KR100604602B1 - 발광 다이오드 렌즈 및 그것을 갖는 발광 다이오드 - Google Patents

Abstract

발광 다이오드 렌즈 및 그것을 갖는 발광 다이오드가 개시된다. 상기 발광 다이오드는 기판을 구비한다. 상기 기판 상에 발광 다이오드 칩이 위치한다. 또한, 상기 기판에 부착된 렌즈가 상기 발광 다이오드 칩을 둘러싼다. 상기 렌즈는 상기 발광 다이오드 칩의 측면들 및 상부면을 둘러싸는 홈을 갖는다. 상기 홈은 상기 발광 다이오드 칩의 상부영역을 포함하도록 위치하는 중앙홈과 상기 중앙홈에서 연장되는 주변홈을 갖고, 상기 중앙홈은 상기 주변홈 보다 더 깊다. 이에 따라, 상기 렌즈와 상기 발광 다이오드 칩 사이의 빈 공간에 파장 변환재를 함유하는 투명물질을 채워, 상기 발광 다이오드 칩에서 방출된 빛을 균일한 색상의 빛으로 변환시킬 수 있다. 그 결과, 균일한 색상의 빛을 발광하는 발광 다이오드를 제공할 수 있다.

발광 다이오드(light emitting diode), 발광 다이오드 칩(light emitting diode chip), 렌즈(lens), 홈(groove), 파장 변환재(wavelength converting material)

Description

발광 다이오드 렌즈 및 그것을 갖는 발광 다이오드{Light emitting diode lens and light emitting diode having the same}

도 1은 종래 기술에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.

도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 렌즈를 설명하기 위한 사시도 및 단면도이다.

도 4는 도 3의 렌즈를 갖는 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 렌즈를 설명하기 위한 부분단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 도면 부호의 설명 *

21: 발광 다이오드 렌즈, 23: 주변홈,

24: 홈, 25: 중앙홈,

27: 굴절면, 29: 반사면,

31: 돌기, 33: 기판,

34: 본체, 35: 리드 프레임,

37: 발광 다이오드 칩, 39: 본딩 와이어,

41: 투명물질

본 발명은 발광 다이오드 렌즈 및 그것을 갖는 발광 다이오드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 균일한 색상의 빛을 외부로 방출하는 발광 다이오드에 적합한 발광 다이오드 렌즈 및 그것을 갖는 발광 다이오드에 관한 것이다.

일반적으로, 발광 다이오드는 발광 다이오드 칩에 전압을 인가하여 빛을 발생시키어 이를 외부로 방출하는 반도체소자이다. 이때, 외부로 방출되는 빛의 방사(radiation) 강도를 일정한 각도, 즉 지향각 내에서 증가시킬 필요가 있다. 이를 위해 렌즈가 제공된다. 빛이 입사되는 렌즈의 하부면과 빛이 방출되는 렌즈의 상부면의 곡률들을 제어하여 지향각을 조절할 수 있다.

한편, 청색광 또는 자외선 영역의 빛을 방출할 수 있는 발광 다이오드 칩들이 최근에 개발되었다. 이러한 발광 다이오드 칩을 채택하여 방출된 빛의 일부를 파장변환시키는 발광 다이오드가 제작될 수 있다. 예를 들면, 적당한 파장변환재를 채택하여, 발광 다이오드 칩에서 방출된 청색광의 일부를 황색광으로 변환시킬 수 있다. 그 결과, 본래의 청색광과 변환된 황색광이 혼합되어 백색광이 방출될 수 있다. 이 때, 상기 파장변환재는 상기 발광 다이오드 칩을 덮는 투명 물질내에 함유될 수 있다. 한편, 상기 투명 물질 상부에는 백색광이 지향각 내에 주로 방출되도록 렌즈가 위치할 필요가 있다.

상기 파장변환재 및 렌즈를 채택하는 발광 다이오드를 제조하는 방법이 미국특허공개 제2003/0211804(A1)호에 "렌즈를 구비하는 발광 다이오드 광원 및 대응 제조 방법(LED light source with lens and corresponding production method)"이라는 제목으로 소로그(Sorg)에 의해 개시된 바 있다.

도 1은 상기 미국 특허공개 제2003/0211804(A1)호에 개시된 발광 다이오드를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 사출 성형하여 리드프레임들(5)을 감싸는 본체(1)를 형성한다. 상기 본체(1)는 열가소성 물질(thermoplastic)로 형성될 수 있다. 이때, 상기 본체(1)는 리세스 영역(1A)을 갖도록 형성된다. 한편, 상기 리드프레임들(5)은 전압 단자들에 각각 연결된다.

상기 하나의 리드프레임(5) 상에 발광 다이오드 칩(2)이 실장된다. 상기 발광 다이오드 칩(2)은 상기 리세스 영역(1A) 내에 위치한다. 그 후, 상기 발광 다이오드 칩(2)과 상기 다른 리드프레임(5)을 본딩 와이어(6)로 연결한다.

그 후, 상기 리세스 영역(1A)을 파장변환재를 함유하는 수지(resin material)와 같은 액상 투명물질(3)로 채운다. 이때, 상기 투명물질(3)이 상기 리세스 영역(1A)의 가장자리 까지 채우지 않도록 한다. 즉, 상기 투명물질(3)의 양을 가능한 한 정확하게 설정하여 상기 리세스 영역(1A)의 가장자리 아래의 정해진 높이 까지 채운다.

그 후, 도시된 바와 같이, 오목한 하부면(4A)을 갖는 기 제작된 렌즈(4)를 아직 액상인 상기 투명물질(3)에 끼워 넣는다. 상기 액상 투명물질(3)의 상면은 상 기 렌즈(4)의 오목한 하부면(4A)에 접촉한다. 그 결과, 상기 액상 투명물질(3)의 볼록면(3A)이 생성된다. 결과적으로, 상기 투명물질(3)의 볼록면(3A)과 상기 렌즈(4)의 오목한 하부면(4A)의 형상은 상기 렌즈(4) 제작에서 미리 결정된다. 이때, 상기 면들(3A 및 4A)의 형상은 상기 면들(3A 및 4A)에서 상기 발광 다이오드 칩의 활성 방사 영역에 이르는 거리가 일정한 조건을 충족시킨다. 그 결과, 상기 발광 다이오드 칩(2)에서 방출된 빛이 동일한 길이의 경로를 거쳐 상기 렌즈(4)에 입사되므로 균일한 색상의 광을 외부로 방출할 수 있다.

한편, 상기 렌즈(4)를 부착한 후, 상기 액상 투명물질(3)를 경화시키어 발광 다이오드를 완성한다.

상기 방법은 균일한 색상의 광을 외부로 방출할 수 있는 발광 다이오드를 제공할 수 있다. 또한, 상기 방법에 따르면, 확산 반사도가 큰 열가소성 물질로 리세스 영역(1A)을 갖는 본체(1)를 형성할 수 있다. 이에 따라, 상기 발광 다이오드 칩(2)에서 방출된 빛이 상기 리세스 영역(1A)의 측벽에서 반사되어 추가적으로 외부로 방출될 수 있다. 그 결과, 빛의 소모를 감소시킬 수 있는 발광 다이오드가 제공된다.

그러나, 상기 방법에 따르면, 리세스 영역(1A)을 갖는 본체(1)를 형성하여야 한다. 따라서, 열가소성 물질의 소모량이 많으며, 상부면이 평평한 본체에 비해 리세스 영역(1A)을 갖는 본체(1)를 형성하는 것이 상대적으로 어렵다. 이에 따라, 발광 다이오드 제작 비용이 증가한다.

이에 더하여, 액상 투명물질(3)를 상기 리세스 영역(1A)의 고정된 높이까지 가능한 한 정확하게 채워야 한다. 이는, 균일한 특성을 갖는 발광 다이오드들의 대량생산을 어렵게 한다. 즉, 대량생산을 위해서는 하나의 커다란 기판 상에 복수개의 발광 다이오드 칩들을 실장하고, 액상 투명물질을 채우고, 렌즈를 부착한 후, 상기 커다란 기판을 절단하여 복수개의 발광 다이오드들을 제작할 필요가 있다. 그러나, 종래기술을 사용하여 복수개의 발광 다이오드들을 제작할 경우, 복수개의 발광 다이오드들의 리세스 영역(1A)들 각각을 채우는 상기 투명물질(3)의 양이 서로 다를 수 있다. 그 결과, 발광 다이오드들에서 방출되는 빛의 색상이 서로 달라 수율이 감소한다. 결과적으로, 종래기술에 따르면, 하나의 기판을 사용하여 복수개의 동일한 발광 다이오드들을 제조하는 것이 어렵다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 종래기술의 리세스 영역을 채택하지 않으면서, 균일한 색상의 빛을 외부로 방출할 수 있는 발광 다이오드를 제공하는 데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 하나의 기판을 사용하여 균일한 복수개의 발광 다이오드들을 제작할 수 있는, 즉 대량생산에 적합한 발광 다이오드를 제공하는 데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 공정조건에 덜 민감하여 대량생산에 적합하며, 균일한 빛을 외부로 방출할 수 있는 발광 다이오드 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제 및 다른 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 실시예들은 렌즈를 갖는 발광 다이오드를 제공한다. 상기 발광 다이오드는 기판을 포함한다. 상기 기판 상에 발광 다이오드 칩이 실장되어 위치한다. 또한, 상기 기판 상에 부착된 렌즈가 상기 발광 다이오드 칩을 둘러싼다. 상기 렌즈는 상기 발광 다이오드 칩의 측면들 및 상부면을 둘러싸는 홈을 갖는다. 한편, 상기 홈은 상기 발광 다이오드 칩의 상부영역을 포함하도록 위치하는 중앙홈과 상기 중앙홈에서 연장되는 주변홈을 갖는다. 이때, 상기 중앙홈이 상기 주변홈 보다 더 깊다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 종래기술과 같은 리세스 영역을 필요로 하지 않는다.

상기 중앙홈 및 주변홈은 상기 발광 다이오드 칩과 리드프레임을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어를 수용하는 공간을 제공한다.

한편, 파장변환재를 함유하는 투명물질이 상기 렌즈와 상기 발광 다이오드 칩 사이의 빈 공간을 채울 수 있다. 이때, 상기 투명물질은 상기 중앙홈과 상기 주변홈 내부의 빈공간을 채운다.

한편, 상기 중앙홈의 외벽의 적어도 일부는 굴곡진 면일 수 있다. 특히, 상기 중앙홈의 바닥면에 인접하는 외벽 부분이 굴곡진 면일 수 있다. 상기 굴곡진 면 및 상기 중앙홈의 바닥면은 상기 발광 다이오드 칩에서 방출된 빛이 상기 투명물질을 통해 백색광으로 변환되어 상기 발광다이오드 렌즈로 입사되도록 상기 발광다이오드 칩으로부터 이격될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 중앙홈의 바닥면의 각 점들에서 상기 발광다이오드 칩의 상부면에 이르는 최단 거리들은 상기 발광다이오드 칩의 중심점에서 상기 중앙홈의 바닥면에 이르는 최단거리보다 작거나 같을 수 있 다. 이에 따라, 상기 중앙홈의 바닥면은 균일한 오목한 곡률을 가질 수 있다. 상기 오목한 곡률은 발광 다이오드 칩에서 방출되는 빛의 분포에 따라 달라질 수 있다. 이에 더하여, 상기 굴곡진 면의 각 점들에서 상기 발광다이오드 칩의 모서리들에 이르는 최단 거리들은 상기 중앙홈의 바닥면의 각 점들에서 상기 발광다이오드 칩의 상부면에 이르는 최단거리보다 작거나 같을 수 있다. 이에 따라, 상기 발광 다이오드 칩에서 상기 굴곡진 면으로 방출되는 빛을 상기 중앙홈의 바닥면으로 방출되는 빛과 동일한 색상으로 변환시킬 수 있다.

한편, 상기 렌즈의 외주면은 평평한 반사면과 굴곡진 굴절면을 포함할 수 있다. 상기 평평한 반사면은 상기 렌즈의 하부에 위치하고, 상기 굴곡진 굴절면은 렌즈의 상부에 위치한다. 상기 굴곡진 굴절면은 상기 발광다이오드 칩에서 방출되어 도달된 빛을 소정의 지향각 내에서 굴절시키어 외부로 방출하는 곡률을 갖는다. 한편, 상기 평평한 반사면은 상기 발광다이오드 칩에서 방출되어 도달된 빛의 적어도 일부를 상기 굴곡진 굴절면으로 반사시키는 기울기를 갖는다. 이에 따라, 종래기술의 리세스 영역을 사용하지 않으면서도 빛의 소모를 감소시킬 수 있다.

한편, 상기 평평한 반사면과 상기 굴곡진 굴절면이 인접하는 부위에 단차면이 위치할 수 있다. 상기 단차면이 제공됨에 따라, 주형을 사용하여 상기 렌즈를 성형하는 것이 쉽다.

또한, 상기 렌즈는 상기 외주면과 상기 홈 사이에 적어도 하나의 돌기를 가질 수 있다. 이때, 상기 기판은 상기 돌기를 수용하는 수용홈을 갖는다. 상기 돌기는 상기 수용홈에 끼워진다. 그 결과, 상기 렌즈를 상기 기판에 효율적으로 정렬시 킬 수 있으며, 상기 기판으로부터 탈착되는 것을 방지할 수 있다.

상기 또 다른 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 다른 실시예들은 렌즈를 갖는 발광 다이오드를 제조하는 방법을 제공한다. 이 방법은 기판을 준비하는 것을 포함한다. 상기 기판 상에 발광 다이오드 칩을 탑재한다. 이어서, 상기 발광 다이오드 칩을 덮는 액상 투명물질을 형성한다. 이때, 상기 액상 투명물질은 균일하게 분포하는 파장변환재를 함유한다. 상기 액상 투명물질이 형성된 기판 상에 렌즈를 부착한다. 상기 렌즈는 상기 발광 다이오드 칩의 상부면 및 측면들을 둘러쌀 수 있는 홈을 갖는다. 상기 렌즈는 상기 기판 상에 렌즈를 부착하기 전에 별도의 공정을 사용하여 제작된다. 이어서, 상기 홈 내부에 포획된 액상 투명물질을 경화시킨다. 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 상기 발광 다이오드 칩과 상기 렌즈 사이에 포획되는 액상 투명물질의 양은 상기 홈의 부피에 의해 주로 결정된다. 따라서, 상기 액상 투명물질은 임계 양 이상 형성되면 충분하며, 정확한 양으로 형성될 것을 요하지 않는다. 그 결과, 하나의 기판 상에 균일한 복수개의 발광 다이오드들을 제조할 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 층 및 영역의 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈를 설명하기 위한 사시도 및 단면도이고, 도 4는 도 3의 렌즈를 갖는 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 기판(33) 상에 발광 다이오드 칩(37)이 실장된다. 상기 기판(33)은 인쇄회로기판일 수 있으며, 이때 상기 기판(33)의 본체(34)는 열가소성 물질일 수 있다. 상기 기판(33)은 적어도 두개의 리드프레임들(35)을 갖는다. 상기 리드프레임들(35)은 각각 전압 단자들에 연결된다. 상기 리드프레임들(35)은 상기 기판(33) 내부에 주로 위치할 수 있으며, 그것들 각각의 일부가 상기 기판(33) 상에 노출될 수 있다.

상기 발광 다이오드 칩(37)은 그것의 일면이 상기 하나의 리드프레임(35)에 전기적으로 연결되도록 실장된다. 상기 발광 다이오드 칩(37)의 다른 일면은 본딩 와이어(39)를 통해 상기 다른 하나의 리드프레임(35)에 전기적으로 연결된다. 상기 발광 다이오드 칩(37)은 GaN 또는 II-VI 화합물 반도체에 기초하여 제조될 수 있다. 이에 따라, 상기 발광 다이오드 칩(37)은 상기 전압단자들에 적당한 전압이 인가됨에 따라, 청색광 또는 자외선을 방출할 수 있다.

한편, 발광 다이오드 렌즈(21)가 상기 기판(33) 상에 부착되어 위치한다. 상기 렌즈(21)는 투명 또는 반투명 물질로 제조될 수 있으며, 유리, 폴리카보네이트 또는 아크릴로 몰딩 공정을 사용하여 제조될 수 있다. 상기 렌즈(21)는 상기 발광 다이오드 칩(37)의 측면들 및 상부면을 둘러싸는 홈(24)을 갖는다. 따라서, 상기 발광 다이오드 칩(37)은 상기 렌즈(21)의 홈(24) 내부에 위치한다. 또한, 상기 홈(24)은, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 발광 다이오드 칩(37)의 상부영역을 포함하는 중앙홈(25)과 상기 중앙홈(25)에서 연장되는 주변홈(23)을 포함할 수 있다. 상기 중앙홈(25) 및 주변홈(23)은 상기 본딩 와이어(39)를 효율적으로 수용할 수 있는 공간을 제공한다. 상기 중앙홈(25)의 외벽의 적어도 일부는 굴곡진 면(25a)일 수 있다. 특히, 상기 중앙홈(25)의 바닥면(25a)에 인접하는 외벽 부분이 굴곡진 면(25b)일 수 있다.

상기 굴곡진 면(25b) 및 상기 중앙홈(25)의 바닥면(25a)은 상기 발광 다이오드 칩(37)에서 방출된 빛이 동일한 거리를 진행하여 상기 렌즈(21)에 입사되도록 이격될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 중앙홈(25)의 바닥면(25a)의 각 점들에서 상기 발광다이오드 칩(37)의 상부면에 이르는 최단 거리들은 상기 발광다이오드 칩(37)의 중심점에서 상기 중앙홈(25)의 바닥면(25a)에 이르는 최단거리보다 작거나 같을 수 있다. 이에 따라, 상기 중앙홈(25)의 바닥면(25a)은 균일한 오목한 곡률을 가질 수 있다. 상기 오목한 곡률은 발광 다이오드 칩(37)에서 방출되는 빛의 분포 및 빛이 상기 렌즈(21)에 도달하는 평균거리를 고려하여 결정될 수 있다. 이에 더하여, 상기 굴곡진 면(25b)의 각 점들에서 상기 발광다이오드 칩(37)의 모서리들에 이르는 최단 거리들은 상기 중앙홈(25)의 바닥면(25a)의 각 점들에서 상기 발광다이오드 칩(37)의 상부면에 이르는 최단거리보다 작거나 같을 수 있다. 이에 따라, 상기 발광 다이오드 칩(37)에서 상기 굴곡진 면(25b)으로 방출되는 빛이 상기 중앙홈(25)의 바닥면(25a)으로 방출되는 빛과 거의 동일한 거리를 진행한다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 렌즈(21)의 홈(24)은 상기 렌즈(21) 의 바닥면의 중앙영역에 위치하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 홈(24)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 중앙홈(25)과 주변홈(23) 사이에 적어도 하나의 단차부를 갖는다. 상기 단차부는 복수개일 수 있다. 즉, 상기 주변홈(23)은 복수개의 단차부를 가지며 상기 중앙홈(25)으로부터 외향 연장될 수 있다.

파장 변환재를 함유하는 투명물질(41)이 상기 렌즈(21)와 상기 발광 다이오드 칩(37) 사이의 빈 공간을 채운다. 상기 파장 변환재는 형광체 또는 인광체일 수 있으며, 상기 투명물질(41) 내에 고르게 분포한다. 또한, 상기 투명물질(41)은 에폭시 수지일 수 있다.

상기 투명물질(41)의 상면은 상기 홈(24)과 동일한 형상을 갖는다. 그러므로, 상기 발광 다이오드 칩(37)에서 방출된 빛은 상기 투명물질(41) 내에서 거의 동일한 거리를 진행하여 상기 렌즈(21)의 바닥면(25a) 및 굴곡진 면(25b)로 입사될 수 있다. 따라서, 상기 발광 다이오드 칩(37)에서 방출된 빛은 상기 렌즈(21)에 입사되기 전 그것의 일부분들의 파장이 균일하게 변환되어 상기 렌즈(21)에 입사된다. 그 결과, 상기 렌즈(21)의 외부로 방출되는 빛은 균일한 색상을 나타낸다. 예를 들어, 상기 파장 변환재가 청색광(blue)을 적색광(red) 및 녹색광(green)으로 변환시킬 수 있는 물질들에서 적절하게 선택된다면, 청색 발광 다이오드 칩을 사용하여 균일한 백색광을 얻을 수 있다.

한편, 상기 렌즈(21)의 외주면은 굴곡진 굴절면(27) 및 평평한 반사면(29)을 포함할 수 있다. 상기 굴곡진 굴절면(27)은 상기 렌즈(21)의 상부에, 상기 평평한 반사면(29)은 상기 렌즈(21)의 하부에 위치한다. 상기 굴곡진 굴절면(27)은 상기 발광다이오드 칩(37)에서 방출되어 도달된 빛을 소정의 지향각 내에서 굴절시키어 외부로 방출하는 곡률을 갖는다. 한편, 상기 평평한 반사면(29)은 상기 발광다이오드 칩에서 방출되어 도달된 빛의 적어도 일부를 상기 굴곡진 굴절면(27)으로 반사시키는 기울기를 가질 수 있다. 이에 따라, 종래기술의 리세스 영역(도 1의 1A)을 사용하지 않으면서도 빛의 소모를 감소시킬 수 있다.

한편, 상기 평평한 반사면(29)과 상기 굴곡진 굴절면(27)이 인접하는 부위에 단차면(28)이 위치할 수 있다. 상기 단차면(28)이 제공됨에 따라, 주형을 사용하여 상기 렌즈를 성형하는 것이 쉽다. 또한, 상기 렌즈(21)는 상기 홈(24)과 상기 반사면(29) 사이에 적어도 하나의 돌기(31)를 가질 수 있다. 이때, 상기 기판(33)은 상기 돌기(31)를 수용할 수 있는 수용홈을 갖는다. 상기 돌기(31)는 상기 수용홈에 끼워진다. 상기 돌기(31)가 적어도 두개인 경우, 상기 렌즈를 상기 기판에 효율적으로 정렬시킬 수 있다. 또한, 상기 돌기(31)는 상기 기판(33)으로부터 상기 렌즈(21)가 탈착되는 것을 방지한다.

이하, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드를 제조하는 방법을 상세히 설명한다.

다시 도 4를 참조하면, 기판(33)을 준비한다. 상기 기판(33)은 인쇄회로기판 일 수 있으며, 이때 상기 기판(33)의 본체(34)는 열가소성 물질로 형성될 수 있다. 상기 기판(33)에는 적어도 두개의 리드프레임들(35)이 서로 이격되도록 형성될 수 있다. 상기 리드프레임들(35)은 상기 기판(33) 내부에 주로 위치하고, 그것들 각각의 일부가 상기 기판(33) 상에 노출되도록 형성될 수 있다.

상기 기판(33) 상에 발광 다이오드 칩(37)이 실장된다. 이때, 상기 발광 다이오드 칩(37)의 일면이 상기 하나의 리드프레임(35) 상에 전기적으로 연결되도록 실장된다. 이어서, 상기 발광 다이오드 칩(37)의 다른 일면과 상기 다른 리드프레임(35)를 본딩 와이어로 연결한다.

그 후, 상기 기판(33) 상에 상기 발광 다이오드 칩(37)을 덮는 액상 투명물질(41)을 형성한다. 상기 액상 투명물질(41)은 파장변환재를 함유하는 에폭시 수지로 형성될 수 있다. 상기 액상 투명물질(41)을 갖는 기판 상에 렌즈(21)을 부착한다. 상기 렌즈(21)은, 위에서 설명한 바와 같이, 상기 발광 다이오드 칩(37)을 둘러싸는 홈(24)을 갖는다. 이에 따라, 상기 액상 투명물질(41)은 상기 홈(24) 내부에 포획되며, 상기 홈(24)의 형상을 따라 변형된다.

상기 렌즈(21)는 접착제를 사용하여 상기 기판(33) 상에 부착될 수 있으며, 위에서 설명한 바와 같이, 상기 렌즈(21)의 돌기(31)가 상기 기판(33) 내부에 형성된 수용홈에 끼워져 부착될 수 있다. 상기 돌기(31)가 두개 이상인 경우, 상기 렌즈(21)는 상기 기판(33) 상에 자기정렬된다.

상기 렌즈(21)는 상기 기판(33) 상에 부착되기 전, 별도의 공정을 사용하여 제작될 수 있다. 바람직하게는, 상기 렌즈(21)는 몰딩공정을 사용하여 제작될 수 있다. 한편, 위에서 설명한 바와 같이, 상기 렌즈(21)는 중앙홈(25) 및 주변홈(23)을 갖도록 제작될 수 있으며, 굴절면(27) 및 반사면(29)을 갖도록 제작될 수 있다. 또한, 상기 렌즈(21)는 상기 반사면(29)과 상기 굴절면(27) 사이에 단차면(28)을 갖도록 제작될 수 있다. 상기 단차면(28)을 갖도록 제작됨에 따라, 상기 렌즈(21) 를 몰딩공정을 사용하여 제조하는 것이 쉽다.

상기 기판(33) 상에 상기 렌즈(21)가 부착된 후, 상기 액상 투명물질(41)을 경화시키어 발광 다이오드를 완성한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 렌즈(21)의 홈(24) 내부에 포획되는 액상 투명물질(41)의 양은 상기 렌즈(21)의 홈(24)의 부피에 의해 결정된다. 따라서, 상기 기판(33) 상에 상기 액상 투명물질(41)이 임계 양 이상 형성되면 충분하며, 정확한 양으로 형성될 것을 요하지 않는다. 그 결과, 하나의 커다란 기판을 사용하여 균일한 복수개의 발광 다이오드들을 제조하는 것이 용이하다. 즉, 하나의 커다란 기판 상에 복수개의 발광 다이오드 칩들을 실장하고, 상기 발광 다이오드 칩들을 덮는 액상 투명물질을 형성한 후, 상기 발광 다이오드 칩들 각각을 둘러싸는 렌즈들을 부착한다. 그 후, 상기 기판을 절단하여 복수개의 발광 다이오드들을 완성한다. 이때, 상기 렌즈들 내부에 포획되는 상기 투명물질의 양은 렌즈의 홈의 부피에 의해 결정되므로, 동일한 렌즈들이 사용되는 한 상기 투명물질의 양들은 서로 동일하다. 따라서, 하나의 기판을 사용하여 균일한 발광 다이오드들을 대량생산할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광다이오드의 렌즈를 설명하기 위한 부분단면도이다.

도 5를 참조하면, 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 렌즈(51)는 반사면(59), 굴절면(도시하지 않음), 단차면(도시하지 않음) 및 적어도 하나의 돌기(61)를 가질 수 있다. 또한, 상기 렌즈(51)는, 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 중앙홈(55) 및 주변홈(53)을 갖는 홈을 갖는다. 다만, 상기 중앙홈(55)의 바닥면(55a)은 도 4를 참조하여 설명한 중앙홈(25)의 바닥면(25a)에 비해 더 넓은 폭을 갖는다. 이에 따라, 상기 발광 다이오드 칩(37)으로부터 상대적으로 멀리 이격된 중앙홈(55)의 바닥면(55a) 및 굴곡진 면(55b)을 갖는다. 한편, 상기 바닥면(55a)과 상기 굴곡진 면(55b)의 곡률은 동일할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 발광 다이오드 칩(37)에서 방출된 빛이 투명물질을 통과하는 거리를 증가시킬 수 있는 렌즈(51)를 제공한다.

본 발명에 따르면, 종래기술의 리세스 영역을 채택하지 않으면서, 균일한 색상의 빛을 외부로 방출할 수 있는 발광 다이오드를 제공할 수 있다. 이에 더하여, 하나의 기판 상에 균일한 복수개의 발광 다이오드들을 제작할 수 있는 발광 다이오드가 제공될 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 하나의 기판을 사용하여 균일한 복수개의 발광 다이오드를 제조할 수 있는 방법을 제공한다.

Claims (9)

1. 기판;

   상기 기판 상에 실장된 발광 다이오드 칩;

   상기 기판 상에 부착되되, 상기 발광 다이오드 칩의 측면들 및 상부면을 둘러싸는 홈을 갖는 렌즈를 포함하되,

   상기 홈은 상기 발광 다이오드 칩의 상부영역을 포함하도록 위치하는 중앙홈과 상기 중앙홈에서 연장되는 주변홈을 갖고, 상기 중앙홈은 상기 주변홈 보다 더 깊은 발광 다이오드.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙홈의 외벽의 적어도 일부는 굴곡진 면인 발광 다이오드
3. 제 2 항에 있어서, 상기 중앙홈의 바닥면 또는 굴곡진 면 중 적어도 어느 하나의 면은 상기 발광 다이오드 칩의 상부면과 일정한 이격거리를 두고 대응하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 발광다이오드 렌즈의 외주면은 평평한 반사면과 굴곡진 굴절면을 포함하되, 상기 굴곡진 굴절면은 상기 발광다이오드 칩에서 방출되어 도달된 빛을 소정의 지향각 내에서 굴절시키는 곡률을 갖고, 상기 평평한 반사 면은 상기 발광다이오드 칩에서 방출되어 도달된 빛의 적어도 일부를 상기 굴곡진 굴절면으로 반사시키는 기울기를 갖는 발광 다이오드.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 평평한 반사면과 상기 굴곡진 굴절면이 인접하는 부위에 단차면이 위치하는 발광 다이오드.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 렌즈는 상기 외주면과 상기 홈 사이에 적어도 하나의 돌기를 갖고, 상기 기판은 상기 돌기를 수용하는 수용홈을 가지어 상기 돌기가 상기 수용홈에 끼워지는 발광 다이오드.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈와 상기 발광 다이오드 칩 사이의 빈 공간을 채우되, 파장 변환재를 함유하는 투명물질을 더 포함하는 발광 다이오드.
8. 발광 다이오드 칩이 실장된 기판에 장착되는 발광 다이오드 렌즈에 있어서,상기 발광 다이오드 칩을 수용하는 홈을 갖되, 상기 홈은 그것의 바닥면의 중앙영역에 위치함과 아울러 적어도 하나의 단차부를 갖는 발광 다이오드 렌즈.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 단차부를 갖는 홈은 상기 발광 다이오드 칩의 상부면과 일정한 이격거리를 두고 대응하는 중앙홈 및 상기 중앙홈으로부터 반경방향으로 외향 연장된 주변홈을 포함하는 발광 다이오드 렌즈.

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