JP6002362B2 - 発光素子及びそれを用いたライトユニット - Google Patents

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Description

本発明は、発光素子及びそれを用いたライトユニットに関するものである。
発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）は電流を光に変換させる半導体発光素子である。最近、発光ダイオードは蛍光物質を利用し、多様な色の発光ダイオードを組み合わせることによって効率の優れる白色光を発光する発光素子を具現することが可能である。
また、発光ダイオードを用いた発光素子の輝度も徐々に増加しているので、ディスプレイ用バックライト、点灯表示器、映像表示器などの多様な分野に光源として使われている。
本発明の目的は、パッケージ内で指向角の調整が可能で、光効率が優れ、かつ放熱性能が保証される発光素子を提供することにある。
本発明の他の目的は、光効率が優れ、かつ発光素子の個数が低減されたライトユニットを提供することにある。
本発明による発光素子は、胴体と、上記胴体に配置される電極と、上記胴体に形成され、水平面に対して傾斜度を有する傾斜面を含む安着部と、上記傾斜面に実装されて上記電極に電気的に連結される発光ダイオードと、を含む。
また、本発明による発光素子は、胴体と、上記胴体の表面に絶縁層と、上記絶縁層の上に形成された少なくとも１つの電極と、上記胴体に形成され、水平面に対して傾斜度を有する傾斜面を含む安着部と、上記傾斜面に実装されて上記電極に電気的に連結される発光ダイオードと、を含む。
また、本発明によるライトユニットは、光をガイドする導光板と、上記導光板に上記光を供給する１つ以上の発光素子と、を含み、上記発光素子のうち、少なくとも１つ以上の発光素子は所定の方向に偏った指向角を有する。
また、本発明に従う発光素子パッケージは、パッケージ胴体と、上記パッケージ胴体に設けられた第１電極及び第２電極と、上記胴体の上に配置されて第１電極及び第２電極に電気的に連結される発光素子と、を含み、上記発光素子は、胴体と、上記胴体の表面に絶縁層と、上記絶縁層の上に形成された少なくとも１つの電極と、上記胴体に形成され、水平面に対して傾斜度を有する傾斜面を含む安着部と、上記傾斜面に実装されて上記電極に電気的に連結される発光ダイオードと、を含む。
また、本発明に従う照明システムは、照明システムにおいて、上記照明システムは、基板と、上記基板の上に配置される発光素子を含む発光モジュールと、を含み、上記発光素子は、胴体と、上記胴体の表面に絶縁層と、上記絶縁層の上に形成された少なくとも１つの電極と、上記胴体に形成され、水平面に対して傾斜度を有する傾斜面を含む安着部と、上記傾斜面に実装されて上記電極に電気的に連結される発光ダイオードと、を含む。
本発明によれば、パッケージ内で指向角調整が可能で、光効率が優れ、放熱性能が保証される発光素子が得られる。
本発明によれば、光効率が優れ、発光素子の個数が低減されたライトユニットが得られる。
本発明の第１実施形態に係る発光素子の平面図である。 本発明の第１実施形態に係る発光素子の断面図である。 本発明の第２実施形態に係る発光素子の断面図である。 本発明の第３実施形態に係る発光素子の断面図である。 本発明の第４実施形態に係る発光素子の断面図である。 本発明の第５実施形態に係る発光素子の断面図である。 本発明の第６実施形態に係る発光素子の断面図である。 本発明の第７実施形態に係る発光素子の断面図である。 本発明の第８実施形態に係る発光素子の断面図である。 発光ダイオードの光照射状態図である。 本発明の実施形態に係る発光素子の光照射状態図である。 本発明の実施形態に係る発光素子の光照射状態図である。 本発明の実施形態に係る発光素子の光照射状態図である。 本発明の第１実施形態に係るライトユニットの構成図である。 本発明の第２実施形態に係るライトユニットの構成図である。 本発明の実施形態に係る発光素子または発光素子パッケージを含むバックライトユニットを説明する図である。 本発明の実施形態に係る発光素子または発光素子パッケージを含む照明ユニットを説明する図である。
以下、添付した図面を参照しつつ実施形態に係る発光素子及びそれを用いたライトユニットについて詳細に説明する。本発明を説明するに当たって、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（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“他の層を介して（indirectly）”形成されることを全て含む。また、各層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、各層の厚さや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のサイズを全的に反映するのではない。
図１は本発明の第１実施形態に係る発光素子の平面図であり、図２は本発明の第１実施形態に係る発光素子の断面図であり、図３は本発明の第２実施形態に係る発光素子の断面図であって、リードフレームパッケージ（Lead frame package）タイプの発光素子に本実施形態を適用した場合を例示したものである。
図１及び図２に示すように、第１実施形態に係る発光素子１００は、キャビティ１１３が形成された胴体１２０と、胴体１２０の内に配置される第１電極１３０及び第２電極１３２と、キャビティ１１３の内に複数個の発光ダイオード１４０、１５０の安着のための傾斜面を形成して発光ダイオード１４０、１５０と熱的（Thermally）に連結される（つまり、発光ダイオードからの熱が十分に伝導し放熱する）放熱部材１１０と、を含む。ここで、発光素子１００が安着されたキャビティ１１３は封止材（図示せず）を用いて封入できる。
胴体１２０の上部には発光ダイオード１４０、１５０が安着されるキャビティ１１３が形成できる。このような胴体１２０は、セラミック、シリコン、樹脂などの多様な材質で形成することが可能である。胴体１２０は、射出成形方式を用いて一体形成するか、あるいは多数個の層を積層して形成できる。
キャビティ１１３は、カップ形状、多角形、楕円形、円形などの凹容器形状などで形成できる。ここで、キャビティ１１３の周り面は安着された発光ダイオード１４０、１５０の配光角度を考慮して垂直の側面または傾斜した側面で形成できる。キャビティ１１３の表面には反射効果の高い物質、例えば白色のＰＳＲ（Photo Solder Resist）インク、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）などがコーティングまたは塗布されることができ、これによって発光素子１００の発光効率が向上できる。
第１及び第２電極１３０、１３２の一端は発光ダイオード１４０、１５０と電気的に連結され、その他端は発光素子１００が実装される基板（図示せず）などに電気的に連結されて発光ダイオード１４０、１５０に電源を供給できる。ここに、第１及び第２電極１３０、１３２は、その一端が、発光ダイオード１４０、１５０が安着された胴体１２０の内に配置され、他端は胴体１２０の外側下端に露出するように形成できる。本実施形態では２つの電極１３０、１３２を形成する場合を例示しているが、発光ダイオードの個数によって２つ以上の複数個の電極を形成することも勿論可能である。また、第１及び第２電極１３０、１３２が胴体１２０を覆いかぶせる形状で形成するか、あるいは他端が幾つの股に分岐される形状など、多様な形態で変形できる。発光ダイオード１４０、１５０は、ダイ（die）１４４、１５４の上に発光チップ（chip）１４２、１５２が形成された形態で提供できる。発光ダイオード１４０、１５０は、赤色、緑色、または青色の光を放出する赤色、緑色、または青色発光ダイオードのうち、少なくともいずれか１つでありうるが、これに対して限定するのではない。本実施形態において、発光ダイオード１４０、１５０は、２つ以上の複数個が備えられるので、各々異なるカラーの光を発散する発光ダイオード１４０、１５０を適用することも可能である。
放熱部材１１０は、熱伝導率の良い金属、樹脂などの材質で形成されて、発光ダイオード１４０、１５０と熱的（Thermally）に連結される。このような放熱部材１１０の上部には、第１発光ダイオード１４０が安着される傾斜面を形成する第１安着部１１５と第２発光ダイオード１５０が安着される傾斜面を形成する第２安着部１１７が形成できる。
第１安着部１１５及び第２安着部１１７は、図１に示すように、相互隔離距離Ｄを有する平行線上に対角線方向に配列できる。このように、対角線方向に配列される場合、第１発光ダイオード１４０と第２発光ダイオード１５０との離隔距離は最大化できる（つまり、相互最大隔離距離を有する）ので、各発光ダイオード１４０、１５０で発生した熱を効果的に放出させることができる。このような安着部１１５、１１７は、実装しようとする発光ダイオードの個数によって２つ以上の複数個を形成することも可能であり、発光ダイオードの指向角及び放熱特性を考慮して多様な形態で配列できる。
一方、図２に図示された第１実施形態に係る発光素子１００は、第１安着部１１５及び第２安着部１１７が各々離隔して形成され、図３に図示された第２実施形態では両側安着部１１５、１１７が離隔空間無しで形成された場合を例示している。
図２に図示された第１実施形態に係る発光素子１００は、第１安着部１１５の傾斜面が左側（Left；Ｌ）方向に形成され、第２安着部１１７の傾斜面は右側（Right；Ｒ）方向に形成される。したがって、各安着部１１５、１１７に発光ダイオード１４０、１５０を安着させれば、第１発光ダイオード１４０の光照射方向が中心線を基準にして左側（Ｌ）方向に傾くようになり、第２発光ダイオード１５０の光照射方向が中心線を基準にして右側（Ｒ）方向に傾くようになる。ここで、安着部１１５、１１７の傾斜度（α、β）が大きくなるほど光指向角は中心線から左側（Ｌ）あるいは右側（Ｒ）方向に偏る。したがって、安着部１１５の傾斜度（α、β）を調整することによって、光指向角を希望する角度に調整することが可能である。
一方、図３に図示された第２実施形態に係る発光素子１００も、安着部１１５、１１７の間に離隔空間がないという点を除いては、第１安着部１１５と第２安着部１１７が各々の傾斜度（α、β）で傾斜面を形成する同一の構成を有する。即ち、第１安着部１１５及び第２安着部１１７を同一線上に配列するか、あるいは、相互に平行となる位置にあるが、その断面上では安着部１１５、１１７の間に離隔空間がないように配列できる。このように、安着部１１５、１１７の間に離隔空間がない場合にも各々の安着部１１５、１１７の傾斜度（α、β）を調整することによって、発光素子１００の光指向角を希望する角度に調整することが可能である。
図４は本発明の第３実施形態に係る発光素子の断面図であり、図５は本発明の第４実施形態に係る発光素子の断面図であって、レンズ部を有するリードフレームパッケージ（Lead frame package）タイプの発光素子に本実施形態を適用した場合を例示したものである。第３実施形態及び第４実施形態を説明するに当たって、第１及び第２実施形態と同一の構成に対しては既に説明した内容を参照して重複した説明は省略する。
第３実施形態及び第４実施形態に係る発光素子１００は、胴体１２０と、胴体１２０の内に配置されて発光ダイオード１４０、１５０と電気的に連結される第１電極１３０及び第２電極１３２と、キャビティ１１３の内に発光ダイオード１４０、１５０の安着のための傾斜面を形成して発光ダイオード１４０と熱的（Thermally）に連結される放熱部材１１０と、を含み、発光ダイオード１４０、１５０が安着された胴体１２０の発光領域には光を散乱または集光させることができるレンズ部１６０が形成できる。
キャビティ１１３は、透光性封止材（図示せず）を用いて封入することができ、封止材には発光ダイオード２４０で放出した光を所定のカラーを有する光で放出させる蛍光物質が添加できる。
レンズ部１６０は、発光ダイオード１４０、１５０の上に配置されて発光ダイオード１４０、１５０で放出された光の指向角を変化させることができる。レンズ部１６０は、発光ダイオード１４０、１５０と直接接触するか、発光ダイオード１４０、１５０から離隔して配置されることができ、光を散乱あるいは集光させるための形状を有する。例えば、レンズ部１６０は上面が凸形状である半球形態で形成されるか、凸形状である上面に凹形状である陥没部を有する等、多様な形状で形成できる。また、発光ダイオード１４０、１５０が安着された傾斜方向及び傾斜度によって、発光面に対応する領域のみ突出するか、陥没している非対称型半球形態で形成することも可能である。このようなレンズ部１６０は、シリコンまたはエポキシのような光透過性樹脂物質を含んで形成されることができ、少なくとも一部分に蛍光体を含むことも可能である。
ここに、安着部１１５、１１７に実装された発光ダイオード１４０、１５０で出光された光はレンズ部１６０により散乱あるいは集光されて発散できる。
図６は本発明の第５実施形態に係る発光素子の断面図であり、図７は本発明の第６実施形態に係る発光素子の断面図であって、ウエハレベルパッケージ（Wafer levl package）タイプの発光素子に本実施形態を適用した場合を例示したものである。
図６に示すように、第５実施形態に係る発光素子２００は、キャビティ２１３が形成された胴体２１０と、胴体２１０の表面に形成された絶縁層２１２と、胴体２１０の上に配置される第１電極２２０及び第２電極２２２と、絶縁層２１２の上面に少なくとも一部領域に形成されて光を反射させる反射層２３０と、複数個の発光ダイオード２４０、２５０の安着のための傾斜面を提供する安着部２１５、２１７と、を含む。ここで、発光ダイオード１４０、１５０が安着されたキャビティ２１３は封止材（図示せず）を用いて封入できる。
胴体２１０の上部には発光ダイオード２４０、２５０が安着されるキャビティ２１３が形成できる。このような胴体２１０は、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウムナイトライド（ＡｌＮ）、アルミニウムオキサイド（ＡｌＯｘ）、ＰＳＧ（photo sensitive glass）、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ベリリウムオキサイド（ＢｅＯ）などの多様な材質で形成することが可能である。
キャビティ２１３は、カップ形状、多角形、楕円形、円形などの凹形状である容器形状などで形成できる。ここで、キャビティ２１３の周り面は安着された発光ダイオード２４０の配光角度を考慮して垂直した側面または傾斜した側面で形成できる。キャビティ２１３は、胴体２１０の材質によって多様な方法により形成可能である。例えば、胴体２１０がシリコン（Ｓｉ）材質で形成された場合、湿式エッチング（Wet Etching）を行なってキャビティ２１３を形成できる。
絶縁層２１２は、胴体２１０が第１及び第２電極２２０、２２２、反射層２３０、または外部電源などと電気的にショートされることを防止する。このような絶縁層２１２は、シリコンオキサイド（ＳｉＯ２、ＳｉｘＯｙ）シリコンナイトライド（Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉｘＮｙ）、シリコンオキシナイトライド（ＳｉＯｘＮｙ）、アルミニウムオキサイド（Ａｌ２Ｏ３）等からなる群のうち、少なくとも１つが選択されて形成されることができ、好ましくはシリコンオキサイド（ＳｉＯ２、ＳｉｘＯｙ）で形成できるが、これに対して限定するのではない。また、胴体２１０自体がアルミニウムナイトライド（ＡｌＮ）、アルミニウムオキサイド（ＡｌＯｘ）などの絶縁体で形成される場合、絶縁層２１２は形成されないこともある。
第１電極２２０及び第２電極２２２は、絶縁層２１２の上に形成されて発光ダイオード２４０に電源を供給できる。第１電極２２０及び第２電極２２２は、陽極と陰極とに電気的に分離されて形成されることができ、２つ以上複数個の電極を形成することも可能である。
反射層２３０は、発光ダイオード２４０、２５０の放出光を効率的に反射させることができる位置、例えば、胴体２１０のキャビティ２１３の内部に形成できるが、これに対して限定するのではない。このような反射層２３０は多層構造を有することができ、例えば、チタニウム（Ｔｉ）及び銀（Ａｇ）が順次に積層されたＴｉ／Ａｇ層でありうる。
発光ダイオード２４０、２５０は、ダイ（die）２４４の上に発光チップ（chip）２４２が形成された形態で提供できる。発光ダイオード２４０は、赤色、緑色、または青色の光を放出する赤色、緑色、または青色発光ダイオードのうち、少なくともいずれか１つでありうるが、これに対して限定するのではない。本実施形態において、発光ダイオード２４０、２５０は２つ以上の複数個が備えられるので、各々異なるカラーの光を発散する発光ダイオード２４０、２５０を適用することも可能である。
絶縁層２１２の上には発光ダイオード２４０、２５０の安着のための傾斜面を提供する安着部２１５、２１７が形成される。発光ダイオード２４０、２５０を安着部２１５、２１７に実装すれば、安着部２１５、２１７の傾斜度（α、β）によって発光ダイオード２４０、２５０が傾斜して固定される。ここに、発光素子２００の指向角は各発光ダイオード２４０、２５０の実装角度によって指向角が変化するようになる。
安着部２１５、２１７は、実装しようとする発光ダイオードの個数によって２つ以上の複数個を形成することも可能であり、発光ダイオードの指向角及び放熱特性を考慮して多様な形態で配列できる。本実施形態では、第１発光ダイオード２４０が安着される傾斜面を形成する第１安着部２１５と、第２発光ダイオード２５０が安着される傾斜面を形成する第２安着部２１７が形成された場合を例示する。
例えば、第１安着部２１５の傾斜面が左側（Left；Ｌ）方向に形成され、第２安着部２１７の傾斜面は右側（Right；Ｒ）方向に形成できる。したがって、各安着部２１５、２１７に発光ダイオード２４０、２５０を安着させれば、第１発光ダイオード２４０の光照射方向が中心線を基準にして左側（Ｌ）方向に傾くようになり、第２発光ダイオード２５０の光照射方向が中心線を基準にして右側（Ｒ）方向に傾くようになる。ここで、安着部２１５、２１７の傾斜度（α、β）が大きくなるほど光指向角は中心線から左側（Ｌ）あるいは右側（Ｒ）方向に偏る。したがって、安着部１１５の傾斜度（α、β）を調整することによって光指向角を希望する角度に調整することが可能である。
図７は、本発明の第６実施形態に係る発光素子の断面図であって、レンズ部を有するウエハレベルパッケージ（Wafer level package）タイプの発光素子に本実施形態を適用した場合を例示したものである。第６実施形態を説明するに当たって、第３実施形態と同一の構成に対しては既に説明した内容を参照して重複した説明は省略する。
第６実施形態に係る発光素子２００は、胴体２１０のキャビティ２１３の内に複数個の発光ダイオード２４０、２５０の安着のための傾斜面を提供する安着部２１５、２１７を含み、発光素子２００が安着されたキャビティ２１３の発光領域には光を散乱または集光させることができるレンズ部２６０が形成できる。
キャビティ２１３は、透光性封止材（図示せず）を用いて封入することができ、封止材には発光ダイオード２４０、２５０で放出された光を所定のカラーを有する光で放出させる蛍光物質が添加できる。
レンズ部２６０は、発光ダイオード２４０、２５０の上に配置されて発光ダイオード２４０、２５０で放出された光の指向角を変化させることができる。レンズ部２６０は、発光素子２００と直接接触するか、発光ダイオード２４０、２５０から離隔して配置されることができ、光を散乱あるいは集光させるための形状を有する。例えば、レンズ部２６０は上面が凸形状である半球形態で形成されるか、凸形状である上面に凹形状である陥没部を有する等、多様な形状で形成できる。また、発光ダイオード２４０、２５０が安着された傾斜方向及び傾斜度によって、発光面に対応する領域のみ突出または陥没される非対称型半球形態で形成することも可能である。このようなレンズ部２６０は、シリコンまたはエポキシのような光透過性樹脂物質を含んで形成されることができ、少なくとも一部分に蛍光体を含むことも可能である。
第６実施形態に係る発光素子２００は、第１安着部２１５の傾斜面が左側（Left；Ｌ）方向に形成され、第２安着部２１７の傾斜面は右側（Right；Ｒ）方向に形成された場合を例示している。したがって、各安着部２１５、２１７に発光ダイオード２４０、２５０を安着させれば、第１発光ダイオード２４０の光照射方向が中心線を基準にして左側（Ｌ）方向に傾くようになり、第２発光ダイオード２５０の光照射方向が中心線を基準にして右側（Ｒ）方向に傾くようになる。
各安着部２１５、２１７に実装された発光ダイオード２４０、２５０で出光された光はレンズ部２６０により散乱あるいは集光されて発散できる。ここに、レンズ部２６０の形状を変形させることによって、発光ダイオード２００の指向角及び発光特性を向上させることが可能である。
図８は本発明の第７実施形態に係る発光素子の断面図であり、図９は本発明の第８実施形態に係る発光素子３００の断面図であって、基板３１０の上に発光ダイオード３４０をチップ形態で搭載するＣＯＢ（Chip on board）タイプの発光素子に本実施形態を適用した場合を例示したものである。
図８及び図９に示すように、発光素子３００は、基板３１０と、基板３１０の上に複数個の発光ダイオード３４０、３５０の安着のための傾斜面を提供する複数個の安着部３１５、３１７と、発光ダイオード３４０を封入する樹脂物３６０と、を含み、発光ダイオード３４０、３５０は、ワイヤー（図示せず）を通じて基板３１０の上に電気的に接続できる。
基板３１０は、断層ＰＣＢ、多層ＰＣＢ、ＦＰＣＢ、セラミック基板、金属基板などの多様な基板を適用できる。基板３１０には電源供給のためのリードフレームあるいは電極層がパターニングされることができ、反射層を形成することも可能である。また、基板３１０に発光ダイオード３４０の安着のためのキャビティを形成することも可能である。
発光ダイオード３４０、３５０は、基板３１０の上に複数個が横方向または／及び縦方向に多数個が配列されることができ、基板３１０とは電気的に連結される。発光ダイオード３４０、３５０は、基板３１０の上に、ワイヤー、フリップ方式、またはダイボンディング方式などを用いて固定させることができる。発光ダイオード３４０、３５０は、赤色、緑色、または青色の光を放出する赤色、緑色、または青色発光ダイオードのうち、少なくともいずれか１つでありうるが、これに対して限定するのではない。本実施形態において、発光ダイオード３４０、３５０は２つ以上の複数個が備えられるので、各々異なるカラーの光を発散する発光ダイオード３４０、３５０を適用することも可能である。
安着部３１５、３１７は、基板３１０の上に形成されて各発光ダイオード３４０、３５０の安着のための傾斜面を提供できる。発光ダイオード３４０、３５０を安着部３１５、３１７に実装すれば、安着部３１５、３１７の傾斜度によって発光ダイオード３４０、３５０が傾斜して固定される。ここに、各発光ダイオード３４０、３５０の実装角度によって発光素子３００の指向角が変化するようになる。このような安着部３１５、３１７は、基板３１０自体を加工して実装領域が傾斜面を有するように突出させるか、あるいは、発光ダイオード３４０、３５０の接続が可能な所定の構造物を付着して形成することが可能である。
また、安着部３１５、３１７は、実装しようとする発光ダイオードの個数によって２つ以上の複数個を形成することも可能であり、発光ダイオードの指向角及び放熱特性を考慮して多様な形態で配列できる。本実施形態では、第１発光ダイオード３４０が安着される傾斜面を形成する第１安着部３１５と、第２発光ダイオード３５０が安着される傾斜面を形成する第２安着部３１７が形成された場合を例示する。
図８に図示された第７実施形態の発光素子３００の場合、第１安着部２１５の傾斜面が左側（Left；Ｌ）方向に形成され、第２安着部２１７の傾斜面は右側（Right；Ｒ）方向に形成される。したがって、各安着部３１５、３１７に発光ダイオード３４０、３５０を安着させれば、第１発光ダイオード３４０の光照射方向が中心線を基準にして左側（Ｌ）方向に傾くようになり、第２発光ダイオード３５０の光照射方向が中心線を基準にして右側（Ｒ）方向に傾くようになる。ここで、安着部３１５、３１７の傾斜度が大きくなるほど光指向角は中心線から左側（Ｌ）あるいは右側（Ｒ）方向に偏る。したがって、安着部３１５の傾斜度を調整することによって、光指向角をより広く調整することができる。
図９に図示された第８実施形態の発光素子３００の場合、第１安着部２１５及び第２安着部２１７の傾斜面が互いに対向する状態で形成される。ここに、各安着部３１５、３１７に発光ダイオード３４０、３５０を安着させれば、第１発光ダイオード３４０と第２発光ダイオード３５０の光照射方向が中心線に相互集光される。ここで、安着部３１５、３１７の傾斜度が大きくなるほど光指向角は中心線側に集光されるので、安着部３１５、３１７の傾斜度を調整することによって光指向角の集光範囲を調整することができる。
一方、安着部３１５、３１７に安着された発光ダイオード３４０、３５０は、樹脂物３６０により封入できる。樹脂物３６０は、シリコンまたはエポキシのような透明な樹脂を用いて、半球形状または凸レンズ形状で形成されることができ、このような材質及び形状は発光素子３００の設計方式に従って変更できる。また、樹脂物３６０の少なくとも一領域には発光素子３００の発光特性を変化させる蛍光体が混合できる。
以上、第７実施形態及び第８実施形態に例示されたように、本実施形態に係るＣＯＢタイプの発光素子３００は、基板３１０の上に傾斜を有する複数個の安着部３１５、３１７を形成して発光ダイオード３４０、３５０が発光素子３００の水平面に対して所定の傾斜を持って安着されるようにしている。ここに、発光素子３００の構造に大きい変化を与えなくても発光素子が自体的に光照射方向と光指向角を調節できる。
図１０は発光ダイオードの光照射状態図であり、図１１乃至図１３は本発明の実施形態に係る発光素子の光照射状態図である。
図１０に示すように、発光素子に実装される発光ダイオード１４０は１２０゜程度の光指向角を有するようになり、通常１１０゜〜１３０゜の光指向角を有することができる。ここに、発光ダイオード１４０を水平面と平行するように実装した場合、光の照射方向は垂直の方向に集中され、光指向角は１１０゜〜１３０゜に設定されることができる。図面には１２０゜に発散される場合を図示している。
図１１は、本実施形態に従って２つの発光ダイオード１４０、１５０を相互傾斜方向が反対方向（Ｌ、Ｒ）に形成され、同一の傾斜度（α＝β）を有する第１安着部１１５及び第２安着部１１７に実装した場合の光照射状態を図示したものである。発光ダイオード１４０、１５０を水平面に対してα、βだけ傾斜して実装された場合、光の照射方向は中心線を基準にしてα、βだけ移動する。
第１安着部１１５は、左側（Ｌ）に配置され、左側方向（Ｌ）の傾斜面がαだけの傾斜度を有する。したがって、第１安着部１１５に実装された第１発光ダイオード１４０の指向角は中心線を基準にして左側方向（Ｌ）にαだけ傾く。例えば、第１発光ダイオード１４０の指向角が１２０゜の場合、光指向角が中心線を基準にして６０゜+αだけ左側方向（Ｌ）に傾く。
第２安着部１１７は右側（Ｒ）に配置され、右側方向（Ｒ）の傾斜面がβだけの傾斜度を有する。したがって、第２安着部１１７に実装された第２発光ダイオード１５０の指向角は中心線を基準にして右側方向（Ｒ）にβだけ傾く。例えば、第２発光ダイオード１５０の指向角が１２０゜の場合、光指向角が中心線を基準にして６０゜+βだけ右側方向（Ｒ）に傾く。
したがって、第１発光ダイオード１４０及び第２発光ダイオード１５０を含む発光素子の場合、指向角が左右方向（Ｌ、Ｒ）に各々α、βだけ拡張できる。
図１２は、本実施形態に従って２つの発光ダイオード１４０、１５０を相互傾斜方向が反対方向（Ｌ、Ｒ）に形成され、第１安着部１１５の傾斜度（α）が第２安着部１１７の傾斜度（β）より大きく形成された場合（α＞β）を例示したものである。
第１安着部１１５は左側（Ｌ）に配置され、左側方向（Ｌ）の傾斜面がαだけの傾斜度を有する。したがって、第１安着部１１５に実装された第１発光ダイオード１４０の指向角は中心線を基準にして左側方向（Ｌ）にαだけ傾く。例えば、第１発光ダイオード１４０の指向角が１２０゜の場合、光指向角が中心線を基準にして６０゜＋αだけ左側方向（Ｌ）に傾く。
第２安着部１１７は右側（Ｒ）に配置され、右側方向（Ｒ）の傾斜面がβだけの傾斜度を有する。したがって、第２安着部１１７に実装された第２発光ダイオード１５０の指向角は中心線を基準にして右側方向（Ｒ）にβだけ傾く。例えば、第２発光ダイオード１５０の指向角が１２０゜の場合、光指向角が中心線を基準にして６０゜＋βだけ右側方向（Ｒ）に傾く。
ところが、第１安着部１１５の傾斜度（α）が第２安着部１１７の傾斜度（β）より大きく設定されているので（α＞β）、第１発光ダイオード１４０及び第２発光ダイオード１５０を含む発光素子の指向角は、全体的に左側方向（Ｌ）に傾くようになる。即ち、２つの発光ダイオード１４０、１５０を各々異なる傾斜度を有する安着部１１５、１１７に実装することで、発光素子の指向角を特定の方向に調整することができる。
図１３は、本実施形態に従って２つの発光ダイオード１４０、１５０を傾斜面が互いに対向するように形成された第１安着部１１５及び第２安着部１１７に実装した場合の光照射状態を図示したものである。
第１安着部１１５は左側（Ｌ）に配置され、右側方向（Ｒ）の傾斜面がαだけの傾斜度を有するように形成される。したがって、第１安着部１１５に実装された第１発光ダイオード１４０の指向角は中心線を基準にして右側方向（Ｒ）にαだけ傾く。ここに、第１発光ダイオード１４０の指向角が１２０゜の場合、光指向角が中心線を基準にして６０゜−αになって右側方向（Ｒ）に傾く。
第２安着部１１７は右側（Ｒ）に配置され、左側方向（Ｌ）の傾斜面がβだけの傾斜度を有するように形成される。したがって、第２安着部１１７に実装された第２発光ダイオード１５０の指向角は中心線を基準にして左側方向（Ｌ）にβだけ傾く。ここに、第２発光ダイオード１５０の指向角が１２０゜の場合、光指向角が中心線を基準にして６０゜−βになって左側方向（Ｌ）に傾く。
したがって、第１発光ダイオード１４０及び第２発光ダイオード１５０を含む発光素子の場合、指向角が左右方向（Ｌ、Ｒ）に対し、α、βだけ集光できる。
以上、説明したように、本実施形態は発光ダイオード１４０、１５０が実装される安着部１１５、１１７の傾斜方向及び傾斜度を調節することによって、発光素子の指向角を拡張あるいは集光するか、特定の方向に調整することが可能である。
図１４は、本発明の第１実施形態に係るライトユニット５００の構成図であって、エッジタイプのバックライトユニットを例示したものである。
図１４に示すように、本発明に従うライトユニット５００は、光をガイドする導光板５１０と、導光板５１０に光を供給し、少なくとも１つ以上の指向角が他の発光素子を含む光源５２０と、を含む。
導光板５１０は一側面に配列された発光素子が提供する光の提供を受けて、反射、屈折、及び散乱させて平面光に変化させる。導光板５１０は、側面に入射された光を前面を通じて平面光で提供できる。このような導光板５１０は、ポリカーボネート−系列レジン（polycarbonate-serises resin；ＰＣ）、ポリメチメタクリレート−系列レジン（polymethylmethacrylate-serises resin；ＰＭＭＡ）、メタクリレート−スチレンコポリマー（methacrylate-styrene copolymer；ＭＳ）などの物質で形成できる。
光源５２０は複数個の発光素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを含み、導光板５１０の側面に配列されて導光板５１０に光を提供する。各発光素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、配列位置によって各々異なる指向角を有する。発光素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、２つ以上の複数個の発光ダイオードを実装面に対して傾斜を有するように実装することで、各発光素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが各々異なる指向角を有するようにすることができる。
発光素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのうち、導光板５１０の中央領域に配列された発光素子Ｂ及び発光素子Ｃは、指向角を調節しなくても導光板５１０側に光が伝えられる。
一方、導光板５１０の両端に配列された発光素子Ａ及び発光素子Ｄは、導光板５１０の外郭への光の漏出を防止するために、指向角が導光板５１０の中心方向に設定される。
ここで、各発光素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのパッケージは同一の平面上に実装されるが、素子内の発光ダイオードは水平面に従って各々異なる指向角の光を発散する。したがって、発光素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの設計ファクターは変更していない状態で、各発光素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの指向角を調節することが可能である。
また、発光素子Ａ及びＤにより導光板５１０の中心側に一層多い光が供給されるので、発光素子Ａと隣り合う発光素子Ｂは相対的に広い離隔間隔を持って配列できる。発光素子Ｄと隣り合う発光素子Ｃも相対的に広い離隔間隔を持って配列できる。これによって、ライトユニット５００に配列される発光素子の個数を減らすことができる。
図１５は、本発明の第２実施形態に係るライトユニット５５０の構成図であって、直下型バックライトユニットの断面を例示したものである。
図１５に示すように、実施形態に従うライトユニット５５０は、光を拡散させる拡散板５１５と、拡散板５１５に光を供給し、少なくとも１つ以上の指向角が他の発光素子を含む光源５２５と、を含む。
拡散板５１５は、光源５２５で発生した光を拡散板５１５の上に位置した表示パネル（図示せず）に供給できる。拡散板５１５は、均一な輝度及び色度を保証するために適用できる。このような拡散板５１５は、光源５２５と所定の間隔を置いて配置され、拡散シート、プリズムシート、照度強化フィルム、保護シートなどの光学シートを選択的に含むことができる。
光源５２５は、複数個の発光素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを含んで拡散板５１５の一面に配列されて拡散板５１５に光を提供する。各発光素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは配列位置によって各々異なる指向角を有する。
発光素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのうち、拡散板５１５の中央領域に配列された発光素子Ｂ及び発光素子Ｃは、指向角を広く調節することによって、ライトユニット５５０の光効率を向上させることができる。
拡散板５１５の外郭領域に配列された発光素子Ａ及び発光素子Ｃは、拡散板５１５の外郭への光の漏出を防止するために、指向角が拡散板５１５の中心方向に設定される。
ここで、各発光素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのパッケージは同一の平面上に実装されるが、素子内の発光ダイオードは実装面に従って各々異なる指向角の光を発散する。したがって、発光素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの設計ファクターは変更していない状態で、各発光素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの指向角を調節することが可能である。
また、発光素子Ａ及びＤの指向角が広く設定された場合、発光素子Ａと隣り合う発光素子Ｂは相対的に広い離隔間隔を持って配列されることができ、発光素子Ｄと隣り合う発光素子Ｃも相対的に広い離隔間隔を持って配列できる。これによって、ライトユニット５５０に配列される発光素子の個数を減らすことができる。
以上、説明したように、本発明に従うライトユニット５００、５５０は、配列位置によって各々異なる指向角を有する発光素子を配列する。ここに、導光板５１０あるいは拡散板５１５の外部への光の漏出を防止して光効率を向上させることができ、相対的に少ない個数の発光素子を用いてライトユニット５００、５５０を構成することができる。
図１６は、本発明の実施形態に係る発光素子パッケージを使用したバックライトユニットを示す図である。但し、図１６のバックライトユニット１１００は照明システムの一例であり、これに対して限定するのではない。
図１６を参照すると、上記バックライトユニット１１００は、ボトムフレーム１１４０と、上記ボトムフレーム１１４０の内に配置された光ガイド部材１１２０と、上記光ガイド部材１１２０の少なくとも一側面または下面に配置された発光モジュール１１１０と、を含むことができる。また、上記光ガイド部材１１２０の下には反射シート１１３０が配置できる。
上記ボトムフレーム１１４０は、上記光ガイド部材１１２０、上記発光モジュール１１１０、及び上記反射シート１１３０が収納できるように上面が開口されたボックス（box）形状で形成されることができ、金属材質または樹脂材質で形成できるが、これに対して限定するのではない。
上記発光モジュール１１１０は、基板と、上記基板に搭載された複数個の実施形態に従う発光素子パッケージと、を含むことができる。上記複数個の発光素子パッケージは上記光ガイド部材１１２０に光を提供することができる。
図示したように、上記発光モジュール１１１０は、上記ボトムフレーム１１４０の内側面のうち、少なくともいずれか１つに配置されることができ、これによって上記光ガイド部材１１２０の少なくとも１つの側面に向けて光を提供することができる。
但し、上記発光モジュール１１１０は、上記ボトムフレーム１１４０の下に配置されて、上記光ガイド部材１１２０の底面に向けて光を提供することもでき、これは上記バックライトユニット１１００の設計に従って多様に変形可能であるので、これに対して限定するのではない。
上記光ガイド部材１１２０は、上記ボトムフレーム１１４０の内に配置できる。上記光ガイド部材１１２０は、上記発光モジュール１１１０から提供を受けた光を面光源化して、表示パネル（図示せず）にガイドできる。
上記光ガイド部材１１２０は、例えば、導光板（ＬＧＰ；Light Guide Panel）でありうる。上記導光板は、例えばＰＭＭＡ（polymethyl metaacrylate）のようなアクリル樹脂系列、ＰＥＴ（polyethylene terephthlate）、ＰＣ（poly carbonate）、ＣＯＣ、及びＰＥＮ（polyethylene naphthalate）樹脂のうちの１つで形成できる。
上記光ガイド部材１１２０の上側には光学シート１１５０が配置されることもできる。
上記光学シート１１５０は、例えば拡散シート、集光シート、輝度上昇シート、及び蛍光シートのうち、少なくとも１つを含むことができる。例えば、上記光学シート１１５０は、上記拡散シート、集光シート、輝度上昇シート、及び蛍光シートが積層されて形成できる。この場合、上記拡散シート１１５０は、上記発光モジュール１１１０から出射された光を均等に拡散させてあげて、上記拡散された光は上記集光シートにより表示パネル（図示せず）に集光できる。この際、上記集光シートから出射される光はランダムに偏光された光であるが、上記輝度上昇シートは上記集光シートから出射された光の偏光度を増加させることができる。上記集光シートは、例えば、水平または／及び垂直プリズムシートでありうる。また、上記輝度上昇シートは、例えば、照度強化フィルム（Dual Brightness Enhancement film）でありうる。また、上記蛍光シートは蛍光体が含まれた透光性プレートまたはフィルムとなることもできる。
上記光ガイド部材１１２０の下には上記反射シート１１３０が配置できる。上記反射シート１１３０は、上記光ガイド部材１１２０の下面を通じて放出される光を上記光ガイド部材１１２０の出射面に向けて反射できる。
上記反射シート１１３０は、反射率の良い樹脂材質、例えば、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＶＣレジンなどで形成できるが、これに対して限定するのではない。
図１７は、本発明の実施形態に係る発光素子パッケージを使用した照明ユニットの斜視図である。但し、図１７の照明ユニット１２００は照明システムの一例であり、これに対して限定するのではない。
図１７を参照すると、上記照明ユニット１２００は、ケース胴体１２１０と、上記ケース胴体１２１０に設置された発光モジュール１２３０と、上記ケース胴体１２１０に設置され、外部電源から電源の提供を受ける連結端子１２２０と、を含むことができる。
上記ケース胴体１２１０は放熱特性が良好な材質で形成されることが好ましくて、例えば金属材質または樹脂材質で形成できる。
上記発光モジュール１２３０は、基板３００と、上記基板３００に搭載される少なくとも１つの実施形態に係る発光素子パッケージ２００と、を含むことができる。
上記基板３００は、絶縁体に回路パターンが印刷されたものであることができ、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。
また、上記基板３００は光を効率的に反射する材質で形成されるか、表面の光が効率的に反射されるカラー、例えば白色、銀色などで形成できる。
上記基板３００の上には上記少なくとも１つの実施形態に係る発光素子パッケージ２００が搭載できる。上記発光素子パッケージ２００は、各々少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を含むことができる。上記発光ダイオードは、赤色、緑色、青色、または白色の有色光を各々発光する有色発光ダイオード、及び紫外線（ＵＶ；Ultra Violet）を発光するＵＶ発光ダイオードを含むことができる。
上記発光モジュール１２３０は、色感及び輝度を得るために多様な発光ダイオードの組合せを有するように配置できる。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できる。また、上記発光モジュール１２３０で放出される光の進行経路上には蛍光シートがさらに配置されることができ、上記蛍光シートは上記発光モジュール１２３０で放出される光の波長を変化させる。例えば、上記発光モジュール１２３０で放出される光が青色波長帯を有する場合、上記蛍光シートには黄色蛍光体が含まれることができ、上記発光モジュール１２３０で放出された光は上記蛍光シートを経て最終的に白色光と見えるようになる。
上記連結端子１２２０は、上記発光モジュール１２３０と電気的に連結されて電源を供給できる。図１７の図示によれば、上記連結端子１２２０はソケット方式により外部電源に螺合して結合されるが、これに対して限定するのではない。例えば、上記連結端子１２２０はピン（pin）形態で形成されて外部電源に挿入されるか、配線により外部電源に連結されることもできる。
本発明の照明システムは、発光モジュールから放出される光の進行経路上に、光ガイド部材、拡散シート、集光シート、輝度上昇シート、及び蛍光シートのうち、少なくともいずれか１つが配置されて、希望する光学的効果が得られる。

Claims (2)

  1. キャビティが形成された胴体と、
    前記胴体に少なくとも一部が配置される第１及び第２電極と、
    前記キャビティと対応する領域に形成され、前記キャビティ領域の水平面から突出し、間に隔離空間を有するように離隔して形成され、各々前記水平面に対して傾斜面を有する２つ以上の安着部が形成された、前記第１及び第２電極とは別の放熱部材と、
    前記２つ以上の安着部の各々の傾斜面に実装されて前記第１及び第２電極に電気的に連結される発光ダイオードと、を含み、
    前記放熱部材は、前記胴体のキャビティに締結され、前記胴体の背面に露出され、前記安着部に実装された前記発光ダイオードと熱的に連結され、
    前記安着部と前記放熱部材は、金属材質で形成され、
    前記安着部と前記放熱部材は、同一材質で形成され、
    前記２つ以上の安着部は、前記放熱部材の水平面上で対角線方向に配列され、
    前記安着部は、前記放熱部材の水平面に対して０゜以上３０゜以下の傾斜度を有し、
    前記安着部は、
    前記放熱部材の垂直な中心線を基準にして左側に配置された第１安着部と、
    前記中心線を基準にして右側に配置された第２安着部と、を含み、
    前記第１安着部の傾斜面は、左側方向に形成され、
    前記第２安着部の傾斜面は、右側方向に形成され、
    前記放熱部材は、
    前記中心線を基準にして前記第１安着部の左側に配置された第１傾斜面と、
    前記中心線を基準にして前記第２安着部の右側に配置された第２傾斜面と、
    前記中心線を基準にして前記第１傾斜面の左側に配置された第１垂直面と、
    前記中心線を基準にして前記第２傾斜面の右側に配置された第２垂直面と、
    前記中心線を基準にして前記第１傾斜面の左側に配置された第１水平面と、
    前記中心線を基準にして前記第２傾斜面の右側に配置された第２水平面と、
    前記中心線を基準にして前記第１水平面の左側に配置された第３垂直面と、
    前記中心線を基準にして前記第２水平面の右側に配置された第４垂直面と、を含み、
    前記第１傾斜面は、右側方向に形成され、
    前記第２傾斜面は、左側方向に形成され、
    前記第１傾斜面の傾斜度は、前記第２安着部の傾斜面の傾斜度よりも大きく、
    前記第２傾斜面の傾斜度は、前記第１安着部の傾斜面の傾斜度よりも大きく、
    前記第１垂直面乃至前記第４垂直面並びに前記第１水平面及び前記第２水平面は、前記胴体によって覆われ、
    前記第１垂直面、前記第１水平面及び前記第３垂直面は、連続して配置され、
    前記第２垂直面、前記第２水平面及び前記第４垂直面は、連続して配置され、
    前記放熱部材の底面及び前記胴体の底面は、同一平面上に配置されている
    ことを特徴とする発光素子。
  2. 前記発光ダイオードの上に形成されたレンズ部を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
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