KR102042214B1 - 발광 모듈 및 이를 구비한 조명 장치 - Google Patents

발광 모듈 및 이를 구비한 조명 장치 Download PDF

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Abstract

실시 예에 따른 발광 모듈은, 발광 소자; 및 바닥 면, 출사면, 상기 바닥 면의 중심부에 상기 발광 소자의 광 출사 방향으로 리세스된 입광부를 포함하는 광학 렌즈를 포함하며, 상기 입광부는, 상기 발광 소자의 상면과 대응되는 제1입사 영역과, 상기 바닥 면과 상기 제1입사 영역 사이에 상기 제1입사 영역의 표면보다 러프한 표면을 갖는 제2입사 영역을 포함한다.

Description

발광 모듈 및 이를 구비한 조명 장치{LIGHT EMITTING MODULE AND LIGHT APPARATUS HAVING THEREOF}
본 발명은 발광 모듈 및 이를 구비한 조명 장치에 관한 것이다.
발광 소자, 예컨대 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 실내외에서 사용되는 각종 램프, 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 사용이 증가하고 있다.
실시 예는 입사된 광의 색편차를 개선하기 위한 광학 렌즈 및 이를 구비한 발광 모듈을 제공한다.
실시 예는 입광부의 일부에 러프한 영역을 갖는 광학 부재를 포함하는 발광 모듈을 제공한다.
실시 예는 입광부의 영역별로 서로 다른 표면 거칠기를 갖는 광학 부재를 포함하는 발광 모듈을 제공한다.
실시 예는 영역별 광 투과율이 다른 입광부를 갖는 광학 부재 및 이를 구비한 발광 모듈을 제공한다.
실시 예에 따른 발광 모듈은, 바닥면과 출사면을 포함하고 상기 바닥면의 중심부에 리세스된 입광부를 포함하는 광학 렌즈; 상기 입광부에 대응되어 배치되는 발광소자를 포함하고, 상기 입광부는 상기 바닥면에서 상기 출사면 방향으로 오목하고, 상기 입광부는 상기 바닥면으로부터 연장되는 제2입사영역과 상기 제2입사영역으로부터 연장되는 제1입사영역을 포함하고 상기 제2입사영역은 상기 제1입사영역보다 러프한 표면을 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 발광 모듈의 상기 제2입사영역은 돌출된 돌기를 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 발광 모듈의 상기 출사면은 상기 입광부에 대응되는 영역에 상기 출사면에서 상기 바닥면 방향으로 오목한 오목부를 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 발광 모듈의 상기 제2입사영역은 상기 제1입사영역으로부터 단차진 구조를 포함하고, 상기 제2입사영역의 최대너비는 상기 제1입사영역의 최대 너비보다 클 수 있다.
실시 예는 발광 모듈로부터 방출된 광의 영역별 색편차를 줄일 수 있다.
실시 예는 발광 소자에 의한 색편차를 광학 부재로 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 렌즈유닛의 수율을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 렌즈유닛 및 이를 구비한 조명 장치의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광 모듈의 측 단면도이다.
도 2는 도 1의 발광 모듈의 부분 확대도이다.
도 3은 도 2의 입광부 영역의 부분 확대도이다.
도 4는 도 1의 발광 모듈의 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 5는 제2실시 예에 따른 발광 모듈을 나타낸 측 단면도이다.
도 6은 제3실시 예에 따른 발광 모듈을 나타낸 측 단면도이다.
도 7은 실시 예에 따른 발광 모듈에 있어서, 발광 소자 위치에 따른 영역별 입사 영역이 변경된 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 제4실시 예에 따른 발광 모듈을 나타낸 측 단면도이다.
도 9는 제5실시 예에 따른 발광 모듈을 나타낸 측 단면도이다.
도 10은 제6실시 예에 따른 발광 모듈을 나타낸 측 단면도이다.
도 11은 실시 예에 따른 발광 소자의 지향각에 따른 색온도를 나타낸 도면이다.
도 12는 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 13은 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 표시 장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 14은 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 조명 장치를 나타낸 사시도이다.
이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예에 따른 발광 소자를 설명한다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이고, 도 2는 도 1의 발광 모듈의 부분 확대도이며, 도 3은 도 2의 입광부 영역의 부분 확대도이고, 도 4는 도 1의 발광 모듈의 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 1에 도시하는 발광 모듈(10)에는 발광 소자(100), 상기 발광 소자(100)의 광의 진행 방향을 변화시켜 출사면(25)으로 조사하는 광학 부재(2)를 포함한다. 상기 발광 모듈(10)은 렌즈 유닛 또는 발광 유닛으로 정의될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 소자(100)는 광원으로서, 자외선부터 가시광선까지의 파장 대역 중에서 선택적으로 발광하게 된다. 상기 발광 소자(100)은 UV LED 칩, 그린 LED 칩, 블루 LED 칩, 레드 LED 칩을 포함한다. 상기 발광 소자(100)의 광 출사 영역에는 형광체가 도포될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 소자(100)는 발광 칩이 패키징된 패키지로 구현될 수 있으며, 예컨대 도 4와 같이 구현될 수 있다. 다른 예로서, 상기 발광 소자(100)는 칩이 모듈 기판 상에 탑재되는 형태로 제공될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 4를 참조하면, 몸체(111), 간극부(115), 제1 및 제2리드 프레임(121,131), 발광 칩(141), 및 몰딩 부재(151)를 포함한다.
상기 몸체(111)는 상기 발광 칩(141)에 의해 방출된 파장에 대해, 반사율이 투과율보다 더 높은 물질 예컨대, 70% 이상의 반사율을 갖는 반사체로 형성될 수 있다. 상기 몸체(111)는 반사율이 70% 이상인 경우, 비 투광성의 재질로 정의될 수 있다. 상기 몸체(111)는 수지 계열의 절연 물질 예컨대, 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide)와 같은 수지 재질로 형성될 수 있다. 상기 몸체(111)는 실리콘 계열, 또는 에폭시 계열, 또는 플라스틱 재질을 포함하는 열 경화성 수지, 또는 고내열성, 고 내광성 재질로 형성될 수 있다. 상기의 실리콘은 내부에 금속 산화물을 갖는 백색 계열의 수지를 포함한다. 또한 상기 몸체(111) 내에는 산무수물, 산화 방지제, 이형재, 광 반사재, 무기 충전재, 경화 촉매, 광 안정제, 윤활제, 이산화티탄 중에서 선택적으로 첨가될 수 있다. 함유하고 있다. 상기 몸체(111)는 에폭시 수지, 변성 에폭시 수지, 실리콘 수지, 변성 실리콘 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종에 의해 성형될 수 있다. 예를 들면, 트리글리시딜이소시아누레이트, 수소화 비스페놀 A 디글리시딜에테르 등으로 이루어지는 에폭시 수지와, 헥사히드로 무수 프탈산, 3-메틸헥사히드로 무수 프탈산4-메틸헥사히드로 무수프탈산 등으로 이루어지는 산무수물을, 에폭시 수지에 경화 촉진제로서 DBU(11,8-Diazabicyclo(15,4,0)undecene-7), 조촉매로서 에틸렌 그리콜, 산화티탄 안료, 글래스 섬유를 첨가하고, 가열에 의해 부분적으로 경화 반응시켜 B 스테이지화한 고형상 에폭시 수지 조성물을 사용할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한 상기 몸체(111) 내에 차광성 물질 또는 확산제를 혼합하여 투과하는 광을 저감시켜 줄 수 있다. 또한 상기 몸체(111)는 소정의 기능을 갖게 하기 위해서, 열 경화성 수지에 확산제, 안료, 형광 물질, 반사성 물질, 차광성 물질, 광 안정제, 윤활제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 적절히 혼합하여도 된다.
다른 예로서, 상기의 몸체(111)는 투광성 물질 또는 입사 광의 파장을 변환시키는 변환 물질을 갖는 투광성 물질로 형성될 수 있다.
상기 몸체(111)의 상측에는 캐쏘드 마크(cathode mark)가 형성될 수 있다. 상기 캐쏘드 마크는 상기 발광 소자(100)의 제1 리드 프레임(121) 또는 제2 리드 프레임(131)을 구분하여, 상기 제1,2 리드 프레임(121,131)의 극성의 방향에 대한 혼동을 방지할 수 있다.
상기 몸체(111) 내에는 캐비티(112)가 형성되며, 상기 캐비티(112)는 상부가 개방된 오목한 형상을 포함한다. 상기 캐비티(112)는 소자 탑측에서 볼 때, 원 형상, 타원 형상, 다각형 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 캐비티(112)의 바닥부에는 복수의 리드 프레임(121,131)이 배치되며, 상기 복수의 리드 프레임(121,131)은 전기적으로 이격되게 배치된다.
상기 캐비티(112)의 둘레 면은 곡면 또는 각면으로 형성될 수 있으며, 상기 캐비티(112)의 바닥부에 대해 경사지게 형성될 수 있다.
상기 복수의 리드 프레임(121,131)은 소정 두께를 갖는 금속 플레이트로 형성될 수 있으며, 상기 금속 플레이트의 표면에 다른 금속층이 도금될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 복수의 리드 프레임(121,131)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 있다. 또한, 상기 제1, 2리드 프레임(121,131)은 다층 구조를 가지도록 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1 및 제2리드 프레임(121,131)의 두께는 0.3mm~1.5mm일 수 있으며, 예컨대 0.3mm~0.8mm를 포함한다.
간극부(115)는 상기 제1리드 프레임(121)과 상기 제2리드 프레임(131)의 사이에 배치되며, 상기 제1리드 프레임(121)과 제2리드 프레임(131)을 물리적으로 분리시켜 주게 된다. 상기 간극부(114)는 상기 몸체(111)와 동일한 재질로 형성되거나, 다른 재질로 형성될 수 있다.
상기 캐비티(112)의 바닥에 배치된 제1리드 프레임(121)과 제2리드 프레임(131) 중 적어도 하나의 위에는 발광 칩(141)이 배치되며, 상기 발광 칩(141)은 적색, 녹색, 청색, 백색 등의 빛을 방출하는 가시광선 대역 또는 자외선(Ultra Violet) 대역을 발광하는 LED 칩으로 구현될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 칩(141)은 III족과 V족 반도체 화합물 및 II족 및 VI족 반도체 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광 칩(141)은 도시된 것과 같이, 제2리드 프레임(131) 위에 하나 또는 복수개가 탑재되고, 제2리드 프레임(121)과 전기적으로 연결되고, 상기 제1리드 프레임(121)과 연결 부재(143)로 연결될 수 있다. 상기 연결 부재(143)는 와이어를 포함한다.
상기 발광 칩(141)은 칩 내의 두 전극이 평행하게 배치된 수평형 칩, 또는 칩 내의 두 전극이 서로 반대 측면에 배치된 수직형 칩으로 구현될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 수평형 칩은 적어도 2개의 와이어에 연결될 수 있고, 수직형 칩은 적어도 1개의 와이어에 연결될 수 있다. 또는 상기 발광 칩(141)은 플립 방식으로 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 및 제2리드 프레임(121,131)의 하면은 몸체(111)의 하면과 동일한 평면 상에 배치되어, 모듈 기판 상에 탑재될 때, 발광 칩(141)으로부터 발생된 열을 효과적으로 방열하게 된다.
상기 캐비티(112)에는 몰딩 부재(151)가 형성되며, 상기 몰딩 부재(151)는 에폭시 또는 실리콘과 같은 투광성의 수지 재질을 포함할 수 있다. 또한 상기 몰딩 부재(151)에는 형광체 또는 확산제가 선택적으로 첨가될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 형광체는 예를 들면, YAG 계열, 실리케이트(Silicate) 계열, 또는 TAG 계열의 형광 물질을 포함할 수 있다.
상기 발광 소자(100)는 예컨대, 제1컬러를 발광하는 발광 칩(141)과 제2컬러를 발광하는 형광체를 갖는 경우, 상기 몰딩 부재(151)의 상면으로 출사된 광의 색 분포는, 센터 영역에 가까운 영역의 광(L1)은 제1컬러를 띤 타켓 광이 방출되며, 주변 영역에 가까운 영역의 광(L2)은 제2컬러를 띤 타켓 광이 방출된다. 예를 들면, 상기 제1컬러는 청색을 포함하며, 상기 제2컬러는 황색을 포함하며, 상기 타켓 광은 백색을 포함한다. 예를 들면, 센터 영역의 광(L1)은 발광 칩(141)의 연직 방향 및 이에 인접한 영역으로서, 청색을 띤 백색(bluish-white) 광이 방출되며, 주변 영역의 광(L2)은 발광 칩(141)과 이격되므로, 청색보다는 황색을 띤 백색(Yellowish-white) 광이 방출된다.
도 11과 같이, 발광 소자(100)로부터 방출된 광의 색온도 분포를 보면, 0도를 기점으로 +70~+74도 이상의 각도부터 소정 구간(F1)과 -70~-74 이상의 각도부터 소정 구간(F2)에서 색 온도가 떨어지게 된다. 이러한 색 온도 차이는 색 편차로 나타나며, 광 축(Z)을 기점으로 ±70도 이상의 영역부터 색 편차가 발생되게 된다. 이러한 색 편차의 영역은 발광 소자(100)의 지향각 분포에 따라 달라질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 실시 예는 상기 발광 소자(100)의 지향각 분포에 따라 발생되는 색 편차를 광 출사 경로 상에서 감소시켜 줄 수 있다.
도 1 및 도 2을 참조하면, 상기 발광 소자(100)의 센터 영역과 주변 영역의 색 편차는 실시 예에 따른 광학 부재(2)에 의해 개선될 수 있다. 즉, 상기 광학 부재(2)는 광학 렌즈, 전 반사 렌즈, 또는 측면 광 방출 렌즈로 정의될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 소자(100)는 상기 광학 부재(2)의 바닥 면(예: 입사면)(21)의 수평한 연장 선보다 더 아래에 배치되거나, 상기 광학 부재(2)의 바닥 면(21)에 수평한 연장 선에 일부가 배치되거나, 상기 광학 부재(2)의 내에 배치될 수 있다. 실시 예의 설명을 위해 상기 발광 소자(100)는 상기 광학 부재(2)의 바닥 면(21)과 소정 거리(Z1) 이격되어 배치된 예로 설명하기로 한다. 여기서, 상기 발광 소자(100)의 중심은 상기 광학 부재(2)의 중심과 같은 중심인 광축(Z) 상에 놓일 수 있다. 상기 거리(Z1)는 영(0)이거나 0.02mm 이하의 값을 가질 수 있다.
광 축(기준 광축)(Z) 방향은 발광 소자(100)으로부터 출사되는 광의 입체적인 출사 광속의 중심에 있어서의 광의 진행 방향을 말한다. 도 1에 있어서는, 편의상 발광 소자(100)으로부터 연직 상향의 방향을 광 축(기준 광축)(Z) 또는 법선이라 정의할 수 있다. 또한, 발광 소자(100)는 광 축(Z)을 중심으로 한 회전 대칭의 형상을 갖고 있다. 또한, 발광 소자(100)에 대해서는 반드시 회전 대칭일 필요는 없고, 다면체와 같은 형상일 수 있다. 광학 부재(2)는 발광 소자(100)로부터 출사된 광의 방향을 변화시킨다. 즉, 광학 부재(2)는 입사된 광의 방향을 변화시켜 조사하게 된다.
상기 광학 부재(2)는 광축(Z)을 중심으로 주위로 광을 출사하는 부재이다. 상기 광학 부재(2)는 발광 소자(100)으로부터 방출된 광의 방향을 변화시키기 위한 부재이며, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 굴절률이 1.4 이상 1.7 이하인 투명 재료를 이용할 수 있다. 또한, 더 바람직하게는, 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.
광학 부재(2)는 바닥 면(21), 입광부(22), 외표면인 출사면(25), 오목부(26)를 포함한다. 상기 바닥 면(21)은 광축(Z)과 연직으로 교차되는 것으로, 실질적으로 수평한 평면 형상으로 형성될 수 있으며, 일부 영역으로 광이 입사될 수 있다. 상기 바닥 면(21)은 거칠기 또는 요철 패턴이 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 입광부(22)는 상기 바닥 면(21)의 센터 영역에 상기 바닥 면(21)으로부터 광축(Z) 방향으로 위로 볼록하게 리세스된 영역이며, 상기 발광 소자(100)와 대응된다. 상기 입광부(22)는 상기 발광 소자(100)의 너비(D4)보다 넓은 너비(D2)를 갖고, 예컨대 상기 발광 소자(100)의 너비(D4)의 1.5배 이상의 너비(D2)로 형성될 수 있다. 상기 입광부(22)의 너비(D2)는 예컨대, 2.3~2.5mm 범위로 형성될 수 있으며, 그 깊이는 상기 발광 소자(100)의 두께(T2)의 3배 이상의 깊이 예컨대, 3.7~3.9mm 범위로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 발광 소자(100)의 두께(T2)는 1mm이하일 수 있다.
상기 입광부(22)는 상기 발광 소자(100)의 너비(D4)보다 넓게 형성됨으로써, 상기 발광 소자(100)의 광 출사 영역으로 출사된 광이 효과적으로 입사될 수 있다. 상기 입광부(22)는 바닥에서 볼 때, 원형 또는 다각형 형상일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 입광부(22)에는 입사 영역에 따라 제1입사 영역(23)과 제2입사 영역(24)을 포함하며, 상기 제1입사 영역(23)은 상기 입광부(22)의 고점 및 그 주변 영역의 표면으로서, 곡면을 갖는 형상 예컨대 반구 형상을 포함한다. 상기 제1입사 영역(23)는 상기 발광 소자(100)과 대응된다. 상기 제2입사 영역(24)은 상기 바닥 면(21)과 상기 제1입사 영역(23) 사이의 영역 또는 구간으로서, 상기 입광부(22)의 고점 보다는 상기 바닥 면(21)에 더 인접한 영역일 수 있다.
상기 제2입사 영역(24)은 상기 제1입사 영역(23)의 광 투과율보다 낮은 투과율을 갖고 있으며, 예컨대, 상기 제2입사 영역(24)은 상기 제1입사 영역(23)의 광 투과율보다 1% 이상 낮은 광 투과율을 가질 수 있다. 상기 제1입사 영역(23)의 광 투과율은 98% 이상이며, 상기 제2입사 영역(24)의 광 투과율은 92%~97% 범위일 수 있다. 이러한 광 투과율 차이에 의해 상기 광학 부재(2)는 상기 발광 소자(100)로부터 발생된 색 편차를 보상할 수 있다.
상기 제2입사 영역(24)은 상기 제1입사 영역(23)의 표면 거칠기는 상기 제2입사 영역(24)의 표면 거칠기보다 높은 값을 가질 수 있다. 즉, 상기 제2입사 영역(24)이 상기 제1입사 영역(23)의 표면보다 러프한 면을 가질 수 있다. 이러한 표면 거칠기의 차이에 의해 상기 광학 부재(2)는 상기 발광 소자(100)로부터 발생된 색 편차를 보상할 수 있다.
상기 제2입사 영역(24)은 표면에 상기 광 축(Z) 방향으로 돌출된 복수의 돌기(4)를 포함하며, 상기 제1입사 영역(23)은 돌기가 없는 면으로 형성될 수 있다. 상기 복수의 돌기(4)는 상기 발광 소자(100)로부터 발생된 색 편차를 보상시켜 줄 수 있다. 상기 돌기(4)는 확산 패턴으로 정의될 수 있으며, 입사된 광을 확산시켜 준다.
상기 제2입사 영역(24)은 상기 광학 부재(2)와 상기 발광 소자(100)의 중심인 광 축(Z)을 기준으로 제1각도(θ1) 이상에 상응하는 영역이 될 수 있으며, 상기 제1입사 영역(23)은 상기 광 축(Z)을 기준으로 제1각도(θ1) 미만의 각도에 상응하는 영역이 될 수 있다. 여기서, 상기 제1각도(θ1)는 70~74도 범위를 포함한다. 도 11과 같이, 발광 소자(100)로부터 방출된 광의 색 온도 차이가 발생된 색 편차는 상기의 광학 부재(2)의 입광부(22)에서 제1입사 영역(23)과 제2입사 영역(24)을 투과됨으로써, 개선될 수 있다.
상기 제2입사 영역(24)은 바닥 면(21)으로부터 소정 거리(D1)로 이격된 영역 내에 배치되며, 상기 입광부(22)의 깊이(D1)의 1/2 이하의 영역에 형성될 수 있다.
상기 제2입사 영역(24)은 부식 처리하거나, 제조 공정에서 금형으로 형성하거나, 전기적인 방전으로 이용하여 형성할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 광학 부재(2)의 출사면(25)은 단면 형상이 윤곽선이 소정의 곡률을 갖는 곡면으로 형성되어, 상기 광학 부재(2)의 내부로 입사된 광을 확산시켜 주게 되며, 거의 모든 광을 출사하게 된다.
상기 오목부(26)는 한 개 또는 2개 이상의 전반사면을 포함할 수 있으며, 상기 전반사면의 단면 형상은 경사 면이거나 곡면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 오목부(26)의 단면 형상은 상기 광축(Z)을 중심으로 상기 발광 소자(100) 방향으로 오목한 형상 예컨대, 컵 또는 용기 형상으로 형성될 수 있다. 상기 오목부(26)의 중심은 상기 광축(Z)과 같은 중심을 갖고, 그 깊이(D5)는 상기 광축(Z)으로 갈수록 점차 깊어지는 깊이로 형성된다. 상기 오목부(26)의 깊이(D5)는 상기 입광부(22)의 깊이(D1)보다는 얇게 예컨대, 상기 입광부(22)의 깊이(D1)의 1/2 이하의 깊이로 형성될 수 있다.
상기 오목부(26)의 너비(D6)는 상기 광 출사면(25)과의 경계 지점 또는 변곡점 간의 간격으로서, 상기 입광부(22)의 너비(D2)보다는 넓게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 오목부(26)에는 반사부재(미도시)가 형성될 수 있다. 상기 반사부재는 수지 재료에 금속 산화물 및 금속 질화물 중 적어도 하나가 혼합될 수 있으며, 실시 예는 금속 산화물의 첨가 예로 설명하기로 한다. 상기 수지 재료는 실리콘 또는 에폭시와 같은 재질을 포함한다. 또한 상기 수지 재료는 예컨대, polyacrylate resin, epoxy resin, phenolic resin, polyamides resin, polyimides rein, unsaturated polyesters resin, polyphenylene ether resin (PPE), polyphenilene oxide resin (PPO), polyphenylenesulfides resin, cyanate ester resin, benzocyclobutene (BCB), Polyamido-amine Dendrimers (PAMAM), 및 Polypropylene-imine, Dendrimers (PPI), 및 PAMAM 내부 구조 및 유기-실리콘 외면을 갖는 PAMAM-OS(organosilicon)를 단독 또는 이들의 조합을 포함한 수지로 구성될 수 있다. 상기 금속 산화물은 상기 반사부재 내에 5wt% 이상 예컨대, 30~80wt% 범위로 형성될 수 있다. 상기 금속 산화물은 상기 광학 부재(2)의 굴절률보다 높은 굴절률을 갖는 재질로서, TiO2, SiO2, Al2O3 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이에 따라 상기 반사부재의 굴절률은 상기 광학 부재(2)의 굴절률보다 높으며, 예컨대 1.7 이상의 굴절률을 가질 수 있다. 상기 반사 부재는 세라믹 재료 예컨대, 예컨대, SiO2, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, BN, Si3N4, SiC(SiC-BeO), BeO, CeO, AlN와 같은 세라믹 (Ceramic) 계열일 수 있다.
또한 상기 오목부(26)에 배치된 반사부재는 상기 광학 부재(2)의 굴절률보다 높은 고 굴절층이거나, 반사층으로 정의될 수 있다. 또한 상가 반사부재는 광의 반사 효율이 70% 이상인 층으로서, 예컨대 85%이상일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반사부재는 상기 광학 부재(2)와의 굴절률의 차이가 0.1 이상 예컨대, 0.3 이상 차이를 가질 수 있다.
상기 광학 부재(2)는 상기 출사면(25)과 상기 바닥 면(21) 사이의 둘레에 측벽부(27)가 배치될 수 있으며, 상기 측벽부(27)는 상기 출사면(25)의 곡면으로부터 단차진 구조로 형성될 수 있다. 상기 측벽부(27)는 지지부로 기능하며, 그 높이는 상기 입광부(22)의 깊이(D1)보다 낮게 형성될 수 있다. 즉, 상기 출사면(25)으로의 광 추출 효율을 위해 상기 측벽부(27)의 높이는 상기 입광부(22)의 깊이(D1)보다 낮게 형성될 수 있다. 또한 상기 입광부(22)와 상기 오목부(26) 사이의 거리(D7)는 상기 입광부(22)의 깊이(D1)보다는 좁게 형성될 수 있다. 상기 입광부(22)의 깊이(D1)는 상기 광학 부재(2)의 두께(T1)의 1/2 이상으로 형성될 수 있으며, 이러한 깊이(D1)에 의해 상기 오목부(26)를 투과되는 광 비율을 낮추어줄 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 발광 소자(100)의 발광 칩(141)에 연직한 광축(Z)과 상기 발광 칩(141)으로부터 상기 제1 및 제2입사 영역(23,24) 사이의 경계를 연결한 선분(P1) 사이의 제1각도(θ1)는 70~74도보다 작은 값일 수 있다. 즉, 상기 제2입사 영역(24)의 크기는 상기 발광 칩(141)의 위치에 따라 달라질 수 있다.
도 3을 참조하면, 입광부(22)의 제2입사 영역(24)에 돌출된 돌기(4)는 규칙적 또는 불규칙적인 형태로 배열될 수 있다. 또한 돌기(4)들 간의 간격(B1)은 0.1㎛ 이상 예컨대, 0.1㎛~500㎛ 범위일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한 상기 제2입사 영역(24)으로부터 돌출된 돌기(4)의 중심을 지나는 선분(X1)은 상기 광 축(Z)에 대해 예각(θ11)의 범위로 형성될 수 있다. 상기 제2입사 영역(24)에 돌출된 돌기(4)의 높이(B2)는 0.1㎛ 이상 예컨대, 0.1㎛~100㎛ 범위일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 돌기(4)의 사이즈는 광학 부재(2)와 상기 발광 소자(100)의 크기에 따라 달라질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 5는 제2실시 예에 따른 발광 모듈을 나타낸 측 단면도이다. 제2실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 5를 참조하면, 발광 모듈(11)은 발광 소자(100), 상기 발광 소자(100)가 탑재된 모듈 기판(105), 상기 발광 소자(100) 및 상기 모듈 기판(105) 상에 배치된 광학 부재(2)를 포함한다.
상기 모듈 기판(105)은 수지 재질의 기판(PCB: Printed Circuit Board), 세라믹 재질의 기판, 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB), 금속 재질을 갖는 PCB(예: Metal core PCB) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 모듈 기판(105) 상에는 상기 발광 소자(100)가 배치되며, 상기 발광 소자(100)는 도 4와 같은 패키지 형태로 구현될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한 상기 발광 소자(100) 및 상기 광학 부재(2)는 일대일 대응되며, 상기 모듈 기판(105) 상에 하나 또는 복수개가 배열될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 광학 부재(2)는 바닥 면(21), 입광부(22), 출사면(25), 오목부(26), 및 결합 돌기(28)를 포함한다. 상기 바닥 면(21)에는 하 방향 즉, 상기 모듈 기판(105)의 상면 방향으로 배치된 요철 패턴(21A)을 포함하며, 상기 요철 패턴(21A)은 상기 모듈 기판(105)으로부터 반사된 광이 재 입사될 수 있도록 반사한다. 또한 상기 요철 패턴(21A)을 갖는 바닥 면(21)은 상기 광학 부재(2) 내에서 상기 바닥 면(21)으로 진행하는 광을 재 반사시켜 주게 된다. 상기 입광부(22), 출사면(25) 및 오목부(26)는 도 1의 구조를 참조하기로 한다. 상기 요철 패턴(21A)의 철부는 상기 돌기(4)의 너비보다 더 큰 너비로 형성될 수 있으며, 그 형상은 원형 또는 다각형 형상일 수 있다.
상기 바닥 면(21) 중에서 상기 요철 패턴(21A)이 형성된 영역은 상기 광 출사면(25)과 대응되는 영역일 수 있으며, 상기 바닥 면(21)의 외측 둘레인 측벽부(27)에 인접한 영역은 형성하지 않을 수 있다.
상기 광학 부재(2)에는 결합 돌기(28)가 배치되며, 상기 결합 돌기(28)는 상기 바닥 면(21)에 복수개가 서로 이격되어 배치된다. 예컨대, 3개 이상의 결합 돌기(28)가 소정 각도로 이격될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 광학 부재(2)는 상기 모듈 기판(105) 상에 소정 간격을 갖고 이격될 수 있다. 상기 결합 돌기(28)는 상기 광학 부재(2)로부터 돌출되며, 기둥 형상을 포함한다. 상기 결합 돌기(28)는 상기 모듈 기판(105)에 결합될 수 있다. 예컨대, 상기 모듈 기판(105)에 접착제를 이용하여 상기 결합 돌기(28)가 결합될 수 있으며, 또는 상기 모듈 기판(105)에 구멍을 형성하여 상기 결합 돌기(28)를 결합시켜 줄 수 있다. 상기 결합 돌기(28)는 상기 광학 부재(2)를 상기 모듈 기판(105)에 지지해 주는 역할을 한다.
상기 모듈 기판(105)의 상부에는 상기 광학 부재(2)로부터 누설된 광을 반사시키기 위한 반사층이 더 형성될 수 있으며, 상기 반사층은 솔더 레지스트를 포함한다.
도 6은 제3실시 예에 따른 발광 모듈을 나타낸 측 단면도이다. 제3실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예의 설명을 참조하기로 한다.
도 6을 참조하면, 발광 모듈(12)은 모듈 기판(105) 상에 광학 부재(2)의 바닥 면(21)에 접촉될 수 있다. 이에 따라 상기 모듈 기판(105) 상에 탑재된 발광 소자(100)는 상기 광학 부재(2)의 입광부(22) 내에 배치될 수 있으며, 상기 광학 부재(2)의 입광부(22)는 상기 발광 소자(100)로부터 방출된 광의 지향 방향을 변화시켜 준다.
상기 입광부(22)는 상기 발광 소자(100)에 연직한 광축(Z)을 기준으로 제1각도(θ1)의 범위 이내에 존재하는 제1입광 영역(23)은 도 1에 비해 줄어들 수 있다. 이는 발광 소자(100)가 입광부(22) 내에 배치됨으로써, 그 이동 거리만큼 상기 제1입광 영역(23)은 감소될 수 있다. 이에 따라 입광부(22)의 제1입사 영역(23)과 제2입사 영역(24)의 경계 부분을 지나는 선분(P1)은 상기 발광 소자(100)를 기점으로 상기 광축(Z)으로부터의 제1각도(θ1)에 따라 달라질 수 있다.
도 7은 실시 예에 따른 발광 모듈에 있어서, 발광 소자 위치에 따른 영역별 입사 영역이 변경된 예를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 발광 소자(100)는 광학 부재(2)의 입광부(22)의 중심인 광축(Z)을 기준으로 제1위치(R1), 제2위치(R2), 제3위치(R3)로 변경될 수 있다. 상기 발광 소자(100)의 제1위치(R1), 제2위치(R2) 및 제3위치(R3)로 입광부(22)의 고점 부분에 인접함에 따라 상기 입광부(22)의 제2입사 영역(24)의 높이는 D3, D31, D32로 점차 높아질 수 있다. 여기서, 상기 발광 소자(100)의 위치가 R1, R2, R3로 변경되더라도, 상기 제1각도(θ1)는 동일한 각도로 형성될 수 있다. 상기 발광 소자(100)의 제1위치(R1)는 상기 입광부(22)로부터 이격되며, 상기 제2위치(R2)는 상기 입광부(22)에 발광 소자(100)의 일부가 배치되며, 상기 제3위치(R3)는 상기 입광부(22) 내에 발광 소자(100)가 배치된다. 따라서, 상기 발광 소자(100)의 위치가 상기 입광부(22)의 고점에 인접할수록 상기 입광부(22) 내에서 제2입사 영역(24)이 차지하는 비율은 더 커질 수 있다.
도 8은 제4실시 예에 따른 발광 모듈을 나타낸 측 단면도이다. 제4실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예의 설명을 참조하기로 한다.
도 8을 참조하면, 발광 모듈(13)은 발광 소자(101), 및 광학 부재(3)를 포함한다.
상기 발광 소자(101)는 상기 광학 부재(3)의 입광부(32) 아래에 배치된다. 여기서, 상기 발광 소자(100)의 지향각 분포는 150도 내지 도 170도 범위일 수 있으며, 상기 발광 소자(100)의 지향각 분포가 넓어진 경우, 상기 입광부(32)의 제1입사 영역(33)과 제2입사 영역(34) 사이의 경계을 지나는 선분(P1)은 소정의 각도(θ3)로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 광학 부재(3)의 제2입사 영역(24)이 커버할 수 있는 각도 범위는 바닥 면(31)을 기준으로 10도 내지 15도 범위로 형성될 수 있다. 상기 각도(θ3)는 75~80도 범위일 수 있다.
상기 광학 부재(3)는 바닥 면(31), 상기 바닥 면(31)로부터 돌출된 결합 돌기(38), 출사면(35), 오목부(36), 측벽부(37)를 포함한다. 이러한 구성은 상기에 개시된 실시 예의 설명을 참조하기로 한다.
도 9는 제5실시 예에 따른 발광 모듈을 나타낸 측 단면도이다. 제5실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예의 설명을 참조하기로 한다.
도 9를 참조하면, 발광 모듈(15)은 발광 소자(100) 및 상기 발광 소자(100) 상에 입광부(52)를 갖는 광학 부재(5)를 포함한다.
상기 입광부(52)는 제1입사 영역(53)과, 상기 제1입사 영역(53) 아래에 복수의 돌기(4)를 갖는 제2입사 영역(54)을 포함한다. 상기 제1입사 영역(53)과 상기 제2입사 영역(54)은 불연속적인 면 또는 연속적인 면으로 형성되며, 예컨대 상기 제2입사 영역(54)은 제1입사 영역(53)으로부터 단차진 구조(53A)를 갖는다. 상기 제2입사 영역(54)의 최대 너비는 상기 제1입사 영역(53)의 최대 너비보다 넓게 형성될 수 있다.
상기 제2입사 영역(54)은 단차진 구조(54A)를 가지면, 복수의 돌기(4)가 광 축(Z) 방향으로 돌출된다. 이러한 제2입사 영역(54)은 입사된 광을 반사, 산란, 굴절시켜 줌으로써, 제1입사 영역(53)으로 투과된 광과의 색 편차를 감소시켜 줄 수 있다. 상기 발광 소자(100)를 기점으로 광 축(Z)으로부터 상기 제2입사 영역(54)까지의 각도(θ5)는 70~74도 이하가 될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 광학 부재(5)의 오목부(56)에는 요철 패턴(56A)이 형성될 수 있으며, 상기 요철 패턴(56A)은 상기 오목부(56)로부터 돌출되며 투과되는 광의 지향 방향을 변화시켜 준다.
도 10은 제6 실시 예에 따른 발광 모듈을 나타낸 측 단면도이다. 제6실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예의 설명을 참조하기로 한다.
도 10을 참조하면, 발광 모듈(16)은 모듈 기판(107), 상기 모듈 기판(107) 상에 탑재된 발광 소자(161), 상기 발광 소자(161)의 둘레에 배치된 반사체(163), 상기 반사체(163)의 오픈 영역(164)에 배치된 투광성 수지층(165), 상기 발광 소자(161)로부터 방출된 광의 지향 방향을 변화시키는 입광부(62)를 갖는 광학 부재(6)를 포함한다.
상기 모듈 기판(107)은 상기 광학 부재(2)의 바닥 면(21)에 접촉되거나, 이격될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 모듈 기판(107) 상에는 발광 소자(161)가 배치되며, 상기 발광 소자(161)는 광학 부재(2)의 입광부(62)에 대응되거나, 적어도 일부가 상기 입광부(62) 내에 배치될 수 있다. 이러한 발광 소자(161)의 위치는 상기 모듈 기판(107)의 위치에 따라 변경될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 소자(161)는 상기 모듈 기판(107) 상의 회로 패턴에 연결 부재(162)로 연결될 수 있으며, 상기 연결 부재(162)는 와이어를 포함한다. 상기 발광 소자(161)는 LED 칩일 수 있으며, 예컨대 블루, 그린, 레드 컬러를 발광하는 적어도 하나의 LED 칩일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자(161)는 청색 LED 칩으로 설명하기로 한다.
상기 발광 소자(161)의 둘레에는 반사체(163)가 배치되며, 상기 반사체(163)는 상기 발광 소자(161)의 둘레를 따라 링 형상으로 커버하는 댐 구조로 형성될 수 있다. 상기 반사체(163)는 솔더 레지스트와 같은 재질이거나, 에폭시 또는 실리콘 내에 금속 산화물이 첨가된 수지 재질이거나, 알루미늄 또는 은과 같은 금속일 수 있다.
상기 반사체(163)는 내부에 오픈 영역(164)을 구비하며, 상기 오픈 영역(164)에는 투광성 수지층(165)이 형성된다. 상기 반사체(163)의 내 측벽은 상기 발광 소자(161)와 대응되며, 상기 모듈 기판(107)의 상면 또는 상기 광학 부재(2)의 바닥 면(61)에 대해 소정 각도로 경사지게 배치될 수 있다.
상기 투광성 수지층(165)은 내부에 형광체를 포함하며, 상기 형광체는 레드, 그린, 황색, 블루 형광체 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 투광성 수지층(165)은 상면이 반구형 형상으로 형성되거나, 플랫한 형상이거나, 오목한 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 반사체(163)는 다른 예로서, 반 투명 재질로 형성될 수 있으며, 상기 반 투명 재질은 반사율이 투과율보다 높은 재질일 수 있다. 상기 반사체(163)는 상기 입광부(62) 내에서 제2입사 영역(24)과 대응되게 배치되거나, 상기 입광부(62)보다 아래에 배치될 수 있다.
상기 발광 소자(161)로부터 방출된 광의 지향각 분포는 상기 반사체(163)에 의해 소정의 각도(θ4) 범위 예컨대, 광축을 기준으로 70~85도 범위로 형성될 수 있다.
상기 발광 소자(161)로부터 방출된 광은 상기 투광성 수지층(165)을 통과하여 방출되며, 상기 광학 부재(2)의 입광부(62)는 제1입사 영역(23)과 제2입사 영역(24)에 의해 상기 발광 소자(161)로부터 방출된 광의 색 편차를 보상하게 된다. 예컨대, 제2입사 영역(24)으로 입사된 광은 황색을 띤 백색 광인 경우, 광의 임계각을 조절하여 제1입사 영역(23)으로 방출된 광과의 색 편차를 개선시켜 줄 수 있다.
상기 광학 부재(6)는 바닥면(61), 출사면(65), 오목부(66), 측벽부(67)를 포함한다. 이러한 구성은 상기에 개시된 실시 예의 설명을 참조하기로 한다.
<조명 시스템>
실시예에 따른 발광 소자는 조명 시스템에 적용될 수 있다. 상기 조명 시스템은 복수의 발광 소자가 어레이된 구조를 포함하며, 도 12 및 도 13에 도시된 표시 장치, 도 14에 도시된 조명 장치를 포함하고, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판 등이 포함될 수 있다.
도 12는 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 12를 참조하면, 실시예에 따른 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 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 광원 모듈(1031)은 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 하나를 포함하며, 상기 도광판(1041)의 일 측면에서 직접 또는 간접적으로 광을 제공할 수 있다. 상기 광원 모듈(1031)은 지지부재(1033)와 상기에 개시된 실시 예(들)에 따른 발광 소자(1035) 또는 발광 모듈을 포함하며, 상기 발광 소자(1035)는 상기 지지부재(1033) 상에 소정 간격으로 어레이될 수 있다. 상기 지지부재(1033)는 기판이거나, 방열 플레이트일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 기판은 회로패턴(미도시)을 포함하는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)일 수 있다. 다만, 상기 기판은 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(1035)는 상기 바텀 커버(1011)의 측면 또는 방열 플레이트 상에 탑재될 수 있다. 여기서, 상기 방열 플레이트의 일부는 상기 바텀 커버(1011)의 상면에 접촉될 수 있다.
그리고, 상기 복수의 발광 소자(1035)는 상기 지지부재(1033) 상에 빛이 방출되는 출사면이 상기 도광판(1041)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자(1035)는 상기 도광판(1041)의 일측 면인 입광부(52)에 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), 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 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 광원 모듈(1031)의 광 경로 상에는 광학 시트부재로서, 상기 도광판(1041), 및 광학 시트(1051)를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 13은 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 13을 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기의 실시 예(들)에 개시된 발광 소자(1124)가 어레이된 지지부재(1120), 광학 시트부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다.
상기 지지부재(1120)와 상기 발광 소자(1124)는 광원 모듈(1060)로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152), 적어도 하나의 광원 모듈(1060), 광학 시트부재(1154)는 라이트 유닛(1150)으로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152)에는 수납부(1153)를 구비할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기의 광원 모듈(1060)은 지지부재(1120) 및 상기 지지부재(1120) 위에 배열된 복수의 발광 소자(1124)를 포함한다.
여기서, 상기 광학 시트부재(1154)는 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 methyl 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.
상기 광학 시트부재(1154)는 상기 광원 모듈(1060) 위에 배치되며, 상기 광원 모듈(1060)로부터 방출된 광을 면 광원하거나, 확산, 집광 등을 수행하게 된다.
도 14는 실시 예에 따른 조명소자를 갖는 조명장치의 분해 사시도이다.
도 14를 참조하면, 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 모듈을 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 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 커버(2100)는 상기 광원 모듈(2200)로부터 제공되는 빛을 확산, 산란 또는 여기 시킬 수 있다. 상기 커버(2100)는 일종의 광학 지지부재일 수 있다. 상기 커버(2100)는 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 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 유백색의 도료는 빛을 확산시키는 확산재를 포함할 수 있다. 상기 커버(2100)의 내면의 표면 거칠기는 상기 커버(2100)의 외면의 표면 거칠기보다 크게 형성될 수 있다. 이는 상기 광원 모듈(2200)로부터의 빛이 충분히 산란 및 확산되어 외부로 방출시키기 위함이다.
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 빛 반사 물질로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 예를 들면, 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, 외부 전원으로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 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)에는 "+ 전선"과 "- 전선"의 각 일 단이 전기적으로 연결되고, "+ 전선"과 "- 전선"의 다른 일 단은 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 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.
2,3,5,6: 광학 부재
21,31,51,61: 바닥 면
22,32,52,62: 입광부
23,33,53,63: 제1입사 영역
24,34,54,64: 제2입사 영역
25,35,55,65: 출사면
26,36,56,66: 오목부
100,101,161: 발광 소자
105,107: 모듈 기판
163: 반사체
165: 투광성 수지층

Claims (17)

  1. 바닥면과 출사면을 포함하고 상기 바닥면의 중심부에 리세스된 입광부를 포함하는 광학 렌즈;
    상기 입광부에 대응되어 배치되는 발광소자를 포함하고,
    상기 입광부는 상기 바닥면에서 상기 출사면 방향으로 오목하고,
    상기 입광부는 상기 바닥면으로부터 연장되는 제2입사영역과 상기 제2입사영역으로부터 연장되는 제1입사영역을 포함하고
    상기 제2입사영역은 상기 제1입사영역보다 러프한 표면을 포함하고,
    상기 제2입사영역은 상기 제1입사영역으로부터 단차진 구조를 포함하고,
    상기 제2입사영역의 최대너비는 상기 제1입사영역의 최대 너비보다 큰 발광 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2입사영역은 돌출된 돌기를 포함하는 발광 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 출사면은 상기 입광부에 대응되는 영역에 상기 출사면에서 상기 바닥면 방향으로 오목한 오목부를 포함하는 발광 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 오목부에 요철패턴이 형성되는 발광 모듈.
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