KR20100002473A - 발광 소자 패키지 - Google Patents

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이윤석
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Abstract

본 발명은 발광 소자 패키지에 관한 것으로, 역병렬 연결된 복수의 발광 셀을 포함하는 적어도 하나의 교류형 발광 소자와, 교류형 발광 소자를 수납하는 수납 부재를 포함하며, 수납 부재는 열 전도성 물질로 제작되고, 적어도 일면이 요철 구조로 형성된다.
본 발명에 의하면, 교류형 발광 소자를 이용하기 때문에 전원 변환 장치가 필요없고, 이에 따라 발광 소자 패키지의 사이즈를 작게할 수 있어 소형 채널 레터를 구현할 수 있도록 한다. 또한, 교류형 발광 소자를 수납하는 수납 부재를 알루미늄 등의 연전도성 물질을 이용하여 제작하고 적어도 일 측면을 요철 구조로 제작함으로써 교류형 발광 소자의 열에 의한 발광 소자 패키지의 손상을 방지할 수 있다.
채널 레터, 발광 소자 패키지, 교류형 발광 소자, 수납 부재, 열 전도

Description

발광 소자 패키지{Light emitting device package}
본 발명은 발광 소자 패키지에 관한 것으로, 특히 교류용 발광 소자를 이용한 채널 레터용 발광 소자 패키지에 관한 것이다.
일반적으로 옥외 광고로 사용되는 광고판은 평면상으로 페인트(Paint)로 광고 내용을 도안하는 방식인 빌보드 광고 방식과, 알루미늄 또는 스테인레스 등의 골격을 갖고 그 상단부로 광고 정보가 인쇄된 실크를 랩핑(Lapping)하고 골격안으로 다수개의 형광 램프를 구비하여 야간에 광고 정보가 부각되도록 하는 파나플렉스(Panaflex) 방식과, 각각의 면이 120도의 각도를 갖는 세 개의 면에 광고가 중첩되게 인쇄하여 시각효과에 의한 입체 광고를 할 수 있는 트라이 비젼(Tri-Vision)방식 등이 있다. 또한, 잔넬 또는 스카시를 이용한 광고는 광고 이미지에 따라 잔넬 또는 스카시를 구현한 후 잔넬 또는 스카시의 이미지 형상에 따라 별도의 네온을 장착한다. 이와 같은 광고 방법은 잔넬 또는 스카시로 구현된 광고 정보를 이용하고, 주변이 어두울 때는 네온을 점소등하여 시각적 효과를 높이고 있다.
이와 같이 종래의 광고판들은 야간에도 광고 정보가 부각될 수 있도록 별도의 광원 예를들어, 형광 램프 또는 네온을 사용하는 경우가 많다. 하지만, 형광 램프는 단색을 발광하여 단순한 광원의 기능을 수행하며, 네온은 48색의 표현이 가능하지만 시대적 광고 추세에는 맞추지 못하는 실정이다. 이는 네온 광고가 네온관을 절곡하여 광고 이미지를 표현하며 48색이라는 색상의 한계로 인해 표현의 폭이 한정되어 있기 때문이다. 근래에는 이러한 문제점을 해결하기 위해 배치가 자유롭고 색상변환이 자유로운 채널 레터용 발광 소자 패키지의 사용 빈도가 증가하는 추세에 있다.
하지만, 종래의 채널 레터용 발광 소자 패키지는 일반적으로 직류 전원을 사용하므로 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 전원 변환 장치를 별도로 구비해야 한다. 전원 변환 장치는 브리지 다이오드 또는 교류/직류 변환기를 이용할 수 있다. 브리지 다이오드는 교류 전원을 직류 전원으로 반파 정류하고, 교류/직류 변환기는 교류 전원을 직류 전원으로 전파 정류하게 된다.
그런데, 브리지 다이오드를 이용하는 경우 브리지 다이오드와 전압 강하 및 전류 제어를 위한 회로 부품을 포함하는 하나의 모듈과 발광 소자가 직렬 연결된 다른 하나의 모듈을 연결하여 하나의 발광 소자 패키지로 구현하게 된다. 따라서, 발광 소자 패키지의 사이즈가 커질 수 밖에 없다.
또한, 교류/직류 변환기를 이용하는 경우 교류/직류 변환기를 발광 소자 패키지 내에 구현할 수 없다. 이로 인해 발광 소자들만이 직렬 연결된 발광 소자 패키지와 교류/직류 변환기를 패키지 외부에서 연결하여 이용하여야 한다. 따라서, 이 경우에도 발광 소자 패키지의 사이즈가 커지고, 교류/직류 변환기가 외부로 노출되기 때문에 교류/직류 변환기의 파손에 의한 채널 레터의 오동작 뿐만 아니라 외관을 해칠 수 있다.
본 발명은 발광 소자 패키지의 사이즈를 작게할 수 있어 소형의 채널 레터를 구현할 수 있는 발광 소자 패키지를 제공한다.
본 발명은 전원 변환 장치가 필요없는 교류형 발광 소자를 이용하여 구현한 발광 소자 패키지를 제공한다.
본 발명은 교류형 발광 소자의 열에 의한 손상을 방지할 수 있는 발광 소자 패키지를 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따른 발광 소자 패키지는 복수의 발광 셀을 포함하는 적어도 하나의 교류형 발광 소자; 및 상기 교류형 발광 소자를 수납하는 수납 부재를 포함하며, 상기 수납 부재는 열 전도성 물질로 제작되고, 적어도 일면이 요철 구조로 형성된다.
상기 수납 부재의 일 측면을 통해 상기 교류형 발광 소자에 전원을 공급하는 배선을 더 포함한다.
상기 교류형 발광 소자는 전원을 공급하는 적어도 하나의 전극 단자를 포함하는 하우징; 상기 전극 단자에 실장되며, 역병렬 연결된 복수의 상기 발광 셀을 포함하는 적어도 하나의 발광 칩; 및 상기 발광 칩을 봉지하는 몰딩부를 포함한다.
상기 교류형 발광 소자는 적어도 하나의 발광 칩이 상기 수납 부재에 분산 수납된다.
상기 교류형 발광 소자는 적어도 하나의 발광 칩; 상기 발광 칩을 연결하고, 상기 발광 칩에 전원을 공급하는 연결 배선을 포함한다.
상기 교류형 발광 소자를 봉지하며 상기 수납 부재의 상부로부터 형성된 몰딩부를 더 포함한다.
상기 열 전도성 물질은 알루미늄을 포함하고, 상기 요철 구조는 돌기를 포함한다.
본 발명은 교류형 발광 소자를 이용하여 발광 소자 패키지를 구현한다. 교류형 발광 소자를 이용하기 때문에 전원 변환 장치가 필요없고, 이에 따라 발광 소자 패키지의 사이즈를 작게할 수 있어 소형 채널 레터를 구현할 수 있도록 한다.
또한, 교류형 발광 소자를 수납하는 수납 부재를 알루미늄 등의 열 전도성 물질로 제작하고 적어도 일 측면을 요철 구조로 제작함으로써 교류형 발광 소자의 열에 의한 발광 소자 패키지의 손상을 방지할 수 있다.
그리고, 교류형 발광 칩을 하나의 발광 소자 패키지 내에 분할하여 실장함으로써 광을 분배하여 확산시킬 수 있고, 이에 따라 광 출력 특성을 개선할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러 나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 채널 레터용 발광 소자 패키지의 개략 평면도이고, 도 2는 도 1의 A-A' 라인을 따라 절취한 상태의 발광 소자 패키지의 단면도이다. 또한, 도 3은 본 발명에 이용되는 교류형 발광 소자의 사시도이며, 도 4는 일 발광 셀의 평면도이고, 도 5는 일 발광 셀의 개략 회로도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 채널 레터용 발광 소자 패키지(100)는 수납 부재(110)와, 수납 부재(110)의 일 측면 및 타 측면에 노출된 커넥터(120)와, 이웃하는 발광 소자 패키지(100)를 전기적으로 연결하는 배선(130)과, 수납 부재(110)에 수납되는 교류형 발광 소자(140)를 포함한다.
수납 부재(110)는 평평한 하부면과 하부면으로부터 절곡된 네 측벽부를 포함하여 상부가 개방된 예를들어 직육면체의 박스 형태로 형성되어 내부에는 소정 깊이의 수납 공간이 형성된다. 또한, 수납 부재(110)의 서로 마주보는 두 측면, 예를들어 좌측면 및 우측면에는 커넥터(120)와 배선(130)을 연결하기 위한 개구부가 형성될 수 있다. 그리고, 수납 부재(110)는 발광 소자 패키지(100)를 나사등으로 고정시킬 수 있도록 하기 위해 고정부(미도시)가 형성되는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 수납 부재(110)는 발광 소자(140)로부터 발생되는 열의 방출을 용이하기 위해 알루미늄 등의 열 전도성 물질을 이용하여 제작된다. 또한, 수납 부재(110)는 적어도 일 측면이 요철 구조(111)로 형성된다. 요철 구조(111)는 커넥터(120)가 설치되지 않은 측면, 즉 상부 측면 및 하부 측면에 형성될 수 있고, 예를들어 돌기를 이용하여 형성할 수 있다. 이렇게 요철 구조(111)가 형성됨으로써 공기와의 접촉 면적이 증가하게 되어 열 방출을 더욱 용이하게 할 수 있다. 물론 요철 구조는 상부 측면 및 하부 측면 뿐만 아니라 좌측면 및 우측면까지 형성되는 것이 바람직하며, 하부면까지 형성될 수도 있다.
커넥터(120)는 배선(130)을 이웃하는 발광 소자 패키지(100)와 연결하기 위해 이용된다. 커넥터(120)는 수납 부재(110)의 좌측면 및 우측면으로부터 수납 부재(110)내의 수납 공간으로 돌출되어 형성된다. 좌측면 및 우측면으로 노출된 커넥터(120)를 통해 배선(130)이 연결되며, 수납 부재(110)의 수납 공간 내부로 노출된 커넥터(120)에는 발광 소자(140)가 전기적으로 연결된다. 물론 커넥터(120)를 이용하지 않고 배선(130)을 수납 부재(110)의 수납 공간까지 연장하여 배선(130)에 발광 소자(140)를 전기적으로 연결할 수도 있다.
발광 소자(140)는 전원 변환부가 필요없는 교류형 발광 소자를 이용하며, 적어도 하나의 발광 칩(142)이 하우징(141)에 실장되고 몰딩된 발광 소자를 이용한다. 발광 소자(140)는 도 3에 도시된 바와 같이 적어도 하나, 예를들어 네개의 발광 칩(142a, 142b, 142c 및 142d; 142)과, 발광 칩(142)이 실장되는 하우징(141)과, 외부로부터 인가된 전원을 발광 칩(142)에 인가하는 각각 복수의 내부 전극 단자(143a, 143b, 143c 및 143d; 143) 및 외부 전극 단자(144a, 144b, 144c 및 144d; 144)와, 발광 칩(142)과 내부 전극 단자(143)를 연결하는 연결 배선(145a, 145b, 145c 및 145d; 145)과, 발광 칩(142)을 봉지하기 위한 몰딩부(146)를 포함한다. 하우징(141)은 폴리프탈아미드(Poly Phthal Amid; PPA), 액정 고분자 수지(Liquid Crystal Polymer; LCP) 또는 열전도 수지로 제작되며, 중앙부에 발광 칩(142)이 실장된다. 여기서, 발광 칩(142)은 접착 부재(미도시)에 의해 하우징(141)의 기저부에 부착된다. 내부 전극 단자(143) 및 외부 전극 단자(144)는 전기 전도성이 우수한 금속 재질, 예를들어 은 도금된 청동 동강판으로 제작될 수 있다. 외부 전극 단자(144)는 커넥터(120)와 전기적으로 연결되고, 내부 전극 단자(143)는 외부 전극 단자(144)를 통해 인가되는 전원을 발광 칩(142)에 전달한다. 연결 배선(145)은 발광 칩(142)과 내부 전극 단자(143)를 각각 연결한다. 몰딩부(146)는 하우징(141)의 상부로부터 형성되어 발광 칩(142)을 봉지하고 연결 배선(145)을 고정시킨다. 또한, 몰딩부(146)는 발광 칩(142)에서 발생되는 광을 모아주는 렌즈 역할도 하게 된다. 이러한 몰딩부(146)는 발광 칩(142)에서 발생된 광을 외부로 투과시켜야 하므로 통상 에폭시 수지 또는 실리콘 수지 등과 같은 광 투과성 수지로 형성된다. 이때, 몰딩부(146) 내부에 발광 칩(142)으로부터 방출된 광을 산란에 의해 확산시킴으로써 균일하게 발광시키는 확산제(미도시)를 더 포함할 수 있다. 확산제로는 티탄산바륨, 산화티탄, 산화알루미늄, 산화규소 등이 사용될 수 있다. 또한, 몰딩부(146) 내부에는 형광체(미도시)가 더 포함될 수 있다. 형광체는 발광 칩(142)으로부터 발생된 광의 일부를 흡수하여 흡수된 광과 상이한 파장의 광을 방출하는 것으로서, 임자결정(Host Lattice)의 적절한 위치에 불순물이 혼입된 활성 이온으로 구성된다. 활성 이온들의 역할은 발광 과정에 관여하는 에너지 준위를 결정함으로 써 발광색을 결정하며, 그 발광색은 결정 구조 내에서 활성 이온이 갖는 기저 상태와 여기 상태의 에너지 차(Energy Gap)에 의해 결정된다. 또한, 발광 칩(142)은 도 4에 도시된 바와 같이 기판(161) 상에 각각이 직렬로 연결된 복수개의 발광 셀로 이루어진 제 1 발광 셀 블럭(163)과 제 2 발광 셀 블럭(164)이 서로 다른 방향으로 전극(162 및 165)으로부터 2열로 배열 즉, 역병렬 연결된다. 발광 셀은 P-N 접합 구조를 갖는 화합물 반도체 적층 구조로서, 소수 캐리어(전자 또는 정공)들의 재결합에 의하여 발광되는 현상을 이용한다. 발광 셀은 제 1 및 제 2 반도체층과 제 1 및 제 2 반도체층 사이에 형성된 활성층을 포함할 수 있고, 제 1 및 제 2 반도체층은 각각 N형 반도체층 및 P형 반도체층일 수 있다. 또한, N형 반도체층 및 P형 반도체층과 각각 전기적으로 연결되는 N형 전극 및 P형 전극이 형성되며, 발광 셀의 N형 전극 및 P형 전극은 이웃하는 일 발광 셀의 P형 전극 및 타 발광 셀의 N형 전극과 각각 연결된다.
상기 본 발명의 일 실시 예에 따른 채널 레터용 발광 소자 패키지는 적어도 하나, 예를들어 네개의 발광 칩(142)이 하우징(141)에 실장되고 몰딩부(146)에 의해 몰딩된 발광 소자(140), 즉 패키징된 발광 소자(140)를 수납 부재(110)의 중앙부에 수납하여 구현하였다. 그러나, 패키징되지 않은 발광 칩(142)을 수납 부재(110)의 수납 공간에 분산 수납할 수 있다. 이렇게 함으로써 광을 분배하여 확산시킬 수 있고, 이에 따라 광 출력 특성을 개선할 수 있다. 이렇게 발광 칩이 분산 수납된 본 발명의 다른 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 설명하면 다음과 같다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 개략 평면도이고, 도 7은 도 6의 B-B' 라인을 절취한 상태로 도시한 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 채널 레터용 발광 소자 패키지(100)는 수납 부재(110)와, 수납 부재(110)의 일 측면 및 타 측면에 노출된 커넥터(120)와, 이웃하는 발광 소자 패키지(100)를 전기적으로 연결하는 배선(130)과, 수납 부재(110)에 분산 수납되는 복수의 발광 칩(142a, 142b, 142c 및 142d; 142)을 포함하는 발광 소자와, 복수의 발광 칩(142)이 실장된 기판(105)을 포함한다. 또한, 복수의 발광 칩(142)을 서로 연결하고, 기판(105)을 통해 연결된 커넥터(120) 및 배선(130)을 통해 발광 칩(142)에 전원을 공급하는 연결 배선(145)을 더 포함한다.
기판(105)은 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB)을 이용할 수 있다. 물론, 이러한 인쇄 회로 기판은 FR4, BT-Resin 등의 재질로 제작된 기판일 수 있으며, 연성 인쇄 회로 기판(Flexible Printed Circuit Board; FPCB), 금속 심 인쇄 회로 기판(Metal Core Printed Circuit Board; MCPCB) 등과 같은 기판을 포함할 수 있다. 또한, 리드 패턴이 일면에 형성된 단면 인쇄 회로 기판 또는 리드 패턴이 다층으로 구성된 다층 인쇄 회로 기판을 사용할 수 있다. 이러한 기판(105)의 후면 일부가 커넥터(120)와 접하여 실장되고, 기판(105)을 통해 커넥터(120)로부터 전원을 발광 칩(142)에 공급하게 된다. 예를들어 기판(105) 후면의 일 리드 패턴과 연결되도록 커넥터(120)가 실장되고, 기판(105) 전면의 타 리드 패턴과 연결되도록 연결 배선(145)이 형성될 수 있다.
이상에서는 도면 및 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 채널 레터용 발광 소자 패키지의 개략 평면도.
도 2는 도 1의 A-A' 라인을 따라 절취한 상태의 발광 소자 패키지의 단면도.
도 3은 본 발명에 이용되는 교류형 발광 소자의 사시도.
도 4는 본 발명에 이용되는 교류형 발광 소자의 일 발광 칩의 평면도.
도 5는 본 발명에 이용되는 교류형 발광 소자의 일 발광 칩의 개략 회로도.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 채널 레터용 발광 소자 패키지의 개략 평면도.
도 7은 도 6의 B-B' 라인을 따라 절취한 상태의 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 발광 소자 패키지 110 : 수납 부재
120 : 커넥터 130 : 배선
140 : 발광 소자

Claims (8)

  1. 복수의 발광 셀을 포함하는 적어도 하나의 교류형 발광 소자; 및
    상기 교류형 발광 소자를 수납하는 수납 부재를 포함하며,
    상기 수납 부재는 열 전도성 물질로 제작되고, 적어도 일면이 요철 구조로 형성된 발광 소자 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 수납 부재의 일 측면을 통해 상기 교류형 발광 소자에 전원을 공급하는 배선을 더 포함하는 발광 소자 패키지.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 교류형 발광 소자는
    전원을 공급하는 적어도 하나의 전극 단자를 포함하는 하우징;
    상기 전극 단자에 실장되며, 역병렬 연결된 복수의 상기 발광 셀을 포함하는 적어도 하나의 발광 칩; 및
    상기 발광 칩을 봉지하는 몰딩부를 포함하는 발광 소자 패키지.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 교류형 발광 소자는 적어도 하나의 발광 칩이 상기 수납 부재에 분산 수납되는 발광 소자 패키지.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 교류형 발광 소자는
    적어도 하나의 발광 칩;
    상기 발광 칩을 연결하고, 상기 발광 칩에 전원을 공급하는 연결 배선을 포함하는 발광 소자 패키지.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 교류형 발광 소자를 봉지하며 상기 수납 부재의 상부로부터 형성된 몰딩부를 더 포함하는 발광 소자 패키지.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 열 전도성 물질은 알루미늄을 포함하는 발광 소자 패키지.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 요철 구조는 돌기를 포함하는 발광 소자.
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