KR20110108626A - 발광 소자 - Google Patents

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KR20110108626A
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Abstract

실시예에 따른 발광 소자는 몸체; 상기 몸체에 설치된 제1 전극 및 제2 전극; 상기 몸체, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 어느 하나 위에 형성되며, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 전기적으로 연결되는 발광칩; 상기 몸체 상에 형성되어 상기 발광칩을 밀봉하는 봉지재; 및 상기 발광칩에서 방출된 에너지를 흡수하여 상기 발광칩이 오프된 후에도 빛을 발광하는 야광 물질을 포함한다.

Description

발광 소자{LIGHT EMITTING DEVICE}
실시예는 발광 소자에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED)는 전기 에너지를 빛으로 변환하는 반도체 소자의 일종이다. 발광 다이오드는 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다. 이에 기존의 광원을 발광 다이오드로 대체하기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 발광 다이오드는 실내외에서 사용되는 각종 램프, 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 사용이 증가되고 있는 추세이다.
실시예는 새로운 구조를 갖는 발광 소자를 제공한다.
실시예는 야광 특성을 갖는 발광 소자를 제공한다.
실시예에 따른 발광 소자는 몸체; 상기 몸체에 설치된 제1 전극 및 제2 전극; 상기 몸체, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 어느 하나 위에 형성되며, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 전기적으로 연결되는 발광칩; 상기 몸체 상에 형성되어 상기 발광칩을 밀봉하는 봉지재; 및 상기 발광칩에서 방출된 에너지를 흡수하여 상기 발광칩이 오프된 후에도 빛을 발광하는 야광 물질을 포함한다.
실시예는 새로운 구조를 갖는 발광 소자를 제공할 수 있다.
실시예는 야광 특성을 갖는 발광 소자를 제공할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 발광 소자를 상측에서 바라본 사시도
도 2는 도 1의 발광 소자의 단면도
도 3은 제2 실시예에 따른 발광 소자의 측 단면도
도 4는 제3 실시예에 따른 발광 소자의 측 단면도
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 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들에 따른 발광 소자에 대해 설명한다.
도 1은 제1 실시예에 따른 발광 소자(1)를 상측에서 바라본 사시도이고, 도 2는 상기 발광 소자(1)의 측 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 실시예에 따른 발광 소자(1)는 몸체(20)와, 상기 몸체(20)에 설치된 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)과, 상기 제1 전극(31), 제2 전극(32) 및 상기 몸체(20) 중 어느 하나 위에 형성되며, 상기 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)에 전기적으로 연결되는 발광칩(10)과, 상기 몸체(20), 상기 제1 전극(31) 및 상기 제2 전극(32) 중 적어도 하나 위에 형성되며, 상기 발광칩(10)에서 방출된 에너지를 흡수하여 상기 발광칩(10)이 오프(OFF)된 후에도 빛을 발광하는 야광층(50)을 포함할 수 있다.
상기 몸체(20)는 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 금속 재질, PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3), 인쇄회로기판(PCB), 세라믹 재질 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
상기 몸체(20)가 전기 전도성을 갖는 재질로 형성된 경우, 상기 몸체(20)의 표면에는 절연막(미도시)이 더 형성되어 상기 몸체(20)가 상기 제1,2 전극(31,32)과 전기적으로 쇼트(short) 되는 것을 방지할 수 있다.
상기 몸체(20)의 상면의 형상은 상기 발광 소자(1)의 용도 및 설계에 따라 사각형, 다각형, 원형 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
상기 몸체(20)에는 상부가 개방되도록 캐비티(cavity)(15)가 형성될 수 있다. 상기 캐비티(15)는 컵 형상, 오목한 용기 형상 등으로 형성될 수 있으며, 상기 캐비티(15)의 내측면은 바닥에 대해 수직한 측면이거나 경사진 측면이 될 수 있다.
상기 캐비티(15)를 위에서 바라본 형상은 원형, 사각형, 다각형, 타원형 등의 형상일 수 있다. 또는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 캐비티(15)를 위에서 바라본 형상은 사각형의 모서리가 곡선인 형상일 수도 있다.
또한, 상기 몸체(20)의 상측에는 캐쏘드 마크(cathode mark)(22)가 형성될 수 있다. 상기 캐쏘드 마크(22)는 상기 발광 소자(1)의 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)을 구분하여, 상기 제1,2 전극(31,32)의 극성의 방향에 대한 혼동을 방지할 수 있다.
상기 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)은 서로 전기적으로 분리되도록 이격되어 상기 몸체(20)에 설치된다. 상기 제1 전극(31) 및 상기 제2 전극(32)은 상기 발광칩(20)에 전기적으로 연결되어, 상기 발광칩(20)에 전원을 공급할 수 있다.
상기 제1,2 전극(31,32)은 금속 재질, 예를 들어, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag) 또는 인(P) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1,2 전극(31,32)은 단층 또는 다층 구조를 가지도록 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)은 상기 몸체(20)의 바닥을 관통하도록 형성되어 상기 발광 소자(1)의 바닥을 이루며, 상기 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)의 말단은 상기 몸체(20)의 외측에 노출될 수 있다.
상기 제1 전극(31) 및 상기 제2 전극(32)이 상기 몸체(20)를 관통하도록 형성되므로, 상기 제1 전극(31) 및 제2 전극(32) 중 어느 하나에 탑재되는 상기 발광칩(10)으로부터 발생하는 열이 상기 제1,2 전극(31,32)을 통해 효율적으로 방출될 수 있다.
또한, 상기 몸체(20)의 외측으로 돌출되도록 노출된 상기 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)의 말단에는 솔더링(Soldering) 등이 실시되어, 상기 발광 소자(1)를 기판 등의 외부 설치 부재에 용이하게 실장할 수 있다.
다만, 상기 제1,2 전극(31,32)의 일부가 상기 몸체(20) 내부에 상기 발광칩(10)과 전기적으로 연결될 수 있도록 삽입되고, 나머지 일부는 상기 몸체(20)의 외측으로 노출되는 구조라면, 상기 제1,2 전극(31,32)의 형상에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광칩(10)은 상기 몸체(20), 상기 제1 전극(31) 및 상기 제2 전극(32) 중 어느 하나 위에 설치될 수 있으며, 상기 제1,2 전극(31,32)에 전기적으로 연결되어 전원을 공급받음으로써 빛을 생성할 수 있다. 상기 발광칩(10)에서 생성되는 열은 상기 제1,2 전극(31,32)으로 효과적으로 전달되어 외부로 방출될 수 있다.
상기 발광칩(10)은 예를 들어, 적어도 하나의 발광 다이오드(LED : Light Emitting Diode)를 포함할 수 있으며, 상기 발광 다이오드는 적색, 녹색, 청색, 백색 등의 빛을 방출하는 유색 발광 다이오드 또는 자외선을 방출하는 UV(Ultra Violet) 발광 다이오드일 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광칩(10)은 도시된 것과 같이 와이어 본딩(wire bonding) 방식에 의해 상기 제1,2 전극(31,32)과 전기적으로 연결되거나, 플립 칩(flip chip), 다이 본딩(die bonding) 방식 등으로 상기 제1,2 전극(31,32)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 몸체(20)의 캐비티(15) 내에는 상기 야광층(50)이 형성될 수 있다. 상기 야광층(50)은 상기 캐비티(15)의 바닥면 및 내측면 중 적어도 하나에 형성될 수 있다. 즉, 상기 야광층(50)은 상기 몸체(20), 상기 제1 전극(31) 및 상기 제2 전극(32) 중 적어도 하나 위에 형성될 수 있다.
상기 야광층(50)은 수지 재질로 이루어진 베이스층에 상기 발광칩(10)에서 방출된 빛 에너지 및 열 에너지 등을 흡수하여 상기 발광칩(10)이 오프(OFF)된 후에도 빛을 발광하는 야광 물질을 포함하여 형성될 수 있다. 즉, 상기 야광층(50)은 상기 발광칩(10)이 발광하는 동안에는 상기 발광칩(10)의 보조 광원으로서 작용할 수 있으며, 상기 발광칩(10)이 오프된 후에도 일정 시간 동안 빛을 방출할 수 있다.
상세히 설명하면, 상기 야광 물질에 포함된 전자(electron)들은 빛 에너지 및 열 에너지 등을 흡수하여 들뜬 상태(excited state)가 된 후 바닥 상태(ground state)로 돌아가면서 빛을 방출하게 된다. 그런데, 상기 야광 물질들은 들뜬 상태(excited state)에서 바로 바닥 상태(ground state)로 돌아가지 않고 중간 상태를 거친 후에 바닥 상태로 돌아가는 특성을 가지며, 바닥 상태로 돌아가는 속도 또한 야광 물질이 아닌 물질들에 비해 느리다.
따라서, 야광 물질에 포함된 전자들은 상기 발광칩(10)이 오프(OFF) 된 후에도 전자들이 모두 중간 상태를 거쳐 바닥 상태로 돌아갈 때까지 빛을 발광하게 되는 것이다. 상기 야광 물질은 예를 들어, 황화아연, 황화바륨, 황화라돈 계열의 물질일 수 있다.
또는, 상기 야광 물질은 황화 아연에 라듐과 같은 미량의 방사선 물질을 첨가하여 자발광 특성을 갖는 물질로 형성될 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 야광층(50)은 예를 들어, 스프레이 방식, 딥 코팅 등의 방식에 의해 코팅되거나 증착되어 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(20)의 캐비티(15) 내에는 상기 발광칩(10)을 밀봉하여 보호하도록 봉지재(40)가 형성될 수 있으며, 상기 봉지재(40)는 형광체를 포함할 수 있다. 이때, 상기 봉지재(40)는 상기 야광층(50) 상에 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 봉지재(40)는 실리콘 또는 수지 재질로 형성될 수 있다. 상기 봉지재(40)는 상기 캐비티(15) 내에 상기 실리콘 또는 수지 재질을 충진한 후, 이를 경화하는 방식으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 형광체는 상기 봉지재(40) 내에 첨가될 수 있으며, 상기 발광칩(10)에서 방출되는 제1빛에 의해 여기되어 제2빛을 생성할 수 있다. 예를 들어, 상기 발광칩(10)이 청색 발광 다이오드이고 상기 형광체가 황색 형광체인 경우, 상기 황색 형광체는 청색 빛에 의해 여기되어 황색 빛을 방출할 수 있으며, 상기 청색 빛 및 황색 빛이 혼색됨에 따라 상기 발광 소자(1)는 백색 빛을 제공할 수 있다. 다만, 이에 대해 한정하지는 않는다.
한편, 상기 봉지재(40) 상에는 렌즈(미도시)가 더 형성되어, 상기 발광 소자(1)가 방출하는 빛의 배광을 조절할 수 있다. 또한, 상기 발광 소자(1)의 상기 몸체(20)에는 내전압 향상을 위해 제너 다이오드(zener diode) 등이 더 설치될 수도 있다.
도 3은 제2 실시예에 따른 발광 소자(1A)의 측 단면도이다.
도 3을 참조하면, 제2 실시예에 따른 발광 소자(1A)는 몸체(20)와, 상기 몸체(20)에 설치된 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)과, 상기 제1 전극(31), 제2 전극(32) 및 상기 몸체(20) 중 어느 하나 위에 형성되며, 상기 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)에 전기적으로 연결되는 발광칩(10)과, 상기 몸체(20) 상에 상기 발광칩(10)을 밀봉하도록 형성된 봉지재(40)와, 상기 봉지재(40) 상에 형성되며, 상기 발광칩(10)에서 방출된 빛 에너지 및 열 에너지 등을 흡수하여 상기 발광칩(10)이 오프(OFF)된 후에도 빛을 발광하는 야광층(50a)을 포함할 수 있다.
제2 실시예에 따른 발광 소자(1A)는 제1 실시예에 따른 발광 소자(1)과 상기 야광층(50a)의 형성 위치를 제외하고는 동일하다.
상기 야광층(50a)은 상기 봉지재(40)를 형성한 후에, 상기 봉지재(40) 상에 형성될 수 있다. 상기 야광층(50a)은 수지 재질로 형성된 베이스층에 상기 발광칩(10)에서 방출된 빛 에너지 및 열에너지 등을 흡수하여 상기 발광칩(10)이 오프(OFF)된 후에도 빛을 발광하는 야광 물질을 포함하여 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 야광층(50a)은 상기 발광칩(10)이 발광하는 동안에는 상기 발광칩(10)의 보조 광원으로서 작용할 수 있으며, 상기 발광칩(10)이 오프된 후에도 일정 시간 동안 빛을 방출할 수 있다.
도 4는 제3 실시예에 따른 발광 소자(1B)의 측 단면도이다.
도 4를 참조하면, 제3 실시예에 따른 발광 소자(1B)는 야광 물질을 포함하며 투광성 재질로 형성된 몸체(20b)와, 상기 몸체(20b)에 설치된 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)과, 상기 제1 전극(31), 제2 전극(32) 및 상기 몸체(20b) 중 어느 하나 위에 형성되며, 상기 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)에 전기적으로 연결되는 발광칩(10)과, 상기 몸체(20b) 상에 상기 발광칩(10)을 밀봉하도록 형성된 봉지재(40)와, 상기 봉지재(40) 상에 형성되며, 상기 발광칩(10)에서 방출된 빛 에너지 및 열 에너지 등을 흡수하여 상기 발광칩(10)이 오프(OFF)된 후에도 빛을 발광하는 야광층(50a)을 포함할 수 있다.
제3 실시예에 따른 발광 소자(1A)는 제1 실시예에 따른 발광 소자(1)에 비해 야광층이 형성되지 않은 점과 상기 몸체(20b)가 야광 물질을 포함한다는 점을 제외하고는 동일하다.
상기 몸체(20b)는 투광성을 갖는 수지 재질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 몸체(20b)를 사출 성형 등에 의해 형성할 때, 상기 몸체(20b)에 야광 물질을 첨가시킴으로써 상기 몸체(20b)는 야광 물질을 포함할 수 있다.
상기 몸체(20b)가 투광성을 가지므로 상기 야광 물질은 상기 발광칩(10)에서 방출된 빛 에너지 및 열에너지 등을 흡수하여 상기 발광칩(10)이 오프(OFF)된 후에도 빛을 발광할 수 있다. 이에 따라, 상기 몸체(20b)는 상기 발광칩(10)이 발광하는 동안에는 상기 발광칩(10)의 보조 광원으로서 작용할 수 있으며, 상기 발광칩(10)이 오프된 후에도 일정 시간 동안 빛을 방출할 수 있다.
실시예들에 따른 발광 소자는 야광 물질을 포함하여, 발광 소자 내의 발광칩이 오프(OFF)된 경우에도 일정한 시간 동안 빛을 방출할 수 있다. 실시예들에 발광 소자는 필요에 따라 비상등, 가로등, 교통 표지판 등의 조명 장치 및 표시 장치에 설치되어 다양한 용도로 활용될 수 있다.
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.
1:발광소자, 20:몸체, 31:제1전극, 32:제2전극, 10:발광칩, 50: 야광층

Claims (10)

  1. 몸체;
    상기 몸체에 설치된 제1 전극 및 제2 전극;
    상기 몸체, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 어느 하나 위에 형성되며, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 전기적으로 연결되는 발광칩;
    상기 몸체 상에 형성되어 상기 발광칩을 밀봉하는 봉지재; 및
    상기 발광칩에서 방출된 에너지를 흡수하여 상기 발광칩이 오프된 후에도 빛을 발광하는 야광 물질을 포함하는 발광 소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 야광 물질은 수지 재질의 베이스층에 포함되어 야광층을 이루며,
    상기 야광층은 상기 몸체, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 어느 하나 위에 형성된 발광 소자.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 야광 물질은 수지 재질의 베이스층에 포함되어 야광층을 이루며,
    상기 야광층은 상기 봉지재 상에 형성된 발광 소자.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 몸체는 상부가 개방되도록 형성된 캐비티를 포함하며, 상기 발광칩은 상기 캐비티에 설치된 발광 소자.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 야광 물질은 수지 재질의 베이스층에 포함되어 야광층을 이루며,
    상기 야광층은 상기 캐비티의 내측면 및 바닥면 중 적어도 하나에 형성된 발광 소자.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 야광 물질은 상기 몸체에 포함된 발광 소자.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 몸체는 투광성을 갖는 수지 재질인 발광 소자.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 야광 물질은 황화아연, 황하바륨 또는 황하라돈 계열의 물질 중 어느 하나인 발광 소자.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 봉지재는 형광체를 포함하는 발광 소자.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 발광칩은 적어도 하나의 발광 다이오드를 포함하는 발광 소자.
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US9869464B2 (en) 2015-09-23 2018-01-16 Cooper Technologies Company Hermetically-sealed light fixture for hazardous environments

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US9869464B2 (en) 2015-09-23 2018-01-16 Cooper Technologies Company Hermetically-sealed light fixture for hazardous environments

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