KR100809225B1

KR100809225B1 - Light emitting diode module

Info

Publication number: KR100809225B1
Application number: KR1020060036107A
Authority: KR
Inventors: 송영재; 김창욱
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2006-04-21
Filing date: 2006-04-21
Publication date: 2008-02-29
Also published as: KR20070104029A

Abstract

LED 모듈을 제공한다. 본 발명에 따른 LED 모듈은 인쇄회로기판과; 상기 인쇄회로기판 상에 표면실장된 적어도 하나의 LED 패키지와; 상기 LED 패키지 상면 전체 및 상기 LED 패키지에 인접한 인쇄회로기판 상면의 일부를 덮도록 상기 인쇄회로기판 상에 부착된 렌즈를 포함한다.Provides an LED module. LED module according to the present invention and a printed circuit board; At least one LED package surface-mounted on the printed circuit board; And a lens attached to the printed circuit board to cover the entire upper surface of the LED package and a portion of the upper surface of the printed circuit board adjacent to the LED package.

LED(Light Emitting Diode), LED 모듈(Light Emitting Diode Module), 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB) Light Emitting Diode (LED), Light Emitting Diode Module (LED), Printed Circuit Board (PCB)

Description

LED module {LIGHT EMITTING DIODE MODULE}

도 1a 및 도1b는 각각 종래의 일례에 따른 LED 모듈의 단면도 및 평면도이다.1A and 1B are a cross-sectional view and a plan view, respectively, of an LED module according to a conventional example.

도 1c는 도 1a의 LED 모듈의 조도를 나타내는 그래프이다.1C is a graph showing illuminance of the LED module of FIG. 1A.

도 2a 및 도2b는 각각 종래의 다른 예에 따른 LED 모듈의 단면도 및 평면도이다.2A and 2B are a cross-sectional view and a plan view, respectively, of an LED module according to another conventional example.

도 2c는 도 2a의 LED 모듈의 조도를 나타내는 그래프이다.FIG. 2C is a graph showing illuminance of the LED module of FIG. 2A. FIG.

도 3는 종래의 지향각 향상을 위한 렌즈의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a lens for improving a conventional directivity angle.

도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 일 실시형태에 따른 LED 모듈의 단면도 및 평면도이다.4A and 4B are a cross-sectional view and a plan view, respectively, of an LED module according to one embodiment of the present invention.

도 4c는 도 4a의 LED 모듈의 조도를 나타내는 그래프이다.4C is a graph showing illuminance of the LED module of FIG. 4A.

도 5은 종래기술에 따른 LED 모듈과 본 발명에 따른 LED 모듈의 지향각 특성을 나타내는 그래프이다.5 is a graph showing the directivity angle characteristics of the LED module according to the prior art and the LED module according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

101: 인쇄회로기판 102: LED 칩101: printed circuit board 102: LED chip

103: 렌즈 104: LED 패키지 본체부103: lens 104: LED package body

105: 수지포장부105: resin packing part

본 발명은 LED(Light Emitting Diode, 발광 다이오드) 모듈에 관한 것으로서, 특히 지향각을 증대시킬 수 있는 LED 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting diode (LED) module, and more particularly, to an LED module capable of increasing a direction angle.

일반적으로, 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기적인 신호를 빛으로 변화시키는 LED는 다른 발광체에 비해 수명이 길고, 구동 전압이 낮으며, 소비 전력이 적다는 장점이 있다. 또한, 응답속도 및 내충격성이 우수할 뿐만 아니라 소형 경량화가 가능하다는 장점도 가지고 있다. In general, an LED that converts an electrical signal into light using characteristics of a compound semiconductor has advantages such as longer life, lower driving voltage, and lower power consumption than other light emitters. In addition, it has the advantages of excellent response speed and impact resistance as well as small size and light weight.

이러한 LED는 휴대폰 등 휴대용 전자기기의 광원으로 사용될 뿐만 아니라 최근에는 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD)의 백라이트 유닛(Back Light Unit, BLU) 및 조명의 광원 등으로 사용되고 있다. 또한 다양한 색 구현이 가능하며, 고연색성, 안정성, 에너지 절약 등의 장점으로 그 적용범위가 상당히 많이 늘어나고 있다. 그러나, 보다 더 많은 분야에 사용되기 위해서는 광속(flux of light) 및 배광(light distribution) 등의 특성에 있어서 개선이 필요하다.The LED is not only used as a light source of a portable electronic device such as a mobile phone but also recently used as a back light unit (BLU) and a light source of illumination of a liquid crystal display (LCD). In addition, it is possible to realize a variety of colors, and the range of application is increasing considerably due to the advantages such as high color rendering, stability, and energy saving. However, in order to be used in more fields, there is a need for improvement in characteristics such as flux of light and light distribution.

현재 LED를 간접조명에 적용하기 위해서는 LED의 지향각이 중요한 문제이다. LED 자체의 지향각을 증가시키는 방법으로 렌즈를 이용하여 지향각을 증가시키는 방법이 사용되고 있다. In order to apply LED to indirect lighting, the direct angle of the LED is an important issue. As a method of increasing the directivity of the LED itself, a method of increasing the directivity using a lens has been used.

도 1a 및 도 1b는 종래의 일례에 다른 렌즈를 사용하지 않은 고출력 LED 패키지를 적용한 LED 모듈(LED Module)(20)의 단면도 및 평면도이다. 도 1a 및 도 1b를 참조하면, LED 모듈(20)은 인쇄회로기판(11)과 인쇄회로기판(11) 상에 실장된 LED 패키지(10)로 구성되며, LED 패키지(10)는 LED 칩(12)이 실장된 LED 패키지 본체부(13)와 상기 LED 칩(12)을 봉지하는 수지포장부(14)를 갖는다. 이러한 LED 모듈(20)은 약 110~120°정도의 지향각을 가지고 있다. LED 모듈(20)에서 LED와 LED 사이의 간격이 넓어지면 광의 중첩량이 적어지게 되어 광원의 균일성이 감소한다. 이와 달리, 광원의 균일성을 증가시키기 위하여 LED의 수를 늘리면 LED와 LED 사이의 간격이 좁아짐으로써 많은 열이 발생하는 문제점이 있다. 또한 많은 수의 LED를 사용함으로써 제조비용이 증가하게 되는 문제점이 있다. 1A and 1B are a cross-sectional view and a plan view of an LED module 20 to which a high power LED package is applied without using another lens in a conventional example. 1A and 1B, the LED module 20 includes a printed circuit board 11 and an LED package 10 mounted on the printed circuit board 11, and the LED package 10 includes an LED chip ( 12) is mounted to the LED package main body 13 and the resin packaging 14 for sealing the LED chip (12). The LED module 20 has a direction angle of about 110 ~ 120 °. When the distance between the LED and the LED in the LED module 20 is widened, the amount of overlap of light is reduced, thereby reducing the uniformity of the light source. On the contrary, when the number of LEDs is increased to increase the uniformity of the light source, the gap between the LEDs and the LEDs is narrowed, causing a lot of heat to be generated. In addition, there is a problem that the manufacturing cost increases by using a large number of LEDs.

도 1c는 도 1a의 LED 모듈(20)의 조도에 대한 시뮬레이션(모의 실험) 결과를 나타내는 그래프이다. 도 1c의 (a)를 참조하면, LED 모듈(20)에서 LED가 위치한 곳에서 광원이 집중되어 있다. LED가 위치한 곳에서의 광량의 집중으로 광의 중첩량이 적어지게 되어 선형광원 형태의 균일성을 가지지 못한다. 실험결과 73%의 균일성을 갖는 것으로 나타났다. 도 1c의 (b)는 X축 방향에서 시뮬레이션한 조도값을 나타낸다. 도 1c의 (b)를 참조하면, LED가 위치한 곳에서의 조도값이 LED가 위치하지 않는 곳의 조도값에 비해 더 크다. 이는 LED에서의 방출광의 지향각이 크지 않아 방출광의 중첩이 충분히 일어나지 않은 결과이다. 이와 같이 렌즈를 사용하지 않은 LED 모듈은 선형광원으로 사용하는데 문제가 있다. FIG. 1C is a graph showing simulation (simulation) results for illuminance of the LED module 20 of FIG. 1A. Referring to FIG. 1C (a), the light source is concentrated where the LED is located in the LED module 20. Concentration of the amount of light in the place where the LED is located, the amount of overlap of light is reduced, it does not have uniformity in the form of linear light source. Experimental results showed a 73% uniformity. (B) of FIG. 1C shows the illuminance value simulated in the X-axis direction. Referring to (b) of FIG. 1C, the illuminance value at the position where the LED is located is larger than the illuminance value at the position where the LED is not located. This is a result that the direction of the emitted light in the LED is not large, so that the overlap of the emitted light does not occur sufficiently. As such, the LED module without a lens has a problem of being used as a linear light source.

도 2a 및 도 2b는 종래의 다른 일례를 따른 렌즈를 사용한 LED 모듈(40)의 단면도 및 평면도이다. 도 2a 및 도 2b를 참조하면, LED 모듈(40)은 인쇄회로기판(31)과 인쇄회로기판(31) 상에 실장된 LED 패키지(30)와 LED 패키지(30) 상에 형상된 렌즈(35)로 이루어진다. LED 패키지(30)는 LED 칩(32)이 실장된 LED 패키지 본체부(33)와 상기 LED 칩(32)을 봉지하는 수지포장부(34)를 갖는다. 빛을 굴절시키는 역할을 하는 렌즈(25)에 의해서 지향각이 증가한다. 이러한 LED 모듈(40)은 렌즈가 없는 LED 모듈의 지향각보다 20°정도 증가하여 대략 130~140°정도의 지향각을 갖는다. 지향각이 증가함으로써 선형광원의 균일성이 향상된다.2A and 2B are a cross-sectional view and a plan view of an LED module 40 using a lens according to another conventional example. 2A and 2B, the LED module 40 includes an LED package 30 mounted on a printed circuit board 31 and a printed circuit board 31 and a lens 35 formed on the LED package 30. ) The LED package 30 has an LED package main body 33 on which the LED chip 32 is mounted, and a resin packaging part 34 encapsulating the LED chip 32. The directivity angle is increased by the lens 25 which serves to refract light. The LED module 40 has a direction angle of about 130-140 ° by 20 ° increase than the direction angle of the LED module without a lens. By increasing the directing angle, the uniformity of the linear light source is improved.

도 2c는 도 2a의 LED 모듈의 조도에 대한 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다. 도 2c를 참조하면, 렌즈가 없는 LED 모듈에 비해 광원이 비교적 선형광원을 형성한다. 이는 렌즈에 의해 지향각이 향상되어 LED 방출광이 중첩되어 선형광원의 균일성이 향상되었기 때문이다. 실험결과 78%의 균일성을 갖는 것으로 나타나서 렌즈가 없는 LED 모듈보다 다소 균일성이 향상된 것으로 나타났다. 도 2c의 (b)는 X축 방향에서 시뮬레이션한 조도값을 나타낸다. 도 2c의 (b)를 참조하면, 렌즈 가 없는 LED 모듈보다 균일성이 향상되었음을 알 수 있으나 여전히 LED가 위치한 곳에서의 조도값이 크게 나타나 선형광원으로 사용하는데는 문제가 있다.FIG. 2C is a graph illustrating simulation results of illuminance of the LED module of FIG. 2A. FIG. Referring to Figure 2c, the light source forms a relatively linear light source as compared to the LED module without the lens. This is because the directivity angle is improved by the lens and the LED emission light is superimposed to improve the uniformity of the linear light source. Experimental results showed that it has 78% uniformity, which is somewhat improved than LED module without lens. (B) of FIG. 2C shows the illuminance value simulated in the X-axis direction. Referring to (b) of Figure 2, it can be seen that the uniformity is improved than the LED module without the lens, but there is still a problem in using as a linear light source because the illuminance value is still large where the LED is located.

LED의 지향각을 더욱 증가시키기 위해 다양한 형태의 렌즈가 개발되었다. 도 3은 지향각을 증가시키기 위해 개발된 렌즈들이다. 도 3의 (a)를 참조하면, 패키지(51) 상에 LED 칩(52)이 실장되어 있으며, 패키지(51) 상에는 렌즈(53)이 부착되어 있다. 또한 도 3의 (b)를 참조하면, 도 3의 (a)와 같이 패키지(61) 상에는 렌즈(63)이 부착되어 있다. 상기 렌즈(53, 63)는 지향각을 증가시키기 위해 복잡한 형태를 하고 있다. 이와 같이 복잡한 형태의 렌즈(33)를 형성하기 위해서는 렌즈를 제작할 수 있는 재료가 제한되며 렌즈의 사출 성형 공정이 복잡해 지는 문제점이 있다.Various types of lenses have been developed to further increase the direct angle of the LED. 3 are lenses developed to increase the direction angle. Referring to FIG. 3A, an LED chip 52 is mounted on a package 51, and a lens 53 is attached to the package 51. 3B, the lens 63 is attached to the package 61 as shown in FIG. 3A. The lenses 53 and 63 have a complicated shape in order to increase the direction angle. In order to form the lens 33 having a complicated shape, the material from which the lens can be manufactured is limited, and the injection molding process of the lens is complicated.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 단순한 형태의 렌즈 형상으로도 지향각을 향상시킬 수 있는 LED 모듈을 제공하는 데에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above technical problem, and an object of the present invention is to provide an LED module that can improve the directivity angle even with a lens shape of a simple form.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 LED 모듈은 인쇄회로기판과; 상기 인쇄회로기판 상에 표면실장된 적어도 하나의 LED 패키지와; 상기 LED 패키지 상면 전체 및 상기 LED 패키지에 인접한 인쇄회로기판 상면의 일부를 덮도록 상기 인쇄회로기판 상에 부착된 렌즈를 포함한다. 상기 LED 패키지는 실장영역을 갖는 LED 패키지 본체부와, 상기 실장영역에 실장된 LED 칩과, 상기 LED 칩을 봉지하는 수지포장부를 갖는다. 바람직하게는 상기 수지포장부는 형광체를 포함할 수 있으며 또한 확산제를 포함할 수 있다.In order to achieve the above technical problem, the LED module according to the present invention includes a printed circuit board; At least one LED package surface-mounted on the printed circuit board; And a lens attached to the printed circuit board to cover the entire upper surface of the LED package and a portion of the upper surface of the printed circuit board adjacent to the LED package. The LED package includes an LED package main body having a mounting area, an LED chip mounted on the mounting area, and a resin packing part encapsulating the LED chip. Preferably, the resin packaging portion may include a phosphor and may also include a diffusing agent.

상기 렌즈는 오목한 형태, 볼록한 형태, 또는 반구형상일 수 있다. 상기 렌즈는 에폭시 수지, 실리콘 수지, 우레탄계 수지 또는 그 혼합물로 이루어질 수 있다.The lens may be concave, convex, or hemispherical. The lens may be made of an epoxy resin, a silicone resin, a urethane resin, or a mixture thereof.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나. 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. But. Embodiments of the invention may be modified in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape and size of elements in the drawings may be exaggerated for clarity, and the elements denoted by the same reference numerals in the drawings are the same elements.

도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 일 실시형태에 따른 LED 모듈(200)의 단면도 및 평면도이다. 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명에 따른 LED 모듈(200)은 인쇄회로기판(101)과 인쇄회로기판(101) 상에 실장된 LED 패키지(100)와 상기 LED 패키지(100) 상면 전체 및 상기 LED 패키지(100)에 인접한 인쇄회로기판(101) 상면의 일부를 덮도록 상기 인쇄회로기판(101) 상에 부착된 렌즈를 포함한다. 상기 LED 패키지(100)는 실장영역을 갖는 LED 패키지 본체부(104)와, 상기 실장영역에 실장된 LED 칩(102)과, 상기 LED 칩(102)을 봉지하는 수지포장부(105)를 갖는다. 4A and 4B are cross-sectional and top views, respectively, of an LED module 200 according to one embodiment of the invention. 4A and 4B, the LED module 200 according to the present invention includes a printed circuit board 101 and an LED package 100 mounted on the printed circuit board 101 and the entire upper surface of the LED package 100. And a lens attached to the printed circuit board 101 to cover a portion of an upper surface of the printed circuit board 101 adjacent to the LED package 100. The LED package 100 has an LED package main body 104 having a mounting area, an LED chip 102 mounted in the mounting area, and a resin packing 105 for encapsulating the LED chip 102. .

상기 인쇄회로기판(101) 상면에는 LED 패키지(104)의 금속패턴(미도시)과 전기적으로 연결될 수 있는 금속배선(미도시)이 형성되어 있다. 전극배선은 도전성 비아홀을 통해 배면 전극에 연결된 전극구조로 이해될 수 있다. The upper surface of the printed circuit board 101 is formed with a metal wiring (not shown) that can be electrically connected to the metal pattern (not shown) of the LED package 104. The electrode wiring may be understood as an electrode structure connected to the back electrode through the conductive via hole.

상기 LED 칩(102)은 반도체에 전압을 가할 때 생기는 발광현상('전기장발광'이라고도 함)을 이용하여 빛을 발생시키는 발광소자이다. 상기 LED 칩(102)의 재료로는 발광 파장이 가시 또는 근적외영역에 존재하고, 발광효율이 높으며, p-n 접합의 제작이 가능할 것 등의 조건을 만족시키는 재료들이 적합하다. 이러한 재료로는 질화갈륨(GaN), 비소화갈륨(GaAs), 인화갈륨(GaP), 갈륨-비소-인(GaAs1-x Px), 갈륨-알류미늄-비소(Ga1-xAlxAs), 인화인듐(InP), 인듐-갈륨-인(In1-xGaxP) 등의 화합물 반도체들이 사용되고 있다.The LED chip 102 is a light emitting device that generates light by using a light emission phenomenon (also called 'electric field emission') generated when a voltage is applied to a semiconductor. As the material of the LED chip 102, materials satisfying the conditions such that the light emission wavelength is present in the visible or near infrared region, the light emission efficiency is high, and the p-n junction can be manufactured are suitable. Such materials include gallium nitride (GaN), gallium arsenide (GaAs), gallium phosphide (GaP), gallium-arsenide-phosphorus (GaAs1-x Px), gallium-aluminum-arsenic (Ga1-xAlxAs), indium phosphide (InP) ), Compound semiconductors such as indium-gallium-phosphorus (In1-xGaxP) are used.

발광은 크게 나누어 자유캐리어의 재결합에 의한 것과 불순물 발광중심에서의 재결합에 의한 것이 있다. 이때, 불순물 발광중심에의 재결합에 의해 발생되는 빛의 파장은 반도체에 첨가되는 불순물의 종류에 따라 달라지게 된다. 예를 들어, 인화갈륨인 경우에는 아연 및 산소 원자가 관여하는 발광은 적색(파장 700nm)이고, 질소 원자가 관여하는 발광은 녹색(파장 500nm)이다. 즉, 불순물의 종류와 반도체 재료에 따라 상기 LED 칩(102)으로부터 발생되는 빛은 각기 다른 고유의 색(파장)을 지니게 된다. LED 칩(102)에서 발생하는 빛은 수지포장부(105)의 형광체(미도시)에 의해 백색광을 낼 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.The light emission is largely divided by recombination of free carriers and recombination at an impurity emission center. In this case, the wavelength of the light generated by recombination to the impurity emission center varies depending on the type of the impurity added to the semiconductor. For example, in the case of gallium phosphide, light emission involving zinc and oxygen atoms is red (wavelength 700 nm), and light emission involving nitrogen atoms is green (wavelength 500 nm). That is, the light generated from the LED chip 102 has a unique color (wavelength) depending on the type of impurities and the semiconductor material. Light generated from the LED chip 102 may emit white light by the phosphor (not shown) of the resin packaging part 105. This will be described later.

상기 LED 패키지 본체부(104)는 내부에 LED 칩(102)를 실장할 수 있는 캐비티가 형성되어 있으며, LED 칩(102)과 전기적으로 연결될 수 있는 전기패턴(미도시)을 갖고 있다. 여기서, 상기 캐비티가 형성된 부분은 일정한 각도로 경사를 이루도록 하여 빛을 모을 수 있는 구조로 형성할 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않으며 LED 패키지 본체부(104)는 칩 실장을 위한 컵구조를 갖는 다른 LED 패키지 본체부일 수 있다. The LED package main body 104 has a cavity for mounting the LED chip 102 therein, and has an electrical pattern (not shown) that can be electrically connected to the LED chip 102. Here, the part in which the cavity is formed may be formed in a structure capable of collecting light by inclining at a predetermined angle. However, the present invention is not limited thereto, and the LED package body 104 may be another LED package body having a cup structure for chip mounting.

LED 패키지 본체부(104)는 전형적으로 열가소성 수지로 이루어진다. 열가소성 수지로서는, 예컨대 나일론계인 것으로, 불활성의 결합기를 갖는 것을 이용할 수 있다. 열가소성 수지로서는, 예컨대 액정폴리머(LCP), 열가소성 플리스틱(폴리페닐렌설파이드, PPS), 결정성 폴리스티렌(신디오타크틱폴리스티렌, SPS) 등의 고내열성 수지를 이용할 수 있다.The LED package body 104 is typically made of thermoplastic resin. As a thermoplastic resin, it is nylon type, for example, and what has an inert coupling group can be used. As the thermoplastic resin, for example, high heat resistance resin such as liquid crystal polymer (LCP), thermoplastic plastic (polyphenylene sulfide, PPS), crystalline polystyrene (syndiotactic polystyrene, SPS) can be used.

LED 패키지 본체부(104) 상에 형성된 전기패턴(미도시)은 다이본딩부(미도 시)와 와이어 본딩부(미도시)로 이루어진다. 다이본딩부와 와이어본딩부는 LED 패키지 본체부(104) 상에 얇은 판으로서 형성되며, 일정한 간격으로 이격되어 배열됨으로써 서로 다른 전극을 구성할 수 있게 된다.An electrical pattern (not shown) formed on the LED package main body 104 includes a die bonding part (not shown) and a wire bonding part (not shown). The die bonding portion and the wire bonding portion are formed as a thin plate on the LED package main body portion 104, and are arranged to be spaced apart at regular intervals to form different electrodes.

상기 LED 칩(102)은 은 에폭시(Ag epoxy)나 공융접합체(entectic solder)와 같은 접착수단으로 다이본딩부상에 고정될 수 있다. 상기 LED 칩(102)과 전극패턴은 와이어(미도시)로 연결될 수 있으나, 이와 달리 플립칩 방식으로 연결될 수도 있다.The LED chip 102 may be fixed on the die bonding portion by adhesive means such as silver epoxy or entectic solder. The LED chip 102 and the electrode pattern may be connected by a wire (not shown). Alternatively, the LED chip 102 and the electrode pattern may be connected by a flip chip method.

수지포장부(105)는 LED 칩(102)을 봉지하도록 LED 패키지 본체부(104)의 캐비티에 형성된다. 수지포장부(105)는 에폭시 수지, 실리콘계 수지 또는 그 혼합수지로 이루어질 수 있다. 이러한 수지포장부(104)의 투입공정으로는 디스펜싱(dispensing)공정과 같은 공지의 공정이 이용될 수 있다.The resin packaging 105 is formed in the cavity of the LED package main body 104 to encapsulate the LED chip 102. The resin packaging 105 may be made of an epoxy resin, a silicone resin, or a mixed resin thereof. A well-known process, such as a dispensing process, may be used as an input process of the resin packaging part 104.

수지포장부(105)에는 형광체(미도시)가 포함될 수 있다. 형광체는 LED 칩(102)에서 방출된 빛을 흡수하여 발광하거나 다른 형광체로부터 방출된 빛을 흡수하여 발광하는 재료이다. 백색광은 적색, 녹색, 청색의 3원색의 혼합 또는 보색관계에 있는 2색의 혼합에 의해 실현할 수 있다. 3원색에 의한 백색광은 LED 칩(102)이 방출한 1차광을 흡수하여 적색을 발광하는 제1 형광체와, 녹색을 발광하는 제2 형광체 및 청색을 방출하는 제3 형광체를 이용함으로써 실현할 수 있다. 또 한 청색광을 방출하는 LED 칩(102)과, 그 청색광을 흡수하여 적색을 발광하는 제1 형광체와 녹색을 발광하는 제2 형광체를 이용하여 1차광과 2차광을 혼합시켜 실현할 수 있다.The resin packaging 105 may include a phosphor (not shown). The phosphor is a material that absorbs and emits light emitted from the LED chip 102 or absorbs and emits light emitted from another phosphor. White light can be realized by mixing three primary colors of red, green, and blue, or mixing two colors in a complementary color relationship. The white light by the three primary colors can be realized by using a first phosphor that absorbs the primary light emitted by the LED chip 102 and emits red, a second phosphor that emits green, and a third phosphor that emits blue. In addition, it can be realized by mixing the primary light and the secondary light by using the LED chip 102 emitting blue light, the first phosphor absorbing the blue light to emit red light, and the second phosphor emitting green light.

보색에 의한 백색발광은, 상술한 구체예 외에, 예컨대 LED 칩(102)으로부터 1차광을 흡수하여 청색을 발광하는 제1 형광체와 그 청색광을 흡수하여 황색을 발광하는 제2 형광체를 이용하거나, LED 칩(102)으로부터의 발광을 흡수하여 녹색을 발광하는 제1 형광체와 그 녹색광을 흡수하여 적색을 발광하는 제2 형광체를 이용함으로써 실현할 수 있다.In addition to the above-described specific example, the white light emission by the complementary color uses, for example, a first phosphor that absorbs primary light from the LED chip 102 and emits blue light, and a second phosphor that absorbs blue light and emits yellow light, or This can be achieved by using a first phosphor that absorbs light emitted from the chip 102 to emit green light and a second phosphor that absorbs the green light to emit red light.

청색 형광체에는 ZnS:Ag, ZnS:Ag+In₂O₃, ZnS:Zn+In₂O₃, (Ba, Eu)MgAl₁₀O₁₇ 등이 있으며, 녹색 형광체에는 ZnS:Cu, Y₂Al₅O₁₂:Tb, Y₂O₂S:Tb 등이 있으며, 적색 형광체에는 Y₂O₂S:Eu, Y₂O₃:Eu, YVO₄:Eu 등이 있다. 또한 황색 형광체로는 YAG:Ge, YAG:Ce 등이 있다.Blue phosphors include ZnS: Ag, ZnS: Ag + In ₂ O ₃ , ZnS: Zn + In ₂ O ₃ , (Ba, Eu) MgAl ₁₀ O ₁₇ Green phosphors include ZnS: Cu, Y ₂ Al ₅ O ₁₂ : Tb, Y ₂ O ₂ S: Tb, and the red phosphors include Y ₂ O ₂ S: Eu, Y ₂ O ₃ : Eu, YVO. ₄ : Eu etc. In addition, yellow phosphors include YAG: Ge, YAG: Ce, and the like.

수지포장부(103)에는 빛을 산란시키는 산란제나 확산제를 분산시킬 수 있다. 수지포장부(103)에 분산된 산란제나 확산제에 의해 빛을 산란 또는 확산시켜 광범위한 배광특성을 얻을 수 있으며, 이에 따라 지향각을 더욱 증가시킬 수 있다.The resin packaging part 103 may disperse a scattering agent or a diffusing agent that scatters light. By scattering or diffusing light by the scattering agent or the diffusing agent dispersed in the resin packaging 103 can obtain a wide range of light distribution characteristics, it is possible to further increase the orientation angle.

상기 렌즈(103)는 상기 LED 패키지(100) 상면 전체 및 LED 패키지(100)에 인접한 인쇄회로기판(101) 상면의 일부를 덮도록 상기 인쇄회로기판(101) 상에 부착된다. 이와 같이 넓게 렌즈를 형성함으로써 지향각을 증가시킬 수 있다. 따라서, 각각의 LED 모듈(200)의 지향각이 증가하게 되면, LED 모듈의 선형광원 균일성이 개선된다. 렌즈(102)의 형태는 지향각을 크게 하기 위해 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 렌즈(102)는 볼록하거나 오목한 형상을 가질 수 있으며 또는 반구형상일 수 있다. 렌즈는 위로 볼록할 수 록 지향각이 좁아지게 된다. 상기 렌즈(102)는 주형을 통해서 제작될 수 있다. 렌즈(102)의 재료는 에폭시, 실리콘 수지, 우레탄계 수지 또는 그 혼합물로 이루어질 수 있다. 주형에 의해 제작된 렌즈(102)는 접착제에 의해 인쇄회로기판(101) 상에 부착된다. 접착제는 투명한 에폭시 수지가 바람직하다. 렌즈(102)의 굴절률은 수지포장부(105)의 굴절률보다 작은 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 굴절률차이에서 발생할 수 있는 전반사를 억제하여 광추출효율을 증가시킬 수 있다. The lens 103 is attached on the printed circuit board 101 to cover the entire upper surface of the LED package 100 and a part of the upper surface of the printed circuit board 101 adjacent to the LED package 100. By forming a lens in this way, the orientation angle can be increased. Therefore, when the directing angle of each LED module 200 is increased, the linear light source uniformity of the LED module is improved. The shape of the lens 102 may have various shapes to increase the orientation angle. For example, the lens 102 may have a convex or concave shape or may be hemispherical in shape. The more convex the lens is, the narrower the angle of view. The lens 102 may be manufactured through a mold. The material of the lens 102 may be made of epoxy, silicone resin, urethane resin or mixtures thereof. The lens 102 manufactured by the mold is attached onto the printed circuit board 101 by an adhesive. The adhesive is preferably a transparent epoxy resin. The refractive index of the lens 102 is preferably smaller than the refractive index of the resin packaging portion 105. By doing so, it is possible to suppress the total reflection that may occur in the refractive index difference to increase the light extraction efficiency.

도 4c는 도 4a의 LED 모듈의 조도에 대한 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다. 도 4c의 (a)를 참조하면, LED(102)가 위치한 곳에서의 광원의 집중도가 낮아져서 비교적 선형광원과 유사하게 광원들이 분포되는 것을 확인할 수 있다. 이는 인쇄회로기판(101)의 일부까지 덮는 렌즈(103)를 통한 굴절에 의해 지향각이 향상되어 각 LED 칩(102)에 방출되는 빛이 중첩되어 균일성이 증대되었기 때문이다. 시뮬레이션 결과 대략 85%정도의 균일성을 가지는 것으로 나타났다. 도 4c의 (b)는 X 축 방향에서 측정된 LED 모듈의 조도를 나타내는 그래프이다. 도 4c의 (b)를 참조하면, LED 모듈(200) 전체에서 고른 조도값을 나타내는 것을 확인할 수 있다. LED 칩(102)이 위치한 곳이나 위치하지 않은 곳에서 비슷한 조도값을 나타냄으로써 선형광원으로 사용될 수 있다. 4C is a graph showing simulation results of illuminance of the LED module of FIG. 4A. Referring to (a) of FIG. 4C, it can be seen that light sources are distributed in a manner similar to a linear light source due to a low concentration of light sources where the LED 102 is located. This is because the directivity is improved by the refraction through the lens 103 covering the part of the printed circuit board 101 so that the light emitted from each LED chip 102 is overlapped to increase the uniformity. Simulation results show that it has about 85% uniformity. 4C (b) is a graph showing illuminance of the LED module measured in the X-axis direction. Referring to (b) of FIG. 4C, it can be seen that the LED module 200 has a uniform illuminance value. The LED chip 102 may be used as a linear light source by showing similar illuminance values where the LED chip 102 is located or not.

도 5은 종래의 LED 모듈과 본 발명에 따른 LED 모듈의 지향각 특성을 나타내는 그래프이다. 종래기술 1은 도 1a의 렌즈가 없는 LED 모듈(20)이고, 종래기술 2는 도 2a의 렌즈가 있는 LED 모듈(40)이다. 본 발명은 도 4a의 실시형태이다. 도 5을 참조하면, 본 발명의 지향각의 특성은 종래기술 1과 종래기술 2의 지향각에 비해 향상되었음을 확인할 수 있다. 이는 LED 패키지(100) 뿐만 아니라 인쇄회로기판(101)의 일부까지 덮는 렌즈(103)에 의해 LED 칩(102)에서 방출되는 빛이 굴절되어 넓게 퍼지기 때문이다. 5 is a graph showing the directivity angle characteristics of the LED module according to the present invention and the conventional LED module. Prior art 1 is the LED module 20 without the lens of FIG. 1A, and prior art 2 is the LED module 40 with the lens of FIG. 2A. The present invention is the embodiment of FIG. 4A. Referring to Figure 5, it can be seen that the characteristics of the orientation angle of the present invention is improved compared to the orientation angles of the prior art 1 and the prior art 2. This is because the light emitted from the LED chip 102 is refracted and spread widely by the lens 103 covering not only the LED package 100 but also a part of the printed circuit board 101.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiment and the accompanying drawings, but is intended to be limited by the appended claims, and various forms of substitution, modification, and within the scope not departing from the technical spirit of the present invention described in the claims. It will be apparent to those skilled in the art that changes are possible.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 패키지를 포함하여 패키지가 실장된 인쇄회로기판의 주변부까지 덮는 렌즈를 부착함으로써, LED 방출광의 지향각을 개선시킬 수 있으며, 선형 LED 모듈인 경우에는 선형광원의 균일성이 증가하게 된다. As described above, according to the present invention, by attaching a lens including the package to the periphery of the printed circuit board on which the package is mounted, it is possible to improve the direct angle of the LED emission light, and in the case of the linear LED module, Uniformity is increased.

Claims

Printed circuit board;

At least one LED package surface-mounted on the printed circuit board; And

And a lens attached to the printed circuit board to cover the entire upper surface of the LED package and a portion of the upper surface of the printed circuit board adjacent to the LED package.

The LED package has an LED package main body having a mounting area, an LED chip mounted in the mounting area, and a resin packaging part encapsulating the LED chip.

The resin packaging unit LED module, characterized in that it comprises a phosphor.

delete

The method of claim 1,

The resin packaging unit LED module, characterized in that it comprises a diffusion agent.

The method of claim 1,

LED lens, characterized in that the lens has a concave shape.

The method of claim 1,

LED lens, characterized in that the lens has a convex shape.

The method of claim 1,

LED lens, characterized in that the lens is hemispherical.

The method of claim 1,

The lens is an LED module, characterized in that consisting of epoxy resin, silicone resin, urethane resin or mixtures thereof.