KR20190138045A - 백색 led 모듈 및 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 회로 기판과, 상기 회로 기판 상에 배치되며, 제1 색온도를 갖는 제1 백색광을 방출하는 적어도 하나의 제1 LED 광원과, 상기 회로 기판 상에 배치되며, 상기 제1 색온도보다 높은 제2 색온도를 갖는 제2 백색광을 방출하는 적어도 하나의 제2 LED 광원과, 상기 회로 기판에 배치되며, 상기 적어도 하나의 제1 LED 광원과 상기 적어도 하나의 제2 LED 광원을 선택적으로 구동하도록 구성된 배선 구조와, 상기 적어도 하나의 제1 LED 광원과 상기 적어도 하나의 제2 LED 광원을 덮도록 상기 회로 기판 상에 배치되며, 광산란성 분말이 포함된 투명 수지를 이루어진 투명 봉합부를 포함하는 백색 LED 모듈을 제공한다.

Description

백색 LED 모듈 및 조명 장치{WHITE LIGHT EMITTING DIODE MODULE AND LIGHTING APPARATUS}
본 발명은 백색 LED 모듈 및 이를 포함하는 조명 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 발광 다이오드(Light Emitting Diode; 이하, 'LED'라고 함)는 형광체와 같은 파장 변환 물질과 결합되어 백색 LED 광원으로 사용될 수 있다.
하나의 모듈 또는 하나의 조명 장치에서 서로 다른 색온도(correlated color temperature, CCT)를 갖는 2 채널의 백색 LED 광원을 포함하고, 각 채널별로 전류를 조절함으로써 다양한 색온도의 백색광을 구현할 수 있다. 하지만, 중간범위의 타겟 색온도를 구현하고자 할 때에 타겟 색온도를 구현하기 어려울 뿐만 아니라, 구동되지 않는 채널의 백색 LED 광원에 의해 색얼룩이 발생되어 색품질을 저하시키는 원인이 될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제들 중 하나는, 색품질이 향상된 백색 LED 모듈 및 조명 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예는, 회로 기판과, 상기 회로 기판 상에 배치되며, 제1 색온도를 갖는 제1 백색광을 방출하는 적어도 하나의 제1 LED 광원과, 상기 회로 기판 상에 배치되며, 상기 제1 색온도보다 높은 제2 색온도를 갖는 제2 백색광을 방출하는 적어도 하나의 제2 LED 광원과, 상기 회로 기판에 배치되며, 상기 적어도 하나의 제1 LED 광원과 상기 적어도 하나의 제2 LED 광원을 선택적으로 구동하도록 구성된 배선 구조와, 상기 적어도 하나의 제1 LED 광원과 상기 적어도 하나의 제2 LED 광원을 덮도록 상기 회로 기판 상에 배치되며, 광산란성 분말이 포함된 투명 수지를 이루어진 투명 봉합부를 포함하는 백색 LED 모듈을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는, 회로 기판과, 상기 회로 기판 상에 배치되며, 제1 색온도를 갖는 제1 백색광을 방출하는 복수의 제1 LED 광원과, 상기 회로 기판 상에 배치되며, 상기 제1 색온도보다 높은 제2 색온도를 갖는 제2 백색광을 방출하는 복수의 제2 LED 광원과, 상기 회로 기판 상에 배치되며, 상기 제1 색온도보다 높은 제3 색온도를 갖는 제3 백색광을 방출하는 복수의 제3 LED 광원과, 상기 회로 기판에 배치되며, 상기 복수의 제1 내지 제3 LED 광원을 각각 직렬 또는 직렬/병렬로 연결하고, 상기 복수의 제1 내지 제3 LED 광원 중 적어도 하나를 선택적으로 구동하도록 구성된 배선 구조와, 상기 복수의 제1 내지 제3 LED 광원을 덮도록 상기 회로 기판 상에 배치되며, 광산란 분말이 함유된 투명 수지를 이루어진 투명 봉합부를 포함하는 백색 LED 모듈을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는, 조명 하우징; 상기 조명 하우징에 장착된 백색 LED 모듈; 및 상기 백색 LED 모듈에 전류 공급을 제어하는 구동제어부;를 포함하며, 상기 백색 LED 모듈은, 제1 색온도를 갖는 제1 백색광을 방출하는 L개의 제1 LED 광원이 연결된 제1 채널과, 상기 제1 색온도보다 높은 제2 색온도를 갖는 제2 백색광을 방출하는 M(L>M)개의 제2 LED 광원이 연결된 제2 채널과, 상기 제2 색온도를 갖는 제2 백색광을 방출하는 N(M>N)개의 제3 LED 광원이 연결된 제3 채널과, 상기 제1 내지 제3 LED 광원을 덮으며, 광산란 분말이 함유된 투명 수지를 이루어진 투명 봉합부를 포함하고, 상기 구동 제어부는, 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널 중 하나 또는 상기 제1 및 제3 채널의 조합을 선택적으로 구동하도록 구성되는 조명 장치를 제공한다.
상술된 실시예들에 따르면, 원하는 색온도로의 조정이 용이하면서 광산란 분말을 충분히 포함시켜 구동되지 않는 LED 광원으로 인한 색얼룩을 방지함으로써 색품질이 향상된 백색 LED 모듈 및 조명 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치의 주요 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 LED 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도 및 단면도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 LED 모듈의 방출광 스펙트럼을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 LED 모듈에 채용된 광원부의 회로를 나타내는 개략도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 광원의 다양한 예를 나타내는 단면도들이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 광원에 채용 가능한 LED 칩의 다양한 예를 나타내는 단면도들이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치의 주요 구성을 나타내는 블록도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 LED 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 LED 모듈에 채용된 광원부의 회로를 나타내는 개략도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 램프형 조명 장치를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치(10)의 주요 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치(10)는 구동 제어부(20), 광원 유닛(30) 및 전원 공급부(40)를 포함할 수 있다. 광원 유닛(30) 또는 구동 제어부(20)과 광원 유닛은 하나의 LED 모듈로 구성될 수 있다.
전원 공급부(40)는 AC 또는 DC 파워를 구동 제어부(20)의 광원 구동부(25)에 공급할 수 있다. 구동 제어부(20)는 광원 구동부(25) 및 광원 구동부(25)를 제어하기 위한 구동신호를 제공하는 구동신호 제어부(21)를 포함할 수 있다. 광원 구동부(25)는 전원 공급부(10)에 연결되어 파워를 공급받으며, 구동신호 제어부(21)의 구동신호에 의해 제어된 전류(I1,I2)을 제1 및 제2 LED 광원(30A,30B)에 공급할 수 있다. 본 실시예에서, 광원 구동부(25)은 제1 및 제2 LED 광원(30A,30B)에 서로 동일한 전류(I1,I2)가 인가되도록 제어될 수 있다.
일부 실시예들에서, 구동 제어부(20)는 조명 장치(10)의 내부 또는 외부에 측정된 색온도와 같은 색특성의 데이터를 송수신하는 통신 모듈을 더 포함할 수 있다. 구동 제어부(20)는 조도센서, 모션센서, 이미지센서 중 적어도 하나의 센서 데이터를 가공하여 발광 장치(10)의 내부 또는 외부로 송수신하는 신호 처리부를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 채용된 광원 유닛(30)은 서로 다른 색온도(Correlated Color Temperature, CCT)의 백색광을 방출하는 제1 LED 광원부(30A) 및 제2 LED 광원부(30B)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 LED 광원부(30A)는 제1 색온도를 갖는 제1 백색광(예, 웜화이트)을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 백색 LED 광원을 포함할 수 있다. 제2 LED 광원부(30B)는 상기 제1 색온도보다 높은 제2 색온도를 갖는 제1 백색광(예, 쿨화이트)을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 백색 LED 광원을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 LED 광원부(30A,30B)는 색온도에 따른 광속(luminous flux)을 고려하여 다른 개수로 구성될 수 있다. 높은 색온도의 백색광이 상대적으로 큰 광속을 가지므로, 선택된 색온도에 따라 동일허거나 유사한 수준의 광속을 유지하도록 제1 LED 광원부(30A)의 개수는 제2 LED 광원부(30B)의 개수보다 많을 수 있다. 이와 같이, 다른 개수로 구성되더라도, 제1 및 제2 LED 광원부(30A,30B)는 동일한 구동 전압을 갖도록 직렬 또는 직렬/병렬로 연결될 수 있다(도 4 참조).
한편, 광원 유닛(30)은 제1 및 제2 LED 광원부(30A,30B)로부터 발생한 광을 혼합하여 중간범위의 색온도를 갖는 백색광을 방출할 수 있다. 이 경우에, 광원 구동부(25)는 혼합된 백색광의 광속을 유지하도록 구동신호 제어부(21)의 구동신호에 의해 제1 및 제2 LED 광원부(30A,30B)에 공급되는 전류를 개별적으로 제어될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 3은 도 2의 LED 모듈을 I-I'에 따라 절단된 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 LED 모듈(100)은, 회로 기판(110), 상기 회로 기판(100) 상에 실장된 복수의 제1 및 제2 LED 광원들(130A,130B) 및 상기 복수의 제1 및 제2 LED 광원들(130A,130B)을 덮는 투명 봉합부(160)를 포함한다.
회로 기판(110)은 복수의 제1 및 제2 LED 광원들(130A,130B)을 연결하는 배선 구조(예, 금속 패턴)를 포함할 수 있다. 이러한 배선 구조는 상기 복수의 제1 및 제2 LED 광원들(130A,130B)을 각각 직렬 또는 직렬/병렬로 연결하는 연결 배선(120)과, 상기 복수의 제1 및 제2 LED 광원들(130A,130B)에 관련된 연결 배선(120)의 일 단과 공통적으로 연결된 공통 단자(140)와, 상기 연결된 복수의 제1 및 제2 LED 광원들(130A,130B)에 관련된 연결 배선(120)의 타단과 각각 연결된 제1 및 제2 개별 단자(150A,150B)를 포함할 수 있다. 복수의 제1 및 제2 LED 광원들(130A,130B)은 상기 배선 구조와 함께 각각 도 1을 참조하여 설명된 제1 및 제2 LED 광원부(30A,30B)를 구성할 수 있다.
예를 들어, 회로 기판(110)은 도전성 및 절연성 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 에폭시, 트리아진, 실리콘, 및 폴리이미드와 같은 수지체이거나, AlN 또는 Al2O3와 같은 세라믹이거나 금속체를 포함할 수 있다. 특정 예에서, 상기 회로 기판(110)은 FR4 타입의 인쇄회로기판(PCB) 또는 메탈 PCB(MPCB)일 수 있다.
상기 복수의 제1 및 제2 LED 광원(130A,130B)은 백색광을 방출하도록 구성된 파장 변환부를 갖는 LED 칩 또는 칩 스케일 패키지(chip scale package, CSP)일 수 있다. 본 실시예에 채용 가능한 칩 스케일 패키지의 다양한 예는 도 8 및 도 9를 참조하여 후술하기로 한다.
상기 복수의 제1 LED 광원(130A)은 제1 색온도를 갖는 제1 백색광을 방출하도록 구성될 수 있다. 상기 복수의 제2 LED 광원(130B)은 상기 제1 색온도보다 높은 제2 색온도를 갖는 제2 백색광을 방출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 색온도는 4500∼5500K 범위이며, 상기 제2 색온도는 2700∼3200K 범위일 수 있다.
본 실시예에서, 상기 LED 모듈(100)은 상기 복수의 제1 및 제2 LED 광원(130A,130B)을 덮도록 상기 회로 기판(110) 상에 배치될 수 있다.
투명 봉합부(160)는 광산란성 분말(165)이 함유된 투명 수지(161)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 투명 수지(161)는 실리콘(silicone), 에폭시 및 그 조합일 수 있다. 상기 광산란 분말(165)은 SiO2, Al2O3, TiO2, 실리콘 입자 또는 그 조합일 수 있다. 상기 광산란 분말(165)의 평균 입도는 약 1㎛ ∼ 약 20㎛ 범위일 수 있다.
본 실시예에 채용된 광산란 분말(165)이 상기 투명 수지(161)의 중량에 대해 100% 이상으로 함유될 수 있다. 다만, 광산란 분말(165)의 함유량이 클수록 수지의 점도가 높아지므로 가공성이 떨어질 수 있다. 상기 투명 봉합부(160)에서, 광산란 분말(165)와 상기 투명 수지(161)의 중량비는 1:1∼3:1 범위, 바람직하게는 2.2:1 ∼2.6:1 범위일 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 광산란 분말(165)의 평균 입도는 나노 사이즈(예, 10∼100㎚)일 수도 있다. 나노 사이즈일 경우에, 투명 수지의 중량대비, 0.05∼0.1 범위를 함유할 수 있다.
본 실시예에서, 광산란 분말(165)은 구동되지 않는 LED 광원에 의해 나타난 색얼룩을 방지하기 위한 방안으로 채용된다. 따라서, 광산란 분말(165)은 통상의 용도와 같이 광의 균일한 혼합을 위한 경우보다 상당히 많은 양으로 채용될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 채용된 투명 봉합부(160)는 구동되지 않는 LED 광원에 의해 나타난 색얼룩을 방지하여 우수한 품질의 백색광을 제공할 수 있다.
또한, 충분한 효과를 위해서 투명 봉합부(160)를 돔 형상으로 제공할 수 있으며, 예를 들어 돔의 높이를 상대적으로 높게, 예를 들어 800∼1000㎛로 설계할 수 있다. 이러한 돔 구조를 확보하기 위해서 상기 투명 봉합부(160)의 형성 영역은 회로 기판(110) 상에 배치된 댐 구조(115)에 의해 정의될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 댐 구조(115)는 회로 기판(110)의 상면에서 위로 돌출되도록 형성되며, 링 형상을 가질 수 있다. 다만, 본 실시예에 채용된 회로 기판(110) 및 댐 구조(115)의 형상은 각각 사각형과 원형에 한정되지 않으며, 이에 따라, 제1 및 제2 LED 광원들(130A,130B)의 배열도 다양하게 변경될 수 있다.
제1 LED 광원(130A)과 제2 LED 광원(130B)은 선택적으로 구동(즉, 스위칭)되어 제1 색온도의 제1 백색광 또는 제2 색온도의 제2 백색광, 혹은 그 중간 색온도의 제3 백색광을 제공하도록 구성될 수 있다. 하지만, 투명 봉합부(160)를 투과하는 최종 방출광의 색온도는 본 실시예에 채용되는 상대적으로 높은 비율의 광산란 분말(165)에 의해 낮아질 수 있다. 따라서, 최종 방출광의 색온도는 이러한 색온도 낮춤 현상을 고려하여 설계될 수 있다.
이하, 방출광의 색온도와 관련하여 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한다. 도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 LED 모듈의 방출광 스펙트럼을 나타낸다.
일반적으로, 제1 및 제2 색온도는 제1 및 제2 백색광의 방출 스펙트럼(SP1',SP2')에 의해 결정될 수 있다. 제1 및 제2 LED 광원(130A,130B)의 방출광 스펙트럼(SP1',SP2')은 도 4 및 도 5에 각각 도시되어 있다. 이러한 방출 스펙트럼(SP1',SP2')은 LED 칩의 방출광 조건 및 파장변환물질의 종류와 배합비에 따라 선택될 수 있다.
예를 들어, 제1 및 제2 LED 광원(130A,130B)은 각각 동일한 제1 피크 파장(예, 약 440 ㎚ ∼ 약 460 ㎚) 범위의 피크 파장(P1)을 가지는 광을 방출하는 LED 칩을 포함할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 LED 광원(130A,130B)은 파장변환물질로서, 예를 들어 제2 피크 파장(P2)의 광으로 변환하는 녹색 형광체 및 제3 피크 파장(P3)의 광으로 변환하는 적색 형광체를 포함할 수 있다.
다만, 제1 및 제2 LED 광원(130A,130B)에 채용된 파장변환물질들의 배합비는 서로 다르게 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 LED 광원(130A)은 상대적으로 녹색 형광체를 많이 포함하여, 도 4에 도시된 바와 같이, 장파장 영역보다는 단파장 영역에서 세기가 강한 방출 스펙트럼(SP1')을 가질 수 있다. 그 결과, 제1 LED 광원(130A)은 쿨화이트 광(예, 5000K)을 제공할 수 있다.
한편, 제2 LED 광원(130B)은 상대적으로 적색 형광체를 많이 포함하여, 도 5에 도시된 바와 같이, 단파장 영역보다 장파장 영역에서 세기가 강한 방출 스펙트럼(SP2')을 가질 수 있다. 그 결과, 제2 LED 광원(130B)은 웜화이트 광(예, 3000K)을 제공할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 제1 및 제2 LED 광원(130A,130B)으로부터 각각 방출되는 제1 및 제2 백색광은 광산란 분말(165)이 다량으로 함유된 투명 봉합부(160)를 투과할 경우에 그 색온도가 낮아질 수 있다.
구체적으로, 도 4 및 도 5를 참조하면, 제1 및 제2 백색광의 방출 스펙트럼(SP1',SP2')은 광산란 과정에서 전체적으로 세기가 감소되고, 그 감소되는 정도는 파장대별로 상이하여 색온도가 변화될 수 있다. 주로 단파장 영역에서 세기가 상대적으로 많이 감소될 수 있으므로, 투명 봉합부(160)를 투과한 백색광은 색온도가 낮아지는 경향을 가질 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제1 및 제2 백색광이 상기 투명 봉합부(160)를 투과한 후의 색온도는 각각 제1 및 제2 색온도보다 적어도 100K 낮아지며, 상대적으로 높은 색온도를 갖는 제2 백색광의 색온도가 더 많이 영향을 받을 수 있다.
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 5000K 백색광의 방출 스펙트럼(SP1')은 상기 투명 봉합부(160)를 투과한 후에 4000K 백색광의 방출스펙트럼(SP1)으로 변화되며, 도 5에 도시된 바와 같이, 3000K 백색광의 방출 스펙트럼(SP2')은 상기 투명 봉합부(160)를 투과한 후에 2700K 백색광의 방출스펙트럼(SP2)으로 변화될 수 있다. 이와 같이, 최종 방출광은 각각 4000K 또는 2700K의 백색광으로 선택적으로 제공할 수 있다.
광산란 분말(165)에 의한 색온도 낮춤은 광산란 분말 함유량 및 방출 스펙트럼 등의 조건에 따라 달리 나타날 수 있다. 예를 들어, 이에 한정되는 것은 아니지만, 상기 제1 색온도는 4500∼5500K 범위이며, 상기 제2 색온도는 2700∼3200K 범위일 경우에서, 상기 제1 백색광이 상기 투명 봉합부(160)를 투과한 후에는, 색온도가 상기 제1 색온도보다 각각 500 K 이상 낮아지고, 상기 제2 백색광이 상기 투명 봉합부(160)를 투과한 후에는, 색온도가 제2 색온도보다 각각 100 K 이상 낮아질 수 있다.
상기 제1 및 제2 LED 광원(130A,130B)이 일정한 비율로 구동할 경우에는 중간 색온도 범위의 혼합 백색광을 제공할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 혼합 백색광은 제1 LED 광원의 최종 방출 스펙트럼(SP1)과 제2 LED 광원의 최종 방출 스펙트럼(SP2)의 거의 평균에 해당되는 혼합 방출 스펙트럼(SP3)을 가질 수 있다. 예를 들어, 이러한 혼합 백색광은 3000 K의 백색광을 제공하도록 두 광원의 혼합 비율을 구성할 수 있다.
제2 LED 광원들(130B)은 제1 광원들(130A)의 사이에 일정 주기를 갖도록 분산되어 배치될 수 있다. 제1 및 제2 LED 광원들(130A,130B)은 균일한 광분포를 위해서 좌우 대칭 또는 회전 대칭과 같은 다양한 대칭 배열을 가질 수 있다. 이러한 대칭 배열에 의해, 제1 및 제2 LED 광원들(130A,130B)의 광속 비율이 달라지더라도 균일한 혼색을 통해서 원하는 백색광을 제공할 수 있다.
제1 및 제2 LED 광원들(130A, 130B)은 동일한 크기를 가질 수 있으며, 제1 LED 광원들(130A)의 개수는 제2 LED 광원들(130B)의 개수보다 많을 수 있다. 일반적으로 색온도가 높은 백색광이 상대적으로 광속이 큰 경향을 갖는다. 따라서, 제1 및 제2 LED 광원들(130A,130B) 중 하나(예, 2700K 또는 4000K)만 선택된 경우에, 일정한 광속을 유지하기 위해서 제1 LED 광원들(130A)의 개수는 제2 LED 광원들(130B)의 개수보다 많을 수 있다.
제1 및 제2 LED 광원들(130A,130B)의 개수가 상이함에 따라, 동일한 인가 전류에서 각각의 제1 및 제2 LED 광원들(130A,130B) 각각으로부터 방출되는 광속도 상이할 수 있으나, 동일한 전류에서 구동되도록 직렬 또는 직/병렬 연결되도록 구성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 모듈에 채용된 광원들의 회로를 나타내는 개략도이다.
도 7을 참조하면, 제1 및 제2 LED 광원부(30A,30B)는 각각 다른 개수의 제1 및 제2 LED 광원들(130A,130B)을 포함하며, 제1 및 제2 LED 광원들(130A,130B)은 다른 방식으로 직/병렬로 연결될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 일정한 광속을 유지하기 위해서 제1 LED 광원들(130A)의 개수는 제2 LED 광원들(130B)의 개수보다 많을 수 있다. 상기 제1 LED 광원(130A)은 각각 직렬로 연결된 3개의 스트링(string)을 포함하며, 3개의 스트링이 서로 병렬로 연결될 수 있다. 상기 제2 LED 광원(130B)은 각각 직렬로 연결된 2개의 스트링을 포함하며, 2개의 스트링이 서로 병렬로 연결될 수 있다.
제1 및 제2 LED 광원들(130A,130B)의 각 스트링은 동일한 개수의 LED 광원들이 직렬로 연결되어 구성될 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 LED 광원들(130A,130B)이 서로 동일한 구동 전압을 갖는 경우에, 제1 및 제2 LED 광원부(30A,30B)는 동일한 인가 전류에 의해 구동될 수 있다.
또한, 직렬로 연결된 제1 및 제2 LED 광원들(130A,130B)은 구동제어부에서 각각 제공되는 전류(I1,I2)에 의해 개별적으로 구동될 수 있으며, 목적하는 중간 색온도의 백색광을 방출되도록 제1 및 제2 LED 광원들(130A,130B)의 광속 비율을 제어할 수 있다.
본 실시예에 채용된 제1 및 제2 LED 광원(130A,130B)은 백색광을 방출하도록 구성된 파장 변환부를 갖는 LED 칩 또는 칩 스케일 패키지(chip scale package, CSP)일 수 있다. 본 실시예에 채용 가능한 칩 스케일 패키지의 다양한 예는 도 8 및 도 9를 참조하여 후술하기로 한다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 광원의 다양한 예를 나타내는 단면도들이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 채용가능한 LED 광원(130)은, LED 칩(50)과, 상기 LED 칩(50)의 제1 면(50A)에 배치되는 제1 및 제2 전극들(58,59)과, 상기 LED 칩(50)의 측면(50C)을 둘러싸는 반사층(136)과, LED 칩(50)의 제2 면(50B)에 배치되는 파장변환층(132)을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 전극들(58,59)은 도전성 물질로 이루어지며, 제1 및 제2 전극들(58,59) 상에는 각각 제1 및 제2 범프들(139a,139b)가 추가적으로 형성될 수 있다.
반사층(136)은 LED 칩(50)의 측면(50C)으로 방출되는 광을 반사시켜 상부로 향하도록 할 수 있다. 반사층(136)은 광반사 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, SiO2, TiO2 또는 Al2O3을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, LED 칩(50)의 측면(50C)에는 반사층(136)을 대신하여 파장변환층(132)이 연장되어 또는 추가적으로 형성될 수 있다.
파장변환층(132)은 LED 칩(50)으로부터 방출된 청색광의 일부를 다른 파장을 변환하는 파장변환 물질(P)을 포함할 수 있으며, 상기 LED 광원(130)이 백색광을 방출하도록 구성될 수 있다. 이러한 파장변환 물질(P)은 청색광의 일부를 황색 및/또는 적색과 녹색으로 변환하는 형광체 또는 양자점을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 LED 칩(50)은 청색광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 상기 LED 칩(50)은 440㎚∼460㎚ 범위인 주파장을 갖는 광을 방출할 수 있다. 상기 파장변환 물질(P)은 청색광의 일부를 황색 및/또는 녹색으로 변환하는 형광체 또는 양자점과, 청색광의 일부를 황색 및/또는 녹색으로 변환하는 형광체 또는 양자점을 포함할 수 있다. 파장변환층(132)은 형광체 및 양자점이 분산된 수지층 또는 세라믹 형광체의 소결체로 이루어진 세라믹 필름일 수 있다.
도 9를 참조하면, 본 예에 따른 LED 광원(130')은, 앞선 예에 따른 LED 광원(130)과 유사하게, LED 칩(50)과, 상기 LED 칩(50)의 제1 면(50A)에 배치되는 제1 및 제2 전극들(58,59)과, 상기 LED 칩(50)의 측면(50C)을 둘러싸는 반사층(136)과, LED 칩(50)의 제2 면(50B)에 배치되는 파장변환층(132)을 포함할 수 있다.
상기 LED 광원(130')은 상기 LED 칩(50)과 파장변환층(132)을 접합하기 위한 광투과성 접합층(134)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 파장변환층(132)은 상기 LED 칩(50)의 면적보다 큰 면적을 가질 수 있다. 상기 광투과성 접합층(134)은 파장변환층(132)과 상기 LED 칩(50) 사이에 위치한 접착 영역(134a)과, 상기 LED 칩(50)의 측면(50C)을 따라 위치한 연장 영역(134b)를 가질 수 있다.
상기 광투과성 접합층(134)을 구성하는 수지는, 실리콘(silicone), 에폭시, 폴리아크릴레이트, 폴리이미드, 폴리 아마이드 및 벤조사이클로부텐으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 접합 물질을 포함할 수 있다.
본 실시예에서는, 상기 파장변환층(132)에 포함된 제1 파장변환물질(P1) 외에도, 상기 광투과성 접합층(134)은 제2 파장변환물질(P2)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 및 제2 파장변환물질들(P1,P2)은, 변환 파장에 따라 파장변환층(132)과 광투과성 접합층(134)에 나누어서 배치될 수 있다. 상기 LED 칩(50)과 인접한 광투과성 접합층(134)에는 상대적으로 장파장의 광을 제공하기 위한 제2 파장변환 물질(P2)이 도입되는 반면에, 상기 광투과성 필름(32)에는 상대적으로 단파장의 광을 제공하기 위한 제1 파장변환 물질(P1)이 도입된다. 예를 들어, 상기 제1 파장변환 물질(P1)은 청색광의 일부를 황색 및/또는 녹색으로 변환하는 형광체 또는 양자점일 수 있다. 상기 제2 파장변환 물질(P2)은 청색광의 일부를 황색 및/또는 녹색으로 변환하는 형광체 또는 양자점일 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 광투과성 접합층(134)은 LED 칩(50)의 측면(50C)에 배치된 연장 영역(34b)을 가질 수 있다. 상기 연장 영역(34b)은 광추출에 유리한 경사진 면(S)을 제공함으로써 LED 칩(50)의 측면(50C)에서의 내부 전반사를 감소시킬 수 있다. 또한, 이러한 경사진 면(S)은 상기 반사층(136)와 결합되어 반사면으로 제공되어 광추출효율을 개선할 수 있다.
경사진 연장 영역(134b)은 파장변환필름(132)에 가까울수록 큰 폭을 가질 수 있다. 이러한 연장 영역(34b)의 표면 형상은 광투과성 접합층(134)을 위한 미경화 수지의 점도 및/또는 양에 따라 달라질 수 있다. 광투과성 접합층(134)과 반사층(136)의 사이의 경사진 면(S)에 의해 파장변환층(132)을 향해 빛을 효과적으로 가이드할 수 있다("R"로 표시됨).
본 예에서, 상기 반사층(136)은 상기 광투과성 접합층(134)을 둘러싸며 상기 LED 칩(50)의 제1 면(50A)을 덮는다. 상기 제1 및 제2 전극(58,59) 상에 배치된 도전성 범프(139a,1395b)는 반사층(136)의 하면과 실질적으로 평탄한 공면을 가질 수 있다. 상기 반사층(136)의 측면은 파장변환층(132)의 측면과 실질적인 평탄한 공면을 가질 수 있다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 광원에 채용 가능한 LED 칩의 다양한 예를 나타내는 단면도들이다.
도 10를 참조하면, LED 칩(50)은, 기판(51)과, 버퍼층(52)과, 발광 적층체(53)와 제1 및 제2 전극(58,59)을 포함할 수 있다. 상기 발광 적층체(53)는 제1 도전형 반도체층(53a), 활성층(53b) 및 제2 도전형 반도체층(53c)을 포함할 수 있다.
기판(51)은 사파이어와 같은 절연성 기판일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 기판(51)은 도전성 또는 반도체 기판일 수 있다. 예를 들어, 기판(51)은 사파이어 외에도 SiC, Si, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2 또는 GaN일 수 있다. 기판(51)의 상면에는 요철(P)이 형성될 수 있다.
버퍼층(52)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1)일 수 있다. 예를 들어, 버퍼층(52)은 GaN, AlN, AlGaN, 또는 InGaN일 수 있으며, 복수의 층을 포함하거나, 점진적으로 변화하는 조성을 가질 수도 있다.
제1 및 제2 도전형 반도체층(55a,55c)은 각각 n형 및 p형 불순물이 도핑된 반도체로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않고 반대로 각각 p형 및 n형 반도체로 이루어질 수도 있다. 제1 및 제2 도전형 반도체층(55a,55b)은 질화물 반도체, 예컨대, AlxInyGa1 -x- yN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성을 갖는 물질로 이루어질 수 있으며, 각각의 층은 단일층으로 이루어질 수도 있지만, 도핑 농도, 조성 등의 특성이 서로 다른 복수의 층을 구비할 수도 있다. 다만, 제1 및 제2 도전형 반도체층(55a,55c)은 질화물 반도체 외에도 AlInGaP나 AlInGaAs 계열의 반도체를 이용할 수도 있을 것이다.
본 실시예에서, 제1 도전형 반도체층(55a)은 예를 들어, 실리콘(Si) 또는 탄소(C)가 도핑된 n형 갈륨 질화물(n-GaN)이고, 제2 도전형 반도체층(55c)은 마그네슘(Mg) 또는 아연(Zn)이 도핑된 p형 갈륨 질화물(p-GaN)일 수 있다. 활성층(55b)은 제1 및 제2 도전형 반도체층(55a,55c) 사이에 배치되어 전자와 정공의 재결합에 의해 소정의 에너지를 갖는 광을 방출할 수 있다. 활성층(55b)은 인듐 갈륨 질화물(InGaN) 등의 단일 물질로 이루어진 층일 수도 있으나, 양자장벽층과 양자우물층이 서로 교대로 배치된 단일(SQW) 또는 다중 양자우물(MQW) 구조, 예컨대, 질화물 반도체일 경우, GaN/InGaN 구조가 사용될 수 있다. 활성층(55b) 내의 인듐(In)의 함량에 따라, 발광 파장이 조절될 수 있다.
제1 및 제2 전극(58,59)은 각각 제1 및 제2 도전형 반도체층(55a,55c)에 전기적으로 접속될 수 있다. 제1 및 제2 전극(58,59)은 도전성 물질의 단일층 또는 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극(58,59)은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 아연(Zn), 알루미늄(Al), 인듐(In), 티타늄(Ti), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 주석(Sn), 마그네슘(Mg), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 백금(Pt) 등의 물질 또는 그 합금 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
도 11을 참조하면, LED 칩(50")은 기판(51) 상에 배치된 반도체 적층체(55)을 포함한다. 상기 반도체 적층체(55)는 제1 도전형 반도체층(55a), 활성층(55b) 및 제2 도전형 반도체층(55c)을 포함할 수 있다.
상기 LED 칩(50")은 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층(55a,55c)에 각각 접속된 제1 및 제2 전극(58,59)을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극(58)은 제2 도전형 반도체층(55c) 및 활성층(55b)을 관통하여 제1 도전형 반도체층(55a)과 접속된 도전성 비아와 같은 연결 전극(58a) 및 상기 연결 전극(58a)에 연결된 제1 전극 패드(58b)를 포함할 수 있다. 연결 전극(58a)은 절연부(57)에 의하여 둘러싸여 활성층(55b) 및 제2 도전형 반도체층(55c)과 전기적으로 분리될 수 있다. 연결 전극(58a)은 반도체 적층체(55)이 식각된 영역에 배치될 수 있다. 연결 전극(58a)은 접촉 저항이 낮아지도록 개수, 형상, 피치 또는 제1 도전형 반도체층(55a)과의 접촉 면적 등을 적절히 설계할 수 있다. 또한, 연결 전극(58a)는 반도체 적층체(55) 상에 행과 열을 이루도록 배열됨으로써 전류 흐름을 개선시킬 수 있다. 상기 제2 전극(59)은 제2 도전형 반도체층(55c) 상에 순차적으로 배치된 오믹 콘택층(59a) 및 제2 전극 패드(59b)를 포함할 수 있다.
상기 연결전극 및 오믹콘택층(58a,59a)은 각각 제1 및 제2 도전형 반도체층(55a,55c)과 오믹 특성을 갖는 도전성 물질이 1층 또는 다층 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, Ag, Al, Ni, Cr, 투명 도전성 산화물(TCO) 등의 물질 중 하나 이상을 증착하거나 스퍼터링하는 등의 공정으로 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극 패드(58b,59b)는 각각 상기 연결 전극(58a) 및 상기 오믹콘택층(59a)에 각각 접속되며 상기 LED 칩(50")의 외부 단자로 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극 패드(58b,59b)는 Au, Ag, Al, Ti, W, Cu, Sn, Ni, Pt, Cr, NiSn, TiW, AuSn 또는 이들의 공융 금속일 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치의 주요 구성을 나타내는 블록도이다.
도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치(10A)는, 제3 LED 광원부(30C)를 추가로 포함하는 것을 제외하고 도 1에 도시된 조명 장치(10)과 유사한 것으로 이해할 수 있다. 본 실시예의 구성요소는 특별히 반대되는 설명이 없는 한, 도 1에 도시된 조명 장치(10)의 동일하거나 유사한 구성요소에 대한 설명을 참조하여 이해될 수 있다.
본 실시예에 따른 조명 장치(10A)는, 독립적으로 구동될 수 있는 3개의 채널을 포함한다. 3개의 채널은, 각각 제1 LED 광원부(30A)와, 제2 LED 광원부(30B)와, 제3 LED 광원부(30C)로 구성될 수 있다. 제1 및 제2 LED 광원부(30A,30B)는 각각 제1 및 제2 색온도를 갖는 제1 및 제2 백색광을 방출하도록 구성되며, 제3 LED 광원부(30C)는 상기 제1 색온도보다 낮은 제3 색온도의 제3 백색광을 방출하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 제3 색온도는 상기 제2 색온도와 실질적으로 동일할 수 있다. 제3 LED 광원부(30C)를 구성하는 LED 광원들은 제2 광원부(30B)를 구성하는 LED 광원들과 동일한 칩 스케일 패키지일 수 있다.
구동 제어부(20)는, 스위칭 방식을 이용하여 서로 다른 3개의 색온도를 제공할 수 있다. 예를 들어, 구동신호 제어부(21)의 구동신호에 의해 제어된 전류(I1,I2,I3)을 제1 내지 제3 LED 광원(30A,30B,30C)에 공급할 수 있다. 본 실시예에서, 광원 구동부(25)는 제1 및 제2 LED 광원(30A,30B)을 선택적으로 구동하여 제1 색온도(예, 2700K) 또는 제2 색온도(예, 4000K)의 백색광을 제공하거나, 제1 및 제3 LED 광원(30A,30C)을 동시에 구동하여 제1 및 제3 백색광을 혼합함으로써 제3 색온도(예, 3000K)의 백색광을 제공할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 LED 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 LED 모듈(100A)는, 복수의 제3 LED 광원(130C)을 추가로 포함하는 것을 제외하고 도 2 및 도 3에 도시된 LED 모듈(100)과 유사한 것으로 이해할 수 있다. 본 실시예의 구성요소는 특별히 반대되는 설명이 없는 한, 도 2 및 도 3에 도시된 LED 모듈(100)의 동일하거나 유사한 구성요소에 대한 설명을 참조하여 이해될 수 있다.
회로 기판(110)은 복수의 제1 내지 제3 LED 광원들(130A,130B,130c)을 연결하는 배선 구조(예, 금속 패턴)를 포함할 수 있다. 이러한 배선 구조는 상기 복수의 제1 내지 제3 LED 광원들(130A,130B,130C)을 각각 직렬 또는 직렬/병렬로 연결하는 연결 배선(120)과, 상기 복수의 제1 내지 제3 LED 광원들(130A,130B,130C)에 관련된 연결 배선(120)의 일 단과 공통적으로 연결된 공통 단자(140)와, 상기 연결된 복수의 제1 내지 제3 LED 광원들(130A,130B,130C)에 관련된 연결 배선(120)의 타단과 각각 연결된 제1 내지 제3 개별 단자(150A,150B,150C)를 포함할 수 있다.
상기 복수의 제1 LED 광원(130A)은 제1 색온도(예, 4500∼5500K)를 갖는 제1 백색광을 방출하도록 구성될 수 있다. 상기 복수의 제2 LED 광원(130B)은 상기 제1 색온도보다 높은 제2 색온도(2700∼3200K)를 갖는 제2 백색광을 방출하도록 구성될 수 있다. 상기 복수의 제3 LED 광원(130C)은 상기 제1 색온도보다 높은 제3 색온도를 갖는 제3 백색광을 방출하도록 구성될 수 있으며, 특정 예에서는 상기 복수의 제2 LED 광원(130B)과 동일하게 제2 색온도(예, 2700∼3200K)를 갖는 제2 백색광을 방출하도록 구성할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 LED 모듈(100A)은 상기 복수의 제1 내지 제3 LED 광원(130A,130B,130C)을 덮도록 상기 회로 기판(110) 상에 배치될 수 있다. 투명 봉합부(160)는 광산란성 분말(165)이 함유된 투명 수지(161)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 투명 수지(161)는 실리콘(silicone), 에폭시 및 그 조합일 수 있다. 상기 광산란 분말(165)은 SiO2, Al2O3, TiO2, 실리콘 입자 또는 그 조합일 수 있다.
상기 광산란 분말(165)의 평균 입도는 약 1㎛ ∼ 약 20㎛ 범위일 수 있으며, 본 실시예에 채용된 광산란 분말(165)이 상기 투명 수지(161)의 중량에 대해 100% 이상으로 함유될 수 있다. 특정 예에서. 상기 투명 봉합부(160)에서, 광산란 분말(165)와 상기 투명 수지(161)의 중량비는 1:1∼3:1 범위, 바람직하게는 2.2:1 ∼2.6:1 범위일 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 채용된 투명 봉합부(160)는 구동되지 않는 LED 광원에 의해 나타난 색얼룩을 방지하여 우수한 품질의 백색광을 제공할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 LED 모듈에 채용된 광원부의 회로를 나타내는 개략도이다.
도 14를 참조하면, 제1 내지 제3 LED 광원부(30A,30B,30C)는 각각 다른 개수의 제1 내지 제3 LED 광원들(130A,130B,130C)을 포함하며, 제1 내지 제3 LED 광원들(130A,130B,130C)은 다른 방식으로 직렬 또는 직/병렬로 연결될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 일정한 광속을 유지하기 위해서 제1 LED 광원들(130A)의 개수는 제2 LED 광원들(130B)의 개수보다 많을 수 있으며, 제3 LED 광원들(130C)는 중간 색온도의 백색광을 위한 보조 광원으로 사용되며, 그 개수는 제2 LED 광원들(130B)의 개수보다 적을 수 있다.
상기 제1 LED 광원(130A)은 각각 직렬로 연결된 3개의 스트링을 포함하며, 3개의 스트링이 서로 병렬로 연결될 수 있다. 상기 제2 LED 광원(130B)은 각각 직렬로 연결된 2개의 스트링을 포함하며, 2개의 스트링이 서로 병렬로 연결될 수 있다. 상기 제3 LED 광원(130C)은 직렬로 연결된 1개의 스트링을 포함할 수 있다.
제1 내지 제3 LED 광원들(130A,130B,130C)의 각 스트링은 동일한 개수의 LED 광원들이 직렬로 연결되어 구성될 수 있다. 따라서, 제1 내지 제3 LED 광원들(130A,130B,130C)이 각각 서로 동일한 구동 전압을 갖는 경우에, 제1 내지 제3 LED 광원부(30A,30B,30C)는 동일한 인가 전류에 의해 구동될 수 있다.
제1 및 제3 LED 광원들(130A,130C)은 구동제어부에서 각각 제공되는 전류(I1,I3)에 의해 동시에 구동되어, 중간 색온도의 백색광을 방출될 수 있다.
제1 LED 광원(130A)과 제2 LED 광원(130B)은 선택적으로 구동되어 제1 색온도의 제1 백색광 또는 제2 색온도의 제2 백색광을 제공할 수 있으며, 중간 색온도의 백색광을 제공할 수 있다. 하지만, 투명 봉합부(160)를 투과하는 최종 방출광의 색온도는 본 실시예에 채용되는 상대적으로 높은 비율의 광산란 분말(165)에 의해 낮아질 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 램프형 조명 장치를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 15를 참조하면, 조명 장치(2000)는 소켓(2010), 전원부(2020), 방열부(2030), 본 실시예들에 따른 LED 모듈(2040) 및 커버부(2070)를 포함할 수 있다.
조명 장치(2000)에 공급되는 전력은 소켓(2010)을 통해서 인가될 수 있다. 소켓(2010)은 기존의 발광 장치와 대체 가능하도록 구성될 수 있다. 도 15에 도시된 바와 같이, 전원부(2020)는 제1 전원부(2021) 및 제2 전원부(2022)로 분리되어 조립될 수 있다.
방열부(2030)는 내부 방열부(2031) 및 외부 방열부(2032)를 포함할 수 있다. 내부 방열부(2031)는 LED 모듈(2040) 및/또는 전원부(2020)와 직접 연결될 수 있다. 이를 통해 외부 방열부(2032)로 열이 전달되게 할 수 있다. 광학부(2070)는 광원 모듈(2040)이 방출하는 빛을 고르게 분산시키도록 구성될 수 있다.
본 실시예에 따른 LED 모듈(2040)은 도 2 및 도 13을 참조하여 설명된 LED 모듈일 수 있다. LED 모듈(2040)의 상부에 반사판(2050)이 포함되어 있으며, 반사판(2050)은 광원으로부터의 빛을 측면 및 후방으로 고르게 퍼지게 하여 눈부심을 줄일 수 있다.
반사판(2050)의 상부에는 통신 모듈(2060)이 장착될 수 있으며 통신 모듈(2060)을 통하여 홈-네트워크(home-network) 통신을 구현할 수 있다. 예를 들어, 통신 모듈(2060)은 지그비(Zigbee), 와이파이(WiFi) 또는 라이파이(LiFi)를 이용한 무선 통신 모듈일 수 있으며, 스마트폰 또는 무선 컨트롤러를 통하여 발광 장치의 온(on)/오프(off), 밝기 조절 등과 같은 가정 내외에 설치되어 있는 조명을 컨트롤 할 수 있다. 또한 상기 가정 내외에 설치되어 있는 발광 장치의 가시광 파장을 이용한 라이파이 통신 모듈을 이용하여 TV, 냉장고, 에어컨, 도어락, 자동차 등 가정 내외에 있는 전자 제품 및 자동차 시스템의 컨트롤을 할 수 있다. 반사판(2050)과 통신 모듈(2060)은 커버부(2070)에 의해 커버될 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

Claims (20)

  1. 회로 기판;
    상기 회로 기판 상에 배치되며, 제1 색온도를 갖는 제1 백색광을 방출하는 적어도 하나의 제1 LED 광원;
    상기 회로 기판 상에 배치되며, 상기 제1 색온도보다 높은 제2 색온도를 갖는 제2 백색광을 방출하는 적어도 하나의 제2 LED 광원;
    상기 회로 기판에 배치되며, 상기 적어도 하나의 제1 LED 광원과 상기 적어도 하나의 제2 LED 광원을 선택적으로 구동하도록 구성된 배선 구조; 및
    상기 적어도 하나의 제1 LED 광원과 상기 적어도 하나의 제2 LED 광원을 덮도록 상기 회로 기판 상에 배치되며, 광산란성 분말이 포함된 투명 수지를 이루어진 투명 봉합부;를 포함하는 백색 LED 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투명 봉합부에는 상기 광산란 분말이 상기 투명 수지의 중량에 대해 100% 이상으로 함유되는 백색 LED 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 투명 봉합부의 광산란 분말와 상기 투명 수지의 중량비는 1:1 ∼ 3:1 범위인 백색 LED 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광산란 분말은 SiO2, Al2O3, TiO2 및 실리콘(silicone)으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나인 백색 LED 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 백색광은 상기 투명 봉합부를 투과하여 상기 제1 색온도보다 낮은 제3 색온도를 갖는 제3 백색광으로 방출되며,
    상기 제2 백색광은 상기 투명 봉합부를 투과하여 상기 제2 색온도보다 낮은 제4 색온도를 갖는 제4 백색광으로 방출되는 백색 LED 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제3 색온도는 각각 상기 제1 색온도보다 500 K 이상 낮아지며,
    상기 제4 색온도는 각각 상기 제2 색온도보다 100 K 이상 낮아지는 백색 LED 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 투명 봉합부는 돔(dome) 구조를 갖는 백색 LED 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 회로 기판 상에 배치되며, 상기 투명 봉합부의 형성 영역을 정의하는 댐 구조를 더 포함하는 백색 LED 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 및 제2 LED 광원은 각각 복수개이며, 상기 제2 LED 광원의 개수가 상기 제1 LED 광원의 개수보다 많은 백색 LED 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 배선 구조는, 상기 복수의 제1 및 제2 LED 광원을 각각 직렬 또는 직렬/병렬로 연결하는 연결 배선과,
    상기 복수의 제1 및 제2 LED 광원의 제1 단과 공통적으로 연결된 공통 단자와,
    상기 복수의 제1 및 제2 LED 광원의 제2 단과 각각 연결된 제1 및 제2 개별 단자를 포함하는 백색 LED 모듈.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 제1 및 제2 LED 광원은 실질적으로 동일한 전압이 구동되도록 직렬 또는 직렬/병렬로 연결되는 백색 LED 모듈.
  12. 회로 기판;
    상기 회로 기판 상에 배치되며, 제1 색온도를 갖는 제1 백색광을 방출하는 복수의 제1 LED 광원;
    상기 회로 기판 상에 배치되며, 상기 제1 색온도보다 높은 제2 색온도를 갖는 제2 백색광을 방출하는 복수의 제2 LED 광원;
    상기 회로 기판 상에 배치되며, 상기 제1 색온도보다 높은 제3 색온도를 갖는 제3 백색광을 방출하는 복수의 제3 LED 광원;
    상기 회로 기판에 배치되며, 상기 복수의 제1 내지 제3 LED 광원을 각각 직렬 또는 직렬/병렬로 연결하고, 상기 복수의 제1 내지 제3 LED 광원 중 적어도 하나를 선택적으로 구동하도록 구성된 배선 구조; 및
    상기 복수의 제1 내지 제3 LED 광원을 덮도록 상기 회로 기판 상에 배치되며, 광산란 분말이 함유된 투명 수지를 이루어진 투명 봉합부;를 포함하는 백색 LED 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 백색광이 상기 투명 봉합부를 투과한 후의 색온도는 각각 제1 내지 제3 색온도보다 100K 이상 낮아지는 백색 LED 모듈.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 색온도는 4500∼5500K 범위이며, 상기 제2 색온도는 2700∼3200K 범위이며,
    상기 제1 백색광은 상기 투명 봉합부를 투과할 경우에 상기 제1 색온도보다 각각 500 K 이상 낮아지고, 상기 제2 백색광은 상기 투명 봉합부를 투과할 경우에 상기 제2 색온도보다 각각 100 K 이상 낮아지는 백색 LED 모듈.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 광산란 분말의 평균 입도는 1㎛∼5㎛ 범위이고,
    상기 광산란 분말와 상기 투명 수지의 중량비는 2.2:1 ∼ 2.6:1 범위인 백색 LED 모듈.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 제2 LED 광원 개수는 상기 복수의 제1 LED 광원의 개수보다 적은 백색 LED 모듈.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제3 색온도는 상기 제2 색온도와 실질적으로 동일하며,
    상기 제3 LED 광원의 개수는 상기 제2 LED 광원의 개수보다 작은 백색 LED 모듈.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 복수의 제1 LED 광원과 상기 복수의 제3 LED 광원이 동시에 구동될 경우, 상기 제1 및 제3 백색광의 혼합된 광은 상기 제1 및 제2 색온도 사이의 중간 색온도를 갖는 백색 LED 모듈.
  19. 조명 하우징;
    상기 조명 하우징에 장착된 백색 LED 모듈; 및
    상기 백색 LED 모듈에 전류 공급을 제어하는 구동제어부;를 포함하며,
    상기 백색 LED 모듈은,
    제1 색온도를 갖는 제1 백색광을 방출하는 L개의 제1 LED 광원이 연결된 제1 채널과, 상기 제1 색온도보다 높은 제2 색온도를 갖는 제2 백색광을 방출하는 M(L>M)개의 제2 LED 광원이 연결된 제2 채널과, 상기 제2 색온도를 갖는 제2 백색광을 방출하는 N(M>N)개의 제3 LED 광원이 연결된 제3 채널과, 상기 제1 내지 제3 LED 광원을 덮으며, 광산란 분말이 함유된 투명 수지를 이루어진 투명 봉합부를 포함하고,
    상기 구동 제어부는, 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널 중 하나 또는 상기 제1 및 제3 채널의 조합을 선택적으로 구동하도록 구성되는 조명 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 투명 봉합부에는 상기 광산란 분말이 상기 투명 수지의 중량에 대해 100% 이상으로 함유되고,
    상기 제1 및 제2 백색광이 상기 투명 봉합부를 투과한 후의 색온도는 각각 제1 및 제2 색온도보다 100K 이상 낮아지는 조명 장치.
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