KR20120077252A - 발광 패키지 - Google Patents

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김은주
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서울반도체 주식회사
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Abstract

본 발명은 발광 패키지에 대한 것으로서, 기판; 상기 기판 상에 실장되는 발광 다이오드 칩; 및 상기 발광 다이오드 칩의 상면과 측면을 동시에 도포하며, 상기 발광 다이오드 칩의 측면상에 형성된 두께가 상기 발광 다이오드 칩의 상면상에 형성된 두께의 약 50~70% 인 형광체층을 포함하는 것을 특징으로 하여, 본 발명에 따른 발광 패키지는 지향각이 조명기구에 적합하고 색편차 현상이 개선된 것을 특징으로 한다.

Description

발광 패키지{LIGHT-EMITTING PACKAGE}
본 발명은 발광 패키지에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 컨포멀 코팅 방식으로 형성된 형광체층을 갖는 칩 온 보드형 LED 패키지에 관한 것이다.
발광다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 전류 인가에 의해 P-N 반도체 접합(P-N junction)구조에서 전자와 정공이 재결합할 때 전위차에 의해서 빛을 발하는 반도체 발광 장치로서 친환경, 저 전압, 긴 수명 및 저 가격 특징을 가지며 종래에는 표시용 램프나 숫자와 같은 단순 정보표시에 많이 응용되어 왔으나, 최근에는 산업기술의 발전, 특히 정보표시 기술과 반도체 기술의 발전으로 디스플레이 분야, 조명 장치, 자동차 헤드램프, 프로젝터 등 다방면에 걸쳐서 사용되기에 이르렀다.
최근 발광다이오드를 응용한 제품들의 기술적 과제는 LED 제품의 고열 발생으로 인한 성능 저하 내지 제품수명 저하의 방지에 있으며, LED 패키지의 크기를 감소시키면서도 원활한 열방출 구조를 갖도록 하는 기술에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 이러한 기술 중의 하나가 LED 칩을 PCB 기판에 직접 실장하는 COB(Chip on Board) 기술이다. COB 기술은 칩에서 발생한 열이 빠져나가는 경로를 줄여 방열 효과를 증대시키고, 패키지 자체의 높이를 줄여 소형화가 가능한 장점이 있다.
또한, COB형 LED 패키지는 다수의 전극 패턴들이 구비된 하부 기판(예를들어, MCPCB) 상에 다이 접착제를 이용하여 실장된 LED 칩을 포함할 수 있는데, 이경우 LED 칩의 상부에는 LED 칩으로부터 출사된 광의 파장을 변경시키는 형광체층이 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 즉, 예를들어, COB형 LED 패키지는 블루 LED 칩에 의한 청색광과 형광체층을 통과한 광의 혼합에 의해 전체적으로 백색광을 출사시키도록 제조될 수 있다.
다만, 이러한 COB형 LED 패키지 내에서, LED 칩 상부에 형성된 형광체층의 형상과 두께는 전체 LED 패키지의 광학적 성질에 상당한 영향을 주기 때문에, 조명 기구 내지 백라이트 유닛 등에 응용하고자 하는 경우, 사용자가 원하는 광학적 성질을 갖도록 하기 위해서는 LED 패키지내에서 형광체층의 두께 등이 적당히 조절될 필요가 있다.
이와 관련하여, 도 1 내지 5를 참조하여 LED 칩 상부에 컨포멀 코팅 방식으로 형성된 형광체층을 갖는 종래의 COB형 LED 패키지의 구조 및 그 광학 성질을 설명하기로 한다.
여기서, 도 2 및 3은 각각 종래의 COB형 LED 패키지의 구조를 설명하기 위한 단면도 및 그 지향각 그래프이고, 도 4 및 5는 각각 또 다른 종래의 COB형 LED 패키지의 구조를 설명하기 위한 단면도 및 그 지향각 그래프와 색편차 현상을 설명하기 위한 그래프이다. 한편, 도 1은 비교를 위하여, 형광체층이 형성되지 않은 블루 LED 칩의 지향각 그래프를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 종래의 COB형 LED 패키지는 기판(100)과, 상기 기판(100)에 COB 타입으로 실장된 LED 칩(1)과, 상기 LED 칩(1) 상부에 형성된 형광체층(2)을 포함할 수 있다.
상기 기판(100)은 상기 LED 칩(1)에 전력을 공급할 수 있는 전극 패턴 또는 회로를 구비하는 인쇄회로기판(PCB)일 수 있으며, 전극 패턴 또는 회로가 형성되는 기재의 재질이나 구조는 실시예에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
또한, 상기 형광체층(2)은 상기 LED 칩(1)의 상면과 측면을 전체로서 둘러싸며 반구형상으로 형성되어, 예를들어, 상기 LED 칩(1)이 블루 LED 칩일 경우, 상기 LED 칩(1)으로부터 출사된 청색광의 파장을 변형시켜 황색광을 출사시키는 YAG 등의 황색계열 형광체를 포함하여 형성될 수 있다.
다만, 형광체층(2)이 LED 칩(1) 상부에 형성되며 반구형상을 취하게 될 경우, 지향각은 약 170도(광량=53.091lm)로서(도 3 참조), 이는 형광체층을 갖지 않는 블루 LED 칩의 지향각이 약 140도(도 1 참조) 임에 비하여, 매우 큰 값이다. 따라서, 반구형상의 형광체층(2)을 갖는 LED 패키지를 조명기구 등에 적용하고자 하는 경우에는, 조명용 광원에 적합한 지향각을 갖도록 별도의 렌즈 또는 반사면 등 2차 광학계가 필요해질 수 있다.
한편, 도 4와 같이, 반구형상의 형광체층(2)의 높이의 약 1/3에 해당하는 낮은 높이를 갖는 돔 형태의 컨포멀 코팅 형광체층(3)을 갖는 COB형 LED 패키지의 경우는, 지향각은 약 130도(광량=52.561lm)로서 조명용에 적합할 수 있으나(도 5의 (a)참조), LED 칩(1)의 측면 부근에 형성된 형광체층(3)의 두께가 LED 칩(1)의 상면에 형성된 형광체층(3)의 두께보다 상대적으로 두껍기 때문에 형광체 밀도 차이로 말미암아 LED 칩(1)의 측면 부근으로부터 출사되는 광은 옐로우쉬(yellowish)해지기 쉽고, 지향각 범위내 x, y 색좌표의 차이가 각각 Δx=약 0.38, Δy=약 0.04로서 색편차도 심하게 나타날 수 있다(도 5의 (b) 참조). 또한, 돔 형상의 컨포멀 코팅은 공정이 어렵고 형광체층(3) 상면의 곡률을 유지하기 위해서는 기판(100) 상부의 넓은 면적을 차지하게 되므로, 패키지의 소형화에 걸림돌이 될 수 있다. 결국, 돔 형상의 형광체층(3)의 컨포멀 코팅은 제작이 어렵고, 지향각 및 색편차 현상의 제어가 용이하지 않을 수 있다.
따라서, 신규한 컨포멀 코팅 방식의 형광체층을 갖는 COB형 LED 패키지의 개발이 시급하다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 LED 칩 상부에 형성되는 형광체층의 두께와 폭을 조절하여, 조명기구에 적합한 광지향각의 크기를 갖고 이와 동시에 색편차 현상이 감소된 COB형 LED 패키지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 발광 패키지는, 기판; 상기 기판 상에 실장되는 발광 다이오드 칩; 및 상기 발광 다이오드 칩의 상면과 측면을 동시에 도포하며, 상기 발광 다이오드 칩의 측면상에 형성된 두께가 상기 발광 다이오드 칩의 상면상에 형성된 두께의 약 50~70% 인 형광체층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 바람직하게, 상기 발광 다이오드 칩의 상면상에 형성된 상기 형광체층의 두께는 약 30~120㎛ 일 수 있다.
한편, 바람직하게, 상기 발광 다이오드 칩과 상기 형광체층을 일체로 봉지하는 렌즈부를 더 포함할 수 있다.
또한, 바람직하게, 상기 발광 다이오드 칩은 청색 발광 다이오드 칩(blue LED chip)이며, 상기 발광 패키지는 상기 청색 발광 다이오드 칩으로부터 출사된 광과 상기 형광체층에 의해 파장이 변환된 광의 혼합에 의해 백색광을 출사시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게, 상기 형광체층은 황색 계열의 형광체를 포함할 수 있다.
한편, 바람직하게, 상기 형광체층은 복수의 형광체층으로 구성되며, 상기 복수의 형광체층 각각은 황색 계열의 형광체 및 적색 계열의 형광체를 포함할 수 있다.
또한, 바람직하게, 상기 기판은 인쇄회로기판이며, 상기 발광 다이오드 칩은 접착제에 의해 상기 인쇄회로기판에 부착될 수 있다.
또한, 바람직하게, 상기 기판은 메탈 PCB이며, 상기 발광 다이오드 칩은 상기 메탈 PCB의 베이스 금속과 직접 접촉될 수 있다.
본 발명에 따르면, LED 칩 상부에 컨포멀 코팅 방식으로 형성된 형광체층의 두께와 폭을 조절함으로써, 광지향각의 크기가 조명기구에 적합하고 색편차 현상이 상당히 감소된 COB형 LED 패키지를 제공할 수 있다.
도 1은 형광체층이 형성되지 않은 블루 LED 칩의 지향각 그래프를 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 COB형 LED 패키지의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 도 2의 COB형 LED 패키지의 지향각 그래프를 도시한 도면이다.
도 4는 또 다른 종래의 COB형 LED 패키지의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5의 (a),(b)는 각각 도 4의 COB형 LED 패키지의 지향각 그래프 및 색좌표 분포를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 COB형 LED 패키지의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 COB형 LED 패키지의 지향각 그래프를 도시한 도면이다.
도 8 및 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 COB형 LED 패키지의 색편차 현상을 설명하기 위한 그래프이다.
도 10은 형광체 농도에 따른 상면 형광체층 두께 사이의 관계를 설명하기 위한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 COB형 LED 패키지의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 12는 도 11의 COB형 LED 패키지의 지향각 그래프를 도시한 도면이다.
도 13은 도 11의 COB형 LED 패키지의 색편차 현상을 설명하기 위한 그래프이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 COB형 LED 패키지의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 15는 도 14의 COB형 LED 패키지의 색편차 현상을 설명하기 위한 그래프이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위한 예시로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
또한, 본 명세서 내에서, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상부에" 또는 "위에" 있다고 표현되는 경우는 각 부분이 다른 부분의 "바로 상부" 또는 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 각 부분과 다른 부분의 사이에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함하도록 의도된다.
그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있으며, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타내고 유사한 참조번호는 대응하는 유사한 구성요소를 나타낸다.
이하, 도 6 내지 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 COB형 LED 패키지를 설명하기로 한다. 여기서, 도 6은 상기 COB형 LED 패키지의 구조를 설명하기 위한 단면도이고, 도 7은 상기 COB형 LED 패키지의 지향각 그래프이며, 도 8 및 9는 상기 COB형 LED 패키지의 색편차 현상을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 COB형 LED 패키지는 기판(100)과, 상기 기판(100)에 COB 타입으로 실장된 LED 칩(10)과, 상기 LED 칩(10) 상부에 형성된 형광체층(20)을 포함할 수 있다.
상기 기판(100)은 상기 LED 칩(1)에 전력을 공급할 수 있는 전극 패턴 또는 회로를 구비하는 인쇄회로기판(PCB) 또는 MCPCB일 수 있고, 전극 패턴 또는 회로가 형성되는 기재의 재질이나 구조는 실시예에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 비제한적이나, 예를들어, 상기 기판(100)으로서, 메탈 코어 베이스 금속, 절연층 및 배선층을 포함하는 MCPCB를 채용할 수 있으며, 바람직하게, LED 칩(10)과 상기 기판(100) 사이의 열방출 효율을 고려하여, MCPCB의 상면에 배치된 배선층 및 절연층의 일부를 부분적으로 제거하고, 상부의 LED 칩(10)과 MCPCB의 베이스 금속이 직접 접촉하도록 할 수 있다.
또한, 상기 LED 칩(10)은 예를들어, 400~480nm 파장 범위의 광을 방출하는 블루 LED 칩으로서, COB 타입으로 다이 접착제 등을 이용하여 상기 기판(100) 상에 부착되며, 후술하는 바와 같이 형광체층(20)과의 조합에 의해 백색광을 출사시킬 수 있다.
또한, 상기 형광체층(20)은 상기 LED 칩(10)으로부터 출사된 광의 파장을 변환시키는 물질을 포함하며, 예를들어, 블루 LED 칩(10)으로부터 발생한 청색광 일부를 여기시켜 황색광을 발하고, 상기 블루 LED 칩(10)으로부터 발생한 청색광과 상기 황색광의 조합에 의해 LED 패키지 전체로서 백색광을 방출하도록 하는 역할을 할 수 있다. 상기 형광체층(20)은 예를들어, YAG 등의 황색계열의 단일 형광체를 포함할 수 있으며, 실시예에 따라서는 서로 다른 종류의 형광체가 혼합된 형태, 예를들어 황색계열의 형광체와 적색계열의 형광체가 혼합되어 형광체층(20) 내부에 분산된 형태일 수 있다.
또한, 상기 형광체층(20)은 상기 LED 칩(10)의 상면과 측면을 둘러싸며 직육면체 형상으로 형성될 수 있고, 바람직하게는, 상기 LED 칩(10) 상면상의 형광체층(20)의 두께(이하 "t"라 함)와 상기 LED 칩(10)의 측면상의 형광체층(20)의 두께(이하 "w"라 함)는 상이하며, 더욱 바람직하게는 상면 형광체층(20)의 두께(t)가 측면 형광체층(20)의 두께(w)보다 두껍게 형성되고, 측면 형광체층의 두께(w)는 상면 형광체층의 두께(t)의 약 50%~70%의 두께로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따라 전술한 두께 비율을 갖는 형광체층(20)을 구비한 LED 패키지는, 도 2 및 도 4의 종래의 COB형 LED 패키지의 경우와 동일한 조건(색좌표 x=0.33)을 기준으로 설계하였을 때, 도 7에 도시된 바와 같은 지향각 특성을 나타낸다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따를 때, COB형 LED 패키지의 지향각이 약 130도(광량=52.734lm)로서 조명기구에 적합한 크기를 나타냄을 볼 수 있다.
또한, 도 8의 (a), (b)를 참조하면, 도면은 상면 형광체층(20)의 두께(t)를 50㎛로 하였을 때, 측면 형광체층(20)의 두께(w)에 따른 x, y 색좌표의 분포를 도시한 도면으로서, 측면 형광체층(20)의 두께(w)가 25㎛ 내지 35㎛일 때, 보다 바람직하게는, 측면 형광체층(20)의 두께(w)가 35㎛일 때, x 색좌표의 차이(△x) 및 y 색좌표의 차이(△y), 즉 색편차가 작게 나타남을 알 수 있다.
마찬가지로, 도 9를 참조하면, 도면은 상면 형광체층(20)의 두께(t)를 각각 10㎛, 50㎛, 110㎛로 하고, 측면 형광체층(20)의 두께(w)를 각각 두께(t)의 70%에 해당하는 수치인 7㎛, 35㎛, 77㎛로 한 경우의 색좌표 분포를 도시한 도면으로서, 도면에 따르면, 색편차가 거의 없음을 알 수 있다.
결론적으로, 도 8 및 9를 참조하면, 측면 형광체층(20)의 두께(w)가 상면 형광체층(20)의 두께(t)의 50%~70%에 해당하는 경우에는, 색편차 현상이 상당히 감소함을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따를 때, COB형 LED 패키지로부터 출사되는 광은 조명기구에 적합한 지향각 특성을 보임과 동시에 색편차 현상이 거의 제거될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상면 형광체층(20)의 두께(t)는 바람직하게는, 30㎛~120㎛ 로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 도 10을 참조하면, 도 10은 색좌표가 정해진 상태에서 형광체의 상대 농도와 상면 형광체층(20)의 두께(t) 사이의 관계를 도시한 그래프로서, 상면 형광체층(20)의 두께(t)가 30㎛ 이하일 경우, 상기 두께(t)가 얇아짐에 따라 형광체의 농도가 매우 급격하게 변화하고, 이 때문에, 상면 형광체층(20)의 두께(t)를 (30㎛ 이하로) 너무 얇게 형성한다면 색 제어가 어려워 수율이 매우 낮아질 수 있음을 알 수 있다. 반면, 상면 형광체층(20)의 두께(t)가 (120㎛ 이상으로) 너무 두껍게 형성되면, 형광체와 혼합되어 형광체층(20)을 형성하는 봉지제의 광흡수 효과로 인하여, 형광체층(20)을 투과하는 광량이 떨어져 광효율면에서 매우 바람직하지 않을 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상면 형광체층(20)의 두께(t)를 30㎛~120㎛ 로 형성할 경우, 형광체층(20)의 형성에 있어서의 수율은 물론 광효율이 높은 형광체층을 형성하는 것이 가능해 진다.
이하, 도 11 내지 13을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 COB형 LED 패키지의 구조를 설명하기로 한다. 여기서, 도 11은 상기 COB형 LED 패키지의 구조를 설명하기 위한 단면도이고, 도 12는 도 11의 COB형 LED 패키지의 지향각 그래프를 도시한 도면이며, 도 13은 도 11의 COB형 LED 패키지의 색편차 현상을 설명하기 위한 그래프이다. 다만, 중복되는 설명을 피하기 위하여, 이전 실시예와 다른 부분을 위주로 설명하기로 한다.
도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 COB형 LED 패키지는 이전 실시예와 달리, 렌즈부(50)를 추가로 포함할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 COB형 LED 패키지는 기판(100)과, 상기 기판(100)에 COB 타입으로 실장된 LED 칩(10)과, 상기 LED 칩(10) 상부에 형성된 형광체층(20)과, 상기 LED 칩(10) 및 상기 형광체층(20)을 일체로 봉지하는 렌즈부(50)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 렌즈부(50)는 예를들어, 광 투과성 수지로서 에폭시 또는 실리콘과 같은 물질로 형성될 수 있으며, LED 칩(10) 및 형광체층(20) 상부에 디스펜싱하고 경화시켜 형성하거나, 원하는 렌즈부(50)의 형상에 따라 다양한 금형을 이용하여 형성할 수도 있다. 또한, 도면에서는 렌즈부(50)가 반구형상을 취하는 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 반타원형 또는 직육면체형, 또는 비구면 형상 등 렌즈부(50)의 형상은 목적에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 상기 렌즈부(50) 내부에는 광특성을 조절하여 주는 첨가제로서 확산제 등을 더 포함할 수도 있다.
또한, 상기 렌즈부(50)는 외부 충격 및 습기 등으로부터 LED 칩(10)을 보호함은 물론 형광체층(20)이 열화되는 것을 방지할 수 있고, LED 칩(10)으로부터 출사된 빛이 형광체층(20)과 외부 공기와의 경계면에서 전반되는 것을 방지하여 패키지 전체의 광량 내지 광도를 증가시키는 역할을 할 수 있다.
즉, 도 6에서와 같이 형광체층(20)의 외부에 별도의 렌즈부가 형성되지 않는 경우, LED 칩(10)을 둘러싸는 형광체층(20)(일반적으로 굴절률이 약 1.8)과 대기(굴절률 n= 1)의 굴절률 차이가 크기 때문에, 임계각보다 큰 입사각으로 입사한 빛은 형광체층(20)과 대기의 경계면에서 모두 재반사되어 외부로 탈출하지 못하게 되고, 이때, 외부로 탈출하지 못하는 빛은 주로 형광체와 반응하지 못한 블루 광 내지 백색광이다. 그러나, 본 실시예에서와 같이, COB형 LED 패키지가 대기와 형광체층(20) 사이의 굴절률(약 n=1.4~1.5)을 갖는 렌즈부(50)를 포함하는 경우, 형광체층(20)과 렌즈부(50) 사이의 굴절률 차이는 형광체층(20)과 대기 사이의 굴절률 차이보다 작아지므로, 패키지 내부에 갇혀있던 블루광(및 백색광)이 탈출할 수 있게 된다.
따라서, 본 실시예에 따른 렌즈부(50)는 형광체층(20)의 경계면에서 일어나는 전반사를 방지하여 LED 칩(10)에서 생성된 광을 패키지 외부로 탈출시키는데 기여하므로, 패키지 전체의 광효율을 증가시킬 수 있다.
이와 동시에, 도 12 및 13을 참조하면, 본 실시에에 따라 렌즈부(50)를 포함시키더라도 지향각은 크게 변하지 않으며 색편차 현상도 적음을 알 수 있다. 구체적으로 도 12의 지향각 그래프를 살펴보면, 약 130도로서 조명기구에 적합하며, 도 13의 색좌표 분포 그래프를 살펴보면, 지향각 범위내 색좌표 차이는 △x=0.014, △y=0.022 로서, 색편차 현상이 매우 적음을 알 수 있다.
한편, 렌즈부(50)의 형성에 의해, 형광체층(20)과 렌즈부(50) 사이의 굴절률 차이가 줄어들면서 LED 칩(10)과 형광체층(20)에 갇혀있던 블루 광이 탈출하게 되는데, 상대적으로 광도가 높은 중심 영역일수록 블루 광에 의한 효과가 크기 때문에, 패키지의 중심부가 렌즈부(50)가 없을 때보다 상대적으로 색좌표 값이 작아질 수 있다. 따라서, 본 실시예와 같이 렌즈부(50)를 포함하는 경우는 그렇지 않은 경우에 비하여(예를들어, 도 6 참조), 측면 형광체층(20)의 두께(w)를 좀더 얇게 형성할 수 있다. 다만, 이 경우에도 측면 형광체층(20)의 두께(w)는 상면 형광체층(20)의 두께(t)의 50% 이하가 되지 않도록 한다.
이하, 도 14 및 15를 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 COB형 LED 패키지를 설명하기로 한다. 여기서, 도 14는 상기 COB형 LED 패키지의 구조를 설명하기 위한 단면도이고, 도 15는 상기 COB형 LED 패키지의 색편차 현상을 설명하기 위한 그래프이다. 다만, 중복되는 설명을 피하기 위하여, 이전 실시예와 다른 부분을 위주로 설명하기로 한다.
도 14를 참조하면, 본 실시예에 따른 COB형 LED 패키지는 이전 실시예와 달리, LED 칩(10)의 상부에 하나 이상의 형광체층(30, 40)이 형성될 수 있다.
여기서, 상기 형광체층들(30, 40) 각각은 상기 LED 칩(10)으로부터 출사된 광의 파장을 변환시키는 물질을 포함하며, 예를들어, 블루 LED 칩(10)으로부터 발생한 청색광 일부를 여기시켜 황색광을 발하는 황색계열의 형광체, 또는 상기 블루 LED 칩(10)으로부터 발생한 청색광 일부를 여기시켜 적색광을 발하는 적색계열의 형광체로서, 상기 LED 칩(10)으로부터의 청색광과 상기 형광체층(30, 40)으로부터의 황색광 및 적색광의 조합에 의해 COB형 LED 패키지 전체로서 백색광을 방출하도록 하는 역할을 할 수 있다. 또한, 상기 형광체층(30, 40) 각각은 단일 형광체를 내부에 포함할 수 있으며, 실시예에 따라서는 서로 다른 종류의 형광체가 혼합된 형태, 즉 이종(異種)의 형광체들이 각 형광체층(30, 40) 내부에 분산된 형태일 수 있다.
또한, 상기 형광체층(30)은 상기 LED 칩(10)의 상면과 측면을 둘러싸며 직육면체 형상으로 형성될 수 있고, 바람직하게는, 상기 LED 칩(10) 상면상의 형광체층(30)의 두께(이하 "t1"라 함)와 상기 LED 칩(10)의 측면상의 형광체층(30)의 두께(이하 "w1"라 함)는 상이할 수 있고, 마찬가지로, 상기 형광체층(40)은 상기 LED 칩(10)을 둘러싸는 상기 형광체층(30)의 상면과 측면을 둘러싸며 직육면체 형상으로 형성될 수 있고, 바람직하게는, 형광체층(30)의 상면상의 형광체층(40)의 두께(이하 "t2"라 함)와 상기 형광체층(30)의 측면상의 형광체층(40)의 두께(이하 "w2"라 함)는 상이할 수 있다. 또한, 상기 전체 형광체층(30, 40)의 상면 두께(t1+t2)는 상기 전체 형광체층(30, 40)의 측면 두께(w1+w2)와 상이하고, 더욱 바람직하게는 상기 전체 형광체층(30, 40)의 상면 두께(t1+t2)가 상기 전체 형광체층(30, 40)의 측면 두께(w1+w2)보다 두껍게 형성되고, 상기 전체 측면 두께(w1+w2)는 상기 전체 상면 두께(t1+t2)의 약 50%~70%의 두께로 형성될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따라 전술한 두께 비율을 갖는 형광체층(30, 40)을 구비한 LED 패키지는 종래의 패키지 대비 색편차가 상당히 감소될 수 있는데, 구체적으로, 상기 전체 상면 두께(t1+t2)를 70㎛ 로 하고, 상기 전체 측면 두께(w1+w2)를 40㎛ 로 한 경우, 도 15를 참조하면, 색좌표의 차이는 △x=약 0.018 및 △y= 약 0.021로서, 색편차가 작게 나타남을 알 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따를 때, COB형 LED 패키지로부터 출사되는 광은 LED 칩 상부에 단일 컬러의 형광체만을 사용하는 경우에 비하여 서로 다른 컬러의 형광체 층을 복수개 형성함으로써 연색지수가 향상됨과 동시에 색편차 현상이 거의 제거될 수 있다.
다만, 본 실시예에 따라, 하나 이상의 형광체층들을 포함하는 경우라도, LED 칩(10)의 상면에 배치되는 형광체층들(30, 40)의 총 두께가 너무 두꺼워진다면, 각 형광체층(30, 40) 내부에서 형광체와 혼합되는 봉지제의 광흡수 효과로 인하여, 형광체층들을 투과하는 광량이 떨어져 광효율면에서 매우 바람직하지 않을 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따라, 하나 이상의 형광체층을 LED 칩(10) 상부에 형성하는 경우, LED 칩(10) 상면에 배치된 전체 형광체층의 두께는 120㎛ 이하로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 도시하지는 않았으나, LED 칩(10) 상부에 복수의 형광체층을 형성하는 경우에도, 이들을 전체로서 봉지하는 렌즈부(미도시)를 추가로 포함할 수 있으며, 이로써, LED 칩(10)으로부터 생성된 광이 패키지 내부에서 전반사되어 갇혀 버리는 것을 방지하고, 광추출 효율을 증가시킬 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등물로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1, 10: LED 칩 2, 3, 20, 30, 40: 형광체층
50: 렌즈부 100: 기판

Claims (8)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 실장되는 발광 다이오드 칩; 및
    상기 발광 다이오드 칩의 상면과 측면을 동시에 도포하며, 상기 발광 다이오드 칩의 측면상에 형성된 두께가 상기 발광 다이오드 칩의 상면상에 형성된 두께의 약 50~70% 인 형광체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 발광 다이오드 칩의 상면상에 형성된 상기 형광체층의 두께는 약 30~120㎛ 인 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 발광 다이오드 칩과 상기 형광체층을 일체로 봉지하는 렌즈부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 발광 다이오드 칩은 청색 발광 다이오드 칩(blue LED chip)이며, 상기 발광 패키지는 상기 청색 발광 다이오드 칩으로부터 출사된 광과 상기 형광체층에 의해 파장이 변환된 광의 혼합에 의해 백색광을 출사시키는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 형광체층은 황색 계열의 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 형광체층은 복수의 형광체층으로 구성되며, 상기 복수의 형광체층 각각은 황색 계열의 형광체 및 적색 계열의 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 기판은 인쇄회로기판이며, 상기 발광 다이오드 칩은 접착제에 의해 상기 인쇄회로기판에 부착되는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 기판은 메탈 PCB이며, 상기 발광 다이오드 칩은 상기 메탈 PCB의 베이스 금속과 직접 접촉되는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
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