発光素子及びこれを備えた照明装置
【課題】本発明は、発光素子及びこれを備えた照明装置を提供するためのものである。
【解決手段】本発明に従う発光素子は、複数のリードフレーム、上記複数のリードフレームの上面に配置され、上記複数のリードフレームの上面領域のうちの所定領域にオープンされた領域を有する反射性の第1胴体、上記第1胴体のオープンされた領域に対応する第1開口部を有し、上記第1胴体の上面の上に配置された透光性の第2胴体、上記第2胴体の第1開口部に露出された上記複数のリードフレームのうち、少なくとも1つの上に配置された発光チップ、及び上記第2胴体の第1開口部に配置され、上記発光チップをカバーする第1樹脂層を含む。
【解決手段】本発明に従う発光素子は、複数のリードフレーム、上記複数のリードフレームの上面に配置され、上記複数のリードフレームの上面領域のうちの所定領域にオープンされた領域を有する反射性の第1胴体、上記第1胴体のオープンされた領域に対応する第1開口部を有し、上記第1胴体の上面の上に配置された透光性の第2胴体、上記第2胴体の第1開口部に露出された上記複数のリードフレームのうち、少なくとも1つの上に配置された発光チップ、及び上記第2胴体の第1開口部に配置され、上記発光チップをカバーする第1樹脂層を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光素子及びこれを備えた照明装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
発光素子、例えば発光ダイオード(Light Emitting Device)は、電気エネルギーを光に変換する半導体素子の一種であって、既存の蛍光灯、白熱灯に代わる次世代の光源として脚光を浴びている。
【0003】
発光ダイオードは、半導体素子を用いて光を生成するので、タングステンを加熱して光を生成する白熱灯や、または高圧放電を通じて生成された紫外線を蛍光体に衝突させて光を生成する蛍光灯に比べて非常に低い電力を消耗する。
【0004】
また、発光ダイオードは、半導体素子の電位ギャップを用いて光を生成するので、既存の光源に比べて寿命が長く、応答特性の速く、親環境的な特徴を有する。
【0005】
これによって、既存の光源を発光ダイオードに取り替えるための多い研究が進められており、発光ダイオードは、室内外で使われる各種ランプ、液晶表示装置、電光板、街灯などの照明装置の光源として使用が増加している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の目的は、広い光指向角を有する発光素子を提供することにある。
【0007】
本発明の他の目的は、発光チップの周りに反射率の高い第1胴体と、上記第1胴体の上に透過率の高い第2胴体を含む発光素子を提供することにある。
【0008】
本発明の更に他の目的は、発光チップの周りに透光性の第2胴体及び上記発光チップの上に発光チップ方向に凹な全反射面と凹部を有する光学レンズを含む発光素子を提供することにある。
【0009】
本発明の更なる他の目的は、上記の発光素子を有する照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明に従う発光素子は、複数のリードフレーム、上記複数のリードフレームの上に配置され、上記複数のリードフレームの上面領域のうち、所定領域を露出するオープンされた領域を有する反射性の第1胴体、上記第1胴体のオープンされた領域に対応する第1開口部を有し、上記第1胴体の上面の上に配置された透光性の第2胴体、上記第2胴体の第1開口部に露出された上記複数のリードフレームのうち、少なくとも1つの上に配置された発光チップ、及び上記第2胴体の第1開口部に配置され、上記発光チップをカバーする第1樹脂層を含む。
【0011】
本発明に従う発光素子は、キャビティーを有する第1リードフレーム、上記第1リードフレームから離隔した第2リードフレーム、上記第1及び第2リードフレームの上に配置され、上記第1及び第2リードフレームの上面領域のうち、所定領域を露出する反射性の第1胴体、上記第1胴体の所定領域に対応する第1開口部を有し、上記第1胴体の上面の上に配置された透光性の第2胴体、上記第1リードフレームのキャビティーに配置され、上記第1及び第2リードフレームと電気的に連結された発光チップ、及び上記キャビティーに第1樹脂層を含む。
【0012】
本発明に従う照明装置は、上記の発光素子、上記発光素子がアレイされたモジュール基板、及び上記発光素子の少なくとも一側に光学部材を含む。
【発明の効果】
【0013】
本発明は、発光素子の光指向角を広げることができる。本発明は、光指向角を有する発光素子を提供することができる。本発明は、各発光モジュールに配置される発光素子の個数を減らすことができる。本発明は、発光素子とこれを備えたライトユニットの信頼性を改善させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の第1実施形態に従う発光素子の斜視図である。
【図2】図1の発光素子のA−A側断面図である。
【図3】図1の発光素子のB−B側断面図である。
【図4】図1の発光素子のC−C側断面図である。
【図5】図2の発光素子におけるリードフレームの斜視図である。
【図6】図2の発光素子におけるリードフレームと第1胴体との結合例を示す図である。
【図7】図2の発光素子における第1胴体と第2胴体との結合例を示す図である。
【図8】図2の発光素子における第1胴体の上面高さ及び傾斜角を示す図である。
【図9】本発明の第2実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。
【図10】本発明の第3実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。
【図11】本発明の第4実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。
【図12】本発明の第5実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。
【図13】本発明の第6実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。
【図14】本発明の第7実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。
【図15】図2の発光素子の光指向角を示す図である。
【図16】実施形態による発光素子の発光チップの1例を示す図である。
【図17】実施形態による発光素子の発光チップの他の例を示す図である。
【図18】実施形態による発光素子を有する表示装置を示す斜視図である。
【図19】実施形態による発光素子を有する表示装置を示す図である。
【図20】は実施例による発光素子を含む照明装置の例を示した図面である。
【図21】実施形態による発光素子を含む照明装置の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、実施形態は添付した図面及び実施形態に対する説明を通じて明らかに表れるようになる。実施形態の説明において、各層(膜)、領域、パターン、または構造物が基板、各層(膜)、領域、パッド、またはパターンの“上/の上(on)”にまたは“下/の下(under)”に形成されることと記載される場合において、“上/の上(on)”と“下/の下(under)”は“直接(directly)”または“他の層を介して(indirectly)”形成されるものを全て含む。また、各層の上/の上または下/の下に対する基準は図面を基準として説明する。
【0016】
図面において、サイズは説明の便宜及び明確性のために誇張、省略、または概略的に図示された。また、各構成要素のサイズは実際サイズを必ずしも完全に反映するものではない。また、同一な参照番号は図面の説明を通じて同一な要素を表す。以下、添付した図面を参照して実施形態に従う発光素子を説明する。
【0017】
図1は本発明の第1実施形態に従う発光素子の斜視図を示し、図2は図1に図示された発光素子のA−A側断面図であり、図3は図1に図示された発光素子のB−B側断面図であり、図4は図1の発光素子のC−C側断面図であり、図5は図1の発光素子のリードフレームを示す斜視図である。
【0018】
図1乃至図4を参照すると、発光素子100は互いに離隔した複数のリードフレーム121、131と、上部がオープンされた領域を有し、上記複数のリードフレーム121、131の上に形成された第1胴体141と、第1開口部150を有し、上記第1胴体141の上に上記第1胴体141と異なる材質を有する第2胴体151と、上記第1開口部に露出された上記複数のリードフレーム121、131のうち、少なくとも1つの上に配置された発光チップ161と、上記第1開口部150に上記発光チップ161を取り囲む上記樹脂層171、及び上記樹脂層171と上記第2胴体151の上に光学レンズ181を含む。
【0019】
図1のように、発光素子100において第1方向(X)は長さ(D4)方向として定義し、上記第1方向(X)と垂直の第2方向(Z)は幅(D3)方向として定義することができ、上記発光チップ161の上面に垂直な方向(Y)は光軸方向、または発光チップ161の法線方向として定義することができる。
【0020】
上記発光素子100の長さ(D4)は、複数のリードフレーム121、131の外側面の間の間隔でありうる。上記発光素子100の長さ(D4)は、上記第1胴体141の両側面(S1、S2)の間の間隔であることがあり、この場合、上記複数のリードフレーム121、131の外側面は上記第1胴体141の両側面(S1、S2)に突出しないことがある。上記複数のリードフレーム121、131の両端部はソルダペースト(solder paste)のような接合部材(図示せず)との接合のために第1胴体141の両側面(S1、S2)より突出する。上記第1胴体141の長さ(D2)は両側面(S1、S2)の間の間隔であることがあり、上記発光素子100の長さ(D4)より短いか等しく形成できる。
【0021】
上記発光素子100の幅は第1胴体141の幅(D3)であることがあり、上記第1胴体141の幅(D3)は上記各リードフレーム121、131の幅(D1)より広く形成される。上記第1胴体141の幅(D3)の広い場合、上記各リードフレーム121、131が露出されないようになるので、湿気の侵入を抑制することができる。また、上記第1胴体141の上面は光を反射させることによって、光の指向角を増加させることができる。
【0022】
上記複数のリードフレーム121、131は、図2及び図5のように、第1リードフレーム121及び第2リードフレーム131を含む。上記第1リードフレーム121は、第1溝123及び第1孔122を含み、上記第1溝123は、上記第1リードフレーム121の上面から予め設定された深さに形成されることができ、チップ領域A1の周りに配置される。ここで、上記チップ領域A1の周りは、上記チップ領域A1と第1リードフレーム121の一側面、二側面、またはその以上の側面の間の領域でありうる。上記第1溝123での上記第1リードフレーム121の厚さは、上記第1溝123のない領域の厚さより薄く形成されたり、他の領域と同一な厚さで形成される。これは、上記第1リードフレーム121で第1溝123の反対側の部分が平坦であるか、または突出する。上記第1溝123には上記第1胴体141の第3結合部145が結合できる。
【0023】
上記第1孔122は複数個が互いに離隔するように配置され、上記第1溝123と上記第1リードフレーム121の側面の間に各々配列される。上記第1孔122の内には上記第1胴体141の材質が詰められる。
【0024】
上記第2リードフレーム131には第2溝133及び第2孔132を含む。上記第2溝133は予め設定された深さを有し、上記第2リードフレーム131の幅(D1)方向に形成され、上記第2溝133の長さは上記第2リードフレーム131の長さ(D12)よりは広く形成され、その幅は上記第1胴体141が詰められる空間であって、間隙部の幅(G1)よりは広く形成される。上記第2溝133はボンディング領域A2の外側、即ち第1リードフレーム121と対応する領域に形成される。上記第2孔132は複数個が上記第2溝133の外側に所定間隔を有して配列される。上記第2溝133及び上記第2孔132には上記第1胴体141の材質で詰められる。上記第2溝133での上記第2リードフレーム131の厚さは上記第2溝133のない領域より薄いか、他の領域と同一な厚さで形成される。これは、第2リードフレーム131で上記第2溝133の反対側の部分が平坦であるか、または突出した構造でありうる。
【0025】
上記複数の第1孔122と複数の第2孔132のうちの1つまたは2つ以上は、図2のように、下部が広く、上部の狭い幅で形成され、これに対して限定するものではない。上記第1リードフレーム121と上記第2リードフレーム131で第1孔122、第2孔132、第1溝123、第2溝133のうち、少なくとも1つは形成しないことがあり、これに対して限定するものではない。また、上記各リードフレーム121、131に配置された第1及び第2溝123、133は複数個が互いに離隔した形態に形成され、これに対して限定するものではない。
【0026】
上記第1リードフレーム121の第1端部124は、上記第2リードフレーム131の第2端部134に対応する。上記第1端部124は、上記第1リードフレーム121の側面部から上記第2端部134の方向に突出することがあり、上記第2端部134は上記第2リードフレーム131の側面部から上記第1端部124の方向に突出できる。上記第1リードフレーム121と上記第2リードフレーム131との間の間隙115は間隔(G1)であって、上記第1及び第2端部124、134の間の間隔より広いことがある。上記第1リードフレーム121の第1端部124と上記第2リードフレーム131の第2端部134の間の間隔がより近く配置されることによって、発光チップ161、第1ワイヤー166、及び第2ワイヤー167のボンディング空間を確保することができる。他の例として、上記第1及び第2端部124、134は突出しないことがあり、 この際、上記間隙115の間隔(G1)は一定でありうる。
【0027】
上記第1リードフレーム121は、上記第1端部124及び側面部に形成された第1段差構造128を含む。上記第1段差構造128は、上記第1リードフレーム121の下面領域の中で予め設定された領域をエッチングして形成される。例えば、上記第1端部124の下面と、上記第1胴体141の第3及び第4側面(S3、S4)に隣接した上記第1リードフレーム121の側面部の下面領域をエッチングして第1段差構造128で形成することができる。上記第1段差構造128は、上記第1リードフレーム121の下面領域のうちの少なくとも一側面に形成され、これに対して限定するものではない。
【0028】
上記第2リードフレーム131は、上記第2端部134及び側面部に形成された第2段差構造138を含む。上記第2段差構造138は、上記第2リードフレーム131の下面領域のうち、予め設定された領域をエッチングして形成される。上記の第2段差構造138は、例えば第2リードフレーム131の上記第2端部134の下面領域と、上記第1胴体141の第3及び第4側面部(S3、S4)に隣接した上記第1リードフレーム121の側面部の下面領域をエッチングして形成され、これに対して限定するものではない。
【0029】
上記第1段差構造128と第2段差構造138には上記第1胴体141の材質が詰められるようになって、湿気の侵入を抑制することができ、上記第1胴体141の結合を支持するようになる。上記第1段差構造128と第2段差構造138を除外した領域を比較すると、各リードフレーム121、131の下面面積は上面面積より広く形成され、これに対して限定するものではない。
【0030】
第1実施形態は2つのリードフレームを1組にして説明したが、3個以上のリードフレームを形成することもできる。また、上記第1リードフレーム121と上記第2リードフレーム131は、上面視して四角形または他の形状でありうる。また、上記複数のリードフレーム121、131の少なくとも一部は折り曲げられることがあり、これに対して限定するものではない。
【0031】
上記第1リードフレーム121の幅(D11)は上記第2リードフレーム131の幅(D12)より長く形成される。上記第1リードフレーム121の上面面積は発光チップが配置されるので、上記第2リードフレーム131の上面面積よりは広く形成される。
【0032】
上記第1リードフレーム121と第2リードフレーム131は、金属材質、例えば、チタニウム(Ti)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、金(Au)、クロム(Cr)、タンタリウム(Ta)、白金(Pt)、スズ(Sn)、銀(Ag)、燐(P)のうち、少なくとも1つを含み、また単一の金属層または互いに異なる金属層で形成され、これに対して限定するものではない。
【0033】
図2、図3、図5、及び図6のように、上記第1リードフレーム121と上記第2リードフレーム131の上には第1胴体141が形成される。上記第1胴体141は、上記第1リードフレーム121と上記第2リードフレーム131とを物理的に離隔させ、上記第1リードフレーム121と上記第2リードフレーム131とを支持し固定するようになる。
【0034】
上記第1胴体141は、上記第1及び第2リードフレーム121、131の第1及び第2溝123、133、第1及び第2孔122、132、上記第1及び第2リードフレーム121、131の間隙領域に詰められる。また、上記第1胴体141は、上記第1及び第2リードフレーム121、131の上面に所定厚さで形成される。上記第1胴体141の下面は、上記第1リードフレーム121と上記第2リードフレーム131の下面と同一水平面に形成され、上記第1胴体141の上面147は上記第1リードフレーム121と上記第2リードフレーム131の上面より上に配置される。
【0035】
上記第1胴体141は上記発光チップ161から放出された波長に対し、反射率が透過率より高い材質、例えば70%以上の反射率を有する材質で形成される。上記第1胴体141は、反射率が70%以上の場合、反射性の材質または不透光性の材質として定義できる。上記第1胴体141は、樹脂系列の絶縁物質、例えばポリフタルアミド(PPA:Polyphthalamide)のような樹脂材質で形成される。他の例として、上記第1胴体141は、シリコン、またはエポキシ樹脂、またはプラスチック材質を含む熱硬化性樹脂、または高耐熱性、高耐光性材質で形成される。上記第1胴体141がシリコンまたはエポキシの場合、金属酸化物を有する白色系列の樹脂を含む。上記の金属酸化物は、TiO2、SiO2、Al2O3のような物質を含む。
【0036】
また、上記第1胴体141の内には酸無水物、酸化防止剤、異型材、光反射材、無機充填材、硬化触媒、光安定剤、潤滑剤、二酸化チタンのうちから選択的に添加できる。上記第1胴体141は、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコン樹脂、変性シリコン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂からなる群から選択される少なくとも1種により成形できる。例えば、トリグリシジルイソシアヌレート、水素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル等からなるエポキシ樹脂と、ヘキサヒドロ無水フタル酸、3−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸等からなる酸無水物を、エポキシ樹脂に硬化促進剤としてDBU(1, 8-Diazabicyclo(5, 4, 0)undecene-7)、 助触媒としてエチレングリコール、酸化チタン顔料、ガラス繊維を添加し、加熱により部分的に硬化反応させてBステージ化した固形状エポキシ樹脂組成物を使用することができ、これに対して限定するものではない。
【0037】
また、上記第1胴体141の内に遮光性物質または拡散剤を混合して透過する光を低減させることができる。また、上記第1胴体141は所定の機能を有するようにするために、熱硬化性樹脂に、拡散剤、顔料、蛍光体、反射性物質、遮光性物質、光安定剤、潤滑剤からなる群から選択される少なくとも1種を適切に混合してもよい。
【0038】
上記第1胴体141の上面147は、上記第2胴体151の下面面積より大きい面積で形成される。上記第1胴体141は、上面147に配置される上記第2胴体151を支持するようになる。上記第1胴体141の上面147は、上記第2胴体151の下面の下で上記第2胴体151の下面より広く形成されて、入射される光を効果的に反射させることができる。これによって、光損失を減らし、光抽出効率は増加させることができる。
【0039】
図6及び図8を参照すると、上記第1胴体141は、リードフレーム121、131の上面を基準にして上記リードフレーム121、131の上面の下部分を下部領域として定義し、上記リードフレーム121、131の上面の上を上部領域として定義することができる。また、上記第1胴体141は、内側領域B1と外側領域(B2)とに区分され、上記内側領域B1は上記発光チップ161やオープン領域150−1に近い領域であり、上記外側領域(B2)は上記内側領域B1より外側に配置され、上記第1胴体141の外側面に隣接した領域でありうる。
【0040】
上記第1胴体141の上面147のうち、上記内側領域B1の上面は傾斜した面で形成されたり、凸または凹な曲面で形成される。上記内側領域B1の上面の高さは上記発光チップ161の上面の高さより低く形成される。ここで、上記内側領域B1のうち、上記外側領域(B2)に隣接した領域は上記オープン領域150−1に隣接した領域の厚さより厚く形成される。
【0041】
上記内側領域B1の厚さを上記リードフレーム121、131の上面と上記内側領域B1の上面の間の間隔という時、上記内側領域B1の厚さは上記発光チップ161を中心にして外側へ行くほど徐々に厚く形成される。上記外側領域(B2)の上面は上記内側領域B1の上面から延びて、上記内側領域B1の厚さ以上の厚さ(T1)で形成される。上記外側領域(B2)の厚さ(T1)は、図8のように、リードフレーム121、131の上面と上記外側領域(B2)の上面との間の間隔となる。上記外側領域(B2)の上面は平坦な面で形成されたり、上記発光チップ161を中心にして外側へ行くほど徐々に厚くなった傾斜した面で形成されたり、凸または凹な曲面になることができる。ここで、上記凸は上記発光チップ161の光軸方向に対して上に突出した構造であり、上記凹は上記発光チップ161の光軸方向に対して下に凹な構造として定義できる。
【0042】
上記第1胴体141の上面147と上記リードフレーム121、131の上面の間の最大間隔は、上記第1胴体141の外側領域(B2)の厚さ(T1)であり、上記厚さ(T1)は50μm以上、例えば50μm〜300μm範囲で形成される。この場合、上記第1胴体141で外側領域(B2)は最も厚い領域でありうる。また、上記第1胴体141の上面147は、上記発光チップ161の上面から水平な延長線と等しいか、上記発光チップ161の上面と水平な延長線との間隔(=T2−T1)が少なくとも1μm以上に形成されることができ、これは発光チップ161から放出された光を効果的に反射させることができる。上記内側領域B1の厚さが外側領域(B2)の厚さ(T1)より薄く形成されることによって、図2のように上記発光チップ161から水平方向に進行する第2光(L2)を効果的に反射させることができる。ここで、上記発光チップ161の厚さ(T2)は80μm−500μm範囲、例えば80μm−150μm範囲で形成され、これに対して限定するものではない。
【0043】
上記第1胴体141の内側領域B1の上面は、上記リードフレーム121、131の上面に対して所定の角度に傾斜した面で形成され、例えば上記内側領域B1の上面は上記リードフレーム121、131の上面との角度が1度以上乃至25度以下の範囲で形成される。
【0044】
上記外側領域(B2)の上面は上記リードフレーム121、131の上面と平行に形成される。ここで、上記第1胴体141の内側領域B1の上面延長線(X1)と上記発光チップ161の上面に垂直な法線(Y1)との間の角度(θ1)は89度以下、例えば65度乃至89度の間に形成される。また、上記第1胴体141の内側領域B1の上面は135度以上乃至180度未満の内角で形成される。上記第1胴体141の内側領域B1の上面の延長線(X1)と上記発光チップ161の上面に垂直な法線(Y1)との間の角度(θ1)によって発光素子の光指向角は調節できる。
【0045】
図2及び図6のように、上記第1胴体141は、間隙部142、第1乃至第4結合部143、144、145、146を含む。上記間隙部142は、上記第1リードフレーム121と上記第2リードフレーム131との間の間隙115に配置される。上記間隙部142の下部幅は上部幅より広く形成される。上記間隙部142の上面は上記リードフレーム121、131の上面と同一な水平面に形成されたり、上記リードフレーム121、131の上面より高く突出できる。ここで、上記間隙部142の上面が上記リードフレーム121、131の上面より上に突出した場合、上記間隙部142の上部は上記第1リードフレーム121の第1端部124及び第2リードフレーム131の第2端部134の上面の上に形成されて、湿気の侵入を抑制することができる。
【0046】
上記第1結合部143は上記第1リードフレーム121の第1孔122に形成され、第2結合部144は上記第2リードフレーム131の第2孔132に形成される。上記第3結合部145は上記第1リードフレーム121の第1溝123に形成され、上記第4結合部146は上記第2リードフレーム131の第2溝133に形成される。上記第1胴体141は、間隙部142、複数の結合部143、144、145、146を通じて第1リードフレーム121と第2リードフレーム131と密着結合できる。
【0047】
上記第1胴体141は上部が開放されたオープンされた領域150−1を含み、上記オープンされた領域150−1は上記第3結合部145及び上記第4結合部146の内側領域に形成される。即ち、上記第1溝123及び第2溝133は第1胴体141のオープンされた領域150−1の境界を形成することができる。上記第3結合部145及び第4結合部146は、上記第2リードフレーム131の第1溝123及び第2溝133に形成され、その上面は傾斜構造または段差構造で形成されたり、平坦な面で形成される。
【0048】
図6及び図7のように、上記第1胴体141の内側部148は、上記第1リードフレーム121の第1溝123から上記オープンされた領域150−1にさらに延びて、上記第2胴体151の内側部152Aとの接触面積を増大させることができる。また、第1胴体141と第2胴体151とが結合されるので、胴体141、151の剛性を強化させることができる。
【0049】
上記第1胴体141は上記発光チップ161の光を効果的に反射させる部材であって、樹脂成形体でありうる。上記第1胴体141はセンター領域がオープンされた領域150−1を含み、上記オープンされた領域150−1には上記第1リードフレーム121と上記第2リードフレーム131の上面が露出される。上記オープンされた領域150−1は、円形状、多角形状、または一部が曲面を有する形状を含むことができる。上記第1胴体141は略直六面体の形状に形成され、外側の周りは上面視して、多角形状に形成される。上記第1胴体141は直六面体形状に図示したが、上面視して、楕円形、円形、他の多角形状に形成される。
【0050】
図1及び図2のように、上記第1胴体141は互いに反対側の第1側面(S1)と第2側面(S2)、上記第1側面(S1)と第2側面(S2)に隣接し、互いに反対側に配置された第3及び第4側面(S3、S4)を含むことができる。上記各側面S1−S4の間の隅部分は角面または曲面でありうる。
【0051】
上記第1胴体141の第1側面(S1)には第1リードフレーム121の外側部が突出し、上記第2側面(S2)には第2リードフレーム131の外側部が突出する。図1及び図4のように、上記第1胴体141の第3側面(S3)及び第4側面(S4)は、第1及び第2リードフレーム121、131の外側部より外側に形成される。上記第1胴体141の第3側面(S3)及び第4側面(S4)を形成する外側部149は、第1及び第2リードフレーム121、131の外側面をカバーするようになる。上記外側部149の下端部149Aは上記第1胴体141の外側部149から第1及び第2リードフレーム121、131の下面の下に延びて、図5のように形成された段差構造128、138に結合できる。
【0052】
図2のように、第2胴体151は上記第1胴体141の上に形成される。上記第2胴体151は透光性材質で形成され、例えばシリコン系列またはエポキシ系列の樹脂材質で形成される。上記第2胴体151はインジェクションモールディング(Injection molding)方式により形成され、透明な材質で形成される。これによって、上記第2胴体151は発光チップ161から放出された第1光(L1)と第2光(L2)を効果的に透過させることができる。
【0053】
上記第2胴体151の外側面(S5)は上記光学レンズ181の出射面182より内側に配置され、上記光学レンズ181の出射面182の内部と接触できる。これによって、上記第2胴体151と上記光学レンズ181との間の結合力は増加できる。上記第2胴体151は上面視して円形状であることがあり、他の例として多角形状、楕円形状であることがあり、これに対して限定するものではない。上記第2胴体151の外側面(S5)は出射領域であることがあり、上記第1及び第2リードフレーム121、131の上面に対して垂直な面または傾斜した面で形成される。他の例として、上記第2胴体151の外側面(S5)は曲面、例えば半球形状に形成される。このような曲面形状の外側面は光の出射面をより広く提供することができる。
【0054】
上記第2胴体151の幅は、図1のように、上記第1胴体141の幅(D3)より小さな幅で形成される。他の例として、上記第2胴体151の幅が上記第1胴体141の幅(D3)と等しいか大きく形成される。これは、第1胴体141と第2胴体151との接触面積を増加させて、互いに異なる材質の第1及び第2胴体141、151の間の界面での湿気の侵入を防止し、界面での接合に対する信頼性を改善させることもできる。
【0055】
上記第2胴体151は、上記発光チップ161から放出された波長に対し、70%以上の透過率を有する第2熱硬化性樹脂である。第2熱硬化性樹脂は、ケイ素含有樹脂、透光性のエポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、透光性のシリコン樹脂、変性シリコン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂からなる群から選択される少なくとも1種により形成することができる。上記第2胴体151は第2熱硬化性樹脂に、所定の機能を有するようにするために、フィラー、拡散剤、顔料、蛍光体、反射性物質からなる群から選択される少なくとも1種を混合してもよい。また、第2熱硬化性樹脂に拡散剤を含有させてもよい。例えば、拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素などを好ましく利用することができる。
【0056】
図6及び図7のように、上記第2胴体151は第1開口部150を有し、上記第1開口部150は上部が開放され、複数のリードフレーム121、131の一部を露出させる。上記第1開口部150は図5のチップ搭載領域A1とボンディング領域A2を含むことができる。
【0057】
上記第1開口部150は上記第1胴体141のオープンされた領域150−1の幅より狭い幅で形成される。上記第2胴体151の内側面152は上記第1リードフレーム121または上記第2リードフレーム131の上面に対して垂直したり、90度以上乃至180度以下の角度に傾斜するように形成される。
【0058】
上記第2胴体151の内側部152Aは上記第1胴体141の内側部148より上記発光チップ161にさらに近く配置され、上記リードフレーム121、131の上面と接触できる。また、第2胴体151の内側部152Aは上記第1胴体141の上面に接触することによって、上記第1胴体141との密着力が増加できる。このような構造は湿気の侵入を効果的に防止することができる。
【0059】
上記第2胴体151の内側面152は第1開口部150の周り面となる。上記第2胴体151の内側面152の高さは上記発光チップ161の厚さより厚く、図2のワイヤー166、167の高点より高く形成され、例えば250μm以上乃至500μm以下の高さに形成され、これに対して限定するものではない。上記第1開口部150は上面視して、図1のように、X軸方向(X)の長さとZ軸方向の幅とが互いに異なるか等しいことがあり、これに対して限定するものではない。
【0060】
図7のように、上記第2胴体151の上部には凹凸構造、デコボコな構造、または段差構造で形成される。上記第2胴体151の上部の内側に突出した第1突起153、上部の外側に配置された第2突起155、上記第1突起153と第2突起155との間の第3溝154が形成される。上記第1突起153と上記第2突起155は同一な高さまたは互いに異なる高さに突出し、上記第3溝154は上記第1突起153の上面より低い深さに形成される。上記第2胴体151の上部に形成された第1突起153、第2突起155、及び第3溝154により図2のように光学レンズ181との結合力が増加できる。
【0061】
図2のように、上記発光チップ161は上記第1開口部150の内に1つまたは複数個が配置される。上記発光チップ161は上記第1胴体141の第1開口部150の底に露出した上記第1リードフレーム121と第2リードフレーム132のうち、少なくとも1つの上に配置される。
【0062】
上記発光チップ161は第1リードフレーム121の上に接着部材により接着され、上記第1リードフレーム121と第1ワイヤー165により連結され、上記第2リードフレーム131と第2ワイヤー166により連結される。上記接着部材は絶縁性材質または伝導性材質を含むことができる。
【0063】
上記発光チップ161は、他の例として、上記第1リードフレーム121と伝導性接着部材によりボンディングされ、上記第2リードフレーム131とワイヤーにより連結される。上記発光チップ161は、第1リードフレーム121と上記第2リードフレーム131にフリップ方式によりボンディングできる。上記発光チップ161は、第1リードフレーム121と第2リードフレーム131から電源の供給を受けて駆動するようになる。
【0064】
発光チップ161は、図16のように電極が水平に配置されたチップ構造、または図17のように電極が垂直に配置されたチップ構造であり、これに対して限定するものではない。
【0065】
上記発光チップ161は半導体化合物を用いたLEDチップ、例えば、UV(Ultraviolet)LEDチップ、青色LEDチップ、緑色LEDチップ、白色LEDチップ、赤色LEDチップのうち、少なくとも1つを含むことができる。上記発光チップ161は、II族−VI族、及びIII族−V族化合物半導体のうち、少なくとも1つを含むことができる。上記発光チップ161の活性層は、二重接合構造、単一井戸構造、多重井戸構造、単一量子井戸、多重量子井戸(MQW)、量子線、量子点構造のうち、少なくとも1つで形成される。上記活性層は、井戸層/障壁層が交互に配置され、上記井戸層/障壁層の周期は、例えばInGaN/GaN、GaN/AlGaN、InGaN/AlGaN、InGaN/InGaN、またはInAlGaN/InAlGaNの積層構造を用いて2〜30周期で形成される。また、上記活性層は、ZnS、ZnSe、SiC、GaP、GaAlAs、AlN、InN、AlInGaPのような系列の半導体を含むことができ、これに対して限定するものではない。上記活性層の発光波長は紫外線帯域の光から可視光線帯域の光のうち、選択的に発光することができ、これに対して限定するものではない。
【0066】
図1、図3、及び図4を参照すると、上記第2胴体151の第1開口部150から離隔した領域には第2開口部150Aが形成され、上記第2開口部150Aは上記第1胴体141及び第2胴体151がオープンされた領域である。上記第2開口部150Aは第1リードフレーム121と第2リードフレーム131が露出された領域であり、これは第2領域として定義できる。上記第2開口部150Aに露出された上記第1リードフレーム121及び第2リードフレーム131のうち、少なくとも1つの上には保護素子163が配置される。上記保護素子163は伝導性接着剤で接着され、これに対して限定するものではない。
【0067】
上記保護素子163は上記第1リードフレーム121の上に搭載され、上記第2リードフレーム131と第3ワイヤー168により連結できる。
【0068】
上記第1開口部150と上記第2開口部150Aとの間の領域には第1胴体141及び第2胴体151が隔壁として配置される。上記第1開口部150と上記第2開口部150Aとの間に配置された第1胴体141の厚さは上記保護素子163の厚さと等しいか、上記保護素子163の厚さより低いか厚いことがある。上記第1胴体141の厚さが上記保護素子163の厚さより厚く形成された場合、光損失を減らすことができる。上記の第2開口部150Aの周りは上記第1及び第2リードフレーム121、131の上面に対して垂直または傾斜して配置される。上記保護素子163は上記第2開口部150Aに配置したが、他の領域に配置されたり、除去されることができ、これに対して限定するものではない。
【0069】
上記樹脂層171は、上記第2胴体151の第1開口部150に形成される。上記樹脂層171は、シリコンまたはエポキシのような透光性の樹脂材質で形成される。上記樹脂層171は、上記発光チップ161から放出された波長に対して透過率が70%以上、例えば90%以上の材質で形成される。上記の波長は青色ピーク波長、UV波長、または赤色や緑色のピーク波長でありうる。
【0070】
上記樹脂層171の上面は上記発光チップ161の上面より高く形成される。上記樹脂層171の上面はワイヤー165、166の高点より高く形成される。上記樹脂層171の上面の周りは上記第2胴体151の上面と等しいか異なることがあり、これに対して限定するものではない。
【0071】
上記樹脂層171の上面は、フラット面、凹面、凸面、ラフを有する面のうち、少なくとも1つを含むことができ、これに対して限定するものではない。
【0072】
上記樹脂層171の屈折率は1.6以下であり、上記第2胴体151の屈折率は上記樹脂層171の屈折率と等しいか低い屈折率で形成される。また、上記第2胴体151の屈折率は、上記樹脂層171の屈折率との差が±0.2範囲、例えば上記第2胴体151の屈折率は1.4−1.8範囲で形成され、これに対して限定するものではない。
【0073】
上記樹脂層171の内には、フィラー、拡散剤、顔料、蛍光体、反射性物質のうち、少なくとも1つを含むことができる。上記樹脂層171に混合される蛍光体は上記発光チップ161から放出された光を吸収して互いに異なる波長の光に波長変換するようになる。上記蛍光体は、黄色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体、赤色蛍光体のうち、少なくとも1つを含むことができ、例えば、Eu、Ceなどのランタノイド系元素によって主に活性化される窒化物系蛍光体・酸窒化物系蛍光体・サイアロン系蛍光体、Euなどのランタノイド系、Mnなどの遷移金属系の元素によって主に活性化されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属硼酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類珪酸塩、アルカリ土類黄化物、アルカリ土類チオガレート、アルカリ土類窒化ケイ素、ゲルマニウム酸塩、または、Ceなどのランタノイド系元素によって主に活性化される希土類アルミン酸塩、希土類珪酸塩、またはEuなどのランタノイド系元素によって主に活性化される有機及び有機錯体等から選択される少なくともいずれか1つ以上でありうる。具体的な例として、上記の蛍光体を使用することができるが、これに限定されるものではない。
【0074】
上記樹脂層171は上記発光チップ161の表面をカバーする幅で形成されて、上記発光チップ161の上面と側面に接触される構造で形成される。他の例として、上記発光チップ161と上記樹脂層171との間に蛍光体層が形成され、上記蛍光体層は上記発光チップ161の上面のみに形成される。
【0075】
図2のように、上記樹脂層171の上には光学レンズ181が配置される。上記光学レンズ181は、シリコン、エポキシのような透光性の樹脂材質またはガラス材質でありうる。上記光学レンズ181の屈折率は上記樹脂層171の屈折率と等しいか低い物質で形成される。上記光学レンズ181は、上記樹脂層171及び上記第2胴体151の上部に配置される。上記第1胴体141の上面と上記第2胴体151の下面、上記第2胴体151の上面のうち、少なくとも1つには接着のための接着層が形成される。
【0076】
上記光学レンズ181の出射面182の一部は上記第2胴体151の外側面(S5)より外側に形成され、上記第1胴体141の上面に接触できる。上記光学レンズ181の出射面182の一部が上記第2胴体151の周りをカバーすることによって、上記第2胴体151の外側面(S5)と密着されることができ、図2のように上記第1胴体141により反射された第2光(L2)や上記第2胴体151を透過した第1光(L1)の指向角を調節することができる。
上記光学レンズ181の周りは光の背光分布のために円形状に形成され、上面視して円形状または楕円形状に形成される。
【0077】
上記光学レンズ181の上面中心部には凹部185が形成され、上記凹部185は上記発光チップ161と対応する領域に形成され、上記光学レンズ181のトップ面より発光チップ161の方向にさらに低い深さに形成される。上記光学レンズ181の凹部185は上記第1胴体141の上面から反射された光を他の方向に屈折させる全反射面と一部の光を透過させる出射面182を含む。上記の全反射面は上記凹部185により形成され、上記出射面は上記全反射面の周りに配置されて、上記全反射面により反射された光を屈折させて出射するようになる。上記凹部185は上面視して円形状であることがあり、側断面は半球形または錐形状でありうる。上記凹部185の内には反射部材が詰められ、上記反射部材は上記凹部185の内に予め設定された深さに形成されて、上記凹部185の表面に透過された光を反射させることができる。上記反射部材は金属酸化物を有する樹脂材質で形成され、上記金属酸化物は上記樹脂材質の内に3wt%以上添加できる。上記反射部材は上記光学レンズ181の屈折率より高い屈折率を有する材質で形成される。
【0078】
図3及び図4を参照すると、上記第2開口部150Aには上記光学レンズ181の一部183が詰められるか、上記樹脂層の一部が形成され、これに対して限定するものではない。
【0079】
上記光学レンズ181の上面中心部には凹部185が形成されないことがある。上記光学レンズ181は半球形状、または表面に凹凸パターンが形成された形状でありうる。
【0080】
上記光学レンズ181は下部の周りに複数の支持ボスが形成され、このような支持ボスは基板やカバーに結合され、上記光学レンズ181を固定してくれる。また、上記光学レンズ181は予め射出成形した後、上記発光素子の第2胴体147の上に結合されることができ、これに対して限定するものではない。
【0081】
図1及び図2を参照すると、発光素子100の発光チップ161から放出された光は側方と上方に放出される。この際、上記樹脂層171を透過した光の一部は第2胴体151を透過するようになり、残りは上記樹脂層171の上面を通じて光学レンズ181に入射される。また、上記光学レンズ181に入射された光の一部は凹部185の全反射面により反射され、上記反射された光は上記第2胴体151の上面により反射できる。また、上記第2胴体151を透過した光の一部は上記第1胴体141の上面により反射できる。これによって、発光素子100は発光チップ161の上面より低く配置された第1胴体141により光がほぼ水平方向に放出できるので、図15のように光指向角の主ビームが135度以上の角度に形成できる。また、上記図8に図示されたように、角度(θ1)が大きくなるほど光指向角がより大きくなり、角度(θ1)が小さくなるほど光指向角がより狭くなる。これは、第1胴体141の傾斜面や厚さによって光指向角が調節できる効果がある。
【0082】
(第1実施形態の発光素子の製造方法)
図5及び図6のように、複数のリードフレーム121、131の上に反射率の高い樹脂材質を用いてモールディング方式によりオープンされた領域150−1を有する第1胴体141を射出成形し、図7のように、上記第1胴体141が形成されれば、透過率の高い樹脂材質を用いてトランスファー(Transfer)または注入(injection)方式により透光性の第2胴体151を射出成形するようになる。上記第2胴体151の内には第1及び第2開口部150、151が形成される。そして、図2及び図3のように上記第2胴体151の第1開口部150に露出されたリードフレーム121、131の上に発光チップ161を搭載し、第2開口部150Aに露出されたリードフレーム121、131の上に保護素子163を搭載するようになる。そして、発光チップ161及び保護素子163は、ワイヤー165、166、168により複数のリードフレーム121、131と電気的に連結させてくれる。そして、上記第2胴体151の第1開口部150には樹脂層171がディスフェンシングまたはモールディングされて形成され、上記樹脂層171には蛍光体が添加できる。上記樹脂層171の上には光学レンズ181が結合される。上記光学レンズ181はトランスファーモールディング方式により射出成形したり、予め製造された光学レンズ181を接着方式により付着することができる。上記樹脂層171と光学レンズ181との間には他の樹脂層がさらに形成され、これに対して限定するものではない。上記第1胴体141の上面と上記第2胴体151の上面には接着層が形成され、これに対して限定するものではない。
【0083】
(第2実施形態)
図9は、本発明の第2実施形態に従う発光素子を示す図である。上記第2実施形態を説明するに当たって、第1実施形態と同一な部分は第1実施形態を参照する。
【0084】
図9を参照すると、発光素子は、複数のリードフレーム121、131、第1胴体141、第2胴体151、第1樹脂層172、第2樹脂層173、及び光学レンズ181を含む。
【0085】
上記第1樹脂層172は、図2の樹脂層と対応する第1開口部150に形成される。上記第1樹脂層172は透光性樹脂材質で形成され、内部に蛍光体が添加できる。
【0086】
上記第2樹脂層173は、上記第1樹脂層172と上記光学レンズ181との間に配置される。上記第2樹脂層173の一部は上記第2胴体151と上記光学レンズ181との間に配置される。上記第2樹脂層173は、シリコン、エポキシのような透光性樹脂材質で形成され、内部に蛍光体のような不純物が添加されるか、添加されないことがある。
【0087】
上記第2樹脂層173の上面の高さは上記第2胴体151の上面の高さと等しいか高く配置される。上記光学レンズ181は、上記第2樹脂層173及び上記第2胴体151の外側部の上に配置される。上記光学レンズ181の出射面182の一部は上記第2胴体151の外側部と接触され、上記第1胴体141の外側部の上面と接触できる。これによって、上記光学レンズ181の結合力は増加できる。
【0088】
上記第1樹脂層172と上記第2樹脂層173のうちの少なくとも1つには、フィラー、拡散剤、顔料、蛍光体、反射性物質のうち、少なくとも1つを含むことができる。上記第1樹脂層172の内に蛍光体を添加し、上記第2樹脂層173は蛍光体を添加しないことがある。また、上記第1樹脂層172と上記第2樹脂層173には同一な種類または互いに異なる種類の波長を発光する蛍光体が添加され、これに対して限定するものではない。
【0089】
上記第1胴体141と上記第2胴体151との間には第1接着層191が形成され、上記第1接着層191は互いに異なる樹脂材質の上記第1胴体141と上記第2胴体151とを互いに接着させる。第2胴体151と上記第2樹脂層173との間には第2接着層192が形成され、上記第2接着層192は上記第2胴体151と上記第2樹脂層173との間に接着できる。上記第2樹脂層173の上面には第3接着層193が形成され、上記第3接着層193は光学レンズ181との接着力を改善させることができる。
【0090】
上記第1乃至第3接着層191、192、193は接着力を改善させるために、シリコンまたはエポキシのような樹脂材質を含み、その厚さは1μm−10μm範囲の厚さで形成される。
【0091】
上記第1接着層191は反射効率を改善させるために、反射金属または散乱剤が添加され、上記の第2及び第3接着層192、193は拡散剤や蛍光体が添加され、これに対して限定するものではない。
【0092】
(第3実施形態)
図10は、本発明の第3実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。第3実施形態を説明するに当たって、第1実施形態と同一な部分は第1実施形態を参照する。
【0093】
図10を参照すると、発光素子は第2胴体151の内に第1開口部150が形成され、上記第1開口部150の内に樹脂層、例えば蛍光体層175が配置される。上記蛍光体層175の表面は上記発光チップ161の周りに上記発光チップ161の中心からほぼ均一な範囲内で形成される。このような蛍光体層175は半球形状を含み、蛍光体により波長変換された光分布を均一に調節することができる。上記蛍光体層175の上面は上記第2胴体151の上面より突出し、その下面は上記発光チップ161の幅より広い幅で形成される。上記蛍光体層175の下部幅は上記第1ワイヤー165と上記第2ワイヤー166との間の間隔より狭く形成され、これに対して限定するものではない。
【0094】
上記第2胴体151の第1開口部150のうち、上記蛍光体層175の周りには上記光学レンズ181の一部184に詰められたり、樹脂材質または空間で形成されることができ、上記第1開口部150に詰められる物質は上記蛍光体層175と接触できる。上記発光チップ161の周りに透過率の高い第2胴体151を配置することによって、発光チップ161から放出された第1光と蛍光体層175により波長変換された第2光が放出される時、130度以上の光指向角を有して放出されるようにすることができる。
【0095】
(第4実施形態)
図11は、本発明の第4実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。上記第4実施形態を説明するに当たって、第1実施形態と同一な部分は第1実施形態を参照する。
【0096】
図11を参照すると、発光素子は透過率の高い第2胴体151の上部154Aが変形された例である。上記第2胴体151の上部154Aは段差構造で形成される。上記第2胴体151の上部154Aは上記発光チップ161に隣接した内側部から外側部に行くほど厚さが徐々に薄くなる形態に形成される。第2胴体151の上部154Aが段差構造で形成されることによって、上記光学レンズ181との接触面積が増加して接着力が改善できる。
【0097】
また、上記第2胴体151は上記光学レンズ181と上記第1胴体141との間を支持し、発光チップ161から放出された光を透過させるように、内側部の厚さは厚く、外側部の厚さは薄く形成することができる。
【0098】
(第5実施形態)
図12は、本発明の第5実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。上記第5実施形態を説明するに当たって、第1実施形態と同一な部分は第1実施形態を参照する。
【0099】
図12を参照すると、発光素子は第1リードフレーム121及び第2リードフレーム131に第1乃至第4凹凸構造P1、P2、P3、P4が形成される。上記第1及び第2凹凸構造P1、P2は予め設定された形状のパターンを有し、上記第1リードフレーム121の第1孔122に露出された第1リードフレーム121の段差付け領域と上記第2リードフレーム131の第2孔132に露出される第2リードフレーム131の段差付け領域に形成される。上記第1及び第2凹凸構造P1、P2は上記第1胴体141の第1結合部143と第2結合部144との密着面積を増加させることができる。これは、上記第1胴体141と上記リードフレーム121、131の孔122、132との間を通じて侵入する湿気を抑制することができる。上記の凹凸構造P1、P2は、格子形状、ストライプ形状、メッシュ形状のパターンのうち、少なくとも1つを含む。
【0100】
また、上記第3及び第4凹凸構造P3、P4は予め設定された形状のパターンを有し、第1リードフレーム121の第1端部124の下面及び上記第2リードフレーム131の第2端部134の下面に形成されて、上記第1胴体141の間隙部142との密着面積を増加させることができる。これは、上記第1胴体141と上記リードフレーム121、131との間の間隙部142を通じた湿気の侵入を抑制することができる。
【0101】
他の例として、上記第1リードフレーム121と上記第2リードフレーム131の上面には微細凹凸構造がさらに形成されて、上記第1胴体141との密着を強化させて、湿気の侵入を抑制させることができる。
【0102】
また、上記第1胴体141の上面には予め設定された形状のパターンを有する第5凹凸構造P5が形成され、上記第5凹凸構造P5は上記第2胴体151及び光学レンズ181の出射面182の下部との密着面積を改善させ、湿気の侵入を防止することができる。
【0103】
上記第2胴体151の上部154Bは外側から内側へ行くほど徐々に低くなる段差構造で形成され、上記樹脂層174は上記第2胴体151の上部154Bから内側領域の上まで形成され、これに対して限定するものではない。
【0104】
上記樹脂層174は透光性樹脂材質であって、内部に蛍光体が添加できる。他の例として、上記樹脂層174と上記発光チップ161との間の領域、即ち上記発光チップ161の上面に蛍光体層が接着できる。
【0105】
(第6実施形態)
図13は、本発明の第6実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。上記第6実施形態を説明するに当たって、第1実施形態と同一な部分は第1実施形態を参照する。
【0106】
図13を参照すると、発光素子は、第1リードフレーム221、第2リードフレーム231、第1胴体241、第2胴体251、樹脂層271、及び光学レンズ281を含む。
【0107】
上記第1リードフレーム221は、キャビティー225を有する放熱部222、第1連結部223、及び第1リード部224を含む。上記キャビティー225は、上記放熱部222の折曲により内部が凹な形状に形成され、上記第1連結部223は上記放熱部222から折り曲げられ、第2胴体251の第1開口部250の上に露出される。上記第1リード部224は上記第1連結部223から折り曲げられ、上記第1胴体241を通じて上記第1胴体241の下面に延びる。上記第1リード部224は上記第1胴体241の第2側面S12より外側に突出する。
【0108】
上記第1リードフレーム221は第1胴体241との結合のために孔及び溝のうちの少なくとも1つを含むことができ、これに対して限定するものではない。上記放熱部222のキャビティー225の底の上に発光チップ261が配置され、上記キャビティー225の側面は上記第1胴体241の下面に対して垂直になるように、または90度以上の角度に傾斜するように形成されて、上記発光チップ261の光を反射させるようになる。上記放熱部222は、発光チップ261から発生した熱を下部の基板や放熱板を通じて放熱することができる。
【0109】
上記第2リードフレーム231は、第2連結部233及び第2リード部234を含む。上記第2連結部233は上記第2胴体251の第1開口部250に露出され、上記第2リード部234は上記第2連結部233から第1胴体241を通じて上記第1胴体241の下面に延びる。上記第2リード部234は上記第1胴体241の第1側面(S1)1より外側に突出する。
【0110】
上記第2胴体251の第1開口部250には第1リードフレーム221の第1連結部223及び第2リードフレーム231の第2連結部233が露出され、中心部に上記キャビティー225が配置される。
【0111】
上記第1リードフレーム221の第1連結部223及び第2リードフレーム231の第2連結部233は上記第1胴体241の上部に露出され、上記発光チップ261は第1連結部223と第1ワイヤー266により連結され、第2連結部233と第2ワイヤー267により連結される。
【0112】
上記第1胴体241は透過率よりは反射率の高い材質で形成される。上記第1胴体241は上記第1リードフレーム221と上記第2リードフレーム231の下に配置され、一部は上記第1リードフレーム221と上記第2リードフレーム231との間の間隙235に形成される。また、上記第1胴体241の外側部は上記第1リードフレーム221と上記第2リードフレーム231の上面に形成される。
【0113】
上記第1胴体241の上面244の外側部は傾斜面で形成され、上記第1側面(S11)に隣接した上面244の外側部と上記第2側面S12に隣接した上記上面244の外側部との間の内角は140度乃至170度の範囲で形成される。
【0114】
上記第1胴体241の上面の周りには透過率の高い第2胴体251が配置され、上記第2胴体251は入射される光を透過させて、光指向角を広げることができる。上記第2胴体251の内側面252は傾斜することがあり、これに対して限定するものではない。
【0115】
上記キャビティー225には樹脂層271が形成され、上記樹脂層271はシリコンまたはエポキシのような樹脂材質で形成される。上記樹脂層271の内にはフィラー、拡散剤、顔料、蛍光体、反射性物質のうち、少なくとも1つを含むことができる。
【0116】
上記第2胴体251の上部253は段差付け構造を含み、上記段差付け構造には光学レンズ281の出射面282の下部が結合できる。上記光学レンズ281は中心部に凹部285を有し、その下面は上記樹脂層271の上面に接触されるか、離隔される。また、上記光学レンズ281と上記樹脂層271との間には他の樹脂層がさらに配置され、これに対して限定するものではない。
【0117】
上記第2胴体251の第1開口部250にはワイヤー266、267が配置されるか、他の樹脂層が形成される。上記第2胴体251の外側面S15は上記第1胴体241の第1及び第2側面S11、S12と同一垂直面の上に形成され、これに対して限定するものではない。
【0118】
(第7実施形態)
図14は、本発明の第7実施形態に従う発光素子の側断面図である。上記第2実施形態を説明するに当たって、第1実施形態と同一な部分は第1実施形態を参照する。
【0119】
図14を参照すると、発光素子は、第1リードフレーム321、第2リードフレーム331、上記第1及び第2リードフレーム321、331の間に第3リードフレーム325、上記第3リードフレーム325の上に樹脂層371、上記第1乃至第3リードフレーム321、331、325を支持する反射性の第1胴体341、上記第1胴体341の上に透光性の第2胴体351、及び上記樹脂層371の上に光学レンズ381を含む。
【0120】
上記第1リードフレーム321は、第1胴体341の第1側面(S11)と上記第3リードフレーム325との間に配置され、第1連結部322と第1リード部323を含む。上記第1連結部322は上記第1胴体341の上面に露出され、上記発光チップ361と第1ワイヤー366により連結される。上記第1リード部323は、上記第1連結部322から上記第1胴体341の内で折曲または延長されて上記第1胴体341の下面に配置され、上記第1胴体341の第1側面(S11)の方向に突出する。
【0121】
上記第2リードフレーム331は、第1胴体341の第2側面S12と上記第3リードフレーム325との間に配置され、第2連結部332と第2リード部333を含む。上記第2連結部332は上記第1胴体341の上面に露出され、上記発光チップ361と第2ワイヤー367により連結され、上記第2リード部333は上記第1胴体341内で折り曲げられ、上記第1胴体341の下面に延長され、上記第1胴体341の第2側面S12の方向に突出する。
【0122】
上記第3リードフレーム325は、キャビティー320を有する放熱部326及び上記放熱部326から折り曲げられた支持部327を含む。上記キャビティー320の底には発光チップ361が配置され、上記放熱部326の下面は上記第1胴体341の下面に露出される。上記支持部327は上記第1胴体341の上面に露出され、これに対して限定するものではない。上記の放熱部326は、発光チップ361から発生した熱を下部の基板や放熱板を通じて放熱することができる。
【0123】
上記第1胴体341は、上記第1リードフレーム321と第3リードフレーム325との間に形成された第1間隙部342、及び上記第3リードフレーム325と第2リードフレーム331との間に形成された第2間隙部343を含む。
【0124】
上記第2胴体351の第1開口部350には第1リードフレーム321の第1連結部322及び第2リードフレーム331の第2連結部332が露出され、中心部に上記のキャビティー320が配置される。
【0125】
発光チップ361は上記キャビティー320の底の上に配置され、第1リードフレーム321の第1連結部322と第1ワイヤー366により連結され、第2リードフレーム331の第2連結部332と第2ワイヤー367により連結される。
【0126】
上記キャビティー320には透光性支持層371が形成され、上記透光性支持層371は上記第1胴体341の上面と同一水平面に形成され、これに対して限定するものではない。上記樹脂層371はシリコンまたはエポキシなどの樹脂材質で形成される。上記樹脂層371の内には、フィラー、拡散剤、顔料、蛍光体、反射性物質のうち、少なくとも1つを含むことができる。
【0127】
上記第1胴体341は第1実施形態の第1胴体と対応し、その外側上面344は傾斜面で形成され、上記第1胴体341の傾斜面の間の内角は135度以上乃至180度未満の範囲で形成される。
【0128】
上記第2胴体351は第1実施形態の第2胴体と対応し、その内側に形成された第1開口部350は上記キャビティー320の上面幅より広い幅で形成され、これに対して限定するものではない。
【0129】
上記発光チップ361の上面は上記第1胴体341の上面より低く形成され、これに対して限定するものではない。上記発光チップ361から放出された光は光学レンズ381の凹部385により反射され、上記反射された光は上記第1胴体341の上面及び傾斜面により反射できる。また、第2胴体351に入射された光は透過されて、光指向角を広げることができる。
【0130】
上記光学レンズ381の出射面は上記第2胴体351の側面S15より内側に配置され、これに対して限定するものではない。
【0131】
他の例として、上記発光チップ361の上面は第1胴体341の上面に露出され、この場合、上記発光チップ361から放出された光は上記第1胴体341の上及び傾斜面により反射されたり、上記第2胴体351を透過するようになる。これによって、光の指向角をより広げることができる。ここで、上記のキャビティー320の深さは上記第3リードフレーム325の放熱部326の折曲によって変わることがあり、上記キャビティー320の深さは調節できる。
【0132】
図16は、実施形態による発光チップの一例を示す側断面図である。
【0133】
図16を参照すると、発光チップは、基板411と、バッファー層412と、発光構造物410と、 第1の電極416と、第2の電極417とを含む。前記基板411は、透光性又は非透光性材質の基板を含み、また、伝導性又は絶縁性基板を含む。
【0134】
前記バッファー層412は、基板411と前記発光構造物410の物質との格子定数の差を減らし、窒化物半導体で形成される。前記バッファー層412と前記発光構造物410のと間には、ドーパントがドープしない室化物半導体層を更に形成して、結晶品質を改善させる。
【0135】
前記発光構造物410は、第1の導電型半導体層413と、 活性層414と、第2の導電型半導体層415とを含む。
【0136】
前記第1の導電型半導体層413は、第1の導電型ドーパントがドープされたIII族-V族化合物半導体として具現され、前記第1の導電型半導体層413は、InxAlyGa1-x-yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1の組成式を含む。前記第1の導電型半導体層413は、例えば、GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、 AlGaInPのような化合物半導体の少なくとも1つを含む層の積層構造を含むことができる。前記第1の導電型半導体層413は、n型半導体層であり、前記第1の導電型ドーパントは、n型ドーパントとして、Si、Ge、Sn、Se、Teを含む。
【0137】
前記第1の導電型半導体層413と前記活性層414との間には、第1のクラッド層が形成される。前記第1のクラッド層は、GaN係半導体に形成され、そのバンドギャップは、前記活性層414のバンドギャップ以上に形成されることができる。このような第1のクラッド層は、第1の導電型で形成され、キャリアを拘束させる役目を果たす。
【0138】
前記活性層414は、前記第1の導電型半導体層413上に配置され、単一量子井、 多重量子井(MQW)、量子線(quantum wire)構造、または量子点(quantum dot)構造を選択的に含む。前記活性層414は、井戸層と障壁層の周期を含む。前記井層は、InxAlyGa1-x-yN (0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を含み、前記障壁層は、InxAlyGa1-x-yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を含む。前記井層/障壁層の周期は、例えば、 InGaN/GaN、GaN/AlGaN、InGaN/AlGaN、InGaN/InGaN、InAlGaN/InAlGaNの積層構造を用いて、1周期以上に形成される。前記障壁層は、前記井層のバンドギャップよりも高いバンドギャップを有する半導体物質で形成されることができる。
【0139】
前記活性層414上には、第2の導電型半導体層415が形成される。前記第2の導電型半導体層415は、第2の導電型ドーパントがドープされた半導体、例えば、InxAlyGa1-x-yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を含む。前記第2の導電型半導体層415は、GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、 AlGaInPのような化合物半導体のいずれか1つでなすことができる。前記第2の導電型半導体層415が、p型半導体層であり、前記第2の導電型ドーパントは、p型ドーパントとして、Mg、Zn、Ca、Sr、Baを含む。
【0140】
前記第2の導電型半導体層415は、超格子構造を含み、前記超格子構造は、InGaN/GaN超格子構造、又は、AlGaN/GaN超格子構造を含む。前記第2の導電型半導体層415の超格子構造は、非正常的に電圧に含まれた電流を拡散させ、活性層414を保護することができる。
【0141】
また、前記発光構造物410の導電型を逆に配置することができ、例えば、第1の導電型半導体層413は、P型半導体層、前記第2の導電型半導体層415は、n型半導体層で配置する。前記第2の導電型半導体層415上には、前記第2の導電型と逆の極性を有する第1の導電型の半導体層が、更に配置される。
【0142】
前記発光構造物410は、n-p接合構造、p-n接合構造、n-p-n接合構造、p-n-p接合構造のいずれか1つの構造で具現することができる。ここで、前記pは、p型半導体層であり、前記nは、n型半導体層であり、前記-は、p型半導体層とn型半導体層が直接接触されるか、間接接触された構造を含む。以下、説明の便宜のため、発光構造物410の最上層は、第2の導電型半導体層415として説明することにする。
【0143】
前記第1の導電型半導体層413上には、第1の電極416が配置され、前記第2の導電型半導体層415上には、電流拡散層を有する第2の電極417を含む。前記第1及び第2の電極416、417は、ワイヤで連結されるか、他の連結方式で連結される。
【0144】
図17は、実施形態による発光チップの他の例を示す図である。実施形態を説明することに当り、図16と同一の部分は省略し、簡略に説明することにする。
【0145】
図17を参照すると、実施形態による発光チップは、発光構造物410の下に接触層421が形成され、前記接触層421の下に反射層424が形成され、前記反射層424お下に支持部材425が形成され、前記反射層424と前記発光構造物410の周囲に、保護層423が形成される。
【0146】
前記発光構造物410上に配置された第1の電極416は、1または複数で形成され、ワイヤがポンディングされるパッドを含む。
【0147】
このような発光チップは、第2の導電型半導体層415の下に接触層421及び保護層423、反射層424及び支持部材425を形成した後、成長基板を除去して形成される。
【0148】
前記接触層421は、発光構造物410の下層、例えば、第2の導電型半導体層415にオミック接触され、その材料は、金属酸化物、金属室化物、絶縁物質、伝導性物質から選択されることができ、例えば、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、及びこれらの選択的な組み合わせで構成された物質から形成されることができる。また、前記金属物質と、 IZO、IZTO、IAZO、IGZO、IGTO、AZO、ATO などの透光性伝導性物質を用いて、多層で形成することができ、例えば、IZO/Ni、AZO/Ag、IZO/Ag/Ni、AZO/Ag/Niなどで積層することができる。 前記接触層421の内部は、電極416と対応するように、電流をブロッキングする層が更に、形成されることができる。
【0149】
前記保護層423は、金属酸化物又は絶縁物質から選択されることができ、例えば、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から選択的に形成される。前記保護層423は、スパッタリング方法又は蒸着方法などを用いて形成することができ、反射層424のような金属が、発光構造物410の層をショートすることを防止することができる。
【0150】
前記反射層424は、金属、例えば、Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、 Hf、及びこれらの選択的な組み合わせで構成された物質で形成される。前記反射層424は、前記発光構造物410の幅よりも大きく形成され、これは、光反射効率を改善させる。前記の反射層424と前記支持部材425との間に、接合のための金属層と、熱拡散のための金属層が、更に配置されることができ、これに対して限定しない。
【0151】
前記支持部材425は、ベース基板として、銅(Cu)、金(Au)、ニッケル(Ni)、モリブデン(Mo)、銅-タングステン(Cu-W)のような金属であるか、キャリアウエハ(例: Si、 Ge、 GaAs、ZnO、SiC)で具現されることができる。前記支持部材425と前記反射層424との間には、接合層が更に形成されることができ、前記接合層は、2つの層を互いに接合させることができる。前記開示の発光チップは一例であり、前記開示の特徴に限定しない。 前記の発光チップは、前記の発光素子の実施形態に選択的に適用され、これに対して限定しない。
【0152】
<照明システム>
実施形態による発光素子又は発光素子は、照明システムに適用される。前記照明システムは、複数の発光素子がアレイされた構造を含み、図18及び図19に示されている表示装置、図20及び図21に示されている照明装置とを含み、照明灯、信号灯、車両前照灯、電光板などが含まれる。
【0153】
図31は、実施形態による発光素子を有する表示装置の分解斜視図である。
【0154】
図18を参照すると、実施形態による表示装置1000は、導光板1041と、前記導光板1041に光を提供する光源モジュール1031と、前記導光板1041の下に反射部材1022と、前記導光板1041上に光学シート1051と、前記光学シート1051 上に表示パネル1061と、前記導光板1041、光源モジュール1031、及び反射部材1022を収納するボトムカバー1011とを含むが、ここに限定されない。
【0155】
前記ボトムカバー1011と、反射シート1022と、導光板1041と、光学シート1051とは、ライトユニット1050として定義される。
【0156】
前記導光板1041は、光を拡散して、面光源化する役目を果たす。前記導光板1041は、透明な材質からなり、例えば、PMMA(polymethylmetaacrylate)のようなアクリル樹脂系列、PET(polyethylene terephthlate)、PC(poly carbonate)、COC(cycloolefin copolymer)、及びPEN(polyethylene naphthalate)樹脂の1つを含むことができる。
【0157】
前記光源モジュール1031は、前記導光板1041の少なくとも一側面に光を提供し、 窮極的には、表示装置の光源として作用するようになる。
【0158】
前記光源モジュール1031は、少なくとも1つを含み、前記導光板1041の一側面で直接又は間接的に光を提供することができる。前記光源モジュール1031は、基板1033と前記に開示された実施形態による発光素子又は発光素子100を含み、前記発光素子又は発光素子100は、前記基板1033上に所定間隔でアレイされる。
【0159】
前記基板1033は、回路パターン(図示せず)を含む印刷回路基板(PCB、Printed Circuit Board)である。但し、前記基板1033は、一般のPCBのみならず、メタルコア PCB(MCPCB、Metal Core PCB)、軟性PCB(FPCB、 Flexible PCB)などを含み、これに対して限定しない。前記発光素子100は、前記ボトムカバー1011の側面又は放熱プレート上に搭載される場合、前記基板1033は、除去され得る。ここで、 前記放熱プレートの一部は、前記ボトムカバー1011の上面に接触される。
【0160】
そして、前記複数の発光素子100は、前記基板1033上に光が放出される出射面が、前記導光板1041と所定の距離離隔して搭載され、これに対して限定しない。前記発光素子100は、前記導光板1041の一側面である入光部に光を直接又は間接的に提供することができ、これに対して限定しない。
【0161】
前記導光板1041の下には、前記反射部材1022が配置される。前記反射部材1022は、前記導光板1041の下面に入射した光を反射させて、上に向かわせることで、前記ライトユニット1050の輝度を向上することができる。前記反射部材1022は、例えば、PET、PC、PVCレジンなどで形成されるが、これに対して限定しない。前記反射部材1022は、前記ボトムカバー1011の上面であり、これに対して限定しない。
【0162】
前記ボトムカバー1011は、前記導光板1041、光源モジュール1031、及び反射部材1022などを輸納することができる。このため、前記ボトムカバー1011は、上面が開口したボックス(box)形状を有する収納部1012が備えられ、これに対して限定しない。前記ボトムカバー1011は、トップカバーと結合され、これに対して限定しない。
【0163】
前記ボトムカバー1011は、金属材質又は樹脂材質で形成され、プレス成形又は押出成形などの工程を用いて製造されることができる。また、前記ボトムカバー1011は、熱伝導性の良い金属又は非金属材料を含み、これに対して限定しない。
【0164】
前記表示パネル1061は、例えば、LCDパネルとして、互いに対向する透明な材質の第1及び第2の基板、そして、第1及び第2の基板の間に介在した液晶層を含む。前記表示パネル1061の少なくとも一面には、偏光版が取り付けられ、このような偏光版の取付構造に限定しない。前記表示パネル1061は、光学シート1051を通過した光により情報を表示することになる。このような表示装置1000は、各鐘の携帯端末機、ノートPCのモニタ、ラップトップコンピュータのモニタ、テレビなどに適用されることができる。
【0165】
前記光学シート1051は、前記表示パネル1061と前記導光板1041との間に配置され、少なくとも一枚の透光性シートを含む。前記光学シート1051は、例えば、拡散シート、水平及び垂直プリズムシート、及び輝度強化シートなどのようなシートから少なくとも1つを含む。前記拡散シートは、入射される光を拡散させ、前記水平又は/及び垂直プリズムシートは、入射される光を表示領域に集光させ、前記輝度強化シートは、損失される光を再使用して、輝度を向上させる。また、前記表示パネル1061上には、保護シートが配置され、これに対して限定しない。
【0166】
ここで、前記光源モジュール1031の光経路上には、光学部材として、前記導光板1041、及び光学シート1051を含み、これに対して限定しない。
【0167】
図 19は、実施形態による発光素子を有する表示装置を示す図である。
【0168】
図19を参照すると、表示装置1100は、ボトムカバー1152と、前記の発光素子100がアレイされた基板1120と、光学部材1154と、表示パネル1155とを含む。
【0169】
前記基板1120と前記発光素子100とは、光源モジュール1160と定義される。 前記ボトムカバー1152と、少なくとも1つの光源モジュール1160と、 光学部材1154とは、ライトユニット1150と定義される。前記ボトムカバー1152には、収納部1153を具備することができ、これに対して限定しない。前記の光源モジュール1160は、基板1120、及び前記基板1120上に配列した複数の発光素子又は発光素子100を含む。
【0170】
ここで、前記光学部材1154は、レンズ、導光板、拡散シート、水平及び垂直プリズムシート、及び輝度強化シートなどから少なくとも1つを含む。前記導光板は、PC材質又はPWMА(polymethyl methacrylate)材質からなり、このような導光板は除去されることができる。前記拡散シートは、入射される光を拡散させ、前記水平及び垂直プリズムシートは、入射される光を表示領域に集光させ、前記輝度強化シートは、損失される光を再使用して、輝度を向上させる。
【0171】
前記光学部材1154は、前記光源モジュール1160上に配置され、前記光源モジュール1160から放出された光を面光源するか、拡散、集光などを行うようになる。
【0172】
図20は、実施形態に係る照明装置の斜視図である。
【0173】
図 20に示すように、照明装置1500は、ケース1510と、前記ケース1510に設置された発光モジュール1530と、前記ケース1510に設置され外部電源から電源が提供される接続端子1520を含むことができる。
【0174】
前記ケース1510は、放熱特性が良好な材質から形成されることが好ましく、例えば金属材質又は樹脂材質から形成されることができる。
【0175】
前記発光モジュール1530は、基板1532と、前記基板1532に搭載される実施形態に係る発光素子100とを含むことができる。前記発光素子100は、複数がマトリックス状又は所定間隔で離隔されて配列されうる。
【0176】
前記基板1532は、絶縁体に回路パターンが印刷されたものであってもよく、例えば、一般の印刷回路ボード(PCB:Printed Circuit Board)、メタルコアPCB、フレキシブルPCB、セラミックPCBなどがありうる。
【0177】
また、前記基板1532は、光を效率的に反射する材質から形成されるか、表面が光の效率的に反射されるカラー、例えば白色、銀色などのコーティング層からなりうる。
【0178】
前記基板1532上には、少なくとも一つの発光素子100が搭載されることができる。前記発光素子100の各々は、少なくとも一つの発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)チップを含むことができる。前記LEDチップは、赤色、緑色、青色または白色の有色の光を各々発光する有色の発光ダイオード及び紫外線(UV:Ultra Violet)を発光するUV発光ダイオードを含むことができる。
【0179】
前記発光モジュール1530は、色感及び輝度を得るために多様な発光素子100の組合わせを有するように配置されることができる。例えば、高演色性(CRI)を確保するために、白色発光ダイオード、赤色発光ダイオード及び緑色発光ダイオードを組み合わせて配置できる。
【0180】
前記接続端子1520は、前記発光モジュール1530と電気的に接続されて電源を供給できる。前記接続端子1520は、ソケット方式で外部電源にまわし挟まれて結合されるが、これに対して限定しない。例えば、前記接続端子1520は、ピン(pin)状に形成されて外部電源に挿入されるか、配線により外部電源に接続されることもできる。
【0181】
図21は、実施形態による発光素子を有する照明装置の分解斜視図である。
【0182】
図21を参照すると、実施形態による照明装置は、カバー2100と、光源モジュール2200と、放熱体2400と、電源提供部2600と、内部ケース2700と、ソケット2800とを含む。また、実施形態による照明装置は、部材2300とホルダー2500 のいずれか1以上を更に含むことができる。前記光源モジュール2200は、実施形態による発光素子、又は発光素子パッケージを含むことができる。
【0183】
例えば、前記カバー2100は、バルブ(bulb)又は半球の形状を有し、中空であり、一部分が開口した形状で提供される。前記カバー2100は、前記光源モジュール2200と光学的に結合され、前記放熱体2400と結合されることができる。前記カバー2100は、前記放熱体2400と結合する凹部を有することができる。
【0184】
前記カバー2100の内面には、拡散嶺を有する乳白色塗料がコートされる。このような乳白色材料を用いて、前記光源モジュール2200からの光を散乱及び拡散して、外部に放出させることができる。
【0185】
前記カバー2100の材質は、ガラス、プラスチック、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリカーボネート(PC)などである。ここで、ポリカーボネートは、耐光性、耐熱性、強度が優れている。前記カバー2100は、外部から前記光源モジュール2200が見えるように透明であるか、不透明である。前記カバー2100は、ブロー(blow)成形により、形成されることができる。
【0186】
前記光源モジュール2200は、前記放熱体2400の一面に配置される。したがって、 前記光源モジュール2200からの熱は、前記放熱体2400に伝導される。前記光源モジュール2200は、発光素子2210と、連結プレート2230と、コネクター2250とを含む。
【0187】
前記部材2300は、前記放熱体2400の上面上に配置され、複数の照明素子2210と、コネクター2250が挿入されるガイド溝2310とを有する。前記ガイド溝2310は、前記照明素子2210の基板、及びコネクター2250と対応される。
【0188】
前記部材2300の表面は、白色の塗料で塗布又はコートされる。このような前記部材2300は、前記カバー2100の内面に反射して、前記光源モジュール2200側方向に戻って来る光を、再度前記カバー2100方向に反射する。したがって、実施形態による照明装置の光効率を向上させる。
【0189】
前記部材2300は、例として、絶縁物質からなる。前記光源モジュール2200の連結プレート2230は、電気伝導性の物質を含む。したがって、前記放熱体2400と前記連結プレート2230との間に電気的な接触が行える。前記部材2300は、絶縁物質で構成され、前記連結プレート2230と前記放熱体2400との電気的短絡を遮断することができる。前記放熱体2400は、前記光源モジュール2200からの熱と、前記電源提供部2600からの熱を伝達されて、放熱する。
【0190】
前記ホルダー2500は、内部ケース2700の絶縁部2710の収納溝2719を塞ぐ.したがって、前記内部ケース2700の前記絶縁部2710に収納される前記電源提供部2600は密閉される。前記ホルダー2500は、ガイド突出部2510を有する。前記ガイド突出部2510は、前記電源提供部2600の突出部2610が貫通するホールを具備することができる。
【0191】
前記電源提供部2600は、外部から提供された電気的信号を処理又は変換して、前記光源モジュール2200に提供する。前記電源提供部2600は、前記内部ケース2700の収納溝2719に収納され、前記ホルダー2500により、前記内部ケース2700の内部に密閉される。
【0192】
前記電源提供部2600は、突出部2610と、ガイド部2630と、ベース2650と、延在部2670とを含む。
【0193】
前記ガイド部2630は、前記ベース2650の一側から外部に突出した形状を有する。 前記ガイド部2630は、前記ホルダー2500に挿入される。前記ベース2650の一面の上に多数の部品が配置される。多数の部品は、例えば、直流変換装置、前記光源モジュール2200の駆動を制御する駆動チップ、前記光源モジュール2200を保護するためのESD(Electro Static discharge)保護素子などを含むが、これに対して限定しない。
【0194】
前記延在部2670は、前記ベース2650の他の一側から外部に突出した形状を有する。前記延在部2670は、前記内部ケース2700の連結部2750内に挿入され、外部からの電気的信号を提供される。例えば、前記延在部2670は、前記内部ケース2700の連結部2750の幅と同一であるか、小さく提供される。前記延在部2670は、電線を通じて、ソケット2800に電気的に連結される。
【0195】
前記内部ケース2700は、内部に前記電源提供部2600と共にモールディング部を含むことができる。モールド部は、モールディング液体が固まった部分であって、前記電源提供部2600が、前記内部ケース2700内に固定できるようにする。
【0196】
以上、実施形態に説明された特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも1つの実施形態に含まれ、必ず1つの実施形態のみに限定されるものではない。延いては、各実施形態で例示された特徴、構造、効果などは、実施形態が属する分野の通常の知識を有する者により他の実施形態に対しても組合または変形されて実施可能である。したがって、このような組合と変形に関連した内容は本発明の範囲に含まれることと解釈されるべきである。
【0197】
以上、本発明を好ましい実施形態をもとに説明したが、これは単なる例示であり、本発明を限定するものでない。本発明の本質的な特性を逸脱しない範囲内で、多様な変形及び応用が可能であることが同業者にとって明らかである。例えば、実施形態に具体的に表れた各構成要素は変形して実施することができ、このような変形及び応用にかかわる差異点も、特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
【符号の説明】
【0198】
100 発光素子
121、131、221、231、321、325、331 リードフレーム
141、241、341 第1胴体
151、251、351 第2胴体
161、261、361 発光チップ
171、172、173、174、271、371 樹脂層
181、281、381 光学レンズ
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光素子及びこれを備えた照明装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
発光素子、例えば発光ダイオード(Light Emitting Device)は、電気エネルギーを光に変換する半導体素子の一種であって、既存の蛍光灯、白熱灯に代わる次世代の光源として脚光を浴びている。
【0003】
発光ダイオードは、半導体素子を用いて光を生成するので、タングステンを加熱して光を生成する白熱灯や、または高圧放電を通じて生成された紫外線を蛍光体に衝突させて光を生成する蛍光灯に比べて非常に低い電力を消耗する。
【0004】
また、発光ダイオードは、半導体素子の電位ギャップを用いて光を生成するので、既存の光源に比べて寿命が長く、応答特性の速く、親環境的な特徴を有する。
【0005】
これによって、既存の光源を発光ダイオードに取り替えるための多い研究が進められており、発光ダイオードは、室内外で使われる各種ランプ、液晶表示装置、電光板、街灯などの照明装置の光源として使用が増加している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の目的は、広い光指向角を有する発光素子を提供することにある。
【0007】
本発明の他の目的は、発光チップの周りに反射率の高い第1胴体と、上記第1胴体の上に透過率の高い第2胴体を含む発光素子を提供することにある。
【0008】
本発明の更に他の目的は、発光チップの周りに透光性の第2胴体及び上記発光チップの上に発光チップ方向に凹な全反射面と凹部を有する光学レンズを含む発光素子を提供することにある。
【0009】
本発明の更なる他の目的は、上記の発光素子を有する照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明に従う発光素子は、複数のリードフレーム、上記複数のリードフレームの上に配置され、上記複数のリードフレームの上面領域のうち、所定領域を露出するオープンされた領域を有する反射性の第1胴体、上記第1胴体のオープンされた領域に対応する第1開口部を有し、上記第1胴体の上面の上に配置された透光性の第2胴体、上記第2胴体の第1開口部に露出された上記複数のリードフレームのうち、少なくとも1つの上に配置された発光チップ、及び上記第2胴体の第1開口部に配置され、上記発光チップをカバーする第1樹脂層を含む。
【0011】
本発明に従う発光素子は、キャビティーを有する第1リードフレーム、上記第1リードフレームから離隔した第2リードフレーム、上記第1及び第2リードフレームの上に配置され、上記第1及び第2リードフレームの上面領域のうち、所定領域を露出する反射性の第1胴体、上記第1胴体の所定領域に対応する第1開口部を有し、上記第1胴体の上面の上に配置された透光性の第2胴体、上記第1リードフレームのキャビティーに配置され、上記第1及び第2リードフレームと電気的に連結された発光チップ、及び上記キャビティーに第1樹脂層を含む。
【0012】
本発明に従う照明装置は、上記の発光素子、上記発光素子がアレイされたモジュール基板、及び上記発光素子の少なくとも一側に光学部材を含む。
【発明の効果】
【0013】
本発明は、発光素子の光指向角を広げることができる。本発明は、光指向角を有する発光素子を提供することができる。本発明は、各発光モジュールに配置される発光素子の個数を減らすことができる。本発明は、発光素子とこれを備えたライトユニットの信頼性を改善させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の第1実施形態に従う発光素子の斜視図である。
【図2】図1の発光素子のA−A側断面図である。
【図3】図1の発光素子のB−B側断面図である。
【図4】図1の発光素子のC−C側断面図である。
【図5】図2の発光素子におけるリードフレームの斜視図である。
【図6】図2の発光素子におけるリードフレームと第1胴体との結合例を示す図である。
【図7】図2の発光素子における第1胴体と第2胴体との結合例を示す図である。
【図8】図2の発光素子における第1胴体の上面高さ及び傾斜角を示す図である。
【図9】本発明の第2実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。
【図10】本発明の第3実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。
【図11】本発明の第4実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。
【図12】本発明の第5実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。
【図13】本発明の第6実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。
【図14】本発明の第7実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。
【図15】図2の発光素子の光指向角を示す図である。
【図16】実施形態による発光素子の発光チップの1例を示す図である。
【図17】実施形態による発光素子の発光チップの他の例を示す図である。
【図18】実施形態による発光素子を有する表示装置を示す斜視図である。
【図19】実施形態による発光素子を有する表示装置を示す図である。
【図20】は実施例による発光素子を含む照明装置の例を示した図面である。
【図21】実施形態による発光素子を含む照明装置の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、実施形態は添付した図面及び実施形態に対する説明を通じて明らかに表れるようになる。実施形態の説明において、各層(膜)、領域、パターン、または構造物が基板、各層(膜)、領域、パッド、またはパターンの“上/の上(on)”にまたは“下/の下(under)”に形成されることと記載される場合において、“上/の上(on)”と“下/の下(under)”は“直接(directly)”または“他の層を介して(indirectly)”形成されるものを全て含む。また、各層の上/の上または下/の下に対する基準は図面を基準として説明する。
【0016】
図面において、サイズは説明の便宜及び明確性のために誇張、省略、または概略的に図示された。また、各構成要素のサイズは実際サイズを必ずしも完全に反映するものではない。また、同一な参照番号は図面の説明を通じて同一な要素を表す。以下、添付した図面を参照して実施形態に従う発光素子を説明する。
【0017】
図1は本発明の第1実施形態に従う発光素子の斜視図を示し、図2は図1に図示された発光素子のA−A側断面図であり、図3は図1に図示された発光素子のB−B側断面図であり、図4は図1の発光素子のC−C側断面図であり、図5は図1の発光素子のリードフレームを示す斜視図である。
【0018】
図1乃至図4を参照すると、発光素子100は互いに離隔した複数のリードフレーム121、131と、上部がオープンされた領域を有し、上記複数のリードフレーム121、131の上に形成された第1胴体141と、第1開口部150を有し、上記第1胴体141の上に上記第1胴体141と異なる材質を有する第2胴体151と、上記第1開口部に露出された上記複数のリードフレーム121、131のうち、少なくとも1つの上に配置された発光チップ161と、上記第1開口部150に上記発光チップ161を取り囲む上記樹脂層171、及び上記樹脂層171と上記第2胴体151の上に光学レンズ181を含む。
【0019】
図1のように、発光素子100において第1方向(X)は長さ(D4)方向として定義し、上記第1方向(X)と垂直の第2方向(Z)は幅(D3)方向として定義することができ、上記発光チップ161の上面に垂直な方向(Y)は光軸方向、または発光チップ161の法線方向として定義することができる。
【0020】
上記発光素子100の長さ(D4)は、複数のリードフレーム121、131の外側面の間の間隔でありうる。上記発光素子100の長さ(D4)は、上記第1胴体141の両側面(S1、S2)の間の間隔であることがあり、この場合、上記複数のリードフレーム121、131の外側面は上記第1胴体141の両側面(S1、S2)に突出しないことがある。上記複数のリードフレーム121、131の両端部はソルダペースト(solder paste)のような接合部材(図示せず)との接合のために第1胴体141の両側面(S1、S2)より突出する。上記第1胴体141の長さ(D2)は両側面(S1、S2)の間の間隔であることがあり、上記発光素子100の長さ(D4)より短いか等しく形成できる。
【0021】
上記発光素子100の幅は第1胴体141の幅(D3)であることがあり、上記第1胴体141の幅(D3)は上記各リードフレーム121、131の幅(D1)より広く形成される。上記第1胴体141の幅(D3)の広い場合、上記各リードフレーム121、131が露出されないようになるので、湿気の侵入を抑制することができる。また、上記第1胴体141の上面は光を反射させることによって、光の指向角を増加させることができる。
【0022】
上記複数のリードフレーム121、131は、図2及び図5のように、第1リードフレーム121及び第2リードフレーム131を含む。上記第1リードフレーム121は、第1溝123及び第1孔122を含み、上記第1溝123は、上記第1リードフレーム121の上面から予め設定された深さに形成されることができ、チップ領域A1の周りに配置される。ここで、上記チップ領域A1の周りは、上記チップ領域A1と第1リードフレーム121の一側面、二側面、またはその以上の側面の間の領域でありうる。上記第1溝123での上記第1リードフレーム121の厚さは、上記第1溝123のない領域の厚さより薄く形成されたり、他の領域と同一な厚さで形成される。これは、上記第1リードフレーム121で第1溝123の反対側の部分が平坦であるか、または突出する。上記第1溝123には上記第1胴体141の第3結合部145が結合できる。
【0023】
上記第1孔122は複数個が互いに離隔するように配置され、上記第1溝123と上記第1リードフレーム121の側面の間に各々配列される。上記第1孔122の内には上記第1胴体141の材質が詰められる。
【0024】
上記第2リードフレーム131には第2溝133及び第2孔132を含む。上記第2溝133は予め設定された深さを有し、上記第2リードフレーム131の幅(D1)方向に形成され、上記第2溝133の長さは上記第2リードフレーム131の長さ(D12)よりは広く形成され、その幅は上記第1胴体141が詰められる空間であって、間隙部の幅(G1)よりは広く形成される。上記第2溝133はボンディング領域A2の外側、即ち第1リードフレーム121と対応する領域に形成される。上記第2孔132は複数個が上記第2溝133の外側に所定間隔を有して配列される。上記第2溝133及び上記第2孔132には上記第1胴体141の材質で詰められる。上記第2溝133での上記第2リードフレーム131の厚さは上記第2溝133のない領域より薄いか、他の領域と同一な厚さで形成される。これは、第2リードフレーム131で上記第2溝133の反対側の部分が平坦であるか、または突出した構造でありうる。
【0025】
上記複数の第1孔122と複数の第2孔132のうちの1つまたは2つ以上は、図2のように、下部が広く、上部の狭い幅で形成され、これに対して限定するものではない。上記第1リードフレーム121と上記第2リードフレーム131で第1孔122、第2孔132、第1溝123、第2溝133のうち、少なくとも1つは形成しないことがあり、これに対して限定するものではない。また、上記各リードフレーム121、131に配置された第1及び第2溝123、133は複数個が互いに離隔した形態に形成され、これに対して限定するものではない。
【0026】
上記第1リードフレーム121の第1端部124は、上記第2リードフレーム131の第2端部134に対応する。上記第1端部124は、上記第1リードフレーム121の側面部から上記第2端部134の方向に突出することがあり、上記第2端部134は上記第2リードフレーム131の側面部から上記第1端部124の方向に突出できる。上記第1リードフレーム121と上記第2リードフレーム131との間の間隙115は間隔(G1)であって、上記第1及び第2端部124、134の間の間隔より広いことがある。上記第1リードフレーム121の第1端部124と上記第2リードフレーム131の第2端部134の間の間隔がより近く配置されることによって、発光チップ161、第1ワイヤー166、及び第2ワイヤー167のボンディング空間を確保することができる。他の例として、上記第1及び第2端部124、134は突出しないことがあり、 この際、上記間隙115の間隔(G1)は一定でありうる。
【0027】
上記第1リードフレーム121は、上記第1端部124及び側面部に形成された第1段差構造128を含む。上記第1段差構造128は、上記第1リードフレーム121の下面領域の中で予め設定された領域をエッチングして形成される。例えば、上記第1端部124の下面と、上記第1胴体141の第3及び第4側面(S3、S4)に隣接した上記第1リードフレーム121の側面部の下面領域をエッチングして第1段差構造128で形成することができる。上記第1段差構造128は、上記第1リードフレーム121の下面領域のうちの少なくとも一側面に形成され、これに対して限定するものではない。
【0028】
上記第2リードフレーム131は、上記第2端部134及び側面部に形成された第2段差構造138を含む。上記第2段差構造138は、上記第2リードフレーム131の下面領域のうち、予め設定された領域をエッチングして形成される。上記の第2段差構造138は、例えば第2リードフレーム131の上記第2端部134の下面領域と、上記第1胴体141の第3及び第4側面部(S3、S4)に隣接した上記第1リードフレーム121の側面部の下面領域をエッチングして形成され、これに対して限定するものではない。
【0029】
上記第1段差構造128と第2段差構造138には上記第1胴体141の材質が詰められるようになって、湿気の侵入を抑制することができ、上記第1胴体141の結合を支持するようになる。上記第1段差構造128と第2段差構造138を除外した領域を比較すると、各リードフレーム121、131の下面面積は上面面積より広く形成され、これに対して限定するものではない。
【0030】
第1実施形態は2つのリードフレームを1組にして説明したが、3個以上のリードフレームを形成することもできる。また、上記第1リードフレーム121と上記第2リードフレーム131は、上面視して四角形または他の形状でありうる。また、上記複数のリードフレーム121、131の少なくとも一部は折り曲げられることがあり、これに対して限定するものではない。
【0031】
上記第1リードフレーム121の幅(D11)は上記第2リードフレーム131の幅(D12)より長く形成される。上記第1リードフレーム121の上面面積は発光チップが配置されるので、上記第2リードフレーム131の上面面積よりは広く形成される。
【0032】
上記第1リードフレーム121と第2リードフレーム131は、金属材質、例えば、チタニウム(Ti)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、金(Au)、クロム(Cr)、タンタリウム(Ta)、白金(Pt)、スズ(Sn)、銀(Ag)、燐(P)のうち、少なくとも1つを含み、また単一の金属層または互いに異なる金属層で形成され、これに対して限定するものではない。
【0033】
図2、図3、図5、及び図6のように、上記第1リードフレーム121と上記第2リードフレーム131の上には第1胴体141が形成される。上記第1胴体141は、上記第1リードフレーム121と上記第2リードフレーム131とを物理的に離隔させ、上記第1リードフレーム121と上記第2リードフレーム131とを支持し固定するようになる。
【0034】
上記第1胴体141は、上記第1及び第2リードフレーム121、131の第1及び第2溝123、133、第1及び第2孔122、132、上記第1及び第2リードフレーム121、131の間隙領域に詰められる。また、上記第1胴体141は、上記第1及び第2リードフレーム121、131の上面に所定厚さで形成される。上記第1胴体141の下面は、上記第1リードフレーム121と上記第2リードフレーム131の下面と同一水平面に形成され、上記第1胴体141の上面147は上記第1リードフレーム121と上記第2リードフレーム131の上面より上に配置される。
【0035】
上記第1胴体141は上記発光チップ161から放出された波長に対し、反射率が透過率より高い材質、例えば70%以上の反射率を有する材質で形成される。上記第1胴体141は、反射率が70%以上の場合、反射性の材質または不透光性の材質として定義できる。上記第1胴体141は、樹脂系列の絶縁物質、例えばポリフタルアミド(PPA:Polyphthalamide)のような樹脂材質で形成される。他の例として、上記第1胴体141は、シリコン、またはエポキシ樹脂、またはプラスチック材質を含む熱硬化性樹脂、または高耐熱性、高耐光性材質で形成される。上記第1胴体141がシリコンまたはエポキシの場合、金属酸化物を有する白色系列の樹脂を含む。上記の金属酸化物は、TiO2、SiO2、Al2O3のような物質を含む。
【0036】
また、上記第1胴体141の内には酸無水物、酸化防止剤、異型材、光反射材、無機充填材、硬化触媒、光安定剤、潤滑剤、二酸化チタンのうちから選択的に添加できる。上記第1胴体141は、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコン樹脂、変性シリコン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂からなる群から選択される少なくとも1種により成形できる。例えば、トリグリシジルイソシアヌレート、水素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル等からなるエポキシ樹脂と、ヘキサヒドロ無水フタル酸、3−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸等からなる酸無水物を、エポキシ樹脂に硬化促進剤としてDBU(1, 8-Diazabicyclo(5, 4, 0)undecene-7)、 助触媒としてエチレングリコール、酸化チタン顔料、ガラス繊維を添加し、加熱により部分的に硬化反応させてBステージ化した固形状エポキシ樹脂組成物を使用することができ、これに対して限定するものではない。
【0037】
また、上記第1胴体141の内に遮光性物質または拡散剤を混合して透過する光を低減させることができる。また、上記第1胴体141は所定の機能を有するようにするために、熱硬化性樹脂に、拡散剤、顔料、蛍光体、反射性物質、遮光性物質、光安定剤、潤滑剤からなる群から選択される少なくとも1種を適切に混合してもよい。
【0038】
上記第1胴体141の上面147は、上記第2胴体151の下面面積より大きい面積で形成される。上記第1胴体141は、上面147に配置される上記第2胴体151を支持するようになる。上記第1胴体141の上面147は、上記第2胴体151の下面の下で上記第2胴体151の下面より広く形成されて、入射される光を効果的に反射させることができる。これによって、光損失を減らし、光抽出効率は増加させることができる。
【0039】
図6及び図8を参照すると、上記第1胴体141は、リードフレーム121、131の上面を基準にして上記リードフレーム121、131の上面の下部分を下部領域として定義し、上記リードフレーム121、131の上面の上を上部領域として定義することができる。また、上記第1胴体141は、内側領域B1と外側領域(B2)とに区分され、上記内側領域B1は上記発光チップ161やオープン領域150−1に近い領域であり、上記外側領域(B2)は上記内側領域B1より外側に配置され、上記第1胴体141の外側面に隣接した領域でありうる。
【0040】
上記第1胴体141の上面147のうち、上記内側領域B1の上面は傾斜した面で形成されたり、凸または凹な曲面で形成される。上記内側領域B1の上面の高さは上記発光チップ161の上面の高さより低く形成される。ここで、上記内側領域B1のうち、上記外側領域(B2)に隣接した領域は上記オープン領域150−1に隣接した領域の厚さより厚く形成される。
【0041】
上記内側領域B1の厚さを上記リードフレーム121、131の上面と上記内側領域B1の上面の間の間隔という時、上記内側領域B1の厚さは上記発光チップ161を中心にして外側へ行くほど徐々に厚く形成される。上記外側領域(B2)の上面は上記内側領域B1の上面から延びて、上記内側領域B1の厚さ以上の厚さ(T1)で形成される。上記外側領域(B2)の厚さ(T1)は、図8のように、リードフレーム121、131の上面と上記外側領域(B2)の上面との間の間隔となる。上記外側領域(B2)の上面は平坦な面で形成されたり、上記発光チップ161を中心にして外側へ行くほど徐々に厚くなった傾斜した面で形成されたり、凸または凹な曲面になることができる。ここで、上記凸は上記発光チップ161の光軸方向に対して上に突出した構造であり、上記凹は上記発光チップ161の光軸方向に対して下に凹な構造として定義できる。
【0042】
上記第1胴体141の上面147と上記リードフレーム121、131の上面の間の最大間隔は、上記第1胴体141の外側領域(B2)の厚さ(T1)であり、上記厚さ(T1)は50μm以上、例えば50μm〜300μm範囲で形成される。この場合、上記第1胴体141で外側領域(B2)は最も厚い領域でありうる。また、上記第1胴体141の上面147は、上記発光チップ161の上面から水平な延長線と等しいか、上記発光チップ161の上面と水平な延長線との間隔(=T2−T1)が少なくとも1μm以上に形成されることができ、これは発光チップ161から放出された光を効果的に反射させることができる。上記内側領域B1の厚さが外側領域(B2)の厚さ(T1)より薄く形成されることによって、図2のように上記発光チップ161から水平方向に進行する第2光(L2)を効果的に反射させることができる。ここで、上記発光チップ161の厚さ(T2)は80μm−500μm範囲、例えば80μm−150μm範囲で形成され、これに対して限定するものではない。
【0043】
上記第1胴体141の内側領域B1の上面は、上記リードフレーム121、131の上面に対して所定の角度に傾斜した面で形成され、例えば上記内側領域B1の上面は上記リードフレーム121、131の上面との角度が1度以上乃至25度以下の範囲で形成される。
【0044】
上記外側領域(B2)の上面は上記リードフレーム121、131の上面と平行に形成される。ここで、上記第1胴体141の内側領域B1の上面延長線(X1)と上記発光チップ161の上面に垂直な法線(Y1)との間の角度(θ1)は89度以下、例えば65度乃至89度の間に形成される。また、上記第1胴体141の内側領域B1の上面は135度以上乃至180度未満の内角で形成される。上記第1胴体141の内側領域B1の上面の延長線(X1)と上記発光チップ161の上面に垂直な法線(Y1)との間の角度(θ1)によって発光素子の光指向角は調節できる。
【0045】
図2及び図6のように、上記第1胴体141は、間隙部142、第1乃至第4結合部143、144、145、146を含む。上記間隙部142は、上記第1リードフレーム121と上記第2リードフレーム131との間の間隙115に配置される。上記間隙部142の下部幅は上部幅より広く形成される。上記間隙部142の上面は上記リードフレーム121、131の上面と同一な水平面に形成されたり、上記リードフレーム121、131の上面より高く突出できる。ここで、上記間隙部142の上面が上記リードフレーム121、131の上面より上に突出した場合、上記間隙部142の上部は上記第1リードフレーム121の第1端部124及び第2リードフレーム131の第2端部134の上面の上に形成されて、湿気の侵入を抑制することができる。
【0046】
上記第1結合部143は上記第1リードフレーム121の第1孔122に形成され、第2結合部144は上記第2リードフレーム131の第2孔132に形成される。上記第3結合部145は上記第1リードフレーム121の第1溝123に形成され、上記第4結合部146は上記第2リードフレーム131の第2溝133に形成される。上記第1胴体141は、間隙部142、複数の結合部143、144、145、146を通じて第1リードフレーム121と第2リードフレーム131と密着結合できる。
【0047】
上記第1胴体141は上部が開放されたオープンされた領域150−1を含み、上記オープンされた領域150−1は上記第3結合部145及び上記第4結合部146の内側領域に形成される。即ち、上記第1溝123及び第2溝133は第1胴体141のオープンされた領域150−1の境界を形成することができる。上記第3結合部145及び第4結合部146は、上記第2リードフレーム131の第1溝123及び第2溝133に形成され、その上面は傾斜構造または段差構造で形成されたり、平坦な面で形成される。
【0048】
図6及び図7のように、上記第1胴体141の内側部148は、上記第1リードフレーム121の第1溝123から上記オープンされた領域150−1にさらに延びて、上記第2胴体151の内側部152Aとの接触面積を増大させることができる。また、第1胴体141と第2胴体151とが結合されるので、胴体141、151の剛性を強化させることができる。
【0049】
上記第1胴体141は上記発光チップ161の光を効果的に反射させる部材であって、樹脂成形体でありうる。上記第1胴体141はセンター領域がオープンされた領域150−1を含み、上記オープンされた領域150−1には上記第1リードフレーム121と上記第2リードフレーム131の上面が露出される。上記オープンされた領域150−1は、円形状、多角形状、または一部が曲面を有する形状を含むことができる。上記第1胴体141は略直六面体の形状に形成され、外側の周りは上面視して、多角形状に形成される。上記第1胴体141は直六面体形状に図示したが、上面視して、楕円形、円形、他の多角形状に形成される。
【0050】
図1及び図2のように、上記第1胴体141は互いに反対側の第1側面(S1)と第2側面(S2)、上記第1側面(S1)と第2側面(S2)に隣接し、互いに反対側に配置された第3及び第4側面(S3、S4)を含むことができる。上記各側面S1−S4の間の隅部分は角面または曲面でありうる。
【0051】
上記第1胴体141の第1側面(S1)には第1リードフレーム121の外側部が突出し、上記第2側面(S2)には第2リードフレーム131の外側部が突出する。図1及び図4のように、上記第1胴体141の第3側面(S3)及び第4側面(S4)は、第1及び第2リードフレーム121、131の外側部より外側に形成される。上記第1胴体141の第3側面(S3)及び第4側面(S4)を形成する外側部149は、第1及び第2リードフレーム121、131の外側面をカバーするようになる。上記外側部149の下端部149Aは上記第1胴体141の外側部149から第1及び第2リードフレーム121、131の下面の下に延びて、図5のように形成された段差構造128、138に結合できる。
【0052】
図2のように、第2胴体151は上記第1胴体141の上に形成される。上記第2胴体151は透光性材質で形成され、例えばシリコン系列またはエポキシ系列の樹脂材質で形成される。上記第2胴体151はインジェクションモールディング(Injection molding)方式により形成され、透明な材質で形成される。これによって、上記第2胴体151は発光チップ161から放出された第1光(L1)と第2光(L2)を効果的に透過させることができる。
【0053】
上記第2胴体151の外側面(S5)は上記光学レンズ181の出射面182より内側に配置され、上記光学レンズ181の出射面182の内部と接触できる。これによって、上記第2胴体151と上記光学レンズ181との間の結合力は増加できる。上記第2胴体151は上面視して円形状であることがあり、他の例として多角形状、楕円形状であることがあり、これに対して限定するものではない。上記第2胴体151の外側面(S5)は出射領域であることがあり、上記第1及び第2リードフレーム121、131の上面に対して垂直な面または傾斜した面で形成される。他の例として、上記第2胴体151の外側面(S5)は曲面、例えば半球形状に形成される。このような曲面形状の外側面は光の出射面をより広く提供することができる。
【0054】
上記第2胴体151の幅は、図1のように、上記第1胴体141の幅(D3)より小さな幅で形成される。他の例として、上記第2胴体151の幅が上記第1胴体141の幅(D3)と等しいか大きく形成される。これは、第1胴体141と第2胴体151との接触面積を増加させて、互いに異なる材質の第1及び第2胴体141、151の間の界面での湿気の侵入を防止し、界面での接合に対する信頼性を改善させることもできる。
【0055】
上記第2胴体151は、上記発光チップ161から放出された波長に対し、70%以上の透過率を有する第2熱硬化性樹脂である。第2熱硬化性樹脂は、ケイ素含有樹脂、透光性のエポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、透光性のシリコン樹脂、変性シリコン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂からなる群から選択される少なくとも1種により形成することができる。上記第2胴体151は第2熱硬化性樹脂に、所定の機能を有するようにするために、フィラー、拡散剤、顔料、蛍光体、反射性物質からなる群から選択される少なくとも1種を混合してもよい。また、第2熱硬化性樹脂に拡散剤を含有させてもよい。例えば、拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素などを好ましく利用することができる。
【0056】
図6及び図7のように、上記第2胴体151は第1開口部150を有し、上記第1開口部150は上部が開放され、複数のリードフレーム121、131の一部を露出させる。上記第1開口部150は図5のチップ搭載領域A1とボンディング領域A2を含むことができる。
【0057】
上記第1開口部150は上記第1胴体141のオープンされた領域150−1の幅より狭い幅で形成される。上記第2胴体151の内側面152は上記第1リードフレーム121または上記第2リードフレーム131の上面に対して垂直したり、90度以上乃至180度以下の角度に傾斜するように形成される。
【0058】
上記第2胴体151の内側部152Aは上記第1胴体141の内側部148より上記発光チップ161にさらに近く配置され、上記リードフレーム121、131の上面と接触できる。また、第2胴体151の内側部152Aは上記第1胴体141の上面に接触することによって、上記第1胴体141との密着力が増加できる。このような構造は湿気の侵入を効果的に防止することができる。
【0059】
上記第2胴体151の内側面152は第1開口部150の周り面となる。上記第2胴体151の内側面152の高さは上記発光チップ161の厚さより厚く、図2のワイヤー166、167の高点より高く形成され、例えば250μm以上乃至500μm以下の高さに形成され、これに対して限定するものではない。上記第1開口部150は上面視して、図1のように、X軸方向(X)の長さとZ軸方向の幅とが互いに異なるか等しいことがあり、これに対して限定するものではない。
【0060】
図7のように、上記第2胴体151の上部には凹凸構造、デコボコな構造、または段差構造で形成される。上記第2胴体151の上部の内側に突出した第1突起153、上部の外側に配置された第2突起155、上記第1突起153と第2突起155との間の第3溝154が形成される。上記第1突起153と上記第2突起155は同一な高さまたは互いに異なる高さに突出し、上記第3溝154は上記第1突起153の上面より低い深さに形成される。上記第2胴体151の上部に形成された第1突起153、第2突起155、及び第3溝154により図2のように光学レンズ181との結合力が増加できる。
【0061】
図2のように、上記発光チップ161は上記第1開口部150の内に1つまたは複数個が配置される。上記発光チップ161は上記第1胴体141の第1開口部150の底に露出した上記第1リードフレーム121と第2リードフレーム132のうち、少なくとも1つの上に配置される。
【0062】
上記発光チップ161は第1リードフレーム121の上に接着部材により接着され、上記第1リードフレーム121と第1ワイヤー165により連結され、上記第2リードフレーム131と第2ワイヤー166により連結される。上記接着部材は絶縁性材質または伝導性材質を含むことができる。
【0063】
上記発光チップ161は、他の例として、上記第1リードフレーム121と伝導性接着部材によりボンディングされ、上記第2リードフレーム131とワイヤーにより連結される。上記発光チップ161は、第1リードフレーム121と上記第2リードフレーム131にフリップ方式によりボンディングできる。上記発光チップ161は、第1リードフレーム121と第2リードフレーム131から電源の供給を受けて駆動するようになる。
【0064】
発光チップ161は、図16のように電極が水平に配置されたチップ構造、または図17のように電極が垂直に配置されたチップ構造であり、これに対して限定するものではない。
【0065】
上記発光チップ161は半導体化合物を用いたLEDチップ、例えば、UV(Ultraviolet)LEDチップ、青色LEDチップ、緑色LEDチップ、白色LEDチップ、赤色LEDチップのうち、少なくとも1つを含むことができる。上記発光チップ161は、II族−VI族、及びIII族−V族化合物半導体のうち、少なくとも1つを含むことができる。上記発光チップ161の活性層は、二重接合構造、単一井戸構造、多重井戸構造、単一量子井戸、多重量子井戸(MQW)、量子線、量子点構造のうち、少なくとも1つで形成される。上記活性層は、井戸層/障壁層が交互に配置され、上記井戸層/障壁層の周期は、例えばInGaN/GaN、GaN/AlGaN、InGaN/AlGaN、InGaN/InGaN、またはInAlGaN/InAlGaNの積層構造を用いて2〜30周期で形成される。また、上記活性層は、ZnS、ZnSe、SiC、GaP、GaAlAs、AlN、InN、AlInGaPのような系列の半導体を含むことができ、これに対して限定するものではない。上記活性層の発光波長は紫外線帯域の光から可視光線帯域の光のうち、選択的に発光することができ、これに対して限定するものではない。
【0066】
図1、図3、及び図4を参照すると、上記第2胴体151の第1開口部150から離隔した領域には第2開口部150Aが形成され、上記第2開口部150Aは上記第1胴体141及び第2胴体151がオープンされた領域である。上記第2開口部150Aは第1リードフレーム121と第2リードフレーム131が露出された領域であり、これは第2領域として定義できる。上記第2開口部150Aに露出された上記第1リードフレーム121及び第2リードフレーム131のうち、少なくとも1つの上には保護素子163が配置される。上記保護素子163は伝導性接着剤で接着され、これに対して限定するものではない。
【0067】
上記保護素子163は上記第1リードフレーム121の上に搭載され、上記第2リードフレーム131と第3ワイヤー168により連結できる。
【0068】
上記第1開口部150と上記第2開口部150Aとの間の領域には第1胴体141及び第2胴体151が隔壁として配置される。上記第1開口部150と上記第2開口部150Aとの間に配置された第1胴体141の厚さは上記保護素子163の厚さと等しいか、上記保護素子163の厚さより低いか厚いことがある。上記第1胴体141の厚さが上記保護素子163の厚さより厚く形成された場合、光損失を減らすことができる。上記の第2開口部150Aの周りは上記第1及び第2リードフレーム121、131の上面に対して垂直または傾斜して配置される。上記保護素子163は上記第2開口部150Aに配置したが、他の領域に配置されたり、除去されることができ、これに対して限定するものではない。
【0069】
上記樹脂層171は、上記第2胴体151の第1開口部150に形成される。上記樹脂層171は、シリコンまたはエポキシのような透光性の樹脂材質で形成される。上記樹脂層171は、上記発光チップ161から放出された波長に対して透過率が70%以上、例えば90%以上の材質で形成される。上記の波長は青色ピーク波長、UV波長、または赤色や緑色のピーク波長でありうる。
【0070】
上記樹脂層171の上面は上記発光チップ161の上面より高く形成される。上記樹脂層171の上面はワイヤー165、166の高点より高く形成される。上記樹脂層171の上面の周りは上記第2胴体151の上面と等しいか異なることがあり、これに対して限定するものではない。
【0071】
上記樹脂層171の上面は、フラット面、凹面、凸面、ラフを有する面のうち、少なくとも1つを含むことができ、これに対して限定するものではない。
【0072】
上記樹脂層171の屈折率は1.6以下であり、上記第2胴体151の屈折率は上記樹脂層171の屈折率と等しいか低い屈折率で形成される。また、上記第2胴体151の屈折率は、上記樹脂層171の屈折率との差が±0.2範囲、例えば上記第2胴体151の屈折率は1.4−1.8範囲で形成され、これに対して限定するものではない。
【0073】
上記樹脂層171の内には、フィラー、拡散剤、顔料、蛍光体、反射性物質のうち、少なくとも1つを含むことができる。上記樹脂層171に混合される蛍光体は上記発光チップ161から放出された光を吸収して互いに異なる波長の光に波長変換するようになる。上記蛍光体は、黄色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体、赤色蛍光体のうち、少なくとも1つを含むことができ、例えば、Eu、Ceなどのランタノイド系元素によって主に活性化される窒化物系蛍光体・酸窒化物系蛍光体・サイアロン系蛍光体、Euなどのランタノイド系、Mnなどの遷移金属系の元素によって主に活性化されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属硼酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類珪酸塩、アルカリ土類黄化物、アルカリ土類チオガレート、アルカリ土類窒化ケイ素、ゲルマニウム酸塩、または、Ceなどのランタノイド系元素によって主に活性化される希土類アルミン酸塩、希土類珪酸塩、またはEuなどのランタノイド系元素によって主に活性化される有機及び有機錯体等から選択される少なくともいずれか1つ以上でありうる。具体的な例として、上記の蛍光体を使用することができるが、これに限定されるものではない。
【0074】
上記樹脂層171は上記発光チップ161の表面をカバーする幅で形成されて、上記発光チップ161の上面と側面に接触される構造で形成される。他の例として、上記発光チップ161と上記樹脂層171との間に蛍光体層が形成され、上記蛍光体層は上記発光チップ161の上面のみに形成される。
【0075】
図2のように、上記樹脂層171の上には光学レンズ181が配置される。上記光学レンズ181は、シリコン、エポキシのような透光性の樹脂材質またはガラス材質でありうる。上記光学レンズ181の屈折率は上記樹脂層171の屈折率と等しいか低い物質で形成される。上記光学レンズ181は、上記樹脂層171及び上記第2胴体151の上部に配置される。上記第1胴体141の上面と上記第2胴体151の下面、上記第2胴体151の上面のうち、少なくとも1つには接着のための接着層が形成される。
【0076】
上記光学レンズ181の出射面182の一部は上記第2胴体151の外側面(S5)より外側に形成され、上記第1胴体141の上面に接触できる。上記光学レンズ181の出射面182の一部が上記第2胴体151の周りをカバーすることによって、上記第2胴体151の外側面(S5)と密着されることができ、図2のように上記第1胴体141により反射された第2光(L2)や上記第2胴体151を透過した第1光(L1)の指向角を調節することができる。
上記光学レンズ181の周りは光の背光分布のために円形状に形成され、上面視して円形状または楕円形状に形成される。
【0077】
上記光学レンズ181の上面中心部には凹部185が形成され、上記凹部185は上記発光チップ161と対応する領域に形成され、上記光学レンズ181のトップ面より発光チップ161の方向にさらに低い深さに形成される。上記光学レンズ181の凹部185は上記第1胴体141の上面から反射された光を他の方向に屈折させる全反射面と一部の光を透過させる出射面182を含む。上記の全反射面は上記凹部185により形成され、上記出射面は上記全反射面の周りに配置されて、上記全反射面により反射された光を屈折させて出射するようになる。上記凹部185は上面視して円形状であることがあり、側断面は半球形または錐形状でありうる。上記凹部185の内には反射部材が詰められ、上記反射部材は上記凹部185の内に予め設定された深さに形成されて、上記凹部185の表面に透過された光を反射させることができる。上記反射部材は金属酸化物を有する樹脂材質で形成され、上記金属酸化物は上記樹脂材質の内に3wt%以上添加できる。上記反射部材は上記光学レンズ181の屈折率より高い屈折率を有する材質で形成される。
【0078】
図3及び図4を参照すると、上記第2開口部150Aには上記光学レンズ181の一部183が詰められるか、上記樹脂層の一部が形成され、これに対して限定するものではない。
【0079】
上記光学レンズ181の上面中心部には凹部185が形成されないことがある。上記光学レンズ181は半球形状、または表面に凹凸パターンが形成された形状でありうる。
【0080】
上記光学レンズ181は下部の周りに複数の支持ボスが形成され、このような支持ボスは基板やカバーに結合され、上記光学レンズ181を固定してくれる。また、上記光学レンズ181は予め射出成形した後、上記発光素子の第2胴体147の上に結合されることができ、これに対して限定するものではない。
【0081】
図1及び図2を参照すると、発光素子100の発光チップ161から放出された光は側方と上方に放出される。この際、上記樹脂層171を透過した光の一部は第2胴体151を透過するようになり、残りは上記樹脂層171の上面を通じて光学レンズ181に入射される。また、上記光学レンズ181に入射された光の一部は凹部185の全反射面により反射され、上記反射された光は上記第2胴体151の上面により反射できる。また、上記第2胴体151を透過した光の一部は上記第1胴体141の上面により反射できる。これによって、発光素子100は発光チップ161の上面より低く配置された第1胴体141により光がほぼ水平方向に放出できるので、図15のように光指向角の主ビームが135度以上の角度に形成できる。また、上記図8に図示されたように、角度(θ1)が大きくなるほど光指向角がより大きくなり、角度(θ1)が小さくなるほど光指向角がより狭くなる。これは、第1胴体141の傾斜面や厚さによって光指向角が調節できる効果がある。
【0082】
(第1実施形態の発光素子の製造方法)
図5及び図6のように、複数のリードフレーム121、131の上に反射率の高い樹脂材質を用いてモールディング方式によりオープンされた領域150−1を有する第1胴体141を射出成形し、図7のように、上記第1胴体141が形成されれば、透過率の高い樹脂材質を用いてトランスファー(Transfer)または注入(injection)方式により透光性の第2胴体151を射出成形するようになる。上記第2胴体151の内には第1及び第2開口部150、151が形成される。そして、図2及び図3のように上記第2胴体151の第1開口部150に露出されたリードフレーム121、131の上に発光チップ161を搭載し、第2開口部150Aに露出されたリードフレーム121、131の上に保護素子163を搭載するようになる。そして、発光チップ161及び保護素子163は、ワイヤー165、166、168により複数のリードフレーム121、131と電気的に連結させてくれる。そして、上記第2胴体151の第1開口部150には樹脂層171がディスフェンシングまたはモールディングされて形成され、上記樹脂層171には蛍光体が添加できる。上記樹脂層171の上には光学レンズ181が結合される。上記光学レンズ181はトランスファーモールディング方式により射出成形したり、予め製造された光学レンズ181を接着方式により付着することができる。上記樹脂層171と光学レンズ181との間には他の樹脂層がさらに形成され、これに対して限定するものではない。上記第1胴体141の上面と上記第2胴体151の上面には接着層が形成され、これに対して限定するものではない。
【0083】
(第2実施形態)
図9は、本発明の第2実施形態に従う発光素子を示す図である。上記第2実施形態を説明するに当たって、第1実施形態と同一な部分は第1実施形態を参照する。
【0084】
図9を参照すると、発光素子は、複数のリードフレーム121、131、第1胴体141、第2胴体151、第1樹脂層172、第2樹脂層173、及び光学レンズ181を含む。
【0085】
上記第1樹脂層172は、図2の樹脂層と対応する第1開口部150に形成される。上記第1樹脂層172は透光性樹脂材質で形成され、内部に蛍光体が添加できる。
【0086】
上記第2樹脂層173は、上記第1樹脂層172と上記光学レンズ181との間に配置される。上記第2樹脂層173の一部は上記第2胴体151と上記光学レンズ181との間に配置される。上記第2樹脂層173は、シリコン、エポキシのような透光性樹脂材質で形成され、内部に蛍光体のような不純物が添加されるか、添加されないことがある。
【0087】
上記第2樹脂層173の上面の高さは上記第2胴体151の上面の高さと等しいか高く配置される。上記光学レンズ181は、上記第2樹脂層173及び上記第2胴体151の外側部の上に配置される。上記光学レンズ181の出射面182の一部は上記第2胴体151の外側部と接触され、上記第1胴体141の外側部の上面と接触できる。これによって、上記光学レンズ181の結合力は増加できる。
【0088】
上記第1樹脂層172と上記第2樹脂層173のうちの少なくとも1つには、フィラー、拡散剤、顔料、蛍光体、反射性物質のうち、少なくとも1つを含むことができる。上記第1樹脂層172の内に蛍光体を添加し、上記第2樹脂層173は蛍光体を添加しないことがある。また、上記第1樹脂層172と上記第2樹脂層173には同一な種類または互いに異なる種類の波長を発光する蛍光体が添加され、これに対して限定するものではない。
【0089】
上記第1胴体141と上記第2胴体151との間には第1接着層191が形成され、上記第1接着層191は互いに異なる樹脂材質の上記第1胴体141と上記第2胴体151とを互いに接着させる。第2胴体151と上記第2樹脂層173との間には第2接着層192が形成され、上記第2接着層192は上記第2胴体151と上記第2樹脂層173との間に接着できる。上記第2樹脂層173の上面には第3接着層193が形成され、上記第3接着層193は光学レンズ181との接着力を改善させることができる。
【0090】
上記第1乃至第3接着層191、192、193は接着力を改善させるために、シリコンまたはエポキシのような樹脂材質を含み、その厚さは1μm−10μm範囲の厚さで形成される。
【0091】
上記第1接着層191は反射効率を改善させるために、反射金属または散乱剤が添加され、上記の第2及び第3接着層192、193は拡散剤や蛍光体が添加され、これに対して限定するものではない。
【0092】
(第3実施形態)
図10は、本発明の第3実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。第3実施形態を説明するに当たって、第1実施形態と同一な部分は第1実施形態を参照する。
【0093】
図10を参照すると、発光素子は第2胴体151の内に第1開口部150が形成され、上記第1開口部150の内に樹脂層、例えば蛍光体層175が配置される。上記蛍光体層175の表面は上記発光チップ161の周りに上記発光チップ161の中心からほぼ均一な範囲内で形成される。このような蛍光体層175は半球形状を含み、蛍光体により波長変換された光分布を均一に調節することができる。上記蛍光体層175の上面は上記第2胴体151の上面より突出し、その下面は上記発光チップ161の幅より広い幅で形成される。上記蛍光体層175の下部幅は上記第1ワイヤー165と上記第2ワイヤー166との間の間隔より狭く形成され、これに対して限定するものではない。
【0094】
上記第2胴体151の第1開口部150のうち、上記蛍光体層175の周りには上記光学レンズ181の一部184に詰められたり、樹脂材質または空間で形成されることができ、上記第1開口部150に詰められる物質は上記蛍光体層175と接触できる。上記発光チップ161の周りに透過率の高い第2胴体151を配置することによって、発光チップ161から放出された第1光と蛍光体層175により波長変換された第2光が放出される時、130度以上の光指向角を有して放出されるようにすることができる。
【0095】
(第4実施形態)
図11は、本発明の第4実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。上記第4実施形態を説明するに当たって、第1実施形態と同一な部分は第1実施形態を参照する。
【0096】
図11を参照すると、発光素子は透過率の高い第2胴体151の上部154Aが変形された例である。上記第2胴体151の上部154Aは段差構造で形成される。上記第2胴体151の上部154Aは上記発光チップ161に隣接した内側部から外側部に行くほど厚さが徐々に薄くなる形態に形成される。第2胴体151の上部154Aが段差構造で形成されることによって、上記光学レンズ181との接触面積が増加して接着力が改善できる。
【0097】
また、上記第2胴体151は上記光学レンズ181と上記第1胴体141との間を支持し、発光チップ161から放出された光を透過させるように、内側部の厚さは厚く、外側部の厚さは薄く形成することができる。
【0098】
(第5実施形態)
図12は、本発明の第5実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。上記第5実施形態を説明するに当たって、第1実施形態と同一な部分は第1実施形態を参照する。
【0099】
図12を参照すると、発光素子は第1リードフレーム121及び第2リードフレーム131に第1乃至第4凹凸構造P1、P2、P3、P4が形成される。上記第1及び第2凹凸構造P1、P2は予め設定された形状のパターンを有し、上記第1リードフレーム121の第1孔122に露出された第1リードフレーム121の段差付け領域と上記第2リードフレーム131の第2孔132に露出される第2リードフレーム131の段差付け領域に形成される。上記第1及び第2凹凸構造P1、P2は上記第1胴体141の第1結合部143と第2結合部144との密着面積を増加させることができる。これは、上記第1胴体141と上記リードフレーム121、131の孔122、132との間を通じて侵入する湿気を抑制することができる。上記の凹凸構造P1、P2は、格子形状、ストライプ形状、メッシュ形状のパターンのうち、少なくとも1つを含む。
【0100】
また、上記第3及び第4凹凸構造P3、P4は予め設定された形状のパターンを有し、第1リードフレーム121の第1端部124の下面及び上記第2リードフレーム131の第2端部134の下面に形成されて、上記第1胴体141の間隙部142との密着面積を増加させることができる。これは、上記第1胴体141と上記リードフレーム121、131との間の間隙部142を通じた湿気の侵入を抑制することができる。
【0101】
他の例として、上記第1リードフレーム121と上記第2リードフレーム131の上面には微細凹凸構造がさらに形成されて、上記第1胴体141との密着を強化させて、湿気の侵入を抑制させることができる。
【0102】
また、上記第1胴体141の上面には予め設定された形状のパターンを有する第5凹凸構造P5が形成され、上記第5凹凸構造P5は上記第2胴体151及び光学レンズ181の出射面182の下部との密着面積を改善させ、湿気の侵入を防止することができる。
【0103】
上記第2胴体151の上部154Bは外側から内側へ行くほど徐々に低くなる段差構造で形成され、上記樹脂層174は上記第2胴体151の上部154Bから内側領域の上まで形成され、これに対して限定するものではない。
【0104】
上記樹脂層174は透光性樹脂材質であって、内部に蛍光体が添加できる。他の例として、上記樹脂層174と上記発光チップ161との間の領域、即ち上記発光チップ161の上面に蛍光体層が接着できる。
【0105】
(第6実施形態)
図13は、本発明の第6実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。上記第6実施形態を説明するに当たって、第1実施形態と同一な部分は第1実施形態を参照する。
【0106】
図13を参照すると、発光素子は、第1リードフレーム221、第2リードフレーム231、第1胴体241、第2胴体251、樹脂層271、及び光学レンズ281を含む。
【0107】
上記第1リードフレーム221は、キャビティー225を有する放熱部222、第1連結部223、及び第1リード部224を含む。上記キャビティー225は、上記放熱部222の折曲により内部が凹な形状に形成され、上記第1連結部223は上記放熱部222から折り曲げられ、第2胴体251の第1開口部250の上に露出される。上記第1リード部224は上記第1連結部223から折り曲げられ、上記第1胴体241を通じて上記第1胴体241の下面に延びる。上記第1リード部224は上記第1胴体241の第2側面S12より外側に突出する。
【0108】
上記第1リードフレーム221は第1胴体241との結合のために孔及び溝のうちの少なくとも1つを含むことができ、これに対して限定するものではない。上記放熱部222のキャビティー225の底の上に発光チップ261が配置され、上記キャビティー225の側面は上記第1胴体241の下面に対して垂直になるように、または90度以上の角度に傾斜するように形成されて、上記発光チップ261の光を反射させるようになる。上記放熱部222は、発光チップ261から発生した熱を下部の基板や放熱板を通じて放熱することができる。
【0109】
上記第2リードフレーム231は、第2連結部233及び第2リード部234を含む。上記第2連結部233は上記第2胴体251の第1開口部250に露出され、上記第2リード部234は上記第2連結部233から第1胴体241を通じて上記第1胴体241の下面に延びる。上記第2リード部234は上記第1胴体241の第1側面(S1)1より外側に突出する。
【0110】
上記第2胴体251の第1開口部250には第1リードフレーム221の第1連結部223及び第2リードフレーム231の第2連結部233が露出され、中心部に上記キャビティー225が配置される。
【0111】
上記第1リードフレーム221の第1連結部223及び第2リードフレーム231の第2連結部233は上記第1胴体241の上部に露出され、上記発光チップ261は第1連結部223と第1ワイヤー266により連結され、第2連結部233と第2ワイヤー267により連結される。
【0112】
上記第1胴体241は透過率よりは反射率の高い材質で形成される。上記第1胴体241は上記第1リードフレーム221と上記第2リードフレーム231の下に配置され、一部は上記第1リードフレーム221と上記第2リードフレーム231との間の間隙235に形成される。また、上記第1胴体241の外側部は上記第1リードフレーム221と上記第2リードフレーム231の上面に形成される。
【0113】
上記第1胴体241の上面244の外側部は傾斜面で形成され、上記第1側面(S11)に隣接した上面244の外側部と上記第2側面S12に隣接した上記上面244の外側部との間の内角は140度乃至170度の範囲で形成される。
【0114】
上記第1胴体241の上面の周りには透過率の高い第2胴体251が配置され、上記第2胴体251は入射される光を透過させて、光指向角を広げることができる。上記第2胴体251の内側面252は傾斜することがあり、これに対して限定するものではない。
【0115】
上記キャビティー225には樹脂層271が形成され、上記樹脂層271はシリコンまたはエポキシのような樹脂材質で形成される。上記樹脂層271の内にはフィラー、拡散剤、顔料、蛍光体、反射性物質のうち、少なくとも1つを含むことができる。
【0116】
上記第2胴体251の上部253は段差付け構造を含み、上記段差付け構造には光学レンズ281の出射面282の下部が結合できる。上記光学レンズ281は中心部に凹部285を有し、その下面は上記樹脂層271の上面に接触されるか、離隔される。また、上記光学レンズ281と上記樹脂層271との間には他の樹脂層がさらに配置され、これに対して限定するものではない。
【0117】
上記第2胴体251の第1開口部250にはワイヤー266、267が配置されるか、他の樹脂層が形成される。上記第2胴体251の外側面S15は上記第1胴体241の第1及び第2側面S11、S12と同一垂直面の上に形成され、これに対して限定するものではない。
【0118】
(第7実施形態)
図14は、本発明の第7実施形態に従う発光素子の側断面図である。上記第2実施形態を説明するに当たって、第1実施形態と同一な部分は第1実施形態を参照する。
【0119】
図14を参照すると、発光素子は、第1リードフレーム321、第2リードフレーム331、上記第1及び第2リードフレーム321、331の間に第3リードフレーム325、上記第3リードフレーム325の上に樹脂層371、上記第1乃至第3リードフレーム321、331、325を支持する反射性の第1胴体341、上記第1胴体341の上に透光性の第2胴体351、及び上記樹脂層371の上に光学レンズ381を含む。
【0120】
上記第1リードフレーム321は、第1胴体341の第1側面(S11)と上記第3リードフレーム325との間に配置され、第1連結部322と第1リード部323を含む。上記第1連結部322は上記第1胴体341の上面に露出され、上記発光チップ361と第1ワイヤー366により連結される。上記第1リード部323は、上記第1連結部322から上記第1胴体341の内で折曲または延長されて上記第1胴体341の下面に配置され、上記第1胴体341の第1側面(S11)の方向に突出する。
【0121】
上記第2リードフレーム331は、第1胴体341の第2側面S12と上記第3リードフレーム325との間に配置され、第2連結部332と第2リード部333を含む。上記第2連結部332は上記第1胴体341の上面に露出され、上記発光チップ361と第2ワイヤー367により連結され、上記第2リード部333は上記第1胴体341内で折り曲げられ、上記第1胴体341の下面に延長され、上記第1胴体341の第2側面S12の方向に突出する。
【0122】
上記第3リードフレーム325は、キャビティー320を有する放熱部326及び上記放熱部326から折り曲げられた支持部327を含む。上記キャビティー320の底には発光チップ361が配置され、上記放熱部326の下面は上記第1胴体341の下面に露出される。上記支持部327は上記第1胴体341の上面に露出され、これに対して限定するものではない。上記の放熱部326は、発光チップ361から発生した熱を下部の基板や放熱板を通じて放熱することができる。
【0123】
上記第1胴体341は、上記第1リードフレーム321と第3リードフレーム325との間に形成された第1間隙部342、及び上記第3リードフレーム325と第2リードフレーム331との間に形成された第2間隙部343を含む。
【0124】
上記第2胴体351の第1開口部350には第1リードフレーム321の第1連結部322及び第2リードフレーム331の第2連結部332が露出され、中心部に上記のキャビティー320が配置される。
【0125】
発光チップ361は上記キャビティー320の底の上に配置され、第1リードフレーム321の第1連結部322と第1ワイヤー366により連結され、第2リードフレーム331の第2連結部332と第2ワイヤー367により連結される。
【0126】
上記キャビティー320には透光性支持層371が形成され、上記透光性支持層371は上記第1胴体341の上面と同一水平面に形成され、これに対して限定するものではない。上記樹脂層371はシリコンまたはエポキシなどの樹脂材質で形成される。上記樹脂層371の内には、フィラー、拡散剤、顔料、蛍光体、反射性物質のうち、少なくとも1つを含むことができる。
【0127】
上記第1胴体341は第1実施形態の第1胴体と対応し、その外側上面344は傾斜面で形成され、上記第1胴体341の傾斜面の間の内角は135度以上乃至180度未満の範囲で形成される。
【0128】
上記第2胴体351は第1実施形態の第2胴体と対応し、その内側に形成された第1開口部350は上記キャビティー320の上面幅より広い幅で形成され、これに対して限定するものではない。
【0129】
上記発光チップ361の上面は上記第1胴体341の上面より低く形成され、これに対して限定するものではない。上記発光チップ361から放出された光は光学レンズ381の凹部385により反射され、上記反射された光は上記第1胴体341の上面及び傾斜面により反射できる。また、第2胴体351に入射された光は透過されて、光指向角を広げることができる。
【0130】
上記光学レンズ381の出射面は上記第2胴体351の側面S15より内側に配置され、これに対して限定するものではない。
【0131】
他の例として、上記発光チップ361の上面は第1胴体341の上面に露出され、この場合、上記発光チップ361から放出された光は上記第1胴体341の上及び傾斜面により反射されたり、上記第2胴体351を透過するようになる。これによって、光の指向角をより広げることができる。ここで、上記のキャビティー320の深さは上記第3リードフレーム325の放熱部326の折曲によって変わることがあり、上記キャビティー320の深さは調節できる。
【0132】
図16は、実施形態による発光チップの一例を示す側断面図である。
【0133】
図16を参照すると、発光チップは、基板411と、バッファー層412と、発光構造物410と、 第1の電極416と、第2の電極417とを含む。前記基板411は、透光性又は非透光性材質の基板を含み、また、伝導性又は絶縁性基板を含む。
【0134】
前記バッファー層412は、基板411と前記発光構造物410の物質との格子定数の差を減らし、窒化物半導体で形成される。前記バッファー層412と前記発光構造物410のと間には、ドーパントがドープしない室化物半導体層を更に形成して、結晶品質を改善させる。
【0135】
前記発光構造物410は、第1の導電型半導体層413と、 活性層414と、第2の導電型半導体層415とを含む。
【0136】
前記第1の導電型半導体層413は、第1の導電型ドーパントがドープされたIII族-V族化合物半導体として具現され、前記第1の導電型半導体層413は、InxAlyGa1-x-yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1の組成式を含む。前記第1の導電型半導体層413は、例えば、GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、 AlGaInPのような化合物半導体の少なくとも1つを含む層の積層構造を含むことができる。前記第1の導電型半導体層413は、n型半導体層であり、前記第1の導電型ドーパントは、n型ドーパントとして、Si、Ge、Sn、Se、Teを含む。
【0137】
前記第1の導電型半導体層413と前記活性層414との間には、第1のクラッド層が形成される。前記第1のクラッド層は、GaN係半導体に形成され、そのバンドギャップは、前記活性層414のバンドギャップ以上に形成されることができる。このような第1のクラッド層は、第1の導電型で形成され、キャリアを拘束させる役目を果たす。
【0138】
前記活性層414は、前記第1の導電型半導体層413上に配置され、単一量子井、 多重量子井(MQW)、量子線(quantum wire)構造、または量子点(quantum dot)構造を選択的に含む。前記活性層414は、井戸層と障壁層の周期を含む。前記井層は、InxAlyGa1-x-yN (0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を含み、前記障壁層は、InxAlyGa1-x-yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を含む。前記井層/障壁層の周期は、例えば、 InGaN/GaN、GaN/AlGaN、InGaN/AlGaN、InGaN/InGaN、InAlGaN/InAlGaNの積層構造を用いて、1周期以上に形成される。前記障壁層は、前記井層のバンドギャップよりも高いバンドギャップを有する半導体物質で形成されることができる。
【0139】
前記活性層414上には、第2の導電型半導体層415が形成される。前記第2の導電型半導体層415は、第2の導電型ドーパントがドープされた半導体、例えば、InxAlyGa1-x-yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を含む。前記第2の導電型半導体層415は、GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、 AlGaInPのような化合物半導体のいずれか1つでなすことができる。前記第2の導電型半導体層415が、p型半導体層であり、前記第2の導電型ドーパントは、p型ドーパントとして、Mg、Zn、Ca、Sr、Baを含む。
【0140】
前記第2の導電型半導体層415は、超格子構造を含み、前記超格子構造は、InGaN/GaN超格子構造、又は、AlGaN/GaN超格子構造を含む。前記第2の導電型半導体層415の超格子構造は、非正常的に電圧に含まれた電流を拡散させ、活性層414を保護することができる。
【0141】
また、前記発光構造物410の導電型を逆に配置することができ、例えば、第1の導電型半導体層413は、P型半導体層、前記第2の導電型半導体層415は、n型半導体層で配置する。前記第2の導電型半導体層415上には、前記第2の導電型と逆の極性を有する第1の導電型の半導体層が、更に配置される。
【0142】
前記発光構造物410は、n-p接合構造、p-n接合構造、n-p-n接合構造、p-n-p接合構造のいずれか1つの構造で具現することができる。ここで、前記pは、p型半導体層であり、前記nは、n型半導体層であり、前記-は、p型半導体層とn型半導体層が直接接触されるか、間接接触された構造を含む。以下、説明の便宜のため、発光構造物410の最上層は、第2の導電型半導体層415として説明することにする。
【0143】
前記第1の導電型半導体層413上には、第1の電極416が配置され、前記第2の導電型半導体層415上には、電流拡散層を有する第2の電極417を含む。前記第1及び第2の電極416、417は、ワイヤで連結されるか、他の連結方式で連結される。
【0144】
図17は、実施形態による発光チップの他の例を示す図である。実施形態を説明することに当り、図16と同一の部分は省略し、簡略に説明することにする。
【0145】
図17を参照すると、実施形態による発光チップは、発光構造物410の下に接触層421が形成され、前記接触層421の下に反射層424が形成され、前記反射層424お下に支持部材425が形成され、前記反射層424と前記発光構造物410の周囲に、保護層423が形成される。
【0146】
前記発光構造物410上に配置された第1の電極416は、1または複数で形成され、ワイヤがポンディングされるパッドを含む。
【0147】
このような発光チップは、第2の導電型半導体層415の下に接触層421及び保護層423、反射層424及び支持部材425を形成した後、成長基板を除去して形成される。
【0148】
前記接触層421は、発光構造物410の下層、例えば、第2の導電型半導体層415にオミック接触され、その材料は、金属酸化物、金属室化物、絶縁物質、伝導性物質から選択されることができ、例えば、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、及びこれらの選択的な組み合わせで構成された物質から形成されることができる。また、前記金属物質と、 IZO、IZTO、IAZO、IGZO、IGTO、AZO、ATO などの透光性伝導性物質を用いて、多層で形成することができ、例えば、IZO/Ni、AZO/Ag、IZO/Ag/Ni、AZO/Ag/Niなどで積層することができる。 前記接触層421の内部は、電極416と対応するように、電流をブロッキングする層が更に、形成されることができる。
【0149】
前記保護層423は、金属酸化物又は絶縁物質から選択されることができ、例えば、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から選択的に形成される。前記保護層423は、スパッタリング方法又は蒸着方法などを用いて形成することができ、反射層424のような金属が、発光構造物410の層をショートすることを防止することができる。
【0150】
前記反射層424は、金属、例えば、Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、 Hf、及びこれらの選択的な組み合わせで構成された物質で形成される。前記反射層424は、前記発光構造物410の幅よりも大きく形成され、これは、光反射効率を改善させる。前記の反射層424と前記支持部材425との間に、接合のための金属層と、熱拡散のための金属層が、更に配置されることができ、これに対して限定しない。
【0151】
前記支持部材425は、ベース基板として、銅(Cu)、金(Au)、ニッケル(Ni)、モリブデン(Mo)、銅-タングステン(Cu-W)のような金属であるか、キャリアウエハ(例: Si、 Ge、 GaAs、ZnO、SiC)で具現されることができる。前記支持部材425と前記反射層424との間には、接合層が更に形成されることができ、前記接合層は、2つの層を互いに接合させることができる。前記開示の発光チップは一例であり、前記開示の特徴に限定しない。 前記の発光チップは、前記の発光素子の実施形態に選択的に適用され、これに対して限定しない。
【0152】
<照明システム>
実施形態による発光素子又は発光素子は、照明システムに適用される。前記照明システムは、複数の発光素子がアレイされた構造を含み、図18及び図19に示されている表示装置、図20及び図21に示されている照明装置とを含み、照明灯、信号灯、車両前照灯、電光板などが含まれる。
【0153】
図31は、実施形態による発光素子を有する表示装置の分解斜視図である。
【0154】
図18を参照すると、実施形態による表示装置1000は、導光板1041と、前記導光板1041に光を提供する光源モジュール1031と、前記導光板1041の下に反射部材1022と、前記導光板1041上に光学シート1051と、前記光学シート1051 上に表示パネル1061と、前記導光板1041、光源モジュール1031、及び反射部材1022を収納するボトムカバー1011とを含むが、ここに限定されない。
【0155】
前記ボトムカバー1011と、反射シート1022と、導光板1041と、光学シート1051とは、ライトユニット1050として定義される。
【0156】
前記導光板1041は、光を拡散して、面光源化する役目を果たす。前記導光板1041は、透明な材質からなり、例えば、PMMA(polymethylmetaacrylate)のようなアクリル樹脂系列、PET(polyethylene terephthlate)、PC(poly carbonate)、COC(cycloolefin copolymer)、及びPEN(polyethylene naphthalate)樹脂の1つを含むことができる。
【0157】
前記光源モジュール1031は、前記導光板1041の少なくとも一側面に光を提供し、 窮極的には、表示装置の光源として作用するようになる。
【0158】
前記光源モジュール1031は、少なくとも1つを含み、前記導光板1041の一側面で直接又は間接的に光を提供することができる。前記光源モジュール1031は、基板1033と前記に開示された実施形態による発光素子又は発光素子100を含み、前記発光素子又は発光素子100は、前記基板1033上に所定間隔でアレイされる。
【0159】
前記基板1033は、回路パターン(図示せず)を含む印刷回路基板(PCB、Printed Circuit Board)である。但し、前記基板1033は、一般のPCBのみならず、メタルコア PCB(MCPCB、Metal Core PCB)、軟性PCB(FPCB、 Flexible PCB)などを含み、これに対して限定しない。前記発光素子100は、前記ボトムカバー1011の側面又は放熱プレート上に搭載される場合、前記基板1033は、除去され得る。ここで、 前記放熱プレートの一部は、前記ボトムカバー1011の上面に接触される。
【0160】
そして、前記複数の発光素子100は、前記基板1033上に光が放出される出射面が、前記導光板1041と所定の距離離隔して搭載され、これに対して限定しない。前記発光素子100は、前記導光板1041の一側面である入光部に光を直接又は間接的に提供することができ、これに対して限定しない。
【0161】
前記導光板1041の下には、前記反射部材1022が配置される。前記反射部材1022は、前記導光板1041の下面に入射した光を反射させて、上に向かわせることで、前記ライトユニット1050の輝度を向上することができる。前記反射部材1022は、例えば、PET、PC、PVCレジンなどで形成されるが、これに対して限定しない。前記反射部材1022は、前記ボトムカバー1011の上面であり、これに対して限定しない。
【0162】
前記ボトムカバー1011は、前記導光板1041、光源モジュール1031、及び反射部材1022などを輸納することができる。このため、前記ボトムカバー1011は、上面が開口したボックス(box)形状を有する収納部1012が備えられ、これに対して限定しない。前記ボトムカバー1011は、トップカバーと結合され、これに対して限定しない。
【0163】
前記ボトムカバー1011は、金属材質又は樹脂材質で形成され、プレス成形又は押出成形などの工程を用いて製造されることができる。また、前記ボトムカバー1011は、熱伝導性の良い金属又は非金属材料を含み、これに対して限定しない。
【0164】
前記表示パネル1061は、例えば、LCDパネルとして、互いに対向する透明な材質の第1及び第2の基板、そして、第1及び第2の基板の間に介在した液晶層を含む。前記表示パネル1061の少なくとも一面には、偏光版が取り付けられ、このような偏光版の取付構造に限定しない。前記表示パネル1061は、光学シート1051を通過した光により情報を表示することになる。このような表示装置1000は、各鐘の携帯端末機、ノートPCのモニタ、ラップトップコンピュータのモニタ、テレビなどに適用されることができる。
【0165】
前記光学シート1051は、前記表示パネル1061と前記導光板1041との間に配置され、少なくとも一枚の透光性シートを含む。前記光学シート1051は、例えば、拡散シート、水平及び垂直プリズムシート、及び輝度強化シートなどのようなシートから少なくとも1つを含む。前記拡散シートは、入射される光を拡散させ、前記水平又は/及び垂直プリズムシートは、入射される光を表示領域に集光させ、前記輝度強化シートは、損失される光を再使用して、輝度を向上させる。また、前記表示パネル1061上には、保護シートが配置され、これに対して限定しない。
【0166】
ここで、前記光源モジュール1031の光経路上には、光学部材として、前記導光板1041、及び光学シート1051を含み、これに対して限定しない。
【0167】
図 19は、実施形態による発光素子を有する表示装置を示す図である。
【0168】
図19を参照すると、表示装置1100は、ボトムカバー1152と、前記の発光素子100がアレイされた基板1120と、光学部材1154と、表示パネル1155とを含む。
【0169】
前記基板1120と前記発光素子100とは、光源モジュール1160と定義される。 前記ボトムカバー1152と、少なくとも1つの光源モジュール1160と、 光学部材1154とは、ライトユニット1150と定義される。前記ボトムカバー1152には、収納部1153を具備することができ、これに対して限定しない。前記の光源モジュール1160は、基板1120、及び前記基板1120上に配列した複数の発光素子又は発光素子100を含む。
【0170】
ここで、前記光学部材1154は、レンズ、導光板、拡散シート、水平及び垂直プリズムシート、及び輝度強化シートなどから少なくとも1つを含む。前記導光板は、PC材質又はPWMА(polymethyl methacrylate)材質からなり、このような導光板は除去されることができる。前記拡散シートは、入射される光を拡散させ、前記水平及び垂直プリズムシートは、入射される光を表示領域に集光させ、前記輝度強化シートは、損失される光を再使用して、輝度を向上させる。
【0171】
前記光学部材1154は、前記光源モジュール1160上に配置され、前記光源モジュール1160から放出された光を面光源するか、拡散、集光などを行うようになる。
【0172】
図20は、実施形態に係る照明装置の斜視図である。
【0173】
図 20に示すように、照明装置1500は、ケース1510と、前記ケース1510に設置された発光モジュール1530と、前記ケース1510に設置され外部電源から電源が提供される接続端子1520を含むことができる。
【0174】
前記ケース1510は、放熱特性が良好な材質から形成されることが好ましく、例えば金属材質又は樹脂材質から形成されることができる。
【0175】
前記発光モジュール1530は、基板1532と、前記基板1532に搭載される実施形態に係る発光素子100とを含むことができる。前記発光素子100は、複数がマトリックス状又は所定間隔で離隔されて配列されうる。
【0176】
前記基板1532は、絶縁体に回路パターンが印刷されたものであってもよく、例えば、一般の印刷回路ボード(PCB:Printed Circuit Board)、メタルコアPCB、フレキシブルPCB、セラミックPCBなどがありうる。
【0177】
また、前記基板1532は、光を效率的に反射する材質から形成されるか、表面が光の效率的に反射されるカラー、例えば白色、銀色などのコーティング層からなりうる。
【0178】
前記基板1532上には、少なくとも一つの発光素子100が搭載されることができる。前記発光素子100の各々は、少なくとも一つの発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)チップを含むことができる。前記LEDチップは、赤色、緑色、青色または白色の有色の光を各々発光する有色の発光ダイオード及び紫外線(UV:Ultra Violet)を発光するUV発光ダイオードを含むことができる。
【0179】
前記発光モジュール1530は、色感及び輝度を得るために多様な発光素子100の組合わせを有するように配置されることができる。例えば、高演色性(CRI)を確保するために、白色発光ダイオード、赤色発光ダイオード及び緑色発光ダイオードを組み合わせて配置できる。
【0180】
前記接続端子1520は、前記発光モジュール1530と電気的に接続されて電源を供給できる。前記接続端子1520は、ソケット方式で外部電源にまわし挟まれて結合されるが、これに対して限定しない。例えば、前記接続端子1520は、ピン(pin)状に形成されて外部電源に挿入されるか、配線により外部電源に接続されることもできる。
【0181】
図21は、実施形態による発光素子を有する照明装置の分解斜視図である。
【0182】
図21を参照すると、実施形態による照明装置は、カバー2100と、光源モジュール2200と、放熱体2400と、電源提供部2600と、内部ケース2700と、ソケット2800とを含む。また、実施形態による照明装置は、部材2300とホルダー2500 のいずれか1以上を更に含むことができる。前記光源モジュール2200は、実施形態による発光素子、又は発光素子パッケージを含むことができる。
【0183】
例えば、前記カバー2100は、バルブ(bulb)又は半球の形状を有し、中空であり、一部分が開口した形状で提供される。前記カバー2100は、前記光源モジュール2200と光学的に結合され、前記放熱体2400と結合されることができる。前記カバー2100は、前記放熱体2400と結合する凹部を有することができる。
【0184】
前記カバー2100の内面には、拡散嶺を有する乳白色塗料がコートされる。このような乳白色材料を用いて、前記光源モジュール2200からの光を散乱及び拡散して、外部に放出させることができる。
【0185】
前記カバー2100の材質は、ガラス、プラスチック、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリカーボネート(PC)などである。ここで、ポリカーボネートは、耐光性、耐熱性、強度が優れている。前記カバー2100は、外部から前記光源モジュール2200が見えるように透明であるか、不透明である。前記カバー2100は、ブロー(blow)成形により、形成されることができる。
【0186】
前記光源モジュール2200は、前記放熱体2400の一面に配置される。したがって、 前記光源モジュール2200からの熱は、前記放熱体2400に伝導される。前記光源モジュール2200は、発光素子2210と、連結プレート2230と、コネクター2250とを含む。
【0187】
前記部材2300は、前記放熱体2400の上面上に配置され、複数の照明素子2210と、コネクター2250が挿入されるガイド溝2310とを有する。前記ガイド溝2310は、前記照明素子2210の基板、及びコネクター2250と対応される。
【0188】
前記部材2300の表面は、白色の塗料で塗布又はコートされる。このような前記部材2300は、前記カバー2100の内面に反射して、前記光源モジュール2200側方向に戻って来る光を、再度前記カバー2100方向に反射する。したがって、実施形態による照明装置の光効率を向上させる。
【0189】
前記部材2300は、例として、絶縁物質からなる。前記光源モジュール2200の連結プレート2230は、電気伝導性の物質を含む。したがって、前記放熱体2400と前記連結プレート2230との間に電気的な接触が行える。前記部材2300は、絶縁物質で構成され、前記連結プレート2230と前記放熱体2400との電気的短絡を遮断することができる。前記放熱体2400は、前記光源モジュール2200からの熱と、前記電源提供部2600からの熱を伝達されて、放熱する。
【0190】
前記ホルダー2500は、内部ケース2700の絶縁部2710の収納溝2719を塞ぐ.したがって、前記内部ケース2700の前記絶縁部2710に収納される前記電源提供部2600は密閉される。前記ホルダー2500は、ガイド突出部2510を有する。前記ガイド突出部2510は、前記電源提供部2600の突出部2610が貫通するホールを具備することができる。
【0191】
前記電源提供部2600は、外部から提供された電気的信号を処理又は変換して、前記光源モジュール2200に提供する。前記電源提供部2600は、前記内部ケース2700の収納溝2719に収納され、前記ホルダー2500により、前記内部ケース2700の内部に密閉される。
【0192】
前記電源提供部2600は、突出部2610と、ガイド部2630と、ベース2650と、延在部2670とを含む。
【0193】
前記ガイド部2630は、前記ベース2650の一側から外部に突出した形状を有する。 前記ガイド部2630は、前記ホルダー2500に挿入される。前記ベース2650の一面の上に多数の部品が配置される。多数の部品は、例えば、直流変換装置、前記光源モジュール2200の駆動を制御する駆動チップ、前記光源モジュール2200を保護するためのESD(Electro Static discharge)保護素子などを含むが、これに対して限定しない。
【0194】
前記延在部2670は、前記ベース2650の他の一側から外部に突出した形状を有する。前記延在部2670は、前記内部ケース2700の連結部2750内に挿入され、外部からの電気的信号を提供される。例えば、前記延在部2670は、前記内部ケース2700の連結部2750の幅と同一であるか、小さく提供される。前記延在部2670は、電線を通じて、ソケット2800に電気的に連結される。
【0195】
前記内部ケース2700は、内部に前記電源提供部2600と共にモールディング部を含むことができる。モールド部は、モールディング液体が固まった部分であって、前記電源提供部2600が、前記内部ケース2700内に固定できるようにする。
【0196】
以上、実施形態に説明された特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも1つの実施形態に含まれ、必ず1つの実施形態のみに限定されるものではない。延いては、各実施形態で例示された特徴、構造、効果などは、実施形態が属する分野の通常の知識を有する者により他の実施形態に対しても組合または変形されて実施可能である。したがって、このような組合と変形に関連した内容は本発明の範囲に含まれることと解釈されるべきである。
【0197】
以上、本発明を好ましい実施形態をもとに説明したが、これは単なる例示であり、本発明を限定するものでない。本発明の本質的な特性を逸脱しない範囲内で、多様な変形及び応用が可能であることが同業者にとって明らかである。例えば、実施形態に具体的に表れた各構成要素は変形して実施することができ、このような変形及び応用にかかわる差異点も、特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
【符号の説明】
【0198】
100 発光素子
121、131、221、231、321、325、331 リードフレーム
141、241、341 第1胴体
151、251、351 第2胴体
161、261、361 発光チップ
171、172、173、174、271、371 樹脂層
181、281、381 光学レンズ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のリードフレームと、
前記複数のリードフレームの上に配置され、前記複数のリードフレームの上面領域のうち、所定領域にオープンされた領域を有する反射性の第1胴体と、
前記第1胴体のオープンされた領域に対応する第1開口部を有し、前記第1胴体の上面の上に配置された透光性の第2胴体と、
前記第2胴体の第1開口部に露出された前記複数のリードフレームのうち、少なくとも1つの上に配置された発光チップと、
前記第2胴体の第1開口部に配置され、前記発光チップをカバーする第1樹脂層と、
を含むことを特徴とする、発光素子。
【請求項2】
前記第1胴体の上面は前記第2胴体の下面と接触され、前記発光チップの上面の高さより低い高さに配置されることを特徴とする、請求項1に記載の発光素子。
【請求項3】
前記第1胴体は前記発光チップに隣接した内側領域と、前記内側領域から延長され、前記内側領域より厚い外側領域とを含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の発光素子。
【請求項4】
前記第1胴体の内側領域の上面は前記発光チップに垂直な法線から65度乃至89度の間の角度に傾斜したことを特徴とする、請求項3に記載の発光素子。
【請求項5】
前記第1胴体の外側領域の上面は前記発光チップの上面より低い高さを有し、平坦な面で配置されることを特徴とする、請求項3または4に記載の発光素子。
【請求項6】
前記複数のリードフレームのうち、第1リードフレームには前記発光チップが配置され、前記発光チップの周りに凹な第1溝と、前記溝の周りに第1孔を含み、前記第1溝及び前記第1孔には前記第1胴体が配置されることを特徴とする、請求項1乃至5のうち、いずれか1項に記載の発光素子。
【請求項7】
前記複数のリードフレームのうち、前記第1リードフレームから離隔し、前記発光チップと電気的に連結された第2リードフレームを含み、前記第2リードフレームは前記第1開口部に隣接した領域に前記第1開口部の幅より長いライン形状を有する第2溝と、前記第2溝の外側に第2孔を含み、
前記第2溝及び前記第2孔には前記第1胴体が配置され、
前記第1孔及び前記第2孔は上部幅より下部幅が広いことを特徴とする、請求項6に記載の発光素子。
【請求項8】
前記第1胴体は前記複数のリードフレームの間に配置された間隙部を含み、前記間隙部は下部が広く、上部が狭く形成されることを特徴とする、請求項1乃至7のうち、いずれか1項に記載の発光素子。
【請求項9】
前記第1胴体と前記第2胴体とは互いに異なる材質を含むことを特徴とする、請求項1乃至8のうち、いずれか1項に記載の発光素子。
【請求項10】
前記第1胴体は白色樹脂材質を含み、前記第2胴体は透光性のシリコンまたはエポキシ樹脂材質を含むことを特徴とする、請求項9に記載の発光素子。
【請求項11】
前記第1胴体は前記発光チップから放出された波長に対して70%以上の反射率を有する材質を含み、
前記第2胴体は前記発光チップから放出された波長に対して70%以上の透過率を有する材質を含むことを特徴とする、請求項10に記載の発光素子。
【請求項12】
前記第2胴体は前記第1胴体の内側領域より前記発光チップに隣接し、前記第1胴体のオープンされた領域に露出された前記複数のリードフレームと接触される内側部を含むことを特徴とする、請求項1乃至11のうち、いずれか1項に記載の発光素子。
【請求項13】
前記第1樹脂層の内部及び前記発光チップの上面に配置された蛍光体を含むことを特徴とする、請求項1乃至11のうち、いずれか1項に記載の発光素子。
【請求項14】
前記第1樹脂層及び前記第2胴体の上に配置された光学レンズを含み、
前記第2胴体の上部から突出し、前記光学レンズに結合された複数の突起を含むことを特徴とする、請求項1乃至13のうち、いずれか1項に記載の発光素子。
【請求項15】
前記第1樹脂層と前記光学レンズとの間に第2樹脂層を含むことを特徴とする、請求項14に記載の発光素子。
【請求項16】
前記光学レンズは上部中心が前記発光チップの方向に凹な凹部を含むことを特徴とする、請求項14または15に記載の発光素子。
【請求項17】
前記第1及び第2胴体には前記第1開口部から離隔した第2開口部を含み、
前記第2開口部の底は前記複数のリードフレームが露出され、
前記第2開口部に露出された前記複数のリードフレームのうちの少なくとも1つには保護素子が配置されることを特徴とする、請求項1乃至16のうち、いずれか1項に記載の発光素子。
【請求項18】
前記第1胴体と前記第2胴体との間に透光性の接着層を含むことを特徴とする、請求項1乃至17のうち、いずれか1項に記載の発光素子。
【請求項19】
前記第1リードフレームは凹なキャビティーを含み、
前記キャビティーに前記発光チップ及び前記第1樹脂層が配置されることを特徴とする、請求項1乃至18のうち、いずれか1項に記載の発光素子。
【請求項1】
複数のリードフレームと、
前記複数のリードフレームの上に配置され、前記複数のリードフレームの上面領域のうち、所定領域にオープンされた領域を有する反射性の第1胴体と、
前記第1胴体のオープンされた領域に対応する第1開口部を有し、前記第1胴体の上面の上に配置された透光性の第2胴体と、
前記第2胴体の第1開口部に露出された前記複数のリードフレームのうち、少なくとも1つの上に配置された発光チップと、
前記第2胴体の第1開口部に配置され、前記発光チップをカバーする第1樹脂層と、
を含むことを特徴とする、発光素子。
【請求項2】
前記第1胴体の上面は前記第2胴体の下面と接触され、前記発光チップの上面の高さより低い高さに配置されることを特徴とする、請求項1に記載の発光素子。
【請求項3】
前記第1胴体は前記発光チップに隣接した内側領域と、前記内側領域から延長され、前記内側領域より厚い外側領域とを含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の発光素子。
【請求項4】
前記第1胴体の内側領域の上面は前記発光チップに垂直な法線から65度乃至89度の間の角度に傾斜したことを特徴とする、請求項3に記載の発光素子。
【請求項5】
前記第1胴体の外側領域の上面は前記発光チップの上面より低い高さを有し、平坦な面で配置されることを特徴とする、請求項3または4に記載の発光素子。
【請求項6】
前記複数のリードフレームのうち、第1リードフレームには前記発光チップが配置され、前記発光チップの周りに凹な第1溝と、前記溝の周りに第1孔を含み、前記第1溝及び前記第1孔には前記第1胴体が配置されることを特徴とする、請求項1乃至5のうち、いずれか1項に記載の発光素子。
【請求項7】
前記複数のリードフレームのうち、前記第1リードフレームから離隔し、前記発光チップと電気的に連結された第2リードフレームを含み、前記第2リードフレームは前記第1開口部に隣接した領域に前記第1開口部の幅より長いライン形状を有する第2溝と、前記第2溝の外側に第2孔を含み、
前記第2溝及び前記第2孔には前記第1胴体が配置され、
前記第1孔及び前記第2孔は上部幅より下部幅が広いことを特徴とする、請求項6に記載の発光素子。
【請求項8】
前記第1胴体は前記複数のリードフレームの間に配置された間隙部を含み、前記間隙部は下部が広く、上部が狭く形成されることを特徴とする、請求項1乃至7のうち、いずれか1項に記載の発光素子。
【請求項9】
前記第1胴体と前記第2胴体とは互いに異なる材質を含むことを特徴とする、請求項1乃至8のうち、いずれか1項に記載の発光素子。
【請求項10】
前記第1胴体は白色樹脂材質を含み、前記第2胴体は透光性のシリコンまたはエポキシ樹脂材質を含むことを特徴とする、請求項9に記載の発光素子。
【請求項11】
前記第1胴体は前記発光チップから放出された波長に対して70%以上の反射率を有する材質を含み、
前記第2胴体は前記発光チップから放出された波長に対して70%以上の透過率を有する材質を含むことを特徴とする、請求項10に記載の発光素子。
【請求項12】
前記第2胴体は前記第1胴体の内側領域より前記発光チップに隣接し、前記第1胴体のオープンされた領域に露出された前記複数のリードフレームと接触される内側部を含むことを特徴とする、請求項1乃至11のうち、いずれか1項に記載の発光素子。
【請求項13】
前記第1樹脂層の内部及び前記発光チップの上面に配置された蛍光体を含むことを特徴とする、請求項1乃至11のうち、いずれか1項に記載の発光素子。
【請求項14】
前記第1樹脂層及び前記第2胴体の上に配置された光学レンズを含み、
前記第2胴体の上部から突出し、前記光学レンズに結合された複数の突起を含むことを特徴とする、請求項1乃至13のうち、いずれか1項に記載の発光素子。
【請求項15】
前記第1樹脂層と前記光学レンズとの間に第2樹脂層を含むことを特徴とする、請求項14に記載の発光素子。
【請求項16】
前記光学レンズは上部中心が前記発光チップの方向に凹な凹部を含むことを特徴とする、請求項14または15に記載の発光素子。
【請求項17】
前記第1及び第2胴体には前記第1開口部から離隔した第2開口部を含み、
前記第2開口部の底は前記複数のリードフレームが露出され、
前記第2開口部に露出された前記複数のリードフレームのうちの少なくとも1つには保護素子が配置されることを特徴とする、請求項1乃至16のうち、いずれか1項に記載の発光素子。
【請求項18】
前記第1胴体と前記第2胴体との間に透光性の接着層を含むことを特徴とする、請求項1乃至17のうち、いずれか1項に記載の発光素子。
【請求項19】
前記第1リードフレームは凹なキャビティーを含み、
前記キャビティーに前記発光チップ及び前記第1樹脂層が配置されることを特徴とする、請求項1乃至18のうち、いずれか1項に記載の発光素子。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図2】
【図3】
【図4】
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【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【公開番号】特開2013−106047(P2013−106047A)
【公開日】平成25年5月30日(2013.5.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−249943(P2012−249943)
【出願日】平成24年11月14日(2012.11.14)
【出願人】(510039426)エルジー イノテック カンパニー リミテッド (279)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年5月30日(2013.5.30)
【国際特許分類】
【出願日】平成24年11月14日(2012.11.14)
【出願人】(510039426)エルジー イノテック カンパニー リミテッド (279)
【Fターム(参考)】
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