KR101365623B1 - 광투과성의 하우징을 갖는 ｌｅｄ 패키지 - Google Patents

Abstract

본 발명은, LED 패키지에 관한 것으로서, 불투명 하우징을 포함하거나 하우징이 생략된 종래 LED 패키지들의 문제점들을 해결하기 위해, 봉지부재와, 그 봉지부재가 충전되는 하우징 모두를 광투과성의 재질로 형성한 LED 패키지를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명에 따른 LED 패키지는, LED칩에 전류를 인가하기 위한 리드단자들이 구비되고, 상기 LED칩이 놓이는 개구부가 형성된 하우징과, 상기 개구부 내에 충전되어 상기 LED칩을 보호하는 광투과성의 봉지부재를 포함하되, 상기 하우징은 광투과성의 수지로 형성되어 상기 봉지부재와 함께 광의 방출 경로가 되도록 구성된다.

LED칩, 광투과성, 하우징, 투명, 봉지부재, 충전, 개구부

Description

광투과성의 하우징을 갖는 ＬＥＤ 패키지{LED PACKAGE WITH LIGHT TRANSMITIONAL HOUSING}

도 1은 본 발명에 따른 LED 패키지를 도시한 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 LED 패키지의 작용을 기존 LED 패키지의 작용과 비교하여 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 LED 패키지의 지향각 그래프와 기존 LED 패키지의 지향각 그래프를 비교하여 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10: 투명 하우징 22: 제 1 리드프레임

24: 제 2 리드프레임 2: LED칩

30: 봉지부재 32: 제 1 수지부

34: 제 2 수지부 322: 형광체

본 발명은, LED 패키지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 광투과성을 갖는 하우징에 의해 광 지향각을 넓힌 LED 패키지에 관한 것이다.

일반적으로, LED 패키지는 개구부가 형성된 불투명 하우징(또는, 패키지 몸체)과, 그 개구부에 놓이는 LED칩과, 그 개구부에 채워져서 LED칩을 보호하는 광투과성의 봉지부재를 포함한다. 하우징에는 리드단자들, 특히, 하우징의 개구부 내에서 LED칩과 연결되고 하우징의 개구부 외측에서 외부전극에 연결되는 리드프레임이 구비된다.

위와 같은 LED 패키지는, LED칩으로부터 나온 광이 백색 또는 흑색으로 된 하우징의 개구부 내벽, 특히, 백색으로 된 반사벽에 부딪혀서 그 개구부에 의해 한정된 범위 내로 광이 방출된다. 따라서, 위의 LED 패키지는, 특정 용도를 위해 광의 지향각을 넓히는데 큰 한계가 있다.

이와 달리, 종래에는, 하우징을 생략한 채 PCB 또는 리드프레임에 실장된 LED칩을 투명의 봉지부재만으로 봉지하여 광의 지향각을 넓힌 칩 타입 또는 램프 타입의 LED 패키지가 알려져 있다. 위와 같은 종래의 LED 패키지는 생략된 하우징 대신에 봉지부재가 충분한 강도를 갖도록 설계되어야 한다. 그러나, 봉지부재의 강도 증가는 유연성이 요구되는 봉지부재의 다른 성능들을 희생시키는 문제점을 야기한다. 예컨대, LED칩 부근에는 많은 열이 발생하므로, 적어도 LED칩 부근에서 봉지부재를 열 충격에 강한 유연성 재질로 형성하는 것이 요구되는데, 종래의 하우징이 생략된 LED 패키지의 경우 열 충격에 강한 유연성 재질로 봉지부재를 설계하는 것이 어려웠다.

또한, 종래의 LED 패키지, 특히, PCB 상의 LED칩을 덮도록 에폭시를 트랜스퍼몰딩하여 봉지부재를 형성한 종래의 LED 패키지의 경우, 봉지부재의 일부에 형광 체를 포함시키거나, 또는, LED칩 부근에서 봉지부재의 열 충격을 감소시키기 위한, 이중 또는 다중 몰딩구조의 봉지부재 형성이 어렵다는 문제점이 있다. 게다가, 종래의 LED 패키지는, 광 지향각의 조절 또는 광 효율의 향상을 위해 변화시킬 수 있는 조건이 단일 봉지부재에 국한되므로, 광 지향각 조절 또는 광 효율 향상을 위한 패키지 설계의 자유도가 떨어질 수밖에 없는 문제점이 또한 존재한다.

따라서, 본 발명의 기술적 과제는, 불투명 하우징을 갖거나, 하우징이 생략된 종래 LED 패키지들의 문제점들을 해결하기 위해, 봉지부재와, 그 봉지부재가 충전되는 하우징 모두를 광투과성의 재질로 형성한 LED 패키지를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 LED 패키지는, LED칩에 전류를 인가하기 위한 리드단자들이 구비되고, 상기 LED칩이 놓이는 개구부가 형성된 하우징과, 상기 개구부 내에 충전되어 상기 LED칩을 보호하는 광투과성의 봉지부재를 포함하되, 상기 하우징은 광투과성의 수지로 형성되어 상기 봉지부재와 함께 광의 방출 경로가 되도록 구성된다. 이때, 상기 리드단자들은 상기 하우징에 의해 지지되는 제 1 및 제 2 리드프레임인 것이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 봉지부재는, 상기 LED칩 주변을 덮는 실리콘 계열의 제 1 수지부와, 상기 제 1 수지부 위에 형성되는 에폭시 계열의 제 2 수지부로 이루어진다.

바람직하게는, 상기 하우징은 쇼어 경도 50 이상인 하드 에폭시 수지로 형성 되고, 상기 봉지부재는 상기 하드 에폭시 수지보다 유연성이 큰 수지 부분을 적어도 LED칩 주변에 포함한다.

바람직하게는, 상기 봉지부재는 차례로 형성된 복수의 수지부를 포함하되, 상기 복수의 수지부 중 적어도 하나의 수지부에는 형광체가 포함된다.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예가 상세하게 설명될 것이다.

실시예

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지를 도시한 단면도이며, 도 2는 도 1에 도시된 LED 패키지의 작용을 기존 LED 패키지와 비교하여 설명하기 위한 도면이다.

도 1에 도시된 것과 같이, 본 실시예의 LED 패키지(1)는, LED칩(2), 하우징(10), 그리고, 봉지부재(30) 등을 포함한다. 또한, 상기 하우징(10)은 LED칩(2)이 놓이는 개구부(12)가 형성되며, 또한, 상기 하우징(10)에는 상기 LED칩(2)에 전류를 인가하기 위한 리드단자들이 구비된다. 본 실시예에서, 상기 리드단자들은 상기 하우징(10)에 지지된 채 상기 개구부(12) 내측에서 상기 LED칩(2)의 실장 및 그것과의 전기적 연결을 허용하고 상기 개구부(12) 외측에서 외부 전극(미도시됨)과의 연결을 허용하는 제 1 및 제 2 리드프레임(22, 24)으로 이루어진다.

본 발명의 실시예에 따라, 상기 하우징(10)은, 상기 제 1 및 제 2 리드프레 임(22, 24)을 지지하도록 형성된다. 그리고, 상기 하우징(10)은 광투과성 재질, 더욱 바람직하게는, 투명 재질로 이루어진 것으로, 가장 바람직하게는, 투명의 하드 에폭시 수지(hard epoxy resin)를 이용한 몰딩 성형에 의해 형성된다. 본 명세서에서, 용어 "하드"는 하우징(10)에 이용되는 에폭시 수지의 강도를 이하 자세히 설명될 봉지부재(30)의 강도와 비교하여 설명하기 위한 용어로 본 명세서에서는 쇼어 경도 50 이상인 외부로부터의 물리적 충격에 견딜 수 있는 강도, 가장 바람직하게는, 이하 자세히 설명될 봉지부재(30)의 강도 이상인 강도를 표현하기 위한 것이다.

상기 개구부(12) 내에는 광투과성의 수지를 충전하여 형성된 봉지부재(30)가 구비된다. 상기 봉지부재(30)는 상기 LED칩(2)의 보호를 위해 마련된 것이며, 또한, LED칩(2)으로부터 발생한 광의 방출이 주로 이루어지는 부분이다. 이때, 상기 봉지부재(30)는 제 1 수지부(32)와 제 2 수지부(34)로 이루어진다.

본 발명의 실시예에서, 상기 제 1 수지부(32)는, 상기 LED칩(2)의 주변을 덮도록 형성되는 것으로서, 열 충격에 대한 내성이 큰 유연성 있는 수지, 예를 들면, 실리콘 수지로 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 제 2 수지부(34)는 상기 제 1 수지부(32)에 비해 유연성은 떨어지더라도 강도가 큰, 예를 들면, 전술한 하우징(10)에 이용되는 것과 같은 하드 에폭시 수지가 이용되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서, 상기 제 1 수지부(32)에는 광의 색 혼합에 이용되는 형광체(322)가 포함될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 상기 봉지부재(30)가 차례대로 형성된 두개의 수지부, 즉, 제 1 및 제 2 수지부(32, 34)로 이루어지고, 아래쪽의 제 1 수지부(32)에 형광체(322)가 포함되며, 제 1 및 제 2 수지부(32, 34)가 각각 실리콘 수지와 에폭시 수지로 형성된 것으로 설명되었지만, 상기 수지부들의 개수, 형광체가 포함된 수지부의 위치, 그리고, 각 수지부의 재질은 변경되어 실시될 수 있다는 점에 유의한다.

전술한 바와 같이, 본 실시예의 LED 패키지(1)는, 광투과성의 하우징(10)과 광투과성의 봉지부재(30)가 개별적으로 마련되므로, 봉지부재(30)를 열 충격에 강한 재질 및/또는 구조로 형성하는 것이 가능하다. 그리고, 상기 하우징(10)과 봉지부재(30)가 모두 광투과성 재질로 형성됨으로써 광의 지향각을 넓히는 것이 가능한데, 이는 도 2에 도시된 것으로부터 더욱 잘 이해될 것이다.

도 2의 (a)는 불투명의 백색 하우징(10')을 포함하는 기존 LED 패키지의 작용을 나타낸다. 도 2의 (a)를 참조하면, 봉지부재(30')를 지나 하우징(10')의 내벽에 도달한 광이 그 하우징(10')의 내벽에 부딪힌 후 봉지부재(30')를 통해 외부로 방출됨을 알 수 있다. 도시하지는 않았지만, 상기 하우징(10')의 내벽에 부딪힌 광들 중 상당량은 봉지부재(30')로 다시 되돌아온 후 외부로 방출되지 않고 봉지부재(30') 내에서 소실될 수 있다.

도 2의 (b)는 광투과성의 하우징(10)을 포함하는 본 발명에 따른 LED 패키지의 작용을 나타낸다. 도 2의 (b)를 참조하면, 점선 화살표료 표시된 광 일부가 봉지부재(30)로부터 하우징(10)을 지나 외부로 바로 방출됨을 알 수 있다. 이는 하우징(10)이 광의 방출경로가 되어 광의 지향각을 넓히는데 기여함을 의미한다. 또한, 본 발명에 따른 LED 패키지는 하우징(10) 내벽에 부딪힌 후 봉지부재(30)로 되돌아온 후 그 봉지부재(30) 내에서 소실되는 광을 크게 줄이므로, 기존 LED 패키지에 비해 광의 효율을 높이는데도 크게 기여할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 LED 패키지는 하우징의 높이 또는 두께 등을 포함하는 하우징의 형상 변경을 통해 다양한 지향각을 갖도록 설계될 수 있으며, 더 나아가, 봉지부재와 하우징의 굴절율 차이 등 다른 변수를 가변시키는 설계를 통해서도 지향각 조절이 가능하다.

도 3의 (a) 및 (b)는 나머지 조건은 같고, 각각 백색 하우징 및 투명 하우징을 갖는 기존 LED 패키지와 본 발명의 LED 패키지의 지향각 테스트 결과를 나타낸 지향각 그래프들이다.

도 3의 (a) 및 도 3의 (b)의 그래프로부터, 대략 60~80°및 -60~-80°의 범위에서, 투명 하우징을 갖는 LED 패키지의 광 세기(또는, 광량)가 백색 하우징을 갖는 LED 패키지의 광 세기(또는, 광량)보다 크며, 이로부터, 투명 하우징을 갖는 LED 패키지의 광 지향각이 기존에 비해 크게 넓어짐을 확인할 수 있다. 또한, 도 3의 (a)와 (b)를 비교하면, 투명 하우징을 갖는 LED 패키지의 지향각 그래프(도 3의 (b))에서 광 세기가 도 3의 (a) 그래프에서보다 전반적으로 더 크게 분포하여, 광 효율 또한 투명 하우징을 갖는 LED 패키지가 더 우수함을 확인할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 3의 (b)에 나타낸 본 발명에 따른 LED 패키지의 광 효율은 81.6%이고, 도 3의 (a) 나타낸 기존 LED 패키지의 광효율은 55.6%이다.

이상에서는 본 발명이 특정 실시예들을 중심으로 하여 설명되었지만, 본 발 명의 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, LED칩이 놓이고 봉지부재가 충전되는 하우징을 광투과성의 재질로 형성함으로써, 광의 방출 경로를 넓게 할 수 있으며, 이에 의해, 넓은 광 지향각이 요구되는 특정 용도에서의 적절한 이용이 가능해진다. 그리고, 본 발명에 따르면, 하우징이 광을 방출하는 경로가 되므로, 하우징에 광이 부딪힌 후 소실되는 광의 양을 크게 줄일 수 있고, 이에 의해, LED 패키지의 광 효율을 높일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 LED 패키지는, 하우징이 생략된 기존 LED 패키지에서 야기되는 봉지부재의 열 충격에 의한 손상을 억제하는 효과를 또한 갖고 있다. 또한, 본 발명은 광투과성(특히, 투명의) 하우징을 다양한 형상으로 설계하는 것에 의해 원하는 지향각으로 LED 패키지를 설계 제작하는 것이 용이하다.

Claims (10)

1. LED칩;

   상기 LED칩에 전류를 인가하기 위한 리드단자들;

   상기 리드단자들을 지지하기 위한 하우징; 및

   상기 LED칩을 보호하는 봉지부재;를 포함하며,

   상기 하우징 및 상기 봉지부재는 광투과성 재질로 이루어지고,

   상기 봉지부재는 제1 및 제2 수지부를 포함하고, 상기 제1 수지부는 형광체를 포함하여 상기 LED 칩 상에 위치하고, 제2 수지부는 상기 제1 수지부 상에 위치하여 상기 제1 수지부보다 높은 강도를 갖고,

   상기 봉지부재는 상기 하우징의 개구부 내에 위치하고, 상기 하우징은 상기 제2 수지부 이상의 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 광투과성 하우징을 갖고,

   상기 제2 수지부는 쇼어 경도 50 미만의 에폭시 수지로 이루어지는 LED 패키지.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 하우징은 투명 재질로 이루어짐을 특징으로 하는 광투과성 하우징을 갖는 LED 패키지.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 투명 재질은 쇼어 경도 50 이상인 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 광투과성 하우징을 갖는 LED 패키지.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 광투과성 재질의 하우징은 상기 제2 수지부에 비하여 경도가 높은 것을 특징으로 하는 광투과성 하우징을 갖는 LED 패키지.
5. 삭제
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 1 수지부는 상기 제 2 수지부 보다 LED칩에 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 광투과성 하우징을 갖는 LED 패키지.
8. 삭제
9. 청구항 7에 있어서,

   상기 제 1 수지부는 상기 제 2 수지부보다 유연성이 큰 수지로 이루어짐을 특징으로 하는 광투과성 하우징을 갖는 LED 패키지.
10. 청구항 7에 있어서,

    상기 제 2 수지부는 상기 하우징과 동일 수지인 것을 특징으로 하는 광투과성 하우징을 갖는 LED 패키지.

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