KR20110071853A - 발광소자 및 그를 이용한 라이트 유닛 - Google Patents

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Abstract

실시예는 발광소자 및 그를 이용한 라이트 유닛에 관한 것으로서, 실시예에 따른 발광소자는, 몸체; 상기 몸체에 배치되는 전극; 상기 몸체에 형성되며 수평면에 대해 경사도를 갖는 경사면을 포함하는 안착부; 상기 경사면에 실장되어 상기 전극에 전기적으로 연결되는 발광다이오드를 포함한다.
발광소자, LED 패키지, 지향각

Description

발광소자 및 그를 이용한 라이트 유닛{LIGHT EMITTING DEVICE AND LIGHT UNIT USING THE SAME}
실시예는 발광소자 및 그를 이용한 라이트 유닛에 관한 것이다.
발광다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광소자이다. 최근 발광다이오드는 형광 물질을 이용하거나 다양한 색의 발광다이오드를 조합함으로써 효율이 우수한 백색 광을 발광하는 발광소자로 구현이 가능하다.
또한, 발광다이오드를 이용한 발광소자의 휘도도 점차 증가하고 있어, 디스플레이용 백라이트, 점등 표시기, 영상 표시기 등의 다양한 분야에 광원으로 사용되고 있다.
실시예는 패키지 내에서 지향각 조정이 가능하고, 광효율이 우수하며 방열 성능이 보장되는 발광소자를 제공한다.
실시예는 광 효율이 우수하고 발광소자의 개수가 절감된 라이트 유닛을 제공한다.
실시예에 의한 발광소자는, 몸체; 상기 몸체에 배치되는 전극; 상기 몸체에 형성되며 수평면에 대해 경사도를 갖는 경사면을 포함하는 안착부; 상기 경사면에 실장되어 상기 전극에 전기적으로 연결되는 발광다이오드를 포함한다.
다른 실시예에 의한 발광소자는, 몸체; 상기 몸체의 표면에 절연층; 상기 절연층 상에 형성된 적어도 하나의 전극; 상기 몸체에 형성되며 수평면에 대해 경사도를 갖는 경사면을 포함하는 안착부; 상기 경사면에 실장되어 상기 전극에 전기적으로 연결되는 발광다이오드를 포함한다.
실시예에 의한 라이트 유닛은, 광을 가이드 하는 도광판; 상기 도광판에 상기 광을 공급하는 하나 이상의 발광소자를 포함하며, 상기 발광소자 중 적어도 하나 이상의 발광소자는 소정 방향으로 편중된 지향각을 갖는다.
실시예에 의하면, 패키지 내에서 지향각 조정이 가능하고, 광효율이 우수하며 방열 성능이 보장되는 발광소자를 제공할 수 있다.
실시예에 의하면, 광 효율이 우수하고 발광소자의 개수가 절감된 라이트 유닛을 제공할 수 있다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 실시예에 따른 발광소자 및 그를 이용한 라이트 유닛에 대해서 상세하게 설명한다. 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.
도 1은 제1실시예에 따른 발광소자의 평면도이고, 도 2는 제1실시예에 따른 발광소자의 단면도, 도 3은 제2실시예에 따른 발광소자의 단면도로서, 리드 프레임 패키지(Lead farm package) 타입의 발광소자에 본 실시예를 적용한 경우를 예시한 것이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1실시예에 따른 발광소자(100)는, 캐비티(113)가 형성된 몸체(120)와, 몸체(120) 내에 배치되는 제1전극(130) 및 제2전극(132)과, 캐비티(113) 내에 복수개의 발광다이오드(140, 150)의 안착을 위한 경사면을 형성하여 발광다이오드(140, 150)와 열적(Thermally)으로 연결되는 방열부 재(110)를 포함한다. 여기서, 발광소자(100)가 안착된 캐비티(113)는 봉지재(미도시)를 이용하여 밀봉할 수 있다.
몸체(120)의 상부에는 발광다이오드(140, 150)가 안착되는 캐비티(113)가 형성될 수 있다. 이러한 몸체(120)는 세라믹, 실리콘, 수지 등의 다양한 재질로 형성하는 것이 가능하다. 몸체(120)는 사출 성형 방식을 이용하여 일체로 형성하거나, 다수개의 층을 적층하여 형성할 수 있다.
캐비티(113)는 컵 형상이나, 다각형, 타원형, 원형 등의 오목한 용기 형상 등으로 형성될 수 있다. 여기서, 캐비티(113)의 둘레면은 안착된 발광다이오드(140, 150)의 배광 각도를 고려하여 수직한 측면 또는 경사진 측면으로 형성될 수 있다. 캐비티(113)의 표면에는 반사 효과가 높은 물질, 예를 들어 백색의 PSR(Photo Solder Resist) 잉크, 은(Ag), 알루미늄(Al) 등이 코팅 또는 도포될 수 있으며, 이에 따라 발광소자(100)의 발광 효율이 향상될 수 있다.
제1,2 전극(130, 132)의 일단은 발광다이오드(140, 150)와 전기적으로 연결되고, 그 타단은 발광소자(100)가 실장되는 기판(미도시) 등에 전기적으로 연결되어 발광다이오드(140, 150)에 전원을 공급할 수 있다. 이에, 제1, 2 전극(130, 132)은, 그 일단이 발광다이오드(140, 150)가 안착된 몸체(120) 내에 배치되고 타단은 몸체(120)의 외측 하단으로 노출되도록 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 2개의 전극(130, 132)을 형성하는 경우를 예시하고 있지만, 발광다이오드의 개수에 따라 둘 이상 복수개의 전극을 형성하는 것도 물론 가능하다. 또한, 제1, 2 전극(130, 132)이 몸체(120)를 감싸는 형상으로 형성하거나, 타단이 여러 갈래로 분 기되는 형상 등, 다양한 형태로 변형될 수 있다.발광다이오드(140, 150)는 다이(die)(144, 154) 상에 발광 칩(chip)(142, 152)이 형성된 형태로 제공될 수 있다. 발광다이오드(140, 150)는, 적색, 녹색 또는 청색의 빛을 방출하는 적색, 녹색 또는 청색 발광다이오드 중 적어도 어느 하나 일 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 본 실시예에서 발광다이오드(140, 150)는 둘 이상 복수개가 구비됨으로, 각기 다른 색상의 광을 발산하는 발광다이오드(140, 150)를 적용하는 것도 가능하다.
방열부재(110)는 열 전도율이 양호한 금속, 수지 등의 재질로 형성되어 발광다이오드(140, 150)와 열적(Thermally)으로 연결된다. 이러한 방열부재(110)의 상부에는, 제1발광다이오드(140)가 안착되는 경사면을 형성하는 제1안착부(115)와 제2발광다이오드(150)가 안착되는 경사면을 형성하는 제2안착부(117)가 형성될 수 있다.
제1안착부(115) 및 제2안착부(117)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상호 이격거리(D)를 갖는 평행선 상에 대각선 방향으로 배열될 수 있다. 이와 같이, 대각선 방향으로 배열되는 경우, 제1발광다이오드(140)와 제2발광다이오드(150)의 이격 거리는 최대화될 수 있음으로, 각 발광다이오드(140, 150)에서 발생된 열이 효과적으로 방출될 수 있다. 이러한, 안착부(115, 117)는 실장하고자 하는 발광다이오드의 개수에 따라 둘 이상 복수개를 형성하는 것도 가능하며, 발광다이오드의 지향각 및 방열 특성을 고려하여 다양한 형태로 배열될 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 제1실시예에 따른 발광소자(100)는 제1안착부(115) 및 제2안착부(117)가 각각 이격 되어 형성되고, 도 3에 도시된 제2실시예에 서는 양 측 안착부(115, 117)가 이격공간 없이 형성된 경우를 예시하고 있다.
도 2에 도시된 제1실시예에 따른 발광소자(100)는 제1안착부(115)의 경사면이 왼쪽(Left, L) 방향으로 형성되고, 제2안착부(117)의 경사면은 오른쪽(Right, R) 방향으로 형성된다. 따라서, 각 안착부(115, 117)에 발광다이오드(140, 150)를 안착시키면, 제1발광다이오드(140)의 광 조사방향이 중심선을 기준으로 왼쪽(L) 방향으로 기울게 되고, 제2발광다이오드(150)의 광 조사방향이 중심선을 기준으로 오른쪽(R) 방향으로 기울게 되고 된다. 여기서, 안착부(115, 117)의 경사도(α, β)가 커질수록 광 지향각은 중심선으로부터 왼쪽(L) 혹은 오른쪽(R) 방향으로 편중된다. 따라서, 안착부(115)의 경사도(α, β)를 조정함으로써 광 지향각을 원하는 각도로 조정하는 것이 가능하다.
한편, 도 3에 도시된 제2실시예에 따른 발광소자(100) 또한, 안착부(115, 117) 간에 이격 공간이 없다는 점을 제외하고는, 제1안착부(115)와 제2안착부(117)가 각각의 경사도(α, β)를 가지고 경사면을 형성하는 동일한 구성을 갖는다. 즉, 제1안착부(115) 및 제2안착부(117)를 동일 선상에 배열하거나, 혹은, 상호 평행한 위치에 있지만 그 단면상에서는 안착부(115, 117) 간에 이격 공간이 없도록 배열할 수 있다. 이와 같이, 안착부(115, 117) 간에 이격 공간이 없는 경우에도 각각의 안착부(115, 117)의 경사도(α, β)를 조정함으로써 발광소자(100)의 광 지향각을 원하는 각도로 조정하는 것이 가능하다.
도 4은 제3실시예에 따른 발광소자의 단면도이고, 도 5는 제4실시예에 따른 발광소자의 단면도로서, 렌즈부를 갖는 리드 프레임 패키지(Lead farm package) 타입의 발광소자에 본 실시예를 적용한 경우를 예시한 것이다. 제3실시예 및 제4실시예를 설명함에 있어서, 제1 및 제2실시예와 동일한 구성에 대해서는 기 설명한 내용을 참조하여 중복된 설명은 생략하기로 한다.
제3실시예 및 제4실시예에 따른 발광소자(100)는, 몸체(120)와, 몸체(120) 내에 배치되어 발광다이오드(140, 150)와 전기적으로 연결되는 제1전극(130) 및 제2전극(132)과, 캐비티(113) 내에 발광다이오드(140, 150)의 안착을 위한 경사면을 형성하여 발광다이오드(140)와 열적(Thermally)으로 연결되는 방열부재(110)를 포함하며, 발광다이오드(140, 150)가 안착된 몸체(120)의 발광 영역에는 광을 산란 시키거나 집광할 수 있는 렌즈부(160)가 형성될 수 있다.
캐비티(113)는 투광성 봉지재(미도시)를 이용하여 밀봉할 수 있으며, 봉지재에는 발광다이오드(240)에서 방출된 광을 소정 색상을 갖는 광으로 방출시키는 형광물질이 첨가될 수 있다.
렌즈부(160)는 발광다이오드(140, 150) 상에 배치되어 발광다이오드(140, 150)에서 방출된 빛의 지향각을 변화시킬 수 있다. 렌즈부(160)는 발광다이오드(140, 150)와 직접 접촉하거나 발광다이오드(140, 150)로부터 이격 되어 배치될 수 있으며, 광을 산란 혹은 집광시키기 위한 형상을 갖는다. 예컨대, 렌즈부(160)는 상면이 볼록한 반구 형태로 형성되거나, 볼록한 상면에 오목한 함몰부를 갖는 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 발광다이오드(140, 150)가 안착된 경사 방향 및 경사도에 따라, 발광면에 대응되는 영역만 돌출되거나 함몰되는 비대칭형 반구 형태로 형성하는 것도 가능하다. 이러한 렌즈부(160)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 광투과성 수지 물질을 포함하여 형성될 수 있으며, 적어도 일부분에 형광체를 포함하는 것도 가능하다.
이에, 안착부(115, 117)에 실장된 발광다이오드(140, 150)에서 출광된 광은 렌즈부(160)에 의해 산란 혹은 집광되어 발산될 수 있다.
도 6은 제5실시예에 따른 발광소자의 단면도이고, 도 7은 제6실시예에 따른 발광소자의 단면도로서, 웨이퍼 레벨 패키지(Wafer level package) 타입의 발광소자에 본 실시예를 적용한 경우를 예시한 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제5실시예에 따른 발광소자(200)는, 캐비티(213)가 형성된 몸체(210)와, 몸체(210)의 표면에 형성된 절연층(212)과, 몸체(210) 상에 배치되는 제1전극(220) 및 제2전극(222)과, 절연층(212)의 상면에 적어도 일부 영역에 형성되어 광을 반사시키는 반사층(230)과, 복수개의 발광다이오드(240, 250)의 안착을 위한 경사면을 제공하는 안착부(215, 217)를 포함한다. 여기서, 발광다이오드(140, 150)가 안착된 캐비티(213)는 봉지재(미도시)를 이용하여 밀봉할 수 있다.
몸체(210)의 상부에는 발광다이오드(240, 250)가 안착되는 캐비티(213)가 형성될 수 있다. 이러한 몸체(210)는 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 알루미늄 옥사이드(AlOx), PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3), 베릴륨 옥사이드(BeO) 등의 다양한 재질로 형성하는 것이 가능하다.
캐비티(213)는 컵 형상이나, 다각형, 타원형, 원형 등의 오목한 용기 형상 등으로 형성될 수 있다. 여기서, 캐비티(213)의 둘레면은 안착된 발광다이오드(240)의 배광 각도를 고려하여 수직한 측면 또는 경사진 측면으로 형성될 수 있다. 캐비티(213)는 몸체(210)의 재질에 따라 다양한 방법으로 형성이 가능하다. 예컨대, 몸체(210)가 실리콘(Si) 재질로 형성된 경우, 습식 식각(Wet Etching)을 실시하여 캐비티(213)를 형성할 수 있다.
절연층(212)은 몸체(210)가 제1,2 전극(220, 222), 반사층(230) 또는 외부 전원 등과 전기적으로 쇼트되는 것을 방지한다. 이러한 절연층(212)은, 실리콘 옥사이드 (Si02, SixOy) 실리콘 나이트 라이드(Si3N4, SixNy), 실리콘 옥시 나이트 라이드 (SiOxNy,) 알루미늄 옥사이드(Al2O3)등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있으며, 바람직하게는 실리콘 옥사이드(SiO2, SixOy)로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한, 몸체(210) 자체가 알루미늄 나이트 라이드(AlN), 알루미늄 옥사이드(AlOx) 등의 절연체로 형성되는 경우, 절연층(212)은 형성되지 않을 수도 있다.
제1 전극(220) 및 제2 전극(222)은 절연층(212) 상에 형성되어 발광다이오드(240)에 전원을 공급할 수 있다. 제1 전극(220) 및 제2 전극(222)은 양극과 음극으로 전기적으로 분리되어 형성될 수 있으며, 둘 이상 복수개의 전극을 형성하는 것도 가능하다.
반사층(230)은 발광다이오드(240, 250)의 방출광을 효율적으로 반사시킬 수 있는 위치, 예를 들어, 몸체(210)의 캐비티(213) 내부에 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 이러한 반사층(230)은 다층 구조를 가질 수 있으며, 예를 들어, 티타늄(Ti) 및 은(Ag)이 순차적으로 적층된 Ti/Ag층 일 수 있다.
발광다이오드(240, 250)는 다이(die)(244) 상에 발광 칩(chip)(242)이 형성된 형태로 제공될 수 있다. 발광다이오드(240)는, 적색, 녹색 또는 청색의 빛을 방출하는 적색, 녹색 또는 청색 발광다이오드 중 적어도 어느 하나 일 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 본 실시예에서 발광다이오드(240, 250)는 둘 이상 복수개가 구비됨으로, 각기 다른 색상의 광을 발산하는 발광다이오드(240, 250)를 적용하는 것도 가능하다.
절연층(212) 상에는 발광다이오드(240, 250)의 안착을 위한 경사면을 제공하는 안착부(215, 217)가 형성된다. 발광다이오드(240, 250)를 안착부(215, 217)에 실장하면, 안착부(215, 217)의 경사도(α, β)에 따라 발광다이오드(240, 250)가 경사지게 고정된다. 이에, 발광소자(200)의 지향각은 각 발광다이오드(240, 250)의 실장 각도에 따라 지향각이 변화하게 된다.
안착부(215, 217)는 실장하고자 하는 발광다이오드의 개수에 따라 둘 이상 복수개를 형성하는 것도 가능하며, 발광다이오드의 지향각 및 방열 특성을 고려하여 다양한 형태로 배열될 수 있다. 본 실시예에서는 제1발광다이오드(240)가 안착되는 경사면을 형성하는 제1안착부(215)와 제2발광다이오드(250)가 안착되는 경사면을 형성하는 제2안착부(217)가 형성된 경우를 예시하기로 한다.
예컨대, 제1안착부(215)의 경사면이 왼쪽(Left, L) 방향으로 형성되고, 제2 안착부(217)의 경사면은 오른쪽(Right, R) 방향으로 형성될 수 있다. 따라서, 각 안착부(215, 217)에 발광다이오드(240, 250)를 안착시키면, 제1발광다이오드(240)의 광 조사방향이 중심선을 기준으로 왼쪽(L) 방향으로 기울게 되고, 제2발광다이오드(250)의 광 조사방향이 중심선을 기준으로 오른쪽(R) 방향으로 기울게 된다. 여기서, 안착부(215, 217)의 경사도(α, β)가 커질수록 광 지향각은 중심선으로부터 왼쪽(L) 혹은 오른쪽(R) 방향으로 편중된다. 따라서, 안착부(115)의 경사도(α, β)를 조정함으로써 광 지향각을 원하는 각도로 조정하는 것이 가능하다.
도 7은 제6실시예에 따른 발광소자의 단면도로서, 렌즈부를 갖는 웨이퍼 레벨 패키지(Wafer level package) 타입의 발광소자에 본 실시예를 적용한 경우를 예시한 것이다. 제6실시를 설명함에 있어서, 제3실시예와 동일한 구성에 대해서는 기 설명한 내용을 참조하여 중복된 설명은 생략하기로 한다.
제6실시예에 따른 발광소자(200)는, 몸체(210)의 캐비티(213) 내에 복수개의발광다이오드(240, 250)의 안착을 위한 경사면을 제공하는 안착부(215, 217)를 포함하며, 발광소자(200)가 안착된 캐비티(213)의 발광 영역에는 광을 산란 시키거나 집광할 수 있는 렌즈부(260)가 형성될 수 있다.
캐비티(213)는 투광성 봉지재(미도시)를 이용하여 밀봉할 수 있으며, 봉지재에는 발광다이오드(240, 250)에서 방출된 광을 소정 색상을 갖는 광으로 방출시키는 형광물질이 첨가될 수 있다.
렌즈부(260)는 발광다이오드(240, 250) 상에 배치되어 발광다이오드(240, 250)에서 방출된 빛의 지향각을 변화시킬 수 있다. 렌즈부(260)는 발광소자(200)와 직접 접촉하거나 발광다이오드(240, 250)로부터 이격 되어 배치될 수 있으며, 광을 산란 혹은 집광시키기 위한 형상을 갖는다. 예컨대, 렌즈부(260)는 상면이 볼록한 반구 형태로 형성되거나, 볼록한 상면에 오목한 함몰부를 갖는 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 발광다이오드(240, 250)가 안착된 경사 방향 및 경사도에 따라, 발광면에 대응되는 영역만 돌출되거나 함몰되는 비대칭형 반구 형태로 형성하는 것도 가능하다. 이러한 렌즈부(260)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 광투과성 수지 물질을 포함하여 형성될 수 있으며, 적어도 일부분에 형광체를 포함하는 것도 가능하다.
제6실시예에 따른 발광소자(200)는 제1안착부(215)의 경사면이 왼쪽(Left, L) 방향으로 형성되고, 제2안착부(217)의 경사면은 오른쪽(Right, R) 방향으로 형성된 경우를 예시하고 있다. 따라서, 각 안착부(215, 217)에 발광다이오드(240, 250)를 안착시키면, 제1발광다이오드(240)의 광 조사방향이 중심선을 기준으로 왼쪽(L) 방향으로 기울게 되고, 제2발광다이오드(250)의 광 조사방향이 중심선을 기준으로 오른쪽(R) 방향으로 기울게 된다.
각 안착부(215, 217)에 실장된 발광다이오드(240, 250)에서 출광된 광은 렌즈부(260)에 의해 산란 혹은 집광되어 발산될 수 있다. 이에, 렌즈부(260)의 형상을 변형시킴으로써, 발광다이오드(200)의 지향각 및 발광 특성을 향상시키는 것이 가능하다.
도 8은 제7실시예에 따른 발광소자의 단면도이고, 도 9는 제8실시예에 따른 발광소자(300)의 단면도로서, 기판(310) 위에 발광다이오드(340)를 칩 형태로 탑재 하는 COB(Chip of board) 타입의 발광소자에 본 실시예를 적용한 경우를 예시한 것이다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 발광소자(300)는, 기판(310)과, 기판(310) 상에 복수개의 발광다이오드(340, 350)의 안착을 위한 경사면을 제공하는 복수개의 안착부(315, 317)와, 발광다이오드(340)를 밀봉하는 수지물(360)을 포함하며, 발광다이오드(340, 350)는 와이어(미도시)를 통해 기판(310) 상에 전기적으로 접속될 수 있다.
기판(310)은 단층 PCB, 다층 PCB, FPCB, 세라믹 기판, 금속 기판 등의 다양한 기판을 적용할 수 있다. 기판(310)에는 전원 공급을 위한 리드 프레임 혹은 전극층이 패터닝될 수 있으며, 반사층을 형성하는 것도 가능하다. 또한, 기판(310)에 발광다이오드(340)의 안착을 위한 캐비티를 형성하는 것도 가능하다.
발광다이오드(340, 350)는 기판(310) 위에 복수개가 횡 방향 또는/및 종 방향으로 다수개가 배열될 수 있으며, 기판(310)과는 전기적으로 연결된다. 발광다이오드(340, 350)는 기판(310) 상에, 와이어, 플립 방식 또는 다이 본딩 방식 등을 이용하여 고정시킬 수 있다. 발광다이오드(340, 350)는 적색, 녹색 또는 청색의 빛을 방출하는 적색, 녹색 또는 청색 발광다이오드 중 적어도 어느 하나 일 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 본 실시예에서 발광다이오드(340, 350)는 둘 이상 복수개가 구비됨으로, 각기 다른 색상의 광을 발산하는 발광다이오드(340, 350)를 적용하는 것도 가능하다.
안착부(315, 317)는 기판(310) 상에 형성되어 각 발광다이오드(340, 350)의 안착을 위한 경사면을 제공할 수 있다. 발광다이오드(340, 350)를 안착부(315, 317)에 실장하면, 안착부(315, 317)의 경사도에 따라 발광다이오드(340, 350)가 경사지게 고정된다. 이에, 각 발광다이오드(340, 350)의 실장 각도에 따라 발광소자(300)의 지향각이 변화하게 된다. 이러한 안착부(315, 317)는 기판(310) 자체를 가공하여 실장영역이 경사면을 갖도록 돌출시키거나, 혹은, 발광다이오드(340, 350)의 접속이 가능한 소정 구조물을 부착하여 형성하는 것이 가능하다
또한, 안착부(315, 317)는 실장하고자 하는 발광다이오드의 개수에 따라 둘 이상 복수개를 형성하는 것도 가능하며, 발광다이오드의 지향각 및 방열 특성을 고려하여 다양한 형태로 배열될 수 있다. 본 실시예에서는 제1발광다이오드(340)가 안착되는 경사면을 형성하는 제1안착부(315)와 제2발광다이오드(350)가 안착되는 경사면을 형성하는 제2안착부(317)가 형성된 경우를 예시하기로 한다.
도 8에 도시된 제7실시예의 발광소자(300)의 경우, 제1안착부(215)의 경사면이 왼쪽(Left, L) 방향으로 형성되고, 제2안착부(217)의 경사면은 오른쪽(Right, R) 방향으로 형성된다. 따라서, 각 안착부(315, 317)에 발광다이오드(340, 350)를 안착시키면, 제1발광다이오드(340)의 광 조사방향이 중심선을 기준으로 왼쪽(L) 방향으로 기울게 되고, 제2발광다이오드(350)의 광 조사방향이 중심선을 기준으로 오른쪽(R) 방향으로 기울게 된다. 여기서, 안착부(315, 317)의 경사도가 커질수록 광 지향각은 중심선으로부터 왼쪽(L) 혹은 오른쪽(R) 방향으로 편중된다. 따라서, 안착부(315)의 경사도를 조정함으로써 광 지향각을 더 넓게 조정할 수 있다.
도 9에 도시된 제8실시예의 발광소자(300)의 경우, 제1안착부(215)의 및 제2 안착부(217)의 경사면이 상호 마주보는 상태로 형성된다. 이에, 각 안착부(315, 317)에 발광다이오드(340, 350)를 안착시키면, 제1발광다이오드(340)와 제2발광다이오드(350)의 광 조사방향이 중심선으로 상호 집광된다. 여기서, 안착부(315, 317)의 경사도가 커질수록 광 지향각은 중심선 쪽으로 집광됨으로, 안착부(315, 317)의 경사도를 조정함으로써 광 지향각의 집광범위를 조정할 수 있다.
한편, 안착부(315, 317)에 안착된 발광다이오드(340, 350)는 수지물(360)에 의해 밀봉될 수 있다. 수지물(360)은 실리콘 또는 에폭시와 같은 투명한 수지를 이용하여, 반구형 형상 또는 볼록 렌즈 형상으로 등으로 형성될 수 있으며, 이러한 재질 및 형상은 발광소자(300)의 설계방식에 따라 변경될 수 있다. 또한, 수지물(360)의 적어도 일 영역에는 발광소자(300)의 발광 특성을 변화시키는 형광체가 혼합될 수 있다.
이상, 제7실시예 및 제8실시예에 예시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 COB 타입의 발광소자(300)는, 기판(310) 상에 경사를 갖는 복수개의 안착부(315, 317)를 형성하여 발광다이오드(340, 350)가 발광소자(300)의 수평면에 대해 소정 경사를 갖고 안착되도록 하고 있다. 이에, 발광소자(300)의 구조에 큰 변화를 주지 아니하고도 발광소자 자체적으로 광 조사방향과 광 지향각을 조절할 수 있다.
도 10은 발광다이오드의 광 조사 상태도이고, 도 11 내지 도 13은 실시예에 따른 발광소자의 광 조사 상태도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 발광소자에 실장되는 발광다이오드(140)는 120°정도의 광 지향각을 갖게 되며, 통산 110°~130°의 광 지향각을 가질 수 있다. 이 에, 발광다이오드(140)를 수평면과 평행하게 실장한 경우 광의 조사방향은 수직인 방향으로 집중되고 광 지향각은 110°~130°로 설정될 수 있으며, 도면에는 120°로 발산되는 경우를 도시하고 있다.
도 11은 본 실시예에 따라, 두 개의 발광다이오드(140, 150)를 상호 경사방향이 반대방향(L, R)으로 형성되고, 동일한 경사도(α=β)를 갖는 제1안착부(115) 및 제2안착부(117)에 실장한 경우 광 조사 상태를 도시한 것이다. 발광다이오드(140, 150)를 수평면에 대해 α°, β° 만큼 경사지게 실장된 경우, 광의 조사방향은 중심선을 기준으로 α°, β° 만큼 이동한다.
제1안착부(115)는 왼쪽(L)에 배치되고 왼쪽방향(L)의 경사면이 α°만큼의 경사도를 갖는다. 따라서, 제1안착부(115)에 실장된 제1발광다이오드(140)의 지향각은 중심선을 기준으로 왼쪽방향(L)으로 α°만큼 기울어진다. 예컨대, 제1발광다이오드(140)의 지향각이 120°인 경우, 광 지향각이 중심선을 기준으로 60°+α° 만큼 왼쪽방향(L)으로 기울어진다.
제2안착부(117)는 오른쪽(R)에 배치되고 오른쪽방향(R)의 경사면이 β°만큼의 경사도를 갖는다. 따라서, 제2안착부(117)에 실장된 제2발광다이오드(150)의 지향각은 중심선을 기준으로 오른쪽방향(R)으로 β°만큼 기울어진다. 예컨대, 제2발광다이오드(150)의 지향각이 120°인 경우, 광 지향각이 중심선을 기준으로 60°+ β° 만큼 오른쪽방향(R)으로 기울어진다.
따라서, 제1발광다이오드(140) 및 제2발광다이오드(150)를 포함하는 발광소자의 경우, 지향각이 좌우방향(L, R)으로 각각 α°, β°만큼 확장될 수 있다.
도 12는 본 실시예에 따라, 두 개의 발광다이오드(140, 150)를 상호 경사방향이 반대방향(L, R)으로 형성되고, 제1안착부(115)의 경사도(α)가 제2안착부(117)의 경사도(β)보다 크게 형성된 경우(α>β)를 예시한 것이다.
제1안착부(115)는 왼쪽(L)에 배치되고 왼쪽방향(L)의 경사면이 α°만큼의 경사도를 갖는다. 따라서, 제1안착부(115)에 실장된 제1발광다이오드(140)의 지향각은 중심선을 기준으로 왼쪽방향(L)으로 α°만큼 기울어진다. 예컨대, 제1발광다이오드(140)의 지향각이 120°인 경우, 광 지향각이 중심선을 기준으로 60°+α° 만큼 왼쪽방향(L)으로 기울어진다.
제2안착부(117)는 오른쪽(R)에 배치되고 오른쪽방향(R)의 경사면이 β°만큼의 경사도를 갖는다. 따라서, 제2안착부(117)에 실장된 제2발광다이오드(150)의 지향각은 중심선을 기준으로 오른쪽방향(R)으로 β°만큼 기울어진다. 예컨대, 제2발광다이오드(150)의 지향각이 120°인 경우, 광 지향각이 중심선을 기준으로 60°+β° 만큼 오른쪽방향(R)으로 기울어진다.
그런데, 제1안착부(115)의 경사도(α)가 제2안착부(117)의 경사도(β)보다 크게 설정되어 있기 때문에(α>β), 제1발광다이오드(140) 및 제2발광다이오드(150)를 포함하는 발광소자의 지향각은, 전체적으로 왼쪽방향(L)으로 기울게 된다. 즉, 두 개의 발광다이오드(140, 150)를 각기 다른 경사도를 갖는 안착부(115, 117)에 실장함으로써, 발광소자의 지향각을 특정 방향으로 조정할 수 있다.
도 13은 본 실시예에 따라, 두 개의 발광다이오드(140, 150)를 경사면이 상호 마주보도록 형성된 제1안착부(115) 및 제2안착부(117)에 실장한 경우 광 조사 상태를 도시한 것이다.
제1안착부(115)는 왼쪽(L)에 배치되고 오른쪽방향(R)의 경사면이 α°만큼의 경사도를 갖도록 형성된다. 따라서, 제1안착부(115)에 실장된 제1발광다이오드(140)의 지향각은 중심선을 기준으로 오른쪽방향(R)으로 α°만큼 기울어진다. 이에, 제1발광다이오드(140)의 지향각이 120°인 경우, 광 지향각이 중심선을 기준으로 60°-α°가 되어 오른쪽방향(R)으로 기울어진다.
제2안착부(117)는 오른쪽(R)에 배치되고 왼쪽방향(L)의 경사면이 β°만큼의 경사도를 갖도록 형성된다. 따라서, 제2안착부(117)에 실장된 제2발광다이오드(150)의 지향각은 중심선을 기준으로 왼쪽방향(L)으로 β°만큼 기울어진다. 이에, 제2발광다이오드(150)의 지향각이 120°인 경우, 광 지향각이 중심선을 기준으로 60°- β°가 되어 왼쪽방향(L)으로 기울어진다.
따라서, 제1발광다이오드(140) 및 제2발광다이오드(150)를 포함하는 발광소자의 경우, 지향각이 좌우방향(L, R)에 대해 α°, β°만큼 집광될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예는 발광다이오드(140, 150)가 실장되는 안착부(115, 117)의 경사방향 및 경사도를 조절함으로써, 발광소자의 지향각을 확장 혹은 집광하거나, 특정 방향으로 조정하는 것이 가능하다.
도 14는 제1실시예에 따른 라이트 유닛(500)의 구성도로서, 엣지타입의 백라이트 유닛을 예시한 것이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 라이트 유닛(500)은 광을 가이드 하는 도광판(510)과, 도광판(510)에 광을 공급하며 적어도 하나 이상의 지향각이 다른 발광소자를 포함하는 광원(520)을 포함한다.
도광판(510)은 일 측면에 배열된 발광소자가 제공하는 광을 제공받아 반사, 굴절 및 산란 시켜 평면광으로 변화시킨다. 도광판(510)은 측면으로 입사된 광을 전면을 통해 평면광으로 제공할 수 있다. 이러한 도광판(510)은 폴리카보네이트-계열 레진(polycarbonate-serises resin, PC), 폴리메틸메타크릴레이트-계열 레진(polymethylmethacrylate-serises resin, PMMA), 메타크릴레이트-스틸렌 코폴리머(methacrylate-styrene copolymer, MS) 등의 물질로 형성될 수 있다.
광원(520)은 복수개의 발광소자(A, B, C, D)를 포함하며, 도광판(510)의 측면에 배열되어 도광판(510)에 광을 제공한다. 각 발광소자(A, B, C, D)는 배열 위치에 따라 각기 다른 지향각을 갖는다. 발광소자(A, B, C, D)들은 둘 이상의 복수개의 발광다이오드를 실장면에 대해 경사를 갖도록 실장함으로써 각 발광소자(A, B, C, D)가 각기 다른 지향각을 갖도록 할 수 있다.
발광소자(A, B, C, D) 중 도광판(510)의 중앙 영역에 배열된 발광소자 B 및 발광소자 C는 지향각을 조절하지 아니하여도 도광판(510) 측으로 광이 전달된다.
반면, 도광판(510)의 양단에 배열된 발광소자 A 및 발광소자 D는 도광판(510)의 외곽으로 광이 누출되는 것을 방지하기 위해, 지향각이 도광판(510)의 중심 방향으로 설정된다.
여기서, 각 발광소자(A, B, C, D)의 패키지는 동일한 평면상에 실장되나, 소자 내의 발광다이오드는 수평면에 따라 각기 다른 지향강의 광을 발산한다. 따라서, 발광소자(A, B, C, D)의 설계 팩터는 변경하지 아니한 상태에서, 각 발광소 자(A, B, C, D)의 지향각을 조절하는 것이 가능하다.
또한, 발광소자 A 및 D에 의해 도광판(510)의 중심 측으로 더 많은 광이 공급됨으로, 발광소자 A 와 이웃한 발광소자 B는 상대적으로 넓은 이격 간격을 가지고 배열될 수 있다. 발광소자 D와 이웃한 발광소자 C 또한 상대적으로 넓은 이격 간격을 가지고 배열될 수 있다. 이에 따라, 라이트 유닛(500)에 배열되는 발광소자의 개수를 줄일 수 있다.
도 15는 제2실시예에 따른 라이트 유닛(550)의 구성도로서, 직하형 백라이트 유닛의 단면을 예시한 것이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 라이트 유닛(550)은 광을 확산시키는 확산판(515)과, 확산판(515)에 광을 공급하며 적어도 하나 이상의 지향각이 다른 발광소자를 포함하는 광원(525)을 포함한다.
확산판(515)은 광원(525)에서 발생한 광을 확산판(515) 상에 위치한 표시패널(미도시)로 공급할 수 있다. 확산판(515)은 균일한 휘도 및 색도를 보장하기 위해 적용될 수 있다. 이러한 확산판(515)은 광원(525)과 소정 간격을 두고 배치되며, 확산 시트, 프리즘 시트, 조도 강화 필름, 보호시트 등의 광학시트를 선택적으로 포함할 수 있다.
광원(525)은 복수개의 발광소자(A, B, C, D)를 포함하여 확산판(515)의 일 면에 배열되어 확산판(515)에 광을 제공한다. 각 발광소자(A, B, C, D)는 배열 위치에 따라 각기 다른 지향각을 갖는다.
발광소자(A, B, C, D) 중 확산판(515)의 중앙 영역에 배열된 발광소자 B 및 발광소자 C는 지향각을 넓게 조절함으로써 라이트 유닛(550)의 광효율을 향상시킬 수 있다.
확산판(515)의 외곽 영역에 배열된 발광소자 A 및 발광소자 D는 확산판(515)의 외곽으로 광이 누출되는 것을 방지하기 위해, 지향각이 확산판(515)의 중심 방향으로 설정된다.
여기서, 각 발광소자(A, B, C, D)의 패키지는 동일한 평면상에 실장되나, 소자 내의 발광다이오드는 실장면에 따라 각기 다른 지향강의 광을 발산한다. 따라서, 발광소자(A, B, C, D)의 설계 팩터는 변경하지 아니한 상태에서, 각 발광소자(A, B, C, D)의 지향각을 조절하는 것이 가능하다.
또한, 발광소자 A 및 D의 지향각이 넓게 설정된 경우, 발광소자 A 와 이웃한 발광소자 B는 상대적으로 넓은 이격 간격을 가지고 배열될 수 있고, 발광소자 D와 이웃한 발광소자 C 또한 상대적으로 넓은 이격 간격을 가지고 배열될 수 있다. 이에 따라, 라이트 유닛(550)에 배열되는 발광소자의 개수를 줄일 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 라이트 유닛(500, 550)은 배열 위치에 따라 각기 다른 지향각을 갖는 발광소자를 배열한다. 이에, 도광판(510), 혹은, 확산판(515)의 외부로 광이 누출되는 것을 방지하여 광효율을 향상시킬 수 있으며, 상대적으로 적은 개수의 발광소자를 이용하여 라이트 유닛(500, 550)을 구성할 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.
도 1은 제1실시예에 따른 발광소자의 평면도이다.
도 2는 제1실시예에 따른 발광소자의 단면도이다.
도 3은 제2실시예에 따른 발광소자의 단면도이다.
도 4는 제3실시예에 따른 발광소자의 단면도이다.
도 5는 제4실시예에 따른 발광소자의 단면도이다.도 6은 제5실시예에 따른 발광소자의 단면도이다.
도 7은 제6실시예에 따른 발광소자의 단면도이다.
도 8은 제7실시예에 따른 발광소자의 단면도이다.
도 9는 제8실시예에 따른 발광소자의 단면도이다.
도 10은 발광다이오드의 광 조사 상태도이다.
도 11 내지 도13은 실시예에 따른 발광소자의 광 조사 상태도이다.
도 14는 제1실시예에 따른 라이트 유닛의 구성도이다.
도 15는 제2실시예에 따른 라이트 유닛의 구성도이다.

Claims (19)

  1. 몸체;
    상기 몸체에 배치되는 전극;
    상기 몸체에 형성되며 수평면에 대해 경사도를 갖는 경사면을 포함하는 적어도 둘 이상의 안착부;
    상기 둘 이상의 안착부의 각각의 경사면에 실장되어 상기 전극에 전기적으로 연결되는 발광다이오드를 포함하는 발광소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 몸체에 형성되어 일부 영역이 상기 몸체의 배면으로 노출되고, 상기 안착부 및 상기 안착부에 실장된 상기 발광다이오드와 열적으로 연결되는 방열부재를 포함하는 발광소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 안착부와 상기 방열부재는 금속 재질 또는 수지 재질로 형성된 발광소자.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 안착부와 상기 방열부재는 동일한 재질로 형성되는 발광소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 안착부는,
    상기 둘 이상의 안착부는, 상호 최대 이격거리를 갖도록 배치되는 발광소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 안착부는,
    상기 수평면에 대해 0°보다 크고 30°보다는 작거나 같은 경사도를 갖는 발광소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 안착부는,
    상기 둘 이상의 안착부는, 상기 발광소자의 지향각에 따라 상기 경사도 및 경사방향이 설정되는 발광소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 발광다이오드 상에 형성된 렌즈부를 포함하는 발광소자.
  9. 몸체;
    상기 몸체의 표면에 절연층;
    상기 절연층 상에 형성된 적어도 하나의 전극;
    상기 몸체에 형성되며 수평면에 대해 경사도를 갖는 경사면을 포함하는 안착부;
    상기 경사면에 실장되어 상기 전극에 전기적으로 연결되는 발광다이오드를 포함하는 발광소자.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 둘 이상의 안착부는 상기 절연층 상에 형성되는 발광소자.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 둘 이상의 안착부와 상기 절연층은 실리콘 옥사이드(SixOy)로 형성된 발광소자.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 안착부는, 상호 최대 이격거리를 갖도록 배치되는 발광소자.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 둘 안착부는, 상기 수평면에 대해 0°보다 크고 30°보다는 작거나 같은 경사도를 갖는 발광소자.
  14. 상기 둘 이상의 안착부는, 상기 발광소자의 지향각에 따라 상기 경사도 및 경사방향이 설정되는 발광소자.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 발광다이오드 상에 형성된 렌즈부를 포함하는 발광소자.
  16. 광을 가이드 하는 도광판;
    상기 도광판에 소정 방향으로 편중된 지향각을 갖는 광을 공급하는 하나 이상의 발광소자를 포함하며,
    상기 발광소자는,
    몸체; 상기 몸체에 배치되는 전극; 상기 몸체에 형성되며 수평면에 대해 경사도를 갖는 경사면을 포함하는 적어도 둘 이상의 안착부; 상기 둘 이상의 안착부의 각각의 경사면에 실장되어 상기 전극에 전기적으로 연결되는 발광다이오드를 포함하는 라이트 유닛.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 도광판의 중앙에 배열되는 상기 발광소자는 균일한 방향의 지향각을 갖는 라이트 유닛.
  18. 광을 가이드 하는 도광판;
    상기 도광판에 소정 방향으로 편중된 지향각을 갖는 광을 공급하는 하나 이상의 발광소자를 포함하며,
    상기 발광소자는,
    몸체; 상기 몸체의 표면에 절연층; 상기 절연층 상에 형성된 적어도 하나의 전극; 상기 몸체에 형성되며 수평면에 대해 경사도를 갖는 경사면을 포함하는 안착부; 상기 경사면에 실장되어 상기 전극에 전기적으로 연결되는 발광다이오드를 포함하는 라이트 유닛.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 도광판의 중앙에 배열되는 상기 발광소자는 균일한 방향의 지향각을 갖는 라이트 유닛.
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