KR101309758B1 - 발광 다이오드 램프 및 그것을 제조하는 방법 - Google Patents

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Abstract

발광 다이오드 램프 및 그것을 제조하는 방법이 개시된다. 이 발광 다이오드 램프는 컵부 및 상기 컵부에서 연장된 다리를 갖는 제1 리드와, 상기 제1 리드와 이격된 제2 리드를 포함한다. 상기 제1 리드의 컵부 내에 발광 다이오드가 탑재되고, 본딩 와이어가 상기 발광 다이오드와 상기 제2 리드를 연결한다. 한편, 제1 경화수지가 상기 발광 다이오드를 덮고, 형광체를 함유하는 제2 경화수지가 상기 제1 경화수지를 덮는다. 또한, 밀봉수지가 상기 제1 리드의 컵부, 상기 제2 리드의 일부 및 상기 제1 및 제2 경화수지를 밀봉한다. 이에 따라, 형광체가 발광 다이오드로부터 떨어져 위치하므로 형광체에서 난반사되거나 형광체에서 파장변환된 광이 발광 다이오드로 입사되어 손실되는 것을 완화하여 발광 강도를 향상시킬 수 있다.
발광 다이오드 램프, 형광체, 수지, 실리콘, 에폭시

Description

발광 다이오드 램프 및 그것을 제조하는 방법{LIGHT EMITTING DIODE LAMP AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
도 1은 종래의 발광 다이오드 램프를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 램프를 설명하기 위한 단면도이다.
본 발명은 발광 다이오드 램프 및 그것을 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 경화수지를 이중으로 형성하여 발광 강도를 향상시킨 발광 다이오드 램프 및 그것을 제조하는 방법에 관한 것이다.
발광 다이오드 램프는 컬러 구현이 가능하여 표시등, 전광판 및 디스플레이용으로 널리 사용되고 있으며, 백색광을 구현할 수 있어 일반 조명용으로도 사용되고 있다. 이러한 발광 다이오드 램프는 효율이 높고 수명이 길며 친환경적이어서 그것을 사용하는 분야가 계속해서 증가하고 있다.
도 1은 종래의 발광 다이오드 램프를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 발광 다이오드 램프는 컵부(3) 및 상기 컵부(3)에 서 연장된 다리를 갖는 제1 리드(1a)를 포함한다. 또한, 제2 리드(1b)가 상기 제1 리드로부터 이격되어 배치된다. 상기 제2 리드는 상기 제1 리드(1a)에 대응하는 다리를 갖는다.
한편, 상기 제1 리드의 컵부(3) 내에 발광 다이오드(5)가 탑재되며, 본딩 와이어(7)를 통해 상기 제2 리드에 전기적으로 연결된다. 상기 제1 리드의 컵부(3)는 캐비티(cavity)를 가지며, 상기 발광 다이오드(5)는 상기 캐비티 내에 탑재된다. 상기 캐비티의 측벽은 LED(5)에서 방출된 광을 소정 방향으로 반사시킬 수 있도록 경사진 반사면을 형성한다. 또한, 경화수지(11)가 발광 다이오드(5)를 덮는다. 상기 경화수지(11)는 일반적으로 형광체를 함유하는 에폭시 수지를 도팅 및 경화시키어 형성된다.
한편, 밀봉수지(15)가 상기 제1 리드의 컵부, 제2 리드의 일부 및 상기 경화수지(11)를 밀봉한다. 밀봉수지(15)는 일반적으로, 경화수지(11)가 형성된 후, 액상 또는 겔상의 에폭시 수지가 담긴 주형 내에 제1 리드 및 제2 리드를 뒤집어 배치하고 상기 에폭시 수지를 경화시키어 형성된다.
종래 기술에 따르면, 발광 다이오드 램프는 상기 형광체에 의해 발광 다이오드(5)에서 방출된 광의 파장을 변환시키어 요구되는 파장의 광, 예컨대 백색광을 구현할 수 있다.
그러나, 종래의 발광 다이오드 램프는 형광체를 함유하는 경화수지(11)가 발광 다이오드(5)와 접촉하므로, 발광 다이오드(5)에서 방출된 광이 형광체에 의해 난반사되어 다시 발광 다이오드(5) 내로 입사될 수 있으며, 또한 형광체에 의해 파 장변환된 광이 다시 발광 다이오드(5) 내로 입사될 수 있다. 발광 다이오드 내로 입사된 광은 발광 다이오드(5)에 의해 흡수되어 소실되거나, 발광 다이오드를 투과한 후, 캐비티의 바닥면에서 흡수되어 소실될 수 있다. 이에 따라 발광 강도가 감소된다.
또한, 상기 경화수지(11)가 상대적으로 높은 경도를 갖는 에폭시 수지로 형성된 경우, 열팽창 계수 차이에 기인하여 경화수지(11) 내에 크랙이 발생하거나, 경화수지(11)가 컵부(3)로부터 박리되어 본딩 와이어의 단선을 유발할 수 있으며, 발광 다이오드(5)에서 생성된 열에 의해 에폭시 수지가 변형되거나, 발광 다이오드에서 방출된 자외선 또는 단파장 가시광선에 의해 에폭시가 변형될 수 있다. 이를 해결하기 위해, 에폭시 대신 실리콘을 사용하여 형광체를 함유하는 경화수지를 형성하기도 한다. 그러나, 실리콘을 사용하여 경화수지(11)를 형성한 경우, 경화수지(11)와 밀봉수지(15)의 재료 차이에 기인하여 이들 사이의 계면에 공기층이 형성될 수 있으며, 이러한 공기층은 외부에서 관찰되어 발광 다이오드 램프의 외관 불량을 초래한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 발광 다이오드에서 방출된 광이 다시 발광 다이오드 내로 입사되어 손실되는 것을 완화하여 발광 강도를 향상시킬 수 있는 발광 다이오드 램프를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 경화수지의 박리나 크랙을 방지할 수 있는 발광 다이오드 램프를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 외부에서 관찰되는 외관불량을 해결할 수 있는 발광 다이오드 램프를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명의 일 태양에 따른 발광 다이오드 램프는 컵부 및 상기 컵부에서 연장된 다리를 갖는 제1 리드를 포함한다. 제2 리드가 상기 제1 리드와 이격되어 배치되고, 상기 제1 리드의 컵부 내에 발광 다이오드가 탑재되며, 본딩 와이어가 상기 발광 다이오드와 상기 제2 리드를 연결한다. 한편, 제1 경화수지가 상기 발광 다이오드를 덮고, 형광체를 함유하는 제2 경화수지가 상기 제1 경화수지를 덮는다. 또한, 밀봉수지가 상기 제1 리드의 컵부, 상기 제2 리드의 일부 및 상기 제1 및 제2 경화수지를 밀봉한다.
본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 제1 경화수지는 형광체를 함유하지 않으며, 따라서 발광 다이오드에서 방출된 광은 파장변환없이 상기 제1 경화수지를 투과하여 형광체를 함유한 제2 경화수지 내로 입사된다. 따라서, 형광체가 발광 다이오드로부터 떨어져 위치하므로 형광체에서 난반사되거나 형광체에서 파장변환된 광이 발광 다이오드로 입사되어 손실되는 것을 완화하여 발광 강도를 향상시킬수 있다.
상기 제2 경화수지는 상기 제1 경화수지에 비해 높은 굴절률을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 경화수지와 제2 경화수지의 계면에서 내부 전반사에 의한 광손실을 방지할 수 있다.
한편, 상기 제1 경화수지 및 제2 경화수지는 실리콘이고, 상기 밀봉 수지는 에폭시일 수 있다. 이 경우, 상기 제1 및 제2 경화수지는, 상대적으로 낮은 경도를 가지므로, 상기 컵부로부터 박리되거나 내부에 크랙이 발생되는 것이 방지되고, 발광 다이오드에서 방출된 광에 의한 수지 변형이 방지된다.
이와 달리, 상기 제1 경화수지, 제2 경화수지 및 상기 밀봉 수지는 모두 에폭시일 수 있다. 이 경우, 상기 제1 경화수지, 제2 경화수지 및 상기 밀봉 수지가 모두 동일한 종류의 재료로 형성되어, 계면 발생에 의한 외관불량을 해결할 수 있다.
또는, 상기 제1 경화수지는 실리콘이고, 제2 경화수지 및 상기 밀봉 수지는 에폭시일 수 있다. 이 경우, 상기 제1 경화수지가 상대적으로 낮은 경도를 가지어, 크랙 및 박리되는 것이 방지되고, 또한, 제2 경화수지와 밀봉 수지가 동일한 종류의 재료로 형성되어, 계면 발생에 의한 외관불량을 해결할 수 있다. 한편, 상기 제1 경화수지와 제2 경화수지가 서로 다른 재료로 형성되어 계면이 발생될 수 있으나, 형광체가 제2 경화수지 내에 함유되어 있어, 상기 제1 및 제2 경화수지 사이의 계면이 외부에서 관찰되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 제1 경화수지는 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 제1 경화수지 및 제2 경화수지의 굴절률 차이가 있어도, 발광 다이오드에서 방출된 광이 상기 제1 경화수지를 통해 쉽게 외부로 방출될 수 있다.
한편, 상기 제2 경화수지는 상기 컵부의 상부 수평면의 적어도 일부를 덮을 수 있다. 상기 제2 경화수지가 상기 제1 경화수지 및 상기 컵부에 부착됨에 따라, 상기 제2 경화수지의 부착력이 향상된다. 이에 더하여, 상기 컵부는 그 가장자리에 돌출된 테두리를 가질 수 있다. 상기 테두리는 상기 제2 경화수지를 도팅하여 형성할 경우, 상기 제2 경화수지가 상기 컵부에서 외부로 흘러내리는 것을 방지하여 제2 경화수지의 형성을 돕는다.
본 발명의 다른 태양에 따른 발광 다이오드 램프 제조 방법은 컵부와 컵부로부터 연장된 다리를 갖는 제1 리드와, 상기 제1 리드로부터 이격된 제2 리드를 포함하는 리드 프레임을 준비하는 것을 포함한다. 상기 컵부 내에 발광 다이오드가 탑재되어 상기 제1 리드 및 제2 리드에 전기적으로 연결된다. 그 후, 상기 컵부 내에 수지를 도팅 및 경화시키어 상기 발광 다이오드를 덮는 제 1 경화수지가 형성되고, 상기 제1 경화수지 상부에 형광체를 함유하는 수지를 도팅 및 경화시키어 상기 제1 경화수지를 덮는 제2 경화수지가 형성된다. 또한, 상기 제1 리드의 컵부, 상기 제2 리드의 일부 및 상기 제1 및 제2 경화수지를 밀봉하는 밀봉수지가 형성된다. 이에 따라, 발광 다이오드와 형광체가 서로 떨어져 위치하여 발광 강도를 향상시킬 수 있는 발광 다이오드 램프가 제조될 수 있다.
한편, 상기 발광 다이오드와 상기 제1 리드 및 제2 리드를 전기적으로 연결하는 것은 상기 발광 다이오드와 상기 제2 리드를 연결하는 본딩와이어를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 본딩와이어가 형성된 후, 상기 제1 및 제2 경화수지가 형성된다. 이때, 상기 1 경화수지 상부에 위치하는 상기 본딩와이어의 부분들이 상기 제1 경화수지의 중심영역에서 벗어나서 위치되도록 상기 본딩와이어가 형성된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명된 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 램프를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 발광 다이오드 램프는 컵부(23) 및 상기 컵부(23)에서 연장된 다리를 갖는 제1 리드(21a)를 포함한다. 또한, 제2 리드(21b)가 상기 제1 리드로부터 이격되어 배치된다. 상기 제2 리드는 상기 제1 리드(21a)에 대응하는 다리를 갖는다.
상기 제1 리드의 컵부(23) 내에 발광 다이오드(25)가 탑재되며, 본딩 와이어(27)를 통해 상기 제2 리드에 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 발광 다이오드는 전도성 접착제(도시하지 않음)를 사용하여 상기 컵부(23)에 탑재되어 제1 리드(21a)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 이와 달리, 다른 본딩 와이어(도시하지 않음)에 의해 상기 제1 리드에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 리드의 컵부(23)는 캐비티(cavity)를 가지며, 상기 발광 다이오드(25)는 상기 캐비티 내에 탑재된다. 상기 캐비티의 측벽은 발광 다이오드(25)에서 방출된 광을 소정 방향으로 반사시킬 수 있도록 경사진 반사면을 형성한다. 한편, 상기 컵부(23)의 가장자리에 돌출된 테두리(27)가 형성될 수 있다. 상기 테두 리(27)는 경화수지를 형성하는 동안 수지가 컵부(23) 밖으로 흘러내리는 것을 방지한다.
한편, 제1 경화수지(31)가 발광 다이오드(25)를 덮는다. 상기 제1 경화수지(31)는 액상 또는 겔상의 투명 수지, 예컨대 에폭시 또는 실리콘을 도팅하고 이를 경화시키어 형성된 것으로 형광체를 함유하지 않는다. 상기 제1 경화수지(31)는 도시된 바와 같이 위로 볼록할 수 있다.
또한, 제2 경화수지(33)가 상기 제1 경화수지(31) 상부를 덮는다. 이에 더하여, 상기 제2 경화수지(33)는 그것의 부착력을 강화시키기 위해 컵부(23)의 상부 수평면의 적어도 일부를 덮도록 형성될 수 있다. 상기 제2 경화수지(33)는 형광체를 함유하여, 상기 발광 다이오드(25)에서 방출된 광의 적어도 일부를 파장 변환시킨다. 상기 제2 경화수지(33)는 형광체를 함유하는 액상 또는 겔상의 수지, 예컨대 에폭시 또는 실리콘을 도팅하고 이를 경화시키어 형성된 것으로, 상기 테두리(27)로 둘러싸인 컵부(23) 상에 위치하며, 도시된 바와 같이, 그 중심부에서 두꺼운 것이 바람직하다.
한편, 밀봉수지(35)가 상기 제1 리드의 컵부, 제2 리드의 일부, 상기 제1 및 제2 경화수지(31, 33)를 밀봉한다. 밀봉수지(35)는 제2 경화수지(33)가 형성된 후, 액상 또는 겔상의 수지가 담긴 주형 내에 제1 리드 및 제2 리드를 뒤집어 배치하고 상기 수지를 경화시키어 형성된 것으로 주형의 형상에 따라 다양한 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 상기 밀봉수지(35)는 발광 다이오드(25)를 보호함과 동시에 발광 다이오드(25)에서 방출된 광을 일정한 지향각 내로 굴절시키는 렌즈 기능을 갖는 다. 상기 밀봉수지(35)는 형광체를 함유할 필요가 없으며, 따라서 형광체 사용량을 감소시킬 수 있다.
본 실시예에 따르면, 형광체가 제2 경화수지(33) 내에 분포하므로, 발광 다이오드(25)에서 방출된 광이 형광체에 의해 난반사되어 다시 발광 다이오드(25)로 입사되는 것을 완화할 수 있으며, 또한 형광체에서 파장변환된 광이 발광 다이오드(25)로 입사되는 것을 감소시킨다. 이에 따라, 발광 다이오드(25)로 입사되어 손실되는 광량을 감소시키어 발광 강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 경화수지(31), 제2 경화수지(33) 및 밀봉수지의 재료를 적합하게 선택하여 종래의 발광 다이오드 램프가 갖는 문제점을 해결할 수 있다. 예컨대, 상기 수지들(31, 33, 35)을 모두 동일한 종류의 재료, 예컨대 에폭시 수지로 형성함으로써 계면 발생에 의한 외관불량이나, 발광 강도 감소를 방지할 수 있다. 또한, 상기 제1 경화수지(31) 및 제2 경화수지(33)를 실리콘으로 형성하고, 상기 밀봉수지(35)를 에폭시로 형성하여, 수지가 박리되거나 수지 내에 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 제1 경화수지(31)를 실리콘으로 형성하고, 상기 제2 경화수지(33) 및 밀봉 수지를 에폭시로 형성할 수도 있다. 이 경우, 상기 제1 경화수지(31)에 의해 수지 박리 및 크랙 발생을 방지할 수 있으며, 제1 경화수지(31)와 제2 경화수지(33)의 계면에 형성될 수 있는 공기층 등은 제2 경화수지(33) 내의 형광체에 의해 외부에서 관찰되는 것이 방지된다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 램프 제조방법을 설명한 다.
다시 도 2를 참조하면, 우선 제1 리드(21a)와 제2 리드(21b)를 갖는 리드프레임이 준비된다. 상기 제1 리드(21a)는 컵부(23) 및 상기 컵부에서 연장된 다리를 가지며, 상기 제2 리드(21b)는 상기 제1 리드의 다리에 대응하는 다리를 갖는다. 상기 컵부(23)는 캐비티를 가지며, 상기 컵부의 가장자리에는 돌출된 테두리(27)가 형성될 수 있다.
그 후, 상기 컵부(23) 내에 발광 다이오드(25)가 탑재되어 제1 리드(21a) 및 제2 리드(21b)에 전기적으로 연결된다. 상기 발광 다이오드(25)는 전기 전도성 접착제(도시하지 않음)를 통해 상기 컵부(23)에 탑재되어 제1 리드(21a)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 본딩 와이어(27)에 의해 상기 제2 리드(21b)에 전기적으로 연결될 수 있다. 한편, 상기 발광 다이오드(25)는 전도성 접착제 대신 다른 본딩 와이어(도시하지 않음)에 의해 상기 제1 리드(21a)에 전기적으로 연결될 수도 있다.
이어서, 상기 발광 다이오드를 덮는 제1 경화수지(31)가 형성된다. 상기 제1 경화수지(31)는 액상 또는 겔상의 투명 수지, 예컨대 실리콘 또는 에폭시를 상기 컵부(23)의 캐비티 내에 도팅하고 이를 경화시키어 형성된다. 이때, 상기 투명 수지는 위로 볼록하게 상기 캐비티를 채울 수 있다.
그 후, 상기 제1 경화수지(31)를 덮는 제2 경화수지(35)가 형성된다. 상기 제2 경화수지는 형광체를 함유하는 수지, 예컨대 실리콘 또는 에폭시를 상기 제1 경화수지(33)의 중심영역에 도팅하고 이를 경화시키어 형성될 수 있다. 형광체를 함유하느 수지를 도팅할 때, 상기 수지가 흘러내려 상기 제1 경화수지(31)를 덮는다. 이때, 상기 수지를 도팅하는 동안, 디스펜서 또는 수지의 가압에 의해 본딩와이어(27)이 변형되는 것을 방지하기 위해, 상기 본딩와이어(27)는 상기 제1 경화수지(31) 상부에 위치하는 영역이 제1 경화수지(31)의 중심영역에서 벗어나 위치하도록 형성되는 것이 바람직하다. 한편, 상기 컵부(23)의 가장자리에 형성된 테두리(27)는 상기 수지가 컵부(23)의 외부로 흘러내리는 것을 방지한다.
이어서, 상기 제2 경화수지(33)가 형성된 리드프레임을 에폭시 수지가 담긴 주형 내에 뒤집어 위치시키고, 상기 에폭시 수지를 경화시킴으로써 밀봉수지(35)가 형성된다.
이에 따라, 형광체를 함유하는 제2 경화수지(33)가 발광 다이오드(25)로부터 떨어져 위치하는 발광 다이오드 램프가 제조될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 발광 다이오드에서 방출된 광이 다시 발광 다이오드 내로 입사되어 손실되는 것을 완화하여 발광 강도를 향상시킬 수 있는 발광 다이오드 램프를 제공할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 경화수지의 재료 선택에 의해 경화수지의 박리나 크랙을 방지하고 외부에서 관찰되는 외관불량을 해결할 수 있는 발광 다이오드 램프를 제공할 수 있다.

Claims (13)

  1. 캐비티를 갖는 컵부;
    상기 캐비티 내에 탑재된 발광 다이오드;
    상기 발광 다이오드와 전기적으로 연결되고, 서로 이격되어 형성된 제1 리드 및 제2 리드;
    상기 캐비티를 채워 상기 발광 다이오드를 덮는 제1 경화수지; 및
    상기 제1 경화수지 상부에 형성되고, 형광체를 함유하는 제2 경화수지를 포함하고,
    상기 컵부는 가장자리에 돌출된 테두리를 포함하고, 상기 제1 경화수지는 상기 돌출된 테두리보다 낮은 높이로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 경화수지와 상기 제2 경화수지는 서로 다른 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 경화수지는 상기 제1 경화수지보다 높은 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 및 제2 경화수지는 실리콘 및 에폭시 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 경화수지는 상기 발광 다이오드에 대응하는 영역에 볼록한 상면을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2 경화수지는 상기 제1 경화수지의 표면을 따라 형성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2 경화수지는 상기 발광 다이오드에 대응하는 영역의 두께가 다른 영역보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광 다이오드는 상기 제1 및 제2 리드 중 어느 하나의 상부에 형성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 및 제2 리드는 각각 아래로 돌출된 다리를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 다리는 적어도 일부가 수평방향으로 연장된 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 리드 중 어느 하나는 적어도 일부에 돌출된 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 경화수지 상부에 형성되고, 렌즈 형상을 포함하는 밀봉 수지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 밀봉 수지는 에폭시를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프.
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