(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下、各実施形態は、添付の図面及び各実施形態についての説明を通じて明白になる。実施形態の説明において、各層(膜)、領域、パターンまたは構造物が基板、各層(膜)、領域、パッドまたはパターンの「上/上部(on)」に又は「下/下部(under)」に形成されると記載される場合において、「上/上部(on)」と「下/下部(under)」は、「直接(directly)」または「別の層を介在して(indirectly)」形成されることを全て含む。また、各層の上/上部または下/下部に対する基準は、図面を基準にして説明する。
【0030】
図面において、大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張されたり、省略されたり、又は概略的に示されている。また、各構成要素の大きさは実際の大きさを全的に反映するものではない。また、同一の参照番号は図面の説明を通じて同一の要素を示す。以下、添付の図面を参照して、実施形態に係る発光モジュール及びこれを含むランプ装置について説明する。
【0031】
図1は、実施形態に係るランプ装置100を示し、
図2は、
図1に示した発光モジュール10を示す。
【0032】
図1及び
図2を参照すると、ランプ装置100は、発光モジュール(light emitting module)10、反射鏡(reflector)20、及びレンズ(lens)30を含む。
【0033】
発光モジュール10は、光を発生し、基板12及び基板12上に配置される光源14を含むことができる。
【0034】
反射鏡20は、発光モジュール10の周囲に配置され、発光モジュール10から照射される光を一定の方向、例えば、発光モジュール10の前方に反射させる。
【0035】
レンズ30は、発光モジュールから照射されたり、または反射鏡20から反射される光を屈折させ、通過させることができる。レンズ30を通過した光は一定の方向に進行することができる。
【0036】
光源14は、複数個の発光素子14を含むことができ、複数の発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)は、基板12上に互いに離隔して配置可能である。例えば、複数の発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)のそれぞれは発光ダイオード(Light Emitting Diode、LED)であってもよい。
【0037】
複数の発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)は一列に配置したり、または行Cと列Rを含むマトリックス(matrix)形態で配置することができる。
【0038】
例えば、複数の発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)は、2行と2列を含むマトリックス形態で配置することができる。第1行は、第1発光素子(例えば、14−1〜14−5)を一列に配置し、第2行は、第2発光素子(例えば、14−6〜14−10)を一列に配置することができる。
【0039】
図3は、第1実施形態に係る発光素子A1を示す。
【0040】
複数の発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)のうち少なくとも一つは、
図3に示した発光素子A1であってもよい。
【0041】
図3を参照すると、発光素子A1は、複数の発光セルS1〜Sk(k>1である自然数)を含むことができる。例えば、発光素子A1は、単一チップ(chip)として具現することができ、単一チップは、複数の発光セルS1〜Sk(k>1である自然数)を含むことができる。
【0042】
複数の発光セルS1〜Sk(k>1である自然数)は個別的に駆動されて発光することができる。例えば、発光素子A1は、個別的に駆動されて発光する4個の発光セルS1〜S4を含むことができるが、これに限定されるものではない。
【0043】
図4A乃至
図4Dは、
図3に示した発光セルS1〜Sk(例えば、k=4である自然数)の発光の一実施形態を示す。
【0044】
図4Aは、複数の発光セルS1〜Sk(例えば、k=4である自然数)が全て発光することを示す。
【0045】
図4Bは、複数の発光セルS1〜Sk(例えば、k=4である自然数)のいずれか一つの発光セル(例えば、S1)のみが発光する一実施形態を示す。他の実施形態では、S2,S3及びS4のいずれか一つが発光することができる。
【0046】
図4Cは、複数の発光セルS1〜Sk(例えば、k=4である自然数)のうち選択された二つの発光セル(例えば、S1,S4)のみが発光する一実施形態を示す。
【0047】
図4Dは、複数の発光セルS1〜Sk(例えば、k=4である自然数)のうち選択された三つの発光セル(例えば、S1,S3,S4)のみが発光する一実施形態を示す。発光の例としては、上述したこと以外の他の実施形態が存在するが、これについては十分に予想できるので説明を省略する。
【0048】
図5は、
図3に示した隣接する発光セルSi及びSjの断面図を示す。
【0049】
図5を参照すると、発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)のそれぞれは、光を発生し、互いに離隔して位置する複数の発光セルS1〜Sk(k>1である自然数)、及び隣接する発光セルの間に位置する絶縁層60を含むことができる。
【0050】
絶縁層60は、透光性物質または非透光性物質であってもよい。例えば、絶縁層60は、SiO
y(yは、正の実数)、AlN、TiN、Si
3N
4、Al
2O
3、またはTiOx(xは、正の実数)のいずれか一つ以上であってもよい。隣接する発光セルSi及びSj(i、j≧1である自然数)の間の離隔距離d1は、10μm〜20μmであってもよい。
【0051】
発光セルS1〜Sk(k>1である自然数)のそれぞれは、セルとセル間の空間または絶縁層60によって互いに電気的に分離可能である。
【0052】
例えば、絶縁層60は、隣接する発光セルSi及びSj(i、j≧1である自然数)の間に介在することができ、発光セルS1〜Sk(k>1である自然数)のそれぞれの側面上に位置することができる。
【0053】
図3に示すように、発光セルS1〜Sk(例えば、k=4)の間に介在する絶縁層60の形状は、セルとセル間の空間の形状と同一または類似していてもよく、例えば、十字状であってもよい。
【0054】
発光セルS1〜Sk(k>1である自然数)のそれぞれは、順次積層される第1半導体層52、活性層54及び第2半導体層56を含む発光構造物50を含むことができる。
【0055】
第1半導体層52は、3族−5族、2族−6族などの化合物半導体で具現することができ、第1導電型ドーパントがドープされてもよい。
【0056】
例えば、第1半導体層52は、In
xAl
yGa
1-x-yN(0≦x≦1、0≦y≦1)の組成式を有する半導体であってもよく、n型ドーパント(例:Si、Ge、Snなど)がドープされてもよい。
【0057】
活性層54は、第1半導体層52及び第2半導体層56から提供される電子(electron)と正孔(hole)との再結合(recombination)過程で発生するエネルギーによって光を生成することができる。
【0058】
活性層54は、第1半導体層52と第2半導体層56との間に配置することができ、半導体化合物、例えば、3族−5族、2族−6族の化合物半導体で具現することができる。
【0059】
活性層54は、単一井戸構造、多重井戸構造、量子線(Quantum−Wire)構造、または量子点(Quantum Dot)構造などであってもよい。
【0060】
活性層54が量子井戸構造である場合、活性層54は、In
xAl
yGa
1-x-yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する井戸層と、In
aAl
bGa
1-a-bN(0≦a≦1、0≦b≦1、0≦a+b≦1)の組成式を有する障壁層とを含む単一または量子井戸構造を有することができる。井戸層は、障壁層のエネルギーバンドギャップより低いバンドギャップを有する物質であってもよい。
【0061】
第2半導体層56は、3族−5族、2族−6族などの化合物半導体で具現することができ、第2導電型ドーパントがドープされてもよい。
【0062】
例えば、第2半導体層56は、In
xAl
yGa
1-x-yN(0≦x≦1、0≦y≦1)の組成式を有する半導体であってもよく、p型ドーパント(例えば、Mg、Zn、Ca、Sr、Ba)がドープされてもよい。
【0063】
第1実施形態の発光セルS1〜S4(例えば、k=4)のそれぞれの形状は四角形(例えば、正方形)であってもよく、4個の発光セルS1〜S4(例えば、k=4)は互いに隣接して配置可能であり、隣接する発光セルの間には絶縁層60が位置することができる。
【0064】
発光セルS1〜S4(例えば、k=4)のそれぞれは、互いに隣接して位置する第1角部601,602,603,604を有することができ、第1角部601,602,603,604と会う2個の側面のそれぞれは、互いに異なる発光セルのある一つの側面と対向することができる。
【0065】
例えば、第1発光セルS1の第1角部601と会う2個の側面のうち一方は、第2発光セルS2のある一つの側面と対向することができ、残りの他方は、第3発光セルS3のある一つの側面と対向することができる。
【0066】
例えば、発光セルS1〜S4(例えば、k=4)のそれぞれは、四角形、例えば、正方形の発光面610を有することができる。このとき、発光面610は、光が出射される発光セルのある一面(例えば、上部面)、または発光セルに含まれる発光構造物の上部面であってもよく、各発光面610は4個の辺を含むことができる。
【0067】
いずれか一つの発光セルの発光面に属する隣接する2辺のいずれか一方は、他の発光セルの発光面に属するいずれか一つの辺と対向することができ、残りの他方は、また他の一つの発光セルに属するいずれか一つの辺と対向することができる。
【0068】
図6は、第1実施形態に係る発光モジュール10−1を示す。
【0069】
図6を参照すると、発光モジュール10−1は、基板12、及び基板12上に配置される複数の発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)を含むことができる。
【0070】
基板12は、第1基板12−1及び第2基板12−2を含むことができ、発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)のそれぞれは、
図3に示した第1実施形態A1であってもよい。
【0071】
隣接する発光セルSi及びSj(i、j≧1である自然数)の間の離隔距離d1は、隣接する発光素子間の離隔距離d2よりも小さくすることができる。例えば、隣接する発光素子間の離隔距離d2は50μm〜100μmであってもよい。
【0072】
図7は、
図6に示した発光セルと同一の面積を有する発光チップ401aで具現される発光モジュールを示す。
【0073】
図6及び
図7を参照すると、発光チップ401aの個数は、発光モジュール10−1に含まれる発光セルS1〜Sk(k>1である自然数)全体の個数と同一にすることができる。
【0074】
一つの発光チップ401aの面積(X1×Y1)は、
図6に示した一つの発光セルの面積(X1×Y1)と同一であり、発光チップ401a全体の個数は発光セル全体の個数と同一であるので、
図7に示した発光モジュールは、
図6に示した発光モジュール10−1と同一または僅かに小さい発光面積を有することができる。
【0075】
一般に、発光モジュールの隣接する発光素子間に位置する領域、及び隣接する発光セル間に位置する領域は非発光領域であり、配光時に暗部(dark region)を形成し得る。暗部の大きさは非発光領域の大きさに比例することができる。
【0076】
図6に示した発光セル間の離隔距離d1は、
図7に示した発光チップ間の離隔距離d2よりも小さいので、実施形態に係る発光モジュール10−1は、
図7に示した発光モジュールに比べて暗部(dark region)を減少させることができる。
【0077】
図8は、第2実施形態に係る発光素子A2を示す。
【0078】
複数の発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)のうち少なくとも一つは、
図8に示した発光素子A2であってもよい。
【0079】
図8を参照すると、発光素子A2は、個別的に駆動されて発光する複数の発光セルP1〜Pk(k>1である自然数)を含むことができる。例えば、発光素子A1は、4個の発光セルS1〜S4を含むことができるが、これに限定されるものではない。
【0080】
第2実施形態に係る発光セルP1〜Pk(例えば、k=4)のそれぞれの形状は長方形とすることができ、4個の発光セルP1〜Pk(例えば、k=4)は互いに隣接して配置可能であり、隣接する発光セルの間には絶縁層60が位置することができる。
【0081】
発光セルP1〜Pk(例えば、k=4)のそれぞれの長辺は互いに対向し、それぞれの短辺は互いに平行にすることができる。例えば、隣接する2個の発光セル(例えば、P1及びP2)のいずれか一方(P1)の一側長辺は、残りの他方(例えば、P2)の一側長辺と対向するように配置することができる。
【0082】
例えば、発光セルP1〜Pk(例えば、k=4)のそれぞれは長方形の発光面620を有することができる。このとき、発光面620は、光が出射される発光セルのある一面(例えば、上部面)であってもよく、各発光面620は、2個の長辺(例えば、622)及び2個の短辺(例えば、624)を含むことができる。隣接する2個の発光面のいずれか一方の一側長辺は、残りの他方の一側長辺と対向するように配置することができる。
【0083】
図9は、第3実施形態に係る発光素子A3を示す。
【0084】
図9を参照すると、複数の発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)のうち少なくとも一つは、
図9に示した発光素子A3であってもよい。
【0085】
発光素子A3は、個別的に駆動されて発光する複数の発光セルQ11〜Q1m(m>1である自然数)を含むことができる。例えば、発光素子A3は、個別的に駆動する2個の発光セルQ11,Q12を含むことができ、隣接する発光セルの間には絶縁層60が位置することができる。
【0086】
第3実施形態に係る発光セルQ11,Q12のそれぞれの形状は三角形とすることができ、2個の発光セルQ11,Q12は互いに隣接して配置可能であり、発光セルQ11,Q12の間には絶縁層60が介在して、発光セルQ11,Q12間を電気的に絶縁させることができる。
【0087】
発光セルQ11,Q12のそれぞれは、三角形の発光面630−1、630−2を有することができる。このとき、発光面630−1、630−2は、光が出射される発光セルの一面(例えば、上部面)であってもよく、各発光面630−1、630−2は3個の辺を含むことができる。
【0088】
発光セルQ11,Q12のうち少なくともいずれか一つ(例えば、Q11)は、隣接する2辺(例えば、201,202)間の角度θが15°〜45°である発光面(例えば、630−1)を有することができる。
【0089】
例えば、2個の発光セルQ11,Q12のそれぞれは直角三角形の発光面を有することができ、2個の発光セルQ11,Q12の発光面の斜辺は互いに対向することができる。また、第1発光セルQ11の第1発光面630−1の第1辺201と第2辺202との間の角度θが15°〜45°であってもよい。または、第1発光セルQ11の発光構造物50の隣接する側面がなす角度は15°〜45°であってもよい。
【0090】
図10は、第4実施形態に係る発光素子A4を示す。
【0091】
図10を参照すると、複数の発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)のうち少なくとも一つは、
図10に示した発光素子A4であってもよい。
【0092】
第4実施形態A4は、第3実施形態A3の変形例であって、発光セルQ21,Q22の配置が第3実施形態と異なる。すなわち、第4実施形態は、第3実施形態と左右対称の構造とすることができる。
【0093】
図11Aは、第5実施形態に係る発光素子A5を示す。
【0094】
図11Aを参照すると、複数の発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)のうち少なくとも一つは、
図11Aに示した発光素子A5であってもよい。
【0095】
発光素子A5は、個別的に駆動する複数の発光セルS1〜Sk(k>1である自然数)及びQ11〜Q1m(m>1である自然数)を含むことができる。
【0096】
発光素子A5は、四角形の発光セルS1〜Sk(k>1である自然数)及び三角形の発光セルQ11〜Q1m(m>1である自然数)を含むことができ、隣接する発光セルの間には絶縁層60が位置することができる。
【0097】
例えば、発光素子A5は、四角形(例えば、長方形または正方形)の第1発光面610−1を有する第1発光セル(例えば、S1)、四角形(例えば、長方形または正方形)の第2発光面610−2を有する第2発光セルS2、三角形(例えば、直角三角形)の第3発光面620−1を有する第3発光セル(例えば、Q11)、及び三角形(例えば、直角三角形)の第4発光面620−2を有する第4発光セル(例えば、Q12)を含むことができる。
【0098】
第1発光面610−1及び第2発光面610−2のそれぞれは4個の辺を含むことができ、第3発光面620−1及び第4発光面620−2のそれぞれは3個の辺を含むことができる。
【0099】
第1発光面610−1の第1辺701及び第2発光面610−2の第1辺711は隣接し、互いに対向することができる。
【0100】
第3発光面620−1の第1辺(斜辺)732は、第4発光面620−2の第1辺(斜辺)722と互いに対向することができる。
【0101】
第4発光面620−2の第2辺721は、第1発光面610−1の第2辺702及び第2発光面610−2の第2辺712と対応し、互いに対向することができる。
【0102】
第4発光面620−2の第2辺721は、第3発光面620−1の第2辺731と対応し、互いに対向することができる。
【0103】
第3発光面620−1の第1辺732と第2辺731とがなす角度θは15°〜45°とすることができる。また、第4発光面620−2の第1辺(斜辺)722と第2辺721とがなす角度は15°〜45°とすることができる。
【0104】
第3発光セルQ11の発光構造物50の隣接する側面がなす角度は15°〜45°とすることができる。また、第4発光セルQ12の発光構造物50の隣接する側面がなす角度は15°〜45°とすることができる。
【0105】
図11Bは、第5実施形態の変形例A5’を示す。
【0106】
図11Bを参照すると、複数の発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)のうち少なくとも一つは、
図11Bに示した発光素子A5’であってもよい。
【0107】
発光素子A5’は、個別的に駆動する第1発光セルS11と、第2発光セルQ11及びQ12とを含むことができる。第1発光セルS11の発光面610−3は長方形とすることができ、第2発光セルQ11及びQ12のそれぞれの発光面620−1,620−2は直角三角形とすることができる。隣接する発光セルの間には絶縁層60が位置することができる。
【0108】
発光面610−3は4個の辺701〜704を含むことができ、発光面620−1,620−2のそれぞれは3個の辺721〜723,731〜733を含むことができる。
【0109】
発光面620−1の第1辺(斜辺)732は、発光面620−2の第1辺(斜辺)722と隣接し、互いに対向することができる。
【0110】
発光面620−2の第2辺721は、発光面610−1の第2辺702と対応し、互いに対向することができる。
【0111】
発光面620−2の第2辺721は、発光面620−1の第2辺731と対応し、互いに対向することができる。
【0112】
発光面620−1の第1辺(斜辺)732と第2辺731とがなす角度θは15°〜45°とすることができる。また、第4発光面620−2の第1辺(斜辺)722と第2辺721とがなす角度は15°〜45°とすることができる。
【0113】
図12は、第6実施形態に係る発光素子A6を示す。
【0114】
図12を参照すると、複数の発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)のうち少なくとも一つは、
図12に示した発光素子A6であってもよい。
【0115】
第6実施形態A6は、四角形(例えば、正方形)の第1発光セルS1〜Sk(例えば、k=2)、及び三角形(例えば、直角三角形)の第2発光セルQ21〜Q2m(例えば、m=2)を含むことができ、隣接する発光セルの間には絶縁層60が位置することができる。
【0116】
第5実施形態と比較するとき、第1発光セルの形状は同一であるが、第2発光セルQ21,Q22は、第5実施形態A5の第2発光セルQ11,Q12と左右対称の構造とすることができる。
【0117】
図13は、第2実施形態に係る発光モジュール10−2を示す。
【0118】
図13を参照すると、発光モジュール10−2は、基板12、及び基板12上に配置される複数の発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)を含むことができる。
【0119】
複数の発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)は一列に配置したり、または、行(C>1である自然数)と列(R>1である自然数)を含むマトリックス(matrix)形態で配置することができる。
【0120】
例えば、複数の発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)は、C行(例えば、C=2)とR列(例えば、R=5)を含むマトリックス形態で配置することができる。第1行は、第1発光素子(例えば、14−1〜14−5)を5列に配置することができ、第2行は、第2発光素子(例えば、14−6〜14−10)を5列に配置することができる。
【0121】
発光モジュール10−2に含まれる発光素子(例えば、14−1〜14−10)のうち少なくとも一つは、第3実施形態A3に係る発光素子とし、残りは第1実施形態A1に係る発光素子とすることができる。
【0122】
少なくとも一つの行に含まれる発光素子のうち少なくとも一つは、
図9に示した第3実施形態A4とし、その他の発光素子は、
図3に示した第1実施形態A1とすることができる。
【0123】
例えば、第y行(C≧y≧1である自然数、例えば、y=1)に含まれる発光素子14−1〜14−5のいずれか一つ14−3は第3実施形態A3とし、残りの発光素子14−1〜14−2及び14−4〜14−10は第1実施形態A1とすることができる。例えば、第3実施形態A3は、第y行(C≧y≧1である自然数、例えば、y=1)のx列(R≧x≧1である自然数、例えば、x=3)に位置できるが、これに限定されるものではない。
【0124】
図14は、第2実施形態に係る発光モジュール10−2が発光する一実施形態を示す。
【0125】
図14を参照すると、第3実施形態に係る発光素子(例えば、14−3)に属する発光セル(例えば、Q11,Q12)の一部(例えば、Q11)は発光し、残り(例えば、Q12)は発光しなくてもよい。
【0126】
第1実施形態に係る発光素子14−1,14−2,14−4〜14−10の一部(例えば、14−4〜14−10)は発光し、残り(例えば、14−1〜14−2)は発光しなくてもよい。
【0127】
発光モジュール10−2に属する発光セルのうち、発光する発光セルに対応する領域を発光領域741と呼び、発光しない発光セルに対応する領域を非発光領域742と呼ぶことができる。他の実施形態では、非発光領域742は、発光していない発光セル及び絶縁層60を含むことができる。
【0128】
発光領域741は、明暗の差によって非発光領域742と区分することができ、非発光領域742と第3実施形態A3に係る発光素子(例えば、14−3)に対応する発光領域741との間には第1境界線751が現れ得る。
【0129】
第1境界線751は、第3実施形態A3に係る発光素子(例えば、14−3)に含まれた発光セルQ11の斜辺に対応する、発光領域741の縁または辺の一部に該当することができる。
【0130】
非発光領域742と、第1実施形態A1に係る発光素子(例えば、14−6,14−7)の発光領域741との間には第2境界線752が現れ得る。第2境界線752は、第1実施形態A1に係る発光素子(例えば、14−6,14−7)に含まれた発光セルS1,S2の一辺に対応する、発光領域741の縁または辺の他の一部に該当することができる。
【0131】
第2境界線752を基準に第1境界線751が傾いた角度θ1は、第3実施形態A3に係る発光素子(例えば、14−3)に含まれる発光セルQ11の発光面620−1の隣接する2辺731,732がなす角度θと同一であってもよい(θ1=θ)。例えば、第2境界線752を基準に第1境界線751の傾いた角度θ1は15°〜45°であってもよい。
【0132】
発光領域741の縁(edge)または辺(side)の形状、または第1境界線の傾いた角度は、個別的に駆動する発光セルの発光によって決定され得る。
【0133】
一般に、車両に使用されるランプユニット(lamp unit)は、対向車のドライバーの視野を妨げないように、カットオフ境界線(cut-off line)に関する規範を満足しなければならない。すなわち、車両に使用されるランプユニット(lamp unit)は、カットオフ境界線の下には光を照射しないことで、対向車のドライバーの視野を妨げないようにしなければならない。
【0134】
実施形態10−2は、第1境界線751の傾いた角度θ1が15°〜45°になるように、発光素子14−1〜14−10に含まれる発光セルを個別的に駆動することによって、カットオフ境界線に関する規範を満足することができる。
【0135】
すなわち、実施形態は、カットオフ境界線を満足する発光面(例えば、620−1,620−2)を有する発光セルQ11,Q12を含む発光素子A3を少なくとも一つ含むことができ、発光セルQ11,Q12の個別的な駆動によって、発光モジュール10−2がカットオフ境界線に関する規範を満足するようにすることができる。
【0136】
また、このようなカットオフ境界線に関する規範を満足させるために、一般的なランプ装置では、対向車の眩しさを防止するために、対向車に照らされる光を遮断(cut−off)させることがきるシェード(shade)を備える。しかし、実施形態は、発光セルの個別駆動によって、カットオフ境界線に関する規範を満足させることができるので、シェードを必要としない。これによって、ランプ装置の簡素化を達成することができる。
【0137】
図15は、第3実施形態に係る発光モジュール10−3を示す。
【0138】
図15を参照すると、複数の発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)は、C行(例えば、C=2)とR列(例えば、R=5)を含むマトリックス形態で配置することができる。
【0139】
発光モジュール10−3に含まれる発光素子(例えば、14−1〜14−10)のうち少なくとも一つは、第5実施形態A5に係る発光素子とし、残りは、第1実施形態A1に係る発光素子とすることができる。
【0140】
例えば、第y行(C≧y≧1である自然数、例えば、y=1)に含まれる発光素子14−1〜14−5のうち少なくとも一つ(例えば、14−3及び14−4)は第5実施形態A5とし、残りの発光素子(14−1〜14−2及び14−5〜14−10)は第1実施形態A1とすることができる。
【0141】
例えば、第5実施形態A5は、第y行(例えば、y=1)のx番目の列(例えば、x=3)、及びx+1番目の列(例えば、x=3)に位置できるが、これに限定されるものではない。
【0142】
x+1番目の列(例えば、x=3)に配置される第5実施形態A5に係る発光素子(例えば、14−4)は、x番目の列(例えば、x=3)に配置される発光素子(例えば、14−3)を180°回転したものと同一の構造を有することができる。
【0143】
図16は、第3実施形態に係る発光モジュール10−3が発光する一実施形態を示す。
【0144】
図16を参照すると、第5実施形態A5に係る発光素子(例えば、14−3,14−4)に属する発光セル(例えば、S1,S2,Q11,Q12)の一部は発光し、残りは発光しなくてもよい。
【0145】
例えば、第1及び第2発光セルS1,S2は全て発光したり、または発光しなくてもよく、第3及び第4発光セルQ11,Q12のいずれか一方は発光し、残りの他方は発光しなくてもよい。
【0146】
具体的に、x番目の列(例えば、x=3)に位置する発光素子(例えば、14−3)の第1及び第2発光セルS1,S2は発光せず、第3発光セルQ11は発光し、第4発光セルQ12は発光しなくてもよい。
【0147】
また、x+1番目の列(例えば、x=3)に位置する発光素子(例えば、14−4)の第1及び第2発光セルS1,S2は発光し、第3発光セルQ11は発光せず、第4発光セルQ12は発光してもよい。
【0148】
発光モジュール10−3に含まれる発光セルのうち、発光する発光セルに対応する領域を発光領域811と呼び、発光しない発光セルに対応する領域を非発光領域812と呼ぶことができる。
【0149】
発光領域811は、明暗の差によって非発光領域812と区分することができる。
【0150】
非発光領域812と、第5実施形態A5に係る発光素子(例えば、14−3,14−4)に対応する発光領域811との間には第1境界線821が現れ得る。
【0151】
第1境界線821は、第5実施形態A5に係るx番目の列に位置する発光素子(例えば、14−3)に含まれた発光セルQ11、及びx+1番目の列に位置する発光素子(例えば、14−4)に含まれた発光セルQ12のそれぞれの斜辺に対応する、発光領域811の縁または辺の一部に該当することができる。
【0152】
非発光領域812と、第1実施形態A1に係る発光素子(例えば、14−6,14−7)の発光領域811との間には第2境界線822が現れ得る。第2境界線822は、第1実施形態A1に係る発光素子(例えば、14−6,14−7)に含まれた発光セルS1,S2の一辺に対応する、発光領域811の縁または辺の他の一部に該当することができる。
【0153】
第2境界線822を基準に第1境界線821が傾いた角度θ2は、x番目の列に位置する発光素子(例えば、14−3)に含まれた発光セルQ11の発光面620−1、及びx+1番目の列に位置する発光素子(例えば、14−4)に含まれた発光セルQ12の発光面620−2の隣接する2辺(例えば、731,732)がなす角度θと同一であってもよい(θ2=θ)。例えば、第2境界線822を基準に第1境界線821の傾いた角度θ2は15°〜45°であってもよい。
【0154】
実施形態10−3は、カットオフ境界線に関する規範を満足するように、第1境界線821の傾いた角度θ2が15°〜45°になるように、発光素子14−1〜14−10に含まれる発光セルを個別的に駆動することができる。
【0156】
図19を参照すると、発光領域(741または811)の第1境界線(751または821)は、第2境界線(752または822)を基準に一定の角度θで傾斜していることがわかる。
【0157】
図17A乃至
図17Dは、実施形態に含まれた発光セルに対するワイヤボンディングの実施形態を示す。
【0158】
図17Aを参照すると、実施形態に係る発光素子(例えば、A1)は、複数の発光セルS1,S2,S3,S4、及び複数のパッド1,2,3,4を備えることができる。
【0159】
複数のパッド1,2,3,4のそれぞれは、複数の発光セルS1,S2,S3,S4のうち対応するいずれか一つに配置することができる。
【0160】
例えば、複数のパッド1,2,3,4のいずれか一つは、複数の発光セルS1,S2,S3,S4のうち対応するいずれか一つと連結することができる。
【0161】
複数のパッド1,2,3,4のそれぞれには、対応するワイヤW1,W2,W3またはW4をボンディングすることができる。ワイヤW1,W2,W3またはW4を介して、各パッドに、発光セルを個別駆動するための制御電源(例えば、駆動電圧または駆動電流)を印加することができる。
【0162】
図17Bを参照すると、実施形態に係る発光素子(例えば、A2)は複数の発光セルP1,P2,P3,P4、及び複数のパッド1,2,3,4を備えることができる。
【0163】
複数のパッド1,2,3,4のそれぞれは、複数の発光セルP1,P2,P3,P4のうち対応するいずれか一つに配置することができる。例えば、複数のパッド1,2,3,4のいずれか一つは、複数の発光セルP1,P2,P3,P4のうち対応するいずれか一つに連結することができる。複数のパッド1,2,3,4のそれぞれには、対応するワイヤW5,W6,W7またはW8をボンディングすることができる。
【0164】
図17Cを参照すると、実施形態に係る発光素子(例えば、A3)は、複数の発光セルQ11,Q12、及び複数のパッド5,6を備えることができる。
【0165】
複数のパッド5,6のそれぞれは、複数の発光セルQ11,Q12のうち対応するいずれか一つに配置することができる。例えば、複数のパッド5,6のいずれか一つは、複数の発光セルQ11,Q12のうち対応するいずれか一つに連結することができる。複数のパッド5,6のそれぞれには、対応するワイヤW9またはW10をボンディングすることができる。
【0166】
図17Dを参照すると、実施形態に係る発光素子(例えば、A5)は、複数の発光セルS1,S2,Q11,Q12、及び複数のパッド1,2,3,4を備えることができる。
【0167】
複数のパッド1,2,3,4のそれぞれは、複数の発光セルS1,S2,Q11,Q12のうち対応するいずれか一つに配置することができる。例えば、複数のパッド1,2,3,4のいずれか一つは、複数の発光セルS1,S2,Q11,Q12のうち対応するいずれか一つに連結することができる。複数のパッド1,2,3,4のそれぞれには、対応するワイヤW1,W2,W3またはW4をボンディングすることができる。
【0168】
他の実施形態では、発光させようとする一部の発光セルにのみ連結されるパッドを含むことができる。一部の発光セルにのみ連結されたパッドには、制御電源を印加するためのワイヤをボンディングすることができる。
【0169】
図18Aは、
図14に示した第3実施形態に係る発光素子14−3に対するワイヤボンディングの他の実施形態を示す。
【0170】
図18Aを参照すると、カットオフ境界線に関する規範を満足させるために、発光素子14−3の第1発光セルQ11は発光させ、第2発光セルQ12は発光させなくてもよい。結局、第1発光セルQ11のみを駆動させるために、発光素子14−3は、第1発光セルQ11上にのみパッド5を備えることができる。そして、パッド5には、第1発光セルQ11を駆動するための制御電源を印加するためのワイヤW10をボンディングすることができる。
【0171】
図18Bは、
図16に示した第5実施形態に係る発光素子14−3に対するワイヤボンディングの他の実施形態を示し、
図18Cは、
図16に示した第5実施形態に係る発光素子14−4に対するワイヤボンディングの他の実施形態を示す。
【0172】
図18B及び
図18Cを参照すると、カットオフ境界線に関する規範を満足させるために、発光素子14−3(A5)の発光セルQ11、及び発光素子14−4(A5)の発光セルS1,S2,Q12は発光させ、発光素子14−3(A5)の発光セルS1,S2,Q12、及び発光素子14−4(A5)の発光セルQ11は発光させなくてもよい。
【0173】
結局、発光セルQ11のみを駆動させるために、発光素子14−3(A5)は、発光セルQ11上にのみパッド3を備えることができ、パッド3には制御電源を印加するためのワイヤW3をボンディングすることができる。
【0174】
また、発光セルS1,S2,Q12のみを駆動させるために、発光素子14−4(A5)は、発光セルS1,S2,Q12上にのみパッド1,2,4を備えることができ、それぞれのパッド1,2,4には、制御電源を印加するためにワイヤW1,W2,W4をボンディングすることができる。
【0175】
図18A乃至
図18Cに示した実施形態は、カットオフ境界線に関する規範を満足させるために発光させなければならない発光セルにのみパッド及びワイヤを連結するようにすることによって、不必要なワイヤボンディングを除去することができ、これによって、発光素子の配置に対するデザインの自由度を向上させることができる。
【0176】
図20Aは、第4実施形態に係る発光モジュール10−4を示し、
図20Bは、
図20Aに示した発光モジュール10−4のA−B線上の断面図を示す。
【0177】
図20A及び
図20Bを参照すると、発光モジュール10−4は、第1基板12−1と、第1基板12−1上に配置される第2基板12−2と、第2基板12−2上に配置される複数の発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)とを含むことができる。複数の発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)は、第2基板12−2に共晶接合(eutectic bonding)またはダイボンディング(diebonding)することができる。
【0178】
第2基板12−2の面積は第1基板12−1の面積よりもさらに小さくすることができるが、他の実施形態では、第2基板12−2の面積と第1基板12−1の面積が互いに同一であってもよい。
【0179】
第2基板12−2には回路パターンを形成することができ、ワイヤ(図示せず)を介して、複数の発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)は第2基板12−2の回路パターンと電気的に接続可能である。
【0180】
第1基板12−1は、第1熱伝導率を有する金属基板であってもよく、第2基板12−2は、第2熱伝導率を有する絶縁基板であってもよい。例えば、第1基板12−1の第1熱伝導率は、第2基板12−2の第2熱伝導率よりもさらに大きくすることができる。その理由は、第2基板12−2上に配置される発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)から発生する熱を迅速に外部に放出するためである。
【0181】
例えば、第1基板12−1は、MCPCB(Metal Cored Printed Circuit Board)であってもよい。また、第1基板12−1は、熱伝導性の高い放熱プレートであってもよく、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、金(Au)から選択されたいずれか一つの物質で形成したり、またはこれらのうち少なくとも一つを含む合金で形成してもよい。第2基板12−2は、熱伝導率の高い窒化物、例えば、AlNで形成することができる。
【0182】
他の実施形態では、第2基板12−2は陽極酸化層(anodized layer)を含むことができる。更に他の実施形態では、第1基板12−1及び第2基板12−2は同一の物質、例えば、AlN、Al、Cu、Auのうち少なくともいずれか一つを含むことができる。
【0183】
発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)が配置される第2基板12−2の上部表面は平らな平面であってもよいが、他の実施形態では、凹曲面または凸曲面を有することができる。更に他の実施形態では、第2基板12−2の上部表面は、凹曲面、凸曲面、平らな平面のうち少なくとも二つの形状が混合された構造であってもよい。
【0184】
発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)は発光ダイオードチップ(LED chip)であってもよい。発光ダイオードチップは、ホワイト(white)LEDチップ、レッド(red)LEDチップ、ブルー(blue)LEDチップまたは紫外線LEDチップで構成したり、またはレッドLEDチップ、グリーン(green)LEDチップ、ブルーLEDチップ、イエローグリーン(yellow green)LEDチップ、ホワイトLEDチップのうち少なくとも一つまたはそれ以上を組み合わせたパッケージ形態で構成してもよい。
【0185】
例えば、実施形態を車両用ヘッドランプ(head lamp)に適用する場合、発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)は垂直型の白色発光チップであってもよいが、これに限定されるものではない。
【0186】
発光モジュール10−4に含まれた発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)は、第1乃至第3実施形態10−1〜10−3のいずれかに含まれた発光素子と同一の配置及び構造を有することができる。
【0187】
図21Aは、第5実施形態に係る発光モジュール10−5を示し、
図21Bは、
図21Aに示した発光モジュール10−5のA−B線上の断面図を示す。
図20A及び
図20Bと同一の図面符号は同一の構成を示し、同一の構成については説明を簡略にしたり、または省略する。
【0188】
図21A及び
図21Bを参照すると、第4実施形態10−4と比較するとき、第5実施形態10−5の第1基板12−1はキャビティ(cavity)13を有することができ、第2基板12−2は第1基板12−1のキャビティ13内に配置することができる。
【0189】
図22Aは、第6実施形態に係る発光モジュール10−6を示し、
図22Bは、
図22Aに示した発光モジュール10−6のA−B線上の断面図を示す。
図20A及び
図20Bと同一の図面符号は同一の構成を示し、同一の構成については説明を簡略にしたり、または省略する。
【0190】
図22A及び
図22Bを参照すると、発光モジュール10−6は、第1基板12−1、第2基板12−2、発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)、バリア(barrier)15、及びカバーガラス(cover glass)16を含む。
【0191】
第2基板12−2は第1基板12−1上に配置し、複数の発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)は第2基板12−2上に配置することができる。第1基板12−1はキャビティ(cavity)13を有することができ、第2基板12−2は第1基板12−1のキャビティ13内に配置することができる。
【0192】
バリア15は、キャビティ13の周囲の第1基板12−1の周縁上に配置される。バリア15は、複数の発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)と電気的に接続されるワイヤ(図示せず)を保護し、カバーガラス16を支持することができる。
【0193】
バリア15は、多角形またはリング(ring)状であってもよいが、これに限定されるものではない。
【0194】
バリア15は、発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)から照射される光を反射して、光抽出効率を向上させることができる。バリア15は、反射部材、例えば、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、白金(Pt)、ロジウム(Rh)、ラジウム(Ra)、パラジウム(Pd)、クロム(Cr)のうち少なくとも一つ以上を含む物質で形成することができる。
【0195】
カバーガラス16は、複数の発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)から一定距離離隔するようにバリア15上に配置することができる。例えば、発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)の上部面とカバーガラス16の下部面との間の間隔は、約0.1mm〜50mmであってもよい。
【0196】
カバーガラス16は、発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)を保護し、発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)から発生する光を透過させることができる。
【0197】
カバーガラス16は、光透過率を向上させるために無反射コーティング膜(anti−reflective coating film)を含むことができる。ガラス材質のベース(base)に無反射コーティングフィルムを付着したり、または無反射コーティング液をスピンコーティングまたはスプレーコーティングしたりして無反射コーティング膜を有するカバーガラスを形成することができる。
【0198】
例えば、無反射コーティング膜は、TiO
2、SiO
2、Al
2O
3、Ta
2O
3、ZrO
2、MgF
2のうち少なくとも一つ以上を含んで形成されてもよい。
【0199】
カバーガラス16は、発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)から発生する熱によるガスを放出できるホール(図示せず)または開口部(図示せず)を含むことができる。
【0200】
カバーガラス16は、特定波長の光だけを通過させるフィルター(図示せず)を含むか、または光の指向角を調節するために遮光又は反射パターン(図示せず)を含むこともできる。他の実施形態では、カバーガラスは、ホールまたは開口部を有するドーム(dome)形状であってもよい。
【0201】
カバーガラス16は、バリア15の上部面の一部によって支持することができる。例えば、バリア15の上部面は、段差を有する第1領域18と第2領域19とに区分することができる。カバーガラス16は第1領域18によって支持することができる。
【0202】
発光モジュール10−6に含まれた発光素子14−1〜14−n(n>1である自然数)は、第1乃至第3実施形態10−1〜10−3のいずれかに含まれた発光素子と同一の配置及び構造を有することができる。
【0203】
図23は、第7実施形態に係る発光モジュール10−7を示す。
【0204】
図23を参照すると、発光モジュール10−7は、基板12、及び個別的に駆動する複数の発光素子21−1〜21−n(n>1である自然数)を含む。
【0205】
複数の発光素子21−1〜21−n(n>1である自然数)は、一列に配置したり、または行Cと列Rを含むマトリックス(matrix)形態で配置することができる。
【0206】
発光素子21−1〜21−n(n>1である自然数)は、光を出射する発光面R
k(1≦k≦n)を有することができる。例えば、発光面R
k(1≦k≦n)は、基板12に実装された発光素子21−1〜21−n(n>1である自然数)の上部面、または後述する発光構造物410の上部面であってもよい。
【0207】
発光面R
k(1≦k≦n)は、4個の辺401,402,403,404を含むことができ、隣接する2辺401,402がなす角度θ3は、15°より大きいか又は同一であり、90°より小さくすることができる(15≦θ3<90°)。例えば、発光面R
k(1≦k≦n)の形状は平行四辺形であってもよく、隣接する2辺401,402がなす角度は、15°より大きいか又は同一であり、90°より小さくすることができる。
【0208】
図24は、
図23に示した発光素子21−k(1≦k≦n)の断面図を示す。
【0209】
図24を参照すると、発光素子21−k(1≦k≦n)は、第1半導体層422と、活性層424と、第2半導体層426とを含む発光構造物410を含むことができる。
【0210】
第1半導体層422、活性層424及び第2半導体層426の組成は、
図5で説明した第1半導体層52、活性層54及び第2半導体層56の組成と同一にすることができる。
【0211】
例えば、発光構造物410は、4個の辺401,402,403,404からなる発光面R
k(1≦k≦n)を有することができ、隣接する2辺401,402間の角度θ3は、15°より大きいか又は同一であり、90°より小さくすることができる。
【0212】
また、例えば、発光構造物410は、4個の側面412,414,416,418を有することができ、隣接する2個の側面412,414間の角度θ3は、15゜より大きいか又は同一であり、90゜より小さくすることができる。
【0213】
図25は、第7実施形態に係る発光モジュール10−7が発光する一実施形態を示す。
【0214】
図25を参照すると、発光素子21−1〜21−n(n>1である自然数)の一部21−4〜21−10は発光し、同時に残り21−1〜21−3は発光しなくてもよい。
【0215】
y行(例えば、y=1)の1列からx列(例えば、x=3)までの範囲に位置する発光素子21−1〜21−3は発光せず、y行(例えば、y=1)のx+1列(例えば、x=3)から最後の列までの範囲に位置する発光素子21−4〜21−5は発光し、y+1行(例えば、y=1)の全ての列に位置する発光素子21−6〜21−10は発光してもよい。
【0216】
発光モジュール10−7に属する発光素子21−1〜21−10のうち、発光する発光素子21−4〜21−10に対応する領域を発光領域512と呼び、発光しない発光素子21−1〜21−3に対応する領域を非発光領域514と呼ぶことができる。
【0217】
非発光領域514と、発光素子21−4の第1辺401に対応する発光領域512との間には第1境界線522が現れ得る。非発光領域514と、発光素子21−6,21−7,21−8の第4辺404に対応する発光領域512との間には第2境界線524が現れ得る。第2境界線524を基準に第1境界線522が傾いた角度は15°〜45°であってもよい。これは、発光素子21−1〜21−n(n>1である自然数)は、隣接する2辺401,402がなす角度θ3が15°より大きいか又は同一であり、90°より小さい平行四辺形の発光面R
kを有するからである。
【0218】
実施形態10−7は、隣接する2辺401,402がなす角度θ3が15゜より大きいか又は同一であり、90゜より小さい平行四辺形の発光面R
kを有する発光素子を個別的に駆動することによって、カットオフ境界線に関する規範を満足させることができる。
【0219】
図26は、実施形態に係る発光モジュール10−2〜10−7を含む車両用ランプ装置100の光パターンを示す。
図26を参照すると、発光モジュール10−2〜10−7から出射される光は、レンズ30を通過して車両911の前方に照射され得る。
【0220】
図14、
図16及び
図25に示すように、発光領域741,811,512は、第1境界線751,821,522及び第2境界線752,822,524によって、高さの異なる段差を有する2個の領域101,102に区分することができる。
【0221】
第1発光領域101は、第2境界線752,822,524の下にのみ光が照射される領域であり、第2発光領域102は、第2境界線752,822,524の上にも光が照射される領域であり得る。
【0222】
車両用ランプユニット100は、高さの異なる段差を有する2個の発光領域101,102に対応する配光領域901,902を有する光パターンを有することができる。
【0223】
第1配光領域901は、光パターンの第2境界線904の下にのみ光が照射されるので、対向車のドライバーの視野が妨げられることを防止することができ、第2配光領域902は、第2境界線904の上にも光が照射されるので、ドライバー912の視野を確保することができる。光パターンの第1境界線903は、
図14、
図16及び
図25に示した第1境界線751,821,522に対応でき、光パターンの第2境界線904は、第2境界線752,822,524に対応することができる。したがって、車両用ランプユニット100はカットオフ境界線に関する規範を満足させることができる。
【0224】
以上で各実施形態に説明された特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも一つの実施形態に含まれ、必ず一つの実施形態にのみ限定されるものではない。さらに、各実施形態で例示された特徴、構造、効果などは、実施形態の属する分野における通常の知識を有する者によって、他の実施形態に対しても組み合わせ又は変形して実施可能である。したがって、このような組み合わせと変形に関する内容は、本発明の範囲に含まれるものと解釈しなければならない。