KR20180092550A - 조명 장치 및 조명 시스템 - Google Patents

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KR20180092550A
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Abstract

조명 장치는 발광 모듈 및 드라이버 회로를 포함한다. 상기 발광 모듈은 회로 기판의 제1 면에 실장되는 복수의 발광 소자들 및 상기 제1 면 또는 상기 제1 면과 대향하는, 상기 회로 기판의 제2 면에 형성되는 안테나 패턴을 구비한다. 상기 드라이버 회로는 상기 안테나 패턴을 통하여 외부의 사용자 단말기로부터 무선으로 수신된 전류 설정 정보를 포함하는 제어 데이터에 기초하여 상기 복수의 발광 소자들에 인가되는 전류를 설정한다. 상기 발광 모듈은 무선 통신 모듈 및 신호 변환기를 포함한다. 상기 무선 통신 모듈은 상기 안테나 패턴에 직접 연결되어 상기 제어 데이터를 수신한다. 상기 신호 변환기는 상기 무선 통신 모듈에 연결되고, 상기 제어 데이터를 제어 신호로 변환하고, 상기 제어 신호를 상기 드라이버 회로에 제공한다.

Description

조명 장치 및 조명 시스템{LIGHTING DEVICE AND LIGHTING SYSTEM}
본 발명은 조명 장치 및 이를 포함하는 조명 시스템에 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, 소등 속도가 빠르다는 장점이 있다.
또한, LED는 가스나 필라멘트가 없기 때문에 충격에 강하고 안전하며, 안정적인 직류 점등방식의 채택으로 전력 소모가 적고 고 반복, 펄스 동작이 가능하고 시신경의 피로를 저감할 수 있을 뿐만 아니라 사용수명이 반영구적이면서 다양한 색상의 조명효과도 낼 수 있고, 작은 광원을 사용함에 따라 소형화가 가능하다는 장점이 있다.
한편, 조명에 대한 사용자의 다양한 요구가 증가하고 있다. 특히, 조명을 무선으로 제어하고자 하는 요구가 증가하고 있다.
본 발명의 일 목적은 무선 통신을 통하여 효율적으로 제어가능한 조명 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 목적은 일 목적은 무선 통신을 통하여 효율적으로 제어가능한 조명 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 조명 장치는 발광 모듈 및 드라이버 회로를 포함한다. 상기 발광 모듈은 회로 기판의 제1 면에 실장되는 복수의 발광 소자들 및 상기 제1 면 또는 상기 제1 면과 대향하는, 상기 회로 기판의 제2 면에 형성되는 안테나 패턴을 구비한다. 상기 드라이버 회로는 상기 안테나 패턴을 통하여 외부의 사용자 단말기로부터 무선으로 수신된 전류 설정 정보를 포함하는 제어 데이터에 기초하여 상기 복수의 발광 소자들에 인가되는 전류를 설정한다. 상기 발광 모듈은 무선 통신 모듈 및 신호 변환기를 포함한다. 상기 무선 통신 모듈은 상기 안테나 패턴에 직접 연결되어 상기 제어 데이터를 수신한다. 상기 신호 변환기는 상기 무선 통신 모듈에 연결되고, 상기 제어 데이터를 제어 신호로 변환하고, 상기 제어 신호를 상기 드라이버 회로에 제공한다.
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 조명 시스템은 조명 장치 및 사용자 단말기를 포함한다. 상기 조명 장치는 복수의 발광 소자들이 실장되는 발광 모듈을 구비하고, 무선으로 수신된 제어 데이터에 의하여 제어가능하다. 상기 사용자 단말기는 상기 조명 장치와 무선 통신을 통하여 연결되는 경우, 상기 제어 데이터를 통하여 상기 복수의 발광 소자들에 인가되는 전류를 설정할 수 있다. 상기 조명 장치는 상기 발광 모듈 및 드라이버 회로를 포함한다. 상기 발광 모듈은 회로 기판의 제1 면에 실장되는 상기 복수의 발광 소자들 및 상기 제1 면 또는 상기 제1 면과 대향하는, 상기 회로 기판의 제2 면에 형성되는 안테나 패턴을 구비한다. 상기 드라이버 회로는 상기 안테나 패턴을 통하여 상기 사용자 단말기로부터 무선으로 수신된 전류 설정 정보를 포함하는 상기 제어 데이터에 기초하여 상기 복수의 발광 소자들에 인가되는 전류를 설정한다. 상기 발광 모듈은 제1 무선 통신 모듈 및 신호 변환기를 포함한다. 상기 제1 무선 통신 모듈은 상기 안테나 패턴에 직접 연결되어 상기 제어 데이터를 수신한다. 상기 신호 변환기는 상기 제1 무선 통신 모듈에 연결되고, 상기 제어 데이터를 제어 신호로 변환하고, 상기 제어 신호를 상기 드라이버 회로에 제공한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 발광 소자들이 장착되는 회로 기판에 안테나 패턴을 형성함으로써 사용자 단말기로부터의 전류 설정 정보를 포함하는 제어 데이터를 효율적으로 수신할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 조명 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 조명 시스템의 배치를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 조명 시스템에서 발광 모듈의 구성을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 조명 시스템에서 발광 모듈의 구성을 나타낸다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 조명 장치에서 드라이버 회로를 설명하기 위한 회로도들이다.
도 7은 도 5 및 도 6에 도시한 드라이버 회로를 설명하기 위한 파형도이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 조명 시스템에 포함될 수 있는 조명 장치를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 도 1의 조명 시스템에 포함될 수 있는 조명 장치의 분해 사시도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 도 1의 조명 시스템에 포함될 수 있는 조명 장치를 나타낸다.
도 11 내지 도 14는 도 1의 조명 시스템에서 발광 모듈에 채용될 수 있는 기판들을 나타내는 단면도들이다.
도 15 내지 도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 조명 장치의 광원에 적용될 수 있는 발광소자를 나타내는 도면들이다.
도 20 및 도 21은 본 발명의 실시예들에 따른 복수의 발광 소자들에 인가되는 전류를 설정하기 위한 사용자 인터페이스를 나타낸다.
도 22는 본 발명의 실시예들에 따른 조명 시스템의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 조명 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 조명 시스템(5)은 조명 장치(100) 및 사용자 단말기(200)를 포함할 수 있다.
조명 장치(100)는 근거리 무선 통신망을 통하여 제어 가능하며, 본 발명의 실시예에서는 근거로 무선 통신망으로 블루투스(Bluetooth)를 사용하는 경우를 예로 들어 설명한다. 하지만, 조명 장치(100)는 사물 인터넷 또는 Zigbee 등과 같은 다른 종류의 무선 통신망을 통하여 제어할 수 있다.
일반적으로, 블루투스 장비간에 무선 네트워트를 형성하기 위해서는, 통신하려는 장비 간에 페어링(pairing)이라는 절차를 통해 서로를 인증하는 단계가 필요하다.
페어링은 'Discovery-based' 방식을 사용하는데, 'Discovery-base'방식이란 페어링하려는 장치가 상대방 장치를 조회(inquiry)하는 과정을 통해 주변의 모든 장치를 검색하고, 이를 통해 상대편의 고유의 식별정보인 장치주소(address)를 알아낸 후 알아낸 장치주소를 이용하여 다시 서로 간에 핀(PIN; Personal Identification Number) 코드를 교환함으로써 인증하는 방식이다.
이러한 페어링 절차를 구체적으로 설명한다. 먼저, 페어링을 시도하는 장치가 페어링 모드에서 상대방 장치를 조회(inquiry)하는 과정을 시작하여 장치 검색을 시작한다. 검색 시간은 일반적으로 수십 초 정도 소요된다. 검색은 특정한 장치를 찾는 것이 아니라 페어링을 시도하는 장치의 주변에 존재하는 모든 장치를 찾는 절차이기 때문에 충분한 시간 동안 검색요청에 대한 응답을 기다리게 된다.
그러면, 블루투스 모듈을 구비하고 있는 주변의 장치는 그 요청에 응답하여 자신의 장치주소를 전달해 주게 되고, 페어링을 시도하는 장치는 이 절차를 통해 주변에 접속가능한 장치의 장치주소를 획득하게 된다. 이와 같은 과정을 거쳐 주변에 접속 가능한 장치의 장치주소를 얻어오게 되지만, 이러한 장치주소는 16진수 값의 수가 나열된 구성을 가지므로 사용자는 장치주소만으로는 어떤 장치에 대응되는 장치주소인지 이해하기 어렵다.
따라서, 사용자가 이해하기 쉬운 문자와 숫자로 구성된 이름으로 표시를 해주기 위해 주변의 장치로부터 식별명칭(PIN(personal identification number) 코드)을 얻어오게 된다.
즉, 획득한 장치주소를 이용하여 검색된 장치 각각에 대해 장치의 식별명칭을 요청하고, 각각의 주변 장치는 이요청에 응답하여 자신의 식별명칭을 전달한다.
그러면, 페어링을 시도한 장치는 검색된 각 장치의 식별명칭 목록을 디스플레이 화면에 표시하고 사용자가 원하는 장치를 선택할 수 있도록 하며, 사용자는 디스플레이된 목록 중에서 페어링을 하고자 하는 장치를 발견하면 상기 장치를 선택한다. 만일 검색 결과에 사용자가 원하는 장치가 없다면 설정된 시간 이내인지 판단하여 해당 장치를 찾을 때까지 다시 검색을 수행한다. 그러므로, 주변에 블루투스 장치가 많이 존재하는 경우에는 원하는 장치를 찾기가 쉽지 않으며 검색에 많은 시간이 소요될 수 있다.
또한, 페어링을 시도한 장치는 페어링을 위해 사용자로부터 식별명칭을 입력 받는데, 사용자는 검색된 식별명칭을 입력할 수 있다. 그러면, 페어링을 시도하는 장치는 입력받은 식별명칭을 이용하여 사용자가 선택한 장치에게 등록을 요청하게 되고, 이 값이 페어링을 요청받는 장치의 식별명칭과 동일할 경우 등록이 성공하게 되고, 페어링을 요청받는 장치는 이에 대한 응답을 송신하여 두 장치 사이에서 페어링 관계를 맺고 두 장치 간 통신을 하게 된다.
즉, 블루투스는 피어 투 피어(peer to peer)의 개념을 가지고 있어서 새로운 장치와 통신할 경우 이상에서 설명한 것과 같은 페어링 절차를 거쳐야 하는데, 사용자는 페어링을 위해서 장치 검색부터 PIN 코드의 입력까지 완료해야 한다.
이러한 시간을 감축시키기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면 주변에 존재하는 조명 장치들 중 일정 세기 이상의 신호가 수신되는 조명장치(100)만을 한정하여 페어링할 수 있는 대상으로 보여주므로, 종래의 인증 방법에 비해 인증에 소요되는 시간이 단축될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 조명 장치(100)는 드라이버 회로(110), 무선 통신 모듈(즉, 블루투스 모듈, 120), 메모리(130) 및 발광 모듈(또는, LED 모듈)(140)을 포함할 수 있다. 조명 장치(100)는 복수개가 설치될 수도 있다. 드라이버 회로(110), 무선 통신 모듈(120) 및 메모리(130)는 발광 모듈(140)과 하나의 몸체를 이루도록 구성될 수 있으나, 발광 모듈(140)에 결합하는 추가 장치로 구성될 수 있다.
드라이버 회로(110)는 블루투스 모듈(120)을 통하여 수신된 무선 데이터 신호를 처리하여 상기 메모리(130)에 저장하며, 상기 메모리(130)에 저장된 데이터 신호를 기초로 하여 상기 발광 모듈(140)을 제어한다.
발광 모듈(140)은 전기 신호를 인가하면 빛을 방출하는 발광소자라면 어느 것이나 사용될 수 있으며, 바람직하게는 발광 다이오드(LED)가 이용될 수 있다. 이때, 상기 발광 다이오드는 하나 이상이 구비될 수 있다. 드라이버 회로(110)는 발광 모듈(140)이 방출하는 광의 특성, 예를 들어, 색상, 색온도, 밝기 및 채도 중 적어도 하나를 조절할 수 있다.
사용자 단말기(200)는 어플리케이션 프로세서(210), 무선 통신 모듈(즉, 블루투스 모듈)(220), 메모리(230), 입력 장치(240) 및 디스플레이부(250)를 포함할 수 있다.
어플리케이션 프로세서(210)는 무선 통신 모듈(220), 메모리(230), 입력 장치(240) 및 디스플레이부(250)의 동작을 제어하여 사용자 단말기(200)의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 사용자 단말기(200)가 스마트폰인 경우에, 상기 어플리케이션 프로세서(210)는 음성 통화, 데이터 통신, 화상 통화 등을 위한 관련된 제어 및 처리를 수행할 수 있다.
입력 장치(240)는 사용자가 사용자 단말기(200)의 동작 제어를 위하여 입력하는 키 입력 데이터를 발생시킨다. 입력 장치(240)는 키 패드(key pad), 돔 스위치(dome switch), 터치 패드(정압/정전), 조그 휠, 조그 스위치, 핑거 마우스 등으로 구성될 수 있다. 특히, 터치 패드가 후술하는 디스플레이부(250)와 상호 레이어 구조를 이룰 경우, 터치 스크린(touch screen)을 구성할 수도 있다.
메모리(230)는 어플리케이션 프로세서(210)의 처리 및 제어를 위한 어플리케이션이 저장될 수도 있으며, 입력되거나 출력되는 데이터의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다. 메모리(230)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type) 등과 같은 다양한 종류의 저장장치가 사용될 수 있으며, 본 발명의 실시형태에서는 플래시 메모리 타입이 사용될 수 있다.
디스플레이부(250)는 사용자 단말기(200)에서 처리되는 정보를 표시 출력한다. 예를 들어, 사용자 단말기(200)가 스마트폰일 경우, 상기 스마트폰과 관련된 UI(User Interface) 또는 GUI(Graphic User Interface)를 표시한다.
한편, 전술한 바와 같이, 디스플레이부(250)와 입력 장치(240)가 상호 레이어 구조를 이루어 터치 스크린를 구성하는 경우, 디스플레이부(250)는 입력 장치(240)를 겸할 수도 있다. 디스플레이부(250)가 터치스크린으로 구성되는 경우, 터치 스크린 패널, 터치 스크린 패널 제어기 등을 포함할 수 있다. 이 경우, 터치 스크린 패널은 외부에 부착되는 투명한 패널로서, 사용자 단말기(200)의 내부에 연결될 수 있다. 터치 스크린 패널은 접촉 결과를 주시하고 있다가, 터치입력이 있는 경우 대응하는 신호들을 터치 스크린 패널 제어기로 보낸다. 터치 스크린 패널 제어기는 그 신호들을 처리한 다음 대응하는 데이터를 어플리케이션 프로세서(210)로 전송하여, 어플리케이션 프로세서(210)가 터치입력이 있었는지 여부와 터치스크린의 어느 영역이 터치 되었는지 여부를 알 수 있도록 한다.
또한, 디스플레이부(250)는 액정 디스플레이(liquid crystal display), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode), 플렉시블 디스플레이(flexible display)등과 같은 다양한 디스플레이 장치가 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 조명 시스템의 배치를 나타낸다.
도 2에서는 도 1의 조명 장치(100)가 3개(100a, 100b, 100c) 설치되어 있는 경우를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 사용자 단말기(100) 주위에 복수의 조명 장치들(100a, 100b, 100c)이 설치되어 있는 경우, 먼저 조명 장치들(100a, 100b, 100c)을 검색하고, 신호의 세기가 기준값을 만족하는, 조명 장치들(100a, 100b, 100c) 중 적어도 일부를 사용자 단말기(200)에 등록할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 조명 시스템에서 LED 모듈의 구성을 나타낸다.
도 3에서는 회로 기판(141a)이 장변(D1) 및 단변(D2)으로 정의되는 직사각형 형태를 가지는 경우를 가정한다.
도 3을 참조하면, 발광 모듈(140a)은 복수의 발광 소자들(143), 안테나 패턴(145a), 무선 통신 모듈(120) 및 신호 변환기(160)를 포함할 수 있다.
복수의 발광 소자들(143)는 회로 기판(141a)의 제1 면에 형성될 수 있다. 안테나 패턴(145a)은 회로 기판(141a)의 제1 면 또는 제1 면에 대향하는, 회로 기판(145a)의 제2 면에 회로 기판(141a)의 패턴으로 형성될 수 있다. 무선 통신 모듈(120)은 안테나 패턴(145a)에 직접 연결되어, 안테나 패턴(145a)을 통하여, 사용자 단말기(200)로부터 전송되는, 전류 설정 정보를 포함하는 제어 데이터(CDTA)를 수신할 수 있다. 안테나 패턴(145a)은 회로 기판(141a)의 제1 면과 수직한 방향을 기준에서 바라보았을 때, 발광 소자들(143)과 중첩되지 않으면서 전체 길이가 증가되도록 미앤더링(meandering) 형태로 제1 면 또는 제2 면에 형성될 수 있다.
신호 변환기(160)는 무선 통신 모듈(120)에 연결되고, 무선 통신 모듈(120)로부터 제어 데이터(CDTA))를 수신하고, 상기 제어 데이터(CDTA)를 제어 신호(CTL)로 변환하고 변환된 제어 신호(CTL)를 드라이버 회로(110)에 제공할 수 있다.
실시예에 있어서, 무선 통신 모듈(120)은 UART(unviversal asynchronous reciever transmitter: 범용 비동기화 송수신기) 인터페이스에 의하여 제어 데이터(CDTA)를 신호 변환기(160)에 제공할 수 있고, 신호 변환기(160)는 DALI(digital addressable lighting interface) 프로토콜에 상응하도록 제어 데이터(CDTA)를 제어 신호(CTL)로 변환하고, 제어 신호(CTL)를 드라이버 회로(110)에 제공할 수 있다.
DALI는 간단한 배선에 의한 디밍, 유닛들의 제어, 대수적 디밍 거동 및 다른 유사한 특징들을 갖는 자동 디밍을 위한 디지털 인터페이스를 제공한다. 최소/최대 페이드(fade) 레벨, 페이드 시간, 및 페이드 속도와 같은 동작 파라미터들이 안정기 메모리에 저장될 수 있다. 또한, DALI는 디밍율(dimming factor) 및 다양한 상태 메시지들을 받기 위한 쿼리(query)들을 제공한다.
안테나 패턴(145a)의 총 길이는 회로 기판(141a)의 장변(D1)의 길이의 절반 이상일 수 있다. 따라서 안테나 패턴(145a)의 길이가 안테나가 무선 통신 모듈(120) 내에 설치되는 경우의 길이보다 훨씬 크므로, 사용자 단말기(200)로부터의 제어 데이터(CDTA)를 효율적으로 수신할 수 있고, 사용자 단말기(200)와의 무선 통신을 수행할 수 있는 무선 통신 가능 거리가 증가할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 조명 시스템에서 조명 모듈의 구성을 나타낸다.
도 4에서는 회로 기판(141b)이 둘레를 가지는 환형 형태를 가지는 경우를 가정한다.
도 4을 참조하면, 조명 모듈(140b)은 복수의 발광 소자들(143), 안테나 패턴(145b), 무선 통신 모듈(120) 및 신호 변환기(160)를 포함할 수 있다.
복수의 발광 소자들(143)는 회로 기판(141b)의 제1 면에 형성될 수 있다. 안테나 패턴(145b)은, 회로 기판(141b)의 제1 면 또는 회로 기판(141b)의, 제1 면에 대향하는 제2 면에 회로 기판(141a)의 패턴으로 형성될 수 있다. 안테나 패턴(145b)은 회로 기판(141b)의 제1 면에 수직한 방향에서 보았을 때, 발광 소자들(143)과 중첩되지 않으면서 길이가 증가되도록 미앤더링(meandering) 형태로 제1 면 또는 제2 면에 형성될 수 있다. 무선 통신 모듈(120)과 신호 변환기(160)에 대한 설명은 도 3에서와 동일하므로 생략한다.
안테나 패턴(145b)의 총 길이는 회로 기판(141b)의 둘레의 길이 이상일 수 있다. 따라서 안테나 패턴(145b)의 길이가 안테나가 무선 통신 모듈(120) 내에 설치되는 경우보다 훨씬 크므로, 사용자 단말기(200)로부터의 제어 데이터(CDTA)를 효율적으로 수신할 수 있고, 사용자 단말기(200)와의 무선 통신을 수행할 수 있는 무선 통신 가능 거리가 증가할 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 조명 장치에서 드라이버 회로를 설명하기 위한 회로도들이다.
도 5를 참조하면, 조명 장치(100)는 드라이버 회로(110), 발광 모듈(140), 메모리(130) 및 전원(170)를 포함할 수 있다. 전원(130)은 교류 전원을 공급하는 상용 전원일 수 있으며, 일 실시예로 220V-60Hz의 교류 전원을 출력할 수 있다. 발광 모듈(140)은 하나 이상의 LED 어레이를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 발광 모듈(140)은 서로 직렬 또는 병렬로 연결되는 복수의 LED 어레이를 포함할 수 있으며, 복수의 LED 어레이 각각은 하나 이상의 LED를 포함할 수 있다. 도 5에서 발광 모듈(140)은 복수의 LED 어레이들(181~184)를 포함할 수 있다. 도 5에서는 발광 어레이들(181~184)이 서로 직렬로 연결되는 것을 가정하였으나, 이와 달리 LED 어레이들(181~184) 중 적어도 일부는 서로 병렬로 연결될 수도 있다.
드라이버 회로(110)는 정류 회로(111), 스위칭 회로(112), 전류 제어 회로(113), 전압 검출 회로(114) 및 컨트롤러(115)를 포함할 수 있다. 스위칭 회로(112)는 내부 스위치들(SW1~SW4)을 포함할 수 있다.
정류 회로(111)는 전원(170)이 출력하는 교류 전원을 전파 정류하여 구동 전원을 조명 모듈(140)에 공급할 수 있으며, 다이오드 브릿지를 포함할 수 있다. 컨트롤러(115)는 정류 회로(111)가 출력하는 구동 전원 및 제어 신호(CTL)에 기초하여 LED 모듈(140)에 포함되는 LED 어레이가 동작할 수 있도록 스위칭 회로(112)의 내부 스위치들(SW1~SW4)을 제어할 수 있다. 컨트롤러(115)는 전압 검출 회로(114)가 검출한 구동 전원 및 제어 신호(CTL)에 기초하여 스위칭 제어 신호들(SCS)을 내부 스위치들(SW1~SW4)에 제공하여 내부 스위치들(SW1~SW4)의 온/오프를 제어할 수 있다.
전류 제어 회로(113)는 스위칭 회로(112)와 별개로 구비되는 회로로서, 적어도 하나의 스위치 소자와 저항 등의 회로 소자를 포함할 수 있다. 전류 제어 회로(113)가 동작하는 동안, 발광 모듈(140)에 포함되는 LED 어레이에 흐르는 전류는 스위칭 회로(112) 및 전류 제어 회로(113)로 분산될 수 있으며, 스위칭 회로(112)가 받는 스트레스를 줄일 수 있다. 따라서, LED 어레이에 상대적으로 큰 전류를 인가할 수 있으므로, 높은 출력을 갖는 LED를 발광 모듈(140)에 포함시켜 조명 장치(100)위 휘도를 증가시킬 수 있다.
정류 회로(111)가 출력하는 구동 전원의 전압은 한 주기 내에서 증가 및 감소를 반복하는 파형을 가질 수 있으며, 컨트롤러(115)는 전압 검출 회로(114)가 검출하는 구동 전원의 전압 크기 및 제어 신호(CTL)에 기초하여 내부 스위치(SW1~SW4)의 동작을 제어함으로써 LED 어레이들(181~184)의 발광 여부를 결정할 수 있다. 이하, 도 7을 함께 참조하여 설명하기로 한다.
도 7은 도 5 및 도 6에 도시한 드라이버 회로를 설명하기 위한 파형도이다.
도 7을 참조하면, LED 어레이(181~184)에 공급되는 구동 전원(VREC)은 소정의 주기마다 반복되는 파형을 가질 수 있다. 일 실시예로, 구동 전원(VREC)은 220V-60Hz의 상용 교류 전원을 전파 정류하여 생성될 수 있으므로, 220V의 피크 전압 및 120Hz의 주파수를가질 수 있다. 구동 전원(VREC)은 하나의 주기(T1)에서 t1~t9의 9개의 구간을 포함할 수 있다. 제1 구간(t1) 및 제9 구간(t9)에서는 구동 전원(VREC)의 전압 크기가 상대적으로 작기 때문에, LED 어레이(181~184)를 발광시키기에 충분한 전압이 공급되지 않을 수 있다. 따라서, 제1 구간(t1) 및 제9 구간(t9)에서는 LED 어레이(181~184)에 구동 전류(ILED)가 공급되지 않을 수 있다.
제2 구간(t2) 및 제8 구간(t8)에서는 구동 전원(VREC)에 의해 전류(I1)가 LED 어레이(181)에 공급된다. 제2 구간(t2) 및 제8 구간(t8)에서 구동 전원(VREC)의 전압은, 제1 LED 어레이(181)를 구동하기에 충분하지만, 제1 및 제2 LED 어레이(181, 182)를 구동하기에는 부족한 전압일 수 있다. 따라서, 컨트롤러(115)는 제1 내지 제4 내부 스위치(SW1~SW4) 가운데 제1 내부 스위치(SW1) 만을 턴-온시켜 전류(I1)이 제1 LED 어레이(181) 및 제1 내부 스위치(SW1)를 통해 흐르도록 제어할 수 있다.
제3 구간(t3) 및 제7 구간(t7)에서 구동 전원(VREC)의 전압은, 제1 및 제2 LED 어레이(181, 182)를 구동하기에 충분하지만, 제1 내지 제3 LED 어레이(181~183)를 구동하기에는 부족한 전압일 수 있다. 따라서, 컨트롤러(115)는 제3 구간(t3) 및 제7 구간(t7)에서 제2 내부 스위치(SW2) 만을 턴-온시키고 나머지 내부 스위치(SW1, SW3, SW4)는 턴-오프시킬 수 있다. 유사하게, 제4 구간(t4) 및 제6 구간(t6)에서 구동 전원(VREC)의 전압은, 제1 내지 제3 LED 어레이(181~183)를 구동하기에는 충분하지만, 제1 내지 제4 LED 어레이(181~184)를 모두 구동하기에는 부족한 전압일 수 있다. 컨트롤(115)는 제4 구간(t4) 및 제6 구간(t6)에서 제3 내부 스위치(SW3)만을 턴-온시켜 전류 I3가 제1 내지 제3 LED 어레이(181~183)및 제3 내부 스위치(SW3)를 통과하도록 제어할 수 있다.
제5 구간(t5)에서 구동 전원(VREC)의 전압은, 제1 내지 제4 LED 어레이(181~184))를 모두 구동하기에 충분한 크기를 가질 수 있다. 따라서, 제5 구간(t5) 동안, 컨트롤러(115)는 제1 내지 제3 내부 스위치(SW1-SW3)를 턴-오프하고 제4 내부 스위치(SW4)를 턴-온시켜 전류(I4)에 의해 제1 내지 제4 LED 어레이(181~184)가 모두 동작하도록 제어할 수 있다.
도 7의 파형도에 도시한 바와 같이, 스위칭 회로(112)에 흐르는 전류는 구동 전원(VREC)의 한 주기 내에 포함되는 복수의 구간(t1~t9) 각각에서 서로 다를 수 있다. 즉, 제5 구간(t5)에서는 스위칭 회로(112)의 제4 내부 스위치(SW4)를 통해 가장 큰 전류(I4)가 흐를 수 있다. 따라서, 전류(I4)의 크기는, 스위칭 회로(112)에 흐를 수 있는 한계 전류에 의해 결정될 수 있으며, 결과적으로 스위칭 회로(112)에 흐를 수 있는 한계 전류에 의해 LED 모듈(140)의 최대 출력이 결정될 수 있다.
전류 제어 회로(113)는 제4 내부 스위치(SW4)가 턴-온되는 제5 구간 (t5)에서 LED 어레이(181~184)에 흐르는 전류의 일부를 끌어옴으로써 제4 내부 스위치(SW4)에 흐르는 전류(I4)를 분산시킬 수 있다. 즉, 스위칭 회로(112)가 가장 큰 전류 스트레스를 받는 제5 구간(t5)에서 스위칭 회로(112)로 유입되는 전류(I4)의 일부가 전류 제어 회로(113)에 분산되므로, 드라이버 회로(110)의 한계 전류를 높일 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제어 회로(113)는 스위치 소자(Q1, Q2), 저항 소자(R1~R3) 및 제너 다이오드(Z1)을 포함할 수 있다. 제너 다이오드(Z1)는 클램핑 다이오드로 이용될 수 있다.
제3 내부 스위치(SW3)가 턴-오프되고 제4 내부 스위치(SW4)가 턴-온되면, 제1 내지 제4 LED 어레이(181~184)) 및 제4 내부 스위치(SW4)를 포함하는 경로를 통해 전류(IL)가 흐를 수 있다. 여기서, 전류(IL)는 도 7의 파형도에 도시된 전류(I4)와 같은 크기를 가질 수 있다. 전류(IL)가 흐르면 저항(R3) 및 제너 다이오드(Z1)에 의해 제1 스위치 소자(Q1)의 게이트 전압이 상승하기 시작하며, 제1 스위치 소자(Q1)가 턴-온될 수 있다. 제1 스위치 소자(Q1)가 턴-온되면, 전류(IL)는 스위칭 회로(112)의 제4 내부 스위치(SW4)에 흐르는 전류(IS) 및 제1 스위치 소자(Q1)에 흐르는 전류(IQ)로 분산될 수 있다. 주기(T2)에서의 파형도는 주기(T1)에서의 파형도와 실질적으로 동일하다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 조명 시스템에 포함될 수 있는 조명 장치를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 8을 참조하면, 조명 장치(14000)는 광원부(또는 LED 모듈, 14003), 방열부(14004, 14005(14005a 및 14005b를 포함)), 전원부(14006(14006a 및 14006b를 포함)), 광학부(14009) 및 베이스부(14010)를 포함한다. 광원부(14003)는 발광소자(14001) 및 발광소자(14001)가 탑재된 회로기판(14002)을 포함할 수 있다.
상기 회로기판(14002)은 일반적인 FR4 타입의 인쇄회로기판(PCB)일 수 있다.
이하에서는 본 실시 형태에 채용될 수 있는 다양한 기판 구조에 대해 설명한다.
도 11에서 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 채용될 수 있는 기판(1100)은 일면에 소정의 회로 패턴(1111, 1112)이 형성된 절연 기판(1110), 회로 패턴(1111, 1112)과 접촉되게 절연 기판(1110)에 형성되며 발광소자(14001)에서 발생하는 열을 방출하기 위한 상부열확산판(1140), 절연 기판(1110)의 타면에 형성되며 상기 상부열확산판(1140)에 의해 전달되는 열을 외부로 전달하기 위한 하부열확산판(1160)을 포함하며, 상부열확산판(1140)과 하부열확산판(1160)은 상호간의 열전도가 이루어질 수 있도록 상기 절연 기판(1110)을 관통하며 내벽이 도금처리된 적어도 하나의 관통공(1150)에 의해 연결될 수 있다. 절연 기판(1110)은 세라믹 또는 에폭시 수지 계열인 FR4 코어 위에 동박을 입히고, 식각공정을 통해 회로 패턴(1111, 1112)이 형성될 수 있다. 기판(1100)의 하면에는 절연물질로 얇게 코팅처리되어 절연박막(1130)이 형성될 수 있다. 또한, 절연 기판(1110)의 타면에는 안테나 패턴(1113)이 형성될 수 있다. 또한, 도시하지는 않았지만, 절연 기판(1110)의 일면에 안테나 패턴이 미앤더링 형태로 형성될 수 있다.
도 12에서는 상기 기판의 다른 실시 형태를 도시하고 있다. 도 12에서 도시하는 바와 같이, 기판(1200)은 제1 금속층(1210) 상에 형성된 절연층(1220) 및 절연층(1220) 상에 형성된 제2 금속층(1230)을 포함할 수 있다. 기판(1200)의 적어도 일측 단부에는 절연층(1220)을 노출시키는 단차 영역(A)이 형성될 수 있다. 제1 금속층(1210)은 발열 특성이 좋은 재료로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다. 절연층(1220)은 기본적으로 절연 특성을 지닌 재료로 형성될 수 있으며, 무기질 또는 유기질 물질을 사용하여 형성할 수 있다. 제2 금속층(1230)은 통상 구리(Cu) 박막으로 형성할 수 있다.
도 12에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 금속 기판은 절연층(1220)의 일측 단부의 노출된 영역의 거리, 즉 절연 거리는 절연층(1220)의 두께보다 크도록 형성될 수 있다. 여기서, 절연 거리라 함은 제1 금속층(1210) 및 제2 금속층(1230) 사이의 절연층(1220)이 노출된 영역의 거리를 의미한다. 그리고, 금속 기판의 상방에서 관찰한 경우 절연층(1220)의 노출된 영역의 폭을 노출폭(W1)이라 한다. 도 12의 A 영역은 금속 기판 제조과정에서 연삭 공정 등에 의해 제거된 영역으로, 제2 금속층(1230)의 표면으로부터 하방으로 h만큼의 깊이만큼 제거되어 절연층(1220)이 W1의 노출폭만큼 노출되어 단차 구조를 나타내고 있다. 만일 금속 기판의 단부가 제거되지 않은 상태인 경우 절연 거리는 절연층(1220)의 두께(h1+h2)이며, 단부의 일부분이 제거됨으로써 대략 W1 만큼의 절연 거리를 더 확보할 수 있다. 이에 따라 금속 기판의 내전압 실험을 실시하는 경우, 단부에서의 두 금속층(1210, 1230)의 접촉 가능성을 최소화할 수 있는 구조를 지닌 금속 기판을 제공할 수 있다.
도 13에서는 도 12의 변형예에 따른 금속 기판의 구조를 개략적으로 나타내고 있다.
도 13을 참조하면, 금속 기판(1200')은 제1 금속층(1210') 상에 형성된 절연층(1220') 및 절연층(1220') 상에 형성된 제2 금속층(1230')을 포함한다. 그리고, 상기 절연층(1220')과 제2 금속층(1230')은 소정 경사 각도(θ1)로 제거된 영역을 포함하고 있으며, 제1 금속층(1210')에도 소정 경사 각도(θ1)로 제거된 영역이 포함될 수 있다. 여기서, 경사 각도(θ1)는 절연층(1220') 및 제2 금속층(1230')의 계면과 절연층(1220')의 단부가 이루는 각도를 나타내며, 절연층(1220')의 두께를 고려하여 원하는 절연 거리(I)를 확보할 수 있도록 선택될 수 있다. 경사 각도(θ1)는 0 < θ1 < 90 (degree) 범위에서 선택될 수 있다. 경사 각도(θ1)가 커질수록 절연 거리(I) 및 절연층(1220')의 노출 영역의 폭(W2)은 커지게 되므로, 보다 큰 절연 거리를 확보하기 위해서 경사 각도(θ1)는 작도록 선택될 수 있으며, 예를 들어 0 < θ1 ≤ 45 (degree) 범위에서 선택될 수 있다.
도 14에서는 상기 기판의 또 다른 실시 형태를 개략적으로 나타내고 있다. 도 14를 참조하면, 기판(1600)은 메탈 지지기판(1610)상에 절연층(1621) 및 절연층(1621) 상에 적층된 동박(1622)으로 이루어진 레진코팅동박막(Resin Coated Copper, RCC)(1620)을 적층하여 형성되며, 레진코팅동박막(1620)의 일부를 제거하여 발광소자(14001)가 장착될 수 있는 적어도 하나의 홈이 형성될 수 있다. 이러한 금속 기판은 발광소자(14001)의 하부영역에서 레진코팅동박막(1620)을 제거하여 발광소자(14001)가 직접 메탈 지지기판(1610)에 접촉되는 구조를 가지기 때문에 발광소자(14001)로부터 발생된 열이 메탈 지지기판(1610)에 바로 전달되게 되어 방열 성능이 향상된다. 발광소자(14001)는 솔더링(1630, 1640)을 통해 전기적으로 연결 또는 고정될 수 있다. 동박(1622)의 상측에는 액상 PSR로 이루어진 보호층(1623)이 형성될 수 있다.
도 8에 도시된 회로기판(14002)은 평평하고 납작한 원형의 플레이트 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 회로기판(14002)은 정사각형의 형상으로도 형성될 수 있으며, 기타 다각형의 형상으로 형성될 수도 있다.
복수의 발광소자(14001)는 회로기판(14002) 상의 제1 면에 장착되어 전기적으로 연결될 수 있다. 각 발광소자(14001)는 외부에서 인가되는 전원에 의해 소정 파장의 빛을 발생시키는 반도체 소자의 일종이며, 발광다이오드(LED)를 포함할 수 있다. 발광소자(14001)는 함유되는 물질에 따라서 청색광, 녹색광 또는 적색광을 발광할 수 있으며, 백색광을 발광할 수도 있다. 또한 도시하지는 않았지만, 회로기판(14002)의 제1 면 또는, 상기 제1 면과 대향하는 제2 면에 안테나 패턴이 형성될 수 있다.
방열부(14004, 14005)는 내부 방열부(14004) 및 외부 방열부(14005)를 포함할 수 있으며, 내부 방열부(14004)는 광원부(14003) 또는 전원부(14006)과 직접 접속되도록 배치되어, 외부 방열부(14005)로 열이 전달도록 할 수 있다. 전원부(14006)는 베이스부(14010)를 통하여 공급된 AC전원(100V~240V)을 광원부(14003)의 점등에 적합한 AC 또는 DC전원으로 변환하여 공급할 수 있다. 전원부(14006)는 광원부(14003)의 회로기판(14002)에 일체형으로 구성할 수 있으나, 별도의 회로기판을 사용하여 분리형으로 구성할 수도 있다.
광학부(14009)는 발광소자(14001)에서 방출되는 빛의 광경로를 조절할 수 있는 렌즈 형상의 구조물로서, 발광소자(14001)에서 나오는 빛을 1차적으로 조절하는 내부 광학부(14007)와 내부 광학부(14007)의 주위에 설치되는 외부 광학부(14008)로 형성될 수 있다.
상기 베이스부(14010)는 기존의 백열 전구의 소켓에 결합할 수 있도록, 기존의 백열 전구의 베이스와 호환되는 나사산을 가진 형상으로 형성될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시형태에 의한 조명부(15000)는 앞서 설명한 실시형태와 유사한 구성을 가지나, 광학부(15008)의 구성에 특징이 있으므로, 이를 중심으로 셜명한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 조명 장치(15000)의 분해 사시도이다.
광학부(15008)는 제1 반사부(15005) 및 제2 반사부(15006)를 포함할 수 있다. 제1 반사부(15005)는 광원부(15003)와 대면하게 배치되어 광원부(15003)의 발광소자(15001)에서 방출된 빛을 반사한다. 제1 반사부(15005)는 원반형상으로 형성할 수 있으며, 광원부(15003)에서 방출된 빛을 반사시키는 반사면을 하면에 가질 수 있다. 제1 반사부(15005)의 반사면은 평면 또는 곡면으로 형성될 수 있으며, 광원부(15003)의 면적보다 넓게 형성될 수 있다.
제2 반사부(15006)는 상기 제1 반사부(15005)에서 반사된 빛을 재반사하는 영역으로, 제1 반사부(15005)에 대응되는 형상으로 형성되되, 광원부(15003)의 주변부에 배치될 수 있다. 제2 반사부(15006)은 광원부(15003)로부터 멀어짐에 따라 하향 형성된 곡면을 갖도록 형성될 수 있다.
이때, 제1 반사부(15005)는 광원부(15003)의 상부에 배치되고, 상기 제2 반사부(15006)는 광원부(15003)의 하부에 배치될 수 있다.
또한, 제1 반사부(15005), 광원부(15003) 및 제2 반사부(15006) 중 적어도 하나는 조명 장치(15000)의 중심축(M)에 대해 대칭일 수 있다. 또한, 광원부(15003)는 조명 장치(15000)의 중심축(M)에서 일정간격 이격되어 회로 기판(15002)의 제1 면에 배치된 복수 개의 발광소자(15001)를 포함할 수 있다. 또한 도시하지는 않았지만, 회로 기판(15002)의 제1 면 또는 상기 제1 면과 대향하는 제2 면에 안테나 패턴이 형성될 수 있다.
또한, 광원부(15003)는 광원부(15003)가 배치된 내부 공간을 봉하는 커버(15007)를 더 포함할 수 있다. 커버(15007)는 제1 반사부(15005)와 제2 반사부(15006)의 사이를 연결하도록 상부와 하부가 관통된 튜브형상으로 형성될 수 있다. 이때, 제2 반사부(15006)의 일단은 상기 광원부(15003)와 접하고, 상기 제2 반사부(15006)의 타단은 커버(15007)와 접하도록 형성될 수 있다. 또한, 커버(15007)의 일단은 제1 반사부(15005)와 접하고, 커버(15007)의 타단은 제2 반사부(15006)와 접하도록 형성될 수 있다.
또한, 커버(15007)의 내부 영역에 반사성 도료를 도포하여 반사부를 형성할 수도 있다. 또한, 방열부(15004a) 상에 광학부(15008)를 지지하는 지지부(15009)를 더 포함할 수 있다. 이때, 지지부(15009)의 형상을 제2 반사부(15006)과 동일하게 형성하고, 제2 반사부(15006)를 대체하게 하는 것도 가능하다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 의한 조명 장치(16000)는 앞서 설명한 벌브형 램프를, 형광등형 램프로 대체한 경우이다.
조명 장치(16000)는 기존의 형광등 소켓에 장착하여 사용 수 있는 형광등형 LED 램프(LED-tube) 로서, 앞서 설명한 벌브형 램프와 유사하게, 광원부(16003), 방열부(16004), 전원부(미도시), 광학부(16009) 및 베이스부(16008)를 포함한다.
광원부(16003)는 회로기판(16002) 및 회로기판(16002)의 제1 면에 장착되는 복수의 발광소자(16001)를 포함한다. 또한, 도시하지는 않았지만, 광원부(16003)는 회로기판(16002)의 제1 면 또는 상기 제1 면에 대향하는 제2 면에 형성되는 안테나 패턴을 포함할 수 있다. 방열부(16004)의 길이 방향의 양 끝단부는 개방되어 있어 방열부(16004)는 양 끝단부가 개방된 파이프 형태의 구조를 가질 수 있다.
베이스부(16008)는 방열부(16004)의 길이 방향의 양 끝단부 중 개방된 적어도 일측에 구비되어 외부로부터 상기 광원부(16003)에 전원을 공급할 수 있다. 베이스부(16008)는 방열부(16004)의 개방된 양 끝단부에 각각 체결되어 개방된 양 끝단부를 커버할 수 있다. 베이스부(16008)는 외부로 돌출된 전극 핀(16007)과 전극 핀(16007)이 결합되는 몸체(16006)를 포함할 수 있다. 이때, 베이스부(16008)는 어댑터(16005)를 통하여 방열부(16004)의 양 끝단부에 체결될 수도 있다. 방열부(16004)는 조명 장치(16000)를 형광등 소켓에 장착하는 경우, 베이스부(16008)는 상기 전극 핀(16007)을 통해 전기적으로 연결되어 상기 광원부(16003)로 전원을 공급할 수 있다.
광학부(16009)는 방열부(16004)에 체결되어 광원부(16003)를 커버한다. 광학부(16009)는 광이 투과될 수 있는 재질로 이루어질 수 있다. 상기 광학부(16009)는 광이 외부로 전체적으로 균일하게 조사될 수 있도록 반원 형태의 곡면을 가질 수 있다.
본 실시 형태에서는 상기 광학부(16009)가 반원 형태의 곡면을 가지는 것으로 예시하고 있으나, 이에 한정하는것은 아니다. 이러한 광학부(16009)의 형태는 광이 조사되는 조명 설계에 따라서 다양하게 변경될 수 있다.
도 15 내지 도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 조명 장치의 광원에 적용될 수 있는 발광소자를 나타낸 도이다.
우선 도 15를 참조하면, 발광소자(10)는 기판(11), 제1 도전형 반도체층(12), 활성층(13) 및 제2 도전형 반도체층(14)을 포함할 수 있다. 또한, 제1 도전형 반도체층(12) 상에는 제1 전극(15)이형성될 수 있으며, 제2 도전형 반도체층(14) 상에는 제2 전극(16)이 형성될 수 있다. 제2 전극(16)과 제2 도전형 반도체층(14) 사이에는 선택적으로 오믹 컨택층이 더 마련될 수도 있다.
우선, 기판(11)은 다양한 실시예에 따라 절연성, 도전성 또는 반도체 기판 중 적어도 하나가 선택될 수 있다.
기판(11)은, 예를 들어, 사파이어, SiC, Si, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, GaN일 수 있다. GaN 물질의 에피성장을 위해서 동종 기판인 GaN 기판을 기판(11)으로 선택할 수 있으며, 이종 기판으로는 사파이어, 실리콘 카바이드(SiC) 기판 등이 주로 사용될 수 있다. 이종 기판을 사용할 때는 기판 물질과 박막 물질 사이의 격자상수의 차이로 인해 전위(dislocation) 등 결함이 증가할 수 있으며, 기판 물질과 박막 물질 사이의 열팽창계수의 차이로 인해 온도 변화시 휨이 발생하고, 휨은 박막의 균열(crack)의 원인이 될 수 있다. 상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 기판(11)과 GaN계인 제1 도전형 반도체층(12) 사이에 버퍼층(11a)을 배치할 수 있다.
이종 기판상에 GaN을 포함하는 제1 도전형 반도체층(12)을 성장시킬 때, 기판 물질과 박막 물질 사이의 격자 상수의 불일치로 인해 전위(dislocation) 밀도가 증가하고, 열팽창 계수 차이로 인해 균열(crack) 및 휨이 발생할 수 있다. 상기와 같은 전위 및 균열을 방지하기 위한 목적으로 기판(11)과 제1 도전형 반도체층(12) 사이에 버퍼층(11a)을 배치할 수 있다. 버퍼층(11a)은 활성층 성장시 기판의 휘는 정도를 조절해 웨이퍼의 파장 산포를 줄일 수도 있다.
버퍼층(11a)은 AlxInyGa1-x-yN(0≤x≤1, 0≤y≤1), 특히 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, 또는 InGaNAlN를 사용할 수 있다. Si 기판은 GaN와 열팽창 계수 차이가 크기 때문에, 실리콘 기판에 GaN계 박막 성장시, 고온에서 GaN 박막을 성장시킨 후, 상온으로 냉각시 기판과 박막 간의 열팽창 계수의 차이에 의해 GaN 박막에 인장응력이 가해져 균열 버퍼층(11a)을 형성하기 위해 먼저 기판(11) 상에 AlN 층을 형성할 수 있다. Si와 Ga 반응을 막기 위해 Ga을 포함하지 않은 물질을 사용할 수 있으며, AlN 뿐만 아니라 SiC 등의 물질도 사용할 수 있다. AlN층은 Al 소스와 N 소스를 이용하여 400℃ 내지 1300℃ 사이의 온도에서 성장할 수 있으며, 필요에 따라, 복수의 AlN 층 사이에 GaN 중간에 응력을 제어하기 위한 AlGaN 중간층을 삽입할 수 있다.
제1 및 제2 도전형 반도체층(12, 14)은 각각 n형 및 p형 불순물이 도핑된 반도체로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고 반대로 각각 p형 및 n형 반도체층이 될 수도 있을 것이다. 예를 들어, 제1 및 제2도전형 반도체층(12, 14)은 3족 질화물 반도체, 예컨대, AlxInyGa1-x-yN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 물론, 이에 한정되지 않으며, AlGaInP계열 반도체나 AlGaAs계열 반도체와 같은 물질도 이용될 수 있을 것이다.
한편, 제1 및 제2 도전형 반도체층(12, 14)은 단층 구조로 이루어질 수 있지만, 이와 달리, 필요에 따라 서로 다른 조성이나 두께 등을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 도전형 반도체층(12, 14)은 각각 전자 및 정공의 주입 효율을 개선할 수 있는 캐리어 주입층을 구비할 수 있으며, 또한, 다양한 형태의 초격자 구조를 구비할 수도 있다. 제1 도전형 반도체층(12)은 활성층(13)과 인접한 부분에 전류 확산층을 더 포함할 수도 있다. 상기 전류 확산층은 서로 다른 조성을 갖거나, 서로 다른 불순물 함량을 갖는 복수의 InxAlyGa(1-x-y)N층이 반복해서 적층되는 구조 또는 절연 물질 층이 부분적으로 형성될 수 있다.
제2 도전형 반도체층(14)은 활성층(13)과 인접한 부분에 전자 차단층을 더 포함할 수 있다. 상기 전자 차단층은 복수의 서로 다른 조성의 InxAlyGa(1-x-y)N를 적층한 구조 또는 AlyGa(1-y)N로 구성된 1층 이상의 층을 가질 수 있으며, 활성층(13)보다 밴드갭이 커서 제2 도전형 반도체층(14)으로 전자가 넘어가는 것을 방지한다. 일 실시예에서, 제1, 제2 도전형 반도체층(12, 14)과 활성층(13)은 MOCVD 장치를 사용하여 제조될 수 있다.
다음으로 도 16을 참조하면, 발광소자(20)는 지지 기판(21), 제1 및 제2 도전형 반도체층(22, 24), 활성층(23), 제1 및 제2 전극(25, 26) 등을 포함할 수 있다. 도 16에 도시한 실시예에 따른 발광소자(20)는 플립칩 본딩에 의해 발광소자 패키지의 회로 기판에 부착될 수 있다. 활성층(23)에서 생성되는 빛이 상부로 방출되어야 하므로, 지지 기판(21)은 투광성을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
또한, 활성층(23)에서 생성되어 하부로 진행하는 빛을 반사시킬 수 있도록, 제2 전극(26)은 전기 전도성 및 반사율이 우수한 물질로 형성될 수 있다.
다음으로 도 17을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자(30)가 도시되어 있다. 도 17에 도시한 실시예에 따른 발광소자(30)는, 제1 도전형 반도체층(32), 활성층(33) 및 제2 도전형 반도체층(34), 제1 도전형 반도체층(32)에 부착되는 제1 전극(35) 및 제2 도전형 반도체층(34)에 부착되는 제2 전극(36) 등을 포함할 수 있다.
제2 전극(36)의 하면에는 도전성 기판(31)이 배치될 수 있으며, 도전성 기판(31)은 발광소자 패키지를 구성하기 위한 회로 기판 등에 직접 실장될 수 있다. 발광소자 패키지 내에서 도전성 기판(31)은 회로 기판에 직접 실장되고, 제1 전극(35)은 와이어 등을 통해 회로 기판의 회로 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다. 앞서 설명한 다른 반도체 발광소자(10, 20)들과 마찬가지로, 제1 도전형 반도체층(32)과 제2 도전형 반도체층(34)은 각각 n형 질화물 반도체 및 p형 질화물 반도체를 포함할 수 있다. 한편, 제1, 제2 도전형 반도체층(32, 34) 사이에 배치되는 활성층(33)은, 서로 다른 조성의 질화물 반도체층이 교대로 적층되는 다중 양자 우물(MQW) 구조를 가질 수 있으며, 선택적으로 단일 양자 우물(SQW) 구조를 가질 수도 있다.
제1 전극(35)은 제1 도전형 반도체층(32)의 상면에 배치되며, 제2 전극(36)은 제2 도전형 반도체층(34)의 하면에 배치될 수 있다. 도 17에 도시한 발광소자(30)의 활성층(33)에서 전자-정공 재결합에 의해 생성되는 빛은 제1 전극(35)이 배치되는 제1 도전형 반도체층(32)의 상면으로 방출될 수 있다. 따라서, 활성층(33)에서 생성되는 빛을 제1 도전형 반도체층(32)의 상면 방향으로 반사시킬 수 있도록, 제2 전극(36)은 높은 반사율을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
다음으로 도 18을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광소자(40)는 순차적으로 적층된 제1 도전형 반도체층(44), 활성층(45), 제2 도전형 반도체층(46), 제2 전극층(47), 절연층(42), 제1 전극층(48) 및 기판(41)을 포함한다. 이때. 제1 전극층(48)은 제1 도전형 반도체층(44)에 전기적으로 접속하기 위하여 제2 도전형 반도체층(46) 및 활성층(45)과는 전기적으로 절연되어 제1 전극층(48)의 일면으로부터 제1 도전형 반도체층(44)의 적어도 일부 영역까지 연장된 하나 이상의 콘택 홀(H)을 포함한다. 상기 제1 전극층(48)은 본 실시예에서 필수적인 구성요소는 아니다.
상기 콘택홀(H)은 제1 전극층(48)의 계면에서부터 제2 전극층(47), 제2 도전형 반도체층(46) 및 활성층(45)을 통과하여 제1 도전형 반도체층(44) 내부까지 연장된다. 적어도 활성층(45) 및 제1 도전형 반도체층(44)의 계면까지는 연장되고, 바람직하게는 제1 도전형 반도체층(44)의 일부까지 연장된다. 다만, 콘택홀(H)은 제1 도전형 반도체층(44)의 전기적 연결 및 전류분산을 위한 것이므로 제1 도전형 반도체층(44)과 접촉하면 목적을 달성하므로 제1 도전형 반도체층(44)의 외부표면까지 연장될 필요는 없다.
제2 도전형 반도체층(46) 상에 형성된 제2 전극층(47)은, 광 반사 기능과 제2 도전형 반도체층(46)과 오믹 컨택 기능을 고려하여 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 등의 물질 중에서 선택하여 사용될 수 있으며, 스퍼터링이나 증착 등의 공정을 이용할 수 있다.
상기 콘택홀(H)은 상기 제1 도전형 반도체층(44)에 연결되도록 제2 전극층(47), 제2 도전형 반도체층(46) 및 활성층(45)을 관통하는 형상을 갖는다. 이러한 콘택홀(H)은 식각 공정, 예컨대, ICP-RIE 등을 이용하여 실행될 수 있다.
상기 콘택홀(H)의 측벽과 상기 제2 전극층(48)의 하면을 덮도록 절연층(42)을 형성한다. 이 경우, 상기 콘택홀(H)에 의해 제1 도전형 반도체층(44)은 적어도 일부가 노출될 수 있다. 상기 절연층(42)은 SiO2, SiOxNy, SixNy과 같은 절연 물질을 증착시켜 형성될 수 있다.
상기 콘택홀(H)에는 도전 물질을 충전되어 형성된 도전성 비아를 포함한 제1 전극층(48)이 형성된다. 이어 제1 전극층(48)의 하부에 기판(41)을 형성한다. 이러한 구조에서, 기판(41)은 제1 도전형 반도체층(44)과 접속되는 도전성 비아에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 기판(41)은 Au, Ni, Al, Cu, W, Si, Se, GaAs, SiAl, Ge, Sic, AlN, Al2O3,GaN, AlGaN 중 어느 하나를 포함하는 물질로 이루어질 수 있으며, 도금, 스퍼터링, 증착 또는 접착 등의 공정으로 형성될 수 있다.
상기 콘택홀(H)은 접촉 저항이 낮아지도록 개수, 형상, 피치, 제1 및 제2 도전형 반도체층(44, 46)과의 접촉 면적 등이 적절히 조절될 수 있으며, 행과 열을 따라 다양한 형태로 배열됨으로써 전류 흐름이 개선될 수 있다. 이때, 상기 제2 전극층(47)은 상기 제2 도전형 반도체층(46)과 접촉하는 계면 중 일부가 노출된 영역, 즉 노출 영역(E)을 적어도 하나 이상 구비하고 있다. 상기 노출 영역(E) 상에는 외부 전원을 상기 제2 전극층(47)에 연결하기 위한 전극패드부(49)를 구비할 수 있다.
이와 같이, 도 18에 도시된 발광소자(40)는, 서로 대향하는 제1 및 제2 주면을 가지며, 각각 상기 제1 및 제2 주면을 제공하는 제1 및 제2 도전형 반도체층(44, 46)과 그 사이에 형성된 활성층(45)을 갖는 발광 구조체와, 상기 제2 주면으로부터 상기 활성층(45)을 지나 상기 제1 도전형 반도체층(44)의 일 영역에 연결된 콘택홀(H)과, 상기 발광 구조체의 제2 주면 상에 형성되며 상기 제1 도전형 반도체층(44)의 일 영역에 상기 콘택홀(H)을 통해 연결된 제1 전극층(48)과, 상기 발광 구조체의 제2 주면 상에 형성되며 상기 제2 도전형 반도체층(46)에 연결된 제2 전극층(47)을 포함하는 것으로 설명될 수 있다. 여기서, 상기 제1 및 제2 전극층(48, 47) 중 어느 하나가 상기 발광 구조체의 측방향으로 인출된 구조를 가질 수 있다.
다음으로 도 19를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자(60)는 나노 발광구조체을 갖는 발광소자(60)일 수 있다. 발광소자(60)는 기판(2201) 상에 형성된 다수의 나노 발광 구조체를 포함한다.
도 19의 실시예에서, 나노 발광 구조체는 코어-셀(core-shell) 구조로서 로드 구조로 예시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 피라미드 구조와 같은 다른 구조를 가질 수 있다.
나노 LED 칩(60)은 기판(61) 상에 형성된 베이스층(62)을 포함한다. 상기 베이스층(62)은 나노 발광 구조체의 성장면을 제공하는 층으로서 상기 제1 도전형 반도체일 수 있다. 상기 베이스층(62) 상에는 나노 발광 구조체(특히, 코어) 성장을 위한 오픈영역을 갖는 마스크층(63)이 형성될 수 있다. 상기 마스크층(63)은 SiO2 또는 SiNx와 같은 유전체 물질일 수 있다.
상기 나노 발광 구조체는 오픈영역을 갖는 마스크층(63)을 이용하여 제1 도전형 반도체를 선택 성장시킴으로써 제1 도전형 나노 코어(64)를 형성하고, 상기 나노 코어(64)의 표면에 쉘층으로서 활성층(65) 및 제2 도전형 반도체층(66)을 형성한다. 이로써, 나노 발광 구조체는 제1 도전형 반도체가 나노 코어가 되고, 나노코어를 감싸는 활성층(65) 및 제2 도전형 반도체층(66)이 쉘층이 되는 코어-쉘(core-shell) 구조를 가질 수 있다.
본 실시예에 따른 나노 LED 칩(60)은 나노 발광 구조체 사이에 채워진 충전물질(67)을 포함할 수 있다. 상기 충전물질(67)은 나노 발광 구조체를 구조적으로 안정화시키고, 광학적으로 개선하기 위하여 필요에 따라 채용될 수 있다. 본 실시예에 따른 나노 LED 칩(60)은 나노 발광 구조체 사이에 채워진 충전물질(67)을 포함한다. 상기 충전물질(67)은 나노 발광 구조체를 구조적으로 안정화시킬 수 있다. 상기 충전물질(67)은 이에 한정되지는 않으나, SiO2와 같은 투명한 물질로 형성될 수 있다. 상기 나노 발광 구조체 상에는 제2 도전형 반도체층(66)에 접속되도록 오믹 콘택층(68)이 형성될 수 있다. 상기 나노 LED 칩(60)은 제1 도전형 반도체로 이루어진 상기 베이스층(62)과 상기 오믹 콘택층(68)에 각각 접속된 제1 및 제2 전극(69a,69b)을 포함한다.
도 20 및 도 21은 본 발명의 실시예들에 따른 복수의 발광 소자들에 인가되는 전류를 설정하기 위한 사용자 인터페이스를 나타낸다.
사용자 단말기(200)가 전류 설정 모드로 동작하면, 도 20에 도시된 바와 같이, 어플리케이션 프로세서(210)는 발광 소자들(143) 또는 LED 어레이들(181~184)에 인가되는 전류를 설정할 수 있는 전류 설정 사용자 인터페이스(610)를 디스플레이부(250)에 표시할 수 있다. 이 경우에 사용자는 사용자 단말기(200)의 모드를 전류 설정 모드로 변경하는 명령을 입력 장치(240)에 입력할 수 있다. 전류 설정 모드로 변경하는 명령은 전용의 어플리케이션을 실행함으로써 수행될 수 있다.
전류 설정 사용자 인터페이스(610)는 발광 모듈(140)의 제조사(manufacturer), 발광 모듈(140)의 동작에 필요한 구동 전압 및 구동 전류를 선택하기 위한 제1 윈도우(620) 및 제1 윈도우(620)에서 선택된 발광 모듈의 발광 소자들의 연결 타입(즉, 직렬 또는 병렬)과 인가 전류를 선택하기 위한 제2 윈도우(630)를 포함할 수 있다. 또한 전류 설정 사용자 인터페이스(610)는 전송 아이콘(640)과 초기화 아이콘(650)을 더 포함할 수 있다.
제1 아이콘(620)에서 AA의 패키지 타입이 선택되면, 도 21에 도시된 바와 같이, 제조사, 발광 모듈(140)의 구동 전압 및 구동 전류(이를 발광 모듈 속성이라 칭함)를 선택할 수 있는 팝-업 윈도우(621)가 디스플레이부(250)에 표시된다. 팝-업 윈도우(621)는 제조사를 선택하기 위한 아이콘(622), 구동 전압을 선택하기 위한 아이콘(623), 구동 전류를 선택하기 위한 아이콘(624), OK 아이콘(625) 및 취소 아이콘(626)을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 윈도우들(620, 630) 및 팝-업 윈도우(621)를 통하여 발광 모듈(140)의 속성이 선택되면, 선택된 속성은 메모리(230)에 저장되고, 전송 아이콘(640)을 누르면, 메모리(230)에 저장된, 발광 모듈(140)의 선택된 속성이 블루투스 모듈(220)을 통하여 제어 데이터로서 조명 장치(100)에 무선으로 전송된다. 조명 장치(100)는 안테나(145a, 145b) 및 블루투스 모듈(220)을 통하여 발광 모듈(140)의 선택된 속성을 수신하고, 드라이버 회로(110)는 이에 기초하여, 발광 소자들(143) 또는 LED 어레이들(181~184)에 인가되는 전류를 설정할 수 있다.
또한 조명 장치(100)에서 발광 모듈(140)이 고장등의 원인에 의하여 다른 발광 모듈로 변경되더라도, 도 20 및 도 21을 참조하여 설명한 동작을 수행하여 다른 발광 모듈의 속성에 따라 발광 소자들에 인가되는 전류를 무선으로 설정할 수 있다. 이 경우에, 드라이버 회로(110)의 변경은 필요치 않아, 비용을 절감시킬 수 있다.
또한 실시예에 따라, 도 1의 조명 시스템(5)에서는 사용자의 감성 또는 주변 환경 변화에 따라 보다 다양하게 조명의 속성을 변경시킬 수 있다. 여기서, 조명 속성이라 함은 조명을 나타내는 기본적인 요소로서 색상, 명도, 색온도 및 디밍 주기등을 포함할 수 있다. 그리고 조명 속성은 복수개의 속성값을 구성될 수 있다. 즉, 속성 값은 조명 속성의 서로 다른 레벨을 의미한다. 예를 들어, 조명 속성이 색상일 때, 색상의 구성요소들인 적색, 녹색, 청색 등은 속성 값에 해당한다. 상기 조명 속성 및 속성 값은 적어도 하나의 발광 소자에서 출사되는 빛의 양에 의해 결정된다.
조명 속성 중 명도는 발광소자들의 입력되는 전류량에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 발광소자들에 입력되는 전류량이 크면 클수록 명도는 높다. 그리고, 조명 속성 중 색상은 복수 개의 발광소자들에 입력되는 전류량의 비에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 조명을 적색으로 구현하기 위해 드라이버 회로(110)는 적색 발광소자에만 전류를 인가하고, 녹색 발광소자, 청색 발광소자 및 백색 발광 소자에는 전류를 인가하지 않을 수 있다. 또한 색온도가 다른 복수개의 백색 발광소자에 입력되는 전류량의 비로 조명의 색온도 조절이 가능하다. 빛의 삼원 색상은 적색, 녹색, 청색이지만, 본 실시예에서는 삼원 색상이 조합된 색상도 조명 속성의 일종인 색상으로 간주할 수 있다. 예를 들어, 조명의 색상은 적색, 주황색, 녹색, 청색, 백색 등이 될 수 있어서, 사용자는 보다 편리하게 조명의 색상을 변경시킬 수 있다.
도 1의 조명 시스템(5)에서 사용자 단말기(200)는 전류 설정 사용자 인터페이스(610)와 유사한 사용자 인터페이스를 통하여 조명 장치(100)의 조명 속성을 변경할 수 있다.
도 22는 본 발명의 실시예들에 따른 조명 시스템의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 도 1 내지 도 7 및 도 20 내지 도 22를 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 조명 시스템의 동작 방법을 설명한다.
도 1 내지 도 7 및 도 20 내지 도 22를 참조하면, 적어도 하나의 조명 장치(100) 및 상기 조명 장치(100)와 무선 통신망을 통하여 연결되는 사용자 단말기(200)를 구비하는 조명 시스템(5)의 동작 방법에서는 조명 장치(100)의 발광 모듈(140)에 구비되는 발광 소자들(143)에 인가되는 전류를 설정하기 위하여 사용자 단말기(200)의 어플리케이션 프로세서(210)는 전용의 어플리케이션을 구동시킨다(S710).
어플리케이션 프로세서(210)는 사용자 단말기(200)가 조명 장치(100)와 무선 통신이 가능한지 여부를 판단한다(S720). 사용자 단말기(200)가 조명 장치(100)와 무선 통신이 가능한 경우(S720에서 YES), 어플리케이션 프로세서(210)는 무선 통신 모듈(220)을 이용하여 조명 장치(100)의 무선 통신 모듈(120)을 검색한다(S730). 즉, 사용자 단말기(200)는 조명 장치(100)와 페이링한다.
조명 장치(100)가 사용자 단말기(200)에 페어링되면, 도 20 및 도 21을 참조하여 설명한 바와 같이, 어플리케이션 프로세서(210)는 전류 설정 사용자 인터페이스(610)는 발광 모듈(140)의 제조사, 발광 모듈(140)의 구동 전압 및 구동 전류, 선택된 발광 모듈의 발광 소자들의 연결 타입과 인가 전류를 포함하는 발광 모듈의 속성을 선택한다(S740).
발광 모듈(140)의 속성이 선택되면, 사용자는 전송 아이콘(640)을 눌러서, 발광 모듈(140)의 속성을 무선 통신 모듈(220)을 통하여 안테나(145a)를 경유하여 조명 장치(100)의 무선 통신 모듈(220)로 제어 데이터(CDTA)로서 무선으로 전송한다(S750).
상술한 바와 같이, 조명 장치(100)의 드라이버 회로(110)는 무선 전송된 제어 데이터(CDTA)에 기초한 제어 신호(CTL)에 따라 발광 소자들(143)에 인가되는 전류를 설정할 수 있다(S760).
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 조명 장치 및 조명 시스템에서는 발광 소자들이 장착되는 회로 기판에 안테나 패턴을 형성함으로써 사용자 단말기로부터의 전류 설정 정보를 포함하는 제어 데이터를 효율적으로 수신할 수 있다.
본 발명은 사용자 단말기를 사용하여 스마트 조명의 동작을 제어하는 임의의 스마트 조명 시스템에 유용하게 이용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 회로 기판의 제1 면에 실장되는 복수의 발광 소자들 및 상기 제1 면 또는 상기 제1 면과 대향하는, 상기 회로 기판의 제2 면에 형성되는 안테나 패턴을 구비하는 발광 모듈; 및
    상기 안테나 패턴을 통하여 외부의 사용자 단말기로부터 무선으로 수신된 전류 설정 정보를 포함하는 제어 데이터에 기초하여 상기 복수의 발광 소자들에 인가되는 전류를 설정하는 드라이버 회로를 포함하고,
    상기 발광 모듈은
    상기 안테나 패턴에 직접 연결되어 상기 제어 데이터를 수신하는 무선 통신 모듈; 및
    상기 무선 통신 모듈에 연결되고, 상기 제어 데이터를 제어 신호로 변환하고, 상기 제어 신호를 상기 드라이버 회로에 제공하는 신호 변환기를 포함하는 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무선 통신 모듈은 UART(universal asynchronous receiver transmitter: 범용 비동기화 송수신기) 인터페이스를 통하여 상기 제어 데이터를 상기 신호 변환기에 제공하고,
    상기 신호 변환기는 DALI(digital addressable lighting interface) 프로토콜에 따라서 상기 제어 신호를 상기 드라이버 회로에 제공하는 조명 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무선 통신 모듈은 Bluetooth 또는 사물 인터넷 네트워크를 통하여 상기 제어 데이터를 상기 사용자 단말기로부터 수신하는 조명 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 회로 기판은 장변과 단변으로 정의되는 직사각형 형태이고,
    상기 안테나 패턴의 총 길이는 상기 장변의 절반 이상이고,
    상기 제1 면과 수직한 방향에서 바라보았을 때, 상기 안테나 패턴은 상기 복수의 발광 소자들과 겹치지 않도록 미앤더링(meandering) 형태로 형성되는 조명 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 회로 기판은 둘레를 가지는 환형 형태이고,
    상기 안테나 패턴의 총 길이는 상기 둘레의 길이 이상이고,
    상기 제1 면과 수직한 방향에서 바라보았을 때, 상기 안테나 패턴은 상기 복수의 발광 소자들과 겹치지 않도록 미앤더링(meandering) 형태로 형성되는 조명 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 복수의 발광 소자들 각각은 나노 발광 구조체를 가지는 LED(light emitting diode) 칩을 포함하며,
    상기 LED 칩은
    기판 상에 형성된 베이스층;
    상기 베이스층 상에 형성되며 상기 복수의 나노 발광 구조체의 성장을 위한 복수의 개구부를 제공하는 갖는 마스크층;
    상기 개구부에 형성되는 제1 도전형 나노 코어, 상기 제1 도전형 나노 코어의 표면에 형성된 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 갖는 나노 발광 구조; 및
    상기 제1 도전형 나노 코어 및 제2 도전형 반도체층에 각각 접속된 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극을 포함하는 조명 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 복수의 발광 소자들 각각은 LED(light emitting diode) 칩을 포함하며,
    상기 LED 칩은,
    서로 대향하는 제1 및 제2 주면을 가지며, 각각 상기 제1 및 제2 주면을 제공하는 제1 및 제2 도전형 반도체층들과 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층들 사이에 형성된 활성층을 갖는 발광 구조체;
    상기 제2 주면으로부터 상기 활성층을 지나 상기 제1 도전형 반도체층의 일 영역에 연결된 콘택홀;
    상기 발광 구조체의 제2 주면 상에 형성되며 상기 제1 도전형 반도체층의 일 영역에 상기 콘택홀을 통해 연결된 제1 전극; 및
    상기 발광 구조체의 제2 주면 상에 형성되며 상기 제2 도전형 반도체층에 연결된 제2 전극을 포함하는 조명 장치.
  8. 복수의 발광 소자들이 실장되는 발광 모듈을 구비하고, 무선으로 수신된 제어 데이터에 의하여 제어가능한 조명 장치; 및
    상기 조명 장치와 무선 통신을 통하여 연결되는 경우, 상기 제어 데이터를 통하여 상기 복수의 발광 소자들에 인가되는 전류를 설정할 수 있는 사용자 단말기를 포함하고,
    상기 조명 장치는
    회로 기판의 제1 면에 실장되는 상기 복수의 발광 소자들 및 상기 제1 면 또는 상기 제1 면과 대향하는, 상기 회로 기판의 제2 면에 형성되는 안테나 패턴을 구비하는 상기 발광 모듈; 및
    상기 안테나를 통하여 상기 사용자 단말기로부터 무선으로 수신된 전류 설정 정보를 포함하는 상기 제어 데이터에 기초하여 상기 복수의 발광 소자들에 인가되는 전류를 설정하는 드라이버 회로를 포함하고,
    상기 발광 모듈은
    상기 안테나 패턴에 직접 연결되어 상기 제어 데이터를 상기 무선 통신 신호로서 수신하는 제1 무선 통신 모듈; 및
    상기 제1 무선 통신 모듈에 연결되고, 상기 제어 데이터를 제어 신호로 변환하고, 상기 제어 신호를 상기 드라이버 회로에 제공하는 신호 변환기를 포함하는 조명 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 사용자 단말기는
    상기 제1 무선 통신 모듈에 상기 제어 데이터를 송신하는 제2 무선 통신 모듈;
    상기 조명 장치와 무선으로 연결되는 경우, 상기 제어 데이터를 저장하는 메모리; 및
    상기 메모리 및 상기 제2 무선 통신 모듈을 제어하는 컨트롤러를 포함하고,
    상기 컨트롤러는
    상기 사용자 단말기가 상기 조명 장치와 무선으로 연결되는 경우, 전용 어플리케이션을 실행시켜 상기 전류 설정 정보를 선택하고 선택된 상기 전류 설정 정보를 포함하는 상기 제어 데이터를 상기 제2 무선 통신 모듈을 통하여 상기 조명 장치에 전송하고,
    상기 사용자 단말기는
    상기 발광 모듈의 제조자와 상기 복수의 발광 소자들의 연결 관계 및 상기 복수의 발광 소자들에 인가되는 전류의 크기를 선택할 수 있는 발광 모듈 속성을 표시하는 디스플레이부; 및
    상기 발광 모듈 속성을 선택하기 위한 사용자 명령을 입력받는 입력 장치를 더 포함하는 조명 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 무선 통신 모듈과 상기 제2 무선 통신 모듈은 블루투스 프로토콜에 따라 상기 무선 통신을 수행하고,
    상기 드라이버 회로는
    교류 전원이 변환되어, 상기 복수의 발광 소자들에 제공되는 정류 전원 및 상기 제어 신호에 기초하여 스위칭 제어 신호들을 생성하는 컨트롤러; 및
    상기 복수의 발광 소자들과 연결되는 복수의 스위치들을 포함하고, 상기 복수의 스위치들은 상기 스우칭 제어 신호들에 응답하여 온/오프되어 상기 발광 소자들에 인가되는 전류의 크기를 조절하는 스위칭 회로를 포함하고,
    상기 제1 무선 통신 모듈은 UART(unviversal asynchronous reciever transmitter: 범용 비동기화 송수신기) 인터페이스를 통하여 상기 제어 데이터를 상기 신호 변환기에 제공하고,
    상기 신호 변환기는 DALI(digital addressable lighting interface) 프로토콜에 따라서 상기 제어 신호를 상기 드라이버 회로에 제공하고,
    상기 복수의 발광 소자들 각각은 LED(light emitting diode) 칩을 포함하는 조명 시스템.
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