KR101676669B1

KR101676669B1 - 발광 소자

Info

Publication number: KR101676669B1
Application number: KR1020100047586A
Authority: KR
Inventors: 안중인
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2010-05-20
Filing date: 2010-05-20
Publication date: 2016-11-16
Also published as: EP2388837A3; JP2011243990A; TW201208138A; EP2388837A2; KR20110128006A; CN102254909A; US20110284882A1

Abstract

실시예에 따른 발광 소자는 발광 칩을 위한 ESD 소자의 와이어 본딩 공정을 필요로 하지 않으며, ESD 소자에 의한 광도 감소를 유발하지 않고, 방열 패스를 증가시켜 방열특성을 향상시킨다.

Description

발광 소자{Light Emitting Device}

실시예는 발광 소자에 관한 것으로 특히 제조공정이 단순하고, ESD 소자에 의한 광도 감소가 발생하지 않으며, 방열 특성이 향상된 발광 소자에 관한 것이다.

발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)는 전기 에너지를 빛으로 변환하는 반도체 소자의 하나로, 백열등, 형광등, 할로겐 램프, 및 기타 방전램프와 같은 기존의 광원에 비해 저 발열, 장 수명, 빠른 응답특성, 안정성, 및 친환경적인 장점을 갖는다. 발광 다이오드는 열, 또는 방전을 이용하는 기존의 광원과는 달리 칩(chip) 형태의 반도체를 이용한다. 기존의 광원에 비해 현저히 작은 크기의 칩과, 패키지 몸체로 구성되는 발광 다이오드는 ESD 충격에 약한 면이 있으며, 발광 다이오드의 ESD 충격을 저감하기 위해서 제너 다이오드와 같은 ESD 소자가 몸체내에 실장되어 이용되고 있다. 그러나, 제너 다이오드와 같은 ESD 소자는 발광 다이오드와 이웃하게 배치되므로 발광 다이오드에서 방출되는 빛의 일부를 흡수하며, 발광 다이오드에서 방출되는 빛에 간섭을 일으켜 발광 소자의 광도를 저하시킨다.

실시예는 광도 저하를 유발하지 않으면서 방열 특성이 우수한 발광 소자를 제공한다.

실시예는 제조 공정을 단순화 시켜 생산성 향상, 및 공정 단순화를 가능케 하는 발광 소자를 제공한다.

실시예에 따른 발광 소자는 발광 칩을 지지하는 몸체와 결합되며, 일 측은 상기 몸체의 외부로 노출되는 제1슬러그와 제2슬러그, 및 상기 제1슬러그, 및 상기 제2슬러그가 상기 몸체에서 노출되는 노출면에 솔더링되는 ESD 소자를 포함한다.

실시예에 따른 발광 소자는 발광 칩을 지지하는 몸체와 결합되며, 일 측은 상기 몸체의 외부로 노출되는 제1슬러그와 제2슬러그, 및 상기 제1슬러그와 상기 제2슬러그가 이웃하는 영역 중 상기 몸체에서 노출되는 영역에 형성되는 매입 홈, 상기 매입 홈에 삽입되어 솔더링되는 ESD 소자를 포함한다.

여기서, ESD 소자는 제1슬러그, 및 제2슬러그는 상기한 발광 소자가 기판에 솔더 리플로우될 때, 상기 제1슬러그, 및 상기 제2슬러그와 솔더링 될 수 있다.

여기서, ESD 소자는 TVS(Transient Voltage Suppressor), 바리스터, 및 제너 다이오드 중 하나일 수 있다.

여기서, 상기 제1슬러그, 및 상기 제2슬러그는, 슬러그 몸체, 및 상기 ESD 소자와 솔더링되는 영역에 형성되는 돌출부를 포함하며, 돌출부는 몸체의 외부로 노출되거나, 몸체의 표면과 평행을 이룰 수 있다.

실시예에 따른 발광 소자는 백 라이트 유닛, 및 조명장치에 적용될 수 있다.

실시예에 따른 발광 소자는 ESD 소자가 몸체의 외부에 장착되므로 발광 소자의 광도 저하를 유발하지 않으며, 방열 특성이 우수하다.

또한, 실시예에 따른 발광 소자는 ,ESD 소자와 발광 칩을 연결하기 위한 별도의 와이어 본딩 작업을 요구하지 않으며, 발광 소자를 기판에 솔더링하는 솔더 리플로우 공정 때, ESD 소자와 기판이 솔더링 되므로 제조 공정이 단순해진다.

도 1과 도 2는 제1실시예에 따른 발광 소자를 상측에서 바라본 단면도, 및 슬러그의 구조를 도시한다.
도 3 내지 도 6은 본 실시예에 따른 발광 소자에서 돌출부가 형성되는 다양한 실시예를 발광 소자의 상측에서 바라본 개념도를 도시한다.
도 7은 제2실시예에 따른 발광 소자의 단면도를 나타낸다
도 8과 도 9는 매입 홈에 ESD 소자가 장착되는 과정을 설명하기 위한 참조도면을 도시한다
도 10과 도 11은 매입 홈의 일 예에 대한 참조도면을 도시한다.
도 12는 캐비티 경사면의 일 예에 따른 발광 소자의 단면을 개념적으로 도시한다.
도 13은 본 실시예에 따른 발광 소자의 발광 칩 배치 방법의 일 예에 대한 참조도면을 나타낸다.
도 14 내지 도 18은 캐비티에 형광체를 형성하는 다양한 방법을 설명하기 위한 참조도면을 나타낸다.
도 19는 실시 예에 따른 발광소자를 어레이(array) 배열하여 구성한 백라이트 유닛의 제1 실시예에 대한 사시도를 도시한다.
도 20은 실시예에 따른 발광 소자를 어레이 배열하여 구성한 백라이트 유닛의 제2실시예에 따른 사시도를 도시한다.
도 21은 실시예에 따른 발광 소자가 조명 장치에 적용되는 일 예에 대한 사시도를 도시한다.

실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴이나 타 구조물의 "위(on)"에, "아래(under)"에, 상측(upper)에, 또는 하측(lower)에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)", "아래(under)", 상측(upper), 및 하측(lower)은 "직접(directly)" 또는 "다른 층, 또는 구조물을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층, 또는 구조물들간의 위치관계에 대한 설명은 본 명세서, 또는 본 명세서에 첨부되는 도면을 참조하도록 한다.

도면에서 각층, 또는 각 구조물의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나, 생략되거나, 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 도면에 도시된 각 구조물들의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도 1과 도 2는 제1실시예에 따른 발광 소자를 상측에서 바라본 단면도, 및 슬러그의 구조를 도시한다.

도 1은 실시예에 따른 발광 소자를 상측에서 바라본 단면도이나, 설명과 이해의 편의를 위해 몸체(110)에서 캐비티를 이루는 영역 중 ESD 소자(170)와 이웃하는 영역을 절단면으로 처리하여 도시하였다.

도 1과 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 발광 소자(100)는 몸체(110), 몸체(110)에 형성되는 캐비티(120), 발광 칩(150), 제1슬러그(130), 제2슬러그(140), 보호 캡(160), 및 ESD 소자(170)를 구비한다.

제1슬러그(130)와 제2슬러그(140)는 발광 칩(150) 하부에 배치되며, 발광 칩(150)에서 발생하는 열을 외부로 직접 방열시키기 위해 금속, 또는 도전성 재질로 형성된다. 제1슬러그(130)와 제2슬러그(140)는 메탈 기판, 에폭시 수지 기판, 플렉서블 기판, 컴퍼지트 기판, 및 세라믹 기판 중 하나에 실장될 수 있으며, 기판에 형성되는 패턴을 통해 열을 방열하거나, 또는 대기와의 직접 접촉에 의해 발광 칩(150)의 열을 외부로 방열한다.

한편, 제1슬러그(130)에 발광 칩(150)이 마운트될 경우, 제1슬러그(130)에는 방열구(132)가 형성될 수 있다.

방열구(132)는 발광 칩(150)에서 발생한 열을 외부로 직접 빼기 위해 마련되며, 발광 칩(150)과 제1슬러그(130)가 접촉하는 영역에 형성되고 제1슬러그(130)를 관통하여 형성되는 것이 바람직하다.

방열구(132)의 형상은 원통 형상을 예시하고 있으나, 그 형상이 이에 한정되는 것은 아니며, 방열 특성의 향상을 위해 다양한 형태로 천공될 수 있다.

제1슬러그(130)와 제2슬러그(140)는 각각 제1돌출부(131), 및 제2돌출부(141)를 구비한다. 제1슬러그(130)에 형성되는 제1돌출부(131)와 제2슬러그(140)에 형성되는 제2돌출부(141)는 몸체(110)의 외부로 노출된다. 제1돌출부(131)와 제2돌출부(141)는 몸체(110)의 외주면 표면과 평행하게 형성되거나, 또는 몸체(110)의 표면에서 돌출되어 형성될 수 있다.

ESD 소자(170)는 몸체(110)에 노출된 제1돌출부(131), 및 제2돌출부(141)와 솔더링 되며, 발광 칩(150)에 공급되는 전원을 안정화하고, 발광 칩(150)으로 유입되는 ESD에 저항한다.

ESD 소자(170)는 제너 다이오드, 바리스터, 및 TVS(Transient Voltage Suppressor)와 같은 소자일 수 있으며, 발광 소자의 외부에 장착된다. ESD 소자(170)가 몸체(170)의 외부에 장착되므로 발광 칩(150)과 이웃하지 않으며, 발광 칩(150)에서 방출되는 빛이 ESD 소자(170)에 의해 간섭을 받거나 흡수되지도 않는다. 즉, 발광 칩(150)에서 방출되는 빛이 손실되지 않는다. 통상의 발광 소자는 발광 칩과 ESD 소자가 발광 소자 내에서 이웃하게 배치되며, 발광 칩에서 방출되는 빛이 이웃하는 ESD 소자에 의해 흡수되거나, 또는 ESD 소자에 의해 방출되는 빛의 진로가 방해되어 빛 방출 특성에 변화가 생긴다. 그러나, 본 실시예에서, ESD 소자(170)는 이러한 영향을 유발하지 않는다.

제1슬러그(130)의 제1돌출부(131)와 제2슬러그(140)의 제2돌출부(141)는 금속, 또는 도전성 재질로 형성되므로 납, 은, 및 기타 솔더링 재질에 의해 ESD 소자(170)와 솔더링될 수 있다.

본 실시예에서, ESD 소자(170)는 제1슬러그(130), 및 제2슬러그(140)를 기판(미도시)에 솔더링하는 솔더 리플로우 공정을 수행할 때, 제1돌출부(131), 및 제2돌출부(141)와 함께 솔더링된다. 솔더 리플로우 공정은 실시예에 따른 발광 소자가 기판에 실장될 때, 기판에 크림 솔더(cream solder)를 도포하고, 크림 솔더가 도포된 기판에 발광 소자를 실장한 뒤, 리플로우 오븐(Reflow oven)을 통해 열을 가하여 크림 솔더를 녹여서 실장된 발광 소자를 기판에 솔더링하는 솔더링 공정을 의미한다. 리플로우 공정에 의해 발광 소자를 기판에 솔더링할 때, ESD 소자(170)가 발광 소자의 몸체(110)와 함께 기판에 실장되며, 리플로우 공정이 수행될 때, 크림 솔더가 제1돌출부(131), 및 제2돌출부(141)와 함께 솔더링 처리된다.

따라서, 실시예에 따른 발광 소자(100)는, 발광 칩과 ESD 소자를 와이어 본딩하는 통상의 발광 소자와는 달리 와이어 본딩을 위한 공정을 요구하지 않는다.

또한, 실시예에 따른 발광 소자(100)는 몸체(110)에 ESD 소자(170)를 별도로 솔더링 할 필요도 없다. 실시예에 따른 발광 소자(100)는 몸체(110)의 외부로 노출되는 전도성의 제1돌출부(131), 및 제2돌출부(141)가 솔더 리플로우 공정을 수행할 때, ESD 소자(170)의 전극과 솔더링 처리되도록 한다.

도 3 내지 도 5는 본 실시예에 따른 발광 소자에서 돌출부가 형성되는 다양한 실시예를 발광 소자의 상측에서 바라본 개념도를 도시한다.

먼저, 도 3을 참조하면, 제1슬러그(130)에 형성되는 제1돌출부(131), 및 제2슬러그(140)에 형성되는 제2돌출부(141)는 몸체(110)의 외부로 돌출된다.

몸체(110)는 제1슬러그(130)와 제2슬러그(140)와 결합되며, 기판과의 솔더링을 위해, 제1슬러그(130)과 제2슬러그(140)의 바닥면과 측면을 외부로 노출하고, ESD 소자(170)와의 솔더링을 위해 제1돌출부(131), 및 제2돌출부(141)를 돌출시킨다.

제1슬러그(130)와 제2슬러그(140)의 바닥면이 몸체(110)의 외부로 노출되므로, 제1슬러그(130)와 제2슬러그(140)가 기판에 솔더링될 때, 기판에 형성되는 회로 패턴을 통해 발광 소자에서 발생한 열이 방열되며, 몸체(110)의 외부로 돌출되는 제1돌출부(131)와 제2돌출부(141)에 의해서도 방열이 이루어진다. 이때, ESD 소자(170)는 몸체(110)의 외부에서 제1슬러그(130), 및 제2슬러그(140)와 전기적으로 연결되므로 제1슬러그(130), 및 제2슬러그(140)를 통해 발광 칩(150)에서 발생하는 열을 외부로 방열할 수 있으며, 발광 소자(100)의 방열 특성을 향상시킬 수 있다.

다음으로, 도 4는 도 3에 도시된 몸체(110)와 ESD 소자(170)가 솔더링된 형태의 일 예를 도시한다.

도 4를 참조하면, ESD 소자(170)는 몸체(110)에서 돌출되는 제1돌출부(131), 및 제2돌출부(141)와 솔더링 처리되며 솔더링 처리에 의해 몸체(110)의 측면에 부착된다.

ESD 소자(170)가 몸체(110)의 측면에 배치되면 본 실시예에 따른 발광 소자를 상측에서 바라볼 때, 발광 소자(100)의 형태가 T자형을 이룬다. 도면에서 점선은 몸체(110)에 의해 감춰지는 제1슬러그(130), 및 제2슬러그(140)의 슬러그 몸체를 도시한다.

도면에서, 제1돌출부(131)와 제2돌출부(141)의 에지(edge)는 라운드 처리될 수 있다. 제1돌출부(131)와 제2돌출부(141)의 에지를 라운드 처리함으로써 실시예에 따른 발광 소자를 기판에 실장할 때 발광 소자를 구성하는 부품과 이웃하는 발광 소자 사이의 간접에 의해 손상을 주거나, 또는 작업자가 상처를 입지 않도록 할 수 있으며, 번인 테스트(burn-in test)시, 고압 방전이 발생하지 않도록 할 수 있다.

다음으로, 도 5는 제1돌출부(131)와 제2돌출부(141)의 노출면이 몸체(110)의 외주면과 평행을 이루는 일 예를 도시한다.

도 5를 참조하면, 제1돌출부(131)의 노출면(A), 및 제2돌출부(141)의 노출면(B)은 몸체(110)의 외주면에서 돌출되지 않고, 외주면과 동일 평면을 이룬다.

노출면 A와 B는 몸체(110)의 외주면과 동일 평면을 이루므로, 몸체(110)가 기판에 마운트될 때, 몸체(110)가 기판에서 차지하는 실장 면적을 감소시킬 수 있다.

도 5에 도시된 제1돌출부(131)와 제2돌출부(141) 또한, 몸체(110)가 기판에 실장된 후, 제1슬러그(130)와 제2슬러그(140)가 기판에 솔더링되는 솔더 리플로우 공정이 수행될 때, ESD 소자(170)와 솔더링된다.

도 6은 실시예에 따른 발광 소자의 방열 특성을 설명하기 위한 참조도면을 도시한다.

도 6은, 실시예에 따른 발광 소자를 상측에서 바라본 단면도이나, 설명과 이해의 편의를 위해 몸체(110)에서 캐비티를 이루는 영역 중 제1슬러그(130)와 제2슬러그(140)가 노출되어 표시되도록 절단면으로 처리하여 도시하였다.

도 6을 참조하면, 발광 소자는 발광 칩(150)에 의해 발생하는 열 중 캐비티(120)의 경사면을 통해 약 5%를 방열하고, 캐비티(120)에 의해 형성되는 개방영역을 통해 약 5%를 방열하며, 발광 칩(150)이 실장되는 제1슬러그(130), 및 제2슬러그(140)를 통해 약 90%의 열을 방열한다. 캐비티(120)에는 형광체를 포함하는 봉지재, 또는 투명, 및 반투명 재질의 봉지재가 충진되므로 발광 칩(150)에서 발생하는 열이 직접 외부로 방열되기 어렵다. 또한, 캐비티의 경사면은 PPE, 및 에폭시와 같은 수지 재질로 형성되므로 열, 및 전기 전도도가 극히 열악하다. 반면, 제1슬러그(130), 및 제1슬러그(130)와 이웃하게 배열되는 제2슬러그(140)는 금속, 또는 도전성 재질로 형성되므로 열 전도도가 매우 우수하며, 발광 칩(150)의 하부에 배치되므로 발광 칩(150)에서 발생하는 열을 즉각 방열할 수 있다. 즉, 슬러그 타입의 발광 소자는 발광 칩(150)에서 발생하는 열의 대부분이 제1슬러그(130), 및 제2슬러그(140)를 통해 방열되며, 제1슬러그(130), 및 제2슬러그(140)의 체적을 증가시키는 만큼 방열 특성이 향상된다.

ESD 소자(170)가 제1슬러그(130)와 제2슬러그(140)에 전기적으로 연결되면, 금속 재질의 ESD 소자(170)의 단자와, ESD 소자(170) 자체가 열을 버퍼링할 수 있으며, 몸체(110)가 기판에 리드 플로우 처리될 때, 제1슬러그(130), 제2슬러그(140), 및 ESD 소자(170)의 단자들이 솔더링 되면서 형성하는 솔더링 영역이 발광 칩(150)의 방열과 열 버퍼링에 이용되어 발광 소자의 방열 특성을 향상시킬 수 있다.

도 7은 제2실시예에 따른 발광 소자의 단면도를 나타낸다.

도 7은 제2실시예에 따른 발광 소자를 상측에서 바라본 단면도이나, 설명과 이해의 편의를 위해 몸체(210)에서 캐비티를 이루는 영역 중 일 영역을 제1슬러그(230)와 제2슬러그(240)가 노출되어 표시되도록 절단면으로 처리하여 도시하였음을 밝힌다.

도 7을 참조하면, 발광 소자는 캐비티(220)를 이루는 몸체(210), 몸체(210)와 결합되며, 발광 칩(250)에 구동전원을 제공하는 제1슬러그(230)와 제2슬러그(240), 제1슬러그(230)와 제2슬러그(240)를 전기적으로 절연하며, 제1슬러그(230)와 제2슬러그(240) 사이의 틈을 메워 먼지, 수분, 및 기타 외부 이물질의 침투를 방지하는 보호 캡(260), 및 제1슬러그(230)와 제2슬러그(240)가 이웃하는 영역에 형성되는 매입 홈(270)을 구비한다.

매입 홈(270)은 제1슬러그(230)와 제2슬러그(240)가 이웃한 영역의 내부로 트랜치를 만들어 형성한다. 매입 홈(270)은 제너 다이오드, 바리스터, 및 TVS와 같은 ESD 소자를 삽입 후, 솔더 리플로우 공정을 통해 기판에 솔더링하기 위해 마련된다. 따라서, 매입 홈(270)은 도 7을 기준으로 제1슬러그(230)의 좌측 일 영역과, 제2슬러그(240)의 우측 일 영역에 걸쳐 형성된다. 매입 홈(270)이 제1슬러그(230)와 제2슬러그(240)의 중심부로 향하는 깊이는 ESD 소자의 폭에 따라 결정될 수 있다. 예컨대, 매입 홈(270)은 ESD 소자가 삽입될 때, ESD 소자가 외부로 돌출되지 않도록 함으로써, 실시예에 따른 발광 소자가 기판(미도시)에서 차지하는 면적을 최소화할 수 있다. 도면에는 도시되지 않았으나, 발광 칩(250)과 제1슬러그(230)가 접하는 영역에는 방열구가 형성될 수 있다.

방열구(미도시)는 제1슬러그(230)를 천공하여 형성될 수 있으며, 발광 칩(250)에서 발생하는 열이 직접 제1슬러그(230)와 기판이 접하는 영역을 향해 방열되도록 할 수 있다.

도 8과 도 9는 매입 홈(270)에 ESD 소자가 장착되는 과정을 설명하기 위한 참조도면을 도시한다.

도 8과 도 9를 함께 참조하면, ESD 소자(280)는 2단자 소자로서, 한 쌍의 전극(281, 282)을 구비하고, 전극(281)과 전극(282)은 각각 제2슬러그(240)와 제1슬러그(230)와 솔더링된다. 전용 장비, 또는 작업자에 의해 매입 홈(270)에 ESD 소자(280)가 A 방향으로 삽입되면 도 9에 도시된 바와 같이 ESD 소자(280)가 매입 홈(270) 내부에 배치되며, 이때, 솔더 리플로우 공정이 수행되면, 전극(281)과 제2슬러그(240)가 솔더링되어 전기적으로 접속 상태가 되고, 전극(282)은 제1슬러그(230)와 솔더링되어 전기적으로 접속 상태가 된다.

앞서 기술한 바와 같이, 매입 홈(270)의 크기는 실시예에 따른 발광 소자에 장착되는 ESD 소자의 크기와 형태에 따라 결정된다.

예컨대, ESD 소자의 가로 치수가 d5이고, 세로 치수가 d2이고, 높이가 d4라고 가정할 때, 매입 홈(270)의 가로, 세로, 높이의 치수인 d6, d1, d3은 각각 d5, d2, d4에 비해 더 길게 형성될 수 있다.

도 10과 도 11은 매입 홈(270)의 일 예에 대한 참조도면을 도시한다.

도 10은 매입 홈(270)의 내측 에지(edge)가 라운드 형태를 가지도록 함으로써 A 방향으로 ESD 소자가 삽입될 때, ESD 소자가 매입 홈(270)의 내측벽(271)에 접하지 않도록 한다. ESD 소자와 내측벽(271) 사이의 공간에는 이후의 솔더 리플로우 공정 때, 솔더링 재질이 충진되어 ESD 소자와 제1슬러그(230), 및 제2슬러그(240)와 더욱 견고히 결합될 수 있도록 할 수 있다.

도 11은 매입 홈의 다른 예에 대한 참조도면을 도시한다.

도 11은 매입 홈(270)을 발광 소자의 상측에서 바라본 개념도로서, 매입 홈(270)은 A 방향으로 진행할수록 폭이 좁아지는 사다리꼴 형태를 가진다.

매입 홈(270)이 A 방향으로 향할 때, 폭이 좁아지도록 함으로써, ESD 소자(280)가 매입 홈(270)에 삽입될 때, ESD 소자(280)의 사각 모서리 부분이 매입 홈(270)의 사다리꼴 벽에 의해 저지된다. 즉, ESD 소자(280)는 사다리꼴 벽에 의해 일정한 깊이 이상으로 매입 홈(280) 내부로 진입되는 것이 제한된다.

전용 장비, 또는 작업자에 의해 A 방향으로 진입하는 ESD 소자(280)는 각도 θ에 의해 경사가 결정되는 측벽에 의해 일정한 깊이 까지만 진입될 수 있으며, 매입 홈(270)과 ESD 소자(280)가 일정한 위치에 배치되도록 할 수 있고, 이는 실시예에 따른 발광 소자에 대한 공정의 용이함과 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

도 12는 캐비티 경사면의 일 예에 따른 발광 소자의 단면을 개념적으로 도시한다.

도 12를 참조하면, 캐비티 경사면은 단차를 가지고 복층 구조로 형성되는 제1캐비티 경사면(301a)과 제2캐비티 경사면(301b)을 구비한다.

본 실시예는, 제1캐비티 경사면(301a)을 단차를 가지는 두 개의 경사면(B1. B2)으로 구성하여 제1캐비티 경사면(301a)을 반사경으로 활용할 수 있다. 제1경사면(B1)과 제2경사면(B2)이 단차를 이루면서 상측으로 신장할 때, 반사경의 길이가 증가하는 효과, 즉 발광 칩(302)에서 방출되는 센터 빔을 강화하는 방향으로 빛의 집중성을 향상시킬 수 있다.

도 12에 도시된 발광 소자의 제1슬러그(303)에 마운트되는 발광 소자(302)의 하단에는 방열구(303a)가 형성될 수 있다.

방열구(303a)는 발광 칩(302)에서 방출되는 열을 발광 칩(302)의 하단으로 직접 방열하여 발광 칩(302)의 방열 특성을 향상시킨다. 방열구(303a)는 도 7을 통해 설명된 실시예 이외에도, 본 명세서에서 도시되고 설명되는 발광 소자 전반에 걸쳐 형성될 수 있다. 방열구(303a)는 몸체(110), 제1슬러그(303), 및 제2슬러그(304) 중 어느 하나에 형성될 수 있으나, 발광 칩(302)의 하단에 형성되는 것이 바람직하다.

제1슬러그(303)와 제2슬러그(304) 사이에는 외부 이물질의 침투를 방지하기 위한 보호 캡(300a)이 형성될 수 있다. 제1슬러그(303)와 제2슬러그(304)는 발광 칩(302)에 양(+) 전압과 음(-) 전압을 제공하므로 전기적으로 쇼트가 발생하지 않도록 이격되어 형성되어야 한다. 제1슬러그(303)와 제2슬러그(304)가 이격된 영역에는 먼지, 습기, 및 기타 이물질이 침투할 수 있다. 보호 캡(300a)은 이물질이 제1슬러그(303)와 제2슬러그(304) 사이로 침투하지 못하도록 실리콘, 및 에폭시와 같은 수지 재질로 형성될 수 있다.

도 13은 본 실시예에 따른 발광 소자의 발광 칩 배치 방법의 일 예에 대한 참조도면을 나타낸다.

도 13을 참조하면, 발광 소자는 R, G, 및 B 발광 칩(402a, 402b, 402c), 제1 슬러그(403), 제2 슬러그(404), 보호 캡(400a), 캐비티(401), 캐비티(401)에 의해 형성되는 제1캐비티 경사면(401a)과 제2캐비티 경사면(401b), ESD 방지, 및 정전압 유지를 위한 ESD 소자(405), 및 극성 판단을 위한 캐소드 마크(400b)를 포함한다.

본 실시예에 따른 발광 칩은 R, G, 및 B 색상이 개별 형성되며, R, G, 및 B 발광 칩(402a, 402b, 402c)에서 방출되는 빛이 혼색되어 백색광을 형성한다. R, G, 및 B 발광 칩(402a, 402b, 402c)에서 개별적으로 R, G, 및 B 색상의 빛이 방출되므로 캐비티(401)에는 형광체가 포함되지 않는 투명 재질의 봉지재가 충진될 수 있다.

만일, 도 13에 도시된 실시예에서, 발광 칩이 R 발광 칩(402a)와 G 발광 칩(402b)만이 배치되는 경우, B(Blue) 색상을 여기하기 위한 형광체가 봉지재에 첨가되어야 백색광을 여기할 수 있고, R 발광 칩(402a)와 B 발광 칩(402c)만이 배치되는 경우, G 색상을 여기하기 위한 형광체가 봉지재에 첨가되어야 백색광을 여기할 수 있으며, G 발광 칩(402b)와 B 발광 칩(402c)만 배치될 경우에는 R 색상을 여기하기 위한 형광체가 봉지재에 첨가되어야 백색광을 여기할 수 있다.

제1슬러그(403)에는 셋, 또는 두 개의 발광 칩이 마운트될 수 있으며, 마운트되는 발광 칩의 색상에 따라 봉지재에 첨가되는 형광체가 결정될 수 있다.

R, G, 및 B 발광 칩(402a, 402b, 402c)은 도 8에 도식된 바와 같이 삼각형을 이루며 제1 슬러그(403)에 배열되는 것을 예시하고 있으나, R, G, 및 B 발광 칩(402a, 402b, 402c) 배열 형태를 따로 한정하지는 않는다.

도 14 내지 도 18은 캐비티에 형광체를 형성하는 다양한 방법을 설명하기 위한 참조도면을 나타낸다.

먼저, 도 14를 참조하면 캐비티(501)에는 형광체를 포함하는 제1봉지재(503)가 발광 칩(504) 위에 충진되고, 제1봉지재(503)가 충진된 후, 그 위에 투명 재질의 제2봉지재(502)가 적층 형성된다.

다음으로, 도 15를 참조하면, 캐비티(511)에는 투명 재질의 제1봉지재(513)가 발광 칩(514) 위에 충진되고, 제1봉지재(513)가 충진된 후, 그 위에 형광체를 포함하는 제2봉지재(512)가 적층되어 형성되는 일 예를 도시한다.

다음으로, 도 16은 캐비티(521)에 동일한 형광체가 포함되는 봉지재를 적층하는 일 예를 도시한다.

도 16을 참조하면, 발광 칩(524)에서 방출되는 빛은 발광 칩(524)과 인접한 제1봉지재(523), 및 제1봉지재(523) 위에 적층 형성되는 제2봉지재(522)를 통과하여 외부로 방출된다. 발광 칩(524)이 청색 광을 방출한다고 가정할 때, 제1봉지재(523), 및 제2봉지재(522)는 황색 형광체를 포함할 수 있다. 이때, 제1봉지재(523)와 제2봉지재(522)에 포함되는 형광체의 농도는 상이할 수 있으며, 제2봉지재(522)는 렌즈 형태로 가공되어 발광 칩(524)에서 외부로 방출되는 빛의 특성을 변경할 수 있다.

다음으로, 도 17은 둘 이상의 형광체를 포함하는 봉지재가 순차로 적층되는 일 예를 도시한다.

도 17을 참조하면, 발광 칩(534)이 청색 광을 방출하는 청색 발광 칩가 아닌 경우, 둘 이상의 형광체가 캐비티(531)에 차례로 적층되어 백색광을 여기할 수 있다. 도 12에서, 발광 칩(534)은 G 색상의 빛을 출력하는 것을 예시하고 있으며, 발광 칩(534)에서 차례로 B 색상, 및 R 색상을 여기하는 제1봉지재(533)와 제2봉지재(532)가 적층되어 최종적으로 백색광을 여기할 수 있다.

만일, 발광 칩(534)이 적색 광을 방출하는 경우, 제1봉지재(533)는 G 색상, 또는 B 색상을 여기하는 형광체 중 하나가 첨가되고, 제2봉지재(532)에는 G 색상 또는 B 색상을 여기하는 형광체 중 제1봉지재(533)에 포함되지 않은 형광체가 첨가될 수 있다.

마지막으로, 도 18을 참조하면, 발광 소자는 제1슬러그(544), 제2슬러그(541), 제1슬러그(544)에 마운트되는 발광 칩(548), 및 캐비티(549)의 상측에 마련되는 PLF(550) 를 포함한다.

제1슬러그(544)와 제2슬러그(541)은 전기적으로 통전되지 않도록 이격되며, 이격되는 영역에는 헤드 캡(547)이 형성되어 제1슬러그(544)과 제2슬러그(541) 사이로 외부 이물질이 침투하지 않도록 한다. 발광 칩(548)의 하부에는 방열구(543)가 형성되어 발광 칩(548)에서 발생하는 열이 방열될 수 있도록 한다.

캐비티(549)의 상측에는 형광 물질을 포함하는 수지 재질의 필름인 PLF(Photo Luminescent Film)(550)가 마련된다. PLF(Photo Luminescent Film)(550)는 발광 칩(548)에서 방출되는 빛에 여기되어 백색광을 내는 형광체를 포함한다. 만약, 발광 칩(548)가 청색 광을 방출할 경우, PLF(550)는 황색 형광체를 포함할 수 있으며, 발광 칩(548)에서 방출되는 청색 광에 여기되어 백색 광을 형성할 수 있다.

PLF(550)가 캐비티(549)의 상측에 형성되면, 캐비티(549)에는 별도의 형광체가 존재하지 않아도 된다. PLF(550)가 캐비티(549)의 상측에 형성될 때, 캐비티(549)에는 투명 재질의 수지가 충진될 수 있다.

발광 칩(548)에서 방출되는 빛이 R, 및 G 색상이거나, UV 일 경우, PLF(550)는 다층 구조로 형성될 수 있다. 예컨대, 발광 칩(548)가 적색 광(R)을 방출할 경우, PLF(550)는 청색, 및 녹색을 여기하는 형광체가 함께 포함되어 하나의 필름으로 형성되거나, 청색, 및 녹색을 여기하는 별개의 필름이 적층되어 형성될 수도 있다.

전술한 발광 칩은 백 라이트 유닛(BLU : Back Light Unit), 또는 조명장치에 적용될 수 있다.

백 라이트 유닛은 PCB 기판에 어레이(Array) 배열되어 TV, 및 모니터와 같은 디스플레이장치의 광원으로서 이용된다.

도 19는 실시 예에 따른 발광소자를 어레이(array) 배열하여 구성한 백라이트 유닛의 제1 실시예에 대한 사시도를 도시한다.

도 19를 참조하면 백라이트 유닛은 하부 수납 부재(650), 반사판(620), 복수의 발광소자모듈(640) 및 다수의 광학 시트(630)를 포함할 수 있다.

이때, 발광소자모듈(640)은 복수의 발광소자(644)가 어레이 배열되기 용이하도록 인쇄회로 기판(642)에 실장될 수 있다.

한편, 발광소자(644)의 바닥면에는 다수의 돌기 등이 형성되어, 발광소자(644)들이 R, G, B 색상의 빛을 방출하는 것들로 구성되어 백색광을 형성할 경우, 적색 광, 녹색 광 및 청색 광의 색 혼합효과를 향상시킬 수도 있다. 물론, 발광소자(644)가 백색광만 방출하는 경우에도, 바닥면의 돌기에 의해 백색광이 고루 퍼지면서 방출되도록 할 수 있다.

반사판(620)은 높은 광 반사율을 갖는 플레이트를 사용하여 광손실을 줄일 수 있다. 광학 시트(630)는 휘도 향상 시트(632), 프리즘 시트(634) 및 확산시트(636) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

확산 시트(636)는 발광소자(640)로부터 입사된 광을 액정 표시 패널(미도시)의 정면으로 향하게 하고, 넓은 범위에서 균일한 분포를 가지도록 광을 확산시켜 액정 표시 패널(미도시)에 조사할 수 있다. 프리즘 시트(634)는 프리즘 시트(634)로 입사되는 광들 중에서 경사지게 입사되는 광을 수직으로 출사되게 변화시키는 역할을 한다. 즉, 확산 시트(636)로부터 출사되는 광을 수직으로 변환시키기 위해 적어도 하나의 프리즘 시트(634)를 액정 표시 패널(미도시) 하부에 배치시킬 수 있다. 휘도 향상 시트(632)는 자신의 투과축과 나란한 광은 투과시키고 투과축에 수직한 광은 반사시킨다.

도 20은 실시예에 따른 발광 소자를 어레이 배열하여 구성한 백라이트 유닛의 제2실시예에 따른 사시도를 도시한다.

도 20을 참조하면, 백라이트 유닛은 하부 수납 부재(700), 빛을 출력하는 발광소자모듈(710), 발광소자모듈(710)에 인접 배치된 도광판(720) 및 다수의 광학 시트(미도시)를 포함할 수 있다. 다수의 광학 시트(미도시)는 도광판(720) 상에 위치할 수 있으며, 이는 도 19를 통해 도시되고 설명된 다수의 광학 시트(630)와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하도록 한다.

발광소자모듈(710)은 복수의 발광소자(714)가 인쇄회로기판(712)상에 실장되어 어레이를 이룰 수 있다. 이러한 인쇄회로기판(712)으로는 MCPCB(Metal Core PCB) 또는 FR4 재질의 PCB를 사용할 수 있으며, 이 외에도 다양한 종류가 적용될 수도 있다. 또한 인쇄회로기판(712)은 사각 판 형태뿐만 아니라 백라이트 어셈블리의 구조에 따라 다양한 형태로의 제작이 가능하다.

도광판(720)은 발광소자(714)에서 출력한 빛을 면광원 형태로 변경시켜 액정표시패널(미도시)로 제공하며, 도광판(720)으로부터 제공된 빛의 휘도 분포를 균일하게 만들고 수직 입사성을 향상시키는 다수의 광학 필름(미도시) 및 도광판(720)의 후방으로 방출되는 빛을 도광판(720)으로 반사시키는 반사 시트(미도시)가 도광판(720)의 배면에 위치할 수 있다.

한편, 도 19에서 나타내고 설명한 수직형 백라이트 유닛의 구조와 도 20에서 나타내고 설명한 엣지형 백라이트 유닛의 구조는 혼합하여 사용될 수도 있다.

또한, 본 실시예에 따른 발광 소자는 조명 장치에 적용될 수 있다.

본 실시예에 따른 발광 소자가 조명 장치에 적용되는 일 예는 도 21을 참조하여 설명하도록 한다.

도 21을 참조하면, 조명장치(800)는 등갓(802), 및 등갓(802)의 일 측면에 배열되는 발광 소자(801a ∼ 801n)로 구성되며, 도면에는 도시되지 않았으나, 각 발광 소자(801a ∼ 801n)에 전원을 공급하기 위한 전원장치가 마련된다. 본 실시예에 따른 발광 소자는 통상의 발광 소자에 비해 제너 다이오드와 같은 ESD 소자에 의해 흡수되는 빛이 없으므로 더 높은 광량의 출력을 기대할 수 있다.

도 21은 형광등 타입의 등갓을 예시하고 있다. 그러나, 본 실시예에 따른 발광 소자는 일반 장미 전구 타입, FPL 타입, 형광등 타입, 할로겐 램프 타입, 메탈램프 타입, 및 기타 다양한 타입과 소켓 규격에 적용될 수 있음은 물론이며, 이에 한정하지 않는다.

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.

110 : 몸체 120 : 캐비티
130 : 제1 슬러그 140 : 제2 슬러그
150 : 발광 칩 160 : 헤드 캡
170 : ESD 소자

Claims

발광 칩을 지지하는 몸체와 결합되며, 일 측이 돌출된 제1돌출부와 제2돌출부를 각각 가지는 제1슬러그와 제2슬러그;
상기 제1돌출부 및 제2돌출부의 노출면에 솔더링되며 상기 몸체의 측면으로부터 돌출되도록 배치되는 ESD 소자; 및
상기 제1 및 제2 슬러그 중 적어도 하나에는 관통하도록 형성되며, 상기 제1슬러그와 상기 제2슬러그 중 발광 칩이 마운트되는 영역에 형성되는 홀(Hole);을 포함하는 발광 소자.
제1항에 있어서,
상기 ESD 소자는,
TVS, 바리스터, 및 제너 다이오드 중 어느 하나인 발광 소자.
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제1항에 있어서,
상기 제1슬러그, 및 상기 제2슬러그는,
메탈 기판, 에폭시 수지 기판, 플렉서블 기판, 컴퍼지트 기판, 및 세라믹 기판 중 어느 하나에 솔더링 되는 발광 소자.
삭제
제1항에 있어서,
상기 홀(Hole)은 방열구인 것을 특징으로 하는 발광 소자.
제1항에 있어서,
상기 제1슬러그와 상기 제2슬러그 사이에 마련되며,
상기 제1슬러그와 상기 제2슬러그를 절연하기 위한 보호캡;을 더 포함하는 발광 소자.
삭제
발광 칩을 지지하는 몸체와 결합되며, 일 측은 상기 몸체의 외부로 노출되는 제1슬러그와 제2슬러그;
상기 제1슬러그의 좌측 일 영역과 상기 제2슬러그의 우측 일 영역에 걸쳐 형성되며, 상기 제1슬러그와 상기 제2슬러그가 솔더링을 위해 기판을 향하는 영역에서 상기 몸체의 측면으로부터 상기 몸체의 중심부로 향하게 형성됨과 아울러 상기 몸체의 중심부로 향할 때 폭이 좁아지도록 형성되는 매입 홈;
상기 매입 홈에 삽입되어 솔더링되는 ESD 소자; 및
상기 제1 및 제2 슬러그 중 적어도 하나에는 관통하도록 형성되며, 상기 제1슬러그와 상기 제2슬러그 중 발광 칩이 마운트되는 영역에 형성되는 홀(Hole);을 포함하는 발광 소자.
제11항에 있어서,
상기 ESD 소자는,
제너 다이오드, 바리스터, 및 TVS 중 어느 하나인 발광 소자.
제11항에 있어서,
상기 매입 홈은,
상기 ESD 소자의 형상과 치수에 대응되게 형성되는 발광 소자.
삭제
제11항에 있어서,
상기 제1슬러그, 및 상기 제2슬러그는,
메탈 기판, 에폭시 수지 기판, 플렉서블 기판, 컴퍼지트 기판, 및 세라믹 기판 중 어느 하나에 솔더링 되는 발광 소자.
삭제
삭제
제11항에 있어서,
상기 제1슬러그와 상기 제2슬러그 사이에 마련되며,
상기 제1슬러그와 상기 제2슬러그를 절연하기 위한 보호캡;을 더 포함하는 발광 소자.
삭제
제11항에 있어서,
상기 매입 홈의 에지(edge)는,
곡면을 이루는 발광 소자.
삭제
제1항, 제2항, 제6항, 제8항, 제9항, 제11항 내지 제13항, 제15항, 제18항 및 제20항 중 어느 한 항에 따른 발광 소자를 구비하는 조명장치.