KR100887713B1 - 발광장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LED칩에서 아래쪽으로 발생하는 빛을 반사시켜 외부로 방출시킴으로써 광효율을 향상시킨 발광장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

이를 위해, 본 발명에 따른 발광장치는, 반사면을 구비하되, 상기 반사면은, 복수의 돌기면과 상기 복수의 돌기면 아래의 기저면을 갖는 베이스와, 상기 반사면에 부착되되, 상기 기저면에 대해서는 이격되어 위치되는 LED칩을 포함하며, 상기 반사면과 상기 LED칩 사이의 이격된 공간에는 광투과성의 수지부가 형성될 수 있다.

LED, 광효율, 반사, 돌기, 이격, 수지, 엠보싱, 코팅, 하우징

Description

발광장치{LIGHT EMITTING DEVICE}

본 발명은 발광장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엠보싱 구조의 실장면에 부착된 LED칩에서 아래쪽으로 발생하는 빛을 반사시켜 외부로 방출시킴으로써 광효율을 향상시킨 발광장치에 관한 것이다.

일반적으로 엘이디(Light Emitting Diode ; 이하 LED) 칩은 전기 에너지를 광방사(optical radiation)로 변환하는 반도체소자로서, 이를 이용하여 문자, 숫자 또는 도형을 표시하는 표시장치 또는 조명장치로 사용하는 발광장치가 개발되어 사용되고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 발광장치가 도시된 단면도로서, 상기 발광장치는 하우징(3)에 양극 또는 음극 리드프레임(1, 2)을 설치하고, 상기 하우징(3)의 실장면에 LED칩(6)이 부착된다. 상기 LED칩(6)은 상기 리드프레임(1, 2)과 본딩와이어(7)를 통해 전기적으로 연결된다.

상기 하우징(3)은 상기 리드프레임(1, 2)을 노출시키는 캐비티(5)를 갖는다. 상기 캐비티(5)의 내벽(4)은 상기 LED칩(6)에서 발생된 빛을 외부로 반사하도록 경사지게 형성된다. 상기 캐비티(5)에는 상기 LED칩(6) 및 본딩와이어(7)를 보호하기 위한 봉지부재(8)가 형성된다. 더불어, 캐비티(5)의 상측에는 광의 굴절률을 제어하여 광의 발광효율을 향상하기 위한 볼록 형상의 (도시되지 않은) 발광렌즈가 부착되기도 한다.

한편, 상기 LED칩(6)은 도 1에 도시된 바와 같이 상기 하우징(3)의 평평한 바닥부에 열경화성 접착제에 의해 접착된다. 이 경우, 상기 LED칩(6)에서 발생한 빛이 아래쪽으로 방출되지 못하여 LED칩(6) 내에 흡수되거나 산란되어 사라지게 된다. 이에 따라, 광효율이 감소되고, 상기 LED칩(6)에서 발생하는 빛을 효과적으로 방출하지 못하는 문제가 있다.

또한, 상기 LED칩(6)은 빛의 발생시 뿐만 아니라, 상기 LED칩(6)에서 아래쪽으로 방출된 빛의 흡수시에 열이 발생하므로 열을 신속하게 외부로 발산하지 못하고 있다. 이로 인해 LED칩(6)의 방열효율이 현저히 저하되어 사용수명이 단축되는 문제도 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, LED칩에서 발생하는 빛을 최대한 외부로 방출시킴으로써 광효율을 향상시킨 발광장치를 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제들을 이루기 위하여, 본 발명에 따른 발광장치는, LED칩과 그 LED칩이 실장되는 베이스를 포함한다. 상기 베이스는, 반사면을 구비하되, 상기 반사면은, 복수의 돌기면과 상기 복수의 돌기면 아래의 기저면을 포함하며, 상기 LED칩은 상기 반사면에 부착되되, 상기 기저면에 대해서는 이격되어 위치된다.

여기에서, 상기 베이스는 LED칩이 실장되는 임의의 부분일 수 있다. 이하에서 설명되는 일 실시예에서는 베이스가 하우징의 일부분이고, 다른 실시예에서는 베이스가 기판의 일부분이다. 즉, 본 명세서에서, 용어 '베이스'는 LED칩과의 관계에 의해 정의되는 구성요소로, 발광장치 내에서 LED칩이 실장되는 부분이라면, 그것은 LED칩을 수용하는 캐비티를 포함하는 하우징의 일 부분일 수 있으며, 대안적으로, 전극패턴이 형성된 기판의 일 부분일 수도 있는 것이다.

바람직하게는, 상기 반사면과 상기 LED칩 사이의 이격된 공간에는 광투과성의 수지부가 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 베이스는 복수의 돌기를 포함하되, 상기 복수의 돌기를 덮도록 반사코팅막이 형성되어, 상기 반사코팅막의 상면에 상기 복수의 돌기면을 포함하는 상기 반사면이 형성될 수 있다.

더 나아가, 상기 베이스는 상기 LED칩을 수용하는 캐비티를 구비한 하우징의 일부이며, 상기 복수의 돌기면이 형성된 반사면은 상기 캐비티의 바닥부와 단차를 이루도록 형성된 단턱부의 상부에 위치할 수 있다. 이때, 상기 하우징에는 상기 캐비티의 내측면과 상기 단턱부의 측면에 반사부가 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 LED칩에서 아래쪽으로 방출되지 못하고 흡수되거나 열로 변환되는 빛을 엠보싱 구조의 반사면을 통해 반사시켜 최대한 외부로 방출시킴으로써 광효율을 유도할 수 있어, 같은 전류 밀도에서 발광장치의 효율을 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면 LED칩에서 아래쪽으로 발생된 빛을 외부로 반사시킴으로써, 종래 LED칩에서 아래쪽으로 방출된 빛의 흡수로 인해 발생되는 방열효율의 저하 및 사용수명 단축의 문제점을 해소한 효과도 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들을 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광장치를 설명하기 위한 단면도이고, 도 3 은 도 2에 도시된 LED칩으로부터 아래쪽으로 향하는 빛의 반사 상태를 설명하기 위한 사시도이다.

이하에서는 LED칩이 실장되는 베이스가 발광장치의 하우징인 본 발명의 일 실시예에 대해 설명하기로 한다.

도 2 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광장치(10)는 리드프레임으로 형성되어 외부 전극들에 연결되는 제 1 및 제 2 리드(11, 12) 및 이것과 일체로 성형된 하우징(13)을 구비한다. 상기 하우징(13)은 전형적으로 열가소성 수지를 삽입 몰딩하여 형성할 수 있다. 본 발명의 실시예에 한정되지 않고 하우징(13)은 세라믹, 금속 또는 기타 다른 재질로 이루어질 수 있다.

상기 제 1 및 제 2 리드(11, 12)는 각각의 일단이 근접하여 대향하도록 배치되며, 타단은 서로 반대방향으로 연장하여 하우징(13)의 외부로 돌출된다. 도면상에 상기 제 1 및 제 2 리드(11, 12)의 타단이 하우징(13)의 외부로 돌출되는 것으로 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아닌바, 상기 제 1 및 제 2 리드(11, 12)는 하우징(13)을 상하로 관통하는 비아(via, 미도시)를 통해 외부 전극에 각각 전기적으로 연결될 수도 있다.

상기 하우징(13)은 상기 제 1 및 제 2 리드(11, 12)의 적어도 일부를 둘러싸서 상기 제 1 및 제 2 리드(11, 12)를 고정시킨다. 상기 하우징(13)은 LED칩(16)이 실장되는 위치에 반사면(134)을 포함한다. 상기 반사면(134)은, 복수의 돌기면(134a)과, 상기 돌기면(134a) 아래의 기저면(134b)을 포함한다. 그리고, 상기 돌기면(134a)이 형성된 반사면(134)의 형성을 위해 상기 하우징(13)에는 복수의 돌기(132)가 형성되고 상기 복수의 돌기(132)가 형성된 면에 반사 코팅막(133)이 형성된다. 따라서 상기 반사 코팅막(133)의 상부면, 즉 상기 반사면(134)에는 상기 돌기(132)들에 상응하는 굴곡, 즉 복수의 돌기면(134a)들을 포함하는 굴곡이 형성된다. 이때, 상기 반사면(134)에 포함되는 돌기면(134a)과 기저면(134b)은 도 2의 확대도에서 선으로 표시되어 있는 면이다.

또한, 상기 하우징(13)은 상기 LED칩(16)을 수용하는 캐비티(15)를 구비한다. 상기 캐비티(15)의 측면(14)은 상기 LED칩(16)에서 발생된 빛을 외부로 반사하도록 일정한 경사면을 갖는다. 상기 하우징(13)에는 상기 캐비티(15)의 바닥부와 단차를 이루도록 단턱부(131)가 형성된다. 전술한 반사면(134)은 상기 단턱부(131)의 상부에 위치한다.

상기 캐비티(15)의 내측면 및 상기 단턱부(131)의 측면은 반사율이 높은 재질, 예컨대 금속을 코팅하여 반사부(141)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 LED칩(16)으로부터 아래쪽으로 발생된 빛이 상기 캐비티(15)의 내측면 및/또는 단턱부(131)의 측면에 반사되어 최대한 외부로 방출시킬 수 있다.

상기 LED칩(16)은, 상기 반사면(134)의 상부에 부착되되, 그 반사면(134)은 엠보싱 구조, 즉 복수의 돌기면(134a)들을 포함하는 구조를 갖는 것에 의해, 상기 반사면(134)의 기저면(134b)에 대해 이격되어 위치된다. 그러나, 상기 LED칩(16)이 복수의 돌기면(134a)과 접하여 위치될 수도 있고 이격되어 위치될 수도 있다. 이때, 상기 반사면(134)과 LED칩(16) 사이의 이격된 공간은 광투과성의 수지부(161), 예컨대 에폭시 등과 같은 수지가 형성될 수 있다. 상기 LED칩(16)이 수지부(161)에 의해 부착될 수 있다. 이에 더하여, 상기 LED칩(16)은 두개의 본딩와이어(17)를 통해 제 1 및 제 2 제 2 리드(12)에 접속될 수 있다. 이에 따라, 상기 LED칩(16)은 상기 제 1 및 제 2 리드(11, 12)에 전기적으로 연결된다. 본 실시예에서 두개의 본딩와이어(17)를 사용하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 상기 캐비티(15)에는 봉지부재(18)가 채워진다. 상기 봉지부재(18)는 상기 LED칩(16) 상부를 덮는다. 더 나아가, 상기 봉지부재(18)는 캐비티(15)의 바닥부와 단차를 이루도록 형성된 단턱부(131)의 상부에 부착된 상기 LED칩(16)을 덮는다. 또한, 상기 봉지부재(18)는 본딩와이어(17)를 덮을 수 있다. 이때, 상기 봉 지부재(18)는 실리콘 수지일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

이에 더하여, 상기 봉지부재(18)의 상부면은 도 2에 도시된 바와 같이 평평한 면일 수도 있으며, 일정한 곡률을 가질 수도 있다. 또한, 상기 봉지부재(18)는 적어도 하나의 형광체를 함유할 수 있다. 이러한 형광체는 LED칩(16)에서 발생된 빛의 파장을 변환시키기 위해 채택된다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광장치(10)는 도 3에 잘 도시된 바와 같이 LED칩(16)에서 아래쪽으로 방출된 빛이 상기 하우징(13)의 돌기(132)를 전체적으로 덮도록 형성된 반사 코팅막(133)에 의해 제공된 반사면(134)에 부딪쳐 반사된다. 이와 같이 반사된 빛은 상기 봉지부재(18) 및/또는 캐비티(15)의 측면(14)을 부딪쳐 최대한 외부로 방출되게 한다. 이에 따라, 상기 LED칩(16)으로부터 위쪽으로 방출된 빛 뿐만 아니라 상기 LED칩(16)으로부터 아래쪽으로 방출된 빛도 외부로 방출되어 광효율을 향상시킬 수 있다.

본 실시예에서 복수의 돌기(132)들이 형성된 하우징(13)과 그 위에 형성된 반사 코팅막(133)에 의해 엠보싱 구조의 반사면(134)을 형성하지만, 금속과 같은 반사성 단일 재질에 엠보싱 가공을 하는 것에 의해 복수의 돌기면을 갖는 반사면을 제공할 수 있다. 그리고, 금속과 같은 반사성 단일 재질은 LED칩(16)이 부착되는 리드프레임일 수 있다.

도 4 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광장치를 설명하기 위한 단면도이다.

이하에서는 LED칩이 실장되는 베이스가 발광장치의 기판의 일부인 본 발명의 다른 실시예에 대해 설명하기로 한다.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광장치(10)는 기판(13), LED칩(16), 본딩와이어(17) 및 봉지부재(18)를 포함한다. 여기에서, 상기 기판(13)은 상기 LED칩(16)과 전기적으로 연결되는 제 1 및 제 2 리드(11, 12)를 갖는 기판으로, 본 실시예에서 인쇄회로기판(이하, ?PCB'라 한다)이다. 상기 제 1 및 제 2 리드(11, 12)는 서로 이격되게 배치된다. 상기 제 1 및 제 2 리드(11, 12)는 예를 들면, 구리 박막과 같은 전도성 박막 금속을 도금, 프린팅, 또는 기타 다른 방식을 통해 형성하여 이루어지는 것이다.

상기 기판(13)은 상기 LED칩(16)이 위치될 실장면에 단턱부(131)가 형성될 수 있다. 상기 단턱부(131)에는 복수의 돌기(132)가 형성되고, 그 돌기(132)를 덮도록 상기 복수의 돌기(132)상에 반사 코팅막(133)이 형성되며, 그 반사 코팅막(133) 위에 반사면(134)이 제공된다. 이때, 상기 반사면(134)은 복수의 돌기면(134a)과, 그 아래쪽의 기저면(134b)을 포함한다. 상기 반사면(134)에는 상기 복수의 돌기(132)들에 상응하는 굴곡, 즉 복수의 돌기면(134a)들을 포함하는 굴곡이 형성된다.

본 실시예에서 복수의 돌기들(132)이 형성된 기판(13)과 그 기판(13) 위에 형성된 반사 코팅막(133)에 의해 반사면(134)을 형성하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 단턱부(131)의 측면에는 반사율이 높은 재질로 이루어진 반사부(미도시)가 형성될 수도 있다.

상기 LED칩(16)은 상기 기판(13)의 반사면(134)에 부착된다. 이때, LED칩(16)은 반사면(134)의 엠보싱 구조에 의해, 그 반사면(134)의 기저면과 이격되어 위치되고, 이격된 공간에 수지부(161), 예컨대 에폭시 수지가 형성된다. 상기 LED칩(16)은 제 1 및 제 2 리드(11, 12)와 두개의 본딩와이어(17)에 의해 전기적으로 연결된다.

상기 봉지부재(18)는 렌즈형상으로 형성되기 때문에 광효율이 높아진다. 이러한 봉지부재(18)의 형성을 위한 몰딩 공정은 이미 알려진 기술이고 본 발명과 직접적인 관련성이 적으므로 그 구체적인 설명을 생략한다.

상기 봉지부재(18)내에는 바람직하게 적어도 하나 이상의 형광체를 함유하여, 상기 LED칩(16)으로부터 나온 광과 형광체에 의하여 여기된 광이 혼합되어 다양한 색을 만들 수 있다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광장치(10)는 LED칩(16)에서 아래쪽으로 발생된 빛이 상기 기판(13)의 돌기(132)를 전체적으로 덮도록 형성된 반사 코팅막(133)에 의해 제공된 반사면(134)에 부딪쳐 반사되어 외부로 방출된다. 상기 반사면(134)에 부딪쳐 반사된 빛은 봉지부재(18) 및/또는 제 1 및 제 2 리드(11, 12)에 부딪쳐 최대한 외부로 방출된다. 이에 따라, 상기 LED칩(16)으로부터 봉지부재(18)를 통과하여 위쪽으로 방출된 빛 뿐만 아니라 상기 LED칩(16)으로부터 아래쪽으로 방출된 빛도 외부로 방출되어 광효율을 향상시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 5를 참조하면, 베이스는 LED칩(16)이 실장되는 하우징 또는 기판의 일부인 단턱부(131)이며, 그 단턱부의 상면에는 복수의 돌기가 형성된다. 이때, 상기 복수의 돌기(132)가 반사체로 이루어지거나 또는 그 돌기(132)를 포함하는 단턱부 전체(131)가 반사체로 이루어져서, 상기 복수의 돌기(132)가 형성된 상부면이 앞선 실시예에서 설명된 것과 실질적으로 동일한 기능을 하는 반사면(134)이 된다. 본 실시예에서, 상기 반사면(134)은, 앞선 실시예와 마찬가지로, 복수의 돌기면(134a)과 그 돌기면 아래쪽의 기저면(134b)으로 구성된다.

도 1 은 종래 기술에 따른 발광장치가 도시된 단면도.

도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광장치를 설명하기 위한 단면도.

도 3 은 도 2에 도시된 LED칩으로부터 아래쪽으로 향하는 빛의 반사 상태를 설명하기 위한 사시도.

도 4 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광장치를 설명하기 위한 단면도.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광장치를 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 발광장치 11 : 제 1 리드

12 : 제 2 리드 13 : 하우징, 기판

131 : 단턱부 132 : 복수의 돌기

133 : 반사 코팅막 134 : 반사면

134a : 돌기면 134b : 기저면

14 : 측면 141 : 반사부

15 : 캐비티 16 : LED칩

161 : 수지부 17 : 본딩와이어

18 : 봉지부재

Claims (6)

1. 엠보싱 구조의 반사면을 구비하되, 상기 반사면은, 복수의 돌기면과 상기 복수의 돌기면 아래의 기저면을 갖는 베이스; 및

   상기 복수의 돌기면에 접하고, 돌기면들 사이에 채워진 광투과성의 수지부에 접해 부착된 LED칩을 포함하되,

   상기 베이스는 상기 LED칩을 노출하는 캐비티를 구비한 하우징의 일부이고,

   상기 복수의 돌기면이 형성된 반사면은 상기 캐비티의 바닥부와 단차를 이루도록 형성된 단턱부의 상부에 위치하며,

   상기 하우징에는 상기 캐비티의 내측면과 상기 단턱부의 측면에 반사부가 형성된 것을 특징으로 하는 발광장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 베이스는 복수의 돌기를 포함하되, 상기 복수의 돌기를 덮도록 반사코팅막이 형성되어, 상기 반사코팅막의 상면에 상기 복수의 돌기면을 포함하는 상기 반사면이 형성된 것을 특징으로 하는 발광장치.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 베이스는 복수의 돌기를 포함하되, 상기 복수의 돌기 자체가 반사체로 이루어져서, 상기 복수의 돌기가 형성된 면 자체가 상기 반사면이 되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
5. 삭제
6. 삭제

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