WO2016133310A1 - 발광소자 및 이를 포함하는 조명시스템 - Google Patents

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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • Embodiments relate to a light emitting device, a light emitting device package including the same, and an illumination system including the same.
  • a light emitting diode is a pn junction diode in which electrical energy is converted into light energy.
  • the light emitting diode may be formed of compound semiconductors such as group III and group V on the periodic table, and various colors may be realized by adjusting the composition ratio of the compound semiconductor. This is possible.
  • the n-layer electrons and the p-layer holes are combined to emit energy corresponding to the energy gap of the conduction band and the valence band, and the energy is emitted by light. If it becomes a light emitting element.
  • Nitride semiconductors are receiving great attention in the field of optical devices and high power electronic devices due to their high thermal stability and wide bandgap energy.
  • blue light emitting devices, green light emitting devices, and ultraviolet light emitting devices using nitride semiconductors are commercially used and widely used.
  • the light emitting device emits light by recombination of electrons generated in the n-type structure and holes generated in the p-type structure in the active layer.
  • Embodiments provide a light emitting device, a light emitting device package, and an illumination system capable of increasing light efficiency.
  • the light emitting device includes a first conductive semiconductor layer, an active layer on the first conductive semiconductor layer, an electron blocking layer on the active layer, and a second conductive semiconductor layer on the electron blocking layer.
  • the electron blocking layer may include In x Al y Ga 1 -x- y N series superlattice layer (where, 0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1).
  • the embodiment can increase the hole injection efficiency by reducing the bending of the energy band of the household appliance.
  • the embodiment has an effect of minimizing carrier leakage by reducing an electrostatic field between the active layer and the electron blocking layer.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a light emitting device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a graph showing the electric field strength of the light emitting device according to the embodiment.
  • FIG 3 is an exemplary diagram of a band diagram of a light emitting device according to an embodiment.
  • GDS Low Discharge Spectroscopy
  • FIG. 5 is a graph illustrating an operation voltage improvement of the light emitting device according to the embodiment.
  • 6 is a distribution diagram of indium according to the wavelength of the light emitting device according to the embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a light emitting device package according to the embodiment.
  • FIG. 12 is an exploded perspective view showing embodiments of a lighting system including a light emitting device according to the embodiment.
  • each layer, region, pattern, or structure is “on / over” or “under” the substrate, each layer, layer, pad, or pattern.
  • “on / over” and “under” include both “directly” or “indirectly” formed. do.
  • the criteria for the above / above or below of each layer will be described based on the drawings.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a light emitting device according to an embodiment.
  • a light emitting device 100 may include a substrate 102, a first conductive semiconductor layer 112 on a substrate 102, and a first conductive semiconductor layer 112 on a substrate 102. Electrons disposed between the active layer 114, the light emitting structure 110 including the second conductive semiconductor layer 116 on the active layer 114, and the active layer 114 and the second conductive semiconductor layer 116.
  • the blocking layer 120 may be included.
  • In an electron blocking layer 120 may include In x Al y Ga 1 -x- y N series superlattice layer (where, 0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1).
  • the embodiment is electrically connected to the ohmic layer 130 on the second conductive semiconductor layer 116, the second electrode 152 on the ohmic layer 130, and the first conductive semiconductor layer 112. It may include a first electrode 151.
  • Embodiment is to provide a light emitting device that can increase the efficiency of light emission, the active layer 114 and the second conductivity type between the semiconductor layer (116), In x Al y Ga 1 -x- y N series superlattices ( However, 0 ⁇ x ⁇ 1 and 0 ⁇ y ⁇ 1) may be included.
  • the light emitting device may be formed in any one of a horizontal type, a vertical type, a flip type, and a via hole type vertical type.
  • FIG. 2 is a graph showing the electric field strength of the light emitting device according to the embodiment.
  • R1 is a graph showing the electric field intensity (eletric field intensity) of the electron blocking layer having an AlGaN composition in the prior art
  • E1 is In x Al y Ga 1 -xy N layer / In x Ga 1 as an embodiment -x
  • This graph shows the electric field strength of the electron blocking layer with N-layer superlattice structure.
  • the embodiment has an effect of minimizing carrier leakage by reducing electric field strength as compared with the prior art.
  • the embodiment as compared with the prior art In x Al y Ga 1 -x- y N layer / In x Ga 1 - x N of the second layer Having a lattice structure improves hole carrier concentration, thereby improving hole injection efficiency.
  • FIG 3 is an exemplary diagram of a band diagram of a light emitting device according to an embodiment.
  • the active layer 114 includes a quantum well 114w / quantum walls 114b, and includes InGaN / GaN, InGaN / InGaN, GaN / AlGaN, InGaN / AlGaN, InAlGaN / GaN, GaAs (InGaAs) / AlGaAs, One or more pairs of GaP (InGaP) / AlGaP may be formed, but embodiments are not limited thereto.
  • the embodiment may include the last barrier 115 between the active layer 114 and the electron blocking layer 120 to prevent Mg back diffusion.
  • Electron blocking layer 120 of the light emitting device may include In x Al y Ga 1 -x- y N series superlattice layer (where, 0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1). It said In x Al y Ga 1 -x- y N series superlattice layer is In x Al y Ga 1-xy N layer (120b) / In z Ga 1 -z N layer (120a) (However, 0 ⁇ z ⁇ 1 Superlattice structure).
  • the bandgap energy level of the In z Ga 1 - z N layer 120a may be set higher than the bandgap energy level of the quantum well 114b of the active layer to prevent electron overflow, thereby improving luminous efficiency.
  • the In x Al y Ga 1 -x- y N Series second concentration x of the grating layer of indium (In) may be of at least 0.01 or 0.03 or less, but may preferably be 0.016, is not limited thereto.
  • It said In x Al y Ga 1 -x- y N Series second concentration y of aluminum (Al) in the grid layer may be 0.2 or less than 0.15, and preferably be 0.18 days, but is not limited thereto.
  • concentration y of aluminum (Al) in the In x Al y Ga 1 -x- y N-based superlattice layer is less than 0.15, as the energy band gap is lowered, the electron overflow phenomenon increases and the electron blocking effect is lowered. If it exceeds 0.2, as the energy band gap is increased, a problem may occur in that the mobility of holes to the active layer is reduced.
  • In x Al y Ga 1 -x- y N is the thickness of the layer (120b) may be an electron blocking effect decreases if less than 1.5nm, 2nm than the thickness of the electron blocking layer becomes thicker be a light-emitting efficiency decreases when Can be.
  • the thickness of the In z Ga 1 - z N layer 120a may be 1.5 nm or more and 3 nm or less, but is not limited thereto.
  • the thickness of the In z Ga 1 - z N layer 120a is less than 1.5 nm, the function of electron blocking may be reduced, and when the thickness of the In z Ga 1 - z N layer 120a is greater than 3 nm, the thickness of the electron blocking layer may be thickened, thereby reducing the luminous efficiency.
  • In x Al y Ga 1 -x- y N series superlattice layer 10 pair (pair) to 15 pairs of In x Al y Ga 1 -x- y N layer (120b) / In z Ga 1 -z N layer 120a may be provided, but is not limited thereto.
  • Embodiments may include a last barrier 115 on the active layer 114.
  • the dopant does not proceed in the last barrier 115 itself, but may include an unintentionally doped dopant layer due to diffusion of the dopant doped into the subsequent layers.
  • the dopant concentration of the dopant of the unintentional dopant layer may be about 1 ⁇ 10 17 to about 1 ⁇ 10 18 (atoms / cm 3 ).
  • the doping concentration of the dopant of the unintentional dopant layer may be about 3X10 17 to about 8X10 17 (atoms / cm 3 ).
  • the last barrier 115 may include GaN and may have a thickness of about 10 nm, but is not limited thereto.
  • the energy bandgap of the last barrier 115 may be the same as the quantum wall 114b of the active layer. That is, the light emitting device according to the embodiment may prevent the Mg back diffusion by providing the last barrier 115 between the active layer 114 and the electron blocking layer 120.
  • the light emitting device is electron blocking layer (120) In x Al y Ga 1 -x- y N series superlattice layer is In x Al y Ga 1-xy N layer (120b) / In z Ga 1 -z
  • the hole carrier concentration is improved to improve the hole injection efficiency (hole injection efficiency).
  • GDS Low Discharge Spectroscopy
  • R2 is a graph showing the concentration of Al of the electron blocking layer having an AlGaN composition in the prior art
  • R3 is a graph showing the concentration of the doped Mg of the electron blocking layer having an AlGaN composition in the prior art.
  • E2 has In x Al y Ga 1 -x- y N layer (120b) / In z Ga 1 according to the embodiment - a graph showing the Al concentration of the electron blocking layer comprising a z N layer (120a),
  • E3 is a graph showing the concentration of the doped Mg of the electron blocking layer according to the embodiment.
  • the electron blocking layer of the prior art has a depth of 0.035 to 0.08 corresponding to a section in which the concentrations of R 2 (Al) and R 3 (Mg) are kept constant, and the electron blocking layer according to the embodiment is E 2 (Al) and E 3.
  • a depth of 0.035 to 0.06 corresponds to a section in which the concentration of (Mg) is kept constant, and it can be seen from FIG. 4 that the thickness of the electron blocking layer according to the embodiment decreases by 0.02 ⁇ m. That is, according to the embodiment, the thickness of the electron blocking layer is reduced by improving the doping efficiency of Mg compared with the prior art.
  • FIG. 5 is a graph illustrating an operation voltage improvement of the light emitting device according to the embodiment.
  • R4 is an operating voltage graph according to the prior art, for example, an operating voltage is 2.83 V when a 60 mA current flows
  • E4 is an operating voltage graph according to an embodiment.
  • an operating voltage when a 60 mA current flows. Is 2.81V, reducing the 0.02V operating voltage. That is, according to the embodiment, the operating voltage is improved compared with the prior art.
  • 6 is a distribution diagram of indium according to the wavelength of the light emitting device according to the embodiment.
  • R5 is a distribution of indium according to the wavelength of the prior art
  • E5 is a distribution of indium according to the wavelength in the embodiment.
  • R5 may have an operating voltage of 2.90V at 452nm wavelength
  • E5 may have an operating voltage of 2.86V at 452nm wavelength
  • the operating voltage is improved compared with the prior art.
  • the substrate 102 is prepared as shown in FIG.
  • the substrate 102 may be formed of a material having excellent thermal conductivity, and may be a conductive substrate or an insulating substrate.
  • the substrate 102 may include sapphire (Al 2 O 3 ), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, and Ga 2 0 3 At least one of may be used.
  • An uneven structure may be formed on the substrate 102, but is not limited thereto.
  • a buffer layer (not shown) may be formed on the substrate 102.
  • the buffer layer may mitigate lattice mismatch between the material of the light emitting structure 110 and the substrate 102 to be formed later, and the material of the buffer layer may be a Group III-V compound semiconductor such as GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN. It may be formed of at least one of, InAlGaN, AlInN.
  • the light emitting structure 110 including the first conductive semiconductor layer 112, the active layer 114, and the second conductive semiconductor layer 116 may be formed on the substrate 102.
  • the first conductive semiconductor layer 112 may be formed of a semiconductor compound, for example, a compound semiconductor such as Groups 3-5, 2-6, and the like, and may be doped with the first conductivity type dopant.
  • the first conductive dopant may be an n-type dopant and may include Si, Ge, Sn, Se, Te, but is not limited thereto.
  • the first conductive semiconductor layer 112 may be formed of any one or more of GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP.
  • the active layer 114 is formed on the first conductive semiconductor layer 112.
  • the active layer 114 may be formed of at least one of a single quantum well structure, a multi quantum well structure (MQW: Multi Quant ⁇ m Well), a quantum line (Quant ⁇ m-Wire) structure, or a quantum dot structure. .
  • MQW Multi Quant ⁇ m Well
  • QW Quant ⁇ m-Wire
  • the active layer 114 may be formed by injecting trimethyl gallium gas (TMGa), ammonia gas (NH 3 ), nitrogen gas (N 2 ), and trimethyl indium gas (TMIn) to form a multi-quantum well structure. It is not limited.
  • TMGa trimethyl gallium gas
  • NH 3 ammonia gas
  • N 2 nitrogen gas
  • TMIn trimethyl indium gas
  • the quantum wells 114w / quantum walls 114b of the active layer 114 are InGaN / GaN, InGaN / InGaN, GaN / AlGaN, InGaN / AlGaN, InAlGaN / GaN, GaAs (InGaAs) / AlGaAs, GaP (InGaP) / AlGaP
  • One or more of the pair structure may be formed, but is not limited thereto.
  • the electron blocking layer 120 may be formed on the active layer 114.
  • the electron blocking layer 120 may be formed of an In x Al y Ga 1 -x- y N-based superlattice layer. 0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1).
  • the In x Al y Ga 1 -x- y N-based superlattice layer 120 may be In x Al y Ga 1-xy N layer 120b / In z Ga 1-. It may be formed including a superlattice structure of the z N layer (120a).
  • a second conductive semiconductor layer 116 may be formed on the electron blocking layer 120.
  • the second conductive type semiconductor layer 116 is a semiconductor material having a compositional formula of In x Al y Ga 1 -x- y N (0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ x + y ⁇ 1) It may include.
  • the second conductive dopant may be a p-type dopant, and may include Mg, Zn, Ca, Sr, and Ba.
  • the first conductive semiconductor layer 112 may be an n-type semiconductor layer
  • the second conductive semiconductor layer 116 may be a p-type semiconductor layer, but is not limited thereto.
  • the light emitting structure 110 may be implemented as any one of an n-p junction structure, a p-n junction structure, an n-p-n junction structure, and a p-n-p junction structure.
  • an ohmic layer 130 may be formed on the second conductive semiconductor layer 116.
  • the ohmic layer 130 may be formed by stacking a single metal, a metal alloy, a metal oxide, or the like in multiple layers so as to efficiently inject holes.
  • the ohmic layer 130 may include indium ⁇ m oxide (ITO), indium ⁇ m zinc oxide (IZO), indium ⁇ m zinc oxide (IZTO), indium ⁇ m in ⁇ m zinc oxide (IZAO), or IGZO (indi ⁇ m galli ⁇ m zinc oxide), IGTO (indi ⁇ g galli ⁇ m tin oxide), AZO (al ⁇ m in ⁇ m zinc oxide), ATO (antimony tin oxide), GZO (galli ⁇ m zinc oxide), IZON (IZO Nitride), AGZO ( Al-Ga ZnO), IGZO (In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx / ITO, Ni / IrOx / Au, and Ni / IrOx / Au / ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al , Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, can be formed including at
  • the ohmic layer 130, the second conductive semiconductor layer 116, the electron blocking layer 120, and the active layer 114 to expose a portion of the upper surface of the first conductive semiconductor layer 112. Part of the) can be removed.
  • the light emitting device may be formed by forming the second electrode 152 on the ohmic layer 130 and the first electrode 151 on the exposed first conductive semiconductor layer 112, respectively. have.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a light emitting device package according to the embodiment.
  • the light emitting device package according to the embodiment may be mounted with a light emitting device having the structure described above.
  • the light emitting device package 200 includes a package body 205, a first lead frame 213 and a second lead frame 214 disposed on the package body 205, and a package body 205.
  • the light emitting device 100 is disposed and electrically connected to the first lead frame 213 and the second lead frame 214, and a molding member 230 surrounding the light emitting device 100 is included.
  • the package body 205 may include a silicon material, a synthetic resin material, or a metal material, and an inclined surface may be formed around the light emitting device 100.
  • the first lead frame 213 and the second lead frame 214 are electrically separated from each other, and serve to provide power to the light emitting device 100.
  • the first lead frame 213 and the second lead frame 214 may serve to increase light efficiency by reflecting light generated from the light emitting device 100, and heat generated from the light emitting device 100. It may also play a role in discharging it to the outside.
  • the light emitting device 100 may be disposed on the package body 205 or disposed on the first lead frame 213 or the second lead frame 214.
  • the light emitting device 100 may be electrically connected to the first lead frame 213 and / or the second lead frame 214 by any one of a wire method, a flip chip method, and a die bonding method.
  • the light emitting device 100 is electrically connected to the first lead frame 213 and the second lead frame 214 through wires, respectively, but is not limited thereto.
  • the molding member 230 may surround the light emitting device 100 to protect the light emitting device 100.
  • the molding member 230 may include a phosphor 232 to change the wavelength of the light emitted from the light emitting device 100.
  • the lighting apparatus may include a cover 3100, a light source unit 3200, a radiator 3300, a circuit unit 3400, an inner case 3500, and a socket 3600.
  • the light source unit 3200 may include a light emitting device or a light emitting device package according to the embodiment.
  • the cover 3100 has a bulb shape and is hollow.
  • the cover 3100 has an opening 3110.
  • the light source 3200 and the member 3350 may be inserted through the opening 3110.
  • the cover 3100 may be coupled to the radiator 3300 and may surround the light source unit 3200 and the member 3350. By combining the cover 3100 and the radiator 3300, the light source 3200 and the member 3350 may be blocked from the outside.
  • the cover 3100 and the radiator 3300 may be coupled to each other through an adhesive, and may be coupled in various ways such as a rotation coupling method and a hook coupling method.
  • the rotation coupling method is a method in which a screw thread of the cover 3100 is coupled to a screw groove of the heat sink 3300, and the cover 3100 and the heat sink 3300 are coupled by the rotation of the cover 3100.
  • the hook coupling method is a method in which the jaw of the cover 3100 is fitted into the groove of the heat sink 3300 and the cover 3100 and the heat sink 3300 are coupled to each other.
  • the cover 3100 is optically coupled to the light source 3200.
  • the cover 3100 may diffuse, scatter, or excite light from the light emitting device 3230 of the light source unit 3200.
  • the cover 3100 may be a kind of optical member.
  • the cover 3100 may have a phosphor on the inside / outside or inside to excite the light from the light source unit 3200.
  • An inner surface of the cover 3100 may be coated with a milky paint.
  • the milky white paint may include a diffusion material for diffusing light.
  • the surface roughness of the inner surface of the cover 3100 may be greater than the surface roughness of the outer surface of the cover 3100. This is to sufficiently scatter and diffuse the light from the light source unit 3200.
  • the cover 3100 may be made of glass, plastic, polypropylene (PP), polyethylene (PE), polycarbonate (PC), or the like. Here, polycarbonate is excellent in light resistance, heat resistance, and strength.
  • the cover 3100 may be a transparent material that can be seen by the light source unit 3200 and the member 3350 from the outside, or may be an invisible opaque material.
  • the cover 3100 may be formed through, for example, blow molding.
  • the light source unit 3200 may be disposed on the member 3350 of the radiator 3300 and may be disposed in plural. Specifically, the light source 3200 may be disposed on one or more side surfaces of the plurality of side surfaces of the member 3350. In addition, the light source 3200 may be disposed at an upper end of the side of the member 3350.
  • the light source unit 3200 may be disposed on three side surfaces of six side surfaces of the member 3350. However, the present invention is not limited thereto, and the light source unit 3200 may be disposed on all side surfaces of the member 3350.
  • the light source 3200 may include a substrate 3210 and a light emitting device 3230. The light emitting device 3230 may be disposed on one surface of the substrate 3210.
  • the substrate 3210 has a rectangular plate shape, but is not limited thereto and may have various shapes.
  • the substrate 3210 may have a circular or polygonal plate shape.
  • the substrate 3210 may be a circuit pattern printed on an insulator.
  • a printed circuit board (PCB), a metal core PCB, a flexible PCB, a ceramic PCB, and the like may be printed. It may include.
  • COB Chips On Board
  • the substrate 3210 may be formed of a material that efficiently reflects light, or may be formed of a color that reflects light efficiently, for example, white, silver, or the like.
  • the substrate 3210 may be electrically connected to the circuit unit 3400 accommodated in the radiator 3300.
  • the substrate 3210 and the circuit unit 3400 may be connected by, for example, a wire.
  • a wire may pass through the radiator 3300 to connect the substrate 3210 and the circuit unit 3400.
  • the light emitting device 3230 may be a light emitting diode chip emitting red, green, or blue light or a light emitting diode chip emitting UV.
  • the LED chip may be a horizontal type or a vertical type, and the LED chip may emit blue, red, yellow, or green. Can be.
  • the light emitting device 3230 may have a phosphor.
  • the phosphor may be one or more of a Garnet-based (YAG, TAG), a silicate (Silicate), a nitride (Nitride) and an oxynitride (oxyxyride).
  • the phosphor may be one or more of a yellow phosphor, a green phosphor, and a red phosphor.
  • the radiator 3300 may be coupled to the cover 3100 to radiate heat from the light source unit 3200.
  • the radiator 3300 has a predetermined volume and includes an upper surface 3310 and a side surface 3330.
  • a member 3350 may be disposed on the top surface 3310 of the heat sink 3300.
  • An upper surface 3310 of the heat sink 3300 may be coupled to the cover 3100.
  • the top surface 3310 of the heat sink 3300 may have a shape corresponding to the opening 3110 of the cover 3100.
  • a plurality of heat sink fins 3370 may be disposed on the side surface 3330 of the heat sink 3300.
  • the heat radiating fins 3370 may extend outward from the side surface 3330 of the heat sink 3300 or may be connected to the side surface 3330.
  • the heat dissipation fins 3370 may improve heat dissipation efficiency by widening a heat dissipation area of the heat dissipator 3300.
  • the side surface 3330 may not include the heat dissipation fins 3370.
  • the member 3350 may be disposed on an upper surface 3310 of the heat sink 3300.
  • the member 3350 may be integrated with the top surface 3310 or may be coupled to the top surface 3310.
  • the member 3350 may be a polygonal pillar.
  • the member 3350 may be a hexagonal pillar.
  • the member 3350 of the hexagonal column has a top side and a bottom side and six sides.
  • the member 3350 may be a circular pillar or an elliptical pillar as well as a polygonal pillar.
  • the substrate 3210 of the light source unit 3200 may be a flexible substrate.
  • the light source unit 3200 may be disposed on six side surfaces of the member 3350.
  • the light source unit 3200 may be disposed on all six side surfaces, or the light source unit 3200 may be disposed on some of the six side surfaces. In FIG. 11, the light source 3200 is disposed on three of six sides.
  • the substrate 3210 is disposed on the side surface of the member 3350. Side surfaces of the member 3350 may be substantially perpendicular to the top surface 3310 of the heat sink 3300. Accordingly, the substrate 3210 and the top surface 3310 of the heat sink 3300 may be substantially perpendicular to each other.
  • the material of the member 3350 may be a material having thermal conductivity. This is for receiving heat generated from the light source unit 3200 quickly.
  • the material of the member 3350 may be, for example, aluminum (Al), nickel (Ni), copper (Cu), magnesium (Mg), silver (Ag), tin (Sn), or an alloy of the metals.
  • the member 3350 may be formed of a thermally conductive plastic having thermal conductivity. Thermally conductive plastics are lighter than metals and have the advantage of having unidirectional thermal conductivity.
  • the circuit unit 3400 receives power from the outside and converts the received power to match the light source unit 3200.
  • the circuit unit 3400 supplies the converted power to the light source unit 3200.
  • the circuit unit 3400 may be disposed on the heat sink 3300.
  • the circuit unit 3400 may be accommodated in the inner case 3500 and may be accommodated in the radiator 3300 together with the inner case 3500.
  • the circuit unit 3400 may include a circuit board 3410 and a plurality of components 3430 mounted on the circuit board 3410.
  • the circuit board 3410 has a circular plate shape, but is not limited thereto and may have various shapes.
  • the circuit board 3410 may have an oval or polygonal plate shape.
  • the circuit board 3410 may have a circuit pattern printed on an insulator.
  • the circuit board 3410 is electrically connected to the substrate 3210 of the light source unit 3200.
  • the electrical connection between the circuit board 3410 and the substrate 3210 may be connected through, for example, a wire.
  • a wire may be disposed in the heat sink 3300 to connect the circuit board 3410 and the board 3210.
  • the plurality of components 3430 may include, for example, a DC converter for converting an AC power provided from an external power source into a DC power source, a driving chip for controlling the driving of the light source unit 3200, and the protection of the light source unit 3200. Electrostatic discharge (ESD) protection element and the like.
  • ESD Electrostatic discharge
  • the inner case 3500 accommodates the circuit unit 3400 therein.
  • the inner case 3500 may have an accommodating part 3510 for accommodating the circuit part 3400.
  • the accommodating part 3510 may have a cylindrical shape.
  • the shape of the accommodating part 3510 may vary depending on the shape of the heat sink 3300.
  • the inner case 3500 may be accommodated in the heat sink 3300.
  • the accommodating part 3510 of the inner case 3500 may be accommodated in an accommodating part formed on a lower surface of the heat sink 3300.
  • the inner case 3500 may be coupled to the socket 3600.
  • the inner case 3500 may have a connection part 3530 that is coupled to the socket 3600.
  • the connection part 3530 may have a thread structure corresponding to the screw groove structure of the socket 3600.
  • the inner case 3500 is an insulator. Therefore, an electrical short circuit between the circuit part 3400 and the heat sink 3300 is prevented.
  • the inner case 3500 may be formed of plastic or resin.
  • the socket 3600 may be coupled to the inner case 3500.
  • the socket 3600 may be coupled to the connection part 3530 of the inner case 3500.
  • the socket 3600 may have a structure such as a conventional conventional incandescent bulb.
  • the circuit unit 3400 and the socket 3600 are electrically connected to each other. Electrical connection between the circuit unit 3400 and the socket 3600 may be connected through a wire. Therefore, when external power is applied to the socket 3600, the external power may be transferred to the circuit unit 3400.
  • the socket 3600 may have a screw groove structure corresponding to the screw structure of the connection part 3550.
  • the light emitting device may be utilized as a backlight unit or a lighting system in the form of a light emitting device package.
  • the lighting system may comprise a lighting unit, an indication device, a lamp, a street lamp.

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Abstract

실시예는 발광소자, 발광소자 패키지 및 이를 포함하는 조명시스템에 관한 것이니다. 실시예에 따른 발광소자는 제1도전형 반도체층과, 상기 제1도전형 반도체층 상에 활성층과, 상기 활성층 상에 전자차단층과, 상기 전자차단층 상에 제2도전형 반도체층을 포함할 수 있다. 상기 전자차단층은 InxAlyGa1-x-yN 계열 초격자층(단, 0≤x≤1, 0≤y≤1)을 포함할 수 있다.

Description

발광소자 및 이를 포함하는 조명시스템
실시예는 발광소자, 이를 포함하는 발광소자 패키지, 및 이를 포함하는 조명시스템에 관한 것이다.
발광소자(light emitting diode)는 전기에너지가 빛에너지로 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 n-type의 구조에서 생성된 전자와 p-type 구조에서 생성된 정공이 활성층에서 재결합(Recombination)하여 빛을 방출하게 된다.
한편, 전자(electron)는 홀(hole)에 비해 그 질량이나 이동도가 훨씬 높기 때문에 소위 전자차단층, 예를 들어 p형 AlGaN 등의 전위장벽이 높은 물질을 사용하여 전자의 오버플로우(overflow)를 방지하고 있다. 그러나, 활성층의 배리어와 전자 차단층 사이의 격자 부정합에 의한 응력에 의해 에너지 밴드가 밴딩되고, 이로 인해 정공의 주입 효율이 저하되어 발광 효율이 떨어지는 문제점이 발생한다.
실시예는 광 효율을 증대시킬 수 있는 발광소자, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 발광소자는 제1도전형 반도체층과, 상기 제1도전형 반도체층 상에 활성층과, 상기 활성층 상에 전자차단층과, 상기 전자차단층 상에 제2도전형 반도체층을 포함하고, 상기 전자차단층은 InxAlyGa1 -x- yN 계열 초격자층(단, 0≤x≤1, 0≤y≤1)을 포함할 수 있다.
실시예는 가전대의 에너지 밴드의 밴딩 감소에 의한 홀 주입 효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 실시예는 활성층과 전자차단층 사이의 정전기장(electrostatic field)의 감소로 캐리어 누설을 최소화하는 효과가 있다.
도 1은 실시예에 따른 발광소자의 단면도이다.
도 2는 실시예에 따른 발광소자의 전계강도를 나타내는 그래프이다.
도 3은 실시예에 따른 발광소자의 밴드 다이어그램의 예시도이다.
도 4는 실시예에 따른 발광소자의 GDS(Glow Discharge Spectroscopy) 그래프이다.
도 5는 실시예에 따른 발광소자의 동작전압 개선을 설명하는 그래프이다.
도 6은 실시예에 따른 발광소자의 파장에 따른 인듐의 분포도이다.
도 7 내지 도 10은 실시예에 따른 발광소자의 제조공정도이다.
도 11은 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이다.
도 12는 실시예에 따른 발광 소자를 포함하는 조명 시스템의 실시예들을 나타낸 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.
도 1은 실시예에 따른 발광소자의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 발광소자(100)는 기판(102)과, 기판(102) 상에 제1도전형 반도체층(112)과, 제1도전형 반도체층(112) 상에 활성층(114)과, 활성층(114) 상에 제2도전형 반도체층(116)을 포함하는 발광구조물(110)과, 활성층(114)과 제2도전형 반도체층(116) 사이에 배치되는 전자차단층(120)을 포함할 수 있다.
실시예에서 전자차단층(120)은 InxAlyGa1 -x- yN 계열 초격자층(단, 0≤x≤1, 0≤y≤1)을 포함할 수 있다.
실시예는 제2도전형 반도체층(116) 상에 오믹층(130)과, 오믹층(130) 상에 제2전극(152)과, 제1도전형 반도체층(112)과 전기적으로 연결되는 제1전극(151)을 포함할 수 있다.
실시예는 발광효율을 증대시킬 수 있는 발광소자를 제공하기 위해, 활성층(114)과 제2도전형 반도체층(116) 사이에 상기 InxAlyGa1 -x- yN 계열 초격자층(단, 0≤x≤1, 0≤y≤1)을 포함할 수 있다.
실시예에 따른 발광소자는 수평형, 수직형, 플립형, 비아 홀 타입의 수직형 중 어느 하나의 구조로 형성될 수 있다.
도 2는 실시예에 따른 발광소자의 전계강도를 나타내는 그래프이다.
도 2를 참조하면, R1은 종래기술로서 AlGaN 조성을 가진 전자차단층의 전계강도(eletric field intensity)를 나타내는 그래프이고, E1은 실시예로서 InxAlyGa1 -x-yN층/InxGa1-xN층의 초격자 구조를 가진 전자차단층의 전계강도를 나타내는 그래프이다.
수직거리가 0.13㎛에서 0.14㎛인 구간, 예컨대 활성층과 전자차단층의 사이의 구간에서, 실시예는 종래기술과 비교하여 전계강도가 감소하여 캐리어 누설을 최소화하는 효과가 있다.
또한, 수직거리가 0.14㎛ 에서 0.16㎛인 구간, 예컨대 전자차단층에서, 실시예는 종래기술과 비교하여 InxAlyGa1 -x- yN층/InxGa1 - xN층의 초격자구조를 가져 홀 캐리어 농도(hole carrier concentration)가 개선되어 정공 주입 효율(hole injection efficiency)이 향상되는 효과가 있다.
도 3은실시예에 따른 발광소자의 밴드 다이어그램의 예시도이다.
실시예에서 활성층(114)은 양자우물(114w)/양자벽(114b)을 포함하고, InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InGaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하는 것은 아니다.
실시예는 라스트 배리어(115)를 활성층(114)과 전자차단층(120) 사이에 포함하여 Mg 백디퓨젼(back diffusion)을 방지할 수 있다.
실시예에 따른 발광소자의 전자차단층(120)은 InxAlyGa1 -x- yN 계열 초격자층(단, 0≤x≤1, 0≤y≤1)을 포함할 수 있다. 상기 InxAlyGa1 -x- yN 계열 초격자층은 InxAlyGa1-x-yN층(120b)/InzGa1-zN층(120a)(단,0≤z≤1)의 초격자 구조를 포함할 수 있다.
상기 InzGa1 - zN층(120a)의 밴드갭 에너지 준위는 상기 활성층의 양자우물(114b)의 밴드갭 에너지 준위보다 높게 설정되어 전자의 오버플로우를 방지하여 발광효율을 향상시킬 수 있다.
실시예에서, 상기 InxAlyGa1 -x- yN 계열 초격자층의 인듐(In)의 농도 x는 0.01 이상 0.03 이하일 수 있으며, 바람직하게 0.016일 수 있으나, 이에 대해 한정하는 것은 아니다. 예컨대, 상기 InxAlyGa1 -x- yN 계열 초격자층의 인듐(In)의 농도 x가 0.01 미만일 경우, 활성층과의 격자상수 차이에 의해 밴드벤딩(band bending) 완화의 효과가 낮을 수 있고, 상기 InxAlyGa1 -x- yN 계열 초격자층의 인듐(In)의 농도 x가 0.03 초과일 경우, 캐리어 누설(carrier leakage) 완화의 효과가 미미해질 수 있다.
상기 InxAlyGa1 -x- yN 계열 초격자층에서의 알루미늄(Al)의 농도 y는 0.15 이상 0.2 이하일 수 있으며, 바람직하게 0.18일 수 있으나, 이에 대해 한정하는 것은 아니다. 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN 계열 초격자층에서의 알루미늄(Al)의 농도 y가 0.15 미만일 경우 에너지 밴드갭이 낮아짐에 따라 전자의 오버플로우 현상이 증가하여 전자차단 효과가 저하될 수 있고, 0.2 초과하는 경우 에너지 밴드갭이 높아짐에 따라 정공이 활성층으로의 이동성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
실시예에서, InxAlyGa1 -x- yN층(120b)의 두께는 1.5nm이상 2nm 이하일 수 있으나, 이에 대해 한정하는 것은 아니다. 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN층(120b)의 두께가 1.5nm 미만일 경우 전자차단 효과가 저하될 수 있고, 2nm 초과일 경우 전자차단층의 두께가 두꺼워져 발광효율이 저하될 수 있다.
InzGa1 - zN층(120a)의 두께는 1.5nm 이상 3nm 이하일 수 있으나, 이에 대해 한정하는 것은 아니다. 예컨대, InzGa1 - zN층(120a)의 두께가 1.5nm 미만일 경우 전자차단의 기능이 저하될 수 있고, 3nm 초과일 경우 전자차단층의 두께가 두꺼워져 발광효율이 저하될 수 있다.
상기 InxAlyGa1 -x- yN 계열 초격자층은 10 페어(pair) 내지 15 페어의 InxAlyGa1 -x- yN층(120b)/InzGa1-zN층(120a)을 구비할 수 있으나, 이에 대해 한정하는 것은 아니다.
실시예는 활성층(114) 상에 라스트 배리어(115)를 구비할 수 있다. 실시예에서 상기 라스트 배리어(115) 자체에는 도펀트의 도핑은 진행하지 않으나, 이후 형성되는 층들에 도핑된 도펀트의 확산에 의해 비의도적인 도펀트층(unintentionally doped dopant layer)를 포함할 수 있다. 상기 비의도적인 도펀트층의 도펀트의 도핑농도는 약 1X1017 내지 약 1X1018 (atoms/cm3)일 수 있다. 또한 상기 비의도적인 도펀트층의 도펀트의 도핑농도는 약 3X1017 내지 약 8X1017 (atoms/cm3)일 수 있다.
라스트 배리어(115)는 GaN을 포함할 수 있고, 두께는 약 10nm일 수 있으나, 이에 대해 한정하는 것은 아니다. 상기 라스트 배리어(115)의 에너지 밴드갭은 활성층의 양자벽(114b)과 같을 수 있다. 즉, 실시예에 따른 발광소자는 활성층(114)과 전자차단층(120) 사이에 라스트 배리어(115)를 구비함으로써 Mg 백디퓨젼(back diffusion)을 방지할 수 있다.
즉, 실시예에 따른 발광소자는 전자차단층(120)을 InxAlyGa1 -x- yN 계열 초격자층은 InxAlyGa1-x-yN층(120b)/InzGa1-zN층(120a)의 초격자 구조로 구현하여, 홀 캐리어 농도(hole carrier concentration)가 개선되어 정공 주입 효율(hole injection efficiency)이 향상되는 효과가 있다.
도 4는 실시예에 따른 발광소자의 GDS(Glow Discharge Spectroscopy) 그래프이다.
도 4를 참조하면, R2는 종래기술로서 AlGaN 조성을 가진 전자차단층의 Al의 농도를 나타내는 그래프이고, R3는 종래기술로서 AlGaN 조성을 가진 전자차단층의 도핑된 Mg의 농도를 나타내는 그래프이다.
또한, E2는 실시예에 따른 InxAlyGa1 -x- yN층(120b)/InzGa1 - zN층(120a)를 포함하는 전자차단층의 Al의 농도를 나타내는 그래프이고, E3는 실시예에 따른 전자차단층의 도핑된 Mg의 농도를 나타내는 그래프이다.
따라서, 종래기술의 전자차단층은 R2(Al)와 R3(Mg)의 농도가 일정하게 유지되는 구간에 해당하는 깊이 0.035 내지 0.08 구간이고, 실시예에 따른 전자차단층은 E2(Al)와 E3(Mg)의 농도가 일정하게 유지되는 구간에 해당하는 깊이 0.035 내지 0.06 구간이며, 도 4를 통해 실시예에 따른 전자차단층의 두께가 0.02㎛ 감소하는 것을 알 수 있다. 즉, 실시예에 의하면 종래기술에 비해 Mg의 도핑 효율의 개선으로 전자차단층의 두께가 감소하는 효과가 있다.
도 5는 실시예에 따른 발광소자의 동작전압 개선을 설명하는 그래프이다.
도 5를 참조하면, R4는 종래기술에 따른 동작전압 그래프로서 예컨대 60mA 전류가 흐를 때의 동작전압은 2.83V이나, E4는 실시예에 따른 동작전압 그래프로서, 예컨대 60mA 전류가 흐를 때의 동작전압은 2.81V로 0.02V 동작전압이 감소한다. 즉, 실시예에 의하면 종래기술에 비해 동작전압이 개선되는 효과가 있다.
도 6은 실시예에 따른 발광소자의 파장에 따른 인듐의 분포도이다.
도 6을 참조하면, R5는 종래기술의 파장에 따른 인듐의 분포도이고, E5는 실시예에서 파장에 따른 인듐의 분포도이다.
예컨대, R5는 452nm 파장에서 2.90V의 동작전압을 가지나, E5는 452nm 파장에서 2.86V의 동작전압을 가질 수 있으며,
즉, 실시예에 의하면 종래기술에 비해 동작전압이 개선되는 효과가 있다.
도 7 내지 도 10은 실시예에 따른 발광소자의 제조공정도이다.
도 7 내지 도 10을 참조하면, 실시예에 따른 발광소자의 제조방법을 설명하면서 실시예의 기술적인 특징을 좀 더 상술하기로 한다.
우선, 도 7과 같이 기판(102)이 준비된다. 기판(102)은 열전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판일수 있다.
예를 들어, 기판(102)은 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, and Ga203 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 기판(102) 위에는 요철 구조가 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
이때, 기판(102) 위에는 버퍼층(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 버퍼층은 이후 형성되는 발광구조물(110)의 재료와 기판(102)의 격자 부정합을 완화시켜 줄 수 있으며, 버퍼층의 재료는 3족-5족 화합물 반도체 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
다음으로, 기판(102) 상에 제1도전형 반도체층(112), 활성층(114) 및 제2도전형 반도체층(116)을 포함하는 발광구조물(110)이 형성될 수 있다.
우선, 제1도전형 반도체층(112)은 반도체 화합물, 예를 들어 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(112)이 n형 반도체층인 경우, 제1도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
제1도전형 반도체층(112)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN,AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.
다음으로, 제1도전형 반도체층(112) 상에 활성층(114)이 형성된다.
활성층(114)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quant㎛ Well), 양자 선(Quant㎛-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quant㎛ Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
예를 들어, 활성층(114)은 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및 트리메틸 인듐 가스(TMIn)가 주입되어 다중 양자우물구조가 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
활성층(114)의 양자우물(114w)/양자벽(114b)은 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InGaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
다음으로 도 8과 같이, 활성층(114) 상에 전자차단층(120)이 형성될 수 있다 상기 전자차단층(120)은 InxAlyGa1 -x- yN 계열 초격자층(단, 0≤x≤1, 0≤y≤1)을 포함할 수 있다.
예를 들어 도 3과 같이, 실시예에서 상기 InxAlyGa1 -x- yN 계열 초격자층(120)은 InxAlyGa1-x-yN층(120b)/InzGa1-zN층(120a)의 초격자 구조를 포함하여 형성될 수 있다.
다음으로 도 9와 같이, 상기 전자차단층(120) 상에 제2도전형 반도체층(116)이 형성될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(116)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다.
상기 제2도전형 반도체층(116)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
실시예에서 제1 도전형 반도체층(112)은 n형 반도체층, 제2 도전형 반도체층(116)은 p형 반도체층으로 구현할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한 제2도전형 반도체층(116) 위에는 상기 제2 도전형과 반대의 극성을 갖는 반도체 예컨대 n형 반도체층(미도시)을 형성할 수 있다. 이에 따라 발광구조물(110)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.
다음으로, 제2도전형 반도체층(116) 상에 오믹층(130)이 형성될 수 있다.
예를 들어, 오믹층(130)은 정공주입을 효율적으로 할 수 있도록 단일 금속 혹은 금속합금, 금속산화물 등을 다중으로 적층하여 형성할 수 있다.
예를 들어, 오믹층(130)은 ITO(indi㎛ tin oxide), IZO(indi㎛ zinc oxide), IZTO(indi㎛ zinc tin oxide), IAZO(indi㎛ al㎛in㎛ zinc oxide), IGZO(indi㎛ galli㎛ zinc oxide), IGTO(indi㎛ galli㎛ tin oxide), AZO(al㎛in㎛ zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(galli㎛ 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, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.
다음으로 도 10과 같이, 상기 제1도전형 반도체층(112)의 상면의 일부가 노출되도록 오믹층(130), 제2도전형 반도체층(116), 전자차단층(120) 및 활성층(114)의 일부를 제거할 수 있다.
다음으로, 오믹층(130) 상에 제2전극(152), 노출된 제1도전형 반도체층(112) 상에 제1전극(151)을 각각 형성하여 실시예에 따른 발광소자를 형성할 수 있다.
도 11은 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지는 앞서 설명한 바와 같은 구조의 발광 소자가 장착될 수 있다.
발광 소자 패키지(200)는 패키지 몸체부(205)와, 패키지 몸체부(205) 상에 배치된 제1리드 프레임(213) 및 제2리드 프레임(214)과, 패키지 몸체부(205) 상에 배치되어 제1리드 프레임(213) 및 제2리드 프레임(214)과 전기적으로 연결되는 발광 소자(100)와, 상기 발광 소자(100)를 포위하는 몰딩부재(230)가 포함된다.
패키지 몸체부(205)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 발광 소자(100)의 주위에 경사면이 형성될 수 있다.
제1리드 프레임(213) 및 제2리드 프레임(214)은 서로 전기적으로 분리되며, 발광 소자(100)에 전원을 제공하는 역할을 한다. 또한, 제1리드 프레임(213) 및 제2리드 프레임(214)은 발광 소자(100)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시키는 역할을 할 수 있으며, 발광 소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
발광 소자(100)는 패키지 몸체부(205) 상에 배치되거나 제1리드 프레임(213) 또는 제2리드 프레임(214) 상에 배치될 수 있다.
발광 소자(100)는 제1리드 프레임(213) 및/또는 제2리드 프레임(214)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다. 실시예에서는 상기 발광 소자(100)가 제1리드 프레임(213) 및 제2리드 프레임(214)과 각각 와이어를 통해 전기적으로 연결된 것이 예시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
몰딩부재(230)는 발광 소자(100)를 포위하여 발광 소자(100)를 보호할 수 있다. 또한, 몰딩부재(230)에는 형광체(232)가 포함되어 발광 소자(100)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 조명 장치는 커버(3100), 광원부(3200), 방열체(3300), 회로부(3400), 내부 케이스(3500), 소켓(3600)을 포함할 수 있다. 상기 광원부(3200)는 실시 예에 따른 발광소자 또는 발광소자 패키지를 포함할 수 있다.
상기 커버(3100)는 벌브(bulb) 형상을 가지며, 속이 비어 있다. 상기 커버(3100)는 개구(3110)를 갖는다. 상기 개구(3110)를 통해 상기 광원부(3200)와 부재(3350)가 삽입될 수 있다.
상기 커버(3100)는 상기 방열체(3300)와 결합하고, 상기 광원부(3200)와 상기 부재(3350)를 둘러쌀 수 있다. 상기 커버(3100)와 상기 방열체(3300)의 결합에 의해, 상기 광원부(3200)와 상기 부재(3350)는 외부와 차단될 수 있다. 상기 커버(3100)와 상기 방열체(3300)의 결합은 접착제를 통해 결합할 수도 있고, 회전 결합 방식 및 후크 결합 방식 등 다양한 방식으로 결합할 수 있다. 회전 결합 방식은 상기 방열체(3300)의 나사홈에 상기 커버(3100)의 나사선이 결합하는 방식으로서 상기 커버(3100)의 회전에 의해 상기 커버(3100)와 상기 방열체(3300)가 결합하는 방식이고, 후크 결합 방식은 상기 커버(3100)의 턱이 상기 방열체(3300)의 홈에 끼워져 상기 커버(3100)와 상기 방열체(3300)가 결합하는 방식이다.
상기 커버(3100)는 상기 광원부(3200)와 광학적으로 결합한다. 구체적으로 상기 커버(3100)는 상기 광원부(3200)의 발광 소자(3230)로부터의 광을 확산, 산란 또는 여기시킬 수 있다. 상기 커버(3100)는 일종의 광학 부재일 수 있다. 여기서, 상기 커버(3100)는 상기 광원부(3200)로부터의 광을 여기시키기 위해, 내/외면 또는 내부에 형광체를 가질 수 있다.
상기 커버(3100)의 내면에는 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 여기서, 유백색 도료는 빛을 확산시키는 확산재를 포함할 수 있다. 상기 커버(3100)의 내면의 표면 거칠기는 상기 커버(3100)의 외면의 표면 거칠기보다 클 수 있다. 이는 상기 광원부(3200)로부터의 광을 충분히 산란 및 확산시키기 위함이다.
상기 커버(3100)의 재질은 유리(glass), 플라스틱, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등일 수 있다. 여기서, 폴리카보네이트는 내광성, 내열성, 강도가 뛰어나다. 상기 커버(3100)는 외부에서 상기 광원부(3200)와 상기 부재(3350)가 보일 수 있는 투명한 재질일 수 있고, 보이지 않는 불투명한 재질일 수 있다. 상기 커버(3100)는 예컨대 블로우(blow) 성형을 통해 형성될 수 있다.
상기 광원부(3200)는 상기 방열체(3300)의 부재(3350)에 배치되고, 복수로 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 광원부(3200)는 상기 부재(3350)의 복수의 측면들 중 하나 이상의 측면에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 광원부(3200)는 상기 부재(3350)의 측면에서도 상단부에 배치될 수 있다.
상기 광원부(3200)는 상기 부재(3350)의 6 개의 측면들 중 3 개의 측면들에 배치될 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니고, 상기 광원부(3200)는 상기 부재(3350)의 모든 측면들에 배치될 수 있다. 상기 광원부(3200)는 기판(3210)과 발광 소자(3230)를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자(3230)는 기판(3210)의 일 면 상에 배치될 수 있다.
상기 기판(3210)은 사각형의 판 형상을 갖지만, 이에 한정되지 않고 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 기판(3210)은 원형 또는 다각형의 판 형상일 수 있다. 상기 기판(3210)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있으며, 예를 들어, 일반 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB 등을 포함할 수 있다. 또한, 인쇄회로기판 위에 패키지 하지 않은 LED 칩을 직접 본딩할 수 있는 COB(Chips On Board) 타입을 사용할 수 있다. 또한, 상기 기판(3210)은 광을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 광을 효율적으로 반사하는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등으로 형성될 수 있다. 상기 기판(3210)은 상기 방열체(3300)에 수납되는 상기 회로부(3400)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 기판(3210)과 상기 회로부(3400)는 예로서 와이어(wire)를 통해 연결될 수 있다. 와이어는 상기 방열체(3300)를 관통하여 상기 기판(3210)과 상기 회로부(3400)를 연결시킬 수 있다.
상기 발광 소자(3230)는 적색, 녹색, 청색의 광을 방출하는 발광 다이오드 칩이거나 UV를 방출하는 발광 다이오드 칩일 수 있다. 여기서, 발광 다이오드 칩은 수평형(Lateral Type) 또는 수직형(Vertical Type)일 수 있고, 발광 다이오드 칩은 청색(Blue), 적색(Red), 황색(Yellow), 또는 녹색(Green)을 발산할 수 있다.
상기 발광 소자(3230)는 형광체를 가질 수 있다. 형광체는 가넷(Garnet)계(YAG, TAG), 실리케이드(Silicate)계, 나이트라이드(Nitride)계 및 옥시나이트라이드(Oxynitride)계 중 어느 하나 이상일 수 있다. 또는 형광체는 황색 형광체, 녹색 형광체 및 적색 형광체 중 어느 하나 이상일 수 있다.
상기 방열체(3300)는 상기 커버(3100)와 결합하고, 상기 광원부(3200)로부터의 열을 방열할 수 있다. 상기 방열체(3300)는 소정의 체적을 가지며, 상면(3310), 측면(3330)을 포함한다. 상기 방열체(3300)의 상면(3310)에는 부재(3350)가 배치될 수 있다. 상기 방열체(3300)의 상면(3310)은 상기 커버(3100)와 결합할 수 있다. 상기 방열체(3300)의 상면(3310)은 상기 커버(3100)의 개구(3110)와 대응되는 형상을 가질 수 있다.
상기 방열체(3300)의 측면(3330)에는 복수의 방열핀(3370)이 배치될 수 있다. 상기 방열핀(3370)은 상기 방열체(3300)의 측면(3330)에서 외측으로 연장된 것이거나 측면(3330)에 연결된 것일 수 있다. 상기 방열핀(3370)은 상기 방열체(3300)의 방열 면적을 넓혀 방열 효율을 향상시킬 수 있다. 여기서, 측면(3330)은 상기 방열핀(3370)을 포함하지 않을 수도 있다.
상기 부재(3350)는 상기 방열체(3300)의 상면(3310)에 배치될 수 있다. 상기 부재(3350)는 상면(3310)과 일체일 수도 있고, 상면(3310)에 결합된 것일 수 있다. 상기 부재(3350)는 다각 기둥일 수 있다. 구체적으로, 상기 부재(3350)는 육각 기둥일 수 있다. 육각 기둥의 부재(3350)는 윗면과 밑면 그리고 6 개의 측면들을 갖는다. 여기서, 상기 부재(3350)는 다각 기둥뿐만 아니라 원 기둥 또는 타원 기둥일 수 있다. 상기 부재(3350)가 원 기둥 또는 타원 기둥일 경우, 상기 광원부(3200)의 상기 기판(3210)은 연성 기판일 수 있다.
상기 부재(3350)의 6 개의 측면에는 상기 광원부(3200)가 배치될 수 있다. 6 개의 측면 모두에 상기 광원부(3200)가 배치될 수도 있고, 6 개의 측면들 중 몇 개의 측면들에 상기 광원부(3200)가 배치될 수도 있다. 도 11에서는 6 개의 측면들 중 3 개의 측면들에 상기 광원부(3200)가 배치되어 있다.
상기 부재(3350)의 측면에는 상기 기판(3210)이 배치된다. 상기 부재(3350)의 측면은 상기 방열체(3300)의 상면(3310)과 실질적으로 수직을 이룰 수 있다. 따라서, 상기 기판(3210)과 상기 방열체(3300)의 상면(3310)은 실질적으로 수직을 이룰 수 있다.
상기 부재(3350)의 재질은 열 전도성을 갖는 재질일 수 있다. 이는 상기 광원부(3200)로부터 발생되는 열을 빠르게 전달받기 위함이다. 상기 부재(3350)의 재질로서는 예를 들면, 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 은(Ag), 주석(Sn) 등과 상기 금속들의 합금일 수 있다. 또는 상기 부재(3350)는 열 전도성을 갖는 열 전도성 플라스틱으로 형성될 수 있다. 열 전도성 플라스틱은 금속보다 무게가 가볍고, 단방향성의 열 전도성을 갖는 이점이 있다.
상기 회로부(3400)는 외부로부터 전원을 제공받고, 제공받은 전원을 상기 광원부(3200)에 맞게 변환한다. 상기 회로부(3400)는 변환된 전원을 상기 광원부(3200)로 공급한다. 상기 회로부(3400)는 상기 방열체(3300)에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 회로부(3400)는 상기 내부 케이스(3500)에 수납되고, 상기 내부 케이스(3500)와 함께 상기 방열체(3300)에 수납될 수 있다. 상기 회로부(3400)는 회로 기판(3410)과 상기 회로 기판(3410) 상에 탑재되는 다수의 부품(3430)을 포함할 수 있다.
상기 회로 기판(3410)은 원형의 판 형상을 갖지만, 이에 한정되지 않고 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 회로 기판(3410)은 타원형 또는 다각형의 판 형상일 수 있다. 이러한 회로 기판(3410)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있다.
상기 회로 기판(3410)은 상기 광원부(3200)의 기판(3210)과 전기적으로 연결된다. 상기 회로 기판(3410)과 상기 기판(3210)의 전기적 연결은 예로서 와이어(wire)를 통해 연결될 수 있다. 와이어는 상기 방열체(3300)의 내부에 배치되어 상기 회로 기판(3410)과 상기 기판(3210)을 연결할 수 있다.
다수의 부품(3430)은 예를 들어, 외부 전원으로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 직류변환장치, 상기 광원부(3200)의 구동을 제어하는 구동칩, 상기 광원부(3200)를 보호하기 위한 ESD(ElectroStatic discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있다.
상기 내부 케이스(3500)는 내부에 상기 회로부(3400)를 수납한다. 상기 내부 케이스(3500)는 상기 회로부(3400)를 수납하기 위해 수납부(3510)를 가질 수 있다.
상기 수납부(3510)는 예로서 원통 형상을 가질 수 있다. 상기 수납부(3510)의 형상은 상기 방열체(3300)의 형상에 따라 달라질 수 있다. 상기 내부 케이스(3500)는 상기 방열체(3300)에 수납될 수 있다. 상기 내부 케이스(3500)의 수납부(3510)는 상기 방열체(3300)의 하면에 형성된 수납부에 수납될 수 있다.
상기 내부 케이스(3500)는 상기 소켓(3600)과 결합될 수 있다. 상기 내부 케이스(3500)는 상기 소켓(3600)과 결합하는 연결부(3530)를 가질 수 있다. 상기 연결부(3530)는 상기 소켓(3600)의 나사홈 구조와 대응되는 나사산 구조를 가질 수 있다. 상기 내부 케이스(3500)는 부도체이다. 따라서, 상기 회로부(3400)와 상기 방열체(3300) 사이의 전기적 단락을 막는다. 예로서 상기 내부 케이스(3500)는 플라스틱 또는 수지 재질로 형성될 수 있다.
상기 소켓(3600)은 상기 내부 케이스(3500)와 결합될 수 있다. 구체적으로, 상기 소켓(3600)은 상기 내부 케이스(3500)의 연결부(3530)와 결합될 수 있다. 상기 소켓(3600)은 종래 재래식 백열 전구와 같은 구조를 가질 수 있다. 상기 회로부(3400)와 상기 소켓(3600)은 전기적으로 연결된다. 상기 회로부(3400)와 상기 소켓(3600)의 전기적 연결은 와이어(wire)를 통해 연결될 수 있다. 따라서, 상기 소켓(3600)에 외부 전원이 인가되면, 외부 전원은 상기 회로부(3400)로 전달될 수 있다. 상기 소켓(3600)은 상기 연결부(3550)의 나사선 구조과 대응되는 나사홈 구조를 가질 수 있다.
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.
실시예에 따른 발광소자는 발광소자 패키지 형태로 백라이트 유닛으로 활용되거나 조명 시스템으로 활용될 수 있다. 상기 조명 시스템은 조명 유닛, 지시 장치, 램프, 가로등을 포함할 수 있다.

Claims (16)

  1. 제1도전형 반도체층;
    상기 제1도전형 반도체층 상에 활성층;
    상기 활성층 상에 전자차단층; 및
    상기 전자차단층 상에 제2도전형 반도체층을 포함하고,
    상기 전자차단층은,
    InxAlyGa1 -x- yN 계열 초격자층(단, 0≤x≤1, 0≤y≤1)을 포함하는 발광소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 InxAlyGa1 -x- yN 계열 초격자층은,
    InxAlyGa1 -x- yN층/InzGa1 - zN층(단, 0≤z≤1)의 초격자 구조를 포함하는 발광소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 InxAlyGa1 -x- yN 계열 초격자층에서의 인듐(In)의 농도 x는 0.01 이상 0.03 이하인 발광소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 InxAlyGa1 -x- yN 계열 초격자층에서의 알루미늄(Al)의 농도 y는 0.15 이상 0.2 이하인 발광소자.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 InxAlyGa1 -x- yN층의 두께는 1.5nm 이상 2nm 이하인 발광소자.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 InzGa1 - zN층의 두께는 1.5nm 이상 3nm 이하인 발광소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 InxAlyGa1 -x- yN 계열 초격자층은 InxAlyGa1 -x- yN층/InzGa1 - zN층을 구비하는 발광소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 InxAlyGa1 -x- yN 계열 초격자층은
    10 페어(pair) 내지 15 페어의 InxAlyGa1 -x- yN층/InzGa1 - zN층을 구비하는 발광소자.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 활성층 내에 구비된 라스트 배리어를 더 포함하고,
    상기 라스트 배리어는 GaN를 포함하는 발광소자.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 라스트 배리어의 에너지 밴드갭은 상기 활성층의 양자벽의 에너지 밴드갭과 동일한 발광소자.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 라스트 배리어는 언도프트층 또는 비의도적인 도펀트층(unintentionally doped dopant layer)을 포함하는 발광소자.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 비의도적인 도펀트층의 도펀트의 도핑농도는
    1X1017 내지 1X1018 (atoms/cm3)인 발광소자.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 비의도적인 도펀트층의 도펀트의 도핑농도는
    3X1017 내지 8X1017 (atoms/cm3)인 발광소자.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 라스트 배리어는 상기 활성층과 상기 전자차단층 사이에 배치되는 발광소자.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 InzGa1 - zN층의 밴드갭 에너지 준위는
    상기 활성층의 양자우물의 밴드갭 에너지 준위보다 높은 발광소자.
  16. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 발광소자를 포함하는 조명 시스템.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107195738A (zh) * 2017-06-30 2017-09-22 华灿光电（浙江）有限公司 一种发光二极管外延片及其制造方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI668885B (zh) * 2016-08-25 2019-08-11 億光電子工業股份有限公司 氮化物半導體元件及其製造方法與所應用之封裝結構

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008277539A (ja) * 2007-04-27 2008-11-13 Sumitomo Electric Ind Ltd 窒化物半導体発光素子
KR20120139402A (ko) * 2011-06-17 2012-12-27 엘지이노텍 주식회사 발광소자
JP2013069795A (ja) * 2011-09-21 2013-04-18 Toshiba Corp 半導体発光素子
KR20130129683A (ko) * 2012-05-21 2013-11-29 포항공과대학교 산학협력단 그레이드 초격자 구조의 전자 차단층을 갖는 반도체 발광 소자
KR20140075318A (ko) * 2012-12-11 2014-06-19 엘지이노텍 주식회사 발광 소자 및 발광 소자 패키지

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US221103A (en) * 1879-10-28 Improvement in dies for the manufacture of sheet-metal number-plates
KR101252556B1 (ko) 2006-07-26 2013-04-08 엘지이노텍 주식회사 질화물계 발광 소자
JP4790058B2 (ja) * 2009-12-07 2011-10-12 シャープ株式会社 照明装置
KR101636182B1 (ko) 2010-02-24 2016-07-04 고쿠리쓰 겐큐 가이하쓰 호징 리가가쿠 겐큐소 질화물 반도체 다중 양자 장벽을 갖는 발광 소자 및 그 제조 방법
JP5533744B2 (ja) * 2010-03-31 2014-06-25 豊田合成株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子
US9343626B2 (en) * 2013-03-15 2016-05-17 Soitec Semiconductor structures having active regions comprising InGaN, methods of forming such semiconductor structures, and light emitting devices formed from such semiconductor structures
US10199535B2 (en) * 2014-02-22 2019-02-05 Sensor Electronic Technology, Inc. Semiconductor structure with stress-reducing buffer structure

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008277539A (ja) * 2007-04-27 2008-11-13 Sumitomo Electric Ind Ltd 窒化物半導体発光素子
KR20120139402A (ko) * 2011-06-17 2012-12-27 엘지이노텍 주식회사 발광소자
JP2013069795A (ja) * 2011-09-21 2013-04-18 Toshiba Corp 半導体発光素子
KR20130129683A (ko) * 2012-05-21 2013-11-29 포항공과대학교 산학협력단 그레이드 초격자 구조의 전자 차단층을 갖는 반도체 발광 소자
KR20140075318A (ko) * 2012-12-11 2014-06-19 엘지이노텍 주식회사 발광 소자 및 발광 소자 패키지

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107195738A (zh) * 2017-06-30 2017-09-22 华灿光电（浙江）有限公司 一种发光二极管外延片及其制造方法
CN107195738B (zh) * 2017-06-30 2019-07-02 华灿光电（浙江）有限公司 一种发光二极管外延片及其制造方法

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