KR101896691B1 - 발광 소자 및 조명 시스템 - Google Patents

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Abstract

실시 예에 따른 발광 소자는, 오목부를 갖는 몸체; 상기 오목부 아래에 배치되며 상기 오목부의 바닥보다 낮은 제1캐비티를 형성하는 제1방열부 및 상기 제1방열부 내에 제1구멍을 포함하는 제1리드 프레임; 상기 오목부의 아래에 배치되며 상기 오목부의 바닥보다 낮은 제2캐비티를 형성하는 제2방열부 및 상기 제2방열부 내에 제2구멍을 포함하는 제2리드 프레임; 상기 제1캐비티에 배치되며 상기 제1구멍에 적어도 하부가 결합된 제1 발광 칩; 상기 제2캐비티에 배치되며 상기 제2구멍에 적어도 하부가 결합된 제2 발광 칩; 및 상기 제1 및 제2리드 프레임의 제1 및 제2방열부는 상기 몸체의 하면에 노출되며, 상기 제1 및 제2발광 칩의 하면은 상기 몸체의 하면으로부터 이격된다.

Description

발광 소자 및 조명 시스템{LIGHT EMITTING DEVICE AND LIGHTING SYSTEM}
실시 예는 발광 소자 및 이를 구비한 조명 시스템에 관한 것이다.
발광 소자, 예컨대 발광 다이오드(Light Emitting Device)는 전기 에너지를 빛으로 변환하는 반도체 소자의 일종으로, 기존의 형광등, 백열등을 대체하여 차세대 광원으로서 각광받고 있다.
발광 다이오드는 반도체 소자를 이용하여 빛을 생성하므로, 텅스텐을 가열하여 빛을 생성하는 백열등이나, 또는 고압 방전을 통해 생성된 자외선을 형광체에 충돌시켜 빛을 생성하는 형광등에 비해 매우 낮은 전력만을 소모한다.
또한, 발광 다이오드는 반도체 소자의 전위 갭을 이용하여 빛을 생성하므로 기존의 광원에 비해 수명이 길고 응답특성이 빠르며, 친환경적 특징을 갖는다.
이에 따라, 기존의 광원을 발광 다이오드로 대체하기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 발광 다이오드는 실내외에서 사용되는 각종 램프, 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 사용이 증가하고 있다.
실시 예는 새로운 방열 시스템을 갖는 발광 소자를 제공한다.
실시 예는 캐비티 내의 각 리드 프레임에 구멍을 형성하고, 상기 구멍 내부에 칩의 하부가 결합되도록 한 발광 소자를 제공한다.
실시 예에 따른 발광 소자는, 오목부를 갖는 몸체; 상기 오목부 아래에 배치되며 상기 오목부의 바닥보다 낮은 제1캐비티를 형성하는 제1방열부 및 상기 제1방열부 내에 제1구멍을 포함하는 제1리드 프레임; 상기 오목부의 아래에 배치되며 상기 오목부의 바닥보다 낮은 제2캐비티를 형성하는 제2방열부 및 상기 제2방열부 내에 제2구멍을 포함하는 제2리드 프레임; 상기 제1캐비티에 배치되며 상기 제1구멍에 적어도 하부가 결합된 제1 발광 칩; 상기 제2캐비티에 배치되며 상기 제2구멍에 적어도 하부가 결합된 제2 발광 칩; 및 상기 제1 및 제2리드 프레임의 제1 및 제2방열부는 상기 몸체의 하면에 노출되며, 상기 제1 및 제2발광 칩의 하면은 상기 몸체의 하면으로부터 이격된다.
실시 예는 발광 소자의 방열 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 발광 칩의 방열 효율을 개선시켜 주어, 열에 강한 발광 소자를 제공할 수 있다.
실시 예는 발광 소자의 두께를 줄여줄 수 있다.
실시 예는 발광 소자 및 이를 구비한 조명 시스템의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1은 제1실시예에 따른 발광 소자의 사시도를 나타낸다.
도 2는 도 1의 발광 소자를 기판 상에 탑재한 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 발광 소자와 기판의 결합 예를 나타낸 부분 확대도이다.
도 4는 도 1의 발광 소자의 배면도이다.
도 5는 도 1의 발광 소자의 배면도의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 2의 발광 칩을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6의 발광 칩의 배면도이다.
도 8은 도 6의 발광 칩의 배면도의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 2의 발광 칩의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 제2실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 11은 도 9의 발광 소자의 발광 칩의 예를 나타낸 측 단면도이다.
도 12는 도 9의 발광 소자의 발광 칩의 다른 예를 나타낸 측 단면도이다.
도 13은 제3실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 14 및 도 15는 실시 예에 따른 발광 칩의 지지부재의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 16은 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 표시 장치의 사시도를 나타낸다.
도 17은 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 표시 장치의 다른 예를 나타낸 측 단면도이다.
도 18은 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 조명 장치의 분해 사시도를 나타낸다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예에 따른 발광 소자를 설명한다.
도 1은 제1실시예에 따른 발광 소자의 사시도를 나타내며, 도 2는 도 1의 발광 소자를 기판 상에 탑재한 예를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 발광 소자(100)는 오목부(60)를 갖는 몸체(10), 상기 오목부(60) 아래에 제1리드 프레임(21), 상기 오목부(60)의 아래에 제2리드 프레임(31), 연결 프레임(46), 발광 칩들(71,72), 와이어들(73 내지 76) 및 몰딩 부재(81)를 포함한다. 상기 오목부(60)은 상기 제1리드 프레임(21)에 의해 형성된 제1캐비티(25)와 상기 제2리드 프레임(31)에 의해 형성된 제2캐비티(35)를 포함한다.
상기 몸체(10)는 절연 재질, 또는 전도성 재질을 포함할 수 있다. 상기 몸체(10)는 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 금속 재질, PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3), 인쇄회로기판(PCB) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 몸체(10)는 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide), 에폭시 또는 실리콘과 같은 수지 재질로 이루어질 수 있다. 상기 몸체(10)로 사용되는 에폭시 또는 실리콘 재질 내에는 반사 효율을 높이기 위해 TiO2, SiO2와 같은 금속 산화물인 필러가 첨가될 수 있다.
상기 몸체(10)는 전도성을 갖는 도체로 형성될 수 있다. 몸체(10)가 전기 전도성을 갖는 재질로 형성되는 경우, 몸체(10)의 표면에는 절연막(미도시)이 더 형성되어 몸체(10)가 제1캐비티(25), 제2캐비티(35), 연결 프레임(46)과 전기적으로 쇼트(short) 되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다.
상기 몸체(10)는 위에서 볼 때, 삼각형, 사각형, 다각형, 및 원형과 같은 형상을 가질 수 있다. 상기 제1리드 프레임(21) 및 제2리드 프레임(31)은 상기 몸체(10)의 바닥에 배치되어 기판(411) 상에 탑재될 수 있다.
상기 몸체(10)는 상부가 개방되고, 측면과 바닥으로 이루어진 오목부(60)를 갖는다. 상기 오목부(60)은 상기 몸체(10)의 상면(15)으로부터 오목한 컵 구조 또는 리세스 구조를 포함할 수 있으며, 그 측면은 몸체 하면 또는 리드 프레임(21,31)들의 하면에 대해 수직하거나 경사질 수 있다.
오목부(60)를 위에서 바라본 형상은 원형, 타원형, 다각형(예컨대, 사각형)일 수 있다. 상기 몸체(10)는 복수의 측면(11~14)을 포함하며, 상기 복수의 측면(11~14) 중 적어도 하나는 상기 몸체(10)의 하면에 대해 수직하거나 경사지게 배치될 수 있다. 상기 몸체(10)는 제1 내지 제4측면(11~14)을 그 예로 설명하며, 제1측면(11)과 제2측면(12)은 서로 반대측 면이며, 상기 제3측면(13)과 상기 제4측면(14)은 서로 반대측 면이다. 상기 제1측면(11) 및 제2측면(12)의 너비 또는 길이는 제3측면(13) 및 제4측면(14)은 너비 또는 길이와 다를 수 있으며, 예컨대 상기 제1측면(11)과 상기 제2측면(12)의 길이(즉, 장변 길이)는 상기 제3측면(13) 및 상기 제4측면(14)의 길이(즉, 단변 길이)보다 더 길게 형성될 수 있다.
상기 제1리드 프레임(21)은 상기 오목부(60)의 제1영역에 배치되며, 상기 오목부(60)의 바닥에 배치된 제1본딩부(22), 상기 제1본딩부(22)로부터 절곡되고 상기 몸체(10)의 제3측면(13)으로 돌출된 제1리드부(23), 상기 제1본딩부(22)에 연결되며 오목한 제1캐비티(25)를 갖는 제1방열부(24)를 포함한다. 상기 제1캐비티(25)는 상기 제1리드 프레임(21)의 상면으로부터 상기 몸체(10)의 하면 방향으로 오목한 형상, 예컨대, 컵(Cup) 구조 또는 리세스(recess) 형상을 포함한다. 상기 제1캐비티(25)의 측면은 상기 제1캐비티(25)의 바닥으로부터 경사지거나 수직하게 절곡될 수 있다. 상기 제1캐비티(25)의 측면 중에서 대향되는 두 측면은 동일한 각도로 경사지거나 서로 다른 각도로 경사질 수 있다.
상기 제2리드 프레임(31)은 상기 오목부(60)의 제1영역과 이격되는 제2영역에 배치되며, 상기 오목부(60)의 바닥에 배치된 제2본딩부(32), 상기 제2본딩부(32)로부터 절곡되어 상기 몸체(10)의 제4측면(14)으로 돌출된 제2리드부(33), 상기 제2본딩부(32)에 연결되며 오목한 제3캐비티(35)를 갖는 제2방열부(34)를 포함한다. 상기 제2캐비티(35)는 상기 제2리드 프레임(31)의 상면으로부터 상기 몸체(10)의 하면 방향으로 오목한 형상, 예컨대, 컵(Cup) 구조 또는 리세스(recess) 형상을 포함한다. 상기 제2캐비티(35)의 측면은 상기 제2캐비티(35)의 바닥으로부터 경사지거나 수직하게 절곡될 수 있다. 상기 제2캐비티(35)의 측면 중에서 대향되는 두 측면은 동일한 각도로 경사지거나 서로 다른 각도로 경사질 수 있다. 상기 제2캐비티(25)와 상기 제2캐비티(35)는 동일한 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 연결 프레임(46)은 상기 제1 및 제2리드 프레임(21,31)의 사이의 간극부(19)에 대응되는 영역 일부에 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1리드 프레임(21), 제2리드 프레임(31) 및 연결 프레임(46)은 금속 재질, 예를 들어, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 단일 금속층 또는 다층 금속층으로 형성될 수 있다. 상기 제1, 제2리드 프레임(21,31)과 상기 연결 프레임(46)의 두께(H2)는 0.5mm 이상의 두께 예컨대, 0.5mm~2mm 범위로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1리드 프레임(21)의 제2캐비티(25) 내에는 제1발광 칩(71)이 배치되며, 상기 제2리드 프레임(31)의 제2캐비티(35) 내에는 제2발광 칩(72)이 배치될 수 있다.
도 2 및 도 3과 같이, 상기 제1리드 프레임(21)은 제1방열부(24)와 제1리드부(23)가 상기 몸체(10)의 하면(17)에 노출된다. 상기 제1리드 프레임(21)의 제1방열부(24)에는 제1구멍(24A)이 형성되며, 상기 제1구멍(24A)에는 제1발광 칩(71)의 하부가 결합된다. 상기 제2리드 프레임(31)은 제2방열부(34)와 제2리드부(33)가 상기 몸체(10)의 하면(17)에 노출되며, 상기 제2리드 프레임(31)의 제2방열부(34)에는 제2구멍(34A)이 형성되며, 상기 제2구멍(34A)에는 제2발광 칩(72)의 하부가 결합된다. 상기 제1 및 제2구멍(24A,34A)의 둘레 면은 상기 몸체(10)의 하면(17)에 대해 수직하거나 경사지게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다
여기서, 상기 제1발광 칩(71) 및 제2발광 칩(72)의 외곽 하부에는 단차진 구조(332,333)가 형성된다. 이는 상기 제1 및 제2발광 칩(71,72)의 하면 너비는 상기 제1 및 제2구멍(24A,34A)의 너비보다는 좁고, 상부 너비는 상기 제1 및 제2구멍(24A,34A)의 너비보다는 넓게 형성될 수 있다. 상기 단차진 구조(332,333)는 상기 제1 및 제2발광 칩(71,72)의 상부가 상기 제1 및 제2구멍(24A,34A)에 통과되지 않고 상기 제1 및 제2방열부(24,34)의 상면에 걸쳐지도록 해 준다. 여기서, 상기 발광 칩(71,72)의 하면 및 상부는 후술하는 지지부재의 하면 및 상부가 될 수 있다.
상기 제1 및 제2발광 칩(71,72)의 하면 즉, 상기 지지부재의 하면은 상기 몸체(10)의 하면으로부터 이격되게 배치된다.
여기서, 상기 제1 및 제2발광 칩(71,72)과 상기 제1 및 제2구멍(24A,34A) 사이의 공차는 50㎛±3㎛ 범위를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 및 제2발광 칩(71,72)는 가시광선 대역부터 자외선 대역의 범위 중에서 선택적으로 발광할 수 있으며, 예컨대 레드 LED 칩, 블루 LED 칩, 그린 LED 칩, 엘로우 그린(yellow green) LED 칩 중에서 선택될 수 있다. 상기 발광 칩(71,72)은 III족 내지 V족 원소의 화합물 반도체 발광소자를 포함한다.
상기 제1발광 칩(72)은 제1와이어(73)로 상기 오목부(60)의 바닥에 배치된 제1리드 프레임(21)의 제1본딩부(22)와 연결되며, 제2와이어(74)로 상기 연결 프레임(46)과 연결된다. 상기 제2발광 칩(73)은 제3와이어(75)로 상기 연결 프레임(46)과 연결되며, 제4와이어(76)로 상기 오목부(60)의 바닥에 배치된 제2리드 프레임(31)의 제2본딩부(32)와 연결된다. 상기 연결 프레임(46)은 상기 제1발광 칩(71)과 상기 제2발광 칩(72)을 전기적으로 연결해 준다.
상기 몸체(10)의 오목부(60), 상기 제2캐비티(25) 및 제2캐비티(35) 중 적어도 한 영역에는 몰딩 부재(81)가 배치되며, 상기 몰딩 부재(81)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 투광성 수지층을 포함하며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 몰딩 부재(81)는 상기 제1 및 제2발광 칩(71,72) 상에는 방출되는 빛의 파장을 변화하기 위한 형광체를 포함할 수 있으며, 상기 형광체는 제1 및 제2발광 칩(71,72)에서 방출되는 빛의 일부를 여기시켜 다른 파장의 빛으로 방출하게 된다. 상기 형광체는 YAG, TAG, Silicate, Nitride, Oxy-nitride 계 물질 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 형광체는 적색 형광체, 황색 형광체, 녹색 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 몰딩 부재(81)의 상면은 플랫한 형상, 오목한 형상, 볼록한 형상 등으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기의 발광 소자(100)는 도 2와 같이 기판(411)에 접합 부재(413)에 의해 결합된다.
도 2 및 도 3과 같이, 상기 제1리드 프레임(21)의 제1방열부(24)와 제1리드부(23)는 기판(411)의 접합 부재(413)와 접합된다. 상기 접합 부재(413)는 상기 제1리드 프레임(21)과 기판(411)의 회로 패턴(412)을 전기적으로 연결시켜 주고, 열 전도 역할을 수행한다. 이때 상기 접합 부재(413)는 상기 제1리드 프레임(21)의 제1구멍(24A)을 통해 상기 제1발광 칩(71)의 하부와 접촉되므로, 상기 제1발광 칩(71)으로부터 발생된 대부분의 열은 상기 제1리드 프레임(21)이 아닌 상기 접합 부재(413)를 통해 기판(411)으로 전도될 수 있다. 이에 따라 제1발광 칩(71)의 방열 효율은 상기 제1리드 프레임(21)과 같은 열 저항이 제거된 만큼 증대될 수 있다.
상기 제2리드 프레임(31)의 제2방열부(34)와 제2리드부(33)는 기판(411)의 접합 부재(413)와 접합된다. 상기 접합 부재(413)는 상기 제2리드 프레임(31)과 기판(411)의 회로 패턴(412)을 전기적으로 연결시켜 주고, 열 전도 역할을 수행한다. 이때 상기 접합 부재(413)는 상기 제2리드 프레임(31)의 제2구멍(34A)을 통해 상기 제2발광 칩(72)의 하부와 접촉되므로, 상기 제2발광 칩(72)으로부터 발생된 대부분의 열은 상기 제2리드 프레임(31)이 아닌 상기 접합 부재(413)를 통해 기판(411)으로 전도될 수 있다. 이에 따라 제2발광 칩(72)의 방열 효율은 상기 제2리드 프레임(31)과 같은 열 저항이 제거된 만큼 증대될 수 있다.
상기 접합 부재(413)는 솔더와 같은 재질로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 제1 및 제2발광 칩(71,72)의 하부가 투광성 기판인 경우, 광의 손실을 방지하기 위해 반사층(331)이 더 배치되어, 상기 제1 및 제2발광 칩(71,72)로부터 하부로 누설되는 광을 반사시켜 줄 수 있다.
또한 도 3과 같이, 제1 및 제2캐비티(25,35)의 깊이(H1)는 상기 제1 및 제2발광 칩(71,72)의 두께보다 낮은 깊이로 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 제1 및 제2발광 칩(71,72)의 하부가 제1 및 제2구멍(24A,34A) 내에 삽입되므로, 발광 소자(100)의 두께를 얇게 할 수 있으며, 상기 제1 및 제2발광 칩(71,72)의 측 방향으로 방출된 광에 대해서도 상기 제1 및 제2캐비티(25,35)의 측면을 이용하여 효과적으로 반사시켜 줄 수 있다.
도 4와 같이, 상기 제1 및 제2방열부(24,34)의 하면은 상기 몸체(10)의 하면에 노출된 영역으로서, 상기 제1 및 제2방열부(24,34)의 제1방향의 너비(A1)는 상기 제1 및 제2구멍(24A34A)의 제1방향의 너비(B1)보다는 넓게 형성될 수 있고, 제2방향의 너비(A2)는 상기 제1 및 제2구멍(24A,34A)의 제2방향의 너비(B2)보다는 넓게 형성될 수 있다. 상기 제1방향과 상기 제2방향은 서로 직교하는 방향이 될 수 있다. 상기 제1 및 제2구멍(24A,34A)에는 제1 및 제2발광 칩(71,72)의 반사층(331)이 노출될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 제1 및 제2방열부(24,34)의 제1방향의 너비(A1)는 제1 및 제2구멍(24B, 34B)의 제1방향의 너비(B3)보다는 넓게 형성될 수 있고, 제2방향의 너비(A2)는 상기 제1 및 제2구멍(24B,34B)의 제2방향의 너비(B2)보다는 같거나 다르게 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2구멍(24B,34B)에는 제1 및 제2발광 칩(71,72)의 반사층(331)이 노출될 수 있다.
상기 몸체(10)의 상부에는 렌즈가 더 형성될 수 있으며, 상기 렌즈는 오목 또는/및 볼록 렌즈의 구조를 포함할 수 있으며, 발광 소자(100)가 방출하는 빛의 배광(light distribution)을 조절할 수 있다.
보호 소자는 몸체(10) 중에서 상기 제1리드 프레임(21) 및 상기 제2리드 프레임(31) 중 어느 한 부분에 형성될 수 있다. 상기 보호 소자는 싸이리스터, 제너 다이오드, 또는 TVS(Transient voltage suppression)로 구현될 수 있으며, 상기 제너 다이오드는 상기 발광 칩을 ESD(electro static discharge)로 부터 보호하게 된다.
도 6은 도 1의 발광 소자의 발광 칩을 나타낸 측 단면도이다.
도 6을 참조하면, 발광 칩(71,72)은 지지부재(311), 버퍼층(312), 발광 구조물(310), 제1전극(316), 제2전극(317), 반사층(331)을 포함한다.
상기 지지부재(311)는 투광성, 절연성 또는 도전성 재질의 기판을 포함할 수 있으며, 예컨대, 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge, Ga2O3, LiGaO3 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 상기 지지부재(311)의 상면에는 복수의 돌출부가 형성될 수 있으며, 상기 복수의 돌출부는 상기 지지부재(311)의 식각을 통해 형성하거나, 별도의 광 추출 구조로 형성될 수 있다. 상기 돌출부는 스트라이프 형상, 반구형상, 또는 돔(dome) 형상을 포함할 수 있다. 상기 지지부재(311)의 두께(T1)는 30㎛-250㎛ 범위로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 지지부재(311)의 하면 너비(D2) 또는 하면 면적은 상면 너비(D1) 또는 상면 면적보다 좁게 형성될 수 있다. 상기 지지부재(311)의 하부에는 단차 구조(332,333)을 포함하며, 상기 단차 구조(332,333)는 상기 지지부재(311)의 측면들(S1-S4) 중에서 적어도 2측면(S1, S2) 예컨대, 서로 대응되는 측면에 대해 상기 지지부재(311)의 하면으로부터 단차지게 형성된다.
또한 상기 단차 구조(332,333)의 수평 면은 상기 지지부재(311)의 하면과 평행하며 상기 지지 부재(311)의 하면으로부터 소정 깊이(T2)로 이격될 수 있다. 상기 깊이(T2)는 상기 지지부재(311)의 두께(T1)의 1/2 이하의 깊이 예컨대, 1/4 이하의 깊이로 형성될 수 있다.
상기 단차 구조(332,333)는 도 7과 같이 상기 지지부재(311)의 길이(L1)와 같은 길이를 갖고 소정 폭(D3)으로 형성될 수 있다. 상기 각 단차 구조(332,333)는 상기 지지부재(311)의 너비(D1)의 1/3 이하의 폭(D3)을 갖고, 상기 폭(D3)은 각 단차 구조(232,233)에서 서로 동일한 폭으로 형성될 수 있다. 상기 폭(D3)은 100㎛±20㎛ 범위로 형성될 수 있으며, 이러한 폭(D3)이 넓으면 상기 지지 부재(311)가 강성이 약해지고, 너무 좁으면 단차 구조(232,233)에 의해 리드 프레임 내에 결합될 수 없는 문제가 있다.
상기 지지부재(311)의 하면과 상기 단차 구조(332,333) 상에는 반사층(331)이 형성되며, 상기 반사층(331)은 상기 지지부재(311)가 투광성 기판인 경우 하부로 누설되는 광을 반사시켜 줄 수 있다. 이에 따라 광 추출 효율은 개선될 수 있다. 또한 상기 지지부재(311)의 하면에는 복수의 돌기를 갖는 패턴을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 반사층(331)은 반도체 및 산화물 중에서 서로 다른 굴절률을 갖는 층들을 적층한 반사층(DBR) 구조이거나, 금속을 이용한 반사층으로 형성될 수 있다.
다른 예로서, 도 8과 같이 단차 구조(334)는 상기 지지부재(311)의 하부 둘레에 형성될 수 있다. 상기 단차 구조(334)가 지지부재(311)의 모든 측면과 하면 사이에 단차지게 형성됨으로써, 발광 소자 내에 결합이 용이할 수 있다.
상기 지지부재(311) 위에는 버퍼층(312)이 형성되며, 상기 버퍼층(312)은 지지부재(311)과 상기 발광 구조물(310)의 물질과의 격자 상수 차이를 줄여주게 되며, 질화물 반도체로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(312)과 상기 발광 구조물(310)사이에는 도펀트가 도핑되지 않는 질화물 반도체층을 더 형성하여 결정 품질을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 발광 구조물(310)은 제1도전형 반도체층(313), 활성층(314) 및 제2도전형 반도체층(315)를 포함한다.
상기 제1도전형 반도체층(313)은 제1도전형 도펀트가 도핑된 III족-V족 화합물 반도체로 구현되며, 상기 제1도전형 반도체층(313)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함한다. 상기 제1도전형 반도체층(313)은 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP와 같은 화합물 반도체 중 적어도 하나를 포함하는 층들의 적층 구조를 포함할 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(313)은 n형 반도체층이며, 상기 제1도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함한다.
상기 제1도전형 반도체층(313)과 상기 활성층(314) 사이에는 제1클래드층이 형성될 수 있다. 상기 제1클래드층은 GaN계 반도체로 형성될 수 있으며, 그 밴드 갭은 상기 활성층(314)의 밴드 갭 이상으로 형성될 수 있다. 이러한 제1클래드층은 제1도전형으로 형성되며, 캐리어를 구속시켜 주는 역할을 한다.
상기 활성층(314)은 상기 제1도전형 반도체층(313) 위에 배치되며, 단일 양자 우물, 다중 양자 우물(MQW), 양자 선(quantum wire) 구조 또는 양자 점(quantum dot) 구조를 선택적으로 포함한다. 상기 활성층(314)은 우물층과 장벽층의 주기를 포함한다. 상기 우물층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함하며, 상기 장벽층은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함할 수 있다. 상기 우물층/장벽층의 주기는 예컨대, InGaN/GaN, GaN/AlGaN, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN, InAlGaN/InAlGaN의 적층 구조를 이용하여 1주기 이상으로 형성될 수 있다. 상기 장벽층은 상기 우물층의 밴드 갭보다 높은 밴드 갭을 가지는 반도체 물질로 형성될 수 있다.
상기 활성층(314) 위에는 제2도전형 반도체층(315)이 형성된다. 상기 제2도전형 반도체층(315)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(315)은, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP와 같은 화합물 반도체 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(315)이 p형 반도체층이고, 상기 제2도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba을 포함할 수 있다.
상기 제2도전형 반도체층(315)은 초격자 구조를 포함할 수 있으며, 상기 초격자 구조는 InGaN/GaN 초격자 구조 또는 AlGaN/GaN 초격자 구조를 포함할 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(315)의 초격자 구조는 비 정상적으로 전압에 포함된 전류를 확산시켜 주어, 활성층(314)을 보호할 수 있다.
또한 상기 발광 구조물(310)의 도전형을 반대로 배치할 수 있으며, 예컨대 제1도전형 반도체층(313)은 p형 반도체층, 상기 제2도전형 반도체층(315)은 n형 반도체층으로 배치할 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(315) 위에는 상기 제2도전형과 반대의 극성을 갖는 제1도전형의 반도체층이 더 배치될 수도 있다.
상기 발광 구조물(310)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. 여기서, 상기 p는 p형 반도체층이며, 상기 n은 n형 반도체층이며, 상기 -은 p형 반도체층과 n형 반도체층이 직접 접촉되거나 간접 접촉된 구조를 포함한다. 이하, 설명의 편의를 위해, 발광 구조물(310)의 최 상층은 제2도전형 반도체층(315)으로 설명하기로 한다.
상기 제1도전형 반도체층(313) 상에는 제1전극(316)이 배치되고, 상기 제2도전형 반도체층(315) 상에는 제2전극(317)을 포함한다. 상기 제2전극(317)과 상기 제2도전형 반도체층(315) 사이에 전류 확산층이 더 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 9는 도 2의 발광 칩의 다른 예를 나타낸 도면이다. 도 9를 설명함에 있어서, 도 8과 동일한 부분은 도 8의 설명을 참조하기로 한다.
도 9를 참조하면, 발광 칩은 발광 구조물(310), 제1전극(316), 상기 발광 구조물(310) 아래에 접촉층(321)이 형성되며, 상기 접촉층(321) 아래에 반사층(324)이 형성되며, 상기 반사층(324) 아래에 지지부재(325), 상기 반사층(324)과 상기 발광 구조물(310)의 둘레에 보호층(323)을 포함할 수 있다.
이러한 발광 칩은 제2도전형 반도체층(315) 아래에 접촉층(321) 및 보호층(323), 반사층(324) 및 지지부재(325)를 형성한 다음, 도 9와 같은 성장 기판을 제거하여 형성될 수 있다.
상기 접촉층(321)은 발광 구조물(310)의 하층 예컨대 제2도전형 반도체층(315)에 오믹 접촉되며, 그 재료는 금속 산화물, 금속 질화물, 절연물질, 전도성 물질 중에서 선택될 수 있으며, 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. 또한 상기 금속 물질과 IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성할 수 있으며, 예컨대, IZO/Ni, AZO/Ag, IZO/Ag/Ni, AZO/Ag/Ni 등으로 적층할 수 있다. 상기 접촉층(321) 내부는 전극(316)과 대응되도록 전류를 블록킹하는 층이 더 형성될 수 있다.
상기 보호층(323)은 금속 산화물 또는 절연 물질 중에서 선택될 수 있으며, 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), SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2 에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 보호층(323)은 스퍼터링 방법 또는 증착 방법 등을 이용하여 형성할 수 있으며, 반사층(324)과 같은 금속이 발광 구조물(310)의 층들을 쇼트시키는 것을 방지할 수 있다.
상기 반사층(324)은 금속 예컨대, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질로 형성될 수 있다. 상기 반사층(324)은 상기 발광 구조물(310)의 폭보다 크게 형성될 수 있으며, 이는 광 반사 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 상기의 반사층(324)과 상기 지지부재(325) 사이에 접합을 위한 금속층과, 열 확산을 위한 금속층이 더 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 지지부재(325)는 전도성 지지부재로서, 구리(Cu), 금(Au), 니켈(Ni), 몰리브데늄(Mo), 구리-텅스텐(Cu-W)와 같은 금속이거나 캐리어 웨이퍼(예: Si, Ge, GaAs, ZnO, SiC)으로 구현될 수 있다. 상기 지지부재(325)와 상기 반사층(324) 사이에는 접합층이 더 형성될 수 있으며, 상기 접합층은 두 층을 서로 접합시켜 줄 수 있다. 상기의 개시된 발광 칩은 일 예이며, 상기에 개시된 특징으로 한정하지는 않는다. 상기의 발광 칩은 상기의 발광 소자의 실시 예에 선택적으로 적용될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 지지부재(325)의 두께(T3)는 30~300㎛ 범위로 형성될 수 있으며, 상기 지지부재(325)의 하부 외측부에는 단차 구조(336,337)이 형성된다. 상기 단차 구조(336,337)는 상기 지지부재(325)의 하면과 측면 사이에 단차진 구조로 형성될 수 있다. 상기 단차 구조(336,337)의 수평 면은 상기 지지부재(325)의 하면으로부터 소정 깊이(T4)로 에칭되어 형성될 수 있으며, 상기 깊이(T4)는 상기 지지부재(325)의 두께(T3)의 1/2 이하까지 형성될 수 있다. 이러한 단차 구조(336,337)는 발광 소자의 리드 프레임들에 결합될 수 있다. 상기 지지부재(325)는 전도성 부재로서, 상기 기판의 회로 패턴과 전도성 접합 부재에 의해 전기적으로 연결될 수 있어, 열 전도 효율을 증대시켜 줄 수 있다.
상기 지지부재(325)의 상면 너비(D5)는 하면 너비(D6)보다 넓고, 발광 구조물(310)의 너비보다 넓게 형성될 수 있다.
도 10은 제2실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이며, 도 11은 도 10의 발광 소자의 발광 칩을 나타낸 도면이다. 제2실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 발광 소자는 제1리드 프레임(21)의 제1구멍(24A)에 제1발광 칩(71A)의 하부를 결합시키고, 제2리드 프레임(31)의 제2구멍(34A)에 제2발광 칩(72A)의 하부를 결합시켜 준다.
상기 제1 및 제2구멍(24A,34A)의 둘레 면은 수직한 면이거나 경사진 면으로 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2구멍(24A,34A)의 둘레 면 중에서 하부는 수직한 면으로 형성되고 상부는 경사진 면으로 형성될 수 있다. 상기의 경사진 면은 도 10과 같이 상기 제1 및 제2발광 칩(71A,72A)의 삽입을 용이하게 할 수 있다.
상기 제1 및 제2발광 칩(71A,72A)은 도 10과 같이 경사진 측면(S11,S12)을 포함한다. 상기 경사진 측면(S11,S12)은 지지부재(311)의 측면들 중에서 서로 대응되는 적어도 두 측면에 형성될 수 있고, 상기 발광 칩(71A,72A)의 하면에 대해 소정 각도(θ1)로 경사질 수 있다. 상기 각도(θ1)는 91도 내지 120도의 범위로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 경사진 측면(S11,S12)에 의해 지지부재(311)의 하면 너비(D4)은 상면 너비(D1)보다 좁게 형성될 수 있다.
상기 지지부재(311)의 경사진 측면(S11,S12)은 상기 지지부재(311)의 하면부터 상면(S15)까지 형성된 예로 설명하였으나, 상기 지지부재(311)의 하면부터 상기 지지부재 두께(T5)의 1/2까지의 높이로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 12는 도 10의 발광 소자의 발광 칩의 다른 예를 나타낸 도면이다. 도 12를 설명함에 있어서, 도 8 및 도 9와 동일한 부분은 상기의 설명을 참조하기로 한다.
도 12를 참조하면, 발광 칩은 발광 구조물(310), 제1전극(316), 상기 발광 구조물(310) 아래에 접촉층(321)이 형성되며, 상기 접촉층(321) 아래에 반사층(324)이 형성되며, 상기 반사층(324) 아래에 지지부재(325), 상기 반사층(324)과 상기 발광 구조물(310)의 둘레에 보호층(323)을 포함할 수 있다.
지지부재(325)는 전도성 지지부재로서, 그 하면부터 상면으로 갈수록 점차 넓어지는 구조로 형성될 수 있다. 상기 지지부재(325)의 적어도 2측면(S6,S7)은 하면에 대해 소정 각도(θ2)로 경사지며, 상기 각도(θ2)는 90도 내지 175도 범위, 예컨대 91도 이상으로 형성될 수 있다.
상기 지지부재(325)의 상기 경사진 측면(S5,S6)은 상기 지지부재 하면부터 상면(S8)까지의 높이로 도시하였으나, 상기 기판 하면부터 상기 기판 두께의 1/2까지의 높이 예컨대, 상기 기판 두께의 1/4까지의 높이로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 13은 제3실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 13을 참조하면, 발광 소자(100)는 오목부(60)를 갖는 몸체(10), 상기 오목부(60) 아래에 제1리드 프레임(21), 상기 오목부(60)의 아래에 제2리드 프레임(31), 상기 제1 및 제2리드 프레임(21,31) 위에 발광 칩들(71B,72B), 와이어들(77,78) 및 몰딩 부재(81)를 포함한다. 상기 오목부(60)는 상기 제1리드 프레임(21)에 의해 형성된 제1캐비티(25)와 상기 제2리드 프레임(31)에 의해 형성된 제2캐비티(35)를 포함한다.
상기 제1리드 프레임(21)의 제1캐비티(25)의 바닥에는 제1구멍(24A)이 형성되며, 상기 제2리드 프레임(31)의 제2캐비티(35)의 바닥에는 제2구멍(34A)이 형성된다.
상기 제1발광 칩(71B)은 적어도 일부가 상기 제1구멍(24A)에 결합되며, 그 하면은 상기 제1리드 프레임(21)의 하부로 노출될 수 있다. 상기 제1발광 칩(71B)은 상기 제1구멍(24A)을 통해 상기 제1리드 프레임(21)의 하면보다 돌출되지 않는 정도로 상기 제1구멍(24A)에 결합될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1발광 칩(71B)의 하면은 상기 제1리드 프레임(21)의 하면과 동일 수평 면으로 배치되거나, 상기 제1리드 프레임(21)의 하면과 소정의 갭을 두고 배치될 수 있다.
상기 제2발광 칩(72B)은 적어도 일부가 상기 제2구멍(34A)에 결합되며, 그 하면은 상기 제2리드 프레임(31)의 하부로 노출될 수 있다. 상기 제2발광 칩(72B)은 상기 제2구멍(34A)을 통해 상기 제2리드 프레임(31)의 하면보다 돌출되지 않는 정도로 상기 제2구멍(34A)에 결합될 수 있다. 예를 들면, 상기 제2발광 칩(72B)의 하면은 상기 제2리드 프레임(31)의 하면과 동일 수평 면으로 배치되거나, 상기 제2리드 프레임(31)의 하면과 소정의 갭을 두고 배치될 수 있다.
상기의 같이 제1 및 제2발광 칩(71B,72B)을 상기 제1 및 제2구멍(24A,34A) 내에 결합시켜 줌으로써, 발광 소자의 두께를 얇게 제공할 수 있고, 발광 소자의 방열 효율도 개선시켜 줄 수 있다.
상기 제1발광 칩(71B)의 상부 둘레는 상기 제1캐비티(25)의 바닥 위에 배치되고, 상기 제2발광 칩(72B)의 상부 둘레는 상기 제2캐비티(35)의 바닥 위에 배치될 수 있다. 이에 따라 상기 제1 및 제2발광 칩(71B,72B)은 상기 제1 및 제2구멍(24A,34A)을 통해 분리되는 것을 방지할 수 있다.
또한 상기 제1발광 칩(71B)의 두께보다 상기 제1리드 프레임(21)의 두께가 더 두꺼운 경우, 상기 제1발광 칩(71B)은 상기 제1리드 프레임(21)의 제1구멍(24A) 내에 완전히 삽입될 수 있다. 상기 제2발광 칩(72B)의 두께보다 상기 제2리드 프레임(31)의 두께가 더 두꺼운 경우, 상기 제2발광 칩(72B)은 상기 제2리드 프레임(31)의 제2구멍(34A) 내에 완전히 삽입될 수 있다. 이 경우 상기 제1 및 제2발광 칩(71B,72B)은 상기 제1 및 제2구멍(24A,34A) 사이에 절연성 접착 부재를 더 부착시켜 주어, 상기 제1 및 제2발광 칩(71B,72B)의 측면을 절연시키고, 상기 제1 및 제2구멍(24A,34A)에 끼워 부착될 수 있다.
따라서, 상기 제1 및 제2발광 칩(71B,72B)은 상기 제1 및 제2구멍(24A,34A) 내에 4/5~5/5 범위로 삽입될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 다른 예로서, 상기 각 발광 칩(71B, 72B)은 상기 각 구멍(24A, 34A) 내에 각 발광 칩(71B, 72B)의 전체 표면적의 5%~95% 범위까지 삽입될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1발광 칩(71B)은 와이어(77)로 제2리드 프레임(31)과 연결되며, 접합 부재(413)에 의해 기판(411)의 회로 패턴과 연결된다. 상기 제2발광 칩(71B)은 와이어(78)로 제1리드 프레임(21)과 연결되며, 접합 부재(413)에 의해 기판(411)의 회로 패턴과 연결된다.
상기 제1 및 제2발광 칩(71B,72B)은 도 9 및 도 12와 같은 칩의 적층 구조를 포함하거나, 도 6과 도 11과 같은 칩의 적층 구조를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 14 및 도 15는 실시 예에 따른 발광 칩의 지지부재의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 14를 참조하면, 지지부재(350)는 서로 대응되는 두 측면(351,352)의 하부 영역에 하면(353)으로부터 경사진 측면(354,355)을 포함하며, 상기 경사진 측면(354,355)은 상기 지지부재(350)의 하면(353) 외측부에 경사지게 형성되며, 그 경사진 측면의 높이(T7)는 상기 지지부재(350)의 두께(T6)의 1/2 이하까지 형성될 수 있으며, 그 경사 각도(θ3)는 10도 내지 45도 범위로 형성될 수 있다. 이러한 경사 각도(θ3)는 지지부재(350)의 결합을 용이하게 하고, 발광 칩을 지지할 수 있는 범위로 형성될 수 있다.
상기 지지부재(350)의 하면(353)에는 다수의 리세스부(356)가 형성되며, 상기 리세스부(356)는 접합 부재와의 접합 면적을 증가시켜 줄 수 있어, 열 방출 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 상기 리세스부(356)의 측 단면은 삼각형 또는 사각형과 같은 다각형 형상을 포함할 수 있다.
도 15를 참조하면, 지지부재(360)는 서로 대응되는 두 측면(361,362)의 하부 영역에 오목한 곡면(364,365)을 포함하며, 상기 오목한 곡면(364,365)은 상기 지지부재(360)의 내부 방향으로 오목하게 형성될 수 있다. 이러한 오목한 곡면(364,365)는 지지부재(360)과의 결합을 증대시켜 줄 수 있다.
상기 오목한 곡면(364,365)의 직경은 상기 지지부재(360)의 두께(T8)의 30% 내지 80% 범위까지 형성될 수 있다. 이러한 지지부재(360)는 리드 프레임의 구멍에 끼워지는 형태로 결합될 수 있다.
상기 지지부재(360)의 하면(363)에는 다수의 리세스부(366)가 형성되며, 상기 리세스부(366)는 접합 부재와의 접합 면적을 증가시켜 줄 수 있어, 열 방출 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 상기 리세스부(366)의 측 단면은 반구형 형상을 포함할 수 있다.
실시 예는 발광 칩의 하부에 배치된 지지부재의 일부를 컵 구조를 갖는 리드 프레임의 구멍에 삽입시켜 결합시켜 줌으로써, 발광 칩으로부터 발생된 열에 대해 하부로 바로 전도할 수 있는 효과가 있어, 열에 대한 신뢰성이 강한 발광 소자를 제공할 수 있다. 또한 열 방출 효율이 높기 때문에, 몰딩 부재의 열 팽창을 저감시켜 줄 수 있어, 와이어 본딩 부분이 떨어지는 불량 등을 방지할 수 있다. 또한 발광 칩의 하부를 삽입시켜 줌으로써, 발광 소자의 두께도 낮추어 줄 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자는 조명 시스템에 적용될 수 있다. 상기 라이트 유닛은 복수의 발광 소자가 어레이된 구조를 포함하며, 도 16 및 도 17에 도시된 표시 장치, 도 18에 도시된 조명 장치를 포함하고, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판, 지시등과 같은 시스템에 적용될 수 있다.
도 16은 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 16을 참조하면, 실시 예에 따른 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 광원 모듈(1031)와, 상기 도광판(1041) 아래에 반사 부재(1022)와, 상기 도광판(1041) 위에 광학 시트(1051)와, 상기 광학 시트(1051) 위에 표시 패널(1061)과, 상기 도광판(1041), 광원 모듈(1031) 및 반사 부재(1022)를 수납하는 바텀 커버(1011)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 바텀 커버(1011), 반사시트(1022), 도광판(1041), 광학 시트(1051)는 라이트 유닛(1050)으로 정의될 수 있다.
상기 도광판(1041)은 빛을 확산시켜 면광원화 시키는 역할을 한다. 상기 도광판(1041)은 투명한 재질로 이루어지며, 예를 들어, PMMA(polymethyl metaacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthlate), PC(poly carbonate), COC(cycloolefin copolymer) 및 PEN(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 광원 모듈(1031)은 상기 도광판(1041)의 적어도 일 측면에 빛을 제공하며, 궁극적으로는 표시 장치의 광원으로써 작용하게 된다.
상기 광원 모듈(1031)은 상기 바텀 커버(1011) 내에 적어도 하나를 포함하며, 상기 도광판(1041)의 일 측면에서 직접 또는 간접적으로 광을 제공할 수 있다. 상기 광원 모듈(1031)은 지지부재(1033)와 상기에 개시된 실시 예(들)에 따른 발광 소자(1035)를 포함하며, 상기 발광 소자(1035)는 상기 지지부재(1033) 상에 소정 간격으로 어레이될 수 있다. 상기 지지부재(1033)는 기판이거나, 방열 플레이트일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 기판은 회로패턴(미도시)을 포함하는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)일 수 있다. 다만, 상기 기판은 일반 PCB 뿐 아니라, 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 등을 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자(1035)는 상기 바텀 커버(1011)의 측면 또는 방열 플레이트 상에 탑재될 수 있다. 여기서, 상기 방열 플레이트의 일부는 상기 바텀 커버(1011)의 상면에 접촉될 수 있다.
그리고, 상기 복수의 발광 소자(1035)는 상기 지지부재(1033) 상에 빛이 방출되는 출사면이 상기 도광판(1041)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자(1035)는 상기 도광판(1041)의 일측 면인 입광부에 광을 직접 또는 간접적으로 제공할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 도광판(1041) 아래에는 상기 반사 부재(1022)가 배치될 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 도광판(1041)의 하면으로 입사된 빛을 반사시켜 위로 향하게 함으로써, 상기 라이트 유닛(1050)의 휘도를 향상시킬 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 예를 들어, PET, PC, PVC 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 바텀 커버(1011)의 상면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 상기 도광판(1041), 광원 모듈(1031) 및 반사 부재(1022) 등을 수납할 수 있다. 이를 위해, 상기 바텀 커버(1011)는 상면이 개구된 박스(box) 형상을 갖는 수납부(1012)가 구비될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 바텀 커버(1011)는 탑 커버와 결합될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있으며, 프레스 성형 또는 압출 성형 등의 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 또한 상기 바텀 커버(1011)는 열 전도성이 좋은 금속 또는 비 금속 재료를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 표시 패널(1061)은 예컨대, LCD 패널로서, 서로 대향되는 투명한 재질의 제 1 및 제 2기판, 그리고 제 1 및 제 2기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 상기 표시 패널(1061)의 적어도 일면에는 편광판이 부착될 수 있으며, 이러한 편광판의 부착 구조로 한정하지는 않는다. 상기 표시 패널(1061)은 광학 시트(1051)를 통과한 광에 의해 정보를 표시하게 된다. 이러한 표시 장치(1000)는 각 종 휴대 단말기, 노트북 컴퓨터의 모니터, 랩탑 컴퓨터의 모니터, 텔레비젼 등에 적용될 수 있다.
상기 광학 시트(1051)는 상기 표시 패널(1061)과 상기 도광판(1041) 사이에 배치되며, 적어도 한 장의 투광성 시트를 포함한다. 상기 광학 시트(1051)는 예컨대 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 및 휘도 강화 시트 등과 같은 시트 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 또는/및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다. 또한 상기 표시 패널(1061) 위에는 보호 시트가 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 광원 모듈(1031)의 광 경로 상에는 광학 시트부재로서, 상기 도광판(1041), 및 광학 시트(1051)를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 17은 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 17을 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기의 실시 예(들)에 개시된 발광 소자(1124)가 어레이된 지지부재(1120), 광학 시트부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다.
상기 지지부재(1120)와 상기 발광 소자(1124)는 광원 모듈(1160)로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152), 적어도 하나의 광원 모듈(1160), 광학 시트부재(1154)는 라이트 유닛(1150)으로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152)에는 수납부(1153)를 구비할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기의 광원 모듈(1160)은 지지부재(1120) 및 상기 지지부재(1120) 위에 배열된 복수의 발광 소자(1124)를 포함한다.
여기서, 상기 광학 시트부재(1154)는 도광판, 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 및 휘도 강화 시트 등에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 도광판은 PC 재질 또는 PMMA(poly methyl methacrylate) 재질로 이루어질 수 있으며, 이러한 도광판은 제거될 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다.
상기 광학 시트부재(1154)는 상기 광원 모듈(1160) 위에 배치되며, 상기 광원 모듈(1160)로부터 방출된 광을 면 광원하거나, 확산, 집광 등을 수행하게 된다.
도 18은 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 조명장치의 분해 사시도이다.
도 18을 참조하면, 실시 예에 따른 조명 장치는 커버(2100), 광원 모듈(2200), 방열체(2400), 전원 제공부(2600), 내부 케이스(2700), 소켓(2800)을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치는 부재(2300)와 홀더(2500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 광원 모듈(2200)은 실시 예에 따른 발광소자 또는 발광 소자 패키지를 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 커버(2100)는 벌브(bulb) 또는 반구의 형상을 가지며, 속이 비어 있고, 일 부분이 개구된 형상으로 제공될 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 광원 모듈(2200)과 광학적으로 결합되고, 상기 방열체(2400)와 결합될 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 방열체(2400)와 결합하는 결합부를 가질 수 있다.
상기 커버(2100)의 내면에는 확산재를 갖는 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 이러한 유백색 재료를 이용하여 상기 광원 모듈(2200)로부터의 빛을 산란 및 확산되어 외부로 방출시킬 수 있다.
상기 커버(2100)의 재질은 유리(glass), 플라스틱, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등일 수 있다. 여기서, 폴리카보네이트는 내광성, 내열성, 강도가 뛰어나다. 상기 커버(2100)는 외부에서 상기 광원 모듈(2200)이 보이도록 투명할 수 있고, 불투명할 수 있다. 상기 커버(2100)는 블로우(blow) 성형을 통해 형성될 수 있다.
상기 광원 모듈(2200)은 상기 방열체(2400)의 일 면에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 광원 모듈(2200)로부터의 열은 상기 방열체(2400)로 전도된다. 상기 광원 모듈(2200)은 발광 소자(2210), 연결 플레이트(2230), 커넥터(2250)를 포함할 수 있다.
상기 부재(2300)는 상기 방열체(2400)의 상면 위에 배치되고, 복수의 조명소자(2210)들과 커넥터(2250)이 삽입되는 가이드홈(2310)들을 갖는다. 상기 가이드홈(2310)은 상기 조명소자(2210)의 기판 및 커넥터(2250)와 대응된다.
상기 부재(2300)의 표면은 백색의 도료로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 이러한 상기 부재(2300)는 상기 커버(2100)의 내면에 반사되어 상기 광원 모듈(2200)측 방향으로 되돌아오는 빛을 다시 상기 커버(2100) 방향으로 반사한다. 따라서, 실시 예에 따른 조명 장치의 광 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 부재(2300)는 예로서 절연 물질로 이루어질 수 있다. 상기 광원 모듈(2200)의 연결 플레이트(2230)는 전기 전도성의 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 방열체(2400)와 상기 연결 플레이트(2230) 사이에 전기적인 접촉이 이루어질 수 있다. 상기 부재(2300)는 절연 물질로 구성되어 상기 연결 플레이트(2230)와 상기 방열체(2400)의 전기적 단락을 차단할 수 있다. 상기 방열체(2400)는 상기 광원 모듈(2200)로부터의 열과 상기 전원 제공부(2600)로부터의 열을 전달받아 방열한다.
상기 홀더(2500)는 내부 케이스(2700)의 절연부(2710)의 수납홈(2719)을 막는다. 따라서, 상기 내부 케이스(2700)의 상기 절연부(2710)에 수납되는 상기 전원 제공부(2600)는 밀폐된다. 상기 홀더(2500)는 가이드 돌출부(2510)를 갖는다. 상기 가이드 돌출부(2510)는 상기 전원 제공부(2600)의 돌출부(2610)가 관통하는 홀을 구비할 수 있다.
상기 전원 제공부(2600)는 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 상기 광원 모듈(2200)로 제공한다. 상기 전원 제공부(2600)는 상기 내부 케이스(2700)의 수납홈(2719)에 수납되고, 상기 홀더(2500)에 의해 상기 내부 케이스(2700)의 내부에 밀폐된다.
상기 전원 제공부(2600)는 돌출부(2610), 가이드부(2630), 베이스(2650), 연장부(2670)를 포함할 수 있다.
상기 가이드부(2630)는 상기 베이스(2650)의 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 가이드부(2630)는 상기 홀더(2500)에 삽입될 수 있다. 상기 베이스(2650)의 일 면 위에 다수의 부품이 배치될 수 있다. 다수의 부품은 예를 들어, 직류변환장치, 상기 광원 모듈(2200)의 구동을 제어하는 구동칩, 상기 광원 모듈(2200)을 보호하기 위한 ESD(ElectroStatic discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 연장부(2670)는 상기 베이스(2650)의 다른 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 연장부(2670)는 상기 내부 케이스(2700)의 연결부(2750) 내부에 삽입되고, 외부로부터의 전기적 신호를 제공받는다. 예컨대, 상기 연장부(2670)는 상기 내부 케이스(2700)의 연결부(2750)의 폭과 같거나 작게 제공될 수 있다. 상기 연장부(2670)는 전선을 통해 소켓(2800)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 내부 케이스(2700)는 내부에 상기 전원 제공부(2600)와 함께 몰딩부를 포함할 수 있다. 몰딩부는 몰딩 액체가 굳어진 부분으로서, 상기 전원 제공부(2600)가 상기 내부 케이스(2700) 내부에 고정될 수 있도록 한다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10: 몸체 21,31: 리드 프레임
24A,34A: 구멍 25: 제1캐비티
35: 제2캐비티 46: 연결 프레임
60: 오목부 71,71A: 제1 발광 칩
72,72A: 제2 발광 칩 411: 기판
413: 접합 부재 311,325,350,360: 지지부재

Claims (15)

  1. 오목부를 갖는 몸체;
    상기 오목부 아래에 배치되며 상기 오목부의 바닥보다 낮은 제1캐비티를 형성하는 제1방열부 및 상기 제1방열부 내에 제1구멍을 포함하는 제1리드 프레임;
    상기 오목부의 아래에 배치되며 상기 오목부의 바닥보다 낮은 제2캐비티를 형성하는 제2방열부 및 상기 제2방열부 내에 제2구멍을 포함하는 제2리드 프레임;
    상기 제1캐비티에 배치되며 상기 제1구멍에 적어도 하부가 결합된 제1 발광 칩;
    상기 제2캐비티에 배치되며 상기 제2구멍에 적어도 하부가 결합된 제2 발광 칩; 및
    상기 제1 및 제2리드 프레임의 제1 및 제2방열부는 상기 몸체의 하면에 노출되며,
    상기 제1 및 제2발광 칩의 하면은 상기 몸체의 하면으로부터 이격되는 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2발광 칩은 하부에 지지부재를 포함하며,
    상기 지지부재는 하면 너비가 상면 너비보다 좁게 형성되는 발광 소자.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2발광 칩의 지지부재는 서로 대응되는 적어도 2측면에 상기 지지 부재의 하면으로부터 단차진 구조를 포함하는 발광 소자.
  4. 제3항에 있어서, 상기 단차 구조는 상기 제1 및 제2발광 칩의 하면으로부터 상기 지지 부재의 두께의 1/2 이하의 깊이로 평행한 면을 포함하는 발광 소자.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2발광 칩의 지지부재는 서로 대응되는 적어도 2측면에 상기 지지 부재의 하면으로부터 경사진 면을 포함하는 발광 소자.
  6. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2발광 칩의 지지부재의 적어도 2측면은 서로 대응되며 오목한 곡면을 포함하는 발광 소자.
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지부재는 절연성 물질 또는 전도성 물질을 포함하는 발광 소자.
  8. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지부재의 하면에는 복수의 오목부를 포함하는 발광 소자.
  9. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2리드 프레임의 아래에 기판; 상기 기판과 상기 제1 및 제2리드 프레임 사이에 접합 부재를 포함하며,
    상기 접합 부재는 상기 제1 및 제2발광 칩의 하부에 접촉되는 발광 소자.
  10. 제9항에 있어서, 상기 오목부에 몰딩 부재를 포함하며,
    상기 제1 및 제2캐비티의 깊이는 상기 제1 및 제2발광 칩의 두께보다 낮은 발광 소자.
  11. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2구멍의 둘레 면은 상기 몸체의 하면에 대해 경사지게 형성되는 발광 소자.
  12. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2발광 칩은 하면에 반사층을 포함하는 발광 소자.
  13. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2발광 칩은 상기 제1 및 제2구멍에 상기 제1 및 제2발광 칩의 두께의 4/5~5/5 범위로 삽입되는 발광 소자.
  14. 제5항에 있어서, 상기 지지 부재의 경사진 측면은 상기 지지 부재의 하면으로부터 10도 내지 45도 범위로 경사진 발광 소자.
  15. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 및 제2발광 칩은 상기 제1 및 제2구멍 내에 상기 각 발광 칩의 전체 표면적의 5%~95% 범위까지 삽입되는 발광 소자.
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