KR20150109595A - 발광 소자 및 이를 구비한 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

실시 예에 따른 발광 소자는, 제1 및 제2 리드 프레임을 갖는 복수의 리드 프레임; 상기 제1 및 제2리드 프레임 중 적어도 하나의 위에 배치된 제1발광 칩; 상기 제1발광 칩의 둘레에 배치되며 상기 제1 및 제2리드 프레임과 결합된 지지층; 상기 제1발광 칩 상에 배치된 투광층; 상기 투광층의 둘레에 상기 지지층과 수직 방향으로 오버랩되게 배치된 복수의 형광체층; 및 상기 투광층 상에 배치된 반사층을 포함하며, 상기 복수의 형광체층은 상기 발광 칩으로부터 방출된 광을 파장 변환하여 서로 다른 컬러의 피크 파장을 발광하며, 상기 복수의 형광체층 중 적어도 2층은 상기 발광 칩과 수직 방향으로 오버랩되지 않게 배치되며, 및 상기 복수의 형광체층 중 상기 발광 칩에 인접한 층으로부터 방출된 광은 다른 층에 비해 단 파장의 광을 포함한다.

Description

발광 소자 및 이를 구비한 조명 장치{LIGHT EMITTING DEVICE AND LIGHT APPARATUS HAVING THEREOF}
실시 예는 발광 소자 및 이를 구비한 조명 장치에 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 측면 광 추출 구조를 갖는 발광 소자를 제공한다.
실시 예는 넓은 광 지향각 분포를 갖는 발광 소자를 제공한다.
실시 예는 발광 칩 상에 배치된 투광층의 둘레에 복수의 형광체층을 갖는 발광 소자를 제공한다.
실시 예는 투광층의 둘레에 서로 다른 복수의 형광체층을 갖는 발광 소자를 제공한다.
실시 예는 발광 소자 및 이를 구비한 조명 장치를 제공한다.
실시 예에 따른 발광 소자는, 제1 및 제2 리드 프레임을 갖는 복수의 리드 프레임; 상기 제1 및 제2리드 프레임 중 적어도 하나의 위에 배치된 제1발광 칩; 상기 제1발광 칩의 둘레에 배치되며 상기 제1 및 제2리드 프레임과 결합된 지지층; 상기 제1발광 칩 상에 배치된 투광층; 상기 투광층의 둘레에 상기 지지층과 수직 방향으로 오버랩되게 배치된 복수의 형광체층; 및 상기 투광층 상에 배치된 반사층을 포함하며, 상기 복수의 형광체층은 상기 발광 칩으로부터 방출된 광을 파장 변환하여 서로 다른 컬러의 피크 파장을 발광하며, 상기 복수의 형광체층 중 적어도 2층은 상기 발광 칩과 수직 방향으로 오버랩되지 않게 배치되며, 및 상기 복수의 형광체층 중 상기 발광 칩에 인접한 층으로부터 방출된 광은 다른 층에 비해 단 파장의 광을 포함한다.
실시 예는 새로운 광 추출 구조를 갖는 백색 발광 소자를 제공할 수 있다.
실시 예는 수평 방향의 광 지향각 분포를 갖는 발광 소자를 제공할 수 있다.
실시 예는 발광 소자의 측면 광의 색 분포를 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 발광 소자와 이를 구비한 조명 장치의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광 소자의 평면도이다.
도 2는 도 1의 발광 소자의 측 단면도이다.
도 3은 실시 예에 따른 발광 소자의 발광 칩을 나타낸 도면이다.
도 4는 제2실시 예에 따른 발광 소자의 평면도이다.
도 5는 도 4의 발광 소자의 측 단면도이다.
도 6은 제3실시 예에 따른 발광 소자의 평면도이다.
도 7은 도 6의 발광 소자의 측 단면도이다.
도 8은 제4실시 예에 따른 발광 소자의 측 단면도이다.
도 9는 제5실시 예에 따른 발광 소자의 측 단면도이다.
도 10은 제6실시 예에 따른 발광 소자의 측 단면도이다.
도 11은 제7실시 예에 따른 발광 소자의 측 단면도이다.
도 12는 실시 예에 따른 발광 소자의 제조 공정의 예를 나타낸 도면이다.
도 13은 실시 예에 따른 발광 소자의 다른 제조 공정을 나타낸 도면이다.
도 14는 실시 예에 따른 형광체층의 적층 구조를 나타낸 단면이다.
도 15는 실시 예에 따른 형광체층의 다른 적층 구조를 나타낸 단면이다.
도 16는 실시 예에 따른 형광체층의 또 다른 적층 구조를 나타낸 도면이다.
도 17은 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 표시 장치의 사시도를 나타낸다.
도 18은 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 표시 장치의 다른 예를 나타낸 측 단면도이다.
도 19는 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 조명 장치의 분해 사시도를 나타낸다.
이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예들의 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 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예에 따른 발광 소자를 설명한다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광 소자의 평면도이며, 도 2는 도 1의 발광 소자의 측 단면도이며, 도 3는 도 1의 발광 소자의 발광 칩을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 발광 소자(10)는, 복수의 리드 프레임(21,31)과, 상기 복수의 리드 프레임(21,31) 사이에 간극부(25)와, 상기 복수의 리드 프레임(21,23) 상에 발광 칩(201)과, 상기 투광층(71)의 둘레에 배치된 지지층(41)과, 상기 지지층(41) 위에 배치된 복수의 형광체층(51,61)과, 상기 발광 칩(201) 상에 배치된 투광층(71)과, 상기 투광층(71) 및 형광체층(51,61)상에 배치된 반사층(81)을 포함한다.
실시 예에 따른 발광 소자(10)는 제1방향의 길이(D1)와 상기 제1방향에 직교하는 제2방향의 길이(D2)가 동일하거나, 제1방향의 길이(D1)이 길이(D2)보다 더 길게 형성될 수 있다. 상기 제1방향의 길이(D1)는 복수의 리드 프레임(21,31)의 양 측면 간의 간격이며, 지지층(41), 형광체층(51,61) 또는 반사층(81)의 너비보다는 길게 형성될 수 있다. 상기 제2방향의 길이(D2)는 각 리드 프레임(21,31)의 길이와 같거나, 지지층(41), 형광체층(51,61) 또는 반사층(81)의 길이와 같을 수 있다.
상기 복수의 리드 프레임(21,31)은 발광 소자(10)의 베이스에 배치되며, 간극부(25) 및 지지층(41)에 의해 지지된다. 상기 간극부(25)는 상기 복수의 리드 프레임(21,31) 사이에 배치되고 상기 복수의 리드 프레임(21,31)을 서로 절연시켜 준다. 상기 지지층(41)은 상기 복수의 리드 프레임(21,31)의 상면에 결합된다. 상기 지지층(41)은 상기 투광층(71)의 외곽 둘레에서 상기 간극부(25)와 결합될 수 있다.
상기 간극부(25) 및 상기 지지층(41)은 절연 재질 예컨대, 반사율이 투과율보다 높은 재질로 형성될 수 있다. 상기 절연 재질은 수지 계열 예컨대, 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide), 실리콘, 에폭시 수지, 플라스틱 재질을 포함하는 열 경화성 수지, 고내열성, 또는 고 내광성 재질로 형성될 수 있다. 상기의 실리콘 또는 에폭시는 백색 계열의 수지를 포함하며, 예컨대, 실리콘 또는 에폭시 내에 산무수물, 산화 방지제, 이형재, 광 반사재, 무기 충전재, 경화 촉매, 광 안정제, 윤활제, 이산화티탄 중에서 선택적으로 첨가될 수 있다. 상기 절연 재질은 변성 에폭시 수지, 변성 실리콘 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종에 의해 성형될 수 있다. 예를 들면, 트리글리시딜이소시아누레이트, 수소화 비스페놀 A 디글리시딜에테르 등으로 이루어지는 에폭시 수지와, 헥사히드로 무수 프탈산, 3-메틸헥사히드로 무수 프탈산4-메틸헥사히드로 무수프탈산 등으로 이루어지는 산무수물을, 에폭시 수지에 경화 촉진제로서 DBU(1,8-Diazabicyclo(5,4,0)undecene-7), 조촉매로서 에틸렌 그리콜, 산화티탄 안료, 글래스 섬유를 첨가하고, 가열에 의해 부분적으로 경화 반응시켜 B 스테이지화한 고형상 에폭시 수지 조성물을 사용할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 복수의 리드 프레임(21,31)은 2개 또는 그 이상의 프레임으로 배치될 수 있으며, 예컨대, 발광 칩(201)과 전기적으로 연결된 제1 및 제2리드 프레임(21,31)을 포함한다. 상기 제1 및 제2리드 프레임(21,31)의 바닥 면은 동일 수평 면으로 배치되고, 기판(PCB)에 탑재될 수 있다. 상기 제1 및 제2리드 프레임(21,31)의 외측부(22,32)는 상기 지지층(41)의 외 측면보다 더 외측으로 돌출되므로, 기판 상에서 효과적으로 본딩될 수 있다. 상기 제1 및 제2리드 프레임(21,31)은 내부에 적어도 하나의 홈(미도시) 또는 구멍(미도시)을 구비하며, 상기 홈 또는 구멍에는 상기 지지층(41)의 일부가 결합될 수 있다. 또는 리드 프레임(21,31)과 지지층(41)의 결합 구조는 요철 구조로 결합될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1리드 프레임(21)과 제2리드 프레임(31)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 하나 또는 2이상의 합금을 포함하며, 또한 단층 또는 서로 다른 금속층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1 및 제2 리드 프레임(21,31)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 하나 또는 두 물질 이상의 합금을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2리드 프레임(21,31)은 어느 한 층이 합금인 경우, 구리(Cu)와 적어도 한 종류의 금속 합금으로서, 예컨대 구리-아연 합금, 구리-철 합금, 구리- 크롬 합금, 구리-은-철과 같은 합금을 포함한다. 상기 제1 및 제2리드 프레임(21,31)의 두께는 0.23mm~1.5mm일 수 있으며, 예컨대 0.25mm~0.5mm 범위를 포함한다.
상기 발광 칩(201)은 상기 제1 및 제2리드 프레임(21,31) 중 적어도 하나의 위에 배치될 수 있으며, 예컨대 제1 및 제2리드 프레임(21,41) 상에 배치될 수 있다. 본딩 부재(11,13)는 상기 발광 칩(201)을 제1 및 제2리드 프레임(21,31) 상에 본딩시켜 준다. 상기 본딩 부재(11,13)는 전기 전도성을 갖는 물질 예컨대, 솔더 페이스트(Solder paste)로 형성될 수 있다.
상기 발광 칩(201)은 반도체 화합물을 이용한 LED 칩 예컨대, UV(Ultraviolet) LED 칩, 청색 LED 칩, 녹색 LED 칩, 백색 LED 칩, 적색 LED 칩 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 발광 칩(201)의 두께는 150㎛-500㎛ 범위 예컨대, 150㎛-300㎛ 범위로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 칩(201)는 제1 및 제2리드 프레임(21,31) 위에 플립 방식으로 탑재되며, 상면 방향으로 대부분의 광이 방출되고, 일부 광은 측 방향으로 방출된다. 이에 따라 발광 칩(201)의 광 추출 효율 및 방열 효율은 개선될 수 있다.
상기 투광층(71)은 복수의 리드 프레임(21,31) 상에 배치되며, 형광체와 같은 불순물을 갖지 않는 층으로 정의될 수 있다. 상기 투광층(71)은 공기로 채워지거나, 투명한 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지 재질로 채워질 수 있다. 상기 투광층(71)은 상기 발광 칩(201)를 보호하며, 상기 지지층(41), 복수의 형광체층(51,61) 및 반사층(81)과 접촉될 수 있다.
상기 투광층(71)은 상기 반사층(81)과 상기 리드 프레임(21,31) 사이의 간격에 대응되는 두께를 갖고, 외 측면이 곡면인 형상 예컨대, 원 기둥 형상으로 형성될 수 있다. 상기 투광층(71)은 하부 너비는 상부 너비보다 작게 형성될 수 있으며, 예컨대 하부에서 상부로 갈수록 너비가 점차 넓어질 수 있다.
상기 지지층(41) 및 상기 형광체층(51,61)은 상기 투광층(71)의 둘레에 배치된다. 상기 지지층(41)은 상기 리드 프레임(21,31)과 상기 복수의 형광체층(51,61) 사이에 배치되며, 입사되는 광을 반사하게 된다. 상기 복수의 형광체층(51,61)은 상기 지지층(41)과 상기 반사층(81) 사이에 배치되며, 입사되는 광의 일부를 파장 변환하게 된다.
상기 복수의 형광체층(51,61)은 상기 발광 칩(201)으로부터 방출된 광을 파장 변환하여 서로 다른 컬러의 피크 파장을 발광한다. 상기 복수의 형광체층(51,61) 중 상기 발광 칩(201)에 인접한 층은 상기 반사층(81)에 인접한 층에 비해 단 파장의 광을 발광하게 된다. 상기 복수의 형광체층(51,61)은 상기 지지층(41) 위에 배치된 제1형광체층(51) 및 상기 제1형광체층(51) 위에 배치된 제2형광체층(61)을 포함한다. 상기 제1 및 제2형광체층(51,61)은 상기 지지층(41)과 수직 방향으로 오버랩되게 배치된다.
상기 제1형광체층(51)과 제2형광체층(61)은 서로 다른 종류의 형광체를 포함하며, 서로 다른 파장 대역의 광을 발광하게 된다. 예를 들면, 상기 제1형광체층(51)은 상기 제2형광체층(61)로부터 방출된 광보다 단 파장의 광을 방출하게 된다.
상기 제1형광체층(51)은 상기 발광 칩(201)으로부터 방출된 제1파장 대역을 제2파장 대역으로 변환하게 되며, 상기 제2형광체층(61)은 상기 발광 칩(201)으로부터 방출된 제1 피크 파장을 제3피크 파장으로 발광하게 된다. 상기 제3피크 파장은 상기 제2피크 파장보다 장 파장일 수 있다. 상기 발광 칩(201)은 예컨대, 청색 광을 발광하며, 상기 청색 광은 410nm 내지 460nm 범위의 피크 파장을 포함한다.
상기 제1형광체층(51)은 녹색 광을 발광하는 녹색 형광체를 포함하며, 상기 제2형광체층(61)은 적색 광을 발광하는 적색 형광체를 포함한다. 상기 녹색 형광체는 525nm 내지 535nm 범위의 피크 파장을 발광하며, 적색 형광체는 615nm 내지 630nm 범위의 피크 파장을 발광한다.
상기 제1 및 제2형광체층(51,61)은 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지 재질에 녹색 및 적색 형광체가 첨가될 수 있다. 상기 녹색 형광체는, ZnS:Cu+(Al3+), SrGa2S4:Eu2 +, CaMgSi2O7:Eu2 +, Ca8Mg(SiO4)Cl2:Eu2 +(Mn2 +), (Ba, Sr)2SiO4:Eu2+ 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 적색 형광체는 La2O2S:Eu3 +, Y2O2S:Eu3 +, Y2O3:Eu3 +(Bi3 +), CaS:Eu2 +, (Zn,Cd)S:Ag+(Cl-), K5(WO4)6.25:Eu3 + 2.5, LiLa2O2BO3:Eu3 + 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1형광체층(51)의 하면 면적은 상기 지지층(41)의 하면 면적보다는 작고 상기 지지층(41)의 상면 면적보다 작거나 같을 수 있다. 상기 제2형광체층(61)의 하면 면적은 상기 제1형광체층(51)의 하면 면적보다 작고 상기 제1형광체층(51)의 상면 면적보다 작거나 같을 수 있다.
상기 제1 및 제2형광체층(51,61)의 내 측면(S3)은 경사진 면으로 형성되어, 광이 효과적으로 입사될 수 있다. 상기 지지층(41), 상기 제1 및 제2형광체층(51,61)의 외 측면(S4)은 동일 평면 상에 배치될 수 있다. 상기 지지층(41)과 상기 제1형광체층(51) 사이의 계면(2)은 접착제로 접착될 수 있으며, 상기 제1형광체층(51)과 상기 제2형광체층(61) 사이의 계면(4)은 접착제로 접착될 수 있다. 상기 접착제는 실리콘 재질을 포함한다. 상기 지지층(41) 및 제1 및 제2형광체층(51, 61)은 상기 발광 칩(201)과 수직 방향으로 오버랩되지 않는 영역에 배치될 수 있다. 상기 지지층(41) 및 제1 및 제2형광체층(51, 61)은 상기 발광 칩(201)의 상면 영역으로부터 어긋나게 배치될 수 있다. 이에 따라 상기 발광 칩(201)으로부터 방출된 광은 투광층(71)에 의해 확산되며, 상기 확산된 광은 형광체층(51,61)을 통해 측 방향으로 방출될 수 있다.
상기 제1형광체층(51) 및 상기 제2형광체층(61)은 내부가 관통된 오픈 영역이 배치되며, 상기 오픈 영역은 상기 투광층(71)의 영역으로서, 탑뷰에서 보면 서로 다른 직경을 갖는 원 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제2형광체층(61)의 오픈 영역의 상단 내주 직경(R)은 상기 지지층(41)의 오픈 영역의 하단 내주 직경(r)보다 크게 형성될 수 있다.
상기 지지층(41)의 하면의 내주 너비(r)를 1이라 할 때, 상기 제2형광체층(61)의 상면의 내주 너비(R)는 0.95~0.85 범위로 형성될 수 있다.
상기 제1형광체층(51)의 하면의 내측(P1)은 효과적인 광의 입사를 위해 상기 발광 칩(201)의 지향각 분포에 따라 위치될 수 있으며, 예컨대 상기 발광 칩(201)의 하면 에지(Edge)와 상기 발광 칩(201)의 하면(또는 리드 프레임의 상면)의 수평한 선분에 대해 30도 이내의 각도(θ1)로 위치될 수 있다. 상기 발광 칩(201)의 지향각은 120도 내지 160도 범위로 분포할 수 있으며, 상기 제1형광체층(51)의 내측(P1)은 상기 발광 칩(201)의 하면 에지와 수평한 선분에 대해 10도 내지 30도 범위의 각도(θ1) 내에서 위치될 수 있다. 상기 제1형광체층(51)의 하면이 상기 발광 칩(201)의 상면보다 낮게 위치하므로, 광을 입사 효율은 개선될 수 있다. 상기 제1형광체층(51)의 하면이 상기 발광 칩(201) 내의 반사 전극층(도 3의 230)의 위치보다 높게 배치될 수 있다.
상기 제1형광체층(51)의 하면의 내측(P1)을 상기 발광 칩(201)의 지향각 분포 내에 맞추어 줌으로써, 발광 칩(201)의 지향각 분포로 입사된 광은 손실 없이 제1 및 제2형광체층(51,61)에 의해 파장 변환시킬 수 있고, 상기 발광 칩(201)의 지향각 분포를 벗어난 광은 지지층(41)에 의해 반사시켜 줄 수 있다. 상기 지지층(41)의 두께(h1), 상기 지지층(41)과 발광 칩(201) 사이의 간격은 상기 제1형광체층(51)의 하면 내주 위치(P1)에 따라 결정될 수 있다.
상기 상기 지지층(41), 제1 및 제2형광체층(51,61)의 두께의 합(H1=h1+h2+h3) 또는 상기 반사층(81)의 하면 높이(H1)를 100%라 할 때, 상기 지지층(41)은 20% 이하의 두께(h1), 상기 제1형광체층(51)은 40% 이하의 두께(h2), 상기 제2형광체층(61)은 40% 이하의 두께(h3)로 형성될 수 있다. 상기 지지층(41)의 두께(h1)는 상기 제1 또는 제2형광체층(51,61)의 두께(h2, h3)의 1/2 이하일 수 있다.
상기 제1형광체층(61)의 두께(h2)은 상기 제2형광체층(61)의 두께(h1)보다 두껍게 배치될 수 있다. 예로서, 상기 제1형광체층(51) 대 제2형광체층(61)의 두께 비율(h2:h3)은 9:1 ~ 5:5 비율로 형성될 수 있다.
상기 반사층(81)은 상기 제2형광체층(61) 및 상기 투광층(71) 위에 배치되며, 상기 투광층(71)으로 입사된 광을 다른 방향으로 반사시켜 주게 된다. 상기 반사층(81)은 반사율이 80% 이상이며, 일부 광을 투과시켜 줄 수 있다. 상기 반사층(81)의 하면은 광 추출을 위해 요철 구조로 형성될 수 있다. 상기 반사층(81)은 상기 제2형광체층(61)의 상면 전체를 커버하는 크기로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반사층(81)은 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지에 금속 산화물이 첨가된 백색 수지로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 금속 산화물은 TiO2, SiO2, ZrO3, Y2O3 및 Al2O3 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광 소자(10)는 발광 칩(201)과, 제1형광체층(51) 및 제2형광체층(61)로부터 방출된 광의 조합에 의해 백색 광을 발광할 수 있다. 또한 상기 발광 소자(10)는 발광 칩(201)에 대해 수직 상 방향으로 방출된 광을 측 방향으로 반사시켜 제1 및 제2형광체층(51,61)을 통해 방출할 수 있다.
또한 상기 복수의 형광체층(51,61)의 다른 예로서, 수직 방향으로 4개 이상의 형광체층이 배치될 수 있다. 예컨대, 4개 이상의 층은 지지층(41) 상에 수직 방향으로 G-G-R-R의 적층 구조로 형성되거나, R-G-G-R-R의 적층 구조로 형성될 수 있다. 여기서, G는 녹색 형광체를 갖는 형광체층이며, R은 적색 형광체를 갖는 형광체층이다. 즉, 녹색 형광체층 및 적색 형광체층 중 적어도 하나는 연속적으로 수직하게 적층될 수 있다.
도 3은 실시 예에 따른 발광 칩을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 발광 칩(201)는 기판(211), 발광 구조물(220), 반사 전극층(230), 제1절연층(221), 제1전극 구조(231,233,235), 제2전극 구조(232,234,236), 제2절연층(223), 제1연결 전극(241), 제2연결 전극(243) 및 지지부재(251)를 포함한다.
상기 기판(211)은 투광성 재질로서, 절연성 또는 도전성 기판을 이용할 수 있으며, 예컨대, 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge, Ga2O3 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 상기 기판(211)의 상면 및 하면 중 어느 하나 또는 양 측면에는 요철 패턴과 같은 광 추출 구조가 형성될 수 있다. 다른 예로서, 상기 기판(211)은 상기 발광 구조물(220)로부터 분리되어 제거될 수 있다.
상기 발광 구조물(220)은 상기 기판(211) 아래에 배치되며, II족 내지 VI족 화합물 반도체 중 적어도 2원계 이상의 화합물 반도체를 포함할 수 있으며, 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광 구조물(220)과 기판(211) 사이에는 버퍼층 또는/및 언도프드 반도체층을 포함할 수 있으며, 상기 버퍼층은 상기 기판(211)과 질화물 반도체층 간의 격자 상수의 차이를 줄여주며, 상기 언도프드 반도체층은 III족-V족 화합물 반도체 예컨대, GaN계 반도체로 구현될 수 있다.
상기 발광 구조물(220)은 제1도전형 반도체층(215), 상기 제1도전형 반도체층(215) 아래에 제2도전형 반도체층(219), 상기 제1도전형 반도체층(215)과 상기 제2도전형 반도체층(219) 사이에 활성층(217)을 포함한다.
상기 제1도전형 반도체층(215)은 제1도전형 도펀트가 도핑된 III족-V족 화합물 반도체로 구현되며, 예컨대 n형 도펀트가 첨가된 n형 반도체층을 포함할 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(215)은 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP와 같은 화합물 반도체 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
상기 제1도전형 반도체층(215) 아래에는 활성층(217)이 형성된다. 상기 활성층(217)은 단일 양자 우물, 다중 양자 우물(MQW), 양자 선(quantum wire) 구조 또는 양자 점(quantum dot) 구조를 선택적으로 포함하며, 우물층과 장벽층의 주기를 포함한다. 상기 우물층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함하며, 상기 장벽층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함할 수 있다. 상기 우물층/장벽층의 주기는 예컨대, InGaN/GaN, GaN/AlGaN, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN, InAlGaN/InAlGaN의 적층 구조를 이용하여 2~30주기 이상으로 형성될 수 있다. 상기 장벽층은 상기 우물층의 밴드 갭보다 높은 밴드 갭을 가지는 반도체 물질로 형성될 수 있다.
상기 제1도전형 반도체층(215) 또는 제2도전형 반도체층(219)과 상기 활성층(217) 사이에는 클래드층이 형성될 수 있다. 상기 클래드층은 GaN계 반도체로 형성될 수 있으며, 그 밴드 갭은 상기 활성층(217)의 밴드 갭 이상으로 형성될 수 있다.
상기 상기 제2도전형 반도체층(219)은 활성층(217) 아래에 배치되고, p형 도펀트가 첨가된 II족-V족 화합물 반도체 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, , AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 와 같은 화합물 반도체 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(219)은 p형 반도체층을 포함할 수 있다.
상기 발광 구조물(220)은 n-p 접합 구조, p-n 접합 구조, n-p-n 접합 구조, p-n-p 접합 구조 중 어느 한 구조로 구현할 수 있다. 여기서, 상기 p는 p형 반도체층이며, 상기 n은 n형 반도체층이며, 상기 -은 p형 반도체층과 n형 반도체층이 직접 접촉되거나 간접 접촉된 구조를 포함한다. 이하, 설명의 편의를 위해, 발광 구조물의 최 하층은 제2도전형 반도체층(219)으로 설명하기로 한다.
상기 제2도전형 반도체층(219) 아래에는 반사 전극층(230)이 형성된다. 상기 반사 전극층(230)은 오믹 접촉층, 반사층, 및 확산 방지층, 보호층 중 적어도 하나를 포함한다. 여기서, 상기 반사 전극층(230)은 입사되는 광을 반사시켜 줄 수 있다.
제1절연층(221)은 상기 반사 전극층(230) 아래에 배치되고, 상기 제2도전형 반도체층(219)의 하면, 상기 제2도전형 반도체층(219) 및 상기 활성층(217)의 측면, 상기 제1도전형 반도체층(215)의 일부 영역에 형성될 수 있다. 상기 제1절연층(221)은 상기 복수의 반도체층(220)의 하부 영역 중에서 상기 반사 전극층(230), 제1전극(231) 및 제2전극(232)을 제외한 영역에 형성되어, 상기 반도체층(220)의 하부를 전기적으로 보호하게 된다. 상기 제1절연층(221)은 예컨대, SiO2, Si3N4, Al2O3, TiO2 중에서 선택적으로 형성될 수 있다.
제1전극(231)은 상기 제1도전형 반도체층(215)의 일부 영역 아래에 형성되며, 상기 제1접합 전극(233)은 상기 제1전극(231)의 아래에 배치되고, 상기 제3접합 전극(235)은 상기 제1접합 전극(233)의 아래에 배치된다. 상기 제1전극(231)은 상기 제1접합 전극(233) 및 제3접합 전극(235)과 전기적으로 연결된다. 상기 제1접합 전극(233)과 상기 제3접합 전극(235)은 상기 제1전극(231)과 상기 제1연결 전극(241) 사이를 서로 접합시켜 주며, 적어도 하나는 형성하지 않을 수 있다.
상기 제1접합 전극(233)의 일부(233A)는 상기 제1절연층(221)의 아래로 연장되어 반도체층(220)과 수직 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있으며, 상기 제2접합 전극(235)의 일부(235A)는 상기 제1접합 전극(233)의 일부(235A) 아래로 연장될 수 있다.
제2전극(232)은 상기 반사 전극층(230)의 일부 아래에 형성될 수 있다. 상기 제2전극(232)의 아래에는 제2접합 전극(234)이 배치되고, 상기 제2접합 전극(234)의 아래에는 제4접합 전극(236)이 배치된다. 상기 제2전극(232)은 상기 반사 전극층(230)의 아래에 접촉될 수 있으며, 상기 제2접합 전극(234) 및 제4접합 전극(236)과 전기적으로 연결된다. 상기 제2접합 전극(234)과 상기 제4접합 전극(236)은 상기 제2전극(232)과 상기 제2연결 전극(243) 사이를 서로 접합시켜 주게 되며, 적어도 하나는 형성하지 않을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1전극 구조(231,233,235)와 상기 제2전극 구조(232,234,236)의 적층 구조는 동일한 적층 구조이거나, 서로 다른 적층 구조를 포함한다.
상기 제1전극(231) 및 상기 제2전극(232) 중 적어도 하나는 전극 패드로부터 분기된 암(arm) 또는 핑거(finger) 구조와 같은 전류 확산 패턴이 더 형성될 수 있다. 또한 상기 제1전극(231) 및 상기 제2전극(232)의 전극 패드는 하나 또는 복수로 형성될 수 있다. 상기 복수의 반도체층(220) 내에 비아 구조를 통해 제1도전형 반도체층(215)를 노출시킨 후, 상기 제1전극(231)을 비아 구조로 연결할 수 있다.
상기 제3접합 전극(235)의 아래에는 제2절연층(223)이 배치되며, 상기 제2절연층(223)의 일부는 상기 제1절연층(221)에 접촉되고, 상기 제2연결 전극(243)의 둘레에 배치될 수 있다. 상기 제2절연층(223)은 상기 제1절연층(221)과 동일한 재질이거나, 다른 재질일 수 있다.
상기 제1전극 구조(231,233,235)의 아래 예컨대, 상기 제3접합 전극(235)의 아래에는 적어도 하나의 제1연결 전극(241)이 배치된다. 상기 제2전극 구조(232,234,236)의 아래 예컨대, 상기 제4접합 전극(236)의 아래에는 적어도 하나의 제2연결 전극(243)이 배치된다.
상기 제1연결 전극(241) 및 상기 제2연결 전극(243)은 전원을 공급하는 리드(lead) 기능과 방열 경로를 제공하며, 바텀 뷰 형상이 기둥 형상 예컨대, 구형, 원 기둥 또는 다각 기둥과 같은 형상일 수 있다.
여기서, 상기 제1연결 전극(241)의 두께는 상기 제2연결 전극(243)의 두께보다 더 두껍게 형성될 수 있으며, 상기 제1연결 전극(241) 및 상기 제2연결 전극(243)의 하면은 동일한 평면 (즉, 수평 면) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1연결 전극(241) 및 제2연결 전극(243)은 Ag, Al, Au, Cr, Co, Cu, Fe, Hf, In, Mo, Ni, Si, Sn, Ta, Ti, W 및 이들 금속의 선택적 합금 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 지지 부재(251)는 발광 칩(201)를 지지하는 층으로 사용된다. 상기 지지 부재(251)는 절연성 재질로 형성되며, 상기 절연성 재질은 예컨대, 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지층으로 형성된다. 다른 예로서, 상기 절연성 재질은 페이스트 또는 절연성 잉크를 포함할 수 있다. 상기 절연성 재질의 재질은 그 종류는 polyacrylate resin, epoxy resin, phenolic resin, polyamides resin, polyimides rein, unsaturated polyesters resin, polyphenylene ether resin (PPE), polyphenilene oxide resin (PPO), polyphenylenesulfides resin, cyanate ester resin, benzocyclobutene (BCB), Polyamido-amine Dendrimers (PAMAM), 및 Polypropylene-imine, Dendrimers (PPI), 및 PAMAM 내부 구조 및 유기-실리콘 외면을 갖는 PAMAM-OS(organosilicon)를 단독 또는 이들의 조합을 포함한 수지로 구성될 수 있다. 상기 지지부재(251)는 상기 제1절연층(221)과 다른 물질로 형성될 수 있다.
상기 지지 부재(251) 내에는 Al, Cr, Si, Ti, Zn, Zr 중 적어도 하나를 갖는 산화물, 질화물, 불화물, 황화물과 같은 화합물들 중 적어도 하나가 첨가될 수 있다. 여기서, 상기 지지 부재(251) 내에 첨가된 화합물은 열 확산제일 수 있으며, 상기 열 확산제는 세라믹 재질을 포함하며, 상기 세라믹 재질은 동시 소성되는 저온 소성 세라믹(LTCC: low temperature co-fired ceramic), 고온 소성 세라믹(HTCC: high temperature co-fired ceramic), 알루미나(alumina), 수정(quartz), 칼슘지르코네이트(calcium zirconate), 감람석(forsterite), SiC, 흑연, 용융실리카(fusedsilica), 뮬라이트(mullite), 근청석(cordierite), 지르코니아(zirconia), 베릴리아(beryllia), 및 질화알루미늄(aluminum nitride) 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 지지 부재(251)는 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 지지 부재(251)는 내부에 세라믹 물질의 분말을 포함함으로써, 지지 부재(251)의 강도는 개선되고, 열 전도율 또한 개선될 수 있다.
또한 발광 칩(201)의 하면에서 볼 때, 상기 제1 및 제2연결 전극(241,243) 중 적어도 하나는 복수로 노출될 수 있다. 상기 지지 부재(251)는 상기 제1연결 전극(241) 및 상기 제2연결 전극(243)의 둘레 면에 접촉된다. 이에 따라 상기 제1연결 전극(241) 및 상기 제2연결 전극(243)으로부터 전도된 열은 상기 지지 부재(251)를 통해 확산되고 방열될 수 있다. 이때 상기 지지 부재(251)는 내부의 열 확산제에 의해 열 전도율이 개선되고, 전 표면을 통해 방열을 수행하게 된다. 따라서, 상기 발광 칩(201)은 열에 의한 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
상기의 발광 칩(201)는 플립 방식으로 탑재되며, 상기 기판(211)의 상면 방향으로 대부분의 광이 방출되고, 일부 광은 상기 기판(211)의 측면 및 상기 복수의 반도체층(220)의 측면을 통해 방출된다. 이에 따라 발광 칩(201)의 광 추출 효율 및 방열 효율은 개선될 수 있다.
도 4 및 도 5는 제2실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 도면이다. 제2실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 구성은 제1실시 예의 설명을 참조하기로 한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 발광 소자는 복수의 리드 프레임(21,31)과, 상기 복수의 리드 프레임(21,31) 사이에 간극부(25)와, 상기 복수의 리드 프레임(21,23) 상에 발광 칩(201)과, 상기 발광 칩(201)의 둘레에 배치된 지지층(42)과, 상기 지지층(42) 위에 배치된 복수의 형광체층(52,62)과, 상기 발광 칩(201) 상에 배치된 투광층(71)과, 상기 투광층(71) 상에 배치된 반사층(82)을 포함한다.
상기 복수의 형광체층(52,62)은 상기 지지층(42) 상에 상기 발광 칩(201)과 수직 방향으로 오버랩되지 않도록 적층되며, 제1 및 제2형광체층(52,62)을 포함한다.
상기 발광 칩(201)은 예컨대, 청색 광을 발광할 수 있다. 상기 제1형광체층(52)은 황색 광을 방출하는 형광체를 포함하며, 상기 제2형광체층(62)은 적색 광을 방출하는 형광체를 포함한다. 상기 황색 형광체는 YAG, TAG, Silicate, Nitride, Oxynitride계 재질 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 제2형광체층(62)의 상면 높이(H1)를 100%라 할 때, 상기 지지층(42)은 20% 이하의 두께(h1), 상기 제1형광체층(52)은 60% 이하의 두께(h2), 상기 제2형광체층(62)은 20% 이하의 두께(h3)로 형성될 수 있다. 상기 제1형광체층(51)의 두께(h2)는 상기 지지층(42)의 두께(h1) 또는 상기 제2형광체층(61)의 두께(h3)의 3배 이상으로 배치될 수 있다. 다른 예로서, 제1형광체층(52)과 제2형광체층(62)의 두께 비율(h2:h3)은 9:1 ~ 6:2 비율로 하여, 색 재현율을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 지지층(42)의 하면의 내주 너비(r)는 상기 제2형광체층(62)의 상면의 내주 너비(R)보다 크게 형성될 수 있다. 상기 지지층(42)의 하면의 내주 너비(r)를 1이라 할 때, 상기 제2형광체층(62)의 상면의 내주 너비(R)는 0.88~0.82 범위로 형성될 수 있다. 이에 따라 투광층(71)의 하면 너비는 상면 너비보다 작게 형성될 수 있다.
또한 상기 복수의 형광체층(52,62)의 다른 예로서, 수직 방향으로 4개 이상의 형광체층이 배치될 수 있다. 예컨대, 4개 이상의 층은 지지층(41) 상에 수직 방향으로 Y-Y-R-R의 적층 구조로 형성되거나, Y-R-R-Y의 적층 구조로 형성될 수 있다. 여기서, Y는 황색(Yellow) 형광체를 갖는 형광체층이며, R은 적색(Red) 형광체를 갖는 형광체층이다. 즉, 황색 형광체층 및 적색 형광체층 중 적어도 하나는 연속적으로 수직하게 적층될 수 있다.
상기 반사층(82)은 상기 제2형광체층(62)을 커버하는 크기로 형성될 수 있으며, 예컨대 반사층(82)의 외측부(82A)는 상기 제2형광체층(61)의 외 측면보다 더 외측으로 돌출될 수 있다. 이에 따라 상기 제1 및 제2형광체층(52,62)의 외 측면을 통해 방출된 일부 광은 상기 반사층(81)의 외측부(82A)에 의해 반사될 수 있다. 이에 따라 발광 소자의 지향각 분포는 160도 이상이 될 수 있다.
도 6 및 도 7은 제3실시 예를 나타낸 도면이다. 제3실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예의 설명을 참조하기로 한다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 발광 소자는 복수의 리드 프레임(21,31)과, 상기 복수의 리드 프레임(21,31) 사이에 간극부(25)와, 상기 복수의 리드 프레임(21,23) 상에 발광 칩(201)과, 상기 발광 칩(201)의 둘레에 배치된 지지층(43)과, 상기 지지층(43) 위에 배치된 복수의 형광체층(53,63,63A)과, 상기 발광 칩(201) 상에 배치된 투광층(71)과, 상기 투광층(71) 상에 배치된 반사층(81)을 포함한다.
상기 발광 칩(201)은 청색 광을 발광하며, 상기 복수의 형광체층(53,63,63A)은 상기 지지층(41) 상에 수직 방향으로, 제1형광체층(53), 제2형광체층(63) 및 제3형광체층(63A)을 포함하며, 상기 제1형광체층(53)은 황색 또는 녹색 형광체를 포함하며, 상기 제2 및 제3형광체층(63,63A)은 적색 형광체를 포함한다.
상기 제2 및 제3형광체층(63,6A)에 첨가된 적색 형광체는 동일한 피크 파장을 발광하거나 서로 다른 피크 파장을 발광할 수 있다. 또한 상기 제2 및 제3형광체층(63,63A)은 동일한 종류의 적색 형광체 또는 서로 다른 종류의 적색 형광체를 포함할 수 있다.
상기 제1형광체층(53)의 두께(h2)는 상기 제2 및 제3형광체층(63,63A)의 두께(h3,h4)보다 두껍게 배치될 수 있으며, 예컨대 상기 제1형광체층(53)의 두께(h2)는 상기 제2형광체층(63)의 두께(h3)보다 2배 이상으로 두꺼울 수 있고, 제3형광체층(63A)이 두께(h4)보다 5배 이상으로 두꺼울 수 있다. 상기 제3형광체층(63A)의 상면 높이(H1)를 100%라 할 때, 상기 지지층(43)의 두께(h1)는 20% 이하, 상기 제1형광체층(53)의 두께(h2)는 50% 이하, 상기 제2형광체층(63)의 두께(h3)는 20% 이하, 상기 제3형광체층(63A)의 두께(h4)는 10% 이하로 형성될 수 있다. 상기 제3형광체층(63A)의 두께(h4)는 상기 제2형광체층(63)의 두께(h3)의 1/2 이하이거나, 상기 제1형광체층(53)의 두께(h2)의 1/5 이하로 형성될 수 있다.
상기 지지층(41)의 하면의 내주 너비(r)를 1이라 할 때, 상기 제3형광체층(63A)의 상면의 내주 너비(R)는 0.88~0.82 범위로 형성될 수 있다.
다른 예로서, 상기 발광 칩(201)이 자외선(UV) 광을 발광하는 경우, 상기 제1형광체층(53)은 청색 형광체를 발광할 수 있으며, 상기 제2형광체층(63)은 녹색 형광체를 포함하며, 상기 제3형광체층(64A)은 적색 형광체를 포함할 수 있다.
도 8은 제4실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다. 제4실시 예를 설명함에 있어서, 제1 및 제3실시 예와 동일한 구성은 제1 및 제3실시 예의 설명을 참조하기로 한다.
도 8을 참조하면, 발광 소자는 복수의 리드 프레임(21,31)과, 상기 복수의 리드 프레임(21,31) 사이에 간극부(25)와, 상기 복수의 리드 프레임(21,23) 상에 발광 칩(201)과, 상기 발광 칩(201)의 둘레에 배치된 지지층(43)과, 상기 지지층(43) 위에 배치된 복수의 형광체층(53,63,63B)과, 상기 발광 칩(201) 상에 배치된 투광층(71)과, 상기 투광층(71) 상에 배치된 반사층(81)을 포함한다.
상기 복수의 형광체층(53,63,63B)은 상기 지지층(41) 상에 제1, 2, 3형광체층(53,63,63B)의 적층 구조를 포함하며, 적어도 하나는 오픈 영역을 구비하지 않을 수 있다.
상기 복수의 형광체층(53,63,63B) 중 적어도 하나는 상기 투광층(71)으로 연장될 수 있으며, 예컨대 제3형광체층(63B)은 상기 투광층(71)과 상기 반사층(81) 사이에 배치될 수 있다. 여기서, 상기 제1 내지 제3형광체층(53,63,63B)은 상기 지지층(41)과 수직 방향으로 오버랩된다. 또한 상기 제1 및 제2형광체층(53,63)은 상기 발광 칩(201)과 수직 방향으로 오버랩되지 않고, 상기 제3형광체층(63B)의 센터 영역은 상기 발광 칩(201)과 수직 방향으로 오버랩되게 배치된다.
상기 제1 내지 제3형광체층(53,63,63B)은 황색/적색/적색 형광체층이거나, 청색/녹색/적색 형광체층이거나, 녹색/적색/적색 형광체층일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제3형광체층(63B)은 가장 넓은 면적을 갖고, 발광 칩(201)으로부터 방출된 많은 양의 광을 파장 변환할 수 있기 때문에, 복수의 형광체층(53,63,63B) 중 단파장의 광을 발광하는 형광체층으로 구현될 수 있으며, 예컨대 청색, 녹색 또는 황색 형광체 중 어느 하나를 발광하는 형광체를 포함할 수 있다.
도 9는 제5실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다. 제5실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 구성은 제1실시 예의 설명을 참조하기로 한다.
도 9를 참조하면, 발광 소자는 복수의 리드 프레임(21,31)과, 상기 복수의 리드 프레임(21,31) 사이에 간극부(25)와, 상기 복수의 리드 프레임(21,23) 상에 발광 칩(201)과, 상기 투광층(71)의 둘레에 배치된 지지층(41)과, 상기 지지층(41) 위에 배치된 복수의 형광체층(51,61)과, 상기 발광 칩(201) 상에 배치된 투광층(71)과, 상기 투광층(71) 및 형광체층(51,61)상에 배치된 반사층(83)을 포함한다.
상기 반사층(83)은 상기 투광층(71) 및 상기 복수의 형광체층(51,61) 위에 배치되며, 하부에 전 반사면(83A)을 포함한다. 상기 전 반사면(83A)은 제2형광체층(61)의 상면보다 낮게 돌출될 수 있으며, 상기 발광 칩(201) 방향으로 볼록한 면으로 형성된다. 상기 전 반사면(83A)은 센터 방향으로 갈수록 더 돌출된 반구형 형상으로 형성될 수 있으며, 그 직경은 상기 제2형광체층(61)의 상면 내주(R)와 동일하거나 더 넓게 형성될 수 있다. 이러한 반사층(83)의 전 반사면(83A)은 입사된 광의 입사 각도에 따라 정해진 측 방향으로 반사시켜 줄 수 있어, 측 방향으로 균일한 광 분포를 제공할 수 있다.
도 10은 제6실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다. 제6실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 구성은 제1실시 예의 설명을 참조하기로 한다.
도 10을 참조하면, 발광 소자는 복수의 리드 프레임(21,31)과, 상기 복수의 리드 프레임(21,31) 사이에 간극부(25)와, 상기 복수의 리드 프레임(21,23) 상에 발광 칩(201)과, 상기 발광 칩(201)의 둘레에 배치된 지지층(44)과, 상기 지지층(44)의 일부 영역에 배치된 복수의 형광체층(54,64)과, 상기 발광 칩(201) 상에 배치된 투광층(74)과, 상기 투광층(74) 상에 배치된 반사층(84)을 포함한다.
상기 지지층(44)은 복수의 리드 프레임(21,31)의 상면에 결합되며, 오픈 영역을 갖고 발광 칩(201)에 인접한 제1영역(44A)과, 상기 제1영역(44A)으로부터 외측으로 연장된 제2영역(44B)을 포함한다. 상기 제1영역(44A)은 상면이 경사진 면으로 형성되며, 상기 발광 칩(201)의 반사 전극층(230)보다 낮은 위치에 배치될 수 있다. 상기 제1영역(44A)의 두께는 상기 제1형광체층(51)과 오버랩되는 영역부터 투광층(71)과 오버랩된 영역까지 점차 얇아지게 형성되어, 입사된 광을 효과적으로 측 방향을 반사시켜 줄 수 있다. 상기 제1영역(44A)의 경사진 각도(θ2)는 상기 리드 프레임(21,31)의 상면에 대해 5도 이하 예컨대, 1도 내지 3도 범위로 형성될 수 있다.
상기 제2영역(44B)은 상면이 평탄한 면으로 형성될 수 있으며, 상기 형광체층(54,64)의 외측보다 외측에 배치될 수 있다. 상기 제2영역(44B)의 두께(T1)는 상기 제1영역(44A) 중에서 상기 투광층(74)과 오버랩되는 영역의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다.
상기 복수의 형광체층(54,64)은 상기 지지층(41)의 제1영역(44A) 상에 수직하게 오버랩되도록 배치되며, 제1 및 제2형광체층(54,64)을 포함한다. 상기 제1형광체층(54)은 녹색 또는 황색 형광체를 포함하며, 상기 제2형광체층(64)은 적색 형광체를 포함한다.
상기 반사층(84)은 상기 제2형광체층(64)의 오픈 영역에 배치되어, 상기 제2형광체층(64)의 내 측면과 접촉될 수 있다. 예컨대, 상기 반사층(84)의 하면은 상기 제2형광체층(64)의 상면보다 낮은 위치에 배치될 수 있으며, 입사되는 광을 효과적으로 반사시켜 줄 수 있다. 상기 제2형광체층(64)은 상기 반사층(84)의 둘레에 배치되어, 제2형광체층(64)의 외 측면 및 상면을 통해 광을 방출할 수 있다.
도 11은 제7실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다. 제7실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 구성은 제1실시 예의 설명을 참조하기로 한다.
도 11을 참조하면, 발광 소자는 복수의 리드 프레임(121,131,122,132)과, 상기 복수의 리드 프레임(121,131,122,132) 사이에 간극부(125,126)와, 상기 복수의 리드 프레임(121,131,122,132) 상에 발광 칩(202,203)과, 상기 발광 칩(202,203) 상에 배치된 투광층(171)과, 상기 투광층(171)의 둘레에 배치된 지지층(141,143)과, 상기 지지층(141,143) 사이에 배치된 복수의 형광체층(151,161,165)을 포함한다.
실시 예는 서로 대면하는 두 쌍의 리드 프레임(121,131)(122,132)을 반사층으로 이용할 수 있다. 상기 복수의 리드 프레임(121,131,122,132) 중에서 제1 및 제2리드 프레임(121,131)은 제3 및 제4리드 프레임(122,132)와 대면되게 배치된다.
상기 투광층(171)은 제1 및 제2리드 프레임(121,131)과, 제3 및 제4리드 프레임(122,132) 사이에 배치되며, 제1 및 제2발광 칩(202,203)을 보호한다. 상기 투광층(171)은 공기로 채워지거나 투명한 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지 재질로 형성될 수 있다.
제1발광 칩(202)은 제1 및 제2리드 프레임(121,131) 중 적어도 하나의 위에 배치될 수 있으며, 예컨대, 상기 제1 및 제2리드 프레임(121,131) 상에 본딩 부재(115,116)에 의해 플립 본딩되거나, 하나 또는 복수의 와이어로 제1 및 제2리드 프레임(121,131)에 선택적으로 연결될 수 있다.
제2발광 칩(203)은 제3 및 제4리드 프레임(122,132) 중 적어도 하나의 위에 배치될 수 있으며, 예컨대, 상기 제3 및 제4리드 프레임(122,132) 상에 본딩 부재(115,116)에 의해 플립 본딩되거나, 하나 또는 복수의 와이어로 제3 및 제4 리드 프레임(122,132)에 선택적으로 연결될 수 있다. 상기 제1발광 칩(202)과 상기 제2발광 칩(203)은 수직 방향으로 서로 오버랩되게 배치되거나, 어긋나게 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2발광 칩(202,203)은 도 3의 구성을 참조하기로 한다.
상기 투광층(171)의 둘레에는 제1지지층(141), 복수의 형광체층(151,161,165) 및 제2지지층(143)을 포함하며, 상기 제1지지층(141)은 상기 제1 및 제2리드 프레임(121,131)을 지지하며 제1간극부(125)와 연결된다. 제2지지층(143)은 상기 제3 및 제4리드 프레임(122,132)을 지지하며 제2간극부(126)와 연결된다.
상기 제1지지층(141)은 상기 제1 및 제2리드 프레임(121,131) 상에 결합되며, 상기 제2지지층(143)은 상기 제3 및 제4리드 프레임(122,132) 상에 결합된다. 상기 제1 및 제2리드 프레임(121,131) 및 상기 제3 및 제4리드 프레임(122,132)은 기판 상에 탑재될 수 있으며, 상기 탑재될 영역은 각 리드 프레임(121,131,122,132)의 측면이 될 수 있다.
상기 복수의 형광체층(151,161,165)은 제1및 제2지지층(141,143) 사이에 배치되며, 2개 이상의 형광체층으로 적층될 수 있다. 상기 복수의 형광체층(151,161,165)은 상기 제1지지층(141) 위에 제1형광체층(151), 상기 제1형광체층(151) 위에 제2형광체층(161), 상기 제2형광체층(161)과 제2지지층(143) 사이에 제3형광체층(165)을 포함한다.
상기 제1 및 제3형광체층(151,165)은 녹색, 황색 및 청색 형광체 중 어느 하나를 포함하며, 상기 제2형광체층(161)은 제1 및 제3형광체층(151,165)의 형광체와 다른 형광체 예컨대, 적색 형광체를 포함한다. 예를 들면, 제1 및 제2발광 칩(202,203)이 청색 광을 발광하는 경우, 제1형광체층(151)은 녹색 형광체를 갖고, 제2형광체층(161)은 적색 형광체를 갖고, 제3형광체층(165)은 녹색 형광체를 포함할 수 있다. 또는 제1 및 제2발광 칩(202,203)이 청색 광을 발광하는 경우, 제1형광체층(151)은 녹색 형광체를 갖고, 제2형광체층(161)은 적색 형광체를 갖고, 제3형광체층(165)은 황색 형광체를 포함할 수 있다.
또는 제1 및 제2발광 칩(202,203)이 자외선(UV) 광을 발광하는 경우, 제1형광체층(151)은 청색 형광체, 제2형광체층(161)은 녹색 형광체, 제3형광체층(165)은 적색 형광체를 포함할 수 있다.
또는 제1발광 칩(202)이 청색 광을 발광하고, 제2발광 칩(203)이 녹색 또는 적색 광을 발광하는 경우 제1 내지 제3형광체층(151,161,165)은 제2발광 칩(203)과 다른 광을 발광하는 형광체 예컨대, 적색 또는 녹색 형광체를 포함할 수 있다.
또는 제1발광 칩(202)이 청색 광을 발광하고, 제2발광 칩(203)이 자외선 광을 발광하는 경우, 제1 및 제3형광체층(151,165)은 녹색 형광체를 포함하고, 제2형광체층(161)은 적색 형광체를 포함할 수 있다.
상기 투광층(171)의 두께는 제1지지층(141)의 하면부터 제2지지층(143)의 상면까지의 간격으로서, 투광층(171)의 구조물들의 전체 높이(H1)로 정의할 수 있다. 상기 높이(H1)를 100%라 할 때, 상기 제1 및 제2지지층(141,143) 각각은 10% 이하의 두께(h1), 상기 제1형광체층(151)은 30% 이하의 두께(h2), 상기 제2형광체층(161)은 20% 이하의 두께(h3), 상기 제3형광체층(165)은 30% 이하의 두께(h4)로 형성될 수 있다. 상기 제2형광체층(161)은 상기 제1 및 제3형광체층(151,165)의 각각의 두께(h2,h4)보다 얇은 두께(h3)로 형성될 수 있다.
이와 같이 서로 반대측에 배치된 제1 및 제2발광 칩(202,203)을 배치하고, 투광층(171)의 둘레에 복수의 형광체층(151,161,165)을 상기 발광 칩(202,230)과 수직 방향으로 오버랩되지 않도록 배치함으로써, 발광 소자의 광도를 증가시켜 줄 수 있고, 색 재현율을 개선시켜 줄 수 있다.
도 12의 (A)(B)는 실시 예에 따른 발광 소자의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 12의 (A)와 같이, 복수의 리드 프레임(21,31)을 지지층(41) 및 간극부(25)로 지지한 후, 발광 칩(201)을 본딩 부재(11,13)로 복수의 리드 프레임(21,31) 상에 탑재한다. 그리고, 지지층(41) 위에 오픈 영역을 갖는 제1형광체층(51)을 접착제로 접착하고, 제1형광체층(51) 위에 오픈 영역을 갖는 제2형광체층(61)을 접착제로 접착하게 된다. 상기 지지층(41), 상기 제1 및 제2형광체층(61)은 원 형상의 오픈 영역을 구비하며, 상기 오픈 영역의 크기는 지지층(41)의 하면 내주로부터 제2형광체층(61)의 상면 내주까지 점차 감소하는 크기로 형성될 수 있다.
도 12의 (B)와 같이, 상기 제2형광체층(61) 위에 상기 제2형광체층(61)을 커버하는 크기의 반사층(81)을 부착시켜 준다. 이에 따라 상기 복수의 리드 프레임(21,31)과 반사층(81) 사이의 영역은 투광층(71)의 영역이 되며, 이러한 투광층(71)의 영역은 공기로 채워질 수 있다.
도 13의 (A)(B)는 실시 예에 따른 발광 소자의 다른 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 13의 (A)를 참조하면, 복수의 리드 프레임(21,31)을 지지층(41) 및 간극부(25)로 지지한 후, 발광 칩(201)을 본딩 부재(11,13)로 복수의 리드 프레임(21,31) 상에 탑재한다. 그리고, 지지층(41) 위에 제1형광체층(51)을 접착제로 접착하고, 제1형광체층(51) 위에 제2형광체층(61)을 접착제로 접착하게 된다. 상기 지지층(41), 상기 제1 및 제2형광체층(51,61)은 내부에 원 형상의 오픈 영역을 구비하며, 상기 오픈 영역의 크기는 지지층(41)의 하면 내주로부터 제2형광체층(61)의 상면 내주까지 점차 감소하는 크기로 형성될 수 있다.
도 13의 (B)와 같이, 상기 지지층(41), 제1 및 제2형광체층(51,61)의 오픈 영역에 투광성 수지 재질의 투광층(71)을 몰딩하게 된다. 상기 투광층(71)이 경화되면 상기 제2형광체층(61)을 커버하는 크기의 반사층(81)을 상기 투광층(71) 및 상기 제2형광체층(61) 상에 부착시켜 준다. 이에 따라 상기 복수의 리드 프레임(21,31)과 반사층(81) 사이에 배치된 투광층(71)은 투명한 수지 재질로 채워질 수 있다.
도 14의 (A)(B)는 실시 예에 따른 복수의 형광체층의 적층 구조를 나타낸 도면이다.
도 14의 (A)를 참조하면, 복수의 형광체층(66,76)은 내측면(S3)이 연속적으로 연결된 곡면으로 형성되고, 외측면(S4)이 수직한 면으로 형성될 수 있다. 상기 복수의 형광체층(66,76)의 하면 너비(D3)은 넓고 상면 너비(D5)는 하면 너비(D3)보다 좁은 너비로 형성될 수 있다. 이에 따라 복수의 형광체층(66,76)은 내측면(S3)인 곡면으로 광을 효과적으로 입사받을 수 있다. 상기 내측면(S3)은 광이 입사되는 면이며, 외측면(S4)은 광이 방출되는 면이 된다.
도 14의 (B)를 참조하면, 복수의 형광체층(66,76)은 내측면(S3)과 외 측면(S4)은 경사진 면 예컨대, 경사진 수직 면으로 형성될 수 있다. 상기 복수의 형광체층(66,76)의 하면 너비(D3)는 상면 너비(D5)보다 넓게 형성될 수 있다.
도 15의 (A)(B)는 실시 예에 따른 복수의 형광체층의 적층 구조를 나타낸 도면이다.
도 15의 (A)를 참조하면, 복수의 형광체층(67,77)은 내측면(S3)이 연속적으로 연결된 곡면으로 형성되고, 외측면(S4)이 연속적인 곡면으로 형성될 수 있다. 상기 복수의 형광체층(67,77)의 하면 너비(D3)는 상면 너비(D5)보다 넓게 형성될 수 있다. 상기 복수의 형광체층(67,77)의 경계 영역은 발광 칩에 수직한 법선 방향을 기준으로 외측 방향으로 볼록한 곡면으로 돌출될 수 있다.
도 15의 (B)를 참조하면, 복수의 형광체층(67,77)은 내측면(S3)이 연속적으로 연결된 곡면으로 형성되고, 외측면(S4)이 연속적으로 연결된 곡면으로 형성될 수 있다. 상기 복수의 형광체층(67,77)의 하면 너비(D3)는 상면 너비(D5)와 동일한 너비로 형성될 수 있다. 상기 복수의 형광체층(67,77)의 경계 영역은 발광 칩에 수직한 법선 방향을 기준으로 외측 방향으로 볼록한 곡면으로 돌출될 수 있다.
도 16은 실시 예에 따른 형광체층의 적층 구조를 나타낸 도면이다.
도 16을 참조하면, 복수의 형광체층(68,78) 사이의 계면이 단차진 구조를 갖고, 접촉 면적을 증가시켜 줄 수 있다. 예를 들면, 제1형광체층(68)의 상면이 요철 구조(68A, 68B)를 갖고, 제2형광체층(61)의 하면과 결합할 수 있다. 이에 따라 제1 및 제2형광체층(68,78)은 경계 영역에서 수평 방향으로 서로 오버랩되게 배치될 수 있다.
도 14 내지 도 16의 실시 예에서, 복수의 형광체층은 2층으로 도시하였으나, 3층 내지 5층으로 수직하게 적층될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
실시예에 따른 발광 소자는 조명 시스템에 적용될 수 있다. 상기 조명 시스템은 하나 또는 복수의 발광소자를 갖는 구조를 포함하며, 도 17 및 도 18에 도시된 표시 장치, 도 19에 도시된 조명 장치를 포함하고, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판 등이 포함될 수 있다.
도 17은 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 17을 참조하면, 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 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 상기에 개시된 실시 예에 따른 발광소자(1035)를 포함하며, 상기 발광소자(1035)는 광학렌즈가 결합되며 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 18는 실시 예에 따른 발광소자를 갖는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 18를 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기에 개시된 실시 예의 발광소자(1124)가 어레이된 회로 기판(1120), 광학 부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다.
상기 회로 기판(1120)와 상기 광학렌즈가 결합된 발광소자(1124)는 광원 모듈(1160)로 정의될 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 19는 실시 예에 따른 조명소자를 갖는 조명장치의 분해 사시도이다.
도 19와 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 발광 소자를 포함할 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 발광 소자(2210), 연결 플레이트(2230), 커넥터(2250)를 포함할 수 있다.
상기 부재(2300)는 상기 방열체(2400)의 상면 위에 배치되고, 복수의 조명소자(2210)들과 커넥터(2250)이 삽입되는 가이드홈(2310)들을 갖는다. 상기 가이드홈(2310)은 상기 조명소자(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(ElectroStatic 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 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
21,31,121,122,131,132: 리드 프레임
25, 125, 126: 간극부
41, 42, 43, 44, 141, 143: 지지층
51,52,53,54,61,62,63,63A,64,66,67,68,76,77,78,151,161,165: 형광체층
71,74,171: 투광층
81, 82, 83, 84: 반사층
201,202,203: 발광 칩

Claims (12)

  1. 제1 및 제2 리드 프레임을 갖는 복수의 리드 프레임;
    상기 제1 및 제2리드 프레임 중 적어도 하나의 위에 배치된 제1발광 칩;
    상기 제1발광 칩의 둘레에 배치되며 상기 제1 및 제2리드 프레임과 결합된 지지층;
    상기 제1발광 칩 상에 배치된 투광층;
    상기 투광층의 둘레에 상기 지지층과 수직 방향으로 오버랩되게 배치된 복수의 형광체층; 및
    상기 투광층 상에 배치된 반사층을 포함하며,
    상기 복수의 형광체층은 상기 발광 칩으로부터 방출된 광을 파장 변환하여 서로 다른 컬러의 피크 파장을 발광하며,
    상기 복수의 형광체층 중 적어도 2층은 상기 발광 칩과 수직 방향으로 오버랩되지 않게 배치되며, 및
    상기 복수의 형광체층 중 상기 발광 칩에 인접한 층으로부터 방출된 광은 다른 층에 비해 단 파장의 광을 포함하는 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 형광체층의 하면은 상기 제1발광 칩의 상면보다 낮게 위치하는 발광 소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 형광체층의 하면 내측은 상기 발광 칩의 하면 에지와 상기 발광 칩의 하면의 수평한 선분에 대해 30도 이내의 각도로 위치되는 발광 소자.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 형광체층은 상기 지지층과 상기 반사층 사이에 배치된 제1형광체층, 및 상기 제1형광체층과 상기 반사층 사이에 배치된 제2형광체층을 포함하며,
    상기 제1형광체층은 상기 제2형광체층의 두께보다 두꺼운 두께를 갖는 발광 소자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1형광체층은 상기 제2형광체층의 두께보다 2배 이상 두꺼운 두께를 갖는 발광 소자.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 반사층은 상기 제1발광 칩의 방향으로 돌출된 전 반사면을 포함하는 발광 소자.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 지지층 및 상기 복수의 형광체층은 내부에 원 형상의 오픈 영역을 포함하며,
    상기 투광층은 상기 오픈 영역 내에 배치되며,
    상기 투광층의 하면 너비는 상면 너비보다 넓은 발광 소자.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제2형광체층은 적어도 하나의 적색 형광체층을 포함하며,
    상기 제1형광체층은 녹색 또는 황색 형광체 중 어느 하나를 포함하는 발광 소자.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 형광체층 상에 배치되며 상기 투광층과 상기 반사층 사이의 영역으로 연장된 제3형광체층을 포함하며,
    상기 제3형광체층은 녹색, 황색, 적색 형광체 중 어느 하나를 포함하는 발광 소자.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 지지층은 상기 투광층의 아래에 경사진 상면을 포함하는 발광 소자.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 반사층은 상기 제1 및 제2리드 프레임과 대면하는 제3 및 제4리드 프레임을 포함하며,
    상기 제3 및 제4리드 프레임 중 적어도 하나에 배치된 제2발광 칩; 및 상기 제3 및 제4리드 프레임에 결합된 다른 지지층을 포함하는 발광 소자.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 및 제2발광 칩은 서로 대면하고 동일한 컬러를 발광하는 발광 소자.
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