KR20110129802A - Ｌｅｄ패키지 구조 - Google Patents

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KR20110129802A
KR20110129802A KR1020100096574A KR20100096574A KR20110129802A KR 20110129802 A KR20110129802 A KR 20110129802A KR 1020100096574 A KR1020100096574 A KR 1020100096574A KR 20100096574 A KR20100096574 A KR 20100096574A KR 20110129802 A KR20110129802 A KR 20110129802A
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인테메틱스 테크놀러지 센터 코포레이션
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Abstract

발광 다이오드(LED) 패키지 구조는, 기판, 제1 LED, 제2 LED, 및 레진 물질을 포함한다. 투명한 물질로 구성된 적어도 하나의 인클로저는 상기 기판의 표면상에 형성되어, 상기 기판상의 적어도 하나의 영역을 둘러싸고 형성한다. 상기 제1 LED 및 제2 LED는 상기 영역 내부에 서로 인접하게 배치되며, 상기 레진 물질은 상기 영역 내에 배치되고, 상기 제1 LED 및 제2 LED를 덮는다. 상기 LED 패키지 구조는 상기 제1 LED 및 제2 LED에 의해 각각 방출되는 광들을 혼합함에 의해 요구되는 조명 광을 획득한다.

Description

ＬＥＤ패키지 구조{LED PACKAGE STRUCTURE}
본 발명은 패키지 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인클로저(enclosure) 내에 배치된 LED들을 가지는 발광 다이오드(light-emmiting diode, LED) 패키지에 관한 것이다.
저전력, 고효율, 및 긴 사용 기간의 장점에 의해, LED들은 다양한 분야, 예를 들어 노트북 컴퓨터, 모니터링 카메라, 휴대폰들, 텔레비젼들, 그리고 액정 디스플레이들에 사용되는 백라이트 모듈들에 넓게 이용된다. 특히, LED들의 연구 및 개발에 더욱더 많은 연구원들이 종사함에 따라, LED들의 광도(luminous intensity)가 최근 들어 조명 요구들(illumination requirements)에 부합되었다.
최근 주로 이용되는 백색 LED를 예로 든다. 예를 들어, 타이완 특허 번호 I291251, 타이완 특허 번호 200905854, 타이완 특허 번호 I237406, 및 타이완 특허 번호 I253192에 기재된 바와 같이, 백색 LED는 세 가지 원색들의 광의 조합들에 기반한다. 특히, 적색(red), 녹색(green), 및 청색(blue)를 방출하는 세 가지 타입의 LED 칩들은 어레이(array)의 형태로 결합되어 패키지화되며, 상기 세 가지 다른 색상의 LED들에 의해 방출되는 색광(color light)이 혼합됨으로써, 백색을 방출할 수 있는 멀티-칩 LED 패키지 장치를 획득할 수 있다.
그러나, 종래의 백색 LED 패키지 장치는 균일한 광도 및 색상 톤(color tone)을 가진 광원을 제공할 수 없으며, 이는 휘도 품질(luminous quality)에 심각한 영향을 미친다. 상기 종래의 LED 패키지 장치가 조명을 위한 광원으로 사용되는 경우, 상기 백색 LED의 상관 색온도(correlated color temperature, CCT)를 조정할 수 있는 어떠한 기술적인 수단도 제공되지 않는다.
상기 종래의 백색 LED의 기본적인 발광 유닛은 세 개의 칩들의 조합이기 때문에, 상기 칩들의 제조 비용이 오히려 높으며, 상기 세 가지 칩들이 동시에 동작하여, 높은 전력 소모 및 열 발생을 일으킬 수 있다. 무엇보다, 상기 LED 패키지 구조 디자인에서 상기 세 가지 칩들의 휘도 품질들을 각각 제어하기 위해 세 가지 그룹의 회로들이 필요하며, 그에 따라 상기 LED 구동 회로가 복잡한 디자인을 가진다.
상기한 문제들을 고려하여, 본 발명은 종래의 LED 패키지 장치가 비-균일한 색 온도를 가지고 LED 구동 회로가 복잡한 디자인을 가지는 문제점들을 해결하기 위한 LED 패키지 구조를 제공한다.
본 발명의 LED 패키지 구조는, 기판, 제1 LED, 제2 LED, 및 레진 물질을 포함한다. 인클로저는 상기 기판의 표면상에 배치되어, 상기 기판상의 영역을 둘러싸고 형성한다. 상기 인클로저의 물질은 투명한 물질이다. 상기 제1 LED 및 제2 LED는 상기 영역 내부에 서로 인접하게 배치된다. 상기 제1 LED는 제1 파장을 가지는 제1 광을 방출한다. 상기 제2 LED는 제2 파장을 가지는 제2 광을 방출한다. 상기 제2 광은 조명 광을 획득하기 위해 제1 광에 혼합된다. 상기 레진 물질은 상기 영역 내에 배치되고, 상기 제1 LED 및 제2 LED를 덮는다.
본 발명의 다른 LED 패키지 구조는, 기판, 적어도 하나의 제1 LED, 적어도 하나의 제2 LED, 및 레진 물질을 포함한다. 상기 기판은 그의 표면상에 배치된 인클로저 및 격벽을 가진다. 상기 격벽은 상기 인클로저의 내부에 배치되며, 그에 따라 상기 기판상의 두 개의 영역들을 둘러싸고 형성한다. 상기 인클로저의 물질은 투명한 물질이다. 상기 제1 LED은 상기 영역들 중 어느 하나의 내부에 배치되어, 상기 제1 LED는 제1 파장을 가지는 제1 광을 방출한다. 상기 제2 LED는 다른 영역 내에 배치되어 제2 파장을 가지는 제2 광을 방출한다. 상기 제2 광은 조명 광을 획득하기 위해 제1 광에 혼합된다. 상기 레진 물질은 상기 두 영역들 내부에 배치되고, 상기 제1 LED 및 제2 LED를 덮는다.
본 발명의 또 다른 LED 패키지 구조는, 기판, 적어도 하나의 제1 LED, 적어도 하나의 제2 LED, 및 레진 물질을 포함한다. 상기 기판은 그의 표면상에 배치된 두 개의 인접한 인클로저들을 가진다. 상기 두 인클로저들은 상기 기판상의 두 개의 영역들을 각각 둘러싸고 형성한다. 상기 두 인클로저들의 물질은 투명한 물질이다. 상기 제1 LED은 상기 영역들 중 어느 하나의 내부에 배치되어, 상기 제1 LED는 제1 파장을 가지는 제1 광을 방출한다. 상기 제2 LED는 다른 영역 내에 배치되어 제2 파장을 가지는 제2 광을 방출한다. 상기 제2 광은 조명 광을 획득하기 위해 제1 광에 혼합된다. 상기 레진 물질은 상기 두 영역들 내부에 배치되고, 상기 제1 LED 및 제2 LED를 덮는다.
본 발명의 효과는, 요구되는 광 색상의 조명 광이 인클로저에 의해 형성된 영역의 내부에 배치된 제1 LED 및 제2 LED에 의해 방출되는 두 개의 광들을 혼합함에 의해 획득될 수 있다. 부가하여, 본 발명에서, 상기 LED들을 둘러싸기 위해 광-투과성(light-transmissive)의 인클로저를 이용함으로써, 제조 단계들이 매우 간략해지고 제조 비용이 대폭 감소되며, 그리고 그와 동시에, LED 패키지 구조의 전체 광 효율이 개선될 수 있다.
본 발명은 단지 예로서 여기서 이하에 주어진 상세한 설명으로부터 완전히 이해될 수 있으며, 그에 따라 본 발명을 제한하지 않는다:
도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 대한 단면의 측면도이다.
도 1b는 본 발명의 제1 실시예의 다른 양상에 대한 단면의 측면도이다.
도 1c는 본 발명의 제1 실시예의 다른 양상에 대한 단면의 측면도이다.
도 1d는 본 발명의 제1 실시예의 다른 양상에 대한 단면의 측면도이다.
도 1e는 본 발명의 제1 실시예의 다른 양상에 대한 단면의 측면도이다.
도 2a는 본 발명의 제2 실시예에 대한 단면의 측면도이다.
도 2b는 본 발명의 제2 실시예의 다른 양상에 대한 단면의 측면도이다.
도 2c는 본 발명의 제2 실시예의 다른 양상에 대한 단면의 측면도이다.
도 2d는 본 발명의 제2 실시예의 다른 양상에 대한 단면의 측면도이다.
도 2e는 본 발명의 제2 실시예의 다른 양상에 대한 단면의 측면도이다.
도 3a는 본 발명의 제3 실시예에 대한 단면의 측면도이다.
도 3b는 본 발명의 제3 실시예의 다른 양상에 대한 단면의 측면도이다.
도 3c는 본 발명의 제3 실시예의 다른 양상에 대한 단면의 측면도이다.
도 3d는 본 발명의 제3 실시예의 다른 양상에 대한 단면의 측면도이다.
도 3e는 본 발명의 제3 실시예의 다른 양상에 대한 단면의 측면도이다.
도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 대한 단면의 측면도이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 패키지 구조(100)는 기판(110), 제1 LED(120), 제2 LED(130), 및 레진(resin) 물질(140)을 포함한다. 기판(110)의 물질은 금속 물질, 세라믹 물질, 다이아몬드 물질, DLC(diamond-like carbon), 및 인쇄 회로 기판을 포함하는 그룹 중에서 선택되나, 이에 한정되지 않는다. 인클로저(enclosure, 111)는 기판(110)의 상면(top surface) 상에 형성되고, 기판(110)의 상기 면상의 영역(112)을 둘러싸고 형성한다.
본 발명의 인클로저(111)의 물질은 투명한 물질이며, 본 실시예에서 인클로저(111)에 의해 형성되는 상기 영역(112)은 원형(circular) 형상, 직사각형(rectangle) 형상, 또는 타원형(ellipse) 형상을 가지는 것이 주지되어야 한다. 그러나, 본 기술 분야에서 숙련된 자들은 상기 영역(112)을 실제 응용되는 요구들에 따라 다양한 기하학적 형성들로 디자인할 수 있다.
부가하여, 도 1a에 도시된 제1 실시예의 인클로저(111)는 직사각항의 플레이트(plate)와 유사한 구조를 가지며, 인클로저(111)는 기판(110)과 수직이다. 그러나, 본 발명의 인클로저(111)는 또한 도 1d에 도시된 바와 같은 기울어진 각도로 기판(110) 상에 배치되게 디자인되거나, 또는 도 1e에 도시된 바와 같은 사다리꼴(trapezoid)과 유사한 구조로 디자인될 수 있으며, 이 둘은 광 반사를 최적화하는 것을 목표로 한다. 그에 따라, 본 기술 분야에서 숙련된 자들은 실제 응용되는 요구들에 따라 본 발명의 인클로저(111)를 위한 다양한 기하학적 형상들 및 다른 위치 각도들을 더 이끌어내어 디자인할 수 있으며, 이들은 본 발명의 실시예들에 제한되지 아니한다.
여전히 도 1a를 참조하면, 제1 LED(120) 및 제2 LED(130) 둘 모두는 상기 영역(112) 내에 배치되며, 즉 상기 두 LED들(120, 130)은 인클로저(111) 내에 위치된다. 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)는 각각 전기적으로 전압(voltage)에 연결되며, 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)은 상기 전압에 의해 각각 제1 파장을 가지는 제1 광 및 제2 파장을 가지는 제2 광을 방출하도록 유도된다.
제1 LED(120)의 제1 파장의 파장 범위(wavelength range)는 제2 LED(130)의 제2 파장의 파장 범위와 동일할 수 있으며, 즉, 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)에 의해 방출되는 광들은 같은 색상일 수 있다. 그에 따라, 상기 제1 광과 제2 광을 혼합함에 의해 획득되는 조명 광(illuminating light)은 상기 제1 광 및 상기 제2 광과 동일한 색상이며, 예를 들어, 차가운 백색(cold white) 광, 따뜻한 백색(warm white) 광, 및 햇빛 같은 백색(sunlight-like white) 광과 같은 다양한 광 색들이 획득된다. 상기 조명 광은 높은 연색 특성들(color rendering properties)을 가진다. 상기 두 LED들(120, 130)에 의해 방출되는 광들은 360nm 내지 550nm의 파장 범위를 가지는 단-파장 광일 수 있으며, 또는 580nm 내지 540nm의 파장 범위를 가지는 장-파장 광일 수 있다. 그렇지 않으면, 제1 LED(120)의 제1 파장의 상기 파장 범위가 제2 LED(120)의 제2 파장의 상기 파장 범위와 상이할 수 있으며, 즉, 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)에 의해 방출되는 광들은 서로 다른 색상일 수 있다. 그에 따라, 상기 제1 광과 제2 광을 혼합함에 의해 획득되는 조명 광(illuminating light)은 상기 제1 광 및 상기 제2 광의 실제 색상들에 대응되는 한 색상이며, 예를 들어, 차가운 백색 광, 따뜻한 백색 광, 및 햇빛 같은 백색 광과 같은 다양한 광 색들이 획득된다. 상기 조명 광은 높은 연색 특성들을 가진다. 상기 LED들(120, 130) 중 어느 하나에 의해 방출되는 광들은 360nm 내지 550nm의 파장 범위를 가지는 단-파장 광일 수 있으며, 상기 LED들(120, 130) 중 어느 하나에 의해 방출되는 광은 580nm 내지 540nm의 파장 범위를 가지는 장-파장 광일 수 있다. 본 발명의 조명 광은 인클로저(111)를 이용하여 수직 또는 수평 반사의 전반사(total reflection) 효과를 가지며, 그에 따라 굴절 과장에서 상기 조명 광의 과도하게 높은 광 손실을 방지할 수 있다.
본 발명의 레진 물질(140)의 물질은 에폭시 레진(epoxy resin) 또는 실리콘(silicone)과 같은 폴리머(polymer) 물질일 수 있으며, 그에 한정되지 아니한다. 레진 물질(140)은 상기 영역(112) 내부에 채워져, 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)를 완전하게 덮으며, 그에 따라 완전한 LED 패키지 구조(100)를 형성한다.
도 1b는 본 발명의 제1 실시예의 다른 양상에 대한 단면의 측면도이다. 도 1b에 도시된 바와 같이, LED 패키지 구조(100)는 기판(110), 제1 LED(120), 제2 LED(130), 및 레진(resin) 물질(140)을 포함한다. 기판(110)은 그 안에 리세스된 홈(groove, 113)을 더 가진다. 투명한 물질로 만들어진 인클로저(111)는 홈(113) 내부에 배치된다. 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)는 인클로저(111)의 내부에 배치되며, 그에 따라 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)도 또한 홈(113) 내부에 전기적으로 배치된다. 레진 물질(140)은 상기 영역(112) 안에 채워져, 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)를 완전히 덮으며, 그에 따라 완전한 LED 패키지 구조(100)를 형성한다. 조명 광이 홈(113)의 벽 표면으로 반사되는 경우, 홈(113)은 더 좋은 광 반사 효과를 제공한다.
도 1c는 본 발명의 제1 실시예의 다른 양상에 대한 단면의 측면도이다. 도 1c에 도시된 바와 같이, LED 패키지 구조(100)는 기판(100), 제1 LED(120), 제2 LED(130), 및 레진 물질(140)을 포함한다. 인클로저(111)는 기판(110)의 상면 상에 형성되고, 기판(110)의 표면 상의 영역(112)을 둘러싸고 형성하며, 인클로저(111)는 투명한 물질로 구성된다. 제1 LED(120) 및 제2 LED(130) 둘 모두 상기 영역(112)의 내부에 배치되고, 즉, 상기 두 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)는 인클로저(111)의 내부에 위치된다. 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)는 전압에 의해 구동되어 각각 제1 파장을 가지는 제1 광 및 제2 파장을 가지는 제2 광을 방출한다.
레진 물질(140)은 상기 영역(112) 안에 채워져, 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)를 완전히 덮으며, 그에 따라 완전한 LED 패키지 구조(100)를 형성한다. 레진 물질(140)은 파우더(powder) 형태의 형광(fluorescent) 물질(141)을 더 포함할 수 있다. 상기 형광 물질(141)은 Sr1-x-yBaxCaySiO4:Eu2+F, (Sr1-x-yEuxMny)P2+zO7:Eu2+F, (Ba,Sr,Ca)Al2O4:Eu, ((Ba,Sr,Ca)(Mg,Zn))Si2O7:Eu, SrGa2S4:Eu, ((Ba,Sr,Ca)1-xEux)(Mg,Zn)1-xMnx))Al10O17, Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu,Mn, ((Ba,Sr,Ca,Mg)1-xEux)2SiO4, Ca2MgSi2O7:Cl, SrSi3O8·2SrCl2:Eu, BAM:Eu, Sr-Aluminate:Eu, Thiogallate:Eu, Chlorosilicate:Eu, Borate:Ce,Tb, Sr4Al14O25:Eu, YBO3:Ce,Tb, BaMgAl10O17:Eu,Mn, (Sr,Ca,Ba)(Al,Ga)2S4:Eu, Ca2MgSi2O7:Cl,Eu,Mn, (Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu ZnS:Cu,Al, (Y,Gd,Tb,Lu,Yb)(AlyGa1-y)5O12:Ce, (Sr1-x-y-zBaxCayEuz)2SiO4, (Sr1-a-bCabBac)SixNyOz:Eua Sr5(PO4)3Cl:Eua, 및 그에 따른 임의의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된다. 그러나, 형광 물질(141)은 상기 물질들에 한정되지 아니하며, 형광 물질(141)의 형태는 또한 본 실시예에서 기재된 상기 파우더 형태에 한정되지 않고, 본 기술 분야에서 숙련된 자들은 실제의 제조 요구 사항들에 따라 형광 물질(141)을 다양한 형태로 레진 물질(140) 안으로 삽입할 수 있으며, 예를 들어, 형광 물질(141)을 레진 물질(140)의 상면에 콜로이드(colloid) 형태로 접착할 수 있다. 조명 광이 레진 물질(140)을 통과하는 경우, 레진 물질(140) 내에 혼합된 형광 물질(141)은 상기 조명 광에 대해 더 좋은 반사 효과를 제공한다.
도 2a는 본 발명의 제2 실시예에 대한 단면의 측면도이다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 LED 패키지 구조(100)는 기판(100), 적어도 하나의 제1 LED(120), 적어도 하나의 제2 LED(130), 및 레진 물질(140)을 포함한다. 기판(110)의 물질은 금속 물질, 세라믹 물질, 다이아몬드 물질, DLC 물질, 및 인쇄 회로 기판을 포함하는 그룹 중에서 선택되나, 이에 한정되지 않는다. 기판(100)은 그의 상면 상에 형성된 인클로저(111)와 격벽(partition wall, 114)을 가진다. 인클로저(111)는 기판(110)의 표면 상의 영역(112)을 둘러싸고 형성한다. 상기 격벽(114) 및 인클로저(111)는 근사하여 동일한 높이를 가진다. 격벽(114)은 인클로저(111)의 내부에 배치되고, 그에 따라 상기 영역을 인접한 두 개의 영역들(112)로 더 분할한다. 본 발명의 인클로저(111)의 물질은 투명한 물질이며, 격벽(114)의 물질은 투명한 물질이거나 또는 불투명한 물질일 수 있으며, 그리고 본 기술 분야에서 숙련된 자들은 실제 응용 요구들에 따라 상기 영역들(112)을 다양한 기하학적 형태들로 디자인할 수 있다.
부가하여, 도 2a에 도시된 제2 실시예의 인클로저(111)는 직사각형의 플레이트와 유사한 구조를 가지고, 인클로저(111)는 기판(110)에 수직한다. 그러나, 본 발명의 인클로저(111)는 또한 도 2d에 도시된 바와 같이 기울어진 각도로 기판(110) 상에 배치되도록 디자인되거나, 도 2e에 도시된 바와 같이 사다리꼴과 유사한 구조로 디자인될 수도 있으며, 이들 둘은 광 반사를 최적화하는 것을 목적으로 한다. 따라서 본 기술 분야에서 숙련된 자들은 실제 응용 요구들에 따라 본 발명의 인클로저(111)를 위한 다양한 기하학적 형태들과 다른 위치 각도들을 더 유도하여 디자인할 수 있고, 이는 본 발명의 실시예들에 한정되지 않는다.
여전히 도 2a를 참조하면, 제1 LED(120)는 상기 영역들(112) 중 어느 하나의 내부에 배치되며, 제2 LED(130)는 또 다른 영역(112) 내에 배치되고, 즉 상기 두 LED들(120, 130)은 인클로저(111) 내에 위치된다. 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)는 각각 전기적으로 전압에 연결되며, 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)은 상기 전압에 의해 각각 제1 파장을 가지는 제1 광 및 제2 파장을 가지는 제2 광을 방출하도록 유도된다.
제1 LED(120)의 제1 파장의 파장 범위는 제2 LED(130)의 제2 파장의 파장 범위와 동일할 수 있으며, 즉, 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)에 의해 방출되는 광들은 같은 색상일 수 있다. 그에 따라, 상기 제1 광과 제2 광을 혼합함에 의해 획득되는 조명 광은 상기 제1 광 및 상기 제2 광과 동일한 색상이며, 예를 들어, 차가운 백색 광, 따뜻한 백색 광, 및 햇빛 같은 백색 광과 같은 다양한 광 색들이 획득된다. 상기 조명 광은 높은 연색 특성들을 가진다. 상기 두 LED들(120, 130)에 의해 방출되는 광들은 360nm 내지 550nm의 파장 범위를 가지는 단-파장 광일 수 있으며, 또는 580nm 내지 540nm의 파장 범위를 가지는 장-파장 광일 수 있다. 그렇지 않으면, 제1 LED(120)의 제1 파장의 상기 파장 범위가 제2 LED(120)의 제2 파장의 상기 파장 범위와 상이할 수 있으며, 즉, 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)에 의해 방출되는 광들은 서로 다른 색상일 수 있다. 그에 따라, 상기 제1 광과 제2 광을 혼합함에 의해 획득되는 조명 광은 상기 제1 광 및 상기 제2 광의 실제 색상들에 대응되는 한 색상이며, 예를 들어, 차가운 백색 광, 따뜻한 백색 광, 및 햇빛 같은 백색 광과 같은 다양한 광 색들이 획득된다. 상기 조명 광은 높은 연색 특성들을 가진다. 상기 LED들(120, 130) 중 어느 하나에 의해 방출되는 광들은 360nm 내지 550nm의 파장 범위를 가지는 단-파장 광일 수 있으며, 상기 LED들(120, 130) 중 어느 하나에 의해 방출되는 광은 580nm 내지 540nm의 파장 범위를 가지는 장-파장 광일 수 있다. 본 발명의 조명 광은 인클로저(111)를 이용하여 수직 또는 수평 반사의 전반사 효과를 가지며, 그에 따라 굴절 과장에서 상기 조명 광의 과도하게 높은 광 손실을 방지할 수 있다.
본 발명에서 배열되는 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)의 개수는, 동일한 영역(112) 내부의 상기 LED 들이 동일한 파장 범위를 가지는 한, 실제 응용 요구들에 따라 증가되거나 또는 감소될 수 있다
본 발명의 레진 물질(140)의 물질은 에폭시 레진 또는 실리콘과 같은 폴리머 물질일 수 있으며, 그에 한정되지 아니한다. 레진 물질(140)은 상기 두 영역들(112)의 내부에 채워져, 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)를 완전하게 덮으며, 그에 따라 완전한 LED 패키지 구조(100)를 형성한다.
도 2b는 본 발명의 제2 실시예의 다른 양상에 대한 단면의 측면도이다. 도 2b에 도시된 바와 같이, LED 패키지 구조(100)는 기판(110), 적어도 하나의 제1 LED(120), 적어도 하나의 제2 LED(130), 및 레진(resin) 물질(140)을 포함한다. 기판(110)은 그 안에 리세스된 홈(groove, 113)을 더 가진다. 인클로저(111)와 격벽(114)은 상기 홈(113) 내부에 배치된다. 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)는 인클로저(111)의 내부에 배치되며, 그에 따라 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)도 또한 홈(113) 내부에 전기적으로 배치된다. 레진 물질(140)은 상기 두 영역들(112)의 내부에 채워져, 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)를 완전히 덮으며, 그에 따라 완전한 LED 패키지 구조(100)를 형성한다. 조명 광이 홈(113)의 벽 표면으로 반사되는 경우, 홈(113)은 더 좋은 광 반사 효과를 제공한다.
도 2c는 본 발명의 제2 실시예의 다른 양상에 대한 단면의 측면도이다. 도 2c에 도시된 바와 같이, LED 패키지 구조(100)는 기판(100), 적어도 하나의 제1 LED(120), 적어도 하나의 제2 LED(130), 및 레진 물질(140)을 포함한다. 인클로저(111) 및 격벽(114)은 기판(110)의 상면 상에 형성되고, 기판(110)의 표면 상의 두 영역들(112)을 둘러싸고 형성한다. 인클로저(111)는 투명한 물질로 구성된다. 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)는 상기 두 영역들(112)의 내부에 각각 배치되고, 즉, 상기 두 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)는 인클로저(111)의 내부에 위치된다. 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)는 전압에 의해 구동되어 각각 제1 파장을 가지는 제1 광 및 제2 파장을 가지는 제2 광을 방출한다.
레진 물질(140)은 상기 두 영역들(112) 안에 채워져, 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)를 완전히 덮으며, 그에 따라 완전한 LED 패키지 구조(100)를 형성한다. 레진 물질(140)은 파우더(powder) 형태의 형광(fluorescent) 물질(141)을 더 포함할 수 있다. 상기 형광 물질(141)은 Sr1-x-yBaxCaySiO4:Eu2+F, (Sr1-x-yEuxMny)P2+zO7:Eu2+F, (Ba,Sr,Ca)Al2O4:Eu, ((Ba,Sr,Ca)(Mg,Zn))Si2O7:Eu, SrGa2S4:Eu, ((Ba,Sr,Ca)1-xEux)(Mg,Zn)1-xMnx))Al10O17, Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu,Mn, ((Ba,Sr,Ca,Mg)1-xEux)2SiO4, Ca2MgSi2O7:Cl, SrSi3O8·2SrCl2:Eu, BAM:Eu, Sr-Aluminate:Eu, Thiogallate:Eu, Chlorosilicate:Eu, Borate:Ce,Tb, Sr4Al14O25:Eu, YBO3:Ce,Tb, BaMgAl10O17:Eu,Mn, (Sr,Ca,Ba)(Al,Ga)2S4:Eu, Ca2MgSi2O7:Cl,Eu,Mn, (Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu ZnS:Cu,Al, (Y,Gd,Tb,Lu,Yb)(AlyGa1-y)5O12:Ce, (Sr1-x-y-zBaxCayEuz)2SiO4, (Sr1-a-bCabBac)SixNyOz:Eua Sr5(PO4)3Cl:Eua, 및 그에 따른 임의의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된다. 그러나, 형광 물질(141)은 상기 물질들에 한정되지 아니하며, 형광 물질(141)의 형태는 또한 본 실시예에서 기재된 상기 파우더 형태에 한정되지 않고, 본 기술 분야에서 숙련된 자들은 실제의 제조 요구 사항들에 따라 형광 물질(141)을 다양한 형태로 레진 물질(140) 안으로 삽입할 수 있으며, 예를 들어, 형광 물질(141)을 레진 물질(140)의 상면에 콜로이드 형태로 접착할 수 있다. 조명 광이 레진 물질(140)을 통과하는 경우, 레진 물질(140) 내에 혼합된 형광 물질(141)은 상기 조명 광에 대해 더 좋은 반사 효과를 제공한다.
도 3a는 본 발명의 제3 실시예에 대한 단면의 측면도이다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 LED 패키지 구조(100)는 기판(100), 적어도 하나의 제1 LED(120), 적어도 하나의 제2 LED(130), 및 레진 물질(140)을 포함한다. 기판(110)의 물질은 금속 물질, 세라믹 물질, 다이아몬드 물질, DLC 물질, 및 인쇄 회로 기판을 포함하는 그룹 중에서 선택되나, 이에 한정되지 않는다. 두 개의 인접한 인클로저들(111)이 기판(100)의 상면에 형성되며, 기판(110)의 표면 상의 두 분리된 영역들(112)을 둘러싸고 형성한다. 본 발명의 인클로저들(111)의 물질은 투명한 물질이며, 격벽(114)의 물질은 투명한 물질이거나 또는 불투명한 물질일 수 있으며, 그리고 본 기술 분야에서 숙련된 자들은 실제 응용 요구들에 따라 상기 영역들(112)을 다양한 기하학적 형태들로 디자인할 수 있다.
부가하여, 도 3a에 도시된 제3 실시예의 인클로저들(111)는 직사각형의 플레이트와 유사한 구조를 가지고, 인클로저들(111)은 기판(110)에 수직한다. 그러나, 본 발명의 인클로저들(111)은 또한 도 3d에 도시된 바와 같이 기울어진 각도로 기판(110) 상에 배치되도록 디자인되거나, 도 3e에 도시된 바와 같이 사다리꼴과 유사한 구조로 디자인될 수도 있으며, 이들 둘은 광 반사를 최적화하는 것을 목적으로 한다. 따라서 본 기술 분야에서 숙련된 자들은 실제 응용 요구들에 따라 본 발명의 인클로저들(111)을 위한 다양한 기하학적 형태들과 다른 위치 각도들을 더 유도하여 디자인할 수 있고, 이는 본 발명의 실시예들에 한정되지 않는다.
여전히 도 3a를 참조하면, 제1 LED(120)는 상기 영역들(112) 중 어느 하나의 내부에 배치되며, 제2 LED(130)는 또 다른 영역(112) 내에 배치되고, 즉 상기 두 LED들(120, 130)은 인클로저들(111)의 내부에 위치된다. 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)는 각각 전기적으로 전압에 연결되며, 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)은 상기 전압에 의해 각각 제1 파장을 가지는 제1 광 및 제2 파장을 가지는 제2 광을 방출하도록 유도된다.
제1 LED(120)의 제1 파장의 파장 범위는 제2 LED(130)의 제2 파장의 파장 범위와 동일할 수 있으며, 즉, 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)에 의해 방출되는 광들은 같은 색상일 수 있다. 그에 따라, 상기 제1 광과 제2 광을 혼합함에 의해 획득되는 조명 광은 상기 제1 광 및 상기 제2 광과 동일한 색상이며, 예를 들어, 차가운 백색 광, 따뜻한 백색 광, 및 햇빛 같은 백색 광과 같은 다양한 광 색들이 획득된다. 상기 조명 광은 높은 연색 특성들을 가진다. 상기 두 LED들(120, 130)에 의해 방출되는 광들은 360nm 내지 550nm의 파장 범위를 가지는 단-파장 광일 수 있으며, 또는 580nm 내지 540nm의 파장 범위를 가지는 장-파장 광일 수 있다. 그렇지 않으면, 제1 LED(120)의 제1 파장의 상기 파장 범위가 제2 LED(120)의 제2 파장의 상기 파장 범위와 상이할 수 있으며, 즉, 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)에 의해 방출되는 광들은 서로 다른 색상일 수 있다. 그에 따라, 상기 제1 광과 제2 광을 혼합함에 의해 획득되는 조명 광은 상기 제1 광 및 상기 제2 광의 실제 색상들에 대응되는 한 색상이며, 예를 들어, 차가운 백색 광, 따뜻한 백색 광, 및 햇빛 같은 백색 광과 같은 다양한 광 색들이 획득된다. 상기 조명 광은 높은 연색 특성들을 가진다. 상기 LED들(120, 130) 중 어느 하나에 의해 방출되는 광들은 360nm 내지 550nm의 파장 범위를 가지는 단-파장 광일 수 있으며, 상기 LED들(120, 130) 중 어느 하나에 의해 방출되는 광은 580nm 내지 540nm의 파장 범위를 가지는 장-파장 광일 수 있다. 본 발명의 조명 광은 인클로저(111)를 이용하여 수직 또는 수평 반사의 전반사 효과를 가지며, 그에 따라 굴절 과장에서 상기 조명 광의 과도하게 높은 광 손실을 방지할 수 있다.
본 발명에서 배열되는 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)의 개수는, 동일한 영역(112) 내부의 상기 LED 들이 동일한 파장 범위를 가지는 한, 실제 응용 요구들에 따라 증가되거나 또는 감소될 수 있다
본 발명의 레진 물질(140)의 물질은 에폭시 레진 또는 실리콘과 같은 폴리머 물질일 수 있으며, 그에 한정되지 아니한다. 레진 물질(140)은 상기 두 영역들(112)의 내부에 채워져, 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)를 완전하게 덮으며, 그에 따라 완전한 LED 패키지 구조(100)를 형성한다.
도 3b는 본 발명의 제3 실시예의 다른 양상에 대한 단면의 측면도이다. 도 3b에 도시된 바와 같이, LED 패키지 구조(100)는 기판(110), 적어도 하나의 제1 LED(120), 적어도 하나의 제2 LED(130), 및 레진(resin) 물질(140)을 포함한다. 기판(110)은 그 안에 리세스된 홈(groove, 113)을 더 가진다. 두 인클로저들(111)은 상기 홈(113) 내부에 배치된다. 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)는 인클로저들(111)의 내부에 배치되며, 그에 따라 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)도 또한 홈(113) 내부에 전기적으로 배치된다. 레진 물질(140)은 상기 두 영역들(112) 안에 채워져, 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)를 완전히 덮으며, 그에 따라 완전한 LED 패키지 구조(100)를 형성한다. 조명 광이 홈(113)의 벽 표면으로 반사되는 경우, 홈(113)은 더 좋은 광 반사 효과를 제공한다.
도 3c는 본 발명의 제3 실시예의 다른 양상에 대한 단면의 측면도이다. 도 3c에 도시된 바와 같이, LED 패키지 구조(100)는 기판(100), 적어도 하나의 제1 LED(120), 적어도 하나의 제2 LED(130), 및 레진 물질(140)을 포함한다.두 개의 인접한 인클로저들(111)은 기판(110)의 상면 상에 형성되며, 기판(110)의 표면 상의 두 분리된 영역들(112)을 둘러싸고 형성한다. 인클로저들(111)은 투명한 물질로 구성된다. 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)는 상기 두 영역들(112)의 내부에 각각 배치되고, 즉, 상기 두 LED들은 인클로저들(111)의 내부에 위치된다. 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)는 전압에 의해 구동되어 각각 제1 파장을 가지는 제1 광 및 제2 파장을 가지는 제2 광을 방출한다.
레진 물질(140)은 상기 두 영역들(112) 안에 채워져, 제1 LED(120) 및 제2 LED(130)를 완전히 덮으며, 그에 따라 완전한 LED 패키지 구조(100)를 형성한다. 레진 물질(140)은 파우더(powder) 형태의 형광(fluorescent) 물질(141)을 더 포함할 수 있다. 상기 형광 물질(141)은 Sr1-x-yBaxCaySiO4:Eu2+F, (Sr1-x-yEuxMny)P2+zO7:Eu2+F, (Ba,Sr,Ca)Al2O4:Eu, ((Ba,Sr,Ca)(Mg,Zn))Si2O7:Eu, SrGa2S4:Eu, ((Ba,Sr,Ca)1-xEux)(Mg,Zn)1-xMnx))Al10O17, Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu,Mn, ((Ba,Sr,Ca,Mg)1-xEux)2SiO4, Ca2MgSi2O7:Cl, SrSi3O8·2SrCl2:Eu, BAM:Eu, Sr-Aluminate:Eu, Thiogallate:Eu, Chlorosilicate:Eu, Borate:Ce,Tb, Sr4Al14O25:Eu, YBO3:Ce,Tb, BaMgAl10O17:Eu,Mn, (Sr,Ca,Ba)(Al,Ga)2S4:Eu, Ca2MgSi2O7:Cl,Eu,Mn, (Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu ZnS:Cu,Al, (Y,Gd,Tb,Lu,Yb)(AlyGa1-y)5O12:Ce, (Sr1-x-y-zBaxCayEuz)2SiO4, (Sr1-a-bCabBac)SixNyOz:Eua Sr5(PO4)3Cl:Eua, 및 그에 따른 임의의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된다. 그러나, 형광 물질(141)은 상기 물질들에 한정되지 아니하며, 형광 물질(141)의 형태는 또한 본 실시예에서 기재된 상기 파우더 형태에 한정되지 않고, 본 기술 분야에서 숙련된 자들은 실제의 제조 요구 사항들에 따라 형광 물질(141)을 다양한 형태로 레진 물질(140) 안으로 삽입할 수 있으며, 예를 들어, 형광 물질(141)을 레진 물질(140)의 상면에 콜로이드 형태로 접착할 수 있다. 조명 광이 레진 물질(140)을 통과하는 경우, 레진 물질(140) 내에 혼합된 형광 물질(141)은 상기 조명 광에 대해 더 좋은 반사 효과를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 인클로저를 이용함에 의해 상기 기판 상에 적어도 하나의 영역이 형성되고, 상기 영역 내부에 적어도 두 LED들(즉, 상기 제1 LED 및 제2 LED)이 배치되어, 상기 LED들에 의해 방출되는 광들을 혼합함에 의해 차가운 백색, 따뜻한 백색, 햇빛과 유사한 백색, 및 다양한 다른 색 광과 같은 요구되는 색의 조명 광이 획득될 수 있다.
부가하여, 본 발명은 상기 LED들을 둘러싸도록 상기 광-투과성(light-transmissive)의 인클로저를 이용하는 방법을 채택하며, 그에 따라 제조 단계들이 매우 간략해지고 제조 비용이 대폭 감소되며, 그리고 그와 동시에, LED 패키지 구조의 광 효율이 개선된다.
100 : LED 패키지 구조 110 : 기판
111 : 인클로저 112 : 영역
113 : 홈 114 : 격벽
120 : 제1 LED 130 : 제2 LED
140 : 레진 물질 141 : 형광 물질

Claims (15)

  1. 발광 다이오드(LED) 패키지 구조에 있어서,
    표면상에 인클로저를 가지는 기판, 상기 인클로저가 상기 기판상에 영역을 둘러싸고 형성하며, 상기 인클로저의 물질은 투명한 물질인:
    제1 파장을 가지는 제1 광을 방출하기 위해 상기 영역 내에 배치되는 제1 LED;
    제2 파장을 가지는 제2 광을 방출하기 위해 상기 영역 내에 배치되는 제2 LED, 상기 제2 광은 조명 광을 획득하기 위해 상기 제1 광과 혼합되는; 및
    상기 제1 LED 및 상기 제2 LED를 덮기 위해 상기 영역 내에 배치된 레진 물질을 포함하는 LED 패키지 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 내부에 리세스된 홈을 더 포함하고, 상기 인클로저는 상기 홈 내에 배치되는 LED 패키지 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 레진 물질은 형광 물질을 더 포함하는 LED 패키지 구조.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 파장의 파장 범위는 상기 제2 파장의 파장 범위와 동일한 LED 패키지 구조.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 파장의 파장 범위는 상기 제2 파장의 파장 범위와 상이한 LED 패키지 구조.
  6. 발광 다이오드(LED) 패키지 구조에 있어서,
    표면상에 인클로저 및 격벽을 가지는 기판, 상기 격벽은 상기 기판상의 두 영역들을 둘러싸고 형성하기 위해 상기 인클로저의 내부에 배치되며, 상기 인클로저의 물질은 투명한 물질인:
    제1 파장을 가지는 제1 광을 방출하기 위해 상기 영역들 중 어느 하나의 내부에 배치되는 적어도 하나의 제1 LED;
    제2 파장을 가지는 제2 광을 방출하기 위해 다른 영역의 내부에 배치되는 적어도 하나의 제2 LED, 상기 제2 광은 조명 광을 획득하기 위해 상기 제1 광과 혼합되는; 및
    상기 제1 LED 및 상기 제2 LED를 덮기 위해 상기 영역들 내에 배치된 레진 물질을 포함하는 LED 패키지 구조.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기판은 내부에 리세스된 홈을 더 포함하고, 상기 인클로저는 상기 홈 내에 배치되는 LED 패키지 구조.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 레진 물질은 형광 물질을 더 포함하는 LED 패키지 구조.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 파장의 파장 범위는 상기 제2 파장의 파장 범위와 동일한 LED 패키지 구조.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제1 파장의 파장 범위는 상기 제2 파장의 파장 범위와 상이한 LED 패키지 구조.
  11. 발광 다이오드(LED) 패키지 구조에 있어서,
    표면상에 두 개의 이웃하는 인클로저들을 가지는 기판, 상기 두 인클로저들은 상기 기판상의 두 영역들을 둘러싸고 형성하며, 상기 두 인클로저들의 물질은 투명한 물질인:
    제1 파장을 가지는 제1 광을 방출하기 위해 상기 영역들 중 어느 하나의 내부에 배치되는 적어도 하나의 제1 LED;
    제2 파장을 가지는 제2 광을 방출하기 위해 다른 영역의 내부에 배치되는 적어도 하나의 제2 LED, 상기 제2 광은 조명 광을 획득하기 위해 상기 제1 광과 혼합되는; 및
    상기 제1 LED 및 상기 제2 LED를 덮기 위해 상기 영역들 내에 배치된 레진 물질을 포함하는 LED 패키지 구조.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기판은 내부에 리세스된 홈을 더 포함하고, 상기 인클로저들은 상기 홈 내에 배치되는 LED 패키지 구조.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 레진 물질은 형광 물질을 더 포함하는 LED 패키지 구조.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제1 파장의 파장 범위는 상기 제2 파장의 파장 범위와 동일한 LED 패키지 구조.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제1 파장의 파장 범위는 상기 제2 파장의 파장 범위와 상이한 LED 패키지 구조.
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