KR101456269B1 - 멀티 ｌｅｄ 패키지 - Google Patents

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Abstract

멀티 LED 칩이 개시된다. 이러한 멀티 LED 칩은, 백색광을 발하는 LED 칩, 백색광을 발하는 LED 칩과는 다른 광을 발하는 적어도 하나 이상의 타 LED 칩, 백색 및 타 LED 칩의 실장 영역을 제공하며 방열하기 위한 히트싱크, 백색 및 타 LED 칩을 동작시키기 위해 전기 배선되는 리드 프레임, 히트싱크와 리드 프레임을 지지하는 하우징 및 백색광을 발하는 LED 칩을 수용하기 위해 히트싱크 상부에 돌출되어 형성된 격벽을 포함함으로써, 하나의 LED 패키지 내에 백색광과 백색광 이외의 다른 광을 발하는 LED 칩을 실장하여, 백색 및 그 밖의 색을 다양하게 발광할 수 있으며, 백색광을 발하는 LED 칩과 함께 자외선 LED 칩 및 적외선 LED 칩도 하나의 LED 패키지 내에 실장함으로써 사용자에게 다양한 기능을 제공할 수 있다.
LED, 멀티, 백색, 격벽, 히트싱크

Description

멀티 ＬＥＤ 패키지{MULTI LIGHT EMITTING DIODE PACKAGE}
본 발명은 멀티(multi) LED(Light Emitting Diode) 패키지에 관한 것으로서, 특히 백색광과 그 이외의 다른 색 광, 적외선 또는 자외선을 개별적으로 발광할 수 있는 멀티 LED 패키지에 관한 것이다.
일반적으로, LED 패키지는 LED 칩과 LED 칩에 전류를 인가하기 위한 리드 프레임과, 리드 프레임을 지지하는 하우징을 포함한다. 근래 들어, LED 패키지를 사용한 조명에 대한 관심이 급증하고 있다. LED 패키지를 조명용으로 사용하기 위해서는 발광의 질적 향상뿐만 아니라 수천 루멘(lumen) 이상의 광출력이 요구된다. 이러한 고출력 발광은 입력 전류에 비례하므로 LED 칩에 높은 전류를 제공하면 소망하는 광출력을 얻을 수 있으나, 입력 전류를 높이는 것으로 인해 열이 많이 발생하게 된다.
LED 패키지에 있어서, 열이 LED 칩에 오래 머무르는 경우, LED 칩의 반도체 결정 구조에 전위(dislocation) 및 부정합(mismatch)을 일으켜 LED 칩의 수명을 저하시킬 수 있다. 따라서 LED 칩에 열 흡수원 내지 열 방출원으로서 히트싱크(heat-sink)(슬러그(slug)로도 불려지나 여기서는 "히트싱크"로 칭함)가 부가되고 있다.
또한, LED 패키지는 하나의 히트싱크 상에 서로 다른 파장의 광을 발하는 복수의 LED 칩을 실장하고 그 LED 칩들을 개별 동작시킴으로써, 다색의 광을 발하는 LED 패키지로 응용될 수 있다. 일반적으로는 하나의 LED 패키지 내에 적색광을 발하는 LED 칩, 녹색광을 발하는 LED 칩, 및 청색광을 발하는 LED 칩을 함께 실장함으로써 개별 동작시키거나 두 개 이상을 복수로 동작시키는 방법으로 여러가지 색의 발광을 구현하여 왔다.
그러나, 하나의 LED 패키지 내에 이와 같이 적색, 녹색, 및 청색 각각의 색을 발광하는 LED 칩 모두를 포함하여 구현하는 경우, 백색을 발광하고자 할 시 적색, 녹색, 및 청색 각각의 색을 발광하는 LED 칩 모두를 함께 구동하여야 한다. 따라서, 이 경우 색 밸런스를 맞추는 것에 많은 어려움이 많이 따르고 있다.
또한, 백색광을 발하기 위한 칩의 경우에는 형광체 형성이 수반되어져야 하므로 하나의 LED 패키지 내에 백색광을 발하는 LED 칩과 다른 광을 발하는 LED 칩을 함께 실장하는 데 있어서 많은 어려움이 있는 실정이다.
따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하나의 LED 패키지 내에 백색광과 백색광 이외의 다른 광을 발하는 LED 칩을 실장함으로써 다양한 광을 발할 수 있는 멀티 LED 패키지를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 멀티 LED 패키지는, 제1 LED 칩; 상기 제1 LED 칩과는 다른 광을 발하는 하나 이상의 제2 LED 칩; 상기 제1 및 제2 LED 칩의 실장 영역을 제공하며 방열하기 위한 히트싱크; 상기 제1 및 제2 LED 칩을 동작시키기 위해 전기 배선되는 리드 프레임; 상기 히트싱크 및 상기 리드 프레임을 지지하는 하우징; 및 상기 제1 LED 칩을 수용하기 위해 상기 히트싱크 상부에 돌출되어 형성된 격벽을 포함한다.
바람직하게는, 상기 제1 LED 칩은 백색광을 발하는 LED 칩이다.
바람직하게는, 상기 제2 LED 칩은 적색광을 발하는 LED 칩, 녹색광을 발하는 LED 칩, 청색광을 발하는 LED 칩, 적외선 LED 칩 및 자외선 LED 칩 중 선택된 하나 또는 둘 이상의 칩일 수 있다.
바람직하게는, 상기 격벽은 상기 히트싱크와 일체로 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 격벽 내부에는 상기 제1 LED 칩을 덮도록 형광체가 채워질 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 LED 칩 및 제2 LED 칩은 상기 하우징에 형성된 개방 부의 중심을 기준으로 동일원주상에 위치할 수 있다.
본 발명은 개선된 멀티 LED 패키지를 제공함으로써, 하나의 LED 패키지 내에 백색광과 백색광 이외의 다른 광을 발하는 LED 칩을 실장하여, 백색 및 그 밖의 색의 광을 발할 수 있다. 나아가, 본 발명은 백색광을 발하는 LED 칩과 함께 자외선 LED 칩 및 적외선 LED 칩도 하나의 LED 패키지 내에 실장함으로써 사용자에게 다양한 기능을 제공할 수 있다.
이하에서는 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하의 설명들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 의도 이외에는 다른 의도없이 예를 들어 도시되고 한정된 것에 불과하므로, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 사용되어서는 아니될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 LED 패키지의 사시도이고, 도 2는 도 1의 멀티 LED 패키지의 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 멀티 LED 패키지(1)는 제1 LED 칩(12)과, 제1 LED 칩(12)과는 다른 광을 발하는 제2 LED 칩들(14, 16), 제1 LED 칩(12)과 제2 LED 칩들(14, 16)의 실장 영역을 제공하며 방열하기 위한 히트싱크(20), 제1 LED 칩(12)과 제2 LED 칩들(14, 16)을 동작시키기 위해 전기 배선되는 리드 프레임(40), 히트싱크(20)와 리드 프레임(40)을 지지하는 하우징(30), 그리고 히트싱 크(20) 상에 형성되어 제1 LED 칩(12)을 수용하기 위한 격벽(22)을 포함한다.
제2 LED 칩들(14, 16)은 적색광을 발하는 LED 칩, 녹색광을 발하는 LED 칩, 청색광을 발하는 LED 칩, 적외선 LED 칩 및 자외선 LED 칩 중 선택된 하나 또는 둘 이상의 칩일 수 있다. 제1 LED 칩(12) 상에 형광체가 도포되고, 상기 형광체에 의해 상기 제1 LED 칩(12)으로부터의 광은 백색 파장대의 광으로 변환된다. 본 발명의 제1 LED 칩(12)은 제2 LED 칩들(14, 16)과 하나의 패키지 내부에 위치하므로 형광체 도포를 위한 공간이 별도로 마련되는 것이 바람직하다.
따라서, 격벽(22)은 제1 LED 칩(12)을 수용하기 위한 공간을 제공할 수 있으며, 히트싱크(20) 상에 돌출되어 형성된다. 바람직하게는, 격벽(22)은 히트싱크(20)와 동일한 물질로 형성될 수 있다. 더 바람직하게는, 격벽(22)은 히트싱크(20)와 일체로 형성될 수 있다. 그리하여, 제1 LED 칩(12)의 동작으로 인한 열을 더욱 효과적으로 방열할 수 있다. 그리고, 격벽(22) 내에 수용된 제1 LED 칩(12)에는 격벽(22)의 범위 내에서 형광체(미도시)가 형성된다.
격벽(22)은, 그의 상부는 개방되고, 그의 측면부는 제1 LED 칩(12)을 에워싸도록 형성될 수 있다. 즉, 제1 LED 칩(12)이 대체로 네 개의 측면을 가지므로 그에 상응하게 제1 LED 칩(12)의 네 개의 측면 각각에 대한 네 개의 벽면을 가질 수 있다. 그러나, 격벽(22)의 형태는 도시된 바와 같이 네 개의 벽면을 가지는 것으로 한정되지 않고 제1 LED 칩(12)을 수용하고 형광체를 형성할 수 있다면 어떠한 형태이든 무방하다.
동작시, 제1 LED 칩(12)은 자신으로부터 나온 소정 파장 범위의 형광체에 의해 다른 파장의 광으로 여기되고, 형광체에 의해 여기된 광과 여기되지 않은 광의 혼합에 의해 백색광이 얻어지게 된다.
또한, LED 패키지(1)는 리드 프레임(40)과 히트싱크(20)를 지지하는 하우징(30)을 포함하는 데, 하우징(30)의 상부에는 LED 칩들(12, 14, 16)의 주변, 즉 캐비티 내부 공간을 한정하는 개방부(32)가 형성된다. 그리고, 도시되지는 않았지만, 개방부(32)에는 투광성 재질의 봉지재가 몰딩될 수 있으며, 그러한 봉지재는 LED 칩들(12, 14, 16)을 패키지 외부로부터 보호하는 역할을 한다.
상기와 같은 구성을 포함함으로써, 본 발명에 따른 멀티 LED 패키지(1)는 기존에 백색광으로 변환시키는 형광체를 갖는 LED 칩을 포함하는 복수 개의 LED 칩들을 동일 패키지 내에 실장하여 다양한 광을 구현하고자 하는 경우의 문제점들을 개선할 수 있게 된다.
도 2에 도시된 바와 같이, LED 칩들(12, 14, 16)은 히트싱크(20)의 중심(C)으로부터 등 간격을 갖도록(즉, C를 중심으로 하여 소정의 반경(R)을 갖는 가상의 원을 그리는 경우 대체로 그 원주 상에 위치하도록) 배치된다. 이는, 예를 들어 개방부(32)에 반구형의 봉지재(미도시)를 형성하는 경우, LED 칩들(12, 14, 16)로부터 나온 광이 봉지재를 거쳐 균일하게 방출되도록 할 수 있다. 그 결과 2차적인 옵틱(optic) 설계 및 적용이 용이해 질 수 있는 효과를 누릴 수 있다.
도 1 및 도 2에서는 칩들(12, 14, 16) 각각이 두 개의 본딩와이어(W)에 의해 본딩되어 리드 프레임에 전기적으로 연결되는 래터럴형(lateral type)이므로, 히트싱크(20)가 각각의 칩 마다에 상응하게 절연되어 분리되는 형태가 아니라 하나의 몸체로 형성될 수 있다.
도 1 및 도 2에는 제2 LED 칩의 개수가 두 개인 경우가 예시되어 있으나, 동시에 구동되어 다양한 색의 광을 발할 수 있는 적색, 녹색 및 청색 각각을 발광하는 LED 칩이 모두 실장될 수 있다. 즉, 제2 LED 칩들(14, 16)은 적색광을 발하는 LED 칩, 녹색광을 발하는 LED 칩, 청색광을 발하는 LED 칩, 적외선 LED 칩 및 자외선 LED 칩 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 칩일 수 있다.
도 3은 그러한 예들이 몇 가지 제시되어 있는데, 도 3의 (a)는 백색광으로 변환시키는 형광체를 갖는 LED 칩인 제1 LED 칩(12)과 제1 LED 칩(12)의 외곽을 에워싸도록 배치된 격벽(22)과, 적색, 녹색, 청색, 자외선, 또는 적외선을 발하는 LED 칩 중 어느 하나인 제2 LED 칩(14)이 히트싱크(20) 상에 배치된 상태를 나타낸 개략도이다.
도 3의 (b)는 격벽(22) 내에 수용되어 있는 백색광으로 변환시키는 형광체를 갖는 LED 칩인 제1 LED 칩(12)과, 적색, 녹색, 청색, 자외선 또는 적외선을 발하는 LED 칩 중 세 개의 제2 LED 칩들(14, 16, 18)이 히트싱크(20) 상에 배치된 상태를 나타낸 개략도이다. 예를 들어, 참조부호 14는 적색을 발광하는 LED 칩이고, 참조부호 16은 녹색을 발광하는 LED 칩이며, 참조부호 18은 청색을 발광하는 LED 칩일 수 있다.
도 3의 (c)는 격벽(22) 내에 수용되어 있는 백색광을 발하는 LED 칩(12)과, 적색, 녹색, 청색, 자외선 또는 적외선을 발하는 LED 칩 중 어느 두 개의 제2 LED 칩들(14, 16)이 히트싱크(20) 상에 배치된 상태를 나타낸 개략도이다.
도 3의 (a) 내지 (c)에서 격벽(22) 내에는 LED 칩(12)과 함께 백색 발광에 필요한 형광체(미도시)가 더 형성되는 것은 앞서 살펴 본 바와 같다. 또한, 도 3의 (a) 내지 (c)에 예시한 것 이외에 백색광으로 변환시키는 형광체를 갖는 LED 칩(12)을 포함하면서 더 많은 칩이 배치된 경우들도 고려할 수 있으나, 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 및 범위 이내에서 얼마든지 응용할 수 있는 정도이므로 별도로 예시하지는 않는다.
또한, 도 1 내지 도 3에 예시된 바와 같이, 본 발명에 따라 백색광으로 변환시키는 형광체를 갖는 LED 칩을 하나의 LED 패키지 내에 다른 LED 칩들과 동시에 실장하고자 하는 경우, 두 개의 본딩와이어에 의해 각각 리드 프레임에 연결되는 투-본딩 방식에 의한 전기 배선을 채용하는 래터럴형을 위주로 설명하였으나, 이와 같은 방열판 상에 돌출된 격벽을 채용하여 백색광을 발하는 LED 칩을 수용하는 방식은 위의 래터럴형 이외의 다른 형태의 LED 칩의 경우에도 응용될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 멀티 LED 패키지는 상기 실시 예들에 한정되지 않고, 본 발명의 기본 원리를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 설계되고, 응용될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게는 자명한 사실이라 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 LED 패키지의 사시도;
도 2는 도 1의 멀티 LED 패키지의 평면도; 및
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 LED 패키지에서 히트싱크 상에서 격벽 내에 수용되는 백색광을 발하는 LED 칩과 다양한 개수의 다른 LED 칩들이 배치된 상태를 보여주는 개략 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 멀티 LED 칩 12 : 제1 LED 칩
14, 16, 18 : 제2 LED 칩 20 : 히트싱크
22 : 격벽 W : 본딩와이어
30 : 하우징 40 : 리드 프레임

Claims (6)

  1. 제1 LED 칩;
    상기 제1 LED 칩과는 다른 광을 발하는 적어도 하나 이상의 제2 LED 칩;
    상기 제1 및 제2 LED 칩의 실장 영역을 제공하며 방열하기 위한 히트싱크;
    상기 제1 및 제2 LED 칩을 동작시키기 위해 전기 배선되는 리드 프레임;
    상기 히트싱크 및 상기 리드 프레임을 지지하는 하우징; 및
    상기 제1 LED 칩을 수용하기 위해 상기 히트싱크 상부에 돌출되어 형성된 격벽을 포함하고,
    상기 격벽은 상기 제1 LED 칩의 주변을 감싸는 것을 특징으로 하는 멀티 LED 패키지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 LED 칩을 덮는 형광체를 더 포함하고, 상기 형광체는 상기 격벽 내부에 채워지는 것을 특징으로 하는 멀티 LED 패키지.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 LED 칩은 적색광을 발하는 LED 칩, 녹색광을 발하는 LED 칩, 청색광을 발하는 LED 칩, 적외선 LED 칩 및 자외선 LED 칩 중 선택된 하나 또는 둘 이상의 칩인 것을 특징으로 하는 멀티 LED 패키지.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 LED 칩 및 제2 LED 칩은 상기 하우징에 형성된 개방부의 중심을 기준으로 동일원주상에 위치하는 것을 특징으로 하는 멀티 LED 패키지.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 격벽은 상기 히트싱크과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 멀티 LED 패키지.
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