KR20180002371A - 광원 모듈 및 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

실시예는 광원 모듈 및 조명장치에 관한 것이다.
실시예에 따른 광원 모듈은, 기판(110)과, 상기 기판(110)의 상에 발광소자 패키지(700)와, 상기 발광소자 패키지(700)의 높이보다 높게 상기 발광소자 패키지(700)의 측면의 상기 기판(110) 상에 배치되는 커버부(900)와, 상기 기판(110)과 상기 발광소자 패키지(700) 사이에 배치되는 제1 솔더부(111) 및 상기 기판(110)과 상기 커버부(900) 사이에 배치되는 제2 솔더부(112)를 포함할 수 있다.

Description

광원 모듈 및 조명 장치{LIGHT SOURCE MODULE AND LIGHTING DEVICE}
실시예는 광원 모듈 및 조명장치에 관한 것이다.
GaN, AlGaN 등의 화합물을 포함하는 반도체 소자는 넓고 조정이 용이한 밴드 갭 에너지를 가지는 등의 많은 장점을 가져서 발광 소자, 수광 소자 및 각종 다이오드 등으로 다양하게 사용될 수 있다.
특히, 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드(Laser Diode)와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저 소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성의 장점을 가진다.
뿐만 아니라, 광검출기나 태양 전지와 같은 수광 소자도 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용하여 제작하는 경우 소자 재료의 개발로 다양한 파장 영역의 빛을 흡수하여 광 전류를 생성함으로써 감마선부터 라디오 파장 영역까지 다양한 파장 영역의 빛을 이용할 수 있다. 또한 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성 및 소자 재료의 용이한 조절의 장점을 가져 전력 제어 또는 초고주파 회로나 통신용 모듈에도 용이하게 이용할 수 있다.
따라서, 광통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등 및 Gas나 화재를 감지하는 센서 등에까지 응용이 확대되고 있다. 또한, 고주파 응용 회로나 기타 전력 제어 장치, 통신용 모듈에까지 응용이 확대될 수 있다.
한편, 종래기술에 의한 발광소자를 포함하는 조명 장치는 발광 소자가 실장된 발광 모듈, 외부의 교류 전압을 정류하고, 발광 소자를 구동시키는 구동신호를 생성하는 구동소자를 포함하는 구동모듈 및 외부 케이스 등을 포함한다.
그런데, 종래기술에 의하면 발광 모듈(module)이 조명장치로 조립 시까지 별도의 보호장치 없이 물리적, 기계적 또는 화학적 요소 등의 외부 위험 인자에 노출되고 있다.
예를 들어, 종래기술에 의하면 발광 모듈(module)은 외부 케이스가 조명장치에 장착되는 과정에서 발광 모듈의 발광 소자 패키지와 접촉되거나 충격이 가해지는 문제가 있다.
이러한 외부 위험인자에 의해 소정의 회로기판(PCB) 위에 실장된 발광 소자 패키지는 변형되거나 충격을 받은 경우 고유의 특성을 유지하기 어려운 문제가 있다.
또한 종래의 발광 소자를 구비한 조명 장치는 발광 모듈 및 구동 모듈의 조립에 의해 작업성이 저하되고, 슬림화 및 박형화에 어려운 문제가 있었다.
또한 종래의 조명장치는 방열기능이 높지 않는 문제가 있었다.
실시예의 해결과제 중에 하나는, 위험 인자로부터 발광소자 패키지를 효과적으로 보호할 수 있는 광원 모듈 및 조명장치를 제공하자 함이다.
또한 실시예의 해결과제 중에 하나는, 별도의 복잡한 공정을 추가하지 않고도 발광소자 패키지를 효과적으로 보할 수 있는 커버부를 설치할 수 있으면서, 전기적, 기계적 신뢰성을 향상시킬 수 있는 광원 모듈 및 조명장치를 제공하고자 함이다.
또한 실시예의 해결과제 중에 하나는, 슬림화 및 박형화에 유리한 광원 모듈 및 조명장치를 제공하고자 함이다.
또한, 실시예의 해결과제 중에 하나는, 방열 기능이 우수한 광원 모듈 및 조명장치를 제공하고자 함이다.
실시예에 따른 광원 모듈은, 기판(110)과, 상기 기판(110)의 상에 발광소자 패키지(700)와, 상기 발광소자 패키지(700)의 높이보다 높게 상기 발광소자 패키지(700)의 측면의 상기 기판(110) 상에 배치되는 커버부(900)와, 상기 기판(110)과 상기 발광소자 패키지(700) 사이에 배치되는 제1 솔더부(111) 및 상기 기판(110)과 상기 커버부(900) 사이에 배치되는 제2 솔더부(112)를 포함할 수 있다.
실시예에 따른 조명장치는 상기 광원 모듈을 포함할 수 있다.
실시예에 의하면 위험 인자로부터 발광소자 패키지를 효과적으로 보호할 수 있는 광원 모듈 및 조명장치를 제공할 수 있다.
또한 실시예에 의하면, 별도의 복잡한 공정을 추가하지 않고도 발광소자 패키지를 효과적으로 보할 수 있는 커버부를 설치할 수 있으면서, 전기적, 기계적 신뢰성을 향상시킬 수 있는 광원 모듈 및 조명장치를 제공할 수 있다.
또한 실시예에 의하면, 광원 모듈이 복수의 발광 소자 패키지를 구동시키는 구동전압을 생성하는 복수의 구동소자를 상기 발광 소자 패키지와 동일 기판에 실장하여 슬림화 및 박형화에 유리한 광원 모듈 및 조명장치를 제공할 수 있다.
또한, 실시 예에 의하면, 하부 커버의 내부 바닥면에 상기 광원 모듈의 기판 하부면이 직접 접촉되어 방열 기능이 우수한 광원 모듈 및 조명장치을 제공할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 조명장치의 사시도.
도 2는 실시예에 따른 조명장치의 광원 모듈의 평면도.
도 3은 제1 실시예에 따른 조명장치의 단면도.
도 4는 실시예에 따른 광원 모듈에서의 발광소자 패키지의 단면도.
도 5는 실시예에 따른 광원 모듈에서의 발광소자 패키지에 실장되는 발광소자의 단면도.
도 6은 제2 실시예에 따른 조명장치의 단면도.
도 7은 제3 실시예에 따른 조명장치의 단면도.
도 8은 제4 실시예에 따른 조명장치의 단면도.
실시예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on/over)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on/over)"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 설명하나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
(실시예)
도 1은 실시예에 따른 조명장치(200)의 사시도이며, 도 2는 실시예에 따른 조명장치에서 광원 모듈(100)의 평면도이고, 도 3은 도 1의 I-I'선을 따른 실시예에 따른 조명장치(200)의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시 예에 따른 조명장치(200)는 광원 모듈(100), 하부 커버(210) 및 상부 커버(230)를 포함할 수 있다.
상기 상부 커버(230)는 상기 하부 커버(210)에 슬라이딩(sliding) 방식으로 탈착될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
상기 광원 모듈(100)도 기판(110)을 통해, 상기 하부 커버(210)에 슬라이딩(sliding) 방식으로 탈착될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
실시예에서 하부 커버(210)는 상기 광원 모듈(100) 및 상기 상부 커버(230)를 수용할 수 있다. 상기 하부 커버(210)는 방열이 우수한 금속재질일 수 있다. 예를 들어, 상기 하부 커버(210)는 Al, Cu 등 열전도도가 높은 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 하부 커버(210)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질의 합성 물질일 수 있다.
도 1에서 도시된 구성 중 설명되지 않는 구성은 이하 도 3을 참조하여 후술하기로 한다.
다음으로 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 광원 모듈(100)은 상기 발광소자 패키지(700)의 측면의 상기 기판(110) 상에 배치되는 커버부(900)를 포함할 수 있다. 또한 광원 모듈(100)은 상기 기판(110) 상에 배치된 구동소자(150)를 포함할 수 있다. 상기 커버부(900)는 보호커버로 기능할 수 있다. 예를 들어, 실시예는 이러한 커버부(900)를 구비함으로써 기계적, 화학적 또는 물리적 위험 인자로부터 발광소자 패키지를 효과적으로 보호할 수 있는 광원 모듈 및 조명장치를 제공할 수 있다.
이때, 상기 커버부(900)는 도 3과 같이 상기 발광소자 패키지(700)의 높이보다 높게 상기 발광소자 패키지(700)의 측면의 상기 기판(110) 상에 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 1과 같이 상기 상부 커버(230)가 슬라이딩 방식으로 하부 커버(210)에 탈착되는 경우에 상부 커버(230)가 광원 모듈(100)의 발광소자 패키지(700)와 접하거나 충돌하지 않도록 보호함으로써 발광소자 패키지를 효과적으로 보호할 수 있다. 또한, 커버부(900)에 의해 조명장치의 제조 공정에서 화학물질 등으로부터 발광소자 패키지(700)를 보호할 수 있다.
도 2를 참조하면, 발광소자 패키지(700)는 상호 이격되어 배치된 제1 발광소자 패키지(701)과 제2 발광소자 패키지(702)를 포함할 수 있다.
상기 커버부(900)는 상기 제1 발광소자 패키지(701)의 외측에 배치된 제1 커버부(901)와 상기 제2 발광소자 패키지(702)의 외측에 배치된 제2 커버부(902)를 포함할 수 있다. 또한 상기 커버부(900)는 상기 제1 발광소자 패키지(701)와 상기 제2 발광소자 패키지(702) 사이에 배치된 제3 커버부(903)를 포함할 수 있다. 또한 상기 커버부(900)는 상기 제1 커버부(901), 제2 커버부(902) 및 제3 커버부(903)를 상호 연결하는 제4 커버부(904)를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 커버부(901) 내지 제4 커버부(904)는 일체로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 도 3을 참조하여 실시예에 따른 조명장치(200)를 좀 더 상술하기로 한다.
실시예에서 상기 하부 커버(210)는 상기 상부 커버(230)가 길이방향으로 수납되는 제1 걸림홈(211)과, 상기 광원 모듈(100)이 길이방향으로 수납되는 제2 걸림홈(213)을 포함할 수 있다.
상기 제1 걸림홈(211)은 상기 하부 커버(210)의 내측면으로부터 내측 방향으로 돌출된 제1 돌기들(212)에 의해 형성될 수 있다. 상기 제1 돌기들(212)은 상기 상기 하부 커버(210)의 길이방향과 대응되는 방향으로 연장될 수 있다.
이때, 상기 하부 커버(210) 및 상기 상부 커버(230)는 슬라이딩(sliding) 타입으로 결합될 수 있으나, 이에 대해 한정되지는 않는다. 예를 들어, 상기 상부 커버(230)는 상기 제1 걸림홈(211)으로 삽입되어 상기 하부 커버(210)와 결할될 수 있다. 상기 상부 커버(230)는 상기 광원 모듈(100)로부터 발광된 광을 확산시키는 확산판 기능을 할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 상기 제2 걸림홈(213)은 상기 하부 커버(210)의 내부 바닥면으로부터 상부방향으로 일정 간격 이격된 제2 돌기(214)에 의해 형성될 수 있다. 상기 제2 돌기(214)는 상기 하부 커버(210)의 내측방향으로 돌출되고, 상기 하부 커버(210)의 길이방향과 대응되는 방향으로 연장될 수 있다.
상기 광원 모듈(100)은 기판(110)을 통해 상기 하부 커버(210)에 슬라이딩(sliding) 타입으로 결합될 수 있으나, 이에 대해 한정되지는 않는다. 예를 들어, 상기 광원 모듈(100)의 기판(110)이 상기 제2 걸림홈(213)으로 삽입되어 상기 하부 커버(210)와 결합될 수 있다.
실시예에서 상기 기판(110)의 하부면은 상기 하부 커버(210)의 내부 바닥면과 직접 접촉될 수 있고, 상기 광원 모듈(100)로부터의 열은 열전도도가 높은 상기 하부 커버(210)로 전도될 수 있다.
이에 따라, 실시 예에 의하면, 하부 커버의 내부 바닥면에 상기 광원 모듈의 기판 하부면이 직접 접촉됨에 따라 방열 기능이 우수한 광원 모듈 및 조명장치를 제공할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 실시예의 광원 모듈(100)은 기판(110), 복수의 발광 소자 패키지(700), 커버부(900)(도 2 참조), 복수의 구동소자(150), 연결 단자부 및 배선 패턴(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 발광소자 패키지(700)는 상호 이격된 제1 발광소자 패키지(701)와 제2 발광소자 패키지(702)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 실시예에 따른 광원모듈(100)은 기판(110)과, 상기 기판(110)의 상에 발광소자 패키지(700)와, 상기 발광소자 패키지(700)의 높이보다 높게 상기 발광소자 패키지(700)의 측면의 상기 기판(110) 상에 배치되는 커버부(900)와, 상기 기판(110)과 상기 발광소자 패키지(700) 사이에 배치되는 제1 솔더부(111) 및 상기 기판(110)과 상기 커버부(900) 사이에 배치되는 제2 솔더부(112)를 포함할 수 있다.
실시예에서 상기 기판(110)의 상에 복수의 발광 소자 패키지(700), 복수의 구동소자(150) 및 배선 패턴이 모두 위치할 수 있으므로, 상기 기판(110)의 하부면은 절연재질로써, 열전도도가 높은 전도성 물질로 이루어진 하부 커버(210)과 직접 접촉되더라도 배선 패턴의 쇼트와 같은 전기적인 특성 저하를 방지할 수 있다.
실시예에 따른 조명장치(200)는 복수의 발광 소자 패키지(700), 복수의 구동소자(150), 배선 패턴(미도시), 제1 및 제2 연결 단자(미도시)가 기판(110)의 상에 모두 위치한 광원 모듈(100)이 상기 하부 커버(210)의 내부 바닥면에 슬라이딩 타입으로 결합되어 슬림화 및 박형화에 유리하고, 상기 기판(110)의 하부면은 상기 하부 커버(210)의 내부 바닥면과 직접 접촉되므로 방열에 우수한 기술적 효과가 있다.
상기 기판(110)은 바(bar) 형상일 수 있다, 또한, 상기 기판(110)은 수지 계열의 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코어(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB, FR-4 기판 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 배선 패턴(미도시)은 상기 기판(110)의 일면 상에 형성될 수 있다. 상기 배선 패턴은 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나 또는 이들의 선택적 합금으로 형성될 수 있으며, 단일 층 또는 다중 층으로 형성될 수 있다. 상기 배선 패턴 상에는 절연층(미도시)이 형성될 수 도 있으며 이에 한정하지 않는다.
상기 배선 패턴(미도시)은 상기 복수의 구동소자(150)와 상기 연결 단자부를 연결하는 연결 패턴(미도시)을 포함한다. 예컨대, 상기 연결 패턴은 상기 기판(110)의 일단과 이와 인접한 발광 소자 패키지(700) 사이에 위치할 수 있다.
상기 복수의 발광 소자 패키지(700)는 상기 기판(110) 상에 실장될 수 있다. 상기 복수의 발광 소자 패키지(700)는 상기 기판(110)의 길이방향과 대응되는 제1 방향으로 일정 간격 이격될 수 있다. 예를 들어, 상기 발광소자 패키지(700)는 상호 이격하여 배치된 제1 발광소자 패키지(701)와 제2 발광소자 패키지(702)를 포함할 수 있다.
상기 복수의 발광 소자 패키지(700)는 패키지 타입의 발광 소자 패키지(700)로 한정하고 있지만, 이에 한정하지 않고, 상기 기판(110)의 일면 상에 칩이 직접 실장되는 COB(Chip on board)일 수 도 있다.
실시예의 해결과제 중에 하나는, 위험 인자로부터 발광소자 패키지를 효과적으로 보호할 수 있는 광원 모듈 및 조명장치를 제공하자 함이다.
이에 따라 실시예에 따른 광원모듈(100)은 상기 발광소자 패키지(700)의 측면의 상기 기판(110) 상에 배치되는 커버부(900)를 더 포함할 수 있다. 상기 커버부(900)의 재질은 상기 기판(110)의 재질과 같은 재질일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 커버부(900)(도 2 참조)는 수지 계열의 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코어(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB, FR-4 기판 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 커버부(900)는 FR-4 계열의 물질로 형성될 수 있으며, 광원 모듈의 기판(110)은 메탈 계열의 PCB 물질로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 커버부(900)의 높이는 상기 발광소자 패키지(700)의 높이보다 높게 배치될 수 있다.
실시예에 의하면 위험 인자로부터 발광소자 패키지를 효과적으로 보호할 수 있는 광원 모듈 및 조명장치를 제공할 수 있다.
예를 들어, 실시예에서 상기 상부 커버(230)가 슬라이딩(sliding) 타입으로 결합될 때, 커버부(900)가 구비됨으로써 상부 커버(230)가 발광소자 패키지(700)와 직접 접촉되거나 충격을 가하는 문제를 방지할 수 있다.
실시예의 상기 커버부(900)는 상기 제1 발광소자 패키지(701)의 외측에 배치된 제1 커버부(901)와 상기 제2 발광소자 패키지(702)의 외측에 배치된 제2 커버부(902)를 포함할 수 있다. 또한 상기 커버부(900)는 상기 제1 발광소자 패키지(701)와 상기 제2 발광소자 패키지(702) 사이에 배치된 제3 커버부(903)를 포함할 수 있다. 상기 제1 커버부(901) 내지 제3 커버부(903)는 일체로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 미공개 기술에 의하면, 이러한 커버부(900)를 기판(110)에 고정하는 방법으로 테이프(tape)를 활용하고 있다.
그런데, 이러한 테이프는 사용온도에 따라 발광소자 패키지 광속을 저해하는 유해가스 방출 가능성이 있으며, 외부 위험인자에 의해 열화 특성이 발현되어 발광소자 패키지의 물리적, 기계적, 화학적 대미지(damage)가 발생할 수 있으며, 테이프 부착공정의 난이도로 인해 자동화 라인 구현이 어려운 문제가 있다.
실시예는 별도의 복잡한 공정을 추가하지 않고도 발광소자 패키지를 효과적으로 보호할 수 있는 커버부를 설치할 수 있으면서, 전기적, 기계적 신뢰성을 향상시킬 수 있는 광원 모듈 및 조명장치를 제공함을 발전적 해결과제(advanced problem to be solved)로 한다.
이러한 과제를 해결하기 위해, 실시예는 상기 기판(110)과 상기 발광소자 패키지(700) 사이에 배치되는 제1 솔더부(111) 및 상기 기판(110)과 상기 커버부(900) 사이에 배치되는 제2 솔더부(112)를 포함할 수 있다.
상기 제1 솔더부(111), 제2 솔더부(112)의 물질은 같은 물질일 수 있으며, 기판(110)의 리드 패턴과 리플로우(reflow) 가능한 무연솔더링 물질일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 솔더 물질의 리플로우 온도는 약 200℃ 내지 300℃일 수 있다. 예를 들어, 200℃ 내외의 저온 솔더링을 위해 실시예의 솔더 물질에 비스무트(Bi), 인듐(In), 주석(Sn), 은(Ag) 등을 포함할 수 있으며, 저온 솔더링 공정을 통해 광원 모듈에 열적 충적을 최소화할 수 있다.
실시예에 의하면 발광소자 패키지(700)의 기판(110)에의 실장 공정에서 채용되는 제1 솔더부(111) 공정과 동시 또는 시차를 두고 제2 솔더부(112)를 기판(110) 상에 형성하고, 보호소자(900)를 실장 후 리플로우 공정을 발광소자 패키지(700)의 리플로우 공정과 함께 진행함으로써, 별도의 복잡한 공정을 추가하지 않고도 발광소자 패키지를 효과적으로 보할 수 있는 커버부를 설치할 수 있으면서, 전기적, 기계적 신뢰성을 향상시킬 수 있는 광원 모듈 및 조명장치를 제공할 수 있다.
다음으로, 도 4는 실시예에 따른 광원 모듈에서의 발광소자 패키지(700)의 단면도이며, 도 5는 실시예에 따른 광원 모듈에서의 발광소자 패키지(700)에 실장되는 발광소자(802)의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 실시예의 발광소자 패키지(700)는 몸체(750)와, 상기 몸체(750)에 적어도 일부가 배치된 제1 리드전극(721) 및 제2 리드전극(723)과, 상기 몸체(750) 상에 상기 제1 리드전극(721) 및 제2 리드전극(723)과 전기적으로 연결되는 상기 발광소자(800)와, 상기 몸체(750) 상에 상기 발광 소자(800)를 포위하는 몰딩부재(730)를 포함할 수 있다.
상기 몸체(750)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있다.
상기 제1 리드전극(721) 및 상기 제2 리드전극(723)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 몸체(750) 내부를 관통하도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 리드전극(721) 및 상기 제2 리드전극(723)은 일부는 상기 캐비티 내부에 배치되고, 다른 부분은 상기 몸체(750)의 외부에 배치될 수 있다.
상기 제1 리드전극(721) 및 제2 리드전극(723)은 상기 발광 소자(800)에 전원을 공급하고, 상기 발광 소자(800)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 상기 발광 소자(800)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 기능을 할 수도 있다.
실시예의 발광소자 패키지(700)는 조명장치에 적용될 수 있다. 상기 조명장치는 복수의 발광 소자 또는 발광 소자 패키지가 어레이된 구조를 포함하며, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판 등이 포함될 수 있다.
다음으로 도 5를 참조하면, 실시예의 발광 소자(802)는 수직 타입으로 발광 구조체(20)와, 상기 발광 구조체(20) 상에 위치한 제1 전극 패드(51), 상기 발광 구조체(20) 아래에 위치한 제2 전극 패드(53), 상기 발광 구조체(20)와 제2 전극 패드(53) 사이에 위치하고, 제1 전극 패드(51)와 수직 방향으로 대응된 전류 차단층(40), 및 지지부재(60)를 포함할 수 있다.
상기 발광 구조체(20)는 제1 도전형 반도체층(21), 활성층(22) 및 제2 도전형 반도체층(23)을 포함할 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(21)은 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(21)이 n형 반도체층인 경우, 제1 도전형 도펀트가 도핑된 3족-5족 화합물 반도체일 수 있다. 상기 제1 도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 제1 도전형 반도체층(21)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤≤x≤≤1, 0≤≤y≤≤1, 0≤≤x+y≤≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(21)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN,AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.
상기 활성층(22)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 어느 하나일 수 있다. 상기 활성층(22)은 질화갈륨계 반도체층으로 형성된 우물층 및 장벽층을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 활성층(22)은 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs/AlGaAs, InGaAs/AlGaAs, GaInP/AlGaInP, GaP/AlGaP, InGaP/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 우물층은 상기 장벽층의 밴드 갭보다 낮은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
상기 활성층(22)의 장벽층 및 우물층은 활성층의 결정 품질을 향상시키기 위해 불순물이 도핑되지 않은 언도프트층으로 형성될 수 있으나, 순방향 전압을 낮추기 위해 일부 또는 전체 활성 영역 내에 불순물이 도핑될 수도 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(23)은 상기 활성층(22) 상에 위치하고, 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(23)이 p형 반도체층인 경우, 제2 도전형 도펀트가 도핑된 3족-5족 화합물 반도체일 수 있다. 상기 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 상기 제2 도전형 반도체층(23)은 예컨대, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP, GaP와 같은 화합물 반도체 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
상기 제2 전극 패드(53)는 발광 구조체(20)의 제2 도전형 반도체층(23) 아래에 위치하는 접촉층(55), 반사층(56), 및 본딩층(57)을 포함할 수 있다.
상기 접촉층(55)은 상기 제2 도전형 반도체층(23)의 하부면에 접촉되며, 일부는 상기 전류 차단층(40)의 하부면으로 연장될 수 있다. 상기 접촉층(55)은 ITO, IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO 등과 같은 전도성 물질이거나 Ni, Ag의 금속을 이용할 수 있다.
상기 접촉층(55) 아래에 반사층(56)이 형성될 수 있으며, 상기 반사층(56)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 또는 그 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 적어도 하나의 층을 포함하는 구조로 형성될 수 있다. 상기 반사층(56)은 상기 제2 도전형 반도체층(23) 아래에 접촉될 수 있으며, 금속으로 오믹 접촉하거나 ITO와 같은 전도 물질로 오믹 접촉할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 반사층(56) 아래에는 본딩층(57)이 형성될 수 있으며, 상기 본딩층(57)은 베리어 금속 또는 본딩 금속으로 사용될 수 있으며, 그 물질은 예를 들어, Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag 및 Ta와 선택적인 합금 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광 구조체(20) 아래에는 채널층(70)이 배치될 수 있다. 상기 채널층(70)은 상기 제2 도전형 반도체층(23)의 하부면 에지를 따라 형성되며, 링 형상, 루프 형상 또는 프레임 형상으로 형성될 수 있다. 상기 채널층(70)은 ITO, IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO, SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 채널층(70)의 내측부는 상기 제2 도전형 반도체층(23) 아래에 배치되고, 외측부는 상기 발광 구조체(20)의 측면보다 더 외측에 위치할 수 있다.
상기 본딩층(57) 아래에는 지지 부재(60)가 형성되며, 상기 지지 부재(60)는 전도성 부재로 형성될 수 있으며, 그 물질은 구리(Cu-copper), 금(Au-gold), 니켈(Ni-nickel), 몰리브덴(Mo), 구리-텅스텐(Cu-W), 캐리어 웨이퍼(예: Si, Ge, GaAs, ZnO, SiC 등)와 같은 전도성 물질로 형성될 수 있다.
상기 지지부재(60)는 다른 예로서, 전도성 시트로 구현될 수 있다. 상기 제2 전극 패드(53)는 상기 지지부재(60)을 포함할 수 있으며, 상기 제2 전극 패드(53)의 층들 중 적어도 하나 또는 복수의 층은 상기 지지부재(60)와 동일한 너비로 형성될 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(21)의 상부면에는 러프니스와 같은 광 추출 구조가 형성될 수 있다. 상기 제1 전극 패드(51)는 상기 제1 도전형 반도체층(21)의 상면 중 평탄한 면 상에 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 구조체(20)의 측면 및 상면에는 절연층(미도시)이 더 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 전류 차단층(40)은 제1 전극 패드(51)와 오버랩되고, 상기 제2 전극 패드(53)의 하부에 전류가 집중되는 것을 방지하는 기능을 갖는다.
상기 전류 차단층(40)은 예컨대 산화물 또는 질화물등의 절연물질로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 전류 차단층(40)은 SixOy, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, AlN 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또는, 상기 전류 차단층(40)은 굴절률이 서로 상이한 층들을 교대로 적층한 분포 브래그 반사기(DBR: Distributed Bragg Reflector)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다름으로, 도 6은 제2 실시예에 따른 조명장치(292)의 단면도이다.
제2 실시예는 제1 실시예의 기술적인 특징을 채용할 수 있으며, 이하 제2 실시예의 주된 특징을 중심으로 기술하기로 한다.
제2 실시예에서 상기 커버부(900)의 상측면은 상기 발광소자 패키지(700) 방향으로 소정의 경사면(S)을 구비함으로써 상기 발광소자 패키지(700)에서 발광된 빛의 지향각을 저해하지 않도록 하여 광효율을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 발광소자 패키지(700)의 외측에 배치된 제1 커버부(901)와 제2 커버부(902)는 각각 발광소자 패키지 방향의 내측 상면에 경사면(S)를 구비할 수 있다. 또한, 제1 발광소자 패키지(701)와 제2 발광소자 패키지(702) 사이에 배치된 제3 커버부(900)는 상측 양측면에 경사면(S)를 구비할 수 있다.
상기 경사면(S)는 직선의 측면일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 곡선형일 수 있다.
실시예에 따라, 상기 커버부(900)의 경사면(S) 상에 반사층(미도시)을 더 포함하여 광효율을 향상시킬 수 있다. 상기 반사층(미도시)은 Al, Rh, Pd, Ag, Ni, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 중 적어도 하나 이상을 포함하여 단층 또는 다층으로 형성할 수 있다.
다음으로, 도 7은 제3 실시예에 따른 조명장치(203)의 단면도이다.
제3 실시예는 제1, 제2 실시예의 기술적인 특징을 채용할 수 있으며, 이하 제3 실시예의 주된 특징을 중심으로 기술하기로 한다.
실시예에서 상기 커버부(900)는 상기 발광소자 패키지(700)의 외측면 방향의 상측에 소정의 리세스(R)를 구비하고, 실시예의 광원 모듈은 상기 리세스(R)를 통해 상기 커버부(900)를 상기 기판(110)에 고정하는 결합수단(920)을 더 포함하여 커버부(900)와 기판(110) 간의 결합력을 향상시킬 수 있다. 미도시 되어 있으나, 상기 결합수단(920)은 기판(110)의 저면까지 연장되어 결합력을 항샹시킬 수 있다. 상기 결합수단(920)은 고정용 클립 등일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 8은 제4 실시예에 따른 조명장치(204)의 단면도이다.
제4 실시예는 제1, 제2, 제3 실시예의 기술적인 특징을 채용할 수 있으며, 이하 제4 실시예의 주된 특징을 중심으로 기술하기로 한다.
실시예에 의하면, 상기 기판(110)의 저면에 배치된 제2 구동소자(152)를 포함할 수 있다.
이에 따라 실시예에 의하면, 광원 모듈이 복수의 발광 소자 패키지를 구동시키는 구동전압을 생성하는 제2 구동소자(152)를 상기 발광 소자 패키지와 동일 기판(110)의 저면에 실장하여 슬림화 및 박형화에 유리한 광원 모듈 및 조명장치를 제공할 수 있다.
또한 상기 제2 구동소자(152)와 더불어 배선패턴(162)이 상기 기판(110)의 저면에 형성될 수 있다.
상기 하부 커버(210)는 소정의 공간(H)을 구비하여 방열 효율을 향상시킬 수 있고, 제2 구동소자(150), 배선패턴(162)이 형성되는 위치를 제공할 수 있다.
상기 배선패턴(162)은 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나 또는 이들의 선택적 합금으로 형성될 수 있으며, 단일 층 또는 다중 층으로 형성될 수 있다.
실시예에서 상기 기판(110)에는 상기 배선패턴(162)을 전기적으로 연결하여 상기 구동소자(150), 상기 발광소자 패키지(700) 및 소정의 연결 단자부(미도시)를 연결하는 적어도 하나 이상의 컨택홀(미도시)을 포함할 수 있다.
상기 연결 단자부는 외부의 구동전원으로부터 구동신호를 제공받기 위해 구동전원과 광원 모듈(100)을 전기적으로 연결하거나, 복수의 광원 모듈을 서로 전기적으로 연결하는 커넥터(connecter) 기능을 포함할 수 있다.
실시예에 의하면 위험 인자로부터 발광소자 패키지를 효과적으로 보호할 수 있는 광원 모듈 및 조명장치를 제공할 수 있다.
또한 실시예에 의하면, 별도의 복잡한 공정을 추가하지 않고도 발광소자 패키지를 효과적으로 보할 수 있는 커버부를 설치할 수 있으면서, 전기적, 기계적 신뢰성을 향상시킬 수 있는 광원 모듈 및 조명장치를 제공할 수 있다.
또한 실시예에 의하면, 광원 모듈이 복수의 발광 소자 패키지를 구동시키는 구동전압을 생성하는 복수의 구동소자를 상기 발광 소자 패키지와 동일 기판에 실장하여 슬림화 및 박형화에 유리한 광원 모듈 및 조명장치를 제공할 수 있다.
또한, 실시 예에 의하면, 하부 커버의 내부 바닥면에 상기 광원 모듈의 기판 하부면이 직접 접촉되어 방열 기능이 우수한 광원 모듈 및 조명장치을 제공할 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 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 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 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 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
기판(110); 발광소자 패키지(700);
커버부(900); 제1 솔더부(111); 제2 솔더부(112);

Claims (10)

  1. 기판;
    상기 기판의 상에 발광소자 패키지;
    상기 발광소자 패키지의 높이보다 높게 상기 발광소자 패키지의 측면의 상기 기판 상에 배치되는 커버부;
    상기 기판과 상기 발광소자 패키지 사이에 배치되는 제1 솔더부; 및
    상기 기판과 상기 커버부 사이에 배치되는 제2 솔더부;를 포함하는 광원 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 기판의 재질과 상기 커버부의 재질은 같은 광원 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 기판의 상면에 배치된 제1 구동소자를 포함하는 광원 모듈.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 커버부의 상측면은
    상기 발광소자 패키지 방향으로 소정의 경사면을 구비한 광원 모듈.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 발광소자 패키지는 상호 이격하여 배치된 제1 발광소자 패키지와 제2 발광소자 패키지를 포함하고,
    상기 커버부는 상기 제1 발광소자 패키지의 외측에 배치된 제1 커버부와 상기 제2 발광소자 패키지의 외측에 배치된 제2 커버부를 포함하고,
    상기 발광소자 패키지의 외측에 배치된 상기 제1 커버부와 상기 제2 커버부는 각각 제1, 제2 발광소자 패키지 방향의 내측 상면에 상기 경사면을 구비하는 광원 모듈.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 커버부는
    상기 제1 발광소자 패키지와 상기 제2 발광소자 패키지 사이에 배치된 제3 커버부를 더 포함하고,
    상기 제3 커버부는 상측의 양측면에 상기 경사면을 구비하는 광원 모듈.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 커버부의 상기 경사면 상에 반사층을 더 포함하는 광원 모듈.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 커버부는,
    상기 발광소자 패키지의 외측면 방향에 소정의 리세스를 구비하고,
    상기 리세스를 통해 상기 커버부와 상기 기판에 고정하는 결합수단을 더 포함하는 광원 모듈.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 기판의 저면에 배치된 제2 구동소자를 포함하는 광원 모듈.
  10. 제1 항 내지 제9항 중 어느 하나의 광원 모듈을 포함하는 조명 장치.
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