KR20150014648A - 발광소자 모듈 - Google Patents

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KR20150014648A
KR20150014648A KR1020130090087A KR20130090087A KR20150014648A KR 20150014648 A KR20150014648 A KR 20150014648A KR 1020130090087 A KR1020130090087 A KR 1020130090087A KR 20130090087 A KR20130090087 A KR 20130090087A KR 20150014648 A KR20150014648 A KR 20150014648A
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Abstract

실시예는 제1 리드 프레임과 제2 리드 프레임과, 상기 제1 리드 프레임과 제2 리드 프레임에 각각 전기적으로 연결된 발광 소자를 포함하는 발광소자 패키지; 상기 발광소자 패키지의 광출사 영역에 배치되고, 상기 발광소자와 마주보고 홀이 형성된 제1 반사 부재; 및 상기 제1 반사 부재의 홀을 통하여 입사되는 빛을 반사하는 제2 반사 부재를 포함하는 발광소자 모듈을 제공한다.

Description

발광소자 모듈{LIGHT EMITTING DEVICE MODULE}
실시예는 발광소자 모듈에 관한 것이다.
반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)나 레이저 다이오드(Laser Diode; LD)와 같은 발광 소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색, 백색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.
따라서, 발광 다이오드는 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등에까지 응용이 확대되고 있다.
발광소자는 사파이어 등으로 이루어진 기판 위에 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물이 형성되고, 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 상에 각각 제1 전극과 제2 전극이 배치된다.
발광소자 패키지는 패키지 몸체에 제1 전극과 제2 전극이 배치되고, 패키지 몸체의 바닥 면에 발광소자가 배치되며 제1 전극 및 제2 전극과 전기적으로 연결된다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 발광소자 패키지들을 나타낸 도면이고, 도 1c는 종래의 발광소자 패키지들의 광출사각을 나타낸 도면이다.
도 1a에서 발광소자(200)는 제1 리드 프레임(131) 상에 배치되고, 제2 리드 프레임(132)과 제1 전극(200a)을 통하여 와이어 본딩될 수 있다. 패키지 몸체(110) 상에는 발광소자(200)를 둘러싸고 몰딩부(170)가 배치되는데, 몰딩부(170)에는 형광체(160)가 포함될 수 있다.
몰딩부(170)는 렌즈로 작용할 수도 있는데, 도 1c에 도시된 바와 같이 도 1a의 발광소자 패키지에서 방출되는 빛은 지향각이 좁아 도 1c에서 윗 방향으로 집중적으로 빛이 방출될 수 있다.
도 1b는 패키지 몸체(110)에 캐비티가 형성되고, 캐비티의 바닥면에 발광소자(200)가 배치된 발광소자 패키지가 도시되고 있다. 이러한 구조의 발광소자 패키지도 캐비티의 측벽의 반사 작용으로 인하여 발광소자(200)에서 방출되는 빛이 윗 방향으로 집중적으로 방출될 수 있다.
실시예는 발광소자 모듈에서 빛을 광각으로 방출시키고자 한다.
실시예는 제1 리드 프레임과 제2 리드 프레임과, 상기 제1 리드 프레임과 제2 리드 프레임에 각각 전기적으로 연결된 발광 소자를 포함하는 발광소자 패키지; 상기 발광소자 패키지의 광출사 영역에 배치되고, 상기 발광소자와 마주보고 홀이 형성된 제1 반사 부재; 및 상기 제1 반사 부재의 홀을 통하여 입사되는 빛을 반사하는 제2 반사 부재를 포함하는 발광소자 모듈을 제공한다.
제1 반사 부재는 상기 발광소자와 마주보는 면에 제1 반사층이 배치될 수 ㅇ있다.
제1반사층은 알루미늄 또는 은이 코팅될 수 있다.
제2 반사 부재는 상기 제1 반사 부재와 마주보는 면에 제2 반사층이 배치될 수 있다.
제2 반사층은 은이 코팅될 수 있다.
제1 반사 부재와 제2 반사 부재의 사이에 투광성 폴리카보네이트 또는 PMMA가 배치될 수 있다.
제2 반사 부재는, 상기 투광성 폴리카보네이트 또는 PMMA의 내측벽에 반사코팅층이 배치되어 형성될 수 있다.
제1 반사 부재와 제2 반사 부재의 단면은 베지에(bezier) 곡선을 이룰 수 있다.
발광소자 모듈은 중심으로부터 60도 내지 90도로 방출되는 빛의 광량이 전체 광량의 80% 이상일 수 있다.
제1 반사 부재의 폭과 높이는 각각 상기 제2 반사 부재의 폭과 높이보다 작을 수 있다.
상술한 발광소자 모듈은 발광소자 패키지에서 방출된 빛이 제1 반사 부재와 제2 반사 부재에서 반사되어 대부분 측방향으로 진행하고 있으며, 구체적으로 60도 내지 90도의 각도 범위로 진행하는 빛의 광량이 전체의 80% 이상을 차지하여, 발광소자 모듈에서 빛이 광각으로 방출될 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 발광소자 패키지들을 나타낸 도면이고,
도 1c는 종래의 발광소자 패키지들의 광출사각을 나타낸 도면이고,
도 2a는 발광소자 모듈의 일실시예의 분해 사시도이고,
도 2b는 도 2a의 발광소자 모듈에서의 광 방출을 나타낸 도면이고,
도 3a는 도 2a의 발광소자 모듈의 발광소자 모듈의 패키지를 나타낸 도면이고,
도 3b는 도 2a의 발광소자 모듈의 제1 반사 부재를 나타낸 도면이고,
도 3c는 도 2a의 발광소자 모듈의 제2 반사 부재를 나타낸 도면이고,
도 4는 도 2a의 발광소자의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 5a는 상술한 발광소자 모듈에서의 빛의 경로를 나타낸 도면이고,
도 5b는 상술한 발광소자 모듈에서의 광출사각을 나타낸 도면이고,
도 6은 제1 반사 부재 및 제2 반사 부재의 곡률을 나타낸 도면이고,
도 7은 발광소자 모듈을 포함하는 영상 표시장치의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 8은 발광소자가 배치된 조명 장치의 일실시예를 나타낸 도면이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 실시예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)(on or under)”으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향 뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 2a는 발광소자 모듈의 일실시예의 분해 사시도이다.
본 실시예에 따른 발광소자 모듈은 발광소자 패키지와 제1 반사 부재와 제2 반사 부재를 포함하여 이루어진다. 제2 반사 부재의 하부에 제1 반사 부재가 삽입되고, 제1 반사 부재의 하부에 발광소자 패키지가이 배치될 수 있다.
도 2b는 도 2a의 발광소자 모듈(300)에서의 광 방출을 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 발광소자 패키지는 패키지 몸체(310) 위에 발광소자(200)가 배치되고, 발광소자(200)의 둘레에는 몰딩부(350)가 형성될 수 있다. 몰딩부(350)는 발광소자(200)와 도시되지는 않았으나 제너 다이오드와 와이어 등을 보호할 수 있고, 형광체를 포함하여 발광소자(200)에서 방출되는 빛의 파장을 변환할 수 있으며, 발광소자(200)에서 방출되는 빛의 경로를 변경할 수도 있다.
발광소자 패키지에서 방출된 빛은 제1 반사 부재(380)에서 반사되어 측방향으로 진행하고(L1), 일부는 제2 반사 부재(390)에서 반사되어 역시 측방향으로 진행할 수 있다(L2).
도 3a는 도 2a의 발광소자 모듈에서 발광소자 패키지의 일실시예를 나타낸 도면이다.
실시예에 따른 발광소자 패키지는 패키지 몸체(310)와 패키지 몸체(310) 상에 배치된 제1 리드 프레임(Lead Frame, 321) 및 제2 리드 프레임(322)과, 상기 제1 리드 프레임에 도전성 접착층(미도시)을 통하여 고정되는 발광소자(200)를 포함하여 이루어진다.
패키지 몸체(310)은 열전도성이 우수한 세라믹 물질로 이루어지고 패키지 몸체로 작용할 수 있으며 일예로서 정사각형 형상의 사파이어(Al2O3)일 수 있고 제1 리드 프레임(321)과 제2 리드 프레임(322)은 구리 등의 도전성 물질로 이루어질 수 있으며 일 예로 금(Au)을 도금하여 배치할 수 있다. 제1 리드 프레임(321)과 제2 리드 프레임(322)은 발광소자(200)에서 방출된 빛을 반사시킬 수도 있다.
제1 리드 프레임(321)과 제2 리드 프레임(322)은 패키지 몸체(310)의 상부로부터 패키지 몸체(310)의 내부를 지나서 패키지 몸체(310)의 하부로 연결될 수 있다. 패키지 몸체(310)의 하부에 배치된 제1 리드 프레임(321)과 제2 리드 프레임(322)은 전극 패드로 작용할 수 있고, 열전도성이 우수한 물질로 이루어져서 발광소자 패키지를 하우징 등에 고정하고 열을 방출시키는 경로로 작용할 수 있다.
발광소자(200)는 발광 다이오드 등이 배치될 수 있는데, 제1 리드 프레임(321)과 도전성 접착제(미도시) 등으로 연결되고, 제2 전극(200a)은 와이어(340)를 통하여 제2 리드 프레임(322)과 전기적으로 연결될 수 있다.
발광소자(200)와 와이어(140) 등을 둘러싸고 몰딩부(370)가 형성되는데, 몰딩부(370)는 실리콘이나 에폭시 수지 등으로 이루어져서 발광소자(200) 등을 보호할 수 있고, 발광소자(200)에서 방출된 빛의 경로를 변경할 수도 있다.
몰딩부(370) 내에는 형광체(360)가 포함되어 발광소자(200)에서 방출된 빛의 파장을 변경할 수 있고, 형광체(360)는 컨포멀 코팅 방식으로 발광소자(200) 위에 일정한 두께로 형성될 수도 있다.
도 4는 도 2a의 발광소자의 일실시예를 나타낸 도면이다.
발광 구조물(220)은 제1 도전형 반도체층(222)과 활성층(224) 및 제2 도전형 반도체층(226)을 포함하여 이루어진다.
제1 도전형 반도체층(222)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(222)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질, AlGaN, GaN, InAlGaN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.
제1 도전형 반도체층(222)이 n형 반도체층인 경우, 제1 도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(222)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
활성층(224)은 제1 도전형 반도체층(222)과 제2 도전형 반도체층(226) 사이에 배치되며, 단일 우물 구조(Double Hetero Structure), 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물(MQW:Multi Quantum Well) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
활성층(224)은 Ⅲ-Ⅴ족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 우물층과 장벽층, 예를 들면 AlGaN/AlGaN, InGaN/GaN, InGaN/InGaN, AlGaN/GaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 우물층은 장벽층의 에너지 밴드 갭보다 작은 에너지 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
제2 도전형 반도체층(226)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(226)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(226)은 예컨대, InxAlyGa1 -x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질, AlGaN, GaN AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있으며, 예를 들어 제2 도전형 반도체층(226)이 AlxGa(1-x)N으로 이루어질 수 있다.
제2 도전형 반도체층(226)이 p형 반도체층인 경우, 제2 도전형 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트일 수 있다. 제2 도전형 반도체층(226)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
제1 도전형 반도체층(222)의 표면이 패턴을 이루어 광추출 효율을 향상시킬 수 있고, 제1 도전형 반도체층(222)의 표면에는 제1 전극(280)이 배치되는데 도시되지는 않았으나 제1 전극(280)이 배치되는 제1 도전형 반도체층(222)의 표면은 패턴을 이루지 않을 수 있다. 제1 전극(280)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.
발광 구조물(220)의 둘레에는 패시베이션층(290)이 형성될 수 있는데, 패시베이션층(290)은 절연물질로 이루어질 수 있으며, 절연물질은 비전도성인 산화물이나 질화물로 이루어질 수 있다. 일 예로서, 상기 패시베이션층(290)은 실리콘 산화물(SiO2)층, 산화 질화물층, 산화 알루미늄층으로 이루어질 수 있다.
발광 구조물(220)의 하부에는 제2 전극이 배치되어야 하는데, 오믹층(240)과 반사층(250)이 제2 전극으로 작용할 수 있다.
오믹층(240)은 약 200 옹스트롱의 두께일 수 있다. 오믹층(240)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Sn, In, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.
반사층(250)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 은(Ag), 니켈(Ni), 백금(Pt), 로듐(Rh), 혹은 Al이나 Ag이나 Pt나 Rh를 포함하는 합금을 포함하는 금속층으로 이루어질 수 있다. 알루미늄이나 은 등은 활성층(224)에서 발생된 빛을 효과적으로 반사하여 반도체 소자의 광추출 효율을 크게 개선할 수 있고, 몰리브덴은 후술하는 돌출부의 도금 성장에 유리할 수 있다.
지지기판(support substrate, 270)은 금속 또는 반도체 물질 등 도전성 물질로 형성될 수 있다. 전기 전도도 내지 열전도도가 우수한 금속을 사용할 수 있고, 반도체 소자 작동시 발생하는 열을 충분히 발산시킬 수 있어야 하므로 열 전도도가 높은 물질(ex. 금속 등)로 형성될 수 있다. 예를 들어, 몰리브덴(Mo), 실리콘(Si), 텅스텐(W), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 또한, 금(Au), 구리합금(Cu Alloy), 니켈(Ni), 구리-텅스텐(Cu-W), 캐리어 웨이퍼(예: GaN, Si, Ge, GaAs, ZnO, SiGe, SiC, SiGe, Ga2O3 등) 등을 선택적으로 포함할 수 있다.
상기 지지기판(270)은 전체 질화물 반도체에 휨을 가져오지 않으면서, 스크라이빙(scribing) 공정 및 브레이킹(breaking) 공정을 통하여 별개의 칩으로 잘 분리시키기 위한 정도의 기계적 강도를 가지기 위하여 50 내지 200 마이크로 미터의 두께로 이루어질 수 있다.
접합층(260)은 반사층(250)과 지지기판(270)을 결합하는데, 금(Au), 주석(Sn), 인듐(In), 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 은(Ag), 니켈(Ni) 및 구리(Cu)로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금으로 형성할 수 있다.
도 3b는 도 2a의 발광소자 모듈의 제1 반사 부재를 나타낸 도면이다.
제1 반사 부재(380)는 발광소자 패키지의 광출사 영역에 배치되고, 발광소자와 마주보는 영역에 홀(hole)이 형성되어 있다. 그리고, 제1 반사 부재는 발광소자 내지 발광소자 패키지와 마주보는 면에 제1 반사층(380a)이 형성되는데, 제1 반사층은 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)이 코팅 등의 방법으로 배치될 수 있다.
발광소자 내지 발광소자 패키지에서 방출된 빛은 제1 반사 부재(380)의 제1 반사층(380a)에 반사되어 측방향으로 진행하되, 발광소자 내지 발광소자 패키지의 윗 방향으로 진행된 빛은 홀을 통하여 제2 반사 부재 방향으로 진행할 수 있다.
도 3c는 도 2a의 발광소자 모듈의 제2 반사 부재를 나타낸 도면이다.
제2 반사 부재(390)는 제1 반사 부재와 마주 보는 면에 제2 반사층(390a)이 배치되고 있는데, 제2 반사층(390a)은 은(Ag)이나 다른 반사율이 우수한 물질로 이어질 수 있다.
도 3c에서 제2 반사 부재(390)의 아래의 공간에 제1 반사 부재가 삽입될 수 있고, 제2 반사 부재(390)와 제1 반사 부재(380)의 사이에는 투광성 물질이 배치될 수 있는데, 폴리카보네이트 또는 PMMA(methyl methacrylate)로 이루어질 수 있다. 이때, 제2 반사층(390a)은 상술한 투광성의 폴리카보네이트 또는 PMMA의 내측벽이 반사코팅층이 형성된 것일 수 있다.
제1 반사 부재의 상술한 홀을 통과하여 진행한 빛은 제2 반사 부재의 제2 반사층에서 반사되어 대부분이 측면으로 진행하게 된다.
도 5a는 상술한 발광소자 모듈에서의 빛의 경로를 나타낸 도면이고, 도 5b는 상술한 발광소자 모듈에서의 광출사각을 나타낸 도면이다.
도 5a에 도시된 바와 같이 발광소자 모듈에서 방출되는 빛이 대부분 측방향으로 진행하고 있으며, 도 5b에서 60도 내지 90도의 각도 범위로 진행하는 빛의 광량이 전체의 80% 이상이고, 상술한 각도는 도 5b에서 아랫 방향을 0도로 하여 좌우측의 수평 방향이 각각 90도를 나타내고 있다.
상술한 광출사각의 형성을 위하여 제1 반사 부재와 제2 반사 부재의 단면, 즉 제1 반사층과 제2 반사층이 이루는 단면은 베지에(bezier) 곡선을 이룰 수 있다.
도 6은 제1 반사 부재 및 제2 반사 부재의 곡률을 나타낸 도면이다. 도 6을 참조하여 제1 반사 부재 및 제2 반사 부재의 곡률을 설명하면 다음과 같다.
도 6에서 제1 반사 부재 또는 제2 반사 부재의 반사면의 좌표는 아래의 수학식으로 주어질 수 있다.
* 수학식 1 *
P(t)={(1-t)2P0+2(1-t)twP1+t2P2}/{(1-t)2+2(1-t)tw+t2}
여기서, P(t)는 제1 반사 부재 또는 제2 반사 부재의 반사면 상의 좌표를 나타내고, P0는 빛이 제1 반사 부재의 아랫면 상의 지점으로 시작점으라 할 수 있고, P1은 조절점이라 할 수 있으며, P2는 제1 반사 부재 또는 제2 반사 부재의 반사면의 끝점이라 할 수 있다.
수학식 1은 아래의 수학식 2로 정리할 수 있는데, 이때 2차 베지에 곡선(Quadratic Bezier Curves)의 기학학적 원리가 설명될 수 있다.
* 수학식 2 *
P(t)=[(1-t){(1-t)P0+tP1}+t{(1-t)P1+tP2)}]/{(1-t)2+2(1-t)tw+t2}
t는 0 이상이고 1 이하의 값을 가지는데, 수학식 2의 분자에서 첫번째 괄호로 묶인 (1-t)P0+tP1는 P0와 P1을 연결하는 선분을 t:(1-t)로 나누는 내분점이고, 두번째 괄호로 묶인 (1-t)P1+tP2는 P1과 P2를 연결하는 선분을 t:(1-t)로 나누는 내분점이며, P(t)는 상술한 두 내분점을 다시 t:(1-t)로 나누는 내분점이다.
각각의 베지에 위치는 x 좌표값과, y 좌표값 및 웨이트(weight) w를 가질 수 있는데, w는 1일 수 있으며 이때 수학식 1과 수학식 2의 분모는 1이다.
1차 반사 부재의 경우 A는 1.05 밀리미터이고,B는 6.24 밀리미터이고, C는 2.60밀리미터이고, w는 0.40이고, P0의 좌표값은 (0, A)일 수 있고, P1의 좌표값은 (0.38, 2.40)일 수 있으며, P2의 좌표값은 (C, B)일 수 있다.
2차 반사 부재의 경우 A는 0.01 밀리미터이고,B는 6.50 밀리미터이고, C는 5.40밀리미터이고, w는 0.30이고, P0의 좌표값은 (0, A)일 수 있고, P1의 좌표값은 (0.60, 1.90)일 수 있으며, P2의 좌표값은 (C, B)일 수 있다.
즉, 제1 반사 부재의 폭(B)과 높이(C)는 각각 상기 제2 반사 부재의 폭(B)과 높이(C)보다 작을 수 있다. 그리고, 제1 반사 부재에서 빛이 입사되는 개구부의 반지름은 상술한 A(1.05 밀리미터)의 크기를 가지나, 제2 반사 부재에서는 상술한 개구부의 반지름 A(0.01 밀리미터)은 제로(zero)에 가깝다.
상술한 실시예에 따른 발광소자 모듈은, 발광소자 패키지에서 방출된 빛이 제1 반사 부재와 제2 반사 부재에서 반사되어 대부분 측방향으로 진행하고 있으며, 구체적으로 60도 내지 90도의 각도 범위로 진행하는 빛의 광량이 전체의 80% 이상을 차지하여, 발광소자 모듈에서 빛이 광각으로 방출될 수 있다.
실시예에 따른 발광소자 패키지는 복수 개가 기판 상에 어레이되며, 상기 발광소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광소자 패키지, 기판, 광학 부재는 라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 또 다른 실시예는 상술한 실시 예들에 기재된 반도체 발광소자 또는 발광소자 패키지를 포함하는 표시 장치, 지시 장치, 조명 시스템으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 램프, 가로등을 포함할 수 있다.
이하에서는 상술한 발광소자 또는 발광소자 패키지가 배치된 조명 시스템의 일실시예로서, 백라이트 유닛과 조명 장치를 설명한다.
도 7은 발광소자 모듈을 포함하는 영상 표시장치의 일실시예를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 영상표시장치(900)는 광원 모듈과, 바텀 커버(910) 상의 반사판(920)과, 상기 반사판(920)의 전방에 배치되며 상기 광원모듈에서 방출되는 빛을 영상표시장치 전방으로 가이드하는 도광판(940)과, 상기 도광판(940)의 전방에 배치되는 제1 프리즘시트(950)와 제2 프리즘시트(960)와, 상기 제2 프리즘시트(960)의 전방에 배치되는 패널(970)과 상기 패널(970)의 전반에 배치되는 컬러필터(980)를 포함하여 이루어진다.
광원 모듈은 회로 기판(930) 상의 발광소자 패키지(935)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 회로 기판(930)은 PCB 등이 사용될 수 있으며, 광원 모듈의 구체적인 구성은 상술한 바와 같다.
영상표시장치는 도 7에 도시된 에지(edge) 타입의 백라이트 유닛 뿐만 아니라, 직하 타입의 백라이트 유닛이 사용될 수도 있다.
상술한 영상표시장치에 사용되는 발광소자 모듈은, 발광소자 패키지에서 방출된 빛이 제1 반사 부재와 제2 반사 부재에서 반사되어 대부분 측방향으로 진행하고 있으며, 구체적으로 60도 내지 90도의 각도 범위로 진행하는 빛의 광량이 전체의 80% 이상을 차지하여, 발광소자 모듈에서 빛이 광각으로 방출될 수 있다.
도 8은 발광소자 패키지를 포함하는 조명 장치의 일실시예를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 조명 장치는 커버(1100), 광원 모듈(1200), 방열체(1400), 전원 제공부(1600), 내부 케이스(1700), 소켓(1800)을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치는 부재(1300)와 홀더(1500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있고, 광원 모듈(1200)은 상술한 실시예들에 따른 발광소자 모듈일 수 있다.
커버(1100)는 벌브(bulb) 또는 반구의 형상을 가지며, 속이 비어 있고, 일 부분이 개구된 형상으로 제공될 수 있다. 상기 커버(1100)는 상기 광원 모듈(1200)과 광학적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 커버(1100)는 상기 광원 모듈(1200)로부터 제공되는 빛을 확산, 산란 또는 여기 시킬 수 있다. 상기 커버(1100)는 일종의 광학 부재일 수 있다. 상기 커버(1100)는 상기 방열체(1400)와 결합될 수 있다. 상기 커버(1100)는 상기 방열체(1400)와 결합하는 결합부를 가질 수 있다.
커버(1100)의 내면에는 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 유백색의 도료는 빛을 확산시키는 확산재를 포함할 수 있다. 상기 커버(1100)의 내면의 표면 거칠기는 상기 커버(1100)의 외면의 표면 거칠기보다 크게 형성될 수 있다. 이는 상기 광원 모듈(1200)로부터의 빛이 충분히 산란 및 확산되어 외부로 방출시키기 위함이다.
커버(1100)의 재질은 유리(glass), 플라스틱, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등일 수 있다. 여기서, 폴리카보네이트는 내광성, 내열성, 강도가 뛰어나다. 상기 커버(1100)는 외부에서 상기 광원 모듈(1200)이 보이도록 투명할 수 있고, 불투명할 수 있다. 상기 커버(1100)는 블로우(blow) 성형을 통해 형성될 수 있다.
광원 모듈(1200)은 상기 방열체(1400)의 일 면에 배치될 수 있다. 따라서, 광원 모듈(1200)로부터의 열은 상기 방열체(1400)로 전도된다. 상기 광원 모듈(1200)은 발광소자 패키지(1210), 연결 플레이트(1230), 커넥터(1250)를 포함할 수 있다. 발광소자 모듈(1200)은 상술한 바와 같이 발광소자 패키지에서 방출된 빛이 제1 반사 부재와 제2 반사 부재에서 반사되어 대부분 측방향으로 진행하고 있으며, 구체적으로 60도 내지 90도의 각도 범위로 진행하는 빛의 광량이 전체의 80% 이상을 차지하여, 발광소자 모듈에서 빛이 광각으로 방출될 수 있다.
부재(1300)는 상기 방열체(1400)의 상면 위에 배치되고, 복수의 발광소자 패키지(1210)들과 커넥터(1250)이 삽입되는 가이드홈(1310)들을 갖는다. 가이드홈(1310)은 상기 발광소자 패키지(1210)의 기판 및 커넥터(1250)와 대응된다.
부재(1300)의 표면은 빛 반사 물질로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 예를 들면, 부재(1300)의 표면은 백색의 도료로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 이러한 상기 부재(1300)는 상기 커버(1100)의 내면에 반사되어 상기 광원 모듈(1200)측 방향으로 되돌아오는 빛을 다시 상기 커버(1100) 방향으로 반사한다. 따라서, 실시 예에 따른 조명 장치의 광 효율을 향상시킬 수 있다.
부재(1300)는 예로서 절연 물질로 이루어질 수 있다. 상기 광원 모듈(1200)의 연결 플레이트(1230)는 전기 전도성의 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 방열체(1400)와 상기 연결 플레이트(1230) 사이에 전기적인 접촉이 이루어질 수 있다. 상기 부재(1300)는 절연 물질로 구성되어 상기 연결 플레이트(1230)와 상기 방열체(1400)의 전기적 단락을 차단할 수 있다. 상기 방열체(1400)는 상기 광원 모듈(1200)로부터의 열과 상기 전원 제공부(1600)로부터의 열을 전달받아 방열한다.
홀더(1500)는 내부 케이스(1700)의 절연부(1710)의 수납홈(1719)을 막는다. 따라서, 상기 내부 케이스(1700)의 상기 절연부(1710)에 수납되는 상기 전원 제공부(1600)는 밀폐된다. 홀더(1500)는 가이드 돌출부(1510)를 갖는다. 가이드 돌출부(1510)는 상기 전원 제공부(1600)의 돌출부(1610)가 관통하는 홀을 갖는다.
전원 제공부(1600)는 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 상기 광원 모듈(1200)로 제공한다. 전원 제공부(1600)는 상기 내부 케이스(1700)의 수납홈(1719)에 수납되고, 상기 홀더(1500)에 의해 상기 내부 케이스(1700)의 내부에 밀폐된다. 상기 전원 제공부(1600)는 돌출부(1610), 가이드부(1630), 베이스(1650), 연장부(1670)를 포함할 수 있다.
상기 가이드부(1630)는 상기 베이스(1650)의 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 가이드부(1630)는 상기 홀더(1500)에 삽입될 수 있다. 상기 베이스(1650)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(1200)의 구동을 제어하는 구동칩, 상기 광원 모듈(1200)을 보호하기 위한 ESD(ElectroStatic discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 연장부(1670)는 상기 베이스(1650)의 다른 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 연장부(1670)는 상기 내부 케이스(1700)의 연결부(1750) 내부에 삽입되고, 외부로부터의 전기적 신호를 제공받는다. 예컨대, 상기 연장부(1670)는 상기 내부 케이스(1700)의 연결부(1750)의 폭과 같거나 작게 제공될 수 있다. 상기 연장부(1670)에는 "+ 전선"과 "- 전선"의 각 일 단이 전기적으로 연결되고, "+ 전선"과 "- 전선"의 다른 일 단은 소켓(1800)에 전기적으로 연결될 수 있다.
내부 케이스(1700)는 내부에 상기 전원 제공부(1600)와 함께 몰딩부를 포함할 수 있다. 몰딩부는 몰딩 액체가 굳어진 부분으로서, 상기 전원 제공부(1600)가 상기 내부 케이스(1700) 내부에 고정될 수 있도록 한다.
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.
110, 310: 패키지 몸체 121, 131, 321: 제1 리드 프레임
122, 132, 322: 제2 리드 프레임 140, 340: 와이어
160, 360: 형광체 150, 170, 350, 370: 몰딩부
200: 발광소자 200a: 제1 전극
300: 발광소자 모듈 380: 제1 반사 부재
380a: 제1 반사층 390: 제2 반사 부재
390a: 제2 반사층
900: 영상표시장치 1100: 커버
1200: 광원 14000: 방열체
1600: 전원 제공부 1700: 내부 케이스
1800: 소켓

Claims (10)

  1. 제1 리드 프레임과 제2 리드 프레임과, 상기 제1 리드 프레임과 제2 리드 프레임에 각각 전기적으로 연결된 발광 소자를 포함하는 발광소자 패키지;
    상기 발광소자 패키지의 광출사 영역에 배치되고, 상기 발광소자와 마주보고 홀이 형성된 제1 반사 부재; 및
    상기 제1 반사 부재의 홀을 통하여 입사되는 빛을 반사하는 제2 반사 부재를 포함하는 발광소자 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 반사 부재는 상기 발광소자와 마주보는 면에 제1 반사층이 배치된 발광소자 모듈.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1반사층은 알루미늄 또는 은이 코팅된 발광소자 모듈.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 반사 부재는 상기 제1 반사 부재와 마주보는 면에 제2 반사층이 배치된 발광소자 모듈.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 반사층은 은이 코팅된 발광소자 모듈.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 반사 부재와 제2 반사 부재의 사이에 투광성 폴리카보네이트 또는 PMMA가 배치된 발광소자 모듈.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 반사 부재는, 상기 투광성 폴리카보네이트 또는 PMMA의 내측벽에 반사코팅층이 배치되어 형성된 발광소자 모듈.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 반사 부재와 제2 반사 부재의 단면은 베지에(bezier) 곡선을 이루는 발광소자 모듈.
  9. 제1 항에 있어서,
    중심으로부터 60도 내지 90도로 방출되는 빛의 광량이 전체 광량의 80% 이상인 발광소자 모듈.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 반사 부재의 폭과 높이는 각각 상기 제2 반사 부재의 폭과 높이보다 작은 발광소자 모듈.
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