JP5394414B2 - Ledパッケージ及びこれを用いたバックライトユニット - Google Patents
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Description
て、より詳細にはLEDから発散される光を屈折させるレンズの上面を上向きに凸の曲面
形状で形成することにより、広い指向角を形成することができ、レンズ形状及び組み立て
工程を単純化させることができるLEDパッケージ及びこれを用いたバックライトユニッ
トに関する。
の際、液晶ディスプレイの光源を冷陰極蛍光ランプ(CCFL:Cold Cathod
e Fluorescent Lamp)で使用する場合、空間の制約と水銀が使用され
るという環境的制約があるため、液晶ディスプレイの光源としては効率が高く製品の小型
化が可能なLEDが多く使用されている。
が、最近はLEDの指向角が広くなるように構成することにより、液晶ディスプレイの薄
型化を具現できるLEDパッケージ及びこれを用いたバックライトユニットが提案されつ
つある。
ットについて詳細に説明する。
ライトユニットの断面図である。
ング10に安着されるレンズ20と、上記レンズ20内部に備えられるLED30を含ん
で構成される。
ど狭くなる形状で形成され、LED30の光が側面から発光されるようにする。この際、
レンズ20の外側面形状は図1に図示された形状だけでなく、特許文献1に提案された通
り、複雑で多様な形状で提供されることができる。また、バックライトユニットには、相
互に異なる3つの色相の光を発するLEDパッケージ1が装着され、2つの色の光を適切
に混合することにより、使用者が所望とする色相の光を出力するように構成されている。
された反射部材2に反射され上側に向いて屈折されるため、LED30から発光される光
の指向角が広くなり、より少ない数のLEDパッケージ1でバックライトユニットを製作
することが可能となる。
ージ1は、レンズ20の屈折率の差を用いて光を横に屈折させるため中央へ発散される光
を完全に遮断できなくなり、LEDパッケージ1と対応される地点の出力窓に明部(Ho
t−spot)が発生するという問題点がある。このような明部を無くすためには別途の
シートが要求されるが、このように別途のシートがさらに含まれると製品の原価が上昇さ
れ得る。
作できるレンズ20の材質には多くの制約がありレンズ20の材質を多様に選択すること
ができず、上記のようなレンズ20を使用する場合には1mm2以上の大型LED30が
適しているが、バックライトユニットの光効率が低いという短所がある。
力窓に明部(Hot−spot)が形成されないように光を満遍なく発散させることがで
き、より単純な形状のレンズを用いて指向角を広げることができ、相互に異なる色相の光
が混合されるミキシング区域を最小化することにより、製品の薄型化を具現できるLED
パッケージ及びこれを用いたバックライトユニットを提供することにある。
製作される。
が装着される。
EDパッケージを一つ以上含んで構成される。
EDが相互に隣接するように群を成して配列される。
部(Hot−spot)が形成されないように光を満遍なく発散させることができ、より
単純な形状のレンズを用いて指向角を広げることができ、相互に異なる色相の光が混合さ
れるカラーミキシング区域を最小化することにより製品の薄型化を具現できるという長所
がある。
トユニットの実施例を説明する。
ッケージの断面図である。
着溝110が上面に形成されるハウジング100と、安着溝110の底面に安着されるL
ED200及び上面が凸の曲面で形成され上記LED200の上側を覆うように結合され
るレンズ300と、を含んで構成される。安着溝110は下側端が狭くなるように内壁が
傾斜して形成され、上記内壁には反射板120が備えられる。
ることとなるが、レンズ300は上面が上向きに凸の曲面を成すように形成されているた
め、LED200から発光される光はレンズ300を通過しながら指向角が広くなるよう
に、即ち側方向へ広がるように屈折される。また、LED200から安着溝110の側壁
に向いて発光される光は、反射板120によって反射されレンズ300に向いて進むよう
になる。
スやシリコン等で製作することもでき、レジンをドッティングする工程を通じて製作する
こともできる。また、レンズ300として製作することができる物質のうち、従来のLE
Dパッケージに適用されるレンズ300のように、形状が複雑なレンズ300に製作する
ことができる物質は幾つかに限定されるが、本発明に適用されるレンズ300はその形状
が単純なため、様々な種類の物質から製作することができるという長所がある。例えば、
従来のLEDパッケージに適用されるレンズは、一般的に合成樹脂で製作されるが、この
ような合成樹脂は高温で非常に弱いため、レンズを接合する時リフロー工程が使用できな
いが、本発明に適用されるレンズ300はリフロー工程で接合されるように耐熱性に優れ
る材質で構成することができる。
ケージに適用されるレンズに比べ形状が非常に単純なため、加工が容易でこれによって製
造原価が低いという長所がある。また、従来のLEDパッケージはLEDがレンズ内部に
備えられるため製造上の厄介さがあったが、本発明によるLEDパッケージはLED20
0とレンズ300が分離されているため製造が容易という長所がある。
び動作は、従来のLEDパッケージに適用されるハウジング及びLEDと同一であるため
、これに対する詳細な説明は省略する。
EDパッケージに適用されるレンズ300は、図3及び図4に図示された通りハウジング
100と別途で製作された後、ハウジング100の上面に安着されるように結合すること
もでき、図5に図示された通り安着溝110内部を満たすように形成することもできる。
合、上記レンズ300は一定の屈折率を有する充填剤で製作することができる。このよう
に充填剤で安着溝110の内部を満たすことによってレンズ300を製作する場合、充填
剤の上面は表面張力によって上向きに凸の曲面で形成されるため、別途の加工工程無くレ
ンズ300の形状を成すことが可能となり、安着溝110の大きさ及び形状に関係なく簡
単にレンズ300を製作できるという利点がある。
ンズ300が製作されるように構成されているが、さらにLED200の光の屈折方向及
び角度を変形しようとする場合、上記レンズ300は屈折率が異なる二つ以上の充填剤が
積層されるように構成することができる。
よるLEDパッケージ配列形状の他の実施例の斜視図である。
含んで構成される。
色の光を混合して出力できるように構成すべきであるため、本発明によるバックライトユ
ニットに適用されるLEDパッケージは、各々赤色、緑色、青色の光を各々発光する赤色
LEDパッケージRと、緑色LEDパッケージGと、青色LEDパッケージBから製作さ
れる。
隣接するように群を成して配列することもでき、図7に図示された通り一列で配列するこ
ともできる。この際、本発明によるLEDパッケージは、光の発光方向、即ち指向角が非
常に広いため色を混合するためのカラーミキシング区域が短くなり、これによって本発明
によるバックライトユニットはミキシング区域が短くなるだけ軽薄短小化されるという利
点がある。
Bが一つの群を成すように配列されているが、LEDパッケージの個数や配列形状は多様
に変更することができる。例えば、相互に異なる色相の光を発光する2個のLEDパッケ
ージが一つの群を成すように配列することもでき、4つ以上のLEDパッケージが一つの
群を成すように配列することもできる。
EDパッケージは、多数のLED200、即ち赤色LED201と緑色LED202と青
色LED203が全て安着溝110の内部に装着されるように構成することができる。
と、ハウジング100内部で各色相の光が混合されるため、カラーミキシング区域がさら
に短くなるだけでなく、一つのLEDパッケージで白色光を発光できるという長所がある
。
ができる。即ち、上記LEDパッケージは、図8に図示された通り、相互に同一の間隔で
隣接するように群を成して配列されることもでき、一列で配列することもできる。
ッケージの指向角を測定したグラフで、図11は図9に図示されたLEDパッケージの色
均一度特性を測定したシミュレーション結果を図示する。
レンズ300を備えていないLEDパッケージと比べ指向角が広くなる。即ち、レンズ3
00の上面が平面で形成された状態でレンズ300の上面の勾配高さが漸次に増加するこ
とにより指向角は漸次広くなる。
上向きに突出されるレンズ300の高さ(h1)が0.5mmで、安着溝110上側の入
り口と対応される地点のレンズ300直径(D)が3mmの場合であって、レンズ300
が装着されていないとき、約120度の指向角を有するLEDパッケージに上記のような
形状のレンズ300が装着されると、図10に図示された通り指向角は約140度と広く
なる。
射され出力窓を通じて出力される光は、図11に図示された通り比較的均一な分布を成す
ため、カラーミキシング区域が比較的低く設けられても充分光が混合されることが可能と
なり、これによって製品の小型化を具現することが可能となる。この際、図11に図示さ
れた色表は、青色に近くなるほど光の均一度が高く、赤色に近くなるほど光の均一度が低
いことを意味する。
示されたLEDパッケージの指向角を測定したグラフで、図14は図12に図示されたL
EDパッケージの色均一度特性を測定したシミュレーション結果を図示する。
ちレンズ300の勾配高さ(h1)が0.5mmを超過すると、指向角はかえって減るこ
ととなる。レンズ300上面の勾配が漸次増加して図12に図示された通りレンズ300
の勾配高さ(h2)が0.8mmとなると、図13に図示された通りLEDパッケージの
指向角は125度内外となり、これによって図14に図示された通り出射される色の均一
度はやや低下する。
り指向角は漸次に狭くなるが、出射効率は持続的に向上する。このようにLEDパッケー
ジの出射効率が向上すると、バックライトユニットの消耗電力が低くなるという長所があ
る。
図15に図示されたLEDパッケージの指向角を測定したグラフである。
出射効率も減少することとなり、図15に図示された通りレンズ300の勾配高さ(h3
)が1.1mmとなると指向角と出射効率は図16に図示された通り著しく減少する。
果、指向角はレンズ300の勾配高さが0.5mmのときに最も広く形成され、出射効率
はレンズ300の勾配高さが0.8mmのときに最も高く表れることが分かる。本発明の
目的はLEDパッケージの指向角を広く形成することにあるので、上記レンズ300の勾
配高さは0.3乃至0.5mmに設定されることが好ましい。この際、レンズ200の大
きさはLEDパッケージの大きさによって変更されるため、レンズ200の形状は各部の
寸法の割合で設定されるべきである。即ち、上記レンズ300の上面に形成された勾配の
高さは、上記勾配が始まる地点のレンズ300直径の10乃至30%に設定されることが
好ましい。
適用される安着溝110は円筒形状に限定されず、水平断面が多角形を成す多角柱形状で
製作することもできる。このように安着溝110が多角柱形状で製作される場合、上記レ
ンズ300の上面に形成された勾配の高さは、上記勾配が始まる地点のレンズ300の対
角線長さの10乃至30%に設定することが好ましい。
例によって限定されず、添付の特許請求範囲によって解釈されるべきである。また、この
技術分野において通常の知識を有している者であれば、本発明の範囲を外れることなくも
様々な修正と変形を行うことが可能であるということが理解できる。
110 安着溝
120 反射板
200 LED
201 赤色LED
202 緑色LED
203 青色LED
300 レンズ
R 赤色LEDパッケージ
G 緑色LEDパッケージ
B 青色LEDパッケージ
h1、h2、h3 レンズの高さ
Claims (7)
- 光を出力するLEDパッケージであって、
安着溝が形成されるハウジングと、
前記安着溝に安着される一つ以上のLEDと、
前記LEDの上側に前記安着溝の内部を満たすよう充填剤で形成された、上面が凸のレンズと、
を含んで構成され、
前記レンズは、前記LEDパッケージから出射される光の指向角を、前記レンズが結合されていないときより広くするLEDパッケージ。 - 前記レンズは、一定の屈折率を有する充填剤によって形成された請求項1に記載のLEDパッケージ。
- 前記レンズは、屈折率が異なる二つ以上の充填剤が積層されて形成された請求項1に記載のLEDパッケージ。
- 前記レンズは、ガラス、シリコン、レジンのいずれかまたは2以上の物質から製作される請求項1から3のいずれか一項に記載のLEDパッケージ。
- 前記安着溝には、相互に異なる色相の光を発光する二つ以上のLEDが装着される請求項1から4のいずれか一項に記載のLEDパッケージ。
- 請求項1から5のいずれか一項に記載のLEDパッケージを一つ以上含むことを特徴とするバックライトユニット。
- 相互に異なる色相の光を発光する二つ以上のLEDが相互に隣接するように群を成して配列される請求項6に記載のバックライトユニット。
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