KR101997252B1 - 광학 렌즈를 구비한 발광 모듈 - Google Patents

광학 렌즈를 구비한 발광 모듈 Download PDF

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Abstract

실시 예에 따른 발광 모듈은, 복수의 리드 프레임; 상기 복수의 리드 프레임 중 적어도 하나의 위에 발광 칩; 상기 복수의 리드 프레임 상에 배치되며 제1캐비티 및 상기 제1캐비티의 바닥보다 낮게 오목한 제2캐비티를 갖는 몸체를 포함하는 발광 소자; 및 상기 발광 소자 상에 배치된 광학 렌즈를 포함하며,
상기 광학 렌즈는, 광 출사면을 갖는 투광성 몸체; 상기 제2캐비티에 대응되는 제1리세스부를 갖고, 상기 제1캐비티 내로 돌출된 광 가이드돌기; 상기 제1리세스부 내에 상기 광 출사면의 반대측 방향으로 볼록한 제1입사면; 상기 광 가이드돌기의 외측 둘레에 배치되며 상기 몸체에 결합된 지지부; 상기 광 가이드돌기와 상기 지지부 사이에 배치되며 상기 제1캐비티에 대응되는 제2리세스부; 및 상기 제2리세스부 내에 배치되며 상기 광 출사면과 대응되는 제2입사면을 포함한다.

Description

광학 렌즈를 구비한 발광 모듈{OPTICAL LENS WITH LIGHT EMITTING MODULE}
실시 예는 광학 렌즈를 구비한 발광 모듈에 관한 것이다.
발광소자, 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 발생하는 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 실내 및 실외에서 사용되는 각종 램프, 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 사용이 증가하고 있다.
실시 예는 새로운 구조의 광학 렌즈를 제공한다.
실시 예는 서로 다른 깊이의 제1 및 제2입사면을 갖는 광학 렌즈를 제공한다.
실시 예는 서로 다른 깊이의 제1 및 제2입사면을 구분하는 광 가이드돌기를 포함하는 광학 렌즈를 제공한다.
실시 예는 서로 다른 깊이의 제1 및 제2입사면과 평탄한 광 출사면을 갖는 광학 렌즈를 제공한다.
실시 예는 광학 렌즈 및 상기 광학 렌즈에 대응되는 발광 소자를 갖는 발광 모듈을 제공한다.
실시 예는 광학 렌즈의 서로 다른 깊이의 입사면과 대응되는 서로 다른 깊이의 캐비티를 갖는 발광 소자를 포함하는 발광 모듈을 제공한다.
실시 예는 광학 렌즈의 서로 다른 리세스부에 대응되는 캐비티 내에 발광 칩을 갖는 발광 소자를 포함하는 발광 모듈을 제공한다.
실시 예에 따른 광학 렌즈를 구비한 발광 모듈은, 광 출사면을 갖는 투광성 몸체; 상기 광 출사면의 반대측 영역에 제1리세스부를 갖고, 상기 투광성 몸체의 하면보다 상기 광 출사면의 반대측 방향으로 돌출되는 광 가이드돌기; 상기 제1리세스부 내에 상기 광 출사면의 반대측 방향으로 볼록한 제1입사면; 상기 광 가이드돌기의 외측 둘레에 배치된 지지부; 상기 광 가이드돌기와 상기 지지부 사이에 배치된 제2리세스부; 및 상기 제2리세스부 내에 배치되며 상기 광 출사면과 대응되는 제2입사면을 포함하고, 상기 제1리세스부는 중심부가 가장 낮은 깊이를 가질 수 있다.
실시 예에 따른 발광 모듈은, 복수의 리드 프레임; 상기 복수의 리드 프레임 중 적어도 하나의 위에 발광 칩; 상기 복수의 리드 프레임 상에 배치되며 제1캐비티 및 상기 제1캐비티의 바닥보다 낮게 오목한 제2캐비티를 갖는 몸체를 포함하는 발광 소자; 및 상기 발광 소자 상에 배치된 광학 렌즈를 포함하며,
상기 광학 렌즈는, 광 출사면을 갖는 투광성 몸체; 상기 제2캐비티에 대응되는 제1리세스부를 갖고, 상기 제1캐비티 내로 돌출된 광 가이드돌기; 상기 제1리세스부 내에 상기 광 출사면의 반대측 방향으로 볼록한 제1입사면; 상기 광 가이드돌기의 외측 둘레에 배치되며 상기 몸체에 결합된 지지부; 상기 광 가이드돌기와 상기 지지부 사이에 배치되며 상기 제1캐비티에 대응되는 제2리세스부; 및 상기 제2리세스부 내에 배치되며 상기 광 출사면과 대응되는 제2입사면을 포함한다.
실시 예는 조도 균일도가 개선된 광학 렌즈 및 이를 구비한 발광 모듈을 제공한다.
실시 예는 발광 소자용 광학 렌즈를 제공할 수 있다.
실시 예는 발광 소자와 광학 렌즈의 결합이 용이한 효과가 있다.
실시 예는 발광 소자로부터 방출된 광의 집광 효율을 개선시켜 줄 수 있는 광학 렌즈를 제공할 수 있다.
실시 예는 광학 렌즈 및 발광 소자를 갖는 발광 모듈의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예의 발광 모듈은 휴대 단말기의 카메라와 같은 플래시용 조명 모듈로 제공할 수 있다.
실시 예는 광학 렌즈 및 발광 소자를 갖는 모듈을 구비한 조명 시스템의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1은 제1실시예에 따른 발광 모듈의 광학 렌즈와 발광 소자를 나타낸 분해 측 단면도이다.
도 2는 도 1의 발광 모듈의 광학 렌즈와 발광 소자의 결합 측 단면도이다.
도 3은 도 1의 발광 소자의 평면도이다.
도 4는 도 3의 발광 소자의 A-A측 단면도이다.
도 5는 도 3의 발광 소자의 B-B측 단면도이다.
도 6은 도 1의 광학 렌즈의 사시도이다.
도 7은 도 6의 광학 렌즈의 평면도이다.
도 8은 도 7의 광학 렌즈의 C-C측 단면도이다.
도 9는 도 7의 광학 렌즈의 D-D측 단면도이다.
도 10은 도 7의 광학 렌즈의 제1측면에서 바라본 측면도이다.
도 11은 도 7의 광학 렌즈의 제2측면에서 바라본 측면도이다.
도 12는 도 7의 광학 렌즈의 광 출사면을 나타낸 평면도이다.
도 13은 도 7의 광학 렌즈의 요부를 나타낸 부분 측 단면도이다.
도 14는 도 1의 발광 소자의 다른 예를 나타낸 평면도이다.
도 15는 도 1의 발광 소자의 다른 예를 F-F측 단면도이다.
도 16은 제2실시 예에 따른 발광 모듈의 광학 렌즈 및 발광 소자의 결합 측 단면도이다.
도 17은 제3실시 예에 따른 발광 모듈의 광학 렌즈 및 발광 소자의 결합 측 단면도이다.
도 18은 실시 예에 따른 발광 소자 아래에 기판이 배치된 발광 모듈의 사시도이다.
도 19는 실시 예에 따른 광학 렌즈로 출사된 광의 조도 분포를 나타낸 도면이다.
도 20은 실시 예에 따른 광학 렌즈로 출사된 광의 중심 밝기를 나타낸 도면이다.
도 21은 실시 예에 따른 발광 칩의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 22는 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 표시 장치를 나타낸 사시도이다.
도 23은 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 표시 장치를 나타낸 사시도이다.
도 24는 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 조명장치의 예를 나타낸 도면이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 기판, 프레임, 시트, 층 또는 패턴 등이 각 기판, 프레임, 시트, 층 또는 패턴 등의 "상/위(on)"에 또는 "아래/하(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"과 "아래/하(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 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 발광소자를 설명한다.
도 1은 제1실시예에 따른 발광 모듈의 발광 소자와 광학 렌즈의 분해 상태를 나타낸 측 단면도이고, 도 2는 도 1의 발광 모듈의 발광 소자와 광학 렌즈의 결합 측 단면도이며, 도 3은 도 1의 발광 소자의 평면도이고, 도 4는 도 3의 발광 소자의 A-A측 단면도이며, 도 5는 도 3의 발광 소자의 B-B측 단면도이고, 도 6은 도 1의 광학 렌즈의 사시도이며, 도 7은 도 6의 광학 렌즈의 평면도이고, 도 8은 도 도 7의 광학 렌즈의 C-C측 단면도이며, 도 9는 도 7의 광학 렌즈의 D-D측 단면도이고, 도 10은 도 7의 광학 렌즈의 제1측면에서 바라본 측면도이며, 도 11은 도 7의 광학 렌즈의 제2측면에서 바라본 측면도이고, 도 12는 도 7의 광학 렌즈의 평면도이고, 도 13은 도 7의 광학 렌즈의 부분 측 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 발광 모듈(300)은 발광 소자(100)와 광학 렌즈(200)를 포함한다. 상기 발광 모듈(300)은 상기 발광 소자(100)가 상기 광학 렌즈(200)와 일대일 대응되는 구조를 포함하며, 백색, 청색, 녹색, 적색, 자외선 광 중에서 적어도 한 광을 조사할 수 있다. 예를 들면 상기 발광 모듈(300)은 카메라 모듈의 플래시용 조명으로 제공되거나, 다른 조명용, 표시장치용 또는 지시용 모듈로 제공될 수 있으며, 예컨대 백색의 광을 발광하는 모듈일 수 있다.
상기 발광 소자(100)는 서로 다른 깊이의 캐비티(113,114)를 포함하며, 광학 렌즈(200)는 서로 다른 영역에 서로 다른 깊이의 리세스부(213,223)를 포함한다. 상기 발광 소자(100)의 캐비티들(113,114)는 상기 광학 렌즈(200)의 서로 다른 리세스부(213,223)에 대응되게 배치된다. 상기 광학 렌즈(200)는 각 리세스부(213,223)에 배치된 입사면(215,225)이 상기 발광 소자(100)의 캐비티(113,114)에 대응됨으로써, 광량을 증가시켜 줄 수 있다. 상기 광학 렌즈(200)의 광 출사면(65)의 면적은 상기 발광 소자(100)의 하면 면적과 같거나 더 작은 면적으로 형성될 수 있다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 발광 소자(100)는 제1 및 제2캐비티(113,114)를 갖는 몸체(111), 복수의 리드 프레임(121,131) 및 발광 칩(171)을 포함한다.
상기 몸체(111)는 절연 재질, 또는 전도성 재질을 포함할 수 있다. 상기 몸체(111)는 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide), 폴리시크로 헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트(PCT: Polycyclohexylene Terephthalate)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(111)는 주입 방식으로 사출 성형될 수 있으며, 그 재질은 에폭시 또는 실리콘과 같은 수지 재질로 이루어질 수 있다.
상기 몸체(111)는 에폭시를 갖는 EMC(epoxy molding compound) 재질을 포함하며, 상기 EMC 재질은 성형성, 내습성, 접착성이 개선되고, 절연성 재질이다. 상기 몸체(111) 내에는 반사 효율을 높이기 위해 TiO2, SiO2와 같은 금속 산화물인 필러가 첨가될 수 있다. 상기 필러의 함유 비율은 상기 몸체(111) 내에 10wt% 이상 예컨대, 15wt% 이상으로 첨가될 수 있다. 상기 몸체(111)는 광 반사를 위해 반사성 재질로 형성되거나, 다른 예로서 지향각 분포를 넓혀주기 위해 투광성 재질로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(111)의 외 형상은 위에서 볼 때, 직 사각형 형상 또는 정 사각형과 같은 다각형 구조로 형성될 수 있으며, 외곽 모서리 부분은 각 면이거나 곡면으로 형성될 수 있다.
발광 소자(100)는 상기 몸체(111)의 형상이 사각형 형상인 경우, 상기 몸체(111)는 복수의 측면부 예컨대, 적어도 4개의 측면부(11~14)를 포함할 수 있다. 상기 몸체(111)는 제1 내지 제4측면부(11~14)를 그 예로 설명하며, 상기 제1측면부(11)와 제2측면부(12)는 서로 반대측 면이며, 상기 제3측면부(13)와 제4측면부(14)는 서로 반대측 면이 된다.
상기 복수의 측면부(11~14) 중 적어도 하나는 상기 몸체(111)의 하면에 대해 수직하거나 경사지게 배치될 수 있다. 상기 몸체(111)의 측면부(11~14) 중 제1 및 제2측면부(11,12)는 도 3 내지 도 5와 같이, 상기 제1 및 제2리드 프레임(121,131)의 상면에 대해 제1각도(θ1)로 경사지며, 상기 제1각도(θ1)는 90도 이상 예컨대, 90.1도 내지 120도 범위로 형성될 수 있다. 이러한 몸체(111)의 제1 및 제2측면부(11,12)가 경사진 면으로 형성됨으로써, 상기 몸체(111)의 사출 성형시 성형 틀로부터 용이하게 분리될 수 있다. 상기 몸체(111)의 제1 및 제2측면부(11,12)는 서로 반대측 면이며, 상기 제3 및 제4측면부(13,14)는 상기 제1 및 제2측면부(11,12)에 인접하며 서로 반대측 면으로 형성된다. 상기 제3 및 제4측면부(13,14)는 상기 제1 및 제2측면부(11,12)와 동일한 각도로 경사지거나, 다른 각도 예컨대 직각으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한 상기 제1 및 제2측면부(11,12)의 각도가 상기 제1각도(θ1) 미만일 경우, 사출에 어려움이 있고, 제1각도(θ1)보다 큰 경우 몸체(111)로서의 기능을 하는 데 어려움이 있다.
상기 몸체(111)는 복수의 리드 프레임(121,131)과 결합되며, 상기 복수의 리드 프레임(121,131) 사이에 배치된 간극부(115)를 포함한다. 상기 간극부(115)는 상기 몸체(111)와 동일한 재질이거나 다른 재질일 수 있다. 상기 간극부(115)에 대응되는 제1 및 제2리드 프레임(121,131)에는 리세스 영역(122,132)이 형성될 수 있으며, 상기 리세스 영역(122,132)은 상기 간극부(115)의 결합력을 증가시켜 줄 수 있다. 이러한 리세스 영역(122,132)은 형성하지 않을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 다른 예로서, 상기 간극부(115)의 결합력을 증대시키기 위한 구조로서, 상기 간극부(115)의 일부가 상기 제1 및 제2리드 프레임(121,131)의 상면 위로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(111)의 제1방향(X축 방향)의 길이(X2)는 제2방향(Y축 방향)의 길이(Y1)와 같거나 더 짧게 형성될 수 있으며, 예컨대 상기 제1방향의 길이(X2)는 제2방향의 길이(Y1)보다 0.1mm 이상 짧게 형성될 수 있다. 상기 X2와 Y1의 길이 비율은 3:4~4:4 범위일 수 있다. 상기 제1방향의 길이(X2)는 발광 소자(100)의 길이 방향으로서, 3.5mm±0.3mm 범위로 형성될 수 있다. 상기 제2방향의 길이(Y1)는 상기 발광 소자(100)의 너비 방향으로서, 4mm±0.5mm 범위로 형성될 수 있다. 상기 몸체(111)의 사이즈는 광학 렌즈(200)의 사이즈에 따라 변경될 수 있다. 상기 몸체(111)의 외 형상은 다각형 형상으로서, 예컨대 광학 렌즈(200)의 광 출사면(65)과 대응되는 형상인 직 사각형 형상으로 형성될 수 있다. 또한 상기의 직사각형 형상은 카메라의 촬영 영상의 가로와 세로 비율에 대응되는 형상일 수 있다.
여기서, 발광 소자(100)의 사이즈를 보면, 제1 또는 제2방향의 길이(X1,Y1)가 상기 몸체(111)의 제1방향의 길이(X2)보다 길게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자(100)는 제1방향의 길이(X1)과 제2방향의 길이(Y1)가 서로 동일한 길이로 형성될 수 있으며, 예컨대 4mm±0.5mm 범위로 형성될 수 있다. 다른 예로서, 상기 발광 소자(100)는 제1방향의 길이(X1)과 제2방향의 길이(Y1)가 서로 다를 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(111)는 상부가 개방되고 소정 깊이를 갖는 제1캐비티(113)를 포함하며, 상기 제1캐비티(113)는 상기 몸체(111)의 상면(16)보다 낮은 깊이를 갖는 컵 구조 또는 리세스 구조와 같은 형상을 포함할 수 있다. 상기 제1캐비티(113)의 측벽(31)은 상기 제1캐비티(113)의 바닥에 대해 제2각도(θ2)로 경사질 수 있으며, 상기 제2각도(θ2)는 90도 이상 예컨대, 91도 내지 135도 범위로 형성될 수 있다. 상기 제1캐비티(113)의 측벽(31)의 경사 면에 따라 광 지향각 분포가 달라질 수 있으며, 상기 제2각도(θ2)의 범위보다 작은 경우 광 추출 효율이 저하될 수 있으며, 상기 제2각도(θ2)의 범위보다 큰 경우 지향각 분포가 너무 넓어질 수 있다.
상기 제1캐비티(113)의 바닥 너비를 보면, 제1방향의 너비(D1)과 제2방향의 너비(D5)가 동일할 수 있으며, 예를 들면, 상기 제1캐비티(113)의 바닥의 외측 둘레가 원 형상으로 형성된 경우, 상기의 두 너비(D1,D5)는 서로 동일할 수 있다. 상기 제1캐비티(114)의 외측 둘레는 상기 광학 렌즈(200)의 제2리세스부(223)에 대응되도록 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제1캐비티(113)의 너비(D1,D5)는 예컨대 2.77mm±0.03mm 범위 즉, 직경이 될 수 있다.
또한 상기 제1캐비티(113)의 바닥 중에서 제1측면부(11)에 인접한 영역의 너비(C1)가 제2측면부(12)에 인접한 영역의 너비(C2)보다 더 넓게 배치됨으로써, 상기 발광 칩(171)의 센터를 광학 렌즈(200)의 센터에 정렬시켜 줄 수 있다. 이는 상기 제2캐비티(114)의 중심이 상기 제1측면부(11)보다 제2측면부(12)에 더 인접하게 배치될 수 있다.
상기 제1캐비티(113)의 깊이(H2)는 제1캐비티(113)의 바닥(25)부터 몸체 상면(16)까지의 간격으로서, 상기 제2캐비티(114)의 깊이(H3)보다 크게 형성될 수 있으며, 예컨대 0.45mm~0.49mm 범위로 형성될 수 있다.
상기 몸체(111)의 상면(16)의 내측 영역에는 결합 홈(18)이 배치되며, 상기 결합 홈(18)은 상기 몸체(111)의 상면(16)의 내측 둘레를 따라 배치되며, 상기 제1캐비티(113)의 경계를 형성하게 된다. 상기 결합 홈(18)은 소정 폭(D4)을 갖고 원 형상 또는 링 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 제1캐비티(113)의 측벽(31)의 윤곽선에 따라 변경될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 결합 홈(18)은 하나의 홈이 연속적으로 연결된 형상으로 형성되거나, 복수개가 불연속적으로 배치된 구조로 형성될 수 있다. 상기 결합 홈(18)은 상기 광학 렌즈(200)의 결합 돌기(68)와 대응되는 깊이를 갖고 형성될 수 있으며, 상기 제1캐비티(113)의 상부 둘레에 형성된다. 상기 제1캐비티(113)는 도 3과 같이, 외곽이 원 형상으로 형성될 수 있으며, 다른 예로서 타원 형상이거나 다각형 형상을 포함할 수 있다. 상기 제1캐비티(113)는 광의 집광을 위해 원 형상으로 형성된 예로 설명하기로 한다.
도 1 및 도 4와 같이, 상기 결합 홈(18)의 깊이(H1)는 0.04mm~0.06mm 범위로서, 상기 결합 돌기(68)가 이탈되지 않을 수 있을 정도의 깊이로 형성될 수 있다. 상기 결합 홈(18)의 너비(D4)는 광학 렌즈(200)의 결합 돌기(68)의 너비와 대응되는 너비로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1캐비티(113)의 바닥(35)에는 제2캐비티(114)가 배치되며, 상기 제2캐비티(114)는 상기 제1캐비티(113)의 바닥(35)보다 낮은 깊이로 오목한 형상으로 형성된다. 상기 제2캐비티(114)는 상기 발광 칩(171)의 두께보다 두꺼운 측벽(41)을 갖고, 상기 발광 칩(171)의 너비보다 넓은 너비로 형성된다. 상기 제2캐비티(114)의 측벽(41)은 상기 제1 및 제2리드 프레임(121,131)의 상면에 대해 제3각도(θ3)로 경사지며, 상기 제3각도(θ3)는 90도 이상 예컨대, 91내지 135도의 범위로 형성될 수 있다. 상기 제2캐비티(114)의 측벽(41)이 제3각도(θ3) 범위보다 작은 경우 상기 발광 칩(171)으로부터 방출된 광의 반사 효율이 저하될 수 있고, 상기 제3각도(θ3)의 범위보다 큰 경우 광학 렌즈(200)의 주 입사면인 제1입사면(215)으로의 입사 효율이 저하될 수 있다.
상기 몸체(111)의 상면(16)부터 상기 제2캐비티(114)의 바닥까지의 깊이(T2)는 상기 제1 및 제2리드 프레임(121,131)의 상면으로부터 몸체(111)의 상면(16)까지의 거리이며, 상기 발광 칩(171)의 두께의 2배 이상의 깊이로 형성될 수 있으며, 예컨대 0.67mm±0.03mm 범위로 형성될 수 있다. 이러한 이중 캐비티 구조에 의해 발광 칩(171)으로부터 추출된 광의 집광효율은 증가될 수 있다.
상기 제2캐비티(114)의 바닥 너비를 보면, 제1방향의 너비(D2)는 상기 제2방향의 너비(D6)보다 넓게 형성될 수 있으며, 예컨대 상기 제2방향의 너비(D6)보다 0.3mm~0.6mm 이상 넓게 형성될 수 있다. 이러한 너비 비율(D2:D6)은 발광 칩(171)의 크기 및 종류에 따라 달라질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제2캐비티(114)의 제1방향의 너비(D2)는 2.14mm±0.03mm 범위이고, 상기 제2방향의 너비(D6)는 1.60mm±0.03mm 범위로 형성될 수 있다. 상기 제2캐비티(114)의 바닥에서 발광 칩(171)의 중심부인 광 축(ZO)은 제2측면부(12)에 인접한 측벽(41)까지의 거리(D3)가 제2캐비티(114)의 바닥 너비(D2)의 1/2 이상 또는 50% 이상의 위치에 배치될 수 있다. 즉, 상기 발광 칩(171)의 중심부인 광 축(ZO)은 제2캐비티(114)의 중심부로부터 벗어난 위치에 배치될 수 있다.
상기 제2캐비티(114)의 아래에는 제1리드 프레임(121)과 제2리드 프레임(131)이 배치되며, 상기 제1리드 프레임(121)은 제2캐비티(114) 내에서 제1, 제3 및 제4측면부(11,13,14) 아래로 연장되고, 상기 제2리드 프레임(131)은 제2캐비티(114) 내에서 제2, 제3 및 제4측면부(12,13,14) 아래로 연장된다.
도 3과 같이, 상기 제1리드 프레임(121)의 외측부(123)는 상기 몸체(111)의 제1측면부(11)보다 더 외측으로 돌출될 수 있으며, 상기 제2리드 프레임(131)의 외측부(133)는 상기 몸체(111)의 제2측면부(12)보다 더 외측으로 돌출될 수 있다. 이러한 외측부들(123,133)은 상기 제1 및 제2리드 프레임(121,131)의 하면 면적을 증가시켜 주고, 솔더 젖음 면적을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 제1 및 제2리드 프레임(121,131)의 두께(도 4의 T1)는 0.15mm~0.8mm 범위 예컨대, 0.3mm~0.6mm 범위로 형성될 수 있다. 상기 제1리드 프레임(121) 및 제2리드 프레임(131)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), 알루미늄(Al) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 단일 금속층 또는 다층 금속층으로 형성될 수 있다. 상기 제1, 제2리드 프레임(121,131)의 두께(T1)는 서로 동일한 두께로 설명하고 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 다른 예로서, 상기 제1 및 제2리드 프레임(121,131)은 편평한 형상으로 제공하고 있으나, 절곡된 형상을 갖는 구조 및 오목한 형상을 갖는 구조 중 적어도 한 구조를 더 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1리드 프레임(121) 위에는 발광 칩(171)이 탑재되고, 상기 발광 칩(171)은 상기 제1리드 프레임(121)에 접착제(177)로 본딩되며 상기 제1리드 프레임(171)과 전기적으로 연결된다. 상기 발광 칩(171)은 상기 제2리드 프레임(131)과 하나 이상의 와이어(175)로 연결된다. 도 3과 같이, 상기 제2캐비티(114) 내에는 보호 칩(172)이 더 배치될 수 있으며, 상기 보호 칩(172)은 상기 제2리드 프레임(121) 상에 본딩되어 전기적으로 연결될 수 있고, 상기 제1리드 프레임(121)과 와이어(176)로 연결될 수 있다. 상기 보호 칩(172)은 제거될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 칩(171)은 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, UV LED 칩, 백색 LED 칩 중에서 선택될 수 있다. 상기 발광 칩(171)은 III족-V족 원소의 화합물 반도체와 II족-VI족 원소의 화합물 반도체 중 적어도 하나를 포함하는 LED 칩을 포함한다. 상기 발광 칩(171)은 상기 제2캐비티(114) 내에 하나 또는 복수가 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 칩(171)은 애노드와 캐소드용 전극이 상하로 배치되는 수직형 칩이거나, 애노드와 캐소드용 전극이 어느 한 측 방향에 배치된 플립 칩이거나, 애노드와 캐소드용 전극이 옆에 배치되는 수평형 칩일 수 있다. 상기 보호 칩(172)은 싸이리스터, 제너 다이오드, 또는 TVS(Transient voltage suppression)와 같은 칩이 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 도 2와 같이, 상기 발광 칩(171)의 어느 한 변의 너비(F1)는 0.5mm~1.5mm 범위로 형성될 수 있으며, 인접한 두 변의 너비가 서로 동일하거나 다를 수 있다. 상기 발광 칩(171)의 두께는 100-300㎛ 범위로 형성될 수 있다.
상기 발광 칩(171)은 상기 광학 렌즈(200)의 광 가이드돌기(217)의 제1방향의 너비(B1)보다 좁은 너비(F1)을 갖고, 상기 광 가이드돌기(217)의 제1리세스부(213)에 대응되게 배치될 수 있다. 이에 따라 광 가이드돌기(217)는 상기 발광 칩(171)로부터 입사되는 광의 제1리세스부(213)로 가이드하게 되므로, 집광 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 발광 칩(171) 상에는 형광체층(181)이 형성될 수 있으며, 상기 형광체층(181)은 YAG, TAG, Silicate, Nitride, Oxy-nitride 계 물질 중에서 선택적으로 포함할 수 있으며, 예컨대 적색 형광체, 청색 형광체, 녹색 형광체, 황색 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 형광체층(181)은 상기 발광 칩(171)의 상면에 형성되거나, 상기 발광 칩(171)의 상면 및 측면에 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제2캐비티(114)에는 몰딩 부재(161)가 형성되며, 상기 몰딩 부재(161)는 상기 발광 칩(171)을 커버하게 된다. 상기 몰딩 부재(161)는 상기 제1캐비티(113)의 바닥(35)보다 낮은 높이를 갖는 상면을 포함할 수 있으며, 그 상면은 수평한 면, 오목한 면, 볼록한 면 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 몰딩 부재(161)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 투광성수지층을 포함하며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 몰딩 부재(161)는 형광체를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한 상기 몰딩 부재(161) 및 형광체층(181) 중 적어도 하나는 형성하지 않을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
다른 예로서, 상기 발광 칩(171)의 둘레는 수지 재질의 반사 부재가 더 배치될 수 있으며, 상기 반사 부재는 상기 발광 칩(171)과 제2캐비티(114)의 내측면(41) 사이에 배치되며, 수지 재질 내에 금속 산화물 예컨대, TiO2, SiO2, Al2O3와 같은 1.5이상의 굴절률을 갖는 금속 산화물이 첨가될 수 있다. 상기의 반사 부재는 발광 칩(171)로부터 측 방향으로 방출된 광을 반사시켜 줄 수 있다.
상기 광학 렌즈(200)는 도 1, 도 2, 도 7 내지 도 12를 참조하면, 광 출사면(65)을 갖는 투광성 몸체(211), 제1리세스부(213)를 갖는 광 가이드돌기(217), 상기 제1리세스부(213) 내의 제1입사면(215), 제2리세스부(223)를 갖는 지지부(221), 상기 제2리세스부(223) 내의 제2입사면(225)을 포함한다.
상기 광학 렌즈(200)는 투광성 재질 예컨대, 투광성 수지 재질 또는 유리 재질을 포함할 수 있다. 상기 광학 렌즈(200)는 플라스틱 재질 예컨대, 아크릴계 플라스틱 재료를 사용하며, 그 대표적인 예로 PMMA(Polymethyl methacrylate)를 들 수 있다. 이러한 PMMA는 유리보다 투명성이 우수하고 가공 및 성형이 용이하다는 장점이 있다.
상기 광학 렌즈(200)는 광 추출 렌즈, 집광 렌즈와 같은 렌즈로 기능하며, 상기 발광 소자(100)로부터 방출된 광의 방향을 변화시키기 위한 부재이며, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 굴절률이 1.4 이상 1.7 이하인 투명 재료를 이용할 수 있다. 또한, 광학 렌즈(200)는 굴절률이 1.49인 폴리메타크릴산메틸(PMMA), 굴절률이 1.59인 폴리카보네이트(PC), 또는 에폭시 수지(EP)의 투명 수지 재료나 투명한 글래스(Glass)에 의해 형성될 수 있는 것이다.
상기 광학 렌즈(200)의 광 출사면(65)은 평탄한 면을 포함하며, 도 12와 같이, 다각형 형상을 포함한다. 또한 상기 광 출사면(65)은 직 사각형 형상이며, 그 모서리 부분이 모따기(Chamfer) 처리된 면(R1)을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 광 출사면(65)은 도 7과 같이 인접한 두 방향의 길이(X5,Y5)가 서로 다르게 예컨대, 제1방향의 길이(X5)가 제2방향의 길이(Y5)보다 짧게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1방향(X축 방향)은 상기 제2방향(Y축 방향)과 직교되는 방향이며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1방향의 길이(X5)는 상기 제2방향의 길이(Y5)에 비해 0.3mm 이상 짧게 형성될 수 있으며, 예컨대 상기 길이 X5는 3.45mm±0.1mm 범위를 포함할 수 있고, 길이 Y5는 3.95mm±0.1mm 범위를 포함한다.
상기 투광성 몸체(211)의 외측벽(61~64)는 도 1, 도 10 및 도 11과 광 출사면(65)의 연장 선에 대해 90도 이상으로 경사지게 형성될 수 있다.
상기 광학 렌즈(200)의 입사 측을 보면, 상기 광 가이드돌기(217) 내에 배치된 제1리세스부(213)는 비원형 또는 비정형 형상 예컨대, 모서리가 곡면인 직 사각형 형상을 포함하며, 상기 직사각형 형상의 모서리 부분이 모따기 처리되고, 각 내측벽(71)이 소정의 곡률을 갖고 형성될 수 있다.
상기 제1리세스부(213)는 제1방향의 너비 즉, 최대 너비(B1)와 제2방향의 너비 즉, 최대 너비(B2)가 서로 다를 수 있으며, 예컨대 제1방향의 너비(B1)가 제2방향의 너비(B2)보다 넓게 형성될 수 있다. 이러한 제1리세스부(213)의 너비 차이(B1-B2)는 예컨대, 카메라로 촬영된 영상의 이미지의 가로 및 세로의 비율에 대응되게 형성될 수 있다. 예컨대, 영상의 이미지가 4:3 또는 16:9인 경우 상기 제1 및 제2방향의 너비 비율(B1:B2)은 4:3 또는 16:9으로 형성될 수 있다. 이러한 제1리세스부(213)의 제1 및 제2방향의 너비 비율(B1:B2)로 촬영될 객체에 플래시와 같은 조명을 조사하여 줌으로써, 카메라의 제어 프로세스에서의 보정을 최소화할 수 있다. 또한 상기 제1리세스부(213)의 제1 및 제2방향의 너비 비율(B1:B2)은 상기 카메라의 화각에 맞는 입사 영역을 제공할 수 있다. 상기 제1리세스부(213)의 제1방향의 너비(B1)는 상기 광학 렌즈(200)의 제1방향의 길이(X5)에 비해 50% 이하로 형성될 수 있으며, 상기 너비 B1는 1.52mm±0.07mm 범위이고, 상기 너비 B2는 1.27mm±0.07mm 범위로 형성될 수 있다.
상기 광 가이드돌기(217)는 투광성 몸체(211)의 하면 즉, 지지부(221)의 하면(216)보다 더 하 방향으로 돌출되며, 입사되는 광의 일부를 제1입사면(215)으로 집광하게 되며, 상기 제1입사면(215)은 집광된 광을 투과시켜 주고, 상기 투과된 광은 투광성 몸체(211)를 통해 광 출사면(65)으로 조사된다.
상기 광 가이드돌기(217)의 내 측벽(71)은 상기 광 출사면(65)에 수직한 축(ZO)에 대해 경사지게 형성될 수 있으며, 그 경사 각도는 0.1도 이상 예컨대, 0.5도 내지 5도 범위로 형성될 수 있다. 예컨대, 도 1과 같이 상기 광 가이드돌기(217)의 내 측벽(71)과 상기 제1입사면(215) 사이의 각도(θ6)는 예각의 범위 예컨대, 60도 내지 89도 범위로 형성될 수 있다. 상기 제1입사면(215)은 상기 발광 칩(171)과 평행하지 않는 면으로 형성됨으로써, 집광되는 광을 효과적으로 투과시켜 줄 수 있다.
상기 제1입사면(215)은 상기 발광 칩(171)의 방향으로 돌출된 구면 형상으로 형성되거나, 구면과 경사진 면을 갖는 면을 포함할 수 있다. 상기 제1입사면(215)은 예컨대, 중심부(216)가 구면 형상이고, 상기 중심부(216)의 둘레 영역은 경사진 면으로 형성될 수 있다. 상기 제1리세스부(213)는 상기 제1입사면(215)의 중심부(216)가 가장 낮은 깊이(H5)로 형성될 수 있으며, 상기 중심부(216)의 둘레가 상기 중심부(216)보다 깊은 깊이(H6)로 형성될 수 있다. 상기 제1리세스부(213)의 깊이는 상기 광 가이드돌기(217)의 하면으로부터 상기 제1입사면(215)까지의 거리로서, 영역에 따라 서로 다른 깊이로 형성될 수 있다. 상기 제1리세스부(213)는 상기 제1입사면(215)의 중심부에서 외측으로 갈수록 점차 깊어지는 깊이로 형성될 수 있다. 상기 제1입사면(215)은 상기 제1입사면(215)의 중심부(216)로부터 상기 광 가이드돌기(217)의 내측벽(71) 사이에 경사진 평면을 포함할 수 있다. 도 1과 같이, 상기 제1입사면(215)의 중심부(216)에서의 내각은 180도 이하의 각도(θ7) 예컨대, 120도 내지 179도 범위로 형성될 수 있다. 상기 제1입사면(215)의 경사진 평면은 상기 광 출사면(65)에 대해 평행하지 않게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 광 가이드돌기(217)의 제1리세스부(213)의 너비는 광 출사면(65)에 인접할수록 점차 넓어질 수 있으며, 상기 제1 및 제2캐비티(113,114)의 바닥 너비보다는 좁게 형성될 수 있고, 상기 발광 칩(171)의 너비(F1)보다는 넓게 형성될 수 있다. 상기 발광 칩(171)의 상면 전 영역이 상기 제1리세스부(213)에 대응되게 배치됨으로써, 상기 광 가이드돌기(217)는 상기 발광 칩(171)으로부터 방출된 광을 상기 제1입사면(215)으로 집광시켜 줄 수 있다.
상기 제1리세스부(213)는 도 8 및 도 9와 같이, 제1방향의 최소 너비(L6)가 제2방향의 최소 너비(L16)보다 넓게 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 최소 너비(L6)는 1.45mm±0.05mm 범위이고, 상기 너비 L16는 1.20mm±0.05mm 범위로 형성될 수 있다.
상기 광 가이드돌기(217)의 외측벽(72)은 소정의 곡률을 갖는 곡면을 포함할 수 있다. 상기의 곡면은 발광 소자(100)로부터 방출된 광을 상기 제2입사면(225) 또는/및 상기 제2리세스부(223)의 방향으로 반사시켜 줄 수 있다. 상기 광 가이드돌기(217)의 외 측벽(72)은 다른 예로서, 경사진 면을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 광 가이드돌기(217)의 측 단면을 보면, 광 출사면(6)의 방향으로 갈수록 점차 두꺼워지도록 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 광 가이드돌기(217)의 둘레에는 제2리세스부(223)가 배치되며, 상기 제2리세스부(223)는 상기 광 가이드돌기(217)의 외측벽(72)과 상기 지지부(221)의 내측벽(81) 사이에 배치되며, 제2입사면(225)을 포함한다. 상기 제2리세스부(223)의 깊이(H7)는 지지부(221)로부터 제2입사면(225)까지의 거리로서, 상기 제1리세스부(213)의 제1입사면(215)보다 상기 광 출사면(65)에 더 인접하게 형성될 수 있다. 상기 광 가이드돌기(217)의 내측벽(71)과 상기 지지부(221)의 내측벽(81)의 광 출사면(65)의 수직한 축에 대해 10도 이하의 각도로 경사지게 형성될 수 있다.
상기 제2입사면(225)은 상기 광 출사면(65)과 평행한 면으로 형성될 수 있다. 상기 광 가이드돌기(217)와 상기 지지부(221) 사이에 배치된 상기 제2리세스부(223)의 너비 즉, 제1방향의 최소 너비(L7)는 제2방향의 최소 너비(L17)와 다르게 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2리세스부(223)의 제1 및 제2방향의 너비(L7,L17)는 상기 제2입사면(225)의 바닥 너비로서, 제1방향의 너비(L7)와 제2방향의 너비(L17)가 서로 다르게 형성될 수 있으며, 예컨대 제1방향의 너비(L7)가 제2방향의 너비(L17)보다 더 좁게 예컨대, 0.02mm 이상 좁게 형성될 수 있다. 상기 제2입사면(225)의 제1방향의 너비(L7)는 예컨대, 0.30mm±0.02mm 범위를 포함하며, 제2방향의 너비(L17)는 0.35mm±0.02mm 범위를 포함한다.
또한 상기 제2입사면(225) 간의 간격을 보면, 제1방향의 간격(L5)과 제2방향의 간격(L15)이 서로 다르게 예컨대, 제1방향의 간격(L5)는 제2방향의 간격(L15)보다 0.05mm 넓게 형성될 수 있다. 상기 간격 L5는 2.30mm±0.05mm 범위이며, 간격 L15는 2.20±0.05mm 범위를 포함한다.
광학 렌즈(200)의 투광성 몸체(211)는 하면(66)과 광 출사면(65) 사이의 두께(L8)가 제1리세스부(213)의 중심부 두께(L12)보다는 얇고 외곽부 두께(L11)보다는 두껍게 형성될 수 있으며, 예컨대 0.75mm±0.05mm 범위로 형성될 수 있다.
상기 제1입사면(215)의 중심부(216)와 상기 광 출사면(65) 사이의 두께(L11)(즉, 최소 두께)가 상기 제2입사면(225)과 상기 광 출사면(65) 사이의 두께(L9)보다 두껍게 형성될 수 있다. 또한 상기 제2입사면(225)과 상기 광 출사면(65) 사이의 두께(L9)는 상기 투광성 몸체(211)의 두께(L8)의 50% 이하로 형성될 수 있다. 이러한 투광성 몸체(211)에서의 두께 차이(L11-L9)는 상기 제1입사면(215)으로 입사되는 광량과 상기 제2입사면(225)으로 입사되는 광량 차이에 대응될 수 있으며, 0.1mm 이상이 될 수 있다. 상기 투광성 몸체(211)에서의 두께 차이(L11-L9)는 광 출사면(65)으로 출사되는 광의 조도 균일성을 개선시켜 줄 수 있다. 상기 두께(L11)는 0.56mm±0.05mm 범위를 포함하며, 상기 두께(L9)는 0.35mm±0.03mm 범위를 포함한다. 상기 두께(L11, L9)가 상기 범위보다 두꺼우면 광학 렌즈(200)의 두께가 두꺼워질 수 있고, 상기 범위보다 얇으면 광의 분포도를 균일하게 하는 데 어려움이 있다. 또한 상기 투광성 몸체(211)의 중심부 두께(L12)는 상기 제1입사면(215)의 중심부(216)와 상기 광 출사면(65) 사이의 간격으로서, 상기 두께 L11에 비해 0.2mm 이상 두껍게 형성될 수 있으며, 예컨대 0.84mm±0.06mm 범위를 포함한다. 상기 투광성 몸체(211)는 상기 제1입사면(215)과 대응되는 영역의 두께 차이(L12-L11)를 이용하여 입사된 광을 효과적으로 확산시켜 줄 수 있다.
상기 제2리세스부(223)의 외측벽인 상기 지지부(221)의 내 측벽(81)은 도 1과 같이, 상기 광 출사면(65)의 수직한 축에 대해 경사진 면으로 형성될 수 있으며, 상기 제2입사면(225)과 상기 내측벽(81) 사이의 각도(θ8)는 90도 이상 예컨대, 91도 내지 97도 범위로 형성될 수 있다. 이러한 각도(θ8)에 의해 상기 광 가이드돌기(217)의 외측벽(72)로부터 반사된 광 또는 발광 소자(100)로부터 방출된 광의 입사 광량 및 집광 효율을 증가시켜 줄 수 있다.
또한 상기 광 가이드돌기(217)의 양 측벽(71,72)과 상기 지지부(221)의 내측벽(81)이 경사진 면으로 형성됨으로써, 성형 틀을 이용하여 제조할 때 분리가 용이할 수 있다. 상기 지지부(221)의 내측벽(81)은 원 형상의 윤곽선을 포함한다.
상기 지지부(221)는 도 1 및 도 7과 같이, 하면 외 형상이 다각형 형상을 포함하며, 상기 발광 소자(100)의 몸체(111)의 상면과 대응된다. 상기 지지부(221)의 외 측벽(61~64)은 상기 광 출사면(65)에 대해 90도 이상 예컨대, 90.5도 내지 93도 범위의 각도(θ5)로 형성될 수 있다.
상기 지지부(221)는 상기 제1리세스부(213)의 둘레에 배치된 결합 돌기(68)를 포함하며, 상기 결합 돌기(68)는 상기 지지부(221)의 하면(66)보다 하 방향으로 더 돌출된다. 상기 결합 돌기(68)는 원 형상의 윤곽선을 갖고 형성될 수 있으며, 연속적인 구조로 형성될 수 있다. 상기 결합 돌기(68)는 복수개가 상기 지지부(221)의 외측벽을 따라 불연속적인 구조로 배치될 수 있다. 상기 결합 돌기(68)는 도 4의 결합 홈(18)의 깊이(H1) 범위의 높이(H4)로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 결합 돌기(68)는 소정의 곡면을 갖는 구조로 형성될 수 있으며, 예컨대 반구형 형상을 포함할 수 있다.
상기 발광 소자(100)의 몸체(111)와 상기 광학 렌즈(200)의 투광성 몸체(211)에는 얼라인을 위해, 복수의 요부 또는/및 철부를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 발광 소자(100)의 몸체(111)에는 도 3과 같이, 복수의 철부(119)가 형성될 수 있으며, 상기 광학 렌즈(200)의 투광성 몸체(211)에는 도 7 및 도 13과 같이, 상기 철부(119)에 대응되는 복수의 요부(219)가 형성될 수 있다. 다른 예로서, 상기 발광 소자(100)의 몸체(111) 상에 복수의 요부가 형성되고, 상기 광학 렌즈(200)의 지지부(221) 상에 복수의 철부가 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 소자(100)의 몸체(111)에 형성된 복수의 철부(119)는 상기 광학 렌즈(200)의 투광성 몸체(211)에 복수의 요부(219)에 삽입되어 결합될 수 있다. 상기 철부(119) 및 요부(219)의 형상은 원 형상, 다각형 형상, 또는 반구형 형상일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 도 13과 같이, 요부(219)의 깊이(E2)와 너비(E1)는 서로 동일하거나 다를 수 있으며, 예컨대 깊이(E2)는 0.2mm±0.02mm 이고, 너비(E1)는 0.3mm±0.03mm 범위로 형성될 수 있다.
광학 렌즈(200)와 발광 소자(100)의 결합 구조에 대해 설명하면, 도 2와 같이, 광학 렌즈(200)의 광 가이드돌기(217)는 상기 발광 소자(100)의 제1캐비티(113)의 바닥(35)의 수평한 선상으로부터 소정 간격(F2)으로 이격되며, 상기 제1캐비티(113)의 내에 배치되고, 상기 발광 칩(171)의 너비(F1)보다 넓은 너비를 갖고 배치된다. 이러한 광 가이드돌기(217)가 상기 제1캐비티(113) 내까지 연장됨으로써, 상기 제1리세스부(213)가 발광 칩(171)의 상면 전 영역과 대응될 수 있다. 이에 따라 상기 발광 칩(171)으로부터 방출된 광의 50% 이상이 상기 제1리세스부(213)로 입사될 수 있다.
또한 상기 광학 렌즈(200)의 제1입사면(215)의 일부 예컨대, 중심부(216)는 상기 발광 소자(100)의 몸체(111)의 상면(16)에 수평한 연장 선보다 더 아래에 배치됨으로써, 상기 제1입사면(215)으로 입사되는 광량이 개선될 수 있다.
도 8 및 도 9와 같이, 또한 상기 광 가이드돌기(217)의 내 측벽의 하부는 곡면(R2) 형상으로 형성됨으로써, 상기 제1리세스부(213)로의 입사되는 광량을 개선시켜 줄 수 있다. 또한 지지부(221)의 하면 모서리 부분은 곡면(R3)로 형성됨으로써, 모서리 부분의 강성을 강화시켜 줄 수 있다.
상기 광학 렌즈(200)의 제2리세스부(223)는 발광 소자(100)의 제1캐비티(113)에 수직 방향으로 대응되게 배치됨으로써, 상기 제1캐비티(113)를 통해 방출된 광을 집광시켜 줄 수 있다.
상기 발광 소자(100)의 몸체(111)의 상면(16)과 상기 광학 렌즈(200)의 투광성 몸체(211)의 하면(66)이 서로 접촉되며, 그 접촉된 계면에는 접착제가 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 소자(100)의 몸체(111)에 배치된 결합 홈(18)과 상기 광학 렌즈(200)의 투광성 몸체(211)에 배치된 결합 돌기(68)가 서로 결합됨으로써, 광의 누설을 방지할 수 있다. 도 2의 같이 광학 렌즈(200)와 발광 소자(100) 사이의 공간은 에어 영역이거나 밀폐된 공간일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 광학 렌즈(200)는 상기 발광 소자(100)의 제1캐비티(113)를 통해 방출된 광의 대부분을 제1 및 제2리세스부(213,223)로 수광하고, 투광성 몸체(211)를 통해 투과시켜 광 출사면(65)으로 출사시켜 줄 수 있다.
또한 광학 렌즈(200)는 제1입사면(215)의 중심부(216)를 기준으로 선 대칭된 구조로 형성됨으로써, 광의 분포가 대칭 영역에서 균일하게 할 수 있다. 이는 촬영 이미지와 같은 영상 크기에 대응되는 조명을 조사할 수 있다. 도 19와 같이, 조도 균일도는 광학렌즈의 중심부로부터 0.7field에서 70~80%까지 개선될 수 있다. 또한 도 20과 같이 광학 렌즈의 중심부 밝기가 550lux 이상이 됨을 알 수 있다.
도 14 및 도 15는 제1실시 예의 발광 소자의 다른 예로서, 도 14는 발광 소자의 평면도이고, 도 15는 도 14의 발광 소자의 F-F측 단면도이다. 도 14 및 도 15를 설명함에 있어서, 제1실시 예에 동일한 부분은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 발광 소자는 제1캐비티(113) 및 제2캐비티(114)를 갖는 몸체(111), 상기 몸체(111)의 제2캐비티(114) 내에 배치된 제1 및 제2리드 프레임(121,131), 상기 제1리드 프레임(121) 상에 배치된 발광 칩(171), 보호 칩(172)을 포함한다.
상기 제2캐비티(114)의 측벽(41)에는 상기 발광 칩(171)의 측면에 대응되며, 몸체(111)의 제4측면부(14) 방향으로 리세스된 리세스 영역(140)을 포함하며, 상기 리세스 영역(140)에는 리세스된 측벽(43)을 포함한다. 상기 리세스된 측벽(41)은 상기 제1 및 제2리드 프레임(121,131)의 상면으로부터 수직한 각도로 형성될 수 있으며, 상기 제2캐비티(114)의 측벽(41)보다 더 큰 각도로 형성된다. 이러한 리세스 영역(140)의 리세스된 측벽(41)은 상기 발광 칩(171)의 일 측면과 측벽(41) 사이의 공간을 확보해 줌으로써, 보호 칩(172)에 연결된 와이어(176)이 본딩 공간을 제공할 수 있다 이러한 본딩 공간을 제공해 줌으로써, 상기 발광 칩(171)의 사이즈를 더 증가시켜 줄 수 있어, 대면적의 칩을 적용할 수 있다. 상기 리세스 영역(140)의 측벽(43)은 상기 제2캐비티(114)의 측벽(41)의 하단 라인으로부터 소정 거리(C3)만큼 상기 제4측면부(14) 방향으로 리세스되며, 상기 거리(C3)는 0.01mm 이상 예컨대, 0.01mm~0.3mm 범위로 형성될 수 있다. 또한 상기 리세스된 측벽(43)의 너비(C1)는 상기 발광 칩(171)의 너비보다는 좁게 형성될 수 있으며, 상기 와이어(176)의 볼 직경의 150% 이상 예컨대, 150%~300% 범위로 형성될 수 있다.
상기 제2캐비티(114)의 제2방향의 너비(C2) 중 일부 영역은 상기 리세스된 영역(140)의 거리(C3)에 의해 더 넓게 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2캐비티(114)의 제2방향의 너비는 영역에 따라 서로 다른 너비로 형성될 수 있다.
도 16은 제2실시 예에 따른 발광 모듈의 발광 소자와 광학 렌즈의 결합 측 단면도이다. 제2실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 16을 참조하면, 발광 모듈(300)은 발광 소자(100) 및 광학 렌즈(200A)를 포함한다. 발광 소자(100)는 도 3 또는 도 14의 발광 소자를 참조하기로 한다.
상기 광학 렌즈(200A)는 광 가이드돌기(217) 내에 배치된 제1리세스부(223)의 제1입사면(215A)를 변형한 구조이다. 상기 제1입사면(215A)는 같은 중심부(216)를 갖는 복수의 패턴(215B)가 배치된다. 상기 복수의 패턴(215B)은 서로 다른 반경을 갖는 동심원 형상의 띠들이 배치된 형상, 예컨대 프레넬 렌즈 형상을 포함한다. 상기 복수의 패턴(215B)을 갖는 제1입사면(215A)은 입사된 광을 효과적으로 집광시켜 줄 수 있다. 다른 예로서, 상기 제2리세스부(223) 내의 제2입사면(225)에 러프한 패턴을 형성할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 소자(100) 상에는 형광체층(181)이 배치되거나, 몰딩 부재(161) 상에 형광체가 첨가될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 17은 제3실시 예에 따른 발광 모듈의 발광 소자와 광학 렌즈의 결합 측 단면도이다. 제3실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 17을 참조하면, 발광 모듈(300B)은 발광 소자(100B) 및 광학 렌즈(200B)를 포함한다.
상기 발광 소자(100B)는 제1캐비티(113) 및 제2캐비티(114)를 갖는 몸체(111), 상기 몸체(111)의 제2캐비티(114) 내에 배치된 제1 및 제2리드 프레임(121,131), 상기 제1리드 프레임(121) 상에 배치된 발광 칩(171), 상기 발광 칩(171)을 덮는 몰딩 부재(162)를 포함한다.
상기 몰딩 부재(162)에는 형광체와 같은 불순물이 첨가되지 않는 클린 수지층으로 정의될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자(100B)에는 제1실시 예에 개시된 형광체층을 내부에 구비하지 않을 수 있다.
상기 광학 렌즈(200B)는 투광성 몸체(211) 아래에 돌출된 광 가이드돌기(217), 상기 광 가이드돌기(217) 내에 제1리세스부(213) 및 제1입사면(215), 상기 광 가이드돌기(217)과 지지부(221) 사이에 제2리세스부(223) 및 제2입사면(225)를 포함한다.
상기 광학 렌즈(200B)는 상기 제1리세스부(213) 내에 배치된 제1수지층(261) 및 상기 제1수지층(261) 아래에 제2수지층(263)을 포함한다. 상기 제1수지층(261)은 형광체와 같은 불순물이 첨가되지 않는 수지 재질을 포함하며, 상기 제2수지층(263)은 형광체가 첨가된 수지 재질을 포함할 수 있다. 상기 제1수지층(261)의 하면은 요철 모양으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한 상기 제2리세스부(223) 내에 제3수지층(265)를 포함하며, 상기 제3수지층(265)은 형광체가 첨가될 수 있고, 또는 첨가되지 않을 수 있다.
상기 제2 및 제3수지층(263,265)에 첨가될 수 있는 형광체는 황색 형광체, 적색 형광체, 청색 형광체, 녹색 형광체 중 적어도 하나를 포함하며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 18은 실시 예에 따른 발광 모듈을 갖는 카메라 모듈을 나타낸 도면이다.
도 18을 참조하면, 카메라 모듈(310)은 발광 모듈(300) 및 카메라부(305)를 포함한다. 상기 발광 모듈(300)은 실시 예에 개시된 발광 소자(100) 및 광학 렌즈(200)를 포함하며, 상기 카메라부(305)는 상기 발광 모듈(300)에 인접하게 배치된다. 상기 발광 소자(100)는 플래쉬 모드일 때, 상기 카메라부(305)와 연동하여 동작될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 소자(100) 및 상기 카메라부(305)는 모듈 기판(301) 상에 탑재되며, 상기 모듈 기판(301)은 상기 발광 소자(100) 및 상기 카메라부(305)에 전원을 공급하게 된다. 상기 모듈 기판(301)는 회로패턴(미도시)을 포함하는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)일 수 있다. 다만, 상기 기판(1033)은 일반 PCB 뿐 아니라, 세라믹 기판, 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 등을 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 21은 실시 예에 개시된 발광 소자의 발광 칩의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 21를 참조하면, 발광 칩은 발광 구조물(310), 상기 발광 구조물(310) 아래에 접촉층(321), 상기 접촉층(321) 아래에 반사층(324), 상기 반사층(324) 아래에 지지부재(325), 상기 반사층(324)과 상기 발광 구조물(310)의 둘레에 보호층(323), 상기 발광 구조층(310) 상에 전극(316)을 포함할 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) 아래에 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) 아래에는 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 전극(316)이 배치되고, 상기 전극(316)은 패드로 기능하며, 하나 또는 복수로 배치될 수 있고, 와이어가 본딩되는 패드를 포함한다.
상기 제2도전형 반도체층(315) 아래에는 접촉층(321) 및 보호층(323), 반사층(324) 및 지지부재(325)가 배치된다. 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 베이스 기판으로서, 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.
<조명 시스템>
실시예에 따른 발광 모듈은 조명 시스템에 적용될 수 있다. 상기 조명 시스템은 복수의 발광 모듈이 어레이된 구조를 포함하며, 도 22 및 도 23에 도시된 표시 장치, 도 24에 도시된 조명 장치를 포함하고, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판 등이 포함될 수 있다.
도 22는 실시 예에 따른 발광 모듈을 갖는 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 22를 참조하면, 실시예에 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 적어도 하나를 포함하며, 상기 도광판(1041)의 일 측면에서 직접 또는 간접적으로 광을 제공할 수 있다. 상기 광원 모듈(1031)은 모듈 기판(1033)과 상기에 개시된 실시 예에 따른 발광 모듈(300)을 포함하며, 상기 발광 모듈(300)는 상기 모듈 기판(1033) 상에 소정 간격으로 어레이될 수 있다.
상기 모듈 기판(1033)은 회로패턴(미도시)을 포함하는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)일 수 있다. 다만, 상기 기판(1033)은 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 모듈(300)의 발광 소자가 상기 바텀 커버(1011)의 측면 또는 방열 플레이트 상에 탑재될 경우, 상기 모듈 기판(1033)은 제거될 수 있다. 여기서, 상기 방열 플레이트의 일부는 상기 바텀 커버(1011)의 상면에 접촉될 수 있다.
그리고, 상기 복수의 발광 모듈(300)이 상기 모듈 기판(1033) 상에 빛이 방출되는 출사면이 상기 도광판(1041)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 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 부재로서, 상기 도광판(1041), 및 광학 시트(1051)를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 23은 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 23을 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기에 개시된 발광 모듈(300)이 어레이된 모듈기판(1020), 광학 부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다.
상기 모듈기판(1020)과 상기 발광 모듈(300)는 광원 모듈(1060)로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152), 적어도 하나의 광원 모듈(1060), 광학 부재(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(1060)은 모듈기판(1020) 및 상기 모듈기판(1020) 위에 배열된 복수의 발광 모듈(300)를 포함한다.
여기서, 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 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 부재(1154)는 상기 광원 모듈(1060) 위에 배치되며, 상기 광원 모듈(1060)로부터 방출된 광을 면 광원하거나, 확산, 집광 등을 수행하게 된다.
도 24는 실시 예에 따른 발광소자를 갖는 조명장치의 분해 사시도이다.
도 24를 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 발광 모듈을 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 리세스부를 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.
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.
100,100B: 발광 소자 111: 몸체
113: 제1캐비티 114: 제2캐비티
121,131: 리드 프레임 161,162: 몰딩 부재
171: 발광 칩 181: 형광체층
200,200A,200B: 광학 렌즈 211: 투광성 몸체
213: 제1리세스부 215: 제1입사면
217: 광 가이드돌기 221: 지지부
223: 제2리세스부 225: 제2입사면
300: 발광 모듈 301: 모듈 기판
305: 카메라부 310: 카메라 모듈

Claims (23)

  1. 광 출사면을 갖는 투광성 몸체;
    상기 광 출사면의 반대측 영역에 상기 광 출사면의 반대측 방향으로 돌출되며 제1입사면을 포함하는 제1리세스부;
    상기 제1입사면으로부터 연장되며 상기 광 출사면의 반대측 방향으로 돌출되는 광 가이드 돌기;
    상기 광 가이드돌기의 외측 둘레에 배치된 지지부;
    상기 광 가이드돌기와 상기 지지부 사이에 배치된 제2리세스부; 및
    상기 제2리세스부 내에 배치되며 상기 광 출사면과 대응되는 제2입사면을 포함하고,
    상기 제1리세스부는 중심부가 가장 낮은 깊이를 갖는 광학 렌즈를 구비한 발광 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1입사면과 상기 광 출사면 사이의 간격은 상기 제2입사면과 상기 광 출사면 사이의 간격보다 넓은 광학 렌즈를 구비한 발광 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1리세스부는 상기 제1입사면의 중심에서 외측으로 갈수록 깊어지는 깊이로 형성되는 광학 렌즈를 구비한 발광 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광 가이드 돌기는 상기 지지부의 하면보다 더 돌출되는 광학 렌즈를 구비한 발광 모듈.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 가이드돌기는 상기 제1입사면과 예각을 이루는 내측벽; 곡면을 갖고 상기 제2입사면과 연결된 외측벽을 포함하는 광학 렌즈를 구비한 발광 모듈.
  6. 제5항에 있어서, 상기 지지부의 내측벽은 상기 제2입사면과 예각의 각도로 배치되는 광학 렌즈를 구비한 발광 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 지지부의 내측벽으로부터 연장되며 상기 지지부의 하면보다 돌출되는 결합 돌기를 포함하는 광학 렌즈를 구비한 발광 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1입사면은 상기 제1입사면에서 상기 발광 칩 방향으로 돌출된 구면과 경사진 면을 포함하고,
    상기 제1입사면의 중심부는 구면 형상이고 상기 중심부의 둘레 영역은 경사진 면으로 형성되는 광학 렌즈를 구비한 발광 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 몸체의 제1방향의 길이는 상기 몸체의 제2방향의 길이보다 짧고,
    상기 제1리세스부의 상기 제1방향의 너비와, 상기 제1방향과 직교하는 상기 제2방향의 너비가 서로 다른 너비로 형성된 광학 렌즈를 구비한 발광 모듈.
  10. 삭제
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