KR100585917B1 - 발광 다이오드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광 다이오드에 관한 것으로서, 발광칩, 발광칩을 봉지하는 패키지 몰딩부 및 패키지 몰딩부에 분포하는 복수의 비드를 포함한다. 이에 따르면, 그 발광 특성 특히 휘도가 높아지고 빛의 경로 및 가시각의 범위가 증가한다.

또한 본 발명은 패키지 몰딩부에 형광체를 더 포함시켜, 고휘도 및 균일한 색분포 특성을 가지는 백색 발광 다이오드를 제조한다.

비드, 휘도, 형광체, 발광 다이오드, 패키지 몰딩부, 발광특성, LED

Description

발광 다이오드{Light emitting diode}

도1는 본 발명의 제1 실시예에 따른 칩형 발광 다이오드의 종단면도

도2은 본 발명의 제2 실시예에 따른 탑형 발광 다이오드의 종단면도

도3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 램프형 발광 다이오드의 종단면도

도4은 본 발명의 제4 실시예에 따른 탑형 백색 발광 다이오드의 종단면도

도5은 일반적인 칩형 발광 다이오드의 종단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 20, 30, 40: 발광 다이오드

3: 인쇄회로기판

5: 발광칩

7, 9, 31,33: 리드

11, 27, 35: 패키지 몰딩부

16: 비드

25: 반사기

43: 형광체

본 발명은 발광 다이오드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 그 패키지 몰딩부의 구조를 개선한 칩형, 탑형 및 램프형 발광 다이오드와, 이와 같은 다양한 형태의 백색 발광 다이오드에 관한 것이다.

발광 다이오드는 최근 조명 제품으로 다양하게 응용되면서 무한성장 가능성이 있는 차세대 품목으로 예고되고 있다. 하지만, 범용 조명 제품으로 채용하기는 아직 그 단위 소자당 밝기 및 가격 등이 만족할 만한 수준에 미치지 못하고 있는 실정이다.

발광 다이오드 중 칩형 발광 다이오드는 도5에서 볼 수 있듯이 인쇄회로기판(51, Printed Circuit Board)에 마련된 금속 패드(52)와 리드(55)를 구비하고, 금속 패드(52)에 발광칩(53)이 실장 되어 있다. 발광칩(53)은 전도성 와이어(54)를 매개하여 리드(55)와 연결된다. 와이어(54)로 연결된 발광칩(53)과 리드(55)는 인쇄회로기판(51)의 상부에 예를 들어 에폭시 몰드 컴파운드(Epoxy Mold Compound; EMC)로 몰딩한 패키지 몰딩부(56)에 의해 봉지된다.

이러한 발광 다이오드는 경박단소한 제품 특성상 그 발광 특성을 대폭적으로 향상시키는 데 어려움이 있다. 하지한 그 어려움에도 불구하고 특성 향상을 위한 연구 개발이 각 필수 구성 요소별로 활발하게 이루어지고 있으며, 특히 패키지 몰딩부에 대한 많은 연구 결과들도 제안되어 있다.

예를 들어, 본 발명의 동일 출원인에 의해 기출원되어 등록된 한국 특허 제0405453호는 발광 다이오드 패키지 몰딩부의 구조를 개선한 발명이다. 이를 참조하면, 패키지 몰딩부의 구조를 개선하여 그 발광 특성 특히, 광의 경로 및 가시각의 범위를 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.

이에 본 발명은 발광 다이오드 패키지 몰딩부의 구조를 개선하여 그 발광 특성 특히, 휘도를 높이고 광의 경로 및 가시각의 범위를 향상시킨 발광 다이오드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 고위도 및 균일한 색분포 특성을 가지는 백색 발광 다이오드를 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따르면 발광칩, 상기 발광칩을 봉지하는 패키지 몰딩부 및 상기 패키지 몰딩부에 분포하는 복수의 비드를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드에 의하여 달성된다. 이에 따르면 발광칩으로부터의 광이 상기 복수의 비드에 의해 반사되어 방사상으로 산란되면서 진행하기 때문에 그 광의 경로 및 지향각이 넓어지게 된다.

여기서 상기 복수의 비드를 상기 패키지 몰딩부의 표면 부근에 분포시키는 것이 바람직하며, 이 경우 패키지 몰딩부의 표면이 요철형상을 이루기 때문에 발광 특성을 변화시키는 데 유리하다.

상기 패키지 몰딩부에 상기 발광칩으로부터의 소정 파장의 광을 특정 파장의 광으로 변환시키는 형광체를 포함시키면, 고휘도 및 균일한 색 분포를 나타내는 백색 발광 다이오드를 제공할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 발광 다이오드를 구체적으로 설명한다.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 칩형 발광 다이오드의 종단면도이다. 본 제1 실시예의 칩형 발광 다이오드(1)는 종래의 도5와 관련하여 설명한 바와 같이, 인쇄회로기판(3), 인쇄회로기판(3) 상에 마련되는 한 쌍의 리드(7, 9), 일측 리드(7)에 실장된 발광칩(5), 발광칩(5)과 타측 리드를 연결시키는 와이어(14)를 구비한다. 여기에 인쇄회로기판(3) 상에 돌출되어 발광칩을 사이에 두고 리드(7, 9)를 부분적으로 포함시켜 몰딩하는 패키지 몰딩부(11)가 형성되어 있다.

리드(7, 9)는 인쇄회로기판(3) 상에서 통전 가능한 재질로 구성된다. 발광칩(5)은 적외선 영역에서부터 자외선 영역의 빛을 발광하는 칩 중에서 선택적으로 채택 가능하다. 이러한 리드(7, 9)와 발광칩(13)의 재질 및 특성에 관한 기술은 공지된 내용으로 그 자세한 설명은 생략한다.

한편, 패키지 몰딩부(11)는 인쇄회로기판(3)에 라운드 형상으로 돌출되어 있다. 패키지 몰딩부(11)는 예를 들어, 라운드 형상의 캐비티를 가지는 금형을 사용하여 트랜스퍼 몰딩방식으로 간단히 형성 가능하며, 패키지 몰딩부(11)의 내부에는 복수의 비드(16, Bead)들이 분포하고 있다.

상기의 비드(16)들은 발광칩(13)으로부터의 광을 반사시키는 재질로 구성 가능하며 예를 들어, 투명 재질의 유리, 고분자 플라스틱, 금속 또는 세라믹 등을 사용할 수 있다. 패키지 몰딩부(11)를 트랜스퍼 몰딩 방식으로 제작하는 경우를 고려해, 비드(16)들은 열에 강한 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

여기서, 복수의 비드(16)들은 패키지 몰딩부(11) 내에 골고루 분포시킬 수도 있지만, 도면에 나타낸 바와 같이 패키지 몰딩부(11)의 표면 영역에 집중적으로 분포하도록 하는 것이 바람직하다. 패키지 몰딩부(11)의 표면 근처에 분포하는 비드(16)들은 패키지 몰딩부(11)의 외면을 부분 확대하여 도시한 바와 같이 올록볼록하게 하여 전체적으로 요철 형상을 가지도록 한다. 이러한 구조는 발광칩(5)으로부터의 광을 산란시켜 그 발광 특성을 향상시키는 데 유리하다.

한편, 도면에는 본 실시예에 따른 칩형 발광 다이오드의 패키지 몰딩부(11)가 라운드 형상으로 도시되어 있지만, 다양한 형태의 다각형 패키지 몰딩부에도 동일하게 적용시킬 수 있음은 물론이다.

도2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 탑형 발광 다이오드의 종단면도이다. 본 제2 실시예의 탑형 발광 다이오드(20)는 도1과 관련하여 전술한 제1 실시예와 대동소이한 구성 요소를 구비하며 단지 반사기(25)를 더 추가하고, 그 내부에 패키지 몰딩부(27)가 형성되어 있다. 이에 동일 구성에 대한 설명은 생략하는 한편 이하 동일 구성 및 명칭에 대해서는 동일 참조 번호를 사용한다.

반사기(25)는 리드(7, 9) 및 그 상부에 실장된 발광칩(5)을 수용시키는 캐비티(26)를 구비한다. 이러한 반사기(25)는 인쇄회로기판(3)과 일체로 제작되거나 별 개로 제작된 후 인쇄회로기판(3)과 접착시킬 수 있다. 반사기의 캐비티(26)를 형성하는 내면은 소정의 경사면을 이루고 있으며, 이에 의해 발광칩에서 발생되는 광이 상향 반사된다. 광의 효과적인 반사를 위해 그 내면에 반사 물질 혹은 반사판을 부가시킬 수 있다.

패키지 몰딩부(27)는 반사기(25)의 캐비티(26) 내에 형성되어 발광칩(5), 전도성 와이어(14) 및 리드(7, 9)를 봉지한다. 이 패키지 몰딩부(27) 내에도 또한 전술한 제1 실시예와 마찬가지로, 복수의 비드(16)들이 분포되어 있다. 비드(16)들은 패키지 몰딩부(27) 내에 전체적으로 골고루 분포되어나 패키지 몰딩부의 표면 근처에 집중적으로 배치시킬 수 있다. 이에 의한 효과는 제1 실시예와 동일하다.

여기서, 반사기(25) 내에 형성되는 패키지 몰딩부(27)는 그 표면이 라운드 형상을 가지도록 하는 것이 바람직하다. 그러면 패키지 몰딩부(27)의 표면이 볼록렌즈 역할을 하여 외부로 투과되는 광이 중심영역으로 집중된다.

한편, 도3는 본 발명의 제3 실시예에 따른 램프형 발광 다이오드의 종단면도이다. 도3에서 볼 수 있는 램프형 발광 다이오드(30)는 마운트 리드(31)와 인너 리드(32)를 구비하고, 마운트 리드(31)의 컵부(33) 내에 발광칩(5)이 설치되어 있다. 발광칩(5)은 인너 리드(32)와 전도성 와이어(14)를 매개하여 연결되어 있다.

발광칩(5)을 포함한 컵부(33)는 전체적으로 패키지 몰딩부(35)로 봉지되어 있다. 본 실시예의 패키지 몰딩부(35) 내에는 도1 및 도2와 관련하여 전술한 바와 마찬가지로, 복수의 비드(16)들이 분포되어 있다. 비드(16)들은 패키지 몰딩부(35)의 표면 근처에 집중적으로 배치되며, 이에 의해 램프형 발광 다이오드(30)의 외면 은 요철 형상을 이루게 된다. 복수의 비드(16)들을 또한 패키지 몰딩부(35) 전체에 골고루 분포시킬 수 있음은 물론이다.

이하에서는 제1 내지 제3 실시예에 따른 발광 다이오드의 작용을 설명한다. 외부의 전원이 리드(7, 9, 31, 33)를 통해 발광칩(5)에 공급되면 발광칩(5)은 그 고유의 파장을 가지는 광을 발생시킨다. 발생되는 광은 각 실시예의 구조상 상부를 향해 진행하고 그 경로상에 존재하는 비드(16)들에 부딪혀 반사된다. 복수의 비드(16)들에 반사되는 광은 전체적으로 방사상으로 흩어지면서 광로가 변경되고 이후 해당 패키지 몰딩부의 외면을 투과하여 외부로 출광된다.

종래에는 발광칩에서 발생되어 진행하는 광의 경로가 일정하기 때문에 패키지 몰딩부의 표면에서의 광의 굴절각이 일정하고, 이에 의해 상대적으로 많은 양의 광이 패키지 몰딩부의 표면을 따라 이동하거나 내부로 반사되어 소멸되는 경우가 많다. 그런데, 본 발명에 따르면, 광의 경로가 변화되면서 패키지 몰딩부의 표면을 투과하여 외부로 발산하는 광의 양이 늘어나고 이에 의해 휘도가 높아지는 것은 물론 가시각의 범위도 증대되는 것이다.

한편, 도4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 탑형 백색 발광 다이오드의 종단면도이다. 도4에서 볼 수 있는 발광 다이오드(40)는 도2과 관련하여 설명한 제2 실시예와 동일한 구성을 가지며, 단지 패키지 몰딩부(35) 내에 분포하는 형광체(43)를 더 포함한다. 형광체(43)는 발광칩(5)에서 나오는 고유 파장의 광을 특정 파장의 광으로 변환시키는 기능을 수행한다. 이러한 형광체(43)에 대한 기술은 일반적이므로 생략하고 다만, 본 실시예에서는 청색 파장의 광을 출광하는 발광칩(5)과, 이 발광칩(5)에서 나오는 광을 백색광으로 변환시키는 형광체(43)를 예로 들어 설명한다.

형광체(43)는 패키지 몰딩부(27)의 하부 즉, 발광칩(5) 영역에 집중적으로 분포될 수 있지만, 패키지 몰딩부(27)에 전체적으로 골고루 분포하는 것이 보다 바람직하다. 형광체(43)를 패키지 몰딩부(27)에 골고루 분포시키기 위해서는 트랜스퍼 몰딩 방식을 사용할 수 있다.

형광체(43)가 분포하는 패키지 몰딩부(27)에는 복수의 비드(16)들도 혼합되어 있다. 복수의 비드(16)들은 발광칩(5)에서 발생된 후 형광체(43)에 의해 파장 변환된 백색광의 경로를 변환시키며, 이에 의해 많은 량의 광이 외부로 출광한다. 여기서, 복수의 비드(16)들은 형광체(43)와 함께 패키지 몰딩부(27) 전체에 골고루 분포시킬 수 있지만, 패키지 몰딩부(27)의 표면 근처에 분포시켜 발광 특성을 보다 증대시킬 수 있음은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면 패키지 몰딩부 내에 복수의 비드들을 포함시켜 그 발광 특성 특히, 휘도를 높이고 빛의 경로 및 가시각의 범위를 향상시킨 발광 다이오드가 제공된다. 패키지 몰딩부 내의 비드들의 분포를 표면 근처에 집중시키면 상기의 효과를 더욱 증대시킬 수 있다.

또한 본 발명의 패키지 몰딩부 내에 복수의 비드 외에 형광체를 포함시키면, 고휘도 및 균일한 색 분포 특성을 가지는 백색 발광 다이오드가 제공된다.

Claims (4)

1. 발광칩;

   상기 발광칩을 봉지하는 패키지 몰딩부;

   상기 패키지 몰딩부 내에 분포하며 상기 발광칩에서 방출된 광을 특정 파장의 광으로 변환시키는 형광체;

   상기 패키지 몰딩부의 표면 영역에 분포하여 상기 발광칩으로부터 방출된 광 및 형광체에 의해 파장 변환된 광의 경로를 변환시키는 복수의 비드를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 패키지 몰딩부의 표면은 요철 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 형광체는 상기 패키지 몰딩부에 전체적으로 골고루 분포하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
4. 삭제

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