説明

光源モジュール及びこれを備えた照明装置

【課題】本発明は、光源モジュールを提供するためのものである。
【解決手段】本発明に従う光源モジュールは、キャビティーを有する胴体、上記キャビティーに配置された複数のリードフレーム、上記複数のリードフレームのうち、少なくとも1つの上に配置された発光チップ、上記胴体の上に配置され、上記発光チップから放出された光を屈折させる高分子層、上記高分子層の上に配置され、入射される光を放出する第1電極層、及び上記高分子層と上記胴体との間に配置され、上記発光チップから放出された光が透過される第2電極層を含む。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光源モジュール及びこれを備えた照明装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
発光素子、例えば発光ダイオード(Light Emitting Device)は電気エネルギーを光に変換する半導体素子の一種であって、既存の蛍光灯、白熱灯に代えて次世代の光源として脚光を浴びている。
【0003】
発光ダイオードは半導体素子を用いて光を生成するので、タングステンを加熱して光を生成する白熱灯や、または高圧放電を通じて生成された紫外線を蛍光体に衝突させて光を生成する蛍光灯に比べて非常に低い電力を消耗する。
【0004】
また、発光ダイオードは半導体素子の電位ギャップを用いて光を生成するので、既存の光源に比べて寿命が長く、応答特性が速く、親環境的な特徴を有する。
【0005】
これによって、既存の光源を発光ダイオードに取り替えるための多い研究が進められており、発光ダイオードは室内外で使われる各種ランプ、液晶表示装置、電光板、街灯などの照明装置の光源として使用が増加している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の目的は、新たな構造の光源モジュールを提供することにある。
【0007】
本発明の他の目的は、発光素子の上に入力電圧によって光学的性質が変換される光学的な制御手段を配置した光源モジュール及びこれを備えた照明装置を提供することにある。
【0008】
本発明の更に他の目的は、液晶を含む高分子層を発光素子に隣接するように配置して、発光素子の配光分布を調節できる光源モジュール及びこれを備えた照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明に従う光源モジュールは、キャビティー(Cavity)を有する胴体、上記キャビティーに配置された複数のリードフレーム、上記複数のリードフレームのうち、少なくとも1つの上に配置された発光チップ、上記胴体の上に配置され、上記発光チップから放出された光を屈折させる高分子層(polymer layer)、上記高分子層の上に配置され、入射される光を放出する第1電極層、及び上記高分子層と上記胴体との間に配置され、上記発光チップから放出された光が透過される第2電極層を備える。
【0010】
本発明に従う光源モジュールは、キャビティーを有する胴体、上記キャビティーに配置された複数のリードフレーム、上記複数のリードフレームのうち、少なくとも1つの上に配置された発光チップ、上記キャビティーに配置されたモールディング部材、上記モールディング部材の上に配置され、上記発光チップから放出された光を屈折させる高分子層、上記高分子層の上に配置され、入射される光を放出する第1電極層、及び上記高分子層と上記胴体との間に配置され、上記発光チップから放出された光が透過される第2電極層を備え、上記高分子層は上記第1電極層に供給される第1駆動電圧と上記第2電極層に供給される第2駆動電圧との差によって上記発光チップから放出された光の指向角分布を変換させて出力する。
【0011】
本発明に従う光源モジュールは、キャビティーを有する胴体、上記キャビティーに配置された複数のリードフレーム、及び上記複数のリードフレームのうち、少なくとも1つの上に配置された発光チップを含む発光素子、上記発光素子の上に配置され、供給電圧の差によって変換される光学的性質により上記モールディング部材から放出された光の指向角を調節する制御手段、及び上記制御手段の上に導光板を備え、上記制御手段は上記胴体の上に配置され、液晶を有する高分子層、上記高分子層の上に配置され、入射される光を放出する第1電極層、及び上記高分子層と上記胴体との間に配置され、上記発光チップから放出された光が透過される第2電極層を含む。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、発光素子の上部に上記発光素子から放出された光の指向角を調節できる手段を有する光源モジュールを提供することができる。
【0013】
本発明によれば、発光素子の光指向角が調節できるので、高仕様のランプを提供することができる。
【0014】
本発明によれば、光学的制御手段を有する光源モジュール及びこれを備えたライトユニットの信頼性を改善させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の第1実施形態に従う光源モジュールの分解斜視図を示す。
【図2】図1の光源モジュールの側断面図である。
【図3】本発明の実施形態に従う光学的制御手段の動作状態を示す図である。
【図4】本発明の実施形態に従う光学的制御手段の動作状態を示す図である。
【図5】本発明の実施形態に従う光学的制御手段の動作状態を示す図である。
【図6】本発明の実施形態に従う光学的制御手段の光出力の例を示す図である。
【図7】図2の光源モジュールの第1変形例を示す図である。
【図8】図2の光源モジュールの第2変形例を示す図である。
【図9】本発明の第2実施形態に従う光源モジュールを示す分解斜視図である。
【図10】図7の光源モジュールの結合斜視図である。
【図11】本発明の第3実施形態に従う光源モジュールを示す分解斜視図である。
【図12】図11の光源モジュールの結合斜視図である。
【図13】本発明の第4実施形態に従う光源モジュールの側断面図である。
【図14】本発明の実施形態に従う光源モジュールを有する表示装置を示す斜視図である。
【図15】本発明の実施形態に従う光源モジュールを有する照明装置を示す斜視図である。
【図16】本発明の第4実施形態に従う光学的制御手段を有する表示装置を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明を説明するに当たって、各基板、フレーム、シート、層、またはパターンなどが、各基板、フレーム、シート、層、またはパターンなどの“上/の上(on)”に、または“下/の下(under)”に形成されることと記載される場合において、“上/の上(on)”と“下/の下(under)”は、“直接(directly)”または“他の構成要素を介して(indirectly)”形成されることを全て含む。また、各構成要素の上または下に対する基準は、図面を基準として説明する。図面において、各構成要素のサイズは説明のために誇張することがあり、実際に適用されるサイズを意味するものではない。
【0017】
以下、実施形態は添付した図面及び実施形態に対する説明を通じて明白に表れるようになる。図面でサイズは説明の便宜及び明確性のために誇張、省略、または概略的に図示された。また、各構成要素のサイズは実際のサイズを全て反映するものではない。また同一な参照番号は図面の説明を通じて同一な要素を表す。
【0018】
以下、添付した図面を参照して実施形態に従う光源モジュールを説明する。
【0019】
図1は本発明の第1実施形態に従う光源モジュールの分解斜視図を示し、図2は図1の光源モジュールの結合側断面図である。
【0020】
図1及び図2を参照すると、光源モジュール100は発光素子1、及び上記発光素子1の光出射側に配置されて入力電圧によって光学的性質が変換される光学的制御手段90を含む。上記光源モジュール100は少なくとも1つのLEDチップを有する発光素子1を含む発光装置でありうる。
【0021】
上記光学的制御手段90は入力される光が屈折する角度を調節する部材であって、上記発光素子1の光出射面に接着されて入射される光の界面損失を減らすことができる。また、上記光学的制御手段90は、上記発光素子1が有する固有の光指向角及び配光分布を入力電圧によって調節することができる。
【0022】
上記発光素子1は、凹部60を有する胴体10、第1キャビティー25を有する第1リードフレーム21、第2キャビティー35を有する第2リードフレーム31、連結フレーム46、発光チップ71、72、ワイヤー73乃至76、及びモールディング部材81を含む。上記凹部60の下部領域には、上記第1キャビティー25及び第2キャビティー35が配置される。
【0023】
上記胴体10は透光性材質または反射性材質を含むことができる。上記胴体10は、ポリフタルアミド(PPA:Polyphthalamide)のような樹脂材質、シリコン(Si)、金属材質、PSG(photo sensitive glass)、サファイア(Al)、印刷回路基板(PCB)のうち、少なくとも1つで形成される。例えば、上記胴体10はポリフタルアミド(PPA:Polyphthalamide)のような樹脂材質、シリコンまたはエポキシのような樹脂材質からなることができる。
【0024】
他の例として、上記胴体10は伝導性を有する導体で形成される。胴体10が電気伝導性を有する材質で形成される場合、胴体10の表面には絶縁膜(図示せず)がさらに形成され、上記絶縁膜は上記第1リードフレーム21、上記第2リードフレーム31、及び上記連結フレーム46と電気的にショート(short)されることを防止するように構成される。
【0025】
他の例として、上記胴体10はセラミック材質で形成され、このようなセラミック材質は放熱効率を改善させることができる。
【0026】
上記胴体10の形状は、上面視して、三角形、四角形、多角形、及び円形、曲面を有する形状など、多様な形状を有することができる。上記第1リードフレーム21及び第2リードフレーム31は、胴体10の底に配置されて直下タイプで基板の上に搭載され、上記胴体10の側面に配置されてエッジタイプで基板の上に搭載され、これに対して限定するものではない。
【0027】
上記胴体10は上部が開放された凹部60を含み、上記凹部60は底16と上記底16の周りに配置された側面を含む。上記凹部60は上記胴体10の上面から凹なコップ構造、キャビティー構造、またはリセス構造などの形態に形成され、上記凹部60を上面視した形状は、円形、楕円形、多角形(例えば、四角形)、隅が曲面である多角形状であり、これに対して限定するものではない。上記凹部60の側面は、底16に対して垂直または傾斜することができ、これに対して限定するものではない。
【0028】
上記第1リードフレーム21は上記凹部60の第1領域の下に配置され、上記凹部60の底16に一部22が露出される。上記第1リードフレーム21は、上記凹部60の底16より低い深さを有するように凹な第1キャビティー25が配置される。上記第1キャビティー25は、上記凹部60の底16から上記胴体10の下面方向に凹な形状、例えば、コップ(Cup)構造またはリセス(recess)形状を含む。
【0029】
上記第1キャビティー25の側面及び底は上記第1リードフレーム21により形成され、上記第1キャビティー25の周りの側面は上記第1キャビティー25の底から傾斜または垂直するように折り曲げられる。上記第1キャビティー25の側面のうち、対向する2側面は同一な角度に傾斜したり、互いに異なる角度に傾斜することができる。
【0030】
上記第2リードフレーム31は上記凹部60の第1領域と離隔する第2領域の下に配置され、上記凹部60の底16に一部32が露出される。上記第2リードフレーム31は、上記凹部60の底16より低い深さを有するように凹な第2キャビティー35が形成される。上記第2キャビティー35は、上記第2リードフレーム31の上面から上記胴体10の下面方向に凹な形状、例えば、コップ(Cup)構造またはリセス(recess)形状を含む。上記第2キャビティー35の底及び側面は上記第2リードフレーム31により形成され、上記第2キャビティー35の側面は上記第2キャビティー35の底から傾斜または垂直するように折り曲げられる。上記第2キャビティー35の側面のうち、対向する2側面は同一な角度に傾斜したり、互いに異なる角度に傾斜することができる。
【0031】
上記第1キャビティー25と上記第2キャビティー35は、上面視して同一な形状に形成され、これに対して限定するものではない。
【0032】
上記第1リードフレーム21及び上記第2リードフレーム31の下部は上記胴体10の下部に露出され、上記胴体10の下面と同一平面または他の平面上に配置される。
【0033】
図2のように、上記第1リードフレーム21は第1リード部23を含み、上記第1リード部23は上記胴体10の下部に配置され、上記胴体10の第1側面部に突出できる。上記第2リードフレーム31は第2リード部33を含み、上記第2リード部33は上記胴体10の下部に配置され、上記胴体10の第1側面部の反対側の第2側面部に突出できる。
【0034】
上記第1キャビティー25及び上記第2キャビティー35の底形状は、矩形、正方形、または曲面を有する円または楕円形状でありうる。
【0035】
上記凹部60の底16には連結フレーム46が配置され、上記連結フレーム46は上記第1リードフレーム21と第2リードフレーム31との間の領域に配置されたり、上記第1及び第2リードフレーム21、31と同一な間隔で離隔した領域に配置される。上記連結フレーム46は中間連結端子として使われる。
【0036】
上記第1リードフレーム21、第2リードフレーム31、及び連結フレーム46は、金属材質、例えば、チタニウム(Ti)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、金(Au)、クロム(Cr)、タンタリウム(Ta)、白金(Pt)、スズ(Sn)、銀(Ag)、燐(P)のうち、少なくとも1つを含むことができ、単一金属層または多層金属層で形成される。上記第1及び第2リードフレーム21、31と連結フレーム46の厚さは同一な厚さで形成され、これに対して限定するものではない。
【0037】
上記第1リードフレーム21の第1キャビティー25の内には第1発光チップ71が配置され、上記第2リードフレーム31の第2キャビティー35の内には第2発光チップ72が配置される。
【0038】
上記第1及び第2発光チップ71、72は可視光線帯域から紫外線帯域の範囲のうちから選択的に発光することができ、例えばレッドLEDチップ、ブルーLEDチップ、グリーンLEDチップ、イエローグリーン(yellow green)LEDチップのうちから選択できる。上記第1及び第2発光チップ71、72はIII族−V族元素の化合物半導体発光素子を含む。
【0039】
上記第1発光チップ71は、第1ワイヤー73により上記凹部60の底16に配置された第1リードフレーム21と連結され、第2ワイヤー74により上記連結フレーム46と連結される。上記第2発光チップ72は、第3ワイヤー75により上記連結フレーム46と連結され、第4ワイヤー76により上記凹部60の底16に配置された第2リードフレーム31と連結される。上記連結フレーム46は、上記第1発光チップ71と上記第2発光チップ72とを電気的に連結する。
【0040】
保護素子(図示せず)は、上記第1リードフレーム21または上記第2リードフレーム31の一部の上に配置される。上記保護素子は、サイリスター、ツエナーダイオード、またはTVS(Transient voltage suppression)で具現されることができ、上記ツエナーダイオードは上記発光チップをESD(electro static discharge)から保護する。上記保護素子は、第1発光チップ71及び第2発光チップ72の連結回路に並列に連結することによって、上記発光チップ71、72を保護することができる。
【0041】
上記凹部60、第1キャビティー25、及び上記第2キャビティー35には、モールディング部材81が形成される。上記モールディング部材81は、シリコンまたはエポキシのような透光性樹脂層を含み、単層または多層で形成される。
【0042】
上記モールディング部材81は、上記発光チップ71、72の上に放出される光の波長を変換するための蛍光体を含むことができ、上記蛍光体は上記第1キャビティー25及び上記第2キャビティー35のうち、少なくとも一領域に添加されることができ、これに対して限定するものではない。上記蛍光体は、発光チップ71、72から放出される光の一部を励起させて他の波長の光にて放出するようになる。上記蛍光体は、YAG、TAG、シリケート(Silicate)、ナイトライド(Nitride)、オキシ−ナイトライド(Oxy-nitride)系物質のうちから選択的に形成される。上記蛍光体は、赤色蛍光体、黄色蛍光体、緑色蛍光体のうち、少なくとも1つを含むことができ、これに対して限定するものではない。上記モールディング部材81の表面は、フラット形状、凹形状、凸形状などで形成され、これに対して限定するものではない。
【0043】
上記モールディング部材81の上面は光出射面になることができる。上記モールディング部材81の上面の上には光学的制御手段90が配置される。上記光学的制御手段90の面積(または、幅)は、上記胴体10の上面面積(または、幅)と同一な面積、またはより少ない面積で形成され、これに対して限定するものではない。
【0044】
上記光学的制御手段90は、上記発光素子1に近接または密着して配置されることによって、上記発光素子1から放出された光の指向角分布及び配光分布を効果的に調節することができる。また、光学的制御手段90が上記発光素子1に密着することによって、上記発光素子1から放出された光の指向角分布、配光分布と光度を制御することができる。
【0045】
上記光学的制御手段90は、上記発光素子1の下面から4mm以下の間隔で配置され、このような間隔は上記発光素子1から放出された光の指向角分布と配光分布を考慮した値となる。また、上記光学的制御手段90は上記発光素子1から2mm以下の間隔を有し、上記発光素子1から放出された光の入射を受けるようになる。また、上記光学的制御手段90の構成要素は、上記発光チップ71、72から4mm以下の間隔で離隔できる。
【0046】
上記発光素子1及び上記光学的制御手段90は構造的な結合のための部材を含むことができ、上記構造的結合部材は上記発光素子1または上記光学的制御手段90に形成された溝または突起構造を含むことができ、これに対して限定するものではない。
【0047】
図2のように、上記光学的制御手段90は、上記胴体10の上面と上記モールディング部材81の上面に接触されるか、接着剤で接着できる。上記光学的制御手段90は、上記発光素子1と連動して動作することができる。例えば、上記発光素子1が動作して光を放出すれば、上記光学的制御手段90はターン−オンされて上記発光素子1から放出された光の指向角分布を調節するようになる。上記発光素子1がオフされれば、上記光学的制御手段90はターン−オフされる。
【0048】
上記光学的制御手段90は、図3のように、第1ベースフィルム91、第2ベースフィルム92、第1電極層93、第2電極層94、及び高分子層95を含む。
【0049】
上記第1及び第2ベースフィルム91、92は透光性フィルムであって、互いに所定間隔離隔して互いに平行に配置される。上記第1電極層93は透光性材質で形成され、上記第1ベースフィルム91と高分子層95との間に配置される。上記第2電極層94は透光性材質で形成され、上記高分子層95と第2ベースフィルム92との間に配置される。上記第1電極層93と上記第2電極層94は高分子層95の間に対向するように配置される。上記第1及び第2電極層93、94はコーティング方式により上記第1及び第2ベースフィルム91、92の上に各々形成される。
【0050】
上記第2ベースフィルム92の一部は上記モールディング部材81の上面と接触され、上記第1ベースフィルム91の上には保護フィルムがさらに形成される。
【0051】
上記第1及び第2電極層93、94は金属酸化物、または金属窒化物のような透明な伝導性高分子物質を含むことができる。上記第1及び第2電極層93、94は、例えばインジウムチンオキサイド(Induim Tin Oxide:ITO)、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)のうち、少なくとも1つを含むことができる。また、上記第1及び第2電極層93、94は透明な伝導性高分子物質を含むことができる。
【0052】
上記第1電極層93は、第1駆動電圧生成部93Aにより生成された第1駆動電圧(V1)の供給を受けて、上記第2電極層94は第2駆動電圧生成部94Aにより生成された第2駆動電圧(V2)の供給を受けるようになる。
【0053】
上記供給される第1及び第2駆動電圧(V1、V2)によって上記第1及び第2電極層93、94の間に電界が形成されれば、上記光学的制御手段90はターン−オンされ、上記第1及び第2駆動電圧(V1、V2)の電位差によって光指向角を調節できるようになる。上記光学的制御手段90に上記駆動電圧(V1、V2)が印加されなければ、上記光学的制御手段90はターン−オフされる。
【0054】
上記高分子層95は上記第1及び第2電極層93、94の間に介されて、その内部に液晶96が分散された構造を有する。上記高分子層95に分散された液晶96は光学的制御手段90の第1及び第2駆動電圧(V1、V2)によって入射された光を透過または散乱させる。上記液晶96は長軸と短軸方向の誘電率が異なるポジティブまたはネガティブ液晶からなることができる。上記高分子層95は、上記液晶96の正常(ordinary)屈折率(refractive index)または異常(extra-ordinary)屈折率(refractive index)と同一な屈折率を有する。
【0055】
上記高分子層95は、上記第1電極層93に供給される第1駆動電圧と上記第2電極層94に供給される第2駆動電圧との差によって上記発光素子1から放出された光の指向角を調節する。
【0056】
上記高分子層95の幅は上記発光素子1または上記胴体10の幅と等しいか異なることがある。ここで、上記高分子層95の幅は上記発光素子1または上記胴体10の幅に比べて90%〜150%範囲の幅で形成される。また、上記第1及び第2電極層93、94の幅は上記発光素子1または上記胴体10の幅の90%〜150%範囲で形成される。上記高分子層95の下面の面積は上記発光素子1または上記胴体10の下面の面積に比べて90%〜150%範囲の幅で形成される。また、上記第1及び第2電極層93、94の下面の面積は上記発光素子1または上記胴体10の下面の面積の90%〜150%範囲で形成される。
【0057】
上記液晶96が分散された上記高分子層95は、次のような方法により形成される。第1の方法は、溶媒を用いてポリマーと液晶とを混合させた後、混合された溶液から溶媒を除去して液晶が分散された高分子層95を形成するものである。第2の方法は、液状のポリマー(または、モノマー)に液晶を混合させた後、混合された溶液にUV(ultraviolet)を照射してポリマー(または、モノマー)を硬化させて高分子層95を形成するものである。液晶96が分散された高分子層95を形成する方法はこれに限定されるものではない。上記高分子層95の厚さは3μm乃至50μmで形成され、これに対して限定するものではない。上記高分子層95には0.15乃至0.25の屈折率異方性を有する液晶96が含まれる。即ち、上記液晶96の光散乱性は屈折率異方性が増加するほど増加することができる。上記高分子層95の周りには上記液晶96の漏洩を防止するためにシーリング部材が配置され、これに対して限定するものではない。
【0058】
上記光源モジュール100は、上記光学的制御手段90によって第1指向角モードまたは第2指向角モードで動作する。一方、上記光学的制御手段90がターン−オフされれば、上記光学的制御手段90は入射された光を遮断させる遮断モードで動作する。
【0059】
このように、光学的制御手段90をターン−オンまたはターン−オフさせることによって、光の透過または遮断を制御し、ターン−オンモード時、上記光学的制御手段90に供給される第1駆動電圧(V1)と第2駆動電圧(V2)との差によって第1指向角モードまたは第2指向角モードで光出力を制御するようになる。上記第1指向角モードは狭指向角モードであり、上記第2指向角モードは広指向角モードで動作するようになる。即ち、第1駆動電圧(V1)と第2駆動電圧(V2)との差によって狭指向角モードと広指向角モードに転換できる。上記第1指向角モードは130度以下の指向角分布で出力され、第2指向角モードは140度以上の指向角分布で出力される。即ち、上記光学的制御手段90は、上記入力駆動電圧(V1、V2)によって10度以上の指向角差を有する光を出力するようになる。即ち、上記液晶96を有する高分子層95は、上記第1及び第2電極層93、94に供給される駆動電圧の差によって130度以下の光指向角分布、または140度以上の光指向角分布で出力するようになる。
【0060】
図3に示すように、第1及び第2駆動電圧(V1、V2)が上記光学的制御手段90に印加されなければ、高分子層95の液晶96は水平方向に配向されて入射された光を遮断するようになる。この際、光源モジュール100はブラックモードで駆動できる。
【0061】
図4に示すように、第1及び第2駆動電圧(V1、V2)が上記光学制御手段90に印加され、上記第1及び第2駆動電圧(V1、V2)は上記第1駆動電圧を基準に30%乃至70%位の差を供給することができ、この際、上記高分子層95の液晶96は斜線方向または傾斜した方向に、例えば30度乃至70度の角度に配向されて入射された光を散乱させるようになる。これは、図6の(B)のように、上記光学的制御手段90は入射された光を散乱させるようになり、140度以上の指向角分布で発光するようになる。即ち、上記光源モジュールは140度以上の指向角分布で光(L1)を照射するようになる。
【0062】
図5に示すように、第1及び第2駆動電圧(V1、V2)が上記光学的制御手段90に印加されて第1駆動電圧(V1)と上記第2駆動電圧(V2)との差が最大であれば、高分子層95の液晶96は垂直方向に配向されて光を透過させる。これは、図6の(A)のように、光源モジュールの光学的制御手段90は入射された光を透過させるので、130度以下の指向角分布で光(L2)を発光するようになる。即ち、上記光源モジュールは130度以下の指向角分布で光(L2)を照射するようになる。上記第1駆動電圧(V1)と上記第2駆動電圧(V2)との差が最大の場合は、上記第1駆動電圧(V1)を基準に70%超過し、100%以下の範囲を含む。
【0063】
実施形態に従う光学的制御手段90は発光素子1から拡散されない光を入力電圧(V1、V2)の差によって狭指向角モードまたは広指向角モードに選択的に出力することができる。このような光学的制御手段90を有する光源モジュールは高仕様のランプに適用できる。
【0064】
他の例として、上記光学的制御手段90は圧電素子を含むことができる。上記圧電素子は上記胴体10の上に配置された圧電エレメント及び上記モールディング部材81の上に伝導性流体を含み、上記伝導性流体は上記圧電エレメントに供給される電圧差によって上記伝導性流体が上方に凸な曲率を変化させるか、凹な曲率に変換されて、上記モールディング部材81から透光される光の指向角を調節することができる。
【0065】
図7は、図2の光源モジュールの第1変形例を示す図である。図7を説明するに当たって、第1実施形態の構成要素と同一な部分は第1実施形態の説明を参照することにする。
【0066】
図7を参照すると、発光素子は胴体10の凹部60の内に配置されたモールディング部材81Aと光学的制御手段90との間に拡散層83を含む。上記モールディング部材81Aは上面が凹なレンズ形態を有し、上記光学的制御手段90の下面と所定のギャップを有するようになる。
【0067】
上記モールディング部材81Aは蛍光体のような不純物が添加され、これに対して限定するものではない。
【0068】
上記拡散層83は空いている空間、または拡散剤を有する樹脂層で形成され、上記発光チップ71、72から放出された光を拡散させることができる。
【0069】
上記拡散層83は光学的制御手段90に入射される光を拡散させるようになるので、上記光学的制御手段90により放出される光の色度分布は改善できる。
【0070】
図8は、図2の光源モジュールの第1変形例を示す図である。図8を説明するに当たって、第1実施形態の構成要素と同一な部分は第1実施形態の説明を参照することにする。
【0071】
図8を参照すると、発光素子は第1及び第2発光チップ71、72の上に第1及び第2蛍光体層51、52が付着される。上記第1及び第2蛍光体層51、52の下面は上記第1及び第2発光チップ71、72の上面の面積と等しいか小さい面積で形成される。上記蛍光体層51、52は上記第1及び第2発光チップ71、72の側面にさらに延びることができ、これに対して限定するものではない。
【0072】
上記第1及び第2蛍光体層51、52は、赤色蛍光体、青色蛍光体、黄色蛍光体、緑色蛍光体のうちの少なくとも1つを含み、互いに同一な蛍光体または互いに異なる蛍光体を含むことができる。
【0073】
上記蛍光体層51、52は、上記第1及び第2発光チップ71、72から1〜100μm範囲の厚さで形成され、これに対して限定するものではない。
【0074】
これによって、胴体10の凹部60の内に配置されたモールディング部材81Bには蛍光体が添加されないことがあり、上記第1及び第2蛍光体層51、52に添加された蛍光体と異なる蛍光体、例えば、青色または赤色蛍光体が添加され、これに対して限定するものではない。上記凹部60には上記モールディング部材81Bが形成されないことがある。
【0075】
図9は本発明の第2実施形態に従う光源モジュールを示す分解斜視図であり、図10は図7の光源モジュールの結合斜視図である。第2実施形態を説明するに当たって、第1実施形態と同一な部分は第1実施形態を参照することにする。
【0076】
図9及び図10を参照すると、発光素子は胴体10の上面14の周りに複数のガイド部15を含み、上記複数のガイド部15は上記胴体10から突出されたり、上記胴体10の材質と同一な材質または異なる材質で形成される。
【0077】
上記複数のガイド部15は上記胴体10の上端コーナーに突出され、光学的制御手段90の周りを支持するようになる。上記光学的制御手段90は上記ガイド部15に対応する結合部92を具備するようになり、上記結合部92は上記光学的制御手段90の隅部分がカッティングされた面を含む。
【0078】
上記光学的制御手段90が上記胴体10の上に積層されれば、上記ガイド部15は上記光学的制御手段90の結合部92をガイドし、支持するようになる。これによって、上記光学的制御手段90は上記ガイド部15によりチルトされることを防止することができ、光学的制御手段90の結合または分離が容易であるという効果がある。
【0079】
上記ガイド部15の厚さは上記光学的制御手段90の厚さと同一であり、上記光学的制御手段90の厚さより薄いか厚いことがある。
【0080】
図11は本発明の第3実施形態に従う光源モジュールを示す分解斜視図であり、図12は図11の光源モジュールの結合斜視図である。第3実施形態を説明するに当たって、第1実施形態と同一な部分は第1実施形態を参照することにする。
【0081】
図11及び図12を参照すると、発光素子は胴体10の上部に収納溝16Aを含み、上記収納溝16Aは上記胴体10の凹部15の周りに沿って配置され、上記胴体10の上面より低い高さに段差付ける。
【0082】
上記収納溝16Aの一部にはコネクター溝17が形成され、上記コネクター溝17は上記胴体10の一側面が開放された構造で形成される。
【0083】
上記収納溝16Aには上記光学的制御手段90が収納され、上記コネクター溝17には上記光学的制御手段90に連結されたコネクター94が連結される。上記コネクター94は外部から流入する複数のワイヤー95に連結される。
【0084】
図13は本発明の第4実施形態に従う光源モジュールを示す図である。
【0085】
図13を参照すると、光源モジュール101は、発光素子2及び上記発光素子2の上に光学的制御手段90Aを含む。
【0086】
上記発光素子2は、胴体131、上記胴体131に設置された第1リードフレーム112及び第2リードフレーム113、モールディング部材141、及び発光チップ121を含む。
【0087】
上記胴体131は高反射樹脂系列(例;PPA)、ポリマー系列、プラスチック系列のうちから選択的に射出成形されるか、単層または多層の基板の積層構造で形成される。上記胴体131は、エポキシ、シリコンなどの樹脂材質の内に反射材質が添加され、これに対して限定するものではない。上記胴体131は上部が開放されたキャビティー135を含み、上記キャビティー135の周り面は傾斜したり、キャビティー底面に対して垂直に形成される。
【0088】
上記キャビティー135の底には第1リードフレーム112及び第2リードフレーム113が配置され、上記第1リードフレーム112及び第2リードフレーム113は互いに離隔する。
【0089】
上記第1リードフレーム112及び第2リードフレーム113のうち、少なくとも1つの上に発光チップ121が配置され、第1リードフレーム112と第2リードフレーム113にワイヤー136により連結される。
【0090】
上記キャビティー135の内にはモールディング部材141が形成され、上記モールディング部材141はシリコンまたはエポキシのような透光性樹脂材質で形成され、蛍光体を含むことができる。
【0091】
上記第1リードフレーム112と第2リードフレーム113を通じて電源が供給されれば、上記発光チップ121の上面及び側面を通じて大部分の光が抽出され、上記抽出された光は上記モールディング部材141を通じて外部に放出できる。この際、上記光学的制御手段90Aは上記発光素子2の胴体131と上記モールディング部材141の上に配置され、上記モールディング部材141を透過した光の指向角を調節するようになる。このような光学的制御手段90Aの構成に対しては第1実施形態の光学的制御手段を参照することにし、その詳細な説明は省略する。
【0092】
実施形態に従う光源モジュールは照明システムに適用できる。上記照明システムは複数の光源モジュールがアレイされた構造を含み、照明灯、信号灯、車両前照灯、電光板などが含まれる。
【0093】
図14は図1の光源モジュールを有する表示装置を示す斜視図であり、図15は図1の光源モジュールを有する照明装置を示す図である。
【0094】
図14は、本発明の実施形態に従う表示装置の分解斜視図である。
【0095】
図14を参照すると、表示装置1000は、導光板1041、上記導光板1041に光を提供する発光モジュール1031、上記導光板1041の下に反射部材1022、上記導光板1041の上に光学シート1051、上記光学シート1051の上に表示パネル1061、上記導光板1041、及び発光モジュール1031及び反射部材1022を収納するボトムカバー1011を含むことができるが、これに限定されるものではない。
【0096】
上記ボトムカバー1011、発光モジュール1031、反射部材1022、導光板1041、及び光学シート1051は、ライトユニット1050として定義される。
【0097】
上記導光板1041は、上記発光モジュール1031から提供された光を拡散させて面光源化させる役割をする。上記導光板1041は透明な材質からなり、例えば、PMMA(polymethyl metaacrylate)のようなアクリル樹脂系列、PET(polyethylene terephthlate)、PC(poly carbonate)、COC(cycloolefin copolymer)、及びPEN(polyethylene naphthalate)樹脂のうちの1つを含むことができる。
【0098】
上記発光モジュール1031は上記導光板1041の少なくとも一側面に配置されて上記導光板1041の少なくとも一側面に光を提供し、究極的には表示パネル1061の光源として作用するようになる。
【0099】
上記発光モジュール1031は上記ボトムカバー1011の内に少なくとも1つが配置され、上記導光板1041の一側面から直接または間接的に光を提供することができる。上記発光モジュール1031は、上記基板1033と上記に開示された実施形態に従う複数の光源モジュール100を含み、上記光源モジュール100は、上記基板1033の上に所定間隔でアレイできる。上記基板1033は、上面及び下面のうち、少なくとも1つに電極パッドを有する回路パターンを含み、その材質は樹脂系の印刷回路基板(printed circuit board)、メタルコアPCB(MCPCB;Metal Core PCB)、軟性PCB(FPCB;Flexible PCB)を含むこともでき、これに対して限定するものではない。上記光源モジュール100は、上記ボトムカバー1011の側面または放熱プレートの上に搭載される場合、上記基板1033は除去できる。上記放熱プレートの一部は上記ボトムカバー1011の上面に接触できる。したがって、光源モジュール100で発生した熱は放熱プレートを経由してボトムカバー1011に放出できる。
【0100】
上記光源モジュール100は、上記基板1033の上に光が放出される出射面が上記導光板1041と所定距離離隔するように搭載され、これに対して限定するものではない。上記光源モジュール100は、上記導光板1041の一側面である入光部に光を直接または間接的に提供することができ、これに対して限定するものではない。
【0101】
上記光源モジュール100から放出された光は導光板1041に入射できる。上記光源モジュール100のうち、導光板1041の最外郭部に対応するように配置された光源モジュールは、図5のように光学的制御手段90を狭指向角モードで動作させて光漏れ不良を防止させることができ、上記導光板1041の最外郭部を除外した領域に対応するように配置された光源モジュールは、図4のように光学的制御手段90を広指向角モードで動作させることができる。即ち、実施形態は導光板1041の入光部に配置された互いに異なる光源モジュール100の光学的制御手段90の駆動電圧の差を調節して、互いに異なる指向角分布を有する光を出力するようにすることができる。
【0102】
上記導光板1041は、光源モジュール100から入射された光を面光源化して出力するようになる。
【0103】
上記導光板1041の下には上記反射部材1022が配置される。上記反射部材1022は、上記導光板1041の下面に入射された光を反射させて上記表示パネル1061に供給することによって、上記表示パネル1061の輝度を向上させることができる。上記反射部材1022は、例えば、PET、PC、PVCレジンなどで形成されるが、これに対して限定するものではない。上記反射部材1022は、上記ボトムカバー1011の上面であることがあり、これに対して限定するものではない。
【0104】
上記ボトムカバー1011は収納部1012を含み、上記収納部1012は少なくとも上部が開放され、内部に上記導光板1041、発光モジュール1031、及び反射部材1022が収納できる。上記ボトムカバー1011は、トップカバー(図示せず)と結合され、これに対して限定するものではない。
【0105】
上記ボトムカバー1011は金属材質または樹脂材質で形成され、プレス成形または圧出成形などの工程を用いて製造できる。また、上記ボトムカバー1011は熱伝導性の良い金属または非金属材料を含むことができ、これに対して限定するものではない。
【0106】
上記表示パネル1061は、例えばLCDパネルであって、互いに対向する透明な材質の第1及び第2基板、そして第1及び第2基板の間に介された液晶層を含む。上記表示パネル1061の少なくとも一面には偏光板が付着され、このような偏光板の付着構造に限定するものではない。上記表示パネル1061は、上記発光モジュール1031から提供された光を透過または遮断させて情報を表示するようになる。このような表示装置1000は、各種携帯端末機、ノートブックコンピュータのモニタ、ラップトップコンピュータのモニタ、テレビなどの映像表示装置に適用できる。
【0107】
上記光学シート1051は上記表示パネル1061と上記導光板1041との間に配置され、少なくとも一枚以上の透光性シートを含む。上記光学シート1051は、例えば拡散シート(diffusion sheet)、水平及び垂直プリズムシート(horizontal/vertical prism sheet)、及び輝度強化シート(brightness enhanced sheet)などのシートのうち、少なくとも1つを含むことができる。上記拡散シートは入射される光を拡散させ、上記水平または/及び垂直プリズムシートは入射される光を上記表示パネル1061に集光させ、上記輝度強化シートは損失される光を再使用して輝度を向上させる。また、上記表示パネル1061の上には保護シートが配置され、これに対して限定するものではない。
【0108】
上記発光モジュール1031の光経路の上には光学部材として、上記導光板1041、及び光学シート1051を含むことができ、これに対して限定するものではない。
【0109】
図15は、図1の光源モジュールを有する照明装置の斜視図である。
【0110】
図15を参照すると、照明装置1500は、ケース1510、上記ケース1510に設置された発光モジュール1530、及び上記ケース1510に設けられ、外部電源から電源の提供を受ける連結端子1520を含むことができる。
【0111】
上記ケース1510は放熱特性が良好な材質で形成されることが好ましく、例えば金属材質または樹脂材質で形成される。
【0112】
上記発光モジュール1530は、基板1532及び上記基板1532に搭載される実施形態に従う光源モジュール100を含むことができる。上記光源モジュール100は、複数個がマトリックス形態または所定間隔で離隔してアレイされる。例えば、光源モジュール100のうち、基板1532の最外郭部に配置されたモジュールは、図5のような光学的制御手段90により狭指向角モードで駆動させ、上記基板1532のセンター領域に配置されたモジュールは、図4のような光学的制御手段90により広指向角モードで駆動させることができる。また、光源モジュール100は光学的制御手段により狭指向角モードまたは広指向角モードのように同一なモードで駆動できる。
【0113】
上記基板1532は絶縁体に回路パターンが印刷されたものであることがあり、例えば一般の印刷回路基板(PCB:Printed Circuit Board)、メタルコア(Metal Core)PCB、軟性(Flexible)PCB、セラミックPCB、FR−4基板などを含むことができる。
【0114】
また、上記基板1532は光を効率的に反射する材質で形成されるか、表面の光が効率的に反射されるカラー、例えば、白色、銀色などのコーティング層になることができる。
【0115】
上記基板1532の上には少なくとも1つの光源モジュール100が搭載される。上記光源モジュール100の各々は少なくとも1つのLED(Light Emitting Diode)チップを含むことができる。上記LEDチップは、赤色、緑色、青色、または白色などの可視光線帯域の発光ダイオード、または紫外線(UV;Ultra Violet)を発光するUV発光ダイオードを含むことができる。
【0116】
上記発光モジュール1530は色感及び輝度を得るために多様な発光素子パッケージの組合を有するように配置される。例えば、高演色性(CRI)を確保するために、白色発光ダイオード、赤色発光ダイオード、及び緑色発光ダイオードを組み合わせて配置することができる。
【0117】
上記連結端子1520は、上記発光モジュール1530と電気的に連結されて電源を供給することができる。上記連結端子1520はソケット方式により外部電源に螺合して結合されるが、これに対して限定するものではない。例えば、上記連結端子1520はピン(pin)形態に形成されて外部電源に挿入されるか、配線により外部電源に連結されることもできる。
【0118】
図16は、本発明の実施形態に従う光学的制御手段を有する表示装置を示す図である。
【0119】
図16を参照すると、表示装置1100は、ボトムカバー1152、上記に開示された発光素子200がアレイされた基板1120、上記基板1120の上に光学的制御手段90B、光学シート1154、及び表示パネル1155を含む。
【0120】
上記発光素子200は、図2または図9のように発光チップがパッケージングされた発光素子、または発光チップで具現されることができ、これに対して限定するものではない。
【0121】
上記基板1120と上記発光素子200は、発光モジュール1160として定義できる。上記ボトムカバー1152、光学的制御手段90B、少なくとも1つの発光モジュール1160、及び光学シート1154は、ライトユニット1150として定義できる。上記基板1120の各々には複数の発光素子200が1列または2列以上に配列できる。
【0122】
上記光学的制御手段90Bと上記基板1120との間には複数のサポーター98を含み、上記複数のサポーター98は上記基板1120の上に複数個が形成され、上記光学的制御手段90Bの下を支持し、上記発光素子200から放出された光を反射させる。上記光学的制御手段90Bは図3のように構成され、供給される駆動電圧の差によって狭指向角または広指向角に動作するようになる。上記光学的制御手段90Bが広指向角として動作する場合、入射される光を面光源として出力するようになるので、発光素子200の間のピッチを抑えて、全体個数を減らすことができる。また、上記光学的制御手段90Bと光学シート1154との間の距離を減らすことができるので、スリム化した表示装置1100を提供することができる。
【0123】
上記ボトムカバー1152は収納部1153を具備することができ、上記収納部1153の底には複数の発光モジュール1160が配列され、これに対して限定するものではない。
【0124】
上記光学シート1154は、レンズ、導光板、拡散シート、水平及び垂直プリズムシート、及び輝度強化シートなどのうち、少なくとも1つを含むことができる。上記導光板はPC材質またはPMMA(Poly methy methacrylate)材質からなることができ、このような導光板は除去できる。上記拡散シートは入射される光を拡散させ、上記水平及び垂直プリズムシートは入射される光を上記表示パネル1155に集光させ、上記輝度強化シートは損失される光を再使用して輝度を向上させる。
【0125】
上記光学シート1154は上記発光モジュール1160の上に配置され、上記発光モジュール1160から放出された光を面光源化したり、拡散、集光などを遂行するようになる。
【0126】
以上、説明した本発明は前述した実施形態及び添付した図面に限定されるものでなく、本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な置換、変形、及び変更が可能であるということが本発明が属する技術分野で従来の知識を有する者に当たって明らかである。したがって、本発明の技術的範囲は明細書の詳細な説明に記載された内容に限定されるものでなく、特許請求の範囲により定まるべきである。
【符号の説明】
【0127】
1、2、200 発光素子
60 凹部
10、131 胴体
25、35、135 キャビティー
21、31、112、113 リードフレーム
46 連結フレーム
71、72 発光チップ
90、90A、90B 光学的制御手段
98 サポーター
100、101 光源モジュール
1120、1033 基板
1031、1160 発光モジュール

【特許請求の範囲】
【請求項1】
キャビティーを有する胴体と、
前記キャビティーに配置された複数のリードフレームと、
前記複数のリードフレームのうち、少なくとも1つの上に配置された発光チップと、
前記胴体の上に配置され、前記発光チップから放出された光を屈折させる高分子層と、
前記高分子層の上に配置され、入射される光を放出する第1電極層と、
前記高分子層と前記胴体との間に配置され、前記発光チップから放出された光が透過される第2電極層と、
を備えることを特徴とする、光源モジュール。
【請求項2】
前記高分子層は前記第1電極層と前記第2電極層に供給される電圧の差によって前記第1電極層から入射される光の指向角を変換させることを特徴とする、請求項1に記載の光源モジュール。
【請求項3】
前記高分子層は液晶を含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の光源モジュール。
【請求項4】
前記液晶は屈折率異方性を有することを特徴とする、請求項3に記載の光源モジュール。
【請求項5】
前記高分子層の屈折率は0.15乃至0.25であることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光源モジュール。
【請求項6】
前記第1電極層の上に第1ベースフィルム及び前記第2電極層の下に第2ベースフィルムを含むことを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光源モジュール。
【請求項7】
前記第1及び第2ベースフィルムは透光性フィルムであることを特徴とする、請求項6に記載の光源モジュール。
【請求項8】
前記第1及び第2電極層は透光性の金属酸化物または金属窒化物を含むことを特徴とする、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の光源モジュール。
【請求項9】
前記キャビティーにモールディング部材を含むことを特徴とする、請求項6に記載の光源モジュール。
【請求項10】
前記第2ベースフィルムは前記モールディング部材と接触されることを特徴とする、請求項9に記載の光源モジュール。
【請求項11】
前記高分子層は前記第1及び第2電極層の電圧によって前記発光チップから放出された光を遮断または透過させることを特徴とする、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の光源モジュール。
【請求項12】
前記第1及び第2電極層は前記胴体の幅より広い幅を有することを特徴とする、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の光源モジュール。
【請求項13】
前記高分子層は前記第1及び第2電極層に供給される第1駆動電圧と第2駆動電圧との差が前記第1駆動電圧を基準に70%を超過すれば、入射される光を130度以下の光指向角分布で照射することを特徴とする、請求項1乃至12のいずれか1項に記載の光源モジュール。
【請求項14】
前記高分子層は前記第1及び第2電極層に供給される第1駆動電圧と第2駆動電圧との差が前記第1駆動電圧を基準に30%乃至70%範囲の差が出れば、入射される光を140度以上の光指向角分布で照射することを特徴とする、請求項1乃至13のいずれか1項に記載の光源モジュール。
【請求項15】
前記発光素子の胴体の上面の周りに前記制御手段が結合された収納溝を含むことを特徴とする、請求項1乃至14のいずれか1項に記載の光源モジュール。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【公開番号】特開2013−93583(P2013−93583A)
【公開日】平成25年5月16日(2013.5.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−237127(P2012−237127)
【出願日】平成24年10月26日(2012.10.26)
【出願人】(510039426)エルジー イノテック カンパニー リミテッド (279)
【Fターム(参考)】