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KR102305233B1 - 발광 모듈 및 이를 포함하는 조명 장치 - Google Patents

발광 모듈 및 이를 포함하는 조명 장치 Download PDF

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KR102305233B1
KR102305233B1 KR1020140164435A KR20140164435A KR102305233B1 KR 102305233 B1 KR102305233 B1 KR 102305233B1 KR 1020140164435 A KR1020140164435 A KR 1020140164435A KR 20140164435 A KR20140164435 A KR 20140164435A KR 102305233 B1 KR102305233 B1 KR 102305233B1
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light
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김기철
김성필
박강열
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쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드
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Abstract

실시 예의 발광 모듈은 베이스 및 베이스 위에 배치된 복수의 광원을 포함하고, 복수의 광원 중 적어도 일부는 장방형 평면 형상을 갖고, 복수의 광원 중 적어도 일부의 장축 방향 또는 단축 방향 중 적어도 하나가 행 방향 또는 열 방향 중 적어도 한 방향을 따라 교대로 바뀌도록 복수의 광원이 배치된다.

Description

발광 모듈 및 이를 포함하는 조명 장치{Light emitting module and lighting apparatus including the module}
실시 예는 발광 모듈 및 이를 포함하는 조명 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED:Light Emitting Diode)는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기를 적외선 또는 빛으로 변환시켜서 신호를 주고 받거나, 광원으로 사용되는 반도체 소자의 일종이다.
Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체(group Ⅲ-Ⅴ nitride semiconductor)는 물리적 및 화학적 특성으로 인해 발광 다이오드(LED) 또는 레이저 다이오드(LD:Laser Diode) 등 발광 소자의 핵심 소재로 각광을 받고 있다.
이러한 발광 다이오드는 백열등과 형광등 등의 기존 조명기구에 사용되는 수은(Hg)과 같은 환경 유해물질이 포함되어 있지 않아 우수한 친환경성을 가지며, 긴 수명과 저전력 소비특성 등과 같은 장점이 있기 때문에 기존의 광원들을 대체하고 있다.
만일, 발광 소자의 평면 형상이 장방형일 경우, 발광 소자의 배광 분포(또는, 지향각)는 장축과 단축에서 서로 상이해질 수 있다. 또는, 발광 소자의 평면 형상이 정방형이라고 하더라도, 정방형 평면 형상의 발광 소자가 배치된 발광 소자 패키지의 평면 형상이 장방형일 수 있다. 이 경우에도 동일한 문제가 발생할 수 있다.
게다가, 발광 소자 또는 발광 소자 패키지의 상부에 형광물질이나 렌즈를 적용할 경우 배광 분포의 차이는 더욱 심각해질 수 있다. 따라서, 전술한 발광 소자 패키지를 포함하는 발광 모듈 및 이러한 발광 모듈을 포함하는 조명 장치의 균일도 역시 저하될 수 있다.
실시 예는 개선된 배광 분포를 제공할 수 있는 발광 모듈 및 이를 포함하는 조명 장치를 제공한다.
실시 예의 발광 모듈은, 베이스; 및 상기 베이스 위에 배치된 복수의 광원을 포함하고, 상기 복수의 광원 중 적어도 일부는 장방형 평면 형상을 갖고, 상기 복수의 광원 중 적어도 일부의 장축 방향 또는 단축 방향 중 적어도 하나가 행 방향 또는 열 방향 중 적어도 한 방향을 따라 교대로 바뀌도록 상기 복수의 광원이 배치될 수 있다.
상기 베이스는 상기 복수의 광원이 배치된 패키지 몸체에 해당하고, 상기 복수의 광원은 복수의 발광 소자에 각각 해당할 수 있다.
또는, 상기 베이스는 상기 복수의 광원이 배치된 인쇄 회로 기판에 해당하고, 상기 복수의 광원은 복수의 발광 소자 패키지에 각각 해당할 수 있다.
상기 복수의 발광 소자 패키지 각각은 상기 인쇄 회로 기판 위에 배치된 패키지 몸체; 및 상기 패키지 몸체 위에 배치된 적어도 하나의 발광 소자를 포함할 수 있다.
상기 복수의 발광 소자 패키지 각각은 상기 패키지 몸체 위에 배치된 제1 렌즈; 및 상기 제1 렌즈와 상기 패키지 몸체 사이에 배치된 파장 변환부를 더 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 발광 소자는 복수의 발광 소자를 포함하고, 상기 복수의 발광 소자는 정방형 평면 형상 또는 장방향 평면 형상 중 적어도 하나의 평면 형상을 가질 수 있다.
상기 복수의 광원은 다각형, 다이아몬드형 또는 쉬프트형 중 적어도 하나의 형태로 서로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 복수의 광원 중 적어도 일부는 행 방향 또는 열 방향 중 적어도 한 방향으로 서로 동일한 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 또는, 상기 복수의 광원 중 적어도 일부는 행 방향 또는 열 방향 중 적어도 한 방향으로 서로 다른 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 복수의 광원이 행 방향으로 서로 이격된 거리와 열 방향으로 서로 이격된 거리는 서로 다를 수 있다.
상기 복수의 광원은 행 방향으로 배치된 복수의 열 광원으로 구분되고, 상기 복수의 열 광원 중 이웃하는 열 광원의 단축 방향 또는 장축 방향 중 적어도 하나가 행 방향을 따라 바뀌도록 상기 복수의 광원이 배치될 수 있다. 상기 복수의 열 광원 중 홀수번째 열 광원에 대해 짝수번째 열 광원은 상기 열 방향으로 일정 거리만큼 쉬프트될 수 있다. 상기 일정 거리는 각 열 광원에 속하는 복수의 광원이 서로 이격된 단위 피치의 절반일 수 있다.
상기 복수의 광원은 열 방향으로 배치된 복수의 행 광원으로 구분되고, 상기 복수의 행 광원 중 이웃하는 행 광원의 단축 방향 또는 장축 방향 중 적어도 하나가 열 방향을 따라 바뀌도록 상기 복수의 광원이 배치될 수 있다. 상기 복수의 행 광원 중 홀수번째 행 광원에 대해 짝수번째 행 광원은 상기 행 방향으로 일정 거리만큼 쉬프트될 수 있다. 상기 일정 거리는 각 행 광원에 속하는 복수의 광원이 서로 이격된 단위 피치의 절반일 수 있다.
상기 복수의 광원은 중심 광원; 및 상기 중심 광원을 에워싸는 주변 광원을 포함할 수 있다. 상기 중심 광원의 상기 단축 방향과 상기 주변 광원의 상기 장축 방향은 동일할 수 있다. 상기 중심 광원의 상기 장축 방향은 상기 주변 광원의 상기 단축 방향과 동일할 수 있다.
상기 발광 모듈은, 상기 복수의 발광 소자 패키지 위에 배치된 제2 렌즈를 더 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 의한 조명 장치는, 상기 발광 모듈; 및 상기 발광 모듈 위에 배치된 광학 부재를 포함할 수 있다.
실시 예에 의한 발광 모듈 및 이를 포함하는 조명 장치는 균일한 휘도 분포 및 색도 분포를 갖고, 낮은 제조 단가와 높은 효율성을 갖는다.
도 1은 일 실시 예에 의한 발광 모듈의 평면도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 발광 모듈을 I-I'선을 따라 절개한 일 실시 예 의한 단면도를 나타낸다.
도 3은 도 1에 도시된 발광 모듈을 I-I'선을 따라 절개한 다른 실시 예에 의한 단면도를 나타낸다.
도 4는 도 3에 도시된 발광 모듈의 일 실시 예에 의한 평면도를 나타낸다.
도 5는 도 3에 도시된 발광 모듈의 다른 실시 예에 의한 평면도를 나타낸다.
도 6은 도 3에 도시된 발광 모듈의 또 다른 실시 예에 의한 평면도를 나타낸다.
도 7a 내지 도 7d는 다른 실시 예에 의한 발광 모듈의 평면도를 나타낸다.
도 8a 내지 도 8d는 또 다른 실시 예에 의한 발광 모듈의 평면도를 나타낸다.
도 9는 또 다른 실시 예에 의한 발광 모듈의 평면도를 나타낸다.
도 10은 또 다른 실시 예에 의한 발광 모듈의 평면도를 나타낸다.
도 11은 또 다른 실시 예에 의한 발광 모듈의 평면도를 나타낸다.
도 12는 실시 예에 의한 조명 장치의 단면도를 나타낸다.
도 13a 및 도 13b는 비교 례에 의한 발광 모듈의 평면도를 나타낸다.
도 14a 및 도 14b는 장방형 평면 형상을 갖는 발광 소자의 단축 및 장축 배광 분포를 각각 나타낸다.
도 15는 비교 례에 의한 대칭형 및 비대칭형 조명 장치의 휘도 분포 및 색도 분포를 나타낸다.
도 16은 비교 례와 실시 예에 의한 조명 장치의 평면 휘도 및 평면 색도 분포를 나타낸다.
도 17은 도 16에 도시된 비교 례와 실시 예의 조도 분포를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상부" 및 "하부" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 실시 예에 의한 발광 모듈(100A 내지 100M) 및 조명 장치(200)를 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다. 편의상, 데카르트 좌표계(x축, y축, z축)를 이용하여 발광 모듈(100A 내지 100M) 및 조명 장치(200)를 설명하지만, 다른 좌표계에 의해서도 이를 설명할 수 있음은 물론이다.
도 1은 일 실시 예에 의한 발광 모듈(100A)의 평면도를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 발광 모듈(100A)을 I-I'선을 따라 절개한 일 실시 예(100A-1)에 의한 단면도를 나타내고, 도 3은 도 1에 도시된 발광 모듈(100A)을 I-I'선을 따라 절개한 다른 실시 예(100A-2)에 의한 단면도를 나타낸다.
도 1에 도시된 발광 모듈(100A)은 베이스(110) 및 복수의 광원(120)을 포함할 수 있다.
베이스(110) 위에 복수의 광원(120)이 배치될 수 있다. 도 1의 경우, 9개의 광원(LS1 내지 LS9)이 배치된 것으로 예시되어 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, 9개보다 적거나 많은 광원(120)이 베이스(110) 위에 배치될 수 있다.
도 1에 도시된 복수의 광원(LS1 내지 LS9) 중 적어도 일부는 장방형(또는, 직사각형) 평면 형상을 가질 수 있다. 도 1의 경우 복수의 광원(LS1 내지 LS9) 전체가 장방형 평면 형상을 갖는 것으로 예시되어 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, 도 1에 도시된 바와 달리, 복수의 광원(LS1 내지 LS9) 중 일부만이 장방형 평면 형상을 갖고 나머지는 정방형(또는, 정사각형) 평면 형상을 가질 수 있다.
장방형 평면 형상을 갖는 광원(LS1 내지 LS9) 각각은 장축(LX:Long Axis) 방향의 장축 길이(LL:Long Length)와 단축(SX:Short Axis) 방향의 단축 길이(SL:Short Length)를 가질 수 있다. 여기서, 광원(LS1, LS3, LS5, LS7, LS9) 각각의 장축 방향은 z축 방향이고 단축 방향은 y축 방향이고, 광원(LS2, LS4, LS6, LS8) 각각의 장축 방향은 y축 방향이고 단축 방향은 z축 방향이다.
이하, 해당하는 각 도면에서, 장축 방향과 단축 방향의 혼동을 피하기 위해, 장축 방향을 실선 화살표(↔)로 표기하기로 한다. 또한, 설명의 편의상, 9개의 광원(LS1 내지 LS9)이 베이스(110) 위에 배치된 것으로 설명하지만, 광원의 개수가 9개보다 적거나 큰 경우에도 아래의 설명은 그대로 적용될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 도 1에 도시된 발광 모듈(100A)은 도 2에 예시된 바와 같이 구현될 수 있다.
도 2를 참조하면, 발광 모듈(100A-1)은 패키지 몸체(110A), 제1 및 제2 리드 프레임(lead frame)(112, 114), 발광 소자(LED:Light Emitting Device), 파장 변환부(130) 및 제1 렌즈(140)를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 베이스(110)는 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 광원(LS1 내지 LS9)이 배치된 패키지 몸체(110A)에 해당하고, 도 1에 도시된 복수의 광원(LS1 내지 LS9) 각각은 도 2에 도시된 발광 소자(LED)에 해당할 수 있다.
발광 소자(LED)는 발광 다이오드 칩(LED chip)일 수 있으며, 발광 다이오드 칩은 블루 LED 칩 또는 자외선 LED 칩으로 구성되거나 또는 레드 LED 칩, 그린 LED 칩, 블루 LED 칩, 엘로우 그린(Yellow green) LED 칩, 화이트 LED 칩 중에서 적어도 하나 또는 그 이상을 조합한 패키지 형태로 구성될 수도 있다.
발광 소자(LED)는 상면 발광형(top view type) 발광 다이오드일 수 있고, 측면 발광형(side view type) 발광 다이오드일 수도 있다.
패키지 몸체(110A)는 반사성을 갖는 물질로 구현될 수 있다. 또한, 패키지 몸체(110A)는 EMC(Epoxy Molding Compound) 등으로 구현될 수 있으나, 실시 예는 패키지 몸체(110A)의 재질에 국한되지 않는다.
패키지 몸체(110A)에 배치된 제1 및 제2 리드 프레임(112, 114)은 발광 구조물(180)의 두께 방향과 수직한 방향인 y축 방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 제1 및 제2 리드 프레임(112, 114) 각각은 도전형 물질 예를 들면 금속으로 이루어질 수 있으며, 실시 예는 제1 및 제2 리드 프레임(112, 114) 각각의 물질의 종류에 국한되지 않는다. 제1 및 제2 리드 프레임(112, 114)을 전기적으로 격리시키기 위해, 제1 및 제2 리드 프레임(112, 114) 사이에는 절연층으로서 패키지 몸체(110A)가 배치될 수도 있다.
발광 소자(LED)는 기판(170), 발광 구조물(180), 제1 및 제2 전극(190, 192)를 포함할 수 있다.
기판(170) 위에 발광 구조물(180)이 배치될 수 있다. 기판(170)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질, 캐리어 웨이퍼로 형성될 수 있다. 또한 기판(170)은 열 전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 절연성 기판일 수 있다. 예를 들어 기판(170)은 사파이어(Al203), GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP, Ga203, GaAs, Ge 중 적어도 하나를 포함하는 물질일 수 있다. 이러한 기판(170)의 상면에는 요철 패턴 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 비록 도시되지는 않았지만 기판(170)은 PSS(Patterned Sapphire Substrate)일 수 있다.
또한, 기판(170)과 발광 구조물(180) 사이에 버퍼층(미도시)이 배치될 수도 있다. 버퍼층은 Ⅲ-Ⅴ족 원소의 화합물 반도체를 이용하여 형성될 수 있다. 버퍼층은 기판(170)과 발광 구조물(180) 사이의 격자 상수의 차이를 줄여주는 역할을 한다. 예를 들어, 버퍼층은 AlN을 포함하거나 언 도프드(undoped) 질화물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 버퍼층은 기판(170)의 종류와 발광 구조물(180)의 종류에 따라 생략될 수도 있다.
발광 구조물(180)은 제1 도전형 반도체층(182), 활성층(184) 및 제2 도전형 반도체층(186)을 포함할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(182)은 기판(170) 위에 배치된다. 제1 도전형 반도체층(182)은 기판(170)과 활성층(182) 사이에 배치되며, 반도체 화합물을 포함할 수 있으며, Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예를 들어, 제1 도전형 반도체층(182)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질, InAlGaN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(182)이 n형 반도체층인 경우, 제1 도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(182)은 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
활성층(184)은 제1 도전형 반도체층(182)과 제2 도전형 반도체층(186) 사이에 배치될 수 있다. 활성층(184)은 단일 우물 구조, Double Hetero Structure, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물(MQW:Multi Quantum Well) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 활성층(184)은 Ⅲ-Ⅴ족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 우물층과 장벽층, 예를 들면 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs),/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조를 가질 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 우물층은 장벽층의 에너지 밴드 갭보다 작은 에너지 밴드 갭을 갖는 물질로 이루어질 수 있다.
제2 도전형 반도체층(186)은 활성층(184) 위에 배치되며, 반도체 화합물을 포함할 수 있다. 제2 도전형 반도체층(186)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 예를 들어 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질 또는 AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
제2 도전형 반도체층(186)이 p형 반도체층인 경우, 제2 도전형 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트일 수 있다. 제2 도전형 반도체층(186)은 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
제1 도전형 반도체층(182)은 n형 반도체층이고 제2 도전형 반도체층(186)은 p형 반도체층으로 구현되거나, 제1 도전형 반도체층(182)은 p형 반도체층이고 제2 도전형 반도체층(186)은 n형 반도체층으로 구현될 수 있다. 이에 따라 발광 구조물(180)은 n-p 접합, p-n 접합, n-p-n 접합, 및 p-n-p 접합 구조 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제1 전극(190)은 제2 도전형 반도체층(186)과 활성층(184)과 제1 도전형 반도체층(182)의 일부를 메사식각하여 노출된 제1 도전형 반도체층(182) 위에 배치된다. 제2 전극(192)은 제2 도전형 반도체층(186) 위에 배치된다.
발광 소자(LED)는 도 2에 예시된 바와 같이 수평형 본딩 구조를 가질 수 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 발광 소자(LED)는 수직형 본딩 구조 또는 플립 칩 본딩형 구조를 가질 수도 있다. 이와 같이, 도 1에 도시된 광원(LS1 내지 LS9) 각각은 도 2에 예시된 바와 같은 수평형 본딩 구조를 갖거나, 수직형 본딩 구조를 갖거나, 플립 칩 본딩 구조를 가질 수 있다. 그러나, 다른 실시 예에 의하면 발광 소자(LS1 내지 LS9)는 서로 다른 본딩 구조를 가질 수도 있다.
또한, 도 2의 경우 발광 소자(LED)는 제2 리드 프레임(114) 위에 배치된 것으로 예시되어 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 발광 소자(LED)는 제1 리드 프레임(112) 위에 배치될 수도 있다.
또한, 비록 도시되지는 않았지만, 발광 소자(LED)의 제1 전극(190)은 제1 와이어를 통해 제1 리드 프레임(112)과 전기적으로 연결되고 제2 전극(192)은 제2 와이어를 통해 제2 리드 프레임(114)과 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 비록 도시되지는 않았지만, 패키지 몸체(110A) 위에 제너 다이오드가 더 배치될 수도 있다.
파장 변환부(130)는 제1 렌즈(140)와 패키지 몸체(110A) 사이에 배치될 수 있다. 파장 변환부(130)는 광원(120)에서 방출된 광의 파장을 변환시키는 역할을 한다. 이를 위해, 파장 변환부(130)는 예를 들어 실리콘(Si)으로 구현될 수 있으며, 형광체(또는, 인광 물질)를 포함하여 광원(120)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다. 형광체로는 광원(120) 발생된 광을 백색광으로 변환시킬 수 있는 YAG계, TAG계, Silicate계, Sulfide계 또는 Nitride계 중 어느 하나의 파장변환수단인 형광물질이 포함될 수 있으나, 실시 예는 형광체의 종류에 국한되지 않는다.
YAG 및 TAG계 형광물질에는 (Y, Tb, Lu, Sc ,La, Gd, Sm)3(Al, Ga, In, Si, Fe)5(O, S)12:Ce 중에서 선택하여 사용가능하며, Silicate계 형광물질에는 (Sr, Ba, Ca, Mg)2SiO4: (Eu, F, Cl) 중에서 선택 사용 가능하다.
또한, Sulfide계 형광물질에는 (Ca,Sr)S:Eu, (Sr,Ca,Ba)(Al,Ga)2S4:Eu 중에서 선택하여 사용가능하며, Nitride계 형광체는 (Sr, Ca, Si, Al, O)N:Eu (예, CaAlSiN4:Eu β-SiAlON:Eu) 또는 Ca-α SiAlON:Eu계인 (Cax,My)(Si,Al)12(O,N)16, 여기서 M 은 Eu, Tb, Yb 또는 Er 중 적어도 하나의 물질이며 0.05<(x+y)<0.3, 0.02<x<0.27 and 0.03<y<0.3, 형광체 성분 중에서 선택하여 사용 할 수 있다.
적색 형광체로는, N(예,CaAlSiN3:Eu)을 포함하는 질화물(Nitride)계 형광체를 사용할 수 있다. 이러한 질화물계 적색 형광체는 황화물(Sulfide)계 형광체보다 열, 수분 등의 외부 환경에 대한 신뢰성이 우수할 뿐만 아니라 변색 위험이 작다.
제1 렌즈(140)는 패키지 몸체(110A) 위에 배치될 수 있다. 제1 렌즈(140)는파장 변환부(130) 위에 배치되어, 파장 변환부(130)로부터 투과된 광을 입사하고, 입사된 광을 굴절 또는/및 반사시켜 출사한다. 제1 렌즈(140)는 투명한 재질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 실리콘, PC(Polycarbonate), PMMA (Polymethylmethacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, 유리 등을 포함할 수 있다.
또한, 제1 렌즈(140)는 구면, 비구면 등 다양한 형상을 가질 수 있으며, 실시 예는 제1 렌즈(140)의 형상에 국한되지 않는다.
다른 실시 예에 의하면, 도 1에 도시된 발광 모듈(100A)은 도 3에 예시된 바와 같이 구현될 수 있다.
도 3을 참조하면, 발광 모듈(100A-2)은 인쇄 회로 기판(PCB:Printed Circuit Board)(110B) 및 복수의 발광 소자 패키지(LS1 내지 LS9)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 베이스(110)는 도 3에 도시된 인쇄 회로 기판(110B)에 해당하고, 도 1에 도시된 복수의 광원(LS1 내지 LS9) 각각은 도 3에 도시된 발광 소자 패키지에 해당할 수 있다.
도 3에 도시된 복수의 발광 소자 패키지(예를 들어, LS4, LS5, LS6) 각각은 도 2에 도시된 발광 모듈(100A-1)과 동일한 구조일 수 있다. 즉, 복수의 발광 소자 패키지(예를 들어, LS4, LS5, LS6) 각각은 패키지 몸체(110A), 제1 및 제2 리드 프레임(112, 114), 발광 소자(LED), 파장 변환부(130) 및 제1 렌즈(140)를 포함할 수 있다. 여기서, 각 발광 소자 패키지(LS4, LS5, LS6) 각각의 구성 요소는 도 2에서 설명한 바와 같으므로, 동일한 참조부호를 사용하며, 중복되는 설명을 생략한다.
인쇄 회로 기판(110B) 위에 복수의 발광 소자 패키지(예를 들어, LS4 내지 LS6) 각각의 패키지 몸체(110A)가 배치된다. 이때, 패키지 몸체(110A) 위에 적어도 하나의 발광 소자(LED)가 배치될 수 있다.
인쇄 회로 기판(110B)은 전원을 공급하는 어댑터와 광원(120)을 연결하기 위한 전극 패턴이 형성되어 있을 수 있다. 예를 들어, 인쇄 회로 기판(110B)의 상면에는 광원(120)과 어댑터를 연결하기 위한 전극 패턴이 형성될 수 있다.
이러한 인쇄 회로 기판(110B)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 유리, 폴리카보네이트(PC), 실리콘(Si)으로부터 선택된 어느 한 물질로 이루어진 기판일 수도 있고, 필름 형태로 형성될 수도 있다.
또한, 인쇄 회로 기판(110B)은 단층 PCB, 다층 PCB, 세라믹 기판, 메탈 코아 PCB 등을 선택적으로 사용할 수 있다.
결국, 도 1에 도시된 베이스(110)는 도 2에 도시된 패키지 몸체(110A)이고, 도 1에 도시된 광원(120)은 도 2에 도시된 발광 소자(LED)일 수 있다. 이 경우, 광원(LS1 내지 LS9) 각각의 장축 방향이란 발광 소자(LED)의 장축 방향에 해당하고, 광원(LS1 내지 LS9) 각각의 단축 방향이란 발광 소자(LED)의 단축 방향에 해당할 수 있다.
또는, 도 1에 도시된 베이스(110)는 도 3에 도시된 인쇄 회로 기판(110B)이고, 도 1에 도시된 광원(120)은 도 3에 도시된 발광 소자 패키지(LS4, LS5, LS6)일 수도 있다. 이 경우, 광원(LS1 내지 LS9) 각각의 장축 방향이란 발광 소자 패키지의 장축 방향에 해당하고, 광원(LS1 내지 LS9) 각각의 단축 방향이란 발광 소자 패키지의 단축 방향에 해당할 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 발광 모듈(100A-2)의 일 실시 예(100A-2-1)에 의한 평면도를 나타낸다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 발광 소자 패키지(LS1 내지 LS9) 각각은 하나의 발광 소자(LED)를 포함하는 것으로 예시되어 있다. 여기서, 발광 소자 패키지(LS1 내지 LS9) 각각에 포함된 발광 소자(LED)는 장방형 또는 정방형 평면 형상을 가질 수 있다.
도 4를 참조하면, 정방형 평면 형상을 갖는 발광 소자(LED)의 제1 축(X1)과 제2 축(X2)의 길이는 동일할 수 있다. 또는, 장방형 평면 형상을 갖는 발광 소자(LED)의 제1 축(X1)은 장축(LX)이고 제2 축(X2)은 단축(SX)이거나, 장방형 평면 형상을 갖는 발광 소자(LED)의 제1 축(X1)은 단축이고, 제2 축(X2)은 장축(LX)일 수도 있다.
도 5는 도 3에 도시된 발광 모듈(100A-2)의 다른 실시 예(100A-2-2)에 의한 평면도를 나타내고, 도 6은 도 3에 도시된 발광 모듈(100A-2)의 또 다른 실시 예(100A-2-3)에 의한 평면도를 나타낸다.
도 3에 예시된 발광 소자 패키지(LS1 내지 LS9) 각각은 하나의 발광 소자(LED)만을 갖지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 예를 들어, 발광 소자 패키지(LS1 내지 LS9) 각각은 복수의 발광 소자(LED)를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 도 5 또는 도 6에 도시된 바와 같이 광원인 발광 소자 패키지(LS1 내지 LS9) 각각은 2개의 발광 소자(LED1, LED2)를 포함할 수도 있다.
도 3에 도시된 단면도에서 패키지 몸체(110A) 위에 한 개가 아니라 2개의 LED가 y축 방향으로 나란히 배치될 경우, 도 5 및 도 6에 도시된 발광 모듈(100A-2-2, 100A-2-3) 각각의 단면도에 해당한다.
또한, 각 발광 소자 패키지(LS1 내지 LS9)에 포함되는 복수의 발광 소자는 정방형 평면 형상 또는 장방형 평면 형상 중 적어도 하나의 평면 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 각 발광 소자 패키지(LS1 내지 LS9)에 포함되는 2개의 발광 소자(LED1, LED2) 각각은 장방형 평면 형상을 가질 수 있다. 즉, 2개의 발광 소자(LED1, LED2) 각각의 장축(LX) 방향의 길이와 단축(SX) 방향의 길이는 서로 다를 수 있다.
또는, 도 6에 도시된 바와 같이, 각 발광 소자 패키지(LS1 내지 LS9)에 포함되는 2개의 발광 소자(LED1, LED2) 각각은 정방형 평면 형상을 가질 수 있다. 즉, 2개의 발광 소자(LED1, LED2) 각각의 제1 축(X1)과 제2 축(X2)의 길이는 서로 동일할 수 있다.
또는, 비록 도시되지는 않았지만, 각 발광 소자 패키지(LS1 내지 LS9)에 포함되는 2개의 발광 소자(LED1, LED2) 중 하나는 도 5에 도시된 장방형 평면 형상을 갖고 다른 하나는 도 6에 도시된 정방형 평면 형상을 가질 수 있다.
한편, 복수의 광원(LS1 내지 LS9)의 적어도 일부의 장축 방향 또는 단축 방향 중 적어도 하나가 행 방향인 y축 방향 또는 열 방향인 z축 방향을 따라 교대로 바뀌도록, 복수의 광원(LS1 내지 LS9)은 배치될 수 있다.
예를 들어, 다시 도 1을 참조하면, 복수의 광원(LS1 내지 LS9) 중 적어도 일부인 3개의 광원(LS1, LS2, LS3)은 그(LS1, LS2, LS3)의 장축 방향이 y축 방향을 따라 교대로 바뀔 수 있다. 즉, 이들 광원(LS1, LS2, LS3)의 각 장축 방향은 y축 방향을 따라 z축 방향, y축 방향 및 z축 방향으로 교대로 바뀔 수 있다. 또한, 복수의 광원(LS1 내지 LS9) 중 적어도 일부인 3개의 광원(LS1, LS2, LS3)은 그(LS1, LS2, LS3)의 단축 방향이 y축 방향을 따라 교대로 바뀔 수 있다. 즉, 이들 광원(LS1, LS2, LS3)의 각 단축 방향은 y축 방향을 따라 y축 방향, z축 방향 및 y축 방향으로 교대로 바뀔 수 있다. 이와 같이, 3개의 광원(LS1, LS2, LS3)의 각 장축 방향과 단축 방향은 y축 방향을 따라 교대로 바뀔 수 있다.
도 7a 내지 도 7d는 다른 실시 예에 의한 발광 모듈(100B 내지 100E)의 평면도를 나타낸다.
도 1의 경우, 모든 광원(LS1 내지 LS9)의 장축 및 단축 방향이 행 방향 또는 열 방향을 따라 교대로 바뀌는 것으로 예시되어 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, 모든 광원(LS1 내지 LS9) 중 일부 광원의 장축 방향 또는 단축 방향 중 적어도 한 방향이 행 방향 또는 열 방향을 따라 교대로 바뀔 수 있고, 나머지 광원의 장축 방향 또는 단축 방향 중 적어도 한 방향은 행 방향 또는 열 방향을 따라 바뀌지 않고 동일할 수 있다.
예를 들어, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 3개의 광원(LS4, LS5, LS6)의 장축 방향은 행 방향인 y축 방향을 따라 y축 방향, z축 방향 및 y축 방향으로 교대로 바뀌고, 이들(LS4, LS5, LS6)의 단축 방향은 행 방향인 y축 방향을 따라 z축 방향, y축 방향 및 z축 방향으로 교대로 바뀔 수 있다.
그러나, 도 7a에 도시된 나머지 광원(LS1, LS2, LS3, LS7, LS8, LS9)의 장축 방향은 행 방향인 y축 방향을 따라 바뀌지 않고 동일한 y축 방향을 유지하고, 이들(LS1, LS2, LS3, LS7, LS8, LS9)의 단축 방향은 행 방향을 따라 바뀌지 않고 동일한 z축 방향을 유지할 수 있다. 또는, 도 7b에 도시된 바와 같이 나머지 광원(LS1, LS2, LS3, LS7, LS8, LS9)의 단축 방향은 행 방향을 따라 동일한 y축 방향을 유지하고, 이들(LS1, LS2, LS3, LS7, LS8, LS9)의 장축 방향은 행 방향을 따라 동일한 z축 방향을 유지할 수 있다.
또는, 도 7c 및 도 7d에 도시된 바와 같이 3개의 광원(LS4, LS5, LS6)의 장축 방향은 행 방향인 y축 방향을 따라 z축 방향, y축 방향 및 z축 방향으로 교대로 바뀌고, 이들(LS4, LS5, LS6)의 단축 방향은 행 방향인 y축 방향을 따라 y축 방향, z축 방향 및 y축 방향으로 교대로 바뀔 수 있다.
그러나, 도 7c에 도시된 바와 같이 나머지 광원(LS1, LS2, LS3, LS7, LS8, LS9)의 장축 방향은 행 방향인 y축 방향을 따라 바뀌지 않고 동일한 z축 방향을 유지하고, 이들(LS1, LS2, LS3, LS7, LS8, LS9)의 단축 방향은 행 방향인 y축 방향을 따라 바뀌지 않고 동일한 y축 방향을 유지할 수 있다. 또는, 도 7d에 도시된 바와 같이 나머지 광원(LS1, LS2, LS3, LS7, LS8, LS9)의 단축 방향은 행 방향인 y축 방향을 따라 동일한 z축 방향을 유지하고, 이들(LS1, LS2, LS3, LS7, LS8, LS9)의 장축 방향은 행 방향인 y축 방향을 따라 동일한 y축 방향을 유지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 복수의 광원(LS1 내지 LS9)에서 3개의 광원[(LS1 내지 LS3), (LS4 내지 LS6) 또는 (LS7 내지 LS9)]의 장축 방향(또는, 단축 방향)은 행 방향인 y축 방향을 따라 교대로 바뀔 수 있다.
또한, 복수의 광원(LS1 내지 LS9)에서 3개의 광원[(LS1, LS4, LS7), (LS2, LS5, LS8) 또는 (LS3, LS6, LS9)]의 장축 방향(또는, 단축 방향)은 열 방향인 z축 방향을 따라 교대로 바뀔 수 있다.
또한, 도 1에 예시된 바와 같이, 복수의 광원(LS1 내지 LS9)의 장축 방향과 단축 방향은 행 방향인 y축 방향과 열 방향인 z축 방향을 따라 교대로 바뀔 수 있다.
또한, 복수의 광원(LS1 내지 LS9)의 장축 방향과 단축 방향은 행 방향(또는, 열 방향)을 따라 교대로 바뀔 뿐, 열 방향(또는, 행 방향)을 따라 교대로 바뀌지 않고 동일한 방향을 유지할 수 있다.
도 8a 내지 도 8d는 또 다른 실시 예에 의한 발광 모듈(100F 내지 100I)의 평면도를 나타낸다.
예를 들어, 도 8a를 참조하면, 광원[(LS1, LS2, LS3), (LS4, LS5, LS6) 및 (LS7, LS8, LS9)] 각각의 장축 방향은 행 방향인 y축 방향을 따라 z축 방향, y축 방향 및 z축 방향으로 교대로 바뀌고, 이들[(LS1, LS2, LS3), (LS4, LS5, LS6) 및 (LS7, LS8, LS9)] 각각의 단축 방향은 행 방향인 y축 방향을 따라 y축 방향, z축 방향 및 y축 방향으로 교대로 바뀐다. 그러나, 광원[(LS1, LS4, LS7), (LS3, LS6, LS9)] 각각의 장축 방향인 z축 방향은 열 방향인 z축 방향을 따라 교대로 바뀌지 않고 동일한 방향을 유지할 수 있고, 이들[(LS1, LS4, LS7), (LS3, LS6, LS9)] 각각의 단축 방향인 y축 방향은 열 방향인 z축 방향을 따라 교대로 바뀌지 않고 동일한 방향을 유지할 수 있다. 또한, 광원(LS2, LS5, LS8) 각각의 장축 방향인 y축 방향은 열 방향인 z축 방향을 따라 교대로 바뀌지 않고 동일한 방향을 유지할 수 있고, 이들(LS2, LS5, LS8) 각각의 단축 방향인 z축 방향은 열 방향인 z축 방향을 따라 교대로 바뀌지 않고 동일한 방향을 유지할 수 있다.
또한, 도 8b를 참조하면, 광원[(LS1, LS2, LS3), (LS4, LS5, LS6) 및 (LS7, LS8, LS9)] 각각의 장축 방향은 행 방향인 y축 방향을 따라 y축 방향, z축 방향 및 y축 방향으로 교대로 바뀌고, 이들[(LS1, LS2, LS3), (LS4, LS5, LS6) 및 (LS7, LS8, LS9)] 각각의 단축 방향은 행 방향인 y축 방향을 따라 z축 방향, y축 방향 및 z축 방향으로 교대로 바뀐다. 그러나, 광원[(LS1, LS4, LS7), (LS3, LS6, LS9)] 각각의 장축 방향인 y축 방향은 열 방향인 z축 방향을 따라 교대로 바뀌지 않고 동일한 방향을 유지할 수 있고, 이들[(LS1, LS4, LS7), (LS3, LS6, LS9)] 각각의 단축 방향인 z축 방향은 열 방향인 z축 방향을 따라 교대로 바뀌지 않고 동일한 방향을 유지할 수 있다. 또한, 광원(LS2, LS5, LS8) 각각의 장축 방향인 z축 방향은 열 방향인 z축 방향을 따라 교대로 바뀌지 않고 동일한 방향을 유지할 수 있고, 이들(LS2, LS5, LS8) 각각의 단축 방향인 y축 방향은 열 방향인 z축 방향을 따라 교대로 바뀌지 않고 동일한 방향을 유지할 수 있다.
또한, 도 8c를 참조하면, 광원[(LS1, LS4, LS7), (LS2, LS5, LS8) 및 (LS3, LS6, LS9)] 각각의 장축 방향은 열 방향인 z축 방향을 따라 z축 방향, y축 방향 및 z축 방향으로 교대로 바뀌고, 이들[(LS1, LS4, LS7), (LS2, LS5, LS8) 및 (LS3, LS6, LS9)] 각각의 단축 방향은 열 방향인 z축 방향을 따라 y축 방향, z축 방향 및 y축 방향으로 교대로 바뀔 수 있다. 그러나, 광원[(LS1, LS2, LS3), (LS7, LS8, LS9)] 각각의 장축 방향은 행 방향인 y축 방향을 따라 교대로 바뀌지 않고 동일한 z축 방향을 유지할 수 있고, 이들[(LS1, LS2, LS3), (LS7, LS8, LS9)] 각각의 단축 방향은 행 방향인 y축 방향을 따라 교대로 바뀌지 않고 동일한 y축 방향을 유지할 수 있다. 또한, 광원(LS4, LS5, LS6) 각각의 장축 방향은 행 방향인 y축 방향을 따라 교대로 바뀌지 않고 동일한 y축 방향을 유지할 수 있고, 이들(LS4, LS5, LS6) 각각의 단축 방향은 행 방향인 y축 방향을 따라 교대로 바뀌지 않고 동일한 z축 방향을 유지할 수 있다.
또한, 도 8d를 참조하면, 광원[(LS1, LS4, LS7), (LS2, LS5, LS8) 및 (LS3, LS6, LS9)] 각각의 장축 방향은 열 방향인 z축 방향을 따라 y축 방향, z축 방향 및 y축 방향으로 교대로 바뀌고, 이들[(LS1, LS4, LS7), (LS2, LS5, LS8) 및 (LS3, LS6, LS9)] 각각의 단축 방향은 열 방향인 z축 방향을 따라 z축 방향, y축 방향 및 z축 방향으로 교대로 바뀔 수 있다. 그러나, 광원[(LS1, LS2, LS3), (LS7, LS8, LS9)] 각각의 장축 방향은 행 방향인 y축 방향을 따라 교대로 바뀌지 않고 동일한 y축 방향을 유지할 수 있고, 이들[(LS1, LS2, LS3), (LS7, LS8, LS9)] 각각의 단축 방향은 행 방향인 y축 방향을 따라 교대로 바뀌지 않고 동일한 z축 방향을 유지할 수 있다. 또한, 광원(LS4, LS5, LS6) 각각의 장축 방향은 행 방향인 y축 방향을 따라 교대로 바뀌지 않고 동일한 z축 방향을 유지할 수 있고, 이들(LS4, LS5, LS6) 각각의 단축 방향은 행 방향인 y축 방향을 따라 교대로 바뀌지 않고 동일한 y축 방향을 유지할 수 있다.
한편, 복수의 광원은 복수의 열 광원 또는 복수의 행 광원으로 구분될 수 있다. 여기서, 열 광원이란 열 방향인 z축 방향으로 배열된 광원을 의미하고, 행 광원이란 행 방향인 y축 방향으로 배열된 광원을 의미한다. 복수의 열 광원은 행 방향인 y축 방향으로 배열될 수 있고, 복수의 행 광원은 열 방향인 z축 방향으로 배열될 수도 있다.
예를 들어, 도 1을 참조하면 광원(LS1, LS2, LS3)이 하나의 제1 행 광원을 이루고, 광원(LS4, LS5, LS6)이 다른 하나의 제2 행 광원을 이루고, 광원(LS7, LS8, LS9)이 또 다른 하나의 제3 행 광원을 이룬다. 제1 내지 제3 행 광원은 열 방향인 z축 방향으로 배열됨을 알 수 있다.
또한, 광원(LS1, LS4, LS7)이 하나의 제1 열 광원을 이루고, 광원(LS2, LS5, LS8)이 다른 하나의 제2 열 광원을 이루고, 광원(LS3, LS6, LS9)이 또 다른 하나의 제3 열 광원을 이룬다. 제1 내지 제3 열 광원은 행 방향인 y축 방향으로 배열됨을 알 수 있다.
도 9는 또 다른 실시 예에 의한 발광 모듈(100J)의 평면도를 나타낸다.
도 9에 도시된 발광 모듈(100J)은 베이스(110) 및 베이스(110) 위에 배치된 복수의 광원(120)을 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 광원(120) 중 적어도 일부는 장방형 평면 형상을 가질 수도 있다. 즉, 도 9에 도시된 복수의 광원(120) 전체가 장방향 평면 형상을 가질 수도 있다. 또는, 복수의 광원(120) 중 일부는 장방형 평면 형상을 갖고 나머지는 정방형 평면 형상을 가질 수도 있다.
또한, 도 9에 도시된 복수의 광원(120)은 행 방향인 y축 방향으로 배열된 복수의 제1 내지 제14 열 광원(C1 내지 C14)으로 구분될 수도 있고, 열 방향인 z축 방향으로 배열된 복수의 제1 내지 제6 행 광원(R1 내지 R6)으로 구분될 수 있다.
실시 예에 의하면, 복수의 열 광원 중 이웃하는 열 광원의 단축 방향 또는 장축 방향 중 적어도 하나는 행 방향을 따라 바뀔 수 있다.
예를 들어, 도 1을 참조하면, 제1 열 광원(LS1, LS4, LS7), 제2 열 광원(LS2, LS5, LS8) 및 제3 열 광원(LS3, LS6, LS9) 중 제1 열 광원(LS1, LS4, LS7)과 제2 열 광원(LS2, LS5, LS8)이 이웃하고, 제2 열 광원(LS2, LS5, LS8)과 제3 열 광원(LS3, LS6, LS9)이 이웃한다.
이때, 제1 열 광원(LS1, LS4, LS7)의 각 단축 방향인 y축 방향, z축 방향 및 y축 방향과 이웃하는 제2 열 광원(LS2, LS5, LS8)의 각 단축 방향인 z축 방향, y축 방향 및 z축 방향은 행 방향인 y축 방향을 따라 교대로 바뀐다. 즉, 제1 열 광원(LS1, LS4, LS7)에 속하는 광원(LS1)의 단축 방향인 y축 방향과 이웃하는 제2 열 광원(LS2, LS5, LS8)에 속하는 광원(LS2)의 단축 방향인 z축 방향은 y축 방향을 따라 바뀐다. 이와 비슷하게, 제2 열 광원(LS2, LS5, LS8)의 각 단축 방향인 z축 방향, y축 방향 및 z축 방향과 이웃하는 제3 열 광원(LS3, LS6, LS9)의 단축 방향인 y축 방향, z축 방향 및 y축 방향은 y축 방향을 따라 바뀐다.
또한, 제1 열 광원(LS1, LS4, LS7)의 각 장축 방향인 z축 방향, y축 방향 및 z축 방향과 이웃하는 제2 열 광원(LS2, LS5, LS8)의 각 장축 방향인 y축 방향, z축 방향 및 y축 방향은 y축 방향을 따라 바뀐다. 즉, 제1 열 광원(LS1, LS4, LS7)에 속하는 광원(LS1)의 장축 방향인 z축 방향과 이웃하는 제2 열 광원(LS2, LS5, LS8)에 속하는 광원(LS2)의 장축 방향인 y축 방향은 y축 방향을 따라 바뀐다. 이와 비슷하게, 제2 열 광원(LS2, LS5, LS8)의 각 장축 방향인 y축 방향, z축 방향 및 y축 방향과 이웃하는 제3 열 광원(LS3, LS6, LS9)의 각 장축 방향인 z축 방향, y축 방향 및 z축 방향은 y축 방향을 따라 바뀐다.
도 1에 도시된 바와 같이, 도 9에 도시된 복수의 광원(120)은 열 광원으로 구분될 수 있다.
또한, 도 9에 도시된 발광 모듈(100J)에 예시된 바와 같이, 복수의 열 광원(C1 내지 C14) 중 홀수번째 열 광원(C1, C3, C5, C7, C9, C11, C13)에 대해 짝수번째 열 광원(C2, C4, C6, C8, C10, C12, C14)은 열 방향으로 일정 거리(D)만큼 쉬프트될 수 있다. 또는, 복수의 열 광원(C1 내지 C14) 중 짝수번째 열 광원(C2, C4, C6, C8, C10, C12, C14)에 대해 홀수번째 열 광원(C1, C3, C5, C7, C9, C11, C13)은 열 방향으로 일정 거리(D)만큼 쉬프트될 수 있다.
예를 들어, 제13 열 광원(C13)에 대해 제14 열 광원(C14)은 열 방향인 z축 방향으로 일정 거리(D)만큼 쉬프트될 수 있다. 또는, 제14 열 광원(C14)에 대해 제13 열 광원(C13)은 열 방향인 z축 방향으로 일정 거리(D)만큼 쉬프트될 수 있다. 여기서, 일정 거리(D)는 다음 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112014113243036-pat00001
여기서, P는 각 열 광원(C1 내지 C14)에 속하는 복수의 광원(120)이 서로 이격된 단위 피치(pitch)를 의미할 수 있다.
비록 도시되지는 않았지만, 도 1 및 도 9에 예시된 바와 같이 열 광원이 배치된 모습과 동일한 모습으로 복수의 행 광원이 배치될 수 있다. 즉, 복수의 행 광원 중 이웃하는 행 광원의 단축 방향 또는 장축 방향 중 적어도 하나는 행 방향을 따라 바뀔 수 있다. 또한, 복수의 행 광원 중 홀수번째 행 광원에 대해 짝수번째 행 광원은 행 방향으로 일정 거리만큼 쉬프트될 수 있다. 또는, 짝수번째 행 광원에 대해 홀수번째 행 광원은 행 방향으로 일정 거리만큼 쉬프트될 수 있다. 이때, 일정 거리는 수학식 1과 같을 수 있다.
또한, 실시 예에 의한 발광 모듈에 포함되는 복수의 광원은 중심 광원과 주변 광원을 포함할 수 있다. 여기서, 주변 광원이란, 중심 광원을 에워싸는 광원을 의미할 수 있다. 도 1을 예로 들면, 광원(LS5)이 중심 광원에 해당하고, 광원(LS2, LS4, LS6, LS8)이 주변 광원에 해당할 수 있다.
또한, 중심 광원의 단축 방향은 주변 광원의 장축 방향과 동일할 수 있다. 도 1을 예로 들면, 중심 광원인 광원(LS5)의 단축 방향과 주변 광원인 광원(LS2, LS4, LS6, LS8)의 장축 방향은 y축 방향으로서 동일할 수 있다.
또한, 중심 광원의 장축 방향은 주변 광원의 단축 방향과 동일할 수 있다. 도 1을 예로 들면, 중심 광원인 광원(LS5)의 장축 방향과 주변 광원인 광원(LS2, LS4, LS6, LS8)의 단축 방향은 z축 방향으로서 동일할 수 있다.
한편, 복수의 광원 중 적어도 일부는 행 방향 또는 열 방향 중 적어도 한 방향으로 서로 동일한 간격 또는 서로 다른 간격으로 이격되어 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 1에서 복수의 광원(LS1 내지 LS9)은 행 방향인 y축 방향으로 서로 동일한 간격 또는 서로 다른 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 광원(LS1, LS2) 사이의 거리(dr11), 광원(LS2, LS3) 사이의 거리(dr12), 광원(LS4, LS5) 사이의 거리(dr21), 광원(LS5, LS6) 사이의 거리(dr22), 광원(LS7, LS8) 사이의 거리(dr31), 광원(LS8, LS9) 사이의 거리(dr32)는 서로 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있다.
또한, 도 1에서 복수의 광원(LS1 내지 LS9)은 열 방향인 z축 방향으로 서로 동일한 간격 또는 서로 다른 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 광원(LS1, LS4) 사이의 거리(dc11), 광원(LS4, LS7) 사이의 거리(dc12), 광원(LS2, LS5) 사이의 거리(dc21), 광원(LS5, LS8) 사이의 거리(dc22), 광원(LS3, LS6) 사이의 거리(dc31), 광원(LS6, LS9) 사이의 거리(dc32)는 서로 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있다.
또한, 복수의 광원이 행 방향으로 서로 이격된 거리와 열 방향으로 서로 이격된 거리는 서로 동일할 수도 있고 서로 다를 수도 있다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 광원(120)이 행 방향으로 이격된 거리(d1)는 열 방향으로 이격된 거리(d2)보다 작을 수 있다.
도 10은 또 다른 실시 예에 의한 발광 모듈(100K)의 평면도를 나타내고, 도 11은 또 다른 실시 예에 의한 발광 모듈(100L)의 평면도를 나타낸다.
도 10 및 도 11에 도시된 발광 모듈(100K, 100L) 각각은 베이스(110) 및 베이스(110) 위에 배치된 복수의 광원(120)을 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 광원(120) 중 적어도 일부는 장방형 평면 형상을 가질 수도 있다. 즉, 도 10 또는 도 11에 도시된 복수의 광원(120) 전체가 장방향 평면 형상을 가질 수도 있다. 또는, 복수의 광원(120) 중 일부는 장방형 평면 형상을 갖고 나머지는 정방형 평면 형상을 가질 수도 있다.
한편, 복수의 광원은 지그재그형, 다각형, 다이아몬드형 또는 쉬프트형 중 적어도 하나의 형태로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 광원(120)은 도 1, 도 4 내지 도 6, 도 7a 내지 도 8d에 도시된 바와 같이 사각형 형태로 서로 이격되어 배치될 수도 있고, 도 10에 도시된 바와 같이 육각형 형태로 서로 이격되어 배치될 수도 있다. 또는, 도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 광원(120)은 쉬프트형태로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 또는 도 11에 도시된 바와 같이, 복수의 광원(120)은 다이아몬드 형태로 서로 이격되어 배치될 수 있다.
도 9의 경우 열 광원(C1 내지 C14)에 포함된 광원(120) 간의 피치는 동일하고 행 광원(R1 내지 R6)에 포함되는 광원(120) 간의 피치는 서로 동일하다. 반면에, 도 10 및 도 11에 예시된 바와 같이 광원(120) 간의 행 방향 또는 열 방향으로의 피치는 서로 다를 수도 있다.
전술한 실시 예에 의한 발광 모듈은 조명 장치, 표시 장치, 지시 장치 등 다양한 분야에 적용될 수 있다. 예를 들어, 조명 장치는 램프, 가로등뿐만 아니라, 선형 모듈(linear module), 튜브(tube), 감성 조명용 월 워셔(wall washer) 등의 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 전술한 실시 예에 의한 발광 모듈을 포함하는 조명 장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 12는 실시 예에 의한 조명 장치(200)의 단면도를 나타낸다.
도 12에 도시된 조명 장치(200)는 기판(210), 복수의 광원(220), 제2 렌즈(230) 및 광학 부재(240)를 포함할 수 있다.
도 12에 예시된 복수의 광원(220)은 기판(210) 위에 배치된다. 여기서, 광원(220) 및 기판(210)은 도 1에 도시된 광원(120) 및 베이스(110)에 각각 해당할 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 광원(220)과 기판(210)이 도 2에 예시된 바와 같이 구현될 경우, 기판(210)의 아래에 별도의 인쇄 회로 기판(미도시)이 배치될 수 있다. 여기서, 인쇄 회로 기판은 도 3에 도시된 인쇄 회로 기판(110B)과 동일하므로 중복되는 설명을 생략한다.
또한, 기판(210) 및 광원(220)은 도 3에 도시된 기판(110B) 및 광원(LS4, LS5, LS6)에 각각 해당할 수 있으며, 중복되는 설명을 생략한다. 이 경우, 실시 예에 의한 발광 모듈(100M)은 기판(210)과 복수의 광원(220) 이외에 제2 렌즈(230)를 더 포함할 수 있다. 제2 렌즈(230)는 광원(220)에 해당하는 복수의 발광 소자 패키지 위에 배치될 수 있다. 경우에 따라서, 제2 렌즈(230)는 생략될 수 있다.
광학 부재(240)는 발광 모듈(100M)의 상부에 배치될 수 있다. 광학 부재(240)는 복수의 광원(220)을 통해 출사되는 광을 확산시키는 역할을 하며, 확산 효과를 증가시키기 위해 상부 표면에 요철 패턴을 형성할 수도 있다.
광학 부재(240)는 단일 층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 요철 패턴은 최상층 또는 어느 한 층의 표면에 형성될 수 있다. 요철 패턴은 발광 모듈(100M)에 따라 배치되는 스트라이프 형상을 가질 수도 있다.
경우에 따라, 광학 부재(240)는 적어도 하나의 시트로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 광학 부재(240)는 확산 시트, 프리즘 시트, 휘도 강화 시트 등을 선택적으로 포함할 수 있다. 확산 시트는 복수의 광원(220)으로부터 출사된 광을 확산시키는 역할을 한다. 프리즘 시트는 확산된 광을 발광 영역으로 가이드하는 역할을 한다. 휘도 확산 시트는 휘도를 강화시키는 역할을 한다.
도 13a 및 도 13b는 비교 례에 의한 발광 모듈의 평면도를 나타낸다.
도 13a 및 도 13b에 도시된 비교 례에 의한 발광 모듈은 베이스(110) 및 복수의 광원(120)을 포함한다. 실시 예에 의한 발광 모듈과 달리, 비교 례에 의한 발광 모듈에서 복수의 광원(120)의 장축 방향은 어떤 방향으로 교대로 바뀌지 않고 도 13a에 예시된 바와 같이 z축 방향으로 모두 동일하거나 도 13b에 예시된 바와 같이 y축 방향으로 모두 동일할 수 있다. 또한, 비교 례에 의한 발광 모듈에서 복수의 광원(120)의 단축 방향은 어떤 방향으로 교대로 바뀌지 않고 도 13a에 예시된 바와 같이 y축 방향으로 모두 동일하거나 도 13b에 예시된 바와 같이 z축 방향으로 모두 동일할 수 있다.
도 14a 및 도 14b는 장방형 평면 형상을 갖는 발광 소자(LED)의 단축 및 장축 배광 분포를 각각 나타낸다. 각 그래프에서, 횡축은 지향각(θ)을 나타내고 종축은 광도를 나타낸다. 여기서, 광도의 단위는 칸델라(cd:candela)이며, 참조부호 310 및 320은 시뮬레이션 결과를 나타내고, 312 및 322는 실측한 결과를 나타낸다.
도 14a 및 도 14b를 참조하면, 발광 소자(LED)가 장방형 평면 형상을 가질 경우 발광 소자(LED)의 배광 분포(또는, 지향각)는 장축과 단축이 서로 상이함을 알 수 있다.
또한, 발광 소자가 정방형 평면 형상을 갖는다고 하더라도, 하나의 발광 소자 패키지에 복수의 정방형 발광 다이오드가 단일 방향으로 배치될 경우, 발광 소자 패키지의 장축과 단축에서의 배광 분포는 서로 상이해질 수 있다.
전술한 바와 같은 배광 분포는 파장 변환부(130)를 배치하거나 제1 렌즈(140) 위에 제2 렌즈(230)를 배치할 경우 더욱 심해질 수 있다. 결국, 도 13a 및 도 13b에 예시된 바와 같이 광원(120)의 장축 방향 또는 단축 방향이 모두 동일할 경우 배광 분포가 심해지므로, 실시 예에 의한 발광 모듈(100A 내지 100M)은 광원(120)의 장축 방향 또는 단축 방향 중 적어도 하나의 방향이 열 방향 또는 행 방향 중 적어도 하나의 방향을 따라 교대로 바뀌도록, 복수의 광원(120)을 배치한다. 그러므로, 실시 예에 의한 발광 모듈(100A 내지 100M)은 장축 방향과 단축 방향의 상이한 배광 분포를 상쇄시킬 수 있어, 비교 례에 의한 발광 모듈보다 우수한 배광 분포를 가질 수 있다.
또한, 일정한 크기의 조명 장치는 복수의 발광 모듈로 구현될 수 있다. 이 경우, 발광 모듈의 배광 분포가 다름으로 인해 조명 장치의 균일도 역시 저하될 수 있다.
도 15는 비교 례에 의한 대칭형 및 비대칭형 조명 장치의 휘도 분포 및 색도 분포를 나타낸다. 여기서, 비교 례에 의한 대칭형 조명 장치는 64개의 정방형 발광 소자 패키지를 포함하고, 비교 례에 의한 비대칭형 조명 장치는 255개의 장방형 발광 소자 패키지를 포함한다.
도 15를 참조하면, 비교 례에 의한 대칭형 조명 장치가 비교 례에 의한 비대칭형 조명 장치보다 우수한 휘도 분포 및 색도 분포를 가짐을 알 수 있다. 특히, 도 15에서, 광원이 존재하는 부분이 밝고 광원 사이의 부분에 무늬가 발생함을 알 수 있다.
도 16은 비교 례와 실시 예에 의한 조명 장치의 평면 휘도(Lux) 및 평면 색도(color)분포를 나타낸다. 여기서, 참조부호 330은 광원(120)의 사이를 나타내고 332는 광원(120)의 상부를 나타낸다.
도 17은 도 16에 도시된 비교 례와 실시 예(CASE 1, CASE 2, CASE 3, CASE 4)의 조도 분포를 나타내는 그래프로서, 횡축은 거리(㎜)를 나타내고 종축은 정규화된 조도를 나타낸다. 횡축에서 0은 조명 장치의 중심을 나타낸다.
도 16에서, 비교 례는 도 13a에 도시된 바와 같이 광원(120)이 배열된 경우이고, 피치(P)가 54 ㎜인 경우이다.
도 16에 도시된 사진을 획득하기 위해, 실시 예에 의한 조명 장치를 6개의 서로 다른 경우(CASE 1 내지 CASE 6)로 구현하였다.
CASE 1은 실시 예에 의한 조명 장치에 포함되는 복수의 광원 각각의 장축이 51 ㎜이고 단축이 52 ㎜이며, 피치(P)가 33.75 ㎜이며 광원(120)이 도 1에 예시된 바와 같이 정방형 평면 형상으로 배치된 경우를 나타낸다.
CASE 2는 실시 예에 의한 조명 장치에 포함되는 광원의 개수가 25개이고 이들이 도 1에 예시된 바와 같이 배치되고 피치(P)가 54 ㎜인 경우를 나타낸다.
CASE 3은 실시 예에 의한 조명 장치에 포함되는 광원의 개수가 25개이고 이들을 도 1에 예시된 바와 같이 배치되고 피치(P)가 50 ㎜인 경우를 나타낸다.
CASE 4는 실시 예에 의한 조명 장치에 포함되는 광원의 개수가 36개이고 이들이 도 1에 예시된 바와 같이 배치되고 피치(P)가 45 ㎜인 경우를 나타낸다.
CASE 5는 실시 예에 의한 조명 장치에 포함되는 광원의 개수가 25개이고 이들이 도 11에 예시된 바와 같이 다이아몬드 형태로 배치되고 피치(P)가 54 ㎜인 경우를 나타낸다.
CASE 6은 실시 예에 의한 조명 장치에 포함되는 광원의 개수가 25개이고 이들이 도 11에 예시된 바와 같이 다이아몬드 형태로 배치된 경우를 나타낸다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 비교 례에서 밝은 곳과 어두운 곳의 조도 차이는 9%인 반면, 실시 예(CASE 2, CASE 3)에서 조도 차이는 7% 정도이고 실시 예(CASE 4)에서 조도 차이는 3% 정도로서, 비교 례보다 실시 예에 의한 조명 장치의 조도 차이가 더 작음을 알 수 있다.
결국, 전술한 바와 같이, 장축 방향과 단축 방향의 배광 분포를 상쇄하도록 광원을 배치한 발광 모듈을 이용하여 실시 예에 의한 조명 장치를 구현할 경우, 휘도 분포 및 색도 분포가 균일해져서 균일도가 향상되고 제조 단가가 감소할 수 있고 효율성이 증대될 수 있다.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 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.
100A, 100A-1, 100A-2, 100A-2-1, 100A-2-2, 100A-2-3 내지 100M: 발광 모듈
110: 베이스 110A: 패키지 몸체
110B: 인쇄 회로 기판 112, 114: 리드 프레임
120, 220: 광원 130: 파장 변환부
140: 제1 렌즈 170: 기판
180: 발광 구조물 190, 192: 전극
200: 조명 장치 210: 기판
230: 제2 렌즈 240: 광학 부재
LLS: 장축면 SLS: 단축면

Claims (24)

  1. 베이스; 및
    상기 베이스 위에 각각 행 방향과 열 방향으로 서로 이격되어 배치된 복수의 광원을 포함하고,
    상기 복수의 광원은 각각 서로 수직한 단축면 및 장축면을 포함하고,
    상기 복수의 광원 중에서 서로 상기 행 방향 및 상기 열 방향으로 가장 인접한 광원들은 각각 단축면과 장축면이 서로 마주보고 배치되고,
    상기 복수의 광원은 복수의 열 광원을 포함하고,
    상기 복수의 열 광원 중 이웃하는 열 광원의 단축 방향 및 장축 방향 각각은 상기 행 방향을 따라 바뀌도록 상기 복수의 광원이 배치되고,
    상기 행 방향으로 배열된 상기 복수의 열 광원 중 홀수번째 열 광원에 대해 짝수번째 열 광원은 상기 열 방향으로 일정 거리만큼 쉬프트되고,
    상기 일정 거리는 각 열 광원에 속하는 복수의 광원이 서로 이격된 단위 피치의 절반인 발광 모듈.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 베이스는 상기 복수의 광원이 배치된 패키지 몸체에 해당하고,
    상기 복수의 광원은 복수의 발광 소자에 각각 해당하는 발광 모듈.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 베이스는 상기 복수의 광원이 배치된 인쇄 회로 기판에 해당하고,
    상기 복수의 광원은 복수의 발광 소자 패키지에 각각 해당하는 발광 모듈.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 복수의 발광 소자 패키지 각각은
    상기 인쇄 회로 기판 위에 배치된 패키지 몸체;
    상기 패키지 몸체 위에 배치된 적어도 하나의 발광 소자;
    상기 패키지 몸체 위에 배치된 렌즈; 및
    상기 렌즈와 상기 패키지 몸체 사이에 배치된 파장 변환부를 포함하는 발광 모듈.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 광원이 상기 행 방향으로 서로 이격된 거리와 상기 열 방향으로 서로 이격된 거리는 서로 다른 발광 모듈.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 베이스; 및
    상기 베이스 위에 각각 행 방향과 열 방향으로 서로 이격되어 배치된 복수의 광원을 포함하고,
    상기 복수의 광원은 각각 서로 수직한 단축면 및 장축면을 포함하고,
    상기 복수의 광원 중에서 서로 상기 행 방향 및 상기 열 방향으로 가장 인접한 광원들은 각각 단축면과 장축면이 서로 마주보고 배치되고,
    상기 복수의 광원은 복수의 행 광원을 포함하고,
    상기 복수의 행 광원 중 이웃하는 행 광원의 단축 방향 및 장축 방향 각각이 상기 열 방향을 따라 바뀌도록 상기 복수의 광원이 배치되고,
    상기 열 방향으로 배열된 상기 복수의 행 광원 중 홀수번째 행 광원에 대해 짝수번째 행 광원은 상기 행 방향으로 일정 거리만큼 쉬프트되고,
    상기 일정 거리는 각 행 광원에 속하는 복수의 광원이 서로 이격된 단위 피치의 절반인 발광 모듈.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
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  20. 삭제
  21. 제4 항에 있어서, 상기 렌즈는 상기 광원의 상면을 각각 커버하는 발광 모듈.
  22. 제21 항에 있어서, 상기 파장 변환부는 서로 분기되어 복수 개로 구비되고,
    상기 복수의 파장 변환부 각각은 상기 복수의 광원을 각각 커버하고,
    상기 복수의 파장 변환부 각각의 외측면은 상기 렌즈의 외측면과 동일 평면 상에 위치하는 발광 모듈.
  23. 제4 항에 있어서, 상기 렌즈는 상기 복수의 광원 각각의 상면을 모두 커버하는 발광 모듈.
  24. 제23 항에 있어서, 상기 파장 변환부는 일체로 구비되어 상기 복수의 광원을 모두 커버하고,
    상기 파장 변환부의 외측면은 상기 렌즈의 외측면과 동일 평면 상에 위치하고,
    상기 패키지 몸체는 서로 이격된 제1 리드 프레임, 및 제2 리드 프레임을 포함하고,
    상기 파장 변환부는 상기 제1 리드 프레임, 및 상기 제2 리드 프레임의 상면에 접촉하는 발광 모듈.
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