JP2014078695A

JP2014078695A - 発光装置

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Publication number: JP2014078695A
Application number: JP2013183879A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Sanpei; 友広三瓶; Takuma Kato; 卓真加藤
Original assignee: LG Innotek Co Ltd
Current assignee: LG Innotek Co Ltd
Priority date: 2012-10-09
Filing date: 2013-09-05
Publication date: 2014-05-01
Also published as: KR20140047750A; US20140097452A1; EP2720266B1; EP2720266A3; US9093626B2; EP2720266A2; CN103715338A

Abstract

【課題】照明用又はディスプレイ用のバックライトユニットに使用される発光装置に関すること。
【解決手段】本発明の実施形態による発光装置は、少なくとも２以上の電極パターンが形成された基板と、前記電極パターン上にそれぞれ配置され、上部に蛍光部が配置されたＬＥＤチップと、前記基板上に配置されたダムとを含み、前記ダムは、前記ＬＥＤチップから離隔されて配置され、前記基板は、第１銅層、第２銅層及び基板本体を含むＤＣＢ（ＤｉｒｅｃｔＣｏｐｐｅｒＢｏｎｄｉｎｇ）基板を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明用又はディスプレイ用のバックライトユニットに用いられる発光装置に関する。

ここでは、本開示に関する背景技術が提供され、これらが必ずしも公知技術を意味するのではない。

発光素子（ＬＥＤ；ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｅｖｉｃｅ）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る。ＬＥＤは、蛍光灯、白熱灯などの既存の光源に比べて低消費電力、半永久的な寿命、素早い応答速度、安全性、環境にやさしいという長所を有する。これに対し、既存の光源を発光素子に代替するための多くの研究が進められており、すでに発光素子は室内外で使用される各種の液晶表示装置、電光掲示板、街灯などの照明装置の光源として使用が増加している趨勢である。

通常、このようなＬＥＤを使用した発光装置は、基板上に配置された二つの電極パターンと、前記電極パターンの一部を内側に収容しながら、光透過部の充填空間となるキャビティーが形成されるように射出成形されたモールドハウジングと、前記キャビティー内の電極パターン上に配置された放熱層と、前記放熱層上に配置されたＬＥＤチップと、前記電極パターンとＬＥＤチップを電気的に連結するボンディングワイヤーとを含む。ここで、前記光透過部はキャビティーを満たしてＬＥＤチップを密閉する。具現しようとするＬＥＤチップの色に応じて、光透過部は蛍光体を含んだり、透明な樹脂からなる。

本発明の目的は、発光装置の面積を減少させることにある。

また、本発明の目的は、発光装置の高さを減少させることにある。

また、本発明の目的は、発光装置の輝度を向上させることにある。

また、本発明の目的は、発光装置の発光領域を小さくすることにある。

前述の課題を解決するための本発明の実施形態による発光装置は、少なくとも２以上の電極パターンが形成された基板と、前記電極パターン上にそれぞれ配置され、上部に蛍光部が配置されたＬＥＤチップと、前記基板上に配置されたダムとを含み、前記ダムは、前記ＬＥＤチップから離隔されて配置され、前記基板は、第１銅層、第２銅層及び基板本体を含むＤＣＢ（ＤｉｒｅｃｔＣｏｐｐｅｒＢｏｎｄｉｎｇ）基板である。

実施形態による発光装置において、前記電極パターンは、前記第１銅層上に配置される。

実施形態による発光装置において、前記基板上に配置されたエンキャップ層又は前記基板の上側と前記ダム上に前記ＬＥＤチップと離隔されて配置された反射防止部をさらに含む。

実施形態による発光装置において、前記エンキャップ層は、蛍光体を含有したシリコン樹脂又はエポキシ樹脂で形成されたグループから少なくとも一つを選択することができる。

実施形態による発光装置において、前記ＬＥＤチップは、垂直型ＬＥＤチップ、水平型ＬＥＤチップ及びフリップ型チップで構成されたグループから少なくとも一つを選択することができる。

実施形態による発光装置において、前記電極パターンは、上部に配置された金属層をさらに含み、前記ＬＥＤチップは、それぞれ前記金属層に配置される。

実施形態による発光装置において、前記金属層は、Ａｕを含む。

実施形態による発光装置において、前記蛍光体は、シリケート系列、サルファイド系列、ＹＡＧ系列、ＴＡＧ系列、Ｎｉｔｒｉｄｅ系列で構成されたグループから少なくとも一つを含む。

実施形態による発光装置において、前記ダムの高さは、前記ＬＥＤチップの高さより高い。

実施形態による発光装置において、前記反射防止部は、反射防止用ガラスを含む。

本発明の実施形態によれば、基板と別に配置された電極パターンと前記電極パターン上に配置された放熱層を含まず、前記熱伝導性基板にＬＥＤチップを直接実装するため、発光装置の高さを低減させることができる。

第１実施形態による発光装置の断面図である。第２実施形態による発光装置の断面図である。図２のＬＥＤチップとレンズが結合した発光装置を示した概略図である。

図面において各層の厚さや大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張されるか、省略されるか、又は概略的に示された。また、各構成要素の大きさは、実際の大きさを必ずしも正確に反映するものではない。

また、本発明による実施形態の説明において、いずれか一つの基板が他の基板の「上又は下（ｏｎｏｒｕｎｄｅｒ）」に形成されるものと記載される場合において、上又は下（ｏｎｏｒｕｎｄｅｒ）は、二つの基板が互いに直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）接触するか、又は一つ以上の別の基板が前記二つの基板の間に配置されて（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）形成されることを全て含む。また、「上又は下（ｏｎｏｒｕｎｄｅｒ）」と表現される場合、一つの基板を基準として上側方向だけではなく下側方向の意味も含まれる。

以下、添付された図面を参照して、実施形態による発光装置を説明する。

図１は、第１実施形態による発光装置の断面図である。以下、図１を参照して、第１実施形態による発光装置の構造を詳しく見てみる。

図１に示されているように、第１実施形態による発光装置は、ＤＣＢ（Ｄｉｒｅｃｔｃｏｐｐｅｒｂｏｎｄｉｎｇ）基板１１、ＬＥＤチップ１４、蛍光部１６、ボンディングワイヤー１７、ダム１８及びエンキャップ（Ｅｎｃａｐ）層Ｓを含む。

ＤＣＢ基板１１は、基板本体１、第１銅層２及び第２銅層３を含む。

基板本体１は、セラミック材質、ポリマー材質、樹脂材質、シリコン材質などから形成され、前面１０１と前面１０１に対向する後面１０２を有する。前面１０１と後面１０２は基板本体１の外面をそれぞれ示し、基板本体１のいずれか一つの外面が前面１０１ならば、それに対向する外面は後面１０２となる。

また、基板本体１は、前記言及した材質を有する基板以外にも、ＤＣＢ基板１１の本体の役割及び絶縁層の役割遂行が可能な材質ならば、いかなる材質でも基板本体１として使用され得る。例えば、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡＬＮ、ＢｅＯなどが本体として使用される。

第１銅層２は基板本体１の前面に配置され、第２銅層３は基板本体１の後面に配置される。第１銅層２は、一定の回路パターンをマスクでエッチングして電極パターンを形成することもできる。したがって、第１銅層２は複数の電極パターンを含む。この時、複数の電極パターンは、第１電極パターン１２と第２電極パターン１３となる。第１実施形態による発光装置では第１電極パターン１２と第２電極パターン１３を示したが、電極パターンの個数は必ずしもこれに限定されない。電極パターンは、ＬＥＤチップの個数に応じてさらに多くなることもある。また、電極パターンは第１銅層２上に配置されてもよい。

基板本体１は、０．２〜０．３２ｍｍの厚さを有する。また、第１銅層２と第２銅層３それぞれは、０．１５〜０．２５ｍｍの厚さを有する。また、電極パターンは、ＬＥＤチップ１４における熱排出やＬＥＤチップ１４の接合を考慮し、互いに電気的に分離するように形成される。電極パターンは、０．２５ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲内の間隔を有する。

第１実施形態による発光装置ではＤＣＢ基板を使用したが、必ずしもこれに限定されない。少なくとも２以上の電極パターンが形成された基板が使用されることもある。

ＬＥＤチップ１４を駆動するための駆動回路（図示せず）が実装されることもある。

駆動回路（図示せず）は、発光装置の目的及び用途に応じた機能を行うように、ＬＥＤチップ１４を駆動する役割を行うことができる。

ＤＣＢ基板１１は、熱伝導性基板であって、ＬＥＤチップ１４で発生した熱を外部に排出させる放熱の役割を行うこともできる。このような役割を行うため、ＤＣＢ基板１１は、第１及び第２銅層２，３を含んでもよい。

実施形態においては、第１及び第２銅層２，３で示したが、第１及び第２銅層２，３は他の金属層で形成されてもよい。例えば、第１及び第２銅層２，３は、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、レニウム（Ｒｅ）、鉛（Ｐｂ）、錫（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタニウム（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）などから、少なくとも１種の金属層又はこれら金属の合金層で構成されてもよい。

第１及び第２電極パターン１２，１３は、ＬＥＤチップ１４と電気的に連結するための電極で構成される。また、第１及び第２電極パターン１２，１３は、ＬＥＤチップ１４を駆動するための駆動回路と電気的に連結されるようにパターニングされる。第１及び第２電極パターン１２，１３は、前記発光装置内で構成要素間を連結する電気導線の役割を行うことができる。したがって、前記第１及び第２電極パターン１２，１３は、ＬＥＤチップ１４を駆動するためのアノード（Ａｎｏｄｅ）及びカソード（Ｃａｔｈｏｄｅ）電極で構成される。第１電極パターン１２上にはＬＥＤチップ１４が実装され、第２電極パターン１３はＬＥＤチップ１４の電極パッド１５と電気的に連結される。

ＬＥＤチップ１４は、発光手段としてそれぞれの第１電極パターン１２上の所定領域に実装される。また、第１電極パターン１２の上面には金属層が形成され、ＬＥＤチップ１４は金属層上に配置される。この時、金属層はＡｕを含む。

ＬＥＤチップ１４は、光を発光する発光手段のうちの一つである。このようなＬＥＤチップ１４は、有色ＬＥＤチップ、紫外線（ＵＶ）チップのいずれか一つとなる。有色ＬＥＤチップは、青色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、イエローグリーン（Ｙｅｌｌｏｗｇｒｅｅｎ）ＬＥＤ、ホワイトＬＥＤの少なくとも一つ以上を組み合わせたパッケージ形態で構成されてもよい。少なくとも一つ以上のＬＥＤチップ１４が実装されてＤＣＢ基板１１の一定領域に実装され、光を発光する領域は発光領域になる。より具体的には、ＬＥＤチップ１４は、ＤＣＢ基板１１の第１電極パターン１２上の一定領域に実装される。

また、前記ＬＥＤチップ１４は電極パッド１５を含む。前記電極パッド１５は、ＬＥＤチップ１４の上面において第２電極パターン１３が配置された方向の所定領域に形成される。

ＬＥＤチップ１４の個数は、図面に開示された数に限定されず、発光装置が使用される用途に応じてさらに多くなることがある。ＬＥＤチップ１４は、垂直型ＬＥＤチップ、水平型ＬＥＤチップ及びフリップ型チップであってもよい。ＬＥＤチップ１４の類型は、図面に示された類型に限定されない。

引き続き、前記ボンディングワイヤー１７は、第１電極パターン１２に実装されたＬＥＤチップ１４の電極パッド１５と第２電極パターン１３にそれぞれ接合される。これに対し、前記第１電極パターン１２に実装されたＬＥＤチップ１４の電極パッド１５と第２電極パターン１３は、ボンディングワイヤー１７を介して電気的に互いに連結される。ボンディングワイヤー１７は、電気的伝導性に優れた物質が使用される。例えば、金、銀などが使用される。

蛍光部１６は、電極パッド１５の隣接部位のＬＥＤチップ１４上に配置される。この時、蛍光部１６は、少なくとも一種類以上の蛍光体を含む。

蛍光部１６は、前記ＬＥＤチップ１４から放出された光を励起させる役割をすることができる。例えば、前記蛍光部１６は、シリケート（Ｓｉｌｉｃａｔｅ）系列、サルファイド（Ｓｕｌｆｉｄｅ、硫化物）系列、ＹＡＧ系列及びＴＡＧ系列、Ｎｉｔｒｉｄｅ系列のうち少なくとも一つ以上が含まれる。

ダム１８は、絶縁物質であって、前記第１及び第２電極パターン１２，１３の外廓のＤＣＢ基板１１上に配置される。ダム１８は、ＬＥＤチップ１４より高く形成される。ダム１８は多様な形状を有していてもよい。例えば、ダム１８は、半球形、半楕円形、半円形、四角形、上部の隅が面取りされた四角形のいずれか一つの形状を有していてもよい。

エンキャップ層Ｓは、第１，第２電極パターン１２，１３の上側とダム１８内の空間に形成される。エンキャップ層Ｓは、光透過性保護樹脂を含んで形成される。例えば、エンキャップ層Ｓは、蛍光体を含有したシリコン（ｓｉｌｉｃｏｎ）やエポキシ（ｅｐｏｘｙ）樹脂で形成される。

ＬＥＤチップ１４から発生した基準光は、上面に進行する。ＬＥＤチップ１４の表面に近接した部分において、基準光はエンキャップ層Ｓに注入された蛍光体に吸収されて再放出される第２の励起光（励起された２次光）と混色される。したがって、基準光は白色で表示される。この時、蛍光体が注入されたエンキャップ層Ｓの形態により、色に対する偏差及び均一度の差が発生するので、エンキャップ層Ｓは偏平に形成される。

上述したように、第１実施形態による発光装置は、ＤＣＢ基板１１とＤＣＢ基板１１に実装されたＬＥＤチップ１４とを含むことにより、基板と別に配置された電極パターンと前記電極パターン上に配置された放熱層を含まずにＤＣＢ基板１１にＬＥＤチップ１４を直接実装するため、発光装置の高さを減少させることができる。

図２は、第２実施形態による発光装置の断面図である。

図面を参照すると、第２実施形態による発光装置は、ＤＣＢ（Ｄｉｒｅｃｔｃｏｐｐｅｒｂｏｎｄｉｎｇ）基板１１、ＬＥＤチップ１４、蛍光部１６、ボンディングワイヤー１７、ダム１８及び反射防止用ガラス１９を含む。

基板１１、ＬＥＤチップ１４、ボンディングワイヤー１７及びダム１８の構成は、上述した第１実施形態と同一なので、詳しい説明は省略する。

蛍光部１６は、電極パッド１５の隣接部位のＬＥＤチップ１４上に配置される。この時、前記蛍光部１６は、少なくとも一種類以上の蛍光体が含まれる。

蛍光部１６は、前記ＬＥＤチップ１４から放出された光を励起させる役割をする。例えば、前記蛍光部１６は、シリケート（Ｓｉｌｉｃａｔｅ）系列、サルファイド（Ｓｕｌｆｉｄｅ、硫化物）系列、ＹＡＧ系列及びＴＡＧ系列、Ｎｉｔｒｉｄｅ系列のうち少なくとも一つ以上が含まれる。

蛍光部１６は、ＬＥＤチップ１４に応じて相違した種類及び量が含まれる。例えば、ＬＥＤチップ１４が白色光を放出する場合、蛍光部１６は緑色及び赤色蛍光体が含まれる。また、ＬＥＤチップ１４が青色光を放出する場合、蛍光部１６は緑色、黄色及び赤色蛍光体が含まれる。

前記反射防止用ガラス１９は、第１及び第２電極パターン１２，１３の上側とダム１８上にＤＣＢ基板１１と水平に配置され、蛍光部１６と離隔される。反射防止用ガラス１９はフィルムであってもよい。

反射防止用ガラス１９は、樹脂より反射率が低いため、光拡散を抑制して発光領域を小さくすることができる。例えば、３０個のＬＥＤチップ１４に対する発光領域は１４０平方ｍｍとなる。

図３は、図２のＬＥＤチップとレンズが結合した発光装置を示した概略図である。

上述したように、第２実施形態による発光装置は、ＤＣＢ基板１１とＤＣＢ基板１１に実装されたＬＥＤチップ１４を含むことにより、基板と別に配置された電極パターンと前記電極パターン上に配置された放熱層を含まずにＤＣＢ基板１１にＬＥＤチップ１４を直接実装するため、発光装置の高さを減少させることができる。

また、前記発光装置は、ＬＥＤチップ１４上に配置された蛍光部１６を含むことにより、発光装置の面積を減少させることができ、発光装置の輝度を向上させることができる。

さらに、前記発光装置は、反射防止用ガラス１９を含むことにより、光拡散を抑制して発光領域を小さくすることができる。

すなわち、図３及び下記の表１を参照すると、前記発光装置は、Ｅｄｉｓｏｎと比較する時、高さ（４４．２ｍｍ→２２ｍｍ）、外径（８７ｍｍ→６０ｍｍ）、有効直径（７０ｍｍ→４４ｍｍ）、フィールドアングル（６０°→５８°）等がそれぞれ減少する。ここで、前記発光装置は、図３に示されているように、内部表面の内径が２３．２４ｍｍであり、内部表面の外径が２３．８５ｍｍであるレンズを含む。

さらに、前記発光装置は、基板の金属層として金（Ａｕ）を使用することができ、発光の変色を抑制することができる。これにより、前記発光装置は光速低下を抑制することができる。すなわち、前記発光装置は、ＬＥＤチップ１４上に配置された蛍光部１６と前記蛍光部１６と離隔配置された反射防止用ガラス１９を含むことにより、第１及び第２電極パターン１２，１３にほとんど光が当たらず、反射率が低い金（Ａｕ）を基板の金属層にも使用することができる。

以上において、本発明の実施形態に説明された特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも一つの実施形態に含まれ、必ずしも一つの実施形態にのみ限定される訳ではない。さらに、各実施形態において例示された特徴、構造、効果などは、当業者によって、他の実施形態についても組み合わせ又は変形されて実施可能である。したがって、このような組み合わせと変形に関係した内容は、本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

また、以上において実施形態を中心に説明したが、これは単に例示であるだけであって、本発明を限定する訳ではなく、当業者であれば、本実施形態の本質的な特性を外れない範囲で、以上において例示されない様々な変形と応用が可能であることが分かるはずである。例えば、実施形態に具体的に示された各構成要素は、変形して実施することができる。そして、このような変形と応用に係る相違点は、添付の特許請求の範囲において規定する本発明の技術的範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

１基板本体
２第１銅層
３第２銅層
１１ＤＣＢ基板
１２第１電極パターン
１３第２電極パターン
１４ＬＥＤチップ
１５電極パッド
１６蛍光部
１７ボンディングワイヤー
１８ダム
１９反射防止用ガラス
Ｓエンキャップ（Ｅｎｃａｐ）層

Claims

少なくとも２以上の電極パターンが形成された基板と、
前記電極パターン上にそれぞれ配置され、上部に蛍光部が配置されたＬＥＤチップと、
前記基板上に配置されたダムとを含み、
前記ダムは、前記ＬＥＤチップから離隔されて配置され、
前記基板は、第１銅層、第２銅層及び基板本体を含むＤＣＢ（ＤｉｒｅｃｔＣｏｐｐｅｒＢｏｎｄｉｎｇ）基板である、発光装置。
前記電極パターンは、前記第１銅層上に配置される、請求項１に記載の発光装置。
前記基板上に配置されたエンキャップ層又は前記基板の上側と前記ダム上に前記ＬＥＤチップと離隔されて配置された反射防止部をさらに含む、請求項１又は２に記載の発光装置。
前記エンキャップ層は、
蛍光体を含有したシリコン樹脂又はエポキシ樹脂で形成されたグループから少なくとも一つを選択する、請求項３に記載の発光装置。
前記ＬＥＤチップは、
垂直型ＬＥＤチップ、水平型ＬＥＤチップ及びフリップ型チップで構成されたグループから少なくとも一つを選択する、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の発光装置。
前記電極パターンは、上部に配置された金属層をさらに含み、
前記ＬＥＤチップは、それぞれ前記金属層に配置される、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の発光装置。
前記金属層は、
Ａｕを含む、請求項６に記載の発光装置。
前記蛍光体は、
シリケート系列、サルファイド系列、ＹＡＧ系列、ＴＡＧ系列、Ｎｉｔｒｉｄｅ系列で構成されたグループから少なくとも一つを含む、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の発光装置。
前記ダムの高さは、
前記ＬＥＤチップの高さより高い、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の発光装置。
前記反射防止部は、
反射防止用ガラスを含む、請求項３に記載の発光装置。