드 구조(3)를 모두 배치할 수도 있으며, 그 중 2개 면 상의 발광다이오드 구조(3)를 대응되게 엇갈려 배열함으로써, 각 면 상의 발광다이오드 구조(3)가 발광할 때, 광선이 다른 면 상의 발광다이오드구조에 의해 차단되지 않고 투명기판(2)을 순조롭게 투과하여 다른 면으로부터 발광되도록 하여, 단위 면적의 발광 강도를 증가시킨다. 투명기판(2)의 재료는 산화알루미늄(Al2O3), 산화알루미늄 함유 사파이어, 탄화규소(SiC), 유리, 플라스틱 또는 고무일 수 있으며, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 사파이어 기판을 사용하는데, 그 이유는 이 재료가 대체로 단일 결정 구조여서, 비교적 좋은 투광률을 가질 뿐만 아니라, 방열 기능이 좋으므로, 발광다이오드 칩(1)의 수명을 연장시킬 수 있기 때문이다. 그러나 종래의 사파이어 기판을 본 발명에 사용하면 쉽게 파열되는 문제가 발생하므로, 본 발명은 실험을 통하여, 본 발명의 투명기판(2)은 두께가 200㎛보다 크거나 같은 사파이어 기판을 선택하여 사용하는 것이 바람직하다는 것을 검증하였다. 이렇게 하면 바람직한 신뢰성을 얻을 수 있고, 바람직한 탑재 및 투광 기능을 가지게 된다. 동시에 본 발명의 발광다이오드 구조(3)는 바람직하게 발광 각도가 180°보다 큰 것을 선택할 수 있으며, 즉 투명기판(2) 상의 발광다이오드 구조(3)는 발광면(34)이 기판으로부터 멀어지는 방향으로 나가는 광선을 방출할 뿐만 아니라, 발광다이오드 구조(3)는 투명기판(2)으로 진입하는 적어도 일부의 광선을 방출하며, 투명기판(2)에 진입한 광선은 투명기판(2) 상에서 제1 주표면(21A)에 대응하는 제2 주표면(21B)으로부터 방출될 뿐만 아니라, 투명기판(2)의 발광다이오드 구조(3)가 설치되지 않은 일부 성장면(210)과 기타 표면으로부터 방출될 수 있으므로, 발광다이오드 칩(1)이 적어도 양 방향, 다 방향으로 발광하거나 또는 전 방향으로 발광할 수 있게 한다. 본 발명에서, 제1 주표면(21A) 또는 제2 주표면(21B)의 면적은 발광면(34)의 총 면적의 5배 이상이며, 이는 발광 효율 및 방열 등 조건을 동시에 고려한 바람직한 배치 비율이다.
또한, 본 발명의 다른 바람직한 실시예는 발광다이오드 칩(1)의 제1 주표면(21A)과 제2 주표면(21B)이 방출하는 광선의 색온도 차이를 1500K와 같거나 작게 하여, 발광다이오드 칩(1)이 보다 전면적이고 일치한 발광 효과를 갖도록 한다. 투명기판(2)의 투광 특성상, 발광다이오드 구조(3)가 방출하는 광선의 파장 범위가 420㎚보다 크거나 같으며, 및/또는 상기 광선의 파장 범위가 범위가 470㎚보다 작거나 같을 경우, 상기 투명기판(2) 두께를 가진 조건에서, 투명기판(2)의 투광율은 70%보다 크거나 같다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않는다. 이하, 본 발명의 기타 바람직한 실시예를 순서대로 소개하고, 또한 각 실시예의 차이점을 비교하기 쉽고 설명을 간소화하기 위하여, 각 실시예에서는 동일한 부호로 동일한 소자를 표시하며, 각 실시예의 차이점에 대해 중점적으로 설명하고, 중복된 부분은 다시 설명하지 않는다.
도 2a, 도 2b와 도 2c를 참고하면, 본 발명은 전력을 공급받아 발광하도록, 발광다이오드 구조(3) 자체가 제1 전극(31A)과 제2 전극(31B)을 포함하고, 이 제1 전극(31A)과 제2 전극(31B)은 각각 투명기판(2)에 위치하는 제1 연결도선(23A) 및 제2 연결도선(23B)에 전기적으로 연결된다. 도 2a, 도 2b와 도 2c는 각각 서로 다른 형식의 발광다이오드 구조(3) 및 도선과의 결합 방식을 나타낸다. 도 2a는 수평형 발광다이오드 구조를 나타내며, 발광다이오드 구조(3)는 투명기판(2)의 성장면(210)에 형성되고, 제1 전극(31A)과 제2 전극(31B)은 와이어 본딩 방식으로 제1 연결도선(23A)과 제2 연결도선(23B)에 각각 결합된다. 도 2b는 플립칩 타입 발광다이오드 구조를 나타내며, 발광다이오드 구조(3)는 뒤집어져 장착되고 제1 전극(31A)과 제2 전극(31B)을 통해 투명기판(2)과 결합되고, 제1 전극(31A)과 제2 전극(31B)은 용접 또는 접착 방식으로 제1 연결도선(23A)과 제2 연결도선(23B)에 각각 전기적으로 결합된다. 도 2c는 발광다이오드 구조(3)의 양단에 제1 전극(31A)과 제2 전극(31B)을 설치하는 것을 나타내며, 발광다이오드 구조(3)를 직립 설치하는 방식으로 제1 전극(31A)과 제2 전극(31B)이 각각 제1 연결도선(23A) 및 제2 연결도선(23B)과 연결되게 한다.
도 3a와 도 3b를 참고하면, 본 발명의 발광다이오드 칩(1)은 에너지 변환층(4)을 더 포함할 수 있으며, 에너지 변환층(4)은 제1 주표면(21A) 또는/및 제2 주표면(21B) 상에 설치되거나 또는 발광다이오드 구조(3) 상에 직접 설치되며, 또한 에너지 변환층(4)은 발광다이오드 구조(3)와 직접 접촉하거나 또는 발광다이오드 구조(3)와 직접 접촉하지 않고 일정한 거리를 두고 인접할 수 있다. 에너지 변환층(4)은 가넷계, 황산염계 또는 실리케이트계 등 무기 또는 유기 재료와 같은 적어도 한가지 형광분을 함유함으로써, 발광다이오드 구조(3)가 방출하는 적어도 일부 광선을 흡수하고 광선의 파장을 다른 종류의 파장 범위로 변환한다. 예를 들면, 발광다이오드 구조(3)가 청색광을 방출하면, 에너지 변환층(4)은 일부 청색광을 황색광으로 변환시켜, 발광다이오드 칩(1)으로 하여금 청색광과 황색광이 혼합되어 최종적으로 백색광을 방출하게 한다. 그밖에, 제1 주표면(21A)의 광원은 주로 발광다이오드 구조(3)의 발광면이 직접 광선을 방출하는 광원이고, 제2 주표면(21B)의 광원은 발광다이오드 구조(3)의 광선이 투명기판(2)을 투과하여 방출되는 광원으로, 2개 표면의 광선 강도가 다르므로, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에서 발광다이오드 칩(1)은 제1 주표면(21A)과 제2 주표면(21B) 상의 에너지 변환층(4)의 형광분 함량이 상응하게 배치되고, 그 중 제1 주표면(21A) 대비 제2 주표면(21B)의 형광분[또는 발광다이오드 칩 상의 형광분 대비 제2 주표면(21B)의 형광분] 함량 비율 범위를 바람직하게 1:0.5 ~ 1:3로 함으로써, 발광다이오드 칩(1)의 광선 강도 또는 발광 패턴이 응용 요구에 부합될 수 있게 하며, 발광다이오드 칩(1)의 제1 주표면(21A)과 제2 주표면(21B)이 방출하는 광선의 색온도 차이를 1500K와 같거나 작게 하여, 발광다이오드 칩(1)의 파장 변환 효율과 발광 효과를 향상시킨다.
도 4를 참고하면, 도 4는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 발광다이오드 칩(1)을 나타낸 단면 개략도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 발광다이오드 칩(10)은 투명기판(2)과 복수의 발광다이오드 구조(14), 절연층(20)과 도전 패턴(22)을 포함한다. 투명기판(2)은 서로 대향하게 설치된 성장면(210)과 제2 주표면(21B)을 구비한다. 복수의 발광다이오드 구조(14)는 투명기판(2)의 성장면(210)에 설치되고, 각 발광다이오드 구조(14)는 제1 전극(16)과 제2 전극(18)을 포함한다. 발광다이오드 칩(14)의 투명기판(2)에 의해 차단되지 않는 발광면(34)은, 발광다이오드 칩(14)에 의해 커버되지 않는 일부 성장면(210)과 함께 제1 주표면(21A)을 형성한다. 절연층(20)은 복수의 발광다이오드 구조(14)의 적어도 일부에 설치된다. 도전 패턴(22)은 절연층(20) 상에 설치되고 적어도 일부의 제1 전극(16) 및 적어도 일부의 제2 전극(18)과 전기적으로 연결된다. 도전 패턴(22)은 예를 들면 금속 회로 배치 또는 일반 와이어 본딩에 의해 구성된 패턴일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 기타 재질로 구성된 도전 패턴일 수 있다.
발광다이오드 구조(14)는 투명기판(2) 상에 차례로 형성되는 제1 반도체층(141), 능동층(142), 제2 반도체층(143)을 포함할 수 있다. 제1 반도체층(141)은 바람직하게 N형 반도체층일 수 있으며, 제2 반도체층(143)은 바람직하게 P형 반도체층일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 제1 반도체층(141), 능동층(142), 제2 반도체층(143)의 재료는 예를 들면 질화알루미늄(AlN)과 같은 3가 A족 질화물을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 발광다이오드 칩(10)은 제1 반도체층(141)과 투명기판(2) 사이에 형성되는 버퍼층(13)을 추가적으로 포함할 수 있다. 버퍼층(13)의 재료는 질화 알루미늄과 같은 3가 A족 질화물을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 제1 전극(16)과 제2 전극(18)은 각각 제2 반도체층(143) 및 제1 반도체층(141)과 전기적으로 연결된다. 제1 전극(16)과 제2 전극(18)은 금속 전극일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
그밖에, 발광다이오드 칩(10)은 투명기판(2) 및 발광다이오드 구조(14) 상에 설치되는 에너지 변환층(4)을 더 포함한다. 발광다이오드 구조(14)가 방출하는 광선(미도시)은 특정 파장이나, 에너지 변환층(4)은 이 특정 파장으로 적어도 부분적으로 변환시킬 수 있고, 이를 통해 발광다이오드 칩(10)이 기타 특정 파장 또는 파장 범위가 큰 광선을 방출할 수 있게 한다.
본 실시예에서, 발광다이오드 구조(14)는 도전 패턴(22)을 통해 직렬 방식으로 전기적으로 연결되나 이에 한정되지 않는다. 그밖에, 본 실시예에서, 절연층(20), 도전 패턴(22) 발광다이오드 구조(14)[제1 반도체층(141), 능동층(142), 제2 반도체층(143)을 포함] 및 버퍼층(13)은 함께 제작되며, 즉 버퍼층(13), 제1 반도체층(141), 능동층(142)과 제2 반도체층(143)이 차례대로 투명기판(2)에 설치된 후, 절연층(20)과 도전 패턴(22)을 순서대로 추가 설치하여 절단을 진행한다. 절연층(20)과 도전 패턴(22)은 예를 들면 리소그래피 식각 공정을 이용하여 설치될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 본 실시예의 발광다이오드 칩(10)의 절연층(20), 도전 패턴(22)과 발광다이오드 구조(14)는 웨이퍼 레벨 제작 방법을 이용하여 제작되므로, 제조 원가를 대폭 줄일 수 있으며, 바람직한 신뢰성을 가진다.
그밖에, 광선이 투명기판(2)으로부터 나가는 발광량을 증가시키고, 발광량의 분포를 균일하게 하기 위하여, 제2 주표면(21B)은 비평면 구조(12M)를 선택적으로 가질 수 있다. 비평면 구조(12M)는 각종 돌출 또는 오목한 기하 구조, 예를 들면 금자탑, 원주체, 반구체 또는 삼각주 등일 수 있으며, 비평면 구조(12M)의 배열은 규칙적 또는 랜덤 배열일 수 있다. 그리고, 제2 주표면(21B)에 열전도 및 방열 효과를 증가시키는 다이아몬드상 카본막(diamond-like carbon, DLC)(25)을 선택적으로 설치할 수 있다. 그밖에, 제2 주표면(21B)과 다이아몬드상 카본막(25)의 사이에 광학막(28)을 설치할 수 있다. 재료의 선택에 있어서, 광학막(28)의 굴절률은 투명기판(2)의 굴절률과 다이아몬드상 카본막(25)의 굴절률 또는 에너지 변환층(4)의 굴절률 사이에 있는 것이 바람직하며, 이를 통해 방출량을 증가시킬 수 있다.
도 5를 참고하면서, 도 4 및 상술한 기타 도면을 함께 참고하길 바란다. 도 5는 본 발명의 변화 실시예에 따른 발광다이오드 칩의 등가 회로도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 본 변화 실시예에서, 발광다이오드 칩(10')의 복수의 발광다이오드 구조(14)는 도전 패턴(22)에 의해 직렬/병렬 혼합 방식으로 전기적으로 연결되고 연결 도선을 통해 외부 전원과 전기적으로 결합된다.
도 6을 참고하면, 도 6은 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 발광다이오드 칩을 나타낸 입체 개략도이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 발광다이오드 칩(310)은 투명기판(2), 적어도 하나의 발광다이오드 구조(3), 제1 연결전극(311A), 제2 연결전극(311B) 및 적어도 하나의 에너지 변환층(4)을 포함한다. 그 중 발광다이오드 구조(3)는 투명기판(2)의 성장면(210)에 설치되어, 발광하는 제1 주표면(21A)을 형성한다. 이 실시예에서, 발광다이오드 구조(3)의 발광 각도는 180°보다 크며, 발광다이오드 구조(3)가 방출하는 적어도 일부 광선은 투명기판(2)에 입사되고, 입사광선의 적어도 일부는 제1 주표면(21A)에 대응하는 제2 주표면(21B)으로부터 방출되며, 일부는 투명기판(2)의 기타 표면으로부터 방출되어, 육면(六面)으로 발광하는 발광 효과를 이룬다. 제1 연결전극(311A) 및 제2 연결전극(311B)은 각각 투명기판(2)의 양단 또는 동일 측(미도시)에 설치되고, 각각 투명기판(2) 상의 제1 연결도선과 제2 연결도선으로부터 연신된 칩 외부 전극이므로, 제1 연결전극(311A)과 제2 연결전극(311B)은 각각 발광다이오드 구조(3)와 전기적으로 연결된다. 에너지 변환층(4)은 적어도 발광다이오드 구조(3) 및/또는 제2 주표면(21B)을 커버하고, 적어도 일부의 제1 연결전극(311A)과 제2 연결전극(311B)을 노출시키고, 에너지 변환층(4)은 발광다이오드 구조(3) 및/또는 투명기판(2)이 방출하는 적어도 일부의 광선을 흡수하여, 다른 파장 범위의 광선으로 변환시킨 후, 흡수되지 않은 광선과 혼광시켜, 발광다이오드 칩(310)의 발광 파장 범위와 발광 효과를 증가시킨다. 다시 말하면 에너지 변환층(4)은 제1 연결전극(311A)과 제2 연결전극(311B)을 커버하지 않을 수 있다. 본 실시예의 발광다이오드 칩(310)은 투명기판(2) 상의 상대적 양단에 각각 설치된 제1 연결전극(311A)과 제2 연결전극(311B)을 가지므로, 발광다이오드 칩(310)을 독립적으로 제작한 다음, 적당한 탑재대와 결합시킬 수 있어, 전체 제조 수율을 향상시키고, 구조를 간소화하고 결합되는 탑재대의 설계 변화를 증가시키는 등의 효과를 이룰 수 있다.
도 7a를 참고하면, 본 발명의 실시예는 상술한 발광다이오드 칩을 사용한 발광장치(11)에 관한 것으로, 발광장치(11)는 탑재대(5)를 더 포함할 수 있으며 발광다이오드 칩의 투명기판(2)은 이 탑재대(5)에 눕혀 놓을 수 있을 뿐만 아니라, 세워 놓을 수도 있으며, 이 탑재대(5)에 결합됨으로써, 투명기판(2)과 탑재대(5)는 제1 협각(θ1)을 이루고, 상기 제1 협각(θ1)의 각도는 고정되거나 또는 발광장치의 발광 패턴의 요구에 따라 조절 가능하며, 본 실시예에서의 바람직한 제1 협각(θ1)의 각도 범위는 30°~ 150°이다.
도 7b를 참고하면, 본 발명의 발광장치(11)의 탑재대(5)는 외부 전원과 결합되는 회로기판(6)을 더 포함할 수 있고, 투명기판(2) 상의 제1 연결도선 및 제2 연결도선(미도시)과 전기적으로 결합되어, 발광다이오드 구조(3)와 전기적으로 연결됨으로써, 외부 전원이 회로기판을 통하여 발광다이오드 구조(3)의 발광에 필요한 전원을 공급하게 한다. 상기 회로기판(6)을 설치하지 않을 경우, 발광다이오드 구조(3)는 직접 제1 연결도선 및 제2 연결도선(미도시)을 통하여 탑재대(5)에 전기적으로 연결될 수 있으므로, 외부 전원이 탑재대(5)를 통해 상기 발광다이오드 구조(3)에 전기를 공급하게 한다.
도 7c를 참고하면, 본 발명의 발광장치(11)는 제2 주표면(21B) 또는 성장면(210)에 설치되는 반사경 또는 여파기(8)를 더 포함할 수 있고, 이 반사경(8)은 상기 발광다이오드 구조(3)로부터 방출되어 상기 투명기판(2)을 투과하는 적어도 일부 광선을 반사할 수 있어, 상기 광선의 적어도 일부가 상기 제1 주표면(21A)으로부터 방출되게 한다. 상기 반사경(8)은 적어도 금속층 또는 브래그 반사경(Bragg reflector)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 브래그 반사경은 서로 다른 굴절률을 갖는 다층의 유전 박막이 적층되어 구성되거나 또는 서로 다른 굴절률을 갖는 다층의 유전 박막과 다층의 금속 산화물이 적층되어 구성된다.
도 7d를 참고하면, 본 발명의 발광장치(11)의 투명기판(2)은 다이아몬드상 카본막(diamond-like carbon, DLC)(9)을 더 포함할 수 있고, 상기 다이아몬드상 카본막(9)은 열 전도 및 방열 효과를 증가시키기 위하여 투명기판(2)의 성장면(210) 및/또는 제2 주표면(21B)에 설치된다.
도 8을 참고하면, 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광장치를 나타낸 개략도이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 발광장치(100)는 발광다이오드 칩(10)과 탑재대(26)를 포함하고, 그 중 상기 발광다이오드 칩(10)은 상기 탑재대(26) 내에 삽입되고, 연결 도선을 통해 상기 탑재대의 전극(30, 32)과 전기적으로 연결되며, 전원은 상기 전극(30, 32)을 통해 구동전압(V+, V-)을 제공함으로써 상기 발광다이오드 칩(10)을 구동시켜 광선(L)을 방출한다. 본 실시예의 발광장치(100)에서, 발광다이오드 칩(10)의 구조는 상술한 실시예와 같으며, 도전 패턴(22)은 적어도 일부의 발광다이오드 구조(14)의 제1 전극(16) 및 제2 전극(18)과 전기적으로 연결됨으로써, 적어도 일부의 발광다이오드 구조(14)가 직렬 회로 또는 기타 회로, 예를 들어 병렬 또는 직렬-병렬 등 회로를 형성하게 하고, 그 중 도전 패턴(22)은 금속 회로 배치 또는 일반적인 와이어 본딩에 의해 패턴을 구성할 수 있으나 이에 한정되지 않고 다른 재료 또는 형식으로 구성된 도전 패턴일 수 있다. 상기 도전 패턴(22)과 연결되지 않은 제1 전극(16) 및 제2 전극(18)은 연결 도선에 의해 각각 탑재대(26)의 전극(30, 32)과 전기적으로 연결된다. 그밖에 발광다이오드 칩(10)의 적어도 하나의 발광다이오드 구조(14)가 방출하는 광선(L)의 발광 각도가 180°보다 크거나 또는 복수의 발광면을 가짐으로써, 상기 발광다이오드 칩(10)의 발광 방향이 제1 주표면(21A) 및 제2 주표면(21B)으로부터 방출되는 방향을 포함하도록 하며, 일부 광선은 발광다이오드 구조(14) 및/또는 투명기판(2)의 4개의 측벽으로부터 방출됨으로써, 발광다이오드 칩(10)이 육면 발광 또는 전 방향 발광 특성을 갖게 한다.
본 실시예의 발광다이오드 칩(10)은 투명기판(2)의 제2 주표면(21B) 상에 차례로 설치된 에너지 변환층(4), 다이아몬드상 카본막(25) 및 광학막(28)을 포함하며, 에너지 변환층(4)은 발광다이오드 구조(14) 또는 제2 주표면(21A) 상에 추가 설치될 수 있다. 에너지 변환층(4)은 발광다이오드 구조(14)가 방출하는 적어도 일부의 광선을 다른 파장 범위의 광으로 변환시켜, 발광다이오드 칩(10)으로 하여금 특정 색광 또는 파장 범위가 비교적 큰 광선을 방출하도록 한다. 예를 들면 발광다이오드 칩(14)이 방출한 일부 청색광은 에너지 변환층(4)에 조사된 후 황색광으로 변환될 수 있어, 발광다이오드 칩(10)은 청색광과 황색광이 혼합된 백색광을 방출할 수 있다. 다이아몬드상 카본막(25)과 광학막(28)을 설치하므로, 발광다이오드 구조(14)와 발광다이오드 칩(10)의 방열 및 발광 효율을 향상시킬 수 있고, 발광다이오드 칩(10)의 투명기판(2)은 양호한 열전도 특성을 가진 재료이므로, 발광다이오드 구조가 발생하는 열을 탑재대(26)에 직접적으로 전달할 수 있어, 본 발명의 발광장치는 고출력의 발광다이오드 구조를 사용할 수 있으나, 바람직한 실시예의 발광장치는 동일한 출력 조건에서, 출력이 비교적 낮은 복수의 발광다이오드 구조를 투명기판(2)에 설치하여, 투명기판(2)의 열전도 특성을 충분히 이용한다. 예를 들면 본 실시예의 발광다이오드 구조(14)의 효율은 0.2W보다 작거나 같을 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 9를 참고하면, 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광장치를 나타낸 개략도이다. 본 실시예의 발광장치(200)는 발광다이오드 칩(10)과 탑재대(26)를 연결하는 지지대(51)를 더 포함하고, 그 중 발광다이오드 칩(10)은 접합층(52)을 통해 지지대(51)의 일측에 고정되고, 지지대(51)의 타측은 탑재대(26)에 삽입 설치될 수 있다. 그밖에 지지대(51)는 각도(θ1)를 융통성 있게 조절하여, 발광다이오드 칩(10)과 탑재대(26)의 협각(θ1)이 30°~ 150°의 각도를 가지게 할 수 있다. 지지대(51)의 재료는 알루미늄 재질 금속, 복합식 금속 재료, 구리 도선, 전선, 세라믹스 기판, 또는 인쇄회로기판으로부터 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
도 10a, 도 10b와 도 10c를 참고하면, 본 발명에서의 투명기판(2)을 탑재대(5) 상에 설치할 때, 바람직한 실시예 중 하나는 삽입 결합 또는 접착 결합 방식을 통해 양자의 결합을 이룰 수 있다.
도 10a에 도시한 바와 같이, 투명기판(2)을 탑재대(5) 상에 배치할 때, 투명기판(2)은 탑지대(5)의 단일 공동식 삽입홈(61)에 삽입 결합되어, 발광다이오드 칩으로 하여금 연결도선을 통해 상기 삽입홈(61)과 전기적으로 결합되게 한다. 이때 투명기판(2) 상의 발광다이오드 구조(미도시)는 탑재대(5)의 전원 공급과 결합되기 위해, 회로 패턴 또는 연결도선이 투명기판(2)의 모서리에 집중되어 복수의 도전 접촉자를 구비한 골드 핑거 구조 또는 연결전극(311A, 311B)과 같은 구조로 통합된다. 다시 말해 전기적 연결포트로 통합된다. 삽입홈(61)에 투명기판(2)이 삽입될 수 있어, 발광다이오드 구조(미도시)는 탑재대(5)에 의해 전원을 공급받고, 동시에 투명기판(2) 또한 탑재대(5)의 삽입홉(61)에 고정된다.
도 10b를 참고하면, 도 10b는 투명기판(2)을 탑재대(5) 상의 멀티 공동식 삽입홈에 삽입 연결하는 것을 나타낸 구조 개략도이다. 이때 투명기판(2)은 적어도 하나의 더블핀 구조를 가지며, 그 중 하나의 삽입핀은 칩의 양극(+)이며, 다른 하나의 삽입핀은 칩의 음극(-)이며, 양자는 모두 연결포트로서의 도전 접촉자를 구비한다. 다시 말하자면, 상기 삽입핀 상에 적어도 하나의 전기 연결포트가 설치되어 있다. 상응하게, 탑재대(5)는 삽입핀 삽입면 크기에 부합하는 적어도 2개의 삽입홈(61)을 구비하여, 투명기판(2)이 탑재대(5)와 순조롭게 결합될 수 있게 하고, 발광다이오드 구조가 전력을 공급받게 한다.
도 10c를 참고하면, 투명기판(2)과 탑재대(5)가 접합된 것을 나타낸다. 접합 과정에서, 금, 주석, 인듐, 비스무트, 은 등 금속을 용접 보조재로 하여 접합하거나 또는 도전성을 가진 실리카젤 또는 에폭시수지를 보조재로 사용하여 투명기판(2)을 고정함으로써, 발광다이오드 칩의 도전 패턴 또는 연결도선이 접합층을 통해 탑재대 상의 전극과 전기적으로 연결되게 한다.
도 11a와 도 11b를 참고하면, 본 실시예의 발광장치(11)의 주요 구성은 상술한 실시예와 같으며, 그 중 탑재대(5)는 만곡 가능한 알루미늄 재질 금속, 복합식 알루미늄 함유 재료, 구리 도선 또는 전선으로 구성된 금속기판일 수 있으며, 세라믹스 기판 또는 인쇄회로기판일 수도 있다. 탑재대(5)의 표면 또는 측변에는 적어도 하나의 지지대(62)를 구비하고, 상기 지지대(62)는 탑재대(5)와 분리되거나 또는 일체화된 구성부재이다. 발광다이오드 칩은 접착 결합 방식을 통해 지지대(62)와 결합될 수 있다. 다시 말하면 접합층(63)을 통해 투명기판(2)을 탑재대(5)에 고정하고, 탑재대(5)의 지지대가 없는 부분의 표면과 제1 협각(θ1)을 유지한다. 또한 탑재대(5)의 지지대가 없는 부분의 표면에 발광다이오드 칩(2)을 설치하여 발광장치(11)의 발광 효율을 향상시킬 수도 있다. 그밖에, 발광다이오드 칩은 삽입 연결(미도시) 방식을 통해 지지대(62)와 서로 연결될 수도 있다. 다시 말하면 연결장치를 통해 칩과 지지대 및/또는 지지대와 탑재대를 결합시켜 투명기판(2)을 탑재대(5)에 고정한다. 탑재대(5)와 지지대(62)는 만곡 가능하므로, 응용시의 융통성을 증가시키고, 동시에 복수의 발광다이오드 칩을 사용할 수 있으므로, 서로 다른 발광 파장의 발광다이오드칩을 통해 서로 다른 광색을 조합해내어, 발광장치(11)로 하여금 변화성을 갖게 하여 서로 다른 수요를 만족시킬 수 있다.
도 12를 참고하면, 도시한 바와 같이, 본 실시예의 발광장치는 적어도 하나의 발광다이오드 칩(1) 및 탑재대(5)를 포함하고, 그 중 상기 탑재대(5)는 적어도 하나의 지지대(62) 및 적어도 하나의 회로 패턴(P)을 포함한다. 발광다이오드 칩(1)의 주요 구성은 상술한 실시예와 같으며, 투명기판의 일단을 지지대(62)와 결합시킴으로써 발광다이오드 칩(1)의 발광에 대한 지지대(62)의 차단 효과를 줄이거나 또는 차단 효과가 발생하지 않게 한다. 탑재대(5)는 알루미늄 재질 금속 기판, 복합식 알루미늄 재질 금속 기판, 구리 도선 또는 전선으로 구성될 수 있으며, 세라믹스 기판 또는 인쇄회로기판일 수도 있다. 지지대(62)는 탑재대(5)의 일부분을 절단하여 일정 각도[상기 도 11a와 도 11b의 제1 협각(θ1)]로 만곡하여 이루어진다. 회로 패턴(P)은 탑재대(5)에 설치되고, 전원과 전기적으로 연결되는 적어도 1그룹의 전기 단자를 구비하고, 일부가 지지대(62)까지 연신되어 발광다이오드 칩(1) 상의 연결 도선과 전기적으로 연결됨으로써, 상기 발광다이오드 칩(1)이 탑재대(5)의 회로 패턴(P)을 통하여 전원과 전기적으로 연결될 수 있게 한다. 탑재대(5)는 적어도 하나의 공동(孔洞)(H) 또는 적어도 하나의 노치(G)를 더 포함함으로써, 나사, 못, 볼트 등과 같은 고정부재가 상기 공동(H) 또는 노치(G)를 통해 탑재대(5)와 기타 부재를 발광장치의 응용 상황에 따라 추가적으로 팩킹하거나 장착할 수 있게 하고, 동시에 공동(H) 또는 노치(G)는 탑재대(5)의 방열 면적을 증가시켜, 발광장치의 방열 효과를 향상시킨다.
도 13을 참고하면, 도 13은 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 발광장치의 장치 베이스를 나타낸 입체 개략도이다. 도 13에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 장치 베이스(322)는 탑재대(341) 및 적어도 하나의 지지대(62)를 포함하고, 도 12의 실시예와 비교하면, 본 실시예의 지지대(62)는 적어도 하나의 바형부재(342)와 노치(330)를 더 포함하고, 그 중 전극(30, 32)은 각각 노치(330)의 양측에 설치되고, 바형부재(342)는 적어도 상기 노치(330)의 측벽을 구성한다. 발광다이오드 칩은 상기 노치(330)에 대응하여 상기 지지대(62)와 결합되고, 상기 발광다이오드 칩의 연결도선은 전극(30, 32)과 전기적으로 연결됨으로써, 상기 발광다이오드 칩이 지지대(62) 및 탑재대 상의 회로 패턴을 통해 전원과 전기적으로 결합되어 구동될 수 있게 한다. 그 중 노치(330)의 크기는 지지대(62) 방향을 마주한 발광다이오드 칩의 발광이 지지대(62)에 의해 차단되지 않도록 발광다이오드 칩의 주 발광면보다 작아서는 안 된다. 지지대(62)와 탑재대(341)의 연결부는 지지대(62)와 탑재대(341) 사이의 협각을 필요에 따라 조절할 수 있도록 가동적으로 설계할 수 있다.
도 13과 도 14를 참고하면, 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광장치를 나타낸 입체 개략도이다. 도 13의 실시예와 비교하면, 도 14에 도시한 발광장치(302)는 복수의 노치(330)를 구비한 적어도 하나의 지지대(62)를 더 포함하며, 그 중 상기 복수의 노치(330)는 지지대(62)의 대응하는 양변(兩邊)에 각각 설치됨으로써, 바형부재(342)가 적어도 상기 복수의 노치(330)의 측벽을 동시에 구성하게 한다. 복수의 발광다이오드 칩(310)은 상기 복수의 노치(330)와 대응하게 설치되고, 각 발광다이오드 칩(310)의 회로 패턴 또는 연결전극(미도시)은 전극(30) 및 전극(32)과 각각 대응 설치되고 전기적으로 연결된다. 본 실시예의 발광다이오드 칩(302)은 복수의 지지대(62)를 더 포함할 수 있으며, 발광다이오드 칩(310)이 설치된 각 지지대(62)와 탑재대(341) 사이의 협각은 필요에 따라 가동적으로 각자 조절할 수 있다. 바꾸어 말하면, 적어도 일부의 지지대(62)와 탑재대(341) 사이의 협각을 서로 다르게 하여, 필요한 발광 효과에 도달할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 그밖에 동일한 지지대 또는 서로 다른 지지대에 발광 파장 범위가 서로 다른 발광다이오드 칩의 조합을 설치함으로써, 발광장치의 색채 효과를 더욱 풍부하게 할 수도 있다.
휘도를 향상시키고 발광 효과를 개선하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예의 발광장치는 복수의 투명기판으로 형성된 발광다이오드 칩을 상기 실시예와 같은 탑재대 또는 기타 탑재부재 상에 동시에 배치한다. 이때 대칭 또는 비대칭 배열의 형식으로 배치할 수 있으며, 바람직한 대칭 배치 방식은 복수의 투명기판으로 형성된 발광다이오드 칩을 점 대칭 또는 선 대칭의 형식으로 탑재부재 상에 설치하는 것이다. 도 15a, 도 15b, 도 15c, 도 15d를 참고하면, 각 실시예의 발광장치는 서로 다른 형상의 각종 탑재부재(60) 상에 복수의 발광다이오드 칩을 설치하고, 점 대칭 또는 선 대칭의 형식으로 전체 발광장치(11)의 발광을 균일하게 할 수 있으며(발광다이오드 구조는 도시하지 않음), 이러한 발광장치(11)의 발광 효과는 상기의 제1 협각의 크기를 변화시키는 것을 통해 추가적으로 조절 및 개선할 수 있다. 도 15a에 도시한 바와 같이, 발광다이오드 칩 사이는 점 대칭 방식으로 90° 협각을 이루고, 이때 발광장치 4개 면 중 어느 한 면으로부터 발광장치를 보아도 모두 적어도 2개의 발광다이오드 칩과 직면한다. 도 15b에 도시한 발광장치의 발광다이오드 칩 사이의 협각은 90°보다 작다. 도 15d에 도시한 발광장치의 발광다이오드 칩 사이의 협각은 90°보다 크다. 다른 실시예는 비대칭 배치 방식으로 복수의 발광다이오드 칩 중의 적어도 일부를 집중 또는 분산 설치함으로써 서로 다른 응용시의 발광장치의 발광 패턴 요구를 달성한다(미도시).
도 16을 참고하면, 도 16은 본 발명의 다른 바람직한 실시예의 발광장치를 나타낸 단면 개략도이다. 도 16에 도시한 바와 같이, 발광장치(301)는 발광다이오드 칩(310) 및 지지대(321)를 포함한다. 지지대(321)는 노치(330)를 포함하고, 발광다이오드 칩(310)은 노치(330)와 대응 설치된다. 그 중, 본 실시예의 지지대(321)의 하부는 삽입핀으로 하거나 또는 표면 용접에 필요한 접합 패드로 만곡하여, 탑재대와 같은 기타 필요한 소자에 고정하거나 또는/및 전기적으로 연결하는데 사용할 수 있다. 발광다이오드 칩(310)의 한 발광면은 노치(330) 내에 설치되므로, 지지대(321)가 투광재료인지 여부에 상관없이 발광다이오드 칩(301)은 모두 육면 발광의 발광 효과를 가진다.
도 17a를 참고하면, 본 발명의 구체적 실시예 중 하나에 따른 발광장치를 나타내고 있으며, 상기 발광장치는 긴 튜브형의 램프 하우징(7), 적어도 하나의 발광다이오드 칩(1) 및 그 탑재부재(60)를 포함하고, 그 중 발광다이오드 칩(1)은 탑재부재(60) 상에 설치되고 적어도 일부는 긴 튜브형의 램프 하우징(7)으로 형성된 공간 내에 위치한다. 도 17b를 참고하면, 2개 이상의 발광다이오드 칩(1)이 램프 하우징(7)의 내부에 설치될 경우, 상기 발광다이오드 칩(1)의 제1 주표면(21A)들은 서로 평행되지 않는 방식으로 배열된다. 그밖에, 발광다이오드 칩(1)의 적어도 일부는 램프 하우징(7)으로 형성된 공간 내에 배치되고, 또한 램프 하우징(7)의 내벽과 긴밀하게 접촉되지 않고, 바람직한 실시예는 발광다이오드 칩(1)과 램프 하우징(7) 사이의 거리(D)가 500㎛보다 크거나 같다. 그러나 포팅 방식으로 램프 하우징(7)이 형성되도록 설계할 수도 있으며, 상기 램프 하우징(7)의 적어도 일부가 상기 발광다이오드 칩(1)을 감싸면서 직접 접촉되게 한다.
도 17c를 참고하면, 본 발명의 다른 바람직한 실시예의 발광장치로써, 그 중 상기 발광장치의 램프 하우징(7)은 적어도 하나의 하우징면(71)을 구비하며, 상기 하우징면(71)은 광고가 인쇄되어 있는 면 또는 기타 백라이트가 필요한 표시장치일 수 있고, 본 발명의 발광다이오드 칩(1)의 제1 주표면(21A)과 제2 주표면(21B)에 의해 제공된 조명으로 하우징면(71)의 백라이트를 형성한다. 그 중, 발광다이오드 칩(1)과 하우징면(71) 사이에 형성된 제2 협각의 각도 범위는 0°~ 45°[제2 협각은 도면에서 0°이므로, 도시하지 않음]이다. 투명기판 및 다 방향으로 발광하는 발광다이오드 칩이 조합되어 이루어진 발광다이오드 칩 또는 발광판/발광시트가 발생하는 광이 비교적 균일하게 램프 하우징(7)을 통과할 수 있도록 하기 위하여, 발광다이오드 칩(1)의 적어도 일부는 램프 하우징(7)으로 형성된 공간 내에 배치되고, 또한 기본적으로 램프 하우징(7)의 내벽에 긴밀하게 접착되지 않고, 바람직하게는 발광다이오드 칩(1)과 램프 하우징(7) 사이의 거리(D)가 500㎛보다 크거나 같다. 그러나 포팅 방식으로 램프 하우징(7)이 형성되도록 설계할 수도 있으며, 상기 하우징 램프(7)의 적어도 일부가 상기 투명기판(2)을 감싸면서 직접 접촉되게 한다.
도 17d, 도 17e, 도 17f, 도 17g를 참고하면, 본 발명의 다른 계열의 구체적 실시예이며, 이 계열의 실시예에서 발광장치는 구형의 램프 하우징(7) 및 베이스(64)를 더 포함한다. 도 17d에서, 그전의 실시예와 비교하면, 본 실시예의 발광장치는 구형의 램프 하우징(7), 베이스(64) 상에 추가 설치된 탑재대(5)를 더 포함하고, 그 중 상기 베이스(64)는 종래의 전구의 베이스일 수 있으며, 상기 램프 하우징(7)과 베이스(64)가 결합되어 발광다이오드 칩과 지지대(5)를 감싸고, 램프 하우징(7)이 탑재대(5)와 직접 결합되어 발광다이오드 칩을 감쌀 수도 있다. 베이스(64)의 형식은 플랫폼 또는 도 17e에 도시한 바와 같이 별도의 탑재돌출부를 가질 수 있다. 도 17f에서, 램프 하우징(7)의 내측에 에너지 변환층(4)이 도포되어 있어, 발광다이오드 구조(3)가 발생하는 광선의 적어도 일부가 램프 하우징(7)으로부터 나가기 전에 다른 파장 범위의 광으로 변환될 수 있게 한다. 도 17g에서, 이중층의 램프 하우징(7)과 램프 하우징(7')을 사용한 설계를 나타냈으며, 램프 하우징(7)과 램프 하우징(7') 사이에 공간(S)이 있고, 램프 하우징(7), 램프 하우징(7') 및 양자 사이의 공간(S)을 이용하여 발광장치로 하여금 무늬와 색채 상에 있어서 추가적인 변화를 가지게 할 수 있다.
도 18과 도 19를 참고하면, 도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 라이트 바를 나타낸 개략도이며, 도 19는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 발광장치를 나타낸 입체 개략도이다. 도 18에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 라이트 바(323)는 복수의 노치(330)를 포함한다. 라이트 바(323)는 연신 방향 X를 가지고, 노치(330)는 연신 방향 X를 따라 배열 설치된다. 복수의 다 방향으로 발광하는 발광다이오드 칩은 라이트 바(323)의 노치(330)에 대응하게 설치되어 발광 라이트 바를 형성하나 이에 한정되지 않는다. 또한, 라이트 바(323)는 복수의 서로 다른 전기적 성질의 전극(30), 전극(32)과, 제1 외부 연결전극(350A) 및 제2 외부 연결전극(350B)을 더 포함할 수 있다. 전극(30)과 전극(32)은 각 노치(330)의 양측에 각각 설치된다. 제1 외부 연결전극(350A) 및 제2 외부 연결전극(350B)은 각 전극(30)과 각 전극(32)에 각각 전기적으로 연결되고 라이트 바(323)의 양측에 설치된다. 도 18과 도 19에서 도시한 바와 같이, 발광장치(303)는 상술한 실시예의 라이트 바(323) 및 장치 프레임(360)을 포함할 수 있다. 그 중, 발광다이오드칩(310)이 설치되어 있는 라이트 바(323)는 필요에 따라 수직, 수평 또는 경사 방식으로 장치 프레임(360)에 설치될 수 있고, 라이트 바(323)는 양측에 위치하는 제1 외부 연결전극(350A) 및 제2 외부 연결전극(350B)에 의해 장치 프레임(360)을 통해 전원과 전기적으로 연결되나 이에 한정되지 않는다. 그밖에, 발광장치(303)는 필요에 따라 확산막과 같은 적합한 광학막을 결합함으로써 장치 프레임(360) 내에서 발광다이오드 칩(310)이 형성하는 발광 효과를 조절한다.
도 20을 참고하면, 도 20은 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 발광장치를 나타낸 개략도이다. 도 20에 도시한 바와 같이, 발광장치(304)는 복수의 발광다이오드 칩(310) 및 탑재대(324)를 포함한다. 탑재대(324)는 복수의 노치(330)를 포함하고, 노치(330)는 어레이 방식으로 배열 설치되고, 각 발광다이오드 칩(310)은 노치(30)와 대응 설치된다. 본 실시예의 각 발광다이오드 칩(310)은 노치(330)에서의 연결 방식이 상기 실시예와 유사하므로, 여기서 상세히 설명하지 않는다. 설명해야 할 점은, 탑재대(324)는 기타 외부 소자와 전기적으로 연결하는데 사용되는 제1 외부 연결전극(350A) 및 제2 외부 연결전극(350B)을 더 포함할 수 있다. 그밖에, 본 실시예의 발광장치(304)는 광고 간판 또는 직하식 백라이트 모듈에 사용될 수 있으며, 탑재대(324)는 투광성을 갖는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
종합하자면, 본 발명의 발광다이오드 칩은 투명기판 및 방출광이 투명기판을 통과하는 발광다이오드 구조를 사용하므로, 육면 발광 또는 전 방향 발광의 효과를 가지며, 또한 발광 효율을 향상시키고 종래의 발광다이오드 칩의 발광 패턴이 좋지 않는 문제를 개선할 수 있다. 그밖에, 투명기판은 양호한 열전도 특성을 가진 재료를 선택함으로써, 발광다이오드 칩이 발생하는 열에너지가 투명기판을 통해 빠르게 방열될 수 있게 한다. 그리고, 본 발명의 발광다이오드 칩의 절연층, 도전 패턴과 발광다이오드 구조는 웨이퍼 레벨 제작 방법을 이용하여 제작되므로, 제작 원가를 대폭 줄일 수 있으며, 바람직한 신뢰성을 가진다.
그밖에, 본 발명에 개시된 발광다이오드 칩은 발광다이오드 구조를 투명기판에 설치하여 형성된 발광다이오드 칩 또는 발광판/발광시트를 통해 효과적이고 충분하게 응용될 수 있다. 또한 발광다이오드 칩의 2개의 주요 면으로 모두 발광할 수 있으므로, 최소한의 전기 공급으로 최대의 발광 효율을 얻을 수 있고 균일한 발광 효과를 가지며, 전구, 조명관, 광고 간판 등 분야에 응용되든 모두 발광 효과가 좋고, 전력 소비가 낮고, 발광이 모두 균일한 등의 장점을 나타낼 수 있으며, 실제로 경제적, 실용적 가치를 가지는 발광다이오드 칩이다.
1, 10, 10', 310: 발광다이오드 칩
2: 투명기판
3, 14: 발광다이오드 구조
4: 에너지 변환층
5, 26, 324: 탑재대
6: 회로기판
7, 7': 램프 하우징
8: 반사경
9, 25: 다이아몬드상 카본막
11, 100, 200, 301, 302, 303, 304: 발광장치
12M: 비평면 구조
16, 31A: 제1 전극
18, 31B: 제2 전극
20: 절연층
21A: 제1 주표면
21B: 제2 주표면
22: 도전 패턴
23A: 제1 연결도선
23B: 제2 연결도선
28: 광학막
30, 32: 전극
34: 발광면
51: 지지대
52: 접합층
60: 탑재부재
61: 삽입홈
62: 지지대
63: 접합층
64: 베이스
71: 하우징면
141: 제1 반도체층
142: 능동층
143: 제2 반도체층
210: 성장면
311A: 제1 연결전극
311B: 제2 연결전극
321: 지지대
322: 장치 베이스
323: 라이트 바
330: 노치
341: 탑재대
342: 바형부재
350A: 제1 외부 연결전극
350B: 제2 외부 연결전극
360: 장치 프레임
D: 거리
G: 노치
H: 공동
L: 광선
P: 회로 패턴
S: 공간
V+: 구동전압
V-: 구동전압
θ1: 제1 협각
X: 연신 방향

Claims (10)

  1. 발광 장치에 있어서,
    탑재대(26);
    상기 탑재대에 연결되고 상기 탑재대보다 돌출되는 돌출부를 구비하는 지지대(51);
    상기 탑재대 상에 위치하는 전극; 및
    상기 지지대를 통해 상기 탑재대 내에 삽입되는 발광 다이오드 칩
    을 포함하고,
    상기 발광 다이오드 칩은 상기 돌출부에 고정되고 상기 전극과 전기적으로 연결되고,
    그중 상기 발광 다이오드 칩은,
    기판;
    상기 기판 상에 설치되는 복수의 발광 다이오드 구조; 및
    상기 기판 상에 설치되고, 상기 복수의 발광 다이오드 구조와 전기적으로 연결되는 제1 연결도선
    을 포함하고,
    그중 상기 전극과 상기 돌출부는 상기 기판의 대향하는 양측에 위치하는,
    발광장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 칩은, 상기 복수의 발광 다이오드 구조를 피복하는 파장 변환층을 더 포함하는, 발광장치.
  3. 제2항에 있어서,
    그중, 상기 제1 연결도선의 길이는 상기 파장 변환층의 길이보다 큰, 발광장치.
  4. 제2항에 있어서,
    그중, 탑 방향에서 상기 파장 변환층은 상기 기판보다 작은 면적을 가지는, 발광장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 칩은 상기 제1 연결도선으로부터 상기 기판의 일단까지 연장되는 도전 접촉자를 더 포함하는, 발광장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 탑재대는 상기 기판을 고정하는 삽입홈을 구비하는, 발광장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연결도선은 와이어 본딩 방식으로 상기 발광 다이오드 구조를 전기적으로 연결하는, 발광장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 칩은 제2 연결도선을 더 포함하고, 상기 제2 연결도선은 상기 기판 상에 설치되고, 또한 상기 제2 연결도선은 상기 복수의 발광 다이오드 구조에 전기적으로 연결되는, 발광장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 칩을 피복하는 램프 하우징을 더 포함하는 발광장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 램프 하우징과 결합되는 베이스를 더 포함하는 발광장치.
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