特許第6266307号(P6266307)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6266307
(24)【登録日】2018年1月5日
(45)【発行日】2018年1月24日
(54)【発明の名称】発光モジュール
(51)【国際特許分類】
   F21K 9/23 20160101AFI20180115BHJP
   F21V 19/00 20060101ALI20180115BHJP
   H01L 33/00 20100101ALI20180115BHJP
   H05B 37/02 20060101ALI20180115BHJP
   F21Y 115/10 20160101ALN20180115BHJP
【FI】
   F21K9/23
   F21V19/00 150
   F21V19/00 170
   H01L33/00 L
   H01L33/00 J
   H05B37/02 J
   F21Y115:10 300
   F21Y115:10 500
【請求項の数】21
【全頁数】19
(21)【出願番号】特願2013-229125(P2013-229125)
(22)【出願日】2013年11月5日
(65)【公開番号】特開2014-93301(P2014-93301A)
(43)【公開日】2014年5月19日
【審査請求日】2016年11月4日
(31)【優先権主張番号】10-2012-0123757
(32)【優先日】2012年11月2日
(33)【優先権主張国】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】513276101
【氏名又は名称】エルジー イノテック カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100146318
【弁理士】
【氏名又は名称】岩瀬 吉和
(74)【代理人】
【識別番号】100114188
【弁理士】
【氏名又は名称】小野 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100119253
【弁理士】
【氏名又は名称】金山 賢教
(74)【代理人】
【識別番号】100129713
【弁理士】
【氏名又は名称】重森 一輝
(74)【代理人】
【識別番号】100143823
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 英彦
(72)【発明者】
【氏名】カン,イルヨン
(72)【発明者】
【氏名】グォン,キス
(72)【発明者】
【氏名】ジュ,ケンタク
(72)【発明者】
【氏名】チョイ,テヨン
【審査官】 丸山 裕樹
(56)【参考文献】
【文献】 特開2003−068105(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2012/0087117(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F21K 9/23 − 9/238
F21S 2/00
F21S 8/00 − 8/04
F21V 19/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ボディーと、
前記ボディー上に配置された複数の発光素子と、
前記複数の発光素子の点灯を制御する点灯制御部と、を含み、
前記複数の発光素子のうち少なくとも三つの隣接する発光素子は、互いに異なる間隔で離隔して配置され、
前記複数の発光素子は、前記ボディー上において一点を中心に放射方向に等距離に配置され
互いに異なる電力を消費する前記複数の発光素子は、消費電力の偏差に応じて配置された、発光モジュール。
【請求項2】
前記少なくとも三つの隣接する発光素子の中少なくとも二つの発光素子は、点灯頻度お互い異なる、請求項1に記載の発光モジュール。
【請求項3】
前記複数の発光素子は、互いに異なるグループにグルーピングされる、請求項1又は2に記載の発光モジュール。
【請求項4】
前記グループ間の離隔距離は、前記グループのうちいずれか一つのグループ内の隣接する発光素子間の離隔距離よりも大きい、請求項3に記載の発光モジュール。
【請求項5】
前記複数の発光素子のうち少なくとも一部は、点灯頻度の順位に従って一定の方向に配列された、請求項1ないし4のいずれかに記載の発光モジュール。
【請求項6】
前記複数のグループのそれぞれに含まれた発光素子の点灯頻度の順位の和は、同一である、請求項3又は4に記載の発光モジュール。
【請求項7】
前記複数の発光素子は、前記ボディーの上面を通過するある一つの線を中心に対称形状に配置された、請求項1ないし6のいずれかに記載の発光モジュール。
【請求項8】
前記複数の発光素子において、前記一つの線を中心に一方に配置された発光素子は、互いに直列接続されて第1発光アレイをなし、
前記一つの線を中心に他方に配置された発光素子は、互いに直列接続されて第2発光アレイをなし、前記点灯制御部は、外部から印加される電源のレベルに比例して前記第1及び第2発光アレイの発光素子を順次点灯させる、請求項7に記載の発光モジュール。
【請求項9】
前記点灯制御部は、外部から印加される前記電源のレベルに比例して前記第1及び第2発光アレイの発光素子を順次消灯させる、請求項8に記載の発光モジュール。
【請求項10】
前記複数の発光素子の配置密度は、前記ボディー上において位置によって互いに異なる、請求項1ないし9のいずれかに記載の発光モジュール。
【請求項11】
前記複数の発光素子の配置密度は、前記ボディー上において均一である、請求項1ないし9のいずれかに記載の発光モジュール。
【請求項12】
前記複数のグループは、互いに等間隔に離隔して配置された、請求項6に記載の発光モジュール。
【請求項13】
前記複数のグループは、互いに異なる間隔で離隔して配置された、請求項3に記載の発光モジュール。
【請求項14】
前記複数のグループのそれぞれの前記複数の発光素子の配置密度は同一である、請求項3に記載の発光モジュール。
【請求項15】
前記グループのうち少なくとも一つのグループに属する複数の発光素子の点灯順位は互いに同一である、請求項3に記載の発光モジュール。
【請求項16】
前記グループのうち少なくとも一つのグループに属する発光素子の点灯順位は互いに異なる、請求項3に記載の発光モジュール。
【請求項17】
前記複数のグループのうち隣接するグループ間の離隔距離は、前記一点を中心に40°〜90°の角度範囲内にある、請求項3に記載の発光モジュール。
【請求項18】
前記複数のグループのいずれか一つのグループに属する隣接する発光素子間の離隔距離は、前記一点を中心に30°〜80°の角度範囲内にある、請求項3に記載の発光モジュール。
【請求項19】
前記複数のグループのそれぞれは、一対の発光素子からなる、請求項3に記載の発光モジュール。
【請求項20】
前記隣接する発光素子間の距離は、前記隣接する発光素子の中心間の距離に該当する、請求項18に記載の発光モジュール。
【請求項21】
前記複数の発光素子のそれぞれは、
光を放出する発光セルと、
前記ボディー上に配置されて前記発光セルと電気的に接続され、互いに電気的に離隔した第n及び第n(ここで、1≦n≦N)リードフレームとを含む、請求項1ないし20のいずれかに記載の発光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
実施形態は、発光モジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
半導体のIII−V族またはII−VI族化合物半導体物質を用いた発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)やレーザーダイオード(LD:Laser Diode)のような発光素子は、薄膜成長技術及び素子材料の開発によって赤色、緑色、青色及び紫外線などの様々な色を具現することができ、蛍光物質を用いたり、色を組み合わせることによって効率の良い白色光線も具現可能であり、蛍光灯、白熱灯などの既存の光源に比べて低消費電力、半永久的な寿命、速い応答速度、安全性、環境親和性などの長所を有する。
【0003】
したがって、光通信手段の送信モジュール、LCD(Liquid Crystal Display)表示装置のバックライトを構成する冷陰極管(CCFL:Cold Cathode Fluorescence Lamp)を代替する発光ダイオードバックライト、蛍光灯や白熱電球を代替することができる白色発光ダイオード照明装置、自動車のヘッドライト及び信号灯にまでその応用が拡大されている。
【0004】
図1は、一般的な発光モジュールを概略的に示す平面図である。
【0005】
図1の発光モジュールは、ボディー10上に配置された複数の発光素子D11〜D14,D21〜D24からなる。複数の発光素子D11〜D14,D21〜D24は、ボディー10に実装され、互いに一定間隔で離隔して配置される。
【0006】
このとき、外部から印加される電源のレベルによって、発光素子D11〜D14,D21〜D24のうち点灯される発光素子の数が次第に増加する。例えば、駆動電圧が第1レベルで印加されるとき、D11とD21が点灯し、駆動電圧が第1レベルよりも大きい第2レベルで印加されるとき、D11、D12、D21、D22が点灯し、駆動電圧が第2レベルよりも大きい第3レベルで印加されるとき、D11〜D13及びD21〜D23が点灯し、駆動電圧が第3レベルよりも大きい第4レベルで印加されるとき、D11〜D14及びD21〜D24が点灯することができる。このとき、発光素子D11〜D14,D21〜D24の消費電力、すなわち、照度が異なることによって、発光モジュールの上部から光が一方に偏って放出されることによって、不均一な発光が引き起こされることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
そこで、様々な実施形態により、略均一に発光することができる発光モジュールを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
一実施形態に係る発光モジュールは、ボディーと;前記ボディー上に配置された複数の発光素子と;前記複数の発光素子の点灯を制御する点灯制御部と;を含み、前記複数の発光素子のうち少なくとも一部の隣接する発光素子は、互いに異なる間隔で離隔して配置されてもよい。
【0009】
前記複数の発光素子は、前記ボディー上において一点を中心に放射方向に等距離に配置することができる。
【0010】
前記複数の発光素子は、互いに異なるグループにグルーピングすることができる。
【0011】
前記グループ間の離隔距離は、前記グループのうちいずれか一つのグループ内の隣接する発光素子間の離隔距離よりも大きくすることができる。
【0012】
前記複数の発光素子のうち少なくとも一部は、点灯頻度の順位に従って一定の方向に配列することができる。
【0013】
前記複数の発光素子の配置密度は、前記ボディー上において位置によって互いに異なってもよい。
【0014】
前記複数のグループのそれぞれに含まれた発光素子の点灯頻度の順位の和は、同一であってもよい。
【0015】
前記複数のグループは、互いに等間隔にまたは非等間隔に離隔して配置されてもよい。
【0016】
前記発光素子の配置密度は、前記ボディー上において略均一であってもよい。
【0017】
前記複数のグループにそれぞれに含まれた発光素子の配置密度は、同一であってもよい。
【0018】
前記グループのうち少なくとも一つのグループに属する複数の発光素子の点灯順位は、互いに同一であってもよい。
【0019】
前記グループのうち少なくとも一つのグループに属する発光素子の点灯順位は、互いに異なってもよい。
【0020】
前記複数の発光素子は、前記ボディーの上面を通過する一つの線を中心に対称形状に配置することができる。
【0021】
前記複数の発光素子において、前記一つの線を中心に一方に配置された発光素子は、互いに直列接続されて第1発光アレイをなし、前記一つの線を中心に他方に配置された発光素子は、互いに直列接続されて第2発光アレイをなし、前記点灯制御部は、外部から印加される電源のレベルに比例して前記第1及び第2発光アレイの発光素子を順次点灯させることができる。
【0022】
前記点灯制御部は、外部から印加される前記電源のレベルに比例して前記第1及び第2発光アレイの発光素子を順次消灯させることができる。
【0023】
前記複数の発光素子のそれぞれは、光を放出する発光セルと;前記ボディー上に配置されて前記発光セルと電気的に接続され、互いに電気的に離隔した第n及び第n(ここで、1≦n≦N)リードフレームと;を含むことができる。
【0024】
前記複数のグループのうち隣接するグループ間の離隔距離は、前記一点を中心に40°乃至90°の角度範囲内とすることができる。
【0025】
前記複数のグループのうちいずれか一つのグループに属する隣接する発光素子間の離隔距離は、前記一点を中心に30°乃至80°の角度範囲内とすることができる。
【0026】
前記複数のグループのそれぞれは、一対の発光素子からなることができる。
【発明の効果】
【0027】
様々な実施形態に係る発光モジュールは、発光素子の消費電力の偏差を考慮して発光素子が配置されるので、均斉度が改善されて、光を全体的に略均一に出射することができる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
下記の図面を参照して実施形態について詳細に説明する。ただし、図面中、同一の構成要素には同一の参照符号が付されている。
図1】一般的な発光モジュールの平面図を概略的に示す図である。
図2】実施形態に係る発光モジュールの平面図である。
図3図2の3−3'線に沿った断面図である。
図4】実施形態に係る発光モジュールの回路図である。
図5図4の点灯制御部が第1及び第2発光アレイを制御する動作を説明するための脈流電圧及び脈流電流の波形図である。
図6】他の実施形態に係る発光モジュールの平面図である。
図7】実施形態に係る照明ユニットの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下、本発明を具体的に説明するために実施形態を挙げて説明し、発明に対する理解を助けるために、添付の図面を参照して詳細に説明する。しかし、本発明に係る実施形態は、様々な形態に変形可能であり、本発明の範囲が、以下に詳述する実施形態に限定されるものと解釈されてはならない。本発明の実施形態は、当業界において平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。
【0030】
本発明に係る実施形態の説明において、各構成要素の「上/上部又は下/下部(on or under)」に形成されると記載される場合において、「上/上部又は下/下部(on or under)」は、二つの構成要素が互いに直接(directly)接触したり、一つ以上の他の構成要素が前記二つの構成要素の間に配置されて(indirectly)形成されることを全て含む。また、「上/上部又は下/下部(on or under)」と表現される場合、一つの構成要素を基準にして上側方向のみならず、下側方向の意味も含むことができる。
【0031】
各層の厚さや大きさは、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、又は概略的に図示されている。また、各構成要素の大きさは実際の大きさを必ずしも正確的に反映するものではない。
【0032】
図2は、実施形態に係る発光モジュール100Aの平面図を示す。
【0033】
図2を参照すると、発光モジュール100Aは、ボディー110、N個の発光素子、及び点灯制御部120を含む。ここで、Nは、2以上の自然数である。
【0034】
便宜上、図2に示すように、N=8である場合を例に挙げて説明するが、Nの数はこれに限定されない。すなわち、8よりも多いまたは少ない複数の発光素子を発光モジュールが含む場合にも、以下の説明は同様に適用することができるものである。
【0035】
8個の発光素子D11〜D14,D21〜D24のそれぞれは、例えば、発光ダイオード(LED)を発光セルとして含むことができる。発光ダイオードとしては、赤色、緑色、青色または白色の有色光をそれぞれ発光する有色発光ダイオード、及び紫外線(UV、UltraViolet)を発光するUV発光ダイオードを含むことができる。また、8個の発光素子D11〜D14,D21〜D24のそれぞれは、第n及び第nリードフレームをさらに含むことができる。ここで、1≦n≦Nである。以下、説明の便宜上、第n及び第nリードフレームを、それぞれ、第1及び第2リードフレーム132,134と呼ぶ。
【0036】
ボディー110は、シリコン材質、合成樹脂材質、または金属材質を含んで形成することができる。ボディー110が金属材質などの導電性物質を含むように構成される場合には、図示していないが、ボディー110の表面に絶縁層がコーティングされて、第1及び第2リードフレーム132,134間の電気的短絡を防止することができる。
【0037】
図3は、図2の3−3'線に沿った断面図を示す。ここで、参照符号184は、図2に例示した発光素子D11〜D14,D21〜D24のそれぞれに含まれた発光セルに該当する。
【0038】
図2及び図3を参照すると、複数の発光素子D11〜D14,D21〜D24のそれぞれにおいて、第1及び第2リードフレーム132,134は、ボディー110上に配置され、互いに電気的に離隔する。第1リードフレーム132及び第2リードフレーム134は、互いに電気的に分離され、発光素子D11〜D14,D21〜D24の各発光セル184と電気的に接続されて電流を供給する。また、第1リードフレーム132及び第2リードフレーム134は、発光素子D11〜D14,D21〜D24のそれぞれの発光セル184から発生した光を反射させて、光効率を増加させることができ、発光素子D11〜D14,D21〜D24のそれぞれの発光セル184から発生した熱を外部に排出させることもできる。
【0039】
説明の便宜上、図2に例示した平面図は、発光素子D11〜D14,D21〜D24のそれぞれの発光セル184が、第1または第2リードフレーム132,134に実装される前の様子を示し、発光素子D11〜D14,D21〜D24のそれぞれの発光セル184は、第1及び第2リードフレーム132,134と電気的に接続することができる。すなわち、発光素子D11〜D14,D21〜D24のそれぞれの発光セル184は、図3に例示したように、第1リードフレーム132上に実装することができる。
【0040】
図3の場合、第1リードフレーム132と発光セル184はワイヤ182を通じて連結され、第2リードフレーム134と発光セル184はワイヤ180を通じて連結される。または、図3とは異なり、発光素子D11〜D14,D21〜D24のそれぞれの発光セル184は、第1リードフレーム132ではなく、第2リードフレーム134上に実装されるか、またはボディー110上に直接実装されてもよい。または、発光セル184は、ワイヤボンディング方式以外に、フリップチップ方式またはダイボンディング方式などによって第1及び第2リードフレーム132,134と電気的に接続されてもよい。
【0041】
モールディング部186は、発光セル184を囲んで保護することができる。また、モールディング部186内には蛍光体(図示せず)が含まれ、発光セル184から放出される光の波長を変化させることができる。蛍光体は、ガーネット(Garnet)系蛍光体、シリケート(Silicate)系蛍光体、ナイトライド(Nitride)系蛍光体、またはオキシナイトライド(Oxynitride)系蛍光体を含むことができる。例えば、ガーネット蛍光体は、YAG(YAl12:Ce3+)またはTAG(TbAl12:Ce3+)であり、シリケート系蛍光体は、(Sr,Ba,Mg,Ca)SiO:Eu2+であり、ナイトライド系蛍光体は、SiNを含むCaAlSiN:Eu2+であり、オキシナイトライド系蛍光体は、SiONを含むSi6−xAl8−x:Eu2+(0<x<6)であってもよい。
【0042】
発光セル184から放出された第1波長領域の光が、蛍光体によって励起されて第2波長領域の光に変換され、第2波長領域の光は、レンズ(図示せず)を通過しながら光経路が変更され得る。
【0043】
一方、点灯制御部120は、複数の発光素子D11〜D14,D21〜D24の点灯及び消灯を制御する。複数の発光素子D11〜D14の点灯頻度は互いに異なり、複数の発光素子D21〜D24の点灯頻度は互いに異なる。点灯制御部120は、外部から印加される電源のレベルに相応して複数の発光素子D11〜D14,D21〜D24の点灯及び消灯を制御する。すなわち、点灯頻度の順位は、D11>D12>D13>D14であり、D21>D22>D23>D24であってもよい。
【0044】
一方、点灯制御部120は、前述した点灯頻度に基づいて、複数の発光素子D11〜D14,D21〜D24の点灯及び消灯を多様に制御することができる。
【0045】
図4は、図2に例示した発光モジュール100Aの実施形態に係る回路図を示す。
【0046】
図4の発光モジュール100Aは、点灯制御部120、第1及び第2発光アレイ124,126、交流電源160、ヒューズ162及び整流部164を含む。
【0047】
交流電源160は、交流信号を供給する。このとき、交流信号は、実効値が100Vまたは200Vであり、50Hz〜60Hzの周波数を有する交流電圧(Vac)であってもよい。
【0048】
ヒューズ162は、瞬間的に高い交流信号から、図2の発光モジュール100Aを保護する役割を果たす。すなわち、瞬間的に高い交流信号が入ってくる時に、オープンされて発光モジュール100Aを保護する。そのために、ヒューズ162は、交流電源160と整流部164との間に配置することができる。
【0049】
整流部164は、交流電源160から提供される交流信号を整流して脈流信号に変換する全波ダイオードブリッジ(bridge)回路によって具現可能である。全波ダイオードブリッジ回路は、4個のブリッジダイオード(BD1、BD2、BD3、BD4)を含むことができる。全波ダイオードブリッジ回路は、一般的な内容であるので、これについての詳細な説明は省略する。
【0050】
このとき、発光モジュール100Aは、整流部164から出力される脈流信号を平滑化させて直流信号に変換し、変換された直流信号を出力する平滑部(図示せず)をさらに含むことができる。平滑部は、整流部164と点灯制御部120との間、整流部164と第1発光アレイ124との間、及び整流部164と第2発光アレイ126との間に配置されてもよい。第1発光アレイ124は、複数の発光素子D11〜D14及び第1乃至第3接続抵抗R11〜R13を含み、第2発光アレイ126は、複数の発光素子D21〜D24及び第4乃至第6接続抵抗R21〜R23を含む。
【0051】
点灯制御部120は、脈流信号のレベルが低い値から高い値に増加する位相範囲において、脈流信号のレベルの増加に伴って発光素子D11〜D14,D21〜D24の点灯数を増加させる。また、点灯制御部120は、脈流信号のレベルが高い値から低い値に減少する位相範囲において、脈流信号のレベルの減少に伴って発光素子D11〜D14,D21〜D24の点灯数を減少させる。
【0052】
そのために、点灯制御部120は、N個のスイッチ(例えば、S11〜S14,S21〜S24)及びスイッチング制御部122を含む。図4の点灯制御部120は、一実施形態に過ぎず、点灯制御部120が、前述したように、発光素子D11〜D14,D21〜D24の点灯及び消灯を脈流電圧のレベルの変化によって制御することができれば、点灯制御部120は様々な回路構成を有することができる。N個のスイッチ(例えば、S11〜S14,S21〜S24)のうち、N−2個のスイッチ(例えば、S11〜S13,S21〜S23)のそれぞれは、該当する接続抵抗と該当する発光素子間の接点と基準電位との間に配置され、N/2番目のスイッチ(例えば、S14)は、N/2番目の発光素子(例えば、D14)と基準電位との間に配置され、N番目のスイッチ(例えば、S24)は、N番目の発光素子(例えば、D24)と基準電位との間に配置される。
【0053】
N=8である場合、第1スイッチS11は、第1接続抵抗R11と第1発光素子D11の陰極間の接点と基準電位との間に配置され、第2スイッチS12は、第2接続抵抗R12と第2発光素子D12の陰極間の接点と基準電位との間に配置され、第3スイッチS13は、第3接続抵抗R13と第3発光素子D13の陰極間の接点と基準電位との間に配置され、第4スイッチS14は、第4発光素子D14の陰極と基準電位との間に配置される。
【0054】
また、第5スイッチS21は、第4接続抵抗R21と第5発光素子D21の陰極間の接点と基準電位との間に配置され、第6スイッチS22は、第5接続抵抗R22と第6発光素子D22の陰極間の接点と基準電位との間に配置され、第7スイッチS23は、第6接続抵抗R23と第7発光素子D23の陰極間の接点と基準電位との間に配置され、第8スイッチS24は、第8発光素子D24の陰極と基準電位との間に配置される。
【0055】
そのために、N個のスイッチ(例えば、S11〜S14,S21〜S24)のそれぞれは、バイポーラトランジスタや電界効果トランジスタなどとして具現することができる。N個のスイッチ(例えば、S11〜S14,S21〜S24)のそれぞれが、バイポーラトランジスタの形態で具現される場合、バイポーラトランジスタのベースは、スイッチング制御部122から出力されるスイッチング制御信号に接続可能である。または、N個のスイッチ(例えば、S11〜S14,S21〜S24)のそれぞれが、電界効果トランジスタの形態で具現される場合、電界効果トランジスタのゲートは、スイッチング制御部122から出力されるスイッチング制御信号に接続可能である。
【0056】
スイッチング制御部122は、脈流信号のレベルによって、N個のスイッチ(例えば、S11〜S14,S21〜S24)の開閉を制御するスイッチング制御信号を発生する。
【0057】
図示していないが、発光モジュール100Aは、電流制限抵抗、電圧調整部、クロック発生部、リセット部、カウンターなどをさらに含むことができる。
【0058】
電流制限抵抗は、スイッチング制御部122と各スイッチ(例えば、S11〜S14,S21〜S24)との間に配置することができ、電圧調整部は、脈流信号のレベルを調整してスイッチング制御部122に出力し、整流部164とスイッチング制御部122との間に配置してもよい。また、クロック発生部は、スイッチング制御部122にクロック信号を供給し、リセット部は、電源遮断時または電源入力時などにスイッチング制御部122の動作をリセットする役割を果たす。カウンターは、クロック発生部で生成されるクロックの数をカウントする。カウンターでカウントされたクロック数と脈流電圧の瞬間値をマッチングして、スイッチング制御部122内に含まれた保存部(図示せず)にルックアップテーブル形式で保存することができる。電圧調整部で調整された電圧の瞬間値が最小レベル(MIN)となる時点を、カウンターがカウント動作を開始する時点とする。これは、スイッチング制御部122が、カウンターでカウントされたクロック数によって、N個のスイッチ(例えば、S11〜S14,S21〜S24)のうち該当するスイッチをターンオフする信号を発生できるようにするためである。
【0059】
以下、N=8であると仮定して、図4に例示した構成を有する発光モジュール100Aにおいて、点灯制御部120の動作を添付の図面を参照して、次のように説明する。このとき、前述した脈流信号は脈流電圧であるとするが、実施形態はこれに限定されない。
【0060】
図5は、図4の点灯制御部120が第1及び第2発光アレイ124,126を制御する動作を説明するための脈流電圧V及び脈流電流Iの波形図である。
【0061】
ここで、脈流電圧と電流の下部に示した波形図は、スイッチング制御部122から、該当するスイッチに出力されるスイッチング制御信号を示す。すなわち、スイッチング制御信号が“ON”であれば、該当するスイッチはターンオンされ、“OFF”であれば、該当するスイッチはターンオフされる。
【0062】
図4及び図5を参照すると、脈流電圧がV1乃至V2未満の場合には、発光素子D11,D21が点灯し、脈流電圧がV2乃至V3未満の場合には、発光素子D11,D12,D21,D22が点灯し、脈流電圧がV3乃至V4未満の場合には、発光素子D11〜D13,D21〜D23が点灯し、脈流電圧がV4以上の場合には、全ての発光素子D11〜D14,D21〜D24が点灯するように設定することができる。
【0063】
このように、スイッチング制御部122は、脈流電圧が低いレベルから高いレベルに増加する位相範囲において、脈流電圧の該当するレベルの変化に対応して発光素子D11〜D14,D21〜D24の点灯数が増加するように、スイッチング制御信号によってスイッチS11〜S14,S21〜S24をスイッチングさせる。
【0064】
また、スイッチング制御部122は、脈流電圧が高いレベルから低いレベルに減少する位相範囲において、脈流電圧の該当するレベルの変化に対応して発光素子D11〜D14,D21〜D24の点灯数が減少するように、スイッチング制御信号によってスイッチS11〜S14,S21〜S24をスイッチングさせる。
【0065】
まず、スイッチング制御部122がリセット部によってリセットされた状態で、整流部164から出力される脈流電圧は、スイッチング制御部122と第1及び第2発光アレイ124,126にそれぞれ出力される。このようなリセット期間において発光素子D11〜D14,D21〜D24は全て消灯している。スイッチング制御部122が脈流電圧のレベルによってスイッチS11〜S14,S21〜S24をスイッチングさせる動作は、次の通りである。
【0066】
リセットの後、脈流電圧が駆動開始値(時間t1)に到達する時に、点灯制御部120のスイッチング制御部122は、N個のスイッチS11〜S14,S21〜S24を全てターンオンさせる。
【0067】
その後、脈流電圧がV1に到達する時(時間t2)に、発光素子D11,D21の点灯が開始される。このとき、N個のスイッチS11〜S14,S21〜S24が全てターンオンされているが、発光素子D11,D21のみが点灯する。
【0068】
その後、脈流電圧がV2に到達する時(時間t3)に、スイッチング制御部122はスイッチS11,S21のみをターンオフさせる。したがって、発光素子D11,D12,D21,D22に脈流電圧が供給され、発光素子D11,D12,D21,D22が全て点灯する。このとき、スイッチS12〜S14,S22〜S24が全てターンオンされているが、発光素子D11,D12,D21,D22のみが点灯する。
【0069】
その後、脈流電圧がV3に到達する時(時間t4)に、スイッチング制御部122はスイッチS12,S22もターンオフさせる。したがって、スイッチS11,S12,S21,S22がターンオフされている状態で、発光素子D11〜D13,D21〜D23の全てに脈流電圧が供給されて、発光素子D11〜D13,D21〜D23が全て点灯する。このとき、スイッチS13,S23,S14,S24が全てターンオンされているが、発光素子D11〜D13,D21〜D23のみが点灯する。
【0070】
その後、脈流電圧がV4に到達する時(時間t5)に、スイッチング制御部122はスイッチS13,S23もターンオフさせる。したがって、スイッチS11〜S13,S21〜S23が全てターンオフされ、スイッチS14,S24のみがターンオンされている状態で、全ての発光素子D11〜D14,D21〜D24は脈流電圧が供給されて点灯する。
【0071】
その後、脈流電圧が最大レベル(MAX)に到達した後、再びV4に低くなる時(時間t6)に、スイッチング制御部122はスイッチS13,S23をターンオンさせる。脈流電圧のレベルがV4よりも低いので、発光素子D14,D24は消灯し、発光素子D11〜D13,D21〜D23のみが点灯状態を維持するようになる。
【0072】
その後、脈流電圧がV3に再び到達する時(時間t7)に、スイッチング制御部122はスイッチS12,S22をターンオンさせる。脈流電圧のレベルがV3よりも低いので、発光素子D13,D23は消灯し、発光素子D11,D12,D21,D22のみが点灯状態を維持するようになる。
【0073】
その後、脈流電圧がV2に再び到達する時(時間t8)に、スイッチング制御部122はスイッチS11,S21を再びターンオンさせる。脈流電圧のレベルがV2よりも低いので、発光素子D12,D22は消灯し、発光素子D11,D21のみが点灯状態を維持するようになる。
【0074】
その後、脈流電圧がV1に再び到達する時(時間t9)に、脈流電圧のレベルがV1よりも低いので、全ての発光素子D11〜D14,D21〜D24は消灯する。
【0075】
以下、発光素子の点灯頻度の順位が、D11は1位で、D12は2位で、D13は3位で、D14は4位であり、点灯頻度の順位が、D21は1位で、D22は2位で、D23は3位で、D24は4位である時に、発光モジュール100Aにおいて発光素子D11〜D14,D21〜D24の空間的配置を、次のように説明する。また、説明の便宜上、複数の発光素子D11〜D14,D21〜D24のうち発光素子D11,D21の点灯頻度は同一であり、発光素子D12,D22の点灯頻度は同一であり、発光素子D13,D23の点灯頻度は同一であり、発光素子D14,D24の点灯頻度は同一であると仮定するが、実施形態はこれに限定されない。また、隣接する発光素子の離隔距離は、各発光素子の中心間の距離を意味するが、これに限定されない。
【0076】
複数の発光素子D11〜D14,D21〜D24は、ボディー110の上面を通過するある一つの線140Aを中心に対称形状に配置することができる。この場合、発光素子D22,D23間の離隔距離は、発光素子D12,D13間の離隔距離θ3と同一であり、発光素子D23,D24間の離隔距離は、発光素子D13,D14間の離隔距離θ4と同一である。図2及び図4を参照すると、複数の発光素子D11〜D14,D21〜D24において、一つの線140Aを中心に一方に配置された発光素子D11〜D14は、互いに直列接続されて第1発光アレイ124をなし、一つの線140Aを中心に他方に配置された発光素子D21〜D24は、互いに直列接続されて第2発光アレイ126をなすことができる。このとき、図4及び図5で説明したように、点灯制御部120は、外部から印加される電源のレベルに比例して、第1及び第2発光アレイ124,126の発光素子を順次点灯させたり、順次消灯させることができる。
【0077】
図1に例示した既存の発光素子D11〜D14,D21〜D24において、隣接する発光素子[(D11,D12)、(D12,D13)、(D13,D14)、(D14,D24)、(D24,D23)、(D23,D22)、そして(D22,D21)]は、互いに等間隔に離隔して配置されている。反面、図2に示された実施形態の発光素子D11〜D14,D21〜D24において、隣接する発光素子間の離隔距離は一定ではない。すなわち、隣接する発光素子D11,D12間の離隔距離、隣接する発光素子D11,D21間の離隔距離、隣接する発光素子D12,D13間の離隔距離、隣接する発光素子D13,D14間の離隔距離、及び隣接する発光素子D14,D24間の離隔距離は、互いに異なっていてもよい。また、隣接する発光素子D21,D22間の離隔距離、隣接する発光素子D22,D23間の離隔距離、及び隣接する発光素子D23,D24間の離隔距離は、互いに異なっていてもよい。
【0078】
実施形態によれば、発光素子D11〜D14,D21〜D24の消費電力が互いに異なる場合にも、発光モジュール100Aから放出される光の均斉度が向上するように、発光素子D11〜D14,D21〜D24間の離隔距離を決定することができる。
【0079】
一方、図2に例示した発光モジュール100Aにおいて、複数の発光素子D11〜D14,D21〜D24は、一点112を中心に放射方向に等距離に配置することができる。
【0080】
また、複数の発光素子D11〜D14,D21〜D24は、互いに異なるグループにグルーピングすることができる。例えば、図2の発光モジュール100Aにおいて、発光素子D11,D21は第1グループG1Aにグルーピングし、発光素子D12,D13,D14は第2グループG2Aにグルーピングし、発光素子D22,D23,D24は第3グループG3Aにグルーピングすることができる。
【0081】
このとき、グループのうち少なくとも一つのグループに属する発光素子の点灯順位は、互いに同一であってもよい。例えば、第1グループ(例えば、G1A)に属する発光素子D11,D21の点灯順位は、互いに同一であってもよい。または、グループG1A,G2A,G3Aのうち少なくとも一つのグループに属する発光素子の点灯順位は、互いに異なっていてもよい。例えば、第2グループG2Aに属する発光素子D12,D13,D14の点灯順位は、互いに異なり、第3グループG3Aに属する発光素子D22,D23,D24の点灯順位は、互いに異なっていてもよい。
【0082】
また、グループ間の離隔距離は、グループG1A,G2A,G3Aのいずれか一つのグループ内の隣接する発光素子間の離隔距離よりも大きくすることができる。すなわち、第1グループG1Aと第2グループG2Aとの間の離隔距離をθ2とし、第2グループG2Aと第3グループG3Aとの間の離隔距離をθ5とし、第3グループG3Aと第1グループG1Aとの間の離隔距離をθ6とする。また、第1グループG1A内の隣接する発光素子D11,D21間の離隔距離をθ1とし、第2グループG2A内の隣接する発光素子D12,D13間の離隔距離をθ3とし、第2グループG2A内の隣接する発光素子D13,D14間の離隔距離をθ4とする。このとき、グループ間の離隔距離であるθ2、θ5、θ6のそれぞれは、いずれか一つのグループ内で隣接する発光素子間の離隔距離であるθ1、θ3またはθ4よりも大きくすることができる。
【0083】
また、複数のグループG1A,G2A,G3Aにおいて、隣接するグループ[(G1A,G2A)、(G2A,G3A)、または(G3A,G1A)]間の離隔距離θ2,θ5,θ6のそれぞれは、一点112を中心に40°乃至90°の角度範囲内とすることができる。例えば、離隔距離θ2,θ5,θ6のそれぞれは、70°であってもよい。
【0084】
また、複数のグループG1A,G2A,G3Aのいずれか一つのグループに属する隣接する発光素子間の離隔距離は、一点112を中心に30°〜80°の角度範囲内とすることができる。例えば、第1グループG1A内で隣接する発光素子D11,D21間の離隔距離θ1は40°であり、第2グループG2A内で隣接する発光素子D12,D13間の離隔距離θ3は30°であり、第3グループG2A内で隣接する発光素子D13,D14間の離隔距離θ4は60°であってもよい。
【0085】
また、複数の発光素子D11〜D14,D21〜D24のうち少なくとも一部は、点灯頻度の順位に従って順次に一定の方向に配列することができる。例えば、複数の発光素子D11〜D14,D21〜D24のうち最も高い点灯頻度の順位を有する発光素子D11,D21から、最も低い点灯頻度の順位を有する発光素子D14,D24まで、点灯頻度の順位に従って反時計回り方向または時計回り方向に順次配列することができる。
【0086】
すなわち、図2に示したように、点灯頻度の順位が1位であるD11の右側に点灯頻度の順位が2位であるD12を配列し、D12の右側に点灯頻度の順位が3位であるD13を配列し、D13の右側に点灯頻度の順位が4位であるD14を時計回り方向に順次配列することができる。しかし、他の実施形態によれば、図2とは異なり、点灯頻度の順位が1位であるD11の左側に点灯頻度の順位が2位であるD12を配列し、D12の左側に点灯頻度の順位が3位であるD13を配列し、D13の左側に点灯頻度の順位が4位であるD14を反時計回り方向に順次配列してもよい。
【0087】
これと同様に、図2に示したように、点灯頻度の順位が1位であるD21の右側に点灯頻度の順位が2位であるD22を配列し、D22の右側に点灯頻度の順位が3位であるD23を配列し、D23の右側に点灯頻度の順位が4位であるD24を反時計回り方向に順次配列することができる。しかし、他の実施形態によれば、図2とは異なり、点灯頻度の順位が1位であるD21の左側に点灯頻度の順位が2位であるD22を配列し、D22の左側に点灯頻度の順位が3位であるD23を配列し、D23の左側に点灯頻度の順位が4位であるD24を時計回り方向に順次配列することができる。また、複数の発光素子D11〜D14,D21〜D24の配置密度は、ボディー110上において位置によって互いに異なっていてもよい。例えば、図2を参照すると、第1象限、第2象限、第3象限及び第4象限において複数の発光素子D11〜D14,D21〜D24の配置密度は互いに異なっていてもよい。また、複数の発光素子D11〜D14,D21〜D24の配置密度は、ボディー110上においてグループ別に互いに異なっていてもよく、同一であってもよい。すなわち、第2象限と第3象限にわたって位置した第1グループG1Aの配置密度は、第1象限と第2象限にわたって位置した第2グループG2Aの配置密度よりも小さくてもよい。また、第2象限と第3象限にわたって位置した第1グループG1Aの配置密度は、第3象限と第4象限にわたって位置した第3グループG3Aの配置密度よりも小さくてもよい。また、第1象限と第2象限にわたって位置した第2グループG2Aの配置密度は、第3象限と第4象限にわたって位置した第3グループG3Aの配置密度と同一であってもよい。
【0088】
図6は、他の実施形態に係る発光モジュール100Bの平面図を示す。
【0089】
図2とは異なり、図6に例示した発光モジュール100Bにおいて、複数の第1乃至第4グループG1B〜G4Bのそれぞれに含まれた発光素子の点灯頻度の順位の和は、同一であってもよい。すなわち、前述したように、D11、D12、D13及びD14の順序で発光素子の点灯頻度が減少し、D21、D22、D23及びD24の順序で発光素子の点灯頻度が減少するので、D11、D12、D13及びD14のそれぞれの点灯頻度の順位は、1、2、3及び4であり、D21、D22、D23及びD24のそれぞれの点灯頻度の順位は、1、2、3及び4であるとする。第1グループG1Bに含まれた発光素子D11,D14のそれぞれの点灯頻度の順位である1と4の和は5であり、第2グループG2Bに含まれた発光素子D12,D13のそれぞれの点灯頻度の順位である2と3の和は5であり、第3グループG3Bに含まれた発光素子D21,D24のそれぞれの点灯頻度の順位である1と4の和は5であり、第4グループG4Bに含まれた発光素子D22,D23のそれぞれの点灯頻度の順位である2と3の和は5であり、全て同一である。
【0090】
図2に例示した発光モジュール100Aとは異なり、図6に例示した発光モジュール100Bにおいて、複数のグループG1B,G2B,G3B,G4Bは互いに等間隔に離隔して配置されてもよい。すなわち、第1グループG1Bと第2グループG2Bとの間の離隔距離θ8と、第2グループG2Bと第4グループG4Bとの間の離隔距離θ10と、第1グループG1Bと第3グループG3Bとの間の離隔距離θ11と、第3グループG3Bと第4グループG4Bとの間の離隔距離θ12は、互いに同一であってもよい。
【0091】
また、図2に例示した発光モジュール100Aとは異なり、図6に例示した発光素子D11〜D14,D21〜D24の配置密度は、ボディー110上において略均一であってもよい。例えば、図6を参照すると、第1象限、第2象限、第3象限及び第4象限において、複数の発光素子D11〜D14,D21〜D24の配置密度は、互いに同一であってもよい。また、複数の発光素子D11〜D14,D21〜D24の配置密度は、ボディー110上においてグループ別に互いに同一であってもよい。すなわち、第1グループG1Bと、第2グループG2Bと、第3グループG3Bと、第4グループG4Bとの配置密度は、互いに同一であってもよい。
【0092】
前述した差異点を除いては、図6に例示した発光モジュール100Bは、図2に例示した発光モジュール100Aと同一であるので、同一の部分については詳細な説明を省略する。特に、図6に例示した発光モジュール100Bは、図2に例示した発光モジュール100Aと配置構造が異なるだけで、同一に動作する。
【0093】
図2に示した発光モジュール100Aにおいて、一つの線140Aを中心に一方に配置された発光素子D11〜D14の配置密度と、一つの線140Aを中心に他方に配置された発光素子D21〜D24の配置密度とは同一である。同様に、図6に示した発光モジュール100Bにおいて、一つの線140Bを中心に一方に配置された発光素子D11〜D14の配置密度は、一つの線140Bを中心に他方に配置された発光素子D21〜D24の配置密度と同一の配置密度を有することができる。
【0094】
また、図2に示したように、図6を参照すると、ボディー110の上面を通過する一つの線140Bを中心に発光素子D11〜D14,D21〜D24は対称形状に配置することができる。このような対称形状によって、発光素子D22,D23間の離隔距離は、発光素子D12,D13間の離隔距離θ9と同一の離隔距離を有し、発光素子D21,D24間の離隔距離は、発光素子D11,D14間の離隔距離θ7と同一の離隔距離を有することができる。
【0095】
また、図2に示した第1グループG1Aのように、複数のグループのそれぞれは、一対の発光素子からなることができる。例えば、図6を参照すると、第1グループG1Bは一対の発光素子D11,D14からなり、第2グループG2Bは一対の発光素子D12,D13からなり、第3グループG3Bは一対の発光素子D21,D24からなり、第4グループG4Bは一対の発光素子D22,D23からなることができる。
【0096】
以下、図1に示した既存の発光モジュールと、図2及び図6に例示した実施形態の発光モジュール100A,100Bとの間の均斉度を比較すると、次の通りである。そのために、発光素子D11,D12,D13,D14の消費電力は、それぞれ、1.37、1.01、1.00及び0.79であり、発光素子D21,D22,D23,D24の消費電力は、それぞれ、1.37、1.01、1.00及び0.79であり、θ1=θ5=40°、θ2=θ6=70°、θ3=30°、θ4=60°、θ7=30°、θ8=θ12=60°、θ9=30°であり、θ10=θ11=60°であり、図2及び図6に例示した円盤平面形状のボディー110の半径は16であると仮定する。
【0097】
均斉度を測定するために、図1図2及び図6に例示した円形のボディー110を第1、第2、第3及び第4象限に分け、各象限の照度を算出した。一般に、消費電力と光速は比例するので、消費電力に定数(F)を乗算して、各象限の照度を求めることができる。図1に示した既存の発光モジュールにおいて、第1乃至第4象限の照度は、次の数式1の通りであり、図2に示した実施形態の発光モジュール100Aにおいて、第1乃至第4象限の照度は、次の数式2の通りであり、図6に示した実施形態の発光モジュール100Bにおいて、第1乃至第4象限の平均照度は、次の数式3の通りである。
【0098】
【数1】
【0099】
【数2】
【0100】
【数3】

次の数式4のような均斉度算出公式を用いて、図1図2及び図6の発光モジュールの均斉度を算出する。
【0101】
【数4】
【0102】
ここで、Maxは、第1象限〜第4象限の平均照度値のうち最大値を示し、Minは、第1象限〜第4象限の平均照度値のうち最小値を示す。
【0103】
数式1と4を用いて求めた図1の既存の発光モジュールの均斉度は、次の数式5の通りであり、数式2と4を用いた図2の実施形態に係る発光モジュール100Aの均斉度は、次の数式6の通りであり、数式3と4を用いた図6の実施形態に係る発光モジュール100Bの均斉度は、次の数式7の通りである。
【0104】
【数5】
【0105】
【数6】
【0106】
【数7】
【0107】
数式5乃至7を比較すると、数式5に記載された既存の発光モジュールの均斉度19.8%よりも、数式6及び7にそれぞれ記載された実施形態の発光モジュール100A,100Bの均斉度がそれぞれ9.8%及び11.6%であり、さらに低いことがわかる。このように、均斉度が既存よりも小さいので、本実施形態の発光モジュール100A,100Bから放出される光は、既存の発光モジュールから放出される光よりもさらに略均一にすることができる。
【0108】
実施形態に係る発光モジュールは、複数個が基板上にアレイされ、発光モジュールから放出される光の経路上に、光学部材である導光板、プリズムシート、拡散シート、蛍光シートなどを配置することができる。このような発光モジュール、基板、光学部材は、バックライトユニットとして機能したり、または照明ユニットとして機能することができ、例えば、照明システムは、バックライトユニット、照明ユニット、指示装置、ランプ、街灯を含むことができる。
【0109】
図7は、実施形態に係る照明ユニット400の斜視図である。ただし、図7の照明ユニット400は照明システムの一例であり、これに限定されるものではない。
【0110】
実施形態において、照明ユニット400は、ケースボディー410と、ケースボディー410に設置され、外部電源から提供される電源を受ける接続端子420と、ケースボディー410に設置された発光モジュール部430と、を含むことができる。
【0111】
ケースボディー410は、放熱特性が良好な材質で形成され、金属または樹脂で形成することができる。
【0112】
発光モジュール部430は、基板432と、基板432に搭載される少なくとも一つの発光モジュール300とを含むことができる。
【0113】
基板432は、絶縁体に回路パターンが印刷されたものであってもよく、例えば、一般の印刷回路基板(PCB:Printed Circuit Board)、メタルコア(metal Core)PCB、軟性(flexible)PCB、セラミックPCBなどを含むことができる。
【0114】
また、基板432は、光を効率的に反射する材質で形成したり、表面を、光が効率的に反射されるカラー、例えば、白色、銀色などで形成することができる。
【0115】
基板432上には、少なくとも一つの発光モジュール300を搭載することができる。発光モジュール300は、図2または図6に例示した発光モジュール100A,100Bにそれぞれ該当することができる。
【0116】
発光モジュール部430は、色感及び輝度を得るために、様々な発光モジュール300の組み合わせを有するように配置することができる。例えば、高演色性(CRI)を確保するために、白色発光ダイオード、赤色発光ダイオード、及び緑色発光ダイオードを組み合わせて配置することができる。
【0117】
接続端子420は、発光モジュール部430と電気的に接続されて、電源を供給することができる。実施形態において、接続端子420は、ソケット方式で外部電源に螺合されるが、これに限定されない。例えば、接続端子420は、ピン(pin)形状に形成されて外部電源に挿入されるか、または配線により外部電源に接続されてもよい。
【0118】
以上、実施形態を中心に説明したが、これは単なる例示であり、本発明を限定するものではなく、本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、本実施形態の本質的な特性を逸脱しない範囲で、以上で例示していない様々な変形及び応用が可能であるということが理解されるであろう。例えば、実施形態に具体的に示した各構成要素は変形実施が可能である。そして、このような変形及び応用に係る差異点は、添付の特許請求の範囲で規定する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。
図1
図2
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図4
図5
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図7