KR100998232B1 - 측면 발광 다이오드 패키지 및 그것을 이용한 ｂｌｕ 모듈 - Google Patents

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본 발명은 LED칩에서 방출된 광의 지향각을 조절할 수 있으며, 광효율을 향상시킬 수 있도록 하는 측면 발광 다이오드 패키지를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 측면 발광 다이오드 패키지는 캐비티 및 상기 캐비티의 상단에 위치하는 단차부를 포함하는 패키지 본체; 상기 캐비티의 바닥면에 실장되는 LED칩; 상기 LED칩을 덮도록 상기 캐비티를 채우는 봉지부재; 및 상기 봉지부재 위에서 상기 단차부에 부착되며, 상기 LED칩으로부터 나온 광의 지향각을 조절하는 패턴이 형성된 렌즈를 포함한다.
LED, 캐비티, 단착부, 렌즈, 광, 봉지부재, 프레넬, 지향각

Description

측면 발광 다이오드 패키지 및 그것을 이용한 ＢＬＵ 모듈{SIDE-VIEW LIGHT EMITTING DIODE PACKAGE AND BACK LIGHT UNIT MODULE USING THE SAME}
본 발명은 측면 발광 다이오드 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LED칩에서 방출된 광의 지향각을 조절할 수 있으며, 광효율을 향상시킬 수 있도록 하는 측면 발광 다이오드 패키지에 관한 것이다.
일반적으로, 발광 다이오드 칩을 이용하는 광원 시스템은 사용하고자 하는 용도에 따라 여러 형태의 패키지에 발광 다이오드(LED) 칩을 실장하여 형성한다. 특히 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(11, 13)을 포함한다. 제 1 및 제 2 리드단자들(11, 13)은 패키지 본체(15)에 의해 지지된다. 패키지 본체(15)는 리드단자들을 삽입몰딩하여 형성될 수 있다.
설명의 편의상, 패키지 본체(15)는 제 1 및 제 2 리드단자들(11, 13)의 위치를 기준으로 상부 패키지 본체(15a)와 하부 패키지 본체(15b)로 구분될 수 있다.
상부 패키지 본체(15a)는 제 1 및 제 2 리드단자들(11, 13)을 노출시키는 캐비티(16)를 갖는다. 제 1 및 제 2 리드단자들(11, 13)은 캐비티(16)의 바닥, 즉 하부 패키지 본체(15b) 상에 위치하며, 캐비티(16) 내에서 서로 이격되어 있다. 또한, 제 1 및 제 2 리드단자들(11, 13)은 외부 전원에 전기적으로 연결되기 위해 각각 패키지 본체(15)의 외부로 돌출되어 있다. 외부로 돌출된 리드단자들(11, 13)은 다양한 형상을 가질 수 있으며, 다양한 형상으로 절곡될 수 있다. 도 1 및 도 2는 표면 실장을 위해 패키지 본체(15)의 하부면에서 측면으로 절곡된 리드단자들(11, 13)을 도시하고 있다.
캐비티(16) 내의 제 1 리드단자(11) 상에 LED칩(17)이 실장되어 전기적으로 연결되며, 본딩와이어에 의해 제 2 리드단자(13)에 전기적으로 연결된다. 캐비티(16)는 투광성 수지로 채워질 수 있으며, 투광성 수지 내에 형광체들이 함유될 수 있다.
종래의 측면 발광 다이오드 패키지는 기다란 형상의 캐비티(16)를 마련하고, 측벽들, 특히 장축방향의 측벽들(15w)을 경사지게 형성하여 장축 방향의 가시각을 넓힌다. 이에 따라, 디스플레이용의 백라이트에 적합한 측면 발광 다이오드 패키지가 제공되며, LED칩(17) 및 형광체의 적절한 선택에 의해 백색광을 방출하는 측면 발광 다이오드가 제공될 수 있다.
그러나, 종래기술에 따른 측면 발광 다이오드 패키지는 LED칩(17)에서 방출 된 광의 지향각 조절이 제한적이므로 원하는 광효율을 얻기 위해 투광성 수지만으로는 지향각 조절이 어려웠다. 따라서 측면 발광 다이오드 패키지의 지향각을 조절하기 위한 지속적인 노력이 요구된다. 또한, 종래기술에 따른 측면 발광 다이오드 패키지는 도광판에 평행하게 빛을 제공하기 위해 LED 패키지의 수량이 많이 필요하므로 비효율적이다.
그리고, 측면 발광 다이오드 패키지 외에 다른 형태의 발광 다이오드 패키지, 예컨대 탑형 발광 다이오드 패키지도 마찬가지로 발광 다이오드 칩에서 방출된 광의 지향각 조절이 제한적이므로, 원하는 광효율을 얻기 위해 일정한 방향과 각도의 지향각 조절이 요구된다.
특히, 백라이트 유닛 모듈(이하, 'BLU 모듈'이라 한다)의 광원으로 복수의 발광 다이오드 패키지가 이용되는 경우 균일한 백라이트 광을 얻을 얻기 위해서는 각 발광 다이오드 패키지의 광이 넓은 지향각으로 방출되어야 할 필요성이 있다. 그럼에도 불구하고 종래 발광 다이오드 패키지는 지향각 조절의 어려움으로 인해 BLU 모듈에서 균일한 광을 제공하지 못하는 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, LED칩에서 방출된 광의 지향각을 조절할 수 있으며, 광효율을 향상시킬 수 있는 측면 발광 다이오드 패키지를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제들을 이루기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 측면 발광 다이오드 패키지는 캐비티 및 상기 캐비티의 상단에 위치하는 단차부를 포함하는 패키지 본체; 상기 캐비티의 바닥면에 실장되는 LED칩; 상기 LED칩을 덮도록 상기 캐비티를 채우는 봉지부재; 및 상기 봉지부재 위에서 상기 단차부에 부착되며, 상기 LED칩으로부터 나온 광의 지향각을 조절하는 패턴이 형성된 렌즈를 포함한다.
본 실시예에 따라, 상기 봉지부재는 그 상면이 상기 단차부와 동일평면상에 있거나 상기 단차부보다 아래쪽에 위치할 수 있다. 상기 단차부의 표면에는 접착제가 형성될 수 있거나, 상기 렌즈와 상기 봉지부재 사이에 접착제가 형성될 수 있다. 더 나아가, 상기 렌즈는 프레넬(fresnel) 패턴이 형성된 렌즈를 포함한다. 또한, 상기 렌즈의 저면은 상기 봉지부재와 접하는 입광면이고, 상기 렌즈의 상면은 상기 지향각 조절을 위한 패턴이 형성된 출광면이다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 측면 발광 다이오드 패키지를 이용한 BLU모듈은 복수의 측면 발광 다이오드 패키지를 이용한 BLU 모듈로서, 상기 복수의 측면 발광 다이오드 패키지 각각은, 캐비티 및 상기 캐비티의 상단에 위치하는 단차부를 포함하는 패키지 본체; 상기 캐비티의 바닥면에 실장되는 LED칩; 상기 LED칩을 덮도록 상기 캐비티를 채우는 봉지부재; 및 상기 봉지부재 위에서 상기 단차부에 부착되며, 상기 LED칩으로부터 나온 광의 지향각을 조절하는 패턴이 형성된 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면 봉지부재 위에 렌즈를 부착시킴으로써 측면 발광 다이오드 패키지의 지향각을 조절할 수 있고 광효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 이에 따라, 종래 측면 발광 다이오드 패키지의 필요 수량을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 프레넬 패턴을 갖는 렌즈를 부착함으로써 측면 발광 다이오드 패키지의 두께 증가를 최대한 억제할 수 있는 효과도 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 일 실시예에 따른 측면 발광 다이오드 패키지를 설명하기 위한 평면도이고, 도 4는 도 3의 절취선 A-A를 따라 취해진 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 측면 발광 다이오드 패키지(1)는 한쌍의 리드단자 즉, 제 1 및 제 2 리드단자들(11, 13)을 포함한다. 제 1 및 제 2 리드단자들(11, 13)은 패키지 본체(15)에 의해 지지된다. 패키지 본체(15)는 리드단자들(11, 13)을 삽입몰딩하여 형성될 수 있다. 또한, 패키지 본체(15)는 제 1 및 제 2 리드단자들(11, 13)의 위치를 기준으로 상부 패키지 본체(15a)와 하부 패키지 본체(15b)로 구분될 수 있다.
상부 패키지 본체(15a)는 제 1 및 제 2 리드단자들(11, 13)을 노출시키는 캐비티(16)를 가지며, 캐비티(16)에 의해 LED칩(17) 실장 영역이 노출된다. 또한, 캐비티(16)의 상단에는 렌즈(18)가 위치하는 단차부(161)가 형성된다. 제 1 및 제 2 리드단자들(11, 13)은 캐비티(16)의 바닥, 즉 하부 패키지 본체(15b) 상에 위치하며, 캐비티(16) 내에서 서로 이격되어 있다. 또한, 제 1 및 제 2 리드단자들(11, 13)은 외부 전원에 전기적으로 연결되기 위해 각각 패키지 본체(15)의 외부로 돌출되어 있다. 외부로 돌출된 리드단자들(11, 13)은 다양한 형상을 가질 수 있으며, 다양한 형상으로 절곡될 수 있다. 여기서는 표면 실장을 위해 패키지 본체(15)의 하부면에서 측면으로 절곡된 리드단자들(11, 13)을 도시하고 있다. 상기 리드단자들(11, 13)을 다양하게 절곡할 수 있다.
캐비티(16) 내에 LED칩(17)이 실장되어 제 1 및 제 2 리드단자들(11, 13)에 전기적으로 연결된다. LED칩(17)은, 도시한 바와 같이, 제 1 리드단자(11) 상에 실장될 수 있으며, 본딩와이어(19)에 의해 제 2 리드단자(13)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 달리, LED칩(17)은 하부 패키지 본체(15b) 상에 실장되고, 본딩와이어들에 의해 제 1 및 제 2 리드단자들에 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
캐비티(16)는 LED칩(17)을 덮도록 봉지부재(14), 예컨대 에폭시 또는 실리콘 수지로 채워질 수 있다. 봉지부재(14)는 LED칩(17)에서 방출된 광을 파장변환시키는 형광체가 함유될 수 있다. LED칩(17)에서 방출된 광, 예컨대 청색광의 일부를 황색광으로 변환시키는 형광체가 봉지부재(14) 내에 함유될 수 있으며, 이에 따라 백색광을 방출하는 측면 발광 다이오드 패키지가 제공될 수 있다.
이러한 봉지부재(14)는 캐비티(16)의 상단에 마련된 단차부(161)와 동일평면상에 있거나 단차부(161)보다 아래쪽에 위치된다. 렌즈(18)는 도 4에 도시된 바와 같이 LED칩(17)을 덮는 봉지부재(14) 상부에 형성되고, 그 렌즈(18)의 저면은 봉지부재(14)와 부분적으로 접하는 입광면(181)이고, 렌즈(18)의 상면은 지향각 조절을 위한 패턴, 예컨대 프레넬 패턴이 형성된 출광면(182)이다. 프레넬 패턴은 다중 볼록면에 의해 굴절율을 조절하여 광의 지향각을 다양하게 조절할 수 있다. 특히 프레넬 패턴은 그 단면 형상이 도 5에 도시된 바와 같이 그 단면의 일부가 톱니 형상으로 되어 있으며, 톱니 형상의 기울기를 조절하여 굴절율을 조절할 수 있다. 도 5에서는 약 3개의 톱니 형상의 볼록면이 형성된 프레넬 패턴을 도시하였지만, 프레넬 렌즈는 이러한 개수에 한정되지 않으며 프레넬 패턴의 제작상의 용이함을 고려하여 적절히 조정되는 것이 바람직하다.
이러한 렌즈(18)는 중심이 볼록 렌즈 형태이고 볼록 렌즈를 중심으로 도 5에 도시된 바와 같이 좌우 대칭되는 형태로 이루어진다. 이러한 형태를 갖는 렌즈(18)는 볼록렌즈에 비해 그 높이가 줄어들어 측면 발광 다이오드 패키지의 부피를 줄일 수 있고 동일한 광휘도를 유지할 수 있다.
한편, 렌즈(18)는 캐비티(16)의 상단에 마련된 단차부(161)에 위치될 수 있다. 렌즈(18)는 단차부(161)의 표면에 형성된 접착제에 의해 부착될 수 있다. 본 실시예에서 단차부(161)의 표면에 형성된 접착제에 의해 렌즈(18)가 부착되는 것으로 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아닌바 봉지부재(14)와 렌즈(18) 사이에 접착제, 예컨대 투광성 접착제를 형성하여 렌즈(18)를 부착시킬 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따라 봉지부재(14) 위에 형성된 프레넬 렌즈를 사용하여 측면 발광 다이오드 패키지의 지향각을 조절할 수 있고 광효율을 향상시킬 수 있으며, 측면 발광 다이오드 패키지의 두께 증가를 최대한 억제할 수 있다.
전술한 구조의 측면 발광 다이오드 패키지는 복수의 다른 측면 발광 다이오드 패키지와 함께 BLU 모듈에 바람직하게 적용될 수 있다. 예컨대, 상기 측면 발광 다이오드 패키지들은 도광판의 측면에 인접하여 그 도광판의 측면에 광을 입사하고, 그 입사된 광이 도광판에서 혼합된 후 그 도광판 상면을 통해 면광원의 형태로 방출되며, 그 방출된 광이 예를 들면, LCD 패널과 같은 조명객체를 조명할 수 있다.
도 1은 종래의 측면 발광 다이오드 패키지를 설명하기 위한 평면도.
도 2는 종래의 측면 발광 다이오드 패키지를 설명하기 위한 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 측면 발광 다이오드 패키지를 설명하기 위한 평면도.
도 4는 도 3의 절취선 A-A를 따라 취해진 단면도.
도 5는 도 3의 렌즈를 설명하기 위한 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 측면 발광 다이오드 패키지 11 : 제 1 리드단자
13 : 제 2 리드단자 14 : 봉지부재
15 : 패키지 본체 16 : 캐비티
161 : 단차부 17 : LED칩
18 : 렌즈 19 : 본딩와이어

Claims (7)

  1. 캐비티 및 상기 캐비티의 상단에 위치하는 단차부를 포함하는 패키지 본체;
    상기 캐비티의 바닥면에 실장되는 LED칩;
    상기 LED칩을 덮도록 상기 캐비티를 채우는 봉지부재; 및
    상기 봉지부재 위에서 상기 단차부에 부착되며, 상기 LED칩으로부터 나온 광의 지향각을 조절하는 패턴이 형성된 렌즈를 포함하되,
    상기 단차부는 상기 캐비티의 측벽들 중 서로 마주보는 장축 방향의 측벽들에 형성된 것을 특징으로 하는 측면 발광 다이오드 패키지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 봉지부재는 그 상면이 상기 단차부와 동일평면상에 있거나 상기 단차부보다 아래쪽에 위치한 것을 특징으로 하는 측면 발광 다이오드 패키지.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 단차부의 표면에는 접착제가 형성된 것을 특징으로 하는 측면 발광 다이오드 패키지.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 렌즈와 상기 봉지부재 사이에는 접착제가 형성된 것을 특징으로 하는 측면 발광 다이오드 패키지.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 렌즈는 프레넬(fresnel) 패턴이 형성된 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 측면 발광 다이오드 패키지.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 렌즈의 저면은 상기 봉지부재와 접하는 입광면이고, 상기 렌즈의 상면은 상기 지향각 조절을 위한 패턴이 형성된 출광면인 것을 특징으로 하는 측면 발광 다이오드 패키지.
  7. 복수의 측면 발광 다이오드 패키지를 이용한 BLU 모듈로서, 상기 복수의 측면 발광 다이오드 패키지 각각은,
    캐비티 및 상기 캐비티의 상단에 위치하는 단차부를 포함하는 패키지 본체;
    상기 캐비티의 바닥면에 실장되는 LED칩;
    상기 LED칩을 덮도록 상기 캐비티를 채우는 봉지부재; 및
    상기 봉지부재 위에서 상기 단차부에 부착되며, 상기 LED칩으로부터 나온 광의 지향각을 조절하는 패턴이 형성된 렌즈를 포함하되,
    상기 단차부는 상기 캐비티의 측벽들 중 서로 마주보는 장축 방향의 측벽들에 형성된 것을 특징으로 하는 측면 발광 다이오드 패키지를 이용한 BLU모듈.
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