KR20170052211A - 발광 소자 및 이를 구비한 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

실시 예에 따른 발광 소자는, 몸체, 상기 몸체 상에 서로 이격된 제1 및 제2리드 전극을 갖는 기판; 상기 제2리드 전극 상에 배치되며 제1리드 전극과 전기적으로 연결된 발광 칩; 상기 발광 칩 상에 배치된 형광 필름; 상기 발광 칩 및 상기 형광 필름의 외측에 배치된 반사 부재; 및 상기 형광 필름 및 상기 반사 부재 상에 배치되며, 비구면 현상의 렌즈부를 갖는 광학 렌즈를 포함한다.

Description

발광 소자 및 이를 구비한 조명 장치{LIGHT EMITTING DEVICE AND LIGHTING APPARATUS HAVING THEREOF}
본 발명은 발광소자 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 실내 및 실외에서 사용되는 각종 램프, 액정표시장치, 전광판, 가로등, 전조등과 같은 조명 장치의 광원으로서 사용이 증가하고 있다.
실시 예는 발광 칩의 둘레에 반사 부재가 배치된 발광 소자를 제공한다.
실시 예는 발광 칩 위에 형광 필름이 배치되며 상기 형광 필름의 둘레에 반사 부재가 배치된 발광 소자를 제공한다.
실시 예는 발광 칩 상에 비구면 형상의 렌즈부를 갖는 광학 렌즈가 배치된 발광 소자를 제공한다.
실시 예는 세라믹 기판 위에 배치된 발광 칩/형광 필름 상에 비구면 형상의 렌즈부를 갖는 발광 소자를 제공한다.
실시 예에 따른 발광 소자는, 몸체, 상기 몸체 상에 서로 이격된 제1 및 제2리드 전극을 갖는 기판; 상기 제2리드 전극 상에 배치되며 제1리드 전극과 전기적으로 연결된 발광 칩; 상기 발광 칩 상에 배치된 형광 필름; 상기 발광 칩 및 상기 형광 필름의 외측에 배치된 반사 부재; 및 상기 형광 필름 및 상기 반사 부재 상에 배치되며, 비구면 현상의 렌즈부를 갖는 광학 렌즈를 포함한다.
실시 예는 비구면 렌즈를 갖는 발광 소자를 제공할 있다.
실시 예에 따른 발광 소자는 발광 칩의 둘레에 반사 부재를 배치함으로써, 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자는 비구면 렌즈 및 반사 부재에 의해 광 지향각을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자는 신뢰성이 개선될 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 발광소자의 평면도이다.
도 2는 도 1의 발광 소자의 A-A 측 단면도이다.
도 3은 도 1의 A부분 확대도이다.
도 4는 도 1의 발광 소자의 B-B측 단면도이다.
도 5는 도 1의 발광 소자에서 광학 렌즈를 제거한 구조로서, 발광 칩의 둘레에 반사 부재를 배치한 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 발광 소자의 C-C측 단면도이다.
도 7은 도 1의 발광 소자의 배면도의 일 예이다.
도 8은 실시 예에 따른 발광 소자의 광 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 실시 예에 따른 발광 소자의 배면도의 다른 예이다.
도 10은 실시 예에 따른 발광 소자의 발광 칩의 예이다.
도 11은 실시 예에 따른 발광 소자의 지향각을 나타낸 도면이다.
도 12는 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 조명 장치를 나타낸 사시도이다.
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 실시 예에 한정되지 않는다.
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. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하에서는 도 1 내지 도 7을 참고하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광소자를 설명한다.
도 1은 실시 예에 따른 발광소자의 평면도이고, 도 2는 도 1의 발광 소자의 A-A 측 단면도이며, 도 3은 도 1의 A부분 확대도이고, 도 4는 도 1의 발광 소자의 B-B측 단면도이며, 도 5는 도 1의 발광 소자에서 광학 렌즈를 제거한 구조로서, 발광 칩의 둘레에 반사 부재를 배치한 예를 나타낸 도면이며, 도 6은 도 5의 발광 소자의 C-C측 단면도이고, 도 7은 도 1의 발광 소자의 배면도의 일 예이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 발광 소자(200)는 기판(201), 상기 기판(201) 상에 배치된 발광 칩(101), 상기 발광 칩(101) 위에 배치된 형광 필름(180), 상기 발광 칩(101) 및 형광 필름(180)의 둘레에 배치된 반사 부재(250), 및 상기 기판(201) 상에 비구면 형상의 렌즈부(261)를 갖는 광학 렌즈(260)를 포함한다.
상기 기판(201)은 몸체(210), 상기 몸체(210)의 상면에 배치된 복수의 리드 전극(221,231)을 포함한다.
상기 몸체(210)는 절연 재질을 포함하며, 예컨대 세라믹 소재를 포함한다. 상기 세라믹 소재는 동시 소성되는 저온 소성 세라믹(LTCC: low temperature co-fired ceramic) 또는 고온 소성 세라믹(HTCC: high temperature co-fired ceramic)을 포함한다. 상기 몸체(210)의 재질은 금속 화합물 예컨대, Al2O3, 또는 AlN일 수 있으며, 바람직하게는 질화알루미늄(AlN) 또는 알루미나(Al2O3)를 포함할 수 있으며, 또는 열 전도도가 140 W/mK 이상인 금속 산화물을 포함할 수 있다.
상기 몸체(210)는 다른 예로서, 수지 계열의 절연 물질 예컨대, 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide)와 같은 수지 재질로 형성될 수 있다. 상기 몸체(210)는 실리콘, 또는 에폭시 수지, 또는 플라스틱 재질을 포함하는 열 경화성 수지, 또는 고내열성, 고 내광성 재질로 형성될 수 있다. 다른 예로서, 상기 몸체(210) 내에는 산무수물, 산화 방지제, 이형재, 광 반사재, 무기 충전재, 경화 촉매, 광 안정제, 윤활제, 이산화티탄 중에서 선택적으로 첨가될 수 있다. 함유하고 있다. 상기 몸체(210)는 에폭시 수지, 변성 에폭시 수지, 실리콘 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 몸체(210)의 두께(T2)는 1mm 이하 예컨대, 0.45mm 내지 0.55mm 범위로 형성될 수 있으며, 상기 범위보다 얇을 경우 방열 효율 저하 및 지지할 수 없는 문제가 있으며, 상기 범위보다 두꺼울 경우 방열 효율의 개선이 미미하며 기판(201)의 두께(T1)가 증가하는 문제가 있다.
상기 기판(201)의 제1축(X) 방향의 너비(D2)는 제2축(Y) 방향의 길이(D1)와 동일하거나 다를 수 있다. 상기 기판(201)의 너비(D2) 또는 길이(D1)는 3mm 이상 예컨대, 3mm 내지 4mm 범위일 수 있으며, 상기 너비(D2) 또는 길이(D1)가 상기 범위보다 작은 경우 대면적의 발광 칩(101)에서 방출된 광의 추출 효율이 저하될 수 있고, 상기 범위보다 큰 경우 재료의 낭비를 가져올 수 있다. 여기서, 상기 발광 칩(101)의 사이즈는 한 변의 길이가 0.8mm 이상 예컨대, 0.8~1.2mm×0.8~1.2mm 범위일 수 있다. 이러한 기판(201)의 너비(D2) 또는 길이(D1)는 발광 칩(101)의 사이즈에 따라 달라질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 기판(201)의 몸체(210) 위에 배치된 복수의 리드 전극(221,231)은 예컨대, 제1리드 전극(221) 및 제2리드 전극(231)을 포함한다. 상기 제1리드 전극(221)과 상기 제2리드 전극(231)은 전기적으로 분리되며 상기 발광 칩(101)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 상기 발광 칩(101)은 제2리드 전극(231) 위에 접착제(190)로 접착되어 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기 제1리드 전극(221)과 와이어(103)로 연결될 수 있다. 상기 제2리드 전극(231)의 상면 면적은 상기 제1리드 전극(221)의 상면 면적보다 크게 배치되어, 발광 칩(101)으로부터 발생된 열을 방열하거나 몸체(210)로 전도해 줄 수 있다. 여기서, 상기 접착제(190)는 상기 발광 칩(101)과 상기 제2리드 전극(231) 사이를 전기적으로 연결해 주는 전도성 재질일 수 있다.
상기 발광 칩(101)은 기판(201)의 상면의 센터 영역에 배치되며, 상기 제3리드 전극(231)은 상기 몸체(210)의 상면의 센터 영역에 배치될 수 있다.
상기 제1리드 전극(221) 및 제2리드 전극(231) 중 어느 하나 예컨대, 제1리드 전극(221)에는 극성 마크(225)가 배치될 수 있으며, 상기 극성 마크(225)는 제1리드 전극(221)의 모서리 영역에 다른 모서리 영역과 구별되도록 형성될 수 있다. 이러한 극성 마크(225)는 애노드 마크 또는 캐소드 마크일 수 있다.
상기 제1리드 전극(221)과 상기 제2리드 전극(231)의 측면은 상기 몸체(210)의 측면으로부터 이격되어, 상기 몸체(210)의 상면의 에지부(212)를 노출시켜 줄 수 있다. 상기 에지부(212)는 상기 제1 및 제2리드 전극(221,231)의 둘레를 따라 배치될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 제1리드 전극(221)과 제2리드 전극(231) 사이의 간극부(214)에는 상기 몸체(210)의 상면이 노출되며, 상기 제1리드 전극(221)과 상기 제2리드 전극(231)이 전기적으로 분리된다. 상기 간극부(214)의 너비(W1)는 상기 몸체(210)의 측면과 상기 제1리드 전극(221)의 측면 또는 제2리드 전극(231)의 측면 사이의 간격(W2,W3)보다 클 수 있다.
도 5 및 도 7을 참조하면, 상기 기판(201)은 상기 몸체(210)의 내에 복수의 연결 전극(229,239), 상기 몸체(210) 아래에 복수의 리드 프레임(283,285)을 포함할 수 있다. 상기 복수의 연결 전극(229,239)은 상기 제1리드 전극(221)에 연결된 적어도 하나의 제1연결 전극(229), 상기 제2리드 전극(231)에 연결된 적어도 하나의 제2연결 전극(239)을 포함하며, 상기 복수의 리드 프레임(283,285)은 상기 제1연결 전극(229)에 연결된 제1리드 프레임(283), 상기 제2연결 전극(239)에 연결된 제2리드 프레임(285)을 포함할 수 있다. 상기 제1연결 전극(229)은 상기 제1리드 전극(221)과 상기 제1리드 프레임(283)을 서로 연결해 주며, 상기 제2연결 전극(239)은 상기 제2리드 전극(231)과 상기 제2리드 프레임(285)을 서로 연결해 준다.
상기 제1리드 전극(221), 제2리드 전극(231), 상기 제1리드 프레임(283) 및 제2리드 프레임(285)은 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 복수의 금속을 포함할 수 있으며, 다층으로 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2리드 전극(221,231)의 표면에는 은(Ag) 또는 알루미늄(Ag)이 형성되어, 입사되는 광 반사 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 상기 제1리드 프레임(283)과 제2리드 프레임(285)에는 금(Au)층이 형성되어, 습기에 의한 부식을 방지할 수 있고, 전기적인 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 제1리드 전극(221), 제2리드 전극(231), 상기 제1리드 프레임(283) 및 제2리드 프레임(285)은 85±5㎛ 범위의 두께로 형성될 수 있으며, 상기 범위를 벗어날 경우 전기적인 특성 및 열 전도 특성이 저하될 수 있다.
상기 제1연결 전극(229)과 상기 제2연결 전극(239)은 상기 제1리드 전극(221)과 동일한 물질로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1연결 전극(229)과 상기 제2연결 전극(239) 사이의 직선 거리는 상기 기판(201)의 너비(D2)의 1/2이상일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 7을 참조하면, 상기 기판(201)은 하부에 방열 프레임(281)을 구비할 수 있다. 상기 방열 프레임(281)은 상기 제1리드 프레임(283) 및 제2리드 프레임(285)의 두께와 동일한 두께를 가질 수 있으며, 상기 제1리드 프레임(283) 및 제2리드 프레임(285)의 면적보다 큰 면적을 가질 수 있다. 상기 방열 프레임(281)은 상기 제1리드 프레임(283) 및 제2리드 프레임(285)과 전기적으로 분리될 수 있다. 상기 방열 프레임(281)은 상기 발광 칩(101)과 수직 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 상기 방열 프레임(281)은 상기 제1리드 프레임(283)과 제2리드 프레임(285) 사이에 배치되어 상기 발광 칩(101)으로부터 발생된 열을 전도할 수 있다.
상기 방열 프레임(281)은 일부에 인접한 제2리드 프레임(285)에 대한 극성 마크(281A)가 표시될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 방열 프레임(281)은 제1리드 프레임(283) 또는 제2리드 프레임(285)의 너비(B2)보다 넓은 너비(B1)를 가질 수 있고, 제1 또는 제2리드 프레임(283,285)과의 간격(B3)은 상기 제2 및 제3리드 프레임(283,285)의 너비(B2)보다 클 수 있다. 이러한 방열 프레임(281), 제1 및 제2리드 프레임(283,285)은 회로 기판 상에 솔더와 같은 접착 부재로 접착될 수 있다.
도 9는 기판의 하면의 다른 예이다. 도 9를 참조하면, 상기 제1리드 프레임(283)은 외측으로 돌출된 제1돌출부(283A), 상기 제2리드 프레임(285)은 외측으로 돌출된 제2돌출부(283B)를 포함하며, 상기 제1 및 제2돌출부(283A,285A)는 서로 반대측 방향으로 돌출될 수 있으며, 상기 기판(201)의 측면에 노출될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 상기 발광 칩(101)은 상기 제1리드 전극(221)과 제2리드 전극(231) 중 적어도 하나의 위에 배치될 수 있으며, 예컨대 제2리드 전극(231) 위에 배치될 수 있다. 상기 발광 칩(101)은 전도성 재질의 접착제(190)에 의해 제2리드 전극(231)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 접착제(190)는 상기 발광 칩(101)의 하면에 배치되며, 그 일부(195)는 상기 발광 칩(101)의 측면을 따라 배치될 수 있다. 상기 접착제(19)의 일부(195)의 상면은 반사 부재(250)에 접촉될 수 있다. 다른 예로서, 상기 발광 칩(101)은 제1리드 전극(221)과 제2리드 전극(231) 상에 플립 칩 형태로 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 칩(101)은 광원으로서, 자외선부터 가시광선까지의 파장 대역 중에서 선택적으로 발광하게 된다. 상기 발광 칩(101)은 UV LED 칩, 그린 LED 칩, 블록 LED 칩, 레드 LED 칩을 포함한다. 상기 발광 칩(101)은 30㎛ 이상의 두께를 가질 수 있으며, 예컨대 50㎛ 내지 180㎛ 범위일 수 있다. 상기 발광 칩(101)의 사이즈는 한 변이 적어도 0.5mm 이상 예컨대, 0.8mm 이상일 수 있다. 이러한 발광 칩(101)은 수평형 칩 또는 수직형 칩에 따라 두께가 달라질 수 있으며, 실시 예는 수직형 칩일 수 있다. 상기 수직형 칩의 두께는 상기 발광 칩(101)의 사이즈에 따라 달라질 수 있으며, 예컨대 대면적의 칩 예컨대 각 변의 길이가 1mm 이상인 칩은 상기 범위의 두께를 벗어날 경우, 방열 효율의 개선이 미미하거나 칩이 휘어지는 문제가 있다. 상기 발광 칩(101)은 탑뷰 형상이 다각형 형상 예컨대, 정 사각형 또는 직사각형 형상일 수 있다. 상기 발광 칩(101)은 탑뷰 형상이 원 형상 또는 다른 다각형 형상일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1리드 전극(221) 위에는 보호 칩(105)이 배치될 수 있다. 상기 제1리드 전극(221)의 연장부(도 5의 223)는 상기 발광 칩(101)의 센터 측에 인접한 영역 외측으로 연장되며, 상기 연장부(223) 상에 보호 칩(105)이 배치될 수 있다. 상기 보호 칩(105)과 발광 칩(101)은 서로 다른 리드 전극(221,231) 상에 배치될 수 있다. 상기 보호 칩(105)은 제1리드 전극(221) 상에 본딩되고 제2리드 전극(231)과 와이어(107)로 연결될 수 있다. 상기 보호 칩(105)은 싸이리스터, 제너 다이오드, 또는 TVS(Transient voltage suppression)로 구현될 수 있으며, 상기 보호 칩(105)은 상기 발광 칩(101)을 ESD(electro static discharge)로 부터 보호하게 된다.
도 3과 같이, 상기 발광 칩(101) 상에는 형광 필름(180)이 배치될 수 있다. 상기 형광 필름(180)은 상기 발광 칩(101)의 상면 면적보다 큰 면적 즉, 하면 면적을 가질 수 있다. 상기 형광 필름(180)의 외측부(181)는 상기 발광 칩(101)의 측면보다 외측으로 소정 거리(E1)로 돌출될 수 있다. 상기 형광 필름(180)의 외측부(181)는 상기 발광 칩(101)의 상면보다 더 외측으로 돌출되므로, 상기 발광 칩(101)의 상부 영역을 벗어난 광에 대해서도 입사 받을 수 있다. 상기 외측부(181)의 거리(E1)는 5㎛ 이상 예컨대, 5㎛ 내지 15㎛ 범위로 돌출될 수 있다. 상기 형광 필름(180)은 상면 면적이 하면 면적보다 클 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 여기서, 상기 형광 필름(180)의 외측부(181)의 하면에는 반사 부재(250)가 접촉될 수 있다.
상기 형광 필름(180)은 상기 발광 칩(101)으로부터 방출된 일부 광을 흡수하여 다른 파장의 광으로 파장 변환하게 된다. 상기 형광 필름(180)은 실리콘 또는 에폭시와 같은 투광성 수지 재질에 형광체가 첨가되며, 상기 형광체는 황색 형광체, 녹색 형광체, 청색 형광체, 적색 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 예를 들면, Eu, Ce 등의 란타노이드계 원소에 의해 주로 활성화되는 질화물계 형광체·산질화물계 형광체·사이어론계 형광체, Eu 등의 란타노이드계, Mn 등의 천이금속계의 원소에 의해 주로 활성화되는 알칼리 토류 할로겐 아파타이트 형광체, 알칼리 토류 금속 붕산 할로겐 형광체, 알칼리 토류 금속 알루민산염 형광체, 알칼리 토류 규산염, 알칼리 토류 황화물, 알칼리 토류 티오갈레이트, 알칼리 토류 질화규소, 게르마늄산염, 또는, Ce 등의 란타노이드계 원소에 의해 주로 활성화되는 희토류 알루민산염, 희토류 규산염 또는 Eu 등의 란타노이드계 원소에 의해 주로 활성화되는 유기 및 유기 착체 등으로부터 선택되는 적어도 어느 하나 이상일 수 있다. 구체적인 예로서, 상기의 형광체를 사용할 수 있지만, 이것에 한정되지 않는다.
상기 형광 필름(180)으로부터 방출된 광과 상기 발광 칩(101)으로부터 방출된 광은 혼색되어 백색 광으로 방출될 수 있다. 상기 백색 광은 웜 화이트(Warm white), 쿨 화이트(Cool white) 또는 뉴트럴 화이트(Neutral white) 중 적어도 하나의 색 온도를 가질 수 있다.
상기 형광 필름(180)은 상기 발광 칩(101)의 두께보다 얇은 두께를 가질 수 있다. 상기 형광 필름(180)은 100㎛ 이하의 두께로 형성될 수 있으며, 상기 두께를 초과할 경우 파장 변환 효율의 개선이 미미할 수 있다.
상기 형광 필름(180)은 필름 형태로 제공되므로, 상면 및 하면이 수평한 평면으로 제공될 수 있고, 상기 형광 필름(180)의 외측부(181)가 쳐지는 것을 방지할 수 있다.
상기 반사 부재(250)는 상기 발광 칩(101)의 둘레에 배치될 수 있다. 상기 반사 부재(250)는 수지 재질 내에 금속 산화물이 첨가된다. 상기 수지 재질은 실리콘 또는 에폭시를 포함하며, 상기 금속 산화물은 수지 재질보다 굴절률이 높은 물질로서, 예컨대 Al2O3, TIO2 또는 SiO2 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 금속 산화물은 상기 반사 부재(250) 내에 5wt% 이상 예컨대, 5~30wt% 범위로 형성된다. 상기 반사 부재(250)는 상기 발광 칩(101)으로부터 방출된 광에 대해 90% 이상의 반사율을 가질 수 있다.
상기 반사 부재(250)는 상기 형광 필름(180)의 둘레에 배치될 수 있다. 상기 반사 부재(250)는 상기 발광 칩(101)의 측면과 상기 형광 필름(180)의 측면에 접촉될 수 있다. 상기 반사 부재(250)는 상기 형광 필름(180)과 상기 기판(201) 사이에 배치된 제1반사부(251), 및 상기 형광 필름(180)의 측면에 배치된 제2반사부(252)를 포함한다. 상기 제1반사부(251)는 상기 발광 칩(101)의 측면을 따라 배치되며, 상기 형광 필름(180)의 외 측면보다 더 내측에 배치될 수 있다. 상기 제2반사부(252)는 상기 형광 필름(180)의 측면을 따라 배치될 수 있고, 상기 발광 칩(101)의 상면보다 위에 배치될 수 있다. 상기 제2반사부(252)는 상기 형광 필름(180)의 상면에 인접할수록 점차 얇은 두께를 가질 수 있다.
상기 반사 부재(250)의 상단은 상기 형광 필름(180)의 상면과 같거나 상면보다 낮은 높이를 가질 수 있다. 상기 반사 부재(250)의 제2반사부(252)는 상기 형광 필름(180)의 측면으로 방출된 광에 대해서 반사해 주게 된다.
상기 반사 부재(250)는 상기 발광 칩(101)의 둘레에 디스펜싱되면 모세관 현상에 의해 상기 형광 필름(180)의 측면까지 연장될 수 있다. 이에 따라 상기 반사 부재(250)와 상기 발광 칩(101)과 형광 필름(180) 사이의 영역에 공극이 형성되지 않을 수 있어, 상기 반사 부재(250)와 상기 발광 칩(101)과 형광 필름(180) 사이의 영역에 대한 접착력을 강화시켜 줄 수 있다.
도 2 및 도 4와 같이, 상기 반사 부재(250)는 상기 제2리드 전극(231)의 상면에 배치될 수 있다. 상기 반사 부재(250)의 일부(253)는 상기 제1리드 전극(221)과 제2리드 전극(231) 사이의 간극부(214)에 배치될 수 있다. 상기 간극부(214)에 배치된 반사 부재(250)의 일부(253)는 몸체(210) 상면에 접촉되므로, 상기 간극부(214)를 통해 침투하는 습기를 차단할 수 있다.
상기 간극부(214)에 배치된 반사 부재(250)의 일부(253)는 상기 반사 부재(250)의 외곽선보다 상기 기판(201)의 측면에 더 인접하게 연장될 수 있다.
상기 반사 부재(250)의 표면은 곡면을 제공할 수 있으며, 상기 곡면은 표면으로 입사되는 광을 도 8과 같이 반사시켜 줄 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 반사 부재(250)의 제3반사부(252A)는 상기 발광 칩(101)의 패드(25)와 발광 구조물(10) 사이의 영역에 배치될 수 있다. 상기 반사 부재(250)의 제3반사부(252A)는 상기 발광 구조물(10)로부터 방출된 광이 상기 ㅍ패드(25)에 의해 흡수되는 것을 방지할 수 있다. 또한 상기 반사 부재(250)의 제3반사부(252A)는 상기 패드(25)와 상기 발광 구조물(10) 사이의 영역에 배치되므로, 상기 패드(25)를 지지하거나 보호할 수 있다. 또한 상기 제3반사부(252A)는 상기 패드(25)에 연결된 와이어(103)의 본딩 부분을 지지하므로, 상기 와이어(103)가 끓어지는 것을 방지할 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 광학 렌즈(260)는 기판(201) 상에 비구면 렌즈 형상을 포함할 수 있다. 상기 광학 렌즈(260)는 발광 칩(101) 및 형광 필름(180) 상에 비구면 렌즈 형상으로 배치될 수 있다.
상기 광학 렌즈(260)는 상기 형광 필름(180)의 상면에 접촉되고 상기 반사 부재(250)의 상면으로 연장될 수 있다 상기 광학 렌즈(260)는 상기 반사 부재(250)의 둘레에 배치된 상기 제1리드 전극(221) 및 상기 제2리드 전극(231)의 상면과 몸체(210)의 상면으로 연장될 수 있다.
상기 광학 렌즈(260)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 투명한 수지 재질로 형성될 수 있다. 다른 예로서, 상기 광학 렌즈(260)는 유리 재질로 형성되거나, 투명한 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.
상기 광학 렌즈(260)는 렌즈부(261) 및 버퍼부(265)를 포함하며, 상기 렌즈부(261)는 상기 발광 칩(101) 및 형광 필름(180) 상에 배치되며, 비구면 렌즈 형상을 포함한다. 상기 렌즈부(261)는 중심부가 위로 볼록하게 돌출되며 상기 중심부의 주변이 완만한 곡면을 가질 수 있다. 상기 렌즈부(261)의 높이(H1)는 1.4mm 이하 예컨대, 1.2±0.1mm 범위일 수 있으며, 상기 렌즈부(261)의 높이(H1)가 상기 범위를 벗어난 경우 발광 소자(200)의 두께가 커질 수 있으며, 상기 범위보다 작은 경우 광 추출 효율이 저하될 수 있다.
상기 광학 렌즈(260)의 렌즈부(261)는 비구면 렌즈로 제공됨으로써, 상기 광학 렌즈(260)의 두께(H1)를 낮추어 줄 수 있고, 부피를 줄여줄 수 있다. 또한 상기 광학 렌즈(260)의 중심(262) 주변은 즉, 고점 주변 영역은 곡면이 완만한 곡면으로 제공되므로, 입사되는 광을 반사하는 전 반사면으로 제공될 수 있다. 이에 따라 광학 렌즈(260)는 광속이 개선될 수 있고, 링(ring) 형상과 같은 현상이 발생되는 것을 방지하여 색 분리 현상이 개선될 수 있다.
상기 광학 렌즈(260)의 버퍼부(265)는 상기 발광 칩(101)의 둘레에 배치되며, 플랫한 상면을 가질 수 있다. 상기 광학 렌즈(260)의 버퍼부(265)는 상기 발광 칩(101)의 둘레에서 상기 제1 및 제2리드 전극(221,231)의 외측으로 연장될 수 있다. 상기 버퍼부(265)는 상기 몸체(210)의 제1 및 제2리드 전극(221,231)이 형성되지 않는 영역에서 상기 몸체(210)의 상면에 접촉될 수 있다. 상기 버퍼부(265)의 외 측면은 상기 몸체(210)의 측면과 동일한 수직 면으로 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 버퍼부(265)는 상기 몸체(210)의 외측 에지를 따라 형성될 수 있어, 습기 침투를 방지할 수 있다.
상기 광학 렌즈(260)의 렌즈부(261)와 버퍼부(265) 사이의 곡면(도 4의 R1)은 곡률 반경이 0.2±0.02mm 범위일 수 있다. 상기 렌즈부(261)와 버퍼부(265) 사이의 곡면 반경의 중심은 상기 버퍼부(265) 위에 배치될 수 있다.
상기 버퍼부(265)는 상면이 상기 발광 칩(101)의 상면의 연장 선(X1)보다 낮게 위치할 수 있다. 이는 발광 칩(101)의 측면으로 광이 방출되지 않으므로 상기 버퍼부(265)의 두께(T3)를 얇게 제공할 수 있다.
도 2 및 도 8를 참조하면, 상기 광학 렌즈(260)는 상기 발광 칩(101)과 수직 방향으로 오버랩된 제1영역(A1)과, 반사 부재(250)와 수직 방향으로 오버랩되는 제2영역(A2)을 포함할 수 있다. 상기 제1영역(A1)은 렌즈부(261)의 중심(262)으로부터 주변으로 완만한 곡면을 가지고 입사되는 광을 투과 또는 반사시켜 줄 수 있다. 상기 제2영역(A2)은 상기 제1영역(A1)부터 상기 제1리드 전극(221) 및 제2리드 전극(231)에 인접한 위치까지 급격한 곡면을 가지게 되며, 입사되는 광을 투과 또는 반사하게 된다. 상기 제1 및 제2영역(A1,A2)은 입사되는 광에 대해 반사면으로 제공될 수 있다. 상기 제1영역(A1)은 상기 발광 칩(101)의 상면에 수평한 방향으로 완만하게 경사진 곡면을 가지며, 상기 제2영역(A2)은 상기 광축(Z1) 방향 또는 상기 발광 칩(101)의 상면에 직교하는 수직한 방향으로 경사진 곡면으로 제공될 수 있다.
상기 광학 렌즈(260)는 제1영역(A1)과 제2영역(A2)에 의해 반사된 광이 상기 반사 부재(250)에 입사되어 광의 진행 경로가 변경되므로, 광학 렌즈(260)로 방출된 광이 확산될 수 있고, 또한 균일한 광 분포로 제공할 수 있다. 이에 따라 상기 광학 렌즈(260)는 비구면 렌즈 형태의 렌즈부(261)를 제공함으로써, 높이를 낮추면서 출사된 광을 확산시켜 주어 색 분리 형상을 줄여줄 수 있다.
도 8을 참조하면, 광학 렌즈(260)는 상기 발광 칩(101) 및 형광 필름(180)을 통해 입사된 광을 렌즈부(261)의 비구면 형상에 의해 반사 부재(250)의 방향으로 반사시켜 주고, 상기 반사 부재(250)에 입사된 광은 반사되고 상기 렌즈부(261)의 외측 제2영역(A2)을 통해 출사될 수 있다. 이에 따라 광학 렌즈(260)에 의해 출사된 광이 균일한 분포로 출사될 수 있다. 또한 광학 렌즈(260)의 비구면 렌즈부(261)에 의해 측 방향으로 반사된 광의 양을 증가시켜 줌으로써, 광학 렌즈(260)에 의해 출사된 광에 의해 링이 발생되는 문제를 해결할 수 있다.
상기 광학 렌즈(260)를 갖는 발광 소자의 지향각은 125도 이상 예컨대, 125도 내지 135도 범위로 형성될 수 있어, 광의 지향 특성을 개선시켜 줄 수 있다. 또한 발광 소자는 발광 칩(101)의 둘레에 반사 부재(250)를 배치함으로써, 광속이 개선될 수 있다.
도 11은 실시 예에 따른 발광 소자의 샘플의 예로서, 웜 화이트인 경우, 133도의 지향각을 나타내며, 쿨 화이트인 경우 128도의 지향각을 나타낼 수 있다. 상기 웜 화이트와 쿨 화이트의 발광 소자의 지향각의 차이는 광학 렌즈의 높이에 따라 달라질 수 있다. 이는 웜 화이트인 경우 광학 렌즈의 높이(도 2의 H1)를 더 낮추어 예컨대, 50㎛ 내지 80㎛ 정도로 낮추어 줌으로써, 발광 소자의 광 지향각은 더 넓어질 수 있다. 상기 발광 소자는 비구면 형상의 광학 렌즈의 높이로 색 온도에 상응하는 광 지향각 특성을 제공할 수 있다.
도 10은 실시 예에 따른 발광 칩의 일 예이다.
도 10을 참조하면, 발광 칩은 복수의 반도체층(11,12,13)을 갖는 발광구조물(10), 상기 발광 구조물(10) 아래에 제1 전극층(20), 상기 제1전극층(20) 아래에 제2 전극층(50), 상기 제1 및 제2전극층(20,50) 사이에 절연층(41), 및 패드(25)를 포함할 수 있다.
상기 발광구조물(10)은 제1 반도체층(11), 활성층(12), 및 제2 반도체층(13)을 포함할 수 있다. 상기 활성층(12)은 상기 제1반도체층(11)과 상기 제2 반도체층(13) 사이에 배치될 수 있다. 상기 활성층(12)은 상기 제1 반도체층(11) 아래에 배치될 수 있으며, 상기 제2 반도체층(13)은 상기 활성층(12) 아래에 배치될 수 있다. 상기 발광 구조물(10)은 질화물 반도체로 형성될 수 있으며,이에 대해 한정하지는 않는다.
예로서, 상기 제1 반도체층(11)은 제1 도전형 도펀트 예컨대, n형 도펀트가 첨가된 n형 반도체층을 포함하고, 상기 제2 반도체층(13)은 제2 도전형 도펀트 예컨대, p형 도펀트가 첨가된 p형 반도체층을 포함할 수 있다. 또한 반대로, 상기 제1 반도체층(11)이 p형 반도체층으로 형성되고, 상기 제2 반도체층(13)이 n형 반도체층으로 형성될 수도 있다.
상기 제1반도체층(11)의 상면은 러프(rough)한 요철부(11A)로 형성될 수 있으며, 이러한 요철 면(11A)는 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 상기 요철 면(11A)의 측 단면은 다각형 형상, 또는 반구형 형상을 포함할 수 있다.
상기 제1전극층(20)은 상기 발광 구조물(10)과 제2전극층(50) 사이에 배치되며, 상기 발광 구조물(10)의 제2반도체층(13)과 전기적으로 연결되며, 상기 제2전극층(50)과 전기적으로 절연된다. 상기 제1전극층(20)은 제1 접촉층(15), 반사층(17) 및 캡핑층(19)를 포함하며, 상기 제1 접촉층(15)는 상기 반사층(17)과 제2반도체층(13) 사이에 배치되며, 상기 반사층(17)은 상기 제1 접촉층(15)과 상기 캡핑층(19) 사이에 배치된다. 상기 제1 접촉층(15), 반사층(17) 및 캡핑층(19)은 서로 다른 도전성 물질로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 접촉층(15)은 상기 제2 반도체층(13)에 접촉되며, 예컨대 상기 제2 반도체층(13)에 오믹 접촉을 형성할 수 있다. 상기 제1 접촉층(15)은 예컨대 전도성 산화막, 전도성 질화물 또는 금속으로 형성될 수 있다. 상기 제1 접촉층(15)은 예로서 ITO(Indium Tin Oxide), ITON(ITO Nitride), IZO(Indium Zinc Oxide), IZON(IZO Nitride), AZO(Aluminum Zinc Oxide), AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide), IZTO(Indium Zinc Tin Oxide), IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IGTO(Indium Gallium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), GZO(Gallium Zinc Oxide), IZON(IZO Nitride), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, Pt, Ag, Ti 중에서 적어도 하나로 형성될 수 있다.
상기 반사층(17)은 상기 제1 접촉층(15)과 캡핑층(19)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 반사층(17)은 상기 반사층(17)은 상기 발광구조물(10)로부터 입사되는 빛을 반사시켜 외부로 추출되는 광량을 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.
상기 반사층(17)은 광 반사율이 70% 이상인 금속으로 형성될 수 있다. 예컨대 상기 반사층(17)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Cu, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 반사층(17)은 상기 금속 또는 합금과 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) 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 실시 예에서 상기 반사층(17)은 Ag, Al, Ag-Pd-Cu 합금, 또는 Ag-Cu 합금 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 반사층(17)은 Ag 층과 Ni 층이 교대로 형성될 수도 있고, Ni/Ag/Ni, 혹은 Ti 층, Pt 층을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 상기 제1 접촉층(15)은 상기 반사층(17) 아래에 형성되고, 적어도 일부가 상기 반사층(17)을 통과하여 상기 제2반도체층(13)과 접촉될 수도 있다. 다른 예로서, 상기 반사층(17)은 상기 제1 접촉층(15)의 아래에 배치되고, 일부가 상기 제1 접촉층(15)을 통과하여 상기 제2반도체층(13)과 접촉될 수 있다.
실시 예에 따른 발광 칩은 상기 반사층(17) 아래에 배치된 캡핑층(capping layer)(19)을 포함할 수 있다. 상기 캡핑층(19)은 상기 반사층(17)의 하면과 접촉되고, 접촉부(34)가 패드(25)와 결합되어, 상기 패드(25)로부터 공급되는 전원을 전달하는 배선층으로 기능한다. 상기 캡핑층(19)은 금속으로 형성될 수 있으며, 예컨대 Au, Cu, Ni, Ti, Ti-W, Cr, W, Pt, V, Fe, Mo 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 캡핑층(19)의 접촉부(34)는 상기 발광 구조물(10)과 수직 방향으로 오버랩되지 않는 영역에 배치되며, 상기 패드(25)와 수직하게 오버랩된다. 상기 캡핑층(19)의 접촉부(34)는 상기 제1 접촉층(15) 및 반사층(17)과 수직 방향으로 오버랩되지 않는 영역에 배치된다. 상기 캡핑층(19)의 접촉부(34)는 상기 발광 구조물(10)보다 낮은 위치에 배치되며, 상기 패드(25)와 직접 접촉될 수 있다.
상기 패드(25)는 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 단층은 Au일 수 있고, 다층인 경우 Ti, Ag, Cu, Au 중 적어도 2개를 포함할 수 있다. 여기서, 다층인 경우 Ti/Ag/Cu/Au의 적층 구조이거나, Ti/Cu/Au 적층 구조일 수 있다. 상기 반사층(17) 및 상기 제1 접촉층(15) 중 적어도 하나가 패드(25)와 직접 접촉될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 패드(25)는 제1전극층(20)의 외 측벽과 상기 발광 구조물(10) 사이의 영역(A1)에 배치될 수 있다. 상기 패드(25)의 둘레에는 상기 보호층(30) 및 투광층(45)이 접촉될 수 있다.
보호층(30)은 상기 발광구조물(10)의 하면에 배치되며, 상기 제2반도체층(13)의 하면 및 상기 제1 접촉층(15)과 접촉될 수 있고, 상기 반사층(17)과 접촉될 수 있다.
상기 보호층(30) 중 상기 발광 구조물(10)과 수직 방향으로 오버랩되는 내측부는 상기 돌출부(16)의 영역과 수직 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 상기 보호층(30)의 외측부는 상기 캡핑층(19)의 접촉부(34) 위로 연장되며 상기 접촉부(34)와 수직 방향으로 오버랩되게 배치된다. 상기 보호층(30)의 외측부는 상기 패드(25)와 접촉될 수 있으며, 예컨대 상기 패드(25)의 둘레 면에 배치될 수 있다.
상기 보호층(30)의 내측부는 상기 발광 구조물(10)과 상기 제1전극층(20) 사이에 배치되며, 외측부는 투광층(45)과 상기 캡핑층(19)의 접촉부(34) 사이에 배치될 수 있다. 상기 보호층(30)의 외측부는 상기 발광구조물(10)의 측벽보다 외측 영역으로 연장되어, 습기가 침투하는 것을 방지할 수 있다.
상기 보호층(30)은 채널층, 또는 저 굴절 재질, 아이솔레이션층으로 정의될 수 있다. 상기 보호층(30)은 절연물질로 구현될 수 있으며, 예컨대 산화물 또는 질화물로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 보호층(30)은 SiO2, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, AlN 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있다. 상기 보호층(30)은 투명한 재질로 형성될 수 있다.
실시 예에 따른 발광 칩은 상기 제1 전극층(20)과 상기 제2 전극층(50)을 전기적으로 절연시키는 절연층(41)을 포함할 수 있다. 상기 절연층(41)은 상기 제1 전극층(20)과 상기 제2 전극층(50) 사이에 배치될 수 있다. 상기 절연층(41)의 상부는 상기 보호층(30)에 접촉될 수 있다. 상기 절연층(41)은 예컨대 산화물 또는 질화물로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 절연층(41)은 SiO2, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, AlN 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있다.
상기 절연층(41)은 예로서 100nm 내지 2000nm의 두께로 형성될 수 있다. 상기 절연층(41)의 두께가 100nm 미만으로 형성될 경우 절연 특성에 문제가 발생 될 수 있으며, 상기 절연층(41)의 두께가 2000nm 초과로 형성될 경우에 후 공정 단계에서 깨짐이 발생 될 수 있다. 상기 절연층(41)은 상기 제1 전극층(20)의 하면과 상기 제2전극층(50)의 상면에 접촉되며, 상기 보호층(30), 캡핑층(19), 접촉층(15), 반사층(17) 각각의 두께보다는 두껍게 형성될 수 있다.
상기 제2 전극층(50)은 상기 절연층(41) 아래에 배치된 확산 방지층(52), 상기 확산 방지층(52) 아래에 배치된 본딩층(54) 및 상기 본딩층(54) 아래에 배치된 전도성 지지부재(56)를 포함할 수 있으며, 상기 제1반도체층(11)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 제2 전극층(50)은 상기 확산 방지층(52), 상기 본딩층(54), 상기 전도성 지지부재(56) 중에서 1 개 또는 2 개를 선택적으로 포함하고, 상기 확산 방지층(52) 또는 상기 본딩층(54) 중 적어도 하나는 형성하지 않을 수 있다.
상기 확산 방지층(52)은 Cu, Ni, Ti, Ti-W, Cr, W, Pt, V, Fe, Mo 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 확산 방지층(52)은 절연층(41)과 본딩층(54) 사이에서 확산 장벽층으로 기능할 수도 있다. 상기 확산 방지층(52)은 본딩층(54) 및 전도성 지지부재(56)와 전기적으로 연결되고, 상기 제1반도체층(11)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 확산 방지층(52)은 상기 본딩층(54)이 제공되는 공정에서 상기 본딩층(54)에 포함된 물질이 상기 반사층(17) 방향으로 확산되는 것을 방지하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 확산 방지층(52)은 상기 본딩층(54)에 포함된 주석(Sn) 등의 물질이 상기 반사층(17)에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
상기 본딩층(54)은 베리어 금속 또는 본딩 금속 등을 포함하며, 예를 들어, Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag, Nb, Pd 또는 Ta 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 전도성 지지부재(56)는 실시 예에 따른 상기 발광구조물(10)을 지지하며 방열 기능을 수행할 수 있다. 상기 본딩층(54)은 시드(seed) 층을 포함할 수도 있다.
상기 전도성 지지부재(56)는 금속 또는 캐리어 기판 예를 들어, Ti, Cr, Ni, Al, Pt, Au, W, Cu, Mo, Cu-W 또는 불순물이 주입된 반도체 기판(예: Si, Ge, GaN, GaAs, ZnO, SiC, SiGe 등) 중에서 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 상기 전도성 지지부재(56)은 발광 소자(100)를 지지하기 위한 층으로서, 그 두께는 제2전극층(50)의 두께의 80% 이상이며, 30㎛ 이상으로 형성될 수 있다.
한편, 제2접촉층(33)은 상기 제1 반도체층(11)의 내부에 배치되고 상기 제1반도체층(11)과 접촉된다. 상기 제2접촉층(33)의 상면은 상기 제1반도체층(11)의 하면보다 위에 배치될 수 있으며, 제1반도체층(11)과 전기적으로 연결되고, 상기 활성층(12) 및 제2반도체층(13)과 절연된다.
상기 제2 접촉층(33)은 상기 제2 전극층(50)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 접촉층(33)은 상기 제1전극층(20), 상기 활성층(12) 및 상기 제2반도체층(15)을 관통하여 배치될 수 있다. 상기 제2 접촉층(33)은 상기 발광 구조물(10) 내에 배치된 리세스(recess)(2)에 배치되고, 상기 활성층(12) 및 제2반도체층(15)과 보호층(30)에 의해 절연된다. 상기 제2 접촉층(33)는 복수개가 서로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 제2 접촉층(33)은 제2전극층(50)의 돌기(51)에 연결될 수 있으며, 상기 돌기(51)는 상기 확산 방지층(52)으로부터 돌출될 수 있다. 상기 돌기(51)은 절연층(41) 및 보호층(30) 내에 배치된 홀(41A)을 통해 관통되고, 제1전극층(20)과 절연될 수 있다.
상기 제2 접촉층(33)는 예컨대 Cr, V, W, Ti, Zn, Ni, Cu, Al, Au, Mo 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 돌기(501)는 다른 예로서, 상기 확산 방지층(52) 및 본딩층(54)을 구성하는 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지 않는다. 예컨대 상기 돌기(51)은 예로서 Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag, Nb, Pd 또는 Ta 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
패드(25)는 상기 제1 전극층(20)에 전기적으로 연결되며, 상기 발광구조물(10)의 측벽 외측의 영역(A1)에 노출될 수 있다. 상기 패드(25)는 하나 또는 복수로 배치될 수 있다. 상기 패드(25)는 예컨대 Cu, Ni, Ti, Ti-W, Cr, W, Pt, V, Fe, Mo 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
투광층(45)은 상기 발광구조물(10)의 표면을 보호하고, 상기 패드(91)와 상기 발광구조물(10)의 사이를 절연시킬 수 있고, 상기 보호층(30)의 주변부와 접촉될 수 있다. 상기 투광층(45)은 상기 발광 구조물(10)을 구성하는 반도체층의 물질보다 낮은 굴절률을 가지며, 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 상기 투광층(45)은 예컨대 산화물 또는 질화물로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 투광층(45)은 Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, AlN 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있다. 한편, 상기 투광층(45)은 설계에 따라 생략될 수도 있다. 실시 예에 의하면, 상기 발광구조물(10)은 상기 제1 전극층(20)과 상기 제2 전극층(50)에 의해 구동될 수 있다.
상기에 개시된 실시 예(들)의 광원 모듈은, 라이트 유닛 등과 같은 조명 시스템에 제공될 수 있다. 상기 광원 모듈은 광 출사 영역에 도광판, 확산 시트 및 프리즘 시트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 조명 시스템은 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판일 수 있다.
<조명 시스템>
실시예에 따른 발광 소자는 조명 시스템에 적용될 수 있다. 상기 조명 시스템은 복수의 발광 소자가 어레이된 구조를 포함하며, 도 12에 도시된 조명 장치를 포함하고, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판 등이 포함될 수 있다.
도 12는 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 12를 참조하면, 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 발광소자를 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 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 커버(2100)는 상기 광원 모듈(2200)로부터 제공되는 빛을 확산, 산란 또는 여기 시킬 수 있다. 상기 커버(2100)는 일종의 광학 지지부재일 수 있다. 상기 커버(2100)는 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 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 유백색의 도료는 빛을 확산시키는 확산재를 포함할 수 있다. 상기 커버(2100)의 내면의 표면 거칠기는 상기 커버(2100)의 외면의 표면 거칠기보다 크게 형성될 수 있다. 이는 상기 광원 모듈(2200)로부터의 빛이 충분히 산란 및 확산되어 외부로 방출시키기 위함이다.
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 발광 소자(2210)들과 커넥터(2250)이 삽입되는 가이드홈(2310)들을 갖는다. 상기 가이드홈(2310)은 상기 발광 소자(2210)의 기판 및 커넥터(2250)와 대응된다.
상기 부재(2300)의 표면은 빛 반사 물질로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 예를 들면, 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, 외부 전원으로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 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)에는 "+ 전선"과 "- 전선"의 각 일 단이 전기적으로 연결되고, "+ 전선"과 "- 전선"의 다른 일 단은 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.
101: 발광 칩
180: 형광 필름
190: 접착제
200: 발광소자
201: 기판
210: 몸체
221,223: 리드 전극
250: 반사 부재
260: 광학 렌즈
281: 방열 프레임
283,285: 리드 프레임

Claims (13)

  1. 몸체, 상기 몸체 상에 서로 이격된 제1 및 제2리드 전극을 갖는 기판;
    상기 제2리드 전극 상에 배치되며 제1리드 전극과 전기적으로 연결된 발광 칩;
    상기 발광 칩 상에 배치된 형광 필름;
    상기 발광 칩 및 상기 형광 필름의 외측에 배치된 반사 부재;
    상기 형광 필름 및 상기 반사 부재 상에 배치되며, 비구면 현상의 렌즈부를 갖는 광학 렌즈를 포함하는 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 형광 필름의 외측부는 상기 발광 칩의 측면보다 외측에 배치되는 발광 소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 반사 부재는 수지 재질을 포함하며,
    상기 반사 부재는 상기 형광 필름과 상기 기판 사이에 배치된 제1반사부, 및 상기 형광 필름의 측면에 배치된 제2반사부를 포함하는 발광 소자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 발광 칩과 상기 제2리드 전극 사이에 배치되며, 상기 발광 칩을 상기 제2리드 전극에 연결해 주는 전도성의 접착제를 포함하며,
    상기 발광 칩은 발광 구조물 및 상기 발광 구조물의 외측에 배치된 패드를 포함하며,
    상기 반사 부재는 상기 발광 칩의 발광 구조물과 패드 사이에 배치된 제3반사부를 포함하는 발광 소자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 반사 부재의 제3반사부는 상기 패드에 연결된 와이어를 지지하는 발광 소자.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사 부재와 상기 형광 필름 및 상기 발광 칩 사이의 영역은 공극을 갖지 않는 발광 소자.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 렌즈는 상기 기판 상에 배치되며 상기 렌즈부로부터 연장된 버퍼부를 포함하며,
    상기 버퍼부는 상기 제1 및 제2리드 전극의 외측에 배치되는 발광 소자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 버퍼부의 상면은 상기 발광 칩의 상면보다 낮게 배치되는 발광 소자.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 반사 부재의 일부는 상기 제1 및 제2리드 전극 사이의 간극부에 배치되며, 상기 반사 부재의 외곽선보다 상기 기판의 측면에 더 인접하게 연장되는 발광 소자.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 렌즈의 렌즈부는 상기 발광 칩과 수직 방향으로 오버랩되는 제1영역과, 상기 반사부재와 수직 방향으로 오버랩되는 제2영역을 포함하는 발광 소자.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1영역은 상기 발광 칩의 상면과 수평한 방향을 따라 경사진 곡면을 가지며, 상기 제2영역은 상기 발광 칩의 상면에 직교하는 수직 방향을 따라 경사진 곡면으로 형성되는 발광 소자.
  12. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 몸체는 세라믹 재질을 포함하며,
    상기 몸체의 하면에 상기 발광 칩과 수직 방향으로 오버랩되는 방열 프레임, 상기 제1 및 제2리드 전극과 연결된 제1 및 제2리드 프레임을 포함하는 발광 소자.
  13. 제1항의 발광 소자를 포함하는 조명 장치.
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