KR100583160B1 - 발광 다이오드 램프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광 다이오드의 와이어 본딩을 수평 방향으로 일치시킴으로써, 소형화 및 경박화할 수 있는 발광 다이오드 램프를 개시한다. 개시된 본 발명은 패키지; 상기 패키지의 개구 영역에 형성되어 있는 금속 리드; 상기 금속 리드의 요철 홈 영역에 형성 배치되어 있는 전극 패드들; 및 상기 금속 리드 상에 실장되고, 상기 전극 패드들과 금속 리드에 수평한 방향으로 와이어 본딩되어 배치된 발광 다이오드들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 발광 다이오드들은 상기 패키지의 개구 영역 중심선을 따라 배치되어 있고, 상기 패키지의 개구 영역에 형성되어 있는 전극 패드들은 비아홀을 통하여 패키지의 하부에 형성된 단자들과 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 LED들 중 두 개의 레드 LED는 직렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.
LED, 램프, 패키지, 와이어, 반사판

Description

발광 다이오드 램프{LIGHT EMITTING DIODE LAMP}
도 1은 종래 기술에 따른 발광 다이오드 램프 구조를 도시한 도면.
도 2는 도 1의 I-I' 영역의 단면도.
도 3은 도 1의 발광 다이오드 램프 회로를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 발광 다이오드 램프 구조를 도시한 도면.
도 5는 도 4의 점선 영역을 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 발광 다이오드 램프의 하측면을 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 발광 다이오드 램프를 도시한 사시도.
도 8은 상기 도 7의 일측 단면도.
도 9는 본 발명에 따른 발광 다이오드 램프의 회로를 도시한 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100: 발광 다이오드 램프 102: 패키지
101a, 101b: 레드 LED 102a, 102b: 블루 LED
103: 그린 LED 133: 연결선
200: 반사판
본 발명은 발광 다이오드(Light Emitting Diode) 램프에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 발광 다이오드의 와이어 본딩을 수평 방향으로 일치시킴으로써, 소형화 및 경박화할 수 있는 발광 다이오드 램프에 관한 것이다.
일반적으로 LED란 발광 다이오드라고도 부르며, 이는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기 신호를 적외선, 가시광선 또는 빛의 형태로 변환시켜 신호를 보내고 받는 데 사용되는 소자이다.
보통 LED의 사용 범위는 가정용 가전 제품, 리모콘, 전광판, 표시기, 각종 자동화 기기 등에 사용되고, 종류는 크게 IRED(Infrared Emitting Diode)와 VLED(Visible Light Emitting Diode)로 나뉘어 진다.
상기의 LED의 구조는 사파이어 기판 상에 N형 GaN 층이 형성되고, 상기 N형 GaN 층 표면의 일측 상에 N-메탈이 있고, 상기 N-메탈이 형성된 영역 이외에 활성층으로 구성되고, 상기 활성층으로부터 P 메탈을 통하여 전송되어 오는 정공과 N 메탈을 통하여 전송해오는 전자가 결합하여 광을 발생시킨다.
특히, LED는 정보 통신 기기의 소형화, 슬림화(slim) 추세에 따라 기기의 각종 부품인 저항, 콘덴서, 노이즈 필터 등은 더욱 소형화되고 있으며 PCB(Printed Circuit Board: 이하 PCB라고 함) 기판에 직접 장착하기 위하여 표면실장소자(Surface Mount Device)형으로 만들어지고 있다.
상기와 같은 LED는 출력되는 광의 세기에 따라, 가정용 가전 제품, 전광판 등에 사용된다.
이에 따라 표시소자로 사용되고 있는 LED 램프도 SMD 형으로 개발되고 있다. 이러한 SMD는 기존의 단순한 점등 램프를 대체할 수 있으며, 이것은 다양한 칼라를 내는 점등표시기용, 문자표시기 및 영상표시기 등으로 사용된다.
도 1은 종래 기술에 따른 발광 다이오드 램프 구조를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 I-I' 영역의 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, SMD 타입 램프(1)에 있어서, 금속 리드(3)의 하나의 시트는 합성수지 또는 액정 폴리머 패키지(2)에 삽입되어 있으며 이 때문에 리드(3)는 패키지(2)의 개구부(2a)의 좌측단으로부터 구멍(2a)의 상반부내의 패키지(2)의 우측단까지의 범위이다.
두개의 레드 LED(R1, R2)와, 두개의 블루 LED(B1, B2)와 하나의 그린 LED(G), 즉 총 5개인 발광 LED는 단일의 수평 열로 짧은 간격으로 배열되도록 금속 리드(3)상에 배열된다.
한편, 상기 개구부(2a)의 하부 내에서, 상기 금속 리드(3)의 돌출부는 거의 중심부에 배열되고, 5개의 단자들(4a, 4b, 4c 4d, 4e)은 상기 금속 리드(3)로부터 소정 거리 이격되어 상기 액정 폴리머 패키지(2)내에 삽입된다.
상기 금속 리드(3)와 단자들(4a, 4b, 4c 4d, 4e)과 액정 폴리머 패키지(2)는 상기 금속 리드(3)와 단자들(4a, 4b, 4c 4d, 4e)이 패키지(2)에 대한 주입 성형 몰드 내에 세트된 상태에서 패키지(2)를 주입 성형에 의해 일체적으로 형성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 패키지(2)의 개구부(2a)는 투명 에폭시 수지(6)로 채워지고 수지(6)로 밀봉된다.
상기 투명 에폭시 수지(6)는 경화될 때 수축한다. 그러므로, 도 2에 도시된 바와 같이, 투명 에폭시 수지(6)의 표면은 외측 외주가 중심부보다 높아지기 때문에 중심부가 음푹 들어간다.
상기 레드 LED(R1, R2)가 5개의 LED(R1, B1, G, B2, R2)중에서 높이가 제일 높기 때문에, 상기 레드 LED(R1, R2)는 5개의 LED(R1, B1, G, B2, R2)의 발광 표면으로부터 투명 에폭시 수지(6)의 표면까지의 거리가 실제적으로 균일 또는 균일하기 때문에 단일열의 대향 단부에 실장된다.
도면에서는 도시하였지만, 설명하지 않은 5는 와이어를 나타낸다.
도 3은 도 1의 발광 다이오드 램프 회로를 도시한 도면으로서, 두 개의 레드 LED(R1, R2)와 두 개의 블루 LED(B1, B2) 및 한 개의 그린 LED(G)가 상기 금속 리드(3)를 중심으로 병렬 형태로 구성되어 있다.
즉, 상기 LED들(R1, R2, B1, B2, G)의 단자들(4a, 4b, 4c, 4d, 4e)과 금속 리드(3)를 사이에 각각 배치되어 동일한 전압이 인가되어 LED들이 구동된다.
도면에서 도시하였지만 설명하지 않은 3a는 금속 리드에 공통 전압을 인가하는 단자를 나타낸다.
그러나, 상기와 같은 구조를 갖는 LED 램프는 패키지의 개구부 내부에 형성된 금속 리드 상에 LED들을 실장하고, 그 단자들을 마찬가지로 패키지 개구부 내부에 형성된 단자들에 상하 본딩시키기 때문에 구조적으로 소형화와 경박화에 한계가 있다.
즉, LED를 이용한 패키지의 소형화는 핸드폰, 노트북, PDA등에 사용되고 있 고, 이에 사용되는 LED 램프에 대해서는 그 폭이 좁아야하는데, 상기와 같이 종래 기술로는 폭을 좁게 형성하는데 한계가 있다.
특히, 종래 기술에서는 개구부의 상하폭(수직폭)을 좁게 형성하여 경박화하는데는 한계가 있다.
본 발명은, LED들이 실장되어 있는 패키지의 중심 영역에 금속 리드를 배치하고, 상기 금속 리드 사이에 전극 패드들을 형성하여, LED들을 수평한 방향으로 와이어 본딩함으로써 패키지를 소형화 및 경박화 할 수 있는 발광 다이오드 램프를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 발광 다이오드 램프는,
패키지;
상기 패키지의 개구 영역에 형성되어 있는 금속 리드;
상기 금속 리드의 요철 홈 영역에 형성 배치되어 있는 전극 패드들; 및
상기 금속 리드 상에 실장되고, 상기 전극 패드들과 금속 리드에 수평한 방향으로 와이어 본딩되어 배치된 발광 다이오드들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 발광 다이오드들은 상기 패키지의 개구 영역 중심선을 따라 배치되어 있고, 상기 패키지의 개구 영역에 형성되어 있는 전극 패드들은 비아홀을 통하여 패키지의 하부에 형성된 단자들과 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 LED들 중 두 개의 레드 LED는 직렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 패키지의 개구 영역에는 광효율 향상을 위하여 반사판이 형성되어 있고, 상기 패키지의 개구 영역 형성된 반사판의 기울기는 LED들이 실장된 면을 중심으로 70~80° 경사를 갖으며, 상기 패키지의 개구 영역에 형성된 반사판 상에는 Ag 코팅이 되어 있고, 상기 패키지는 세라믹 또는 한면은 PCB로 다른 한면은 폴리머 수지로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, LED들이 실장되어 있는 패키지의 중심 영역에 금속 리드를 배치하고, 상기 금속 리드 사이에 전극 패드들을 형성하여, LED들을 수평한 방향으로 와이어 본딩함으로써 패키지를 소형화 및 경박화 할 수 있다.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명에 따른 발광 다이오드 램프 구조를 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드 램프(100)는 패키지(102) 내부의 개구 영역에 LED들(101a, 101b, 102a, 102b, 103)이 일렬로 실장되어 있다. 상기 LED들(101a, 101b, 102a, 102b, 103)은 도 4 및 도 9에 도시된 바와 같이 두 개의 레드 LED(R1, R2)가 개별적인 리드로 작용하는 전극면(122a,122b)에 실장되며, 두 개의 블루 LED(B1, B2) 및 그린 LED(G)가 금속 리드(123a) 상에 실장되며, 경우에 따라 다양하게 LED들을 추가할 수 있다.
상기 LED들(101a, 101b, 102a, 102b, 103)이 실장되어 있는 금속 리드(123a) 및 전극면(122a,122b) 사이에는 전극 패드들(121a, 121b, 121c)을 배치하였는데, 상기 LED들(101a, 101b, 102a, 102b, 103)은 상기 금속 리드(123a)와 그 사이의 전극 패드들(121a, 121b, 121c)에 수평 방향으로 와이어(112) 본딩되어 있다.
상기 전극리드(123a)는 개구부 중앙에 배치되며, 상기 전극리드(123a)의 내부에는 복수개의 요철 홈이 형성되며, 상기 요철 홈 각각에 전극패드(121b,121c)가 형성되어 있다.
즉, 본 발명의 LED 램프(100)는 패키지(102)의 중심 영역에 상기 금속 리드(123a)가 형성되어 있고, 상기 금속 리드(123a) 및 개별 전극면(122a,122b)에 LED들(101a, 101b, 102a, 102b, 103)이 배치되어 있으며, 상기 패키지(102)의 중심부를 따라 수평 방향으로 와이어(112)가 본딩되어 있는 구조를 하고 있다.
따라서, 상기 패키지(102)의 폭을 최대한 줄일 수 있어 경박 및 소형화를 달성할 수 있다.
도면에서 도시하였지만, 설명하지 않은 105는 금속 리드와 전극 패드에 대응되는 패키지 하측 영역이고, 120은 전극 패드와 하측의 전극 패드면을 연결하는 비아홀을 나타낸다.
도 5는 도 4의 점선 영역을 도시한 도면으로서, 상기 도 4에서 LED들(101a, 101b, 102a, 102b, 103)이 실장되는 금속 리드(123a)와 전극면(122a, 122b)에 대응되는 금속 리드면(123b)과 전극 패드면(131a, 131b, 131c, 132a, 132b)을 구체적으로 도시하였다.
도 4의 상기 LED들(101a, 101b, 102a, 102b, 103)이 실장되어 패키지(102)의 금속 리드(123a)와 전극 패드(121a, 121b, 121c) 및 전극면(122a, 122b)는 상기 금속 리드면(123b)과 전극 패드면(131a, 131b, 131c, 132a, 132b)에 비아홀(120)을 통하여 전기적으로 연결되어 있다.
따라서, 상기 전극 패드면(131a, 131b, 131c, 132a, 132b) 중 레드 LED에 대응되는 전극 패드면(132a, 132b)은 연결선(133)에 의하여 직렬로 연결하여, 상기 금속 리드 상에 실장되는 두 개의 레드 LED의 색 조절을 용이하게 하였다.
도 6은 본 발명에 따른 발광 다이오드 램프의 하측면을 도시한 도면으로서, 도시된 바와 같이, 발광 다이오드 패키지의 외부 하측면에 형성된 단자들이다.
상기 도 5에 도시된 전극 패드면(131a, 131b, 131c, 132a, 132b)들에 대응되도록 패키지(102) 외측에 단자들(141a, 141b, 141c, 142a, 142b)이 형성되어, PCB 상에 발광 다이오드 패키지가 실장될 때, 전기적으로 콘택된다.
즉, 상기 발광 다이오드 패키지 외측에 형성되어 있는 단자들(141a, 141b, 141c, 142a, 142b)과 PCB 상의 회로 단자들과 전기적으로 콘택하여, 전원을 인가 받아 LED들이 광을 발생시키게 된다.
도 7은 본 발명에 따른 발광 다이오드 램프를 도시한 사시도이고, 도 8은 상기 도 7의 일측 단면도이다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드 램프(100)는 세라믹으로 제작된 패키지(102)의 개구 영역에 LED들(101a, 101b, 102a, 102b, 103)이 실장되고, 상기 실장된 LED들(101a, 101b, 102a, 102b, 103)은 개구 영역에 형성되어 있는 반사판(200)을 통하여 광을 외부로 발생시킨다.
여기서, 상기 패키지(102)는 밑면이 PCB로 윗면은 폴리머 수지로 구성이 가능하다.
상기 반사판(200)은 소정의 각도로 경사져 있는데 경사 각도는 상기 LED들(101a, 101b, 102a, 102b, 103)이 실장되어 있는, 금속 리드면으로부터 80~90°정도로 하여 광효율을 향상시켰다.
그리고 발광 다이오드 패키지(100) 상에 실장되어 있는 레드 LED(R)의 높이 는 블루(B) LED의 높이보다 두배 정도 높다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 패키지를 소형화, 경박화 하기 위하여 패키지 중심 영역에 수평으로 와이어 본딩을 실시하였으므로, 상기 패키지(102)에 실장되어 있는 LED들은 패키지의 중심 영역에 배치되어 있다.
도 9는 본 발명에 따른 발광 다이오드 램프의 회로를 도시한 도면으로서, 도시된 바와 같이, 두 개의 레드 LED(R1, R2), 두 개의 블루 LED(B1, B2) 및 한 개의 그린 LED(G)가 병렬 형태로 연결되어 있다. 도 4 및 도 9를 참조하면, 두 개의 레드 LED(101a,101b)가 가장 외측으로 배열되며, 그 중앙에 그린 LED(103), 그린 LED와 레드 LED 사이에 블루 LED(102a,102b)가 배치된 구조이다.
상기 LED들(R1, R2, B1, B2, G)의 일측 단자는 금속 리드(123a)와 전극 패드(121a, 121b, 121c) 및 전극면(122a, 122b) 사이에 각각 연결되어 있다. 상기 금속 리드(123a)는 공통 전극으로서 애노드(+) 단에 연결된다.
상기 레드 LED 두 개(R1, R2)는 내부적으로 전선에 의하여 직렬 형태로 연결되어 있으므로, 하나의 전압으로 두 개의 LED를 동작시켜, LED 램프의 색 조절을 다양하게 하였다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 LED들이 실장되어 있는 패키지의 중심 영역에 금속 리드를 배치하고, 상기 금속 리드 사이에 전극 패드들을 형성하여, LED들을 수평한 방향으로 와이어 본딩함으로써 패키지를 소형화 및 경박화 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (8)

  1. 개구부를 갖는 패키지;
    상기 개구부의 중심 영역에 형성되어 있는 금속 리드;
    상기 금속 리드의 양측에 개별 리드로 작용하는 전극면;
    상기 금속 리드의 내부에 형성된 복수개의 요철 홈에 각각 형성되어 있는 전극 패드들; 및
    상기 금속 리드 및 전극면 상에 실장되고, 상기 전극 패드들과 금속 리드에 수평한 방향으로 각각 와이어 본딩되어 배치된 발광 다이오드들을 포함하며,
    상기 발광 다이오드 중 두 개의 레드 LED는 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드들은 상기 패키지의 개구부 방향을 따라 배치되며,
    상기 개구부의 양측으로 레드 LED, 상기 레드 LED의 내측으로 하나 이상의 블루 LED 및 그린 LED가 각각 일렬로 배열되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 패키지의 개구부에 형성되어 있는 전극 패드들은 비아홀을 통하여 패키지의 하부에 형성된 단자들과 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 두 개의 레드 LED는 중앙에 배치되는 LED 보다 두 배 이상 높게 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 패키지의 개구 영역에는 광효율 향상을 위하여 반사판이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 패키지의 개구 영역 형성된 반사판의 기울기는 LED들이 실장된 면을 중심으로 70~80° 경사를 갖는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 패키지의 개구 영역에 형성된 반사판 상에는 Ag 코팅이 되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 패키지는 세라믹 또는 한면은 PCB로 다른 한면은 폴리머 수지로 구성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프.
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