KR101655463B1 - 발광소자 패키지 및 이를 구비한 라이트 유닛 - Google Patents

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Abstract

실시예에 따른 발광소자 패키지는, 몸체; 상기 몸체 위에 적어도 하나의 리드 전극; 상기 몸체 위에 배치된 발광소자; 및 상기 발광 소자 위에 배치되며, 서로 상이한 컬러를 발광하는 복수의 형광체 영역으로 분할된 형광체층을 포함한다.

Description

발광소자 패키지 및 이를 구비한 라이트 유닛{LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE AND LIGHT UNIT HAVING THE SAME}
실시예는 발광소자 패키지 및 이를 구비한 라이트 유닛에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광소자이다. 최근 발광 다이오드는 휘도가 점차 증가하게 되어 디스플레이용 광원, 자동차용 광원 및 조명용 광원으로 사용이 증가하고 있다.
최근에는 청색 또는 녹색 등의 단파장 광을 생성하여 풀 컬러 구현이 가능한 고출력 발광 칩이 개발된바 있다. 이에, 발광 칩으로부터 출력되는 광의 일부를 흡수하여 광의 파장과 다른 파장을 출력하는 형광체를 발광 칩 상에 도포함으로써, 다양한 색의 발광 다이오드를 조합할 수 있으며 백색 광을 발광하는 발광 다이오드도 구현이 가능하다.
실시예는 색감과 색재현율을 자유롭게 제어할 수 있는 발광소자 패키지 및 라이트 유닛을 제공한다.
실시예에 의한 발광소자 패키지는, 몸체; 상기 몸체 위에 적어도 하나의 리드 전극; 상기 몸체 위에 배치된 발광소자; 및 상기 발광 소자 위에 배치되며, 서로 상이한 컬러를 발광하는 복수의 형광체 영역으로 분할된 형광체층을 포함한다.
실시예에 따른 라이트 유닛은, 복수의 발광소자 패키지가 어레이된 발광 모듈; 및 상기 발광 모듈의 일측에 광학 부재를 포함하며; 상기 발광 소자 패키지는, 몸체; 상기 몸체 위에 적어도 하나의 리드 전극; 상기 몸체 위에 배치된 발광소자; 및 상기 발광 소자 위에 배치되며, 서로 상이한 컬러를 발광하는 복수의 형광체 영역으로 분할된 형광체층을 포함한다.
실시예는 색감과 색재현율을 자유롭게 제어할 수 있는 발광소자 패키지 및 라이트 유닛을 제공할 수 있다.
도 1은 제1실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도.
도 2는 제2실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도.
도 3은 제3실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도.
도 4는 제4실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도.
도 5는 제5실시 예에 따른 발광소자 패키지의 단면도.
도 6은 실시예에 따른 발광소자 패키지의 발광 소자와 형광체의 색상 조합을 표.
도 7은 실시 예에 따른 표시 장치를 나타낸 사시도
도 8은 실시 예에 따른 표시 장치의 다른 예를 나타낸 도면.
도 9는 실시 예에 따른 조명 장치의 일 예를 나타낸 도면.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 실시예에 따른 발광소자 패키지에 대해서 상세하게 설명한다. 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 1은 제1실시예에 따른 발광소자 패키지(100)의 단면도이다.
제1실시예에 따른 발광소자 패키지(100)는, 패키지 몸체(110)와, 패키지 몸체(110)에 형성되는 상부가 개방된 캐비티(114)와, 캐비티(114) 내에 실장된 발광소자(120)를 포함한다. 패키지 몸체(110)에는 리드 전극(132, 134)이 형성되어 있고, 캐비티(114) 내에 개재된 리드 전극(132, 134)의 일단부는 와이어(122) 등에 의해 발광소자(120)와 전기적으로 연결되어 있다. 캐비티(114)의 상단부에는 형광체층(140)이 형성되며, 형광체층(140)은 제1형광체를 포함하는 제1형광체 영역과 제2형광체를 포함하는 제2형광체 영역으로 분할된다. 형광체층(140)과 캐비티(114) 바닥면 사이의 공간은 수지부로 밀봉되거나, 빈 공간으로 남아있을 수 있다.
상기 패키지 몸체(110)는 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 금속 재질, PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3), 인쇄회로기판(PCB) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
상기 리드 전극(132,134)은 PCB 타입, 세라믹 타입, 프레임 타입, 및 도금 타입의 전극 중에서 어느 한 타입으로서, 리드 전극(132,134)을 포함할 수 있다. 이하 실시 예는 리드 프레임을 갖는 패키지 몸체(110)를 그 예로 설명한다. 패키지 몸체(110)는 수지 재료(예: PPA 등) 또는 반사 특성이 좋은 재료를 이용하여 상부 몸체(112)와 일체로 사출 성형되거나 별도의 적층 구조로 결합될 수 있다.
캐비티(114)는 패키지 몸체(110)의 상부 내측에 형성될 수 있다. 캐비티(114)의 표면 형상은 원형 또는 다각형 형상으로서, 사출 구조물에 의해 다양하게 변경될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 캐비티(114)의 둘레면(116)은 수직하거나 경사지게 형성될 수 있으며, 그 구조는 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다. 또한 상기 캐비티(114)는 형성하지 않을 수 있다.
발광소자(120)는 청색 LED 칩, 적색 LED 칩, 녹색 LED 칩 등, 소정 컬러를 방출하는 LED 칩 혹은, 백색 LED 칩, UV LED 칩 등을 하나 또는 복수로 포함할 수 있다. 이러한 발광소자(120)는 공급되는 전류량에 따라 발광상태에 차이가 있다. 예컨대, 저전류 상태에서는 전체적으로 균일한 광이 방출되고, 고전류 상태에서는 발광 영역 중 소정 부분에 편중된 광이 방출된다.
복수개의 리드 전극(132, 134)의 일측은 캐비티(114)의 소정 측면 예컨대, 바닥면에 배치될 수 있고, 타측은 패키지 몸체(110)의 외측에 노출될 수 있다. 패키지 몸체(110)의 외측에 노출된 리드 전극(132, 134)은 하나 이상으로 분기될 수 있으며, 소정의 트림(trim) 및 포밍(forming)되어 패키지 몸체(110)의 다른 측면 예컨대, 측면 또는 바닥면 등에 연장되어 배치될 수 있다.
캐비티(114) 내에 노출된 리드 전극(132, 134)의 일단부 중 어느 한 리드 전극(132, 134) 위에는 적어도 하나의 발광소자(120)가 부착될 수 있다. 발광소자(120)는 리드 전극(132, 134)의 일단부에 와이어 또는/및 플립 본딩 방식으로 연결될 수 있다. 또한 발광소자(120)는 어느 하나의 리드 전극(132, 134)에 다이 본딩 되고 다른 리드 전극(132, 134)에 와이어로 연결될 수 있다. 즉, 상기 발광 소자(120)가 수평형 칩인 경우 복수의 와이어를 이용할 수 있고, 수직형 칩인 경우 적어도 하나의 와이어를 이용할 수 있다.
발광소자(120)가 안착된 캐비티(114)의 상단부에는 형광체층(140)이 형성된다. 형광체층(140)은 발광소자(120)로부터 소정 이격거리를 가지고 형성될 수 있으며, 이격공간에는 수지재에 의해 밀봉되거나 빈 공간으로 남겨두는 것도 가능하다.
형광체층(140)은 복수의 영역으로 분할될 수 있으며, 예컨대, 제1형광체를 포함하는 제1형광체 영역(142)과 제2형광체를 포함하는 제2형광체 영역(144)으로 분할될 수 있다.
상기 제1형광체 영역(142)과 상기 제2형광체 영역(144)은 상기 발광 소자(120)에 수직한 중심 축 상에서 좌/우로 분리되어 서로 평행하게 배치되 수 있다. 상기 제1형광체 영역(142)과 상기 제2형광체 영역(144)은 서로 동일하거나 다를 수 있으며, 이러한 영역 크기는 형광체의 종류 및 광 분포 색상에 따라 달라질 수 있다.
상기 제1형광체 영역(142)은 내측에 배치되고, 상기 제2형광체 영역(144)은 상기 제1형광체 영역(142)의 둘레에 형성될 수 있다. 상기 제1형광체 영역(142)은 원 형상 또는 다각 형상을 포함하며, 상기 제2형광체 영역(144)은 상기 제1형광체 영역(142)과 상기 캐비티 둘레면 사이에 형성될 수 있다. 이 경우 중심 광의 색 분포와 그 주변 광의 색 분포가 상기의 형광체 영역에 첨가된 형광체에 따라 달라질 수 있다.
제1형광체 및 제2형광체는 발광 소자(120)에서 출사된 초기광에 의해 여기되어 황색, 적색, 녹색 및 청색의 빛을 방출하는 황색, 적색, 녹색, 청색 형광체, 혹은, 백색 형광체 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으나, 사용 가능한 형광체의 종류는 이에 한정되지 아니한다. 이러한 형광체층(140)은 실리콘(silicone)이나, 형광체의 혼합과 경화가 가능한 물질로서, 실리콘(silicone)이나, 투명 에폭시 수지 등의 물질과 형광체를 혼합하여 경화시킨 형태로 구현될 수 있다. 또한, 광 투과성 및 내열성을 가지는 베이스필름에 수지 혹은 실리콘과 형광체의 혼합물을 경화시킨 형태로 구현하는 것도 가능하며, 형광체층(140)을 형성하는 방법은 이에 한정되지 아니한다.
이러한 구성에 의해, 리드 전극(132, 134)을 통해 발광소자(120)에 전원이 공급되면, 발광소자(120)는 소정 컬러의 광이나, 백색광 혹은, UV 광 등의 초기광을 방출한다. 발광소자(120)에서 방출된 광은 형광체층(140)의 제1형광체 및 제2형광체에 여기되어 최종적으로 발광소자(120)에서는 제1형광체에 의한 제1광 및 제2형광체에 의한 제2광이 방출된다.
여기서, 제1광 및 제2광은 발광소자(120)의 광도에 따라 광의 세기가 각기 다르게 방출될 수 있다. 예컨대, 저전류 상태에서는 발광소자 전체적으로 균일한 광이 방출되기 때문에 제1광 및 제2광 또한 균일하게 방출된다. 따라서, 발광소자(120)의 최종 방출광은 제1광 및 제2광이 균일하게 혼색된 상태로 방출될 수 있다. 반면, 고전류 상태에서는 발광 영역 중 소정 부분에 편중된 광이 방출되기 때문에 광이 편중된 영역에 개재된 형광체의 광이 상대적으로 강하게 발출된다. 이에, 제1광 혹은 제2광으로 편중된 색상의 광이 방출될 수 있다.
도 2는 제2실시예에 따른 발광소자 패키지(200)의 단면도로서, 제1실시예의 형광체층(140)의 구성을 변경한 예를 도시한 것이다. 제2실시예를 설명함에 있어서, 제1실시예와 동일한 구성에 대해서는 중복된 설명을 생략하기로 한다.
제2실시예에 따른 발광소자 패키지(200)는, 캐비티(114)가 형성된 패키지 몸체(110)에 발광소자(120)를 실장하고, 캐비티(114)의 상단부에는 제1형광체층(158), 제2형광체층(156), 제3형광체층이 차례로 적층된 형광체층(150)다.
제1형광체층(158)은 c 형광체를 포함하며 발광소자(120)와 소정거리 이격된 캐비티(114)의 상단 영역에 형성된다.
제2형광체층(156)은 d 형광체를 포함하며 제1형광체층(158) 상에 형성된다. 여기서, d형광체는 c 형광체보다 단파장의 형광체를 적용함으로써 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 제1형광체층(158) 및 제2형광체층(156)은 광 효율을 향상시키기 위해 부가될 수 있다.
제3형광체층(152,154)은 제2형광체층(156) 상에 형성되며, a 형광체를 포함하는 제1형광체 영역(152)과 b 형광체를 포함하는 제2형광체 영역(154)을 포함한다. 상기 실시 예에서는 상기 a,b,c,d 형광체는 상기 발광소자로부터 방출된 광의 파장보다 장 파장으로 발광할 수 있다.
이러한 구성에 따라, 제2실시예에 따른 발광소자 패키지(200)는, 발광소자(120)에서 방출된 초기광이, 제1형광체층(158)에서 제2형광체층(156)으로 전달된 후, 최종적으로 제3형광체층(152,154)으로부터 방출될 수 있다. 가장 먼저 초기광이 도달하는 제1형광체층(158)의 c 형광체는 제2형광체층(156)의 d 형광체보다 장파장 특성을 가짐으로 광효율이 향상될 수 있다. 그리고, 최종적으로 투과하는 제3형광체층의 제1형광체 영역(152)과 제2형광체 영역(154)은 a 형광체와 b 형광체를 포함함으로, a 형광체에 의한 제1광 및 b형광체에 의한 제2광이 방출된다.
한편, 저전류 상태에서는 발광소자 전체적으로 균일한 광이 방출되기 때문에 제1광 및 제2광 또한 균일하게 혼색된 상태로 방출될 수 있으며, 고전류 상태에서는 발광 영역 중 소정 부분에 편중된 광이 방출되기 때문에, 제1광 혹은 제2광으로 편중된 색상의 광이 방출될 수 있다.
도 3은 제3실시예에 따른 발광소자 패키지(300)의 단면도로서, 형광체층의 구성을 변경한 예를 도시한 것이다. 제3실시예를 설명함에 있어서, 제2실시예와 동일한 구성에 대해서는 중복된 설명을 생략하기로 한다.
제3실시예에 따른 발광소자 패키지(300)는, 캐비티(114)가 형성된 패키지 몸체(110)에 발광소자(120)를 실장하고, 캐비티(114)의 상단부에는 제1형광체층(162,164), 제2형광체층(166), 제3형광체층(168)이 차례로 적층된다. 제3실시예에서는 제2실시예와는 다르게, 제1형광체층(162,164)이 a 형광체 및 b 형광체로 분할된 제1형광체 영역(162)과 제2형광체 영역(164)을 포함한다.
제1형광체층(162,164)은 a 형광체를 포함하는 제1형광체 영역(162)과 b 형광체를 포함하는 제2형광체 영역(164)을 포함하며 발광소자(120)와 소정거리 이격된 캐비티(114)의 상단 영역에 형성된다.
제2형광체층(166)은 c 형광체를 포함하며, 제1형광체층 상에 형성된다.
제3형광체층(168)은 d 형광체를 포함하며 제2형광체층(166) 상에 형성된다. d형광체는 c 형광체보다 단파장의 형광체를 적용함으로써 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 제2형광체층(166) 및 제3형광체층(168)은 광 효율을 향상시키기 위해 부가될 수 있다.
이러한 구성에 따라, 제3실시예에 따른 발광소자 패키지(300)는, 발광소자(120)에서 방출된 초기광이, 제1형광체 영역(162) 및 제2형광체 영역(164)에 도달하여 a 형광체에 의한 제1광 및 b형광체에 의한 제2광이 여기된다. 제1광 및 제2광은 제2형광체층(166)에서 제3형광체층(168)으로 전달된 후, 최종적으로 방출된다. 여기서, 제2형광체층(166)의 c 형광체는 제3형광체층(168)의 d 형광체보다 장파장 특성을 가짐으로 광효율이 향상될 수 있다.
한편, 저전류 상태에서는 발광소자(120) 전체적으로 균일한 광이 방출되기 때문에 제1광 및 제2광 또한 균일하게 혼색된 상태로 방출될 수 있으며, 고전류 상태에서는 발광 영역 중 소정 부분에 편중된 광이 방출되기 때문에, 제1광 혹은 제2광으로 편중된 색상의 광이 방출될 수 있다.
도 4는 제4실시예에 따른 발광소자 패키지(400)의 단면도이다. 제4실시예를 설명함에 있어서, 전술한 설명과 와 동일한 구성에 대해서는 중복된 설명을 생략하기로 한다.
제4실시예에 따른 발광소자 패키지(400)는, 캐비티(114)가 형성된 패키지 몸체(110)에 발광소자(120)를 실장하고, 캐비티(114)의 상단부에는 3개의 형광체 영역(172, 174, 176)으로 분할된 형광체층(170)이 형성된다.
형광체층(170)은 제1형광체를 포함하는 제1형광체 영역(172), 제2형광체를 포함하는 제2형광체 영역(174), 제3형광체를 포함하는 제3형광체 영역(176)으로 분할될 수 있다.
제1형광체, 제2형광체, 제3형광체는 발광 소자(120)에서 출사된 초기광에 의해 여기되어 황색, 적색, 녹색 및 청색의 빛을 방출하는 황색, 적색, 녹색, 청색 형광체, 혹은, 백색 형광체 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으나, 사용 가능한 형광체의 종류는 이에 한정되지 아니한다. 이러한 형광체층(170)은 실리콘(silicone)이나, 형광체의 혼합과 경화가 가능한 물질로서, 실리콘(silicone)이나, 투명 에폭시 수지 등의 물질과 형광체를 혼합하여 경화시킨 형태로 구현될 수 있다. 또한, 광 투과성 및 내열성을 가지는 베이스필름에 수지 혹은 실리콘과 형광체의 혼합물을 경화시킨 형태로 구현하는 것도 가능하며, 형광체층(170)을 형성하는 방법은 이에 한정되지 아니한다.
발광소자(120)에서 방출된 광은 형광체층(170)의 제1형광체, 제2형광체, 제3형광체에 여기되어 최종적으로 발광소자(120)에서는 제1형광체에 의한 제1광 및 제2형광체에 의한 제2광 및 제3형광체에 의한 제3광이 방출된다.
여기서, 제1광, 제2광, 제3광은 발광소자(120)의 광도에 따라 광의 세기가 각기 다르게 방출될 수 있다. 예컨대, 저전류 상태에서는 발광소자(120) 전체적으로 균일한 광이 방출되기 때문에 제1광, 제2광, 제3광 또한 균일하게 방출된다. 따라서, 발광소자(120)의 최종 방출광은 제1광, 제2광, 제3광이 균일하게 혼색된 상태로 방출될 수 있다. 반면, 고전류 상태에서는 발광 영역 중 소정 부분에 편중된 광이 방출되기 때문에 광이 편중된 영역에 개재된 형광체의 광이 상대적으로 강하게 발출된다. 이에, 제1광, 제2광, 제3광 중 특정 광이 편중된 색상의 광이 방출될 수 있다.
도 5는 제5실시예에 따른 발광소자 패키지(100)의 단면도이다. 제5실시예를 설명함에 있어서, 전술한 설명과 와 동일한 구성에 대해서는 중복된 설명을 생략하기로 한다.
제5실시예에 따른 발광소자 패키지(100)는, 패키지 몸체(110)의 캐비티(114)에 발광소자(120)가 배치되며, 상기 발광 소자(120) 위에 형광체층(140) 및 형광 필름(145)이 적층된다. 상기 발광 소자(120)는 리드 전극(132, 134)에 전기적으로 연결된다.
상기 발광 소자(114) 위에는 투광성 수지층 및 형광체층(140)이 적층되며, 상기 투광성 수지층은 실리콘 또는 에폭시와 같은 재료로 형성될 수 있다. 상기 투광성 수지층은 형성하지 않을 수 있다. 상기 투광성 수지층은 상기 발광 소자(114)로부터 방출된 광이 분산될 수 있는 공간을 제공할 수 있다.
상기 형광체층(140)은 제1형광체를 포함하는 제1형광체 영역(142)과 제2형광체를 포함하는 제2형광체 영역(144)으로 분할된다.
캐비티(114)는 패키지 몸체(110)의 상부 내측에 형성될 수 있다. 캐비티(114)의 표면 형상은 원형 또는 다각형 형상으로서, 사출 구조물에 의해 다양하게 변경될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 캐비티(114)의 둘레면(116)은 수직하거나 경사지게 형성될 수 있으며, 그 구조는 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다. 또한 상기 캐비티(114)는 형성하지 않을 수 있다.
발광소자(120)는 청색 LED 칩, 적색 LED 칩, 녹색 LED 칩 등, 소정 컬러를 방출하는 LED 칩 혹은, 백색 LED 칩, UV LED 칩 등을 포함할 수 있다. 이러한 발광소자(120)는 공급되는 전류량에 따라 발광상태에 차이가 있다. 예컨대, 저전류 상태에서는 전체적으로 균일한 광이 방출되고, 고전류 상태에서는 발광 영역 중 소정 부분에 편중된 광이 방출된다. 상기 발광 소자(120)는 수평형 칩인 경우 복수의 와이어를 이용할 수 있고, 수직형 칩인 경우 적어도 하나의 와이어를 이용할 수 있다.
형광체층(140)은 복수의 영역으로 분할될 수 있으며, 예컨대, 제1형광체(a)를 포함하는 제1형광체 영역(142)과 제2형광체(b)를 포함하는 제2형광체 영역(144)으로 분할될 수 있다.
제1형광체(a) 및 제2형광체(b)는 발광 소자(120)에서 출사된 초기광에 의해 여기되어 황색, 적색, 녹색 및 청색의 빛을 방출하는 황색, 적색, 녹색, 청색 형광체, 혹은, 백색 형광체 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으나, 사용 가능한 형광체의 종류는 이에 한정되지 아니한다. 이러한 형광체층(140)은 실리콘(silicone)이나, 형광체의 혼합과 경화가 가능한 물질로서, 실리콘(silicone)이나, 투명 에폭시 수지 등의 물질과 형광체를 혼합하여 경화시킨 형태로 구현될 수 있다. 또한, 광 투과성 및 내열성을 가지는 베이스필름에 수지 혹은 실리콘과 형광체의 혼합물을 경화시킨 형태로 구현하는 것도 가능하며, 형광체층(140)을 형성하는 방법은 이에 한정되지 아니한다.
또한 상기 형광체층(140)의 상면은 요철 구조로 형성될 수 있으며, 상기 요철 구조는 방출된 광을 산란시키거나 굴절시켜 주어, 광 지향 분포를 넓게 가져갈 수 있다.
상기 형광체층(140) 위에는 형광 필름(145)이 형성되며, 상기 형광 필름(145)은 내부, 입사면 또는 출사면에 형광체를 포함하는 광여기 필름(PLF:Photo Luminescent Film)을 포함한다. 상기 형광 필름(145)은 상기 형광체층(140)과 상기 발광 소자(120)로부터 방출된 광을 여기하여 발광하게 되며, 이의 형광체 종류는 상기에 개시된 형광체 중에서 선택될 수 있다. 상기 형광 필름(145)은 상기 형광체층(140)과 밀착 접착되거나, 상기 형광체층(140)로부터 이격되어 배치될 수 있다. 이때 상기 형광체층(140)과 상기 형광 필름(145) 사이의 영역에 다른 투광성 물질 예컨대, 접착제 등을 포함할 수 있다.
상기 형광 필름(145), 상기 형광체층(140) 및 상기 발광소자(120)로부터 방출된 광의 조합에 의해 타켓 광이 구현된다. 상기 형광 필름(145)은 다른 실시 예에 선택적으로 적용될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
발광소자(120)의 최종 방출광은 상기 형광체층(140) 및 상기 형광 필름(145)에 의해 균일한 분포를 갖는 광으로 방출될 수 있다.
상기 실시 예에 개시된 발광 소자 패키지는 개별 패키지로 한정하였으나, 보드 상에 캐비티를 형성한 후, 상기와 같은 발광 소자를 어레이하고, 상기 발광 소자 위에 실시 예에 개시된 형광체층을 선택적으로 배치하여 다양한 색상 분포를 갖는 광을 제공할 수 있다.
도 6은 실시예에 따른 발광장치(100, 200, 300, 400)에서 방출하는 광의 색상을 결정하기 위한 발광 소자(120)의 색상과 형광체층(140, 150, 160, 170)에 포함된 형광체의 색상 조합을 표를 이용하여 도시한 것이다.
발광 칩의 색상과 형광체의 색상 조합에 따라 다양한 색상의 광을 얻을 수 있으며, 이하 설명에서는 백색(white)광을 얻기 위한 색상 조합을 예시하기로 한다.
발광 소자(120)이 청색(blue)인 경우, 적색(red) 형광체를 포함하는 형광체 영역과 녹색(green)의 형광체를 포함하는 형광체 영역을 형성하여 백색(white)광을 얻을 수 있다.
발광 소자(120)가 녹색(green)인 경우, 청색(blue) 형광체를 포함하는 형광체 영역과 적색(red) 형광체를 포함하는 형광체 영역을 형성하여 백색(white)광을 얻을 수 있다.
발광 소자(120)가 시안(cyan)인 경우, 마젠타(magenta) 형광체를 포함하는 형광체 영역과 적색(red)의 형광체를 포함하는 형광체 영역을 형성하여 백색(white)광을 얻을 수 있다.
발광 소자(120)가 UV 광을 방출하는 경우, 3개의 형광체 영역(172, 174, 176)으로 분할된 형광체층에 각각, 적색(red), 녹색(green), 청색(blue) 형광체를 조합하면 백색(white)광을 얻을 수 있다. 또한, 마젠타(magenta), 시안(cyan), 황색(yellow) 형광체를 조합한 경우에도 백색(white)광을 얻을 수 있다.
뿐만 아니라, 발광 소자(120)의 녹색(green) 광과 적색(red) 형광체의 적색 광을 조합하여 황색(yellow)광을 얻거나, 발광 소자(120)의 청색(blue)광과 녹색(green) 형광체의 녹색을 조합하여 시안(cyan)광을 얻는 등, 유색 광을 방출하는 발광장치를 구현하는 것도 가능하며, 예시한 색상 조합에 한정되지 아니한다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지는 라이트 유닛에 적용될 수 있다. 상기 라이트 유닛은 복수의 발광 소자 패키지가 어레이된 구조를 포함하며, 도 7 및 도 8에 도시된 표시 장치, 도 9에 도시된 조명 장치를 포함하고, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판 등이 포함될 수 있다.
도 7은 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 7을 참조하면, 실시예에 따른 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 발광 모듈(1031)와, 상기 도광판(1041) 아래에 반사 부재(1022)와, 상기 도광판(1041) 위에 광학 시트(1051)와, 상기 광학 시트(1051) 위에 표시 패널(1061)과, 상기 도광판(1041), 발광 모듈(1031) 및 반사 부재(1022)를 수납하는 바텀 커버(1011)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 바텀 커버(1011), 반사시트(1022), 도광판(1041), 광학 시트(1051)는 라이트 유닛(1050)으로 정의될 수 있다.
상기 도광판(1041)은 빛을 확산시켜 면광원화 시키는 역할을 한다. 상기 도광판(1041)은 투명한 재질로 이루어지며, 예를 들어, PMMA(polymethyl metaacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthlate), PC(poly carbonate), COC(cycloolefin copolymer) 및 PEN(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광모듈(1031)은 상기 도광판(1041)의 적어도 일 측면에 빛을 제공하며, 궁극적으로는 표시 장치의 광원으로써 작용하게 된다.
상기 발광모듈(1031)은 적어도 하나를 포함하며, 상기 도광판(1041)의 일 측면에서 직접 또는 간접적으로 광을 제공할 수 있다. 상기 발광 모듈(1031)은 기판(1033)과 상기에 개시된 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(100)를 포함하며, 상기 발광 소자 또는 발광 소자 패키지(100)는 상기 기판(1033) 상에 소정 간격으로 어레이될 수 있다. 즉, 상기 기판(1033) 위에는 발광 소자가 칩 또는 패키지 형태로 어레이될 수 있다.
상기 기판(1033)은 회로패턴(미도시)을 포함하는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)일 수 있다. 다만, 상기 기판(1033)은 일반 PCB 뿐 아니라, 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 등을 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자 패키지(100)는 상기 바텀 커버(1011)의 측면 또는 방열 플레이트 상에 탑재될 경우, 상기 기판(1033)은 제거될 수 있다. 여기서, 상기 방열 플레이트의 일부는 상기 바텀 커버(1011)의 상면에 접촉될 수 있다.
그리고, 상기 다수의 발광 소자 패키지(100)는 상기 기판(1033) 상에 빛이 방출되는 출사면이 상기 도광판(1041)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자 패키지(100)는 상기 도광판(1041)의 일측면인 입광부에 광을 직접 또는 간접적으로 제공할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 도광판(1041) 아래에는 상기 반사 부재(1022)가 배치될 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 도광판(1041)의 하면으로 입사된 빛을 반사시켜 위로 향하게 함으로써, 상기 라이트 유닛(1050)의 휘도를 향상시킬 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 예를 들어, PET, PC, PVC 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 바텀 커버(1011)의 상면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 상기 도광판(1041), 발광모듈(1031) 및 반사 부재(1022) 등을 수납할 수 있다. 이를 위해, 상기 바텀 커버(1011)는 상면이 개구된 박스(box) 형상을 갖는 수납부(1012)가 구비될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 바텀 커버(1011)는 탑 커버와 결합될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있으며, 프레스 성형 또는 압출 성형 등의 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 또한 상기 바텀 커버(1011)는 열 전도성이 좋은 금속 또는 비 금속 재료를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 표시 패널(1061)은 예컨대, LCD 패널로서, 서로 대향되는 투명한 재질의 제 1 및 제 2기판, 그리고 제 1 및 제 2기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 상기 표시 패널(1061)의 적어도 일면에는 편광판이 부착될 수 있으며, 이러한 편광판의 부착 구조로 한정하지는 않는다. 상기 표시 패널(1061)은 광학 시트(1051)를 통과한 광에 의해 정보를 표시하게 된다. 이러한 표시 장치(1000)는 각 종 휴대 단말기, 노트북 컴퓨터의 모니터, 랩탑 컴퓨터의 모니터, 텔레비젼 등에 적용될 수 있다.
상기 광학 시트(1051)는 상기 표시 패널(1061)과 상기 도광판(1041) 사이에 배치되며, 적어도 한 장의 투광성 시트를 포함한다. 상기 광학 시트(1051)는 예컨대 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 및 휘도 강화 시트 등과 같은 시트 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 또는/및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다. 또한 상기 표시 패널(1061) 위에는 보호 시트가 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 발광 모듈(1031)의 광 경로 상에는 광학 부재로서, 상기 도광판(1041), 및 광학 시트(1051)를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 8은 실시 예에 따른 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기에 개시된 발광 소자 패키지(100)가 어레이된 기판(1120), 광학 부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다.
상기 기판(1120)과 상기 발광 소자 패키지(100)는 발광 모듈(1060)로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152), 적어도 하나의 발광 모듈(1060, 광학 부재(1154)는 라이트 유닛으로 정의될 수 있다. 상기 기판(1129) 위에는 발광 소자가 칩 또는 패키지 형태로 어레이될 수 있으며, 상기에 개시된 형광체층을 포함하는 구조이다.
상기 바텀 커버(1152)에는 수납부(1153)를 구비할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 광학 부재(1154)는 렌즈, 도광판, 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 및 휘도 강화 시트 등에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 도광판은 PC 재질 또는 PMMA(Poly methy methacrylate) 재질로 이루어질 수 있으며, 이러한 도광판은 제거될 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다.
도 9는 실시 예에 따른 조명 장치의 사시도이다.
도 9를 참조하면, 조명 장치(1500)는 케이스(1510)와, 상기 케이스(1510)에 설치된 발광모듈(1530)과, 상기 케이스(1510)에 설치되며 외부 전원으로부터 전원을 제공받는 연결 단자(1520)를 포함할 수 있다.
상기 케이스(1510)는 방열 특성이 양호한 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들어 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있다.
상기 발광 모듈(1530)은 기판(1532)과, 상기 기판(1532)에 탑재되는 실시 예에 따른 발광소자 또는 발광 소자 패키지(200)를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자 패키지(200)는 복수개가 매트릭스 형태 또는 소정 간격으로 이격되어 어레이될 수 있다. 상기 기판(1532) 위에는 발광 소자가 칩 또는 패키지 형태로 어레이될 수 있다.
상기 기판(1532)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있으며, 예를 들어, 일반 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판(1532)은 빛을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등의 코팅층될 수 있다.
상기 기판(1532) 상에는 적어도 하나의 발광소자 패키지(200)가 탑재될 수 있다. 상기 발광소자 패키지(200) 각각은 적어도 하나의 LED(LED: Light Emitting Diode) 칩을 포함할 수 있다. 상기 LED 칩은 적색, 녹색, 청색 또는 백색의 유색 빛을 각각 발광하는 유색 발광 다이오드 및 자외선(UV, UltraViolet)을 발광하는 UV 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 발광모듈(1530)은 색감 및 휘도를 얻기 위해 다양한 발광소자 패키지(200)의 조합을 가지도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 고 연색성(CRI)을 확보하기 위해 백색 발광 다이오드, 적색 발광 다이오드 및 녹색 발광 다이오드를 조합하여 배치할 수 있다.
상기 연결 단자(1520)는 상기 발광모듈(1530)과 전기적으로 연결되어 전원을 공급할 수 있다. 상기 연결 단자(1520)는 소켓 방식으로 외부 전원에 돌려 끼워져 결합되지만, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 상기 연결 단자(1520)는 핀(pin) 형태로 형성되어 외부 전원에 삽입되거나, 배선에 의해 외부 전원에 연결될 수도 있는 것이다.
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.
또한, 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.
100, 200, 300, 400 : 발광소자 패키지, 110 : 패키지 몸체, 112 : 상부 몸체, 114 : 캐비티, 120 : 발광소자, 132, 134 : 리드 전극, 140, 150, 160, 170 : 형광체층, 145: 형광필름

Claims (21)

  1. 몸체;
    상기 몸체 위에 적어도 하나의 리드 전극;
    상기 몸체 위에 배치된 발광소자; 및
    상기 발광 소자 위에 배치되며, 서로 상이한 컬러를 발광하는 복수의 형광체 영역으로 분할된 제1형광체층을 포함하고,
    상기 제1형광체층 위에 상기 제1형광체층의 형광체로부터 방출된 어느 하나의 광보다 장파장의 광을 방출하는 제2형광체층과, 상기 제2형광체층 위에 상기 제2형광체층의 형광체로부터 방출된 광보다 단파장의 광을 방출하는 제3형광체층을 포함하는 발광소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 몸체는, 상부에 개방된 캐비티를 포함하며,
    상기 캐비티에는 상기 발광 소자 및 상기 리드 전극이 배치되는 발광소자 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자는,
    청색 LED 칩, 적색 LED 칩, 녹색 LED 칩, 백색 LED 칩, UV LED 칩 중 적어도 하나를 포함하는 발광소자 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1형광체층는,
    적색(red), 녹색(green), 청색(blue), 황색(yellow), 마젠타(magenta), 시안(cyan) 색상의 형광체 중, 적어도 하나를 포함하는 발광소자 패키지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자는 청색 LED 칩이고,
    상기 제1형광체층은, 적색(red) 형광체 영역과 녹색(green) 형광체 영역을 포함하는 발광소자 패키지.
  6. 몸체;
    상기 몸체 위에 적어도 하나의 리드 전극;
    상기 몸체 위에 배치된 발광소자; 및
    상기 발광 소자 위에 배치되며, 서로 상이한 컬러를 발광하는 복수의 형광체 영역으로 분할된 제1형광체층을 포함하고,
    상기 발광소자는 녹색 LED 칩이고,
    상기 제1형광체층은, 청색(blue) 형광체 영역과 적색(red) 형광체 영역을 포함하는 발광소자 패키지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자는 시안(cyan) LED 칩이고,
    상기 제1형광체층은, 마젠타(magenta) 형광체 영역과 적색(red) 형광체 영역을 포함하는 발광소자 패키지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자는 UV LED 칩이고,
    상기 제1형광체층은, 적색(red) 형광체 영역, 녹색(green) 형광체 영역, 청색(blue) 형광체 영역을 포함하는 발광소자 패키지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자는 UV LED 칩이고,
    상기 제1형광체층은, 마젠타(magenta) 형광체 영역, 시안(cyan) 형광체 영역, 황색(yellow) 형광체 영역을 포함하는 발광소자 패키지
  10. 몸체;
    상기 몸체 위에 적어도 하나의 리드 전극;
    상기 몸체 위에 배치된 발광소자; 및
    상기 발광 소자 위에 배치되며, 서로 상이한 컬러를 발광하는 복수의 형광체 영역으로 분할된 제1형광체층을 포함하고,
    상기 제1형광체층 위에 상기 제1형광체층의 형광체로부터 방출된 어느 하나의 광보다 장파장의 광을 방출하는 제2형광체층과, 상기 제2형광체층 위에 상기 제2형광체층의 형광체로부터 방출된 광보다 단파장의 광을 방출하는 제3형광체층을 포함하며,
    상기 발광소자는 녹색 LED 칩이고,
    상기 제1형광체층은, 청색(blue) 형광체 영역과 적색(red) 형광체 영역을 포함하는 발광소자 패키지.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1형광체층의 위에 형광 필름을 포함하는 발광소자 패키지.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제1형광체층은 상기 복수의 형광체 영역이 동일 크기 또는 서로 다른 크기로 형성되는 발광소자 패키지.
  14. 제1항에 있어서, 상기 제1형광체층은 내측의 제1형광체 영역과 상기 제1형광체 영역의 둘레에 제2형광체 영역을 포함하는 발광소자 패키지.
  15. 제1항에 있어서, 상기 제1형광체층과 상기 발광 소자 사이에 투광성의 수지층을 포함하는 발광소자 패키지.
  16. 복수의 발광소자 패키지가 어레이된 발광 모듈; 및
    상기 발광 모듈의 일측에 광학 부재를 포함하며;
    상기 발광 소자 패키지는 제1항 내지 제10항, 제12항 내지 제15항 중 어느 하나인 라이트 유닛.
  17. 제16항에 있어서, 상기 광학 부재는 도광판 및 광학 시트 중 적어도 하나를 포함하는 라이트 유닛.
  18. 제16항에 있어서, 상기 광학 부재 아래에 반사 부재를 포함하는 라이트 유닛.
  19. 제16항에 있어서, 상기 광학 부재 및 상기 발광 모듈이 수납되는 바텀 커버를 포함하는 라이트 유닛.
  20. 제16항에 있어서, 상기 복수의 발광소자 패키지는 인접한 적어도 2개의 발광 소자 패키지에 의해 타켓 컬러의 광으로 혼합되도록 배열되는 라이트 유닛.
  21. 제16항에 있어서, 상기 제1형광체층 위 또는 아래 중 어느 하나에 상기 발광소자로부터 방출된 광보다 장파장의 광을 방출하는 제2형광체층을 포함하는 라이트 유닛.

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