KR101637590B1 - 발광 소자 패키지 및 조명 시스템 - Google Patents

Abstract

본 실시예에 따른 발광 소자 패키지는, 캐비티와, 상기 캐비티의 바닥면에 형성되는 복수의 발광 소자 수용부를 포함하는 몸체; 및 상기 복수의 발광 소자 수용부 내에 각기 개별적으로 위치하는 복수의 발광 소자를 포함한다. 상기 복수의 발광 소자 수용부 중 적어도 두 개의 발광 소자 수용부는, 서로 다른 체적을 가진다.

Description

발광 소자 패키지 및 조명 시스템{LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE AND LIGHTING SYSTEM}

실시예는 발광 소자 패키지 및 조명 시스템에 관한 것이다.

발광 다이오드(LED)는 전기 에너지를 빛으로 변환하는 반도체 소자의 일종이다. 발광 다이오드는 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비 전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안정성, 환경 친화성의 장점을 지닌다.

이에 기존의 광원을 발광 다이오드로 대체하기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 실내외에서 사용되는 각종 램프, 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 발광 소자를 사용하는 경우가 증가되고 있는 추세이다.

실시예는 광을 균일하게 방출할 수 있는 발광 소자 패키지 및 조명 시스템을 제공한다.

본 실시예에 따른 발광 소자 패키지는, 캐비티와, 상기 캐비티의 바닥면에 형성되는 복수의 발광 소자 수용부를 포함하는 몸체; 및 상기 복수의 발광 소자 수용부 내에 각기 개별적으로 위치하는 복수의 발광 소자를 포함한다. 상기 복수의 발광 소자 수용부 중 적어도 두 개의 발광 소자 수용부는, 서로 다른 체적을 가진다.

본 실시예에 따른 조명 시스템은, 기판; 및 상기 기판 상에 배치되는 발광 소자 패키지를 포함하는 발광 모듈을 포함한다. 상기 발광 소자 패키지는, 캐비티와, 상기 캐비티의 바닥면에 형성되는 복수의 발광 소자 수용부를 포함하는 몸체; 및 상기 복수의 발광 소자 수용부 내에 각기 개별적으로 위치하는 복수의 발광 소자를 포함한다. 상기 복수의 발광 소자 수용부 중 적어도 두 개의 발광 소자 수용부는, 서로 다른 체적을 가진다.

본 실시예에 따르면, 수용부, 수지물 및 개별 렌즈가 각 발광 소자에 대응하여 개별로 구비된다. 각 발광 소자 및 형광 물질의 효율을 고려하여 형광 물질이 포함되는 수지물의 양을 조절함으로써, 발광 소자에서 방출되는 광을 균일화할 수 있다.

수지물의 양은 수지물이 수용되는 수용부의 평면 면적 및 깊이 등을 달리하는 것에 의하여 쉽게 조절될 수 있다.

각 발광 소자에 대응하는 수용부를 개별적으로 형성하여 서로 다른 형광 물질을 구비한 수지물을 포함할 수 있어, 원하는 특성에 따라 다양한 발광 소자 패키지 및 조명 시스템을 제조할 수 있다. 또한, 우수한 효율을 지닐 수 있는 형상의 개별 렌즈를 사용하여 발광 소자 패키지 및 조명 시스템의 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 제1 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 사시도이다.
도 2는 도 1의 발광 소자 패키지에서 개별 렌즈, 공통 렌즈 및 수지물을 제거한 상태의 사시도이다.
도 3은 도 2의 평면도이다.
도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ'선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 5는 제2 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도이다.
도 6은 제3 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도이다.
도 7은 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 백라이트 유닛을 설명하는 도면이다.
도 8은 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 조명 유닛을 설명하는 도면이다.

실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 위 또는 상에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 제1 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 사시도이고, 도 2는 도 1의 발광 소자 패키지에서 개별 렌즈, 공통 렌즈 및 수지물을 제거한 상태의 사시도이며, 도 3은 도 2의 평면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예의 발광 소자 패키지(100)는, 캐비티(20) 및 복수의 발광 소자 수용부(이하 “수용부”)(30)를 포함하는 몸체(10), 수용부(30) 내에 개별적으로 위치하는 복수의 발광 소자(50), 제1 전극(41) 및 제2 전극(42), 그리고 복수의 개별 렌즈(60)를 포함한다. 그리고 복수의 개별 렌즈(60)를 덮는 공통 렌즈(70)를 포함할 수 있다.

이를 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

몸체(10)는 폴리프탈아미드(polyphthal amide, PPA), 액정고분자(liquid crystal polymer, LCP), 폴리아미드9T(polyamid9T, PA9T) 등과 같은 수지, 금속, 감광성 유리(photo sensitive glass), 사파이어(Al₂O₃), 세라믹, 인쇄회로기판(PCB) 등을 포함할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이러한 물질에 한정되는 것은 아니다.

이러한 몸체(10)는 발광 소자 패키지(100)의 용도 및 설계에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다. 일례로, 몸체(10)의 평면 형상은 사각형, 원형 등의 다양한 형상을 가질 수 있다.

이 몸체(10)에는 상부가 개방되는 캐비티(20)가 형성된다. 도면에서는 이 캐비티(20)의 평면 형상을 원형으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 캐비티(20)는 사각형을 포함하는 다각형 형태의 평면 형상을 가질 수도 있다.

캐비티(20)의 측면은 캐비티(20)의 바닥면에 수직하거나 경사질 수 있다. 캐비티(20)가 경사진 측면을 가지는 경우에 캐비티(20)의 측면과 바닥면이 이루는 각도(도 4의 θ1, 이하 동일)는 100도 내지 170도 일 수 있다. 이때, 각도(θ1)를 120도 이상으로 하여, 발광 소자(50)로부터 방출되는 광이 잘 반사되도록 할 수 있다.

이 캐비티(20)의 바닥면에 수용부(30)가 복수로 형성된다. 이 복수의 수용부(30a, 30b)는 복수의 발광 소자(50)를 개별적으로 수용하기 위하여 형성된다. 도면에서는 수용부(30)의 평면 형상이 원형 형상이나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 수용부(30)는 사각형을 포함하는 다각형 형태의 평면 형상을 가질 수도 있다.

그리고 수용부(30)의 측면은 수용부(30)의 바닥면에 수직하거나 경사질 수 있다. 수용부(30)가 경사진 측면을 가지는 경우에 수용부(30)의 측면과 바닥면이 이루는 각도(도 4의 θ2, 이하 동일)는 100도 내지 170도 일 수 있다. 이때, 각도(θ2)를 120도 이상으로 하여, 발광 소자(50)로부터 방출되는 광이 잘 반사되도록 할 수 있다.

이러한 캐비티(20) 및 복수의 수용부(30)를 가지는 몸체(10)는 복수의 층을 적층하여 형성되거나, 사출 성형 등을 통하여 형성될 수 있다. 그 외 다양한 방법으로 몸체(10)를 형성할 수 있음은 물론이다.

이러한 몸체(10)에는 발광 소자(50)에 전기적으로 연결되는 제1 전극(41) 및 제2 전극(42)이 배치된다. 이러한 제1 전극(41) 및 제2 전극(42)은 소정 두께를 가지는 금속 플레이트로 형성될 수 있으며, 이 표면에 다른 금속층이 도금될 수도 있다. 제1 전극(41) 및 제2 전극(42)은 전도성이 우수한 금속으로 구성될 수 있다. 이러한 금속으로는 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag) 등이 있다.

이러한 제1 전극(41) 및 제2 전극(42)의 일부는 수용부(30)를 통하여 노출되며, 나머지 부분은 몸체(10) 내부를 관통하여 외부에 노출될 수 있다. 본 실시예에서는 제1 전극(41) 및 제2 전극(42)이 수용부(30)의 바닥면에 접하여 형성되나, 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제1 전극(41) 및 제2 전극(42)이 캐비티(20)의 바닥면에 접하여 형성되거나, 몸체(10)의 상면에 접하여 형성되는 것도 가능하다.

수용부(30) 내에는 제1 전극(41) 및 제2 전극(42)과 전기적으로 연결되면서 발광 소자(50)가 위치한다. 발광 소자(50)는 와이어(52)를 통한 와이어 본딩에 의하여 제1 전극(41) 및 제2 전극(42)과 전기적으로 연결될 수도 있다.

발광 소자(50)는 두 개의 전극층(도시하지 않음)이 상측 방향으로 노출되도록 배치된 수평형 칩 또는 두 개의 전극층이 서로 발광층의 반대쪽에 위치한 수직형 칩으로 구성될 수 있다. 이때, 수평형 칩은 제1 전극(41) 및 제2 전극(42)에 각기 와이어(52)에 의해 연결될 수 있다. 수직형 칩은 제1 전극(41) 및 제2 전극(42) 중 하나의 전극에는 전극층이 서로 접촉하여 형성되고, 다른 하나의 전극은 전극층과 와이어(52)에 의해 연결될 수 있다. 도 2 및 3에서는 일례로 수평형 칩을 기준으로 도시하였다.

그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 와이어 본딩 이외에 다이 본딩(die bonding) 또는 플립 칩(flip chip) 방식 등에 의해 발광 소자(50)와 제1 및 제2 전극(41, 42)이 전기적으로 연결될 수 있다.

그리고 이 수용부(30) 내에 발광 소자(50)를 밀봉하면서 수지물(도 4의 참조부호 80, 이하 동일)이 채워진다. 이 수지물(80)은 실리콘 또는 에폭시와 같은 투광성 재료로 이루어질 수 있다. 이 수지물(80)은 발광 소자(50)부터 방출된 광을 흡수하여 다른 파장을 방출하는 형광 물질을 포함할 수 있다.

이 수지물(80) 위로 볼록한 형상의 개별 렌즈(60)가 위치한다. 이 개별 렌즈(60)는 수지 등을 몰딩하여 형성되거나, 별도로 제작된 렌즈를 부착하여 사용할 수 있다. 도면 및 설명에서는 수지물(80)과 개별 렌즈(60)가 서로 다른 구성인 것으로 도시 및 설명하지만, 수지물(80)과 개별 렌즈(60)를 동일한 공정에서 함께 형성할 수도 있다. 이 개별 렌즈(60)는 적어도 일부분이 캐비티(20)의 바닥면과 접촉할 수도 있다.

본 실시예에서 복수의 개별 렌즈(60)는 캐비티(20)의 측면에서 일정 간격 이격되어 형성되고, 각 발광 소자(50) 위에서 볼록한 형상을 가질 수 있다.

종래와 같이 복수의 발광 소자(50)에 대응하는 렌즈를 하나의 렌즈로만 형성할 경우 렌즈의 표면이 완만한 곡면으로 이루어진다. 이에 의해 렌즈의 표면에서 전반사가 많이 발생하여 효율이 감소될 수 있다. 반면, 본 실시예와 같이 각 발광 소자(50)에 대응하도록 개별 렌즈(60)를 구비하는 경우에는 렌즈의 표면이 비교적 큰 곡률을 가질 수 있어 전반사를 줄일 수 있고, 이에 의해 효율을 향상시킬 수 있다.

이때, 각 개별 렌즈(60)는 효율을 고려하여 대략 반구형의 형상을 가질 수 있다. 종래와 같이 복수의 발광 소자(50)에 하나의 렌즈만을 사용할 경우에는 반구형의 렌즈를 적용하면 발광 소자 패키지(100)의 두께가 너무 두꺼워질 수 있어, 반구형의 렌즈를 사용할 수 없었다. 반면, 본 실시예에서는 개별 렌즈(60)를 구비하여 효율 측면에서 우수한 반구형의 형상을 가질 수 있다.

또한, 개별 렌즈(60)를 구비하므로 복수의 발광 소자(50)의 특성을 고려하여 개별 렌즈(60)의 형상, 재질 등을 서로 다르게 할 수 있다. 이에 의해 다양한 구조의 발광 소자 패키지(100)를 형성할 수 있다.

이 개별 렌즈(60)를 덮으면서 캐비티(20) 위에 공통 렌즈(70)가 형성된다. 이 공통 렌즈(70)는 수지 등을 몰딩하여 형성되거나, 별도로 제작된 렌즈를 부착하여 사용할 수 있다. 공통 렌즈(70)가 수지 등으로 구성된 경우에는 형광 물질을 포함할 수 있다. 이 공통 렌즈(70)는 개별 렌즈(60)과 이격되어 배치될 수도 있다.

이 공통 렌즈(70)의 굴절률을 개별 렌즈(60)보다 작게 하여 광 추출 효율을 좀더 향상할 수 있다. 즉, 광이 높은 굴절률의 물질에서 낮은 굴절률의 물질로 통과하도록 하여, 프리넬 반사 등에 의한 손실을 최소화할 수 있다.

그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 개별 렌즈(60) 및 공통 렌즈(70) 중 어느 하나가 형성되지 않는 것도 가능하다.

도 3과 함께 도 4를 참조하여, 본 실시예의 캐비티(20), 수용부(30), 발광 소자(50) 및 수지물(80)에 대하여 좀더 상세하게 살펴본다. 도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ'선을 따라 잘라서 본 단면도이다.

본 실시예에서 하나의 캐비티(20)에는 복수의 발광 소자(50a, 50b)를 개별로 수용하는 복수의 수용부(30a, 30b)가 형성된다.

이하에서는 복수의 발광 소자(50)가 제1 발광 소자(50a) 및 제2 발광 소자(50b)를 포함하고, 복수의 수용부(30a, 30b)가 제1 수용부(30a) 및 제2 수용부(30b)를 포함하는 것을 예시하였다. 그리고 제1 수용부(30a) 위에 제1 개별 렌즈(60a)가 위치하고, 제2 수용부(30b) 위에 제2 개별 렌즈(60b)가 위치할 수 있다.

제1 및 제2 형광 물질이 충분한 양만큼 포함될 수 있도록 제1 및 제2 수용부(30a, 30b)의 깊이(H2)가 제1 및 제2 발광 소자(50a, 50b)의 두께보다 클 수 있다. 일례로, 제1 및 제2 수용부(30a, 30b)의 깊이(H2)가 제1 및 제2 발광 소자(50a, 50b)보다 적어도 30㎛ 이상 크게 형성될 수 있다. 그리고 캐비티(20)의 깊이(H1)는 제1 및 제2 수용부(30a, 30b)의 깊이(H2)보다 작을 수 있다. 이는 캐비티(20)의 깊이(H1)가 지나치게 커지면 반사에 의해 손실되는 광량이 많아지기 때문이다.

이와 같이 본 실시예에서는 캐비티(20)의 깊이(H1)와 수용부(30a, 30b)의 깊이(H2)를 최적화하여 발광 소자 패키지(100)의 효율 향상에 좀더 기여할 수 있다.

이때, 제1 및 제2 발광 소자(50a, 50b)는 동일한 파장의 광을 방출하는 동종의 발광 소자일 수도 있으며, 서로 다른 파장의 광을 방출하는 이종의 발광 소자일 수도 있다.

제1 수용부(30a)에는 제1 형광 물질이 위치하고, 제2 수용부(30b)에는 제2 형광 물질이 위치한다. 제1 형광 물질과 제2 형광 물질은 서로 동일한 종류의 형광 물질일 수도 있으며, 서로 다른 종류의 형광 물질일 수도 있다. 제1 및 제2 형광 물질로는 설파이드계, 실리케이트계, 이트륨-알루미늄-가네트(YAG)계, 질산화물계, 질화물계 등의 다양한 형광 물질을 사용할 수 있다.

즉, 종래에는 하나의 수지물만을 사용할 수 있어 복수의 발광 소자(50a, 50b)에 서로 다른 수지물을 사용하는 것이 불가능하였다. 본 실시예에서는 제1 및 제2 발광 소자(50a, 50b)를 개별적으로 제1 및 제2 수용부(30a, 30b)에 위치시키므로, 제1 형광 물질 및 제2 형광 물질을 서로 다른 물질로 형성하는 것도 가능하다. 이에 따라 제1 및 제2 발광 소자(50a, 50b)의 특성을 고려하여 형광 물질을 사용할 수 있다.

또한, 이종의 형광 물질을 다른 공간인 각 수용부(32, 34) 또는/및 캐비티(20)에 위치하도록 할 수 있어 이종의 형광 물질을 혼합하여 발생되는 문제를 방지할 수 있다. 예를 들어, 적색 형광 물질이 다른 형광 물질과 혼합될 경우, 적색 형광 물질이 다른 형광 물질로부터 변환된 파장의 빛을 흡수하여 전체적으로 휘도와 효율을 저하시킬 수 있다. 본 실시예에서는 이러한 적색 형광 물질을 다른 형광 물질과 다른 공간에 위치시켜 휘도 저하를 방지할 수 있다.

본 실시예에서는 제1 발광 소자(50a)와 제1 형광 물질에 의한 효율이, 제2 발광 소자(50b)와 제2 형광 물질에 의한 효율보다 클 수 있다.

일 예로, 제1 및 제2 발광 소자(50a, 50b)는 청색 광을 방출하는 발광 소자이고, 제1 수지물(82)의 제1 형광 물질이 황색 광을 방출하는 형광 물질(이하 "황색 형광 물질")이며, 제2 수지물(84)의 제2 형광 물질이 녹색 광을 방출하는 형광 물질(이하 "녹색 형광 물질")일 수 있다. 그리고 공통 렌즈(70)의 형광 물질이 적색 광을 방출하는 형광 물질(이하 "적색 형광 물질")일 수 있다.

여기서, 도 3을 참조하면, 제1 수용부(30a)의 평면 면적보다 제2 수용부(30b)의 평면 면적보다 크게 형성된다. 즉, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 수용부(30a)의 직경(W1)보다 제2 수용부(30b)의 직경(W2)를 더 크게 형성할 수 있다. 그러면, 제1 수용부(30a)의 체적보다 제2 수용부(30b)의 체적이 더 크게 형성된다.

이에 의해 제1 수용부(30a)에 위치하는 제1 수지물(82)의 양보다 제2 수용부(30b)에 위치하는 제2 수지물(84)의 양을 늘릴 수 있다. 이렇게 제2 수지물(84)의 양을 늘리면, 제2 수지물(84) 내에 포함된 제2 형광 물질의 양을 늘릴 수 있다. 즉, 본 실시예에서는 제2 발광 소자(50b)와 제2 형광 물질의 조합이 상대적으로 낮은 효율을 가지므로, 제2 형광 물질의 양을 제1 형광 물질의 양보다 늘려서 낮은 효율을 보상할 수 있다. 즉, 효율이 낮은 제2 형광 물질의 양을 늘려서 제2 발광 소자(50b)와 제2 형광 물질에 의해 방출되는 광의 양을, 제1 발광 소자(50a)와 제1 형광 물질에 의해 방출되는 광의 양과 유사한 수준으로 향상시킬 수 있다. 결과적으로, 제1 발광 소자(50a)와 제2 발광 소자(50b)에 의해 방출되는 광의 양을 균일화할 수 있다.

이와 같이 본 실시예에서는 제1 수용부(50a)와 제2 수용부(50b)의 체적을 달리하여 서로 다른 효율을 가지는 발광 소자 및/또는 형광 물질을 사용할 경우에도 광량을 균일화할 수 있다.

이하, 도 5 및 도 6을 참조하여 제2 실시예 및 제3 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 상세하게 설명한다. 명확한 설명을 위하여 제1 실시예와 동일 또는 극히 유사한 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 서로 다른 구성에 대해서만 상세하게 설명한다.

도 5는 제2 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도이다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에서는 제1 형광 물질을 포함하는 제1 수지물(82)이 위치하는 제1 수용부(30a)의 깊이(D1)보다, 제2 형광 물질을 포함하는 제2 수지물(84)이 위치하는 제2 수용부(30b)의 깊이(D2)가 더 크다. 이때, 제1 발광 소자(50a)와 제1 형광 물질에 의한 효율이 제2 발광 소자(50b)와 제2 형광 물질에 의한 효율이 더 우수할 수 있다.

본 실시예에서는 몸체에서 제1 수용부(30a)가 형성된 부분에 단차(22)가 형성되어 제1 수용부(30a)의 깊이(D1)를 제2 수용부(30b)보다 작게 한 것을 예시하였다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 별도의 단차(22) 없이 제1 수용부(30a)를 제2 수용부(30b)보다 얕게 형성하는 등 다양하게 변형이 가능하다.

본 실시예에서는 제1 및 제2 수용부(30a, 30b)의 깊이를 조절하여, 제1 수용부(30a)의 체적보다 제2 수용부(30b)의 체적을 크게 한다. 이에 의해 제2 수용부(30b)에 수용되는 제2 형광 물질의 양을 늘릴 수 있고, 서로 다른 발광 소자 및/또는 형광 물질의 효율 차이를 보상할 수 있다.

도 6은 제3 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도이다.

도 6을 참조하면, 본 실시예에서는 하나의 캐비티(20)에 세 개의 수용부(30a, 30b, 30c), 세 개의 발광 소자(50a, 50b, 50c) 및 세 개의 개별 렌즈(60a, 60b, 60c)가 위치한다.

여기서, 제1 내지 제3 발광 소자(50a, 50b, 50c)는 동일한 파장의 광을 방출하는 동종의 발광 소자일 수도 있으며, 서로 다른 파장의 광을 방출하는 이종의 발광 소자일 수도 있다. 제1, 제2 및 제3 수지물(82, 84, 86)에는 각기 제1, 제2 및 제3 형광 물질이 위치할 수 있다. 이러한 제1 내지 제3 형광 물질은 서로 동일한 물질일 수도 있으며, 서로 다른 종류의 형광 물질일 수도 있다.

그리고 제1 발광 소자(50a)와 제1 형광 물질에 의한 효율이 제2 발광 소자(50b)와 제2 형광 물질에 의한 효율보다 우수하고, 제2 발광 소자(50b)와 제2 형광 물질에 의한 효율이 제3 발광 소자(50c)와 제3 형광 물질에 의한 효율보다 우수할 수 있다.

일 예로, 제1 내지 제3 발광 소자(50a, 50b, 50c)가 청색 광을 방출하는 발광 소자이고, 제1, 제2 및 제3 수지물(82, 84, 86)의 형광 물질이 각기 황색, 녹색 및 적색 형광 물질일 수 있다.

다른 예로, 제1 내지 제3 발광 소자(50a, 50b, 50c)가 자외선(UV)를 방출하는 발광 소자이고, 제1, 제2 및 제3 수지물(82, 84, 86)의 형광 물질이 각기 황색, 녹색 및 적색의 광을 방출하는 형광 물질일 수 있다.

이 외에도 다양한 조합의 발광 소자 및 형광 물질이 사용될 수 있음은 물론이다.

상술한 효율의 관계를 고려하여, 제1 수용부(30a)의 직경(W1)보다 제2 수용부(30b)의 직경(W2)을 더 크게 형성하고, 제2 수용부(30b)의 직경(W2)보다 제3 수용부(30c)의 직경(W3)을 더 크게 형성할 수 있다. 이에 의해 효율이 상대적으로 낮은 제3 형광 물질의 양을 제2 형광 물질보다 많게 하고, 제2 형광 물질의 양을 효율이 상대적으로 높은 제1 형광 물질의 양보다 많게 할 수 있다. 이에 의해 서로 다른 효율을 보상하여 제1 내지 제3 발광 소자(50a, 50b, 50c)와 제1 내지 제3 형광 물질에 의한 광량을 균일화할 수 있다.

도 6에는 세 개의 수용부(30a, 30b, 30c)가 하나의 열을 이루며 형성되는 것을 도시하였으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 네 개 이상의 수용부가 형성되고, 이들이 다각형 구조를 이루면서 배치되거나 두 개 이상의 열을 이루면서 배치될 수 있다.

또한, 도 6에서는 제1 내지 제3 수용부(30a, 30b, 30c)가 서로 다른 평면 넓이를 가지는 것을 도시하였으나, 깊이를 서로 달리하여 체적을 달리하는 것도 가능하다. 나아가, 도 6에서는 세 개의 수용부(30a, 30b, 30c)가 서로 다른 체적을 가지는 것을 예시하였으나, 세 개 중 두 개 이상이 서로 다른 체적을 가지는 것도 가능하다.

상술한 실시예들에 따른 발광 소자 패키지는 백라이트 유닛, 지시 장치, 또는 램프, 가로등의 조명 유닛과 같은 조명 시스템으로 기능할 수 있다. 이를 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다.

도 7은 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 백라이트 유닛을 설명하는 도면이다. 다만, 도 7의 백라이트 유닛(1100)은 조명 시스템의 한 예이며, 이에 한정되지 않는다.

도 7을 참조하면, 백라이트 유닛(1100)은, 바텀 커버(1140), 이 바텀 커버(1140) 내에 배치된 광 가이드 부재(1120), 이 광가이드 부재(1120)의 적어도 일 측면 또는 하면에 배치된 발광 모듈(1110)을 포함할 수 있다. 또한, 광가이드 부재(1120) 아래에는 반사 시트(1130)가 배치될 수 있다.

바텀 커버(1140)는 광가이드 부재(1120), 발광 모듈(1100) 및 반사 시트(1130)가 수납될 수 있도록 상면이 개구된 박스(box) 형상으로 형성될 수 있으며, 금속 또는 수지로 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.

발광 모듈(1110)은, 기판(700)에 탑재된 복수의 발광 소자 패키지(600)를 포함할 수 있다. 복수의 발광 소자 패키지(600)는 광가이드 부재(1120)에 빛을 제공한다.

도시된 것처럼, 발광 모듈(1110)은 바텀 커버(1140)의 내측면들 중 적어도 어느 하나에 배치될 수 있으며, 이에 따라 광가이드 부재(1120)의 적어도 하나의 측면을 향해 빛을 제공할 수 있다.

다만, 발광 모듈(1110)은 바텀 커버(1140) 내에서 광가이드 부재(1120)의 아래에 배치되어, 광가이드 부재(1120)의 밑면을 향해 빛을 제공할 수도 있다. 이는 백라이트 유닛(1100)의 설계에 따라 다양하게 변형 가능하다.

광가이드 부재(1120)는 바텀 커버(1140) 내에 배치될 수 있다. 광가이드 부재(1120)는 발광 모듈(1110)으로부터 제공받은 빛을 면광원화하여, 표시 패널(미도시)로 가이드할 수 있다.

이러한 광가이드 부재(1120)는, 예를 들어, 도광판(light guide panel, LGP) 일 수 있다. 이 도광판을 예를 들어, 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethyl metaacrylate, PMMA)와 같은 아크릴 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 고리형 올레핀 공중합체(COC), 폴리카보네이트(poly carbonate, PC), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나로 형성될 수 있다.

이 광가이드 부재(1120)의 상측에 광학 시트(1150)이 배치될 수 있다.

이 광학 시트(1150)는, 예를 들어, 확산 시트, 집광 시트, 휘도 상승 시트 및 형광 시트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 시트(1150)이 확산 시트, 집광 시트, 휘도 상승 시트, 형광 시트가 적층되어 형성될 수 있다. 이 경우, 확산 시트(1150)는 발광 모듈(1110)에서 출사된 광을 고르게 확산시켜주고, 이 확산된 광이 집광 시트에 의해 표시 패널(미도시)로 집광될 수 있다. 이때, 집광 시트로부터 출사되는 광은 랜덤하게 편광된 광이다. 휘도 상승 시트는 집광 시트로부터 출사된 광의 편광도를 증가시킬 수 있다. 집광 시트는, 예를 들어, 수평 또는/및 수직 프리즘 시트일 수 있다. 그리고 휘도 상승 시트는, 예를 들어, 조도 강화 필름(dual brightness enhancement film) 일 수 있다. 또한, 형광 시트는 형광체가 푸함된 투광성 플레이트 또는 필름일 수 있다.

광가이드 부재(1120)의 아래에는 반사 시트(1130)가 배치될 수 있다. 반사 시트(1130)는 광가이드 부재(1120)의 하면을 통해 방출되는 빛을 광가이드 부재(1120)의 출사면을 향해 반사할 수 있다. 이 반사 시트(1130)는 반사율이 좋은 수지, 예를 들어, PET, PC, 폴리비닐클로라이드(poly vinyl chloride), 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 8은 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 조명 유닛을 설명하는 도면이다. 다만, 도 8의 조명 유닛(1200)은 조명 시스템의 한 예이며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

도 8을 참조하면, 조명 유닛(1200)은, 케이스 몸체(1210), 이 케이스 몸체(1210)에 설치된 발광 모듈(1230), 케이스 몸체(1210)에 설치되며 외부 전원으로부터 전원을 제공받는 연결 단자(1220)를 포함할 수 있다.

케이스 몸체(1210)는 방열 특성이 양호한 물질로 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들어 금속 또는 수지로 형성될 수 있다.

발광 모듈(1230)은, 기판(700) 및 이 기판(700)에 탑재되는 적어도 하나의 발광 소자 패키지(600)를 포함할 수 있다.

상기 기판(700)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있으며, 예를 들어, 일반 인쇄회로기판(printed circuit board, PCB), 메탈 코아(metal core) PCB, 연성(flexible) PCB, 세라믹 PCB 등을 포함할 수 있다.

또한, 기판(700)은 빛을 효율적으로 반사하는 물질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등으로 형성될 수 있다.

기판(700) 상에는 적어도 하나의 발광 소자 패키지(600)가 탑재될 수 있다.

발광 소자 패키지(600)는 각각 적어도 하나의 발광 소자(LED: Light Emitting Diode)를 포함할 수 있다. 발광 소자는 적색, 녹색, 청색 또는 백색의 유색 빛을 각각 발광하는 유색 발광 소자 및 자외선(UV, UltraViolet)을 발광하는 UV 발광 소자를 포함할 수 있다.

발광 모듈(1230)은 색감 및 휘도를 얻기 위해 다양한 발광 소자의 조합을 가지도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 고 연색성(CRI)을 확보하기 위해 백색 발광 소자, 적색 발광 소자 및 녹색 발광 소자를 조합하여 배치할 수 있다. 또한, 발광 모듈(1230)에서 방출되는 광의 진행 경로 상에는 형광 시트가 더 배치될 수 있으며, 형광 시트는 상기 발광 모듈(1230)에서 방출되는 광의 파장을 변화시킨다. 예를 들어, 발광 모듈(1230)에서 방출되는 광이 청색 파장대를 갖는 경우 형광 시트에는 황색 형광체가 포함될 수 있으며, 발광 모듈(1230)에서 방출된 광은 상기 형광 시트를 지나 최종적으로 백색광으로 보여지게 된다.

연결 단자(1220)는 발광 모듈(1230)와 전기적으로 연결되어 전원을 공급할 수 있다. 도 8에 도시된 것에 따르면, 연결 단자(1220)는 소켓 방식으로 외부 전원에 돌려 끼워져 결합되지만, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 연결 단자(1220)는 핀(pin) 형태로 형성되어 외부 전원에 삽입되거나, 배선에 의해 외부 전원에 연결될 수도 있는 것이다.

상술한 바와 같은 조명 시스템은 상기 발광 모듈에서 방출되는 광의 진행 경로 상에 광가이드 부재, 확산 시트, 집광 시트, 휘도상승 시트 및 형광 시트 중 적어도 어느 하나가 배치되어, 원하는 광학적 효과를 얻을 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 조명 시스템은 광 효율이 향상되고 균일한 광을 방출하는 발광 소자 패키지를 포함함으로써, 우수한 광 효율 및 특성을 가질 수 있다.

상술한 실시예에 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 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

또한, 이상에서 실시예들을 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, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 몸체
20: 캐비티
30: 발광 소자 수용부
41: 제1 전극
42: 제2 전극
50: 발광 소자
60: 개별 렌즈
70: 공통 렌즈
80: 수지물
100: 발광 소자 패키지

Claims (13)

1. 캐비티와, 상기 캐비티의 바닥면에 형성되는 복수의 발광 소자 수용부를 포함하는 몸체; 및
   상기 복수의 발광 소자 수용부 내에 각기 개별적으로 위치하는 복수의 발광 소자를 포함하고,
   상기 복수의 발광 소자는 제1 발광 소자 및 제2 발광 소자를 포함하고,
   상기 복수의 발광 소자 수용부는 상기 제1 발광 소자를 수용하는 제1 수용부와 상기 제2 발광 소자를 수용하는 제2 수용부를 포함하며,
   상기 제1 수용부와 상기 제2 수용부는 서로 서로 다른 체적을 가지고,
   상기 제1 수용부 및 상기 제 2 수용부는 서로 다른 형광 물질이 포함된 수지물을 포함하며,
   상기 캐비티의 높이는 상기 제1 수용부 및 상기 제2 수용부의 깊이보다 작은 발광 소자 패키지.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 수용부에 제1 형광 물질이 위치하고, 상기 제2 수용부에 상기 제1 형광 물질과 다른 제2 형광 물질이 위치하고,
   상기 제1 발광 소자와 상기 제1 형광 물질에 의한 효율이 상기 제2 발광 소자와 상기 제2 형광 물질에 의한 효율보다 우수하고,
   상기 제1 수용부의 체적보다 상기 제2 수용부의 체적이 큰 발광 소자 패키지.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제2 수용부의 평면 면적이 상기 제1 수용부의 평면 면적보다 큰 발광 소자 패키지.
5. 제3항에 있어서,
   상기 제2 수용부의 깊이가 상기 제1 수용부의 깊이보다 더 큰 발광 소자 패키지.
6. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 발광 소자는, 제3 발광 소자를 더 포함하고,
   상기 복수의 발광 소자 수용부는, 상기 제3 발광 소자를 수용하는 제3 수용부를 더 포함하는 발광 소자 패키지.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1 수용부, 상기 제2 수용부 및 상기 제3 수용부 중 적어도 두 개의 수용부의 체적이 서로 다른 발광 소자 패키지.
8. 제1항에 있어서,
   상기 몸체는, 상기 발광 소자 수용부 중 적어도 하나의 수용부에 형성되는 단차를 포함하는 발광 소자 패키지.
9. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 발광 소자 수용부 위에 각기 개별적으로 이격 배치되는 복수의 개별 렌즈를 포함하는 발광 소자 패키지.
10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 개별 렌즈를 덮는 전체 렌즈를 포함하는 발광 소자 패키지.
11. 기판; 및
    상기 기판 상에 배치되는 발광 소자 패키지를 포함하는 발광 모듈
    을 포함하고,
    상기 발광 소자 패키지는, 캐비티와, 상기 캐비티의 바닥면에 형성되는 복수의 발광 소자 수용부를 포함하는 몸체; 및 상기 복수의 발광 소자 수용부 내에 각기 개별적으로 위치하는 복수의 발광 소자를 포함하고,
    상기 복수의 발광 소자는 제1 발광 소자 및 제2 발광 소자를 포함하고,
    상기 복수의 발광 소자 수용부는 상기 제1 발광 소자를 수용하는 제1 수용부와 상기 제2 발광 소자를 수용하는 제2 수용부를 포함하며,
    상기 제1 수용부와 상기 제2 수용부는 서로 서로 다른 체적을 가지고,
    상기 제1 수용부 및 상기 제 2 수용부는 서로 다른 형광 물질이 포함된 수지물을 포함하며,
    상기 캐비티의 높이는 상기 제1 수용부 및 상기 제2 수용부의 깊이보다 작은 조명 시스템.
12. 삭제
13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 수용부에 제1 형광 물질이 위치하고, 상기 제2 수용부에 상기 제1 형광 물질과 다른 제2 형광 물질이 위치하고,
    상기 제1 발광 소자와 상기 제1 형광 물질에 의한 효율이 상기 제2 발광 소자와 상기 제2 형광 물질에 의한 효율보다 우수하고,
    상기 제1 수용부의 체적보다 상기 제2 수용부의 체적이 큰 조명 시스템.
    

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