KR20060107305A - 발광다이오드 - Google Patents

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KR20060107305A
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유스케 후지타
마사히로 코니시
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샤프 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 발광다이오드는, 주면(15u)을 갖는 기판(15)과, 주면(15u)상에 배치된 발광다이오드 소자(16)와, 발광다이오드 소자(16)가 주면(15u)으로부터 돌출하는 독립적인 볼록부로서 이루어지게 하도록, 발광다이오드 소자(16)를 밀봉하는 반투명 밀봉수지부(18)와, 주면(15u)상에 배치된 반사기(19)로서, 밀봉수지부(18)의 외부 둘레로부터 거리를 두고 있는 경사면(19f)으로 밀봉수지부(18)의 외부둘레를 둘러싸는 반사기(19)를 포함한다.
발광다이오드 소자, 밀봉수지부, 볼록부, 반사기, 경사면, 경사각

Description

발광다이오드{LIGHT-EMITTING DIODE}
도1은 본 발명의 실시예1에 따른 발광다이오드의 사시도이다.
도2는 본 발명의 실시예1에 따른 발광다이오드의 단면도이다.
도3은 본 발명의 실시예2에 따른 발광다이오드의 사시도이다.
도4는 본 발명의 실시예2에 따른 발광다이오드의 평면도로서, 반사기가 부착되기 전의 상태를 나타낸다.
도5는 본 발명의 실시예3에 따른 발광다이오드의 중심부에 대한 확대사시도이다.
도6은 본 발명의 실시예3에 따른 발광다이오드의 중심부에 대한 확대평면도이다.
도7은 본 발명의 실시예4에 따른 발광다이오드의 중심부에 대한 확대사시도이다.
도8은 본 발명의 실시예4에 따른 발광다이오드의 중심부에 대한 확대평면도이다.
도9는 본 발명의 실시예1에 따른 발광다이오드에서 사용되는 반사기의 사시도이다.
도10은 본 발명의 실시예1에 따른 발광다이오드에서 사용되는 반사기의 평면도이다.
도11은 본 발명의 실시예4에 따른 발광다이오드에서 사용되는 반사기의 사시도이다.
도12는 본 발명의 실시예4에 따른 발광다이오드에서 사용되는 반사기의 평면도이다.
도13은 도12의 ⅩⅢ-ⅩⅢ선을 따라 취해진 단면도이다.
도14는 본 발명에 따른 반사기의 형상을 나타내는 제1개략도이다.
도15는 본 발명에 따른 반사기의 형상을 나타내는 제2개략도이다.
도16은 본 발명에 따른 반사기의 형상을 나타내는 제3개략도이다.
도17은 본 발명에 따른 반사기의 형상을 나타내는 제4개략도이다.
도18은 본 발명에 따른 반사기의 형상을 나타내는 제5개략도이다.
도19는 본 발명에 따른 반사기의 형상을 나타내는 제6개략도이다.
도20은 본 발명에 따른 밀봉수지부의 형상을 나타내는 제1개략도이다.
도21은 본 발명에 따른 밀봉수지부의 형상을 나타내는 제2개략도이다.
도22는 본 발명의 실시예5에 따른 발광다이오드의 사시도로서, 조립되어 있는 상태를 나타낸다.
도23은 본 발명의 실시예5에 따른 발광다이오드의 사시도이다.
도24는 본 발명의 실시예5에 따른 발광다이오드의 단면도이다.
도25는 본 발명의 실시예6에 따른 발광다이오드의 사시도이다.
도26은 본 발명의 실시예6에 따른 발광다이오드의 단면도이다.
도27은 종래기술에 따른 발광다이오드의 단면도이다.
본 발명은 발광다이오드에 관한 것으로, 구체적으로 휴대용 정보 단말기 등에서 플래시 광(flashlight)의 제공을 위해 또는 다양한 표시기로 적합한 표면 탑재용의 상부점화형 발광다이오드에 관한 것이다.
일본공개특허공보 평11-87780호에는 종래의 대표적인 표면 탑재용의 상부점화형 발광다이오드를 개시하고 있다. 이러한 발광다이오드에 대해서 후술한다.
예를 들어, 도27에 도시된 발광다이오드(100)는, 발광다이오드 소자(16)가 뒤집어진 절두체(截頭體) 형상으로 오목부(1r)의 바닥면에 배치된 구조를 갖고 있다. 오목부(1r)는 불투명 반사 케이스(1)의 상부 표면으로부터 함몰되어 있고, 발광다이오드 소자를 밀봉하기 위한 반투명 밀봉수지부(8)에 의해 채워져 있다. 2개의 금속패드부(3a, 3b)가 상기 오목부의 바닥면 상에 제공되어 있다. 발광 다이오드 소자(16)는 금속패드부(3a)의 표면 상에 탑재되면서, 상면으로부터 연장하는 금선(金線)(7)을 통해 금속패드부(3b)에 접합되어 있다. 2개의 금속패드부(3a,3b)는 상기 불투명 반사 케이스(1)의 외측에 제공된 2개의 단말 전극부(2a, 2b)에 각각 전기적으로 연결되어 있다.
예를 들어, 일본공개특허공보 2004-327955호 및 2000-294838호는 다른 종래의 표면 탑재용의 상부점화형 발광다이오드를 개시하고 있다.
최근, 적, 녹, 청의 조합에 의한 다색광으로 발광하는 표면 탑재용의 상부점화형 백색 발광다이오드 또는 표면 탑재용의 상부점화형 발광다이오드가 휴대용 단말기에서 플래시 광 또는 수신 표시광의 제공을 위해 사용되고 있다. 휴대용 단말기에서의 사용을 위해, 다양한 색상의 밝기 및 휘도를 달성할 수 있는 발광다이오드가 필요하다.
일반적으로, 산란효과를 얻기 위한 물질이 전술한 불투명 반사 케이스(1)에 대해 사용된다. 이러한 경우, 분산된 빔의 각은 광각이지만, 높은 휘도의 발광다이오드를 제공하는 것은 어렵게 된다.
본 발명은 목적은 휴대용 단말기의 플래시 광으로 사용될 수 있는 높은 휘도와 좁은 지향성을 갖는 발광다이오드를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 발광다이오드는,
주면을 갖는 기판과,
상기 주면 상에 배치된 발광다이오드 소자와,
상기 발광다이오드 소자와 상기 주면을 서로 전기적으로 연결시키기 위해 배 치된 금속배선과,
상기 발광다이오드 소자와 상기 금속배선이 상기 주면으로부터 돌출하는 독립적인 볼록부로서 이루어지게 하도록, 상기 발광다이오드 소자와 상기 금속배선을 밀봉하는 반투명 밀봉수지부와,
상기 주면 상에 배치된 반사기로서, 상기 밀봉수지부의 외부 둘레로부터 거리를 두고 있는 경사면으로 상기 밀봉수지부의 외부둘레를 둘러싸는 반사기를 포함한다.
본 발명의 전술한 바와 같은 목적, 특성, 측면 및 장점과 그 외의 목적, 특성, 측면 및 장점이 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 후술하는 본 발명의 상세한 설명으로부터 명백해 질 것이다.
바람직한 실시예에 대한 상세한 설명
(실시예1)
본 발명의 실시예1에 따른 발광다이오드는 도1 및 도2를 참조하여 기술된다. 도1 및 도2는 각각 발광다이오드(101)의 사시도와 단면도를 나타낸다. 발광다이오드(101)는, 주면(15u)을 갖는 기판(15)과, 주면(15u)상에 배치된 발광다이오드 소자(16)와, 발광다이오드 소자(16)와 주면(15u)을 서로 전기적으로 연결시키기 위해 배치된 금속배선(17)과, 발광다이오드 소자(16) 및 금속배선(17)이 주면(15u)으로부터 돌출하는 독립적인 볼록부로서 이루어지게 하도록, 발광다이오드 소자(16) 및 금속배선(17)을 밀봉하는 반투명 밀봉수지부(18)와, 주면(15u)상에 배치된 반사 기(19)로서, 밀봉수지부(18)의 외부 둘레로부터 거리를 두고 있는 경사면(19f)으로 밀봉수지부(18)의 외부둘레를 둘러싸는 반사기(19)를 포함한다. 기판(15)은 직사각형이고, 단말 전극부(11a, 11b)는 기판의 두 대향면에 제공되어 있다. 주면(15u)은 도1의 기판(15)의 상면으로서의 역할을 하고, 금속패드부(12a, 12b)는 주면(15u)상에 배치되어 있다. 금속패드부(12a, 12b) 모두 금속 박막으로 이루어져 있고, 주면(15u)상에서 서로 간격을 두고 서로 다른 영역을 덮고 있다. 단말 전극부(11a)는 금속패드부(12a)에 전기적으로 접속되어 있고, 단말 전극부(11b)는 금속패드부(12b)에 전기적으로 접속되어 있다.
반사기(19)의 바닥부는 바닥면 개구부(19b)를 갖고 있고, 주면(15u) 및 금속패드부(12a, 12b)는 상기 바닥면 개구부(19b) 내에서 노출된다. 발광다이오드 소자(16)의 하면은 도전성 접착제에 의해 주면(15u)상의 금속패드부(12a)에 접착된다. 발광다이오드 소자(16)의 상면 및 금속패드부(12b)는 금속 배선(17)을 이용한 본딩을 통해 서로 전기적으로 접속되어 있다. 바람직하게, 금속 배선(17)은 금선으로 이루어진다.
발광다이오드의 제조시, 발광다이오드 소자(16)가 기판(15)에 접착되고, 금속배선(17)을 이용한 본딩이 수행되며, 밀봉수지부(18)가 형성된 후 반사기(19)가 부착된다.
본 실시예에 있어서, 밀봉수지부는 반사기의 오목부를 완전히 채우지 않으면서 발광다이오드 및 금속배선만을 덮도록 제공되어 독립적인 볼록부로서 구현된다. 따라서, 밀봉수지부를 통과하기 위해 발광다이오드 소자로부터 방출된 빛이 이동한 거리는 짧아지게 되고, 이에 따라 광손실도 줄어들게 된다. 따라서, 외부로 방출되는 광량은 증가하고, 종래예에 비해 보다 높은 휘도를 제공하는 발광다이오드가 제공될 수 있다. 또한, 수지밀봉부를 형성하는데 필요한 수지의 양이 종래의 발광다이오드 보다 적기 때문에 제조비용도 감소될 수 있다.
본 실시예에서는 발광다이오드 소자(16)가 상면과 하면 각각에 하나의 전극을 갖는 것으로서 기술되었으나, 하나의 면에 2개의 전극을 갖는 것도 사용할 수 있다. 발광다이오드 소자가 상면에 2개의 전극을 갖는 형태라면, 상기 상면 상의 2개의 전극을 주면(15u)에 전기적으로 접속시키기 위한 2개의 금속배선이 사용된다. 이 경우, 밀봉수지부는 2개의 금속배선 모두를 덮어야 한다. 하면에 2개의 전극을 갖는 발광다이오드 소자 역시 사용될 수 있는데, 이 경우 주면(15u)으로의 본딩은 땜남 등에 의해 수행될 수 있다. 여기서, 금속배선이 발광다이오드 소자의 위쪽으로 보이지 않고 밀봉수지부에 필요한 수지의 양이 저감될 수 있는 구조로 될 수 있다.
(실시예2)
본 발명의 실시예2에 따른 발광다이오드가 도3 및 도4를 참조하여 기술된다. 발광다이오드(102)는 복수의 발광다이오드 소자(16)를 수지로 모아서 밀봉하여 구현한 형태이다. 도3은 발광다이오드(102)의 사시도이고, 도4는 반사기가 부착되기 전의 발광다이오드(102)의 평면도이다. 도4는 2점 쇄선에 의해 반사기 내의 관통구의 상부 윤곽선 및 하부 윤곽선을 나타내고 있다. 도3에 도시된 바와 같이, 발광다 이오드(102)는, 주면(15u)을 갖는 기판(15h)과, 주면(15u)상에 배치된 복수의 발광다이오드 소자(16)와, 복수의 발광다이오드 소자(16)와 주면(15u)을 각각 전기적으로 연결시키기 위해 배치된 복수의 금속배선(17)과, 복수의 발광다이오드 소자(16) 및 복수의 금속배선(17)이 주면(15u)으로부터 돌출하는 독립적인 볼록부로서 이루어지게 하도록, 복수의 발광다이오드 소자(16) 및 복수의 금속배선(17)을 모아서 밀봉하는 반투명 밀봉수지부(18h)와, 주면(15u)상에 배치된 반사기(32)로서, 밀봉수지부(18h)의 외부 둘레로부터 거리를 두고 있는 경사면(32f)으로 밀봉수지부(18h)의 외부둘레를 둘러싸는 반사기(32)를 포함한다. 도4에 도시된 바와 같이, 기판(15h)은, 발광다이오드 소자(16) 수의 2배의 단말 전극부를 포함한다. 단말 전극부(22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f, 22g, 22h)는 기판(15h)의 두 대향면을 따라 분산된 방식으로 배열되어 있다. 또한, 기판(15h)의 주면(15u)상에 배치된 금속패드부의 수 역시 발광다이오드 소자(16) 수의 2배이다. 예를 들어, 금속패드부(21a)는 단말 전극부(22a)에 전기적으로 접속되어 있고, 금속패드부(21b)는 단말 전극부(22b)에 전기적으로 접속되어 있다.
본 실시예에서, 복수의 발광다이오드 소자가 제공되기 때문에 발광다이오드는 보다 높은 휘도를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 밀봉수지부(18h) 내에 배치된 복수의 발광다이오드 소자(16) 각각이 서로 다른 색상으로 발광하게 되어, 전체적으로는 다양한 색상으로 발광하는 발광다이오드를 제공할 수 있게 된다.
(실시예3)
본 발명의 실시예3에 따른 발광다이오드가 도5 및 도6을 참조하여 기술된다. 발광다이오드(103)는 복수의 발광다이오드 소자(16)를 수지로 개별적으로 밀봉하여 구현한 형태이다. 도5 및 도6은 각각 발광다이오드(103)의 중심부에 대한 확대사시도 및 확대평면도이다. 도6은 반사기가 부착된 후의 상태를 나타낸다. 발광다이오드(103)는, 주면(15u)을 갖는 기판과, 주면(15u)상에 배치된 복수의 발광다이오드 소자(16)와, 복수의 발광다이오드 소자(16)와 주면(15u)을 각각 전기적으로 연결시키기 위해 배치된 복수의 금속배선(17)과, 복수의 발광다이오드 소자(16)와 복수의 금속배선(17)의 각 세트가 주면(15u)으로부터 돌출하는 독립적인 볼록부로서 이루어지게 하도록, 복수의 발광다이오드 소자(16)와 복수의 금속배선(17)의 각 세트를 개별적으로 밀봉하는 복수의 반투명 밀봉수지부(18i)와, 주면(15u)상에 배치된 반사기(32)로서, 복수의 밀봉수지부(18i)의 외부 둘레로부터 거리를 두고 있는 경사면(32f)으로 복수의 밀봉수지부(18i)의 외부둘레를 둘러싸는 반사기(32)를 포함한다. 이러한 구조는 다른 면에서는 실시예2의 것과 기본적으로 동일하다.
본 실시예에서 상이한 색상을 발광하는 발광다이오드 소자가 복수의 발광다이오드 소자 사이에 포함되면, 실시예2에서와 같이 발광다이오드 소자들이 수지에 의해 모아서 밀봉된 발광다이오드에 비해, 추가의 다양한 색상으로 발광하는 발광다이오드가 구현될 수 있다. 개별적인 밀봉수지부(18i)가 제공되기 때문에, 둘러싸여 있는 발광다이오드 소자(16)의 종류에 따라 서로 다른 종류의 수지가 사용시 선택될 수 있다. 즉, 하나의 발광다이오드 내의 복수의 밀봉수지부(18i)는 서로 다른 재료로 이루어진 밀봉수지부의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 적, 녹 또는 청으로 발광하는 발광다이오드 소자는 투명한 수지 또는 산란물질 함유 수지로 밀봉되는 반면에, 청색 또는 자외선 근방의 색상을 발광하는 발광다이오드 소자는 형광체 함유 수지로 밀봉될 수 있다. 이와 같은 방식으로, 발광다이오드에 의해 표현가능한 색상의 종류가 증가된다.
(실시예4)
본 발명의 실시예4에 따른 발광다이오드가 도7 및 도8을 참조하여 기술된다. 발광다이오드(104)는 실시예3에서와 같이 복수의 발광다이오드 소자(16)를 수지로 개별적으로 밀봉하여 구현한 형태이나, 실시예4는 반사기의 구조에서 실시예3과 다르다. 도7은 발광다이오드(104)의 중심부에 대한 확대사시도이고, 도8은 발광다이오드(104)의 평면도로서, 반사기가 부착된 상태를 나타낸다. 발광다이오드(104)는 반사기(33)를 포함한다. 반사기(33)는, 주면(15u)상에 배치되어, 복수의 밀봉수지부(18i) 각각의 외부 둘레로부터 거리를 두고 있는 경사면(33f)으로 복수의 밀봉수지부(18i) 각각의 외부둘레를 둘러싸게 된다. 이러한 구조는 다른 면에서는 실시예3의 것과 기본적으로 동일하다.
반사기(33)의 구획부 상의 융기선이 도8에서는 십자형태로 표시되었지만, 실제 중심부의 산과 같은 부분의 정점은 도7에 도시된 바와 같이 둥글게 처리되어 있다. 따라서, 도8에서 융기선은 중심 부근에서 안 보일 수도 있다. 도7의 중심부의 산과 같은 부분의 정점은 곡률반경이 크게 설정되어 둥글게 처리될 수 있다. 다른 방식으로서, 편평한 상면이 상기 중심부의 산과 같은 부분의 상부에 존재할 수 있 다.
실시예3에 따르면, 상이한 색상을 발광하는 발광다이오드 소자(16)가 조합되어 배치된 경우라도 단일의 커다란 오목부를 갖는 반사기(32)가 배치된다. 이러한 경우, 색상의 불균형이 시각적으로 인식된다. 이에 대해, 본 실시예(실시예4)에 따르면, 개별적인 밀봉수지부(18i)가 그 외부둘레로부터 거리를 두고 있는 반사기(33)의 경사면(33f)에 의해 개별적으로 둘러싸여 있어 시각적으로 인식되는 색상의 불균형의 정도가 완화될 수 있다. 특히, 본 실시예는 고휘도이고 색상의 불균형의 시각적 인식이 없을 것이 요구되는 경우에 바람직하다. 실시예3에서 기술된 바와 같이, 상이한 종류의 수지가 복수의 밀봉수지부(18i)에 대해 조합되어 사용될 수 있다.
실시예 1 내지 4는 탑재용의 상부점화형 발광다이오드의 일부 예를 나타낸다. 여기서, 이들 발광다이오드에서 사용되는 반사기는 형상의 관점에서 크게 2개의 구조 형태로 분류될 수 있다. 반사기의 형상이 후술된다.
도9 및 도10은 각각 실시예1에서 도시된 발광다이오드(101)에서 사용된 반사기(19)의 평면도를 나타내고 있다. 바닥면 개구부(19b)의 최대 직경(D1)은, 발광다이오드의 외적 치수 뿐만아니라 반사기의 경사각 및 높이에 의해 한정된다. 최소 직경(D1)은 발광다이오드 소자의 칩 치수와 와이어 본딩에 필요한 사이즈 등에 의해 한정된다. 바람직하게, 직경(D1)은 최소 2.5mm부터 최대 2.7mm 범주의 값으로 설정된다. 반사면으로 작용하는 경사면(19f)의 경사각은 60 내지 70°로 설정된다. 발광다이오드(102, 103)에서 사용되는 반사기(32)는 유사한 형상이다. 여기서, "경 사각"이란 반사기가 기판에 부착되었을 때 기판의 주면과 경사면 사이의 각도를 말한다.
도11 및 도12는 각각 실시예4에 도시된 발광다이오드(104)에서 사용된 반사기(33)의 사시도 및 평면도를 나타낸다. 개별적인 발광다이오드 소자에 대응하는 반사기(33)의 바닥면 개구부(33b)의 직경(D2)은, 최대 2.7mm로 설정된다. 반사기(33)의 경사면(33f)은 외측 반사면(33f1) 및 내측 반사면(33f2)에 의해 구현된다. 도13은 도12의 ⅩⅢ-ⅩⅢ선을 따라 취해진 단면도이다. 외측 반사면(33f1)의 경사각은 60 내지 70°로 설정되고, 내측 반사면(33f2)의 경사각은 55 내지 70°로 설정된다.
이제까지 기술된 반사기는 경사각이 일정한 경사면을 갖는 것이었다. 하나의 발광다이오드 내에 단일의 발광다이오드 소자 또는 복수의 발광다이오드 소자가 제공되는지 여부에 관계없이, 동일한 발광다이오드 소자를 둘러싸는 반사면이 일정한 경사각을 갖는다면, 발광다이오드는 넓은 지향성을 갖는 경향이 있게 된다. 여기서, 반사기의 외측 반사면은 도14에 도시된 바와 같은 3가지 경사도의 조합으로 구현되어, 좁은 지향성을 제공하는 발광다이오드를 얻을 수 있게 된다. 따라서, 발광다이오드는 플래시 광에 적합한 지향성을 가질 수 있다. 도14는 하나의 커다란 바닥면 개구부(32b)를 갖는 반사기(32)의 단면도로서, 반사면은 경사각 α, β, γ의 3가지 경사도를 갖고 있음을 알 수 있다. 도14는 반사기(32)를 도시하고 있지만, 반사기(19) 역시 유사한 방식으로 구현될 수 있다.
도15는 발광다이오드 소자를 개별적으로 둘러싸고 경사각 α, β, γ의 3가 지 경사도를 갖는 반사기(33)의 단면도이다. 도15에 도시된 바와 같이, 상기 경사도는 발광다이오드 소자로부터 거리가 멀어짐에 따라 경사가 급해질 수 있다. 즉, α<β<γ의 관계가 성립할 수 있다. 다른 방식으로서, 도16에 도시된 바와 같이, 경사각, 즉 외측 반사면에 대한 3가지 경사도 사이에서는 α<β, β>γ의 관계가 성립할 수 있다.
바람직하게, 반사기(33)에 있어서 외측 반사면(33f1)은 α<β<γ의 관계 또는 α<β, β>γ의 관계를 만족시키는 세가지 경사도를 갖는 반면에, 내측 반사면(33f2)은 도17에 도시된 바와 같은 δ<ε의 관계를 만족시키는 각도를 갖는다. 이러한 형상에 의해 좁은 지향성을 나타내는 반사기의 구조가 얻어질 수 있다. 특히, 도14에 도시된 반사기(32)가 도3에 도시된 발광다이오드(102)에 사용되고 그 경사각이 α=45°, β=60°, 및 γ=70°로서 설정된 경우, 고휘도 및 좁은 지향성을 나타내는 발광다이오드가 얻어질 수 있다. 즉, 경사면은 약 45°, 약 60° 및 약 70°의 3가지 경사도의 순차적인 조합에 의해 바람직하게 구현된다.
경사도의 수가 3개 이상으로 설정되는 경우, 경사각은 상부로 갈수록 커지는 것이 바람직하다. 반사기의 경사도의 수가 무한히 증가하면, 반사기는, 도18에 도시된 반사기(34)의 경사면(34f)의 경우와 같이 실질적으로 원호(圓弧)형상의 단면을 갖게 된다. 이러한 형상 역시 채택가능하다. 즉, 반사기의 경사면은 그 단면이 실질적으로 원호형상이면서 그 경사도는 기판의 주면으로부터 멀어짐에 따라 급하게 되는 형상일 수 있다. 이는 외측 반사면 및 내측 반사면 모두에 적용될 수 있다. 따라서, 도19에 도시된 반사기(35)의 경우와 같이, 외측 반사면(35f1) 및 내측 반사면(35f2)은 모두 실질적으로 원호 형상의 단면 형상을 가질 수 있다. 전술한 각 실시예에 있어서, 경사면으로 작용하는 외측 반사면 또는 내측 반사면의 단면 형상이 대략 0.2mm의 반경을 갖는 원호로 근사되면 우수한 특성이 얻어질 수 있다. 표면 탑재용의 상부점화형 발광다이오드가 이러한 반사기와 함께 조립되면 반각(半角) θ1/2은 35°에 이르게 된다.
일반적으로, 반사기 재료로서는 산란효과를 갖는 재료가 사용된다. 그런데, 이러한 재료만의 사용만으로는 플래시 광에 적합한 고휘도를 나타내는 표면 탑재용의 상부점화형 발광다이오드를 구현하지 못한다. 따라서, 반사기 표면은 반사성을 향상시키기 위해 거울마감처리를 하게 되고, 이로써 플래시 광에 적합한 고휘도를 나타내는 표면 탑재용의 상부점화형 발광다이오드가 얻어질 수 있게 된다. 상기 거울마감처리는 알루미늄 또는 은을 이용한 거울마감 플레이팅(mirror-finish plating)에 의해 실시될 수 있다. 이러한 재료를 이용한 거울마감 플레이팅은, 특히 고휘도가 달성될 수 있기 때문에 바람직하다. 반사기의 전체면 또는 반사기의 오목부의 내면만이 거울마감 플레이팅의 대상이 될 수 있다. 전체면에 거울마감 플레이팅 한 경우와 반사기의 오목부의 내면에만 거울처리 플레이팅을 한 경우 실질적으로 유사한 고휘도 효과가 달성될 수 있다면, 오목부의 내면만을 거울마감 플레이팅의 대상으로 하는 것이 비용절감 면에서 바람직하다.
전술한 각 실시예에 있어서 발광다이오드에 사용된 밀봉수지부에 대해 설명한다. 밀봉수지를 형성하기 위한 재료로서 사용되는 수지의 종류로는 투명수지, 산 란물질 함유 수지 및 형광체 함유 수지가 있다. 다양한 색상으로 발광하는 발광다이오드 소자가 제공될 수 있는데, 투명수지 및 산란물질 함유 수지가 임의의 색상으로 발광하는 발광다이오드 소자에 대해 사용될 수 있다. 한편, 형광체 함유 수지는 청색 또는 자외선 근방의 발광다이오드에 대해서만 사용될 수 있다. 예시된 발광다이오드(102, 103, 104)에서는 형광체 함유 수지가 적용되는 발광다이오드 소자의 종류가 제한되는데, 4개의 발광다이오드 소자(16) 모두는 청색부터 자외선 근방의 발광다이오드 소자로 이루어져 있고 형광체 함유 수지에 의해 밀봉되어, 고휘도를 나타내는 발광다이오드가 구현되도록 되어 있다.
이제까지 기술된 실시예에서는, 도20에 도시된 바와 같은 거의 반구체의 밀봉수지부가 도시되었으나, 밀봉수지부는 이러한 형상으로 제한되는 것은 아니다. 밀봉수지부는 도21에 도시된 바와 같은 원기둥 형상일 수 있다. 또한, 밀봉수지부는 정확한 원기둥 형상으로 제한되는 것이 아니고 대략 원기둥 형상일 수도 있다. 도21에 도시된 바와 같은 형상의 밀봉수지부는, 원기둥 형상의 개구부를 갖는 성형용 판 부재를 기판 위에 위치시키고, 수지를 상기 개구부로 공급한 후 경화시킨 다음, 성형용 판 부재를 기판으로부터 제거시키는 방식으로 형성될 수 있다. 본 발명자의 연구결과, 도20의 밀봉수지부의 바닥면과 반사기 사이에 거리를 두고 있는 경우가 그렇지 않은 경우보다 광출력이 큰 것이 확인되었다. 이러한 이유로 전술한 각 실시예에서 반사기는 밀봉수지부의 외부둘레로부터 거리를 두고 제공된다. 본 발명자들에 의해 연구된 예에서는, 반사기의 바닥면 개구부의 직경(D1)이 2.5mm로 설정되고, 밀봉수지부의 바닥면의 직경(d1)이 2mm로 설정된 경우 광출력이 최대임 이 확인되었다. 밀봉수지부가 대략 반구체 형상 또는 원기둥 형상이든지, 밀봉수지부의 외부둘레와 반사기의 바닥면 개구부의 내부둘레 사이의 거리에 대한 바람직한 조건은 동일하다. 이는 발광다이오드 소자의 발광점이 바닥면에 근접하여, 즉 바닥면으로부터 대략 10㎛ 떨어져서 위치하기 때문일 수 있다. 만약 발광점이 바닥면으로부터 대략 100㎛의 높이에 위치한다면, 밀봉수지부의 형상에 따라 차이가 발생하는 것이 예상된다.
바람직하게, 도21의 밀봉수지부의 바닥면의 직경(d2)은 최대 2mm로 설정된다. 이러한 사이즈로 설정한 결과, 전술한 반사기에 적합한 밀봉수지부가 구현된다.
밀봉수지부가 도21에 도시된 바와 같이 원기둥 형상인 경우, 외경 및 높이의 제어가 용이하다. 외경 및 높이의 제어를 확실하게 하는 것이 바람직하다. 특히, 반사효율을 향상시키기 위해서는 반사기와 밀봉수지부 사이에 미리 설정된 거리를 둠으로써 반사기의 내부둘레와 밀봉수지부 사이의 간섭을 피하는 것이 바람직하다. 이러한 요구를 충족시키기 위해, 도21에 도시된 바와 같은 원기둥 형상의 밀봉수지부가, 수지를 떨어뜨려 얻어진 도20에 도시된 형상의 밀봉수지부에 비해 선호되는데, 이는 외경이 소정값 보다 크지 않은 치수로 보다 용이하게 제어되기 때문이다.
(실시예5)
또한, 밀봉수지부의 변형으로서 라미네이션(lamination)을 사용한 구조가 채택가능하다. 본 발명의 실시예5에 따른 발광다이오드는 도22 내지 도24를 참조하여 기술된다. 우선, 도22에 도시된 바와 같이 발광다이오드의 조립시 라미네이션(20)으로 불리는 판상 부재가 기판(15)위에 적층된다. 라미네이션(20)은 원기둥 형상의 개구부(23)를 갖고 있다. 라미네이션(20)은 기판(15)의 주면(15u)이 개구부(23)내에 노출되도록 기판(15)의 주면(15u)에 적층된다. 발광다이오드 소자(16)는 개구부(23) 내에서 노출된 주면(15u)상에 배치된다. 여기서, 라미네이션(20)의 적층이 수행되는데, 발광다이오드 소자(16)의 배치는 라미네이션(20)의 적층 이전 또는 이후에 수행될 수 있다. 이러한 상태에서, 반투명 수지가 개구부(23)내의 내부공간을 채우기 위해 공급되어 발광다이오드 소자(16)를 밀봉하게 된다. 따라서, 반투명수지로 이루어지는 밀봉수지부(18j)가 형성된다. 그 후, 반사기(19)가 도23에 도시된 바와 같이 배치되어 발광다이오드(105)가 얻어지게 된다. 도24는 발광다이오드(105)의 단면을 나타낸다.
발광다이오드(105)는, 주면(15u)을 갖는 기판(15)과, 상기 기판(15)에 적층되고 주면(15u)의 노출을 위한 개구부(23)를 갖는 판상 부재로 이루어지는 라미네이션(20)과, 상기 개구부(23)내의 주면(15u)상에 배치된 발광다이오드 소자(16)와, 상기 개구부(23)내의 공간을 채워넣는 방식으로 상기 발광다이오드 소자(16)를 밀봉하는 반투명 밀봉수지부(18j)와, 상기 기판(15)과 면하고 있는 상기 라미네이션(20)의 표면 상에 배치된 반사기(19)로서, 상기 개구부(23)의 외부 둘레로부터 거리를 두고 있는 경사면(19f)으로 상기 개구부(23)의 외부둘레를 둘러싸는 반사기(19)를 포함한다.
본 실시예의 발광다이오드(105)에 있어서, 밀봉수지부(18j)는 수지로 개구 부(23)내의 공간을 채움으로써 형성된다. 즉, 수지에 의한 밀봉이 용이하게 된다. 또한, 발광다이오드 소자(16)로부터 방출된 빛이 반사기(19)로 효율적으로 들어가기 때문에 발광다이오드는 좁은 지향성을 가질 수 있다. 발광다이오드(105)에서는 광수집 효율이 향상되고 반각 θ1/2은 30°에 이르게 된다. 반사기(19) 대신에 지금까지 논의되었던 종류의 반사기가 본 구조에서 사용될 수 있다. 발광다이오드(105)의 일례는 단일의 발광다이오드 소자(16)를 포함하지만, 복수의 발광다이오드 소자가 탑재될 수 있다.
실시예2 내지 실시예4는 4개의 발광다이오드 소자들이 하나의 발광다이오드내에 배치된 예를 나타내고 있으나, 실시예2 내지 실시예5에서 배치되는 발광다이오드 소자의 수는 4보다 작거나 클 수 있다.
(실시예6)
전술한 각 실시예에 있어서는, 발광다이오드에 포함된 반사기의 내부 반사면의 형상에 주로 주목하였다. 반사기의 외부 형상에 주목하면 아래와 같은 변형들이 가능하다. 본 발명의 실시예6에 따른 발광다이오드가 도25 및 도26을 참조하여 기술된다. 도25 및 도26은 각각 발광다이오드(106)의 사시도 및 단면도를 나타낸다. 발광다이오드(106)는 실시예1에 도시된 바와 같은 발광다이오드(101)(도1 및 도2 참조)의 변형으로서, 발광다이오드(101)의 반사기(19) 대신에 반사기(36)를 포함하고 있다. 도25 및 도26에 도시된 바와 같이, 반사기(36)는 경사면(36f)의 바깥쪽에 서 기판(15)의 주면(15u)에 대해 평행하게 연장하는 상면(25)과, 상기 상면(25) 보다 아래쪽에 위치하면서 상면(25)의 외부둘레를 둘러싸는 단차부(24)를 갖는다.
반사기의 대량 생산시, 반사기는 다수의 반사기들이 매트릭스 형상으로 배열된 집합적 기판 상태로 형성된 후, 이 기판이 다이싱에 의해 개별적인 제품으로 분리된다. 금속막에 의한 플레이팅이 반사기 표면에 대한 거울마감 처리로서 수행되는 경우, 다이싱에 의한 분리 전에 플레이팅이 상기 집합적 기판에 대해 수행된다. 이러한 경우, 반사기가 단차부(24)를 갖지 않는다면, 다이싱 동안 상면 위의 금속막에 칩핑(chipping), 즉 균열이 생겨 외관이 불량하게 될 수 있다. 그러나, 본 실시예에서는 상면 아래에 단차부(24)가 제공되어 단차부(24)가 집합적 기판 상태에서의 홈으로서 구현된다. 여기서, 다이싱 블레이드(dicing blade)는 상기 홈의 바닥을 통한 절단에 의해 기판을 개별적인 반사기로 분리한다. 따라서, 금속막의 칩핑이 다이싱 블레이드에 의해 유발되는 경우라도 칩핑은 단차부(24)내에 한정되고 상면(25)으로의 칩핑의 확산이 방지될 수 있다. 따라서, 불량한 외관 및 반사기 표면 상의 금속막의 벗겨짐이 방지될 수 있다. 전술한 단차부는 실시예1의 발광다이오드(101)뿐만아니라 지금까지 논의된 다른 발광다이오드에도 적용가능하다. 반사기에 대한 집합적인 기판이 반사기를 매트릭스 형상으로 배열함으로써, 즉 2차원적으로 구현되는 경우, 바람직하게 단차부는 개별적인 반사기의 4변에 대해 제공될 수 있다. 한편, 반사기에 대한 집합적 기판이 반사기를 일렬로 배열함으로써 구현되는 경우, 단차부는 개별적인 반사기의 대향하는 2변에 대해서만 제공되어야 한다.
비록 본 발명이 상세히 기술되고 설명되었지만, 이는 설명 및 예시를 위한 것으로서 본 발명을 제한하는 것이 아니고, 본 발명의 정신과 범위는 첨부된 특허청구범위의 용어에 의해서만 한정되는 것임이 명백히 이해된다.
본 발명은 휴대용 단말기의 플래시 광으로 사용될 수 있는 높은 휘도와 좁은 지향성을 제공하면서 색상의 불균형의 시각적 인식이 없는 발광다이오드를 제공할 수 있다.

Claims (16)

  1. 주면(15u)을 갖는 기판(15)과,
    상기 주면 상에 배치된 발광다이오드 소자(16)와,
    상기 발광다이오드 소자가 상기 주면으로부터 돌출하는 독립적인 볼록부로서 이루어지게 하도록, 상기 발광다이오드 소자를 밀봉하는 반투명 밀봉수지부(18)와,
    상기 주면 상에 배치된 반사기(19, 32, 33)로서, 상기 밀봉수지부의 외부 둘레로부터 거리를 두고 있는 경사면(19f)으로 상기 밀봉수지부의 외부둘레를 둘러싸는 반사기(19, 32, 33)를 포함하는 발광다이오드.
  2. 주면(15u)을 갖는 기판(15h)과,
    상기 주면 상에 배치된 복수의 발광다이오드 소자(16)와,
    상기 복수의 발광다이오드 소자가 상기 주면으로부터 돌출하는 독립적인 볼록부로서 이루어지게 하도록, 상기 복수의 발광다이오드 소자를 모아서 밀봉하는 반투명 밀봉수지부(18h)와,
    상기 주면 상에 배치된 반사기(32)로서, 상기 밀봉수지부의 외부 둘레로부터 거리를 두고 있는 경사면(32f)으로 상기 밀봉수지부의 외부둘레를 둘러싸는 반사기(32)를 포함하는 발광다이오드.
  3. 주면(15u)을 갖는 기판과,
    상기 주면 상에 배치된 복수의 발광다이오드 소자(16)와,
    상기 복수의 발광다이오드 소자가 각각 상기 주면으로부터 돌출하는 독립적인 볼록부로서 이루어지게 하도록, 상기 복수의 발광다이오드 소자를 개별적으로 밀봉하는 복수의 반투명 밀봉수지부(18i)와,
    상기 주면 상에 배치된 반사기(32, 33)로서, 상기 복수의 밀봉수지부의 외부 둘레로부터 거리를 두고 있는 경사면(32f, 33f)으로 상기 복수의 밀봉수지부의 외부둘레를 둘러싸는 반사기(32, 33)를 포함하는 발광다이오드.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 반사기(33)는 상기 주면 상에 배치되어, 상기 복수의 밀봉수지부 각각의 외부 둘레로부터 거리를 두고 있는 경사면(33f)으로 상기 복수의 밀봉수지부 각각의 외부둘레를 개별적으로 둘러싸는 발광다이오드.
  5. 주면(15u)을 갖는 기판(15)과,
    상기 기판에 적층되고 상기 주면의 노출을 위한 개구부(23)를 갖는 판상 부재로 이루어지는 라미네이션(20)과,
    상기 개구부(23)내의 주면 상에 배치된 발광다이오드 소자(16)와,
    상기 개구부 내의 공간을 채워넣는 방식으로 상기 발광다이오드 소자를 밀봉하는 반투명 밀봉수지부(18j)와,
    상기 기판과 면하고 있는 상기 라미네이션의 표면 상에 배치된 반사기(19)로 서, 상기 개구부의 외부 둘레로부터 거리를 두고 있는 경사면(19f)으로 상기 개구부의 외부둘레를 둘러싸는 반사기(19)를 포함하는 발광다이오드.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 경사면(32f, 33f1)은 적어도 3가지의 경사도의 조합으로 구현되는 발광다이오드.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 경사면은 약 45°, 약 60° 및 약 70°의 3가지 경사도의 순차적인 조합에 의해 구현되는 발광다이오드.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 경사면은 그 단면이 실질적으로 원호형상이면서 그 경사도는 상기 주면으로부터 멀어짐에 따라 급하게 되는 형상인 발광다이오드.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 반사기는 거울마감 처리의 대상이 되는 내측 경사면을 갖는 발광다이오드.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 거울마감 처리는 알루미늄 또는 은을 이용한 거울마감 플레이팅(mirror-finish plating)에 의해 실시되는 발광다이오드.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉수지부는 투명한 수지로 이루어지는 발광다이오드.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉수지부는 형광체 함유 수지로 이루어지는 발광다이오드.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉수지부는 산란물질 함유 수지로 이루어지는 발광다이오드.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉수지부는 실질적으로 반구체 형상인 발광다이오드.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉수지부는 실질적으로 원기둥 형상인 발광다이오드.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 반사기(36)는 상기 경사면의 바깥쪽에서 상기 주면(15u)에 대해 평행하 게 연장하는 상면(25)과, 상기 상면 보다 아래쪽에 위치하면서 상기 상면의 외부둘레를 둘러싸는 단차부(24)를 갖는 발광다이오드.
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