JP2014057061A - 発光素子及びこれを備えた照明システム - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、発光素子及びこれを備えた照明システムを提供するためのものである。
【解決手段】本発明に従う発光素子は、キャビティーを有する胴体、前記キャビティーの内に複数のリードフレーム、前記複数のリードフレームのうち、少なくとも１つの上に発光チップ、前記発光チップの周りに配置され、内部に第１金属酸化物が添加された第１モールディング部材、前記第１モールディング部材及び前記発光チップの上に配置され、内部に第２金属酸化物が添加された第２モールディング部材を含み、前記発光チップは、複数の化合物半導体層を含む発光構造物、前記発光構造物の下に反射電極層を含み、前記第１モールディング部材の上面は前記発光チップの上面と前記反射電極層の側面との間の領域から所定の曲率で延びて、前記第１モールディング部材の上面と対応する前記第２モールディング部材の下面は前記第１モールディング部材の方向に凸な曲面を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子及びこれを備えた照明システムに関するものである。
発光素子、例えば発光ダイオード（Light Emitting Device）は電気エネルギーを光に変換する半導体素子の一種であって、既存の蛍光灯、白熱灯に代えて次世代の光源として脚光を浴びている。
発光ダイオードは、半導体素子を用いて光を生成するので、タングステンを加熱して光を発生する白熱灯や、または高圧放電を通じて生成された紫外線を蛍光体に衝突させて光を生成する蛍光灯に比べて非常に低い電力を消耗する。
また、発光ダイオードは、半導体素子の電位ギャップを用いて光を生成するので、既存の光源に比べて寿命が長く、応答特性が速く、親環境的特徴を有する。
これによって、既存の光源を発光ダイオードに取り替えるための多くの研究が進められており、発光ダイオードは、室内及び室外で使われる各種ランプ、液晶表示装置、電光板、街灯などの照明装置の光源としての使用が増加している。
本発明の目的は、発光チップの周りに第１金属酸化物を有する第１モールディング部材の上面が上記発光チップの上面より低く配置された発光素子を提供することにある。
本発明の他の目的は、発光チップの周りに配置された第１モールディング部材の上に第２モールディング部材を配置し、上記第２モールディング部材の下面が上記第１モールディング部材の方向に凸な曲面を含む発光素子を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、発光チップの反射電極層と上面との間の領域から所定の曲率で延びる第１モールディング部材を含む発光素子を提供することにある。
本発明の更なる他の目的は、発光チップとキャビティーの側面との間の領域に第１モールディング部材と第２モールディング部材との間の界面が存在し、上記界面の底点が発光チップの上面に対して水平な線分から上記発光チップの厚さの３０％以上の深さで配置される発光素子を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、発光チップの周りに第１金属酸化物を有する第１モールディング部材と、上記第１モールディング部材と上記発光チップの上に上記第２金属酸化物を有する第２モールディング部材を含む発光素子を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、光抽出効率が改善された発光素子を含む照明システムを提供することにある。
本発明の一態様に従う発光素子は、キャビティーを有する胴体、上記キャビティーの内に複数のリードフレーム、上記複数のリードフレームのうち、少なくとも１つの上に発光チップ、上記発光チップの周りに配置され、内部に第１金属酸化物が添加された第１モールディング部材、上記第１モールディング部材及び上記発光チップの上に配置され、内部に第２金属酸化物が添加された第２モールディング部材を含み、上記発光チップは複数の化合物半導体層を含む発光構造物、上記発光構造物の下に反射電極層を含み、上記第１モールディング部材の上面は上記発光チップの上面と上記反射電極層の側面との間の領域から所定の曲率で延びて、上記第１モールディング部材の上面と対応する上記第２モールディング部材の下面は上記第１モールディング部材の方向に凸な曲面を含む。
本発明の一態様に従う発光素子は、キャビティーを有する胴体、上記キャビティー内に複数のリードフレーム、上記複数のリードフレームのうち、少なくとも１つの上に発光チップ、上記発光チップの周りに配置され、内部に第１金属酸化物が添加された第１モールディング部材、及び上記第１モールディング部材及び上記発光チップの上に配置され、内部に第２金属酸化物が添加された第２モールディング部材を含み、上記発光チップは複数の化合物半導体層を含む発光構造物、上記発光構造物の下に反射電極層を含み、上記第１モールディング部材の上面は上記発光チップの上面より低く配置され、上記第１モールディング部材の最高点と上記キャビティーの底との間の間隔と上記第１モールディング部材の最低点と上記キャビティーの底との間の間隔の差は上記発光チップの厚さの３０〜７０％範囲を含む。
本発明の様々な実施形態によれば、多重モールディング構造を有する発光素子の信頼性を改善させることができる。本発明の様々な実施形態によれば、発光素子のキャビティーが非対称形状を有しても、互いに異なる軸間の光指向角の差を減らすことができる。
本発明の様々な実施形態によれば、発光素子の光速及び照度分布を改善することができる。本発明によれば、発光素子及びこれを備えた照明装置の信頼性を改善することができる。
本発明の第１実施形態に従う発光素子を示す斜視図である。 図１の発光素子のＡ−Ａ側断面図である。 図２の部分拡大図である。 図１の発光素子のＢ−Ｂ側断面図である。 本発明の第２実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。 本発明の第３実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。 本発明の第４実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。 本発明の第５実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。 本発明の第６実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。 本発明の第７実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。 本発明の第８実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。 本発明の第８実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。 本発明の第８実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。 本発明の実施形態に従う発光素子の発光チップの例を示す図である。 本発明の実施形態及び比較例に従うモールディング部材を有する発光素子での光速と照度を示す表である。 本発明の実施形態及び比較例に従うモールディング部材を有する発光素子での指向特性を示す図である。 本発明の実施形態に従う発光素子の指向角を示すグラフである。 実施形態による発光素子を有する表示装置を示す斜視図である。 実施形態による発光素子を有する表示装置を示す断面図である。 実施形態による発光素子を有する照明装置の例を示す図である。
本発明を説明するに当たって、各基板、フレーム、シート、層、またはパターンなどが、各基板、フレーム、シート、層、またはパターンなどの“上（on）”に、または“下（under）”に形成されることと記載される場合において、“上（on）”と“下（under）”は、“直接（directly）”または“他の構成要素を介して（indirectly）”形成されることを全て含む。また、各構成要素の上または下に対する基準は、図面を基準として説明する。図面において、各構成要素のサイズは説明のために誇張することがあり、実際に適用されるサイズを意味するものではない。
以下、実施形態は添付した図面及び実施形態に対する説明を通じて明白に表れるようになる。図面でサイズは説明の便宜及び明確性のために誇張、省略、または概略的に図示された。また、各構成要素のサイズは実際サイズを必ずしも正確に反映するものではない。また、同一な参照番号は図面の説明を通じて同一な要素を表す。
以下、添付した図面を参照して実施形態に従う発光素子を説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に従う発光素子の斜視図を示す図であり、図２は図１の発光素子のＡ−Ａ側断面図であり、図３は図１の発光素子のＢ−Ｂ側断面図である。
図１乃至図３を参照すると、キャビティー１Ａを有する胴体１１、複数のリードフレーム１３、１４、第１モールディング部材１５、第２モールディング部材１７、及び発光チップ１９を含む。
上記胴体１１は、絶縁材質、または伝導性材質を含むことができる。上記胴体１１は、ポリフタルアミド（ＰＰＡ：Polyphthalamide）のような樹脂材質、シリコン（Ｓｉ）、金属材質、ＰＳＧ（photo sensitive glass）、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、印刷回路基板（ＰＣＢ）のうち、少なくとも１つで形成される。例えば、上記胴体１１はポリフタルアミド（ＰＰＡ：Polyphthalamide）、エポキシ、またはシリコンなどの樹脂材質からなる。上記胴体１１は、上記第１及び第２モールディング部材１５、１７のシリコン材質と同一な材質で形成され、これに対して限定するものではない。
上記胴体１１の形状は、上から見ると、三角形、四角形、五角形などの多角形構造で形成されたり、円形、隅が曲面を有する形状に形成される。
上記胴体１１の形状が四角形状の場合、上記胴体１１は複数の外側面、例えば、４個の外側面１〜４を含むことができる。上記複数の外側面１〜４のうちの少なくとも１つは、上記胴体１１の下面に対して垂直または傾斜するように配置される。上記胴体１１は第１乃至第４外側面１〜４をその例として説明し、第１外側面１と第２外側面２とは互いに反対側面であり、上記第３外側面３と上記第４外側面４とは上記第１外側面１及び第２外側面２に隣接して互いに反対側面になることができる。上記第１外側面１及び第２外側面２のそれぞれの長さは、第３外側面３及び第４外側面４の長さと同一または相異することがあり、これに対して限定するものではない。
上記胴体１１は、上部が開放され、所定深さを有するキャビティー１１Ａを含み、上記キャビティー１１Ａはカップ構造、リセス構造のような形状に形成できる。上記キャビティー１１Ａの底には複数のリードフレーム１３、１４が露出され、周りには複数の内側面１Ａ〜４Ａからなることができる。上記キャビティー１１Ａの内側面１Ａ〜４Ａの各々は、上記第１乃至第４外側面１〜４に対応する。上記内側面１Ａ〜４Ａの間の隅部分は曲面または角面であり、これに対して限定するものではない。
上記キャビティー１１Ａの内側面１Ａ〜４Ａのうちの少なくとも１つは、上記リードフレーム１３、１４の上面に対して垂直または傾斜するように形成され、これに対して限定するものではない。
第１リードフレーム１３はキャビティー１１Ａのセンター領域で第３内側面３Ａの下に延びて、上記第２リードフレーム１４は上記キャビティー１１Ａの内で上記第１リードフレーム１３と対向し、上記第４内側面４Ａの下に延びる。
上記第１及び第２リードフレーム１３、１４は、溝または／及び孔を含むことができ、その上面と下面は水平な面で形成される。例えば、上記第１リードフレーム１３の上面と上記第２リードフレーム１４の上面は同一な水平面に配置される。
上記第１リードフレーム１３は、上記胴体１１の第３外側面３の下に配置されたり、第３外側面３より外側に突出する。上記第２リードフレーム１４は、胴体１１の第４外側面４の下に配置されたり、上記第４外側面４より外側に突出する。
上記第１及び第２リードフレーム１３、１４の厚さは０．１５ｍｍ〜０．８ｍｍ範囲、例えば、０．１５ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲で形成される。上記第１リードフレーム１３及び第２リードフレーム１４は、金属材質、例えばチタニウム（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、クロム（Ｃｒ）、タンタリウム（Ｔａ）、白金（Ｐｔ）、スズ（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、燐（Ｐ）のうちの少なくとも１つを含むことができ、単一金属層または多層金属層で形成できる。上記第１及び第２リードフレーム１３、１４の厚さは同一な厚さで形成され、これに対して限定するものではない。
上記キャビティー１１Ａに露出した上記第１リードフレーム１３の上に発光チップ１９が配置され、上記発光チップ１９は接着部材１８により第１リードフレーム１３に接着される。上記の接着部材１８は伝導性材質を含む。上記発光チップ１９は少なくとも１つのワイヤー２３を用いて第２リードフレーム１４に連結される。
上記発光チップ１９は複数の化合物半導体層を有する発光構造物の下に反射電極層１９Ａを含む。上記発光チップ１９は可視光線帯域から紫外線帯域の範囲のうちから選択的に発光することができ、例えばレッドＬＥＤチップ、ブルーＬＥＤチップ、グリーンＬＥＤチップ、イエローグリーン（yellow green）ＬＥＤチップのうちから選択できる。上記発光チップ１９は、III族−V族元素の化合物半導体とII族−VI族元素の化合物半導体のうちの少なくとも１つを含むＬＥＤチップを含む。上記発光チップ１９は、上記キャビティー１１Ａの内に１つまたは複数が配置され、これに対して限定するものではない。上記発光チップ１９はアノードとカソード用電極が上下に配置される垂直型チップ、アノードとカソード用電極がどの一側方向に配置されたフリップチップ、またはアノードとカソード用電極が横側に配置される水平型チップでありうる。また、上記発光チップ１９は横と縦の長さが０．５ｍｍ×０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ×１．５ｍｍ範囲、例えば１ｍｍ×１ｍｍ範囲のサイズを有するチップを含むことができ、これに対して限定するものではない。上記発光チップ１９の厚さは１００−３００μｍ範囲で形成される。
上記複数のリードフレーム１３、１４のうち、少なくとも１つの上にはサイリスタ、ツェナーダイオード、またはＴＶＳ（Transient voltage suppression）のような保護チップが配置され、これに対して限定するものではない。
上記第１モールディング部材１５は上記発光チップ１９の周りに配置されて、上記発光チップ１９の全ての側面Ｓ１〜Ｓ４に接触される。上記第１モールディング部材１５はシリコン材質の内に第１金属酸化物５が添加される。上記第１金属酸化物５は高屈折材質としてＴｉＯ２を含む。上記第１金属酸化物５は上記第１モールディング部材１５の内に５〜１５ｗｔ％範囲の含有量、例えば、１０〜１５ｗｔ％範囲の含有量で添加できる。他の例として、上記第１金属酸化物５は１０〜１２．５ｗｔ％範囲の含有量で添加できる。上記第１モールディング部材１５のシリコン材質は１．５１〜１．５５の範囲の屈折率を有する。このようなシリコン材質は、上記リードフレーム１３と胴体１１との接着力の良い材質を使用することができる。第１実施形態の発光チップ１９は、大部分の光が上方向に放出され、発生した光のうち、４０％未満の光が側方向に放出される。このような光放出特性によって上記第１モールディング部材１５を用いて発光チップ１９の側方向に放出される光を反射させ、上記発光チップ１９の内で発生した光の大部分を発光チップ１９の上面を通じて放出できるようにすることができる。
上記第１モールディング部材１５は上記第１金属酸化物５により発光チップ１９から放出された光の７０％以上を反射する反射層として機能するようになる。上記第１モールディング部材１５が反射層として機能するので、上記発光チップ１９の側方向に放出される光を効果的に反射させることができる。上記発光チップ１９の側面Ｓ１−Ｓ４に第１モールディング部材１５が接着されることによって、上記発光チップ１９から放出された光の指向特性を見ると、横方向である第１軸（Ｘ−Ｘ）方向と縦方向である第２軸（Ｙ−Ｙ）方向での指向角分布はほぼ同一な指向特性を有するようになる。
図２及び図３を参照すると、上記第１モールディング部材１５の上面Ｒ２は曲面を含む。上記曲面はキャビティーの底方向に凹んでいる。上記曲面は上記発光チップ１９の側面Ｓ１、Ｓ２と上記キャビティー１１Ａの内側面１Ａ、２Ａ間に連結される。前記曲面、即ち第１モールディング部材１５の上面Ｒ２は前記発光チップの側面の上端部から延びる。上記曲面が上記発光チップ１９に接する線は上記発光チップ１９の上面の水平な延長線と同じか又はより低く配置される。上記曲面が上記第１及び第２の内側面に接する線は上記発光チップ１９の上面の高さ、又は水平な延長線と同じか又はより低く配置される。上記曲面の底点は上記発光チップ１９の側面Ｓ１、Ｓ２と上記キャビティー１１Ａの内側面１Ａ、２Ａの間の領域に配置される。前記曲面、即ち第１モールディング部材１５の上面の低点は前記反射電極層の上面の高さ、又は水平方向に延長した線と同一又はより高い。上記曲面の曲率は０．０５〜０．１ｍｍの範囲で形成される。
上記第１モールディング部材１５と上記第２モールディング部材１７との間の界面は、凹な曲面形状に形成され、上記凹な曲面の底点、即ち最低点は上記発光チップ１９の上面より低く、上記発光チップ１９の厚さ（Ｔ１）の３０％以上に深く、７０％以下に低い深さで形成される。
上記第１モールディング部材１５は、上記発光チップ１９の側面全体をカバーするようになることで、上記発光チップ１９の側方向に放出される光を反射させることができる。上記第１モールディング部材１５の凹な曲面により上記第２モールディング部材１７との接触面積が改善されることができ、上記発光素子の表面から再入射された光の他の方向に反射させることができる。これによって、上記凹な曲面により光抽出効率が改善できる。また、上記第１モールディング部材１５の凹な曲面は上記第２モールディング部材１７を通じて侵入する湿気を入れておくダムの役割をすることができる。したがって、上記のような第１モールディング部材１５の凹な曲面の深さにより接着力改善、光抽出効率の改善、上記湿気侵入防止効果を与えることができる。
また、上記第１モールディング部材１５の上面のうち、上記発光チップ１９に接触された地点は上記発光チップ１９の上面と実質的に同一な高さに形成されることによって、上記発光チップ１９のエッジ領域で第１モールディング部材１５、上記発光チップ１９、上記第２モールディング部材１７は互いに接着できる。したがって、上記発光チップ１９のエッジ領域での接着力を改善することができる。
上記第１モールディング部材１５の上面Ｒ２の深さ、即ち、曲面の最低点は上記発光チップ１９の上面に延びた面から所定深さ（Ｙ１）で形成される。上記最低点の深さ（Ｙ１）は、例えば上記発光チップ１９の厚さ（Ｔ１）の３０％〜７０％の位置、即ち、発光チップ１９の上面から０．３Ｔ１≦Ｘ１≦０．７Ｔ１の間の範囲の深さで形成され、例えば０．４Ｔ１〜０．６Ｔ１範囲の深さで配置される。上記第１モールディング部材１５の最小厚さ（Ｘ１）は上記曲面の最低点と上記リードフレーム１３の上面との間の間隔であって、例えば０<Ｘ１≦０．７Ｔ１の範囲で形成できる。上記のＴ１は１００〜３００μｍの範囲である。上記第１モールディング部材１５の最小厚さ（Ｘ１）または最低点の位置は、第１金属酸化物５の含有量と、材質、そして、上記発光チップ１９とキャビティー１１Ａの内側面１Ａ、２Ａの間の間隔と関係がある。上記第１モールディング部材１５の最低点の位置が低過ぎる場合、上記のような曲率や厚さ（Ｘ１）から外れるようになるので、光抽出効率や湿気侵入抑制、接着力改善効果が低下する。
上記第１モールディング部材１５は、上記発光チップ１９の側面で上記発光チップ１９から側方向に放出された光を反射させて、光軸方向への光抽出効率を改善することができる。
図２及び図４のように、上記第１モールディング部材１５は、上記発光チップ１９の第１領域Ａ１を除外した第２乃至第４領域Ａ２、Ａ３、Ａ４に配置される。上記第２領域Ａ２は、上記発光チップ１９の両側面Ｓ１、Ｓ２とキャビティー１１Ａの第１及び第２内側面１Ａ、２Ａとの間の領域となる。
図３及び図４のように、上記第３及び第４領域Ａ３、Ａ４は、上記発光チップ１９の側面Ｓ３、Ｓ４と上記キャビティー１１Ａの第３及び第４内側面３Ａ、４Ａとの間の領域になることができる。上記第４領域Ａ４に配置された上記第１モールディング部材１５の上面Ｒ２は他の領域の上面と異なる曲率で形成され、これに対して限定するものではない。
図３のように、上記発光チップ１９は複数の化合物半導体層を有する発光構造物の下に反射電極層１９Ａを含む。上記第１モールディング部材１５の上面Ｒ２は上記発光チップ１９の上面と上記反射電極層１９Ａの側面との間の領域から所定の曲率で延長できる。例えば、上記第１モールディング部材１５の上面Ｒ２は上記発光チップ１９の上面から上記キャビティー１１Ａの内側面１Ａ、２Ａまで延長できる。
上記曲面が上記発光チップ１９に接触された地点の高さ（Ｘ１＋Ｙ１）と上記キャビティー１１Ａの内側面１Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａに接触された地点の高さは互いに同一な高さで形成されたり、上記発光チップ１９に接触された地点の高さがより高いことがある。
ここで、上記第１モールディング部材１５の上面Ｒ２は０．０５−１ｍｍの曲率を含むことができる。この際、上記第２モールディング部材１７の下面のうち、上記第１モールディング部材１５の上面Ｒ２に対応する下面の曲率は上記第１モールディング部材１５の上面Ｒ２の曲率と同一に形成できる。
上記反射電極層１９Ａは発光チップ１９の上面から１５μｍ以内の距離に配置される。これによって、上記第１モールディング部材１５は上記反射電極層１９Ａにより反射された光とチップ内の活性層により反射された光を効果的に反射させることができる。ここで、光抽出効率のために上記第１モールディング部材１６の上面位置は、上記反射電極層１９Ａより上に配置されて、上記反射電極層１９Ａにより反射された光の抽出効率を改善することができる。
上記第２モールディング部材１７は、上記発光チップ１９と上記第１モールディング部材１５の上面Ｒ２に接触される。上記第１モールディング部材１５の上面Ｒ２が曲面で形成されることによって、上記第２モールディング部材１７との接触面積が増加し、これによって上記第２モールディング部材１７との接着力が増加する。上記第１モールディング部材１５と上記第２モールディング部材１７との間の界面は上記曲面の曲率で形成され、上記界面の底点位置は上記第１モールディング部材１５の最低点となる。
上記第２モールディング部材１７は、上記第１モールディング部材１５との接着性の良い材質で形成され、例えば上記第１モールディング部材１５と同一な材質で形成される。上記第２モールディング部材１７の上面は凹な曲率で形成され、上記第２モールディング部材１７の上面は上記第１モールディング部材１５の上面の曲率より大きい曲率で形成される。
上記第２モールディング部材１７は、上記第１モールディング部材１５の上面Ｒ２と上記発光チップ１９の上面に接触される。上記第２モールディング部材１７はシリコン材質の内に第２金属酸化物７が添加される。上記第１金属酸化物５と上記第２金属酸化物７とは互いに異なる屈折率を有する材質で形成され、例えば上記第１金属酸化物５の材質が上記第２金属酸化物７より高い屈折率を有する材質で形成される。
上記第２金属酸化物７は、上記第２モールディング部材１７の内に高屈折材質の金属酸化物で添加され、上記第１モールディング部材１５に添加された第１金属酸化物５と異なる種類の金属酸化物を含むことができ、例えばＳｉＯ２を含む。
他の例として、上記第１金属酸化物５は１．７以下の屈折率を有する物質、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯのうち、少なくとも１つを含むことができる。上記第２金属酸化物７は、２．０以上の屈折率を有する物質、例えば上記第２金属酸化物７はＴａ２Ｏ５、ＺｒＯ２のうち、少なくとも１つを含むことができる。また、上記第１及び第２金属酸化物５、７は酸化物でない他の材質であることがあり、これに対して限定するものではない。
上記第２金属酸化物７は、上記第２モールディング部材１７の内に５〜１５ｗｔ％範囲の含有量、例えば１０〜１５ｗｔ％範囲の含有量で添加できる。他の例として、上記第２金属酸化物７は、１０〜１２．５ｗｔ％範囲の含有量で添加できる。上記第２モールディング部材１７は、シリコン材質に第２金属酸化物７が添加された樹脂層であって、拡散層として機能するようになる。上記第２モールディング部材１７は、上記第１モールディング部材１５により上記発光チップ１９から垂直上方向に出射される光を均一な分布で拡散させる。上記第１モールディング部材１５の内の添加された第１金属酸化物５の含有量は、上記第２モールディング部材１７の内に添加された第２金属酸化物７の含有量より高いことがある。
上記第１モールディング部材１５のシリコン材質は、１．５１〜１．５５の範囲の屈折率を有する。このような第１モールディング部材１５の材質は、上記第２モールディング部材１７と上記胴体１１との接着力の良い材質を使用することができる。上記第１モールディング部材１５と上記第２モールディング部材１７は、同一な材質で形成される場合、上記第１及び第２モールディング部材１５、１７の間の界面でのバブル（bubble）や界面分離現象を防止することができる。
上記第２モールディング部材１７の最小厚さ（Ｚ１）は上記発光チップ１９の上面と上記第２モールディング部材１７の上面１７Ａとの間の間隔であって、上記発光チップ１９の厚さ（Ｔ１）の１〜３倍の範囲で厚く配置され、例えば１５０μｍ〜２６０μｍ範囲で形成される。これによって、上記キャビティー１１Ａの深さ（Ｄ１）は３００μｍ〜５００μｍの範囲で形成され、これに対して限定するものではない。上記第２モールディング部材１７の最小厚さ（Ｚ１）は、上記発光チップ１９の厚さ（Ｔ１）より少なくても厚く形成することによって、上記第２モールディング部材１７の内での光の混色を改善させることができる。例えば、青色発光チップの光と黄色蛍光体による黄色光の混色を改善させて、白色発光素子を提供することができる。
上記第２モールディング部材１７は、上記第１モールディング部材１５の最小厚さ（Ｘ１）より厚く配置できる。
他の例として、上記第１モールディング部材１５と上記第２モールディング部材１７とは互いに異なる材質のシリコン材質で形成される。例えば、上記第２モールディング部材１７の材質は、上記第１モールディング部材１５のシリコン材質の屈折率との差が０．０７０〜０．０９０の範囲の材質で形成される。例えば、上記第２モールディング部材１７のシリコン材質は上記第１モールディング部材１５の屈折率より高い材質であって、１．３２〜１．４８の範囲の屈折率を有することができる。
また、上記第１金属酸化物５は上記第２金属酸化物７より高屈折率の物質、または、上記第２金属酸化物７の屈折率より屈折率が０．５以上高い屈折率を有する材質で形成される。
上記第２モールディング部材１７の内には蛍光体６を添加できる。上記蛍光体６は、上記発光チップ１９の上に放出される光の波長を変換するための物質であって、例えばＹＡＧ、ＴＡＧ、シリケート（Silicate）、ナイトライド（Nitride）、オキシーナイトライド（Oxy-Nitride）系物質のうちから選択的に形成される。上記蛍光体６は、赤色蛍光体、黄色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体のうちの少なくとも１つを含むことができ、これに対して限定するものではない。
上記第２モールディング部材１７の上面１７Ａは、フラットな形状、凹な形状、凸な形状などで形成され、これに対して限定するものではない。上記第２モールディング部材１７の上面は光出射面になることができる。上記第２モールディング部材１７の上部には光学レンズが配置され、上記光学レンズは発光チップ１９に対し、凸レンズ、凹レンズ、中心部に全反射面を有する凸レンズを含むことがあり、これに対して限定するものではない。
一方、上記第２モールディング部材１７に添加された上記第２金属酸化物７の密度を見ると、上記発光チップ１９の側面と上記キャビティー１１Ａの内側面１Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａとの間の領域で最も高く表れることができる。即ち、上記第１及び第２モールディング部材１５、１７の界面に隣接した領域での上記第２金属酸化物７の密度は他の領域より高いことがある。
図５は、本発明の第２実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。第２実施形態を説明するに当たって、第１実施形態と同一な部分は第１実施形態を参照することにする。
図５を参照すると、発光素子１０Ａは、キャビティー１１Ａを有する胴体１１、リードフレーム１３、第１モールディング部材１５、第２モールディング部材２７、蛍光体層１６、及び発光チップ１９を含む。
上記蛍光体層１６は発光チップ１９の上に配置される。上記蛍光体層１６は、透光性樹脂層の内に上記に開示された蛍光体が添加され、その厚さは４０μｍ〜７０μｍ範囲を含む。上記蛍光体層１６の厚さが薄過ぎれば光の混色が低下して青色を帯びた白色光が放出され、厚過ぎれば光抽出効率が低下する。
上記第１モールディング部材１５の上面Ｒ２である曲面の高点は、上記蛍光体層１６の下面より低い位置に配置され、その底点は上記発光チップ１９の上面より低い位置に配置される。上記第１モールディング部材１５の曲面は上記第１及び第２モールディング部材１５、２７の間の界面になることができる。
上記第２モールディング部材２７は、上記第１モールディング部材１５、上記蛍光体層１６の上面及び側面に接触するようになる。上記第２モールディング部材２７は、上記発光チップ１９の表面とは接触しないことがあり、これによって上記発光チップ１９から発生する熱による影響を減らすことができる。上記第１及び第２モールディング部材１５、２７の界面は、第１実施形態に開示された曲率と同一な曲率と深さを有することができ、第１実施形態の説明を参照することにする。
上記第２モールディング部材２７には第２金属酸化物７が添加され、別途の蛍光体は添加されないことがある。上記第２モールディング部材２７は、上記蛍光体層１６により拡散された光をまた拡散させるようになるので、効果的に光を拡散させて放出することができる。
上記第２モールディング部材２７の上面２７Ａは、上記胴体１１の上面より低い上面で形成される。上記第２モールディング部材２７の上に光速制御のために光学レンズが結合され、これに対して限定するものではない。
図６は、本発明の第３実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。第３実施形態を説明するに当たって、第１実施形態と同一な部分は第１実施形態を参照することにする。
図６を参照すると、発光素子１０Ｂは、リードフレーム１３、胴体１１、第１モールディング部材１５、第２モールディング部材１７、蛍光体層６、保護チップ２９、及び発光チップ１９を含む。
上記第１モールディング部材１５の下に保護チップ２９が配置される。上記保護チップ２９と上記発光チップ１９は同一なリードフレーム１３の上に配置されるか、他のリードフレームの上に配置される。例えば、保護チップ２９は、図１で第１リードフレーム１３の上に配置されるか、または第２リードフレーム１４の上に配置される。上記保護チップ２９は、接合部材２８によりリードフレーム１３の上に接合され、このような電気的な連結方式は変更できる。
上記第１モールディング部材１５は反射層であって、上記発光チップ１９の周りに配置され、上記発光チップ１９と上記保護チップ２９との間で障壁の役割をする。これによって、上記発光チップ１９が保護チップ２９と隣接または離隔しても上記保護チップ２９による光損失はほとんどない。
図７は、本発明の第４実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。第３実施形態を説明するに当たって、第１実施形態と同一な部分は第１実施形態を参照することにする。
図７を参照すると、発光素子３０は、リードフレーム３３、第１モールディング部材３１、第２モールディング部材３７、蛍光体層３６、及び発光チップ１９を含む。
上記第１モールディング部材３１は、リードフレーム３３の上に配置される。上記第１モールディング部材３１はキャビティー３１Ａを形成し、図２のような胴体として機能するようになる。上記第１モールディング部材３１は、第１金属酸化物５が添加されたシリコン材質で形成され、液状の材質を射出枠の内に注入し硬化させて形成できる。上記第１金属酸化物５は、上記第１モールディング部材３１の内に５ｗｔ％〜１５ｗｔ％範囲の含有量、例えば１０〜１５ｗｔ％含有量で添加できる。上記第１モールディング部材３１は、上記発光チップ１９から放出された光のピーク波長に対して反射率が７０％以上であり、上記リードフレーム３３の上面と垂直または傾斜するように形成される。
上記キャビティー３１Ａの下には上記第１モールディング部材３１の内側部３１Ｃが配置される。上記第１モールディング部材３１の外側部３１Ｂは所定の曲率を有し、上記内側部３１Ｃより急激な傾斜面で形成される。上記第１モールディング部材３１の外側部３１Ｂの上面は上記第２モールディング部材１７の上面と同一な高さで形成され、これに対して限定するものではない。
上記第１モールディング部材３５は上記発光チップ１９の周りに上記発光チップ１９より低い内側部３１Ｃを含み、上記内側部３１Ｃの上面Ｒ３は凹な曲面を含む。上記第１モールディング部材３５の内側部３１Ｃは上記蛍光体層３６の下面より低い高さで形成される。
上記第１モールディング部材３５の最低点と上記リードフレーム１３との間の間隔（Ｘ４）は上記発光チップ１９の上面から上記発光チップ１９の厚さの３０％〜７０％の範囲で形成され、また上記第１モールディング部材３５の底点、即ち、最低点の深さ（Ｙ４）は上記発光チップ１９の上面に水平に延びた線状から上記発光チップ１９の厚さの３０％〜７０％の範囲の深さで形成される。ここで、上記第１モールディング部材３５の上面領域で内側部３１Ｃの曲率は外側部３１Ｂの曲率より大きい曲率で形成され、これに対して限定するものではない。
図８は、本発明の第５実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。第５実施形態を説明するに当たって、第１実施形態と同一な部分は第１実施形態を参照することにする。
図８を参照すると、発光素子４０は、リードフレーム１３、胴体４１、第１モールディング部材４５、第２モールディング部材４７、第３モールディング部材４４、蛍光体層４６、及び発光チップ１９を含む。
上記第１モールディング部材４５と上記第２モールディング部材４７との間に第３モールディング部材４４が配置され、上記第３モールディング部材４４は第１金属酸化物４５及び第２金属酸化物４７のうち、少なくとも１つを有するシリコン材質で形成される。上記第３モールディング部材４４の一部が上記発光チップ１９の上面より上に配置されるので、拡散剤として上記第２金属酸化物７が添加できる。上記第２金属酸化物７は１０ｗｔ％以下に添加されて、拡散層として機能するようになり、上記第３モールディング部材４４による光速や照度に影響を及ぼすことを減らずことができる。
上記第３モールディング部材４４は、上記第１モールディング部材４５の上面Ｒ２に所定の曲率を有し、上記第１モールディング部材１５の上面Ｒ２と接触される。上記第３モールディング部材４４の上面は上記蛍光体層４６の上面の延長線より下に配置される。上記第３モールディング部材４４の厚さ（Ｙ３）は４０μｍ〜７０μｍの範囲で形成される。
上記第２モールディング部材４７は、上記第３モールディング部材４４と上記蛍光体層３６の上に形成され、上記発光チップ１９の表面と非接触される。これによって、上記発光チップ１９から伝えられる熱による膨脹の問題を低減させることができる。
図９は、本発明の第６実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。第６実施形態を説明するに当たって、第１実施形態と同一な部分は第１実施形態を参照することにする。
図９を参照すると、発光素子５０は、リードフレーム１３、胴体５１、第１モールディング部材５５、第２モールディング部材５７、蛍光体層５６、及び発光チップ１９を含む。
上記蛍光体層５６は、上記発光チップ１９の上面から上記第１モールディング部材５５の上面Ｒ２まで延びる。上記蛍光体層５６が上記発光チップ１９の上面と上記第１モールディング部材５５の上面Ｒ２をカバーする。
上記蛍光体層６は、上記発光チップ１９に形成された内側部５６Ａと上記第１モールディング部材５５の上に配置された外側部５６Ｂを含む。上記蛍光体層６の外側部５６Ｂは上記第１モールディング部材５５の上面Ｒ２と接触できるので、上記発光チップ１９の上に配置された上記蛍光体層５６の内側部５６Ａの浮き上がりを抑制することができる。
上記蛍光体層５６の外側部５６Ｂの上面Ｒ７は凹な曲面で形成され、第２モールディング部材５７と接触できる。
上記第１モールディング部材５５は第１金属酸化物５が添加されて反射層として機能し、上記第２モールディング部材５７の内には第２金属酸化物７が添加されて拡散層として機能するようになる。
図１０は、本発明の第７実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。第７実施形態を説明するに当たって、第１実施形態と同一な部分は第１実施形態を参照することにする。
図１０を参照すると、発光素子６０は、リードフレーム１３、胴体６１、第１モールディング部材６５、第２モールディング部材６７、蛍光体層６６、及び発光チップ１９を含む。
上記蛍光体層６６は上記発光チップ１９の上面に配置された上面部６６Ａと上記発光チップ１９の側面Ｓ１、Ｓ２に配置された側面部６６Ｂを含む。上記蛍光体層６６が上記発光チップ１９の上面及び側面Ｓ１、Ｓ２に接着されるので、上記発光チップ１９から側面Ｓ１、Ｓ２に放出された光の一部は上記蛍光体層６６により波長変換され、上記第１モールディング部材６５により反射できる。上記蛍光体層６６の厚さは４０μｍ〜７０μｍの範囲で形成され、これに対して限定するものではない。
上記第１モールディング部材６５は第１金属酸化物５が添加されて反射層として機能し、上記第２モールディング部材６７の内には第２金属酸化物７が添加されて拡散層として機能するようになる。
上記第１モールディング部材６５の上面Ｒ８は曲面で形成され、第２モールディング部材６７と接触される。上記第１モールディング部材６５の上面Ｒ８の高点は上記発光チップ１９の上面の延長線より低い位置、例えば、発光チップ１９の化合物半導体層より低い位置に配置される。これは、発光チップ１９の側方向に放出される光を最大限誘導して、蛍光体層６６による波長変換を可能にすることができる。
図１１乃至図１３は、本発明の第８実施形態に従う発光素子を示す図である。
図１１及び図１３を参照すると、発光素子は、複数のリードフレーム８３、８４、胴体８１、第１モールディング部材８５、第２モールディング部材８７、蛍光体層８６、及び発光チップ８９を含む。
上記胴体８１のキャビティー８１Ａは、第３外側面３に隣接した第３内側面３Ａの幅（Ｄ３）と第４外側面４に隣接した第４内側面４Ａの幅（Ｄ２）とが相異する構造である。例えば、第４内側面４Ａの幅（Ｄ２）が上記第３内側面３Ａの幅（Ｄ３）より広い構造である。ここで、上記第３及び第４内側面３Ａ、４Ａの幅（Ｄ２、Ｄ３）は上記胴体８１の上面での幅であって、最大幅となることができる。
上記胴体８１のキャビティー８１Ａは、胴体８１の第１外側面１に隣接し、上記第３内側面３Ａから延びる第１内側面１Ａと、上記第１内側面１Ａと上記第３内側面３Ａとの間に連結される第５内側面１Ｂと、上記胴体１１の第２外側面２に隣接し、上記第１内側面１Ａから延びる第２内側面２Ａと、上記第２内側面２Ａと上記第３内側面３Ａとの間に連結される第６内側面３Ｂを含む。上記第１内側面１Ａと上記第２内側面２Ａとは互いに平行に形成され、上記第６内側面１Ｂと上記第６内側面３Ｂの延長線は互いに交差するように形成され、上記延長線の間の内角は鈍角、例えば、９０度超過１８０度未満の角度に形成される。上記キャビティー８１Ａは対向する第１及び第２内側面１Ａ、２Ａの中心と上記発光チップ８９の中心を過ぎる軸（Ｘ−Ｘ）を基準に非対称形状に形成される。
上記第５内側面１Ｂと上記第６内側面３Ｂが上記第４内側面４Ａに行くほど徐々に狭くなるように形成されることで、上記第４内側面３Ａと上記発光チップ８９との間の領域と上記第３内側面３Ａと上記発光チップ８９との間の領域を過ぎる第１軸（Ｘ−Ｘ）と上記第１軸（Ｘ−Ｘ）に直交する第２軸（Ｙ−Ｙ）との間での光指向角の差を減じることができる。
また、発光チップ８９を保護するための保護チップ９８を上記胴体１１の内に配置して光損失を減らすことができる。
上記保護チップ９８は上記第１延長側面１Ｂより外郭領域の胴体８１の内で上記第２リードフレーム８４の上に配置され、第１リードフレーム８３とワイヤー９９、パターンなどの連結部材により連結される。上記発光チップ８９は第１リードフレーム８３の上に配置され、第２リードフレーム８４とワイヤーとにより連結される。
また、図３のように、第１モールディング部材８５は上記発光チップ８９の周りに配置され、第１金属酸化物５を有するシリコン材質の反射層で形成される。第２モールディング部材８７は、上記第１モールディング部材８５と上記発光チップ８９の上に第２金属酸化物８７を有するシリコン材質の拡散層で形成される。上記第１モールディング部材８５の上面Ｒ２は凹な曲面であって、上記第２モールディング部材８７の下面と接触される。これについての詳細な説明は、第１実施形態を参照することにする。
上記第１モールディング部材８５が反射層として上記発光チップ８９の周りに配置されることによって、発光素子８０から放出された光の指向角分布は、第１軸（Ｘ−Ｘ）方向と第２軸（Ｙ−Ｙ）方向がほとんど同一であるか、第１軸方向（Ｘ−Ｘ）と第２軸方向（Ｙ−Ｙ）の指向角の差が２度以内でありうる。
図１５及び図１６は、本発明の実施形態と比較例の光速及び照度、指向角を示す表である。以下のシリコン材質Ａは屈折率が１．５２〜１．５４の間の材質であり、シリコン材質Ｂは屈折率が１．４０〜１．４２の材質であり、第１モールディング部材（first molding member）はシリコン材質Ａを使用し、第２モールディング部材（second molding member）はシリコン材質Ａ、Ｂを比較している。
図１６のように、ケース＃１及び＃５は第１及び第２モールディング部材のシリコン材質Ａ、Ｂの内にＳｉＯ２とＴｉＯ２を添加しないクリアモールディング（clear molding）の場合であり、ケース＃２〜＃４は第１モールディング部材のシリコン材質Ａの内にＴｉＯ２を添加せず、第２モールディング部材のシリコン材質Ａの内にＳｉＯ２を７．５％、１０．０％、１２．５％添加した場合である。ケース＃６〜＃８は第１モールディング部材のシリコン材質Ｂの内にＴｉＯ２を添加せず、第２モールディング部材のシリコン材質Ｂの内にＳｉＯ２を７．５％、１０．０％、１２．５％添加した場合である。
ケース＃９〜＃１６は第１モールディング部材のシリコンＡ材質の内にＴｉＯ２を添加しており、ケース＃９及び＃１３は第２モールディング部材のシリコン材質Ａの内にＳｉＯ２を添加しない場合であり、ケース＃１０〜＃１２は第２モールディング部材のシリコン材質Ａの内にＳｉＯ２を７．５％、１０．０％、１２．５％添加した場合である。ケース＃１４〜＃１６は第２モールディング部材のシリコン材質Ｂの内にＳｉＯ２を７．５％、１０．０％、１２．５％添加した場合である。ケース＃９〜＃１６で、上記第１モールド部材のシリコン材質Ａの内に１０ｗｔ％範囲のＴｉＯ２を添加した場合である。
上記ケース＃１〜＃１６のうち、ケース＃１０~＃１２のように、第１モールディング部材と第２モールディング部材が同一なシリコン材質であり、第１モールディング部材の内にＴｉＯ２を添加し、第２モールディング部材の内にＳｉＯ２を添加した場合、光速（ｌｍ）と照度（Ｌｕｘ）を見ると、第１モールド部材及び第２モールド部材の内に金属酸化物を添加しない場合より高く表れる。また、ケース＃１１は他のケースより最も良い光速（ｌｍ）及び照度（Ｌｕｘ）特性を表している。これは、発光チップの周りで光を反射する第１モールディング部材と、発光チップの上で光を拡散させる第２モールディング部材により発光素子の光速及び照度が改善されることが分かる。また、互いに同一な材質で形成することによって接着力が改善されて、第１モールディング部材と第２モールディング部材での界面分離問題を除去することができる。
また、上記ケース＃１〜＃１６のうち、ケース＃１４〜＃１６のように、第１モールディング部材と第２モールディング部材とが互いに異なるシリコン材質であり、第１モールディング部材の内にＴｉＯ２を添加し、第２モールディング部材の内にＳｉＯ２を添加した場合、光速と照度を見ると、第１モールド部材及び第２モールド部材の内に金属酸化物を添加しない場合より高く表れる。これは、発光チップ８９の周りで光を反射する第１モールディング部材と、発光チップ８９の上で光を拡散させる第２モールディング部材により発光素子の光速（ｌｍ）及び照度（Ｌｕｘ）が改善されることが分かる。
図１６の指向角分布を見ると、ケース＃１０〜＃１２で、第１軸方向（Ｘ−Ｘ）と第２軸方向（Ｙ−Ｙ）での指向角はほとんど同一な指向角分布を有するようになる。これによって、第１及び第２モールディング部材のシリコン材質を同一な材質にし、金属酸化物を互いに異なるようにした場合、ある一軸方向の指向角分布が所定減少するが、ほとんど同一な指向角分布を有することができる。
図１７はケース＃１０〜＃１２の指向角を示すグラフであって、ＸＸ−ＹＹ指向角は２度以下に外れるように表れることが分かる。このような図１７の指向角グラフは、図１１のような発光素子のキャビティー領域が非対称構造の場合であっても、上記第１モールディング部材に第１金属酸化物と上記第２モールディング部材に第２金属酸化物を添加することによって、非対称によるＸＸ−ＹＹでの指向角の差を減らすことができる。
実施形態に従う発光チップは、図１７の例を参照して説明することにする。
図１７は、本発明の実施形態に従う発光チップを示す図である。
図１７を参照すると、発光チップは、発光構造物３１０、発光構造物３１０の下に接触層３２１が形成され、上記接触層３２１の下に反射電極層３２４、上記反射電極層３２４の下に支持部材３２５、上記反射電極層３２４と上記発光構造物３１０の周りに保護層３２３、及び第１電極３１６を含む。
上記発光構造物３１０は、第１導電型半導体層３１３、活性層３１４、及び第２導電型半導体層３１５を含む。
上記第１導電型半導体層３１３は、第１導電型ドーパントがドーピングされたIII族−V族化合物半導体で具現され、上記第１導電型半導体層３１３は、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰのうち、少なくとも１つを含むｎ型半導体層で形成され、上記第１導電型ドーパントはｎ型ドーパントとして、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅを含む。
上記第１導電型半導体層３１３と上記活性層３１４との間には第１クラッド層が形成される。上記第１クラッド層はＧａＮ系半導体で形成され、そのバンドギャップは上記活性層３１４のバンドギャップ以上に形成される。このような第１クラッド層は第１導電型で形成され、キャリアを拘束させる役割をする。
上記活性層３１４は上記第１導電型半導体層３１３の下に配置され、単一量子井戸、多重量子井戸（ＭＱＷ）、量子線（quantum wire）構造または量子点（quantum dot）構造を選択的に含む。上記活性層３１４は井戸層と障壁層の周期を含む。上記井戸層は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を含み、上記障壁層はＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を含むことができる。上記井戸層／障壁層の周期は、例えば、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ／ＩｎＡｌＧａＮの積層構造を用いて１周期以上に形成できる。上記障壁層は、上記井戸層のバンドギャップより高いバンドギャップを有する半導体物質で形成される。
上記活性層３１４の下には第２導電型半導体層３１５が形成される。上記第２導電型半導体層３１５は、第２導電型ドーパントがドーピングされた半導体、例えば、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰのような化合物半導体のうち、いずれか１つからなることができる。上記第２導電型半導体層３１５がｐ型半導体層であり、上記第２導電型ドーパントはｐ型ドーパントとして、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａを含むことができる。
上記第２導電型半導体層３１５は超格子構造を含むことができ、上記超格子構造はＩｎＧａＮ／ＧａＮ超格子構造またはＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子構造を含むことができる。上記第２導電型半導体層３１５の超格子構造は非正常に電圧に含まれた電流を拡散させて、活性層３１４を保護することができる。
また、上記発光構造物３１０の導電型を反対に配置することができ、例えば第１導電型半導体層３１３はＰ型半導体層、上記第２導電型半導体層３１５はｎ型半導体層で配置することができる。上記第２導電型半導体層３１５の上には上記第２導電型と反対の極性を有する第１導電型の半導体層がさらに配置されることもできる。
上記発光構造物３１０はｎ−ｐ接合構造、ｐ−ｎ接合構造、ｎ−ｐ−ｎ接合構造、ｐ−ｎ−ｐ接合構造のうち、いずれか一構造で具現することができる。ここで、上記ｐはｐ型半導体層であり、上記ｎはｎ型半導体層であり、上記−はｐ型半導体層とｎ型半導体層が直接または間接接触された構造を含む。以下、説明の便宜のために、発光構造物３１０の最上層は第２導電型半導体層３１５として説明する。
上記第１導電型半導体層３１３の上には第１電極３１６が配置される。上記第１導電型半導体層３１３の上面はラフな凹凸構造を含むことができ、これに対して限定するものではない。
上記接触層３２１は発光構造物３１０の下層、例えば第２導電型半導体層３１５にオーミック接触され、その材料は、金属酸化物、金属窒化物、絶縁物質、伝導性物質のうちから選択されることができ、例えばＩＴＯ（indium tin oxide）、ＩＺＯ（indium zinc oxide）、ＩＺＴＯ（indium zinc tin oxide）、ＩＡＺＯ（indium aluminum zinc oxide）、ＩＧＺＯ（indium gallium zinc oxide）、ＩＧＴＯ（indium gallium tin oxide）、ＡＺＯ（aluminum zinc oxide）、ＡＴＯ（antimony tin oxide）、ＧＺＯ（gallium zinc oxide）、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆ、及びこれらの選択的な組合により構成された物質の中で形成できる。また、上記金属物質とＩＺＯ、ＩＺＴＯ、ＩＡＺＯ、ＩＧＺＯ、ＩＧＴＯ、ＡＺＯ、ＡＴＯなどの透光性伝導性物質を用いて多層で形成することができ、例えばＩＺＯ／Ｎｉ、ＡＺＯ／Ａｇ、ＩＺＯ／Ａｇ／Ｎｉ、ＡＺＯ／Ａｇ／Ｎｉなどで積層することができる。上記接触層３２１の内部は第１電極３１６と対応するように電流をブロッキングする層がさらに形成される。
上記保護層３２３は金属酸化物または絶縁物質のうちから選択されることができ、例えば、ＩＴＯ（indium tin oxide）、ＩＺＯ（indium zinc oxide）、ＩＺＴＯ（indium zinc tin oxide）、ＩＡＺＯ（indium aluminum zinc oxide）、ＩＧＺＯ（indium gallium zinc oxide）、ＩＧＴＯ（indium gallium tin oxide）、ＡＺＯ（aluminum zinc oxide）、ＡＴＯ（antimony tin oxide）、ＧＺＯ（gallium zinc oxide）、ＳｉＯ２、ＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２から選択的に形成される。上記保護層３２３はスパッタリング方法または蒸着方法などを用いて形成することができ、反射電極層３２４のような金属が発光構造物３１０の層をショートさせることを防止することができる。
上記反射電極層３２４は金属、例えば、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆ及びこれらの選択的な組合により構成された物質で形成される。上記反射電極層３２４は、上記発光構造物３１０の幅より大きく形成されることができ、これは光反射効率を改善させることができる。上記反射電極層３２４と上記支持部材３２５との間に接合のための金属層と、熱拡散のための金属層がさらに配置され、これに対して限定するものではない。
上記支持部材３２５はベース基板であって、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデニウム（Ｍｏ）、銅−タングステン（Ｃｕ−Ｗ）のような金属、またはキャリアウエハ（例：Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ、ＳｉＣ）で具現できる。上記支持部材３２５と上記反射電極層３２４との間には接合層がさらに形成されることができ、上記接合層は２つ層を互いに接合させることができる。上記の開示された発光チップは一例であり、上記に開示された特徴に限定しない。上記の発光チップは、上記の発光素子の実施形態に選択的に適用され、これに対して限定するものではない。
＜照明システム＞
実施形態による発光素子又は発光素子は、照明システムに適用される。前記照明システムは、複数の発光素子がアレイされた構造を含み、図１８及び図１９に示されている表示装置、図２０に示されている照明装置とを含み、照明灯、信号灯、車両前照灯、電光板などが含まれる。
図１８は、実施形態による発光素子を有する表示装置の分解斜視図である。
図１８を参照すると、実施形態による表示装置１０００は、導光板１０４１と、前記導光板１０４１に光を提供する光源モジュール１０３１と、前記導光板１０４１の下に反射部材１０２２と、前記導光板１０４１上に光学シート１０５１と、前記光学シート１０５１上に表示パネル１０６１と、前記導光板１０４１、光源モジュール１０３１、及び反射部材１０２２を収納するボトムカバー１０１１とを含むが、これに限定されない。
前記ボトムカバー１０１１と、反射シート１０２２と、導光板１０４１と、光学シート１０５１とは、ライトユニット１０５０として定義される。
前記導光板１０４１は、光を拡散して、面光源化する役目を果たす。前記導光板１０４１は、透明な材質からなり、例えば、PMMA(polymethylmetaacrylate)のようなアクリル樹脂系列、PET(polyethylene terephthalate)、PC(poly carbonate)、COC(cycloolefin copolymer)、及びPEN(polyethylene naphthalate)樹脂の１つを含むことができる。
前記光源モジュール１０３１は、前記導光板１０４１の少なくとも一側面に光を提供し、 究極的には、表示装置の光源として作用するようになる。
前記光源モジュール１０３１は、少なくとも１つを含み、前記導光板１０４１の一側面で直接又は間接的に光を提供することができる。前記光源モジュール１０３１は、基板１０３３と前記に開示された実施形態による発光素子又は発光素子１０３５を含み、前記発光素子又は発光素子１０３５は、前記基板１０３３上に所定間隔でアレイされる。
前記基板１０３３は、回路パターン(図示せず)を含む印刷回路基板(PCB、Printed Circuit Board)である。但し、前記基板１０３３は、一般のPCBのみならず、メタルコア PCB(MCPCB、Metal Core PCB)、軟性PCB(FPCB、Flexible PCB)などを含み、これに対して限定しない。前記発光素子１０３５は、前記ボトムカバー１０１１の側面又は放熱プレート上に搭載される場合、前記基板１０３３は、除去され得る。ここで、 前記放熱プレートの一部は、前記ボトムカバー１０１１の上面に接触される。
そして、前記複数の発光素子１０３５は、前記基板１０３３上に光が放出される出射面が、前記導光板１０４１と所定の距離離隔して搭載され、これに対して限定しない。前記発光素子１０３５は、前記導光板１０４１の一側面である入光部に光を直接又は間接的に提供することができ、これに対して限定しない。
前記導光板１０４１の下には、前記反射部材１０２２が配置される。前記反射部材１０２２は、前記導光板１０４１の下面に入射した光を反射させて、上に向かわせることで、前記ライトユニット１０５０の輝度を向上することができる。前記反射部材１０２２は、例えば、PET、PC、PVCレジンなどで形成されるが、これに対して限定しない。前記反射部材１０２２は、前記ボトムカバー１０１１の上面であり、これに対して限定しない。
前記ボトムカバー１０１１は、前記導光板１０４１、光源モジュール１０３１、及び反射部材１０２２などを輸納することができる。このため、前記ボトムカバー１０１１は、上面が開口したボックス(box)形状を有する収納部１０１２が備えられ、これに対して限定しない。前記ボトムカバー１０１１は、トップカバーと結合され、これに対して限定しない。
前記ボトムカバー１０１１は、金属材質又は樹脂材質で形成され、プレス成形又は押出成形などの工程を用いて製造されることができる。また、前記ボトムカバー１０１１は、熱伝導性の良い金属又は非金属材料を含み、これに対して限定しない。
前記表示パネル１０６１は、例えば、LCDパネルとして、互いに対向する透明な材質の第１及び第２の基板、そして、第１及び第２の基板の間に介在した液晶層を含む。前記表示パネル１０６１の少なくとも一面には、偏光版が取り付けられ、このような偏光版の取付構造に限定しない。前記表示パネル１０６１は、光学シート１０５１を通過した光により情報を表示することになる。このような表示装置１０００は、各鐘の携帯端末機、ノートＰＣのモニタ、ラップトップコンピュータのモニタ、テレビなどに適用されることができる。
前記光学シート１０５１は、前記表示パネル１０６１と前記導光板１０４１との間に配置され、少なくとも一枚の透光性シートを含む。前記光学シート１０５１は、例えば、拡散シート、水平及び垂直プリズムシート、及び輝度強化シートなどのようなシートから少なくとも１つを含む。前記拡散シートは、入射される光を拡散させ、前記水平又は/及び垂直プリズムシートは、入射される光を表示領域に集光させ、前記輝度強化シートは、損失される光を再使用して、輝度を向上させる。また、前記表示パネル１０６１上には、保護シートが配置され、これに対して限定しない。
ここで、前記光源モジュール１０３１の光経路上には、光学部材として、前記導光板１０４１、及び光学シート１０５１を含み、これに対して限定しない。
図１９は、実施形態による発光素子を有する表示装置を示す図である。
図１９を参照すると、表示装置１１００は、ボトムカバー１１５２と、前記の発光素子１１２４がアレイされた基板１１２０と、光学部材１１５４と、表示パネル１１５５とを含む。
前記基板１１２０と前記発光素子１１２４とは、光源モジュール１１６０と定義される。 前記ボトムカバー１１５２と、少なくとも１つの光源モジュール１１６０と、 光学部材１１５４とは、ライトユニット１１５０と定義される。前記ボトムカバー１１５２には、収納部１１５３を具備することができ、これに対して限定しない。前記の光源モジュール１１６０は、基板１１２０、及び前記基板１１２０上に配列した複数の発光素子又は発光素子１１２４を含む。
ここで、前記光学部材１１５４は、レンズ、導光板、拡散シート、水平及び垂直プリズムシート、及び輝度強化シートなどから少なくとも１つを含む。前記導光板は、ＰＣ材質又はＰＭＭА(polymethyl methacrylate)材質からなり、このような導光板は除去されることができる。前記拡散シートは、入射される光を拡散させ、前記水平及び垂直プリズムシートは、入射される光を表示領域に集光させ、前記輝度強化シートは、損失される光を再使用して、輝度を向上させる。
前記光学部材１１５４は、前記光源モジュール１１６０上に配置され、前記光源モジュール１１６０から放出された光を面光源するか、拡散、集光などを行うようになる。
図２０は、実施形態による発光素子を有する照明装置の分解斜視図である。
図２０を参照すると、実施形態による照明装置は、カバー２１００と、光源モジュール２２００と、放熱体２４００と、電源提供部２６００と、内部ケース２７００と、ソケット２８００とを含む。また、実施形態による照明装置は、部材２３００とホルダー２５００ のいずれか１以上を更に含むことができる。前記光源モジュール２２００は、実施形態による発光素子、又は発光素子パッケージを含むことができる。
例えば、前記カバー２１００は、バルブ(bulb)又は半球の形状を有し、中空であり、一部分が開口した形状で提供される。前記カバー２１００は、前記光源モジュール２２００と光学的に結合され、前記放熱体２４００と結合されることができる。前記カバー２１００は、前記放熱体２４００と結合する凹部を有することができる。
前記カバー２１００の内面には、拡散嶺を有する乳白色塗料がコートされる。このような乳白色材料を用いて、前記光源モジュール２２００からの光を散乱及び拡散して、外部に放出させることができる。
前記カバー２１００の材質は、ガラス、プラスチック、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などである。ここで、ポリカーボネートは、耐光性、耐熱性、強度が優れている。前記カバー２１００は、外部から前記光源モジュール２２００が見えるように透明であるか、不透明である。前記カバー２１００は、ブロー(blow)成形により、形成されることができる。
前記光源モジュール２２００は、前記放熱体２４００の一面に配置される。したがって、 前記光源モジュール２２００からの熱は、前記放熱体２４００に伝導される。前記光源モジュール２２００は、発光素子２２１０と、連結プレート２２３０と、コネクター２２５０とを含む。
前記部材２３００は、前記放熱体２４００の上面上に配置され、複数の照明素子２２１０と、コネクター２２５０が挿入されるガイド溝２３１０とを有する。前記ガイド溝２３１０は、前記照明素子２２１０の基板、及びコネクター２２５０と対応される。
前記部材２３００の表面は、白色の塗料で塗布又はコートされる。このような前記部材２３００は、前記カバー２１００の内面に反射して、前記光源モジュール２２００側方向に戻って来る光を、再度前記カバー２１００方向に反射する。したがって、実施形態による照明装置の光効率を向上させる。
前記部材２３００は、例として、絶縁物質からなる。前記光源モジュール２２００の連結プレート２２３０は、電気伝導性の物質を含む。したがって、前記放熱体２４００と前記連結プレート２２３０との間に電気的な接触が行える。前記部材２３００は、絶縁物質で構成され、前記連結プレート２２３０と前記放熱体２４００との電気的短絡を遮断することができる。前記放熱体２４００は、前記光源モジュール２２００からの熱と、前記電源提供部２６００からの熱を伝達されて、放熱する。
前記ホルダー２５００は、内部ケース２７００の絶縁部２７１０の収納溝２７１９を塞ぐ.したがって、前記内部ケース２７００の前記絶縁部２７１０に収納される前記電源提供部２６００は密閉される。前記ホルダー２５００は、ガイド突出部２５１０を有する。前記ガイド突出部２５１０は、前記電源提供部２６００の突出部２６１０が貫通するホールを具備することができる。
前記電源提供部２６００は、外部から提供された電気的信号を処理又は変換して、前記光源モジュール２２００に提供する。前記電源提供部２６００は、前記内部ケース２７００の収納溝２７１９に収納され、前記ホルダー２５００により、前記内部ケース２７００の内部に密閉される。
前記電源提供部２６００は、突出部２６１０と、ガイド部２６３０と、ベース２６５０と、延在部２６７０とを含む。
前記ガイド部２６３０は、前記ベース２６５０の一側から外部に突出した形状を有する。 前記ガイド部２６３０は、前記ホルダー２５００に挿入される。前記ベース２６５０の一面の上に多数の部品が配置される。多数の部品は、例えば、直流変換装置、前記光源モジュール２２００の駆動を制御する駆動チップ、前記光源モジュール２２００を保護するためのＥＳＤ(ElectroStatic discharge)保護素子などを含むが、これに対して限定しない。
前記延在部２６７０は、前記ベース２６５０の他の一側から外部に突出した形状を有する。前記延在部２６７０は、前記内部ケース２７００の連結部２７５０内に挿入され、外部からの電気的信号を提供される。例えば、前記延在部２６７０は、前記内部ケース２７００の連結部２７５０の幅と同一であるか、小さく提供される。前記延在部２６７０は、電線を通じて、ソケット２８００に電気的に連結される。
前記内部ケース２７００は、内部に前記電源提供部２６００と共にモールディング部を含むことができる。モールド部は、モールディング液体が固まった部分であって、前記電源提供部２６００が、前記内部ケース２７００内に固定できるようにする。
以上、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１つの実施形態に含まれ、必ず１つの実施形態のみに限定されるものではない。延いては、各実施形態で例示された特徴、構造、効果などは、実施形態が属する分野の通常の知識を有する者により他の実施形態に対しても組合または変形されて実施可能である。したがって、このような組合と変形に関連した内容は本発明の範囲に含まれることと解釈されるべきである。
以上、本発明を好ましい実施形態をもとに説明したが、これは単なる例示であり、本発明を限定するものでなく、本発明が属する分野の通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性を逸脱しない範囲内で、以上に例示されていない多様な変形及び応用が可能であることが分かる。例えば、実施形態に具体的に表れた各構成要素は変形して実施することができる。そして、このような変形及び応用にかかわる差異点は添付した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されるべきである。
５ 第１金属酸化物
６ 蛍光体
７ 第２金属酸化物
１０、１０Ａ、１０Ｂ、３０、４０、５０、６０、８０ 発光素子
１１、４１、５１、６１、８１ 胴体
１３、１４、８３、８４ リードフレーム
１５、３１、４５、５５、６５、８５ 第１モールディング部材
１７、３７、４７、５７、６７、８７ 第２モールディング部材
３６、４６、５６、６６、８６ 蛍光体層
１９、８９ 発光チップ
２９、８９ 保護チップ

Claims (20)

  1. キャビティーを有する胴体と、
    前記キャビティーの内に複数のリードフレームと、
    前記複数のリードフレームのうち、少なくとも１つの上に発光チップと、
    前記発光チップの周りに配置され、内部に第１金属酸化物が添加された第１モールディング部材と、
    前記第１モールディング部材及び前記発光チップの上に配置され、内部に第２金属酸化物が添加された第２モールディング部材とを含み、
    前記発光チップは複数の化合物半導体層を含む発光構造物、前記発光構造物の下に反射電極層を含み、
    前記第１モールディング部材の上面は前記キャビティーの底方向に凹んだ凹形である、
    ことを特徴とする、発光素子。
  2. 前記第１モールディング部材の上面の低点は前記反射電極層の上面を水平方向に延長した線と同一又はより高いことを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
  3. 前記第１モールディング部材の上面は前記発光チップの側面の上端部から延びることを特徴とする、請求項１又は２に記載の発光素子。
  4. 前記第１モールディング部材の上面が前記キャビティーの内側面と接する線は前記発光チップの上面の高さより低いことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の発光素子。
  5. 前記第１モールディング部材の上面が前記キャビティーの内側面と接する線の高さは前記発光チップの上面の高さと同一であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の発光素子。
  6. 前記第１モールディング部材の上面は前記キャビティーの底方向に凹な曲面で形成され、前記凹な曲面の深さは前記発光チップの上面の延長線から前記発光チップの厚さの３０％以上に深く、前記発光チップ厚さの７０％以下に低い深さを有することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発光素子。
  7. 前記第１モールディング部材の上面は０．０５−１ｍｍの曲率を含むことを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発光素子。
  8. 前記第１モールディング部材の上面と前記第１モールディング部材の上面に対応する前記第２モールディング部材の下面の曲率は互いに同一な曲率を有することを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の発光素子。
  9. 前記第２モールディング部材の上面は前記第１モールディング部材の上面に形成された曲率より大きい曲率を有することを特徴とする、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の発光素子。
  10. 前記第１金属酸化物は前記第２金属酸化物と同一又は小さい屈折率を有し、前記第１及び第２モールディング部材の内に５〜１５ｗｔ％範囲の含有量で添加されることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の発光素子。
  11. 前記第２モールディング部材の内に蛍光体を含むことを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の発光素子。
  12. 前記第１モールディング部材は、前記第２モールディング部材と同一又は小さい屈折率を有することを特徴とする、請求項１乃至１１のうち、いずれか１項に記載の発光素子。
  13. 前記第１金属酸化物はＴｉＯ２を含み、前記第２金属酸化物はＳｉＯ２を含むことを特徴とする、請求項１２に記載の発光素子。
  14. 前記第１モールディング部材と前記第２モールディング部材は互いに同一なシリコン材質であることを特徴とする、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の発光素子。
  15. 前記胴体はエポキシまたはシリコン材質であることを特徴とする、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の発光素子。
  16. 前記胴体は前記第１及び第２モールディング部材の材質と同一な材質を含むことを特徴とする、請求項１５に記載の発光素子。
  17. 前記発光チップと前記第２モールディング部材との間に蛍光体層をさらに含むことを特徴とする、請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の発光素子。
  18. 前記蛍光体層は前記第１モールディング部材と前記第２モールディング部材との間にさらに配置されることを特徴とする、請求項１７に記載の発光素子。
  19. 前記第２モールディング部材は前記第１モールディング部材の最大厚さより厚く配置されることを特徴とする、請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の発光素子。
  20. 前記発光チップと前記第２モールディング部材の上面との間の間隔は前記発光チップの厚さの１−３倍厚い厚さを有することを特徴とする、請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の発光素子。
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