KR100890950B1 - 백라이트용 발광장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 작업성이 용이하며, 넓은 지향각과 고출력을 달성할 수 있는 백라이트용 발광장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 백라이트용 발광장치는 리드프레임을 갖는 기판상에 LED칩이 실장되는 LED 패키지; 및 상기 LED 패키지와 결합되는 하우징을 포함하되, 상기 하우징은 측면방향으로 개방된 캐비티와, 상기 캐비티 내측면에 형성된 채 상기 LED칩에서 나온 광을 반사시키는 리플렉터를 포함한다.
LED 패키지, 하우징, 리플렉터, 기저부, 결합, 기판, 형광체, 광

Description

백라이트용 발광장치{LIGHT EMITTING DEVICE FOR BACK LIGHT}
본 발명은 백라이트용 발광장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LED칩이 실장된 LED 패키지와 그것에 결합되는 리플렉터를 구비한 하우징을 별도로 제조함에 따라 작업성이 용이하며, 단일 LED 패키지로 복수의 LED칩을 실장함에 따라 넓은 지향각과 고출력을 달성할 수 있는 백라이트용 발광장치에 관한 것이다.
일반적으로 발광 다이오드 칩을 이용하는 광원 시스템은 사용하고자 하는 용도에 따라 여러 형태의 패키지에 발광 다이오드(LED) 칩을 실장하여 형성한다. 측면 발광 다이오드 패키지는 도광판의 측면에 배치되어, 도광판에 평행하게 빛을 제공하기 때문에 디스플레이용 백라이트 조명에 주로 사용된다.
도 1 및 도 2는 종래의 측면 발광 다이오드 패키지를 설명하기 위한 평면도 및 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 측면 발광 다이오드 패키지는 한 쌍의 리드 단자 즉, 제 1 및 제 2 리드단자들(1, 3)을 포함한다. 상기 제1 및 제2 리드단자들은 인청동판으로 제작된 리드프레임으로부터 형성되며, 그 표면은 광반사율을 높이기 위해 은(Ag) 도금되어 있다. 제 1 및 제 2 리드단자들(1, 3)은 패키지 본체(5)에 의 해 지지된다. 패키지 본체(5)는 일반적으로 폴리프탈아미드(Polyphthalamide; PPA)로 리드단자들을 삽입몰딩하여 형성된다.
설명의 편의상, 패키지 본체(5)는 제 1 및 제 2 리드단자들(1, 3)의 위치를 기준으로 상부 패키지 본체(5a)와 하부 패키지 본체(5b)로 구분될 수 있다.
상부 패키지 본체(5a)는 제 1 및 제 2 리드단자들(1, 3)을 노출시키는 캐비티(6)를 갖는다. 제 1 및 제 2 리드단자들(1, 3)은 캐비티(6)의 바닥, 즉 하부 패키지 본체(5b) 상에 위치하며, 캐비티 내에서 서로 이격되어 있다. 또한, 제 1 및 제 2 리드단자들(1, 3)은 외부 전원에 전기적으로 연결되기 위해 각각 패키지 본체(5)의 외부로 돌출되어 있다. 외부로 돌출된 리드단자들(1, 3)은 다양한 형상을 가질 수 있으며, 다양한 형상으로 절곡될 수 있다. 도 1 및 도 2는 표면 실장을 위해 패키지 본체(5)의 하부면에서 측면으로 절곡된 리드단자들(1, 3)을 도시하고 있다.
캐비티(6) 내의 제 1 리드단자(1) 상에 발광 다이오드 칩(7)이 실장되어 전기적으로 연결되며, 본딩와이어에 의해 제 2 리드단자(3)에 전기적으로 연결된다. 캐비티(6)는 투광성 수지로 채워질 수 있으며, 투광성 수지 내에 형광체들이 함유될 수 있다.
종래의 측면 발광 다이오드 패키지는 기다란 형상의 캐비티(6)를 마련하고, 측벽들, 특히 장축방향의 측벽들(5w)을 경사지게 형성하여 장축 방향의 지향각을 넓힌다. 이에 따라, 디스플레이용의 백라이트에 사용되는 측면 발광 다이오드 패키지가 제공되며, 발광 다이오드 칩 및 형광체의 적절한 선택에 의해 백색광을 방출 하는 측면 발광 다이오드가 제공될 수 있다.
그러나, 이와 같은 측면 발광 다이오드 패키지의 경우, 그 패키지의 폭이 좁아 작업성, 예컨대 LED칩 실장 및 LED칩 본딩 등이 용이하지 않다. 또한, 패키지내에 여러개의 LED칩을 실장하기 어려웠다. 따라서 백라이트 유닛에 이용될 때 다수의 측면 발광 다이오드 패키지를 도광판의 측면에 마련하여야 하며, 이는 측면 발광 다이오드 패키지 수의 증가 및 비용이 증가하는 문제점을 야기하였다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, LED칩이 실장된 LED 패키지와 그것에 결합되는 리플렉터를 구비한 하우징을 별도로 각각 제조함에 따라 LED칩 실장 및 LED칩 본딩 등이 용이한 백라이트용 발광장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 복수의 LED칩이 실장된 단일 LED 패키지를 하우징에 결합함으로써 넓은 지향각과 고출력을 달성할 수 있는 백라이트용 발광장치를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제들을 이루기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트용 발광장치는 리드프레임을 갖는 기판상에 LED칩이 실장되는 LED 패키지; 및 상기 LED 패키지와 결합되는 하우징을 포함하되, 상기 하우징은 측면방향으로 개방된 캐비티와, 상기 캐비티 내측면에 형성된 채 상기 LED칩에서 나온 광을 반사시키는 리플렉터를 포함한다.
본 실시예에 따라, 상기 하우징은 상기 캐비티 하부에 위치하는 기저부를 포함하며, 상기 기저부에는 상기 LED 패키지와 결합되는 패키지 장착공이 형성될 수 있다. 상기 리플렉터는 상기 기저부로부터 상기 측면방향으로 향해 상기 캐비티를 확장시키는 곡면으로 이루질 수 있다. 상기 캐비티에는 봉지부재가 채워지며, 그 봉지부재는 적어도 하나의 형광체가 함유될 수 있다. 상기 봉지부재는 LED 패키지와 하우징이 결합된 후에 캐비티 내에 채워지는 것으로, 투광성 수지, 예컨대 에폭 시 또는 실리콘 수지로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 하우징의 재질은 플라스틱 재질 또는 세라믹 재질일 수 있다. 또한, 상기 LED 패키지는 복수의 LED칩이 실장될 수 있다. 이에 따라 복수의 LED칩이 실장된 LED 패키지와 하우징의 결합으로 인해 넓은 지향각과 고출력을 달성할 수 있다. 더 나아가, 상기 패키지 장착공의 장착면에는 접착제가 형성될 수 있으며, 접착제에 의해 상기 LED 패키지를 하우징에 결합시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 LED 패키지와 하우징을 별도로 제조함에 따라 LED칩 실장 및 LED칩 본딩 등이 용이한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 복수의 LED칩이 실장된 단일 LED 패키지를 하우징에 결합함으로써 단일 LED 패키지로 넓은 지향각과 고출력을 달성할 수 있는 효과도 있다. 이에 따라, 고출력의 측면 발광 다이오드 패키지의 제작이 가능하며, 백라이트 유닛에 사용되는 LED 패키지의 수를 줄일 수 있으므로 제조 비용을 줄일 수 있다. 또한, 넓은 지향각과 고출력을 제공하기 때문에 대형 LCD 패널에도 적용시킬 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들을 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트용 발광장치에 적용되는 LED 패키지를 설명하기 위한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트용 발광장치에 적용되는 하우징을 설명하기 위한 단면도이고, 도 5는 도 3의 LED 패키지와 도 4의 하우징이 결합된 백라이트용 발광장치를 설명하기 위한 단면도이며, 도 6은 도 5의 절취선 I-I를 따라 취해진 단면도이다.
도 3을 참조하면, LED 패키지(10)는 광을 발하는 LED칩(16)이 실장된다. 도 3에 도시된 바와 같이 제 1 및 제 2 리드(11, 12)를 갖는 기판(13)상에 LED칩(16)이 실장되며, 상기 기판(13)은 제 1 및 제 2 리드들(11, 12)이 인쇄된 인쇄회로기판일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 인청동판을 프레스 가공하여 형성된 리드프레임일 수 있다.
상기 LED칩(16)은 기판(13)상에 부착되고, 2개의 본딩와이어(17)를 통해 제 1 및 제 2 리드(11, 12)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 달리 제 1 리드(11)에 부착되고 본딩와이어를 통해 제 2 리드(12)에 전기적으로 연결될 수도 있으며, 본딩와이어 없이 상기 리드들(11, 12)에 플립본딩될 수도 있다.
더 나아가, 기판(13)상에 복수의 LED칩(16)이 부착될 수 있으며, 복수의 LED칩(16)은 선형 또는 비선형으로 배열될 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4를 참조하면, 하우징(20)은 측면방향으로 개방된 캐비티(21)와, 상술한 LED칩(16)에서 상방으로 나온 광을 상기 측면방향으로 반사시키는 리플렉터(22)를 포함한다. 상기 리플렉터(22)는 LED칩(16)으로부터 나온 광을 반사시킬 수 있는 경사진 구조로 이루어질 수 있다. 특히, 상기 리플렉터(22)는 상기 캐비티(21)의 바닥으로부터 상기 측면방향으로 향해 상기 캐비티(21)를 확장시키는 경사진 곡면으로 이루어지며, 상기 곡면에 의해 상기 LED칩(16)으로부터 나온 광이 반사되어 외부로 방출된다. 상기 하우징(20)은 플라스틱 재질 또는 세라믹 재질을 이용하여 형성될 수 있으며, 그 하우징(20)은 캐비티(21)의 하부에 기저부(23)가 위치될 수 있다. 상기 하우징(20)이 세라믹 재질로 형성될 경우 열 방출을 향상시킬 수 있다.
상기 캐비티(21)의 하부에 위치된 기저부(23)에는 패키지 장착공(231)이 형성될 수 있고, 그 패키지 장착공(231)의 장착면에는 접착제(미도시)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 LED 패키지(10)는 패키지 장착공(231)을 통해 하우징(20)에 결합될 수 있으며, 이는 도 5에 잘 도시되어 있다. 본 실시예에서, LED 패키지(10)와 하우징(20)의 결합은 하우징(20)의 패키지 장착공(231)에 LED 패키지(10)를 끼우는 방식을 취하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 다른 결합방식을 통해서도 가능하다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 백라이트용 발광장치는 전술한 LED 패키지(10)와 하우징(20)이 결합되고, 상기 하우징(20)의 캐비티(21)에 봉지부재(24)가 형성된다. 상기 봉지부재(24)는 상기 LED칩(16)을 덮도록 형성되며, 더 나아가 LED 패키지(10) 전체를 덮도록 형성된다. 이러한 봉지부재(24)는 투광성 수지, 예컨대 에폭시 또는 실리콘 수지일 수 있다. 상기 봉지부재(24)에는 적어도 하나의 형광체 가 함유될 수 있다. 따라서, 상기 LED칩(16)에서 나온 광과 형광체에 의해 여기된 광이 서로 혼합되어 다양한 색, 예컨대 백색의 광을 만들 수 있다. 이와 같이 만들어진 광이 도 5에 도시된 바와 같이 측면방향으로 방출된다.
상기 LED 패키지(10)는 도 6에 도시된 바와 같이 복수의 LED칩(16a, 16b, 16c, 16d)이 실장될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 백라이트용 발광장치는 LED 패키지(10)에 실장된 복수의 LED칩(16a, 16b, 16c, 16d)에서 상방으로 나온 광이 하우징(20)에 경사진 곡면을 갖는 리플렉터(22)에 의해 반사되어 측면방향으로 방출될 수 있다. 이에 따라, 단일 LED 패키지로 고출력을 달성할 수 있다. 또한, 하우징(20)의 기저부(23)와 상기 리플렉터(22) 사이에 마련된 캐비티(21)는 그 폭을 넓게 형성하고, 높이를 좁게 형성함이 바람직하며, 그 폭을 넓게 형성할수록 넓은 지향각을 얻을 수 있고, 그 높이를 좁게 형성할수록 광의 손실을 줄일 수 있어 광효율을 높일 수 있다.
이와 같은 구조를 갖는 백라이트용 발광장치는 도광판의 측면에 인접하여 그 도광판의 측면에 광을 입사하고, 그 입사된 광이 도광판에서 혼합된 후 그 도광판 상면을 통해 면 광원의 형태로 방출되며, 그 방출된 광이 예를 들면, LCD 패널과 같은 조명객체를 조명할 수 있다. 특히, 백라이트용 발광장치는 넓은 지향각으로 인해 사이즈가 큰 LCD 패널에도 적용시킬 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 측면 발광 다이오드 패키지를 설명하기 위한 평면도이다.
도 2는 종래기술에 따른 측면 발광 다이오드 패키지를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트용 발광장치에 적용되는 LED 패키지를 설명하기 위한 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트용 발광장치에 적용되는 하우징을 설명하기 위한 단면도.
도 5는 도 3의 LED 패키지와 도 4의 하우징이 결합된 백라이트용 발광장치를 설명하기 위한 단면도.
도 6은 도 5의 절취선 I-I를 따라 취해진 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : LED 패키지 11 : 제 1 리드
12 : 제 2 리드 13 : 기판
16 : LED칩 17 : 본딩와이어
20 : 하우징 21 : 캐비티
22 : 리플렉터 23 : 기저부
231 : 패키지 장착공

Claims (8)

  1. LED칩이 실장되는 LED 패키지; 및
    상기 LED 패키지와 결합되는 하우징을 포함하되,
    상기 하우징은, 측면방향으로 개방된 캐비티와, 상기 캐비티 내측면에 형성된 채 상기 LED칩에서 나온 광을 상기 측면방향으로 반사시키는 리플렉터를 포함하고,
    상기 캐비티에는 봉지부재가 채워지고, 그 봉지부재에는 적어도 하나의 형광체가 함유된 것을 특징으로 하는 백라이트용 발광장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징은 상기 캐비티 하부에 위치하는 기저부를 포함하며,
    상기 기저부에는 상기 LED 패키지와 결합되는 패키지 장착공이 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트용 발광장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 리플렉터는 상기 기저부로부터 상기 측면방향으로 향해 상기 캐비티를 확장시키는 곡면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 백라이트용 발광장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징의 재질은 플라스틱 재질 또는 세라믹 재질인 것을 특징으로 하는 백라이트용 발광장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 LED 패키지는 복수의 LED칩이 실장된 것을 특징으로 하는 백라이트용 발광장치.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 패키지 장착공의 장착면에는 접착제가 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트용 발광장치.
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