WO2017135801A1 - 광원 유닛 및 이를 구비한 라이트 유닛 - Google Patents

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light emitting
light
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오성주
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엘지이노텍 주식회사
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    • H01L33/46—Reflective coating, e.g. dielectric Bragg reflector
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    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls

Definitions

  • a light emitting device for example, a light emitting diode (Light Emitting Diode) is a kind of semiconductor device that converts electrical energy into light, and has been spotlighted as a next-generation light source by replacing the existing fluorescent lamps, incandescent lamps.
  • a light emitting diode Light Emitting Diode
  • the light emitting diode since the light emitting diode generates light using the potential gap of the semiconductor device, the light emitting diode has a longer life, a faster response characteristic, and an environment-friendly characteristic than a conventional light source.
  • the embodiment can provide a light source unit having a circuit board on which a plurality of fixing plates are disposed and a light unit having the same.
  • the opening of the fixing plate may include a sidewall bent downward from the support part and an extension part bent from the sidewall toward the light emitting device.
  • the embodiment can lower the height of the optical lens.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of an optical lens of a light source unit according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 13 is a view before coupling an optical lens and a fluorescent film in an embodiment.
  • FIG. 16 is an example of a light source unit having the optical lens of FIG. 16.
  • 24 is a first example illustrating a light emitting device of a light source unit according to an embodiment.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a light source unit according to a first embodiment
  • FIG. 2 is a combined perspective view of the light source unit of FIG. 1
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the light source unit of FIG. 2
  • FIG. 4 is a light source of FIG. 2.
  • It is BB side cross section of a unit
  • FIG. 5 is an example in which the fixing plate of FIG. 3 is arrange
  • the light source unit 301 may include a fixing plate 600 having an opening 620, a light emitting device 100 in the opening 620 of the fixing plate 600, and the fixing plate ( An optical lens 300 on 600.
  • the minimum thickness of the fixing plate 600 is disposed thicker than the thickness of the light emitting device 100 to protect the light emitting device 100 disposed in the fixing plate 600 and to emit light emitted from the light emitting device 100. May be guided to the optical lens 300.
  • the light emitting device 100 may include a semiconductor light emitting device having a semiconductor device.
  • the semiconductor device may be a semiconductor device such as a zener diode, a FET, or a JFET.
  • the horizontal length D2 and the vertical length D3 of the fixing plate 600 may be equal to or different from each other.
  • the horizontal length D2 may be a length in the first axis X direction
  • the vertical length D3 may be a length in the second axis Y direction.
  • the first axis direction and the second axis direction may be directions perpendicular to each other.
  • the third axis Z direction may be a direction orthogonal to the first and second axes X and Y directions.
  • the third axis Z direction may be a thickness direction or a vertical direction of the fixing plate 600.
  • the horizontal length D2 of the fixing plate 600 may be 2 times or less of the horizontal length of the optical lens 300, for example, 0.8 to 1.5 times or less.
  • the vertical length D3 of the fixing plate 600 may be equal to or less than twice the vertical length of the optical lens 300, and may be, for example, in a range of 0.8 to 1.5 times.
  • An upper surface area of the fixing plate 600 may be larger than a bottom area of the optical lens 300. Since the upper surface area of the fixing plate 600 is disposed to be wider than the bottom area of the optical lens 300, light leaked in the bottom direction of the optical lens 300 may be effectively reflected.
  • the fixing plate 600 may include an opening 620, and the opening 620 may be disposed in the body 610.
  • the opening 620 may be disposed in a center area among the areas of the fixing plate 600.
  • the center area may be an area having a center of the opening 620 having a half point of the length of the fixing plate 600 in the X-axis direction and having a half point of the length of the Y-axis direction.
  • the center area may be an area spaced apart from side surfaces of the fixing plate 600 by a length of 1/5 or more of the lengths D2 and D3.
  • the bottom area of the opening 620 may have an area larger than the bottom area of the light emitting device 100.
  • the light emitting device 100 may be inserted into the opening 620.
  • the bottom of the light emitting device 100 may be disposed on the same horizontal plane as the bottom of the opening 620 or on another horizontal plane.
  • the height of the opening 620 may be the same as the thickness of the fixing plate 600, for example, the thickness of the body 610.
  • the opening 620 may be formed to have a depth penetrating the body 610 of the fixing plate 600.
  • the height of the opening 620 may be greater than the thickness of the light emitting device 100. Accordingly, the light emitting device 100 may be inserted into the opening 620, and the light emitting device 100 may not be exposed or protruded above the opening 620.
  • an optical lens 300 may be disposed on the fixing plate 600.
  • the fixing plate 600 may function as a support member for supporting the optical lens 300.
  • the fixing plate 600 and the optical lens 300 may include coupling means that may be coupled to each other.
  • a fixing groove 615 is disposed in the body 610 of the fixing plate 600, and a fixing protrusion 350 coupled to the fixing groove 615 in the optical lens 300.
  • a fixing groove coupled to the fixing protrusion may be disposed on the optical lens 300.
  • the fixing protrusion 350 of the optical lens 300 may be coupled to the fixing groove 615 of the fixing plate 600.
  • the depth of the fixing groove 615 may be equal to or greater than the height of the fixing protrusion 350 of the optical lens 300, so that the bottom surface of the optical lens 300 is on the top surface of the fixing plate 600. Can be contacted.
  • the depth of the fixing groove 615 may be 1/2 or less, for example, 1/3 or less of the thickness of the body 610, and when the depth of the fixing groove 615 is 1/2 or more, the fixing groove 615 By stiffness of the body 610 may be reduced.
  • the depth of the fixing groove 615 may range from 0.2 times to 0.5 times the thickness of the body 610.
  • Lower surfaces of the plurality of fixing parts 612 and 614 may be disposed on the same horizontal surface as the bottom of the fixing plate 600.
  • the thickness of the plurality of fixing parts 612 and 614 may be smaller than the thickness of the fixing plate 600, and may be, for example, 0.5 times or less, for example, 0.1 to 0.5 times the thickness of the fixing plate 600.
  • the plurality of fixing parts 612 and 614 may be electrically insulated from the light emitting device 100.
  • the plurality of fixing parts 612 and 614 and the fixing plate 600 may be physically separated from the light emitting device 100.
  • the light emitting device 100 may be insulated from the fixing plate 600.
  • the plurality of fixing parts 612 and 614 may include first and second fixing parts 612 and 614, and the first and second fixing parts 612 and 614 may be disposed on opposite sides of the sides of the fixing plate 600. .
  • the plurality of fixing parts 612 and 614 may be formed of a material different from the body 610 of the fixing plate 600, for example, a metal material.
  • the fixing parts 612 and 614 are formed of any one of metals such as Ag, Al, Au, Cr, Co, Cu, Fe, Hf, In, Mo, Ni, Si, Sn, Ta, Ti, W, and optional alloys of these metals. It may be formed in a single layer or multiple layers.
  • the bottom surface 310 of the optical lens 300 includes a first edge 23 adjacent to the recess 315 and a second edge 25 adjacent to the second light exit surface 335.
  • the first edge 23 may be a boundary region between the incident surface 320 and the bottom surface 310 and may include a bottom region of the optical lens 300.
  • the first edge 23 may include the lowest point among regions of the bottom surface 310.
  • the position of the first edge 23 may be lower than the position of the second edge 25 with respect to the horizontal straight line X0.
  • the first edge 23 may cover a lower circumference of the incident surface 320.
  • the second edge 25 may be an outer region of the bottom surface 310 or a lower region of the second light emitting surface 335.
  • the second edge 25 may be a boundary area between the bottom surface 310 and the second light exit surface 335.
  • the optical lens 300 includes a first light exit surface 330 and a second light exit surface 335.
  • the first light exit surface 330 may be opposite to the incident surface 320 and the bottom surface 310 based on the lens body.
  • the first light exit surface 330 includes a curved surface.
  • the first light exit surface 330 may be a second vertex 31 at a point corresponding to the center axis Z0, and the second vertex 31 may be a vertex of the lens body.
  • the first light exit surface 330 may include a curved surface that is convex upward.
  • the first light exit surface 330 may be formed as a curved surface having a whole surface, for example, different amounts of curvature.
  • an angle at which light is refracted may be reduced, for example, an error range of 2 degrees or less. Since the surface of the first light emitting surface 330 close to the second light emitting surface 335 may be provided as a surface that is close to a tangent or perpendicular to the surface, the angle at which light is refracted may be gradually reduced.
  • the light source unit includes a circuit board 400 disposed under the fixing plate 600.
  • One or more light emitting devices 100 may be arranged on the circuit board 400 at predetermined intervals.
  • the light emitting device 100 is disposed between the optical lens 300 and the circuit board 400 and is driven by receiving power from the circuit board 400 to emit light.
  • the light source unit may include a light emitting module having a fixing plate 600 and a light emitting device 100 on the circuit board 400.
  • the circuit board 400 may include at least one of a resin PCB, a metal core PCB (MCPCB), and a flexible PCB (FPCB), but is not limited thereto.
  • MCPCB metal core PCB
  • FPCB flexible PCB
  • the light source unit may include a light emitting device 100, a fixing plate 650, and an optical lens 300.
  • An upper surface area of the support part 651 of the fixing plate 650 may be larger than a bottom area of the optical lens 300 to prevent leakage of light traveling from the optical lens 300 to the upper surface of the fixing plate 650. can do.
  • the upper width D6 of the opening 652 may be disposed in a range of one or more times, for example, 1.2 times to 1.5 times, compared to the bottom width D5, and the upper width D5 is compared to the bottom width D6. If it is smaller than the above range, the light extraction efficiency may be lowered. If it is larger than the above range, the bottom width D42 of the recess 315 of the optical lens 300 may increase.
  • the upper width D6 of the opening 652 may be 2 mm or less, for example, in the range of 1.4 mm to 1.8 mm. When the upper width D6 of the opening 652 is smaller than the range, the area of the extension part 654 of the opening 652 may be reduced, and thus the supporting function of the opening 652 may be reduced.
  • the bottom area of the recess 315 of the optical lens 300 may be increased.
  • the bottom width D42 of the recess 315 of the optical lens 300 may be equal to or smaller than the top width D6 of the opening 652 of the fixing plate 650. Accordingly, the light emitted through the opening 652 of the fixing plate 650 is incident into the recess 315 of the optical lens 300, and part of the light is incident through the first bottom 312 of the bottom surface. Can be. A portion of the first bottom portion 312 of the bottom surface 310 of the optical lens 300 may overlap the opening 652 of the fixing plate 650 in a vertical direction.
  • the fixing plate 650 may have a gap region 655 disposed between the sidewall 654 of the opening 652 and the first and second legs 661 and 663, and the gap region 655 may be disposed in the fixing plate 650.
  • the plates 650 may be spaced apart at predetermined intervals.
  • a white layer (not shown) may be formed on an upper surface of the fixing plate 650, and the white layer is a layer in which a metal oxide such as SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 is added to the resin material. This can be formed.
  • the white layer may contact the first bottom portion 312 of the bottom surface 310 of the optical lens 300.
  • the white layer may reflect light leaked from the bottom surface 310 of the optical lens 300.
  • the fluorescent film 190 includes at least one or a plurality of blue phosphors, cyan phosphors, green phosphors, yellow phosphors, and red phosphors, and may be disposed in a single layer or multiple layers.
  • a phosphor is added to the transparent resin material.
  • the light transmissive resin material includes a material such as silicon or epoxy, and the phosphor may be selectively formed among YAG, TAG, Silicate, Nitride, and Oxy-nitride-based materials.
  • the fluorescent film 190 may include a phosphor such as a quantum dot.
  • the quantum dot may include a II-VI compound, or a III-V compound semiconductor, and may include at least one of red, green, yellow, and red quantum dots, or different kinds.
  • the quantum dots are nanometer sized particles that may have optical properties resulting from quantum confinement.
  • the specific composition (s), structure and / or size of the quantum dots can be selected to cause light of a desired wavelength to emit from the quantum dots upon stimulation with a particular excitation source.
  • Quantum dots can be adjusted to emit light throughout the visible spectrum by varying the size.
  • the quantum dots may include one or more semiconductor materials, and examples of the semiconductor material may include group IV elements, group II-VI compounds, group II-V compounds, group III-VI compounds, group III-V compounds, and IV- Group VI compounds, group I-III-VI compounds, group II-IV-VI compounds, group II-IV-V compounds, alloys comprising any of the foregoing, and / or ternary and quaternary mixtures or alloys It may include a mixture containing any of the above.
  • the fluorescent film 190 is disposed on the opening 652 of the fixing plate 650, and an outer portion thereof is inserted into the stepped structure 359 of the optical lens 300.
  • the fluorescent film 190 may be attached to the stepped structure 359 of the optical lens 300 with an adhesive (not shown).
  • the fluorescent film 190 is disposed on the opening 652 of the fixing plate 650 to convert the wavelength of the light emitted from the light emitting device 100. Since the outer portion of the fluorescent film 190 is sandwiched between the optical lens 300 and the fixing plate 650, it is possible to solve the problem that the phosphor is deteriorated by heat generated from the light emitting device 100.
  • the fixing grooves 666 may be arranged in a number corresponding to a position corresponding to the fixing protrusion of the optical lens, for example, may be three or four or more. In addition, each of the fixing grooves 666 may be located at the same distance from the center of the opening 652, or at least one may be spaced apart from or closer to the other.
  • the light source unit has a fixing plate 650 having an opening and an optical lens 300A disposed on the fixing plate 650.
  • a light emitting device according to the embodiment may be disposed in the opening of the fixing plate 650, and the opening and the light emitting device will be described with reference to the description of the above-described embodiment.
  • FIG. 22 a structure in which a plurality of light source units 301 are arranged on a circuit board 400 may be illustrated.
  • the light emitting device 100 includes a light emitting chip 100A.
  • the light emitting device 100 may include a light emitting chip 100A and a phosphor layer 150 disposed on the light emitting chip 100A.
  • the phosphor layer 150 may include at least one or a plurality of blue, green, yellow, and red phosphors, and may be disposed in a single layer or multiple layers. Phosphor is added to the phosphor layer 150 in the transparent resin material.
  • the light transmissive resin material includes a material such as silicon or epoxy, and the phosphor may be selectively formed among YAG, TAG, Silicate, Nitride, and Oxy-nitride-based materials.
  • the phosphor layer 150 may include a film type.
  • the film type phosphor layer may have a uniform thickness, so that color distribution according to wavelength conversion may be uniform.
  • the substrate 111 may use a light transmissive, insulating or conductive substrate, for example, sapphire (Al 2 O 3 ), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge, Ga 2 O 3 At least one may be used.
  • a plurality of convex portions (not shown) may be formed on at least one or both of top and bottom surfaces of the substrate 111 to improve light extraction efficiency.
  • the side cross-sectional shape of each convex portion may include at least one of a hemispherical shape, a semi-elliptic shape, or a polygonal shape.
  • the substrate 111 may be removed in the light emitting chip 100A, in which case, the first semiconductor layer 113 or the first conductive semiconductor layer 115 serves as a top layer of the light emitting chip 100A. Can be arranged.
  • the active layer 117 is disposed under the first conductive semiconductor layer 115 and optionally includes a single quantum well, a multi quantum well (MQW), a quantum wire structure, or a quantum dot structure. And the cycle of the well and barrier layers.
  • the period of the well layer / barrier layer is, for example, InGaN / GaN, GaN / AlGaN, AlGaN / AlGaN, InGaN / AlGaN, InGaN / InGaN, AlGaAs / GaA, InGaAs / GaAs, InGaP / GaP, AlInGaP / InGaP, InP / GaAs At least one of the pairs.
  • the second conductive semiconductor layer 119 is disposed under the active layer 117.
  • the second conductive semiconductor layer 119 is a semiconductor doped with a second conductive dopant, for example, In x Al y Ga 1 -x- y N (0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ x + y ⁇ 1).
  • the second conductive semiconductor layer 119 may be formed of at least one of compound semiconductors such as GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, and AlGaInP.
  • the second conductive semiconductor layer 119 is a p-type semiconductor layer, and the first conductive dopant is a p-type dopant and may include Mg, Zn, Ca, Sr, and Ba.
  • An electrode layer 131 is formed under the second conductive semiconductor layer 119.
  • the electrode layer 131 may include a reflective layer.
  • the electrode layer 131 may include an ohmic contact layer in contact with the second conductive semiconductor layer 119 of the light emitting structure 120.
  • the reflective layer may be selected from a material having a reflectance of 70% or more, for example, a metal of Al, Ag, Ru, Pd, Rh, Pt, Ir, and an alloy of two or more of the above metals.
  • the metal of the reflective layer may contact the bottom of the second conductive semiconductor layer 119.
  • the ohmic contact layer may be selected from a light transmissive material, a metal, or a non-metal material.
  • the first electrode 135 may be disposed under a portion of the first conductive semiconductor layer 115, and the second electrode 137 may be disposed under a portion of the electrode layer 131.
  • the first connection electrode 141 is disposed below the first electrode 135, and the second connection electrode 143 is disposed below the second electrode 137.
  • the first electrode 135 and the second electrode 137 are made of at least one of Cr, Ti, Co, Ni, V, Hf, Ag, Al, Ru, Rh, Pt, Pd, Ta, Mo, W or an alloy. It may be formed, and may be formed in a single layer or multiple layers.
  • the first electrode 135 and the second electrode 137 may have the same stacked structure or different stacked structures. At least one of the first electrode 135 and the second electrode 137 may further have a current diffusion pattern such as an arm or a finger structure.
  • the first electrode 135 and the second electrode 137 may be formed in one or a plurality, but is not limited thereto. At least one of the first and second connection electrodes 141 and 143 may be disposed in plural, but is not limited thereto.
  • the first connection electrode 141 and the second connection electrode 143 provide a lead function for supplying power and a heat dissipation path.
  • the first connection electrode 141 and the second connection electrode 143 may include at least one of a shape such as a circular shape, a polygonal shape, a circular column, or a polygonal column.
  • the first connection electrode 141 and the second connection electrode 143 may be formed of a metal powder, eg, Ag, Al, Au, Cr, Co, Cu, Fe, Hf, In, Mo, Ni, Si, Sn, Ta. , Ti, W and an optional alloy of these metals.
  • the first connection electrode 141 and the second connection electrode 143 may be formed of In, Sn, Ni, Cu, and an optional alloy thereof to improve adhesion between the first electrode 135 and the second electrode 137. It may be plated with either metal.
  • the support layer 140 includes a thermally conductive material and is disposed around the first electrode 135, the second electrode 137, the first connection electrode 141, and the second connection electrode 143. Can be. Lower surfaces of the first and second connection electrodes 141 and 143 may be exposed on the lower surface of the support layer 140.
  • the heat spreader comprises a ceramic material
  • the ceramic material is a low temperature co-fired ceramic (LTCC), high temperature co-fired ceramic (HTCC), alumina (alumina) co-fired , Quartz, calcium zirconate, forsterite, SiC, graphite, fusedsilica, mullite, cordierite, zirconia, beryllia ), And at least one of aluminum nitride.
  • the ceramic material may be formed of a metal nitride having higher thermal conductivity than nitride or oxide among insulating materials such as nitride or oxide, and the metal nitride may include, for example, a material having a thermal conductivity of 140 W / mK or more.
  • the insulating layer 472 insulates the metal layer 471 from the circuit layer.
  • the insulating layer may include at least one of a resin material such as epoxy, silicon, glass fiber, prepreg, polyphthalamide (PPA), liquid crystal polymer (LCP), and polyamide 9T (PA9T).
  • a resin material such as epoxy, silicon, glass fiber, prepreg, polyphthalamide (PPA), liquid crystal polymer (LCP), and polyamide 9T (PA9T).
  • PPA polyphthalamide
  • LCP liquid crystal polymer
  • PA9T polyamide 9T
  • an additive such as a metal oxide such as TiO 2 , SiO 2 , and Al 2 O 3 may be added to the insulating layer 472, but is not limited thereto.
  • the insulating layer 472 may be used by adding a material such as graphene into an insulating material such as silicon or epoxy, but is not limited thereto.
  • a second example of a light emitting device will be described with reference to FIG. 25.
  • the light emitting chip 100B includes a substrate 111, a first semiconductor layer 113, a light emitting structure 120, an electrode layer 131, an insulating layer 133, a first electrode 135, and a second electrode 137.
  • the first connection electrode 141, the second connection electrode 143, and the support layer 140 may be included.
  • the substrate 111 and the second semiconductor layer 113 may be removed.
  • polyolefin resin such as polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer
  • Vinyl resins such as polyvinyl chloride and polyvinylidene chloride
  • Polyamide resins such as polyamide resins
  • Sulfone resins such as polyether ether ketone resins
  • Allyl resins or a blend of the resins.
  • the light source unit or the light unit according to the embodiment may be applied to a display device, and the display device may be applied to various portable terminals, monitors of notebook computers, monitors of laptop computers, televisions, and the like.
  • the light unit according to the embodiment includes a structure having one or a plurality of light emitting modules, and may include a three-dimensional display, various lamps, a traffic light, a vehicle headlight, an electric signboard, and the like.
  • the present invention can be used for various light source modules using a light source unit having a light emitting element and an optical lens.
  • the present invention can be used for various display devices by using a light source unit having a light emitting element and an optical lens.

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Abstract

실시 예는 광원 유닛이 개시된다. 개시된 광원 유닛은, 개구부를 갖는 고정 플레이트; 상기 고정 플레이트의 개구부에 배치된 발광 소자; 및 상기 고정 플레이트 상에 배치된 광학 렌즈를 포함하며, 상기 고정 플레이트는 복수의 고정부를 가지며, 상기 광학 렌즈는 상기 고정 플레이트 상에 바닥 면, 상기 고정 플레이트의 개구부 상에 오목한 리세스, 상기 리세스의 둘레에 입사면 및 상기 입사면으로 입사된 광을 출사하는 출사면을 포함하며, 상기 고정 플레이트 및 상기 광학 렌즈의 바닥 면에는 상호 결합되며, 상기 고정 플레이트는 상기 발광 소자와 이격된다.

Description

광원 유닛 및 이를 구비한 라이트 유닛
본 발명은 광원 유닛 및 이를 구비한 라이트 유닛에 관한 것이다.
발광 소자, 예컨대 발광 다이오드(Light Emitting Diode)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, 표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 사용이 증가하고 있다.
실시 예는 광학 렌즈를 갖는 광원 유닛을 제공한다.
실시 예는 발광 소자의 둘레에 상기 광학 렌즈를 지지하는 고정 플레이트를 갖는 광원 유닛을 제공한다.
실시 예는 고정 플레이트의 개구부 내에 발광 소자를 배치하고, 상기 개구부 상에 광학 렌즈의 입사면을 배치한 광원 유닛을 제공한다.
실시 예는 고정 플레이트와 광학 렌즈가 상호 결합되는 결합 구조를 갖는 광원 유닛을 제공한다.
실시 예는 고정 플레이트의 개구부 상에 오목한 입사면과 볼록한 광 출사면을 갖는 광학 렌즈를 포함한 광원 유닛을 제공한다.
실시 예는 복수의 고정 플레이트가 배치된 회로 기판을 갖는 광원 유닛 및 이를 갖는 라이트 유닛을 제공할 수 있다.
실시 예에 따른 광원 유닛은, 개구부를 갖는 고정 플레이트; 상기 고정 플레이트의 개구부에 배치된 발광 소자; 및 상기 고정 플레이트 상에 배치된 광학 렌즈를 포함하며, 상기 고정 플레이트는 복수의 고정부를 가지며, 상기 광학 렌즈는 상기 고정 플레이트 상에 바닥 면, 상기 고정 플레이트의 개구부 상에 상 방향으로 볼록한 리세스, 및 상기 입사면으로 입사된 광을 출사하는 출사면을 포함하며, 상기 고정 플레이트 및 상기 광학 렌즈의 바닥 면에는 상호 결합되는 결합 수단을 포함하며, 상기 고정 플레이트는 상기 발광 소자의 측면으로부터 이격될 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 결합 수단은 상기 고정 플레이트 상에 배치된 고정 홈, 및 상기 광학 렌즈의 바닥 면에 상기 고정 홈과 결합된 고정 돌기를 포함할 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 고정 홈 및 고정 돌기는 탑뷰 형상이 원형 또는 다각형 링 형상을 갖고, 연속적 또는 불연속적으로 배치될 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 고정 플레이트는 수지 재질의 몸체를 포함하며, 상기 고정부는 상기 몸체의 바닥으로부터 서로 다른 측면으로 돌출되며 금속 재질을 포함하며, 상기 복수의 고정부는 상기 발광 소자와 전기적으로 절연될 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 고정 플레이트는 금속 재질을 포함하며, 상기 고정 플레이트는 상기 광원 렌즈 아래에 배치된 지지부, 및 상기 지지부의 서로 다른 측면으로부터 절곡된 복수의 다리부, 상기 각 다리부에 상기 고정부가 연결되며, 상기 고정 플레이트는 상기 발광 소자와 전기적으로 절연될 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 고정 플레이트의 개구부는 상기 지지부로부터 하 방향으로 절곡된 측벽, 상기 측벽으로부터 상기 발광 소자 방향으로 절곡된 연장부를 포함할 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 광학 렌즈의 바닥 면은 상기 고정 플레이트의 상면의 내측 영역과 대면하는 플랫한 제1바닥부, 상기 고정 플레이트의 상면의 외측 영역으로부터 이격되며 경사진 제2바닥부를 포함할 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 고정 플레이트의 상면은 상기 광원 렌즈의 바닥 면적과 같거나 더 큰 면적을 가질 수 있으며, 상기 발광 소자의 상면은 상기 발광 소자의 상면보다 높게 배치될 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 고정 플레이트 아래에 배치된 회로 기판을 포함하며, 상기 회로 기판에는 상기 고정 플레이트의 개구부 아래에 배치되며 상기 발광 소자와 연결된 복수의 리드 전극과, 상기 고정 플레이트의 고정부에 연결된 고정 패턴을 가질 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 발광 소자와 상기 광학 렌즈 사이에 형광 필름을 포함할 수 있으며, 상기 고정 플레이트는 상기 개구부의 상부 둘레에 상기 형광 필름의 외측부가 배치된 단차 구조를 가질 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 광학 렌즈는 상기 리세스의 하부 둘레에 단차 구조를 가지며, 상기 형광 필름의 외측부는 상기 고정 플레이트와 상기 광학 렌즈의 바닥 면 사이에 배치되며 상기 단차 구조에 결합될 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 고정 플레이트의 고정 홈은 상기 개구부의 둘레에 배치되며, 상기 광학 렌즈의 고정 돌기는 상기 리세스의 둘레에 상기 광원 렌즈의 바닥면보다 아래로 돌출될 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 발광 소자는 적어도 5면 발광하는 발광 칩 및 상기 발광 칩 상에 형광체층을 포함하며, 상기 광학 렌즈의 출사면은 센터 영역이 위로 볼록한 제1광 출사면, 상기 제1광 출사면과 상기 바닥 면 사이에 제2광 출사면을 가질 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 광학 렌즈는 바닥 면의 중심을 지나는 2개의 축이 서로 다른 길이를 가질 수 있다.
실시 예는 광학 렌즈를 안정적으로 고정할 수 있다.
실시 예는 광학 렌즈의 높이를 낮추어 줄 수 있다.
실시 예는 회로 기판 상에 발광 소자를 배열한 후 고정 플레이트의 개구부에 삽입하게 되므로, 발광 소자를 정렬하는 데 용이할 수 있다.
실시 예는 발광 소자 간의 간격을 넓게 제공하여, 광학 렌즈 간의 간섭을 줄여줄 수 있다.
실시 예는 라이트 유닛 내에 배치되는 발광 소자의 개수를 줄일 수 있다.
실시 예는 광학 렌즈를 갖는 광원 유닛의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 인접한 광학 렌즈 간의 간섭을 최소화하여 화상을 개선할 수 있다.
실시 예는 광학 렌즈와 같은 라이트 유닛의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 발광 모듈을 갖는 조명 시스템의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1은 제1실시 예에 따른 광원 유닛의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 광원 유닛의 결합 사시도이다.
도 3은 도 2의 광원 유닛의 A-A측 단면도이다.
도 4는 도 2의 광원 유닛의 B-B측 단면도이다.
도 5는 도 3의 고정 플레이트가 회로 기판 상에 배치된 예이다.
도 6은 제2실시 예에 따른 광원 유닛의 사시도이다.
도 7은 도 6의 광원 유닛에서 고정 플레이트를 나타낸 투시도이다.
도 8은 도 6의 광원 유닛의 C-C측 단면도이다.
도 9는 도 6의 광원 유닛의 D-D측 단면도이다.
도 10은 도 8의 고정 플레이트가 회로 기판 상에 배치된 예이다.
도 11은 실시 예에 따른 광원 유닛의 광학 렌즈의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 12는 도 8의 광원 유닛의 다른 예이다.
도 13은 실시 예에 있어서, 광학 렌즈와 형광 필름의 결합 전 도면이다.
도 14는 도 13의 광학 렌즈 및 형광 필름이 배치된 광원 유닛의 예이다.
도 15는 실시 예에 따른 광학 렌즈의 다른 예이다.
도 16은 도 16의 광학 렌즈를 갖는 광원 유닛의 예이다.
도 17은 도 7의 고정 플레이트의 다른 예이다.
도 18은 도 7의 고정 플레이트의 다른 예이다.
도 19는 도 7의 고정 플레이트의 다른 예이다.
도 20은 제3실시 예에 따른 광원 유닛을 나타낸 사시도이다.
도 21은 도 20의 광원 유닛의 광학 렌즈를 나타낸 측면도이다.
도 22은 실시 예에 따른 광원 유닛이 회로 기판 상에 배열된 다른 예이다.
도 23은 실시 예에 따른 광원 유닛이 배열된 라이트 유닛을 나타낸 도면이다.
도 24는 실시 예에 따른 광원 유닛의 발광 소자를 나타낸 제1예이다.
도 25는 실시 예에 따른 광원 유닛의 발광 소자를 나타낸 제2예이다.
도 26은 실시 예에 따른 광원 유닛의 발광 소자를 나타낸 제3예이다.
본 실시 예들은 다른 형태로 변형되거나 여러 실시 예가 서로 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 각각의 실시 예로 한정되는 것은 아니다.
특정 실시 예에서 설명된 사항이 다른 실시 예에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 실시 예에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 실시 예에 관련된 설명으로 이해될 수 있다.
예를 들어, 특정 실시 예에서 구성 A에 대한 특징을 설명하고 다른 실시 예에서 구성 B에 대한 특징을 설명하였다면, 구성 A와 구성 B가 결합된 실시 예가 명시적으로 기재되지 않더라도 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 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 광원 유닛 및 이를 구비한 라이트 유닛을 설명한다.
도 1은 제1실시 예에 따른 광원 유닛의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 광원 유닛의 결합 사시도이며, 도 3은 도 2의 광원 유닛의 A-A측 단면도이고, 도 4는 도 2의 광원 유닛의 B-B측 단면도이며, 도 5는 도 3의 고정 플레이트가 회로 기판 상에 배치된 예이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 광원 유닛(301)은 개구부(620)를 갖는 고정 플레이트(600), 상기 고정 플레이트(600)의 개구부(620)에 발광 소자(100), 및 상기 고정 플레이트(600) 상에 광학 렌즈(300)를 포함한다.
상기 고정 플레이트(600)는 몸체(610) 및 상기 몸체(610)의 외측에 배치된 고정부(612,614)를 포함할 수 있다. 상기 고정 플레이트(600)의 몸체(610)는 소정 두께를 갖는 판 형상으로 제공될 수 있다. 상기 고정 플레이트(600)의 두께는 1mm 이하 예컨대, 0.9mm 내지 0.6mm 범위일 수 있으며, 상기 고정 플레이트(600)의 두께가 상기 범위보다 작은 경우 고정 플레이트(600)의 핸들링(handling)이 어렵고 고정 플레이트(600)로의 기능을 수행하지 못할 수 있으며, 상기 범위보다 큰 경우 광원 유닛(301)의 두께가 증가되고 라이트 유닛의 두께도 증가될 수 있다. 상기 고정 플레이트(600)의 최소 두께는 상기 발광 소자(100)의 두께보다 두껍게 배치되어, 상기 고정 플레이트(600) 내에 배치된 발광 소자(100)를 보호하고 상기 발광 소자(100)로부터 방출된 광을 광학 렌즈(300)로 가이드할 수 있다. 실시 예에 따른 발광 소자(100)는 반도체 소자를 갖는 반도체 발광 소자를 포함할 수 있다. 상기 반도체 소자는 제너 다이오드, FET, JFET와 같은 반도체 소자일 수 있다.
도 4 및 도 5와 같이, 상기 고정 플레이트(600)의 가로 길이(D2)와 세로 길이(D3)가 서로 같거나 다를 수 있다. 여기서, 상기 가로 길이(D2)는 제1축(X) 방향의 길이이며, 상기 세로 길이(D3)는 제2축(Y) 방향의 길이일 수 있다. 상기 제1축 방향과 제2축 방향은 서로 직교하는 방향일 수 있다. 제3축(Z) 방향은 상기 제1,2축(X,Y) 방향과 직교하는 방향일 수 있다. 상기 제3축(Z) 방향은 상기 고정 플레이트(600)의 두께 방향 또는 수직 방향일 수 있다. 상기 고정 플레이트(600)의 가로 길이(D2)는 상기 광학 렌즈(300)의 가로 길이의 2배 이하일 수 있으며, 예컨대 0.8배 내지 1.5배 이하일 수 있다. 상기 고정 플레이트(600)의 세로 길이(D3)는 상기 광학 렌즈(300)의 세로 길이의 2배 이하일 수 있으며, 예컨대 0.8배 내지 1.5배의 범위일 수 있다.
상기 고정 플레이트(600)의 상면 면적은 상기 광학 렌즈(300)의 바닥 면적보다 더 넓을 수 있다. 이러한 고정 플레이트(600)의 상면 면적이 상기 광학 렌즈(300)의 바닥 면적보다 넓게 배치되므로, 광학 렌즈(300)의 바닥 방향으로 누설된 광을 효과적으로 반사할 수 있다.
상기 고정 플레이트(600)의 몸체(610)의 외곽 형상은 다각형, 원형 또는 타원 형상일 수 있다. 상기 고정 플레이트(600)의 몸체(610)의 외곽 형상은 상기 광학 렌즈(300)의 외곽 형상과 동일하거나 다른 형상일 수 있다. 상기 고정 플레이트(600)의 몸체(610)가 원 형상인 경우, 상기 광학 렌즈(300)의 너비(D4) 또는 직경과 동일한 직경이거나 상기 광학 렌즈(300)의 직경의 2배 이하의 직경을 갖는 원 형상일 수 있다. 상기 고정 플레이트(600)의 몸체(610)가 다각형 형상인 경우, 상기 몸체(610)은 제1축(X) 및 제2축(Y) 방향 중 적어도 하나 또는 모두의 길이가 상기 광학 렌즈(300)의 최대 너비의 2배 이하 예컨대, 0.8배 내지 1.5배의 범위일 수 있다. 이러한 광학 렌즈(300)의 직경(D4)보다 큰 직경 또는 길이를 갖는 고정 플레이트(600)는 입사되는 광을 손실 없이 반사할 수 있다.
상기 고정 플레이트(600)의 몸체(610)는 반사 재질을 포함하거나, 금속 재질 또는 비 금속 재질의 반사 층을 가질 수 있다. 상기 고정 플레이트(600)의 재질은 플라스틱, 에폭시, 또는 실리콘과 같은 수지 재질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 고정 플레이트(600)는 절연 재질로 형성될 수 있으며, 상기 발광 소자(100)와 비 접촉되거나 전기적으로 연결되지 않을 수 있다. 상기 고정 플레이트(600)는 발광 소자(100)와 전기적으로 절연되거나 분리될 수 있다. 상기 고정 플레이트(600)의 표면에는 절연 재질의 반사층이 형성될 수 있다. 상기 고정 플레이트(600)의 상면에는 요철 구조 또는 러프한 구조가 배치되어, 광 반사 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1, 도 3 및 도 4와 같이, 상기 고정 플레이트(600)는 개구부(620)를 포함하며, 상기 개구부(620)는 상기 몸체(610) 내에 배치될 수 있다. 상기 개구부(620)는 상기 고정 플레이트(600)의 영역 중에서 센터 영역에 배치될 수 있다. 상기 센터 영역은 상기 개구부(620)의 중심이 상기 고정 플레이트(600)의 X축 방향의 길이의 1/2 지점을 갖는 영역이고 Y축 방향의 길이의 1/2 지점을 갖는 영역일 수 있다. 상기 센터 영역은 상기 고정 플레이트(600)의 측면들로부터 상기 길이(D2,D3)의 1/5 이상의 길이로 이격된 영역일 수 있다.
상기 개구부(620)는 탑뷰 형상이 원 형상이거나, 다각형 형상이거나, 타원 형상일 수 있다. 상기 개구부(620)이 원 형상인 경우, 상기 원 형상의 직경은 상기 발광 소자(100)의 대각선 길이보다 클 수 있다. 상기 개구부(620)의 면적은 상기 발광 소자(100)의 바닥 면적보다 클 수 있다. 상기 개구부(620)가 다각형 형상인 경우, 사각형 또는 오각형 형상 이상일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 개구부(620)는 발광 소자(100)를 제외한 영역이 빈 영역을 가질 수 있다. 상기 개구부(620)는 수직 방향 또는 상/하 방향이 오픈된다. 상기 개구부(620)의 바닥 너비(D2)는 상기 광학 렌즈(300)의 리세스(315)의 바닥 너비(D42)와 같거나 클 수 있다. 상기 개구부(620)의 바닥 너비(D2)는 상기 발광 소자(100)의 바닥 너비(D11)보다 넓을 수 있으며, 1.8mm 이하 예컨대 1.6mm 내지 1.2mm의 범위를 가질 수 있다. 상기 개구부(620)의 바닥 너비(D2)가 상기 범위보다 큰 경우 광학 렌즈(300)의 리세스(315)로 입사되는 광량이 줄어들 수 있고, 상기 범위보다 작은 경우 발광 소자(100)의 탑재에 어려움이 있다. 상기 개구부(620)가 원 형상 또는 다각형 형상인 경우 다각형 형상의 발광 소자(100)으로부터 방출되는 광을 효과적으로 반사사켜 줄 수 있다.
상기 개구부(620)의 바닥 면적은 상기 발광 소자(100)의 바닥 면적보다 큰 면적을 가질 수 있다. 상기 개구부(620) 내에는 상기 발광 소자(100)가 삽입될 수 있다. 상기 발광 소자(100)의 바닥은 상기 개구부(620)의 바닥과 동일 수평 면으로 배치되거나 다른 수평 면 상에 배치될 수 있다. 상기 개구부(620)의 높이는 상기 고정 플레이트(600)의 두께와 동일 예컨대, 몸체(610)의 두께와 동일할 수 있다. 상기 개구부(620)는 상기 고정 플레이트(600)의 몸체(610)를 관통하는 깊이로 형성될 수 있다. 상기 개구부(620)의 높이는 상기 발광 소자(100)의 두께보다 클 수 있다. 이에 따라 상기 개구부(620) 내에는 상기 발광 소자(100)가 삽입되고 상기 개구부(620)의 상측으로 상기 발광 소자(100)가 노출되거나 돌출되지 않을 수 있다. 상기 고정 플레이트(600)의 상면은 상기 발광 소자(100)의 상면보다 높게 배치될 수 있다 상기 개구부(620) 내에 배치된 발광 소자(100)로부터 방출된 광은 상기 고정 플레이트(600)의 측 방향으로 누설되지 않을 수 있다. 상기 발광 소자(100)가 상기 개구부(620) 내에 배치됨으로써, 상기 발광 소자(100)로부터 방출된 광이 상기 고정 플레이트(600)와 상기 광학 렌즈(300) 사이의 계면을 통해 누설되지 않을 수 있다.
상기 개구부(620)의 측벽(622)은 고정 플레이트(600)의 바닥에 수평한 직선에 대해, 수직하거나 경사지게 배치될 수 있다. 상기 개구부(620)의 측벽(622)이 수직 또는 경사진 구조에 따라 상기 광학 렌즈(300)의 리세스(315)의 바닥 너비(D42)가 달라질 수 있다. 예컨대, 상기 개구부(620)의 측벽(622)이 경사진 구조인 경우, 상기 광학 렌즈(300)의 리세스(315)의 바닥 너비(D42)가 더 커질 수 있다. 상기 개구부(620)의 측벽(622)이 경사진 구조인 경우, 상기 경사진 측벽(622)은 상기 발광 소자(100)로부터 방출된 광을 출사 방향으로 효과적으로 반사시켜 줄 수 있다. 상기 개구부(620)의 측벽(622)에는 금속 재질의 반사층(미도시)이 더 배치될 수 있으며, 상기 반사층은 몸체(610) 내로 진행하는 광을 줄여주고 광의 반사 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1 내지 도 4와 같이, 상기 고정 플레이트(600) 상에는 광학 렌즈(300)가 배치될 수 있다. 상기 고정 플레이트(600)는 상기 광학 렌즈(300)를 지지하는 지지 부재로 기능하게 된다. 상기 고정 플레이트(600)와 상기 광학 렌즈(300)에는 상호 결합될 수 있는 결합 수단을 구비할 수 있다. 예컨대, 상기 결합 수단을 보면, 상기 고정 플레이트(600)의 몸체(610)에는 고정 홈(615)이 배치되고, 상기 광학 렌즈(300)에는 상기 고정 홈(615)에 결합되는 고정 돌기(350)가 배치될 수 있다. 다른 예로서, 상기 결합 수단을 보면, 상기 고정 플레이트(600)에 고정 돌기가 배치된 경우, 상기 광학 렌즈(300)에는 상기 고정 돌기에 결합되는 고정 홈이 배치될 수 있다.
상기 고정 홈(615)은 상기 고정 플레이트(600)의 상부 예컨대, 몸체(610)의 상부에 오목하게 배치된다. 상기 고정 홈(615)은 원형 링 형상이거나 다각형 또는 타원형 링 형상일 수 있다. 상기 고정 홈(615)은 연속적인 링 모양이거나 불연속적인 링 모양일 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)의 하부에는 고정 플레이트(600)의 바닥 방향으로 돌출된 고정 돌기(350)가 배치될 수 있다. 상기 고정 돌기(350)는 상기 고정 홈(615)에 삽입되는 형상으로서, 원형 링 형상, 다각형 또는 타원형 링 형상일 수 있다. 상기 고정 돌기(350)는 연속적인 또는 불연속적인 링 형상일 수 있다. 상기 고정 플레이트(600)의 고정 홈(615)에는 상기 광학 렌즈(300)의 고정 돌기(350)가 결합될 수 있다. 상기 고정 홈(615)의 깊이는 상기 광학 렌즈(300)의 고정 돌기(350)의 높이와 동일하거나 더 클 수 있어, 상기 고정 플레이트(600)의 상면에 상기 광학 렌즈(300)의 바닥 면이 접촉될 수 있다. 상기 고정 홈(615)의 깊이는 상기 몸체(610)의 두께의 1/2 이하 예컨대, 1/3이하일 수 있으며, 상기 고정 홈(615)의 깊이가 1/2 이상일 경우, 상기 고정 홈(615)에 의해 몸체(610)의 강성이 저하될 수 있다. 상기 고정 홈(615)의 깊이는 상기 몸체(610)의 두께의 0.2배 내지 0.5배의 범위일 수 있다.
상기 고정 플레이트(600)의 고정 홈(615)의 너비는 상기 광학 렌즈(300)의 고정 돌기(350)의 폭과 동일하거나 더 클 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)의 고정 돌기(350)는 상기 고정 플레이트(600)의 고정 홈(615)에 억지 끼움 형태로 결합될 수 있다. 상기 고정 홈(615)에 접착제(미도시)를 배치시켜, 상기 고정 돌기(350)는 상기 고정 홈(615)에 접착제로 접착될 수 있다. 상기 접착제는 실리콘 또는 에폭시 재질일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
다른 예로서, 상기 고정 플레이트(600)는 상면 예컨대, 몸체(610)의 상면에 반사성 또는 투명한 접착제를 배치하여, 상기 고정 플레이트(600)의 몸체(610)의 상면에 상기 광학 렌즈(300)가 접착될 수 있다. 이 경우, 상기 고정 플레이트(600)와 광학 렌즈(300)에 결합 수단 예컨대, 상기 고정 플레이트(600)의 고정 홈(615) 및 상기 광학 렌즈(300)의 고정 돌기(350)는 제거될 수 있다.
고정 플레이트(600)에서 X축 방향 또는 Y축 방향으로 이격된 고정 홈(615) 간의 간격은 최대 간격으로서, 예컨대, 원 형상의 고정 홈(615)의 직경은 3.0mm 이상 예컨대, 3.2mm 내지 4.2mm 범위 사이일 수 있다. 상기 고정 홈(615)의 X축 방향 또는 Y축 방향의 간격이 상기 범위보다 작은 경우 광학 렌즈(300)의 틸트될 수 있고, 상기 범위보다 큰 경우 상기 광학 렌즈(300)의 바닥 면의 제2바닥부 면적이 줄어들어, 광 손실이 증가될 수 있다. 여기서, 상기 고정 플레이트(600)에서 X축 또는 Y축 방향의 고정 홈(615) 간의 최대 간격은 도 11에 도시된, 광학 렌즈(300)의 고정 돌기(350) 간의 X축 또는 Y축 방향의 간격(D43)과 동일하거나 더 클 수 있다.
상기 고정 플레이트(600)는 복수의 고정부(612,614)를 포함하며, 상기 복수의 고정부(612,614)는 상기 고정 플레이트(600)의 측면들 중 서로 반대측에 배치될 수 있다. 상기 복수의 고정부(612,614)는 상기 고정 플레이트(600)의 외측에 결합되고 상기 고정 플레이트(600)의 측면보다 더 외측으로 돌출될 수 있다. 상기 복수의 고정부(612,614)는 상기 고정 플레이트(600)의 서로 반대측에 배치되거나, 서로 다른 측면에 배치될 수 있다. 상기 복수의 고정부(612,614)는 상기 고정 플레이트(600)의 측면으로부터 돌출될 수 있다. 상기 복수의 고정부(612,614)는 상기 고정 플레이트(600)의 측면에서 상기 고정 플레이트(600)의 상면보다는 바닥에 인접하거나 상기 고정 플레이트(600)의 바닥보다 외측으로 돌출될 수 있다. 상기 복수의 고정부(612,614)의 하면은 상기 고정 플레이트(600)의 바닥과 동일한 수평 면으로 배치될 수 있다. 상기 복수의 고정부(612,614)의 두께는 상기 고정 플레이트(600)의 두께보다 작을 수 있으며, 예컨대 상기 고정 플레이트(600)의 두께의 0.5배 이하 예컨대, 0.1배 내지 0.5배의 범위일 수 있다. 상기 복수의 고정부(612,614)는 상기 발광 소자(100)와 전기적으로 절연될 수 있다. 상기 복수의 고정부(612,614) 및 상기 고정 플레이트(600)는 상기 발광 소자(100)와 물리적으로 분리될 수 있다. 상기 고정 플레이트(600)는 상기 발광 소자(100)는 서로 절연될 수 있다.
상기 복수의 고정부(612,614)는 제1,2고정부(612,614)를 포함하며, 제1 및 제2고정부(612,614)는 상기 고정 플레이트(600)의 측면들 중 서로 반대측에 배치될 수 있다. 상기 복수의 고정부(612,614)는 상기 고정 플레이트(600)의 몸체(610)와 다른 재질 예컨대, 금속 재질로 형성될 수 있다. 상기 고정부(612,614)는 금속 예컨대 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 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
상기 제1,2 고정부(612,614) 각각은 상기 고정 플레이트(600)의 각 측면에 하나 또는 복수로 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1,2고정부(612,614) 각각은 상기 고정 플레이트(600)의 가로 길이(D2)의 1/2보다 작은 길이를 가지고 돌출될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1,2고정부(612,614) 각각은 상기 고정 플레이트(600)의 세로 길이(D3)의 1배 이하 예컨대, 0.2배 내지 0.8배의 범위일 수 있으며, 상기 범위보다 큰 경우 고정력의 개선이 미미하며 상기 범위보다 작은 경우 고정력이 저하되거나 유닛의 고정 불량이 발생될 수 있다. 상기 복수의 고정부(612,614)는 상기 고정 플레이트(600)의 적어도 한 측면 또는 2측면 이상에서 하나 또는 복수로 배치되어, 상기 고정 플레이트(600)를 인쇄회로기판과 같은 고정 부재에 고정될 수 있다.
도 3, 도 4 및 도 11과 같이, 상기 광학 렌즈(300)는 상기 고정 플레이트(600) 상에 배치될 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)는, 바닥면(310), 상기 바닥면(310)의 센터 영역에 상기 바닥면(310)으로부터 위로 볼록한 리세스(recess)(315), 상기 리세스(315)의 둘레에 입사면(320), 상기 입사면(320)으로 입사된 광을 출사하는 출사면(330,335)을 포함한다.
상기 광학 렌즈(300)의 출사면(330,335)은 하나 또는 복수의 광 출사면을 포함할 수 있으며, 예컨대 상기 바닥면(310) 및 상기 입사면(320)의 반대측에 배치된 제1광 출사면(330), 및 상기 제1광 출사면(330)의 하부에 배치된 제2광 출사면(335)을 포함할 수 있다.
상기 광학 렌즈(300)에서 상기 리세스(315)의 바닥 중심에 대해 수직한 축 방향은 중심 축(Z0) 또는 광 축으로 정의할 수 있다. 상기 리세스(315)의 바닥 중심에 대해 수평한 축 방향은 제1축(X) 방향일 수 있으며, 상기 제1축(X) 방향은 상기 중심 축(Z0) 또는 광축과 직교하는 방향이 될 수 있다. 상기 리세스(315)의 바닥 중심은 광학 렌즈(300)의 하부 중심일 수 있으며, 기준 점으로 정의될 수 있다. 상기 중심축(Z0)은 상기 발광 소자(100)의 상면에 대해 연직한 축 예컨대 광축과 정렬될 경우, 광축으로 정의될 수 있다. 상기 광축 및 중심 축은 상기 발광 소자(100)와 상기 광학 렌즈(300) 간의 정렬 오차를 가질 수 있다.
상기 광학 렌즈(300)는 투광성 재료를 포함할 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)는 폴리카보네이트(PC), 폴리메타크릴산메틸(PMMA), 실리콘 또는 에폭시 수지, 또는 글래스(Glass) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)는 굴절률이 1.4 내지 1.7 범위의 투명 재료를 포함할 수 있다.
도 11을 참조하면, 실시 예에 따른 광학 렌즈(300)의 바닥면(310)은 리세스(315)의 둘레에 배치될 수 있다. 상기 바닥면(310)은 수평한 직선(X0)에 대해 경사진 면을 포함하거나 곡면을 포함하거나 경사진 면과 곡면을 모두 포함할 수 있다. 상기 리세스(315)는 상기 바닥면(310)의 센터 영역으로부터 수직 상 방향으로 함몰된 형태를 갖는다.
상기 광학 렌즈(300)의 바닥면(310)은 리세스(315)에 인접한 제1에지(23) 및 제2광 출사면(335)에 인접한 제2에지(25)를 포함한다. 상기 제1에지(23)는 상기 입사면(320)과 상기 바닥면(310) 사이의 경계 영역이며, 상기 광학 렌즈(300)의 저점 영역을 포함할 수 있다. 상기 제1에지(23)는 상기 바닥면(310)의 영역 중에서 가장 낮은 지점을 포함할 수 있다. 상기 제1에지(23)의 위치는 수평한 직선(X0)을 기준으로 제2에지(25)의 위치보다 낮게 위치될 수 있다. 상기 제1에지(23)는 상기 입사면(320)의 하부 둘레를 커버할 수 있다. 상기 제2에지(25)는 상기 바닥면(310)의 외곽 영역이거나 상기 제2광 출사면(335)의 하부 영역이 될 수 있다. 상기 제2에지(25)는 상기 바닥면(310)과 상기 제2광 출사면(335) 사이의 경계 영역일 수 있다.
상기 제1에지(23)는 상기 바닥면(310)의 내부 영역이거나 상기 입사면(320)과의 경계 라인일 수 있다. 상기 제2에지(25)는 상기 바닥면(310)의 외부 영역이거나 제2광 출사면(335)과의 경계 라인일 수 있다. 상기 제1에지(23)는 내측 모서리이거나 곡면을 포함할 수 있다. 상기 제2에지(25)는 외측 모서리이거나 곡면을 포함할 수 있다. 상기 제1에지(23)와 제2에지(25)는 상기 바닥면(310)의 양 단부일 수 있다. 상기 제1에지(23)는 바텀 뷰 형상이 원 형상 또는 타원 형상일 수 있으며, 상기 제2에지(25)는 바텀 뷰 형상이 원 형상 또는 타원 형상일 수 있다.
상기 광학 렌즈(300)의 바닥면(310)은 상기 제1에지(23)에 가까울수록 상기 수평한 직선(X0)과의 간격이 점차 좁아질 수 있다. 상기 바닥면(310)은 상기 제1에지(23)로부터 멀어질수록 수평한 직선(X0)과의 간격이 점차 커질 수 있다. 상기 바닥면(310)에서 상기 제2에지(25)는 수평한 직선(X0)과의 간격이 최대이고, 상기 제1에지(23)는 수평한 직선(X0)과의 간격이 최소일 수 있다. 상기 바닥면(310)은 상기 제1에지(23)과 상기 제2에지(25) 사이에 경사진 면 또는 곡면을 포함하거나 경사진 면과 곡면을 모두 포함할 수 있다. 상기 바닥면(310)의 외측 영역은 상기 수평한 직선(X0)을 기준으로 외측으로 갈수록 점차 멀어지게 됨으로써, 상기 리세스(315)에서 바라 볼 때는 전 반사면이 될 수 있다. 상기 바닥면(310)은 경사진 면을 제공할 수 있다. 상기 바닥면(310)은 상기 리세스(315)를 통해 입사되는 광에 대해 반사하게 되므로, 광의 손실을 줄여줄 수 있다.
상기 바닥면(310)이 상기 리세스(315)의 제1에지(23)에 인접할수록 더 낮아지게 되므로, 상기 바닥면(310)의 면적은 증가될 수 있다. 상기 리세스(315)의 입사면(320)의 면적은 상기 바닥면(310)이 낮아진 만큼 더 넓어질 수 있다. 상기 리세스(315)의 깊이(도 11의 D41)는 상기 제1에지(23)로부터의 높이가 되므로, 더 깊어질 수 있다. 상기 바닥면(310)의 면적이 증가함으로써, 반사 면적을 증가시켜 줄 수 있다. 상기 리세스(315)의 바닥은 더 낮아지게 되므로, 바닥 면적을 증가시켜 줄 수 있다.
상기 바닥면(310)의 제1에지(23)는 상기 리세스(315)의 바닥과 수평한 직선(X0) 상에 배치되며, 상기 제2에지(25)는 상기 수평한 직선(X0)으로부터 소정 간격으로 이격된다.
상기 제2에지(25)와 수평한 직선(X0) 간의 간격은 500㎛ 이하일 수 있으며, 예컨대 450㎛ 이하일 수 있다. 상기 제2에지(25)와 상기 수평한 직선(X0) 간의 간격은 200㎛ 내지 450㎛ 범위일 수 있으며, 상기 간격이 상기 범위보다 작은 경우 상기 제2광 출사면(335)의 저점 위치가 낮아져 상기 제2광 출사면(335)으로 방출된 광들의 간섭 문제가 발생될 수 있고, 상기 범위보다 큰 경우 상기 제2광 출사면(335)의 고점 위치가 높아져 제1광 출사면(330)의 곡률이 변경되는 문제가 발생되고 광학 렌즈(300)의 두께(T1)가 증가되는 문제가 있다.
상기 광학 렌즈(300)의 상기 바닥면(310)은 50% 이상의 영역 예컨대, 경사지게 배치될 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)의 바닥면(310)을 보면, 제1바닥부(312) 및 제2바닥부(314)를 포함하며, 상기 제1바닥부(312)는 상기 리세스(315)의 둘레에 배치되고 상기 리세스(315)와 상기 제2바닥부(314) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1바닥부(312)는 상기 광학 렌즈(300)의 고정 돌기(350)보다 내측에 배치될 수 있다. 상기 제2바닥부(314)는 상기 광학 렌즈(300)의 고정 돌기(350)보다 외측에 배치될 수 있다. 상기 제1바닥부(312)는 플랫한 면으로 배치될 수 있으며, 상기 제2바닥부(314)는 수평한 직선(X0)로부터 5도 이하의 각도(θ1)로 경사진 면으로 배치될 수 있다. 상기 플랫한 제1바닥부(312)는 상기 고정 플레이트(600)의 상면 내측과 대면하거나 접촉될 수 있으며, 상기 경사진 제2바닥부(314)는 상기 고정 플레이트(600)의 상면 외측으로부터 이격될 수 있다. 상기 제2바닥부(314)는 상기 광학 렌즈(300)의 제2광 출사면(335)에 인접할수록 상기 고정 플레이트(600)의 상면과의 간격이 점차 커질 수 있다. 상기 제1바닥부(312)는 상기 광학 렌즈(300)를 고정 돌기(350)와 함께 고정 플레이트(600) 상에 안정적으로 위치시켜 줄 수 있고, 상기 제2바닥부(314)는 입사되는 광을 반사시켜 줄 수 있다.
상기 광학 렌즈(300)의 바닥면(310)은 예컨대, 베지어(Bezier) 곡선을 갖는 곡면으로 형성될 수 있다. 상기 바닥면(310)의 곡선은 스플라인(Spline) 예컨대, 큐빅(cubic), B-스플라인, T-스플라인으로 구현될 수 있다. 상기 바닥면(310)의 곡선은 베지어 곡선(Bezier curve)로 구현될 수 있다.
상기 광학 렌즈(300)의 바닥면(310)에는, 고정 돌기(350)를 포함할 수 있다. 상기 고정 돌기(350)는 상기 광학 렌즈(300)의 바닥면(310)으로부터 하 방향으로 돌출되고 상기 광학 렌즈(300)를 상기 고정 플레이트(600)에 고정시켜 준다. 상기 고정 돌기(350)는 상기 리세스(315)의 하부 둘레에 배치될 수 있다.
상기 리세스(315)의 바닥 형상은 원 형상을 포함할 수 있다. 상기 리세스(315)의 바닥 형상은 다른 예로서, 타원 형상 또는 다각형 형상일 수 있다. 상기 리세스(315)는 측 단면이 종(bell) 형상, 포탄(shell) 형상 또는 타원 형상을 포함할 수 있다. 상기 리세스(315)는 위로 올라갈수록 너비가 점차 좁아지는 형상을 가질 수 있다. 상기 리세스(315)는 바닥 둘레의 제1에지(23)로부터 상단의 제1정점(21)을 향해 점진적으로 수렴되는 형상을 가질 수 있다. 상기 리세스(315)의 바텀 뷰가 원 형상인 경우, 상기 제1정점(21)을 향해 직경이 점진적으로 감소될 수 있다. 상기 리세스(315)는 중심 축(Z0)을 기준으로 회전 대칭 형상으로 제공될 수 있다. 상기 입사면(320)의 제1정점(21)은 도트 형상으로 제공될 수 있다.
도 3 및 도 11을 참조하면, 광학 렌즈(300)의 리세스(315)의 바닥 너비(D42)는 상기 고정 플레이트(600)의 개구부(620)의 너비와 같거나 작을 수 있다. 상기 리세스(315)의 바닥 너비(D42)가 상기 고정 플레이트(600)의 개구부(620)의 너비와 같거나 작아, 상기 개구부(620)를 통해 방출되는 광이 상기 광학 렌즈(300)의 리세스(315)로 효과적으로 진행될 수 있다. 상기 리세스(315)의 바닥 너비(D42)가 상기 고정 플레이트(600)의 개구부(620)의 너비(D1)보다 큰 경우 상기 리세스(315)의 제1에지(23)로 입사된 광이 줄어들 수 있다. 다른 예로서, 상기 리세스(315)의 바닥 너비(D42)는 상기 고정 플레이트(600)의 개구부(620)의 너비와 같거나 클 수 있으며, 이 경우 개구부(620)를 통해 방출된 광이 상기 광학 렌즈(300)의 리세스(315)로 입사되는 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 리세스(315)의 바닥 너비(D42) 또는 바닥 면적은 상기 발광 소자(100)의 너비(D11) 또는 바닥 면적보다 클 수 있다. 상기 리세스(315)의 바닥 면적은 상기 고정 플레이트(600)의 개구부(620)의 바닥 면적보다 같거나 작을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 광학 렌즈(300)의 입사면(320)은 상기 바닥면(310)의 센터 영역으로부터 위로 볼록한 곡면을 가지며, 상기 리세스(315)의 둘레 면 또는 내부면일 수 있다. 상기 입사면(320)은 상기 리세스(315)의 바닥 중심과의 거리가 위로 올라갈수록 점차 멀어질 수 있다. 상기 입사면(320)은 볼록한 곡면으로 제공되므로, 전 영역에서 광을 굴절시켜 줄 수 있다. 상기 입사면(320)은 베지어(Bezier) 곡선을 갖는 회전체로 형성될 수 있다. 상기 입사면(320)의 곡선은 스플라인(Spline) 예컨대, 큐빅(cubic), B-스플라인, T-스플라인으로 구현될 수 있다. 상기 입사면(320)의 곡선은 베지어 곡선(Bezier curve)로 구현될 수 있다.
상기 광학 렌즈(300)는 제1광 출사면(330)과 제2광 출사면(335)을 포함한다. 상기 제1광 출사면(330)은 렌즈 몸체를 기준으로 상기 입사면(320) 및 상기 바닥면(310)의 반대측 면일 수 있다. 상기 제1광 출사면(330)은 곡면을 포함한다. 상기 제1광 출사면(330)은 중심 축(Z0)에 대응되는 지점이 제2정점(31)이 될 수 있으며, 상기 제2정점(31)은 렌즈 몸체의 정점일 수 있다. 상기 제1광 출사면(330)은 위로 볼록한 곡면을 포함할 수 있다. 상기 제1광 출사면(330)은 전 영역이 곡면 예컨대, 서로 다른 양의 곡률을 갖는 곡면으로 형성될 수 있다. 상기 제1광 출사면(330)은 상기 중심 축(Z0)을 기준으로 축대칭 형상 예컨대, 회전 대칭 형상을 가질 수 있다. 상기 제2광 출사면(335)에서 상기 제2정점(31)부터 상기 제2광 출사면(335) 사이의 영역은 음의 곡률을 가지지 않을 수 있다. 상기 제2광 출사면(335)에서 상기 제2정점(31)부터 상기 제2광 출사면(335) 사이의 영역은 서로 다른 양의 곡률 반경을 가질 수 있다.
상기 제1광 출사면(330)은 상기 리세스(315)의 바닥 중심과의 거리가 중심 축(Z0)으로부터 멀어질수록 점차 커질 수 있다. 상기 제1광 출사면(330)의 센터 영역(32)은 완만하게 볼록한 곡선이거나 평탄한 직선을 포함할 수 있다. 상기 제1광 출사면(330)의 센터 영역(32)은 상기 리세스(315)와 수직하게 오버랩되는 영역을 포함할 수 있다. 상기 제1광 출사면(330)의 센터 영역(32)은 상기 고정 플레이트(600)의 개구부(620)와 수직하게 오버랩되는 영역을 포함할 수 있다.
상기 제1광 출사면(330)의 센터 영역(32)의 곡률 반경은 상기 입사면(320)의 곡률 반경 보다는 클 수 있다. 상기 제1광 출사면(330)의 기울기는 상기 입사면(320)의 기울기보다는 작을 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)의 제1광 출사면(330)은 지향각 내에서 중심축(Z0)을 기준으로 거리가 멀어짐에 따라 단조가 증가하게 되며, 상기 제2광 출사면(335)은 광의 지향각 분포를 벗어난 영역을 포함하며, 상기 중심축(Z0)을 기준으로 거리가 멀어짐에 따라 단조가 동일하거나 감소하게 된다.
상기 제1광 출사면(330)과 상기 제2광 출사면(335) 사이의 경계 영역에서는 광이 굴절되는 각도가 감소될 수 있으며, 예컨대 2도 이하의 오차 범위로 감소될 수 있다. 이는 상기 제1광 출사면(330) 중에서 상기 제2광 출사면(335)에 가까운 면이 접선에 가까워지거나 수직한 면으로 제공될 수 있으므로, 광이 굴절되는 각도가 점차 감소될 수 있다.
상기 광학 렌즈(300)의 제2광 출사면(335)은 상기 리세스(315)의 바닥 면에 수평한 직선(X0)보다 높게 배치될 수 있다. 상기 제2광 출사면(335)은 평평한 면이거나 경사진 면일 수 있으며, 플랜지(Flange)로 정의될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제2광 출사면(335)은 수평한 직선(X0)에 대해 수직하거나 경사지게 배치될 수 있다. 상기 제2광 출사면(335)은 상기 제1광 출사면(330)의 외곽 라인으로부터 수직하게 연장되거나 경사지게 연장될 수 있다. 상기 제2광 출사면(335)는 제1광 출사면(330)에 인접한 제3에지(35)를 포함하며, 상기 제3에지(35)는 상기 제1광 출사면(330)의 외곽 라인과 동일한 위치이거나 상기 제1광 출사면(330)의 외곽 라인보다 내부 또는 외부에 위치할 수 있다.
도 11과 같이, 상기 광학 렌즈(300)의 너비(D4)는 두께(T1)보다 크게 배치될 수 있다. 상기 너비(D4)는 상기 광학 렌즈(300)가 원 형상인 경우 길이와 동일할 수 있다. 상기 너비(D4)는 상기 두께(T1)의 2배 이상 예컨대, 2.5배 이상이 될 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)의 너비(D4)는 6mm 이상 예컨대, 7mm 내지 15mm 범위일 수 있다. 이러한 광학 렌즈(300)의 너비(D4)가 두께(T1)보다 크게 배치되므로, 조명 장치나 라이트 유닛의 전 영역에 균일한 휘도 분포를 제공할 수 있다. 또한 라이트 유닛 내에서 커버하는 영역이 개선되므로 광학 렌즈의 개수는 줄일 수 있고, 광학 렌즈의 두께는 줄여줄 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)의 두께(T1)는 3mm 이하 예컨대, 2.5mm 내지 3mm의 범위일 수 있으며, 상기 광학 렌즈(300)의 두께(T1)가 상기 범위보다 큰 경우 광원 유닛의 두께가 증가될 수 있고, 상기 범위보다 작은 경우 제조에 어려움이 있다.
상기 리세스(315)의 깊이(D41)는 리세스(315)의 바닥 중심부터 제1정점(21)까지의 간격을 가진다. 여기서, 상기 제1정점(21)은 입사면(320)의 정점이거나 리세스(315)의 상단 지점일 수 있다. 상기 리세스(315)의 깊이(D41)는 상기 광학 렌즈(300)의 두께(T1)의 75% 이상 예컨대, 80% 이상의 깊이를 가질 수 있다. 상기 리세스(315)의 깊이(D41)는 상기 제1광 출사면(330)의 제2정점(31)과 리세스(315)의 바닥 중심 또는 제1에지(23) 사이의 거리의 80% 이상일 수 있다. 상기 리세스(315)의 깊이(D41)가 깊게 배치됨으로써, 제1광 출사면(330)의 센터 영역(32)이 전 반사면 또는 음의 곡률을 갖지 않더라도, 입사면(320)의 제1정점(21)의 인접 영역에서도 측 방향으로 광을 확산시켜 줄 수 있다. 상기 리세스(315)이 깊은 깊이(D41)를 가지므로, 상기 입사면(320)은 제2정점(31)에 가까운 영역에서 상기 제1정점(21)의 주변 영역으로 입사된 광을 측 방향으로 굴절시켜 줄 수 있다.
상기 리세스(315)와 상기 제1광 출사면(330) 사이의 최소 거리(=T1-D41)는 상기 입사면(320)의 제1정점(21)과 제1광 출사면(330)의 제2정점(31) 사이의 간격일 수 있다. 상기 리세스(315) 및 제1광 출사면(330) 사이의 최소 거리가 좁아짐으로써, 제2광 출사면(335)의 센터 영역(32)이 전 반사면 또는 음의 곡률을 갖지 않더라도, 광의 경로를 외측 방향으로 확산시켜 줄 수 있다. 이는 입사면(320)의 제1정점(21)이 상기 제1광 출사면(330)의 볼록한 제2정점(31)에 인접할수록 상기 입사면(320)을 통해 제1광 출사면(330)의 측 방향으로 진행하는 광의 광량이 증가될 수 있다. 따라서, 광학 렌즈(300)의 측 방향으로 확산하는 광량을 증가시켜 줄 수 있다.
상기 입사면(320)의 제1정점(21)은 상기 제2광 출사면(335)의 제3에지(35)로부터 수평하게 연장한 직선보다는 제1광 출사면(330)의 센터인 제2정점(31)에 더 인접하게 배치될 수 있다.
상기 제2광 출사면(335)의 너비(수직 높이)는 제2에지(25) 및 제3에지(35) 사이의 직선 거리로서, 상기 리세스(315)의 깊이(D41)보다 작을 수 있다. 상기 제2광 출사면(335)의 너비는 상기 깊이(D41)의 0.3배 이상 예컨대, 0.32 내지 0.6배의 범위를 가지거나, 상기 광학 렌즈(300)의 두께(T1)의 0.25배 이상 예컨대, 0.3내지 0.5배의 범위를 가질 수 있다. 상기 제2광 출사면(335)의 너비가 상기 범위를 초과할 경우 제2광 출사면(335)으로 출사되는 광량이 증가되어 광 분포 제어가 어려운 문제가 있으며, 상기 범위보다 작을 경우 렌즈 몸체를 제조할 때, 게이트(Gate) 영역의 확보가 어려울 수 있다.
실시 예에 따른 광학 렌즈(300)는 측면 돌출부(미도시)가 배치될 수 있으며, 상기 측면 돌출부는 상기 제2광 출사면(335)의 일부 영역에 상기 제2광 출사면(335)보다 외측으로 돌출될 수 있다.
상기 광학 렌즈(300)에서 제2광 출사면(335)은 제1광 출사면(330)의 하부 둘레에 배치되며, 바닥면(310)은 상기 제2광 출사면(335)의 제2에지(25)보다 아래에 배치될 수 있다. 상기 바닥면(310)은 상기 제2광 출사면(335)의 제2에지(25)의 수평 선상보다 아래로 돌출될 수 있다.
상기 광학 렌즈(300)는 다른 예로서, 상기 제2광 출사면(335)에 요철 면을 구비할 수 있다. 상기 요철 면은 표면이 거친 헤이즈(Haze) 면으로 형성될 수 있다. 상기 요철 면은 산란 입자가 형성된 면일 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)는 다른 예로서, 상기 바닥면(310)에 요철 면을 구비할 수 있다. 상기 바닥면(310)의 요철 면은 표면이 거친 헤이즈 면으로 형성되거나, 산란 입자가 형성될 수 있다.
헤이즈에 따른 광학 렌즈의 휘도 분포를 보면, 광학 렌즈(300)의 바닥면 및 측면에 헤이즈가 처리된 경우, 헤이즈가 처리되지 않는 경우에 비해 광 균일도가 개선될 수 있다. 이에 따라 헤이즈가 처리된 광학 렌즈(300)에서의 색차 변화가 개선될 수 있다.
상기 광학 렌즈(300)는 상기 발광 소자(100)로부터 방출된 광(light)의 경로를 변경한 후 외부로 추출시켜 줄 수 있다. 상기 발광 소자(100)는 광원으로 정의될 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)는 상기 발광 소자(100)로부터 방출된 광을 입사면(320)으로 입사받아 제1 및 제2광 출사면(330,335)으로 방출하게 된다. 상기 입사면(320)으로부터 입사된 일부 광은 소정의 경로를 거쳐 상기 바닥면(310)에 의해 반사되어 제1 또는 제2광 출사면(330,335)으로 방출될 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자(100)는 화합물 반도체를 갖는 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 소자(100)는 II족-VI족 화합물 반도체 및 III족-V족 화합물 반도체 중 적어도 하나 또는 모두를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자(100)는 청색, 녹색, 청색, UV 또는 백색의 광 중 적어도 하나를 발광할 수 있다. 상기 발광 소자(100)는 예컨대, 백색 광을 방출할 수 있다. 상기 발광 소자(100)는 발광 칩 및 상기 발광 칩 상에 형광 필름이 배치될 수 있다. 상기 형광 필름은 청색, 시안, 녹색 및 적색 형광체 중 적어도 하나 또는 2개 이상을 포함할 수 있다.
상기 발광 소자(100)는 5면 이상의 발광 면을 제공할 수 있다. 여기서, 5면 이상의 발광 면은 상기 발광 소자(100)의 상면과 4개 이상의 측면을 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 광원 유닛은 상기 고정 플레이트(600) 아래에 배치된 회로 기판(400)을 포함한다. 상기 발광 소자(100)는 하나 또는 복수개가 상기 회로 기판(400) 상에 소정의 간격을 갖고 배열될 수 있다. 상기 발광 소자(100)는 상기 광학 렌즈(300)와 상기 회로 기판(400) 사이에 배치되고, 상기 회로 기판(400)으로부터 전원을 공급받아 구동하며 광을 방출하게 된다. 상기 광원 유닛은 회로 기판(400) 상에 고정 플레이트(600) 및 발광 소자(100)를 갖는 발광 모듈을 포함할 수 있다.
상기 고정 플레이트(600)는 상기 회로 기판(400)과 상기 광학 렌즈(300) 사이에 배치될 수 있다. 상기 회로 기판(400)은 상기 고정 플레이트(600)의 가로 길이(도 3의 D2) 및 세로 길이(도 4의 D3) 중 적어도 하나 또는 모두보다 큰 길이를 가질 수 있다. 상기 고정 플레이트(600)는 상기 회로 기판(400) 상에 하나 또는 복수개가 배치될 수 있다. 상기 복수개의 고정 플레이트(600)는 1열 이상으로 배열될 수 있다.
상기 고정 플레이트(600)는 상기 회로 기판(400)과 소정 간격(G1)으로 이격될 수 있다. 즉, 상기 고정 플레이트(600)는 상기 회로 기판(400)의 상면에 접촉되지 않을 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)는 상기 회로 기판(400) 상에 상기 고정 플레이트(600)의 두께 보다 큰 간격(G2)으로 이격될 수 있다.
상기 회로 기판(400)은 상기 발광 소자(100)와 전기적으로 연결되는 회로 층을 포함할 수 있다. 상기 발광 소자(100)는 상기 회로 기판(400)의 리드 전극(473,474)에 접착 부재(461,462)로 연결될 수 있다. 상기 접착 부재(461,462)는 전기 전도성이 있는 재질로서, 솔더를 포함할 수 있다. 상기 회로 기판(400)의 리드 전극(473,474)는 상기 고정 플레이트(600)의 개구부(620) 아래에 배치될 수 있다.
상기 고정 플레이트(600)는 상기 회로 기판(400)과 전기적으로 연결되지 않을 수 있다. 상기 고정 플레이트(600)의 제1,2고정부(612,614)는 상기 회로 기판(400)에 연결 예컨대, 회로 기판(400)의 고정 패턴(477,479)에 접착 부재(412,414)에 의해 접착되어 고정될 수 있다. 상기 접착 부재(412,414)는 솔더와 같은 재질을 포함할 수 있다. 상기 고정 패턴(477,479)은 상기 고정 플레이트(600)의 제1,2고정부(612,614)에 대응되는 위치에 배치될 수 있으며, 상기 리드 전극(473,474)과 전기적으로 절연될 수 있다.
상기 회로 기판(400)은 수지 재질의 PCB, 금속 코어를 갖는 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 중 적어도 하나를 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 6내지 도 10은 제2실시 예를 나타낸 광원 유닛을 나타낸 도면이다.
도 6 내지 도 10을 참조하면, 광원 유닛은 발광 소자(100), 고정 플레이트(650) 및 광학 렌즈(300)를 포함할 수 있다.
상기 고정 플레이트(650)는 금속 재질의 판으로 형성될 수 있다. 상기 금속 재질은 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 고정 플레이트(650)는 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
도 7과 같이, 상기 고정 플레이트(650)의 가로 길이(D22)는 세로 길이(D23)과 동일하거나 다를 수 있으며, 예컨대 6mm 이상 예컨대, 6.5mm 이상일 수 있다. 상기 고정 플레이트(650)의 지지부(650)의 너비(D21)는 광학 렌즈(300)의 너비 예컨대, 원 형상의 직경과 동일하거나 더 크게 되므로, 광의 누설을 방지할 수 있다.
도 8 및 도 9과 같이, 상기 고정 플레이트(650)는 개구부(652)를 포함하며, 상기 개구부(652)는 하부 너비(D5)가 상부 너비(D6)보다 좁을 수 있다. 상기 개구부(652)는 바닥 면적이 상면 면적보다 좁을 수 있다. 상기 개구부(652)의 높이는 상기 고정 플레이트(650)의 두께(A1)보다 클 수 있다. 상기 고정 플레이트(650)의 두께(예: A1)는 0.35mm 이하 예컨대, 0.2mm 내지 0.3mm의 범위를 가질 수 있으며, 상기 고정 플레이트(650)의 두께(A1)가 상기 범위보다 두꺼운 경우 재질 낭비가 크며, 상기 범위보다 작은 경우 지지 부재로서의 기능이 약화될 수 있다.
상기 고정 플레이트(650)는 상기 발광 소자(100)와 물리적으로 이격되게 배치될 수 있다. 상기 고정 플레이트(650)는 상기 발광 소자(100)와 전기적으로 분리되게 배치될 수 있다. 상기 고정 플레이트(650)는 상기 발광 소자(100)의 둘레에 배치되어, 상기 발광 소자(100)로부터 방출된 광을 반사시키고 상기 발광 소자(100)를 보호하며 상기 광학 렌즈(300)를 지지하게 된다.
상기 고정 플레이트(650)의 지지부(651)의 상면 면적은 상기 광학 렌즈(300)의 바닥 면적보다 클 수 있어, 상기 광학 렌즈(300)로부터 고정 플레이트(650)의 상면으로 진행되는 광의 누설을 방지할 수 있다.
상기 고정 플레이트(650)의 개구부(652)를 보면, 상기 지지부(651)로부터 절곡된 측벽(653) 및 상기 측벽(653)로부터 절곡된 연장부(654)를 포함하며, 상기 측벽(653)은 상기 고정 플레이트(650)의 지지부(651)로부터 하 방향 또는 수직 방향로부터 절곡되며, 상기 연장부(654)는 상기 측벽(653)으로부터 발광 소자(100)의 방향 또는 개구부(652)의 중심 방향 즉, 수평 방향으로 돌출된다.
상기 개구부(652)는 탑뷰 형상이 다각형 형상일 수 있으며, 예컨대 사각 형상일 수 있다. 상기 개구부(652)의 탑뷰 형상은 상기 발광 소자(100)의 형상과 동일한 형상일 수 있다. 상기 개구부(652)의 탑뷰 형상은 다른 형상 예컨대, 원 형상, 또는 타원 형상일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 개구부(652)의 상부 및 하부는 오픈된 구조이다.
상기 개구부(652)의 바텀 뷰 형상은 다각형 형상 예컨대, 사각 형상일 수 있다. 상기 개구부(652)는 바텀 뷰 형상이 상기 발광 소자(100)의 형상과 동일한 형상일 수 있다. 상기 개구부(652)의 바닥 너비(D5)는 상기 연장부(654)가 없을 경우, 상부 너비(D6)와 같거나 좁을 수 있고, 상기 발광 소자(100)의 너비(D11)보다는 클 수 있다.
상기 개구부(652)의 상부 너비(D6)는 바닥 너비(D5)에 비해 1배 이상 예컨대, 1.2배 내지 1.5배 범위에 배치될 수 있고, 상기 상부 너비(D5)가 바닥 너비(D6)에 비해 상기 범위보다 작은 경우 광의 추출 효율이 저하될 수 있고, 상기 범위보다 큰 경우 광학 렌즈(300)의 리세스(315)의 바닥 너비(D42)가 커지는 문제가 있다. 상기 개구부(652)의 상부 너비(D6)는 2mm 이하 예컨대, 1.4mm 내지 1.8mm의 범위일 수 있다. 상기 개구부(652)의 상부 너비(D6)가 상기 범위보다 작은 경우 상기 개구부(652)의 연장부(654)의 면적이 줄어들어 개구부(652)의 지지 기능이 저하될 수 있고, 상기 범위보다 큰 경우 상기 광학 렌즈(300)의 리세스(315)의 바닥 면적이 커질 수 있다.
여기서, 상기 광학 렌즈(300)의 리세스(315)의 바닥 너비(D42)는 상기 고정 플레이트(650)의 개구부(652)의 상부 너비(D6)와 같거나 작을 수 있다. 이에 따라 상기 고정 플레이트(650)의 개구부(652)를 통해 방출된 광은 상기 광학 렌즈(300)의 리세스(315)로 입사되고, 일부는 바닥 면의 제1바닥부(312)를 통해 입사될 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)의 바닥면(310)의 제1바닥부(312)의 일부는 상기 고정 플레이트(650)의 개구부(652)에 수직 방향으로 오버랩될 수 있다.
상기 개구부(652)의 연장부(654)의 상면 위치는, 상기 발광 소자(100) 내의 활성층보다 낮은 위치에 배치되어, 상기 활성층의 측면으로 방출된 광의 손실을 줄여줄 수 있다. 상기 개구부(652)의 연장부(654)의 상면 위치는, 상기 발광 소자(100)의 두께의 1/3 이하의 위치에 배치될 수 있다. 상기 개구부(652)의 연장부(654)의 상면 위치가 상기 범위보다 높을 경우, 상기 발광 소자(100)의 측면으로 방출된 광의 손실이 증가될 수 있다.
상기 고정 플레이트(650)는 결합 수단으로서, 고정 홈(665) 또는 고정 돌기(350)를 포함할 수 있다. 상기 고정 플레이트(650)의 결합 수단으로서, 예컨대 고정 홈(665)이 배치된 경우, 상기 고정 홈(665)은 상기 고정 플레이트(650)의 두께(A1)의 1/2 이하의 깊이로 배치될 수 있다. 상기 고정 홈(665)은 탑뷰 형상이 원 형상이거나 다각형 형상 또는 타원 형상일 수 있다. 상기 고정 홈(665)은 측 단면이 다각형 형상이거나 반구형 형상일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 고정 홈(665)의 측 단면 형상이 다각형 형상이거나 반구형 형상인 경우 상기 광학 렌즈(300)의 고정 돌기(350)와 결합이 용이할 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)의 고정 돌기(350)는 측 단면이 상기 고정 홈(665)에 결합되는 형상 예컨대, 다각형 형상이거나 반구형 형상일 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)의 고정 돌기(350)는 상기 고정 플레이트(650)의 고정 홈(665)에 접착제(미도시)로 접착될 수 있다.
상기 고정 홈(665) 및 상기 고정 돌기(350)는 탑뷰 형상이, 연속적인 형상이거나 불 연속적인 형상일 수 있다. 여기서, 상기 불 연속적인 형상은 원을 따라 2개 이상의 고정 홈(665) 또는 고정 돌기(350)이 서로 이격된 형태로 배치될 수 있다. 다른 예로서, 결합 수단은 상기 고정 플레이트(650)에 고정 돌기(350) 및 상기 광학 렌즈(300)에 고정 홈(665)에 배치될 수 있다.
상기 고정 플레이트(650)는 광원 렌즈(300)를 지지하는 지지부(651)로부터 하 방향으로 절곡된 다리부(661,663)를 포함하며, 상기 다리부(661,663)는 상기 고정 플레이트(650)의 위치를 높여줄 수 있다. 상기 다리부(661,663)는 고정 플레이트(650)의 서로 반대측에 배치된 제1,2다리부(661,663)를 포함하며, 상기 제1,2다리부(661,663)는 상기 고정 플레이트(650)로부터 하 방향으로 절곡될 수 있다. 상기 제1,2다리부(661,663)는 상기 고정 플레이트(650)로부터 수직 방향 또는 90±10도의 범위 내에서 경사지게 절곡될 수 있다.
상기 고정 플레이트(650)는 상기 각 다리부(661,663)로부터 절곡된 고정부(662,664)를 포함할 수 있다. 상기 고정부(662,664)는 상기 제1다리부(661)로부터 수평 방향으로 절곡된 제1고정부(662), 및 상기 제2다리부(663)로부터 수평 방향으로 절곡된 제2고정부(664)를 포함할 수 있다. 상기 제1,2고정부(662,664)는 상기 제1,2다리부(661,663)로부터 외측 방향으로 절곡됨으로써, 수평한 바닥 면을 제공할 수 있다. 상기 제1,2고정부(662,664)는 접착 부재에 의해 다른 구조물(예: 회로 기판)에 접착될 수 있다. 상기 제1,2고정부(662,664)는 상기 고정 플레이트(650)와 평행한 방향으로 배열될 수 있다. 상기 제1,2고정부(662,664)는 상기 고정 플레이트(650)의 양 바닥을 고정시켜 줌으로써, 상기 고정 플레이트(650)가 유동하는 것을 차단할 수 있다.
상기 고정 플레이트(650)는 제1축(X) 방향의 양단부에 제1,2고정부(662,664)가 배치될 수 있고, 제1축(X) 방향에 대해 직교하는 제2축 방향의 양단부에 고정부(662,664) 및 다리부(661,663)는 배치되지 않을 수 있다.
상기 고정 플레이트(650)의 고정 홈(665) 간의 간격(도 7의 R0)은 최대 간격으로서, 예컨대, 원 형상의 고정 홈(665)의 직경은 3.0mm 이상 예컨대, 3.2mm 내지 4.2mm 범위 사이일 수 있다. 상기 고정 홈(665)의 간격이 상기 범위보다 작은 경우 광학 렌즈(300)의 틸트될 수 있고, 상기 범위보다 큰 경우 상기 광학 렌즈(300)의 바닥 면의 제2바닥부(314)의 면적이 줄어들어, 광 손실이 증가될 수 있다.
다른 예로서, 상기 제1,2고정부(662,664)는 상기 제1,2다리부(661,663)로부터 내측 방향 또는 내측/외측 방향으로 절곡될 수 있다. 상기 제1,2고정부(662,664)가 상기 제1,2다리부(661,663)로부터 내측 방향으로 절곡되면 상기 고정 플레이트(650)가 하 방향으로 쳐지는 것을 방지할 수 있다. 상기 제1,2고정부(662,664)가 상기 제1,2다리부(661,663)로부터 내측 방향 및 외측 방향으로 절곡된 경우, 상기 제1,2고정부(662,664)의 일부는 내측 방향으로 절곡되고 다른 부분은 외측 방향으로 절곡되어, 상기 고정 플레이트(650)가 쳐지는 것을 방지할 수 있다.
실시 예는 고정 플레이트(650) 내에서 절곡된 부분은 각진 구조이거나 곡면을 갖고 절곡될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 고정 플레이트(650)는 개구부(652)의 측벽(654)과, 상기 제1,2다리부(661,663) 사이의 갭 영역(655)이 배치될 수 있고, 상기 갭 영역(655)은 상기 고정 플레이트(650)를 소정 간격으로 이격시켜 줄 수 있다.
상기 고정 플레이트(650)의 상면 높이는 1mm 이하 예컨대, 0.6mm 내지 0.9mm 범위일 수 있으며, 상기 고정 플레이트(650)의 높이가 상기 범위보다 작은 경우 고정 플레이트(650)의 두께(A1)가 얇아져 고정 플레이트(650)로서의 기능이 저하될 수 있으며, 상기 범위보다 큰 경우 광원 유닛의 높이가 커질 수 있다. 상기 고정 플레이트(650)의 상면 높이는 상기 발광 소자(100)의 상면 보다 높게 배치되어, 상기 고정 플레이트(650) 내에 배치된 발광 소자(100)를 보호하고 상기 발광 소자(100)로부터 방출된 광을 광학 렌즈(300)로 가이드할 수 있다.
상기 고정 플레이트(650)의 상면에는 백색 층(미도시)이 형성될 수 있으며, 상기 백색 층은 수지 재질 내에 금속 산화물 예컨대, SiO2, Al2O3, TiO2와 같은 금속 산화물이 첨가된 층이 형성될 수 있다. 상기 백색 층은 상기 광학 렌즈(300)의 바닥면(310) 중 제1바닥부(312)에 접촉될 수 있다. 상기 백색 층은 상기 광학 렌즈(300)의 바닥면(310)로부터 누설된 광을 반사시켜 줄 수 있다.
상기 광학 렌즈(300)의 바닥 면(310)은 제1바닥부(312)가 상기 고정 플레이트(650)의 고정 홈(665)과 개구부(652) 사이의 영역 상에 배치될 수 있으며, 상기 제2바닥부(314)가 상기 고정 플레이트(650)의 상면으로부터 이격될 수 있다. 실시 예에 따른 광학 렌즈(300)의 구성은 제1실시 예의 구성을 참조하기로 한다.
상기 광학 렌즈(300)의 너비는 상기 상기 고정 플레이트(650)의 가로 길이(X축 길이) 및 세로 길이(Y축 길이)와 같거나 작게 배치될 수 있다. 다른 예로서, 상기 광학 렌즈(300)의 너비는 상기 고정 플레이트(650)의 상면 너비 및 상면 길이보다 크게 배치될 수 있다. 상기 발광 소자(100)로부터 방출된 광은 대부분이 상기 고정 플레이트(650)의 개구부(652)를 통해 상기 광학 렌즈(300)의 리세스(315)로 가이드될 수 있어, 상기 광학 렌즈(300)의 바닥 면(310)으로 진행하여 손실되는 광이 줄어들 수 있다. 이에 따라 상기 광학 렌즈(300)의 너비를 상기 고정 플레이트(650)의 상면보다 크게 할 수 있다.
상기 발광 소자(100)는 상기 고정 플레이트(650)의 개구부(652)에 배치될 수 있다. 상기 개구부(652)의 측벽(654)이 상기 발광 소자(100)의 둘레에 배치되므로, 상기 발광 소자(100)로부터 방출된 광을 반사할 수 있다.
상기 발광 소자(100)와 상기 광학 렌즈(300)의 리세스(315)의 바닥 간의 거리(G5)는 1mm 이하 예컨대, 0.7mm 이하일 수 있다. 이에 따라 상기 발광 소자(100)로부터 방출된 광이 상기 광학 렌즈(300)의 리세스(315)에 효과적으로 입사될 수 있다.
도 10을 참조하면, 광원 유닛은, 고정 플레이트(650) 아래에 배치된 회로 기판(400)을 포함한다. 상기 고정 플레이트(650) 내의 발광 소자(100)는 하나 또는 복수개가 상기 회로 기판(400) 상에 소정의 간격을 갖고 배열될 수 있다. 상기 발광 소자(100)는 상기 광학 렌즈(300)와 상기 회로 기판(400) 사이에 배치되고, 상기 회로 기판(400)으로부터 전원을 공급받아 구동하며 광을 방출하게 된다.
상기 고정 플레이트(650)는 상기 회로 기판(400)과 상기 광학 렌즈(300) 사이에 배치될 수 있다. 상기 회로 기판(400)은 상기 고정 플레이트(650)의 가로 길이 및 세로 길이를 가질 수 있다. 상기 고정 플레이트(650)는 상기 회로 기판(400) 상에 하나 또는 복수개가 배치될 수 있다. 상기 복수개의 고정 플레이트(650)는 1열 이상으로 배열될 수 있다.
상기 회로 기판(400)은 상기 발광 소자(100)와 전기적으로 연결되는 회로 층을 포함할 수 있다. 상기 발광 소자(100)는 상기 회로 기판(400)의 리드 전극(473,474)에 접착 부재(461,462)로 연결될 수 있다. 상기 접착 부재(461,462)는 전기 전도성이 있는 재질로서, 솔더를 포함할 수 있다.
상기 고정 플레이트(650)는 상기 회로 기판(400)과 전기적으로 연결되지 않을 수 있다. 상기 고정 플레이트(650)의 제1,2고정부(662,664)는 상기 회로 기판(400)의 고정 패턴(477,479)에 접착 부재(412,414)에 의해 접착될 수 있다. 상기 접착 부재(412,414)는 솔더와 같은 재질을 포함할 수 있다. 상기 고정 패턴(412,414)은 상기 리드 전극(473,474)과 전기적인 연결이 차단될 수 있다. 상기 회로 기판(400)은 수지 재질의 PCB, 금속 코어를 갖는 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 중 적어도 하나를 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 소자(100)는 상기 회로 기판(400)로부터 전원을 공급받아 구동되며, 상기 광학 렌즈(300)는 상기 발광 소자(100)로부터 방출된 광을 입사면(320)으로 입사받아 상기 광 출사면(330,335)으로 방출하게 된다. 상기 광학 렌즈(300)의 입사면(320)으로부터 입사된 일부 광은 소정의 경로를 거쳐 상기 바닥면(310)에 의해 반사되어 제1 또는 제2광 출사면(330,335)으로 방출될 수 있다.
도 12를 참조하면, 광원 유닛은 고정 플레이트(650)의 개구부(652)에 발광 소자(100)가 배치되며, 상기 발광 소자(100)와 상기 광학 렌즈(300) 사이에 형광 필름(190)이 배치될 수 있다.
상기 고정 플레이트(650)의 개구부(652)의 상부 둘레에는 단차 구조(659)를 갖고 상기 단차 구조(659)에 상기 형광 필름(190)의 외측부가 삽입될 수 있다. 상기 형광 필름(190)의 외측부는 상기 광학 렌즈(300)의 바닥 면(310)과 상기 고정 플레이트(650)의 단차 구조(659) 사이에 배치될 수 있다.
상기 형광 필름(190)은 상기 발광 소자(100)로부터 이격될 수 있다. 상기 형광 필름(190)은 상기 광학 렌즈(300)의 바닥에 배치될 수 있다. 이러한 형광 필름(190)은 상기 발광 소자(100)로부터 발생된 열에 의한 손해를 줄여줄 수 있어, 신뢰성이 개선될 수 있다. 여기서, 상기 발광 소자(100)는 발광 칩으로 구현될 수 있으며, 별도의 형광체를 갖는 층이나 필름을 구비하지 않을 수 있다.
상기 형광 필름(190)은 청색 형광체, 시안 형광체, 녹색 형광체, 황색 형광체, 및 적색 형광체 중 적어도 하나 또는 복수를 포함하며, 단층 또는 다층으로 배치될 수 있다. 상기 형광 필름(190)은 투광성 수지 재료 내에 형광체가 첨가된다. 상기 투광성 수지 재료는 실리콘 또는 에폭시와 같은 물질을 포함하며, 상기 형광체는 YAG, TAG, Silicate, Nitride, Oxy-nitride 계 물질 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 형광 필름(190)은 양자점(quantum dot)과 같은 형광체를 포함할 수 있다. 상기 양자점은 II-VI 화합물, 또는 III-V족 화합물 반도체를 포함할 수 있으며, 적색, 녹색, 황색, 적색 양자점 중 적어도 하나 또는 서로 다른 종류를 포함할 수 있다. 상기 양자점은 양자 구속(quantum confinement)으로부터 발생하는 광학 특성을 가질 수 있는 나노미터 크기의 입자이다. 특정 여기원(excitation source)으로 자극시 원하는 파장의 광이 양자점으로부터 발광되도록 하기 위해 양자점의 특정 조성(들), 구조 및/또는 크기를 선택할 수 있다. 양자점은 크기를 변화시킴으로써, 가시 스펙트럼 전반에 걸쳐 발광하도록 조정될 수 있다. 상기 양자점은 하나 이상의 반도체 재료를 포함할 수 있으며, 상기 반도체 재료의 예는, IV족 원소, II-VI족 화합물, II-V족 화합물, III-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, I-III-VI족 화합물, II-IV-VI족 화합물, II-IV-V족 화합물, 상술한 임의의 것을 포함하는 합금, 및/또는 3원 및 4원 혼합물 또는 합금을 포함하는, 상술한 임의의 것을 포함하는 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 양자점은 예컨대, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, InSb, AlS, AlP, AlAs, PbS, PbSe, Ge, Si, CuInS2, CuInSe2, MgS, MgSe, MgTe등과 같은 것들 및 이들의 조합이 될 수 있다.
상기 형광 필름(190)의 외측부는 상기 고정 플레이트(650)의 단차 구조(659) 상에 접착되거나, 상기 광학 렌즈(300)의 바닥 면(310)에 접착될 수 있다. 상기 형광 필름(190)의 외측부가 상기 고정 플레이트(650)의 단차 구조(659)에 걸쳐지게 됨으로써, 하 방향으로 쳐지는 것을 방지할 수 있고, 형광체의 열화 문제를 줄여줄 수 있다. 또한 상기 형광 필름(190)에 의해 상기 발광 소자(100)로부터 방출된 광이 파장 변환되어 상기 광학 렌즈(300)의 리세스(315)로 입사될 수 있다.
도 13 및 도 14는 형광 필름이 장착된 광원 유닛의 다른 예이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 광학 렌즈(300)의 바닥 면(310)에는 단차 구조(359)를 구비하며, 상기 단차 구조(359)는 상기 바닥 면(310)으로부터 위로 볼록하게 함몰된다. 상기 단차 구조(359)는 상기 광학 렌즈(300)의 리세스(315)의 둘레에 배치되며, 상기 고정 돌기(350)보다 내측에 위치할 수 있다. 상기 단차 구조(359)는 상기 광학 렌즈(300)의 바닥 면(310)의 제1바닥부(312)보다 내측에 배치 예컨대, 리세스(315)에 접하게 배치될 수 있다.
형광 필름190)은 고정 플레이트(650)의 개구부(652) 상에 배치되며, 그 외측부가 상기 광학 렌즈(300)의 단차 구조(359)에 삽입된다. 상기 형광 필름(190)은 상기 광학 렌즈(300)의 단차 구조(359)에 접착제(미도시)로 접착될 수 있다.
상기 단차 구조(359)의 깊이는 상기 형광 필름(190)의 두께와 동일하거나 더 클 수 있다. 이러한 단차 구조(359)의 깊이는 상기 광학 렌즈(300)의 바닥 면(3100)으로부터 깊이로서, 형광 필름(190)이 광학 렌즈(300)의 바닥 면(310)보다 아래로 돌출되는 것을 방지할 수 있다. 상기 형광 필름(190)의 바닥 면은 상기 고정 플레이트(650)의 상면에 접촉될 수 있다.
상기 형광 필름(190)은 상기 고정 플레이트(650)의 개구부(652) 상에 배치되어, 상기 발광 소자(100)로부터 방출된 광의 파장을 변환하게 된다. 상기 형광 필름(190)의 외측부가 상기 광학 렌즈(300)와 고정 플레이트(650) 사이에 끼워지게 되므로, 발광 소자(100)로부터 발생된 열에 의해 형광체가 열화되는 문제를 해결할 수 있다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 고정 플레이트(650)와 광학 렌즈(300)의 결합 수단을 리세스(315)에 인접한 영역에 배치할 수 있다. 상기 고정 플레이트(650)는 결합 수단 예컨대, 고정 홈(657)이 상기 개구부(652)의 둘레에 배치될 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)는 결합 인 고정 돌기(352)가 상기 고정 홈(657)에 결합되며, 상기 광학 렌즈(300)의 리세스(315)의 둘레에 배치될 수 있다.
상기 고정 플레이트(650)의 고정 홈(657)은 측 단면이 상부 너비가 하부 너비보다 넓은 형상을 가지며, 그 깊이는 상기 고정 돌기(350)의 높이와 동일하거나 더 크게 배치될 수 있다.
상기 광학 렌즈(300)의 고정 돌기(352)는 상기 리세스(315)의 하부 둘레에 배치될 수 있다. 이때 상기 리세스(315)의 하부 둘레는 상기 고정 돌기(350)에 의해 발광 소자(100)에 더 인접하게 배치될 수 있다. 즉, 상기 리세스(315)의 바닥은 상기 고정 플레이트(650)의 상면보다 낮은 위치에 배치되어, 상기 리세스(315)로 광이 효과적으로 입사될 수 있다. 또한 상기 리세스(315)의 하부가 낮기 때문에, 상기 리세스(315)의 외측으로 누설되는 광을 차단할 수 있다. 상기 고정 홈(665) 및 고정 돌기(350)는 외측 면이 경사진 면으로 형성될 수 있다. 이러한 경사진 면은 상기 발광 소자(100)로부터 방출된 광을 반사시켜 줄 수 있어, 광 손실을 줄여줄 수 있다.
도 17을 참조하면, 고정 플레이트(650)의 제1,2고정부(662,664)에는 다수의 오목부(R1,R2)를 구비할 수 있다. 상기 다수의 오목부(R1,R2)는 상기 제1,2고정부(662,664)에 서로 이격되게 배치될 수 있다. 상기 다수의 오목부(R1,R2) 각각은 반구형상이거나, 다각형 형상일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 오목부(R1,R2)의 깊이는 상기 제1,2고정부(662,664)의 폭(A2)보다 작을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 다수의 오목부(R1,R2)는 상기 제1,2고정부(662,664)와 함께 접착 부재와 같은 물질과의 접촉 면적이 증가될 수 있다.
도 18을 참조하면, 상기 고정 플레이트(650)의 제1,2고정부(662,664) 각각은 2개 이상이 서로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제1,2고정부(662,664)는 상기 제1,2다리부(661,663)로부터 절곡되게 배치될 수 있다. 상기 제1,2고정부(662,664) 사이의 영역은 오픈 영역(R4)일 수 있다. 상기 제1,2다리부(661,663) 각각에 연결된 제1,2고정부(662,664)는 2개 이상 예컨대, 3개 이상일 수 있으며, 상기 오픈 영역(R4)은 상기 제1,2다리부(661,663)의 외측에 하나 또는 복수개일 수 있다. 이러한 오픈 영역(R4)과 복수의 고정부(662,664)를 제공함으로써, 접착 효율이 개선될 수 있다. 다른 예로서, 상기 제1,2다리부(661,663)에는 상기 오픈 영역(R4)가 연장되어 형성될 수 있다.
상기 고정 플레이트(650)의 고정 홈(666)은 개구부(652)의 중심으로부터 동일 반경을 갖는 영역 내에 복수개가 서로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 고정 플레이트(650)의 고정 홈(666) 각각은 원 형상이거나 다각형 형상일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 고정 홈(666)은 광학 렌즈의 고정 돌기와 대응되는 위치에 대응되는 개수로 배치될 수 있으며, 예컨대 3개 또는 4개 이상일 수 있다. 또한 상기 고정 홈(666) 각각은 개구부(652)의 중심으로부터 동일한 거리에 위치하거나, 적어도 하나가 다른 것보다 더 이격되거나 더 가깝게 배치될 수 있다.
도 19를 참조하면, 고정 플레이트(650)는 제1,2고정부(662A,664A)가 제1,2다리부(661,663)로부터 내측 방향으로 절곡될 수 있다. 상기 제1,2고정부(662A,664A)가 상기 제1,2다리부(661,663)로부터 내측 방향으로 절곡됨으로써, 고정 플레이트(650)의 크기 및 면적을 줄여줄 수 있다. 상기 제1,2고정부(662A,664A) 각각은 하나 또는 복수개일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 20 내지 도 21은 제3실시 예에 따른 광원 유닛을 나타낸 도면이다.
도 20 및 도 21을 참조하면, 광원 유닛은 개구부를 갖는 고정 플레이트(650)과, 상기 고정 플레이트(650) 상에 광학 렌즈(300A)가 배치된 구성이다. 상기 고정 플레이트(650)의 개구부에는 실시 예에 따른 발광 소자가 배치될 수 있으며, 상기 개구부 및 발광 소자는 상기에 개시된 실시 예의 설명을 참조하기로 한다.
광학 렌즈(300A)는 바닥면(310)의 중심을 지나는 2개의 축(X,Y) 중 한 축(Y)의 길이가 최소값을 가지도록 형성하고, 상기 바닥면(310)과 유사한 입체 형상으로 출사면(330A,330B,335A)을 일체로 형성하되 적어도 1개 이상의 만곡점을 가질 수 있다.
광학 렌즈(300A)는 중심을 지나는 2개의 축(X,Y)이 서로 다른 길이를 갖는 바닥(Bottom)면(310)과, 상기 바닥면(310)의 센터 영역으로부터 내측으로 함몰된 리세스(315A) 및 입사면(320A)과, 상기 입사면(320A)를 통해 방출된 광을 출사하는 복수의 제1광 출사면(330A,330B), 상기 복수의 제1광 출사면(330A,330B)와 바닥면(310) 사이에 제2광 출사면(335A)를 포함한다.
상기 바닥면(310)은 광학 렌즈(300A)의 중심을 지나는 2개의 축(X,Y) 중 한 축(X)의 길이가 반드시 최소값을 가지며, 축 대칭성을 갖는다. 즉, 광학 렌즈(300A)의 중심을 지나는 수평한 X축의 길이가 상기 광학 렌즈(300)의 중심을 지나는 수평한 Y축의 길이보다 길게(크게) 형성되어 있다. 이때, 상기 Y축의 길이는 광학 렌즈(300A)의 바닥 길이 중 최소값 길이를 갖는다. 이에 의해, 상기 바닥면(310)은 외곽 형상이 "8"자 형상을 가지거나 두 개의 반구 형상이 겹쳐진 형상일 수 있다.
상기 제1출사면(330A,330B)은 유효경을 기준으로 30% 내지 70% 사이에 적어도 1개 이상의 만곡점을 가지고 있다. 또한, 상기 광학 렌즈(300A)의 중심의 두께가 항상 최소값을 가질 수 있다. 상기 제2광 출사면(335A)는 상기 광학 렌즈(300A)의 외측 둘레에 평탄한 면으로 형성되거나 경사진 면으로 형성될 수 있다.
상기 고정 플레이트(650)는 상면이 센터 영역으로 갈수록 외측으로 돌출된 외측부(671,672)를 포함할 수 있으며, 이러한 외측부(617,672)는 광학 렌즈(300A)의 외 형상과 동일하거나, 반구형 형상을 가질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 22를 참조하면, 회로 기판(400) 상에 복수의 광원 유닛(301)이 배열된 구조를 나타낼 수 있다.
상기 복수의 광원 유닛 예컨대, 광학 렌즈(300) 간의 간격(B1)은 인접한 광학 렌즈(300)로부터 방출된 광 간의 간섭이 제거될 수 있는 거리로 이격될 수 있다.
도 23을 참조하면, 라이트 유닛은 바텀 커버(512) 내에 배치된 복수의 광원 유닛(301)을 포함할 수 있으며, 상기 복수의 광원 유닛(301)은 복수의 회로 기판(400) 각각에 적어도 1열로 배열될 수 있다. 상기 회로 기판(400)은 상기 발광 소자(100)와 전기적으로 연결되는 회로 층을 포함할 수 있다. 상기 바텀 커버(512)는 방열을 위한 금속 또는 열 전도성 수지 재질을 포함할 수 있다. 상기 바텀 커버(512)는 수납부를 구비할 수 있으며, 상기 수납부의 둘레에는 측면 커버를 구비할 수 있다.
실시예에 따른 회로 기판(400) 상에는 반사 시트(미도시)가 배치될 수 있다. 상기 반사 시트는 예를 들어, PET, PC, PVC 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 실시 예에 따른 광원 유닛(301) 상에 또는 상기 바텀 커버(512) 상에 광학 시트(미도시)가 배치될 수 있으며, 상기 광학 시트는 분산된 광을 모으는 프리즘 시트들, 휘도강화시트 및 광을 다시 확산시키는 확산 시트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 광학 시트와 광원 유닛(301) 사이의 영역에는 도광층(미도시)이 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
실시 예에 따른 발광 소자의 예는 도 24 내지 도 26을 참조하여 설명하기로 한다. 도 24은 실시 예에 따른 발광 소자의 제1예를 나타낸 도면이다. 도 24를 참조하여 발광 소자 및 회로 기판의 일 예를 설명하기로 한다.
도 24를 참조하면, 발광 소자(100)는 발광 칩(100A)을 포함한다. 상기 발광 소자(100)는 발광 칩(100A)과 상기 발광 칩(100A) 상에 배치된 형광체층(150)을 포함할 수 있다. 상기 형광체층(150)은 청색, 녹색, 황색, 적색 형광체 중 적어도 하나 또는 복수를 포함하며, 단층 또는 다층으로 배치될 수 있다. 상기 형광체층(150)은 투광성 수지 재료 내에 형광체가 첨가된다. 상기 투광성 수지 재료는 실리콘 또는 에폭시와 같은 물질을 포함하며, 상기 형광체는 YAG, TAG, Silicate, Nitride, Oxy-nitride 계 물질 중에서 선택적으로 형성될 수 있다.
상기 형광체층(150)은 상기 발광 칩(100A)의 상면에 배치되거나, 상기 발광 칩(100A)의 상면 및 측면에 배치될 수 있다. 상기 형광체층(150)은 상기 발광 칩(100A)의 표면 중에서 광이 방출되는 영역 상에 배치되어, 광의 파장을 변환시켜 줄 수 있다.
상기 형광체층(150)은 단층 또는 서로 다른 형광체층을 포함할 수 있으며, 상기 서로 다른 형광체층은 제1층이 적색, 황색, 녹색 형광체 중 적어도 한 종류의 형광체를 가질 수 있고, 제2층이 상기 제1층 위에 형성되며 적색, 황색, 녹색 형광체 중 상기 제1층과 다른 형광체를 가질 수 있다. 다른 예로서, 상기 서로 다른 형광체층은 3층 이상의 형광체층을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
다른 예로서, 상기 형광체층(150)은 필름 타입을 포함할 수 있다. 상기 필름 타입의 형광체층은 균일한 두께를 제공함으로써, 파장 변환에 따른 색 분포가 균일할 수 있다.
상기 발광 칩(100A)에 대해 설명하면, 상기 발광 칩(100A)은 기판(111), 제1반도체층(113), 발광 구조물(120), 전극층(131), 절연층(133), 제1전극(135), 제2전극(137), 제1연결 전극(141), 제2연결 전극(143), 및 지지층(140)을 포함할 수 있다.
상기 기판(111)은 투광성, 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(111)의 탑 면 및 바닥면 중 적어도 하나 또는 모두에는 복수의 볼록부(미도시)가 형성되어, 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 각 볼록부의 측 단면 형상은 반구형 형상, 반타원 형상, 또는 다각형 형상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 기판(111)은 발광 칩(100A) 내에서 제거될 수 있으며, 이 경우 상기 제1반도체층(113) 또는 제1도전형 반도체층(115)이 발광 칩(100A)의 탑 층으로 배치될 수 있다.
상기 기판(111) 아래에는 제1반도체층(113)이 형성될 수 있다. 상기 제1반도체층(113)은 II족 내지 V족 원소의 화합물 반도체를 이용하여 형성될 수 있다. 상기 제1반도체층(113)은 II족 내지 V족 원소의 화합물 반도체를 이용하여 적어도 한 층 또는 복수의 층으로 형성될 수 있다. 상기 제1반도체층(113)은 예컨대, III족-V족 원소의 화합물 반도체를 이용한 반도체층 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP, GaP 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제1반도체층(113)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖고, 버퍼층 및 언도프드(undoped) 반도체층 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층은 상기 기판과 질화물 반도체층 간의 격자 상수의 차이를 줄여줄 수 있고, 상기 언도프드 반도체층은 반도체의 결정 품질을 개선시켜 줄 수 있다. 여기서, 상기 제1반도체층(113)은 형성하지 않을 수 있다.
상기 제1반도체층(113) 아래에는 발광 구조물(120)이 형성될 수 있다. 상기 발광 구조물(120)은 II족 내지 V족 원소 및 III족-V족 원소의 화합물 반도체 중에서 선택적으로 형성되며, 자외선 대역부터 가시 광선 대역의 파장 범위 내에서 소정의 피크 파장을 발광할 수 있다.
상기 발광 구조물(120)은 제1도전형 반도체층(115), 제2도전형 반도체층(119), 상기 제1도전형 반도체층(115)과 상기 제2도전형 반도체층(119) 사이에 형성된 활성층(117)을 포함하며, 상기 각 층(115,117,119)의 위 및 아래 중 적어도 하나에는 다른 반도체층이 더 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1도전형 반도체층(115)은 제1반도체층(113) 아래에 배치되며, 제1도전형 도펀트가 도핑된 반도체 예컨대, n형 반도체층으로 구현될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(115)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함한다. 상기 제1도전형 반도체층(115)은 III족-V족 원소의 화합물 반도체 예컨대, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중에서 선택될 수 있다. 상기 제1도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 도펀트를 포함한다.
상기 활성층(117)은 제1도전형 반도체층(115) 아래에 배치되고, 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 우물층/장벽층의 주기는 예컨대, InGaN/GaN, GaN/AlGaN, AlGaN/AlGaN, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN, AlGaAs/GaA, InGaAs/GaAs, InGaP/GaP, AlInGaP/InGaP, InP/GaAs의 페어 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 제2도전형 반도체층(119)은 활성층(117) 아래에 배치된다. 상기 제2도전형 반도체층(119)은 제2도전형 도펀트가 도핑된 반도체 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함한다. 상기 제2도전형 반도체층(119)은, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP와 같은 화합물 반도체 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(119)이 p형 반도체층이고, 상기 제1도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba을 포함할 수 있다.
상기 발광 구조물(120)은 다른 예로서, 상기 제1도전형 반도체층(115)이 p형 반도체층, 상기 제2도전형 반도체층(119)은 n형 반도체층으로 구현될 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(119) 위에는 상기 제2도전형과 반대의 극성을 갖는 제3도전형 반도체층이 형성할 수도 있다. 또한 상기 발광 구조물(120)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.
상기 제2도전형 반도체층(119) 아래에는 전극층(131)이 형성된다. 상기 전극층(131)은 반사층을 포함할 수 있다. 상기 전극층(131)은 상기 발광 구조물(120)의 제2도전형 반도체층(119)에 접촉된 오믹 접촉층을 포함할 수 있다. 상기 반사층은 반사율이 70% 이상인 물질 예컨대, Al, Ag, Ru, Pd, Rh, Pt, Ir의 금속과 상기의 금속 중 둘 이상의 합금 중에서 선택될 수 있다. 상기 반사층의 금속은 상기 제2도전형 반도체층(119) 아래에 접촉될 수 있다. 상기 오믹 접촉층은 투광성 재질, 금속 또는 비 금속 재질 중에서 선택될 수 있다.
상기 전극층(131)은 투광성 전극층/반사층의 적층 구조를 포함할 수 있으며, 상기 투광성 전극층은 예컨대 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질 중에서 형성될 수 있다. 상기 투광성 전극층의 아래에는 금속 재질의 반사층이 배치될 수 있으며, 예컨대 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질 중에서 형성될 수 있다. 상기 반사층은 다른 예로서, 서로 다른 굴절률을 갖는 두 층이 교대로 배치된 DBR(distributed bragg reflection) 구조로 형성될 수 있다.
상기 제2도전형 반도체층(119) 및 상기 전극층(131) 중 적어도 한 층의 표면에는 러프니스와 같은 광 추출 구조가 형성될 수 있으며, 이러한 광 추출 구조는 입사되는 광의 임계각을 변화시켜 주어, 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 절연층(133)은 상기 전극층(131) 아래에 배치되며, 상기 제2도전형 반도체층(119)의 하면, 상기 제2도전형 반도체층(119) 및 상기 활성층(117)의 측면, 상기 제1도전형 반도체층(115)의 일부 영역에 배치될 수 있다. 상기 절연층(133)은 상기 발광 구조물(120)의 하부 영역 중에서 상기 전극층(131), 제1전극(135) 및 제2전극(137)을 제외한 영역에 형성되어, 상기 발광 구조물(120)의 하부를 전기적으로 보호하게 된다.
상기 절연층(133)은 Al, Cr, Si, Ti, Zn, Zr 중 적어도 하나를 갖는 산화물, 질화물, 불화물, 및 황화물 중 적어도 하나로 형성된 절연물질 또는 절연성 수지를 포함한다. 상기 절연층(133)은 예컨대, SiO2, Si3N4, Al2O3, TiO2 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 절연층(133)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 절연층(133)은 발광 구조물(120)의 아래에 플립 본딩을 위한 금속 구조물을 형성할 때, 상기 발광 구조물(120)의 층간 쇼트를 방지하기 위해 형성된다.
상기 절연층(133)은 서로 다른 굴절률을 갖는 제1층과 제2층이 교대로 배치된 DBR(distributed bragg reflector) 구조로 형성될 수 있으며, 상기 제1층은 SiO2, Si3N4, Al2O3, TiO2 중에서 어느 하나이며, 상기 제2층은 상기 제1층 이외의 물질 중 어느 하나로 형성될 수 있으나 이에 한정하지 않으며, 또는 상기 제1층 및 제2층이 동일한 물질로 형성되거나 3층 이상의 층을 갖는 페어(Pair)로 형성될 수도 있다. 이 경우, 상기 전극층은 형성하지 않을 수 있다.
상기 제1도전형 반도체층(115)의 일부 영역 아래에는 제1전극(135)이 배치되며, 상기 전극층(131)의 일부 아래에는 제2전극(137)이 배치될 수 있다. 상기 제1전극(135) 아래에는 제1연결 전극(141)이 배치되며, 상기 제2전극(137) 아래에는 제2연결 전극(143)이 배치된다.
상기 제1전극(135)은 상기 제1도전형 반도체층(115)과 상기 제1연결 전극(141)에 전기적으로 연결되며, 상기 제2전극(137)은 상기 전극층(131)을 통해 상기 제2도전형 반도체층(119)과 제2연결 전극(143)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1전극(135) 및 제2전극(137)은 Cr, Ti, Co, Ni, V, Hf, Ag, Al, Ru, Rh, Pt, Pd, Ta, Mo, W 중 적어도 하나 또는 합금으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 제1전극(135)과 상기 제2전극(137)은 동일한 적층 구조이거나 다른 적층 구조로 형성될 수 있다. 상기 제1전극(135) 및 상기 제2전극(137) 중 적어도 하나는 암(arm) 또는 핑거(finger) 구조와 같은 전류 확산 패턴이 더 형성될 수 있다. 또한 상기 제1전극(135) 및 상기 제2전극(137)은 하나 또는 복수로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1 및 제2연결 전극(141,143) 중 적어도 하나는 복수로 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1연결 전극(141) 및 상기 제2연결 전극(143)은 전원을 공급하는 리드(lead) 기능과 방열 경로를 제공하게 된다. 상기 제1연결 전극(141) 및 상기 제2연결 전극(143)은 원 형상, 다각 형상, 원 기둥 또는 다각 기둥과 같은 형상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제1연결 전극(141) 및 제2연결 전극(143)은 금속 파우더의 재질 예컨대, 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 제1연결 전극(141) 및 제2연결 전극(143)은 상기 제1전극(135) 및 제2전극(137)과의 접착력 향상을 위하여 In, Sn, Ni, Cu 및 이들의 선택적인 합금 중의 어느 한 금속으로 도금될 수 있다.
상기 지지층(140)은 열 전도성 재질을 포함하며, 상기 제1전극(135), 상기 제2전극(137), 상기 제1연결 전극(141) 및 상기 제2연결 전극(143)의 둘레에 배치될 수 있다. 상기 지지층(140)의 하면에는 상기 제1 및 제2연결 전극(141,143)의 하면이 노출될 수 있다.
상기 지지층(140)은 발광 소자(100)를 지지하는 층으로 사용된다. 상기 지지층(140)은 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 지지층(140)은 상기 절연층(133)과 다른 물질로 형성될 수 있다.
상기 지지층(140) 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 지지층(140) 내에 첨가된 화합물은 열 확산제일 수 있으며, 상기 열 확산제는 소정 크기의 분말 입자, 알갱이, 필러(filler), 첨가제로 사용될 수 있다. 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 세라믹 재질은 질화물 또는 산화물과 같은 절연성 물질 중에서 열 전도도가 질화물이나 산화물보다 높은 금속 질화물로 형성될 수 있으며, 상기 금속 질화물은 예컨대, 열 전도도가 140 W/mK 이상의 물질을 포함할 수 있다. 상기 세라믹 재질은 예컨대, SiO2, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, BN, Si3N4, SiC(SiC-BeO), BeO, CeO, AlN와 같은 세라믹 (Ceramic) 계열일 수 있다. 상기 열 전도성 물질은 C (다이아몬드, CNT)의 성분을 포함할 수 있다.
상기 발광 칩(100A)은 상기 회로 기판(400) 상에 플립 방식으로 탑재된다. 상기 회로 기판(400)은 금속층(471), 상기 금속층(471) 위에 절연층(472), 상기 절연층(472) 위에 복수의 리드 전극(473,474)을 갖는 회로 층(미도시) 및 상기 회로 층을 보호하는 보호층(475)을 포함한다. 상기 금속층(471)은 방열 층으로서, 열 전도성이 높은 금속 예컨대, Cu 또는 Cu-합금와 같은 금속을 포함하며, 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.
상기 절연층(472)은 상기 금속층(471)과 회로 층 사이를 절연시켜 준다. 상기 절연층은 에폭시, 실리콘, 유리섬유, 프리 프레그(prepreg), 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide), LCP(Liquid Crystal Polymer), PA9T(Polyamide9T)와 같은 수지 재질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 상기 절연층(472) 내에는 금속 산화물 예컨대, TiO2, SiO2, Al2O3와 같은 첨가제가 첨가될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 다른 예로서, 상기 절연층(472)은 그라핀과 같은 재질을 실리콘 또는 에폭시와 같은 절연 물질 내에 첨가하여 사용할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 절연층(472)은 상기 금속층(471)이 양극 산화(anodizing) 과정에 의해 형성된 아노다이징(anodizing)된 영역일 수 있다. 여기서, 상기 금속층(471)은 알루미늄 재질이고, 상기 아노다이징된 영역은 Al2O3와 같은 재질로 배치될 수 있다.
상기 제1 및 제2리드 전극(473,474)은 발광 칩(100A)의 제1 및 제2연결 전극(141,143)과 전기적으로 연결된다. 상기 제1 및 제2리드 전극(473,474)과 상기 발광 칩(100A)의 연결 전극(141,143) 사이에는 전도성 접착제(461,462)가 배치될 수 있다. 상기 전도성 접착제(461,462)는 솔더 재질과 같은 금속 재질을 포함할 수 있다. 상기 제1리드 전극(473) 및 제2리드 전극(474)은 회로 패턴으로서, 전원을 공급해 주게 된다.
상기 보호층(475)은 상기 회로층 상에 배치될 수 있다. 상기 보호층(475)은 반사 재질을 포함하며, 예컨대 레지스트 재질 예컨대, 백색의 레지스트 재질로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 보호층(475)은 반사층으로 기능할 수 있으며, 예컨대 흡수율보다 반사율이 더 높은 재질로 형성될 수 있다. 다른 예로서, 상기 보호층(475)은 광을 흡수하는 재질로 배치될 수 있으며, 상기 광 흡수 재질은 흑색 레지스트 재질을 포함할 수 있다.
도 25를 참조하여 발광 소자의 제2예를 설명하기로 한다.
도 25를 참조하면, 발광 소자(100)는 발광 칩(100B)을 포함한다. 상기 발광 소자(100)는 발광 칩(100B)과 상기 발광 칩(100B) 상에 배치된 형광체층(150)을 포함할 수 있다. 상기 형광체층(150)은 청색, 녹색, 황색, 적색 형광체 중 적어도 하나 또는 복수를 포함하며, 단층 또는 다층으로 배치될 수 있다. 상기 형광체층(150)은 투광성 수지 재료 내에 형광체가 첨가된다. 상기 투광성 수지 재료는 실리콘 또는 에폭시와 같은 물질을 포함하며, 상기 형광체는 YAG, TAG, Silicate, Nitride, Oxy-nitride 계 물질 중에서 선택적으로 형성될 수 있다.
상기 형광체층(150)은 상기 발광 칩(100B)의 상면에 배치되거나, 상기 발광 칩(100B)의 상면 및 측면에 배치될 수 있다. 상기 형광체층(150)은 상기 발광 칩(100B)의 표면 중에서 광이 방출되는 영역 상에 배치되어, 광의 파장을 변환시켜 줄 수 있다.
상기 발광 칩(100B)은 기판(111), 제1반도체층(113), 발광 구조물(120), 전극층(131), 절연층(133), 제1전극(135), 제2전극(137), 제1연결 전극(141), 제2연결 전극(143), 및 지지층(140)을 포함할 수 있다. 상기 기판(111) 및 제2반도체층(113)은 제거될 수 있다.
발광 소자(100)의 발광 칩(100B)과 회로 기판(400)은 연결 전극(161,162)으로 연결될 수 있으며, 상기 연결 전극(161,162)은 전도성 펌프 즉, 솔더 범프를 포함할 수 있다. 상기 전도성 펌프는 각 전극(135,137) 아래에 하나 또는 복수로 배열될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 절연층(133)은 제1 및 제2전극(135,137)을 노출시켜 줄 수 있으며, 상기 제1 및 제2전극(135,137)은 연결 전극(161,162)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 26을 참조하여, 발광 소자의 제3예를 설명하기로 한다.
도 26을 참조하면, 발광 소자(100)는 회로 기판(400)에 연결된 발광 칩(200A)을 포함한다. 상기 발광 소자(100)는 발광 칩(200A)의 표면에 배치된 형광체층(250)을 포함할 수 있다. 상기 형광체층(250)은 입사되는 광의 파장을 변환하게 된다. 상기 발광 소자(100) 상에는 도 4와 같이 광학 렌즈가 배치되어 상기 발광 칩(200A)으로부터 방출된 광의 지향 특성을 조절하게 된다.
상기 발광 칩(200A)은 발광 구조물(225), 및 복수의 패드(245,247)를 포함한다. 상기 발광 구조물(225)은 II족 내지 VI족 원소의 화합물 반도체층 예컨대, III족-V족 원소의 화합물 반도체층 또는 II족-VI족 원소의 화합물 반도체층으로 형성될 수 있다. 상기 복수의 패드(245,247)는 상기 발광 구조물(225)의 반도체층에 선택적으로 연결되며, 전원을 공급하게 된다.
상기 발광 구조물(225)은 제1도전형 반도체층(222), 활성층(223) 및 제2도전형 반도체층(224)을 포함한다. 상기 발광 칩(200A)은 기판(221)을 포함할 수 있다. 상기 기판(221)은 상기 발광 구조물(225) 위에 배치된다. 상기 기판(221)은 예컨대, 투광성, 절연성 기판, 또는 전도성 기판일 수 있다. 이러한 구성은 도 4의 발광 구조물 및 기판에 대한 설명을 참조하기로 한다.
상기 발광 칩(200A)은 하부에 패드(245,247)가 배치되며, 상기 패드(245,247)는 제1 및 제2패드(245,247)를 포함한다. 상기 제1 및 제2패드(245,247)는 상기 발광 칩(200A)의 아래에 서로 이격되어 배치된다. 상기 제1패드(245)는 상기 제1도전형 반도체층(222)과 전기적으로 연결되며, 상기 제2패드(247)는 제2도전형 반도체층(224)과 전기적으로 연결된다. 상기 제1 및 제2패드(245,247)은 바닥 형상이 다각형 또는 원 형상이거나, 회로 기판(400)의 제1 및 제2리드 전극(415,417)의 형상과 대응되도록 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2패드(245,247) 각각의 하면 면적은 예컨대, 제1 및 제2리드 전극(415,417) 각각의 상면 크기와 대응되는 크기로 형성될 수 있다.
상기 발광 칩(200A)은 상기 기판(221)과 상기 발광 구조물(225) 사이에 버퍼층(미도시) 및 언도프드 반도체층(미도시) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 버퍼층은 상기 기판(221)과 반도체층과의 격자 상수 차이를 완화시켜 주기 위한 층으로서, II족 내지 VI족 화합물 반도체 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층 아래에는 언도핑된 III족-V족 화합물 반도체층이 더 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 기판(221)은 제거될 수 있다. 상기 기판(221)이 제거된 경우 형광체층(250)은 상기 제1도전형 반도체층(222)의 상면이나 다른 반도체층의 상면에 접촉될 수 있다.
상기 발광 칩(200A)은 제1 및 제2전극층(241,242), 제3전극층(243), 절연층(231,233)을 포함한다. 상기 제1 및 제2전극층(241,242) 각각은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 전류 확산층으로 기능할 수 있다. 상기 제1 및 제2전극층(241,242)은 상기 발광 구조물(225)의 아래에 배치된 제1전극층(241); 및 상기 제1전극층(241) 아래에 배치된 제2전극층(242)을 포함할 수 있다. 상기 제1전극층(241)은 전류를 확산시켜 주게 되며, 상기 제2전극층(241)은 입사되는 광을 반사하게 된다.
상기 제1 및 제2전극층(241,242)은 서로 다른 물질로 형성될 수 있다. 상기 제1전극층(241)은 투광성 재질로 형성될 수 있으며, 예컨대 금속 산화물 또는 금속 질화물로 형성될 수 있다. 상기 제1전극층은 예컨대 ITO(indium tin oxide), ITON(ITO nitride), IZO(indium zinc oxide), IZON(IZO nitride), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide) 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 제2전극층(242)은 상기 제1전극층(241)의 하면과 접촉되며 반사 전극층으로 기능할 수 있다. 상기 제2전극층(242)은 금속 예컨대, Ag, Au 또는 Al를 포함한다. 상기 제2전극층(242)은 상기 제1전극층(241)이 일부 영역이 제거된 경우, 상기 발광 구조물(225)의 하면에 부분적으로 접촉될 수 있다.
다른 예로서, 상기 제1 및 제2전극층(241,242)의 구조는 무지향성 반사(ODR: Omni Directional Reflector layer) 구조로 적층될 수 있다. 상기 무지향성 반사 구조는 낮은 굴절률을 갖는 제1전극층(241)과, 상기 제1전극층(241)과 접촉된 고 반사 재질의 금속 재질인 제2전극층(242)의 적층 구조로 형성될 수 있다. 상기 전극층(241,242)은, 예컨대, ITO/Ag의 적층 구조로 이루어질 수 있다. 이러한 상기 제1전극층(241)과 제2전극층(242) 사이의 계면에서 전 방위 반사각을 개선시켜 줄 수 있다.
다른 예로서, 상기 제2전극층(242)은 제거될 수 있으며, 다른 재질의 반사층으로 형성될 수 있다. 상기 반사층은 분산형 브래그 반사(distributed bragg reflector: DBR) 구조로 형성될 수 있으며, 상기 분산형 브래그 반사 구조는 서로 다른 굴절률을 갖는 두 유전체층이 교대로 배치된 구조를 포함하며, 예컨대, SiO2층, Si3N4층, TiO2층, Al2O3층, 및 MgO층 중 서로 다른 어느 하나를 각각 포함할 수 있다. 다른 예로서, 상기 전극층(241,242)은 분산형 브래그 반사 구조와 무지향성 반사 구조를 모두 포함할 수 있으며, 이 경우 98% 이상의 광 반사율을 갖는 발광 칩(200A)을 제공할 수 있다. 상기 플립 방식으로 탑재된 발광 칩(200A)은 상기 제2전극층(242)로부터 반사된 광이 기판(221)을 통해 방출하게 되므로, 수직 상 방향으로 대부분의 광을 방출할 수 있다. 또한 상기 발광 칩(200A)의 측면으로 방출된 광은 반사 시트(600)에 의해 광학 렌즈의 입사면 영역으로 반사될 수 있다.
상기 제3전극층(243)은 상기 제2전극층(242)의 아래에 배치되며, 상기 제1 및 제2전극층(241,242)과 전기적으로 절연된다. 상기 제3전극층(243)은 금속 예컨대, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 제3전극층(243) 아래에는 제1패드(245) 및 제2패드(247)가 배치된다. 상기 절연층(231,233)은 제1 및 제2전극층(241,242), 제3전극층(243), 제1 및 제2패드(245,247), 발광 구조물(225)의 층 간의 불필요한 접촉을 차단하게 된다. 상기 절연층(231,233)은 제1 및 제2절연층(231,233)을 포함한다. 상기 제1절연층(231)은 상기 제3전극층(243)과 제2전극층(242) 사이에 배치된다. 상기 제2절연층(233)은 상기 제3전극층(243)과 제1/2패드(245,247) 사이에 배치된다. 상기 제1 및 제2패드(245,247)는 상기 제1 및 제2리드 전극(415,417)과 동일한 물질을 포함할 수 있다.
상기 제3전극층(243)은 상기 제1도전형 반도체층(222)과 연결된다. 상기 제3전극층(243)의 연결부(244)는 상기 제1, 2전극층(241, 242) 및 발광 구조물(225)의 하부를 통해 비아 구조로 돌출되며 제1도전형 반도체층(222)과 접촉된다. 상기 연결부(244)는 복수로 배치될 수 있다. 상기 제3전극층(243)의 연결부(244)의 둘레에는 상기 제1절연층(231)의 일부(232)가 연장되어 제3전극층(243과 상기 제1 및 제2전극층(241,242), 제2도전형 반도체층(224) 및 활성층(223) 간의 전기적인 연결을 차단한다. 상기 발광 구조물(225)의 측면에는 측면 보호를 위해 절연 층이 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제2패드(247)는 상기 제2절연층(233) 아래에 배치되고 상기 제2절연층(233)의 오픈 영역을 통해 상기 제1 및 제2전극층(241, 242) 중 적어도 하나와 접촉되거나 연결된다. 상기 제1패드(245)는 상기 제2절연층(233)의 아래에 배치되며 상기 제2절연층(233)의 오픈 영역을 통해 상기 제3전극층(243)과 연결된다. 이에 따라 상기 제1패드(247)의 돌기(248)는 제1,2전극층(241,242)을 통해 제2도전형 반도체층(224)에 전기적으로 연결되며, 제2패드(245)의 돌기(246)는 제3전극층(243)을 통해 제1도전형 반도체층(222)에 전기적으로 연결된다.
상기 제1 및 제2패드(245,247)는 상기 발광 칩(200A)의 하부에 서로 이격되며, 상기 회로 기판(400)의 제1 및 제2리드 전극(415,417)와 대면하게 된다. 상기 제1 및 제2패드(245,247)에는 다각형 형상의 리세스(271,273)를 포함할 수 있으며, 상기 리세스(271,273)는 상기 발광 구조물(225)의 방향으로 볼록하게 형성된다. 상기 리세스(271,273)는 상기 제1 및 제2패드(245,247)의 두께와 같거나 작은 깊이를 갖고 형성될 수 있으며, 이러한 리세스(271,273)의 깊이는 상기 제1 및 제2패드(245,247)의 표면적을 증가시켜 줄 수 있다.
상기 제1패드(245) 및 제1리드 전극(415) 사이의 영역 및 상기 제2패드(247) 및 제2리드 전극(417) 사이의 영역에는 접합 부재(255,257)가 배치된다. 상기 접합 부재(255,257)는 전기 전도성 물질을 포함할 수 있으며, 일부는 상기 리세스(271,273)에 배치된다. 상기 제1 및 제2패드(215,217)는 상기 접합 부재(255,257)가 리세스(271,273)에 배치되므로, 상기 접합 부재(255,257)와 제1 및 제2패드(245,247) 간의 접착 면적은 증가될 수 있다. 이에 따라 제1 및 제2패드(245,247)와 제1 및 제2리드 전극(415,417)가 접합되므로 발광 칩(200A)의 전기적인 신뢰성 및 방열 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 접합 부재(255,257)는 솔더 페이스트 재질을 포함할 수 있다. 상기 솔더 페이스트 재질은 금(Au), 주석(Sn), 납(Pb), 구리(Cu), 비스무트(Bi), 인듐(In), 은(Ag) 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 접합 부재(255,257)는 열 전달을 회로 기판(400)에 직접 전도하기 때문에 열 전도 효율이 패키지를 이용한 구조보다는 개선될 수 있다. 또한 상기 접합 부재(255,257)는 발광 칩(200A)의 제1 및 제2패드(245,247)와의 열 팽창계수의 차이가 적은 물질이므로, 열 전도 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 접합 부재(255,257)는 다른 예로서, 전도성 필름을 포함할 수 있으며, 상기 전도성 필름은 절연성 필름 내에 하나 이상의 도전성 입자를 포함한다. 상기 도전성 입자는 예컨대, 금속이나, 금속 합금, 탄소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 도전성 입자는 니켈, 은, 금, 알루미늄, 크롬, 구리 및 탄소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 전도성 필름은 이방성(Anisotropic) 전도 필름 또는 이방성 도전 접착제를 포함할 수 있다.
상기 발광 칩(200A)과 상기 회로 기판(400) 사이에는 접착 부재 예컨대, 열전도성 필름을 포함할 수 있다. 상기 열전도성 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부티렌테레프탈레이드, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부티렌나프탈레이트 등의 폴리에스터 수지; 폴리이미드 수지; 아크릴 수지; 폴리스티렌 및 아크릴로니트릴-스티렌 등의 스티렌계 수지; 폴리카보네이트 수지; 폴리락트산 수지; 폴리우레탄 수지; 등을 사용할 수 있다. 또한, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체와 같은 폴리올레핀 수지; 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴클로라이드 등의 비닐 수지; 폴리아미드 수지; 설폰계 수지; 폴리에테르-에테르케톤계 수지; 알릴레이트계 수지; 또는 상기 수지들의 블렌드 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광 칩(200A)은 회로 기판(400)의 표면 및 발광 구조물(225)의 측면 및 상면을 통해 광을 방출함으로써, 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 이러한 회로 기판(400) 상에 발광 칩(200A)을 직접 본딩할 수 있어 공정이 간소화될 수 있다. 또한 발광 칩(200A)의 방열이 개선됨으로써, 조명 분야 등에 유용하게 활용될 수 있다.
실시 예에 따른 광원 유닛 또는 라이트 유닛은 표시 장치에 적용될 수 있으며, 상기 표시 장치는 각 종 휴대 단말기, 노트북 컴퓨터의 모니터, 랩탑 컴퓨터의 모니터, 텔레비젼 등에 적용될 수 있다. 실시예에 따른 라이트 유닛은 하나 또는 복수의 발광 모듈을 갖는 구조를 포함하며, 3차원 디스플레이, 각종 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판 등이 포함될 수 있다.
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.
본 발명은 발광 소자 및 광학 렌즈를 갖는 광원 유닛을 이용하여 다양한 광원 모듈에 이용할 수 있다.
본 발명은 발광 소자 및 광학 렌즈가 결합된 고정 플레이트를 갖는 광원 유닛을 이용하여 각 종 조명 장치에 이용할 수 있다.
본 발명은 발광 소자 및 광학 렌즈를 갖는 광원 유닛을 이용하여 각 종 표시 장치에 이용할 수 있다.

Claims (10)

  1. 개구부를 갖는 고정 플레이트;
    상기 고정 플레이트의 개구부에 배치된 발광 소자; 및
    상기 고정 플레이트 상에 배치된 광학 렌즈를 포함하며,
    상기 고정 플레이트는 복수의 고정부를 가지며,
    상기 광학 렌즈는 상기 고정 플레이트 상에 바닥 면, 상기 고정 플레이트의 개구부 상에 오목한 리세스, 상기 리세스의 둘레에 입사면, 및 상기 입사면으로 입사된 광을 출사하는 출사면을 포함하며,
    상기 고정 플레이트 및 상기 광학 렌즈의 바닥 면에 상호 결합되는 결합 수단을 가지며,
    상기 고정 플레이트는 상기 발광 소자의 측면으로부터 이격되는 광원 유닛.
  2. 제1항에 있어서, 상기 결합 수단은 상기 고정 플레이트 상에 배치된 고정 홈, 및 상기 광학 렌즈의 바닥 면에 상기 고정 홈과 결합된 고정 돌기를 포함하는 광원 유닛.
  3. 제2항에 있어서, 상기 고정 홈 및 고정 돌기는 탑뷰 형상이 원형 또는 다각형 링 형상을 갖고, 연속적 또는 불연속적으로 배치되는 광원 유닛.
  4. 제1항에 있어서, 상기 고정 플레이트는 수지 재질의 몸체를 포함하며,
    상기 고정부는 상기 몸체의 바닥으로부터 서로 다른 측면으로 돌출되며 금속 재질을 포함하며,
    상기 복수의 고정부는 상기 발광 소자와 전기적으로 절연되는 광원 유닛.
  5. 제1항에 있어서, 상기 고정 플레이트는 금속 재질을 포함하며,
    상기 고정 플레이트는 상기 광원 렌즈 아래에 배치된 지지부, 및 상기 지지부의 서로 다른 측면으로부터 절곡된 복수의 다리부, 상기 각 다리부에 상기 고정부가 연결되며,
    상기 고정 플레이트는 상기 발광 소자와 전기적으로 절연되는 광원 유닛.
  6. 제5항에 있어서, 상기 고정 플레이트의 개구부는 상기 지지부로부터 하 방향으로 절곡된 측벽, 상기 측벽으로부터 상기 발광 소자 방향으로 절곡된 연장부를 포함하는 광원 유닛.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 렌즈의 바닥 면은 상기 고정 플레이트의 상면의 내측 영역과 대면하는 플랫한 제1바닥부, 상기 고정 플레이트의 상면의 외측 영역으로부터 이격되며 경사진 제2바닥부를 포함하는 광원 유닛.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 플레이트의 상면은 상기 광원 렌즈의 바닥 면적과 같거나 더 큰 면적을 가지며, 상기 발광 소자의 상면은 상기 발광 소자의 상면보다 높게 배치되는 광원 유닛.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 플레이트 아래에 배치된 회로 기판을 포함하며,
    상기 회로 기판에는 상기 고정 플레이트의 개구부 아래에 배치되며 상기 발광 소자와 연결된 복수의 리드 전극과, 상기 고정 플레이트의 고정부에 연결된 고정 패턴을 갖는 광원 유닛.
  10. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 고정 플레이트의 고정 홈은 상기 개구부의 둘레에 배치되며,
    상기 광학 렌즈의 고정 돌기는 상기 리세스의 둘레에 상기 광원 렌즈의 바닥면보다 아래로 돌출되며,
    상기 발광 소자는 적어도 5면 발광하는 발광 칩 및 상기 발광 칩 상에 형광체층을 포함하며,
    상기 광학 렌즈의 출사면은 센터 영역이 위로 볼록한 제1광 출사면, 상기 제1광 출사면과 상기 바닥 면 사이에 제2광 출사면을 갖는 광원 유닛.
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