JP6442199B2 - 発光素子パッケージ - Google Patents

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Description

本発明は、発光素子パッケージに関する。
半導体の３−５族または２−６族化合物半導体物質を用いた発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）やレーザーダイオード（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ：ＬＤ）のような発光素子は、薄膜成長技術及び素子材料の開発によって赤色、緑色、青色及び紫外線などの様々な色を具現することができ、蛍光物質を用いたり、色を組み合わせたりすることによって効率の良い白色光線も具現可能であり、蛍光灯、白熱灯などの既存の光源に比べて、低消費電力、半永久的な寿命、速い応答速度、安全性、環境親和性などの長所を有する。
したがって、発光ダイオードは、光通信手段の送信モジュール、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）表示装置のバックライトを構成する冷陰極管（ＣＣＦＬ：Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｌａｍｐ）を代替する発光ダイオードバックライト、蛍光灯や白熱電球を代替することができる白色発光ダイオード照明装置、自動車のヘッドライト及び信号灯にまでその応用が拡大されている。
照明装置や表示装置には発光素子パッケージが広く使用されている。発光素子パッケージは、一般に、ボディー、ボディー内に位置する複数のリードフレーム、及び複数のリードフレームのいずれか１つに位置する発光素子（例えば、ＬＥＤ）を含むことができる。
本発明の様々な実施形態形態では、指向角を向上させ、後面光束比率を減少させることができる発光素子パッケージを提供する。
本発明の一態様に係る発光素子パッケージは、互いに離隔して配置される第１リードフレーム及び第２リードフレームと；前記第１リードフレーム上に配置される発光素子と；前記第１リードフレーム及び前記第２リードフレーム上に配置される反射部と；前記反射部、前記第１リードフレーム、及び前記第２リードフレーム上に配置される下段部と、前記下段部上に配置される上段部とを含む光透過部と；を含み、前記上段部の側面は、垂直方向に前記反射部の側壁の上端と下端との間に整列される。
前記光透過部の前記上段部と前記下段部は水平方向に段差が存在し、前記水平方向は、前記第１リードフレームの上面と水平な方向であり得る。
前記上段部の中心は、前記下段部の中心に整列されてもよい。
前記上段部の形状は、円筒状または六面体であってもよい。
前記下段部と前記上段部との間の前記段差は０．２ｍｍ〜０．５ｍｍであり、前記下段部の上面を基準として前記上段部の側面が傾いた角度は１５°〜５０°であり、前記反射部の上面から前記上段部の上面までの高さは０．３ｍｍ〜１．５ｍｍであってもよい。
前記上段部は、垂直方向に積層される複数の部分を含み、前記複数の部分は、垂直方向に上方に行くほど直径が減少することができる。
前記複数の部分のうち隣接する２つの部分の間には、水平方向に段差が存在することができる。
前記複数の部分のそれぞれの中心は、前記下段部の中心に整列されてもよい。
前記複数の部分のそれぞれの側面と上面とが交わる角部は、曲面であってもよい。
前記複数の部分のうち隣接する２つの部分の間の段差は０．２ｍｍ〜０．５ｍｍであり、前記下段部の上面を基準として前記複数の部分のそれぞれの側面が傾いた角度は１５°〜５０°であってもよい。
他の態様に係る発光素子パッケージは、互いに離隔して配置される第１リードフレーム及び第２リードフレームと；前記第１リードフレーム上に配置される発光素子と；前記発光素子の周囲を取り囲むように前記第１リードフレーム及び前記第２リードフレーム上に配置される反射部と；前記反射部、前記第１リードフレーム、及び前記第２リードフレーム上に配置される下段部と、前記下段部の直径よりも小さい直径を有し、前記下段部上に配置される上段部とを含む光透過部と；を含み、前記上段部は、垂直方向に積層される直径が互いに異なる複数の部分を含む。
前記複数の部分のうち最も下に位置する部分の側面は、前記反射部の側壁の上端と下端との間に垂直方向に整列されてもよい。
前記上段部の側面は、前記下段部の上面の縁から離隔して位置することができる。
前記上段部の直径は、下から上に行くほど減少することができる。
前記上段部の側面と前記上段部の上面とが交わる角部は、曲面であってもよい。
前記上段部は、前記複数の部分のそれぞれの中心が前記下段部の中心に整列されてもよい。
前記下段部は、前記反射部の上面と側面、及び前記第１及び第２リードフレームのそれぞれの上面と接することができる。
前記上段部の上面は、前記下段部の上面と平行であってもよい。
前記光透過部は、前記発光素子から放出された光の波長を変化させる蛍光体を含むことができる。
前記下段部と前記上段部との間の水平方向への段差は０．２ｍｍ〜０．５ｍｍであり、前記上段部の複数の部分のうち隣接する２つの部分の間の水平方向の段差は０．２ｍｍ〜０．５ｍｍであり、前記下段部の上面を基準として前記複数の部分のそれぞれの側面が傾いた角度は１５°〜５０°であり、前記反射部の上面から最上端に位置する前記上段部の部分の上面までの高さは０．３ｍｍ〜１．５ｍｍであってもよい。
本発明の一態様に係る照明装置は、基板、及び基板上に配置される複数の発光素子パッケージを含む光源モジュールと；前記光源モジュールから発生する熱を放出する放熱体と；前記光源モジュールから提供される光を拡散させるカバーと；を含み、前記複数の発光素子パッケージのそれぞれは、実施形態のいずれか１つであってもよい。
本発明の様々な実施形態形態によれば、指向角を向上させ、後面光束比率を減少させることができる発光素子パッケージを提供することができる。
第１実施形態に係る発光素子パッケージの斜視図である。 図１の光透過部が除去された斜視図である。 図１に示された発光素子パッケージの一実施例に係るＡＢ方向の断面図である。 図１に示された発光素子パッケージの他の実施例に係るＡＢ方向の断面図である。 図１に示された発光素子パッケージの更に他の実施例に係るＡＢ方向の断面図である。 第２実施形態に係る発光素子パッケージの斜視図である。 図４に示された発光素子パッケージのＡＢ方向の断面図である。 第３実施形態に係る発光素子パッケージの斜視図である。 図６に示された発光素子パッケージのＡＢ方向の断面図である。 第４実施形態に係る発光素子パッケージの斜視図である。 図８に示された発光素子パッケージのＡＢ方向の断面図である。 一般的な発光素子パッケージの断面図である。 図１０に示された発光素子パッケージの指向角を示す図である。 指向角を向上させた発光素子パッケージの断面図である。 図１２に示された発光素子パッケージの指向角及び後面光束比率を示す図である。 第３実施形態の指向角及び後面光束比率に対するシミュレーションの結果を示す図である。 第４実施形態の指向角及び後面光束比率に対するシミュレーションの結果を示す図である。 第１及び第２実施形態の指向角及び後面光束比率に対する第１シミュレーションの結果を示す図である。 第１及び第２実施形態の指向角及び後面光束比率に対する第２シミュレーションの結果を示す図である。 実施形態に係る発光素子パッケージを含む照明装置を示す図である。 実施形態に係る発光素子パッケージを含む表示装置を示す図である。 実施形態に係る発光素子パッケージを含むヘッドランプを示す図である。
以下、各実施形態は、添付図面及び各実施形態についての説明を通じて明白になる。実施形態の説明において、各層（膜）、領域、パターンまたは構造物が基板、各層（膜）、領域、パッドまたはパターンの「上／上部（ｏｎ）」に又は「下／下部（ｕｎｄｅｒ）」に形成されると記載される場合において、「上／上部（ｏｎ）」と「下／下部（ｕｎｄｅｒ）」は、「直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）」または「別の層を介在して（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）」形成されることを全て含む。また、各層の上／上部または下／下部に対する基準は、図面を基準にして説明する。
図面において、各構成要素の大きさは、説明の便宜及び明確性のために、誇張されたり、省略されたり、又は概略的に示されている。また、各構成要素の大きさは実際の大きさを必ずしも正確に反映するものではない。また、同一の参照番号は図面の説明を通じて同一の要素を示す。以下、添付図面を参照して、様々な実施形態に係る発光素子パッケージについて説明する。
図１は、第１実施形態に係る発光素子パッケージ１００の斜視図を示し、図２は、図１の光透過部が除去された斜視図を示し、図３ａは、図１に示された発光素子パッケージの一実施例に係るＡＢ方向の断面図を示す。。
図１乃至図３ａを参照すると、発光素子パッケージ１００は、第１リードフレーム１１、第２リードフレーム１２、発光素子２０、反射部３０、隔離部３５、光透過部５０、及びワイヤ６２，６４を含む。
第１リードフレーム１１と第２リードフレーム１２とは、互いに電気的に分離されるように離隔して配置可能である。
発光素子２０は、第１リードフレーム１１の上面１４２上に配置することができ、図２に示すように、ワイヤ６２，６４によって第２リードフレーム１２に電気的に接続可能である。
例えば、第１ワイヤ６２は、発光素子２２と第２リードフレーム１２とを電気的に接続することができ、第２ワイヤ６４は、発光素子２４と第２リードフレーム１２とを電気的に接続することができる。しかし、他の実施形態では、フリップチップ（ｆｌｉｐ ｃｈｉｐ）、ダイボンディング（ｄｉｅ ｂｏｎｄｉｎｇ）方式などで発光素子２０が第１リードフレーム１１及び第２リードフレーム１２と電気的に接続されてもよい。
第１リードフレーム１１及び第２リードフレーム１２は、金属のような伝導性材質、例えば、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、白金（Ｐｔ）、錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、リン（Ｐ）のうち少なくともいずれか１つ、または、これらの合金で形成することができ、単層または多層構造であってもよい。
反射部３０は、発光素子２０の周囲を取り囲むように第１リードフレーム１１及び第２リードフレーム１２上に配置され、発光素子２０から照射される光を反射させることができる。反射部３０の高さｈ１は、発光素子２０の高さｈ２と同一であるか、または、この高さｈ２より小さくてもよいが、これに限定されるものではない。他の実施形態では、反射部３０の高さｈ１は、発光素子２０の高さｈ２よりも高くてもよい。
反射部３０は、第１リードフレーム１１及び第２リードフレーム１２のそれぞれの上面の一部を露出することができ、発光素子２０は、反射部３０によって露出される第１リードフレーム１１の上面１４２の一部の上に配置することができ、ワイヤ６２，６４は、発光素子２０と、反射部３０によって露出される第２リードフレーム１２の上面の一部とを電気的に接続することができる。
隔離部３５は、第１リードフレーム１１と第２リードフレーム１２との間に配置することができ、第１リードフレーム１１と第２リードフレーム１２とを電気的に絶縁させることができる。隔離部３５は、反射部３０と一体型とすることができ、反射部３０の一部をなすことができる。
反射部３０は、上面３１と反射側壁３２を含むことができる。上面３１は、第１リードフレーム１１と接触する反射部３０の下面と対向する面であり、反射側壁３２は、発光素子２０と対向する面であり得る。
反射側壁３２は、第１リードフレーム１１の上面１４２を基準に一定の角度αで傾斜した傾斜面であってもよい。例えば、αは鋭角であってもよい。
光透過部５０は、発光素子２０を封止して保護するように、反射部３０、第１リードフレーム１１、及び第２リードフレーム１２の上に配置することができる。
光透過部５０は、透光性でかつモールディング（ｍｏｌｄｉｎｇ）が可能な材質、例えば、エポキシまたはシリコンのような無色透明の高分子樹脂を含むものとすることができる。
光透過部５０は、発光素子２０から放出された光の波長を変化させることができるように蛍光体２２２を含むことができる。例えば、光透過部５０は、赤色蛍光体、緑色蛍光体、及び黄色蛍光体のうち少なくとも１つを含むことができる。
光透過部５０は、縁部から中央に行くほど高さが少なくとも一度は階段的に増加することができる。光透過部５０は、垂直方向に積層される下段部１０１及び上段部１０２を含むことができる。
垂直方向は、第１リードフレーム１１から光透過部５０に向かう方向、または第１リードフレーム１１の上面１４２と垂直な方向であり得る。
下段部１０１は、反射部３０、第１リードフレーム１１、及び第２リードフレーム１２の上に配置することができ、上段部１０２は、下段部１０１の上に配置することができる。
下段部１０１の外周面の形状は、反射部３０の外周面の形状と一致してもよいが、これに限定されるものではない。上段部１０２の直径Ｄ１は、下から上に行くほど減少することができる。上段部１０２の中心は、下段部１０１の中心と整列されてもよいが、これに限定されるものではない。
後述するように、実施形態が５％以下の後面光束比率を有するようにするために、反射部３０の上面３１から上段部１０２の上面２１２までの高さＨ１は、０．３ｍｍ〜１．５ｍｍとすることができる。
上段部１０２の上面２１２までの高さＨ１が０．３ｍｍ未満の場合には、後面光束比率が５％を超えて光量が減少することがある。また、上段部１０２の上面２１２までの高さＨ１が１．５ｍｍを超える場合には、後面光束比率が５％を超えて光量が減少することがある。
上段部１０２と下段部１０１との間には水平方向に延びる段差Ｐ１が存在することができる。例えば、上段部１０２の側面は、水平方向に下段部１０１の側面と段差Ｐ１が存在することができる。ここで、水平方向は、第１リードフレーム１１の上面と平行な方向、または垂直方向と垂直な方向（例えば、水平方向）であり得る。
例えば、上段部１０２の側面２１１は、下段部１０１の側面２０１から水平方向に一定の距離Ｐ１だけ離隔して位置してもよい。後述するように、実施形態が５％以下の後面光束比率を有するようにするために、下段部１０１と上段部１０２との間の水平方向への段差Ｐ１は、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍとすることができる。
下段部１０１と上段部１０２との間の水平方向への段差Ｐ１が０．２ｍｍ未満の場合には、後面光束比率が５％を超えて光量が減少することがある。
また、下段部１０１と上段部１０２との間の水平方向への段差Ｐ１が０．５ｍｍを超える場合には、後面光束比率が５％を超えて光量が減少することがある。
下段部１０１は、反射部３０の上面３１と側面３２、及び第１及び第２リードフレーム１１，１２のそれぞれの上面と接することができる。下段部１０１の側面２０１は、第１及び第２リードフレーム１１，１２のそれぞれの側面と同一平面に位置してもよいが、実施形態がこれに限定されるものではない。
指向角を向上させるために、下段部１０１の上面２０２は発光素子２０の上面よりも高く位置することができる。例えば、第１及び第２リードフレーム１１，１２の上面を基準として下段部１０１の上面２０２の高さは、発光素子２０の上面の高さよりも高くすることができる。
また、下段部１０１の上面２０２は水平面と平行であってもよい。ここで、水平面は、リードフレーム１１，１２の上面と平行な仮想の面であり得る。
図３ｂは、図１に示された発光素子パッケージの他の実施例に係るＡＢ方向の断面図を示す。
図３ｂを参照すると、下段部１０１の上面２０２ａと水平面３９９とがなす角度θ１１は、０°より大きく、９０°より小さくすることができる。ここで、水平面３９９は、リードフレーム１１，１２の上面と平行な仮想の面であり得る。
下段部１０１の上面２０２ａと水平面３９９とがなす角度θ１１が増加するほど、後面光束比率を減少させることができる。
図３ｃは、図１に示された発光素子パッケージの更に他の実施例に係るＡＢ方向の断面図を示す。
図３ｃを参照すると、下段部１０１の上面２０２と上段部１０２の側面２１１とが交わる角部Ｒ３は曲面であってもよい。
上段部１０２の側面２１１は、反射部３０に垂直方向に整列または重なっていてもよい。例えば、上段部１０２の側面２１１は、反射部３０の側壁３２と垂直方向に整列または重なっていてもよい。
例えば、上段部１０２の側面２１１と下段部１０１の上面２０２とが交わる角部は、反射部３０の側壁３２の上端と下端との間に垂直方向に整列または重なっていてもよい。これは、指向角を向上させ、後述する後面光束比率を５％以内に減少させるためである。
下段部１０１の上面２０２を基準として上段部１０２の側面２１１が傾いた角度θ１は、０°より大きく、５０°より小さいか又は同一であってもよく、例えば、実施形態が５％以下の後面光束比率を有するようにするために、θ１は、１５°〜５０°とすることができる。
例えば、０°＜θ１＜１５°の場合には、Ｐ１とＨ１の値に左右されて、後面光束比率が５％以内であるか、または５％を超えることもある。また、θ１＞５０°の場合には、後面光束比率が５％を超えて光量が減少することがある。
しかし、１５°≦θ１≦５０°の場合には、Ｐ１の値が０．２ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲以内であり、Ｈ１の値が０．３ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲以内であれば、後面光束比率は５％以内となり、光量が減少することを防止することができる。
光透過部５０の側面と後面に向かって照射される光は、反射部３０によって反射可能であり、段差Ｐ１、角度θ１、及び高さＨ１を上述したように設定することによって、後面光束比率を５％以内にすることができる。
上段部１０２の側面２１１と上段部１０２の上面２１２とが交わる角部Ｒ１は曲面であってもよい。このとき、角部Ｒ１の曲率の半径に応じて指向角が変わり得る。１３０°〜１８０°の指向角を得るために、実施形態に係る角部Ｒ１の曲率は、半径が０．１ｍｍ〜０．２ｍｍである円の曲率と同一にすることができる。
図４は、第２実施形態に係る発光素子パッケージ１００−１の斜視図を示し、図５は、図４に示された発光素子パッケージ１００−１のＡＢ方向の断面図を示す。
図１と同一の図面符号は同一の構成を示し、同一構成については説明を簡略または省略する。
図４及び図５を参照すると、第２実施形態１００−１は、第１実施形態１００の変形例であって、第２実施形態１００−１の上段部１０２−１は、垂直方向に積層され、直径が互いに異なる複数の部分５１−１〜５１−ｎ（ｎ＞１である自然数）を含むことができる。光透過部５０−１を垂直方向に切断した断面は、階段構造を有することができる。
複数の部分５１−１〜５１−ｎ（例えば、ｎ＝２）のそれぞれの形状は、円筒状であってもよく、垂直方向に上方に行くほど直径が減少することができる。複数の部分５１−１〜５１−ｎ（例えば、ｎ＝２）のそれぞれの中心は、下段部１０１の中心に整列され得る。
実施形態が５％以下の後面光束比率を有するようにするために、下段部１０１と上段部１０２−１との間の水平方向への段差Ｐ１は、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍとすることができる。
実施形態が５％以下の後面光束比率を有するようにするために、反射部３０の上面３１から最上端に位置する部分（例えば、５１−２）の上面２１２−１までの高さＨ２は、０．３ｍｍ〜１．５ｍｍとすることができる。
反射部３０の上面３１から最上端に位置する部分（例えば、５１−２）の上面２１２−１までの高さＨ２が０．３ｍｍ未満の場合には、後面光束比率が５％を超えて光量が減少することがある。また、反射部３０の上面３１から最上端に位置する部分（例えば、５１−２）の上面２１２−１までの高さＨ２が１．５ｍｍを超える場合には、後面光束比率が５％を超えて光量が減少することがある。
隣接する２つの部分（例えば、５１−１と５１−２）の間には水平方向に段差Ｐ２が存在することができる。例えば、第２部分５１−２の側面は、第１部分５１−１の側面から水平方向に一定の距離Ｐ２だけ離隔して位置することができる。
実施形態が５％以下の後面光束比率を有するようにするために、隣接する２つの部分（例えば、５１−１と５１−２）の間の段差Ｐ２は、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍとすることができる。
隣接する２つの部分（例えば、５１−１と５１−２）の間の段差Ｐ２が０．２ｍｍ未満の場合には、後面光束比率が５％を超えて光量が減少することがある。また、隣接する２つの部分（例えば、５１−１と５１−２）の間の段差Ｐ２が０．５ｍｍを超える場合には、後面光束比率が５％を超えて光量が減少することがある。
下段部１０１の上面を基準として複数の部分５１−１〜５１−ｎ（ｎ＞１である自然数）のそれぞれの側面が傾いた角度（例えば、θ１、θ２）は、０°より大きく、５０°より小さいか又は同一であってもよい。例えば、実施形態が５％以下の後面光束比率を有するようにするために、θ１及びθ２は、１５°〜５０°とすることができる。０°＜θ１及びθ２＜１５°の場合には、後面光束比率が５％を超えて光量が減少することがある。また、θ１及びθ２＞５０°の場合には、後面光束比率が５％を超えて光量が減少することがある。
複数の部分５１−１〜５１−ｎ（例えば、ｎ＝２）のそれぞれの側面と上面とが交わる角部Ｒ１，Ｒ２は、曲面であってもよい。このとき、角部Ｒ１，Ｒ２の曲率の半径に応じて指向角が変わり得る。１３０°〜１８０°の指向角を得るために、実施形態に係る各角部の曲率は、半径が０．１ｍｍ〜０．２ｍｍである円の曲率と同一にすることができる。
複数の部分５１−１〜５１−ｎ（例えば、ｎ＝２）のうち最も下に位置する部分の側面５１−１は、反射部３０に垂直方向に整列または重なっていてもよい。例えば、最も下に位置する部分の側面５１−１は、反射部３０の側壁３２と垂直方向に整列または重なっていてもよい。
例えば、最も下に位置する部分の側面５１−１と下段部１０１の上面２０２とが交わる角部は、反射部３０の側壁３２の上端と下端との間に垂直方向に整列または重なっていてもよい。これは、指向角を向上させ、後面光束比率を５％以内に減少させるためである。
図６は、第３実施形態に係る発光素子パッケージ１００−２の斜視図を示し、図７は、図６に示された発光素子パッケージ１００−２のＡＢ方向の断面図を示す。
図１と同一の図面符号は同一の構成を示し、同一構成については説明を簡略または省略する。
図６及び図７を参照すると、第３実施形態１００−２の光透過部５０−２は、下段部１０１及び上段部１０３を含む。第１実施形態１００の上段部１０２の形状は円筒状であるが、第３実施形態１００−２の上段部１０３の形状は、六面体、例えば、立方体、直方体、四角錐台であってもよい。
上段部１０３の中心は、下段部１０１の中心と整列されてもよいが、これに限定されるものではない。
実施形態が５％以下の後面光束比率を有するようにするために、反射部３０の上面３１から上段部１０３の上面３１２までの高さは、０．３ｍｍ〜１．５ｍｍとすることができる。
反射部３０の上面３１から上段部１０３の上面３１２までの高さが０．３ｍｍ未満の場合には、後面光束比率が５％を超えて光量が減少することがある。また、反射部３０の上面３１から上段部１０３の上面３１２までの高さが１．５ｍｍを超える場合には、後面光束比率が５％を超えて光量が減少することがある。
下段部１０１と上段部１０３との間には水平方向に段差Ｐ１が存在することができる。すなわち、上段部１０３の側面３１１は、下段部１０１の側面３０１から水平方向に一定の距離Ｐ１だけ離隔して位置することができる。
実施形態が５％以下の後面光束比率を有するようにするために、下段部１０１と上段部１０３との間の水平方向への段差Ｐ１は、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍとすることができる。
下段部１０１と上段部１０３との間の水平方向への段差Ｐ１が０．２ｍｍ未満の場合には、後面光束比率が５％を超えて光量が減少することがある。また、下段部１０１と上段部１０３との間の水平方向への段差Ｐ１が０．５ｍｍを超える場合には、後面光束比率が５％を超えて光量が減少することがある。
上段部１０３の側面３１１は、反射部３０に垂直方向に整列または重なっていてもよい。例えば、上段部１０３の側面３１１は、反射部３０の側壁３２と垂直方向に整列または重なっていてもよい。
下段部１０１の上面３０２を基準として上段部１０３の側面３１１が傾いた角度θ１は、０°より大きく、５０°より小さいか又は同一であってもよい。例えば、実施形態が５％以下の後面光束比率を有するようにするために、θ１は１５°〜５０°とすることができる。
０°＜θ１＜１５°の場合には、後面光束比率が５％を超えて光量が減少することがある。また、θ１＞５０°の場合には、後面光束比率が５％を超えて光量が減少することがある。
上段部１０３の側面３１１と上段部１０３の上面３１２とが交わる角部Ｒ１は曲面であってもよく、このとき、角部Ｒ１の曲率に応じて指向角が変わり得る。１３０°〜１８０°の指向角を得るために、実施形態に係る角部Ｒ１の曲率は、半径が０．１ｍｍ〜０．２ｍｍである円の曲率と同一にすることができる。
図８は、第４実施形態に係る発光素子パッケージ１００−３の斜視図を示し、図９は、図８に示された発光素子パッケージ１００−３のＡＢ方向の断面図を示す。
図１と同一の図面符号は同一の構成を示し、同一構成については説明を簡略または省略する。
図８及び図９を参照すると、第４実施形態１００−３は第３実施形態の変形例であって、光透過部５０−３の上段部１０３−１は、垂直方向に積層され、上面（又は下面）の面積が互いに異なる複数の部分５３−１〜５３−ｎ（ｎ＞１である自然数）を含むことができる。
複数の部分５３−１〜５３−ｎ（ｎ＞１である自然数）のそれぞれの形状は、六面体、例えば、立方体、直方体、四角錐台であってもよい。例えば、複数の部分５３−１〜５３−ｎ（ｎ＞１である自然数）のそれぞれの上面（又は下面）の互いに対応する辺の長さは、互いに異なっていてもよい。
垂直方向に上方に行くほど、複数の部分５３−１〜５３−ｎ（ｎ＞１である自然数）のそれぞれの上面（又は下面）の互いに対応する辺の長さは減少することができる。
反射部３０の上面３１から上段部１０３−１の上面３１２までの高さ、下段部１０１の上面を基準として複数の部分５３−１〜５３−ｎ（ｎ＞１である自然数）のそれぞれの側面が傾いた角度、下段部１０１と上段部１０３−１との間の水平方向への段差Ｐ１、及び隣接する２つの部分（例えば、５３−１と５３−２）の間の段差Ｐ２は、図４及び図５で説明したのと同一にすることができる。
図１０は、一般的な発光素子パッケージ８０の断面図を示し、図１１は、図１０に示された発光素子パッケージの指向角を示す。
図１０及び図１１を参照すると、リードフレーム１１−１上に配置される反射壁５の高さに応じて発光素子パッケージ８０の指向角が決定され得る。図１０に示された一般的な発光素子パッケージ８０は、モールディング部３の上面が反射壁５の上面と同一平面上に位置し、モールディング部３の側面が反射壁５によって完全に取り囲まれている構造を有する。実験の結果によれば、図１０に示された発光素子パッケージ８０の指向角は１１７°であることがわかる。
実施形態は、反射部３０の高さを発光素子２０の高さと近似するように下げ、光透過部５０の側面を反射部３０から開放し、光透過部５０の下面の縁を反射部３０の上面と接するようにすることによって、指向角を１３０°以上に向上させることができる。
図１２は、指向角を向上させた発光素子パッケージ９０の断面図を示し、図１３は、図１２に示された発光素子パッケージの指向角及び後面光束比率を示す。
ここで、後面光束比率とは、指向角が０°である線を基準として後方に照射される光の光束の比率を意味することができる。
図１２及び図１３を参照すると、発光素子パッケージ９０は、発光素子２０と電気的に接続される第１リードフレーム１１及び第２リードフレーム（図示せず）と、発光素子２０の周囲の第１及び第２リードフレーム１１，１２上に配置される反射部３０と、発光素子２０を包囲するように反射部３０と第１及び第２リードフレーム１１，１２の上に配置される光透過部５８と、を含む。
光透過部５８の下面の縁が反射部３０の上面と接触し、光透過部５８の側面５８−１が反射部３０から開放され得る。すなわち、光透過部５８の側面５８が、反射部３０の上面上に位置することができる。
このような構造的な相違点によって、図１２に示された反射部３０の高さは、図１０に示された反射壁５の高さよりも低く、図１２に示された発光素子パッケージの指向角は、図１０に示された発光素子パッケージよりも向上することができる。
図１２に示された発光素子パッケージの指向角は、図１３を参照すると、１４７°であることがわかる。但し、図１３のグラフを参照するとき、図１２に示された発光素子パッケージ９０の後面光束比率６０１は５％を超えることがわかる。
図１４は、第３実施形態の指向角及び後面光束比率に対するシミュレーションの結果を示す。Ａは、下段部１０１と上段部１０３との間の水平方向への段差を表し、Ｂは、下段部１０１の上面を基準として上段部１０３の側面３１１が傾いた角度を表し、Ｃは、反射部３０の上面３１から上段部１０３の上面３１２までの高さを表す。そして、Ｃａｓｅ１〜Ｃａｓｅ３の上段部１０３の側面３１１と上段部１０３の上面３１２とが交わる角部Ｒ１は０．１ｍｍであり、Ｃａｓｅ４〜Ｃａｓｅ６のＲ１は０．２ｍｍであり得る。
図１４を参照すると、Ｃａｓｅ１〜Ｃａｓｅ６のＡは０．２ｍｍ、０．３ｍｍまたは０．４ｍｍであり、Ｂは０°であり、Ｃは０．３５ｍｍであり得る。図１４に示されたＣａｓｅ１〜Ｃａｓｅ６は、０°〜１８０°の範囲の指向角を有することがわかる。
図１５は、第３及び第４実施形態の指向角と後面光束比率に対するシミュレーションの結果を示す。
Ａは、下段部１０１と上段部１０３−１との間の水平方向への段差を表し、Ｂは、下段部１０１の上面を基準として上段部１０３−１の側面５３−１，５３−２が傾いた角度を表し、Ｃは、反射部３０の上面３１から上段部１０３−１の上面３１２までの高さを表す。
図１５を参照すると、Ｃａｓｅ１は第３実施形態の場合であり、Ｃａｓｅ２及びＣａｓｅ３は第４実施形態の場合であり得る。
Ｃａｓｅ１〜Ｃａｓｅ３のＡは０．３ｍｍであり、Ｂは４８°、３０°または０°であり、Ｃは１．１ｍｍであり得る。図１５に示されたＣａｓｅ１〜Ｃａｓｅ３は、０°〜１８０°の範囲の指向角、及び５％以下の後面光束比率を有することがわかる。
図１６は、第１及び第２実施形態の指向角及び後面光束比率に対する第１シミュレーションの結果を示す。Ａは、下段部１０１と上段部１０２との間の水平方向への段差を表し、Ｂは、下段部１０１の上面を基準として上段部１０２の側面２１１が傾いた角度を表し、Ｃは、反射部３０の上面３１から上段部１０２の上面２１２までの高さを表す。
図１６を参照すると、Ｃａｓｅ１〜Ｃａｓｅ７のＡは０．２ｍｍまたは０．３ｍｍであり、Ｂは０°または３６°であり、Ｃは０．６ｍｍまたは１．１ｍｍであり得る。このとき、ｃａｓｅ３〜ｃａｓｅ７の上段部は第１段及び第２段で構成することができ、ｈ１は第１段の高さを表し、ｈ２は第２段の高さを表すことができる。第１段及び第２段のそれぞれの高さに応じて指向角及び後面光束比率が変化することがわかる。そして、図１６に示されたＣａｓｅ１〜Ｃａｓｅ７は、０°〜１８０°の範囲の指向角、及び５％以下の後面光束比率を有することがわかる。
図１７は、第１及び第２実施形態の指向角及び後面光束比率に対する第２シミュレーションの結果を示す。
図１７を参照すると、Ｃａｓｅ１〜Ｃａｓｅ７のＡは０．２ｍｍまたは０．３ｍｍであり、Ｂは０°であり、Ｃは０．６ｍｍであり得る。そして、図１７に示されたＣａｓｅ１〜Ｃａｓｅ７は０°〜１８０°の範囲の指向角、及び５％以下の後面光束比率を有することがわかる。
図１８は、実施形態に係る発光素子パッケージを含む照明装置を示す。
図１８参照すると、照明装置は、カバー１１００、光源モジュール１２００、放熱体１４００、電源提供部１６００、内部ケース１７００、及びソケット１８００を含むことができる。また、実施形態に係る照明装置は、部材１３００及びホルダー１５００のいずれか１つ以上をさらに含むことができる。
カバー１１００は、バルブ（ｂｕｌｂ）または半球の形状であってもよく、中空の内部を有し、一部分が開口した形状とすることができる。カバー１１００は、光源モジュール１２００と光学的に結合可能である。例えば、カバー１１００は、光源モジュール１２００から提供される光を拡散、散乱または励起させることができる。カバー１１００は、一種の光学部材であってもよい。カバー１１００は、放熱体１４００と結合可能である。カバー１１００は、放熱体１４００と結合する結合部を有することができる。
カバー１１００の内面には乳白色の塗料をコーティングすることができる。乳白色の塗料は、光を拡散させる拡散材を含むことができる。カバー１１００の内面の表面粗さは、カバー１１００の外面の表面粗さよりも大きく形成することができる。これは、光源モジュール１２００からの光を十分に散乱及び拡散させて外部に放出させるためである。
カバー１１００の材質は、ガラス（ｇｌａｓｓ）、プラスチック、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などであってもよい。ここで、ポリカーボネートは、耐光性、耐熱性及び強度に優れる。前記カバー１１００は、外部から前記光源モジュール１２００が見えるように透明であってもよいが、これに限定されるものではなく、不透明であってもよい。カバー１１００は、ブロー（ｂｌｏｗ）成形を通じて形成することができる。
光源モジュール１２００は、放熱体１４００の一面に配置することができ、光源モジュール１２００から発生した熱は放熱体１４００に伝導可能である。
光源モジュール１２００は、光源部１２１０、連結プレート１２３０、及びコネクタ１２５０を含むことができる。光源部１２１０は、基板、及び基板上に配置される複数の発光素子パッケージを含むことができる。光源部１２１０に含まれる複数の発光素子パッケージのそれぞれは、実施形態のいずれか１つであってもよい。
部材１３００は、放熱体１４００の上面上に配置することができ、複数の光源部１２１０及びコネクタ１２５０が挿入されるガイド溝１３１０を有する。ガイド溝１３１０は、光源部１２１０の基板及びコネクタ１２５０と対応または整列可能である。
部材１３００の表面は、光反射物質で塗布またはコーティングされたものであってもよい。
例えば、部材１３００の表面は、白色の塗料で塗布またはコーティングされたものであってもよい。このような部材１３００は、カバー１１００の内面で反射されて光源モジュール１２００に向かって戻ってくる光を再びカバー１１００の方向に反射することができる。したがって、実施形態に係る照明装置の光効率を向上させることができる。
部材１３００は、一例として、絶縁物質からなることができる。光源モジュール１２００の連結プレート１２３０は電気伝導性の物質を含むことができる。したがって、放熱体１４００と連結プレート１２３０との間に電気的な接触が可能になる。部材１３００は、絶縁物質で構成されて、連結プレート１２３０と放熱体１４００との電気的短絡を遮断することができる。放熱体１４００は、光源モジュール１２００からの熱及び電源提供部１６００からの熱の伝達を受けて放熱することができる。
ホルダー１５００は、内部ケース１７００の絶縁部１７１０の収納溝１７１９を塞ぐ。したがって、内部ケース１７００の絶縁部１７１０に収納される電源提供部１６００を密閉することができる。ホルダー１５００はガイド突出部１５１０を有することができ、ガイド突出部１５１０は、電源提供部１６００の突出部１６１０が貫通するホールを有することができる。
電源提供部１６００は、外部から提供された電気的信号を処理または変換して光源モジュール１２００に提供する。電源提供部１６００は、内部ケース１７００の収納溝１７１９に収納され、ホルダー１５００によって内部ケース１７００の内部に密閉され得る。電源提供部１６００は、突出部１６１０、ガイド部１６３０、ベース１６５０及び延長部１６７０を含むことができる。
ガイド部１６３０は、ベース１６５０の一側から外部に突出した形状を有することができる。ガイド部１６３０はホルダー１５００に挿入可能である。ベース１６５０の一面上には多数の部品を配置することができる。多数の部品は、例えば、外部電源から提供される交流電源を直流電源に変換する直流変換装置、光源モジュール１２００の駆動を制御する駆動チップ、光源モジュール１２００を保護するためのＥＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｓｔａｔｉｃ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）保護素子などを含むことができるが、これに限定されない。
延長部１６７０は、ベース１６５０の他側から外部に突出した形状を有することができる。延長部１６７０は、内部ケース１７００の連結部１７５０の内部に挿入され、外部からの電気的信号を受けることができる。例えば、延長部１６７０は、内部ケース１７００の連結部１７５０と幅が同一であってもよく、小さくてもよい。延長部１６７０には“＋電線”と“−電線”の各一端が電気的に接続され、“＋電線”と“−電線”の他端はソケット１８００に電気的に接続可能である。
内部ケース１７００は、内部に電源提供部１６００と共にモールディング部を含むことができる。モールディング部は、モールディング液体が固まった部分であって、電源提供部１６００を内部ケース１７００の内部に固定できるようにする。
図１９は、実施形態に係る発光素子パッケージを含む表示装置を示す。
図１９を参照すると、表示装置８００は、ボトムカバー８１０と、ボトムカバー８１０上に配置される反射板８２０と、光を放出する発光モジュール８３０，８３５と、反射板８２０の前方に配置され、発光モジュール８３０，８３５から発散される光を表示装置の前方に案内する導光板８４０と、導光板８４０の前方に配置されるプリズムシート８５０，８６０を含む光学シートと、光学シートの前方に配置されるディスプレイパネル８７０と、ディスプレイパネル８７０と接続され、ディスプレイパネル８７０に画像信号を供給する画像信号出力回路８７２と、ディスプレイパネル８７０の前方に配置されるカラーフィルター８８０とを含むことができる。ここでボトムカバー８１０、反射板８２０、発光モジュール８３０，８３５、導光板８４０、及び光学シートはバックライトユニット（Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ Ｕｎｉｔ）をなすことができる。
発光モジュールは、基板８３０上に実装される発光素子パッケージ８３５を含むことができる。ここで、基板８３０としてはＰＣＢなどを使用することができる。発光素子パッケージ８３５は、上述した実施形態のいずれか１つであってもよい。
ボトムカバー８１０は、表示装置８００内の構成要素を収納することができる。そして、反射板８２０は、同図のように別途の構成要素として設けてもよく、導光板８４０の後面やボトムカバー８１０の前面に反射度の高い物質でコーティングする形態で設けることも可能である。
ここで、反射板８２０は、反射率が高く、超薄型に使用可能な素材を使用することができ、ポリエチレンテレフタレート（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ；ＰＥＴ）を使用することができる。
そして、導光板８４０は、ポリメチルメタクリレート（ＰｏｌｙＭｅｔｈｙｌＭｅｔｈＡＣｒｙｌａｔｅ；ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰｏｌｙＣａｒｂｏｎａｔｅ；ＰＣ）、またはポリエチレン（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ；ＰＥ）などで形成することができる。
そして、第１プリズムシート８５０は、支持フィルムの一面に、透光性かつ弾性を有する重合体材料で形成することができ、重合体は、複数個の立体構造が反復して形成されたプリズム層を有することができる。ここで、複数個のパターンは、図示のように、山と谷が反復的にストライプ状に備えられてもよい。
そして、第２プリズムシート８６０において支持フィルムの一面の山と谷の方向は、第１プリズムシート８５０内の支持フィルムの一面の山と谷の方向と垂直をなすことができる。これは、発光モジュールと反射シートから伝達された光をディスプレイパネル８７０の全面に均一に分散させるためである。
そして、図示していないが、導光板８４０と第１プリズムシート８５０との間に拡散シートが配置されてもよい。拡散シートは、ポリエステルとポリカーボネート系列の材料からなることができ、バックライトユニットから入射された光を、屈折及び散乱を通じて光投射角を最大に広げることができる。そして、拡散シートは、光拡散剤を含む支持層と、光出射面（第１プリズムシート方向）と光入射面（反射シート方向）に形成され、光拡散剤を含んでいない第１レイヤー及び第２レイヤーとを含むことができる。
実施形態において、拡散シート、第１プリズムシート８５０、及び第２プリズムシート８６０が光学シートを構成するが、光学シートは、他の組み合わせ、例えば、マイクロレンズアレイからなってもよく、拡散シートとマイクロレンズアレイとの組み合わせ、または１つのプリズムシートとマイクロレンズアレイとの組み合わせなどからなってもよい。
ディスプレイパネル８７０としては液晶表示パネル（Ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）を配置してもよいが、液晶表示パネル８６０以外に、光源を必要とする他の種類の表示装置を備えてもよい。
図２０は、実施形態に係る発光素子パッケージを含むヘッドランプ（ｈｅａｄ ｌａｍｐ）９００を示す。図２０を参照すると、ヘッドランプ９００は、発光モジュール９０１、リフレクタ（ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）９０２、シェード９０３、及びレンズ９０４を含む。
発光モジュール９０１は、基板（図示せず）上に配置される複数の発光素子パッケージ（図示せず）を含むことができる。このとき、発光素子パッケージは、上述した実施形態のいずれか１つであってもよい。
リフレクタ９０２は、発光モジュール９０１から照射される光９１１を一定の方向、例えば、前方９１２に反射させる。
シェード９０３は、リフレクタ９０２とレンズ９０４との間に配置され、リフレクタ９０２により反射されてレンズ９０４に向かう光の一部を遮断または反射して、設計者の所望の配光パターンをなすようにする部材であって、シェード９０３の一側部９０３−１と他側部９０３−２は互いに異なる高さを有することができる。
発光モジュール９０１から照射される光は、リフレクタ９０２及びシェード９０３で反射された後、レンズ９０４を透過して車体の前方に向かうことができる。レンズ９０４は、リフレクタ９０２により反射された光を前方に屈折させることができる。
以上、各実施形態において説明された特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれ、本発明は必ずしも１つの実施形態にのみ限定されるものではない。さらに、各実施形態で例示された特徴、構造、効果などは、本発明の属する分野における通常の知識を有する者によって、他の実施形態に対しても組み合わせ又は変形して実施可能である。したがって、このような組み合わせと変形に関する内容は、本発明の範囲に含まれるものと解釈しなければならない。
１１ 第１リードフレーム
１２ 第２リードフレーム
２０ 発光素子
３０ 反射部
３５ 隔離部
５０ 光透過部
６２，６４ ワイヤ

Claims (5)

  1. 互いに離隔して配置される第１リードフレーム及び第２リードフレームと、
    前記第１リードフレーム上に配置される発光素子と、
    前記第１リードフレーム及び前記第２リードフレーム上に配置され、上面及び反射側壁を含む反射部と、
    前記反射部の上面、前記第１リードフレーム、及び前記第２リードフレーム上に配置される下段部と、前記下段部の外周よりも小さい外周を有し、前記下段部上に配置される上段部とを含む、上面に平坦部を有する光透過部と、を含み、
    前記上段部の側面は、前記反射部の側壁の上端と下端との間で、垂直方向に重なり、
    前記上段部の側面と前記下段部の上面とが交わる角部は、前記反射部の前記反射側壁の一部と、垂直方向に重なり、
    前記下段部の上面は、前記反射部の上面よりも高く位置し、
    前記上段部の側面は、水平方向に前記下段部の側面と段差を有し、
    前記段差は０．２ｍｍ〜０．５ｍｍであり、前記下段部の上面を基準として前記上段部の側面が傾いた角度は１５°〜５０°であり、
    前記反射部の上面から前記上段部の上面までの高さは０．３ｍｍ〜１．５ｍｍであり、
    前記垂直方向は、前記第１リードフレームから前記光透過部に向かう方向であり、前記水平方向は、前記垂直方向と垂直な方向であり、
    前記上段部は、
    前記垂直方向に積層される複数の部分を含み、
    前記複数の部分は、前記垂直方向に上方に行くほど外周が減少し、
    前記複数の部分のうち最も下に位置する部分の側面は、前記反射部の側壁の上端と下端との間に前記垂直方向に重なり、
    前記複数の部分のうち隣接する２つの部分の間には、前記水平方向に延びる段差が存在し、
    前記複数の部分のうち隣接する２つの部分の間の段差は０．２ｍｍ〜０．５ｍｍであり、前記下段部の上面を基準として前記複数の部分のそれぞれの側面が傾いた角度は１５°〜５０°である、発光素子パッケージ。
  2. 前記複数の部分のそれぞれの中心は、前記下段部の中心に重なり、
    前記複数の部分のそれぞれの側面と上面とが交わる角部は曲面である、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
  3. 前記上段部の形状は、円筒状または六面体であり、
    前記上段部の外周は、下から上に行くほど減少し、
    前記上段部の側面は、前記下段部の上面の縁から離隔して位置する、請求項１または２に記載の発光素子パッケージ。
  4. 前記下段部は、
    前記反射部の上面と側面、及び前記第１及び第２リードフレームのそれぞれの上面と接する、請求項１ないし３のいずれかに記載の発光素子パッケージ。
  5. 前記光透過部は、
    前記発光素子から放出された光の波長を変化させる蛍光体を含む、請求項１ないし４のいずれかに記載の発光素子パッケージ。
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