KR20090002026A - 발광소자 - Google Patents

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KR20090002026A
KR20090002026A KR1020070053948A KR20070053948A KR20090002026A KR 20090002026 A KR20090002026 A KR 20090002026A KR 1020070053948 A KR1020070053948 A KR 1020070053948A KR 20070053948 A KR20070053948 A KR 20070053948A KR 20090002026 A KR20090002026 A KR 20090002026A
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Abstract

본 발명은 발광소자에 관한 것으로서, LED칩 주변에 형성된 반사면에 형광체를 포함함으로써, LED칩으로부터 나온 광과 반사면에 포함된 형광체에 의하여 여기된 광이 혼합되어 색혼합률의 변화가 일정할 뿐만 아니라 발광효율이 개선된 발광소자를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 발광소자는 LED칩; 및 상기 LED칩 주변에 제공되는 반사면을 포함하되, 상기 반사면에는 상기 LED칩으로부터 나온 광의 파장을 변환시키는 형광체가 포함된 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 반사면은 상기 LED칩을 둘러싸도록 형성된 하우징의 캐비티 내부표면을 포함하며, 상기 하우징은 상기 형광체를 포함하는 수지를 몰딩 성형하여 형성된다.
LED칩, 반사면, 형광체, 캐비티, 리드프레임, 색혼합, 히트싱크, 코팅

Description

발광소자{LIGHT EMITTING DEVICE}
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자를 설명하기 위한 단면도.
도 2 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자를 설명하기 위한 단면도.
도 3 은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광소자를 설명하기 위한 단면도.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 하우징 12 : 제 1 리드
14 : 제 2 리드 17 : 히트싱크
20 : LED칩 30 : 봉지부재
41 : 캐비티 42 : 내부표면
43 : 형광체 M1 : 제 1 반사면
M2 : 제 2 반사면 M3 : 제 3 반사면
M4 : 제 4 반사면 W : 본딩와이어
본 발명은 발광소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LED칩 주변에 형성된 반사면에 형광체를 포함함으로써, LED칩으로부터 나온 광과 반사면에 포함된 형광체에 의하여 여기된 광의 혼색성이 균일하게 개선될 뿐만 아니라 발광효율이 개선된 발광소자에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode, 이하 'LED'라 함)는 전류 인가에 의해 P-N 반도체 접합(P-N junction)에서 전자와 정공이 만나 빛을 발하는 소자로서, LED는 저전압, 저전류로 연속 발광이 가능하고 소비전력이 작은 이점 등 기존의 광원에 비해 많은 이점을 갖고 있다.
위와 같은 LED는 통상 패키지 구조로 제조되며, 그 중에는, 인쇄회로기판(PCB)에 LED칩을 실장하고, 그 LED칩을 투명의 수지로 봉지한 구조의 LED 패키지가 공지되어 있다. 이러한 LED 패키지는 "PCB형 LED 패키지"로 불리우고 있으며, LED칩으로부터 발생한 광을 인쇄회로기판의 봉지재를 통해서 외부로 방출하도록 구성된다. 또한, 인쇄회로기판 대신에 세라믹 또는 PPA(polyphthalamide) 수지재에 의해 지지된 리드프레임 상에 LED칩이 실장된 구조의 다른 LED 패키지들 또한 LED칩을 덮도록 형성된 봉지재 및 리플렉터를 통해서 광을 방출하도록 구성된다.
위와 같은 종래의 LED 패키지들은 조명장치 또는 디스플레이 장치의 백라이트를 대체할 수 있는 고출력, 고효율 광원으로서 적극적으로 개발되고 있다.
이러한 백색광을 구현하는 방안으로, 특정파장을 발광하는 LED칩에 형광체를 함유하는 수지 몰드 재료를 도포하는 방법을 사용하는데, 이 방법은 형광체로 하여금 LED칩에서 방출되는 광을 흡수하고, 다른 파장의 광을 발광시킴에 따라 백색광을 구현할 수 있다. 예컨대, 청색광을 발광하는 LED칩에 황색광을 발광하는 형광체 를 함유한 수지를 도포하면 백색광을 발광할 수 있게 된다.
종래기술에 있어, 형광체를 봉지재(예를 들면, 에폭시 또는 실리콘)에 섞은 홉합물을 도팅한 다음 경화시키거나, 전기극성을 띄게 하여 마치 전해 도금하듯 상기 LED칩 위에 도포하거나, 지그를 사용하여 프린팅하는 방식으로 이용되고 있다.
그러나, 종래기술은 LED칩으로부터 나온 광과 봉지재에 함유된 형광체나 LED칩 위에 도포된 형광체에 의하여 여기된 광이 혼합되기 때문에 색혼합률의 변화가 심하다. 특히, 봉지재에 형광체의 함유량과 그 봉지재 내의 형광체 침전정도에 따라 색혼합률의 변화가 더욱 심하여 균일한 발광효율 및 색좌표를 얻기 어렵다. 또한, 형광체가 LED칩으로부터 나온 광을 방해하기 때문에 발광효율이 떨어질 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, LED칩 주변에 형성된 반사면에 형광체를 포함함으로써, LED칩으로부터 나온 광과 반사면에 포함된 형광체에 의하여 여기된 광의 혼색성이 균일하게 개선될 뿐만 아니라 발광효율이 좋아진 발광소자를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제들을 이루기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 발광소자는 LED칩; 및 상기 LED칩 주변에 제공되는 반사면을 포함하되, 상기 반사면에는 상기 LED칩으로부터 나온 광의 파장을 변환시키는 형광체가 포함된 것을 특징으로 한다.
본 실시예에 따라, 상기 반사면은 상기 LED칩을 둘러싸도록 형성된 하우징의 캐비티 내부표면을 포함하다. 이러한 상기 하우징은 상기 형광체를 포함하는 수지를 몰딩 성형하여 형성된다. 상기 반사면은 상기 LED칩이 부착되는 리드프레임의 표면을 포함하되, 상기 리드프레임의 적어도 일부 표면에 상기 형광체가 포함된 도전성 금속으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 반사면은 방열을 위해 상기 LED칩이 부착되는 히트싱크의 표면을 포함하되, 상기 히트싱크의 적어도 일부 표면에 상기 형광체가 포함된 도전성 금속이 코팅되어 이루어질 수 있다. 또한, 상기 반사면은 상기 LED칩이 부착되는 리드의 표면을 포함하되, 상기 리드의 적어도 일부 표면에 형광체가 포함된 도전성 금속으로 이루어질 수 있다.
더 나아가, 상기 LED칩은 하우징에 설치된 리드프레임 표면에 부착되되, 상기 LED칩 주변으로 한정되는 상기 리드프레임의 적어도 일부 표면과 상기 하우징의 내부 표면은 상기 형광체가 포함된 반사면일 수 있다. 또한, 상기 LED칩은 하우징에 설치된 히트싱크 표면에 부착되되, 상기 LED칩 주변으로 한정되는 상기 히트싱크의 적어도 일부 표면과 상기 하우징의 내부 표면은 상기 형광체가 포함된 반사면일 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 발광소자(1)는 리드프레임으로 형성되어 외부 전극들에 연결되는 제 1 및 제 2 리드(12, 14) 및 이들과 일체로 성형된 하우징(10)을 구비한다. 하우징(10)은 형광체(43)가 함유된 수지를 삽입 몰딩하여 형성할 수 있다. 또한, 이러한 하우징(10)의 재질은 형광체(43)가 포함된 폴리프탈아미드(Polyphthalamide; PPA, 이하 'PPA'라 한다)일 수 있으며, LED 패키지 내부 구조를 다양하게 설계할 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 리드(12, 14)는 각각의 일단이 근접하여 대향하도록 배치되며, 타단은 서로 반대방향으로 연장되어 하우징(10)의 외부로 돌출된다.
도면상에 상기 제 1 및 제 2 리드(12, 14)의 타단이 하우징(10)의 외부로 돌출되는 것으로 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아닌바, 상기 제 1 및 제 2 리드(12, 14)는 하우징(10)을 상하로 관통하는 비아(via, 미도시)를 통해 외부 전극에 각각 전기적으로 연결될 수도 있다.
상기 하우징(10)은 상기 제 1 및 제 2 리드(12, 14)의 적어도 일부를 둘러싸서 상기 제 1 및 제 2 리드(12, 14)를 고정시킨다. 또한, 상기 하우징(10)은 상기 제 1 및 제 2 리드(12, 14)를 노출시키는 캐비티(41)를 갖는다.
상기 LED칩(20)이 상기 캐비티(41)의 바닥면에 실장된다. 이때, 도시한 바와 같이, 상기 LED칩(20)은 상기 제 1 리드(12) 상에 도전성 접착제에 의해 부착될 수 있다. 이에 더하여, 상기 LED칩(20)은 본딩와이어(W)를 통해 제 2 리드(14)에 접속될 수 있다. 이에 따라, 상기 LED칩(20)은 상기 제 1 및 제 2 리드(12, 14)에 전기 적으로 연결된다.
한편, 상기 캐비티(41)에는 에폭시 또는 실리콘과 같은 투광성 수지의 봉지부재(30)가 채워진다. 상기 봉지부재(30)는 캐비티(41)의 바닥면에 실장된 상기 LED칩(20) 상부를 덮는다. 또한, 상기 봉지부재(30)는 본딩와이어(W)를 덮을 수 있다. 이러한 봉지부재(30)의 상부면은 도면에 도시된 바와 같이 평평한 면일 수도 있으며, 일정한 곡률을 가질 수도 있다. 또한, 봉지부재(30)는 적어도 하나의 형광체(18)를 함유할 수도 있다. 이에 따라, 상기 LED칩(20)으로부터 나온 광, 상기 LED칩(20) 주변에 제공된 제 1 및 제 2 반사면(M1, M2)에 포함된 형광체에 의해 여기된 광 및 봉지부재(30)에 함유된 형광체에 의해 여기된 광이 혼합되어 더욱 더 다양한 색을 만들 수 있다.
상기 하우징(10)에는 상기 LED칩(20)에서 발생된 광을 외부로 반사하도록 상기 캐비티 내부표면(42)에 제 1 반사면(M1)이 형성된다. 또한, 상기 하우징(10)에 설치된 제 1 및 제 2 리드(12, 14)의 표면에 제 2 반사면(M2)을 형성할 수 있다. 이때, LED칩(20)이 부착되는 제 1 리드(12)의 표면에는 선택적으로 제 2 반사면(M2)을 형성할 수 있다. 또한, 상기 하우징(10)의 캐비티(41)에 의해 노출되는 제 1 및 제 2 리드(12, 14)의 표면에 제 2 반사면(M2)을 형성할 수 있다.
상기 제 1 반사면(M1)은 상기 LED칩(20)으로부터 나온 광을 색변환시키기 위한 형광체를 포함한다. 더 나아가, 도 1에 잘 도시된 바와 같이 상기 하우징(10) 사출시 사출재료, 예를 들면 PPA에 형광체(43)를 섞어 사출하기 때문에 하우징(10) 뿐만 아니라 하우징(10)의 캐비티(41) 내부 및 표면에도 형광체(43)가 포함될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 반사면(M1)은 상기 LED칩(20)으로부터 나온 광을 형광체(43)에 의해 색변환시켜 반사시킨다.
본 실시예에서 하우징(10) 및 캐비티(41) 내부 및 표면에 모두 형광체(43)가 포함된 것으로 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아닌바, LED칩(20) 주변에 제공되는 캐비티(41)의 표면에 균일한 두께를 갖는 형광체가 포함되도록 구현하는 것도 가능하다.
또한, 상기 제 2 반사면(M2)은 상기 제 1 및 제 2 리드(12, 14)의 표면에 형광체가 포함된 도전성 금속이 코팅되어 이루어질 수 있다. 이에 따라, 상기 제 2 반사면(M2)은 상기 LED칩(20)으로부터 제 1 및 제 2 리드(12, 14) 방향으로 방출된 광을 형광체에 의해 색변환시켜 반사시킨다.
이와 같은 상기 제 1 및 제 2 반사면(M1, M2)은 상기 LED칩(20)으로부터 발생한 광을 반사시킬 때 그 제 1 및 제 2 반사면(M1, M2)에 포함된 형광체에 의해 색변환이 이루어진다. 따라서, 상기 LED칩(20)으로부터 나온 일정량의 광과 상기 제 1 및 제 2 반사면 (M1, M2)에 부딪쳐 색변환된 일정량의 광이 색혼합되어 발광효율을 향상시킬 수 있다.
본 실시예에서 상기 제 1 반사면(M1)과 상기 제 2 반사면(M2)이 상기 하우징(10)에 형성된 것으로 설명하고 있으나, 상기 제 1 반사면(M1) 또는 상기 제 2 반사면(M2)이 하우징(10)에 형성되어, 상기 제 1 반사면(M1)의 형광체(43) 또는 상기 제 2 반사면(M2)의 형광체에 의해 색혼합을 일정하게 유지할 수도 있다.
도 2에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자(1)는 LED칩(20)으로 부터 나온 광의 파장을 변환시키는 형광체를 반사면에 형성함에 따라 상기 LED칩(20)으로부터 나온 광과 상기 반사면의 형광체에 의해 여기된 광을 색혼합시켜 발광효율이 좋아진다는 점에서 상술한 본 발명의 일 실시예와 마찬가지이다.
다만, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자는 방열을 위해 마련된 히트싱크(17)의 표면에 제 3 반사면(M3)이 형성된다는 구성이 상술한 본 발명의 일 실시예와 다르므로 이어지는 설명에서는 그 차이점 위주로 설명한다.
도 2를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자(1)를 설명하면, 상기 하우징(10)에 형성되는 제 1 반사면(M1)은 앞선 실시예와 동일하고, 상기 하우징(10)에 제 3 반사면(M3)이 형성된다. 상기 제 3 반사면(M3)은 상기 LED칩(20)이 부착되는 히트싱크(17)의 표면에 형성되는 것으로, 상기 히트싱크(17)의 표면에 형광체가 포함된 도전성 금속이 코팅되어 이루어질 수 있다. 상기 히트싱크(17)는 방열을 위해 상기 LED칩(20)에 부착된다. 이에 따라, 상기 제 3 반사면(M3)은 상기 LED칩(20)으로부터 히트싱크(17) 방향으로 방출된 광을 형광체에 의해 색변환시켜 반사시킨다.
이와 같은 상기 제 1 반사면(M1) 및 제 3 반사면(M3)은 상기 LED칩(20)으로부터 발생한 광을 반사시킬 때 그 제 1 내지 제 3 반사면(M1, M2, M3)에 포함된 형광체에 의해 색변환이 이루어진다. 따라서, 상기 LED칩(20)으로부터 나온 일정량의 광과 상기 제 1 반사면(M1) 및 제 3 반사면(M3)에 부딪쳐 색변환된 일정량의 광이 색혼합될 수 있다.
본 실시예에서 하우징(10)에 제 1 반사면(M1) 및 제 3 반사면(M3)이 형성된 것으로 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아닌바 상기 제 3 반사면(M3)을 하우징(10)에 형성하거나, 앞선 실시예의 제 2 반사면(M2)과 상기 제 3 반사면(M3)을 하우징(10)에 형성하는 것으로도 가능하다.
또한, 본 실시예에서 상기 제 3 반사면(M3)을 상기 LED칩(20)이 부착되는 히트싱크(17)의 표면에 형성되는 것으로 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아닌바 상기 LED칩(20)을 상기 히트싱크(17)에 부착시키기 위한 접착제를 투명접착제로 사용하지 않을 경우 상기 LED칩(20)의 부착면을 제외한 나머지 히트싱크(17)의 표면을 상기 제 3 반사면(M3)으로 한정할 수 있다.
본 실시예에 따라, 상기 LED칩(20)으로부터 나온 광과 제 1 반사면 내지 제 3 반사면(M1, M2, M3) 중 적어도 하나의 반사면에 형성된 형광체에 의하여 여기된 광이 혼합되어 다양한 색을 만들 수 있다.
도 3 은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광소자를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광소자는 하우징(10), 베이스(11), LED칩(20) 및 봉지부재(30)를 포함한다. 여기서, 하우징(10)은 상기 베이스(11)상에 부착된 채 상기 LED칩(20)으로부터 나온 광을 반사시키는 리플렉터이다.
여기에서, 상기 베이스(11)는 상기 LED칩(20)과 전기적으로 연결되는 제 1 및 제 2 리드(12, 14)를 갖는 인쇄회로기판(이하, 'PCB'라 한다)이다. 상기 제 1 및 제 2 리드(12, 14)는 서로 이격되게 배치된다. 상기 제 1 및 제 2 리드(12, 14) 는 예를 들면, 구리 박막과 같은 전도성 박막 금속을 도금, 프린팅, 또는 기타 다른 방식을 통해 형성하여 이루어지는 것이다.
상기 LED칩(20)은 상기 베이스(11)의 제 1 리드(12)상에 부착되고, 상기 LED칩(20)은 상기 제 2 리드(14)와 본딩와이어(W)에 의해 연결된다. 상기 LED칩(20)을 덮도록 봉지부재(30)가 형성된다. 이러한 봉지부재(30)의 형성을 위한 몰딩 공정은 이미 알려진 기술이고 본 발명과 직접적인 관련성이 적으므로 그 구체적인 설명을 생략한다.
상기 하우징(10)에는 상기 LED칩(20)에서 발생된 광을 외부로 반사하도록 캐비티(41) 내부표면(42)에 제 1 반사면(M1)이 형성되고, 상기 베이스(11)에 설치된 제 1 및 제 2 리드(12, 14)에 제 4 반사면(M4)이 형성된다. 상기 제 4 반사면(M4)은 상기 제 1 및 제 2 리드(12, 14)에 형광체가 포함된 도전성 금속일 수 있다. 이에 따라, 상기 제 4 반사면(M4)은 상기 LED칩(20)으로부터 상기 제 1 및 제 2 리드(12, 14) 방향으로 방출된 광을 형광체에 의해 색변환시켜 반사시킨다.
이와 같은 제 1 및 제 4 반사면(M1, M4)은 상기 LED칩(20)으로부터 발생한 광을 반사시킬 때 그 제 1 및 제 4 반사면(M1, M4)에 포함된 형광체에 의해 색변환이 이루어진다. 따라서, 상기 LED칩(20)으로부터 나온 일정량의 광과 상기 제 1 및 제 4 반사면 (M1, M4)에 부딪쳐 색변환된 일정량의 광이 색혼합되어 발광효율을 향상시킬 수 있다.
본 실시예에서 상기 LED칩(20)으로부터 나온 광을 상기 제 1 반사면(M1) 및 제 4 반사면(M4)에 부딪쳐 반사시키는 것으로 설명하고 있으나, 상기 제 1 반사 면(M1) 또는 제 4 반사면(M4)에 부딪쳐 반사시킴에 따라 색혼합을 일정하게 유지할 수 있도록 구현가능하다.
본 실시예에 따라, 상기 LED칩(20)으로부터 나온 광과 제 1 반사면(M1), 제 4 반사면(M4) 중 적어도 하나의 반사면에 형성된 형광체에 의하여 여기된 광이 혼합되어 다양한 색을 만들 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 LED칩 주변에 형성된 반사면에 형광체를 포함함으로써, LED칩으로부터 나온 광과 반사면에 형광체에 의하여 여기된 광이 혼합되어 색혼합률의 변화가 일정하며 발광효율이 좋아진 효과가 있다.

Claims (8)

  1. LED칩; 및
    상기 LED칩 주변에 제공되는 반사면을 포함하되,
    상기 반사면에는 상기 LED칩으로부터 나온 광의 파장을 변환시키는 형광체가 포함된 것을 특징으로 하는 발광소자.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 반사면은 상기 LED칩을 둘러싸도록 형성된 하우징의 캐비티 내부표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 하우징은 상기 형광체를 포함하는 수지를 몰딩 성형하여 형성된 것을 특징으로 하는 발광소자.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 반사면은 상기 LED칩이 부착되는 리드프레임의 표면을 포함하되, 상기 리드프레임의 적어도 일부 표면에 상기 형광체가 포함된 도전성 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광소자.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 반사면은 방열을 위해 상기 LED칩이 부착되는 히트싱크의 표면을 포함하되, 상기 히트싱크의 적어도 일부 표면에 상기 형광체가 포함된 도전성 금속이 코팅되어 이루어진 것을 특징으로 하는 발광소자.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 LED칩은 하우징에 설치된 리드프레임 표면에 부착되되, 상기 LED칩 주변으로 한정되는 상기 리드프레임의 적어도 일부 표면과 상기 하우징의 내부 표면은 상기 형광체가 포함된 반사면인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 LED칩은 하우징에 설치된 히트싱크 표면에 부착되되, 상기 LED칩 주변으로 한정되는 상기 히트싱크의 적어도 일부 표면과 상기 하우징의 내부 표면은 상기 형광체가 포함된 반사면인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 반사면은 상기 LED칩이 부착되는 리드의 표면을 포함하되, 상기 리드의 적어도 일부 표면에 형광체가 포함된 도전성 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광소자.
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