KR100779120B1 - 측면 발광 다이오드 패키지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 측면 발광 다이오드 패키지에 관한 것으로서, 렌즈부의 형상 뿐 아니라 반사부의 내벽 형상도 측면 발광의 광도를 높일 수 있도록 변형함으로서 광도가 향상된 측면 발광 다이오드 패키지에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 측면 발광 다이오드 패키지는, 내부에 포물 곡면이 형성된 기판; 상기 기판에 실장된 발광칩 및 상기 포물곡면을 덮도록 상기 기판 위에 실장되며, 상기 발광칩으로부터의 빛을 측면으로 전반사시키는 전반사면을 포함하는 렌즈부를 포함한다.

측면 발광, 발광 다이오드, 포물곡면, 렌즈부, 전반사

Description

측면 발광 다이오드 패키지 {Side emitting light emitting diode package}

도 1은 종래 기술에 따른 측면 발광 다이오드 패키지의 단면도이다.

도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 측면 발광 다이오드 패키지의 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 측면 발광 다이오드 패키지의 기판에 형성된 포물 곡면을 설명하는 도면이다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 측면 발광 다이오드 패키지의 단면도이다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 측면 발광 다이오드 패키지의 사시도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 설명*

31 : 기판

32 : 발광칩

33 : 렌즈부

34 : 금속 반사면

36 : 전반사면

본 발명은 측면 발광(side emitting)용 발광 다이오드 패키지에 관한 것이다.

보다 구체적으로, 본 발명은 측면 발광용 발광 다이오드 패키지에 관한 것으로서, 렌즈부의 형상 뿐 아니라 반사부의 내벽 형상도 측면 발광의 광도를 높일 수 있도록 변형함으로써, 광도가 향상된 측면 발광 다이오드 패키지에 관한 것이다.

일반적으로 발광 다이오드(Light emitting diode; LED)는 반도체의 p-n 접합구조를 이용하여 주입된 소수 캐리어(전자 또는 양공)를 만들어내고, 이들의 재결합에 의하여 발광되는 현상을 이용한 소자이다. 이러한 발광 다이오드를 이용하는 광원 시스템은 빛을 방출하는 발광 다이오드(LED)를 사용하고자 하는 용도에 따라 여러 형태의 패키지에 실장하여 사용한다.

도1은 종래 기술에 따른 측면 발광 다이오드 패키지의 단면도이다.

상기 도1을 참조하면, 상기 측면 발광 다이오드 패키지는 기판(100)과, 기판(100)상에 실장된 발광 칩(110)과, 발광 칩(110)을 봉지하며, 중앙에 소정의 기울기를 갖는 브이(V)자 형상의 제 1 전반사면(121)과 제 1 전반사면(121)의 기울기보다 완만한 기울기를 갖는 제 2 전반사면(122)이 형성되고, 제 2 전반사면(122)에서 연장되어 하향 라운딩된 굴절면(123)을 갖는 렌즈(120)를 포함한다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 종래 기술에 따른 측면 발광 다이오드 패키지는 렌즈의 형상을 통해 발광 칩에서 출력되는 광을 렌즈 중심축을 기준으로 양 측면으로 발산시키도록 설계된 것이다. 그러나, 렌즈의 형상만을 이용하여 발광 칩에서 발산된 광의 경로를 변환시키다 보니, 렌즈의 형상이 복잡하여, 제작이 용이하지 않으며, 또한 렌즈 중심부로 나오는 광을 완전히 차단하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 렌즈 중심부로 나오는 광을 완전히 차단하여, 측면 발광의 광도가 개선된 측면 발광 다이오드 패키지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 반사부 뿐만 아니라 투명 몰딩부 즉, 렌즈부에 해당하는 부분의 형상을 개선함으로써 측면 발광의 광도가 개선된 측면 발광 다이오드 패키지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 측면 발광 다이오드 내부에 포물 곡면이 형성된 기판; 상기 기판에 실장된 발광칩 및 상기 포물곡면을 덮도록 상기 기판 위에 실장되며, 상기 발광칩으로부터의 빛을 측면으로 전반사시키는 전반사면을 포함하는 렌즈부를 포함한다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 측면 발광 다이오드 패키지의 단면도를 나타낸다. 본 발명에 따른 측면 발광 다이오드 패키지는 발광칩(32)이 실장된 기 판(31)과 투명 재질의 렌즈부(33)로 구성된다. 기판(31) 내벽은 포물 곡면을 이루며 금속 반사면(34)으로서 금속재질로 코팅되어 있다. 예를 들면, 상기 금속 반사면(34)은 반사율을 향상시키기 위하여, 은(AG)과 같은 물질로 코팅될 수 있다.

기판(31)은 절연 재질로 이루어질 수 있으며, 발광칩(32)을 실장하여 전기적으로 접속시키기 위한 전극 패드(미도시) 또는 리드 프레임(미도시)을 포함한다.

본 발명에 따른 기판(31)의 내벽은 도3에 도시된 바와 같이 기판(31)은 2차 포물 곡선의 일부를 구성하도록 형성된다. 또한, 상기 발광칩(32), 바람직하게는 발광칩(32)의 발광면은 상기 포물 곡선의 초점(38) 상에 배치된다. 따라서, 발광칩(32)으로부터 출사된 광은 근사적으로 모두 초점(38)에서 출사된 것으로 볼 수 있고, 그 중 포물 곡면에서 반사되는 광들(40)은 렌즈부(33)를 향해 수직 상방 반사된다. 이때, 금속 반사면(34)은 반사되는 광의 반사율을 향상시켜준다.

렌즈부(33)는 도2에 도시된 바와 같이 중심부에 뒤집힌 원뿔 형상의 전반사면이 형성되어 있다. 렌즈부(33)는 예컨대 에폭시 또는 실리콘 수지와 같은 투명 수지를 포함한다. 렌즈부(33)에 형성된 전반사면은 발광칩(32)에서 직접 또는 금속 반사면(34)에서 반사되어 출사되는 광들을 측면들로 전반사 시키는 역할을 한다.

전반사는 광학적으로 밀한 매질(굴절률이 큰 물질)에서 소한 매질(굴절률이 작은 물질)로 입사할 때 입사각이 임계각 이상일 때 입사광이 모두 반사되는 현상을 말하는데, 렌즈부(33)를 구성하는 수지는 공기보다 밀한 재질이므로 전반사가 이루어 질 수 있는 임계각만 갖추면 전반사가 일어나게 되고, 렌즈부(33)의 상방으로 출사되는 광은 전혀 없게 되어 광 이용 효율을 매우 높일 수 있다.

전반사를 이루기 위해 렌즈부(33)에 형성된 원뿔 형상의 각이 렌즈부(33)의 하면으로부터 입사하는 광에 대한 임계각 보다 크도록 형성되어야 한다.

발광칩(32)에서 출사된 광의 광경로를 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다. 발광칩(32)에서 발산된 광은 3가지 경로를 가지고 외부로, 즉 기판(31)의 측면으로 방출된다.

첫번째 경로(A)는 금속반사면(34)의 포물면에서 반사하는 경우이며 이때 반사된 광은 모두 윗방향으로 진행하게 되고 다시 전반사면(36)에서 전반사되어 양 측면으로 방출된다. 전반사면(36)은 입사하는 수평광에 대해 전반사 조건을 만족하는 경사각을 가지고 있다. 이러한 기판(31)에 형성된 포물곡선 반사면은 본 발명의 핵심이 된다.

두번째 경로(B)는 발광칩(32)에서 출력된 광이 금속 반사면(34)을 거치지 않고, 전반사면(36)에서 전반사 되어 렌즈 측면으로 발광하는 경우이다.

세번째 경로(C)는 발광칩(32)에서 출력된 광이 바로 렌즈 측면을 통하여 금속 반사면(34)도 거치지 않고, 렌즈부(33)에 전반사 되지도 않고 단지 굴절 투과하는 경우이다.

렌즈부(33)의 재질은 투명 에폭시 수지 또는 실리콘 수지를 사용하는 것이 바람직하나, 공기와의 접촉면에서 전반사를 일으킬 수 있기 때문에 실시예에 따라 투명한 수지라면 어느 것이든 렌즈부(33)로 사용할 수 있다.

또한, 렌즈부(33)는 발광칩(32)으로부터의 광을 산란시켜, 다양한 파장을 여기시킬 수 있는 확산제나 형광체를포함할 수 있다.

렌즈부(33)는 열이나 UV 조사 등에 의해 경화가 되는 수지를 사용하며, 트랜스퍼 몰딩, 인젝션 몰딩 등 제조 방법에 따라 다양한 몰딩 방법을 사용하여, 필요한 형태로 성형한 뒤에 열이나 UV 조사를 통해 경화시켜서 형성할 수 있다.

렌즈부(33) 형성에는 이 밖에 실시예에 따라서는, 백색광을 구현하기 위해 발광칩(32)으로 청색 발광 다이오드를 사용하고, 렌즈부(33)의 내부에 형광체를 섞어서 백색광을 출력하는 발광 다이오드를 만들 수 있고, 적색, 녹색, 청색 등의 발광 다이오드를 사용해 다양한 컬러를 출력하는 발광 다이오드를 구현할 수도 있다.

도2 및 도3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 구조에 의하면, 발광칩(32)으로부터 출사된 광은 기판(31)의 전면으로 광이 출사되지 않고 측면으로만 출사되어 측면 발광을 요하는 경우에 광 이용효율이 극대화될 수 있다.

도4 및 도5는 각각 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 측면 발광 다이오드 패키지의 단면도 및 사시도이다.

도2에 도시된 실시예와 마찬가지로, 본 발명에 따른 측면 발광 다이오드 패키지는 발광칩(32)이 실장된 기판(31)과 투명 재질의 렌즈부(33)로 구성된다. 기판(31) 내벽은 포물 곡면을 이루며 금속 반사면(34)으로서 금속재질로 코팅되어 있다. 예를 들면, 상기 금속 반사면(34)은 반사율을 향상시키기 위하여, 은(AG)과 같은 물질로 코팅될 수 있다.

다만, 렌즈부(33)가 원통형이 아니라 돔형을 이루고 있고, 그 내부에 뒤집은 원뿔형의 전반사면을 형성한 점이 다르다. 렌즈부(33)의 둘레가 원형이기 때문에 렌즈부(33)의 측면에서도 약간의 굴절이 형성되어 측면 발광을 넓게 확산시킬 수 있다.

도4 및 도5와 같은 형태의 렌즈부(33)는 에폭시 수지 또는 실리콘 수지를 성형 할 때 성형틀을 변경하여 몰딩함으로써 도3의 실시예와 동일한 방법으로 형성할 수 있다.

기타 다른 구성 요소에 대한 설명은 도2 및 도3에 도시된 실시예와 동일하다.

본 발명에 따르면 광도가 개선된 측면 발광 다이오드 패키지를 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면 전면 발광이 전혀 없어 광도가 극대화된 측면 발광 다이오드 패키지를 제공할 수 있다.

본 발명은 반사부 뿐만 아니라 투명 몰딩부 즉, 렌즈부에 해당하는 부분의 형상을 개선함으로써 광도를 개선할 수 있다.

이상 본 발명을 실시예를 참조하여 설명하였으나, 이상의 설명한 실시예들은 하나의 예시로서, 본 발명의 범위는 이하의 특허청구범위에 의해 정해지고, 당업자들은 본 발명의 범위에 속하는 범위 내에서 위 실시예 들에 다양한 변형 가할 수 있음을 이해할 것이며, 이들은 모두 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (7)

1. 내부에 포물 곡면이 형성된 기판;

   상기 기판에 실장된 발광칩 및

   상기 포물곡면을 덮도록 상기 기판 위에 실장되며, 상기 발광칩으로부터의 빛을 측면으로 전반사시키는 전반사면을 포함하는 렌즈부를 포함하며, 상기 포물 곡면은 상기 발광칩의 중심을 초점으로 하는 이차 포물 곡선의 일부를 구성하는 측면 발광 다이오드 패키지.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 발광칩으로부터 출사되어 상기 포물 곡면에서 반사되는 광은 상기 렌즈부를 향해 수직 상방으로 반사되는 측면 발광 다이오드 패키지.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,

   상기 기판 내부의 포물 곡면 상에 형성된 반사면을 더 포함하는 측면 발광 다이오드 패키지.
5. 제1항 또는 제3항에 있어서,

   상기 렌즈부는 에폭시 수지 또는 실리콘 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 측면 발광 다이오드 패키지.
6. 제1항 또는 제3항에 있어서,

   상기 렌즈부는 돔(dome)형 또는 원통형인 측면 발광 다이오드 패키지.
7. 제1항 또는 제3항에 있어서,

   상기 반사면은 금속 재질로 코팅되는 측면 발광 다이오드 패키지.

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