KR20120131751A - 엘이디칩 어레이 조명 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 엘이디칩 어레이 조명은, 기판(2) 상에 반사면 처리된 방열 박막층(4)을 형성하되 섬형태로 하여 다수개 배열하며, 각 방열 박막층(4) 상에는 LED칩(6)을 다이접착하고, 요구된 구동전압과 조명밝기에 대응하여 LED칩(6) 상부의 본딩패드(8)와 방열 박막층(4)의 본딩패드(10) 및 도전와이어(12)를 이용하여 직렬 또는 병렬 접속하고, 기판(2)상에는 투명수지몰딩층(14)을 형성하여서 방열 박막층(4)과 LED칩(6) 및 도전와이어(12)가 투명수지몰딩층(14)에 매립되게 구성함으로써 별다른 회로 없이도 조명으로 사용할 수 있고 조명의 구조가 간단하고 제작이 간편하다.

Description

엘이디칩 어레이 조명{LIGHT EMITTING DIODE CHIP ARRAY LIGHTING}
본 발명은 조명장치에 관한 것으로, 특히 LED(Light Emitting Diode)를 조명으로 사용하기 위한 구조를 간편하여 생산원가를 줄일 수 있도록 하는 일이디칩 어레이 조명에 관한 것이다.
LED(Light Emitting Diode)는 조명, LCD LED 후면광원, 휴대폰 광원 분야에 폭넓게 사용되고 있는데, 이는 저 전력, 긴 수명, 고휘도, 빠른 응답, 친환경적인 특성의 여러 장점을 갖고 있기 때문이다. 최근에는 GaN에 기반한 화합물 재료가 반도체에서 중요한 역할을 하고 있다. 이러한 GaN에 기반한 청색, 녹색, UV파장 대역의 LED가 연구되고 있으며 이 청색과 녹색 LED는 교통신호, 옥외 디스플레이, LCD 후면광 등의 응용 제품에 사용되고 있다.
LED조명은 LED소자를 이용한 조명으로서 기존 조명기구보다 에너지를 획기적으로 줄일 수 있고, 수명도 길며, 형광등처럼 수은 등 유해물질을 전혀 사용하지 않기 때문에 친환경적인 제품으로 인식되고 있다.
LED소자의 집적도를 높여야 효과적인 조명으로 활용할 수 있으며, 대개가 LED 소자들을 집적한 후 각 LED소자의 리드선과 전선을 도전성 접착제로 일일이 본딩해 주는 제작과정을 거쳐야 하므로 LED조명의 제작과정이 길어지고 그에 따른 LED조명의 생산원가도 높아지는 단점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 LED조명을 구현하되 제작이 간편하고 간단한 구조를 갖도록 된 엘이디칩 어레이 조명을 제공하는데에 있다.
상기한 목적에 따른 본 발명의 엘이디칩 어레이 조명은, 기판(2)상에 반사면 처리된 방열 박막층(4)을 형성하되 섬형태로 하여 다수개 배열하며, 각 방열 박막층(4) 상에는 엘이디칩(6)을 다이접착하되 엘이디칩(6)의 바닥부 접속단자와 방열 박막층(4)이 전기적으로 접속되게 구성하고, 요구된 구동전압에 대응하여 엘이디칩(6) 상부의 본딩패드(8)와 방열 박막층(4)의 본딩패드(10) 간을 도전와이어(12)로 직렬접속하고 요구된 조명밝기에 대응하여서는 직렬연결된 엘이디칩(6) 어레이들을 병렬 접속하며, 기판(2)상에는 투명수지몰딩층(14)을 형성하여 방열 박막층(4)과 엘이디칩(6) 및 도전와이어(12)가 투명수지몰딩층(14)에 매립되게 구성함을 특징으로 한다.
또 본 발명에서는 각 엘이디칩(6) 상방의 투명수지몰딩층(14)의 표면을 평면형태나 볼록렌즈형태(16)로 형성함을 특징으로 한다.
본 발명은 LED칩 다수개를 기판상에 다이본딩하고 또 사용하고자 하는 구동전압과 사용하려는 조명밝기에 맞춰서 LED칩을 직렬이나 병렬로 연결한 후 칩부분을 투명수지로 몰딩함으로써 별다른 회로 없이도 조명등으로 사용할 수 있어 구조가 간단하고 제작이 간편한 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 LED칩 어레이 조명의 평면 구성도,
도 2는 도 1의 정단면도,
도 3은 LED칩을 직렬 연결한 어레이 조명의 회로 예시도,
도 4는 LED칩을 병렬 연결한 어레이 조명의 회로 예시도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 LED칩 어레이 조명의 평면 구성도이고, 도 2는 도 1의 정단면도이다.
본 발명의 LED칩 어레이 조명은 LED칩(6)을 이용한다.
LED칩(6)은 표면실장 발광다이오드(Surface Mounted Device Light Emission Display: 이하 "SMD LED"라 칭함)로 된 칩으로서 조명의 조도 확보를 위해서 고휘도 SMD LED의 채용이 바람직하다. LED칩(6)의 사이즈는 수백마이크미터부터 수밀리미터까지의 제품을 사용할 수 있다. 예컨대, LED칩(6)은 가로 및 세로의 사이즈 0.4mm 내지 3.2mm 범위 내에서 규격화된 제품을 활용할 수 있다.
고휘도를 갖는 LED칩(6)을 집적하기 위해서 본 발명에서는 기판(2)을 사용한다.
기판(2)은 LED칩(6)이 탑재되는 기판면을 빛반사가 잘 될 수 있도록 백색 또는 은색으로 표면처리를 함과 아울러 동일면의 기판(2) 상에는 방열박막층(4)을 증착이나 막성장 등의 방법으로 형성한다.
기판(2) 상의 방열 박막층(4)은 열전도성이 우수한 동박막이 바람직하며 그 표면을 반사면으로 처리해야 한다. 방열 박막층(4)은 기판(2)에 다수개로 배열하되 섬(island)형태로 서로 떨어지게 형성한다. 도 1에서는 방열 박막층(4)이 섬형태로 일렬 배열된 예시를 보여주고 있다.
섬형태로 독립 형성된 방열박막층(4) 각각 상부면에는 LED칩(6)을 다이 접착(die attachment)하되, LED칩(6) 바닥부에 접속단자를 형성하여서 LED칩(6)의 바닥부 접속단자와 방열박막층(4)이 전기적으로 연결되게 다이 접착한다.
그리고 LED칩(6) 상부에는 바닥부 접속단자와는 다른 접속단자인 본딩패드(8)를 형성하고 또 방열 박막층(4)에도 접속단자인 본딩패드(10)를 형성한다.
LED칩(6)의 부착면인 방열 박막층(4)은 LED칩(6)의 발열을 넓은 표면적으로 외부로 방출되게 함과 동시에 표면의 반사면이 LED칩(6)에서 발생하는 광원을 전방으로 진행할 수 있도록 해준다.
LED칩(6)의 회로를 직렬 연결할 경우에는 LED칩(6)상의 본딩패드(8)와 방열 박막층(4)상의 본딩패드(10) 간을 도전와이어(12)로 배선 연결하게 되며, LED칩(6)의 회로를 병렬 연결할 경우에는 인접된 LED칩(6)들의 본딩패드(8)간과 인접된 방열박막층(4)의 본딩패드(10)간을 도전와이어(12)로 배선 연결하면 된다. 이때 본딩패드(8)(10)와 도전와이어(12)는 네일헤드본딩 등으로 본딩접속될 수 있다.
LED칩(6) 회로의 직렬 접속 개수는 요구되는 구동전압 예컨대 12V, 24V, 110V, 220V 등에 따라서 정해진다.
본원 발명자가 확인해 본 결과, 통상적인 LED칩(6)은 칩당 3.3V의 전압강하가 이루어지는 것이 바람직하다는 것을 인식하였으며 최대 5V의 전압강하까지도 허락될 수 있다. 예를 들면, 12V 구동전압을 경우에는 4개의 LED칩(6)을 직렬연결하거나 아니면 3개의 LED칩(6)을 직렬연결함과 동시에 안전 저항 1개를 연결하는 것이 12V 구동전압에 유효한 것이다.
위 언급한 본 발명의 원칙에 따른 관점에 비추어 해당 구동전압값을 넘어서는 많은 LED칩(6)을 직렬로 연결하게 되면 조명 불빛이 약해지며, 너무 적게 직렬 연결을 하면 효율이 떨어진다.
그리고 LED칩(6) 회로의 병렬 접속 개수는 사용자가 원하는 조명의 밝기에 맞춰서 이루어지면 된다. 구동전압이 정해진 상태에서 조명 밝기를 정하는 병렬 접속은 직렬접속된 LED칩 어레어들을 병렬하면 되는 것이다.
도 3에서는 LED칩(6)을 직렬 연결한 본 발명의 LED칩 어레이(array) 조명의 예시도를 보여주고 있고, 도 4에서는 직렬연결한 LED칩 어레이를 병렬 연결한 본 발명의 LED칩 어레이 조명의 예시도를 보여주고 있다.
LED칩 어레이를 병렬 접속시 필요에 따라서는 LED칩 어레이 간에 (+)단자끼리 (-)단자끼리의 병렬접속도 병행할 수 있으며(도 3의 점선표시), 이는 직렬접속된 LED칩(6)들 중 어떤 LED칩(6)이 불량상태가 되더라도 그 직렬접속된 LDE칩 어레이열 모두의 LED칩 조명이 꺼지는 것을 방지해준다.
본 발명에서는 LED칩(6)의 전기적 연결을 전기한 방식으로 도전와이어(12)를 이용하여 직렬 또는 병렬연결하며, 그 후에는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 기판(2)상 투명수지몰딩층(14)을 형성하여 방열 박막층(4)과 LED칩(6) 및 도전와이어(12)가 투명수지몰딩층(14)에 매립되게 구성한다. 즉 기판(2) 상에 투명수지몰딩액을 부은 후 경화시켜줌으로써 투명수지몰딩층(14)내에 방열 박막층(4)과 LED칩(6) 및 도전와이어(12)가 매립형성되는 것이다.
투명수지몰딩층(14)을 형성할 때 각 LED칩(6) 상방에는 투명수지몰딩층(14)의 표면을 볼록렌즈형태(16)로 형성하여서 LED칩(6)이 방사형으로 방출된 빛이 전방을 향하되 볼록렌즈에 의해 직진 또는 굴절되어서 서로 평행하면서 나아가게 해준다.
또 본 발명의 다른 일예로서 투명수지몰딩층(14)의 표면을 볼록렌즈형태(16) 대신에 평면형태로 형성할 수 있다. 투명수지몰딩층(14)의 표면을 평면형태로 형성하게 되면 LED칩(6)에 의한 광원은 방사형으로 확산할 수 있다.
도 1에서, 미설명된 도면 부호 "14"와 "16"은 입력전원단자와 출력전원단자이다.
상기와 같이 본 발명은 설계의 최적화, 공정의 개선 등을 통해서 LED칩의 고집적 및 고효율화를 구현한다.
본 발명은 LED램프로서 이용될 수 있다.
(2)-- 패키지 기판 (4)-- 방열박막층
(6)-- LED칩 (8)(10)-- 본딩패드
(12)-- 도전와이어 (14)-- 투명수지 몰딩층
(16)-- 볼록렌즈형태 (18)(20)--입출력 전원단자

Claims (2)

  1. 기판(2)상에 반사면 처리된 방열 박막층(4)을 형성하되 섬형태로 하여 다수개 배열하며, 각 방열 박막층(4) 상에는 엘이디칩(6)을 다이접착하되 엘이디칩(6)의 바닥부 접속단자와 방열 박막층(4)이 전기적으로 접속되게 구성하고, 요구된 구동전압에 대응하여 엘이디칩(6) 상부의 본딩패드(8)와 방열 박막층(4)의 본딩패드(10) 간을 도전와이어(12)로 직렬접속하고 요구된 조명밝기에 대응하여서는 직렬연결된 엘이디칩(6) 어레이들을 병렬 접속하며, 기판(2)상에는 투명수지몰딩층(14)을 형성하여 방열 박막층(4)과 엘이디칩(6) 및 도전와이어(12)가 투명수지몰딩층(14)에 매립되게 구성함을 특징으로 하는 엘이디칩 어레이 조명.
  2. 제1항에 있어서, 각 엘이디칩(6) 상방의 투명수지몰딩층(14)의 표면을 볼록렌즈형태(16) 및 평면형태중 하나로 형성함을 특징으로 하는 엘이디칩 어레이 조명.
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KR20200018365A (ko) * 2014-03-06 2020-02-19 에피스타 코포레이션 발광 소자

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