KR20140105968A

KR20140105968A - 조명 제어 시스템 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20140105968A
Application number: KR1020130019816A
Authority: KR
Inventors: 김기영; 김태응; 이상곤; 정용민
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2013-02-25
Filing date: 2013-02-25
Publication date: 2014-09-03
Also published as: US20140239852A1

Abstract

본 발명은 조명 제어 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 고유 식별정보가 포함된 블루투스 신호를 송신하고 수신된 블루투스 신호에 의해 제어 가능한 적어도 하나의 조명장치; 및 상기 조명장치가 송신한 블루투스 신호를 수신하고 상기 조명장치가 송신한 블루투스 신호의 세기에 따라 상기 조명장치를 선별하며 등록하고, 상기 등록된 조명장치와 페어링되어 상기 조명장치를 제어하는 사용자 단말기;를 포함하여, 원격에 존재하는 다수의 조명장치를 일정 위치에서 편리하게 등록하고 제어할 수 있다.

Description

조명 제어 시스템 및 그 제어방법 {LIGHTING CONTROL SYSTEM AND CONTROLING METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 조명 제어 시스템 및 그 제어방법에 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 가스나 필라멘트가 없기 때문에 충격에 강하고 안전하며, 안정적인 직류 점등방식의 채택으로 전력소모가 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. 일례로, 단순히 단색의 조명을 일정 밝기로 사용하던 종래의 조명 방식에서 벗어나, 동일 공간에서도 다양한 색상의 조명을 다양한 밝기로 조정할 수 있는 기능이 요구되고 있다. 또한, 넓은 생활 공간에 분포하는 각종 조명들을 직접 해당 공간에 찾아가 제어하는 방식에서 벗어나, 일정 위치에서 원격에 존재하는 여러 조명들을 제어하고자 하는 요구가 증가하고 있다.

당 기술분야에서는, 원격에 존재하는 다수의 조명장치를 일정 위치에서 편리하게 등록하고 제어할 수 있는 조명 시스템이 요청되고 있다.

본 발명의 일 실시형태에 의한 조명 제어 시스템은 고유 식별정보가 포함된 블루투스 신호를 송신하며 수신된 블루투스 신호에 의해 제어 가능한 적어도 하나의 조명장치; 및 상기 조명장치가 송신한 블루투스 신호를 수신하고 상기 조명장치가 송신한 블루투스 신호의 세기에 따라 상기 조명장치를 선별하며 등록하고, 상기 등록된 조명장치와 페어링되어 상기 조명장치를 제어하는 사용자 단말기;를 포함한다.

상기 사용자 단말기는 상기 조명장치가 송신한 블루투스 신호에 포함된 고유 식별정보 및 상기 조명장치가 송신한 블루투스 신호의 세기를 저장하고 제공하는 메모리부; 상기 조명장치와 블루투스 신호를 송수신하는 블루투스 모듈; 및 상기 조명장치가 송신한 블루투스 신호의 세기와 미리 저장된 기준값을 비교하여 상기 조명장치가 송신한 블루투스 신호의 세기가 기준값 이상인 경우에 상기 조명장치가 송신한 블루투스 신호에 포함된 고유 식별정보를 상기 메모리부에 저장하는 단말기 제어부;를 포함할 수 있다.

상기 고유 식별정보는 상기 조명장치의 맥 어드레스를 포함할 수 있다.

상기 조명장치는 청색 LED칩에 황색, 녹색, 적색 형광체 및/또는 녹색, 적색 LED칩의 조합으로 만들어지는 2개 이상의 피크 파장을 가지는 백색광을 발하며, 상기 백색광은 CIE 1931 좌표계의 (x, y)좌표가 (0.4476, 0.4074), (0.3484, 0.3516), (0.3101, 0.3162), (0.3128, 0.3292), 및 (0.3333, 0.3333)을 잇는 선분 또는 상기 선분과 흑체 복사 스펙트럼으로 둘러싸인 영역 내에 위치하며, 상기 백색광의 색 온도는 2000K ~ 20000K 사이에 해당할 수 있다.

상기 조명장치는 복수의 나노 발광 구조체를 가지는 LED칩을 포함하며, 상기 LED 칩은, 기판 상에 형성된 베이스층; 상기 베이스층 상에 형성되며 상기 복수의 나노 발광 구조체의 성장을 위한 복수의 오픈 영역을 갖는 마스크층; 상기 베이스 층 상에 선택 성장된 제1 도전형 나노 코어, 상기 제1 도전형 나노 코어의 표면에 적층 형성된 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 갖는 나노 발광 구조체; 및 상기 제1 도전형 나노 코어 및 제2 도전형 반도체층에 각각 접속된 제1 및 제2 오믹 전극;을 할 수 있다.

상기 조명장치는 LED칩을 포함하며, 상기 LED칩은, 서로 대향하는 제1 및 제2 주면을 가지며, 각각 상기 제1 및 제2 주면을 제공하는 제1 및 제2 도전형 반도체층과 그 사이에 형성된 활성층을 갖는 발광 구조체와, 상기 제2 주면으로부터 상기 활성층을 지나 상기 제1 도전형 반도체층의 일 영역에 연결된 콘택홀과, 상기 발광 구조체의 제2 주면 상에 형성되며 상기 제1 도전형 반도체층의 일 영역에 상기 콘택홀을 통해 연결된 제1 전극과, 상기 발광 구조체의 제2 주면 상에 형성되며 상기 제2 도전형 반도체층에 연결된 제2 전극을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 의한 조명 제어 시스템 제어방법 은 블루투스 신호를 송수신할 수 있는 사용자 단말기를 이용하여 블루투스 신호로 접속 가능한 조명장치에 할당된 고유 식별번호를 검색하되, 기준값 이상의 신호의 세기를 갖는 블루투스 신호를 송신하는 조명장치를 선별하는 단계; 상기 선별된 조명장치의 고유 식별번호와 신호의 세기를 상기 사용자 단말기에 저장하는 단계; 상기 저장된 고유 식별정보를 이용하여 상기 사용자 단말기와 상기 조명장치를 블루투스 신호로 페어링하는 단계; 상기 페어링된 조명장치를 상기 블루투스 신호로 제어하는 단계;를 포함한다.

상기 조명장치를 선별하는 단계는 블루투스 신호를 송수신할 수 있는 사용자 단말기를 이용하여 블루투스 신호로 접속 가능한 조명장치를 검색하는 단계; 상기 검색된 조명장치의 고유 식별번호와 블루투스 신호의 세기를 확인하는 단계; 상기 블루투스 신호의 세기와 상기 기준값을 비교하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 선별된 조명장치의 고유 식별번호와 신호의 세기를 상기 사용자 단말기에 저장하는 단계는 상기 신호의 세기 기준으로 상기 선별된 조명장치의 고유 식별번호를 정렬하는 것일 수 있다.

상기 기준값 이상의 신호의 세기를 갖는 블루투스 신호를 송신하는 조명장치를 선별하는 단계 후에 상기 기준값 미만의 신호의 세기를 갖는 블루투스 신호를 송신하는 조명장치를 추가하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.

원격에 존재하는 다수의 조명장치를 일정 위치에서 편리하게 등록하고 제어할 수 있다.

덧붙여 상기한 과제의 해결수단 및 효과는, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 의한 조명 제어 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 의한 조명 제어 시스템의 배치도이다.
도 3은 도 1의 조명 제어 시스템의 조명장치에 채용될 수 있는 조명부의 일실시 형태를 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다.
도 4a는 도 1의 조명 제어 시스템의 조명장치에 채용될 수 있는 조명부의 다른 실시 형태를 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다.
도 4b는 도 4a의 조명부의 배광곡선을 도시한 도면이다
도 5(a) 내지 도 (c)는 도 1의 조명 제어 시스템의 조명장치에 채용될 수 있는 조명부의 변형예이다.
도 6(a) 및 도 6(b)는 도 1의 조명 제어 시스템의 조명장치에 채용될 수 있는 조명부의 변형예를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 3의 광원부에 채용될 수 있는 기판의 일 실시 형태를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 7에 채용될 수 있는 기판의 다른 실시 형태를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 9는 도 8의 변형예에 따른 기판을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 10 내지 도 13은 상기 기판의 또 다른 다양한 실시 형태를 각각 개략적으로 나타내는 단면도들이다.
도 14는 도 3의 조명부에 채용가능한 발광소자의 일 예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 15는 도 3의 조명부에 채용가능한 발광소자의 다른 예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 16은 도 3의 조명부에 채용가능한 발광소자의 또 다른 예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 17은 도 3의 조명부에 채용가능한 발광소자로서 실장용 기판에 실장된 LED 칩을 나타내는 단면도이다.
도 18은 CIE 1931 좌표계이다.
도 19는 도 3에서 회로기판 상에 발광소자가 실장된 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 20은 도 1의 조명 제어시스템의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 21은 도 3의 조명장치 인증단계를 자동으로 수행하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 22는 도 20의 조명장치 인증단계를 수동으로 수행하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 23은 도 2의 조명장치 등록과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

본 명세서에서, '상부', '상면', '하부, '하면', '측면' 등의 용어는 도면을 기준으로 한 것이며, 실제로는 각 구성요소가 배치되는 방향에 따라 달라질 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 의한 조명 제어 시스템의 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 의한 조명 제어 시스템(10)은 조명장치(100) 및 사용자 단말기(200)를 포함한다.

상기 조명장치(100)는 근거리 무선 통신망을 통하여 제어 가능하며, 본 발명의 일 실시형태에서는 근거리 무선 통신망으로 블루투스(Bluetooth)를 사용하는 경우를 예로 들어 설명한다.

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(PIN코드)을 얻어오게 된다.

즉, 획득한 장치주소를 이용하여 검색된 장치 각각에 대해 장치의 식별명칭을 요청하고, 각각의 주변 장치는 이 요청에 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 해당장치를 찾을 때까지 다시 검색을 수행한다. 그러므로, 주변에 블루투스 장치가 많이 존재하는 경우에는 원하는 장치를 찾기가 쉽지 않으며 검색에 많은 시간이 소요되는 문제점이 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 PIN코드의 입력까지 완료해야 한다.

따라서, 블루투스 모듈이 구비된 조명장치에 이와 같은 종래의 페어링 과정을 적용하면, 사용자는 자신이 제어하고자 하는 조명장치를 포함한 모든 조명장치에 대해 개별적 인증과정을 거치게 되므로 많은 시간이 소요된다.

본 발명은 주변에 존재하는 조명장치(100) 중 일정 세기 이상의 신호가 수신되는 조명장치(100) 만을 한정하여 페어링할 수 있는 대상으로 보여주므로, 종래의 인증 방법에 비해 인증에 소요되는 시간이 단축된다. 또한, 등록시에도 인증된 조명장치(100) 중 신호의 세기가 강한 순서로 등록되므로 사용자는 등록하고자 하는 조명장치(100)를 손쉽게 등록시킬 수 있다.

상기 조명장치(100)는 조명 제어부(110), 블루투스 모듈(120), 메모리부(130) 및 조명부(140)를 포함할 수 있다. 상기 조명장치(100)는 복수 개가 설치될 수도 있다. 상기 조명 제어부(110), 상기 블루투스 모듈(120) 및 상기 메모리부(130)는 상기 조명부(140)와 하나의 몸체를 이루도록 구성될 수 있으나, 상기 조명부(140)에 결합되는 추가 장치로 구성할 수도 있다.

상기 조명 제어부(110)는 상기 블루투스 모듈(120)을 통하여 수신된 무선 데이터 신호를 처리하여 상기 메모리부(130)에 저장하며, 상기 메모리부(130)에 저장된 데이터 신호를 기초로 하여 상기 조명부(140)를 제어한다.

상기 조명부(140)는 전기 신호를 인가하면 빛을 방출하는 발광소자라면 어느 것이나 사용될 수 있으며, 바람직하게는 발광 다이오드(LED)가 이용될 수 있다. 이때, 상기 발광 다이오드는 적어도 하나가 구비될 수 있다. 상기 조명부(140)는 상기 조명 제어부(110)에 의해 방출하는 광의 특성, 예를 들어, 색상, 색온도, 밝기 및 채도 중 적어도 하나를 변경할 수 있다.

이하에서는 본 실시 형태에 채용될 수 있는 다양한 조명부(140)에 대해 설명한다. 이하에서 설명하는 조명부(140)는 상기 조명 제어부(110), 상기 블루투스 모듈(120) 및 상기 메모리부(130)와 분리되는 경우를 예로 들어 설명한다.

<조명부 - 제1 예>

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 조명부(14000)는 광원부(14003), 방열부(14004, 14005), 전원부(14006), 광학부(14009) 및 베이스부(14010)를 포함한다.

상기 광원부(14003)는 발광소자(14001) 및 상기 발광소자(14001)가 탑재된 회로기판(14002)을 가질 수 있다.

상기 회로기판(14002)은 일반적인 FR4 타입의 인쇄회로기판(PCB)일 수 있고, 에폭시, 트리아진, 실리콘, 및 폴리이미드 등을 함유하는 유기 수지 소재 및 기타 유기 수지 소재로 형성되거나, 실리콘 나이트라이드, AlN, Al2O3 등의 세라믹 소재, 또는 금속 및 금속화합물을 소재로 하여 형성될 수 있으며, MCPCB, MCCL 등을 포함할 수 있다.

이하에서는 본 실시 형태에 채용될 수 있는 다양한 기판 구조에 대해 설명한다.

도 7에서 도시하는 바와 같이, 본 실시형태에서 채용될 수 있는 기판(1100)은 일면에 소정의 회로 패턴(1111,1112)이 형성된 절연 기판(1110), 상기 회로 패턴(1111,1112)과 접촉되게 상기 절연 기판(1110)에 형성되며 상기 발광소자(14001)에서 발생하는 열을 방출하기 위한 상부열확산판(1140), 상기 절연 기판(1110)의 타면에 형성되며 상기 상부열확산판(1140)에 의해 전달되는 열을 외부로 전달하기 위한 하부열확산판(1160)을 포함하며, 상기 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.

상기 절연 기판(1110)은 세라믹 또는 에폭시 수지 계열인 FR4 코어 위에 동박을 입히고, 식각공정을 통해 회로 패턴(1111,1112)이 형성될 수 있다. 상기 기판(1100)의 하면에는 절연물질로 얇게 코팅처리되어 절연박막(1130)이 형성될 수 있다.

도 8에서는 상기 기판의 다른 실시 형태를 도시하고 있다. 도 8에서 도시하는 바와 같이, 상기 기판(1200)은 제1 금속층(1210) 상에 형성된 절연층(1220) 및 상기 절연층(1220) 상에 형성된 제2 금속층(1230)을 포함할 수 있다. 상기 기판(1200)의 적어도 일측 단부에는 상기 절연층(1220)을 노출시키는 단차 영역(A)이 형성될 수 있다.

상기 제1 금속층(1210)은 발열 특성이 좋은 재료로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 알루미늄(Al), 철(Fe) 등의 금속 또는 합금으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다. 상기 절연층(1220)은 기본적으로 절연 특성을 지닌 재료로 형성될 수 있으며, 무기질 또는 유기질 물질을 사용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 절연층(1220)은 에폭시계 절연 수지로 형성될 수 있으며, 열전도성을 향상시키기 위해 Al 분말 등의 금속 분말이 포함된 형태로 사용될 수 있다. 상기 제2 금속층(1230)은 통상 구리(Cu) 박막으로 형성할 수 있다.

도 8에 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. 본 명세서에서 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 8의 A 영역은 금속 기판 제조 과정에서 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 9에서는 상기 도 8의 변형예에 따른 금속 기판의 구조를 개략적으로 나타내고 있다. 도 9를 참조하면, 상기 금속 기판(1200’)은 제1 금속층(1210’) 상에 형성된 절연층(1220’) 및 상기 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 10에서는 상기 기판의 또 다른 실시 형태를 개략적으로 나타내고 있다. 도 10을 참조하면, 상기 기판(1600)은 메탈 지지기판(1610)상에 절연층(1621) 및 상기 절연층(1621) 상에 적층된 동박(1622)으로 이루어진 레진코팅동박막(Resin Coated Copper, RCC)(1620)을 적층하여 형성되며, 상기 레진코팅동박막(1620)의 일부를 제거하여 상기 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 11에서는 상기 기판의 또 다른 실시 형태를 개략적으로 나타내고 있다. 본 실시 형태에 따른 기판은 열방출 특성이 우수하고, 제조 비용이 낮은 양극산화 금속 기판을 포함한다. 도 11을 참조하면, 양극산화 금속 기판(1300)은 금속 플레이트(1310), 상기 금속 플레이트(1310) 상에 형성된 양극산화막(1320), 상기 양극산화막(1320) 상에 형성된 전기적 배선(1330)을 포함할 수 있다. 발광소자(14001)는 상기 전기적 배선(1330)과 전기적으로 연결되도록 실장될 수 있다.

상기 금속 플레이트(1310)는 비교적 저가로 손쉽게 얻을 수 있는 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금일 수 있으며, 그 밖에도 양극산화가 가능한(anodisable) 다른 금속으로 이루어질 수 있는바, 예컨대, 티타늄, 마그네슘 등의 재료가 가능하다.

알루미늄을 양극산화(anodizing) 처리하여 얻은 알루미늄 양극산화막(Al2O3)(1320)도 약 10 내지 30W/mK의 비교적 높은 열전달 특성을 갖는다. 따라서, 양극산화 금속 기판은 종래의 폴리머 기판의 PCB 또는 MCPCB 등에 비하여 보다 우수한 열 방출 특성을 나타내게 된다.

도 12에서는 상기 기판의 또 다른 실시 형태를 개략적으로 나타내고 있다. 도 12에서 도시하는 바와 같이, 상기 기판(1400)은 메탈기판(1410)에 도포된 절연수지(1420)와, 상기 절연수지(1420) 상에 형성된 회로패턴(1430)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 절연수지(1420)는 200㎛ 이하의 두께를 가질 수 있으며, 고상의 필름형태로 상기 메탈기판(1410)에 라미네이션(lamination) 되거나, 액상 형태로 스핀코팅이나 블레이드를 이용한 주조방식으로 도포될 수 있다. 또한, 상기 회로패턴(1430)은 상기 절연수지(1420)에 음각된 회로패턴의 문양에 구리 등의 금속 물질이 충진되어 형성될 수 있다. 발광소자(14001)는 상기 회로패턴(1430)과 전기적으로 연결되도록 실장될 수 있다.

한편, 상기 기판은 변형이 자유로운 연성회로기판(FPCB)을 포함할 수 있다. 도 13에서 도시하는 바와 같이, 상기 기판(1500)은 하나 이상의 관통구(1511)가 형성되는 연성회로기판(1510), 상기 연성회로기판(1510)이 안착되는 지지 기판(1520)을 포함하며, 상기 관통구(1511)에는 상기 발광소자(14001)의 저면과 상기 지지 기판(1520)의 상면을 결합시키는 방열 접착제(1540)가 구비될 수 있다. 여기서, 상기 발광소자(14001)의 저면은 칩 패키지의 저면, 또는 상면에 칩이 실장된 리드 프레임의 저면 또는 메탈 블록일 수 있다. 상기 연성회로기판(1510)에는 회로 배선(1530)이 형성되어 있어 상기 발광소자(14001)와 전기적으로 연결될 수 있다.

이와 같이, 연성회로기판(1510)을 사용하여 두께 및 중량 감소를 통해 슬림화 및 경량화가 가능해지고, 제조원가가 절감되며, 방열 접착제(1540)에 의해 발광소자(14001)가 지지 기판(1520)에 직접 접합되게 되어 발광소자(14001)에서 발생되는 열의 방열 효율을 증대시킬 수 있다.

도 3에 도시된 회로기판(14002)은 평평하고 납작한 원형의 플레이트 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 회로기판(14002)은 정사각형의 형상으로도 형성될 수 있으며, 기타 다각형의 형상으로 형성될 수도 있다.

상기 복수의 발광소자(14001)는 상기 회로기판(14002) 상에 장착되어 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 각 발광소자(14001)는 외부에서 인가되는 전원에 의해 소정 파장의 빛을 발생시키는 반도체 소자의 일종이며, 발광다이오드(LED)를 포함할 수 있다. 상기 발광소자(14001)는 함유되는 물질에 따라서 청색광, 녹색광 또는 적색광을 발광할 수 있으며, 백색광을 발광할 수도 있다.

상기 방열부(14004, 14005)는 내부 방열부(14004) 및 외부 방열부(14005)를 포함할 수 있으며, 상기 내부 방열부(14004)는 상기 광원부(14003) 또는 상기 전원부(14006)과 직접 접속되도록 배치되어, 상기 외부 방열부(14005)로 열이 전달도록 할 수 있다.

상기 전원부(14006)는 상기 베이스부(14010)를 통하여 공급된 AC전원(100V ~ 240V)을 상기 광원부(14003)의 점등에 적합한 AC 또는 DC전원으로 변환하여 공급할 수 있다. 상기 전원부(14006)는 상기 광원부(14003)의 회로기판(14002)에 일체형으로 구성할 수 있으나, 별도의 회로기판을 사용하여 분리형으로 구성할 수도 있다.

상기 전원부(14006)를 일체형으로 배치한 경우에는 상기 전원부(14006)의 구조가 간이하여 제조 단가를 감소시킬 수 있는 장점이 있으나, 상기 전원부(14006)만 파손된 경우에도 상기 회로기판(14002)까지 교체해야 하므로 유지관리 비용이 증가 할 수 있는 단점이 있다.

반면에, 상기 전원부(14006)를 일체형으로 배치한 경우에는, 분리형에 비해 구조가 복잡하여 제조 단가가 상승할 수 있는 단점이 있으나, 상기 전원부(14006) 만을 선택적으로 교환할 수 있으므로, 유지관리 비용이 감소될 수 있는 장점이 있다.

상기 광학부(14009)은 상기 발광소자(14001)에서 방출되는 빛의 광경로를 조절할 수 있는 렌즈 형상의 구조물로서, 상기 발광소자(14001)에서 나오는 빛을 1차적으로 조절하는 내부 광학부(14007)와 상기 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.

<조명부 - 제2 예>

도 4a에 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 4a는 본 발명 다른 실시형태에 따른 조명부(15000)의 분해 사시도이며, 도 4b는 도 4a의 조명부(15000)의 배광곡선을 도시한 도면이다.

상기 광학부(15008)는 제1 반사부(15005) 및 제2 반사부(15006)를 포함할 수 있다.

상기 제1 반사부(15005)는 광원부(15003)와 대면하게 배치되어 상기 광원부(15003)의 발광소자(15001)에서 방출된 빛을 반사한다. 상기 제1 반사부(15005)는 원반형상으로 형성할 수 있으며, 상기 광원부(15003)에서 방출된 빛을 반사시키는 반사면을 하면에 가질 수 있다. 상기 제1 반사부(15005)의 반사면은 평면 또는 곡면으로 형성될 수 있으며, 상기 광원부(15003)의 면적보다 넓게 형성될 수 있다.

상기 제2 반사부(15006)는 상기 제1 반사부(15005)에서 반사된 빛을 재반사하는 영역으로, 상기 제1 반사부(15005)에 대응되는 형상으로 형성되되, 상기 광원부(15003)의 주변부에 배치될 수 있다. 상기 제2 반사부(15006)은 상기 광원부(15003)로부터 멀어짐에 따라 하향 형성된 곡면을 갖도록 형성될 수 있다.

이때, 상기 제1 반사부(15005)는 상기 광원부(15003)의 상부에 배치되고, 상기 제2 반사부(15006)는 상기 상기 광원부(15003)의 하부에 배치될 수 있다.

또한, 상기 제1 반사부(15005), 상기 광원부(15003) 및 상기 제2 반사부(15006) 중 적어도 하나는 상기 조명부(15000)의 중심축(M)에 대해 대칭일 수 있다. 또한, 상기 광원부(15003)는 상기 조명부(15000)의 중심축(M)에서 일정간격 이격되어 배치된 복수 개의 발광소자(15001)를 포함할 수 있다.

또한, 광원부(15003)는 상기 광원부(15003)가 배치된 내부 공간을 봉하는 커버(15007)를 더 포함할 수 있다. 상기 커버(15007)는 상기 제1 반사부(15005)와 제2 반사부(15006)의 사이를 연결하도록 상부와 하부가 관통된 튜브형상으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 제2 반사부(15006)의 일단은 상기 광원부(15003)와 접하고, 상기 제2 반사부(15006)의 타단은 상기 커버(15007)와 접하도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 커버(15007)의 일단은 상기 제1 반사부(15005)와 접하고, 상기 커버(15007)의 타단은 상기 제2 반사부(15006)와 접하도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 커버(15007)의 내부 영역에 반사성 도료를 도포하여 반사부를 형성할 수도 있다.

또한, 방열부(15004a) 상에 상기 광학부(15008)를 지지하는 지지부(15009)를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 지지부(15009)의 형상을 상기 제2 반사부(15006)과 동일하게 형성하고, 상기 제2 반사부(15006)를 대체하게 하는 것도 가능하다.

도 4b를 참조하여 상기와 같은 구성의 조명부(15000)의 배광곡선을 설명한다. 도 4b의 굵은 실선으로 표시된 부분은 상기 조명부(15000)의 조사각도를 나타내며, 전 방향(360(degree))으로 균일하게 빛을 조사하는 것을 볼 수 있다. 이는 종래의 광원의 조사각도인 130(degree) 보다 훨씬 크게 향상되었음을 알 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 조명부(14000)는 LED를 이용한 다양한 형태의 벌브형 램프일 수 있다. 도 5(a)는 광학부(14009a)를 반구형으로 형성한 경우로서, 상기 광학부(14009a)를 통과한 빛은 눈부심이 적고, 상하좌우에 고르게 퍼질 수 있는 장점이 있다. 도 5(b)는 광학부(14009b)를 평판형으로 형성한 경우이며, 도 5(c)는 베이스부(14010b)를 핀타입으로 형성한 경우이다.

<조명부 - 제3 예>

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 의한 조명부(16000)는 앞서 설명한 벌브형 램프를, 형광등형 램프로 대체한 경우이다.

상기 조명부(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 상기 회로기판(16002) 상에 장착되는 복수의 발광소자(16001)를 포함한다.

상기 방열부(16004)는 상기 광원부(16003)를 일면에 장착하여 고정시킬 수 있도록, 상기 회로기판(16002) 형상과 대응하여 전체적으로 길이가 긴 막대 형상을 가질 수 있다. 상기 방열부(16004)는 상기 광원부(16003)에서 발생되는 열을 외부로 방출할 수 있도록 열전도율이 우수한 재질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 금속 재질로 이루어질 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.

상기 방열부(16004)의 길이 방향의 양 끝단부는 개방되어 있어 상기 방열부(16004)는 양 끝단부가 개방된 파이프 형태의 구조를 가질 수 있다. 본 실시 형태에서는 상기 방열부(16004)의 양 끝단부가 모두 개방된 구조를 예시하고 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 방열부(16004)의 양 끝단부 중 어느 일측만 개방되는 것도 가능하다.

상기 베이스부(16008)는 상기 방열부(16004)의 길이 방향의 양 끝단부 중 개방된 적어도 일측에 구비되어 외부로부터 상기 광원부(16003)에 전원을 공급할 수 있다. 본 실시 형태에서는 상기 방열부(16004)의 양 끝단부가 모두 개방되어 있어 상기 베이스부(16008)가 상기 방열부(16004)의 양 끝단부에 각각 구비되는 것으로 예시하고 있다. 그러나, 이에 한정하는 것은 아니며, 예를 들어, 일측만 개방된 구조에서는 상기 양 끝단부 중 개방된 일측에만 상기 베이스부(16008)가 구비될 수 있다.

상기 베이스부(16008)는 상기 방열부(16004)의 개방된 양 끝단부에 각각 체결되어 상기 개방된 양 끝단부를 커버할 수 있다. 상기 베이스부(16008)는 외부로 돌출된 전극 핀(16007)과 상기 핀(16007)이 결합되는 몸체(16006)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 베이스부(16008)는 어댑터(16005)를 통하여 상기 방열부(16004)의 양 끝단부에 체결될 수도 있다. 상기 방열부(16004) 상기 조명부(16000)를 형광등 소켓에 장착하는 경우, 상기 베이스부(16008)는 상기 전극 핀(16007)을 통해 전기적으로 연결되어 상기 광원부(16003)로 전원을 공급할 수 있다.

상기 광학부(16009)는 상기 방열부(16004)에 체결되어 상기 광원부(16003)을 커버한다. 상기 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 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 광학부(16009)는 평평한 사각 형태의 구조를 가지는 것도 가능하며, 기타 다각 형태의 구조를 가지는 것도 가능하다. 이러한 광학부(16009)의 형태는 광이 조사되는 조명 설계에 따라서 다양하게 변경될 수 있다.

이하에서는 본 실시 형태의 조명장치(100)의 조명부(140)에 채용될 수 있는 다양한 발광소자에 대해 설명한다.

<발광소자 - 제1 예>

도 14는 도 3의 조명부(14004)에 채용가능한 발광소자의 일 예를 개략적으로 나타내는 측단면도이다.

도 14에 도시된 바와 같이, 발광소자(2000)는 기판(2001) 상에 형성된 발광 적층체(S)를 포함할 수 있다. 상기 발광 적층체(S)는 제1 도전형 반도체층(2004), 활성층(2005) 및 제2 도전형 반도체층(2006)을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 도전형 반도체층(2006) 상에는 오믹 컨택층(2008)이 형성될 수 있으며, 상기 제1 도전형 반도체층(2004) 및 오믹 컨택층(2008)의 상면에는 각각 제1 및 제2 전극(2009a,2009b)이 형성될 수 있다.

이하, 발광소자의 주요 구성요소에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.

[기판]

상기 기판(2001)은 에피성장을 위한 성장용 기판이다. 상기 기판(2001)으로는 필요에 따라 절연성, 도전성 또는 반도체 기판이 사용될 수 있다. 예를 들어, 사파이어, SiC, Si, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, GaN일 수 있다. GaN 물질의 에피성장을 위해서는 동종 기판인 GaN 기판이 좋으나, GaN 기판은 그 제조상의 어려움으로 생산단가가 높은 문제가 있다.

이종 기판으로는 사파이어, 실리콘 카바이드(SiC) 기판 등이 주로 사용되고 있으며. 가격이 비싼 실리콘 카바이드 기판에 비해 사파이어 기판이 더 많이 활용되고 있다. 이종 기판을 사용할 때는 기판 물질과 박막 물질 사이의 격자상수의 차이로 인해 전위(dislocation) 등 결함이 증가한다. 또한, 기판 물질과 박막 물질 사이의 열팽창계수의 차이로 인해 온도 변화시 휨이 발생하고, 휨은 박막의 균열(crack)의 원인이 된다. 기판(2001)과 GaN계인 발광 적층체(S) 사이의 버퍼층(2002)을 이용해 이러한 문제를 감소시킬 수도 있다.

상기 기판(2001)은 발광 적층체(S) 성장 전 또는 후에 발광소자의 광 또는 전기적 특성을 향상시키기 위해 칩 제조 과정에서 완전히 또는 부분적으로 제거되거나 패터닝하는 경우도 있다.

예를 들어, 사파이어 기판인 경우는 레이저를 기판을 통해 반도체층과의 계면에 조사하여 기판을 분리할 수 있으며, 실리콘이나 실리콘 카바이드 기판은 연마/에칭 등의 방법에 의해 제거할 수 있다.

또한, 상기 기판(2001) 제거 시에는 다른 지지 기판을 사용하는 경우가 있으며 지지 기판은 원 성장 기판의 반대쪽에 발광소자의 광효율을 향상시키기 위해서, 반사 금속을 사용하여 접합하거나, 반사구조를 접합면의 중간에 삽입할 수 있다.

상기 기판(2001)의 패터닝은 상기 기판(2001)의 주면(표면 또는 양쪽면) 또는 측면에 발광 적층체(S) 성장 전 또는 후에 요철 또는 경사면을 형성하여 광 추출 효율을 향상시킨다. 패턴의 크기는 5nm ~ 500㎛ 범위에서 선택될 수 있으며 규칙 또는 불규칙적인 패턴으로 광 추출 효율을 좋게 하기 위한 구조면 가능하다. 모양도 기둥, 산, 반구형, 다각형 등의 다양한 형태를 채용할 수 있다.

상기 사파이어 기판의 경우, 육각-롬보형(Hexa-Rhombo R3c) 대칭성을 갖는 결정체로서 c축 및 a측 방향의 격자상수가 각각 13.001Å과 4.758Å이며, C(0001)면, A(1120)면, R(1102)면 등을 갖는다. 이 경우, 상기 C면은 비교적 질화물 박막의 성장이 용이하며, 고온에서 안정하기 때문에 질화물 성장용 기판으로 주로 사용된다.

상기 기판(2001)의 다른 물질로는 Si 기판을 들 수 있으며, 대구경화에 보다 적합하고 상대적으로 가격이 낮아 양산성이 향상될 수 있다. (111)면을 기판면으로 갖는 Si 기판이 GaN와의 격자상수의 차이가 17% 정도로 격자 정수의 차이로 인한 결정 결함의 발생을 억제하는 기술이 필요하다. 또한, 실리콘과 GaN 간의 열팽창률의 차이는 약 56% 정도로, 이 열팽창률 차이로 인해서 발생한 웨이퍼 휨을 억제하는 기술이 필요하다. 웨이퍼 휨으로 인해, GaN 박막의 균열을 가져올 수 있고, 공정 제어가 어려워 동일 웨이퍼 내에서 발광 파장의 산포가 커지는 등의 문제를 발생시킬 수 있다.

상기 실리콘(Si) 기판은 GaN계 반도체에서 발생하는 빛을 흡수하여 발광소자의 외부 양자 효율이 낮아지므로, 필요에 따라 상기 기판을 제거하고 반사층이 포함된 Si, Ge, SiAl, 세라믹, 또는 금속 기판등의 지지기판을 추가로 형성하여 사용한다.

[버퍼층]

상기 Si 기판과 같이 이종 기판상에 GaN 박막을 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. 발광 적층체(S)의 전위 및 균열을 방지하기 위한 목적으로 기판(2001)과 발광 적층체(S) 사이에 버퍼층(2002)을 배치시킨다. 버퍼층(2002)은 활성층 성장시 기판의 휘는 정도를 조절해 웨이퍼의 파장 산포를 줄이는 기능도 한다.

상기 버퍼층(2002)은 AlxInyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1), 특히 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, 또는 InGaNAlN를 사용할 수 있으며, 필요에 따라 ZrB2, HfB2, ZrN, HfN, TiN 등의 물질도 사용할 수 있다. 또한, 복수의 층을 조합하거나, 조성을 점진적으로 변화시켜 사용할 수도 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 균열이 발생하기 쉽다. 균열을 막기 위한 방법으로 성장 중에 박막에 압축 응력이 걸리도록 성장하는 방법을 이용해 인장응력을 보상한다.

실리콘(Si)은 GaN과의 격자 상수 차이로 인해, 결함 발생 가능성도 크다. Si 기판을 사용하는 경우는 결함 제어뿐만 아니라 휨을 억제하기 위한 응력 제어를 동시에 해줘야 하기 때문에 복합 구조의 버퍼층을 사용한다.

예를 들어, 먼저 기판(2001) 상에 AlN를 형성한다. Si와 Ga 반응을 막기 위해 Ga을 포함하지 않은 물질을 사용하는 것이 좋다. AlN 뿐만 아니라 SiC 등의 물질도 사용할 수 있다. Al 소스와 N 소스를 이용하여 400 ~ 1300℃ 사이의 온도에서 성장시킨다. 필요에 따라, 복수의 AlN 층 사이에 GaN 중간에 응력을 제어하기 위한 AlGaN 중간층을 삽입할 수 있다.

[발광 적층체]

3족 질화물 반도체의 다층 구조를 구비하는 발광 적층체(S)를 보다 자세히 설명하면, 제1 및 제2 도전형 반도체층(2004, 2006)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 제2 도전형 반도체층(2004, 2006)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(2004, 2006)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(2004, 2006)은 각각 전자 및 정공의 주입 효율을 개선할 수 있는 캐리어 주입층을 구비할 수 있으며, 또한, 다양한 형태의 초격자 구조를 구비할 수도 있다.

상기 제1 도전형 반도체층(2004)은 활성층(2005)과 인접한 부분에 전류 확산층(미도시)을 더 포함할 수 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.

상기 제2 도전형 반도체층(2006)은 활성층(2005)과 인접한 부분에 전자 차단층(미도시)을 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(2005)보다 밴드갭이 커서 제2 도전형(p형) 반도체층(2006)으로 전자가 넘어가는 것을 방지한다.

상기 발광 적층체(S)는 MOCVD 장치를 사용하며, 제조방법으로는 성장 기판(2001)을 설치한 반응 용기 내에 반응 가스로 유기 금속 화합물 가스(예, 트리메틸 갈륨 (TMG), 트리메틸 알루미늄(TMA) 등)와 질소 함유 가스(암모니아(NH3) 등)을 공급하고, 기판의 온도를 900℃∼1100℃의 고온으로 유지하고, 기판상에 질화 갈륨계 화합물 반도체를 성장하면서, 필요에 따라 불순물 가스를 공급해, 질화 갈륨계 화합물 반도체를 언도프, n형, 또는 p형으로 적층한다. n형 불순물로는 Si이 잘 알려져 있고, p형 불순물으로서는 Zn, Cd, Be, Mg, Ca, Ba 등이 있으며, 주로 Mg, Zn가 사용된다.

또한, 제1 및 제2 도전형 반도체층(2004, 2006) 사이에 배치된 활성층(2005)은 양자우물층과 양자장벽층이 서로 교대로 적층된 다중 양자우물(MQW) 구조, 예컨대, 질화물 반도체일 경우, GaN/InGaN 구조가 사용될 수 있으며, 다만, 단일 양자우물(SQW) 구조를 사용할 수도 있을 것이다.

[오믹 컨택층 및 제1 및 제2 전극]

상기 오믹 컨택층(2008)은 불순물 농도를 상대적으로 높게 해서 오믹 컨택 저항을 낮추어 소자의 동작 전압을 낮추고 소자 특성을 향상시킬 수 있다. 상기 오믹 컨택층(2008)은 GaN, InGaN, ZnO, 또는 그래핀층으로 구성 될 수 있다.

제1 또는 제2 전극(2009a, 2009b)으로는 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 등의 물질을 포함할 수 있으며, Ni/Ag, Zn/Ag, Ni/Al, Zn/Al, Pd/Ag, Pd/Al, Ir/Ag. Ir/Au, Pt/Ag, Pt/Al, Ni/Ag/Pt 등과 같이 2층 이상의 구조로 채용될 수 있다.

도 14에 도시된 LED 칩은 하나의 예로 제1 및 제2 전극이 광추출면과 동일한 면을 향하고 있는 구조이나 광추출면과 반대 방향으로 되는 플립칩 구조, 제1 전극 및 제2 전극을 상호 반대되는 면에 형성된 수직구조, 전류 분산의 효율 및 방열 효율을 높이기 위한 구조로 칩에 여러 개의 비아를 형성하여 전극구조를 채용한 수직수평 구조등 다양한 구조로 구현될 수 있다.

<발광소자 - 제2 예>

고출력을 위한 대면적 발광소자를 제조하는 경우, 전류분산의 효율과 방열 효율을 위한 구조로 도 15에 도시된 LED 칩이 있을 수 있다.

도 15에 도시된 바와 같이, LED 칩(2100)은 순차적으로 적층된 제1 도전형 반도체층(2104), 활성층(2105), 제2 도전형 반도체층(2106), 제2 전극층(2107), 절연층(2102), 제1 전극층(2108) 및 기판(2101)을 포함한다. 이때 제1 전극층(2108)은 제1 도전형 반도체층(2104)에 전기적으로 접속하기 위하여 제2 도전형 반도체층(2106) 및 활성층(2105)과는 전기적으로 절연되어 제1 전극층(2108)의 일면으로부터 제1 도전형 반도체층(2104)의 적어도 일부 영역까지 연장된 하나 이상의 콘택 홀(H)을 포함한다. 상기 제1 전극층(2108)은 본 실시예에서 필수적인 구성요소는 아니다.

상기 콘택홀(H)은 제1 전극층(2108)의 계면에서부터 제2 전극층(2107), 제2 도전형 반도체층(2106) 및 활성층(2105)을 통과하여 제1 도전형 반도체층(2104) 내부까지 연장된다. 적어도 활성층(2105) 및 제1 도전형 반도체층(2104)의 계면까지는 연장되고, 바람직하게는 제1 도전형 반도체층(2104)의 일부까지 연장된다. 다만, 콘택홀(H)은 제1 도전형 반도체층(2104)의 전기적 연결 및 전류분산을 위한 것이므로 제1 도전형 반도체층(2104)과 접촉하면 목적을 달성하므로 제1 도전형 반도체층(2104)의 외부표면까지 연장될 필요는 없다.

제2 도전형 반도체층(2106) 상에 형성된 제2 전극층(2107)은, 광 반사 기능과 제2 도전형 반도체층(2106)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(2104)에 연결되도록 제2 전극층(2107), 제2 도전형 반도체층(2106) 및 활성층(2105)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(2108)의 하면을 덮도록 절연층(2102)을 형성한다. 이 경우, 상기 콘택홀(H)에 의해 제1 도전형 반도체층(2104)은 적어도 일부가 노출될 수 있다. 상기 절연층(2102)은 SiO2, SiOxNy, SixNy과 같은 절연 물질을 증착시켜 형성될 수 있다.

상기 콘택홀(H)에는 도전 물질을 충전되어 형성된 도전성 비아를 포함한 제1 전극층(2108)이 형성된다. 이어 제1 전극층(2108)의 하부에 기판(2101)을 형성한다. 이러한 구조에서, 기판(2101)은 제1 도전형 반도체층(2104)과 접속되는 도전성 비아에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 기판(2101)은 이에 한정되지는 않으나 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(2104, 2106)과의 접촉 면적 등이 적절히 조절될 수 있으며, 행과 열을 따라 다양한 형태로 배열됨으로써 전류 흐름이 개선될 수 있다. 이때, 상기 제2 전극층(2107)은 상기 제2 도전형 반도체층(2106)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(2107)에 연결하기 위한 전극패드부(2109)를 구비할 수 있다.

이와 같이, 도15에 도시된 LED칩(2100)은, 서로 대향하는 제1 및 제2 주면을 가지며, 각각 상기 제1 및 제2 주면을 제공하는 제1 및 제2 도전형 반도체층(2104, 2106)과 그 사이에 형성된 활성층(2105)을 갖는 발광 구조체와, 상기 제2 주면으로부터 상기 활성층(2105)을 지나 상기 제1 도전형 반도체층(2104)의 일 영역에 연결된 콘택홀(H)과, 상기 발광 구조체의 제2 주면 상에 형성되며 상기 제1 도전형 반도체층(2104)의 일 영역에 상기 콘택홀(H)을 통해 연결된 제1 전극층(2108)과, 상기 발광 구조체의 제2 주면 상에 형성되며 상기 제2 도전형 반도체층(2106)에 연결된 제2 전극층(2107)을 포함하는 것으로 설명될 수 있다. 여기서, 상기 제1 및 제2 전극층(2108, 2107) 중 어느 하나가 상기 발광 구조체의 측방향으로 인출된 구조를 가질 수 있다.

<발광소자 - 제3 예>

LED를 이용한 조명부는 방열 특성이 개선된 특징을 제공하고 있으나, 전체적인 방열 성능 측면에서 볼 때에, 조명부에 채용되는 LED 칩 자체를 발열량이 적은 LED 칩으로 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 요건을 만족하는 LED 칩으로서, 나노 구조체를 포함한 LED 칩(이하, "나노 LED 칩"이라 함)이 사용될 수 있다.

이러한 나노 LED 칩으로 최근에 개발된 코어(core)/셀(shell)형 나노 LED 칩이 있으며, 특히, 결합 밀도가 작아서 상대적으로 열 발생이 작을 뿐만 아니라, 나노 구조체를 활용하여 발광면적을 늘려 발광 효율을 높일 수 있으며, 비극성 활성층을 얻을 수 있어 분극에 의한 효율저하를 방지할 수 있으므로, 드랍(droop)특성을 개선할 수 있다.

도 16에는 상술된 조명 장치에 채용될 수 있는 LED 칩의 또 다른 예로서 나노 LED 칩이 예시되어 있다.

도 16에 도시된 바와 같이, 나노 LED 칩(2200)은 기판(2201) 상에 형성된 다수의 나노 발광 구조체를 포함한다. 본 예에서 나노 발광 구조체는 코어-셀(core-shell) 구조로서 로드 구조로 예시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 피라미드 구조와 같은 다른 구조를 가질 수 있다.

상기 나노 LED 칩(2200)은 기판(2201) 상에 형성된 베이스층(2202)을 포함한다. 상기 베이스층(2202)은 나노 발광 구조체의 성장면을 제공하는 층으로서 상기 제1 도전형 반도체일 수 있다. 상기 베이스층(2202) 상에는 나노 발광 구조체(특히, 코어) 성장을 위한 오픈영역을 갖는 마스크층(2203)이 형성될 수 있다. 상기 마스크층(2203)은 SiO2 또는 SiNx와 같은 유전체 물질일 수 있다.

상기 나노 발광 구조체는 오픈영역을 갖는 마스크층(2203)을 이용하여 제1 도전형 반도체를 선택 성장시킴으로써 제1 도전형 나노 코어(2204)를 형성하고, 상기 나노 코어(2204)의 표면에 쉘층으로서 활성층(2205) 및 제2 도전형 반도체층(2206)을 형성한다. 이로써, 나노 발광 구조체는 제1 도전형 반도체가 나노 코어가 되고, 나노 코어를 감싸는 활성층(2205) 및 제2 도전형 반도체층(2206)이 쉘층이 되는 코어-쉘(core-shell) 구조를 가질 수 있다.

본 예에 따른 나노 LED 칩(2200)은 나노 발광 구조체 사이에 채워진 충전물질(2207)을 포함할 수 있다. 상기 충전물질(2207)은 나노 발광 구조체를 구조적으로 안정화시키고, 광학적으로 개선하기 위하여 필요에 따라 채용될 수 있다. 본 예에 따른 나노 LED 칩(2200)은 나노 발광 구조체 사이에 채워진 충전물질(2207)을 포함한다. 상기 충전물질(2207)은 나노 발광 구조체를 구조적으로 안정화시킬 수 있다. 상기 충전물질(2207)은 이에 한정되지는 않으나, SiO2와 같은 투명한 물질로 형성될 수 있다. 상기 나노 발광 구조체 상에는 제2 도전형 반도체층(2206)에 접속되도록 오믹 콘택층(2208)이 형성될 수 있다. 상기 나노 LED 칩(2200)은 제1 도전형 반도체로 이루어진 상기 베이스층(2202)과 상기 오믹 콘택층(2208)에 각각 접속된 제1 및 제2 전극(2209a,2209b)을 포함한다.

나노 발광 구조체의 직경, 성분 및 도핑농도 중 적어도 하나를 달리 구현하여 단일한 소자에서 2 이상의 다른 파장의 광을 방출할 수 있다. 다른 파장의 광을 적절히 조절하여 단일 소자에서 형광체를 사용하지 않고도 백색광을 구현할 수 있으며, 이러한 소자와 함께 다른 LED 칩을 결합하거나 또는 형광체와 같은 파장변환 물질을 결합하여 원하는 다양한 색깔의 광 또는 색온도가 다른 백색광을 구현할 수 있다.

<발광소자 - 제4 예>

도 17에는 상술된 조명 장치에 채용될 수 있는 광원으로서, 실장 기판(2320) 상에 실장된 LED 칩(2310)을 갖는 반도체 발광소자(2300)가 도시되어 있다.

도 17에 도시된 반도체 발광소자(2300)는 실장 기판(2320)과 실장 기판(2320)에 탑재된 LED 칩(2310)을 포함한다. 상기 LED 칩(2310)은 앞서 설명된 예와 다른 LED 칩으로 제시되어 있다.

상기 LED 칩(2310)은 기판(2301)의 일면 상에 배치된 발광 적층체(S)와, 상기 발광 적층체(S)를 기준으로 상기 기판(2301) 반대 측에 배치된 제1 및 제2 전극 (2308a,2308b)을 포함한다. 또한, 상기 LED 칩(2310)은 상기 제1 및 제2 전극(2308a,2308b)을 덮도록 형성되는 절연부(2303)를 포함한다.

상기 제1 및 제2 전극(2308a, 2308b)은 제1 및 제2 전기연결부(2309a,2309b)에 의해 제1 및 제2 전극 패드(2319a,2319b)를 포함할 수 있다.

상기 발광 적층체(S)는 기판(2301) 상에 순차적으로 배치되는 제1 도전형 반도체층(2304), 활성층(2305) 및 제2 도전형 반도체층(2306)을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극(2308a)은 상기 제2 도전형 반도체층(2306) 및 활성층(2305)을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층(2304)과 접속된 도전성 비아로 제공될 수 있다. 상기 제2 전극(2308b)는 제2 도전형 반도체층(2306)과 접속될 수 있다.

상기 절연부(2303)는 상기 제1 및 제2 전극(2308a,2308b)의 적어도 일부를 노출시키도록 오픈 영역을 구비하며, 상기 제1 및 제2 전극 패드(2319a,2319b)는 상기 제1 및 제2 전극(2308a,2308b)과 접속될 수 있다.

상기 제1 및 제2 전극(2308a,2308b)는 각각 제1 및 제2 도전형 반도체층(2304,2306)과 오믹 특성을 갖는 도전성 물질이 1층 또는 다층 구조로 이루어질 수 있으며, 예컨대, Ag, Al, Ni, Cr, 투명 도전성 산화물(TCO) 등의 물질 중 하나 이상을 증착하거나 스퍼터링하는 등의 공정으로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 전극(2308a,2308b)은 서로 동일한 방향으로 배치될 수 있으며, 후술할 바와 같이, 리드 프레임 등에 소위, 플립 칩(flip-chip) 형태로 실장될 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 전극(2308a,2308b)은 서로 동일한 방향을 향하도록 배치될 수 있다.

특히, 상기 제1 전극(2308a)은 상기 제2 도전형 반도체층(2304) 및 활성층(2305)을 관통하여 상기 발광 적층체(S) 내부에서 상기 제1 도전형 반도체층(2304)에 연결된 도전성 비아에 의해 제1 전기연결부(2309a)와 연결될 수 있다.

도전성 비아와 상기 제1 전기 연결부(2309a)는 접촉 저항이 낮아지도록 개수, 형상, 피치, 제1 도전형 반도체층(2304)과의 접촉 면적 등이 적절히 조절될 수 있으며, 상기 도전성 비아와 상기 제1 전기 연결부(2309a)는 행과 열을 이루어 배열됨으로써 전류 흐름이 개선될 수 있다.

다른 한편의 전극구조는, 상기 제2 도전형 반도체층(2306) 상에 직접 형성되는 제2 전극(2308b)과 그 상부에 형성되는 제2 전기연결부(2309b)를 포함할 수 있다. 상기 제2 전극(2308b)은 상기 제2 도전형 반도체층(2306)과의 전기적 오믹을 형성하는 기능 외에 광 반사 물질로 이루어짐으로써 도 13에 도시된 바와 같이, LED 칩(2310)을 플립칩 구조로 실장된 상태에서, 활성층(2305)에서 방출된 빛을 기판(2301) 방향으로 효과적으로 방출시킬 수 있다. 물론, 주된 광방출 방향에 따라, 상기 제2 전극(2308b)은 투명 전도성 산화물과 같은 광투과성 도전 물질로 이루어질 수도 있다.

상기 설명된 2개의 전극구조는 절연부(2303)에 의하여 서로 전기적으로 분리될 수 있다. 절연부(2303)는 전기적으로 절연 특성을 갖는 물질이면 어느 것이나 사용할 수 있지만, 광흡수율이 낮은 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, SiO2, SiOxNy, SixNy 등의 실리콘 산화물, 실리콘 질화물을 이용할 수 있을 것이다. 필요에 따라, 광투과성 물질 내에 광 반사성 필러를 분산시켜 광반사 구조를 형성할 수 있다.

상기 제1 및 제2 전극패드(2319a, 2319b)는 각각 제1 및 제2 전기연결부(2309a,2309b)와 접속되어 LED 칩(2310)의 외부 단자로 기능할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2 전극 패드(2319a, 2319b)는 Au, Ag, Al, Ti, W, Cu, Sn, Ni, Pt, Cr, NiSn, TiW, AuSn 또는 이들의 공융 금속일 수 있다. 이 경우에, 실장 기판(2320)에 실장시 공융 금속을 이용하여 접합될 수 있으므로, 플립 칩 본딩 시 일반적으로 요구되는 별도의 솔더 범프를 사용하지 않을 수 있다. 솔더 범프를 이용하는 경우에 비하여 공융 금속을 이용한 실장 방식에서 방열 효과가 더욱 우수한 장점이 있다. 이 경우, 우수한 방열 효과를 얻기 위하여 제1 및 제2 전극 패드(2319a, 2319b)는 넓은 면적을 차지하도록 형성될 수 있다.

상기 기판(2301) 및 상기 발광 적층체(S)는 반대되는 설명이 없는 한, 도 10을 참조하여 설명된 내용을 참조하여 이해될 수 있다. 또한, 구체적으로 도시하지는 않았으나, 상기 발광구조물(S)과 기판(2301) 사이에는 버퍼층(미도시)이 형성될 수 있으며, 버퍼층은 질화물 등으로 이루어진 언도프 반도체층으로 채용되어, 그 위에 성장되는 발광구조물의 격자 결함을 완화할 수 있다.

상기 기판(2301)은 서로 대향하는 제1 및 제2 주면을 가질 수 있으며, 상기 제1 및 제2 주면 중 적어도 하나에는 요철 구조가 형성될 수 있다. 상기 기판(2301)의 일면에 형성된 요철 구조는 상기 기판(2301)의 일부가 식각되어 상기 기판과 동일한 물질로 이루어질 수 있으며, 상기 기판(2301)과 다른 이종 물질로 구성될 수도 있다.

본 예와 같이, 상기 기판(2301)과 상기 제1 도전형 반도체층(2304)의 계면에 요철 구조를 형성함으로써, 상기 활성층(2305)으로부터 방출된 광의 경로가 다양해 질 수 있으므로, 빛이 반도체층 내부에서 흡수되는 비율이 감소하고 광 산란 비율이 증가하여 광 추출 효율이 증대될 수 있다.

구체적으로, 상기 요철 구조는 규칙 또는 불규칙적인 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 상기 요철을 이루는 이종 물질은 투명 전도체나 투명 절연체 또는 반사성이 우수한 물질을 사용할 수 있다. 투명 절연체로는 SiO2, SiNx, Al2O3, HfO, TiO2 또는 ZrO와 같은 물질을, 투명 전도체는 ZnO나 첨가물(Mg, Ag, Zn, Sc, Hf, Zr, Te, Se, Ta, W, Nb, Cu, Si, Ni, Co, Mo, Cr, Sn)이 함유된 인듐 산화물(Indum Oxide) 등과 같은 투명 전도성 산화물(TCO)을, 반사성 물질로는 Ag, Al 또는 굴절율이 서로 다른 다층막 구조의 DBR을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 기판(2301)은 상기 제1 도전형 반도체층(2304)으로부터 제거될 수 있다. 기판 제거에는 레이저를 이용한 LLO(Laser Lift Off) 공정 또는 식각, 연마 공정을 사용할 수 있다. 또한, 기판이 제거된 제1 도전형 반도체층의 표면에 요철을 형성할 수 있다.

도 17에 도시된 바와 같이, 상기 LED 칩(2310)은 실장 기판(2320)에 탑재되어 있다. 상기 실장 기판(2320)은 기판 본체(2311) 상면 및 하면에 각각 상부 및 하부 전극층(2312b, 2312a)이 형성되고, 상기 상부 및 하부 전극층(2312b, 2312a)을 연결하도록 상기 기판 본체(2311)를 관통하는 비아(2313)를 포함한다. 상기 기판 본체(2311)는 수지, 세라믹 또는 금속일 수 있으며, 상기 상부 또는 하부 전극층(2312b, 2312a)은 Au, Cu, Ag, Al과 같은 금속층일 수 있다.

물론, 상술된 LED 칩(2310)이 탑재되는 기판은 도 17에 도시된 실장 기판(2320)의 형태에 한정되지 않으며, LED 칩(2301)을 구동하기 위한 배선 구조가 형성된 기판이라면 어느 것이나 적용 가능하다. 예를 들어, 한 쌍의 리드 프레임을 갖는 패키지 본체에 LED 칩이 실장된 패키지 구조로도 제공될 수 있다.

<발광소자의 기타 예>

상술된 LED 칩 외에도 다양한 구조의 LED 칩이 사용될 수 있다. 예를 들어, LED 칩의 금속-유전체 경계에 표면 플라즈몬 폴라리톤(surface-plasmon polaritons: SPP)을 형성시켜 양자우물 엑시톤과 상호작용 시킴으로써 광추출 효율을 크게 개선된 LED 칩도 유용하게 사용될 수 있다.

한편, 발광소자(14001)는 청색 LED에 황색, 녹색, 적색 또는 오렌지색의 형광체를 조합하여 백색광을 발하는 발광소자와 보라색, 청색, 녹색, 적색 또는 적외선 발광소자 중 적어도 하나를 포함하게 구성할 수 있다. 이 경우, 발광소자(14001)는 연색성(CRI)을 나트륨(Na)등(연색지수 40)에서 태양광(연색지수 100) 수준으로 조절할 수 있으며 또한 색 온도를 촛불(1500K)에서 파란 하늘(12000K) 수준으로 다양한 백색광을 발생시킬 수 있으며, 필요에 따라서는 보라색, 청색, 녹색, 적색, 오렌지색의 가시광 또는 적외선을 발생시켜 주위 분위기 또는 기분에 맞게 조명 색을 조절할 수 있다. 또한 식물 성장을 촉진할 수 있는 특수 파장의 광을 발생시킬 수도 있다.

상기 청색 LED에 황색, 녹색, 적색 형광체 및/또는 녹색, 적색 LED의 조합으로 만들어지는 백색광은 2개 이상의 피크 파장을 가지며, 도 18에서 도시하는 CIE 1931 좌표계의 (x, y)좌표가 (0.4476, 0.4074), (0.3484, 0.3516), (0.3101, 0.3162), (0.3128, 0.3292), (0.3333, 0.3333)을 잇는 선분 상에 위치할 수 있다. 또는 상기 선분과 흑체 복사 스펙트럼으로 둘러싸인 영역에 위치할 수 있다. 상기 백색광의 색 온도는 2000K ~ 20000K사이에 해당한다.

형광체는 다음과 같은 조성식 및 컬러(color)를 가질 수 있다.

산화물계 : 황색 및 녹색 Y3Al5O12:Ce, Tb3Al5O12:Ce, Lu3Al5O12:Ce

실리케이트계 : 황색 및 녹색 (Ba,Sr)2SiO4:Eu, 황색 및 등색 (Ba,Sr)3SiO5:Ce

질화물계 : 녹색 β-SiAlON:Eu, 황색 L3Si6O11:Ce, 등색 α-SiAlON:Eu, 적색 CaAlSiN3:Eu, Sr2Si5N8:Eu, SrSiAl4N7:Eu

형광체 조성은 기본적으로 화학양론(Stoichiometry)에 부합하여야 하며, 각 원소들은 주기율표상 각 족들 내 다른 원소로 치환이 가능하다. 예를 들어 Sr은 알카리토류(II)족의 Ba, Ca, Mg 등으로, Y는 란탄계열의 Tb, Lu, Sc, Gd 등으로 치환이 가능하다. 또한, 활성제인 Eu 등은 원하는 에너지 준위에 따라 Ce, Tb, Pr, Er, Yb 등으로 치환이 가능하며, 활성제 단독 또는 특성 변형을 위해 부활성제등이 추가로 적용될 수 있다.

또한, 형광체 대체 물질로 양자점(Quantum Dot) 등의 물질들이 적용될 수 있으며, LED에 형광체와 QD를 혼합 또는 단독으로 사용될 수 있다.

QD는 CdSe, InP 등의 Core(3 ~ 10nm)와 ZnS, ZnSe 등의 Shell(0.5 ~ 2nm) 및 Core, Shell의 안정화를 위한 Regand의 구조로 구성될 수 있으며, 사이즈에 따라 다양한 컬러를 구현할 수 있다.

아래 표 1은 청색 LED(440 ~ 460nm)를 사용한 백색 발광소자의 응용분야별 형광체 종류이다.

용도	형광체
LED TV BLU	β-SiAlON:Eu2+ (Ca, Sr)AlSiN3:Eu2+ L3Si6O11:Ce3+
조명	Lu3Al5O12:Ce3+ Ca-α-SiAlON:Eu2+ L3Si6N11:Ce3+ (Ca, Sr)AlSiN3:Eu2+ Y3Al5O12:Ce3+
Side View (Mobile, Note PC)	Lu3Al5O12:Ce3+ Ca-α-SiAlON:Eu2+ L3Si6N11:Ce3+ (Ca, Sr)AlSiN3:Eu2+ Y3Al5O12:Ce3+ (Sr, Ba, Ca, Mg)2SiO4:Eu2+
전장 (Head Lamp, etc.)	Lu3Al5O12:Ce3+ Ca-α-SiAlON:Eu2+ L3Si6N11:Ce3+ (Ca, Sr)AlSiN3:Eu2+ Y3Al5O12:Ce3+

상기 형광체 또는 양자점의 도포 방식은 크게 발광소자에 뿌리는 방식, 막 형태로 덮는 방식, 필름 또는 세라믹 형광체 등의 시트 형태를 부착하는 방식 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.

뿌리는 방식으로는 디스펜싱(dispensing), 스프레이 코팅(spray coating)등이 일반적이며, 디스펜싱은 공압방식과 스크류(screw), 리니어 타입(linear type) 등의 기계적(mechanical) 방식을 포함한다. 제팅(jetting) 방식으로 미량 토출을 통한 도팅량 제어 및 이를 통한 색좌표 제어도 가능하다. 웨이퍼 레벨 또는 발광소자 상에 스프레이 방식으로 형광체를 일괄 도포하는 방식은 생산성 및 두께 제어가 용이할 수 있다.

발광소자 위에 막 형태로 직접 덮는 방식은 전기영동, 스크린 프린팅(screen printing) 또는 형광체의 몰딩 방식으로 적용될 수 있으며, 칩 측면의 도포 유무 필요에 따라 해당 방식의 차이점을 가질 수 있다.

발광 파장이 다른 2종 이상의 형광체 중 단파장에서 발광하는 광을 재흡수 하는 장파장 발광 형광체의 효율을 제어하기 위하여 발광 파장이 다른 2종 이상의 형광체층을 구분할 수 있으며, 칩과 형광체 2종 이상의 파장 재흡수 및 간섭을 최소화 하기 위하여 각 층 사이에 DBR(ODR) 층을 포함할 수 있다. 균일 도포막을 형성하기 위하여 형광체를 필름 또는 세라믹 형태로 제작 후 칩 위에 부착(attach)할 수 있다.

광 효율, 배광 특성에 차이점을 주기 위하여 리모트(remote) 형식으로 광변환 물질을 위치할 수 있으며, 이 때 광변환 물질은 내구성, 내열성에 따라 투광성 고분자, 유리등의 물질 등과 함께 위치할 수 있다.

형광체 도포 기술은 발광소자에서 광특성을 결정하는 가장 큰 역할을 하게 되므로, 형광체 도포층의 두께, 형광체의 균일 분산등의 제어 기술들이 다양하게 연구되고 있다.

QD 또한 형광체와 동일한 방식으로 발광소자에 위치할 수 있으며, 유리 또는 투광성 고분자 물질 사이에 위치하여 광변환을 할 수도 있다.

한편, 발광소자를 외부 환경으로부터 보호하거나, 발광소자 외부로 나가는 광 추출 효율을 개선하기 위하여 충진재로 투광성 물질을 상기 발광소자 상에 위치할 수 있다. 이 때 적용되는 투광성 물질은 Epoxy, Silicone, Epoxy 와 Silicone의 Hybrid 등의 투명 유기용제가 적용되며, 가열, 광조사, 시간 경과등의 방식으로 경화하여 사용할 수 있다.

상기 Silicone 은 Polydimethyl siloxane 을 Methyl 계로 Polymethylphenyl siloxane 을 Phenyl 계로 구분하며, Methyl 계와 Phenyl 계에 따라 굴절률, 투습률, 광투과율, 내광안정성, 내열안정성에 차이를 가지게 된다. 또한, Cross Linker 와 촉매재에 따라 경화 속도에 차이를 가지게 되어 형광체 분산에 영향을 준다.

충진재의 굴절률에 따라 광 추출 효율은 차이를 가지게 되며, Blue 광이 방출되는 부분의 Chip 최외각 매질의 굴절률과 Air로 방출되는 굴절률의 Gap을 최소로 해주기 위하여 굴절률이 다른 이종 이상의 Silicone 을 순차적으로 적층할 수 있다.

일반적으로 내열 안정성은 Methyl 계가 가장 안정하며, Phenly 계, Hybrid, Epoxy 순으로 온도 상승에 변화율이 적다. Silicone 은 경도에 따라 Gel type, Elastomer type, Resin type 으로 구분할 수 있다.

상기 광원부(14003)에서 조사된 빛을 방사상으로 안내하기 위해 발광소자(14001)에 광학소자를 더 포함 할 수 있으며, 광학소자는 기 성형된 광학소자를 발광소자 위에 부착하는 방식과 유동성의 유기 용제를 발광소자가 실장된 성형틀에 주입하여 고형화하는 방식등을 포함한다.

광학소자 부착 방식은 LED 칩 상부의 충진재에 직접 부착하거나, 발광소자 외곽과 광학소자 외곽만 접착하여 충진재와 공간을 두는 방식 등이 있다. 성형틀에 주입하는 방식으로는 Injection Molding, Transfer Molding, Compression Molding 등의 방식이 사용될 수 있다. 광학소자의 형상 (오목, 볼록, 요철, 원뿔, 기하학 구조) 등에 따라 배광 특성이 변형되며, 효율 및 배광 특성의 요구에 맞게 변형이 가능하다.

본 실시 형태에서 상기 발광소자(14001)는 LED 칩을 내부에 구비하는 패키지 단품을 예시하고 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 도 19에 도시된 바와 같이, 상기 발광소자(14001)는 LED 칩 자체일 수 있다. 이 경우, LED 칩은 COB 타입으로 회로기판(14002) 상에 실장되어 플립칩 본딩 방식 또는 와이어 본딩 방식으로 상기 회로기판(14002)과 직접 전기적 연결을 이룰 수 있다.

또한, 상기 발광소자(14001)의 주위 영역을 둘러싸도록 상기 회로기판(14002)과 발광소자(14001) 사이에는 방수제(14011)가 형성될 수 있다.

상기와 같은 다양한 조명부(140)를 갖는 조명장치(100)는 아래와 같은 사용자 단말기(200)를 통하여 제어된다.

상기 사용자 단말기(200)는 스마트폰, 휴대폰, 노트북, MP3플레이어와 같이 사용자에 의해 휴대 가능한 IT 기기가 모두 적용 가능하다. 본 발명의 실시형태에서는 스마트폰에 적용된 경우를 예로 들어 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 사용자 단말기(200)는 단말기 제어부(210), 블루투스 모듈(220), 메모리부(230) 및 표시부(250)을 포함할 수 있으며, 사용자가 상기 사용자 단말기(200)에 명령을 입력하기 위한 입력부(240)를 더 포함할 수 있다.

상기 단말기 제어부(210)는 상기 각부의 동작을 제어하여 상기 사용자 단말기(200)의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 상기 사용자 단말기(200)가 스마트폰인 경우에, 상기 단말기 제어부(210)는 음성 통화, 데이터 통신, 화상 통화 등을 위한 관련된 제어 및 처리를 수행할 수 있다.

상기 입력부(240)는 사용자가 사용자 단말기(200)의 동작 제어를 위하여 입력하는 키 입력 데이터를 발생시킨다. 상기 입력부(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 표시부(250)와 상호 레이어 구조를 이룰 경우, 터치 스크린(touch screen)을 구성할 수도 있다.

상기 메모리부(230)는 상기 단말기 제어부(210)의 처리 및 제어를 위한 어플리케이션이 저장될 수도 있으며, 입력되거나 출력되는 데이터의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다. 상기 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.

상기 표시부(250)는 상기 사용자 단말기(200)에서 처리되는 정보를 표시 출력한다. 예를 들어, 상기 사용자 단말기(200)가 스마트폰일 경우, 상기 스마트폰과 관련된 UI(User Interface) 또는 GUI(Graphic User Interface)를 표시한다.

한편, 전술한 바와 같이, 상기 표시부(250)와 입력부(240)가 상호 레이어 구조를 이루어 터치 스크린를 구성하는 경우, 상기 표시부(250)는 상기 입력부(250)를 겸할 수도 있다. 상기 표시부(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, 상기 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 단말기 제어부(210)로 전송하여, 상기 제어부(210)가 터치입력이 있었는지 여부와 터치스크린의 어느 영역이 터치 되었는지 여부를 알 수 있도록 한다.

또한, 표시부(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.

상기 고유 식별정보는 상기 조명장치(100)의 맥 어드레스(MAC address; Media Access Control address)를 포함할 수 있다.

상기 맥 어드레스는 네트워크 상에서 네트워크 장비를 식별하기 위한 고유의 식별정보로서 일반적으로 48비트로 구성된다. 상기 맥 어드레스는 네트워크 장비마다 서로 다른 값을 가지므로, 앞서 설명한 바와 같이, 장치주소로 사용될 수 있다. 따라서, 상기 맥 어드레스로서 개별 네트워크 장비를 특정할 수 있다. 그러므로, 상기 조명장치(100)에 맥 어드레스를 부여하고, 이를 파악할 수 있게 되면 각각의 조명장치(100)를 특정할 수 있다.

본 발명은 이와 같이, 맥 어드레스를 고유 식별정보에 포함하고 있으므로, 고유 식별정보에서 개별 조명장치(100)의 맥 어드레스를 추출하여 저장하면, 사용자가 상기 맥 어드레스에 해당하는 개별 조명장치(100)를 손쉽게 특정할 수 있다.

다음으로, 도 2 내지 도 6을 참조하여, 상기와 같은 조명 제어 시스템(10)의 제어방법을 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시형태에 의한 조명 제어 시스템의 배치도이고, 도 20은 일 실시형태의 조명 제어시스템(10)의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명의 일 실시예는 앞서 설명한 조명 제어시스템(10)이 도 2와 같이 배치된 경우를 예를 들어 설명한다.

구체적으로, 상기 조명장치(100)는 3개(100a~100c)가 설치되어 있는 경우를 예로 들어 설명한다.

상기 조명 제어 시스템(10)의 제어방법은 조명장치(100)를 인증하는 단계(s100), 조명장치(100)를 등록하는 단계(s200), 연결된 조명장치(100)를 제어하는 단계(s300) 및 종료단계(s400)로 구성될 수 있다.

도 21 및 도 22를 참조하여 상기 조명장치(100)를 인증하는 단계(s100)를 구체적으로 설명한다. 도 21는 도 20의 조명장치 인증단계를 자동으로 수행하는 경우를 설명하기 위한 흐름도이고, 도 22는 도 20의 조명장치 인증단계를 수동으로 수행하는 경우를 설명하기 위한 흐름도이다.

먼저, 도 21를 참조하여 상기 조명장치(100)를 자동으로 인증하는 단계를 설명한다. 상기 조명장치(100)를 인증하는 단계는 조명장치(100) 중 사용자 주변의 조명장치(100)만을 선별하는 과정이다.

이를 구체적으로 설명하면, 먼저, 조명장치 등록 이벤트가 발생(s101)한다. 이는 사용자가 사용자 단말기(200)의 어플리케이션을 구동하고, 상기 어플리케이션 내의 '자동인증'을 선택함으로써 발생될 수 있다.

상기 조명장치 인증 이벤트가 발생되면(s101), 다음으로, 사용자 단말기(200) 주위의 조명장치(100)를 검색한다(s102). 앞서 설명한 바와 같이, 사용자 단말기(200)는 주위의 접속 가능한 장치의 고유 식별 번호로서 장치주소를 얻어오게 된다. 이때, 장치주소로 맥 어드레스가 사용될 수 있다.

다음으로, 검색된 조명장치(100)의 신호의 세기가 일정한 기준치를 만족하는 지 확인한다(s103). 일반적으로, 블루투스 신호는 접속하려는 장비 사이에 콘크리트 벽이나 칸막이 등과 같은 구조물이 있으면, 신호의 세기가 현저히 떨어지게 된다. 방과 방 사이는 콘크리트 벽으로 구획되므로 신호의 세기가 현저히 떨어지는 조명장치(10)는 현재 사용자가 있는 방이 아닌, 주위에 위치한 방에 설치된 조명장치(10)에서 송신된 신호가 될 확률이 높다. 또한, 현재 사용자가 있는 방에 설치된 조명장치(100)라 하더라도, 이러한 조명장치(100)는 방 내부에 구조물로 격리된 공간 내에 설치된 것일 확률이 높다. 따라서, 신호의 세기가 현저히 떨어지는 조명장치(100)를 제외하게 되면, 사용자의 주위에 위치한 조명장치(100)만 남게 된다.

어플리케이션은 신호의 세기가 현저히 떨어지는 조명장치(100)라면 '등록불가 목록'에 저장하고, 그 이외의 조명장치(100)라면 '등록가능 목록'에 저장하여, 사용자 주변의 조명장치(100)를 선별한다.

이와 같은 과정을, 사용자 주변의 모든 조명장치(100)에 대해 반복하여 수행하면, '등록가능 목록'에는 사용자 주변의 조명장치(100)만 선별하는 인증과정이 완료된다. 도 2를 참조하여 이를 구체적으로 설명하도록 한다. 본 실시예에서는 조명장치(100a~100c) 중 100c로부터 수신된 신호의 세기가 기준치를 만족하지 못하는 것으로 가정한다. 사용자는 사용자 단말기(200)를 통하여, 주변의 조명장치(100a~100c)를 검색하게 된다. 사용자 단말기(200)에는 신호의 세기가 기준치를 만족하지 못하는 100c를 제외한 100a, 100b만 표시된다.

다음으로, 조명장치(100) 인증단계를 수동으로 수행하는 경우를 설명한다. 조명장치(100)를 수동으로 인증하는 단계는, 상기 조명장치(100)를 자동으로 인증하는 단계의 부가적인 단계이다. 만일 사용자 주변의 조명장치(100) 중 일시적인 신호 이상으로 인해 자동으로 인증되지 않은 조명장치(100)가 있다면, 이러한 조명장치(100)를 '등록가능 목록'에 수동으로 포함시키는 단계이다.

먼저, 사용자가 어플리케이션에 추가하고자 하는 조명장치(100)의 인증번호를 입력한다(s111). 인증번호는 추가하고자 하는 조명장치(100)의 맥 어드레스, 핀 코드 또는 QR코드 등과 같은 다양한 종류의 인증수단이 사용될 수 있으나, 상기 인증수단은 추가하고자 하는 조명장치(100)와 사용자 단말기(200) 간의 블루투스 통신을 통해 상기 조명장치(100)를 특정할 수 있는 수단으로 한정하는 것이 바람직하다.

다음으로, 입력된 인증번호를 '등록가능 목록'에 저장하면, 수동으로 조명장치(100)를 추가하는 과정이 완료된다.

도 2를 참조하여 이를 구체적으로 설명하도록 한다. 사용자는 신호의 세기가 기준치를 만족하지 못하는 100c의 인증번호를 사용자 단말기(200)에 입력한다. 이를 통해 자동으로 인증되지 않았던 100c를 인증할 수 있다.

다음으로, 도 6을 참조하여, 도 3의 조명장치(100)를 등록하는 단계(s200)를 설명한다. 상기 조명장치(100)를 등록하는 단계는 '등록가능 목록'에 저장된 조명장치(100)에 고유한 주소를 할당하여, 각각의 조명장치(100)를 개별 또는 그룹으로 제어할 수 있게 하는 단계이다.

먼저, 사용자는 사용자 단말기(200)를 등록하고자 하는 조명장치(100)에 근접시킨다. 사용자 단말기(200)는 인증된 조명장치(200)의 신호의 세기를 재검색하고, 신호의 세기가 가장 센 조명장치(100)에 고유주소 ‘1’을 할당한다.

이를 도 23을 참조하여 구체적으로 설명하면, 조명장치 등록 이벤트가 발생(s201)한다. 이는 사용자가 사용자 단말기(200)의 어플리케이션을 구동하고, 상기 어플리케이션 내의 '자동등록'을 선택함으로써 발생될 수 있다.

상기 조명장치 등록 이벤트가 발생되면(s201), 다음으로, 사용자 단말기(200)는 '등록가능 목록'의 모든 조명장치(100)와 통신한다. 조명장치(100)와 통신했을 때의 신호의 세기는 '신호 세기 목록'에 저장된다.

다음으로, 사용자는 상기 사용자 단말기(200)를 자신이 사용하고자 하는 조명장치(100)에 근접시키고 이때의 신호의 세기를 저장한다. 이때, 어플리케이션은 '신호 세기 목록' 중 신호의 세기가 가장 큰 조명장치(100)를 1번으로 등록한다. 상기 '신호 세기 목록'을 일정 시간 단위로 업데이트한 후, 1번으로 등록된 조명장치(100) 이외의 조명장치(100)로서 신호 세기가 가장 커지는 조명장치(100)를 2번으로 등록한다. 이와 같은 과정을 '등록가능 목록'의 모든 조명장치(100)가 등록될 때까지 반복한다. 이와 같은 과정을 거치면, '등록가능 목록'의 모든 조명장치(100)가 사용자가 선호하는 순서로 정렬된다.

다음으로, 상기 저장된 고유 식별정보를 이용하여 상기 사용자 단말기와 상기 조명장치를 블루투스 신호로 페어링한다. 페어링이란 주변의 블루투스 장비를 검색하고 연결을 시도하기 전에 암호화된 연결에 사용할 키(key)를 공유할 수 있는 상태를 의미하며, 페이링이 이루어지면 조명장치(100)의 기본 장치 정보가 사용자 단말기(200)에 저장된다.

이와 같이, 조명장치(100)와 연결하기 위하여는 페이링하는 단계가 필요하다. 그러나, 한 번 페이링이 된 조명장치(100)는 기본 장치 정보가 사용자 단말기(200)에 저장되어 있으므로, 다시 연결하게 되더라도 다시 페이링할 필요가 없다. 따라서, 한번 연결했던 조명장치(100)는 더욱 용이하게 연결할 수 있다.

다음으로, 조명장치(100)를 제어하는 단계(s300)가 시작된다. 조명장치(100)를 연결하는 이벤트는 사용자가 어플리케이션 내의 '조명제어(253)'을 선택하고 등록된 조명장치(100) 중 하나를 선택함으로써 발생될 수 있다.

상기 조명장치(100)의 제어는 상기 사용자 단말기(100)에서 상기 조명장치(100)로 제어신호를 전송함으로서 가능하다. 상기 전송신호에는 상기 조명장치(100)의 조명부(140)에서 방출되는 광의 색상, 색온도, 밝기 및 채도 중 적어도 하나가 포함할 수 있다.

이때, 사용자 단말기(200)에서 전송되는 제어신호는 다양한 방법에 의해 생성될 수 있다. 상기 제어신호는 어플리케이션에 색상, 색온도, 밝기 또는 채도 등을 조절하는 메뉴를 마련하고, 각각의 메뉴가 조절된 값에 대응되는 값을 전송하게 할 수 있다. 또한, 제조업체가 미리 지정한 제어신호를 코드로 만들고, 사용자가 이를 촬영하게 함으로써 제어신호를 전송하게 할 수도 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

10: 조명 제어 시스템
100: 조명장치
110: 조명 제어부
120, 220: 블루투스 모듈
130, 230: 메모리부
140: 조명부
200: 사용자 단말기
210: 단말기 제어부
240: 입력부
250: 표시부

Claims

고유 식별정보가 포함된 블루투스 신호를 송신하며 수신된 블루투스 신호에 의해 제어 가능한 적어도 하나의 조명장치; 및
상기 조명장치가 송신한 블루투스 신호를 수신하고 상기 조명장치가 송신한 블루투스 신호의 세기에 따라 상기 조명장치를 선별하며 등록하고, 상기 등록된 조명장치와 페어링되어 상기 조명장치를 제어하는 사용자 단말기;
를 포함하는 조명 시스템.
제1항에 있어서,
상기 사용자 단말기는
상기 조명장치가 송신한 블루투스 신호에 포함된 고유 식별정보 및 상기 조명장치가 송신한 블루투스 신호의 세기를 저장하고 제공하는 메모리부;
상기 조명장치와 블루투스 신호를 송수신하는 블루투스 모듈; 및
상기 조명장치가 송신한 블루투스 신호의 세기와 미리 저장된 기준값을 비교하여 상기 조명장치가 송신한 블루투스 신호의 세기가 기준값 이상인 경우에 상기 조명장치가 송신한 블루투스 신호에 포함된 고유 식별정보를 상기 메모리부에 저장하는 단말기 제어부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제1항에 있어서,
상기 고유 식별정보는 상기 조명장치의 맥 어드레스를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조명장치는 청색 LED칩에 황색, 녹색, 적색 형광체 및/또는 녹색, 적색 LED칩의 조합으로 만들어지는 2개 이상의 피크 파장을 가지는 백색광을 발하며,
상기 백색광은 CIE 1931 좌표계의 (x, y)좌표가 (0.4476, 0.4074), (0.3484, 0.3516), (0.3101, 0.3162), (0.3128, 0.3292), 및 (0.3333, 0.3333)을 잇는 선분 또는 상기 선분과 흑체 복사 스펙트럼으로 둘러싸인 영역 내에 위치하며, 상기 백색광의 색 온도는 2000K ~ 20000K 사이에 해당하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조명장치는 복수의 나노 발광 구조체를 가지는 LED칩을 포함하며,
상기 LED 칩은,
기판 상에 형성된 베이스층;
상기 베이스층 상에 형성되며 상기 복수의 나노 발광 구조체의 성장을 위한 복수의 오픈 영역을 갖는 마스크층;
상기 베이스 층 상에 선택 성장된 제1 도전형 나노 코어, 상기 제1 도전형 나노 코어의 표면에 적층 형성된 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 갖는 나노 발광 구조체; 및
상기 제1 도전형 나노 코어 및 제2 도전형 반도체층에 각각 접속된 제1 및 제2 오믹 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조명장치는 LED칩을 포함하며,
상기 LED칩은,
서로 대향하는 제1 및 제2 주면을 가지며, 각각 상기 제1 및 제2 주면을 제공하는 제1 및 제2 도전형 반도체층과 그 사이에 형성된 활성층을 갖는 발광 구조체와, 상기 제2 주면으로부터 상기 활성층을 지나 상기 제1 도전형 반도체층의 일 영역에 연결된 콘택홀과, 상기 발광 구조체의 제2 주면 상에 형성되며 상기 제1 도전형 반도체층의 일 영역에 상기 콘택홀을 통해 연결된 제1 전극과, 상기 발광 구조체의 제2 주면 상에 형성되며 상기 제2 도전형 반도체층에 연결된 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 시스템.
블루투스 신호를 송수신할 수 있는 사용자 단말기를 이용하여 블루투스 신호로 접속 가능한 조명장치에 할당된 고유 식별번호를 검색하되, 기준값 이상의 신호의 세기를 갖는 블루투스 신호를 송신하는 조명장치를 선별하는 단계;
상기 선별된 조명장치의 고유 식별번호와 신호의 세기를 상기 사용자 단말기에 저장하는 단계;
상기 저장된 고유 식별정보를 이용하여 상기 사용자 단말기와 상기 조명장치를 블루투스 신호로 페어링하는 단계;
상기 페어링된 조명장치를 상기 블루투스 신호로 제어하는 단계;
를 포함하는 조명 제어 시스템 제어방법.
제7항에 있어서,
상기 조명장치를 선별하는 단계는
블루투스 신호를 송수신할 수 있는 사용자 단말기를 이용하여 블루투스 신호로 접속 가능한 조명장치를 검색하는 단계;
상기 검색된 조명장치의 고유 식별번호와 블루투스 신호의 세기를 확인하는 단계;
상기 블루투스 신호의 세기와 상기 기준값을 비교하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 시스템 제어방법.
제7항에 있어서,
상기 선별된 조명장치의 고유 식별번호와 신호의 세기를 상기 사용자 단말기에 저장하는 단계는
상기 신호의 세기 기준으로 상기 선별된 조명장치의 고유 식별번호를 정렬하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 시스템 제어방법.
제9항에 있어서,
상기 기준값 이상의 신호의 세기를 갖는 블루투스 신호를 송신하는 조명장치를 선별하는 단계 후에
상기 기준값 미만의 신호의 세기를 갖는 블루투스 신호를 송신하는 조명장치를 추가하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 시스템 제어방법.