KR20190132124A - 조명 모듈 및 이를 구비한 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

실시 예에 개시된 조명 모듈은, 기판; 상기 기판 상에 배치된 복수의 발광소자; 및 상기 기판과 상기 복수의 발광소자 상에 배치된 레진층; 상기 발광소자 각각의 주변을 밀폐하고 상기 레진층과 이격된 공간을 갖는 복수의 리세스부; 및 상기 리세스부 상에 렌즈부를 포함하며, 상기 레진층은 플랫한 상면 및 상기 기판에 배치된 하면을 포함하며, 상기 렌즈부는 상기 발광소자의 중심부를 향하여 돌출된 돌출부, 상기 돌출부의 둘레에 볼록한 곡면을 갖는 제1입사면, 및 상기 제1입사면의 하부에 수직한 제2입사면을 포함하며, 상기 레진층의 상면에서 상기 돌출부의 하단까지의 거리는 상기 레진층의 두께보다 작고, 상기 레진층의 상면에서 상기 제1입사면의 고점까지의 거리보다 2배 이상 크며, 상기 리세스부의 너비는 상기 레진층의 두께보다 크며, 상기 리세스부의 굴절률은 1.2 이하일 수 있다.

Description

조명 모듈 및 이를 구비한 조명 장치{LIGHTING MODULE AND LIGHTING APPARATUS}
실시 예는 발광소자를 갖는 조명 모듈에 관한 것이다.
실시 예는 발광소자와 레진층 사이에 에어(air) 렌즈를 갖는 조명 모듈에 관한 것이다.
실시 예는 면 광원을 제공하는 조명 모듈에 관한 것이다.
실시 예는 조명 모듈을 갖는 라이트 유닛 또는 차량용 램프에 관한 것이다.
통상적인 조명 응용은 차량용 조명(light)뿐만 아니라 디스플레이 및 간판용 백라이트를 포함한다.
발광소자 예컨대, 발광 다이오드(LED)는 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성 등의 장점이 있다. 이러한 발광 다이오드는 각종 표시 장치, 실내등 또는 실외등과 같은 각종 조명장치에 적용되고 있다.
최근에는 차량용 광원으로서, 발광 다이오드를 채용하는 램프가 제안되고 있다. 백열등과 비교하면, 발광 다이오드는 소비 전력이 작다는 점에서 유리하다. 그러나, 발광 다이오드로부터 출사되는 광의 출사각이 작기 때문에, 발광 다이오드를 차량용 램프로 사용할 경우에는, 발광 다이오드를 이용한 램프의 발광 면적을 증가시켜 주기 위한 요구가 있다.
발광 다이오드는 사이즈가 작기 때문에 램프의 디자인 자유도를 높여줄 수 있고 반 영구적인 수명으로 인해 경제성도 있다.
실시 예는 면 광원을 제공하는 조명 모듈을 제공한다.
실시 예는 복수의 발광소자 상에 에어 공간을 갖는 렌즈부가 배치된 레진층을 갖는 조명 모듈을 제공한다.
실시 예는 발광소자 상에 발광소자 방향으로 볼록한 돌출부와 곡면 형상의 출사면이 배치된 렌즈부를 갖는 레진층을 포함한 조명 모듈을 제공한다.
실시 예는 복수의 발광소자 및 레진층을 갖는 플렉시블한 조명 모듈을 제공한다.
실시 예는 광 추출 효율 및 배광 특성이 개선된 조명 모듈을 제공한다.
실시 예는 면 광원을 조사하는 조명 모듈 및 이를 갖는 조명 장치를 제공한다.
실시 예는 조명 모듈을 갖는 라이트 유닛, 액정표시장치, 또는 차량용 램프를 제공할 수 있다.
실시 예에 따른 조명 모듈은, 기판; 상기 기판 상에 배치된 복수의 발광소자; 및 상기 기판과 상기 복수의 발광소자 상에 배치된 레진층; 상기 발광소자 각각의 주변을 밀폐하고 상기 레진층과 이격된 공간을 갖는 복수의 리세스부; 및 상기 리세스부 상에 렌즈부를 포함하며, 상기 레진층은 플랫한 상면 및 상기 기판에 배치된 하면을 포함하며, 상기 렌즈부는 상기 발광소자의 중심부를 향하여 돌출된 돌출부, 상기 돌출부의 둘레에 볼록한 곡면을 갖는 제1입사면, 및 상기 제1입사면의 하부에 수직한 제2입사면을 포함하며, 상기 레진층의 상면에서 상기 돌출부의 하단까지의 거리는 상기 레진층의 두께보다 작고, 상기 레진층의 상면에서 상기 제1입사면의 고점까지의 거리보다 2배 이상 크며, 상기 리세스부의 너비는 상기 레진층의 두께보다 크며, 상기 리세스부의 굴절률은 1.2 이하일 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 렌즈부의 돌출부와 상기 기판 사이의 거리는 상기 제2입사면의 높이보다 클 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 렌즈부의 최대 높이는 상기 기판의 상면을 기준으로 상기 레진층의 두께의 80% 내지 90%의 범위일 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 레진층의 상면에 형광체층을 포함할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 형광체층의 일부는 상기 레진층의 전 측면에 연장되고 상기 기판에 접촉될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 형광체층은 상기 렌즈부의 돌출부와 수직 방향으로 중첩된 차광부를 포함하며, 상기 차광부는 상기 렌즈부 사이의 형광체층의 형광체 함량보다 더 높은 형광체 함량을 가질 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 레진층의 하면은 상기 기판의 상면에 접착제로 접착되며, 상기 레진층은 하부에 상기 리세스부 및 상기 렌즈부를 포함할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 조명 모듈에서 면 광원의 광 균일도를 개선시켜 줄 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 조명모듈에서 에어 렌즈부를 갖는 레진층에 의해 발광소자의 개수를 줄여줄 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 발광소자의 감소에 따른 광원의 균일도 저하를 억제할 수 있다.
실시 예에 의하면, 조명 모듈 내에서 분산된 광을 형광체로 파장 변환할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 조명 모듈에서 각 발광소자 상에서의 핫 스팟(hot spot)을 줄여줄 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 조명 모듈 상에서 차광부를 구비하여 렌즈부를 통한 핫 스팟을 억제할 수 있다.
실시 예는 조명 모듈의 광 효율 및 배광 특성을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예에 따른 조명 모듈 및 이를 갖는 조명 장치의 광학적인 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예에 따른 조명 모듈을 갖는 차량용 조명 장치의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 조명 모듈을 갖는 백라이트 유닛, 각 종 표시장치, 면 광원 조명 장치, 또는 차량용 램프에 적용될 수 있다.
도 1은 발명의 제1실시 예에 따른 조명 모듈을 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 조명 모듈의 A-A측 단면도이다.
도 3은 도 2의 조명 모듈에서 렌즈부의 상세 구성도이다.
도 4는 도 2의 조명 모듈의 다른 예이다.
도 5는 발명의 제2실시 예에 따른 조명 모듈을 나타낸 평면도이다.
도 6은 도 5의 조명 모듈의 B-B측 단면도의 제1예이다.
도 7은 도 5의 조명 모듈의 B-B측 단면도의 제2예이다.
도 8은 도 5의 조명 모듈의 B-B측 단면도의 제3예이다.
도 9의 (a)-(c)는 도 2의 조명 모듈의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 10은 발명의 제3실시 예에 따른 조명 모듈의 측 단면도의 예이다.
도 11은 도 10의 조명 모듈의 제조 과정을 설명한 도면이다.
도 12의 (a)-(c)는 렌즈부가 없는 비교 예의 조명 모듈에 의한 지향각 분포, 광 분포 및 광도를 나타낸 도면이다.
도 13의 (a)-(c)는 발명의 실시 예에 따른 조명 모듈에 의한 지향각 분포, 광 분포 및 광도를 나타낸 도면이다.
도 14는 비교 예 및 발명의 실시 예의 조명 모듈의 광도를 비교한 그래프이다.
도 15는 발명의 제2실시 예의 조명 모듈에서 형광체 함량에 따른 광도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 16은 발명의 실시 예에 따른 발광소자의 예를 나타낸 도면이다.
도 17은 실시 예에 따른 조명 모듈을 갖는 램프가 적용된 차량의 평면도이다.
도 18은 실시 예에 따른 조명 모듈 또는 조명 장치를 갖는 램프를 나타낸 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다. 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
본 발명에 따른 조명장치는 조명이 필요로 하는 다양한 램프장치, 이를테면 차량용 램프, 가정용 조명장치, 산업용 조명장치에 적용이 가능하다. 예컨대 차량용 램프에 적용되는 경우, 헤드 램프, 차폭등, 사이드 미러등, 안개등, 테일등(Tail lamp), 제동등, 주간 주행등, 차량 실내 조명, 도어 스카프(door scar), 리어 콤비네이션 램프, 백업 램프 등에 적용 가능하다. 본 발명의 조명장치는 실내, 실외의 광고장치, 표시 장치, 및 각 종 전동차 분야에도 적용 가능하며, 이외에도 현재 개발되어 상용화되었거나 향후 기술발전에 따라 구현 가능한 모든 조명관련 분야나 광고관련 분야 등에 적용 가능하다고 할 것이다.
이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도 1은 실시 예에 따른 조명 모듈을 나타낸 평면도이며, 도 2는 도 1의 조명 모듈의 A-A측 단면도의 예이며, 도 3은 도 2의 조명 모듈의 렌즈부의 확대도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 조명 모듈(100)은 기판(11), 상기 기판(11) 상에 배치된 복수의 발광소자(21), 및 상기 기판(11) 상에서 상기 복수의 발광소자(21) 상에 레진층(41), 및 상기 레진층(41) 상에 형광체층(51)을 포함한다.
상기 조명 모듈(100)은 상기 발광소자(21)로부터 방출된 광을 면 광원으로 방출할 수 있다. 상기 조명 모듈(100)은 상기 기판(11) 상에 배치된 반사 부재를 포함할 수 있다. 상기 조명 모듈(100)에서 복수의 발광소자(21)는 N열(N은 1이상의 정수)로 배열될 수 있다. 상기 복수의 발광소자(21)는 도 1과 같이, 제1방향(X)과 제2방향(Y)으로 하나 이상 배열될 수 있으며, 예컨대 N열 및 M행(N, M은 2이상의 정수)로 배열될 수 있다. 상기 조명 모듈(100)은 조명이 필요로 하는 다양한 램프장치, 이를테면 차량용 램프, 가정용 조명장치, 산업용 조명장치에 적용이 가능하다. 예컨대 차량용 램프에 적용되는 조명 모듈의 경우, 헤드 램프, 차폭등, 사이드 미러등, 안개등, 테일등(Tail lamp), 방향 지시등(turn signal lamp), 후진등(back up lamp), 제동등(stop lamp), 주간 주행등(Daytime running right), 차량 실내 조명, 도어 스카프(door scarf), 리어 콤비네이션 램프, 백업 램프 등에 적용 가능하다.
도 1 및 도 2와 같이, 상기 기판(11)은, 회로 패턴을 갖는 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board)을 포함한다. 상기 기판(11)은 예를 들어, 수지 계열의 인쇄회로기판(PCB), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB, FR-4 기판을 포함할 수 있다. 상기 기판(11)은 예컨대, 연성 PCB를 포함할 수 있다. 상기 기판(11)의 상면은 X축-Y축 평면을 가지며, 상기 기판(11)의 두께는 X 방향과 Y 방향에 직교하는 Z 방향의 높이일 수 있다. 여기서, X 방향은 제1방향이며, Y 방향은 X 방향과 직교하는 제2방향이며, 상기 Z 방향은 X 방향과 Y 방향에 직교하는 제3방향일 수 있다.
상기 기판(11)은 상부에 회로 패턴과 같은 배선층(미도시)을 포함하며, 상기 배선층은 발광소자(21)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 발광소자(21)가 상기 기판(11) 상에 복수로 배열된 경우, 복수의 발광소자(21)는 상기 배선층에 의해 직렬, 병렬, 또는 직-병렬로 연결될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 기판(11)은 상기 발광소자(21) 및 적어도 한 층의 하부에 위치한 베이스 부재 또는 지지 부재로 기능할 수 있다.
상기 기판(11)의 X 방향의 길이와 Y 방향의 길이는 서로 같거나 다를 수 있다. 예컨대 상기 기판(11)의 X 방향의 길이는 Y 방향의 길이보다 길게 예컨대, 2배 이상으로 길게 배치될 수 있다. 상기 기판(11)의 일부는 상기 레진층(41)의 적어도 한 측면 또는 두 측면보다 더 외측으로 돌출될 수 있다.
상기 기판(11)의 두께는 0.5mm 이하 예컨대, 0.3mm 내지 0.5mm의 범위일 수 있다. 상기 기판(11)의 두께를 얇게 제공하므로, 조명 모듈의 두께를 증가시키지 않을 수 있다. 상기 기판(11)의 두께가 얇게 제공되므로, 플렉시블한 조명 모듈을 제공할 수 있다.
상기 조명 모듈(100)의 두께(t1)는 기판(11)의 하면에서 상기 형광체층(51)의 상면까지의 거리이다. 상기 조명 모듈(100)의 두께(t1)는 상기 기판(11)의 하면에서 5.5mm 이하 예컨대, 4.5mm 내지 5.5mm의 범위 또는 4.5mm 내지 5mm의 범위일 수 있다. 상기 조명 모듈(100)의 두께(t1)는 상기 기판(11)의 하면에서 형광체층(51)의 상면 사이의 직선 거리일 수 있다.
상기 조명 모듈(100)의 두께(t1)는 상기 레진층(41)의 두께(t2)의 220% 이하 예컨대, 180% 내지 220% 범위일 수 있다. 상기 조명 모듈(100)의 두께(t1)가 상기 범위보다 얇을 경우 광 확산 공간이 줄어들어 핫 스팟(hot spot)이 발생될 수 있고 상기 두께의 범위보다 클 경우 모듈 두께로 인해 공간적인 설치 제약과 디자인 자유도가 저하될 수 있다. 실시 예는 조명 모듈(100)의 두께(t1)를 5.5 mm 이하 예컨대, 5mm 이하 제공하여, 곡면 구조가 가능하게 되므로 디자인 자유도 및 공간적 제약을 줄여줄 수 있다. 상기 조명 모듈(100)의 두께 대비 상기 조명 모듈(100)의 Y 방향의 길이의 비율은 1:m일 수 있으며, 상기 m≥1의 비율 관계를 가질 수 있으며, 상기 m는 최소 1이상의 자연수이며, 상기 발광소자(21)의 열은 m보다 작은 정수일 수 있다. 예컨대, 상기 m이 조명 모듈(100)의 두께보다 4배 이상 크면 상기 발광소자(21)는 4열로 배치될 수 있다.
상기 기판(11)은 일부에 커넥터를 구비하여, 상기 발광소자(21)들에 전원을 공급할 수 있다. 상기 기판(11)에서 상기 커넥터가 배치된 영역은 레진층(41)이 형성되지 않는 영역일 수 있다. 상기 커넥터가 기판(11)의 하면에 배치된 경우, 상기 일부 영역은 제거될 수 있다. 상기 기판(11)은 탑뷰 형상이 직사각형이거나, 정사각형이거나, 다른 다각형 형상일 수 있으며, 곡면 형상을 갖는 바(Bar) 형상일 수 있다. 즉, 상기 조명 모듈(100)는 2열 이하의 발광 소자를 갖는 라인 형상 또는 바 형상 또는 2열 이상의 발광소자를 갖는 플레이트 형상일 수 있다.
상기 기판(11)은 상부에 보호 층 또는 반사 층을 포함할 수 있다. 상기 보호 층 또는 반사 층은 솔더 레지스트 재질을 갖는 부재를 포함할 수 있으며, 상기 솔더 레지스트 재질은 백색 재질로서, 입사되는 광을 반사시켜 줄 수 있다.
상기 발광소자(21)는 상기 기판(11) 상에 배치되며, 상기 레진층(41) 아래에 배치될 수 있다. 상기 발광소자(21)는 상기 기판(11)과 상기 레진층(41) 사이에 배치될 수 있다. 상기 발광소자(21)는 에어(air)로 밀봉될 수 있다. 상기 복수의 발광소자(21) 각각은 에어로 밀봉될 수 있다. 이러한 리세스부(R1)에 의해 제공된 공간의 굴절률은 1.2이하일 수 있다. 상기 레진층(41)은 상기 에어 공간을 갖는 리세스부(R1) 및 상기 리세스부(R1) 상에 렌즈부(31)를 포함할 수 있다. 상기 발광소자(21)로부터 방출된 광은 상기 리세스부(R1)의 공간 내에서 확산되며, 상기 레진층(41)의 렌즈부(31)를 통해 확산된 광을 방출하게 된다.
상기 발광소자(21)는 적어도 5면 발광하는 LED 칩으로서, 상기 기판(11) 상에 플립 칩 형태로 배치될 수 있다. 다른 예로서, 상기 발광소자(21)는 수평형 칩이거나, 수직형 칩일 수 있다. 상기 수평형 칩은 서로 다른 두 전극이 수평 방향으로 배치되며, 수직형 칩은 서로 다른 두 전극이 수직 방향으로 배치될 수 있다. 상기 발광소자(21)는 상기 수평형 칩 또는 수직형 칩의 경우 와이어로 다른 칩이나 배선 패턴에 연결하게 되므로, 와이어의 높이로 인해 모듈의 두께가 증가될 수 있고 와이어의 본딩을 위한 패드 공간이 필요할 수 있다.
상기 발광소자(21)는 0.3mm 이하의 두께 예컨대, 0.15mm 내지 0.3mm의 범위의 두께로 제공될 수 있다. 실시 예에 따른 상기 발광소자(21)는 5면 발광으로 지향각 분포가 증가되며, 이로 인해 발광소자(21) 간의 간격(a1)은 상기 레진층(41)의 두께(t2, t2<a1)보다 클 수 있다. 상기 간격(a1)은, 예컨대 8mm 이상 예컨대, 8mm 내지 15mm의 범위일 수 있다. 상기 발광소자(21) 간의 간격(a1)은 상기 각 레진층(41)의 두께(t2)의 2배 이상일 수 있다. 상기 발광소자(21) 간의 간격(a1)이 상기 레진층(41)의 리세스부(R1) 및 렌즈부(31)에 의해 증가하게 되므로, 조명 모듈(100) 내에 발광 소자(21)의 탑재 개수를 줄여줄 수 있다.
실시 예에 개시된 발광소자(21)는 적어도 5면 발광하는 플립 칩으로 제공됨으로써, 휘도 분포 및 지향각 분포가 개선됨을 알 수 있다. 상기 발광소자(21)는 상기 기판(11) 상에서 N×M 행렬로 배치된 경우, N은 1열 또는 2열 이상이며, M은 1열 또는 2열 이상일 수 있다. 상기 N, M은 1 이상의 정수이다. 상기 발광소자(21)는 Y축 및 X축 방향으로 각각 배열될 수 있다.
상기 발광소자(21)는 발광 다이오드(LED) 칩으로서, 청색, 적색, 녹색, 자외선(UV), 적외선 중 적어도 하나를 발광할 수 있다. 상기 발광소자(21)는 예컨대 청색, 적색, 녹색 중 적어도 하나를 발광할 수 있다. 상기 발광소자(21)는 상기 기판(11)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광소자(21)는 표면에 투명한 절연층, 또는 레진층으로 밀봉될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광소자(21)는 표면에 형광체를 갖는 형광체를 갖는 층이 접착될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광소자(21)는 하부에 세라믹 지지 부재 또는 금속 플레이트를 갖는 지지 부재가 배치될 수 있으며, 상기 지지 부재는 전기 전도 및 열 전도 부재로 사용될 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자(21) 상에는 다수의 층이 배치되며, 다수의 층은 예컨대, 2층 이상 또는 3층 이상의 층을 포함할 수 있다. 상기 다수의 층은 불순물을 갖지 않는 층, 형광체가 첨가된 층, 및 확산제를 갖는 층, 형광체/확산체가 첨가된 층 중에서 적어도 두 층 또는 세 층 이상을 선택적으로 포함할 수 있다. 상기 다수의 층 내에는 확산제와 형광체를 선택적으로 포함할 수 있다. 즉, 상기 형광체와 상기 확산제는 서로 별도의 층에 배치되거나, 서로 혼합되어 하나의 층에 배치될 수 있다. 상기 불순물은 형광체 및 확산제일 수 있다. 상기 형광체와 상기 확산제가 각각 구비한 층들은 서로 인접하게 배치되거나 서로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 형광체와 상기 확산제가 배치된 층이 서로 분리된 경우, 상기 형광체가 배치된 층이 상기 확산제가 배치된 층보다 위에 배치될 수 있다.
상기 형광체는 청색 형광체, 녹색 형광체, 적색 형광체, 황색 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 형광체의 사이즈는 1㎛ 내지 100 ㎛의 범위일 수 있다. 상기 형광체의 밀도가 높을수록 파장 변환 효율은 높을 수 있으나, 광도가 저하될 수 있으므로, 상기의 사이즈 내에서 광 효율을 고려하여 첨가할 수 있다. 상기 확산제는 PMMA(Poly Methyl Meth Acrylate) 계열, TiO2, SiO2, Al2O3, 실리콘 계열 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 확산제는 발광 파장에서 굴절률이 1.4 내지 2 범위이며, 그 사이즈는 1 ㎛ 내지 100 ㎛의 범위 또는 1㎛ 내지 30 ㎛의 범위일 수 있다. 상기 확산제는 구형상일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 이러한 확산제 및 형광체와 같은 불순물이 배치되므로, 상기 발광소자들을 서로 연결한 영역 상에서의 광 균일도는 90% 이상으로 제공될 수 있다.
상기 다수의 층은 수지 재질을 포함할 수 있다. 상기 다수의 층은 서로 동일한 굴절률이거나, 적어도 두 층의 굴절률이 동일할 수 있다. 상기 다수의 층은 최 상측에 인접한 층일수록 굴절률이 점차 낮아지거나 0.5 이하의 굴절률 차이를 가질 수 있다.
상기 레진층(41)은 상기 기판(11) 상에 배치되며, 상기 발광소자(21)의 둘레를 밀봉하게 된다. 상기 레진층(41)은 상기 발광소자(21)의 두께보다 두꺼운 두께일 수 있다. 상기 레진층(41)은 투명한 수지 재질 예컨대, UV(Ultra violet) 레진(Resin), 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지 재질일 수 있다. 상기 레진층(41)은 확산제가 없는 층이거나, 확산제를 갖는 층 또는 몰딩 층일 수 있다.
상기 레진층(41)은 확산제를 포함할 수 있다. 상기 확산제는 상기 레진층(41) 내에 1.5wt% 내지 2.5wt%의 범위로 첨가될 수 있다. 상기 확산제를 갖는 레진층(41)의 굴절률은 1.8이하 예컨대, 1.1 내지 1.8 범위 또는 1.4 내지 1.6 범위일 수 있으며, 상기 확산제의 굴절률보다는 낮을 수 있다. 이러한 수지 재질의 굴절률은 1.8이하 예컨대, 1.1 내지 1.8 범위 또는 1.4 내지 1.6 범위일 수 있으며, 상기 확산제의 굴절률보다는 낮을 수 있다.
상기 UV 레진은 예컨대, 주재료로서 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 주원료로 하는 레진(올리고머타입)을 이용할 수 있다. 이를테면, 합성올리고머인 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 이용할 수 있다. 상기 주 재료에 저비점 희석형 반응성 모노머인 IBOA(isobornyl acrylate), HBA(Hydroxybutyl Acrylate), HEMA(Hydroxy Metaethyl Acrylate) 등이 혼합된 모노머를 더 포함할 수 있으며, 첨가제로서 광개시제(이를 테면, 1-hydroxycyclohexyl phenyl-ketone,Diphenyl), Diphwnyl(2,4,6-trimethylbenzoyl phosphine oxide) 등 또는 산화방지제 등을 혼합할 수 있다. 상기 UV 레진은 올리고머 10~21%, 모노머 30~63%, 첨가제 1.5~6% 를 포함하여 구성되는 조성물로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 모노머는 IBOA(isobornyl Acrylate) 10~21%, HBA(Hydroxybutyl Acrylate) 10~21%, HEMA (Hydroxy Metaethyl Acrylate) 10~21%의 혼합물로 구성될 수 있다. 상기 첨가제는, 광개시제 1~5%를 첨가하여 광반응성을 개시하는 기능을 수행하게 할 수 있으며, 산화방지제 0.5~1%를 첨가하여 황변 현상을 개선할 수 있는 혼합물로 형성될 수 있다. 상술한 조성물을 이용한 상기 레진층(41)의 형성은 도광판 대신 UV 레진 등의 레진으로 층을 형성하여, 굴절율, 두께 조절이 가능하도록 함과 동시에, 상술한 조성물을 이용하여 점착특성과 신뢰성 및 양산속도를 모두 충족할 수 있도록 할 수 있다.
상기 레진층(41)의 두께(t2)는 상기 기판(11)의 두께보다 두꺼울 수 있으며, 예컨대 상기 기판(11)의 두께보다 5배 이상 예컨대, 5배 내지 9배 범위로 두꺼울 수 있다. 이러한 레진층(41)은 상기의 두께(t2)로 배치됨으로써, 상기 기판(11) 상에서 발광소자(21)의 주변을 밀봉하며 습기 침투를 방지할 수 있고 상기 기판(11)을 지지할 수 있다. 상기 레진층(41)과 상기 기판(11)은 연성 플레이트로 가능할 수 있다. 상기 레진층(41)의 두께(t2)는 4mm 이하 예컨대, 2mm 내지 4mm의 범위 또는 2mm 내지 3.5mm 범위일 수 있다.
상기 레진층(41)은 도 2와 같이, 복수의 리세스부(R1)와 상기 리세스부(R1) 상에 렌즈부(31)를 포함할 수 있다. 상기 리세스부(R1)는 상기 발광소자(21) 상에 각각 배치되며, 상기 발광소자(21)를 밀봉하게 된다. 상기 리세스부(R1)는 공기 재질로서, 공기 예컨대, 산소, 질소 또는 아르곤 가스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 리세스부(R1)는 진공 상태일 수 있다. 상기 리세스부(R1)가 진공 상태인 경우, 온도 변화에 따른 습기 발생을 방지할 수 있다. 상기 리세스부(R1)는 상기 발광소자(21)와 상기 렌즈부(31) 사이에 배치될 수 있다. 상기 리세스부(R1)의 제1,2방향의 너비(예: c)는 최대 높이(b, c>b)보다 클 수 있다.
상기 렌즈부(31)는 탑뷰 형상이 원 형상일 수 있다. 상기 렌즈부(31)가 원 형상인 경우, 상기 렌즈부(31)의 둘레는 상기 발광소자(21)와 동일한 간격(g2)으로 이격될 수 있다. 상기 렌즈부(31)는 타원 형상일 수 있으며, 이 경우 발광소자(21)의 서로 반대측 면은 렌즈부(31)와 동일한 간격으로 이격되거나, 상기 발광소자(21)의 인접한 면들은 상기 렌즈부(31)와 서로 다른 간격으로 이격될 수 있다.
상기 렌즈부(31)들 간의 간격(g1)은 상기 발광소자(21) 간의 간격(a1, a1>g1)보다 작을 수 있다. 상기 레진층(41)의 일부(41a)는 상기 렌즈부(31)들 사이의 영역에 배치되며 상기 기판(11)의 상면에 접촉될 수 있다. 상기 레진층(41)은 상기 렌즈부(31)의 둘레에 배치되어, 상기 렌즈부(31)를 통해 출사된 광을 가이드하게 된다. 상기 레진층(41) 내부에 확산제가 첨가된 경우, 렌즈부(31)를 통해 출사된 광을 확산시켜 줄 수 있다.
상기 렌즈부(31) 간의 간격(g1)은 상기 렌즈부(31)와 상기 레진층(41)의 측면 간의 간격(g3)보다 클 수 있다. 상기 렌즈부(31)의 제1방향 또는 제2방향의 길이(c)는 상기 렌즈부(31)들 간의 간격(g1)보다 클 수 있다. 상기 렌즈부(31)의 측면과 상기 발광소자(21) 사이의 직선 거리(g2)는 상기 렌즈부(31) 사이의 간격(g1)보다 작을 수 있다.
여기서, 상기 렌즈부(31)의 사이즈는 서로 동일할 수 있다. 다른 예로서, 상기 렌즈부(31) 중 일부는 다른 사이즈를 가질 수 있다. 예컨대, 상기 렌즈부(31)의 사이즈는 M행, N열이 3이상인 경우, 외곽 측 렌즈부(31)의 사이즈는 센터 측 렌즈부(31)의 사이즈보다 작을 수 있다. 즉, 렌즈부(31)의 사이즈는 영역에 따라 다른 사이즈로 제공될 수 있다.
상기 렌즈부(31)의 높이 또는 두께(b)는 상기 레진층(41)의 두께(t2)의 0.9배 이하 예컨대, 0.8배 내지 0.9배의 범위일 수 있다. 상기 렌즈부(31)의 상면 높이(b)가 상기 레진층(41)의 상면의 90% 이하 예컨대, 80% 내지 90%의 범위일 수 있다. 상기 렌즈부(31)의 높이(b)가 상기 범위보다 작은 경우 광의 확산 효율이 낮고 핫 스팟을 줄이는 데 한계가 있으며, 상기 범위보다 큰 경우 레진층(41)의 강도가 저하될 수 있고 리세스부(R1) 내에서의 광 손실이 증가될 수 있다.
상기 레진층(41)의 상면과 상기 렌즈부(31) 사이의 간격(d)은 상기 레진층(41)의 두께(t2)의 0.2배 이하 예컨대, 0.1배 내지 0.2배 범위일 수 있다. 상기 간격(d)이 상기 범위보다 작은 경우 렌즈부(31)의 사이즈가 감소되어 광 확산 효율이 미미하고 상기 범위보다 큰 경우 레진층(41)의 강도 저하가 발생되고 핫 스팟이 발생될 수 있다.
상기 렌즈부(31)는 상기 발광소자(21) 상에서 상기 발광소자(21)로부터 방출된 광을 굴절시켜 줄 수 있다. 상기 렌즈부(31)는 상기 기판(11) 상에 복수로 배치될 수 있다. 상기 렌즈부(31)의 개수는 상기 발광소자(21)의 개수와 동일할 수 있다.
상기 렌즈부(31)는 돌출부(33), 제1입사면(32) 및 제2입사면(34)을 포함할 수 있다. 상기 돌출부(33)는 상기 제1입사면(32)의 중심부에서 상기 발광소자(21) 방향으로 볼록하게 돌출될 수 있다. 상기 돌출부(33)는 상기 제1입사면(32)보다는 상기 발광소자(21)에 더 인접하게 배치될 수 있다. 상기 상기 돌출부(33)는 상기 발광소자(21)의 중심과 대응되거나 대면할 수 있다. 상기 돌출부(33)는 렌즈부(31)의 중심부에서 발광소자(21) 방향으로 돌출될 수 있다.
상기 제1입사면(32)의 중심부에서 상기 발광소자(21)에 가까울수록 점차 좁은 너비를 가질 수 있다. 상기 돌출부(33)는 상기 발광소자(21)와 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 돌출부(33) 방향으로 입사된 광의 일부는 투과되고, 대부분의 광은 제1입사면(32)에 의해 굴절되거나 반사될 수 있다.
상기 제1입사면(32)은 상기 리세스부(R1) 상에 상기 레진층(41)의 상면 방향으로 볼록한 곡면을 포함할 수 있다. 상기 제1입사면(32)은 상기 돌출부(33)로부터 멀어질수록 상기 발광소자(21)와의 거리가 점차 멀어질 있다. 상기 제1입사면(32)은 상기 발광소자(21)에 연직한 광축(Z) 방향으로부터 멀어질수록 상기 발광소자(21)와의 거리가 점차 멀어질 수 있다.
상기 제1입사면(32)은 측 단면에서 볼 때, 쌍곡선 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제1입사면(32)은 상기 돌출부(33)를 기준으로 쌍곡선 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제1입사면(32)은 상기 돌출부(33)의 둘레에 볼록한 곡면으로 형성될 수 있다. 상기 곡면 형상은 반구형 형상 또는 반 타원 형상을 포함할 수 있다.
상기 제1입사면(32)은 입사된 광을 굴절시키거나 반사할 수 있다. 상기 제1입사면(32)에 의해 굴절된 광은 수직한 축을 기준으로 출사각이 입사각보다 클 수 있다. 이에 따라 상기 제1입사면(32)에 의해 굴절된 광들은 측 방향으로 확산될 수 있다. 상기 렌즈부(31)에 의해 입사된 광이 확산되므로, 발광소자(21) 간의 피치 또는 간격을 더 넓게 제공할 수 있다. 상기 발광소자(21) 간의 간격(a1)은 상기 렌즈부(31)의 길이 즉, 최대 길이의 1.2 배 내지 1.8 배의 범위일 수 있다.
상기 제1입사면(32)의 고점은 상기 돌출부(33)의 저점보다 높게 배치될 수 있다. 이에 따라 상기 돌출부(33)의 표면에 의해 반사된 광은 상기 제1입사면(32)으로 진행하거나 제2입사면(34)으로 진행하여, 출사될 수 있다. 상기 제1입사면(32)의 고점 영역은 상기 발광소자(21)와 수직 방향으로 중첩되지 않을 수 있다. 상기 제1입사면(32)의 영역 중에서 5% 이하의 영역이 상기 발광소자(21)와 수직 방향으로 중첩될 수 있다.
상기 제1입사면(32)은 상기 돌출부(33)와 상기 제2입사면(34) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1입사면(32)은 상기 돌출부(33)와 상기 제2입사면(34) 사이에 연결될 수 있다. 상기 제1입사면(32)의 외곽 저점은 상기 돌출부(33)의 저점과 같거나 낮게 배치될 수 있다.
상기 돌출부(33)의 저점과 상기 레진층(41)의 상면 사이의 간격(d1)은 상기 레진층(41)의 상면과 상기 렌즈부(31) 사이의 간격(d)의 2배 이상 예컨대, 2배 내지 4배의 범위일 수 있다. 상기 간격(d1)은 렌즈부(31)의 곡면의 곡률에 따라 달라질 수 있다.
상기 제2입사면(34)은 상기 발광 소자(21)를 중심으로 동일한 거리(g2)로 배치될 수 있다. 상기 렌즈부(31)가 타원 형상인 경우, 상기 제2입사면(34)은 발광 소자의 제1방향 양 측면과의 거리와 제2방향의 양 측면과의 거리가 다를 수 있다. 상기 렌즈부(31)가 타원 형상인 경우, 길이가 긴 방향에 직교하는 짧은 길이 방향으로의 광을 확산시켜 줄 수 있다.
상기 제2입사면(34)은 상기 기판(11)의 상면에 대해 수직한 면일 수 있다. 상기 제2입사면(34)은 상기 기판(11)의 상면에 대해 경사진 면일 수 있다. 상기 제2입사면(34)은 상기 발광소자(21)로부터 입사된 광이나 상기 기판(11)의 상면에서 반사된 광을 굴절하거나 반사하게 된다. 상기 제2입사면(34)은 수직한 축 예컨대, 광축을 기준으로 광의 출사각이 입사각보다 작을 수 있다.
상기 제2입사면(34)의 높이(b1, 도 3)는 상기 렌즈부(31)의 바닥 또는 상기 기판(11)의 상면으로부터 2mm 이하 예컨대, 0.5mm 내지 2mm의 범위일 수 있다. 상기 제2입사면(34)의 높이(b1)는 상기 레진층(41)의 두께(t2)의 0.3 배 이하 예컨대, 0.2배 내지 0.3배의 범위일 수 있다. 상기 제2입사면(34)의 높이(b1)가 상기 범위보다 낮은 경우 제1입사면(32)으로 출사된 광이 다른 렌즈부(31)로 진행하는 광 간섭 문제가 발생될 수 있고, 상기 범위보다 높은 경우, 제1입사면(32)에 의한 광 확산 효율이 낮고 제2입사면(34)을 통해 출사된 광의 광도가 균일하지 않는 문제가 발생될 수 있다.
상기 제1 및 제2입사면(32,34)은 상기 리세스부(R1)와 접촉되는 영역일 수 있어, 발광소자(21)로부터 방출된 광이나, 다른 영역에서 반사된 광을 굴절시켜 줄 수 있다.
상기 레진층(41) 상에는 형광체층(51)이 배치될 수 있다. 상기 형광체층(51)은 상기 레진층(41)의 상면 및 측면에 배치될 수 있다. 상기 형광체층(51)은 도 4와 같이, 상기 레진층(41)의 상면에 배치될 수 있으며, 상기 레진층(41)의 측면은 상기 형광체층(51)으로부터 노출될 수 있다. 상기 형광체층(51)의 측면부(51a)는 상기 레진층(41)의 전 측면으로 연장되며 상기 기판(11)의 상면에 접촉될 수 있다. 상기 측면부(51a)는 습기 침투를 방지할 수 있고 다른 영역과 동일하게 파장 변환된 광을 추출할 수 있다.
상기 형광체층(51)은 상기 레진층(41)의 수지 재질과 다른 재질이거나 동일한 재질일 수 있다. 상기 형광체층(51)은 투명한 층일 수 있으며, 내부에 형광체를 포함할 수 있다. 상기 형광체층(51)은 한 종류 이상의 형광체 예컨대, 적색 형광체, 녹색 형광체, 청색 형광체, 황색 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 형광체층(51)은 적색 형광체를 포함할 수 있다. 상기 형광체층(51)은 내부에 형광체를 포함함으로써, 입사된 광의 파장을 변환할 수 있다. 여기서, 상기 발광소자(21)로부터 방출된 광이 제1광이고, 상기 형광체층(51)으로부터 파장 변환된 광이 제2광인 경우, 상기 제2광은 제1광보다 장 파장일 수 있다. 상기 제2광은 상기 제1광의 광도보다 광도가 더 클 수 있다. 이는 상기 형광체층(51)은 대부분의 광을 파장 변환함으로써, 형광체층(51)을 통해 파장 변환된 제2광의 광도가 제1광의 광도보다 높아질 수 있다. 점등시 또는 미 점등시 형광체층(51)의 표면 컬러는 적색 컬러 또는 적색에 가까운 컬러일 수 있다. 점등시 또는 미 점등시 형광체층(51)의 표면 컬러는 상기 형광체에 가까운 컬러일 수 있다.
상기 형광체층(51)은 실리콘 또는 에폭시와 같은 재질을 포함할 수 있다. 상기 형광체층(51)은 굴절률이 1.45 내지 1.6의 범위일 수 있다. 상기 형광체층(51)은 굴절률은 확산제의 굴절률과 같거나 높을 수 있다. 상기 형광체층(51)은 상기 레진층(41)의 굴절률보다는 높을 수 있다. 이러한 형광체층(51)의 굴절률이 상기 범위보다 낮은 경우 광의 균일도가 낮아지고 상기 범위보다 높을 경우 광 투과율이 저하될 수 있다. 이에 따라 상기 형광체층(51)의 굴절률은 상기 범위로 제공하여, 광 투과율 및 광 균일도를 조절할 수 있다. 상기 형광체층(51)은 내부에 형광체를 갖고 있어 광을 확산시키는 층으로 정의될 수 있다.
상기 형광체의 함량은 상기 형광체층(51)을 이루는 수지 재질과 동일한 양으로 첨가될 수 있다. 상기 형광체층(51)은 수지 재질과 형광체의 비율이 예컨대, 4:6 내지 6:4의 비율로 혼합될 수 있다. 상기 형광체는 상기 형광체층(51) 내에 40wt% 내지 60wt% 범위일 수 있다. 상기 형광체의 함량은 상기 형광체층(51)의 수지 재질과의 비율이 20% 이하 또는 10% 이하의 차이를 가질 수 있다.
실시 예는 상기 형광체층(51)에서 형광체의 함량이 40% 이상 또는 60% 이하의 비율로 첨가됨으로써, 상기 형광체층(51)의 표면에서의 컬러가 형광체의 컬러 색감으로 제공될 수 있고, 광의 확산 및 파장 변환 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 또한 형광체층(51)을 통해 발광소자(21)로부터 방출된 광의 파장 예컨대, 청색 광이 투과되는 것을 줄여줄 수 있다. 또한 형광체층(51)을 통해 추출된 광이 형광체의 파장에 의한 면 광원으로 제공될 수 있다.
상기 형광체층(51)은 예컨대, 실리콘 재질 내에 형광체를 첨가한 후 경화시켜 필름 형태로 제공될 수 있다. 이러한 형광체층(51)은 상기 레진층(41) 상에 직접 형성되거나, 별도로 형성된 후 접착될 수 있다. 상기 필름 형태로 제조된 형광체층(51)은 상기 레진층(41)의 상면에 접착될 수 있다. 상기 형광체층(51)과 상기 레진층(41) 사이에는 접착제가 배치될 수 있다. 상기 접착제는 투명한 재질로서, UV 접착제, 실리콘 또는 에폭시와 같은 접착제일 수 있다. 상기 형광체층(51)이 필름 형태로 제공됨으로써 내부의 형광체 분포를 균일하게 제공할 수 있고 표면 컬러의 색감도 일정 레벨 이상으로 제공할 수 있다.
상기 형광체층(51)을 수지 재질의 필름을 사용함으로써, 폴리에스테르(PET) 필름을 사용한 경우에 비해, 연성이 높은 모듈을 제공할 수 있다. 상기 형광체층(51)은 형광체를 갖는 보호 필름이거나 형광체를 갖는 이형 필름(Release film)일 수 있다. 상기 형광체층(51)은 상기 레진층(41)으로부터 부착 또는 분리가 가능한 필름으로 제공될 수 있다.
상기 형광체층(51)은 상기 레진층(41)의 두께(t2)보다 작은 두께(t3, t3<t2)일 수 있다. 상기 형광체층(51)은 0.5mm 이하의 두께 예컨대, 0.3mm 내지 0.5mm의 범위일 수 있다. 상기 형광체층(51)의 두께(t3)는 상기 레진층(41)의 두께(t2)의 25% 이하일 수 있다. 상기 형광체층(51)의 두께(t3)는 상기 레진층(41)의 두께(t2)의 18% 이하 예컨대, 14% 내지 18%의 범위일 수 있다. 상기 형광체층(51)의 두께(t3)가 상기 범위보다 두꺼운 경우 광 추출 효율이 저하되거나 모듈 두께가 증가될 수 있고 상기 범위보다 작은 경우 핫 스팟을 억제하는 데 어렵거나 파장 변환 효율이 저하될 수 있다. 또한 상기 형광체층(51)은 파장 변환 및 외부 보호를 위한 층으로서, 상기 범위보다 두꺼운 경우 모듈의 연성 특성이 떨어질 수 있고, 디자인 자유도가 낮아질 수 있다.
상기 형광체는 상기 발광소자(21)로부터 방출된 광을 파장 변환하게 된다. 상기 형광체가 적색 형광체인 경우, 적색 광으로 변환하게 된다. 상기 발광소자(21)로부터 방출된 광이 대부분 파장 변환될 수 있도록, 상기 레진층(41)에 첨가된 확산제를 통해 광을 균일하게 확산시키고, 상기 형광체에 의해 확산된 광을 파장 변환할 수 있다.
상기 형광체층(51)은 형광체를 구비함으로써, 외관 색상이 상기 형광체의 색상으로 보여줄 수 있다. 예컨대, 상기 형광체가 적색인 경우, 표면 컬러는 적색으로 보여질 수 있어, 상기 발광소자(21)가 소등인 경우, 적색 이미지로 제공될 수 있고, 상기 발광소자(21)가 점등인 경우, 소정 광도를 갖는 적색 광이 확산되어 면 광원의 적색 이미지로 제공될 수 있다.
실시 예에 따른 조명 모듈(100)은 5.5mm 이하의 두께를 갖고 상면을 통해 면 광원을 발광할 수 있고 연성 특성을 가질 수 있다. 상기 조명 모듈(100)은 측면을 통해 광을 방출할 수 있다.
발명의 실시 예는 레진층(41)의 렌즈부(31)에 의해 발광소자(21)로부터 방출된 광을 확산시켜 주어, 발광소자(21) 간의 피치를 증가시켜 줄 수 있다. 상기 발광소자(21) 간의 피치 또는 간격(a1)는 8mm 이상일 수 있다. 발명의 실시 예는 레진층(41)의 렌즈부(31)가 발광소자(21) 상에 배치되므로, 핫 스팟을 방지할 수 있다. 발명의 실시 예는 레진부(31)를 갖는 레진층(41) 상에 형광체층(51)이 배치되므로, 균일한 휘도 분포로 제공할 수 있다.
도 3을 참조하면, 레진층(41)의 렌즈부(31)는 제1방향의 길이 c는 발광소자(21)의 제1방향의 길이(L1)의 8배 이상 예컨대, 8배 내지 10배의 범위일 수 있다. 상기 렌즈부(31)는 바닥 형상이 원 형인 경우, 제1,2방향의 길이 c는 발광소자(21)의 제1,2방향의 길이(L1)의 8배 이상 예컨대, 8배 내지 10배의 범위일 수 있다. 상기 렌즈부(31)의 바닥 면적을 상기 발광소자(21)의 바닥 면적의 20배 이상 크게 배치하므로, 상기 렌즈부(31)에 의한 광의 확산 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 여기서, 상기 렌즈부(31)의 바닥 길이는 상기 리세스부(R1)의 바닥 길이일 수 있다. 여기서, 상기 발광소자(21)의 한 변의 길이(L1)는 50 마이크로 미터 이상 예컨대, 50 내지 1000 마이크로 미터의 범위일 수 있다.
상기 렌즈부(31)의 높이(b) 즉, 최대 높이 또는 최대 두께는 상기 레진층(41)의 두께(t2)의 0.9배 이하 예컨대, 0.8배 내지 0.9배의 범위로 배치될 수 있다. 상기 렌즈부(31)의 높이(b)가 상기 범위로 배치되므로, 렌즈부(31)의 하부 공간인 리세스부(R1) 내에서 광을 확산시키고 렌즈부(31)를 통해 균일한 광 분포로 분산시켜 줄 수 있다. 또한 렌즈부(31)의 두께 또는 높이(b)를 상기 레진층(41)의 두께(t2)보다 얇게 하여, 레진층(41)의 강성 저하를 방지하고 핫 스팟을 억제할 수 있다. 여기서, 상기 렌즈부(31)의 높이 또는 두께는 상기 리세스부(R1)의 높이 또는 두께일 수 있다.
렌즈부(31)에서 제1입사면(32)의 고점 높이는 상기 제2입사면(34)의 높이(b1)의 4배 이하 예컨대, 3 배 내지 4배의 범위로 높게 배치될 수 있다. 상기 제1입사면(32)과 레진층(41) 상면 사이의 거리(d)는 상기 레진층(41)의 상면으로부터 상기 레진층(41)의 두께(t2)의 0.2배 이하 예컨대, 0.1배 내지 0.2배의 범위일 수 있다.
상기 레진층(41)의 상면에서 상기 돌출부(33) 하단까지의 거리(d1)는 상기 레진층(41)의 두께(t2)보다 작고 상기 레진층(41)의 상면에서 상기 제1입사면(32)의 고점까지의 거리(d)보다 2배 이상 클 수 있다. 이에 따라 돌출부(33)의 하단 깊이에 따라 상기 제1입사면(32)의 곡면의 곡률이 달라질 수 있어, 광 반사 효율을 증가시켜 줄 수 있다.
상기 돌출부(33)는 상기 레진층(41)의 상면보다 하면에 더 가깝게 배치될 수 있다. 상기 돌출부(33)의 하단 깊이(d1)는 상기 레진층(41)의 상면부터 돌출부(33)의 하단 지점까지의 거리로서, 상기 레진층(41)의 두께(t2)의 50% 이상 예컨대, 50% 내지 70% 범위일 수 있다. 이러한 렌즈부(31)에서 돌출부(33)를 발광소자(21) 방향으로 상기 범위로 형성해 줌으로써, 발광소자(21)로부터 입사된 광을 제1,2입사면(32,34)으로 반사시켜 줄 수 있다.
상기 레진층(41)의 하단 지점은 상기 레진층(41)의 하면 또는 기판(11)의 상면과의 거리가 상기 레진층(41)의 두께(t2)의 50% 이하 예컨대, 30% 내지 50% 범위일 수 있다. 상기 레진층(41)의 하단 지점과 상기 기판(11) 사이의 거리는 상기 제2입사면(34)의 높이(b1)보다 더 클 수 있다.
상기 돌출부(33)의 깊이(d1)는 레진층(41)의 상면을 기준으로 상기 제1입사면(32)의 고점 높이(b1, d1>b1)보다 더 깊게 배치될 수 있으며, 예컨대, 상기 제1입사면(32)의 고점보다 2.5배 이상 예컨대, 2.5배 내지 3.5배의 범위로 깊게 돌출될 수 있다. 이에 따라 상기 돌출부(33)에서의 광 반사 효율은 개선될 수 있고 상기 제1입사면(32)에서의 광 입사 광량은 증가될 수 있다.
상기 렌즈부(31)의 돌출부(33)의 하단 깊이(d1)와 제2입사면(34)의 높이(b1)의 합(d1+b1)은 상기 레진층(41)의 두께(t2)보다 작을 수 있다. 즉, 상기 제2입사면(34)의 상단은 상기 돌출부(33)의 하단보다 낮게 배치될 수 있다.
발명의 실시 예는 레진층(41)의 상면과 하면이 플랫한 면으로 제공되고, 상기 렌즈부(31)는 상기 플랫한 하면으로부터 볼록하게 제공되며, 상기 렌즈부(31) 하부에 리세스부(R1)를 형성하여, 발광소자(21)를 에어로 밀봉하게 된다. 이러한 렌즈부(31)는 레진층(41) 내에서 쌍곡선 형상을 갖고 발광소자(21) 상에 배치되므로, 발광소자(21)로부터 방출된 광의 확산 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 또한 렌즈부(31)의 너비 또는 길이는 상기 렌즈부(31)의 높이 또는 두께보다 크며, 렌즈부(31)의 높이를 레진층(41)의 두께의 80% 이상으로 제공해 주어, 렌즈부(31) 내에서 확산된 광은 렌즈부(31)의 각 입사면에서 반사되거나 측 방향으로 굴절될 수 있다.
도 12의 (a)(b)(c)는 비교 예로서 렌즈부가 없는 레진층 내에 발광소자를 배치한 경우의 지향각, 휘도 분포 및 광도 그래프의 예로서, 발광소자(21)로부터 방출된 광의 지향각이 좁고 핫 스팟이 집중되며 광도 분포가 좁게 나타남을 알 수 있다. 발명의 실시 예는 도 13의 (a)(b)(c)와 같이, 도 2와 같이 발광소자(21)의 광 지향각은 125도 이상이 될 수 있으며, 휘도 분포도 넓게 분포되어 핫 스팟이 억제될 수 있으며, 광도 분포가 발광소자(21)를 기점으로 넓게 나타남을 알 수 있다.
도 14와 같이, 비교 예와 실시 예의 발광소자(21)의 광도(intensity)를 비교하면, 비교 예의 광도를 기준으로 실시 예의 발광소자(21)의 광도는 50% 이상 줄어들고 측 방향으로 확산됨을 알 수 있다.
발명의 실시 예는 조명 모듈에서 레진층(41) 내부에 렌즈부(31)를 각 발광소자(21) 상에 배치하게 되므로, 조명 모듈 내의 발광소자(21) 간의 피치를 늘려 소자 탑재 개수를 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 4는 레진층(41) 내부에 렌즈부(31)를 배치하고, 상기 렌즈부(31) 바닥에 발광소자(21)가 배치하며, 상기 레진층(41) 상부에 형광체층(51)이 배치될 수 있다. 상기 형광체층(51)은 상기 레진층(41)의 상면을 커버하며 상기 레진층(41)의 측면에 형성되지 않을 수 있다. 이때 상기 레진층(41)의 측면은 상기 형광체층(51)에 첨가된 형광체가 아닌 다른 형광체가 첨가된 층이 배치될 수 있다. 상기 레진층(41)의 측면은 반 투과 물질 또는 반사층이 배치될 수 있다. 상기 레진층(41)의 측면은 수직한 측면이 아닌 경사진 측면으로 제공될 수 있다.
한편, 도 15 및 도 5 내지 도 8과 같이, 형광체층(51)의 형광체 농도는 발광소자(21)와 수직 방향으로 중첩되는 영역에서 상기 발광소자(21)의 광도에 따라 다른 분포를 가질 수 있다. 예컨대, 발광소자(21)의 광도가 높은 경우 형광체의 농도는 높게 하며, 발광소자(21)의 광도가 낮은 경우 형광체의 농도는 작게 하며, 발광소자(21)의 광도가 중간 정도인 경우 형광체의 농도도 중간 정도로 첨가할 수 있다. 반대로, 형광체의 농도가 높은 경우 발광소자(21)의 광도는 낮아질 수 있고, 형광체의 농도가 낮은 경우 상대적으로 발광소자(21)의 광도 저하는 줄어들 수 있다. 이에 따라 발광소자(21)와 수직 방향으로 중첩된 영역에 대해 예컨대, 형광체층(51)의 대응 영역 또는 차광부에서의 형광체 농도를 다르게 할 수 있다.
상기 형광체층(51)의 형광체 농도는 발광소자(21)를 기준으로 상기 발광소자(21)와 대면하거나 상기 발광소자(21)의 면적보다 크고 렌즈부(31)보다 작은 면적에서 상기 형광체층(51)의 농도와 다른 농도를 갖는 영역 또는 차광부를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 차광부는 상기 형광체층(51)의 농도보다 높거나 낮은 형광체 농도를 갖는 영역일 수 있다.
도 5는 발명의 제2실시 예에 따른 조명 모듈을 나타낸 평면도이며, 도 6은 도 5의 조명 모듈의 B-B측 단면도의 제1예이며, 도 7은 도 5의 조명 모듈의 B-B측 단면도의 제2예이고, 도 8은 도 5의 조명 모듈의 B-B측 단면도의 제3예이다. 제2실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 구성은 제1실시 예의 설명을 참조하며 제2실시 예에 선택적으로 적용할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 조명 모듈은 기판(11), 상기 기판(11) 상에 배치된 발광소자(21), 및 상기 기판(11) 상에서 상기 발광소자(21) 상에 레진층(41), 상기 레진층(41) 상에 형광체층(51)을 포함한다.
상기 형광체층(51)은 상기 레진층(41)의 상면에 배치되거나, 상기 레진층(41)의 상면 및 측면에 배치될 수 있다.
상기 형광체층(51)은 차광부(55)를 포함할 수 있다. 상기 차광부(55)는 형광체를 포함할 수 있다. 상기 차광부(55)는 상기 형광체층(51)의 형광체 농도보다 높은 형광체 농도를 포함할 수 있다.
상기 차광부(55)는 상기 발광소자(21)의 수직 방향으로 중첩되는 영역에 배치될 수 있다. 상기 차광부(55)는 상기 발광소자(21)의 상면 면적보다 2배 이상의 면적 예컨대, 2배 내지 10 배의 범위로 배치될 수 있다. 이러한 차광부(55)가 상기 발광소자(21)의 상부 영역을 커버하게 되므로, 상기 발광소자(21)로부터 방출된 광도를 낮출 수 있고, 핫 스팟을 억제할 수 있다.
상기 차광부(55)의 너비(c1)는 상기 발광소자(21)의 너비보다 1배 이상일 수 있으며, 예컨대 1배 내지 5배의 범위일 수 있다. 상기 차광부(55)의 두께는 상기 형광체층(51)의 두께(t3)와 동일하거나, 더 두꺼울 수 있다. 상기 차광부(55)는 상기 형광체층(51)의 오픈 영역을 통해 배치될 수 있고, 상기 레진층(41)의 상면에 접촉될 수 있다.
상기 차광부(55)는 도 5와 같이, 탑뷰 형상이 원 형상일 수 있다. 상기 차광부와 상기 렌즈부(31)는 동심원 형상으로 형성될 수 있다.
상기 차광부(55)는 상기 제1입사면(32) 및 상기 돌출부(33)와 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 차광부(55)는 상기 렌즈부(31)의 바닥 길이보다 작은 길이를 갖고 배치되므로, 상기 제1입사면(32)을 통해 추출되는 광도 저하를 방지할 수 있다.
상기 차광부(55)는 형광체 종류가 한 종류 이상일 수 있으며, 예컨대 적색, 녹색, 황색, 청색 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 차광부는 형광체와 확산제를 포함할 수 있다.
도 7은 도 6과 다른 예로서, 형광체층(51) 상에 차광부(55a)가 배치될 수 있다. 상기 차광부(55a)는 상기 형광체층(51)의 형광체와 동일한거나 다른 형광체일 수 있다. 상기 차광부(55a)의 형광체 농도는 상기 형광체층(51)의 형광체 농도와 같거나 더 높을 수 있다. 즉, 형광체층(51)과 차광부(55a)가 다중 층으로 적층됨으로써, 발광 소자(21)와 수직으로 중첩된 영역에서의 형광체 농도는 다른 영역보다는 높게 배치되므로, 차광 효과는 개선될 수 있다.
상기 차광부(55a)는 상기 발광소자(21)와 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 차광부는 상기 렌즈부(31)의 제2입사면(34)보다는 내측 영역에 배치될 수 있다.
상기 차광부(55a)의 너비(c1)는 상기 발광소자(21)의 너비보다는 길고 렌즈부(31)의 바닥 길이보다는 작을 수 있다. 상기 차광부(55a)는 상기 렌즈부(31)의 돌출부(33)와 제1입사면(32)의 일부와 수직 방향에 중첩될 수 있다. 상기 차광부(55a)는 형광체층(51)의 상면에서 상기 형광체층(51)의 두께(t3)보다 얇은 두께로 제공될 수 있다.
상기 차광부(55a)의 형광체는 적색, 녹색, 청색, 황색 중 적어도 하나 이상 또는 2종류 이상을 포함할 수 있다. 상기 차광부의 형광체는 상기 형광체층(51)의 형광체와 동일한 형광체 예컨대, 적색 형광체를 포함할 수 있다. 상기 차광부(55a)는 형광체와 확산제를 포함할 수 있다.
상기 차광부(55a)는 상기 형광체층(51)의 표면 컬러보다 더 짙은 표면 컬러를 가질 수 있다. 예컨대, 적색 컬러를 기준으로 차광부의 표면 채도는 형광체층(51)의 표면 채도보다 더 찐하거나 더 높게 나타날 수 있다.
상기 차광부(55a)는 도 5와 같이, 탑뷰 형상이 원 형상일 수 있다. 상기 차광부(55a)와 상기 렌즈부(31)는 동심원 형상으로 형성될 수 있다.
도 8은 도 6과 다른 제3예로서, 레진층(41) 상에 차광부(55b)가 배치될 수 있다. 상기 차광부(55b)는 상기 형광체층(51)과 레진층(41) 사이에 배치될 수 있다. 상기 차광부(55b)는 상기 형광체층(51)의 형광체와 동일하거나 다른 형광체일 수 있다. 상기 차광부(55b)의 형광체 농도는 상기 형광체층(51)의 형광체 농도와 같거나 더 높을 수 있다.
상기 차광부(55b)는 상기 발광소자(21)와 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 차광부(55b)는 상기 렌즈부(31)의 제2입사면(34)보다는 내측 영역에 배치될 수 있다.
상기 차광부(55b)의 너비(c1)는 상기 발광소자(21)의 너비보다는 길고 렌즈부(31)의 바닥 길이보다는 작을 수 있다. 상기 차광부(55b)는 상기 렌즈부(31)의 돌출부(33)와 제1입사면(32)의 일부와 수직 방향에 중첩될 수 있다. 상기 차광부(55b)는 레진층(41)의 상면에서 상기 형광체층(51)의 두께(t3)보다 얇은 두께로 제공될 수 있다.
상기 차광부(55b)의 형광체는 적색, 녹색, 청색, 황색 중 적어도 하나 이상 또는 2종류 이상을 포함할 수 있다. 상기 차광부(55b)의 형광체는 상기 형광체층(51)의 형광체와 동일한 형광체 예컨대, 적색 형광체를 포함할 수 있다. 상기 차광부(55b)는 형광체와 확산제를 포함할 수 있다.
상기 차광부(55b)는 상기 형광체층(51)의 표면 컬러보다 더 짙은 표면 컬러를 가질 수 있다. 예컨대, 적색 컬러를 기준으로 차광부(55b)의 표면 채도는 형광체층(51)의 표면 채도보다 더 찐하거나 더 높게 나타날 수 있다. 상기 차광부(55b)는 도 5와 같이, 탑뷰 형상이 원 형상일 수 있다. 상기 차광부(55b)와 상기 렌즈부(31)는 동심원 형상으로 형성될 수 있다.
상기 형광체층(51)은 상기 차광부(55b)와 중첩되는 상부 영역(51b)이 상기 형광체층(51)의 상면보다 위로 돌출될 수 있다. 상기 차광부(55b)와 중첩된 상기 형광체층(51)의 상부 영역(51b)의 상면 면적은 상기 차광부(55b)의 상면 면적보다 클 수 있다. 이에 따라 상기 차광부(55b)와 상기 형광체층(51)은 입사된 광의 파장을 변환하여, 출사하게 되며, 차광 영역 상에서는 광도가 낮아질 수 있다.
도 9의 (a)(b)(c)는 제1실시 예의 조명 모듈의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 9의 (a)(b)와 같이, 기판(11) 상에 발광소자(21)를 미리 정해진 피치로 탑재하게 된다. 기판(11) 상에 발광소자(21)가 탑재되면, 리세스부(R1) 및 렌즈부(31)를 갖는 레진층(41)을 상기 기판(11) 상에 부착하게 된다. 여기서, 상기 기판(11)과 상기 레진층(41)은 접착제로 접착되거나, 접착 필름으로 접착될 수 있다.
상기 레진층(41)의 리세스부(R1) 및 렌즈부(31)는 상기 발광소자(21)의 피치에 따라 각각 대응될 수 있도록 배열할 수 있다. 상기 리세스부(R1) 및 렌즈부(31)는 레진층(41)에 대해 임프린트(imprint) 방식으로 사출 성형한 후, 제공될 수 있다. 상기 렌즈부(31)는 돌출부(33), 제1입사면(32) 및 제2입사면(34)을 포함할 수 있으며, 상기 발광소자(21)를 감싸게 배치될 수 있다. 상기 렌즈부(31)와 상기 발광소자(21)와 기판 사이에는 리세스부(R1)가 배치될 수 있으며, 상기 리세스부(R1)는 에어 상태이거나 진공 상태일 수 있다.
도 9의 (c)와 같이, 레진층(41)의 표면에는 형광체층(51)이 형성될 수 있다. 상기 형광체층(51)은 미리 준비된 필름 형태를 상기 레진층(41)의 표면에 가열 압착 방식으로 부착할 수 있다. 다른 예로서, 상기 레진층(41)의 표면에 사출을 위한 성형 틀을 제공한 후, 형광체층(51)을 형성할 수 있다.
상기 형광체층(51)의 상기 레진층(41)의 상면에 형성되거나, 상기 레진층(41)의 상면 및 측면에 형성될 수 있다.
도 10은 제3실시 예에 따른 조명 모듈의 측 단면도의 예이다. 제3실시 예를 설명함에 있어서, 상기와 동일한 구성은 상기의 구성을 참조하기로 하며 선택적으로 적용할 수 있다.
도 10을 참조하면, 조명 모듈은 기판 상에 복수의 발광소자(21), 상기 발광 소자 상에 리세스부(R1)를 갖는 확산층(35), 상기 확산층(35) 상에 형광체층(65) 및 상기 형광체층(65) 상에 레진층(71)을 포함할 수 있다.
상기 확산층(35)은 상기 발광소자(21)를 감싸는 리세스부(R2), 상기 리세스부(R2)의 표면에 렌즈부(36), 상기 렌즈부(36)를 서로 연결해 주는 지지부(37)를 포함할 수 있다. 상기 리세스부(R2)는 발광소자(21)를 감싸며 에어 영역 또는 진공 영역일 수 있다. 상기 리세스부(R2)는 발광소자(21)와 수직 방향으로 중첩될 수 있으며, 반구형 또는 반타원형 형상으로 제공될 수 있다.
상기 확산층(35)은 상기 발광소자(21)와 이격되며, 상기 기판 상에 배치될 수 있다. 상기 렌즈부(36)는 상기 발광소자(21)와 각각 대응되도록 복수로 배치되며, 상기 리세스부(R2) 상에서 상기 발광소자(21)로부터 입사된 광을 확산하게 된다. 상기 렌즈부(36)는 반구형 형상 또는 반 타원 형상일 수 있다. 상기 렌즈부(36)는 볼록한 렌즈 형상으로 제공될 수 있다. 이러한 렌즈부(36)는 입사된 광을 확산하거나 굴절시켜 줄 수 있다.
상기 지지부(37)는 상기 복수의 렌즈부(36)를 서로 연결해 줄 수 있다. 상기 지지부(37)는 상기 기판(11) 상에 부착되거나 접착될 수 있다.
상기 확산층(35)은 상리 렌즈부(36)와 상기 지지부(37)가 동일한 두께로 연결될 수 있다. 상기 확산층(35)은 0.5mm 이하의 두께 예컨대, 0.3 내지 0.5mm의 범위일 수 있다.
상기 확산층(35)에는 확산제나 형광체가 첨가될 수 있다. 상기 확산층(35)은 투명한 수지 재질로서, UV(Ultra violet) 레진(Resin), 에폭시 또는 실리콘과 같은 수지 재질일 수 있다.
상기 확산층(35) 상에는 형광체층(65)이 형성될 수 있다. 상기 형광체층(65)은 투명한 수지 재질 내에 적색, 녹색, 청색 및 황색 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 형광체층(65)은 예컨대, 적색 형광체를 포함할 수 있다. 상기 형광체층(65)은 상기 확산층(35)의 렌즈부(36)와 지지부(37) 상에 균일한 두께로 형성될 수 있다. 상기 확산층(35)과 상기 형광체층(65)은 각각 임프린트 방식으로 형성된 후, 기판 상에 적층될 수 있다. 상기 형광체층(65)은 상기 렌즈부(36) 상에 볼록한 영역과 상기 지지부(37) 상에 플랫한 영역으로 제공될 수 있다.
상기 레진층(71)은 상기 형광체층(65) 상에 배치될 수 있다. 상기 레진층(71)의 상면은 플랫한 상면으로 제공되며 상기 형광체층(65)의 표면을 덮을 수 있다. 상기 레진층(71)은 상기 렌즈부(36)와 수직 방향으로 중첩된 영역의 두께는 상기 지지부와 수직 방향으로 중첩된 영역의 두께보다 얇을 수 있다.
상기 레진층(71)은 상기 형광체층(65) 및 상기 확산층(35)의 측면에 배치될 수 있다. 다른 예로서, 상기 레진층(71), 상기 확산층(35) 및 상기 형광체층(65)의 측면에는 확산제를 갖는 층이나 형광체를 갖는 층이 더 배치될 수 있다.
발명의 실시 예는 도 1 및 도 10과 같이, 렌즈부(31,36)를 갖는 레진층(51) 또는 확산층(35)을 기판(11) 상에 밀착시켜 줌으로써, 렌즈부(36) 내부 공간이 에어나 진공 상태로 제공될 수 있다. 상기 렌즈부(36)를 갖는 층에 대해, 기판(11) 상에 밀착한 후 공기를 제거하여 리세스부(R1,R2)를 진공 상태로 제공할 수 있다. 이러한 렌즈부(36)를 갖는 층이 발광 소자와 이격되며, 볼록한 곡선 또는 쌍곡선을 갖도록 배치됨으로써, 입사된 광을 확산시키거나 굴절시켜 줄 수 있다. 따라서, 5mm 이하의 얇은 두께를 갖는 조명 모듈 내부에 렌즈부(31,36)를 제공하여, 별도의 렌즈를 설치하지 않아도 되며, 피치가 증가된 발광소자(21)들에 의해 균일한 광 분포를 제공할 수 있다.
도 11의 (a)(b)(c)는 도 10의 조명 모듈에서 확산층(35) 및 형광체층(65)을 부착 공정의 예이다.
도 11의 (a)(b)와 같이, 미리 제조된 확산층(35)을 기판(11) 상에 부착하게 된다. 이때 확산층(35)의 렌즈부(36)는 각 발광소자(21) 상에 배치되며, 지지부(37)는 기판(11) 상에 밀착된다. 이때 상기 확산층(35)은 상기 기판(11)에 밀착시켜 부착하거나, 밀착시킨 후 상기 확산층(35)의 주변의 공기를 제거하여 진공 상태의 리세스부(R2)를 제공할 수 있다. 상기 확산층(35)은 임프린트 방식으로 제조될 수 있다.
도 11의 (c)와 같이, 상기 확산층(35)이 상기 기판(11) 상에 밀착되면, 미리 제조된 형광체층(65)을 상기 확산층(35) 상에 부착하거나, 상기 확산층(35) 상에 사출 성형 틀을 이용하여 형광체층(65)을 형성할 수 있다.
이후, 상기 형광체층(65) 상에 레진층을 형성하여, 도 10과 같은 조명 모듈을 제공할 수 있다.
도 16은 실시 예에 따른 조명 모듈의 발광소자의 예를 나타낸 도면이다.
도 16을 참조하면, 실시 예에 개시된 발광소자는 발광 구조물(225) 및 복수의 전극(245,247)을 포함한다. 상기 발광 구조물(225)은 II족 내지 VI족 원소의 화합물 반도체층 예컨대, III족-V족 원소의 화합물 반도체층 또는 II족-VI족 원소의 화합물 반도체층으로 형성될 수 있다. 상기 복수의 전극(245,247)은 상기 발광 구조물(225)의 반도체층에 선택적으로 연결되며, 전원을 공급하게 된다.
상기 발광소자는 기판(221)을 포함할 수 있다. 상기 기판(221)은 상기 발광 구조물(225) 위에 배치된다. 상기 기판(221)은 예컨대, 투광성, 절연성 기판, 또는 전도성 기판일 수 있다. 상기 기판(221)은 예컨대, 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge, Ga2O3 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 상기 기판(221)의 탑 면 및 바닥면 중 적어도 하나 또는 모두에는 복수의 볼록부(미도시)가 형성되어, 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 각 볼록부의 측 단면 형상은 반구형 형상, 반타원 형상, 또는 다각형 형상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이러한 기판(221)은 제거될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 기판(221)과 상기 발광 구조물(225) 사이에는 버퍼층(미도시) 및 저 전도성의 반도체층(미도시) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 버퍼층은 상기 기판(221)과 반도체층과의 격자 상수 차이를 완화시켜 주기 위한 층으로서, II족 내지 VI족 화합물 반도체 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층 아래에는 언도핑된 III족-V족 화합물 반도체층이 더 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 구조물(225)은 상기 기판(221) 아래에 배치될 수 있으며, 제1도전형 반도체층(222), 활성층(223) 및 제2도전형 반도체층(224)을 포함한다. 상기 각 층(222,223,224)의 위 및 아래 중 적어도 하나에는 다른 반도체층이 더 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1도전형 반도체층(222)은 기판(221) 아래에 배치되며, 제1도전형 도펀트가 도핑된 반도체 예컨대, n형 반도체층으로 구현될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(222)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함한다. 상기 제1도전형 반도체층(222)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(223)은 제1도전형 반도체층(222) 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 제2도전형 반도체층(224)은 상기 활성층(223) 아래에 배치된다. 상기 제2도전형 반도체층(224)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(224)은, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP와 같은 화합물 반도체 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(224)이 p형 반도체층이고, 상기 제1도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba을 포함할 수 있다.
상기 발광 구조물(225)은 다른 예로서, 상기 제1도전형 반도체층(222)이 p형 반도체층, 상기 제2도전형 반도체층(224)은 n형 반도체층으로 구현될 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(224) 아래에는 상기 제2도전형과 반대의 극성을 갖는 제3도전형 반도체층이 형성할 수도 있다. 또한 상기 발광 구조물(225)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.
상기 발광 구조물(225) 아래에는 제1 및 제2전극(245,247)이 배치된다. 상기 제1전극(245)은 상기 제1도전형 반도체층(222)과 전기적으로 연결되며, 상기 제2전극(247)은 제2도전형 반도체층(224)과 전기적으로 연결된다. 상기 제1 및 제2전극(245,247)은 바닥 형상이 다각형 또는 원 형상일 수 있다. 상기 발광 구조물(225) 내에는 복수의 리세스(226)를 구비할 수 있다.
상기 발광소자는 제1 및 제2전극층(241,242), 제3전극층(243), 절연층(231,233)을 포함한다. 상기 제1 및 제2전극층(241,242) 각각은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 전류 확산층으로 기능할 수 있다. 상기 제1 및 제2전극층(241,242)은 상기 발광 구조물(225)의 아래에 배치된 제1전극층(241); 및 상기 제1전극층(241) 아래에 배치된 제2전극층(242)을 포함할 수 있다. 상기 제1전극층(241)은 전류를 확산시켜 주게 되며, 상기 제2전극층(241)은 입사되는 광을 반사하게 된다.
상기 제1 및 제2전극층(241,242)은 서로 다른 물질로 형성될 수 있다. 상기 제1전극층(241)은 투광성 재질로 형성될 수 있으며, 예컨대 금속 산화물 또는 금속 질화물로 형성될 수 있다. 상기 제1전극층(241)은 예컨대 ITO(indium tin oxide), ITON(ITO nitride), IZO(indium zinc oxide), IZON(IZO nitride), 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) 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 제2전극층(242)은 상기 제1전극층(241)의 하면과 접촉되며 반사 전극층으로 기능할 수 있다. 상기 제2전극층(242)은 금속 예컨대, Ag, Au 또는 Al를 포함한다. 상기 제2전극층(242)은 상기 제1전극층(241)이 일부 영역이 제거된 경우, 상기 발광 구조물(225)의 하면에 부분적으로 접촉될 수 있다.
다른 예로서, 상기 제1 및 제2전극층(241,242)의 구조는 무지향성 반사(ODR: Omni Directional Reflector layer) 구조로 적층될 수 있다. 상기 무지향성 반사 구조는 낮은 굴절률을 갖는 제1전극층(241)과, 상기 제1전극층(241)과 접촉된 고 반사 재질의 금속 재질인 제2전극층(242)의 적층 구조로 형성될 수 있다. 상기 전극층(241,242)은, 예컨대, ITO/Ag의 적층 구조로 이루어질 수 있다. 이러한 상기 제1전극층(241)과 제2전극층(242) 사이의 계면에서 전 방위 반사각을 개선시켜 줄 수 있다.
다른 예로서, 상기 제2전극층(242)은 제거될 수 있으며, 다른 재질의 반사층으로 형성될 수 있다. 상기 반사층은 분산형 브래그 반사(distributed bragg reflector: DBR) 구조로 형성될 수 있으며, 상기 분산형 브래그 반사 구조는 서로 다른 굴절률을 갖는 두 유전체층이 교대로 배치된 구조를 포함하며, 예컨대, SiO2층, Si3N4층, TiO2층, Al2O3층, 및 MgO층 중 서로 다른 어느 하나를 각각 포함할 수 있다. 다른 예로서, 상기 전극층(241,242)은 분산형 브래그 반사 구조와 무지향성 반사 구조를 모두 포함할 수 있으며, 이 경우 98% 이상의 광 반사율을 갖는 발광소자를 제공할 수 있다. 상기 플립 방식으로 탑재된 발광소자는 상기 제2전극층(242)로부터 반사된 광이 기판(221)을 통해 방출하게 되므로, 수직 상 방향으로 대부분의 광을 방출할 수 있다. 상기 발광소자의 측면으로 방출된 광은 실시 예에 따른 접착 부재를 통해 반사 부재에 의해 광 출사 영역으로 반사될 수 있다.
상기 제3전극층(243)은 상기 제2전극층(242)의 아래에 배치되며, 상기 제1 및 제2전극층(241,242)과 전기적으로 절연된다. 상기 제3전극층(243)은 금속 예컨대, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 제3전극층(243) 아래에는 제1전극(245) 및 제2전극(247)가 배치된다.
상기 절연층(231,233)은 제1 및 제2전극층(241,242), 제3전극층(243), 제1 및 제2전극(245,247), 발광 구조물(225)의 층 간의 불필요한 접촉을 차단하게 된다. 상기 절연층(231,233)은 제1 및 제2절연층(231,233)을 포함하며, 상기 제1절연층(231)은 상기 제3전극층(243)과 제2전극층(242) 사이에 배치된다. 상기 제2절연층(233)은 상기 제3전극층(243)과 제1,2전극(245,247) 사이에 배치된다.
상기 제3전극층(243)은 상기 제1도전형 반도체층(222)과 연결된다. 상기 제3전극층(243)의 연결부(244)는 상기 제1, 2전극층(241, 242) 및 발광 구조물(225)의 하부를 통해 비아 구조로 돌출되며 제1도전형 반도체층(222)과 접촉된다. 상기 연결부(244)는 복수로 배치될 수 있다. 상기 제3전극층(243)의 연결부(244)의 둘레에는 상기 제1절연층(231)의 일부(232)가 발광 구조물(225)의 리세스(226)을 따라 연장되며 제3전극층(243)과 상기 제1 및 제2전극층(241,242), 제2도전형 반도체층(224) 및 활성층(223) 간의 전기적인 연결을 차단한다. 상기 발광 구조물(225)의 측면에는 측면 보호를 위해 절연 층이 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제2전극(247)은 상기 제2절연층(233) 아래에 배치되고 상기 제2절연층(233)의 오픈 영역을 통해 상기 제1 및 제2전극층(241, 242) 중 적어도 하나와 접촉되거나 연결된다. 상기 제1전극(245)은 상기 제2절연층(233)의 아래에 배치되며 상기 제2절연층(233)의 오픈 영역을 통해 상기 제3전극층(243)과 연결된다. 이에 따라 상기 제2전극(247)의 돌기(248)는 제1,2전극층(241,242)을 통해 제2도전형 반도체층(224)에 전기적으로 연결되며, 제1전극(245)의 돌기(246)는 제3전극층(243)을 통해 제1도전형 반도체층(222)에 전기적으로 연결된다.
도 17는 실시 예에 따른 조명 모듈이 적용된 차량 램프가 적용된 차량의 평면도이며, 도 18은 실시 예에 개시된 조명 모듈 또는 조명 장치를 갖는 차량 램프를 나타낸 도면이다.
도 17 및 도 18을 참조하면, 차량(900)에서 후미등(800)은 제 1 램프 유닛(812), 제 2 램프 유닛(814), 제 3 램프 유닛(816), 및 하우징(810)을 포함할 수 있다. 여기서, 제 1 램프 유닛(812)은 방향 지시등 역할을 위한 광원일 수 있으며, 제 2 램프 유닛(814)은 차폭등의 역할을 위한 광원일 수 있고, 제3램프 유닛(816)은 제동등 역할을 위한 광원일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1 내지 제3램프 유닛(812,814,816) 중 적어도 하나 또는 모두는 실시 예에 개시된 조명 모듈을 포함할 수 있다. 상기 하우징(810)은 제 1 내지 제 3 램프 유닛(812, 814, 816)들을 수납하며, 투광성 재질로 이루어질 수 있다. 이때, 하우징(810)은 차량 몸체의 디자인에 따라 굴곡을 가질 수 있고, 제 1 내지 제 3 램프 유닛(812, 814,816)은 하우징(810)의 형상에 따라, 곡면을 갖는 수 있는 면 광원을 구현할 수 있다. 이러한 차량 램프는 상기 램프 유닛이 차량의 테일등, 제동등이나, 턴 시그널 램프에 적용될 경우, 차량의 턴 시그널 램프에 적용될 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.
11: 기판
21: 발광소자
31,36: 렌즈부
35: 확산층
41: 레진층
55,55a,55b: 차광부
100: 조명 모듈

Claims (7)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치된 복수의 발광소자; 및
    상기 기판과 상기 복수의 발광소자 상에 배치된 레진층;
    상기 발광소자 각각의 주변을 밀폐하고 상기 레진층과 이격된 공간을 갖는 복수의 리세스부; 및
    상기 리세스부 상에 렌즈부를 포함하며,
    상기 레진층은 플랫한 상면 및 상기 기판에 배치된 하면을 포함하며,
    상기 렌즈부는 상기 발광소자의 중심부를 향하여 돌출된 돌출부, 상기 돌출부의 둘레에 볼록한 곡면을 갖는 제1입사면, 및 상기 제1입사면의 하부에 수직한 제2입사면을 포함하며,
    상기 레진층의 상면에서 상기 돌출부의 하단까지의 거리는 상기 레진층의 두께보다 작고, 상기 레진층의 상면에서 상기 제1입사면의 고점까지의 거리보다 2배 이상 크며,
    상기 리세스부의 너비는 상기 레진층의 두께보다 크며,
    상기 리세스부의 굴절률은 1.2 이하인 조명 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 렌즈부의 돌출부와 상기 기판 사이의 거리는 상기 제2입사면의 높이보다 큰 조명 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 렌즈부의 최대 높이는 상기 기판의 상면을 기준으로 상기 레진층의 두께의 80% 내지 90%의 범위인 조명 모듈.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 한 항에 있어서,
    상기 레진층의 상면에 형광체층을 포함하는 조명 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 형광체층의 일부는 상기 레진층의 전 측면에 연장되고 상기 기판에 접촉되는 조명 모듈.
  6. 제4항에 있어서, 상기 형광체층은 상기 렌즈부의 돌출부와 수직 방향으로 중첩된 차광부를 포함하며,
    상기 차광부는 상기 렌즈부 사이의 형광체층의 형광체 함량보다 더 높은 형광체 함량을 갖는 조명 모듈.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 레진층의 하면은 상기 기판의 상면에 접착제로 접착되며,
    상기 레진층은 하부에 상기 리세스부 및 상기 렌즈부를 포함하는 조명 모듈.
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