KR20100073598A - Led package, method of manufacturing led package, back light unit and lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 엘이디 패키지, 엘이디 패키지의 제조방법, 및 백라이트 유니트와 조명장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상방 및 측방으로의 광 방출이 가능한 엘이디 패키지 및 엘이디 패키지의 제조방법, 그러한 구조의 엘이디 패키지 및 소정의 제조방법에 의해 제조된 엘이디 패키지를 채용한 백라이트 유니트와 조명장치에 관한 것이다.The present invention relates to an LED package, a method for manufacturing the LED package, and a backlight unit and a lighting apparatus, and more particularly, a method for manufacturing an LED package and an LED package capable of emitting light upward and to the side, an LED package having such a structure, and The present invention relates to a backlight unit and a lighting device employing an LED package manufactured by a predetermined manufacturing method.
통상적으로, 평판형 표시장치 등에 채용되는 백라이트 유니트는 광원이 배치되는 위치에 따라 에지형과 직하형으로 크게 구분된다. 에지형은 백라이트 유니트내의 도광판의 측면에 광원이 설치되는 구조이고, 직하형은 백라이트 유니트내의 확산판의 하부면에 하나 이상의 광원을 일렬로 배열시켜 평판형 표시장치에 전면적으로 광을 조사하는 구조이다. In general, a backlight unit employed in a flat panel display or the like is largely classified into an edge type and a direct type according to a position where a light source is disposed. The edge type is a structure in which light sources are installed on the side of the light guide plate in the backlight unit, and the direct type is a structure in which one or more light sources are arranged in a row on the lower surface of the diffuser plate in the backlight unit to irradiate light to the flat panel display in front. .
광원으로는 비교적 발열량이 적으며 자연광에 가까운 백색광을 발생시키고 수명이 긴 냉음극선관 램프 또는 색재현성이 좋고 저전력인 엘이디(LED)를 주로 사 용한다.As a light source, it generates relatively little heat, produces white light that is close to natural light, and uses a long-life cold cathode ray tube lamp or LED which has good color reproduction and low power.
엘이디는 부피 및 무게가 가벼운 장점을 갖기 때문에, 핸드폰 및 PDP와 같은 중소형 액정표시장치에 주로 사용되지만, 직하형 방식을 채용하는 TV 등 대형 표시장치에도 백라이트 유니트의 광원으로서 사용되고 있다. LED is mainly used in small and medium sized liquid crystal display devices such as mobile phones and PDPs because of its light weight and light weight, but LED is also used as a light source of a backlight unit in a large display device such as a TV employing a direct type.
즉, 엘이디를 패키징한 엘이디 패키지는 전자기기의 단순 인디케이터(indicator)에서 모바일 폰의 플래쉬 램프를 거쳐 LCD TV 등의 백라이트 유니트의 광원으로 응용되고 있다. 더 나아가서는 조명장치(예컨대, 조명등, 가로등, 실내등 등등)에도 채용된다.In other words, the LED package packaged by the LED has been applied as a light source of a backlight unit such as an LCD TV through a flash lamp of a mobile phone from a simple indicator of the electronic device. Furthermore, it is also employed in lighting devices (e.g., lighting, street lamps, indoor lights, etc.).
그런데, 엘이디가 출사하는 광은 직진성이 강하여, 엘이디의 정면 방향으로 집중되어 출사되는 경향이 있다. 그로 인해, 엘이디는 점광원으로 주로 사용된다.By the way, the light emitted by the LED has a strong straightness, and tends to be concentrated and emitted in the front direction of the LED. Therefore, LED is mainly used as a point light source.
점광원의 특성이 있는 엘이디의 지향각을 넓히기 위해 기존의 엘이디 패키지의 경우에는 반사판을 사용하여 지향각을 넓히고 있다. 반사판을 사용한다고 하더라도 120도 정도의 지향각을 얻기가 쉽지 않았다. 그에 따라, 지향각을 보다 넓히기 위해 엘이디 패키지에 별도의 수단을 추가시키거나 엘이디 패키지를 변형시키는 작업들이 이루어지고 있는 실정이다.In order to widen the LED's directivity, which is characteristic of point light source, reflector is used in the case of existing LED package. Even with a reflector, it was not easy to achieve a direct angle of about 120 degrees. Accordingly, in order to further widen the angle of view, there is a task of adding a separate means to the LED package or modifying the LED package.
특히, 현재에는 엘이디를 광원으로 사용하는 평판형 표시장치에서 점광원의 특성을 지닌 엘이디를 면광원에 가깝게 하기 위해 넓은 지향각(예컨대, 160도 이상)을 요구하는 경향이 우세해지고 있다. 그와 더불어, 엘이디를 광원으로 사용하는 각종의 조명장치에서도 넓은 지향각(예컨대, 160도 이상)을 갖는 엘이디의 요구가 높아지고 있는 실정이다.In particular, in flat panel displays using LEDs as a light source, a tendency to require a wide direct angle (eg, 160 degrees or more) in order to bring an LED having a characteristic of a point light source closer to a surface light source has become predominant. In addition, there is an increasing demand for LEDs having a wide orientation angle (for example, 160 degrees or more) in various lighting apparatuses using LEDs as light sources.
본 발명은 상기한 종래의 사정을 감안하여 제안된 것으로, 간단한 구조로 넓은 지향각을 얻을 수 있도록 한 엘이디 패키지 및 엘이디 패키지의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been proposed in view of the above-described conventional circumstances, and an object thereof is to provide an LED package and a method of manufacturing the LED package to obtain a wide direct angle with a simple structure.
본 발명의 다른 목적은 간단한 구조로 넓은 지향각을 얻을 수 있도록 한 엘이디 패키지를 채용한 백라이트 유니트와 조명장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a backlight unit and a lighting device employing an LED package to obtain a wide direct angle with a simple structure.
본 발명의 또다른 목적은 간단한 구조로 넓은 지향각을 얻을 수 있도록 한 엘이디 패키지를 제조하는 방법에 의해 제조된 엘이디 패키지를 채용한 백라이트 유니트와 조명장치를 제공함에 있다.Still another object of the present invention is to provide a backlight unit and a lighting apparatus employing an LED package manufactured by a method of manufacturing an LED package, which can obtain a wide direct angle with a simple structure.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 엘이디 패키지는, 기판; 기판의 일면에 탑재된 발광소자; 기판의 일면에 탑재되되 발광소자 및 발광소자의 주변을 감싸도록 설치된 투명 렌즈; 및 내측면이 투명 렌즈의 외측면에 밀착되어, 투명 렌즈를 덮는 형광체 렌즈를 포함한다.In order to achieve the above object, the LED package according to a preferred embodiment of the present invention, the substrate; A light emitting device mounted on one surface of the substrate; A transparent lens mounted on one surface of the substrate and installed to surround the light emitting device and the periphery of the light emitting device; And a phosphor lens in which the inner side is in close contact with the outer side of the transparent lens and covers the transparent lens.
투명 렌즈는 투명 실리콘으로 구성된다.The transparent lens is made of transparent silicone.
투명 렌즈는 기판의 일면에서 돌출되는 형상으로 설치된다.The transparent lens is installed in a shape protruding from one surface of the substrate.
본 발명의 다른 실시양태에 따른 엘이디 패키지는, 기판; 기판의 일면에 탑재된 발광소자; 및 기판의 일면에서 발광소자를 감싸도록 탑재되되 기판의 일면에 대향되는 부위에 오목한 캐비티가 형성되고 캐비티의 내측면에 형광체층이 피막된 투명 블럭을 포함한다.An LED package according to another embodiment of the present invention, a substrate; A light emitting device mounted on one surface of the substrate; And a transparent block mounted on one surface of the substrate to surround the light emitting device, wherein a concave cavity is formed at a portion of the substrate opposite to the surface of the substrate, and a phosphor layer is coated on the inner surface of the cavity.
투명 블럭은 투명 실리콘으로 구성된다.The transparent block is composed of transparent silicon.
투명 블럭은 사각형상의 평면을 갖는다.The transparent block has a rectangular plane.
형광체층이 발광소자와 이격되어 발광소자를 감싸고, 형광체층과 발광소자의 사이의 공간에는 공기 또는 투명 실리콘으로 충진된다.The phosphor layer is spaced apart from the light emitting element to surround the light emitting element, and the space between the phosphor layer and the light emitting element is filled with air or transparent silicon.
본 발명의 실시양태에 따른 엘이디 패키지의 제조방법은, 기판을 준비하는 기판 준비 단계; 기판의 일면에 발광소자를 탑재하는 발광소자 탑재 단계; 발광소자 및 발광소자의 주변을 감싸도록 미리 제작된 투명 렌즈를 기판의 일면에 탑재하는 투명 렌즈 탑재 단계; 및 투명 렌즈의 외측면에 미리 제작된 형광체 렌즈의 내측면을 밀착시켜 투명 렌즈를 덮는 형광체 렌즈 형성 단계를 포함한다.Method for producing an LED package according to an embodiment of the present invention, the substrate preparation step of preparing a substrate; A light emitting device mounting step of mounting a light emitting device on one surface of the substrate; A transparent lens mounting step of mounting a light emitting device and a transparent lens prepared in advance to surround the light emitting device on one surface of the substrate; And forming a phosphor lens covering the transparent lens by bringing the inner surface of the phosphor lens prepared in advance into the outer surface of the transparent lens.
투명 렌즈 탑재 단계는 투명 렌즈를 투명 실리콘으로 구성시킨다.The transparent lens mounting step consists of transparent lens made of transparent silicone.
투명 렌즈 탑재 단계는 투명 렌즈를 기판의 일면에서 돌출되는 형상으로 탑재시킨다.In the transparent lens mounting step, the transparent lens is mounted in a shape protruding from one surface of the substrate.
본 발명의 다른 실시양태에 따른 엘이디 패키지의 제조방법은, 기판을 준비하는 기판 준비 단계; 기판의 일면에 발광소자를 탑재하는 발광소자 탑재 단계; 및 기판의 일면에 대향되는 부위에 오목한 캐비티가 형성되고 캐비티의 내측면에 형광체층이 피막된 투명 블럭을, 기판의 일면에서 발광소자를 감싸도록 탑재하는 투명 블럭 탑재 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, a method of manufacturing an LED package includes a substrate preparation step of preparing a substrate; A light emitting device mounting step of mounting a light emitting device on one surface of the substrate; And a transparent block mounting step of mounting a transparent block having a concave cavity formed at a portion opposite to one surface of the substrate and having a phosphor layer coated on the inner surface of the cavity so as to surround the light emitting device on one surface of the substrate.
투명 블럭 탑재 단계는 투명 블럭을 투명 실리콘으로 구성한다.The transparent block mounting step consists of transparent blocks made of transparent silicon.
투명 블럭 탑재 단계는 투명 블럭이 사각형상의 평면을 갖는다.In the transparent block mounting step, the transparent block has a rectangular plane.
형광체층이 발광소자와 이격되어 발광소자를 감싸고, 형광체층과 발광소자의 사이의 공간에 공기 또는 투명 실리콘을 충진시키는 단계를 추가로 포함한다.The phosphor layer is spaced apart from the light emitting device to surround the light emitting device, and further comprises filling air or transparent silicon in the space between the phosphor layer and the light emitting device.
본 발명의 또다른 실시양태에 따른 엘이디 패키지의 제조방법은, 발광소자가 하방향으로 향하도록 탑재된 기판을 지지하는 상부 몰드 및 캐비티가 형성된 제 1하부 몰드를 상부 몰드의 하부에 위치하도록 배치시키는 제 1단계; 캐비티에 투명부재를 투입하는 제 2단계; 상부 몰드를 제 1하부 몰드와 클램핑시키고 1차 큐어링을 실시하는 제 3단계; 1차 큐어링후에 상부 몰드를 제 1하부 몰드와 분리시켜 상방향에 위치시키되, 발광소자가 투명부재에 의해 감싸여져 있는 제 4단계; 제 4단계에 의한 상부 몰드의 하부에 제 1하부 몰드의 캐비티의 직경보다 큰 캐비티를 갖는 제 2하부 몰드를 위치시키는 제 5단계; 제 2하부 몰드의 캐비티에 형광체를 투입하는 제 6단계; 제 4단계에 의한 상부 몰드를 제 2하부 몰드와 클램핑시키고 2차 큐어링을 실시하는 제 7단계; 2차 큐어링후에 상부 몰드를 제 2하부 몰드와 분리시켜 상방향에 위치시키되, 투명부재가 형광체에 의해 감싸여져 있는 제 8단계; 및 상부 몰드에서 기판을 분리시킨 후에 단위 소자별로 분리하는 제 9단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an LED package, in which an upper mold for supporting a substrate mounted so that the light emitting device faces downward and a first lower mold having a cavity are positioned below the upper mold. First step; A second step of inserting the transparent member into the cavity; A third step of clamping the upper mold with the first lower mold and performing primary curing; A fourth step of separating the upper mold from the first lower mold and placing the upper mold after the primary curing, wherein the light emitting device is wrapped by the transparent member; Placing a second lower mold having a cavity larger than a diameter of a cavity of the first lower mold at a lower portion of the upper mold according to the fourth step; A sixth step of introducing the phosphor into the cavity of the second lower mold; A seventh step of clamping the upper mold according to the fourth step with the second lower mold and performing secondary curing; An eighth step of separating the upper mold from the second lower mold and placing the upper mold after the secondary curing, wherein the transparent member is wrapped by the phosphor; And a ninth step of separating the substrate from the upper mold and separating the substrate by unit elements.
이러한 구성의 본 발명에 따르면, 발광소자의 광을 형광체 렌즈를 통해 전체 방향으로 방출시키므로 종래의 에지형(side view) 엘이디 패키지 및 직하형 엘이디 패키지에 비해 지향각이 매우 넓게 된다. 그리고, 본 발명의 실시예의 엘이디 패키지는 반사판을 사용하지 않으므로 종래의 에지형 엘이디 패키지 및 직하형 엘이디 패키지에 비해 구조가 간단하다.According to the present invention having such a configuration, since the light of the light emitting device is emitted in the entire direction through the phosphor lens, the directivity angle is very wider than the conventional side view LED package and direct LED package. In addition, since the LED package of the embodiment of the present invention does not use a reflecting plate, the structure is simpler than that of the conventional edge type LED package and the direct type LED package.
특히, 기존에는 대부분 광원(예컨대, LED칩)을 형광체가 직접 감싸는 형태로 되어 있어서 광원의 광에 의한 형광체의 열화가 쉽게 발생하였으나, 본 발명에 의하면 형광체가 광원(예컨대, LED칩)과 떨어져 있기 때문에 종래에 비해 형광체의 열화 발생율이 적을 뿐만 아니라 휘도 저하 및 색좌표의 쉬프트(shift) 현상이 최소화된다.In particular, in the past, most of the light source (for example, LED chip) is in the form of the phosphor directly wraps the phosphor deteriorated easily by the light of the light source, but according to the present invention, the phosphor is separated from the light source (for example, LED chip) As a result, not only the incidence of degradation of the phosphor is lower than that of the related art, but also a decrease in luminance and a shift in color coordinates are minimized.
본 발명의 엘이디 패키지는 평판형 표시장치 및 조명장치 등에 충분히 광원으로서의 역할을 할 수 있으므로, 넓은 지향각을 요구하는 평판형 표시장치 및 조명장치 등에 매우 효과적으로 사용된다. Since the LED package of the present invention can sufficiently serve as a light source for a flat panel display device and a lighting device, the LED package can be effectively used for a flat panel display device and a lighting device requiring a wide directing angle.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 엘이디 패키지 및 그 엘이디 패키지를 이용한 백라이트 유니트와 조명장치에 대하여 설명하면 다음과 같다. 이하에서는 엘이디 패키지를 세라믹 패키지, 플라스틱 패키지, 리드 프레임 타입 패키지, 플라스틱 + 리드 프레임 타입 패키지 등 모든 SMD 타입 패키지인 것으로 가정하고 설명한다.Hereinafter, an LED package and a backlight unit using the LED package according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, it is assumed that the LED package is any SMD type package, such as a ceramic package, a plastic package, a lead frame type package, and a plastic + lead frame type package.
본 발명의 엘이디 패키지는 반사판을 갖추지 않고, 소위 형광체 렌즈라고 불 리울 수 있는 렌즈 형상의 형광체 블럭을 갖추었다는 점이 특징이다.The LED package of the present invention is characterized in that it does not have a reflecting plate but has a lens-shaped phosphor block which can be called a phosphor lens.
(제 1실시예)(First embodiment)
도 1 내지 도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 엘이디 패키지의 구성 및 제조과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 to 3 schematically show the configuration and manufacturing process of the LED package according to the first embodiment of the present invention.
제 1실시예의 엘이디 패키지는 기판(10), 엘이디칩(14), 반구의 렌즈 형상의 실리콘 블럭(이하에서는 실리콘 렌즈라고 함)(16), 및 반구의 렌즈 형상의 형광체 블럭(이하에서는 형광체 렌즈라고 함)(18)을 포함한다. The LED package of the first embodiment includes a
일단, 도 1에서와 같은 기판(10)을 준비한다. 기판(10)은 엘이디칩(14)(발광소자)을 고밀도로 실장할 수 있으면 어느 것이나 가능하다. 예를 들어, 기판(10)의 재질로는 알루미나(alumina), 수정(quartz), 칼슘지르코네이트(calcium zirconate), 감람석(forsterite), SiC, 흑연, 용융실리카(fusedsilica), 뮬라이트(mullite), 근청석(cordierite), 지르코니아(zirconia), 베릴리아(beryllia), 및 질화알루미늄(aluminum nitride), LTCC(low temperature co-fired ceramic), 금속, 플라스틱, 바리스터 등이 가능하다. 바람직하게는, ZnO계열의 바리스터 재료를 사용하여 제조함이 가장 좋다. 왜냐하면 ZnO계열의 바리스터가 열전도율이 높기 때문이다. ZnO를 주성분으로 하는 바리스터 재료로 제조하게 되면 바리스터로서의 기능을 수행할 뿐만 아니라 바리스터 자체의 높은 열전도성으로 인해 엘이디 패키지의 온도를 신속하게 낮출 수 있게 된다. 도면에서는 기판(10)의 평면 형상을 직사각형으로 하였으나, 정사각형이어도 무방하다. First, the
기판(10)의 상면에는 패턴 전극(12)이 형성된다. 패턴 전극(12)은 상호 이격된 캐소드 전극과 애노드 전극으로 이루어질 수 있다. 예를 들어 패턴 전극(12)은 온(Ag)으로 도금한 리드 프레임과 같은 형태를 취한다. 애노드 전극은 기판(10)상에서 엘이디칩 실장영역(즉, 기판(10)의 상면 중앙부)에 형성된 캐소드 전극과 전기적인 절연을 위해 이격되게 형성된다. 캐소드 전극과 애노드 전극에 대한 참조부호를 도면에 별도로 표시하지 않아도 당업자라면 누구라도 쉽게 알 수 있다.The
기판(10)의 엘이디칩 실장영역에 엘이디칩(14)을 실장한 후에 와이어 본딩한다. 도면에는 와이어를 별도로 도시하지 않았지만, 당업자라면 누구라도 쉽게 알 수 있는 내용이다.After the
이어, 미리 제작된 실리콘 렌즈(16)를 설치한다. 실리콘 렌즈(16)는 몰드(도시 생략)에 의해 제작된다. 실리콘 렌즈(16)는 투명 실리콘으로 구성된다. 즉, 실리콘 렌즈(16)가 기판(10)상의 엘이디칩(14) 및 그 주변을 덮을 수 있도록 설치된다. 또한, 실리콘 렌즈(16)의 저면이 기판(10)의 표면에 밀착된다(도 2 참조). 제 1실시예에서는 참조부호 16을 실리콘 렌즈라고 하였으나, 투명 실리콘 이외로 광투과율이 우수한 재료가 있다면 이를 사용한 렌즈라고 하여도 된다. Next, the
그리고 나서, 미리 제작된 형광체 렌즈(18)가 실리콘 렌즈(16)를 감싸도록 설치한다. 형광체 렌즈(18)는 몰드(도시 생략)에 의해 제작된다. 형광체 렌즈(18)는 형광체와 실리콘 또는 에폭시 등을 적절히 혼합하여 제조한 것이다. 즉, 형광체 렌즈(18)의 내측면이 실리콘 렌즈(16)의 외측면에 밀착되고, 형광체 렌즈(18)가 실리콘 렌즈(16)를 완전히 감싸도록 설치한다. 또한, 형광체 렌즈(18)의 저면이 기 판(10)의 표면에 밀착된다(도 3 참조).Then, the
상술한 제 1실시예에서, 기판(10)과 실리콘 렌즈(16)와의 결합, 실리콘 렌즈(16)와 형광체 렌즈(18)와의 밀착, 및 기판(10)과 형광체 렌즈(18)의 결합에 대해서는 별도로 설명하지 않았지만, 당업자라면 주지의 기술을 이용하여 충분히 행할 수 있음을 자명하게 알 수 있다.In the above-described first embodiment, the coupling between the
이러한 제 1실시예의 엘이디 패키지는 엘이디칩(14)에서의 광이 실리콘 렌즈(16) 및 형광체 렌즈(18)를 통해 전체 방향으로 방출되므로 종래의 에지형(side view) 엘이디 패키지 및 직하형 엘이디 패키지에 비해 지향각이 매우 넓게 된다. In the LED package of this first embodiment, since the light from the
그리고, 제 1실시예의 엘이디 패키지는 반사판을 사용하지 않으므로 종래의 에지형 엘이디 패키지 및 직하형 엘이디 패키지에 비해 구조가 간단하다.In addition, since the LED package of the first embodiment does not use a reflecting plate, the structure is simpler than that of the conventional edge-type LED package and the direct-type LED package.
특히, 기존에는 형광체가 광원(예컨대, LED칩)을 직접 감싸는 형태로 되어 있어서 광원의 광에 의한 형광체의 열화가 쉽게 발생하였다. 그러나, 상술한 제 1실시예에서는 2중 몰드 형식으로 실리콘 렌즈(16)의 외측에 형광체가 분포된 형상이므로 열화 발생율이 적을 뿐만 아니라 휘도 저하 및 색좌표의 쉬프트(shift) 현상이 최소화된다.In particular, conventionally, since the phosphor is directly wrapped around the light source (for example, LED chip), deterioration of the phosphor due to the light of the light source easily occurs. However, in the above-described first embodiment, since the phosphor is distributed outside the
그리고, 상술한 제 1실시예의 엘이디 패키지는 평판형 표시장치 및 조명장치 등에 충분히 광원으로서의 역할을 할 수 있으므로, 넓은 지향각을 요구하는 평판형 표시장치 및 조명장치 등에 매우 효과적으로 사용된다. 본 발명의 명세서에서 평판 형 표시장치의 광원이라 함은 백라이트 유니트에 포함되는 발광소자를 의미하는 것으로 보면 된다. 조명장치의 광원이라 함은 평판형 표시장치 이외의 조명등, 가로등, 실내등, 및 기타등등에 채용되는 발광소자를 의미하는 것으로 보면 된다. Since the LED package of the first embodiment described above can serve as a light source sufficiently for a flat panel display and a lighting device, the LED package is effectively used for a flat panel display and a lighting device requiring a wide directing angle. In the specification of the present invention, the light source of the flat panel display device may be regarded as a light emitting device included in the backlight unit. The light source of the lighting device may be regarded as a light emitting device that is employed in lighting, street lamps, indoor lights, and other lights other than a flat panel display device.
(제 2실시예)(Second embodiment)
도 4 내지 도 6은 본 발명의 제 2실시예에 따른 엘이디 패키지의 구성 및 제조과정을 개략적으로 나타낸 도면이다. 제 2실시예는 상술한 제 1실시예와 유사하지만, 사각 형상의 실리콘 블럭(20)의 중앙부에 반구의 렌즈 형상의 캐비티를 형성하고 그 캐비티의 내측면에 형광체층(22)이 피막된 것이 차이난다. 다른 부분에 대해서는 상술한 제 1실시예와 동일하므로 그에 대한 설명은 생략한다.4 to 6 schematically illustrate the configuration and manufacturing process of the LED package according to a second embodiment of the present invention. The second embodiment is similar to the first embodiment described above, but the hemispherical lens-shaped cavity is formed in the center of the
일단, 도 4에서와 같은 기판(10)을 준비한다. 기판(10)의 상면에는 패턴 전극(12)이 형성된다. 기판(10)의 엘이디칩 실장영역에 엘이디칩(14)을 실장한 후에 와이어 본딩한다. 도면에는 와이어를 별도로 도시하지 않았지만, 당업자라면 누구라도 쉽게 알 수 있는 내용이다.First, the
이후, 미리 제작한 실리콘 블럭(20)을 기판(10)에 결합시킨다(도 6 참조). 실리콘 블럭(20)은 정사각형 또는 직사각형의 평면 형상을 갖는다. 실리콘 블럭(20)은 투명 실리콘으로 몰드된다. 실리콘 블럭(20)의 저부 중앙부에는 반구 형태로 오목하게 들어간 캐비티가 형성되어 있다. 그 캐비티의 내측면에는 소정 두께의 형광체층(22)이 피막되어 있다(도 5 참조). 형광체층(22)은 스프레이 방식으로 형성되거나 별도의 금형으로 형성된다. 즉, 형광체층(22)이 반구 형상의 렌즈처럼 형성된다. 형광체층(22)은 형광체와 실리콘 또는 에폭시 등을 적절히 혼합하여 제조한 것이다. 제 2실시예에서는 참조부호 20을 실리콘 블럭이라고 하였으나, 투명 실리콘 이외로 광투과율이 우수한 재료가 있다면 이를 사용한 블럭이라고 하여도 된다. 실리콘 블럭(20)이 기판(10)에 결합되면 결국 형광체층(22)이 엘이디칩(14)을 감싸게 된다.Thereafter, the
실리콘 블럭(20)의 평면의 크기는 기판(10)의 평면의 크기와 동일하다. 여기서의 동일이라 함은 수치적으로 동일한 것 뿐만 아니라 약간의 오차가 있는 것도 포함하는 개념으로 이해하면 된다. 실리콘 블럭(20)과 기판(10)의 평면의 크기를 동일하게 하면 렌즈 형태의 형광체층(22)을 기판(10)에 쉽게 조립(ass'y)할 수 있게 된다. 물론, 실리콘 블럭(20)과 기판(10)의 평면의 크기는 약간의 차이가 있어도 무방하다. The size of the plane of the
도 6에서, 반구 형상의 형광체층(22)에 의해 감싸여진 엘이디칩(14)과 그 형광체층(2) 사이의 공간은 공기로 충진된다. 필요에 따라서는, 투명 실리콘과 같은 투명부재가 충진되어도 된다. In Fig. 6, the space between the
상술한 제 2실시예에서, 기판(10)과 실리콘 블럭(20)과의 결합에 대해서는 별도로 설명하지 않았지만, 당업자라면 주지의 기술을 이용하여 충분히 행할 수 있음을 자명하게 알 수 있다.In the above-described second embodiment, the coupling between the
이러한 제 2실시예의 엘이디 패키지는 엘이디칩(14)에서의 광이 반구 형상의 형광체층(22) 및 실리콘 블럭(20)을 통해 전체 방향으로 방출되므로 종래의 에지 형(side view) 엘이디 패키지 및 직하형 엘이디 패키지에 비해 지향각이 매우 넓게 된다. In the LED package of the second embodiment, since the light from the
그리고, 제 2실시예의 엘이디 패키지는 반사판을 사용하지 않으므로 종래의 에지형 엘이디 패키지 및 직하형 엘이디 패키지에 비해 구조가 간단하다.In addition, since the LED package of the second embodiment does not use a reflecting plate, the structure is simpler than that of the conventional edge type LED package and the direct type LED package.
기존에는 형광체가 광원(예컨대, LED칩)을 직접 감싸는 형태로 되어 있어서 광원의 광에 의한 형광체의 열화가 쉽게 발생하였다. 그러나, 상술한 제 2실시예에서는 반구 형상의 형광체층(22)이 엘이디칩(14)과 이격되어 있으므로 열화 발생율이 적을 뿐만 아니라 휘도 저하 및 색좌표의 쉬프트(shift) 현상이 최소화된다.In the past, since the phosphor is directly wrapped around the light source (for example, LED chip), deterioration of the phosphor due to light of the light source easily occurs. However, in the above-described second embodiment, since the
특히, 제 2실시예는 사각형상의 실리콘 블럭(20)을 사용함으로써, 제 1실시예에 비해 렌즈 역할을 하는 부분(예컨대, 형광체 렌즈, 형광체층)을 기판(10)에 쉽게 조립(ass'y)할 수 있게 된다. 즉, 제 1실시예에서는 실리콘 렌즈(16) 및 형광체 렌즈(18)를 붙들기가 다소 어려웠으나, 제 2실시예에서는 사각형상의 실리콘 블럭(20)을 쉽게 붙들 수가 있어서 기판(10)과의 조립이 쉽게 이루어진다.In particular, the second embodiment uses a
그리고, 상술한 제 2실시예의 엘이디 패키지는 평판형 표시장치 및 조명장치 등에 충분히 광원으로서의 역할을 할 수 있으므로, 넓은 지향각을 요구하는 평판형 표시장치 및 조명장치 등에 매우 효과적으로 사용된다.Since the LED package of the second embodiment described above can serve as a light source sufficiently for a flat panel display and a lighting device, the LED package is effectively used for a flat panel display device and a lighting device requiring a wide directing angle.
(제 3실시예)(Third Embodiment)
도 7 내지 도 9는 본 발명의 제 3실시예에 따른 엘이디 패키지의 구성 및 제 조과정을 개략적으로 나타낸 도면이다. 제 3실시예는 제 1실시예와 같이 2중 몰드 구조를 취하였고 최종적으로 완성된 엘이디 패키지의 형상에서 그리 차이가 없다. 그러나, 제 3실시예는 제조과정에서 제 1실시예와 차이난다. 7 to 9 are diagrams schematically showing the configuration and manufacturing process of the LED package according to a third embodiment of the present invention. The third embodiment has a double mold structure like the first embodiment and there is no difference in the shape of the finally completed LED package. However, the third embodiment differs from the first embodiment in the manufacturing process.
우선, 도 7에서와 같이 엘이디칩(14)이 실장된 기판(10)을 거꾸로 배치한다.First, as shown in FIG. 7, the
이후, 도 8에서와 같이 투명 실리콘(30)이 충진된 몰드(35)를 기판(10)의 소정 위치(즉, 엘이디칩(14)을 감쌀 수 있는 위치)에 밀착시킨 후에 소정 시간동안 소정 온도에서 1차 큐어링을 실시한다. Subsequently, as shown in FIG. 8, the
1차 큐어링이 완료되면 몰드(35)를 제거한다. 그에 따라, 고체화된 반구 형상의 투명 실리콘(30)이 기판(10)에 실장된 엘이디칩(14)을 감싸는 형태를 취하게 된다. 여기서, 반구 형상의 투명 실리콘(30)을 실리콘 렌즈라고 하여도 된다.When the primary curing is completed, the
이후, 도 9에서와 같이 형광체(32)가 충진된 몰드(37)를 기판(10)의 소정 위치(즉, 고체화된 반구 형상의 투명 실리콘(30)을 감쌀 수 있는 위치)에 밀착시킨 후에 소정 시간동안 소정 온도에서 2차 큐어링을 실시한다. 몰드(37)에 충진된 형광체(32)에는 실리콘 또는 에폭시 등이 함께 포함된다. Thereafter, as shown in FIG. 9, the
2차 큐어링이 완료되면 몰드(37)를 제거한다. 그에 따라, 고체화된 반구 형상의 형광체(32)가 반구 형상의 투명 실리콘(30)의 외측면을 감싸는 형태를 취하게 된다. 여기서, 반구 형상의 형광체(32)를 형광체 렌즈라고 하여도 된다. The
이러한 제 3실시예의 엘이디 패키지는 엘이디칩(14)에서의 광이 반구 형상의 투명 실리콘(30) 및 형광체(32)를 통해 전체 방향으로 방출되므로 종래의 에지 형(side view) 엘이디 패키지 및 직하형 엘이디 패키지에 비해 지향각이 매우 넓게 된다. In the LED package of the third embodiment, since the light from the
그리고, 제 3실시예의 엘이디 패키지는 반사판을 사용하지 않으므로 종래의 에지형 엘이디 패키지 및 직하형 엘이디 패키지에 비해 구조가 간단하다.In addition, since the LED package of the third embodiment does not use a reflecting plate, the structure is simpler than that of the conventional edge type LED package and direct type LED package.
특히, 기존에는 대부분 광원(예컨대, LED칩)을 형광체가 직접 감싸는 형태로 되어 있어서 광원의 광에 의한 형광체의 열화가 쉽게 발생하였다. 그러나, 상술한 제 3실시예에서는 2중 몰드 형식으로 반구 형상의 투명 실리콘(30)의 외측에 형광체(32)가 분포된 형상이므로 열화 발생율이 적을 뿐만 아니라 휘도 저하 및 색좌표의 쉬프트(shift) 현상이 최소화된다.In particular, in the past, most of the light sources (for example, LED chips) are in the form of directly encapsulating the phosphor, so that deterioration of the phosphor by the light of the light source easily occurs. However, in the above-described third embodiment, since the
그리고, 상술한 제 3실시예의 엘이디 패키지는 평판형 표시장치 및 조명장치 등에 충분히 광원으로서의 역할을 할 수 있으므로, 넓은 지향각을 요구하는 평판형 표시장치 및 조명장치 등에 매우 효과적으로 사용된다.In addition, the LED package of the third embodiment described above can serve as a light source sufficiently for a flat panel display device and a lighting device, and thus is effectively used for a flat panel display device and a lighting device requiring a wide directing angle.
도 7 내지 도 9를 근거로 한 상기의 설명은 제 3실시예의 엘이디 패키지의 제조과정을 개략적으로 설명한 것으로 볼 수 있다. 그래서, 본 발명의 제 3실시예에 따른 엘이디 패키지를 멀티 어레이 구조로 하여 제조하는 과정을 도 10 내지 도 15를 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. The above description based on FIG. 7 to FIG. 9 can be regarded as schematically illustrating a manufacturing process of the LED package of the third embodiment. Thus, a process of manufacturing the LED package according to the third embodiment of the present invention in a multi-array structure will be described in more detail with reference to FIGS. 10 to 15.
일단, 도 10에서와 같이 상부 몰드(50)와 하부 몰드(40)를 갖춘다. First, as shown in FIG. 10, the
하부 몰드(40)에는 다수의 반구 형상으로 오목해진 캐비티(42)가 형성되어 있다. 상부 몰드(50)는 기판(10)을 지지하고, 기판(10)의 저면에는 다수의 엘이디칩(14)이 실장된다. 여기서, 하부 몰드(40)의 각 캐비티(42)는 상부 몰드(40)에 지지된 기판(10)의 각 엘이디칩(14)과 대응되게 위치한다.The
하부 몰드(40)의 각각의 캐비티(42)에 투명 실리콘(30)을 투입한다. 물론, 투명 실리콘(30)이 캐비티(42)에 투입되기 전에 각각의 캐비티(42)에는 박막의 필름(도시 생략)을 위치시킨다. 이는 후술할 1차 큐어링 이후에 하부 몰드(40)와 상부 몰드(50)를 서로 떨어뜨릴 때 투명 실리콘(30)이 제형상을 유지하면서 분리될 수 있도록 하기 위함이다.
이후, 상부 몰드(50)를 하방향으로 수직으로 하강시켜 하부 몰드(40)와 클램핑시킨다. 이와 같이 하면, 도 11에서와 같이 하부 몰드(40)와 상부 몰드(50)는 서로 밀착된다. 보다 상세하게는 하부 몰드(40)의 각 캐비티(42)의 투명 실리콘(30)과 엘이디칩(14)이 각각 밀착된다. 즉, 각각의 엘이디칩(14)은 각각의 투명 실리콘(30)에 의해 감싸여지게 된다.Thereafter, the
그리고 나서, 소정 시간동안 소정 온도에서 1차 큐어링을 실시한다. Then, primary curing is performed at a predetermined temperature for a predetermined time.
1차 큐어링이 종료되면, 도 12와 같이 상부 몰드(50)를 상방향으로 들어올린다. 그에 따라, 기판(10)과 기판(10)에 실장된 다수의 엘이디칩(14) 및 각각의 엘이디칩(14)을 감싸는 반구 형상의 투명 실리콘(30)이 하부 몰드(40)로부터 이탈되어 상방향으로 함께 올라가게 된다. When the primary curing is finished, the
이후, 도 13에서와 같이 하부 몰드(40) 대신에 다른 하부 몰드(60)를 상부 몰드(50)의 하부에 위치시킨다. 하부 몰드(60)에는 다수개의 반구 형상으로 오목해 진 캐비티(62)를 갖춘다. 캐비티(62)의 직경은 캐비티(42)의 직경보다 조금 크다. Thereafter, as shown in FIG. 13, another
하부 몰드(60)의 각각의 캐비티(62)에 형광체(32)를 투입한다. 실제로 캐비티(62)에 투입되는 형광체(32)는 실리콘 또는 에폭시 등이 함께 포함되어 혼합된 것이다. 각각의 캐비티(62)에 투입되는 형광체(32)는 각각의 캐비티(62)를 완전히 채우도록 투입되는 것이 아니라 소정 높이까지만 투입된다. 그 투입되는 형광체(32)의 량은 캐비티(62)의 직경 및 원하는 형광체의 두께 등에 따라 조절된다.The
그리고 나서, 상부 몰드(50)를 하방향으로 수직으로 하강시켜 하부 몰드(60)와 클램핑시킨다. 상부 몰드(50)의 하강으로 인해 도 14에서와 같이 하부 몰드(60)와 상부 몰드(50)는 서로 밀착된다. 즉, 상부 몰드(50)의 하측에 배열된 반구 형상의 투명 실리콘(30)이 각각의 캐비티(62)에 삽입된다. 삽입된 투명 실리콘(30)이 캐비티(62)내의 형광체(32)를 눌러 사방으로 골고루 퍼지게 한다. 그에 따라, 도 14와 같이 된다.Then, the
그리고 나서, 소정 시간동안 소정 온도에서 2차 큐어링을 실시한다. Then, secondary curing is performed at a predetermined temperature for a predetermined time.
2차 큐어링이 종료되면, 도 15와 같이 상부 몰드(50)를 상방향으로 들어올린다. 그에 따라, 기판(10), 기판(10)에 실장된 다수의 엘이디칩(14), 각각의 엘이디칩(14)을 감싸는 반구 형상의 투명 실리콘(30), 및 투명 실리콘(30)을 감싸는 반구 형상의 형광체(32)가 하부 몰드(60)로부터 이탈되어 상방향으로 함께 올라가게 된다. When the secondary curing is finished, the
그 후에, 상부 몰드(50)로부터 기판(10)을 분리해 낸 후에 단위소자별로 분리해 내면(즉, 잘라내게 되면) 원하는 엘이디 패키지가 된다.Thereafter, the
이와 같은 도 10 내지 도 15를 근거로 한 설명에 의해 제 3실시예의 엘이디 패키지의 제조 과정을 쉽게 알 수 있게 된다. 이와 더불어 제 1실시예 및 제 2실시예의 엘이디 패키지의 제조 과정 역시 당업자라면 별도의 상세한 설명을 추가하지 않더라도 충분히 쉽게 이해할 수 있다.10 to 15, the manufacturing process of the LED package of the third embodiment can be easily understood. In addition, the manufacturing process of the LED package of the first embodiment and the second embodiment can also be easily understood by those skilled in the art without additional description.
도 16은 본 발명의 엘이디 패키지와 기존 엘이디 패키지의 지향각을 비교하기 위한 배향곡선도이다. 상술한 본 발명의 제 1 내지 제 3실시예의 엘이디 패키지와 기존 엘이디 패키지(A사의 제품1, 제품2)의 지향각을 비교하여 보았다. 16 is an orientation curve diagram for comparing the orientation angles of the LED package and the existing LED package of the present invention. The orientation angles of the LED packages of the first to third embodiments of the present invention described above and the existing LED packages (Product A, Product 2 of Company A) were compared.
본 발명의 제 1 내지 제 3실시예의 엘이디 패키지는 (a)에서와 같이 실제로 173.5°정도의 넓은 지향각을 갖는다. 이에 반해, (b)는 스펙상 160°정도의 지향각을 갖는 기존의 엘이디 패키지(A사 제품1)를 실험한 것으로서, 실제로는 110°정도의 지향각을 갖는 것으로 실측되었다. (c)는 스펙상 170°정도의 지향각을 갖는 기존의 엘이디 패키지(A사 제품2)를 실험한 것으로서, 실제로는 163.7°정도의 지향각을 갖는 것으로 실측되었다.The LED packages of the first to third embodiments of the present invention actually have a wide orientation angle of about 173.5 ° as in (a). On the contrary, (b) was a test of a conventional LED package (product A1) having a directing angle of about 160 ° on the specification, and actually was found to have a directing angle of about 110 °. (c) is a test of a conventional LED package (product A company 2) having a direction angle of about 170 ° in the specification, and actually measured as having a direction angle of about 163.7 °.
이와 같이 본 발명의 제 1 내지 제 3실시예의 엘이디 패키지가 기존의 광지향각을 제공하는 엘이디 패키지에 비해 보다 넓은 지향각을 제공함을 알 수 있다.As described above, it can be seen that the LED packages of the first to third embodiments of the present invention provide a wider direct angle than the LED packages providing the conventional light directing angle.
도 17은 본 발명의 엘이디 패키지와 기존 엘이디 패키지의 균일성을 비교하기 위한 도면이다. 상술한 본 발명의 제 1 내지 제 3실시예의 엘이디 패키지와 기 존 엘이디 패키지(A사의 제품)의 균일성(uniformity)을 비교하여 보았다. 17 is a view for comparing the uniformity of the LED package and the existing LED package of the present invention. The uniformity of the LED packages of the first to third embodiments of the present invention described above and the existing LED package (product of A Company) were compared.
본 발명의 제 1 내지 제 3실시예의 엘이디 패키지는 (a)에서와 같이 각도의 변화에 따른 색온도의 변화가 그리 크지 않다. 즉, (a)에서, 각도의 변화에 따라 가장 높은 색온도는 5660K 정도이고, 각도의 변화에 따라 가장 낮은 색온도는 4460K 정도이다. 그에 따라, 본 발명의 제 1 내지 제 3실시예의 엘이디 패키지는 대략 78.79% 정도의 균일성을 갖는다.In the LED packages of the first to third embodiments of the present invention, as shown in (a), the change in color temperature according to the change in angle is not so large. That is, in (a), the highest color temperature is about 5660K according to the change of angle, and the lowest color temperature is about 4460K according to the change of angle. Accordingly, the LED packages of the first to third embodiments of the present invention have a uniformity of about 78.79%.
그런데, 기존의 엘이디 패키지(A사 제품1)는 (b)에서와 같이 각도의 변화에 따른 색온도의 변화가 본 발명의 제 1 내지 제 3실시예의 엘이디 패키지에 비해 크다. 즉, (b)에서, 각도의 변화에 따라 가장 높은 색온도는 8413K 정도이고, 각도의 변화에 따라 가장 낮은 색온도는 5122K 정도이다. 그에 따라, 기존의 엘이디 패키지(A사 제품1)는 대략 60.88% 정도의 균일성을 갖는다.By the way, in the existing LED package (Product A company 1), the change in the color temperature according to the change of the angle as in (b) is larger than the LED package of the first to third embodiments of the present invention. That is, in (b), the highest color temperature is about 8413K according to the change of angle, and the lowest color temperature is about 5122K according to the change of angle. Accordingly, the existing LED package (product A1) has a uniformity of about 60.88%.
그리고, 기존의 엘이디 패키지(A사 제품2)는 (b)에서와 같이 각도의 변화에 따른 색온도의 변화가 본 발명의 제 1 내지 제 3실시예의 엘이디 패키지에 비해 크다. 즉, (b)에서, 각도의 변화에 따라 가장 높은 색온도는 10074K 정도이고, 각도의 변화에 따라 가장 낮은 색온도는 4872K 정도이다. 그에 따라, 기존의 엘이디 패키지(A사 제품2)는 대략 48.36% 정도의 균일성을 갖는다. 기존의 엘이디 패키지(A사 제품2)는 대략 85°를 넘게 되면 (c)의 점선으로 표시된 원 부분에서와 같이 균일성이 나빠지는 경향이 있다.In addition, in the conventional LED package (manufactured by A Company 2), as shown in (b), the change in color temperature according to the change in angle is larger than the LED packages of the first to third embodiments of the present invention. That is, in (b), the highest color temperature is about 10074K according to the change of angle, and the lowest color temperature is about 4872K according to the change of angle. Accordingly, the existing LED package (product A company 2) has a uniformity of about 48.36%. Existing LED package (product A company 2) tends to worsen uniformity as in the circled portion indicated by the dotted line of (c) when it exceeds approximately 85 °.
한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.On the other hand, the present invention is not limited only to the above-described embodiments and can be carried out by modifications and variations within the scope not departing from the gist of the present invention, the technical idea that such modifications and variations are also within the scope of the claims Must see
도 1 내지 도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 엘이디 패키지의 구성 및 제조과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 to 3 schematically show the configuration and manufacturing process of the LED package according to the first embodiment of the present invention.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 제 2실시예에 따른 엘이디 패키지의 구성 및 제조과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.4 to 6 schematically illustrate the configuration and manufacturing process of the LED package according to a second embodiment of the present invention.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 제 3실시예에 따른 엘이디 패키지의 구성 및 제조과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.7 to 9 are diagrams schematically showing the configuration and manufacturing process of the LED package according to a third embodiment of the present invention.
도 10 내지 도 15는 본 발명의 제 3실시예에 따른 엘이디 패키지를 멀티 어레이 구조로 하여 제조하는 과정을 나타낸 도면이다.10 to 15 are views illustrating a process of manufacturing the LED package according to the third embodiment of the present invention in a multi-array structure.
도 16은 본 발명의 엘이디 패키지와 기존 엘이디 패키지의 지향각을 비교하기 위한 배향곡선도이다.16 is an orientation curve diagram for comparing the orientation angles of the LED package and the existing LED package of the present invention.
도 17은 본 발명의 엘이디 패키지와 기존 엘이디 패키지의 균일성을 비교하기 위한 도면이다.17 is a view for comparing the uniformity of the LED package and the existing LED package of the present invention.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >Description of the Related Art
10 : 기판 12 : 패턴 전극10
14 : 엘이디칩 16 : 실리콘 렌즈14 LED chip 16: silicon lens
18 : 형광체 렌즈 20 : 실리콘 블럭18: phosphor lens 20: silicon block
22 : 형광체층 30 : 실리콘22
32 : 형광체 40, 60 : 하부 몰드32:
50 : 상부 몰드 50: upper mold
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