KR20090024996A - 발광 다이오드 패키지 및 그의 후면 봉지재 충진 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광 다이오드 패키지 및 그의 후면 봉지재 충진 방법에 관한 것으로 내부가 비어있는 패키지의 상부에 렌즈가 고정되는 단계를 포함하고, 상기 패키지의 하부면의 제 1홀을 통해 봉지재가 충진되는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면, 봉지재를 패키지의 하부면의 홀을 통해 주입함으로써 봉지재와 렌즈 사이의 공기간격을 없애서 광손실을 최소화한다.

발광 다이오드 패키지, 렌즈, 봉지재, 후면

Description

발광 다이오드 패키지 및 그의 후면 봉지재 충진 방법{LED Package and its inserting method for the encapsulant from backside}

본 발명은 발광 다이오드 패키지의 하측면에서 봉지 물질을 충진하고, 상측부에는 렌즈를 구성하여, 상기 렌즈의 형상을 요구되는 사양에 따라 최적으로 디자인하여 추출효율의 향상 및 지향특성을 만족시키는 발광 다이오드 패키지 및 그의 후면 봉지재 충진 방법에 관한 것이다.

발광 다이오드의 발광 효율을 향상시키기 위한 노력은 칩에서 패키지에 이르기까지 지속적으로 진행되고 있다.

상기 패키지에서는 시스템적으로 열 방출 효율이 좋은 물질을 사용하여 상대적으로 높은 전류를 인가시켜도 열적으로 안정한 구조를 구성하거나, 패키지의 광학적인 구조나 특성을 고려한 최적 설계로 광추출 효율을 상승시킨다.

그러나, 대부분의 경우 실제 제조공정에서 적용이 어려워서 실제 공정에서 가능한 구조나 원가 경쟁력이 확보되는 구성이 요구되고 있다.

또한, 발광 다이오드 패키지에서 광추출 효율을 향상시킬 수 있는 가장 좋은 방법은 봉지재의 형태에 곡률을 형성하여 칩에서 방출된 빛이 봉지재와 공기의 경계면에서 내부 전반사 되는 양을 최소화시키는 것이다.

대부분의 발광 다이오드 패키지는 mold cup 내에 봉지재를 채우는 형태로 구성하며, 그렇기 때문에 거의 평면에 가깝게 형성된 봉지재의 표면에서 전반사에 소멸되는 광량이 약 20~30% 수준이 된다.(도 1a 및 도 1b 참조)

따라서, 소멸되는 광량을 감소시켜 발광 효율을 향상시키는 방법이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 광학렌즈를 사용하며, 사용되는 광학렌즈의 외측 형상은 곡률 또는 특정 지향각을 갖도록 하며, 상기 렌즈가 장착되는 발광 다이오드 패키지의 하부면의 홀을 사용하여 봉지재를 주입함에 따라 상기 렌즈와 봉지재 사이의 공기간격을 최소화하여 광효율을 증가시키는 발광 다이오드 패키지 및 그의 후면 봉지재 충진 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 발광 다이오드 패키지 및 그의 후면 봉지재 충진 방법에 있어서, 발광 다이오드 패키지에 내부가 일부 비어 있는 렌즈를 고정하고 패키지의 하측 부분에 홀을 형성하여 상기 홀을 통해 패키지의 하부면에서 봉지 물질을 충진시킨다.

본 발명에서 내부가 비어있는 패키지의 상부면에 구성되는 곡률 형태의 렌즈를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 렌즈의 상측에는 광학패턴 및 회절 패턴이 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 렌즈는 상기 패키지의 렌즈 고정부에 고정되는 것이 바람 직하다.

본 발명에서 패키지의 하면에 형성되며 봉지재가 충진되는 제 1홀을 포함하고, 상기 제 1홀과 대칭방향에 형성되며 공기가 방출되는 제 2홀을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 제 1홀 및 제 2홀의 지름은 0.5mm 이상 2mm 이하인 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 제 1 홀 및 제 2홀의 크기는 상기 패키지 하부 단면 크기의 0.25보다 작은 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 봉지재는 형광체를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 내부가 비어있는 패키지의 상부에 렌즈가 고정되는 단계를 포함하고, 상기 패키지의 하부면의 제 1홀을 통해 봉지재가 충진되는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 하부면에 봉지재 주입용 홀을 갖고 발광 다이오드 패키지와 일체형으로 구성되는 광학렌즈를 사용하여 공정의 편리성을 향상시키며 광추출효율을 20%이상 향상시키는 효과가 있다.

그리고, 봉지재를 패키지의 하부면의 홀을 통해 주입함으로써 봉지재와 렌즈 사이의 공기간격을 없애서 광손실을 최소화하는 효과가 있다.

또한, 광학렌즈의 표면 형상의 최적화에 의해 지향각 조정 가능한 효과가 있 다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 2a 및 도 2b 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지의 사시도이다.

도 2a 및 도 2b 를 참조하면, 상측 부분이 Fresnel 형태로 구성된 플라스틱 사출 렌즈(210)이고, 하부에는 고정 부위를 가지고 있어 발광 다이오드 패키지(200)의 하측 부위의 렌즈 고정용 구멍(220)에 의해 고정된다.

상기 렌즈 고정용 구멍(220)은 렌즈와 패키지를 고정하는 방법의 하나로 상기 렌즈 고정용 구멍(220)을 사용하는 방법 외에도 구멍을 통하지 않고 단일 패키지를 렌즈의 측면에서 silde 방식으로 밀어 넣어 고정하는 방법 또는 처음부터 패키지와 렌즈가 고정되어 생산할 수 있다.

상기 렌즈(210) 내부는 발광 다이오드 칩(230)과 와이어(240)의 간섭을 받지 않도록 안쪽으로 패여 있는 구조를 나타낸다.

또한, 상기 발광 다이오드 패키지(200)의 하측에는 렌즈 고정용 구멍(220) 이외에 봉지재가 충진될 수 있도록 2개의 봉지재 주입 홀(250)이 대칭방향으로 위치하며, 상기 봉지재 주입 홀(250)은 최소한 0.2mm이상이고 패키지 하부 단면적 넓이의 0.25보다는 작게 구성되며, 바람직하게는 상기 봉지재 주입 홀(250)의 지름은 0.5mm 이상 2mm이하로 구성한다.

상기 2개의 봉지재 주입 홀(250)은 하나의 홀(300)에 봉지재가 충진되며, 다른 홀(310)에서는 내부에 존재하던 공기가 빠지면서 렌즈와 봉지재의 굴절률 차이로 인한 광굴절방향 변화와 버블을 발생하지 않기 때문에 광 효율을 향상시킨다. 이때, 충진되는 봉지재는 내부에 형광체를 포함한다.(도 3 참조)

상기 렌즈(210)의 측면부에서는 경사를 갖게 하여 이 부분에서는 전반사가 되도록 그 각도를 설정하고, 상측 부위의 렌즈 형태에 따라 광 추출 효율 향상과 원하는 광분포를 만족시킨다.

상기 렌즈(210)의 측면부는 4각 형태로 구성되어 있으나 구성에 따라 원형 또는 타원형 등의 다양한 형태를 나타낼 수 있으며, 상측부에 형성된 fresnel 형태는 기본적으로 곡률반경과 비구면 계수를 포함한다.

상기 곡률 반경 및 비구면 계수를 변경하여 fly eye 또는 renticular 라고 하는 형태의 광학패턴을 갖거나, 회절 패턴과 같이 마이크로 수준의 패턴으로 상기 렌즈의 형태가 최적화될 수 있다.

이때, 상기 패턴에 따라 지향각을 조절함에 따라 광 추출 효율을 20%이상 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

상기 패턴은 일반적으로 대칭적이나 좌우측과 상하측의 광학적인 파워를 다르게 하기 위하여 다양한 형태의 광학적 패턴들을 사용할 수 있다.

그리고 상기 도 2a 및 도 2b 를 참조하면 면의 패키지의 외벽부를 형성하였지만, 구성에 따라 외벽부가 제거된 형태로도 동일한 방법의 패키지를 구성할 수 있다.

도 4 는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 렌즈 디자인별 광속 및 광도를 나타낸 그래프 및 도면으로서, 렌즈의 형태, 즉 렌즈의 곡률에 따라 광속 및 광도가 변화하여 광 효율이 변화한다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1a 및 도 1b 는 종래의 발광 다이오드 패키지를 나타낸 도면.

도 2a 및 도 2b 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지의 사시도.

도 3 은 일 실시 예에 발광 다이오드 패키지의 봉지재 주입 홀을 나타낸 도면.

도 4 는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 렌즈 디자인별 광속 및 광도를 나타낸 그래프 및 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

200 : 발광 발광다이오드 패키지 210 : 렌즈

220 : 렌즈 고정용 구멍 230 : 발광 다이오드 칩

240 : 와이어 250 : 봉지재 주입 홀

300 : 제 1홀 310 : 제 2홀

Claims (8)

1. 내부가 비어있는 패키지의 상부면에 구성되는 곡률 형태의 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 렌즈의 상측에는 광학패턴 및 회절 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 렌즈는 상기 발광 다이오드 패키지의 렌즈 고정부에 고정되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
4. 패키지의 하면에 형성되며 봉지재가 충진되는 제 1홀; 및

   상기 제 1홀과 대칭방향에 형성되며 공기가 방출되는 제 2홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제 1홀 및 제 2홀의 지름은 0.5mm 이상 2mm 이하인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 제 1홀 및 제 2홀의 크기는 상기 패키지 하부 단면 크기의 0.25보다 작은 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 봉지재는 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
8. 내부가 비어있는 패키지의 상부에 렌즈가 고정되는 단계; 및

   상기 패키지의 하부면의 홀을 통해 봉지재가 충진되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지의 후면 봉지재 충진 방법.

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