KR101226554B1 - 발광다이오드 소자 - Google Patents

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본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 소자는, 음극 리드 프레임, 상기 음극 리드 프레임과 전기적으로 절연되는 상태로 배치되는 양극 리드 프레임, 상기 음극 리드 프레임 및 상기 양극 리드 프레임에 전기적으로 연결되는 발광다이오드 칩, 그리고 상기 음극 리드 프레임 및 상기 양극 리드 프레임을 고정하는 합성수지 부재를 포함한다. 상기 음극 리드 프레임과 상기 양극 리드 프레임은 상기 발광다이오드 칩이 안착되는 안착부, 그리고 상기 발광다이오드 칩에서 발산된 빛을 반사할 수 있도록 상기 안착부로부터 상방 외측으로 경사지게 형성되는 경사 반사면을 형성하도록 구성된다.

Description

발광다이오드 소자{Light emitting diode device}
본 발명은 발광다이오드 소자에 관한 것이다.
종래의 발광다이오드 소자의 경우, 합성수지 재질의 사출 반사판이 리드 프레임에 부착되어 있는 구조를 가졌기 때문에, 사출 반사판에 황변 또는 열적 변형이 일어나 신뢰성에 문제가 있고 고출력의 발광다이오드 소자에 적용하기 어려운 문제가 있었다.
한편, 고온에서 사용될 수 있고 고출력 발광다이오드 소자에 적용될 수 있도록 하기 위해 세라믹 기판을 사용하여 발광다이오드 소자를 구현하는 기술이 소개된 바 있으나, 세라믹 기판의 사용에 의해 제조 단가가 상승하고 광 효율이 떨어지는 문제가 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명이 해결하려는 과제는 고온에서 사용하거나 고출력 발광다이오드 소자에 적용하더라고 양호한 방열 특성 및 광 효율을 담보할 수 있는 발광다이오드 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 소자는, 음극 리드 프레임, 상기 음극 리드 프레임과 전기적으로 절연되는 상태로 배치되는 양극 리드 프레임, 상기 음극 리드 프레임 및 상기 양극 리드 프레임에 전기적으로 연결되는 발광다이오드 칩, 그리고 상기 음극 리드 프레임 및 상기 양극 리드 프레임을 고정하는 합성수지 부재를 포함한다. 상기 음극 리드 프레임과 상기 양극 리드 프레임은 상기 발광다이오드 칩이 안착되는 안착부, 그리고 상기 발광다이오드 칩에서 발산된 빛을 반사할 수 있도록 상기 안착부로부터 상방 외측으로 경사지게 형성되는 경사 반사면을 형성하도록 구성된다.
상기 합성수지 부재는 상기 안착부의 하면이 노출되지 않도록 상기 안착부의 하면을 둘러싸도록 형성될 수 있다.
상기 합성수지 부재는 상기 안착부의 하면의 적어도 일부가 노출되도록 형성될 수 있다.
상기 경사 반사면은 경사 각도가 서로 다른 복수의 경사 반사면을 포함할 수 있다.
상기 경사 반사면은 상기 합성수지 부재의 상면까지 형성될 수 있고, 상기 음극 리드 프레임과 상기 양극 리드 프레임은 상기 합성수지 부재의 상면을 덮도록 형성되는 업셋부를 포함할 수 있다.
상기 음극 리드 프레임과 상기 양극 리드 프레임의 상면은 평평하게 형성될 수 있다.
상기 경사 반사면은 원형 또는 다각형 형태를 가질 수 있다.
본 발명에 의하면, 음극 리드 프레임과 양극 리드 프레임이 발광다이오드 칩에서 발산된 빛을 반사하는 경사 반사면을 구비함으로써, 고온에서 장시간 안정적으로 구동될 수 있을 뿐만 아니라 간단한 구조를 통해서 광 효율 및 방열 효율이 양호한 발광다이오드 소자가 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 발광다이오드 소자의 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절개한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 발광다이오드 소자의 저면 사시도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 발광다이오드 소자의 음극 리드 프레임 및 양극 리드 프레임의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 발광다이오드 소자의 음극 리드 프레임 및 양극 리드 프레임의 측면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광다이오드 소자의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광다이오드 소자의 단면도이다.
이하에서 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층이나 막 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "아래에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 또는 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 또는 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 소자는 음극 리드 프레임(10)과 양극 리드 프레임(20)을 포함한다.
음극 리드 프레임(10)과 양극 리드 프레임(20)은 발광다이오드 칩(30)에 전기를 인가하기 위한 단자로 기능하며, 서로 전기적으로 절연된 상태로 배치된다. 즉, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 음극 리드 프레임(10)과 양극 리드 프레임(20)은 일정 거리 이격된 상태를 유지함으로써 서로 전기적으로 절연될 수 있다.
발광다이오드 칩(30)이 음극 리드 프레임(10) 및 양극 리드 프레임(20)에 각각 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 발광다이오드 칩(30)은 접착제 등에 의해 음극 리드 프레임(10) 또는 양극 리드 프레임(20)의 상면에 고정될 수 있으며 한 쌍의 연결선(31, 32)에 의해 음극 리드 프레임(10) 및 양극 리드 프레임(20)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 도면에는 발광다이오드 칩(30)이 음극 리드 프레임(10) 상에 고정되는 경우가 도시되어 있으나, 발광다이오드 칩(30)은 양극 리드 프레임(20) 상에 고정될 수도 있다.
합성수지 부재(40)는 음극 리드 프레임(10)과 양극 리드 프레임(20)을 고정하는 역할을 한다. 합성수지 부재(40)는 열가소성 수지와 같은 합성수지를 이용하여 사출 방식을 통해서 형성될 수 있으며, 예를 들어 폴리프탈아미드(PPA), 액정폴리머(LCP) 등의 수지로 형성될 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 합성수지 부재(40)는 음극 리드 프레임(10)과 양극 리드 프레임(20)의 외측 및 하측을 대략 둘러싸도록 형성될 수 있다.
음극 리드 프레임(10)은 합성수지 부재(40)의 외측으로 노출되는 음극 리드(11)를 포함할 수 있고, 양극 리드 프레임(20)은 합성수지 부재(40)의 외측으로 노출되는 양극 리드(22)를 포함할 수 있다. 음극 리드(11)와 양극 리드(22)를 통해서 외부 전원이 인가될 수 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 음극 리드(11)와 양극 리드(21)는 합성수지 부재(40)의 측면에서 외부로 돌출된 후 아래 방향으로 연장될 수 있으며, 합성수지 부재(40)의 바닥면까지 연장될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 음극 리드 프레임(10)과 양극 리드 프레임(20)은 발광다이오드 칩(30)이 안착되는 안착부(100), 그리고 발광다이오드 칩(30)에서 발산된 빛을 반사할 수 있도록 안착부(100)로부터 상방 외측으로 경사지게 형성되는 경사 반사면(200)을 형성한다. 여기서 상방이라고 함은 도 2에서 위쪽 방향을 의미한다.
안착부(100)는 발광다이오드 칩(30)이 안착되는 영역을 제공하며, 도면에 도시된 바와 같이 음극 리드 프레임(10) 상에 구비될 수도 있고, 다른 실시예에서는 양극 리드 프레임(20) 상에 구비될 수도 있다. 또한 음극 리드 프레임(10)과 양극 리드 프레임(20)의 조합에 의해 안착부(100)가 형성될 수도 있다. 이때, 도면에 도시된 바와 같이, 안착부(100)의 상면은 대략 수평이 방향(도 2에서 가로 방향)으로 연장되는 평면으로 이루어질 수 있다.
경사 반사면(200)은 위에서 설명한 대로 안착부(100)의 외측단으로부터 상방 외측으로 경사지게 형성된다. 도면에 도시된 바와 같이, 경사 반사면(200)은 위로 갈수록 점점 넓어지는 컵 형태의 함몰부를 형성하며 발광다이오드 칩(30)에서 발산된 빛을 반사하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 음극 리드 프레임(10)에 형성된 경사면과 양극 리드 프레임(20)에 형성된 경사면의 조합에 의해 경사 반사면(200)이 형성될 수 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 경사 반사면(200)은 원형 형태를 가질 수 있다. 즉, 경사 반사면(200)의 횡단면이 대략 원형의 형태를 가질 수 있다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 경사 반사면은 사각형, 육각형 등 다각형 형태를 가질 수도 있다.
나아가 경사 반사면(200)은 음극 리드 프레임(10) 및 양극 리드 프레임(20)에 의해 형성되므로 합성수지에 비해 전기 전도성이 양호한 금속 재질로 형성되기 때문에 발광다이오드 칩(30)에서 발생한 열을 보다 효과적으로 방출할 수 있게 된다. 즉, 종래의 발광다이오드 소자가 주로 합성수지 부재가 반사면을 형성하는 것과 달리, 본 발명의 실시예에 따르면 음극 전극 리드(10) 및 양극 전극 리드(20)가 경사 반사면(200)을 형성하기 때문에 간단한 구조를 통해 양호한 광 반사 효과 및 양호한 방열 효과를 동시에 도모할 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 합성수지 부재(40)는 안착부(100)의 하면이 외부로 노출되지 않도록 안착부(100)의 하면을 둘러싸도록 형성될 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 경사 반사면(200)에 의해 형성되는 함몰부는 형광체가 함유된 에폭시 수지 또는 실리콘 수지와 같은 봉지재(50)로 채워질 수 있다. 이에 따라 발광다이오드 칩(30)을 보호하면서도 양호한 광 특성을 구현할 수 있다.
형광체는 얻고자 하는 빛의 종류에 따라 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 백색 광을 발산하는 발광다이오드 소자의 경우, 형광체는 Y3Al5O12:Ce 계 형광체, (Y,Gd)3Al5O12:Ce 계 형광체, (Sr,Ba,Ca)2_Si1_M_O4:Eu 계 형광체(여기서 M은 Y, Ce, La, Nd, Gd, Tb, Yb, Lu 등으로 적어도 1개 원소로 치환되거나, 적어도 1개 이상의 원소를 추가적으로 포함), (Sr,Ba,Ca)2_Si1_O4:Eu 계 형광체, (Sr,Ba,Ca)2_Si1_A_O4:Eu 계 형광체(여기서 A는 F, Cl, Br, S 등으로 적어도 1개 원소로 치환되거나, 적어도 1개 이상의 원소를 추가적으로 포함) 등의 형광체일 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광다이오드 소자의 단면도이다. 상기한 실시예에서와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 6을 참조하면, 합성수지 부재(410)는 안착부(100)의 하면의 적어도 일부가 외부로 노출되도록 형성될 수 있다. 안착부(100)의 하면이 노출됨으로써 방열 효과를 더욱 높일 수 있다.
그리고 경사 반사면(200)은 경사 각도가 서로 다른 복수의 경사 반사면(210, 220)을 포함할 수 있다. 즉, 도 6에 예시적으로 도시된 바와 같이, 두 개의 경사 반사면(210, 220)이 구비될 수 있으며 아래쪽의 경사 반사면(210)의 경사 각도보다 위쪽의 경사 반사면(220)의 경사 각도가 더 크도록 형성될 수 있다. 경사 각도가 서로 다른 경사 반사면의 개수는 이에 한정되지 않는다. 서로 다른 경사 각도를 가지는 경사 반사면(210, 220)이 구비됨으로써, 빛이 더욱 다양한 방향으로 반사될 수 있고 그에 따라 더욱 양호한 광 특성이 얻어질 수 있다.
이때, 도 6에 도시된 바와 같이, 음극 리드 프레임(10)과 양극 리드 프레임(20)의 상면은 평평하게 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광다이오드 소자의 단면도이다. 상기한 실시예에서와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 7을 참조하면, 경사 반사면(200)은 합성수지 부재(41)의 상면까지 형성되고, 음극 리드 프레임(10)과 양극 리드 프레임(20)은 합성수지 부재(41)의 상면을 덮도록 형성되는 업셋부(12, 22)를 각각 포함한다. 즉, 합성수지 부재(41)의 상면이 외부로 노출되지 않고 업셋부(12, 22)에 의해 덮이게 된다. 합성수지 부재(41)의 상면이 외부로 노출되지 않음으로써 합성수지 부재(41)의 황변을 막을 수 있다.
한편, 위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 업셋부가 삭제되어 음극 리드 프레임과 양극 리드 프레임의 상면이 평평하게 형성될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
10: 음극 리드 프레임
20: 양극 리드 프레임
100: 안착부
200: 경사 반사면
11: 음극 리드
21: 양극 리드
30: 발광다이오드 칩
40: 합성수지 부재

Claims (7)

  1. 음극 리드 프레임,
    상기 음극 리드 프레임과 전기적으로 절연되는 상태로 배치되는 양극 리드 프레임,
    상기 음극 리드 프레임 및 상기 양극 리드 프레임에 전기적으로 연결되는 발광다이오드 칩, 그리고
    상기 음극 리드 프레임 및 상기 양극 리드 프레임을 고정하는 합성수지 부재를 포함하되,
    상기 음극 리드 프레임과 상기 양극 리드 프레임은 상기 발광다이오드 칩이 안착되는 안착부, 그리고 상기 발광다이오드 칩에서 발산된 빛을 반사할 수 있도록 상기 안착부로부터 상방 외측으로 경사지게 형성되는 경사 반사면을 형성하도록 구성되고,
    상기 경사 반사면은 경사 각도가 서로 다른 복수의 경사 반사면을 포함하고,
    상기 경사 반사면은 상기 합성수지 부재의 상면까지 형성되고,
    상기 음극 리드 프레임과 상기 양극 리드 프레임은 상기 합성수지 부재의 상면을 덮도록 형성되는 업셋부를 포함하는 발광다이오드 소자.
  2. 제1항에서,
    상기 합성수지 부재는 상기 안착부의 하면이 노출되지 않도록 상기 안착부의 하면을 둘러싸도록 형성되는 발광다이오드 소자.
  3. 제1항에서,
    상기 합성수지 부재는 상기 안착부의 하면의 적어도 일부가 노출되도록 형성되는 발광다이오드 소자.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에서,
    상기 음극 리드 프레임과 상기 양극 리드 프레임의 상면은 평평하게 형성되는 발광다이오드 소자.
  7. 제1항에서,
    상기 경사 반사면은 원형 또는 다각형 형태를 가지는 발광다이오드 소자.
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