JP7498668B2 - 照明モジュールおよびこれを備えた照明装置 - Google Patents

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Description

発明の実施例は、発光素子を有する照明モジュールに関するものである。発明の実施例は、発光素子と樹脂層の間に空気(air)レンズを有する照明モジュールに関するものである。発明の実施例は、面光源を提供する照明モジュール、これを有するライトユニットまたは車両用ランプに関するものである。
通常的な照明の応用は、車両用照明(light)だけではなく、ディスプレイおよび看板用バックライトを含む。発光素子、例えば発光ダイオード(LED)は、蛍光灯、白熱灯など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がある。このような発光ダイオードは、各種表示装置、室内灯または室外灯のような各種照明装置に適用されている。
最近では、車両用光源として、発光ダイオードを採用するランプが提案されている。白熱灯と比較すると、発光ダイオードは、消費電力が小さいという点で有利である。しかし、発光ダイオードから出射される光の出射角が小さいので、発光ダイオードを車両用ランプとして使用する場合には、発光ダイオードを利用したランプの発光面積を増加させる必要がある。発光ダイオードは、サイズが小さいので、ランプのデザイン自由度を高めることができ、半永久的な寿命によって経済性もある。
発明の実施例は、面光源を提供する照明モジュールを提供する。発明の実施例は、複数の発光素子の上にエアー空間を有するレンズ部が配置された樹脂層を有する照明モジュールを提供する。発明の実施例は、発光素子の上に発光素子方向に突出した突出部と曲面形状の出射面が配置されたレンズ部を有する樹脂層を含む照明モジュールを提供する。発明の実施例は、複数の発光素子および樹脂層を有するフレキシブルな照明モジュールを提供する。発明の実施例は、光抽出効率および配光特性が改善された照明モジュールを提供する。発明の実施例は、面光源を照射する照明モジュール、照明装置、ライトユニット、液晶表示装置または車両用ランプを提供する。
実施例に係る照明モジュールは、基板と、前記基板の上に配置された複数の発光素子と、前記基板と前記複数の発光素子の上に配置され、レンズ部を含む樹脂層と、前記発光素子のそれぞれの周辺を密閉し、前記レンズ部と前記基板の間に離隔した空間を形成する複数のリセス部とを含むことができる。前記樹脂層は、前記フラットな上面および前記基板に配置された下面を含み、前記レンズ部は、前記発光素子の中心部に向かって突出した突出部、前記突出部の周りに凸状の曲面を有する第1入射面および前記第1入射面の下部から前記基板に垂直するように延長された第2入射面を含むことができる。前記樹脂層の上面から前記突出部の下端までの距離は、前記樹脂層の厚さより小さく、前記樹脂層の上面から前記第1入射面の高点までの距離より2倍以上大きく、前記リセス部の屈折率は、1.2以下であってもよい。
発明の実施例によれば、前記レンズ部の突出部と前記基板の間の距離は、前記第2入射面の高さより大きくてもよい。前記レンズ部の最大高さは、前記樹脂層の下面から前記樹脂層の上面までの垂直距離の80%~90%の範囲を有することができる。発明の実施例によれば、前記樹脂層の上面に蛍光体層を含むことができる。前記蛍光体層の一部は、前記樹脂層の全側面に延長され、前記基板に接触することができる。前記蛍光体層は、前記レンズ部の突出部と前記基板に垂直方向にオーバーラップする遮光部を含む。前記遮光部は、前記レンズ部の間の蛍光体層の蛍光体含有量より高い蛍光体含有量を有することができる。発明の実施例によれば、前記基板に平行する前記リセス部の幅は、前記基板に垂直な前記樹脂層の厚さより大きくてもよい。前記樹脂層の下面は、前記基板の上面に接着剤で接着され、前記樹脂層は、下部に前記リセス部および前記レンズ部を含むことができる。
発明の実施例に係る照明装置は、基板と、前記基板の上に配置された複数の発光素子と、前記基板と前記複数の発光素子の上に配置された樹脂層と、前記樹脂層の上に蛍光体層と、前記発光素子のそれぞれの上部および周りに配置された複数のリセス部とを含み、前記樹脂層は、前記リセス部の上部および側部にそれぞれ配置され、前記リセス部を形成する前記樹脂層は、前記発光素子に向かって突出した突出部、前記突出部を基準として相互反対方向に突出した曲面を有する第1入射面および前記第1入射面の端部から前記基板方向に延長された第2入射面を含み、前記樹脂層の上面から前記突出部の低点までの最短距離は、前記樹脂層の厚さより小さく、前記樹脂層の上面から前記第1入射面の高点までの距離より2倍以上大きく、前記リセス部の幅は、前記樹脂層の厚さより大きく、前記リセス部の屈折率は、前記樹脂層の屈折率より小さくてもよい。
発明の実施例によれば、前記複数のリセス部の間の間隔は、前記リセス部の最大幅より小さくてもよく、前記基板は、フレキシブルな回路基板であり、前記リセス部は、空気を含み、前記樹脂層は、透明なシリコン材質であってもよい。発明の実施例によれば、前記蛍光体層の上面または下面に前記基板と垂直な方向に前記リセス部とオーバーラップする遮光部を含み、前記第1入射面の側断面は、前記突出部を基準として相互反対側方向に双曲線形状を有し、前記蛍光体層の上面および側面は、前記リセス部から離隔することができる。
発明の実施例によれば、照明モジュールにおいて面光源の光の均一度を改善することができる。前記照明モジュールにおいて空気レンズ部を有する樹脂層によって発光素子の個数を減らすことができ、前記発光素子の減少による光源の均一度の低下を抑制することができる。照明モジュール内で分散した光を蛍光体で波長変換することができ、各発光素子の上におけるホットスポット(hot spot)を減らすことができる。照明モジュールの上で遮光部を備えてレンズ部を通じたホットスポットを抑制することができる。照明モジュールの光効率および配光特性を改善することができる。よって、照明モジュールおよびこれを有する照明装置の光学的な信頼性を改善することができる。実施例に係る照明モジュールを有する車両用照明装置、バックライトユニット、各種表示装置、面光源照明装置または車両用ランプの信頼性を改善することができる。
図1は、発明の第1実施例に係る照明モジュールを示した平面図である。 図2は、図1の照明モジュールのA‐A側断面図である。 図3は、図2の照明モジュールにおけるレンズ部の詳細構成図である。 図4は、図2の照明モジュールの別の例である。 図5は、発明の第2実施例に係る照明モジュールを示した平面図である。 図6は、図5の照明モジュールのB‐B側断面図の第1例である。 図7は、図5の照明モジュールのB‐B側断面図の第2例である。 図8は、図5の照明モジュールのB‐B側断面図の第3例である。 図9の(a)、(b)、(c)は、図2の照明モジュールの製造過程を示した図面である。 図10は、発明の第3実施例に係る照明モジュールの側断面図の例である。 図11の(a)、(b)、(c)は、図10の照明モジュールの製造過程を説明した図面である。 図12の(a)、(b)は、レンズ部がない比較例の照明モジュールによる指向角分布、光分布および光度を示した図面である。 図13の(a)、(b)は、発明の実施例に係る照明モジュールによる指向角分布、光分布および光度を示した図面である。 図14は、比較例および発明の実施例の照明モジュールの光度を比較したグラフである。 図15は、発明の第2実施例の照明モジュールにおいて蛍光体含有量に応じた光度変化を示したグラフである。 図16は、発明の実施例に係る発光素子の例を示した図面である。 図17は、実施例に係る照明モジュールを有するランプが適用された車両の平面図である。 図18は、実施例に係る照明モジュールまたは照明装置を有するランプを示した図面である。
以下、添付された図面を参照して、本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者が本発明を容易に実施できる好ましい実施例を詳しく説明する。ただし、本明細書に記載された実施例と図面に図示された構成は、本発明の好ましい一実施例に過ぎず、本出願時点において、これらを代替できる多様な均等物と変形例があり得ることを理解できるでしょう。
本発明の好ましい実施例に対する動作原理を詳しく説明する際に、係る公知機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不必要に不明確にすると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。後述される用語は、本発明における機能を考慮して定義された用語として、各用語の意味は、本明細書全般にわたる内容に基づいて解釈されるべきである。図面全体にかけて、類似する機能および作用をする部分に対しては、同じ図面符号を付する。
本発明による照明装置は、照明を必要とする多様なランプ装置、例えば車両用ランプ、家庭用照明装置、産業用照明装置に適用可能である。例えば、車両用ランプに適用される場合、ヘッドランプ、車幅灯、サイドミラー灯、フォグランプ、尾灯(Tail lamp)、制動灯、昼間走行灯、車両室内照明、ドアスカッフ、リアコンビネーションランプ、バックアップランプなどに適用可能である。本発明の照明装置は、室内、室外の広告装置、表示装置および各種電車分野にも適用可能であり、他にも現在開発されて商用化されているか今後技術発展に伴って具現可能なあらゆる照明関連分野や広告関連分野などに適用可能であろう。
以下、実施例は、添付された図面および実施例に対する説明によって明白になるだろう。実施例の説明において、各層(膜)、領域、パターン又は構造物が基板、各層(膜)、領域、パッド又はパターンの「上(on)」又は「下(under)」に形成されると記載される場合、「上(on)」と「下(under)」は、「直接(directly)」又は「他の層を介在して(indirectly)」形成されるものも含む。また、各層の上又は下に対する基準は、図面を基準として説明する。
図1は、実施例に係る照明モジュールを示した平面図であり、図2は、図1の照明モジュールのA‐A側断面図の例であり、図3は、図2の照明モジュールのレンズ部の拡大図である。
図1~図3を参照すると、照明モジュール100は、基板11、前記基板11の上に配置された複数の発光素子21および前記基板11の上で前記複数の発光素子21の上に配置された樹脂層41および前記樹脂層41の上に配置された蛍光体層51を含む。前記照明モジュール100は、前記発光素子21から放出された光を面光源として放出することができる。前記照明モジュール100は、前記基板11の上に配置された反射部材を含むことができる。前記照明モジュール100において、複数の発光素子21はN列(Nは1以上の整数)配列されてもよい。前記複数の発光素子21は、第1方向(X)と第2方向(Y)に1つ以上配列され、例えばN列およびM行(N、Mは2以上の整数)配列されてもよい。前記照明モジュール100は、照明を必要とする多様なランプ装置、例えば車両用ランプ、家庭用照明装置または産業用照明装置に適用可能である。例えば、車両用ランプに適用される照明モジュールの場合、ヘッドランプ、車幅灯、サイドミラー灯、フォグランプ、尾灯(Tail lamp)、方向指示灯(turn signal lamp)、制動灯(stop lamp)、昼間走行灯(Daytime running right)、車両室内照明、ドアスカッフ(door scarf)、リアコンビネーションランプまたはバックアップランプのうち少なくとも1つに適用することができる。
図1および図2のように、前記基板11は、回路パターンを有する印刷回路基板(PCB:Printed Circuit Board)を含む。前記基板11は、例えば樹脂系の印刷回路基板(PCB)、メタルコア(Metal Core)PCB、フレキシブル(Flexible)PCB、セラミックPCB、FR‐4基板を含むことができる。前記基板11は、例えばフレキシブルPCBを含むことができる。前記基板11の上面は、X軸‐Y軸平面を有し、前記基板11の厚さはX方向とY方向に直交するZ方向の高さであってもよい。ここで、X方向は第1方向であり、Y方向はX方向と直交する第2方向であり、前記Z方向はX方向とY方向に直交する垂直方向または第3方向である。
前記基板11は、上部に回路パターンのような配線層(図示せず)を含み、前記配線層は、発光素子21に電気的に連結される。前記発光素子21が前記基板11の上に複数配列された場合、複数の発光素子21は、前記配線層によって直列、並列または直‐並列に連結されてもよいが、これに限定されるものではない。前記基板11は、前記発光素子21および少なくとも1つの層の下部に位置したベース部材または支持部材として機能することができる。
前記基板11のX方向の長さとY方向の長さは、相互同一または異なってもよい。例えば、前記基板11のX方向の長さはY方向の長さより長く、例えば2倍以上長く配置されてもよい。前記基板11の一部は、前記樹脂層41の少なくとも一側面または2つの側面より外側に突出することができる。
前記基板11の厚さは、0.5mm以下、例えば0.3mm~0.5mmの範囲を有することができる。前記基板11の厚さを薄く提供するので、照明モジュールの厚さを増加させない。前記基板11の厚さが薄く提供されるので、フレキシブルな照明モジュールを提供することができる。
前記照明モジュール100の厚さt1は、基板11の下面から前記蛍光体層51の上面までの距離である。前記照明モジュール100の厚さt1は、前記基板11の下面から5.5mm以下、例えば4.5mm~5.5mmの範囲または4.5mm~5mmの範囲を有することができる。前記照明モジュール100の厚さt1は、前記基板11の下面から蛍光体層51の上面の間の直線距離であってもよい。
前記照明モジュール100の厚さt1は、前記樹脂層41の厚さt2の220%以下、例えば180%~220%の範囲を有することができる。前記照明モジュール100の厚さt1が前記範囲より薄い場合、光拡散空間の減少によってホットスポット(hot spot)が発生することがあり、前記厚さの範囲より大きい場合、モジュールの厚さによって空間的な設置制約とデザイン自由度が低下することがある。実施例は、照明モジュール100の厚さt1を5.5mm以下、例えば5mm以下に提供し、曲面構造が可能となるので、デザイン自由度および空間的制約を減らすことができる。これによって、照明モジュール100は、フレキシブルな照明として使用することができる。前記照明モジュール100の厚さに対する前記照明モジュール100のY方向の長さの比率は、1:mであってもよく、前記m≧1の比率関係を有することができ、前記mは最小1以上の自然数であり、前記発光素子21の列はmより小さい整数である。例えば、前記mが照明モジュール100の厚さより4倍以上大きいと、前記発光素子21は4列に配置されてもよい。
前記基板11は、一部にコネクタを備えて、前記発光素子21に電源を供給することができる。前記基板11において、前記コネクタが配置された領域は樹脂層41が形成されない領域であってもよい。前記コネクタが基板11の下面に配置された場合、前記一部領域は除去されてもよい。前記基板11は、トップビュー形状が長方形や、正四角形や、他の多角形形状を有することができ、曲面形状を有するバー(Bar)形状を有することができる。即ち、前記照明モジュール100は、2列以下の発光素子を有するライン形状またはバー形状または2列以上の発光素子を有するプレート形状を有することができる。
前記基板11は、上部に保護層または反射層を含むことができる。前記保護層または反射層は、ソルダーレジスト材質を有する部材を含むことができ、前記ソルダーレジスト材質は、白色材質として、入射する光を反射させることができる。
前記発光素子21は、前記基板11の上に配置され、前記樹脂層41の下に配置される。前記発光素子21は、前記基板11と前記樹脂層41の間に配置される。前記発光素子21は、エアー(air)で密封されてもよい。前記複数の発光素子21のそれぞれは、エアーで密封されてもよい。このようなリセス部R1によって提供された空間の屈折率は、1.2以下であってもよい。前記樹脂層41は、前記エアー空間を有するリセス部R1および前記リセス部R1の上にレンズ部31を含むことができる。前記発光素子21から放出された光は、前記リセス部R1の空間内で拡散し、前記樹脂層41のレンズ部31を通じて拡散された光を放出することになる。
前記発光素子21は、少なくとも5面発光するLEDチップとして、前記基板11の上にフリップチップ形態に配置される。別の例として、前記発光素子21は、水平型チップや、垂直型チップであってもよい。前記水平型チップは、相互異なる2つの電極が水平方向に配置され、垂直型チップは、相互異なる2つの電極が垂直方向に配置される。前記発光素子21は、前記水平型チップまたは垂直型チップである場合、ワイヤーで他のチップや配線パターンに連結するので、ワイヤーの高さによってモジュールの厚さが増加することがあり、ワイヤーのボンディングのためのパッド空間が必要なこともある。
前記発光素子21は、0.3mm以下の厚さ、例えば0.15mm~0.3mmの範囲の厚さで提供されてもよい。実施例に係る前記発光素子21は、5面発光で指向角分布が増加し、これによって発光素子21の間の間隔a1は、前記樹脂層41の厚さt2(t2<a1より大きくてもよい。前記間隔a1は、例えば8mm以上、例えば8mm~15mmの範囲を有することができる。前記発光素子21の間の間隔a1は、前記各樹脂層41の厚さt2の2倍以上であってもよい。前記発光素子21の間の間隔a1が前記樹脂層41のリセス部R1およびレンズ部31によって増加するので、照明モジュール100内に発光素子21の搭載個数を減らすことができる。
実施例に開示された発光素子21は、少なくとも5面発光するフリップチップで提供されることで、輝度分布および指向角分布が改善されることがわかる。前記発光素子21は、前記基板11の上でN×M行列に配置された場合、Nは1列または2列以上であり、Mは1列または2列以上であってもよい。前記N、Mは1以上の整数である。前記発光素子21はY軸およびX軸方向にそれぞれ配列されてもよい。
前記発光素子21は、発光ダイオード(LED)チップとして、青色、赤色、緑色、紫外線(UV)、赤外線のうち少なくとも1つを発光することができる。前記発光素子21は、例えば青色、赤色、緑色のうち少なくとも1つを発光することができる。前記発光素子21は、前記基板11と電気的に連結されてもよいが、これに限定されるものではない。
前記発光素子21は、表面に透明な絶縁層または樹脂層で密封されるが、これに限定されるものではない。前記発光素子21は、表面に蛍光体を有する蛍光体を有する層が接着されるが、これに限定されるものではない。
前記発光素子21は、下部にセラミック支持部材または金属プレートを有する支持部材が配置され、前記支持部材は、電気伝導および熱伝導部材として使用することができる。
実施例に係る発光素子21の上には、多数の層が配置され、多数の層は、例えば2層以上または3層以上の層を含むことができる。前記多数の層は、不純物を有しない層、蛍光体が添加された層および拡散剤を有する層、蛍光体/拡散体が添加された層のうち少なくとも2層または3層以上を選択的に含むことができる。前記多数の層内には、拡散剤と蛍光体を選択的に含むことができる。即ち、前記蛍光体と前記拡散剤は、相互別途の層に配置、または、相互混合されて1つの層に配置されてもよい。前記不純物は、蛍光体および拡散剤であってもよい。前記蛍光体と前記拡散剤がそれぞれ備えられた層は、相互隣接するように配置、または、相互離隔して配置されてもよい。前記蛍光体と前記拡散剤が配置された層が相互分離された場合、前記蛍光体が配置された層が前記拡散剤が配置された層より上に配置される。
前記蛍光体は青色蛍光体、緑色蛍光体、赤色蛍光体、黄色蛍光体のうち少なくとも1つを含むことができる。前記蛍光体のサイズは、1μm~100μmの範囲を有することができる。前記蛍光体の密度が高いほど波長変換効率は高くなるが、光度が低下することがあるので、上記のサイズ内で光効率を考慮して添加することができる。前記拡散剤は、PMMA(Poly Methyl Meth Acrylate)系、TiO、SiO、Al、シリコン系のうち少なくとも1つを含むことができる。前記拡散剤は、発光波長で屈折率が1.4~2の範囲であり、そのサイズは、1μm~100μmの範囲または1μm~30μmの範囲を有することができる。前記拡散剤は、球形状であってもよいが、これに限定されるものではない。このような拡散剤および蛍光体のような不純物が配置されるので、前記発光素子を相互連結した領域上における光の均一度は90%以上提供される。前記基板11の上に配置された多数の層は、樹脂材質を含むことができる。前記多数の層は、相互同じ屈折率であるか、少なくとも2層の屈折率が同一であってもよい。前記多数の層は、最上側に隣接した層であるほど屈折率が次第に低下したり、0.5以下の屈折率差を有することができる。
前記樹脂層41は、前記基板11の上に配置され、前記発光素子21の周りを密封することになる。前記樹脂層41は、前記発光素子21の厚さより厚い厚さを有することができる。前記樹脂層41は、透明な樹脂材質、例えばUV(Ultra violet)樹脂(Resin)、シリコンまたはエポキシのような樹脂材質であってもよい。前記樹脂層41は、拡散剤がない層であるか、拡散剤を有する層またはモールディング層であってもよい。
前記樹脂層41は、拡散剤を含むことができる。前記拡散剤は、前記樹脂層41内に1.5wt%~2.5wt%の範囲で添加されてもよい。前記拡散剤を有する樹脂層41の屈折率は、1.8以下、例えば1.1~1.8の範囲または1.4~1.6の範囲を有することができ、前記拡散剤の屈折率より低くてもよい。このような樹脂材質の屈折率は、1.8以下、例えば1.1~1.8の範囲または1.4~1.6の範囲を有することができ、前記拡散剤の屈折率より低くてもよい。前記UV樹脂は、例えば主材料として、ウレタンアクリレートオリゴマーを主原料とする樹脂(オリゴマータイプ)を利用することができる。例えば、合成オリゴマーであるウレタンアクリレートオリゴマーを利用することができる。前記主材料に低沸点希釈型反応性モノマーであるIBOA(isobornyl acrylate)、HBA(Hydroxybutyl Acrylate)、HEMA(Hydroxy Metaethyl Acrylate)等が混合されたモノマーをさらに含むことができ、添加剤として光開始剤(例えば、1-hydroxycyclohexyl phenyl-ketone、Diphenyl)、Diphwnyl2,4,6-trimethylbenzoyl phosphine oxide)等または酸化防止剤などを混合することができる。前記UV樹脂は、オリゴマー10~21%、モノマー30~63%、添加剤1.5~6%を含んで構成される組成物からなることができる。この場合、前記モノマーは、IBOA(isobornyl Acrylate)10~21%、HBA(Hydroxybutyl Acrylate)10~21%、HEMA (Hydroxy Metaethyl Acrylate)10~21%の混合物で構成されてもよい。前記添加剤は、光開始剤1~5%を添加して光反応性を開示する機能をするようにすることができ、酸化防止剤0.5~1%を添加して黄変現象を改善できる混合物からなることができる。上述した組成物を利用した前記樹脂層41の形成は、導光板の代わりにUV樹脂などの樹脂で層を形成して、屈折率、厚さ調節を可能とすると共に、上述した組成物を利用して粘着特性と信頼性および量産速度を全て充足できるようにすることができる。
前記樹脂層41の厚さt2は、前記基板11の厚さより厚くてもよく、例えば前記基板11の厚さより5倍以上、例えば5倍~9倍の範囲で厚くてもよい。このような樹脂層41は、上記の厚さt2で配置されることで、前記基板11の上で発光素子21の周辺を密封して湿気の浸透を防止することができ、前記基板11を支持することができる。前記樹脂層41と前記基板11は、フレキシブルプレートであってもよい。前記樹脂層41の厚さt2は、4mm以下、例えば2mm~4mmの範囲または2mm~3.5mmの範囲を有することができる。
図2のように、前記樹脂層41は、複数のリセス部R1と前記リセス部R1の上にレンズ部31を含むことができる。前記リセス部R1は、前記発光素子21の上にそれぞれ配置され、前記発光素子21を密封することになる。前記リセス部R1は、空気材質として、空気、例えば酸素、窒素またはアルゴンガスのうち少なくとも1つを含むことができる。前記リセス部R1は、真空状態であってもよい。前記リセス部R1が真空状態である場合、温度変化による湿気の発生を防止することができる。前記リセス部R1は、前記発光素子21と前記レンズ部31の間に配置される。前記リセス部R1の第1、2方向の幅(例えばc)は、最大高さ(b、c>b)より大きくてもよい。
前記レンズ部31は、トップビュー形状が円形を有することができる。前記レンズ部31が円形である場合、前記レンズ部31の周りは、前記発光素子21と同一間隔g2で離隔することができる。前記レンズ部31は、楕円形状を有することができ、この場合、発光素子21の相互反対側面は、レンズ部31と同一間隔で離隔したり、前記発光素子21の隣接した面は、前記レンズ部31と異なる間隔で離隔することができる。前記レンズ部31の間の間隔g1は、前記発光素子21の間の間隔a1(a1>g1)より小さくてもよい。前記樹脂層41の一部41aは、前記レンズ部31の間の領域に配置され、前記基板11の上面に接触することができる。前記樹脂層41は、前記レンズ部31の周りに配置され、前記レンズ部31を通じて出射された光をガイドすることになる。前記樹脂層41の内部に拡散剤が添加された場合、レンズ部31を通じて出射された光を拡散させることができる。
前記レンズ部31の間の間隔g1は、前記レンズ部31と前記樹脂層41の側面の間の間隔g3より大きくてもよい。前記レンズ部31の第1方向または第2方向の長さcは、前記レンズ部31の間の間隔g1より大きくてもよい。前記レンズ部31の側面と前記発光素子21の間の直線距離g2は、前記レンズ部31の間の間隔g1より小さくてもよい。前記レンズ部31の第1方向または第2方向の長さcは、前記リセス部R1の最大幅であってもよく、前記レンズ部31の間の間隔g1より大きくてもよい。
ここで、前記レンズ部31のサイズは同一であってもよい。別の例として、前記レンズ部31のうち一部は異なるサイズを有することができる。例えば、前記レンズ部31のサイズは、M行およびN列においてMおよびNが3以上である場合、外側のレンズ部31のサイズはセンター側のレンズ部31のサイズより小さくてもよい。即ち、レンズ部31のサイズは、領域に応じて異なるサイズで提供されてもよい。前記レンズ部31の高さまたは厚さbは、前記樹脂層41の厚さt2の0.9倍以下、例えば0.8倍~0.9倍の範囲を有することができる。前記レンズ部31の上面高さbが前記樹脂層41の上面の90%以下、例えば80%~90%の範囲を有することができる。前記レンズ部31の高さbが前記範囲より小さい場合、光の拡散効率が低く、ホットスポットを減らすことに限界があり、前記範囲より大きい場合、樹脂層41の強度が低下し、きリセス部R1内での光損失が増加することがある。
前記樹脂層41の上面と前記レンズ部31の間の間隔dは、前記樹脂層41の厚さt2の0.2倍以下、例えば0.1倍~0.2倍の範囲を有することができる。前記間隔dが前記範囲より小さい場合、レンズ部31のサイズが減少して光拡散効率が微小であり、前記範囲より大きい場合、樹脂層41の強度低下が生じてホットスポットが発生することがある。
前記レンズ部31は、前記発光素子21の上で前記発光素子21から放出された光を屈折させることができる。前記レンズ部31は、前記基板11の上に複数配置されてもよい。前記レンズ部31の個数は、前記発光素子21の個数と同一であってもよい。前記レンズ部31は、突出部33、第1入射面32および第2入射面34を含むことができる。前記突出部33は、前記第1入射面32の中心部から前記発光素子21方向に凸状に突出することができる。前記突出部33は、前記第1入射面32よりも前記発光素子21に隣接するように配置される。前記前記突出部33は、前記発光素子21の中心と対応または対向することができる。前記突出部33は、レンズ部31の中心部から発光素子21方向に突出することができる。
前記第1入射面32の中心部から前記発光素子21に近いほど漸減する幅を有することができる。前記突出部33は、前記発光素子21と垂直方向に重なることができる。前記突出部33の方向に入射した光の一部は透過し、ほとんどの光は第1入射面32によって屈折または反射される。
前記第1入射面32は、前記リセス部R1の上に前記樹脂層41の上面方向に突出した曲面を含むことができる。前記第1入射面32は、前記突出部33から遠ざかるほど前記発光素子21との距離が次第に遠くなる。前記第1入射面32は、前記発光素子21に鉛直な光軸Z方向から遠ざかるほど前記発光素子21との距離が次第に遠くなる。前記第1入射面32は、側断面から見ると、双曲線形状を有することができる。前記第1入射面32は、前記突出部33を基準として双曲線形状を有することができる。前記第1入射面32は、前記突出部33の周りに凸状の曲面に形成されてもよい。前記曲面形状は、半球形状または半楕円形状を含むことができる。前記第1入射面32は、入射した光を屈折または反射ことができる。前記第1入射面32によって屈折された光は、垂直な軸を基準として出射角が入射角より大きくてもよい。これによって、前記第1入射面32によって屈折された光は、側方向に拡散することができる。前記レンズ部31によって、入射した光が拡散されるので、発光素子21の間のピーチまたは間隔をより広く提供することができる。
前記発光素子21の間の間隔a1は、前記レンズ部31の長さ、即ち、最大の長さの1.2倍~1.8倍の範囲を有することができる。前記第1入射面32の高点は、前記突出部33の低点より高く配置されてもよい。これによって、前記突出部33の表面によって反射された光は、前記第1入射面32または第2入射面34に進行して出射される。前記第1入射面32の高点領域は、前記発光素子21と垂直方向に重ならなくてもよい。前記第1入射面32の領域のうち5%以下の領域が前記発光素子21と垂直方向に重なることができる。前記第1入射面32は、前記突出部33と前記第2入射面34の間に配置される。前記第1入射面32は、前記突出部33と前記第2入射面34の間に連結される。前記第1入射面32の外側低点は、前記突出部33の低点と同一またはより低く配置されてもよい。前記突出部33の低点と前記樹脂層41の上面の間の間隔d1は、前記樹脂層41の上面と前記レンズ部31の間の間隔dの2倍以上、例えば2倍~4倍の範囲を有することができる。前記間隔d1は、前記突出部33の低点と前記樹脂層41の上面の間の距離または最短距離であり、前記レンズ部31の曲面の曲率に応じて可変する。
前記第2入射面34は、前記発光素子21を中心として同じ距離g2に配置されてもよい。前記レンズ部31が楕円形状である場合、前記第2入射面34は、発光素子の第1方向の両側面との距離と第2方向の両側面との距離が異なってもよい。前記レンズ部31が楕円形状である場合、長さが長い方向に直交する短い長さ方向への光を拡散させることができる。前記第2入射面34は、前記基板11の上面に対して垂直な面であってもよい。前記第2入射面34は、前記基板11の上面に対して傾斜した面であってもよい。前記第2入射面34は、前記発光素子21から入射した光がや前記基板11の上面で反射された光を屈折または反射させることになる。前記第2入射面34は、垂直な軸、例えば光軸を基準として光の出射角が入射角より小さくてもよい。前記第2入射面34の高さb1(図3)は、前記レンズ部31の底または前記基板11の上面から2mm以下、例えば0.5mm~2mmの範囲を有することができる。前記第2入射面34の高さb1は、前記樹脂層41の厚さt2の0.3倍以下、例えば0.2倍~0.3倍の範囲を有することができる。前記第2入射面34の高さb1が前記範囲より低い場合、第1入射面32に出射された光が他のレンズ部31に進行する光干渉の問題が発生することがあり、前記範囲より高い場合、第1入射面32による光拡散効率が低く第2入射面34を通じて出射された光の光度が不均一な問題が発生することがある。前記第1および第2入射面32、34は、前記リセス部R1と接触する領域であってもよく、発光素子21から放出された光や、他の領域で反射された光を屈折させることができる。
前記樹脂層41の上には、蛍光体層51が配置される。前記蛍光体層51は、前記樹脂層41の上面および側面に配置される。図4のように、前記蛍光体層51は、前記樹脂層41の上面に配置され、前記樹脂層41の側面は、前記蛍光体層51から露出することができる。前記蛍光体層51の側面部51aは、前記樹脂層41の全側面に延長され、前記基板11の上面に接触することができる。前記側面部51aは、湿気の浸透を防止することができ、他の領域と同様に波長変換された光を抽出することができる。
前記蛍光体層51は、前記樹脂層41の樹脂材質と異なる材質または同じ材質であってもよい。前記蛍光体層51は、透明な層であってもよく、内部に蛍光体を含むことができる。前記蛍光体層51は、一種類以上の蛍光体、例えば赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体、黄色蛍光体のうち少なくとも1つを含むことができる。前記蛍光体層51は、赤色蛍光体を含むことができる。前記蛍光体層51は、内部に蛍光体を含むことで、入射した光の波長を変換することができる。ここで、前記発光素子21から放出された光が第1光であり、前記蛍光体層51から波長変換された光が第2光である場合、前記第2光は第1光より長い波長であってもよい。前記第2光は、前記第1光の光度より光度が大きくてもよい。これは、前記蛍光体層51は、ほとんどの光を波長変換することで、蛍光体層51を通じて波長変換された第2光の光度が第1光の光度より高くなる。点灯時または未点灯時の蛍光体層51の表面カラーは、赤色カラーまたは赤色に近いカラーであってもよい。点灯時または未点灯時の蛍光体層51の表面カラーは、前記蛍光体に近いカラーであってもよい。前記蛍光体層51は、シリコンまたはエポキシのような材質を含むことができる。前記蛍光体層51は、屈折率が1.45~1.6の範囲を有することができる。前記蛍光体層51の屈折率は、拡散剤の屈折率と同一またはより高くてもよい。前記蛍光体層51は、前記樹脂層41の屈折率よりは高くてもよい。このような蛍光体層51の屈折率が前記範囲より低い場合、光の均一度が低くなり、前記範囲より高い場合、光透過率が低下することがある。これによって、前記蛍光体層51の屈折率は、前記範囲に提供して光透過率および光の均一度を調節することができる。前記蛍光体層51は、内部に蛍光体を有しているので光を拡散させる層と定義されることができる。前記蛍光体の含有量は、前記蛍光体層51をなす樹脂材質と同じ量添加されてもよい。前記蛍光体層51は、樹脂材質と蛍光体の比率が、例えば4:6~6:4の割合で混合されてもよい。前記蛍光体は、前記蛍光体層51内において40wt%~60wt%の範囲を有することができる。前記蛍光体の含有量は、前記蛍光体層51の樹脂材質との比率が20%以下または10%以下の差を有することができる。
実施例は、前記蛍光体層51において、蛍光体の含有量が40%以上または60%以下の比率で添加されることで、前記蛍光体層51の表面におけるカラーが蛍光体のカラー色感で提供され、光の拡散および波長変換効率を改善することができる。また、蛍光体層51を通じて発光素子21から放出された光の波長、例えば青色光が透過することを減らすことができる。また、蛍光体層51を通じて抽出された光が、蛍光体の波長による面光源として提供されてもよい。
前記蛍光体層51は、例えばシリコン材質内に蛍光体を添加して硬化させてフィルム形態提供されてもよい。このような蛍光体層51は、前記樹脂層41の上に直接形成されるか、別途に形成された後接着されてもよい。前記フィルム形態に製造された蛍光体層51は、前記樹脂層41の上面に接着されてもよい。前記蛍光体層51と前記樹脂層41の間には接着剤が配置される。前記接着剤は、透明な材質として、UV接着剤、シリコンまたはエポキシのような接着剤であってもよい。前記蛍光体層51がフィルム形態に提供されることで、内部の蛍光体の分布を均一に提供することができ、表面カラーの色感も一定レベル以上に提供することができる。前記蛍光体層51を樹脂材質のフィルムを使用することで、ポリエステル(PET)フィルムを使用した場合に比べて、フレキシブルが高いモジュールを提供することができる。前記蛍光体層51は、蛍光体を有する保護フィルムであるか蛍光体を有する離型フィルム(Release film)であってもよい。前記蛍光体層51は、前記樹脂層41に対して付着または分離が可能なフィルムで提供されてもよい。
前記蛍光体層51は、前記樹脂層41の厚さt2より小さい厚さt3(t3<t2)であってもよい。前記蛍光体層51は、0.5mm以下の厚さ、例えば0.3mm~0.5mmの範囲を有することができる。前記蛍光体層51の厚さt3は、前記樹脂層41の厚さt2の25%以下であってもよい。前記蛍光体層51の厚さt3は、前記樹脂層41の厚さt2の18%以下、例えば14%~18%の範囲を有することができる。前記蛍光体層51の厚さt3が前記範囲より厚い場合、光抽出効率が低下したりモジュールの厚さが増加することがあり、前記範囲より小さい場合、ホットスポットの抑制が困難であったり波長変換効率が低下することがある。また、前記蛍光体層51は、波長変換および外部保護のための層として、前記範囲より厚い場合、モジュールのフレキシブル特性が落ちることがあり、デザイン自由度が低下する。
前記蛍光体は、前記発光素子21から放出された光を波長変換することになる。前記蛍光体が赤色蛍光体である場合、赤色光に変換することになる。前記発光素子21から放出された光がほとんど波長変換されるように、前記樹脂層41に添加された拡散剤を通じて光を均一に拡散させ、前記蛍光体によって拡散された光を波長変換することができる。
前記蛍光体層51は、蛍光体を備えることで、外観の色が前記蛍光体の色にて見せることができる。例えば、前記蛍光体が赤色である場合、表面カラーは、赤色に見えるので、前記発光素子21が消灯である場合、赤色イメージで提供され、前記発光素子21が点灯である場合、所定光度を有する赤色光が拡散されて面光源の赤色イメージで提供される。実施例に係る照明モジュール100は、5.5mm以下の厚さを有し、上面を通じて面光源を発光でき、フレキシブル特性を有することができる。前記照明モジュール100は、側面を通じて光を放出することができる。
発明の実施例は、樹脂層41のレンズ部31によって発光素子21から放出された光を拡散させ、発光素子21の間のピーチを増加させることができる。前記発光素子21の間のピーチまたは間隔a1は、8mm以上であってもよい。発明の実施例は、樹脂層41のレンズ部31が発光素子21の上に配置されるので、ホットスポットを防止することができる。発明の実施例は、樹脂部31を有する樹脂層41の上に蛍光体層51が配置されるので、均一な輝度分布で提供することができる。
図3を参照すると、樹脂層41のレンズ部31は、第1方向の長さcは発光素子21の第1方向の長さL1の8倍以上、例えば8倍~10倍の範囲を有することができる。前記レンズ部31は、底の形状が円形である場合、第1、2方向の長さcは発光素子21の第1、2方向の長さL1の8倍以上、例えば8倍~10倍の範囲を有することができる。前記レンズ部31の底の面積を前記発光素子21の底の面積の20倍以上大きく配置するので、前記レンズ部31による光の拡散効率を改善することができる。ここで、前記レンズ部31の底の長さは、前記リセス部R1の底の長さであってもよい。ここで、前記発光素子21の一辺の長さL1は、50マイクロメータ以上、例えば50~1000マイクロメータの範囲を有することができる。
前記レンズ部31の高さb、即ち、最大高さまたは最大厚さは、前記樹脂層41の厚さt2の0.9倍以下、例えば0.8倍~0.9倍の範囲に配置される。前記レンズ部31の高さbが前記範囲に配置されるので、レンズ部31の下部空間であるリセス部R1内で光を拡散させ、レンズ部31を通じて均一な光分布で分散させることができる。また、レンズ部31の厚さまたは高さbを前記樹脂層41の厚さt2より薄くして、樹脂層41の剛性低下を防止し、ホットスポットを抑制することができる。ここで、前記レンズ部31の高さまたは厚さは、前記リセス部R1の高さまたは厚さを有することができる。
レンズ部31において第1入射面32の高点の高さは、前記第2入射面34の高さb1の4倍以下、例えば3倍~4倍の範囲で高く配置されてもよい。前記第1入射面32と樹脂層41の上面の間の距離dは、前記樹脂層41の上面から前記樹脂層41の厚さt2の0.2倍以下、例えば0.1倍~0.2倍の範囲を有することができる。
前記樹脂層41の上面から前記突出部33下端までの距離d1は、前記樹脂層41の厚さt2より小さく、前記樹脂層41の上面から前記第1入射面32の高点までの距離dより2倍以上大きくてもよい。これによって、突出部33の下端の深さに応じて前記第1入射面32の曲面の曲率が可変し、光反射効率を増加させることができる。
前記突出部33は、前記樹脂層41の上面より下面に近く配置されてもよい。前記突出部33の下端の深さd1は、前記樹脂層41の上面から突出部33の下端地点までの距離として、前記樹脂層41の厚さt2の50%以上、例えば50%~70%の範囲を有することができる。このようなレンズ部31で突出部33を発光素子21の方向に前記範囲に形成することで、発光素子21から入射した光を第1、2入射面32、34に反射させることができる。
前記樹脂層41の下端地点は、前記樹脂層41の下面または基板11の上面との距離が前記樹脂層41の厚さt2の50%以下、例えば30%~50%の範囲を有することができる。前記樹脂層41の下端地点と前記基板11の間の距離は、前記第2入射面34の高さb1より大きくてもよい。
前記突出部33の深さd1は、樹脂層41の上面を基準として、前記第1入射面32の高点の高さb1(d1>b1)より深く配置され、例えば前記第1入射面32の高点より2.5倍以上、例えば2.5倍~3.5倍の範囲で深く突出することができる。これによって、前記突出部33における光反射効率が改善され、前記第1入射面32における光入射の光量が増加する。
前記レンズ部31の突出部33の下端の深さd1と第2入射面34の高さb1の和(d1+b1)は、前記樹脂層41の厚さt2より小さくてもよい。即ち、前記第2入射面34の上端は、前記突出部33の下端より低く配置されてもよい。
発明の実施例は、樹脂層41の上面と下面がフラットな面で提供され、前記レンズ部31は、前記フラットな下面から突出するように提供され、前記レンズ部31の下部にリセス部R1を形成して、発光素子21をエアーで密封することになる。このようなレンズ部31は、樹脂層41内で双曲線形状を有し、発光素子21の上に配置されるので、発光素子21から放出された光の拡散効率を改善することができる。また、レンズ部31の幅または長さは、前記レンズ部31の高さまたは厚さより大きく、レンズ部31の高さを樹脂層41の厚さの80%以上に提供して、レンズ部31内で拡散された光は、レンズ部31の各入射面で反射されたり側方向に屈折する。
図12の(a)、(b)は比較例であり、レンズ部がない樹脂層内に発光素子を配置した場合の指向角、輝度分布および光度グラフの例として、発光素子から放出された光の指向角が狭くホットスポットが集中し、光度分布が狭く現れることがわかる。発明の実施例は、図13の(a)、(b)を参照すると、図2に開示された発光素子21の光指向角は125度以上となることができ、輝度分布は広く分布されてホットスポットが抑制され、光度分布は発光素子21を基点として広く現れることがわかる。
図14のように、比較例と実施例の発光素子21の光度(intensity)を比較すると、比較例の光度を基準として、実施例の発光素子21の光度は50%以上減少し、側方向に拡散されることがわかる。
発明の実施例は、照明モジュールにおいて、樹脂層41の内部にレンズ部31を各発光素子21の上に配置するので、照明モジュール内の発光素子21の間のピーチを増やし、素子の搭載個数を減らすことができる効果がある。
図4を参照すると、樹脂層41の内部には、レンズ部31が配置され、前記レンズ部31底には発光素子21が配置され、前記樹脂層41上部には、蛍光体層51が配置される。前記蛍光体層51は、前記樹脂層41の上面をカバーし、前記樹脂層41の側面に形成されなくてもよい。このとき、前記樹脂層41の側面は、前記蛍光体層51に添加された蛍光体ではなく、他の蛍光体が添加された層が配置されてもよい。前記樹脂層41の側面は、半透過物質または反射層が配置されてもよい。前記樹脂層41の側面は、垂直側面ではなく傾斜した側面で提供されてもよい。
図15および図5~図8のように、蛍光体層51の蛍光体の濃度Pcは、発光素子21と垂直方向に重なる領域において、前記発光素子21の光度に応じて異なる分布を有することができる。例えば、発光素子21の光度が高い場合、蛍光体の濃度(Pc-high)は高く添加することができ、発光素子21の光度が低い場合、蛍光体の濃度は低くし(Pc-low)、発光素子21の光度が中間程度である場合、蛍光体の濃度は中間程度(Pc-mid)に添加することができる。反面、蛍光体の濃度が高い場合、発光素子21の光度は低くなり、蛍光体の濃度が低い場合、相対的に発光素子21の光度低下は減少する。これによって、発光素子21と垂直方向に重なった領域に対して、例えば蛍光体層51の対応領域または遮光部における蛍光体の濃度を異なるすることができる。
前記蛍光体層51の蛍光体の濃度は、発光素子21を基準として、前記発光素子21と対向または前記発光素子21の面積より大きくレンズ部31より小さい面積において、前記蛍光体層51の濃度と異なる濃度を有する領域または遮光部を含むことができる。ここで、前記遮光部は、前記蛍光体層51の濃度より高いか低い蛍光体の濃度を有する領域であってもよい。
図5は、発明の第2実施例に係る照明モジュールを示した平面図であり、図6は、図5の照明モジュールのB‐B側断面図の第1例であり、図7は、図5の照明モジュールのB‐B側断面図の第2例であり、図8は、図5の照明モジュールのB‐B側断面図の第3例である。第2実施例の説明において、第1実施例と同じ構成は、第1実施例の説明を参照して第2実施例に選択的に適用することができる。
図5および図6を参照すると、照明モジュールは、基板11、前記基板11の上に配置された発光素子21および前記基板11の上で前記発光素子21の上に樹脂層41、前記樹脂層41の上に蛍光体層51を含む。前記蛍光体層51は、前記樹脂層41の上面に配置されるか、前記樹脂層41の上面および側面に配置されてもよい。前記蛍光体層51は、遮光部55を含むことができる。前記遮光部55は、蛍光体を含むことができる。前記遮光部55は、前記蛍光体層51の蛍光体の濃度より高い蛍光体の濃度を含むことができる。
前記遮光部55は、前記発光素子21の垂直方向に重なる領域に配置されてもよい。前記遮光部55は、前記発光素子21の上面面積より2倍以上の面積例えば、2倍~10倍の範囲に配置される。このような遮光部55が前記発光素子21の上部領域をカバーするので、前記発光素子21から放出された光度を下げるすることができ、ホットスポットを抑制することができる。
前記遮光部55の幅c1は、前記発光素子21の幅の1倍以上であってもよく、例えば1倍~5倍の範囲を有することができる。前記遮光部55の厚さは、前記蛍光体層51の厚さt3と同一またはより厚くてもよい。前記遮光部55は、前記蛍光体層51のオープン領域を通じて配置され、前記樹脂層41の上面に接触することができる。図5のように、前記遮光部55は、トップビュー形状が円形を有することができる。前記遮光部と前記レンズ部31は、同心円状に形成されてもよい。前記遮光部55は、前記第1入射面32および前記突出部33と垂直方向に重なることができる。前記遮光部55は、前記レンズ部31の底の長さより小さい長さで配置されるので、前記第1入射面32を通じて抽出される光度低下を防止することができる。前記遮光部55は、蛍光体種類が一種類以上であってもよく、例えば赤色、緑色、黄色、青色蛍光体のうち少なくとも1つを含むことができる。前記遮光部は、蛍光体と拡散剤を含むことができる。
図7は、図6と異なる例として、蛍光体層51の上に遮光部55aが配置される。前記遮光部55aは、前記蛍光体層51の蛍光体と同一または異なる蛍光体であってもよい。前記遮光部55aの蛍光体の濃度は、前記蛍光体層51の蛍光体の濃度と同一またはより高くてもよい。即ち、蛍光体層51と遮光部55aが多重層に積層されることで、発光素子21と垂直に重なった領域における蛍光体の濃度は他の領域よりは高く配置されるので、遮光効果が改善される。
前記遮光部55aは、前記発光素子21と垂直方向に重なることができる。前記遮光部は、前記レンズ部31の第2入射面34よりは内側領域に配置される。前記遮光部55aの幅c1は、前記発光素子21の幅よりは長く、レンズ部31の底の長さよりは小さくてもよい。前記遮光部55aは、前記レンズ部31の突出部33と第1入射面32の一部と垂直方向に重なることができる。前記遮光部55aは、蛍光体層51の上面で前記蛍光体層51の厚さt3より薄い厚さで提供されてもよい。前記遮光部55aに添加された蛍光体は、赤色、緑色、青色、黄色のうち少なくとも1つ以上または2種類以上を含むことができる。前記遮光部の蛍光体は、前記蛍光体層51の蛍光体と同じ蛍光体、例えば赤色蛍光体を含むことができる。前記遮光部55aは、蛍光体と拡散剤を含むことができる。前記遮光部55aは、前記蛍光体層51の表面カラーより濃い表面カラーを有することができる。例えば、赤色カラーを基準として、遮光部の表面彩度は、蛍光体層51の表面彩度より濃いか、より高く現れてもよい。図5のように、前記遮光部55aは、トップビュー形状が円形を有することができる。前記遮光部55aと前記レンズ部31は、同心円状に形成されてもよい。
図8に開示された照明モジュールは、図6と異なる第3例である。図8のように、樹脂層41の上には遮光部55bが配置される。前記遮光部55bは、前記蛍光体層51と樹脂層41の間に配置される。前記遮光部55bは、前記蛍光体層51の蛍光体と同一または異なる蛍光体であってもよい。前記遮光部55bの蛍光体の濃度は、前記蛍光体層51の蛍光体の濃度と同一またはより高くてもよい。前記遮光部55bは、前記発光素子21と垂直方向に重なることができる。前記遮光部55bは、前記レンズ部31の第2入射面34よりは内側領域に配置される。前記遮光部55bの幅c1は、前記発光素子21の幅よりは長く、レンズ部31の底の長さよりは小さくてもよい。前記遮光部55bは、前記レンズ部31の突出部33と第1入射面32の一部と垂直方向に重なることができる。前記遮光部55bは、樹脂層41の上面で前記蛍光体層51の厚さt3より薄い厚さで提供されてもよい。前記遮光部55bに添加された蛍光体は、赤色、緑色、青色、黄色のうち少なくとも1つ以上または2種類以上を含むことができる。前記遮光部55bに添加された蛍光体は、前記蛍光体層51の蛍光体と同じ蛍光体、例えば赤色蛍光体を含むことができる。前記遮光部55bは、蛍光体と拡散剤を含むことができる。
前記遮光部55bは、前記蛍光体層51の表面カラーより濃い表面カラーを有することができる。例えば、赤色カラーを基準として、遮光部55bの表面彩度は、蛍光体層51の表面彩度より濃いか、より高く現れてもよい。前記遮光部55bは、図5のように、トップビュー形状が円形を有することができる。前記遮光部55bと前記レンズ部31は、同心円状に形成されてもよい。前記蛍光体層51は、前記遮光部55bと重なる上部領域51bが前記蛍光体層51の上面より上方に突出することができる。前記遮光部55bと重なった前記蛍光体層51の上部領域51bの上面面積は、前記遮光部55bの上面面積より大きくてもよい。これによって、前記遮光部55bと前記蛍光体層51は、入射した光の波長を変換して出射し、遮光領域上では光度が低下する。
図9の(a)、(b)、(c)は、第1実施例の照明モジュールの製造過程を示した図面である。図9の(a)、(b)のように、基板11の上に発光素子21を予め決定されたピーチで搭載することになる。基板11の上に発光素子21が搭載されると、リセス部R1およびレンズ部31を有する樹脂層41を前記基板11の上に付着することになる。ここで、前記基板11と前記樹脂層41は、接着剤で接着または接着フィルムで接着されてもよい。前記樹脂層41のリセス部R1およびレンズ部31は、前記発光素子21のピーチに応じてそれぞれ対応するように配列することができる。前記リセス部R1およびレンズ部31は、樹脂層41に対してインプリント(imprint)方式で射出成型して提供されてもよい。前記レンズ部31は、突出部33、第1入射面32および第2入射面34を含むことができ、前記発光素子21を取り囲むように配置される。前記レンズ部31と前記発光素子21と基板の間にはリセス部R1が配置され、前記リセス部R1は、エアー状態や真空状態であってもよい。
図9の(c)のように、樹脂層41の表面には、蛍光体層51が形成される。前記蛍光体層51は、予め用意されたフィルム形態を前記樹脂層41の表面に加熱圧着方式で付着することができる。別の例として、前記樹脂層41の表面に射出のための金型を提供して、蛍光体層51を形成することができる。前記蛍光体層51の前記樹脂層41の上面に形成されるか、前記樹脂層41の上面および側面に形成されてもよい。
図10は、第3実施例に係る照明モジュールの側断面図の例である。第3実施例の説明において、上記に開示された構成を選択的に適用することができる。図10を参照すると、照明モジュールは、基板の上に複数の発光素子21、前記発光素子の上にリセス部R1を有する拡散層35、前記拡散層35の上に蛍光体層65および前記蛍光体層65の上に樹脂層71を含むことができる。
前記拡散層35は、前記発光素子21を取り囲むリセス部R2、前記リセス部R2の表面にレンズ部36、前記レンズ部36を相互連結する支持部37を含むことができる。前記リセス部R2は、発光素子21を取り囲み、エアー領域または真空領域であってもよい。前記リセス部R2は、発光素子21と垂直方向に重なり、半球形状または半楕円形形状に提供されてもよい。
前記拡散層35は、前記発光素子21と離隔し、前記基板の上に配置される。前記レンズ部36は、前記発光素子21とそれぞれ対応するように複数配置され、前記リセス部R2の上で前記発光素子21から入射した光を拡散させることになる。前記レンズ部36は、半球形状または半楕円形状を有することができる。前記レンズ部36は、凸レンズ形状に提供されてもよい。このようなレンズ部36は、入射した光を拡散または屈折させることができる。前記支持部37は、前記複数のレンズ部36を相互連結することができる。前記支持部37は、前記基板11の上に付着または接着されてもよい。
前記拡散層35は、前記レンズ部36と前記支持部37が同じ厚さに連結される。前記拡散層35は、0.5mm以下の厚さ、例えば0.3~0.5mmの範囲を有することができる。前記拡散層35には、拡散剤や蛍光体が添加されてもよい。前記拡散層35は、透明な樹脂材質として、UV(Ultra violet)樹脂(Resin)、エポキシまたはシリコンのような樹脂材質であってもよい。前記拡散層35の上には、蛍光体層65が形成される。前記蛍光体層65は、透明な樹脂材質内に赤色、緑色、青色および黄色蛍光体のうち少なくとも1つを含むことができる。前記蛍光体層65は、例えば赤色蛍光体を含むことができる。前記蛍光体層65は、前記拡散層35のレンズ部36と支持部37の上に均一な厚さで形成される。前記蛍光体層65は、支持部37の上に延長された延長部65Aが配置される。前記拡散層35と前記蛍光体層65は、それぞれインプリント方式で形成されてから、基板の上に積層されてもよい。前記蛍光体層65の延長部65Aは、前記レンズ部36の上に突出した領域と前記支持部37の上にフラットな領域とに提供されてもよい。
前記樹脂層71は、前記蛍光体層65の上に配置される。前記樹脂層71の上面は、フラットな上面で提供され、前記蛍光体層65の表面を覆うことができる。前記樹脂層71は、前記レンズ部36と垂直方向に重なった領域を有し、前記領域の厚さは、前記支持部と垂直方向に重なった領域の厚さより薄くてもよい。前記樹脂層71は、前記蛍光体層65および前記拡散層35の側面に配置される。別の例として、前記樹脂層71、前記拡散層35および前記蛍光体層65の側面には、拡散剤を有する層や蛍光体を有する層がさらに配置される。
図1および図10のように、発明の実施例は、レンズ部31、36を有する樹脂層51または拡散層35を基板11の上に密着させることで、レンズ部36の内部空間がエアーや真空状態に提供されてもよい。前記レンズ部36を有する層に対して、基板11の上に密着させた後、空気を除去してリセス部R1、R2を真空状態に提供することができる。このようなレンズ部36を有する層が発光素子と離隔し、膨らんだ曲線または双曲線を有するように配置されることで、入射した光を拡散または屈折させることができる。よって、5mm以下の薄い厚さを有する照明モジュールの内部にレンズ部31、36を提供して、別途のレンズを設置しなくてもよく、ピーチが増加した発光素子21によって均一な光分布を提供することができる。
図11の(a)、(b)、(c)は、図10の照明モジュールにおいて拡散層35および蛍光体層65を付着する工程の例である。図11の(a)、(b)のように、予め製造された拡散層35を基板11の上に付着することになる。このとき、拡散層35のレンズ部36は各発光素子21の上に配置され、支持部37は基板11の上に密着する。このとき、前記拡散層35は、前記基板11に密着させて付着するか、密着させた後前記拡散層35の周辺の空気を除去して真空状態のリセス部R2を提供することができる。前記拡散層35は、インプリント方式で製造されてもよい。図11の(c)のように、前記拡散層35が前記基板11の上に密着すると、予め製造された蛍光体層65を前記拡散層35の上に付着するか、前記拡散層35の上に射出金型を利用して蛍光体層65を形成することができる。以後、前記蛍光体層65の上に樹脂層を形成して、図10のような照明モジュールを提供することができる。
図16は、実施例に係る照明モジュールの発光素子の例を示した図面である。
図16を参照すると、実施例に開示された発光素子は、発光構造物225および複数の電極245、247を含む。前記発光構造物225は、II族~VI族元素の化合物半導体層、例えばIII族~V族元素の化合物半導体層またはII族~VI族元素の化合物半導体層からなることができる。前記複数の電極245、247は、前記発光構造物225の半導体層に選択的に連結されて電源を供給することになる。前記発光素子は、透光性基板221を含むことができる。前記透光性基板221は、前記発光構造物225の上に配置される。前記透光性基板221は、例えば透光性材質、絶縁性材質または伝導性材質であってもよい。前記透光性基板221は、例えばサファイア(Al)、SiC、Si、GaAs、GaN、ZnO、Si、GaP、InP、Ge、GaOのうち少なくとも1つを利用することができる。前記透光性基板221のトップ面および底面のうち少なくとも1つまたは両方ともには、複数の凸部(図示せず)が形成されて光抽出効率を改善することができる。各凸部の側断面形状は、半球形状、半楕円形状または多角形形状のうち少なくとも1つを含むことができる。このような透光性基板221は除去されてもよいが、これに限定されるものではない。
前記透光性基板221と前記発光構造物225の間には、バッファ層(図示せず)および低伝導性の半導体層(図示せず)のうち少なくとも1つを含むことができる。前記バッファ層は、前記透光性基板221と半導体層との格子定数差を緩和させるための層として、II族~VI族化合物半導体から選択してなることができる。前記バッファ層の下には、ドーピングされていないIII族~V族化合物半導体層がさらに形成されてもよいが、これに限定されるものではない。
前記発光構造物225は、前記透光性基板221の下に配置される。前記発光構造物225は、第1導電型半導体層222、活性層223および第2導電型半導体層224を含む。前記各層222、223、224の上および下のうち少なくとも1つには他の半導体層がさらに配置されてもよい。前記第1導電型半導体層222は透光性基板221の下に配置され、第1導電型ドーパントがドーピングされた半導体、例えばn型半導体層に具現することができる。前記第2導電型半導体層224は、前記活性層223の下に配置される。前記第1または/および第2導電型半導体層222、224は、InxAlyGa1-x-yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1の組成式を有することができる。前記第1または/および第2導電型半導体層222、224は、III族~V族元素の化合物半導体、例えばGaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、AlGaInPから選択することができる。前記第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などのようなドーパントを含む。前記第2導電型半導体層224がp型半導体層であり、前記第1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。前記活性層223は、第1導電型半導体層222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)構造または量子ドット(quantum dot)構造を選択的に含み、井戸層と障壁層の周期を含む。前記井戸層/障壁層の周期は、例えばInGaN/GaN、GaN/AlGaN、AlGaN/AlGaN、InGaN/AlGaN、InGaN/InGaN、AlGaAs/GaA、InGaAs/GaAs、InGaP/GaP、AlInGaP/InGaP、InP/GaAsのペアのうち少なくとも1つを含む。
前記発光構造物225は、別の例として、前記第1導電型半導体層222がp型半導体層、前記第2導電型半導体層224はn型半導体層に具現することができる。前記第2導電型半導体層224の下には、前記第2導電型と反対の極性を有する第3導電型半導体層が形成されてもよい。また、前記発光構造物225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1つの構造に具現することができる。
前記発光構造物225の下には、第1および第2電極245、247が配置される。前記第1電極245は、前記第1導電型半導体層222と電気的に連結され、前記第2電極247は、第2導電型半導体層224と電気的に連結される。前記第1および第2電極245、247は、底の形状が多角形または円形を有することができる。前記発光構造物225内には、複数のリセス226を備えることができる。前記発光素子は、第1および第2電極層241、242、第3電極層243、絶縁層231、233を含む。前記第1および第2電極層241、242のそれぞれは、単層または多層に形成され、電流拡散層として機能することができる。前記第1および第2電極層241、242は、前記発光構造物225の下に配置された第1電極層241と、前記第1電極層241の下に配置された第2電極層242を含むことができる。前記第1電極層241は電流を拡散させ、前記第2電極層241は入射する光を反射させることになる。
前記第1および第2電極層241、242は、相互異なる物質形成されてもよい。前記第1電極層241は、透光性材質で形成され、例えば金属酸化物または金属窒化物からなることができる。前記第1電極層241は、例えばITO(indium tin oxide)、ITON(ITO nitride)、IZO(indium zinc oxide)、IZON(IZO nitride)、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)から選択して形成することができる。前記第2電極層242は、前記第1電極層241の下面と接触して反射電極層として機能することができる。前記第2電極層242は、金属、例えばAg、AuまたはAlを含む。前記第2電極層242は、前記第1電極層241が一部領域が除去された場合、前記発光構造物225の下面に部分的に接触することができる。
別の例として、前記第1および第2電極層241、242の構造は、ODR(Omni Directional Reflector layer)構造に積層されてもよい。前記ODR構造は、低い屈折率を有する第1電極層241と、前記第1電極層241と接触した高反射材質の金属材質である第2電極層242の積層構造に形成される。前記電極層241、242は、例えばITO/Agの積層構造からなることができる。このような前記第1電極層241と第2電極層242の間の界面で全方位反射角を改善することができる。
別の例として、前記第2電極層242は除去され、他の材質の反射層に形成されてもよい。前記反射層は、DBR(distributed bragg reflector)構造に形成されてもよく、前記DBR構造は、相互異なる屈折率を有する2つの誘電体層が交互に配置された構造を含み、例えばSiO層、Si層、TiO層、Al層およびMgO層のうち相互異なるいずれか1つをそれぞれ含むことができる。別の例として、前記電極層241、242は、DBR構造とODR構造を両方とも含むことができ、この場合98%以上の光反射率を有する発光素子を提供することができる。前記フリップチップ方式で搭載された発光素子は、前記第2電極層242から反射された光が透光性基板221を通じて放出するので、垂直上方方向にほとんどの光を放出することができる。前記発光素子の側面に放出された光は、実施例に係る接着部材を通じて反射部材によって光出射領域に反射される。
前記第3電極層243は、前記第2電極層242の下に配置され、前記第1および第2電極層241、242と電気的に絶縁される。前記第3電極層243は、金属、例えばチタン(Ti)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、金(Au)、クロム(Cr)、タンタル(Ta)、白金(Pt)、スズ(Sn)、銀(Ag)、リン(P)のうち少なくとも1つを含む。前記第3電極層243の下には、第1電極245および第2電極247が配置される。
前記絶縁層231、233は、第1および第2電極層241、242、第3電極層243、第1および第2電極245、247、発光構造物225の層の間の不必要な接触を遮断することになる。前記絶縁層231、233において第1絶縁層231は、前記第3電極層243と第2電極層242の間に配置され、第2絶縁層233は、前記第3電極層243と第1、2電極245、247の間に配置される。
前記第3電極層243は、前記第1導電型半導体層222と連結される。前記第3電極層243の連結部244は、前記第1、2電極層241、242および発光構造物225の下部を通じてビア構造で突出して第1導電型半導体層222と接触する。前記連結部244は、複数配置されてもよい。前記第3電極層243の連結部244の周りには、前記第1絶縁層231の一部232が発光構造物225のリセス226に沿って延長され、第3電極層243と前記第1および第2電極層241、242、第2導電型半導体層224および活性層223の間の電気的な連結を遮断する。前記発光構造物225の側面には、側面保護のために絶縁層が配置されてもよいが、これに限定されるものではない。前記第2電極247は、前記第2絶縁層233の下に配置され、前記第2絶縁層233のオープン領域を通じて前記第1および第2電極層241、242のうち少なくとも1つと接触または連結される。前記第1電極245は、前記第2絶縁層233の下に配置され、前記第2絶縁層233のオープン領域を通じて前記第3電極層243と連結される。これによって、前記第2電極247の突起248は、第1、2電極層241、242を通じて第2導電型半導体層224に電気的に連結され、第1電極245の突起246は、第3電極層243を通じて第1導電型半導体層222に電気的に連結される。
図17は、実施例に係る照明モジュールが適用された車両ランプが適用された車両の平面図であり、図18は、実施例に開示された照明モジュールまたは照明装置を有する車両ランプを示した図面である。図17および図18を参照すると、車両900において、尾灯800は、第1ランプユニット812、第2ランプユニット814、第3ランプユニット816およびハウジング810を含むことができる。ここで、第1ランプユニット812は、方向指示灯の役割をするための光源であってもよく、第2ランプユニット814は、車幅灯の役割をするための光源であってもよく、第3ランプユニット816は、制動灯の役割をするための光源であってもよいが、これに限定されるものではない。前記第1~第3ランプユニット812、814、816のうち少なくとも1つまたは全ては、実施例に開示された照明モジュールを含むことができる。前記ハウジング810は、第1~第3ランプユニット812、814、816を収納し、透光性材質からなることができる。このとき、ハウジング810は、車両本体のデザインに応じて屈曲を有することができ、第1~第3ランプユニット812、814、816は、ハウジング810の形状に応じて曲面を有する面光源を具現することができる。このような車両ランプは、前記ランプユニットが車両の尾灯、制動灯や、ターンシグナルランプに適用することができる。
以上の実施例で説明された特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも1つの実施例に含まれ、必ず1つの実施例に限定されるものではない。また、各実施例に例示された特徴、構造、効果などは、実施例が属する分野で通常の知識を有する者によって、他の実施例に対して組合せまたは変形して実施可能である。よって、そのような組合せと変形に係る内容は、本発明の範囲に含まれると解釈されるべきである。
また、以上では実施例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、本発明が属する分野で通常の知識を有した者であれば、本実施例の本質的な特性を逸脱しない範囲内で、以上で例示されていない多様な変形と応用が可能である。例えば、実施例に具体的に提示された各構成要素は、変形して実施することができる。そして、そのような変形と応用に係る差異点は、添付される請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれると解釈されるべきである。

Claims (11)

  1. 基板と、
    前記基板の上に配置された複数の発光素子と、
    前記基板と前記複数の発光素子の上に配置され、レンズ部を含む樹脂層と、
    前記発光素子のそれぞれの周辺を密閉し、前記レンズ部と前記基板の間に離隔した空間を形成する複数のリセス部と、
    前記樹脂層は、フラットな上面および前記基板に配置された下面を含み、
    前記レンズ部は、前記発光素子の中心部に向かって突出した突出部、前記突出部の周りに凸状の曲面を有する第1入射面、および前記第1入射面の下部から前記基板に垂直するように延長された第2入射面を含み、
    前記樹脂層の上面から前記突出部の下端までの距離は、前記樹脂層の厚さより小さく、前記樹脂層の上面から前記第1入射面の高点までの距離より2倍以上大きく、
    前記リセス部の屈折率は、1.2以下であり、
    前記樹脂層は、蛍光体および拡散剤がない樹脂材質で形成され、
    前記樹脂層は、前記複数の発光素子と非接触し、
    前記樹脂層の上面から前記突出部の下端までの距離と前記レンズ部の下端から前記第2入射面の高点までの高さとの和は、前記樹脂層の厚さより小さい、照明モジュール。
  2. 前記レンズ部の突出部と前記基板の間の距離は、前記第2入射面の高さより大きい、請求項1に記載の照明モジュール。
  3. 前記レンズ部の最大高さは、前記樹脂層の下面から前記樹脂層の上面までの垂直距離の80%~90%の範囲である、請求項2に記載の照明モジュール。
  4. 前記樹脂層の上面に配置される蛍光体層を含み、
    前記蛍光体層内に添加された蛍光体の含有量は、40%以上60%以下である、請求項1から3のいずれか一項に記載の照明モジュール。
  5. 前記蛍光体層の側面部は、前記樹脂層の全側面に延長され、前記基板に接触し、
    前記基板の下面から前記蛍光体層の上面までの距離は、5.5mm以下であり、
    前記第2入射面の高さは、前記レンズ部の底から0.5mmないし2mmの範囲である、請求項4に記載の照明モジュール。
  6. 前記蛍光体層は、前記レンズ部の突出部と前記基板に垂直方向にオーバーラップする遮光部を含み、
    前記遮光部は、垂直方向に前記第2入射面より内側領域に配置され、
    前記遮光部は、垂直な方向に前記第1入射面と重なる、請求項4または5に記載の照明モジュール。
  7. 前記基板に平行する方向の前記リセス部の底の幅は、前記基板に垂直な前記リセス部の厚さより大きい、請求項1から6のいずれか一項に記載の照明モジュール。
  8. 上部に反射層を有する基板と、
    前記基板の上に配置された複数の発光素子と、
    前記基板と前記複数の発光素子の上に配置された樹脂層と、
    前記樹脂層の上に蛍光体層と、
    前記発光素子のそれぞれの上部および周りに配置された複数のリセス部と、
    を含み、
    前記樹脂層は、前記リセス部の上部および側部にそれぞれ配置され、
    前記リセス部を形成する前記樹脂層のレンズ部は、前記発光素子に向かって突出した突出部、前記突出部を基準として相互反対方向に突出した曲面を有する第1入射面と、前記第1入射面の端部から前記基板方向に延長された第2入射面を含み、
    前記樹脂層の上面から前記突出部の低点までの最短距離は、前記樹脂層の厚さより小さく、前記樹脂層の上面から前記第1入射面の高点までの距離より2倍以上大きく、
    前記リセス部の底の幅は、前記リセス部の厚さより大きく、
    前記リセス部の屈折率は、前記樹脂層の屈折率より小さく、
    前記樹脂層は、蛍光体および拡散剤がない樹脂材質で形成され、
    前記樹脂層は、前記複数の発光素子と非接触し、
    前記基板の下面から前記蛍光体層の上面までの距離は、5.5mm以下であり、
    前記リセス部の上における前記樹脂層の上面から前記突出部の下端までの距離と前記レンズ部の下端から前記第2入射面の高点までの高さとの和は、前記樹脂層の厚さより小さい、照明装置。
  9. 前記複数のリセス部の間の間隔は、前記リセス部の最大幅より小さい、請求項8に記載の照明装置。
  10. 前記基板は、フレキシブルな回路基板であり、
    前記リセス部は、空気を含み、
    前記樹脂層は、透明なシリコン材質である、請求項8または9に記載の照明装置。
  11. 前記蛍光体層の上面または下面に前記複数の発光素子のそれぞれと垂直方向にオーバーラップする遮光部を含み、
    前記第1入射面の側断面は、前記突出部を基準として相互反対側方向に双曲線形状を有し、
    前記遮光部は、垂直な方向に前記第1入射面と重なる、
    前記蛍光体層の上面および側面は、前記リセス部から離隔する、請求項8から10のいずれか一項に記載の照明装置。
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