KR101078030B1 - Ｌｅｄ 패키지 및 이를 구비한 백라이트 유닛 - Google Patents

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조현용
오승현
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주식회사 루멘스
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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 LED 패키지는 리드 프레임; 상기 리드 프레임에 고정된 복수개의 LED 칩; 상기 리드 프레임 상에 형성되며 복수개의 상기 LED 칩사이에 배치되는 반사벽; 복수개의 LED 칩상에 배치되는 형광체; 및 상기 형광체 상에 배치되어 빛의 진행경로를 제어하는 반사체를 포함한다.

Description

ＬＥＤ 패키지 및 이를 구비한 백라이트 유닛{LED Package And Back Light Unit Having The Same}
본 발명은 LED 패키지 및 이를 구비한 백라이트 유닛에 관한 것으로, 구체적으로는 LED 칩에서 방출된 빛이 측방으로 진행하도록 광경로를 제어하는 LED 패키지와 이를 구비한 백라이트 유닛에 관한 것이다.
LED 패키지는 LED (light emitting diode)와 같은 광원을 칩 형태로 만든 다음 패키징하여 제조된 소자로서, 조명장치, 촬상 장치의 플래시 및 디스플레이의 백 라이트 유닛 등에 사용된다.
최근에는 디스플레이의 백 라이트 유닛에 LED 패키지를 사용되는 경우가 점차 늘어나고 있으며, 디스플레이의 두께를 얇게 하기 위해서 도광판의 측면에 LED 패키지가 배치되는 소위, 에지형 백 라이트 형태가 널리 이용된다. 에지형 백 라이트의 경우, LED 패키지에서 방출된 빛 중 상당 부분이 도광판의 측면에서 반사되어 도광판 내부로 들어가지 못하거나, 도광판 내부로 들어가게 되더라도 도광판 내에서의 진행 길이가 길어서 도광판의 중심부 쪽 깊이 들어가지 못하여 결국 백라이트 유닛의 휘도가 균일하지 못하게 되는 문제가 있다.
상기의 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 발광 효율을 높일 수 있는 LED 패키지를 제공함에 그 목적이 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 광효율이 향상되어 적은 개수의 LED 패키지를 사용하면서도 백라이트 유닛의 중심부까지 광이 입사하게 하는 백라이트 유닛을 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 LED 패키지는, 리드 프레임; 상기 리드 프레임에 고정된 복수개의 LED 칩; 상기 리드 프레임 상에 형성되며 복수개의 상기 LED 칩사이에 배치되는 반사벽; 복수개의 LED 칩상에 배치되는 형광체; 상기 형광체 상에 배치되어 빛의 진행경로를 제어하는 반사체를 포함한다.
여기서, 상기 형광체는 상기 반사벽에 의해 분리되어진 LED 칩에 각각 대응하여 형성된다.
상기 형광체의 일측면은 상기 반사벽의 일측에 접촉하여 LED 칩을 매립하도록 배치된다.
복수개의 상기 LED 칩에서 발생된 빛은 서로 상이한 방향으로 진행한다.
상기 형광체의 타측면은 개방되어 있다.
상기 LED 칩과 상기 리드 프레임을 연결하는 와이어를 추가로 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 백라이트 유닛은 리드 프레임; 상기 리드 프레임에 고정된 복수개의 LED 칩; 상기 리드 프레임 상에 형성되며 복수개의 상기 LED 칩사이에 배치되는 반사벽; 복수개의 LED 칩상에 배치되는 형광체; 상기 형광체 상에 배치되어 빛의 진행경로를 제어하는 반사체를 포함하는 LED 패키지를 구비한다.
여기서, 상기 백라이트 유닛은 상기 LED 패키지를 덮는 도광판을 구비하며, 다수의 상기 LED 패키지는 상기 도광판의 배면에서 도광판의 중심을 가로질러 배치된다.
여기서, 상기 도광판은 다수의 서브 도광판을 구비하며, 상기 서브 도광판은 상기 LED 패키지의 상측으로 연장되는 돌출부를 구비한다.
본 발명에 따른 LED 패키지에 따르면, 단위 LED 패키지에서 빛을 양쪽으로 동시에 방출하여 LED 패키지의 발광 방향을 확장시킬 수 있다.
특히 이러한 LED 패키지가 백라이트 유닛에 사용될 경우, 도광판의 에지에 LED 패키지를 배치하는데 한정되지 않고 LED 패키지를 도광판의 다양한 부분에 배치할 수 있어서 LED 패키지에서 방출된 빛이 도광판의 중심부 쪽 깊숙이 들어가게 되어 백 라이트 유닛 전체가 균일하게 밝아지게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 패키지의 기본 구조에 대한 평면도이다.
도 2는 도 1의 LED 패키지에 형광체가 형성된 상태를 도시하는 단면도이다.
도 3은 도 2의 LED 패키지에 반사체가 형성된 상태를 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 패키지가 도광판에 결합된 구조를 보여주는 단면도이다.
도 5는 복수개의 LED 패키지가 설치된 상태에서의 발광 상태를 보여주는 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 LED 패키지를 구비한 백라이트 유닛의 개략적인 사시도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하도록 한다. 그러나 본 발명은 여기에서 설명되는 세부 내용과는 상이한 형태로도 구현될 수 있으며, 본 명세서에 기재된 실시예에 한정되지 않는다.
도면 전반에 걸쳐 동일한 구조물 또는 구성요소(부품)에는 동일한 참조 번호가 쓰이며, 도면들은 개략적으로 나타낸 것으로서 도면에서의 상대적인 치수 및 비율은 도면의 명확성 및 편의를 위하여 다소 과장되거나 축소되어 도시된 것일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 패키지의 기본적인 구조에 대한 평면도이며, 도 2는 도 1의 LED 패키지에 형광체가 형성된 상태를 도시하는 단면도이다. 도 1의 LED 패키지에 대하여 형광체를 배치하여 도 2의 LED 패키지를 형성하므로 도 1에서는 도 2의 형광체(130)가 미도시되어 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 LED 패키지(100)는 리드 프레임(110)과 이러한 리드 프레임(110) 상에 고정된 복수개의 LED 칩(112), 바람직하게는 2개의 LED 칩(112)을 구비한다. 상기 리드 프레임(110)은 전기전도성이 소재인 금속재로 구비되고, 서로 분리된 양극 리드와 음극 리드를 포함하는데, 이 양극 리드 및 음극 리드가 각각 리드 프레임의 전극이 된다.
도 1을 참조하면, 상기 리드 프레임(110) 상에는 반사벽(124)이 형성되는데, 상기 반사벽(124)은 하나의 LED 패키지(100)에서 2 개의 상기 LED 칩(112) 사이에 배치된다. 상기 반사벽은 리드 프레임(110) 상에 배치되는 몰드(126)로부터 연장되어 형성된다. 상기 몰드(126)는 상기 LED 패키지(100)의 길이방향의 양측 단부에 배치되며, 상기 몰드(126)의 일부로서 연장된 반사벽(124)는 상기 LED 패키지(100)의 길이방향으로 연장되어 2개의 상기 LED 칩(112)을 공간상 서로 격리시킨다.
상기 몰드(126)는 상기 리드 프레임(110) 상에 배치되되, 경질 수지재로 구비되고, 상기 LED 칩(112)가 노출되도록 형성되어 있으며, LED 칩(112)의 주위에 반사면(122)을 구비한다. 상기 몰드(126)는 상기 리드 프레임(110)을 고정하도록 구비된다.
도면에 도시된 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 반사면(122)은 몰드(126)에 의해 형성되는 것이나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 리드 프레임(110)의 절곡에 의해 반사면(122)이 형성될 수도 있다.
상기 몰드(126)는 사출 또는 트랜스퍼 몰딩으로 형성될 수 있다.
상기 반사벽(124)는 상기 반사면(122)과 연결되어 있다. 상기 반사벽(124) 및 상기 반사면(122)는 빛의 진행 경로를 위하여 소정의 각으로 경사져 있다.
한편, 상기 LED 패키지(100)는 LED 칩(112)과 리드 프레임(110)를 전기적으로 연결하는 제 1 와이어(116) 및 제 2 와이어(120)를 구비한다. LED 칩(112)의 상면에는 제 1 범프(114) 및 제 2 범프(118)가 형성되는데, 상기 제 1 범프(114) 및 제 2 범프(118)는 와이어가 잘 접합되도록 하기 위한 것으로서, 필요시에는 리드 프레임에도 와이어가 연결되는 부분에 범프가 구비될 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수개의 LED 칩(110)상에는 형광체(130)가 구비된다. 상기 형광체(130)는 LED 칩(110)을 덮도록 형성된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 형광체(130)는 상기 반사벽(124)에 의해 분리되어진 LED 칩(112)에 각각 대응하여 형성된다.
상기 형광체(130)의 일측면은 상기 반사벽(124)의 일측에 접촉하여 LED 칩(112)을 매립하도록 배치되고, 상기 형광체(130)의 타측면으로는 빛의 진행을 방해하는 다른 구성요소가 배치되지 않아 개방되어 있다.
상기 형광체(130)의 상측면은 빛의 진행을 제어하여 빛을 측면으로 유도할 수 있는 각도로 곡면을 이룬다. 상기 형광체(130)의 상측 단면은 반사벽(124)으로부터 LED 패키지의 측면으로 갈수록 완만하게 타원의 윤곽을 나타낸다.
상기 형광체(130)는 LED 칩(112)에서 발생된 빛이 진행할 수 있는 매질 역할을 하게 되므로 적절한 수준의 광투과도를 가진다. 상기 형광체(130)는 형광 물질을 포함할 수 있으며, 투명한 에폭시 또는 실리콘 수지와 일정 비율로 형광 물질을 혼합하여 형성될 수도 있다.
상기 형광체(130)의 형광 물질은 발광 다이오드 칩(112)의 발광 파장에 여기되어 발광할 수 있다. 이 경우 형광물질은 단일 독립 파장을 여기 발광하는 순도가 높은 실리케이트(Silicate)계 형광 물질 또는 나이트라이드(Nitride)계 형광물질일 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형광 물질이 이용될 수 있다.
상기 형광체(130)는 반드시 형광 물질을 포함하는 것에 한정되는 것은 아니며, 형광 물질 및/또는 특정 색상의 색소가 혼합되어야 무방하다.
상기 형광체(130)는 트랜스퍼 몰딩 또는 디스펜싱 공정을 통해 LED 칩(112)을 덮도록 도포되며 미리 설정된 두께만큼 도포된다.
도 3은 도 2의 LED 패키지에 반사체(140)가 형성된 상태를 도시하는 단면도이다.
도 3을 참고하면, 상기 형광체(130) 상에는 빛의 진행경로를 제어하는 반사체(140)가 구비된다. 상기 반사체(140)의 하측면 윤곽은 상기 형광체(130)의 상측면 윤곽과 일치하도록 설계되는 것이 바람직하다. 상기 반사체(140)는 반사체(140)의 윤곽에 따른 반사각으로 빛을 LED 패키지의 측면으로 유도하여 확산시키는 역할을 한다. 상기 반사체(140)는 트랜스퍼 몰딩 또는 인젝션 몰딩에 의해 형성된다.
상기 반사체(140)는 상기 반사벽(124) 및 그 양측에 배치된 각각의 형광체(130)을 모두 덮도록 배치된다.
상기 반사체(140)의 상측에는 반사커버(142)가 배치된다. 상기 반사커버(142)는 빛이 LED 패키지(100)의 상측으로 방출되는 것을 방지하고 빛이 LED 패키비의 측면으로만 방출되도록 한다. 상기 반사 커버(142)는 상기 반사체(140)의 상측면 윤곽에 대응되는 형상을 구비하여 상기 반사체(140)에 밀착된다.
상기 리드 프레임(110) 상에 배치된 2개의 LED 칩(112)에서 생성된 빛은 상기 반사벽(124) 및 상기 반사체(140)에 의해 LED 패키지에서 서로 상이한 방향으로 방출된다. 본 발명의 일실시예에 따른 LED 패키지에 따르면 빛은 LED 패키지의 좌우 양측으로 방출된다.
상기 형광체(130)의 상측면의 윤곽과 상기 반사체(140)의 하측면은 반사가 일어나는 표면 역할을 하게 되므로 상기 반사체(140)의 하측면의 윤곽에 따라 빛의 진행 경로가 정밀하게 제어되게 된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 패키지가 도광판에 결합된 구조를 보여주는 단면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛은 전술한 구조의 LED 패키지를 다수 포함한다. 도 4에 도시된 바와 같이 상기 백라이트 유닛은 상기 LED 패키지(100)를 덮는 다수의 서브 도광판(200)을 구비하며, 상기 LED 패키지(100)는 상기 서브 도광판(200)의 측면으로 연장된 돌출부(202) 하측에 배치된다.
상기 LED패키지(100)는 상기 서브 도광판(200)의 돌출부(202)와 돌출부 사이의 공간에 배치되는데, 상기 서브 도광판(200)과 서브 도광판 사이의 갭(g)이 크면 그 부분으로 광이 유출될 수 있으므로 가급적 갭(g)이 작은 것이 바람직하다. 필요하다면 상기 서브 도광판(200)들이 돌출부(202)에서 서로 일체로 연결되어 갭이 형성되지 않도록 할 수도 있다.
이 경우, 백라이트 유닛의 서브 도광판(200)이 이루는 전체 도광판은 상기 LED 패키지를 그 상측에서 덮게 된다. 전술한 바와 같이 상기 LED 패키지(100)의 상측에는 반사 커버(142)가 구비되어 있어서 1차적으로 LED패키지에서 발생된 빛이 LED 패키지의 상측 방향으로 새어 나가지 않게 되며, 2차적으로 서브 도광판(200)의 돌출부(202) 사이의 갭(g)을 0으로 하여 도광판의 갭으로 빛이 새어나가는 것을 막을 수 있다.
한편, 상기 LED 패키지(100)에서 발생되어 측면으로 발광되는 빛은 서브 도광판(200)의 돌출부 아래의 측면을 통하여 도광판으로 입사하게 된다. 상기 LED 패키지(100)는 양 측면으로 동시에 빛을 방출하게 되므로 LED 패키지(100)의 양측면에 있는 각각의 서브 도광판(200)으로 빛이 각각 입사하게 된다.
도 5는 복수개의 LED 패키지가 설치된 상태에서의 발광 상태를 보여주는 평면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 LED 패키지를 구비한 백라이트 유닛의 개략적인 사시도이다.
도 5를 참조하면, 개별 LED 패키지(100)가 길다란 플레이트(101) 상에 소정의 간격으로 다수 배치된다. 상기 LED 패키지(100)는 플레이트의 길이방향으로 길게 배치되며, LED 패키지(100)에 배치된 LED 칩에서 발생된 빛은 LED 패키지의 양측면으로 빛을 발생시키게 된다.
도 5와 같이 플레이트를 따라 소정 간격으로 배치된 LED 패키지는 도 6의 서브 도광판의 갭을 따라 도광판의 배면에 배치된다. 도 6을 참조하면, 전체 도광판은 4개의 서브 도광판(200)으로 형성되므로 전체 도광판에서 갭의 방향으로 전체 도광판의 배면의 중심을 가로질러 십자가 형태로 LED 플레이트가 전체 도광판의 배면에 배치된다.
갭(g)을 따라 배치되는 LED 패키지의 배치 경로면에서, 십자가로 교차하는 지점은 전체 도광판의 중심일 수도 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 전체 도광판의 면적에서 특정 지점으로 치우질 수도 있다.
LED 패키지가 도광판의 중간 부분에 배치되기 때문에, 전체 도광판의 에지에 LED 플레이트가 배치된 경우에 비하여 빛이 진행하게 되는 광의 거리가 짧아지게 되어 본 발명의 일실시예에 때란 백라이트 유닛의 휘도는 에지형 백라이트 유닛보다 균일하게 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것으로서 특허청구범위에 의해서만 한정되며, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도에서 다양한 형태로 치환, 변경, 수정되어 실시될 수 있음이 통상의 기술자에게 자명할 것이다.
본 발명은 LED 패키지에 대한 기술분야에 이용될 수 있으며, 백라이트 유닛에 대한 기술분야에도 이용될 수 있다.
100: LED 패키지 112: LED 칩
114: 제1 범프 116: 제1 와이어
118: 제2 범프 120: 제2 와이어
122: 반사면 124: 반사벽
126: 몰드 130: 형광체
140: 반사체 142: 반사 커버
200: 서브 도광판 202: 돌출부
g: 갭

Claims (7)

  1. 리드 프레임;
    상기 리드 프레임에 고정된 복수개의 LED 칩;
    상기 리드 프레임 상에 형성되며 복수개의 상기 LED 칩 사이에 배치되어, 복수개의 상기 LED 칩에서 발생된 빛을 서로 상이한 방향으로 진행시키는 반사벽;
    복수개의 LED 칩 상에 배치되는 형광체; 및
    상기 형광체 상에 배치되어 빛의 진행경로를 제어하는 반사체를 포함하는 LED 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 형광체는 상기 반사벽에 의해 분리된 LED 칩에 각각 대응하여 형성된 LED 패키지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 형광체의 일측면은 상기 반사벽의 일측에 접촉하여 LED 칩을 매립하도록 배치된 LED 패키지.
  4. 제 3 항에 있어서,
    복수개의 상기 LED 칩은 2개의 LED 칩이며, 2개의 상기 LED 칩에서 발생된 빛은 서로 반대 방향으로 진행하는 LED 패키지.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 형광체의 타측면은 개방되어 있는 LED 패키지.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 LED 패키지를 다수 포함하는 백라이트 유닛에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은 상기 LED 패키지를 덮는 도광판을 구비하며,
    다수의 상기 LED 패키지는 상기 도광판의 배면에서 도광판의 중심을 가로질러 배치되는 백라이트 유닛.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 도광판은 다수의 서브 도광판을 구비하며,
    상기 서브 도광판은 상기 LED 패키지의 상측으로 연장되는 돌출부를 구비하는 백라이트 유닛.
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