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WO2016208957A1 - 광학 렌즈, 발광 소자 및 이를 구비한 발광 모듈 - Google Patents

광학 렌즈, 발광 소자 및 이를 구비한 발광 모듈 Download PDF

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Publication number
WO2016208957A1
WO2016208957A1 PCT/KR2016/006610 KR2016006610W WO2016208957A1 WO 2016208957 A1 WO2016208957 A1 WO 2016208957A1 KR 2016006610 W KR2016006610 W KR 2016006610W WO 2016208957 A1 WO2016208957 A1 WO 2016208957A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light emitting
optical lens
disposed
incident
layer
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/006610
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
공성민
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to CN201680037200.1A priority Critical patent/CN107710029B/zh
Priority to US15/738,075 priority patent/US10234100B2/en
Publication of WO2016208957A1 publication Critical patent/WO2016208957A1/ko

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F21V5/04—Refractors for light sources of lens shape
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0033—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
    • G02B19/0047—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source
    • G02B19/0061—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source the light source comprising a LED
    • G02B19/0066—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source the light source comprising a LED in the form of an LED array
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/095—Refractive optical elements
    • G02B27/0955—Lenses
    • G—PHYSICS
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    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/08—Simple or compound lenses with non-spherical faces with discontinuous faces, e.g. Fresnel lens
    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/022—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses lens and mount having complementary engagement means, e.g. screw/thread
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/55—Optical parts specially adapted for electronic image sensors; Mounting thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/56—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof provided with illuminating means
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H04N23/74—Circuitry for compensating brightness variation in the scene by influencing the scene brightness using illuminating means
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/20—Controlling the colour of the light

Definitions

  • Embodiments relate to an optical lens.
  • the embodiment relates to a light emitting device having a plurality of light emitting chips having different correlated color temperatures.
  • Embodiments relate to an optical lens and a light emitting module having a light emitting element under the optical lens.
  • a light emitting device for example, a light emitting diode (Light Emitting Diode) is a kind of semiconductor device that converts electrical energy into light, and has been spotlighted as a next-generation light source by replacing the existing fluorescent lamps, incandescent lamps.
  • a light emitting diode Light Emitting Diode
  • light emitting diodes Since light emitting diodes generate light using semiconductor devices, they consume much less power than incandescent lamps that generate light by heating tungsten or fluorescent lamps that generate light by colliding ultraviolet light generated through high-pressure discharge with phosphors. .
  • Such portable devices may have a built-in flash to provide the amount of light needed for nighttime imaging.
  • LEDs white light emitting diodes
  • a light emitting diode is used as a light source of a camera flash using a reflector and an outer cover made of a reflecting surface having a high reflectivity designed so that the emission angle of the light emitting diode is matched to the camera angle of view, and fixing the flash lens and the flash lens.
  • a light emitting diode package and the like are examples of a light emitting diode.
  • the embodiment provides an optical lens having a concentric pattern around the plurality of incident portions.
  • the embodiment provides a light emitting device having a plurality of light emitting chips under an optical lens and a light emitting module having the same.
  • the embodiment provides a light emitting device having a plurality of light emitting chips having different correlation color temperatures and a light emitting module having the same.
  • the embodiment provides a light emitting device having a warm white and cool white LED and a light emitting module having the same.
  • the embodiment provides a light emitting module having a light emitting device having an improved adhesion area between an optical lens and a light emitting device.
  • the embodiment provides a light emitting module protruding the exit portion of the optical lens and coupled to the opening of the case.
  • an optical lens includes: a first transparent body; An incidence portion below the first body, the incidence portion including a concentric pattern having a different radius around the incidence surface and the incidence surface; And an emission part protruding from the upper part of the first body and emitting light incident from the incident part. It includes a protrusion protruding to the outside of the first body, the exit portion has a circular columnar shape, has a diameter smaller than the width of the first body.
  • the light emitting module includes an optical body including a first transparent body, an incident surface below the first body, an incident part including a pattern around the incident surface, and an exit part protruding from an upper surface of the first body.
  • lens A light emitting element having a cavity in which an incident part of the optical lens is disposed, a light emitting diode in the cavity, and a second body having a recess facing the outer lower surface of the first body around the cavity;
  • the light emitting module may include an optical lens; And a light emitting element having a plurality of light emitting diodes under the optical lens, wherein the optical lens includes a first body having a light transmitting property and a plurality of incidence surfaces facing the plurality of light emitting diodes and the plurality of incidence surfaces, respectively.
  • An incidence portion having a concentric pattern around the circumference wherein the light emitting element includes: a second body having a cavity in which the incidence portion of the optical lens is disposed; a plurality of lead frames disposed on the bottom of the cavity; and the second body And a plurality of electrode pads disposed on a bottom of the first lead frame, wherein the plurality of lead frames include a first lead frame in which the plurality of light emitting diodes are disposed, and second and third lead frames disposed on both sides of the first lead frame. And a plurality of light emitting diodes emitting different correlated color temperatures.
  • the embodiment can fix the optical lens to the light emitting device.
  • the correlation color temperature (CCT) may be adjusted by using a warm light and a cool light LED.
  • the embodiment may prevent the inflow of foreign substances by protruding the exit of the optical lens to the opening of the case.
  • Embodiments may improve the uniformity of the light emitted from the optical lens.
  • Embodiments may remove the cover lens attached to the optical lens.
  • the embodiment can improve the optical reliability of the optical lens for flash.
  • the embodiment can improve the reliability of the optical lens and the flash module having the same.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a light emitting module according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a side cross-sectional view of an optical lens and a light emitting device of the light emitting module of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a plan view of the light emitting module of FIG. 1 coupled thereto.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the A-A side of the light emitting module of FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the B-B side of the light emitting module of FIG. 3.
  • FIG. 6 is a plan view illustrating a detailed configuration of a light emitting device in the light emitting module of FIG. 1.
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating an optical lens in the light emitting module of FIG. 1.
  • FIG. 8 is a side view of the optical lens of FIG. 7.
  • FIG. 9 is a side cross-sectional view of the optical lens of FIG. 7.
  • FIG. 10 is a rear view of the optical lens of FIG. 7.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example in which the light emitting module of FIG. 5 is coupled to a case.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a first modified example of an optical lens in the light emitting module of FIG. 11.
  • FIG. 14 is a view illustrating a second modified example of the optical lens in the light emitting module of FIG. 11.
  • FIG. 15 is a view illustrating a third modified example of the optical lens in the light emitting module of FIG. 11.
  • 17 is a view illustrating a light distribution diagram of a light emitting module according to an embodiment.
  • FIG. 18 is a view illustrating a light emitting chip of a light emitting device according to an embodiment.
  • each layer, region, pattern, or structure is “on” or “under” the substrate, each layer, region, pad, or pattern.
  • “on” and “under” are both formed “directly” or “indirectly” through another layer.
  • the criteria for the top / bottom or bottom / bottom of each layer or each structure will be described with reference to the drawings.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a light emitting module according to an embodiment
  • FIG. 2 is a side cross-sectional view of an optical lens and a light emitting device of the light emitting module of FIG. 1
  • FIG. 3 is a view of the light emitting module of FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the AA side of the light emitting module of FIG. 3
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the BB side of the light emitting module of FIG. 3, and FIG.
  • the light emitting module 100 includes an optical lens 101 and a light emitting device 201 that provides light to the optical lens 101 under the optical lens 101.
  • the optical lens 101 includes a light transmissive first body 110, an incident part 120 under the first body 110, and an exit part 130 on the first body 110.
  • the incident part 120 and the exit part 130 may be integrally formed with the first body 110.
  • the optical lens 101 uses a plastic material, for example, an acrylic plastic material, and examples thereof include polymethyl methacrylate (PMMA).
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • Such PMMA is advantageous in that transparency and glass are easier to process and form than glass.
  • the optical lens 101 may function as a lens such as a light extraction lens or a light diffusing lens.
  • the optical lens 101 is a member for changing the directivity characteristic of the light emitted from the light emitting element 201.
  • a transparent material having a refractive index of 1.4 or more and 1.7 or less can be used.
  • the optical lens 101 is formed of a transparent resin material or transparent glass of polymethyl methacrylate (PMMA) having a refractive index of 1.49, polycarbonate (PC) having a refractive index of 1.59, or epoxy resin (EP). It can be.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PC polycarbonate
  • EP epoxy resin
  • the light emitting device 201 includes a second body 210 having a cavity 211 under which the optical lens 101 is disposed, a recess 213 around the cavity 211, and the cavity 211.
  • a plurality of lead frames 221, 223, 225 and light emitting diodes 231, 233 disposed on at least one of the plurality of lead frames 221, 223, 225 are included therein.
  • Patterns 125 may be formed around the entrance surfaces 121 and 122 and the entrance surfaces 121 and 122 on the bottom surface of the incident part 120.
  • the incident surfaces 121 and 122 may have a circular shape or an elliptic shape having a predetermined size.
  • the incident surfaces 121 and 122 may be flat surfaces, or may be spherical surfaces or aspherical surfaces, but are not limited thereto.
  • the incident surfaces 121 and 122 may be disposed in plural, and the plurality of incident surfaces 121 and 122 may be spaced apart from each other.
  • the incident surfaces 121 and 122 include a first incident surface 121 and a second incident surface 122.
  • the incident surfaces 121 and 122 may be disposed in the same number as the number of the light emitting diodes 231 and 233 disposed in the light emitting device 201.
  • the plurality of incident surfaces 121 and 122 may be spaced apart from each other.
  • the incident surfaces 121 and 122 and the light emitting diodes 231 and 233 may be disposed in two or more.
  • the pattern 125 may have a concave-convex structure around the incident surfaces 121 and 122.
  • the pattern 125 may have an iron pattern arranged in a concentric shape having a different radius from the center of the incident surfaces 121 and 122 to condense incident light.
  • the side cross-section of the iron pattern may include at least one of a hemispherical shape, a polygonal shape, or a protrusion having a curved surface.
  • the pattern 125 disposed around the first incident surface 121 may be arranged in a concentric shape having a different radius from the center of the first incident surface 121.
  • the pattern 125 disposed around the second incident surface 122 may be arranged in a concentric shape having a different radius from the center of the second incident surface 122.
  • the centers of the pattern 125 disposed around the first incident surface 121 and the pattern 125 disposed around the second incident surface 122 may be different from each other.
  • a portion of the pattern 125 may be disposed between the plurality of incident surfaces 121 and 122.
  • the pattern 125 of the incident part 120 may focus light incident from different light emitting diodes 231 and 233 in the emission direction.
  • the incident part 120 of the optical lens 101 has a first width D11 and is disposed in the cavity 211 of the light emitting device 201.
  • the incident part 120 may be disposed lower than the top surface 212 of the light emitting device 201 to reduce the loss of light emitted from the light emitting diodes 231 and 233.
  • an upper surface width B2 of the light emitting device 201 may be narrower than an area adjacent to an edge.
  • the first width D11 of the incident part 120 may be equal to or narrower than the width D1 of the cavity 211 of the light emitting device 201.
  • the incident part 120 may have a bottom view shape in a circular shape and an outer shape may have a circular column shape.
  • the incident part 120 may have a polygonal column shape.
  • the top view shape of the cavity 211 may be the same shape as the bottom view shape of the incident part 120.
  • the top view shape of the cavity 211 may be an elliptic shape or a polygonal shape.
  • the emission unit 130 protrudes from an upper surface of the first body 110 and has a surface through which light can be emitted.
  • the output unit 130 may be disposed to have a second width D12 or a diameter, and the second width D12 or the diameter may be equal to or wider than the first width D11 or the diameter. Since the emitter 130 has a width D12 greater than or equal to the first width D11 of the incident part 110, the light emitted to the incident part 110 may be effectively emitted.
  • the second width D12 of the emission unit 130 may be the same as or different from the width D1 of the cavity 211 of the light emitting device 201.
  • the exit unit 130 may have a top view shape or an upper surface may include a circular shape, and the outer shape may have a circular column shape.
  • the incident part 120 may have a polygonal pillar shape.
  • the optical lens 101 may include a protrusion 115, and the protrusion 115 may protrude to the outside of the first body 110.
  • the width of the first body 110 may be a distance between opposite surfaces of the protrusion 115.
  • the protrusion 115 is lower than an upper surface of the exit unit 130 and higher than a lower surface of the incident unit 120, and protrudes outward from an outer circumference of the exit unit 130 and the incident unit 120. Can be.
  • the protrusion 115 may be disposed closer to the exit portion 130 than to the incident portion 120.
  • the exit unit 130 of the optical lens 101 may be disposed above the outer upper surface 112 of the protrusion 115 of the first body 110 and may be disposed in a stepped structure from the protrusion 115. .
  • the protrusion 115 may prevent the optical lens 101 from being separated through the opening 352 of the case 350, which is the application object disclosed in FIG. 11.
  • the output unit 130 protrudes from the outer upper surface 112 of the protrusion 110 with a predetermined thickness T4, and the thickness T4 may be 1 mm or less, for example, in a range of 0.5 mm to 0.9 mm.
  • the thickness T4 of the exit unit 130 is thinner than the above range, it is not possible to prevent the inflow of foreign matter through the opening 352 of the case 350 of FIG. 11. If the thickness T4 of the exit portion 130 is thicker than the above range, the projecting portion 130 may protrude more than the surface of the case 350, thereby damaging the appearance of the case 350.
  • a portion of the top surface or an entire area of the top surface of the exit part 130 may be disposed to overlap the incident part 120 in a vertical direction. Accordingly, light incident to the incident part 120 may be effectively emitted through the emission part 130.
  • a portion of the upper surface or the entire upper surface of the emission unit 130 may be disposed to overlap the region of the cavity 211 of the light emitting device 201 in the vertical direction as illustrated in FIGS. 4 and 5. Accordingly, light irradiated through the cavity 211 may be emitted through the emission unit 130.
  • the outer bottom surface 114 of the protrusion 115 of the first body 110 may be formed as a flat surface.
  • An outer circumference of the protrusion 115 may be an outer circumference of the body 110.
  • the plurality of corner regions of the protrusion 115 may be curved and any one corner region may be an angular surface.
  • the configuration in which the corner region of the first body 110 is differently shaped may indicate the position of the polarity of the electrode and the coupling direction of the optical lens 101.
  • the optical lens 101 is disposed on an area of the light emitting device 201 and has a size that does not deviate outward from a side surface of the light emitting device 201.
  • the optical lens 101 may be formed to have a size inserted into the light emitting device 201.
  • the width of the optical lens 101 is wider than the width D1 of the cavity 211 of FIG. 6, and may be equal to or smaller than the width D2 of the recess 213.
  • the width of the optical lens 101 may be the width D13 of the first body 110.
  • the error range between the width (D13) of the first body 110 and the width (D2) of the recess 213, the lower portion of the first body 110 is on the recess 213 It may have a difference within a range that can be inserted, for example 0.001 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the thickness T1 of the first body 110 may be greater than the depth T2 of the recess 213, which facilitates disassembly or assembly of the optical lens 101. can do.
  • the lengths D3 and D4 of the first or second direction of the light emitting device 201 may be wider than the width of the optical lens 101 or the width D13 of the first body 110.
  • the second body 210 of the light emitting device 201 may be formed of a material that reflects the wavelength emitted by the light emitting diodes 231 and 233.
  • the second body 210 includes an insulating material, for example, a ceramic material.
  • the ceramic material includes a low temperature co-fired ceramic (LTCC) or a high temperature co-fired ceramic (HTCC) which is co-fired.
  • the material of the second body 210 may be AlN, and may be formed of a metal nitride having a thermal conductivity of 140 W / mK or more.
  • the second body 210 may be formed of a resin material such as a resin-based insulating material, for example, polyphthalamide (PPA) or a ceramic material.
  • the second body 210 may be formed of a thermosetting resin including silicon, an epoxy resin, or a plastic material, or a high heat resistance and high light resistance material.
  • the silicone includes a white series resin.
  • a cavity 211 is formed in the second body 210, and the cavity 211 has a concave shape with an open upper portion.
  • the cavity 211 may be formed in a circular shape, an elliptic shape, and a polygonal shape when viewed from the top of the device, but is not limited thereto.
  • Side surfaces of the cavity 211 may be inclined or vertically formed at a predetermined angle with respect to the bottom of the cavity 211 or the top surfaces of the lead frames 221, 223, and 225.
  • the recess 213 is disposed along the circumference of the cavity 211 and may be formed in a stepped structure from the upper surface 212 of the second body 210.
  • the outer shape of the recess 213 has the same shape as the outer shape of the first body 110 of the optical lens 101.
  • a lower portion of the first body 110 may be inserted into the recess 213 and may correspond to the bottom surface 114 of the first body 110.
  • the radius R1 of the cavity 211 may be narrower than 1/2 (R2) of the linear distance between both curved surfaces of the recess 213.
  • the upper surface of the recess 213 may be the same area as or wider than the lower surface 114 of the first body 110.
  • the recess 213 has an outer shape that is arranged in a shape different from that of the cavity 211, for example, a quadrangular shape, and has a curved shape in which corner regions of at least three portions of the rectangular corners are curved.
  • the upper surface area of the recess 213 may be wider than that of the circular shape and may facilitate the insertion of the first body 110.
  • the upper surface area of the recess 213 may be in a range of 30% to 50% of the total area of the upper surface of the second body 210. If the upper surface area of the recess 213 is larger than the range, processability and The light efficiency may be lowered, and if it is smaller than the above range, there is a problem that the optical lens 101 may be separated and the reliability of the module may be lowered.
  • the cavity 211 of the light emitting device 201 includes a plurality of lead frames 221, 223, and 225 and light emitting diodes 231 and 233.
  • the plurality of lead frames 221, 223, and 225 are disposed on the bottom of the cavity 211 and spaced apart from each other. At least two or three or more of the plurality of lead frames 221, 223, and 225 may be disposed, but embodiments are not limited thereto.
  • the plurality of lead frames 221, 223, and 225 may include a center side first lead frame 221 and a second and third lead frame 223 and 225 disposed on both sides of the first lead frame 221 at the bottom of the cavity 211. ).
  • the first to third lead frames 221, 223, and 225 may be disposed in parallel to each other.
  • the first lead frame 221 may be disposed between the second and third lead frames 223 and 225.
  • the first, second, and three lead frames 221, 223, and 225 may be arranged in the first axis direction X in the cavity 211, and may be disposed in parallel to each other.
  • the first to third lead frames 221, 223, and 225 may be formed of a metal plate having a predetermined thickness, and another metal layer may be plated on the surface of the metal plate, but is not limited thereto.
  • the plurality of lead frames 221, 223, and 225 may be formed of a metal material, for example, titanium (Ti), copper (Cu), nickel (Ni), gold (Au), chromium (Cr), tantalum (Ta), and platinum (Pt). ), Tin (Sn), silver (Ag), phosphorus (P) may include an alloy of at least one or two materials.
  • the light emitting diodes 231 and 233 may be disposed on the first lead frame 221 and may be electrically connected to the first lead frame 221.
  • the light emitting diodes 231 and 233 may be bonded with a conductive adhesive without being connected to the first lead frame 221 by a separate wire.
  • the plurality of light emitting diodes 231 and 233 may be disposed, and the plurality of light emitting diodes 231 and 233 may be disposed at least two or more, but is not limited thereto.
  • the plurality of light emitting diodes 231 and 233 may include first and second light emitting diodes 231 and 233, and the first light emitting diode 231 may be connected to the second lead frame 223 by a wire 239.
  • the second light emitting diode 233 may be connected to the third lead frame 225 by a wire 239.
  • the wire 239 may be connected to one or a plurality of light emitting diodes 231 and 233, but is not limited thereto.
  • the first and second light emitting diodes 231 and 233 may be driven separately and may emit the same color, for example, white. As another example, the first and second light emitting diodes 231 and 233 may emit at least one of blue, green, red, and yellow, but are not limited thereto.
  • the first light emitting diode 231 may be a warm white LED
  • the second light emitting diode 233 may include a cool white LED.
  • the warm white LED and the cool white LED are devices emitting white light. Since the warm white LED and the cool white LED may emit a correlated color temperature, respectively, to emit white light of mixed light, a color rendering index (CRI) indicating closeness to natural sunlight is increased. Therefore, the color of the real object can be prevented from being distorted, and the eye fatigue of the user is reduced.
  • CRI color rendering index
  • the cool white LED may emit a white light without a combination of red, green, and blue LEDs by emitting a correlation color temperature (CCT) within a range of 6,000K to 8,000K.
  • CCT correlation color temperature
  • the warm white LED emits a correlated color temperature within a range of 2,000K to 4,000K, thereby emitting white light without a combination of red, green, and blue LEDs. Since the cool white LED and the warm white LED emit a corresponding color temperature in each cavity 211 to emit light mixed with each other as white light, there is an advantage of emitting high color rendering white light. have.
  • the first light emitting diode 231 includes a first light emitting chip 230 disposed on the first lead frame 221 and a first light emitting chip 230 disposed on the first light emitting chip 230. It includes one phosphor layer 232, it may be implemented as a warm white LED.
  • the first light emitting chip 230 may be connected to the first lead frame 221 with a conductive adhesive and may be connected to the second lead frame 223 with a wire 239.
  • the first light emitting chip 230 may be a blue LED chip, and the first phosphor layer 232 may include a yellow phosphor.
  • the first phosphor layer 232 may include a yellow phosphor and another phosphor, for example, a green or red phosphor.
  • the second light emitting diode 233 includes a second light emitting chip 230A disposed on the first lead frame 221 and a second phosphor layer 234 disposed on the second light emitting chip 230A. It can be implemented as a cool white LED.
  • the second light emitting chip 230A may be connected to the first lead frame 221 with a conductive adhesive and may be connected to the third lead frame 225 with a wire 239.
  • the second light emitting chip 230A may be a blue LED chip, and the second phosphor layer 234 may include at least one or both of red and yellow phosphors.
  • the second phosphor layer 234 may be doubled with the phosphor, and may include another phosphor and a green phosphor.
  • One or both of the first and second light emitting diodes 231 and 233 may be driven according to an operation, and may emit light of cool or / and warm white by adjusting the intensity of an input current.
  • a first protection element 235 is disposed on the second lead frame 223, and the first protection element 235 includes the first lead frame 221 and a wire ( 239).
  • a second protection element 237 is disposed on the third lead frame 225, and the second protection element 237 may be connected to the first lead frames 221 and 225 by a wire 239. Accordingly, the first protection element 235 may be electrically connected to the first light emitting chip 230, and the second protection element 237 may be electrically connected to the second light emitting chip 230A.
  • the first and second protection elements 235 and 237 may be implemented by a thyristor, a zener diode, or a transient voltage suppression (TVS), and the zener diode may ESD each of the first and second light emitting chips 230 and 230A. to protect against electro static discharge.
  • TVS transient voltage suppression
  • the wires 239 connected to the first and second protection elements 235 and 237 may be disposed in an area between the first and second light emitting chips 230 and 230A.
  • Wires 239 connected to the first and second protection elements 235 and 237 may be disposed in an area between the first and second light emitting diodes 231 and 233.
  • the distance B1 between the first and second light emitting diodes 231 and 233 may be larger than the width of the protection elements 235 and 237 to facilitate the insertion of the wire 239 and to prevent thermal interference. can do.
  • first to third electrode pads 222, 224, 226 are disposed under the second body 210, and the first to third electrode pads 222, 224, 226 are disposed on the first to third electrodes. It may be connected to the lead frame (221, 223, 225), respectively.
  • the first to third electrode pads 222, 224, and 226 may be connected by the via electrodes 229 disposed in the second body 210, but the present invention is not limited thereto.
  • the light emitting module 100 may be mounted on the circuit board 330.
  • the first to third electrode pads 222, 224, and 226 may be disposed on the circuit board 330 to be electrically connected to a circuit pattern of the circuit board 330.
  • the circuit board 330 may include a resin PCB, a metal core PCB (MCPCB), and a flexible PCB (FPCB), but is not limited thereto.
  • FIG. 16 illustrates a distribution of directivity angles of the light emitting device according to the embodiment
  • FIG. 17 illustrates light uniformity of the light emitting module 100 according to the embodiment.
  • the incident part 120 of the optical lens 101 is inserted into the cavity 211, and an outer circumference of the first body 110 is disposed on an upper surface of the recess 213.
  • the optical lens 101 may be coupled to the light emitting device 201 to provide the light emitting module 100 as illustrated in FIGS. 3 to 5.
  • the incident part 120 of the optical lens 101 is disposed in the cavity 211, and each of the incident surfaces 121 and 122 of the incident part 120 faces the first and second light emitting diodes 231 and 233, respectively. Can be arranged.
  • the outer bottom surface 114 of the protrusion 115 of the first body 110 may be adhered to the top surface of the recess 213, for example, the top surface of the stepped structure with an adhesive 250.
  • the adhesive 250 may include an adhesive material such as silicone or epoxy.
  • the adhesive 250 may include a moisture proof material for protecting the light emitting diodes 231 and 233, but is not limited thereto.
  • the optical lens 101 is firmly attached to the recess 213. Can be bonded.
  • the outer shape of the recess 213 is provided in the same manner as the outer shape of the first body 110, the outer bottom surface 114 and the outer side surface of the first body 110 in the recess 213. This can be effectively bonded.
  • the light emitting module 100 is mounted on the circuit board 330 as shown in FIG. 11 after coupling the optical lens 101 to the light emitting device 201, or the light emitting device 201 is mounted on the circuit board 330. After mounting on the optical lens 101 may be coupled to the light emitting device 201.
  • the light emitting module 100 may be used as a flash module.
  • the flash module may be applied to a mobile terminal such as a mobile phone or an indoor or outdoor lighting device.
  • the light emitting module 100 may be disposed under the case 350.
  • An opening 352 is disposed in the case 350, and the opening 352 may be formed in an area corresponding to the exit part 130 of the optical lens 101.
  • the emission part 130 of the optical lens 101 is disposed in the opening 352 of the case 350.
  • the outer shape of the opening 352 may include a shape corresponding to the exit unit 130.
  • the lower surface of the case 350 may contact the upper surface 112 of the first body 110 of the optical lens 101.
  • the width D22 of the opening 352 of the case 350 is narrower than the width D13 of the first body 110 of the optical lens 101, and is wider than the width D12 of the exit part 130. Can be arranged.
  • the width D12 or the diameter of the emission unit 130 of the optical lens 101 may have the same width D22 or the same diameter as the opening 352 of the case 350.
  • an error range between the width D12 of the exit unit 130 and the opening 352 of the case 350 may allow the exit unit 130 to be inserted into the opening 352 of the case 350. It may be within an error range, for example, 0.001 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the thickness T4 of the emission unit 130 of the optical lens 101 may be thinner than the thickness T5 of the case 350. Accordingly, the top surface of the exit unit 130 does not protrude upward from the top surface of the case 350. Since the upper surface of the output unit 130 is lower than the upper surface of the case 350 and higher than the upper surface of the first body 110, foreign matter may be suppressed from flowing through the opening 352. In addition, it is possible to eliminate the need to attach a lens disposed in a separate opening on the optical lens 101.
  • the gap difference between the upper surface of the case 350 and the upper surface of the optical lens 101 is small when viewed from the outside of the case 350, the upper surface of the optical lens 101 does not protrude, and the case 350 does not protrude. May be exposed to the outside. Also, since the top surface of the optical lens 101 is not recessed from the top surface of the case 350, the appearance of the case 350 may be improved.
  • FIGS. 12 to 14 are views illustrating a modified example of the optical lens 101 in the light emitting module 100 according to the embodiment.
  • the optical lens 101 of the light emitting module 100 includes a curved surface 132 having a concave upper surface of the emission unit 130.
  • the concave curved surface may be formed to a depth of 1 ⁇ m or less, which is a problem that foreign matter is present when formed deeper than the depth.
  • the concave curved surface 132 may control the path of light propagation.
  • the optical lens 101 of the light emitting module 100 includes a curved surface 133 in which the entire upper surface of the emission unit 130 is convex.
  • the high point of the convex curved surface 133 may be lower than the top surface of the case 350.
  • the convex curved surface 133 can prevent foreign matters from accumulating on the light exit surface.
  • the light path may be controlled according to the convex curved surface 133 of the optical lens 101.
  • an upper surface of the emission unit 130 may be spherical or aspheric, and an outer surface 135 of the emission unit 130 may be the first body. It may extend from the top surface 112 of the protrusion 115 of the 110 to the curved or inclined surface.
  • the curved surface or the inclined surface may increase the area corresponding to the circumference of the case 350, thereby preventing foreign matter from flowing in from the outside.
  • an upper surface 132 of the emission unit 130 may be flat, spherical or aspherical, and an outer region of the emission unit 130 may be It may extend from the upper surface 112 of the protrusion 115 of the first body 110 to the stepped structure 137.
  • the stepped region 357 of the case 350 may correspond to the stepped structure 137. Accordingly, foreign matters may be blocked from entering the outer circumference of the optical lens 101 through the opening 352 of the case 350.
  • FIG. 18 is a view illustrating a light emitting chip of a light emitting diode according to an embodiment.
  • the light emitting chips 230 and 230A may include a light emitting structure 10 having a plurality of semiconductor layers 11, 12, and 13, a first electrode layer 20 and a first electrode layer under the light emitting structure 10.
  • a lower electrode 20 may include a second electrode layer 50, an insulating layer 41, and a pad 25 between the first and second electrode layers 20 and 50.
  • the light emitting structure 10 may include a first semiconductor layer 11, an active layer 12, and a second semiconductor layer 13.
  • the active layer 12 may be disposed between the first semiconductor layer 11 and the second semiconductor layer 13.
  • the active layer 12 may be disposed under the first semiconductor layer 11, and the second semiconductor layer 13 may be disposed under the active layer 12.
  • the first semiconductor layer 11 may include an n-type semiconductor layer to which a first conductive dopant, for example, an n-type dopant is added
  • the second semiconductor layer 13 may include a second conductive dopant, for example, p. It may include a p-type semiconductor layer to which a type dopant is added.
  • the first semiconductor layer 11 may be formed of a p-type semiconductor layer
  • the second semiconductor layer 13 may be formed of an n-type semiconductor layer.
  • the first semiconductor layer 11 may be implemented with, for example, an n-type semiconductor layer. And the first semiconductor layer 11 comprises a composition formula of In x Al y Ga 1 -x- y N (0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ x + y ⁇ 1).
  • the first semiconductor layer 11 may be selected from compound semiconductors of group III-V elements, such as GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, and AlGaInP.
  • the first conductive dopant is an n-type dopant and includes a dopant such as Si, Ge, Sn, Se, Te, or the like.
  • the active layer 12 is disposed below the first semiconductor layer 11, and optionally includes a single quantum well, a multiple quantum well (MQW), a quantum wire structure or a quantum dot structure. Cycles of well and barrier layers.
  • the period of the well layer / barrier layer is, for example, InGaN / GaN, GaN / AlGaN, AlGaN / AlGaN, InGaN / AlGaN, InGaN / InGaN, AlGaAs / GaA, InGaAs / GaAs, InGaP / GaP, AlInGaP / InGaP, InP / GaAs At least one of the pairs.
  • the second semiconductor layer 13 is disposed below the active layer 12.
  • the second semiconductor layer 13 is a second conductive type dopant is doped semiconductor, for example, In x Al y Ga 1 -x- y N (0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ x + y ⁇
  • the composition formula of 1) is included.
  • the second semiconductor layer 13 may be formed of at least one of compound semiconductors such as GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, and AlGaInP.
  • the second semiconductor layer 13 is a p-type semiconductor layer, and the first conductive dopant is a p-type dopant and may include Mg, Zn, Ca, Sr, and Ba.
  • An upper surface of the first semiconductor layer 11 may be formed of a rough uneven portion 11A, and the uneven surface 11A may improve light extraction efficiency.
  • the side cross section of the uneven surface 11A may include a polygonal shape or a hemispherical shape.
  • the first electrode layer 20 is disposed between the light emitting structure 10 and the second electrode layer 50, is electrically connected to the second semiconductor layer 13 of the light emitting structure 10, and the second electrode layer. Electrically insulated with 50.
  • the first electrode layer 20 includes a first contact layer 15, a reflective layer 17, and a capping layer 19, and the first contact layer 15 includes the reflective layer 17 and the second semiconductor layer ( 13, and the reflective layer 17 is disposed between the first contact layer 15 and the capping layer 19.
  • the first contact layer 15, the reflective layer 17, and the capping layer 19 may be formed of different conductive materials, but are not limited thereto.
  • the first contact layer 15 may be in contact with the second semiconductor layer 13, for example, to form an ohmic contact with the second semiconductor layer 13.
  • the first contact layer 15 may be formed of, for example, a conductive oxide film, a conductive nitride, or a metal.
  • the first contact layer 15 may include, for example, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium zinc oxide (IZON), aluminum zinc oxide (AZO), and aluminum gallium zinc oxide (AZZO).
  • IZTO Indium Zinc Tin Oxide
  • IAZO Indium Aluminum Zinc Oxide
  • IGZO Indium Gallium Zinc Oxide
  • IGTO Indium Gallium Tin Oxide
  • ATO Antimony Tin Oxide
  • GZO Gallium Zinc Oxide
  • IZON IZO Nitride
  • ZnO, IrOx, RuOx, NiO, Pt, Ag, Ti may be formed of at least one.
  • the reflective layer 17 may be electrically connected to the first contact layer 15 and the capping layer 19.
  • the reflective layer 17 may function to increase the amount of light extracted to the outside by reflecting light incident from the light emitting structure 10.
  • the reflective layer 17 may be formed of a metal having a light reflectance of 70% or more.
  • the reflective layer 17 may be formed of a metal or an alloy including at least one of Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Cu, Au, and Hf.
  • the reflective layer 17 may be formed of indium-tin-oxide (ITO), indium-zinc-oxide (IZO), indium-zinc-tin-oxide (IZTO), and indium-aluminum-zinc- (AZO).
  • Transmissive conductive materials such as Oxide), Indium-Gallium-Zinc-Oxide (IGZO), Indium-Gallium-Tin-Oxide (IGTO), Aluminum-Zinc-Oxide (AZO), and Antimony-Tin-Oxide (ATO) It can be formed in multiple layers.
  • the reflective layer 17 may include at least one of Ag, Al, Ag-Pd-Cu alloy, or Ag-Cu alloy.
  • the reflective layer 17 may be formed by alternately forming an Ag layer and a Ni layer, and may include a Ni / Ag / Ni, Ti layer, or Pt layer.
  • the first contact layer 15 may be formed below the reflective layer 17, and at least a portion thereof may pass through the reflective layer 17 to be in contact with the second semiconductor layer 13.
  • the reflective layer 17 may be disposed under the first contact layer 15, and a portion of the reflective layer 17 may contact the second semiconductor layer 13 by passing through the first contact layer 15. .
  • the light emitting device may include a capping layer 19 disposed under the reflective layer 17.
  • the capping layer 19 is in contact with the lower surface of the reflective layer 17, the contact portion 34 is coupled to the pad 25, and serves as a wiring layer for transferring power supplied from the pad 25.
  • the capping layer 19 may be formed of a metal, and may include at least one of Au, Cu, Ni, Ti, Ti-W, Cr, W, Pt, V, Fe, and Mo materials.
  • the contact portion 34 of the capping layer 19 is disposed in an area that does not overlap with the light emitting structure 10 in the vertical direction, and vertically overlaps the pad 25.
  • the contact portion 34 of the capping layer 19 is disposed in an area which does not overlap in the vertical direction with the first contact layer 15 and the reflective layer 17.
  • the contact portion 34 of the capping layer 19 may be disposed at a lower position than the light emitting structure 10 and may be in direct contact with the pad 25.
  • the pad 25 may be formed as a single layer or a multilayer, and the single layer may be Au, and in the case of the multilayer layer, may include at least two of Ti, Ag, Cu, and Au.
  • the multilayer structure may be a stacked structure of Ti / Ag / Cu / Au or a Ti / Cu / Au stacked structure. At least one of the reflective layer 17 and the first contact layer 15 may directly contact the pad 25, but is not limited thereto.
  • the pad 25 may be disposed in an area A1 between the outer sidewall of the first electrode layer 20 and the light emitting structure 10.
  • the protective layer 30 and the light transmitting layer 45 may be in contact with the circumference of the pad 25.
  • the protective layer 30 may be disposed on the bottom surface of the light emitting structure 10, may be in contact with the bottom surface of the second semiconductor layer 13 and the first contact layer 15, and may be in contact with the reflective layer 17. Can be.
  • An inner part of the protective layer 30 overlapping the light emitting structure 10 in the vertical direction may be disposed to overlap the area of the protrusion 16 in the vertical direction.
  • the outer portion of the protective layer 30 extends over the contact portion 34 of the capping layer 19 and is disposed to overlap the contact portion 34 in a vertical direction.
  • the outer portion of the protective layer 30 may be in contact with the pad 25, for example, may be disposed on the circumferential surface of the pad 25.
  • the inner portion of the protective layer 30 is disposed between the light emitting structure 10 and the first electrode layer 20, and the outer portion is disposed between the light transmitting layer 45 and the contact portion 34 of the capping layer 19. Can be.
  • An outer portion of the protective layer 30 extends to the outer region A1 than the sidewall of the light emitting structure 10, thereby preventing moisture from penetrating.
  • the protective layer 30 may be defined as a channel layer, a low refractive material, or an isolation layer.
  • the protective layer 30 may be formed of an insulating material, for example, oxide or nitride.
  • the protective layer 30 is at least one in the group consisting of SiO 2 , Si x O y , Si 3 N 4 , Si x N y , SiO x N y , Al 2 O 3 , TiO 2 , AlN, and the like. Can be selected and formed.
  • the protective layer 30 may be formed of a transparent material.
  • the light emitting device may include an insulating layer 41 which electrically insulates the first electrode layer 20 from the second electrode layer 50.
  • the insulating layer 41 may be disposed between the first electrode layer 20 and the second electrode layer 50. An upper portion of the insulating layer 41 may contact the protective layer 30.
  • the insulating layer 41 may be formed of, for example, oxide or nitride.
  • the insulating layer 41 is at least one of a group consisting of SiO 2 , Si x O y , Si 3 N 4 , Si x N y , SiO x N y , Al 2 O 3 , TiO 2 , AlN, and the like. Can be selected and formed.
  • the insulating layer 41 may be formed to a thickness of 100 nanometers to 2000 nanometers. If the thickness of the insulating layer 41 is formed to be less than 100 nanometers may cause a problem in the insulating properties, if the thickness of the insulating layer 41 is formed in more than 2000 nanometers are broken in a later process step This can be caused.
  • the insulating layer 41 is in contact with the lower surface of the first electrode layer 20 and the upper surface of the second electrode layer 50, and the protective layer 30, the capping layer 19, the contact layer 15, and the reflective layer (17) It may be formed thicker than each thickness.
  • the second electrode layer 50 is a diffusion barrier layer 52 disposed below the insulating layer 41, a bonding layer 54 disposed below the diffusion barrier layer 52 and a bonding layer 54 disposed below the diffusion layer 52. It may include a conductive support member 56, it may be electrically connected to the first semiconductor layer (11). In addition, the second electrode layer 50 may optionally include one or two of the diffusion barrier layer 52, the bonding layer 54, and the conductive support member 56, and the diffusion barrier layer 52 or At least one of the bonding layers 54 may not be formed.
  • the diffusion barrier layer 52 may include at least one of Cu, Ni, Ti, Ti-W, Cr, W, Pt, V, Fe, and Mo materials.
  • the diffusion barrier layer 52 may function as a diffusion barrier layer between the insulating layer 41 and the bonding layer 54.
  • the diffusion barrier layer 52 may be electrically connected to the bonding layer 54 and the conductive support member 56, and may be electrically connected to the first semiconductor layer 11.
  • the diffusion barrier layer 52 may function to prevent the material included in the bonding layer 54 from diffusing in the direction of the reflective layer 17 in the process of providing the bonding layer 54.
  • the diffusion barrier layer 52 may prevent a material such as tin (Sn) included in the bonding layer 54 from affecting the reflective layer 17.
  • the bonding layer 54 may include a barrier metal or a bonding metal, and for example, at least one of Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag, Nb, Pd, or Ta. It may include.
  • the conductive support member 56 may support the light emitting structure 10 according to the embodiment and perform a heat dissipation function.
  • the bonding layer 54 may include a seed layer.
  • the conductive support member 56 may be a metal or carrier substrate, for example Ti, Cr, Ni, Al, Pt, Au, W, Cu, Mo, Cu-W, or a semiconductor substrate in which impurities are implanted (eg, Si, Ge , GaN, GaAs, ZnO, SiC, SiGe, etc.).
  • the conductive support member 56 is a layer for supporting the light emitting device 100.
  • the thickness of the conductive support member 56 is 80% or more of the thickness of the second electrode layer 50 and may be 30 ⁇ m or more.
  • the second contact layer 33 is disposed in the first semiconductor layer 11 and is in contact with the first semiconductor layer 11.
  • An upper surface of the second contact layer 33 may be disposed above the lower surface of the first semiconductor layer 11, electrically connected to the first semiconductor layer 11, and the active layer 12 and the second semiconductor. It is insulated from the layer 13.
  • the second contact layer 33 may be electrically connected to the second electrode layer 50.
  • the second contact layer 33 may be disposed through the first electrode layer 20, the active layer 12, and the second semiconductor layer 15.
  • the second contact layer 33 is disposed in a recess 2 disposed in the light emitting structure 10, and is formed in the active layer 12, the second semiconductor layer 15, and the protective layer 30. Insulated by The plurality of second contact layers 33 may be disposed spaced apart from each other.
  • the second contact layer 33 may be connected to the protrusion 51 of the second electrode layer 50, and the protrusion 51 may protrude from the diffusion barrier layer 52.
  • the protrusion 51 may pass through the hole 41A disposed in the insulating layer 41 and the protective layer 30, and may be insulated from the first electrode layer 20.
  • the second contact layer 33 may include at least one of Cr, V, W, Ti, Zn, Ni, Cu, Al, Au, and Mo.
  • the protrusion 501 may include at least one of materials forming the diffusion barrier layer 52 and the bonding layer 54, but is not limited thereto.
  • the protrusion 51 may include at least one of Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag, Nb, Pd, or Ta.
  • the pad 25 may be electrically connected to the first electrode layer 20 and may be exposed to an area A1 outside the sidewall of the light emitting structure 10.
  • One or more pads 25 may be disposed.
  • the pad 25 may include at least one of Cu, Ni, Ti, Ti-W, Cr, W, Pt, V, Fe, and Mo materials.
  • the light transmitting layer 45 may protect the surface of the light emitting structure 10, may insulate the pad 91 from the light emitting structure 10, and may contact the peripheral portion of the protective layer 30. have.
  • the light transmission layer 45 may have a lower refractive index than the material of the semiconductor layer constituting the light emitting structure 10, and may improve light extraction efficiency.
  • the light transmitting layer 45 may be formed of, for example, oxide or nitride.
  • the light-transmitting layer 45 is at least one in the group consisting of Si0 2 , Si x O y , Si 3 N 4 , Si x N y , SiO x N y , Al 2 O 3 , TiO 2 , AlN, etc. Can be selected and formed.
  • the light transmission layer 45 may be omitted depending on the design.
  • the light emitting structure 10 may be driven by the first electrode layer 20 and the second electrode layer 50.
  • the optical lens of the embodiment may be applied to the camera flash.
  • the optical lens of the embodiment may be applied to a portable terminal.
  • the light emitting module having the optical lens according to the embodiment may be applied to a camera flash or a portable terminal.

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Abstract

실시 예는 광학 렌즈 및 이를 구비한 발광 모듈이 개시된다. 개시된 발광 모듈은, 투광성의 제1몸체, 상기 제1몸체 아래에 입사면 및 상기 입사면 둘레에 패턴을 포함하는 입사부, 및 상기 제1몸체의 상면으로부터 돌출된 출사부를 포함하는 광학 렌즈; 상기 광학 렌즈의 입사부가 배치된 캐비티, 상기 캐비티 내에 발광 다이오드, 및 상기 캐비티의 둘레에 상기 제1몸체의 외측 하면이 대면하는 리세스를 갖는 제2몸체를 갖는 발광 소자; 및 상기 발광 소자의 리세스에 상기 광학 렌즈의 제1몸체의 외측 하면을 접착하는 접착제를 포함하며, 상기 제1몸체의 하부는 상기 리세스 내에 배치된다.

Description

광학 렌즈, 발광 소자 및 이를 구비한 발광 모듈
실시 예는 광학 렌즈에 관한 것이다.
실시 예는 서로 다른 상관 색온도를 갖는 복수의 발광 칩을 갖는 발광 소자에 관한 것이다.
실시 예는 광학 렌즈 및 상기 광학 렌즈 아래에 발광 소자를 구비한 발광 모듈에 관한 것이다.
발광 소자, 예컨대 발광 다이오드(Light Emitting Diode)는 전기 에너지를 빛으로 변환하는 반도체 소자의 일종으로, 기존의 형광등, 백열등을 대체하여 차세대 광원으로서 각광받고 있다.
발광 다이오드는 반도체 소자를 이용하여 빛을 생성하므로, 텅스텐을 가열하여 빛을 생성하는 백열등이나, 또는 고압 방전을 통해 생성된 자외선을 형광체에 충돌시켜 빛을 생성하는 형광등에 비해 매우 낮은 전력만을 소모한다.
최근에는 카메라 기능이 함께 제공되는 휴대용 기기가 늘고 있다. 이와 같은 휴대용 기기에는 야간 촬상 시 필요로 하는 광량을 제공하기 위해 플레쉬(flash)가 내장되기도 한다. 이와 관련하여 카메라 플레쉬의 광원으로서 백색 LED(Light Emitting Diode)의 사용이 증가하고 있다. 현재 발광 다이오드를 카메라 플레쉬의 광원으로 사용하는 방식으로는 발광 다이오드의 방사각이 카메라 화각에 맞도록 설계된 높은 반사율의 반사면으로 이루어진 리플렉터와 외장 커버를 사용한 방식과, 플래쉬 렌즈 및 상기 플레쉬 렌즈를 고정하는 기구물과 발광 다이오드 패키지가 일체를 이루어 사용한 방식 등이 있다.
이러한 발광 다이오드를 위한 플레쉬 렌즈에 대한 니즈(needs)가 높아지고 있다.
실시 예는 복수의 입사부의 둘레에 동심원 형상의 패턴을 갖는 광학 렌즈를 제공한다.
실시 예는 광학 렌즈 아래에 복수의 발광 칩을 갖는 발광 소자 및 이를 구비한 발광 모듈을 제공한다.
실시 예는 서로 다른 상관 색 온도를 갖는 복수의 발광 칩을 구비한 발광 소자 및 이를 구비한 발광 모듈을 제공한다.
실시 예는 웜 화이트(Warm white) 및 쿨 화이트(Cool white)의 LED를 갖는 발광 소자 및 이를 구비한 발광 모듈을 제공한다.
실시 예는 광학 렌즈와 발광 소자의 접착 면적이 개선된 발광 소자를 갖는 발광 모듈을 제공한다.
실시 예는 광학 렌즈의 출사부를 돌출시켜 케이스의 개구부에 결합시킨 발광 모듈을 제공한다.
실시 예에 따른 광학 렌즈는, 투광성의 제1몸체; 상기 제1몸체의 아래에 입사면 및 상기 입사면의 둘레에 서로 다른 반경을 갖는 동심원 형상의 패턴을 포함하는 입사부; 및 상기 제1몸체의 상부에 돌출되며 상기 입사부로부터 입사된 광을 출사하는 출사부; 상기 제1몸체의 외측으로 돌출된 돌출부를 포함하며, 상기 출사부는 원 기둥 형상을 갖고, 상기 제1몸체의 너비보다 작은 직경을 갖는다.
실시 예에 따른 발광 모듈은, 투광성의 제1몸체, 상기 제1몸체 아래에 입사면 및 상기 입사면 둘레에 패턴을 포함하는 입사부, 및 상기 제1몸체의 상면으로부터 돌출된 출사부를 포함하는 광학 렌즈; 상기 광학 렌즈의 입사부가 배치된 캐비티, 상기 캐비티 내에 발광 다이오드, 및 상기 캐비티의 둘레에 상기 제1몸체의 외측 하면이 대면하는 리세스를 갖는 제2몸체를 갖는 발광 소자; 및 상기 발광 소자의 리세스에 상기 광학 렌즈의 제1몸체의 외측 하면을 접착하는 접착제를 포함하며, 상기 제1몸체의 하부는 상기 리세스 내에 배치된다.
실시 예에 따른 발광 모듈은, 광학 렌즈; 및 상기 광학 렌즈 아래에 복수의 발광 다이오드를 갖는 발광 소자를 포함하며, 상기 광학 렌즈는, 투광성의 제1몸체, 및 상기 복수의 발광 다이오드에 대면하는 복수의 입사면과 상기 복수의 입사면 각각의 둘레에 동심원 형상의 패턴을 갖는 입사부를 포함하며, 상기 발광 소자는, 상기 광학 렌즈의 입사부가 배치된 캐비티를 갖는 제2몸체, 상기 캐비티의 바닥에 배치된 복수의 리드 프레임, 및 상기 제2몸체의 바닥에 배치된 복수의 전극 패드를 포함하며, 상기 복수의 리드 프레임은 상기 복수의 발광 다이오드가 배치된 제1리드 프레임, 및 상기 제1리드 프레임의 양측에 배치된 제2 및 제3리드 프레임을 포함하며, 상기 복수의 발광 다이오드는 서로 다른 상관 색온도를 발광한다.
실시 예는 광학 렌즈를 발광 소자에 고정시켜 줄 수 있다.
실시 예는 웜 라이트(Warm light)와 쿨 라이트(Cool light) LED를 이용하여 상관 색온도(CCT)를 조절할 수 있다.
실시 예는 케이스의 개구부에 광학 렌즈의 출사부를 돌출시켜 줌으로써, 이물질의 유입을 방지할 수 있다.
실시 예는 광학 렌즈로부터 출사된 광의 균일도가 개선될 수 있다.
실시 예는 광학 렌즈 상에 부착되는 커버 렌즈를 제거할 수 있다.
실시 예는 플레쉬용 광학 렌즈의 광학적 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 광학 렌즈 및 이를 구비한 플레쉬 모듈의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 발광 모듈의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 발광 모듈의 광학 렌즈 및 발광 소자의 측 단면도이다.
도 3은 도 1의 발광 모듈이 결합된 평면도이다.
도 4는 도 3의 발광 모듈의 A-A측 단면도이다.
도 5는 도 3의 발광 모듈의 B-B측 단면도이다.
도 6은 도 1의 발광 모듈에서 발광 소자의 상세 구성을 나타낸 평면도이다.
도 7은 도 1의 발광 모듈에서 광학 렌즈를 나타낸 사시도이다.
도 8은 도 7의 광학 렌즈의 측면도이다.
도 9는 도 7의 광학 렌즈의 측 단면도이다.
도 10은 도 7의 광학 렌즈의 배면도이다.
도 11는 도 5의 발광 모듈을 케이스(case)에 결합된 예를 나타낸 도면이다.
도 13은 도 11의 발광 모듈에서 광학 렌즈의 제1변형 예를 나타낸 도면이다.
도 14는 도 11의 발광 모듈에서 광학 렌즈의 제2변형 예를 나타낸 도면이다.
도 15는 도 11의 발광 모듈에서 광학 렌즈의 제3변형 예를 나타낸 도면이다.
도 16은 실시 예에 따른 발광 소자의 지향 특성을 나타낸 도면이다
도 17은 실시 예에 따른 발광 모듈의 광 분포도를 나타낸 도면이다.
도 18은 실시 예에 따른 발광 소자의 발광 칩을 나타낸 도면이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층 또는 각 구조물의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도 1은 실시 예에 따른 발광 모듈의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 발광 모듈의 광학 렌즈 및 발광 소자의 측 단면도이며, 도 3은 도 1의 발광 모듈이 결합된 도면이고, 도 4는 도 3의 발광 모듈의 A-A측 단면도이며, 도 5는 도 3의 발광 모듈의 B-B측 단면도이고, 도 6은 도 1의 발광 모듈에서 발광 소자의 상세 구성을 나타낸 평면도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 발광 모듈(100)은 광학 렌즈(101) 및 상기 광학 렌즈(101)의 아래에서 상기 광학 렌즈(101)에 광을 제공하는 발광 소자(201)를 포함한다.
상기 광학 렌즈(101)는 투광성의 제1몸체(110), 상기 제1몸체(110) 아래에 입사부(120), 및 상기 제1몸체(110) 상에 출사부(130)를 포함한다. 상기 입사부(120) 및 상기 출사부(130)는 상기 제1몸체(110)와 일체로 형성될 수 있다.
실시 예에 따른 광학 렌즈(101)는 플라스틱 재질 예컨대, 아크릴계 플라스틱 재료를 사용하며, 그 예는 PMMA (Polymethyl methacrylate)를 들 수 있다. 이러한 PMMA는 유리보다 투명성이 우수하고 가공 및 성형이 용이하다는 장점이 있다.
상기 광학 렌즈(101)는 광 추출 렌즈, 또는 광 확산 렌즈와 같은 렌즈로 기능할 수 있다. 상기 광학 렌즈(101)는 상기 발광 소자(201)로부터 방출된 광의 지향 특성을 변화시키기 위한 부재이며, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 굴절률이 1.4 이상 1.7 이하인 투명 재료를 이용할 수 있다. 또한, 광학 렌즈(101)는 굴절률이 1.49인 폴리메타크릴산메틸(PMMA), 굴절률이 1.59인 폴리카보네이트(PC), 또는 에폭시 수지(EP)의 투명 수지 재료나 투명한 글래스(Glass)에 의해 형성될 수 있는 것이다.
상기 발광 소자(201)는 상기 광학 렌즈(101)의 하부가 배치된 캐비티(211)를 갖는 제2몸체(210), 상기 캐비티(211)의 둘레에 리세스(213), 상기 캐비티(211) 내에 복수의 리드 프레임(221,223,225), 상기 복수의 리드 프레임(221,223,225) 중 적어도 하나의 위에 배치된 발광 다이오드(231,233)를 포함한다.
도 1, 도 8 내지 도 10을 참조하면, 광학 렌즈(101)의 입사부(120)는 상기 제1몸체(110)로부터 상기 발광 소자(201)의 방향으로 돌출된다. 상기 입사부(120)의 하면에는 입사면(121,122) 및 상기 입사면(121,122)의 둘레에 패턴(125)이 형성될 수 있다. 상기 입사면(121,122)은 소정 크기를 갖는 원 형상 또는 타원 형상일 수 있다. 상기 입사면(121,122)은 표면이 평탄한 면이거나, 구면 또는 비구면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 입사면(121,122)은 복수로 배치되며, 상기 복수의 입사면(121,122)은 서로 이격될 수 있다. 상기 입사면(121,122)는 제1입사면(121)과 제2입사면(122)을 포함한다.
상기 입사부(120)에서 입사면(121,122)은 발광 소자(201)에 배치된 발광 다이오드(231,233)의 개수와 동일한 개수로 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 발광 다이오드(231,233)의 개수가 복수인 경우 상기 입사면(121,122)이 복수개가 서로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 입사면(121,122)과 상기 발광 다이오드(231,233)는 2개 또는 그 이상으로 배치될 수 있다.
상기 패턴(125)은 상기 입사면(121,122)의 둘레에 요철 구조로 형성될 수 있다. 상기 패턴(125)은 상기 입사면(121,122)의 중심으로부터 서로 다른 반경을 갖는 동심원 형상으로 철 패턴이 배치되어, 입사되는 광을 집광시켜 줄 수 있다. 상기 철 패턴의 측 단면은 반구형 형상, 다각형 형상, 또는 곡면을 갖는 돌기 형상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제1입사면(121)의 둘레에 배치된 패턴(125)은 상기 제1입사면(121)의 중심으로부터 서로 다른 반경을 갖는 동심원 형상으로 배치될 수 있다. 상기 제2입사면(122)의 둘레에 배치된 패턴(125)은 상기 제2입사면(122)의 중심으로부터 서로 다른 반경을 갖는 동심원 형상으로 배치될 수 있다. 상기 제1입사면(121)의 둘레에 배치된 패턴(125)와 상기 제2입사면(122)의 둘레에 배치된 패턴(125)의 중심은 서로 다를 수 있다.
상기 패턴(125)의 일부는 상기 복수의 입사면(121,122) 사이에 배치될 수 있다. 이러한 입사부(120)의 패턴(125)는 서로 다른 발광 다이오드(231,233)로부터 입사된 광을 출사 방향으로 집광시켜 줄 수 있다.
도 3, 도 5, 도 6 및 도 8을 참조하면, 상기 광학 렌즈(101)의 입사부(120)는 제1너비(D11)를 가지며, 상기 발광 소자(201)의 캐비티(211) 내에 배치될 수 있다. 상기 입사부(120)는 상기 발광 소자(201)의 상면(212)보다 낮게 배치되어, 발광 다이오드(231,233)로부터 방출된 광의 손실을 줄여줄 수 있다. 도 6과 같이, 상기 발광 소자(201)의 상면 너비(B2)는 모서리에 인접한 영역보다는 좁을 수 있다. 도 5 및 도 6과 같이 상기 입사부(120)의 제1너비(D11)는 상기 발광 소자(201)의 캐비티(211)의 너비(D1)와 동일하거나 더 좁을 수 있다. 상기 입사부(120)는 바텀 뷰 형상이 원 형상일 수 있고, 외 형상이 원 기둥 형상일 수 있다. 상기 입사부(120)는 다른 예로서, 바텀 뷰 형상이 다각 형상인 경우, 외 형상이 다각 기둥 형상일 수 있다. 상기 캐비티(211)의 탑뷰 형상은 상기 입사부(120)의 바텀 뷰 형상과 동일한 형상일 수 있으며, 예컨대 원 형상일 수 있으며, 다른 예로서, 타원 형상 또는 다각형 형상일 수 있다.
도 3과 같이, 상기 출사부(130)는 상기 제1몸체(110)의 상면으로부터 돌출되며, 광이 출사될 수 있는 표면을 구비한다. 상기 출사부(130)는 제2너비(D12) 또는 직경을 갖고 배치되며, 상기 제2너비(D12) 또는 직경은 제1너비(D11) 또는 직경과 동일하거나 더 넓을 수 있다. 상기 출사부(130)는 상기 입사부(110)의 제1너비(D11) 이상의 너비(D12)를 가지므로, 상기 입사부(110)로 입사된 광을 효과적으로 출사할 수 있다.
상기 출사부(130)의 제2너비(D12)는 상기 발광 소자(201)의 캐비티(211)의 너비(D1)와 동일하거나 다를 수 있다. 상기 출사부(130)는 탑뷰 형상 또는 상면이 원 형상을 포함할 수 있고, 외 형상이 원 기둥 형상일 수 있다. 상기 입사부(120)는 다른 예로서, 상면이 다각 면인 경우 외 형상이 다각 기둥 형상일 수 있다.
도 8과 같이, 상기 광학 렌즈(101)는 돌출부(115)를 포함하며, 상기 돌출부(115)는 제1몸체(110)의 외측으로 돌출될 수 있다. 상기 제1몸체(110)의 너비는 상기 돌출부(115)의 서로 반대측 면간의 거리일 수 있다. 상기 돌출부(115)는 상기 출사부(130)의 상면보다 낮고 상기 입사부(120)의 하면보다 높게 배치되고, 상기 출사부(130) 및 상기 입사부(120)의 외측 둘레보다 외측으로 돌출될 수 있다. 상기 돌출부(115)는 상기 입사부(120)보다는 상기 출사부(130)에 더 인접하게 배치될 수 있다.
상기 광학 렌즈(101)의 출사부(130)는 상기 제1몸체(110)의 돌출부(115)의 외측 상면(112)보다 위에 배치되며, 상기 돌출부(115)로부터 단차진 구조로 배치될 수 있다. 상기 돌출부(115)는 상기 광학 렌즈(101)는 도 11에 개시된 적용 대상물인 케이스(350)의 개구부(352)를 통해 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
상기 출사부(130)는 상기 돌출부(110)의 외측 상면(112)으로부터 소정 두께(T4)를 갖고 돌출되며, 상기 두께(T4)는 1mm 이하 예컨대, 0.5mm 내지 0.9mm 범위일 수 있다. 상기 출사부(130)의 두께(T4)가 상기 범위보다 얇을 경우, 도 11의 케이스(350)의 개구부(352)를 통해 외부 이물질 유입을 방지할 수 없다. 상기 출사부(130)의 두께(T4)가 상기 범위보다 두꺼울 경우, 케이스(350)의 표면보다 돌출되므로, 케이스(350)의 외관을 해치는 문제가 있다.
상기 출사부(130)의 상면 일부 또는 상면 전 영역은 입사부(120)에 수직 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 이에 따라 상기 입사부(120)로 입사된 광은 상기 출사부(130)를 통해 효과적으로 출사될 수 있다.
상기 출사부(130)의 상면 일부 또는 상면 전 영역은 도 4 및 도 5와 같이 발광 소자(201)의 캐비티(211)의 영역과 수직 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 이에 따라 캐비티(211)를 통해 조사되는 광은 출사부(130)을 통해 방출될 수 있다.
상기 제1몸체(110)의 돌출부(115)의 외측 하면(114)은 평탄한 면으로 형성될 수 있다. 상기 돌출부(115)의 외측 둘레는 상기 몸체(110)의 외측 둘레일 수 있다. 상기 상기 돌출부(115)의 복수의 모서리 영역은 곡면이고 어느 하나의 모서리 영역은 각면일 수 있다. 상기 제1몸체(110)의 모서리들 중에서 어느 하나의 모서리 영역을 다르게 형상한 구성은, 전극의 극성의 위치 및 광학 렌즈(101)의 결합 방향으로 지시할 수 있다.
도 1 및 도 2와 같이, 상기 광학 렌즈(101)는 상기 발광 소자(201)의 영역 상에 배치되고, 상기 발광 소자(201)의 측면보다 외측으로 벗어나지 않는 크기를 갖는다. 상기 광학 렌즈(101)는 상기 발광 소자(201) 내에 삽입되는 크기로 형성될 수 있다. 상기 광학 렌즈(101)의 너비는 도 6의 캐비티(211)의 너비(D1)보다 넓고, 리세스(213)의 너비(D2)와 동일하거나 작을 수 있다. 상기 광학 렌즈(101)의 너비는 제1몸체(110)의 너비(D13)일 수 있다. 여기서, 상기 제1몸체(110)의 너비(D13)와 상기 리세스(213)의 너비(D2) 사이의 오차 범위는, 상기 제1몸체(110)의 하부가 상기 리세스(213) 상에 삽입될 수 있는 범위 예컨대, 0.001㎛ 내지 10㎛ 내의 차이를 가질 수 있다. 여기서, 도 4와 같이 상기 제1몸체(110)의 두께(T1)는 상기 리세스(213)의 깊이(T2)보다 크게 배치될 수 있으며, 이는 광학 렌즈(101)의 분해 또는 조립을 용이하게 할 수 있다.
상기 발광 소자(201)의 제1 방향 또는 제2방향의 길이(D3,D4)는 상기 광학 렌즈(101)의 너비 또는 제1몸체(110)의 너비(D13)보다 넓을 수 있다.
한편, 발광 소자(201)의 제2몸체(210)는 상기 발광 다이오드(231,233)에 의해 방출된 파장에 대해, 반사하는 재질로 형성될 수 있다. 상기 제2몸체(210)는 절연 재질 예컨대, 세라믹 소재를 포함한다. 상기 세라믹 소재는 동시 소성되는 저온 소성 세라믹(LTCC: low temperature co-fired ceramic) 또는 고온 소성 세라믹(HTCC: high temperature co-fired ceramic)을 포함한다. 상기 제2몸체(210)의 재질은 AlN일 수 있으며, 열 전도도가 140 W/mK 이상인 금속 질화물로 형성할 수 있다.
상기 제2몸체(210)는, 다른 예로서, 수지 계열의 절연 물질 예컨대, 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide)와 같은 수지 재질 또는 세라믹 재질로 형성될 수 있다. 상기 제2몸체(210)는 실리콘, 또는 에폭시 수지, 또는 플라스틱 재질을 포함하는 열 경화성 수지, 또는 고내열성, 고 내광성 재질로 형성될 수 있다. 상기의 실리콘은 백색 계열의 수지를 포함한다.
상기 제2몸체(210) 내에는 캐비티(211)가 형성되며, 상기 캐비티(211)는 상부가 개방된 오목한 형상을 포함한다. 상기 캐비티(211)는 소자 탑측에서 볼 때, 원 형상, 타원 형상, 다각형 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 캐비티(211)의 측면은 상기 캐비티(211)의 바닥 또는 상기 리드 프레임(221,223,225)의 상면에 대해 소정의 각도로 경사지거나 수직하게 형성될 수 있다.
상기 리세스(213)는 상기 캐비티(211)의 둘레를 따라 배치되며 상기 제2몸체(210)의 상면(212)으로부터 단차진 구조로 형성될 수 있다. 상기 리세스(213)의 외측 형상은 상기 광학 렌즈(101)의 제1몸체(110)의 외곽 형상과 동일한 형상을 갖는다. 상기 리세스(213)에는 상기 제1몸체(110)의 하부가 삽입되며, 상기 제1몸체(110)의 하면(114)과 대응될 수 있다.
도 6과 같이, 상기 캐비티(211)가 원 형상일 때, 상기 캐비티(211)의 반경(R1)은 리세스(213)의 양 곡면 간의 직선 거리의 1/2(R2)보다는 좁을 수 있다.
상기 리세스(213)의 상면은 상기 제1몸체(110)의 하면(114)과 동일한 면적이거나 더 넓게 배치될 수 있다. 이러한 상기 리세스(213)는 외측 형상은 상기 캐비티(211)의 형상과 다른 형상 예컨대, 사각형 형상으로 배치하되, 사각형 형상의 모서리 중 적어도 세 부분의 모서리 영역을 곡선 형상으로 처리된 구조이다. 이러한 리세스(213)의 상면 면적은 원 형상인 경우에 비해 더 넓어질 수 있고, 또한 제1몸체(110)의 삽입을 용이하게 할 수 있다.
상기 리세스(213)의 상면 면적은 상기 제2몸체(210)의 상면 전체 면적의 30% 내지 50% 범위를 배치될 수 있으며, 상기 리세스(213)의 상면 면적이 상기 범위보다 크면 공정성 및 광 효율이 저하될 수 있고, 상기 범위보다 작으면 광학 렌즈(101)가 분리될 수 있어 모듈의 신뢰성이 저하될 수 있는 문제가 있다.
상기 발광 소자(201)의 상기 캐비티(211) 내에는 복수의 리드 프레임(221,223,225)와 발광 다이오드(231,233)을 포함한다. 상기 복수의 리드 프레임(221,223,225)은 상기 캐비티(211)의 바닥에 배치되며, 서로 이격된다. 상기 복수의 리드 프레임(221,223,225)은, 적어도 2개 또는 3개 이상이 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지 않는다.
상기 복수의 리드 프레임(221,223,225)은, 상기 캐비티(211)의 바닥에서 센터측 제1리드 프레임(221), 상기 제1리드 프레임(221)의 양측에 배치된 제2 및 제3리드 프레임(223,225)을 포함한다. 상기 제1내지 제3리드 프레임(221,223,225)은 서로 평행하게 배치될 수 있다. 상기 제1리드 프레임(221)은 상기 제2,3리드 프레임(223,225) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1,2, 3리드 프레임(221,223,225)은 상기 캐비티(211) 내에서 제1축 방향(X)으로 배열될 수 있으며, 서로 평행하게 배치될 수 있다.
상기 제1 내지 제3리드 프레임(221,223,225)은 소정 두께를 갖는 금속 플레이트로 형성될 수 있으며, 상기 금속 플레이트의 표면에 다른 금속층이 도금될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 복수의 리드 프레임(221,223,225)은 금속 재질, 예를 들어, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나 또는 2물질의 합금을 포함할 수 있다. 상기 리드 프레임(221,223,225)은 합금인 경우, 구리(Cu)와 적어도 한 종류의 금속 합금으로서, 예컨대 구리-아연 합금, 구리-철 합금, 구리- 크롬 합금, 구리-은-철과 같은 합금을 포함한다.
상기 발광 다이오드(231,233)는 상기 제1리드 프레임(221) 상에 배치될 수 있고, 상기 제1리드 프레임(221)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 발광 다이오드(231,233)는 상기 제1리드 프레임(221)과 별도의 와이어로 연결되지 않고 전도성 접착제로 본딩될 수 있다.
상기 발광 다이오드(231,233)는 복수개가 배치되며, 상기 복수의 발광 다이오드(231,233)는 적어도 2개 또는 그 이상으로 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 복수의 발광 다이오드(231,233)는 제1 및 제2 발광 다이오드(231,233)를 포함하며, 상기 제1발광 다이오드(231)는 제2리드 프레임(223)과 와이어(239)로 연결될 수 있고, 제2발광 다이오드(233)는 제3리드 프레임(225)과 와이어(239)로 연결될 수 있다. 상기 와이어(239)는 각 발광 다이오드(231,233)에 하나 또는 복수로 연결될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 및 제2발광 다이오드(231,233)는 개별적으로 구동될 수 있으며, 동일한 컬러 예컨대, 백색을 발광할 수 있다. 상기 제1 및 제2발광 다이오드(231,233)는 다른 예로서, 청색, 녹색, 적색, 황색 중 적어도 하나를 발광할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 발광 다이오드(231)는 웜 화이트 LED(Warm white LED)이며, 상기 제2 발광 다이오드(233)는 쿨 화이트 LED(Cool white LED)를 포함할 수 있다. 상기 웜 화이트 LED와 쿨 화이트 LED는 백색광을 방출하는 소자이다. 상기 웜 화이트 LED와 쿨 화이트 LED가 각각 상관색 온도를 발산하여 혼합된 빛의 백색광을 발산시킬 수 있으므로, 자연 태양광에 가까움을 나타내는 연색 지수(Color Rendering Index: CRI)가 높아지게 된다. 따라서 실제 물체의 색이 왜곡되는 곳을 방지할 수 있고, 사용자의 눈의 피로감을 감소시켜 준다.
상기 쿨 화이트 LED는 6,000K 내지 8,000K 범위 내의 상관색 온도(CCT)를 발산함으로써, 레드, 그린, 블루 LED의 조합없이 백색광을 발산시킬 수 있다. 상기 웜 화이트 LED는 2,000K 내지 4,000K 범위 내의 상관색 온도를 발산함으로써, 레드, 그린, 블루 LED의 조합없이 백색광을 발산시킬 수 있다. 이러한 상기 쿨 화이트 LED와 웜 화이트 LED는 하나의 캐비티(211) 내에서 각각 해당 상관색 온도를 발산하여 서로 혼합된 빛을 백색광으로 발산시킬 있게 됨에 따라, 고연색성의 백색광을 발산시킬 수 있는 장점이 있다.
도 2 및 도 4와 같이, 상기 제1발광 다이오드(231)는 상기 제1리드 프레임(221) 상에 배치된 제1발광 칩(230)과 상기 제1발광 칩(230) 상에 배치된 제1형광체층(232)을 포함하며, 웜 화이트 LED로 구현될 수 있다. 상기 제1발광 칩(230)은 상기 제1리드 프레임(221)과 전도성 접착제로 연결되고 제2리드 프레임(223)과 와이어(239)로 연결될 수 있다. 상기 제1발광 칩(230)은 청색 LED 칩일 수 있으며, 상기 제1형광체층(232)은 황색 형광체를 포함할 수 있다. 상기 제1형광체층(232)은 황색 형광체와 더블어, 다른 형광체 예컨대, 녹색, 또는 적색 형광체를 선택적으로 포함할 수 있다.
상기 제2발광 다이오드(233)는 상기 제1리드 프레임(221) 상에 배치된 제2발광 칩(230A)과 상기 제2발광 칩(230A) 상에 배치된 제2형광체층(234)을 포함하며, 쿨 화이트 LED로 구현될 수 있다. 상기 제2발광 칩(230A)은 상기 제1리드 프레임(221)과 전도성 접착제로 연결되고 제3리드 프레임(225)과 와이어(239)로 연결될 수 있다. 상기 제2발광 칩(230A)은 청색 LED 칩이며, 상기 제2형광체층(234)은 적색 및 황색 형광체 중 적어도 하나 또는 모두를 포함할 수 있다. 상기 제2형광체층(234)은 상기 형광체와 더블어, 다른 형광체, 녹색 형광체를 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2발광 다이오드(231,233)는 동작에 따라 어느 하나 또는 모두가 구동될 수 있으며, 입력되는 전류의 세기를 조절하여 쿨 또는/및 웜 화이트로 발광할 수 있다.
도 1, 도 5 및 도 6과 같이, 상기 제2리드 프레임(223) 상에는 제1보호 소자(235)가 배치되며, 상기 제1보호 소자(235)는 제1리드 프레임(221)과 와이어(239)로 연결될 수 있다. 상기 제3리드 프레임(225) 상에는 제2보호 소자(237)가 배치되며, 상기 제2보호 소자(237)는 제1리드 프레임(221,225)과 와이어(239)로 연결될 수 있다. 이에 따라 상기 제1보호 소자(235)는 상기 제1발광 칩(230)과 전기적으로 연결되며, 상기 제2보호 소자(237)는 상기 제2발광 칩(230A)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 및 제2보호 소자(235,237)는, 싸이리스터, 제너 다이오드, 또는 TVS(Transient voltage suppression)로 구현될 수 있으며, 상기 제너 다이오드는 상기 제1,2발광 칩(230,230A) 각각을 ESD(electro static discharge)로 부터 보호하게 된다.
여기서, 상기 제1,2보호 소자(235,237)에 연결된 와이어(239)는 상기 제1,2발광 칩(230,230A) 사이의 영역에 배치될 수 있다. 상기 제1,2보호 소자(235,237)에 연결된 와이어(239)는 상기 제1,2발광 다이오드(231,233) 사이의 영역에 배치될 수 있다. 여기서, 상기 제1,2발광 다이오드(231,233) 사이의 간격(B1)은 상기 보호 소자(235,237)의 너비보다는 크게 배치되어, 상기 와이어(239)의 삽입을 용이하게 할 수 있고, 열 간섭을 방지할 수 있다.
도 4 및 도 5와 같이, 상기 제2몸체(210)의 아래에는 제1 내지 제3전극 패드(222,224,226)가 배치되며, 상기 제1 내지 제3전극 패드(222,224,226)는 상기 제1 내지 제3리드 프레임(221,223,225)과 각각 연결될 수 있다. 상기 제1 내지 제3전극 패드(222,224,226)는 상기 제2몸체(210) 내에 배치된 비아 전극(229)에 의해 연결될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 5 및 도 11과 같이, 상기 발광 모듈(100)은 회로 기판(330) 상에 탑재될 수 있다. 상기 제1 내지 제3전극 패드(222,224,226)는 회로 기판(330) 상에 배치되어, 회로 기판(330)의 회로 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 회로 기판(330)은 수지 재질의 PCB, 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB)를 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 소자(201)에 전원이 공급되면, 상기 제1 및 제2발광 다이오드(231,233)이 구동되고, 상기 제1 및 제2발광 다이오드(231,233)로부터 방출된 광은 상기 각 입사면(121,122)을 통해 입사되며, 일부 광은 상기 입사면(121,122) 둘레의 패턴(125)에 의해 입사될 수 있다. 상기 광학 렌즈(101)의 출사부(130)는 상기 입사된 광을 출사하게 된다. 여기서, 도 16은 실시 예에 따른 발광 소자의 지향각 분포를 나타내고 있으며, 도 17은 실시 예에 따른 발광 모듈(100)의 광 균일도를 나타낸 도면이다.
실시 예에 따른 광학 렌즈(101)를 발광 소자(201)에 결합시킨 과정을 설명하면, 도 1 및 도 2와 같이, 발광 소자(201) 상에 광학 렌즈(101)를 위치시킨 후, 도 3 및 도 4와 같이 상기 광학 렌즈(101)의 입사부(120)를 상기 캐비티(211) 내에 삽입하게 되고, 상기 제1몸체(110)의 외측 둘레는 상기 리세스(213)의 상면에 배치된다. 이러한 발광 소자(201) 상에 광학 렌즈(101)이 결합되어 도 3 내지 도 5와 같은 발광 모듈(100)이 제공될 수 있다.
상기 광학 렌즈(101)의 입사부(120)는 상기 캐비티(211) 내에 배치되며, 상기 입사부(120)의 입사면(121,122) 각각은 상기 제 1 및 제2발광 다이오드(231,233)에 각각 대면되게 배치될 수 있다.
여기서, 상기 제1몸체(110)의 돌출부(115)의 외측 하면(114)은 상기 리세스(213)의 상면 예컨대, 단차진 구조의 상면에 접착제(250)로 접착될 수 있다. 상기 접착제(250)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 접착 재질을 포함할 수 있다. 상기 접착제(250)는 상기 발광 다이오드(231,233)의 보호를 위해 방습 재료를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 리세스(213)의 상면 면적과 이에 대응되는 제1몸체(110)의 돌출부(115)의 외측 하면(114)이 넓게 제공됨으로써, 상기 광학 렌즈(101)가 상기 리세스(213)에 견고하게 접착될 수 있다. 또한 상기 리세스(213)의 외 형상은 상기 제1몸체(110)의 외 형상과 동일하게 제공되므로, 상기 리세스(213) 내에 상기 제1몸체(110)의 외측 하면(114) 및 외곽 측면이 효과적으로 접착될 수 있다.
상기 발광 모듈(100)은 발광 소자(201) 내에 광학 렌즈(101)을 결합시킨 후 도 11과 같이, 회로 기판(330) 상에 탑재되거나, 상기 발광 소자(201)를 상기 회로 기판(330)에 탑재한 후 상기 발광 소자(201) 내에 광학 렌즈(101)를 결합시켜 줄 수 있다. 이러한 발광 모듈(100)은 플레쉬(flash) 모듈로 사용될 수 있다. 상기 플레쉬 모듈은 휴대폰과 같은 모바일(mobile) 단말기 또는 실내 또는 실외 조명 장치에 적용될 수 있다.
도 11을 참조하면, 상기 발광 모듈(100)은 상기 케이스(350) 아래에 배치될 수 있다. 상기 케이스(350)에는 개구부(352)가 배치되며, 상기 개구부(352)는 상기 광학 렌즈(101)의 출사부(130)와 대응되는 영역에 형성될 수 있다. 상기 케이스(350)의 개구부(352)에는 광학 렌즈(101)의 출사부(130)가 배치된다. 상기 개구부(352)의 외 형상은 상기 출사부(130)와 대응되는 형상을 포함할 수 있다.
상기 케이스(350)의 하면은 상기 광학 렌즈(101)의 제1몸체(110)의 상면(112)에 접촉될 수 있다. 상기 케이스(350)의 개구부(352)의 너비(D22)는 상기 광학 렌즈(101)의 제1몸체(110)의 너비(D13)보다는 좁고, 상기 출사부(130)의 너비(D12)보다는 넓게 배치될 수 있다.
상기 광학 렌즈(101)의 출사부(130)의 너비(D12) 또는 직경은 상기 케이스(350)의 개구부(352)와 동일한 너비(D22) 또는 동일한 직경을 가질 수 있다. 여기서, 상기 출사부(130)의 너비(D12)와 상기 케이스(350)의 개구부(352) 사이의 오차 범위는 상기 출사부(130)가 케이스(350)의 개구부(352)에 삽입될 수 있는 오차 범위 예컨대, 0.001㎛ 내지 10㎛ 내에 있을 수 있다.
도 8 및 도 11을 참조하면, 상기 광학 렌즈(101)의 출사부(130)의 두께(T4)는 상기 케이스(350)의 두께(T5)보다 얇을 수 있다. 이에 따라 상기 출사부(130)의 상면이 상기 케이스(350)의 상면보다 위로 돌출되지 않게 된다. 상기 출사부(130)의 상면이 상기 케이스(350)의 상면보다 낮고 상기 제1몸체(110)의 상면보다 높게 배치되므로, 상기 개구부(352)를 통해 이물질이 유입되는 것을 억제할 수 있다. 또한 광학 렌즈(101) 상에 별도의 개구부에 배치되는 렌즈를 부착할 필요를 제거할 수 있다.
또한 케이스(350)의 외측에서 볼 때, 상기 케이스(350)의 상면과 상기 광학 렌즈(101)의 상면 간의 갭 차이가 미세하기 때문에, 상기 광학 렌즈(101)의 상면이 돌출되지 않고 케이스(350)의 외측에 노출될 수 있다. 또한 광학 렌즈(101)의 상면이 케이스(350)의 상면으로부터 함몰되는 정도가 크기 않기 때문에 케이스(350)의 외관은 개선될 수 있다.
도 12 내지 도 14는 실시 예에 따른 발광 모듈(100)에서 광학 렌즈(101)의 변형 예를 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 발광 모듈(100)의 광학 렌즈(101)는 출사부(130)의 상면이 오목한 곡면(132)을 포함한다. 상기 오목한 곡면은 1㎛ 이하의 깊이로 형성될 수 있으며, 이는 상기 깊이보다 깊게 형성될 경우 이물질이 존재하는 문제가 있다. 상기 오목한 곡면(132)에 의해 광의 진행 경로를 조절할 수 있다.
도 13을 참조하면, 발광 모듈(100)의 광학 렌즈(101)는 출사부(130)의 상면 전체가 볼록한 곡면(133)을 포함한다. 상기 볼록한 곡면(133)의 고점은 상기 케이스(350)의 상면보다 낮게 배치될 수 있다. 이러한 볼록한 곡면(133)에 의해 이물질이 광 출사면에 쌓이는 것을 방지할 수 있다. 상기 광학 렌즈(101)의 볼록한 곡면(133)에 따라 광 경로는 제어될 수 있다.
도 14를 참조하면, 발광 모듈(100)의 광학 렌즈(101)는 출사부(130)의 상면이 구면 또는 비구면일 수 있으며, 상기 출사부(130)의 외측 면(135)이 상기 제1몸체(110)의 돌출부(115)의 상면(112)으로부터 곡면 또는 경사진 면으로 연장될 수 있다. 이러한 곡면 또는 경사진 면은 상기 케이스(350)의 둘레와의 대응되는 면적이 넓어지게 됨으로써, 외부로부터 이물질이 유입되는 것을 차단할 수 있다.
도 15를 참조하면, 발광 모듈(100)의 광학 렌즈(101)는 출사부(130)의 상면(132)이 평면, 구면 또는 비 구면일 수 있으며, 상기 출사부(130)의 외측 영역이 상기 제1몸체(110)의 돌출부(115)의 상면(112)으로부터 단차진 구조(137)로 연장될 수 있다. 상기 단차진 구조(137) 상에는 케이스(350)의 단차진 영역(357)이 대응될 수 있다. 이에 따라 케이스(350)의 개구부(352)를 통해 상기 광학 렌즈(101)의 외측 둘레로 이물질이 유입되는 것을 차단할 수 있다.
도 18은 실시 예에 따른 발광 다이오드의 발광 칩을 나타낸 도면이다.
도 18을 참조하면, 발광 칩(230,230A)은 복수의 반도체층(11,12,13)을 갖는 발광구조물(10), 상기 발광 구조물(10 아래에 제1 전극층(20), 상기 제1전극층(20) 아래에 제2 전극층(50), 상기 제1 및 제2전극층(20,50) 사이에 절연층(41), 및 패드(25)를 포함할 수 있다.
상기 발광구조물(10)은 제1 반도체층(11), 활성층(12), 및 제2 반도체층(13)을 포함할 수 있다. 상기 활성층(12)은 상기 제1반도체층(11)과 상기 제2 반도체층(13) 사이에 배치될 수 있다. 상기 활성층(12)은 상기 제1 반도체층(11) 아래에 배치될 수 있으며, 상기 제2 반도체층(13)은 상기 활성층(12) 아래에 배치될 수 있다.
예로서, 상기 제1 반도체층(11)은 제1 도전형 도펀트 예컨대, n형 도펀트가 첨가된 n형 반도체층을 포함하고, 상기 제2 반도체층(13)은 제2 도전형 도펀트 예컨대, p형 도펀트가 첨가된 p형 반도체층을 포함할 수 있다. 또한 반대로, 상기 제1 반도체층(11)이 p형 반도체층으로 형성되고, 상기 제2 반도체층(13)이 n형 반도체층으로 형성될 수도 있다.
상기 제1반도체층(11)은 예컨대, n형 반도체층으로 구현될 수 있다. 상기 제1반도체층(11)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함한다. 상기 제1반도체층(11)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(12)은 제1반도체층(11) 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 제2반도체층(13)은 활성층(12) 아래에 배치된다. 상기 제2반도체층(13)은 제2도전형 도펀트가 도핑된 반도체 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함한다. 상기 제2반도체층(13)은, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP와 같은 화합물 반도체 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 상기 제2반도체층(13)이 p형 반도체층이고, 상기 제1도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba을 포함할 수 있다.
상기 제1반도체층(11)의 상면은 러프(rough)한 요철부(11A)로 형성될 수 있으며, 이러한 요철 면(11A)는 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 상기 요철 면(11A)의 측 단면은 다각형 형상, 또는 반구형 형상을 포함할 수 있다.
상기 제1전극층(20)은 상기 발광 구조물(10)과 제2전극층(50) 사이에 배치되며, 상기 발광 구조물(10)의 제2반도체층(13)과 전기적으로 연결되며, 상기 제2전극층(50)과 전기적으로 절연된다. 상기 제1전극층(20)은 제1 접촉층(15), 반사층(17) 및 캡핑층(19)을 포함하며, 상기 제1 접촉층(15)은 상기 반사층(17)과 제2반도체층(13) 사이에 배치되며, 상기 반사층(17)은 상기 제1 접촉층(15)과 상기 캡핑층(19) 사이에 배치된다. 상기 제1 접촉층(15), 반사층(17) 및 캡핑층(19)은 서로 다른 도전성 물질로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 접촉층(15)은 상기 제2 반도체층(13)에 접촉되며, 예컨대 상기 제2 반도체층(13)에 오믹 접촉을 형성할 수 있다. 상기 제1 접촉층(15)은 예컨대 전도성 산화막, 전도성 질화물 또는 금속으로 형성될 수 있다. 상기 제1 접촉층(15)은 예로서 ITO(Indium Tin Oxide), ITON(ITO Nitride), IZO(Indium Zinc Oxide), IZON(IZO Nitride), AZO(Aluminum Zinc Oxide), AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide), IZTO(Indium Zinc Tin Oxide), IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IGTO(Indium Gallium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), GZO(Gallium Zinc Oxide), IZON(IZO Nitride), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, Pt, Ag, Ti 중에서 적어도 하나로 형성될 수 있다.
상기 반사층(17)은 상기 제1 접촉층(15)과 캡핑층(19)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 반사층(17)은 상기 반사층(17)은 상기 발광구조물(10)로부터 입사되는 빛을 반사시켜 외부로 추출되는 광량을 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.
상기 반사층(17)은 광 반사율이 70% 이상인 금속으로 형성될 수 있다. 예컨대 상기 반사층(17)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Cu, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 반사층(17)은 상기 금속 또는 합금과 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) 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 실시 예에서 상기 반사층(17)은 Ag, Al, Ag-Pd-Cu 합금, 또는 Ag-Cu 합금 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 반사층(17)은 Ag 층과 Ni 층이 교대로 형성될 수도 있고, Ni/Ag/Ni, 혹은 Ti 층, Pt 층을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 상기 제1 접촉층(15)은 상기 반사층(17) 아래에 형성되고, 적어도 일부가 상기 반사층(17)을 통과하여 상기 제2반도체층(13)과 접촉될 수도 있다. 다른 예로서, 상기 반사층(17)은 상기 제1 접촉층(15)의 아래에 배치되고, 일부가 상기 제1 접촉층(15)을 통과하여 상기 제2반도체층(13)과 접촉될 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자는 상기 반사층(17) 아래에 배치된 캡핑층(capping layer)(19)을 포함할 수 있다. 상기 캡핑층(19)은 상기 반사층(17)의 하면과 접촉되고, 접촉부(34)가 패드(25)와 결합되어, 상기 패드(25)로부터 공급되는 전원을 전달하는 배선층으로 기능한다. 상기 캡핑층(19)은 금속으로 형성될 수 있으며, 예컨대 Au, Cu, Ni, Ti, Ti-W, Cr, W, Pt, V, Fe, Mo 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 캡핑층(19)의 접촉부(34)는 상기 발광 구조물(10)과 수직 방향으로 오버랩되지 않는 영역에 배치되며, 상기 패드(25)와 수직하게 오버랩된다. 상기 캡핑층(19)의 접촉부(34)는 상기 제1 접촉층(15) 및 반사층(17)과 수직 방향으로 오버랩되지 않는 영역에 배치된다. 상기 캡핑층(19)의 접촉부(34)는 상기 발광 구조물(10)보다 낮은 위치에 배치되며, 상기 패드(25)와 직접 접촉될 수 있다.
상기 패드(25)는 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 단층은 Au일 수 있고, 다층인 경우 Ti, Ag, Cu, Au 중 적어도 2개를 포함할 수 있다. 여기서, 다층인 경우 Ti/Ag/Cu/Au의 적층 구조이거나, Ti/Cu/Au 적층 구조일 수 있다. 상기 반사층(17) 및 상기 제1 접촉층(15) 중 적어도 하나가 패드(25)와 직접 접촉될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 패드(25)는 제1전극층(20)의 외 측벽과 상기 발광 구조물(10) 사이의 영역(A1)에 배치될 수 있다. 상기 패드(25)의 둘레에는 상기 보호층(30) 및 투광층(45)이 접촉될 수 있다.
보호층(30)은 상기 발광구조물(10)의 하면에 배치되며, 상기 제2반도체층(13)의 하면 및 상기 제1 접촉층(15)과 접촉될 수 있고, 상기 반사층(17)과 접촉될 수 있다.
상기 보호층(30) 중 상기 발광 구조물(10)과 수직 방향으로 오버랩되는 내측부는 상기 돌출부(16)의 영역과 수직 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 상기 보호층(30)의 외측부는 상기 캡핑층(19)의 접촉부(34) 위로 연장되며 상기 접촉부(34)와 수직 방향으로 오버랩되게 배치된다. 상기 보호층(30)의 외측부는 상기 패드(25)와 접촉될 수 있으며, 예컨대 상기 패드(25)의 둘레 면에 배치될 수 있다.
상기 보호층(30)의 내측부는 상기 발광 구조물(10)과 상기 제1전극층(20) 사이에 배치되며, 외측부는 투광층(45)과 상기 캡핑층(19)의 접촉부(34) 사이에 배치될 수 있다. 상기 보호층(30)의 외측부는 상기 발광구조물(10)의 측벽보다 외측 영역(A1)으로 연장되어, 습기가 침투하는 것을 방지할 수 있다.
상기 보호층(30)은 채널층, 또는 저 굴절 재질, 아이솔레이션층으로 정의될 수 있다. 상기 보호층(30)은 절연물질로 구현될 수 있으며, 예컨대 산화물 또는 질화물로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 보호층(30)은 SiO2, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, AlN 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있다. 상기 보호층(30)은 투명한 재질로 형성될 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자는 상기 제1 전극층(20)과 상기 제2 전극층(50)을 전기적으로 절연시키는 절연층(41)을 포함할 수 있다. 상기 절연층(41)은 상기 제1 전극층(20)과 상기 제2 전극층(50) 사이에 배치될 수 있다. 상기 절연층(41)의 상부는 상기 보호층(30)에 접촉될 수 있다. 상기 절연층(41)은 예컨대 산화물 또는 질화물로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 절연층(41)은 SiO2, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, AlN 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있다.
상기 절연층(41)은 예로서 100 나노미터 내지 2000 나노미터의 두께로 형성될 수 있다. 상기 절연층(41)의 두께가 100 나노미터 미만으로 형성될 경우 절연 특성에 문제가 발생 될 수 있으며, 상기 절연층(41)의 두께가 2000 나노미터 초과로 형성될 경우에 후 공정 단계에서 깨짐이 발생 될 수 있다. 상기 절연층(41)은 상기 제1 전극층(20)의 하면과 상기 제2전극층(50)의 상면에 접촉되며, 상기 보호층(30), 캡핑층(19), 접촉층(15), 반사층(17) 각각의 두께보다는 두껍게 형성될 수 있다.
상기 제2 전극층(50)은 상기 절연층(41) 아래에 배치된 확산 방지층(52), 상기 확산 방지층(52) 아래에 배치된 본딩층(54) 및 상기 본딩층(54) 아래에 배치된 전도성 지지부재(56)를 포함할 수 있으며, 상기 제1반도체층(11)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 제2 전극층(50)은 상기 확산 방지층(52), 상기 본딩층(54), 상기 전도성 지지부재(56) 중에서 1 개 또는 2 개를 선택적으로 포함하고, 상기 확산 방지층(52) 또는 상기 본딩층(54) 중 적어도 하나는 형성하지 않을 수 있다.
상기 확산 방지층(52)은 Cu, Ni, Ti, Ti-W, Cr, W, Pt, V, Fe, Mo 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 확산 방지층(52)은 절연층(41)과 본딩층(54) 사이에서 확산 장벽층으로 기능할 수도 있다. 상기 확산 방지층(52)은 본딩층(54) 및 전도성 지지부재(56)와 전기적으로 연결되고, 상기 제1반도체층(11)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 확산 방지층(52)은 상기 본딩층(54)이 제공되는 공정에서 상기 본딩층(54)에 포함된 물질이 상기 반사층(17) 방향으로 확산되는 것을 방지하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 확산 방지층(52)은 상기 본딩층(54)에 포함된 주석(Sn) 등의 물질이 상기 반사층(17)에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
상기 본딩층(54)은 베리어 금속 또는 본딩 금속 등을 포함하며, 예를 들어, Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag, Nb, Pd 또는 Ta 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 전도성 지지부재(56)는 실시 예에 따른 상기 발광구조물(10)을 지지하며 방열 기능을 수행할 수 있다. 상기 본딩층(54)은 시드(seed) 층을 포함할 수도 있다.
상기 전도성 지지부재(56)는 금속 또는 캐리어 기판 예를 들어, Ti, Cr, Ni, Al, Pt, Au, W, Cu, Mo, Cu-W 또는 불순물이 주입된 반도체 기판(예: Si, Ge, GaN, GaAs, ZnO, SiC, SiGe 등) 중에서 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 상기 전도성 지지부재(56)은 발광 소자(100)를 지지하기 위한 층으로서, 그 두께는 제2전극층(50)의 두께의 80% 이상이며, 30㎛ 이상으로 형성될 수 있다.
한편, 제2접촉층(33)은 상기 제1 반도체층(11)의 내부에 배치되고 상기 제1반도체층(11)과 접촉된다. 상기 제2접촉층(33)의 상면은 상기 제1반도체층(11)의 하면보다 위에 배치될 수 있으며, 제1반도체층(11)과 전기적으로 연결되고, 상기 활성층(12) 및 제2반도체층(13)과 절연된다.
상기 제2 접촉층(33)은 상기 제2 전극층(50)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 접촉층(33)은 상기 제1전극층(20), 상기 활성층(12) 및 상기 제2반도체층(15)을 관통하여 배치될 수 있다. 상기 제2 접촉층(33)은 상기 발광 구조물(10) 내에 배치된 리세스(recess)(2)에 배치되고, 상기 활성층(12) 및 제2반도체층(15)과 보호층(30)에 의해 절연된다. 상기 제2 접촉층(33)는 복수개가 서로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 제2 접촉층(33)은 제2전극층(50)의 돌기(51)에 연결될 수 있으며, 상기 돌기(51)는 상기 확산 방지층(52)으로부터 돌출될 수 있다. 상기 돌기(51)은 절연층(41) 및 보호층(30) 내에 배치된 홀(41A)을 통해 관통되고, 제1전극층(20)과 절연될 수 있다.
상기 제2 접촉층(33)는 예컨대 Cr, V, W, Ti, Zn, Ni, Cu, Al, Au, Mo 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 돌기(501)는 다른 예로서, 상기 확산 방지층(52) 및 본딩층(54)을 구성하는 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지 않는다. 예컨대 상기 돌기(51)은 예로서 Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag, Nb, Pd 또는 Ta 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
패드(25)는 상기 제1 전극층(20)에 전기적으로 연결되며, 상기 발광구조물(10)의 측벽 외측의 영역(A1)에 노출될 수 있다. 상기 패드(25)는 하나 또는 복수로 배치될 수 있다. 상기 패드(25)는 예컨대 Cu, Ni, Ti, Ti-W, Cr, W, Pt, V, Fe, Mo 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
투광층(45)은 상기 발광구조물(10)의 표면을 보호하고, 상기 패드(91)와 상기 발광구조물(10)의 사이를 절연시킬 수 있고, 상기 보호층(30)의 주변부와 접촉될 수 있다. 상기 투광층(45)은 상기 발광 구조물(10)을 구성하는 반도체층의 물질보다 낮은 굴절률을 가지며, 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 상기 투광층(45)은 예컨대 산화물 또는 질화물로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 투광층(45)은 Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, AlN 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있다. 한편, 상기 투광층(45)은 설계에 따라 생략될 수도 있다. 실시 예에 의하면, 상기 발광구조물(10)은 상기 제1 전극층(20)과 상기 제2 전극층(50)에 의해 구동될 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.
실시 예의 광학 렌즈는 카메라 플레쉬에 적용될 수 있다.
실시 예의 광학 렌즈는 휴대 단말기에 적용될 수 있다.
실시 예에 따른 광학 렌즈를 갖는 발광 모듈은 카메라 플레쉬 또는 휴대 단말기에 적용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 투광성의 제1몸체;
    상기 제1몸체의 아래에 입사면 및 상기 입사면의 둘레에 서로 다른 반경을 갖는 동심원 형상의 패턴을 포함하는 입사부; 및
    상기 제1몸체의 상부에 배치되며 상기 입사부로부터 입사된 광을 출사하는 출사부;
    상기 제1몸체의 외측으로 돌출된 돌출부를 포함하며,
    상기 돌출부는 상기 입사부보다 높고 상기 출사부보다 낮게 배치되며,
    상기 출사부는 원 기둥 형상을 갖고, 상기 제1몸체의 돌출부의 너비보다 작은 직경을 갖는 광학 렌즈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 입사면은 서로 이격된 복수의 입사 면을 포함하며,
    상기 패턴은 상기 복수의 입사면 각각의 외측 둘레에 배치되며,
    상기 복수의 입사면 사이에는 상기 패턴의 일부가 배치되는 광학 렌즈.
  3. 제2항에 있어서, 상기 입사면은 평면, 구면 또는 비 구면을 포함하는 광학 렌즈.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출사부는 상기 입사부의 직경과 동일한 직경을 갖는 광학 렌즈.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출사부의 상면의 전 영역은 상기 입사부와 수직 방향으로 오버랩되는 광학 렌즈.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출사부의 상면은 평면, 구면 또는 비 구면을 포함하는 광학 렌즈.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출사부는 외 측면이 경사진 면 또는 단차진 구조를 포함하는 광학 렌즈.
  8. 투광성의 제1몸체, 상기 제1몸체 아래에 입사면 및 상기 입사면 둘레에 패턴을 포함하는 입사부, 및 상기 제1몸체 상에 돌출된 출사부를 포함하는 광학 렌즈;
    상기 광학 렌즈의 입사부가 배치된 캐비티를 갖는 제2몸체, 상기 캐비티 내에 발광 다이오드, 및 상기 캐비티의 둘레에 상기 제1몸체의 외측 하면이 대면하는 리세스를 갖는 발광 소자; 및
    상기 발광 소자의 리세스에 상기 광학 렌즈의 제1몸체의 외측 하면을 접착하는 접착제를 포함하며,
    상기 제1몸체의 하부는 상기 리세스 내에 배치되는 발광 모듈.
  9. 제8항에 있어서, 상기 광학 렌즈의 출사부 및 입사부는 원 기둥 형상을 갖는 발광 모듈.
  10. 제8항에 있어서, 상기 입사부의 입사면은 복수로 배치되며,
    상기 발광 다이오드는 복수의 입사면에 각각 대면하며,
    상기 복수의 발광 다이오드는 웜(warm) 화이트 LED 및 쿨(cool) 화이트 LED를 포함하는 발광 모듈.
  11. 제9항에 있어서, 상기 출사부 및 입사부는 동일한 직경을 가지며,
    상기 패턴은 상기 입사면의 둘레에 동심원 형상의 철 패턴으로 형성되는 발광 모듈.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리세스의 외측 형상은 상기 제1몸체의 외측 형상과 동일한 형상을 가지며,
    상기 리세스의 상면 면적은 상기 제2몸체의 상면 전체 면적의 30% 내지 50% 범위를 갖는 발광 모듈.
  13. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 렌즈 상에 개구부를 갖는 케이스가 배치되며,
    상기 광학 렌즈의 제1몸체의 상면은 상기 케이스의 하면에 배치되며,
    상기 광학 렌즈의 출사부는 상기 케이스의 개구부에 배치되는 발광 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 광학 렌즈의 출사부의 상면은 상기 케이스의 상면보다 낮게 배치되는 발광 모듈.
  15. 광학 렌즈; 및
    상기 광학 렌즈 아래에 복수의 발광 다이오드를 갖는 발광 소자를 포함하며,
    상기 광학 렌즈는, 투광성의 제1몸체, 및 상기 복수의 발광 다이오드에 대면하는 복수의 입사면과 상기 복수의 입사면 각각의 둘레에 동심원 형상의 패턴을 갖는 입사부를 포함하며,
    상기 발광 소자는, 상기 광학 렌즈의 입사부가 배치된 캐비티를 갖는 제2몸체, 상기 캐비티의 바닥에 배치된 복수의 리드 프레임, 및 상기 제2몸체의 바닥에 배치된 복수의 전극 패드를 포함하며,
    상기 복수의 리드 프레임은 상기 복수의 발광 다이오드가 배치된 제1리드 프레임, 및 상기 제1리드 프레임의 양측에 배치된 제2 및 제3리드 프레임을 포함하며,
    상기 복수의 발광 다이오드는 서로 다른 상관 색온도를 발광하는 발광 모듈.
  16. 제15항에 있어서, 상기 투광성의 제1몸체의 외측에 배치된 돌출부 및 상기 발광 소자의 제2몸체의 상부 둘레에 배치된 리세스를 갖는 발광 모듈.
  17. 제16항에 있어서, 상기 돌출부의 하면과 상기 리세스의 상면은 서로 동일한 형상을 가지며,
    상기 리세스의 상면은 상기 제2몸체의 상면 전체 면적의 30% 내지 50% 범위의 면적을 갖고 상기 돌출부의 하면과 접착되는 발광 모듈.
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 렌즈는 상기 제1몸체로부터 상기 입사부의 반대측 방향으로 돌출된 출사부를 포함하며,
    상기 광학 렌즈의 입사부는 상기 발광 소자의 상면보다 아래에 배치되고,
    상기 광학 렌즈의 출사부는 상기 발광 소자의 상면보다 위에 배치되는 발광 모듈.
  19. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 발광 다이오드는 웜(warm) 화이트 LED 및 쿨(cool) 화이트 LED를 포함하며,
    상기 복수의 발광 다이오드는 개별 구동되는 발광 모듈.
  20. 제18항에 있어서, 상기 발광 소자의 캐비티, 상기 광학 렌즈의 입사부 및 상기 광학 렌즈의 출사부는 원 형상을 갖는 발광 모듈.
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