KR101946921B1 - 발광 장치 및 이를 구비한 조명시스템 - Google Patents

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Abstract

실시 예에 따른 발광 장치는, 캐비티를 갖는 몸체, 상기 캐비티 내에 복수의 리드 프레임, 및 상기 복수의 리드 프레임 중 적어도 하나의 위에 발광 칩이 배치된 발광 소자; 상기 발광 소자 아래에 배치된 회로기판; 및 상기 발광 소자를 덮는 광학렌즈를 포함하며, 상기 발광 소자는 복수의 측면부 중 적어도 두 측면부에 형성된 제1 및 제2결합부를 포함하며, 상기 광학렌즈는 하부가 개방되며 상기 발광 소자가 결합되는 리세스부; 상기 리세스부의 하부 둘레 중에서 상기 제1 및 제2결합부에 결합된 제3 및 제4결합부를 포함한다.

Description

발광 장치 및 이를 구비한 조명시스템{LIGHT EMITTING APPARATUS AND LIGHTING SYSTEM HAVING THE SAME}
실시 예는 발광장치 및 이를 구비한 조명 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 회로기판이란 전기 절연성 기판에 구리와 같은 전도성 재료로 회로 패턴을 형성시킨 것으로 전자부품 관련 발열소자를 탑재하기 직전의 기판을 말한다. 상기와 같은 회로기판 상에는 복수의 발광다이오드 (LED: Light Emitting Diode)가 배열된다.
발광 다이오드(Light Emitting Device)는 전기 에너지를 빛으로 변환하는 반도체 소자의 일종으로, 기존의 형광등, 백열등을 대체하여 차세대 광원으로서 각광받고 있다.
발광 다이오드는 반도체 소자를 이용하여 빛을 생성하므로, 텅스텐을 가열하여 빛을 생성하는 백열등이나, 또는 고압 방전을 통해 생성된 자외선을 형광체에 충돌시켜 빛을 생성하는 형광등에 비해 매우 낮은 전력만을 소모한다.
또한, 발광 다이오드는 반도체 소자의 전위 갭을 이용하여 빛을 생성하므로 기존의 광원에 비해 수명이 길고 응답특성이 빠르며, 친환경적 특징을 갖는다.
이에 따라, 기존의 광원을 발광 다이오드로 대체하기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 발광 다이오드는 실내 및 실외에서 사용되는 각종 램프, 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 사용이 증가하고 있다.
실시예는 발광 소자와 광학렌즈가 결합된 발광 장치를 제공한다.
실시예는 광학렌즈의 하부가 개방된 리세스부로 발광 소자를 삽입 및 결합시켜 줄 수 있도록 한 발광 장치를 제공한다.
실시 예는 광학렌즈를 회로 기판으로 이격시켜 줄 수 있도록 한 발광 장치를 제공한다.
실시 예는 발광 소자와 광학렌즈에 서로 대응되는 홈 및 돌기 구조의 결합부를 갖는 발광 장치를 제공한다.
실시 예에 따른 발광 장치는, 캐비티를 갖는 몸체, 상기 캐비티 내에 복수의 리드 프레임, 및 상기 복수의 리드 프레임 중 적어도 하나의 위에 발광 칩이 배치된 발광 소자; 상기 발광 소자 아래에 배치된 회로기판; 및 상기 발광 소자를 덮는 광학렌즈를 포함하며, 상기 발광 소자는 복수의 측면부 중 적어도 두 측면부에 형성된 제1 및 제2결합부를 포함하며, 상기 광학렌즈는 하부가 개방되며 상기 발광 소자가 결합되는 리세스부; 상기 리세스부의 하부 둘레 중에서 상기 제1 및 제2결합부에 결합된 제3 및 제4결합부를 포함한다.
실시 예는 회로 기판에 광학렌즈를 결합하기 위해 별도의 홈이나 접착제를 부착하는 문제를 해결할 수 있다.
실시 예는 광학렌즈를 발광 소자에 결합시키고, 회로 기판으로부터 이격시켜 줄 수 있어, 광학렌즈의 재사용이 가능한 효과가 있다.
실시 예는 광학렌즈의 결합 및 분리가 가능한 효과가 있다.
실시 예는 광학렌즈의 교체가 가능한 효과가 있다.
실시 예는 발광 장치 및 이를 구비한 조명 시스템의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 발광 소자와 광학렌즈의 분해 측 단면도이다.
도 3은 도 2의 광학렌즈의 저면도이다.
도 4는 도 2의 광학렌즈가 발광 소자에 결합된 저면도이다.
도 5 및 도 6은 도 3의 광학렌즈의 결합부들의 변형 예이다.
도 7은 제2실시 예에 따른 발광 장치를 나타낸 측 단면도이다.
도 8은 제3실시 예에 따른 발광 장치를 나타낸 측 단면도이다.
도 9는 제4실시 예에 따른 발광 장치를 나타낸 측 단면도이다.
도 10은 제5실시 예에 따른 발광 장치를 나타낸 측 단면도이다.
도 11은 실시 예에 따른 발광 장치를 갖는 표시 장치를 나타낸 측 단면도이다.
도 12는 실시 예에 따른 발광 장치를 갖는 표시 장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 13은 실시 예에 따른 발광 장치를 갖는 조명 장치의 예를 나타낸 분해 사시도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하고, 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 간접(indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
이하에서는 도 1 내지 도 4를 참고하여 제1실시 예에 따른 발광모듈을 설명한다. 도 1은 제1실시 예에 따른 발광 모듈을 나타낸 도면이며, 도 2는 도 1의 발광 소자와 광학렌즈의 분해 측 단면도이고, 도 3은 도 2의 광학렌즈의 저면도이며, 도 4는 도 2의 광학렌즈가 발광 소자에 결합된 저면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 발광 장치는 회로기판(1), 상기 회로기판(1) 상에 배치된 발광소자(10) 및 상기 발광 소자(10)를 커버하는 광학렌즈(21)을 포함한다.
상기 회로기판(1)은 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB), 수지 재질의 PCB, 세라믹 PCB 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 회로기판(1)은 회로 패턴을 포함하며, 상기 회로 패턴은 상기 발광 소자(10)와 접합 부재(5,6)로 접합된다. 이에 따라 상기 회로 패턴은 발광 소자(10)에 전원을 공급할 수 있다.
상기 회로 기판(1) 상에는 하나 또는 복수의 발광 소자(10)가 배치될 수 있으며, 상기 복수의 발광 소자(10)는 상기 회로 기판(1)에 의해 직렬, 병렬 또는 직-병렬 방식 중에서 선택적으로 연결될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광소자(10)는 상부가 개방된 캐비티(11A)를 갖는 몸체(11)와, 상기 몸체(11)의 캐비티(11A) 내에 배치된 복수의 리드 프레임(12,13), 상기 복수의 리드 프레임(12,13) 중 적어도 하나의 위에 배치된 적어도 하나의 발광 칩(14), 및 상기 캐비티(11A) 내에 몰딩부재(16)를 포함한다.
상기 몸체(11)는 절연 재질, 투광성 재질, 전도성 재질 중에서 선택될 수 있으며, 예컨대 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 금속 재질, PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3), 실리콘, 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC), 폴리머 계열, 플라스틱 계열과 같은 인쇄회로기판(PCB) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 몸체(11)는 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘 또는 에폭시 재질 중에서 선택될 수 있다.
상기 몸체(11)의 형상은 위에서 볼 때, 다각형, 원형, 또는 곡면을 갖는 형상을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(11)는 상부가 개방된 캐비티(11A)를 포함하며, 상기 몸체(11) 내에는 복수의 리드 프레임(12,13) 예컨대, 2개 또는 3개 이상이 배치될 수 있으며, 상기 복수의 리드 프레임(12,13)의 일부는 상기 캐비티(11A)의 바닥에 배치될 수 있다.
상기 리드 프레임(12,13)은 금속 재질, 예를 들어, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 단일 금속층 또는 다층 금속층으로 형성될 수 있다. 상기 리드 프레임(12,13)의 두께는 0.2mm~0.8mm 범위 예컨대, 0.2mm~0.4mm 범위로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 칩(14)은 가시광선 대역부터 자외선 대역의 범위 중에서 선택적으로 발광할 수 있으며, 예컨대 레드 LED 칩, 블루 LED 칩, 그린 LED 칩, 엘로우 그린(yellow green) LED 칩, UV(ultraviolet) LED 칩, 화이트(white) LED 칩 중에서 선택될 수 있다. 상기 발광 칩(14)은 III족-V족 또는/및 II족-VI족 원소의 화합물 반도체를 포함한다. 상기 발광 칩(14)은 수평형 전극 구조를 갖는 칩 구조로 배치하였으나, 두 전극이 상/하로 배치된 수직형 전극 구조를 갖는 칩 구조로 배치할 수 있다. 상기 발광 칩(14)은 와이어(15)에 의해 복수의 리드 프레임(12,13)과 전기적으로 연결된다.
상기의 발광 칩(14)는 상기 캐비티(11A) 내에 하나 또는 2개 이상이 배치될 수 있으며, 2개 이상의 발광 칩은 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 캐비티(11A)에는 몰딩부재(16)가 형성될 수 있다. 상기 몰딩부재(16)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 투광성 수지층을 포함하며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 몰딩부재(16)는 상기 발광 칩(14) 상으로 방출되는 빛의 파장을 변환하기 위한 형광체를 포함할 수 있으며, 상기 형광체는 YAG, TAG, Silicate, Nitride, Oxy-nitride 계 물질 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 형광체는 적색 형광체, 황색 형광체, 녹색 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 몰딩부재(16)의 표면은 플랫한 형상, 오목한 형상, 볼록한 형상 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 예를 들면 상기 몰딩부재(16)의 표면은 오목한 곡면으로 형성될 수 있으며, 상기 오목한 곡면은 광 출사면이 될 수 있다.
상기 발광소자(10)는 측면부들 적어도 두 측면부(7,8)에 형성된 결합부(17,18)를 포함한다. 예컨대 제1측면부에 제1결합부(17) 및 상기 제1측면부의 반대측 제2측면부에 제2결합부(18)가 형성된다.
상기 제1 및 제2결합부(17,18)는 상기 몸체(11)와 상기 복수의 리드 프레임(12,13) 중 적어도 하나로부터 형성될 수 있으며, 오목한 영역이나 볼록한 영역일 수 있다. 제1실시 예의 제1 및 제2결합부(17,18)는 상기 몸체(11)의 하부가 상기 몸체(11)의 상면보다 좁은 너비를 갖고 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2결합부(17,18)는 상기 몸체(11)와 상기 복수의 리드 프레임(12,13)의 사이의 경계 영역으로 갈수록 너비가 점차 좁아지는 오목한 영역일 수 있다. 즉, 상기 제1 및 제2결합부(17,18)는 상기 발광 소자(10)의 적어도 두 측면부(7,8)에 내측 방향으로 오목하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 여기서, 상기 내측 방향은 상기 발광 칩(14)에 가까운 방향이 될 수 있다.
상기 제1 및 제2결합부(17,18) 사이의 간격은 상기 캐비티(11A)의 바닥 너비보다는 좁고 상기 발광 소자(10)의 상면 즉, 상기 몸체(11)의 상면의 너비보다 좁 형성될 수 있다. 상기 복수의 리드 프레임(12,13)의 양 단부는 상기 몸체(11)의 제1 및 제2측면부(7,8)보다 더 돌출될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 각 리드 프레임(12,13)의 양 단부는 상기 제1 및 제2결합부(17,18)보다 외측으로 연장될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1측면부(7)로부터 상기 제1결합부(17)로 연장되는 면은 경사진 면으로 형성될 수 있으며, 상기 제2측면부(8)로부터 상기 제2결합부(8)로 연장되는 면은 경사진 면으로 형성될 수 있다.
상기 발광 소자(10) 상에는 상기 발광 소자(10)를 커버하는 광학렌즈(21)가 배치될 수 있으며, 상기 광학렌즈(21)는 반구형 형상을 포함하며, 상기 반구형 형상은 반구형 형상이거나, 반구형 형상 중 상측 중심부가 오목한 전 반사면을 갖는 형상일 수 있다. 상기 광학렌즈(21)는 프레넬 렌즈일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 광학렌즈(21)는 상기 발광 칩(14)에 대해 수직한 광축을 중심으로 주위로 광을 출사하는 부재이다. 상기 광학렌즈(21)는 광 추출 부재로서, 상기 발광 칩(14)으로부터 방출된 광의 방향을 변화시켜 준다. 상기 광학렌즈(21)는 굴절률이 1.4 이상 1.7 이하인 투명 재료를 이용할 수 있다. 또한, 상기 광학렌즈(21)는, 굴절률이 1.49인 폴리메타크릴산메틸(PMMA), 굴절률이 1.59인 폴리카보네이트(PC), 에폭시 수지(EP)의 투명 수지 재료나 투명한 글래스(Glass)에 의해 형성될 수 있는 것이다.
상기 광학렌즈(21)는 하부가 개방된 리세스부(25)를 포함하며, 상기 리세스부(25)는 하부에 상기 제1 및 제2결합부(17,18)에 대응되는 제3결합부 및 제4결합부(27,28)를 포함하며, 상기 제3 및 제4결합부(27,28)는 상기 발광소자(10)의 방향으로 돌출되며 서로 마주보게 배치될 수 있다.
상기 제3 및 제4결합부(27,28) 간의 간격(D1)은 상기 발광소자(10)의 상면 즉, 몸체(11)의 상면의 너비(D5)보다 좁을 수 있으며, 상기 리세스부(25)의 상부 직경(D2)보다는 좁을 수 있다. 상기 리세스부(25)의 개구 영역 즉, 하단 영역은 경사진 면으로 형성되어, 상기 발광소자(10)와의 결합을 용이하게 할 수 있다. 또한 상기 리세스부(25)의 개구 영역의 최대 직경(D2+D6)은 상기 간격(D1)보다는 넓을 수 있다.
상기 발광소자(10) 상에 상기 광학렌즈(21)가 결합되면, 상기 제1결합부(17)에는 제3결합부(27)가 결합되며, 상기 제2결합부(18)에는 제4결합부(28)가 결합된다. 상기 발광소자(10)에 상기 광학렌즈(21)를 결합할 경우, 상기 광학렌즈(21)는 도 2와 같이 방향 A1으로 잡아당겨 상기 발광소자(10)에 삽입시키고 상기 발광소자(10)에 결합되면 방향 A2로 복귀하게 된다. 상기 레세스부(25)와 상기 발광소자(10) 사이의 영역은 공기로 채워지거나, 수지물로 채워질 수 있다.
여기서, 상기 제3 및 제4결합부(27,28)는 상기 광학렌즈(21)의 리세스부(25)에 상기 발광소자(10)를 삽입할 때, 상기 발광소자(10)의 제1 및 제2결합부(17,18)에 결합된다. 이때 상기 제3 및 제4결합부(27,28) 간의 간격은 상기 발광소자(10)의 상면 즉, 상기 몸체(11)의 상면보다 좁기 때문에 상기 광학렌즈(21)가 상기 발광소자(10)로부터 분리되지 않게 된다.
또한 상기 발광소자(10)의 제1 및 제2결합부(17,18)에 상기 광학렌즈(21)가 걸려 결합되고, 상기 제1 및 제2결합부(17,18)의 길이가 소정 길이를 갖고 있어, 상기 제3 및 제4결합부(27,28)와 면 결합이 될 수 있다. 이에 따라 상기 광학렌즈(21)가 유동되거나 틸트되는 것을 방지할 수 있다.
상기 광학렌즈(21)의 바닥 면(23)은 상기 회로 기판(1)로부터 이격되며, 상기 리세스부(25)의 입사면(22)을 통해 입사된 광은 출사면(24)를 통해 출사하게 된다.
여기서, 상기 광학렌즈(21)은 제3 및 제4결합부(27,27)의 영역의 두께가 다른 영역보다 두껍게 형성될 수 있으며, 이는 상기 제3 및 제4결합부(27,28)의 강도를 강화시켜 줄 수 있다.
실시 예는 회로 기판(1) 상에 배치된 발광 소자(10)에 광학렌즈(21)를 결합시켜 줌으로써, 별도로 회로 기판에 광학렌즈를 결합시켜야 하는 공정을 제거할 수 있고, 또한 광학렌즈(21)를 결합 또는 분리하거나, 교체할 수 있는 효과가 있다. 또한 상기 광학렌즈(21)가 회로 기판(1)으로부터 이격될 수 있어, 습기와의 물질들과 불필요한 접촉을 차단할 수 있다. 또한 상기 회로 기판(1) 상에는 반사층이 배치되어, 상기 광학렌즈(21)를 통해 반사된 일부 광을 재 반사시켜 주어, 광 손실을 줄일 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 광학렌즈(21)의 바닥 중앙에 오픈된 리세스부(25)는 원 형상 또는 다각형 형상을 갖는 개구 영역으로 형성될 수 있다.
발광 소자(10)는 제1 및 제2측면부(7,8)에 상기 광학렌즈(21)의 제3 및 제4결합부(27,28)가 결합되고, 상기 발광 소자(10)의 다른 측면부들은 상기 광학렌즈(21)의 리세스부(25)의 측면으로부터 이격될 수 있다.
상기 제3 및 제4결합부(27,28)를 광학렌즈(21)의 바닥면에서 보면, 내측 방향으로 돌출되는 형상이 다각형 형상 예컨대, 사각형 형상, 삼각형 형상, 오각형 형상일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기와 같이 발광 소자(10)와 접촉되는 부분이 하나의 선(Line)인 경우 광학렌즈(21)가 틸트되는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 도 3의 광학렌즈의 결합부의 다른 형상을 나타낸 도면이다.
도 5와 같이, 제3 및 제4결합부(28-1,28-2)는, 광학렌즈(21)의 바닥면에서 볼 때, 반구형 형상으로 내측 방향으로 돌출될 수 있다. 여기서, 도 4의 발광 소자(10)의 제1 및 제2측면부(7,8)에는 상기 반구형 형상을 갖는 제3 및 제4결합부(28-1,28-2)와의 결합을 위해 반구형 형상의 오목부 형상의 결합부가 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
다른 예로서, 상기 제3 및 제4결합부(28-1,28-2)는 광학렌즈와 동일한 물질로 설명하였으나, 상기 광학렌즈의 리세스부(25)에 별도로 부착되는 구조로서, 상기 광학렌즈와 다른 물질로 형성될 수 있다.
도 6은 도 5의 광학렌즈의 결합부의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 광학렌즈(21)는 제3 및 제4결합부(28-1,28-2)로부터 이격되며 서로 대응되는 제5 및 제6결합부(28-3,28-4)를 포함하며, 상기 제5 및 제6결합부(28-3,28-4)는 상기 제3 및 제4결합부(28-1,28-2)의 사이즈보다 큰 사이즈로 형성될 수 있다. 상기 제5 및 제6결합부(28-3,28-4)의 사이즈는 도 4와 같은 발광 소자의 다른 측면부에 접촉될 수 있는 크기로 돌출될 수 있다.
상기 제5 및 제6결합부(28-3,28-4)는 상기 광학렌즈(21)의 바닥에서 볼 때, 반구형 또는 다각형 형상일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
다른 예로서, 상기 제3 및 제4결합부(28-1,28-2)는 상기 광학렌즈(21)의 리세스부(25)의 둘레를 따라 하나의 링 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 7은 제2실시 예에 따른 발광 장치를 나타낸 측 단면도이다. 제2실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 7을 참조하면, 발광 장치는 발광 소자(30)의 전 측면부(9)에 결합부(47,48)를 형성하고, 상기 광학렌즈(41)의 둘레에 제3 및 제4결합부(47,48)를 형성시켜 준다.
상기 발광 소자(30)는 몸체(11), 몸체(11) 내에 리드 프레임(12), 상기 리드 프레임(12) 상에 발광 칩(14) 및 상기 발광 칩(14) 상에 몰딩부재(16)를 포함하며, 상기 몸체(11)는 가로와 세로의 길이가 동일한 형상, 즉 정 사각형 또는 원 형상인 경우 상기와 같이 몸체(11)의 전 측면부(9)에 결합부(47,48)를 형성시켜 줄 수 있다.
상기 광학렌즈(41)는 바닥 면(43)의 센터 부분에 형성된 리세스부(45)에 상기 발광 소자(30)를 수납시키고, 리세스부(45)의 입사면(42)으로 입사되고 광 출사면(44)을 통해 출사시켜 준다. 상기의 결합부(47,48)는 상기 발광 소자의 단변 길이인 측면부에 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 8은 제3실시 예에 따른 발광 장치를 나타낸 측 단면도이다. 제3실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 8을 참조하면, 발광 장치는 발광 소자(50)의 몸체(11)의 제1 및 제2측면부(7,8)의 일부가 외측 방향으로 돌출된 제1 및 제2결합부(57,58)를 포함한다.
상기 제1 및 제2결합부(57,58)는 상기 몸체(11)의 재질로 형성되며, 상기 제1 및 제2측면부(7,8)로부터 외측 방향으로 돌출되고, 상기 몸체(11)의 상면과 상기 리드 프레임(12,13) 사이의 영역에 배치된다. 상기 제1 및 제2결합부(57,58)의 길이는 상기 몸체(11)의 제1 및 제2측면부(7,8)의 길이와 동일하거나 짧은 길이로 형성될 수 있다.
상기 광학렌즈(61)는 상기 제1 및 제2결합부(57,58)에 대응되는 오목한 홈 형상의 제3 및 제4결합부(67,68)를 포함하며, 상기 제3 및 제4결합부(67,68)는 걸림 턱 구조를 형성될 수 있다.
상기 제3 및 제4결합부(67,68)는 상기 광학렌즈(61)의 리세스부(65)의 입사면(62)의 하부 둘레인 측벽에 형성되고, 바닥 면(63)으로부터 소정 간격으로 이격된다. 상기 광학렌즈(61)의 바닥은 상기 발광 소자(50)의 바닥과 동일 수평 면으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 광학렌즈(61)는 내부의 리세스부(65)의 입사면(62)를 통해 입사된 광을 광 출사면(64)으로 출사하게 된다. 상기 광 출사면(64)은 반구형 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제3 및 제4결합부(67,68)는 도 3 또는 도 5와 같은 형상이거나 링 형상일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 9는 제4실시 예에 따른 발광 장치를 나타낸 측 단면도이다. 제4실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 9를 참조하면, 발광 장치는 발광 소자(70)의 제1 및 제2측면부(7,8)로부터 돌출된 제1 및 제2결합부(77,78)와, 광학렌즈(81)의 리세부(105)에 단차진 구조의 제3 및 제4결합부(87,88)를 포함한다.
상기 제1 및 제2결합부(77,78)는 몸체(71)의 상부가 외측 방향으로 돌출되며, 상기 몸체(91)의 제1 및 제2측면부(7,8)의 길이와 동일하거나 짧은 길이로 형성될 수 있다. 즉, 상기 발광 소자(70)의 하면 너비는 상면 너비보다 좁게 형성될 수 있다. 또한 상기 제1 및 제2결합부(77,78)의 두께는 상기 발광 소자(90)의 두께의 1/2 이상으로 형성될 수 있으며, 이러한 두께를 통해 상기 제1 및 제2결합부(77,78)가 파손되는 문제를 해결할 수 있다.
상기 광학렌즈(81)는 바닥 면(83)으로부터 소정 두께로 상기 리세스부(85)의 입사면(82)의 하부 둘레에 배치된 측벽보다 내측 방향으로 단차진 제3 및 제4결합부(87,88)를 포함하며, 상기 제3 및 제4결합부(87,88)는 상기 제1 및 제2결합부(77,78)의 아래에 걸려 배치된다.
상기 제3 및 제4결합부(87,88)는 도 3 또는 도 5와 같은 형상이거나 링 형상일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 10은 제5실시 예에 따른 발광 장치를 나타낸 측 단면도이다. 제5실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 10을 참조하면, 발광 장치는 발광 소자(90)의 제1 및 제2결합부(97,98)와, 상기 광학렌즈(101)의 제3 및 제4결합부(107,108)가 결합된다.
상기 발광 소자(90)는 몸체(91), 상기 몸체(91) 내에 상부가 개방되며 오목한 제1 및 제2캐비티(2,3)를 갖는 제1리드 프레임(92) 및 제2리드 프레임(93)과, 상기 제1리드 프레임(92)의 제1캐비티(2) 내에 제1발광 칩(94A), 상기 제2리드 프레임(93)의 제2캐비티(3) 내에 제2발광 칩(94B), 상기 제1 및 제2발광 칩(94A, 94B) 상에 몰딩부재(96), 상기 제1 및 제2발광 칩(94A, 94B)과 상기 제1 및 제2리드 프레임(92,93)을 연결하는 와이어(95)를 포함한다.
상기 제1 및 제2리드 프레임(92,93)은 상기 제1 및 제2발광 칩(94A,94B)이 배치된 제1 및 제2캐비티(2,3)이 상기 몸체(91)의 바닥에 노출되어, 전원을 공급받는 제1 및 제2전극으로 기능하게 된다.
제1 및 제2결합부(97,98)는 상기 제1 및 제2리드 프레임(92,93)의 일부가 상기 몸체(91)의 제1 및 제2측면부(7,8)로 돌출된다. 상기 제1 및 제2결합부(97,98)는 상기 제1 및 제2리드 프레임(92,93)의 재질로 상기 제1 및 제2리드 프레임(92,93)의 두께와 동일한 두께로 형성된다. 상기 제1 및 제2결합부(97,98)의 너비는 상기 제1 및 제2리드 프레임(97,98)의 너비와 동일하거나 더 넓은 너비로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 이에 따라 상기 제1 및 제2결합부(97,98)는 상기 몸체(91)의 바닥으로부터 소정 높이를 갖고 형성된다.
상기 광학렌즈(101)의 제3 및 제4결합부(107,108)는 바닥 면으로부터 소정 두께로 상기 리세스부(105)의 측벽보다 내측 방향으로 돌출되게 단차진 제3 및 제4결합부(107,108)를 포함하며, 상기 제3 및 제4결합부(107,108)는 상기 제1 및 제2결합부(97,98)의 아래에 걸려 배치된다.
상기 제3 및 제4결합부(97,98)는 도 3 또는 도 5와 같은 형상이거나 링 형상일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
실시 예(들)에 따른 발광 장치는 광원 모듈로 정의될 수 있으며, 상기의 광원 모듈은 하나 또는 복수의 발광 소자가 기판 상에 탑재되고 상기의 광학렌즈와 결합될 수 있다.
실시예에 따른 광원 모듈은 조명 시스템에 적용될 수 있다. 상기 조명 시스템은 복수의 발광소자가 어레이된 구조를 포함하며, 도 11 및 도 12에 도시된 표시 장치, 도 13에 도시된 조명 장치를 포함하고, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판 등이 포함될 수 있다.
도 11은 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 11을 참조하면, 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 광원 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), 광원 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 상기 광원 모듈(1031)로부터 제공된 빛을 확산시켜 면광원화 시키는 역할을 한다. 상기 도광판(1041)은 투명한 재질로 이루어지며, 예를 들어, PMMA(polymethyl methacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthalate), PC(poly carbonate), COC(cycloolefin copolymer) 및 PEN(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 광원 모듈(1031)은 상기 도광판(1041)의 적어도 일 측면에 배치되어 상기 도광판(1041)의 적어도 일 측면에 빛을 제공하며, 궁극적으로는 표시 장치의 광원으로써 작용하게 된다.
상기 광원 모듈(1031)은 상기 바텀 커버(1011) 내에 적어도 하나가 배치되며, 상기 도광판(1041)의 일 측면에서 직접 또는 간접적으로 광을 제공할 수 있다. 상기 광원 모듈(1031)은 회로 기판(1033)와 상기에 개시된 실시 예에 따른 발광소자(1035)를 포함하며, 상기 발광소자(1035)는 광학렌즈가 결합되며 상기 회로 기판(1033) 상에 소정 간격으로 어레이될 수 있다. 상기 회로 기판은 인쇄회로기판(printed circuit board)일 수 있지만, 이에 한정하지 않는다. 또한 상기 회로 기판(1033)은 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 등을 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광소자(1035)는 상기 바텀 커버(1011)의 측면 또는 방열 플레이트 상에 탑재될 경우, 상기 회로 기판(1033)는 제거될 수 있다. 상기 방열 플레이트의 일부는 상기 바텀 커버(1011)의 상면에 접촉될 수 있다. 따라서, 발광소자(1035)에서 발생된 열은 방열 플레이트를 경유하여 바텀 커버(1011)로 방출될 수 있다.
상기 복수의 발광소자(1035)는 상기 회로 기판(1033) 상에 빛이 방출되는 출사면이 상기 도광판(1041)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광소자(1035)는 상기 도광판(1041)의 일 측면인 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 상기 표시 패널(1061)로 공급함으로써, 상기 표시 패널(1061)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), 광원 모듈(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 커버(미도시)와 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 상기 광원 모듈(1031)로부터 제공된 광을 투과 또는 차단시켜 정보를 표시하게 된다. 이러한 표시 장치(1000)는 각 종 휴대 단말기, 노트북 컴퓨터의 모니터, 랩탑 컴퓨터의 모니터, 텔레비전과 같은 영상 표시 장치에 적용될 수 있다.
상기 광학 시트(1051)는 상기 표시 패널(1061)과 상기 도광판(1041) 사이에 배치되며, 적어도 한 장 이상의 투광성 시트를 포함한다. 상기 광학 시트(1051)는 예컨대 확산 시트(diffusion sheet), 수평 및 수직 프리즘 시트(horizontal/vertical prism sheet), 및 휘도 강화 시트(brightness enhanced sheet) 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 상기 표시 패널(1061)로 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.
상기 광원 모듈(1031)의 광 경로 상에는 광학 부재로서, 상기 도광판(1041), 및 광학 시트(1051)를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 12는 실시 예에 따른 발광소자를 갖는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기에 개시된 실시 예의 발광소자(1124)가 어레이된 회로 기판(1120), 광학 부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다.
상기 회로 기판(1120)와 상기 광학렌즈가 결합된 발광소자(1124)는 광원 모듈(1160)로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152), 적어도 하나의 광원 모듈(1160), 광학 부재(1154)는 라이트 유닛(1150)으로 정의될 수 있다.
상기 바텀 커버(1152)에는 수납부(1153)를 구비할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
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 상기 표시 패널(1155)으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다.
상기 광학 부재(1154)는 상기 광원 모듈(1160) 위에 배치되며, 상기 광원 모듈(1160)로부터 방출된 광을 면 광원하거나, 확산, 집광 등을 수행하게 된다.
도 13은 실시 예에 따른 조명소자를 갖는 조명장치의 분해 사시도이다.
도 13과 같이, 실시 예에 따른 조명 장치는 커버(2100), 광원 모듈(2200), 방열체(2400), 전원 제공부(2600), 내부 케이스(2700), 소켓(2800)을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치는 부재(2300)와 홀더(2500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 광원 모듈(2200)은 실시 예에 따른 발광 소자를 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 커버(2100)는 벌브(bulb) 또는 반구의 형상을 가지며, 속이 비어 있고, 일 부분이 개구된 형상으로 제공될 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 광원 모듈(2200)과 광학적으로 결합되고, 상기 방열체(2400)와 결합될 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 방열체(2400)와 결합하는 결합부를 가질 수 있다.
상기 커버(2100)의 내면에는 확산재를 갖는 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 이러한 유백색 재료를 이용하여 상기 광원 모듈(2200)로부터의 빛을 산란 및 확산되어 외부로 방출시킬 수 있다.
상기 커버(2100)의 재질은 유리(glass), 플라스틱, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등일 수 있다. 여기서, 폴리카보네이트는 내광성, 내열성, 강도가 뛰어나다. 상기 커버(2100)는 외부에서 상기 광원 모듈(2200)이 보이도록 투명할 수 있고, 불투명할 수 있다. 상기 커버(2100)는 블로우(blow) 성형을 통해 형성될 수 있다.
상기 광원 모듈(2200)은 상기 방열체(2400)의 일 면에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 광원 모듈(2200)로부터의 열은 상기 방열체(2400)로 전도된다. 상기 광원 모듈(2200)은 발광 소자(2210), 연결 플레이트(2230), 커넥터(2250)를 포함할 수 있다.
상기 부재(2300)는 상기 방열체(2400)의 상면 위에 배치되고, 복수의 조명소자(2210)들과 커넥터(2250)이 삽입되는 가이드홈(2310)들을 갖는다. 상기 가이드홈(2310)은 상기 조명소자(2210)의 기판 및 커넥터(2250)와 대응된다.
상기 부재(2300)의 표면은 백색의 도료로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 이러한 상기 부재(2300)는 상기 커버(2100)의 내면에 반사되어 상기 광원 모듈(2200)측 방향으로 되돌아오는 빛을 다시 상기 커버(2100) 방향으로 반사한다. 따라서, 실시 예에 따른 조명 장치의 광 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 부재(2300)는 예로서 절연 물질로 이루어질 수 있다. 상기 광원 모듈(2200)의 연결 플레이트(2230)는 전기 전도성의 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 방열체(2400)와 상기 연결 플레이트(2230) 사이에 전기적인 접촉이 이루어질 수 있다. 상기 부재(2300)는 절연 물질로 구성되어 상기 연결 플레이트(2230)와 상기 방열체(2400)의 전기적 단락을 차단할 수 있다. 상기 방열체(2400)는 상기 광원 모듈(2200)로부터의 열과 상기 전원 제공부(2600)로부터의 열을 전달받아 방열한다.
상기 홀더(2500)는 내부 케이스(2700)의 절연부(2710)의 수납홈(2719)을 막는다. 따라서, 상기 내부 케이스(2700)의 상기 절연부(2710)에 수납되는 상기 전원 제공부(2600)는 밀폐된다. 상기 홀더(2500)는 가이드 돌출부(2510)를 갖는다. 상기 가이드 돌출부(2510)는 상기 전원 제공부(2600)의 돌출부(2610)가 관통하는 홀을 구비할 수 있다.
상기 전원 제공부(2600)는 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 상기 광원 모듈(2200)로 제공한다. 상기 전원 제공부(2600)는 상기 내부 케이스(2700)의 수납홈(2719)에 수납되고, 상기 홀더(2500)에 의해 상기 내부 케이스(2700)의 내부에 밀폐된다.
상기 전원 제공부(2600)는 돌출부(2610), 가이드부(2630), 베이스(2650), 연장부(2670)를 포함할 수 있다.
상기 가이드부(2630)는 상기 베이스(2650)의 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 가이드부(2630)는 상기 홀더(2500)에 삽입될 수 있다. 상기 베이스(2650)의 일 면 위에 다수의 부품이 배치될 수 있다. 다수의 부품은 예를 들어, 직류변환장치, 상기 광원 모듈(2200)의 구동을 제어하는 구동칩, 상기 광원 모듈(2200)을 보호하기 위한 ESD(ElectroStatic discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 연장부(2670)는 상기 베이스(2650)의 다른 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 연장부(2670)는 상기 내부 케이스(2700)의 연결부(2750) 내부에 삽입되고, 외부로부터의 전기적 신호를 제공받는다. 예컨대, 상기 연장부(2670)는 상기 내부 케이스(2700)의 연결부(2750)의 폭과 같거나 작게 제공될 수 있다. 상기 연장부(2670)는 전선을 통해 소켓(2800)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 내부 케이스(2700)는 내부에 상기 전원 제공부(2600)와 함께 몰딩부를 포함할 수 있다. 몰딩부는 몰딩 액체가 굳어진 부분으로서, 상기 전원 제공부(2600)가 상기 내부 케이스(2700) 내부에 고정될 수 있도록 한다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1: 회로 기판 10,30,50,70,90: 발광 소자
11,91: 몸체 12,13,92,93: 리드 프레임
14,94A,94B: 발광 칩 15,95: 와이어
16,96: 몰딩 부재 7,8,9: 측면부
17,37,57,77,97: 제1결합부
18,38,58,78,98: 제2결합부
21,41,61,81,101: 광학렌즈
25,45,65,85,105: 리세스부
27,28-1,47,67,87,107: 제3결합부
28,28-2,48,68,88,108: 제4결합부

Claims (13)

  1. 제1측면부와 상기 제1측면부의 반대측면인 제2측면부를 포함하는 몸체, 상기 몸체 내에 상부가 개방되며 오목한 제1캐비티 및 제2캐비티를 가지는 제1리드 프레임 및 제2리드 프레임과, 상기 제1캐비티 내에 배치되는 제1발광칩과 상기 제2캐비티 내에 배치되는 제2발광칩, 상기 제1발광칩 및 상기 제2발광칩 상에 몰딩부재, 상기 제1발광칩 및 상기 제2발광칩을 각각 상기 제1리드 프레임 및 상기 제2리드 프레임과 연결하는 와이어를 포함하는 발광 소자;
    하부가 개방되며 상기 발광소자가 결합되는 리세스부를 포함하는 광학렌즈; 및
    상기 발광 소자 아래에 배치된 회로기판을 포함하고,
    상기 제1리드 프레임 및 상기 제2리드 프레임은 일부가 각각 상기 제1측면부 및 상기 제2측면부보다 돌출된 제1결합부 및 제2결합부를 포함하고,
    상기 광학렌즈는 상기 광학렌즈의 바닥면으로부터 두께를 가지고 상기 광학렌즈의 외측면에서 상기 리세스부의 내측 방향으로 돌출된 제3결합부 및 제4결합부를 포함하고,
    상기 제3결합부 및 상기 제4결합부는 상기 제1결합부 및 상기 제2결합부 아래에 배치되는 발광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1리드 프레임 및 상기 제2리드 프레임의 상기 제1캐비티 및 상기 제2캐비티는 상기 몸체의 바닥에 노출되는 발광 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1결합부는 상기 몸체의 바닥으로부터 떨어져 상기 제1캐비티 상부 높이에 배치되고, 상기 제2결합부는 상기 몸체의 바닥으로부터 떨어져 상기 제2캐비티 상부 높이에 배치되는 발광 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제3결합부 및 상기 제4결합부는 각각 상기 제1리드 프레임 및 상기 제2리드 프레임의 측면과 상기 몸체의 제1측면부 및 제2측면부의 일부와 접촉하는 발광 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1결합부 및 상기 제2결합부와 상기 제3결합부 및 상기 제4결합부가 결합되는 발광 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학렌즈의 리세스부는 반구형 형상의 입사면을 포함하는 발광 장치.
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