KR100801620B1

KR100801620B1 - 볼록 몰딩렌즈를 갖는 ｌｅｄ 패키지 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100801620B1
Application number: KR1020060095655A
Authority: KR
Inventors: 소지섭; 김남영
Original assignee: 서울반도체 주식회사
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2008-02-11

Abstract

본 발명은 볼록 몰딩렌즈를 갖는 ＬＥＤ 패키지에 관한 것으로서, 제조자가 원하는 곡률의, 규칙적이고 균일한 곡면을 갖는 볼록 몰딩렌즈를 LED 패키지에 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명은 LED칩이 탑재될 개구부를 패키지 몸체 일측에 구비한 LED 패키지를 개시하며, 개시된 본 발명에 따른 LED 패키지는, 패키지 몸체의 개구부 부근에서, 서로 마주하는 벽들로부터 이웃하는 다른 벽들보다 볼록하게 확장 형성된 한 쌍의 볼록부와, 상기 개구부에 채워져 형성되되, 상기 한 쌍의 볼록부 사이에서 그 볼록부에 상응하는 형상으로 형성되는 볼록 몰딩렌즈를 포함한다.

패키지, LED칩, 볼록부, 몰딩렌즈, 표면장력, 전반사

Description

볼록 몰딩렌즈를 갖는 ＬＥＤ 패키지 및 그 제조방법{LED PACKAGE HAVING A CONVEX MOLDING LENS AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지를 도시한 사시도로서, 몰딩 렌즈를 패키지 몸체로부터 분해하여 도시한 사시도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지를 절단하여 도시한 절개사시도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지의 효과를 설명하기 위해 종래 LED 패키지와 비교하여 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지 제조방법을 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

2: LED칩 10: 패키지 몸체

11: 개구부 12, 14: 벽들

122: 볼록부 20: 리드프레임

30: 볼록 몰딩렌즈

본 발명은 LED 패키지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 볼록 몰딩렌즈를 갖는 ＬＥＤ 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 발광다이오드 칩(이하, 'LED 칩'이라 함)을 이용하는 광원시스템은 사용하고자 하는 용도에 따라 다양한 형태의 패키지 구조들에 장착되어 이용되고 있으며, 통상, LED칩을 포함하는 패키지 구조는 LED 패키지라 일컬어지고 있다.

LED 패키지는 LED칩이 탑재될 개구부를 패키지 몸체에 구비하며, 그 개구부 내에 위치한 LED칩은 외부 전원에 연결된 리드프레임 또는 리드전극과 전기적으로 연결되어 p-n 접합에 의한 광을 발생시킨다. 그리고, 패키지 몸체의 개구부에는 LED칩 보호를 위한 렌즈가 설치된다. LED칩 보호를 위한 렌즈로는 예를 들면, 실리콘 또는 에폭시 수지로 된 액상의 수지가 개구부에 채워진 후 경화되어 LED칩 위쪽으로 형성되는 몰딩렌즈가 알려져 있다. 통상, 몰딩렌즈는 수평의 발광면을 갖거나 볼록한 발광면을 갖도록 형성된다. 볼록한 발광면은 수평의 발광면에 비해 내부 전반사에 의한 광의 손실을 크게 줄여주고 이에 의해 광의 지향각 범위를 넓혀주는 것으로 알려져 있다.

종래 LED 패키지에 있어서, 표면장력에 의한 액적 현상만으로 볼록 몰딩렌즈를 형성하여 왔는데, 이는 제조자가 원하는 곡률의 볼록 몰딩렌즈를 형성하는데에는 한계가 있었다. 또한, 볼록 몰딩렌즈의 곡면이 액상 수지의 원치 않는 유동에 의해 불규칙하고 불균일한 형상으로 형성되며, 이는 광 방출 특성을 저해하는 원인이 되고 있다. 또한, 종래의 방식으로 형성된 LED 패키지의 몰딩렌즈는, 패키지 몸 체 외측으로 볼록한 부분이 노출될 수밖에 없으므로, 외부 이물질 등에 의한 손상(예를 들면, 굵힘)의 우려가 컸다.

본 발명의 이루고자 하는 하나의 기술적 과제는 제조자가 원하는 곡률의, 규칙적이고 균일한 곡면을 갖는 볼록 몰딩렌즈를 LED 패키지에 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 기술적 과제는 LED 패키지 제조에 있어서 제조자가 원하는 곡률의 곡면을 갖는 볼록 몰딩렌즈를 규칙적이고 균일한 형상으로 형성하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는 측면 방향으로 광 지향각 범위가 중요한 측면 발광형 LED 패키지에, 측면 방향으로의 광 지향각 범위를 특히 넓힐 수 있는 형태의 볼록 몰딩렌즈를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 LED칩이 탑재될 개구부를 패키지 몸체 일측에 구비한 LED 패키지를 개시하며, 개시된 LED 패키지는, 상기 개구부 부근에서, 서로 마주하는 벽들로부터 이웃하는 다른 벽들보다 볼록하게 확장 형성된 한 쌍의 볼록부와, 상기 개구부에 채워져 형성되되, 상기 한 쌍의 볼록부 사이에서 그 볼록부에 상응하는 형상으로 형성되는 볼록 몰딩렌즈를 포함한다.

상기 한 쌍의 볼록부가 형성된 벽들은 이웃하는 다른 벽들보다 긴 길이를 갖는 벽들인 것이 바람직하고, 상기 개구부의 내측 측벽은 경사진 반사면을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 패키지 몸체는, 측면 발광형 LED 패키지 구조를 위해, 상기 개구부와 수직인 위치로 리드프레임의 외부리드가 연장되는 것을 허용하는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 볼록 몰딩렌즈를 갖는 LED 패키 제조방법을 개시하며, 개시된 LED 패키지 제조방법은, LED칩이 탑재될 개구부를 패키지 몸체 일측에 구비하고, 상기 개구부 부근에서, 서로 마주하는 벽들로부터 이웃하는 다른 벽들보다 볼록하게 확장 형성된 한 쌍의 볼록부를 갖는 패키지 몸체를 준비하는 단계, 상기 한 쌍의 볼록부 높이에 이르도록 상기 LED칩이 탑재된 개구부 내로 액상의 몰딩수지를 주입하는 단계와, 상기 주입된 몰딩수지를 경화시켜 상기 볼록부에 상응하는 볼록 몰딩렌즈를 형성하는 단계를 포함한다. 여기에서, 상기 패키지 몸체를 준비하는 단계에서 상기 개구부 내벽을 경사진 반사면으로 형성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위한 예시로 제공되는 것으로서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 의해 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다.

실시예

도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지를 도시한 사시도로서, 도시의 편의를 위해 몰딩렌즈를 패키지 몸체로부터 분해하여 도시한 사시도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지를 절단하여 도시한 절개 사시도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 LED 패키지(1)는, LED칩(2), 패키지 몸체(10), 리드프레임(20), 그리고, 몰딩렌즈(30) 등을 포함한다. LED칩(2)은 패키지 몸체(10)의 개구부(11) 내에 수용된 채 리드프레임(20)에 전기적으로 연결되어 있다. 상기 몰딩렌즈(30)는 상기 LED칩(2)를 덮도록 상기 개구부(11) 내로 채워져 형성된다.

본 실시예에서, 상기 패키지 몸체(10)는, 측면 발광형 LED 패키지의 구조를 위해, LED칩(2)의 탑재를 위한 개구부(11)를 측면 방향에 구비하고 있다. 자세히 도시되지는 않았지만, 본 실시예의 측면 발광형 LED 패키지(1)는 리드프레임(20)의 외부전극(미도시됨)이 상기 개구부(11)로부터 수직 하부로 연장되어 있어, 그 외부전극에 상응하는 전원 단자를 구비한 기판 등에 설치된 상태에서 상기 개구부(11)를 통해 측면 방향으로 광을 방출할 수 있다.

상기 개구부(11)는 패키지 몸체(10)의 벽들, 즉, 횡방향 벽들(12) 및 종방향 벽(14)들에 의해 한정되어 있다. 상기 횡방향 벽들(12)은 서로 나란하게 마주하고 있으며 그와 이웃하는 종방향 벽(14)들보다 긴 길이를 갖는다. 따라서, 상기 횡방향 벽들(12)과 상기 종방향 벽(14)들에 의해 한정되는 개구부(11)는 대략 직사각형을 이루고 있다. 이때, 상기 개구부(11) 안쪽의 내벽에는 금속 코팅 또는 금속판 설치를 통해 반사면(144)이 제공되는데, 특히, 종방향 벽(14)이 경사지게 형성된 채 그 위에 상기 반사면(144)이 형성되어 있어 몰딩렌즈(30)의 발광면을 향하지 못하는 광들을 그 발광면을 향해 반사시켜 보내는 작용을 한다.

상기 리드프레임(20)은, LED칩(2)이 부착 지지되는 제 1 리드(22)와, 그 제 1 리드(22)로부터 이격된 채 LED칩(2)로부터 이어진 본딩와이어(3)에 연결되는 제 2 리드(24)를 포함한다. 이때, 제 1 리드(22)와 제 2 리드(24)는 각각 패키지 몸 체(10)의 외부로 연장되며, 그 연장된 위치에서의 리드들은 외부의 전원 연결단자(미도시됨)에 연결되는 외부리드들이 되며, 이는 위에서 이미 언급한 바 있다. 상기 LED칩(2)은 상기 리드프레임(20)에 부착 지지된 채 개구부(11) 내에 위치하고 있으며, 그 개구부(11)에 채워져 형성된 몰딩렌즈(30)에 의해 둘러싸여 있다.

본 발명의 실시예에 따라, 상기 몰딩렌즈(30)는 대략 반원형 또는 활형의 곡면을 발광면으로 갖는 볼록 몰딩렌즈로 형성된다. 이러한 몰딩렌즈(30)의 볼록한 형상은 전술한 횡방향 벽(12)들로부터 광 방출 방향으로 볼록하게 확장되어 있는 볼록부(122)들에 의해 얻어질 수 있다. 즉, 상기 볼록부(122)들은, 개구부(11) 부근의 횡방향 벽(12)들로부터 볼록한 렌즈 형태로 확장 형성되어 그 사이에 위치한 몰딩렌즈(30)의 볼록한 형상을 한정한다. 상기 몰딩렌즈(30)는 투명 에폭시 또는 투명 실리콘과 같은 액상의 수지를 개구부(11)에 채운 후 경화시켜 형성되는 것으로, 이하 자세히 설명되는 것과 같이, 표면장력(또는, 모세관 현상)에 의해 상기 볼록부(122)들에 상응하는 형상으로 형성될 수 있다. 전술한 몰딩렌즈(30)는 패키지 몸체(10)에 구비된 볼록부(122) 형상에 상응하는 형상으로 제어될 수 있으므로, 제조자는 광 방출효율을 높여 광의 지향각 범위를 확장시킬 수 있는 소망하는 형상으로 몰딩렌즈(30)를 형성할 수 있다.

통상, 광의 지향각 범위는 최대 광 세기의 1/2 이상인 세기로 광을 방출할 수 있는 광의 지향각 범위를 의미하며, 전술한 볼록 몰딩렌즈(30)는 그것의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치에서 내부 전반사에 의한 광 손실을 줄일 수 있으므로, 광의 지향각 범위를 확장시키는데 기여할 수 있다.

도 3의 (a)와 (b)는 기존 LED 패키지와 본 실시예에 따른 LED 패키지의 발광 성능을 비교하기 위한 도면이다. 도 3의 (a)를 참조하면, 기존 LED 패키지(1')는 몰딩렌즈(30')의 발광면이 대략 평면을 이루어, 임계각 원리에 따라, LED칩(2')에서 발생한 광 중에서 발광면을 통과하지 못하고 내부 전반사에 되돌아오는 광의 양이 많으며, 이로 인해, 많은 광의 손실과 광 지향각 범위의 축소가 야기된다. 반면, 도 3의 (b)에 도시된 것처럼, 본 실시예에 따른 LED 패키지(1)는 몰딩렌즈(30)의 발광면이 임계각 원리에 따라 내부 전반사를 줄이는 볼록한 형상으로 되어 있으므로, 광의 손실을 크게 줄여줄 수 있고, 이에 따라, 몰딩렌즈(30)의 발광면 중심으로부터 이격되어 있는 발광면에서 광의 세기를 높여주어 광의 지향각 범위를 확장시키는데 기여한다.

도 4에는 전술한 LED 패키지의 제조방법이 개략적으로 도시되어 있으며, 이하에서는 도 4를 참조로 하여 LED 패키지의 제조방법을 설명하기로 한다.

먼저, 도 4의 (a)와 같이 LED칩 탑재를 위한 개구부(11)가 형성되고 그 개구부(11) 주변의 마주하는 두 횡방향 벽에 한 쌍의 볼록부(122)가 형성된 패키지 몸체(10)가 준비된다(도 1 참조). 상기 패키지 몸체(10)의 형성시에 LED칩에 전원을 연결하기 위한 리드프레임(20)이 설치된다. 덧붙여, 상기 개구부(11) 안쪽의 내벽에는 반사면(144)을 마련하는 것이 바람직하며, 이 반사면(144)은 광 방출방향으로 경사지게 형성된다.

다음, 도 4의 (b)에 도시된 것과 같이 LED칩(2)은 개구부(11) 내에서 리드프레임(20)에 부착 지지되며, 그 후, 예컨대, 에폭시 또는 실리콘과 같은 투명의 액 상 수지가 LED칩(2)이 있는 개구부(1) 내로 주입에 의해 채워진다. 상기 액상의 수지는, 볼록부(122) 표면과의 표면장력에 의해, 상기 볼록부(122)를 따라 액위가 높아져서 상기 볼록부(122)에 상응하는 형상을 갖고 개구부(11) 내에 유지된다. 그 다음, 개구부(11) 내 액상 수지는 자연건조 또는 인위적인 건조에 의해 경화되어 도 4의 (c)에 나타낸 것과 같은 볼록 몰딩렌즈(30)로 형성된다. 이때, 상기 LED 패키지의 발광색 조정을 위해서, 상기 액상 수지 내에는, 예를 들면, 파우더 상의 형광물질이 혼합될 수 있다.

위와 같이 제조된 LED 패키지(1)는, 광의 손실이 적고 넓은 광 지향각 범위를 가질 뿐 아니라, 발광면을 제외한 볼록 몰딩렌즈(30)가 전술한 패키지 몸체(10)에 둘러싸여 있어 외부 이물질에 의한 손상 및 오염이 최소화될 수 있다. 즉, 상기 몰딩렌즈(30)이 볼록한 형상을 가짐에도 불구하고 그 볼록한 부분을 패키지 몸체(10)의 볼록부(122)가 덮고 있어서 외부의 이물질을 차단하여 줄 수 있는 것이다.

위 실시예들의 설명에서는, 측면 발광형 LED 패키지(1)를 바람직한 예시로 설명하였으나, 본 발명은 LED칩의 광을 측면 방향이 아닌 상측 방향으로 방출시킬 수 있느 다른 구조의 LED 패키지에도 유용하게 적용될 수 있다.

이상에서는 본 발명이 특정 실시예들을 중심으로 하여 설명되었지만, 본 발명의 취지 및 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기술분야에서 있을 수 있으며, 따라서, 전술한 설명 및 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어져야 한다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 광 방출방향으로 볼록한 몰딩렌즈의 채택에 의해 광손실을 줄이고 광의 지향각 범위를 크게 넓혀줄 수 있다. 또한, 제조자가 패키지 몸체에 구비된 볼록부 형상의 제어를 통해 최적의 볼록 몰딩렌즈를 얻을 수 있게 해준다. 또한, 볼록 몰딩렌즈가 볼록하게 돌출되어 있는 구조에도 불구하고 패키지 몸체에 구비된 상기 돌기부가 상기 볼록 몰딩렌즈를 보호함으로써 외부 이물질에 의한 볼록 몰딩렌즈의 손상 및 오염을 최소화시킬 수 있다.

Claims

LED칩이 탑재될 개구부를 패키지 몸체 일측에 구비한 LED 패키지에 있어서,

상기 개구부 부근에서, 서로 마주하는 벽들로부터 이웃하는 다른 벽들보다 볼록하게 확장 형성된 한 쌍의 볼록부와;

상기 개구부에 채워져 형성되되, 상기 한 쌍의 볼록부 사이에서 그 볼록부에 상응하는 형상으로 형성되는 볼록 몰딩렌즈를 포함하되,

상기 한 쌍의 볼록부가 형성된 벽들은 이웃하는 다른 벽들보다 긴 길이를 갖는 벽들인 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 개구부의 내측 측벽은 경사진 반사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
청구항 1에 있어서, 상기 패키지 몸체는, 측면 발광형 LED 패키지 구조를 위해, 상기 개구부와 수직인 위치로 리드프레임의 외부리드가 연장되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
청구항 1에 있어서, 상기 볼록 몰딩렌즈는 형광물질을 포함하는 것을 특징으 로 하는 LED 패키지.
LED칩이 탑재될 개구부를 패키지 몸체 일측에 구비하고, 상기 개구부 부근에서, 서로 마주하는 벽들로부터 이웃하는 다른 벽들보다 볼록하게 확장 형성된 한 쌍의 볼록부를 갖는 패키지 몸체를 준비하는 단계와;

상기 한 쌍의 볼록부 높이에 이르도록 상기 LED칩이 탑재된 개구부 내로 액상의 몰딩수지를 주입하는 단계와;

상기 주입된 몰딩수지를 경화시켜 상기 볼록부에 상응하는 볼록 몰딩렌즈를 형성하는 단계를 포함하되,

상기 패키지 몸체를 준비하는 단계는, 상기 한 쌍의 볼록부가 형성된 벽이 다른 벽들보다 긴 길이를 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지 제조방법.
청구항 6에 있어서, 상기 패키지 몸체를 준비하는 단계는, 상기 개구부 내벽을 경사진 반사면으로 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지 제조방법.