KR100634301B1 - 발광다이오드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전원이 인가되면 재질에 따라 다양한 빛이 발생되는 발광다이오드칩과; 상기 발광다이오드칩과 결합되어 상기 발광다이오드칩에 전원을 공급하는 리드단자와, 상기 리드단자의 일측에 일체형으로 형성되어 상기 발광다이오드에서 발생되는 열을 방출하는 슬러그로 구성되는 하나 이상의 리드프레임과; 상기 리드프레임을 고정하기 위한 하우징을 포함하여 구성되며, 발광다이오드칩에서 발생된 열의 방출이 용이하고, 그에 따라 높은 전류를 인가할 수 있게 되어 고휘도의 파워 발광다이오드칩을 실장할 수 있으며, 열적으로 안정된 상태에서 가시광선 영역 내의 색상을 구현할 수 있는 발광다이오드를 제공한다.

Description

발광다이오드 {Light Emission Diode}

도 1a 및 1b는 종래의 발광다이오드에 관한 개략도이다.

도 2는 본 발명에 의한 발광다이오드를 도시한다.

도 3은 본 발명에 의한 발광다이오드의 리드프레임을 도시한다.

도 4는 본 발명에 의한 발광다이오드의 단면을 도시한다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

발광다이오드 : 100 발광다이오드칩 : 110

리드프레임 :120 제 1 리드프레임 : 120a

제 2 리드프레임 : 120b 와이어 : 121

리드단자 : 123 상판 : 123a

하판 : 123b 수직판 : 123c

슬러그 : 125 방열판 : 127

하우징 : 130 베이스 : 131

반사기 : 133 몰딩부 : 135

결합공 : 137 오목부 : 139

기판 : 140

본 발명은 방열작용을 위한 슬러그가 구비된 발광다이오드에 관한 것으로, 구체적으로는 발광다이오드칩에서 발생된 열을 외부로 방출시키기 위한 슬러그가 구비되어 방열효과가 우수하고, 그에 따라 높은 전류를 인가할 수 있게 되어 고휘도의 파워 발광다이오드칩을 실장할 수 있으며, 열적으로 안정된 상태에서 가시광선 영역 내의 색상을 구현할 수 있는 발광다이오드에 관한 것이다.

발광다이오드(Light Emission Diode, LED)는 P·N 접합된 화합물 반도체로, 순방향으로 전압이 인가되면 전자와 전공이 이동되어 재결합하면서 빛을 발산하는 발광소자이다.

종래의 발광다이오드는 색의 한계와 낮은 휘도로 인하여 소수 분야에서만 사용되었으나, 최근 들어 가시광선 영역 내 모든 색을 방출할 수 있는 발광다이오드가 생산됨에 따라 여러 분야에서 다양한 형태로 사용되고 있다. 특히 백색광을 구현하는 발광다이오드는 고부가가치 상품으로 소형기기의 광원 및 전구를 대체할 차세대 광원으로 예상된다.

도 1a 및 도 1b를 참조하여 종래기술을 설명하면 다음과 같다.

도 1a 및 1b는 종래의 발광다이오드의 개략도로서, 도 1a는 램프형 발광다이 오드를 도시한 것이고, 도 1b는 탑형 발광다이오드를 도시한 것이다.

도면을 참조하면, 램프형 발광다이오드(1)는 두 개의 리드프레임(11) 중 하나의 리드프레임(11a) 상부에 컵형상으로 일정한 각을 갖는 금속전극면(13)이 구비되고, 상기 금속전극면(13)의 상부에 발광다이오드칩(15)이 결합되며, 상기 발광다이오드칩(15)과 다른 하나의 리드프레임(11b)을 와이어 본딩한 뒤, 투명 수지류로 이루어진 반구형 케이스(17)로 패키징함으로써 형성된다.

반면에 탑형 발광다이오드(2)는 반사기(21)가 형성된 하우징(23)과, 상기 반사기(23)의 바닥면에 별도로 부착된 두 개의 리드프레임(25)이 구비되고, 상기 두 개의 리드프레임(25) 중 하나의 리드프레임(25a) 상부에 발광다이오드칩(27)이 결합되며, 상기 발광다이오드칩(27)과 다른 하나의 리드프레임(25b)을 와이어 본딩한 뒤, 상기 반사기(21)의 내부를 투명 혹은 불투명 수지류로 패키징함으로써 형성된다.

상기와 같은 구조로 형성된 종래의 발광다이오드는 열방출을 위한 구조가 별도로 제공되지 않으므로, 리드프레임이 전원공급과 방열작용을 동시에 수행하게 되어 전원공급이 원활하지 못할 뿐만 아니라 리드프레임을 통한 열의 방출이 미미하게 된다. 그러므로 높은 전원을 요하는 고휘도의 발광다이오드칩 사용이 불가능하고, 상승된 온도로 인하여 발광다이오드칩은 그 기능이 저하되거나 또는 파손된다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으 로서 발광다이오드칩에서 발생된 열을 외부로 방출시키기 위한 슬러그가 구비되어 방열효과가 우수하고, 그에 따라 높은 전류를 인가할 수 있게 되어 고휘도의 파워 발광다이오드칩을 실장할 수 있으며, 열적으로 안정된 상태에서 가시광선 영역 내의 색상을 구현할 수 있는 발광다이오드를 제공하는데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 발광다이오드는 전원이 인가되면 재질에 따라 다양한 빛이 발생되는 발광다이오드칩과; 상기 발광다이오드칩과 결합되어 상기 발광다이오드칩에 전원을 공급하는 리드단자와, 상기 리드단자의 일측에 일체형으로 형성되어 상기 발광다이오드에서 발생되는 열을 방출하는 슬러그로 구성되는 하나 이상의 리드프레임과; 상기 리드프레임을 고정하기 위한 하우징을 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하는바, 가시광선 영역 내의 색상을 구현하기 위한 방법 중 멀티칩을 이용하는 방법으로 제작되며, 인쇄회로기판(PCB)의 상면에 표면실장되는 탑형 발광다이오드를 기준으로 하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 발광다이오드를 도시하고, 도 3은 본 발명에 의한 발광다이오드의 슬러그가 형성되는 리드프레임을 도시하며, 도 4는 본 발명에 의한 발광다이오드의 단면을 도시한다.

본 발명 발광다이오드(100)는 순방향으로 전압이 인가되면 재질의 특성에 따 라 다양한 빛을 발하는 발광다이오드칩(110)과, 상기 발광다이오드칩(110)에 전원을 공급하는 리드프레임(120)과, 상기 리드프레임(120)을 고정하며 상기 발광다이오드에서 발생되는 빛을 집광하는 하우징(130)으로 구성된다.

상기 발광다이오드(100)는 적색, 녹색, 청색의 발광다이오드칩(110)이 구비되며, 상기 삼색 발광다이오드칩(110)에서 발생되는 빛을 조합하면 백색광을 포함하는 가시광선 영역 내의 다양한 색상을 구현할 수 있다.

이때, 상기 발광다이오드칩(110)은 파워 발광다이오드칩으로, 기존 발광다이오드칩보다 30배 가량 고휘도를 발생한다.

상기 리드프레임(120)은 제 1 리드프레임(120a)과 제 2 리드프레임(120b)으로 분류되는 바, 상기 제 1 리드프레임(120a)에는 상기 발광다이오드칩(110)이 마운트되며, 상기 제 2 리드프레임(120b)에는 상기 제 1 리드프레임(120a)과 연결되는 와이어(121)가 본딩된다. 여기서, 상기 발광다이오드(100)는 상기 삼색 발광다이오드칩(110)을 각각 마운트하기 위한 세 개의 제 1 리드프레임(120a)과, 상기 복수의 제 1 프레임(120a)과 전기적으로 연결되는 하나의 제 2 리드프레임(120b)이 요구된다.

그리고, 상기 리드프레임(120)은 기판(140)에 실장되어 상기 발광다이오드칩(110)에 전원을 공급하기 위한 리드단자(123)와, 상기 발광다이오드칩(110)에서 발생되는 열을 외부로 방출시키는 슬러그(125)로 구성된다.

상기 리드단자(123)는 크랭크 형상으로, 상면에 상기 발광다이오드칩(110)이 마운트되는 상판(123a)과, 기판(140)과 접하는 하판(123b)과, 상기 상·하판과 연 결되는 수직판(123c)으로 구성되며, 상기 상·하판(123a,b) 사이에는 소정의 높이 차가 발생된다.

여기서, 상기 리드단자(123)는 상기 발광다이오드칩(110)에 전원을 공급함과 동시에 부가적으로 상기 발광다이오드칩(110)에서 발생되는 열을 외부로 방출시키는 역할을 수행한다. 따라서, 상기 리드단자(123)는 공기와의 접촉면적을 증대시켜 효과적인 방열작용을 할 수 있도록 상판(123a)이 하판(123b)보다 넓게 형성되고, 상기 상판(123a)의 하측으로 슬러그(125)가 형성되며, 상기 슬러그(125)의 저면에 접촉되도록 결합되는 방열판(127)이 구비된다. 또한, 상기 슬러그(125)는 방열효율을 높이기 위해 상기 리드단자(123)와 일체형으로 형성된다.

상기 하우징(130)은 상기 리드프레임(120)을 고정하는 베이스(131)와, 상기 발광다이오드칩(110)의 실장영역이 형성되며 휘도를 증가시키는 반사기(133)와, 상기 발광다이오드칩(110)에서 발생되는 빛을 집광하는 몰딩부(135)로 구성된다.

상기 베이스(131)는 단면적의 크기에 비해 두께가 얇은 육면체로, 상면과 하면을 관통하는 결합공(137)이 형성되며, 상기 결합공(137)은 상기 리드프레임(120)의 슬러그(125)가 삽입되어 고정되고, 상기 복수의 리드프레임(120)과 동수로 형성된다.

이때, 상기 슬러그(125)는 저면이 상기 방열판(127)에 밀착되도록 상기 베이스(131)의 저면보다 돌출되도록 결합된다.

상기 반사기(133)는 상기 베이스(131)와 동일한 크기의 단면적으로 형성되며, 상기 발광다이오드칩(110)에서 발생되는 빛을 반사유도하기 위한 오목부(139) 가 상면 중앙에 형성된다. 상기 오목부(139)는 상부직경이 하부직경보다 큰 상광하협의 원추형으로, 상부직경과 하부직경의 차이를 변화시켜 상기 발광다이오드칩(110)에서 발생되는 빛의 휘도 각분포도 조절 가능하다.

그리고, 상기 몰딩부(135)는 외부 충격 및 접촉으로부터 상기 발광다이오드칩(110)을 보호함과 동시에, 상기 발광다이오드칩(110)에서 발생되는 빛을 효과적으로 집광하기 위하여 상기 반사기의 오목부(139) 상면에 반구형으로 형성된다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광다이오드 패키지의 구성 및 동작을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 발광다이오드는 열전도성이 우수한 슬러그가 구비되어 방열효과가 우수하며, 방열효과가 높아짐에 따라 고휘도를 방출하는 파워 발광다이오드칩을 실장할 수 있게 되어 가시광선 영역 내의 전 색상을 구현할 수 있다. 또한, 제조방법이 기존 탑형 발광다이오드와 유사하므로 별도의 작업교육 없이 대량생산이 가능할 뿐만 아니라, 기존 설비를 그대로 사용할 수 있어 경제적이다.

Claims (6)

1. 발광다이오드에 있어서,

   전원이 인가되면 재질에 따라 다양한 빛이 발생되는 발광다이오드칩과;

   상기 발광다이오드칩과 결합되어 상기 발광다이오드칩에 전원을 공급하는 리드단자와, 상기 리드단자의 일측에 일체형으로 형성되어 상기 발광다이오드에서 발생되는 열을 방출하는 슬러그로 구성되는 하나 이상의 리드프레임과;

   상기 리드프레임을 고정하기 위한 하우징;

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 슬러그는,

   상기 발광다이오드칩이 결합되는 부위의 리드단자 하측에 형성되며, 일부 또는 전체가 상기 하우징의 외부로 노출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 슬러그는,

   그의 저면이 하우징의 저면보다 돌출되도록 상기 하우징에 결합되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 슬러그의 저면과 접촉되도록 결합되어 상기 슬러그의 열을 외부로 방출하는 방열판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 하우징은,

   상기 슬러그가 삽입되는 결합공을 포함하는 베이스와, 상기 발광다이오드칩의 실장영역이 구비되며 상기 베이스의 상면에 결합되는 반사기와, 상기 발광다이오드칩의 실장영역 상부에 구비되는 몰딩부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 발광다이오드칩은,

   파워 발광다이오드칩인 것을 특징으로 하는 발광다이오드.

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