KR100826396B1

KR100826396B1 - Ｌｅｄ 칩 패키지

Info

Publication number: KR100826396B1
Application number: KR1020070005684A
Authority: KR
Inventors: 서민기; 윤미정
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2007-01-18
Filing date: 2007-01-18
Publication date: 2008-05-02
Also published as: US20080173889A1; US8269239B2

Abstract

LED 칩으로부터의 여기광은 통과시키고, 형광체에서 이를 흡수하여 파장이 변환된 파장변환광이 LED 칩 방향으로 진행하는 경우 이러한 파장변환광은 반사시켜 전체적인 발광효율을 향상시킨 LED 칩 패키지가 제안된다. 본 발명의 LED 칩 패키지는 패키지 본체, 패키지 본체 상에 장착되어 여기광을 발광하는 LED 칩, 여기광을 흡수하여 파장이 변환된 파장변환광을 발광하는 형광체 및 형광체와 혼합되는 형광체 수지부를 포함하는 형광체층 및, LED 칩 및 형광체층 사이에 형성되어, 여기광을 형광체층으로 투과시키고, 형광체층으로부터의 파장변환광은 반사시키는 반사체 및 반사체와 혼합되는 반사체 수지부를 포함하는 반사체층을 포함한다.

LED 칩, 형광체, 반사체, 크리스챤센 효과

Description

ＬＥＤ 칩 패키지{LED packages}

도1a 내지 도1d는 종래의 LED 칩 패키지의 단면도이다.

도 2는 종래의 LED 칩 패키지에서 여기광에 의한 파장변환광의 생성을 나타내는 도면이다.

도 3은 매질 내의 입자에서의 크리스챤센 효과를 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 도 3의 매질 및 입자의 파장에 따른 굴절률을 도시한 그래프이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 칩 패키지를 나타낸 도면이다.

도 6은 도 5에 도시된 LED 칩 패키지에서의 여기광 및 파장변환광을 나타낸 도면이다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 칩 패키지로서, 여기광이 청색광이고, 파장변환광이 황색광인 경우의 광스펙트럼을 나타낸 도면이다.

도 8a 내지 도 8e는 반사체 반경이 일정할 때, 반사체 농도 및 반사체층의 두께별 산란반사율을 나타낸 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 패키지 본체 120 LED 칩

140 형광체 150 형광체 수지부

160 투명수지층 170 반사체

180 반사체 수지부

본 발명은 LED 칩 패키지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, LED 칩으로부터의 여기광은 통과시키고, 형광체에서 이를 흡수하여 파장이 변환된 파장변환광이 LED 칩 방향으로 진행하는 경우 이러한 파장변환광은 반사시켜 전체적인 발광효율을 향상시킨 LED 칩 패키지를 제공하는 것이다.

발광 다이오드(Light Emitting Diode, 이하, LED라 한다)는 반도체로 이루어진 고체발광소자로서 다른 열변환 발광소자에 비해 안정적이고 신뢰성이 있으며, 그 수명도 길다. 또한, 그 구동은 수 V 정도의 전압과 수십 mA의 전류로도 가능하므로 소요전력이 작다는 장점이 있어서, 발광소자로서의 그 유용성이 한층 기대되는 분야의 소재이다. 이러한 LED는 다른 발광소자, 예를 들면, 백열전구로부터의 광이 폭넓은 발광스펙트럼을 갖는 것과는 달리 거의 단색광에 가까운 광을 발광한다는 특징이 있다.

최근에는 백색광을 나타내거나 또는 다수의 색구현이 가능한 LED가 개발되었다. 이 중, 백색 LED를 제조하는 방식에는 적색, 녹색, 및 청색의 LED 칩을 조합하 여 백색을 나타내게 하거나, 또는 특정색의 광을 발광하는 LED 칩과 특정색의 형광을 발광하는 형광체를 조합하는 방식이 있다. 현재 상용화되어 있는 백색 LED는 일반적으로 후자의 방법이 적용된다.

예를 들어, 청색 LED 칩을 황색 형광체가 분산된 몰딩 수지로 봉지함으로써, 백색 LED 칩 패키지를 얻을 수 있다. 청색 LED 칩으로부터 460nm 파장대의 빛이 발생하면, 이 빛을 흡수한 황색 형광체에서 545nm 파장대의 빛이 발생하고, 파장이 상이한 두 빛이 혼색되어 백색광이 출력되는 것이다.

도1a 내지 도1d는 전술한 바와 같이 형광체를 이용하여 백색광 및 다색광을 발광하는 종래의 LED 칩 패키지의 단면도이다.

도1a에는 종래의 LED 칩 패키지로서, LED 칩 패키지는 패키지 본체(10), 패키지 본체(10)에 장착된 LED 칩(12), LED 칩(12)상에 분포된 형광체(14), 및 이러한 형광체를 포함하면서 LED 칩(12)을 봉지하고 있는 투명수지층(16)을 포함한다. 이외에도 도면에 도시되어 있지 않으나, LED 칩(12)의 외부전원과의 전기적 연결을 위한 리드프레임 및 와이어본딩을 포함할 수 있다.

형광체(14)가 LED 칩(12)과 근거리에 집중적으로 분포되어 있어서, 이러한 LED 칩 패키지는 LED 칩(12)으로부터의 여기광을 획득하고, 형광체(14)가 여기광을 흡수하여 발광한 여기광과 파장이 상이한 파장변환광이 다시 LED 칩(12)으로 귀환 되어 흡수될 확률이 높으므로, LED 칩의 온도가 상승하여 LED칩의 열화 및 신뢰성에 문제가 발생할 수 있다. 또한, 여기광 및 파장변환광이 LED 칩 패키지 밖으로 진행하기까지의 경로가 길어지기 때문에 추출하는데 불리하다. 또한, LED 칩(12)이 발광시 열을 발생할 수 있는데, 이러한 열이 형광체(14)를 변질시켜 발광에 영향을 미칠 수 있다.

도1b에는 형광체(24)가 투명수지층(26)내에 균일하게 분포되어 있는 LED 칩 패키지가 나타나 있다. 따라서, 이러한 구조에서는 파장변환광이 LED 칩 패키지 밖으로 진행할 경로가 비교적 단거리이므로 추출이 용이한 장점이 있으나, 형광체(24)가 여기광을 흡수하기 전에 여기광이 반사되어 LED 칩(22)으로 귀환되어 소실되거나 또는 반사판으로 진행하여 여러번의 반사를 거쳐 소실될 가능성이 있다.

도1a 및 도1b에서, 생성된 여기광 및 파장변환광은 모든 방향으로 방출되고, 이러한 빛의 소정량은 LED 칩(12)의 전면으로 진행하지 않고 후면으로 진행하여 소실되거나 패키지 본체(10)의 측면으로 진행하여 반사되어 소실될 수 있다.

이러한 단점을 고려하여 도1c에는 원격형광체층(remote phosphor layer)이 나타난 LED 칩 패키지가 도시되어 있다. 이 경우에는, 형광체(34)들이 투명수지층(36)에 포함되어있지 않고 투명수지층(36)과 별도로 층을 이루어 존재한다. 그에 따라, LED 칩(32)으로부터의 여기광은 형광체(34)에 도달하면 파장변환광을 생성하 고, 형광체(34)로 인하여 패키지 본체(30) 내부로 반사되면 LED 칩(32)에 큰 영향을 받지 않고, 패키지 본체(30)를 진행하다가 외부로 추출될 수 있다. 또한 파장변환광 역시 패키지 본체(30) 내부로 방출되면, 계속 진행하다가 외부로 추출될 수 있었다.

그러나, 이 경우에도, 여기광 및 파장변환광이 패키지 본체(30) 내부로 진행하는 경우, 내부에서 계속 반사되어 진행하다 소실되거나 LED 칩(32)에 흡수되어 소실되는 경우가 있다. 따라서, 패키지 본체(30)에 본체 내부로 진행하는 광을 난반사시켜 본체 외부로 추출되는 광량을 증가시키기 위한 시도가 있었다.

도 1d에는 패키지 본체(40)상에 난반사층(41, 41')을 형성하여 내부로 진행하는 여기광 및 파장변환광을 난반사시켜 외부로 추출할 수 있는 LED 칩 패키지가 도시되어 있다. 이러한 난반사층(41, 41')을 형성하여 보다 높은 발광효율의 발광소자를 제조할 수 있다.

전술한 도 1a, 1b, 1c, 및 1d에 도시된 LED 칩 패키지의 발광효율은 각각 약 45.3 %, 66.6 %, 61.7 %, 및 79.6 %로서 점차 증가되었지만 여전히 더욱 높은 발광효율에 대한 요구가 존재하였다.

도 2는 종래의 LED 칩 패키지에서 여기광에 의한 파장변환광의 생성을 나타 내는 도면이다. 도 2에는 도 1c 및 1d와 같이 원격형광체층이 형성된 LED 칩 패키지를 예로 들고 있다.

형광체(54)는 형광체와 혼합되어 패키지 본체에 형성될 수 있는 형광체 수지부(55)에 분포되어 있다. 파장이 λ_L1인 여기광(L1)이 형광체(54)로 진입하면, 형광체(54)내에서 여기광과 파장이 다른 파장 λ_L2인 파장변환광(L2)이 생성되고, 이러한 파장변환광(L2)은 모든 방향으로 산란된다. 이 때, 파장변환광(L2)이 투명수지층(56)층으로 진행한다면, 이러한 파장변환광(L2)은 손실될 가능성이 높게 된다. 즉, LED 칩 패키지 본체 내부로 진입되는 파장변환광(L2)은 반사가 지속되면서 소실될 수 있고, 또는 LED 칩으로 진입하여 흡수되어 소실될 수 있다. 그에 따라 파장변환광(L2)이 손실되므로 LED 칩 패키지의 전체 발광효율은 감소되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 LED 칩으로부터의 여기광은 통과시키고, 형광체에서 이를 흡수하여 파장이 변환된 파장변환광이 LED 칩 방향으로 진행하는 경우 이러한 파장변환광은 반사시켜 전체적인 발광효율을 향상시킨 LED 칩 패키지를 제공하는 것이다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 칩 패키 지는 패키지 본체; 패키지 본체 상에 장착되어 여기광을 발광하는 LED 칩; 여기광을 흡수하여 파장이 변환된 파장변환광을 발광하는 형광체 및 형광체와 혼합되는 형광체 수지부를 포함하는 형광체층; 및, LED 칩 및 형광체층 사이에 형성되어, 여기광을 형광체층으로 투과시키고, 형광체층으로부터의 파장변환광은 반사시키는 반사체 및 반사체와 혼합되는 반사체 수지부를 포함하는 반사체층;을 포함한다.

여기서, 반사체의 굴절률 및 반사체 수지부의 굴절률은 여기광의 파장에서 동일한 것이 바람직하다.

LED 칩이 청색 LED인 경우, 반사체 및 반사체 수지부는 청색 LED의 발광파장에서 동일한 굴절률을 갖는 것이 바람직하다.

또한, LED 칩이 자외선 LED인 경우, 반사체 및 반사체 수지부는 자외선 LED의 발광파장에서 동일한 굴절률을 갖는 것이 바람직하다.

반사체는 반경이 1 ㎛ 내지 150 ㎛인 것이 바람직하다. 이러한 반사체는 광학용 유리(optical glass), 실리카, 탈크, 지르코늄, 산화아연, 및 이산화티타늄으로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있다.

이러한 반사체와 혼합되는 반사체 수지부는 폴리메틸 메타크릴레이 트(polymethyl methacrylate, PMMA), 폴리스티렌, 폴리우레탄, 벤조구아나민(benzoguanamine) 수지, 및 실리콘으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서 LED 칩으로부터의 여기광은 청색광이고, 형광체로부터의 파장변환광은 황색광일 수 있다.

LED 패키지는 백색 LED 패키지일 수 있다.

패키지 본체는 반사판을 구비할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에서 LED 칩 패키지는 LED 칩 및 반사체층 사이에, 여기광을 투과시키는 투명수지층;을 더 포함할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

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일반적으로 매질 내를 진행하는 빛은 진행 중에 입자에 도달하면 입자와 매질의 계면에서 그 굴절률의 차이에 따라 산란된다. 그러나, 만약, 매질의 굴절률과 입자의 굴절률이 동일하다면, 빛은 산란되지 않고 입자와 매질의 계면에서 진행하던 방향에 따라 그대로 진행할 것이다.

이러한 현상을 나타낸 것이 "크리스챤센 효과(Christiansen effect)"이다. 즉, 물질의 굴절률은 파장에 따라 달라지는데, 소정의 파장에서의 입자와 매질의 굴절률이 동일할 수 있고, 그 소정의 파장과 동일한 파장을 갖는 빛은 입자와 매질의 계면에서 산란되지 않고 입자를 통과하는 효과를 의미한다. 이 때, 소정의 파장 은 "크리스챤센 파장(Christiansen wavelength)"라 한다.

도 3을 참조하면, 파장이 λch인 빛(Lch)이 매질(65)내에 입사되었다. 여기서, 매질에 입사되기 전 및 매질을 이탈한 빛의 진행은 고려하지 않기로 한다. 빛(Lch)은 매질(65)내에서 진행하다 입자(66)로 진입한다. 이 때, λch가 매질(65) 및 입자(66)의 크리스챤센 파장인 경우, 빛(Lch)은 산란없이 입자(66)를 통과하고 매질(65)을 통과하게 된다. 만약, λch가 크리스챤센 파장이 아닌 경우, 입자(66)와 매질(65)의 λch에서의 굴절률은 서로 상이하므로 빛(Lch)은 입자(66) 및 매질(65)의 계면에서 산란될 것이다.

도 4는 도 3의 매질 및 입자의 파장에 따른 굴절률을 도시한 그래프이다. 이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.

입자(66)의 굴절률 곡선과 매질(65)의 굴절률 곡선은 λ1에서 교차한다. 즉, λ1에서의 입자(66)의 굴절률 곡선과 매질(65)의 굴절률은 동일하다. 따라서, λ1은 크리스챤센 파장으로서 이 때, 입자를 통과하는 파장이 λ1인 빛은 산란하지 않고 통과하게 된다. 이와 달리, λ2인 경우를 살펴보면, 입자(66)의 굴절률과 매질(65)의 굴절률은 동일하지 않고, Δn의 차이를 나타내게 된다. 따라서, 파장이 λ2인 빛은 입자(66) 및 매질(65)의 계면에서 산란된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 칩 패키지를 나타낸 도면이고, 도 5에 도시된 LED 칩 패키지에서의 여기광 및 파장변환광을 나타낸 도면이다. 이하, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하기로 하고, 전술한 도면에 대하여 설명된 동일한 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에 따른 LED 칩 패키지는 패키지 본체(100); 패키지 본체(100) 상에 장착되어 여기광을 발광하는 LED 칩(120); 여기광을 흡수하여 파장이 변환된 파장변환광을 발광하는 형광체(140) 및 형광체(140)와 혼합되는 형광체 수지부(150)를 포함하는 형광체층; 및, LED 칩(120) 및 형광체층 사이에 형성되어, 여기광을 형광체층으로 투과시키고, 형광체층으로부터의 파장변환광을 반사시키는 반사체(170) 및 반사체와 혼합되는 반사체 수지부(180)를 포함하는 반사체층;을 포함한다. 이외에도 도면에 도시되어 있지 않으나, LED 칩(120)의 외부전원과의 전기적 연결을 위한 리드프레임 및 와이어본딩을 포함할 수 있다.

또한, 패키지 본체(100)는 LED 칩(120) 및 반사체층 사이에, 여기광을 투과시키는 투명수지층(160)을 포함한다.

LED 칩(120)은 전압을 인가받으면, 여기광을 발광한다. 여기광은 투명수지층(160)을 통과하여 반사체층에 도달한다. 반사체 수지부(180)는 투명수지층(160)과 동일한 수지로 구성되는 것이 바람직한데, 투명수지층(160) 및 반사체 수지 부(180)의 계면에서의 반사 및 산란을 방지하기 위한 이유이다.

따라서, 여기광은 반사체 수지부(180)를 통과하여 반사체(170)에 도달한다. 반사체(170)는 여기광의 파장에서의 그 굴절률이 반사체 수지부(180)의 굴절률과 동일한 것이 바람직하다. 이 경우, 여기광에 대하여 크리스챤센 효과를 얻기 위하여 여기광의 파장을 크리스챤센 파장으로 하여 이 때의 반사체(170) 및 반사체 수지부(180)의 굴절률이 동일할 것이 요구된다. 그에 따라 여기광은 반사체(170)와 반사체 수지부(180)의 계면에서 산란되지 않고 그대로 진행하여 형광체층에 도달할 수 있다. 이러한 크리스챤센 효과로서, 여기광의 추출이 보장된다.

여기광은 반사체층을 통과하면, 형광체 수지부(150)에 도달하게 된다. 반사체 수지부(180) 및 형광체 수지부(150)는 동일한 수지로 구성되거나, 굴절률이 유사한 수지로 구성되어 계면에서의 반사 및 산란을 가능한한 억제하는 것이 바람직할 것이다. 여기광의 외부로의 진행을 보조하기 위하여 패키지 본체는 반사판을 구비할 수 있다. 여기광이 형광체 수지부(150)를 통과하여 형광체(140)에 도달하면, 형광체(140)는 여기광을 흡수하여 여기광과 다른 파장의 광, 즉 파장변환광을 발광하게 된다.

도 6을 참조하면, 파장변환광(L2)은 도 2에서 설명한 바와 같이 모든 방향으로 방사된다. 파장변환광(L2)은 형광체층을 통과하여 LED 칩 패키지 외부로 추출될 수 있고, 이와 달리 LED 칩 패키지 내부로 진행할 수 있다. 이 경우, 반사체층에 입사하여 반사체(170)에 도달하면 반사체(170)에서 산란된다. 전술한 바와 같이 반사체(170) 및 반사체 수지부(180)의 굴절률은 여기광의 파장에서는 동일하나, 이와 파장이 다른 파장변환광(L2)의 파장에서는 동일하지 않다. 이에 대하여는 도 7을 참조하여 이하 설명하기로 한다.

그러므로 반사체(170)에 도달한 파장변환광(L2)은 산란된다. 따라서, 파장변환광(L2)은 진행방향이 변경되어 LED 칩 패키지 내부로 진행하지 않고, 다시 외부로 향하게 된다.

본 발명에 따른 LED 칩 패키지는 반사체(170) 및 반사체 수지부(180)를 포함하고 있어서, 여기광(L1)은 투과시키고, 파장변환광(L2)은 반사시킨다. 그에 따라 LED 칩 패키지 외부로의 발광효율이 증가되는 효과가 있다.

반사체(170)는 광학적으로 투명한 고분자 또는 광학적으로 투명한 글래스 비드일 수 있다. 예를 들면, 반사체(170)는 광학용 유리, 실리카, 탈크, 지르코늄, 산화아연, 및 이산화티타늄으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.

이러한 반사체(170)와 혼합되는 반사체 수지부(180)는 전술한 바와 같이 투명수지층(160) 및 형광체 수지부(150)와 상용성이 있는 수지로 구성될 수 있다. 또 한, 반사체 수지부(180)를 구성하는 수지는 전술한 바와 같이 소정 파장에서의 굴절률이 반사체(170)의 굴절률과 동일한 것이 바람직하다. 소정파장은 여기광(L1)의 파장이고, 파장변환광(L2)의 파장은 아닌 것이 바람직하다. 여기광(L1)은 투과시켜 LED 칩 패키지 외부로 향하도록 하고, 파장변환광(L2)은 LED 칩 패키지 내부로 진행하고 있으므로 이를 반사시켜 외부로 향하도록 해야 발광효율이 높아지기 때문이다.

반사체 수지부(180)는 예를 들면, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 벤조구아나민 수지, 및 실리콘으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.

반사체(170) 및 반사체 수지부(180)를 선택하기 위하여는, 여기광의 파장을 확인할 필요가 있다. 예를 들어, LED 칩이 청색 LED인 경우, 반사체 및 반사체 수지부는 청색 LED의 발광파장에서 동일한 굴절률을 갖는 물질을 선택하는 것이 바람직하다.

만약, LED 칩이 자외선 LED인 경우, 반사체 및 반사체 수지부는 자외선 LED의 발광파장에서 동일한 굴절률을 갖는 물질인 것이 바람직하다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 칩 패키지로서, 여기광이 청색광이고, 파장변환광이 황색광인 경우의 광스펙트럼을 나타낸 도면이다. 도 5, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명하기로 한다. LED 칩(120)으로부터의 여기광(L1)은 450nm에서 피크를 갖는 청색광이다. 따라서, 450nm에서의 반사체(170) 및 반사체 수지부(180)굴절률은 동일한 것이 바람직하다. 이 경우, 여기광은 반사체 수지부(180) 및 반사체(170)의 계면에서 산란되지 않고 통과할 것으로 예측된다.

이와 달리 형광체(140)의 파장변환광(L2)은 550 nm에서 피크를 갖는다. 그러므로 550 nm에서의 반사체(170) 및 반사체 수지부(180)의 굴절률은 동일하지 않고 서로 상이한 것이 바람직하다. 반사체 수지부(180) 및 반사체(170)의 굴절률이 상이하므로 파장변환광(L2)은 그 계면에서 산란될 것이고, 그에 따라 LED 칩 패키지내부로 진행하던 파장변환광(L2)의 진행방향이 변경된다.

도 8a 내지 도 8e는 반사체 반경이 일정할 때, 반사체 농도 및 반사체층의 두께별 산란반사곡선을 나타낸 도면이다.

반사체층에서의 반사체 및 반사체층의 파라미터와 반사체층으로 입사되는 광의 반사 또는 투과에 대한 관계는 R. H. Clarke의 "A Theory for the Christiansen Filter"(Applied Optics, Vol 7, No. 5, 1968년 5월)에 공지되어 있다.

소정두께 L을 갖는 층에, 농도가 c이고, 반경이 r인 입자가 존재하는 경우, 그 층에 입사하는 빛의 광학적 투과량(transmittance) T는 다음과 같다.

식 중, c는 층의 전체 부피당 입자의 총부피로 나타낸 입자의 농도이고, L은 층의 두께이며, r은 평균 입자 반경이다.

는 크리스챤센 파장이고,

은

로부터의 파장 이동량, 즉 광의 파장과 크리스챤센 파장의 차이이다.

은 매질의 굴절률과 입자의 굴절률의 차이의 파장에 대한 변화율로서, 다음과 같이 나타낼 수 있다.

만약, 층에 존재하는 입자들의 밀도가 충분히 높다면, 광학적 투과량 T과 관련하여, 반사량 R은 다음과 같이 개략적으로 근사될 수 있다.

수학식 1을 참조하면, 광학적 투과량 T는 입자의 농도, 층의 두께, 입자의 반경, 매질과 입자의 굴절률의 차이의 파장에 대한 변화율, 및 크리스챤센 파장으로부터의 광파장의 이동량에 반비례한다. 광학적 투과량 T가 작을수록 반사율 R이 커지므로 전술한 광학적 투과량 T에 반비례하는 파라미터는 반사율 R과는 비례할 것으로 예상된다.

전술한 바와 같이, 도 8a 내지 도 8e는 반사체 반경이 일정할 때, 반사체 농도 및 반사체층의 두께에 따른 산란반사곡선을 나타낸 도면이다. 도 8a내지 도 8e에서,

는 0.1 ㎛,

는 0.04, 그리고,

는 0.47 ㎛이다. 농도는 반사체층의 전체 부피당 반사체의 총부피로 나타내었으므로 단위가 없는 값이다. 반사체의 반경은 도 8a 에서부터 도 8e까지 각각 15㎛, 10㎛, 5㎛, 2㎛, 및 1㎛이므로 점점 작아지는 경향을 보인다. 각각의 도면에서 곡선은 같은 산란반사율을 나타내는 곡선으로서, 각각 0.1에서 0.9까지 0.1씩 증가한 산란반사율을 나타낸다.

도 8a 내지 도 8e을 참조하면, 반사체층의 산란반사율은 반사체의 농도가 높을 수록, 반사층의 두께가 클수록 증가하는 것을 알 수 있다. 또한, 반사체의 반경이 클수록 반사층의 두께가 작아도 높은 산란반사율을 나타내고 있다. 이는 도 8a 및 도 8e를 비교하여 확인할 수 있는데, 도 8a에서는 산란반사율 곡선이 아래쪽으로 치우쳐 있어 반사층의 두께가 작은 경우에도 산란반사율이 높으나, 도 8e를 보면, 산란반사곡선이 전체적으로 그래프의 위쪽으로 치우쳐 있어, 같은 산란반사율을 얻기 위하여는 반사층의 두께가 더 클 것이 요구된다.

예를 들어, 반사체의 농도가 0.2 내지 0.3인 경우의 산란반사율을 확인하면, 반사체의 반경이 15㎛인 도 8a에서는 산란반사율을 0.9로 얻기 위하여 반사체층의 두께를 약 150 ㎛내지 250㎛로 형성하여야 한다. 그러나, 반사체의 반경이 1㎛인 도 8e에서는 같은 산란반사율 0.9를 얻기 위하여는 반사체층의 두께가 1000㎛를 휠씬 초과할 것이 요구된다.

반사체 반경이 1 ㎛보다 작은 경우에는 원하는 산란반사율을 얻기 위하여 반사체의 농도 및 반사층의 두께를 높여야 한다. 그에 따라 반사층이 LED 칩 패키지에서 차지하는 비율이 높아지므로 이는 바람직하지 않다. 반사체 수지부와 반사체의 굴절율 차이가 작은 경우, 사용가능한 반사체의 반경은 증가하게 되고 이를 감안할 때, 반사체의 반경은 1 ㎛ 내지 150 ㎛가 바람직하다.

본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위에 의해 해석되어야 한다. 또한, 본 발명은 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, LED 칩 패키지 제조시, LED 칩으로부터의 여기광은 통과시키고, 형광체에서 이를 흡수하여 파장이 변환된 파장변환광이 LED 칩 방향으로 진행하는 경우 이러한 파장변환광은 반사시켜 전체적인 발광 효율을 향상시키는 효과가 있다.

Claims

패키지 본체;

상기 패키지 본체 상에 장착되어 여기광을 발광하는 LED 칩;

상기 여기광을 흡수하여 파장이 변환된 파장변환광을 발광하는 형광체 및 상기 형광체와 혼합되는 형광체 수지부를 포함하는 형광체층; 및,

상기 LED 칩 및 상기 형광체층 사이에 형성되어, 상기 여기광을 상기 형광체층으로 투과시키고, 상기 형광체층으로부터의 파장변환광은 반사시키는 반사체 및 상기 반사체와 혼합되는 반사체 수지부를 포함하는 반사체층;을 포함하며,

상기 반사체의 굴절률 및 상기 반사체 수지부의 굴절률은 상기 여기광의 파장에서 동일한 것을 특징으로 하는 LED 칩 패키지.
삭제
제1항에 있어서,

상기 LED 칩은 청색 LED인 것을 특징으로 하는 LED 칩 패키지.
제3항에 있어서,

상기 반사체 및 상기 반사체 수지부는 상기 청색 LED의 발광파장에서 동일한 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 LED 칩 패키지.
제1항에 있어서,

상기 LED 칩은 자외선 LED인 것을 특징으로 하는 LED 칩 패키지.
제5항에 있어서,

상기 반사체 및 상기 반사체 수지부는 상기 자외선 LED의 발광파장에서 동일한 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 LED 칩 패키지.
제1항에 있어서,

상기 반사체는 반경이 1 ㎛ 내지 150 ㎛인 것을 특징으로 하는 LED 칩 패키지.
제1항에 있어서,

상기 반사체는 광학용 유리(optical glass), 실리카, 탈크, 지르코늄, 산화아연, 및 이산화티타늄으로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 LED 칩 패키지.
제1항에 있어서,

상기 반사체 수지부는 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate, PMMA), 폴리스티렌, 폴리우레탄, 벤조구아나민(benzoguanamine) 수지, 및 실리콘으로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 LED 칩 패키지.
제1항에 있어서,

상기 여기광은 청색광이고, 상기 파장변환광은 황색광인 것을 특징으로 하는 LED 칩 패키지.
제1항에 있어서,

상기 LED 패키지는 백색 LED 패키지인 것을 특징으로 하는 LED 칩 패키지.
제1항에 있어서,

상기 패키지 본체는 반사판을 구비하는 것을 특징으로 하는 LED 칩 패키지.
제1항에 있어서,

상기 LED 칩 및 상기 반사체층 사이에, 상기 여기광을 투과시키는 투명수지층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 칩 패키지.