JP2010522440A - 二重構造を有するled及びそのledの駆動装置 - Google Patents

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Abstract

本発明の二重構造を有するLEDは、所定面積を有するように設けられるベースと、前記ベースの上部に設けられて電流の印加により発光する第1素子と、前記第1素子に隣接するように前記ベースの上部に設けられて電流の印加により発光する第2素子とを含む。
そして、本発明の二重構造を有するLED駆動装置は、所定面積を有するように設けられるベースと、前記ベースの上部端に沿って設けられて電流の印加により発光する第1素子と、前記ベースの中央に設けられて電流の印加により発光する第2素子と、前記第1素子と前記第2素子に電流を印加する制御部とを含む。

Description

本発明は、二重構造を有するLED及びそのLEDの駆動装置に関し、より詳しくは、1つのLEDにそれぞれ駆動する二重の個別素子を設けて互いに補完するようにし、それぞれの個別素子が最適な電流分散により光の均一度を高めるようにした二重構造を有するLED及びそのLEDの駆動装置(LED HAVING A MULTI STRUCTURE AND DRIVING DEVICE THE SAME)に関する。
一般に、LEDは化合物半導体端子に電流を印加させて電流を光に変換し出力するものである。このようなLEDは主にp−nの接合からなっていて、p−nの接合部分または活性層における電子とホールの結合により光を出力する。
このようなLEDは、電気を光に変換して出力するため消費電力に対する光効率がよく、寿命が長いというメリットがある。また、応答速度も速く、小型化、軽量化及び薄型化が可能である、そして、水銀及び放電ガスなどを使用しないなど、多くの長所を有する。よって、LEDはその適用分野が広く、その市場性も大きいといえる。
図1の従来のAlGaIn系LEDを示す断面図に示すように、AlGaIn系LEDは、下部に支持層である絶縁性基板1にバッファ層2を形成し、前記バッファ層2の上部にn型GaN層となるn型半導体層3と、p型GaN層となるp型半導体層5を形成し、その間にホールと電子が結合される活性層4とを形成してなる。
ここで、n型半導体3層の上部にはn型電極7が設けられ、p型半導体層5の上部には電流を拡散させる透明電極6が形成され、透明電極6の上部にはp型電極8が形成される。
このような従来のLEDは、エピ(Epi)の成長で、基板を絶縁層として用いるためにメサエッチ(Mesa etch)が用いられ、メサエッチ部分に電流が集中されるため、電流が全体面に均一に発散せず局所的に発散することになる。
そこで、電流が局所的に発散されることを防止する技術として、大韓民国特許公開2007−124441号が開示されている。この先行技術は、電流が均一に供給されるように電流分散層を設けている。
しかし、この電流分散層は複数の層間に埋めて形成されるので、別途の追加工程を必要とするためその構造が複雑になるという短所を持つ。そして、LEDは電流供給により1つの発光素子から光を出力するが、1つの発光素子が熱的または電気的な特性により破損したり、エラーなどが発生した場合は、新しいLEDを入れ替えなければならない。それにより作業工数が増える問題点が発生する。
大韓民国特許公開第2007−0124441号明細書
本発明は、前記の問題点を解決するために創出されたものであり、電流が分散する構造を形成して光の均一度を向上させながら、二重の個別素子を設けて熱的または電気的な特性による破損時に、互いに補完できるように二重構造を有するLEDを提供することをその目的とする。
上記の目的を達成するための本発明の二重構造を有するLEDは、所定面積を有するように設けられるベースと、前記ベースの上部に設けられて電流印加により発光する第1素子と、前記第1素子の隣接するように前記ベースの上部に設けられて電流印加により発光する第2素子とを含む。
ここで、前記第1素子と前記第2素子は、いずれか1つが破損されても残りの1つが個別駆動できるように電気的に分離されている。このとき、前記第1素子と前記第2素子は、その間にメサエッチを介して互いに分離されていることが好ましい。また、前記第1素子と前記第2素子は、その間が絶縁されて互いに分離されていることが好ましい。
そして、前記第1素子は前記ベースの端に沿って大面積に設けられ、前記第2素子は前記第1素子の内側に小面積に設けることが好ましい。
また、前記第2素子は個別駆動する複数個に設けられ、前記第1素子の内側に複数個に分離されることが好ましい。
このとき、前記第1素子と前記第2素子は、それぞれ一側に配置される第1n半導体及び第2n半導体と、それぞれ他側に配置される第1p半導体及び第2p半導体とを含み、前記第1素子は第1n型半導体、第1p型半導体の順に配置され、前記第1素子の内側に配置される第2素子は第2n型半導体、第2p型半導体の順に配置され、第1n型半導体、第1p型半導体、第2n型半導体、第2p型半導体のそれぞれに電源が供給されるように連結する端子は、NPNPの順に配置することが好ましい。
また、前記第1素子は第1p型半導体、第1n型半導体の順に配置され、前記第1素子の内側に配置される第2素子は第2p型半導体、第2n型半導体の順に配置され、第1p型半導体、第1n型半導体、第2p型半導体、第2n型半導体のそれぞれに電源が供給されるように連結する端子は、PNPNの順に配置することが好ましい。
一方、前記第1n半導体及び第2n半導体と第1p半導体及び第2p半導体との間には、電子とホールが結合されるそれぞれのAlGaInN系の第1活性層と第2活性層を含むことが好ましい。
そして、前記第1素子は複数個に設けられ、それぞれの第1素子は前記ベースの上部に等分分割されて配置される。このとき、複数個の前記第1素子は、それぞれ個別駆動できるように分離することが好ましい。
また、前記第1素子と第2素子との間には、さらに他の電流が印加される第3素子をさらに含み、それぞれ外側に配置される第3n型半導体と、前記第3n型半導体内側に設けられる第3p型半導体とを含み、前記第3n型半導体と第3p型半導体との間には電子とホールが結合されるAlGaInN系の第3活性層を含むことが好ましい。
前記の目的を達成するための本発明の二重構造を有するLEDの駆動装置は、所定面積を有するように設けられるベースと、前記ベースの上部に端に沿って設けられて電流印加により発光する第1素子と、前記ベースの中央に設けられて電流の印加により発光する第2素子と、前記第1素子と前記第2素子に電流を印加する電流制御部とを含む。
ここで、前記電流制御部は、前記第1素子と前記第2素子に印加されるそれぞれの電流量を感知する感知部をさらに含むことが好ましい。
そして、前記電流制御部は、前記第1素子と前記第2素子のうちのいずれか1つが破損された場合、残りの1つが駆動されるように、前記第1素子と前記第2素子を個別制御し、前記第2素子に印加される電流量よりも第1素子に印加される電流量が大きく制御することが好ましい。
また、前記電流制御部は、前記第1素子と前記第2素子を同時に制御して第1素子と第2素子に印加される電流量を等しく印加することが好ましい。
そして、前記第1素子と前記第2素子との間には、さらに他の電流が印加される第3素子をさらに含み、前記電流制御部は前記第3素子を個別制御することが好ましい。
上述のように、少なくとも1つ以上の素子を同芯に配置させるようにし、それぞれの個別に駆動されるようにした本発明の二重構造を有するLEDは、いずれか1つが熱的または電気的特性によって破損されてもこれを補完する効果があり、また、全面積にかけて電流が分散されて発光するので、光の均一度を向上させる効果がある。
従来のAlGaIn系のLEDを示す断面図である。 本発明の一実施例に係る二重構造を有するLEDを示す平面図である。 図2の実施例を一形態に示す断面図である。 図2の実施例を他の形態に示す断面図である。 本発明の他の実施例に係る二重構造を有するLEDを示す平面図である。 本発明のさらに他の実施例に係る二重構造を有するLEDを示す平面図である。 本発明のさらに他の実施例に係る二重構造を有するLEDを示す平面図である。 本発明の二重構造を有するLEDの駆動装置を示すブロック図である。
以下、添付した図面を参照しながら本発明による好適な実施例を詳細に説明する。
本発明において定義する用語は、本発明の機能を考慮して定義したものであって、本発明の技術的構成要素を限定するものではない。
図2は、本発明の一実施例に係る二重構造を有するLEDを示す平面図である。そして、図3ないし図4は、図2の実施例を形態別に示す断面図である。また、図5ないし図6は、本発明の他の実施例に係る二重構造を有するLEDを示す平面図である。図7は、本発明のさらに他の実施例に係る二重構造を有するLEDを示す平面図である。
図2ないし図3に示すように、本発明の二重構造を有するLED100には、所定の面積を有するベース10が設けられ、ベース10の上部に第1素子20と第2素子30が設けられる。
ここで、第1素子20と第2素子30は、それぞれ電気的に区分されて個別駆動できる個別素子であり、第1素子20と第2素子30にはそれぞれ互いに異なる電圧及び電流が印加される。
このとき、第1素子20と第2素子30間は、メサエッチにより電気的または物理的に互いに分離される。また、第1素子20と第2素子30間は電気的に分離されてそれぞれ個別駆動できるように絶縁される。
したがって、第2素子30は、第1素子20が熱的または電気的特性により損傷されたり、またはエラーなどが発生した場合に、これを補完して駆動することができる。反対に、第2素子30が熱的または電気的特性により損傷されたり、またはエラーなどが発生した場合、これを補完して第1素子20が駆動することができる。
一方、図3に示すように、第1素子20は大面積に設けられ、第2素子30は小面積に設けられ、第2素子30は第1素子20の光の均一度を補完するために第1素子20の内側に配置される。
ここで、第2素子30は、少なくとも1つ以上に設けることができ、複数個に設けられる場合は、第1素子20の内側に分割または2等分、3等分、及びその以上に等分して構成することができる。そして、分割された第2素子30はそれぞれ個別駆動できるようにそれぞれメサエッチを介して電気的または物理的に分離させる。
ベース10は、下部に支持層となる絶縁性基板11と、基板11の上部に設けられるバッファ層12とを含む。ここで、ベース10はLED素子を製造するために適用されたベース10として、前記ベース10は所定幅と面積を有するように設けられる。このとき、好ましい幅と面積は全て1mm内外に設けられるが、幅と面積は1mmに限定されない。
また、ベース10の好ましい平面形状は長方形または円形であるが、これに限定せず、菱形または楕円形とすることもできる。
ベース10の上部に設けられる第1素子20はベース10の端に沿って配置され、n型GaNからなる第1n型半導体21と、前記第1n型半導体21に接するように設置され、p型GaNからなる第1p型半導体22で構成される。そして、第1n型半導体21と第1p型半導体22との間には電子とホールが結合されるAlGaInN系の第1活性層23が形成される。
このとき、第1n型半導体21はベース10の端に沿って閉回路を構成し、一側には電源を供給することができるように第1n型端子24が設けられる。そして、第1p型半導体22は前記第1n型半導体21の内側または上層に配置されることで、第1n型半導体21に沿って閉回路を構成し、一側には電源を供給することができるように第1p型端子25が設けられる。
このような第2素子30は、第1素子20でメサエッチを介して電気的または物理的に分離され、n型GaNからなる第2n型半導体31と、前記第2n型半導体31に接するように設置され、p型GaNからなる第2p型半導体32で構成される。
そして、第2n型半導体31と第2p型半導体32との間には、電子とホールが結合されるAlGaInN系の第2活性層33が形成され、第1素子20と第2素子30との間は個別駆動することができるように絶縁される。
このとき、第2n型半導体31は、ベース10に閉回路を構成し、一側には電源を供給することができるように第2n型端子34が設けられる。そして、第2p型半導体32は、第2n型半導体31の内側または上層に配置されることで、第2n型半導体31に沿って閉回路を構成し、一側には電源を供給することができるように第2p型端子35が設けられる。
このような第1素子20と第2素子30は、外側から第1n型半導体21、第1p型半導体22順に積層配置され、その内側に第2n型半導体31と第2p型半導体32が積層配置されて、NPNP型の半導体配置構造を有する。
そして、第1n型半導体21に設けられる第1n型端子24と、第1p型半導体22に設けられる第2p型端子25と、第2n型半導体31に設けられる第2n型端子34と、第2p型半導体32に設けられる第2p型端子35は、PNNP型またはNPNP型の端子配置構造を有する。
また、反対に、PNPN型の半導体配置構造及びPNPN型の端子配置構造を有することができる。
一方、第1素子20と第2素子30は、それぞれ図4に示すような形態で設けられることができる。
すなわち、第1素子20は、ベース10の上部端に第1n型半導体21と、第1活性層23及び第1p型半導体22を順に積層形成し、第1n型半導体21が露出されるように一部をエッチングして第1n型半導体21に第1n型端子24を構成する。そして、第1p型半導体22の上部に透明電極50と、透明電極50の上部に第1p型端子25とを形成する。
また、第2素子30は、ベース10の上部中央に第2n型半導体31と、第2活性層33及び第2p型半導体32を順に積層形成し、第2n型半導体31が露出されるようにエッチングして第2n型半導体31に第2n型端子34を構成する。そして、第2p型半導体32の上部に透明電極50と、透明電極50の上部に第2p型端子35とを形成する。
第1素子20と第2素子30は、メサエッチを介して個別駆動素子に分離させる。このとき、第1素子20と第2素子20とはメサエッチを介して分離されるが、n型GaNからなるn型半導体21、31までをエッチングしてp型GaNからなるp型半導体22、23が電気的に分離されるようにする。
このような第1素子20と第2素子30は、外側から第1n型半導体21、第1p型半導体22の順に配置され、第2n型半導体31と第2p型半導体32が配置されてNPNP型の半導体配置構造を有する。
そして、第1n型半導体21に設けられる第1n型端子24と、第1p型半導体22に設けられる第2p型端子25と、第2n型半導体31に設けられる第2n型端子34と、第2p型半導体32に設けられる第2p型端子35もNPNP型の端子配置構造を有する。
また、第1素子20と第2素子30は、NPNP型の半導体配置構造及びNPNP型の端子配置構造とは反対に、PNPN型の半導体配置構造及びPNPN型の端子配置構造を有することができる。
ここで、第1n型端子24、第1p型端子25、第2n型端子34、第2p型端子35は図示したように、端子連結のためにその位置が同一方向に設けられず 、それぞれ互いに行き違う方向に設けられる。
図5ないし図6に示すように、幅と面積を1mm以上に、比較的に大きい面積のベース10に複数個の第1素子20が設けられる。
すなわち、大面積の第1素子20が、ベース10の上部に少なくとも1つ以上に形成される。このとき、複数個の第1素子20は同一大きさに設けられ、2等分(図5参照)または3等分及び4等分(図6参照)などにベース10の上部に分割形成される。
そして、それぞれの第1素子20は個別駆動することができるようにメサエッチを介して分離される。また、第1素子20と隣接する第1素子20間を絶縁して分離させることができる。また、それぞれの第1素子は内部に第2素子が個別駆動することができるように設けることができる。
一方、図7に示すように、本発明は第3素子40を含むことができる。ここで、第3素子40は第1素子20と第2素子30との間に設けられ、第1素子20と第3素子40との間または第2素子30と第3素子40との間にはメサエッチを介して分離される。
このとき、第3素子は第1素子20と第2素子30との間に所定間隔に少なくとも1つ以上形成して均一度を向上させることができる。そして、それぞれの第3素子40は、それぞれ個別駆動することができるように設けられる。
ここで、第3素子40は、第1素子20と第2素子30との間の絶縁層中央に設けられ、絶縁層の端に離隔されて形成される第3n型半導体41と、第3活性層43及び第3p型半導体42を順に積層形成し、第3n型半導体41に第3n型端子34を構成する。そして、第3p型半導体42に第3p型端子45を形成する。
以下、本発明の二重構造を有するLEDの駆動装置について図8を参照して説明する。ここで説明される参照符号は図1ないし図7の参照番号と同様である。
図8に示すように、ベース10の上部に形成される大面積を有する第1素子20と小面積を有する第2素子30に電流を供給する電流制御部110を含む。そして、電流制御部110から第1素子20と第2素子30それぞれに印加される電流量I、Iを感知する感知部111を含む。
電流制御部110は、第1素子20と第2素子30に電流を供給しながら第1素子20と第2素子に供給される電流量I、Iを同時に制御するか、または個別制御する。すなわち、電流制御部110は第1素子20と第2素子30に同一電流を印加して同時に制御するか、またはそれぞれ別途の電流を印加してそれぞれ個別制御する。
ここで、電流制御部110で第1素子20と第2素子30を個別制御する理由は、第1素子と第2素子のうちのいずれか1つが破損されても残りの1つが駆動することができるようにするためである。
このとき、第1素子20と第2素子30が電流制御部110により個別制御される場合、大面積の第1素子20に印加される電流量I、Iは小面積の第2素子30に印加される電流量よりも大きいか、または同一である。また、第1素子20に印加される電流量が第2素子30に印加される電流量よりも小さい場合もある。
そして、感知部111は、前記第1素子20と第2素子30に印加される電流量I、Iを感知することに限らず、第1素子20と第2素子30から発光する光量を感知することができる。また、第1素子20と第2素子30から発生する熱を感知することができる。
感知部111で感知した感知信号は電流制御部110にフィードバックされる。したがって、電流制御部110は感知部111の感知信号により第1素子20と第2素子30に印加される電流量I、Iを持続的に制御することができる。
一方、第1素子20と第2素子30との間に第3素子40が設けられる場合、第3素子40は電流制御部110により第1素子20と第2素子30とは別個に制御することになる。すなわち、第1素子20、第2素子30、第3素子40がそれぞれ個別制御され、それぞれの電流量は、第1素子20>第2素子30>第3素子40になるか、第1素子20=第2素子30=第3素子40ように設けられることが好ましい。しかし、これに限らず、第1素子20<第2素子30<第3素子40とすることができる。
以上、本発明の二重構造を有するLEDに対する技術思想を添付図面とともに説明したが、これは本発明の好適な実施例を例示的に説明しただけのものであって本発明を限定するものではない。
したがって、当該技術分野の熟練した当業者は、添付の特許請求範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲で、本発明を多様に修正及び変更させることができる。
10 ベース
20 第1素子
30 第2素子
40 第3素子
50 透明端子
100 LED
110 電流制御部
111 感知部

Claims (21)

  1. 所定面積を有するように設けられるベースと、
    前記ベースの上部に設けられて電流の印加により発光する第1素子と、
    前記第1素子の隣接するように前記ベースの上部に設けられて電流の印加により発光する第2素子と、
    を含むことを特徴とする二重構造を有するLED。
  2. 前記第1素子と前記第2素子は、いずれか1つが破損された場合に残りの1つが個別駆動するように電気的に分離されていることを特徴とする請求項1に記載の二重構造を有するLED。
  3. 前記第1素子と前記第2素子は、その間にメサエッチを介して互いに分離されていることを特徴とする請求項1に記載の二重構造を有するLED。
  4. 前記第1素子と前記第2素子は、その間が絶縁されて互いに分離されていることを特徴とする請求項1に記載の二重構造を有するLED。
  5. 前記第1素子は前記ベースの端に沿って大面積に設けられ、
    前記第2素子は前記第1素子の内側に小面積に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の二重構造を有するLED。
  6. 前記第2素子は個別駆動される複数個に設けられ、前記第1素子の内側に複数個に分離されていることを特徴とする請求項5に記載の二重構造を有するLED。
  7. 前記第1素子と前記第2素子は、
    それぞれ一側に配置される第1n半導体と第2n半導体と、
    それぞれ他側に配置される第1p半導体と第2p半導体と、
    を含むことを特徴とする請求項5に記載の二重構造を有するLED。
  8. 前記第1素子は第1n型半導体、第1p型半導体の順に配置され、前記第1素子の内側に配置される第2素子は第2n型半導体、第2p型半導体の順に配置され、
    第1n型半導体、第1p型半導体、第2n型半導体、第2p型半導体のそれぞれに電源を供給することができるように連結される端子はNPNPの順に配置されることを特徴とする請求項7に記載の二重構造を有するLED。
  9. 前記第1素子は第1p型半導体、第1n型半導体の順に配置され、前記第1素子の内側に配置される第2素子は第2p型半導体、第2n型半導体の順に配置され、
    第1p型半導体、第1n型半導体、第2p型半導体、第2n型半導体のそれぞれに電源を供給することができるように連結される端子はPNPNの順に配置されることを特徴とする請求項7に記載の二重構造を有するLED。
  10. 前記第1n半導体及び第2n半導体と第1p半導体及び第2p半導体との間には、電子とホールが結合される、それぞれのAlGaInN系の第1活性層及び2活性層を含むことを特徴とする請求項7に記載の二重構造を有するLED。
  11. 前記第1素子は複数個に設けられ、それぞれの第1素子は前記ベースの上部に等分分割されて配置されることを特徴とする請求項1に記載の二重構造を有するLED。
  12. 複数個の前記第1素子は、それぞれ個別駆動することができるように分離されていることを特徴とする請求項11に記載の二重構造を有するLED。
  13. 前記第1素子と第2素子との間には、さらに他の電流が印加される第3素子をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の二重構造を有するLED。
  14. 前記第3素子は、それぞれ外側に配置される第3n型半導体と、
    前記第3n型半導体内側に設けられる第3p型半導体と、
    を含むことを特徴とする請求項13に記載の二重構造を有するLED。
  15. 前記第3n型半導体と第3p型半導体との間には、電子とホールが結合されるAlGaInN系の第3活性層を含むことを特徴とする請求項14に記載の二重構造を有するLED。
  16. 所定面積を有するように設けられるベースと、
    前記ベースの上部に端に沿って設けられて電流の印加により発光する第1素子と、
    前記ベースの中央に設けられて電流の印加により発光する第2素子と、
    前記第1素子と前記第2素子に電流を印加する電流制御部と、
    を含むことを特徴とする二重構造を有するLEDの駆動装置。
  17. 前記電流制御部は、前記第1素子と前記第2素子に印加される、それぞれの電流量を感知する感知部をさらに含むことを特徴とする請求項16に記載の二重構造を有するLEDの駆動装置。
  18. 前記電流制御部は、前記第1素子と前記第2素子のうちのいずれか1つが破損された場合、残りの1つが駆動することができるように前記第1素子と前記第2素子を個別制御することを特徴とする請求項16に記載の二重構造を有するLEDの駆動装置。
  19. 前記電流制御部は、前記第2素子に印加される電流量よりも第1素子に印加される電流量を大きく制御することを特徴とする請求項18に記載の二重構造を有するLEDの駆動装置。
  20. 前記電流制御部は、前記第1素子と前記第2素子を同時に制御して第1素子と第2素子に印加される電流量を等しく印加することを特徴とする請求項16に記載の二重構造を有するLEDの駆動装置。
  21. 前記第1素子と第2素子との間にはさらに他の電流が印加される第3素子をさらに含み、
    前記電流制御部は、前記第3素子を個別制御することを特徴とする請求項16に記載の二重構造を有するLEDの駆動装置。
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