KR101338704B1 - 발광장치 - Google Patents

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Abstract

발광장치가 개시된다. 발광장치는 발광부; 및 상기 발광부로부터의 광의 경로에 배치되는 광 변환부를 포함하고, 상기 광 변환부는 제 1 광 변환 렌즈부; 및 상기 제 1 광 변환 렌즈부 옆에 배치되는 제 2 광 변환 렌즈부를 포함한다.

Description

발광장치{LIGHT EMITTING APPARATUS}
실시예는 발광장치에 관한 것이다.
최근에 전세계적으로 활발하게 진행되고 있는 질화갈륨(GaN)계 백색 발광다이오드(LED)의 제작방법은 단일 칩 형태의 방법으로 청색이나 UV LED 칩 위에 형광물질을 결합하여 백색을 얻는 방법과 멀티 칩 형태로 두 개나 혹은 세 개의 LED칩을 서로 조합하여 백색을 얻는 두 가지 방법으로 크게 나뉜다.
멀티 칩 형태로 백색 발광다이오드를 구현하는 대표적인 방법은 RGB의 3개 칩을 조합하여 제작하는 것인데, 각각의 칩마다 동작 전압의 불균일성, 주변 온도에 따라 각각의 칩의 출력이 변해 색 좌표가 달라지는 등의 문제점을 보이고 있다.
상기와 같은 문제점으로 인해, 멀티 칩 형태는 백색 발광다이오드의 구현보다는 회로 구성을 통해 각각의 LED 밝기를 조절하여 다양한 색상의 연출을 필요로 하는 특수 조명 목적에 적합하다.
따라서, 백색 발광다이오드의 구현 방법으로 비교적 제작이 용이하고, 효율이 우수한 청색 발광 LED와 상기 청색 발광LED에 의해 여기되어 황색을 발광하는 형광체를 조합한 바이너리 시스템(binary system)이 대표적으로 이용되고 있다.
바이너리 시스템에 있어서, 청색 LED를 여기 광원으로 사용하고, 희토류 3가 이온인 Ce3+을 활성제로 이용하는 이트륨 알루미늄 가넷계(YAG:Yttrium Aluminum Garnet)형광체, 즉 YAG:Ce 형광체를 상기 청색 LED에서 출사되는 여기광으로 여기시키는 형태의 백색 발광다이오드가 주로 사용되어 왔다.
또한, 백색 발광다이오드는 그 이용분야에 따라 여러 가지 형태의 패키지를 하여 사용중이며, 대표적으로 핸드폰의 백라이팅(backlighting)에 적용되는 표면실장형(SMD:Surface Mounting Device)형태인 초소형 발광다이오드 소자와 전광판 및 고체 표시 소자나 화상 표시용의 버티컬 램프 타입으로 대별된다.
한편, 백색광의 특성을 분석하는데 있어서 사용되는 지표로서, 상관 색온도(CCT:Correlated Color Temperature)와 연색성지수(CRI:Color Rendering Index)가 있다.
상관 색온도(CCT)는 물체가 가시광선을 내며 빛나고 있을때 그 색이 어떤 온도의 흑체가 복사하는 색과 같아 보일 경우, 그 흑체의 온도와 물체의 온도가 같다고 보고 그 온도를 의미한다. 색온도가 높을수록 눈이 부시고 푸른색을 띠는 백색이 된다.
즉, 같은 백색광이라도 색온도가 낮으면 그 색이 좀 더 따뜻하게 느껴지며, 색온도가 높으면 차게 느껴진다. 따라서, 색온도를 조절함으로써 다양한 색감을 요구하는 특수 조명의 특성까지도 만족시킬수 있다.
종래의 YAG:Ce 형광체를 이용한 백색 발광다이오드의 경우에 있어서는 색온도가 6000 ~ 8000K에 불과하였다. 또한, 연색성지수(CRI)는 태양광을 사물에 조사했을 때와 기타 인공적으로 제작한 조명을 조사했을 때 사물의 색깔이 달라지는 정도를 나타내며, 사물의 색깔이 태양광에서와 같을때 CRI 값을 100으로 정의한다. 즉, 연색성지수(CRI)는 인공조명하에서 사물의 색상이 태양광을 조사했을 때와의 색상과 얼마나 근접한지를 나타내는 지수로서 0 ~ 100까지의 수치를 갖는다.
다시 말해서, CRI가 100에 접근하는 백색광원일수록 태양광 아래서 인간의 눈이 인식하는 사물의 색상과 별반 차이가 없는 색상을 느끼게 되는 것이다.
현재 백열전구의 CRI는 80이상이고 형광램프는 75이상인데 비하여 상용화된 백색 LED의 CRI는 대략 70 ~ 75 정도를 나타낸다.
따라서, 종래의 YAG:Ce 형광체를 이용한 백색 LED는 색온도와 연색성지수가 다소 낮은 문제점이 있다.
또한, YAG:Ce 형광체만을 이용하기 때문에 색좌표 및 색온도, 연색성지수의 제어가 어려운 문제점이 있다.
이와 같이, 형광체를 사용하는 발광 다이오드와 관련하여, 한국 공개 특허 공보 10-2005-0098462 등이 공개되어 있다.
실시예는 향상된 광 특성 및 신뢰성을 가지는 발광장치를 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 발광장치는 발광부; 및 상기 발광부로부터의 광의 경로에 배치되는 광 변환부를 포함하고, 상기 광 변환부는 제 1 광 변환 렌즈부; 및 상기 제 1 광 변환 렌즈부 옆에 배치되는 제 2 광 변환 렌즈부를 포함한다.
일 실시예에 따른 발광장치는 캐비티가 형성되는 몸체부; 상기 캐비티 내에 배치되는 발광부; 상기 캐비티 내에 배치되고, 상기 발광부를 덮는 제 1 캡핑부; 및 상기 제 1 캡핑부의 일 면에 배치되는 복수의 광 변환 렌즈부들을 포함한다.
일 실시예에 따른 발광장치는 발광부; 상기 발광부를 덮는 캡핑부; 및 상기 캡핑부의 일 면에 형성되는 광 변환 패턴을 포함한다.
일 실시예에 따른 발광장치는 기판; 상기 기판 상에 배치되는 발광부; 상기 발광부를 덮는 방열부; 및 상기 방열부 상에 배치되는 광 변환부를 포함한다.
실시예에 따른 발광장치는 복수의 광 변한 렌즈부들을 사용하여, 파장대 별로 출사되는 광의 지향각 등의 특성을 조절할 수 있다. 즉, 상기 제 1 광 변환 렌즈부로부터 상대적으로 짧은 파장 대의 광이 출사되고, 상기 제 2 광 변환 렌즈부로부터 상대적으로 긴 파장 대의 광이 출사될 수 있다.
이때, 상기 제 1 광 변환 렌즈부 및 상기 제 2 광 변환 렌즈부의 크기, 곡률 반지름 및 광 변환 입자들의 농도가 적절하게 조절될 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 발광장치는 각각의 파장 대별로 원하는 특성을 가지는 광을 출사할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 발광장치는 상기 제 1 광 변환 렌즈부의 크기 및 상기 제 2 광 변환 렌즈부의 크기를 조절하여, 색좌표를 용이하게 조절할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 발광장치는 상기 광 변환 렌즈부들로 상기 광 변환 패턴을 형성할 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 발광장치는 상기 발광부의 광축으로부터의 원하는 위치에, 원하는 파장 대의 광을 출사할 수 있다. 즉, 실시예에 따른 발광장치는 상기 광 변환 패턴을 사용하여, 변환되는 파장 대에 따른 위치를 적절하게 조절할 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 발광장치는 향상된 발광 특성을 가질 수 있다.
또한, 상기 광 변환 렌즈부들은 볼록한 곡면 등을 포함한다. 특히, 상기 광 변한 렌즈부들은 상기 발광부로부터의 멀어지는 방향으로 볼록할 수 있다. 이에 따라서, 상기 광 변환 렌즈부들 및 상기 광 변환 렌즈부들을 덮는 캡핑부 사이의 접촉 면적이 증가되고, 상기 광 변환 렌즈부들의 열이 상기 캡핑부로 용이하게 방출될 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 발광장치는 열에 의한 성능 저하를 줄이고, 향상된 신뢰성 및 내구성을 가질 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 3은 발광부의 일 단면을 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 6은 광 변환부를 도시한 평면도들이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 도시한 단면도이다.
도 8은 열 전달부를 도시한 평면도이다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 도시한 단면도이다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 도시한 단면도이다.
도 11은 또 다른 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 도시한 단면도이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 기판, 프레임, 시트, 층 또는 패턴 등이 각 기판, 프레임, 시트, 층 또는 패턴 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다. 도 3은 발광부의 일 단면을 도시한 도면이다. 도 4 내지 도 6은 광 변환부를 도시한 평면도들이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 실시예에 따른 발광다이오드 패키지는 몸체부(100), 다수 개의 리드 전극들(210, 220), 발광부(300), 제 1 캡핑부(410), 광 변환부(500) 및 제 2 캡핑부(420)를 포함한다.
상기 몸체부(100)는 상기 발광부(300), 상기 충진부(400), 상기 반사층(500) 및 상기 광 변환부(500)를 수용하고, 상기 리드 전극들(210, 220)을 지지한다.
상기 몸체부(100)의 재질은 예컨대, PPA와 같은 수지 재질, 세라믹 재질, 액정 폴리머(LCP), SPS(Syndiotactic), PPS(Poly(phenylene ether)), 실리콘 재질 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 다만, 상기 몸체부(100)의 재질에 대해 한정하지는 않는다. 상기 몸체부(100)는 사출 성형에 의해 일체로 형성하거나, 다수 개의 층이 적층된 구조로 형성될 수 있다.
상기 몸체부(100)는 상부가 개방된 캐비티(C)를 포함한다. 상기 캐비티(C)는 상기 몸체부(100)에 대해 패터닝, 펀칭, 절단 공정 또는 에칭 공정 등에 의해 형성될 수 있다. 또한, 상기 캐비티(C)는 상기 몸체부(100)의 성형시 캐비티(C) 형태를 본뜬 금속 틀에 의해 형성될 수 있다.
상기 캐비티(C)의 형상은 컵 형상, 오목한 용기 형상 등으로 형성될 수 있으며, 그 표면은 원형 형상, 다각형 형상, 또는 랜덤한 형상 등으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 캐비티(C)의 내측면은 실시예에 따른 발광다이오드 패키지의 배광 각도를 고려하여 상기 캐비티(C)의 바닥면에 대해 수직하거나 경사진 면으로 형성될 수 있다.
상기 몸체부(100)는 베이스부(110) 및 수용부(120)를 포함한다.
상기 베이스부(110)는 상기 수용부(120)를 지지한다. 또한, 상기 베이스부(110)는 상기 리드 전극들(210, 220)을 지지한다. 상기 베이스부(110)는 예를 들어, 직육면체 형상을 가질 수 있다.
상기 수용부(120)는 상기 베이스부(110) 상에 배치된다. 상기 수용부(120)에 의해서, 상기 캐비티(C)가 정의된다. 즉, 상기 캐비티(C)는 상기 수용부(120)에 형성된 홈이다. 상기 수용부(120)는 상기 캐비티(C)의 주위를 둘러싼다. 상기 수용부(120)는 탑측에서 보았을 때, 폐루프(closed loop) 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 수용부(120)는 상기 캐비티(C)를 둘러싸는 벽 형상을 가질 수 있다.
상기 수용부(120)는 상면, 외측면 및 내측면을 포함한다. 상기 내측면은 상기 상면에 대하여 경사지는 경사면이다.
상기 리드 전극들(210, 220)은 리드 프레임으로 구현될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 리드 전극들(210, 220)은 상기 몸체부(100) 내에 배치되며, 상기 리드 전극들(210, 220)은 상기 캐비티(C)의 바닥면에 전기적으로 이격되게 배치될 수 있다. 상기 리드 전극들(210, 220)의 외측부는 상기 몸체부(100)의 외측에 노출될 수 있다.
상기 리드 전극들(210, 220)의 끝단은 상기 캐비티(C)의 일 측면 또는 캐비티(C) 반대측에 배치될 수 있다.
상기 리드 전극들(210, 220)은 리드 프레임으로 이루어질 수 있으며, 상기 리드 프레임은 상기 몸체부(100)의 사출 성형시 형성될 수 있다. 상기 리드 전극들(210, 220)은 예를 들어, 제 1 리드 전극(210) 및 제 2 리드 전극(220)일 수 있다.
상기 제 1 리드 전극(210) 및 상기 제 2 리드 전극(220)은 서로 이격된다. 상기 제 1 리드 전극(210) 및 상기 제 2 리드 전극(220)은 상기 발광부(300)에 전기적으로 연결된다.
상기 발광부(300)는 적어도 하나의 발광다이오드 칩을 포함한다. 예를 들어, 상기 발광부(300)는 유색 컬러의 발광다이오드 칩 또는 UV 발광다이오드 칩 등을 포함할 수 있다.
상기 발광부(300)는 수평형 발광다이오드 또는 수직형 발광다이오드 칩일 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 발광부(300)는 도전기판(310), 광 반사층(320), 제 1 도전형 반도체층(330), 제 2 도전형 반도체층(340), 활성층(350) 및 제 2 전극(360)을 포함할 수 있다.
상기 도전기판(310)은 도전체로 이루어진다. 상기 도전기판(310)은 상기 광 반사층(320), 상기 제 1 도전형 반도체층(330), 상기 제 2 도전형 반도체층(340), 상기 활성층(350) 및 상기 제 2 전극(360)을 지지한다.
상기 도전기판(310)은 상기 광 반사층(320)을 통하여, 상기 제 1 도전형 반도체층(330)에 접속된다. 즉, 상기 도전기판(310)은 상기 제 1 도전형 반도체층(330)에 전기적인 신호를 인가하기 위한 제 1 전극이다.
상기 광 반사층(320)은 상기 도전기판(310) 상에 배치된다. 상기 광 반사층(320)은 상기 활성층(350)으로부터 출사되는 광을 상방으로 반사시킨다. 또한, 상기 광 반사층(320)은 도전층이다. 따라서, 상기 광 반사층(320)은 상기 도전기판(310)을 상기 제 1 도전형 반도체층(330)에 연결시킨다. 상기 광 반사층(320)으로 사용되는 물질의 예로서는 은 또는 알루미늄과 같은 금속 등을 들 수 있다.
상기 제 1 도전형 반도체층(330)은 상기 광 반사층(320) 상에 배치된다. 상기 제 1 도전형 반도체층(330)은 제 1 도전형을 가진다. 상기 제 1 도전형 반도체층(330)은 n형 반도체층일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 도전형 반도체층(330)은 n형 GaN층 일 수 있다.
상기 제 2 도전형 반도체층(340)은 상기 제 1 도전형 반도체층(330) 상에 배치된다. 상기 제 2 도전형 반도체층(340)은 상기 제 1 도전형 반도체층(330)과 마주보며, p형 반도체층일 수 있다. 상기 제 2 도전형 반도체층(340)은 예를 들어, p형 GaN층 일 수 있다.
상기 활성층(350)은 상기 제 1 도전형 반도체층(330) 및 상기 제 2 도전형 반도체층(340) 사이에 개재된다. 상기 활성층(350)은 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물 구조를 갖는다. 상기 활성층(350)은 InGaN 우물층 및 AlGaN 장벽층의 주기 또는 InGaN 우물층과 GaN 장벽층의 주기로 형성될 수 있으며, 이러한 활성층(350)의 발광 재료는 발광 파장 예컨대, 청색 파장, 레드 파장, 녹색 파장 등에 따라 달라질 수 있다.
상기 제 2 전극(360)은 상기 제 2 도전형 반도체층(340) 상에 배치된다. 상기 제 2 전극(360)은 상기 제 2 도전형 반도체층(340)에 접속된다.
이와는 다르게, 상기 발광부(300)는 수평형 LED일 수 있다. 이때, 수평형 LED를 상기 제 1 리드 전극(210)에 접속시키기 위해서, 추가적인 배선이 필요할 수 있다.
상기 발광부(300)는 상기 제 1 리드 전극(210)에 범프 등에 의해서 접속되고, 상기 제 2 리드 전극(220)에는 와이어에 의해서 연결될 수 있다. 특히, 상기 발광부(300)는 상기 제 1 리드 전극(210) 상에 직접 배치될 수 있다.
또한, 이와 같은 접속 방식에 한정되지 않고, 상기 발광부(300)는 와이어 본딩, 다이 본딩, 또는 플립 본딩 방식 등에 의해서, 상기 리드 전극들에 연결될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한, 상기 캐비티(C) 내에 반사층이 형성될 수 있다. 상기 반사층은 상기 캐비티(C)의 내측면에 배치될 수 있다. 상기 반사층은 상기 캐비티(C)의 내측면에 코팅될 수 있다. 상기 반사층은 반사 효과가 높은 물질, 예를 들어 백색의 PSR(Photo Solder Resist) 잉크, 은(Ag) 또는 알루미늄(Al) 등을 포함할 수 있다.
상기 제 1 캡핑부(410)는 상기 캐비티(C) 내에 배치된다. 상기 제 1 캡핑부(410)는 상기 발광부(300)를 덮는다. 상기 제 1 캡핑부(410)는 상기 캐비티(C)의 바닥면 상에 배치된다. 또한, 상기 제 1 캡핑부(410)는 상기 발광부(300)의 상면 및 측면을 덮는다. 상기 제 1 캡핑부(410)는 상기 리드 전극들(210, 220)의 일부를 덮는다.
상기 제 1 캡핑부(410)는 곡면을 포함할 수 있다. 더 자세하게, 상기 캐비티(C)의 오픈된 상부를 향하는 상기 제 1 캡핑부(410)의 상면은 곡면을 포함할 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 캡핑부(410)의 상면은 전체적으로 볼록한 곡면으로 형성될 수 있다.
상기 제 1 캡핑부(410)는 상기 발광부(300)를 밀봉할 수 있다. 상기 제 1 캡핑부(410)는 상기 발광부(300)를 보호하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 제 1 캡핑부(410)는 투명하다. 상기 제 1 캡핑부(410)는 굴절율이 2 이하인 물질을 포함할 수 있다. 상기 제 1 캡핑부(410)로 사용되는 물질의 예로서는 실리콘계 수지 또는 에폭시계 수지를 포함할 수 있다.
상기 제 1 캡핑부(410)는 상기 광 변환부(500) 및 상기 발광부(300)를 이격시키는 스페이서 기능을 수행할 수 있다. 또한, 상기 제 1 캡핑부(410)는 상기 발광부(300) 및 상기 광 변환부(500) 사이에 개재되어, 단열 기능을 수행할 수 있다. 즉, 상기 제 1 캡핑부(410)는 상대적으로 낮은 열 전도율을 가지는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 캡핑부(410)는 상기 제 2 캡핑부(420)보다 더 낮은 열 전도율을 가질 수 있다. 이에 따라서, 상기 발광부(300)에서 발생되는 열은 상기 제 1 캡핑부(410)에 의해서 효과적으로 차단될 수 있다.
상기 광 변환부(500)는 상기 캐비티(C) 내에 배치된다. 상기 광 변환부(500)는 상기 발광부(300)로부터의 광의 경로에 배치된다. 상기 광 변환부(500)는 상기 발광부(300) 상에 배치된다. 상기 광 변환부(500)는 상기 제 1 캡핑부(410)의 적어도 일면에 배치된다. 상기 광 변환부(500)는 상기 제 1 캡핑부(410)의 상면에 배치된다. 즉, 상기 광 변환부(500)는 상기 제 1 캡핑부(410)의 곡면에 배치될 수 있다. 더 자세하게, 상기 광 변환부(500)는 상기 제 1 캡핑부(410)의 곡면에 직접 배치될 수 있다.
상기 광 변환부(500)는 상기 발광부(300)로부터 출사되는 광을 입사받아, 파장을 변환시킨다. 예를 들어, 상기 광 변환부(500)는 입사되는 청색광을 녹색광 및 적색광으로 변환시킬 수 있다. 즉, 상기 광 변환부(500)는 상기 청색광의 일부를 약 520㎚ 내지 약 560㎚ 사이의 파장대를 가지는 녹색광으로 변환시키고, 상기 청색광의 다른 일부를 약 630㎚ 내지 약 660㎚ 사이의 파장대를 가지는 적색광으로 변환시킬 수 있다. 또한, 상기 광 변환부(500)는 입사되는 청색광을 황색광, 녹색광 및 적색광으로 변환시킬 수 있다.
또한, 상기 광 변환부(500)는 상기 발광부(300)로부터 출사되는 자외선을 청색광, 녹색광 및 적색광으로 변환시킬 수 있다. 즉, 상기 광 변환부(500)는 상기 자외선의 일부를 약 430㎚ 내지 약 470㎚ 사이의 파장대를 가지는 청색광으로 변환시키고, 상기 자외선의 다른 일부를 약 520㎚ 내지 약 560㎚ 사이의 파장대를 가지는 녹색광으로 변환시키고, 상기 자외선의 또 다른 일부를 약 630㎚ 내지 약 660㎚ 사이의 파장대를 가지는 적색광으로 변환시킬 수 있다.
이에 따라서, 상기 광 변환부(500)에 의해서 변환된 광 및 변환되지 않는 광에 의해서, 백색광을 형성할 수 있다. 즉, 청색광, 녹색광 및 적색광이 조합되어, 백색광이 출사될 수 있다.
도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 광 변환부(500)는 복수의 광 변환 렌즈부들(510, 520, 530)을 포함하다. 더 자세하게, 상기 광 변환부(500)는 제 1 광 변환 렌즈부(510), 제 2 광 변환 렌즈부(520) 및 제 3 광 변환 렌즈부(530)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 광 변환 렌즈부(510)는 상기 제 1 캡핑부(410) 상에 배치된다. 상기 제 1 광 변환 렌즈부(510)는 상기 제 1 캡핑부(410)의 상면에 배치된다. 더 자세하게, 상기 제 1 광 변환 렌즈부(510)는 상기 제 1 캡핑부(410)의 곡면에 배치될 수 있다.
상기 제 1 광 변환 렌즈부(510)는 곡면(513)을 가진다. 더 자세하게, 상기 제 1 광 변환 렌즈부(510)는 상기 캐비티(C)의 오픈된 부분을 향하여, 즉, 상방을 향하여, 볼록한 곡면(513)을 가질 수 있다. 상기 제 1 광 변환 렌즈부(510)의 곡면(513)은 구면 또는 비구면일 수 있다. 이와는 다르게, 상기 제 1 광 변환 렌즈부(510)는 오목한 면을 포함할 수 있다. 즉, 상기 제 1 광 변환 렌즈부(510)는 상기 발광부(300)를 향하여 오목한 면을 포함할 수 있다.
상기 제 1 광 변환 렌즈부(510)는 상기 발광부(300)로부터의 광을 제 1 파장 대의 광으로 변환시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 광 변환 렌즈부(510)는 입사광을 녹색 광으로 변환시킬 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 광 변환 렌즈부(510)는 상기 발광부(300)로부터의 자외선 또는 청색광을 약 520㎚ 내지 약 560㎚ 사이의 파장대를 가지는 녹색광으로 변환시킬 수 있다.
상기 제 1 광 변환 렌즈부(510)는 복수의 제 1 광 변환 입자들(511) 및 제 1 매트릭스(512)를 포함한다.
상기 제 1 광 변환 입자들(511)은 상기 발광부(300)로부터 출사되는 청색광 또는 자외선을 녹색광으로 변환시킬 수 있다. 즉, 제 1 상기 광 변환 입자들은 상기 청색광 또는 자외선을 약 520㎚ 내지 약 560㎚ 사이의 파장대를 가지는 녹색광으로 변환시킬 수 있다.
상기 제 1 광 변환 입자들(511)은 다수 개의 양자점(QD, Quantum Dot)들일 수 있다. 상기 양자점은 코어 나노 결정 및 상기 코어 나노 결정을 둘러싸는 껍질 나노 결정을 포함할 수 있다. 또한, 상기 양자점은 상기 껍질 나노 결정에 결합되는 유기 리간드를 포함할 수 있다. 또한, 상기 양자점은 상기 껍질 나노 결정을 둘러싸는 유기 코팅층을 포함할 수 있다.
상기 껍질 나노 결정은 두 층 이상으로 형성될 수 있다. 상기 껍질 나노 결정은 상기 코어 나노 결정의 표면에 형성된다. 상기 양자점은 상기 코어 나오 결정으로 입광되는 빛의 파장을 껍질층을 형성하는 상기 껍질 나노 결정을 통해서 파장을 길게 변환시키고 빛의 효율을 증가시길 수 있다.
상기 양자점은 Ⅱ족 화합물 반도체, Ⅲ족 화합물 반도체, Ⅴ족 화합물 반도체 그리고 VI족 화합물 반도체 중에서 적어도 한가지 물질을 포함할 수 있다. 보다 상세하게, 상기 코어 나노 결정은 Cdse, InGaP, CdTe, CdS, ZnSe, ZnTe, ZnS, HgTe 또는 HgS를 포함할 수 있다. 또한, 상기 껍질 나노 결정은 CuZnS, CdSe, CdTe, CdS, ZnSe, ZnTe, ZnS, HgTe 또는 HgS를 포함할 수 있다. 상기 양자점의 지름은 1 nm 내지 10 nm일 수 있다.
상기 양자점에서 방출되는 빛의 파장은 상기 양자점의 크기 또는 합성 과정에서의 분자 클러스터 화합물(molecular cluster compound)와 나노입자 전구체 (precurser)의 몰분율 (molar ratio)에 따라 조절이 가능하다. 상기 유기 리간드는 피리딘(pyridine), 메르캅토 알콜(mercapto alcohol), 티올(thiol), 포스핀(phosphine) 및 포스핀 산화물(phosphine oxide) 등을 포함할 수 있다. 상기 유기 리간드는 합성 후 불안정한 양자점을 안정화시키는 역할을 한다. 합성 후에 댕글링 본드(dangling bond)가 외곽에 형성되며, 상기 댕글링 본드 때문에, 상기 양자점이 불안정해 질 수도 있다. 그러나, 상기 유기 리간드의 한 쪽 끝은 비결합 상태이고, 상기 비결합된 유기 리간드의 한 쪽 끝이 댕글링 본드와 결합해서, 상기 양자점을 안정화 시킬 수 있다.
특히, 상기 양자점은 그 크기가 빛, 전기 등에 의해 여기되는 전자와 정공이 이루는 엑시톤(exciton)의 보어 반경(Bohr raidus)보다 작게 되면 양자구속효과가 발생하여 띄엄띄엄한 에너지 준위를 가지게 되며 에너지 갭의 크기가 변화하게 된다. 또한, 전하가 양자점 내에 국한되어 높은 발광효율을 가지게 된다.
이러한 상기 양자점은 일반적 형광 염료와 달리 입자의 크기에 따라 형광파장이 달라진다. 즉, 입자의 크기가 작아질수록 짧은 파장의 빛을 내며, 입자의 크기를 조절하여 원하는 파장의 가시광선영역의 형광을 낼 수 있다. 즉, 상기 제 1 광 변환 입자들(511)로 사용되는 양자점은 입사광을 녹색광으로 변환시키도록 약 1㎚ 내지 약 3㎚의 직경을 가질 수 있다. 또한, 일반적 염료에 비해 흡광계수(extinction coefficient)가 100~1000배 크고 양자효율(quantum yield)도 높으므로 매우 센 형광을 발생한다.
상기 양자점은 화학적 습식방법에 의해 합성될 수 있다. 여기에서, 화학적 습식방법은 유기용매에 전구체 물질을 넣어 입자를 성장시키는 방법으로서, 화학적 습식방법에 의해서, 상기 양자점이 합성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 광 변환 입자들(511)로 녹색 형광체가 사용될 수 있다. 상기 녹색 형광체의 예로서는 망간이 도핑된 징크 실리콘 옥사이드계 형광체(예를 들어, Zn2SiO4:Mn), 유로퓸이 도핑된 스트론튬 갈륨 설파이드계 형광체(예를 들어, SrGa2S4:Eu) 또는 유로퓸이 도핑된 바륨 실리콘 옥사이드 클로라이드계 형광체(예를 들어, Ba5Si2O7Cl4:Eu) 등을 들 수 있다.
상기 제 1 매트릭스(512)는 상기 제 1 광 변환 입자들(511)을 수용한다. 상기 제 1 매트릭스(512)는 상기 제 1 광 변환 입자들(511)을 둘러싼다. 상기 제 1 매트릭스(512)는 상기 제 1 광 변환 입자들(511)을 분산시킨다.
상기 제 1 매트릭스(512)는 투명하다. 상기 제 1 매트릭스(512)는 렌즈 형상을 가질 수 있다. 상기 제 1 광 변환 렌즈부(510)의 외부 형상은 상기 제 1 매트릭스(512)에 의해서 구현된다. 상기 제 1 매트릭스(512)로 사용되는 물질의 예로서는 실리콘계 수지 또는 에폭시계 수지 등을 들 수 있다.
상기 제 2 광 변환 렌즈부(520)는 상기 제 1 캡핑부(410) 상에 배치된다. 상기 제 2 광 변환 렌즈부(520)는 상기 제 1 캡핑부(410)의 상면에 배치된다. 더 자세하게, 상기 제 2 광 변환 렌즈부(520)는 상기 제 1 캡핑부(410)의 곡면에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제 2 광 변환 렌즈부(520)는 상기 제 1 광 변환 렌즈부(510) 옆에 배치된다. 즉, 상기 제 1 광 변환 렌즈부(510) 및 상기 제 2 광 변환 렌즈부(520)는 서로 동일한 평면에 배치되고, 서로 이웃할 수 있다.
상기 제 2 광 변환 렌즈부(520)는 곡면(523)을 가진다. 더 자세하게, 상기 제 2 광 변환 렌즈부(520)는 상기 캐비티(C)의 오픈된 부분을 향하여, 즉, 상방을 향하여, 볼록한 곡면(523)을 가질 수 있다. 상기 제 2 광 변환 렌즈부(520)의 곡면(523)은 구면 또는 비구면일 수 있다. 이와는 다르게, 상기 제 2 광 변환 렌즈부(520)는 오목한 면을 포함할 수 있다. 즉, 상기 제 2 광 변환 렌즈부(520)는 상기 발광부(300)를 향하여 오목한 면을 포함할 수 있다.
상기 제 2 광 변환 렌즈부(520)는 상기 발광부(300)로부터의 광을 제 2 파장 대의 광으로 변환시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 광 변환 렌즈부(520)는 입사광을 적색 광으로 변환시킬 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 2 광 변환 렌즈부(520)는 상기 발광부(300)로부터의 자외선 또는 청색광을 약 630㎚ 내지 약 660㎚ 사이의 파장 대를 가지는 적색광으로 변환시킬 수 있다.
상기 제 2 광 변환 렌즈부(520)는 복수의 제 2 광 변환 입자들(521) 및 제 2 매트릭스(522)를 포함한다.
상기 제 2 광 변환 입자들(521)은 상기 발광부(300)로부터 출사되는 청색광 또는 자외선을 적색광으로 변환시킬 수 있다. 즉, 제 1 상기 광 변환 입자들은 상기 청색광 또는 자외선을 약 630㎚ 내지 약 660㎚ 사이의 파장대를 가지는 적색광으로 변환시킬 수 있다.
상기 제 2 광 변환 입자들(521)은 다수 개의 적색 양자점(QD, Quantum Dot)들일 수 있다. 상기 제 2 광 변환 입자들(521)로 사용되는 양자점은 입사광을 적색광으로 변환시키도록 약 4㎚ 내지 약 10㎚의 직경을 가질 수 있다.
또한, 상기 제 2 광 변환 입자들(521)로 적색 형광체가 사용될 수 있다. 상기 적색 형광체의 예로서는 프라세오디뮴 또는 알루미늄이 도핑된 스트론튬 티타늄 옥사이드계 형광체(예를 들어, SrTiO3:Pr,Al) 또는 프라세오디뮴이 도핑된 칼슘 티타늄 옥사이드계 형광체(예를 들어, CaTiO3:Pr) 등을 들 수 있다.
상기 제 2 매트릭스(522)는 상기 제 2 광 변환 입자들(521)을 수용한다. 상기 제 2 매트릭스(522)는 상기 제 2 광 변환 입자들(521)을 둘러싼다. 상기 제 2 매트릭스(522)는 상기 제 2 광 변환 입자들(521)을 분산시킨다.
상기 제 2 매트릭스(522)는 투명하다. 상기 제 2 매트릭스(522)는 렌즈 형상을 가질 수 있다. 상기 제 2 광 변환 렌즈부(520)의 외부 형상은 상기 제 2 매트릭스(522)에 의해서 구현된다. 상기 제 2 매트릭스(522)로 사용되는 물질의 예로서는 실리콘계 수지 또는 에폭시계 수지 등을 들 수 있다.
상기 제 3 광 변환 렌즈부(530)는 상기 제 1 캡핑부(410) 상에 배치된다. 상기 제 3 광 변환 렌즈부(530)는 상기 제 1 캡핑부(410)의 상면에 배치된다. 더 자세하게, 상기 제 3 광 변환 렌즈부(530)는 상기 제 1 캡핑부(410)의 곡면에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제 3 광 변환 렌즈부(530)는 상기 제 1 광 변환 렌즈부(510) 옆에 배치된다. 또한, 상기 제 3 광 변환 렌즈부(530)는 상기 제 2 광 변환 렌즈부(520) 옆에 배치된다. 즉, 상기 제 1 광 변환 렌즈부(510), 상기 제 2 광 변환 렌즈부(520) 및 상기 제 3 광 변환 렌즈부(530)는 서로 동일한 평면에 배치되고, 서로 이웃할 수 있다.
상기 제 3 광 변환 렌즈부(530)는 곡면(533)을 가진다. 더 자세하게, 상기 제 3 광 변환 렌즈부(530)는 상기 캐비티(C)의 오픈된 부분을 향하여, 즉, 상방을 향하여, 볼록한 곡면(533)을 가질 수 있다. 상기 제 3 광 변환 렌즈부(530)의 곡면(533)은 구면 또는 비구면일 수 있다. 이와는 다르게, 상기 제 3 광 변환 렌즈부(530)는 오목한 면을 포함할 수 있다. 즉, 상기 제 3 광 변환 렌즈부(530)는 상기 발광부(300)를 향하여 오목한 면을 포함할 수 있다.
상기 제 3 광 변환 렌즈부(530)는 상기 발광부(300)로부터의 광을 제 3 파장 대의 광으로 변환시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 발광부(300)로부터 자외선이 출사되는 경우, 상기 제 3 광 변환 렌즈부(530)는 자외선을 청색 광으로 변환시킬 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 3 광 변환 렌즈부(530)는 상기 발광부(300)로부터의 자외선을 약 430㎚ 내지 약 470㎚ 사이의 파장대를 가지는 청색광으로 변환시킬 수 있다.
이와는 다르게, 상기 제 3 광 변환 렌즈부(530)는 상기 발광부(300)로부터의 청색광을 황색광으로 변환시킬 수 있다.
상기 제 3 광 변환 렌즈부(530)는 복수의 제 3 광 변환 입자들(531) 및 제 3 매트릭스(532)를 포함한다.
상기 제 3 광 변환 입자들(531)은 상기 발광부(300)로부터 출사되는 자외선을 청색광으로 변환시킬 수 있다. 즉, 제 1 상기 광 변환 입자들은 상기 자외선을 약 430㎚ 내지 약 470㎚ 사이의 파장대를 가지는 청색광으로 변환시킬 수 있다.
상기 제 3 광 변환 입자들(531)은 다수 개의 적색 양자점(QD, Quantum Dot)들일 수 있다. 상기 제 3 광 변환 입자들(531)로 사용되는 양자점은 입사광을 청색광으로 변환시키도록 약 1㎚ 내지 약 2㎚의 직경을 가질 수 있다.
또한, 상기 제 3 광 변환 입자들(531)로 청색 형광체가 사용될 수 있다.
이와는 다르게, 상기 발광부(300)가 청색광을 발생시키는 경우, 상기 제 3 광 변환 입자들(531)은 상기 발광부(300)로부터의 청색광을 황색광으로 변환시킬 수 있다. 이때, 상기 제 3 광 변환 입자들(531)은 YAG형광체와 같은 황색 형광체를 포함할 수 있다.
상기 제 3 매트릭스(532)는 상기 제 3 광 변환 입자들(531)을 수용한다. 상기 제 3 매트릭스(532)는 상기 제 3 광 변환 입자들(531)을 둘러싼다. 상기 제 3 매트릭스(532)는 상기 제 3 광 변환 입자들(531)을 분산시킨다.
상기 제 3 매트릭스(532)는 투명하다. 상기 제 3 매트릭스(532)는 렌즈 형상을 가질 수 있다. 상기 제 3 광 변환 렌즈부(530)의 외부 형상은 상기 제 3 매트릭스(532)에 의해서 구현된다. 상기 제 3 매트릭스(532)로 사용되는 물질의 예로서는 실리콘계 수지 또는 에폭시계 수지 등을 들 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 광 변환 렌즈부(510), 상기 제 2 광 변환 렌즈부(520) 및 상기 제 3 광 변환 렌즈부(530) 사이에 투과 영역(TA)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 투과 영역(TA)으로는 상기 발광부(300)로부터의 광이 변환되지 않고, 바로 통과될 수 있다. 상기 투과 영역(TA)의 면적이 적절하게 조절되어, 실시예에 따른 발광장치의 색좌표가 적절하게 조절될 수 있다. 또한, 상기 투과 영역(TA)은 상기 제 1 광 변환 렌즈부(510), 상기 제 2 광 변환 렌즈부(520) 및 상기 제 3 광 변환 렌즈부(530)의 주위의 영역에도 정의될 수 있다.
상기 제 1 광 변환 렌즈부(510), 상기 제 2 광 변환 렌즈부(520) 및 상기 제 3 광 변환 렌즈부(530)는 각각 다른 파장 대의 광을 출사한다. 또한, 상기 제 1 광 변환 렌즈부(510), 상기 제 2 광 변환 렌즈부(520) 및 상기 제 3 광 변환 렌즈부(530)는 각각 서로 다르게 설계될 수 있다.
이에 따라서, 상기 제 1 광 변환 렌즈부(510), 상기 제 2 광 변환 렌즈부(520) 및 상기 제 3 광 변환 렌즈부(530)의 광학적 특성은 각각의 파장 대의 광에 적합하도록 설계될 수 있다.
즉, 상기 제 1 광 변환 렌즈부(510), 상기 제 2 광 변환 렌즈부(520) 및 상기 제 3 광 변환 렌즈부(530)의 크기, 형상 및 굴절율은 각각의 파장 대의 광에 적합하도록 조절될 수 있다.
예를 들어, 상대적으로 긴 파장대의 광을 출사하는 광 변환 렌즈부는 작은 지향각을 가지도록 설계될 수 있고, 상대적으로 짧은 파장대의 광을 출사하는 광 변환 렌즈부는 큰 지향각을 가지도록 설계될 수 있다.
즉, 상기 제 1 광 변환 렌즈부(510), 상기 제 2 광 변환 렌즈부(520) 및 상기 제 3 광 변환 렌즈부(530)의 크기, 곡률 반지름 및 광 변환 입자들(511, 521, 531)의 농도가 적절하게 조절될 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 발광장치는 각각의 파장 대별로 원하는 특성을 가지는 광을 출사할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 발광장치는 상기 제 1 광 변환 렌즈부(510)의 크기, 상기 제 2 광 변환 렌즈부(520)의 크기 및 상기 제 3 광 변환 렌즈부(530)의 크기를 조절하여, 색좌표를 용이하게 조절할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 광 변환 렌즈부들(510, 520, 530)은 광 변환 패턴을 구성할 수 있다. 즉, 상기 광 변환부(500)는 상기 광 변환 패턴을 포함한다. 즉, 상기 광 변환부(500)는 일정하게 반복되는 광 변환 렌즈부들(510, 520, 530)을 포함할 수 있다.
상기 광 변환 패턴은 상기 제 1 캡핑부(410)의 상면의 전체 영역에 고르게 배치되는 광 변환 렌즈부들(510, 520, 530)을 포함한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 광 변환 렌즈부들(510, 520, 530)은 원 형상을 가질 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 광 변환 렌즈부들(510, 520, 530)은 사각형 형상을 가질 수 있다.
상기 광 변환 렌즈부들(510, 520, 530)은 복수의 제 1 광 변환 렌즈부들(510), 복수의 제 2 광 변환 렌즈부들(520) 및 복수의 제 3 광 변환 렌즈부들(520)일 수 있다.
이때, 상기 제 1 광 변환 렌즈부들(510)은 녹색 광을 출사하고, 상기 제 2 광 변환 렌즈부들(520)은 적색 광을 출사하고, 상기 제 3 광 변환 렌즈부들(520)은 청색광 또는 황색 광을 출사할 수 있다.
상기 제 1 광 변환 렌즈부들(510), 상기 제 2 광 변환 렌즈부들(520) 및 상기 제 3 광 변환 렌즈부들(520)은 서로 교대로 배치될 수 있다. 상기 제 1 광 변환 렌즈부들(510)은 중앙 부분에 배치되고, 상기 제 2 광 변환 렌즈부들(520)은 외곽 부분에 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 1 광 변환 렌즈부들(510)은 상기 발광부(300)의 광축에 가깝게 배치되고, 상기 제 2 광 변환 렌즈부들(520)은 상기 발광부(300)의 광축에 상대적으로 멀게 배치될 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 발광장치는 상기 발광부(300)의 광축으로부터의 원하는 위치에, 원하는 파장 대의 광을 출사할 수 있다. 즉, 실시예에 따른 발광장치는 상기 광 변환 패턴을 사용하여, 변환되는 파장 대에 따른 위치를 적절하게 조절할 수 있다.
또한, 상기 제 1 광 변환 렌즈부(510), 상기 제 2 광 변환 렌즈부(520) 및 상기 제 3 광 변환 렌즈부(530)의 직경은 약 10㎛ 내지 약 1㎜일 수 있다.
상기 제 2 캡핑부(420)는 상기 광 변환부(500)를 덮는다. 상기 제 2 캡핑부(420)는 상기 캐비티(C) 내에 배치된다. 상기 제 2 캡핑부(420)는 상기 광 변환부(500)를 밀봉한다. 상기 제 2 캡핑부(420)는 상기 광 변환 렌즈부들(510, 520, 530)을 덮는다. 상기 제 2 캡핑부(420)는 상기 광 변환 렌즈부들(510, 520, 530)의 곡면을 덮는다. 더 자세하게, 상기 광 변환 렌즈부들(510, 520, 530)은 상기 광 변환 렌즈부들(510, 520, 530)과 직접 접촉된다.
상기 제 2 캡핑부(420)는 투명하다. 상기 제 2 캡핑부(420)는 무기 물질을 포함할 수 있다. 상기 제 2 캡핑부(420)는 실리콘 옥사이드 또는 인듐 틴 옥사이드 등을 포함할 수 있다.
상기 제 2 캡핑부(420)는 상대적으로 높은 열전도율을 가질 수 있다. 상기 제 2 캡핑부(420)는 상기 제 1 캡핑부(410)보다 더 높은 열전도율을 가질 수 있다. 또한, 상기 제 2 캡핑부(420)는 상기 광 변환부(500)보다 더 높은 열전도율을 가질 수 있다.
상기 광 변환 렌즈부들(510, 520, 530)은 볼록한 곡면(513, 523, 533) 등을 포함한다. 이에 따라서, 상기 광 변환 렌즈부들(510, 520, 530) 및 상기 제 2 캡핑부(420) 사이의 접촉 면적이 증가되고, 상기 광 변환 렌즈부들(510, 520, 530)의 열이 상기 제 2 캡핑부(420)를 통하여, 용이하게 방출될 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 발광장치는 열에 의한 성능 저하를 줄이고, 향상된 신뢰성 및 내구성을 가질 수 있다.
또한, 앞서 설명한 바와 같이, 실시예에 따른 발광장치는 상기 광 변환 렌즈부들(510, 520, 530)을 사용하여, 향상된 광 특성을 가지는 백색 광을 출사할 수 있다.
도 7은 다른 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 도시한 단면도이다. 도 8은 열 전달부를 도시한 평면도이다. 도 9는 또 다른 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 도시한 단면도이다. 본 실시예들에 대한 설명에 있어서 앞선 발광 소자 패키지들에 대한 설명을 참조한다. 즉, 앞선 발광 소자 패키지에 대한 설명은 변경된 부분을 제외하고, 본 실시예들에 대한 설명에 본질적으로 결합될 수 있다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광다이오드 패키지는 열 전달부(600)를 포함한다.
상기 열 전달부(600)는 광 변환부(500) 및 발광부(300) 사이에 개재된다. 상기 열 전달부(600)는 높은 열 전도율을 가질 수 있다. 상기 열 전달부(600)는 상기 제 1 캡핑부(410) 내에 배치된다. 이때, 상기 열 전달부(600)는 상기 제 1 캡핑부(410)의 중간에 배치된다.
이에 따라서, 상기 제 1 캡핑부(410)는 제 1 단열부(411) 및 제 2 단열부(412)로 나누어질 수 있다. 즉, 상기 열 전달부(600)는 상기 제 1 캡핑부(410)보다 더 높은 열 전도율을 가진다. 즉, 상기 제 1 단열부(411) 및 상기 제 2 단열부(412)는 상기 열 전달부(600)보다 더 낮은 열 전도율을 가지고, 상기 열 전달부(600)를 샌드위치한다.
상기 열 전달부(600)는 높은 열전도율을 가지는 물질로 형성될 수 있다. 상기 열 전달부(600)로 높은 반사율을 가지는 인듐 틴 옥사이드, 알루미늄 또는 은이 사용될 수 있다. 이때, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 열 전달부(600)는 메쉬 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 열 전달부(600)는 광을 투과시키는 투과부(T)를 포함한다. 즉, 상기 열 전달부(600)는 광 투과 열 전달부이다.
상기 열 전달부(600)는 상기 몸체부(100)와 연결된다. 더 자세하게, 상기 열 전달부(600)는 상기 몸체부(100)에 배치되는 방열 부재(미도시) 등에 연결된다. 이에 따라서, 상기 열 전달부(600)는 상기 발광부(300)로부터 발생되는 열을 외부로 효과적으로 방출할 수 있다.
또한, 상기 제 1 단열부(411) 및 상기 제 2 단열부(412)는 상기 열 전달부(600)와 결합하여, 효과적으로 열을 차단할 수 있다. 즉, 상기 제 1 단열부(411)는 상기 발광부(300)로부터의 열을 1차적으로 차단하고, 상기 제 2 단열부(412)는 상기 열 전달부(600)를 통하여 방출되고 남은 열을 효과적으로 차단할 수 있다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 열 전달부(600)는 투명한 층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 열 전달부(600)는 투명 도전층일 수 있다. 상기 열 전달부(600)로 사용되는 물질의 예로서는 인듐 틴 옥사이드 또는 금속이 도핑된 징크 옥사이드 등을 들 수 있다.
이와 같이, 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지는 상기 발광부(300)로부터의 열을 효과적으로 차단하고, 방출하여, 상기 광 변환부(500)의 열화를 방지할 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 발광다이오드 패키지는 향상된 신뢰성 및 내구성을 가질 수 있다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 도시한 단면도이다. 본 실시예들에 대한 설명에 있어서 앞선 발광 소자 패키지들에 대한 설명을 참조한다. 즉, 앞선 발광 소자 패키지에 대한 설명은 변경된 부분을 제외하고, 본 실시예들에 대한 설명에 본질적으로 결합될 수 있다.
도 10을 참조하면, 광 변환부(500)는 몸체부(100) 바깥에 배치될 수 있다. 즉, 상기 광 변환부(500)는 상기 몸체부(100)의 캐비티(C) 바깥에 배치될 수 있다. 또한, 제 1 캡핑부(410)는 상기 캐비티(C)의 내부에 전체적으로 채워질 수 있다.
상기 광 변환부(500)에 포함된 광 변환 렌즈부들(510, 520, 530)은 상기 캐비티(C)의 외부에 배치된다. 또한, 상기 제 2 캡핑부(420)는 상기 광 변환 렌즈부들(510, 520, 530)을 박막 형태로 덮을 수 있다.
이에 따라서, 상기 제 2 캡핑부(420)는 상기 광 변환 렌즈부들(510, 520, 530)과 동일한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제 2 캡핑부(420)는 상기 광 변환 렌즈부들(510, 520, 530)의 곡면과 동일한 곡면을 가질 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 발광 소자 패키지는 상기 제 2 캡핑부(420)의 영향을 받지 않고, 상기 광 변환 렌즈부들(510, 520, 530)의 광학적 특성을 자유롭게 조절할 수 있다.
또한, 상기 광 변환부(500)는 상기 캐비티(C) 바깥에 배치되므로, 상기 발광부(300)로부터의 발생되는 열에 의해서, 손상되지 않을 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 발광 소자 패키지는 향상된 신뢰성 및 내구성을 가질 수 있다.
도 11은 또 다른 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 도시한 단면도이다. 본 실시예들에 대한 설명에 있어서 앞선 발광 소자 패키지들에 대한 설명을 참조한다. 즉, 앞선 발광 소자 패키지에 대한 설명은 변경된 부분을 제외하고, 본 실시예들에 대한 설명에 본질적으로 결합될 수 있다.
도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 소자 패키지는 기판(130), 두 개의 리드 전극들(210, 220), 발광부(300), 방열부(602), 광 변환부(510, 520, 530) 및 캡핑부(430)를 포함한다.
상기 기판(130)은 상기 리드 전극들(210, 220), 상기 발광부(300), 상기 방열부(602), 상기 광 변환부(510, 520, 530) 및 상기 캡핑부(430)를 지지한다. 상기 기판(130)은 절연체로 형성된다. 상기 기판(130)은 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 기판(130)은 폴리머 기판(130) 또는 유리 기판(130)일 수 있다. 더 자세하게, 상기 기판(130)으로 에폭시계 수지 등이 사용될 수 있다.
상기 리드 전극들(210, 220)은 상기 기판(130)을 관통할 수 있다. 상기 리드 전극들(210, 220)은 상기 기판(130)의 상면으로부터 하면까지 연장될 수 있다. 상기 리드 전극들(210, 220) 및 상기 기판(130)은 이중 사출 공정에 의해서 형성될 수 있다.
상기 발광부(300)는 상기 기판(130) 상에 배치된다. 상기 발광부(300)는 상기 리드 전극들(210, 220)에 전기적으로 연결된다.
상기 방열부(602)는 상기 기판(130) 상에 배치된다. 상기 방열부(602)는 상기 발광부(300)를 덮는다. 상기 방열부(602)는 상기 발광부(300)의 측면 및 상면을 덮는다. 상기 방열부(602)는 상기 발광부(300)에 직접 접촉될 수 있다. 상기 방열부(602)는 상기 리드 전극들(210, 220)에도 직접 접촉될 수 있다.
상기 방열부(602)는 상기 발광부(300)로부터 발생되는 열을 외부로 방출시킨다. 더 자세하게, 상기 방열부(602)는 상기 발광부(300)로부터 발생되는 열을 측방으로 방출시킬 수 있다.
상기 방열부(602)는 다수 개의 박막들이 적층되어 형성될 수 있다. 더 자세하게, 상기 방열부(602)는 서로 다른 열 전도율을 가지는 박막들이 적층되어 형성될 수 있다. 상기 방열부(602)의 두께는 약 1㎛ 내지 약 1㎜일 수 있다.
상기 방열부(602)는 제 1 열 전도층(610), 제 1 단열층(620), 제 2 열 전도층(630) 및 제 2 단열층(640)을 포함한다.
상기 제 1 열 전도층(610)은 상기 기판(130) 상에 배치된다. 상기 제 1 열 전도층(610)은 상기 발광부(300)를 덮는다. 또한, 상기 제 1 열 전도층(610)은 상기 기판(130)의 상면을 덮는다. 상기 제 1 열 전도층(610)은 상기 발광부(300)의 상면 및 측면을 덮는다. 상기 제 1 열 전도층(610)은 상기 발광부(300)와 직접 접촉될 수 있다. 또한, 상기 제 1 열 전도층(610)은 상기 기판(130)의 측면까지 연장될 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 열 전도층(610)은 상기 기판(130)의 측면 및 하면까지 연장될 수 있다.
상기 제 1 열 전도층(610)의 두께는 약 1㎛ 내지 약 500㎛일 수 있다.
상기 제 1 열 전도층(610)은 제 1 열 전달부(611) 및 제 1 열 방출부(612)를 포함한다.
상기 제 1 열 전달부(611)는 상기 제 1 단열층(620)에 의해서 덮히는 부분이다. 즉, 상기 제 1 열 전달부(611)는 상기 제 1 단열층(620)에 대응되는 부분이다. 상기 제 1 열 전달부(611)는 상기 제 1 단열층(620)과 직접 접촉되는 부분이다.
상기 제 1 열 방출부(612)는 상기 제 1 단열층(620)에 의해서 노출되는 부분이다. 상기 제 1 열 방출부(612)는 상기 제 1 열 전달부(611)와 일체로 형성된다. 상기 제 1 열 방출부(612)는 공기중으로 노출되는 부분일 수 있다.
상기 방열부(602)로부터 발생되는 열은 상기 제 1 열 전달부(611)를 통하여, 상기 제 1 열 방출부(612)로 전달되고, 상기 제 1 열 방출부(612)는 상기 제 1 열 전달부(611)로부터 전달되는 열을 공기중으로 방출할 수 있다.
상기 제 1 단열층(620)은 상기 제 1 열 전도층(610) 상에 배치된다. 상기 제 1 단열층(620)은 상기 제 1 열 전도층(610)의 상면의 일부를 덮는다. 상기 제 1 단열층(620)은 상기 제 1 열 전도층(610)의 상면에 직접 배치된다. 상기 제 1 단열층(620)은 상기 제 1 열 전도층(610)의 일부를 노출시킨다. 즉, 상기 제 1 단열층(620)은 상기 제 1 열 전도층(610)을 덮고, 상기 제 1 열 방출부(612)를 노출시킬 수 있다.
상기 제 1 단열층(620)의 두께는 약 1㎛ 내지 약 500㎛일 수 있다.
상기 제 2 열 전도층(630)은 상기 제 1 단열층(620) 상에 배치된다. 상기 제 1 열 전도층(610)은 상기 제 1 단열층(620)의 상면을 덮는다. 상기 제 2 열 전도층(630)은 상기 제 1 단열층(620)의 상면과 직접 접촉될 수 있다.
상기 제 2 열 전도층(630)의 두께는 약 1㎛ 내지 약 500㎛일 수 있다.
상기 제 2 열 전도층(630)은 제 2 열 전달부(631) 및 제 2 열 방출부(632)를 포함한다.
상기 제 2 열 전달부(631)는 상기 제 2 단열층(640)에 의해서 덮히는 부분이다. 즉, 상기 제 2 열 전달부(631)는 상기 제 2 단열층(640)에 대응되는 부분이다. 상기 제 2 열 전달부(631)는 상기 제 2 단열층(640)과 직접 접촉되는 부분이다.
상기 제 2 열 방출부(632)는 상기 제 2 단열층(640)에 의해서 노출되는 부분이다. 상기 제 2 열 방출부(632)는 상기 제 2 열 전달부(631)와 일체로 형성된다. 상기 제 2 열 방출부(632)는 공기중으로 노출되는 부분일 수 있다.
상기 방열부(602)로부터 발생되어, 상기 제 1 단열층(620)을 통과하는 열은 상기 제 2 열 전달부(631)를 통하여, 상기 제 2 열 방출부(632)로 전달되고, 상기 제 2 열 방출부(632)는 상기 제 2 열 전달부(631)로부터 전달되는 열을 공기중으로 방출할 수 있다.
상기 제 2 단열층(640)은 상기 제 2 열 전도층(630) 상에 배치된다. 상기 제 2 단열층(640)은 상기 제 2 열 전도층(630)의 상면의 일부를 덮는다. 상기 제 2 단열층(640)은 상기 제 2 열 전도층(630)의 상면에 직접 배치된다. 상기 제 2 단열층(640)은 상기 제 2 열 전도층(630)의 일부를 노출시킨다. 즉, 상기 제 2 단열층(640)은 상기 제 2 열 전도층(630)을 덮고, 상기 제 2 열 방출부(632)를 노출시킬 수 있다.
상기 제 2 단열층(640)의 두께는 약 1㎛ 내지 약 500㎛일 수 있다.
상기 제 1 단열층(620)은 상기 제 1 열 전도층(610) 상에 단차를 형성하며 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 2 단열층(640)은 상기 제 2 열 전도층(630) 상에 단차를 형성하며 배치될 수 있다.
또한, 상기 제 1 열 전도층(610) 및 상기 제 2 열 전도층(630)은 상대적으로 높은 열 전도율을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 상기 제 1 단열층(620) 및 상기 제 2 단열층(640)은 낮은 열 전도율을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 즉, 상기 제 1 단열층(620) 및 상기 제 2 단열층(640)은 상기 제 1 열 전도층(610) 및 상기 제 2 열 전도층(630)보다 낮은 열 전도율을 가질 수 있다.
또한, 상기 제 1 열 전도층(610)으로 절연체가 사용된다. 상기 제 2 열 전도층(630)으로 절연체 또는 도전체가 사용될 수 있다.
상기 제 1 열 전도층(610)은 알루미늄 옥사이드, 티타늄 옥사이드, 실리콘 옥사이드 또는 실리콘 나이트라이드를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 열 전도층(610)으로 금속입자 또는 무기 입자가 도핑되는 폴리머가 사용될 수 있다.
상기 제 2 열 전도층(630)은 알루미늄 옥사이드, 티타늄 옥사이드, 실리콘 옥사이드 또는 실리콘 나이트라이드를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 2 열 전도층(630)으로 금속입자 또는 무기 입자가 도핑되는 폴리머가 사용될 수 있다.
또한, 상기 제 2 열 전도층(630)은 도전성 금속 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 열 전도층(630)은 인듐 틴 옥사이드, 인듐 징크 옥사이드, 알루미늄이 도핑되는 징크 옥사이드 또는 인듐 틴 징크 옥사이드 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 2 열 전도층(630)은 금속 메쉬를 포함할 수 있다.
상기 제 1 단열층(620) 및 상기 제 2 단열층(640)은 실리콘계 수지, 아크릴계 수지 또는 에폭시계 수지 등과 같은 낮은 열 전도율을 가지는 폴리머를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 단열층(620) 및 상기 제 2 단열층(640)은 기공을 포함할 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 단열층(620) 및 상기 제 2 단열층(640)은 기공을 포함하는 산화막이 사용될 수 있다.
상기 제 1 열 전도층(610), 상기 제 1 단열층(620), 상기 제 2 열 전도층(630) 및 상기 제 2 단열층(640)은 증착 공정에 의해서 형성될 수 있다.
이와 같이, 상기 방열부(602)는 4개 층으로 구성되는 것으로 설명하였지만, 이에 한정되지 않는다. 즉, 상기 방열부(602)는 두 개의 층으로 형성되거나, 6개 이상의 층으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 방열부(602)는 하나 이상의 열 전도층 및 하나 이상의 단열층이 서로 적층되어, 전체적으로 6개 이상의 박막으로 형성될 수 있다.
상기 광 변환부(510, 520, 530)는 상기 방열부(602) 상에 배치된다. 상기 광 변환부(510, 520, 530)는 상기 방열부(602) 상에 직접 배치된다. 상기 광 변환부(510, 520, 530)는 상기 방열부(602)의 상면에 직접 배치된다. 더 자세하게, 상기 광 변환부(510, 520, 530)는 상기 제 2 단열층(640)의 상면에 배치된다. 상기 광 변환부(510, 520, 530)는 상기 제 2 단열층(640)의 상면에 직접 배치될 수 있다.
상기 캡핑부(430)는 상기 광 변환부(510, 520, 530)를 덮는다. 상기 캡핑부(430)는 상기 광 변환부(510, 520, 530)를 밀봉한다. 상기 캡핑부(430)는 곡면을 포함하여, 렌즈 기능을 수행할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 광 변환부(510, 520, 530)는 상기 방열부(602) 상에 배치된다. 상기 방열부(602)는 상기 발광부(300)로부터 발생되는 열을 측방으로 방출시키므로, 상기 광 변환부(510, 520, 530)에 인가되는 열이 감소될 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 발광 소자 패키지는 상기 광 변환부(510, 520, 530)에 포함된 광 변환 입자들(511, 521, 531)의 열화를 방지하고, 향상된 신뢰성 및 내구성을 가질 수 있다.
또한, 실시예에 따른 발광 소자 패키지는 상기 기판(130)에 상기 발광부(300)를 배치시키고, 상기 방열부(602)를 상기 발광부(300) 상에 배치시킨다. 즉, 상기 방열부(602)가 상기 기판(130)의 상면에 배치되므로, 상기 방열부(602)는 박막 형태의 방열 구조로 구현될 수 있다. 즉, 상기 방열부(602)는 상기 기판(130)의 상면, 측면 및 하면에 배치되므로, 계단 형상의 열 방출 구조를 용이하게 가질 수 있다.
따라서, 컵 구조의 몸체부에 형성되는 방열 구조보다 상기 기판(130) 상에 형성되는 방열부(602)는 더 얇고, 더 향상된 방열 특성을 가질 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 발광 소자 패키지는 상기 광 변환부(510, 520, 530) 및 상기 발광부(300) 사이의 간격을 줄일 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 발광 소자 패키지는 더 슬림한 구조를 가질 수 있다.
또한, 이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (28)

  1. 발광부;
    상기 발광부로부터의 광의 경로에 배치되는 광 변환부;
    상기 발광부 및 상기 광 변환부 사이에 개재되는 캡핑부; 및
    상기 캡핑부 내에 배치되는 열 전달부를 포함하고,
    상기 광 변환부는
    제 1 광 변환 렌즈부; 및
    상기 제 1 광 변환 렌즈부 옆에 배치되는 제 2 광 변환 렌즈부를 포함하며,
    상기 열 전달부는 복수의 투과부들을 포함하는 발광장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 광 변환 렌즈부 및 상기 제 2 광 변환 렌즈부는 곡면을 포함하는 발광장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 광 변환 렌즈부는 상기 발광부로부터의 광을 제 1 파장 대의 광으로 변환시키고,
    상기 제 2 광 변환 렌즈부는 상기 발광부로부터의 광을 제 2 파장 대의 광으로 변환시키는 발광장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 광 변환부는
    상기 제 2 광 변환 렌즈부 옆에 배치되고, 상기 발광부로부터의 광을 제 3 파장대의 광으로 변환시키는 제 3 광 변환 렌즈부를 더 포함하는 발광장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 캐비티가 형성되는 몸체부;
    상기 캐비티 내에 배치되는 발광부;
    상기 캐비티 내에 배치되고, 상기 발광부를 덮는 제 1 캡핑부;
    상기 제 1 캡핑부의 일 면에 배치되는 복수의 광 변환 렌즈부들; 및
    상기 광 변환 렌즈부들을 덮는 제 2 캡핑부를 포함하고,
    상기 제 1 캡핑부는 상기 제 2 캡핑부보다 더 높은 열전도율을 가지는 발광장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 발광부 및 상기 제 1 캡핑부 사이에 개재되는 광투과 열 전달부를 포함하는 발광장치.
  11. 삭제
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 캡핑부는 곡면을 포함하고,
    상기 광 변환 렌즈부들은 상기 제 1 캡핑부의 곡면에 배치되는 발광장치.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 광 변환 렌즈부들 사이에 투과 영역이 형성되는 발광장치.
  14. 제 9 항에 있어서, 상기 광 변환 렌즈부들의 직경은 10㎛ 내지 1㎜인 발광장치.
  15. 발광부;
    상기 발광부를 덮는 제 1 캡핑부;
    상기 제 1 캡핑부의 일 면에 형성되는 광 변환 패턴; 및
    상기 광 변환 패턴을 덮는 제 2 캡핑부를 포함하고,
    상기 제 1 캡핑부는 상기 제 2 캡핑부보다 더 높은 열전도율을 가지는 발광장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 광 변환 패턴은 원형 또는 사각형 형상을 가지는 발광장치.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 광 변환 패턴은 상기 캡핑부의 일 면으로부터 볼록한 곡면을 포함하는 발광장치.
  18. 제 15 항에 있어서, 상기 광 변환 패턴은
    상기 발광부로부터의 광을 제 1 파장 대의 광으로 변환시키는 제 1 광 변환 입자들; 및
    상기 발광부로부터의 광을 제 2 파장 대의 광으로 변환시키는 제 2 광 변환 입자들을 포함하는 발광장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 발광부는 청색 광을 발생시키고,
    상기 광 변환 패턴은 황색 형광체를 더 포함하는 발광장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 광 변환 패턴은 상기 발광부로부터의 제 3 파장 대의 광으로 변환시키는 제 3 광 변환 입자들을 포함하고,
    상기 발광부는 자외선을 발생시키는 발광장치.
  21. 기판;
    상기 기판 상에 배치되는 발광부;
    상기 발광부를 덮는 방열부; 및
    상기 방열부 상에 배치되는 광 변환부를 포함하고,
    상기 방열부는,
    상기 발광부를 덮는 제 1 열 전도층;
    상기 제 1 열 전달부 상에 배치되는 제 1 단열층;
    상기 제 1 단열층 상에 배치되는 제 2 열 전도층; 및
    상기 제 2 열 전도층 상에 배치되는 제 2 단열층을 포함하는 발광장치.
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 제 21 항에 있어서, 상기 광 변환부는 상기 제 2 단열층 상에 직접 배치되는 발광장치.
  25. 제 21 항에 있어서, 상기 제 1 단열층은 상기 제 1 열 전도층의 상면의 일부를 덮고,
    상기 제 1 열 전도층은
    상기 제 1 단열층에 대응되는 제 1 열 전달부; 및
    상기 제 1 열 전달부로부터 연장되고, 상기 제 1 단열층으로부터 노출되는 제 1 열 방출부를 포함하는 발광장치.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 제 2 단열층은 상기 제 2 열 전도층의 상면의 일부를 덮고,
    상기 제 2 열 전도층은
    상기 제 2 단열층에 대응되는 제 2 열 전달부; 및
    상기 제 2 열 전달부로부터 연장되고, 상기 제 2 단열층으로부터 노출되는 제 2 열 방출부를 포함하는 발광장치.
  27. 제 21 항에 있어서, 상기 제 1 열 전도층의 두께는 1㎛ 내지 500㎛이고,
    상기 제 1 단열층의 두께는 1㎛ 내지 500㎛인 발광장치.
  28. 제 21 항에 있어서, 상기 방열부는 상기 발광부의 측면을 덮는 발광장치.
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