KR101309762B1 - 하향 반사부를 갖는 ｌｅｄ 패키지 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 이웃하는 다른 LED 패키지와의 균일한 광의 색 혼합에 적합한 구조를 갖는 LED 패키지에 관한 것으로서, 간단한 설계를 통해, 중심 영역에서의 광량을 줄이고, 중심 외측의 영역에서의 광량을 높여, 광의 균일한 색 혼합에 유용하게 이용될 수 있는 LED 패키지를 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.

이를 위해, 본 발명에 따른 LED 패키지는, LED칩과, 상기 LED칩이 실장되며, 상기 LED칩 주변에는 광의 상향 반사부가 오목하게 형성된 패키지 몸체와, 상기 LED칩을 덮도록 상기 패키지 몸체 상에 볼록하게 형성되되, 상기 LED칩과 동일 축선 상에 있는 중심 영역에는 광의 하향 반사부가 형성된 봉지부재를 포함한다.

상향 반사부, 하향 반사부, 봉지부재, 곡면, 곡률, LED, 패키지

Description

하향 반사부를 갖는 ＬＥＤ 패키지{LED PACKAGE WITH DOWNWARDLY RELFECTIVE SURFACE}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지를 도시한 단면도.

도 2는 도 1에 도시된 LED 패키지의 평면도.

도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 LED 패키지의 주요 작용을 설명하기 위한 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지의 지향각 분포 그래프.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지의 광 출사 분포를 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10: LED칩 20: 패키지 몸체

22: 상향 반사부 30: 봉지부재

32: 하향 반사부 324: 반사물질

본 발명은, LED(Light Emitting Diode) 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 이웃하는 다른 LED 패키지와의 균일한 광의 색 혼합에 적합한 구조를 갖는 LED 패키지에 관한 것이다.

통상, LED 패키지는, LED칩이 패키지 몸체 상에 실장되고, 그 LED칩을 덮도록 광 투과성의 봉지부재가 패키지 몸체 상에 형성되어 이루어진다. 이때, 패키지 몸체는 리드프레임을 갖는 하우징이거나 또는 전극 패턴이 형성된 PCB(Printed Circuit Board)일 수 있으며, 리드프레임 또는 전극 패턴이 LED칩과 전기적으로 연결된다.

종래에는 상단면이 볼록한 곡면으로 이루어진 봉지부재, 즉, 볼록렌즈 형태의 봉지부재를 포함하는 LED 패키지가 알려져 있다. 이러한 종래의 LED 패키지는, 광의 직진성이 좋으므로 광의 국부 조명이 요구되는 조명 장치에 주로 이용되고 있다. 그러나, 이러한 종래의 LED 패키지는, 중심 부근에서 광량(또는, 광 세기)이 많은 대신 그 중심 영역으로부터 바깥쪽으로는 광량이 적은 특성을 가지며, 따라서, 이웃하는 다른 LED 패키지와 균일한 색 혼합이 요구되는, 예를 들면, 자동차의 리어램프와 같은 특정 용도에는, 그 이용에 한계가 있다. 그 이유는 이웃하는 다른 LED 패키지와의 균일한 색 혼합을 위해서는, 중심 영역에서의 광량이 상대적으로 작은 것이 요구되고, 중심영역으로부터 바깥쪽으로 치우친 영역에서 많은 광량이 요구되기 때문이다.

본 발명의 하나의 기술적 과제는, 간단한 설계를 통해, 중심 영역에서의 광량을 줄이고, 중심 외측의 영역에서의 광량을 높여, 광의 균일한 색 혼합에 유용하게 이용될 수 있는 LED 패키지를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 기술적 과제는, LED칩 주변의 상향 반사부와 봉지부재 중심영역의 하향 반사부의 상호 작용을 통해, 중심 외측 영역에서의 광량을 높인 LED 패키지를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 LED 패키지는, LED칩과, 상기 LED칩이 실장되며, 상기 LED칩 주변에는 광의 상향 반사부가 형성된 패키지 몸체와, 상기 LED칩을 덮도록 상기 패키지 몸체 상에 볼록하게 형성되되, 상기 LED칩과 동일 축선 상에 있는 중심 영역에는 광의 하향 반사부가 형성된 봉지부재를 포함한다.

본 발명의 실시예들에 따라, 상기 하향 반사부는 상기 중심 영역에 반사물질을 코팅하여 이루어지며, 또한, 오목한 곡면으로 이루어진다. 그리고, 상기 하향 반사부는 광의 일부를 상기 상향 반사부를 향해 반사시키고 나머지 광을 상향 출사하도록 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 상향 반사부는 오목 또는 볼록한 곡면으로 형성된다.

실시예

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 이하의 실시예들은 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 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지를 각각 단면도와 평면도로 도시한 도면들이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 LED 패키지(1)는, LED칩(10), 패키지 몸체(20), 그리고, 봉지부재(30) 등을 포함한다. 상기 LED칩(10)은 패키지 몸체(20) 상에 실장되어, 그 패키지 몸체(20) 상에 제공된 리드프레임 또는 전극 패턴(미도시됨)에 전기적으로 연결된다. 위의 리드프레임 또는 전극 패턴은 본 발명의 사상과 직접적인 관련성이 적으므로 그 도시 및 설명을 생략하였지만, 패키지 몸체(20) 상에 다양한 구조 및/또는 형태로 형성되는 것이다.

상기 패키지 몸체(20)는 LED칩(10)이 실장되는 부분이 오목한 곡면(222)으로 형성된다(도 1의 확대도 B에 잘 도시됨). 그리고, 그 곡면(222)에는 광을 상향 반사시킬 수 있는 반사층(224)이 형성된다. 상기 곡면(222)과 반사층(224)은 광을 소정 지향각으로 상향 반사시키는 상향 반사부(22)를 구성한다. 상기 LED칩(10)은 도 1에 도시되어 있는 Z축선 상에 위치하며, 이 Z축선은 상향 반사부(22)의 곡면 바닥 정점, 즉, 기울기가 0이 되는 위치로부터 수직으로 연장된 가상의 축선이다. 이때, 상기 상향 반사부(22)는 이하 설명될 광투과성 수지가 충전되는 공간과 상향 반사 기능을 모두 갖는 오목한 곡면인 것이 바람직하지만, 상기 광투과성 수지가 충전되 는 공간과 개별적으로 볼록한 곡면을 형성하고 그 위에 반상층을 형성하여 상향 반사부를 형성하는 것도 고려될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따라, 상기 상향 반사부(22)의 반사층(224)은 반사물질이 오목한 곡면(222) 상에 코팅되어 형성될 수 있으며, 또한, 상기 오목한 곡면(222)에 그에 상응하는 형상의 오목한 반사판이 부착되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 상향 반사부(22)의 곡면(222)의 곡률 반경은 원하는 광의 지향각을 얻기 위해 미리 결정되는 것으로, 이에 대해서는 이하에서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

상기 봉지부재(30)는 상기 LED칩(10)을 덮어 보호하도록 상기 패키지 몸체(20) 상에 형성되며, 에폭시 또는 실리콘 등과 같은 광투과성의 수지, 가장 바람직하게는, 에폭시 수지로 이루어져 있다. 또한, 상기 봉지부재(30)는, 한 종류의 수지로 성형될 수 있고, 또한, 이종의 수지들을 차례로 이용한 성형 방식으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 봉지부재(30) 내에는 LED칩(10)에서 발생된 광의 색을 변환시키기 위한 용도의 형광체를 개재할 수도 있다.

특히, 상기 봉지부재(30)는 상부면이 볼록하게 형성된 볼록렌즈 형상을 갖는다. 그리고, 상기 봉지부재(30)의 상부면은 광의 하향 반사가 주로 이루어지는 중심영역(C)과 광의 상향 출사가 주로 이루어지는 주변영역(O)으로 나뉘어져 있다. 이때, 상기 중심영역(C)은 Z축선 상에 위치하며, 따라서, 전술한 LED칩(10)과 봉지부재(30)의 중심영역(C)은 동일 축선을 지난다.

도 1의 확대도 A에 잘 도시된 바와 같이, 상기 중심영역(C)에는 오목한 곡면(322)이 형성되고, 그 오목한 곡면(322)에, 예를 들면, Ag와 같은 반사물질(324) 이 코팅방식으로 형성된다. 그리고, 상기 오목한 곡면(322)과 반사물질(324)에 의해, 중심영역(C)으로 도달한 광의 상당량을 하향 반사시키는 하향 반사부(32)가 형성된다. 실질적으로, 상기 오목한 곡면(322)의 바닥 점점 부분이 상기 Z축선과 일치하며, 상기 곡면(322)의 곡률은 원하는 지향각의 LED 패키지(1) 설계를 위해 미리 결정된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 광량이 가장 큰 피크(peak)의 위치(즉, 각도) 및 광 세기(또는, 광량) 조절이 가능하며, 또한, 광 세기가 가장 큰 피크 위치, 즉, LED 패키지의 중심 외측 임의의 위치에 대하여 광 세기가 상대적으로 작은 LED 패키지의 중심 부근 위치의 광 세기 비의 조절이 가능하며, 이는 패키지 몸체(20) 상의 상향 반사부(22)와 봉지부재(30)의 하향 반사부(32)의 설계에 의해 가능하다.

도 3은 광의 지향각 조절을 위한 상기 상향 반사부(22)와 하향 반사부(32)의 상호 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 실선 화살표로 표시된 광이 LED칩(10)으로부터 나와 봉지부재(30)의 하향 반사부(32)에 의해 하향 반사된 후, 다시, 패키지 몸체(20)의 상향 반사부(22)에 의해 상향 반사되어 봉지부재(30)의 중심 영역 외측을 통해 외부로 방출된다. 즉, 상기 하향 반사부(32)는 봉지부재(30)의 중심 영역을 통해 외부로 방출될 광의 상당량을 패키지 몸체(20)의 상향 반사부(22)를 거치게 한 후 봉지부재(30)의 중심 영역 외측을 통해 출사하도록 해주며, 이는 봉지부재(30)의 중심 영역 부근에서의 광량을 줄여주고 봉지부재(30)의 중심 영역 외측에서의 광량을 늘려주는데 기여한다. 게다가, 상기 하향 반사부(32)와 상기 상향 반사부(22) 각각의 곡면 곡률을 설계하는 것에 의해, 광량이 가장 큰 중심 외측에서의 피크 위치를 조절하는 것이 가능하다.

이때, 상기 하향 반사부(32)는 광의 반사와 광의 투과(또는, 광의 출사)가 동시에 이루어지도록 하는 것이 바람직한데, 도 3에서 점선 화살표로 표시된 광은 상기 하향 반사부(32)의 반사물질을 피해 바로 봉지부재(30)의 외부로 방출된다. 이와 같이, 하향 반사부(32)가 광의 일부만을 반사시키도록 하고, 그 반사되는 광의 양을 반사물질의 양으로 조절하는 것에 의해, 피크 위치에서의 광 세기에 대한 중심 영역에서의 광 세기 비를 조절하는 것이 가능하다.

예컨대, 대략 35mm의 피치 간격으로 복수의 LED 패키지를 배열할 경우, LED 패키지(1)의 피크 위치가 중심으로부터 대략 55도가 되도록 설계하고, 그 피크 위치에서의 광 세기에 대해 중심 영역의 광 세기를 대략 1/2로 설계할 경우, 이웃하는 LED 패키지들 간의 광의 균일한 색 혼합이 가능하다는 것을 본 발명자는 발견하였다. 이러한 설계는 전술한 하향 반사부(32)와 상향 반사부(22)의 곡률 그리고 하향 반사부(32)의 반사특성을 조절하는 것에 이루어질 수 있다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제조될 수 있는 LED 패키지의 지향각 분포 그래프이며, 도 4를 참조하면, 대략 55도에서 광 세기(또는, 광량)가 가장 큰 피크가 생기고, 그 피크의 광 세기에 대해 중심의 광 세기가 대략 1/2임을 알 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 LED 패키지의 광 출사 분포를 나타낸 도면으로, 도 5를 참조하면, 중심 영역에서의 광 출사량이 상대적으로 적은 반면, 그 중심 영역 외측의 일 지점에서 광 출사량이 매우 큼을 알 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 봉지부재(30)에 형성된 하향 반사부(32)는 소정 곡률의 곡면(322) 상에 반사물질(324)을 코팅하여 형성된 것이지만, 곡면 대신 평면 상에 반사물질을 코팅하여 형성하는 것도 가능하다.

이상에서는 본 발명이 특정 실시예들을 중심으로 하여 설명되었지만, 본 발명의 취지 및 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기술분야에서 있을 수 있으며, 따라서, 전술한 설명 및 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어져야 한다.

본 발명에 따르면, 간단한 설계를 통해, 중심 영역에서의 광량을 줄이고, 심 외측의 영역에서의 광량을 높여, 광의 균일한 색 혼합에 유용하게 이용될 수 있는 LED 패키지를 제공하는 효과가 있다. 이때, 본 발명은 LED칩 주변의 상향 반사부와 봉지부재 중심 영역의 하향 반사부의 상호 작용을 통해, 중심 외측 영역에서의 광량을 높일 수 있으며, 특히, 상기 하향 반사부와 상향 반사부가 각각 곡면을 포함하되, 그 곡면의 곡률을 미리 결정하는 것에 의해, LED 패키지의 지향각 설계가 용이하다. 또한, 본 발명에 따르면, 하향 반사부가 광 일부는 하향 반사시키고 나머지 광 일부는 상향 출사하도록 구성되며, 반사되는 광의 양 조절을 통해, 중심 영역에서의 광량(또는, 광 세기)와 중심 외측의 광량(또는, 광 세기)의 비율을 쉽게 조절할 수 있다.

Claims (10)

1. LED 칩;

   상기 LED 칩이 실장되는 패키지 몸체; 및

   상기 LED칩을 덮는 봉지부재;를 포함하며,

   상기 봉지부재는 상기 LED칩이 놓이는 중심축과 그 부근 영역을 포함하는 중심영역 및 주변영역을 포함하고,

   상기 중심영역에 반사부가 형성되고,

   상기 봉지부재는 일면이 볼록한 제1 곡면과, 타면이 볼록한 제2 곡면을 가지며,

   상기 제2 곡면과 대응되는 상기 패키지 몸체의 상면은 오목한 제3 곡면을 가지는 LED 패키지.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 곡면의 중심영역에는 오목한 곡면이 형성됨을 특징으로 하는 LED 패키지.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 오목한 곡면에 반사물질이 코팅됨을 특징으로 하는 LED 패키지.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 반사물질은 Ag인 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 반사부는 광의 반사와 투과가 동시에 이루어짐을 특징으로 하는 LED패키지.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 패키지 몸체는 상기 LED 칩이 실장되는 부분에 형성된 상향 반사부를 포함함을 특징으로 하는 LED패키지.
7. 청구항 6에 있어서,

   상기 상향 반사부는 상기 제3 곡면상에 형성됨을 특징으로 하는 LED패키지.
8. 청구항 7에 있어서,

   상기 상향 반사부는 상기 제3 곡면에 반사물질이 코팅되어 형성됨을 특징으로 하는 LED패키지.
9. 청구항 1에 있어서,

   상기 봉지부재는 이종의 수지들을 차례로 이용한 성형 방식으로 형성됨을 특징으로 하는 LED패키지
10. 청구항 1에 있어서,

    상기 주변영역은 광이 출사가 이루어지는 영역인 것을 특징으로 하는 LED 패키지.

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