KR100778278B1 - 발광 다이오드 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제 1 리드와 제 2 리드, 상기 제 1 및 제 2 리드에 전기적으로 연결되는 발광 다이오드 칩, 상기 제 1 및 제 2 리드가 이격되어 유지되도록 이들이 고정되는 하우징을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 리드는 상기 하우징의 동일한 일 측면 및 하부면 상으로 연장되어 노출되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드를 제공한다. 이에 따라 본 발명의 발광 다이오드는 탑 뷰 방식은 물론 사이드 뷰 방식으로 적용할 수 있으며, 적용 제품의 용도에 따라 발광 다이오드를 구별하여 제작할 필요가 없게 되어 제품 개발 비용을 절감할 수 있고 제품 관리가 수월해지는 이점이 있다.
발광 다이오드, LED, 탑 뷰, 사이드 뷰
Description
도 1a 및 도 1b는 일반적인 탑 뷰(top view) 방식의 발광 다이오드를 도시한 단면도.
도 2a 및 도 2b는 일반적인 사이드 뷰(side view) 방식의 발광 다이오드를 도시한 단면도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 발광 다이오드의 일실시예를 도시한 사시도 및 단면도.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 발광 다이오드의 일실시예를 도시한 평면도, 측면도 및 배면도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 발광 다이오드의 다른 실시예를 도시한 분해 사시도 및 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 발광 다이오드의 또다른 실시예를 도시한 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200 : 하우징 210 : 제 1 리드
220 : 제 2 리드 250 : 발광 다이오드 칩
300, 310 : 렌즈
본 발명은 발광 다이오드에 관한 것으로, 탑 뷰 방식은 물론, 사이드 뷰 방식으로도 사용 가능한 리드 구조를 갖는 탑 뷰 및 사이드 뷰 공용 발광 다이오드에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 화합물 반도체의 P-N 접합구조를 이용하여 주입된 소수 캐리어(전자 또는 정공)를 만들어내고, 이들의 재결합에 의하여 소정의 빛을 발산하는 소자를 지칭한다. 발광 다이오드는 기존의 전구 또는 형광등에 비하여 소비 전력이 적고 수명이 수 내지 수십배에 이르러, 소모 전력의 절감과 내구성 측면에서 월등하다. 또한, 협소한 공간에 설치 가능하고, 진동에 강한 특성을 제공한다.
이러한 발광 다이오드는 저전압으로 고효율의 광을 조사할 수 있기 때문에, 가전제품, 리모콘, 전광판, 표시기, 각종 자동화기기에 사용되고 있다. 최근에는 정보 통신 기기의 소형화, 슬림화 추세에 따라 각종 부품인 저항, 콘덴서, 노이즈 필터 등은 더욱 소형화되고 있으며, 발광 다이오드 역시 인쇄 회로 기판 등에 직접 실장되기 위하여 표면 실장 소자(SMD;Surface Mount Device)형으로 제조되고 있다. 이러한 SMD 방식의 발광 다이오드는 용도에 따라 탑 뷰(Top View) 방식과 사이드 뷰(Side View) 방식으로 제조된다.
도 1a 및 도 1b를 참조하여, 일반적인 탑 뷰(top view) 방식의 발광 다이오드를 살펴본다.
상기 도 1a 및 도 1b에 도시된 탑 뷰 방식의 발광 다이오드는 반사홀(25)이 형성된 기판(20)과, 상기 반사홀(25) 내부에 실장된 발광 다이오드 칩(10)과, 상기 기판(20) 상부에 형성된 제 1 리드 및 제 2 리드(30, 40)과, 상기 발광 다이오드 칩(10)을 봉지하는 몰딩부(50)와, 제 1 와이어 및 제 2 와이어(60, 70)를 포함한다.
상기와 같은 구성을 갖는 탑 뷰 방식의 발광 다이오드에 의하면, 상기 발광 다이오드 칩(10)으로부터 방출되는 빛은 반사홀(25)에 의해 상부로 반사되며, 상기 몰딩부(50)를 거쳐 외부로 방출된다.
도 2a 및 도 2b를 참조하여, 일반적인 사이드 뷰(side view) 방식의 발광 다이오드를 살펴본다.
상기 도 2a 및 도 2b에 도시된 사이드 뷰 방식의 발광 다이오드는 기판(110)과, 표면 실장을 위한 제 1 전극(160) 및 제 2 전극(170)에 연결되어 상기 기판(110) 상에 형성된 제 1 리드(120) 및 제 2 리드(130)와, 상기 제 2 리드 상에 실장된 발광 다이오드 칩(140)과, 상기 기판(110) 상에 형성되어 상기 발광 다이오드 칩(140)으로부터 출사되는 광을 측면으로 반사시키기 위한 반사기(150)와, 상기 발광 다이오드 칩(140)을 봉지하는 몰딩부(180)를 포함한다.
상기와 같은 구성을 갖는 사이드 뷰 방식의 발광 다이오드는 발광 다이오드 칩(140)으로부터 방출되는 빛이 측면으로 출사되도록, 상기 제 1 전극(160) 및 제 2 전극(170)이 소정의 인쇄 회로 기판 상에 본딩된다. 이러한 사이드 뷰 방식의 발광 다이오드는 이동 통신 단말기용 액정 표시 장치의 백라이트 유닛의 광원으로 주 로 사용된다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 탑 뷰 방식과 사이드 뷰 방식의 발광 다이오드 는 그 구조가 상이하므로, 적용되는 제품 용도에 따라 각각 구별되어 제작되어야 한다. 따라서 제품군이 다양화되면 각 제품별로 별도의 생산 설비가 요구되는 문제점이 발생하게 된다.
한편, 발광 다이오드의 밝기는 발광 다이오드 칩에 인가되는 전류에 비례하고, 발광 다이오드 칩에 인가되는 전류는 발광 다이오드 칩이 발산하는 열에 비례한다. 이에 발광 다이오드의 밝기를 밝게 하기 위해서는 고전류를 인가하여야 하지만 발광 다이오드 칩이 발산하는 열로 인해 발광 칩이 손상을 받기 때문에 무한정 높은 전류를 인가할 수 없다. 상기에서 살펴본 종래의 발광 다이오드는 발광 다이오드 칩에서 발산되는 열이 리드를 통하여 방출되는데, 방열이 효율적이지 못하여 열에 취약한 문제점이 있다.
또한 종래에는 상기 탑 뷰 또는 사이드 뷰 방식의 발광 다이오드를 사용하여 특정 지향각을 얻기 위해서는 별도의 광학 모듈을 조립하여야 하는데, 조립을 위한 다른 부가물의 설치로 인해 단가 상승을 야기하고 패키지의 외형 크기를 증대시켜 소형화 추세에 대해 대응할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하나의 발광 다이오드로 탑 뷰 방식은 물론, 사이드 뷰 방식으로도 사용할 수 있으며, 열 특성을 개선하고 광학 모듈의 조립이 용이한 발광 다이오드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 제 1 리드와 제 2 리드, 상기 제 1 및 제 2 리드에 전기적으로 연결되는 발광 다이오드 칩, 상기 제 1 및 제 2 리드가 이격되어 유지되도록 이들이 고정되는 하우징을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 리드는 상기 하우징의 동일한 일 측면 및 하부면 상으로 연장되어 노출되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드를 제공한다.
상기 발광 다이오드 칩은 상기 제 1 리드 상에 실장되고, 상기 제 1 리드의 하부에 히트 싱크가 일체 형성될 수 있다.
상기 하우징의 상부에는 상기 발광 다이오드 칩을 둘러싸는 측벽을 포함할 수 있다.
본 발명의 발광 다이오드는 상기 발광 다이오드 칩을 봉지하는 몰딩부를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 하우징의 상부면의 소정 영역에 형성된 삽입홈을 더 포함하고, 상기 발광 다이오드 칩의 상부에 상기 삽입홈을 통해 결합된 렌즈를 더 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 발광 다이오드의 일실시예를 도시한 사시도 및 단면도이고, 도 4a 내지 도 4c는 이의 평면도, 측면도 및 배면도이다.
도면을 참조하면, 발광 다이오드는 제 1 리드(210)와, 제 2 리드(220)와, 상기 제 1 리드(210) 상에 실장되는 발광 다이오드 칩(250)과, 상기 제 1 및 제 2 리드(210, 220)를 고정해주는 하우징(200)을 포함한다. 상기 하우징(200)은 상기 발광 다이오드 칩(250)을 둘러싸는 측벽(230)을 포함하고, 하우징(200)의 상부면에 광학 모듈의 조립을 위한 삽입홈(270)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 발광 다이오드 칩(250)이 실장되는 제 1 리드(210)의 하부에 일체 형성된 히트 싱크(280)를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 리드(210)와 제 2 리드(220)는 소정 간격 이격되도록 형성되고, 이러한 제 1 리드(210)와 제 2 리드(220)는 동일한 방향으로 연장되어 상기 하우징(200)의 동일한 일 측면과 하부면 상에 노출된 형태로 형성된다. 따라서, 하우징(200)의 일 측면과 하부면 상에 제 1 리드(210)와 제 2 리드(220)가 동시에 형성된다.
상기 제 1 리드(210)와 제 2 리드(220)는 상기 하우징(200)의 일 측면과 하부면 상에 형성되는 것에 한정되지 않고, 하우징(200)의 타 측면에도 상기 제 1 리드(210)와 제 2 리드(220)가 연장되어 형성될 수 있다.
상기 발광 다이오드 칩(250)은 상기 제 1 리드(210) 상에 실장되고, 와이어(260)를 통해 상기 제 2 리드(220)에 연결된다. 이 때, 상기 발광 다이오드 칩(250)이 실장되는 제 1 리드(210)가 상대적으로 더 크게 형성될 수 있다. 발광 다이오드 칩(250)이 실장되는 제 1 리드(210)의 면적이 증가됨에 따라 방열 효율을 높일 수 있다. 또한, 상기 발광 다이오드 칩(250)이 실장되는 제 1 리드(210)의 하부에 열전도성이 우수한 재질, 예를 들어 금속과 같은 물질을 사용한 히트 싱크(280)가 일체로 형성되어, 발광 다이오드 칩(250)에서 발산되는 열의 방출을 더욱 효과적으로 할 수 있다.
상기 하우징(200)은 상기 제 1 리드(210)와 제 2 리드(220)를 소정 간격 이격되어 고정해주는 역할을 하는 것으로, 상기 제 1 및 제 2 리드(210, 220)의 상부 및/또는 하부를 감싸는 형태로 형성된다. 단, 하우징(200)은 제 1 및 제 2 리드(210, 220)의 상부에 상기 발광 다이오드 칩(250)을 둘러싸는 측벽(230)을 포함하는데, 그 내측면은 소정의 기울기가 형성되어 발광 다이오드 칩(250)에서 발광하는 광의 반사를 극대화하고 발광 효율을 증대시킬 수 있다.
하우징(200)은 세라믹을 이용하여 형성될 수 있고, 에폭시 또는 실리콘 수지와 같은 열경화성 수지를 이용하여 형성될 수 있다. 이러한 열경화성 수지를 이용하는 경우에도, 상기 언급한 바와 같이 제 1 리드(210)를 히트 싱크(280)와 일체 형성함으로써, 발광 다이오드 칩(250)으로부터 발산되는 열을 외부로 효과적으로 방출할 수 있다.
또한, 상기 하우징(200)은 상부면에 광학 모듈의 조립을 위한 삽입홈(270)을 포함할 수 있다.
도면에는 도시되지 않았으나, 상기 하우징(200)의 측벽(230)이 둘러싸는 내부에는 상기 발광 다이오드 칩(250)을 봉지하기 위한 몰딩부를 포함할 수 있다. 상 기 몰딩부는 상기 측벽(230)의 내부에 소정의 투명 에폭시 또는 실리콘 수지 등을 충진하고 경화 또는 반경화시켜 형성된다. 또한, 상기 몰딩부 내부에 상기 발광 다이오드 칩(250)으로부터 방출된 광을 흡수하여 각각이 파장으로 광을 파장 전환시키는 형광체가 혼합될 수도 있다.
또한, 본 실시예에서는 발광 다이오드가 정방형으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고, 상기 발광 다이오드는 장방형일 수도 있으며, 이외에도 다양한 형태로 형성될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 발광 다이오드는 제 1 리드 및 제 2 리드가 하우징의 측면과 하부면에 형성되어 있기 때문에, 탑 뷰 방식은 물론 사이드 뷰 방식으로 적용할 수 있는 이점이 있다. 즉, 상기 발광 다이오드를 탑 뷰 방식으로 이용할 경우에는 도 4c에 도시한 바와 같이 하우징의 하부면에 제 1 및 제 2 리드가 형성되어 하우징의 하부면을 소정의 인쇄 회로 기판 상에 실장한다. 또한, 상기 발광 다이오드를 사이드 뷰 방식으로 이용할 경우에는 도 4b에 도시한 바와 같이 하우징의 측면에 제 1 및 제 2 리드가 형성되어 하우징의 측면을 소정의 인쇄 회로 기판 상에 실장한다. 따라서, 본 발명의 발광 다이오드는 제품의 용도에 따라 발광 다이오드를 구별하여 제작할 필요가 없게 된다.
또한 본 발명의 발광 다이오드는 발광 다이오드 칩이 실장되는 리드의 면적을 증가시키거나, 또는 히트 싱크과 일체 형성함으로써, 방열 효율을 증가시킬 수 있는 이점이 있다. 이에 따라 발광 다이오드의 신뢰성 및 수명을 향상시킬 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 발광 다이오드의 다른 실시예를 설명하기 위한 분해 사시도 및 단면도를 도시한 것이다. 이는 상술한 예와 거의 동일하되, 상기 발광 다이오드 칩(250)의 상부에 발광 다이오드 칩(250)으로부터 발광된 광의 특성을 변화시키는 렌즈(300)를 더 포함한다. 이에 대한 구체적인 설명에 있어서 상기와 중복되는 내용은 생략한다.
도면에서 볼 수 있듯이, 발광 다이오드는 제 1 리드(210)와, 제 2 리드(220)와, 상기 제 1 리드(210) 상에 실장되는 발광 다이오드 칩(250)과, 상기 제 1 및 제 2 리드(210, 220)를 고정해주는 하우징(200)과, 상기 발광 다이오드 칩(250)의 상부에 형성된 렌즈(300)를 포함하고, 상기 하우징(200)의 상부면에 형성된 삽입홈(270)을 통해 상기 렌즈(300)가 결합된다.
상기 렌즈(300)는 발광 다이오드 칩(250)으로부터의 발광을 집속시키거나 확산시키는 역할을 하며, 상기 렌즈(300)의 재질을 변경하거나 상기 렌즈(300)의 곡률을 조절함으로써 상기 발광 다이오드 칩(250)으로부터 발광된 광의 특성을 변화시킬 수 있다.
본 실시예의 렌즈(300)는 상측으로 볼록한 볼록 렌즈 형상으로, 렌즈(300) 하부면의 소정 영역에 상기 하우징(200)의 삽입홈(270)에 대응되는 형상으로 돌출 형성된 돌출부(290)를 포함한다. 즉, 상기 렌즈(300)의 돌출부(290)가 상기 하우징(200)의 삽입홈(270)에 삽입되어 결합된다.
본 실시예는 상기 렌즈(300)의 하부면에 원기둥 형상으로 돌출형성된 돌출부(290)가 형성되어 삽입홈(270)에 삽입되나, 상기 렌즈(300)와 삽입홈(270)의 결 합 형상은 다양할 수 있다.
본 실시예는 볼록 렌즈 형상의 렌즈를 사용하였으나, 이에 한정되지 않고 목적에 따라 다양한 형상의 렌즈를 사용할 수 있으며, 도 6에 도시한 바와 같은 형상의 렌즈(310)를 사용할 수도 있다. 도 6을 참조하면, 렌즈(310)는 중심부에 소정의 홈이 형성된 형태의 볼록 렌즈 형상의 구조를 하여, 발광 다이오드 칩(250)의 상면으로 발광된 빛을 측면 방향으로 유도하는 역할을 한다.
이와 같이 본 발명의 발광 다이오드는 하우징에 형성된 삽입홈에 렌즈를 삽입하여 형성함으로써, 단순한 공정을 통해 렌즈를 고정시킬 수 있다. 이에 따라 본 발명의 발광 다이오드는 별도의 광학 모듈의 조립이 용이하고 종래 조립을 위한 다른 부가물의 설치가 필요없어 공정 비용 및 시간을 감소시킬 수 있으며, 생산성 향상을 도모할 수 있다. 또한 다양한 광학 모듈의 조립을 통해 원하는 광학 특성을 쉽게 얻을 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 기술적 요지는 상기 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 여러 가지 수정과 변형이 가능하다. 예를 들어, 상술한 실시예에서는 발광 다이오드 칩을 하나로 구성하였으나, 이에 한정되지 않고 목적하는 바에 따라 발광 다이오드 칩을 다수개로 구성하여 형성할 수도 있다. 이를 위해 다수개의 발광 다이오드 칩이 실장되는 복수개의 제 1 리드와, 이에 와이어를 통해 연결되는 복수개의 제 2 리드와, 이들이 소정 간격 이격되도록 고정해주는 하우징이 형성되고, 이러한 제 1 리드와 제 2 리드는 동일한 방향으로 연장되어 상기 하우징의 동일한 일 측면과 하부면 상에 노출된 형태로 형성된다. 따라서, 하우징의 일 측면과 하부면 상에 복수 개의 제 1 및 제 2 리드가 동시에 형성된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 발광 다이오드는 제 1 리드 및 제 2 리드를 하우징의 측면과 하부면에 형성함으로써, 탑 뷰 방식은 물론 사이드 뷰 방식으로 적용할 수 있다. 따라서 적용 제품의 용도에 따라, 발광 다이오드를 구별하여 제작할 필요가 없게 되어, 제품 개발 비용을 절감할 수 있으며, 제품 관리가 수월해지는 효과를 갖는다.
본 발명은 방열 효율을 증가시켜 발광 다이오드의 신뢰성 및 수명을 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명은 별도의 광학 모듈의 조립이 용이하여, 단순한 조립을 통해 원하는 광학 특성을 얻을 수 있는 이점이 있다.
Claims (5)
- 제 1 리드와 제 2 리드;상기 제 1 및 제 2 리드에 전기적으로 연결되는 발광 다이오드 칩;상기 제 1 및 제 2 리드가 이격되어 유지되도록 이들이 고정되는 하우징을 포함하고,상기 제 1 및 제 2 리드는 상기 하우징의 동일한 일 측면 및 하부면 상으로 연장되어 노출되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
- 청구항 1에 있어서,상기 발광 다이오드 칩은 상기 제 1 리드 상에 실장되고, 상기 제 1 리드의 하부에 히트 싱크가 일체 형성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,상기 하우징의 상부에는 상기 발광 다이오드 칩을 둘러싸는 측벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,상기 발광 다이오드 칩을 봉지하는 몰딩부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,상기 하우징의 상부면의 소정 영역에 형성된 삽입홈을 더 포함하고, 상기 발광 다이오드 칩의 상부에 상기 삽입홈을 통해 결합된 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
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