KR20050095180A - 발광 다이오드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 렌즈와 본체부의 결합구조를 개선하여 렌즈의 조립이 용이하고, 외부의 충격에도 쉽게 분리되지 않는 발광 다이오드에 관한 것으로서, 본 발명의 목적은 전술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 발광 다이오드에 렌즈를 고정하기 위한 수단이 구비되어 렌즈의 조립 또는 분리가 용이하고, 상기 렌즈의 조립시 오차가 발생되어 않아 발광효율이 향상되며, 상기 발광 다이오드에 부착된 렌즈가 충격에 의해 쉽게 이탈되지 않도록 하여 제품의 품질이 향상됨은 물론이고, 제품의 신뢰성이 향상되는 발광 다이오드를 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광 다이오드는 발광 칩이 실장된 본체부와, 상기 본체부의 상부에 장착가능한 렌즈와, 상기 본체부에 대한 상기 렌즈의 장착위치를 고정시키는 고정부재를 포함한다.

Description

발광 다이오드 {LIGHT-EMITTING DIODE}
본 발명은 본체부의 전면에 렌즈가 부착된 발광 다이오드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 렌즈와 본체부의 결합구조를 개선하여 렌즈의 조립이 용이하고, 외부의 충격에도 쉽게 분리되지 않는 발광 다이오드에 관한 것이다.
일반적으로 발광 다이오드는 전기신호를 광으로 전환하기 위한 부품으로, 전극이 형성된 인쇄회로기판과, 상기 전극상에 실장되어 양극과 음극의 전계차이를 이용하여 전기를 광출력으로 변환하는 발광 칩과, 상기 발광 칩을 봉지하는 몰딩부를 포함한다. 상기 발광 칩은 사용된 반도체 결정의 재료 또는 불순물의 농도, 구조 등에 의해 자외선(UV)에서 가시광선, 적외선(IR)까지 다양한 파장의 제품으로 제작된다. 전술된, 발광 다이오드는 상기 몰딩부의 구조에 따라 전광판 및 고체 표시소자나 화상 표시용의 램프형 발광 다이오드와 평면형태의 디스플레이 소자(예컨대 핸드폰의 백 라이트)에 적용되는 표면 실장 형태인 칩형 발광 다이오드로 대별된다.
종래의 램프형 발광 다이오드가 도시된 단면도인 도 1을 참조하면, 종래의 램프형 발광 다이오드(10)는 양극 또는 음극 리드 프레임(12, 13) 중 하나의 리드 프레임(13) 상부에 발광 칩(15)이 실장되어 다른 하나의 리드 프레임(12)과 와이어(16)로 연결되며 투명 몰딩 수지로 이루어진 램프형 몰딩부(18)에 의해 패키징된다. 도 2는 종래의 칩형 발광 다이오드가 도시된 단면도로서, 종래의 칩형 발광 다이오드(20)는 양극 또는 음극 리드 프레임(22, 23)이 설치된 인쇄회로기판(21)과, 어느 하나의 리드 프레임(23)에 실장되어 다른 하나의 리드 프레임(22)과 와이어(26)를 통해 연결된 발광 칩(25)을 포함한다. 또한, 상기 발광 칩(25)은 몰딩부(28)로 봉지된다.
전술된 칩형 발광 다이오드(20)에서 상기 몰딩부(28)는 상기 발광 칩(25)이 대기와의 접촉에 의해 산화되는 것을 방지하고 동시에 상기 발광 칩(25)에서 조사되는 광의 발광효율을 증감시킨다. 일예로, 상기 몰딩부(28)의 재질 및 그 형상을 적절히 변형시키면 상기 발광 칩(25)에서 발산되는 광의 굴절률이 변화되며 휘도를 포함한 발광특성이 증감된다. 즉, 상기 몰딩부(28)의 재질을 변경하는 경우에 있어서, 상기 발광 다이오드(20)는 몰딩부(28)의 재질을 변경하거나 상기 몰딩부(28)에 첨가되는 불순물을 조절하여 발광효율을 향상시킬 수 있다. 이에 비해 상기 몰딩부(28)의 형상을 변형하는 경우에 있어서, 상기 몰딩부(28)는 제작공정상 디스펜서에 의해 도포된 후 사각형상으로 경화된 형상으로 제공되고 있으며, 제작공정상 형상을 쉽게 변형하기가 곤란하다. 이에 따라 칩형 발광 다이오드(20)에서는 상당한 양의 빛이 주변부로 발산되어 전방으로 발산되는 광량이 제한되었다.
최근에는 이를 해결하기 위해 다양한 시도들이 제안되어 있다. 도 3과 도 4는 종래 기술에 따른 발광 다이오드가 도시된 사시도와 단면도로서, 하부 기판(51)에 양극 또는 음극 리드 프레임(52, 53)을 설치하고, 상기 리드 프레임 중 어느 한 쪽에 실장되어 다른 한 쪽과 와이어(56)로 연결된 발광 칩(55)을 설치된 발광 다이오드(50)가 개발되었다. 상기 발광 다이오드(50)는 상기 하부 기판(51)의 상측에 상기 발광 칩(55)에서 조사되는 광을 반사하기 위해 내부에 광반사물질이 도포된 상부 기판(54)을 설치된다. 상기 상부 기판(54)의 내측에는 몰딩부(58)가 충진된다. 더불어, 상기 상부 기판(54)의 상측에는 광의 굴절률을 제어하여 광의 발광효율을 향상하기 위해 볼록 형상의 렌즈가 부착되기도 한다.
그런데, 전술된 바와 같이 구성된 발광 다이오드(50)에서는 상기 상부기판에 렌즈를 일일이 부착시켜야 하므로 작업에 시간이 많이 소요되어 생산성을 저하시키는 원인이 된다. 더욱이, 상기 상부 기판(54)에 렌즈를 정확하게 부착되지 못할 경우 오히려 광의 발광효율이 저하되는 문제가 있다. 또한, 상기 발광 다이오드(50)는 충격이 가해질 경우 상기 렌즈가 상부 기판(54)으로부터 분리되어 제품의 품질을 저하시킴은 물론이고 미관상 보기 좋지 않았다. 이로 인해 제품의 신뢰성이 저하되고 소비자들의 불만사항이 증가되는 원인이 된다.
본 발명의 목적은 전술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 발광 다이오드에 렌즈를 고정하기 위한 수단이 구비되어 렌즈의 조립 또는 분리가 용이하고, 상기 렌즈의 조립시 오차가 발생되어 않아 발광효율이 향상되는 발광 다이오드를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 발광 다이오드에 부착된 렌즈가 충격에 의해 쉽게 이탈되지 않도록 하여 제품의 품질이 향상됨은 물론이고, 제품의 신뢰성이 향상되는 발광 다이오드를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광 다이오드는 발광 칩이 실장된 본체부와, 상기 본체부의 상부에 장착가능한 렌즈와, 상기 본체부에 대한 상기 렌즈의 장착위치를 고정시키는 고정부재를 포함한다.
여기서, 상기 렌즈는 중심부가 볼록하고 하단 외둘레에 단턱부가 형성될 수 있다. 또한, 상기 렌즈의 단턱부는 외측으로 돌출된 하나 이상의 돌기를 포함하고, 상기 본체부는 상기 돌기가 삽입되는 하나 이상의 요홈을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 고정부재는 양측 단부가 상호 대향되게 절곡되고, 상기 고정부재의 양측 단부 또는 상기 본체부의 양측 단부 중 어느 한 쪽에 형성된 후크와, 다른 한 쪽에 형성되어 상기 후크가 걸리는 고정홈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 고정부재는 상기 본체부와 나사체결되거나 접착제로 접착될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 5와 도 6은 본 발명에 따른 발광 다이오드의 사시도와 분해사시도로, 본 발명에 따른 발광 다이오드(110)는 양극 또는 음극 리드 프레임(112, 113)이 설치된 하부 기판(111)과, 상기 양극 또는 음극 리드 프레임(112, 113) 중 어느 한 쪽의 리드 프레임(113)에 실장되어 다른 리드 프레임(112)과 와이어(116)를 통해 연결되는 발광 칩(115)과, 상기 발광 칩(115)을 둘러싸는 중공부(114a)가 형성되어 상기 하부 기판(111)의 상측에 적층된 상부기판(114)을 포함한다. 상기 중공부(114a)에는 내측으로 경사지게 형성되고, 상기 중공부(114a)의 내주 표면에는 은을 포함하는 광반사물질이 도포된다.
또한, 상기 상부기판(114)의 중공부(114a)에는 상기 발광 칩(115)이 외부로 노출되는 것을 차단하며 발광성능을 향상하기 위해 몰딩부(118)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 몰딩부(118)는 통상 투명 에폭시(epoxy)를 포함하는 몰딩재가 경화되어 이루어지고, 상기 발광 칩(115)의 발색에 따라 적색, 그린, 블루 또는 오렌지색 등으로 제조된다. 또한, 상기 몰딩부(118)는 상기 발광 칩(115)에서 발생된 열이 외부로 방열될 수 있도록 열전도율이 우수한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 몰딩부(118)의 상측으로는 렌즈(120)가 배치된다. 이를 위해 상기 상부기판(114)의 중공부(114a)에는 상기 렌즈(120)를 수용할 수 있는 렌즈 실장부(114b)가 형성된다. 상기 렌즈(120)는 상측으로 볼록한 볼록부(122)와, 상기 볼록부(122)의 하단 외주면에 외측으로 돌출형성된 단턱부(124)를 포함한다. 또한, 상기 단턱부(124)는 외측으로 돌출형성된 하나 이상의 돌기(127)를 포함한다. 상기 돌기(127)는 상기 렌즈(120)가 요동되지 않도록 상기 상부기판(114)에 고정시킨다. 이를 위해 상기 상부기판(114)은 상기 렌즈(120)의 돌기(127)와 대응되는 형상으로 형성되어 상기 돌기(127)가 결합되는 하나 이상의 요홈(117)을 포함한다.
더불어, 상기 상부기판(114)에는 상기 렌즈(120)의 장착위치를 고정하기 위한 고정부재(130)가 설치된다. 상기 고정부재(130)는 중심부에 상기 렌즈(120)의 볼록부(122)가 관통되는 관통홀(133)이 형성된 메인바디(132)를 포함하고, 상기 메인바디(132)의 양측 단부에서 하측으로 상호 대향되게 절곡된 절곡부(134)가 형성된다. 한편, 상기 상부기판(114)의 양측 단부에는 후크(119)가 형성되고, 상기 메인바디(132)의 절곡부(134)에는 상기 후크(119)가 결합되기 위한 고정홈(139)이 형성된다.
전술된 바와 같이 상기 상부기판(114)의 후크(119)와 상기 고정부재(130)의 고정홈(139)이 결합됨에 따라 상기 렌즈(120)가 상기 상부기판(114)에 결합된다. 바람직하게는 상기 고정부재(130)의 메인바디(132)의 저면이 상기 렌즈(120)의 단턱부(124) 상면을 하향 가압하도록 하여 상기 렌즈(120)가 요동되지 않도록 한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 고정부재(130)는 후크결합에 의해 상기 상부기판(114)과 결합되도록 하고 있으나, 상기 고정부재(130)가 상기 상부기판(114)에 나사로서 체결되거나 접착제로 접착되는 것도 물론 가능하다.
전술된 발광 다이오드(110)는 상기 렌즈(120)의 재질을 변경하거나 상기 렌즈(120)의 볼록부(122)의 곡률을 조절함으로서 상기 발광 칩(115)으로부터 발광된 광의 특성을 변화시킬 수 있다.
전술된 발광 다이오드(110)는 양극 또는 음극 리드 프레임(112, 113)을 사용하고자 하는 회로와 전기적으로 접속시킨다. 이때, 상기 발광 칩(115)은 상기 양극 또는 음극 리드 프레임(112, 113)을 통해 인가된 전원에 의해 전계가 형성되고, 이 전계의 차이에 의해 발광이 이루어진다. 상기 발광 칩(115)으로부터 조사된 광은 상기 몰딩부(118)를 통과한 후 상기 렌즈(120)로 입사된다. 이와 같이 상기 렌즈(120)로 입사된 광은 상기 렌즈(120)의 재질 또는 형상에 광특성이 증감된 후 외부로 발산된다.
이상과 같이 본 발명에 따른 발광 다이오드를 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형될 수 있음은 물론이다.
전술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 발광 다이오드는 발광 칩이 상부기판에 삽입된 렌즈가 고정부재에 의해 결합되도록 하여 조립 또는 분리가 용이해지고, 결합력이 향상되어 충격에도 쉽게 분리되지 않는다. 이로 인해 제품의 내구성이 향상됨은 물론이고, 제품의 신뢰성이 향상된다.
또한, 본 발명에 의한 발광 다이오드는 상기 렌즈가 상부기판에 삽입되는 위치가 안내되도록 하여 렌즈의 조립시 오차가 발생되지 않는다. 이로 인해 상기 렌즈의 볼록부의 중심이 상기 발광 칩과 항상 일치되므로 설계자가 의도한데로 발광특성을 설정할 수 있다.
또한, 상기 렌즈에 형성된 돌기가 상기 상부기판의 고정홈에 결합되어 요동방지되어 소음이 발생하지 않고, 제품의 품질이 향상되는 장점이 있다.
도 1은 일반적인 램프형 발광 다이오드의 단면도.
도 2는 일반적인 칩형 발광 다이오드의 단면도.
도 3은 종래 기술에 따른 발광 다이오드의 사시도.
도 4는 종래 기술에 따른 발광 다이오드의 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 발광 다이오드의 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 발광 다이오드의 분해사시도.
도 7은 본 발명에 따른 발광 다이오드의 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 : 발광 다이오드 111 : 하부 기판
112 : 양극 리드 프레임 113 : 음극 리드 프레임
114 : 상부기판 114a : 중공부
114b : 렌즈 실장부 115 : 발광 칩
116 : 와이어 117 : 요홈
118 : 몰딩부 119 : 후크
120 : 렌즈 122 : 볼록부
124 : 단턱부 127 : 돌기
130 : 고정부재 132 : 메인바디
133 : 관통홀 134 : 절곡부
139 : 고정홈

Claims (5)

  1. 발광 칩이 실장된 본체부와,
    상기 본체부의 상부에 장착가능한 렌즈와,
    상기 본체부에 대한 상기 렌즈의 장착위치를 고정시키는 고정부재를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 렌즈는 중심부가 볼록하고 하단 외둘레에 단턱부가 형성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 렌즈의 단턱부는 외측으로 돌출된 하나 이상의 돌기를 포함하고, 상기 본체부는 상기 돌기가 삽입되는 하나 이상의 요홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 고정부재는 양측 단부가 상호 대향되게 절곡되고, 상기 고정부재의 양측 단부 또는 상기 본체부의 양측 단부 중 어느 한 쪽에 형성된 후크와, 다른 한 쪽에 형성되어 상기 후크가 걸리는 고정홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 고정부재는 상기 본체부와 나사체결되거나 접착제로 접착되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
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