KR101914122B1 - 발광 모듈 및 이를 구비한 라이트 유닛 - Google Patents
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Abstract
실시 예에 따른 발광 모듈은, 금속층, 배선층, 상기 금속층과 상기 배선층 사이에 절연층을 포함하는 기판; 상기 기판의 상면으로부터 제1깊이로 형성된 오목부; 상기 기판의 상부에 배치되며 상기 오목부의 양측에 배치 제1패드 및 제2패드; 상기 기판의 오목부에 일부가 삽입되며 상기 제1패드 및 제2패드에 연결된 발광 소자를 포함한다.
Description
본 발명은 발광 모듈 및 이를 구비한 라이트 유닛에 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 구조의 발광 모듈을 제공한다.
실시 예는 기판의 오목부 및 상기 오목부에 삽입되는 발광 소자를 발광 모듈을 제공한다.
실시 예는 기판의 오목부에 발광 소자의 방열부를 대응시키고, 상기 기판의 상부에 발광 소자의 본딩부를 대응시킨 발광 모듈을 제공한다.
실시 예는 기판의 오목부에 복수의 발광 소자를 배열한 발광 모듈 및 이를 구비한 라이트 유닛을 제공한다.
실시 예에 따른 발광 모듈은, 금속층, 배선층, 상기 금속층과 상기 배선층 사이에 절연층을 포함하는 기판; 상기 기판의 상면으로부터 제1깊이로 형성된 오목부; 상기 기판의 상부에 배치되며 상기 오목부의 양측에 배치 제1패드 및 제2패드; 상기 기판의 오목부에 일부가 삽입되며 상기 제1패드 및 제2패드에 연결된 발광 소자를 포함하며,
상기 발광 소자는, 몸체; 상기 몸체 내에 배치된 제1 및 제2리드 프레임; 상기 제1리드 프레임으로부터 절곡되어 상기 기판의 제1패드 위에 배치된 제1리드부; 상기 제2리드 프레임으로부터 절곡되어 상기 기판의 제2패드 위에 배치된 제2리드부; 상기 몸체 내에서 상기 제1 및 제2리드 프레임의 사이에 배치된 방열 프레임; 및 상기 방열 프레임 위에 배치되며 상기 제1 및 제2리드 프레임과 전기적으로 연결된 발광 칩을 포함한다.
실시 예에 따른 라이트 유닛은 상기의 발광 모듈을 포함한다.
실시 예는 발광 소자를 기판의 오목부 내에 배치함으로써, 발광 모듈의 두께를 줄일 수 있다.
실시 예는 발광 소자 및 이를 구비한 발광 모듈의 방열 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 발광 모듈을 구비한 라이트 유닛의 두께를 줄여줄 수 있다.
실시 예는 발광 모듈 및 라이트 유닛의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 발광 모듈의 사시도이다.
도 2는 도 1의 기판과 발광 소자의 분해 측 단면도이다.
도 3은 도2의 기판과 발광 소자의 결합 측 단면도이다.
도 4는 도 1의 발광 소자의 측 단면도이다.
도 5는 도 4의 발광 소자의 평면도이다.
도 6은 도 4의 발광 소자의 배면도이다.
도 7은 도 4의 발광 소자의 제1측면도이다.
도 8은 도 4의 발광 소자의 제2측면도이다.
도 9는 도 4의 발광 소자의 제3측면도이다.
도 10은 도 4의 발광 소자의 제4측면도이다.
도 11은 도 1의 발광 소자의 다른 예이다.
도 12는 실시 예에 따른 발광 모듈을 갖는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 13은 실시 예에 따른 발광 모듈을 갖는 표시 장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 14는 실시 예에 따른 발광 모듈을 갖는 조명장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 기판과 발광 소자의 분해 측 단면도이다.
도 3은 도2의 기판과 발광 소자의 결합 측 단면도이다.
도 4는 도 1의 발광 소자의 측 단면도이다.
도 5는 도 4의 발광 소자의 평면도이다.
도 6은 도 4의 발광 소자의 배면도이다.
도 7은 도 4의 발광 소자의 제1측면도이다.
도 8은 도 4의 발광 소자의 제2측면도이다.
도 9는 도 4의 발광 소자의 제3측면도이다.
도 10은 도 4의 발광 소자의 제4측면도이다.
도 11은 도 1의 발광 소자의 다른 예이다.
도 12는 실시 예에 따른 발광 모듈을 갖는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 13은 실시 예에 따른 발광 모듈을 갖는 표시 장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 14는 실시 예에 따른 발광 모듈을 갖는 조명장치를 나타낸 도면이다.
이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 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 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 설명한다.
도 1은 실시 예에 따른 발광 모듈의 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 발광 모듈(300)은 기판(200) 및 발광 소자(100)를 포함한다. 상기 기판(200)은 복수의 오목부(201)를 포함하며, 상기 복수의 오목부(201)는 일정한 간격(T1)으로 배열될 수 있으며, 그 배열 간격에 대해 한정하지는 않는다.
상기 기판(200)의 상부에는 상기 오목부(201)에 인접한 개방 영역(203,205)에 제1패드(15) 및 제2패드(16)를 포함하며, 상기 제1패드(15) 및 상기 제2패드(16)는 상기 오목부(201)의 바닥보다 상기 기판(200)의 상면에 더 가깝게 배치될 수 있으며, 예컨대 상기 기판(200)의 상부에 형성될 수 있다.
상기 발광 소자(100)는 몸체(110) 상부에 몰딩 부재(170)와, 상기 몸체(110)에 배치된 제1리드부(125)를 갖는 제1리드 프레임(120)과, 제2리드부(135)를 갖는 제2리드 프레임(130)을 포함한다. 상기 제1리드 프레임(120)의 제1리드부(125)는 상기 기판(200)의 개방 영역(205)에 삽입되어 제1패드(15) 상에 배치되며, 상기 제2리드 프레임(130)의 제2리드부(135)는 상기 기판(200)의 개방 영역(203)에 삽입되어 상기 제2패드(16) 상에 배치된다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 발광 소자(100)는 몸체(110)의 상부가 개방된 캐비티(115), 상기 캐비티(115)의 하부에 배치된 복수의 금속 프레임(120,130,150), 상기 캐비티(115)에 몰딩 부재(170)를 포함한다.
상기 몸체(110)는 폴리프탈아미드 (PPA: Polyphthalamide), 실리콘(Si), 에폭시(Epoxy)와 같은 수지 재질, 금속 재질, PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3), 인쇄회로기판(PCB) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 위에서 바라본 상기 몸체(110)의 둘레 형상은 발광 소자의 용도 및 설계에 따라 삼각형, 사각형, 다각형, 및 원형 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
상기 캐비티(115)는 상기 몸체(110)의 상부가 개방되며, 상기 개방된 캐비티(115)의 상부는 광이 방출되는 영역이다.
상기 캐비티(115)는 상기 몸체(110)의 상면의 센터 영역에서 오목한 컵(cup) 형상 또는 리세스(recess) 형상을 포함한다. 상기 캐비티(115)의 바닥부에는 제1리드 프레임(120)과 제2리드 프레임(130)이 서로 이격되어 배치되며, 그 측면부에는 반사 효율을 위해 반사층이 더 형성될 수 있다. 상기 캐비티(115)의 측면부는 상기 몸체(110)의 하면에 대해 경사지거나 수직하게 형성될 수 있다.
상기 복수의 리드 프레임(120,130)은 물리적으로 분리된 2개 이상의 금속 프레임을 포함하며, 예컨대 제1리드 프레임(120), 제2리드 프레임(130) 및 방열 프레임(150)을 포함한다. 상기 제1리드 프레임(120)은 상기 캐비티(115) 및 상기 몸체(110)의 제1측면의 아래에 배치될 수 있고, 상기 제2리드 프레임(130)은 상기 캐비티(115) 및 상기 몸체(110)의 제2측면 아래에 배치될 수 있다.
상기 제1리드 프레임(120)은 제1본딩부(121), 제1연결부(123), 및 제1리드부(125)를 포함하며, 상기 제1본딩부(121)는 상기 캐비티(115)의 바닥부에 배치되며, 상기 제1연결부(123)은 상기 제1본딩부(121)과 상기 제1리드부(125)의 사이를 연결해 주며, 상기 몸체(110)의 하면에서 상기 몸체(110)의 제1측면으로 절곡되어 상기 몸체(110)의 제1측면에 배치된다. 상기 제1리드부(125)는 상기 제1연결부(123)로부터 절곡되어 상기 몸체(110)의 제1측면보다 더 외측에 배치된다. 상기 제1리드부(125)는 상기 제1연결부(123)로부터 가상 직선과 평행하게 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1리드부(125)와 상기 제1본딩부(121) 사이의 높이 차이는 상기 몸체(110)의 두께(H1)와 동일하거나 다를 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제2리드 프레임(130)은 제2본딩부(131), 제2연결부(133), 및 제2리드부(135)를 포함하며, 상기 제2본딩부(131)는 상기 캐비티(115)의 바닥부에 배치되며, 상기 제2연결부(133)은 상기 제2본딩부(131)과 상기 제2리드부(135)의 사이를 연결해 주며, 상기 몸체(110)의 하면에서 상기 몸체(110)의 제2측면으로 절곡되어 상기 몸체(110)의 제2측면에 배치된다. 상기 제2리드부(135)는 상기 제2연결부(133)로부터 절곡되어 상기 몸체(110)의 제2측면보다 더 외측에 배치된다. 상기 제2리드부(135)는 상기 제2연결부(133)의 가상 직선과 평행하게 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제2리드부(135)와 상기 제2본딩부(131) 사이의 높이 차이는 상기 몸체(110)의 두께(H1)와 동일하거나 다를 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1리드부(125)와 상기 제2리드부(135) 사이의 간격은 상기 몸체(110)의 너비(D1) 또는 상기 기판(200)의 오목부(201)의 너비(D2)보다 더 넓은 간격으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 방열 프레임(150)는 상기 캐비티(115) 내에서 상기 제1리드 프레임(120)과 상기 제2리드 프레임(130) 사이에 배치된다.
상기 캐비티(115)의 바닥부에 배치된 상기 제1 및 제2리드 프레임(120,130)과 방열 프레임(150)의 하면은 상기 몸체(110)의 하면과 동일 평면 상에 배치되거나, 상기 몸체(110)의 하면으로부터 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2리드 프레임(120,130)과 상기 방열 프레임(150)의 두께는 동일 두께로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1리드 프레임(120)과 상기 방열 프레임(150)의 사이와 상기 방열 프레임(130)과 상기 방열 프레임(150) 사이는 절연 물질로 형성되며, 상기 절연 물질은 상기 몸체(110)의 재질이거나, 절연 테이프 또는 산화물 계열의 절연 물질로 형성될 수 있다.
상기 방열 프레임(150)은 상기 제1리드 프레임(120)과 상기 제2리드 프레임(130) 사이에 무 극성으로 사용된다. 상기 캐비티(115)의 바닥부의 면적 중에서 방열 프레임(150)의 면적이 제1리드 프레임(120) 또는 제2리드 프레임(130)의 본딩부(121,131)의 면적보다는 더 크게 형성될 수 있다.
상기 방열 프레임(150) 위에는 발광 칩(160)이 부착되며, 상기 발광 칩(160)은 상기 방열 프레임(150) 상에 절연성 또는 전도성 접착 부재로 부착될 수 있다. 상기 방열 프레임(150)과 상기 발광 칩(160)이 전도성 예컨대, 열 전도성 접착 부재로 접착됨으로써, 상기 발광 칩(160)로부터 발생된 열은 상기 방열 프레임(150)에 효과적으로 전달될 수 있다. 이에 따라 상기 방열 프레임(150)은 전도된 열을 방열하거나, 기판(200)으로 전달하게 된다. 상기 방열 프레임(150)은 방열 효율을 위해 다른 리드 프레임(120,130)의 두께보다 더 두껍게 형성되거나, 표면적 증가를 위해 노치 형상의 홈들이 더 형성될 수 있다.
상기 발광 칩(160)은 자외선 대역부터 가시광선 대역의 파장 범위 중에서 선택적으로 발광할 수 있다. 상기 발광 칩(160)은 III족-V족 화합물 반도체를 이용한 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 칩(160)은 제1리드 프레임(120)의 제1본딩부(121)과 제1와이어(163)으로 연결되고, 상기 제2리드 프레임(130)의 제2본딩부(131)과 제2와이어(165)로 연결된다.
상기 캐비티(115)에는 몰딩 부재(170)가 배치되며, 상기 몰딩 부재(170)는 투광성 수지 재료 예컨대, 실리콘 또는 에폭시와 같은 재료를 포함한다. 상기 몰딩 부재(170)는 상기 캐비티(115) 내에 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
상기 몰딩 부재(170)에는 발광 칩(160)에서 방출되는 빛의 파장을 변화하기 위한 형광체를 포함할 수 있으며, 상기 형광체는 발광 칩(160)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(170)는 상기 캐비티(115)의 바닥부에 배치된 리드 프레임(120,130) 및 방열 프레임(150)의 상면과 접촉되고, 상기 캐비티(115)의 측면부와 접촉될 수 있다. 상기 몰딩 부재(170)의 상면은 광 출사면이 될 수 있다. 상기 몰딩 부재(170)의 상면은 플랫할 수 있으나, 중심부가 상기 발광 칩(160)의 방향으로 오목하거나, 상기 발광 칩(160)에 대해 볼록할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 소자(100)는 보호소자를 더 구비할 수 있으며, 상기 보호 소자는 상기 발광 칩(160)을 전기적으로 보호하며 제너 다이오드, 싸이리스터, 또는 TVS(Transient voltage suppression) 다이오드를 선택적으로 포함할 수 있다.
상기 기판(200)에 대해 설명하면, 상기 기판(200)은 금속층(211), 상기 금속층(211) 상에 절연층(213), 상기 절연층(213) 상에 배선층(215), 상기 배선층(215) 상에 보호층(217)을 포함한다. 상기 금속층(211)은 철(Fe), 철을 갖는 합금, 알루미늄, 알루미늄을 갖는 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 상기 절연층(213)은 에폭시, 실리콘과 같은 수지 계열이거나, 세라믹 계열을 포함하며, 상기 배선층(215)은 전극 패드로서, 예컨대 Cu와 Au 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 배선층(215)에는 제1패드(15) 및 제2패드(16)을 포함한다. 상기 제1패드(15)는 상기 배선층(215)의 제1개방 영역(205)에 형성되며, 상기 제2패드(16)은 상기 배선층(215)의 제2개방 영역(203)에 형성된다.
상기 보호층(217)은 솔더 레지스터와 같은 절연 물질을 포함할 수 있으며, 광 반사율이 50% 이상인 물질을 포함한다. 상기 금속층(211)의 두께는 상기 기판(200) 두께의 50% 이상의 두께로 형성될 수 있으며, 예컨대 0.3mm~0.8mm 정도의 두께이며, 다른 예로서 0.4~0.6mm의 두께로 형성될 수 있다.
상기 기판(200)의 금속층(211)은 상기 바텀 커버 또는 방열 플레이트 상에 면 접촉되어, 상기 기판(200)의 방열 효율을 향상시켜 줄 수 있다. 상기 기판(200)는 금속 기판의 PCB(예: MCPCB)를 포함한다.
상기 기판(200)의 오목부(201)는 상기 발광 소자(100)의 깊이(H1)와 대응되는 깊이(H2)를 갖고, 상기 발광 소자(100)가 삽입될 수 있는 면적으로 형성될 수 있다. 상기 오목부(201)의 깊이(H2)는 예컨대 1~1.5mm의 범위로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 오목부(201)의 너비(D2)는 상기 발광 소자(100)의 너비(D1)보다 적어도 크게 형성될 수 있다.
상기 기판(200)의 오목부(201)는 상기 금속층(211)의 상면보다 더 깊은 깊이로 형성되어, 상기 금속층(211)의 제1접촉부(21) 및 제2접촉부(22)가 노출된다. 상기 제1접촉부(21)는 상기 오목부(201)의 바닥부이며, 상기 제2접촉부(22)는 상기 오목부(201)의 측면 일부일 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 발광 소자(100)를 상기 기판(200)의 오목부(201)에 탑재하게 된다. 이때 상기 기판(200)의 오목부(201)에 열 전도성 부재(233)를 형성하여, 상기 발광 소자(100)를 삽입하여 부착하게 된다. 상기 열 전도성 부재(233)는 절연성 물질로 형성될 수 있다. 상기 열 전도성 부재(233)는 수지 재질이거나, 상기 수지 재질 내에 금속 입자나 세라믹 계열의 물질을 첨가하여 사용할 수 있다. 상기의 금속 입자는 은을 포함할 수 있으며, 상기 세라믹 계열은 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 소자(100)의 제1리드 프레임(120)의 제1본딩부(121), 방열 프레임(150) 및 제2리드 프레임(130)의 제2본딩부(131)는 열 전도성 부재(233)에 의해 상기 오목부(201)의 바닥부에 부착된다.
상기 발광 소자(100)의 제1리드 프레임(120)의 제1연결부(123) 및 제2리드 프레임(130)의 제2연결부(133)는 열 전도성 부재(233)에 의해 상기 오목부(201)의 측면부에 부착된다. 여기서, 상기 기판(200)의 금속층(211)은 상기 제1접촉부(21)에 대응되는 상기 제1리드 프레임(120)의 제1본딩부(121), 방열 프레임(150) 및 제2리드 프레임(130)의 제2본딩부(131)로부터 전도된 열을 방열하게 되며, 제2접촉부(22)에 대응되는 제1리드 프레임(120)의 제1연결부(123) 및 제2리드 프레임(130)의 제2연결부(133)로부터 전도된 열을 방열하게 된다.
상기 제1리드 프레임(120)의 제1리드부(125)는 상기 기판(200)의 배선층(215)에 형성된 제1패드(15) 상에 솔더(231)로 본딩되며, 상기 제2리드 프레임(130)의 제2리드부(135)는 상기 기판(200)의 배선층(215)에 형성된 제2패드(16) 상에 솔더(231)로 본딩된다. 상기 솔더(231)는 상기 열 전도성 부재(233)과 분리되거나 접촉될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
실시 예는 상기 기판(200)의 금속층(211) 상에 발광 소자(100)의 제1리드 프레임(120), 제2리드 프레임(130) 및 방열 프레임(150)이 열 전도성 부재(233)에 의해 접촉됨으로써, 상기 발광 칩(160)으로부터 발생된 열을 상기 기판(200)의 금속층(211)을 통해 효과적으로 방열시켜 줄 수 있다.
또한 상기 발광 소자(100)이 상기 기판(200)의 상부에 형성된 오목부에 수납됨으로써, 상기 발광 모듈의 두께를 상기 기판(200)의 두께로 형성할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1리드 프레임(120)의 제1리드부(125)와 상기 제2리드 프레임(130)의 제2리드부(135)는 상기 몸체(110)의 측면으로부터 서로 동일한 길이(D3)로 돌출될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1리드 프레임(120)의 제1리드부(125)와 상기 제2리드 프레임(130)의 제2리드부(135)는 각 너비(D4)가 상기 몸체(110)의 양 측면(S1,S2)의 너비보다 좁을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 방열 프레임(150)은 상기 몸체(110)의 하면(S5)에 배치되며, 상기 제1리드 프레임(120)의 제1본딩부(121) 및 상기 제2리드 프레임(130)의 제2본딩부(131)과 이격된다.
상기 방열 프레임(150)는 제1방열부(153) 및 제2방열부(155)를 포함한다.
도 5, 도 6 및 도 9와 같이, 상기 제1방열부(153)는 상기 몸체(110)의 하면에서 제3측면(S3) 상으로 절곡되며, 상기 몸체(110)의 하면(S5)에 배치된 상기 방열 프레임(150)의 너비보다 넓은 너비(D5)로 형성될 수 있다. 또한 상기 제1방열부(153)는 도 9와 같이 상기 몸체(110)의 제3측면(S3) 전체를 커버하는 면적으로 형성이거나 상기 몸체(110)의 제3측면(S3)과 다른 면적으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1방열부(153)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(200)의 오목부(201)에 배치된 금속층(211)의 제2접촉부(22), 절연층(215)의 측면과 열 전도성 부재(233)에 의해 접촉될 수 있어, 방열을 수행할 수 있다.
도 5, 도 6 및 도 10과 같이, 제2방열부(155)는 상기 몸체(110)의 하면에서 제2측면(S3) 상으로 절곡되어 상기 제1방열부(153)와 대응되게 배치된다. 상기 제2방열부(155)는 상기 몸체(110)의 하면(S5)에 배치된 상기 방열 프레임(150)의 너비보다 넓은 너비(D5)로 형성될 수 있다. 또한 상기 제2방열부(155)는 도 10과 같이 상기 몸체(110)의 제4측면(S4) 전체를 커버하는 면적으로 형성이거나 상기 몸체(110)의 제4측면(S4)과 다른 면적으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제2방열부(155)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(200)의 오목부(201)에 배치된 금속층(211)의 제2접촉부(22), 절연층(215)의 측면과 열 전도성 부재(233)에 의해 접촉될 수 있어, 방열을 수행할 수 있다.
상기 방열부(153,155)는 상기 몸체(110)의 양측에 대응되는 제3측면(S3) 및 제4측면(S4)의 면적 중에서 적어도 50% 이상의 면적을 갖는 크기로 형성될 수 있다.
도 4, 도 7 및 도 8과 같이, 상기 제1리드 프레임(120)의 제1연결부(123) 및 상기 제2리드 프레임(130)의 제2연결부(133)에는 적어도 하나의 구멍(137)이 형성되며, 상기 구멍(137)에는 상기 몸체(110)의 사출 성형시 상기 몸체(110)의 일부(117)가 결합될 수 있다. 이에 따라 상기 제1리드 프레임(120) 및 상기 제2리드 프레임(130)은 상기 몸체(110)의 일부(117)와 결합됨으로써, 상기 몸체(110)로부터 분리되는 것을 방지될 수 있다.
도 9 및 도 10과 같이, 방열 프레임의 제1방열부(153) 및 제2방열부(155)에는 적어도 하나의 구멍(157)이 형성되며, 상기 적어도 하나의 구멍(157)에는 상기 몸체(110)의 사출 성형시 상기 몸체(110)의 일부(117)가 결합될 수 있다. 상기 방열 프레임(150)은 상기 몸체(110)의 일부(117)에 결합됨으로써, 상기 몸체(110)로부터 분리되는 것을 방지될 수 있다.
도 11은 실시 예에 따른 발광 소자의 다른 예이다.
도 11을 참조하면, 발광 소자(100A)는 방열 프레임(150A)의 두께를 제1 및 제2리드 프레임(120,130)의 두께보다 더 두껍게 할 수 있다.
또한 상기 제1리드 프레임(120)의 제1본딩부(121) 및 상기 제2리드 프레임(130)의 제2본딩부(131)는 상기 몸체(110)의 하면으로부터 이격되며, 상기 캐비티(115)의 바닥부에 배치될 수 있다. 이에 따라 상기 방열 프레임(150A)은 발광 칩(160)로부터 발생된 열을 도 2와 같이, 기판(200)의 금속층(211)을 통해 효과적으로 전도하여 방열시켜 줄 수 있다.
실시 예에 따른 상기 발광 소자(100)의 위에는 렌즈가 배치될 수 있으며, 상기 렌즈는 볼록 또는/및 오목한 형상을 포함할 수 있으며, 투과되는 광의 배광 분포를 조절할 수 있다.
상기에 개시된 실시예(들)에 따른 발광 모듈은 조명 시스템에 적용될 수 있다. 상기 조명 시스템은 복수의 발광 소자 또는 발광 소자 패키지가 어레이된 구조를 포함하며, 도 12 및 도 13에 도시된 표시 장치, 도 14에 도시된 조명 장치를 포함하고, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판 등이 포함될 수 있다.
도 12는 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 12를 참조하면, 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 발광 모듈(300)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), 발광 모듈(300) 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) 및 상기 광학 시트(1051)는 광학 부재로 정의될 수 있다.
상기 도광판(1041)은 상기 발광 모듈(300)로부터 제공된 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 발광모듈(300)은 상기 도광판(1041)의 적어도 일 측면에 배치되어 상기 도광판(1041)의 적어도 일 측면에 빛을 제공하며, 궁극적으로는 표시 장치의 광원으로써 작용하게 된다.
상기 발광모듈(300)은 적어도 하나를 포함하며, 상기 도광판(1041)의 일 측면에서 직접 또는 간접적으로 광을 제공할 수 있다. 상기 발광 모듈(300)은 기판(200)과 상기에 개시된 실시 예에 따른 발광 소자(100)를 포함하며, 상기 발광 소자(100)는 상기 기판(200) 상에 소정 간격으로 어레이될 수 있다. 상기 기판(200)은 도 1과 같은 오목부를 갖는 인쇄회로기판(printed circuit board)이며, 상기에 개시된 실시 예와 같이 상기 발광 소자(100)가 상기 기판(200)의 오목부에 수납될 수 있다. 상기 기판(200)는 상기 바텀 커버(1011)의 측면 또는 방열 플레이트 상에 부착될 수 있다. 상기 방열 플레이트의 일부는 상기 바텀 커버(1011)의 상면에 접촉될 수 있다. 따라서, 발광 소자(100)에서 발생된 열은 상기 기판(200)의 금속층을 통해 바텀 커버(1011)로 전도될 수 있다.
상기 복수의 발광 소자(200)는 상기 기판(200) 상에 빛이 방출되는 출사면이 상기 도광판(1041)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자(100)는 상기 도광판(1041)의 일측면인 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 상기 표시 패널(1061)로 공급함으로써, 상기 표시 패널(1061)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), 발광모듈(300) 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 커버(미도시)와 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 상기 발광 모듈(300)로부터 제공된 광을 투과 또는 차단시켜 정보를 표시하게 된다. 이러한 표시 장치(1000)는 각 종 휴대 단말기, 노트북 컴퓨터의 모니터, 랩탑 컴퓨터의 모니터, 텔레비전과 같은 영상 표시 장치에 적용될 수 있다.
상기 광학 시트(1051)는 상기 표시 패널(1061)과 상기 도광판(1041) 사이에 배치되며, 적어도 한 장 이상의 투광성 시트를 포함한다. 상기 광학 시트(1051)는 예컨대 확산 시트(diffusion sheet), 수평 및 수직 프리즘 시트(horizontal/vertical prism sheet), 및 휘도 강화 시트(brightness enhanced sheet) 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 상기 표시 패널(1061)로 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.
상기 발광 모듈(300)의 광 경로 상에는 광학 부재로서, 상기 도광판(1041), 및 광학 시트(1051)를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 13은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 갖는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 13을 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기에 개시된 발광 소자(100)가 어레이된 기판(200), 광학 부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다.
상기 기판(200)과 상기 발광 소자(100)는 발광 모듈(300)로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152), 적어도 하나의 발광 모듈(300), 광학 부재(1154)는 라이트 유닛(미도시)으로 정의될 수 있다.
상기 바텀 커버(1152)에는 수납부(1153)를 구비할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 광학 부재(1154)는 렌즈, 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 methy 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 상기 표시 패널(1155)으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다.
상기 광학 부재(1154)는 상기 발광 모듈(300) 위에 배치되며, 상기 발광 모듈(300)로부터 방출된 광을 면 광원하거나, 확산, 집광 등을 수행하게 된다.
도 13은 실시 예에 따른 조명 장치의 사시도이다.
도 13을 참조하면, 조명 장치(1500)는 케이스(1510)와, 상기 케이스(1510)에 설치된 발광모듈(1530)과, 상기 케이스(1510)에 설치되며 외부 전원으로부터 전원을 제공받는 연결 단자(1520)를 포함할 수 있다.
상기 케이스(1510)는 방열 특성이 양호한 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들어 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있다.
상기 발광 모듈(300)은 기판(200)과, 상기 기판(200)에 탑재되는 발광 소자(100)를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자(100)는 복수개가 매트릭스 형태 또는 소정 간격으로 이격되어 어레이될 수 있다.
상기 기판(200)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있으며, 예를 들어, 일반 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB, FR-4 기판 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판(200)은 빛을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등의 코팅층될 수 있다.
상기 기판(200) 상에는 적어도 하나의 발광 소자(100)가 탑재될 수 있다. 상기 발광 소자(100) 각각은 적어도 하나의 LED(LED: Light Emitting Diode) 칩을 포함할 수 있다. 상기 LED 칩은 적색, 녹색, 청색 또는 백색 등과 같은 가시 광선 대역의 발광 다이오드 또는 자외선(UV, Ultra Violet)을 발광하는 UV 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 발광모듈(300)은 색감 및 휘도를 얻기 위해 다양한 발광 소자(100)의 조합을 가지도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 고 연색성(CRI)을 확보하기 위해 백색 발광 다이오드, 적색 발광 다이오드 및 녹색 발광 다이오드를 조합하여 배치할 수 있다.
상기 연결 단자(1520)는 상기 발광모듈(300)과 전기적으로 연결되어 전원을 공급할 수 있다. 상기 연결 단자(1520)는 소켓 방식으로 외부 전원에 돌려 끼워져 결합되지만, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 상기 연결 단자(1520)는 핀(pin) 형태로 형성되어 외부 전원에 삽입되거나, 배선에 의해 외부 전원에 연결될 수도 있는 것이다.
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.
100: 발광 소자 120,130: 리드 프레임
121,131: 본딩부 125,135: 리드부
150,150A: 방열 프레임 200: 기판
201: 오목부 211: 금속층
213: 절연층 215: 배선층
215: 보호층 300: 발광 모듈
15,16: 패드
121,131: 본딩부 125,135: 리드부
150,150A: 방열 프레임 200: 기판
201: 오목부 211: 금속층
213: 절연층 215: 배선층
215: 보호층 300: 발광 모듈
15,16: 패드
Claims (15)
- 오목부와 상기 오목부의 일측면 개방영역을 가지는 제1패드와 상기 오목부의 타측에 개방영역을 가지는 제2패드를 포함하는 기판; 및
상기 오목부에 탑재된 발광소자를 포함하고,
상기 발광소자는,
몸체;
상기 몸체의 상부가 개방된 캐비티;
상기 캐비티 내의 방열부에 배치되는 발광칩;
상기 캐비티의 바닥부에 배치되고 서로 분리되며 상기 발광칩과 전기적으로 연결되는 제1리드 프레임과 제2리드 프레임;
상기 제1리드 프레임은 상기 캐비티의 바닥부에 배치되는 제1본딩부와 상기 제1본딩부로부터 연장되는 제1연결부와 상기 제1연결부로부터 연장되어 상기 몸체의 제1측면으로 절곡되는 제1리드부를 포함하고,
상기 제2리드 프레임은 상기 캐비티의 바닥부에 배치되는 제2본딩부와 상기 제2본딩부로부터 연장되는 제2연결부와 상기 제2연결부로부터 연장되어 상기 몸체의 제1측면의 반대방향으로 절곡되는 제2리드부를 포함하며,
상기 제1리드부와 상기 제1패드는 전기적으로 연결되고 상기 제2리드부와 상기 제2패드는 전기적으로 연결되는 발광모듈. - 제1항에 있어서,
상기 기판은 제1금속층과 상기 제1금속층과 연결되며 상기 오목부의 양측면에 상기 제1금속층의 상부 방향으로 돌출되는 제2금속층을 포함하고,
상기 제2금속층 상에 절연층과 상기 절연층 상에 배선층과 상기 배선층 상에 보호층을 포함하고,
상기 배선층은 상기 보호층에 의해 노출되는 상기 개방영역을 포함하는 발광모듈. - 제2항에 있어서,
상기 캐비티 내에서 상기 제1리드 프레임 및 상기 제2리드 프레임 사이에 배치되는 방열 프레임을 포함하고,
상기 제1금속층은 상기 오목부의 바닥에 배치된 제1접촉부를 포함하고,
상기 제2금속층은 상기 오목부의 둘레에 배치된 제2접촉부를 포함하며,
상기 제1접촉부는 상기 제1리드 프레임의 일부, 상기 제2리드 프레임의 일부, 및 상기 방열 프레임과 대응되는 발광 모듈. - 제3항에 있어서, 상기 제1리드 프레임, 상기 방열 프레임 및 상기 제2리드 프레임과 상기 기판의 오목부 사이에 배치된 열 전도성 부재를 포함하는 발광 모듈.
- 제4항에 있어서,
상기 제1리드부와 상기 제2리드부는 상기 몸체의 측면으로 동일한 길이로 돌출되는 발광 모듈. - 제4항에 있어서,
상기 방열 프레임은 상기 몸체의 양측에 서로 대응되는 제3측면 및 제4측면 중 적어도 한 측면에 배치된 적어도 하나의 방열부를 포함하는 발광 모듈. - 제6항에 있어서,
상기 방열 프레임은 상기 몸체의 하면에서 제3측면 상으로 절곡되는 제1방열부를 포함하고,
상기 방열 프레임은 상기 몸체의 제4측면 상으로 절곡되어 상기 제1방열부와 대응되게 배치되는 발광 모듈. - 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1리드 프레임, 상기 제2리드 프레임 및 상기 방열 프레임 중 적어도 하나에 상기 몸체의 일부가 결합된 적어도 하나의 구멍을 포함하는 발광 모듈.
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|---|---|---|---|
| KR1020110076253A KR101914122B1 (ko) | 2011-07-29 | 2011-07-29 | 발광 모듈 및 이를 구비한 라이트 유닛 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110076253A KR101914122B1 (ko) | 2011-07-29 | 2011-07-29 | 발광 모듈 및 이를 구비한 라이트 유닛 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130014257A KR20130014257A (ko) | 2013-02-07 |
| KR101914122B1 true KR101914122B1 (ko) | 2018-11-02 |
Family
ID=47894543
Family Applications (1)
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| KR1020110076253A KR101914122B1 (ko) | 2011-07-29 | 2011-07-29 | 발광 모듈 및 이를 구비한 라이트 유닛 |
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2011
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|---|---|
| KR20130014257A (ko) | 2013-02-07 |
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