KR100667532B1

KR100667532B1 - 개선된 리드들을 갖는 발광 다이오드 램프

Info

Publication number: KR100667532B1
Application number: KR1020040083903A
Authority: KR
Inventors: 전미자; 김현기; 김민홍
Original assignee: 서울반도체 주식회사
Priority date: 2004-10-20
Filing date: 2004-10-20
Publication date: 2007-01-10
Also published as: KR20060034886A

Abstract

개선된 리드들을 갖는 발광 다이오드(LED) 램프가 개시된다. 이 램프는 탑부 및 상기 탑부에서 연장된 스냅형(snap type) 다리를 갖는 제1 리드를 포함한다. 상기 제1 리드와 이격되어, 상기 제1 리드의 다리에 대응하는 스냅형 다리를 갖는 제2 리드가 배치된다. 한편, 상기 제1 리드의 탑부 상에 발광 다이오드가 탑재되어 위치하며, 와이어가 상기 발광 다이오드와 상기 제2 리드를 연결한다. 이에 더하여, 상기 제1 리드의 탑부, 상기 발광 다이오드 및 상기 제2 리드의 일부는 밀봉수지로 밀봉된다. 이에 따라, 상기 발광 다이오드에서 생성된 열을 쉽게 방출할 수 있어 정격전류를 증가시킬 수 있다.

발광 다이오드 램프, 스냅형(snap type) 다리(leg), 리드(lead), 히트 싱크(heat sink)

Description

개선된 리드들을 갖는 발광 다이오드 램프{LED lamp having improved leads}

도 1은 종래의 LED 램프를 설명하기 위한 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 램프를 설명하기 위한 사시도이다.

도 3 및 도 4는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 램프를 설명하기 위한 도 2의 단면도 및 측면도이다.

도 5 및 도 6은 각각 본 발명의 다른 실시예들에 따른 LED 램프를 설명하기 위한 측면도들이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 도면 부호의 설명 *

21a: 제1 리드의 스냅형 다리, 21b: 제2 리드의 스냅형 다리,

22a, 22b: 스냅형 다리들의 절곡부, 23: 제1 리드의 탑부,

23a: 히트 싱크, 25: 발광 다이오드(LED),

27: 와이어, 29: 몰딩 수지,

31: 밀봉 수지

본 발명은 발광 다이오드 램프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 개선된 리드들을 구비하여 열방출 성능을 향상시킬 수 있는 발광 다이오드 램프에 관한 것이다.

발광 다이오드 램프는 컬러 구현이 가능하여 표시등, 전광판 및 디스플레이용으로 널리 사용되고 있으며, 백색광을 구현할 수 있어 일반조명용으로도 사용되고 있다. 이러한 발광 다이오드 램프는 효율이 높고 수명이 길며, 친환경적이므로, 그것을 사용하는 분야가 계속해서 증가하고 있다.

도 1은 종래의 발광 다이오드(LED) 램프를 설명하기 위한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 LED 램프는 탑부(3) 및 상기 탑부(3)에서 연장된 핀형(pin type) 다리(1a)를 갖는 제1 리드를 포함한다. 또한, 핀형 다리(1b)를 갖는 제2 리드가 상기 제1 리드로부터 이격되어 상기 제1 리드에 대응하도록 배치된다.

한편, 상기 제1 리드의 탑부(3) 상에 LED(5)가 탑재되며, 와이어(7)를 통해 상기 제2 리드에 전기적으로 연결된다. 일반적으로, 상기 제1 리드의 탑부(3)는 캐비티(cavity)를 가지며, 상기 LED(5)는 상기 캐비티 내에 탑재된다. 상기 캐비티의 측벽은 LED(5)에서 방출된 빛을 소정 방향으로 반사시킬 수 있도록 경사진 반사면을 형성한다.

한편, 밀봉수지(11)가 상기 제1 리드의 탑부(3), LED(5) 및 상기 제2 리드의 일부를 밀봉한다. 상기 밀봉수지(11)는 일반적으로 투명수지를 사용하여 성형된다.

밀봉수지(11)는 상기 LED(5)를 보호함과 동시에 LED(5)에서 방출된 빛을 일 정한 지향각 내로 굴절시키는 렌즈 기능을 갖는다. 이에 더하여, 몰딩수지(9)가 상기 캐비티 내의 LED(5)를 덮을 수 있다. 또한, 상기 몰딩수지(9)는 형광체를 함유할 수 있다. 형광체는 LED(5)에서 방출된 빛의 파장을 변환시키어 요구되는 파장의 빛을 방출한다.

한편, 핀형 다리들(1a, 1b)이 인쇄회로기판(PCB, 도시하지 않음) 상에 장착되며, 상기 인쇄회로기판을 통해 상기 LED 램프에 전류가 공급되어 LED(5)가 빛을 방출한다.

상기 종래의 LED 램프는 핀형 다리들(1a, 1b)을 채택함에 따라 몇 가지 문제점을 갖는다. 첫째, LED(5)에서 생성된 열을 외부로 방출하는 것이 어렵다. LED(5)는 빛을 방출할 때, 열을 함께 방출한다. LED(5)에서 방출된 열은 상기 제1 리드의 탑부(3) 및 제1 리드의 다리(1a)를 통해 외부로 방출되며, 또한 와이어(7) 및 상기 제2 리드의 다리(1b)를 통해 외부로 방출된다. 그러나, 상기 제1 및 제2 리드의 다리들(1a, 1b)이 핀형이므로 외부로 방출될 수 있는 열이 제한된다. 따라서, 상기 LED 램프를 안정적으로 동작시키기 위해, 상기 LED(5)를 구동하는 전류량, 즉 정격전류가 제한된다. LED 램프의 구동전류의 제한은 결과적으로 LED 램프의 광도를 제한한다. 한편, LED(5)에서 생성된 열이 외부로 방출되지 않을 경우, LED(5)의 접합온도(junction temperature)가 증가하여 발광효율이 감소한다.

둘째, 핀형 다리들(1a, 1b)을 인쇄회로기판에 장착할 때, 어셈블리 공정 수가 증가한다. 상기 인쇄회로기판은 상기 핀형 다리들(1a, 1b)을 수용하기 위한 전극홀들을 갖는다. 상기 전극홀들은 핀형 다리들(1a, 1b)을 수용하며, 인쇄회로기판 상의 인쇄회로와 상기 핀형 다리들(1a, 1b)을 전기적으로 연결시킨다. 상기 핀형 다리들(1a, 1b)을 수용하기 위해, 상기 전극홀들 내에 솔더(solder)를 미리 준비할 수 없다. 따라서, 상기 핀형 다리들(1a, 1b)을 상기 전극홀들 내에 삽입한 후, 납땜을 하거나, 상기 핀형 다리들(1a, 1b)을 액체 상태의 솔더 배스(bath)에 담근 후, 상기 전극홀들 내에 삽입하는 공정이 요구된다. 이러한 공정은 인쇄회로기판 어셈블리 비용을 증가시키며, 인쇄회로기판 어셈블리의 불량률을 증가시킨다.

결과적으로, 열방출 성능을 향상시킬 수 있으며, 단순한 공정으로 인쇄회로기판에 장착될 수 있는 LED 램프가 요구된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 열방출 성능을 향상시킬 수 있는 LED 램프를 제공하는 데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 종래에 비해 단순한 공정을 사용하여 인쇄회로기판에 장착될 수 있는 LED 램프를 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명은 개선된 리드들을 갖는 LED 램프를 제공한다. 본 발명의 일 태양에 따른 상기 LED 램프는 탑부 및 상기 탑부에서 연장된 스냅형(snap type) 다리를 갖는 제1 리드를 포함한다. 상기 제1 리드의 다리에 대응하는 스냅형 다리를 갖는 제2 리드가 상기 제1 리드와 이격되어 배치된다. 여기서, 스냅형 다리는, 핀형 다리와 달리, 판상의 넓은 측면 및 다리의 아랫부분에서 거의 직각으로 절곡된 절곡부(bent portion)를 갖는 다리를 의미한다. 따라서, 스냅형 다리는 표면실장이 가능하다. 상기 제1 리드의 탑부 상에 발광 다이오드가 탑재되어 위치하며, 와이어가 상기 발광 다이오드와 상기 제2 리드를 연결한다. 이에 더하여, 밀봉수지가 상기 제1 리드의 탑부, 상기 발광 다이오드 및 상기 제2 리드의 일부를 밀봉한다. 본 발명의 상기 태양에 따르면, 상기 LED에서 생성된 열이 스냅형 다리를 통해 방출되므로, LED 램프의 열방출 성능이 향상된다. 또한, 스냅형 다리를 채택함으로써, 상기 LED 램프를 표면실장할 수 있어 인쇄회로기판 어셈블리 공정을 단순화시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 리드의 탑부는 캐비티를 가질 수 있다. 이때, 상기 LED는 상기 캐비티 내에 탑재되어 위치한다. 이에 더하여, 몰딩수지가 상기 캐비티 내에 탑재된 LED를 덮을 수 있다. 상기 몰딩수지는 형광체를 함유할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 히트 싱크가 상기 제1 리드의 탑부에서 상기 제1 리드의 다리와 평행한 방향으로 연장된다. 상기 히트싱크는 그 표면에 그루브들을 가질 수 있다. 본 실시예에 따르면, 상기 LED에서 발생된 열이 상기 히트 싱크를 통해서 방출될 수 있어 열방출 성능을 한층 더 향상시킬 수 있다.

한편, 상기 히트 싱크는 상기 제1 리드 다리의 최하부까지 연장될 수 있다. 상기 LED 램프를 인쇄회로기판에 장착할 경우, 상기 히트 싱크는 상기 인쇄회로기판에 접촉된다. 그 결과, 상기 인쇄회로기판을 이용하여 열방출을 촉진시키는 것이 가능하다. 이와 달리, 상기 인쇄회로기판을 상기 히트 싱크의 열로부터 보호하기 위해, 상기 히트 싱크는 상기 제1 리드의 다리보다 짧게 연장될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예들에 있어서, 상기 제1 리드의 스냅형 다리 및/또는 상기 제2 리드의 스냅형 다리는 적어도 하나의 관통공을 가지거나, 그루브들을 가질 수 있다. 그 결과, 스냅형 다리들의 표면적을 넓일 수 있어, 상기 스냅형 다리들을 통한 열방출 성능을 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 층 및 영역의 길이, 두께 등은 설명의 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 램프를 설명하기 위한 사시도이고,도 3 및 도 4는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 램프를 설명하기 위한 도 2의 단면도 및 측면도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 LED 램프는 탑부(23) 및 상기 탑부(23)에서 연장된 스냅형(pin type) 다리(21a)를 갖는 제1 리드를 포함한다. 상기 스냅형 다리(21a)는 넓은 측면 및 아랫부분에서 거의 수직으로 절곡된 절곡부(22a)를 포함한다. 또한, 스냅형 다리(21b)를 갖는 제2 리드가 상기 제1 리드로부터 이격되어 상기 제1 리드에 대응하도록 배치된다. 상기 제2 리드의 스냅형 다리(21b)는 또한 넓은 측면 및 아랫부분에서 거의 수직으로 절곡된 절곡부(22b)를 포함한다. 절곡부 들(22a, 22b)은 서로 대향하는 것이 바람직하다. 상기 제1 리드 및 제2 리드는 구리 또는 철과 같은 금속 또는 합금으로 형성될 수 있으며, 몰딩 기술을 사용하여 성형될 수 있다.

상기 제1 리드의 탑부(23)는 발광 다이오드를 탑재하는 상부면 및 하부면을 갖는다. 상기 탑부(23)의 상부면은 평평한 면일 수 있다. 또는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 탑부(23)의 상부면에 캐비티가 형성될 수 있다. 상기 캐비티의 측벽은 발광 다이오드에서 방출된 빛을 요구되는 방향을 반사시키기 위한 경사진 반사면을 형성한다.

상기 탑부(23)의 상부면 상에 LED(25)가 탑재된다. LED(25)는 은에폭시(Ag epoxy)와 같은 전기전도성 접착제를 사용하여 상기 상부면 상에 고정될 수 있으며, 따라서 상기 제1 리드에 전기적으로 연결된다. 상기 탑부(23)의 상부면에 캐비티가 형성된 경우, 상기 LED(25)는 상기 캐비티의 바닥면 상에 탑재된다. 상기 LED(25)는 자외선 또는 가시광선의 빛을 방출하는 갈륨나이트라이드(GaN) 계열의 다이오드이다. 상기 LED(25)의 종류는 요구되는 발광색에 따라 선택될 수 있다. 특히, 백색광을 구현하기 위해, 상기 LED(25)는 청색광을 방출하는 다이오드일 수 있다. 상기 LED(25)는 와이어(27)를 통해 상기 제2 리드에 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 제1 리드 및 제2 리드의 절곡부들(22a, 22b)을 인쇄회로기판 상에 고정시킨 후, 상기 인쇄회로기판을 통해 상기 LED 램프에 전류를 공급할 수 있다. 이때, 전류는 LED(25)를 통해 흐르며, 그 결과 빛이 방출된다.

한편, 밀봉수지(31)가 상기 제1 리드의 탑부(23), LED(25) 및 상기 제2 리드 의 일부를 밀봉한다. 상기 밀봉수지(31)는 일반적으로 투명 에폭시 또는 실리콘(silicone)과 같은 투명수지를 사용하여 성형되나, 목적에 따라 반투명수지를 사용하여 성형될 수 있다. 밀봉수지(31)는 상기 LED(25)를 보호함과 동시에 LED(25)에서 방출된 빛을 일정한 지향각 내로 굴절시키는 렌즈 기능을 갖는다. 따라서, 상기 밀봉수지(31)의 외형은 요구되는 지향각에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 좁은 지향각을 얻기 위해 상기 밀봉수지(31)의 상부는 작은 곡률을 갖도록 볼록할 수 있다. 이에 반해, 넓은 지향각을 얻기 위해 상기 밀봉수지(31)의 상부는 큰 곡률을 갖도록 평평할 수 있다. 이에 더하여, 몰딩수지(29)가 상기 캐비티 내의 LED(25)를 덮을 수 있다. 또한, 상기 몰딩수지(29)는 형광체를 함유할 수 있다. 형광체는 LED(25)에서 방출된 빛의 파장을 변환시키어 요구되는 파장의 빛을 방출한다. 예컨대, 상기 LED(25)가 청색광을 방출할 때, 상기 형광체는 LED(25)에서 방출된 청색광의 일부를 흡수하여 황색광을 방출할 수 있다. 그 결과, LED(25)에서 방출된 청색광과 상기 형광체에서 방출된 황색광에 의해 백색광이 구현될 수 있다. 한편, 상기 몰딩수지(29)는 두 종류 이상의 형광체를 함유할 수 있다.

한편, 히트 싱크(23a)가 상기 제1 리드의 탑부(23)에서 상기 제1 리드의 다리(21a)와 평행한 방향으로 연장될 수 있다. 상기 히트 싱크(23a)는 적어도 상기 밀봉수지(31)의 밖으로 연장되어 돌출되며, 상기 제1 리드 다리(21a)의 최하부까지 연장될 수 있다. 따라서, 상기 LED 램프를 상기 인쇄회로기판 상에 탑재할 경우, 상기 히트 싱크(23a)도 상기 인쇄회로기판 상에 접착될 수 있다. 상기 히트 싱크(23a)는 그 표면에 그루브들을 가질 수 있다. 상기 그루브들은 상기 히트 싱크 (23a)의 표면적을 더욱 넓인다. 이러한 그루브들은 다양한 모양, 다양한 폭을 갖도록 형성될 수 있다. 상기 히트 싱크(23a)는 상기 제1 리드의 탑부(23) 및 다리(21a)와 일체로 성형될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 LED(25)는 공급된 전류에 의해 빛을 방출하며, 이때 열도 함께 생성된다. 상기 LED(25)에서 생성된 열은 제1 리드의 탑부(23) 및 다리(21a)를 통해, 그리고 와이어(27) 및 제2 리드를 통해 외부로 방출된다. 상기 제1 리드 및 제2 리드의 다리들(21a, 21b)은 스냅형이므로, 그 표면적이 종래의 핀형 다리에 비해 넓다. 따라서, LED 램프의 열방출 성능이 개선된다. 이에 더하여, 히트 싱크(23a)가 상기 제1 리드의 탑부(23)에서 연장될 경우, 상기 히트 싱크(23a)를 통해 열이 방출될 수 있어, 열방출 성능이 더욱 개선된다.

또한, 상기 LED 램프는 스냅형 다리들(21a, 21b)을 채택하므로 인쇄회로기판 상에 표면실장이 가능하다. 따라서, 솔더(solder)를 구비한 인쇄회로기판 상에 상기 LED 램프를 탑재할 수 있다. 따라서, 종래의 핀형 LED 램프를 인쇄회로기판에 탑재하기 위해, 납땜을 하거나 솔더 배스를 사용하는 공정을 생략할 수 있다.

도 5 및 도 6은 각각 상기 스냅형 다리들(21a, 21b)을 변형하여 열방출 성능을 더욱 개선시킨 LED 램프를 설명하기 위한 측면도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 LED 램프는 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한 LED 램프와 동일한 구성요소들을 가지나, 상기 제1 리드 및/또는 제2 리드의 다리들(21a, 21b)에서 변형된 제1 리드의 다리(51a) 및/또는 제2 리드의 다리(도시하지 않음)를 갖는다. 즉, 상기 제1 리드의 다리(51a)는 공기가 통과할 수 있는 적어도 하나의 관통공(51h)을 갖는다. 또한, 상기 제2 리드의 다리도 공기가 통과할 수 있는 적어도 하나의 관통공을 가질 수 있다. 상기 관통공들(51h)은 다양한 모양, 예컨대 사각형, 원형, 타원형 등의 모양으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 관통공들(51h)은 상기 제1 리드의 다리(51a) 내에 다양한 모양으로 배열될 수 있다. 즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 행으로 배열될 수 있으며, 이와 달리 열로 배열될 수 있으며, 행렬(matrix)로 배열될 수 있다. 상기 관통공들(51h)은 또한 상기 제2 리드의 다리 내에 배열될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 공기가 상기 관통공들(51h)을 통과할 수 있어, 대류를 이용하여 상기 리드의 다리들을 냉각할 수 있다. 따라서, 상기 LED 램프의 열방출 성능을 더욱 개선할 수 있다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 LED 램프는 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한 LED 램프와 동일한 구성요소들을 가지나, 상기 제1 리드 및/또는 제2 리드의 다리들(21a, 21b)에서 변형된 제1 리드의 다리(71a) 및/또는 제2 리드의 다리(도시하지 않음)를 갖는다. 즉, 상기 제1 리드의 다리(71a)는 그루브들(71g)을 갖는다. 상기 그루브들(71g)은 상기 제1 리드의 다리(71a)의 외측면 및/또는 내측면에 형성될 수 있다. 또한, 상기 그루브들(71g)은 제2 리드의 다리 상에 형성될 수 있다. 상기 그루브들(71g)은 다양한 모양, 예컨대 직선, 나선 등의 모양으로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1 리드의 다리 및/또는 제2 리드의 다리의 표면적을 넓일 수 있어 상기 제1 리드 및/또는 다리를 통한 열방출 성능을 더욱 개선할 수 있다.

본 발명에 따르면, 종래의 LED 램프에 비해 열방출 성능이 향상된 LED 램프를 제공할 수 있다. 따라서, LED 램프의 정격전류를 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 LED 램프는 스냅형 다리들을 채택함으로써 종래에 비해 단순한 공정을 사용하여 인쇄회로기판에 장착될 수 있다.

Claims

탑부 및 상기 탑부에서 연장된 스냅형(snap type) 다리를 갖는 제1 리드;

상기 제1 리드와 이격되고, 상기 제1 리드의 다리에 대응하는 스냅형 다리를 갖는 제2 리드;

상기 제1 리드의 탑부 상에 탑재된 발광 다이오드;

상기 발광 다이오드와 상기 제2 리드를 연결하는 와이어; 및

상기 제1 리드의 탑부, 상기 발광 다이오드 및 상기 제2 리드의 일부를 밀봉하는 밀봉수지를 포함하되,

상기 제1 리드의 스냅형 다리는 상기 제2 리드의 반대쪽에 위치하는 상기 탑부의 일측 가장자리로부터 상기 가장자리 전체에 걸쳐 연장되어 판상의 넓은 측면을 가지며, 다리의 아랫부분에서 직각으로 절곡된 절곡부를 갖고, 또한 상기 제2 리드의 스냅형 다리는 상기 제1 리드의 스냅형 다리에 대응하는 판상의 넓은 측면 및 절곡부를 갖는 발광 다이오드 램프.
청구항 1에 있어서,

상기 제1 리드의 탑부는 캐비티를 가지며, 상기 발광 다이오드는 상기 캐비티 내에 탑재된 발광 다이오드 램프.
청구항 1에 있어서,

상기 제1 리드의 탑부에서 상기 제1 리드의 다리와 평행한 방향으로 연장되어 상기 밀봉수지 밖으로 돌출된 히트 싱크를 더 포함하되, 상기 히트싱크는 그 표면에 그루브들을 가지는 발광 다이오드 램프.
청구항 3에 있어서,

상기 히트 싱크는 상기 제1 리드 다리의 최하부까지 연장된 발광 다이오드 램프.
청구항 1에 있어서,

상기 제1 리드의 스냅형 다리 및/또는 상기 제2 리드의 스냅형 다리는 적어도 하나의 관통공을 갖는 발광 다이오드 램프.
청구항 1에 있어서,

상기 제1 리드의 스냅형 다리 및/또는 상기 제2 리드의 스냅형 다리는 그 표면에 그루브들을 갖는 발광 다이오드 램프.