KR100889916B1 - 빛의 방사각이 편향된 발광다이오드 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광다이오드에서 방사되는 빛의 방향을 어느 일 방향으로 편향시키도록 리드프레임을 절곡 형성하여, 우수한 발광효율 및 이에 따른 우수한 시인성을 확보할 수 있는 방사각이 편향된 발광다이오드에 관한 것으로서, 전원을 공급받아 발광하는 발광다이오드 칩(이하LED칩“으로 칭함)으로 부터 발광된 빛의 방향을 원하는 각도로 편향시켜 분광시키도록 리드프레임의 상단부에 절곡부를 형성시켜 LED칩의 위치가 중심에서 일 방향으로 치우치게 형성된 패키지 몰딩부를 포함한 것을 특징으로 하는 빛의 방사각이 편향된 발광다이오드 및 그의 제조방법이 제공된다.

발광다이오드, 애노드리드프레임, 캐소드리드프레임, 절곡리드프레임, 방사각, LED칩, 몰딩부, 몰드형틀, 몰드컵, 골드와이어

Description

빛의 방사각이 편향된 발광다이오드 및 그 제조 방법{The light at one side right department the light-emitting diode which radiates and the production method}

본 발명은 빛의 방사각이 편향된 발광다이오드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광되어 방사되는 빛의 방향을 어느 일 방향으로 편향시키도록 리드프레임에 절곡부를 형성함으로서 우수한 발광효율 및 이에 따른 우수한 시인성을 확보 할 수 있는 빛의 방사 각이 편향된 발광다이오드 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적인 발광다이오드는 도 1에 도시된 바와 같이 전기가 통전하는 한쌍의 리드프레임(1,2)이 마련되고, 애노드(Anode) 리드프레임(2) 단부에 LED칩(3)을 접합시키며, 캐소드(Cathode) 리드프레임(1)의 단부를 골드 와이어(4) 연결로 내부를 구성한 후 패키지 몰딩부(5)를 형성하여 발광다이오드를 완성하는 것으로서,

몰딩부(5)를 형성하기 위하여, 도 5(b)에 도시되어 있는 몰드컵(12)에 투명한 몰딩 수지를 주입 후 도 5(a)의 리드프레임을 가이드(10) 사이의 홈을 따라 삽입하여 경화시켜 몰딩부(5)를 성형 시키는 것으로 몰드컵(12)의 형상에 따라 빛의 방사각이 결정되도록 하고 있다.

상기와 같은 일반적인 발광다이오드의 그 구조는 도 1(a) 와 동일하며,

도 1(b)는 종래의 원형 발광다이오드 의 평면도를 도시한 것으로 도면과 같이, LED칩(3)이 몰딩부(5) 중심점에 존재하므로 사방으로 고르게 빛이 방사되는 특징이 있다.

이와 같은 원형 발광다이오드는 X축 과 Y축의 방향성이 동일하고 방사각이 좁으며, 방사각을 크게 하면 중심 광도가 저하되는 문제점으로 전광판과 같이 중심광도가 높고 넓은 방사각이 요구되는 전광판에는 사용에 어려움이 있었다.

종래에도 도 1(c) 와 같이 방사각을 개선하기 위하여 X축 방향으로 몰딩부(5)가 확대된 타원형의 발광다이오드를 많이 사용하고 있으나 이 경우 X축의 좌우 방향으로 방사각은 확대되지만 Y축 상하 방향의 방사각은 상대적으로 축소되는 문제점이 있었다.

즉 수직으로 설치된 전광판과 신호등 같은 표시장치에 있어서 관찰자의 시야보다 높은 곳에 설치될 경우 발광다이오드의 중심에서 방사되는 가장 밝은 빛은 관찰자가 볼 수 없는 허공으로 방사되어 빛의 손실이 발생하며, 이에 따른 시인성이 저하되고 관잘자에게 도달하는 빛의 효율이 떨어져 이것은 에너지의 손실로 이어진다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로,

본 발명의 목적은 일반원형의 발광다이오드를 원하는 일 방향으로 빛의 방사각을 편향시킨 발광다이오드를 제공하여 전광판과 신호등 같은 표시장치에 널리 사용할 수 있는 빛의 방사각이 편향된 발광다이오드를 제공하는 것이다.

다른 목적은 종래에 X축의 좌우 방향으로 빛의 방사각을 개선한 타원형 발광다이오드를 Y축의 일 방향으로 빛의 방사각이 편향되게 하여 전광판과 같은 표시장치에 널리 사용할 수 있는 시인성이 우수한 발광다이오드를 제공하는 것이다.

또 다른 목적은 기존 원형 타원형등의 모든 발광다이오드를 어느 일 방향으로 빛의 방사각을 편향시킬 수 있는 발광다이오드의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 빛의 방사각이 편향된 발광다이오드는 애노드리드프레임 단부에 LED칩을 접합시키며, LED칩과 캐소드리드프레임의 단부를 골드와이어로 연결하여 내부를 구성한 후 몰드형틀의 몰드컵에 몰드용 수지를 주입하여 패키지 몰딩부를 형성한 발광다이오드에 있어서,

LED칩을 접합시킨 애노드리드프레임의 상단부에 절곡부를 형성하여 LED칩을 몰딩부의 중심에서 일 방향으로 이동시켜 빛의 방사각이 편향되도록 한 것을 특징으로 하며,

또 다른 특징은 애노드리드프레임 상단부와 캐소드리드프레임 상단부를 함께 절곡부를 형성하여 LED칩을 몰딩부의 중심에서 일 방향으로 이동시켜 빛의 방사각이 되도록 한 것을 특징으로 하고 있다.

또한 본 발명의 빛의 방사각을 편향시킨 발광다이오드의 제조방법은,

연결판를 통하여 다수개의 애노드리드프레임과 캐소드리드프레임이 일체로 형성된 리드프레임을 상단부에 절곡부를 형성하는 방법으로 절곡 형태의 압착 형틀을 제작하여 형틀 위에 리드프레임을 올려놓고 프레스로 압착하여 리드프레임의 상단부에 절곡부를 형성하여 절곡리드프레임을 제작하는 공정과;

상기 리드프레임의 애노드리드 프레림 단부에 LED칩을 접합하고 캐소드 리드프레임 단부와 골드와이어로 연결하여 내부를 형성하는 공정과:

원형 또는 타원형의 몰드형틀에 몰드용 수지를 넣고 절곡리드프레임을 삽입한 후 경화시켜 패키지 몰딩부를 형성하는 과정;

몰드형틀을 제거하고, 절곡리드프레임을 분리하여 개개의 발광다이오드를 완성하는 제조 방법으로 제작되는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명은 원형 및 타원형 등의 모든 발광다이오드에 있어서, 기존의 다양한 몰드형틀을 사용하면서 발광다이오드의 리드프레임 상단부에 절곡부를 형성한 절곡리드프레임을 사용하여 절곡 형태에 따라 원하는 방향 으로 LED칩을 중심에서 이동시켜 빛의 방사각을 편향시켜 제어됨으로서 발광다이오드의 특성을 개선할 수 있으며,

상기와 같은 방법으로 전광판에 주로 사용되는 X축의 좌우 방향으로 방사각이 확대된 타원형 발광다이오드의 경우 절곡리드프레임 사용으로 LED칩의 위치를 Y축의 상하방향 중 일 방향으로 이동되게 함으로서 LED칩의 이동 방향과 반대 방향으로 방사되는 빛이 편향되어 좌우 방향은 물론이고 Y축의 상하방향 중 일 방향으로 빛의 방사각이 확대되는 이상적인 발광다이오드를 제공하게 된다.

이 경우 관람자의 눈 높이 보다 높게 설치되는 전광판이나 신호등 같은 표시장치에 있어서 상부로 향하는 불필요한 빛을 하부 방향으로 편향시켜 효율 높이며, 빛의 방사각이 하부방향으로 확대되어 시인성이 우수한 전광판과 신호등같은 표시기가 제공되며, 상대적으로 전기에너지도 절약할 수 있는 효과가 있다.

부가적으로 발광다이오드는 인쇄회로기판 등에 납땜으로 접합하여 사용시, 열에 의한 리드프레임의 팽창과 수축이 발생되며, 이때 LED칩의 접합부가 이탈되어 불량이 발생 될 수 있으나,

본 발명의 발광다이오드는 절곡부가 팽창과 수축시 완충작용을 하게 되어 신뢰성도 좋아지는 효과가 있다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 발광다이오드를 도시한 것으로 전기가 통전하는 한쌍의 리드프레임(1,2)이 마련되고, 애노드(Anode)리드프레임(2)단부에 LED칩(3)을 접합시키며, 캐소드(Cathode)리드프레임(1)의 단부를 골드와이어(4) 연결로 내부를 구성 한 후 패키지 몰딩부(5)를 형성하여 발광다이오드를 완성하는 것으로서, 몰딩부(5)를 형성하기 위하여, 도 5(b)에 도시한 몰드형틀의 몰드컵(12)에 몰드용 수지를 주입한 후, 도 5(a)형태의 내부가 형성된 리드프레임을 삽입하여 패키지 몰딩부(5)를 형성한다.

도 1(a)는 졸래의 일반 발광다이오드의 구조를 나타네는 사시도이며,

도 1(b)는 종래의 일반 원형 발광다이오드를 상단에서 본 평면도,도 1(c)는 종래의 일반 타원형 발광다이오드의 평면도를 나타낸 것이다

도 2는 본 발명의 실시 예를 나타낸 것으로,

도 2(a)는 LED칩이 접합되는 애노드리드프레임(2)과 캐소드리드프레임(1)를 함께 절곡부(6,7)를 형성한 절곡리드프레임을 사용한 원형과 타원형의 발광다이오드의 사시도와 원형과 타원형의 발광다이오드를 상부에서 본 평면도를 나타내며, 도 2(b)는 애노드리드프레임(2) 만 절곡부(6)를 형성한 절곡리드프레임을 사용한 발광다이오드 사시도와 원형과 타원형의 발광다이오드를 상부에서 본 평면도를 나타내고 있다.

도 3은 본 발명에 따른 타원형 발광다이오드의 실시 예를 종래의 일반 타원형 발광다이오드와의 비교를 나타낸 것으로, 몰딩부(5) 상단에서 본 평면도 및 광도의 백분율로 표시된 방사각의 특성도를 나타내고 있다.

도 3(a)는 종래의 일반 타원형 발광다이오드를 도시한 것으로서, LED칩이 중심축에 위치한 형태와 그에 따른 방사각의 특성을 나타내고 있다.

도 3(b)는 본 발명에 따른 타원형 발광다이오드를 도시한 것으로서, 리드 프레임에 절곡부(6,7)를 형성하여 LED칩을 중심축에서 Y축 상단으로 위치를 이동시킨 형태와 그에 따른 방사각의 특성을 나타내고 있다.

도 3(b)에 도시한 것과 같이 리드프레임에 절곡부(6,7)를 형성하여,

LED칩이 중심에서 상단 Y방향으로 이동되면 방사각이 하단 Y'방향으로 편향 되어 확대 된 것을 알 수 있으며, 도 3(a)의 일반 타원형 발광다이오드의 특징인 좌우의 X-X'방향의 방사각은 거의 변화 없이 넓은 것을 알 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시를 위한 절곡 리드프레임의 사시도로서 절곡부(6,7)를 형성한 개선된 절곡리드프레임을 나타내고 있다.

도 4(a)는 애노드리드프레임(2)과 캐소드리드프레임(1)를 함께 절곡하여 절곡부(6,7)를 형성한 상태를 나타내며,

도 4(b)는 애노드리드프레임(2) 만 절곡부(6)를 형성한 개선된 절곡리드프레임 실시 예의 사시도 이다.

본 발명의 중요 요소인 절곡리드프레임은 상단부 연결대(9)와 하단부 연결대(8)에 다수개의 리드프레임이 연결되어 있으며 LED칩을 중심에서 이동시키기 위한 절곡부(6,7)가 형성돼 있으며, 절곡의 형상이 방사각의 편향 각도를 결정하는 중요한 요소이다.

도5는 본 발명의 실시를 위한 제조공정으로 다음과 같은 제조 공정으로 생산된다.

(1) 절곡리드프레임 제조 공정

도 4와같이 캐소드리드프레임(1)과 애노드리드프레임(2)이 상부 연결판(9) 과 하부 연결판(8)을 통하여 다수개가 일체로 형성된 리드프레임에 절곡부(6,7)가 형성되도록 절곡 형태의 형틀을 제작하여 리드프레임을 프레스로 압착하여 절곡부(6,7)를 형성 한다.

절곡부 형성은 도 4(a)와 같이 애노드리드프레임(2)의 절곡부(6)와 캐소드리드프레임(1)의 절곡부(7)를 함께 절곡 형성하는 방법과 도 4(b)와 같이 애노드리드프레임(2) 만 절곡부(6)를 형성하는 방법이 있으며,그 방사각의 특성은 동일하다.

(2)내부 공정

그 외 공정은 일반적인 발광다이오드(도1)와 동일하게 절곡리드프레임의 애노드리드프레임(2)단부에 LED칩(3)을 접합하고 캐소드리드(1) 단부와 골드와이어(4)로 연결하여 내부를 형성한다.

(3)패키지 몰드공정

일반적인 발광다이오드와 동일하게 도 5(b)에 도시한 것과 같이 몰드형틀의 금속재질의 지지대(11)에 발광다이오드 패키지 몰딩부(5) 형상의 몰드컵(12)이 다수개가 형성되어 있으며, 몰드컵(12)에 몰드용 수지(일반적으로 투명 에폭시 래진을 사용)를 주입하고 도 5(a)에 도시한 바와 같은 리드프레임을 몰드형틀 가이드(10) 사이 홈에 맞추어 삽입 후 경화시켜 패키지 몰드부(5)를 형성하며, 몰드형틀을 제거하고, 리드프레임을 분리하여 개개의 발광다이오드를 완성하는 일반 발광다이오드와 동일한 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하고 있다.

이상에서와 같이 본 발명은 절곡리드프레임을 사용하면 기존의 모든 몰드형 틀을 변형 없이 사용하여 빛의 방사각이 일 방향으로 편향되는 시인성과 신뢰성이 우수한 발광다이오를 제공하게 된다.

따라서 도로, 건물 벽면, 옥상, 경기장에 관람자의 눈높이 보다 높게 설치되는 전광판에 본 발명품인 빛의 방사각이 편향된 타원형 발광다이오드를 적용한 경우 종래의 타원형 발광다이오드와 같이 좌우 방향으로 빛의 방사각이 우수함과 동시에 하부 방향으로도 빛의 방사각이 확대되어 우수한 전광판이 제공되다.

이 경우 관람자의 눈높이를 벗어나는 상부방향으로 향하는 불필요한 빛을 하부 방향으로 편향시켜 빛의 손실이 감소 되어 우수한 시인성과 효율을 높이며, 상대적으로 전기에너지도 절약되는 전광판을 제공할 수 있다.

이와 같은 발광다이오드를 사용하는 전광판은 건물, 도로, 차량등 그 수요가 무한하며, 핵심부품인 발광다이오드 또한 시장이 매우 크기 때문에 국내시장은 물론 국제적으로 한국의 전광판 제조기술의 위상을 높일 수 있으며, 신호등과 같은 표시기에도 적용할 수 있다.

도1은 종래의 일반적인 발광다이오드의 구조를 도시한 사시도,

도2는 본발명에 따른 절곡리드프레임을 사용한 발광다이오드의 구조를 도시한 사시도 및 몰딩부 상단에서 본 평면도.

도3는 종래의 타원형 발광다이오드와 본 발명에 따른 빛의 방사각이 편향된 발광다이오드를 몰딩부 상단에서 본 평면도 및 그 방사각 특성도,

도4는 본발명에 따른 절곡 리드프레임의 사시도.

도 5는 본 발명의 실시 예인 발광다이오드의 제조 방법을 나타낸 사시도 이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 캐소드 리드프레임 2 :애노드 리드프레임

3 : LED칩 4 :골드와이어

5 : 몰딩부 6 : 애노드 절곡부

7 ; 캐소드 절곡부 8 : 하부 연결판

9 :상부 연결판 10 : 몰드형틀 가이드

11 : 몰드형틀 지지대 12 :몰드컵

Claims (3)

1. LED칩이 애노드리드프레임 단부에 접합되고 캐소드리드프레임 단부와 골드와이어로 연결되며 패키지 몰딩부가 형성된 발광다이오드에 있어서,

   애노드리드프레임 상단에 2단절곡 형상의 절곡부(6)와 캐소드리드프레임 상단에 2단절곡 형상의 절곡부(7)를 함께 형성한 절곡리드프레임을 사용하여 절곡 형상에 따라 LED칩을 발광다이오드의 중심으로부터 원하는 위치로 이동시켜 발광다이오드로부터 나오는 빛의 방사각을 편향시킨 것을 특징으로 하는 시인성이 우수한 발광다이오드
2. 제1항 있어서,

   애노드리드프레임 상단에만 2단절곡 형상의 절곡부(6)를 형성한 절곡리드프레임을 사용하여 절곡 형상에 따라 LED칩을 발광다이오드의 중심으로부터 원하는 위치로 이동시켜 발광다이오드로부터 나오는 빛의 방사각을 편향시킨 것을 특징으로 하는 시인성이 우수한 발광다이오드
3. 절곡리드프레임을 사용한 빛의 방사각이 편향된 발광다이오드 제조방법에 있어서,

   리드프레임 연결판에 애노드리드프레임과 캐소드리드프레임이 다수 개가 일체로 형성된 리드프레임을 준비하는 단계;

   절곡형태의 형틀을 이용하여 상기 리드프레임을 프레스로 압착하여 애노드리드프레임의 상단에 2단절곡 형상의 절곡부(6)와 캐소드리드프레임의 상단에 2단절곡 형상의 절곡부(7)가 형성된 절곡리드프레임을 형성하는 단계;

   몰드형틀의 몰드컵에 몰드용 수지를 주입하고 상기 절곡리드프레임을 삽입한 후 경화시켜 몰딩부를 형성하는 단계;

   상기 절곡리드프레임을 애노드리드프레임과 캐소드리드프레임 한 쌍씩으로 분리하는 단계; 및

   상기 절곡리드프레임을 사용하여 발광다이오드를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 빛의 방사각이 편향된 발광다이오드를 제조하는 방법.

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