KR102001775B1 - Led 렌즈 및 이를 포함한 led 패키지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED 렌즈 및 이를 포함한 LED 패키지에 관한 것이다. 본 발명은 기판; 조명장치로서의 사용이 가능하도록 광을 방출하고, 상기 기판에 표면 실장되는 LED; LED로부터 방출된 광을 반사하여 외부로 방출하도록 LED를 에워싸게 형성되는 렌즈로 구성된 LED 패키지에 있어서, 렌즈는 금속 리드프레임과 일체형으로 구성된다. 렌즈와 금속 리드프레임은 인서트 사출 또는 몰딩으로 결합되고, 서로 노치 구조에 의해 결합되며, 이를 위해 렌즈는 홈이 형성된다. 렌즈는 둘레면이 중심부에 비해 PCB와의 거리가 더 이격되도록 형성되어 둘레면과 PCB간에 더 많은 이격거리가 형성되는 식으로 소정 공간이 형성되며, 이 공간에 금속 리드프레임이 일체형으로 구성된다. 금속 리드프레임 일체형 렌즈는 SMT Reflow Soldering 방식으로 LED 패키지에 결합된다.

Description

LED 렌즈 및 이를 포함한 LED 패키지{Light Emitting Diode lens and Light Emitting Diode package including lens}
본 발명은 LED 렌즈 및 이를 포함한 LED 패키지에 관한 것이다.
본 발명은 특히, 금속 리드프레임을 특정 구조를 이용하여 렌즈와 일체형으로 구성하고, 이 렌즈 및 금속 리드프레임 일체형 구조를 엘이디 패키지에 견고하게 결합하는 기술에 관한 것이다.
현재 휴대단말기의 카메라 기술은 크게 발전하고 있다. 휴대단말기의 카메라는 사용자의 요구에 따라 단순히 피사체를 촬영하는 기능에서 벗어나 감성적인 이미지를 촬영하는 면에서의 중요성이 대두되고 있으며, 이를 위하여 카메라의 기능뿐만 아니라 카메라의 기능을 보조하는 장치의 기능을 향상시키기 위한 기술이 개발되고 있다.
한편, 휴대단말기의 카메라는 빛이 부족한 어두운 장소에서 피사체를 밝게 촬영하기 위해 플래시 모듈이 장착되는데, 최근에는 LED(Light Emitting Diode) 소자를 광원으로 사용하는 LED 플래시 모듈이 일반화되고 있다.
이러한 LED 플래시 모듈에 있어서 LED 소자의 조명 특성을 향상시키기 위해 LED 소자가 실장되는 PCB 기판 상에 결합되어 LED 소자에 의해 발광되는 빛을 집광하는 리플렉터(Reflector)가 사용되고 있다.
일반적으로, 리플렉터는 집광을 위해 중앙 영역에 상측보다 하측으로 갈수록 내경이 좁아지는 관통홀이 형성되어 LED 소자를 에워싸는 형상을 갖는다. 그리고, 리플렉터는 다이캐스팅에 의하여 형성된 구리, 아연, 알루미늄 등의 재질을 갖는 성형체(모재)에 은이 도금되고, 은 도금 후 은의 산화를 방지하기 위한 산화방지제가 코팅되는 것이 일반적이다.
그런데, 종래의 리플렉터에 있어서 은 도금 후 코팅된 산화방지제는 약 80℃의 낮은 온도에서 용융되거나 증발되는 특성이 있어 열대지방 등 고온환경에서 장시간 노출되는 경우 산화방지제가 용융되거나 증발되어 은이 산화됨으로써 반사특성이 현저히 저하되어 리플렉터로서의 기능이 떨어지거나 수행되지 못하는 문제점이 있다. 또한, 종래의 리플렉터는 도금 공정, 코팅 공정 등으로 인해 제공 공정이 복잡하고 제조 비용이 비싸다는 문제점도 있다.
관련 선행기술문헌으로는 공개특허공보 제10-2014-0123866호(발명의 명칭: 휴대단말기용 플래시모듈, 공개일자: 2014년 10월 23일) 및 공개특허공보 제10-2010-0105287호(발명의 명칭: 카메라 플래시 모듈, 공개일자: 2010년 09월 29일) 등이 있다.
또한, 대용량의 화상을 출력하기 위하여 최근 들어 액정디스플레이(Liquid crystal display)의 대형화가 요구되고 있다. 이때 액정디스플레이의 광원을 냉음극형광램프(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)로 사용하는 경우 공간적인 제약과 수은이 사용된다는 환경적인 제약이 있으므로, 액정디스플레이의 광원으로는 효율이 높으며 제품의 소형화가 가능한 엘이디(Light Emitting Diode)가 많이 사용되고 있다.
이와 같은 엘이디는 전류 공급이 가능하고 발광되는 빛의 각도가 설정되도록 하나의 패키지로 제작되어 사용된다. 상기 엘이디 패키지는 통상적으로, 전류 공급이 가능하도록 구성되는 기판과, 상기 기판에 실장되는 엘이디와, 상기 엘이디를 덮도록 마련되는 렌즈를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 엘이디에 렌즈를 형성하는 방법에는 여러 가지 방법이 있으나, 대표적인 방법으로는 액상의 봉지재에 엘이디를 침적시킨 후 봉지재를 경화시키는 침적식이 있다.
종래의 침적식 렌즈 제조방법은, 도 1에 도시된 바와 같이 렌즈 형상의 동공(Cavity)(32)이 형성된 금형과 엘이디칩(10)이 실장된 기판(20)을 마련한 후, 상기 엘이디칩(10)이 동공(32)에 인입되도록 기판(20)을 금형(30)에 결합시킨다.
기판(20)과 금형(30)의 결합이 완료되면, 도 2에 도시된 바와 같이 렌즈의 재료가 되는 액상의 수지(40)를 동공(32) 내측에 주입하고, 수지(40)가 경화되면 도 3에 도시된 바와 같이 금형(30)을 분리시킨다.
그러나 이와 같은 종래의 침적식 렌즈 제조방법을 이용하는 경우 수지(40)가 자체 점착성 때문에 금형(30)에 붙는 현상이 발생되는바, 수지(40)가 경화된 이후에 금형(30)을 떼어내는 과정에서 수지(40)의 표면에 흠집이 발생될 수 있다는 우려가 있다. 상기 수지(40)는 경화된 이후 렌즈의 역할을 하는 구성요소이므로, 표면에 흠집이 발생되면 엘이디칩(10)에서 발광되는 빛이 고르게 분포되지 못하고 얼룩이 발생되는 등 치명적인 문제가 발생하게 된다.
따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 수지(40)와 금형(30) 사이에 이형필름을 제공함으로써 수지(40)가 금형(30)에 점착되지 아니하도록 구성되는 렌즈 제조방법이 고안된 바 있다.
또 다른 종래 렌즈 제작방법으로는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 LED에 적용되는 렌즈를 PMMA, PC, 실리콘, EMC(Epoxy Molding Compound) 소재를 사용하여 사출, Molding 방식으로 제작하고, 플라스틱 계열의 소재로 Reflow Soldering 공정에 의한 접착이 불가능하므로, 렌즈를 PCB 또는 LED 패키지에 양면테이프 또는 접착제를 이용하여 부착하는 방법이 있다.
그러나 이러한 방법은, 별도의 양면테이프 부착을 위한 공정이 요구되므로 자동화가 어려워 양산성이 좋지 않고, 접착제 Dotting 및 접착을 위해서 렌즈마다 전용장비가 필요하므로 초기 투자비가 상승하는 문제점이 있다.
또한, 양면테이프 및 접착제 성분이 약화되거나, 외부충격에 의해 렌즈가 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 목적은 제조 공정을 단순화하고 제조 비용을 절감할 수 있는 한편, 고온환경에 장시간 노출되더라도 반사특성을 유지할 수 있도록 한, LED 렌즈 및 이를 포함한 LED 패키지를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 목적은 PCB에 LED 실장시 렌즈 실장도 동시에 이루어지도록 한, LED 렌즈 및 이를 포함한 LED 패키지를 제공하는데 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 또 다른 목적은, 양면테이프 부착공정이 필요없이 자동화가 가능하도록 한, LED 렌즈 및 이를 포함한 LED 패키지를 제공하는데 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 또 다른 목적은, 종래 SMT 및 Reflow 설비를 그대로 활용할 수 있도록 한, LED 렌즈 및 이를 포함한 LED 패키지를 제공하는데 있다.
본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 또 다른 목적들은 이하에서 설명하는 바에 따라 유추 가능할 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 LED 패키지는
기판;
조명장치로서의 사용이 가능하도록 광을 방출하고, 상기 기판에 표면 실장되는 LED;
상기 LED로부터 방출된 광을 반사하여 외부로 방출하도록 LED를 에워싸게 형성되는 렌즈로 구성된 LED 패키지에 있어서,
상기 렌즈는 금속 리드프레임과 특정 구조를 통해 일체형으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 렌즈와 금속 리드프레임은 인서트 사출 또는 몰딩으로 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 특정 구조는 노치 구조인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 렌즈는 PCB와 둘레부간 단차가 PCB와 둘레부를 제외한 부분간 단차 보다 더 크도록 형성되어 이 단차 부분에 금속 리드프레임이 일체형으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 금속 리드프레임 일체형 렌즈는 SMT Reflow Soldering 방식으로 LED 패키지에 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 렌즈는 금속 리드프레임과의 노치 구조에 의한 결합을 위하여 소정 깊이를 갖는 홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 LED 렌즈는,
기판;
조명장치로서의 사용이 가능하도록 광을 방출하고, 상기 기판에 표면 실장되는 LED;
상기 LED로부터 방출된 광을 반사하여 외부로 방출하도록 LED를 에워싸게 형성되는 렌즈로 구성된 LED 패키지에 있어서,
상기 렌즈와 금속 리드프레임이 서로 부합하는 특정 구조를 통해 결합되면서 인서트 사출 또는 몰딩에 의해 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 렌즈와 금속 리드프레임은 노치 구조에 의해 서로 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, LED 리플렉터 또는 LED 렌즈에 있어서 합성수지 재질의 리플렉터 몸체 또는 렌즈 몸체를 인서트 사출성형에 의해 금속 재질의 리드 프레임과 일체화하여 제공함으로써, 도금 공정, 코팅 공정 등을 생략할 수 있
으므로 전체적인 제조 공정을 단순화하고 이에 따른 제조 비용 절감을 얻을 수 있음은 물론, 종래의 LED 리플렉터에서 은 도금 후 코팅된 산화방지제가 고온환경에서 용융되거나 증발되어 은이 산화됨으로써 반사특성이 현저히 떨어지는 문제점을 해결할 수 있다.
또한, LED 리플렉터 또는 LED 렌즈에 있어서 금속 재질의 리드 프레임에 LED 소자가 실장되는 LED 실장부를 형성하여 LED 소자를 리드 프레임에 직접 실장함으로써, LED 소자와 LED 리플렉터(또는 LED 렌즈)를 실장하기 위한 별도의 PCB 기판을 사용하지 않아도 되므로, 전체적인 구조 및 제조 공정을 더욱 단순화할 수 있다
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, PCB에 LED 실장시 렌즈 실장이 동시에 이루어지므로 작업성 및 생산성이 향상된다.
또한, 양면테이프 부착공정이 필요없고, 자동화가 가능하므로 원가가 절감된다.
또한, 종래 SMT 및 Reflow 설비를 그대로 활용하므로 초기 투자비가 필요없다.
도 1 내지 도 3은 종래 침적식 렌즈 제조방법을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 리플렉터의 사시도.
도 5는 도 4의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 LED 리플렉터의 단면도.
도 6은 도 4의 LED 리플렉터에서 리드 프레임의 평면도.
도 7은 도 4의 LED 리플렉터에서 돌출부가 형성된 리드 프레임의 사시도.
도 8은 도 6의 리드 프레임에 제너 다이오드가 본딩된 모습을 나타내는 사시도.
도 9는 도 4의 LED 리플렉터가 적용된 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지의 단면도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 리플렉터의 평면도.
도 11은 도 10의 Ⅷ-Ⅷ선에 따른 LED 리플렉터의 단면도.
도 12는 도 10의 LED 리플렉터에서 리드 프레임의 사시도.
도 13은 본 발명에 따른 LED 렌즈의 사시도.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 금속 리드프레임이 구성된 렌즈의 구조도.
도 15은 본 발명의 제2 실시예에 따라 금속 리드프레임이 구성된 렌즈와 엘이디 패키지의 결합 구조도.
도 16은 본 발명 대비 기존의 렌즈 구조도.
도 17은 본 발명 대비 기존의 렌즈와 엘이디 패키지의 결합 구조도
도 18은 본 발명의 제2 실시예에 따른 특징을 설명하기 위한 도면.
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.
[제 1 실시예]
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 리플렉터의 사시도이다. 도 5는 도 6의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 LED 리플렉터의 단면도이다. 도 6은 도 4의 LED 리플렉터에서 리드 프레임의 평면도이다. 도 7은 도 4의 LED 리플렉터에서 돌출부가 형성된 리드 프레임의 사시도이다. 도 8은 도 6의 리드 프레임에 제너 다이오드가 본딩된 모습을 나타내는 사시도이다. 도 9는은 도 4의 LED 리플렉터가 적용된 본 발명의 LED 패키지의 단면도이다. 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 리플렉터의 평면도이다. 도 11은 도 10의 Ⅷ-Ⅷ선에 따른 LED 리플렉터의 단면도이다. 도 12는 도 10의 LED 리플렉터에서 리드 프레임의 사시도이다. 도 13은 본 발명의 LED 렌즈의 사시도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 방명의 제1 실시예에 따른 LED 리플렉터(100)는, LED 소자를 에워싸도록 형성되는 합성수지재질의 리플렉터 몸체(110)와, 리플렉터 몸체(110)의 저면에 결합되고 기판과의 접합면을 제공하는 금속 재질의 리드 프레임(120)을 포함한다. 이때, 리플렉터 몸체(110)는 인서트 사출성형(Insert Injection Molding)에 의해 리드 프레임(120)과 일체화하여 제공된다. 참고로, 본 실시예의 LED 리플렉터(100)는 스마트폰 등의 휴대단말기에서 카메라용 플래시 모듈에 적용되는 것이나, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다.
리플렉터 몸체(110)는 LED 소자에 의해 발광되는 빛을 집광하기 위해 상측에서 하측으로 갈수록 내경이 좁아지는 반사면(111)과, LED 소자를 수용하기 위한 관통홀(113)이 형성된다. 리플렉터 몸체(110)는 LED 소자를 전체적으로 에워싸는 형상을 갖는다. 다만, 리플렉터 몸체(110)는 첨부된 도면에 도시된 형상에 한정되지 아니하고 다양하게 선택 변경될 수 있음은 물론이다.
리플렉터 몸체(110)는 합성수지 재질로 이루어지는데, 폴리프탈아미드(PPA, Poly Phthal Amide), 폴리사이클로 헥슬렌디메틸렌 테레프탈레이트(PCT, Poly Cyclohexylenedimethylene Terephthalate), 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC, Epoxy Molding Compound) 중 어느 하나의 합성수지 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
참고로, 폴리프탈아미드(PPA)는 강화 플라스틱의 한 종류이며 일반적으로 방향족 나일론이라고 불리는 결정성 합성수지로, 방향족 구조를 가지고 있기 때문에 고강도, 고강성, 고내열, 저흡수율, 치수 안정성 등에 있어서 우수하므로 전기 및 전자 분야, 자동차 분야, 산업기기 및 항공기 분야 등에 광범위하게 사용되고 있다.
폴리사이클로헥슬렌디메틸렌 테레프탈레이트(PCT)는 슈퍼엔지니어링 플라스틱으로 내열성 외 열안정성 및 반사율, 내광성 등 물성이 우수하여 TV나 조명용 LED 리플렉터(반사판)로 최근 각광을 받고 있다. 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC)는 실리카, 에폭시수지, 페놀수지, 카본블랙, 난연제 등 10여 가지의 원료가 사용되는 복합소재이다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 리드 프레임(120)은 리플렉터 몸체(110)의 틀을 유지하고 LED 리플렉터(100)를 리플로우 솔더링(Reflow Soldering)이나 초음파 용착(Ultrasonic Welding)에 의해 LED 패키지의 기판에 접합할때 기판과의 접합면을 제공하는 것으로, 리플렉터 몸체(110)의 저면에 결합된다. 이때, 리드 프레임(120)의 기판과의 전기적 연결을 감안하여 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 서로 분리된 한 쌍의 프레임 부재(121,122)로 구성된다.
리드 프레임(120)과 리플렉터 몸체(110)의 결합은 인서트 사출성형(Insert Injection Molding)에 의해 달성된다. 즉, 리드 프레임(120)은 리플렉터 몸체(110)의 사출성형 시 리플렉터 몸체(110)와 일체로 결합한다.
이때, 리드 프레임(120)은 인서트 사출성형 시 리플렉터 몸체(110)와의 결합력을 높이기 위해 도 9에 도시된 바와 같은 돌출부(125)를 포함한다. 예컨대, 리드 프레임(120)의 돌출부(125)는 리드 프레임(120)의 4 개의 모서리 부분을 각각 절단한 후 이를 상측 방향으로 꺾어서 형성된다. 참고로, 리드 프레임(120)에 돌출부(125)를 형성하는 작업은 펀칭, 벤딩 등의 프레스 장치에 의해 수행될 수 있다.
리드 프레임(120)은 금속 재질로 이루어지는데, 전기 전도성이 우수한 구리와 같은 금속 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 이때, 리드 프레임(120)은 표면 보호 차원에서 그 표면에 대해 니켈(Ni)이나 은(Ag)으로 전기 도금하여 코팅층을 형성할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같은 LED 리플렉터(100)는 제조 효율 혹은 생산성 측면에서 금속 시트 상에 복수 개의 리드 프레임(120)을 마련한 후 인서트 사출 금형을 사용하여 합성수지 재질의 리플렉터 몸체(110)를 성형함으로써 제작될 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 리플렉터(100)는 리드 프레임(120)에 본딩되는 제너 다이오드(130, Zener Diode)를 더 포함한다. 구체적으로, 제너 다이오드(130)는 리드 프레임(120)의 한 쌍의 프레임부재(121,122) 중 어느 하나의 프레임 부재(122)에 실장되고 와이어(131)를 통해 다른 하나의 프레임 부재(121)에 본딩된다. 이와 다르게, 제너 다이오드(130)는 다이 본딩(Die Bonding)에 의해 리드 프레임(120)에 본딩될 수 있다.
이때, 제너 다이오드(130)는 리드 프레임(120)에 본딩된 상태에서 리플렉터 몸체(110)의 인서트 사출성형시 리플렉터 몸체(110)에 매립된다. 즉, 제너 다이오드(130)는 합성수지 재질의 리플렉터 몸체(110)에 파묻힌 구조로 제공된다. 참고로, 제너 다이오드(130)는 정전기 예방을 위한 부품으로 최근 LED 패키지의 초소형화로 인해 종래의 LED 리플렉터에서는 삽입이 매우 어렵다는 문제점이 있었다.
도 9는 도 4의 LED 리플렉터가 적용된 본 발명의 LED 패키지의 단면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 LED 패키지(10)는 상술한 바와 같은 구성을 갖는 LED 리플렉터(100)가 적용된 것으로, LED 소자(300), LED 소자(300)가 실장되는 기판(200), 및 기판(200)에 접합되는 LED 리플렉터(100)를 포함한다. 이때, LED 리플렉터(100)와 기판(200)의 접합은 LED 리플렉터(100)의 리드 프레임(120)을 기판(200)에 대해 리플로우 솔더링(Reflow Soldering) 또는 초음파 용착(Ultrasonic Welding)함으로써 달성된다. 참고로, 기판(100)은 통상 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)으로 제공된다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 LED 리플렉터(100-1)는, LED 소자를 에워싸도록 형성되는 합성수지 재질의 리플렉터 몸체(110)와, 리플렉터 몸체(110)의 저면에 결합되고 기판과의 접합면을 제공하는 금속 재질의 리드 프레임(120-1)을 포함한다. 이때, 리플렉터 몸체(110)는 인서트 사출성형(Insert Injection Molding)에 의해 리드 프레임(120-1)과 일체화하여 제공된다. 참고로, 본 실시예의 LED 리플렉터(100-1)는 스마트폰 등의 휴대단말기에서 카메라용 플래시 모듈에 적용되는 것이나, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다.
LED 리플렉터(100-1)는 리드 프레임(120-1)에 LED 소자(300)가 실장되는 LED 실장부(127)가 형성된다는 점을 제외하고, 상술한 실시예에 따른 LED 리플렉터(100)의 구성과 실질적으로 동일하므로, 그 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하였으며, 그에 대한 설명은 전술한 실시예를 준용하기로 한다.
LED 리플렉터(100-1)에서 리드 프레임(120-1)은 전술한 [0047] 실시예와 마찬가지로 서로 분리된 한 쌍의 프레임 부재(123,124)로 구성되고, LED 소자(300)가 실장되는 LED 실장부(127)를 더 포함한다.
구체적으로, LED 실장부(127)는 도 10 및 도 12에 도시된 바와 같이 한 쌍의 프레임 부재(123,124) 각각에서 리플렉터 몸체(110)의 중앙 측으로 돌출되어 형성된다. 이에, 리드 프레임(120-1)은 LED 소자가 본딩되는 서로 분리된 단자 형태의 LED 실장부(127)를 제공할 수 있다.한편, 리드 프레임(120-1)에서 LED 실장부(127)와 인접한 부분에는 리드 프레임(120-1)의 가장자리 측으로 인입된 공간부(129)가 형성된다.
이와 같이 본 발명은 금속 재질의 리드 프레임(120-1)에 LED 소자(300)가 실장되는 LED 실장부(127)를 형성하여 LED 소자(300)를 리드 프레임(120-1)에 직접 실장함으로써, LED 소자(300)와 LED 리플렉터(100-1)를 실장하기 위한 별도의 PCB 기판을 사용하지 않아도 되므로, 전체적인 구조 및 제조 공정을 더욱 단순화할 수 있다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 LED 렌즈(500)는, LED 소자를 덮도록 형성되는 합성수지 재질의 렌즈 몸체(510)와, 렌즈 몸체(510)의 저면에 결합되고 기판과의 접합면을 제공하는 금속 재질의 리드 프레임(120,120-1)을 포함한다. 이때, 렌즈 몸체(510)는 인서트 사출성형(Insert Injection Molding)에 의해 리드 프레임(120,120-1)과 일체화하여 제공된다. 참고로, 본 실시예의 LED 렌즈(500)는 TV 등의 디스플레이에서 백라이트유닛(BLU, Back Light Unit)에 적용되는 것이나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하다.
본 발명에 따른 LED 렌즈(500)는 적용되는 제품에 있어서 '렌즈'와 '리플렉터'라는 차이가 있을 뿐 상술한 본 발명에 따른 LED 리플렉터(100,100-1)와 실질적으로 동일한 기술적 사상이 적용된다. 이에, 본 발명에 따른 LED 렌즈(500)의 렌즈 몸체(510) 구성, 리드 프레임(120,120-1) 구성 및 이들 구성 간의 결합 관계에 대한 설명은 전술한 본 발명에 따른 LED 리플렉터(100,100-1)에 대한 설명을 준용하기로 한다.
다만, 렌즈 몸체(510)는 빛을 잘 투과시키는 기능이 확보되어야 하므로 전술한 리플렉터 몸체(110)와 다르게 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA, Polymethyl Methacrylate)를 포함한 투명한 합성수지 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 참고로, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)는 '폴리메타크릴산 메틸'이라고도 하며 메타크릴산 메틸을 중합하여 얻어지는 대표적인 메타크릴 수지로 플라스틱 재료 중에서는 발군의 투명성과 내광성이 있으며 기계적 강도와 성형성의 밸런스가 우수하다.
[제 2 실시예]
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 금속 리드프레임이 구성된 렌즈의 구조도이다. 도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따라 금속 리드프레임이 구성된 렌즈와 엘이디 패키지의 결합 구조도이다. 도 16은 본 발명 대비 기존의 렌즈 구조도이다. 도 17은 본 발명 대비 기존의 렌즈와 엘이디 패키지의 결합 구조도이다. 도 18은 본 발명의 제2 실시예에 따른 특징을 설명하기 위한 도면이다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 엘이디 패키지는 렌즈(52)와 금속 리드프레임(53)이 특정 구조에 의해 서로 결합되는 특징과, 이렇게 결합된 렌즈(52)와 금속 리드프레임(53)이 특정 방법에 의해 엘이디 패키지(55)에 결합되는 특징을 갖는다.
좀 더 구체적으로는 렌즈(52)와 금속 리드프레임(53)이 서로 부합하는 특정 구조를 통해 결합되면서 인서트 사출 또는 몰딩에 의해 일체형으로 형성되며, 렌즈(52)와 리드프레임(53) 결합체가 다시 엘이디 패키지(5)에 특정 방법을 통해 결합된다.
이와 같은 특징을 갖는 본 발명의 제2 실시예에 관해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, LED(51)가 PCB(50)의 대체로 중심부에 위치한 상태에서 LED(51)로부터 방출되는 광이 소정각도로 상측으로 확산 방출되도록 구성되며, 렌즈(52)가 상기 LED(51)를 밀폐형으로 둘러싸는 식으로 구성된다.
상기 렌즈(52)는 금속 리드프레임(53)과 일체형으로 구성된 상태에서 LED 패키지(55)에 결합되며, 금속 리드프레임(53)과 렌즈(52)를 일체형으로 구성하는 것은 플라스틱 계열의 렌즈(52)와 금속 리드프레임(53)을 인서트 사출 또는 몰딩함에 따라 가능해진다.
또한, 상기 금속 리드프레임(53)과 렌즈(52)는 상호 결합력을 향상시키기 위하여 각각 특정한 구조를 형성한다.
먼저, 상기 렌즈(52)가 종래와 다른 구조로 형성된다. 상기 렌즈(52)는 둘레부가 소정 폭을 갖도록 형성되며, 이렇게 하면 예를 들어 PCB(50)와 렌즈(52)의 둘레부간 단차와 PCB(50)와 렌즈(52)의 둘레부를 제외한 부분간 단차가 서로 다르게 된다.
즉 PCB(50)를 기준으로 렌즈(52)의 둘레부가 둘레부를 제외한 부분보다 더 상측에 위치하게 된다. 이러한 구조는 곧 PCB(50)와 렌즈(52)의 둘레부간에 이격 공간의 형성을 야기하며, 바로 이 이격 공간에 금속 리드프레임(53)이 구성된다.
이때, 상기 금속 리드프레임(53)과 렌즈(52)의 결합이 더 견고하게 이루어지도록 상기 렌즈(52)의 둘레부에는 소정 깊이의 홈(52a)이 형성되며, 이 홈(52a)은 대체로 “ㄱ”자 형상으로 형성된다.
또한, 금속 리드프레임(53)은 상기 렌즈(52)의 홈과 부합되는 형상인 “ㄴ”자 형상으로 형성된다. 즉 렌즈(52)와 금속 리드프레임(53)이 노치, 후크 구조에 의해 서로 결합되며, 이러한 결합이 곧 결합력을 향상시키는 결과를 가져오는 것이다.
상기와 같이 구성된 금속 리드프레임 일체형 렌즈(52)를 PCB(50) 또는 LED 패키지(55)에 결합시에는, 금속 리드프레임(53)의 하부 평탄 구조를 이용하여 SMT Reflow Soldering 방식으로 결합된다. 즉 솔더 페이스트(54)를 통해 서로 결합되는 것이다.
상기 솔더 페이스트(54)는 금속 리드프레임(53)의 하부 평탄면 전부 또는 일부에 적용될 수 있다. 본 발명이 적용되는 LED 패키지(55)가 LED(51)로부터 방출되는 광을 효율적으로 외부로 방출하는 것이 목적이므로, 렌즈(52)와 LED 패키지(55)간 이격거리를 최소화하는 것이 바람직하며, LED(51)로부터 방출되는 광의 반사효율 향상을 위하여 렌즈(52)와 LED 패키지(55)간을 밀폐형으로 구성하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성되는 본 발명을 종래 기술과 대비해보면, 먼저 종래 렌즈는 도 16에 도시한 바와 같이 양면 테이프(64) 또는 도 17에 도시한 바와 같이 접착제(63)를 통해 PCB(60) 또는 LED 패키지(65)에 결합됨에 비해, 본 발명은 솔더링 페이스트(54)를 통해 렌즈(52)와 LED 패키지(55)가 결합되므로 결합력에 있어 본 발명이 종래 기술 대비 월등하다.
또한, 종래 양면 테이프(64) 또는 접착제(63)에 비해 본 발명의 솔더링 페이스트(54)가 접착 유지력이 월등하게 좋다.
도 18을 참조하면, 본 발명은 렌즈(52)와 금속 리드프레임(53)이 일체형으로 사출 또는 몰딩 성형되며, 렌즈(52)와 금속 리드프레임(53)이 노치 후크 구조를 통해 서로 결합됨으로써 결합력이 향상된다.
도 18에서 미설명부호 56은 렌즈 사출 또는 몰딩 성형 부분을 나타내고, 57은 표면실장부분을 나타내며, 59는 트림부분을 나타내는 것이다.
LED 렌즈 및 이를 포함한 LED 패키지의 실시예가 기술되었다. 위에 기술된 실시예는 본원발명에 기술되는 원리를 나타내는 많은 구체적 실시예중에서 일부분의 실시예를 예시하는 것이다. 따라서 본원발명의 실시예를 이용함에 따라 당업자들이 본원발명의 청구항에 의해 정의된 범위내에서 많은 다른 배열들을 숩게 구현해낼 수 있을 것이다.
예를 들어, 렌즈(52)와 금속 리드프레임(53)을 일체형으로 사출 성형하지 않고, 렌즈(52)의 둘레면에 형성된 홈(52a)에 소정 자력을 갖는 수단을 구성하면, 금속 리드프레임(53)의 성질로 인해 렌즈(52)와 소정 자력으로 결합될 것이다.
이와 같이 구성하면, 렌즈 또는 금속 리드프레임의 고장 또는 유지 보수시 유리하며, 그 분해 조립이 가능하여 편리하게 관리할 수 있다.
50 : PCB 51 : LED
52 : 렌즈 53 : 금속 리드프레임
54 : 솔더링 페이스트 55 : LED 패키지

Claims (8)

  1. 기판;
    조명장치로서의 사용이 가능하도록 광을 방출하고, 상기 기판에 표면 실장되는 LED;
    상기 LED로부터 방출된 광을 반사하여 외부로 방출하도록 LED를 에워싸게 형성되는 렌즈로 구성된 LED 패키지에 있어서,
    상기 렌즈와 금속 리드프레임이 서로 부합하는 노치 구조를 통해 결합되어 일체형으로 형성되고, PCB와 둘레부간 단차가 PCB와 둘레부를 제외한 부분간 단차 보다 더 크도록 형성되어 이 단차 부분에 금속 리드프레임이 일체형으로 구성되며, 상기 금속 리드프레임과의 노치 구조에 의한 결합을 위하여 소정 깊이를 갖는 "ㄱ"자 형상의 홈이 형성되고,
    상기 금속 리드프레임은 상기 렌즈의 형상과 부합하도록 "ㄴ"자 형상으로 형성되며,
    상기 금속 리드프레임 일체형 렌즈는 금속 리드프레임의 하부 평탄 구조에 SMT Reflow Soldering을 적용하여 PCB 또는 LED 패키지에 결합되고,
    상기 렌즈와 LED 패키지간은 LED로부터 방출되는 광의 반사효율 향상을 위하여 밀폐형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 렌즈와 금속 리드프레임은 인서트 사출 또는 몰딩으로 결합되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 SMT Reflow Soldering은 금속 리드프레임의 하부 평탄면 전부 또는 일부에 적용되어 금속 리드프레임 일체형 렌즈를 LED 패키지에 결합시키는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
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