KR101474368B1 - Led 패키지용 금속재 리플렉터 - Google Patents

Led 패키지용 금속재 리플렉터 Download PDF

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김영천
남덕희
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강백원
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Abstract

LED 패키지용 금속재 리플렉터가 개시된다. 개시된 LED 패키지용 금속재 리플렉터는, 상기 기판 위에 실장된 LED칩 주변을 일정 높이로 둘러싸되, 상기 LED칩의 광을 외부로 반사하도록 일정 각도로 경사된 반사면이 형성된 금속재 리플렉터에 있어서, 하부바디와; 상기 하부바디의 상부로 연장 형성된 상부바디와; 상기 상부바디 가장자리 중 양측에 대향되며 형성되어 상기 금속재 리플렉터가 상기 기판상에 고정되도록 하는 걸림부;를 포함하되, 상기 반사면은, 4개의 메인 반사면과, 상기 메인 반사면의 모서리에 구비되되, 상기 메인 반사면보다 작은 면적으로 구비된 서브 반사면으로 이루어진 것을 그 특징으로 한다.

Description

LED 패키지용 금속재 리플렉터{METALLIC REFLECTOR FOR LED PACKAGE}
본 발명은 LED 패키지용 금속재 리플렉터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LED 패키지의 성능, 수명 및 신뢰성을 향상시키고, 리플렉터의 반사 성능이 향상되도록 한 LED 패키지용 금속재 리플렉터에 관한 것이다.
일반적으로 LED(Light Emitting Diode: 발광 다이오드)는 전류 인가에 의해 P-N 반도체 접합(P-N junction)에서 전자와 정공이 만나 빛을 발하는 소자로서, LED는 저전압, 저 전류로 연속 발광이 가능하고 소비전력이 작은 이점 등 기존의 광원에 비해 많은 이점이 있다.
이러한 LED는 통상 패키지 구조로 제조된다.
도 1을 참조하면, LED 패키지(1)는, 제1,2리드프레임(12,13)과, 이 제1,2리드프레임(12,13)과 일체로 성형된 패키지 몸체(11)를 포함하여 구성된다.
상기 패키지 몸체(11)는 제1,2리드프레임(12, 13)을 노출시키는 개구부(15)가 형성되며, 이 개구부(15)의 내부에는 LED칩(14)을 밀폐하기 위한 봉지재(16)가 채워진다.
그리고 상기 LED칩(14)은 제1리드프레임(12)상에 도전성 접착제에 의해 부착되며, 본딩와이어(W)를 통해 제2리드프레임(13)에 접속된다. 상기 개구부(15)의 내벽(111)은 LED칩(14)에서 방출된 빛이 외부로 반사되도록 일정한 경사면을 갖는다.
그러나, 상기 개구부(15)의 내벽(111)은 PPA 등과 같은 합성수지로 이루어졌기 때문에, LED칩(14)에서 발생된 빛과 열에 의해 변색되는 문제점이 있다.
특히, 상기 개구부(15)의 내벽(111)이 변색됨에 따라 반사율이 저하되어 원하는 광효율을 얻기 어려웠다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, LED칩을 둘러싸는 금속 또는 세라믹 재질의 리플렉터를 기판상에 장착함으로써 LED칩에서 발생된 빛과 열에 의한 변색 및 반사율을 개선한 LED 패키지가 고안된 바 있다.
이러한 고안은 대한민국 공개특허 제10-2009-0103292호의 'LED 패키지'에 개시되어 있다.
도 2에는 상기한 고안의 일 실시예에 따른 LED 패키지의 평면도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 I-I를 따라 절개하여 나타내 보인 단면도가 도시되어 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, LED 패키지(2)는 기판(21)을 포함하되, 이 기판(21)은 한 쌍의 전극패턴(22,23)이 형성되고, 기판(21)의 상면에 LED칩(24)이 실장되고, LED칩(24)은 본딩와이어(W)를 통해 타측 전극패턴(23)에 접속되고, 한 쌍의 전극패턴(22,23)에 전기적으로 연결된다.
그리고 상기 기판(21)상에 예컨대, 접착제에 의해 접착되는 리플렉터(28)는 링 형태의 금속 또는 세라믹으로 이루어진다.
이러한 리플렉터(28)의 저면은 한 쌍의 전극패턴(22,23)에 절연성 접착제(미도시)에 의해 접착되고, 리플렉터(28)의 내벽(281)은 LED칩(24)에서 방출된 빛을 외부로 반사시키기 위한 일정한 경사면을 갖는다.
또한 상기 내벽(281)에는 금속으로 코팅된 반사층(282)이 형성되고, 이 반사층(282)은 알루미늄 등의 증착 금속이 사용된다.
그리고 상기 리플렉터(28)의 내부는 투광성 수지, 예컨대 실리콘 수지, 에폭시 수지로 된 봉지재(26)가 채워져 기판(21)에 실장된 LED칩(24)의 상부를 밀폐한다.
상기와 같이 구성된 LED 패키지(2)에 적용된 리플렉터(28)는, 수지로 된 기존의 리플렉터에 비해 LED칩(24)에서 발생된 빛과 열에 의한 변색 및 반사율이 개선되고, 리플렉터(28)의 내벽의 반사층(282)을 형성함에 따라 반사율이 향상되었다.
그리고 기존의 리플렉터(28)는 기판(21)상에 절연성 접착제에 의해 접착되는 경우, 리플렉터(28)는 기판(21)에 접착되는 면적이 작기 때문에 접착력이 떨어져, 결국 LED 패키지(2)의 내구성을 떨어뜨린다.
또한 상기 리플렉터(28)가 나사 결합되는 경우에는, 리플렉터(28)의 크기가 너무 작기 때문에 리플렉터(28)와 기판(21)에 나사 가공과 나사 결합이 용이하지 않는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 리플렉터를 수지 몰딩재로 몰딩하여 리플렉터를 고정한 몰딩형 LED 패키지의 일 실시예가 도 4에 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 몰딩형 LED 패키지(1a)는, 예컨대, PPA수지를 몰딩하여 형성된 하우징(10)과, 다수개의 리드로 이루어진 리드프레임(22a,24a)과, LED칩(미도시)이 수용되는 캐비티(12) 공간을 에폭시 또는 실리콘, 또는 에폭시와 실리콘의 혼합제로 채워 LED칩을 보호하는 투광성의 봉지재(30)와, 금속으로 형성되고 반사부(42)와 방열부(44)가 일체로 된 리플렉터(40)를 포함하여 구성된다.
상기와 같이 구성된 몰딩형 LED 패키지(1a)에 방열부(44)를 갖는 금속재의 리플렉터(40)를 구비함으로써, 방열 문제를 해결하는 동시에 리플렉터(40)를 리드프레임(22a,24a)상에 고정할 수 있게 되었다.
하지만, 상기 리플렉터(40) 전체가 하우징(10)과 봉지재(30)로 밀봉되어 있기 때문에 여전히 LED칩의 열을 외부로 방출시키기에는 무리가 있어, LED 패키지(1a)의 성능, 수명 및 신뢰성 저하가 야기된다.
그리고 상기 반사부(42)의 반사면에 형성된 도금층도 고열에 의해 상기한 들뜸 현상이 생겨, 결국 반사부(42)의 반사 성능을 떨어뜨린다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, LED칩의 고열을 적절하게 방출할 수 있도록 하여 LED 패키지의 성능, 수명 및 신뢰성을 향상시키고, 리플렉터의 반사 성능이 향상되도록 한 LED 패키지용 금속재 리플렉터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 LED 패키지용 금속재 리플렉터는, 기판 위에 실장된 LED칩 주변을 일정 높이로 둘러싸되, 상기 LED칩의 광을 외부로 반사하도록 일정 각도로 경사된 반사면이 형성된 금속재 리플렉터에 있어서, 하부바디와; 상기 하부바디의 상부로 연장 형성된 상부바디와; 상기 상부바디 가장자리 중 양측에 대향되며 형성되어 상기 금속재 리플렉터가 상기 기판상에 고정되도록 하는 걸림부;를 포함하되,
상기 반사면은, 4개의 메인 반사면과, 상기 메인 반사면의 모서리에 구비되되, 상기 메인 반사면보다 작은 면적으로 구비된 서브 반사면으로 이루어진 것을 그 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 금속재 리플렉터 대부분을 노출시킬 수 있어, 금속재 리플렉터를 통해 LED칩의 고열을 적절하게 방출할 수 있어, 금속재 리플렉터 반사면의 도금층 들뜸 현상을 방지할 수 있다.
따라서, LED 패키지의 성능, 수명 및 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 리플렉터의 반사 성능을 향상시킬 수 있다.
그리고 리플렉터 반사면에 경사각 확대면 및 서브 반사면을 형성하여 LED칩의 형태나 실장 위치에 관계없이 리플렉터의 반사 성능을 유지할 수 있다.
또한 금속재 리플렉터를 기판상에 고정시킬 수 있는 고정부가 리플렉터에 구비되어 있어, LED 패키지의 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 LED 패키지의 단면도.
도 2는 도 1의 종래의 기술을 개선한 기존의 LED 패키지의 평면도.
도 3은 도 2의 I-I선을 따라 절개하여 나타내 보인 단면도.
도 4는 기존의 몰딩형 LED 패키지의 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지용 금속재 리플렉터의 정면 사시도.
도 6은 도 5의 정면도.
도 7은 도 5의 배면 사시도.
도 8은 도 6에서 A-A선을 따라 절개하여 나타내 보인 단면도.
도 9는 도 6에서 B-B선을 따라 절개하여 나타내 보인 단면도.
도 10은 도 9의 금속재 리플렉터가 적용된 LED 패키지의 일 실시예를 나타내 보인 단면도.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속재 리플렉터의 정면 사시도.
도 12는 도 11의 배면 사시도.
도 13은 도 11의 금속재 리플렉터가 적용된 LED 패키지의 일 실시예를 나타내 보인 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 5에는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지용 금속재 리플렉터의 정면 사시도가 도시되어 있으며, 도 6에는 도 5의 정면도가 도시되어 있고, 도 7에는 도 5의 배면 사시도가 도시되어 있다.
그리고 도 8에는 도 6에서 A-A선을 따라 절개하여 나타내 보인 단면도가 도시되어 있으며, 도 9에는 도 6에서 B-B선을 따라 절개하여 나타내 보인 단면도가 도시되어 있다.
또한 도 10에는 도 9의 금속재 리플렉터가 적용된 LED 패키지의 일 실시예를 나타내 보인 단면도가 도시되어 있다.
설명에 앞서, 일반적인 LED 패키지의 구성은 전술한 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 것을 참조하기로 하고, 여기서는 본 발명의 특징적인 구성만을 상술하기로 한다.
도 5 내지 도 10을 각각 참조하면, 본 발명에 따른 LED 패키지용 금속재 리플렉터(130)는, 기판(110) 위에 실장된 LED칩(120) 주변을 일정 높이로 둘러싸되, LED칩(120)의 광이 외부로 반사되도록 일정 각도로 경사된 반사면이 형성되어, 기판 위에 장착된다.
이를 보다 구체적으로 설명하면, 본 발명에 따른 금속재의 리플렉터(130)는, 상기 기판(110)상에 고정되는 하부바디(134)와, 이 하부바디(134)의 상부에 연장 형성되되, 사방으로 돌출된 걸림턱(132a)이 형성된 상부바디(132)와, 이 상부바디(132) 가장자리 중 양측에 대향되며 형성되되, 하단부에는 안쪽으로 돌출된 후크부(hook part)(133a)가 형성되어 리플렉터(130)가 기판(110)상에 고정되도록 하는 걸림부(133)를 포함하여 구성된다.
또한 상기 걸림턱(132a) 하부의 하부바디(134)는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 하부로 갈수록 그 폭이 좁아진 테이퍼(134a,134b)가 형성되어 있다.
따라서, 도 5 및 도 10에 도시된 바와 같이, 걸림턱(132a) 아래의 하부바디(134)의 테이퍼(134a,134b) 바깥쪽과 걸림부(133) 안쪽 사이가 수지 몰딩재에 의해 몰딩이 됨으로써, 기판(110) 위에 금속재 리플렉터(130)가 단단히 고정된다.
특히, 상기 걸림부(133)에는 후크부(133a)가 형성되어 있기 때문에 금속재의 리플렉터(130)가 더욱더 단단하게 고정될 수 있다.
반면, 상기 상부바디(132) 및 걸림부(133) 바깥쪽은 모두 노출되어 있기 때문에 몰당재에 매립되지 않기 때문에 LED칩(120)의 방열 문제도 해결된다.
그리고 상기 하부바디(134)와 상부바디(132) 내면에는 기판(110)상의 LED칩(120)이 금속재 리플렉터(130) 외부로 노출되도록 관통공(160)이 형성되어 있으며, 이 관통공(160)의 내주면에는 반사면이 형성되어 있다.
이러한 반사면은, 실질적으로 사각형 형태의 4개의 메인 반사면(131a,131b)과, 이 메인 반사면(131a,131b)의 각 모서리에 구비되되, 메인 반사면(131a,131b)보다 작은 면적으로 구비된 서브 반사면(131c)으로 이루어진다.
그리고 상기 메인 반사면(131a,131b) 중 서로 마주보는 2개의 반사면은 경사각도가 일정 높이에서 커지며 형성된 경사각 확대면(131b)으로 형성된다.
즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 경사각 확대면(131b)은 하부에 메인 반사면(131a) 보다 작은 각도(α1)의 소각면(131b-1)과, 경사각 확대면(131b)의 중앙에서 경사각이 소각면(131b-1)의 경사각보다 큰 각도(α2)로 이루어진 대각면(131b-2)으로 구성된다.
상기 대각면(131b-2)의 각도(α2)는 메인 반사면(131a)의 각도와 동일하다.
상기한 바와 같이, 반사면 중, 메인 반사면(131a,131b) 사이마다 서브 반사면(131c)이 형성되어 있기 때문에 기존에 직각 모서리 형성으로 인한 반사면 사각지대(死角地帶)가 없어져, LED칩(120)의 반사 효율을 높일 수 있다.
또한 상기한 반사면 중 전후 또는 좌우 중 일측 메인 반사면(131a,131b)에 경사각 확대면(131b)을 형성하여, 예컨대, LED칩(120)의 형태(직사각형)나 실장 위치가 변경되는 경우, 메인 반사면(131a,131b)이 동일 폭으로 형성된 경우에 대처할 수 있다.
따라서, LED칩(120)의 형태나 실장 위치에 따라 대처할 수 있어, 반사 효율을 떨어뜨리지 않게 할 수 있다.
한편, 도 10에서 설명하지 않은 도면부호 150a 및 150b는 단자 리드를 나타내 보인 것이다.
그리고 상기한 LED칩(120)이 와이어본딩을 하는 경우에는 반사면 내의 빈 공간(또는 관통공(160))에 기존의 봉지재(미도시)가 채워진다.
도 11에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속재 리플렉터의 정면 사시도가 도시되어 있고, 도 12에는 도 11의 배면 사시도가 도시되어 있으며, 도 13에는 도 11의 금속재 리플렉터가 적용된 LED 패키지의 일 실시예를 나타내 보인 단면도가 도시되어 있다.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속재 리플렉터(300)는, 상부바디(301)와, 이 상부바디(301)의 하부로 연장되며 상부바디(301)와 일체로 성형된 하부바디(302)를 포함하여 구성된다.
그리고 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 상부바디(301) 및 하부바디(302)의 중앙에는 소정 각도로 경사진 반사면(303)이 형성된 제1개구(303a)가 형성되어 있어, 상기 반사면(303)을 통해 기판(304) 위에 실장(또는 장착)된 LED칩(120)의 빛이 금속재 리플렉터(300) 외부로 반사된다.
특히, 상기 하부바디(302)의 하단부 내에는 제2개구(304)가 형성되어 있어, 상기 하부바디(302)는 기판(311)의 삽입홈(311a)에 삽입 고정된다. 즉, 도 5의 일 실시예 따른 금속재 리플렉터(130)나 도 11의 다른 실시예에 따른 금속재 리플렉터(300)의 하부바디(134,302)는 기판(110,304)에 고정되는 고정 역할을 한다.
따라서 본 발명에 따른 금속재 리플렉터(130,300)는 기판(110,304)에 고정되기 때문에, 기존의 나사 결합이나 접착제에 의한 접착보다 결합력이 떨어지지 않고, 조립 작업이 쉬우며, 금속재 리플렉터(130,300)의 구조가 보강된다.
더욱이 본 발명에 따른 금속재 리플렉터(130,300)는 상기와 같은 하부바디의 고정 구조 때문에 상부바디(132,301) 외부면 대부분은 대기 중에 노출시킬 수 있으며, 전술한 도 4와 같이 리플렉터(40) 전체가 하우징(10)과 봉지재(30)로 밀봉되지 않아도 된다.
따라서 본 발명에 따른 금속재 리플렉터(130,300)는, LED칩(120)의 열을 외부로 방출시키는데 유리하여 LED 패키지의 성능, 수명 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
그리고 상기 금속재 리플렉터(130,300)는 Cu 또는 Zn 금속으로 이루어지고, 금속재 리플렉터(130,300)의 표면 또는 금속재 리플렉터(130,300)의 반사면에 걸쳐 Ag 도금이 이루어진다.
그러나, 상기 금속재 리플렉터(130,300)는 상기한 소재로 한정되지 않고, Fe, Al 또는 Au를 포함할 수 있다.
한편, 도 12에서 도면부호 301a는 상부바디(132)의 사방으로 돌출 형성된 걸림턱을 나타내 보인 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
100. LED 패키지
110. 기판
120. LED칩
130,300. 금속재 리플렉터
131a,131b. 메인 반사면
131c. 서브 반사면
132. 상부바디
132a. 걸림턱
133. 걸림부
134. 하부바디

Claims (6)

  1. 기판(110) 위에 실장된 LED칩(120) 주변을 일정 높이로 둘러싸되, 상기 LED칩(120)의 광이 외부로 반사되도록 일정 각도로 경사된 반사면이 형성되어, 상기 기판(110) 위에 장착되는 금속재 리플렉터(130)에 있어서,
    상기 기판(110)상에 고정되는 하부바디(134)와;
    상기 하부바디(134)의 상부에 연장 형성되되, 사방으로 돌출된 걸림턱(132a)이 형성된 상부바디(132)와;
    상기 상부바디(132) 가장자리 중 양측에 대향되며 형성되고, 하단부에는 안쪽으로 돌출된 후크부(133a)가 형성되어, 상기 금속재 리플렉터(130)가 상기 기판(110)상에 고정되도록 하는 걸림부(133);를 포함하고,
    그리고, 상기 하부바디(134)와 상기 상부바디(132) 내면에는, 상기 LED칩(120)이 상기 금속재 리플렉터(130) 외부로 노출되도록 관통공(160)이 형성되며, 상기 관통공(160)의 내주면에는 반사면이 형성되되,
    상기 반사면은, 사각형 형태의 4개의 메인 반사면(131a,131b)과, 상기 메인 반사면(131a,131b)의 각 모서리에 구비되되, 상기 메인 반사면(131a,131b)보다 작은 면적으로 구비된 서브 반사면(131c)으로 이루어지고,
    또한, 상기 메인 반사면(131a,131b) 중 서로 마주보는 2개의 반사면은 경사각도가 일정 높이에서 커지며 형성된 경사각 확대면(131b)으로 형성되되,
    상기 경사각 확대면(131b)은 하부에 상기 메인 반사면(131a) 보다 작은 각도(α1)의 소각면(131b-1)과, 상기 경사각 확대면(131b)의 중앙에서 경사각이 소각면(131b-1)의 경사각보다 큰 각도(α2)로 이루어진 대각면(131b-2)으로 구성되고,
    그리고, 상기 대각면(131b-2)의 각도(α2)는 상기 메인 반사면(131a)의 각도와 동일하며,
    또한, 상기 걸림턱(132a) 하부의 하부바디(134)는 하부로 갈수록 그 폭이 좁아진 테이퍼(134a,134b)가 형성되되, 상기 걸림턱(132a) 아래의 상기 하부바디(134)의 상기 테이퍼(134a,134b) 바깥쪽과 상기 걸림부(133) 안쪽 사이가 수지 몰딩재에 의해 몰딩되고,
    그리고, 상기 금속재 리플렉터(130)는 Cu, Zn, 또는 Al 금속 중 어느 하나를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 LED 패키지용 금속재 리플렉터.
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