KR20150060404A - 발광 소자 및 이를 구비한 조명시스템 - Google Patents

발광 소자 및 이를 구비한 조명시스템 Download PDF

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Abstract

실시 예에 따른 발광 소자는, 캐비티를 갖는 몸체; 상기 캐비티 내에 배치되며 상기 몸체와 결합된 복수의 리드 프레임; 상기 캐비티 내의 리드 프레임들 중 적어도 하나의 위에 배치된 발광 칩; 상기 캐비티 내에 배치된 수지층; 상기 수지층 위에 배치된 광학 렌즈; 및 상기 광학 렌즈와 상기 수지층 사이에 에어 갭을 포함하며, 상기 광학 렌즈는, 상기 에어 갭 위에 배치된 입사면; 상기 입사면으로 입사된 광을 반사하는 오목한 리세스부; 및 입사된 광을 출사하는 출사면을 포함하며, 상기 에어 갭은 상기 수지층의 너비와 같거나 큰 너비를 포함한다.

Description

발광 소자 및 이를 구비한 조명시스템{LIGHT EMITTING DEVICE AND LIGHTING SYSTEM HAVING THE SAME}
실시 예는 발광 소자 및 이를 구비한 조명 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 회로기판이란 전기 절연성 기판에 구리와 같은 전도성 재료로 회로 패턴을 형성시킨 것으로 전자부품 관련 발열소자를 탑재하기 직전의 기판을 말한다. 상기와 같은 회로기판 상에는 복수의 발광다이오드 (LED: Light Emitting Diode)가 배열된다.
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 실내 및 실외에서 사용되는 각종 램프, 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 사용이 증가하고 있다.
실시 예는 발광 칩 상에 수지층 및 광학 렌즈를 갖는 발광 소자를 제공한다.
실시 예는 발광 칩 상에 볼록한 곡면의 입사면을 갖는 광학 렌즈를 갖는 발광소자를 제공한다.
실시 예는 수지층과 광학 렌즈의 입사면 사이에 에어 갭을 갖는 발광 소자를 제공한다.
실시 예는 광학 렌즈의 입사면의 곡률 반경이 상기 광학 렌즈의 출사면의 곡률 반경보다는 큰 발광 소자를 제공한다.
실시 예에 따른 발광 소자는, 캐비티를 갖는 몸체; 상기 캐비티 내에 배치되며 상기 몸체와 결합된 복수의 리드 프레임; 상기 캐비티 내의 리드 프레임들 중 적어도 하나의 위에 배치된 발광 칩; 상기 캐비티 내에 배치된 수지층; 상기 수지층 위에 배치된 광학 렌즈; 및 상기 광학 렌즈와 상기 수지층 사이에 에어 갭을 포함하며, 상기 광학 렌즈는, 상기 에어 갭 위에 배치된 입사면; 상기 입사면으로 입사된 광을 반사하는 오목한 리세스부; 및 입사된 광을 출사하는 출사면을 포함하며, 상기 에어 갭은 상기 수지층의 너비와 같거나 큰 너비를 포함한다.
실시 예는 발광 소자의 광 지향각을 넓혀줄 수 있다.
실시 예는 수지층과 광학 렌즈 사이의 에어 갭에 의해 광을 확산시킨 후 광학렌즈의 전 영역을 통해 방출할 수 있도록 함으로써, 광을 확산시켜 줄 수 있는 효과가 있다.
실시 예는 발광 소자 및 이를 구비한 조명 시스템의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 2는 제2실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 3은 제3실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 4는 제4실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 5는 제5실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 6은 실시 예에 따른 발광 소자에 의한 광 지향각 분포를 나타낸 도면이다.
도 7은 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 표시장치를 나타낸 사시도이다.
도 8은 실시 예에 따른 광원 소자를 갖는 표시장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 실시 예에 따른 광원 소자를 갖는 조명장치의 예를 나타낸 도면이다.
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 간접(indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하고, 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광 소자를 설명한다.
도 1을 참조하면, 발광 소자는 캐비티(15)를 갖는 몸체(11), 리드 프레임(21,23), 발광 칩(31), 수지층(41), 에어 갭(43) 및 광학렌즈(51)를 포함한다.
상기 몸체(11)는 절연 재질, 투광성 재질, 전도성 재질 중에서 선택될 수 있으며, 예컨대 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 금속 재질, PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3), 실리콘, 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC), 폴리머 계열, 플라스틱 계열과 같은 인쇄회로기판(PCB) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 몸체(11)는 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘 또는 에폭시 재질 중에서 선택될 수 있다. 상기 몸체(11)의 형상은 위에서 볼 때, 다각형, 원형, 또는 곡면을 갖는 형상을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(11)의 캐비티(15)는 상부가 개방되며, 그 둘레면(15)은 경사진 면으로 형성될 수 있다. 상기 캐비티(15)의 바닥에는 복수의 리드 프레임(21,23) 예컨대, 2개 또는 3개 이상이 배치될 수 있다. 상기 복수의 리드 프레임(21,23)은 상기 캐비티(15)의 바닥에서 서로 이격될 수 있다. 상기 캐비티(15)의 너비는 하부가 넓고 상부가 좁게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 리드 프레임(21,23)은 금속 재질, 예를 들어, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 단일 금속층 또는 다층 금속층으로 형성될 수 있다. 상기 리드 프레임(21,23)의 두께는 0.3mm~1.5mm 범위 예컨대, 0.3mm~0.8mm 범위로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 복수의 리드 프레임(21,23) 사이의 간극부(17)는 절연 재질로 형성될 수 있으며, 상기 절연 재질은 상기 몸체(11)와 동일한 재질이거나 다른 절연 재질일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 칩(31)은 상기 복수의 리드 프레임(21,31) 중 적어도 하나 예컨대, 제2리드 프레임(23) 위에 본딩 부재(35)로 본딩되거나, 플립 본딩될 수 있다.
상기 발광 칩(31)은 가시광선 대역부터 자외선 대역의 범위 중에서 선택적으로 발광할 수 있으며, 예컨대 레드 LED 칩, 블루 LED 칩, 그린 LED 칩, 엘로우 그린(yellow green) LED 칩, UV LED 칩, 화이트(white) LED 칩 중에서 선택될 수 있다. 상기 발광 칩(31)은 III족-V족 또는/및 II족-VI족 원소의 화합물 반도체를 포함한다. 상기 발광 칩(31)은 수평형 전극 구조를 갖는 칩 구조로 배치하였으나, 두 전극이 상/하로 배치된 수직형 전극 구조를 갖는 칩 구조로 배치할 수 있다. 상기 발광 칩(31)은 와이어(33)와 같은 전기적인 연결 부재에 의해 복수의 리드 프레임(21,23)과 전기적으로 연결된다.
상기 발광 칩(31)은 상기 캐비티(15) 내에 하나 또는 2개 이상이 배치될 수 있으며, 2개 이상의 발광 칩은 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 캐비티(15)에는 수지 재질의 수지층(41)이 형성될 수 있다. 상기 수지층(41)은 실리콘 또는 에폭시와 같은 투광성 재질을 포함하며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 수지층(41)의 상면은 플랫한 형상, 오목한 형상, 볼록한 형상 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 예를 들면 상기 수지층(41)의 표면은 오목한 곡면 또는 볼록한 곡면으로 형성될 수 있으며, 이러한 곡면은 발광 칩(31)의 광 출사면이 될 수 있다.
상기 수지층(41)은 실리콘 또는 에폭시와 같은 투명한 수지 재질 내에 상기 발광 칩(31) 상으로 방출되는 빛의 파장을 변환하기 위한 형광체를 포함할 수 있으며, 상기 형광체는 YAG, TAG, Silicate, Nitride, Oxy-nitride 계 물질 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 형광체는 적색 형광체, 황색 형광체, 녹색 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 광학렌즈(51)는 굴절률이 1.4 이상 1.7 이하인 투명 재료를 이용할 수 있다. 또한, 상기 광학렌즈(51)는, 굴절률이 1.49인 폴리메타크릴산메틸(PMMA), 굴절률이 1.59인 폴리카보네이트(PC), 에폭시 수지(EP)의 투명 수지 재료나 투명한 글래스(Glass)에 의해 형성될 수 있다.
상기 광학 렌즈(51)는 광이 입사되는 입사면(53), 광 출사면(57), 상기 광 출사면(57)의 중심부에 리세스부(55)를 포함한다.
상기 입사면(53)은 상기 발광 칩(31)에 대해 외측 방향으로 볼록한 곡면으로 형성되며, 예컨대 반구형 형상으로 형성된다. 상기 리세스부(55)는 상기 입사면(53)으로 입사된 광을 전 반사하게 되며, 상기 광 출사면은 상기 입사면(53)으로 입사된 광 및 상기 리세스부(55)에 의해 반사된 광을 방출하게 된다. 상기 광 출사면(57)은 반구 형상을 갖고, 그 곡률 반경은 상기 입사면(53)의 곡률 반경보다 작게 형성된다. 상기 광 출사면(57)은 상기 발광 칩(31)에 수직한 축 예컨대, 중심 축을 기준으로 방사상 대칭 형상을 갖는다.
상기 입사면(53)의 너비(D2)는 상기 수지층(41)의 표면 또는 상기 에어 갭(43)에 대응되는 너비로 형성될 수 있다. 이러한 입사면(53)의 둘레는 상기 수지층(41)에 접촉될 수 있다.
상기 입사면(53)의 곡률 반경은 3mm보다 크고 5mm보다 작게 형성될 수 있다. 이러한 입사면(53)의 곡률 반경과 상기 에어 갭(43)에 의해 광학 렌즈(51)의 광 지향각은 도 6과 같이, 135도 이상이 될 수 있으며, 광 지향각이 커지면 발광 소자의 탑재 개수를 줄일 수 있는 효과가 있다.
상기 광학 렌즈(51)의 입사면(53)과 상기 수지층(41) 사이에는 에어 갭(43)이 형성될 수 있으며, 상기 에어 갭(43)은 상기 수지층(41)로부터 방출된 광을 확산시켜 주게 된다. 상기 확산된 광은 광학 렌즈(51)의 입사면(53)으로 입사된다.
상기 에어 갭(43)은 반구형 형상을 갖고, 중심부의 간격(D3)이 가장 크고, 외측으로 갈수록 점차 작아지게 된다. 이는 상기 에어 갭(43)의 중심부에서의 광의 확산량을 증가시켜 주어, 전체적인 광 확산량을 개선시켜 줄 수 있으며, 핫 스팟의 발생을 줄일 수 있다.
상기 광학 렌즈(51)의 둘레는 입사면(53)보다 낮은 저점으로서, 상기 몸체(11) 또는 상기 수지층(41)에 접촉되거나 이격될 수 있다.
상기 에어 갭(43)의 너비는 상기 수지층(41)의 너비와 동일하거나 더 넓을 수 있고, 상기 광학 렌즈(51)의 너비와 같거나 더 작을 수 있다. 상기 광학 렌즈(51)의 너비는 상기 몸체(11)의 너비(D1)보다는 작게 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 수지층(41)로부터 방출된 광은 에어 캡(43)에 의해 확산된 후 상기 광학 렌즈(51)에 입사되고 방출될 수 있다.
상기 리세스부(55)는 상기 광학 렌즈(51)의 고점으로부터 소정 깊이를 갖고, 소정의 곡면으로 형성될 수 있다. 즉, 입사된 광을 측 방향으로 반사하는 전 반사면으로 형성될 수 있다. 이에 따라 광학 렌즈(51)의 사이드 빔의 광도를 개선시켜 줌으로써, 광의 지향각 분포는 더 넓어질 수 있다.
또한 상기 리세스부(55) 내에는 반사부재가 형성될 수 있다. 상기 반사부재는 상기 리세스부(55)에 채워지며, 상기 수지층(41)이나 광학 렌즈(51)와 다른 재질로서, 금속 또는 비 금속 재질일 수 있다. 예컨대 상기 금속 재질의 반사층은 Al, Ag일 수 있으며, 상기 비 금속 재질의 반사층은 실리콘 또는 에폭시와 같은 재질 내에 금속 산화물 예컨대, SiO2, TiO2, Al2O3 중 적어도 하나가 5wt% 이상의 함량으로 첨가될 수 있다.
도 2는 제2실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다. 제2실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 동일 부호로 설명하며, 제1실시 예의 설명을 참조하기로 한다.
도 2를 참조하면, 캐비티(15)를 갖는 몸체(11), 리드 프레임(21,23), 발광 칩(31), 수지층(41), 에어 갭(45) 및 광학렌즈(61)를 포함한다.
상기 광학 렌즈(61)는 광이 입사되는 입사면(63), 광 출사면(67), 상기 광 출사면(67)의 중심부에 리세스부(65)를 포함한다.
상기 입사면(63)은 상기 발광 칩(31)에 대해 외측 방향으로 볼록한 곡면으로 형성되며, 상기 리세스부(65)는 상기 입사면(63)으로 입사된 광을 전 반사하게 되며, 상기 광 출사면은 상기 입사면(63)으로 입사된 광 및 상기 리세스부(65)에 의해 반사된 광을 방출하게 된다. 상기 광 출사면(67)은 반구 형상을 갖고, 그 곡률 반경은 상기 입사면(63)의 곡률 반경보다 작게 형성된다. 상기 광 출사면(67)은 상기 발광 칩(31)에 수직한 축 예컨대, 중심 축을 기준으로 방사상 대칭 형상을 갖는다.
상기 입사면(63)의 곡률 반경은 3mm보다 크고 5mm보다 작게 형성될 수 있으며, 상기 광 출사면(67)의 곡률 반경보다 크게 형성될 수 있다. 이러한 입사면(63)의 곡률 반경과 상기 에어 갭(45)에 의해 광학 렌즈(61)의 광 지향각은 도 6과 같이, 135도 이상이 될 수 있으며, 광 지향각이 커지면 발광 소자의 탑재 개수를 줄일 수 있는 효과가 있다.
상기 에어 갭(43)의 너비(D2)는 상기 수지층(41)의 너비와 동일하거나 더 넓을 수 있으며, 상기 광학 렌즈(51)의 너비보다는 작을 수 있다. 이에 따라 상기 수지층(41)로부터 방출된 광은 에어 캡(43)에 의해 확산된 후 상기 광학 렌즈(51)에 입사되고 방출될 수 있다.
상기 리세스부(65) 내에는 반사부재가 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 광학 렌즈(61)의 외측 둘레에는 평탄한 지지부(64)가 형성되며, 상기 지지부(64)는 상기 몸체(11)의 상면과 접착층(64A)에 의해 접착될 수 있다. 상기 접착층(64A)은 광 반사 재료를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 3은 제3실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다. 제3실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 동일 부호로 설명하며, 제1실시 예의 설명을 참조하기로 한다.
도 3을 참조하면, 캐비티(15)를 갖는 몸체(11), 리드 프레임(21,23), 발광 칩(31), 수지층(41), 에어 갭(46) 및 광학렌즈(71)를 포함한다.
상기 몸체(11)의 외측 영역에는 단차 구조(18,19)를 포함하며, 상기 단차 구조(18,19)는 상기 몸체(11)의 서로 반대측 면에 소정 깊이를 갖고 형성될 수 있다.
상기 광학 렌즈(71)는 광이 입사되는 입사면(73), 복수의 돌기(72), 광 출사면(77), 상기 광 출사면(77)의 중심부에 리세스부(75)를 포함한다.
상기 광학 렌즈(71)의 외측 영역에는 복수의 돌기(72)가 상기 몸체(11)의 방향으로 돌출되며, 상기 돌기(72)는 상기 단차 구조(18,19)에 각각 결합된다. 상기 복수의 돌기(72) 간의 간격은 상기 몸체(11)의 너비보다 작게 형성될 수 있다.
상기 광학 렌즈(71)의 입사면(73)과 상기 수지층(41)의 표면(44) 사이의 거리(D4)는 에어 갭(46)의 간격으로서, 도 1의 간격(D3)보다 이격될 수 있다. 즉, 상기 입사면(73)의 곡률 반경은 3mm보다 크고 5mm보다 작게 형성될 수 있으며, 상기 광 출사면(77)의 곡률 반경보다 크게 형성될 수 있다.
상기 광학 렌즈(71)의 외측 돌기(72)와 상기 입사면(73) 사이의 영역에는 평탄한 면(74)이 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 4는 제4실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다. 제4실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 동일 부호로 설명하며, 제1실시 예의 설명을 참조하기로 한다.
도 4를 참조하면, 캐비티(15)를 갖는 몸체(11), 리드 프레임(21,23), 발광 칩(31), 수지층(41), 에어 갭(47) 및 광학렌즈(81)를 포함한다.
상기 광학 렌즈(81)는 광이 입사되는 입사면(83), 광 출사면(87), 상기 광 출사면(87)의 중심부에 리세스부(85)를 포함한다.
상기 광학 렌즈(81)는 상기 몸체(11)의 너비(D1)와 동일한 너비로 형성될 수 있으며, 상기 입사면(83)의 너비는 상기 몸체(11)의 너비와 동일하거나 더 넓게 형성될 수 있으며, 그 곡률 반경은 3mm보다 크고 5mm보다 작게 형성될 수 있으며 상기 광 출사면(87)의 곡률 반경보다 크게 형성될 수 있다.
상기 에어 갭(47)의 간격(D5)은 외측으로 갈수록 점차 좁아지게 형성될 수 있으며, 이러한 에어 갭(47)의 너비(D1)은 상기 수지층(41)의 표면(44)의 너비(D6)보다 크게 형성될 수 있다. 이러한 에어 갭(47)에 의해 광은 확산될 수 있고, 광학 렌즈(81)은 입사된 광을 출사시켜 줄 수 있다.
도 5는 제5실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다. 제5실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 동일 부호로 설명하며, 제1실시 예의 설명을 참조하기로 한다.
도 5를 참조하면, 캐비티(15)를 갖는 몸체(11), 리드 프레임(21,23), 발광 칩(31), 수지층(41), 에어 갭(47) 및 광학렌즈(91)를 포함한다.
상기 몸체(11)의 캐비티(15)에 배치된 수지층(41)은 상기 몸체(11)의 상면보다 낮게 배치되며, 상기 광학 렌즈(91)는 상기 수지층(41) 또는 상기 캐비티(15)의 둘레 면(13)에 접촉될 수 있다.
상기 광학 렌즈(91)는 상기 수지층(41) 위에 배치되며 광이 입사되는 입사면(83), 광 출사면(87), 상기 광 출사면(87)의 중심부에 리세스부(85)를 포함한다.
상기 몸체(11)의 상부(12)는 상기 광학 렌즈(91)의 입사면(93)보다 위에 배치될 수 있다. 즉, 상기 광학 렌즈(91)의 입사면(93)은 상기 캐비티(15)의 영역 내에 배치되거나, 상기 몸체(11)의 상면보다 낮게 위치할 수 있다. 이에 따라 상기 입사면(93)은 수지층(41)의 표면(44)으로부터 방출된 광을 모두 입사받을 수 있게 된다.
상기 광학 렌즈(91)의 입사면(93)과 상기 수지층(44) 사이의 간격(D7)은 입사면(93)에 의해 달라질 수 있으며, 상기 입사면(93)의 곡률 반경은 3mm보다 크고 5mm보다 작게 형성될 수 있으며 상기 광 출사면(97)의 곡률 반경보다 크게 형성될 수 있다.
상기 광학 렌즈(91)의 입사면(93)과 상기 수지층(41)의 표면(44) 사이의 에어 갭(47)은 상기 캐비티(15)의 영역 내에 배치되며, 입사되는 광을 확산시켜 줄 수 있다. 이때 상기 몸체(11)의 상부(12)는 측 방향으로 누설되는 광을 반사시켜 줄 수 있다. 상기 수지층(41)과 몸체(11)의 상면 사이의 거리(T1)는 상기 에어 갭(47)의 간격(D7)과 동일하거나 클 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기의 에어 갭(47)은 반구형 형상으로 형성될 수 있다.
실시 예에 따른 광원 모듈은 조명 시스템에 적용될 수 있다. 상기 조명 시스템은 복수의 광원 모듈이 어레이된 구조를 포함하며, 도 7 및 도 8에 도시된 표시 장치, 도 9에 도시된 조명 장치를 포함하고, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판 등이 포함될 수 있다.
도 7은 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 7을 참조하면, 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 실시 예에 개시된 광원 모듈(1031)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), 광원 모듈(1031) 및 반사 부재(1022)를 수납하는 바텀 커버(1011)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 바텀 커버(1011), 반사시트(1022), 도광판(1041), 광학 시트(1051)는 라이트 유닛(1050)으로 정의될 수 있다.
상기 도광판(1041)은 상기 광원 모듈(1031)로부터 제공된 빛을 확산시켜 면광원화 시키는 역할을 한다. 상기 도광판(1041)은 투명한 재질로 이루어지며, 예를 들어, PMMA(polymethyl methacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthalate), PC(poly carbonate), COC(cycloolefin copolymer) 및 PEN(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 광원 모듈(1031)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 광원 모듈(1031)은 상기 바텀 커버(1011) 내에 적어도 하나가 배치되며, 상기 도광판(1041)의 일 측면에서 직접 또는 간접적으로 광을 제공할 수 있다. 상기 광원 모듈(1031)은 회로 기판(1033)와 발광 소자(1035)를 포함하며, 상기 발광소자(1035)는 상기 회로 기판(1033) 상에 소정 간격으로 어레이될 수 있다. 상기 회로 기판은 인쇄회로기판(printed circuit board)일 수 있지만, 이에 한정하지 않는다. 또한 상기 회로 기판(1033)은 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 등을 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광소자(1035)는 상기 바텀 커버(1011)의 측면 또는 방열 플레이트 상에 탑재될 경우, 상기 회로 기판(1033)는 제거될 수 있다. 상기 방열 플레이트의 일부는 상기 바텀 커버(1011)의 상면에 접촉될 수 있다. 따라서, 발광소자(1035)에서 발생된 열은 방열 플레이트를 경유하여 바텀 커버(1011)로 방출될 수 있다.
상기 복수의 발광소자(1035)는 상기 회로 기판(1033) 상에 빛이 방출되는 출사면이 상기 도광판(1041)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광소자(1035)는 상기 도광판(1041)의 일 측면인 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), 광원 모듈(1031) 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 광원 모듈(1031)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 광원 모듈(1031)의 광 경로 상에는 광학 부재로서, 상기 도광판(1041), 및 광학 시트(1051)를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 8은 실시 예에 따른 발광소자를 갖는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기에 개시된 실시 예의 광학 렌즈 아래에 발광소자(1124)가 어레이된 회로 기판(1120), 광학 부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다.
광원 모듈은 실시 예에 개시된 광원 모듈로서, 광학 렌즈와, 회로 기판(1120)과 발광소자(1124)를 포함할 수 있다. 상기 바텀 커버(1152), 적어도 하나의 광원 모듈(1160), 광학 부재(1154)는 라이트 유닛(1150)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 광원 모듈(1160) 위에 배치되며, 상기 광원 모듈(1160)로부터 방출된 광을 면 광원하거나, 확산, 집광 등을 수행하게 된다.
도 9는 실시 예에 따른 조명소자를 갖는 조명장치의 분해 사시도이다.
도 9를 같이, 실시 예에 따른 조명 장치는 커버(2100), 광원 모듈(2200), 방열체(2400), 전원 제공부(2600), 내부 케이스(2700), 소켓(2800)을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치는 부재(2300)와 홀더(2500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 광원 모듈(2200)은 실시 예에 따른 광학 렌즈를 갖는 광원 모듈일 수 있다.
예컨대, 상기 커버(2100)는 벌브(bulb) 또는 반구의 형상을 가지며, 속이 비어 있고, 일 부분이 개구된 형상으로 제공될 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 광원 모듈(2200)과 광학적으로 결합되고, 상기 방열체(2400)와 결합될 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 방열체(2400)와 결합하는 결합부를 가질 수 있다.
상기 커버(2100)의 내면에는 확산재를 갖는 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 이러한 유백색 재료를 이용하여 상기 광원 모듈(2200)로부터의 빛을 산란 및 확산되어 외부로 방출시킬 수 있다.
상기 커버(2100)의 재질은 유리(glass), 플라스틱, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등일 수 있다. 여기서, 폴리카보네이트는 내광성, 내열성, 강도가 뛰어나다. 상기 커버(2100)는 외부에서 상기 광원 모듈(2200)이 보이도록 투명할 수 있고, 불투명할 수 있다. 상기 커버(2100)는 블로우(blow) 성형을 통해 형성될 수 있다.
상기 광원 모듈(2200)은 상기 방열체(2400)의 일 면에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 광원 모듈(2200)로부터의 열은 상기 방열체(2400)로 전도된다. 상기 광원 모듈(2200)은 실시 예에 따른 발광 소자(2210), 연결 플레이트(2230), 커넥터(2250)를 포함할 수 있다.
상기 부재(2300)는 상기 방열체(2400)의 상면 위에 배치되고, 복수의 발광소자(2210)들과 커넥터(2250)이 삽입되는 가이드홈(2310)들을 갖는다. 상기 가이드홈(2310)은 상기 발광소자(2210)의 기판 및 커넥터(2250)와 대응된다.
상기 부재(2300)의 표면은 백색의 도료로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 이러한 상기 부재(2300)는 상기 커버(2100)의 내면에 반사되어 상기 광원 모듈(2200)측 방향으로 되돌아오는 빛을 다시 상기 커버(2100) 방향으로 반사한다. 따라서, 실시 예에 따른 조명 장치의 광 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 부재(2300)는 예로서 절연 물질로 이루어질 수 있다. 상기 광원 모듈(2200)의 연결 플레이트(2230)는 전기 전도성의 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 방열체(2400)와 상기 연결 플레이트(2230) 사이에 전기적인 접촉이 이루어질 수 있다. 상기 부재(2300)는 절연 물질로 구성되어 상기 연결 플레이트(2230)와 상기 방열체(2400)의 전기적 단락을 차단할 수 있다. 상기 방열체(2400)는 상기 광원 모듈(2200)로부터의 열과 상기 전원 제공부(2600)로부터의 열을 전달받아 방열한다.
상기 홀더(2500)는 내부 케이스(2700)의 절연부(2710)의 수납홈(2719)을 막는다. 따라서, 상기 내부 케이스(2700)의 상기 절연부(2710)에 수납되는 상기 전원 제공부(2600)는 밀폐된다. 상기 홀더(2500)는 가이드 돌출부(2510)를 갖는다. 상기 가이드 돌출부(2510)는 상기 전원 제공부(2600)의 돌출부(2610)가 관통하는 홀을 구비할 수 있다.
상기 전원 제공부(2600)는 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 상기 광원 모듈(2200)로 제공한다. 상기 전원 제공부(2600)는 상기 내부 케이스(2700)의 수납홈(2719)에 수납되고, 상기 홀더(2500)에 의해 상기 내부 케이스(2700)의 내부에 밀폐된다.
상기 전원 제공부(2600)는 돌출부(2610), 가이드부(2630), 베이스(2650), 연장부(2670)를 포함할 수 있다.
상기 가이드부(2630)는 상기 베이스(2650)의 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 가이드부(2630)는 상기 홀더(2500)에 삽입될 수 있다. 상기 베이스(2650)의 일 면 위에 다수의 부품이 배치될 수 있다. 다수의 부품은 예를 들어, 직류변환장치, 상기 광원 모듈(2200)의 구동을 제어하는 구동칩, 상기 광원 모듈(2200)을 보호하기 위한 ESD(Electro Static discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 연장부(2670)는 상기 베이스(2650)의 다른 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 연장부(2670)는 상기 내부 케이스(2700)의 연결부(2750) 내부에 삽입되고, 외부로부터의 전기적 신호를 제공받는다. 예컨대, 상기 연장부(2670)는 상기 내부 케이스(2700)의 연결부(2750)의 폭과 같거나 작게 제공될 수 있다. 상기 연장부(2670)는 전선을 통해 소켓(2800)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 내부 케이스(2700)는 내부에 상기 전원 제공부(2600)와 함께 몰딩부를 포함할 수 있다. 몰딩부는 몰딩 액체가 굳어진 부분으로서, 상기 전원 제공부(2600)가 상기 내부 케이스(2700) 내부에 고정될 수 있도록 한다.
이상에서 본 발명에 대하여 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다.
예를 들어, 본 발명의 실시 예에 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.
11: 몸체 21,23: 리드 프레임
31: 발광 칩 41: 수지층
43,45,46,47: 에어 갭 51,61,71,81,91: 광학 렌즈
53,63,73,83,93: 입사면 55,65,75,85,95: 리세스부
57,67,77,87,97: 광 출사면

Claims (7)

  1. 캐비티를 갖는 몸체;
    상기 캐비티 내에 배치되며 상기 몸체와 결합된 복수의 리드 프레임;
    상기 캐비티 내의 리드 프레임들 중 적어도 하나의 위에 배치된 발광 칩;
    상기 캐비티 내에 배치된 수지층;
    상기 수지층 위에 배치된 광학 렌즈; 및
    상기 광학 렌즈와 상기 수지층 사이에 에어 갭을 포함하며,
    상기 광학 렌즈는,
    상기 에어 갭 위에 배치된 입사면;
    상기 입사면으로 입사된 광을 반사하는 오목한 리세스부; 및
    입사된 광을 출사하는 출사면을 포함하며,
    상기 에어 갭은 상기 수지층의 너비와 같거나 큰 너비를 포함하는 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광학 렌즈는 상기 입사면의 둘레에 상기 몸체의 상면에 접착되는 지지부를 포함하는 발광 소자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광학 렌즈의 입사면의 둘레는 상기 수지층에 접촉되는 발광 소자.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광학 렌즈의 광 출사면은 반구형 형상으로형성되며,
    상기 광학 렌즈의 입사면의 곡률 반경은 상기 광 출사면의 곡률 반경보다 큰 발광 소자.
  5. 제4항에 있어서, 상기 광학 렌즈의 입사면의 곡률 반경은 3mm보다 크고 5mm보다 작은 발광 소자.
  6. 제1항에 있어서, 상기 광학 렌즈의 입사면은 상기 캐비티의 영역 내에 배치되거나, 상기 몸체의 상면보다 낮게 위치하는 발광 소자.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 입사면은 상기 수지층의 너비와 같거나 넓은 너비를 갖는 발광 소자.
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