KR101586023B1 - 발광 다이오드 및 이를 갖는 백라이트 유닛 - Google Patents

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Abstract

고반사율 및 고신뢰성의 발광 다이오드 및 이를 갖는 백라이트 유닛이 개시되어 있다. 발광 다이오드는 광을 발생시키는 발광 칩, 발광 칩이 실장되는 금속 부재 및 금속 부재와 결합되어 금속 부재를 고정시키며, 발광 칩 및 금속 부재의 적어도 일부를 노출시키는 개구부가 형성된 하우징을 포함한다. 금속 부재는 베이스 금속층, 베이스 금속층의 표면 상에 형성된 반사층 및 반사층의 표면 상에 금속으로 형성된 보호층을 포함한다. 이와 같이, 반사율이 높은 반사층 상에 얇은 두께의 금속 보호층을 형성함으로써, 리드 프레임의 반사율을 일정 수준 이상으로 유지하면서 부식 및 변색 등의 불량 발생을 억제할 수 있다.

Description

발광 다이오드 및 이를 갖는 백라이트 유닛{LIGHT EMITTING DIODE AND BACKLIGHT UNIT HAVING THE SAME}
본 발명은 발광 다이오드 및 이를 갖는 백라이트 유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고반사율 및 고신뢰성을 갖는 리드 프레임을 통해 발광 효율을 향상시킬 수 있는 발광 다이오드 및 이를 갖는 백라이트 유닛에 관한 것이다.
일반적으로, 발광 다이오드(light emitting diode ; LED)는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기 신호를 빛으로 변환시켜 출력하는데 사용되는 반도체 소자의 일종으로 발광 효율이 높고, 수명이 길고, 소비전력이 낮으며, 친환경적이라는 많은 장점들을 가지고 있어 발광 다이오드를 사용하는 기술 분야가 점점 증가하고 있는 추세이다.
이러한 발광 다이오드는 통상 발광 칩이 리드 프레임에 탑재된 패키지의 구조로 제작되며, 리드 프레임을 통해 외부로부터 인가되는 전원에 반응하여 발광 칩이 발광 동작을 수행하도록 구성된다.
종래의 발광 다이오드는 반사율을 높이기 위하여 은 도금된 리드 프레임을 주로 사용하였으나, 은 도금된 리드 프레임은 습기나 열에 취약하여 장시간 구동시 부식이나 변색 등에 의한 광도 저하 및 수명 저하가 발생되는 문제가 있다. 또한, 부식 문제를 개선하기 위하여 은 도금 대신 금 도금한 리드 프레임이 개발되었으나, 금의 반사율이 매우 낮아 발광 다이오드의 광 효율을 떨어뜨리는 문제가 발생된다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명은 높은 반사율을 유지하면서 부식에 강한 리드 프레임을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기한 리드 프레임을 사용하여 발광 효율을 향상시킬 수 있는 발광 다이오드를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기한 발광 다이오드를 갖는 백라이트 유닛을 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따른 리드 프레임은 베이스 금속층, 상기 베이스 금속층의 표면 상에 형성된 반사층 및 상기 반사층의 표면 상에 금속으로 형성된 보호층을 포함한다. 상기 반사층은 은(Ag) 및 알루미늄(Al) 중에서 선택된 어느 하나를 포함한다. 상기 보호층은 금(Au), 니켈(Ni) 및 티타늄(Ti) 중에서 선택된 어느 하나를 포함한다.
상기 보호층이 금으로 형성된 경우, 상기 보호층은 600㎚ 이하의 두께로 형성될 수 있다. 상기 보호층이 니켈 또는 티타늄으로 형성된 경우, 상기 보호층은 20㎚ 이하의 두께로 형성될 수 있다.
상기 리드 프레임은 상기 베이스 금속층과 상기 반사층 사이에 형성된 니켈층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따른 발광 다이오드는 광을 발생시키는 발광 칩, 상기 발광 칩이 실장되는 금속 부재 및 상기 금속 부재와 결합되어 상기 금속 부재를 고 정시키며, 상기 발광 칩 및 상기 금속 부재의 적어도 일부를 노출시키는 개구부가 형성된 하우징을 포함한다. 상기 금속 부재는 베이스 금속층, 상기 베이스 금속층의 표면 상에 형성된 반사층 및 상기 반사층의 표면 상에 금속으로 형성된 보호층을 포함한다. 상기 반사층은 은(Ag) 및 알루미늄(Al) 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 보호층은 금(Au), 니켈(Ni) 및 티타늄(Ti) 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 보호층이 금으로 형성된 경우, 상기 보호층은 600㎚ 이하의 두께로 형성될 수 있다. 상기 보호층이 니켈 또는 티타늄으로 형성된 경우, 상기 보호층은 20㎚ 이하의 두께로 형성될 수 있다. 상기 금속 부재는 상기 베이스 금속층과 상기 반사층 사이에 형성된 니켈층을 더 포함할 수 있다.
일 실시예로, 상기 금속 부재는 상기 발광 칩에서 발생된 열을 방출하기 위한 슬러그로 이루어진다. 이때, 상기 발광 다이오드는 상기 발광 칩에 전원을 인가하기 위한 리드 프레임을 더 포함할 수 있다.
다른 실시예로, 상기 금속 부재는 상기 발광 칩에 전원을 인가하기 위한 리드 프레임로 이루어진다.
일 예로, 상기 리드 프레임은, 상기 발광 칩이 실장되는 칩 실장부 및 상기 칩 실장부에서 절곡되어 형성된 적어도 하나의 반사면을 포함하는 제1 리드단자, 및 상기 제1 리드단자로부터 이격된 제2 리드단자를 포함한다. 상기 제1 리드단자는 상기 칩 실장부로부터 절곡되어 형성된 단차부 및 상기 칩 실장부와 상기 단차부 사이에서 상기 반사면을 형성하는 제1 경사면을 포함할 수 있다. 상기 제1 리드단자는 상기 칩 실장부로부터 절곡되어 형성되고, 상기 제1 경사면에 대향하여 위치하는 제2 경사면을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 리드단자는 상기 칩 실장부로부터 절곡되어 형성되고, 상기 제1 및 제2 경사면들과 인접하는 제3 및 제4 경사면을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 리드단자는 상기 칩 실장부에서 상측으로 대향되게 절곡되어 상기 반사면을 형성하는 제1 날개부들을 포함할 수 있다. 상기 제2 리드단자는 와이어 본딩부 및 상기 와이어 본딩부에서 상측으로 대향되게 절곡되어 상기 제1 날개부들과 나란하게 배치되는 제2 날개부들을 포함할 수 있다. 상기 제1 날개부들 및 상기 제2 날개부들 중 적어도 하나는 상기 칩 실장부 및 상기 와이어 본딩부로부터 멀어질수록 폭이 넓어지는 형성될 수 있다. 상기 하우징은 상기 제1 날개부들 및 상기 제2 날개부들의 바깥면을 덮도록 형성될 수 있다. 한편, 상기 제1 날개부들 및 상기 제2 날개부들의 바깥면 중 적어도 일부는 외부에 노출될 수 있다.
다른 예로, 상기 리드 프레임은 상기 발광 칩이 실장되는 칩 실장부, 상기 칩 실장부로부터 상기 하우징의 외부로 연장되는 제1 외부 리드부 및 상기 칩 실장부에서 연장된 제1 날개부를 포함하는 제1 리드단자와, 상기 제1 리드단자와 이격되며, 와이어 본딩부, 상기 와이어 본딩부로부터 상기 하우징의 외부로 연장되는 제2 외부 리드부 및 상기 와이어 본딩부에서 연장된 제2 날개부를 포함하는 제2 리드단자를 포함할 수 있다. 상기 제1 날개부 및 상기 제2 날개부는 상기 칩 실장부 및 상기 와이어 본딩부로부터 각각 절곡되어 상기 칩 실장부의 양측에 각각 배치된다. 상기 제1 날개부는 상기 제2 리드단자의 상기 와이어 본딩부의 측면으로 연장되게 형성될 수 있다. 상기 제1 날개부 및 상기 제2 날개부 중 적어도 하나는 상 기 칩 실장부로부터 멀어질수록 폭이 넓어지게 형성될 수 있다. 상기 하우징은 상기 제1 날개부 및 상기 제2 날개부의 바깥면을 덮도록 형성될 수 있다. 한편, 상기 제1 날개부 및 상기 제2 날개부의 바깥면 중 적어도 일부는 외부에 노출되게 형성될 수 있다.
또 다른 예로, 상기 리드 프레임은 서로 이웃하는 함몰부들을 구비하되, 상기 함몰부들이 상기 발광 칩이 실장되는 하나의 컵을 형성하는 제1 리드단자 및 제2 리드단자를 포함한다. 상기 제1 리드단자 및 상기 제2 리드단자는 상기 함몰부들 각각으로부터 상기 하우징의 외측으로 연장된 날개부들을 포함한다. 상기 제1 리드단자 및 상기 제2 리드단자는 상기 함몰부의 바닥면으로부터 경사지게 연장되어 상기 날개부와 연결되는 경사면을 포함할 수 있다.
상기 발광 다이오드는 상기 하우징의 개구부의 내벽에 형성되는 리플렉터를 더 포함할 수 있다. 상기 리플렉터는 상기 금속 부재와 동일한 재질로 형성된다. 상기 리플렉터는 상기 하우징의 개구부의 내측면에 면하여 위치하는 중공형의 반사부 및 상기 반사부로부터 연장되어 상기 하우징의 외부에 노출되는 방열부를 포함할 수 있다.
상기 하우징은 와이어 본딩 영역을 노출시키기 위하여 상기 개구부와 인접한 영역의 일부가 함입되도록 형성된 적어도 하나의 절개부를 포함할 수 있다.
상기 발광 다이오드는 상기 발광 칩을 덮도록 상기 하우징의 개구부 내에 채워지며, 상기 발광 칩에서 발생되는 광의 적어도 일부를 다른 파장의 광으로 변환시키기 위한 형광체를 포함하는 봉지제를 더 포함할 수 있다.
백색 광을 구현하기 위하여, 상기 발광 칩은 청색 광을 발생시키는 청색 칩을 포함하며, 상기 형광체는 상기 청색 칩으로부터 발생된 청색 광의 적어도 일부를 황색 광으로 변환시키는 황색 형광체를 포함할 수 있다. 이와 달리, 상기 발광 칩은 청색 광을 발생시키는 청색 칩을 포함하며, 상기 형광체는 상기 청색 칩으로부터 발생된 청색 광의 적어도 일부를 적색 광 및 녹색 광으로 각각 변환시키는 적색 형광체 및 녹색 형광체를 포함할 수 있다. 또한, 상기 발광 칩은 청색 광을 발생시키는 청색 칩 및 적색 광을 발생시키는 적색 칩을 포함하며, 상기 형광체는 상기 청색 칩 및 상기 적색 칩으로부터 발생된 청색 광 및 적색 광의 적어도 일부를 녹색 광으로 변환시키는 녹색 형광체를 포함할 수 있다. 더욱이, 상기 발광 칩은 청색 광을 발생시키는 청색 칩 및 녹색 광을 발생시키는 녹색 칩을 포함하며, 상기 형광체는 상기 청색 칩 및 상기 녹색 칩으로부터 발생된 청색 광 및 녹색 광의 적어도 일부를 적색 광으로 변환시키는 적색 형광체를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따른 백라이트 유닛은 도광판 및 상기 도광판의 측면에 배치되어 상기 도광판에 광을 공급하는 적어도 하나의 발광 다이오드를 포함한다. 상기 발광 다이오드는 리드 프레임 및 발광 칩을 포함한다. 상기 리드 프레임은 베이스 금속층, 상기 베이스 금속층의 표면 상에 형성된 반사층 및 상기 반사층의 표면 상에 금속으로 형성된 보호층을 포함한다. 상기 발광 칩은 상기 리드 프레임에 실장되며, 상기 리드 프레임을 통해 인가되는 전원에 반응하여 광을 발생시킨다. 상기 반사층은 은(Ag) 및 알루미늄(Al) 중에서 선택된 어느 하나를 포함한다. 상기 보호층은 금(Au), 니켈(Ni) 및 티타늄(Ti) 중에서 선택된 어느 하나를 포함한 다.
이와 같은 리드 프레임, 발광 다이오드 및 이를 갖는 백라이트 유닛에 따르면, 발광 다이오드 패키지에 사용되는 금속 재질의 리드 프레임, 슬러그 또는 리플렉터 등을 사용함에 있어서, 은 또는 알루미늄으로 형성된 반사층 상에 금, 니켈 또는 티타늄으로 형성된 보호층을 얇은 두께로 형성함으로써, 반사율을 일정 수준 이상으로 유지하면서 부식 및 변색 등의 불량 발생을 억제할 수 있다.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시에에 따른 발광 다이오드를 나타낸 평면도이며, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절단한 단면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 리드 프레임을 구체적으로 나타낸 확대도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시에에 따른 발광 다이오드를 나타낸 평면도이며, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절단한 단면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 리드 프레임을 구체적으로 나타낸 확대도이다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드(100)는 발광 칩(110), 발광 칩(110)이 실장되는 금속 부재(120) 및 금속 부재(120)와 결합되어 금속 부재(120)를 고정시키는 하우징(130)을 포함한다. 또한, 발광 다이오드(100)는 발광 칩(110)과 금속 부재(120)를 전기적으로 연결하기 위한 제1 및 제2 도전성 와이어(140, 150)와 하우징(130)의 개구부(132) 내에 채워지는 봉지제(160)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 발광 칩(110)이 실장되는 금속 부재(120)는 발광 칩(110)에 전원을 인가하기 위한 리드 프레임으로 구성된다. 설명의 편의를 위해, 리드 프레임에 금속 부재(120)와 동일한 도면 부호를 붙여 설명한다.
리드 프레임(120)은 발광 칩(110)을 지지하며, 발광 칩(110)의 발광에 필요한 전원을 외부로부터 인가받아 발광 칩(110)에 공급한다.
리드 프레임(120)은 소정 간격으로 이격되어 전기적으로 서로 분리된 제1 리드단자(122) 및 제2 리드단자(124)를 포함할 수 있다. 발광 칩(110)은 예를 들어, 제1 리드단자(122)에 실장된다.
제1 리드단자(122)는 제1 도전성 와이어(140)를 통하여 발광 칩(110)과 전기적으로 연결되며, 제2 리드단자(124)는 제2 도전성 와이어(150)를 통하여 발광 칩(110)과 전기적으로 연결될 수 있다. 한편, 제1 리드단자(122)는 도전성 접착제를 통하여 발광 칩(110)의 하부면과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 리드단자(210) 및 제2 리드단자(220)의 일부분은 외부의 회로기판과의 전기적 연결을 위하여 하우징(130)의 외부로 노출된다.
리드 프레임(120)은 도 3에 도시된 바와 같이, 베이스 금속층(120a), 베이스 금속층(120a)의 표면 상에 형성된 반사층(120b) 및 반사층(120b)의 표면 상에 금속으로 형성된 보호층(120c)을 포함한다.
베이스 금속층(120a)은 전도성과 가공성이 우수한 금속으로 형성된다. 예를 들어, 베이스 금속층(120a)은 구리(Cu), 또는 구리에 아연(Zn) 또는 철(Fe) 등이 혼합된 구리 합금으로 형성된다. 베이스 금속층(120a)은 예를 들어, 약 0.1 ~ 1.0㎜의 두께로 형성된다.
반사층(120b)은 리드 프레임(120)의 반사율을 높이기 위하여, 베이스 금속층(120a)의 표면 상에 반사율이 높은 금속으로 형성된다. 예를 들어, 반사층(120b)은 은(Ag) 또는 알루미늄(Al)으로 형성된다. 반사층(120b)은 도금 등의 방법을 통해 베이스 금속층(120a)의 표면 상에 형성될 수 있다. 반사층(120b)의 두께가 두꺼울수록 반사율은 높아지나 재료비가 증가될 수 있으므로, 반사율과 재료비를 고려하여 적정한 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 반사층(120b)은 베이스 금속층(120a)의 표면 상에 약 1 ~ 50㎛의 두께로 형성된다.
보호층(120c)은 리드 프레임(120)의 부식 방지를 위하여, 반사층(120b)의 표면 상에 형성된다. 베이스 금속층(120a)의 표면에 형성된 반사층(120b)은 반사율이 높은 대신 고온, 고습에 약하여 부식 및 변색이 잘 되므로, 부식 및 변색을 방지하기 위하여 반사층(120b)의 표면 상에 보호층(120c)을 형성한다.
보호층(120c)은 반사층(120b)보다 반사율은 떨어지나 확산 방지(fiffusion barrier) 특성이 우수한 금속으로 형성된다. 예를 들어, 보호층(120c)은 금(Au), 니켈(Ni) 또는 티타늄(Ti)으로 형성된다. 금(Au), 니켈(Ni) 또는 티타늄(Ti)으로 이루어진 보호층(120c)은 도금 공정을 통해 형성될 수 있다. 도금 공정을 사용하는 경우 금속 이온을 제공하는 용액을 직접 전해 도금을 하거나, 금(Au), 니켈(Ni) 또는 티타늄(Ti) 이온을 제공하는 전해 용액을 디메틸아민보란(DMAB) 또는 EDTA 표 준용액과 같은 환원제와 부식 방지제를 적당히 혼합하여 무전해 도금을 실시하여 금, 니켈 또는 티타늄막을 얻을 수 있다. 이와 달리, 금(Au), 니켈(Ni) 또는 티타늄(Ti)으로 이루어진 보호층(120c)은 스퍼터링을 통해 형성될 수 있다.
보호층(120c)의 두께가 너무 두꺼울수록 반사층(120b)을 화학적 공격으로부터 보호하는 기능이 강해지지만 발광 다이오드(100)의 광도가 떨어지게 되며, 보호층(120c)의 두께가 얇을수록 광도는 증가하지만 제조가 쉽지 않으며 보호막으로서의 기능이 약화될 수 있다. 따라서, 보호층(120c)은 고 반사율과 산화 방지막으로서의 기능을 동시에 갖출 수 있는 적절한 최적 두께가 선택되는 것이 바람직하다.
도 4는 금으로 형성된 반사층의 두께 변화에 따른 발광 다이오드 패키지의 광 효율을 나타낸 그래프이다. 도 4에서, y축인 패키지 광 효율은 은으로 형성된 반사층 상에 금으로 형성된 보호층을 형성하지 않은 리드 프레임을 사용한 패키지의 광 효율을 100%로 가정하였을 때, 은으로 형성된 반사층 상에 금으로 형성된 보호층이 형성된 리드 프레임을 사용한 패키지의 광 효율 비율을 나타낸다. 또한, 도 4에서, 반사층의 두께는 3㎛로 고정된 상태이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 약 3㎛ 두께의 반사층(120b) 상에 금으로 형성된 보호층(120c)을 약 2㎚ 이하의 두께로 형성하면 약 90%의 광 효율이 나왔으며, 보호층(120c)을 약 200㎚의 두께로 형성하면 약 85%의 광 효율이 나왔으며, 보호층(120c)을 약 300㎚의 두께로 형성하면 약 83%의 광 효율이 나왔으며, 보호층(120c)을 약 600㎚의 두께로 형성하면 약 75%의 광 효율이 나오는 것을 확인할 수 있었다. 반면, 보호층(120c)의 두께가 약 640㎚에서는 약 70%의 광 효율이 나 오고, 보호층(120c)의 두께가 약 700㎚에서는 약 60%의 광 효율이 나와, 보호층(120c)을 약 600㎚ 이상의 두께로 형성하면, 리드 프레임(120)의 광 효율이 원래 금의 광 효율인 60%로 급격하게 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 반사층(120b) 상에 형성되는 금 보호층(120c)을, 반사층(120b)의 부식을 방지할 수 있는 최소 두께인 약 0.1㎚ 이상으로 형성하고, 광 효율을 일정 수준 이상으로 유지할 수 있는 최대 두께인 약 600㎚ 이하의 두께로 형성함으로써, 반사층(120b)의 부식을 방지함과 동시에, 발광 다이오드(100)의 패키지 광 효율을 약 75% 이상으로 유지시킬 수 있다.
도 5는 니켈 또는 티타늄으로 형성된 보호층의 두께에 따른 광투과율을 나타낸 그래프이다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 보호층(120c)을 투과한 광은 반사율이 높은 반사층(120b)에서 반사되므로, 보호층(120c)의 광투과율이 높을수록 리드 프레임(120)의 반사율은 높아지게 된다. 보호층(120c)으로 사용된 니켈(Ni) 또는 티타늄(Ti)의 두께가 증가할수록 광투과율이 떨어지는 것을 볼 수 있으나, 약 20㎚의 두께에서도 약 10% 이상의 광투과율이 나오는 것을 확인할 수 있다. 보호층(120c)의 두께가 증가할수록 리드 프레임(120)의 반사율은 떨어지는 반면 보호막 기능은 좋아지므로, 반사층(120b)의 부식 및 변색을 통한 반사율 저하에 비해서는 향상된 광 효율을 얻을 수 있다.
따라서, 반사층(120b) 상에 형성되는 니켈(Ni) 또는 티타늄(Ti)의 보호층(120c)을, 반사층(120b)의 부식을 방지할 수 있는 최소 두께인 약 0.1㎚ 이상으 로 형성하고, 광 투과율을 일정 수준 이상으로 유지할 수 있는 최대 두께인 약 20㎚ 이하의 두께로 형성함으로써, 반사층(120b)의 부식을 방지함과 동시에, 리드 프레임(120)의 광 반사율 저하를 줄일 수 있다.
반사층(120b) 및 보호층(120c)은 리드 프레임(120)의 양면 모두에 전체적으로 형성되거나, 또는 한쪽 면이나, 필요한 부분에만 형성될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 리드 프레임을 나타낸 도면이다. 도 6에서, 니켈층이 추가되는 것을 제외한 나머지 구성은 도 3에 도시된 것과 동일하므로, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하며, 이와 관련된 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 6을 참조하면, 리드 프레임(120)은 베이스 금속층(120a)과 반사층(120b) 사이에 형성된 니켈층(120d)을 더 포함할 수 있다. 이와 같이, 반사층(120b) 아래에 니켈층(120d)을 일차적으로 형성하고, 이어서 반사층(120b) 및 금속 보호층(120c)을 차례로 형성하여도 앞선 도 3과 유사한 반사율을 얻을 수 있다. 이와 같이, 은(Ag) 등의 반사층(120b)보다 재료비가 싼 니켈층(120d)을 일차적으로 형성함으로써, 반사층(120b)의 사용량을 줄여 제조 원가를 절감시킬 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 발광 칩(110)은 리드 프레임(120)에 실장되며, 리드 프레임(120)을 통해 인가되는 전원에 반응하여 광을 발생시킨다. 예를 들어, 발광 칩(110)은 제1 리드단자(122)에 실장되며, 제1 도전성 와이어(140) 및 제2 도전성 와이어(150)를 통해 제1 리드단자(122) 및 제2 리드단자(124)와 각각 전기적으로 연결된다. 발광 칩(110)은 예를 들어, 질화갈륨, 질화비소 또는 질화 인 등과 같은 반도체 물질로 제조될 수 있다. 발광 칩(110)은 그 용도에 따라 다양한 파장대의 광을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 발광 칩(110)은 청색, 적색, 황색 또는 자외선 파장대의 광을 발생시킬 수 있다.
하우징(130)은 리드 프레임(120)과 결합되어 리드 프레임(120)을 고정시킨다. 즉, 하우징(130)은 제1 리드단자(122) 및 제2 리드단자(124)의 적어도 일부분을 감싸도록 형성되어 제1 리드단자(122) 및 제2 리드단자(124)를 고정시킨다. 하우징(130)은 예를 들어, 폴리프탈아미드(Polyphthalamide : PPA) 수지 등으로 형성될 수 있다.
하우징(130)에는 발광 칩(110) 및 발광 칩(110)이 실장된 리드 프레임(120)의 일부 영역을 노출시키기 위한 개구부(132)가 형성된다. 개구부(132)는 리드 프레임(120)과 인접한 내측으로부터 외측으로 갈수록 개구면적이 넓어지는 깔대기 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 개구부(132)가 형성된 하우징(130)의 내면은 일정한 각도로 기울어진 경사면으로 형성되며, 상기 내면에는 반사 물질이 형성될 수 있다.
봉지제(160)는 발광 칩(110)을 덮도록 하우징(130)의 개구부(132) 내부에 채워진다. 봉지제(160)는 발광 칩(110)을 외부로부터 보호하기 위한 것으로, 예를 들어, 투명한 에폭시 또는 실리콘 수지로 형성된다. 한편, 봉지제(160) 내에는 발광 칩(110)으로부터 발생된 광의 파장을 변환시키기 위한 형광체(162)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 봉지제(160) 내에는 적색, 녹색 및 청색 형광체들 중 어느 하나 이상이 포함되어 백색 광 등의 원하는 색상의 광을 구현할 수 있다.
발광 다이오드(100)는 발광 칩(110)과 형광체(162)의 조합을 통해 백색 광을 구현할 수 있다.
일 실시예로, 발광 칩(110)은 청색 광을 발생시키는 청색 칩으로 형성되고, 형광체(162)는 상기 청색 칩으로부터 발생된 청색 광의 적어도 일부를 황색 광으로 변환시키는 황색 형광체로 형성될 수 있다. 상기 청색 광은 약 430nm ~ 470nm의 최대 발광파장을 갖는 청색 광을 발생시키며, 예를 들어, InGaN계 발광다이오드 칩으로 형성된다. 상기 황색 형광체는 상기 청색 칩에서 발생된 청색 광의 일부에 의해 여기되어 황색 광을 방출한다. 상기 황색 형광체는 예를 들어, Yttrium Aluminum Garnet(Y3Al5O12; 이하 'YAG'라 칭함) 계열, 실리케이트 계열 또는 TAG 계열의 형광 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 발광 다이오드(100)는 상기 청색 칩에서 방출된 청색 광과, 상기 황색 형광체에서 방출된 황색 광이 혼합되어 백색 광을 출사하게 된다.
다른 실시예로, 발광 칩(110)은 청색 광을 발생시키는 청색 칩으로 형성되고, 형광체(162)는 상기 청색 칩으로부터 발생된 청색 광의 적어도 일부를 적색 광 및 녹색 광으로 각각 변환시키는 적색 형광체 및 녹색 형광체를 포함할 수 있다. 상기 적색 형광체는 예를 들어, SrS:Eu, (Sr,Ca)S:Eu, CaS:Eu, (Sr,Ca)GeS:Eu 및 CaAlSiN3와 유사한 결정구조를 갖는 무기 화합물 또는 고용체 등으로 형성될 수 있다. 상기 녹색 형광체는 예를 들어, SrGa2S4:Eu 및 (Ba,Sr,Ca)2SiO4:Eu 등으로 형성될 수 있다. 따라서, 발광 다이오드(100)는 상기 청색 칩에서 방출된 청색 광과, 상기 적색 형광체에서 방출된 적색 광과, 상기 녹색 형광체에서 방출된 녹색 광이 혼합되어 백색 광을 출사하게 된다. 이와 같이, 청색 칩으로 이루어진 발광 칩(110)과 적색 형광체 및 녹색 형광체를 이용하여 백색 광을 구현할 경우, 약 85 이하의 색재현성을 갖는 청색 칩과 황색 형광체를 이용한 발광 다이오드에 비하여 최대 20% 정도 개선된 약 90 ~ 110 정도의 색재현성을 얻을 수 있다.
또 다른 실시예로, 발광 다이오드(100)는 서로 다른 색의 광을 발생시키는 두 개의 발광 칩(110)과 한 종류의 형광체(162)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광 칩(110)은 청색 광을 발생시키는 청색 칩 및 적색 광을 발생시키는 적색 칩을 포함하며, 형광체(162)는 상기 청색 칩 및 상기 적색 칩으로부터 발생된 청색 광 및 적색 광의 적어도 일부를 녹색 광으로 변환시키는 녹색 형광체를 포함할 수 있다. 이와 달리, 발광 칩(110)은 청색 광을 발생시키는 청색 칩 및 녹색 광을 발생시키는 녹색 칩을 포함하며, 형광체(162)는 상기 청색 칩 및 상기 녹색 칩으로부터 발생된 청색 광 및 녹색 광의 적어도 일부를 적색 광으로 변환시키는 적색 형광체를 포함할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 발광 다이오드(100)에 따르면, 발광 칩(110) 또는 형광체(162)로부터 발생되어 하부 방향으로 향하는 광은 리드 프레임(120)에 의해 반사되어 상부 방향으로 향하게 된다. 이때, 은(Ag) 또는 알루미늄(Al)으로 형성된 반사층(120b) 상에 금(Au), 니켈(Ni) 또는 티타늄(Ti)으로 형성된 보호층(120c)을 포함하는 리드 프레임(120)을 사용함으로써, 리드 프레임(120)의 반사율을 일정 수준 이상으로 유지하면서 부식 및 변색 등의 불량을 억제할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 리드 프레임(120)은 탑형(top view) 패키지, 측면 발광형(side view) 패키지, 램프형 패키지, 칩형 패키지 등의 다양한 모델에 적용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 나타낸 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드(200)는 발광 칩(110), 발광 칩(110)이 실장되는 금속 부재(220), 발광 칩(110)에 전원을 인가하기 위한 리드 프레임(120), 및 금속 부재(220)와 리드 프레임(120)를 고정시키는 하우징(130)을 포함한다. 또한, 발광 다이오드(200)는 발광 칩(110)과 리드 프레임(120)을 전기적으로 연결하기 위한 제1 및 제2 도전성 와이어(140, 150)와 발광 칩(110)을 덮도록 형성된 봉지제(160)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 발광 칩(110)이 실장되는 금속 부재(220)는 발광 칩(110)에서 발생된 열을 방출하기 위한 슬러그로 구성된다. 설명의 편의를 위해, 슬러그에 금속 부재(220)와 동일한 도면 부호를 붙여 설명한다. 또한, 슬러그(220)를 제외한 나머지 구성요소는 도 1 및 도 2에 도시된 것과 유사한 구성을 가지므로, 동일한 참조 부호를 사용하고, 이와 관련된 상세한 설명은 생략하기로 한다.
슬러그(220)는 하우징(130)의 중앙 내부에 배치되며, 그 상부에는 발광 칩(110)이 실장되며, 하부는 열 방출 효율을 높이기 위하여 하우징(130)의 외부로 노출된다.
슬러그(220)는 높은 반사율을 유지하면서 부식 및 변색을 방지하기 위하여, 도 3에 도시된 리드 프레임(120)과 마찬가지로, 베이스 금속층(120a), 베이스 금속 층(120a)의 표면 상에 형성된 반사층(120b) 및 반사층(120b)의 표면 상에 금속으로 형성된 보호층(120c)을 포함한다. 예를 들어, 반사층(120b)은 은(Ag) 또는 알루미늄(Al)으로 형성되며, 보호층(120c)은 금(Au), 니켈(Ni) 또는 티타늄(Ti)으로 형성된다. 이와 같이, 형상을 제외한 슬러그(220)의 실질적인 구성은 도 3에 도시된 리드 프레임(120)과 동일하므로, 이와 관련된 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 투시하여 나타낸 평면도이며, 도 9는 도 8의 A-A'선을 따라 절단한 단면도이며, 도 10은 도 8의 B-B'선을 따라 절단한 단면도이며, 도 11은 도 8의 C-C'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 8 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드는 제1 리드단자(21) 및 제2 리드단자(23)로 구성된 리드 프레임을 포함한다. 제1 리드단자(21) 및 제2 리드단자(23)은 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 베이스 금속층, 은 또는 알루미늄으로 이루어진 반사층, 및 금, 니켈 또는 티타늄으로 이루어진 보호층을 포함할 수 있다.
제1 리드단자(21)는 발광 칩(27)이 실장되는 칩 실장부(21a), 칩 실장부(21a)로부터 하우징(25)의 외부로 연장되는 제1 외부 리드부(21b) 및 칩 실장부(21a)에서 연장된 제1 날개부(21c)를 포함한다. 제2 리드 단자(23)는 와이어 본딩부(23a), 와이어 본딩부(23a)로부터 하우징(25)의 외부로 연장되는 제2 외부 리드부(23b) 및 와이어 본딩부(23a)에서 연장된 제2 날개부(23c)를 포함한다. 제1 리드단자(21)와 제2 리드단자(23)는 서로 이격되어 전기적으로 분리된다. 제1 날 개부(21c) 및 제2 날개부(23c)는 칩 실장부(21a) 및 와이어 본딩부(23a)로부터 각각 절곡되어 칩 실장부(21a)의 양측에 각각 배치되어 양측 반사면을 형성한다. 제1 날개부(21c) 및 제2 날개부(23c)는 칩 실장부(21a)를 중심으로 서로 대향하여 나란하게 배치된다.
제1 날개부(21c)는 제2 리드단자(23)의 와이어 본딩부(23c)의 측면으로 연장될 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이, 제1 날개부(21c)가 제2 날개부(23c)에 비해 더 넓은 폭을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 날개부(23c)는 제1 리드단자(21)의 칩 실장부(21a)와 제1 외부 리드부(21b)가 연결된 부분까지 연장될 수 있으며, 이에 따라 제2 날개부(23c)가 제1 날개부(21c)와 동일한 폭을 갖거나 그것에 비해 더 넓은 폭을 가질 수도 있다.
제1 날개부(21c) 및 제2 날개부(23c)은 칩 실장부(21a) 및 와이어 본딩부(23a)로부터 각각 절곡된 구조를 갖는다. 제1 날개부(21c) 및 제2 날개부(23c)에 의해 형성된 반사면은 칩 실장부(21a)에 대해 일정한 경사각을 갖도록 형성되거나 수직하게 형성될 수 있다. 이러한 제1 날개부(21c) 및 제2 날개부(23c)은 리드 프레임으로부터 절곡하여 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 절곡 이외의 프레스 가공 방법 또는 주소 나 용접 등의 다양한 방법을 통해 형성될 수 있다.
한편, 하우징(25)은 제1 리드단자(21) 및 제2 리드단자(23)와 결합되어 그들을 지지한다. 하우징(25)은 제1 리드단자(21) 및 제2 리드단자(23)을 삽입 몰딩하여 형성될 수 있다. 하우징(25)은 칩 실장부(21a) 및 와이어 본딩부(23a)의 하부면을 덮는다. 또한, 하우징(25)은 제1 날개부(21c) 및 제2 날개부(23c)의 바깥면 을 덮을 수 있다. 제1 날개부(21c) 및 제2 날개부(23c)의 바깥면은 하우징(25)에 의해 완전히 덮일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 날개부(21c) 및 제2 날개부(23c)의 바깥면 중 적어도 일부가 외부로 노출될 수도 있다.
하우징(25)은 제1 날개부(21c) 및 제2 날개부(23c)와 함께 개구부의 내벽을 형성한다. 특히, 하우징(25)은 제1 날개부(21c) 및 제2 날개부(23c)에 의해 형성되는 양측 반사면들에 직교하는 양측면들의 내벽(25w)을 형성한다. 상기 내벽들(25w)은 도시된 바와 같이, 경사지게 형성될 수 있다. 한편, 칩 실장부(21a) 및 와이어 본딩부(23a)는 상기 개구부의 바닥면을 형성한다.
제1 리드단자(21) 및 제2 리드단자(23)는 외부 전원에 전기적으로 연결되기 위해 각각 하우징(25)의 외부로 돌출된 제1 외부 리드부(21b) 및 제2 외부 리드부(23b)를 포함한다. 제1 외부 리드부(21b) 및 제2 외부 리드부(23b)는 다양한 형상을 가질 수 있으며, 다양한 형상으로 절곡될 수 있다.
발광 칩(27)은 제1 리드단자(21)의 칩 실장부(21a)에 실장되며, 제1 도전성 와이어(29a)에 의해 제2 리드단자(23)의 와이어 본딩부(23a)에 전기적으로 연결된다. 한편, 발광 칩(27)은 제2 도전성 와이어(29b)를 통해 제1 리드단자(21)와 전기적으로 연결되거나, 또는 도전성 접착제를 통해 제1 리드단자(21)에 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 형광체를 포함하는 봉지제(미도시)가 발광 칩(27)을 덮도록 하우징(25) 내부에 형성될 수 있다. 형광체를 포함하는 상기 봉지제는 도 2를 참조하여 설명한 바 있으므로, 이와 관련된 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예에 따르면, 제1 리드단자(21)의 제1 날개부(21c) 및 제2 리드단자(23)의 제2 날개부(23c)가 개구부의 양측 내벽면에 배치됨으로써, 개구부 내벽의 반사율을 향상시킬 수 있다. 특히, 기다란 형상의 개구부를 갖는 측면 발광 다이오드에 있어서, 제1 날개부(21c) 및 제2 날개부(23c)는 장축 방향에 나란하게 형성되는 측면들에 위치함으로써, 넓은 면적에 걸쳐 반사면들을 형성할 수 있다. 한편, 제1 날개부(21c) 및 제2 날개부(23c)는 하우징(25)으로 입사되는 광을 반사시킴으로써, 광에 의해 하우징(25)이 변색되는 것을 감소시킨다. 또한, 제2 날개부(23c)에서 흡수되어 변환된 열은 제2 리드단자(23)를 통해 외부로 방출될 수 있다. 따라서, 제1 리다단자(21)에 더하여 제2 리드단자(23)를 통해 열을 방출할 수 있어 발광 다이오드의 열 방출 성능을 향상시킬 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 리드단자 및 제2 리드단자의 제작 과정을 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 평평한 금속판을 펀칭 가공하여 서로 이격된 제1 리드단자(21) 및 제2 리드단자(23)를 형성한다. 제1 리드단자(21)는 칩 실장부(21a), 제1 외부 리드부(21b) 및 제1 날개부(21c)를 포함하며, 제1 날개부(21c)는 절곡선(B)을 따라 위로 절곡되어 반사면을 형성한다. 제2 리드단자(23)는 와이어 본딩부(23a), 제2 외부 리드부(23b) 및 제2 날개부(23c)를 포함하며, 제2 날개부(23c)는 절곡선(B)을 따라 위로 절곡되어 반사면을 형성한다. 도시된 바와 같이, 제1 날개부(21c)는 제2 리드단자(23)의 와이어 본딩부(23a)의 측면으로 연장될 수 있다. 또한, 제2 날개부(23c)는 칩 실장부(21a) 근처에서 종단된 것으로 도시되었으 나, 제2 날개부(23c)는 칩 실장부(21a)와 제1 외부 리드부(21b)가 연결되는 부분까지 연장될 수도 있다.
이와 달리, 제1 리드단자(21) 및 제2 리드단자(23)는 주조나 용접 기술을 이용하여 제조될 수 있다. 이 경우, 제1 날개부(21c) 및 제2 날개부(23c)를 절곡하는 공정이 생략된다.
본 실시예에서, 제1 리드단자(21) 및 제2 리드단자(23)가 사각형의 제1 날개부(21c) 및 제2 날개부(23c)를 갖는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 날개부(21c) 및 제2 날개부(23c)는 발광 다이오드의 패키지 형상에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
도 13은 다른 실시예에 따른 리드 프레임 형상을 나타낸 도면이다.
도 13을 참조하면, 도 12을 참조하여 설명한 바와 같이, 제1 리드단자(31)는 칩 실장부(31a), 제1 외부 리드부(31b) 및 제1 날개부(31c)를 포함하며, 제2 리드단자(33)는 와이어 본딩부(33a), 제2 외부 리드부(33b) 및 제2 날개부(33c)를 포함한다. 다만, 제1 날개부(31c) 및 제2 날개부(33c) 중 적어도 하나는 칩 실장부(31a)에서 멀어질수록 폭이 넓어지게 형성된다. 제1 날개부(31c) 및 제2 날개부(33c)는 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 장축 방향에 수직한 내벽들(25w)이 경사지게 형성된 경우, 그 경사면에 대응하여 배치되도록 폭이 넓어질 수 있으며, 이에 따라 개구부의 양측면들에 더 넓은 반사면들이 제공될 수 있다.
본 실시예에서는, 기다란 형상의 개구부를 갖는 측면 발광 다이오드의 패키지를 예로써 도시 및 설명하였으나, 본 발명은 측면 발광 다이오드에 한정되는 것 은 아니며, 플라스틱 하우징 및 리드 프레임을 사용한느 다양한 유형의 패키지, 예를 들어 원형 또는 사각형의 개구부를 갖는 패키지에도 적용될 수 있다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 나타낸 평면도이며, 도 15는 도 14의 B-B선을 따라 절단한 단면도이며, 도 16은 발광 다이오드에 적용 가능한 다양한 제1 리드단자들을 나타낸 도면이며, 도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 리드단자를 나타낸 도면이다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 발광 다이오드는 한 쌍의 리드단자 즉, 제1 리드단자(51) 및 제2 리드단자(53)을 포함한다. 제1 리드단자(51) 및 제2 리드단자(53)은 도 3에 도시된 바와 같이, 베이스 금속층, 은 또는 알루미늄으로 이루어진 반사층, 및 금, 니켈 또는 티타늄으로 이루어진 보호층을 포함할 수 있다.
제1 리드단자(51)는 발광 칩(57)이 실장되는 칩 실장부(51b), 칩 실장부(51b)로부터 절곡되어 형성된 단차부(51a) 및 칩 실장부(51b)와 단차부(51a) 사이에 형성되어 반사면을 형성하는 제1 경사면(51c)을 포함한다(도 16(a) 참조). 제2 리드단자(53)는 제1 리드단자(51)로부터 이격되어 위치하며, 제1 리드단자(51)의 단차부(51a)와 동일한 높이에 위치할 수 있다.
한편, 제1 리드단자(51)는 칩 실장부(51b)로부터 절곡되어 형성되고, 제1 경사면(51c)에 대향하여 위치하는 제2 경사면(51d)을 더 포함할 수 있다(도 16(b) 참조). 이에 더하여, 제1 리드단자(51)는 제2 경사면(51d)으로부터 연장되고, 단차부(51a)와 동일한 높이에서 평행하게 위치하는 단부(51e)를 더 포함할 수 있다(도 16(c) 참조).
제1 리드단자(51) 및 제2 리드단자(53)는 하우징(55)에 의해 지지된다. 편의상, 하우징(55)을 제1 리드단자(51)의 단차부(51a) 및 제2 리드단자(53)의 위치를 기준으로 상부 하우징(55a)과 하부 하우징(55b)으로 구분하기로 한다.
하우징(55)은 제1 리드단자(51) 및 제2 리드단자(53)의 일부를 노출시키는 기다란 형상의 개구부(56)를 가질 수 있으며, 개구부(56)에 의해 제1 리드단자(51)의 칩 실장부(51b)와 제1 및 제2 경사면들(51c, 51d)이 노출되고, 제2 리드단자(53)의 일부가 노출된다. 또한, 제1 리드단자(51)의 단차부(51a)의 일부가 노출될 수 있다.
제1 리드단자(51) 및 제2 리드단자(53)는 개구부(56) 내에서 서로 이격되어 위치한다. 또한, 제1 리드단자(51) 및 제2 리드단자(53)는 외부 전원에 전기적으로 연결되기 위해 각각 하우징(55)의 측벽을 관통하여 외부로 연장된다. 외부로 연장된 제1 리드단자(51) 및 제2 리드단자(53)는 다양한 형상을 가질 수 있으며, 다양한 형상으로 절곡될 수 있다.
한편, 제1 리드단자(51)의 칩 실장부(51b)는 하부 하우징(55b) 쪽으로 내려가 위치하며, 이에 따라 개구부(56)의 바닥에 오목부가 형성된다. 한편, 제1 리드단자(51)의 제1 경사면(51c)은 개구부(56)의 장축방향을 가로지르며, 하우징(55)의 단축방향의 내벽과 만나거나 또는 상기 내벽과 만나기 전에 종단된다. 즉, 개구부(56)에 의해 노출된 제1 경사면(51c)은 연속적이지 않고 단속적이다. 따라서, 단축방향의 지향각 특성을 변화시키지 않으면서, 장축방향의 반사율을 높일 수 있으며, 장축방향과 단축방향의 광분포를 별개로 제어하는 것이 가능하다. 제1 리드 단자(51)의 제2 경사면(51d) 또한 개구부(56)의 장축방향을 가로지르며, 하우징(55)의 단축방향의 내벽과 만나거나 또는 상기 내벽고 만나기 전에 종단된다. 즉, 제2 경사면(51d)은 제1 경사면(51c)과 대칭적으로 형성되며, 이에 따라 대칭성을 갖는 광분포를 얻을 수 있다.
발광 칩(57)은 칩 실장부(51b)에 실장되며, 도전성 와이어(59)를 통해 제2 리드단자(53)와 전기적으로 연결된다. 발광 칩(57)에서 발생된 광은 하우징(55)의 내벽(55w)에 도달하기 전에 제1 경사면(51c) 및 제2 경사면(51d)에서 반사된다. 따라서, 발광 칩(57)에서 방출된 광의 일부가 높은 반사율을 갖는 제1 경사면(51c) 및 제2 경사면(51d)에서 반사되므로, 발광 다이오드 패키지의 발광 효율이 향상된다. 또한, 하우징(55)의 내벽으로 직접 입사되는 광량을 감소시킬 수 있어, 하우징(55)의 내벽이 변색되는 것을 완화시킬 수 있으며, 그 결과 패키지 수명을 연장시킬 수 있다.
도 17을 참조하면, 단축 방향의 반사율을 향상시키고, 단축방향의 하우징(55)의 내벽의 변색을 방지하기 위하여, 제1 리드단자(51)는 칩 실장부(51b)로부터 개구부(56)의 단축방향의 양쪽으로 각각 연장된 날개부들(51f)을 포함할 수 있다. 날개부들(51f)은 칩 실장부(51b)로부터 절곡되어 제3 및 제4 경사면들을 형성한다. 또한, 날개부들(51f)은 제1 및 제2 경사면들(51c, 51d)과 떨어져 있으므로, 다른 경사각을 갖도록 절곡될 수 있어, 단축방향의 반사특성과 장축방향의 반사특성을 개별적으로 조절할 수 있다.
한편, 형광체를 함유하는 봉지제(63)가 발광 칩(57) 상에 형성될 수 있다. 봉지제(63)는 형광체를 함유하는 액상 수지를 칩 실장부(51b) 상에 형성된 오목부 내에 도팅함으로써 형성될 수 있다. 따라서, 오목부 내에 한정되어 볼록한 형상을 갖는 봉지제(63)가 형성될 수 있다. 한편, 형광체를 포함하는 봉지제(63)는 도 2를 참조하여 설명한 바 있으므로, 이와 관련된 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 봉지제(63)는 개구부(56)를 채울 수도 있으며, 상기 오목부 내에 봉지제(63)를 형성한 후, 개구부(56) 내에 투명 몰딩부(65)를 추가적으로 형성하여 개구부(56)를 채울 수도 있다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략도들이다. 도 18에서, (a)는 패키지 본체를 투시하여 나타낸 평면도이며, (b)는 (a)의 C-C선을 따라 절단한 단면도이며, (c)는 (a)의 D-D선을 따라 절단한 단면도로 날개부들을 점선으로 표시하였다.
도 18을 참조하면, 발광 다이오드는 한 쌍의 리드단자 즉, 제1 리드단자(71) 및 제2 리드단자(73)를 포함한다. 제1 리드단자(71) 및 제2 리드단자(73)은 도 3에 도시된 바와 같이, 베이스 금속층, 은 또는 알루미늄으로 이루어진 반사층, 및 금, 니켈 또는 티타늄으로 이루어진 보호층을 포함할 수 있다.
제1 리드단자(71)는 발광 칩(77)이 실장되는 칩 실장부(71a)와, 칩 실장부(71a)에서 상측으로 대향되게 절곡되어 반사면을 형성하는 제1 날개부들(71w)을 포함한다. 한편, 제2 리드단자(73)는 와이어 본딩부(73a)와, 와이어 본딩부(73a)에서 상측으로 대향하게 절곡되어 반사면을 형성하는 제2 날개부들(73w)을 포함할 수 있다. 제1 리드단자(71) 및 제2 리드단자(73)는 서로 이격되어 배치되며, 제1 날개부들(71w) 및 제2 날개부들(73w)은 서로 나란하게 배치되어 양측 반사면들을 형성한다. 제1 날개부들(71w) 및 제2 날개부들(73w)은 각각, 도시된 바와 같이, 그것이 연결된 칩 실장부(71a) 및 와이어 본딩부(73a)를 중심으로 대칭구조를 가질 수 있으며, 이에 따라 대칭성을 갖는 광분포를 얻을 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 날개부들(71w) 및 제2 날개부들(73w)은 각각 서로 다른 폭을 갖는 비대칭구조일 수 있다.
한편, 하우징(75)은 제1 리드단자(71) 및 제2 리드단자(73)와 결합되어 그들을 지지한다. 하우징(75)은 제1 리드단자(71) 및 제2 리드단자(73)의 하부면을 덮고, 제1 날개부들(71w) 및 제2 날개부들(73w)의 바깥면을 감싼다. 또한, 하우징(75)은 제1 리드단자(71)의 칩 실장부(71a)와 제2 리드단자(73)의 와이어 본딩부(73a) 사이의 틈을 채우고, 제1 날개부들(71w)과 제2 날개부들(73w) 사이의 틈들을 채울 수 있다. 이에 더하여, 하우징(75)은 제1 날개부들(71w) 및 제2 날개부들(73w)의 상면들을 덮을 수 있다.
제1 리드단자(71) 및 제2 리드단자(73)은 외부 전원에 전기적으로 연결되기 위해 각각 하우징(75)의 외부로 연장된다. 외부로 연장된 제1 리드단자(71) 및 제2 리드단자(73)는 다양한 형상을 가질 수 있으며, 다양한 형상으로 절곡될 수 있다.
한편, 제1 날개부들(71w) 및 제2 날개부들(73w)은 서로 나란하게 배치되어 양측 반사면들을 형성하고, 하우징(75)은 제1 날개부들(71w) 및 제2 날개부들(73w)과 함께 개구부의 내벽을 형성할 수 있다. 특히, 하우징(75)은 제1 날개부들(71w) 및 제2 날개부들(73w)에 의해 형성된 양측 반사면들을 연결하는 양측면들의 내벽들(75w)을 형성한다. 상기 내벽들(75w)은 도시된 바와 같이, 경사지게 형성될 수 있다.
발광 칩(77)은 제1 리드단자(71)의 칩 실장부(71a)에 실장되며, 도전성 와이어(79)를 통해 제2 리드단자(73)에 전기적으로 연결된다. 발광 칩(77)은 두 개의 도전성 와이어들(79)을 통해 제1 리드단자(71) 및 제2 리드단자(73)에 각각 연결될 수 있으며, 도전성 접착제를 통해 제1 리드단자(71)에 전기적으로 연결되고, 하나의 도전성 와이어(79)를 통해 제2 리드단자(73)에 전기적으로 연결될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 제1 리드단자(71) 및 제2 리드단자(73)가 개구부의 바닥면 및 양측면들에 배치됨으로써, 발광 칩(77)에서 발출된 광의 반사효율을 높일 수 있다. 특히, 기다란 형상의 개구부를 갖는 측면 발광 다이오드 패키지에 있어서, 제1 날개부들(71w) 및 제2 날개부들(73w)이 장축방향에 나란하게 형성되는 측면들에 위치함으로써, 넓은 면적에 걸쳐 반사면들을 형성할 수 있다. 한편, 제1 날개부들(71w) 및 제2 날개부들(73w)은 하우징(75)으로 입사되는 광을 반사시킴으로써 광에 의해 하우징(75)이 변색되는 것을 감소시킨다. 또한, 제1 날개부들(71w) 및 제2 날개부들(73w)을 통해 열을 방출할 수 있어 패키지의 방열성능이 향상된다. 이에 더하여, 제1 날개부들(71w) 및 제2 날개부들(73w)의 바깥면을 둘러싸는 하우징(75)의 두께를 감소시킬 경우, 하우징(75)을 통한 열방출이 촉진되어 방열성능이 더욱 향상된다.
도 19는 도 18에 도시된 제1 리드단자 및 제2 리드단자의 제작 과정을 나타 낸 도면이며, 도 20은 다른 실시예에 따른 제1 리드단자 및 제2 리드단자이 제작 과정을 나타낸 도면이다.
도 19를 참조하면, 평평한 금속판을 펀칭 또는 프레스 가공하여 서로 이격된 제1 리드단자(71) 및 제2 리드단자(73)를 형성한다. 제1 리드단자(71) 및 제2 리드단자(73)는 각각 칩 실장부(71a) 및 와이어 본딩부(73a)를 가지며, 그들의 양측으로부터 연장된 제1 날개부들(71w) 및 제2 날개부들(73w)을 포함한다. 제1 날개부들(71w) 및 제2 날개부들(73w)이 위로 절곡됨으로써 양측 반사면들이 형성된다.
본 실시예에 있어서, 제1 리드단자(71) 및 제2 리드단자(73)는 각각 직사각형의 제1 날개부들(71w) 및 제2 날개부들(73w)을 갖는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 20을 참조하면, 제1 리드단자(71) 및 제2 리드단자(73)는 각각 칩 실장부(71a) 및 와이어 본딩부(73a)로부터 멀어질수록 폭이 넓어지는 제1 날개부들(81w) 및 제2 날개부들(83w)을 포함할 수 있다. 폭이 넓어지는 제1 날개부들(81w) 및 제2 날개부들(83w)은 예를 들어, 도 18에 도시된 바와 같이, 내벽들(75w)이 경사지게 형성된 경우, 기다란 양측면들에 더 넓은 반사면들을 제공할 수 있다.
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략도이다. 도 21에서, (a)는 하우징을 투시하여 나타낸 평면도이며, (b)는 (a)의 C-C선을 따라 절단한 단면도이며, (c)는 (a)의 D-D선을 따라 절단한 단면도로 날개부들을 점선으로 표시하였다. 편의상, 발광 칩과 도전성 와이어는 생략하였 다.
도 21을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드는 도 18을 참조하여 설명한 발광 다이오드와 대체로 동일한 구성요소들을 갖는다. 다만, 제1 날개부들(71w) 및 제2 날개부들(73w)의 바깥면이 하우징(85)의 외부로 노출된 것에 차이가 있다. 즉, 본 실시예에 있어서, 제1 날개부들(71w) 및 제2 날개부들(73w)의 바깥면 중 적어도 일부는 외부에 노출된다. 이에 따라, 패키지에서 발생된 열을 제1 날개부들(71w) 및 제2 날개부들(73w)을 통해 외부로 방출할 수 있어 방열 효율을 향상시킬 수 있다.
도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략도이다. 도 22에서, (a)는 하우징을 투시하여 나타낸 평면도이며, (b)는 (a)의 C-C선을 따라 절단한 단면도이며, (c)는 (a)의 D-D선을 따라 절단한 단면도로 날개부들을 점선으로 표시하였다. 편의상, 발광 칩과 도전성 와이어는 생략하였다.
도 22를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드는 도 18을 참조하여 설명한 발광 다이오드와 대체로 동일한 구성요소들을 갖는다. 다만, 제1 리드단자(91)의 칩 실장부(91a), 제2 리드단자(93)의 와이어 본딩부(93a), 제1 날개부들(91w) 및 제2 날개부들(93w)이 도 18의 대응되는 구성요소들에 비해 길게 형성되고, 제1 날개부들(91w) 및 제2 날개부들(93w)이 패키지의 양측면의 대부분을 구성한다. 한편, 하우징(95)은 제1 리드단자(91) 및 제2 리드단자(93)의 하부면들을 덮고, 그들 사이의 틈들을 채워 이들을 결합한다. 또한, 하우징(95)은 제1 날개부 들(91w) 및 제2 날개부들(93w)에 의해 형성된 양측 반사면들 사이에 형성됨으로써 내벽들(95w)이 형성된다. 내벽들(95w)은 경사지게 형성될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 제1 날개부들(91w) 및 제2 날개부들(93w)의 폭을 거의 하우징(95)의 폭까지 증가시킴으로써, 열방출 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
앞선 실시예들에서는, 기다란 형상의 개구부를 갖는 측면 발광 다이오드의 패키지를 예로써 도시 및 설명하였으나, 본 실시예들은 측면 발광 다이오드 패키지에 한정되는 것이 아니며, 플라스틱 하우징 및 리드 프레임을 사용하는 다양한 유형의 패키지, 예를 들어 원형 또는 사각형의 개구부를 갖는 패키지에도 적용될 수 있다.
도 23은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 나타낸 사시도이며, 도 24는 도 23에 도시된 발광 다이오드의 단면도이다.
도 23 및 도 24를 참조하면, 본 실시예의 발광 다이오드는 발광 칩(2), 발광 칩(2)에 전원을 인가하기 위한 제1 리드단자(12) 및 제2 리드단자(14), 제1 리드단자(12) 및 제2 리드단자(14)를 지지하는 하우징(20), 및 발광 칩(2)을 보호하도록 형성된 광투과성의 봉지제(30)를 포함한다.
제1 리드단자(12) 및 제2 리드단자(14)는 도 3에 도시된 바와 같이, 베이스 금속층, 은 또는 알루미늄으로 이루어진 반사층, 및 금, 니켈 또는 티타늄으로 이루어진 보호층을 포함할 수 있다.
제1 리드단자(12) 및 제2 리드단자(14)는 대략 판의 형태로 형성된다. 제1 리드단자(12) 및 제2 리드단자(14)는 하우징(30)에 의해 지지된 상태에서 서로에 대해 이격되게 형성된다. 또한, 제1 리드단자(12) 및 제2 리드단자(14)의 서로 이웃하는 단부에는 서로를 향해 열려있는 함몰부들(122, 142)이 형성된다. 제1 리드단자(12) 및 제2 리드단자(14)의 함몰부들(122, 142)에 의해 그 안쪽에는 발광 칩(2)이 실장되는 오목한 컵이 형성된다. 제1 리드단자(12) 및 제2 리드단자(14)는 그들 사이의 갭이 컵 외측 부분, 특히, 제1 리드단자(12) 및 제2 리드단자(14)의 모서리 부근에서 상대적으로 크도록 형성되는데, 이는 제1 리드단자(12) 및 제2 리드단자(14)를 지지하는 하우징(20)의 지지 강도 및 내구성을 향상시키는데 기여한다.
하우징(20)은 함몰부들(122, 142)에 의해 형성된 컵 바닥면을 피해 제1 리드단자(12) 및 제2 리드단자(14)의 일부를 덮도록 형성된다. 함몰부들(122, 142)의 바닥면들, 즉, 컵 바닥면들(123, 143)은 외부로 노출된다. 또한, 컵 바닥면들(123, 143)은 하우징(20)의 바닥면과 대략 동일평면 상에 위치하는 것이 바람직하다. 이때, 컵 바닥면들(123, 143)은 예를 들어, 외부의 인쇄회로기판에 형성된 전극패턴에 연결되는 전기 접점부가 될 수 있다. 컵 바닥면들(123, 143)은 얇은 두께, 넓은 면적으로 외부에 노출되어 있으므로, 발광 칩(2)의 열을 외부에 방출하는 데 크게 기여할 수 있다.
제1 리드단자(12) 및 제2 리드단자(14)는 함몰부들(122, 142) 각각으로부터 하우징(20)의 측면 외부로 연장된 날개부들(124, 144)을 포함한다. 날개부들(124, 144)은 발광 칩(2)에서 발생된 열을 외부 공기 중에 방출하는 방열부를 구성하며, 특히, 날개부들(124, 144) 각각은 넓은 판의 형상으로 외부 공기 중에 노출되어 있 으므로, 대류 방식으로 발광 칩(2)에서 발생된 열을 외부 공기 중에 효과적으로 방출시킬 수 있다. 이때, 날개부들(124, 144)을 전기 접점부로 이용할 수도 있으며, 이 경우에는 전술한 컵 바닥면들(123, 143)은 방열 기능만을 수행하게 된다.
제1 리드단자(12)의 함몰부(122)에는 발광 칩(2)이 실장되어 제1 리드단자(12)와 전기적으로 연결된다. 또한, 발광 칩(2)과 제2 리드단자(14)의 함몰부(142)는 도전성 와이어를 통해 전기적으로 연결된다.
제1 리드단자(12) 및 제2 리드단자(14)는 함몰부들(122, 142)의 바닥면들, 즉, 컵 바닥면들(123, 143)로부터 경사지게 연장되어 날개부들(124, 144)과 연결되는 경사면들을 포함한다. 즉, 함몰부들(122, 142)의 내측면, 즉, 컵의 내측면은 발광 칩(2)으로부터 방출된 광 중 일부를 상향 반사시키기 위해 경사진 면으로 형성된다.
한편, 제1 리드단자(12) 및 제2 리드단자(14)는 도 24의 확대도에 도시된 바와 같이, 거친면(R)을 포함할 수 있다. 상기 거친면(R)은 예를 들어, 샌드 블라스팅 가공과 같은 표면 처리 가공에 의해 형성되는 면으로, 함몰부(122, 142)에서는 광을 산란시켜 광의 지향각을 넓히고 광의 효율을 높여주는데 기여하며, 하우징(20)에 의해 덮인 함몰부(122, 142)의 바깥쪽 부분에서는 하우징(20)을 이루는 수지에 대해 제1 리드단자(12) 및 제2 리드단자(14)의 접착성을 높여줄 수 있다.
함몰부들(122, 142)에 의해 형성된 컵 내부에는 광투과성 수지로 이루어진 봉지제(30)가 채워진다. 예를 들어, 봉지제(30)는 실리콘 수지를 주성분으로 하는 제1 봉지부(32)와 에폭시 수지 또는 하드 실리콘 수지를 주성분으로 하는 제2 봉지 부(34)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 봉지부(32) 및 제2 봉지부(34) 중 어느 하나에는 형광체가 포함될 수 있다.
도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 나타낸 단면도이다.
도 25를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드는 도 24를 참조하여 설명한 발광 다이오드와 대체로 동일한 구성요소들을 갖는다. 다만, 제1 리드단자(12) 및 제2 리드단자(14)는 함몰부들(122, 142)의 바닥면들, 즉, 컵 바닥면들(123, 143)로부터 수직하게 연장되어 컵의 베이스단(5)을 형성하는 수직면과, 상기 수직면으로부터 경사지게 연장되어 컵의 상측단(6)을 형성하기 위해 날개부들(124, 144)과 연결되는 경사면들을 포함한다.
이러한 함몰부들(122, 142)에 의해 형성된 컵 내부에는 베이스단(5)과 그 위에 위치하는 상측단(6)에 광투과성 수지로 이루어진 봉지제(30)가 차례로 형성될 수 있다. 이에 따라, 렌즈 현상을 좀더 효과적으로 형성할 수 있다.
도 26은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 나타낸 사시도이며, 도 27은 도 26에 도시된 발광 다이오드의 평면도이며, 도 28은 도 27의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절단한 단면도이다.
도 26, 도 27 및 도 28을 참조하면, 발광 다이오드는 발광 칩(2), 하우징(10), 리드 프레임(20), 봉지제(30) 및 리플렉터(40)를 포함한다.
리드 프레임(20)은 6개의 리드단자들(22, 24)을 포함할 수 있다. 6개의 리드단자들(22, 24)은 하우징(10)에 의해 지지된다. 리드 프레임(20)은 도 3에 도시 된 바와 같이, 베이스 금속층, 은 또는 알루미늄으로 이루어진 반사층, 및 금, 니켈 또는 티타늄으로 이루어진 보호층을 포함할 수 있다.
하우징(10)은 수지를 몰딩하여 형성된 것으로, 상부면의 중앙에는 발광 칩(2)이 수용되는 공간인 개구부(12)가 형성된다. 하우징(10)은 6개의 리드단자들(22, 24) 각각을 개구부(12)의 안쪽에 위치하는 내부 리드단자(22a, 24a)와 개구부(12) 바깥쪽에 위치하는 외부 리드단자(22b, 24b)로 한정한다. 리드 프레임(20)을 구성하는 리드단자들(22, 24)의 개수는 다양하게 변경될 수 있다.
리드 프레임(20) 중 3개의 리드단자들(22)에는 발광 칩(2)이 직접 연결되고, 나머지 3개의 리드단자들(24)은 발광 칩(2)과 도전성 와이어를 통해 전기적으로 연결된다.
리플렉터(40)는 적어도 하우징(10)의 개구부(12)의 내벽에 설치되도록 형성된다. 리플렉터(40)는 리드 프레임(20)과 동일한 재질로 형성될 수 있다. 즉, 리플렉터(40)는 도 3에 도시된 바와 같이, 베이스 금속층, 은 또는 알루미늄으로 이루어진 반사층, 및 금, 니켈 또는 티타늄으로 이루어진 보호층을 포함할 수 있다.
리플렉터(40)는 리드 프레임(20)과 함께 하우징(10)에 의해 지지된다. 리플렉터(40)는 하우징(10)의 개구부(12)의 내측면에 면하여 위치하는 중공형의 반사부(42) 및 반사부(42)로부터 연장되어 하우징(10)의 외부에 노출되는 방열부(44)를 포함할 수 있다.
반사부(42)는 상단과 하단에 원주를 각각 갖는 중공 원통형이며, 상단의 원주가 하단의 원주보다 커서 내측면이 일정 기울기의 경사를 갖는 형상으로 형성된 다. 이러한 반사부(42)의 형상은 하우징(10)의 개구부(12) 형상에 상응하며, 따라서, 반사부(42)는 그 측면이 개구부(12)의 내측면에 면하여 위치한다.
방열부(44)는 반사부(42)로부터 연장되어 하우징(10)의 외부에 열적으로 노출되는 부분이다. 예를 들어, 방열부(44)는 반사부(42) 상단의 원주의 일부분으로부터 측방향으로 연장되어 형성된다. 하우징(10)의 측면에는 방열부(44)의 열적 노출을 허용하는 방열홀(13)이 형성될 수 있다.
방열부(44)는, 그 개수의 증가에 따라 발광 다이오드의 방열 특성을 향상시킬 수 있다. 방열부(44)는 반사부(42) 상단의 원주 일부분으로부터 연장된 절곡형의 스트립(strip) 형상을 갖지만, 반사부(42)의 상단 또는 하단, 또는 그 상단과 하단 사이의 임의의 측면으로부터 반지름 방향으로 연장되는 다양한 구조로 변경될 수 있다. 또한, 방열부(44)는 반사부(42)의 전체 둘레로부터 연장된 환형 구조를 가질 수 있다.
한편, 리플렉터(40)는 하우징(10)의 개구부(12) 내측면을 둘러싸기만 한다면 다양한 형상을 가질 수 있다.
도 29는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 나타낸 평면도이며, 도 30은 도 29에 도시된 발광 다이오드의 단면도이다.
도 29 및 도 30을 참조하면, 발광 다이오드는 제1 리드단자(210) 및 제2 리드단자(220)를 포함하는 리드 프레임과, 발광 칩(300), 도전성 와이어(400), 하우징(510) 및 봉지제(600)를 포함한다.
제1 리드단자(210) 및 제2 리드단자(220)는 발광 칩(300)에 전원을 인가하기 위한 것으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 베이스 금속층, 은 또는 알루미늄으로 이루어진 반사층, 및 금, 니켈 또는 티타늄으로 이루어진 보호층을 포함할 수 있다.
발광 칩(300)은 제1 리드단자(210)에 실장되며, 도전성 와이어(400)를 통해 제2 리드단자(220)와 전기적으로 연결된다.
하우징(510)에는 발광 칩(300)과 제1 리드단자(210) 및 제2 리드단자(220)의 일부분을 노출시키기 위한 개구부(520)가 형성된다. 개구부(520)는 하우징(510)의 중앙 영역이 경사지게 함입되도록 형성될 수 있다. 즉, 개구부(520)는 하우징(510)의 상부면에서 하부로 갈수록 크기가 점점 감소하는 형태로 형성된다.
또한, 하우징(510)에는 와이어 본딩 영역을 노출시키기 위하여 개구부(520)와 인접한 영역의 일부가 함입되도록 형성된 적어도 하나의 절개부(530)가 형성된다. 절개부(530)는 제2 리드단자(220)의 일부 영역 즉, 발광 칩(300)과 연결되는 도전성 와이어(400)가 제2 리드단자(220)에 본딩되는 와이어 본딩 영역을 노출시키도록, 개구부(520)의 일 측 예를 들면, 개구부(520) 영역 중 제2 리드단자(220)가 배치된 영역 상에 형성된다. 이와 같이, 개구부(520)의 일 측으로부터 하우징(510)의 둘레 영역을 향하도록 하우징(510)의 일부가 함입되게 절개부(530)를 형성하면, 제2 리드단자(220)의 일부 영역 즉, 와이어 본딩 영역이 노출된다. 그 결과, 도전성 와이어(400)의 일 단은 제1 리드단자(210)에 실장된 발광 칩(300)에 본딩되고, 타 단은 절개부(530)를 통하여 노출된 제2 리드단자(220)의 와이어 본딩 영역에 본딩된다.
한편, 제2 리드단자(220)의 와이어 본딩 영역의 형태 및 크기는 절개부(530)의 형태 및 크기를 조절하여 다양하게 변형시킬 수 있다. 또한, 도전성 와이어(400)가 2개 이상이거나, 발광 칩(300)이 2개 이상인 경우에, 절개부(530)는 도전성 와이어(400)의 개수에 대응하여 복수개가 형성될 수 있다.
봉지제(600)는 하우징(510)의 개구부(520) 및 절개부(530)를 채우도록 형성되어 발광 칩(300)을 봉지한다.
한편, 도시되지는 않았으나, 개구부(520) 및 절개부(530)가 형성된 하우징(510)의 내벽에는 앞서 설명한 리플렉터가 형성될 수 있다.
이와 같이, 하우징(510)의 일부 영역에 와이어 본딩을 위한 절개부(530)를 형성하게 되면, 하우징(510)의 크기를 줄여서 발광 다이오드의 소형화를 이루는 동시에, 와이어 본딩을 위한 공간을 확보하여 와이어 본딩 시 발생될 수 있는 불량을 최소화시킬 수 있다.
도 31은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛을 나타낸 분해 사시도이다.
도 31을 참조하면, 백라이트 유닛은 도광판(310) 및 도광판(310)의 측면에 배치되어 도광판(310)에 광을 공급하는 적어도 하나의 발광 다이오드(320)를 포함한다.
발광 다이오드(320)는 인쇄회로기판(PCB) 또는 연성 인쇄회로기판(FPCB) 등의 회로기판(330)에 실장될 수 있다. 발광 다이오드(320)는 예를 들어, 회로기판(330)의 길이 방향을 따라 일정한 간격으로 일렬로 배열된다. 발광 다이오 드(320)는 회로기판(330)을 통해 인가되는 전원에 반응하여 광을 출사한다.
발광 다이오드(320)는 도 1 내지 도 30에 도시된 다양한 실시예들로 이루어질 수 있으므로, 이와 관련된 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도광판(310)은 측면에 배치된 발광 다이오드(320)로부터 입사되는 광의 경로를 변경하여 상부에 배치될 액정표시패널 방향으로 가이드한다. 도광판(310)은 광의 손실을 최소화시키기 위하여 투명한 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 도광판(310)은 예를 들어, 투명한 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate : PMMA) 또는 폴리 카보네이트(polycarbonate : PC) 재질로 형성된다.
도광판(310)의 하부면에는 광의 산란 반사를 위한 소정의 반사 패턴(미도시)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 도광판(310)의 하부면에 형성되는 상기 반사 패턴은 인쇄 패턴 또는 요철 패턴 등을 포함할 수 있다. 따라서, 발광 다이오드(320)로부터 도광판(310)의 내부로 입사된 광은 상기 반사 패턴에 의하여 산란 반사되고, 도광판(310)의 상부면에 특정 임계각을 넘는 각도로 입사되는 광은 도광판(310)의 상부면을 통해 출사하게 된다.
도광판(310)은 발광 다이오드(320)가 배치된 입사면과 그 반대 부분인 대광면이 서로 동일한 두께를 갖는 플레이트 형상을 갖거나, 입사면으로부터 대광면으로 갈수록 두께가 얇아지는 쐐기 형상을 가질 수 있다.
한편, 백라이트 유닛은 도광판(310)의 하면 상에 배치되는 반사 시트(340)를 더 포함할 수 있다. 반사 시트(340)는 도광판(310)의 하부면을 통해 외부로 누설되는 광을 도광판(310) 내부로 반사시켜 광의 이용 효율을 향상시킨다. 반사 시 트(340)는 예를 들어, 백색의 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate : PET) 또는 폴리 카보네이트(Poly Carbonate : PC) 재질로 형성된다.
또한, 백라이트 유닛은 도광판(310)의 상부에 배치되는 적어도 하나의 광학 시트(350)를 더 포함할 수 있다. 광학 시트(350)는 광을 확산시켜 휘도 균일도를 향상시키기 위한 확산 시트, 광을 집광시켜 정면 휘도를 향상시키기 위한 집광 시트, 광의 리사이클링을 통해 휘도를 증가시키기 위한 반사편광시트 등에서 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시에에 따른 발광 다이오드를 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 리드 프레임을 구체적으로 나타낸 확대도이다.
도 4는 금으로 형성된 반사층의 두께 변화에 따른 발광 다이오드 패키지의 광 효율을 나타낸 그래프이다.
도 5는 니켈 또는 티타늄으로 형성된 보호층의 두께에 따른 광투과율을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 리드 프레임을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 투시하여 나타낸 평면도이다.
도 9는 도 8의 A-A'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 10은 도 8의 B-B'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 11은 도 8의 C-C'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 리드단자 및 제2 리드단자의 제작 과정을 나타낸 도면이다.
도 13은 다른 실시예에 따른 리드 프레임 형상을 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 나타낸 평면도이다.
도 15는 도 14의 B-B선을 따라 절단한 단면도이다.
도 16은 발광 다이오드에 적용 가능한 다양한 제1 리드단자들을 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 리드단자를 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략도들이다.
도 19는 도 18에 도시된 제1 리드단자 및 제2 리드단자의 제작 과정을 나타낸 도면이다.
도 20은 다른 실시예에 따른 제1 리드단자 및 제2 리드단자이 제작 과정을 나타낸 도면이다.
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략도이다.
도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략도이다.
도 23은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 나타낸 사시도이다.
도 24는 도 23에 도시된 발광 다이오드의 단면도이다.
도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 나타낸 단면도이다.
도 26은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 나타낸 사시도이 다.
도 27은 도 26에 도시된 발광 다이오드의 평면도이다.
도 28은 도 27의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절단한 단면도이다.
도 29는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 나타낸 평면도이다.
도 30은 도 29에 도시된 발광 다이오드의 단면도이다.
도 31은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛을 나타낸 분해 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 발광 다이오드 110 : 발광 칩
120 : 리드 프레임 120a : 베이스 금속층
120b : 반사층 120c : 보호층
120d : 니켈층 130 : 하우징
160 : 봉지제 162 : 형광체

Claims (43)

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  7. 광을 발생시키는 발광 칩;
    상기 발광 칩이 실장되는 금속 부재; 및
    상기 금속 부재와 결합되어 상기 금속 부재를 고정시키며, 상기 발광 칩 및 상기 금속 부재의 적어도 일부를 노출시키는 개구부가 형성된 하우징을 포함하며,
    상기 금속 부재는 베이스 금속층, 상기 베이스 금속층의 표면 상에 형성된 반사층 및 상기 반사층의 표면 상에 금속으로 형성된 보호층을 포함하며,
    상기 금속 부재는 상기 발광 칩에 전원을 인가하기 위한 리드 프레임이고,
    상기 리드 프레임은
    상기 발광 칩이 실장되는 칩 실장부 및 상기 칩 실장부에서 절곡되어 형성된 적어도 하나의 반사면을 포함하는 제1 리드단자; 및
    상기 제1 리드단자로부터 이격된 제2 리드단자를 포함하며,
    상기 제1 리드단자는 상기 칩 실장부로부터 절곡되어 형성된 단차부 및 상기 칩 실장부와 상기 단차부 사이에서 상기 반사면을 형성하는 제1 경사면, 상기 칩 실장부로부터 절곡되어 형성되고, 상기 제1 경사면에 대향하여 위치하는 제2 경사면 및 상기 제2 경사면에서 연장되고, 단차부와 동일한 높이에서 평행하게 위치하는 단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드
  8. 제7항에 있어서,
    상기 반사층은 은(Ag) 및 알루미늄(Al) 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 보호층은 금(Au), 니켈(Ni) 및 티타늄(Ti) 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 보호층이 금으로 형성되며, 상기 보호층은 600㎚ 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 보호층이 니켈 또는 티타늄으로 형성되며, 상기 보호층은 20㎚ 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 금속 부재는 상기 베이스 금속층과 상기 반사층 사이에 형성된 니켈층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
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  19. 제7항에 있어서,
    상기 제1 리드단자는 상기 칩 실장부로부터 절곡되어 형성되고, 상기 제1 및 제2 경사면들과 인접하는 제3 및 제4 경사면을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
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  29. 삭제
  30. 삭제
  31. 삭제
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  33. 제7항에 있어서,
    상기 하우징의 개구부의 내벽에 형성되는 리플렉터를 더 포함하며, 상기 리플렉터는 상기 금속 부재와 동일한 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 리플렉터는 상기 하우징의 개구부의 내측면에 면하여 위치하는 중공형의 반사부 및 상기 반사부로부터 연장되어 상기 하우징의 외부에 노출되는 방열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  35. 제33항에 있어서,
    상기 하우징은 와이어 본딩 영역을 노출시키기 위하여 상기 개구부와 인접한 영역의 일부가 함입되도록 형성된 적어도 하나의 절개부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  36. 제7항에 있어서,
    상기 발광 칩을 덮도록 상기 하우징의 개구부 내에 채워지며, 상기 발광 칩에서 발생되는 광의 적어도 일부를 다른 파장의 광으로 변환시키기 위한 형광체를 포함하는 봉지제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 발광 칩은 청색 광을 발생시키는 청색 칩을 포함하며,
    상기 형광체는 상기 청색 칩으로부터 발생된 청색 광의 적어도 일부를 황색 광으로 변환시키는 황색 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  38. 제36항에 있어서,
    상기 발광 칩은 청색 광을 발생시키는 청색 칩을 포함하며,
    상기 형광체는 상기 청색 칩으로부터 발생된 청색 광의 적어도 일부를 적색 광 및 녹색 광으로 각각 변환시키는 적색 형광체 및 녹색 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  39. 제36항에 있어서,
    상기 발광 칩은 청색 광을 발생시키는 청색 칩 및 적색 광을 발생시키는 적색 칩을 포함하며,
    상기 형광체는 상기 청색 칩 및 상기 적색 칩으로부터 발생된 청색 광 및 적색 광의 적어도 일부를 녹색 광으로 변환시키는 녹색 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  40. 제36항에 있어서,
    상기 발광 칩은 청색 광을 발생시키는 청색 칩 및 녹색 광을 발생시키는 녹색 칩을 포함하며,
    상기 형광체는 상기 청색 칩 및 상기 녹색 칩으로부터 발생된 청색 광 및 녹색 광의 적어도 일부를 적색 광으로 변환시키는 적색 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  41. 도광판; 및
    상기 도광판의 측면에 배치되어 상기 도광판에 광을 공급하는 적어도 하나의 발광 다이오드를 포함하며,
    상기 발광 다이오드는,
    베이스 금속층, 상기 베이스 금속층의 표면 상에 형성된 반사층 및 상기 반사층의 표면 상에 금속으로 형성된 보호층을 포함하는 리드 프레임; 및
    상기 리드 프레임에 실장되며, 상기 리드 프레임을 통해 인가되는 전원에 반응하여 광을 발생시키는 발광 칩을 포함하며,
    상기 리드 프레임은
    상기 발광 칩이 실장되는 칩 실장부 및 상기 칩 실장부에서 절곡되어 형성된 적어도 하나의 반사면을 포함하는 제1 리드단자; 및
    상기 제1 리드단자로부터 이격된 제2 리드단자를 포함하며,
    상기 제1 리드단자는 상기 칩 실장부로부터 절곡되어 형성된 단차부 및 상기 칩 실장부와 상기 단차부 사이에서 상기 반사면을 형성하는 제1 경사면, 상기 칩 실장부로부터 절곡되어 형성되고, 상기 제1 경사면에 대향하여 위치하는 제2 경사면 및 상기 제2 경사면에서 연장되고, 단차부와 동일한 높이에서 평행하게 위치하는 단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 반사층은 은(Ag) 및 알루미늄(Al) 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  43. 제41항에 있어서,
    상기 보호층은 금(Au), 니켈(Ni) 및 티타늄(Ti) 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
KR1020080129036A 2008-12-03 2008-12-18 발광 다이오드 및 이를 갖는 백라이트 유닛 KR101586023B1 (ko)

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