KR101273364B1 - Substrate for fabricating led module, and led module using the same, and method for fabricating the led module - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 LED 모듈 제조용 기판과, 이를 이용한 LED 모듈 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발광부 형상의 자유도를 최대한 보장함과 아울러 광손실을 최소화할 수 있도록 방열(放熱) 특성을 향상시킨 새로운 LED 모듈 제조용 기판을 제공하는 한편, 모바일 플래시 모듈 등에 적용함에 있어서 눈부심을 감소시키면서 광이 원하는 영역에 포커싱 될 수 있도록 하여 광량을 증대시킴과 아울러 구조적으로 단순하면서도 방열(放熱) 특성을 향상시킬 수 있는 고효율의 LED 모듈 구조 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a substrate for manufacturing an LED module, an LED module using the same, and a method for manufacturing the same, and more particularly, to improve heat dissipation characteristics to ensure maximum freedom of the shape of a light emitting unit and to minimize light loss. In addition to providing a new LED module manufacturing substrate, it is possible to increase the amount of light by focusing on a desired area while reducing glare when applied to a mobile flash module, etc., while improving the heat dissipation characteristics while being structurally simple. The present invention relates to a high efficiency LED module structure and a method for manufacturing the same.
일반적으로, LED(Lighting Emitting Diode)는 반도체 p-n 접합소자로써 전기에너지를 빛에너지로 바꿔주는 발광반도체이다.In general, LED (Lighting Emitting Diode) is a semiconductor p-n junction device is a light emitting semiconductor that converts electrical energy into light energy.
LED 동작원리를 살펴보면, 단자 간에 전압을 가하면 전류가 흘러 p-n접합 부근 혹은 활성층에서 전자와 홀의 결합에 의해 빛을 방출하여 반도체의 고유특성인 에너지 밴드 갭의 변화에 따라 다양한 색(파장)이 구현된다.Looking at the principle of LED operation, when voltage is applied between terminals, current flows and emits light by the combination of electrons and holes in the vicinity of pn junction or active layer, and various colors (wavelengths) are realized according to the change of energy band gap, a characteristic of semiconductor. .
이러한 LED는 기존의 조명제품에 비하여 전력소모가 적을 뿐만 아니라 내구성과 견고성, 나아가 친환경적 특성으로 인하여 다양한 용도로 이용되고 있다These LEDs are used for various purposes due to their low power consumption and durability, robustness, and eco-friendly features.
즉 LED는 전기 에너지를 빛 에너지로 변환하여 고휘도의 광을 출사하는 광원으로서, 에너지 효율이 높고 수명이 길며, 광의 고급화 등과 같은 장점을 가지므로 그 활용분야가 확대되고 있으며, LED 관련 기술이 다양하게 개발되고 있는 실정이다. In other words, LED is a light source that converts electrical energy into light energy and emits light of high brightness. The LED has advantages such as high energy efficiency, long lifespan, and high-quality light. It is being developed.
상기 LED는, 이동통신 단말기, TV, 모니터, 간판, 광고판, 백라이트 유닛의 광원과 같이 디스플레이 장치, 가로등이나 실내 조명 등과 같은 조명용이나 장식용 등 다양한 분야에서 사용되고 있으며, 전술한 바와 같이 그 적용분야가 다른 분야로도 급격히 확대되고 있는 추세이다. The LED is used in various fields such as a display device, a street light or an indoor light, or a decoration such as a light source of a mobile communication terminal, a TV, a monitor, a signboard, a billboard, a backlight unit, and the like, and the fields of application are different. It is also rapidly expanding into the field.
특히, 모바일용 플래시 모듈에 적용되는 보조 광원의 광량 효율 향상을 위해서는 프레넬 렌즈(Fresnel Lens)/플라이 아이 렌즈를 사용하며, 렌즈에 한계 있을 때에는 리플렉터(reflector)와 같은 기구물을 이용하여 최대의 광효율을 확보하도록 노력하고 있다.In particular, Fresnel Lens / Fly Eye Lens is used to improve the light quantity efficiency of the auxiliary light source applied to the mobile flash module, and when the lens is limited, the maximum light efficiency is achieved by using an apparatus such as a reflector. Is trying to secure.
즉, 도 1은 프레넬 렌즈를 적용한 LED 모듈을 예시한 것으로, 광원인 LED에서 발생한 빛의 경로를 프레넬 렌즈를 통해 컨트롤하게 되며, 도 2는 리플렉터(reflector)와 같은 기구물을 활용하여 광량을 증가시키고자 한 LED 모듈의 예시를 보여주는 것으로, 광원인 LED에서 발생한 빛의 경로를 리플렉터를 통해 컨트롤하게 된다.That is, FIG. 1 illustrates an LED module to which a Fresnel lens is applied, and controls a path of light generated from an LED as a light source through the Fresnel lens, and FIG. 2 uses an apparatus such as a reflector to adjust the amount of light. As an example of the LED module to increase, the path of the light generated from the light source LED is controlled through the reflector.
한편, LED는 적색, 녹색, 청색 각 LED의 조합을 통해 다양한 색상을 구현할 수 있으나, 고휘도의 빛을 출사하는 LED의 발광 면이 바로 눈을 직접 비추게 될 경우에는 심한 눈부심을 유발하고 시신경에 부담을 주는 문제점이 있다.On the other hand, LEDs can realize various colors through the combination of red, green, and blue LEDs.However, when the emitting surface of the LED emitting high-brightness light directly shines on the eyes, it causes severe glare and burdens the optic nerve. There is a problem giving.
특히, 모바일용 카메라의 보조광원으로서 플래시 모듈에 적용되는 경우, 플래시 모듈의 사진 촬영 때 터지는 순간적인 강한 빛으로 인해 사용자에게는 심한 눈부심(Glare)이 유발된다. In particular, when applied to a flash module as an auxiliary light source of a mobile camera, a severe glare is caused to the user due to the instantaneous strong light that bursts when taking a picture of the flash module.
이에 따라, 눈부심 현상은 개선하면서 외부로 출력되는 광량은 늘어날 수 있는 고효율의 LED에 대한 필요성이 부각되고 있는 실정이다.Accordingly, there is a need for a high-efficiency LED that can increase the amount of light output to the outside while improving glare.
한편, LED는 열에 의해 수명이나 발광 효율이 급격하게 줄어드는 특성이 있으므로, LED의 방열 특성은 상업화에 있어서 매우 중요한 요소이므로, 눈부심 현상 개선 및 광량의 증대 효과를 얻으면서도 LED칩에 대한 열방출 성능이 안정적으로 확보되어야 한다.On the other hand, since LEDs have a characteristic of rapidly decreasing lifespan and luminous efficiency due to heat, the heat dissipation characteristics of LEDs are very important factors in commercialization. Therefore, the heat dissipation performance of the LED chip is improved while achieving glare and increasing the amount of light. It must be stable.
본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 발광부에 대한 형상의 자유도를 최대한 보장함과 아울러 광손실을 최소화할 수 있도록 방열(放熱) 특성을 향상시킨 전극 구조를 갖는 새로운 LED 모듈 제조용 기판을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, a new LED module manufacturing substrate having an electrode structure with improved heat dissipation characteristics in order to ensure the maximum degree of freedom of the shape of the light emitting portion to minimize the light loss The purpose is to provide.
한편, 본 발명은 모바일 플래시 모듈 등에 적용함에 있어서 눈부심을 감소시키면서 광이 원하는 영역에 포커싱 될 수 있도록 하여 불필요한 광 손실을 줄임으로써 광량의 증대를 도모하는 한편, 구조적으로 단순하면서도 방열(放熱) 특성을 향상시킬 수 있도록 한 고효율의 LED 모듈 구조 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. On the other hand, the present invention is to increase the amount of light by reducing the unnecessary light loss by reducing the glare while applying to the mobile flash module, etc., while reducing the glare, while structurally simple and heat dissipation characteristics An object of the present invention is to provide a highly efficient LED module structure and a method of manufacturing the same.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 투명한 글래스 기판으로서, 일측 표면 중앙부에 LED칩이 안착되는 칩패드가 형성되고, 상기 칩패드를 중심으로 좌우측에 제1·2사이드패드가 각각 형성되며, 상기 칩패드와 제1·2사이드패드 사이 영역에는 칩패드에 안착되는 LED칩의 방열 특성 향상을 위한 메쉬 타입의 전열(傳熱)패턴이 형성됨을 특징으로 하는 LED 모듈 제조용 기판이 제공된다.In order to achieve the above object, the present invention, as a transparent glass substrate, a chip pad in which the LED chip is seated on the central portion of one surface is formed, the first and second side pads are formed on the left and right sides of the chip pad, respectively, A substrate for manufacturing an LED module is provided in a region between the chip pad and the first and second side pads, wherein a mesh type heat transfer pattern is formed to improve heat dissipation characteristics of the LED chip seated on the chip pad.
이때, 제1·2사이드패드의 내측 영역은 원형을 이루는 것을 특징으로 한다. In this case, the inner region of the first and second side pads may be circular.
상기 메쉬 타입의 전열패턴은 제2사이드패드와는 전기적으로 절연되도록 구성되고, 상기 칩패드 및 제1사이드패드와는 전기적으로 연결되도록 구성됨을 특징으로 한다.The heat transfer pattern of the mesh type is configured to be electrically insulated from the second side pad, and is electrically connected to the chip pad and the first side pad.
그리고, 상기 제1·2사이드패드와 전열패턴은 구리 재질로 이루어짐을 특징으로 한다.The first and second side pads and the heat transfer pattern may be made of copper.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명 다른 형태에 따르면, 투명한 글래스 기판으로서, 일측 표면 중앙부에 LED칩이 안착되는 칩패드가 형성되고, 칩패드를 중심으로 좌우측에 제1·2사이드패드가 각각 형성되며, 상기 칩패드와 제1·2사이드패드 사이 영역에는 칩패드에 안착되는 LED칩의 방열 특성 향상을 위한 메쉬 타입의 전열(傳熱)패턴이 형성되는 기판과; 상기 기판의 칩패드에 탑재되어 제1·2사이드패드에 전기적으로 연결되는 LED칩과; 상기 기판의 일측에 구비되고, 상기 LED칩에서 나온 빛을 상기 기판 측을 향하도록 반사하는 반사체;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 모듈가 제공된다.On the other hand, in order to achieve the above object, according to another aspect of the present invention, as a transparent glass substrate, a chip pad in which the LED chip is seated in the central portion of one side surface is formed, and the first and second side pads on the left and right sides of the chip pad. A substrate having a mesh type heat transfer pattern formed thereon in each region between the chip pad and the first and second side pads for improving heat dissipation characteristics of the LED chip mounted on the chip pad; An LED chip mounted on the chip pad of the substrate and electrically connected to the first and second side pads; It is provided on one side of the substrate, the LED module is provided comprising a; reflector for reflecting the light emitted from the LED chip toward the substrate side.
상기 반사체는, 상기 LED칩을 감싸는 비구면을 갖는 캡 형태의 기구(器具)로서, 상기 비구면 상에는 반사율이 높은 금속재질의 박막이 형성되며, 상기 비구면 중앙부에는 LED칩의 출사광 중에서 상기 LED칩의 정면으로 출사되는 광을 외측으로 분산시키기 위한 광분산체를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The reflector is a cap-shaped mechanism having an aspherical surface surrounding the LED chip, and a thin metal film having a high reflectivity is formed on the aspherical surface, and the front surface of the LED chip among the emitted light of the LED chip is formed at the central portion of the aspherical surface. It characterized in that it comprises a light dispersion for dispersing the light emitted to the outside.
그리고, 상기 광분산체는, 상기 LED칩과 마주하게 구비되며 원뿔 형상으로 형성됨을 특징으로 한다.The light scattering body is provided to face the LED chip and is formed in a conical shape.
그리고, 상기 기판의 LED칩이 안착되는 면에는 형광체(PhosPhor)가 도포될 수 있음을 특징으로 한다.In addition, a phosphor (PhosPhor) may be applied to a surface on which the LED chip of the substrate is seated.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 형태에 따르면, On the other hand, according to another aspect of the present invention for achieving the above object,
(A) 투명한 글래스 기판으로서, 일측 표면 중앙부에 LED칩이 안착되는 칩패드가 형성되고, 칩패드를 중심으로 좌우측에 제1·2사이드패드가 각각 형성되며, 상기 칩패드와 제1·2사이드패드 사이 영역에는 칩패드에 안착되는 LED칩의 방열 특성 향상을 위한 메쉬 타입의 전열(傳熱)패턴이 형성되는 기판이 제공되는 단계와;(A) A transparent glass substrate, wherein chip pads on which the LED chips are seated are formed at the center of one surface thereof, and first and second side pads are formed on the left and right sides of the chip pads, respectively. Providing a substrate having a mesh type heat transfer pattern formed thereon for improving heat dissipation characteristics of the LED chip mounted on the chip pad;
(B) 상기 기판의 칩패드 위에 LED칩을 어태치하는 단계와;(B) attaching the LED chip on the chip pad of the substrate;
(C) 상기 기판의 제1·2사이드패드와 LED칩을 전기적으로 연결하는 단계와;(C) electrically connecting the first and second side pads of the substrate to the LED chip;
(D) 상기 단계 (C)에서 얻어진 기판을 반사체 상부를 커버하도록 부착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 모듈 제조방법이 제공된다.(D) attaching the substrate obtained in the step (C) to cover the upper portion of the reflector; there is provided a LED module manufacturing method comprising a.
그리고, 상기 반사체 내부의 비구면을 형성하는 단계와, 상기 비구면 상에 반사막이 형성되도록 상기 비구면 상에 반사율 높은 금속재료를 증착하는 단계가 포함됨을 특징으로 한다. And forming an aspherical surface within the reflector and depositing a metal material having a high reflectance on the aspherical surface so that a reflective film is formed on the aspherical surface.
전술한 구성에 있어서, 상기 반사체의 비구면 상에 LED칩에서 정면으로 출사되는 빛을 외곽으로 분산시키기 위한 광분산체를 형성하는 단계가 더 포함됨을 특징으로 한다.In the above-described configuration, it is characterized in that it further comprises the step of forming a light scattering body for dispersing light emitted from the LED chip to the outside on the aspherical surface of the reflector.
본 발명의 LED 모듈 및 그 제조방법에 따른 작용 효과는 다음과 같다.Effects of the LED module and its manufacturing method of the present invention are as follows.
먼저, 본 발명에 따르면, 눈부심 현상을 개선할 수 있다. 특히 모바일 플래시 모듈에 적용될 경우, 사진 촬영 때 터지는 순간적인 강한 빛으로 인해 심한 눈부심이 유발되는 현상을 개선할 수 있다.First, according to the present invention, the glare phenomenon can be improved. In particular, when applied to a mobile flash module, it is possible to improve the phenomenon of severe glare caused by the momentary strong light bursting when taking a picture.
그리고, 이와 더불어 눈부심은 개선하면서 외부로 출력되는 광량은 늘릴 수 있다. 특히, 외부로 출력되는 광이 원하는 영역에 포커싱될 수 있으므로 광량을 증가시키는 효과를 얻게 된다.In addition, the amount of light output to the outside can be increased while improving glare. In particular, since the light output to the outside can be focused in the desired area, the light amount is increased.
한편, 상기의 효과를 얻더라도 열방출이 제대로 이루어지지 않을 경우에는 효율이 감소하게 되므로 LED의 방열 특성은 상업화에 있어서 매우 중요한 요소인데, 본 발명에 따른 LED 모듈는 전열 특성이 글래스에 비해 우수한 사파이어에 의해 LED칩에 대한 열방출 성능이 안정적으로 확보됨으로 인해 LED 제품의 성능 저하를 미연에 방지할 수 있다.On the other hand, even if the heat emission is not properly achieved even if the effect is obtained, the heat dissipation characteristics of the LED is a very important factor in commercialization, LED module according to the present invention is excellent in heat transfer characteristics compared to the glass sapphire As a result, the heat dissipation performance of the LED chip is secured, thereby preventing the degradation of the LED products.
도 1은 프레넬 렌즈/플라이 아이 렌즈를 적용한 기존 LED 모듈의 구조 예를 보여주는 구성도
도 2는 리플렉터를 활용하여 광량 증가를 도모한 기존 LED 모듈의 다른 구조예를 보여주는 구성도
도 3은 기존 LED 모듈의 광손실 예를 보여주는 개념도
도 4는 본 발명의 기판 구조를 보여주는 평면도
도 5는 도 4의 기판에 LED칩 및 제너다이오드가 탑재된 상태를 보여주는 평면도
도 6은 도 5의 Ⅰ-Ⅰ선을 따른 본 발명의 LED 모듈의 단면 구성도로서, 제너다이오드의 도시를 생략한 단면 구성도
도 7은 본 발명의 LED 모듈의 분해 사시도로서, 와이어본딩 전의 상태도
도 8은 본 발명의 기판 적용에 따른 LED 모듈의 방열 특성을 측정한 결과를 보여주는 참고도
도 9는 본 발명의 기판 적용에 따른 LED 모듈의 광학 시뮬레이션 결과를 보여주는 참고도1 is a configuration diagram showing an example of the structure of a conventional LED module applying a Fresnel lens / fly-eye lens
2 is a configuration diagram showing another example of the structure of the existing LED module to increase the amount of light utilizing the reflector
3 is a conceptual diagram illustrating an example of light loss of a conventional LED module
4 is a plan view showing a substrate structure of the present invention.
5 is a plan view illustrating a state in which an LED chip and a zener diode are mounted on the substrate of FIG. 4.
FIG. 6 is a cross-sectional configuration diagram of the LED module of the present invention along the line I-I of FIG. 5, without the zener diode shown.
Figure 7 is an exploded perspective view of the LED module of the present invention, a state diagram before wire bonding
8 is a reference diagram showing a result of measuring the heat dissipation characteristics of the LED module according to the application of the substrate of the present invention
9 is a reference diagram showing the optical simulation results of the LED module according to the application of the substrate of the present invention
이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용에 대해 첨부 도면 도 4 내지 도 9를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings with respect to the specific content for the practice of the present invention in detail as follows.
[[ 실시예1Example 1 ] : 기판(] : Board( SUBSTRATESUBSTRATE ))
먼저, 도 4를 참조하여 본 발명의 LED 모듈 제조용 기판에 대해 설명한다. First, with reference to Figure 4 will be described with respect to the LED module manufacturing substrate of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 LED 모듈 제조용 기판(100)은, 투명한 글래스 기판으로서, 일측 표면중앙부 LED칩(120)이 안착되는 칩패드(100a)가 형성되고, 칩패드(100a)를 중심으로 좌우측에 애노드 파트(Anode Part)와 캐소드 파트(Cathode Part)를 구성하는 제1·2사이드패드(100b,100c)가 각각 형성되며, 상기 칩패드(100a)와 제1·2사이드패드(100b,100c) 사이 영역에는 칩패드(100a)에 안착되는 LED칩(120)의 방열 특성 향상을 위한 메쉬(mesh) 타입의 전열(傳熱)패턴이 형성된다.Referring to FIG. 4, the LED
이때, 상기 메쉬 타입의 전열패턴(100d)은 상기 칩패드(100a) 및 제1사이드패드(100b)와는 전기적으로 연결되도록 구성되고, 제2사이드패드(100c)와는 전기적으로 절연되도록 구성된다.In this case, the mesh type
그리고, 상기 제1·2사이드패드(100b,100c)와 메쉬 타입의 전열(傳熱)패턴은 구리(Copper)로 이루어짐이 바람직하다. In addition, the first and
한편, 미설명 부호 150은 ESD 방지를 위해 LED 모듈에 구성되는 제너다이오드이고, 100e는 제너다이오드 탑재부이며, 100f는 기판의 조립 위치정렬용 마크이다.On the other hand,
이와 같이 구성된 본 발명의 LED 모듈 제조용 기판(100)의 작용은 다음과 같다.The action of the LED
기판 위에 직접 LED칩(120)을 마운트하는 COG(Chip On Glass) 공정이 적용된 LED 모듈이 보편화 된 현 시점에서, 두께 조절이 용이하고 저가인 글래스를 이용한 본 발명의 기판(100)을 적용할 경우 낮은 비용으로도 방열 특성이 우수한 기판을 제공할 수 있으므로 LED 모듈을 다양한 형태로 디자인할 수 있게 된다.When the LED module to which the chip on glass (COG) process is applied, which directly mounts the
즉, 본 발명의 기판(100)은 두께 조절이 용이하고 저가인 글래스이면서도 방열특성이 향상될 수 있도록 글래스 기판에 대해 최적화된 형태로 칩패드(100a)와 제1·2사이드패드(100b,100c)가 배치되어, 상기 제1·2사이드패드(100b,100c)의 내측 영역은 원형을 이루므로 발광부의 형상 자유도가 높아진다.In other words, the
그리고, 상기 제1·2사이드패드(100b,100c)로 둘러싸인 원형의 공간 내측에 메쉬 타입의 전열패턴(100d)이 칩패드(100a) 주위로 배치됨으로써, 저비용으로 우수한 방열 특성을 갖는 기판(100)을 제공할 수 있으며, 이에 따라 LED 모듈을 다양한 형태로 디자인할 수 있게 되며, 기존의 형상 자유도가 낮은 글래스 기판을 효과적으로 대체 가능해진다.In addition, the
한편, 본 발명의 기판(100)은 제1·2사이드패드(100b,100c)와 메쉬 타입의 전열(傳熱)패턴은 구리(Copper)로 이루어짐에 따라, 재질 특성상 ITO(Indium Thin Oxide)로 패턴을 형성할 때에 비해 저항값이 작고 방열 특성이 향상된다.
On the other hand, the
[[ 실시예2Example 2 ] : ]: 리버스Reverse 타입 type LEDLED 모듈 module
도 5는 본 발명의 기판에 LED칩 및 제너다이오드가 탑재된 상태를 보여주는 평면도이고, 도 6은 도 4의 기판이 적용된 본 발명의 LED 모듈의 단면 구성도이며, 도 7은 본 발명의 LED 모듈의 분해 사시도이다. 5 is a plan view showing a state in which the LED chip and the zener diode mounted on the substrate of the present invention, Figure 6 is a cross-sectional configuration of the LED module of the present invention to which the substrate of Figure 4 is applied, Figure 7 is a LED module of the present invention Is an exploded perspective view of the.
그리고, 도 8은 본 발명의 기판 적용에 따른 LED 모듈의 방열 특성을 측정한 결과를 보여주는 참고도이고, 도 9는 본 발명의 기판 적용에 따른 LED 모듈의 광학 시뮬레이션 결과를 보여주는 참고도이다. 도 6에서 제너다이오드의 도시는 생략하였다.And, Figure 8 is a reference diagram showing the results of measuring the heat dissipation characteristics of the LED module according to the application of the present invention, Figure 9 is a reference diagram showing the optical simulation results of the LED module according to the application of the present invention. In FIG. 6, the zener diode is omitted.
본 발명에 있어서 '리버스 타입'이란 LED칩(120)의 광 출사면이 광이 출력되는 외부를 직접적으로 향하지 않도록 LED칩(120)이 기판에 실장되는 타입이라는 의미로 정의된다.In the present invention, the "reverse type" is defined as a type in which the
도 5 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 리버스 타입 LED 모듈은, 전술한 [실시예1]에서 제시된 구조의 기판(100)과, 상기 기판(100)의 칩패드(100a)에 탑재되는 LED칩(120)과, 상기 기판(100)에 결합되며 상기 LED칩(120)에서 나온 빛을 상기 기판(100) 측을 향하도록 반사하는 반사체(130)를 포함한다.5 to 9, the reverse type LED module of the present invention includes a
부언컨대, 상기 기판(100)은 투명한 글래스 기판으로서, 일측 표면중앙부 LED칩(120)이 안착되는 칩패드(100a)가 형성되고, 칩패드(100a)를 중심으로 좌우측에 애노드 파트(Anode Part)와 캐소드 파트(Cathode Part)를 이루는 제1·2사이드패드(100b,100c)가 각각 형성되며, 상기 칩패드(100a)와 제1·2사이드패드(100b,100c) 사이 영역에는 칩패드(100a)에 안착되는 LED칩(120)의 방열 특성 향상을 위한 메쉬 타입의 전열(傳熱)패턴이 형성된다. In addition, the
그리고, 상기 메쉬 타입의 전열패턴(100d)은 상기 칩패드(100a) 및 제1사이드패드(100b)와는 전기적으로 연결되도록 구성되고, 제2사이드패드(100c)와는 전기적으로 절연되도록 구성된다. The mesh type
그리고, 상기 반사체(130)는, 상기 LED칩(120)을 감싸는 비구면(非球面)을 갖는 캡 형태의 기구(器具)로서, 외관상 원통형을 이루며, 상기 비구면 상에는 반사율이 높은 금속재질의 박막이 형성되며, 상기 비구면 중앙부에는 LED칩(120)에서 출사된 광 성분 중에서 상기 LED칩(120)의 정면으로 출사되는 광 성분을 외측으로 분산시키기 위한 광분산체(131)를 더 포함한다.The
한편, 상기 반사체(130)의 상측에 상기 기판(100)이 고정되고, 상기 기판(100)에 구비되는 회로패턴(111a)에는 리드(140)가 전기적으로 연결된다. The
상기 리드(140)는 상기 반사체(130)의 외측벽에 인쇄될 수도 있고 상기 리드(140)는 와이어(Wire)나 핀(Pin)으로 구성되어 상기 반사체(130)의 외측벽에 조립될 수도 있다. 그리고 상기 리드(140)의 일측단은 상술한 바와 같이 상기 회로패턴(111a)에 연결되고 타측단은 메인PCB(Printed Circuit Board)에 전기적으로 연결된다. The
그리고, 상기 광분산체(131)는, 상기 LED칩(120)과 마주하게 구비되며 도시된 바와 같이 원뿔 형상으로 형성됨이 바람직하나, 이에 한정되지 않고 다각뿔 형태를 이루도록 형성될 수도 있다.The
그리고, 상기 기판(100)의 LED칩(120)이 안착되는 면에는 빛의 파장을 변환하는 형광체(Phosphor)가 도포될 수 있다.In addition, a phosphor (Phosphor) for converting the wavelength of the light may be applied to the surface on which the
즉, 상기 기판(100)의 표면 또는 LED칩(120)의 표면에는 형광체(Phosphor)가 도포되어 색 온도 편차를 줄일 수도 있다. 예를 들어, 상기 LED칩(120)이 청색 LED칩이고 기판(100)의 표면에 노란 형광체(Yellow Phosphor)가 도포된 경우, 색 온도 편차를 최소화할 수 있다. 물론 상기 LED칩(120)의 종류가 청색 LED에 한정되는 것은 아니다.That is, a phosphor may be applied to the surface of the
이와 같이 구성된 본 발명의 LED 모듈의 제조 과정은 다음과 같다.The manufacturing process of the LED module of the present invention configured as described above is as follows.
먼저, 투명한 글래스 기판으로서, 일측 표면 중앙부에 LED칩(120)이 안착되는 칩패드(100a)가 형성되고, 칩패드(100a)를 중심으로 좌우측에 제1·2사이드패드(100b,100c)가 각각 형성되며, 상기 칩패드(100a)와 제1·2사이드패드(100b,100c) 사이 영역에는 칩패드(100a)에 안착되는 LED칩(120)의 방열 특성 향상을 위한 메쉬 타입의 전열(傳熱)패턴이 형성되는 기판(100)이 제공된다(단계 (A)). First, as a transparent glass substrate, a
이때, 상기 기판(100)의 LED칩(120)이 안착되는 면에는 빛의 파장을 변환하는 형광체(Phosphor)가 도포될 수 있다.At this time, a phosphor (Phosphor) for converting the wavelength of the light may be applied to the surface on which the
다음, 상기 단계 (A)에서 제공된 기판(100)의 칩패드(100a) 위에 LED칩(120)을 어태치(attach) 한다(단계 (B)).Next, the
이어, 상기 기판(100)의 제1·2사이드패드(100b,100c)에 구비된 소정의 본딩 영역에 대해 본딩와이어(110)를 이용하여 LED칩(120)을 전기적으로 연결하는 와이어 본딩을 실시한다(단계 (C)).Subsequently, wire bonding is performed to electrically connect the
이때, 상기 제1·2사이드패드(100b,100c)에 구비된 와이어 본딩 영역에는 전기 전도성 및 접합 특성이 좋은 은(Ag)이 도금(Plating) 된다.At this time, silver (Ag) having good electrical conductivity and bonding properties is plated on the wire bonding regions provided in the first and
이렇게 단계 (C)를 거친 후에는, 상기 LED칩(120)과 전기적 연결이 완료된 기판(100)을 반사체(130) 상부를 커버하도록 부착하여 LED모듈을 완성한다(단계 (D)). After this step (C), the
이때, LED칩(120)의 광 출사면은 반사체(130) 내측의 비구면을 향하게 된다. At this time, the light exit surface of the
한편, 상기 LED 모듈 조립에 앞서, 반사체(130)의 별도 제작시, 상기 반사체(130) 내측 비구면에 반사막이 형성되도록 상기 비구면 상에 반사율 높은 금속재료가 증착된다.Meanwhile, prior to assembling the LED module, when the
그리고, 상기 반사체(130)의 비구면 상에 LED칩(120)에서 정면으로 출사되는 빛을 외곽으로 분산시키기 위한 광분산체(131)가 형성된다. 즉, 반사체(130)의 비구면 형성시 중앙부에 원뿔형상의 돌출부를 둠으로써, 비구면 전체에 반사막이 형성됨에 따라 자연적으로 상기 원뿔형상의 돌출부가 광분산체(131)로서 작용하도록 한다.In addition, a
상술한 본 발명의 리버스 타입 LED 모듈의 작용 효과는 다음과 같다.Effects of the reverse type LED module of the present invention described above are as follows.
먼저, 본 발명의 LED 모듈은 두께 조절이 용이하고 저가인 글래스로 된 기판(100)상에 발광부의 형상 자유도가 최대한 확보될 수 있는 형태로 칩패드(100a)와 제1·2사이드패드(100b,100c)가 배치되고, 상기 제1·2사이드패드(100b,100c)로 둘러싸인 원형의 공간 내측에 메쉬 타입의 전열패턴(100d)이 칩패드(100a) 주위로 배치됨으로써, 저비용으로 우수한 방열 특성이 발휘된다.First, the LED module of the present invention is the
도 8을 참조하면, 본 발명의 기판(100)은 제1·2사이드패드(100b,100c) 내측 영역이 원형을 이루는 대칭형으로서 광 균일성을 향상시키게 되며, 기판(100) 중앙부의 칩패드(100a)에 안착되는 LED칩(120)에서 나오는 열을 상하좌우의 동일한 구조를 통해 넓은 영역으로 분산시켜 LED칩(120)으로부터 나오는 열을 효과적으로 외측으로 전달시킨다. 이에 따라, 도 8의 방열 측정 결과 데이터를 보면 센터의 LED칩(120) 영역의 최고온도가 약 150도를 넘지않으므로 방열 성능이 개선됨을 알 수 있다.Referring to FIG. 8, the
한편, 도 9의 광학 시뮬레이션 결과를 참조하면, 제너다이오드(150)가 외곽으로 빠짐으로써, 상하 비대칭을 일으키도록 제너다이오드가 설치될 때와는 달리, 광균일도가 전체적으로 향상되고, 전체 광량도 기존 대비 60% 이상 증가하게 된다. Meanwhile, referring to the optical simulation result of FIG. 9, when the
또한, 본 발명의 LED 모듈에 적용되는 기판(100)의 전열패턴(100d)은 표면적이 기존 대비 5배가량 확대되는 효과를 불러일으키게 되며, 이에 따라 전류 밀도가 낮아지게 된다.In addition, the
그리고, LED칩(120)에서 출사되는 광이 일단 역방향으로 출사된 다음에 비구면에서 반사되어 나옴으로써 눈부심 현상을 개선할 수 있다. 특히 모바일 플래시 모듈에 적용될 경우, 사진 촬영 때 터지는 순간적인 강한 빛으로 인해 심한 눈부심이 유발되는 현상을 개선할 수 있다.In addition, the light emitted from the
그리고, 외부로 출력되는 광이 원하는 영역에 포커싱될 수 있으므로 눈부심을 개선하면서 광량을 증가시키는 효과를 얻게 된다.In addition, since the light output to the outside can be focused in a desired area, the light amount is increased while improving glare.
한편, LED는 발광 시 인가되는 에너지의 85~90%를 열로 방출되기 때문에 이 열을 외부로 효과적으로 방출하지 못하는 경우에는 효율이 감소하게 되는데, 본 발명에 따른 LED 모듈은 LED칩(120)에서 발생하는 열에 대한 방열 특성이 향상될 수 있도록 칩패드(100a) 주위에 메쉬 형태의 전열패턴(100d)을 형성된다.On the other hand, since the LED emits 85 to 90% of the energy applied during light emission as heat, the efficiency is reduced when the heat cannot be effectively emitted to the outside. The LED module according to the present invention is generated in the
이로써 본 발명은 LED 모듈이 방열 특성이 안정적으로 확보되므로 인해 LED칩의 열화에 의한 성능 저하를 미연에 방지할 수 있다.As a result, the present invention can prevent the performance degradation due to deterioration of the LED chip due to the stable heat dissipation characteristics of the LED module.
즉, LED의 방열 특성은 상업화를 위한 가장 중요한 핵심적 요소로서, 본 발명의 LED 모듈은 눈부심 현상 개선 및 광량의 증가에도 불구, 열 방출 성능을 효과적으로 확보할 수 있어, 모바일 플래시 모듈과 같은 제품에 적용시 고효율의 LED 모듈로 작용하게 된다.
In other words, the heat dissipation characteristics of the LED is the most important key factor for commercialization, the LED module of the present invention can effectively secure the heat dissipation performance in spite of the improvement of the glare and the increase in the amount of light, it is applied to products such as mobile flash module It acts as a high efficiency LED module.
한편, 본 발명은 상기한 실시 예로 한정되지 아니하며, 본 발명의 기술사상의 범주를 벗어나지 않는 한, 여러 가지 다양한 형태로 변경 및 수정하는 것이 가능함은 물론이다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be changed and modified in various forms without departing from the scope of the technical spirit of the present invention.
예컨대, LED 모듈을 구성하는 반사체(130)는 외관이 원통형뿐만 아니라 육면체 구조인 박스형을 이룰 수도 있으며, 이 경우에도 기본적인 제조 과정 및 LED 모듈의 작용 효과는 전술한 실시 예와 동일하다.For example, the
그러므로, 상기한 실시 예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수 있음은 당업자에게는 당연한 사항이라 할 것이다.Therefore, it is to be understood by those skilled in the art that the above-described embodiments are to be considered as illustrative and not restrictive, and therefore, the invention is not limited to the above description but may be modified within the scope and equivalents of the appended claims. Will be called.
본 발명은 LED 모듈에 적용되는 기판의 방열 특성 향상과 관련된 설계 자유도를 높일 수 있고, LED 모듈의 눈부심 현상 개선 및 광량의 증가를 도모하면서, 열 방출 성능을 효과적으로 확보할 수 있어, 모바일 플래시 모듈 등 제품에 적용시 고효율의 LED 모듈로 작용하여 고화질 이미지(High-quality Images) 및 고해상도(High-pixel Resolution) 를 구현할 수 있도록 하는 등 제품 경쟁력을 향상시킬 수 있으므로, 산업상 이용 가능성이 매우 높은 발명이다.The present invention can increase the design freedom associated with the improvement of heat dissipation characteristics of the substrate applied to the LED module, improve the glare of the LED module and increase the amount of light, while effectively ensuring heat dissipation performance, mobile flash module, etc. When applied to products, it can be used as a high-efficiency LED module to realize high-quality images and high-pixel resolution, and thus can improve product competitiveness. .
100: 기판 100a: 칩패드
100b: 제1사이드패드 100c: 제2사이드패드
100d: 전열패턴 100e: 제너다이오드 탑재부
100f: 마크 110: 와이어
120: LED칩 130 : 반사체
131: 광분산체 140: 리드
150: 제너다이오드100:
100b:
100d:
100f: mark 110: wire
120: LED chip 130: reflector
131: light dispersion 140: lead
150: zener diode
Claims (12)
제1·2사이드패드의 내측 영역은 원형을 이루는 것을 특징으로 하는 LED 모듈 제조용 기판.The method of claim 1,
A substrate for manufacturing an LED module, wherein the inner region of the first side pad is circular.
상기 전열패턴은 상기 칩패드 및 제1사이드패드와는 전기적으로 연결되도록 구성되고, 제2사이드패드와는 전기적으로 절연되도록 구성되는 것을특징으로 하는 LED 모듈 제조용 기판.The method of claim 1,
And the heat transfer pattern is configured to be electrically connected to the chip pad and the first side pad, and to be electrically insulated from the second side pad.
상기 제1·2사이드패드와 전열패턴은 구리 재질로 이루어짐을 특징으로 하는 LED 모듈 제조용 기판.The method of claim 1,
The first and second side pads and the heat transfer pattern is a substrate for manufacturing an LED module, characterized in that made of copper.
상기 기판의 칩패드에 탑재되어 제1·2사이드패드에 전기적으로 연결되는 LED칩과;
상기 기판의 일측에 구비되고, 상기 LED칩에서 나온 빛을 상기 기판 측을 향하도록 반사하는 반사체;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 모듈.As a transparent glass substrate, a chip pad is formed in the center of one surface of the LED chip, and first and second side pads are formed on the left and right sides of the chip pad, respectively, and an area between the chip pad and the first and second side pads. The substrate includes a substrate on which a mesh type heat transfer pattern is formed to improve heat dissipation characteristics of the LED chip mounted on the chip pad;
An LED chip mounted on the chip pad of the substrate and electrically connected to the first and second side pads;
And a reflector provided at one side of the substrate and reflecting light emitted from the LED chip toward the substrate side.
상기 반사체는, 상기 LED칩을 감싸는 비구면을 갖는 캡 형태의 기구(器具)로서,
상기 비구면 상에는 상기 LED칩에서 나온 빛을 상기 기판 측을 향하도록 반사하는 금속재질의 박막이 형성되며, 상기 비구면 중앙부에는 LED칩의 출사광 중에서 상기 LED칩의 정면으로 출사되는 광을 외측으로 분산시키기 위한 광분산체를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 LED 모듈.The method of claim 5, wherein
The reflector is a cap-shaped instrument having an aspherical surface surrounding the LED chip,
A thin film of metal material is formed on the aspherical surface to reflect the light emitted from the LED chip toward the substrate side, and the aspheric center portion disperses the light emitted to the front of the LED chip outwardly from the light emitted from the LED chip. LED module comprising a light scatter for.
상기 광분산체는, 상기 LED칩과 마주하게 구비되며 원뿔 형상으로 형성됨을 특징으로 하는 LED 모듈.The method according to claim 6,
The optical dispersion is provided, facing the LED chip, characterized in that formed in a conical shape LED module.
상기 기판의 LED칩이 안착되는 면에는 형광체(PhosPhor)가 도포될 수 있음을 특징으로 하는 LED 모듈.The method of claim 5, wherein
LED module, characterized in that the phosphor (PhosPhor) can be applied to the surface on which the LED chip of the substrate is seated.
상기 제1·2사이드패드와 전열패턴은 구리로 이루어짐을 특징으로 하는 LED 모듈.The method of claim 5, wherein
LED module, characterized in that the first side pad and the heat transfer pattern is made of copper.
(B) 상기 기판의 칩패드 위에 LED칩을 어태치하는 단계와;
(C) 상기 기판의 제1·2사이드패드와 LED칩을 전기적으로 연결하는 단계와;
(D) 상기 단계 (C)에서 얻어진 기판을 반사체 상부를 커버하도록 부착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 모듈 제조방법.(A) A transparent glass substrate, wherein chip pads on which the LED chips are seated are formed at the center of one surface thereof, and first and second side pads are formed on the left and right sides of the chip pads, respectively. Providing a substrate having a mesh type heat transfer pattern formed thereon for improving heat dissipation characteristics of the LED chip mounted on the chip pad;
(B) attaching the LED chip on the chip pad of the substrate;
(C) electrically connecting the first and second side pads of the substrate to the LED chip;
(D) attaching the substrate obtained in step (C) to cover the upper portion of the reflector; LED manufacturing method comprising a.
상기 반사체 내부의 비구면을 형성하는 단계와, 상기 비구면 상에 상기 LED칩에서 나온 빛을 상기 기판 측을 향하도록 반사하는 반사막이 형성되도록 금속재료를 증착하는 단계가 포함됨을 특징으로 하는 LED 모듈 제조방법.11. The method of claim 10,
Forming an aspherical surface inside the reflector, and depositing a metal material to form a reflective film on the aspherical surface that reflects the light emitted from the LED chip toward the substrate side; .
상기 반사체의 비구면 상에 LED칩에서 정면으로 출사되는 빛을 외곽으로 분산시키기 위한 광분산체를 형성하는 단계가 더 포함됨을 특징으로 하는 LED 모듈 제조방법.The method of claim 11,
And forming a light scattering body for dispersing light emitted from the LED chip to the outside on the aspherical surface of the reflector.
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|---|---|---|---|
| KR1020120019118A KR101273364B1 (en) | 2012-02-24 | 2012-02-24 | Substrate for fabricating led module, and led module using the same, and method for fabricating the led module |
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