KR20190031212A - Led 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제작이 용이하고 열적 내구성 및 우수한 색재현성을 갖는 LED 모듈을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 LED 모듈은 기판, 상기 기판 상 실장된 복수의 LED 베어칩, 상기 기판 상에서 상기 LED 베어칩 사이의 공간을 충진하고 상기 LED 베어칩의 둘레를 감싸도록 형성되는 적어도 하나의 언더필링층, 및 상기 기판 상에서 상기 언더필링층의 상면과 상기 LED 베어칩의 상면에 부착되며 형광체를 포함하고 적어도 하나로 형성되는 색변환시트를 포함하고, 상기 언더필링층의 상면 높이는 상기 LED 베어칩의 상면 높이와 같거나 또는 더 낮게 형성되고, 하나의 색변환시트는 적어도 두개의 LED 베어칩을 덮도록 형성된다.
본 발명의 일 측면에 LED 모듈은 기판, 상기 기판 상 실장된 복수의 LED 베어칩, 상기 기판 상에서 상기 LED 베어칩 사이의 공간을 충진하고 상기 LED 베어칩의 둘레를 감싸도록 형성되는 적어도 하나의 언더필링층, 및 상기 기판 상에서 상기 언더필링층의 상면과 상기 LED 베어칩의 상면에 부착되며 형광체를 포함하고 적어도 하나로 형성되는 색변환시트를 포함하고, 상기 언더필링층의 상면 높이는 상기 LED 베어칩의 상면 높이와 같거나 또는 더 낮게 형성되고, 하나의 색변환시트는 적어도 두개의 LED 베어칩을 덮도록 형성된다.
Description
본 발명은 LED 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존의 LED 패키지를 조합한 구조가 아닌 LED 베어칩에 형광체시트를 부착한 LED 모듈에 관한 것이다.
발광 다이오드(light emitting diode; LED)는 반도체의 p-n 접합 구조를 이용하여 주입된 소수 캐리어(전자 또는 정공)를 만들고 이들의 재결합에 의하여 소정의 빛을 발산하는 소자를 지칭하며, GaAsP 등을 이용한 적색 발광 다이오드, GaP 등을 이용한 녹색 발광 다이오드, InGaN/AlGaN 더블 헤테로(double hetero) 구조를 이용한 청색 발광 다이오드 등이 있다.
특히, 최근의 조명용 발광장치는 발광 다이오드 칩과 형광체 몰드를 결합하여 백색광을 구현한다. 예를 들어, 청색을 발광하는 발광다이오드 칩 상부에 형광체를 배치시켜 발광 다이오드 칩의 청색 발광과 형광체의 황록색 또는 황색 발광에 의해 백색을 얻고 있다. 즉, 430nm 내지 480㎚ 파장을 발광하는 반도체 성분으로 이루어진 청색 발광 다이오드 칩과 청색광을 여기원으로 하여 황록색 및 황색광을 발생시키는 형광체의 조합으로 백색광을 구현한다.
즉, 최근까지 조명용 백색 발광장치는 고휘도의 청색 LED 베어칩에서 방출되어 충분히 높은 에너지를 갖는 광을 그 LED 베어칩의 상부에 몰딩되어 배치된 형광체 몰드가 여기하여 백색을 유도하는 방법을 이용하였다.
그런데, 형광체 몰드를 형성하기 위하여는 리플랙터를 설치하고, 리플랙터 내에 형광체 수지를 주입하여 소위 LED 패키지를 구성하는 방법을 사용하는데, 이러한 LED 패키지는 제작 공정의 복잡성에 따른 원가 상승 뿐만 아니라 형광체의 도포 시에 사용되는 에폭시 수지 혹은 실리콘 수지의 혼합 비율, 이러한 수지의 열적 불안정성, 그리고 경화시 형광체의 불규칙한 퇴적 등으로 발광 휘도가 불규칙하고 소자의 불량률이 높고, 색 재현성이 떨어지는 문제가 계속적으로 지적되는 실정이다.
[선행기술문헌]
경도가 다른 스피어를 갖는 봉지재 및 이를 이용한 LED패키지(ENCAPSULANT HAVING SPHERE WITH DIFFERENT HARDNESS AND LED PACKAGE USING THE SAME) (공개특허 10-2012-0131369, 2012년12월05일)
본 발명은 전술한 종래기술을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 제작이 용이하고 열적 내구성 및 우수한 색재현성을 갖는 LED 모듈을 제공함에 있다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 LED 모듈은 기판, 상기 기판 상 실장되고 형광체를 포함하지 않는 복수의 LED 베어칩, 상기 기판 상에서 상기 LED 베어칩 사이의 공간을 충진하고, 상기 LED 베어칩의 둘레를 감싸도록 형성되는 언더필링층, 및 상기 기판 상에서 상기 언더필링층의 상면에 부착되며, 형광체를 포함하는 색변환시트를 포함하고, 상기 언더필링층 및 상기 색변환시트는 상기 기판 상에서 상기 베어칩과 대응하지 않는 영역을 덮고 상기 베어칩과 이웃한 다른 베어칩 사이의 공간도 연속해서 덮도록 형성된다.
이때, 상기 언더필링층은 상기 LED 베어칩의 측면과 맞닿을 수 있고, 이 경우 상기 언더필링층은 상기 LED 베어칩의 측면 일부와 맞닿을 수 있다.
또한, 상기 언더필링층은 상기 LED 베어칩의 측면과 이격되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 언더필링층은 빛을 투과시키는 광투과성 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 언더필링층은 압착에 의해 그 상면 높이가 상기 LED 베어칩의 상면 높이와 같거나 또는 더 낮게 형성될 수 있다.
또한, 상기 하나의 색변환시트는 적어도 두개의 LED 베어칩을 덮도록 형성될 수 있다.
본 발명의 LED 모듈은 색변환시트를 구비하여 LED 패키지 제조 공정을 갖지 않으므로 보다 용이하게 LED 모듈을 제조할 수 있다.
또한, 형광체 몰드 대신에 색변환시트를 구비하므로 열에 의하여 형광체 몰드가 열화되는 것을 방지하여 우수하게 백색을 재현할 수 있다.
또한, LED 베어칩의 측면과 맞닿는 언더필링층이 형성되므로 LED 베어칩에서 형성된 열을 효율적으로 방출하여 색변환시트가 열화되는 것을 방지할 수 있다.
또한, LED 베어칩의 측면과 맞닿는 언더필링층 및 언더필링층과 접하는 색변환시트가 광을 측면으로 전달하여 기판 상에 LED 베어칩이 설치되지 않은 영역의 음영 발생을 획기적으로 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 모듈을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 모듈을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 모듈을 도시한 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명 및 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 모듈을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 모듈을 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 일 실시예에 따른 LED 모듈(101)은 기판(21), LED 베어칩(25), 언더필링층(22), 및 색변환시트(10)를 포함한다.
기판(21)은 LED 베어칩(25)을 고밀도로 실장할 수 있는 기판이면 어느 것이나 가능하다. 제한적이지는 않으나, 예를 들어, 이러한 기판(21)으로는 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(lowtemperature co-fired ceramic) 등을 들 수 있다.
기판(21)은 직선형, 원형 또는 다각형상의 판으로 이루어질 수 있으며, 기판(21)에는 LED 베어칩(25)에 전원을 공급하기 위한 제1와이어(23)와 제2와이어(24)가 설치될 수 있다. 본 제1실시예에 따른 LED 모듈(101)은 솔더링부(27)를 통해서 LED 베어칩(25)과 기판(21)이 전기적으로 연결되며 별도의 본딩 와이어를 갖지 않는다. 그러나 이에 한정되지 않음은 당연하다. 솔더링부(27)는 LED 베어칩(25)과 기판(21)을 전기적으로 연결하는데, 특히 LED 베어칩(25)에 형성된 단자(26)를 기판(21)에 전기적으로 연결하는데, 솔더링부(27)는 표면실장 방식(SMT; Surface Mount Technology)으로 형성될 수 있다.
LED 베어칩(25)은 청색 발광 LED 칩으로서, 430nm 내지 480nm의 파장을 발광하는 반도체 성분으로 이루어질 수 있다. 다만, LED 베어칩(25)은 다른 컬러광을 출사하는 LED 베어칩이 사용될 수 있으며, 본 발명의 범위가 특정 LED 베어칩으로 제한되는 것은 아님은 물론이다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 모듈은 LED 베어칩이 복수개로 이루어진다. 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 모듈은 LED 모듈 구조에만 가능한 베어칩(25), 언더필링층(22) 및 색변환시트(10)의 유기적 연결관계에 대한 구조이기 때문이다.
언더필링층(22)은 기판 상에서 LED 베어칩들(25) 사이의 공간을 충진하고, LED 베어칩의 둘레를 감싸도록 형성된다. 언더필링층(22)은 탄성을 갖는 필름 형태로 이루어진 시트를 기판 상에 부착하거나, 액상의 수지를 LED 베어칩들(25) 사이로 주입하여 형성할 수 있다. 또한, 언더필링층(22)은 에폭시계 수지, 폴리이미드계 수지, 투명한 접착 성분인 UV 경화성 수지, 열경화성 수지 및 실란트 중 적어도 하나로 이루어질 수도 있다.
또한, 언더필링층(22)은 빛을 투과시키는 광투과성 물질로 이루어질 수 있으며, 빛을 반사시키는 흰색 또는 은색 물질로 이루어질 수도 있다. 하나의 언더필링층(22)은 복수개의 LED 베어칩(25)의 측면과 맞닿으며 일체(unibody)로 이루어지거나, 복수개의 언더필링층(22)이 개별적으로 기판 상에 형성될 수 있다. 즉, LED 모듈의 사이즈와 무관하게 단위 크기의 언더필링층을 구비하고 이를 LED 모듈에 부착하도록 하여 언더필링층(22)을 준비하는 공정 비용을 현저하게 낮추는 것이 가능하다.
언더필링층(22)은 LED 베어칩(25)들의 외부 둘레를 감싸도록 형성된다. 이 경우에 언더필링층(22)은 LED 베어칩의 둘레를 감싸면서 LED 베어칩(25)의 측면과 맞닿도록 형성되거나 LED 베어칩(25)의 측면과 이격되어 형성될 수 있는데, LED 베어칩(25)의 측면과 맞닿도록 형성되는 경우에는 측면 전체가 아니 측면 일부와 맞닿도록 형성될 수 있다. 왜나하면, 후술하는 것과 같이 색변환시트(10)의 접착층이 언더필링층(22)의 기능을 수행하는 경우에는 색변환시트를 압착하면 접착층 중에서 LED 베어칩의 측면 하부 영역 부위의 접착층은 압착에 따른 완충공간이 생길 수 있기 때문에 LED 베어칩(25)의 측면과 맞닿도록 형성되는 경우에는 측면 전체가 아니 측면 일부와 맞닿도록 형성될 수 있다.
언더필링층(22)의 평균 상면 높이(h1)는 LED 베어칩(25)의 상면 높이(h2)와 동일하거나 더 낮게 형성될 수 있다. 즉, 색변환시트(10)는 부착 시 하부 방향으로 압력을 인가하여 부착되는데, 음영을 제거하기 위해서는 색변환시트의 높이가 전영역에서 평면을 이루는 것이 바람직하므로 색변환시트(10)의 압착 시에 그 아래에 배치된 언더필링층(22)의 높이(h1)가 LED 베어칩(25)의 높이(h2)와 같거나 낮게 형성될 수 있다.
이에 따라 언더필링층(22)의 상면과 기판(21) 사이의 거리(h1)는 LED 베어칩(25)의 상면과 기판(21) 사이의 거리(h2)와 동일하거나 작게 된다. 또한, 언더필링층(22)은 LED 베어칩(25)들의 상면만 노출시키고 측면과 하면을 감싸도록 형성될 수 있다.
이와 같이, 언더필링층(22)은 색변환시트(10)가 부착되는 면을 평탄화하여 색변환시트(10)가 기판(21) 상에 안정적으로 설치될 수 있도록 할 뿐만 아니라 LED 베어칩(25) 및 기판(21)에서 발생하는 열을 신속하게 방출시키는 역할을 한다.
또한, 언더필링층은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(10) 상에서 LED 베어칩(25)과 대응하지 않는 영역을 덮을 수 있고, LED 베어칩과 이웃한 다른 베어칩 사이의 공간도 연속해서 덮도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 발명의 효과에서 기재된 바와 같이 열방출 효율을 높이고 기판 상에서 광의 측면 전달에 따라 음영발생을 더욱 줄일 수 있다.
한편, 색변환시트(10)는 복수개의 LED 베어칩(25)을 덮도록 LED 베어칩(25)의 상면 및 언더필링층(22)의 상면에 부착된다. 하나의 색변환시트(10)는 일체(unibody)로 이루어져 기판(21)에 설치된 모든 LED 베어칩(25)을 덮거나, 하나의 색변환시트(10)가 적어도 한개의 LED 베어칩(25)을 덮도록 일체가 아닌 복수개로 설치될 수 있다. 다만, 이 경우에도 복수의 색변환시트(10)는 복수개의 LED 베어칩(25)을 모두 덮도록 설치될 수 있다. 즉, LED 모듈의 사이즈와 무관하게 단위 크기의 색변환시트(10)를 구비하고 이를 소정 크기의 LED 모듈에 개별 부착하도록 하여 색변환시트(10)을 준비하는 공정 비용을 현저하게 낮추는 것이 가능하다. 이때, 하나의 색변환시트(10)가 적어도 두개의 LED 베어칩(25)을 덮는 것이 공정 비용을 보다 낮출 것이다.
한편, 색변환시트(10)는 형광체를 갖는 제1시트(11)와 접착성을 갖는 제2시트(12)를 포함하여 이루어질 수 있다. 그런데, 먼저 언급한 바와 같이 언더필링층(22)이 접착성을 갖는 투명한 접착 성분인 UV 경화성 수지, 열경화성 수지 및 실란트 중 적어도 하나를 포함항여 이루어지는 경우에는 제2시트를 포함하지 않는 것이 바람직하다. 즉, 언더필링층(22)이 색변환시트(10)의 제2시트(12)와 같은 접착층으로 기능하는 것이 가능하다.
제1시트(11)는 형광체가 도포되어 있으며, 형광체는 LED 베어칩(25)으로부터 출사된 청색광에 의해 여기되어 방출되는 파장이 레드, 그린, 또는 옐로우인 형광체를 주성분으로 하여 제조될 수 있다. 여기서, 본 실시예는 LED 베어칩(25)이 청색광을 출력하는 경우, 백색광을 만들기 위한 색변환시트(10)를 구성하는 경우에 해당하지만, LED 베어칩(25)이 녹색광 또는 적색광을 출력하는 경우 형광체는 백색광을 만들기 위해 다른 형광체가 사용될 수 있다. 제2시트(12)가 사용되는 경우에 제2시트(12)는 접착층을 포함하여 이루어져 색변환시트(10)를 LED 베어칩(25), 언더필링층(22), 및 기판(21)과 맞닿도록 부착할 수 있다.
또한, 색변환시트(10)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(10) 상에서 LED 베어칩(25)과 대응하지 않는 영역을 덮을 수 있고, LED 베어칩과 이웃한 다른 베어칩 사이의 공간도 연속해서 덮도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 발명의 효과에서 기재된 바와 같이 기판 상에서 광을 측면으로 전달하여 LED 모듈의 음영 발생을 더욱 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 모듈(101)은 형광몰딩층을 갖지 않고, 패키지 형태로 이루어지지 아니하며, LED 베어칩(25)이 기판(21)에 직접 실장되므로 LED 모듈이 부피를 현저히 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 제조 공정을 현저히 단순화할 수 있다.
또한, 형광몰딩층 대신 색변환시트(10)가 복수개의 LED 베어칩(25)을 덮도록 설치되므로 열적인 영향에 의하여 형광몰딩층이 열화되어 색재현성이 감소하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예와 같이 언더필링층(22)이 형성되면, LED 베어칩(25)에서 발생한 열을 보다 용이하게 배출할 수 있을 뿐만 아니라 색변환시트(10)가 보다 안정적으로 부착될 수 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
101: LED 모듈
10: 색변환시트
11: 제1시트
12: 제2시트
22: 언더필링층
23: 제1와이어
24: 제2와이어
25: LED 베어칩
26: 단자
27: 솔더링부
10: 색변환시트
11: 제1시트
12: 제2시트
22: 언더필링층
23: 제1와이어
24: 제2와이어
25: LED 베어칩
26: 단자
27: 솔더링부
Claims (1)
- LED 모듈에 있어서,
기판;
상기 기판 상 실장되고 형광체를 포함하지 않는 복수의 LED 베어칩;
상기 기판 상에서 상기 LED 베어칩 사이의 공간을 충진하고, 상기 LED 베어칩의 둘레를 감싸도록 형성되는 언더필링층; 및
상기 기판 상에서 상기 언더필링층의 상면에 부착되며, 형광체를 포함하는 색변환시트;를 포함하고,
상기 언더필링층 및 상기 색변환시트는 상기 기판 상에서 상기 베어칩과 대응하지 않는 영역을 덮고 상기 베어칩과 이웃한 다른 베어칩 사이의 공간도 연속해서 덮도록 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 모듈.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190019354A KR20190031212A (ko) | 2019-02-19 | 2019-02-19 | Led 모듈 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190019354A KR20190031212A (ko) | 2019-02-19 | 2019-02-19 | Led 모듈 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160178772A Division KR20180074959A (ko) | 2016-12-26 | 2016-12-26 | Led 모듈 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190031212A true KR20190031212A (ko) | 2019-03-25 |
Family
ID=65907625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190019354A KR20190031212A (ko) | 2019-02-19 | 2019-02-19 | Led 모듈 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20190031212A (ko) |
-
2019
- 2019-02-19 KR KR1020190019354A patent/KR20190031212A/ko not_active Application Discontinuation
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