JP6730017B2 - 発光素子パッケージ、及びこれを含む照明システム - Google Patents

発光素子パッケージ、及びこれを含む照明システム Download PDF

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Description

本発明は、発光素子パッケージ、及びこれを含む照明システムに関するものである。
発光素子（light emitting diode）は電気エネルギーが光エネルギーに変換される特性のｐ−ｎ接合ダイオードであって、周期律表上でＩＩＩ族とＶ族などの化合物半導体で生成されることができ、化合物半導体の組成比を調節することによって多様な色相具現が可能である。
発光素子は順方向電圧印加時、ｎ層の電子とｐ層の正孔とが結合して伝導帯（conduction band）と価電帯（valance band）のエネルギーギャップに該当するだけのエネルギーを発散し、前記エネルギーが光として発散すれば発光素子となる。
窒化物半導体は高い熱的安定性と幅広いバンドギャップエネルギーにより光素子及び高出力電子素子開発分野で大いなる関心を受けている。特に、窒化物半導体を用いた青色（blue）発光素子、緑色（green）発光素子、及び紫外線（UV）発光素子は、商用化されて広く使われている。
発光素子は、外部ＰＣＢから電源の印加を受けるために発光素子パッケージに実装され、発生する光の効率を向上させるためにレンズを使用することが一般的である。しかしながら、レンズを使用した発光素子はクラックが発生して光量損失の危険が高いという問題がある。
本発明の目的は、光量損失が少なく、信頼性の高い複数のモールディング部材を含む発光素子パッケージ及び照明システムを提供することにある。
本発明の他の目的は、発光効率を向上させるための発光素子パッケージ及びこれを備える照明システムを提供することをその目的とする。
本発明に従う発光素子パッケージは、パッケージ胴体と、前記パッケージ胴体上に発光素子と、前記発光素子を覆いかぶせる第１モールディング部材と、前記第１モールディング部材を覆いかぶせて、半球型構造を有する第２モールディング部材を含み、前記第１モールディング部材は粘性物質でありうる。
本発明は、底面と内部側面とからなるキャビティを含む胴体部；前記胴体部上に配置された第１電極及び第２電極；前記胴体部の底面上に配置され、前記第１電極及び前記第２電極に電気的に連結される発光素子；前記発光素子を囲むように前記胴体部のキャビティに配置された液状またはゲル状のモールディング部材；前記胴体部上に配置されたレンズ部材；及び前記胴体部のキャビティの上部周りをなす前記胴体部の内部側面に配置されるエアトラップ部；を含むことを特徴とする。
また、本発明は、底面と内部側面とからなるキャビティを含む胴体部；前記胴体部上に配置された第１電極及び第２電極；前記胴体部の底面上に配置され、前記第１電極及び前記第２電極に電気的に連結される発光素子；前記発光素子を囲むように前記胴体部のキャビティに配置された液状またはゲル状のモールディング部材；前記胴体部上に配置されたレンズ部材；及び前記胴体部のキャビティの上部周りにオーバーラップされる前記レンズ部材の下面に配置されたエアトラップ部；を含むことを特徴とする。
また、本発明に従う照明システムは、前記発光素子パッケージを備える発光ユニットを含むことができる。
本発明は、粘性を有するモールディング部材を含んで光量損失が少なく、信頼性が高いという効果がある。
また、本発明は複数のモールディング部材を含んで発光素子を保護し、低価の発光素子パッケージを提供することができる。
本発明は、液状またはゲル状のモールディング部材を通じて発光素子の光を効率的に抽出して、光度を向上させることができる効果がある。
そして、本発明のエアトラップ部は胴体部にレンズ部材が配置される時、モールディング部材があふれることを防止することができる。
そして、本発明のエアトラップ部は光抽出経路から起泡を除去して、光抽出効率を向上させることができる。
このような発光素子パッケージは、製造工程がやさしく、低廉なコストを有する長所がある。
本発明の実施形態に従う発光素子パッケージの断面図である。 本発明の他の実施形態に従う発光素子パッケージの断面図である。 本発明の実施形態に従う発光素子パッケージのクラック発生頻度を説明するグラフである。 本発明の実施形態に従う発光素子パッケージを含む照明システムの実施形態を示す分解斜視図である。 本発明の実施形態に従う発光素子パッケージを含む照明システムの実施形態を示す分解斜視図である。 本発明の更に他の実施形態に従う発光素子パッケージの断面図である。 本発明の更に他の実施形態に従うレンズ部材を含む発光素子パッケージの断面図である。 本発明の更に他の実施形態に従うエアトラップ部の気泡トラップ過程を示す図である。 本発明の更に他の実施形態に従うエアトラップ部の気泡トラップ過程を示す図である。 本発明の更に他の実施形態に従うエアトラップ部の気泡トラップ過程を示す図である。 本発明の更に他の実施形態に従う発光素子パッケージの断面図である。 本発明の更に他の実施形態に従う発光素子パッケージの断面図である。 本発明の更に他の実施形態に従う発光素子パッケージの断面図である。 本発明の更に他の実施形態に従う発光素子パッケージの断面図である。 本発明の更に他の実施形態に従う発光素子パッケージの断面図である。 本発明の更に他の実施形態に従う発光素子パッケージの断面図である。 本発明の更に他の実施形態に従う発光素子パッケージの断面図である。
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／の上（on/over）”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／の上（on/over）”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／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ものではない。
図１は、本発明の実施形態に従う発光素子パッケージの断面図である。
図１を参照すると、実施形態に従う発光素子パッケージは、パッケージ胴体５４０、パッケージ胴体５４０の上に発光素子５００、発光素子５００を覆いかぶせる第１モールディング部材５１０、第１モールディング部材５１０を覆いかぶせる第２モールディング部材５２０、及びパッケージ胴体５４０と発光素子５００とを電気的に連結するワイヤ５３０を含むことができる。
パッケージ胴体５４０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されることができ、実施形態によって、前記発光素子５００の周囲に傾斜面が形成できる。
発光素子５００はパッケージ胴体５４０の上に設置されることができ、ワイヤ５３０を介してパッケージ胴体５４０と電気的に連結できる。
実施形態において、発光素子５００は垂直型タイプの発光素子が適用できるが、これに限定されるものではなく、水平型発光素子も適用できる。
発光素子５００はパッケージ胴体５４０とワイヤ方式、フリップチップ方式、またはダイボンディング方式のうち、いずれか１つにより電気的に連結されることもできる。実施形態では、発光素子５００がワイヤを介して電気的に連結されたことが例示されているが、これに限定されるものではない。
第１モールディング部材５１０及び第２モールディング部材５２０は、前記発光素子５００を囲んで前記発光素子５００を保護することができる。また、第１モールディング部材５１０及び第２モールディング部材５２０は、蛍光体が含まれて発光素子５００から放出された光の波長を変化させることができる。
実施形態において、第１モールディング部材５１０は粘性物質で、シリコン系樹脂でありうるが、これに対して限定するものではない。
実施形態によって、第１モールディング部材５１０は半球型構造を有することができる。また、第２モールディング部材５２０は第１モールディング部材５１０より硬度が大きいことがあり、エポキシ系樹脂またはシリコン系樹脂でありうるが、これに対して限定するものではない。
第１モールディング部材５１０と第２モールディング部材５２０の曲率は互いに同一でありうるが、これに対して限定するものではなく、実施形態によって第１モールディング部材５１０と第２モールディング部材５２０の曲率は互いに相異することがある。
実施形態において、発光素子５００は紫外線波長帯域の光を発光することができるが、これに対して限定するものではない。
図２は、本発明の他の実施形態に従う発光素子パッケージの断面図である。
図１及び図２を参照すると、実施形態に従う発光素子パッケージは、パッケージ胴体５４０、パッケージ胴体５４０の上に発光素子５００、発光素子を覆いかぶせる第１モールディング部材５１０、第１モールディング部材５１０を覆いかぶせる第２モールディング部材５２０、及びパッケージ胴体５４０と発光素子５００とを電気的に連結するワイヤ５３０を含むことができる。この際、第１モールディング部材５１０は発光素子５００の上端に粘性を有するシリコン系列の樹脂をドッティング（dotting）して形成できる。即ち、第１モールディング部材５１０は発光素子５００を囲んで形成されることができ、パターンを含むことができ、前記パターンはランダムに形成できるが、これに対して限定するものではない。
実施形態において、第１モールディング部材５１０の塗布厚さ（Ｗ）は７０ｕｍ以上１００ｕｍ以下でありうるが、これに対して限定するものではない。第１モールディング部材５１０の塗布厚さが７０ｕｍ未満の時はクラックがやさしく発生することがあり、１００ｕｍ超過の時は光吸収が起こって光効率が低下することがある。
図３は、本発明の実施形態に従う発光素子パッケージのクラック発生頻度を説明するグラフである。
図３を参照すると、第１グラフ（Ａ）、第２グラフ（Ｂ）、及び第３グラフ（Ｃ）は、実施形態に従う発光素子パッケージのクラック発生頻度を説明するためにテスト時間に対するクラック程度を示しており、実施形態に従う発光素子パッケージが２００時間が経過した場合、平均８２．５％のクラック未発生程度を有し、４００時間が経過した場合、平均７５％のクラック未発生程度を有し、６００時間が経過した場合、平均７３％のクラック未発生程度を有し、８００時間が経過した場合、平均７２％のクラック未発生程度を有する。即ち、実施形態に従う発光素子パッケージは粘性を有する第１モールディング部材５１０と第１モールディング部材５１０より硬度の大きい第２モールディング部材５２０を配置してクラック発生程度を低める効果を有することができる。
図４及び図５は、本発明の実施形態に従う発光素子パッケージを含む照明システムの実施形態を示す分解斜視図である。
図４に示すように、実施形態に従う照明装置は、カバー２１００、光源モジュール２２００、放熱体２４００、電源提供部２６００、内部ケース２７００、及びソケット２８００を含むことができる。また、実施形態に従う照明装置は、部材２３００とホルダー２５００のうちのいずれか１つ以上をさらに含むことができる。前記光源モジュール２２００は、本発明に従う発光素子１００または発光素子パッケージ２００を含むことができる。
例えば、前記カバー２１００はバルブ（bulb）または半球の形状を有し、中空のものであり、一部分が開口した形状に提供できる。前記カバー２１００は、前記光源モジュール２２００と光学的に結合できる。例えば、前記カバー２１００は前記光源モジュール２２００から提供される光を拡散、散乱、または励起させることができる。前記カバー２１００は、一種の光学部材でありうる。前記カバー２１００は、前記放熱体２４００と結合できる。前記カバー２１００は、前記放熱体２４００と結合する結合部を有することができる。
前記カバー２１００の内面には乳白色塗料がコーティングできる。乳白色の塗料は光を拡散させる拡散材を含むことができる。前記カバー２１００の内面の表面粗度は前記カバー２１００の外面の表面粗度より大きく形成できる。これは、前記光源モジュール２２００からの光が十分に散乱及び拡散されて外部に放出させるためである。
前記カバー２１００の材質は、ガラス（glass）、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）などでありうる。ここで、ポリカーボネートは耐光性、耐熱性、及び強度に優れる。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、または不透明でありうる。前記カバー２１００はブロー（blow）成形を通じて形成できる。
前記光源モジュール２２００は、前記放熱体２４００の一面に配置できる。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、光源部２２１０、連結プレート２２３０、及びコネクタ２２５０を含むことができる。
前記部材２３００は前記放熱体２４００の上面の上に配置され、複数の光源部２２１０とコネクタ２２５０が挿入されるガイド溝２３１０を有する。前記ガイド溝２３１０は、前記光源部２２１０の基板及びコネクタ２２５０と対応する。
前記部材２３００の表面は光反射物質で塗布またはコーティングされたものでありうる。例えば、前記部材２３００の表面は白色の塗料で塗布またはコーティングされたものでありうる。このような前記部材２３００は、前記カバー２１００の内面に反射されて前記光源モジュール２２００の側方向に戻る光をまた前記カバー２１００方向に反射する。したがって、実施形態に従う照明装置の光効率を向上させることができる。
前記部材２３００は、例として絶縁物質からなることができる。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ことができる。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なされることができる。前記部材２３００は絶縁物質で構成されて前記連結プレート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からの熱の伝達を受けて放熱する。
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有する。
前記電源提供部２６００は、外部から提供を受けた電気的信号を処理また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、ガイド部２６３０、ベース２６５０、及び延長部２６７０を含むことができる。
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に挿入できる。前記ベース２６５０の一面の上に多数の部品が配置できる。多数の部品は、例えば外部電源から提供される交流電源を直流電源に変換する直流変換装置、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（Electro Static discharge）保護素子などを含むことができるが、これに対して限定するものではない。
前記延長部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。前記延長部２６７０は、前記内部ケース２７００の連結部２７５０の内部に挿入され、外部からの電気的信号の提供を受ける。例えば、前記延長部２６７０は前記内部ケース２７００の連結部２７５０の幅と等しいか小さく提供できる。前記延長部２６７０には、“＋電線”と“−電線”の各一端が電気的に連結され、“＋電線”と“−電線”の他の一端はソケット２８００に電気的に連結できる。
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。モールディング部は、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の内部に固定できるようにする。
また、図５に示すように、本発明に従う照明装置は、カバー３１００、光源部３２００、放熱体３３００、回路部３４００、内部ケース３５００、及びソケット３６００を含むことができる。前記光源部３２００は、実施形態に従う発光素子または発光素子パッケージを含むことができる。
前記カバー３１００はバルブ（bulb）形状を有し、中空のものである。前記カバー３１００は、開口３１１０を有する。前記開口３１１０を通じて前記光源部３２００と部材３３５０が挿入できる。
前記カバー３１００は前記放熱体３３００と結合し、前記光源部３２００と前記部材３３５０を囲むことができる。前記カバー３１００と前記放熱体３３００との結合により、前記光源部３２００と前記部材３３５０は外部と遮断できる。前記カバー３１００と前記放熱体３３００との結合は接着剤により結合することもでき、回転結合方式及びフック結合方式など、多様な方式により結合することができる。回転結合方式は前記放熱体３３００のねじ溝に前記カバー３１００のねじ線が結合する方式であって、前記カバー３１００の回転により前記カバー３１００と前記放熱体３３００とが結合する方式であり、フック結合方式は前記カバー３１００の段部が前記放熱体３３００の溝に嵌められて前記カバー３１００と前記放熱体３３００とが結合する方式である。
前記カバー３１００は、前記光源部３２００と光学的に結合する。具体的に、前記カバー３１００は前記光源部３２００の発光素子３２３０からの光を拡散、散乱、または励起させることができる。前記カバー３１００は、一種の光学部材でありうる。ここで、前記カバー３１００は前記光源部３２００からの光を励起させるために、内／外面または内部に蛍光体を有することができる。
前記カバー３１００の内面には乳白色塗料がコーティングできる。ここで、乳白色塗料は光を拡散させる拡散材を含むことができる。前記カバー３１００の内面の表面粗度は前記カバー３１００の外面の表面粗度より大きいことがある。これは、前記光源部３２００からの光を十分に散乱及び拡散させるためである。
前記カバー３１００の材質はガラス（glass）、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）などでありうる。ここで、ポリカーボネートは耐光性、耐熱性、強度に優れる。前記カバー３１００は、外部から前記光源部３２００と前記部材３３５０が見えることができる透明な材質、または見えない不透明な材質でありうる。前記カバー３１００は、例えばブロー（blow）成形により形成できる。
前記光源部３２００は前記放熱体３３００の部材３３５０に配置され、複数で配置できる。具体的に、前記光源部３２００は前記部材３３５０の複数の側面のうちの１つ以上の側面に配置できる。そして、前記光源部３２００は前記部材３３５０の側面で、かつ上端部に配置できる。
前記光源部３２００は、前記部材３３５０の６個の側面のうち、３個の側面に配置できる。しかしながら、これに限定するものではなく、前記光源部３２００は前記部材３３５０の全ての側面に配置できる。前記光源部３２００は、基板３２１０及び発光素子３２３０を含むことができる。前記発光素子３２３０は、基板３２１０の一面上に配置できる。
前記基板３２１０は四角形の板形状を有するが、これに限定されず、多様な形態を有することができる。例えば、前記基板３２１０は円形または多角形の板形状でありうる。前記基板３２１０は絶縁体に回路パターンが印刷されたものであり、例えば、一般印刷回路基板（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、印刷回路基板の上にパッケージしないＬＥＤチップを直接ボンデイングすることができるＣＯＢ（Chips On Board）タイプを使用することができる。また、前記基板３２１０は光を効率的に反射する材質で形成されるか、または表面が光を効率的に反射するカラー、例えば白色、銀色などで形成できる。前記基板３２１０は、前記放熱体３３００に収納される前記回路部３４００と電気的に連結できる。前記基板３２１０と前記回路部３４００は、例としてワイヤ（wire）を介して連結できる。ワイヤは前記放熱体３３００を貫通して前記基板３２１０と前記回路部３４００を連結させることができる。
前記発光素子３２３０は、赤色、緑色、青色の光を放出する発光ダイオードチップ、またはＵＶを放出する発光ダイオードチップでありうる。ここで、発光ダイオードチップは水平型（Lateral Type）または垂直型（Vertical Type）であり、発光ダイオードチップは青色（Blue）、赤色（Red）、黄色（Yellow）、または緑色（Green）を発散することができる。
前記発光素子３２３０は、蛍光体を有することができる。蛍光体は、ガーネット（Garnet）系（ＹＡＧ、ＴＡＧ）、シリケート（Silicate）系、ナイトライド（Nitride）系、及びオキシナイトライド（Oxynitride）系のうち、いずれか１つ以上でありうる。または、蛍光体は黄色蛍光体、緑色蛍光体、及び赤色蛍光体のうち、いずれか１つ以上でありうる。
前記放熱体３３００は前記カバー３１００と結合し、前記光源部３２００からの熱を放熱することができる。前記放熱体３３００は所定の体積を有し、上面３３１０及び側面３３３０を含む。前記放熱体３３００の上面３３１０には部材３３５０が配置できる。前記放熱体３３００の上面３３１０は前記カバー３１００と結合することができる。前記放熱体３３００の上面３３１０は、前記カバー３１００の開口３１１０と対応する形状を有することができる。
前記放熱体３３００の側面３３３０には複数の放熱ピン３３７０が配置できる。前記放熱ピン３３７０は、前記放熱体３３００の側面３３３０から外側に延長されたもの、または側面３３３０に連結されたものでありうる。前記放熱ピン３３７０は、前記放熱体３３００の放熱面積を広めて放熱効率を向上させることができる。ここで、側面３３３０は、前記放熱ピン３３７０を含まないこともある。
前記部材３３５０は、前記放熱体３３００の上面３３１０に配置できる。前記部材３３５０は上面３３１０と一体であるか、または上面３３１０に結合されたものでありうる。前記部材３３５０は多角柱でありうる。具体的に、前記部材３３５０は六角柱でありうる。六角柱の部材３３５０は上面と下面、そして６個の側面を有する。ここで、前記部材３３５０は多角柱だけでなく円柱または楕円柱でありうる。前記部材３３５０が円柱または楕円柱の場合、前記光源部３２００の前記基板３２１０は軟性基板でありうる。
前記部材３３５０の６個の側面には前記光源部３２００が配置できる。６個の側面全てに前記光源部３２００が配置されることもでき、６個の側面のうち、幾つかの側面に前記光源部３２００が配置されることもできる。図５では６個の側面のうち、３個の側面に前記光源部３２００が配置されている。
前記部材３３５０の側面には前記基板３２１０が配置される。前記部材３３５０の側面は前記放熱体３３００の上面３３１０と実質的に垂直をなすことができる。したがって、前記基板３２１０と前記放熱体３３００の上面３３１０とは実質的に垂直をなすことができる。
前記部材３３５０の材質は熱伝導性を有する材質でありうる。これは、前記光源部３２００から発生する熱を速く伝達を受けるためである。前記部材３３５０の材質としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、マグネシウム（Ｍｇ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）などと前記金属の合金でありうる。または、前記部材３３５０は熱伝導性を有する熱伝導性プラスチックで形成できる。熱伝導性プラスチックは金属より重さが軽く、単方向性の熱伝導性を有する利点がある。
前記回路部３４００は外部から電源の提供を受けて、提供を受けた電源を前記光源部３２００に合うように変換する。前記回路部３４００は、変換された電源を前記光源部３２００に供給する。前記回路部３４００は、前記放熱体３３００に配置できる。具体的に、前記回路部３４００は前記内部ケース３５００に収納され、前記内部ケース３５００と共に前記放熱体３３００に収納できる。前記回路部３４００は、回路基板３４１０と前記回路基板３４１０の上に搭載される多数の部品３４３０を含むことができる。
前記回路基板３４１０は円形の板形状を有するが、これに限定されず、多様な形態を有することができる。例えば、前記回路基板３４１０は楕円形または多角形の板形状でありうる。このような回路基板３４１０は絶縁体に回路パターンが印刷されたものでありうる。
前記回路基板３４１０は、前記光源部３２００の基板３２１０と電気的に連結される。前記回路基板３４１０と前記基板３２１０との電気的連結は、例としてワイヤ（wire）を介して連結できる。ワイヤは、前記放熱体３３００の内部に配置されて前記回路基板３４１０と前記基板３２１０とを連結することができる。
多数の部品３４３０は、例えば、外部電源から提供される交流電源を直流電源に変換する直流変換装置、前記光源部３２００の駆動を制御する駆動チップ、前記光源部３２００を保護するためのＥＳＤ（Electro Static discharge）保護素子などを含むことができる。
前記内部ケース３５００は、内部に前記回路部３４００を収納する。前記内部ケース３５００は、前記回路部３４００を収納するために収納部３５１０を有することができる。
前記収納部３５１０は、例として円筒形状を有することができる。前記収納部３５１０の形状は前記放熱体３３００の形状によって変わることができる。前記内部ケース３５００は、前記放熱体３３００に収納できる。前記内部ケース３５００の収納部３５１０は、前記放熱体３３００の下面に形成された収納部に収納できる。
前記内部ケース３５００は、前記ソケット３６００と結合できる。前記内部ケース３５００は、前記ソケット３６００と結合する連結部３５３０を有することができる。前記連結部３５３０は、前記ソケット３６００のねじ溝構造と対応するねじ山構造を有することができる。前記内部ケース３５００は不導体である。したがって、前記回路部３４００と前記放熱体３３００との間の電気的短絡を防ぐ。例として、前記内部ケース３５００はプラスチックまたは樹脂材質で形成できる。
前記ソケット３６００は、前記内部ケース３５００と結合できる。具体的に、前記ソケット３６００は前記内部ケース３５００の連結部３５３０と結合できる。前記ソケット３６００は従来の在来式白熱電球のような構造を有することができる。前記回路部３４００と前記ソケット３６００とは電気的に連結される。前記回路部３４００と前記ソケット３６００との電気的連結はワイヤ（wire）を介して連結できる。したがって、前記ソケット３６００に外部電源が印加されれば、外部電源は前記回路部３４００に伝達できる。前記ソケット３６００は、前記連結部３５５０のねじ線構造と対応するねじ溝構造を有することができる。
図６は、本発明の更に他の実施形態に従う発光素子パッケージの断面図である。
図６を参照すると、実施形態に従う発光素子パッケージは、キャビティを含む胴体部１００、胴体部１００の上に配置された第１電極２１０及び第２電極２２０、胴体部１００の上に配置され、第１電極２１０及び第２電極２２０と電気的に連結される発光素子５００、発光素子５００を囲むモールディング部材３００、及び胴体部１００の上に配置されるレンズ部材４００を含む。
第１電極２１０及び第２電極２２０は互いに電気的に分離され、発光素子５００に電源を提供することができる。実施形態において、第１電極２１０及び第２電極２２０は発光素子５００で発生した光を反射させて光効率を増加させるために、反射層（図示せず）を含むことができる。
胴体部１００は、発光素子５００が配置されるためのキャビティを含むことができる。そして、胴体部１００はキャビティをなすために内部底面１１０と底面１１０を囲む内部側面１２０を含み、キャビティの上面の周りに配置された上面１３０をさらに含むことができる。
胴体部１００の内部側面１２０は図１のように垂直方向に形成できるが、これに限定するものではない。他の実施形態において、図１とは異なり、胴体部１００の内部側面１２０はキャビティの幅を増加させる方向に傾きを有して形成できる。他の実施形態は、発光素子５００の周囲の側面を幅を広めながら形成して、胴体部１００の内部側面１２０を発光素子５００で発生した光の抽出経路から外れるようにすることで、光抽出効率を向上させることができる。
更に他の実施形態において、図１とは異なり、胴体部１００の内部側面１２０はキャビティの幅を増加させる方向に段差を有して形成できる。更に他の実施形態は、発光素子５００の周囲の側面を幅を広めながら形成して、胴体部１００の内部側面１２０を発光素子５００で発生した光の抽出経路から外れるようにすることで、光抽出効率を向上させることができる。
そして、胴体部１００の内部側面１２０には反射部材が配置されることができ、これを通じて発光素子５００から出た光を光抽出経路に反射することで、光抽出効率を向上させることができる。
このような胴体部１００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できる。
そして、胴体部１００の内部底面１１０には発光素子５００が配置できる。そして、発光素子５００は第１ワイヤ２３０を介して第１電極２１０と電気的に連結できる。また、発光素子５００は第２ワイヤ２４０を介して第２電極２２０と連結できる。
そして、胴体部１００のキャビティをモールディング部材３００で満たして発光素子５００をモールディング部材３００で覆いかぶせて保護することができる。
実施形態において、モールディング部材３００は透光性のゲル状または液状樹脂でありうる。例えば、モールディング部材３００にシリコンまたはエポキシなどを使用することができる。そして、モールディング部材３００はＡｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２などのフィラーを含むことができる。また，モールディング部材３００は蛍光体を含み、 発光素子５００から放出された光の波長を変化させることができる。
このようなモールディング部材３００は、１．２から１．７の屈折率を有することができる。具体的に、モールディング部材３００は１．３から１．６の屈折率を有することができる。このような屈折率を有するモールディング部材３００は、発光素子５００とレンズ部材４００及び背景物質との屈折率の差を減らしてくれて、光抽出効率を向上させることができる。
胴体部１００のキャビティには液状またはゲル状のモールディング部材３００が満たされ、胴体部１００の上にレンズ部材４００が配置できる。具体的に、レンズ部材４００は胴体部１００の上面１３０に支持されるように配置できる。このために、レンズ部材４００の幅はキャビティの幅より大きく形成できる。
実施形態において、レンズ部材４００は下面を有し、胴体部１００のキャビティを覆うことができ、上部は図６のようにドーム形状を有して、光抽出効率を向上させることができる。
図７は、本発明の更に他の実施形態に従うレンズ部材を含む発光素子パッケージの断面図である。
図７を参照すると、他の実施形態に従うレンズ部材４１０はプレート形状を有することができる。プレート形状のレンズ部材４１０は光が抽出される範囲が広いという長所がある。
一方、前述したように、液状またはゲル状のモールディング部材３００を利用すれば、発光素子パッケージ製造工程が容易になり、光抽出効率を向上させることができ、コストが安くなり、発光素子５００の放熱特性が向上する長所などがある。
ところで、胴体部１００のキャビティにゲル状または液状のモールディング部材３００を満たした後、これをレンズ部材４１０で覆う時、必然的にモールディング部材３００には気泡（図５のＢ）が形成される。そして、このような気泡が発光素子５００の上側に位置する場合、発光素子５００から放出された光が気泡を通過できなくて、発光効率が急激に低下する問題がある。
また、胴体部１００のキャビティにゲル状または液状のモールディング部材３００が満たされた後、これをレンズ部材４１０が覆う時、モールディング部材３００が胴体部１００の上面１３０にあふれる問題が発生することがある。
このような問題点を解決するために、パッケージのキャビティの上側の周りにエアトラップ部を形成することができる。
キャビティ上側の周りに形成されたエアトラップ部は、レンズ部材４１０を覆う時、モールディング部材３００を収容して、モールディング部材３００があふれることを防止することができる。
また、エアトラップ部は周辺に気泡が位置する時、これをトラップ（trap）して発光素子５００の上側に気泡が位置することを防止することができる。
以下、実施形態に従うエアトラップ部の構造を詳細に説明する。
実施形態に従うエアトラップ部は、第１溝１４０及び第２溝１５０を含むことができる。
実施形態において、第１溝１４０は胴体部１００とレンズ部材４１０との間に配置できる。例えば、第１溝１４０は胴体部１００の内部側面１２０の上端でキャビティの水平方向の幅が拡張され、拡張されたキャビティの幅がレンズ部材４１０の下面で覆われて形成できる。即ち、実施形態で第１溝１４０は胴体部１００の内部側面１２０から水平方向に凹んで形成できる。
第１溝１４０は、キャビティ内に満たされたモールディング部材３００を収容できるので、モールディング部材３００が胴体部１００の上面１３０にあふれることを防止することができる。
実施形態において、第２溝１５０は胴体部１００の内部側面１２０に配置できる。例えば、胴体部１００の内部側面１２０の上部から水平方向に凹に形成できる。このような第２溝１５０は、第１溝１４０の下側に配置できる。
第２溝１５０はキャビティ内に満たされたモールディング部材３００を収容できるので、モールディング部材３００が胴体部１００の上面１３０にあふれることを防止することができる。
図８乃至図１０は、更に他の実施形態に従うエアトラップ部の気泡トラップ過程を示す。
図８を参照すると、胴体部１００のキャビティにモールディング部材３００が満たされた後、レンズが覆われた時、発光素子５００の真上に気泡Ｂが発生した形態を確認することができる。このような気泡Ｂが発光素子５００の光抽出経路に位置する場合、光を反射して光抽出効率が急激に低下することがある。
図９を参照すると、発光素子５００が動作して一定時間が経れば、発熱して周辺のモールディング部材３００を加熱し、モールディング部材３００の対流現象により気泡Ｂが胴体部１００の側面の周りに移動する。この際、発光素子５００から放出された光の光抽出経路から気泡Ｂが外れて一時的に光抽出効率が向上できる。単に、気泡Ｂは対流現象によりまた発光素子５００の光抽出経路にランダムに移動することができる。
図１０を参照すると、胴体部１００の内部側面１２０にエアトラップ部が配置される場合、エアトラップ部により移動していた気泡Ｂがトラップされることを確認することができる。胴体部１００の内部側面１２０の上側の周りは光抽出経路から外れているので、気泡Ｂを光抽出経路から除去することによって、実施形態は発光素子５００の光抽出効率を格段に向上させることができる。
以下、エアトラップ部の多様な構造を実施形態を異にして説明する。この際、説明時、類似の構成に対しては同一な図面符号を与える。
図１１は、本発明の更に他の実施形態に従う発光素子パッケージの断面図である。
実施形態に従う発光素子５００は、キャビティを含む胴体部１００、胴体部１００の上に配置された第１電極２１０及び第２電極２２０、胴体部１００の上に配置され、第１電極２１０及び第２電極２２０と電気的に連結される発光素子５００、発光素子５００を囲むモールディング部材３００、胴体部１００の上に配置されるレンズ部材４００、及びエアトラップ部を含む。
実施形態に従うエアトラップ部は、第１溝１４０、第２溝１５０、及び第３溝１４１を含むことができる。
実施形態において、第１溝１４０は胴体部１００とレンズ部材４００との間に配置できる。例えば、第１溝１４０は胴体部１００の内部側面１２０の上端でキャビティの水平方向の幅が拡張され、拡張されたキャビティの幅がレンズ部材４００の下面で覆われて形成できる。即ち、実施形態で第１溝１４０は胴体部１００の内部側面１２０から水平方向に凹んで形成できる。
実施形態において、第２溝１５０は胴体部１００の内部側面１２０に配置できる。例えば、胴体部１００の内部側面１２０の上部から水平方向に凹に形成できる。このような第２溝１５０は第１溝１４０の下側に配置できる。
実施形態において、このような第１溝１４０の一側には垂直方向に凹な第３溝１４１がさらに形成できる。例えば、第３溝１４１は第１溝１４０が形成された胴体部１００に一側から第２溝１５０に向けて凹むように形成できる。このような第３溝１４１はモールディング部材３００を収容できるので、モールディング部材３００のあふれを防止することができる。また、第３溝１４１は第１溝１４０を通じて移動する気泡をトラップすることができる。
このような構造のエアトラップ部はキャビティの周りに移動した気泡をより効果的にトラップして、気泡を光抽出経路から除去することによって、光抽出効率を格段に向上させることができる。
図１２は、本発明の更に他の実施形態に従う発光素子パッケージの断面図である。
実施形態に従う発光素子５００は、キャビティを含む胴体部１００、胴体部１００の上に配置された第１電極２１０及び第２電極２２０、胴体部１００の上に配置され、第１電極２１０及び第２電極２２０と電気的に連結される発光素子５００、発光素子５００を囲むモールディング部材３００、胴体部１００の上に配置されるレンズ部材４００、及びエアトラップ部を含む。
実施形態に従うエアトラップ部は、第１溝１４３及び第２溝１５０を含むことができる。
実施形態において、第１溝１４３は胴体部１００とレンズ部材４００との間に配置できる。例えば、第１溝１４３は胴体部１００の内部側面１２０の上端でキャビティの水平方向の幅が拡張され、拡張されたキャビティの幅がレンズ部材４００の下面で覆われることによって形成できる。即ち、実施形態で第１溝１４３は胴体部１００の内部側面１２０から水平方向に凹んで形成できる。
そして、第１溝１４３が水平方向に延長されるにつれてサイズが徐々に拡張できる。即ち、第１溝１４３は胴体部１００に内部側面１２０で最も小さいサイズを有し、内部側面１２０から遠ざかるほど垂直方向に徐々に深く凹むことができる。
実施形態において、第２溝１５０は胴体部１００の内部側面１２０に配置できる。例えば、胴体部１００の内部側面１２０の上部から水平方向に凹に形成できる。このような第２溝１５０は第１溝１４３の下側に配置できる。
このような構造のエアトラップ部はキャビティの周りに移動した気泡をより効果的にトラップして、気泡を光抽出経路から除去することによって、光抽出効率を格段に向上させることができる。
図１３は、本発明の更に他の実施形態に従う発光素子パッケージの断面図である。
実施形態に従う発光素子５００は、キャビティを含む胴体部１００、胴体部１００の上に配置された第１電極２１０及び第２電極２２０、胴体部１００の上に配置され、第１電極２１０及び第２電極２２０と電気的に連結される発光素子５００、発光素子５００を囲むモールディング部材３００、胴体部１００の上に配置されるレンズ部材４００、及びエアトラップ部を含む。
実施形態に従うエアトラップ部は、第１溝１４０及び第２溝１５１を含むことができる。
実施形態において、第１溝１４０は胴体部１００とレンズ部材４００との間に配置できる。例えば、第１溝１４０は胴体部１００の内部側面１２０の上端でキャビティの水平方向の幅が拡張され、拡張されたキャビティの幅がレンズ部材４００の下面で覆われることによって形成できる。即ち、実施形態で第１溝１４０は胴体部１００の内部側面１２０から水平方向へ凹んで形成できる。
実施形態において、第２溝１５１は胴体部１００の内部側面１２０に配置できる。例えば、胴体部１００の内部側面１２０の上部から水平方向に凹に形成できる。
実施形態において、第２溝１５１のサイズは水平方向に延長されるほど徐々に小さくなることがある。第２溝１５１をなす胴体部１００の上面１３０が傾くように形成されて、第２溝１５１のサイズが徐々に小さくなることがある。
このような第２溝１５１はキャビティの上側に移動した気泡が第２溝１５１に円滑に移動するようにして、気泡をより効果的にトラップすることができる。
したがって、実施形態のエアトラップ部はキャビティの周りに移動した気泡をより効果的にトラップして、気泡を光抽出経路から除去することによって、光抽出効率を格段に向上させることができる。
図１４は、本発明の更に他の実施形態に従う発光素子パッケージの断面図である。
実施形態に従う発光素子５００は、キャビティを含む胴体部１００、胴体部１００の上に配置された第１電極２１０及び第２電極２２０、胴体部１００の上に配置され、第１電極２１０及び第２電極２２０と電気的に連結される発光素子５００、発光素子５００を囲むモールディング部材３００、胴体部１００の上に配置されるレンズ部材４００、及びエアトラップ部を含む。
実施形態に従うエアトラップ部は、第１溝１４０、第２溝１５０、及び気泡収容部１５２を含むことができる。
実施形態において、第１溝１４０は胴体部１００とレンズ部材４００との間に配置できる。例えば、第１溝１４０は胴体部１００の内部側面１２０の上端でキャビティの水平方向の幅が拡張され、拡張されたキャビティの幅がレンズ部材４００の下面で覆われることによって形成できる。即ち、実施形態で第１溝１４０は胴体部１００の内部側面１２０から水平方向に凹んで形成できる。
実施形態において、第２溝１５０は胴体部１００の内部側面１２０に配置できる。例えば、胴体部１００の内部側面１２０の上部から水平方向に凹に形成できる。このような第２溝１５０は第１溝１４０の下側に配置できる。
そして、第２溝１５０の端部には気泡収容部１５２が配置できる。例えば、気泡収容部１５２は第２溝１５０の端部に配置された大きい空間に該当することができる。即ち、気泡収容部１５２は第２溝１５０が水平方向に延長され、延長された端部に第２溝１５０より大きく形成された空間でありうる。
このような気泡収容部１５２は、第２溝１５０を通じて移動した気泡をより強くトラップして、以後、衝撃が加えられる場合にも気泡が抜けることを防止することができる。
したがって、実施形態のエアトラップ部はキャビティの周りに移動した気泡をより効果的にトラップして、気泡を光抽出経路から除去することによって、光抽出効率を格段に向上させることができる。
図１５は、本発明の更に他の実施形態に従う発光素子パッケージの断面図である。
実施形態に従う発光素子５００は、キャビティを含む胴体部１００、胴体部１００の上に配置された第１電極２１０及び第２電極２２０、胴体部１００の上に配置され、第１電極２１０及び第２電極２２０と電気的に連結される発光素子５００、発光素子５００を囲むモールディング部材３００、胴体部１００の上に配置されるレンズ部材４００、及びエアトラップ部を含む。
実施形態に従うエアトラップ部は凹凸部１５３を含むことができる。
実施形態において、凹凸部１５３は胴体部１００の周りに形成できる。具体的に、凹凸部１５３は胴体部１００の内部側面１２０に形成できる。より具体的に、凹凸部１５３は胴体部１００の内部側面１２０の上部のみに形成されることもできる。このような凹凸部１５３は加工がやさしいという長所がある。
実施形態のエアトラップ部は、キャビティの周りに移動した気泡をより効果的にトラップして、気泡を光抽出経路から除去することによって、光抽出効率を格段に向上させることができる。
図１６は、本発明の更に他の実施形態に従う発光素子パッケージの断面図である。
実施形態に従う発光素子５００は、キャビティを含む胴体部１００、胴体部１００の上に配置された第１電極２１０及び第２電極２２０、胴体部１００の上に配置され、第１電極２１０及び第２電極２２０と電気的に連結される発光素子５００、発光素子５００を囲むモールディング部材３００、胴体部１００の上に配置されるレンズ部材４００、及びエアトラップ部を含む。
実施形態に従うエアトラップ部は、レンズ部材４００に形成された溝４１０でありうる。具体的に、エアトラップ部は胴体部１００のキャビティの周りに配置されたレンズ部材４００領域で垂直方向に形成された溝４１０でありうる。即ち、エアトラップ部は胴体部１００のキャビティの周りに対応するレンズ部材４００の下面に形成された溝４１０でありうる。
このようなエアトラップ部は胴体部１００のキャビティの周りに移動された気泡をレンズ部材４００の溝４１０に移動させて収容することによって、気泡を光抽出経路から外れるようにすることができる。
したがって、実施形態のエアトラップ部はキャビティの周りに移動した気泡をより効果的にトラップして、気泡を光抽出経路から除去することによって、光抽出効率を格段に向上させることができる。
図１７は、本発明の更に他の実施形態に従う発光素子パッケージの断面図である。
実施形態に従う発光素子５００は、キャビティを含む胴体部１００、胴体部１００の上に配置された第１電極２１０及び第２電極２２０、胴体部１００の上に配置され、第１電極２１０及び第２電極２２０と電気的に連結される発光素子５００、発光素子５００を囲むモールディング部材３００、胴体部１００の上に配置されるレンズ部材４００、及びエアトラップ部を含む。
実施形態に従うエアトラップ部は、レンズ部材４００に形成された凹凸構造４２０でありうる。具体的に、エアトラップ部は胴体部１００のキャビティの周りに配置されたレンズ部材４００の領域に形成された凹凸構造４２０でありうる。即ち、エアトラップ部は胴体部１００のキャビティの周りに対応するレンズ部材４００の下面に形成された凹凸構造４２０でありうる。
このようなエアトラップ部は、胴体部１００のキャビティの周りに移動された気泡を凹凸構造４２０にトラップして、気泡を光抽出経路から外れるようにすることができる。
したがって、実施形態のエアトラップ部は、キャビティの周りに移動した気泡をより効果的にトラップして、気泡を光抽出経路から除去することによって、光抽出効率を格段に向上させることができる。
このような発光素子パッケージはライトユニットに適用できる。ライトユニットは複数の発光素子パッケージがアレイされた構造を含み、照明灯、信号灯、車両前照灯、電光板などが含まれることができる。
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、以上に例示し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も、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。
５００ 発光素子
５１０ 第１モールディング部材
５２０ 第２モールディング部材
５３０ ワイヤ
５４０ パッケージ胴体

Claims (11)

  1. 底面と内部側面からなるキャビティを含む胴体部と、
    前記胴体部に配置された第１電極及び第２電極と、
    前記胴体部の下端に配置され、前記第１電極及び前記第２電極に電気的に連結される発光素子と、
    前記発光素子を囲むように前記胴体部のキャビティに配置され、かつ、前記発光素子の発熱に伴って対流する液体またはゲル状のモールディング部材と、
    前記胴体部の上に配置されたレンズ部材と、
    前記胴体部のキャビティの上端の周りをなす前記胴体部の内部側面に配置されるエアトラップ部と、を含み、
    前記エアトラップ部は、前記胴体部とレンズ部材との間に配置された第１溝と、前記胴体部の内部側面に配置された第２溝を含むことを特徴とする、発光素子パッケージ。
  2. 前記エアトラップ部の第１溝は、内部側面から離れるほど大きさが漸増することを特徴とする、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
  3. 前記エアトラップ部の第２溝は、内部側面から離れるほど大きさが漸減することを特徴とする、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
  4. 前記エアトラップ部は、前記第１溝の一側から垂直方向に形成された第３溝をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
  5. 前記エアトラップ部は、第２溝の端部に配置された気泡収容部をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
  6. 前記気泡収容部は、前記第２溝の水平方向に延長されて、前記第２溝より大きく形成されることを特徴とする、請求項５に記載の発光素子パッケージ。
  7. 底面と内部側面からなるキャビティを含む胴体部と、
    前記胴体部に配置された第１電極及び第２電極と、
    前記胴体部の下端に配置され、前記第１電極及び前記第２電極に電気的に連結される発光素子と、
    前記発光素子を囲むように前記胴体部のキャビティに配置され、かつ、前記発光素子の発熱に伴って対流する液体またはゲル状のモールディング部材と、
    前記胴体部の上に配置されたレンズ部材と、
    前記胴体部のキャビティの上端の周りをなす前記胴体部の内部側面に配置されるエアトラップ部と、を含み、
    前記エアトラップ部は、前記胴体部の内部側面に形成された凹凸部であることを特徴とする、発光素子パッケージ。
  8. 前記エアトラップ部は、前記胴体部の内部側面の上端に配置されたことを特徴とする、請求項７に記載の発光素子パッケージ。
  9. 前記凹凸部は、前記胴体部の周りに形成されることを特徴とする、請求項８に記載の発光素子パッケージ。
  10. 前記第１溝は、前記胴体部の内部側面の上端から前記キャビティの水平方向に幅が拡張されたことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の発光素子パッケージ。
  11. 請求項１から１０のいずれかに記載の発光素子パッケージを含むことを特徴とする、照明システム。
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