KR101978571B1 - 리플렉터 및 분리형 렌즈 결합형 패키지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리플렉터 및 분리형 렌즈 결합형 패키지에 관한 것이다. 본 발명은 베이스프레임; 광을 방사하도록 상기 베이스프레임에 구성되는 LED; LED에 인접하여 구성되는 리플렉터로 구성되는 LED 패키지; 및 LED로부터 방사되는 광을 반사하도록 LED 패키지의 상부에 결합되는 렌즈로 구성되고, 렌즈는 리플렉터에 대해 분리형으로 결합되며, 리플렉터는 에폭시 접착제가 반사판 내부로 흘러내리는 것을 방지하기 위하여 2중 홈 구조가 형성되고, 베이스프레임에 직접 결합되거나 또는 베이스프레임으로부터 노출된 메탈에 접착제에 의해 결합된다. 본 발명은 필요시 렌즈의 분리가 가능하고, 접착제가 반사부쪽으로 흘러내리는 것을 방지하여 반사부의 제 기능 유지가 가능하며, 와이어 본딩시 메탈 리플렉터와 간섭을 피할 수 있도록 하여 쇼트가 방지되고, 베이스프레임의 상부를 일부분 돌출형태로 형성하고, 리플렉터의 하부를 이에 대응하도록 형성하여 끼움식으로 결합함으로써 결합강도가 증대된다.

Description

리플렉터 및 분리형 렌즈 결합형 패키지{PACKAGE HAVING INTEGRATED REFLECTOR AND SEPARATION TYPE LENS}
본 발명은 리플렉터 및 분리형 렌즈 결합형 패키지에 관한 것이다.
엘이디(LED)는 전류 인가에 의해 p-n 반도체 접합에서 전자와 정공이 만나 빛을 발하는 반도체 발광 장치로서, 통상 엘이디 칩을 포함하는 패키지 구조로 제작되며, 그와 같은 구조의 발광장치를 엘이디 패키지라 부른다.
일반적인 엘이디 패키지는 렌즈를 마련하여 광효율을 향상시킬 수가 있다. 그러나 렌즈의 효과를 최대한으로 얻기 위해서는 광원의 크기는 작아지고, 렌즈의 형태는 반구에 가까워져야 한다. 렌즈를 적용하지 않는 엘이디 패키지의 경우 일반적으로 리플렉터(reflector) 또는 하우징(housing)의 내부에 형광체를 실리콘 등과 혼합하여 리플렉터의 내부 영역 전체를 채우는 방식으로 제조되고 있다.
이러한 형태의 엘이디 패키지들은 패키지의 상면에 렌즈를 마련하여도 광량 향상의 효과가 미미하여 렌즈의 적용이 이루어지지 않는 실정이다.
또한, 엘이디 패키지나 조명 모듈에 렌즈를 부착할 때 도 1에 도시한 바와 같이, 렌즈(1)의 프레임에 구성된 접착부(1a)(1b)와 조명모듈(5)의 접착부(4a)(5b)를 서로 접착하되, 양면 테이프나 접착제를 접착수단으로 사용하여 수작업으로 접착 공정을 진행하므로 생산성이 중요시되는 공정에서 만족감을 얻기가 쉽지 않았다.
LED, 리플렉터 및 렌즈가 모두 구성되는 구체적인 종래 기술로서는 대한민국 공개특허 제10-2007-0004326호가 있다.
이 공개기술은, 엘이디 램프와, 상기 엘이디 램프가 실장된 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판을 수용하고, 상기 엘이디 램프를 수용하는 홀이 형성된 리플렉터와, 상기 리플렉터의 상면과 결합하는 렌즈커버와, 상기 리플렉터의 배면에 결합하는 받침판을 포함하여 이루어진 것으로써, 상대적으로 조도가 균일하게 함과 동시에 조도를 향상시키기 위한 구조임을 알 수 있다.
그러나 이러한 종래기술은, 리플렉터에 엘이디를 수용하도록 구성한 기술로서 리플렉터의 반사기능이 만족스럽지 못하게 수행될 염려가 있고, 엘이디 램프가 리플렉터에 끼움 조립되는 구조를 갖기 때문에 제조공정 또한 복잡한 단점이 있었다.
대한민국 공개특허 제10-2007-0004326호
본 발명은 엘이디, 리플렉터 및 렌즈가 모두 구성되는 조명 패키지에 관련된 문제점을 개선하기 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 리플렉터를 직접 베이스프레임에 부착하고, 리플렉터의 상부에 분리가 가능한 렌즈를 결합한, 리플렉터 및 분리형 렌즈 결합형 패키지를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 리플렉터 상부에 렌즈 결합시 접착제가 반사판 내부로 흘러내리는 것을 방지하도록 한, 리플렉터 및 분리형 렌즈 결합형 패키지를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 와이어 본딩시 메탈 리플렉터와 간섭을 피할 수 있도록 한, 리플렉터 및 분리형 렌즈 결합형 패키지를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 베이스프레임의 상부를 일부분 돌출형태로 형성하고, 리플렉터의 하부를 이에 대응하도록 형성하여 끼움식으로 결합하도록 한, 리플렉터 및 분리형 렌즈 결합형 패키지를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 베이스프레임의 중앙부에 자리파기형 인식마크를 LED 크기의 소정배수 크기의 사각형상으로 형성하여 스템핑 금형이나 에칭을 이용한 다운셋 구조가 가능하도록 한, 리플렉터 및 분리형 렌즈 결합형 패키지를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적들은 이하에서 설명되는 바에 따라 유추 가능할 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 리플렉터 및 분리형 렌즈 결합형 패키지는,
베이스프레임;
광을 방사하도록 상기 베이스프레임에 구성되는 LED;
상기 LED로부터 방사되는 광을 반사하도록 상기 베이스프레임에 결합되는 리플렉터로 구성되는 LED 패키지; 및
상기 리플렉터를 통해 반사되는 광을 방출하도록 리플렉터의 상부에 결합되어 베이스프레임에 실장된 칩과 와이어를 보호하는 렌즈로 이루어지고,
상기 렌즈는 리플렉터에 대해 끼움식으로 결합되어 분리가 가능하도록 하고,
상기 리플렉터는 와이어 본딩 도피부가 형성되고, 렌즈를 접착시키는 에폭시 접착제가 반사부로 흘러내리지 않고 외부로 방출되도록 리플렉터의 반사면을 비켜난 최상단 높이보다 낮은 위치에 2중 홈 구조가 형성되며,
상기 베이스프레임과 리플렉터의 일단은 하프 성형으로 서로 에폭시 접착되고, 타단은 메탈 노출 성형으로 서로 표면실장되고,
상기 베이스프레임의 중앙부분에는 자리파기형 인식마크가 LED 크기의 소정 배수 크기의 사각형상으로 형성되어 스템핑 금형이나 에칭을 이용한 다운셋이 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.
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본 발명의 LED 패키지의 베이스프레임 상부와 렌즈 결합체의 하부는 끼움식 구조가 형성되는 것을 특징으로 한다.
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본 발명의 렌즈는 제2 리플렉터의 상부 코킹 부분을 통해 제2 리플렉터에 결합되는 것을 특징으로 한다.
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본 발명의 분리형 리플렉터 및 렌즈 결합형 패키지에 따르면, 다음과 같은 효과들이 있다.
첫째, 리플렉터를 직접 베이스프레임에 부착한 후, 그 상부에 분리형 렌즈를 결합하여 LED 패키지와 결합되도록 함으로써 필요시 렌즈의 분리가 가능하다.
둘째, 리플렉터 상부에 대한 렌즈 결합시 접착제가 반사부쪽으로 흘러내리는 것을 방지하여 반사부의 제 기능 유지가 가능하다.
셋째, 와이어 본딩시 메탈 리플렉터와 간섭을 피할 수 있도록 하여 쇼트가 방지된다.
넷째, 베이스프레임의 상부를 일부분 돌출형태로 형성하고, 리플렉터의 하부를 이에 대응하도록 형성하여 끼움식으로 결합함으로써 결합강도가 증대된다.
다섯째, 베이스프레임의 중앙부에 자리파기형 인식마크를 LED 크기의 소정배수 크기의 사각형상으로 형성하여 스템핑 금형이나 에칭을 이용한 다운셋 구조가 가능하다.
여섯째, 리플렉터의 배치구조를 개선하여 UV LED파장에 의한 베이스 프레임 및 리플렉터의 변색을 방지함은 물론, 광 출력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 조명 패키지의 렌즈 접착 원리도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 패키지의 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 패키지의 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 베이스프레임 중앙부분에 대한 개략도.
도 5는 본 발명의 리플렉터의 구조도.
도 6은 본 발명의 와이어본딩 도피부에 대한 설명을 위한 도면.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 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 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 패키지의 단면도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 패키지의 분해 사시도이다. 도 4는 본 발명의 베이스프레임 중앙부분에 대한 개략도이다. 도 5는 본 발명의 리플렉터의 구조도이다. 도 6은 본 발명의 와이어본딩 도피부에 대한 설명을 위한 도면이다.
도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 패키지는 LED(10)가 배치되는 베이스프레임(15)과 리플렉터(20)로 구성되는 LED 패키지(100)와, 상기 LED 패키지(100)에 결합되는 렌즈(40)로 이루어진다.
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일 실시예에서 LED 패키지(100)의 베이스프레임(15)에 배치된 LED(10)는, 패키지의 하부에 위치하여 소정방향으로 광을 방사하는 수단이다.
일 실시예에서 LED 패키지(100)의 리플렉터(20)는, 본 발명 특유의 배광특성을 구현하도록 구성되며, 다이본딩 및 와이어본딩시 외부 간섭을 피하면서 베이스프레임(15)과 결합된다.
상기 리플렉터(20)의 반사부의 하부에서 상부로 확장되는 각도는 효과적인 광반사가 이루어지도록 형성된다.
반사부는, LED(10)의 측면을 통해 방사되는 광의 반사를 위하여 LED(10)의 측면을 충분히 커버할 수 있을 정도의 높이로 설계된다. 반사부는 또한, 반사 성능 향상을 위하여 금속과 같은 반사물질이 증착, 도포 등의 방법에 의하여 코팅되는 것이 바람직하다.
일 실시예에서 LED 패키지(100)는 렌즈(40)와 표면실장을 통해 결합된다.
LED 패키지(100)는 또한, LED(10)에 대한 리플렉터(20)의 장착시 다이 본딩 및 와이어 본딩된 LED(10)의 베이스 리드가 리플렉터(20)와 쇼트되는 것을 방지하기 위하여, LED(10)의 일단의 전극은 리플렉터(20)의 메탈 노출 성형 후 리플렉터(20)가 장착되도록 하고, LED(10)의 타단의 전극은 하프(half) 성형(후술하는 와이어 본딩 도피부(17)를 위한 일정공간이 형성되도록 하는 성형) 후 에폭시 접착으로 리플렉터(20)가 장착되도록, 베이스프레임(15)의 상부면에 접합부(130)(140)가 각각 형성된다.
리플렉터(20)는, LED(10)에 대한 리플렉터(20)의 장착시 다이 본딩 및 와이어 본딩된 LED(10)의 베이스 리드에 대한 와이어 본딩이 손상되는 것을 방지하기 위하여 와이어 본딩 도피부(17)가 형성된다.
일 실시예에서 리플렉터(20)는, 본 발명 특유의 배광특성을 구현하도록 구성되며, 몸체의 통과공(부호 생략)의 내주면에는 그 중심축을 기준으로 원주방향으로 형성되어 LED(10)로부터 방출되는 광을 반사하는 반사부(부호 생략)가 형성된다.
리플렉터(20)는 그 상부가 하부에 비해 전체 리플렉터 부분에서 월등히 많은 부분을 차지하도록 형성함으로써 UV LED 파장에 의해 베이스 프레임(15) 및 리플렉터(20)가 변색되는 것을 방지하고, 광 출력을 향상시킬 수 있다.
반사부는 반사 성능 향상을 위하여, 금속과 같은 반사물질이 증착, 도포 등의 방법에 의하여 코팅되는 것이 바람직하다.
반사부는 또한, LED(10)로부터 방출되는 광이 차단되지 않고 외부로 방출될 수 있도록 광이 방출되는 쪽(도면상 상부쪽)을 향하여, 즉 중심축의 축방향을 따라 내경이 점진적으로 증가하도록 형성되는 것이 바람직하다.
반사부는 또한, 광의 산란효과를 크게 하여 광의 균일도를 향상시킬 수 있도록 중심축의 원주방향으로 복수의 굴곡부(도시 생략)를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.
반사부는 중심축의 원주방향으로 복수 개 굴곡 형상을 가짐에 따라 중심축의 원주방향으로 복수의 반사면들을 가지는 결과가 된다. 중심축의 원주방향으로 형성되는 이들 복수의 반사면들 중 어느 하나와 그에 인접하는 다른 하나가 이루는 중심축의 원주방향으로의 각도는 다양하게 설정될 수 있다.
반사부는 또한, 광의 산란효과를 더욱 크게 하기 위하여 중심축의 축방향으로 굴곡된 형상을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 이들 반사면들은 반사되는 광의 균일도를 향상시키기 위하여 서로 동일한 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 이들 반사면들로부터 반사되는 광의 균일도를 향상시키기 위하여 복수의 반사면들은 서로 동일한 각도로 배치되는 것이 바람직하다. 여기서, 중심축의 축방향으로 형성되는 복수의 반사면들 중 어느 하나와 그에 인접하는 다른 하나가 이루는 중심축의 축방향으로의 각도는 다양하게 설정될 수 있다.
일 실시예에서 렌즈(40)는, 상기 LED(10)로부터 방사되어 리플렉터(20)에 의해 반사되는 광을 소정방향으로 방출하는 수단이다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 렌즈(40)는 베이스 프레임(15)에 실장된 칩과 와이어(예: 골드와이어)를 보호하는 커버일 수 있다.
일 실시예에서 리플렉터(20)는 구리 등의 메탈 프레임에 구성되어 베이스프레임(15)에 표면실장된다.
이러한 표면실장을 위하여 리플렉터(20)는 상기 베이스프레임(15)과 결합되는 부분에 메탈 프레임이 인서트 사출되는 결합부(420)가 형성된다.
또한, 리플렉터(20)는 상기 와이어 본딩 도피부(17)가 형성된 쪽에는 하프 성형(와이어 본딩 도피부(17)를 위한 일정공간이 형성되도록 하는 성형)에 의한 에폭시 접착되는 결합부(410)가 형성된다.
일 실시예에서 LED 패키지(100)의 리플렉터(20)는 베이스프레임(15)과 결합되는 결합부(410)(420)에 상측으로 소정깊이를 갖는 오목부(부호 생략)가 형성된다.
상기 오목부의 높이는, LED 패키지(100)의 리플렉터(20)의 구리 프레임의 메탈 노출을 위하여 성형되는 높이, 타단은 하프 성형되는 높이를 각각 고려하여 정해진다.
상기 오목부의 높이는 또한, 베이스 프레임(15)의 상측으로 향한 돌출부(16)의 높이를 고려하여 정해진다.
렌즈(40)는 리플렉터(20)의 상부에 분리형으로 결합된다.
리플렉터(20)는 그 상부에 대한 렌즈(40) 결합시 예를 들어, 에폭시 접착제가 반사판 내부로 흘러내리는 것을 방지하기 위하여 2중 홈 구조(1)가 형성된다. 즉 이 구조(1)는 리플렉터(20)의 반사면을 비켜난 상부에 형성되며, 리플렉터(20)의 반사면의 최상단 높이보다 약간 아래에 형성되어 렌즈(40)의 결합에 따라 접착제가 흘러내릴 때, 접착제가 리플렉터(20)의 반사면쪽으로는 흘러내리지 않고 홈을 통해 외부로 흘러내리도록 한다.
한편, 렌즈(40)의 리플렉터(20)에 대한 결합시 접착제만 이용하면 진동에 의해 렌즈(40)가 의도하지 않게 분리되는 경우가 있을 수 있다. 따라서 리플렉터(20)의 상부 둘레면을 소정개수, 예를 들어, 4 ~ 8 군데를 코킹하고, 이 부분들에 렌즈(40)를 일치시킨 후 측면에서 누름으로써 고정되도록 하는 구조를 채택할 수도 있다.
LED 패키지(100)는, 베이스프레임(15)에 형성된 상부 구조(3)(4)와 그에 대응하는 구조를 갖는 리플렉터(20)의 하부 구조(12)를 이용하여 결합된다. 이러한 구조는 예를 들어, 끼움식으로 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 리플렉터(20)의 하부 구조와 베이스 프레임(15)의 상부 구조가 서로 대응되도록 형성됨으로써 필요시 분리 가능하도록 결합되면 된다.
베이스프레임(15)의 좌우 사출물은 그 높이를 높여 돌출부(16) 형태로 형성되도록 하며, 이러한 구조는 예를 들어 에폭시 접착제를 사용하여 리플렉터(20)를 결합시킬 수도 있고, 베이스프레임(15)의 메탈을 노출시켜 솔더 페이스트 접착제를 사용하여 결합시킬 수도 있다.
이러한 구조는, 쇼트를 예방할 수 있음은 물론, 돌출부(16)와, 돌출되지 않은 부분 등 두 부분들을 이용하여 리플렉터(20)와 결합되므로 접착강도가 향상된다.
또한, LED(10)에서 발생하는 열을 메탈 리플렉터로 열전달하여 발열특성을 향상시킬 수 있다.
한편, LED(10)를 베이스프레임(15)의 중앙부에 본딩하기 위하여 베이스프레임(15)의 중앙부에 자리파기형 인식마크를 LED 크기의 1.2 ~ 1.5배 정도의 사각형 형상으로 형성하며, 이는 스템핑 금형이나 에칭을 이용한 다운셋 구조이다.
이상, 도면을 참조하여 리플렉터 및 분리형 렌즈 결합형 패키지의 실시예가 기술되었다. 위에 기술된 실시예는 본원발명에 기술되는 원리를 나타내는 많은 구체적 실시예 중에서 일부분의 실시예를 예시하는 것이다. 따라서 본원발명의 실시예를 이용함에 따라 당업자들이 본원발명의 청구항에 의해 정의된 범위 내에서 많은 다른 배열들을 쉽게 구현해낼 수 있을 것이다. 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10 : LED 17 : 와이어 본딩 도피부
20 : 리플렉터 40 : 렌즈
100 : LED 패키지 110, 120, 410, 420 : 결합부
30, 140 : 접합부

Claims (9)

  1. 베이스프레임;
    광을 방사하도록 상기 베이스프레임에 구성되는 LED;
    상기 LED로부터 방사되는 광을 반사하도록 상기 베이스프레임에 결합되는 리플렉터로 구성되는 LED 패키지; 및
    상기 리플렉터를 통해 반사되는 광을 방출하도록 리플렉터의 상부에 결합되어 베이스프레임에 실장된 칩과 와이어를 보호하는 렌즈로 이루어지고,
    상기 렌즈는 리플렉터에 대해 끼움식으로 결합되어 분리가 가능하도록 하고,
    상기 리플렉터는 와이어 본딩 도피부가 형성되고, 렌즈를 접착시키는 에폭시 접착제가 반사부로 흘러내리지 않고 외부로 방출되도록 리플렉터의 반사면을 비켜난 최상단 높이보다 낮은 위치에 2중 홈 구조가 형성되며,
    상기 베이스프레임과 리플렉터의 일단은 하프 성형으로 서로 에폭시 접착되고, 타단은 메탈 노출 성형으로 서로 표면실장되고,
    상기 베이스프레임의 중앙부분에는 자리파기형 인식마크가 LED 크기의 소정 배수 크기의 사각형상으로 형성되어 스템핑 금형이나 에칭을 이용한 다운셋이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 리플렉터 및 분리형 렌즈 결합형 패키지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 LED 패키지의 베이스프레임 상부와 리플렉터의 하부는 끼움식 구조가 형성되는 것을 특징으로 하는 리플렉터 및 분리형 렌즈 결합형 패키지.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 렌즈는 리플렉터의 상부 둘레면에 형성된 코킹 부분에 일치된 후 측면에서 눌러짐으로써 리플렉터에 결합되는 것을 특징으로 하는 리플렉터 및 분리형 렌즈 결합형 패키지.
  9. 삭제
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