KR100863035B1 - 발광소자 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광소자(light emitting device)에 관한 것으로 특히, 측면으로 향하는 광의 휘도를 향상시켜 전체적으로 휘도 편차를 감소시킴과 아울러 제조효율 또한 상승시킬 수 있도록 한 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명의 발광소자는 리드 프레임에 마련된 홈의 중심부에 실장되어 광을 발생하는 발광 칩(Light Emitting chip); 상기 발광 칩에 구동신호를 인가하기 위한 리드 전극; 상기 구동신호를 발광 칩에 인가하는 전도성 와이어(conductibility wire); 상기 발광 칩과 전도성 와이어를 커버하도록 상기 리드 프레임의 홈에 완충된 몰딩부; 상기 발광 칩에 대해 임계각을 갖는 적어도 하나의 곡선이 하나의 포인트에 연결되어 단면이 곡선형의 브이 형상으로 이루어진 반사 홈을 구비한 구면 렌즈; 및 상기 구면 렌즈를 형성하기 위한 렌즈물질의 주입과 투출이 가능하도록 상기 리드 프레임을 관통하여 형성된 주입공과 투출공을 각각 구비한 것을 특징으로 한다.

발광 다이오드, 몰딩부, 구면 렌즈, 반사 홈,

Description

발광소자 및 그 제조 방법{Emitting device and method for manufacture thereof}

본 발명은 발광소자(light emitting device) 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 측면으로 향하는 광의 휘도를 향상시켜 전체적으로 휘도 편차를 감소시킴과 아울러 제조효율 또한 상승시킬 수 있도록 한 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 들어, 발광소자로는 우수한 단색성 피크 파장을 가지며 광 효율성이 우수하고, 소형화가 가능하다는 장점을 가진 발광 다이오드(Light Emitting Diode)가 주로 이용되고 있다. 이러한, 발광 다이오드는 다양한 디스플레이 장치, 핸드폰 및 경관 조명등의 소자로 널리 사용되고 있는데, 특히 백색 발광다이오드는 조명장치 또는 액정표시장치의 백라이트 광원으로 사용되고 있는 형광램프를 대처할 수 있는 고출력, 고효율 광원으로서 적극적으로 개발되고 있다.

종래의 일반적인 발광 다이오드를 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 기술에 따른 발광 다이오드를 나타낸 단면도이다.

도 1에 도시된 발광 다이오드는 리드 프레임(2)에 마련된 홈의 중심부에 실장되어 광을 발생하는 발광 칩(Light Emitting chip, 1), 발광 칩(1)에 구동신호를 인가하기 위한 리드 전극(3), 리드 전극(3)으로부터의 구동신호를 발광 칩(1)에 인가하는 전도성 와이어(conductibility wire, 4), 발광 칩(1)을 커버하도록 리드 프레임(2)의 홈에 채워진 몰딩부(5), 및 발광 칩(1)과 몰딩부(5)을 커버하도록 리드 프레임(2) 상에 형성된 구면렌즈(6)를 구비한다.

몰딩부(5)는 형광체가 혼합된 몰드물질(투명한 몰드 물질 또는 불투명한 몰드 물질)을 발광 칩(1)이 실장된 리드 프레임(2)의 홈에 디스펜싱한 다음, 디스펜싱된 몰드물질을 경화시킴으로써 형성된다. 이때, 물딩부(5)는 발광 칩(1)과 전도성 와이어(4) 모두를 커버하도록 형성된다.

구면렌즈(6)는 광 추출 특성을 향상시키게 되는데, 이러한 구면렌즈(6)는 사출 금형 방식으로 별도 제작하게 된다. 그리고, 접착물질 또는 접착 시트에 의해 리드 프레임(2) 및 몰딩부(5) 상에 부착된다(화살표A).

여기서, 디스펜싱 장치를 통해 몰딩부(5)를 형성하고 구면렌즈(6)를 실장하는 종래의 제조방법은, 몰딩부(5)와 구면렌즈(6) 간에 다수의 굴곡을 형성시키기 때문에 광의 경로가 불안정해지고 제조 수율 또한 떨어뜨리게 된다. 다시 말하여, 디스펜싱 장치를 이용하는 경우, 몰딩부(5)의 경화공정에 의해 수지 계열의 리드 프레임(2)이 이완 및 수축되기 때문에 몰딩부(5)의 상부면에 수십㎛(10㎛ 내지 100㎛)의 고저를 갖는 다수의 굴곡이 형성된다. 이러한 굴곡들은 구면렌즈(6) 실장공정시 제조 수율을 떨어뜨려 발광 다이오드의 제조비용이 증가되는 문제점이 있다.

또한, 상기와 같이 구성된 종래의 발광 다이오드는 발광 칩(1)에서 수직한 방향으로 출사되는 광 다시 말하여, 발광 칩(1)의 정면으로 출사되는 광과 측면으로 출사되는 광 간에 휘도 편차가 발생하는 문제점이 있다. 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드로부터 출사된 광은 정면(0°)으로 향할수록 그 휘도가 높게 분포되지만, 측면(90°,-90°)으로 향할수록 휘도는 낮아지게 된다. 이는, 발광 칩(1)으로부터 몰딩부(5)를 통해 출사된 광이 구면렌즈(6) 거치더라도 대부분 굴절되지 않고 정면으로 향하기 때문이다. 또한, 발광 칩(1)의 정면으로 향하는 광일수록 몰딩부(5)를 짧은 경로로 통과하고, 측면으로 향하는 광은 몰딩부(5)를 통과하는 광 경로가 길어지기 때문에 휘도의 편차가 크게 발생한다. 이러한 광의 휘도 편차는 동일 색좌표의 구현력이 저하, 즉 색 균일도를 저하시켜, 색좌표의 수율을 떨어뜨리는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 측면으로 향하는 광의 휘도를 향상시켜 전체적인 휘도 및 조도 편차를 감소시킴과 아울러 제조효율 또한 상승시킬 수 있도록 한 발광소자 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 발광소자는 리드 프레임에 마련된 홈의 중심부에 실장되어 광을 발생하는 발광 칩(Light Emitting chip); 상기 발광 칩에 구동신호를 인가하기 위한 리드 전극; 상기 구동신호를 발광 칩에 인가하는 전도성 와이어(conductibility wire); 상기 발광 칩과 전도성 와이어를 커버하도록 상기 리드 프레임의 홈에 완충된 몰딩부; 상기 발광 칩에 대해 임계각을 갖는 적어도 하나의 곡선이 하나의 포인트에 연결되어 단면이 곡선형의 브이 형상으로 이루어진 반사 홈을 구비한 구면 렌즈; 및 상기 구면 렌즈를 형성하기 위한 렌즈물질의 주입과 투출이 가능하도록 상기 리드 프레임을 관통하여 형성된 주입공과 투출공을 각각 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 발광 칩은 도전성 불순물이 도핑된 버퍼층과 상기 버퍼층 상에 형성되는 발광층을 구비한 4원계 질화 화합물 소자로 이루어지며, 상기 발광층은 제 1 조성비를 가지는 제 1 물질 및 제 2 조성비를 가지는 제 2 물질을 포함하는 제 1 클래드층, 상기 제 1 클래드층 상에 형성되는 활성층, 상기 제 1 물질과 대칭되는 제 3 조성비를 가지는 제 2 물질과 상기 제 2 물질과 대칭되는 제 4 조성비를 가지는 제 1 물질을 포함하도록 구성되어 상기 활성층 상에 형성되는 제 2 클래드층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 또는 제 2 물질은 인듐 또는 알루미늄 중 어느 하나이며, 상기 제 1 및 제 2 클래드층은 Al_xIn_yGa_{1 -x- y}N과 같이 Ⅲ-Ⅴ족의 물질이 조합되어 양자우물 층을 가지는 단결정의 반도체층이며, 상기 제 1 및 제 2 물질 중 적어도 하나의 물질 조성비 X는 [0 < X < 0.4], Y는 [0 < Y < 0.4]인 것을 특징으로 한다.

상기 몰딩부는 상기 발광 칩과 상기 전도성 와이어를 커버하도록 형성된 투명층, 및 상기 투명층을 일정한 두께로 커버하도록 상기 리드 프레임의 홈에 완충된 형광층를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 반사 홈은 상기 발광 칩으로부터의 광이 전반사 되도록 하기 위해, 상기 반사 홈의 최대 폭은 상기 발광 칩의 폭 보다 크게 형성되고, 상기 포인트는 상기 발광 칩의 중심부에 대응하여 상기 발광 칩을 향하도록 위치하며, 상기 반사 홈의 높이 또는 깊이는 상기 반사 홈의 최대 폭 보다 길게 형성된 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 반사 홈은 상기 발광 칩에 대해 복수의 임계각을 갖도록 복수의 굴곡을 가진 복수의 곡선이 하나의 포인트에 연결되어 단면이 복수의 굴곡을 가진 곡선형의 브이 형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 곡선은 각각은 상기 임계각 이상인 제 1 굴곡과 상기 임계각 이하인 제 2 굴곡이 서로 교번적으로 배치되며, 상기 제 1 굴곡이 상기 제 2 굴곡보다 길게 형성되어 계단형의 단턱을 복수개 가지도록 이루어진 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 제 1 및 제 2 굴곡 각각의 길이는 상기 포인트에 가까울수록 짧고 상기 포인트에서 멀어질수록 길게 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수의 곡선 각각은 상기 임계각 이상인 오목 굴곡과, 볼록 굴곡이 서로 교번적으로 배치되어 물결형의 굴곡을 복수개 가지도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 발광소자의 제조방법은 렌즈 형성물질의 주입과 투출이 가능하도록 주입공과 투출공이 각각 마련된 리드 프레임을 준비하는 단계; 상기 리드 프레임에 마련된 홈의 중심부에 발광 칩을 형성하는 단계; 상기 발광 칩을 커버하도록 상기 리드 프레임의 홈에 몰딩부를 형성하는 단계; 및 상기 주입공과 투출공을 이용하여, 상기 발광 칩에 대해 임계각을 갖는 적어도 하나의 곡선이 하나의 포인트에 연결되어 단면이 곡선형의 브이 형상으로 이루어진 반사 홈이 형성되도록 구면 렌즈를 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 발광 칩 형성 방법은 도전성 불순물이 도핑된 버퍼층을 형성하는 단계, 및 상기 버퍼층 상에 4원계 질화 화합물 소자를 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 4원계 질화 화합물 소자 형성단계는 제 1 조성비를 가지는 제 1 물질 및 제 2 조성비를 가지는 제 2 물질을 포함하도록 제 1 클래드층을 형성하는 단계, 상기 제 1 클래드층 상에 활성층을 형성하는 단계, 상기 제 1 물질과 대칭되는 제 3 조성비를 가지는 제 2 물질과 상기 제 2 물질과 대칭되는 제 4 조성비를 가지는 제 1 물질을 포함하도록 상기 활성층 상에 제 2 클래드층을 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 몰딩부 형성 단계는 상기 발광 칩을 커버하도록 투명층을 형성하는 단계, 및 상기 투명층을 일정한 두께로 커버하도록 상기 리드 프레임의 홈에 형광층을 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 투명층 형성단계는 상기 발광 칩이 형성된 리드 프레임을 준비하는 단계, 상기 발광 칩이 형성된 홈에 접촉되도록 곡률이 적용된 홈, 반구형 홈, 브이 형 홈, 및 사각형 박스 형 홈 중 어느 하나의 홈이 마련된 제 1 몰드 프레임과 몰드 주입장치를 배치하는 단계, 및 상기 반구형 홈이 채워지도록 투명 몰드물질을 주입하는 단계, 및 상기 제 1 몰드 프레임과 상기 몰드 주입장치를 탈착하고 상기 주입된 투명 몰드물질을 경화하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 형광층을 형성하는 단계는 상기 투명층이 형성된 홈에 접촉되도록 반구형의 홈이 마련된 제 2 몰드 프레임과 몰드 주입장치를 배치하는 단계, 상기 반구형의 홈이 채워지도록 형광체가 포함된 몰드물질을 주입하는 단계, 및 상기 제 2 몰드 프레임과 상기 몰드 주입장치를 탈착하고 상기 주입된 형광체가 포함된 몰드물질을 경화하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 몰딩부 형성단계는 상기 발광 칩이 형성된 홈에 접촉되도록 반구형의 홈이 마련된 몰드 프레임과 몰드 주입장치를 배치하는 단계, 상기 반구형의 홈이 채워지도록 투명 몰드물질과 상기 투명 몰드물질보다 높은 비중을 가지고 굴절률이 낮은 형광체가 포함된 몰드물질을 혼합하여 주입하는 단계, 상기 리드 프레임을 지면을 향한 상태로 경화시켜 상기 투명 몰드물질과 상기 형광체가 포함된 몰드물질의 비중차에 의해 상기 두 물질이 각각 분리되어 투명층과 형광층을 이루도록 하는 단계, 및 상기 몰드 프레임과 몰드 주입장치를 탈착하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 구면 렌즈 형성단계는 상기 몰딩부가 형성된 리드 프레임을 지면으로 향하도록 배치하는 단계, 렌즈 형성 틀이 마련된 렌즈 프레임을 상기 리드 프레임의 하부에 정렬 배치하는 단계, 상기 주입공과 투출공에 렌즈물질 주입장치를 정렬 배치하는 단계, 상기 주입공을 통해 상기 렌즈물질을 상기 렌즈 형성 틀에 주입하는 단계, 상기 렌즈물질을 주입하는 압력을 이용하여 상기 투출공으로 상기 렌즈 물질을 투출하는 단계, 상기 렌즈물질의 주입을 중단하고 상기 렌즈 형성 틀에 주입된 상기 렌즈 물질을 경화시키는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 발광소자는 광 다이오드의 정면으로 향하는 광과 측면으로 향하는 광의 휘도가 고르게 분산되어 정면 및 측면 간의 휘도 편차가 감소될 수 있다. 그리고, 발광 다이오드를 사용하는 발광 장치에 따라 사용자가 휘도 분포가 서로 다른 발광 다이오드를 선택해서 보다 효과적으로 사용할 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 발광 칩은 자발분극 현상을 감소시켜 광이 일정한 경로로 출사되도록 한다. 이에 따라, 본 발명의 발광 다이오드는 1차적으로 휘도 편차를 감소시키게 된다. 그리고, 본 발명의 몰딩부는 그 형상에 따라 발광 칩으로 부터 출사된 광의 경로 편차 즉, 서로 다른 광 경로 간의 길이 편차를 감소시켜 2차적으로 휘도 편차를 감소시키게 된다. 그리고, 본 발명의 구면 렌즈에 구비된 반사 홈은 정면으로 출사되는 대부분의 광을 측면으로 전반사시켜 3차적으로 휘도 편차를 감소시키게 된다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 발광소자의 제조방법은 발광 칩으로부터의 광이 난반사되지 않아 발광 효율을 상승시킬 수 있다. 또한, 이물이나 기포 등에 의한 제품의 불량률을 감소시켜 제품의 제조 효율을 상승시킬 수 있다.

이하, 상기와 같은 특징 및 효과를 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 발광소자 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 발광 다이오드를 나타낸 구성 단면도이다.

도 3에 도시된 발광 다이오드는 리드 프레임(12)에 마련된 홈의 중심부에 실장되어 광을 발생하는 발광 칩(Light Emitting chip, 11), 발광 칩(11)에 구동신호를 인가하기 위한 리드 전극(13), 리드 전극(13)으로부터의 구동신호를 발광 칩(11)에 인가하는 전도성 와이어(conductibility wire, 14), 발광 칩(11)과 전도성 와이어(14)를 커버하도록 리드 프레임(12)의 홈에 완충된 몰딩부(15), 발광 칩(11)에 대해 임계각을 갖는 복수의 곡선(g1,g2)이 하나의 포인트(P)에 연결되어 단면이 곡선형의 브이(V) 형상으로 이루어진 반사 홈(HL)을 구비한 구면 렌즈(16), 및 구면 렌즈(16)를 형성하기 위한 렌즈물질의 주입과 투출이 가능하도록 리드 프레임(12)을 관통하여 형성된 주입 및 투출공(18,19)을 각각 구비한 것을 특징으로 한다.

리드 프레임(12)에는 발광 칩(11)이 실장됨과 아울러 몰딩부(15)가 형성될 수 있도록 홈이 구비된다. 그리고, 발광 칩(11)에 구동신호를 인가하기 위한 리드 전극(13)이 내부 또는 외부에 형성될 수 있다. 이러한, 리드 프레임(12)은 발광 칩(11)의 방열을 위해 히트 금속 등으로 이루어질 수 있는데 만일, 리드 프레임(12)이 실리콘 기판이나 유리기판으로 이루어진 경우에는 별도의 히트 금속이 발광 칩(11)에 접속되도록 마련될 수도 있다. 본 발명에서는 리드 프레임(12)이 자체 방열이 가능한 히트 금속 등으로 이루어진 것을 설명하기로 한다. 또한, 본 발명의 리드 프레임(12)에는 상기 몰딩부(15)가 형성되는 홈의 주변을 둘러싸도록 소정의 단차를 갖는 단차부(H)가 더 마련되기도 한다. 여기서, 단차부(H)는 상기 홈의 깊이 즉, 홈의 단차와 같거나 작은 단차를 가지며, 상기 홈의 폭 보다는 작은 폭을 갖는다. 이러한, 단차부(H)는 몰딩부(15) 형성시 몰딩 물질이 리드 프레임(15)을 따라 주변으로 번지거나 흐르는 것을 방지할 수 있다. 즉, 단차부(H)는 몰딩부(15)가 흐르거나 번짐으로써 그 형상이 변하지 않고 유지하도록 한다.

발광 칩(11)은 자발분극 현상을 감소시켜 광 발생 경로가 일정할 수 있도록 한 4원계 질화 화합물 소자로 이루어질 수 있다. 다시 말하여, 발광 칩(11)에는 도전성 불순물이 도핑된 버퍼층, 버퍼층 상에 형성되는 발광층, 버퍼층의 하부에 형성되는 제 1 전극, 및 발광층 상부에 형성되는 제 2 전극이 구비된다. 여기서, 발광층은 전도성 와이어(14)로부터의 구동신호 예를 들어, 버퍼층을 경유하여 인가되는 전계로부터 발광을 위한 캐리어를 발생시키는 제 1 클래드층, 제 2 전극으로부터 인가되는 전계로부터 발광을 위한 캐리어를 발생시키는 제 2 클래드층, 및 제 1 클래드층과 제 2 클래드층 사이에 형성되어 광을 발생시키는 활성층으로 구성된다. 제 1 및 제 2 클래드층은 Al_xIn_yGa_{1 -x- y}N와 같이, Ⅲ-Ⅴ족의 물질이 조합되어 양자우물 층을 가지는 단결정의 반도체층이고, 활성층은 GaN와 같이 Ⅲ-Ⅴ족의 물질이 조합되어 형성되는 단결정의 반도체층이다.

이와 같은 구성을 가지는 발광 칩(11)은 제 1 전극과 제 2 전극에 구동신호가 인가되면, 양 전극을 통해 인가되는 구동신호에 의한 에너지가 발광층에서 빛으로 변환되어 발광하게 된다. 여기서, 제 1 및 제 2 클래드층을 구성하는 Al_xIn_yGa_{1 -x-y}N의 4원막 중에서 알루미늄(Al)의 조성비 "X"와 인듐(In)의 조성비 "Y"를 일정 비로 조합하여, AlGaN으로 구성되는 통상적인 3원막 클래드층과 유사한 에너지 밴드갭(약 4.0[eV])을 가지도록 한다. 즉, 제 1 및 제 2 클래드층의 4원막을 구성하는 재료 중에서 알루미늄(Al)의 조성비 "X"를 [0 < X < 0.4] 범위, 인듐(In)의 조성비 "Y"를 [0 < Y < 0.4] 의 범위로 각각 조절하여, 제 1 및 제 2 클래드층의 에너지 밴드갭이 4.0[eV]가 되도록 한다. 여기서, 제 1 클래드층과 제 2 클래드층의 알루미늄(Al)과 인듐(In)의 조성비는 각각의 물질(Al,In)의 조성비가 대칭을 이루도록 형성될 수 있다. 이렇게, 제 1 및 제 2 클래드층의 알루미늄(Al) 및 인듐(In)의 조성비를 대칭적으로 조절하여 활성층에 인가되는 응력을 상쇄시켜 자발 분극 현상을 방지할 수 있다.

몰딩부(5)는 발광 칩(11)과 전도성 와이어(14)를 커버하도록 반구형으로 형성된 투명층(15a)과, 투명층(15a)을 일정한 두께로 커버하도록 리드 프레임(12)의 홈에 완충된 형광층(15b)으로 이루어진다.

투명층(15a)은 높은 광 투과성 및 고 굴절율을 가지는 투명한 몰드 물질(에폭시(epoxy) 계열 물질 또는 실리콘(silicone) 계열 물질)로 형성된다. 이때, 투명층(15a)는 디스펜싱 장치에 의해 디스펜싱되어 반구형으로 형성될 수 있으며 또한, 반구형의 홈이 마련된 프레임과 몰드물질 주입장치에 의해 형성될 수도 있다. 여기서, 투명한 몰드 물질은 응집력과 부착력이 중력과 같거나 높은 특성(중력 ≤ (응집력+부착력))을 가진다. 따라서, 반구형 홈이 마련된 프레임 또는 디스펜싱 방향에 따라 반구형으로 형성될 수 있다.

형광층(15b)는 청색 또는 황색 등의 형광체가 혼합된 몰드물질(투명한 몰드물질 또는 불투명한 몰드물질)로 형성된다. 이러한, 형광층(15b)은 반구형의 투명층(15a)을 일정한 두께로 커버하도록 디스펜싱 장치에 의해 디스펜싱 되거나, 반구형 홈이 마련된 프레임과 몰드물질 주입장치 등에 의해 형성될 수 있다. 마찬가지로, 형광체가 혼합된 몰드물질은 응집력과 부착력이 중력과 같거나 높은 특성을 가진다. 따라서, 반구형의 홈이 마련된 프레임 또는 디스펜싱 방향에 따라 반구형으로 형성될 수도 있다. 형광층(15b) 형성시, 청색 또는 황색 등의 형광체가 혼합된 물질을 몰드 물질로 사용하는 것은 발광 칩(11)에서 발광되는 청색 또는 황색 등의 광에 따라 외부로 출사되는 광이 백색 광을 띄도록 하기 위함이다.

이와 같이, 투명층(15a)과 형광층(15b)으로 이루어진 몰딩부(15)는 발광 칩(11)으로부터 출사된 광이 색좌표 구현에 영향을 미치지 않는 투명층(15a)을 통과한 후, 일정한 두께의 형광층(15b)을 통과하도록 하기 때문에 출사된 광의 경로 편차 즉, 광 경로들의 길이 편차를 줄일 수 있다.

구면 렌즈(16)는 몰딩부(15)와 함께 리드 프레임(12)의 일부영역을 덮도록 반구형 형성으로 형성되며 이때, 발광 칩(11) 및 몰딩부(15)의 정면 일부에는 단면이 적어도 하나의 곡선으로 이루어진 브이(V) 형상의 반사 홈(HL)이 구비된다.

다시 말하여, 구면 렌즈(16)의 최상부 측에는 발광 칩(11)에 대해 임계각을 갖는 복수의 곡선면(g1,g2)이 하나의 포인트(P)에 연결되어 단면이 곡선형의 브이(V) 형상으로 이루어진 반사 홈(HL)을 구비한다. 여기서, 임계각은 발광 칩(11)으로부터의 광이 전반사 되도록 하는 입사각을 의미한다. 구체적으로, 임계각은 굴절률이 큰 물질에서 작은 물질로 빛이 입사할 때, 전반사가 일어나기 시작하는 입사각을 나타낸다. 이에 따라, 발광 칩(11)으로부터의 입사되는 광의 각이 임계각 이상이 되도록 함으로써 전반사가 일어나도록 할 수 있다. 여기서, 굴절률이 큰 물질은 구면 렌즈(16)가 될 수 있으며, 굴절률이 작은 물질은 외부의 공기 등이 될 수 있다.

이와 같이, 발광 칩(11)으로부터의 광이 임계각을 갖고 전반사 되도록 하기 위해 반사 홈(HL)은 하나의 포인트(P)에 의해 연결되어 단면이 곡선형의 브이(V) 형상이 되는 복수의 곡선면(g1,g2)을 갖는다. 이때, 발광 칩(11)으로부터의 광이 전반사되도록 하기 위한 반사 홈(HL)의 최대 폭(d)은 발광 칩(11)의 폭 보다는 크 게 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 반사 홈(HL)의 포인트(P)는 발광 칩(11)의 중심부에 대응하며, 반사 홈(HL)의 최대 폭 부분(d) 즉, 구면 렌즈(16) 최상부에 위치한 최대 폭 부분(d)을 하나의 선으로 연결했을 때, 그 선과 수직으로 최대 폭보다 더 긴 길이(d')를 갖도록 발광 칩(11) 방향으로 설정되는 것이 바람직하다. 즉, 브이(V) 형 반사 홈(HL)의 높이(d')는 브이(V) 형 반사 홈(HL)의 최대 폭(d)보다 더 크게 형성(d＜d')되어야 발광 칩(11)으로부터의 광을 전반사시킬 수 있다. 여기서, 브이(V)형 반사 홈(HL)이 복수의 곡선면을 갖도록 형성하는 것은 직선면을 갖도록 하는 것보다 임계각을 크게 가질 수 있을뿐더러, 반사 홈(HL)의 높이 또는 깊이를 낮출 수 있기 때문에 직선형으로 형성하는 경우보다 반사 홈(HL)의 크기를 더 작게 형성할 수 있기 때문이다.

주입공(18)은 구면 렌즈(16)를 형성하기 위한 렌즈 형성물질을 리드 프레임(12)의 배면으로부터 주입하기 위한 홀이다. 그리고, 투출공(19)은 주입공(18)으로부터 주입된 렌즈 형성물질을 기포 등의 불순물과 함께 투출하기 위한 홀이다. 이러한, 주입 및 투출공(18,19) 각각은 리드 프레임(12)의 전 후면을 관통하도록 구면 렌즈(16)의 형성영역에 적어도 하나 이상 형성될 수 있다. 이러한, 주입 및 투출공(18,19)을 이용하여, 본 발명의 구면 렌즈(16)는 주입공(18)으로 주입된 렌즈 형성물질이 투출공(19)으로 빠져나가면서 형성되도록 한다. 이와 같은, 본 발명의 구면 렌즈(16) 형성방법에 대해서는 첨부된 도면을 참조하여 후술하기로 한다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 발광 다이오드는 발광 칩(11)에서 출사된 광의 휘도 분포를 고르게 분산시켜 전체적인 휘도 편차를 감소시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 발광 다이오드에서 출사된 광의 휘도 분포를 나타낸 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 발광 다이오드는 발광 다이오드의 정면(0°)으로 향하는 광과 측면(90°,-90°)으로 향하는 광의 휘도가 고르게 분산되어 정면(0°) 및 측면(90°,-90°) 간의 휘도 편차가 감소될 수 있다. 이는, 자발분극 현상을 감소시켜 광이 정면으로 일정하게 출사되도록 하는 발광 칩(11), 투명층(15a)과 형광층(15b)으로 이루어져 광 경로들 간의 길이 편차를 감소시킨 몰딩부(15), 및 곡선형 브이(V) 형태의 반사 홈(HL)을 구비한 구면 렌즈(16)에 의해 출사되는 광의 휘도 편차가 감소되기 때문이다.

구체적으로, 본 발명의 발광 칩(11)은 4원계 질화 화합물 소자로 이루어져 자발분극 현상을 감소시킴으로써 광이 일정한 경로로 출사되도록 한다. 이에 따라, 본 발명의 발광 다이오드는 1차적으로 휘도 편차를 감소시키게 된다. 그리고, 몰딩부(5)는 발광 칩(11)으로부터 출사된 광의 경로 편차 즉, 서로 다른 광 경로 간의 길이 편차를 감소시켜 2차적으로 휘도 편차를 감소시키게 된다. 또한, 구면 렌즈(16)의 반사 홈(HL)에 의해 정면(0°)으로 출사되는 대부분의 광을 측면(90°,-90°)으로 전반사시켜 3차적으로 휘도 편차를 감소시키게 된다. 다시 말하여, 발광 다이오드의 정면(0°)으로 향하는 광과 측면(90°,-90°)으로 향하는 광의 휘도가 고르게 분산되어 정면(0°) 및 측면(90°,-90°) 간의 휘도 편차가 감소될 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 몰딩부의 제조방법을 나타낸 공정 단면도이다.

먼저, 발광 칩(11)과 리드 전극(13) 및 전도성 와이어(14)가 형성된 리드 프레임(12)을 배치하고, 발광 칩(11)이 실장된 홈에 대응되도록 반구형 홈이 형성된 몰드 프레임(21)과 몰드 주입장치(22)를 배치한다. 도 5에서는 상기의 리드 프레임(12)이 지면을 향하도록 뒤집어 배치되고, 몰드 프레임(21)과 몰드 주입장치(22)는 상기의 리드 프레임(12)을 향하도록 상부로 배치된 형태를 나타낸다. 반대로, 리드 프레임(12)이 상부로 향하도록 배치되고 몰드 프레임(21)과 몰드 주입장치(22)가 리드 프레임(12)을 향해 지면 방향으로 배치될 수 있다. 이하에서는, 리드 프레임(12)이 지면을 향하도록 배치된 상태로 몰딩부(15)를 형성하는 과정을 설명하기로 한다.

도 5에 도시된 몰드 프레임(21)은 형광층(15b)을 형성하기 위한 몰드 프레임(21)을 나타낸다. 도면으로는 도시되지 않았지만, 형광층(15b)을 형성하기 이전에 투명층(15a)이 먼저 형성될 수 있다. 구체적으로, 형광층(15b) 형성공정 이전에 투명층(15a)을 형성하기 위한 몰드 프레임이 먼저 배치된 후, 투명 몰드 물질을 주입하여 반구형의 투명층(15a)을 형성한다. 이 후, 상기의 투명층(15a)을 경화시키게 된다. 도시되지 않았지만, 투명층(15a)는 디스펜싱 장치에 의해 디스펜싱 되어 형성될 수도 있다. 물론, 형광층(15b) 또한 디스펜싱 되어 형성될 수도 있지만, 이하에서는 몰드 프레임(21)과 몰드 주입장치(22)를 이용한 형광층(15b) 형성 방법에 대해 설명하기로 한다.

다음으로, 형광층(15b)을 형성하기 위한 몰드 프레임(21)이 도 5와 같이 배치된다. 이러한, 몰드 프레임(21)에는 몰드 물질을 주입하기 위한 주입구가 마련되며, 몰드 프레임(21)의 홈 형상에 따라 형광층(15b)의 반구형상 및 두께가 조절될 수 있다. 여기서, 몰드 프레임(21)의 홈 형상은 반구형의 홈 외에도 소정의 곡률이 적용된 홈, 브이 형 홈, 및 사각형 박스 형 홈 중 어느 하나의 홈 형상이 마련될 수 있다. 그리고, 몰드 프레임(21)의 배면에는 몰드 주입장치(22)가 배치되는데 몰드 주입장치(22)는 몰드 주입기(22b)와 주입기 정렬대(22a)가 결합된 형태이다. 주입기 정렬대(22a)는 몰드 프레임(21)의 주입구에 몰드 주입기(22b)가 정렬되도록 한다. 이와 같이, 몰드 주입기(22b)가 정렬되면 몰드 주입기(22b)는 소정의 압력을 가하여 형광체가 포함된 몰드 또는 투명 몰드 등을 주입구로 주입하게 된다. 구체적으로, 몰드 프레임(21)과 몰드 주입장치(22)가 리드 프레임(12)의 정면에 정렬되면, 몰드 프레임(21)과 몰드 주입장치(22)를 상부 방향(화살표B)으로 이동시켜 부착하고 형광체가 포함된 몰드를 주입한다. 그리고, 주입이 완료되면 하부 방향(화살표B)으로 탈착한다.

도 5에서는 몰딩부(15) 형성시 투명층(15a)을 형성하기 위한 몰드 프레임과 형광층(15b)을 형성하기 위한 몰드 프레임(21)이 각각 사용되는 제조방법을 나타내었다. 하지만, 투명층(15a)과 형광층(15b)은 동시에 형성될 수 있다. 이 경우, 형광층(15b)을 형성하기 위한 몰드 프레임(21)을 부착한 후, 투명 몰드물질과 상기 투명 몰드물질보다 높은 비중을 가지고 굴절률이 낮은 형광체가 포함된 몰드물질을 혼합하여 주입한다. 그리고, 리드 프레임(12)이 지면을 향한 상태로 경화시키게 되면 두 물질의 비중차에 의해 두 물질이 각각 분리되어 투명층(15a)과 형광층(15b)을 이루게 된다. 이러한, 투명층(15a)과 형광층(15b)은 고온 가열공정 또는 자외선 조사공정 등을 통해 경화될 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 구면 렌즈의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다. 그리고, 도 7은 도 6의 구면 렌즈가 형성된 발광 다이오드를 나타낸 공정 단면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 몰딩부(15)가 형성된 리드 프레임(12)은 지면을 향하도록 배치되고, 렌즈 형성 틀이 마련된 렌즈 프레임(20)이 리드 프레임(12)의 하부에 정렬 배치된다. 그리고, 리드 프레임(12)의 배면 즉, 리드 프레임(12) 주입공(18)과 투출공(19)에는 렌즈물질 주입장치(23)가 정렬 배치된다.

렌즈물질 주입장치(23)는 렌즈물질을 주입하는 주입기(23b), 상기의 렌즈 형성 틀을 통해서 투출되는 렌즈물질을 저장하는 투출기(23c), 및 주입기(23b)와 투출기(23c)를 고정하여 주입공(18)과 투출공(19)에 정렬 배치시키는 정렬대(23a)를 구비한다.

렌즈 프레임(20)의 렌즈 형성 틀은 구면 렌즈(16)의 형태를 갖는데 이때, 렌즈 형성 틀의 중심부에는 본 발명의 반사 홈(HL)을 형성하기 위한 돌출부가 마련된다. 이러한, 돌출부는 반사 홈(HL)이 발광 칩(11)에 대해 임계각을 갖도록 복수의 곡선(g1',g2')이 하나의 포인트(P')에 연결되어 단면이 곡선형의 삼각산 형상으로 이루어진다. 이에 따라, 본 발명의 구면 렌즈(16)에는 발광 칩(11)에 대해 임계각 을 갖도록 단면이 곡선형의 브이(V) 형상으로 이루어진 반사 홈(HL)이 형성될 수 있다.

도 6과 같이, 리드 프레임(12)의 상 하부에 렌즈물질 주입장치(23)와 렌즈 프레임(20)이 정렬 배치되면, 주입기(23b)에 저장된 렌즈물질(16a)이 주입공(18)을 통해 렌즈 형성 틀에 채워진다. 이 후, 렌즈 형성 틀에 렌즈물질(16a)이 모두 채워지면, 주입기(23b)의 압력에 의해 렌즈물질(16a)이 투출공(19)을 통해 투출기(23c)로 투출된다. 이때, 투출되는 렌즈물질(16a)에는 이물이나 기포 등이 포함되어 투출되기도 한다. 주입기(23b)는 일정량의 렌즈물질(16a)이 투출되면 더 이상의 주입을 중단한다. 그러면, 렌즈 프레임(20)은 소정의 열을 가하여 렌즈 물질(16a)을 경화시키기도 한다. 이와 같은 방법으로 구면 렌즈(16)를 형성하면, 몰딩부(15) 및 리드 프레임(12)의 표면과 구면 렌즈(16) 간에 고저를 갖는 굴곡들이 형성되지 않기 때문에 발광 칩(11)으로부터의 광이 난반사되지 않아 발광 효율이 상승한다. 아울러, 이물이나 기포 등에 의한 제품의 불량률이 감소되어 제품의 제조 효율이 상승된다. 한편, 몰딩부(15) 및 리드 프레임(12)의 표면에는 렌즈물질(16a)과 접착이 용이하도록 하는 투명 접착제나 접착 시트 등이 더 구비될 수도 있다.

이 후, 도 7에 도시된 바와 같이, 렌즈물질 주입장치(23)와 렌즈 프레임(20)은 상하방향(화살표C)으로 이동하여 리드 프레임(12)으로부터 각각 분리된다. 주입공(18)과 투출공(19)에는 렌즈 형성물질(16a)이 채워지게 되는데 이는, 구면 렌즈(16)와 함께 경화되기 때문에 발광 다이오드에 영향을 미치지 않는다.

렌즈물질 주입장치(23)와 렌즈 프레임(20)이 분리된 리드 프레임(12)은 경화장치로 이동되고, 경화장치에서의 가열공정 또는 자외선 조사 공정에 의해 구면 렌즈(16)가 경화된다.

도 8은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드를 나타낸 구성 단면도이다. 그리고, 도 9는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드에서 출사된 광의 휘도 분포를 나타낸 도면이다.

도 8에 도시된 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드는 리드 프레임(12), 몰딩부(15) 및 구면렌즈(16)의 구성과 그 제조방법이 제 1 실시 예에 따른 발광 다이오드와 동일하다. 다만, 구면 렌즈(16)에 형성된 반사 홈(HL)의 형태만 상이하기 때문에 동일한 제조방법에 따른 구성요소에 대해서는 동일 부호를 사용하며, 상기에서 상술했던 설명으로 대신하기로 한다.

본 발명의 제 2 실시 예에 따른 구면 렌즈(16)에는 발광 칩(11)에 대해 복수의 임계각을 갖도록 복수의 굴곡을 가진 복수의 곡선(g1,g2)이 하나의 포인트(P)에 연결되어 단면이 복수의 굴곡을 가진 곡선형의 브이(V) 형상으로 이루어진 반사 홈(HL)이 구비된다.

구체적으로, 복수의 굴곡을 가진 복수의 곡선(g1,g2) 각각은 임계각 이상인 제 1 굴곡(bg1)과, 임계각 이하인 제 2 굴곡(ag1)이 서로 교번적으로 배치되며, 제 1 굴곡(bg1)이 제 2 굴곡(ag1)보다 길게 형성되어 계단형의 단턱을 복수개 가지도록 이루어진다. 이에 따라, 발광 칩(11)으로부터 제 1 굴곡(bg1)에 입사되는 광(Q)은 전반사가 이루어져 발광 다이오드의 측면으로 향하게 된다. 그리고, 발광 칩(11)으로부터 제 2 굴곡(ag1)에 입사되는 광(Q')은 전반사가 이루어지지 못하고 정면으로 향하게 된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드의 휘도 분포는 도 2의 종래 기술에 따른 발광 다이오드의 휘도 분포보다 고르게 분포되어 휘도 편차가 감소된다. 하지만, 도 4의 제 1 실시 예에 따른 발광 다이오드에 비해서는 정면으로 향하는 광의 휘도 분포가 다소 증가하게 된다. 이는, 사용자의 선택에 따라 발광 다이오드로부터의 휘도 분포를 조절할 수 있도록 하기 위함이다. 즉, 발광 다이오드를 사용하는 발광 장치에 따라 사용자가 휘도 분포가 서로 다른 발광 다이오드를 선택해서 보다 효과적으로 사용할 수 있다.

도 10은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 발광 다이오드를 나타낸 구성 단면도이다. 그리고, 도 11은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 발광 다이오드에서 출사된 광의 휘도 분포를 나타낸 도면이다.

도 10에 도시된 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 발광 다이오드는 리드 프레임(12), 몰딩부(15) 및 구면렌즈(16)의 구성과 그 제조방법이 제 1 및 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드와 동일하다. 다만, 구면 렌즈(16)에 형성된 반사 홈(HL)의 형태만 상이하기 때문에 동일한 제조방법에 따른 구성요소에 대해서는 동일 부호를 사용하며, 상기에서 상술했던 설명으로 대신하기로 한다.

본 발명의 제 3 실시 예에 따른 구면 렌즈(16)에는 발광 칩(11)에 대해 복수의 임계각을 갖도록 복수의 굴곡을 가진 복수의 곡선(g1,g2)이 하나의 포인트(P)에 연결되어 단면이 복수의 굴곡을 가진 곡선형의 브이(V) 형상으로 이루어진 반사 홈(HL)이 구비된다.

구체적으로, 복수의 굴곡을 가진 복수의 곡선(g1,g2) 각각은 임계각 이상인 오목 굴곡(cg1)과, 볼록 굴곡(dg1)이 서로 교번적으로 배치되어 물결형의 굴곡(cg1,dg1)을 복수개 가지도록 이루어진다. 이에 따라, 발광 칩(11)으로부터 오목 굴곡(cg1) 및 볼록 굴곡(dg1)에 입사되는 광(Q)은 모두 전반사가 이루어져 발광 다이오드의 측면으로 향하게 된다. 이 경우, 측면으로 향하는 광(Q)이 고르게 분포되기 때문에 발광 다이오드의 휘도 편차는 더욱 감소될 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 발광 다이오드의 휘도 분포는 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드에 비해 측면으로 향하는 광의 휘도 분포가 더욱 고르게 증가하게 된다. 이는, 사용자의 선택에 의해 내부 전반사를 이용한 측면 발광용 발광소자로 이용될 수 있다.

도 12는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 발광 다이오드를 나타낸 구성 단면도이다.

도 12에 도시된 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 발광 다이오드의 리드 전극(13)은 리드 프레임(12)의 상부면 또는 하부면에 각각 형성되어 발광 칩(11)과 전기적으로 접속될 수 있다. 예를 들어, 외부로부터 구동신호를 공급받는 제 1 리드 전극(13a)이 리드 프레임(12)의 하부면에 형성되는 경우, 제 2 리드 전극(13b)은 리드 프레임(12)을 관통하여 발광 칩(11)의 제 1 또는 제 2 전극에 각각 접속될 수 있다. 만일, 리드 전극(13)이 리드 프레임(12)의 상부면에 형성되는 경우, 외부로부터 구동신호를 공급받는 리드 전극(13)은 직접적으로 발광 칩(11)의 제 1 또 는 제 2 전극에 각각 접속될 수 있다.

도 12에서는 상기의 리드 전극(13)을 제외한 몰딩부(15) 및 구면렌즈(16)의 구성과 그 제조방법이 제 1 내지 제 3 실시 예에 따른 발광 다이오드와 동일하다. 다만, 구면 렌즈(16)에 형성된 반사 홈(HL)의 형태만 상이하기 때문에 동일한 제조방법에 따른 구성요소에 대해서는 동일 부호를 사용하며, 상기에서 상술했던 설명으로 대신하기로 한다.

본 발명의 제 4 실시 예에 따른 구면 렌즈(16)에는 발광 칩(11)에 대해 복수의 임계각을 갖도록 복수의 굴곡을 가진 복수의 곡선(g1,g2)이 하나의 포인트(P)에 연결되어 단면이 복수의 굴곡을 가진 곡선형의 브이(V) 형상으로 이루어진 반사 홈(HL)이 구비된다.

구체적으로, 복수의 굴곡을 가진 복수의 곡선(g1,g2) 각각은 임계각 이상인 제 1 굴곡과, 임계각 이하인 제 2 굴곡이 서로 교번적으로 배치되며, 제 1 굴곡이 제 2 굴곡보다 길게 형성되어 계단형의 단턱을 복수개 가지도록 이루어진다. 이때, 제 1 및 제 2 굴곡 각각의 길이는 상기 포인트(P)에 가까울수록 짧고, 상기 포인트(P)에서 멀어질수록 길게 형성된다. 이에 따라, 발광 칩(11)으로부터 제 1 굴곡에 입사되는 광(Q)은 전반사가 이루어져 발광 다이오드의 측면으로 향하게 된다. 그리고, 발광 칩(11)으로부터 제 2 굴곡에 입사되는 광은 전반사가 이루어지지 못하고 정면으로 향할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 제 1 내지 제 4 실시 예에 따른 발광 다이오드는 발광 다이오드의 정면(0°)으로 향하는 광과 측면(90°,-90°)으로 향하는 광의 휘도가 고르게 분산되어 정면(0°) 및 측면(90°,-90°) 간의 휘도 편차가 감소될 수 있다. 그리고, 반사 홈(HL)의 다양한 형태에 따라 휘도 편차가 각각 다르게 나타나는 발광 다이오드를 사용자가 선택적으로 사용할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 발광 칩(11)은 4원계 질화 화합물 소자로 이루어져 자발분극 현상을 감소시킴으로써 광이 일정한 경로로 출사되도록 한다. 이에 따라, 본 발명의 발광 다이오드는 1차적으로 휘도 편차를 감소시키게 된다. 그리고, 몰딩부(5)는 발광 칩(11)으로부터 출사된 광의 경로 편차 즉, 서로 다른 광 경로 간의 길이 편차를 감소시켜 2차적으로 휘도 편차를 감소시키게 된다. 또한, 구면 렌즈(16)의 반사 홈(HL)에 의해 정면(0°)으로 출사되는 대부분의 광을 측면(90°,-90°)으로 전반사시켜 3차적으로 휘도 편차를 감소시키게 된다. 다시 말하여, 발광 다이오드의 정면(0°)으로 향하는 광과 측면(90°,-90°)으로 향하는 광의 휘도가 고르게 분산되어 정면(0°) 및 측면(90°,-90°) 간의 휘도 편차가 감소될 수 있다.

한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 발광 다이오드를 나타낸 단면도.

도 2는 종래 기술에 따른 발광 다이오드에서 출사된 광의 휘도 분포를 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 발광 다이오드를 나타낸 구성 단면도.

도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 발광 다이오드에서 출사된 광의 휘도 분포를 나타낸 도면.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 몰딩부의 제조방법을 나타낸 공정 단면도.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 구면 렌즈의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도.

도 7은 도 6의 구면 렌즈가 형성된 발광 다이오드를 나타낸 공정 단면도.

도 8은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드를 나타낸 구성 단면도.

도 9는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드에서 출사된 광의 휘도 분포를 나타낸 도면.

도 10은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 발광 다이오드를 나타낸 구성 단면도.

도 11은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 발광 다이오드에서 출사된 광의 휘도 분포를 나타낸 도면.

도 12는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 발광 다이오드를 나타낸 구성 단면도.

Claims (20)

1. 리드 프레임에 마련된 홈의 중심부에 실장되어 광을 발생하는 발광 칩(Light Emitting chip);

   상기 발광 칩에 구동신호를 인가하기 위한 리드 전극;

   상기 구동신호를 발광 칩에 인가하는 전도성 와이어(conductibility wire);

   상기 발광 칩과 전도성 와이어를 커버하도록 상기 리드 프레임의 홈에 완충된 몰딩부;

   상기 발광 칩에 대해 임계각을 갖는 적어도 하나의 곡선이 하나의 포인트에 연결되어 단면이 곡선형의 브이 형상으로 이루어진 반사 홈을 구비한 구면 렌즈; 및

   상기 구면 렌즈를 형성하기 위한 렌즈물질의 주입과 투출이 가능하도록 상기 리드 프레임을 관통하여 형성된 주입공과 투출공을 각각 구비한 것을 특징으로 하는 발광소자.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 몰딩부는

   상기 발광 칩과 상기 전도성 와이어를 커버하도록 형성된 투명층, 및

   상기 투명층을 일정한 두께로 커버하도록 상기 리드 프레임의 홈에 완충된 형광층를 구비한 것을 특징으로 하는 발광소자.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 투명층은

   디스펜싱 장치에 의해 디스펜싱 되어 반구형으로 형성되거나, 반구형의 홈이 마련된 프레임과 몰드물질 주입장치에 의해 반구형으로 형성된 것을 특징으로 하는 발광소자.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 반사 홈은

   상기 발광 칩으로부터의 광이 전반사 되도록 하기 위해, 상기 반사 홈의 최대 폭은 상기 발광 칩의 폭 보다 크게 형성되고, 상기 포인트는 상기 발광 칩의 중심부에 대응하여 상기 발광 칩을 향하도록 위치하며, 상기 반사 홈의 높이 또는 깊이는 상기 반사 홈의 최대 폭 보다 길게 형성된 것을 특징으로 하는 발광소자.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 반사 홈은

   상기 발광 칩에 대해 복수의 임계각을 갖도록 복수의 굴곡을 가진 복수의 곡선이 하나의 포인트에 연결되어 단면이 복수의 굴곡을 가진 곡선형의 브이 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광소자.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 복수의 곡선은 각각은

   상기 발광 칩에 대해 상기 임계각 이상인 제 1 굴곡과 상기 임계각 이하인 제 2 굴곡이 서로 교번적으로 배치되며, 상기 제 1 굴곡이 상기 제 2 굴곡보다 길게 형성되어 계단형의 단턱을 복수개 가지도록 이루어진 것을 특징으로 하는 발광소자.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 제 1 및 제 2 굴곡 각각의 길이는

   상기 포인트에 가까울수록 짧고 상기 포인트에서 멀어질수록 길게 형성된 것을 특징으로 하는 발광소자.
10. 제 7 항에 있어서,

    상기 복수의 곡선 각각은

    상기 발광 칩에 대해 상기 임계각 이상이며 오목한 굴곡과, 상기 발광 칩에 대해 상기 임계각 이상이며 볼록한 굴곡이 서로 교번적으로 배치되어 물결 형의 굴곡을 복수개 가지도록 이루어진 것을 특징으로 하는 발광소자.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 리드 프레임은

    상기 몰딩부의 형상을 유지하기 위해 소정의 단차를 갖고 상기 몰딩부 형성 홈 주변을 둘러싸도록 형성된 단차부가 더 구비된 것을 특징으로 하는 발광소자.
12. 렌즈 형성물질의 주입과 투출이 가능하도록 주입공과 투출공이 각각 마련된 리드 프레임을 준비하는 단계;

    상기 리드 프레임에 마련된 홈의 중심부에 발광 칩을 형성하는 단계;

    상기 발광 칩을 커버하도록 상기 리드 프레임의 홈에 몰딩부를 형성하는 단계; 및

    상기 주입공과 투출공을 이용하여, 상기 발광 칩에 대해 임계각을 갖는 적어도 하나의 곡선이 하나의 포인트에 연결되어 단면이 곡선형의 브이 형상으로 이루어진 반사 홈이 형성되도록 구면 렌즈를 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조방법.
13. 삭제
14. 삭제
15. 제 12 항에 있어서,

    상기 몰딩부 형성 단계는

    상기 발광 칩을 커버하도록 투명층을 형성하는 단계, 및

    상기 투명층을 일정한 두께로 커버하도록 상기 리드 프레임의 홈에 형광층을 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조방법.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 투명층 형성단계는

    상기 발광 칩이 형성된 리드 프레임을 준비하는 단계,

    상기 발광 칩이 형성된 홈에 접촉되도록 곡률이 적용된 홈, 반구형 홈, 브이 형 홈, 및 사각형 박스 형 홈 중 어느 하나의 홈이 마련된 제 1 몰드 프레임과 몰드 주입장치를 배치하는 단계, 및

    상기 반구형 홈이 채워지도록 투명 몰드물질을 주입하는 단계, 및

    상기 제 1 몰드 프레임과 상기 몰드 주입장치를 탈착하고 상기 주입된 투명 몰드물질을 경화하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조방법.
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 형광층을 형성하는 단계는

    상기 투명층이 형성된 홈에 접촉되도록 반구형의 홈이 마련된 제 2 몰드 프레임과 몰드 주입장치를 배치하는 단계,

    상기 반구형의 홈이 채워지도록 형광체가 포함된 몰드물질을 주입하는 단계, 및

    상기 제 2 몰드 프레임과 상기 몰드 주입장치를 탈착하고 상기 주입된 형광체가 포함된 몰드물질을 경화하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조방법.
18. 제 15 항에 있어서

    상기 몰딩부 형성단계는

    상기 발광 칩이 형성된 홈에 접촉되도록 반구형의 홈이 마련된 몰드 프레임과 몰드 주입장치를 배치하는 단계,

    상기 반구형의 홈이 채워지도록 투명 몰드물질과 상기 투명 몰드물질보다 높은 비중을 가지고 굴절률이 낮은 형광체가 포함된 몰드물질을 혼합하여 주입하는 단계,

    상기 리드 프레임을 지면을 향한 상태로 경화시켜 상기 투명 몰드물질과 상기 형광체가 포함된 몰드물질의 비중차에 의해 상기 두 물질이 각각 분리되어 투명층과 형광층을 이루도록 하는 단계, 및

    상기 몰드 프레임과 몰드 주입장치를 탈착하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조방법.
19. 제 17 항에 있어서,

    상기 구면 렌즈 형성단계는

    상기 몰딩부가 형성된 리드 프레임을 지면으로 향하도록 배치하는 단계,

    렌즈 형성 틀이 마련된 렌즈 프레임을 상기 리드 프레임의 하부에 정렬 배치하는 단계,

    상기 주입공과 투출공에 렌즈물질 주입장치를 정렬 배치하는 단계,

    상기 주입공을 통해 상기 렌즈물질을 상기 렌즈 형성 틀에 주입하는 단계,

    상기 렌즈물질을 주입하는 압력을 이용하여 상기 투출공으로 상기 렌즈 물질을 투출하는 단계,

    상기 렌즈물질의 주입을 중단하고 상기 렌즈 형성 틀에 주입된 상기 렌즈 물질을 경화시키는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조방법.
20. 제 12 항에 있어서,

    상기 리드 프레임은

    상기 몰딩부의 형상을 유지하기 위해 소정의 단차를 갖고 상기 몰딩부 형성 홈 주변을 둘러싸도록 형성된 단차부가 더 구비된 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조방법.

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