KR20110055867A - 발광 장치 - Google Patents

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Abstract

실시예는 발광 장치에 관한 것이다.
실시예에 따른 발광 장치는 기판; 상기 기판 상에 설치된 발광 소자 패키지; 및 상기 기판에 지지되고 상기 발광 소자 패키지 상에 배치되는 렌즈를 포함하고, 상기 렌즈는 상면의 중앙부에 제1 함몰부가 형성되고 하면의 중앙부에 제2 함몰부가 형성되며 상기 제1 함몰부와 제2 함몰부 사이에 배치된 에어 갭이 형성되는 렌즈 몸체와, 상기 렌즈 몸체의 하면에 형성되어 상기 렌즈 몸체가 상기 기판과 이격되도록 상기 렌즈 몸체를 지지하는 렌즈 서포터를 포함한다.
발광 장치

Description

발광 장치{LIGHT EMITTING APPARATUS}
실시예는 발광 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드와 같은 발광 소자는 전력 소모량이 적고, 사용 가능한 수명이 길며, 친환경적이라는 장점이 있어 전자기기의 백라이트 유닛, 전광판, 조명기기 등 다양한 발광 장치에 사용된다.
이러한 발광 장치는 발광 소자에서 방출되는 광의 배광 특성을 조절하기 위해 봉지 수지층을 다양한 렌즈 형태로 성형하여 발광 소자를 포위할 수 있도록 제작한다.
실시예는 새로운 구조를 갖는 발광 장치를 제공한다.
실시예는 새로운 구조의 렌즈를 포함하는 발광 장치를 제공한다.
실시예는 측면 발광 특성이 우수한 발광 장치를 제공한다.
실시예에 따른 발광 장치는 기판; 상기 기판 상에 설치된 발광 소자 패키지; 및 상기 기판에 지지되고 상기 발광 소자 패키지 상에 배치되는 렌즈를 포함하고, 상기 렌즈는 상면의 중앙부에 제1 함몰부가 형성되고 하면의 중앙부에 제2 함몰부가 형성되며 상기 제1 함몰부와 제2 함몰부 사이에 배치된 에어 갭이 형성되는 렌즈 몸체와, 상기 렌즈 몸체의 하면에 형성되어 상기 렌즈 몸체가 상기 기판과 이격되도록 상기 렌즈 몸체를 지지하는 렌즈 서포터를 포함한다.
실시예에 따른 발광 장치는 기판; 상기 기판 상에 발광 소자 패키지; 및 상기 기판에 지지되어 상기 발광 소자 패키지를 포위하고, 상기 발광 소자 패키지 상에 배치되는 렌즈를 포함하고, 상기 렌즈는 상기 발광 소자 패키지를 포위하는 봉지부와, 상기 봉지부에서 상측 방향으로 연장되는 지지부와, 상기 지지부에 의해 지지되는 렌즈부를 포함한다.
실시예는 새로운 구조를 갖는 발광 장치를 제공할 수 있다.
실시예는 새로운 구조의 렌즈를 포함하는 발광 장치를 제공할 수 있다.
실시예는 측면 발광 특성이 우수한 발광 장치를 제공할 수 있다.
실시예의 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 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 1과 도 2는 제1 실시예에 따른 발광 장치를 설명하는 도면이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 제1 실시예에 따른 발광 장치는 기판(10)과, 상기 기판(10) 상에 설치된 발광 소자 패키지(20)와, 상기 기판(10) 상에 설치되어 지지되고 상기 발광 소자 패키지(20) 상에 배치되는 렌즈(30)를 포함한다.
상기 기판(10)은 PCB(Printed Circuit Board)로 형성될 수 있고, 상기 기판(10) 상에는 회로패턴(미도시)이 형성되며, 상기 회로패턴과 상기 발광 소자 패키지(20)는 전기적으로 연결된다.
상기 발광 소자 패키지(20)는 패키지 몸체(21)와, 상기 패키지 몸체(21) 상에 설치된 적어도 하나의 발광 소자(22)와, 상기 발광 소자(22)를 포위하는 형광체층(23)과, 상기 패키지 몸체(21) 상에 상기 형광체층(23)을 포위하는 봉지 수지 층(24)을 포함한다.
상기 패키지 몸체(21)에는 전극층들(미도시)이 형성되며, 상기 전극층들은 상기 패키지 몸체(21)를 관통하거나 상기 패키지 몸체(21)의 표면에 형성되어 상기 발광 소자(22)와 상기 기판(10)의 회로패턴을 전기적으로 연결한다. 상기 패키지 몸체(21)는 다양한 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 패키지 몸체(21)는 세라믹 재질, 수지 재질, 실리콘 재질 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 발광 소자(22)는 발광 다이오드로 형성될 수 있다. 상기 발광 소자(22)는 상기 패키지 몸체(21)상에 복수개가 설치될 수 있으며, 실시예에서는 3개의 발광 소자(22)가 설치된 것이 도시되어 있다. 상기 복수개의 발광 소자(22)는 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있으며, 플립칩 방식 또는 와이어 본딩 방식으로 상기 전극층들과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 발광 소자(22)는 적색, 녹색, 청색 중 적어도 어느 하나의 광을 방출하는 발광 다이오드가 사용될 수 있으며, 실시예에서는 청색 광을 방출하는 발광 다이오드가 사용된 것이 도시되어 있다.
상기 형광체층(23)은 상기 패키지 몸체(21) 상에 상기 발광 소자(22)를 포위하도록 형성된다. 예를 들어, 상기 형광체층(23)은 황색 형광체를 포함하여 형성될 수 있다. 상기 형광체층(23)은 상면이 평탄하게 형성되어 상기 패키지 몸체(21) 상에서 일정한 높이로 형성될 수 있다.
상기 봉지 수지층(24)은 상기 패키지 몸체(21) 상에 형성되며, 상기 형광체층(23)을 포위한다. 상기 봉지 수지층(24)은 투명 수지재로 형성될 수 있으며, 예 를 들어, 에폭시 수지 또는 실리콘 수지로 형성될 수 있다.
상기 봉지 수지층(24)은 상면 중앙부가 볼록한 형태로 형성될 수 있고, 상면 주변부는 평탄하게 형성될 수 있다.
상기 렌즈(30)는 렌즈 몸체(31)와, 상기 렌즈 몸체(31)를 지지하는 렌즈 서포터(34)를 포함한다. 상기 렌즈 몸체(31)와 상기 렌즈 서포터(34)는 사출 방식을 통해 일체로 형성되거나 별도의 부품으로 형성되어 접착 등을 방법으로 결합될 수도 있다.
상기 렌즈 몸체(31)는 평면도에서의 형태가 대략 원형에 가깝게 형성될 수 있고, 상기 렌즈 몸체(31)의 하면에는 요철 또는 거칠기(Roughness)가 형성될 수 있다.
상기 렌즈 서포터(34)는 상기 렌즈 몸체(31)의 하면에 복수개가 형성될 수 있다. 실시예에서는 2개의 렌즈 서포터(34)만 도시되어 있으나, 상기 렌즈 서포터(34)는 상기 렌즈 몸체(31)를 안정적으로 지지할 수 있도록 3개 이상으로 형성되어 서로 이격된 상태로 배치될 수도 있다. 상기 렌즈 서포터(34)의 형상 및 개수는 설계에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
상기 렌즈 몸체(31)는 투명 수지재로 형성될 수 있으며, 상기 렌즈 서포터(34)에 의해 상기 기판(10)과 일정 간격 이격되어 설치된다. 상기 렌즈 서포터(34)는 접착재를 이용하여 상기 기판(10) 상에 견고히 부착될 수 있다.
상기 렌즈 몸체(31)는 상면이 전반적으로 볼록하게 형성되고, 상면 중앙부는 하측 방향으로 오목한 제1 함몰부(32)가 형성된다. 또한, 상기 렌즈 몸체(31)는 하 면이 평탄하게 형성되고, 하면 중앙부는 상측 방향으로 오목한 제2 함몰부(33)가 형성된다. 상기 제1 함몰부(32)와 제2 함몰부(33)는 수직 방향으로 오버랩된다.
상기 제1 함몰부(32)와 제2 함몰부(33)가 상기 렌즈 몸체(31)의 중앙부에 배치되기 때문에 상기 렌즈 몸체(31)의 중앙부는 얇은 두께를 갖는다. 그리고, 상기 렌즈 몸체(31)의 중앙부에서 주변부로 갈수록 상기 렌즈 몸체(31)는 두께가 두꺼워지다가 다시 얇아진다. 또한, 상기 렌즈 몸체(31)의 상면 주변부는 평탄하게 형성될 수도 있으며, 상기 렌즈 몸체(31)의 하면과 인접한 측면은 하면에 수직하게 형성될 수도 있다.
상기 제1 함몰부(32)의 최대 깊이(a)는 0.3~0.4mm로 형성될 수 있고, 상기 제2 함몰부(33)의 최대 깊이(b)는 2.5~3mm로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제1 함몰부(32)의 최대 폭(c)은 3.5~4mm로 형성될 수 있고, 상기 제2 함몰부(33)의 최대 폭(d)은 2.8~3.3mm로 형성될 수 있다.
상기 렌즈 서포터(34)의 최대 두께(e)는 0.5~0.8mm로 형성될 수 있다.
상기 렌즈 몸체(31)의 최대 두께(h)는 4~5mm로 형성될 수 있고, 상기 렌즈 몸체(31)의 하면에서 상면이 평탄한 부분까지의 최대 두께(f)는 1.8~2.2mm로 형성될 수 있고, 상기 렌즈 몸체(31)의 상면이 평탄한 부분부터 최상면 까지의 두께(g)는 2.2~2.8mm로 형성될 수 있다.
상기 렌즈 몸체(31)의 최대 폭(j)은 13~19mm로 형성될 수 있고, 상기 렌즈 몸체(31)에서 상면이 곡면으로 형성된 부분의 최대 폭(i)은 12~18mm로 형성될 수 있다.
한편, 상기 발광 소자 패키지(20)에서 상기 패키지 몸체(21)의 최대 두께는 0.3~0.4mm로 형성되고, 상기 패키지 몸체(21)의 상면부터 상기 봉지 수지층(24)의 최상면까지의 높이는 1.1~1.5mm로 형성된다.
실시예에서, 상기 렌즈 몸체(31)의 최대 두께(h) 대비 상기 제1 함몰부(32)의 최대 깊이(a)의 비(a/h)는 0.06~0.1으로 형성되며, 상기 렌즈 몸체(31)의 최대 두께(h) 대비 상기 제2 함몰부(33)의 최대 깊이(b)의 비(b/h)는 0.5~0.75로 형성되며, 상기 제1 함몰부(32)의 최대 깊이(a) 대비 제2 함몰부(33)의 최대 깊이(b)의 비(b/a)는 6.25~10으로 형성된다.
그리고, 상기 렌즈 몸체(31)의 최대 폭(j) 대비 상기 제1 함몰부(32)의 최대 폭(c)의 비(c/j)는 0.18~0.3으로 형성되고, 상기 렌즈 몸체(31)의 최대 폭(j) 대비 상기 제2 함몰부(33)의 최대 폭(d)의 비(d/j)는 0.14~0.25로 형성되며, 상기 제1 함몰부(32)의 최대 폭(c) 대비 상기 제2 함몰부(33)의 최대 폭(d)의 비(d/c)는 0.7~0.94로 형성된다.
또한, 상기 봉지 수지층(24)의 적어도 일부분은 상기 제2 함몰부(33) 내에 배치된다. 상기 패키지 몸체(21)의 최대 두께는 상기 렌즈 서포터(34)의 최대 두께보다 작고, 상기 렌즈 몸체(31)의 하면은 상기 발광 소자(22) 또는 형광체층(23)과 동일 수평면 상에 배치되거나 상기 봉지 수지층(24)과 동일 수평면 상에 배치된다.
상기한 바와 같은 발광 장치는 측면 발광 효율이 우수한 장점이 있다. 상기 발광 소자(22)에서 방출된 광은 상기 봉지 수지층(24)에서 반사 및 굴절되고, 상기 제2 함몰부(33)에서 반사 및 굴절되면서 측면 방향으로 많은 광을 방출한다. 특히, 상기 제1 함몰부(32) 및 제2 함몰부(33)는 상측 방향으로 방출되는 광을 감소시킨다.
도 5와 도 6은 제1 실시예에 따른 발광 장치의 배광 특성을 설명하는 도면이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 실시예에 따른 발광 장치는 상기 기판(10)에 수직한 방향을 0°라고 할때, 70~85°또는 (-70)~(-85)°에서 피크 광을 방출한다. 즉, 상기 발광 장치에서 발생된 광을 주로 측면 방향으로 방출되는 것을 알 수 있다.
한편, 이하에서 설명하는 제2 실시예 및 제3 실시예에 따른 발광 장치의 경우에도 도 5 및 도 6에 도시된 발광 장치의 배광 특성과 유사한 배광 특성을 갖는다.
도 3은 제2 실시예에 따른 발광 장치를 설명하는 도면이다.
제2 실시예에 따른 발광 장치를 설명함에 있어서 제1 실시예에 따른 발광 장치에 대한 설명과 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
도 3을 참조하면, 제2 실시예에 따른 발광 장치에서 렌즈(30)는 내부에 에어갭(35)을 갖는 렌즈 몸체(31)와 상기 렌즈 몸체(31)를 지지하는 렌즈 서포터(34)를 포함한다.
상기 렌즈 몸체(31)는 평면도에서의 형태가 대략 원형에 가깝게 형성될 수 있고, 상기 렌즈 몸체(31)의 하면에는 요철 또는 거칠기(Roughness)가 형성될 수 있다.
상기 렌즈 서포터(34)는 상기 렌즈 몸체(31)의 하면에 복수개가 형성될 수 있다. 실시예에서는 2개의 렌즈 서포터(34)만 도시되어 있으나, 상기 렌즈 서포터(34)는 상기 렌즈 몸체(31)를 안정적으로 지지할 수 있도록 3개 이상으로 형성되어 서로 이격된 상태로 배치될 수도 있다. 상기 렌즈 서포터(34)의 형상 및 개수는 설계에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
상기 렌즈 몸체(31)는 투명 수지재로 형성될 수 있으며, 상기 렌즈 서포터(34)에 의해 상기 기판(10)과 일정 간격 이격되어 설치된다. 상기 렌즈 서포터(34)는 접착재를 이용하여 상기 기판(10) 상에 견고히 부착될 수 있다.
상기 렌즈 몸체(31)는 상면이 전반적으로 볼록하게 형성되고, 상면 중앙부는 하측 방향으로 오목한 제1 함몰부(32)가 형성된다. 또한, 상기 렌즈 몸체(31)는 하면이 평탄하게 형성되고, 하면 중앙부는 상측 방향으로 오목한 제2 함몰부(33)가 형성된다. 상기 제1 함몰부(32)와 제2 함몰부(33)는 수직 방향으로 오버랩되고, 상기 제1 함몰부(32)와 제2 함몰부(33) 사이에 상기 에어 갭(35)이 배치된다.
또한, 상기 렌즈 몸체(31)의 상면 주변부는 평탄하게 형성될 수도 있으며, 상기 렌즈 몸체(31)의 하면과 인접한 측면은 하면에 수직하게 형성될 수도 있다.
상기 발광 소자(22)에서 방출된 광은 상기 제2 함몰부(33) 및 에어 갭(35)을지나 상기 제1 함몰부(32)가 배치된 방향으로 진행하면서 반사 및 굴절되어 상측 방향으로 진행하는 광이 감소되기 때문에, 상기 발광 장치는 측면 방향으로 많은 광을 방출한다.
도 4는 제3 실시예에 따른 발광 장치를 설명하는 도면이다.
제3 실시예에 따른 발광 장치를 설명함에 있어서 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 발광 장치에 대한 설명과 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
도 4를 참조하면, 제3 실시예에 따른 발광 장치는 기판(10)과, 상기 기판(10) 상에 설치된 발광 소자 패키지(20)와, 상기 기판(10) 상에 설치되어 지지되고 상기 발광 소자 패키지(20) 상에 배치되는 렌즈(30)를 포함한다.
상기 발광 소자 패키지(20)는 패키지 몸체(21)와, 상기 패키지 몸체(21) 상에 설치된 적어도 하나의 발광 소자(22)와, 상기 발광 소자(22)를 포위하는 형광체층(23)을 포함한다.
상기 렌즈(30)는 상기 기판(10) 및 발광 소자 패키지(20) 상에 형성되어 상기 발광 소자 패키지(20)를 포위하는 봉지부(30a)와, 상기 봉지부(30a) 상에 이격되어 배치되는 렌즈부(30c)와, 상기 봉지부(30a)와 상기 렌즈부(30c)를 연결하고 상기 렌즈부(30c)를 지지하는 지지부(30b)를 포함한다.
상기 렌즈(30)은 투명 수지재로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 에폭시 수지 또는 실리콘 수지로 형성될 수 있다. 상기 봉지부(30a), 렌즈부(30c), 지지부(30b)는 사출 방식을 통해 일체로 형성되거나 별도의 부품으로 형성되어 접착 등의 방법으로 결합될 수도 있다.
상기 렌즈부(30c)의 상면은 볼록한 형태로 형성되고 상면 중앙부는 오목한 형태의 제1 함몰부(32)가 형성된다. 상기 렌즈부(30c)는 상기 봉지부(30a)와 이격되어 배치되는데, 상기 렌즈부(30c)와 봉지부(30a) 사이에 에어 갭(36)이 형성된다.
상기 봉지부(30a)는 상기 발광 소자(22)에서 방출된 광의 추출 효율을 증가시킴과 동시에 상기 발광 소자(22)를 보호하는 역할을 한다.
상기 발광 소자(22)에서 방출된 광은 상기 봉지부(30a), 에어 갭(36), 렌즈부(30c)를 지나는 동안 반사 및 굴절되어 상측 방향으로 진행하는 광이 감소되기 때문에, 상기 발광 장치는 측면 방향으로 많은 광을 방출한다.
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.
도 1과 도 2는 제1 실시예에 따른 발광 장치를 설명하는 도면.
도 3은 제2 실시예에 따른 발광 장치를 설명하는 도면.
도 4는 제3 실시예에 따른 발광 장치에서 발광 소자 패키지를 설명하는 도면.
도 5와 도 6은 제1 실시예에 따른 발광 장치의 배광 특성을 설명하는 도면.

Claims (12)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 설치된 발광 소자 패키지; 및
    상기 기판에 지지되고 상기 발광 소자 패키지 상에 배치되는 렌즈를 포함하고,
    상기 렌즈는 상면의 중앙부에 제1 함몰부가 형성되고 하면의 중앙부에 제2 함몰부가 형성되며 상기 제1 함몰부와 제2 함몰부 사이에 배치된 에어 갭이 형성되는 렌즈 몸체와, 상기 렌즈 몸체의 하면에 형성되어 상기 렌즈 몸체가 상기 기판과 이격되도록 상기 렌즈 몸체를 지지하는 렌즈 서포터를 포함하는 발광 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 발광 소자 패키지는 적어도 일부분이 상기 제2 함몰부 내에 배치되는 발광 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 렌즈 서포터는 복수개가 서로 이격되어 형성되는 발광 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 렌즈 서포터는 적어도 3개 이상 형성되는 발광 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 렌즈 몸체의 상면 주변부는 평탄하게 형성되는 발광 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 렌즈 서포터는 상기 기판에 접착되어 고정되는 발광 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 렌즈 몸체의 하면에는 요철 또는 거칠기가 형성되는 발광 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 발광 소자 패키지는 상기 기판 상에 패키지 몸체와, 상기 패키지 몸체 상에 적어도 하나의 발광 소자와, 상기 발광 소자를 포위하는 형광체층과, 상기 형광체층 및 패키지 몸체 상에 봉지 수지층을 포함하는 발광 장치.
  9. 기판;
    상기 기판 상에 발광 소자 패키지; 및
    상기 기판에 지지되어 상기 발광 소자 패키지를 포위하고, 상기 발광 소자 패키지 상에 배치되는 렌즈를 포함하고,
    상기 렌즈는 상기 발광 소자 패키지를 포위하는 봉지부와, 상기 봉지부에서 상측 방향으로 연장되는 지지부와, 상기 지지부에 의해 지지되는 렌즈부를 포함하는 발광 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 발광 소자 패키지는 상기 기판 상에 설치된 패키지 몸체와, 상기 패키지 몸체 상에 적어도 하나의 발광 소자와, 상기 발광 소자를 포위하는 형광체층을 포함하는 발광 장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 봉지부와 렌즈부는 에어 갭을 사이에 두고 이격되어 배치되는 발광 장치.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 렌즈부는 상면이 볼록하게 형성되고, 상면 중앙부에 오목한 제1 함몰부가 형성되는 발광 장치.
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