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KR20100085740A - Ｌｅｄ 패키지 - Google Patents

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KR20100085740A
KR20100085740A KR1020090005185A KR20090005185A KR20100085740A KR 20100085740 A KR20100085740 A KR 20100085740A KR 1020090005185 A KR1020090005185 A KR 1020090005185A KR 20090005185 A KR20090005185 A KR 20090005185A KR 20100085740 A KR20100085740 A KR 20100085740A
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백호선
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김형근
정석호
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삼성엘이디 주식회사
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Abstract

본 발명은 기판, 상기 기판 위에 실장되며, 발광 다이오드 칩을 포함하는 패키지 본체, 및 상기 패키지 본체 상에 위치하며, 렌즈 형상으로 이루어지되 상기 발광 다이오드 칩에서 발광되는 빛의 파장을 변환하며 두께 방향으로 배치된 적어도 2개의 파장 변환부를 구비하는 광변환 부재를 포함하는 발광 다이오드 패키지에 관한 것이다.
상기의 구성 결과, 본 발명에 따른 LED 패키지는 고휘도이면서 고광량의 백색광을 구현할 수 있고, 고연색을 동시에 가질 수 있다.
고연색성, 고광량, LED 패키지, 광변환 부재, 형광체

Description

ＬＥＤ 패키지{LIGHT EMITTING DIODE PACKAGE}
본 발명은 LED 패키지에 관한 것으로서, 더 자세하게는 고광량 및 고연색성을 갖도록 서로 다른 형광체층이 형성된 LED 패키지에 관한 것이다.
일반적으로 발광 다이오드(LED)는 우수한 단색성 피크 파장을 가지며 광효율성이 우수하고 소형화가 가능하다는 장점 때문에 주로 패키지 형태로서 다양한 디스플레이장치 및 광원으로서 널리 이용되고 있다. 특히 조명장치 및 디스플레이 장치의 백라이트(backlight)를 대체할 수 있는 고효율 및 고출력 광원으로서 적극적으로 개발되고 있다.
도 1은 종래 발광 다이오드(LED) 패키지의 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 LED 패키지(50)는 기판(51), 패키지 본체(54)와, LED 칩(57)을 포함한다.
상기 기판(51)에는 다른 부품과의 전기적 연결을 위한 전극 패턴(52, 53)이 형성되어 있으며, 상기 전극 패턴(52, 53)은 그 위에 실장되는 LED 칩(57)과 와이어에 의해 전기적으로 접속될 수 있다.
상기 패키지 본체(54)에는 LED 칩(57)을 실장하기 위한 실장부(E)가 형성되어 있고, 그 실장부(E)를 둘러싼 측벽에는 LED 칩(57)으로부터 제공된 빛을 반사시킬 수 있도록 반사 물질이 추가적으로 형성된 반사면(56)이 형성되어 있다. 또한, 실장된 LED 칩(57)은 에폭시 수지 또는 실리콘 수지 등으로 이루어진 수지 포장부(59)에 의해 봉지되어 있다.
종래 LED를 사용하여 백색 발광 장치를 구현하는 방법 중 가장 널리 사용되고 있는 방법은 청색 LED 칩 상에 황색 형광체를 도포하는 방법이다. 이와 같이 황색 형광체로서 백색광 등 원하는 파장대의 출력광을 얻기 위하여 수지 포장부(59) 내에는 형광체 입자들이 분산되어 있는데, 예컨대 YAG계 황색 형광체가 실리콘 수지 내에 분산되어 분포될 수 있다.
이와 같은 황색 형광체로는 YAG계 이외에도 TAG계 또는 규산염 형광체도 사용될 수 있는데, 특히 YAG계나 TAG계는 Ce 발광특성을 이용한 우수한 형광체로서 청색광을 여기광으로 사용하고 있다.
그런데, 이와 같이 청색 LED 칩과, 그 청색 LED 칩 상에 황색 형광체를 형성하는 방식은 고휘도(혹은 고광량)의 빛을 출력하는 장점을 가지고 있지만, 반면 연색성이 상당히 저하되는 문제점이 발생하고 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 고광량 및 고연색성을 동시에 갖는 LED 패키지를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지는 기판, 상기 기판 위에 실장되며, 발광 다이오드 칩을 포함하는 패키지 본체, 및 상기 패키지 본체 상에 위치하며, 렌즈 형상으로 이루어지되 상기 발광 다이오드 칩에서 발광되는 빛의 파장을 변환하며 두께 방향으로 배치된 적어도 2개의 파장 변환부를 구비하는 광변환 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 적어도 2개의 파장 변환부는 제1 및 제2 파장 변환부이며, 각각 다른 색을 발광하는 제1 및 제2 형광체를 포함할 수 있다.
상기 제1 파장 변환부가 발생시키는 빛의 파장은 상기 제2 파장 변환부가 발생시키는 빛의 파장보다 장파장일 수 있다.
상기 제1 파장 변환부에 포함된 형광체는 노란색 형광체이고, 상기 제2 파장 변환부에 포함된 형광체는 청색 형광체일 수 있다.
상기 광변환 부재는 상기 제1 및 제2 파장 변환부를 통해 상기 발광 다이오드 칩에서 발광되는 빛의 파장을 변환하여 백색광을 구현할 수 있다.
상기 광변환 부재는 제1 내지 제3 파장 변환부를 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제3 파장 변환부가 발생시키는 빛의 파장은 제3 파장 변환부 에서 제1 파장 변환부로 갈수록 장파장일 수 있다.
상기 제1 파장 변환부에 포함된 형광체는 적색 형광체이고, 상기 제2 파장 변환부에 포함된 형광체는 녹색 형광체이며, 상기 제3 파장 변환부에 포함된 형광체는 청색 형광체일 수 있다.
상기 광변환 부재는 제1 내지 제4 파장 변환부를 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제4 파장 변환부가 발생시키는 빛의 파장은 제4 파장 변환부에서 제1 파장 변환부로 갈수록 장파장일 수 있다.
상기 제1 파장 변환부에 포함된 형광체는 적색 형광체이고, 상기 제2 파장 변환부에 포함된 형광체는 노란색 형광체이며, 상기 제1 파장 변환부에 포함된 형광체는 녹색 형광체이고, 상기 제4 파장 변환부에 포함된 형광체는 청색 형광체일 수 있다.
상기의 구성 결과, 본 발명에 따른 LED 패키지는 고휘도이면서 고광량의 백색광을 구현할 수 있고, 고연색을 동시에 가질 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 상기 구성과 관련해 좀더 구체적으로 살펴보고자 한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 다이오드(LED) 패키지를 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 패키지(10)는 기판(11), 패키지 본체(14), LED 칩(17) 및 광변환 부재(19)를 포함한다.
상기 기판(11)에는 다른 부품과의 전기적 연결을 위한 전극패턴(12, 13)이 형성되어 있으며, 상기 전극 패턴(12, 13)은 그 위에 실장되는 LED 칩(15)과 와이어에 의해 전기적으로 접속될 수 있다.
상기 패키지 본체(14)에는 LED 칩(17)을 실장하기 위한 실장부(A)가 형성되어 있고, 그 실장부(A)를 둘러싼 수납홈(15)의 측면에는 LED 칩(17)으로부터 제공된 빛을 반사시킬 수 있도록 반사 물질이 추가적으로 형성된 반사면(16)이 배치될 수 있다. 또한, 수납홈(15)은 LED 칩(17)을 매립하는 투명 수지층(18)을 추가적으로 포함할 수 있다.
상기 패키지 본체(14) 위에 배치되어 있으며, 볼록 렌즈로 형성될 수 있는 상기 광변환 부재(19)는 3개의 제1 파장 변환부(19a), 제2 파장 변환부(19b) 및 제3 파장 변환부(19c)를 포함하며, 상기 제1 파장 변환부(19a), 제2 파장 변환부(19b) 및 제3 파장 변환부(19c)는 각각 제1 형광체, 제2 형광체 및 제3 형광체를 포함하고 있다.
여기서, 상기 제1 형광체는 적색 형광체, 상기 제2 형광체는 녹색 형광체, 상기 제3 형광체는 청색 형광체를 각각 포함하고 있다. 상기 형광체들의 배열 순서는 상기 LED 칩(15)에 가장 가까운 위치에 빛이 파장 길이가 가장 긴 적색 형광체를 포함하는 제1 파장 변환부(19a)가 배치되고, 반대로 상기 LED 칩(15)과 가장 먼 위치에 빛이 파장 길이가 가장 짧은 청색 형광체를 포함하는 제3 파장 변환부(19c)가 배치되며, 제1 파장 변환부(19a)와 제3 파장 변환부(19c)의 사이에는 빛 의 파장 길이가 적색 형광체의 파장의 길이와 청색 형광체의 파장의 길이의 사이인 녹색 형광체를 포함하는 제2 파장 변환부(19b)가 배치된다. 이와 같이 LED 칩(15)에 가장 가까운 제1 파장 변환부(19a)에 빛의 파장이 긴 적색 형광체를 포함하도록 배치한 이유는, 빛이 파장 길이가 길면 밴드갭이 작아 빛이 잘 흡수되지 않고, 따라서 더 먼 거리까지 빛이 발산될 수 있기 때문이다.
상기 LED 칩(15)으로부터 발광된 빛이 각각 적색 형광체, 녹색 형광체 및 청색 형광체를 포함하고 있는 상기 제1 파장 변환부(19a), 제2 파장 변환부(19b) 및 제3 파장 변환부(19c)를 거치면서 최종적으로 백색광을 구현할 수 있게 된다.
상기한 바와 같이, 다른 빛의 파장을 갖는 각각의 형광체를 상기 광변환 부재(19)에 분리하여 내재함으로써, 이미 변환된 광이 다른 파장 변환부의 형광체에 흡수되는 비율을 감소시킬 수 있어 고효율 및 고연색의 백색광을 구현할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 LED 패키지를 나타내는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 LED 패키지(20)는 기판(21), 패키지 본체(24), LED 칩(27) 및 광변환 부재(29)를 포함한다.
상기 기판(21)에는 다른 부품과의 전기적 연결을 위한 전극패턴(22, 23)이 형성되어 있으며, 상기 전극 패턴(22, 23)은 그 위에 실장되는 LED 칩(27)과 와이어에 의해 전기적으로 접속될 수 있다.
상기 패키지 본체(24)에는 LED 칩(27)을 실장하기 위한 실장부(B)가 형성되어 있고, 그 실장부(B)를 둘러싼 수납홈(25)의 측면에는 LED 칩(27)으로부터 제공 된 빛을 반사시킬 수 있도록 반사 물질이 추가적으로 형성된 반사면(26)이 배치될 수 있다. 또한, 수납홈(25)은 LED 칩(27)을 매립하는 투명 수지층(28)을 추가적으로 포함할 수 있다.
상기 패키지 본체(24) 위에 배치되어 있으며, 볼록 렌즈로 형성될 수 있는 상기 광변환 부재(29)는 제1 실시예와는 다르게 4개의 제1 파장 변환부(29a), 제2 파장 변환부(29b), 제3 파장 변환부(29c) 및 제4 파장 변환부(29d)를 포함하며, 상기 제1 파장 변환부(29a), 제2 파장 변환부(29b), 제3 파장 변환부(29c) 및 제4 파장 변환부(29d)는 각각 제1 형광체, 제2 형광체, 제3 형광체 및 제4 형광체를 포함하고 있다.
여기서, 상기 제1 형광체는 적색 형광체이고, 상기 제2 형광체는 노란색 형광체이며, 상기 제3 형광체는 녹색 형광체이고, 상기 제4 형광체는 청색 형광체를 각각 포함하고 있다. 제1 실시예에서와 같은 이유로 상기 형광체들의 배열 순서는 상기 LED 칩(25)과 가까운 위치에 빛이 파장 길이가 긴 적색 형광체를 포함하는 제1 파장 변환부(29a)가 배치되고, 그 다음으로 빛이 파장 길이가 긴 순서대로 노란색 형광체를 포함하는 2 파장 변환부(29b) 및 녹색 형광체를 포함하는 제3 파장 변환부(29c)가 배치되며, 마지막으로 상기 LED 칩(25)과 가장 먼 위치에는 빛이 파장 길이가 짧은 청색 형광체를 포함하는 제4 파장 변환부(29d)가 배치된다.
상기 LED 칩(25)으로부터 발광된 빛이 각각 적색 형광체, 노란색 형광체 및 청색 형광체를 각각 포함하고 있는 상기 제1 파장 변환부(29a) 및 제2 파장 변환부(29b), 제3 파장 변환부(29c) 및 제4 파장 변환부(29d)를 거치면서 최종적으로 백색광을 구현할 수 있게 된다.
제1 실시예에서와 같이, 다른 빛의 파장을 갖는 각각의 형광체를 상기 광변환 부재(29)에 분리하여 내재함으로써, 이미 변환된 광이 다른 파장 변환부의 형광체에 흡수되는 비율을 감소시킬 수 있어 고효율 및 고연색의 백색광을 구현할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 LED 패키지를 나타내는 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 LED 패키지(30)는 기판(31), 패키지 본체(34), LED 칩(37) 및 광변환 부재(39)를 포함한다.
상기 기판(31)에는 다른 부품과의 전기적 연결을 위한 전극패턴(32, 33)이 형성되어 있으며, 상기 전극 패턴(32, 33)은 그 위에 실장되는 LED 칩(37)과 와이어에 의해 전기적으로 접속될 수 있다.
상기 패키지 본체(34)에는 LED 칩(37)을 실장하기 위한 실장부(C)가 형성되어 있고, 그 실장부(C)를 둘러싼 수납홈(35)의 측면에는 LED 칩(37)으로부터 제공된 빛을 반사시킬 수 있도록 반사 물질이 추가적으로 형성된 반사면(36)이 배치될 수 있다. 또한, 수납홈(35)은 LED 칩(37)을 매립하는 투명 수지층(38)을 추가적으로 포함할 수 있다.
상기 패키지 본체(34) 위에 배치되어 있으며, 볼록 렌즈로 형성될 수 있는 상기 광변환 부재(39)는 제1 실시예 및 제2 실시예와는 다르게 두 개의 제1 파장 변환부(39a) 및 제2 파장 변환부(39b)를 포함하며, 상기 제1 파장 변환부(39a) 및 제2 파장 변환부(39b)는 각각 제1 형광체 및 제2 형광체를 포함하고 있다.
여기서, 상기 제1 형광체는 노란색 형광체이고, 상기 제2 형광체는 청색 형광체를 각각 포함하고 있다. 제1 실시예 및 제2 실시예에서와 같은 이유로 상기 형광체들의 배열 순서는 상기 LED 칩(35)과 가까운 위치에 빛이 파장 길이가 긴 노란색 형광체를 포함하는 제1 파장 변환부(39a)가 배치되고, 반대로 상기 LED 칩(35)과 먼 위치에는 빛이 파장 길이가 짧은 청색 형광체를 포함하는 제2 파장 변환부(39b)가 배치된다.
상기 LED 칩(35)으로부터 발광된 빛이 각각 노란색 형광체 및 청색 형광체를 포함하고 있는 상기 제1 파장 변환부(39a) 및 제2 파장 변환부(39b)를 거치면서 최종적으로 백색광을 구현할 수 있게 된다.
제1 실시예 및 제2 실시예에서와 같이, 다른 빛의 파장을 갖는 각각의 형광체를 상기 광변환 부재(39)에 분리하여 내재함으로써, 이미 변환된 광이 다른 파장 변환부의 형광체에 흡수되는 비율을 감소시킬 수 있어 고효율 및 고연색의 백색광을 구현할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 얼마든지 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이다. 여기서, 각각의 파장 변환부가 광변환 부재에 두께 방향으로 배치되는 형태는 도면에 도시한 바와 같이 필요에 따라 다양하게 변경 가능하며, 광변환 부재가 포함하는 파장 변환부의 수 또한 백색광을 구현할 수 있으면 제한되지 않을 것이다.
따라서, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 물론 아니고, 이후 기술되는 청구범위에 의하여 한정되어야 할 것이다.
도 1은 종래 발광 다이오드 패키지의 단면도이고,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 단면도이며,
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 단면도이고,
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 단면도이다.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
10, 20, 30: LED 패키지 11, 21, 31: 기판
14, 24, 34: 패키지 본체 15, 25, 35: 수납홈
16, 26, 36: 반사면 17, 27, 37: LED 칩
18, 28, 38: 투명 수지층 19, 29, 39: 광변환 부재

Claims (11)

  1. 기판;
    상기 기판 위에 실장되며, 발광 다이오드 칩을 포함하는 패키지 본체; 및
    상기 패키지 본체 상에 위치하며, 렌즈 형상으로 이루어지되 상기 발광 다이오드 칩에서 발광되는 빛의 파장을 변환하며 두께 방향으로 배치된 적어도 2개의 파장 변환부를 구비하는 광변환 부재를 포함하는 발광 다이오드 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 파장 변환부는 제1 및 제2 파장 변환부이며, 각각 다른 색을 발광하는 제1 및 제2 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 파장 변환부가 발생시키는 빛의 파장은 상기 제2 파장 변환부가 발생시키는 빛의 파장보다 장파장인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 파장 변환부에 포함된 형광체는 노란색 형광체이고, 상기 제2 파장 변환부에 포함된 형광체는 청색 형광체인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키 지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 광변환 부재는 상기 제1 및 제2 파장 변환부를 통해 상기 발광 다이오드 칩에서 발광되는 빛의 파장을 변환하여 백색광을 구현하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광변환 부재는 제1 내지 제3 파장 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 파장 변환부가 발생시키는 빛의 파장은 제3 파장 변환부에서 제1 파장 변환부로 갈수록 장파장인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 파장 변환부에 포함된 형광체는 적색 형광체이고, 상기 제2 파장 변환부에 포함된 형광체는 녹색 형광체이며, 상기 제3 파장 변환부에 포함된 형광체는 청색 형광체인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광변환 부재는 제1 내지 제4 파장 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 파장 변환부가 발생시키는 빛의 파장은 제4 파장 변환부에서 제1 파장 변환부로 갈수록 장파장인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 파장 변환부에 포함된 형광체는 적색 형광체이고, 상기 제2 파장 변환부에 포함된 형광체는 노란색 형광체이며, 상기 제1 파장 변환부에 포함된 형광체는 녹색 형광체이고, 상기 제4 파장 변환부에 포함된 형광체는 청색 형광체인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
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