KR20140035215A - 발광 소자 및 조명 시스템 - Google Patents

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Abstract

실시 예에 따른 발광 소자는, 제1 내지 제4내측면을 갖는 캐비티를 포함하는 몸체; 상기 캐비티의 바닥으로부터 상기 캐비티의 제1내측면 아래로 연장된 제1리드 프레임; 상기 캐비티의 바닥으로부터 상기 캐비티의 제2내측면 아래로 연장된 제2리드 프레임; 상기 제1 및 제2리드 프레임 사이에 간극부; 상기 제1리드 프레임 위에 배치된 발광 칩; 상기 제2리드 프레임 위에 배치된 보호 칩; 상기 캐비티의 제1내지 제4내측면 중 적어도 한 내측면에 상기 몸체의 외 측면 방향으로 볼록한 리세스 영역; 및 상기 보호 칩과 상기 제2리드 프레임에 연결되며, 일부가 상기 발광 칩과 상기 리세스 영역의 측벽 사이에 배치된 제1와이어를 포함한다.

Description

발광 소자 및 조명 시스템{LIGHT EMITTING DEVICE AND LIGHTING SYSTEM}
실시 예는 발광 소자 및 조명 시스템에 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 캐비티 구조를 갖는 발광 소자를 제공한다.
실시 예는 캐비티의 어느 한 내측면에서의 측면 각도가 서로 다른 구조를 갖는 발광 소자를 제공한다.
실시 예는 캐비티의 어느 한 내측면에 소정 폭을 갖는 리세스 영역을 갖는 발광 소자를 제공한다.
실시 예에 따른 발광 소자는, 제1 내지 제4내측면을 갖는 캐비티를 포함하는 몸체; 상기 캐비티의 바닥으로부터 상기 캐비티의 제1내측면 아래로 연장된 제1리드 프레임; 상기 캐비티의 바닥으로부터 상기 캐비티의 제2내측면 아래로 연장된 제2리드 프레임; 상기 제1 및 제2리드 프레임 사이에 간극부; 상기 제1리드 프레임 위에 배치된 발광 칩; 상기 제2리드 프레임 위에 배치된 보호 칩; 상기 캐비티의 제1내지 제4내측면 중 적어도 한 내측면에 상기 몸체의 외 측면 방향으로 볼록한 리세스 영역; 및 상기 보호 칩과 상기 제2리드 프레임에 연결되며, 일부가 상기 발광 칩과 상기 리세스 영역의 측벽 사이에 배치된 제1와이어를 포함한다.
실시 예는 발광 소자의 캐비티의 어느 한 내측면에 와이어의 본딩을 위한 리세스부를 제공할 수 있다.
실시 예는 발광 소자에서 대면적의 발광 칩이나 복수의 발광 칩을 용이하게 탑재할 수 있는 캐비티 구조를 제공할 수 있다.
실시 예는 발광 소자의 캐비티 내에서의 광 효율을 개선하여 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 리드 프레임들 사이의 하부 영역을 효과적으로 지지할 수 있다.
실시 예는 발광 소자 및 이를 구비한 조명 시스템의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1은 제1실시예에 따른 발광소자의 사시도를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 발광 소자의 평면도이다.
도 3은 도 1의 발광 소자의 부분 확대도이다.
도 4는 도 2의 발광 소자의 A-A측 단면도이다.
도 5는 도 2의 발광 소자의 B-B측 단면도이다.
도 6 내지 도 9는 도 2의 발광 소자의 몸체 측면도를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 2의 발광 소자의 배면도를 나타낸 도면이다.
도 11 및 도 12는 도 2의 발광 소자의 리드 프레임의 정면도 및 배면도를 나타낸 도면이다.
도 13은 제2실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 14는 제3실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 평면도이다.
도 15는 도 14의 발광 소자의 측 단면도이다.
도 16은 실시 예에 따른 발광 소자의 발광 칩의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 17은 실시 예에 따른 발광 소자의 발광 칩의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 18은 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 표시 장치를 나타낸 사시도이다.
도 19는 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 표시 장치를 나타낸 사시도이다.
도 20은 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 제1실시 예에 따른 발광소자의 사시도를 나타낸 도면이며, 도 2는 도 1의 발광 소자의 평면도이며, 도 3은 도 2의 발광 소자의 부분 확대도이다. 도 4는 도 1의 발광 소자의 Y-Y측 단면도이고, 도 5는 도 1의 발광 소자의 X-X측 단면도이며, 도 6내지 도 9는 도 2의 발광 소자의 몸체 측면도를 나타낸 도면이며, 도 10은 도 2의 발광 소자의 배면도이고, 도 11 및 도 12는 도 2의 발광 소자의 리드 프레임의 정면도 및 배면도이다.
도 1내지 도 5를 참조하면, 발광소자(100)는, 어느 한 측면에 리세스 영역(76)을 갖는 캐비티(101)를 포함하는 몸체(111), 복수의 리드 프레임(121,131), 발광 칩(171), 와이어(175,176), 보호 칩(173) 및 몰딩 부재(161)를 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, 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(61~64)를 포함할 수 있다. 상기 복수의 측면부(61~64) 중 적어도 하나는 상기 몸체(111)의 하면에 대해 수직하거나 경사지게 배치될 수 있다. 상기 몸체(111)는 제1 내지 제4측면부(61~64)를 그 예로 설명하며, 상기 제1측면부(61)와 제2측면부(62)는 서로 반대측 면이며, 상기 제3측면부(63)와 제4측면부(64)는 서로 반대측 면이 된다.
상기 몸체(111)에서 제3측면부(63) 또는 제4측면부(64)의 너비는 제1측면부(61) 또는 제2측면부(62)의 너비(X1)와 길게 형성될 수 있으며, 예컨대, 1.2배 이상 길게 형성될 수 있다. 다른 예로서, 상기 몸체(111)의 제1내지 제4측면부(61~64)의 너비는 서로 동일할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(111)는 리드 프레임(121,131)의 아래에 배치된 지지 몸체(112)와, 상기 리드 프레임(121,131)의 상부에 배치된 반사 몸체(113), 상기 제1 및 제2리드 프레임(121,131) 사이에 배치된 간극부(115)를 포함한다. 상기 지지 몸체(112)와 상기 반사 몸체(113), 그리고 간극부(115)는 서로 연결될 수 있다.
상기 몸체(111)는 상부가 개방되고 소정 깊이를 갖는 캐비티(101)를 포함하며, 상기 캐비티(101)는 상기 몸체(111)의 상면보다 낮은 깊이를 갖는 컵 구조 또는 리세스 구조와 같은 형상으로 형성될 수 있다. 상기 캐비티(101)의 바닥에는 복수의 리드 프레임(121,131)과 간극부(115)가 배치될 수 있다.
상기 캐비티(101)는 복수의 내측면(71~74)을 포함할 수 있다. 상기 캐비티(101)의 내측면(71~74)은 4개의 내측면을 포함될 수 있다. 상기 내측면들(71~74) 중 적어도 하나는 상기 리드 프레임(121,131)의 상면 또는 상기 캐비티(101)의 수평한 바닥에 대해 경사지게 형성될 수 있다. 실시 예의 캐비티(101)의 내측면들(71~74)은 경사진 면으로 형성된 예로 설명할 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 것은 아니다. 예컨대, 상기 캐비티(101)의 내측면들(71~74) 중 적어도 하는 상기 리드 프레임(121,131)의 상면 또는 캐비티의 수평한 바닥에 대해 수직하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 캐비티(101)의 내측면들(71~74)은 제1 내지 제4내측면(71~74)으로 정의할 수 있으며, 상기 제1내측면(71)은 몸체(111)의 제1측면부(61)와 대응되며, 상기 제2내측면(72)은 몸체(111)의 제2측면부(62)와 대응되며, 제3내측면(73)은 몸체(111)의 제3측면부(63)와 대응되며, 제4내측면(74)은 몸체(111)의 제4측면부(64)와 대응된다. 상기 제1내측면(71) 및 상기 제2내측면(72)은 상기 제3 및 제4내측면(73,74)과는 직교되게 배치된다. 상기 제1내지 제4내측면(71~74) 사이의 모서리 부분은 곡면으로 형성되거나 각진 면에 의해 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 캐비티(101)의 제1 및 제2내측면(71,72)의 너비(X2)는 동일하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1내지 제4내측면(71~74)는 상기 발광 칩(171)의 측면들과 각각 대응되게 배치될 수 있다. 상기 발광 칩(171)은 상기 캐비티(101)의 제2내측면(72) 보다는 제1 내지 제3내측면(71,73,74)에 더 인접하게 배치된다.
도 4와 같이, 상기 캐비티(101)의 제1내측면(71) 또는 상기 제2내측면(72)의 각도(θ1)는 상기 리드 프레임(121,131)의 상면 또는 캐비티(101)의 바닥에 대해 90도 이상 예컨대, 91~120도 범위로 형성될 수 있다. 상기 제1내측면(71) 또는 상기 제2내측면(72)의 각도(θ1)는 동일하거나 다를 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 5와 같이, 상기 캐비티(101)의 제4내측면(74)의 각도(θ2)은 상기 리드 프레임(121,131)의 상면 또는 캐비티(101)의 바닥에 대해 90도 이상 예컨대, 91~120도 범위로 형성될 수 있다. 상기 캐비티(101)의 제3내측면(73)의 각도는 상기 제4내측면(73)의 각도(θ2)과 동일할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 캐비티(101)의 제1 내지 제4내측면(71,72,73,74)은 상기 리드 프레임(121,131)의 상면 또는 상기 캐비티(101)의 바닥에 대해 동일한 각도로 경사지게 형성될 수 있으며, 예컨대 상기 각도(θ1, θ2)는 91~97 범위로 형성될 수 있다.
상기 캐비티(101) 내에는 제1리드 프레임(121)과 제2리드 프레임(131)이 배치되며, 상기 제1리드 프레임(121)은 캐비티(101) 내에서 제1, 제3 및 제4내측면(71,73,74) 아래로 연장되고, 상기 제2리드 프레임(131)은 캐비티(101) 내에서 제2, 제3 및 제4내측면(72,73,74) 아래로 연장된다.
상기 제1리드 프레임(121) 위에는 발광 칩(171)이 탑재되고, 제2리드프레임(131) 위에는 보호 칩(173)이 탑재된다. 상기 발광 칩(171)은 상기 제1리드 프레임(171)에 본딩되어 전기적으로 연결되고 제2리드 프레임(131)과 하나 이상의 와이어(175)로 연결된다. 상기 보호 칩(173)은 제2리드 프레임(121)에 본딩되어 전기적으로 연결되고, 제1리드 프레임(121)과 와이어(176)로 연결된다.
도 2 및 도 3과 같이, 상기 캐비티(101)에는 제1 내지 제4내측면(71~74) 중 적어도 하나 예컨대, 어느 하나의 내측면(73)에는 리세스 영역(76)을 포함한다. 상기 리세스 영역(76)은 상기 제3내측면(73) 내에 배치되고 상기 제3내측면(73)으로부터 상기 몸체(111)의 제3측면부(63) 방향으로 볼록하게 형성된다. 이러한 상기 리세스 영역&(76)은 제1 내지 제4내측면(71~74) 중에서 장 측면인 제3내측면(73) 내에 배치된다.
상기 리세스 영역(76)은 측벽(75)과, 상기 측벽(75)와 상기 캐비티(101)의 제3내측면(73)에 연결된 복수의 연장부(R2)를 포함하며, 상기 연장부(R2)는 상기 측벽(75)의 양측에 연결되며 곡면이거나 절곡된 면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한 상기 리세스 영역(76)에 의해 상기 제2리드 프레임(121)이 노출 면적이 더 증가될 수 있다. 상기 리세스 영역(76)은 측벽(75)과 발광 칩(171) 사이의 공간을 더 넓혀 주므로, 보호 칩(173)에 연결된 와이어(176)가 본딩될 공간을 제공할 수 있다. 이는 발광 칩(171)의 사이즈를 줄이거나 몸체(111)의 사이즈를 키워 캐비티(101)의 면적을 증가시키지 않아도 되는 효과가 있다.
상기 리세스 영역(76)의 너비(D11)는 상기 캐비티(101)의 길이(Y2) 또는 제3내측면(73)의 길이의 1/5.5~1/4.5 범위로 형성될 수 있으며, 예컨대 300㎛~500㎛ 범위로 형성될 수 있다. 또한 상기 리세스 영역(76)에서 측벽(75)의 너비(D1)는 너비(D11)와 같거나 작을 수 있으며, 예컨대 350㎛~450㎛ 범위로 형성될 수 있다. 이러한 리세스 영역(76)의 너비(D11)는 상기 와이어(176)의 볼(177)의 직경을 고려한 것으로서, 상기 와이어(176)의 볼(177)의 직경보다는 1.1배 이상 넓게 형성될 수 있다. 상기 리세스 영역(76)의 너비(D11)가 상기 캐비티(101)의 길이(Y2) 또는 상기 제3내측면(73)의 길이의 1/5.5~1/4.5 범위로 작게 형성될 수 있다. 이 경우 상기 너비(D11)가 너무 넓은 경우 캐비티(101)의 구조가 취약해 질 수 있으며, 또한 광의 지향각 분포가 달라질 수 있다. 상기 너비(D11)가 너무 좁은 경우 와이어(176)를 본딩하기 위한 기구물의 삽입이 어려워질 수 있다.
상기 리세스 영역(76)의 너비(D11)가 너무 넓은 경우, 상기 몸체(111)의 제3측면부(63)가 외부 충격이나 습기에 취약한 문제가 될 수 있다.
상기 리세스 영역(76)의 측벽(75)과 상기 발광 칩(171) 사이의 간격(D2)은 상기 캐비티(101)의 제3내측면(73)과 상기 발광 칩(171) 사이의 간격(E1)보다는 넓게 형성된다. 예컨대, 상기 리세스 영역(76)의 깊이(D3)는 상기 캐비티(101)의 제3내측면(73)으로부터 40㎛ 이상 예컨대, 50㎛~95㎛ 범위로 형성될 수 있다. 이는 캐비티(101)의 제3내측면(73) 내에 리세스 영역(76)을 구비하여, 캐비티(101)의 제3내측면(73)과 발광 칩(171) 사이의 영역에 와이어(176)을 본딩할 면적을 확보해 주어, 발광 칩(171)의 어느 한 방향으로 치우치는 것을 억제할 수 있다. 또한 보호 칩(173)을 캐비티(101)가 아닌 영역에 배치하여야 하는 문제를 제거할 수 있다.
이에 따라 발광 칩(171)의 사이즈를 캐비티의 면적에 비해 극대화할 수 있어, 광도가 개선된 발광 소자를 제공할 수 있다. 또한 리세스 영역(76)의 측벽(75)이 상기 발광 칩(171)과 간격(D2)만큼 이격됨으로써, 와이어 본딩을 위한 기구물의 삽입이 용이하고, 상기 리세스 영역(75)의 측벽(75) 부분이 무너지는 것을 방지할 수 있다.
또한 상기 발광 칩(171)과 상기 캐비티(101)의 제3내측면(73) 사이의 간격(E1)을 발광 칩(171)과 제4내측면(74) 사이의 간격(E2)보다 더 이격시켜 준다. 예컨대, 상기 간격(E1)은 상기 간격(E2)보다 80㎛ 이상의 이격시켜 주게 된다. 이에 따라 발광 칩(171)과 상기 리세스 영역(76)의 측벽(75) 사이의 공간을 충분히 확보할 수 있게 된다. 여기서, 상기 간격(E1)은 300㎛ 이하 예컨대, 200㎛~300㎛ 범위이며, 상기 간격(E2)는 200㎛이하 예컨대, 80㎛~200㎛ 범위일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 칩(171)의 제1측면으로부터 상기 리세스 영역(76)의 측벽(75) 사이의 거리(D2)는 상기 발광 칩(171)의 제1측면의 반대측 제2측면으로부터 상기 캐비티(101)의 제4내측면(74) 사이의 간격(E2)에 비해 1.5~3.5배 넓게 형성될 수 있다.
상기 리세스 영역(76)의 위치를 보면, 상기 캐비티(101)의 바닥에 배치된 상기 간극부(115)부터 상기 제1리드 프레임(121)의 일부 영역까지 연장된다. 또한 상기 리세스 영역(76)은 상기 제1내측면(71)보다는 제2내측면(72)에 더 인접하게 배치될 수 있으며, 이는 상기 리세스 영역(76)이 보호 칩(173)에 인접할수록 와이어(176)의 직선 구간(D8)이 짧아지게 된다. 이에 따라 와이어(176)에 전달되는 외부 충격을 줄일 수 있다.
상기 리세스 영역(76)의 측벽(75)과 상기 몸체(111)의 제3측면부(63) 사이의 간격(D6)은 상기 제1 내지 제4내측면(71~74)과 몸체(111)의 각 측면부(61~64)의 간격(D7)보다 더 좁을 수 있다. 예를 들면, 상기 간격(D6)은 상기 제3내측면(73)과 상기 제3측면부(63) 사이의 간격(D7)보다 얇게 형성되며, 예컨대 40㎛~70㎛ 범위로 얇게 형성될 수 있다.
상기 발광 칩(171)은 캐비티(101)의 제2내측면(72)과의 간격(E4)은 500㎛~650㎛ 범위로 이격되며, 제1내측면(71)과의 간격(E3)은 75㎛~95㎛ 범위로 형성될 수 있다. 즉, 간격(E4)는 간격(E3)의 5배 이상이 될 수 있다.
도 5와 같이, 상기 리세스 영역(76)에서 측벽(75)의 각도(θ3)는 상기 제3내측면(73)의 각도 (θ2)보다 작은 각도로 형성될 수 있다. 상기 측벽(75)의 각도(θ3)는 리드 프레임(121)의 상면에 대해 90~92도 범위 예컨대, 90도(직각)로 형성될 수 있다. 상기 측벽(75)의 각도(θ3)는 다른 내측면들(71~74)의 각도(θ2, θ1)보다 1~3도 작게 형성된다.
도 2, 도 6 내지 도 12를 참조하여 리드 프레임의 구조를 보면, 상기 제1리드 프레임(121)은 상기 몸체(111)의 제1측면부(61)로 노출된 적어도 하나의 제1돌기(126), 상기 제3측면부(63)로 노출된 제2돌기(127), 상기 제4측면부(64)로 노출된 제3돌기(128)를 포함한다. 상기 제1내지 제3돌기(126-128)는 상기 몸체(111)의 하면(117)으로부터 소정 간격(G1)으로 이격된다. 상기 간격(G1)은 10㎛ 이상이고 상기 제1리드 프레임(121) 두께(T1)의 50% 이하가 될 수 있다.
상기 제2리드 프레임(131)은 상기 몸체(111)의 제2측면부(62)로 노출된 적어도 하나의 제4돌기(136), 상기 제3측면부(63)로 노출된 제5돌기(137), 상기 제4측면부(64)로 노출된 제6돌기(138)를 포함한다. 상기 제4내지 제6돌기(136,137,138)는 상기 몸체(111)의 하면(117)으로부터 소정 간격(G1)으로 이격된다. 상기 간격(G1)은 10㎛ 이상이고 상기 제2리드 프레임(131)의 두께(T1)의 50% 이하가 될 수 있다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 상기 제1리드 프레임(121)의 제2 및 제3돌기(127,128)는 서로 반대측 방향으로 돌출되며, 상기 제2리드 프레임(131)의 제5 및 제6돌기(137,138)는 서로 반대측 방향으로 돌출된다. 상기 제1 및 제2리드 프레임(121,131)의 모서리 부분은 각진 형태이거나 곡면 형태일 수 있다.
도 4, 도 5 및 도 10과 같이, 제1 및 제2리드 프레임(121,131)은 기판(PCB) 위에 접합될 수 있는 리드 영역을 포함한다. 상기 제1리드 프레임(121)의 제1리드 영역(125)은 상기 몸체(111)의 하면(117)에 노출되며, 제1 및 제2리세스부(122,123) 사이에 배치된다. 상기 제2리드 프레임(131)의 제2리드 영역(135)은 상기 몸체(111)의 하면(137)에 노출되며, 상기 간극부(115)와 제3리세스부(133) 사이에 배치된다.
상기 제1 및 제2리드 영역(125,135) 간의 간격(C5)은 상기 캐비티(101) 바닥의 제1 및 제2리드 프레임(121,131)의 간격보다 더 이격된다. 상기 제1리드 영역(125)의 길이(C1)는 상기 제2리드 영역(135)의 길이(C2)보다 길게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1리드 영역(125)의 길이(C1)는 0.5mm±0.1mm 범위로 형성될 수 있으며, 상기 제2리드 영역(135)의 길이(C2)는 0.4mm±0.05mm 범위로 형성될 수 있다. 상기 제1리드 영역(125)의 면적이 상기 제2리드 영역(135)의 면적보다 넓기 때문에 효과적으로 방열할 수 있다.
또한 상기 제1 및 제2리드 영역(125,135) 간의 간격(C3)은 기판의 회로 패턴과의 간격을 고려한 것으로서, 범용성 발광 소자를 제공할 수 있다. 이에 따라 상기 제1리드 프레임(121)의 하면 면적은 상기 제1리드 프레임(121)의 상면 면적보다 좁게 형성되며, 예컨대, 30% 이상 좁게 형성될 수 있다.
상기 제1리드 프레임(121) 및 제2리드 프레임(131)의 하부에는 상기 몸체(111)의 지지 몸체(112)와 접촉되거나 결합되는 복수의 리세스부를 구비할 수 있으며, 상기 리세스부는 리세스 영역으로 정의될 수 있다.
상기 제1리드 프레임(121)은, 예컨대 제1리세스부(122) 및 제2리세스부(123)를 포함한다. 상기 제1리세스부(122)는 상기 제1리드 프레임(121)의 제1리드 영역(125)과 상기 간극부(115) 사이의 영역에 형성되고 도 5와 같이 지지 몸체(112)가 배치된다. 상기 제1리세스부(122)의 너비는 상기 몸체(111)이 너비(X1) 또는 제1측면부(11)의 길이와 동일한 너비를 갖고, 그 깊이(B4)는 제2리세스부(123)의 깊이보다 2배 이상 넓게 형성된다. 이러한 제1리세스부(122)는 상기 제1리드 프레임(121)의 내측 영역의 아래에 단차진 구조로 배치되어, 상기 몸체(111)의 지지 몸체(112)와 결합된다.
상기 제1리세스부(122)의 깊이(B4)는 상기 제1리드 프레임(121)의 길이(B1)의 30~60% 범위를 갖고, 상기 제1리드 영역(125)의 평탄한 면에 대해 단차진 구조로 형성된다. 상기 제1리세스부(122)는 상기 제1리드 프레임(121)의 두께(T1)의 50% 이하가 될 수 있다. 상기 제1리세스부(122)는 발광 칩(171)이 탑재된 상기 제1리드 프레임(121)의 상면까지의 습기 침투 경로를 증가시켜 줄 수 있다.
상기 제1리드 프레임(121)의 제2리세스부(123)는 상기 몸체(111)의 제1측면부(61)에 인접하고, 상기 제1돌기(126) 아래에 상기 제1리드 영역(125)로부터 단차진 구조로 형성되며, 상기 몸체(111)의 하부 즉, 지지 몸체(112)와 결합된다.
상기 제2리드 프레임(131)은 상기 제4내지 제6돌기(136,137,138) 아래에 단차진 구조의 제3 내지 제5리세스부(132,133,134)를 포함하며, 상기 제3리세스부(132)는 상기 간극부(115)에 인접한 영역에 형성되며, 상기 제4리세스부(133)에는 상기 제2리드 프레임(131)의 제2리드 영역(135)로부터 단차진 영역으로서, 상기 몸체(111)의 하부인 지지 몸체(112)가 결합된다. 상기 제5리세스부(134)는 상기 제5 및 제6돌기(137,138)의 아래에 단차진 구조로 형성될 수 있다. 상기 제3내지 제5리세스부(132,133,134)는 제2리드 프레임(131)의 두께(T1)의 50% 이하로 형성될 수 있다.
또한 상기 각 리세스부(122,123,132,133,134)는 절곡 부분에 소정의 곡률을 갖는 곡면으로 형성되며, 이러한 곡면은 상기 지지 몸체(112)와의 접촉 면적을 증가시켜 줄 수 있으며, 습기 침투 경로를 증가시켜 줄 수 있다.
상기 제1 및 제2리드 프레임(121,131)의 두께(T2)는 0.15mm~0.8mm 범위 예컨대, 0.25mm~0.35mm 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) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 단일 금속층 또는 다층 금속층으로 형성될 수 있다. 상기 제1, 제2리드 프레임(121,131)의 두께(T2)는 서로 동일한 두께로 설명하고 있으나, 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, 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 캐비티(101) 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. 또한 상기 발광 칩(171)의 가로 길이(Y3)는 0.5mm~1.5mm 범위로 형성되고, 세로의 길이(너비: X3)는 0.5mm~1.5mm 범위의 크기를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 칩(171)은 가로 및 세로의 길이가 동일하거나 다를 수 있으며, 그 두께는 두께는 100-300㎛ 범위로 형성될 수 있다. 상기 보호 칩(173)은 싸이리스터, 제너 다이오드, 또는 TVS(Transient voltage suppression)와 같은 칩이 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 캐비티(101) 내에는 몰딩 부재(161)가 배치되며, 상기 몰딩 부재(161)는 상기 발광 칩(171) 위를 커버하게 된다. 이러한 몰딩 부재(161)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 투광성수지층을 포함하며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 또한 상기 몰딩 부재(161)는 상기 발광 칩(171) 상으로 방출되는 빛의 파장을 변환하기 위한 형광체를 포함할 수 있으며, 상기 형광체는 발광 칩(171)에서 방출되는 빛의 일부를 여기시켜 다른 파장의 빛으로 방출하게 된다. 상기 형광체는 YAG, TAG, Silicate, Nitride, Oxy-nitride 계물질 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(161)의 상면은 플랫한 형상, 오목한 형상, 볼록한 형상 등으로 형성될 수 있으며, 광 출사면이 될 수 있다. 상기 몰딩 부재(161)의 상부에는 렌즈가 배치될 수 있으며, 상기 렌즈는 발광 칩(171)에 대해 볼록한 렌즈, 오목한 렌즈, 중심부에 전반사면을 갖는 볼록 렌즈를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
다른 예로서, 상기 몰딩 부재(161)와 상기 발광 칩(171) 상에 형광체층이 더 배치될 수 있으며, 상기 캐비티(101)의 내측면들(71~74)과 상기 발광 칩(171)의 측면들 사이에 반사 특성을 갖는 몰딩 부재가 배치될 수 있다. 상기 반사성의 재질은 상기 발광 칩(171)의 방출 파장에 대해 70% 이상 반사하는 특성을 갖는 재질을 포함한다. 상기 반사 특성을 갖는 몰딩 부재 상에 투광성의 몰딩 부재가 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 13은 제2실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다. 도 13의 발광 소자의 캐비티(101) 구조는 제1실시 예에 도시된 구조를 포함할 수 있으며, 동일 부분은 상기의 실시 예의 설명을 참조하기로 한다.
도 13을 참조하면, 발광 칩(171) 상에 형광체층(181)이 배치되며, 몰딩 부재(161) 내에는 형광체가 첨가되지 않거나, 상기 형광체층(181)에 첨가된 형광체와 다른 종류의 형광체가 첨가될 수 있다.
상기 형광체층(181)은 상기 발광 칩(171)의 상면 면적보다 작은 면적으로 형성되거나, 상기 발광 칩(171)의 상면 및 측면에 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 형광체층(181)은 청색, 적색, 황색, 녹색 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 캐비티(101)에는 상기 발광 칩(171)의 상면보다 낮은 높이를 갖는 제1몰딩 부재(161A)와, 상기 발광 칩(171)과 상기 제1몰딩 부재(161A) 상에 배치된 제2몰딩 부재(161B)를 포함한다. 상기 제1 및 제2몰딩 부재(161A,161B)는 금속 산화물을 포함할 수 있으며, 예컨대 서로 동일한 금속 산화물 또는 서로 다른 금속 산화물을 포함할 수 있다.
상기 제1몰딩 부재(161A)는 제1금속 산화물을 포함하며, 상기 제2몰딩 부재(161B)는 제2금속 산화물을 포함한다. 상기 제1금속 산화물은 SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2 중에서 어느 하나를 포함하며, 상기 제2금속 산화물은 SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2 중에서 어느 하나를 포함한다.
상기 제1금속 산화물은 상기 제1몰딩 부재(161A) 내에 7.5~12.5wt% 범위로 첨가될 수 있다. 이에 따라 상기 제1몰딩 부재(161A)는 상기 발광 칩(171)의 둘레에 배치된 반사층으로 기능하게 된다. 상기 제2금속 산화물은 상기 제2몰딩 부재(161B) 내에 7.5~12.5wt% 범위로 첨가될 수 있다. 이에 따라 상기 제2몰딩 부재(161B)는 상기 발광 칩(171) 상에서 확산 층으로 기능할 수 있다.
도 14는 제3실시 예에 따른 발광 소자의 평면도이고, 도 15는 도 14의 발광 소자의 측 단면도이다. 제3실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 발광소자는 리세스 영역(47)을 갖는 캐비티(201)를 포함하는 몸체(211)와, 상기 몸체(211) 내에 배치된 복수의 리드 프레임(221,231), 상기 복수의 리드 프레임(221,231) 중 어느 하나의 위에 배치된 적어도 하나의 발광 칩(271), 보호 칩(273) 및 몰딩부재(261)를 포함한다.
상기 몸체(211)는 제1내지 제4측면부(31~34)를 포함하며, 상기 제3 및 제4측면부(33,34)에는 리브(15,16)가 상기 제3 및 제4측면부(33,34)을 따라 길게 형성된다. 이러한 리브(15,16)은 간극부(115)의 너비보다는 넓게 형성되어, 제1 및 제2리드 프레임(221,231) 사이의 간극부(115)에서의 강성을 보강할 수 있다.
여기서, 상기 간극부(115)는 하부 너비가 넓고 상부 너비가 좁은 구조로 형성되며, 그 상부는 평탄한 제1면(51)과, 상기 제1면(51)에 대해 경사진 제2면(52)을 포함한다. 상기 제1면(51)은 상기 제2본딩부(232)의 상면과 동일한 평면이거나, 다른 평면에 배치될 수 있으며, 그 높이는 발광 칩(271)의 상면보다 더 높게 형성될 수 있다. 상기 제2면(52)은 상기 발광 칩(271)에 측면과 대응되어, 광의 반사를 효과적으로 수행할 수 있다.
상기 캐비티(201)는 적어도 제1내지 제4내측면(41~44)을 포함한다. 상기 제1 내지 제4내측면(41~44)는 평면이거나 곡면일 수 있으며, 또한 제 1내지 제4내측면(41~44) 사이를 연결하는 면은 곡면이거나 각진 면일 수 있다. 상기 몸체(211)의 상부 둘레(216)는 캐비티(201)과 연결되는 부분에 단차지게 형성될 수 있다.
상기 제1리드 프레임(221)은 캐비티(201)의 바닥에 배치된 제1본딩부(222) 및 상기 몸체(211)의 제2측면부(32)로 돌출된 복수의 제1리드부(223)를 포함한다. 상기 제2리드 프레임(231)은 캐비티(201)의 바닥에 배치된 제2본딩부(232) 및 몸체(211)의 제1측면부(31)로 돌출된 제2리드부(233)를 포함한다.
상기 제1 및 제2리드 프레임(221,231)의 상면 및 하면 중 적어도 하나에는 요철 패턴(55,56)과 같은 러프한 구조가 형성되거나, 리세스된 구조를 포함할 수 있다.
상기 제2리드 프레임(231)의 제2본딩부(232)의 상면은 상기 제1리드 프레임(221)의 제1본딩부(222)의 상면보다 높은 위치에 배치된다. 이에 따라 상기 캐비티(201)의 깊이는 상기 몸체(211)의 상면으로부터 상기 제1리드 프레임(221)의 제1본딩부(222)까지의 깊이가 상기 제2리드 프레임(231)의 제2본딩부(232)까지의 깊이보다 깊게 형성될 수 있다.
상기 제1본딩부(222)와 상기 제2본딩부(232) 사이의 영역에는 간극부(215)가 배치된다. 상기 간극부(215)는 단차진 구조 예컨대, 적어도 일부가 경사진 면을 포함할 수 있다.
상기 제1리드 프레임(221)의 제1본딩부(222)과 캐비티(201)의 제2내측면(42) 사이의 각도(θ3)는 91~160도 범위에서 형성될 수 있으며, 상기 제2리드 프레임(231)의 제2본딩부(131)와 캐비티(201)의 제1내측면(41) 사이의 각도(θ4)는 상기 각도(θ3) 보다 작은 각도 예컨대, 90~140도의 범위로 형성될 수 있다. 또한 제1내측면(41)과 상기 제2내측면(42)의 경사진 각도는 동일한 각도로 형성될 수 있다.
상기 발광 칩(271)은 제1리드 프레임(221) 상에 전도성 접착 부재(291)로 연결되고, 와이어(275)로 제2리드 프레임(231)과 연결된다. 상기 보호 칩(273)은 제2리드 프레임(231) 위에 배치되고 제1리드 프레임(221)과 와이어(276)로 연결된다.
상기 캐비티(201)의 제4내측면(44)에는 리세스 영역(47)을 포함하며, 상기 리세스 영역(47)은 상기 제4내측면(44)보다 몸체(411)의 외측면 방향 즉, 제4측면부(34) 방향으로 볼록하게 형성된다. 상기 리세스 영역(47)과 상기 발광 칩(271) 사이에는 보호 칩(273)에 연결된 와이어(276)가 연결된다. 이에 따라 상기 발광 칩(271)에 인접한 영역에 보호 칩(273)에 연결된 와이어(276)가 배치되더라도, 상기 발광 칩(271)을 크게 이동하지 않아도 되는 효과가 있다.
상기 캐비티(201)에는 몰딩부재(261)가 형성될 수 있다. 상기 몰딩부재(261)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 투광성 수지층을 포함하며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
실시 예는 리세스 영역을 하나의 위치에 형성하는 것으로 설명하였으나, 서로 반대측 내측면에 리세스 영역을 각각 배치하여, 복수의 보호 칩과 연결되는 와이어의 공간을 각각 확보할 수도 있다.
도 16은 실시 예에 따른 발광 칩의 일 예를 나타낸 측 단면도이다.
도 16을 참조하면, 발광 칩은 기판(311), 버퍼층(312), 발광 구조물(310), 제1전극(316) 및 제2전극(317)을 포함한다. 상기 기판(311)은 투광성 또는 비 투광성 재질의 기판을 포함하며, 또한 전도성 또는 절연성 기판을 포함한다.
상기 버퍼층(312)은 기판(311)과 상기 발광 구조물(310)의 물질과의 격자 상수 차이를 줄여주게 되며, 질화물 반도체로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(312)과 상기 발광 구조물(310)사이에는 도펀트가 도핑되지 않는 질화물 반도체층을 더 형성하여 결정 품질을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 발광 구조물(310)은 제1도전형 반도체층(313), 활성층(314) 및 제2도전형 반도체층(315)를 포함한다.
상기 제1도전형 반도체층(313)은 제1도전형 도펀트가 도핑된 III족-V족 화합물 반도체로 구현되며, 상기 제1도전형 반도체층(313)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함한다. 상기 제1도전형 반도체층(313)은 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP와 같은 화합물 반도체 중 적어도 하나를 포함하는 층들의 적층 구조를 포함할 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(313)은 n형 반도체층이며, 상기 제1도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함한다.
상기 제1도전형 반도체층(313)과 상기 활성층(314) 사이에는 제1클래드층이 형성될 수 있다. 상기 제1클래드층은 GaN계 반도체로 형성될 수 있으며, 그 밴드 갭은 상기 활성층(314)의 밴드 갭 이상으로 형성될 수 있다. 이러한 제1클래드층은 제1도전형으로 형성되며, 캐리어를 구속시켜 주는 역할을 한다.
상기 활성층(314)은 상기 제1도전형 반도체층(313) 위에 배치되며, 단일 양자 우물, 다중 양자 우물(MQW), 양자 선(quantum wire) 구조 또는 양자 점(quantum dot) 구조를 선택적으로 포함한다. 상기 활성층(314)은 우물층과 장벽층의 주기를 포함한다. 상기 우물층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함하며, 상기 장벽층은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함할 수 있다. 상기 우물층/장벽층의 주기는 예컨대, InGaN/GaN, GaN/AlGaN, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN, InAlGaN/InAlGaN의 적층 구조를 이용하여 1주기 이상으로 형성될 수 있다. 상기 장벽층은 상기 우물층의 밴드 갭보다 높은 밴드 갭을 가지는 반도체 물질로 형성될 수 있다.
상기 활성층(314) 위에는 제2도전형 반도체층(315)이 형성된다. 상기 제2도전형 반도체층(315)은 제2도전형 도펀트가 도핑된 반도체 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함한다. 상기 제2도전형 반도체층(315)은, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP와 같은 화합물 반도체 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(315)이 p형 반도체층이고, 상기 제2도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba을 포함할 수 있다.
상기 제2도전형 반도체층(315)은 초격자 구조를 포함할 수 있으며, 상기 초격자 구조는 InGaN/GaN 초격자 구조 또는 AlGaN/GaN 초격자 구조를 포함할 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(315)의 초격자 구조는 비 정상적으로 전압에 포함된 전류를 확산시켜 주어, 활성층(314)을 보호할 수 있다.
또한 상기 발광 구조물(310)의 도전형을 반대로 배치할 수 있으며, 예컨대 제1도전형 반도체층(313)은 p형 반도체층, 상기 제2도전형 반도체층(315)은 n형 반도체층으로 배치할 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(315) 위에는 상기 제2도전형과 반대의 극성을 갖는 제1도전형의 반도체층이 더 배치될 수도 있다.
상기 발광 구조물(310)은 n-p 접합 구조, p-n 접합 구조, n-p-n 접합 구조, p-n-p 접합 구조 중 어느 한 구조로 구현할 수 있다. 여기서, 상기 p는 p형 반도체층이며, 상기 n은 n형 반도체층이며, 상기 -은 p형 반도체층과 n형 반도체층이 직접 접촉되거나 간접 접촉된 구조를 포함한다. 이하, 설명의 편의를 위해, 발광 구조물(310)의 최 상층은 제2도전형 반도체층(315)으로 설명하기로 한다.
상기 제1도전형 반도체층(313) 상에는 제1전극(316)이 배치되고, 상기 제2도전형 반도체층(315) 상에는 전류 확산층을 갖는 제2전극(317)을 포함한다. 상기 제1 및 제2전극(316,317)은 와이어로 연결되거나, 다른 연결 방식으로 연결될 수 있다.
도 17은 실시 예에 따른 발광 칩의 다른 예를 나타낸 도면이다. 실시 예를 설명함에 있어서, 도 27과 동일한 부분은 생략하며 간략하게 설명하기로 한다.
도 17을 참조하면, 실시 예에 따른 발광 칩은 발광 구조물(310) 아래에 접촉층(321)이 형성되며, 상기 접촉층(321) 아래에 반사층(324)이 형성되며, 상기 반사층(324) 아래에 지지부재(325)가 형성되며, 상기 반사층(324)과 상기 발광 구조물(310)의 둘레에 보호층(323)이 형성될 수 있다.
상기 발광 구조물(310) 상에 배치된 제1전극(316)은 하나 또는 복수로 형성될 수 있으며, 와이어가 본딩되는 패드를 포함한다.
이러한 발광 칩은 제2도전형 반도체층(315) 아래에 접촉층(321) 및 보호층(323), 반사층(324) 및 지지부재(325)를 형성한 다음, 성장 기판을 제거하여 형성될 수 있다.
상기 접촉층(321)은 발광 구조물(310)의 하층 예컨대 제2도전형 반도체층(315)에 오믹 접촉되며, 그 재료는 금속 산화물, 금속 질화물, 절연물질, 전도성 물질 중에서 선택될 수 있으며, 예컨대 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질 중에서 형성될 수 있다. 또한 상기 금속 물질과 IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성할 수 있으며, 예컨대, IZO/Ni, AZO/Ag, IZO/Ag/Ni, AZO/Ag/Ni 등으로 적층할 수 있다. 상기 접촉층(321) 내부는 전극(316)과 대응되도록 전류를 블록킹하는 층이 더 형성될 수 있다.
상기 보호층(323)은 금속 산화물 또는 절연 물질 중에서 선택될 수 있으며, 예컨대 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2 에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 보호층(323)은 스퍼터링 방법 또는 증착 방법 등을 이용하여 형성할 수 있으며, 반사층(324)과 같은 금속이 발광 구조물(310)의 층들을 쇼트시키는 것을 방지할 수 있다.
상기 반사층(324)은 금속 예컨대, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질로 형성될 수 있다. 상기 반사층(324)은 상기 발광 구조물(310)의 폭보다 크게 형성될 수 있으며, 이는 광 반사 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 상기의 반사층(324)과 상기 지지부재(325) 사이에 접합을 위한 금속층과, 열 확산을 위한 금속층이 더 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 지지부재(325)는 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 소자 또는 발광 소자는 조명 시스템에 적용될 수 있다. 상기 조명 시스템은 복수의 발광 소자가 어레이된 구조를 포함하며, 도 18 및 도 19에 도시된 표시 장치, 도 20에 도시된 조명 장치를 포함하고, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판 등이 포함될 수 있다.
도 18은 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 18을 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 기판(1033)과 상기에 개시된 실시 예에 따른 발광 소자 또는 발광 소자(1035)를 포함하며, 상기 발광 소자 또는 발광 소자(1035)는 상기 기판(1033) 상에 소정 간격으로 어레이될 수 있다.
상기 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 소자(1035)는 상기 바텀 커버(1011)의 측면 또는 방열 플레이트 상에 탑재될 경우, 상기 기판(1033)은 제거될 수 있다. 여기서, 상기 방열 플레이트의 일부는 상기 바텀 커버(1011)의 상면에 접촉될 수 있다.
그리고, 상기 복수의 발광 소자(1035)는 상기 기판(1033) 상에 빛이 방출되는 출사면이 상기 도광판(1041)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자(1035)는 상기 도광판(1041)의 일측 면인 입광부에 광을 직접 또는 간접적으로 제공할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 도광판(1041) 아래에는 상기 반사 부재(1022)가 배치될 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 도광판(1041)의 하면으로 입사된 빛을 반사시켜 위로 향하게 함으로써, 상기 라이트 유닛(1050)의 휘도를 향상시킬 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 예를 들어, PET, PC, PVC 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 바텀 커버(1011)의 상면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 상기 도광판(1041), 광원 모듈(1031) 및 반사 부재(1022) 등을 수납할 수 있다. 이를 위해, 상기 바텀 커버(1011)는 상면이 개구된 박스(box) 형상을 갖는 수납부(1012)가 구비될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 바텀 커버(1011)는 탑 커버와 결합될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있으며, 프레스 성형 또는 압출 성형 등의 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 또한 상기 바텀 커버(1011)는 열 전도성이 좋은 금속 또는 비 금속 재료를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 표시 패널(1061)은 예컨대, LCD 패널로서, 서로 대향되는 투명한 재질의 제 1 및 제 2기판, 그리고 제 1 및 제 2기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 상기 표시 패널(1061)의 적어도 일면에는 편광판이 부착될 수 있으며, 이러한 편광판의 부착 구조로 한정하지는 않는다. 상기 표시 패널(1061)은 광학 시트(1051)를 통과한 광에 의해 정보를 표시하게 된다. 이러한 표시 장치(1000)는 각 종 휴대 단말기, 노트북 컴퓨터의 모니터, 랩탑 컴퓨터의 모니터, 텔레비젼 등에 적용될 수 있다.
상기 광학 시트(1051)는 상기 표시 패널(1061)과 상기 도광판(1041) 사이에 배치되며, 적어도 한 장의 투광성 시트를 포함한다. 상기 광학 시트(1051)는 예컨대 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 및 휘도 강화 시트 등과 같은 시트 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 또는/및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다. 또한 상기 표시 패널(1061) 위에는 보호 시트가 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 광원 모듈(1031)의 광 경로 상에는 광학 부재로서, 상기 도광판(1041), 및 광학 시트(1051)를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 19는 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 19를 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기에 개시된 발광 소자(1124)가 어레이된 기판(1120), 광학 부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다.
상기 기판(1120)과 상기 발광 소자(1124)는 광원 모듈(1160)로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152), 적어도 하나의 광원 모듈(1160), 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(1160)은 기판(1120) 및 상기 기판(1120) 위에 배열된 복수의 발광 소자 또는 발광 소자(1124)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(1160) 위에 배치되며, 상기 광원 모듈(1160)로부터 방출된 광을 면 광원하거나, 확산, 집광 등을 수행하게 된다.
도 20은 실시 예에 따른 발광소자를 갖는 조명장치의 분해 사시도이다.
도 20을 참조하면, 실시 예에 따른 조명 장치는 커버(2100), 광원 모듈(2200), 방열체(2400), 전원 제공부(2600), 내부 케이스(2700), 소켓(2800)을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치는 부재(2300)와 홀더(2500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 광원 모듈(2200)은 실시 예에 따른 발광소자 또는 발광 소자 패키지를 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 커버(2100)는 벌브(bulb) 또는 반구의 형상을 가지며, 속이 비어 있고, 일 부분이 개구된 형상으로 제공될 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 광원 모듈(2200)과 광학적으로 결합되고, 상기 방열체(2400)와 결합될 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 방열체(2400)와 결합하는 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.
41-44,71-74: 내측면
61-64: 측면부
46,76: 측벽
47, 77: 리세스 영역
101,201: 캐비티
111,211: 몸체
121, 131, 221, 231: 리드 프레임
122,123,132,133: 리세스부
125,135: 리드 영역
161,161A, 161B, 261: 몰딩 부재
171,271: 발광 칩
173,273: 보호 칩
181: 형광체층

Claims (15)

  1. 제1 내지 제4내측면을 갖는 캐비티를 포함하는 몸체;
    상기 캐비티의 바닥으로부터 상기 캐비티의 제1내측면 아래로 연장된 제1리드 프레임;
    상기 캐비티의 바닥으로부터 상기 캐비티의 제2내측면 아래로 연장된 제2리드 프레임;
    상기 제1 및 제2리드 프레임 사이에 간극부;
    상기 제1리드 프레임 위에 배치된 발광 칩;
    상기 제2리드 프레임 위에 배치된 보호 칩;
    상기 캐비티의 제1내지 제4내측면 중 적어도 한 내측면에 상기 몸체의 외 측면 방향으로 볼록한 리세스 영역; 및
    상기 보호 칩과 상기 제2리드 프레임에 연결되며, 일부가 상기 발광 칩과 상기 리세스 영역의 측벽 사이에 배치된 제1와이어를 포함하는 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 리세스 영역의 측벽은 상기 제1리드 프레임의 상면에 대해 직각으로 형성되는 발광 소자.
  3. 제2항에 있어서, 상기 리세스 영역의 일부는 상기 간극부 상에 배치되는 발광 소자.
  4. 제3항에 있어서, 상기 리세스 영역은 상기 제1내지 제4내측면 중에서 장 측면인 제3내측면 내에 배치되는 발광 소자.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 내지 제4내측면은 상기 제1 및 제2리드 프레임 중 어느 하나의 상면에 대해 경사지게 배치되는 발광 소자.
  6. 제5항에 있어서, 상기 리세스 영역은 상기 캐비티의 길이의 1/5,5~1/4,5 범위의 너비를 갖는 발광 소자.
  7. 제4항에 있어서, 상기 리세스 영역은 상기 측벽의 양측과 상기 제3내측면을 연결해 주는 복수의 연장부를 포함하는 발광 소자.
  8. 제7항에 있어서, 상기 연장부는 곡면을 포함하는 발광 소자.
  9. 제8항에 있어서, 상기 발광 칩과 상기 제3내측면 사이의 간격은 상기 제3내측면에 대응되는 제4내측면과 상기 발광 칩 사이의 간격보다 더 넓은 발광 소자.
  10. 제9항에 있어서, 상기 발광 칩과 상기 리세스 영역의 측벽 사이의 거리는 상기 발광 칩과 상기 캐비티의 제4내측면 사이의 간격보다 1.5~3.5배 넓게 형성되는 발과 소자.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 간극부는 상기 몸체로부터 연결되는 발광 소자.
  12. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리세스 영역은 서로 다른 내측면에 각각 배치되는 발광 소자.
  13. 제4항에 있어서, 상기 리세스 영역의 측벽과 몸체의 외측면 사이의 두께는 상기 제3내측면과 상기 몸체의 외측면 사이의 두께보다 얇은 발광 소자.
  14. 제4항에 있어서, 상기 제1리드 프레임의 상면은 상기 제2리드 프레임의 상면보다 낮게 배치되는 발광 소자.
  15. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 발광 소자를 갖는 조명 시스템.
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