KR20120051938A - 발광소자 어셈블리 - Google Patents

Abstract

개시된 본 발명의 일실시예에 의한 발광소자 어셈블리는 발광소자 어셈블리는 기판, 상기 기판의 상부에 배치되어 빛을 발광하는 발광소자, 상기 발광소자의 상부에 배치되는 투광층, 상기 투광층 상부에 배치되는 형광체 및 상기 발광소자, 상기 투광층 및 상기 형광체의 측면부를 감싸는 형상으로 배치되어 상기 빛이 상기 발광소자로부터 상기 형광체 방향으로 진행하도록 반사시키는 반사층을 포함한다. 이러한 구성에 의하면, 형광체를 통해서만 외부로 빛이 발광되고, 이를 제외한 영역에서는 반사층으로 인해 빛이 발산되지 않도록 구비되므로 명암비를 높일 수 있고, 특히, 명암비를 높이기 위하여 별도의 쉴드 구조를 생략할 수 있으므로 광손실을 최소화하여 광효율을 향상시킬 수 있다.

Description

발광소자 어셈블리{LUMINOUS ELEMENT ASSEMBLY}

광 효율이 증가되고 제작단가를 절감할 수 있는 발광소자 어셈블리가 개시된다. 더욱 자세하게는, 발광소자 어셈블리의 내부 구조를 변경하여 광 손실을 최소화하고 명암비를 개선할 수 있는 발광소자 어셈블리가 개시된다.

일반적으로 차량은 야간 주행 시 주행방향의 사물을 잘 볼 수 있도록 조명기능 및 다른 차량이나 기타 도로 이용자에게 자기 차량의 주행상태를 알리기 위한 용도의 등화장치, 즉, 전조등 및 미등을 구비한다. 종래의 차량용 램프는 일반적으로 할로겐 램프 또는 고전압방출(HID; High intensity discharge) 등과 같은 광원을 이용하여 전조등을 제조하여 왔으며, 또한, 전조등의 조사 패턴은 법규로 규제되고 있으며 이런 법규를 맞추기 위해 전조등의 광학계 설계 또는 물리적인 쉴드 컷 오프(Shield cutoff) 방식을 통해 구현되고 있다.

최근에는 LED(light emitting diode)를 이용한 전조등의 개발이 이루어지고 있으나, 자동차에서 사용되는 LED 전조등은 아직 초기 개발 단계로서, 그 기술 발전이 미진한 상태에 있다.

한편, 이러한 LED 전조등의 구조는 크게 복수 개의 LED칩과 상기 LED칩의 빛을 확산시키는 확산층으로 구성된다. 이러한 확산층은 전류공급을 위한 와이어를 보호하고 칩간의 암부를 개선하기 위함이다.

그러나 이러한 구조는 칩에서 발생된 빛이 넓게 퍼져 보이는 현상을 야기시키며, 이에 따라 차량의 전조등에 요구되는 높은 명암비를 얻기가 쉽지 않다.

또한, 이러한 확산층을 제거하는 경우에는 칩에 전류를 공급하는 와이어의 일부가 외부로 노출되어 단락의 가능성이 있고, 상술한 전조등의 조사패턴을 형성하기 위해 외부에 빛을 차단하기 위한 쉴드를 설치할 경우에 광손실이 발생하여 광효율 측면에서 불리하다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 발광소자 어셈블리의 구조를 변경하여 광량 손실을 최소화하고 광효율이 향상된 발광소자 어셈블리가 제공된다.

본 발명의 일실시예에 따른 발광소자 어셈블리는 기판, 상기 기판의 상부에 배치되는 발광소자, 상기 발광소자의 상부에 배치되는 투광층, 상기 투광층 상부에 배치되는 형광체 및 상기 발광소자, 상기 투광층 및 상기 형광체의 측면부를 감싸는 형상으로 배치되어 상기 빛이 상기 발광소자로부터 상기 형광체 방향으로 진행하도록 반사시키는 반사층을 포함한다.

일측에 의하면, 상기 발광소자는 복수 개가 배열되어 구비되고, 상기 투광층은 각각의 상기 발광소자의 상부면에 별도로 이격되어 형성되거나, 상기 발광소자의 상부면에 연속되게 형성되는 것 중 적어도 하나의 방법으로 형성되는 것 중 적어도 하나의 방법으로 형성된다.

일측에 의하면, 상기 발광소자는 복수 개가 배열되어 구비되고, 상기 형광체는 각각의 상기 발광소자의 상측에 연속적으로 형성된다.

일측에 의하면, 상기 형광체는 요철부가 형성된다.

일측에 의하면, 상기 반사층은 상기 발광소자 및 상기 투광층의 측면에 배치되어 빛을 반사시키는 하부 반사부 및 상기 형광체의 측면에 배치되어 빛을 반사시키는 상부 반사부를 포함한다.

일측에 의하면, 상기 발광소자 어셈블리는 상기 발광소자에 전류를 공급하는 와이어 및 도전성부재를 더 포함하고, 상기 도전성부재는 상기 기판 상부에 배치되고, 상기 와이어는 상기 하부 반사층 내부에 수용된다.

일측에 의하면, 상기 투광층은 빛의 투과율이 90% 이상인 투명 실리콘 수지 조성물, 에폭시 수지 조성물 또는 변성 에폭시 수지 조성물 중 적어도 하나로 구비된다.

일측에 의하면, 상기 반사층은 Ti, Zr, Nb, Al, Si로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종의 산화물 또는 AlN 또는 MgF 중 적어도 1종으로 형성된다.

첫째, 형광체를 통해서만 외부로 빛이 발광되고, 이를 제외한 영역에서는 반사층으로 인해 빛이 발산되지 않도록 구비되므로 명암비를 높일 수 있다.

둘째, 명암비를 높이기 위하여 별도의 쉴드 구조를 생략할 수 있으므로 제작 단가를 절감할 수 있고, 또한 광손실을 최소화하여 광효율을 향상시킬 수 있다.

셋째, 복수의 발광소자가 배치되는 경우, 각각의 발광소자의 상부면 뿐만 아니라, 발광소자들 사이의 공간에도 형광체가 형성되므로, 발광소자의 이격된 배치로 인한 암부 발생을 최소화할 수 있다.

넷째, 형광체의 상부 형상을 변경하여 발광소자들의 배치에 의한 빛을 기준에 적합한 배광 패턴을 형성하도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 발광소자 어셈블리를 도시한 도면,
도 2는 도 1의 I-I을 따라 절단하여 도시한 단면도,
그리고,
도 3은 도 1의 II-II를 따라 절단하여 도시한 단면도이다.

이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일실시예에 따른 발광소자 어셈블리를 도 1내지 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 발광소자 어셈블리를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 I-I을 따라 절단하여 도시한 단면도이고, 도 3은 도 1의 II-II를 따라 절단하여 도시한 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 발광소자 어셈블리는 기판(10), 발광소자(50), 투광층(40), 형광체(30) 및 반사층(20)을 포함한다.

상기 기판(10)은 일반적으로 상용되는 반도체 칩을 실장하기 위한 배선기판으로 구비되나 이에 한정되거나 제한되는 것은 아니며, 후술하는 상기 발광소자(50)를 실장하여 전기적으로 연결함으로써, 상기 발광소자(50)가 빛을 발광할 수 있도록 하는 구조이면 자유롭게 변경 가능함은 물론이다.

상기 발광소자(50)는 공지의 반도체 발광소자로 구비될 수 있고, 형광 물질을 효율적으로 여기할 수 있는 단파장을 발광하는 GaN계 반도체가 구비되는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.

여기서, 상기 발광소자(50)는 전류를 공급받기 위한 양전극과 음전극을 구비하며, 이러한 전류 공급을 위하여 상기 발광소자 어셈블리는 상기 기판(10)의 상부에 음전극 또는 양전극을 띠는 전도성 부재(13)를 구비하고, 하나의 전도성 부재(13)는 상기 발광소자(50)의 하면에서 직접 전기적으로 연결되고, 상기 발광소자(50)와 연결된 상기 전도성 부재(13)와 다른 극성을 제공하는 다른 전도성 부재(13)와 상기 발광소자(50)를 전기적으로 연결하기 위한 와이어(17)를 구비할 수 있고, 상기 와이어(17)는 상기 발광소자()의 상기 기판()과 연결되지 않은 상부 측으로 연결된다.

상기 발광소자(50)는 상기 기판(10)의 상부에 배치되어 빛을 발광하도록 구비되며, 상기 투광층(40)은 상기 발광소자(50)의 상부, 즉, 상기 발광소자(50)를 중심으로 상기 기판(10)의 반대 방향에 배치된다.

상기 투광층(40)은 상기 발광소자(50)에서 발광되는 빛을 투과시키도록 구비되며, 이를 위하여 상기 투광층(40)은 빛의 투과율이 90% 이상인 투명 실리콘 레진으로 구비되는 것이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니며, 예를 들면, 투명 실리콘 수지 조성물, 에폭시 수지 조성물 또는 변성 에폭시 수지 조성물 중 적어도 하나로 구비되는 것이 가능하며, 또한, 유리와 같은 투명한 재질이나 플라스틱 합성 수지의 절연 조성물도 대체가 가능하다.

이 때, 상기 발광소자(50)는 복수 개의 배열되어 구비되며, 상기 투광층(40)은 각각의 상기 발광소자(50)의 상부면에 별도로 이격되어 형성될 수 있으나, 이에 한정되거나 제한되는 것은 아니며, 복수의 상기 발광소자(50)의 상부면에 연속되어 형성될 수 있다.

상기 형광체(30)는 상기 투광층(40)의 상부에 배치되어 상기 발광소자(50)에서 발광된 빛을 확산시키도록 구비되며, 다시 말하면, 상기 투광층(40)을 통과한 빛의 파장을 변환하거나 산란 또는 반사시켜 상기 발광소자 어셈블리로부터 외부로 발산되는 빛을 확산시키도록 구비된다.

이를 위하여 상기 형광체(30)는 YAG, TAG 또는 실리케이트와 같은 일반적으로 사용되는 형광 물질 또는 양자점 형광체(Quantum dot phosphor)로 구비되나 이에 한정되는 것은 아니며, 필요한 빛의 색상이나 색온도에 따라 다양하게 변경 가능하며, 형광 물질과 투광성의 무기재료를 혼합하는 것도 가능함은 물론이다.

여기서, 상기 형광체(30)는 상기 투광층(40)의 상부에 배치되고, 복수 개의 상기 발광소자(50)가 배치되는 경우, 각각의 상기 발광소자(50)의 상측에 연속적으로 형성된다. 본 실시예에서 '상측'이라 함은 도면에 도시된 바와 같이, 각 구성요소들이 서로 접촉되어 있는 상태뿐만 아니라, 서로 일정 간격 이격된 경우를 포함하여 하나의 구성요소보다 다른 구성요소가 상부 방향에 배치되어 있는 것을 뜻한다.

서로 인접하는 상기 발광소자(50)의 사이 공간 및 각각의 상기 발광소자(50)의 상부에 대응되는 부분을 커버하도록 형성된다.

이러한 구조는 상기 발광소자(50)들을 상기 기판(10)상에 배치할 경우 구조적인 특성으로 인해 발생하는 상기 발광소자(50)들 사이의 공간으로 인해 발생할 수 있는 암부 발생을 최소화할 수 있다.

또한, 상기 형광체(30)는 상기 발광소자(50)에서 발광되는 빛을 특수한 용도로 사용하는 경우, 예를 들면, 차량의 전조등과 같이 일정한 법규에 의해 배광 패턴을 형성하여야 하는 경우, 상기 배광 패턴을 형성하도록 상기 형광체(30)의 일부 형상을 변경할 수 있다.

이 때, 본 실시예에서는 상기 형광체(30)의 상부면, 즉, 상기 투광층(40)을 통과한 빛이 외부로 투과되어 나가는 방향에 하부 방향으로 함몰된 요철부(31)가 형성된다.

이러한 상기 요철부(31)는 복수의 상기 발광소자(50)들 사이의 공간 상부에 배치되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 상기 요철부(31)는 볼록하게 나온 형상이나, 일정한 패턴을 이루는 요철 형상으로 형성되어, 상기 발광소자(50)들의 배치에 의한 빛을 기준에 적합한 배광 패턴을 형성하도록 확산시킬 수 있다.

상기 반사층(20)은 상기 발광소자(50), 상기 투광층(40) 및 상기 형광체(30)의 측면부에 배치되어 상기 빛이 상기 발광소자로부터 상기 형광체(30) 방향으로 진행하도록 반사시키도록 광 반사성 재료인 Ti, Zr, Nb, Al, Si로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종의 산화물 또는 AlN 또는 MgF 중 적어도 1종으로 형성된다. 예를 들면, 상기 반사층(20)은 TiO2, ZrO2, Nb2O5, Al2O3, MgF, AlN, SiO2로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종으로 구비될 수 있다.

이 때, 상기 반사층(20)은 제조 공정의 편의를 위하여 상 하부가 분리된 구조를 가지는 것도 가능하며, 이를 좀 더 상세히 설명하면, 상기 반사층(20)은 하부 반사부(21) 및 상부 반사부(23)을 포함한다.

상기 하부 반사부(21)은 상기 발광소자(50) 및 상기 투광층(40)의 측면에 배치되어 빛을 반사시키도록 구비되며, 상기 상부 반사부(23)은 상기 형광체(30)의 측면에 배치되어 빛을 반사시키도록 구비된다.

한편, 상기 하부 반사부(21)은 상술한 상기 와이어(17)를 내부에 수용하도록 형성되며, 전체적으로 상기 반사층(20)은 상기 와이어(17)가 외부로 노출되어 훼손되는 것을 방지한다.

이에 따라, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 발광소자 어셈블리를 사용하는 경우 상기 형광체(30)를 통해서만 외부로 빛이 발광되고, 이를 제외한 영역에서는 상기 반사층(20)으로 인해 빛이 발산되지 않도록 구비되므로 명암비를 높일 수 있다. 특히, 상술한 구조에 따라 명암비를 높이기 위하여 별도의 쉴드 구조를 생략할 수 있으므로 광손실을 최소화하여 광효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 복수의 상기 발광소자(50)가 배치되는 경우, 각각의 상기 발광소자(50)의 상부면 뿐만 아니라, 상기 발광소자(50)들 사이의 공간에도 상기 형광체(30)가 형성되므로, 상기 발광소자(50)의 이격된 배치로 인한 암부 발생을 최소화할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 기판 13: 전도성 부재
17: 와이어 20: 반사층
30: 형광체 40: 투광층
50: 발광소자

Claims (8)

1. 기판;
   상기 기판의 상부에 배치되는 발광소자;
   상기 발광소자의 상부에 배치되는 투광층;
   상기 투광층 상부에 배치되는 형광체; 및
   상기 발광소자, 상기 투광층 및 상기 형광체의 측면부를 감싸는 형상으로 배치되어 상기 빛이 상기 발광소자로부터 상기 형광체 방향으로 진행하도록 반사시키는 반사층;
   을 포함하는 발광소자 어셈블리.
2. 제1항에 있어서,
   상기 발광소자는 복수 개가 배열되어 구비되고, 상기 투광층은 각각의 상기 발광소자의 상부면에 별도로 이격되어 형성되거나, 상기 발광소자의 상부면에 연속되게 형성되는 것 중 적어도 하나의 방법으로 형성되는 발광소자 어셈블리.
3. 제1항에 있어서,
   상기 발광소자는 복수 개가 배열되어 구비되고, 상기 형광체는 각각의 상기 발광소자의 상측에 연속적으로 형성되는 발광소자 어셈블리.
4. 제3항에 있어서,
   상기 형광체는 요철부가 형성되는 발광소자 어셈블리.
5. 제1항에 있어서,
   상기 반사층은
   상기 발광소자 및 상기 투광층의 측면에 배치되어 빛을 반사시키는 하부 반사층; 및
   상기 형광체의 측면에 배치되어 빛을 반사시키는 상부 반사층;
   을 포함하는 발광소자 어셈블리.
6. 제5항에 있어서,
   상기 발광소자에 전류를 공급하는 와이어를 더 포함하고, 상기 와이어는 상기 하부 반사층 내부에 수용되는 발광소자 어셈블리.
7. 제1항에 있어서,
   상기 투광층은 빛의 투과율이 90% 이상인 투명 실리콘 수지 조성물, 에폭시 수지 조성물 또는 변성 에폭시 수지 조성물 중 적어도 하나로 구비되는 발광소자 어셈블리.
8. 제1항에 있어서,
   상기 반사층은 Ti, Zr, Nb, Al, Si로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종의 산화물 또는 AlN 또는 MgF 중 적어도 1종으로 형성되는 발광소자 어셈블리.

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