KR20130015114A - 비중 차를 이용한 ｌｅｄ 패키지 표면의 러프닝 방법 및 ｌｅｄ 패키지 - Google Patents

비중 차를 이용한 ｌｅｄ 패키지 표면의 러프닝 방법 및 ｌｅｄ 패키지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LED 패키지의 표면에 러프닝 패턴을 형성하기 위해 봉지재와 비중 차이가 있는 스피어를 혼합하여 경화시킴으로써 광 출력 효율의 개선과 러프닝 패턴을 갖는 엘이디 패키지의 제조과정을 단순화시킨 비중 차를 이용한 LED 패키지 표면의 러프닝 방법 및 LED 패키지를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해, a) LED 칩이 실장된 리플렉터의 내부에 충전되는 봉지재와 상기 봉지재의 비중 값과 구별되는 비중 값을 갖는 스피어를 혼합하는 단계; b) 상기 리플렉터의 내부에 상기 비중 차이가 있는 스피어가 혼합된 봉지재를 충전하는 단계; 및 c) 상기 스피어가 비중 차이에 의해 상기 충전된 봉지재의 표면으로 이동되도록 일정 시간 동안 반경화하는 단계를 포함한다. 따라서 봉지재 표면에 형성된 스피어를 통해 출광되는 빛의 전반사를 줄여줌으로써 LED 패키지의 광 출력 효율이 향상될 수 있는 장점이 있다.

Description

비중 차를 이용한 ＬＥＤ 패키지 표면의 러프닝 방법 및 ＬＥＤ 패키지{METHOD FOR ROUGHENING SURFACE OF LED PACKAGE USING SPECIFIC GRAVITY DIFFERENCE AND LED PACKAGE}
본 발명은 비중 차를 이용한 LED 패키지 표면의 러프닝 방법 및 LED 패키지에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 LED 패키지의 표면에 러프닝 패턴을 형성하기 위해 봉지재와 비중 차이가 있는 스피어를 혼합하여 경화시킴으로써 전반사를 감소시켜 광 출력 효율을 개선하고 러프닝 패턴을 갖는 엘이디 패키지의 제조과정을 단순화시킨 비중 차를 이용한 LED 패키지 표면의 러프닝 방법 및 LED 패키지에 관한 것이다.
LED(light emission diode)는 반도체의 p-n 접합 구조를 이용하여 주입된 소수 캐리어(전자 또는 정공)를 만들고 이들의 재결합에 의하여 소정의 빛을 발산하는 소자로서, 소비 전력이 적고 수명이 길며, 협소한 공간에 설치 가능하고, 또한 진동에 강한 특성을 갖고 있다.
이러한 LED는 질화물 반도체 InGaN를 이용한 녹색 및 청색 LED의 조명 효율 (luminous efficiency)이 백열 전구 수준을 능가하게 되어 총천연색 디스플레이를 포함한 광범위한 분야로의 LED 응용이 본격화되면서, InGaN 청색 LED에 형광 물질을 도포시켜서 구현한 고휘도 백색 LED의 등장은 반도체 조명 시대를 열게 하였고, 백색 LED는 조명용 제품뿐만 아니라 자동차용 제품에도 응용되면서 그 수요가 급속히 증가하고 있다.
일반적인 LED 패키지의 구성을 살펴보면, LED 칩이 리플렉터의 저면에 설치되고, 상기 리플렉터에는 투명 수지의 봉지재가 채워져 있으며, 상기 봉지재의 내에는 형광물질이 분포되어 있다.
상기 봉지재는 리플렉터 내의 LED 칩을 보호하는 역할을 하는 것으로 그 형상에 따라 제한적으로 광의 지향각 조절에 이용되며, 에폭시 또는 실리콘 등이 주로 이용되고 있다.
한편, 종래의 LED 패키지는 리플렉터 내부면에서 상당량의 광 흡수가 일어나 광의 손실이 발생하는 문제점과 함께, LED 패키지에서 사용되는 봉지재의 광학적 굴절률이 높아서 LED 칩으로부터 발생한 빛이 봉지재의 표면과 공기의 계면으로부터 전반사되어 봉지재의 내부에 갇혀 출광되지 못하고 다시 리플렉터의 내부면으로 향하게 되어 광 흡수에 의한 광 손실이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 봉지재의 표면에서 발생하는 전반사로 인해 LED 패키지의 발광 효율이 감소되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 LED 패키지의 표면에 러프닝 패턴을 형성하기 위해 봉지재와 비중 차이가 있는 스피어를 혼합하여 경화시킴으로써 광 출력 효율의 개선과 러프닝 패턴을 갖는 엘이디 패키지의 제조과정을 단순화시킨 비중 차를 이용한 LED 패키지 표면의 러프닝 방법 및 LED 패키지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 LED 패키지 표면의 러프닝 방법으로서,
a) LED 칩이 실장된 리플렉터의 내부에 충전되는 봉지재와 상기 봉지재의 비중 값과 구별되는 비중 값을 갖는 스피어를 혼합하는 단계; b) 상기 리플렉터의 내부에 상기 비중 차이가 있는 스피어가 혼합된 봉지재를 충전하는 단계; 및 c) 상기 스피어가 비중 차이에 의해 상기 충전된 봉지재의 표면으로 이동되도록 일정 시간 동안 반경화하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 봉지재의 비중 값은 상기 스피어의 비중 값보다 큰 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 봉지재와 스피어는 동일한 굴절율을 갖거나 또는 미리 설정된 일정 범위에서 유사한 굴절율을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 봉지재는 에폭시(epoxy), 아크릴수지(Polymethly Methacrylate), 폴리스티렌(polysterene), 폴리우레탄(polyuretane), 벤조구아나민 수지(benzoguanamine resin) 및 실리콘 수지(silicone resin) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 스피어는 에폭시(epoxy), 아크릴수지(Polymethly Methacrylate), 폴리스티렌(polysterene), 폴리우레탄(polyuretane), 벤조구아나민 수지(benzoguanamine resin) 및 실리콘 수지(silicone resin) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 스피어는 지름이 0.1㎛ 내지 200㎛ 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 비중 차를 이용한 LED 패키지로서,
LED 칩; 저면에 상기 LED 칩이 실장되는 리플렉터; 상기 리플렉터의 내부에 충전되고, 상기 LED 칩으로부터 발생되는 광을 투과시키는 봉지재; 및 상기 봉지재의 표면에 형성되는 다수의 스피어를 포함하고, 상기 봉지재의 비중이 상기 스피어의 비중보다 크게 하여 비중 차이에 의해 상기 스피어가 상기 봉지재의 표면으로 이동하여 배치되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 봉지재 표면에 형성된 스피어를 통해 출광되는 빛의 전반사를 줄여줌으로써 LED 패키지의 광 출력 효율이 향상될 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 LED 패키지의 표면에 러프닝 패턴을 형성하기 위해 봉지재와 비중 차이가 있는 스피어를 혼합하여 경화시킴으로써, 러프닝 패턴을 형성하기 위한 제조과정을 단순화시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 비중 차를 이용한 LED 패키지 표면의 러프닝 방법을 나타낸 흐름도.
도 2 는 도 1에 따른 비중 차를 이용한 LED 패키지 표면의 러프닝 방법에서 혼합된 수지가 충전된 LED 패키지를 나타낸 단면도.
도 3 은 도 1에 따른 비중 차를 이용한 LED 패키지 표면의 러프닝 방법에서 표면에 러프닝 패턴이 형성된 LED 패키지를 나타낸 단면도.
도 4 는 도 1에 따른 비중 차를 이용한 LED 패키지 표면의 러프닝 방법에서 스피어에 따른 광량의 변화를 나타낸 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 비중 차를 이용한 LED 패키지 표면의 러프닝 방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 비중 차를 이용한 LED 패키지 표면의 러프닝 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 2는 도 1에 따른 비중 차를 이용한 LED 패키지 표면의 러프닝 방법에서 혼합된 수지가 충전된 LED 패키지를 나타낸 단면도이며, 도 3은 도 1에 따른 비중 차를 이용한 LED 패키지 표면의 러프닝 방법에서 표면에 러프닝 패턴이 형성된 LED 패키지를 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 1에 따른 비중 차를 이용한 LED 패키지 표면의 러프닝 방법에서 스피어에 따른 광량의 변화를 나타낸 예시도이다.
도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, LED 패키지(100)는 LED 칩(110)이 저면에 실장된 리플렉터(120)와, 상기 LED 칩(110)을 둘러싸는 봉지재(130)와, 상기 봉지재(130)의 표면 상에 형성되는 스피어(140, sphere)를 포함하여 구성된다.
상기 LED 칩(110)은 n 전극과 p 전극이 와이어(미도시)에 의해 리드와 전기적으로 연결되어 리플렉터(120)의 저면에 실장되고, 청색, 적색, 녹색 또는 UV 파장 중 적어도 하나의 광을 발생시키며, 다수의 색상을 발광하는 복수의 LED 칩이 구성될 수도 있다.
상기 리플렉터(120)는 상방향으로 경사지게 개방되어 형성되고, 가시광선의 반사을 위해 리플렉터(120)의 내부면은 반사물질로서, Ag 도는 Al로 코팅되어 있다.
상기 봉지재(130)는 투명의 수지(resin)로 상기 리플렉터(120)의 내부에 충전되고, 상기 LED 칩(110)으로부터 발생되는 광을 투과시킬 수 있도록 투명 수지로 이루어지며, 예를 들면 에폭시(epoxy), 아크릴수지(Polymethly Methacrylate), 폴리스티렌(polysterene), 폴리우레탄(polyuretane), 벤조구아나민 수지(benzoguanamine resin) 및 실리콘 수지(silicone resin) 중 어느 하나로 형성된다.
또한, 상기 봉지재(130)는 황색, 적색, 녹색 중 어느 하나로 파장을 변환시키는 형광체가 혼합되어 LED 칩(110)으로부터 발광된 광을 변환시켜 백색광을 구현할 수도 있다.
상기 스피어(140)는 상기 봉지재(130)의 표면에 배치되어 요철과 같은 반구 형상의 러프닝 패턴Roughening pattern)을 형성한다.
또한, 상기 스피어(140)는 봉지재(130)의 경화 중에 상기 봉지재(130)의 표면으로 이동하여 배치되도록 상기 봉지재의 비중(比重)보다 작은 비중을 갖는다.
또한, 상기 스피어(140)는 봉지재(130)와 동일한 굴절율을 갖거나 또는 미리 설정된 일정 범위에서 유사한 굴절율을 갖도록 하고, 에폭시(epoxy), 아크릴수지(Polymethly Methacrylate), 폴리스티렌(polysterene), 폴리우레탄(polyuretane), 벤조구아나민 수지(benzoguanamine resin) 및 실리콘 수지(silicone resin) 중 어느 하나로 구성된다.
상기 봉지재(130)와 스피어(140) 사이의 비중 차이로 형성되는 러프닝 패턴은 LED 칩(110)으로부터 발생되는 빛을 굴절시켜 봉지재(130) 표면에서의 전반사 발생을 감소시킨다.
즉 봉지재(130)의 표면에 형성되는 스피어(140)는 봉지재(130) 표면에서의 임계각을 증가시켜 전반사가 발생하는 것을 방지하여 LED 칩(110)으로부터 발생되는 빛이 투과되도록 한다.
또한, 상기 스피어(140)의 크기는 파장에 따라 외부로 투과되어 나오는 광량인 광 투과도에 영향을 줄 수 있으므로 외부로 투과되는 파장대에 따라 지름이 0.1㎛ 내지 200㎛ 중 어느 하나의 크기로 구성된다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 봉지재(130)에 일정량의 스피어(140)를 혼합하여 요철과 같은 러프닝 패턴이 형성된 LED 패키지(100)의 광량 측정 그래프에서 알 수 있듯이 스피어(140)가 봉지재(130)의 표면에서 전반사를 감소시킴으로써, 광량이 증가되는 것을 알 수 있다.
다음은 LED 패키지(100)의 봉지재 표면에 러프닝 패턴을 형성하는 방법을 설명한다.
우선, 리플렉터(120)의 내부 저면에 LED 칩(110)을 실장하여 준비한다. 이때 상기 리플렉터(120)의 내부면에는 상기 LED 칩(110)으로부터 발광되는 빛을 반사시켜 상방향으로 향하도록 반사물질이 코팅될 수 있다.
상기 LED 칩(110)이 실장된 리플렉터(120)가 준비되면, 상기 리플렉터(120)의 내부에 충전되는 봉지재(130)와 상기 봉지재의 비중보다 작은 비중을 갖는 스피어를 혼합(S100)한다.
상기 봉지재(130)는 에폭시, 아크릴수지, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 벤조구아나민 수지 및 실리콘 수지 중 어느 하나로 구성되고, 상기 스피어(140)도 에폭시, 아크릴수지, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 벤조구아나민 수지 및 실리콘 수지 중 어느 하나로 구성되며, 상기 봉지재(130)와 스피어(140)는 동일한 굴절율을 갖거나 또는 일정 범위 내에서 유사한 굴절율을 갖는다.
또한, 상기 스피어(140)는 지름이 0.1㎛ 내지 200㎛ 중 어느 하나의 크기로 구성된다.
상기 봉지재(130)와 스피어(140)를 혼합한 수지는 리플렉터(120)의 내부에 충전(S110)된다.
상기 리플렉터(120)로 충전된 혼합 수지는 봉지재(130)와 스피어(140)의 비중 차이로 인해 상기 스피어(140)가 봉지재(130)의 상방향으로 이동하고, 결국 상기 봉지재(130)의 표면까지 이동하여 경화(S120)되도록 한다.
이때, 상기 스피어(140)가 봉지재(130)의 표면으로 이동될 수 있도록 반경화 상태를 일정 시간 동안 유지하고, 상기 반경화 상태의 종료 후에는 열 또는 적외선 등을 이용한 급속 경화를 수행할 수도 있다.
따라서, LED 패키지(100)의 봉지재(130) 표면에 스피어(140)를 형성시켜 러프닝 패턴을 갖도록 함으로써, 봉지재(130) 표면에서의 전반사를 감소시켜 LED 패키지(100)의 광량을 증가시킬 수 있게 된다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : LED 패키지 110 : LED 칩
120 : 리플렉터 130 : 봉지재
140 : 스피어

Claims (7)

  1. LED 패키지 표면의 러프닝 방법으로서,
    a) LED 칩이 실장된 리플렉터의 내부에 충전되는 봉지재와 상기 봉지재의 비중 값과 구별되는 비중 값을 갖는 스피어를 혼합하는 단계;
    b) 상기 리플렉터의 내부에 상기 비중 차이가 있는 스피어가 혼합된 봉지재를 충전하는 단계; 및
    c) 상기 스피어가 비중 차이에 의해 상기 충전된 봉지재의 표면으로 이동되도록 일정 시간 동안 반경화하는 단계를 포함하는 비중 차를 이용한 LED 패키지 표면의 러프닝 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 봉지재의 비중 값은 상기 스피어의 비중 값보다 큰 것을 특징으로 하는 비중 차를 이용한 LED 패키지 표면의 러프닝 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 봉지재와 스피어는 미리 설정된 일정 범위에서 동일하거나 또는 유사한 굴절율을 갖는 것을 특징으로 하는 비중 차를 이용한 LED 패키지 표면의 러프닝 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 봉지재는 에폭시(epoxy), 아크릴수지(Polymethly Methacrylate), 폴리스티렌(polysterene), 폴리우레탄(polyuretane), 벤조구아나민 수지(benzoguanamine resin) 및 실리콘 수지(silicone resin) 중 어느 하나인 것을 특징으로 비중 차를 이용한 LED 패키지 표면의 러프닝 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스피어는 에폭시(epoxy), 아크릴수지(Polymethly Methacrylate), 폴리스티렌(polysterene), 폴리우레탄(polyuretane), 벤조구아나민 수지(benzoguanamine resin) 및 실리콘 수지(silicone resin) 중 어느 하나인 것을 특징으로 비중 차를 이용한 LED 패키지 표면의 러프닝 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스피어는 지름이 0.1㎛ 내지 200㎛ 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 비중 차를 이용한 LED 패키지 표면의 러프닝 방법.
  7. 비중 차를 이용한 LED 패키지로서,
    LED 칩;
    저면에 상기 LED 칩이 실장되는 리플렉터;
    상기 리플렉터의 내부에 충전되고, 상기 LED 칩으로부터 발생되는 광을 투과시키는 봉지재; 및
    상기 봉지재의 표면에 형성되는 다수의 스피어를 포함하고,
    상기 봉지재의 비중이 상기 스피어의 비중보다 크게 하여 비중 차이에 의해 상기 스피어가 상기 봉지재의 표면으로 이동하여 배치되도록 하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
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