KR20130072993A - 발광 소자 패키지 및 이를 구비한 조명 시스템 - Google Patents

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Abstract

실시 예에 따른 발광 소자 패키지는, 상부가 개방된 캐비티를 갖는 몸체; 상기 캐비티의 바닥에 배치된 제1리드 프레임 및 제2리드 프레임을 포함하는 복수의 리드 프레임; 상기 캐비티에 배치되며 상기 제1리드 프레임과 상기 제2리드 프레임에 전기적으로 연결된 발광 칩; 상기 캐비티에 결합되며 상기 발광 칩으로부터 이격된 몰딩 부재를 포함한다.

Description

발광 소자 패키지 및 이를 구비한 조명 시스템{LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE AND LIGHTING SYSTEM HAVING THE SAME}
실시 예는 발광 소자 패키지 및 이를 구비한 조명 시스템에 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 새로운 구조의 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예는 미리 제조된 몰딩 부재를 몸체의 캐비티에 결합한 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예는 발광 소자 패키지 및 이를 갖는 조명 시스템의 색 균일도를 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는, 상부가 개방된 캐비티를 갖는 몸체; 상기 캐비티의 바닥에 배치된 제1리드 프레임 및 제2리드 프레임을 포함하는 복수의 리드 프레임; 상기 캐비티에 배치되며 상기 제1리드 프레임과 상기 제2리드 프레임에 전기적으로 연결된 발광 칩; 및 상기 캐비티에 결합되며 상기 발광 칩으로부터 이격된 몰딩 부재를 포함한다.
실시 예에 따른 조명 시스템은 상기의 발광 소자 패키지를 포함한다.
실시 예는 발광 소자 패키지의 색 균일도를 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 발광 소자 패키지의 사용 수율을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 발광 소자 패키지 및 이를 구비한 조명 시스템의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 2는 제2실시 예에 따른 발광소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 3은 제3실시 예에 따른 발광소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 4는 제4실시 예에 따른 발광소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 5 내지 도 7은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 갖는 조명 시스템의 예를 나타낸 도면이다.
실시예들의 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 간접(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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예에 따른 발광 소자 패키지에 대해 설명한다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 1을 참조하면, 발광 소자 패키지(10)는 상부가 개방된 캐비티(11-1)를 갖는 몸체(11)와, 상기 몸체(11)의 캐비티(11-1)에 일부가 배치된 제1 리드 프레임(12) 및 제2 리드 프레임(13)과, 상기 몸체(11)의 캐비티(11-1)에 배치된 상기 제1 리드 프레임(12) 및 제2 리드 프레임(13)과 전기적으로 연결되는 발광 칩(15)과, 상기 캐비티(11-1)에 부착된 몰딩 부재(17)와, 상기 캐비티(11-1)의 측면(11A)과 상기 몰딩 부재(17) 사이에 배치된 접착 부재(18)를 포함한다.
상기 몸체(11)는 절연성 재질 예컨대, 합성 수지 계열(예: PPA 등), 유리 계열, 또는 적어도 한 층에 금속층을 갖는 수지 기판을 포함할 수 있다. 상기 몸체(11)는 인쇄회로기판(PCB), 실리콘(silicon), 실리콘 카바이드(silicon carbide : SiC), 질화 알루미늄(aluminum nitride ; AlN), 폴리프탈아마이드(poly phthalamide : PPA), 고분자액정(Liquid Crystal Polymer) 등에서 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 이러한 재질로 한정하지는 않는다. 또한 상기 몸체(11)는 폴리프탈아마이드(PPA)와 같은 재질을 사출 구조물로 사출 성형되거나, 에칭 방식을 이용하여 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(11)는 상부가 개방된 캐비티(11-1)를 포함할 수 있다. 상기 캐비티(11-1)의 측면(11A)은 상기 캐비티(11-1)의 바닥에 대해 경사지거나 수직하게 형성될 수 있다. 상기 캐비티(11-1)의 하부 폭은 상부 폭보다 좁을 수 있으며, 상기 캐비티(11-1)의 측면은 곡면, 평면, 또는 단차진 면으로 형성될 수 있다. 상기 캐비티(11-1)는 발광 칩(15)과 와이어(66)의 높이를 고려한 깊이 예컨대, 400㎛ 이상으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(11)에는 복수의 전도성 프레임을 포함하며, 상기 전도성 프레임은 바람직하게 금속 프레임을 포함할 수 있다. 상기 복수의 금속 프레임 중 적어도 2개는 전원을 공급하는 리드 프레임(12,13)으로 정의될 수 있다. 또한 상기 몸체(11) 내에는 전극으로 사용되지 않는 프레임이 더 배치될 수 있으며, 이러한 프레임은 방열 프레임으로 정의될 수 있다. 이러한 금속 프레임은 구리 계열, 구리 합금 계열, 철 및 니켈의 합금 계열을 포함하며, 상기 금속 프레임의 표면에 반사 금속 또는 접합성이 좋은 도금층 예컨대, Ag, Al, Ni, Ti 등을 더 증착시켜 줄 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 상기 리드 프레임(12,13)은 Cu, Al, Zn, Ag, Cd, Fe, Ni, Ti 등을 선택적으로 포함할 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
또한 상기 몸체(11) 내부에는 상기 리드 프레임(12,13) 이외에 다른 전도층 예컨대, 금속으로 이루어진 층 또는 패턴을 더 포함할 수 있으며, 이러한 층 또는 패턴은 상기 발광 칩(15)의 아래에 배치되어 방열 플레이트로 사용되거나, 상기 몸체(11)에 비아 구조로 형성될 수 있다.
상기 몸체(11)의 캐비티(11-1) 바닥에는 제1리드 프레임(12) 및 제2리드 프레임(13)이 배치될 수 있으며, 상기 제1리드 프레임(12) 및 상기 제2리드 프레임(13)은 상기 캐비티(11-1)의 바닥에서 서로 이격되며, 상기 몸체(11)의 중심부를 기준으로 서로 반대측 방향으로 연장될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1리드 프레임(12)과 상기 제2리드 프레임(13) 사이에는 간극부(14)가 배치되며, 상기 간극부(14)는 몸체(11)의 재질로 형성되거나, 다른 절연 재질로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1리드 프레임(12)은 상기 캐비티(11-1)의 바닥 제1영역으로부터 상기 몸체(11)를 관통하거나, 상기 몸체(11)의 바닥에 배치될 수 있다. 상기 제2리드 프레임(13)은 상기 캐비티(11-1)의 바닥 제2영역으로부터 상기 몸체(11)를 관통하거나, 상기 몸체(11)의 바닥에 배치될 수 있다. 상기 제1리드 프레임(12) 및 상기 제2리드 프레임(13)의 두께는 200㎛ 이상일 수 있으며, 예컨대 200~1000㎛의 범위로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1리드 프레임(12)은 상기 발광 칩(15)의 하부를 통해 전도되는 열을 전도하여 방열하게 된다.
상기 발광 칩(15)은 상기 제1리드 프레임(12) 및 제2리드 프레임(13) 중 적어도 하나의 위 예컨대 제1리드 프레임(12)의 위에 배치되며, 점착제로 접착될 수 있다. 상기 점착제는 실리콘 또는 에폭시와 같은 부재이거나, 열 전도성이 좋은 Ag와 같은 금속이나, 세라믹 재질을 포함하는 절연성 페이스트를 포함할 수 있다. 상기 발광 칩(15)이 복수인 경우, 제1 및 제2리드 프레임(12,13) 위에 각각 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 칩(15)은 위/아래에 전극이 배치된 경우 하나의 와이어로 연결될 수 있으며, 또는 복수의 리드 프레임(21,31) 위에 플립 방식으로 탑재될 수 있다. 이에 따라 발광 칩(15)은 복수의 리드 프레임(12,13)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기와 같은 연결 방식으로 한정하지는 않는다.
상기 제2리드 프레임(13)과 상기 발광 칩(15)은 와이어(16)로 연결되고, 상기 발광 칩(15)과 상기 제1리드 프레임(12)은 와이어 없이 다이 본딩될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 칩(15)은 제1리드 프레임(12) 및 제2리드 프레임(13)에 각각 와이어로 연결될 수 있다.
상기 발광 칩(15)은 가시광선 대역의 광을 방출하거나 자외선 대역의 광을 방출할 수 있으며, 바람직하게 청색 LED 칩, 녹색 LED 칩, 적색 LED, UV LED 칩, 백색 LED 칩일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
보호 소자는 상기 제1리드 프레임(12) 또는 상기 제2리드 프레임(13)의 일부 상에 배치될 수 있다. 상기 보호 소자는 싸이리스터, 제너 다이오드, 또는 TVS(Transient voltage suppression)로 구현될 수 있으며, 상기 제너 다이오드는 상기 발광 칩을 ESD(electro static discharge)로 부터 보호하게 된다. 상기 보호 소자는 발광 칩(15)의 연결 회로에 병렬로 연결됨으로써, 상기 발광 칩(15)을 보호할 수 있다.
상기 캐비티(11-1)에는 몰딩 부재(17)가 형성되며, 상기 몰딩 부재(17)는 미리 제조되고, 상기의 캐비티(11-1)의 구조에 대응되는 형상으로 제공될 수 있다. 상기 몰딩 부재(17)는 미리 제조됨으로써, 형광체의 분포가 고르거나, 색 균일도가 기준 이상의 특성을 갖는다. 이에 따라 상기 몰딩 부재(17)는 형광체가 첨가된 수지 재질을 이용하여 미리 제조하여, 상기 몰딩 부재(17) 내의 형광체가 아래 영역에 집중되는 것을 방지할 수 있어, 전체적으로 색 균일도가 균일한 몰딩 부재(17)를 제공할 수 있다. 상기 몰딩 부재(17)는 상기 발광 칩(15)의 반도체 재질보다 낮은 굴절률과 광 투과율을 갖는 고무계, 아크릴레이트계, 실리콘계, 에폭시계, 비닐계 및 유리 등을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 상기 몰딩 부재(17)에는 적어도 한 종류의 형광체가 포함되며, 상기 발광 칩(15)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다. 상기 형광체는 YAG계, TAG계, 실리케이트(silicate)계, 질화물(nitride)계, 산화질화물(Oxynitride) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 몰딩 부재(17)는 캐비티(11-1)에 결합되며 상기 발광 칩(15)을 덮게 되며, 상기 발광 칩(15)을 보호하게 된다. 상기 몰딩 부재(17)는 하부 폭이 좁고 상부 폭이 넓은 형상으로 형성될 수 있으며, 하부에 상기 와이어(16)와의 접촉을 차단하기 위한 오목부(17A)를 포함한다. 상기 몰딩 부재(17)의 오목부(17A)는 상기 발광 칩(15)과 상기 와이어(16)로부터 이격되므로, 상기 몰딩 부재(17)의 열 팽창시 상기 와이어(16)에 전달되는 충격을 방지할 수 있다. 즉, 몰딩 부재를 디스펜싱하면 상기 몰딩 부재 내에 와이어가 배치되며, 이러한 몰딩 부재의 팽창 또는 수축에 따라 내부의 와이어가 끊어지거나 본딩 부분이 떨어지게 되는 문제가 있다.
상기 오목부(17A)는 상기 캐비티(11-1)의 바닥으로부터 볼록한 형상 예컨대, 반구형 형상, 다각형 형상과 같은 음각 형상을 포함한다.
상기 몰딩 부재(17)의 오목부(17A)에 대응되는 투광부(19)는 에어(air) 영역으로 형성되거나, 수지 재질로 형성될 수 있다. 상기 투광부(19)의 수지 재질은 상기 몰딩 부재(17)와 같은 재질이거나, 다른 재질로 형성될 수 있으며, 형광체가 첨가되지 않는 영역이 될 수 있다.
상기 몰딩 부재(17)는 상기 캐비티(11-1) 내에 삽입되고, 접착 부재(18)로 상기 캐비티(11-1)의 측면(11A)에 고정된다. 상기 접착 부재(18)는 양면 테이프와 같은 접착 테이프이거나 실리콘 또는 에폭시와 같은 점착제를 포함하며, 그 표면이나 내부에 반사율이 높은 물질이 코팅되거나 첨가될 수 있다.
상기 몰딩 부재(17)의 상면은 볼록한 형상, 오목한 형상, 플랫한 형상 중 적어도 한 형상으로 형성될 수 있으며, 이러한 상면 형태는 일정한 표면 형상을 제공할 수 있어, 몰딩 부재를 디스펜싱할 때의 오차에 의한 패키지의 사용 수율 저하를 개선시켜 줄 수 있다.
상기 몰딩 부재(17) 위에는 렌즈가 배치되며, 상기 렌즈는 상기 발광 칩(15)으로부터 방출된 광의 분포를 변화시켜 줄 수 있으며, 그 형상은 오목 렌즈와 볼록 렌즈 중 적어도 하나를 포함하는 형상으로 제공될 수 있다.
도 2는 제2실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 2를 참조하면, 발광 소자 패키지는 상부가 개방된 캐비티(21-1)를 갖는 몸체(21)와, 상기 몸체(21)의 캐비티(21-1)에 일부가 배치된 제1 리드 프레임(22) 및 제2 리드 프레임(23)과, 상기 몸체(21)의 캐비티(21-1)에 배치된 상기 제1 리드 프레임(22) 및 제2 리드 프레임(23)과 전기적으로 연결되는 발광 칩(25)과, 상기 캐비티(21-1)에 부착된 몰딩 부재(27)와, 상기 캐비티(21-1)의 측면(21A)과 상기 몰딩 부재(27) 사이에 배치된 접착 부재(28)를 포함한다.
상기 캐비티(21-1)의 바닥에 배치된 제1 및 제2리드 프레임(22,23) 상에 발광 칩(25)이 플립 방식으로 본딩된다. 상기 발광 칩(25)은 상기 제1 및 제2리드 프레임(22,23) 상에 다이본딩되고, 그 중심부는 제1 및 제2리드 프레임(22,23) 사이의 간극부에 대응될 수 있다. 이에 따라 상기 발광 칩(25)은 제1 및 제2리드 프레임(22,23)과 별도의 와이어 없이 연결될 수 있다.
상기 몰딩부재(27)의 오목부(27A)는 상기 발광 칩(25)의 두께를 고려한 깊이로 형성될 수 있으며, 상기 발광 칩(25)의 두께는 200㎛ 이하로 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 몰딩 부재(27)의 오목부(27A)는 상기 발광 칩(25)의 상면으로부터 100㎛ 예컨대, 50㎛ 이상으로 이격될 수 있다. 상기 몰딩 부재(27)의 오목부(27A)의 깊이(즉, 최대 깊이)는 상기 캐비티(21-1)의 바닥으로부터 300㎛ 예컨대, 250㎛ 이상으로 형성될 수 있다.
또한 상기 몰딩부재(27)는 상기 발광 칩(25)을 기준으로 대칭적인 형상으로 형성될 수 있어, 방출된 색 분포의 균일도가 개선될 수 있다. 또한 상기 몰딩 부재(27)의 오목부(27A)는 상기 발광 칩(25)의 각 표면과 균일한 간격을 갖도록 배치될 수 있다.
접착 부재(28)는 상기 캐비티(21-1)의 측면(21A)과 상기 리드 프레임(22,23)의 상면에 상기 몰딩 부재(27)의 표면을 접착시켜 줄 수 있다.
투광부(29)는 상기 몰딩 부재(27)와 상기 발광 칩(25) 사이에 균일한 두께로 배치될 수 있다.
도 3은 제3실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 3을 참조하면, 발광 소자 패키지는 상부가 개방된 캐비티(31-1)를 갖는 몸체(31)와, 상기 몸체(31)의 캐비티(31-1)에 일부가 배치된 제1 리드 프레임(32) 및 제2 리드 프레임(33)과, 상기 몸체(31)의 캐비티(31-1)에 배치된 상기 제1 리드 프레임(32) 및 제2 리드 프레임(33)과 전기적으로 연결되는 발광 칩(35)과, 상기 캐비티(31-1)에 부착된 몰딩 부재(37)와, 상기 캐비티(31-1)의 측면(31A)과 상기 몰딩 부재(37) 사이에 배치된 접착 부재(38)를 포함한다.
상기 몸체(31)의 캐비티(31-1)는 하부에 상기 캐비티(31-1)의 측면(31A)으로부터 단차진 고정턱(31B)이 형성되며, 상기 고정턱(31B)은 상기 캐비티(31-1)의 측면(31A)으로부터 상기 발광 칩(35) 방향으로 돌출된다. 상기 고정 턱(31B)의 두께는 상기 발광 칩(35)의 두께 또는 상기 와이어(36)의 고점 높이 이하로 형성될 수 있다.
상기 고정 턱(31B) 상에는 상기 몰딩 부재(37)가 배치되며, 상기 몰딩 부재(37)의 하면은 상기 고정 턱(31B) 위에 결합된다. 이에 따라 상기 몰딩 부재(37)의 두께는 전체적으로 두껍게 예컨대, 투광부(37A)의 면적을 줄여줄 수 있다.
접착 부재(38)는 상기 몰딩 부재(37)를 상기 캐비티(31-1)의 측면(31A) 및 상기 고정 턱(31B)의 상면에 접착시켜 줄 수 있다. 상기 접착 부재(38)는 제거될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 칩(35)은 간극부(34)의 양측에 배치된 제 1 및 제2리드 프레임(32,33)과 와이어(36)로 연결될 수 있고, 이에 대해 한정하지는 않는다.
투광부(39)는 상기 몰딩 부재(37)의 오목부(37A)의 아래에 배치될 수 있으며, 에어 영역이거나 수지 재질로 채워질 수 있다.
도 4는 제4실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 4를 참조하면, 발광 소자 패키지는 상부가 개방된 캐비티(41-1)를 갖는 몸체(41)와, 상기 몸체(41)의 캐비티(41-1)에 일부가 배치된 제1 리드 프레임(42) 및 제2 리드 프레임(43)과, 상기 몸체(41)의 캐비티(41-1)에 배치된 상기 제1 리드 프레임(42) 및 제2 리드 프레임(43)과 전기적으로 연결되는 발광 칩(45)과, 상기 캐비티(41-1)에 부착된 몰딩 부재(47)와, 상기 캐비티(41-1)의 측면(41A)과 상기 몰딩 부재(47) 사이에 배치된 접착 부재(48)를 포함한다.
상기 캐비티(41-1)의 측면(41A)에는 복수의 홈(4,5)이 형성되며, 상기 복수의 홈(4,5)은 상기 캐비티(41-1)의 측면(41A)으로부터 오목한 구조로 형성된다. 상기 홈(4,5)은 상기 캐비티(41-1)의 측면(41A)을 따라 연속적인 구조 또는 불 연속적인 구조로 형성될 수 있다.
상기 캐비티(41-1)의 측면(41A) 중에서 캐비티 바닥과 제2홈(5) 사이의 경사면은 상기 캐비티(41-1)의 상부와 제1홈(4) 사이의 경사면의 경사 각도와 같거나 더 크게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1홈(4)은 상기 제2홈(5)보다 상기 몸체(41)의 상면에 더 인접하게 배치되며, 상기 제2홈(5)은 상기 몸체(41)의 상면보다 상기 캐비티(41-1)의 바닥에 더 가깝게 형성된다. 또한 상기 제1홈(4)과 상기 제2홈(5) 사이에 적어도 하나의 제3홈을 포함하며, 상기 제3홈은 상기 제1 및 제2홈(4,5)와 다른 깊이 및 다른 구조로 형성될 수 있다. 상기 제1홈(4)과 상기 제2홈(5)의 깊이는 서로 같거나 다를 수 있다.
상기 몰딩부재(47)는 측면에 복수의 돌기(47-1,47-2)가 형성되며, 상기 복수의 돌기(47-1,47-2)는 상기 캐비티(41-1)의 각 홈(4,5)에 각각 결합될 수 있다. 상기 복수의 돌기(47-1,47-2)의 길이는 서로 같거나 다를 수 있다.
상기 몰딩부재(47)의 하부(47-3)는 상기 캐비티(41-1)의 바닥에 배치되거나, 이격될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
접착 부재(48)는 상기 몰딩 부재(47)와 상기 캐비티(41-1)의 측면(41A) 사이에 접착되거나, 제거될 수 있다. 상기 접착 부재(48)는 상기 몰딩 부재(47)의 돌기(47-1,47-2)의 결합 구조에 의해 제거될 수 있으며, 상기 몰딩 부재(47)의 착탈이 용이할 수 있다.
상기 발광 칩(45)은 간극부(44)의 양측에 배치된 제 1 및 제2리드 프레임(42,43)과 와이어(46)로 연결될 수 있고, 이에 대해 한정하지는 않는다.
실시 예(들)에 개시된 몰딩 부재는 상기의 캐비티로부터 착탈이 가능할 뿐만 아니라, 필요시 황색 형광체를 갖는 몰딩 부재를 청색과 황색 형광체가 혼합된 형광체로 교체할 수 있고, 또는 적색, 청색, 녹색 형광체가 첨가된 몰딩 부재로 교체할 수 있다. 또한 발광 소자 패키지의 발광 칩의 광 특성에 맞는 몰딩 부재로 교체할 수 있어, 전체적인 색 분포를 개선시켜 줄 수 있다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지는 조명 시스템에 적용될 수 있다. 상기 조명 시스템은 복수의 발광 소자 패키지가 어레이된 구조를 포함하며, 도 5 및 도 6에 도시된 표시 장치, 도 7에 도시된 조명 장치를 포함하고, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판 등이 포함될 수 있다.
도 5는 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 5를 참조하면, 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 발광 모듈(101)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), 발광 모듈(101) 및 반사 부재(1022)를 수납하는 바텀 커버(1011)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 바텀 커버(1011), 반사 부재(1022), 도광판(1041), 광학 시트(1051) 및 발광 모듈(101)은 라이트 유닛(1050)으로 정의될 수 있다.
상기 도광판(1041)은 상기 발광 모듈(101)로부터 제공된 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 발광모듈(101)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 발광모듈(101)은 상기 바텀 커버(1011) 내에 적어도 하나가 배치되며, 상기 도광판(1041)의 일 측면에서 직접 또는 간접적으로 광을 제공할 수 있다. 상기 발광 모듈(101)은 모듈 기판(100)과 상기에 개시된 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(10)를 포함하며, 상기 발광 소자 패키지(10)는 상기 모듈 기판(100) 상에 소정 간격으로 어레이될 수 있다. 상기 모듈 기판은 인쇄회로기판(printed circuit board)일 수 있지만, 이에 한정하지 않는다. 또한 상기 모듈 기판(100)은 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 등을 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자 패키지(10)는 상기 바텀 커버(1011)의 측면 또는 방열 플레이트 상에 탑재될 경우, 상기 모듈 기판(100)은 제거될 수 있다. 상기 방열 플레이트의 일부는 상기 바텀 커버(1011)의 상면에 접촉될 수 있다. 따라서, 발광 소자 패키지(10)에서 발생된 열은 방열 플레이트를 경유하여 바텀 커버(1011)로 방출될 수 있다.
상기 복수의 발광 소자 패키지(10)는 상기 모듈 기판(100) 상에 빛이 방출되는 출사면이 상기 도광판(1041)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자 패키지(10)는 상기 도광판(1041)의 일측면인 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), 발광모듈(101) 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 발광 모듈(101)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 발광 모듈(101)의 광 경로 상에는 광학 부재로서, 상기 도광판(1041), 및 광학 시트(1051)를 포함하거나 제거될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 6은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 갖는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기에 개시된 발광 소자 패키지(10)가 어레이된 모듈 기판(100), 광학 부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다.
상기 모듈 기판(100)과 상기 발광 소자 패키지(10)는 발광 모듈(101)로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152), 적어도 하나의 발광 모듈(101), 광학 부재(1154)는 라이트 유닛(미도시)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 발광 모듈(101) 위에 배치되며, 상기 발광 모듈(101)로부터 방출된 광을 면 광원하거나, 확산, 집광 등을 수행하게 된다.
도 7은 실시 예에 따른 조명 장치의 사시도이다.
도 7을 참조하면, 조명 장치(1500)는 케이스(1510)와, 상기 케이스(1510)에 설치된 발광모듈(101)과, 상기 케이스(1510)에 설치되며 외부 전원으로부터 전원을 제공받는 연결 단자(1520)를 포함할 수 있다.
상기 케이스(1510)는 방열 특성이 양호한 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들어 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있다.
상기 발광 모듈(101)은 모듈 기판(100)과, 상기 모듈 기판(100)에 탑재되는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(10)를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자 패키지(10)는 복수개가 매트릭스 형태 또는 소정 간격으로 이격되어 어레이될 수 있다.
상기 모듈 기판(100)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있으며, 예를 들어, 일반 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB, FR-4 기판 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 모듈 기판(100)은 빛을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등의 코팅층될 수 있다.
상기 모듈 기판(100) 상에는 적어도 하나의 발광 소자 패키지(10)가 탑재될 수 있다. 상기 발광 소자 패키지(10) 각각은 적어도 하나의 LED(LED: Light Emitting Diode) 칩을 포함할 수 있다. 상기 LED 칩은 적색, 녹색, 청색 또는 백색 등과 같은 가시 광선 대역의 발광 다이오드 또는 자외선(UV, Ultra Violet)을 발광하는 UV 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 발광모듈(101)은 색감 및 휘도를 얻기 위해 다양한 발광 소자 패키지(10)의 조합을 가지도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 고 연색성(CRI)을 확보하기 위해 백색 발광 다이오드, 적색 발광 다이오드 및 녹색 발광 다이오드를 조합하여 배치할 수 있다.
상기 연결 단자(1520)는 상기 발광모듈(101)과 전기적으로 연결되어 전원을 공급할 수 있다. 상기 연결 단자(1520)는 소켓 방식으로 외부 전원에 돌려 끼워져 결합되지만, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 상기 연결 단자(1520)는 핀(pin) 형태로 형성되어 외부 전원에 삽입되거나, 배선에 의해 외부 전원에 연결될 수도 있는 것이다.
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.
10: 발광 소자 패키지 11,21,31,41: 몸체
12,13,22,23,32,33,42,43: 리드 프레임 15,25,35,45: 발광 칩
17,27,37,47: 몰딩 부재

Claims (16)

  1. 상부가 개방된 캐비티를 갖는 몸체;
    상기 캐비티의 바닥에 배치된 제1리드 프레임 및 제2리드 프레임을 포함하는 복수의 리드 프레임;
    상기 캐비티에 배치되며 상기 제1리드 프레임과 상기 제2리드 프레임에 전기적으로 연결된 발광 칩; 및
    상기 캐비티에 결합되며 상기 발광 칩으로부터 이격된 몰딩 부재를 포함하는 발광 소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 몰딩 부재와 상기 캐비티의 측면 사이에 접착 부재를 포함하는 발광 소자 패키지.
  3. 제1항에 있어서, 상기 몰딩 부재는 형광체를 포함하는 발광 소자 패키지.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 칩과 상기 제1리드 프레임 및 상기 제2리드 프레임 중 적어도 하나와 연결된 와이어를 포함하며,
    상기 몰딩 부재는 상기 와이어로부터 이격되는 오목부를 포함하는 발광 소자 패키지.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 칩은 상기 제1 및 제2리드 프레임 상에 플립 본딩되는 발광 소자 패키지.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몰딩 부재의 측면에 돌출된 복수의 돌기 및 상기 돌기가 결합되도록 상기 캐비티의 측면에 형성된 복수의 홈을 포함하는 발광 소자 패키지.
  7. 제6항에 있어서, 상기 캐비티의 측면에 형성된 복수의 홈은 상기 캐비티의 측면에 따라 연속적인 구조 또는 불연속적인 구조로 형성된 발광 소자 패키지.
  8. 제6항에 있어서, 상기 캐비티의 측면에 형성된 복수의 홈은 상기 몸체의 상면에 인접한 제1 홈과, 상기 캐비티의 바닥에 인접한 제2홈을 포함하고, 상기 캐비티의 바닥과 상기 제2홈 사이의 경사면은 상기 캐비티의 상부와 상기 제1홈 사이의 경사면의 경사 각도와 같거나 더 크게 형성된 발광 소자 패키지.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1홈과 상기 제2홈 사이에 적어도 하나의 제3홈이 더 형성된 발광 소자 패키지.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐비티의 측면 둘레으로부터 단차진 고정 턱을 포함하며, 상기 몰딩 부재는 상기 고정 턱 위에 배치되는 발광 소자 패키지.
  11. 제4항에 있어서, 상기 몰딩 부재의 오목부에 대응되며 상기 몰딩 부재와 상기 발광 칩 사이에 배치된 투광부를 포함하는 발광 소자 패키지.
  12. 제11항에 있어서, 상기 투광부는 에어 영역 또는 수지 재질로 형성되는 발광 소자 패키지.
  13. 제11항에 있어서, 상기 투광부는 형광체가 형성되지 않는 발광 소자 패키지.
  14. 제8항에 있어서, 상기 오목부는 반구형 형상 또는 다각형 형상을 포함하는 발광 소자 패키지.
  15. 제4항에 있어서, 상기 오목부의 깊이는 상기 발광 칩의 상면으로부터 50㎛ 이상 이격된 발광 소자 패키지.
  16. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 발광 소자 패키지를 포함하는 조명 시스템.
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