KR20170060335A - 발광 소자 패키지 및 이를 포함하는 차량용 조명 장치 - Google Patents

발광 소자 패키지 및 이를 포함하는 차량용 조명 장치 Download PDF

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KR20170060335A
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Abstract

발광 소자 패키지 및 이를 포함하는 차량용 조명 장치가 개시된다. 발광 소자 패키지는 서로 전기적으로 이격된 제1 및 제2 리드 프레임과, 제1 또는 제2 리드 프레임 중 적어도 하나의 배면에 실장되는 하나의 발광 소자와, 발광 소자와 마주하는 반사면을 갖고 제1 및 제2 리드 프레임을 지지하는 반사체 및 제1 및 제2 리드 프레임에 각각 형성된 제1 및 제2 관통홀에 매립되어, 반사체에서 반사된 광의 파장을 서로 다른 복수의 파장으로 변환하고, 서로 다른 파장을 갖는 복수의 광을 출사하는 복수의 파장 변환부를 포함한다.

Description

발광 소자 패키지 및 이를 포함하는 차량용 조명 장치{Light emitting device package and lighting apparatus for vehicle including the package}
실시 예는 발광 소자 패키지 및 이를 포함하는 차량용 조명 장치에 관한 것이다.
반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등이나 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성 및 환경 친화성의 장점을 가진다.
따라서, 광 통신 수단의 송신 모듈, 액정 표시 장치(LCD:Liquid Crystal Display)의 백라이트를 구성하는 냉음극 형광 램프(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)를 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호 등에까지 그 응용이 확대되고 있다.
기존의 하나의 발광 소자는 한가지 색만의 광을 방출하며 다색을 방출할 수 없다. 근래에 발광 소자가 응용 분야가 다양해 짐에 따라 이러한 발광 소자를 포함하는 발광 소자 패키지의 특성의 한계를 극복할 필요가 있다.
실시 예는 하나의 발광 소자만을 이용하여 다양한 색을 제공할 수 있는 발광 소자 패키지 및 이를 포함하는 차량용 조명 장치를 제공한다.
일 실시 예에 의한 발광 소자 패키지는, 서로 전기적으로 이격된 제1 및 제2 리드 프레임; 상기 제1 또는 제2 리드 프레임 중 적어도 하나의 배면에 실장되는 하나의 발광 소자; 상기 발광 소자와 마주하는 반사면을 갖고 상기 제1 및 제2 리드 프레임을 지지하는 반사체; 및 상기 제1 및 제2 리드 프레임에 각각 형성된 제1 및 제2 관통홀에 매립되어, 상기 반사체에서 반사된 광의 파장을 서로 다른 복수의 파장으로 변환하고, 서로 다른 파장을 갖는 복수의 광을 출사하는 복수의 파장 변환부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 파장 변환부는 상기 제1 관통홀에 매립되고 상기 반사체에서 반사된 광의 파장을 변환하고, 변환된 제1 파장을 갖는 제1 광을 출사하는 제1 파장 변환부; 및 상기 제2 관통홀에 매립되고 상기 반사체에서 반사된 광의 파장을 변환하고, 변환된 제2 파장을 갖는 제2 광을 출사하는 제2 파장 변환부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 반사면은 상기 복수의 파장 변환부를 통해 출사시킬 상기 제1 및 제2 광의 세기에 따라 결정된 반사도를 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 반사체는 상기 반사면에 의해 정의되는 캐비티를 포함하고, 상기 하나의 발광 소자는 상기 캐비티에 수용될 수 있다.
예를 들어, 상기 반사체는 상기 제1 및 제2 리드 프레임을 지지하는 몸체; 및 상기 몸체의 상부면에 배치되며 상기 반사면을 갖는 반사층을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 반사체는 상기 제1 및 제2 리드 프레임과 탈착 가능할 수 있다.
예를 들어, 제1 및 제2 리드 프레임 중에서 상기 발광 소자가 배치되는 해당 리드 프레임은 상기 발광 소자가 배치되는 소자 영역; 및 상기 소자 영역을 제외한 비소자 영역을 포함하고, 상기 제1 및 제2 리드 프레임이 서로 대향하는 제1 방향으로 상기 해당 리드 프레임의 소자 영역은 상기 비소자 영역보다 상기 해당 리드 프레임과 대향하는 리드 프레임쪽으로 더 돌출될 수 있다. 상기 소자 영역은 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 해당하는 리드 프레임의 중앙에 위치할 수 있다.
예를 들어, 상기 발광 소자 패키지는 상기 제1 광이 출사되는 면과 상기 제2 광이 출사되는 면 사이의 영역으로부터 광축 방향으로 돌출되어, 상기 제1 광과 상기 제2 광의 혼합을 가로막는 격벽을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 발광 소자 패키지는 상기 제1 및 제2 리드 프레임에 전원을 각각 공급하는 제1 및 제2 솔더 패드를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 솔더 패드 각각은 상기 제1 및 제2 리드 프레임으로부터 돌출된 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 관통홀의 평면 형상, 평면 크기, 상호 이격 거리, 위치, 개수 또는 상기 제1 광의 지향각을 결정하는 경사각 중 적어도 하나는 상기 제2 관통홀과 동일할 수 있다. 또는, 상기 제1 관통홀의 평면 형상, 평면 크기, 상호 이격 거리, 위치, 개수 또는 상기 제1 광의 지향각을 결정하는 경사각 중 적어도 하나는 상기 제2 관통홀과 다를 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 또는 제2 파장 변환부 중 적어도 하나의 상측과 하측의 폭은 중간의 폭보다 클 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 파장 변환부의 광 출사면과 상기 제2 파장 변환부의 광 출사면은 동일 수평면 상에 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 파장 변환부의 광 출사면과 상기 제2 파장 변환부의 광 출사면이 이루는 각도는 180° 이상일 수 있다.
예를 들어, 상기 발광 소자 패키지는 상기 제1 및 제2 리드 프레임 사이에 배치되어, 상기 제1 및 제2 리드 프레임을 전기적으로 이격시키는 절연체를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 관통홀과 상기 제2 관통홀은 상기 절연체를 중심으로 상기 제1 및 제2 리드 프레임이 서로 대향하는 방향으로 대칭인 평면 위치에 배치될 수 있다.
다른 실시 예에 의한 차량용 조명 장치는 상기 발광 소자 패키지를 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지 및 이를 포함하는 차량용 조명 장치는 하나의 발광 소자만을 이용하면서 다양한 색의 광을 방출할 수 있어, 차량 등 은은한 불빛을 요구하는 분야에 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 의한 발광 소자 패키지의 상부 사시도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지의 하부 사시도를 나타낸다.
도 3은 도 1에 도시된 발광 소자 패키지의 상부 분해 사시도를 나타낸다.
도 4는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지의 단면도를 나타낸다.
도 5는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지의 배면도를 나타낸다.
도 6은 다른 실시 예에 의한 발광 소자 패키지의 국부적인 평면도를 나타낸다.
도 7a 내지 도 7c는 발광 소자 패키지에 포함되는 발광 소자의 다양한 실시 예를 설명하기 위한 국부적인 단면도이다.
도 8은 제1 또는 제2 파장 변환부 각각의 일 실시 예에 의한 확대 사시도를 나타낸다.
도 9는 다른 실시 예에 의한 발광 소자 패키지의 단면도를 나타낸다.
도 10a 내지 도 10e는 발광 소자 패키지의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 사시도이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명에 따른 실시 예의 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 두 개의 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)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A 내지 100C)를 데카르트 좌표계를 이용하여 설명하지만, 다른 좌표계를 이용하여 설명할 수 있음은 물론이다. 데카르트 좌표계에 의하면 x축, y축, z축은 서로 직교하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, x축, y축, z축은 서로 직교하지는 않지만 교차할 수도 있다.
도 1은 일 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A)의 상부 사시도를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지(100A)의 하부 사시도를 나타내고, 도 3은 도 1에 도시된 발광 소자 패키지(100A)의 상부 분해 사시도를 나타내고, 도 4는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지(100A)의 단면도를 나타내고, 도 5는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지(100A)의 배면도를 나타낸다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 일 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A)는 제1 및 제2 리드 프레임(110, 112), 절연체(120), 반사체(130), 발광 소자(140) 및 복수의 파장 변환부(150, 160)를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 리드 프레임(110, 112)은 서로 전기적으로 이격되어 배치될 수 있다. 제1 및 제2 리드 프레임(110, 112) 각각은 판형 형상을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 또한, 제1 및 제2 리드 프레임(110, 112) 각각은 Cu, Ni, Ag, 또는 Au 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 리드 프레임(110, 112) 각각은 Cu과, Ni 도금과, Ag 또는 Au를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 리드 프레임(110, 112)을 서로 전기적으로 이격시키기 위해, 제1 및 제2 리드 프레임(110, 112) 사이에 절연체(120)가 배치될 수 있다. 이를 위해, 절연체(120)는 전기적 절연성을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 그러나, 실시 예는 제1 및 제2 리드 프레임(110, 112)을 절연시키는 특정한 구조에 국한되지 않는다. 즉, 제1 및 제2 리드 프레임(110, 112)을 서로 전기적으로 이격시키기 위해 절연체(120) 대신에 다른 구성을 가질 수 있음은 물론이다. 이 경우, 절연체(120)는 생략될 수 있다.
발광 소자(140)는 제1 또는 제2 리드 프레임(110, 112) 중 적어도 하나의 배면에 실장될 수 있다. 여기서, 각 리드 프레임(110, 112)의 배면이란, 각 리드 프레임(110, 112)에서 반사체(130)를 바라보는 면을 의미할 수 있다.
실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A)에 포함되는 발광 소자(140)는 하나일 수 있다. 발광 소자(140)가 제1 및 제2 리드 프레임(110, 112)에 전기적으로 연결되는 방식에 따라 수평형 본딩 구조, 수직형 본딩 구조 또는 플립 칩형 본딩 구조로 구분될 수 있다.
도시된 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A)에서 발광 소자(140)는 제1 리드 프레임(110)의 배면(110B)에 배치되고 제2 리드 프레임(112)의 배면(112B)에 배치되지 않지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, 발광 소자(140)는 제2 리드 프레임(112)의 배면(112B)에 배치되고 제1 리드 프레임(110)의 배면(110B)에 배치되지 않을 수도 있다. 또는, 발광 소자(140)는 제1 리드 프레임(110)의 배면(110B) 및 제2 리드 프레임(112)의 배면(112B)에 배치될 수도 있다.
또한, 도 4 및 도 5를 참조하면, 제1 리드 프레임(110)은 적어도 하나의 제1 관통홀(H1)을 포함하고 제2 리드 프레임(112)은 적어도 하나의 제2 관통홀(H2)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 관통홀(H1, H2)은 후술되는 복수의 파장 변환부(150, 160)를 각각 수용하는 역할을 한다.
여기서, 적어도 하나의 제1 관통홀(H1)은 복수 개의 제1 관통홀(H1)을 포함하고, 적어도 하나의 제2 관통홀(H2)은 복수 개의 제2 관통홀(H2)을 포함할 수 있다. 전술한 발광 소자 패키지(100A)에서 제1 관통홀(H1)의 개수와 제2 관통홀(H2)의 개수는 각각 8개인 것으로 예시되어 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 제1 및 제2 관통홀(H1, H2) 각각의 개수는 8개보다 많을 수도 있고 적을수도 있다.
또한, 제1 및 제2 관통홀(H1, H2) 각각은 다양한 평면 형상을 가질 수 있다. 전술한 실시 예의 경우, 제1 및 제2 관통홀(H1, H2) 각각은 원형 평면 형상을 갖는 것으로 예시되어 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
도 6은 다른 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100B)의 국부적인 평면도를 나타낸다.
도 1 내지 도 5에 도시된 일 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A)에서 제1 및 제2 관통홀(H1, H2) 각각은 원형 평면 형상을 갖는다. 반면에, 도 6에 도시된 다른 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100B)에서, 제1 관통홀(H1)은 하트 모양의 평면 형상을 갖고, 제2 관통홀(H2)은 화살표 모양의 평면 형상을 갖는다. 따라서, 제1 관통홀(H1)에 매립된 제1 파장 변환부(150)의 상부면은 하트 모양의 평면 형상을 갖고, 제2 관통홀(H2)에 매립된 제2 파장 변환부(160)의 상부면은 화살표 모양의 평면 형상을 가질 수 있다. 이러한 차이점만 제외하면 도 6에 도시된 발광 소자 패키지(100B)는 도 5에 도시된 발광 소자 패키지(100A)와 동일하므로 중복되는 설명을 생략한다.
전술한 바와 같이, 제1 및 제2 관통홀(H1, H2) 각각은 원형뿐만 아니라 사각형과 같은 다각형, 타원형, 또는 특정한 형태(예를 들어, 별 모양이나, 도 6에 도시된 바와 같은 하트 모양, 화살표 모양 등)의 다양한 평면 형상을 가질 수도 있다.
또한, 복수의 제1 관통홀(H1)은 다양한 평면 형상으로 배열될 수 있고, 복수의 제2 관통홀(H2)도 다양한 평면 형상으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이 복수의 제1 관통홀(H1)은 반달 모양으로 배열되고, 복수의 제2 관통홀(H2)도 반달 모양으로 배열될 수 있다.
또한, 제1 관통홀(H1)의 평면 크기는 그(H1)의 개수와 제1 리드 프레임(110)의 평면적에 따라 결정될 수 있다. 또한, 제2 관통홀(H2)의 평면 크기도 그(H2)의 개수와 제2 리드 프레임(112)의 평면적에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 리드 프레임(110, 112)의 평면적은 정해져 있으므로, 개수가 많을수록 제1 및 제2 관통홀(H1, H2)의 평면 크기 작아질 수 있다. 그 밖에 다양한 인자에 의해 제1 및 제2 관통홀(H1, H2) 각각의 평면 크기는 결정될 수 있다. 예를 들어, 제1 또는 제2 관통홀(H1, H2) 각각의 평면 크기는 0.54 ㎜ 내지 1.00 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
또한, 복수의 제1 관통홀(H1) 간의 평면 크기는 서로 동일할 수도 있고 서로 다를 수도 있다. 이와 마찬가지로, 복수의 제2 관통홀(H2) 간의 평면 크기는 서로 동일할 수도 있고 서로 다를 수도 있다.
또한, 복수의 제1 관통홀(H1)이 서로 이격된 제1 상호 이격 거리(d1)는 동일할 수도 있고 다를 수도 있고, 복수의 제2 관통홀(H2)이 서로 이격된 제2 상호 이격 거리(d2)는 서로 동일할 수도 있고 서로 다를 수도 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 상호 이격 거리(d1, d2) 각각은 0.7 ㎜이상일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
또한, 복수의 제1 관통홀(H1)의 위치는 제1 리드 프레임(110)의 전체 평면적과 제1 관통홀(H1)의 평면 크기에 따라 결정될 수 있고, 복수의 제2 관통홀(H2)의 위치는 제2 리드 프레임(112)의 전체 평면적과 제2 관통홀(H2)의 평면 크기에 따라 결정될 수 있다.
또한, 복수의 제1 관통홀(H1) 각각은 제1 리드 프레임(110)의 상부면(110F)을 기준으로 제1 경사각(θ1)만큼 경사지게 배치될 수 있고, 복수의 제2 관통홀(H2) 각각은 제2 리드 프레임(112)의 상부면(112F)을 기준으로 제2 경사각(θ2)만큼 경사지게 배치될 수 있다.
제1 경사각(θ1)에 따라 제1 관통홀(H1)로부터 출사되는 제1 광의 제1 지향각(θ11)이 결정되고, 제2 경사각(θ2)에 따라 제2 관통홀(H2)로부터 출사되는 제2 광의 제2 지향각(θ21)이 결정될 수 있다.
또한, 복수의 제1 관통홀(H1)의 제1 경사각(θ1)은 서로 동일할 수도 있고 다를 수도 있다. 또한, 복수의 제2 관통홀(H2)의 제2 경사각(θ2)은 서로 동일할 수도 있고 다를 수도 있다.
예를 들어, 제1 또는 제2 경사각(θ1, θ2)은 90° 내지 120°일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
또는, 전술한 제1 관통홀(H1)의 평면 형상, 평면 크기, 상호 이격 거리, 위치, 개수 또는 제1 경사각(θ1)은 제2 관통홀(H2)의 평면 형상, 평면 크기, 상호 이격 거리, 위치, 개수 또는 제2 경사각(θ2) 각각과 동일할 수 있다. 이 경우, 도 5에 예시된 바와 같이, 제1 관통홀(H1)과 제2 관통홀(H2)은 절연체(120)를 중심으로 제1 방향(예를 들어, y축 방향)으로 서로 대칭일 수 있다.
또는, 전술한 제1 관통홀(H1)의 평면 형상, 평면 크기, 상호 이격 거리, 위치, 개수 또는 제1 경사각(θ1)은 제2 관통홀(H2)의 평면 형상, 평면 크기, 상호 이격 거리, 위치, 개수 또는 제2 경사각(θ2)은 각각 서로 다를 수도 있다.
이하, 도 7a 내지 도 7c를 참조하여, 발광 소자(140)가 제1 또는 제2 리드 프레임(110, 112) 중 적어도 한 곳의 배면에 배치되는 예시를 살펴본다.
도 7a 내지 도 7c는 발광 소자 패키지(100A)에 포함되는 발광 소자(140)의 다양한 실시 예(140A, 140B, 140C)를 설명하기 위한 국부적인 단면도이다.
도 7a에 도시된 발광 소자(140A)는 수평형 본딩 구조를 갖는다.
수평형 본딩 구조를 갖는 발광 소자(140A)는 기판(142), 발광 구조물(144), 제1 및 제2 전극(146A, 146B)을 포함할 수 있다. 기판(142)은 제1 리드 프레임(110)의 배면(110B)에 배치된다. 기판(142)은 도전형 물질 또는 비도전형 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판(142)은 사파이어(Al203), GaN, SiC, ZnO, GaP, InP, Ga203, GaAs 및 Si 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 기판(142)이 실리콘 기판일 경우, (111) 결정면을 주면으로서 가질 수 있다. 실리콘 기판일 경우, 대구경이 용이하며 열전도도가 우수하지만, 실리콘과 질화물계 발광 구조물(144) 간의 열 팽창 계수의 차이 및 격자 부정합에 의해 발광 구조물(144)에 크랙(crack)이 발생하는 등의 문제점이 발생할 수도 있다.
이를 방지하기 위해, 비록 도시되지는 않았지만 기판(142)과 발광 구조물(144)의 사이에 버퍼층(또는, 전이층)이 더 배치될 수 있다. 버퍼층은 예를 들어 Al, In, N 및 Ga로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있으나, 이에 국한되지 않는다. 또한, 버퍼층은 단층 또는 다층 구조를 가질 수도 있다.
기판(142) 위에 발광 구조물(144)이 배치된다. 발광 구조물(144)은 제1 도전형 반도체층(144A), 활성층(144B) 및 제2 도전형 반도체층(144C)을 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(144A)은 제1 도전형 도펀트가 도핑된 Ⅲ-Ⅴ 족 또는 Ⅱ-Ⅵ 족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(144A)이 n형 반도체층인 경우, 제1 도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 제1 도전형 반도체층(144A)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(144A)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
활성층(144B)은 제1 도전형 반도체층(144A)을 통해서 주입되는 전자(또는, 정공)와 제2 도전형 반도체층(144B)을 통해서 주입되는 정공(또는, 전자)이 서로 만나서, 활성층(144B)을 이루는 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출하는 층이다.
활성층(144B)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
활성층(144B)의 우물층/장벽층은 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 우물층은 장벽층의 밴드갭 에너지보다 낮은 밴드갭 에너지를 갖는 물질로 형성될 수 있다.
활성층(144B)의 위 또는/및 아래에는 도전형 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 도전형 클래드층은 활성층(144B)의 장벽층의 밴드갭 에너지보다 더 높은 밴드갭 에너지를 갖는 반도체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도전형 클래드층은 GaN, AlGaN, InAlGaN 또는 초격자 구조 등을 포함할 수 있다. 또한, 도전형 클래드층은 n형 또는 p형으로 도핑될 수 있다.
제2 도전형 반도체층(144C)은 반도체 화합물 예를 들어, Ⅲ-Ⅴ 족 또는 Ⅱ-Ⅵ 족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 예컨대, 제2 도전형 반도체층(144C)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제2 도전형 반도체층(144C)에는 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(144C)이 p형 반도체층인 경우, 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(144A)은 n형 반도체층으로, 제2 도전형 반도체층(144C)은 p형 반도체층으로 구현할 수 있다. 또는, 제1 도전형 반도체층(144A)은 p형 반도체층으로, 제2 도전형 반도체층(144C)은 n형 반도체층으로 구현할 수도 있다.
발광 구조물(144)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.
또한, 제1 전극(146A)은 제1 도전형 반도체층(144A) 위에 배치되고, 제2 전극(146B)은 제2 도전형 반도체층(144C) 위에 배치된다.
제1 전극(146A)은 오믹 접촉하는 물질을 포함하여 오믹 역할을 수행하여 별도의 오믹층(미도시)이 배치될 필요가 없을 수도 있고, 별도의 오믹층이 제1 전극(146A)에 배치될 수도 있다.
또한, 제2 전극(146B)은 오믹 특성을 갖는 반사 전극 재료로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 만일, 제2 전극(146B)이 오믹 역할을 수행할 경우, 별도의 오믹층(미도시)은 형성되지 않을 수 있다.
제1 및 제2 전극(146A, 146B) 각각은 활성층(144B)에서 방출된 광을 흡수하지 않고 반사시키거나 투과시킬 수 있고, 제1 및 제2 도전형 반도체층(144A, 144C) 상에 양질로 성장될 수 있는 어느 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극(146A, 146B) 각각은 금속으로 형성될 수 있으며, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 이루어질 수 있다.
도 7a에 도시된 발광 소자(140A)에서 제1 전극(146A)은 제1 와이어(172)에 의해 제1 리드 프레임(110)과 전기적으로 연결되고 제2 전극(146B)은 제2 와이어(174)에 의해 제2 리드 프레임(112)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 같이, 발광 소자 패키지(100A)는 제1 및 제2 와이어(172, 174)를 더 포함할 수 있다.
또는, 도 7b에 도시된 바와 같이 발광 소자(140B)는 수직형 본딩 구조를 가질 수도 있다.
수직형 본딩 구조를 갖는 발광 소자(140B)는 지지 기판(147), 발광 구조물(144) 및 제1 전극(146A)을 포함할 수 있다.
지지 기판(147)은 제1 리드 프레임(110)의 배면(110B)에 배치된다. 지지 기판(147)은 도 7a에 도시된 제2 전극(146B)과 동일한 역할을 수행한다. 지지 기판(147)은 도전형 물질을 포함할 수 있다. 만일, 지지 기판(147)이 도전형일 경우, 지지 기판(147)의 전체는 p형 전극의 역할을 할 수 있으므로 전기 전도도가 우수한 금속을 사용할 수 있고, 발광 소자 작동시 발생하는 열을 충분히 발산시킬 수 있어야 하므로 열전도도가 높은 금속을 사용할 수 있다.
예를 들어, 지지 기판(147)은 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.
지지 기판(147)과 발광 구조물(144) 사이에 반사층(미도시)이 더 배치될 수도 있다. 반사층은 활성층(144B)에서 방출된 빛을 반사체(130) 쪽으로 반사시키는 역할을 하며, 지지 기판(147) 위에 배치되며, 약 2500 옹스르통(Å)의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 반사층은 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(124)에서 발생된 빛을 효과적으로 반사하여 발광 소자의 광 추출 효율을 크게 개선할 수 있다.
발광 구조물(144)은 지지 기판(147) 위에 배치된다. 발광 구조물(144)은 제1 도전형 반도체층(144A), 활성층(144B) 및 제2 도전형 반도체층(144C)을 포함할 수 있다. 여기서, 발광 구조물(144), 제1 도전형 반도체층(144A), 활성층(144B) 및 제2 도전형 반도체층(144C)은 도 7a에 도시된 발광 구조물(144), 제1 도전형 반도체층(144A), 활성층(144B) 및 제2 도전형 반도체층(144C)과 각각 동일한 기능을 수행하므로 동일한 참조부호를 사용하였으며 중복되는 설명을 생략한다. 다만, 도 7a의 경우 광은 제2 도전형 반도체층(144C)과 제2 전극(146B)을 통해 출사되지만, 도 7b에 도시된 발광 소자(140B)에서 광은 제1 도전형 반도체층(144A)을 통해 출사된다. 따라서, 도 7a에 도시된 제1 도전형 반도체층(144A)은 광 투과 특성을 가질 필요가 없고 제2 도전형 반도체층(144C)은 광 투과 특성을 가질 필요가 있다. 이와 반대로, 도 7b에 도시된 제1 도전형 반도체층(144A)은 광 투과 특성을 가질 필요가 있고 제2 도전형 반도체층(144C)은 광 투과 특성을 가질 필요가 없을 수 있다.
제1 전극(146A)은 발광 구조물(144)의 제1 도전형 반도체층(144A) 위에 배치된다. 제1 전극(146A)의 구성 물질은 도 7a에 도시된 제1 전극(146A)의 구성 물질과 동일할 수 있으므로, 여기서는 중복되는 설명을 생략한다.
도 7b에 도시된 제1 전극(146A)은 와이어(174)에 의해 제2 리드 프레임(112)과 전기적으로 연결되는 반면, 제2 전극의 역할을 수행하는 지지 기판(147)은 제1 리드 프레임(110)과 전기적으로 직접 연결될 수 있다. 그러나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 수직형 본딩 구조에서도, 제1 및 제2 도전형 반도체층(144A, 144C)은 제1 및 제2 와이어(172, 174)를 통해 제1 및 제2 리드 프레임(110, 112)과 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 제1 및 제2 와이어(172, 174) 각각은 Au, Ag, 또는 Cu 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.
도 7a 및 도 7b의 경우 발광 소자(140A, 140B)는 제1 리드 프레임(110)의 배면(110B)에 배치되는 것으로 예시되어 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, 발광 소자(140A, 140B)는 제1 리드 프레임(110)의 배면(110B) 대신에 제2 리드 프레임(112)의 배면(112B)에 배치될 수도 있다.
또는, 도 7c에 도시된 바와 같이 발광 소자(140C)는 플립 칩형 본딩 구조를 가질 수도 있다.
플립 칩형 본딩 구조를 갖는 발광 소자(140C)는 기판(142), 발광 구조물(144), 제1 및 제2 전극(146A, 146B)을 포함할 수 있다.
도 7c에 도시된 발광 소자(140C)는 도 7a에 도시된 발광 소자(140A)를 뒤집은 형태로서 동일하므로 동일한 참조부호를 사용하였으며 중복되는 설명을 생략하고 차이점에 대해서만 다음과 같이 설명한다.
전술한 바와 같이 도 7a에 도시된 발광 소자(140A)에서 광은 제2 도전형 반도체층(144C)과 제2 전극(146B)을 통해 출사되지만, 도 7c에 도시된 발광 소자(140C)에서 광은 제1 도전형 반도체층(144A)을 통해 출사된다. 따라서, 도 7a에 도시된 제2 도전형 반도체층(144C)과 달리 도 7c에 도시된 제2 도전형 반도체층(144C)은 광 투과 특성을 갖는 물질로 구현될 수 있다.
또한, 도 7c에 도시된 발광 소자(140C)에서 제1 및 제2 전극(146A, 146B)은 제1 및 제2 범퍼(148A, 148B)를 통해 제1 및 제2 리드 프레임(110, 112)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 플립 칩 본딩 구조를 갖는 발광 소자(140C)는 제1 및 제2 리드 프레임(110, 112)의 배면(110B, 112B)에 배치될 수 있다.
이하, 발광 소자(140)가 제1 리드 프레임(110)의 배면(110A)에만 배치되는 것으로 설명하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 발광 소자(140)가 제2 리드 프레임(112)의 배면(112B)에만 배치되거나, 제1 리드 프레임(110)의 배면(110B) 및 제2 리드 프레임(112)의 배면(112B)에 배치되는 경우에도 하기의 설명은 적용될 수 있다.
한편, 도 5를 참조하면, 제1 및 제2 리드 프레임(110, 112) 중에서 발광 소자(140)가 배치되는 제1 리드 프레임(110)은 소자 영역(A1) 및 비소자 영역(A2)을 포함할 수 있다. 여기서, 소자 영역(A1)이란, 제1 리드 프레임(110)의 배면(110B)에서 발광 소자(140)가 배치되기 위해 할당된 영역을 의미하고, 비소자 영역(A2)이란, 제1 리드 프레임(110)의 배면(110B)에서 소자 영역(A1)을 제외한 영역을 의미할 수 있다.
제1 리드 프레임(110)에서 소자 영역(A1)은 제1 방향에서 비소자 영역(A2)보다 제2 리드 프레임(112) 쪽으로 더 돌출되어 형성될 수 있다. 여기서, 제1 방향이란, 제1 및 제2 리드 프레임(110, 112)이 서로 대향하는 방향으로서 y축 방향일 수 있다.
또한, 소자 영역(A1)은 제2 방향으로 제1 리드 프레임(110)의 중앙에 위치할 수 있다. 여기서, 제2 방향이란, 제1 방향과 교차하는 방향을 의미할 수 있으며 예를 들어 x축 방향일 수 있다.
전술한 바와 같이 소자 영역(A1)이 비소자 영역(A2)보다 제2 리드 프레임(112)쪽으로 더 돌출되고, 제1 리드 프레임(110)의 중앙에 위치하는 이유는, 후술되는 반사체(130)의 상부 중앙의 정점(AP)(또는, 캐비티(C)의 최저점)이 발광 소자(140)의 광축(LX) 상에 위치하도록 하기 위함이다. 이와 같이, 정점(AP)이 광축(LX) 상에 위치할 경우 발광 소자(140)로부터 방출된 광은 반사체(130)의 반사면(RS1, RS2)에서 반사되어 제1 및 제2 리드 프레임(110, 112)에 골고루 도달할 수 있다.
또한, 전술한 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A)는 제1 및 제2 솔더 패드(111, 113)를 더 포함할 수 있다. 제1 솔더 패드(111)는 제1 리드 프레임(110)에 필요한 전원을 공급하는 역할을 하고, 제2 솔더 패드(113)는 제2 리드 프레임(112)에 필요한 전원을 공급하는 역할을 한다.
또한, 제1 솔더 패드(111)는 제1 리드 프레임(110)으로부터 돌출된 형상을 갖고, 제2 솔더 패드(113)는 제2 리드 프레임(112)으로부터 돌출된 형상을 가질 수 있다. 제1 및 제2 솔더 패드(111, 113)는 전원을 공급하는 기판(미도시)과 제1 및 제2 리드 프레임(110, 112)을 각각 전기적으로 연결하는 역할을 한다.
일 례로서, 제1 솔더 패드(111)는 제1 리드 프레임(110)으로부터 제1 리드 프레임(110)의 두께 방향(예를 들어, z축 방향)으로 돌출된 형상을 가질 수 있다. 또한, 제2 솔더 패드(113)는 제2 리드 프레임(112)으로부터 제2 리드 프레임(112)의 두께 방향(예를 들어, z축 방향)으로 돌출된 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 도 3을 참조하면, 반사체(130)는 패드 수용홈(137)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 패드 수용홈(137)은 반사체(130)의 외벽에 형성되어 제1 및 제2 솔더 패드(111, 113)를 수용하여 고정하는 역할을 한다. 그러나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 패드 수용홈(137)은 반사체(130)의 외벽의 어느 곳에나 배치될 수 있다. 이와 같이, 제1 및 제2 솔더 패드(111, 113)가 z축 방향으로 돌출된 이유는, 반사체(130)의 하부에 배치되는 기판(미도시)이 배치되어 있기 때문이다. 기판은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있으며, 예를 들어, 일반 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코아(metal Core) PCB, 연성(flexible) PCB, 세라믹 PCB 등을 포함할 수 있으며, 발광 소자(140)에서 필요로 하는 전원을 공급하는 역할을 수행할 수도 있다.
다른 례로서, 비록 도시되지는 않았지만, 예를 들어 제1 및 제2 리드 프레임(110, 112)에서 필요한 전원을 공급하는 기판이 반사체(130)의 아래에 배치되지 않는 등의 상황에서, 제1 솔더 패드(111)는 제1 리드 프레임(110)의 두께 방향과 교차하는 방향(예를 들어 y축 방향)으로 돌출되고 제2 솔더 패드(113)는 제2 리드 프레임(112)의 두께 방향과 교차하는 방향(예를 들어, y축 방향)으로 돌출될 수도 있다.
제1 및 제2 솔더 패드(111, 113)의 개수는 도시된 바와 같이 2개일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
또한, 도시된 바와 같이, 제1 솔더 패드(111)는 제1 리드 프레임(110)과 일체로 형성되고, 제2 솔더 패드(113)는 제2 리드 프레임(112)과 일체로 형성될 수 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
제1 및 제2 솔더 패드(111, 113) 각각은 전기적 전도성을 갖는 물질로 이루어질 수 있다.
한편, 다시 도 1 내지 도 5를 참조하면, 반사체(130)는 제1 및 제2 리드 프레임(110, 112)을 지지하는 역할을 수행한다.
게다가, 반사체(130)는 발광 소자(140)로부터 방출된 광을 반사시키는 역할을 수행할 수도 있다. 이를 위해, 반사체(130)는 발광 소자(140)와 마주하는 반사면(RS:Reflector Surface)(RS1, RS2)을 갖는다. 여기서, 반사층(134)이 존재할 경우 반사층(134)의 상면이 반사면(RS1)에 해당하고, 반사층(134)이 생략될 경우 반사체(130)의 상면이 반사면(RS2)에 해당할 수 있다. 이에 대해서는 다시 한 번 후술된다.
반사면(RS1, RS2)은 복수의 파장 변환부(150, 160)를 통해 출사시킬 광 예를 들어 후술되는 제1 및 제2 광의 세기를 어느 정도로 할 것인가에 따라 결정된 반사도를 가질 수 있다. 이는 반사면(RS1, RS2)의 반사도가 높을 경우 복수의 파장 변환부(150, 160)를 통해 출사되는 광의 세기는 커지고, 반사면(RS1, RS2)의 반사도가 낮을 경우 복수의 파장 변환부(150, 160)를 통해 출사되는 광의 세기가 작아지기 때문이다.
발광 소자(140)로부터 방출된 광은 반사체(130)의 반사면(RS1, RS2)에서 반사된 후 복수의 파장 변환부(150, 160)를 통해 발광 소자 패키지(100A)로부터 출사될 수 있다. 따라서, 반사면(RS1, RS2)의 반사도(또는, 광 흡수도)를 조절함으로써, 파장 변환부(150, 160)로부터 출사되는 광의 세기를 조정할 수 있다.
또한, 반사체(130)는 반사면(RS1, RS2)에 의해 정의되는 캐비티(C)를 포함할 수 있다. 캐비티(C)는 도시된 바와 같이 반구형 단면 형상을 가질 수 있으나, 실시 예는 캐비티(C)의 특정 단면 형상에 국한되지 않는다. 또한, 발광 소자(140)는 반사면(RS1, RS2)과 대향하며, 캐비티(C)에 의해 정의되는 빈 공간에 수용될 수 있다.
또한, 반사체(130)는 몸체(132) 및 반사층(134)을 포함할 수 있다.
몸체(132)는 제1 및 제2 리드 프레임(110, 112)을 지지하는 역할을 한다. 반사층(134)은 몸체(132)의 상부면에 배치되며 반사면(RS1)을 갖는다. 만일, 반사체(130)가 반사층(134)을 포함하지 않을 경우, 몸체(132)의 상부면이 반사면(RS2)에 해당할 수 있다. 이를 위해, 몸체(132)의 상부면은 경면 처리될 수 있다.
반사체(130)의 몸체(132)는 화이트(white) EMC(Epoxy Molding Compound), 블랙(black) EMC 또는 PPA(PolyPhthalAmide) 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.
또한, 반사체(130)는 제1 및 제2 리드 프레임(110, 112)과 탈착 가능한 형상을 가질 수 있다. 이와 같이, 반사체(130)와 제1 및 제2 리드 프레임(110, 112)이 탈착 가능할 경우 이들을 분리하여 재활용할 수도 있다.
한편, 복수의 파장 변환부는 제1 리드 프레임(110)에 형성된 제1 관통홀(H1)과 제2 리드 프레임(112)에 형성된 제2 관통홀(H2)에 매립되어, 반사체(130)에서 반사된 광의 파장을 서로 다른 복수의 파장으로 변환하고, 서로 다른 파장을 갖는 복수의 광을 출사할 수 있다. 이로 인해, 다양한 색의 광이 발광 소자 패키지(100A, 100B)로부터 방출될 수 있다. 즉, 반사체(130)의 반사면(RS1, RS2)에서 반사된 광의 파장이 복수의 파장 변환부를 통과하는 동안 변환될 수 있다.
실시 예에 의하면, 복수의 파장 변환부는 제1 파장 변환부(150) 및 제2 파장 변환부(160)를 포함할 수 있다.
제1 파장 변환부(150)는 제1 관통홀(H1)에 매립되어 반사체(130)에서 반사된 광의 파장을 변환하고, 변환된 제1 파장을 갖는 제1 광을 출사한다. 이를 위해, 제1 파장 변환부(150)는 제1 파장 변환 물질인 형광체(또는, 인광물질(phosphor))를 포함할 수 있다. 제2 파장 변환부(160)는 제2 관통홀(H2)에 매립되어 반사체(130)에서 반사된 광의 파장을 변환하고, 변환된 제2 파장을 갖는 제2 광을 출사한다. 이를 위해, 제2 파장 변환부(160)는 제2 파장 변환 물질인 형광체를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 파장과 제2 파장은 서로 다르므로, 제1 파장 변환 물질과 제2 파장 변환 물질도 서로 다르다.
또한, 복수의 제1 관통홀(H1)에는 동일한 종류의 제1 파장 변환 물질이 매립되고, 복수의 제2 관통홀(H2)에는 동일한 종류의 제1 파장 변환 물질이 매립될 수 있다. 이 경우, 제1 관통홀(H1)에 매립된 제1 파장 변환부(150)를 통해 출사되는 제1 광의 색은 동일하고, 제2 관통홀(H2)에 매립된 제2 파장 변환부(160)를 통해 출사되는 제2 광의 색은 동일하다. 그러나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, 복수의 제1 관통홀(H1)에 서로 다른 종류의 복수의 제1 파장 변환 물질이 매립되고, 복수의 제2 관통홀(H2)에 서로 다른 종류의 복수의 제2 파장 변환 물질이 매립될 수 있다. 이 경우, 복수의 제1 관통홀(H1)에 매립된 복수의 제1 파장 변환부(150)로부터 서로 다른 색의 광이 방출되고, 복수의 제2 관통홀(H2)에 매립된 복수의 제2 파장 변환부(160)로부터 서로 다른 색의 광이 방출될 수 있다. 이 경우, 복수의 제1 파장 변환부(150)로부터 방출되는 서로 다른 색의 광을 혼합한 색의 광이 제1 리드 프레임(110)의 상부로 방출되고, 복수의 제2 파장 변환부(160)로부터 방출되는 서로 다른 색의 광을 혼합한 색의 광이 제2 리드 프레임(112)의 상부로 방출될 수 있다.
도 8은 제1 또는 제2 파장 변환부(150, 160) 각각의 일 실시 예에 의한 확대 사시도를 나타낸다.
제1 또는 제2 파장 변환부(150, 160) 중 적어도 하나의 상측과 하측의 폭은 중간의 폭보다 클 수 있다. 예를 들어, 도 8을 참조하면, 제1 또는 제2 파장 변환부(150, 160) 각각의 중간의 제1 폭(φ1)(즉, 도 8에 도시된 가운데 부분의 지름)보다 제1 또는 제2 파장 변환부(150, 160) 각각의 상측(또는, 하측)의 제2 폭(φ2)(즉, 도 8에 도시된 탑면 또는 바닥면의 지름)은 더 클 수 있다. 이를 위해, 도 5를 참조하면, 제1 또는 제2 관통홀(H1, H2) 중 적어도 하나의 가운데 부분은 제1 폭(φ1)을 갖고, 제1 또는 제2 관통홀(H1, H2) 중 적어도 하나의 상측 또는 하측 부분은 제2 폭(φ2)을 가질 수 있다.
또한, 제1 파장 변환부(150)의 광 출사면(즉, 제1 리드 프레임(110)의 상면(110F))과 제2 파장 변환부(160)의 광 출사면(즉, 제2 리드 프레임(112)의 상면(112F))은 서로 동일한 수평면 상에 배치될 수 있다. 이 경우, 제1 파장 변환부(150)의 광 출사면인 상부면(110F)과 제2 파장 변환부(160)의 광 출사면인 상부면(112F)이 이루는 제3 각도(θ3)는 180°일 수 있다.
전술한 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A, 100B)는 발광 소자(140)로부터 방출되어 반사체(130)에서 반사된 광은 제1 및 제2 관통홀(H1, H2)에 매립된 제1 및 제2 파장 변환부(150, 160)를 통과하는 동안 서로 다른 파장의 광들로 변환된다. 따라서, 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A, 100B)는 하나의 발광 소자(140)를 이용하여 다색의 광을 출사시킬 수 있음은 전술한 바와 같다.
예를 들어, 발광 소자(140)로부터 블루 광이 방출될 경우, 제1 또는 제2 파장 변환부(150, 160)의 파장 변환 물질이 515 ㎚의 인광 물질 즉, 그린(Green)색 인광 물질일 경우 제1 또는 제2 파장 변환부(150, 160)로부터 스카이 블루(sky blue) 광이 출사될 수 있다.
또는, 발광 소자(140)로부터 블루 광이 방출될 경우, 제1 또는 제2 파장 변환부(150, 160)의 파장 변환 물질이 520 ㎚의 인광 물질일 경우 제1 또는 제2 파장 변환부(150, 160)로부터 아이스 블루(ice blue)광이 출사될 수 있다.
또는, 발광 소자(140)로부터 블루 광이 방출될 경우, 제1 또는 제2 파장 변환부(150, 160)의 파장 변환 물질이 옐로우(yellow) 인광 물질일 경우 제1 또는 제2 파장 변환부(150, 160)로부터 백색광이 출사될 수 있다.
그 밖에도 발광 소자(140)로부터 방출되는 광의 색과, 제1 또는 제2 파장 변환부(150, 160)의 파장 변환 물질에 따라, 다양한 색을 갖는 광이 출사될 수 있다. 즉, 동일한 색의 광을 발광 소자(140)에서 방출하여도, 제1 파장 변환부(150)의 파장 변환 물질을 제2 파장 변환부(160)의 파장 변환 물질과 다르게 할 경우, 제1 광의 색과 제2 광의 색은 서로 달라질 수 있다.
그러나, 제1 파장 변환부(150)를 통해 출사되는 제1 광과 제2 파장 변환부(160)를 통해 출사되는 제2 광이 혼합될 경우, 하나의 발광 소자(140)를 이용하여 다색을 구현하기 어려울 수 있다. 이를 방지하기 위해, 즉, 제1 광과 제2 광이 혼합되는 것을 방지하기 위해, 도 4에 도시된 제3 각도(θ3)는 180°이상일 수 있다. 왜냐하면, 제3 각도(θ3)가 180°보다 커질수록 제1 광과 제2 광이 혼합될 가능성은 감소하기 때문이다. 그러나, 실시 예는 제3 각도(θ3)의 특정한 값에 국한되지 않는다.
도 9는 다른 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100C)의 단면도를 나타낸다.
도 9에 도시된 발광 소자 패키지(100C)는 도 4에 도시된 발광 소자 패키지(100A)와 달리 격벽(180)을 더 포함한다. 이를 제외하면, 도 9에 도시된 발광 소자 패키지(100C)는 도 4에 도시된 발광 소자 패키지(100A)와 동일하므로, 중복되는 설명을 생략한다.
격벽(180)은 제1 광과 제2 광의 혼합을 가로 막는 역할을 한다. 이를 위해, 예를 들어, 격벽(180)은 제1 광이 출사되는 면(110F)과 제2 광이 출사되는 면(112F) 사이의 영역(예를 들어, 절연체(120)의 상부면)으로부터 광축(LX) 방향으로 돌출된 형상을 가질 수 있다.
제1 광과 제2 광의 혼합을 막기 위한 격벽(180)의 높이(h)는 제1 및 제2 리드 프레임(110, 112) 각각의 y축 방향으로의 길이에 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 제1 광과 제2 광의 혼합을 막기 위한 격벽(180)의 높이(h)는 0.25 ㎜일 수 있으나 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
그 밖에, 다른 실시 예에 의하면, 복수의 제1 관통홀(H1)과 복수의 제2 관통홀(H2)의 전술한 평면 형상, 평면 크기, 상호 이격 거리, 개수 또는 제1 또는 제2 경사각(θ1, θ2) 중 적어도 하나를 이용하여, 제1 광과 제2 광의 혼합을 막을 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지(100A, 100B, 100C)는 복수 개가 기판 상에 어레이될 수 있고, 발광 소자 패키지(100A, 100B, 100C)의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광 소자 패키지(100A, 100B, 100C), 기판, 광학 부재는 백라이트 유닛으로 기능할 수 있다.
또한, 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(100A, 100B, 100C)는 표시 장치, 지시 장치, 조명 장치에서 사용될 수 있다.
여기서, 표시 장치는 바텀 커버와, 바텀 커버 상에 배치되는 반사판과, 광을 방출하는 발광 모듈과, 반사판의 전방에 배치되며 발광 모듈에서 발산되는 빛을 전방으로 안내하는 도광판과, 도광판의 전방에 배치되는 프리즘 시트들을 포함하는 광학 시트와, 광학 시트 전방에 배치되는 디스플레이 패널과, 디스플레이 패널과 연결되고 디스플레이 패널에 화상 신호를 공급하는 화상 신호 출력 회로와, 디스플레이 패널의 전방에 배치되는 컬러 필터를 포함할 수 있다. 여기서 바텀 커버, 반사판, 발광 모듈, 도광판, 및 광학 시트는 백라이트 유닛(Backlight Unit)을 이룰 수 있다.
또한, 조명 장치는 기판과 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(100A, 100B, 100C)를 포함하는 광원 모듈, 광원 모듈의 열을 발산시키는 방열체, 및 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 광원 모듈로 제공하는 전원 제공부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 조명 장치는, 램프, 해드 램프, 또는 가로등을 포함할 수 있다. 특히, 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A, 100B, 100C)를 포함하는 조명 장치는 차량의 실내등이나 실외등에서 특정한 목적(예를 들어, 은은한 분위기를 자아내는 자동차 실내등용)을 위해 유용하게 이용될 수 있다.
해드 램프는 기판 상에 배치되는 발광 소자 패키지(100A, 100B, 100C)들을 포함하는 발광 모듈, 발광 모듈로부터 조사되는 빛을 일정 방향, 예컨대, 전방으로 반사시키는 리플렉터(reflector), 리플렉터에 의하여 반사되는 빛을 전방으로 굴절시키는 렌즈, 및 리플렉터에 의하여 반사되어 렌즈로 향하는 빛의 일부분을 차단 또는 반사하여 설계자가 원하는 배광 패턴을 이루도록 하는 쉐이드(shade)를 포함할 수 있다.
이하, 전술한 일 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A)의 제조 방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다. 그러나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 발광 소자 패키지(100A)는 도 10a 내지 도 10e에 도시된 방법 이외에 다양한 방법으로 제조될 수 있음은 물론이다.
도 10a 내지 도 10e는 발광 소자 패키지(100A)의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 사시도이다.
먼저, 도 10a에 도시된 바와 같이, 절연체(120)에 의해 서로 전기적으로 분리된 제1 및 제2 리드 프레임(110, 112)과 제1 및 제2 솔더 패드(111, 113)를 준비한다.
이후, 도 10b에 도시된 바와 같이, 도 10a에 도시된 제1 및 제2 관통홀(H1, H2)에 제1 및 제2 파장 변환부(150, 160)인 제1 및 제2 파장 변환 물질을 각각 디스펜싱(dispensing)하여 채운다. 이때, 제1 및 제2 파장 변환 물질을 제1 및 제2 관통홀(H1, H2)에 각각 채운 후, 몰드 경화 즉 큐어링(curing)을 수행한다.
이후, 도 10c에 도시된 바와 같이 제1 리드 프레임(110)의 소자 영역(A1)에 발광 소자(140)를 배치하고, 본딩 방식에 따라 필요할 경우 발광 소자(140)를 제1 및 제2 리드 프레임(110, 112)과 전기적으로 연결하기 위해 와이어 본딩한다.
이후, 도 10d에 도시된 바와 같이, 도 10c에 도시된 결과물을 뒤집는다.
이후, 도 10e에 도시된 바와 같이 미리 준비된 반사체(130)에 도 10d에 도시된 결과물을 합체함으로써, 도 1에 도시된 발광 소자 패키지(100A)를 완성한다.
전술한 바와 같이, 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A)는 조립식으로 제작될 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
비록 설명하지는 않았지만, 다른 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100B, 100C)도 도 10a 내지 도 10e에 도시된 바와 같이 조립식으로 제작될 수 있다.
즉, 다른 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100B)는 원형 평면 형상 대신에 하트 모양이나 화살표 모양의 제1 및 제2 관통홀(H1, H2)이 새겨진 제1 및 제2 리드 프레임(110, 112)을 준비한다. 이후 과정은 동일하다.
또 다른 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100C)는 격벽(180)이 그의 상부에 배치된 제1 및 제2 리드 프레임(110, 112)을 준비한다. 이후의 과정은 동일하다.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 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.
100A 내지 100C: 발광 소자 패키지 110, 112: 리드 프레임
120: 절연체 130: 반사체
132: 몸체 134: 반사층
140: 발광 소자 150, 160: 파장 변환부
172, 174: 와이어 180: 격벽

Claims (19)

  1. 서로 전기적으로 이격된 제1 및 제2 리드 프레임;
    상기 제1 또는 제2 리드 프레임 중 적어도 하나의 배면에 실장되는 하나의 발광 소자;
    상기 발광 소자와 마주하는 반사면을 갖고 상기 제1 및 제2 리드 프레임을 지지하는 반사체; 및
    상기 제1 및 제2 리드 프레임에 각각 형성된 제1 및 제2 관통홀에 매립되어, 상기 반사체에서 반사된 광의 파장을 서로 다른 복수의 파장으로 변환하고, 서로 다른 파장을 갖는 복수의 광을 출사하는 복수의 파장 변환부를 포함하는 발광 소자 패키지.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 복수의 파장 변환부는
    상기 제1 관통홀에 매립되고 상기 반사체에서 반사된 광의 파장을 변환하고, 변환된 제1 파장을 갖는 제1 광을 출사하는 제1 파장 변환부; 및
    상기 제2 관통홀에 매립되고 상기 반사체에서 반사된 광의 파장을 변환하고, 변환된 제2 파장을 갖는 제2 광을 출사하는 제2 파장 변환부를 포함하는 발광 소자 패키지.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 반사면은 상기 복수의 파장 변환부를 통해 출사시킬 상기 제1 및 제2 광의 세기에 따라 결정된 반사도를 갖는 발광 소자 패키지.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 반사체는 상기 반사면에 의해 정의되는 캐비티를 포함하고, 상기 하나의 발광 소자는 상기 캐비티에 수용되는 발광 소자 패키지.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 반사체는
    상기 제1 및 제2 리드 프레임을 지지하는 몸체; 및
    상기 몸체의 상부면에 배치되며 상기 반사면을 갖는 반층을 포함하는 발광 소자 패키지.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 반사체는 상기 제1 및 제2 리드 프레임과 탈착 가능한 발광 소자 패키지.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 리드 프레임 중에서 상기 발광 소자가 배치되는 해당 리드 프레임은
    상기 발광 소자가 배치되는 소자 영역; 및
    상기 소자 영역을 제외한 비소자 영역을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 리드 프레임이 서로 대향하는 제1 방향으로 상기 해당 리드 프레임의 소자 영역은 상기 비소자 영역보다 상기 해당 리드 프레임과 대향하는 리드 프레임쪽으로 더 돌출된 발광 소자 패키지.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 소자 영역은 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 해당하는 리드 프레임의 중앙에 위치하는 발광 소자 패키지.
  9. 제2 항에 있어서, 상기 제1 광이 출사되는 면과 상기 제2 광이 출사되는 면 사이의 영역으로부터 광축 방향으로 돌출되어, 상기 제1 광과 상기 제2 광의 혼합을 가로막는 격벽을 더 포함하는 발광 소자 패키지.
  10. 제1 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 리드 프레임에 전원을 각각 공급하는 제1 및 제2 솔더 패드를 더 포함하는 발광 소자 패키지.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 솔더 패드 각각은 상기 제1 및 제2 리드 프레임으로부터 돌출된 형상을 갖는 발광 소자 패키지.
  12. 제1 항에 있어서, 상기 제1 관통홀의 평면 형상, 평면 크기, 상호 이격 거리, 위치, 개수 또는 상기 제1 광의 지향각을 결정하는 경사각 중 적어도 하나는 상기 제2 관통홀과 동일한 발광 소자 패키지.
  13. 제1 항에 있어서, 상기 제1 관통홀의 평면 형상, 평면 크기, 상호 이격 거리, 위치, 개수 또는 상기 제1 광의 지향각을 결정하는 경사각 중 적어도 하나는 상기 제2 관통홀과 다른 발광 소자 패키지.
  14. 제1 항에 있어서, 상기 제1 또는 제2 파장 변환부 중 적어도 하나의 상측과 하측의 폭은 중간의 폭보다 큰 발광 소자 패키지.
  15. 제1 항에 있어서, 상기 제1 파장 변환부의 광 출사면과 상기 제2 파장 변환부의 광 출사면은 동일 수평면 상에 배치된 발광 소자 패키지.
  16. 제1 항에 있어서, 상기 제1 파장 변환부의 광 출사면과 상기 제2 파장 변환부의 광 출사면이 이루는 각도는 180° 이상인 발광 소자 패키지.
  17. 제1 항 또는 제9 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 리드 프레임 사이에 배치되어, 상기 제1 및 제2 리드 프레임을 전기적으로 이격시키는 절연체를 더 포함하는 발광 소자 패키지.
  18. 제17 항에 있어서, 상기 제1 관통홀과 상기 제2 관통홀은 상기 절연체를 중심으로 상기 제1 및 제2 리드 프레임이 서로 대향하는 방향으로 대칭인 평면 위치에 배치되는 발광 소자 패키지.
  19. 제1 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 기재된 발광 소자 패키지를 포함하는 차량용 조명 장치.
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