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KR102737501B1 - Led장치 및 이를 이용한 led램프 - Google Patents

Led장치 및 이를 이용한 led램프 Download PDF

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KR102737501B1
KR102737501B1 KR1020170013794A KR20170013794A KR102737501B1 KR 102737501 B1 KR102737501 B1 KR 102737501B1 KR 1020170013794 A KR1020170013794 A KR 1020170013794A KR 20170013794 A KR20170013794 A KR 20170013794A KR 102737501 B1 KR102737501 B1 KR 102737501B1
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led
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정진욱
황경욱
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 제1 면 및 이에 대향하는 제2 면을 갖는 바(bar) 형상 투명기판; 상기 투명기판의 제1 면 상에 실장되고, 서로 전기적으로 연결되며, 각각 상기 투명기판에 실장되는 면에 장착된 반사층을 갖는 복수의 발광 다이오드 칩; 상기 투명기판의 일단에 배치되며 상기 복수의 발광 다이오드 칩에 전기적으로 접속된 제1 및 제2 접속단자; 상기 발광 다이오드 칩과 상기 투명기판 사이에 배치되고 금속 필러를 갖는 접착층; 및 상기 투명기판의 상기 제1 및 제2 면 및 상기 발광 다이오드 칩을 덮는 파장변환부;를 포함하는 LED장치를 제공한다.

Description

LED장치 및 이를 이용한 LED램프{LED DEVICE AND LED LAMP USING THE SAME}
본 발명은 LED장치 및 이를 이용한 LED램프에 관한 것이다.
일반적으로 실내 또는 실외의 조명등으로 백열전구나 형광등이 많이 사용되고 있는데, 이러한 백열전구나 형광등은 수명이 짧아 자주 교환하여야 하는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 우수한 제어성, 빠른 응답속도, 높은 전기-광 변환효율, 긴 수명, 적은 소비전력 및 높은 휘도 특성을 갖는 LED를 적용한 조명기구가 개발되기에 이르렀다. 즉, LED(Light Emitting Diode)는 광전변환 효율이 높기 때문에 소비전력이 적고, 열적 발광이 아니기 때문에 예열시간이 불필요하여 점등, 소등속도가 빠르다는 장점이 있다.
또한, LED는 기존의 백열전구나 형광증에 비해 충격에 강하며, 안정적인 직류 점등방식의 채택으로 전력소모가 적고, 사용수명이 반영구적이면서 다양한 색상의 조명효과도 낼 수 있고, 작은 광원을 사용함에 따라 소형화가 가능하다는 장점으로 인해, 조명분야의 활용범위가 넓어지고 있다.
이와 같이, LED를 이용한 조명분야의 활용범위가 넓어짐에 따라, LED 조명기구에 대한 다양한 요구가 증가하고 있다. 일례로, 단순히 기존의 조명기구와 동일한 광을 더 적은 전력에 제공하는 것에서 나아가, 기존의 조명기구에서 구현할 수 없었던 배광특성을 가진 조명기구에 대한 요구가 증가하고 있다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 광 간섭이 감소된 LED장치 및 이를 이용한 LED램프를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예는, 제1 면 및 이에 대향하는 제2 면을 갖는 바(bar) 형상 투명기판; 상기 투명기판의 제1 면 상에 실장되고, 서로 전기적으로 연결되며, 각각 상기 투명기판에 실장되는 면에 장착된 반사층을 갖는 복수의 발광 다이오드 칩; 상기 투명기판의 일단에 배치되며 상기 복수의 발광 다이오드 칩에 전기적으로 접속된 제1 및 제2 접속단자; 상기 발광 다이오드 칩과 상기 투명기판 사이에 배치되고, 금속 필러를 갖는 접착층; 및 상기 투명기판의 상기 제1 및 제2 면 및 상기 발광 다이오드 칩을 덮는 파장변환부;를 포함하는 LED장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는, 램프커버; 상기 램프커버의 일단에 결합된 소켓; 및 상기 램프커버의 내부 공간에 수용되되, 상기 내부 공간의 중심부 상에 배치된 복수개의 LED장치;를 포함하며, 상기 복수개의 LED장치는 각각, 제1 면 및 이에 대향하는 제2 면을 갖는 바(bar) 형상 투명기판; 상기 투명기판의 제1 면 상에 실장되고, 서로 전기적으로 연결되며, 각각 상기 투명기판에 실장되는 면에 장착된 반사층을 갖는 복수의 발광 다이오드 칩; 상기 투명기판의 일단에 배치되며 상기 복수의 발광 다이오드 칩에 전기적으로 접속된 제1 및 제2 접속단자; 상기 발광 다이오드 칩과 상기 투명기판 사이에 배치되고 금속필러를 포함하는 접착층; 및 상기 투명기판의 상기 제1 및 제2 면 및 상기 발광 다이오드 칩을 덮는 파장변환부;를 포함하되, 상기 제1 면이 상기 램프커버를 향하도록 배치된 LED램프를 제공한다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 LED장치 및 이를 이용한 LED램프는, LED장치 간의 광 간섭이 감소하여, 광량이 증가하고 연색성이 증가하는 효과가 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 LED장치는 400 ~ 800 nm 파장대 기준으로 전면의 광량이 후면의 광량 보다 약 10% ~ 40% 증가하여 LED장치의 후면을 통한 빛의 간섭을 줄이는 효과가 있다.
다만, 본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED램프의 사시도이다.
도 2는 도 1의 I방향에서 본 도면이다.
도 3은 도 1의 LED장치의 측단면도이다.
도 4(a)는 도 2의 Ⅱ부분의 확대도이다.
도 4(b)는 도 2의 발광 다이오드 칩의 확대도이다.
도 5(a)는 도 2의 Ⅲ-Ⅲ'방향에서 본 측단면도이다.
도 5(b)는 도 2의 발광 다이오드 칩의 확대도이다.
도 6(a) 내지 도 6(d)는 도 5의 변형예이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예와 비교예의 광량을 비교한 도면이다.
도 8(a) 및 도 8(b)는 본 발명의 다른 실시예의 LED램프이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED램프의 사시도이고, 도 2는 도 1의 I방향에서 본 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, LED램프(10)는 램프커버(200), 상기 램프커버(200)의 일 단에 결합된 소켓(600) 및 상기 램프커버(200)의 내부 공간에 수용된 복수개의 LED장치(100)를 포함한다.
상기 램프커버(200)는 유리, 경질 유리, 석영 유리 또는 광투과성 수지로 이루어진, 투명하거나 혹은 유백, 무광택, 유색의 벌브 커버일 수 있다. 상기 램프커버(200)의 형태는 A-형, G-형, R-형, PAR-형, T-형, S-형, 초(candle)형, P형, PS형, BR형, ER형, BRL형과 같은 기존의 조명 장치의 벌브형 커버 중의 어느 하나일 수 있다.
상기 소켓(600)은 상기 램프커버(200)와 결합하여 상기 LED램프(10)의 외형을 이루며, 기존의 조명 장치와 대체 가능하도록, E40, E27, E26, E14, GU, B22, BX, BA, EP, EX, GY, GX, GR, GZ, G형 등의 소켓으로 구성될 수 있다. 상기 LED램프(10)에 인가되는 전력은 상기 소켓(600)을 통하여 인가될 수 있다. 상기 소켓(600)의 내부공간에는 전원부(700)가 배치되어 상기 소켓(600)을 통해 인가되는 전력을 AC-DC변환하거나 전압을 변경하여 상기 LED장치(100)에 공급할 수 있다.
상기 소켓(600)의 중심부(C1)에는 상기 LED장치(100)를 고정시키기 위한 프레임(400)이 배치되는 지주(300)의 일 단이 고정되도록 설치될 수 있다.
상기 지주(300)는 상기 램프커버(200)와 유사한 유리, 경질 유리, 석영 유리 또는 광투과성 수지로 이루어져, 상기 LED장치(100)에서 방출되는 광을 투과시킬 수 있다. 상기 지주(300)는 상기 램프커버(200)의 개방된 영역을 덮어 고온 가열 처리를 통해 용접되어 밀봉된 내부공간을 형성할 수 있다. 따라서, 램프커버(200)의 내부 공간에 배치된 LED장치(100)를 외부의 수분 등으로부터 차단할 수 있다.
상기 프레임(400)은 상기 LED장치(100)를 고정시키며 전력을 공급할 수 있도록 금속 재질로 이루어질 수 있으며, 복수의 LED장치(100a-100d)를 연결하는 연결 프레임(420)과, 전력을 공급하기 위한 제1 및 제2 전극 프레임(410a, 410b)을 포함할 수 있다.
상기 지주(300)의 타 단에는 상기 연결 프레임(420)을 고정하기 위한 안착부(310)가 형성될 수 있다. 상기 지주(300)의 중단에는 제1 및 제2 전극 프레임(410a, 410b)이 고정되도록 설치되어, 상기 제1 및 제2 전극 프레임(410a, 410b)에 용접되는 복수의 LED장치(100)를 지지할 수 있으며, 상기 제1 및 제2 전극 제1 및 제2 전극 프레임(410a, 410b)은 각각 지주(300)에 매립된 제1 및 제2 전선(500a, 500b)와 연결되어 상기 전원부(700)로부터 공급되는 전력이 인가될 수 있다.
상기 LED장치(100)는 상기 램프커버(200)의 내부 공간에 복수개가 수용될 수 있다. 상기 LED장치(100)는 종래의 백열 전구의 필라멘트와 유사한 형상으로 제조되어, 전원이 인가되면 필라멘트와 같이 선형의 광을 방출하므로, LED필라멘트(filament)라고도 불린다.
도 2를 참조하면, 상기 LED장치(100)는 상기 LED램프(10)의 상부(I방향)에서 보았을 때, 소켓(600)의 중심부(C1)를 기준으로 회전 대칭형으로 배치될 수 있다. 도 3 내지 도 5(b)를 참조하면, 상기 LED장치(100)는 내부에 전기적으로 직렬, 병렬 또는 직병렬로 접속된 복수의 발광 다이오드 칩(120)을 포함한다.
이에 대하여 구체적으로 설명하면, 상기 LED장치(100)는 제1 면(110a) 및 제2 면(110b)을 가지는 투명기판(110), 상기 제1 면(110a) 상에 실장된 복수의 발광 다이오드 칩(120), 제1 및 제2 접속단자(170a, 170b) 및 접착층(140)을 포함할 수 있으며, 상기 램프커버(200)의 내부 공간에 상기 제1 면이 상기 램프커버(200)를 향하도록 상기 지주(300)의 둘레에 지주(300)를 중심으로 회전 대칭적으로 배치될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 상기 발광 다이오드 칩(120)의 하부에는 반사층(130)이 배치되어 상기 발광 다이오드 칩(120)의 전방으로 방출되는 광량을 증가시킬 수 있다. 따라서, LED장치(100)는 발광 다이오드 칩(120)이 실장된 투명기판(110)의 전방으로 방출되는 광(이하 '전면광'이라 함)(L1)의 광량이 투명기판(110) 후방으로 방출되는 광(이하 '후면광'이라 함)(L2)의 광량보다 크게될 수 있다.
상기 투명기판(110)은 제1 면(110a) 및 이에 대향하는 제2 면(110b)을 가지며 일 방향으로 긴 판재의 형상으로 이루어질 수 있다. 상기 투명기판(110)은 유리, 경질 유리, 석영 유리, 투명 세라믹, 사파이어 또는 플라스틱 등으로 제조될 수 있다. 상기 투명기판(110)은 상기 발광 다이오드 칩(120)에서 방출된 측면광을 투과시켜 제2 면(110b) 상에 배치된 파장변환부(160)으로 입사킬 수 있다. 따라서, 상기 발광 다이오드 칩(120)에서 방출된 광이 균일하게 파장변환되므로 발광 다이오드 칩(120)에서 방출되는 광의 균일성이 향상될 수 있다.
상기 투명기판(110)의 양단에는 상기 발광 다이오드 칩(120)을 프레임(400)에 고정시키고 전원을 인가하기 위한 제1 및 제2 접속단자(170a, 170b)가 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2 접속단자(170a, 170b)의 적어도 일면에는 걸림홈(171)이 구비되어, 투명기판(110)의 제1 면(110a) 또는 제2 면(110b)의 방향을 표시할 수 있다. 상기 연결 프레임(420) 또는 상기 제1 및 전극 프레임(410a, 410b)이 걸림 고정하면, 자연스럽게 상기 LED장치(100)의 제1 면(110a)이 램프커버(200) 방향으로 배치되고, 제2 면(110b)은 중심부(C1)를 향하도록 배치될 수 있다.
도 3을 참조하면, 발광 다이오드 칩(120)은 상기 투명기판(110) 상에 상기 투명기판(110)의 길이 방향을 따라 적어도 하나가 배치될 수 있다. 복수개의 발광 다이오드 칩(120)이 배치된 경우에는, 복수의 발광 다이오드 칩(120)은 와이어(150) 연결을 통해 서로 직렬, 병렬 또는 직병렬로 연결될 수 있다. 상기 발광 다이오드 칩(120)은 상기 투명기판(110) 상에 별도의 패키지 없이 COB(Chip On Board)의 형태로 직접 실장될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 발광 다이오드 칩(120)은 광투과성 기판(121)상에 순차적으로 배치된 제1 도전형 반도체층(122a), 다중 양자 우물 구조인 활성층(122b)및 제2 도전형 반도체층(122c)을 포함하는 발광 적층체(122) 및 반사층(130)을 포함할 수 있다.
상기 기판(121)은 사파이어, SiC, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, GaN 등의 물질로 이루어진 반도체 성장용 기판을 사용할 수 있다. 이 경우, 사파이어는 육각-롬보형(Hexa-Rhombo R3c) 대칭성을 갖는 결정체로서 c축 및 a축 방향의 격자상수가 각각 13.000Å과 4.758Å이며, C(0001)면, A(11-20)면, R(1-102)면 등을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 C면은 비교적 질화물 박막의 성장이 용이하며, 고온에서 안정하기 때문에 질화물 성장용 기판으로 주로 사용될 수 있다.
상기 기판(121)은 서로 대향하는 면을 가질 수 있으며, 대향하는 면 중 적어도 하나에는 요철구조가 형성될 수 있다. 상기 요철구조는 상기 기판(121)의 일부를 식각함으로써 제공될 수 있으며, 이와 달리 상기 기판(121)과 다른 이종 물질층을 형성함으로써 제공될 수도 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(122a)은 n형 AlxInyGa1-x- yN (0≤x<1, 0≤y<1, 0≤x+y<1)을 만족하는 질화물 반도체일 수 있으며, n형 불순물은 Si일 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(122c)은 p형 AlxInyGa1-x- yN (0≤x<1, 0≤y<1, 0≤x+y<1)을 만족하는 질화물 반도체층일 수 있으며, p형 불순물은 Mg일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 도전형 반도체층(122a)은 n형 GaN을 포함할 수 있으며, 상기 제2 도전형 반도체층(122c)은 p형 GaN을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 도전형 반도체층(122c)은 단층 구조로 구현될 수도 있으나, 필요에 따라 서로 다른 조성을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 활성층(122b)은 양자 우물층과 양자 장벽층이 서로 교대로 적층된 다중 양자우물(MQW) 구조일 수 있다. 예를 들어, 상기 양자 우물층과 양자 장벽층은 서로 다른 조성을 갖는 AlxInyGa1-x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)로 이루어질 수 있다. 특정 예에서, 상기 양자 우물층(16a)은 InxGa1 - xN (0<x≤1)이며, 상기 양자 장벽층(16b)은 GaN 또는 AlGaN일 수 있다.
상기 발광 다이오드 칩(120)은, 상기 제1 도전형 반도체층(122a)에 배치된 제1 전극(124)과, 상기 제2 도전형 반도체층(122c) 상에 순차적으로 배치된 오믹콘택층(123)과 제2 전극(125)을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극(124)과 오믹콘택층(123)은 이에 한정되지 않지만, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 등의 물질을 포함할 수 있으며, 단일층 또는 2층 이상의 구조로 채용될 수 있다. 상기 제1 전극(124)은 콘택 전극층으로서 Cr/Au을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극(124)은 콘택 전극층 상에 패드 전극층을 더 포함할 수 있다. 상기 패드 전극층은 Au, Sn 또는 Au/Sn층일 수 있다.
상기 오믹콘택층(123)은 칩 구조에 따라 다양하게 구현될 수 있다. 예를 들어 플립칩 구조인 경우에, 상기 오믹콘택층(123)은 Ag을 포함할 수 있다. 이와 반대로 배치되는 구조인 경우에, 상기 오믹콘택층(123)은 투광성 전극으로 이루어질 수 있다. 상기 투광성 전극은 투명 전도성 산화물층 또는 질화물층 중 어느 하나일 수 있다. 예를 들어, ITO(Indium Tin Oxide), ZITO(Zinc-doped Indium Tin Oxide), ZIO(Zinc Indium Oxide), GIO(Gallium Indium Oxide), ZTO(Zinc TinOxide), FTO(Fluorine-doped Tin Oxide), AZO(Aluminium-doped Zinc Oxide), GZO(Gallium-doped Zinc Oxide), In4Sn3O12 및 Zn(1-x)MgxO(Zinc Magnesium Oxide, 0≤x≤1)로부터 선택된 적어도 하나일 수 있다. 필요에 따라, 상기 오믹콘택층(123)은 그래핀(graphene)을 포함할 수도 있다. 상기 제2 전극(125)은 Au, Sn 또는 Au/Sn을 포함할 수 있다.
도 4(a) 내지 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 상기 반사층(130)은 상기 기판(121)의 하면을 덮도록 형성되어 상기 활성층(122b)에서 방출되는 광 중 상기 광투과성 기판(121) 방향으로 방출된 광(L2b)을 상기 발광 다이오드 칩(120)의 상부로 반사시킬 수 있다. 상기 반사층(130)은 상기 발광 다이오드 칩(120)에 배치되므로, 상기 투명기판(110)의 제1 면(100a)에 연장된 평면(P-P')을 기준으로, 전면광(L1)의 광량이 후면광(L2)의 광량보다 더 크게 될 수 있다. 즉, 활성층(122b)에서 방출되는 광 중 투명기판(110) 방향으로 방출된 광(L2a)을 제외한 광(L1a, L1b)은 발광 다이오드 칩(120)의 전방으로 방출되게 될 수 있다.
상기 반사층(130)은 상기 발광 다이오드 칩(120)을 제조하는 과정 중 웨이퍼 레벨(wafer level)에서 형성될 수 있으며, 발광 다이오드 칩(120)을 개별 단위로 절단하는 과정에서 반사층(130)도 함께 개별 단위로 절단되므로, 반사층(130)의 측면과 발광 적층체(122)의 측면은 실질적으로 공면(coplanar)을 이룰 수 있으며, 상기 반사층(130)과 상기 발광 적층체(122)는 실질적으로 동일한 폭(W)으로 형성될 수 있다.
상기 반사층(130)은 고반사성 금속인 Ag, Al, Au, Cu, Pt, Rh, Ru, Ni, Pd, Ir, Mg 또는 Zn 중 적어도 하나로 이루어지거나 분산형 브래그 반사기(distributed bragg reflector: DBR)로 이루어질 수도 있다. 또한, 바람직한 예로 TiO2막과 SiO2막이 쌍을 이루도록, 예를 들어, 24개층 쌍 또는 48개층 쌍을 적층하여 분산형 브래그 반사기를 만들 수도 있다. 더욱 구체적으로, 예를 들어, TiO2와 SiO2의 두께는 각각 수십 나노미터 (예. 40nm ~ 100nm)로 전체 24개층 쌍의 경우 수 마이크로 미터 (예, 2.4um)로 형성할 수 있다.
비록 도 4(a) 및 도 4(b)에서 에피-업(Epi-up) 구조의 발광 다이오드 칩(120)을 도시하고 있지만, 또 다른 실시 예로 일반적으로 고출력 광량을 갖는 플립 칩(flip-chip) 구조의 발광 다이오드 칩을 사용할 수도 있다.
상기 접착층(140)은 상기 발광 다이오드 칩(120)을 상기 투명기판(110)에 부착시킨다. 특히, 상기 발광 다이오드 칩(120)에서 발생하는 열을 상기 투명기판(110)으로 신속하게 발열할 수 있도록 열전도율이 높은 물질로 이루어질 수 있다. 특히 TiO2와 SiO2의 쌍으로 구성된 반사층의 경우에는 열적인 분산능력이 떨어져 LED장치의 열발층 향상을 위해 접착층 내에 열전도율이 높은 물질이 혼합된 접착층(140)을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 접착층(140)은 열전도율이 1.0W/m·K 이상인 불투명 실리콘 접착제 또는 열전도성의 금속 필러가 함유된 접착제가 사용될 수 있으며, Ag 페이스트가 사용될 수도 있다. 따라서, 발광 다이오드 칩(120)의 열 방출이 신속하게 이루어져, 발광 다이오드 칩(120)의 신뢰성이 향상될 수 있다. 상기 금속 필러로 알루미나(Alumina) 필러가 사용될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 파장변환부(160)는 상기 투명기판(110) 및 발광 다이오드 칩(120)을 덮도록 배치되어, 상기 발광 다이오드 칩(120)에서 방출되는 광의 파장을 변환시킬 수 있다. 상기 파장변환부(160)는 반경화된 수지물질에 형광체나 양자점 등이 혼합되어, 은 상기 투명기판(110) 및 발광 다이오드 칩(120)의 표면에 도포될 수 있다. 상기 파장변환부(160)는 수지, 경화제 및 경화 촉매 등으로 이루어진 폴리머 바인더에 형광체가 혼합되고 반경화된(B-stage) 복합재일 수 있다.
형광체로는 가넷(garnet) 계열 형광체(YAG, TAG, LuAG), 실리케이트 계열 형광체, 질화물계 형광체, 황화물계 형광체, 산화물계 형광체 등이 사용될 수 있으며, 단일종으로 구성되거나 또는 소정 비율로 혼합된 복수종으로 구성될 수 있다.
상기 파장변환부(160)에 사용되는 수지는 고 접착성, 고 광투과성, 고 내열성, 고 광굴절율, 내습성 등을 만족할 수 있는 수지인, 에폭시(epoxy) 계열이나 무기계 고분자인 실리콘(silicone)이 사용될 수 있다. 고 접착성 확보를 위해서는 접착력 향상을 도모하는 첨가제로서, 예를 들어, 실란(silane)계 물질이 채용될 수 있다.
상기 파장변환부(160)의 형성 방법은 여러 가지 방법이 있을 수 있는데, 다이오드 칩이 형성된 투명 기판 상에 형광체를 포함한 수지를 노즐을 통하여 토출시켜서 파장변환부(160)의 전면(160a)를 형성시키고, 다시 형광체를 포함한 수지를 노즐을 통하여 토출시켜서 파장변환부(160)의 후면 (160b)를 형성시킬 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 파장변환부(160)의 단면은 원형일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 투명기판(110)의 제1 및 제2 면(110a, 110b)과 발광 다이오드 칩(120)을 덮는 구조로 다양하게 변형될 수 있다.
도 6(a) 내지 도 6(d)는 파장변환부(160)의 다양한 변형예이다. 동일한 구성은 설명의 중복을 방지하기 위해 생략한다.
도 6(a)는 투명기판(1110)의 제1 면을 연장한 실장면(P-P')이 파장변환부(1160)의 중심(C2)을 지나는 면(CP-CP')보다 하부에 배치되어, 파장변환부(1160)의 전방면(1160a)의 표면적이 후방면(1160b)의 표면적보다 넓게 배치된 차이점이 있다. 전방면(1160a)의 표면적이 증가함에 따라, 전방으로 방출되는 광량이 더욱 증가되는 효과가 있다.
도 6(b)는 파장변환부(2160)가 발광 다이오드 칩(2120) 및 투명기판(2110)과 직접 접하는 투명층(2161) 및 상기 투명층(2161)을 덮는 파장변환층(2162)으로 구성된 차이점이 있다. 투명층(2161) 상에 파장변환층(2162)을 균일하게 도포할 수 있으므로, 앞서 설명한 실시예에 비하여, 발광 다이오드 칩(2120)에서 방출된 광의 파장변환을 더욱 정밀하게 조절할 수 있는 효과가 있다.
도 6(c)는 도 6(b)의 변형예로서, 파장변환층(3162) 중 실장면(P-P')의 전방에 배치된 부분의 두께를 증가시켜 파장변환층(3162)의 전방면(3160a)의 표면적이 후방면(3160b)의 표면적보다 넓게 배치된 차이점이 있다. 파장변환부(3160)가 발광 다이오드 칩(3120) 및 투명기판(3110)과 직접 접하는 투명층(3161) 및 상기 투명층(3161)을 덮는 파장변환층(3162)으로 구성된 점은 도 6(b)의 실시예와 동일하다. 앞서 설명한 실시예에 비하여, 전방면(3160a)의 표면적이 증가함에 따라, 전방으로 방출되는 광량이 더욱 증가되는 효과가 있다.
도 6(d)는 파장변환부(4160)의 단면을 삼각형으로 형성하여 전방면(4160a)의 표면적이 후방면(4160b)의 면적보다 넓게 배치된 차이점이 있다. 투명기판(4110) 상에 발광 다이오드 칩(4120)이 실장되고, 파장변환부(4160)가 투명기판(4110) 및 발광 다이오드 칩(4120)을 덮는 점은 도 6(a)의 실시예와 동일하다. 앞서 설명한 실시예에 비하여, 전방면(4160a)의 표면적이 증가함에 따라, 전방으로 방출되는 광량이 더욱 증가되는 효과가 있다.
상기와 같은 구성의 LED장치(100)는 상기 투명기판(110)의 제1 면(100a)에 연장된 평면(P-P')을 기준으로, 전면광(L1)의 광량이 후면광(L2)의 광량보다 더 크게 될 수 있다. 예를 들어, 400 ~ 800 nm 파장대를 기준으로 전면광(L1)의 광량이 후면광(L2)의 광량보다 약 10% ~ 20% 또는 20% ~ 40% 정도 클 수 있다. 따라서, 복수개의 LED장치(100)가 LED 램프에 배치된 경우에, 복수개의 LED장치(100) 각각에서 방출되는 후면광(L2) 사이의 광학적 간섭, 예를 들어, 그림자 현상,이 감소되는 효과가 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예와 비교예의 광량을 비교한 도면이다.
일 실시예에 의한 LED장치와, 반사층을 배치하지 않은 비교예의 광량을 측정한 결과, 일 실시예(G1)는 비교예(G2)에 비해, 전면광(L1)의 광량이 증가하고, LED장치(100)의 후면광(L2)의 광량이 감소된 것을 확인할 수 있다. 따라서, LED장치(100)의 후방으로 방출되어 서로 간섭하는 광이 감소되어, LED램프(10)의 연색성이 향상되며, 광량이 증가될 수 있다.
도 8(a) 및 도 8(b)는 본 발명의 다른 실시예의 LED램프이다.
도 8(a)를 참조하면, 본 실시예의 LED램프(20)는 앞서 설명한 일 실시예의 LED램프와 비교할 때, 램프커버(4200)가 일 방향으로 긴 바의 형상으로 형성되고, 한 쌍의 소켓(4700a, 4700b)가 램프커버(4200)의 양단에 배치된 차이점이 있다. 또한, 복수의 LED장치(4100)가 일 방향으로 나란하게 배치된 차이점이 있다. 상기 복수의 LED장치(4100)는 양측으로 발광 다이오드 칩이 실장된 면이 배치되어, 양측으로 전면광(L1)의 광량이 증가될 수 있다. 상기 램프커버(4200)와 소켓(4700a, 4700b)은 기존의 형광등의 규격을 만족하도록 마련되어, 기존의 형광등을 대체할 수 있다.
도 8(b)을 참조하면, 본 실시예의 LED램프(30)는 앞서 설명한 일 실시예의 LED램프와 비교할 때, 램프커버(5200)가 일 방향으로 긴 바의 형상으로 형성되고, 복수의 LED장치(5100)가 일 방향으로 직렬 연결된 차이점이 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
10: LED램프
100: LED장치
110, 1110, 2110, 3110, 4110: 투명기판
110a: 제1 면
110b: 제2 면
120, 1120, 2120, 3120, 4120: 발광 다이오드 칩
121: 기판
122: 발광 적층체
122a: 제1 도전형 반도체층
122b: 활성층
122c: 제2 도전형 반도체층
123: 오믹콘택층
124: 제1 전극
125: 제2 전극
130: 반사층
140: 접착층
150: 와이어
160, 1160, 2160, 3160, 4160: 파장변환부
160a, 1160a, 3160a, 4160a: 전면
160b, 1160b, 3160b, 4160b: 후면
170a: 제1 접속단자
170b: 제2 접속단자
171: 걸림홈
200: 램프커버
300: 지주
400: 프레임
410a: 제1 전극 프레임
410b: 제2 전극 프레임
420: 연결 프레임
500a: 제1 전선
500b: 제2 전선
600: 소켓
700: 전원부
2161, 3161: 투명층
2162, 3162: 파장변환층

Claims (10)

  1. 제1 면 및 이에 대향하는 제2 면을 갖는 바(bar) 형상 투명기판;
    상기 투명기판의 제1 면 상에 실장되고, 서로 전기적으로 연결되며, 각각 상기 투명기판에 실장되는 면에 장착된 반사층을 갖는 복수의 발광 다이오드 칩;
    상기 투명기판의 일단에 배치되며 상기 복수의 발광 다이오드 칩에 전기적으로 접속된 제1 및 제2 접속단자;
    상기 발광 다이오드 칩과 상기 투명기판 사이에 배치되고, 금속 필러를 갖는 접착층; 및
    상기 투명기판의 상기 제1 및 제2 면 및 상기 발광 다이오드 칩을 덮는 파장변환부;를 포함하며,
    상기 제1 면에 연장된 평면을 기준으로, 상기 제1 면 상에 배치된 상기 파장변환부의 제1 부분의 표면적은 상기 제2 면 상에 배치된 상기 파장변환부의 제2 부분의 표면적보다 큰 LED장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 칩은,
    광투과성 기판과,
    상기 광투과성 기판의 상면에 배치된 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 갖는 발광 적층체를 포함하며,
    상기 반사층은 상기 광투과성 기판의 하면에 직접 형성된 것을 특징으로 하는 LED장치.

  3. 제1항에 있어서,
    상기 반사층은 TiO2와 SiO2 쌍으로 적층된 것을 특징으로 하는 LED장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반사층은 상기 발광 다이오드 칩의 실장면에 대응되는 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 LED장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 접착층은 불투명 접착층인 것을 특징으로 하는 LED장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 접속단자는,
    상기 제1 면 또는 상기 제2 면의 방향을 표시하는 걸림홈이 배치된 것을 특징으로 하는 LED장치.
  7. 삭제
  8. 램프커버;
    상기 램프커버의 일단에 결합된 소켓; 및
    상기 램프커버의 내부 공간에 수용되되, 상기 내부 공간의 중심부 상에 배치된 복수개의 LED장치;를 포함하며,
    상기 복수개의 LED장치는 각각,
    제1 면 및 이에 대향하는 제2 면을 갖는 바(bar) 형상 투명기판;
    상기 투명기판의 제1 면 상에 실장되고, 서로 전기적으로 연결되며, 각각 상기 투명기판에 실장되는 면에 장착된 반사층을 갖는 복수의 발광 다이오드 칩;
    상기 투명기판의 일단에 배치되며 상기 복수의 발광 다이오드 칩에 전기적으로 접속된 제1 및 제2 접속단자;
    상기 발광 다이오드 칩과 상기 투명기판 사이에 배치되고, 금속 필러를 갖는 접착층; 및
    상기 투명기판의 상기 제1 및 제2 면 및 상기 발광 다이오드 칩을 덮는 파장변환부;를 포함하되,
    상기 제1 면이 상기 램프커버를 향하도록 배치되고,
    상기 제1 면에 연장된 평면을 기준으로, 상기 제1 면 상에 배치된 상기 파장변환부의 제1 부분의 표면적은 상기 제2 면 상에 배치된 상기 파장변환부의 제2 부분의 표면적보다 큰 LED램프.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 중심부에 배치되되, 일단이 상기 소켓에 고정된 지주;
    상기 지주의 타단에 고정된 연결 프레임; 및
    상기 지주의 중단에 고정된 전극 프레임;을 포함하며,
    상기 제1 및 제2 접속단자는 각각 상기 연결 프레임 및 상기 전극 프레임과 각각 접속된 것을 특징으로 하는 LED램프.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 접속단자는 각각 상기 연결 프레임 및 상기 전극 프레임과 접하는 면 중 적어도 일면에, 상기 연결 프레임 또는 상기 전극 프레임이 걸림 고정되는 걸림홈이 구비된 것을 특징으로 하는 LED램프.

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