WO2018182215A1 - 발광 모듈 - Google Patents

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WO2018182215A1
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light emitting
light
emitting diode
wavelength conversion
conversion layer
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이종민
김방현
이재호
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서울반도체주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a light emitting module, and more particularly, to a light emitting module including a plurality of light emitting diodes.
  • the light emitting module according to the related art has a light emitting part in which a single wavelength conversion layer is formed on a single LED chip, and a lens is disposed on the light emitting part.
  • the light emitting module according to the prior art is difficult to control the direction angle and color temperature (CCT).
  • the light emitting module according to the prior art implements a single beam of light at a wide angle or narrow angle, it is difficult to simultaneously support a wide beam angle and a narrow beam angle through a single light emitting module.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a light emitting module that can adjust the directivity of the emitted light.
  • Another object of the present invention is to provide a light emitting module capable of emitting both light having a relatively wide beam angle and a relatively narrow beam angle.
  • Another object of the present invention is to provide a light emitting module that can adjust the color temperature (color temperature).
  • the base substrate A first light emitting diode positioned on the base substrate; And a second light emitting diode positioned on the base substrate and spaced apart from the first light emitting diode, wherein each of the first and second light emitting diodes includes a first light emitting region and a second light emitting region, The second light emitting area is provided to be spaced apart from the first light emitting area to surround the first light emitting area.
  • the light emitting module includes a first light emitting diode and a second light emitting diode spaced apart from each other, and a second structure having a structure surrounding the first light emitting region and the first light emitting region in which the first and second light emitting diodes are independently driven.
  • the directivity angle of the emitted light can be controlled.
  • the light emitting module may emit light having different directivity angles through the first and second light emitting diodes, and the directivity angle may be controlled.
  • each light emitting diode may further include a wavelength conversion layer, whereby the light emitting module may control the color temperature of the emitted light.
  • FIG. 1A is a perspective view of a light emitting module according to one embodiment
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 1A.
  • FIG. 2A is a perspective view of the light emitting diode included in FIG. 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line B-B ′ of FIG. 2A.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a direction angle of light emitted from a light emitting module according to an embodiment.
  • FIG 4 shows an example of a device including the light emitting module 1000 of the present invention.
  • FIG. 5A is a perspective view of a light emitting diode according to another embodiment, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line C-C ′ of FIG. 6A.
  • FIG. 6 illustrates a method of manufacturing a light emitting module according to an embodiment.
  • the light emitting module comprises a base substrate; A first light emitting diode positioned on the base substrate; And a second light emitting diode positioned on the base substrate and spaced apart from the first light emitting diode, wherein each of the first and second light emitting diodes includes a first light emitting region and a second light emitting region, The second light emitting area is spaced apart from the first light emitting area and surrounds the first light emitting area.
  • the first and second light emitting diodes may be driven independently of each other. That is, the base substrate may include an electrode pattern, and the first and second light emitting diodes may be independently connected to the electrode pattern, respectively.
  • Each of the first and second light emitting regions included in the first and second light emitting diodes includes a first conductive semiconductor layer, an active layer, and a second conductive semiconductor layer, wherein the first and second light emitting regions are also independently of each other. Can be driven.
  • the first and second light emitting regions share the same center, and accordingly, the first and second light emitting diodes can vary (control) the direction angle.
  • each of the first and second light emitting diodes may control the directivity angle of the light emitted by controlling the ratio of the power applied to the first and second light emitting regions.
  • the directivity angles of the light emitted from the first light emitting diode and the directivity angles of the light emitted from the second light emitting diode may be different from each other or may be controlled to be the same.
  • each of the first and second light emitting diodes may further include a wavelength conversion layer covering the first and second light emitting regions.
  • the wavelength conversion layer may include the same phosphor in the first and second light emitting regions, or the wavelength conversion layer corresponds to the first light emitting region and includes a first wavelength converting layer; And a second wavelength conversion layer corresponding to the second emission region and including a second phosphor.
  • the wavelength conversion layer may further include a barrier layer positioned between the first wavelength conversion layer and the second wavelength conversion layer. The barrier layer can promote the diffusion of light.
  • Each of the first and second light emitting diodes may control a color temperature of light emitted by controlling a ratio of power applied to the first and second light emitting regions.
  • each of the first and second light emitting diodes may simultaneously control the color temperature and the directivity angle of the light emitted by controlling the ratio of power applied to the first and second light emitting regions.
  • the color temperature of the light emitted from the first light emitting diode and the color temperature of the light emitted from the second light emitting diode may be the same or different.
  • the light emitting module may further include a side reflective layer covering a side surface of the second light emitting region. That is, the side reflection layer may cover the side surface of the second light emitting region included in the first and second light emitting diodes and block light emitted from the side surface. That is, the side reflection layer may limit the directivity angle of the emitted light within a specific range.
  • the light emitting module may further include a lens positioned on the first and second light emitting diodes, wherein the lens may include two focal points.
  • the two focal points may correspond to the optical axes of the first and second light emitting diodes, respectively.
  • the light emitting module may further include a housing positioned on the base substrate and including a cavity, wherein the first and second light emitting diodes may be located in the cavity.
  • the housing may protect the first and second light emitting diodes and may serve to fix the lens.
  • FIG. 1 shows a light emitting module 1000 according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 1A is a perspective view of the light emitting module 1000
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG. 1A.
  • the light emitting module 1000 may include a base substrate 100, a first light emitting diode 200a, a second light emitting diode 200b, a housing 300, and a lens 400.
  • the base substrate 100 may include an insulating substrate.
  • the insulating substrate may be a ceramic substrate and may include, for example, an AlN substrate.
  • AlN substrate has high temperature durability and good heat dissipation.
  • the base substrate 100 may include an electrode pattern.
  • the first light emitting diode 200a and the second light emitting diode 200b may be positioned on the base substrate 100.
  • the first light emitting diode 200a and the second light emitting diode 200b may be spaced apart from each other by a predetermined distance, and may be independently driven by being connected to an electrode pattern included in the base substrate 100, respectively.
  • FIG. 2 is a view for explaining the first and second light emitting diodes 200a and 200b included in the light emitting module 1000 of FIG. 1, FIG. 2A is a perspective view of the light emitting diode, and FIG. 2B is a cutout line B- of FIG. 2A. A cross section taken along B '.
  • the first and second light emitting diodes 200a and 200b may have the same configuration and structure. Therefore, the configuration and structure of the light emitting diode described below with reference to FIG. 2 may be applied to both the first and second light emitting diodes 200a and 200b.
  • the light emitting diode may include a substrate 10, a light emitting structure 20 positioned on the substrate 10, and a wavelength conversion layer 30 covering the light emitting structure 20.
  • the light emitting diode may further include a side reflective layer 40 surrounding the side surface of the light emitting structure 20 and a light diffusion layer 50 covering the top surface of the wavelength conversion layer 30.
  • the substrate 10 is not particularly limited as long as it is a substrate suitable for growing a gallium nitride based semiconductor layer.
  • it may be a sapphire substrate, a silicon carbide substrate, a gallium nitride substrate, an aluminum nitride substrate, a silicon substrate, or the like.
  • the substrate 10 may be a transparent substrate through which light may be transmitted, and may have an uneven pattern on an upper surface thereof.
  • the light emitting structure 20 may include a first conductive semiconductor layer, a second conductive semiconductor layer, and an active layer interposed between the first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer.
  • the first conductive semiconductor layer, the active layer, and the second conductive semiconductor layer may be sequentially stacked on the substrate 10.
  • the first conductivity-type semiconductor layer may be a gallium nitride-based semiconductor layer doped with n-type impurities, such as Si, and the second conductivity-type semiconductor layer may be a p-type impurity, such as gallium nitride-based semiconductor layers doped with Mg, or The opposite may be true.
  • the active layer may have a single quantum well structure or a multiple quantum well structure. The composition and thickness of the well layer in the active layer determines the wavelength of the light produced. In particular, it is possible to provide an active layer that generates ultraviolet light, blue light or green light by adjusting the composition of the well layer.
  • the light emitting structure 20 may include a plurality of light emitting regions.
  • the light emitting structure 20 may include a first light emitting region 21 and a second light emitting region 23.
  • the second emission area 23 may have a structure that is spaced apart from the first emission area 21 to surround the first emission area 21.
  • Each emission area may be referred to as a light emitting cell.
  • the light emitting structure 20 may include a plurality of three or more light emitting regions sharing a center.
  • the first emission region 21 and the second emission region 23 may be defined through the separation groove 22.
  • the second emission region 23 may be spaced apart from the first emission region 21 by the separation groove 22.
  • the separation groove 22 may expose a portion of the first conductive semiconductor layer through an upper surface of the light emitting structure 20, that is, the second conductive semiconductor layer and the active layer.
  • the separation groove 22 may expose a portion of the substrate 10 through the second conductive semiconductor layer, the active layer, and the first conductive semiconductor layer.
  • the separation groove 22 may have a closed loop structure of a circular or square shape in the inner region of the upper surface of the light emitting structure 20.
  • the first light emitting region 21 may be located inside the closed groove structure with respect to the separation groove 22, and the second light emitting region 23 may be located outside thereof.
  • the second light emitting region 23 is formed through etching of the light emitting structure 20, and the first light emitting region 21 is formed separately from the outside to be combined with the second light emitting region 23, or The opposite can be true.
  • an inner region of the separation groove 22 of the closed loop structure may be removed through an etching process, and an internal region removed through an etching process.
  • the first light emitting region 21 may be coupled to the light emitting structure 20 including the plurality of light emitting regions. In this case, the first emission region 21 and the second emission region 23 may be formed at the same height.
  • the first light emitting region 21 may be formed through etching of the light emitting structure 20, and the second light emitting region 23 formed separately from the outside may be combined with the first light emitting region 21.
  • the light emitting structure 20 formed through the manufacturing method may emit light in the same or different wavelength bands in the first light emitting region 21 and the second light emitting region 23. That is, the active layers included in the first emission region 21 and the second emission region 23 may have different compositions, and thus wavelengths of light emitted may be different.
  • Shapes of the first and second light emitting regions 21 and 23 may be determined according to the shape of the separation groove 22. For example, when the separation groove 22 has a quadrangular shape having a closed loop structure, the first emission area 21 located inside the separation groove 22 has a quadrangle shape, and the second emission area 23 defines the separation groove 22. The boundary surrounds the first light emitting region.
  • the first light emitting region 21 may be located at the center of the light emitting structure 20.
  • the separation groove 22 is positioned along the outer circumference of the first emission region 21, and the second emission region 23 is spaced apart from the first emission region 21 at the boundary of the separation groove 22 so as to separate the first emission region. It may have a structure surrounding (21).
  • an insulating layer (not shown) may be disposed in the separation groove 22. The insulating layer may block unintentional electrical connection of the first light emitting region 21 and the second light emitting region 23. The insulation layer may improve reliability of the light emitting diode in which the first light emitting region 21 and the second light emitting region 23 operate independently.
  • Each of the light emitting regions included in the light emitting structure 20, that is, the first light emitting region 21 and the second light emitting region 23 may operate independently. That is, the first emission region 21 and the second emission region 23 may receive the same or different magnitudes of current and / or voltage and may output the same or different power.
  • the power of the first light emitting area 21 positioned in the center of the light emitting structure 20 is increased. Is greater than the power of the second light emitting region 23, so that the directivity angle of the light emitted from the light emitting diode may be relatively narrow.
  • the power of the second light emitting area 23 positioned at the outer side of the light emitting structure 20 is increased.
  • the power of the first light emitting region 21 is greater than that of the light emitting diode. Accordingly, the directing angle of the light emitted from the light emitting diode may be relatively wide.
  • the light emitting diode according to the present invention is supplied to the first light emitting region 21 and the second light emitting region 23 due to the structure in which the second light emitting region 23 surrounds the first light emitting region 21.
  • the magnitude of the voltage and / or current the directing angle of the emitted light can be varied.
  • the light emitting diode includes a first conductive semiconductor layer and a second conductive semiconductor included in the first light emitting region 21.
  • the second electrode pair may include a first electrode pair electrically connected to the layer, and a second electrode pair electrically connected to the first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer included in the second emission region 23. It may include.
  • the first light emitting region 21 may operate independently of the second light emitting region 23 by receiving a voltage and / or a current from the outside through the first electrode pair, and also in the second light emitting region 23.
  • the silver may receive a different voltage and / or current from the outside through the second electrode pair to operate independently of the first emission region 21.
  • the common light emitting diode is electrically connected to both the first light emitting region 21 and the second light emitting region 23. It may include.
  • the common electrode may include a first conductive semiconductor layer (or a second conductive semiconductor layer) in the first emission region 21 and a first conductive semiconductor layer (or second conductivity) in the second emission region 23.
  • Type semiconductor layer in common.
  • the light emitting diode is a first electrode electrically connected to the second conductive semiconductor layer (or the first conductive semiconductor layer) of the first light emitting region 21 and the second conductive type of the second light emitting region 23.
  • the semiconductor device may further include a second electrode electrically connected to the semiconductor layer (or the first conductivity type semiconductor layer).
  • the common electrode may include a first conductive semiconductor layer (or a second conductive semiconductor layer) of the first emission region 21 and a second conductive semiconductor layer (or a first conductivity type) of the second emission region 23.
  • Semiconductor layer in common.
  • the light emitting diode is a first electrode of the first electrode and the second light emitting diode 200b electrically connected to the second conductive semiconductor layer (or the first conductive semiconductor layer) of the first light emitting region 21.
  • the semiconductor device may further include a second electrode electrically connected to the semiconductor layer (or the second conductive semiconductor layer).
  • the wavelength conversion layer 30 covers the top surface of the light emitting structure 20.
  • the upper surface of the light emitting structure 20 means the main emission surface of the light.
  • the substrate 10 is positioned on the main emission surface of the light emitting structure 20, that is, the upper surface.
  • the substrate 10 may be a transparent substrate, and the wavelength conversion layer 30 may cover the substrate 10.
  • the substrate 10 may be positioned under the light emitting structure 20, and in this case, the main emission surface of the light of the light emitting structure 20 may be the opposite surface on which the substrate 10 is formed.
  • the wavelength conversion layer 30 may be located on the light emitting structure 20.
  • the wavelength conversion layer 30 may include a phosphor (not shown), and the phosphor may change the wavelength of light emitted from the light emitting diode chip.
  • the wavelength conversion layer 30 has a thickness of a predetermined size or more in order to prevent the phosphor from being exposed to the outside and deformed and / or discolored.
  • the side reflective layer 40 may cover the side surface of the light emitting structure 20.
  • the side reflective layer 40 may cover the side surface of the second emission region 23.
  • the side reflective layer 40 may cover the side surface of the wavelength conversion layer 30 covering the top surface of the light emitting structure 20.
  • the side reflective layer 40 may reflect the light emitted to the side of the light emitting structure 20 to face the upper surface of the light emitting structure 20.
  • the direction angle of light emitted from the light emitting diode may be limited by the side reflective layer 40.
  • the side reflective layer 40 may include a white wall made of a resin material.
  • the side reflecting layer 40 may have a thickness of a predetermined size or more in order to increase the reliability of blocking or reflecting light directed toward the side of the light emitting structure 20. This is because when the thickness of the side reflection layer 40 is small, a part of the light may pass through the side reflection layer 40 made of a resin material.
  • the side reflective layer 40 may have a thickness of 50 ⁇ m or more.
  • the side reflective layer 40 may include a metal reflective layer of Ag or Al with high light reflectance.
  • the side reflecting layer 40 including the metal reflecting layer may block and reflect light even at a thickness of several micrometers or less.
  • the side reflective layer 40 may be formed to a thickness of 5 ⁇ m or less, specifically 1 to 2 ⁇ m.
  • the side reflection layer 40 including the metal reflection layer is made of a metal material, unlike the white wall made of a resin, there is a low risk of cracking.
  • the light diffusion layer 50 may cover the top surface of the wavelength conversion layer 30 positioned on the light emitting structure 20. In addition, the light diffusion layer 50 may further extend in the horizontal direction to cover the upper surface of the side reflective layer 40. The light diffusion layer 50 may help diffusion of light emitted from the light emitting diode and control the concentration thereof to determine the degree of diffusion of the light.
  • the housing 300 may include a cavity C for defining a region in which the light emitting diodes 200a and 200b are mounted.
  • the cavity C may be disposed in the center of the light emitting module 1000.
  • Cavity C is surrounded by sidewalls.
  • the side wall may be formed perpendicular to the base substrate 100.
  • the sidewall may have an inclined surface to reflect light emitted from the light emitting diodes 200a and 200b.
  • the cavity C may have a rotationally symmetrical shape, and in particular, may have a circular shape.
  • the rotation symmetry does not mean only the rotating body, and includes the same shape is maintained when rotating at a specific angle, such as 60 degrees, 90 degrees, 130 degrees or 180 degrees.
  • the shape of the cavity C is not limited to a circle, and may have various shapes as necessary.
  • the lens 400 may be positioned on the light emitting diodes 200a and 200b.
  • the lens 400 may be fixed to the housing 300 and positioned on the light emitting diodes.
  • the lens 400 may include a Fresnel lens. Referring to FIG. 1, the lens 400 may include two focal points.
  • each of the first and second light emitting diodes 200a and 200b has a structure in which the second light emitting region 23 surrounds the first light emitting region 21. That is, since the centers of the first and second light emitting regions 21 and 23 are the same, each of the first and second light emitting diodes 200a and 200b may collect light through one focal point. Accordingly, the light emitting module 1000 may be implemented through the lens 400 including two focal points.
  • two focal points included in the lens 400 may correspond to the first light emitting diode 200a and the second light emitting diode 200b, respectively.
  • the two focal points may be positioned to correspond to the optical axis L1 of the first light emitting diode 200a and the optical axis L2 of the second light emitting diode 200b, respectively.
  • the light emitting module 1000 is disposed on the base substrate 100 and spaced apart from each other, and includes a first light emitting diode 200a and a second light emitting diode 200b capable of controlling a direction angle.
  • the directing angles of the light emitted from the first light emitting diode 200a and the second light emitting diode 200b may be controlled to be the same or different from each other.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a direction angle of light emitted from the light emitting module 1000.
  • the direction angle of the first light emitting diode 200a ( ) Is the directivity angle of the second light emitting diode 200b ( It can be relatively narrow compared to).
  • Directional angle of the first light emitting diode 200a ( ) May be narrower by increasing the ratio of power applied to the first light emitting region 21 through the electrode as compared to that applied to the second light emitting region 23. At this time, the higher the ratio of the power applied to the first light emitting area 21, the more the directivity angle of the first light emitting diode 200a ( ) Can be narrowed.
  • the direction angle of the second light emitting diode 200b ( ) Is the directivity angle of the first light emitting diode 200a ( It can be relatively wide compared to).
  • Directional angle of the second light emitting diode 200b ( ) May be formed wider by increasing the ratio of power applied to the second light emitting region 23 through the electrode than that applied to the first light emitting region 21. At this time, the higher the ratio of the power applied to the second light emitting region 23 is, the higher the directivity angle of the second light emitting diode 200b ( ) Can be widened.
  • orientation angles of the first light emitting diode 200a and the second light emitting diode 200b disclosed in FIG. 3 ( , ) Is just an example provided for description and should not be understood as a limitation of the embodiments.
  • Directional angle of the first light emitting diode 200a ( ) And the orientation angle of the second light emitting diode 200b ( ) May be the same, or the directivity angle of the first light emitting diode 200a ( ) Is the direction angle of the second light emitting diode 200b Can be wider than
  • Directional angles of the first light emitting diode 200a and the second light emitting diode 200b may be different.
  • the directing angle of the emitted light may be higher than that of the first light emitting diode.
  • the light emitting module 1000 may have different phosphor combinations included in the wavelength conversion layer 30 of the first light emitting diode 200a and the wavelength conversion layer 300 of the second light emitting diode 200b. In this case, white light having different color temperatures may be realized.
  • the wavelength conversion layer 30 of the first light emitting diode 200a may change the wavelength of the light emitted from the first light emitting diode 200a, thereby realizing warm white light.
  • the wavelength conversion layer 30 of the second light emitting diode 200b may change the wavelength of the light emitted from the second light emitting diode 200b, thereby realizing cool white light.
  • the reverse embodiment is also possible.
  • the outputs of the first and second light emitting diodes 200a and 200b may be adjusted to adjust the light emitting module (
  • the color temperature of the light emitted from 1000 may be adjusted. That is, the warm white light of the first light emitting diode 200a and the cool white light of the second light emitting diode 200b may be mixed with each other. In this case, the output of the first light emitting diode 200a and the second light may be mixed.
  • the color temperature of light emitted from the light emitting module 1000 may be adjusted.
  • the light emitted from the light emitting module 1000 may have a color temperature close to that of a warm white series.
  • the output of the second light emitting diode 200b is higher than that of the first light emitting diode 200a, the light emitted from the light emitting module 1000 may have a color temperature close to that of the cool white series.
  • the light emitting module 1000 according to the present embodiment may be used in an apparatus that requires a wide directivity angle and a narrow directivity angle at the same time.
  • the light emitting module 1000 according to the present embodiment may be used in an apparatus requiring light having different color temperatures.
  • FIG. 4 shows an example of a device including the light emitting module 1000 of the present invention.
  • the device disclosed in FIG. 4 is a mobile device that includes a wide angle camera 2000a, a narrow angle camera 2000b, and a light emitting module 1000.
  • the light emitting module 1000 may be the light emitting module 1000 disclosed in FIGS. 1 to 3 and may be used as a flash of the wide angle camera 2000a and the narrow angle camera 2000b.
  • the first light emitting diode 200a included in the light emitting module 1000 increases the ratio of the power applied to the first light emitting region 21 to increase the narrow direction angle ( ) Can emit light. Accordingly, the first light emitting diode 200a may be used as a flash of the narrow angle camera 2000a.
  • the second light emitting diode 200b included in the light emitting module 1000 increases the ratio of the power applied to the second light emitting region 23 to increase a wide direction angle ( ) Can emit light. Accordingly, the second light emitting diode 200b may be used as a flash of the wide angle camera 2000b.
  • the ratio of the power applied to the first and second light emitting diodes 200a and 200b connected through the electrode pattern of the base substrate 100 may be varied.
  • the direction angle of the second light emitting diode 200b ( ) Is a direction angle of the first light emitting diode (200a)
  • the power applied to the second light emitting diode 200b may be higher than that of the first light emitting diode 200a.
  • FIG. 5 shows a light emitting diode according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A is a perspective view of a light emitting diode according to the present embodiment
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line C-C ′ of FIG. 5A.
  • the light emitting diode disclosed in FIG. 5 has the same configuration as that of the light emitting diode disclosed in FIG. 3, but there are some differences in the shape of the wavelength conversion layer 30. 5 may be the first light emitting diode 200a and the second light emitting diode 200b included in the light emitting module 1000 of FIG. 1. The following description will focus on the differences.
  • the wavelength conversion layer 30 may include two regions in response to the light emitting structure 20 including two emission regions. That is, the wavelength conversion layer 30 may include a first wavelength conversion layer 31 corresponding to the first emission region 21 and a second wavelength conversion layer 33 corresponding to the second emission region 23. have. Accordingly, the wavelength conversion layer 30 has a structure in which the first wavelength conversion layer 31 is positioned at the center portion and the second wavelength conversion layer 33 surrounds the first wavelength conversion layer 30 similarly to the structure of the light emitting regions. May have a structure.
  • the wavelength conversion layer 30 may further include a barrier layer 32 positioned between the first wavelength conversion layer 31 and the second wavelength conversion layer 33.
  • the barrier layer 32 is intended to promote diffusion of light, and may promote mixing of light having different wavelengths emitted from the first wavelength conversion layer 31 and the second wavelength conversion layer 33. It is possible to minimize the sudden occurrence of color deviation or light change at the boundary between the first wavelength conversion layer 31 and the second wavelength conversion layer 33 by the barrier layer 32.
  • the barrier layer 32 is not limited in its material within the intended range for promoting light diffusion.
  • the barrier layer 32 may be disposed on the separation groove 22 included in the light emitting structure 20.
  • the wavelength conversion layer 30 may be manufactured as one sheet using a screen printing method or the like. For example, a sheet of the first wavelength conversion layer 31 may be prepared, and a portion of the sheet of the first wavelength conversion layer 31 may be removed to define a region for the second wavelength conversion layer 33. In addition, the second wavelength conversion layer 33 may be formed in a region where a portion of the first wavelength conversion layer 31 sheet is removed, thereby manufacturing a single wavelength conversion layer 30 sheet.
  • a sheet of the second wavelength conversion layer 33 may be prepared, and a portion of the sheet of the second wavelength conversion layer 33 may be removed to define a region for the first wavelength conversion layer 31.
  • the first wavelength conversion layer 31 may be formed in a region where a portion of the second wavelength conversion layer 33 sheet is removed, thereby manufacturing a single sheet of wavelength conversion layer 30.
  • the first wavelength conversion layer 31 may include a first phosphor
  • the second wavelength conversion layer 33 may include a second phosphor
  • the first phosphor and the second phosphor may be different from each other.
  • the first phosphor included in the first wavelength conversion layer 31 converts the wavelength of the light emitted from the first emission region 21, resulting in a warm white having a color temperature of 2700K to 3500K.
  • a series of white light can be implemented.
  • the second phosphor included in the second wavelength conversion layer 33 converts the wavelength of light emitted from the second emission region 23, and as a result, cool white series of white light having a color temperature of 5000K to 6500K. This can be implemented.
  • the first phosphor included in the first wavelength conversion layer 31 converts the wavelength of the light emitted from the first emission region 21, and as a result, cool white series white light having a color temperature of 5000K to 6500K is realized. Can be.
  • the second phosphor included in the second wavelength conversion layer 33 converts the wavelength of the light emitted from the second emission region 23, and as a result, a warm white series white light having a color temperature of 2700K to 3500K may be realized. have.
  • the first light emitting region 21 and the second light emitting region 23 may operate independently, and thus may output different powers.
  • the light of the first emission region 21 is combined with the first wavelength conversion layer 31 to realize warm white light
  • the light of the second emission region 23 is the second wavelength conversion layer ( 33) in combination with the cool white series light (or vice versa)
  • the color temperature or correlated color temperature (CCT) of the light implemented in the diode may be adjusted.
  • the first emission region 21 is combined with the first wavelength conversion layer 31 to realize warm white light
  • the second emission region 23 is combined with the second wavelength conversion layer 33.
  • the white light implemented by the light emitting diode is 2700K. It can have a color temperature of 3500K.
  • the white light implemented in the light emitting diode may have a color temperature of 5000K to 6500K.
  • the light implemented in the light emitting diode may have a color temperature corresponding to an intermediate region of warm white and cool white. Due to the structure in which the second light emitting region 23 surrounds the first light emitting region 21, color mixing of the two lights may be efficiently performed.
  • the light diffusion layer 50 may mix light having different color temperatures.
  • the light diffusion layer 50 includes a warm white light and a second wavelength conversion layer in which the first light emission region 21 is combined with the first wavelength conversion layer 31.
  • the degree of color mixing may be adjusted according to the concentration of the light diffusion layer 50. That is, when the concentration of the light diffusion layer 50 is high, the degree of mixing of the warm white light and the cool white light is high. On the contrary, when the concentration of the light diffusion layer 50 is light, the warm white light and the cool white light The degree of mixing of light may be low.
  • the light emitting module 1000 includes a first light emitting diode 200a and a second light emitting diode 200b, and the first light emitting diode 200a and the second light emitting diode 200b are illustrated in FIG. It may include the light emitting diode disclosed in 5.
  • the light emitting module 1000 may simultaneously support the narrow directivity and the wide directivity as in the light emitting module 1000 of FIG. 1, and may control (change) the directivity according to the purpose. .
  • the light emitting module 1000 may control the color temperature. That is, as described above, the first and second light emitting diodes 200a and 200b may control the color temperature by adjusting the ratio of power applied to the first and second light emitting regions 21 and 23, respectively.
  • the light emitting module 1000 may implement warm white light through the first light emitting diode 200a and the cool white light may be implemented through the second light emitting diode 200b. Or the reverse embodiment is also possible.
  • the light emitting module 1000 may simultaneously control the directivity angle and the color temperature of the first and second light emitting diodes 200a and 200b.
  • the first light emitting diode 200a may narrow the directivity by increasing the ratio of power applied to the first light emitting region 21, and the first light emitting diode 200a may have a narrow directivity.
  • a specific color temperature can be achieved.
  • the color temperature of the light implemented in the first light emitting diode 200a may be determined according to the type of the first phosphor included in the first wavelength conversion layer 31.
  • the second light emitting diode 200b may increase the ratio of power applied to the second light emitting region 23 to increase the directing angle, and the second light emitting diode 200b may have a wide directing angle. At the same time, a specific color temperature can be achieved. In this case, the color temperature of the light implemented in the second light emitting diode 200b may be determined according to the type of the second phosphor included in the second wavelength conversion layer 33.
  • FIGS. 6A to 6E are related to a method of manufacturing a light emitting diode
  • FIGS. 6F to 6G are related to a method of manufacturing a light emitting module including the light emitting diode.
  • the light emitting diode included in the light emitting module represents the light emitting diode disclosed in FIG. 5.
  • the manufacturing method thereof is not significantly different, but there may be some differences in the method of forming the wavelength conversion layer.
  • two light emitting diode chips having a light emitting structure 20 formed on a substrate 10 are prepared. These LED chips may be fabricated together using the same substrate 10 or may be fabricated on different substrates.
  • the light emitting structure 20 may include a plurality of light emitting regions.
  • the light emitting structure 20 may include a first light emitting area 21 and a second light emitting area 23 surrounding the first light emitting area 21.
  • the first emission region 21 and the second emission region 23 may be spaced apart from each other on the substrate. Separation grooves 22 may be located between the first and second light emitting regions 21 and 23.
  • the separation groove 22 may expose a portion of the first conductive semiconductor layer through an upper surface of the light emitting structure 20, that is, the second conductive semiconductor layer and the active layer. Alternatively, the separation groove 22 may expose a portion of the substrate 10 through the second conductive semiconductor layer, the active layer, and the first conductive semiconductor layer.
  • the shapes of the first and second light emitting regions 21 and 23 are not limited to the disclosure of FIG. 6. That is, the shapes of the first and second light emitting regions 21 and 23 may be variously modified within the range in which the first and second light emitting regions 21 and 23 share the center.
  • a first wavelength conversion layer 31 may be formed on the substrate 10 of each of the two LED chips.
  • the substrate 10 is a transparent substrate and the light emitted from the light emitting structure 20 is emitted to the outside through the substrate.
  • the substrate 10 may be positioned below the light emitting structure 20, and the first wavelength conversion layer 31 may be located on the light emitting structure 20.
  • the substrate 10 may be omitted.
  • the first wavelength conversion layer 31 may be positioned on the first emission region 21 of the light emitting structure 20 with the substrate 10 therebetween.
  • the first wavelength conversion layer 31 may include a combination of phosphors (not shown), thereby changing the wavelength of light emitted from the first emission region 21.
  • the first wavelength conversion layer 31 of the two light emitting diode chips may include the same or different phosphor combinations.
  • a second wavelength conversion layer 33 surrounding the first wavelength conversion layer 31 may be formed in each of the two LED chips.
  • the second wavelength conversion layer 33 may correspond to the second emission region 23 of the light emitting structure 20.
  • the second wavelength conversion layer 33 may include the same or different phosphor combinations with the first wavelength conversion layer 31.
  • the second wavelength conversion layers 33 of the two LED chips may include the same or different phosphor combinations.
  • a barrier layer 32 may be further formed between the first wavelength conversion layer 31 and the second wavelength conversion layer 33.
  • the barrier layer 32 is intended to promote diffusion of light, and may promote mixing of light having different wavelengths emitted from the first wavelength conversion layer 31 and the second wavelength conversion layer 33 .
  • the shape and width of the first wavelength conversion layer 31 are the same as or similar to the shape and size of the first emission region 21, and the shape and width of the second wavelength conversion layer 33 are the second emission region 23. It may be the same or similar to the shape and size of.
  • the wavelength conversion layer 30 may be made of one sheet, and the wavelength conversion layer 30 sheet may be formed through a printing process.
  • the wavelength conversion layer 30 may be directly formed on the light emitting structure 20 or may be manufactured on the outside and then attached to the light emitting structure 20.
  • the processes of FIGS. 6B and 6C are single. Can be integrated into the process.
  • a side reflective layer 40 covering the side surface of the light emitting structure 20 may be formed in each of the two LED chips.
  • the side reflective layer 40 may cover not only the side of the light emitting structure 20 but also the side of the wavelength conversion layer 30 covering the top surface of the light emitting structure 20.
  • the side reflective layer 40 may include a white wall made of a resin material.
  • the side reflective layer 40 may include a metal reflective layer such as Al or Ag with high reflectivity.
  • the side reflective layer 40 may limit and direct the light emitting diode by blocking and reflecting light emitted to the side of the light emitting structure 20.
  • a light diffusion layer 50 covering the top surface of the wavelength conversion layer 30 may be formed in each of the two LED chips.
  • the light diffusing layer 50 may be formed to extend in the horizontal direction as well as the top surface of the wavelength conversion layer 30 to cover the top surface of the side reflective layer 40.
  • the light diffusion layer 50 may mix two types of light having different color temperatures.
  • two light emitting diodes 200a and 200b may be manufactured through the process of FIGS. 6A to 6E.
  • a base substrate 100 may be prepared and the first and second light emitting diodes 200a and 200b may be mounted on the base substrate 100.
  • the first and second light emitting diodes 200a and 200b may be spaced apart from each other by a predetermined distance.
  • the base substrate 100 may include an electrode pattern, although not shown in FIG. 6F.
  • the first and second light emitting diodes 200a and 200b mounted on the base substrate 100 may be connected to the electrode pattern, and thus may be externally supplied with power.
  • the first and second light emitting diodes 200a and 200b may be driven separately to emit light having different directivity angles, and may emit light having different color temperatures.
  • a housing 300 may be formed on the base substrate 100.
  • a lens 400 may be formed on the light emitting diodes 200a and 200b. In this case, the lens 400 may be fixed to the side wall of the housing 300.
  • the housing 300 may include a cavity C for defining a region in which the light emitting diodes 200a and 200b are mounted.
  • the cavity C may be disposed in the center of the light emitting module 1000.
  • Cavity C is surrounded by sidewalls.
  • the side wall may be formed perpendicular to the base substrate 100.
  • the sidewalls may have an inclined surface to reflect light emitted from the light emitting diodes 200a and 200b.
  • the cavity C may have a rotationally symmetrical shape, and in particular, may have a circular shape.
  • the rotation symmetry does not mean only the rotating body, and includes the same shape is maintained when rotating at a specific angle, such as 60 degrees, 90 degrees, 130 degrees or 180 degrees.
  • the shape of the cavity C is not limited to a circle, and may have various shapes as necessary.
  • Lens 400 may include two focal points. Two focal points may be located on the first light emitting diode 200a and the second light emitting diode 200b, respectively. That is, the optical axis L1 of the first light emitting diode 200a and the optical axis L2 of the second light emitting diode 200b may correspond to two focal points included in the lens 400, respectively.

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Abstract

발광 모듈이 제공된다. 상기 발광 모듈은 베이스 기판; 베이스 기판상에 위치하는 제1 발광 다이오드; 및 베이스 기판상에 위치하되, 제1 발광 다이오드와 이격되는 제2 발광 다이오드를 포함하고, 제1 발광 다이오드 및 제2 발광 다이오드 각각은 제1 발광 영역 및 제2 발광 영역을 포함하고, 제2 발광 영역은 제1 발광 영역으로부터 이격되어 제1 발광 영역을 둘러싼다.

Description

발광 모듈
본 발명은 발광 모듈에 관한 것으로, 구체적으로 복수의 발광 다이오드를 포함하는 발광 모듈에 관한 것이다.
종래 기술에 따른 발광 모듈은, 단일 LED 칩 상에 단일 파장변환층이 형성되는 발광부와, 상기 발광부 상에 렌즈가 배치되는 구조를 갖는다. 이러한 종래 기술에 따른 발광 모듈은 지향각 및 색온도(color temperature, CCT)조절이 어렵다.
또한 종래 기술에 따른 발광 모듈은 출사되는 광의 지향각이 광각 또는 협각과 같이 단일하게 구현되므로, 단일의 발광 모듈을 통해 넓은 지향각 및 좁은 지향각을 동시에 지원하는 것이 어렵다.
이 때문에, 광각 카메라와 협각 카메라를 포함하는 모바일 디바이스 등에서 단일의 카메라 플래시를 이용하여 광각 및 협각 카메라를 위한 조명을 동시에 제공하지 못한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 출사되는 광의 지향각을 조절할 수 있는 발광 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 상대적으로 넓은 지향각 및 상대적으로 좁은 지향각을 갖는 광을 모두 출사할 수 있는 발광 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 색온도(color temperature)를 조절할 수 있는 발광 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 베이스 기판; 상기 베이스 기판상에 위치하는 제1 발광 다이오드; 및 상기 베이스 기판상에 위치하되, 상기 제1 발광 다이오드와 이격되는 제2 발광 다이오드를 포함하고, 상기 제1 발광 다이오드 및 제2 발광 다이오드 각각은 제1 발광 영역 및 제2 발광 영역을 포함하고, 상기 제2 발광 영역은 상기 제1 발광 영역으로부터 이격되어 상기 제1 발광 영역을 둘러싸는 발광 모듈이 제공된다.
발광 모듈은 서로 이격되어 위치하는 제1 발광 다이오드 및 제2 발광 다이오드를 포함하고, 제1 및 제2 발광 다이오드가 각각 독립적으로 구동 가능한 제1 발광 영역 및 제1 발광 영역을 둘러싸는 구조의 제2 발광 영역을 포함하는 것에 따라 출사되는 광의 지향각을 제어할 수 있다. 또한, 발광 모듈은 제1 및 제2 발광 다이오드를 통해 서로 다른 지향각을 갖는 광을 출사 할 수 있으며, 그 지향각의 제어가 가능하다. 또한, 각 발광 다이오드가 파장 변환층을 더 포함할 수 있고, 그에 따라 발광 모듈은 출사되는 광의 색온도를 제어할 수 있다.
도 1a는 일 실시예에 따른 발광 모듈의 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 절취선 A-A'를 따라 취해진 단면도이다.
도 2a는 도 1에 포함된 발광 다이오드의 사시도이고, 도 2b는 도 2a의 절취선 B-B'를 따라 취해진 단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 발광 모듈에서 출사되는 광의 지향각을 나타내는 하나의 예시이다.
도 4는 본 발명의 발광 모듈(1000)을 포함하는 디바이스의 일 예를 나타난다.
도 5a는 다른 실시예에 따른 발광 다이오드의 사시도이고, 도 5b는 도 6a의 절취선 C-C'를 따라 취해진 단면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 발광 모듈의 제조 방법을 나타낸다.
아래 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 또한, 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에" 또는 "상에" 있다고 기재된 경우 각 부분이 다른 부분의 "바로 상부" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라 각 구성요소와 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 개재된 경우도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본원 발명에 따른 발광 모듈은 베이스 기판; 상기 베이스 기판상에 위치하는 제1 발광 다이오드; 및 상기 베이스 기판상에 위치하되, 상기 제1 발광 다이오드와 이격되는 제2 발광 다이오드를 포함하고, 상기 제1 발광 다이오드 및 제2 발광 다이오드 각각은 제1 발광 영역 및 제2 발광 영역을 포함하고, 상기 제2 발광 영역은 상기 제1 발광 영역으로부터 이격되어 상기 제1 발광 영역을 둘러싼다.
이때, 상기 제1 및 제2 발광 다이오드는 서로 독립적으로 구동될 수 있다. 즉, 상기 베이스 기판은 전극 패턴을 포함할 수 있고, 상기 제1 및 제2 발광 다이오드는 각각 상기 전극 패턴에 접속되어 독립적으로 구동될 수 있다.
제1 및 제2 발광 다이오드가 포함하는 제1 및 제2 발광 영역 각각은 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하고, 여기서 제1 및 제2 발광 영역 또한 서로 독립적으로 구동될 수 있다. 여기서, 상기 제1 및 제2 발광 영역이 동일한 중심을 공유하는 구조를 갖고 그에 따라, 제1 및 제2 발광 다이오드는 지향각의 가변(제어)이 가능하다.
즉, 상기 제1 및 제2 발광 다이오드 각각은 제1 및 제2 발광 영역에 인가되는 전원의 비의 제어를 통해 출사되는 광의 지향각을 제어할 수 있다.
이때, 상기 제1 발광 다이오드에서 출사되는 광의 지향각과 제2 발광 다이오드에서 출사되는 광의 지향각은 서로 다르거나 또는 서로 동일하게 제어될 수 있다.
또한 상기 발광 모듈에서, 상기 제1 및 제2 발광 다이오드 각각은 제1 및 제2 발광 영역을 덮는 파장 변환층을 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 파장변환층은 상기 제1 및 제2 발광 영역에서 동일한 형광체를 포함하할 수 있고 또는 상기 파장 변환층은 상기 제1 발광 영역에 대응되며 제1 형광체를 포함하는 제1 파장변환층; 및 상기 제2 발광 영역에 대응되며 제2 형광체를 포함하는 제2 파장변환층을 포함할 수 있다. 또한, 상기 파장변환층은 상기 제1 파장변환층 및 제2 파장변환층 사이에 위치하는 장벽층을 더 포함할 수 있다. 장벽층은 광의 확산을 촉진 시킬 수 있다.
상기 제1 및 제2 발광 다이오드 각각은 제1 및 제2 발광 영역에 인가되는 전원의 비의 제어를 통해 출사되는 광의 색온도를 제어할 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 제1 및 제2 발광 다이오드 각각은 제1 및 제2 발광 영역에 인가되는 전원의 비의 제어를 통해 출사되는 광의 색온도 및 지향각을 동시에 제어할 수 있다.
이때, 상기 제1 발광 다이오드에서 출사되는 광의 색온도와 제2 발광 다이오드에서 출사되는 광의 색온도는 서로 동일하거나 다를 수 있다.
또한, 상기 발광 모듈은 상기 제2 발광 영역의 측면을 덮는 측면 반사층을 더 포함할 수 있다. 즉, 측면 반사층은 제1 및 제2 발광 다이오드가 포함하는 제2 발광 영역을 측면을 덮고 그에 따라 측면으로 출사되는 광을 차단할 수 있다. 즉, 측면 반사층은 출사되는 광의 지향각을 특정 범위 내로 제한할 수 있다.
또한 상기 발광 모듈은 상기 제1 및 제2 발광 다이오드 상에 위치하는 렌즈를 더 포함할 수 있고, 여기서 상기 렌즈는 두 개의 초점을 포함할 수 있다. 이때 두 개의 초점은 각각 제1 및 제2 발광 다이오드의 광축에 대응될 수 있다.
또한 상기 발광 모듈은 상기 베이스 기판 상에 위치하되, 캐비티를 포함하는 하우징을 더 포함할 수 있고, 이때 상기 제1 및 제2 발광 다이오드는 상기 캐비티 내에 위치할 수 있다. 하우징은 제1 및 제2 발광 다이오드를 보호할 수 있고, 렌즈를 고정하는 역할을 할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 발명의 실시예에 따른 발광 모듈(1000)을 나타낸다. 구체적으로 도 1a는 발광 모듈(1000)의 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 절취선 A-A'를 따라 취해진 단면도이다.
도 1을 참조하면, 발광 모듈(1000)은 베이스 기판 (100), 제1 발광 다이오드(200a), 제2 발광 다이오드(200b), 하우징(300) 및 렌즈(400)를 포함할 수 있다.
먼저, 베이스 기판 (100)은 절연 기판을 포함할 수 있다. 절연 기판은 세라믹 기판일 수 있으며, 예를 들어 AlN 기판을 포함할 수 있다. AlN 기판은 고온 내구성이 좋고 방열 특성이 우수하다. 도 3에 도시되지 않았지만, 베이스 기판 (100)은 전극 패턴을 포함할 수 있다.
제1 발광 다이오드(200a) 및 제2 발광 다이오드(200b)는 상기 베이스 기판 (100)상에 위치할 수 있다. 제1 발광 다이오드(200a) 및 제2 발광 다이오드(200b)는 서로 일정 거리 이격될 수 있고, 각각 베이스 기판 (100)이 포함하는 전극 패턴에 접속되어 독립적으로 구동될 수 있다.
도 2를 참조하여 제1 및 제2 발광 다이오드(200a, 200b)를 상세히 설명한다. 도 2는 도 1의 발광 모듈(1000)이 포함하는 제1 및 제2 발광 다이오드(200a, 200b)를 설명하기 위한 것으로, 도 2a는 발광 다이오드의 사시도이고, 도 2b는 도 2a의 절취선 B-B'를 따라 취해진 단면도이다. 제1 및 제2 발광 다이오드(200a, 200b)는 동일한 구성 및 구조를 가질 수 있다. 따라서, 이하 도 2를 통해 설명되는 발광 다이오드의 구성 및 구조는 제1 및 제2 발광 다이오드(200a, 200b)에 모두 적용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 발광 다이오드는 기판(10), 상기 기판(10)상에 위치하는 발광 구조물(20), 상기 발광 구조물(20)을 덮는 파장변환층(30)을 포함할 수 있다. 또한, 발광 다이오드는 상기 발광 구조물(20)의 측면을 감싸는 측면 반사층(40) 및 상기 파장변환층(30)의 상면을 덮는 광확산층(50)을 더 포함할 수 있다.
기판(10)은 질화갈륨계 반도체층을 성장시키기에 적합한 기판이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 사파이어 기판, 실리콘 카바이드 기판, 질화갈륨 기판, 질화알루미늄 기판, 실리콘 기판 등일 수 있다. 또한, 기판(10)은 광이 투과될 수 있는 투명기판일 수 있으며, 그 상면에 요철 패턴을 가질 수 있다.
발광 구조물(20)은 도 2에서는 구체적으로 도시되지 않았지만, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 개재된 활성층을 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층은 기판(10)상에서 순차적으로 적층될 수 있다.
제1 도전형 반도체층은 n형 불순물, 예컨대 Si이 도핑된 질화갈륨계 반도체층일 수 있고, 제2 도전형 반도체층은 p형 불순물, 예컨대 Mg이 도핑된 질화갈륨계 반도체층일 수 있고, 또는 그 반대에 해당할 수 있다. 활성층은 단일 양자우물 구조 또는 다중 양자우물 구조를 가질 수 있다. 활성층 내에서 우물층의 조성 및 두께는 생성되는 광의 파장을 결정한다. 특히, 우물층의 조성을 조절함으로써 자외선, 청색광 또는 녹색광을 생성하는 활성층을 제공할 수 있다.
발광 구조물(20)은 복수의 발광 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면 발광 구조물(20)은 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)을 포함할 수 있다. 제2 발광 영역(23)은 제1 발광 영역(21)과 이격되어 제1 발광 영역(21)을 둘러싸는 구조를 가질 수 있다. 각 발광 영역은 발광셀로 지칭될 수 있다. 비록 도 2에는 두 개의 발광 영역만이 개시되어 있지만, 발광 구조물(20)은 중심을 공유하는 복수 3개 이상의 발광 영역을 포함할 수 있다.
제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)은 분리홈(22)을 통해 정의될 수 있다. 제2 발광 영역(23)은 제1 발광 영역(21)과 분리홈(22)에 의해 이격되어 위치할 수 있다. 분리홈(22)은 발광 구조물(20)의 상면 즉, 제2 도전형 반도체층, 활성층을 통해 제1 도전형 반도체층의 일부를 노출 시킬 수 있다. 또는 분리홈(22)은 제2 도전형 반도체층, 활성층 및 제1 도전형 반도체층을 통해 기판(10)의 일부를 노출 시킬 수 있다.
분리홈(22)은 발광 구조물(20) 상면의 내부 영역에서 원형 또는 사각형의 폐 루프(closed loop) 구조를 가질 수 있다. 폐 루프 구조의 분리홈(22)을 기준으로 그 내측에 제1 발광 영역(21)이 위치할 수 있고, 그 외측에 제2 발광 영역(23)이 위치할 수 있다.
또는 다른 실시예에 따라 제2 발광 영역(23)이 발광 구조물(20)의 식각을 통해 형성되고, 제1 발광 영역(21)이 외부에서 별도로 형성되어 제2 발광 영역(23)과 결합되거나 또는 그 반대일 수 있다. 예를 들어, 제1 발광 영역(21)이 결합되기 위한 영역을 정의하기 위해, 폐루프 구조의 분리홈(22) 내측 영역이 식각 공정을 통해 제거될 수 있고, 식각 공정을 통해 제거된 내부 영역에 제1 발광 영역(21)이 결합되어 복수의 발광 영역을 포함하는 발광 구조물(20)이 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 발광 영역(21)과 제2 발광 영역(23)은 동일한 높이로 형성될 수 있다.
또는 반대로 제1 발광 영역(21)이 발광 구조물(20)의 식각을 통해 형성되고 외부에서 별도로 형성된 제2 발광 영역(23)이 제1 발광 영역(21)과 결합될 수 있다.
이와 같은 제조 방법을 통해 형성된 발광 구조물(20)은 제1 발광 영역(21)과 제2 발광 영역(23)에서 동일하거나 서로 다른 파장대의 광을 방출할 수 있다. 즉, 제1 발광 영역(21)과 제2 발광 영역(23)이 포함하는 활성층은 서로 다른 조성을 가질 수 있고, 그에 따라 방출되는 광의 파장이 서로 다를 수 있다.
제1 및 제2 발광 영역(21, 23)의 형상은 분리홈(22)의 형상에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어 분리홈(22) 폐루프 구조의 사각형 형상을 갖는 경우, 그 내측에 위치하는 제1 발광 영역(21)은 사각형 형상을 갖게되고 제2 발광 영역(23)은 분리홈(22)을 경계로 제1 발광 영역을 둘러싸게 된다.
도 2를 참조하면, 제1 발광 영역(21)은 발광 구조물(20)의 중앙에 위치할 수 있다. 제1 발광 영역(21)의 외주부를 따라 분리홈(22)이 위치하고, 상기 분리홈(22)을 경계로 제2 발광 영역(23)이 제1 발광 영역(21)과 이격되어 제1 발광 영역(21)을 둘러싸는 구조를 가질 수 있다. 또한 분리홈(22)에는 절연층(미도시)이 배치될 수 있다. 절연층은 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)의 의도하지 않은 전기적 연결을 차단할 수 있다. 상기 절연층에 의해 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)이 독립적이 동작하는 발광 다이오드의 신뢰성이 향상될 수 있다.
발광 구조물(20)이 포함하는 각 발광 영역, 즉 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)은 독립적으로 동작 할 수 있다. 즉, 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)은 서로 동일하거나 다른 전류 및/또는 전압의 크기를 공급 받아 서로 동일하거나 다른 파워를 출력할 수 있다.
예를 들어, 제1 발광 영역(21)에 제2 발광 영역(23)보다 큰 전압 및/또는 전류가 공급되는 경우, 발광 구조물(20)의 중앙에 위치하는 제1 발광 영역(21)의 파워가 제2 발광 영역(23)의 파워보다 더 크게 되고, 이에 따라 발광 다이오드에서 방출되는 광의 지향각이 비교적 좁게 형성될 수 있다.
다른 예로, 제2 발광 영역(23)에 제1 발광 영역(21)보다 큰 전압 및/또는 전류가 공급되는 경우, 발광 구조물(20)의 외각에 위치하는 제2 발광 영역(23)의 파워가 제1 발광 영역(21)의 파워보다 크게 되고, 이에 따라 발광 다이오드에서 방출되는 광의 지향각이 비교적 넓게 형성될 수 있다.
즉, 본원 발명에 따른 발광 다이오드는 제2 발광 영역(23)이 제1 발광 영역(21)을 둘러싸는 구조에 기인하여, 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)에 공급되는 전압 및/또는 전류의 크기를 조정하는 것에 따라 방출되는 광의 지향각이 가변될 수 있다.
위와 같이, 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)이 독립적으로 동작하기 위해, 발광 다이오드는 제1 발광 영역(21)이 포함하는 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극쌍을 포함할 수 있고, 또한 제2 발광 영역(23)이 포함하는 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극쌍을 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 발광 영역(21)은 제1 전극쌍을 통해 외부로부터 전압 및/또는 전류를 공급 받아 제2 발광 영역(23)과 독립적으로 동작할 수 있고, 또한 제2 발광 영역(23)은 제2 전극쌍을 통해 외부로부터 다른 전압 및/또는 전류를 공급 받아 제1 발광 영역(21)과 독립적으로 동작할 수 있다.
또는 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)이 독립적으로 동작하기 위해, 발광 다이오드는 제1 발광 영역(21)과 제2 발광 영역(23)에 모두에 전기적으로 연결되는 공통 전극을 포함할 수 있다.
예를 들어, 공통 전극은 제1 발광 영역(21)의 제1 도전형 반도체층(또는 제2 도전형 반도체층)과 제2 발광 영역(23)의 제1 도전형 반도체층(또는 제2 도전형 반도체층)에 공통으로 연결될 수 있다. 이 경우, 발광 다이오드는 제1 발광 영역(21)의 제2 도전형 반도체층(또는 제1 도전형 반도체층)과 전기적으로 연결되는 제1 전극 및 제2 발광 영역(23)의 제2 도전형 반도체층(또는 제1 도전형 반도체층)과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 더 포함할 수 있다.
다른 예로, 공통 전극은 제1 발광 영역(21)의 제1 도전형 반도체층(또는 제2 도전형 반도체층)과 제2 발광 영역(23)의 제2 도전형 반도체층(또는 제1 도전형 반도체층)에 공통으로 연결될 수 있다. 이 경우, 발광 다이오드는 제1 발광 영역(21)의 제2 도전형 반도체층(또는 제1 도전형 반도체층)과 전기적으로 연결되는 제1 전극 및 제2 발광 다이오드(200b)의 제1 도전형 반도체층(또는 제2 도전형 반도체층)과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 더 포함할 수 있다.
파장변환층(30)은 발광 구조물(20)의 상면을 덮는다. 여기서, 발광 구조물(20)의 상면은 광의 주 출사면을 의미한다. 도 2b를 참조하면, 기판(10)은 발광 구조물(20)의 광의 주 출사면, 즉 상면에 위치한다. 이 경우, 기판(10)은 투명 기판일 수 있고, 파장변환층(30)은 기판(10)을 덮을 수 있다. 다만, 다른 실시예에 따라 기판(10)은 발광 구조물(20) 하부에 위치하고, 이 경우 발광 구조물(20)의 광의 주 출사면은 기판(10)이 형성된 반대 면이 될 수 있다. 또한 파장변환층(30)은 발광 구조물(20) 상에 위치할 수 있다.
파장변환층(30)은 형광체(미도시)를 포함하고, 상기 형광체는 상기 발광 다이오드 칩에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다. 파장변환층(30)은 형광체가 외부에 노출되어 변형 및/또는 변색되는 것을 방지하기 위해, 일정 크기 이상의 두께를 갖는다.
측면 반사층(40)은 발광 구조물(20)의 측면을 덮을 수 있다. 측면 반사층(40)은 제2 발광 영역(23)의 측면을 덮을 수 있다. 또한, 측면 반사층(40)은 발광 구조물(20)의 상면을 덮는 파장변환층(30)의 측면을 덮을 수 있다. 측면 반사층(40)은 발광 구조물(20)의 측면으로 방사되는 광을 반사시켜, 발광 구조물(20)의 상면으로 향하게 할 수 있다. 측면 반사층(40)에 의해 발광 다이오드에서 방사되는 광의 지향각이 제한될 수 있다.
측면 반사층(40)은 수지 재질의 화이트 월을 포함할 수 있다. 측면 반사층(40)이 수지 재질의 화이트 월을 포함하는 경우, 발광 구조물(20)의 측면으로 향하는 광의 차단 또는 반사에 대한 신뢰성을 높이기 위해 측면 반사층(40)은 일정 크기 이상의 두께를 가질 수 있다. 이는 측면 반사층(40)의 두께가 작은 경우, 광의 일부가 수지 재질의 측면 반사층(40)을 투과할 수 있기 때문이다. 예를 들어, 측면 반사층(40)은 50㎛ 이상의 두께를 가질 수 있다.
또는, 측면 반사층(40)은 광 반사율이 높은 Ag 또는 Al의 금속 반사층을 포함할 수 있다. 금속 반사층을 포함하는 측면 반사층(40)은 수 마이크로미터 이하의 두께에서도 광을 차단 및 반사할 수 있다. 예를 들어, 측면 반사층(40)은 5㎛ 이하, 구체적으로 1~2㎛의 두께로 형성될 수 있다. 또한, 금속 반사층을 포함하는 측면 반사층(40)은 수지로 구성되는 화이트 월과는 달리 금속 재질로 구성되기 때문에 크랙의 위험성이 낮은 이점이 있다.
광확산층(50)은 발광 구조물(20) 상에 위치하는 파장변환층(30)의 상면을 덮을 수 있다. 또한 광확산층(50)은 수평 방향으로 더 연장되어 측면 반사층(40)의 상면까지 덮을 수 있다. 광확산층(50)은 발광 다이오드에서 출사되는 광의 확산을 도울 수 있으며, 그 농도를 제어하여 광의 확산 정도를 결정할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 하우징(300)은 발광 다이오드들(200a, 200b)이 실장되는 영역을 정의하기 위한 캐비티(C)를 포함할 수 있다. 캐비티(C)는 발광 모듈(1000)의 중앙에 배치될 수 있다. 캐비티(C)는 측벽으로 둘러싸인다. 측벽은 베이스 기판(100)을 기준으로 수직하게 형성될 수 있다. 또는 측벽은 발광 다이오드들(200a, 200b)에서 방출된 광을 반사시키기 위해 경사면을 가질 수 있다. 또한, 캐비티(C)는 회전 대칭 형상을 가질 수 있으며, 특히 원형 형상을 가질 수 있다. 여기서 회전 대칭은 회전체만을 의미하는 것은 아니며, 60도, 90도, 130도 또는 180도 등 특정 각도로 회전할 때 동일한 형상이 유지되는 것을 포함한다. 다만, 캐비티(C)의 형상은 원형에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다.
렌즈(400)는 상기 발광 다이오드들(200a, 200b) 상에 위치할 수 있다. 렌즈(400)는 상기 하우징(300)에 고정되어 상기 발광 다이오드들 상에 위치할 수 있다. 렌즈(400)는 프레즈넬 렌즈(Fresnel Lens)를 포함할 수 있다. 도 1을 참조하면 렌즈(400)는 두 개의 초점을 포함할 수 있다. 앞서 언급된 것처럼 제1 발광 다이오드(200a) 및 제2 발광 다이오드(200b) 각각은 제2 발광 영역(23)이 제1 발광 영역(21)을 둘러싸는 구조를 갖는다. 즉, 제1 및 제2 발광 영역(21, 23)의 중심이 동일하므로, 제1 및 제2 발광 다이오드(200a, 200b) 각각은 하나의 초점을 통해 광을 모을 수 있다. 그에 따라 발광 모듈(1000)은 두 개의 초점을 포함하는 렌즈(400)를 통해 구현될 수 있다.
도 1b를 참조하면, 렌즈(400)가 포함하는 두 개의 초점이, 각각 제1 발광 다이오드(200a) 및 제2 발광 다이오드(200b)에 대응될 수 있다. 상기 두 개의 초점은 각각 제1 발광 다이오드(200a)의 광축(L1) 및 제2 발광 다이오드(200b)의 광축(L2)과 대응되도록 위치할 수 있다.
본 실시예에 따른 발광 모듈(1000)은 베이스 기판(100) 상에 서로 이격되어 배치되되, 지향각의 제어가 가능한 제1 발광 다이오드(200a) 및 제2 발광 다이오드(200b)를 포함한다. 여기서, 제1 발광 다이오드(200a) 및 제2 발광 다이오드(200b)에서 출사되는 광의 지향각은 서로 동일하거나 다르게 제어될 수 있다.
도 3은 발광 모듈(1000)에서 출사되는 광의 지향각을 나타내는 하나의 예시이다. 도 3을 참조하면, 제1 발광 다이오드(200a)의 지향각(
Figure PCTKR2018003175-appb-I000001
)은 제2 발광 다이오드(200b)의 지향각(
Figure PCTKR2018003175-appb-I000002
)에 비해 비교적 좁을 수 있다. 제1 발광 다이오드(200a)의 지향각(
Figure PCTKR2018003175-appb-I000003
)은 전극을 통해 제1 발광 영역(21)에 인가되는 전원의 비율을 제2 발광 영역(23)에 인가되는 것에 비해 높게 하여 좁게 형성될 수 있다. 이때, 제1 발광 영역(21)에 인가되는 전원의 비율이 높은 수록 제1 발광 다이오드(200a)의 지향각(
Figure PCTKR2018003175-appb-I000004
)은 좁아 질 수 있다.
반대로 제2 발광 다이오드(200b)의 지향각(
Figure PCTKR2018003175-appb-I000005
)은 제1 발광 다이오드(200a)의 지향각(
Figure PCTKR2018003175-appb-I000006
)에 비해 비교적 넓을 수 있다. 제2 발광 다이오드(200b)의 지향각(
Figure PCTKR2018003175-appb-I000007
)은 전극을 통해 제2 발광 영역(23)에 인가되는 전원의 비율을 제1 발광 영역(21)에 인가되는 것에 비해 높게 하여 넓게 형성될 수 있다. 이때, 제2 발광 영역(23)에 인가되는 전원이 비율이 높을수록 제2 발광 다이오드(200b)의 지향각(
Figure PCTKR2018003175-appb-I000008
)은 넓어질 수 있다.
다만, 도 3에 개시된 제1 발광 다이오드(200a) 및 제2 발광 다이오드(200b)의 지향각(
Figure PCTKR2018003175-appb-I000009
,
Figure PCTKR2018003175-appb-I000010
)은 단지 설명을 위해 제시된 일 예이며, 실시예의 제한으로 이해되어서는 안 된다. 제1 발광 다이오드(200a)의 지향각(
Figure PCTKR2018003175-appb-I000011
) 및 제2 발광 다이오드(200b)의 지향각(
Figure PCTKR2018003175-appb-I000012
)은 동일할 수 있고, 또는 제1 발광 다이오드(200a)의 지향각(
Figure PCTKR2018003175-appb-I000013
)이 제2 발광 다이오드(200b)의 지향각(
Figure PCTKR2018003175-appb-I000014
) 보다 넓을 수 있다.
제1 발광 다이오드(200a) 및 제2 발광 다이오드(200b)의 지향각(
Figure PCTKR2018003175-appb-I000015
,
Figure PCTKR2018003175-appb-I000016
)이 서로 다른 경우, 베이스 기판(100)을 통해 제1 및 제2 발광 다이오드(200a, 200b)에 인가되는 전원의 비를 서로 다르게 할 수 있다. 예를 들어, 출사되는 광의 지향각(
Figure PCTKR2018003175-appb-I000017
)이 비교적 넓은 제2 발광 다이오드(200b)에 인가되는 전원을 제1 발광 다이오드보다 높게 할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 발광 모듈(1000)은 제1 발광 다이오드(200a)의 파장변환층(30)과 제2 발광 다이오드(200b)의 파장변환층(300)이 포함하는 형광체 조합을 달리하여, 서로 다른 색온도(color temperature)의 백색광을 구현할 수 있다.
예를 들어, 제1 발광 다이오드(200a)의 파장변환층(30)은 제1 발광 다이오드(200a)에서 출사되는 광의 파장을 변화시켜 결과적으로 웜 화이트(warm white) 계열의 광을 구현할 수 있다. 또한 제2 발광 다이오드(200b)의 파장변환층(30)은 제2 발광 다이오드(200b)에서 출사되는 광의 파장을 변화시켜 결과적으로 쿨 화이트(cool white) 계열의 광을 구현할 수 있다. 또는 그 반대의 실시예도 가능하다.
또한, 제1 및 제2 발광 다이오드(200a, 200b)의 파장변환층(30)이 포함하는 형광체 조합이 상이한 경우, 제1 및 제2 발광 다이오드(200a, 200b)의 출력을 조절하여 발광 모듈(1000)에서 출사되는 광의 색온도를 조절할 수 있다. 즉, 제1 발광 다이오드(200a)의 웜 화이트 계열의 광과 제2 발광 다이오드(200b)의 쿨 화이트 계열의 광은 서로 혼합될 수 있고, 이 경우 제1 발광 다이오드(200a)의 출력과 제2 발광 다이오드(200b)의 출력을 서로 다르게 하여 궁극적으로 발광 모듈(1000)에서 출사되는 광의 색온도를 조절할 수 있다.
예를 들어, 제1 발광 다이오드(200a)의 출력을 제2 발광 다이오드(200b) 보다 높게 하는 경우, 발광 모듈(1000)에서 출사되는 광은 웜 화이트 계열에 가까운 색온도를 가질 수 있다. 반대로 제2 발광 다이오드(200b)의 출력을 제1 발광 다이오드(200a) 보다 높게 하는 경우, 발광 모듈(1000)에서 출사되는 광은 쿨 화이트 계열에 가까운 색온도를 가질 수 있다.
본 실시예에 따른 발광 모듈(1000)은 넓은 지향각 및 좁은 지향각을 동시에 필요로 하는 장치에 이용될 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 발광 모듈(1000)은 서로 다른 색온도를 갖는 광을 필요로 하는 장치에 이용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 발광 모듈(1000)을 포함하는 디바이스의 일 예를 나타난다. 도 4에 개시된 디바이스는 광각 카메라(2000a), 협각 카메라(2000b) 및 발광 모듈(1000)을 포함하는 모바일 디바이스이다. 이때 발광 모듈(1000)은 앞서 도 1 내지 3에 개시된 발광 모듈(1000)일 수 있고, 광각 카메라(2000a) 및 협각 카메라(2000b)의 플래시로 이용될 수 있다.
즉, 발광 모듈(1000)이 포함하는 제1 발광 다이오드(200a)는 제1 발광 영역(21)에 인가되는 전원의 비를 높게 하여 좁은 지향각(
Figure PCTKR2018003175-appb-I000018
)의 광을 출사할 수 있다. 이에 따라 제1 발광 다이오드(200a)는 협각 카메라(2000a)의 플래시로 이용될 수 있다. 또한 발광 모듈(1000)이 포함하는 제2 발광 다이오드(200b)는 제2 발광 영역(23)에 인가되는 전원의 비를 높게 하여 넓은 지향각(
Figure PCTKR2018003175-appb-I000019
)의 광을 출사할 수 있다. 이에 따라 제2 발광 다이오드(200b)는 광각 카메라(2000b)의 플래시로 이용될 수 있다.
또한, 베이스 기판(100)의 전극 패턴을 통해 접속된 제1 및 제2 발광 다이오드(200a, 200b)에 인가되는 전원의 비를 다르게 할 수 있다. 예를 들어, 앞서 언급된 것처럼 제2 발광 다이오드(200b)의 지향각(
Figure PCTKR2018003175-appb-I000020
)이 제1 발광 다이오드(200a)의 지향각(
Figure PCTKR2018003175-appb-I000021
) 보다 넓은 경우, 제2 발광 다이오드(200b)에 인가되는 전원을 제1 발광 다이오드(200a) 보다 높게 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 나타낸다. 도 5a는 본 실시예에 따른 발광 다이오드의 사시도이고, 도 5b는 도 5a의 절취선 C-C'를 따라 취해진 단면도이다. 도 5에 개시된 발광 다이오드는 도 3에 개시된 발광 다이오드와 대부분의 구성이 동일하며, 다만 파장변환층(30)의 형상 있어서 다소 차이가 존재한다. 도 5의 발광 다이오드는 도 1의 발광 모듈(1000)이 포함하는 제1 발광 다이오드(200a) 및 제2 발광 다이오드(200b) 일 수 있다. 이하 차이점을 중심으로 설명한다.
도 5를 참조하면, 파장변환층(30)은 발광 구조물(20)이 두 개의 발광 영역을 포함하는 것에 대응하여, 두 개의 영역을 포함할 수 있다. 즉, 파장변환층(30)은 제1 발광 영역(21)에 대응되는 제1 파장변환층(31) 및 제2 발광 영역(23)에 대응되는 제2 파장변환층(33)을 포함할 수 있다. 따라서, 파장변환층(30)은 발광 영역들의 구조와 유사하게, 제1 파장변환층(31)이 중심 부분에 위치하고, 제2 파장변환층(33)이 제1 파장변환층(30)을 둘러싸는 구조를 가질 수 있다.
또한, 파장변환층(30)은 제1 파장변환층(31) 및 제2 파장변환층(33) 사이에 위치하는 장벽층(32)을 더 포함할 수 있다. 장벽층(32)은 광의 확산을 촉진시키기 위한 것으로, 제1 파장변환층(31) 및 제2 파장변환층(33)에서 방사되는 서로 다른 파장의 광의 혼합을 촉진시킬 수 있다. 장벽층(32)에 의해 제1 파장변환층(31) 및 제2 파장변환층(33)의 경계에서 색편차나 광변화가 급격하게 발생되는 것을 최소화 할 수 있다. 장벽층(32)은 광 확산을 촉진시키기 위한 목적 범위 내에서 그 재료가 제한되지 않는다. 장벽층(32)은 상기 발광 구조물(20)이 포함하는 분리홈(22) 상에 배치될 수 있다.
파장변환층(30)은 스크린 프린팅 방식 등을 이용하여 하나의 시트로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제1 파장변환층(31) 시트가 준비되고, 제2 파장변환층(33)을 위한 영역을 정의 하기 위해 제1 파장변환층(31) 시트의 일부가 제거될 수 있다. 그리고, 제1 파장변환층(31) 시트의 일부가 제거된 영역에 제2 파장변환층(33)이 형성되어, 단일의 파장변환층(30) 시트가 제작될 수 있다.
또는, 그 반대로, 제2 파장변환층(33) 시트가 준비되고, 제1 파장변환층(31)을 위한 영역을 정의 하기 위해 제2 파장변환층(33) 시트의 일부가 제거될 수 있다. 그리고, 제2 파장변환층(33) 시트의 일부가 제거된 영역에 제1 파장변환층(31)이 형성되어, 단일의 파장변환층(30) 시트가 제작될 수 있다.
제1 파장변환층(31)은 제1 형광체를 포함하고, 제2 파장변환층(33)은 제2 형광체를 포함할 수 있고, 제1 형광체와 제2 형광체는 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 파장변환층(31)이 포함하는 제1 형광체는 제1 발광 영역(21)에서 방출되는 광의 파장을 변환하여, 결과적으로 2700K 내지 3500K의 색온도를 갖는 웜 화이트(warm white) 계열의 백색 광이 구현될 수 있다. 또한 제2 파장변환층(33)이 포함하는 제2 형광체는 제2 발광 영역(23)에서 방출되는 광의 파장을 변환하여, 결과적으로 5000K 내지 6500K의 색온도를 갖는 쿨 화이트(cool white) 계열의 백색광이 구현될 수 있다.
또한, 그 반대의 실시예도 가능하다. 즉, 제1 파장변환층(31)이 포함하는 제1 형광체는 제1 발광 영역(21)에서 방출되는 광의 파장을 변환하여, 결과적으로 5000K 내지 6500K의 색온도를 갖는 쿨 화이트 계열의 백색 광이 구현될 수 있다. 또한 제2 파장변환층(33)이 포함하는 제2 형광체는 제2 발광 영역(23)에서 방출되는 광의 파장을 변환하여, 결과적으로 2700K 내지 3500K의 색온도를 갖는 웜 화이트 계열의 백색광이 구현될 수 있다.
앞서 언급된 것처럼, 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23)은 독립적으로 동작할 수 있고, 그에 따라 서로 다른 파워를 출력할 수 있다. 예를 들어, 제1 발광 영역(21)의 광이 제1 파장변환층(31)과 조합되어 웜 화이트 계열의 광이 구현되고, 제2 발광 영역(23)의 광이 제2 파장변환층(33)과 조합되어 쿨 화이트 계열의 광이 구현되는 경우(또는 그 반대의 경우), 제1 발광 영역(21)과 제2 발광 영역(23)의 입력 전압 및/또는 전류의 값을 조절하여 발광 다이오드에서 구현되는 광의 색온도 또는 상관색온도(correlated color temperature, CCT)를 조절할 수 있다.
예를 들어, 제1 발광 영역(21)이 제1 파장변환층(31)과 조합되어 웜 화이트 계열의 광이 구현되고, 제2 발광 영역(23)이 제2 파장변환층(33)과 조합되어 쿨 화이트 계열의 광이 구현되는 경우, 제1 발광 영역(21)에 대해 외부 전원이 인가되고, 제2 발광 영역(23)에는 외부 전원이 인가되지 않은 경우, 발광 다이오드에서 구현되는 백색광은 2700K 내지 3500K의 색온도를 가질 수 있다.
반대로, 제2 발광 영역(23)에 대해 외부 전원이 인가되고, 제1 발광 영역(21)에 외부 전원이 인가되지 않은 경우 발광 다이오드에서 구현되는 백색광은 5000K 내지 6500K의 색온도를 가질 수 있다. 또는 제1 발광 영역(21) 및 제2 발광 영역(23) 모두에 대해 외부 전원이 인가되는 경우, 발광 다이오드에서 구현되는 광은 웜 화이트와 쿨 화이트의 중간 영역에 해당하는 색온도를 가질 수 있다. 제2 발광 영역(23)이 제1 발광 영역(21)을 둘러싸는 구조에 기인하여, 두 광의 색 혼합이 효율적을 이루어 질 수 있다.
광확산층(50)은 색온도가 상이한 광을 혼합할 수 있다. 예를 들어, 광확산층(50)은 제1 발광 영역(21)이 제1 파장변환층(31)과 조합되어 구현되는 웜 화이트 계열의 광과 제2 발광 영역(23)이 제2 파장변환층(33)과 조합되어 구현되는 쿨 화이트 계열의 광을 혼합할 수 있다. 여기서, 광확산층(50)의 농도에 따라 색 혼합의 정도가 조절될 수 있다. 즉, 광확산층(50)의 농도가 짙은 경우 웜 화이트 계열의 광과 쿨 화이트 계열의 광의 혼합의 정도가 높고, 반대로 광확산층(50)의 농도가 옅은 경우 웜 화이트 계열의 광과 쿨 화이트 계열의 광의 혼합의 정도가 낮을 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 모듈(1000)은 제1 발광 다이오드(200a) 및 제2 발광 다이오드(200b)를 포함하며, 제1 발광 다이오드(200a) 및 제2 발광 다이오드(200b)는 도 5에 개시된 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
이에 따라 발광 모듈(1000)은 앞서 언급된 도 1의 발광 모듈(1000)과 동일하게 좁은 지향각 및 넓은 지향각을 동시에 지원할 수 있으며, 또한 목적에 따라 지향각의 제어(변화)가 가능할 수 있다.
또한, 이에 더하여 발광 모듈(1000)은 색온도의 제어가 가능하다. 즉, 앞서 언급된 것처럼 제1 및 제2 발광 다이오드(200a, 200b)는 각각 제1 및 제2 발광 영역(21, 23)에 인가되는 전원의 비를 조절하여 색온도를 제어할 수 있다. 예를 들어, 발광 모듈(1000)을 제1 발광 다이오드(200a)를 통해 웜 화이트 계열의 광을 구현할 수 있고, 제2 발광 다이오드(200b)를 통해 쿨 화이트 계열의 광을 구현할 수 있다. 또는 그 반대의 실시예도 가능하다.
또한, 발광 모듈(1000)은 제1 및 제2 발광 다이오드(200a, 200b)의 지향각 및 색온도 제어를 동시에 할 수 있다. 예를 들어, 제1 발광 다이오드(200a)는 제1 발광 영역(21)에 인가되는 전원의 비를 높게 하여 지향각을 좁게 할 수 있고, 또한 제1 발광 다이오드(200a)는 좁은 지향각을 갖는 것과 동시에 특정 색온도를 구현해 낼 수 있다. 이때 제1 파장변환층(31)이 포함하는 제1 형광체의 종류에 따라 제1 발광 다이오드(200a)에서 구현되는 광의 색온도가 결정될 수 있다.
다른 예로, 제2 발광 다이오드(200b)는 제2 발광 영역(23)에 인가되는 전원의 비를 높게하여 지향각을 넓게 할 수 있고, 또한 제2 발광 다이오드(200b)가 넓은 지향각을 갖는 것과 동시에 특정 색온도를 구현해 낼 수 있다. 이때 제2 파장변환층(33)이 포함하는 제2 형광체의 종류에 따라 제2 발광 다이오드(200b)에서 구현되는 광의 색온도가 결정될 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 발광 모듈의 제조 방법을 나타낸다. 구체적으로 도 6a 내지 도 6e는 발광 다이오드의 제조 방법과 관련되며, 도 6f 내지 도 6g는 상기 발광 다이오드를 포함하는 발광 모듈의 제조 방법과 관련된다.
본 실시예에서, 발광 모듈이 포함하는 발광 다이오드는 도 5에 개시된 발광 다이오드를 나타낸다. 다만, 발광 모듈이 도 2의 발광 다이오드를 포함하는 경우에도 그 제조 방법은 크게 다르지 않으며, 다만 파장변환층 형성 방법에 있어서 일부 차이가 있을 수 있다.
도 6a를 참조하면, 먼저 기판(10) 상에 발광 구조물(20)이 형성된 두 개의 발광 다이오드 칩이 준비된다. 이들 발광 다이오드 칩들은 동일한 기판(10)을 이용하여 함께 제작될 수 있으며, 또는 서로 다른 기판 상에서 제작될 수도 있다. 발광 구조물(20)은 복수의 발광 영역을 포함할 수 있다. 발광 구조물(20)은 제1 발광 영역(21)과 제1 발광 영역(21)을 둘러싸는 제2 발광 영역(23)을 포함할 수 있다. 제1 발광 영역(21)과 제2 발광 영역(23)은 기판 상에서 서로 이격되어 위치할 수 있다. 제1 및 제2 발광 영역(21, 23) 사이에 분리홈(22)이 위치할 수 있다. 분리홈(22)은 발광 구조물(20)의 상면 즉, 제2 도전형 반도체층 및 활성층을 통해 제1 도전형 반도체층의 일부를 노출 시킬 수 있다. 또는 분리홈(22)은 제2 도전형 반도체층, 활성층 및 제1 도전형 반도체층을 통해 기판(10)의 일부를 노출 시킬 수 있다.
다만, 제1 및 제2 발광 영역(21, 23)의 형상은 도 6의 개시에 한정되지 않는다. 즉, 제1 및 제2 발광 영역(21, 23)의 형상은 본 발명의 목적에 따라 제1 및 제2 발광 영역(21,23)이 중심을 공유하는 범위 내에서 다양하게 변형될 수 있다.
도 6b를 참조하면, 두 발광 다이오드 칩 각각의 기판(10)상에 제1 파장변환층(31) 이 형성될 수 있다. 이때, 기판(10)은 투명 기판이며 발광 구조물(20)에서 출사된 광은 기판을 거쳐 외부로 방사된다. 다만, 다른 실시예에 기판(10)이 발광 구조물(20) 하부에 위치하며 제1 파장변환층(31)이 발광 구조물(20) 상에 위치할 수도 있다. 또한 기판(10)은 생략될 수 있다.
제1 파장변환층(31)은 기판(10)을 사이에 두고 발광 구조물(20)의 제1 발광 영역(21) 상에 위치할 수 있다. 제1 파장변환층(31)은 형광체 조합(미도시)을 포함할 수 있으며, 이를 통해 제1 발광 영역(21)에서 출사되는 광의 파장을 변화시킬 수 있다. 또한 두 발광 다이오드 칩의 제1 파장변환층(31)은 동일하거나 다른 형광체 조합을 포함할 수 있다.
도 6c를 참조하면, 두 발광 다이오드 칩 각각에서 제1 파장변환층(31)을 둘러싸는 제2 파장변환층(33)이 형성될 수 있다. 제2 파장변환층(33)은 발광 구조물(20)의 제2 발광 영역(23)에 대응될 수 있다. 제2 파장 변환층(33)은 상기 제1 파장변환층(31)과 서로 동일하거나 또는 다른 형광체 조합을 포함할 수 있다. 또한 두 발광 다이오드 칩의 제2 파장변환층(33)은 서로 동일하거나 다른 형광체 조합을 포함할 수 있다.
또한, 제1 파장변환층(31)과 제2 파장변환층(33) 사이에 장벽층(32)이 더 형성될 수 있다. 장벽층(32)은 광의 확산을 촉진시키기 위한 것으로, 제1 파장변환층(31) 및 제2 파장변환층(33)에서 방사되는 서로 다른 파장의 광의 혼합을 촉진시킬 수 있다.
제1 파장변환층(31)의 형상 및 넓이는 제1 발광 영역(21)의 형상 및 크기와 동일 또는 유사하고, 제2 파장변환층(33)의 형상 및 넓이는 제2 발광 영역(23)의 형상 및 크기와 동일 또는 유사할 수 있다.
파장변환층(30)은 하나의 시트로 제작될 수 있고, 이 파장변환층(30) 시트는 프린팅(printing) 공정을 통해 형성될 수 있다. 파장변환층(30)은 발광 구조물(20) 상에 직접 형성될 수도 있고, 또는 외부에서 제작된 후 발광 구조물(20) 상에 부착될 수도 있다.
다만, 파장변환층(30)이 제1 및 제2 파장변환층(31, 33)에서 동일한 형광체 조합을 포함하는 경우(또한 장벽층을 포함하지 않은 경우), 도 6b 및 도 6c의 공정은 단일 공정으로 통합될 수 있다.
도 6d를 참조하면, 두 발광 다이오드 칩 각각에서 발광 구조물(20)의 측면을 덮는 측면 반사층(40)이 형성될 수 있다. 측면 반사층(40)은 발광 구조물(20)의 측면뿐만 아니라 발광 구조물(20)의 상면을 덮는 파장변환층(30)의 측면을 덮을 수 있다. 측면 반사층(40)은 수지 재질의 화이트 월을 포함할 수 있다. 또는 측면 반사층(40)은 반사도가 높은 Al 또는 Ag와 같은 금속 반사층을 포함할 수 있다. 측면 반사층(40)은 발광 구조물(20)의 측면으로 방사되는 광을 차단 및 반사시켜 발광 다이오드의 지향각을 제한할 수 있다.
도 6e를 참조하면, 두 발광 다이오드 칩 각각에서 파장변환층(30)의 상면을 덮는 광확산층(50)이 형성될 수 있다. 광확산층(50)은 파장변환층(30)의 상면뿐만 아니라 수평 방향으로 더 연장되어 측면 반사층(40)의 상면까지 덮도록 형성될 수 있다. 광확산층(50)은 색 온도가 상이한 두 가지의 광을 혼합할 수 있다.
결과적으로, 도 6a 내지 도 6e의 공정을 통해 두 발광 다이오드(200a, 200b)가 제조 될 수 있다.
도 6f를 참조하면, 베이스 기판(100)을 준비하고, 상기 제1 및 제2 발광 다이오드(200a, 200b)를 상기 베이스 기판(100) 상에 실장 시킬 수 있다. 이때 제1 및 제2 발광 다이오드(200a, 200b)는 일정거리 이격될 수 있다.
베이스 기판(100)은, 비록 도 6f에서 도시되지 않았지만, 전극 패턴을 포함할 수 있다. 베이스 기판(100)에 실장된 제1 및 제2 발광 다이오드(200a, 200b)는 상기 전극 패턴에 접속될 수 있고, 그에 따라 외부에서 전원을 인가 받을 수 있다. 또한 제1 및 제2 발광 다이오드(200a, 200b)는 개별적으로 구동되어 서로 다른 지향각을 갖는 광을 방출할 수 있고, 또한 서로 다른 색온도를 갖는 광을 방출할 수 있다.
도 6g를 참조하면, 상기 베이스 기판(100) 상에 하우징(300)이 형성될 수 있다. 또한 상기 발광 다이오드(200a, 200b) 상에 렌즈(400)가 형성될 수 있다. 이때, 렌즈(400)는 상기 하우징(300)의 측벽에 고정될 수 있다.
하우징(300)은 발광 다이오드(200a, 200b)가 실장되는 영역을 정의하기 위한 캐비티(C)를 포함할 수 있다. 캐비티(C)는 발광 모듈(1000)의 중앙에 배치될 수 있다. 캐비티(C)는 측벽으로 둘러싸인다. 측벽은 베이스 기판(100)을 기준으로 수직하게 형성될 수 있다. 또는 측벽은 발광 다이오드(200a, 200b)에서 방출된 광을 반사시키기 위해 경사면을 가질 수 있다. 또한, 캐비티(C)는 회전 대칭 형상을 가질 수 있으며, 특히 원형 형상을 가질 수 있다. 여기서 회전 대칭은 회전체만을 의미하는 것은 아니며, 60도, 90도, 130도 또는 180도 등 특정 각도로 회전할 때 동일한 형상이 유지되는 것을 포함한다. 다만, 캐비티(C)의 형상은 원형에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다.
렌즈(400)는 두 개의 초점을 포함할 수 있다. 두 개의 초점은 각각 제1 발광 다이오드(200a) 및 제2 발광 다이오드(200b) 상에 위치할 수 있다. 즉, 제1 발광 다이오드(200a)의 광축(L1) 및 제2 발광 다이오드(200b)의 광축(L2)는 각각 렌즈(400)가 포함하는 두 개의 초점과 일치할 수 있다.

Claims (20)

  1. 베이스 기판;
    상기 베이스 기판상에 위치하는 제1 발광 다이오드; 및
    상기 베이스 기판상에 위치하되, 상기 제1 발광 다이오드와 이격되는 제2 발광 다이오드를 포함하고,
    상기 제1 발광 다이오드 및 제2 발광 다이오드 각각은 제1 발광 영역 및 제2 발광 영역을 포함하고,
    상기 제2 발광 영역은 상기 제1 발광 영역으로부터 이격되어 상기 제1 발광 영역을 둘러싸는 발광 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 발광 다이오드는 서로 독립적으로 구동되는 발광 모듈.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 베이스 기판은 전극 패턴을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 발광 다이오드는 각각 상기 전극 패턴에 접속되는 발광 모듈.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 및 제2 발광 영역 각각은 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하고, 서로 독립적으로 구동되는 발광 모듈.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 및 제2 발광 영역은 동일한 중심을 공유하는 발광 모듈.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 및 제2 발광 다이오드 각각은 제1 및 제2 발광 영역에 인가되는 전원의 비의 제어를 통해 출사되는 광의 지향각을 제어하는 발광 모듈.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 발광 다이오드에서 출사되는 광의 지향각과 제2 발광 다이오드에서 출사되는 광의 지향각은 서로 다른 발광 모듈.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 발광 다이오드에서 출사되는 광의 지향각과 제2 발광 다이오드에서 출사되는 광의 지향각은 동일한 발광 모듈.
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 및 제2 발광 다이오드 각각은 제1 및 제2 발광 영역을 덮는 파장 변환층을 더 포함하는 발광 모듈.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 파장변환층은 상기 제1 및 제2 발광 영역에서 동일한 형광체를 포함하는 발광 모듈.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 파장변환층은,
    상기 제1 발광 영역에 대응되며 제1 형광체를 포함하는 제1 파장변환층; 및
    상기 제2 발광 영역에 대응되며 제2 형광체를 포함하는 제2 파장변환층을 포함하는 발광 다이오드.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 파장변환층은 상기 제1 파장변환층 및 제2 파장변환층 사이에 위치하는 장벽층을 더 포함하는 발광 다이오드.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 및 제2 발광 다이오드 각각은 제1 및 제2 발광 영역에 인가되는 전원의 비의 제어를 통해 출사되는 광의 색온도를 제어하는 발광 모듈.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 및 제2 발광 다이오드 각각은 제1 및 제2 발광 영역에 인가되는 전원의 비의 제어를 통해 출사되는 광의 색온도 및 지향각을 동시에 제어하는 발광 모듈.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1 발광 다이오드에서 출사되는 광의 색온도와 제2 발광 다이오드에서 출사되는 광의 색온도는 서로 다른 발광 모듈.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1 발광 다이오드에서 출사되는 광의 색온도와 제2 발광 다이오드에서 출사되는 광의 색온도는 동일한 발광 모듈.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 발광 영역의 측면을 덮는 측면 반사층을 더 포함하는 발광 모듈.
  18. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 발광 다이오드 상에 위치하는 렌즈를 더 포함하는 발광 모듈.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 렌즈는 두 개의 초점을 포함하고,
    상기 두 개의 초점은 각각 제1 및 제2 발광 다이오드의 광축에 대응되는 발광 모듈.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 베이스 기판 상에 위치하되, 캐비티를 포함하는 하우징을 더 포함하고,
    상기 제1 및 제2 발광 다이오드는 상기 캐비티 내에 위치하는 발광 모듈.
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