KR102401829B1 - 광학 렌즈 및 이를 구비한 발광 모듈 - Google Patents

광학 렌즈 및 이를 구비한 발광 모듈 Download PDF

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Abstract

실시 예는 광학 렌즈 및 이를 구비한 발광 모듈이 개시된다. 개시된 발광 모듈은, 투광성의 제1몸체, 상기 제1몸체 아래에 입사면 및 상기 입사면 둘레에 패턴을 포함하는 입사부, 및 상기 제1몸체의 상면으로부터 돌출된 출사부를 포함하는 광학 렌즈; 상기 광학 렌즈의 입사부가 배치된 캐비티, 상기 캐비티 내에 발광 다이오드, 및 상기 캐비티의 둘레에 상기 제1몸체의 외측 하면이 대면하는 리세스를 갖는 제2몸체를 갖는 발광 소자; 및 상기 발광 소자의 리세스에 상기 광학 렌즈의 제1몸체의 외측 하면을 접착하는 접착제를 포함하며, 상기 제1몸체의 하부는 상기 리세스 내에 배치된다.

Description

광학 렌즈 및 이를 구비한 발광 모듈{OPTICAL LENS AND LIGHT EMITTING MODULE HAVING THEREOF}
실시 예는 광학 렌즈 및 이를 구비한 발광 모듈에 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.
최근에는 카메라 기능이 함께 제공되는 휴대용 기기가 늘고 있다. 이와 같은 휴대용 기기에는 야간 촬상 시 필요로 하는 광량을 제공하기 위해 플레쉬(flash)가 내장되기도 한다. 이와 관련하여 카메라 플레쉬의 광원으로서 백색 LED(Light Emitting Diode: 발광 다이오드)의 사용이 증가하고 있다. 현재 발광 다이오드를 카메라 플레쉬의 광원으로 사용하는 방식으로는 발광 다이오드의 방사각이 카메라 화각에 맞도록 설계된 높은 반사율의 반사면으로 이루어진 리플렉터와 외장 커버를 사용한 방식과, 플래쉬 렌즈 및 상기 플레쉬 렌즈를 고정하는 기구물과 발광 다이오드 패키지가 일체를 이루어 사용한 방식 등이 있다.
이러한 발광 다이오드를 위한 플레쉬 렌즈에 대한 니즈(needs)가 높아지고 있다.
실시 예는 복수의 발광 칩을 갖는 발광 소자 및 이를 구비한 발광 모듈을 제공한다.
실시 예는 웜(warm) 화이트 LED 및 쿨(cool) 화이트 LED를 갖는 발광 소자 및 이를 구비한 발광 모듈을 제공한다.
실시 예는 광학 렌즈와 발광 소자의 접착 면적이 개선된 발광 소자를 갖는 발광 모듈을 제공한다.
실시 예는 광학 렌즈의 출사부를 돌출시켜 케이스의 개구부에 결합시킨 발광 모듈을 제공한다.
실시 예에 따른 광학 렌즈는, 투광성의 제1몸체; 상기 제1몸체의 아래에 입사면 및 상기 입사면의 둘레에 서로 다른 반경을 갖는 동심원 형상의 패턴을 포함하는 입사부; 및 상기 제1몸체의 상부에 돌출되며 상기 입사부로부터 입사된 광을 출사하는 출사부를 포함하며, 상기 출사부는 원 기둥 형상을 갖고, 상기 제1몸체의 너비보다 작은 직경을 갖는다.
실시 예에 따른 발광 모듈은, 투광성의 제1몸체, 상기 제1몸체 아래에 입사면 및 상기 입사면 둘레에 패턴을 포함하는 입사부, 및 상기 제1몸체의 상면으로부터 돌출된 출사부를 포함하는 광학 렌즈; 상기 광학 렌즈의 입사부가 배치된 캐비티, 상기 캐비티 내에 발광 다이오드, 및 상기 캐비티의 둘레에 상기 제1몸체의 외측 하면이 대면하는 리세스를 갖는 제2몸체를 갖는 발광 소자; 및 상기 발광 소자의 리세스에 상기 광학 렌즈의 제1몸체의 외측 하면을 접착하는 접착제를 포함하며, 상기 제1몸체의 하부는 상기 리세스 내에 배치된다.
실시 예는 광학 렌즈를 발광 소자에 고정시켜 줄 수 있다.
실시 예는 웜 라이트(Warm light)와 쿨(Cool light) 라이트 LED를 이용하여 상관 색온도(CCT)를 조절할 수 있다.
실시 예는 케이스의 개구부에 광학 렌즈의 출사부를 돌출시켜 줌으로써, 이물질의 유입을 방지할 수 있다.
실시 예는 광학 렌즈로부터 출사된 광의 균일도가 개선될 수 있다.
실시 예는 광학 렌즈 상에 부착되는 커버 렌즈를 제거할 수 있다.
실시 예는 플레쉬 렌즈의 광학적 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 광학 렌즈 및 이를 구비한 플레쉬 모듈의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 발광 모듈의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 발광 모듈의 광학 렌즈 및 발광 소자의 측 단면도이다.
도 3은 도 1의 발광 모듈이 결합된 평면도이다.
도 4는 도 3의 발광 모듈의 A-A측 단면도이다.
도 5는 도 3의 발광 모듈의 B-B측 단면도이다.
도 6은 도 1의 발광 모듈에서 발광 소자의 상세 구성을 나타낸 평면도이다.
도 7은 도 1의 발광 모듈에서 광학 렌즈를 나타낸 사시도이다.
도 8은 도 7의 광학 렌즈의 측면도이다.
도 9는 도 7의 광학 렌즈의 측 단면도이다.
도 10은 도 7의 광학 렌즈의 배면도이다.
도 11는 도 5의 발광 모듈을 케이스(case)에 결합된 예를 나타낸 도면이다.
도 13은 도 11의 발광 모듈에서 광학 렌즈의 제1변형 예를 나타낸 도면이다.
도 14는 도 11의 발광 모듈에서 광학 렌즈의 제2변형 예를 나타낸 도면이다.
도 15는 도 11의 발광 모듈에서 광학 렌즈의 제3변형 예를 나타낸 도면이다.
도 16은 실시 예에 따른 발광 소자의 지향 특성을 나타낸 도면이다
도 17은 실시 예에 따른 발광 모듈의 광 분포도를 나타낸 도면이다.
도 18은 실시 예에 따른 발광 소자의 발광 칩을 나타낸 도면이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층 또는 각 구조물의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도 1은 실시 예에 따른 발광 모듈의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 발광 모듈의 광학 렌즈 및 발광 소자의 측 단면도이며, 도 3은 도 1의 발광 모듈이 결합된 도면이고, 도 4는 도 3의 발광 모듈의 A-A측 단면도이며, 도 5는 도 3의 발광 모듈의 B-B측 단면도이고, 도 6은 도 1의 발광 모듈에서 발광 소자의 상세 구성을 나타낸 평면도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 발광 모듈(100)은 광학 렌즈(101) 및 상기 광학 렌즈(101)의 아래에서 상기 광학 렌즈(101)에 광을 제공하는 발광 소자(201)를 포함한다.
상기 광학 렌즈(101)는 투광성의 제1몸체(110), 상기 제1몸체(110) 아래에 입사부(120), 상기 제1몸체(110) 상에 출사부(130)를 포함한다.
상기 발광 소자(201)는 캐비티(211)를 갖는 제2몸체(210), 상기 캐비티(211)의 둘레에 리세스(213), 상기 캐비티(211) 내에 복수의 리드 프레임(221,223,225), 상기 복수의 리드 프레임(221,223,225) 중 적어도 하나의 위에 배치된 발광 다이오드(231,233)를 포함한다.
실시 예에 따른 광학 렌즈(101)는 플라스틱 재질 예컨대, 아크릴계 플라스틱 재료를 사용하며, 그 예는 PMMA (Polymethyl methacrylate)를 들 수 있다. 이러한 PMMA는 유리보다 투명성이 우수하고 가공 및 성형이 용이하다는 장점이 있다.
상기 광학 렌즈(101)는 광 추출 렌즈, 또는 광 확산 렌즈와 같은 렌즈로 기능하며, 상기 발광 소자(201)로부터 방출된 광의 지향 특성을 변화시키기 위한 부재이며, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 굴절률이 1.4 이상 1.7 이하인 투명 재료를 이용할 수 있다. 또한, 광학 렌즈(101)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.
도 1, 도 8 내지 도 10을 참조하면, 광학 렌즈(101)의 입사부(120)는 상기 제1몸체(110)로부터 상기 발광 소자(201)의 방향으로 돌출되며, 하면에는 입사면(121,122) 및 상기 입사면(121,122)의 둘레에 패턴(125)이 형성될 수 있다. 상기 입사면(121,122)은 소정 크기를 갖는 원 형상 또는 타원 형상일 수 있다. 상기 입사면(121,122)은 하면이 구면 또는 비구면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 입사면(121,122)은 발광 소자(201)의 발광 다이오드(231,233)의 개수와 동일한 개수로 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 발광 다이오드(231,233)의 개수가 복수인 경우 상기 입사면(121,122)이 복수개가 서로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 패턴(125)은 상기 입사면(121,122)의 둘레에 요철 구조로 형성될 수 있다. 상기 패턴(125)은 상기 입사면(121,122)의 중심으로부터 서로 다른 반경을 갖는 동심원 형상으로 철 패턴이 배치되어, 입사되는 광을 집광시켜 줄 수 있다. 상기 철 패턴의 측 단면은 반구형 형상, 다각형 형상, 또는 곡면을 갖는 돌기 형상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 패턴(125)의 일부는 상기 복수의 입사면(121,122) 사이에 배치되어, 상기 서로 다른 발광 다이오드(231,233)로부터 입사된 광을 출사 방향으로 집광시켜 줄 수 있다.
도 6 및 도 8을 참조하면, 상기 광학 렌즈(101)의 입사부(120)는 제1너비(D11)를 갖고 배치되며, 상기 제1너비(D11)는 상기 발광 소자(201)의 캐비티(211)의 너비(D1)와 실질적으로 동일하거나 더 좁을 수 있다. 상기 입사부(120)는 하면이 원 형상을 포함할 수 있고, 외 형상이 원 기둥 형상일 수 있다. 상기 입사부(120)는 다른 예로서, 하면이 다각 면인 경우, 외 형상이 다각 기둥 형상일 수 있다.
상기 출사부(130)는 상기 제1몸체(110)의 상면으로부터 돌출되며, 광이 출사될 수 있는 표면을 구비한다. 상기 출사부(130)는 제2너비(D12) 또는 직경을 갖고 배치되며, 상기 제2너비(D12) 또는 직경은 제1너비(D11) 또는 직경과 동일하거나 더 넓을 수 있다. 이에 따라 입사부(110)로 입사된 광은 효과적으로 출사부(130)을 통해 출사될 수 있다.
상기 출사부(130)의 제2너비(D12)는 상기 발광 소자(201)의 캐비티(211)의 너비(D1)와 동일하거나 다를 수 있다. 상기 출사부(130)는 상면이 원 형상을 포함할 수 있고, 외 형상이 원 기둥 형상일 수 있다. 상기 입사부(120)는 다른 예로서, 상면이 다각 면인 경우 외 형상이 다각 기둥 형상일 수 있다.
도 8과 같이, 상기 출사부(130)는 상기 제1몸체(110)의 외측 상면(114)으로부터 단차진 구조로 돌출되므로, 광학 렌즈(101)가 도 11에 개시된 적용 대상물인 케이스(350)의 개구부(352)를 통해 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
상기 출사부(130)는 상기 제1몸체(110)의 외측 상면(114)으로부터 소정 두께(T4)를 갖고 돌출되며, 상기 두께(T4)는 1mm 이하 예컨대, 0.5mm 내지 0.9mm 범위일 수 있다. 상기 출사부(130)의 두께(T4)가 상기 범위보다 얇을 경우, 도 11의 케이스(350)의 개구부(352)를 통해 외부 이물질 유입을 방지할 수 없다. 상기 출사부(130)의 두께(T4)가 상기 범위보다 두꺼울 경우, 케이스(350)의 표면보다 돌출되므로, 케이스(350)의 외관을 해치는 문제가 있다.
상기 출사부(130)의 상면 일부 또는 상면 전 영역은 입사부(120)에 수직 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 이에 따라 상기 입사부(120)로 입사된 광은 상기 출사부(130)를 통해 효과적으로 출사될 수 있다.
상기 출사부(130)의 상면 일부 또는 상면 전 영역은 도 4 및 도 5와 같이 발광 소자(201)의 캐비티(211)의 영역과 수직 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 이에 따라 캐비티(211)를 통해 조사되는 광은 출사부(130)을 통해 방출될 수 있다.
상기 제1몸체(110)의 외측 하면(112)은 평탄한 면으로 형성될 수 있다. 상기 제1몸체(110)의 외측 둘레는 복수의 모서리 영역이 곡면이고 어느 하나의 모서리 영역이 각면일 수 있다. 상기 제1몸체(110)의 모서리들 중에서 어느 하나의 모서리 영역을 다르게 형상한 구성은, 전극의 극성의 위치 및 광학 렌즈(101)의 결합 방향으로 지시할 수 있다.
도 1 및 도 2와 같이, 상기 광학 렌즈(101)는 상기 발광 소자(201)의 영역 상에 배치되고, 상기 발광 소자(201)의 측면보다 외측으로 벗어나지 않는 크기를 갖는다. 상기 광학 렌즈(101)는 상기 발광 소자(201) 내에 삽입되는 크기로 형성될 수 있다. 상기 광학 렌즈(101)의 너비는 도 6의 캐비티(211)의 너비(D1)보다 넓고, 리세스(213)의 너비(D2)와 동일하거나 작을 수 있다. 상기 광학 렌즈(101)의 너비는 제1몸체(110)의 너비(D13)일 수 있다. 여기서, 상기 제1몸체(110)의 너비(D13)와 상기 리세스(213)의 너비(D2) 사이의 오차 범위는, 상기 제1몸체(110)의 하부가 상기 리세스(213) 상에 삽입될 수 있는 범위 예컨대, 0.001㎛ 내지 10㎛ 내의 차이를 가질 수 있다. 여기서, 도 4와 같이 상기 제1몸체(110)의 두께(T1)는 상기 리세스(213)의 깊이(T2)보다 크게 배치될 수 있으며, 이는 광학 렌즈(101)의 분해 또는 조립을 용이하게 할 수 있다.
상기 발광 소자(201)의 제1 방향 또는 제2방향의 길이(D3,D4)는 상기 광학 렌즈(101)의 너비 또는 제1몸체(110)의 너비(D13)보다 넓을 수 있다.
한편, 발광 소자(201)의 제2몸체(210)는 상기 발광 다이오드(231,233)에 의해 방출된 파장에 대해, 반사하는 재질로 형성될 수 있다. 상기 제2몸체(210)는 절연 재질 예컨대, 세라믹 소재를 포함한다. 상기 세라믹 소재는 동시 소성되는 저온 소성 세라믹(LTCC: low temperature co-fired ceramic) 또는 고온 소성 세라믹(HTCC: high temperature co-fired ceramic)을 포함한다. 상기 제2몸체(210)의 재질은 AlN일 수 있으며, 열 전도도가 140 W/mK 이상인 금속 질화물로 형성할 수 있다.
상기 제2몸체(210)는, 다른 예로서, 수지 계열의 절연 물질 예컨대, 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide)와 같은 수지 재질 또는 세라믹 재질로 형성될 수 있다. 상기 제2몸체(210)는 실리콘, 또는 에폭시 수지, 또는 플라스틱 재질을 포함하는 열 경화성 수지, 또는 고내열성, 고 내광성 재질로 형성될 수 있다. 상기의 실리콘은 백색 계열의 수지를 포함한다.
상기 제2몸체(210) 내에는 캐비티(211)가 형성되며, 상기 캐비티(211)는 상부가 개방된 오목한 형상을 포함한다. 상기 캐비티(211)는 소자 탑측에서 볼 때, 원 형상, 타원 형상, 다각형 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 캐비티(211)의 측면은 상기 캐비티(211)의 바닥 또는 상기 리드 프레임(221,223,225)의 상면에 대해 소정의 각도로 경사지거나 수직하게 형성될 수 있다.
상기 리세스(213)는 상기 캐비티(211)의 둘레를 따라 배치되며 상기 제2몸체(210)의 상면으로부터 단차진 구조로 형성될 수 있다. 상기 리세스(213)의 외측 형상은 상기 광학 렌즈(101)의 제1몸체(110)의 외곽 형상과 동일한 형상을 갖는다. 상기 리세스(213)에는 상기 제1몸체(110)의 하부가 삽입되며, 상기 제1몸체(110)의 하면(114)과 대응될 수 있다.
상기 캐비티(211)가 원 형상일 때, 상기 캐비티(211)의 반경(R1)은 리세스(213)의 양 곡면 간의 직선 거리의 1/2(R2)보다는 좁을 수 있다.
상기 리세스(213)의 상면은 상기 제1몸체(110)의 하면(114)과 동일한 면적이거나 더 넓게 배치될 수 있다. 이러한 상기 리세스(213)는 외측 형상은 상기 캐비티(211)의 형상과 다른 형상 예컨대, 사각형 형상으로 배치하되, 사각형 형상의 모서리 중 적어도 세 부분의 모서리 영역을 곡선 형상으로 처리된 구조이다. 이러한 리세스(213)의 상면 면적은 원 형상인 경우에 비해 더 넓어질 수 있고, 또한 제1몸체(110)의 삽입을 용이하게 할 수 있다.
상기 리세스(213)의 상면 면적은 상기 제2몸체(210)의 상면 전체 면적의 30% 내지 50% 범위를 배치될 수 있으며, 상기 리세스(213)의 상면 면적이 상기 범위보다 크면 공정성 및 광 효율이 저하될 수 있고, 상기 범위보다 작으면 광학 렌즈(101)가 분리될 수 있어 모듈의 신뢰성이 저하될 수 있는 문제가 있다.
상기 복수의 리드 프레임(221,223,225)은 캐비티(211)의 바닥에 배치되며, 서로 이격된다. 상기 복수의 리드 프레임(221,223,225)은, 적어도 2개 또는 3개 이상이 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지 않는다.
상기 복수의 리드 프레임(221,223,225)은, 센터측 제1리드 프레임(221), 상기 제1리드 프레임(221)의 양측에 배치된 제2 및 제3리드 프레임(223,225)을 포함한다. 상기 제1내지 제3리드 프레임(221,223,225)은 서로 평행하게 배치될 수 있다.
상기 제1 내지 제3리드 프레임(221,223,225)은 소정 두께를 갖는 금속 플레이트로 형성될 수 있으며, 상기 금속 플레이트의 표면에 다른 금속층이 도금될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 복수의 리드 프레임(221,223,225)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 하나 또는 2물질의 합금을 포함할 수 있다. 상기 리드 프레임(221,223,225)은 합금인 경우, 구리(Cu)와 적어도 한 종류의 금속 합금으로서, 예컨대 구리-아연 합금, 구리-철 합금, 구리- 크롬 합금, 구리-은-철과 같은 합금을 포함한다.
상기 발광 다이오드(231,233)는 상기 제1리드 프레임(221) 상에 배치될 수 있고, 상기 제1리드 프레임(221)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 발광 다이오드(231,233)는 복수개가 배치되며, 상기 복수의 발광 다이오드(231,233)는 적어도 2개 또는 그 이상으로 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 복수의 발광 다이오드(231,233)는 제1 및 제2 발광 다이오드(231,233)를 포함하며, 상기 제1발광 다이오드(231)는 제2리드 프레임(223)과 와이어(239)로 연결될 수 있고, 제2발광 다이오드(233)는 제3리드 프레임(225)과 와이어(239)로 연결될 수 있다. 상기 와이어(239)는 각 발광 다이오드(231,233)에 하나 또는 복수로 연결될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 및 제2발광 다이오드(231,233)는 개별적으로 구동될 수 있으며, 동일한 컬러 예컨대, 백색을 발광할 수 있다. 상기 제1 및 제2발광 다이오드(231,233)는 다른 예로서, 청색, 녹색, 적색, 황색 중 적어도 하나를 발광할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 발광 다이오드(231)는 웜 화이트 LED(Warm white LED)이며, 상기 제2 발광 다이오드(233)는 쿨 화이트 LED(Cool white LED)를 포함할 수 있다. 상기 웜 화이트 LED와 쿨 화이트 LED는 백색광을 방출하는 소자이다. 상기 웜 화이트 LED와 쿨 화이트 LED가 각각 상관색 온도를 발산하여 혼합된 빛의 백색광을 발산시킬 수 있으므로, 자연 태양광에 가까움을 나타내는 연색 지수(Color Rendering Index: CRI)가 높아지게 된다. 따라서 실제 물체의 색이 왜곡되는 곳을 방지할 수 있고, 사용자의 눈의 피로감을 감소시켜 준다.
상기 쿨 화이트 LED는 6,000K 내지 8,000K 범위 내의 상관색 온도(CCT)를 발산함으로써, 레드, 그린, 블루 LED의 조합없이 백색광을 발산시킬 수 있다. 상기 웜 화이트 LED는 2,000K 내지 4,000K 범위 내의 상관색 온도를 발산함으로써, 레드, 그린, 블루 LED의 조합없이 백색광을 발산시킬 수 있다. 이러한 상기 쿨 화이트 LED와 웜 화이트 LED는 하나의 캐비티(211) 내에서 각각 해당 상관색 온도를 발산하여 서로 혼합된 빛을 백색광으로 발산시킬 있게 됨에 따라, 고연색성의 백색광을 발산시킬 수 있는 장점이 있다.
도 2 및 도 4와 같이, 상기 제1발광 다이오드(231)는 발광 칩(230) 및 상기 발광 칩(230) 상에 배치된 제1형광체층(232)을 포함하며, 웜 화이트 LED로 구현될 수 있다. 상기 발광 칩(230)은 청색 LED 칩일 수 있으며, 상기 제1형광체층(232)은 황색 형광체를 포함할 수 있다. 상기 제1형광체층(232)은 황색 형광체와 더블어, 다른 형광체 예컨대, 녹색, 또는 적색 형광체를 선택적으로 포함할 수 있다.
상기 제2발광 다이오드(233)는 발광 칩(230) 및 상기 발광 칩(230) 상에 배치된 제2형광체층(234)을 포함하며, 쿨 화이트 LED로 구현될 수 있다. 상기 발광 칩(230)은 청색 LED 칩이며, 상기 제2형광체층(234)은 적색 및 황색 형광체를 포함할 수 있다. 상기 제2형광체층(234)은 상기 형광체와 더블어, 다른 형광체, 녹색 형광체를 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2발광 다이오드(231,233)는 동작에 따라 어느 하나 또는 모두가 구동될 수 있으며, 입력되는 전류의 세기를 조절하여 쿨 또는/및 웜 화이트로 발광할 수 있다.
도 1, 도 5 및 도 6과 같이, 상기 제2리드 프레임(223) 상에는 제1보호 소자(235)가 배치되며, 상기 제1보호 소자(235)는 제1리드 프레임(221)과 와이어(239)로 연결될 수 있다. 상기 제3리드 프레임(225) 상에는 제2보호 소자(237)가 배치되며, 상기 제2보호 소자(237)는 제1리드 프레임(221,225)과 와이어(239)로 연결될 수 있다. 상기 제1 및 제2보호 소자(235,237)는, 싸이리스터, 제너 다이오드, 또는 TVS(Transient voltage suppression)로 구현될 수 있으며, 상기 제너 다이오드는 상기 발광 칩(230)을 ESD(electro static discharge)로 부터 보호하게 된다.
도 4 및 도 5와 같이, 상기 제2몸체(210)의 아래에는 제1 내지 제3전극 패드(222,224,226)가 배치되며, 상기 제1 내지 제3전극 패드(222,224,226)는 상기 제1 내지 제3리드 프레임(221,223,225)과 각각 연결될 수 있다. 상기 제1 내지 제3전극 패드(222,224,226)는 상기 제2몸체(210) 내에 배치된 비아 전극(229)에 의해 연결될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 모듈(100)은 회로 기판(330) 상에 탑재될 수 있다. 상기 제1 내지 제3전극 패드(222,224,226)는 도 11의 회로 기판(330) 상에 배치되어, 회로 기판(330)의 회로 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 회로 기판(330)은 수지 재질의 PCB, 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB)를 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 소자(201)에 전원이 공급되면, 상기 제1 및 제2발광 다이오드(231,233)이 구동되고, 상기 제1 및 제2발광 다이오드(231,233)로부터 방출된 광은 상기 각 입사면(121,122)을 통해 입사되며, 일부 광은 상기 입사면(121,122) 둘레의 패턴(125)에 의해 입사될 수 있다. 상기 광학 렌즈(101)의 출사부(130)는 상기 입사된 광을 출사하게 된다. 여기서, 도 16은 실시 예에 따른 발광 소자의 지향각 분포를 나타내고 있으며, 도 17은 실시 예에 따른 발광 모듈(100)의 광 균일도를 나타낸 도면이다.
실시 예에 따른 광학 렌즈(101)를 발광 소자(201)에 결합시킨 과정을 설명하면, 도 1 및 도 2와 같이, 발광 소자(201) 상에 광학 렌즈(101)를 위치시킨 후, 도 3 및 도 4와 같이 상기 광학 렌즈(101)의 입사부(120)를 상기 캐비티(211) 내에 삽입하게 되고, 상기 제1몸체(110)의 외측 둘레는 상기 리세스(213)의 상면에 배치된다. 이러한 발광 소자(201) 상에 광학 렌즈(101)이 결합되어 도 3 내지 도 5와 같은 발광 모듈(100)이 제공될 수 있다.
상기 광학 렌즈(101)의 입사부(120)는 상기 캐비티(211) 내에 배치되며, 상기 입사부(120)의 입사면(121,122) 각각은 상기 제 1 및 제2발광 다이오드(231,233)에 각각 대면되게 배치될 수 있다.
여기서, 상기 제1몸체(110)의 외측 하면(114)은 상기 리세스(213)의 상면 예컨대, 단차진 구조의 상면에 접착제(250)로 접착될 수 있다. 상기 접착제(250)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 접착 재질을 포함할 수 있다. 상기 접착제(250)는 상기 발광 다이오드(231,233)의 보호를 위해 방습 재료를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 리세스(213)의 상면 면적과 이에 대응되는 제1몸체(110)의 외측 하면(114)이 넓게 제공됨으로써, 상기 광학 렌즈(101)가 상기 리세스(213)에 견고하게 접착될 수 있다. 또한 상기 리세스(213)의 외 형상은 상기 제1몸체(110)의 외 형상과 동일하게 제공되므로, 상기 리세스(213) 내에 상기 제1몸체(110)의 외측 하면(114) 및 외곽 측면이 효과적으로 접착될 수 있다.
상기 발광 모듈(100)은 발광 소자(201) 내에 광학 렌즈(101)을 결합시킨 후 도 11과 같이, 회로 기판(330) 상에 탑재되거나, 상기 발광 소자(201)를 상기 회로 기판(330)에 탑재한 후 상기 발광 소자(201) 내에 광학 렌즈(101)를 결합시켜 줄 수 있다. 이러한 발광 모듈(100)은 플레쉬(flash) 모듈로 사용될 수 있다. 상기 플레쉬 모듈은 휴대폰과 같은 모바일(mobile) 단말기 또는 실내 또는 실외 조명 장치에 적용될 수 있다.
도 11을 참조하면, 상기 발광 모듈(100)은 상기 케이스(350) 아래에 배치될 수 있다. 상기 케이스(350)에는 개구부(352)가 배치되며, 상기 개구부(352)는 상기 광학 렌즈(101)의 출사부(130)와 대응되는 영역에 형성될 수 있다. 상기 케이스(350)의 개구부(352)에는 광학 렌즈(101)의 출사부(130)가 배치된다. 상기 개구부(352)의 외 형상은 상기 출사부(130)와 대응되는 형상을 포함할 수 있다.
상기 케이스(350)의 하면은 상기 광학 렌즈(101)의 제1몸체(110)의 상면(112)에 접촉될 수 있다. 상기 케이스(350)의 개구부(352)의 너비(D22)는 상기 광학 렌즈(101)의 제1몸체(110)의 너비(D13)보다는 좁고, 상기 출사부(130)의 너비(D12)보다는 넓게 배치될 수 있다.
상기 광학 렌즈(101)의 출사부(130)의 너비(D12) 또는 직경은 상기 케이스(350)의 개구부(352)와 동일한 너비(D22) 또는 동일한 직경을 가질 수 있다. 여기서, 상기 출사부(130)의 너비(D12)와 상기 케이스(350)의 개구부(352) 사이의 오차 범위는 상기 출사부(130)가 케이스(350)의 개구부(352)에 삽입될 수 있는 오차 범위 예컨대, 0.001㎛ 내지 10㎛ 내에 있을 수 있다.
도 8 및 도 11을 참조하면, 상기 출사부(130)의 두께(T4)는 상기 케이스(350)의 두께(T5)보다 얇을 수 있다. 이에 따라 상기 출사부(130)의 상면이 상기 케이스(350)의 상면보다 위로 돌출되지 않게 된다. 상기 출사부(130)의 상면이 상기 케이스(350)의 상면보다 낮고 상기 제1몸체(110)의 상면보다 높게 배치되므로, 상기 개구부(352)를 통해 이물질이 유입되는 것을 억제할 수 있다. 또한 광학 렌즈(101) 상에 별도의 개구부에 배치되는 렌즈를 부착할 필요를 제거할 수 있다.
또한 케이스(350)의 외측에서 볼 때, 상기 케이스(350)의 상면과 상기 광학 렌즈(101)의 상면 간의 갭 차이가 미세하기 때문에, 상기 광학 렌즈(101)의 상면이 돌출되지 않고 케이스(350)의 외측에 노출될 수 있다. 또한 광학 렌즈(101)의 상면이 케이스(350)의 상면으로부터 함몰되는 정도가 크기 않기 때문에 케이스(350)의 외관은 개선될 수 있다.
도 12 내지 도 14는 실시 예에 따른 발광 모듈(100)에서 광학 렌즈(101)의 변형 예를 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 발광 모듈(100)의 광학 렌즈(101)는 출사부(130)의 상면이 오목한 곡면(132)을 포함한다. 상기 오목한 곡면은 1㎛ 이하의 깊이로 형성될 수 있으며, 이는 상기 깊이보다 깊게 형성될 경우 이물질이 존재하는 문제가 있다. 상기 오목한 곡면(132)에 의해 광의 진행 경로를 조절할 수 있다.
도 13을 참조하면, 발광 모듈(100)의 광학 렌즈(101)는 출사부(130)의 상면 전체가 볼록한 곡면(133)을 포함한다. 상기 볼록한 곡면(133)의 고점은 상기 케이스(350)의 상면보다 낮게 배치될 수 있다. 이러한 볼록한 곡면(133)에 의해 이물질이 광 출사면에 쌓이는 것을 방지할 수 있다. 상기 광학 렌즈(101)의 볼록한 곡면(133)에 따라 광 경로는 제어될 수 있다.
도 14를 참조하면, 발광 모듈(100)의 광학 렌즈(101)는 출사부(130)의 상면이 구면 또는 비구면일 수 있으며, 상기 출사부(130)의 외측 면(135)이 상기 제1몸체(110)의 상면(112)으로부터 곡면 또는 경사진 면으로 연장될 수 있다. 이러한 곡면 또는 경사진 면은 상기 케이스(350)의 둘레와의 대응되는 면적이 넓어지게 됨으로써, 외부로부터 이물질이 유입되는 것을 차단할 수 있다.
도 15를 참조하면, 발광 모듈(100)의 광학 렌즈(101)는 출사부(130)의 상면(132)이 구면 또는 비 구면일 수 있으며, 상기 출사부(130)의 외측 영역이 상기 제1몸체(110)의 상면(112)으로부터 단차진 구조(137)로 연장될 수 있다. 상기 단차진 구조(137) 상에는 케이스(350)의 단차진 영역(357)이 대응될 수 있다. 이에 따라 케이스(350)의 개구부(352)를 통해 상기 광학 렌즈(101)의 외측 둘레로 이물질이 유입되는 것을 차단할 수 있다.
도 18은 실시 예에 따른 발광 다이오드의 발광 칩을 나타낸 도면이다.
도 18을 참조하면, 발광 칩(230)은 복수의 반도체층(11,12,13)을 갖는 발광구조물(10), 상기 발광 구조물(10 아래에 제1 전극층(20), 상기 제1전극층(20) 아래에 제2 전극층(50), 상기 제1 및 제2전극층(20,50) 사이에 절연층(41), 및 패드(25)를 포함할 수 있다.
상기 발광구조물(10)은 제1 반도체층(11), 활성층(12), 및 제2 반도체층(13)을 포함할 수 있다. 상기 활성층(12)은 상기 제1반도체층(11)과 상기 제2 반도체층(13) 사이에 배치될 수 있다. 상기 활성층(12)은 상기 제1 반도체층(11) 아래에 배치될 수 있으며, 상기 제2 반도체층(13)은 상기 활성층(12) 아래에 배치될 수 있다.
예로서, 상기 제1 반도체층(11)은 제1 도전형 도펀트 예컨대, n형 도펀트가 첨가된 n형 반도체층을 포함하고, 상기 제2 반도체층(13)은 제2 도전형 도펀트 예컨대, p형 도펀트가 첨가된 p형 반도체층을 포함할 수 있다. 또한 반대로, 상기 제1 반도체층(11)이 p형 반도체층으로 형성되고, 상기 제2 반도체층(13)이 n형 반도체층으로 형성될 수도 있다.
상기 제1반도체층(11)은 예컨대, n형 반도체층으로 구현될 수 있다. 상기 제1반도체층(11)은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함한다. 상기 제1반도체층(11)은 III족-V족 원소의 화합물 반도체 예컨대, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중에서 선택될 수 있다. 상기 제1도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 도펀트를 포함한다.
상기 활성층(12)은 제1반도체층(11) 아래에 배치되고, 단일 양자 우물, 다중 양자 우물(MQW), 양자 선(quantum wire) 구조 또는 양자 점(quantum dot) 구조를 선택적으로 포함하며, 우물층과 장벽층의 주기를 포함한다. 상기 우물층/장벽층의 주기는 예컨대, InGaN/GaN, GaN/AlGaN, AlGaN/AlGaN, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN, AlGaAs/GaA, InGaAs/GaAs, InGaP/GaP, AlInGaP/InGaP, InP/GaAs의 페어 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 제2반도체층(13)은 활성층(12) 아래에 배치된다. 상기 제2반도체층(13)은 제2도전형 도펀트가 도핑된 반도체 예컨대, InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함한다. 상기 제2반도체층(13)은, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP와 같은 화합물 반도체 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 상기 제2반도체층(13)이 p형 반도체층이고, 상기 제1도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba을 포함할 수 있다.
상기 제1반도체층(11)의 상면은 러프(rough)한 요철부(11A)로 형성될 수 있으며, 이러한 요철 면(11A)는 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 상기 요철 면(11A)의 측 단면은 다각형 형상, 또는 반구형 형상을 포함할 수 있다.
상기 제1전극층(20)은 상기 발광 구조물(10)과 제2전극층(50) 사이에 배치되며, 상기 발광 구조물(10)의 제2반도체층(13)과 전기적으로 연결되며, 상기 제2전극층(50)과 전기적으로 절연된다. 상기 제1전극층(20)은 제1 접촉층(15), 반사층(17) 및 캡핑층(19)을 포함하며, 상기 제1 접촉층(15)은 상기 반사층(17)과 제2반도체층(13) 사이에 배치되며, 상기 반사층(17)은 상기 제1 접촉층(15)과 상기 캡핑층(19) 사이에 배치된다. 상기 제1 접촉층(15), 반사층(17) 및 캡핑층(19)은 서로 다른 도전성 물질로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 접촉층(15)은 상기 제2 반도체층(13)에 접촉되며, 예컨대 상기 제2 반도체층(13)에 오믹 접촉을 형성할 수 있다. 상기 제1 접촉층(15)은 예컨대 전도성 산화막, 전도성 질화물 또는 금속으로 형성될 수 있다. 상기 제1 접촉층(15)은 예로서 ITO(Indium Tin Oxide), ITON(ITO Nitride), IZO(Indium Zinc Oxide), IZON(IZO Nitride), AZO(Aluminum Zinc Oxide), AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide), IZTO(Indium Zinc Tin Oxide), IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IGTO(Indium Gallium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), GZO(Gallium Zinc Oxide), IZON(IZO Nitride), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, Pt, Ag, Ti 중에서 적어도 하나로 형성될 수 있다.
상기 반사층(17)은 상기 제1 접촉층(15)과 캡핑층(19)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 반사층(17)은 상기 반사층(17)은 상기 발광구조물(10)로부터 입사되는 빛을 반사시켜 외부로 추출되는 광량을 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.
상기 반사층(17)은 광 반사율이 70% 이상인 금속으로 형성될 수 있다. 예컨대 상기 반사층(17)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Cu, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 반사층(17)은 상기 금속 또는 합금과 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) 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 실시 예에서 상기 반사층(17)은 Ag, Al, Ag-Pd-Cu 합금, 또는 Ag-Cu 합금 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 반사층(17)은 Ag 층과 Ni 층이 교대로 형성될 수도 있고, Ni/Ag/Ni, 혹은 Ti 층, Pt 층을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 상기 제1 접촉층(15)은 상기 반사층(17) 아래에 형성되고, 적어도 일부가 상기 반사층(17)을 통과하여 상기 제2반도체층(13)과 접촉될 수도 있다. 다른 예로서, 상기 반사층(17)은 상기 제1 접촉층(15)의 아래에 배치되고, 일부가 상기 제1 접촉층(15)을 통과하여 상기 제2반도체층(13)과 접촉될 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자는 상기 반사층(17) 아래에 배치된 캡핑층(capping layer)(19)을 포함할 수 있다. 상기 캡핑층(19)은 상기 반사층(17)의 하면과 접촉되고, 접촉부(34)가 패드(25)와 결합되어, 상기 패드(25)로부터 공급되는 전원을 전달하는 배선층으로 기능한다. 상기 캡핑층(19)은 금속으로 형성될 수 있으며, 예컨대 Au, Cu, Ni, Ti, Ti-W, Cr, W, Pt, V, Fe, Mo 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 캡핑층(19)의 접촉부(34)는 상기 발광 구조물(10)과 수직 방향으로 오버랩되지 않는 영역에 배치되며, 상기 패드(25)와 수직하게 오버랩된다. 상기 캡핑층(19)의 접촉부(34)는 상기 제1 접촉층(15) 및 반사층(17)과 수직 방향으로 오버랩되지 않는 영역에 배치된다. 상기 캡핑층(19)의 접촉부(34)는 상기 발광 구조물(10)보다 낮은 위치에 배치되며, 상기 패드(25)와 직접 접촉될 수 있다.
상기 패드(25)는 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 단층은 Au일 수 있고, 다층인 경우 Ti, Ag, Cu, Au 중 적어도 2개를 포함할 수 있다. 여기서, 다층인 경우 Ti/Ag/Cu/Au의 적층 구조이거나, Ti/Cu/Au 적층 구조일 수 있다. 상기 반사층(17) 및 상기 제1 접촉층(15) 중 적어도 하나가 패드(25)와 직접 접촉될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 패드(25)는 제1전극층(20)의 외 측벽과 상기 발광 구조물(10) 사이의 영역(A1)에 배치될 수 있다. 상기 패드(25)의 둘레에는 상기 보호층(30) 및 투광층(45)이 접촉될 수 있다.
보호층(30)은 상기 발광구조물(10)의 하면에 배치되며, 상기 제2반도체층(13)의 하면 및 상기 제1 접촉층(15)과 접촉될 수 있고, 상기 반사층(17)과 접촉될 수 있다.
상기 보호층(30) 중 상기 발광 구조물(10)과 수직 방향으로 오버랩되는 내측부는 상기 돌출부(16)의 영역과 수직 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 상기 보호층(30)의 외측부는 상기 캡핑층(19)의 접촉부(34) 위로 연장되며 상기 접촉부(34)와 수직 방향으로 오버랩되게 배치된다. 상기 보호층(30)의 외측부는 상기 패드(25)와 접촉될 수 있으며, 예컨대 상기 패드(25)의 둘레 면에 배치될 수 있다.
상기 보호층(30)의 내측부는 상기 발광 구조물(10)과 상기 제1전극층(20) 사이에 배치되며, 외측부는 투광층(45)과 상기 캡핑층(19)의 접촉부(34) 사이에 배치될 수 있다. 상기 보호층(30)의 외측부는 상기 발광구조물(10)의 측벽보다 외측 영역(A1)으로 연장되어, 습기가 침투하는 것을 방지할 수 있다.
상기 보호층(30)은 채널층, 또는 저 굴절 재질, 아이솔레이션층으로 정의될 수 있다. 상기 보호층(30)은 절연물질로 구현될 수 있으며, 예컨대 산화물 또는 질화물로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 보호층(30)은 SiO2, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, AlN 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있다. 상기 보호층(30)은 투명한 재질로 형성될 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자는 상기 제1 전극층(20)과 상기 제2 전극층(50)을 전기적으로 절연시키는 절연층(41)을 포함할 수 있다. 상기 절연층(41)은 상기 제1 전극층(20)과 상기 제2 전극층(50) 사이에 배치될 수 있다. 상기 절연층(41)의 상부는 상기 보호층(30)에 접촉될 수 있다. 상기 절연층(41)은 예컨대 산화물 또는 질화물로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 절연층(41)은 SiO2, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, AlN 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있다.
상기 절연층(41)은 예로서 100 나노미터 내지 2000 나노미터의 두께로 형성될 수 있다. 상기 절연층(41)의 두께가 100 나노미터 미만으로 형성될 경우 절연 특성에 문제가 발생 될 수 있으며, 상기 절연층(41)의 두께가 2000 나노미터 초과로 형성될 경우에 후 공정 단계에서 깨짐이 발생 될 수 있다. 상기 절연층(41)은 상기 제1 전극층(20)의 하면과 상기 제2전극층(50)의 상면에 접촉되며, 상기 보호층(30), 캡핑층(19), 접촉층(15), 반사층(17) 각각의 두께보다는 두껍게 형성될 수 있다.
상기 제2 전극층(50)은 상기 절연층(41) 아래에 배치된 확산 방지층(52), 상기 확산 방지층(52) 아래에 배치된 본딩층(54) 및 상기 본딩층(54) 아래에 배치된 전도성 지지부재(56)를 포함할 수 있으며, 상기 제1반도체층(11)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 제2 전극층(50)은 상기 확산 방지층(52), 상기 본딩층(54), 상기 전도성 지지부재(56) 중에서 1 개 또는 2 개를 선택적으로 포함하고, 상기 확산 방지층(52) 또는 상기 본딩층(54) 중 적어도 하나는 형성하지 않을 수 있다.
상기 확산 방지층(52)은 Cu, Ni, Ti, Ti-W, Cr, W, Pt, V, Fe, Mo 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 확산 방지층(52)은 절연층(41)과 본딩층(54) 사이에서 확산 장벽층으로 기능할 수도 있다. 상기 확산 방지층(52)은 본딩층(54) 및 전도성 지지부재(56)와 전기적으로 연결되고, 상기 제1반도체층(11)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 확산 방지층(52)은 상기 본딩층(54)이 제공되는 공정에서 상기 본딩층(54)에 포함된 물질이 상기 반사층(17) 방향으로 확산되는 것을 방지하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 확산 방지층(52)은 상기 본딩층(54)에 포함된 주석(Sn) 등의 물질이 상기 반사층(17)에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
상기 본딩층(54)은 베리어 금속 또는 본딩 금속 등을 포함하며, 예를 들어, Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag, Nb, Pd 또는 Ta 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 전도성 지지부재(56)는 실시 예에 따른 상기 발광구조물(10)을 지지하며 방열 기능을 수행할 수 있다. 상기 본딩층(54)은 시드(seed) 층을 포함할 수도 있다.
상기 전도성 지지부재(56)는 금속 또는 캐리어 기판 예를 들어, Ti, Cr, Ni, Al, Pt, Au, W, Cu, Mo, Cu-W 또는 불순물이 주입된 반도체 기판(예: Si, Ge, GaN, GaAs, ZnO, SiC, SiGe 등) 중에서 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 상기 전도성 지지부재(56)은 발광 소자(100)를 지지하기 위한 층으로서, 그 두께는 제2전극층(50)의 두께의 80% 이상이며, 30㎛ 이상으로 형성될 수 있다.
한편, 제2접촉층(33)은 상기 제1 반도체층(11)의 내부에 배치되고 상기 제1반도체층(11)과 접촉된다. 상기 제2접촉층(33)의 상면은 상기 제1반도체층(11)의 하면보다 위에 배치될 수 있으며, 제1반도체층(11)과 전기적으로 연결되고, 상기 활성층(12) 및 제2반도체층(13)과 절연된다.
상기 제2 접촉층(33)은 상기 제2 전극층(50)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 접촉층(33)은 상기 제1전극층(20), 상기 활성층(12) 및 상기 제2반도체층(15)을 관통하여 배치될 수 있다. 상기 제2 접촉층(33)은 상기 발광 구조물(10) 내에 배치된 리세스(recess)(2)에 배치되고, 상기 활성층(12) 및 제2반도체층(15)과 보호층(30)에 의해 절연된다. 상기 제2 접촉층(33)는 복수개가 서로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 제2 접촉층(33)은 제2전극층(50)의 돌기(51)에 연결될 수 있으며, 상기 돌기(51)는 상기 확산 방지층(52)으로부터 돌출될 수 있다. 상기 돌기(51)은 절연층(41) 및 보호층(30) 내에 배치된 홀(41A)을 통해 관통되고, 제1전극층(20)과 절연될 수 있다.
상기 제2 접촉층(33)는 예컨대 Cr, V, W, Ti, Zn, Ni, Cu, Al, Au, Mo 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 돌기(501)는 다른 예로서, 상기 확산 방지층(52) 및 본딩층(54)을 구성하는 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지 않는다. 예컨대 상기 돌기(51)은 예로서 Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag, Nb, Pd 또는 Ta 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
패드(25)는 상기 제1 전극층(20)에 전기적으로 연결되며, 상기 발광구조물(10)의 측벽 외측의 영역(A1)에 노출될 수 있다. 상기 패드(25)는 하나 또는 복수로 배치될 수 있다. 상기 패드(25)는 예컨대 Cu, Ni, Ti, Ti-W, Cr, W, Pt, V, Fe, Mo 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
투광층(45)은 상기 발광구조물(10)의 표면을 보호하고, 상기 패드(91)와 상기 발광구조물(10)의 사이를 절연시킬 수 있고, 상기 보호층(30)의 주변부와 접촉될 수 있다. 상기 투광층(45)은 상기 발광 구조물(10)을 구성하는 반도체층의 물질보다 낮은 굴절률을 가지며, 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 상기 투광층(45)은 예컨대 산화물 또는 질화물로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 투광층(45)은 Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, AlN 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있다. 한편, 상기 투광층(45)은 설계에 따라 생략될 수도 있다. 실시 예에 의하면, 상기 발광구조물(10)은 상기 제1 전극층(20)과 상기 제2 전극층(50)에 의해 구동될 수 있다.
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 모듈 101: 광학 렌즈
110: 제1몸체 120: 입사부
121,122: 입사면 130: 출사부
201: 발광 소자 211: 캐비티
213: 리세스 221,223,225: 리드 프레임
230: 발광 칩 231,233: 발광 다이오드
250: 접착제 330: 회로 기판
250: 케이스 352: 개구부

Claims (15)

  1. 투광성의 제1몸체;
    상기 제1몸체의 아래에 입사면 및 상기 입사면의 둘레에 서로 다른 반경을 갖는 동심원 형상의 패턴을 포함하는 입사부; 및
    상기 제1몸체의 상부에 돌출되며 상기 입사부로부터 입사된 광을 출사하는 출사부를 포함하며,
    상기 출사부는 원 기둥 형상을 갖고, 상기 제1몸체의 너비보다 작은 직경을 가지며,
    상기 입사면은 서로 이격된 복수의 입사면을 포함하며,
    상기 복수의 입사면 사이에는 상기 패턴의 일부가 배치되는 광학 렌즈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입사면의 하면은 구면 또는 비 구면을 포함하며,
    상기 출사부는 상기 입사부의 직경과 동일한 직경을 가지며,
    상기 출사부의 상면의 전 영역은 상기 입사부와 수직 방향으로 오버랩되는,
    광학 렌즈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 출사부는 외 측면이 경사진 면 또는 단차진 구조를 포함하며,
    상기 출사부는 상면이 구면 또는 비 구면을 포함하는 광학 렌즈.
  4. 투광성의 제1몸체, 상기 제1몸체 아래에 입사면 및 상기 입사면 둘레에 패턴을 포함하는 입사부, 및 상기 제1몸체의 상면으로부터 돌출된 출사부를 포함하는 광학 렌즈;
    상기 광학 렌즈의 입사부가 배치된 캐비티를 갖는 제2몸체, 상기 캐비티 내에 발광 다이오드, 및 상기 캐비티의 둘레에 상기 제1몸체의 외측 하면이 대면하는 리세스를 갖는 발광 소자; 및
    상기 발광 소자의 리세스에 상기 광학 렌즈의 제1몸체의 외측 하면을 접착하는 접착제를 포함하며,
    상기 제1몸체의 하부는 상기 리세스 내에 배치되며,
    상기 출사부는 원 기둥 형상을 갖고, 상기 제1몸체의 너비보다 작은 직경을 가지며,
    상기 입사면은 서로 이격된 복수의 입사면을 포함하며,
    상기 복수의 입사면 사이에는 상기 패턴의 일부가 배치되는 발광 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 입사부의 입사면은 복수개이며,
    상기 발광 다이오드는 상기 입사면에 각각 대면하는 복수의 발광 다이오드를 포함하며,
    상기 복수의 발광 다이오드는 웜(warm) 화이트 LED 및 쿨(cool) 화이트 LED를 포함하며,
    상기 출사부 및 입사부는 동일한 직경을 가지며,
    상기 리세스의 외측 형상은 상기 제1몸체의 외측 형상과 동일한 형상을 가지며,
    상기 리세스의 상면 면적은 상기 제2몸체의 상면 전체 면적의 30% 내지 50% 범위를 갖는 발광 모듈.
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