KR100636537B1 - Ｌｅｄ패키지에서 발광렌즈와 패키지 하우징의 결합구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발열량이 큰 고출력 LED 패키지에서 발광렌즈를 장착하는 경우 접착제를 이용한 화학적 접착방식과 더불어 발광렌즈와 패키지 하우징을 물리적으로 결합함으로써 보다 견고하게 발광렌즈를 장착할 수 있는 발광렌즈와 패키지 하우징의 결합구조에 관한 것으로서, LED 패키지에서 패키지 하우징에 발광렌즈를 부착 고정하는 결합구조에 있어서, 상기 발광렌즈의 하측 외주면 상에 방사상 바깥 방향으로 돌출되는 다수의 결합 돌기부와; 상기 각 결합 돌기부와 결합되도록 상기 패키지 하우징의 상단 외주면부에 상기 결합 돌기부를 안내하도록 형성되는 돌기 인도부와, 상기 돌기 인도부와 연속적으로 형성되면서 상기 결합 돌기부가 안착되는 걸림홈으로 이루어진 다수의 결합요부를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED패키지에서 발광렌즈와 패키지 하우징의 결합구조를 제공한다.

이와 같이, 본 발명은 LED 패키지를 후공정에서 취급하는 경우 발생할 수 있는 가해지는 외력에 대해서도 발광렌즈가 패키지 하우징으로부터 떨어지는 현상을 방지할 수 있어 제품 생산성을 제고시키고 불량률을 줄이는 효과가 있는 것이다.

LED패키지, 발광렌즈, 패키지하우징, 결합돌기부, 결합요부

Description

ＬＥＤ패키지에서 발광렌즈와 패키지 하우징의 결합구조{STRUCTURE FOR FIXING LIGHT EMITTING LENS TO PACKAGE HOUSING IN LED PACKAGE}

도 1은 고출력 LED 패키지에 있어서 종래의 렌즈결합방법을 도시한 개념도;

도 2는 종래의 렌즈결합방법에 따라 나타나는 문제점을 도시한 문제발생도;

도 3a는 본 발명에 따른 LED패키지에서 발광렌즈와 패키지 하우징의 결합구조의 발광렌즈를 도시한 사시도;

도 3b는 본 발명에 따른 LED패키지에서 발광렌즈와 패키지 하우징의 결합구조의 발광렌즈를 도시한 평면도 및 정면도;

도 4a는 본 발명에 따른 LED패키지에서 발광렌즈와 패키지 하우징의 결합구조의 패키지 하우징을 도시한 사시도;

도 4b는 본 발명에 따른 LED패키지에서 발광렌즈와 패키지 하우징의 결합구조의 패키지 하우징을 도시한 평면도;

도 5는 본 발명에 따른 LED패키지에서 발광렌즈와 패키지 하우징의 결합구조가 결합된 상태를 도시한 사시도;

도 6은 본 발명에 따른 LED패키지에서 발광렌즈와 패키지 하우징의 결합구조의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣

1, 1a: 패키지 하우징 2: 패키지 컵

3: LED칩 4a, 4b: 리드프레임

5, 5a: 발광렌즈 6: 실리콘

7: 외주면 요부 11: 렌즈 외주면부

10: 결합 돌기부 15: 결합 요부

16: 돌기 인도부 17: 걸림홈

18: 패키지 하우징의 외주면부

본 발명은 LED패키지에서 발광렌즈와 패키지 하우징의 결합구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발열량이 큰 고출력 LED 패키지에서 발광렌즈를 장착하는 경우 접착제를 이용한 화학적 접착방식과 더불어 발광렌즈와 패키지 하우징을 물리적으로 결합함으로써 보다 견고하게 발광렌즈를 장착할 수 있는 발광렌즈와 패키지 하우징의 결합구조에 관한 것이다.

일반적으로, 고출력 LED 패키지에서의 발광렌즈 장착방식은 도 1에 도시된 공정과 같다. 즉 고출력 LED 패키지에서는 패키지 내부에 실장되는 고출력 LED칩(3)을 보호함과 동시에 이로부터 발생되는 높은 열을 외부로 방출하도록, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 패키지 컵(2) 부분과 발광렌즈(5)의 내부공간에 열전도도가 높은 실리콘(6)을 충전하게 된다.

상기와 같이 충전된 실리콘(6)은 어느 정도 경화가 이루어진 다음, 도 1의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 발광렌즈(5)가 부착되는 패키지 하우징(1)의 외주면부인 요부(7)에 접착제를 도포하고 발광렌즈(5)를 부착 고정하게 된다.

그러나, 상기와 같은 발광렌즈 부착방식은 다음과 같은 문제점이 있다.

발광렌즈(5)와 패키지 컵(2) 내부에 충전된 실리콘(6)이 완전하게 경화되지 않은 상태에서 패키지 하우징(1)의 외주면 요부(7)에 접착제를 이용하여 부착하기 때문에 경화과정을 거치는 실리콘(6)으로부터 기포가 발생하고, 이러한 기포발생과 더불어 경화하는 실리콘(6) 자체 부피가 증가(6a)함으로써, 도 2에 도시된 바와 같이, 접착제로 부착된 발광렌즈(5)가 패키지 하우징(1)으로부터 박리되는 현상이 빈번하게 발생하는 문제점이 있다. 즉, 이러한 문제점은 바로 LED 패키지의 성능 및 품질과 직결되기 때문에 완제품의 성능 및 품질이 저하되어 제품 생산성이 크게 저하되는 문제점으로 지적되고 있는 실정이다.

또한, 상기 발광렌즈(5)와 패키지 컵(2) 내부에 충전된 실리콘(6)이 완전하게 경화된 다음에 발광렌즈(5)를 부착하는 경우에는 렌즈(5) 내부의 실리콘과 패키지 컵(2) 내부의 실리콘이 상호 접합되지 않아 경계층을 형성함으로써 고출력 LED의 발광효율이 저하되는 측면이 있거나, 발광렌즈(5)를 접착제로 부착시켜 완전하게 접착하는데 까지는 어느 정도의 불가피한 소요시간을 필요로 하게 되며, 이러한 소요시간은 제품의 생산성과 직결되어 있으므로 생산성이 떨어지게 되는 것이다.

한편, 상기 발광렌즈(5)를 접착제로 부착시켜 완전하게 접착하였다하더라도 제품의 신뢰성 시험과정이나 제품을 PCB판에 실장하는 경우, 발광렌즈(5)에 어떠한 외력이 가해지면 발광렌즈(5)가 패키지 하우징으로부터 쉽게 탈락되어 다시 접착하거나, 접착이 불가능한 제품은 폐기처분하여야 하는 문제점이 발생되고 있는 실정이다.

상기한 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명은 발열량이 큰 고출력 LED 패키지에서 발광렌즈를 장착하는 경우 접착제를 이용한 화학적 접착방식과 더불어 발광렌즈와 패키지 하우징을 물리적으로 결합, 예를 들어 요철결합시킴으로써 보다 견고하게 발광렌즈를 장착할 수 있는 발광렌즈와 패키지 하우징의 결합구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 LED 패키지에서 패키지 하우징에 발광렌즈를 부착 고정하는 결합구조에 있어서, 상기 발광렌즈의 하측 외주면 상에 방사상 바깥 방향으로 돌출되는 다수의 결합 돌기부와; 상기 각 결합 돌기부와 결합되도록 상기 패키지 하우징의 상단 외주면부에 상기 결합 돌기부를 안내하도록 형성되는 돌기 인도부와, 상기 돌기 인도부와 연속적으로 형성되면서 상기 결합 돌기부가 안착되는 걸림홈으로 이루어진 다수의 결합요부를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED패키지에서 발광렌즈와 패키지 하우징의 결합구조를 제공한다.

상기 결합 돌기부는 상기 발광렌즈의 하측 외주면상에 상호 대면하는 위치에서 2개 이상 형성될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명한다.

도 3a는 본 발명에 따른 LED패키지에서 발광렌즈와 패키지 하우징의 결합구조의 발광렌즈를 도시한 사시도이고, 도 3b는 본 발명에 따른 LED패키지에서 발광렌즈와 패키지 하우징의 결합구조의 발광렌즈를 도시한 평면도 및 정면도이며, 도 4a는 본 발명에 따른 LED패키지에서 발광렌즈와 패키지 하우징의 결합구조의 패키지 하우징을 도시한 사시도이고, 도 4b는 본 발명에 따른 LED패키지에서 발광렌즈와 패키지 하우징의 결합구조의 패키지 하우징을 도시한 평면도이다.

본 발명은 상기한 각각의 도면에 도시된 바와 같은 구체적인 실시예로 설명되었으나, 이는 본 발명이 이러한 구체적인 실시예에 한정되는 것을 의미하는 것이 아니라 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변형 실시 가능한 일예를 설명한 것이다.

본 발명은, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 발광렌즈(5a)의 외주면부(11)에 다수의 결합 돌기부(10)가 형성된다. 이 결합 돌기부(10)는 발광렌즈(5a)의 외주면부(11)에서 상호 대면하는 위치에서 최소 2개 이상 형성되는 것이 바람직하며, 도면에서와 같이 90도의 각도로 두 쌍이 형성되는 것이 보다 바람직하다.

상기 결합 돌기부(10)의 형태는 후술하는 패키지 하우징(1a)에 형성된 결합 요부(凹部; 15)에 용이하게 삽입되도록 외부 면이 원형으로 형성되는 것이 바람직하며, 그 형성두께는 결합 요부(15)를 구성하는 돌기 인도부(16)의 크기보다 조금 두껍게 형성되어야 한다.

또한 상기 결합 돌기부(10)의 형성길이는 결합 요부(15)가 형성되는 패키지 하우징(1a)의 외주면부(18)의 두께와 거의 동일하거나 조금 작게 형성됨이 바람직 하다. 즉 상기한 발광렌즈(10)의 결합 돌기부(10)가 패키지 하우징(1a)의 외주면부(18)의 두께보다 길게 형성된다면 패키지 하우징(1a)의 외부로 돌출되어 후공정에서 LED패키지의 취급에 장애가 될 수 있기 때문인 것이다.

한편, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, LED 패키지의 하우징(1a)의 외주면부(18)에 형성되는 결합 요부(15)는 상기 설명한 발광렌즈(5a)의 결합 돌기부(10)가 형성된 위치에 대응하는 적소에 형성된다.

즉, 본 발명의 실시예인 도면상에서는 결합 돌기부(10)가 발광렌즈(5a)의 외주면부(11)에 90도의 각도로 상호 대면하는 두 쌍으로 형성되어 있기 때문에 도 4a 및 도 4b에서도 이와 같은 90도 각도의 간격으로 상호 대면하도록 두 쌍의 결합 요부(15)가 형성되는 것이다.

상기 결합 요부(15)의 형태는, 도 4a 및 4b의 확대도에 도시된 바와 같이, 일자형으로 형성된 돌기 인도부(16)와, 이와 연속적으로 형성되는 걸림홈(17)으로 구성된다.

즉, 상기 돌기 인도부(16)는 발광렌즈(5a)의 외주면부(11)에 돌출 형성된 결합 돌기부(10)의 두께보다 약간 작은 크기로 형성되며, 이와 연속적으로 형성되는 상기 걸림홈(17)은 상기 결합 돌기부(10)의 두께와 동일하거나, 약간 크게 형성되어진다.

따라서, 발광렌즈(5a)의 결합 돌기부(10)가 상기 돌기 인도부(16)를 따라 하강한 다음 상기 걸림홈(17)에 삽입되어지는 것이며, 이에 삽입된 결합 돌기부(10)는 돌기 인도부(16)와 걸림홈(17)의 경계가 되는 부분에 걸리어 고정되는 것이다.

여기서 상기한 결합 돌기부(10)의 두께가 패키지 하우징(1a)에 형성된 돌기 인도부(16)의 간격보다 두꺼워도 삽입될 수 있는 것은 패키지 하우징(1a)을 구성하는 재질이 주로 소정의 탄성 복원력을 지니는 열전도성 플라스틱 재질이기 때문에 돌기 인도부(16)의 간격보다 두꺼운 결합 돌기부(10)가 관통하여도 원래 상태로 복귀하게 되는 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 LED패키지에서 발광렌즈와 패키지 하우징의 결합구조가 결합된 상태를 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 LED패키지에서 발광렌즈와 패키지 하우징의 결합구조의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.

도 5는 전체 형상이 원형인 LED패키지의 경우에 본 발명의 발광렌즈(5a)와 패키지 하우징(1a)의 결합구조가 결합된 상태를 도시한 것으로서, 발광렌즈(5a)의 결합 돌기부(10)가 원형의 패키지 하우징(1a)의 상단 외주면부(18)에 형성된 결합 요부(15)를 견고하게 삽입 장착된 상태를 나타내었다.

즉, 상기 원형의 LED 패키지에 LED를 실장한 다음, 발광렌즈(5a)와 패키지 하우징 컵(2)에 열전도성이 높은 실리콘을 채워 어느 정도 경화시킨 다음, 발광렌즈(5a)가 부착될 패키지 하우징(1a) 부분에 접착제를 도포하게 된다.

그런 다음, 발광렌즈(5a)를 패키지 하우징(1a)에 안착시키되, 상기 발광렌즈(5a)에 형성된 결합 돌기부(10)의 위치와 패키지 하우징(1a)에 형성된 결합 요부(15)의 위치가 일치하는 방향으로 가압하여 안착시키도록 한다. 그렇게 되면, 발광렌즈(5a)의 결합 돌기부(10)가 원형의 패키지 하우징(1a)의 결합 요부(15)의 돌기 인도부(16)로 유도된 다음 삽입되어 원형의 걸림홈(17)에 수용되고, 상기 돌기 인 도부(16)와 걸림홈(17)의 경계부분에 걸리어 고정되는 것이다.

또한, 본 발명은, 도 6에 도시된 바와 같이, 사각형상의 LED 패키지에도 적용될 수 있다. 즉, 사각형상의 패키지 하우징(1b)의 4면부 상단부에 본 발명의 결합 요부(15)를 각각 형성하고, 이에 발광렌즈(5a)의 외주면부에 돌출 형성된 본 발명의 결합 돌기부(10)를 가압 삽입함으로써 상기한 바와 같은 방식으로 발광렌즈(5a)가 견고하게 고정되는 것이다.

이러한 결합구조로서 고정된 LED 패키지의 발광렌즈(5a)는 내부에 충진된 실리콘의 팽창에도 패키지 하우징(1a, 1b)으로부터 박리되는 현상 없이 안정적으로 그 위치를 유지하게 되며, LED 패키지를 취급하는 과정에서 발생할 수 있는 외력에 대해서도 패키지 하우징(1a, 1b)으로부터 발광렌즈(5a)가 박리되는 현상을 방지할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 LED 패키지 내부에 실장된 LED를 보호함과 동시에 빛을 발산하는 역할을 하는 발광렌즈를 패키지 하우징에 접착제로 부착 고정함과 동시에, 패키지 하우징과 발광렌즈를 기구적인 구성으로 삽입 고정함으로써 발광렌즈를 더욱 견고하게 고정할 수 있다. 따라서 본 발명은 LED 패키지 내부에 채워진 실리콘의 부피팽창에도 발광렌즈가 패키지 하우징으로 박리되는 현상을 방지함과 동시에, LED 패키지를 후공정에서 취급하는 경우 발생할 수 있는 가해지는 외력에 대해서도 발광렌즈가 패키지 하우징으로부터 떨어지는 현상을 방지할 수 있어 제품 생산성을 제고시키고 불량률을 줄이는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. LED 패키지에서 패키지 하우징에 발광렌즈를 부착 고정하는 결합구조에 있어서,

   상기 발광렌즈의 하측 외주면 상에 방사상 바깥 방향으로 돌출되는 다수의 결합 돌기부와;

   상기 각 결합 돌기부와 결합되도록 상기 패키지 하우징의 상단 외주면부에 상기 결합 돌기부를 안내하도록 형성되는 돌기 인도부와, 상기 돌기 인도부와 연속적으로 형성되면서 상기 결합 돌기부가 안착되는 걸림홈으로 이루어진 다수의 결합요부를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED패키지에서 발광렌즈와 패키지 하우징의 결합구조.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 결합 돌기부는 상기 발광렌즈의 하측 외주면상에 상호 대면하는 위치에서 2개 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 LED패키지에서 발광렌즈와 패키지 하우징의 결합구조.

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