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1. (WO2019027154) 광학 렌즈, 조명 모듈 및 이를 구비한 라이트 유닛
Document

명세서

발명의 명칭

기술분야

1  

배경기술

2   3   4   5  

발명의 상세한 설명

기술적 과제

6   7   8   9   10   11  

과제 해결 수단

12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   26   27   28   29   30   31   32   33   34  

발명의 효과

35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46  

도면의 간단한 설명

47   48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68   69   70   71   72   73   74   75  

발명의 실시를 위한 최선의 형태

76   77   78   79   80   81   82   83   84   85   86   87   88   89   90   91   92   93   94   95   96   97   98   99   100   101   102   103   104   105   106   107   108   109   110   111   112   113   114   115   116   117   118   119   120   121   122   123   124   125   126   127   128   129   130   131   132   133   134   135   136   137   138   139   140   141   142   143   144   145   146   147   148   149   150   151   152   153   154   155   156   157   158   159   160   161   162   163   164   165   166   167   168   169   170   171   172   173   174   175   176   177   178   179   180   181   182   183   184   185   186   187   188   189   190  

산업상 이용가능성

191   192   193   194  

청구범위

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

도면

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   26   27   28   29  

명세서

발명의 명칭 : 광학 렌즈, 조명 모듈 및 이를 구비한 라이트 유닛

기술분야

[1]
본 발명은 광학 렌즈, 조명 모듈 및 이를 구비한 라이트 유닛에 관한 것이다.

배경기술

[2]
발광 소자, 예컨대 발광 다이오드(Light Emitting Device)는 전기 에너지를 빛으로 변환하는 반도체 소자의 일종으로, 기존의 형광등, 백열등을 대체하여 차세대 광원으로서 각광받고 있다.
[3]
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.
[4]
또한, 발광 다이오드는 반도체 소자의 전위 갭을 이용하여 빛을 생성하므로 기존의 광원에 비해 수명이 길고 응답특성이 빠르며, 친환경적 특징을 갖는다.
[5]
이에 따라, 기존의 광원을 발광 다이오드로 대체하기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 발광 다이오드는 실내외에서 사용되는 각종 램프, 표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 사용이 증가하고 있다.

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[6]
실시 예는 회로 기판 상에 광학 렌즈의 바닥면으로 진행하는 일부 광을 흡수하는 층을 배치한 조명 모듈을 제공한다.
[7]
실시 예는 회로 기판 상에 광학 렌즈의 바닥면으로 진행하는 광의 휘부 영역에 광을 흡수하는 층을 배치한 조명 모듈을 제공한다.
[8]
실시 예는 광학 렌즈를 지지하는 돌기부 및 상기 돌기부의 둘레에 흡수층을 배치하여, 휘부 영역의 광을 흡수토록 한 조명 모듈을 제공한다.
[9]
실시 예는 회로 기판으로 진행하는 광학 렌즈로부터 반사된 광에 대한 휘부 영역에 흡수층을 분산 배치하여 중심 휘도를 낮추어 줄 수 있도록 한 조명 모듈을 제공한다.
[10]
실시 예는 적어도 5면으로 발광하는 발광 소자로부터 입사된 광의 출사각을 변화시켜 주는 광학 렌즈 및 이를 갖는 조명 모듈을 제공한다.
[11]
실시 예는 광의 지향각을 벗어난 영역으로 방출되는 광의 출사각이 입사각보다 작은 광학 렌즈 및 이를 갖는 조명 모듈을 제공한다.

과제 해결 수단

[12]
실시 예에 따른 조명 모듈은, 복수의 제1리세스를 갖는 회로 기판; 상기 회로 기판 상에 배치되는 광학 렌즈; 및 상기 광학 렌즈와 상기 회로 기판 사이에 배치되는 발광 소자를 포함하고, 상기 광학 렌즈는, 바닥 면, 상기 바닥 면 상에 배치되며, 볼록한 곡면을 갖는 제1출사면; 상기 제1출사면에 대하여 오목한 입사면을 갖는 제2리세스; 및 상기 바닥 면으로부터 상기 회로 기판 방향으로 돌출된 복수의 돌기부를 포함하며, 상기 오목부는 상기 발광 소자 상에 배치되며, 상기 제1리세스에는 상기 돌기부의 일부가 배치되고, 상기 회로 기판 상에 상기 복수의 돌기부 중 적어도 하나를 감싸는 흡수층을 포함하며, 상기 돌기부를 감싸는 상기 흡수층은 상기 돌기부의 중심으로부터 상기 돌기부의 반경의 2.5배 이하의 영역에 배치되며, 상기 돌기부의 중심은 상기 제2리세스의 바닥 중심으로부터 상기 바닥 면의 반경의 0.3 내지 0.95의 범위에 배치될 수 있다.
[13]
실시 예에 의하면, 상기 제1리세스와 상기 돌기부 사이에 접착 부재를 포함할 수 있다.
[14]
실시 예에 의하면, 상기 흡수층은 상기 돌기부의 중심으로부터 상기 돌기부의 반경의 1.3배 내지 2.5배의 범위에 배치될 수 있다.
[15]
실시 예에 의하면, 상기 돌기부의 중심은 상기 제1출사면을 기점으로 상기 바닥 면의 바닥 중심과의 각도가 45도 내지 85도의 범위에 위치하는 조명 모듈.
[16]
실시 예에 의하면, 상기 돌기부의 중심은 상기 제1출사면을 기점으로 상기 발광 소자의 중심과의 각도가 45도 내지 85도의 범위에 위치될 수 있다.
[17]
실시 예에 의하면, 상기 돌기부를 감싸는 상기 흡수층의 상면 면적은 상기 돌기부의 바닥 면적보다 작을 수 있다.
[18]
실시 예에 의하면, 상기 돌기부를 감싸는 상기 흡수층의 상면 면적은 상기 돌기부의 바닥 면적보다 크고 2.6배 이하일 수 있다.
[19]
실시 예에 의하면, 상기 광학 렌즈의 바닥 면과 대면하는 상기 흡수층의 상면 면적은 렌즈 바닥 면적의 11%의 이하로 배치될 수 있다.
[20]
실시 예에 의하면, 상기 흡수층은 상기 복수의 돌기부 각각의 둘레에 링 형상으로 배치될 수 있다.
[21]
실시 예에 의하면, 상기 접착 부재는 상기 흡수층과 상기 돌기부 사이에 배치될 수 있다.
[22]
실시 예에 의하면, 상기 흡수층은 상기 돌기부의 둘레를 따라 복수의 흡수 영역 및 상기 복수의 흡수 영역 사이에 스페이스를 포함할 수 있다.
[23]
실시 예에 의하면, 상기 돌기부 및 상기 흡수층은 상기 발광 소자로부터 방출된 광이 상기 제1출사면에 의해 반사되어 전달되는 휘부 영역 상에 배치되며, 상기 휘부 영역은 상기 광학 렌즈의 바닥 면의 영역 중에서 상기 바닥 면으로 진행하는 광의 광도가 피크 치의 80% 이상인 영역을 포함할 수 있다.
[24]
실시 예에 의하면, 상기 광학 렌즈는 상기 회로 기판 상에 제1방향으로 복수로 배열되며, 상기 광학 렌즈는 제2방향의 길이가 상기 회로 기판의 제2방향의 길이보다 더 길며, 상기 광학 렌즈의 제1,2방향의 길이는 상기 광학 렌즈의 두께보다 클 수 있다.
[25]
실시 예에 따른 조명 모듈은, 복수의 제1리세스를 회로 기판; 상기 회로 기판 상에 배치된 발광 소자; 복수의 돌기부를 갖고 상기 발광 소자 상에 배치된 광학 렌즈; 및 상기 돌기부를 상기 제1리세스에 접착시키는 접착 부재를 포함하며, 상기 회로 기판은 상기 복수의 제1리세스 각각의 둘레에 배치된 흡수층을 포함하며, 상기 광학 렌즈는, 바닥 면, 상기 바닥 면의 센터 영역에 오목한 제2리세스, 상기 제2리세스의 둘레에 입사면, 상부에 볼록한 곡면을 갖는 제1출사면을 포함하며, 상기 돌기부는 상기 바닥 면으로부터 상기 회로 기판 방향으로 돌출되며, 상기 돌기부는 상기 바닥 면의 내측 제1에지부보다 외측 제2에지부에 인접하며, 상기 돌기부 및 상기 흡수층은 상기 발광 소자로부터 방출된 광이 상기 제1출사면에 의해 반사되어 집광된 휘부 영역 상에 배치될 수 있다.
[26]
실시 예에 의하면, 상기 접착 부재는 상기 돌기부와 상기 흡수층 사이에 배치되며, 상기 접착 부재는 상기 광학 렌즈의 바닥 면과 상기 회로 기판의 상면 사이에 배치될 수 있다.
[27]
실시 예에 의하면, 상기 흡수층은 상기 접착 부재와 상기 회로 기판 사이의 영역으로 연장되며, 상기 접착 부재는 상기 흡수층과 상기 광학 렌즈의 바닥 면 사이에 배치될 수 있다.
[28]
실시 예에 의하면, 상기 흡수층은 하나 또는 복수의 영역이 링 형상을 가질 수 있다.
[29]
실시 예에 의하면, 상기 흡수층은 상기 돌기부의 둘레를 따라 배치된 복수의 흡수 영역 및 상기 복수의 흡수 영역 사이에 스페이스를 포함할 수 있다.
[30]
실시 예에 의하면, 상기 복수의 흡수 영역은 서로 동일한 원호 길이를 갖거나, 적어도 2개는 서로 다른 원호 길이를 가질 수 있다.
[31]
실시 예에 의하면, 상기 흡수층의 상면 면적은 상기 스페이스의 면적보다 클 수 있다.
[32]
실시 예에 의하면, 상기 휘부 영역은 상기 광학 렌즈의 바닥 면의 영역 중에서 상기 바닥 면으로 진행하는 광의 광도가 피크 치의 80% 이상인 영역을 포함할 수 있다.
[33]
실시 예에 의하면, 상기 광학 렌즈는 상기 회로 기판 상에 제1방향으로 복수로 배열되며, 상기 광학 렌즈는 제2방향의 길이가 상기 회로 기판의 제2방향의 길이보다 더 길게 배치되며, 상기 광학 렌즈의 제1,2방향의 길이는 상기 광학 렌즈의 두께보다 클 수 있다.
[34]
실시예의 라이트 유닛은 상기 조명 모듈 상에 광학 시트를 포함할 수 있다.

발명의 효과

[35]
실시 예는 광학 렌즈의 바닥에 위치한 휘부 영역으로부터 반사된 광을 흡수할 수 있어, 광학 렌즈의 휘도 분포를 개선시켜 줄 수 있다.
[36]
실시 예는 광학 렌즈의 휘부 영역에 배치된 상기 회로 기판의 흡수층에 의해 광학 렌즈의 중심 중역의 휘도 밝기를 낮추어 줄 수 있다.
[37]
실시 예는 광학 렌즈의 휘부 영역에 배치된 상기 회로 기판의 흡수층에 의해 상기 광학 렌즈로 출사된 광의 반치 폭을 개선시켜 줄 수 있다.
[38]
실시 예는 광학 렌즈로부터 추출된 광에 의한 핫 스팟과 같은 노이즈를 줄일 수 있다.
[39]
실시 예는 인접한 광학 렌즈 간의 광 간섭을 줄여줄 수 있다.
[40]
실시 예는 인접한 광학 렌즈 간의 간섭을 최소화하여 화상을 개선할 수 있다.
[41]
실시 예는 서로 다른 회로 기판 상의 광학 렌즈 간의 간섭을 줄여줄 수 있다.
[42]
실시 예는 광학 렌즈에 의해 발광 소자 간의 간격을 넓게 제공하여, 광학 렌즈 간의 간섭을 줄여줄 수 있다.
[43]
실시 예는 라이트 유닛 내에 배치되는 발광 소자의 개수를 줄일 수 있다.
[44]
실시 예는 광학 렌즈를 갖는 조명 모듈의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
[45]
실시 예는 광학 렌즈를 갖는 라이트 유닛의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
[46]
실시 예는 조명 모듈을 갖는 조명 시스템의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.

도면의 간단한 설명

[47]
도 1은 실시 예에 따른 조명 모듈의 평면도이다.
[48]
도 2는 도 1의 광학 렌즈의 측 단면도이다.
[49]
도 3은 도 2의 광학 렌즈의 저면도이다.
[50]
도 4는 도 1의 조명 모듈의 B-B측 단면도이다.
[51]
도 5는 도 1의 조명 모듈의 C-C측 단면도이다.
[52]
도 6은 도 1의 조명 모듈의 A-A측 단면도로서, 광의 경로를 설명하기 위한 도면이다.
[53]
도 7은 도 6의 광 경로에 의한 휘부 영역을 나타낸 평면도이다.
[54]
도 8은 실시 예에 따른 조명 모듈의 광학 렌즈의 투시도로서, 회로 기판 상의 흡수층 및 광학 렌즈의 돌기부를 나타낸 평면도이다.
[55]
도 9는 도 8의 회로 기판의 흡수층 및 광학 렌즈의 돌기부의 부분 확대도이다.
[56]
도 10은 도 9의 조명 모듈에서 회로 기판의 흡수층, 광학 렌즈의 돌기부 및 회로 기판의 제1리세스를 나타낸 확대도이다.
[57]
도 11은 도 10에서 흡수층의 다른 예이다.
[58]
도 12는 도 10에서 돌기부의 다른 예이다.
[59]
도 13은 도 10에서 돌기부의 다른 예이다.
[60]
도 14는 도 7의 조명 모듈에서 흡수층의 제1변형 예이다.
[61]
도 15는 도 7의 조명 모듈에서 흡수층의 제2변형 예이다.
[62]
도 16은 도 7의 조명 모듈에서 흡수층의 제3변형 예이다.
[63]
도 17은 도 7의 조명 모듈에서 흡수층의 제4변형 예이다.
[64]
도 18은 도 7의 조명 모듈에서 흡수층의 제5변형 예이다.
[65]
도 19는 도 7의 조명 모듈에서 흡수층의 제6변형 예이다.
[66]
도 20은 도 7의 조명 모듈에서 흡수층의 제7변형 예이다.
[67]
도 21은 도 4의 조명 모듈에서 광학 렌즈의 변형 예이다.
[68]
도 22는 도 6의 조명 모듈에서 광학 렌즈의 돌기부 개수를 변형한 예이다.
[69]
도 23은 실시 예에 따른 조명 모듈에서 회로 기판 상에 광학 렌즈가 배열된 예를 나타낸 도면이다.
[70]
도 24는 실시 예에 따른 조명 모듈 상에 광학 시트가 배치된 예를 나타낸 도면이다.
[71]
도 25는 실시 예에 따른 조명 모듈을 갖는 라이트 유닛을 나타낸 평면도이다.
[72]
도 26은 실시 예에 따른 회로 기판 상에 배치된 발광 소자의 상세 구성을 나타낸 제1예이다.
[73]
도 27은 실시 예에 따른 회로 기판 상에 배치된 발광 소자의 제2예이다.
[74]
도 28은 실시 예 및 비교 예에 따른 광학 렌즈로부터 출사된 광의 중심 휘도를 비교한 그래프이다.
[75]
도 29는 실시 예 및 비교 예에 따른 광학 렌즈로부터 출사된 광의 반치폭을 비교한 그래프이다.

발명의 실시를 위한 최선의 형태

[76]
이하, 발명의 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "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 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
[77]
이하, 첨부된 도면을 참조하여 발명의 실시 예에 따른 광학 렌즈, 회로 기판 및 이를 구비한 조명 모듈을 설명한다.
[78]
도 1은 발명의 실시 예에 따른 조명 모듈의 평면도이며, 도 2는 도 1의 광학 렌즈의 측 단면도이고, 도 3은 도 2의 광학 렌즈의 저면도이고, 도 4는 도 1의 조명 모듈의 B-B측 단면도이며, 도 5는 도 1의 조명 모듈의 C-C측 단면도이고, 도 6은 도 1의 조명 모듈의 A-A측 단면도로서, 광의 경로를 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 도 6의 광 경로에 의한 휘부 영역을 나타낸 평면도이고, 도 8은 발명의 실시 예에 따른 조명 모듈의 광학 렌즈의 투시도로서, 회로 기판 상의 흡수층 및 광학 렌즈의 돌기부를 나타낸 평면도이며, 도 9는 도 8의 회로 기판의 흡수층 및 광학 렌즈의 돌기부의 부분 확대도이고, 도 10은 도 9의 조명 모듈에서 회로 기판의 흡수층, 광학 렌즈의 돌기부 및 회로 기판의 제1리세스를 나타낸 확대도이다.
[79]
도 1 내지 도 5를 참조하면, 조명 모듈(301)은 발광 소자(100), 상기 발광 소자(100) 상에 배치된 광학 렌즈(300), 및 상기 발광 소자(100) 아래에 배치된 회로 기판(400)을 포함한다. 이하의 설명에서, 제1방향은 X축 방향 또는 가로 방향이며, 제2방향은 제1방향과 직교하는 Z축 방향 또는 세로 방향이며, 제3방향은 제1,2방향과 직교하는 Y축 방향, 높이 방향 또는 중심 축 방향일 수 있다.
[80]
상기 발광 소자(100)는 상기 광학 렌즈(300)의 아래에 적어도 하나 또는 2개 이상이 배치될 수 있다. 상기 발광 소자(100)는 상기 광학 렌즈(300)와 상기 회로 기판(400) 사이에 배치될 수 있다. 상기 발광 소자(100)는 상기 회로 기판(400)으로부터 전원을 공급받아 구동하며 광을 방출하게 되며, 상기 방출된 광은 상기 광학 렌즈(300)을 통해 굴절되어 출사될 수 있다.
[81]
상기 발광 소자(100)는 화합물 반도체를 갖는 LED 칩 예컨대, UV(Ultraviolet) LED 칩, 청색 LED 칩, 녹색 LED 칩, 백색 LED 칩, 적색 LED 칩, 적외선 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자(100)는 II족-VI족 화합물 반도체 및 III족-V족 화합물 반도체 중 적어도 하나 또는 모두를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자(100)는 청색, 녹색, 청색, UV, 적외선 또는 백색의 광 중 적어도 하나를 발광할 수 있다. 상기 발광 소자(100)는 광원으로 정의될 수 있다. 상기 발광 소자(100)는 상기 회로 기판(400) 상에 플립 칩, 수평형 또는 수직형 칩으로 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
[82]
도 4를 참조하면, 상기 발광 소자(100)는 상면(S1) 및 복수의 측면(S2)을 포함할 수 있다. 상기 발광 소자(100)는 상면(S1) 및 복수의 측면(S2)을 통해 광을 방출하게 된다. 상기 발광 소자(100)는 표면에 형광체층(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 형광체층은 적색, 녹색, 청색, 황색 형광체 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 상기 발광 소자(100)는 상면(S1) 및 다수의 측면(S2)을 통해 광을 방출하게 되며, 예컨대 5면 또는 그 이상의 발광 면을 갖는다. 상기 발광 소자(100)의 다수의 측면(S2)은 적어도 4개의 측면을 포함한 구조로서, 발광 면일 수 있다.
[83]
상기 발광 소자(100)는 5면 이상의 발광 면을 제공할 수 있고광의 지향각 분포를 증가시켜 줄 수 있다. 상기 발광 소자(100)로부터 방출된 광의 지향각 분포는 130도 이상 예컨대, 140도 이상일 수 있다. 상기 발광 소자(100)의 지향각 분포의 반치폭은 65도 이상, 예컨대 70도 이상일 수 있다. 이러한 발광 소자(100)로부터 방출된 광의 지향각 분포를 넓게 제공해 줌으로써, 광학 렌즈(300)를 이용한 광의 확산이 보다 용이할 수 있다.
[84]
[85]
도 2 및 도 3과 같이, 상기 광학 렌즈(300)는 상기 발광 소자(100)로부터 방출된 광(light)의 경로를 변경한 후 외부로 추출시켜 줄 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)의 제1 및 제2방향의 길이(D5,D4)는 상기 광학 렌즈(300)의 두께(D3)보다 클 수 있다. 상기 길이(D5,D4)의 값은 상기 두께(D3)의 값의 2.5배 이상 예컨대, 3배 이상이 될 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)의 제1,2방향의 길이(D5,D4)는 14mm이상일 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)는 제1,2방향의 길이(D5,D4)가 같은 등방성 렌즈이거나, 어느 한 방향의 길이가 다른 비등방성 렌즈일 수 있다. 이러한 광학 렌즈(300)의 제1,2방향의 길이(D5, D4)가 두께(D3)보다 상기의 범위로 넓게 배치될 수 있다. 이러한 광학 렌즈는 라이트 유닛 예컨대, 백라이트 유닛의 전 영역에 균일한 휘도 분포를 제공할 수 있고, 라이트 유닛의 두께를 줄여줄 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)의 몸체는 폴리카보네이트(PC), 폴리메타크릴산메틸(PMMA), 실리콘 또는 에폭시 수지, 또는 글래스(Glass) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)는 굴절률이 1.4 내지 1.7 범위의 투명 재료를 포함할 수 있다.
[86]
상기 광학 렌즈(300)는 렌즈 몸체의 바닥에 배치된 바닥면(310), 상기 바닥면(310)의 센터 영역에 상부 방향으로 오목한 제2리세스(recess)(315), 상기 제2리세스(315)의 둘레에 입사면(320), 및 렌즈 몸체의 외측 표면에 출사면(330,335)을 포함한다. 예컨대, 상기 출사면(330,335)은 볼록한 곡면을 갖는 제1출사면(330)과 외측 둘레에 배치된 제2출사면(335)을 포함한다.
[87]
상기 광학 렌즈(300)의 바닥면(310)은 수평한 면, 경사진 면, 평평한 면, 곡면 또는 곡면과 플랫한 면을 포함할 수 있다. 상기 바닥면(310)은 상기 회로 기판(400)의 상면에 대해 경사진 면 또는/및 곡면을 포함할 수 있다. 상기 바닥면(310)은 회로 기판(400)의 상면에 수평한 직선(X0)을 기준으로 경사진 면 또는/및 곡면으로 제공될 수 있다. 상기 바닥면(310)은 반사면을 포함할 수 있다. 상기 바닥면(310)은 요철 면이나 표면이 거친 헤이즈(Haze) 면으로 형성되어, 광의 재 반사를 방지하거나, 광을 산란시켜 줄 수 있다.
[88]
[89]
상기 광학 렌즈(300)의 바닥면(310)은 제1에지부(23) 및 제2에지부(25)를 포함한다. 상기 제1에지부(23)는 상기 입사면(320)과 상기 바닥면(310) 사이의 경계 지점이며, 상기 바닥면(310)의 저점이 될 수 있다. 상기 제1에지부(23)는 바닥면(310)의 영역 중에서 가장 낮은 지점이 될 수 있다. 상기 제1에지부(23)의 위치는 상기 제1에지부(23)를 지나는 수평한 직선이 제2에지부(25)보다 낮게 위치될 수 있다. 상기 제1에지부(23)는 상기 입사면(320)의 하부 둘레가 될 수 있다. 상기 제2에지부(25)는 상기 바닥면(310)의 외곽 에지일 수 있다. 상기 제2에지부(25)는 상기 바닥면(310)과 제2출사면(335) 사이의 경계 지점일 수 있다. 상기 제1에지부(23)와 제2에지부(25)는 상기 바닥면(310)의 양 끝단일 수 있다. 상기 제1에지부(23)를 연결한 바텀 뷰 형상은 원 형상 또는 타원 형상일 수 있으며, 상기 제2에지부(25)를 연결한 바텀 뷰 형상은 원 형상 또는 타원 형상일 수 있다. 상기 제1에지부(23)의 바텀 뷰 형상과 상기 제2에지부(25)의 바텀 뷰 형상은 서로 동일하거나 다를 수 있다.
[90]
도 5와 같이, 상기 광학 렌즈(300)의 바닥면(310)의 제1에지부(23)는 상기 회로 기판(400)의 상면에 대해 상기 제2에지부(25)보다 더 인접하게 배치될 수 있다. 상기 바닥면(310)의 제1에지부(23)는 상기 회로 기판(400)의 상면에 접촉될 수 있고, 상기 제2에지부(25)는 회로 기판(400)의 상면으로부터 최대 간격(T0)으로 이격될 수 있다. 상기 제2에지부(25)는 발광 소자(100) 내의 활성층의 위치보다 낮은 위치에 배치될 수 있어, 광의 손실을 방지할 수 있다. 도 2와 같이, 상기 제1에지부(23)는 상기 제2에지부(25)의 수평한 직선(X6)보다는 더 낮게 배치될 수 있어, 상기 입사면(320)의 하부 영역이 상기 발광 소자(100)의 측면들과 대면할 수 있다. 도 4 및 도 5와 같이, 중심 축(Y0)을 기준으로 상기 회로 기판(400)의 상면과 광학 렌즈(300)에서 바닥면(310)에 수평한 직선(X0) 사이의 각도(θ5)는 5도 이내일 수 있으며, 예컨대 0.5도 내지 4도 범위일 수 있다. 상기 각도(θ5)는 중심 축(Y0)을 기준으로 상기 회로 기판(400)의 상면과 상기 양 에지부(23,25)를 연결한 직선(X0) 사이의 각도일 수 있다. 상기 바닥면(310)이 경사진 각도(θ5)를 갖는 면 또는 곡면으로 배치됨으로써, 상기 바닥면(310)은 발광 소자(100)의 측면(S2)을 통해 입사된 광을 반사하여 제2출사면(335)을 통해 투과시키거나 다른 방향으로 반사시켜 줄 수 있다. 상기 제2출사면(335)으로부터 출사된 광의 출사각은 반사면(310)을 통해 입사된 입사각보다 작게 출사될 수 있다. 이에 따라 인접한 다른 회로 기판 상에 배치된 광학 렌즈(300) 간의 광 간섭을 줄여줄 수 있다. 또한 광학 렌즈(300)의 제2출사면(335)을 통해 방출된 광량을 개선시켜 줄 수 있다.
[91]
[92]
상기 제2리세스(315)는 상기 바닥면(310)의 소정 영역 예컨대, 센터 영역으로부터 제1출사면(330) 방향 또는 중심 축(Y0)의 상부 방향으로 함몰된 형태이다. 상기 제2리세스(315)는 중심 또는 제1출사면(330)에 가까울수록 더 깊은 깊이를 가질 수 있다. 여기서, 상기 중심 축(Y0)은 상기 바닥면(310)의 수평한 직선에 대해 연직한 방향이거나, 광축 방향일 수 있다. 상기 중심 축(Y0) 방향은 상기 회로 기판(400)의 상면에 직교하는 제3방향일 수 있다. 상기 중심 축(도 5의 Y0) 방향은 제1,2방향(X,Z)과 직교한 방향일 수 있다.
[93]
도 2를 참조하면, 상기 제2리세스(315)의 제1방향 또는 제2방향의 너비는 상기 제2리세스(315)의 제1정점(21)에 인접할수록 점차 좁아질 수 있다. 상기 제2리세스(315)의 바닥 너비(D1)는 상기 제2리세스(315) 내에서 가장 넓은 너비를 가질 수 있다. 상기 제2리세스(315)의 측 단면 형상은 반구 형상 또는 반 타원 형상을 포함할 수 있으며, 상기 제2리세스(315)의 표면의 하부 형상은 원 형상 또는 다각형 형상을 포함할 수 있다. 상기 제2리세스(315)의 바닥 너비(D1)는 제1 방향(X)과 제2방향(Z)이 서로 동일하거나, 다를 수 있다. 상기 제2리세스(315)는 입사면(320)을 포함할 수 있으며, 상기 상기 입사면(320)은 상기 제2리세스(315)의 둘레에 배치된다. 상기 입사면(320)은 곡면을 포함할 수 있다. 상기 입사면(320)은 베지어(Bezier) 곡선을 갖는 회전체로 형성될 수 있다. 상기 입사면(320)의 곡선은 스플라인(Spline) 예컨대, 큐빅(cubic), B-스플라인, T-스플라인으로 구현될 수 있다. 상기 입사면(320)의 곡선은 베지어 곡선(Bezier curve)로 구현될 수 있다.
[94]
상기 발광 소자(100)의 적어도 일부는 상기 제2리세스(315)에 배치될 수 있다. 상기 발광 소자(100)는 상기 제2리세스(315) 내에 삽입될 수 있다. 상기 입사면(320)은 상기 제2리세스(315)의 표면으로서, 상기 발광 소자(100)의 상면(S1) 및 측면(S2)의 외측에 배치될 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)의 입사면(320)은 상기 발광 소자(100)의 상면(S1) 및 다수의 측면(S2)과 대면할 수 있다. 상기 발광 소자(100)의 측면(S2)으로부터 방출된 광은 상기 입사면(320)으로 조사되므로, 광의 손실을 줄여줄 수 있다. 상기 입사면(320)은 상기 제2리세스(315)로 입사된 광을 소정 각도로 굴절시켜 출사면(330,335)으로 제공한다.
[95]
여기서, 상기 광학 렌즈(300)의 입사면(320)의 바닥 너비(D1) 또는 직경은 상기 제2리세스(315)의 하부 너비 또는 직경일 수 있으며, 상기 발광 소자(100)의 너비(W1)보다는 넓게 배치될 수 있다. 이러한 입사면(320) 및 제2리세스(315)는 상기 발광 소자(100)로부터 방출된 광이 용이하게 입사될 수 있는 크기를 갖는다.
[96]
상기 제2리세스(315)의 깊이(D2)는 바닥 중심으로부터 제2리세스(315)의 정점까지의 거리로서, 상기 제2리세스(315)의 바닥 너비(D1)와 같거나 더 크게 배치될 수 있다. 상기 제2리세스(315)의 깊이(D2)는 광학 렌즈(300)의 두께(D3)의 75% 이상 예컨대, 80% 이상의 깊이를 가질 수 있다. 상기 제2리세스(315)의 깊이(D2)는 상기 제1출사면(330)의 정점과 바닥면(310) 또는 제1에지부(23)사이의 거리의 80% 이상일 수 있다. 상기 제2리세스(315)의 깊이(D2)가 깊게 배치됨으로써, 제1출사면(330)의 센터 영역(31)이 전 반사면 또는 음의 곡률을 갖지 않더라도, 센터 영역(31)에서는 입사된 광을 측 방향으로 방출할 수 있다. 즉, 상기 입사면(320)은 정점(21)에 인접한 센터 영역(31)을 통해 광을 굴절시키고 상기 센터 영역(31)을 통해 굴절된 광들은 중심 축을 기준으로 멀어지는 외측 방향으로 방출될 수 있다. 상기 제2리세스(315)의 깊이(D2)는 바닥 중심에서 입사면(320)의 정점(21)까지의 깊이이다. 상기 입사면(320)의 정점(21)의 깊이가 깊게 배치됨으로써, 정점(21) 및 그 주변 영역으로 입사된 광에 대해 측 방향으로 굴절시켜 줄 수 있다.
[97]
상기 제2리세스(315)의 바닥 너비(D1)와 상기 발광 소자(100)의 너비(W1)의 비율(D1:W1)은 1.8:1 내지 3.0:1 범위일 수 있다. 상기 제2리세스(315)의 바닥 너비(D1)는 상기 발광 소자(100)의 너비(W1)의 3배 이하로 배치된 경우, 상기 발광 소자(100)로부터 방출된 광이 입사면(320)을 통해 효과적으로 입사될 수 있다.
[98]
상기 제1출사면(330)의 센터 영역(31)은 중심 축(Y0)을 기준으로 소정 거리 이내의 영역으로서, 위로 볼록한 곡면이거나 평탄한 면일 수 있다. 상기 제1출사면(330)의 센터 영역(31)과 제2출사면(335) 사이의 사이드 영역(32)은 볼록한 곡면 형상으로 제공될 수 있다. 상기 사이드 영역(32)의 곡률 반경은 상기 센터 영역(31)의 곡률 반경보다는 작을 수 있다. 여기서, 상기 센터 영역(31)은 상기 제2리세스(315)와 수직 방향으로 중첩된 영역이며, 상기 사이드 영역(32)은 상기 제1출사면(330) 중에서 센터 영역(31)의 외측 영역으로서, 상기 바닥면(310)과 수직 방향으로 중첩된 영역일 수 있다.
[99]
도 2와 같이, 상기 제2리세스(315)와 상기 제1출사면(330) 사이의 최소 거리(D6)는 상기 제2리세스(315)의 정점(21)과 제1출사면(330)의 정점 사이의 간격일 수 있다. 상기 거리(D6)는 예컨대 1.5mm 이하일 수 있으며, 예컨대, 0.6mm 내지 1mm 범위일 수 있다. 상기 제2리세스(315)의 정점(21)과 제1출사면(330)의 정점 사이의 거리(D6)가 1.5mm 초과인 경우 상기 제1출사면(330)의 센터 영역(31)으로 진행하는 광량이 증가하여 핫 스팟 현상이 발생될 수 있다. 상기 제2리세스(315)의 정점(21)과 제2출사면(31) 사이의 거리(D6)가 0.6mm 미만인 경우 광학 렌즈(300)의 센터 측 강성이 약해지는 문제가 있다. 이러한 제2리세스(315) 및 제1출사면(330) 사이의 거리(D6)를 상기 범위로 배치함으로써, 제2출사면(335)의 센터 영역(31)이 전 반사면 또는 음의 곡률을 갖지 않더라도, 센터 영역(31)의 주변에서 광의 방출 경로를 수평 방향으로 확산시켜 줄 수 있다. 이는 제2리세스(35)의 정점(21)이 상기 제1출사면(330)의 볼록한 정점에 인접할수록 상기 입사면(320)을 통해 제1출사면(330)의 측 방향으로 진행하는 광의 광량이 증가될 수 있다. 따라서, 광학 렌즈(300)의 센터 영역(31)에서 측 방향으로 확산하는 광량을 증가시켜 줄 수 있다. 상기 제2리세스(315)의 정점(21)은 상기 제2출사면(335)의 제3에지부(35)로부터 수평하게 연장한 직선(X5)보다는 제1출사면(330)의 센터 영역(31)의 정점에 더 인접하게 배치될 수 있다.
[100]
상기 제1출사면(330)은 곡면을 포함하며, 상기 제2출사면(335)는 평탄한 수직 면을 포함한다. 상기 제1 및 제2출사면(330,335)은 상기 입사면(320)을 통해 입사된 광을 소정 각도로 굴절시켜 출사하게 된다. 상기 제1 및 제2출사면(330,335)은 상기 입사면(320)으로 입사된 광을 굴절시켜 확산된 광으로 방출할 수 있다.
[101]
상기 제1출사면(330)은 전 영역으로 광이 출사되는 곡면으로 형성될 수 있다. 상기 제1출사면(330)의 센터 영역(31)은 정점 또는 고점을 가질 수 있으며, 상기 센터 영역(31)의 정점으로부터 연속적으로 연결되는 곡면 형상을 포함한다. 상기 제1출사면(330)은 상기 제2리세스(315)의 바닥 중심과의 거리가 중심 축(도 5의 Y0)으로부터 멀어질수록 점차 커질 수 있다. 상기 제1출사면(330)은 상기 제2리세스(315)의 바닥 중심과의 거리가 상기 제1출사면(330)의 정점으로부터 멀어질수록 점차 커질 수 있다. 상기 제1출사면(330)은 입사되는 광을 반사하거나 굴절시켜 출사하게 되며, 이때 중심 축(도 5의 Y0)을 기준으로, 제1출사면(330)에서 광의 굴절 후의 방출 각도는 굴절 전에 입사된 입사 각도보다 클 수 있다. 상기 제1출사면(330)은 베지어(Bezier) 곡선을 갖는 회전체로 형성될 수 있다. 상기 제1출사면(330)의 곡선은 스플라인(Spline) 예컨대, 큐빅(cubic), B-스플라인, T-스플라인으로 구현될 수 있다. 상기 제1출사면(330)의 곡선은 베지어 곡선(Bezier curve)로 구현될 수 있다. 이러한 광학 렌즈(300)는 측면 돌출부(360)을 제외한 경우, 중심 축(Y0)을 기준으로 회전 대칭 형상으로 제공될 수 있다.
[102]
상기 입사면(320) 및 제1출사면(330)은 양의 곡률 반경을 가질 수 있다. 상기 제1출사면(330)의 센터 영역(31) 및 그 사이드 영역(32)은 음의 곡률을 갖지 않고 서로 다른 양의 곡률을 가질 수 있다. 상기 제1출사면(330)의 센터 영역(31)은 곡률이 0인 영역을 포함할 수 있다. 상기 제1출사면(330)의 곡률 반경은 상기 입사면(320)의 곡률 반경보다 클 수 있다. 다른 예로서, 상기 제1출사면(330)의 기울기는 상기 입사면(320)의 기울기보다 작을 수 있다. 상기 입사면(320)과 상기 제1출사면(330)의 센터 영역(31) 사이의 수직한 직선 거리는 상기 입사면(32)의 정점(21)로부터 멀어질수록 점차 커질 수 있다. 상기 제1출사면(330)과 바닥면(310) 사이의 수직한 직선 거리는 상기 센터 영역(31)로부터 멀어질수록 점차 작아질 수 있다.
[103]
상기 제2출사면(335)은 상기 제1출사면(330)의 하부 둘레에 배치되어 입사된 광을 굴절시켜 방출하게 된다. 상기 제2출사면(335)은 수직하거나 경사진 면을 갖는 평면일 수 있다. 상기 제2출사면(335)은 예컨대 상기 회로 기판(400)의 상면에 대해 수직한 면이거나 경사진 면일 수 있다. 상기 제2출사면(335)이 경사진 면으로 형성될 경우, 사출 성형시 분리가 용이한 효과가 있다. 상기 제2출사면(335)은 상기 제1출사면(330)에 인접한 제3에지부(35)를 포함할 수 있다. 제3에지부(35)는 제2출사면(335)의 상단이거나 제1 및 제2출사면(330,335) 사이의 경계 지점일 수 있다. 상기 제2출사면(335)은 상기 제2에지부(25)와 제3에지부(35)를 가질 수 있다.
[104]
상기 제2출사면(335)은 발광 소자(100)의 측면(S2)으로 방출된 일부 광(도 6의 L2)을 입사받아 굴절시켜 추출하게 된다. 이때 제2출사면(335)은 중심 축(Y0)을 기준으로, 방출된 광의 출사 각이 굴절 전의 입사각보다 작을 수 있다. 이에 따라 인접한 광학 렌즈 간의 광 간섭 거리(도 23의 G1)를 길게 제공할 수 있다. 상기 제2출사면(335)을 통해 출사된 일부 광과 제1출사면(330)으로 출사된 광이 광학 렌즈의 주변에서 서로 혼색될 수 있다. 실시 예로서, 상기 제2출사면(335)에는 요철 면을 구비할 수 있다. 상기 요철 면은 표면이 거친 헤이즈(Haze) 면으로 형성될 수 있다. 상기 요철 면은 산란 입자가 형성된 면일 수 있다.
[105]
[106]
상기 광학 렌즈(300)는 최 외측으로 돌출된 측면 돌출부(360)를 포함한다. 상기 측면 돌출부(360)는 상기 광학 렌즈(300)의 제2출사면(335)의 일부 영역으로부터 외측 방향으로 돌출된다. 상기 측면 돌출부(360)는 제2방향(Z) 상에 배치되거나, 제1방향(X) 상에 배치될 수 있다. 상기 측면 돌출부(360)이 제2방향(Z) 상에 배치된 경우, 상기 측면 돌출부(360)는 상기 회로 기판(400)의 영역보다 외측으로 돌출될 수 있고 상기 회로 기판(400)과 수직 방향으로 중첩되지 않는 영역에 배치될 수 있다. 상기 측면 돌출부(360)는 사출시 게이트(Gate)를 위한 영역이 커팅된 부분으로서, 게이트부, 절단부, 돌기, 또는 마크부로 정의될 수 있다. 상기 측면 돌출부(360)는 광학 렌즈(300)에 하나 또는 2개 이상이 배치될 수 있다. 상기 측면 돌출부(360)는 외 측면이 러프한 면으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 측면 돌출부(360)의 러프한 면은 상기 제1출사면(330)의 표면 거칠기보다 더 높은 표면 거칠기를 가질 수 있다. 상기 러프한 면은 상기 제1출사면(330)의 투과율보다 낮은 투과율로 제공되므로, 다른 광학 렌즈와의 광 간섭을 줄여줄 수 있다.
[107]
[108]
도 3 및 도 5와 같이, 상기 광학 렌즈(300)는 하부에 배치된 복수의 돌기부(350)를 포함한다. 상기 돌기부(350)는 상기 광학 렌즈(300)의 바닥면(310)으로부터 하 방향 즉, 회로 기판(400) 방향으로 돌출된다. 상기 돌기부(350)는 복수개가 회로 기판(400)의 상에 고정되어 상기 광학 렌즈(300)를 지지하고 상기 광학 렌즈(300)가 틸트되는 것을 방지할 수 있다. 상기 회로 기판(400) 상에는 상기 돌기부(350)의 삽입을 위한 제1리세스(416)가 배치될 수 있다. 상기 제1리세스(416)는 소정 깊이를 갖고 상기 돌기부(350)와 각각 대응될 수 있다. 상기 제1리세스(416)에는 접착 부재(414)가 배치되어, 상기 돌기부(350)를 접착시켜 줄 수 있다. 상기 접착 부재(414)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 투명한 재질이거나, 흑색 또는 반 투명한 접착제일 수 있다. 상기 돌기부(350)는 렌즈 몸체와 일체로 형성되어, 상기 바닥면(310)보다 하 방향으로 돌출되어, 상기 광학 렌즈(300)를 지지하게 된다. 상기 돌기부(350)의 하부는 상기 회로 기판(400)의 상면보다 낮게 배치되어, 상기 제1리세스(416) 내에 삽입될 수 있다.
[109]
도 3과 같이, 상기 돌기부(350)는 상기 광학 렌즈(300)의 제1에지부(23)보다 제2에지부(25)에 더 인접하게 배치될 수 있다. 상기 돌기부(350)는 바닥 중심(P0)으로부터 동일한 거리(r1)로 이격되거나, 적어도 하나의 돌기부(350)는 바닥 중심(P0)으로부터 다른 거리를 갖고 이격될 수 있다. 여기서, 상기 거리(r1)는 광학 렌즈(300)의 반경 또는 바닥면(310)의 반경(r0)의 0.3 내지 0.95의 범위이거나, 0.82 내지 0.85 범위 내에 배치될 수 있다. 상기 돌기부(350)들이 상기 거리(r1)가 상기 범위보다 작은 경우, 광학 렌즈(300)의 틸트 문제가 발생될 수 있다. 상기 거리(r1)가 상기 범위보다 큰 경우 제2에지부 부근에서 강도 저하가 발생될 수 있다. 상기 반경(r0)은 14mm 이하 예컨대, 7mm 내지 14mm의 범위일 수 있으며, 렌즈의 사이즈에 따라 달라질 수 있다.
[110]
상기 복수의 돌기부(350)는 바닥 중심(P0)을 경유하는 제1방향(X)의 직선(X1)과 제2방향의 직선(Z1)에 의해 분할되는 각 영역(Q1,Q2,Q3,Q4) 상에 위치할 수 있다. 즉, 상기 복수의 돌기부(350)는 제1영역(Q1) 상에 제1돌기부(51), 제2영역(Q2) 상에 제2돌기부(52), 제3영역(Q3) 상에 제3돌기부(53), 제4영역(Q4) 상에 제4돌기부(54)를 포함할 수 있다. 상기 제1돌기부(51)는 제3돌기부(53)와 대각선 방향에 위치하고 제2돌기부(52)와 제1방향(X) 상에 위치하고 제4돌기부(54)와 제2방향(Z) 상에 위치할 수 있다. 여기서, 제1방향 상에 배치된 제1,2돌기부(51,52) 또는 제3,4돌기부(53,54) 사이의 거리(D31)는 제2방향 상에 배치된 제2,3돌기부(52,53) 또는 제1,4돌기부 (51,54) 사이의 거리(D32)와 같거나, D31>D32의 관계를 가질 수 있다. 상기 제2방향(Z)의 거리(D32)는 회로 기판(400)의 폭과 비례하여 회로 기판(400)의 크기가 증가될 수 있기 때문에, 제1방향(X)의 거리(D31)보다는 작게 제공할 수 있다. 여기서, 바닥 중심(P0)을 기준으로, 상기 제1돌기부(51)와 제1직선(X1) 사이의 각도는 90도 미만일 수 있다. 여기서, 바닥 중심(P0)을 기준으로, 상기 제1돌기부(51)와 제2직선(Z1) 사이의 각도는 상기 제1돌기부(51)와 제1직선(X1) 사이의 각도보다 클 수 있다. 상기 돌기부(350)는 상기 제2리세스(315)보다 외곽에 배치된 제2출사면(335)에 더 인접하게 배치될 수 있다. 상기 돌기부(350)는 상기 제1에지부(23)보다는 제2에지부(25)에 더 인접하게 배치될 수 있다. 이에 따라 분산된 돌기부(350: 51,52,53,54)는 광학 렌즈(300)를 효과적으로 지지할 수 있다.
[111]
상기 회로 기판(400)은 표시 장치, 단말기, 조명 장치와 같은 라이트 유닛 내에 배열될 수 있다. 상기 회로 기판(400)은 상기 발광 소자(100)와 전기적으로 연결되는 회로 층을 포함할 수 있다. 상기 회로 기판(400)은 수지 재질의 PCB, 금속 코어를 갖는 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 비 연성 PCB, 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 중 적어도 하나를 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 회로 기판(400)은 광학 렌즈(300)를 지지할 수 있는 수지 재질 PCB, MCPCB, 또는 비 연성 PCB 중 어느 하나일 수 있다.
[112]
도 1과 같이, 상기 회로 기판(400)은 탑뷰에서 제1방향(X)으로 제2방향(Z)의 길이(D13)보다 긴 길이를 가질 수 있다. 상기 회로 기판(400)의 제1방향(X)으로는 하나의 광학 렌즈(300)가 배치되거나, 도 23 및 도 24와 같이 2개 이상의 광학 렌즈(300)가 배열될 수 있다. 상기 회로 기판(400)은 제1방향의 길이가 광학 렌즈(300)의 제1방향의 길이(D5)의 2배 이상일 수 있으며, 제2방향의 길이(D13)은 광학 렌즈(300)의 제2방향의 길이(D4)의 1배 이하 또는 1배 미만일 수 있다. 상기 회로 기판(400)의 제2방향(Z)의 길이(D13)는 상기 광학 렌즈(300)의 제2방향의 길이(D13) 이하 또는 미만으로 배치되므로, 상기 회로 기판(400)의 면적을 최소화시켜 줄 수 있다. 상기 제1,2방향의 광학 렌즈 간의 간격(G1,G2)은 상기 흡수층에 의해 반치폭의 증가 만큼 제1방향의 간격이 더 커질 수 있다. 여기서, G1>G2의 관계를 가질 수 있으며, 상기 G1은 55mm 내지 75mm의 범위이며, 상기 간격(G1)과 간격(G2) 간의 거리 차이는 5mm 이상일 수 있다. 이러한 간격(G1,G2)은 라이트 유닛의 화상 품질이나 적용 제품의 사이즈에 따라 달라질 수 있다.
[113]
도 10과 같이, 상기 회로 기판(400)은 복수의 층(401,403,404,407)을 포함할 수 있다. 상기 복수의 층(401,403,405,407)은 바닥의 제1층(401), 상기 제1층(401) 위에 제2층(403), 상기 제2층(403) 위에 제3층(405) 및 제3층(405) 위에 제4층(407)을 포함할 수 있다. 상기 제1층(401)은 금속 재질 예컨대, Al, Cu, Fe 중 적어도 하나 또는 이들의 선택적인 합금을 포함할 수 있으며, 방열 플레이트로 사용될 수 있다. 상기 제1층(401)의 두께는 방열 효율을 위해 다른 층보다 더 두껍게 형성되며, 예컨대 0.8mm 내지 1.5mm의 두께로 형성될 수 있다. 다른 예로서, 상기 제1층(401)은 세라믹 재질을 포함할 수 있다. 상기 제2층(403)은 절연 재질로서, 예컨대 프리 프레그(Preimpregnated Materials)를 포함할 수 있다. 상기 제2층(403)은 에폭시 수지, 페놀 수지, 불포화 폴리에스터 수지 등을 포함할 수 있다. 상기 제2층(403)은 그래핀과 같은 재질을 실리콘 또는 에폭시와 같은 절연 물질 내에 첨가하여 사용할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제2층(403)은 아노다이징(anodizing)된 영역일 수 있으며, 상기 아노다이징된 영역은 Al 2O 3와 같은 재질로 배치될 수 있다. 상기 제3층(405)은 배선층으로서, 회로 패턴을 포함할 수 있으며, 상기 발광 소자와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제3층(405)은 Cu, Au, Al, Ag 중 적어도 하나 또는 이들의 선택적인 합금을 포함하며, 예컨대 Cu를 이용할 수 있다. 상기 제4층(407)은 상기 회로 패턴을 보호하는 층으로서, 절연 재질일 수 있다. 상기 제4층(407)은 솔더 레지스트(solder resist)를 포함하며, 상기 솔더 레지스터는 상기 회로 기판(400)의 상면에 패드 이외의 영역을 보호하게 된다. 상기 발광 소자는 복수로 배치된 경우, 상기 제3층(405)의 회로 패턴에 의해 직렬, 병렬, 직병렬 혼합 구조로 배치될 수 있다. 상기 제3층(405)의 일부는 제1리세스(416)에 노출되거나 이격될 수 있다.
[114]
[115]
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 조명 모듈에서 발광 소자(100)로부터 방출된 광은 입사면(320)을 거쳐 제1출사면(330) 및 제2출사면(335)으로 진행된다. 상기 제1출사면(330)은 상기 입사면(320)으로부터 입사된 광(L1,L5)을 굴절시켜 출사하게 된다. 상기 제2출사면(335)은 상기 입사면(320)을 통해 입사된 광(L2)이나 상기 바닥면(310)에 의해 반사된 광을 굴절시켜 출사하게 된다.
[116]
상기 제1출사면(330)은 곡면으로 배치되므로, 입사된 광의 일부(L6)가 바닥면(310) 방향으로 반사될 수 있다. 상기 제1출사면(330)에 의해 반사된 광(L6)은 상기 제1출사면(330)의 곡률에 의해 바닥면(310)을 통해 전달된 영역(휘부 영역)(R0)을 형성하게 된다. 상기 휘부 영역(R0)은 상기 바닥면(310)의 영역 중에서 상기 바닥면(310)으로 전달되는 광의 광도가 피크 치의 80% 이상인 영역일 수 있다. 상기 바닥면(310)으로 진행하는 광의 일부는 센터 영역(31)으로 반사(L8)될 수 있다.
[117]
상기 휘부 영역(R0)은 제1출사면(330)을 기준으로 렌즈의 바닥 중심 또는 제2리세스(315)의 바닥 중심(P0)과의 각도(θ1)가 예각 예컨대, 45도 내지 85도의 범위일 수 있다. 상기 제1출사면(330)을 기점으로 돌기부(350)의 중심과 바닥 중심(P0)을 연결한 삼각 형상의 내각은 45도 내지 85도의 범위를 가질 수 있으며, 이러한 범위에 위치한 돌기부(350) 주변에 흡수층(410)을 배치하여, 상기 휘부 영역(R0)에서의 광 흡수를 제어할 수 있다.
[118]
도 7과 같이, 상기 휘부 영역(R0)은 탑뷰에서 볼 때, 원형 링(ring) 또는 타원형 링 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 휘부 영역(R0)이 존재할 경우, 상기 휘부 영역(R0)으로 전달된 광(L6)이 상기 회로 기판(400) 상에서 재 반사되어 상기 제1출사면(330)의 센터 영역(31)을 통해 진행하며(L8), 상기 센터 영역(31)으로 진행된 광(L8)이 중심 휘도(도 28의 비교 예)를 증가시키는 문제가 있다. 상기 광학 렌즈(300)의 중심 휘도가 증가하게 되면 광의 균일도를 저하시키고, 핫 스팟이 발생될 수 있고, 균일한 분포의 휘도 제어가 어려울 수 있다. 발명의 실시 예에 따른 흡수층이 도 5와 같이 상기 휘부 영역(R0)의 적어도 일부에 배치되므르, 중심 휘도의 증가는 억제되고 광의 균일도는 개선될 수 있다. 실시예의 흡수층은 회로기판(400) 상에서 광도가 높은 돌기부(350)의 주변에 배치하여, 돌기부(350)에 의한 반사, 산란, 굴절로 인한 광이 센터 영역(31)으로 진행하는 것을 억제시켜 줄 수 있다.
[119]
[120]
도 5 및 도 8과 같이, 상기 흡수층(410)은 회로 기판(400) 상에 배치될 수 있다. 상기 흡수층(410)은 상기 회로 기판(400)의 제4층(도 10의 407) 상에 배치될 수 있다. 상기 회로 기판(400)은 상기 흡수층(410)을 포함할 수 있다. 상기 흡수층(410)은 상기 광학 렌즈(300)의 바닥면(310)과 수직 방향으로 중첩된 영역에 배치될 수 있다. 상기 흡수층(410)은 상기 광학 렌즈(300)의 제1출사면(330)의 사이드 영역(32)과 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 흡수층(410)은 예컨대, 서로 분산된 영역에 배치될 수 있다. 상기 흡수층(410)은 반사율보다 흡수율이 높은 물질 예컨대, 흑색 잉크이거나, 흑색 레지스트 물질을 포함한다. 상기 흡수층(410)은 실크 스크린 재질로 형성될 수 있다. 상기 흡수층(410)의 두께는 20㎛ 이하 예컨대, 10㎛ 내지 20㎛의 범위로 배치될 수 있고, 상기 범위 내에서 광 흡수율이 높고, 상기 범위보다 작은 경우 광 흡수율이 낮아지고 상기 범위보다 두꺼운 경우 흡수 효율의 증가가 미미할 수 있다.
[121]
상기 흡수층(410)은 상기 광학 렌즈(300)의 복수의 돌기부(350) 중 적어도 하나의 주변 또는 모두의 주변에 배치될 수 있다. 상기 돌기부(350)가 렌즈 몸체와 동일한 재질이므로, 상기 제1출사면(330)으로부터 반사된 광이 휘부 영역(R0)으로 진행하게 되고, 상기 휘부 영역(R0)에 위치하는 상기 돌기부(350)에 의해 반사 또는 산란되거나 굴절될 수 있다. 이러한 휘부 영역(R0)에 위치한 돌기부(350)에 의해 광이 산란되거나 반사되어 그 주변 영역의 광도가 증가되어, 중심 휘도에 영향을 줄 수 있다. 발명의 실시 예에 따른 흡수층(410)이 상기 돌기부(350) 주변에 배치되므로, 상기 흡수층(410)은 상기 돌기부(350) 주변으로 입사된 광을 흡수하며, 상기 돌기부(350) 주변에 의해 중심 휘도에 영향을 주는 것을 억제시켜 줄 수 있다. 상기 돌기부(350)의 주변 영역의 크기는 상기 돌기부(350)의 중심을 기준으로 상기 돌기부(350)의 직경의 2배 이하의 영역일 수 있다.
[122]
상기 각 돌기부(350)는 바닥이 원 형성인 경우, 그 직경(B1)은 1.4mm 이상 예컨대, 1.4mm 내지 1.8mm의 범위일 수 있다. 상기 돌기부(350)의 바닥 직경(B1)이 상기 범위보다 작은 경우 성형이 어렵거나 파손될 수 있고, 상기 범위보다 큰 경우 광 손실이 커지거나 광 경로 제어가 어려울 수 있다. 상기 돌기부(350)의 바닥 직경(B1)이 상기 범위보다 큰 경우, 상기 회로 기판(400)의 제1리세스(416)로 삽입시키기 위한 정렬이 어려울 수 있고 난반사된 광이 증가되어 광 분포 제어가 어려울 수 있다. 상기 돌기부(350)는 외측 높이와 내측 높이가 같거나 다를 수 있다. 상기 돌기부(350)는 외측 높이와 내측 높이가 다를 경우, 상기 내측 높이가 외측 높이보다 낮을 수 있다. 상기 돌기부(350)의 최대 높이는 상기 회로 기판(400)과 상기 광학 렌즈(300)의 바닥면(310) 사이의 최대 간격(T0)보다 클 수 있어, 상기 돌기부(350)가 회로 기판(400)의 상면보다 낮은 제1리세스(416) 내로 삽입될 수 있다.
[123]
도 8 및 도 9와 같이, 상기 흡수층(410)은 상기 돌기부(350)의 둘레를 따라 각각 배치될 수 있다. 이러한 흡수층(410)은 상기 돌기부(350) 주변으로 입사된 광, 상기 돌기부(350)에 의해 산란되거나 반사된 광을 흡수하게 되며, 상기 돌기부(350) 및 그 주변에 의해 중심 휘도에 영향을 주는 것을 억제할 수 있다.
[124]
상기 흡수층(410)은 상기 돌기부(350)의 바닥 형상이 원 형상인 경우, 상기 돌기부(350)의 둘레를 따라 링 형상 또는 원 호 형상으로 형성될 수 있다. 상기 흡수층(410)의 선 폭 또는 링 폭(B4)은 0.2mm 이상 예컨대, 0.2mm 내지 0.6mm의 범위일 수 있다. 상기 흡수층(410)이 상기 폭(B4)의 범위를 갖게 되므로, 중심 휘도를 낮추고 중심 휘도 이외의 영역의 휘도는 낮추지 않도록 할 수 있다. 상기 흡수층(410)의 폭(B4)이 상기 범위보다 작으면 광의 흡수 면적이 줄어들어 중심 휘도를 낮추는 효과가 미미할 수 있으며, 상기 범위보다 큰 경우 중심 휘도 이외의 광도에 영향을 줄 수 있다. 상기 흡수층(410)의 폭(B4)이 증가할수록 흡수 면적은 증가되고, 중심 휘도의 감소량은 증가될 수 있다. 상기 흡수층(410)의 폭(B4)에 의해 중심 휘도는 비교 예에 비해 2% 내지 7% 정도 감소될 수 있다(도 28 참조).
[125]
상기 흡수층(410)의 직경 또는 너비(B3)는 상기 돌기부(350)의 직경 또는 너비(B1)보다는 클 수 있다. 상기 흡수층(410)이 링 형상이고, 상기 돌기부(350)의 측 단면이 원 형상인 경우, 상기 흡수층(410)의 직경 또는 최대 너비인 외경(B3)은 상기 흡수층(410)의 최대 직선 거리일 수 있다. 상기 흡수층(410)의 외경(B3)은 4mm 이하 예컨대, 2mm 내지 4mm의 범위일 수 있다. 상기 흡수층(410)의 링폭 또는 선폭(B4)은 상기 돌기부(350)의 직경(B1)의 0.4배 이하, 예컨대 0.12배 내지 0.4배의 범위일 수 있다. 상기 흡수층(410)의 폭은 상기 직경(B3)의 0.17배 이하 예컨대, 0.05배 내지 0.17배 범위일 수 있다. 상기 흡수층(410)의 폭이 상기 범위보다 작은 경우, 중심 휘도의 감소 폭이 적거나 육안상 변화를 감지할 수 없으며, 상기 범위보다 큰 경우 렌즈 상에서 암부가 발생될 수 있다.
[126]
상기 흡수층(410)은 상기 돌기부(350)의 외곽으로부터 0.5mm 이상 예컨대, 0.5mm 내지 0.7mm의 범위의 거리로 이격될 수 있어, 상기 돌기부(350)의 주변으로 입사된 광을 흡수할 수 있다.
[127]
여기서, 도 9와 같이, 상기 광학 렌즈(300)의 반경 또는 바닥면(310)의 반경은 r0이고, 상기 바닥 중심(P0)에서 돌기부(350)의 중심 또는 흡수층(410)의 중심 사이의 거리는 r1이며, 상기 돌기부(350)의 반경은 r2이며, 상기 흡수층(410)의 외경의 반경 또는 돌기부(350)의 중심에서 흡수층(410)의 외경까지의 거리는 r3이다. 여기서, 상기 r1/r0는 1미만이며, 예컨대 0.3 내지 0.95 범위로 배치될 수 있다. 이러한 외경을 갖는 상기 흡수층(410)은 휘부 영역에 배치된 돌기부(350) 주변의 광 흡수를 통해 중심 휘도를 낮출 수 있다. 또한 상기 r3는 돌기부(350)의 반경(r2)의 2.5배 이하 예컨대, 1.3배 이상 2.5배 이하의 영역에 위치시켜, 돌기부(350) 주변에서의 흡수층(410)의 흡수 면적(즉, 상면 면적)을 조절하여 중심 휘도를 낮추어 줄 수 있다.
[128]
상기 흡수층(410)은 각 돌기부(350)를 감싸게 되는 데, 상기 각 돌기부(350)를 감싸는 개별 흡수층(410)의 면적(즉, 상면 면적)은 각 돌기부(350)의 바닥면적(또는 부분 측단면의 면적)보다 작거나 클 수 있다. 상기 각 흡수층(410)의 면적은 각 돌기부(340)의 바닥면적보다 작은 경우, 상기 흡수층(410)은 상기 각 돌기부(350)의 둘레 전체에 배치될 수 있다. 도 14 내지 도 20과 같이, 상기 각 흡수층(410)의 면적은 각 돌기부(340)의 바닥면적보다 작은 경우, 상기 흡수층(350)은 각 돌기부(350)의 일부 영역에 배치될 수 있다. 상기 각 흡수층(410)의 면적은 각 돌기부(350)의 바닥면적보다 큰 경우, 상기 흡수층(410)은 각 돌기부(350)의 둘레 전체에 배치될 수 있다. 도 14 내지 도 20과 같이, 상기 각 흡수층(410)의 면적은 각 돌기부(340)의 바닥면적보다 큰 경우, 상기 흡수층(410)은 상기 각 돌기부(340)의 일부 영역에 배치될 수 있다.
[129]
여기서, 상기 렌즈의 바닥면적이 100%라고 할 경우, 상기 렌즈의 바닥 면적을 기준으로 상기 돌기부의 전체의 하면 면적은 5% 이하 예컨대, 3% 내지 5% 범위이며, 상기 흡수층의 전체 상면 면적은 2% 내지 11%의 범위일 수 있다. 상기 흡수층(410)의 전체 면적이 상기 범위보다 작은 경우 중심 휘도의 감소 폭이 적거나 육안상 변화를 감지할 수 없으며, 상기 범위보다 큰 경우 렌즈 상에서 암부가 발생될 수 있다. 따라서, 상기 중심 휘도의 감소 폭 내에서 상기 흡수층(410)의 면적을 상기 렌즈 바닥면적 대비 2% 내지 11%의 범위로 조절할 수 있다.
[130]
상기 돌기부(350)의 개수에 따라 상기 흡수층(410)의 개수도 비례하여 증가될 수 있다. 따라서, 상기 돌기부(350) 및 각 돌기부(350)의 주변에 위치한 흡수층(410)의 개수가 n:n일 때(각 n은 3 이상), 상기 n개의 흡수층(410)의 면적은 n개의 돌기부(350)의 바닥면적 대비 2.6배 이하 예컨대, 0.75배 내지 2.6배의 범위로 배치될 수 있다. 상기 흡수층(410)의 면적이 상기 범위보다 작은 경우 중심 휘도의 감소 폭이 적거나 육안상 변화를 감지할 수 없으며, 상기 범위보다 큰 경우 렌즈 상에서 암부가 발생될 수 있다.
[131]
도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 흡수층(410)은 상기 회로 기판(400)의 제1리세스(416)의 둘레에 배치될 수 있다. 상기 흡수층(410)은 상기 회로 기판(400)의 제4층(407) 위에 배치될 수 있다. 상기 흡수층(410)의 두께(T1)는 상기 제2층(403)의 두께보다 얇은 두께로 형성될 수 있다.
[132]
상기 돌기부(350)와 상기 흡수층(410) 사이에는 접착 부재(414)가 배치될 수 있다. 상기 접착 부재(414)의 일부(414A)는 상기 회로 기판(400)의 제1리세스(416) 내에 배치되어, 상기 돌기부(350)의 하부를 접착시켜 줄 수 있다. 상기 제1리세스(416)의 너비 또는 직경(B0)은 상기 돌기부(350)의 너비 또는 직경(B1)보다는 크고 상기 접착 부재(414)의 너비 또는 직경(B2)보다는 작을 수 있다. 상기 접착 부재(414)는 상기 돌기부(350)의 둘레에 배치되고 상기 회로 기판(400)의 상면으로 연장될 수 있다. 상기 접착 부재(414)는 상기 돌기부(350)를 회로 기판(400)에 고정시켜 줄 수 있으며, 상기 돌기부(350)의 틸트나 유동을 방지할 수 있다. 상기 접착 부재(414)는 상기 흡수층(410)과 접촉될 수 있다. 상기 흡수층(410)은 상기 돌기부(350)를 접착하는 과정에서 상기 접착 부재(414)가 넘치는 것을 방지하는 댐 역할을 할 수 있다. 상기 접착 부재(414)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 재질을 포함할 수 있다.
[133]
상기 접착 부재(414) 중에서 상기 회로 기판(400)의 상면 위에 연장되는 영역의 두께(T1)는 상기 흡수층(410)의 두께(T2)보다 두꺼울 수 있다. 이러한 접착 부재(414)는 상기 흡수층(410)에 의해 상기 돌기부(350)와의 접촉 면적이 증가될 수 있다. 즉, 상기 접착 부재(414)의 상면이 상기 회로 기판(400)의 상면보다 높게 배치되어, 상기 돌기부(350)의 둘레와 접촉되는 면적이 증가될 수 있다.
[134]
발명의 실시 예에 따른 조명 모듈은 회로 기판 상에 광학 렌즈의 돌기부 주변에 흡수층을 배치함으로써, 중심 휘도를 낮추고 광의 반치 폭을 더 개선시켜 줄 수 있다. 즉, 도 28과 같이, 흡수층이 없는 비교 예와 비교하여, 실시 예의 중심 휘도는 비교 예의 중심 휘도보다 낮아질 수 있어, 중심 휘도의 제어가 가능함을 알 수 있다. 도 28의 가로 방향은 렌즈 중심(0)으로부터의 거리(mm)이며, 세로 방향은 중심 휘도 세기를 나타낸다. 또한 도 29와 같이, 흡수층이 없는 비교 예에 비해, 실시 예의 반치 폭은 비교 예보다 증가될 수 있어, 광 균일도가 개선됨을 알 수 있다. 도 29에서 가로 방향은 렌즈 중심(0)으로부터 거리(mm)이며, 세로 방향은 파장 세기를 나타낸 그래프이다.
[135]
도 11은 도 10의 흡수층의 다른 예이다. 도 11을 참조하면, 흡수층(410)의 내측부(410A)는 상기 회로 기판(400) 위로 연장된 상기 접착 부재(414)와 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 흡수층(410)의 내측부(410A)는 상기 접착 부재(414)와 상기 회로 기판(400)의 상면 사이에 배치되어, 상기 접착 부재(414)를 통해 입사된 광을 흡수할 수 있다. 이러한 흡수층(410)의 상면 면적이 더 넓게 제공되므로, 상기 돌기부(350)을 통해 입사되거나, 상기 돌기부(350)의 표면을 통해 입사된 광을 흡수할 수 있다. 이에 따라 상기 흡수층(410)은 상기 돌기부(350) 및 그 주변에서의 광 흡수를 통해 중심 휘도를 억제시켜 줄 수 있다.
[136]
도 12는 도 10의 돌기부의 다른 예이다. 도 12를 참조하면, 광학 렌즈의 돌기부(350A)는 상부 너비 또는 직경(B11)이 하부 너비 또는 직경(B1)보다 클 수 있다. 상기 돌기부(350A)의 상부 너비 또는 직경(B11)이 하부 너비 또는 직경(B1)보다 더 넓게 제공됨으로써, 상기 돌기부(350A)를 상기 회로 기판(400)의 제1리세스(416) 상에서 안정되게 지지할 수 있다. 상기 돌기부(350)의 상부 너비(B11)가 더 넓게 제공됨으로써, 상기 접착 부재(414)와의 접착 면적은 더 증가될 수 있다. 상기 돌기부(350A)의 상부 너비 또는 직경(B11)은 상기 제1리세스(416)의 너비 또는 직경(B0)보다 작을 수 있다. 상기 돌기부(350A)가 하부로 갈수록 점차 좁은 직경을 갖게 되므로, 제1리세스(416)로 삽입이 용이할 수 있다.
[137]
도 13은 도 10의 돌기부의 다른 예이다. 도 13를 참조하면, 광학 렌즈의 돌기부(350)는 상부 너비가 하부 너비보다 넓을 수 있다. 상기 돌기부(350)는 바닥에 오목한 영역(351A)이 배치되어, 접착 부재(414)의 일부(414A)와의 접착 면적이 증가될 수 있다. 상기 돌기부(350)는 둘레에 볼록한 돌기(352) 및 상기 돌기(352) 내측의 오목한 홈(353)을 구비하며, 상기 돌기(352)는 상기 돌기부(350)의 둘레를 따라 링(ring) 형상으로 배치되며 상기 돌기부(350)의 높이보다 낮은 높이로 돌출될 수 있다. 상기 돌기(352)는 상기 회로 기판(400) 상에 연장된 접착 부재(414)와 접착될 수 있다. 상기 돌기부(350)와 상기 돌기(352) 사이의 오목한 홈(353)에는 상기 접착 부재(414)가 부분 접착될 수 있다.
[138]
도 14는 도 7의 흡수층의 제1변형 예로이다. 도 14를 참조하면, 흡수층(410A)은 돌기부(350)의 둘레를 따라 배치된 복수의 흡수 영역(41) 및 스페이스(42)를 포함할 수 있다. 상기 흡수 영역(41)과 스페이스(42)는 교대로 배치될 수 있다. 상기 흡수층(410)에서 상기 흡수 영역(41)의 상면 면적은 상기 스페이스(42)의 면적보다 크게 배치되어, 광의 흡수율 저하를 방지할 수 있다. 상기 스페이스(42)는 인접한 두 흡수 영역(41) 사이에 일정 각도(C2)로 배치되어, 흡수 영역(41)들이 일정한 크기 및 일정한 형상으로 배열시켜 줄 수 있다. 상기 스페이스(42)가 이루는 각도(C2)는 15도 이하 예컨대, 5도 내지 15도의 범위일 수 있다. 상기 각 흡수 영역(41)이 이루는 각도(C1)는 상기 각도(C2<C1) 보다 크며, 45도 이하 예컨대, 35도 내지 45도의 범위로 배치될 수 있다. 여기서, 상기 스페이스(42)가 이루는 각도(C2)가 상기 범위보다 크거나 작으면 흡수 영역(41)의 개수가 줄어들거나 흡수 영역(41)의 크기가 달라질 수 있어, 중심 휘도 분포를 고려하여 상기 스페이스(42)의 각도(C2)를 조절할 수 있다. 상기 스페이스(42)에는 상기 접착 부재(414)가 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
[139]
도 15는 도 7의 흡수층의 제2변형 예이다. 도 15를 참조하면, 흡수층(410B)은 흡수 영역(43)과 스페이스(44)를 포함하며, 상기 흡수 영역(43)과 스페이스(44)는 교대로 배치될 수 있다. 상기 흡수 영역(43)의 원호 길이(C3)는 상기 스페이스(44)의 원호 길이(C4)와 같을 수 있다. 예컨대, 스페이스(44)의 원호 길이(C4)가 흡수 영역(43)의 원호 길이(C3)와 동일할 경우, 돌기부(350) 주변에서의 광 반사 및 흡수를 균일하게 할 수 있다.
[140]
도 16은 도 7의 흡수층의 제3변형 예이다. 도 16을 참조하면, 흡수층(410C)은 돌기부(350)의 양측에 스페이스(46)로 분리된 제1,2흡수 영역(44,45)을 포함하며, 상기 제1,2흡수 영역(44,45)의 원호 길이는 동일할 수 있다. 상기 제1,2흡수 영역(44,45)의 원호 길이는 상기 흡수층(410)의 원호 길이의 1/3 이상 1/2 미만일 수 있다. 상기 스페이스(46)의 위치는 링 형상의 휘도 영역을 따라 상기 돌기부(350)의 서로 반대측에 배치될 수 있다.
[141]
도 17은 도 7의 흡수층의 제4변형 예이다. 도 17을 참조하면, 흡수층(410D)은 돌기부(350)의 크기가 다른 흡수 영역(61,62,63)과, 상기 흡수 영역(61,62,63)들 사이에 스페이스(64)를 포함한다. 상기 크기가 다른 흡수 영역(61,62,63)들은 제1원호 길이(C13)를 갖는 제1 및 제2흡수 영역(61,63)과, 상기 제1,2흡수 영역(61,63) 사이에 제1원호 길이(C13)보다 작은 제2원호 길이(C12)를 갖는 제3흡수 영역(62))을 포함한다. 상기 제1원호 길이(C13)는 상기 제2원호 길이(C12)의 1.5배 이상 예컨대, 1.5배 내지 3배 사이일 수 있어, 흡수 면적의 감소를 최소화할 수 있다. 상기 스페이스(64)가 이루는 각도(C11)는 5도 이상 예컨대, 5도 내지 15도의 범위일 수 있다. 상기 스페이스(64)들의 위치는 위부 영역에 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
[142]
도 18은 도 7의 흡수층의 제5변형 예이다. 도 18을 참조하면, 흡수층(411)은 돌기부(350)의 둘레에서 3/5 이상의 원호 길이를 갖는 영역을 포함하며, 상기 흡수 영역 사이에 스페이스(411A)가 배치된다. 상기 스페이스(411A)는 돌기부(350)보다 광학 렌즈의 중심(P0)에 더 인접하게 배치될 수 있다. 상기 흡수층(411)의 링 폭은 다른 흡수 영역의 너비(도 9의 B4)와 같거나 더 넓게 제공되어, 면적 차이에 따른 흡수율의 저하를 방지할 수 있다.
[143]
도 19는 도 7의 흡수층의 변형 예이다. 도 19를 참조하면, 흡수층(412)은 돌기부(350)의 둘레에서 원호 길이의 1/2 길이를 갖는 영역을 포함하며, 상기 흡수층(412)의 영역 사이에 스페이스(412A)가 배치된다. 상기 흡수층(412)의 영역 폭은 다른 변형 예의 흡수 영역의 너비(도 9의 B4)와 같거나 더 넓게 제공될 수 있다. 이에 따라 돌기부(350) 주변에서의 흡수 면적이 줄어드는 것을 최소화시켜 줄 수 있다. 상기 스페이스(412)는 상기 흡수층(412)보다 렌즈의 바닥 중심(P0)에 더 인접하게 배치될 수 있어, 돌기부(350) 외측에서의 광 흡수를 효과적으로 수행할 수 있다.
[144]
도 20은 도 7의 흡수층의 변형 예이다. 도 20을 참조하면, 흡수층(413)은 돌기부(350)의 둘레에서 원호 길이의 1/2 길이를 갖는 영역을 포함하며, 상기 흡수층(413)의 영역 사이에 스페이스(413A)가 배치된다. 상기 흡수층(413)의 영역 폭은 다른 변형 예의 흡수 영역의 너비(도 9의 B4)와 같거나 더 넓게 제공될 수 있다. 이에 따라 돌기부(350) 주변에서의 흡수 면적이 줄어드는 것을 최소화시켜 줄 수 있다. 상기 스페이스(413A)는 상기 흡수층(413)보다 렌즈의 바닥 중심(P0)으로부터 더 멀리 배치될 수 있어, 상기 흡수층(413)이 돌기부(350) 내측에서의 광 흡수를 효과적으로 수행할 수 있다.
[145]
다른 예로서, 상기 흡수층이 하나 또는 2개 이상의 흡수 영역을 갖고 배치될 경우, 상기 흡수 영역의 두께는 서로 동일하거나 다를 수 있다. 예컨대, 상기 흡수 영역의 두께가 다를 경우, 상기 돌기부의 외측에 배치된 흡수 영역의 두께가 내측에 배치된 흡수 영역의 두께보다 더 얇을 수 있다. 따라서, 내측 흡수 영역에 의해 반사된 광을 차단하여, 중심 휘도에 영향을 주는 것을 차단할 수 있다.
[146]
실시 예는 광학 렌즈의 제1출사면이 볼록한 곡면을 갖는 센터 영역에 대해 설명하였으나, 상기 제1출사면의 곡면을 갖되, 상기 센터 영역이 오목한 상부를 가질 경우, 상기한 광학 렌즈의 바닥에서의 휘부 영역이 존재하게 된다.
[147]
도 21은 도 2의 광학 렌즈의 다른 예이다. 도 21를 참조하면, 광학 렌즈(300A)의 제1출사면(330)은 센터 영역(31)이 오목한 영역(31A)을 포함할 수 있다. 상기 센터 영역(31)가 오목하게 배치되므로, 상기 센터 영역(31) 방향으로 입사된 광은 오목한 영역(31A)의 전 반사면에 의해 측 방향으로 반사될 수 있다. 상기 광학 렌즈(300A)의 돌기부(350)의 위치 및 흡수층의 예는 상기한 실시 예의 설명을 참조하기로 한다.
[148]
도 22는 실시 예에 따른 광학 렌즈의 돌기부(350) 개수를 변형 한 예이다. 도 22와 같이, 돌기부(350)의 개수를 3개로 배치할 수 있으며, 상기 돌기부(350)의 주변에 흡수층(410)을 배치할 수 있다. 상기 돌기부(350)는 렌즈 중심(P0)을 기준으로 등각으로 배치되거나, 100도 내지 140도의 범위로 이격될 수 있다. 상기 돌기부(350) 및 흡수층(410)은 휘부 영역을 따라 배치되며, 상기 흡수층(410)은 상기 돌기부(350) 주변에서 중심 휘도에 영향을 주는 광들을 흡수할 수 있다.
[149]
도 23 및 도 24를 실시 예에 따른 조명 모듈이다. 도 23 및 도 24를 참조하면, 조명 모듈(301)은 복수의 광학 렌즈(300)가 회로 기판(400) 상에서 X축 방향으로 소정 간격(G1)을 갖고 배열된 예이다. 이러한 조명 모듈(301) 상에서 광학 렌즈(300) 간의 간격(G1)은 도 2와 같은 광학 렌즈의 제1,2출사면(330,335)에 의해 인접한 광학 렌즈 간의 광 간섭이 줄어들 수 있어, 광학 렌즈(300)의 배치 개수를 줄여줄 수 있다. 도 24와 같이, 상기 조명 모듈(301) 상에는 광학 부재(175)가 배치될 수 있다. 상기 광학 부재(175)는 확산판을 포함할 수 있다. 상기 광학 부재(175)는 상기 회로 기판(400)으로부터 소정 간격(H1)으로 이격될 수 있다. 상기 높이(H1)는 상기 광학 렌즈(300)의 확산 광에 의해 광 분포가 20mm 이하 예컨대, 13mm 내지 20mm 범위에서 균일한 분포로 제공할 수 있어, 조명 모듈(301)을 갖는 라이트 유닛의 두께를 줄여줄 수 있다. 이 경우 상기 회로 기판(400)과 광학 부재(175) 사이의 간격(H1)이 좁아지더라도, 상기 광학 렌즈(300) 상으로 방출된 광의 휘도 분포를 제어할 수 있다.
[150]
도 25는 실시 예에 따른 조명 모듈을 갖는 라이트 유닛의 평면도이다. 도 25를 참조하면, 상기 라이트 유닛(500)은 바텀 커버(512), 상기 바텀 커버(512) 내에 조명 모듈(301)로서 복수의 회로 기판(400), 발광 소자(100) 및 상기 회로 기판(400) 상에 배치된 광학 렌즈(300)를 포함한다. 상기 회로 기판(400)은 바텀 커버(512) 내에 배열될 수 있다. 실시 예에 따른 광학 렌즈(300) 및 이를 갖는 조명 모듈(301)을 채용함으로써, 인접한 회로 기판(400) 간의 간격(G2)가 이격될 수 있다. 상기 바텀 커버(512)는 방열을 위한 금속 또는 열 전도성 수지 재질을 포함할 수 있다. 상기 바텀 커버(512)는 수납부(510)를 구비할 수 있으며, 상기 수납부(510)의 바닥(511) 상에는 상기 조명 모듈(301)이 배치될 수 있고, 상기 수납부(510)의 둘레에는 측면 커버를 구비할 수 있다.
[151]
도 26은 실시 예에 따른 발광 소자의 제1예를 나타낸 도면이다. 도 19를 참조하여 발광 소자 및 회로 기판을 설명하기로 한다.
[152]
도 26 및 도 19를 참조하면, 상기 발광 소자(100)는 발광 칩(100A)을 포함한다. 상기 발광 소자(100)는 발광 칩(100A)과 상기 발광 칩(100A) 상에 배치된 형광체층(150)을 포함할 수 있다. 상기 형광체층(150)은 청색, 녹색, 황색, 적색 형광체 중 적어도 하나 또는 복수를 포함하며, 단층 또는 다층으로 배치될 수 있다. 상기 형광체층(150)은 투광성 수지 재료 내에 형광체가 첨가된다. 상기 투광성 수지 재료는 실리콘 또는 에폭시와 같은 물질을 포함하며, 상기 형광체는 YAG, TAG, Silicate, Nitride, Oxy-nitride 계 물질 중에서 선택적으로 형성될 수 있다.
[153]
상기 형광체층(150)은 상기 발광 칩(100A)의 상면에 배치되거나, 상기 발광 칩(100A)의 상면 및 측면에 배치될 수 있다. 상기 형광체층(150)은 상기 발광 칩(100A)의 표면 중에서 광이 방출되는 영역 상에 배치되어, 광의 파장을 변환시켜 줄 수 있다. 다른 예로서, 상기 형광체층(150)은 필름 타입을 포함할 수 있다. 상기 필름 타입의 형광체층은 균일한 두께를 제공함으로써, 파장 변환에 따른 색 분포가 균일할 수 있다.
[154]
상기 발광 칩(100A)에 대해 설명하면, 상기 발광 칩(100A)은 기판(111), 제1반도체층(113), 발광 구조물(120), 전극층(131), 절연층(133), 제1전극(135), 제2전극(137), 제1연결 전극(141), 제2연결 전극(143), 및 지지층(140)을 포함할 수 있다.
[155]
상기 기판(111)은 투광성, 절연성 또는 도전성 기판을 이용할 수 있으며, 예컨대, 사파이어(Al 2O 3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge, Ga 2O 3 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 상기 기판(111)의 탑 면 및 바닥면 중 적어도 하나 또는 모두에는 복수의 볼록부(미도시)가 형성되어, 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 각 볼록부의 측 단면 형상은 반구형 형상, 반타원 형상, 또는 다각형 형상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 기판(111)은 발광 칩(100A) 내에서 제거될 수 있으며, 이 경우 상기 제1반도체층(113) 또는 제1도전형 반도체층(115)이 발광 칩(100A)의 탑 층으로 배치될 수 있다.
[156]
상기 기판(111) 아래에는 제1반도체층(113) 및 발광 구조물(120)이 형성될 수 있다. 상기 제1반도체층(113) 및 발광 구조물(120)은 II족 내지 V족 원소의 화합물 반도체를 이용하여 형성될 수 있으며, 예컨대, III족-V족 원소의 화합물 반도체를 이용한 반도체층 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP, GaP 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 발광 구조물(120)은 자외선 대역부터 가시 광선 대역의 파장 범위 내에서 소정의 피크 파장을 발광할 수 있다.
[157]
상기 발광 구조물(120)은 제1도전형 반도체층(115), 제2도전형 반도체층(119), 상기 제1도전형 반도체층(115)과 상기 제2도전형 반도체층(119) 사이에 형성된 활성층(117)을 포함하며, 상기 각 층(115,117,119)의 위 및 아래 중 적어도 하나에는 다른 반도체층이 더 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
[158]
상기 제1도전형 반도체층(115)은 제1반도체층(113) 아래에 배치되며, 제1도전형 도펀트가 도핑된 반도체 예컨대, n형 반도체층으로 구현될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(115)은 In xAl yGa 1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함한다. 상기 제1도전형 반도체층(115)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.
[159]
상기 활성층(117)은 제1도전형 반도체층(115) 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.
[160]
상기 제2도전형 반도체층(119)은 활성층(117) 아래에 배치된다. 상기 제2도전형 반도체층(119)은 제2도전형 도펀트가 도핑된 반도체 예컨대, In xAl yGa 1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함한다. 상기 제2도전형 반도체층(119)은, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP와 같은 화합물 반도체 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(119)이 p형 반도체층이고, 상기 제1도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba을 포함할 수 있다.
[161]
상기 발광 구조물(120)은 다른 예로서, 상기 제1도전형 반도체층(115)이 p형 반도체층, 상기 제2도전형 반도체층(119)은 n형 반도체층으로 구현될 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(119) 위에는 상기 제2도전형과 반대의 극성을 갖는 제3도전형 반도체층이 형성할 수도 있다. 또한 상기 발광 구조물(120)은 n-p 접합 구조, p-n 접합 구조, n-p-n 접합 구조, p-n-p 접합 구조 중 어느 한 구조로 구현할 수 있다.
[162]
상기 제2도전형 반도체층(119) 아래에는 전극층(131)이 형성된다. 상기 전극층(131)은 반사층을 포함할 수 있다. 상기 전극층(131)은 상기 발광 구조물(120)의 제2도전형 반도체층(119)에 접촉된 오믹 접촉층을 포함할 수 있다. 상기 반사층은 반사율이 70% 이상인 물질 예컨대, Al, Ag, Ru, Pd, Rh, Pt, Ir의 금속과 상기의 금속 중 둘 이상의 합금 중에서 선택될 수 있다. 상기 반사층의 금속은 상기 제2도전형 반도체층(119) 아래에 접촉될 수 있다. 상기 오믹 접촉층은 투광성 재질, 금속 또는 비 금속 재질 중에서 선택될 수 있다.
[163]
상기 전극층(131)은 투광성 전극층/반사층의 적층 구조를 포함할 수 있으며, 상기 투광성 전극층은 예컨대 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질 중에서 형성될 수 있다. 상기 투광성 전극층의 아래에는 금속 재질의 반사층이 배치될 수 있으며, 예컨대 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질 중에서 형성될 수 있다. 상기 반사층은 다른 예로서, 서로 다른 굴절률을 갖는 두 층이 교대로 배치된 DBR(distributed bragg reflection) 구조로 형성될 수 있다.
[164]
상기 제2도전형 반도체층(119) 및 상기 전극층(131) 중 적어도 한 층의 표면에는 러프니스와 같은 광 추출 구조가 형성될 수 있으며, 이러한 광 추출 구조는 입사되는 광의 임계각을 변화시켜 주어, 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
[165]
상기 절연층(133)은 상기 전극층(131) 아래에 배치되며, 상기 제2도전형 반도체층(119)의 하면, 상기 제2도전형 반도체층(119) 및 상기 활성층(117)의 측면, 상기 제1도전형 반도체층(115)의 일부 영역에 배치될 수 있다. 상기 절연층(133)은 상기 발광 구조물(120)의 하부 영역 중에서 상기 전극층(131), 제1전극(135) 및 제2전극(137)을 제외한 영역에 형성되어, 상기 발광 구조물(120)의 하부를 전기적으로 보호하게 된다. 상기 절연층(133)은 서로 다른 굴절률을 갖는 제1층과 제2층이 교대로 배치된 DBR(distributed Bragg reflector) 구조로 형성될 수 있다.
[166]
[167]
상기 제1도전형 반도체층(115)의 일부 영역 아래에는 제1전극(135)이 배치되며, 상기 전극층(131)의 일부 아래에는 제2전극(137)이 배치될 수 있다. 상기 제1전극(135) 아래에는 제1연결 전극(141)이 배치되며, 상기 제2전극(137) 아래에는 제2연결 전극(143)이 배치된다. 상기 제1전극(135)은 상기 제1도전형 반도체층(115)과 상기 제1연결 전극(141)에 전기적으로 연결되며, 상기 제2전극(137)은 상기 전극층(131)을 통해 상기 제2도전형 반도체층(119)과 제2연결 전극(143)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1연결 전극(141) 및 상기 제2연결 전극(143)은 전원을 공급하는 리드(lead) 기능과 방열 경로를 제공하게 된다. 상기 제1연결 전극(141) 및 상기 제2연결 전극(143)은 원 형상, 다각 형상, 원 기둥 또는 다각 기둥과 같은 형상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제1연결 전극(141) 및 제2연결 전극(143)은 금속 파우더의 재질 예컨대, Ag, Al, Au, Cr, Co, Cu, Fe, Hf, In, Mo, Ni, Si, Sn, Ta, Ti, W 및 이들 금속의 선택적 합금 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 상기 제1연결 전극(141) 및 제2연결 전극(143)은 상기 제1전극(135) 및 제2전극(137)과의 접착력 향상을 위하여 In, Sn, Ni, Cu 및 이들의 선택적인 합금 중의 어느 한 금속으로 도금될 수 있다.
[168]
상기 지지층(140)은 열 전도성 재질을 포함하며, 상기 제1전극(135), 상기 제2전극(137), 상기 제1연결 전극(141) 및 상기 제2연결 전극(143)의 둘레에 배치될 수 있다. 상기 지지층(140)의 하면에는 상기 제1 및 제2연결 전극(141,143)의 하면이 노출될 수 있다.
[169]
상기 지지층(140)은 발광 소자(100)를 지지하는 층으로 사용된다. 상기 지지층(140)은 절연성 재질로 형성되며, 상기 절연성 재질은 예컨대, 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지층으로 형성된다. 다른 예로서, 상기 절연성 재질은 페이스트 또는 절연성 잉크를 포함할 수 있다. 상기 지지층(140) 내에는 Al, Cr, Si, Ti, Zn, Zr 중 적어도 하나를 갖는 산화물, 질화물, 불화물, 황화물과 같은 화합물들 중 적어도 하나가 첨가될 수 있다. 상기 발광 칩(100A)은 상기 회로 기판(400) 상에 플립 방식으로 탑재된다. 상기 회로 기판(400)은 상기에 개시된 층들을 포함할 수 있다.
[170]
상기 제1 및 제2리드 전극(473,474)은 발광 칩(100A)의 제1 및 제2연결 전극(141,143)과 전기적으로 연결된다. 상기 제1 및 제2리드 전극(473,474)과 상기 발광 칩(100A)의 연결 전극(141,143) 사이에는 전도성 접착제(461,462)가 배치될 수 있다. 상기 전도성 접착제(461,462)는 솔더 재질과 같은 금속 재질을 포함할 수 있다. 상기 제1리드 전극(473) 및 제2리드 전극(474)은 회로 패턴으로서, 전원을 공급해 주게 된다.
[171]
도 27을 참조하여 조명 모듈의 발광 소자의 제2예를 설명하기로 한다.
[172]
도 27을 참조하면, 발광 소자(100)는 회로 기판(400)에 연결된 발광 칩(200A)을 포함한다. 상기 발광 소자(100)는 발광 칩(200A)의 표면에 배치된 형광체층(250)을 포함할 수 있다. 상기 형광체층(250)은 입사되는 광의 파장을 변환하게 된다. 상기 발광 소자(100) 상에는 도 4와 같이 광학 렌즈(도 4의 300)가 배치되어 상기 발광 칩(200A)으로부터 방출된 광의 지향 특성을 조절하게 된다.
[173]
상기 발광 칩(200A)은 발광 구조물(225), 및 복수의 패드(245,247)를 포함한다. 상기 발광 구조물(225)은 II족 내지 VI족 원소의 화합물 반도체층 예컨대, III족-V족 원소의 화합물 반도체층 또는 II족-VI족 원소의 화합물 반도체층으로 형성될 수 있다. 상기 복수의 패드(245,247)는 상기 발광 구조물(225)의 반도체층에 선택적으로 연결되며, 전원을 공급하게 된다.
[174]
상기 발광 구조물(225)은 제1도전형 반도체층(222), 활성층(223) 및 제2도전형 반도체층(224)을 포함한다. 상기 발광 칩(200A)은 기판(221)을 포함할 수 있다. 상기 기판(221)은 상기 발광 구조물(225) 위에 배치된다. 상기 기판(221)은 예컨대, 투광성, 절연성 기판, 또는 전도성 기판일 수 있다. 이러한 구성은 도 4의 발광 구조물 및 기판에 대한 설명을 참조하기로 한다.
[175]
상기 발광 칩(200A)은 하부에 패드(245,247)가 배치되며, 상기 패드(245,247)는 제1 및 제2패드(245,247)를 포함한다. 상기 제1 및 제2패드(245,247)는 상기 발광 칩(200A)의 아래에 서로 이격되어 배치된다. 상기 제1패드(245)는 상기 제1도전형 반도체층(222)과 전기적으로 연결되며, 상기 제2패드(247)는 제2도전형 반도체층(224)과 전기적으로 연결된다. 상기 제1 및 제2패드(245,247)은 바닥 형상이 다각형 또는 원 형상이거나, 회로 기판(400)의 제1 및 제2리드 전극(415,417)의 형상과 대응되도록 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2패드(245,247) 각각의 하면 면적은 예컨대, 제1 및 제2리드 전극(415,417) 각각의 상면 크기와 대응되는 크기로 형성될 수 있다.
[176]
상기 발광 칩(200A)은 상기 기판(221)과 상기 발광 구조물(225) 사이에 버퍼층(미도시) 및 언도프드 반도체층(미도시) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 버퍼층은 상기 기판(221)과 반도체층과의 격자 상수 차이를 완화시켜 주기 위한 층으로서, II족 내지 VI족 화합물 반도체 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층 아래에는 언도핑된 III족-V족 화합물 반도체층이 더 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 기판(221)은 제거될 수 있다. 상기 기판(221)이 제거된 경우 형광체층(250)은 상기 제1도전형 반도체층(222)의 상면이나 다른 반도체층의 상면에 접촉될 수 있다.
[177]
상기 발광 칩(200A)은 제1 및 제2전극층(241,242), 제3전극층(243), 절연층(231,233)을 포함한다. 상기 제1 및 제2전극층(241,242) 각각은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 전류 확산층으로 기능할 수 있다. 상기 제1 및 제2전극층(241,242)은 상기 발광 구조물(225)의 아래에 배치된 제1전극층(241); 및 상기 제1전극층(241) 아래에 배치된 제2전극층(242)을 포함할 수 있다. 상기 제1전극층(241)은 전류를 확산시켜 주게 되며, 상기 제2전극층(241)은 입사되는 광을 반사하게 된다.
[178]
상기 제1 및 제2전극층(241,242)은 서로 다른 물질로 형성될 수 있다. 상기 제1전극층(241)은 투광성 재질로 형성될 수 있으며, 예컨대 금속 산화물 또는 금속 질화물로 형성될 수 있다. 상기 제1전극층은 예컨대 ITO(indium tin oxide), ITON(ITO nitride), IZO(indium zinc oxide), IZON(IZO nitride), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide) 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 제2전극층(242)은 상기 제1전극층(241)의 하면과 접촉되며 반사 전극층으로 기능할 수 있다. 상기 제2전극층(242)은 금속 예컨대, Ag, Au 또는 Al를 포함한다. 상기 제2전극층(242)은 상기 제1전극층(241)이 일부 영역이 제거된 경우, 상기 발광 구조물(225)의 하면에 부분적으로 접촉될 수 있다.
[179]
다른 예로서, 상기 제1 및 제2전극층(241,242)의 구조는 무지향성 반사(ODR: Omni Directional Reflector layer) 구조로 적층될 수 있다. 상기 무지향성 반사 구조는 낮은 굴절률을 갖는 제1전극층(241)과, 상기 제1전극층(241)과 접촉된 고 반사 재질의 금속 재질인 제2전극층(242)의 적층 구조로 형성될 수 있다. 상기 전극층(241,242)은, 예컨대, ITO/Ag의 적층 구조로 이루어질 수 있다. 이러한 상기 제1전극층(241)과 제2전극층(242) 사이의 계면에서 전 방위 반사각을 개선시켜 줄 수 있다.
[180]
상기 제3전극층(243)은 상기 제2전극층(242)의 아래에 배치되며, 상기 제1 및 제2전극층(241,242)과 전기적으로 절연된다. 상기 제3전극층(243)은 금속 예컨대, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 제3전극층(243) 아래에는 제1패드(245) 및 제2패드(247)가 배치된다. 상기 절연층(231,233)은 제1 및 제2전극층(241,242), 제3전극층(243), 제1 및 제2패드(245,247), 발광 구조물(225)의 층 간의 불필요한 접촉을 차단하게 된다. 상기 절연층(231,233)은 제1 및 제2절연층(231,233)을 포함한다. 상기 제1절연층(231)은 상기 제3전극층(243)과 제2전극층(242) 사이에 배치된다. 상기 제2절연층(233)은 상기 제3전극층(243)과 제1/2패드(245,247) 사이에 배치된다. 상기 제1 및 제2패드(245,247)는 상기 제1 및 제2리드 전극(415,417)과 동일한 물질을 포함할 수 있다.
[181]
상기 제3전극층(243)은 상기 제1도전형 반도체층(222)과 연결된다. 상기 제3전극층(243)의 연결부(244)는 상기 제1, 2전극층(241, 242) 및 발광 구조물(225)의 하부를 통해 비아 구조로 돌출되며 제1도전형 반도체층(222)과 접촉된다. 상기 연결부(244)는 복수로 배치될 수 있다. 상기 제3전극층(243)의 연결부(244)의 둘레에는 상기 제1절연층(231)의 일부(232)가 연장되어 제3전극층(243과 상기 제1 및 제2전극층(241,242), 제2도전형 반도체층(224) 및 활성층(223) 간의 전기적인 연결을 차단한다. 상기 발광 구조물(225)의 측면에는 측면 보호를 위해 절연 층이 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
[182]
상기 제2패드(247)는 상기 제2절연층(233) 아래에 배치되고 상기 제2절연층(233)의 오픈 영역을 통해 상기 제1 및 제2전극층(241, 242) 중 적어도 하나와 접촉되거나 연결된다. 상기 제1패드(245)는 상기 제2절연층(233)의 아래에 배치되며 상기 제2절연층(233)의 오픈 영역을 통해 상기 제3전극층(243)과 연결된다. 이에 따라 상기 제1패드(247)의 돌기(248)는 제1,2전극층(241,242)을 통해 제2도전형 반도체층(224)에 전기적으로 연결되며, 제2패드(245)의 돌기(246)는 제3전극층(243)을 통해 제1도전형 반도체층(222)에 전기적으로 연결된다.
[183]
상기 제1 및 제2패드(245,247)는 상기 발광 칩(200A)의 하부에 서로 이격되며, 상기 회로 기판(400)의 제1 및 제2리드 전극(415,417)와 대면하게 된다. 상기 제1 및 제2패드(245,247)에는 다각형 형상의 리세스(271,273)를 포함할 수 있으며, 상기 리세스(271,273)는 상기 발광 구조물(225)의 방향으로 볼록하게 형성된다. 상기 리세스(271,273)는 상기 제1 및 제2패드(245,247)의 두께와 같거나 작은 깊이를 갖고 형성될 수 있다. 이러한 리세스(271,273)의 깊이는 상기 제1 및 제2패드(245,247)의 표면적을 증가시켜 줄 수 있다.
[184]
상기 제1패드(245) 및 제1리드 전극(415) 사이의 영역 및 상기 제2패드(247) 및 제2리드 전극(417) 사이의 영역에는 접합 부재(255,257)가 배치된다. 상기 접합 부재(255,257)는 전기 전도성 물질을 포함할 수 있으며, 일부는 상기 리세스(271,273)에 배치된다. 상기 제1 및 제2패드(215,217)는 상기 접합 부재(255,257)가 리세스(271,273)에 배치되므로, 상기 접합 부재(255,257)와 제1 및 제2패드(245,247) 간의 접착 면적은 증가될 수 있다. 이에 따라 제1 및 제2패드(245,247)와 제1 및 제2리드 전극(415,417)가 접합되므로 발광 칩(200A)의 전기적인 신뢰성 및 방열 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
[185]
상기 접합 부재(255,257)는 솔더 페이스트 재질을 포함할 수 있다. 상기 솔더 페이스트 재질은 금(Au), 주석(Sn), 납(Pb), 구리(Cu), 비스무트(Bi), 인듐(In), 은(Ag) 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 접합 부재(255,257)는 열 전달을 회로 기판(400)에 직접 전도하기 때문에 열 전도 효율이 패키지를 이용한 구조보다는 개선될 수 있다. 또한 상기 접합 부재(255,257)는 발광 칩(200A)의 제1 및 제2패드(245,247)와의 열 팽창계수의 차이가 적은 물질이므로, 열 전도 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 상기 접합 부재(255,257)는 다른 예로서, 전도성 필름을 포함할 수 있으며, 상기 전도성 필름은 절연성 필름 내에 하나 이상의 도전성 입자를 포함한다. 상기 도전성 입자는 예컨대, 금속이나, 금속 합금, 탄소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 도전성 입자는 니켈, 은, 금, 알루미늄, 크롬, 구리 및 탄소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 전도성 필름은 이방성(Anisotropic) 전도 필름 또는 이방성 도전 접착제를 포함할 수 있다.
[186]
상기 발광 칩(200A)과 상기 회로 기판(400) 사이에는 접착 부재(414) 예컨대, 열전도성 필름을 포함할 수 있다. 상기 열전도성 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부티렌테레프탈레이드, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부티렌나프탈레이트 등의 폴리에스터 수지; 폴리이미드 수지; 아크릴 수지; 폴리스티렌 및 아크릴로니트릴-스티렌 등의 스티렌계 수지; 폴리카보네이트 수지; 폴리락트산 수지; 폴리우레탄 수지; 등을 사용할 수 있다. 또한, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체와 같은 폴리올레핀 수지; 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴클로라이드 등의 비닐 수지; 폴리아미드 수지; 설폰계 수지; 폴리에테르-에테르케톤계 수지; 알릴레이트계 수지; 또는 상기 수지들의 블렌드 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
[187]
상기 발광 칩(200A)은 회로 기판(400)의 표면 및 발광 구조물(225)의 측면 및 상면을 통해 광을 방출함으로써, 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 이러한 회로 기판(400) 상에 발광 칩(200A)을 직접 본딩할 수 있어 공정이 간소화될 수 있다. 또한 발광 칩(200A)의 방열이 개선됨으로써, 조명 분야 등에 유용하게 활용될 수 있다.
[188]
이러한 라이트 유닛은, 각 종 휴대 단말기, 노트북 컴퓨터의 모니터, 랩탑 컴퓨터의 모니터, TV와 같은 표시 장치에 적용되거나, 3차원 디스플레이, 각종 조명등, 신호등, 차량 전조등, 후미등, 전광판에 적용될 수 있다.
[189]
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.
[190]
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.

산업상 이용가능성

[191]
실시 예는 광학 렌즈를 갖는 조명 모듈의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
[192]
실시 예는 광학 렌즈를 갖는 조명 모듈을 이용하여 디스플레이, 각종 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판과 같은 조명 장치에 적용될 수 있다.
[193]
[194]

청구범위

[청구항 1]
복수의 제1리세스를 갖는 회로 기판; 상기 회로 기판 상에 배치되는 광학 렌즈; 상기 광학 렌즈와 상기 회로 기판 사이에 배치되는 발광 소자; 및 상기 회로 기판 상에 배치된 흡수층을 포함하고, 상기 광학 렌즈는, 바닥면; 볼록한 곡면을 갖는 제1출사면, 상기 바닥면으로부터 상기 제1출사면 방향으로 오목한 입사면을 갖는 제2리세스; 및 상기 바닥면으로부터 상기 회로 기판 방향으로 돌출된 복수의 돌기부를 포함하며, 상기 제2리세스는 상기 발광 소자 상에 배치되며, 상기 복수의 돌기부 각각의 일부는 상기 제1리세스에 배치되고, 상기 흡수층은 상기 회로 기판 상에서 상기 복수의 돌기부 중 적어도 하나를 감싸며, 상기 돌기부를 감싸는 상기 흡수층은 상기 돌기부의 중심으로부터 상기 돌기부의 반경의 2.5배 이하의 영역에 배치되며, 상기 돌기부의 중심은 상기 제2리세스의 바닥 중심으로부터 상기 바닥면의 반경의 0.3 내지 0.95의 범위에 배치된 조명 모듈.
[청구항 2]
제1항에 있어서, 상기 흡수층은 복수의 흡수층을 포함하며, 상기 복수의 흡수층은 상기 돌기부 각각의 둘레에 배치되며, 상기 제1리세스와 상기 돌기부들 각각의 사이에 접착 부재를 포함하는 조명 모듈.
[청구항 3]
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 흡수층 각각의 외경은 상기 돌기부들 각각의 중심으로부터 상기 돌기부의 반경의 1.3배 내지 2.5배의 범위에 배치되는 조명 모듈.
[청구항 4]
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 돌기부의 중심은 상기 제1출사면을 기점으로 상기 바닥면의 바닥 중심과의 각도가 45도 내지 85도의 범위에 배치되는 조명 모듈.
[청구항 5]
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 돌기부를 감싸는 상기 각 흡수층의 상면 면적은 상기 돌기부의 바닥면적보다 작거나, 상기 돌기부의 바닥면적의 2.6배 이하인 조명 모듈.
[청구항 6]
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광학 렌즈의 바닥면과 대면하는 상기 흡수층의 상면 면적은 상기 광학 렌즈의 바닥면 면적의 11%의 이하로 배치되는 조명 모듈.
[청구항 7]
제2항에 있어서, 상기 흡수층 각각은 상기 복수의 돌기부 각각의 둘레에 링 형상으로 배치되며, 상기 접착 부재는 상기 흡수층과 상기 돌기부 사이에 배치되는 조명 모듈.
[청구항 8]
제7항에 있어서, 상기 흡수층 중 적어도 하나는 상기 돌기부의 둘레를 따라 복수의 흡수 영역 및 상기 복수의 흡수 영역 사이에 스페이스를 포함하는 조명 모듈.
[청구항 9]
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 돌기부 및 상기 흡수층은 상기 발광 소자로부터 방출된 광이 상기 제1출사면에 의해 반사되어 전달되는 휘부 영역 상에 배치되며, 상기 휘부 영역은 상기 광학 렌즈의 바닥면의 영역 중에서 상기 바닥면으로 진행하는 광의 광도가 피크 치의 80% 이상인 영역을 포함하는 조명 모듈.
[청구항 10]
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광학 렌즈는 상기 회로 기판 상에 제1방향으로 복수로 배열되며, 상기 광학 렌즈는 제2방향의 길이가 상기 회로 기판의 제2방향의 길이보다 더 길며, 상기 광학 렌즈의 제1,2방향의 길이는 상기 광학 렌즈의 두께보다 큰 조명 모듈.

도면

[도1]

[도2]

[도3]

[도4]

[도5]

[도6]

[도7]

[도8]

[도9]

[도10]

[도11]

[도12]

[도13]

[도14]

[도15]

[도16]

[도17]

[도18]

[도19]

[도20]

[도21]

[도22]

[도23]

[도24]

[도25]

[도26]

[도27]

[도28]

[도29]