KR100593152B1 - Monochromatic light emitting diode package with improved heat protection rate - Google Patents

Monochromatic light emitting diode package with improved heat protection rate Download PDF

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Abstract

본 발명은 단색 고출력 발광다이오드 패키지에 있어서, 고열전도성 세라믹스 재질의 제1패키지 하우징과; 상기 제1패키지 하우징과 동일 재질이면서 상기 제1패키지 하우징과 결합되는 제2패키지 하우징과; 상기 제2패키지 하우징에 전기적으로 단절되어 삽입고정되는 한 쌍의 금속재질의 열전달 슬러그와; 상기 제1 및 제2패키지 하우징 사이에 삽입되는 한 쌍의 리드프레임과; 상기 열전달 슬러그의 상부면에 본딩되어 상기 열전달 슬러그를 통해 상기 리드프레임에 전기적으로 극성 연결되는 하나 이상의 LED칩을 포함하되, 상기 제2패키지 하우징에는 상기 각 열전달 슬러그를 전기적으로 단절시키기 위한 격벽이 일체로 그 중앙부에 형성되고, 상기 격벽에 의해 분할되어 상기 각 열전달 슬러그가 삽입되어 고정되기 위한 상하 관통된 공간이 형성되고, 상기 관통된 공간에 상기 각 열전달 슬러그가 삽입되어 고정되게 하기 위한 고정턱 및 슬러그 고정부가 하부에 형성되고, 상기 제1패키지하우징은 상기 제2패키지 하우징에 삽입 장착된 각 열전달 슬러그와 상기 리드 프레임을 밀착하여 고정시키도록 상기 제2패키지 하우징에 씌워져 밀착 고정되는 것을 특징으로 하는 방열효율이 향상된 단색 고출력 발광다이오드 패키지를 제공한다.The present invention provides a monochromatic high power light emitting diode package comprising: a first package housing made of high thermal conductivity ceramics; A second package housing made of the same material as the first package housing and coupled to the first package housing; A pair of heat transfer slugs of metal material which are electrically disconnected and fixed to the second package housing; A pair of lead frames inserted between the first and second package housings; And at least one LED chip bonded to an upper surface of the heat transfer slug and electrically connected to the lead frame through the heat transfer slug, wherein the second package housing has a partition wall for electrically disconnecting the respective heat transfer slugs. It is formed in the center of the log, divided by the partition wall is formed a vertically penetrated space for inserting and fixing the respective heat transfer slugs, a fixing jaw for inserting and fixing the respective heat transfer slugs in the penetrated space and Slug fixing part is formed in the lower portion, the first package housing is characterized in that the second package housing is tightly fixed to cover the heat transfer slug inserted into the second package housing and the lead frame to be fixed. Monochromatic high power LED package with improved heat dissipation efficiency to provide.

발광다이오드, 고열전도성세라믹스, LED칩, 리드프레임, 패키지하우징Light Emitting Diode, High Thermal Conductivity Ceramic, LED Chip, Lead Frame, Package Housing

Description

방열효율이 향상된 단색 고출력 발광다이오드 패키지{MONOCHROMATIC LIGHT EMITTING DIODE PACKAGE WITH IMPROVED HEAT PROTECTION RATE}Monochromatic high power light emitting diode package with improved heat dissipation efficiency {MONOCHROMATIC LIGHT EMITTING DIODE PACKAGE WITH IMPROVED HEAT PROTECTION RATE}

도 1은 종래의 고출력 발광다이오드 패키지를 도시한 분리 사시도;1 is an exploded perspective view showing a conventional high power light emitting diode package;

도 2는 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 단색 고출력 발광다이오드 패키지의 분해사시도;2 is an exploded perspective view of a monochromatic high power light emitting diode package having improved heat dissipation efficiency according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 단색 고출력 발광다이오드 패키지를 구성하는 제1패키지 하우징의 저면도 및 평면도;3 is a bottom view and a plan view of a first package housing constituting a monochromatic high power light emitting diode package having improved heat dissipation efficiency according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 단색 고출력 발광다이오드 패키지를 구성하는 제2패키지 하우징의 저면도 및 평면도;4 is a bottom view and a plan view of a second package housing constituting a monochromatic high power light emitting diode package having improved heat dissipation efficiency according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 단색 고출력 발광다이오드 패키지의 결합사시도;5 is a combined perspective view of a single color high power light emitting diode package having improved heat dissipation efficiency according to the present invention;

도 6은 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 단색 고출력 발광다이오드 패키지의 평면도 및 저면도;6 is a plan view and a bottom view of a monochrome high power light emitting diode package having improved heat dissipation efficiency according to the present invention;

도 7은 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 단색 고출력 발광다이오드 패키지에 본딩된 LED칩을 도시한 평면도;7 is a plan view illustrating an LED chip bonded to a monochromatic high power light emitting diode package having improved heat dissipation efficiency according to the present invention;

도 8은 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 단색 고출력 발광다이오드 패키지의 몰딩된 단면도이다.8 is a molded cross-sectional view of a monochromatic high power light emitting diode package with improved heat dissipation efficiency according to the present invention.

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣♣ Explanation of symbols for main part of drawing ♣

10a, 10b: 열전달 슬러그 20: 제2패키지 하우징10a, 10b: heat transfer slug 20: second package housing

23: 격벽 40a, 40b: 리드프레임23: bulkhead 40a, 40b: leadframe

41a, 41b: 연결단자 22: 단자 경계턱41a, 41b: connecting terminal 22: terminal boundary jaw

30: 제1패키지 하우징 31: 단자 커버30: first package housing 31: terminal cover

32: 단자 개방부32: terminal opening

본 발명은 방열효율이 향상된 단색 고출력 발광다이오드 패키지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단색 고출력 발광다이오드 패키지의 패키지 하우징재질을 고열전도성 세라믹으로 구성하여 고출력 LED칩으로부터 발생되는 열을 발산하는 방열효율이 향상된 단색 고출력 발광다이오드 패키지에 관한 것이다.The present invention relates to a monochromatic high power light emitting diode package with improved heat dissipation efficiency. More particularly, the heat dissipation efficiency for dissipating heat generated from a high power LED chip is improved by configuring the package housing material of the monochromatic high power light emitting diode package as a high thermal conductivity ceramic. A single color high power light emitting diode package is provided.

근래에 들어 발광다이오드(LED; Light Emitting Diode)를 사용한 조명에 대한 관심이 늘어나고 있는 추세이며, 이러한 발광다이오드를 조명용으로 사용하기 위해서는 발광의 질적 향상뿐 아니라 수천루멘(1루멘은 1칸델라의 광원에서 단위입체각당 방출되는 광속) 이상의 광출력이 요구된다. 이러한 고출력 발광은 입력전류에 비례하므로 높은 전류가 제공되면 요구되는 광출력을 얻을 수 있으나, 입력전류를 높이면 이에 따라 많은 열이 발생하는 문제가 있다.Recently, there is a growing interest in lighting using light emitting diodes (LEDs), and in order to use such light emitting diodes for lighting purposes, not only the quality of light emission is improved but also several thousand lumens (one lumen is used for one candela light source). A light output of more than a luminous flux emitted per unit stereoscopic angle is required. Since the high output light emission is proportional to the input current, if a high current is provided, the required light output can be obtained. However, if the input current is increased, a lot of heat is generated.

상기와 같은 고출력 발광다이오드로부터 발생된 많은 열은 LED칩의 수명에 치명적인 영향을 미치고 있으며, 이러한 문제를 해결하기 위하여 도 1에 도시된 바와 같은 방열부재를 지닌 발광다이오드 패키지가 제안되어 있다.Many heat generated from the high output light emitting diode as described above has a fatal effect on the life of the LED chip, and to solve this problem, a light emitting diode package having a heat dissipation member as shown in FIG. 1 has been proposed.

도 1에 도시된 바와 같이, 본체 하우징(101)의 중심부분에 열을 방열시킬 수 있는 방열부재(103)가 고정되어 있고, 상기 방열부재(103)의 내부에 LED칩(105)이 본딩되어 있다. 또한, 상기 본체하우징(101)에는 한 쌍의 리드프레임(111)이 설치되어 외부로 돌출되어 있으며, 상기 LED칩(105)은 회로기판 역할을 하는 서브마운트(109)에 장착되어 상기 리드프레임(111)과 통전 가능하게 연결되며, 상기 LED칩(105)은 본체하우징(101)의 상부면을 덮는 발광렌즈(107)에 의해 보호된다.As shown in FIG. 1, a heat dissipation member 103 capable of dissipating heat is fixed to a central portion of the main body housing 101, and an LED chip 105 is bonded inside the heat dissipation member 103. have. In addition, a pair of lead frames 111 are installed in the main body housing 101 to protrude to the outside, and the LED chip 105 is mounted on a submount 109 that serves as a circuit board. 111 is electrically connected to the LED chip 105, and the LED chip 105 is protected by a light emitting lens 107 covering an upper surface of the main body housing 101.

따라서, 상기한 종래의 방열부재를 구비하는 발광다이오드 패키지(100)는 LED칩(105)에서 발생하는 열이 방열부재(103)를 통해 방열됨으로써 LED칩(105)에 값이 큰 입력전류를 공급하면 광학적인 고출력을 얻을 수 있는 것이다.Therefore, the light emitting diode package 100 including the conventional heat dissipation member is configured to supply a large input current to the LED chip 105 by heat radiating from the LED chip 105 through the heat dissipation member 103. The optical high power can be obtained.

그러나, 상기한 종래의 방열부재를 구비하는 발광다이오드 패키지(100)는 다음과 같은 문제점이 있다.However, the light emitting diode package 100 having the above-mentioned conventional heat dissipation member has the following problems.

즉 발광다이오드 패키지(100)의 본체 하우징(101)이 일반적인 플라스틱(폴리머) 재질 또는 열전도도가 낮은 열전도성 플라스틱 재질로 이루어지기 때문에 LED칩(105)으로부터 발산되는 열을 하우징(101) 외부로 발산하지 못하여 방열효율이 현저히 저하되어 상기한 바와 같이 LED칩(105)의 수명이 단축되는 문제점이 있는 것이다.That is, since the body housing 101 of the light emitting diode package 100 is made of a general plastic (polymer) material or a thermally conductive plastic material having low thermal conductivity, heat emitted from the LED chip 105 is emitted to the outside of the housing 101. In this case, the heat dissipation efficiency is remarkably lowered, and thus, the life of the LED chip 105 is shortened as described above.

상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 고출력 발광다이오드 패키지를 구성하는 본체 하우징의 재질을 고열전도성이면서 절연성을 유지하는 세라믹 재질로 변경하여 방열효율이 향상된 단색 고출력 발광다이오드 패키지를 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention is to change the material of the main body housing constituting the high power light emitting diode package to a ceramic material that maintains high thermal conductivity and insulation to provide a monochromatic high power light emitting diode package with improved heat dissipation efficiency. have.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 단색 고출력 발광다이오드 패키지에 있어서, 고열전도성 세라믹스 재질의 제1패키지 하우징과; 상기 제1패키지 하우징과 동일 재질이면서 상기 제1패키지 하우징과 결합되는 제2패키지 하우징과; 상기 제2패키지 하우징에 전기적으로 단절되어 삽입고정되는 한 쌍의 금속재질의 열전달 슬러그와; 상기 제1 및 제2패키지 하우징 사이에 삽입되는 한 쌍의 리드프레임과; 상기 열전달 슬러그의 상부면에 본딩되어 상기 열전달 슬러그를 통해 상기 리드프레임에 전기적으로 극성 연결되는 하나 이상의 LED칩을 포함하되, 상기 제2패키지 하우징에는 상기 각 열전달 슬러그를 전기적으로 단절시키기 위한 격벽이 일체로 그 중앙부에 형성되고, 상기 격벽에 의해 분할되어 상기 각 열전달 슬러그가 삽입되어 고정되기 위한 상하 관통된 공간이 형성되고, 상기 관통된 공간에 상기 각 열전달 슬러그가 삽입되어 고정되게 하기 위한 고정턱 및 슬러그 고정부가 하부에 형성되고, 상기 제1패키지하우징은 상기 제2패키지 하우징에 삽입 장착된 각 열전달 슬러그와 상기 리드 프레임을 밀착하여 고정시키도록 상기 제2패키지 하우징에 씌워져 밀착 고정되는 것을 특징으로 하는 방열효율이 향상된 단색 고출력 발광다이오드 패키지를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a monochromatic high power light emitting diode package, comprising: a first package housing made of high thermal conductivity ceramics; A second package housing made of the same material as the first package housing and coupled to the first package housing; A pair of heat transfer slugs of metal material which are electrically disconnected and fixed to the second package housing; A pair of lead frames inserted between the first and second package housings; And at least one LED chip bonded to an upper surface of the heat transfer slug and electrically connected to the lead frame through the heat transfer slug, wherein the second package housing has a partition wall for electrically disconnecting the respective heat transfer slugs. It is formed in the center of the log, divided by the partition wall is formed a vertically penetrated space for inserting and fixing the respective heat transfer slugs, a fixing jaw for inserting and fixing the respective heat transfer slugs in the penetrated space and Slug fixing part is formed in the lower portion, the first package housing is characterized in that the second package housing is tightly fixed to cover the heat transfer slug inserted into the second package housing and the lead frame to be fixed. Monochromatic high power LED package with improved heat dissipation efficiency to provide.

또한, 본 발명에서 상기 제1 및 제2패키지 하우징은 고열전도성 세라믹스인 알루미나(Al2O3), 탄화규소(SiC), 질화알루미늄(AlN) 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방열효율이 향상된 단색 고출력 발광다이오드 패키지를 제공한다.In addition, in the present invention, the first and second package housings are any one selected from alumina (Al 2 O 3 ), silicon carbide (SiC), and aluminum nitride (AlN), which are high thermal conductivity ceramics. Monochromatic high power LED package is provided.

또한, 본 발명은 상기 열전달 슬러그에 실장되어 상기 리드프레임의 연결단자에 극성 연결되는 제너다이오드를 더 포함하는 방열효율이 향상된 단색 고출력 발광다이오드 패키지를 제공한다.In addition, the present invention provides a monochromatic high power light emitting diode package having improved heat dissipation efficiency, further comprising a zener diode mounted on the heat transfer slug and connected to a connection terminal of the lead frame.

또한, 본 발명은 상기 제1 및 제2패키지 하우징 사이에 삽입 고정되는 한쌍의 리드프레임이 상기 제1 및 제2패키지 하우징의 중심부에서 상호 대면하는 방향으로부터 벗어나 엇갈리도록 위치되는 것을 특징으로 하는 방열효율이 향상된 단색 고출력 발광다이오드 패키지를 제공한다.In addition, the present invention is a heat dissipation efficiency, characterized in that a pair of lead frames that are inserted and fixed between the first and second package housing are staggered away from the direction facing each other at the center of the first and second package housing This improved monochromatic high power LED package is provided.

또한, 본 발명은 상기 열전달 슬러그의 상부면에 본딩되어 전기적으로 극성 연결된 LED칩이 실리콘 재질의 몰딩재에 의하여 몰딩되거나, 실리콘 재질로 몰딩된 다음, 에폭시 수지의 몰딩재로 다시 몰딩되는 것을 특징으로 하는 방열효율이 향상된 단색 고출력 발광다이오드 패키지를 제공한다.In another aspect, the present invention is characterized in that the LED chip bonded to the upper surface of the heat transfer slug electrically connected with the polarity is molded by a molding material of silicon material, or molded into a silicon material, and then molded again by molding material of epoxy resin. It provides a single color high power light emitting diode package with improved heat dissipation efficiency.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration of the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 단색 고출력 발광다이오드 패키지의 분해사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 단색 고출력 발광다이오드 패키지를 구성하는 제1패키지 하우징의 저면도 및 평면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 단색 고출력 발광다이오드 패키지를 구성하는 제2패키지 하우징의 저면도 및 평면도이다.2 is an exploded perspective view of a monochromatic high power light emitting diode package with improved heat dissipation efficiency according to the present invention, and FIG. 3 is a bottom view and a plan view of a first package housing constituting the monochromatic high power light emitting diode package with improved heat dissipation efficiency according to the present invention. 4 is a bottom view and a plan view of a second package housing constituting a monochromatic high power light emitting diode package having improved heat dissipation efficiency according to the present invention.

본 발명은 상기한 각각의 도면에 도시된 바와 같은 구체적인 실시예로 적용되었으며, 본 발명이 이러한 구체적인 실시예에 한정되는 것은 아니라 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변형 실시 가능한 것이다.The present invention has been applied to the specific embodiments as shown in each of the above drawings, the present invention is not limited to these specific embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 우선, 단색 고출력 발광다이오드 패키지이기 때문에 구리합금과 같은 고열전도성 재질로 제작된 한 쌍의 열전달 슬러그(Slug; 10a, 10b)를 구성한다. 이 한 쌍의 열전달 슬러그(Slug; 10a, 10b)는 후술하는 제2패키지 하우징(20)의 하부에서 삽입되어 고정되는 구조로서, 하부에는 제2패키지 하우징(20) 내부공간에 형성된 고정턱 및 슬러그 고정부(24)에 밀착 고정될 수 있도록 단턱부(11) 및 평면형상인 고정 밀착부(14)가 형성되어 있다.As shown in Figures 2 to 4, in the present invention, a pair of heat transfer slugs (Slug; 10a, 10b) made of a high thermal conductivity material, such as copper alloy, is constituted because of the monochromatic high output light emitting diode package. The pair of heat transfer slugs (Slug; 10a, 10b) is a structure that is inserted and fixed in the lower portion of the second package housing 20 to be described later, the fixing jaw and slug formed in the inner space of the second package housing 20 The stepped part 11 and the fixed contact part 14 which is planar shape are formed so that it may be fixed by the fixed part 24.

또한, 상기 한 쌍의 열전달 슬러그(Slug; 10a, 10b)의 상부에는 측면 경사부(13)에 의하여 형성된 오목한 칩 안착부(12)가 형성되어 있으며, 이러한 칩 안착부(12)에 후술하는 LED칩에 와이어로 극성 연결되어 안착되는 것이다. 또한 종래에는 열전달 슬러그 상부에 반사판을 부착하여 이 반사판 위에 LED칩을 안착하였으나, 본 발명에서는 반사판 형태를 직접 열전달 슬러그(Slug; 10a, 10b) 상부에 측면 경사부(13) 및 칩 안착부(12)의 형태로 형성하고, 이에 광반사형 금속물질을 도금 내지 코팅하여 종래의 반사판을 제거하였다.In addition, a recessed chip seating portion 12 formed by side slopes 13 is formed on the pair of heat transfer slugs 10a and 10b, and the LED seating portion 12 described below is an LED. It is seated on the chip with a polar connection. In addition, in the related art, a reflective plate is attached to the upper portion of the heat transfer slug, and the LED chip is mounted on the reflective plate. However, in the present invention, the side slope 13 and the chip seating portion 12 are formed on the upper portion of the heat transfer slug 10a and 10b. ), And the light reflection metal material was plated or coated to remove the conventional reflector.

상기한 바와 같은 구성으로 형성된 한 쌍의 열전달 슬러그(Slug; 10a, 10b)는 제2패키지 하우징(20)의 하부에서 삽입 고정된다. 즉 상기 제2패키지 하우징(20)은 상하부 관통된 구조로 되어 있으며, 이의 내부공간에는 열전달 슬러그(Slug; 10a, 10b)를 고정하기 위한 고정턱 및 슬러그 고정부(24)가 형성되어 있다. 또한, 한 쌍의 열전달 슬러그(Slug; 10a, 10b)를 상호 전기적으로 단절시키기 위한 격벽(23)이 공간부 중앙부에 형성되어 있다.The pair of heat transfer slugs 10a and 10b formed as described above are inserted and fixed in the lower portion of the second package housing 20. That is, the second package housing 20 has a top and bottom through structure, and a fixing jaw and a slug fixing part 24 for fixing heat transfer slugs 10a and 10b are formed in the inner space thereof. In addition, a partition wall 23 for electrically disconnecting a pair of heat transfer slugs 10a and 10b is formed in the center portion of the space portion.

한편, 상기 제2패키지 하우징(20)의 상부에 한 쌍의 리드프레임(40a, 40b)이 위치하게 되는데, 리드프레임(40a, 40b)의 원형 연결단자(41a, 41b)가 안착되는 단자 안착턱(21)이 원형으로 형성되어 있으며, 이와 연속하여 상기 열전달 슬러그(Slug; 10a, 10b)와 원형 연결단자(41a, 41b)를 전기적으로 단절시키도록 단자 경계턱(22)이 원형으로 형성되어 있다.Meanwhile, a pair of lead frames 40a and 40b are positioned on an upper portion of the second package housing 20, and terminal seating jaws on which the circular connection terminals 41a and 41b of the lead frames 40a and 40b are seated. 21 is formed in a circular shape, and the terminal boundary jaw 22 is formed in a circular shape so as to electrically disconnect the heat transfer slugs 10a and 10b and the circular connection terminals 41a and 41b. .

상기와 같이 형성되는 제2패키지 하우징(20)에 한 쌍의 리드프레임(40a, 40b)이 위치한 다음에는 제1패키지 하우징(30)이 리드프레임(40a, 40b)을 고정하도록 제2패키지 하우징(20)의 상부에 밀착 고정된다. 상기 제2패키지 하우징(20)은 중앙부에 원형의 공간부가 형성된 링 형태이며, 내주면부에는 리드프레임(40a, 40b)의 원형 연결단자(41a, 41b)를 커버하여 고정할 수 있는 단자 커버(31)가 형성되어 있으며, 이 단자 커버(31)에는 일정 간격으로 다수의 단자 개방부(32)가 형성되어 있다.After the pair of lead frames 40a and 40b are positioned in the second package housing 20 formed as described above, the second package housing (ie, the first package housing 30 fixes the lead frames 40a and 40b). 20) is tightly fixed to the top. The second package housing 20 has a ring shape in which a circular space is formed in the center, and a terminal cover 31 that covers and fixes the circular connection terminals 41a and 41b of the lead frames 40a and 40b on the inner circumferential surface thereof. Is formed, and a plurality of terminal openings 32 are formed in the terminal cover 31 at regular intervals.

한편, 종래에는 상기와 같이 각각 형성되는 제1 및 제2패키지 하우징(30, 20)의 재료로서 열전도성 플라스틱(Thermal Conductive Plastics)을 이용하였다. 이러한 열전도성 플라스틱으로는 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene), LCP(Liquid Crystalline Polymer), PA(Polyamide), PPS(Polyphenylene Sulfide), TPE(Thermoplastic Elastomer) 등이 이용되고 있으나, 열전도성을 주기능으로 하는 금속(구리, 은, 알루미늄 등)이나 세라믹스보다는 열전도도가 낮다. 즉, 열전달 기능을 하는 재료의 본질은 재료 자체의 열전도도에는 의존하는 것이므로 열전달이 효율적으로 이루어지기 위해서는 열전도도가 높은 재료를 채택하는 것이 바람직한 것이다.Meanwhile, conventionally, thermally conductive plastics are used as materials of the first and second package housings 30 and 20, which are formed as described above. Such thermally conductive plastics include ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene), LCP (Liquid Crystalline Polymer), PA (Polyamide), PPS (Polyphenylene Sulfide), TPE (Thermoplastic Elastomer), etc. (Copper, silver, aluminum, etc.) and thermal conductivity is lower than ceramics. That is, since the nature of the material having a heat transfer function depends on the heat conductivity of the material itself, it is preferable to adopt a material having high heat conductivity in order to achieve efficient heat transfer.

따라서, 본 발명에서는 패키기 하우징(20, 30) 재료로서 고열전도성 세라믹스(High Thermal Conductive Ceramics)를 채택하여 이용하였다. 이 고열전도성 세라믹스는 회로기판(回路基板)의 열을 신속하게 방산(放散)하기 위해 개발된 세라믹 재료로서, 대표적인 것으로 알루미나(Al2O3), 탄화규소(SiC) 및 질화알루미늄(AlN)이 있다. 상기한 고열전도성 세라믹스 중에서 질화알루미늄(AlN)은 알루미나와 동등한 물성을 가지며, 열전도성에서 알루미나보다 우수하여 많이 활용되고 있다.Therefore, in the present invention, high thermal conductive ceramics are used as the package housing 20 and 30 materials. The high thermal conductivity ceramics are ceramic materials developed to dissipate heat on a circuit board quickly. Representative examples include alumina (Al 2 O 3 ), silicon carbide (SiC) and aluminum nitride (AlN). have. Among the high thermally conductive ceramics, aluminum nitride (AlN) has the same physical properties as that of alumina, and is widely used because it is superior to alumina in thermal conductivity.

상기한 종래기술에 따른 열전도성 플라스틱과 본 발명에서 채택하고 있는 고열전도성 세라믹스의 하나인 알루미나(Alumina)의 물성을 비교하였다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서 채택하고 있는 고열전도성 세라믹스의 일종인 알루미나의 경우 밀도 또는 절연 강도면에서는 전도성 플라스틱에 비하여 상대적으로 떨어지지만, 열전도도 및 열팽창계수, 비열, 최대사용온도와 같은 열적, 절연특성에 있어서는 열전도성 플라스틱보다 현저히 높은 물성을 나타내고 있다.The physical properties of the thermally conductive plastics according to the prior art and alumina, which is one of the high thermally conductive ceramics employed in the present invention, were compared. As shown in Table 1, alumina, which is a kind of high thermal conductivity ceramics adopted in the present invention, is relatively inferior to conductive plastics in terms of density or insulation strength, but has high thermal conductivity, thermal expansion coefficient, specific heat, and maximum operating temperature. In terms of thermal and insulating properties, physical properties are significantly higher than those of thermally conductive plastics.

특히 본 발명에 적용되는 고출력 발광다이오드 패키지 분야의 패키지 하우징(20, 30)의 경우, 강도 및 무게와 같은 기계적 물성보다는 열전도도, 최대사용온도와 같은 전기적 또는 열적특성이 우수함을 요하기 때문에 고열전도성 세라믹스를 패키지 하우징(20, 30)에 적용하면 열전도성 플라스틱보다는 현저한 방열효과를 얻을 수 있는 것이다.Particularly, in the case of the package housings 20 and 30 in the field of high power light emitting diode packages applied to the present invention, high thermal conductivity is required because the electrical or thermal characteristics such as thermal conductivity and maximum operating temperature are superior to mechanical properties such as strength and weight. If ceramics are applied to the package housings 20 and 30, a significant heat dissipation effect can be obtained rather than thermally conductive plastics.

Figure 112004029256912-pat00001
Figure 112004029256912-pat00001

도 5는 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 단색 고출력 발광다이오드 패키지의 결합사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 단색 고출력 발광다이오드 패키지의 평면도 및 저면도이다.5 is a combined perspective view of a monochromatic high power light emitting diode package with improved heat dissipation efficiency according to the present invention, and FIG. 6 is a plan view and a bottom view of the monochromatic high power light emitting diode package with improved heat dissipation efficiency according to the present invention.

도 5 및 도 6에 도시된 같이, 본 발명에 따른 각각의 구성품들이 조립되어 방열효율이 향상된 단색 고출력 발광다이오드 패키지를 완성하게 된다. 본 발명에서의 또 다른 특징 중의 하나는 전원을 LED칩으로 공급하는 리드프레임(40a, 40b)의 형성구조에 있다. 종래의 고출력 발광다이오드 패키지의 리드 프레임은 일률적으로 패키지의 중앙부 양측에 대면한 구조로서 형성되었으나, 본 발명에서는 리드프레임(40a, 40b)이 패키지의 중앙부에서 상호 대면하는 방향을 벗어나 엇갈리는 위치에 오도록 형성한 것이다.As shown in Figures 5 and 6, each component according to the present invention is assembled to complete a monochromatic high power light emitting diode package with improved heat dissipation efficiency. Another feature of the present invention lies in the formation structure of the lead frames 40a and 40b for supplying power to the LED chips. Although the lead frame of the conventional high power light emitting diode package is uniformly formed as a structure facing both sides of the center portion of the package, in the present invention, the lead frames 40a and 40b are formed to be staggered out of the direction facing each other at the center portion of the package. It is.

이는 LED칩으로 전원을 공급하는 리드프레임(40a, 40b)의 위치를 가변적으로 선택하여 적용함으로써 전원 공급원의 위치, 즉 발광다이오드 패키지가 장착되는 PCB기판에 형성된 전원공급위치에 따라 대응할 수 있다는 것이다.This is because the position of the lead frame 40a, 40b for supplying power to the LED chip is variably selected and applied according to the position of the power supply, that is, the power supply position formed on the PCB substrate on which the light emitting diode package is mounted.

또한, 최종 조립된 본 발명의 고출력 발광다이오드 패키지는 제1패키지 하우징(30)에 형성된 단자 개방부(32)에 의하여 리드프레임(40a, 40b)의 원형 연결단자(41a, 41b)가 일부분 개방되어 있으며, 이는 후술하는 LED칩이 안착되는 열전달 슬러그(10a, 10b)의 칩 안착부(12)와 전기적으로 와이어로 연결된다.In addition, the final assembled high-output LED package of the present invention is partially opened by the terminal opening portion 32 formed in the first package housing 30, the circular connection terminals 41a and 41b of the lead frames 40a and 40b. And, it is electrically connected to the chip mounting portion 12 of the heat transfer slug (10a, 10b) to which the LED chip will be described later.

도 7은 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 단색 고출력 발광다이오드 패키지에 본딩된 LED칩을 도시한 평면도이고, 도 8은 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 단색 고출력 발광다이오드 패키지의 몰딩된 단면도이다.7 is a plan view illustrating an LED chip bonded to a monochromatic high power light emitting diode package having improved heat dissipation efficiency according to the present invention, and FIG. 8 is a molded cross-sectional view of the monochromatic high power light emitting diode package with improved heat dissipation efficiency according to the present invention.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 각각의 구성품들의 조립으로 완성된 고출력 발광다이오드 패키지를 구성하는 열전달 슬러그(10a ,10b)의 상부면인 칩 안착부(12)의 일측에 LED칩(50)을 고정시키고, 본딩 와이어(51, 52, 53)로 통전되도록 극성 연결시킨다.As shown in Fig. 7 and 8, the LED chip 50 on one side of the chip mounting portion 12, which is the upper surface of the heat transfer slug (10a, 10b) constituting the high power light emitting diode package completed by the assembly of the respective components ), And the polarity connection so that the bonding wire (51, 52, 53) is energized.

도 7의 (a)에서와 같이, 하나의 LED칩(50)이 극성 연결될 수 있으며, 도 8의 (b)에서와 같이, 하나의 이상의 LED칩(50)이 본딩 와이어(53, 54, 55)로 통전되도록 극성 연결될 수 있으며, 이러한 LED칩(50)의 연결 수는 고출력 발광다이오드 패키지가 적용되는 환경에 따라서 조절될 수 있는 것이다.As shown in FIG. 7A, one LED chip 50 may be polarly connected, and as shown in FIG. 8B, one or more LED chips 50 may be bonded wires 53, 54, and 55. It can be connected to the polarity so as to be energized, and the number of connection of the LED chip 50 can be adjusted according to the environment in which the high power light emitting diode package is applied.

또한, 정전기 혹은 급격한 전류가 공급되는 경우 LED칩(50)을 보호하도록 제너다이오드(43)를 실장할 수 있다. 즉 제너다이오드(Zener Diode; 43)는 반도체 p-n 접합으로 비교적 큰 역방향의 전압을 가했을 때, 어떤 전압으로 급격하게 큰 전류가 흐르기 시작하고, 그 전압이 일정하게 유지되는 현상을 이용한 반도체 디바이스로서, LED 패키지에 적용되면 정전기 혹은 급격한 전류가 공급되는 경우에도 정 전압을 유지할 수 있어 제품에 대한 신뢰성을 증대시킬 수 있다. 이러한 제너다이오드(43)는 본딩와이어의 길이가 짧게 형성되도록 접합하는 것이 중요하다. 따라서 본 발명에서는 제어다이오드(43)를 일측 열전달 슬러그(10a)에 실장한 다음, 이 열전달 슬러그(10a)와 극성이 다른 연결단자(42a)에 와이어로 연결하였다.In addition, the zener diode 43 may be mounted to protect the LED chip 50 when static electricity or a sudden current is supplied. That is, a Zener diode 43 is a semiconductor device using the phenomenon that when a relatively large reverse voltage is applied to a semiconductor pn junction, a large current starts to flow at a certain voltage and the voltage is kept constant. When applied to a package, it can maintain a constant voltage even when static or rapid currents are applied, increasing the reliability of the product. It is important to bond these zener diodes 43 so that the length of the bonding wire is short. Therefore, in the present invention, the control diode 43 is mounted on the heat transfer slug 10a on one side, and then connected to the connection terminal 42a having a different polarity from the heat transfer slug 10a.

한편, 본 발명은 열전달 슬러그(10a, 10b)의 상부면에 와이어 본딩되어 전기적으로 극성 연결된 LED칩(50)의 보호를 위하여 실리콘 재질의 몰딩재(60)에 의하여 몰딩된다. 즉 종래에는 탑재된 LED칩(50)의 보호를 위하여 돔형의 렌즈(107)를 씌워 보호하였으나, 이러한 기술은 고출력 LED칩(50)으로부터 발산되는 열을 밀폐시켜 방열효율을 저하시켜 LED칩(50)의 수명을 현저히 단축시키게 되는 문제점이 있었다.On the other hand, the present invention is wire-bonded to the upper surface of the heat transfer slug (10a, 10b) is molded by the molding material 60 of silicon material for the protection of the LED chip 50 is electrically polarized. That is, in the related art, the dome-shaped lens 107 is covered and protected to protect the mounted LED chip 50. However, this technique seals the heat emitted from the high power LED chip 50 to lower the heat dissipation efficiency, thereby reducing the LED chip 50. There is a problem that significantly shortens the lifespan.

따라서, 본 발명에서는 패키지 상부면에 씌워지는 돔형의 렌즈(107)를 제거함에 따라 탑재된 LED칩(50)의 보호를 위하여 실리콘 재질의 몰딩재(60)로서 발광다이오드 패키지의 상부면을 몰딩 보호하였다. 또한, 상기 실리콘 재질의 몰딩재(60)로 탑재된 LED칩(50)을 1차 몰딩한 다음, 그 상부면에 에폭시 수지의 몰딩재(61)로 다시 2차 몰딩함으로써 보다 확실하게 LED칩(50) 및 본딩와이어(51~55)의 보호를 기하였다.Therefore, in the present invention, as the molding material 60 made of silicon material for protecting the mounted LED chip 50 by removing the dome-shaped lens 107 covered on the upper surface of the package, molding protection of the upper surface of the LED package. It was. In addition, by first molding the LED chip 50 mounted with the molding material 60 of the silicon material, and then second molding again with the molding material 61 of epoxy resin on the upper surface of the LED chip ( 50) and the bonding wires 51 to 55 were protected.

또한, 고출력 발광다이오드 패키지를 구성함에 있어서, 보호렌즈(107)를 제거하고, 상기한 몰딩재(60, 61)를 적용함으로써 부품의 간소화 및 공정 단순화로 인하여 생산성이 향상되는 부수적인 효과를 얻을 수 있었다.In addition, in the construction of the high power light emitting diode package, by removing the protective lens 107 and applying the molding materials 60 and 61, the side effect of improving productivity due to the simplification of parts and the simplification of the process can be obtained. there was.

상술한 바와 같이, 본 발명은 패키지 하우징 재료로서 고열전도성 세라믹스를 적용하고, LED칩을 패키지 하우징에 밀폐시키는 발광렌즈를 제거함으로써 고출력 LED칩으로부터 발산되는 열을 효과적으로 방열할 수 있는 효과가 있다. 또한, LED칩으로부터 빛을 발광하는 발광렌즈를 대체하여 LED칩을 몰딩함으로써 LED 패키지에 소요되는 공정수를 단축하고, 제조단가가 감소되어 생산성이 향상되는 효과가 있다. As described above, the present invention has the effect of effectively dissipating heat emitted from the high power LED chip by applying high thermal conductivity ceramics as the package housing material and removing the light emitting lens sealing the LED chip to the package housing. In addition, by molding the LED chip to replace the light emitting lens that emits light from the LED chip, the number of processes required for the LED package is shortened, manufacturing cost is reduced, thereby improving productivity.

Claims (6)

단색 고출력 발광다이오드 패키지에 있어서,In a monochromatic high power light emitting diode package, 고열전도성 세라믹스 재질의 제1패키지 하우징과;A first package housing made of high thermal conductivity ceramics; 상기 제1패키지 하우징과 동일 재질이면서 상기 제1패키지 하우징과 결합되는 제2패키지 하우징과;A second package housing made of the same material as the first package housing and coupled to the first package housing; 상기 제2패키지 하우징에 전기적으로 단절되어 삽입고정되는 한 쌍의 금속재질의 열전달 슬러그와;A pair of heat transfer slugs of metal material which are electrically disconnected and fixed to the second package housing; 상기 제1 및 제2패키지 하우징 사이에 삽입되는 한 쌍의 리드프레임과;A pair of lead frames inserted between the first and second package housings; 상기 열전달 슬러그의 상부면에 본딩되어 상기 열전달 슬러그를 통해 상기 리드프레임에 전기적으로 극성 연결되는 하나 이상의 LED칩을 포함하되,At least one LED chip bonded to the upper surface of the heat transfer slug and electrically connected to the lead frame through the heat transfer slug, 상기 제2패키지 하우징에는 상기 각 열전달 슬러그를 전기적으로 단절시키기 위한 격벽이 일체로 그 중앙부에 형성되고, 상기 격벽에 의해 분할되어 상기 각 열전달 슬러그가 삽입되어 고정되기 위한 상하 관통된 공간이 형성되고, 상기 관통된 공간에 상기 각 열전달 슬러그가 삽입되어 고정되게 하기 위한 고정턱 및 슬러그 고정부가 하부에 형성되고,In the second package housing, a partition wall for electrically disconnecting the heat transfer slugs is integrally formed at a central portion thereof, and is divided by the partition wall to form a vertically penetrated space for inserting and fixing the respective heat transfer slugs. A fixing jaw and a slug fixing part for inserting and fixing the respective heat transfer slugs in the penetrated space are formed at a lower portion thereof. 상기 제1패키지하우징은 상기 제2패키지 하우징에 삽입 장착된 각 열전달 슬러그와 상기 리드 프레임을 밀착하여 고정시키도록 상기 제2패키지 하우징에 씌워져 밀착 고정되는 것을 특징으로 하는 방열효율이 향상된 단색 고출력 발광다이오드 패키지.The first package housing is a monochromatic high power light emitting diode having improved heat dissipation efficiency, characterized in that the heat dissipation slug inserted into the second package housing and the lead frame are covered with the second package housing so as to be tightly fixed. package. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 및 제2패키지 하우징은 고열전도성 세라믹스인 알루미나(Al2O3), 탄화규소(SiC), 질화알루미늄(AlN) 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방열효율이 향상된 단색 고출력 발광다이오드 패키지.The heat dissipation efficiency of claim 1, wherein the first and second package housings are any one selected from alumina (Al 2 O 3 ), silicon carbide (SiC), and aluminum nitride (AlN), which are high thermal conductivity ceramics. Monochromatic high power LED package. 청구항 1에 있어서, 상기 열전달 슬러그에 실장되어 상기 리드프레임의 연결단자에 극성 연결되는 제너다이오드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방열효율이 향상된 단색 고출력 발광다이오드 패키지.The monochromatic high power light emitting diode package of claim 1, further comprising a zener diode mounted on the heat transfer slug and connected to a connection terminal of the lead frame. 청구항 1에 있어서, 상기 한 쌍의 리드프레임은 상기 제1 및 제2패키지 하우징 사이에 삽입 고정되며 상기 제1 및 제2패키지 하우징의 중심부에서 상호 대면하는 방향으로부터 벗어나 엇갈리도록 위치되는 것을 특징으로 하는 방열효율이 향상된 단색 고출력 발광다이오드 패키지.The method according to claim 1, wherein the pair of lead frames are inserted and fixed between the first and second package housing and positioned to be staggered away from the direction facing each other at the center of the first and second package housing. Monochromatic high power LED package with improved heat dissipation efficiency. 청구항 1에 있어서, 상기 열전달 슬러그의 상부 면에 본딩되어 전기적으로 극성 연결된 LED칩은 실리콘 재질의 몰딩재에 의하여 고정되는 것을 특징으로 하는 방열효율이 향상된 단색 고출력 발광다이오드 패키지.The monochromatic high power light emitting diode package of claim 1, wherein the LED chip bonded to the upper surface of the heat transfer slug and electrically connected to the polarizer is fixed by a molding material made of silicon. 청구항 1에 있어서, 상기 열전달 슬러그의 상부면에 본딩되어 전기적으로 극성 연결된 LED칩은 실리콘 재질의 몰딩재에 의하여 고정된 다음, 에폭시 수지의 몰딩재로 다시 몰딩되는 것을 특징으로 하는 방열효율이 향상된 단색 고출력 발광다이오드 패키지.The method of claim 1, wherein the LED chip bonded to the upper surface of the heat transfer slug and electrically connected to the polarity is fixed by a molding material of silicon material, and then molded again with a molding material of epoxy resin, the heat dissipation efficiency is improved monochrome High power LED package.
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