KR100726160B1 - Lens and luminescent device using the same - Google Patents

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KR100726160B1
KR100726160B1 KR1020060061029A KR20060061029A KR100726160B1 KR 100726160 B1 KR100726160 B1 KR 100726160B1 KR 1020060061029 A KR1020060061029 A KR 1020060061029A KR 20060061029 A KR20060061029 A KR 20060061029A KR 100726160 B1 KR100726160 B1 KR 100726160B1
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Abstract

A lens and a luminescent device using the same are provided to enhance the emitting amount of light in a lateral direction by reducing the emitting amount of light in a front direction. A lens(400) is formed with a cone-shaped body having a cut top part. A lateral surface of the cone-shaped body is formed with a curve having a first radius curvature. A first recess part is formed at an upper part of the body and is formed with a shape of an inverse cone. A second recess part is formed at a lower part of the body. A hemispheric protrusion having a second radius of curvature is formed at the inside of the second recess part. The hemispheric protrusion is protruded in a lower part of the second recess part.

Description

렌즈 및 이를 이용한 발광 소자{LENS AND LUMINESCENT DEVICE USING THE SAME}Lens and light emitting device using same {LENS AND LUMINESCENT DEVICE USING THE SAME}

도 1은 종래 기술에 따른 발광소자의 개략 단면도.1 is a schematic cross-sectional view of a light emitting device according to the prior art.

도 2는 임계각을 설명하기 위한 개념도.2 is a conceptual diagram for explaining a critical angle.

도 3은 본 발명에 따른 발광 소자의 사시도.3 is a perspective view of a light emitting device according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 렌즈의 단면도.4 is a sectional view of a lens according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 내부 전반사 렌즈의 동작을 설명하기 위한 개념도.5 is a conceptual view for explaining the operation of the total internal reflection lens according to the present invention.

도 6은 종래 기술에 따른 발광소자와 본 발명에 따른 발광 소자의 시뮬레이션 결과그래프.Figure 6 is a graph of the simulation results of the light emitting device according to the prior art and the light emitting device according to the present invention.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자의 사시도.7 is a perspective view of a light emitting device according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100: 기판 200: 발광 칩100: substrate 200: light emitting chip

300: 몰딩부 400: 렌즈300: molding 400: lens

410a: 제 1 전반사면 410b: 제 2 전반사면410a: first total reflection surface 410b: second total reflection surface

420a: 제 1 면 420b: 제 2 면420a: first side 420b: second side

420c: 제 3 면 420d: 제 4 면420c: third side 420d: fourth side

본 발명은 측면 발광용 렌즈 및 이를 구비하는 발광 소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부 전반사를 이용한 측면 발광용 렌즈 및 이를 구비하는 발광 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a side light emitting lens and a light emitting device having the same, and more particularly to a side light emitting lens using a total internal reflection and a light emitting device having the same.

일반적으로 발광 소자(Light emitting diode; LCD)는 p-n 접합구조를 가지는 화합물 반도체로서 소수캐리어(전자 또는 양공)들의 재결합에 의하여 발광되는 현상을 이용한 소자이다.In general, a light emitting diode (LCD) is a compound semiconductor having a p-n junction structure and uses a phenomenon in which light is emitted by recombination of minority carriers (electrons or holes).

종래에는 발광 소자가 발광할 수 있는 광의 색이 빨강색과 녹색뿐이었고, 따라서 종래의 발광 소자는 표시 소자에 한정되어 사용되었다.In the past, only the colors of light that the light emitting device can emit light were red and green. Therefore, the conventional light emitting device was limited to the display device.

하지만, 기술의 발달로 인해 청색 발광은 물론, 다양한 파장대의 발광이 가능하게 됨에 따라 다양한 분야에서 발광 소자가 사용되기 시작하였다. 특히 백색 발광이 실현됨에 따라 조명용 소자는 물론 액정을 이용한 표시 소자의 배면 광원으로도 그 사용이 확대되고 있다.However, due to the development of technology, light emitting devices have been used in various fields as blue light emission, as well as light emission in various wavelength bands, are possible. In particular, as the white light is realized, its use has been expanded not only for lighting devices but also as a rear light source of display devices using liquid crystals.

그러나 발광 소자가 방출하는 광은 방향이 일정하지 않고, 랜덤하기 때문에 조명용 소자 및 백라이트 소자로서 사용하기 위해서는 광을 목표로 하는 방향으로 유도하여야 한다. 종래에는 이러한 광의 유도를 위해 도 1에 도시된 바와 같이 광원(발광 칩)(10)상에 광의 내부 전반사(Total Internal Reflection; TIR) 특징을 이용한 렌즈(20)를 장착하여 발광소자의 중심부로 조사되는 광을 전반사시켜 측면 으로 유도하였다. 이때, 상기 렌즈(20)는 소정의 기울기를 갖는 전반사면과, 전반사면에 의해 반사된 광이 외부로 방출되는 각기 다른 기울기를 갖는 다수의 굴절면을 포함한다.However, since the light emitted by the light emitting device is not constant and random, the light emitted by the light emitting device needs to be guided in the target direction in order to be used as the lighting device and the backlight device. Conventionally, in order to induce such light, a lens 20 using a total internal reflection (TIR) feature is mounted on a light source (light emitting chip) 10 as shown in FIG. 1 and irradiated to the center of the light emitting device. The reflected light was totally induced to the side. In this case, the lens 20 includes a total reflection surface having a predetermined slope and a plurality of refractive surfaces having different inclinations from which light reflected by the total reflection surface is emitted to the outside.

하지만, 상기와 같은 종래 기술에 따른 렌즈(20)를 장착한 발광소자는 발광칩(10)에서 조사된 광이 렌즈(20)의 중심부에 형성된 전반사면을 통해 약 20%의 광이 외부로 출사된다. 즉, 렌즈(20)의 전반사면에 조사된 광의 대부분이 전반사되어 측면으로 유도되어야 하나 그 형상의 한계로 인해 측면으로 출사될 광의 일부분이 중심부로 출사된다. 이에 따라, 종래 기술에 따른 발광소자는 백라이트 유닛의 광원으로 사용할 시 균일도가 저하되는 문제점이 있다. 또한, 상기 종래 기술에 따른 렌즈(20) 그 자체에서도 광손실이 많아 광효율이 떨어져 백라이트 유닛에 적용 시 낮은 휘도분포를 보인다. 따라서, 액정표시장치에 암부가 발생하는 문제점이 발생된다.However, in the light emitting device equipped with the lens 20 according to the related art, about 20% of the light emitted from the light emitting chip 10 is emitted to the outside through a total reflection surface formed at the center of the lens 20. do. That is, most of the light irradiated on the total reflection surface of the lens 20 should be totally reflected and directed to the side surface, but part of the light to be emitted to the side surface is emitted to the center due to the limitation of the shape. Accordingly, the light emitting device according to the related art has a problem in that uniformity is reduced when used as a light source of the backlight unit. In addition, the lens 20 itself according to the prior art has a high light loss, so the light efficiency is low, and thus, when applied to the backlight unit, a low luminance distribution is shown. Therefore, a problem occurs in which the dark portion occurs in the liquid crystal display.

본 발명의 목적은 전술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 발광소자의 정방향으로 출사되는 광량을 최소화하여 측방향으로 출사되는 광량을 최대화할 수 있는 측면 발광용 렌즈 및 이를 구비하는 발광소자를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, a side light emitting lens and a light emitting device having the same to minimize the amount of light emitted in the forward direction of the light emitting device to maximize the amount of light emitted in the lateral direction To provide.

본 발명의 다른 목적은 렌즈 자체의 광손실을 최소화하여 광효율을 높일 수 있는 측면 발광용 렌즈 및 이를 구비하는 발광소자를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a side light emitting lens and a light emitting device having the same that can increase the light efficiency by minimizing the light loss of the lens itself.

상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 절두 원추형의 몸체로 이루어진 렌 즈로서, 상기 몸체의 측면은 제 1 곡률반경을 갖는 곡면으로 형성되며, 상기 몸체의 상부면에 형성된 역원추형상의 제 1 리세스부와, 상기 몸체의 하부면에 형성된 제 2 리세스부를 포함하되, 상기 제 2 리세스부는 그 내부에 하부로 돌출된 제 2 곡률반경을 갖는 반구형의 돌출부가 형성된 것을 특징으로 하는 렌즈를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a lens consisting of a truncated conical body, the side of the body is formed of a curved surface having a first radius of curvature, the first conical first recess formed on the upper surface of the body And a second recess formed in a lower surface of the body, wherein the second recess provides a lens having a hemispherical protrusion having a second radius of curvature protruding downward from the second recess. .

이때, 상기 제 1 리세스부의 중심각은 80 내지 90도이며, 상기 제 1 곡률반경은 15 내지 18㎜이다.In this case, the center angle of the first recessed portion is 80 to 90 degrees, and the first radius of curvature is 15 to 18 mm.

상기 제 2 리세스부는 원기둥 형상일 수 있으며, 상기 제 2 곡률반경은 6 내지 8㎜이다.The second recess may have a cylindrical shape, and the second radius of curvature is 6 to 8 mm.

또한, 본 발명은 절두 원추형의 몸체로 이루어진 렌즈로서, 상기 몸체의 측면은 제 1 곡률반경을 갖는 곡면으로 형성되며, 상기 몸체의 상부면에 형성된 역원추형상의 제 1 리세스부와, 상기 몸체의 하부면에 형성된 제 2 리세스부를 포함하되, 상기 제 2 리세스부는 그 내부에 하부로 돌출된 제 2 곡률반경을 갖는 반구형의 돌출부가 형성된 렌즈와, 상기 렌즈의 제 2 리세스부에 장착되는 발광 칩을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자를 제공한다.In addition, the present invention is a lens consisting of a truncated conical body, the side of the body is formed of a curved surface having a first radius of curvature, the first concave shape of the reverse cone formed on the upper surface of the body, and the A second recess formed in the lower surface, wherein the second recess is provided with a lens having a hemispherical protrusion having a second radius of curvature projecting downwardly therein; and a second recess formed in the second recess of the lens. It provides a light emitting device comprising a light emitting chip.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you. Like reference numerals in the drawings refer to like elements.

도 2는 임계각을 설명하기 위한 개념도이다.2 is a conceptual diagram for explaining a critical angle.

도 2를 참조하면, 임계각이란 굴절률이 큰 물질(n1)에서 작은 물질(n2)로 광이 입사할 때, 그 이상의 더 큰 각도에서는 전반사가 일어나게 되는 입사각(θc)의 값을 지칭한다. 즉, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 광이 다른 매질(n2<n1)을 만나 굴절할 경우, 굴절각이 90도가 되는 입사각을 임계각이라고 지칭하고, 이때 입사각은 법선을 기준으로 측정한 각도(θc1)를 지칭한다. 입사각이 임계각보다 크면 전반사를 하게 된다.Referring to FIG. 2, the critical angle refers to the value of the incident angle θc at which total reflection occurs at a larger angle when light is incident from the large refractive index material n 1 to the small material n 2 . That is, as shown in (a) of FIG. 2, when light meets and refracts another medium n 2 <n 1 , the incident angle at which the refractive angle is 90 degrees is referred to as a critical angle, and the incident angle is measured based on a normal line. It refers to one angle (theta) c1. If the angle of incidence is greater than the critical angle, total reflection occurs.

이에 본 발명은 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 굴절률이 다른 두 매질(n2<n1)에 있어서, 일 매질(n1)에서 타 매질(n2)로 광이 수직하게 입사될 경우, 일 매질(n1)의 경계면이 소정의 기울기를 갖게 된다면, 입사되는 광과 경계면에 수직한 법선이 이루는 각이 임계각(θc2>θc1)보다 크게 된다. 이로인해 광은 일 매질(n1)을 투과하여 타 매질(n2)로 진행하지 못하고, 일 매질(n1) 내부로 반사하게 된다. 이러한 광의 전반사 현상을 이용하면 투명한 면임에도 광이 투과되지 못하고 반사하게 된다. 여기서, 일 매질로는 렌즈와 같이 투광성이 우수한 물질을 사용하고, 타 매질은 예를 들어 공기가 될 수 있다.Accordingly, in the present invention, as shown in (b) of FIG. 2, light is vertically incident from one medium (n 1 ) to the other medium (n 2 ) in two media having different refractive indices (n 2 <n 1 ). In this case, when the boundary surface of the medium n 1 has a predetermined slope, an angle formed by the incident light and a normal perpendicular to the boundary surface becomes larger than the critical angle θ c2> θ c1. This light is unable to proceed to the other medium (n 2) to be transmitted through the medium (n 1), is reflected into the working medium (n 1). When the total reflection phenomenon of light is used, the light is not transmitted but reflects the transparent surface. Here, as one medium, a material having excellent light transmittance such as a lens may be used, and the other medium may be, for example, air.

따라서 이러한 광학적 성질을 이용하여 발광 칩에서 출사되는 광 중, 칩의 중심 즉, 랜즈의 중심으로 출사되는 광은 전반사 현상에 의해 측면으로 유도하고, 칩의 주변으로 출사되는 광은 직선형의 면과 곡선형의 면을 통해 측면으로 유도할 수 있는 다수의 굴절면을 갖는 렌즈와 발광 소자에 관해 하기에서 설명한다.Therefore, the light emitted from the light emitting chip by using this optical property, the light emitted to the center of the chip, that is, the center of the lens is guided to the side by the total reflection phenomenon, the light emitted to the periphery of the chip is a straight surface and curve A lens and a light emitting element having a plurality of refractive surfaces that can be guided laterally through the mold surface are described below.

하기에서 설명될 내용 중 렌즈의 제 1 및 제 2 전반사면과, 제 1 및 제 2 면과, 제 3면 및 제 4면은 실제로는 하나의 면이나 편의상 두면으로 나누어 설명하기로 한다.In the following description, the first and second total reflection surfaces, the first and second surfaces, and the third and fourth surfaces of the lens are actually divided into one surface or two surfaces for convenience.

도 3은 본 발명에 따른 발광 소자의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 렌즈의 단면도이다. 도 5는 본 발명에 따른 내부 전반사 렌즈의 동작을 설명하기 위한 개념도이고, 도 6은 종래 기술에 따른 발광소자와 본 발명에 따른 발광 소자의 시뮬레이션 결과그래프이다.3 is a perspective view of a light emitting device according to the present invention, Figure 4 is a cross-sectional view of a lens according to the present invention. 5 is a conceptual diagram for explaining the operation of the total internal reflection lens according to the present invention, Figure 6 is a graph of the simulation results of the light emitting device according to the prior art and the light emitting device according to the present invention.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 소자는 기판(100)과, 기판(100)상에 실장된 발광 칩(200)과, 발광 칩(200) 상에 장착되는 렌즈(400)를 포함한다.3 and 4, the light emitting device according to the present embodiment includes a substrate 100, a light emitting chip 200 mounted on the substrate 100, and a lens 400 mounted on the light emitting chip 200. ).

상기 렌즈(400)는 그 전체 형상이 절두 원추형이며, 상기 발광 칩(200)에서 방출된 광을 전반사시켜 측방향으로 유도하기 위해 중심축(y) 방향에 대해 기울기를 갖고 단면이 브이(V)자 형상인 전반사면 즉, 제 1 리세스부(410a, 410b)와, 상기 제 1 리세스부(410a, 410b)의 주연부에서 하향 라운딩 되도록 연장된 곡선형면(420a, 420b)과, 중심축(y) 방향에 대해 수평인 제 3 및 제 4면(420c, 420d)과, 중심축(x) 방향에 대해 수직이며 하부로 돌출된 반구 형상의 제 5면(420e)으로 구성된 원기둥 형상의 제 2 리세스(Recess)부(420c ~ 420d)가 형성된 렌즈(400)를 포함한다. 이때, 상기 렌즈(400)는 x축 방향 단면이 원형이며, 그 면적은 상부에서 하부로 갈수록 넓어진다.The lens 400 is truncated conical in shape and has a slope with respect to the central axis y in order to totally reflect the light emitted from the light emitting chip 200 and to guide it laterally. A total reflection surface having a shape of a child, that is, first recess portions 410a and 410b, curved surfaces 420a and 420b extending downward from the periphery of the first recess portions 410a and 410b, and a central axis ( a cylindrical second consisting of the third and fourth surfaces 420c and 420d horizontal to the y) direction, and the fifth hemispherical surface 420e perpendicular to the central axis x direction and protruding downwardly. The lens 400 includes recesses 420c to 420d formed therein. At this time, the lens 400 has a circular cross section in the x-axis direction, and the area thereof becomes wider from the top to the bottom.

이때, 상기 단면이 브이(V)자 형상인 제 1 리세스부(410a, 410b)는 제 1 및 제 2 전반사면(410a, 410b)을 포함하고 그 전체 형상이 반전된 원뿔형상이며, 제 1 전반사면(410a)과 제 2 전반사면(410b)이 이루는 각 즉, 중심각(세타)은 80 내지 90도인 것이 바람직하다. 또한, 상기 제 1 전반사면(410a)과 제 2 전반사면(410b)에 의해 정의되는 원뿔의 밑면 길이(A)는 제 5면(420e)의 반구형상 밑면의 길이(B)와 동일하거나 약간 큰 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 렌즈(400)가 장착될 발광 칩의 크기에 따라 제 5면(420e)의 반구형상 밑면의 길이(B)는 변경될 수 있다. 또한, 상기 제 1 및 제 2 면(420a, 420b)은 곡률반경이 15 내지 18㎜이며, 제 5면(420e)은 곡률반경이 6 내지 8㎜인 것이 바람직하다. 상기 제 2 리세스부(420c ~ 420d)의 제 3 및 제 4면(420c, 420d)은 원기둥 형상이며, 상기 제 3면(420c)과 제 4면(420d)의 길이는 렌즈(400)가 장착될 발광 칩의 크기에 따라 달라질 수 있다.In this case, the first recesses 410a and 410b having a V-shaped cross section include first and second total reflection surfaces 410a and 410b and have an inverted cone shape. The angle formed by the total reflection surface 410a and the second total reflection surface 410b, that is, the center angle (theta), is preferably 80 to 90 degrees. In addition, the bottom length A of the cone defined by the first total reflection surface 410a and the second total reflection surface 410b is equal to or slightly larger than the length B of the hemispherical bottom surface of the fifth surface 420e. Preferably, the present invention is not limited thereto, and the length B of the hemispherical bottom surface of the fifth surface 420e may be changed according to the size of the light emitting chip on which the lens 400 is mounted. In addition, the radius of curvature of the first and second surfaces 420a and 420b is 15 to 18 mm, and the radius of curvature of the fifth surface 420e is 6 to 8 mm. The third and fourth surfaces 420c and 420d of the second recesses 420c to 420d have a cylindrical shape, and the length of the third surface 420c and the fourth surface 420d may be defined by the lens 400. It may vary depending on the size of the light emitting chip to be mounted.

이때, 상기 제 1 리세스부(410a, 410b) 즉, 제 1 및 제 2 전반사면(410a, 410b)의 기울기는 앞서 설명한 바와 같이 제 1 및 제 2 전반사면(410a, 410b)과 발광 칩(200)에서 발광되어 제 1 및 제 2 전반사면(410a, 410b)에 입사된 광이 이루는 각이 임계각보다 큰 각이 되도록 한다. 즉, 임계각은 렌즈(400)의 굴절율에 따라 달라지므로 본 실시예에서의 렌즈(400)는 굴절율이 1.2 내지 2.0인 물질 예를 들어, 폴리메틸메타크릴산(Poly Methyl Meta Acrylate; PMMA)과 같은 물질을 사용하여 임계각이 30 내지 60도가 되도록 한다.In this case, the slopes of the first recesses 410a and 410b, that is, the first and second total reflection surfaces 410a and 410b, as described above, are the first and second total reflection surfaces 410a and 410b and the light emitting chip ( The angle formed by the light emitted from the light incident on the first and second total reflection surfaces 410a and 410b is greater than the critical angle. That is, since the critical angle depends on the refractive index of the lens 400, the lens 400 in this embodiment is a material having a refractive index of 1.2 to 2.0, for example, polymethyl methacrylate (PMMA). The material is used so that the critical angle is between 30 and 60 degrees.

이와 같이 제 1 및 제 2 전반사면(410a, 410b)으로 입사되는 광과 제 1 및 제 2 전반사면(410a, 410b)이 이루는 각이 임계각 이상이 되도록 하기 위해 본 실시예에서는 제 1 및 제 2 전반사면(410a, 410b)이 이루는 중심각(세타)을 80 내지 90도로 한다. 즉, 제 1 및 제 2 전반사면(410a, 410b)의 기울기 즉, 제 1 및 제 2 전반사면(410a, 410b)과 하부의 기판(100)이 이루는 각을 45 내지 50도로 한다. 바람직하게는 제 1 및 제 2 전반사면(410a, 410b) 중심각(세타)을 86도로 하고, 제 1 및 제 2 전반사면(410a, 410b)의 기울기를 47도로 한다.In this embodiment, the angle between the light incident on the first and second total reflection surfaces 410a and 410b and the first and second total reflection surfaces 410a and 410b is greater than or equal to the critical angle. The center angle (theta) formed by the total reflection surfaces 410a and 410b is set to 80 to 90 degrees. That is, the inclination of the first and second total reflection surfaces 410a and 410b, that is, the angle between the first and second total reflection surfaces 410a and 410b and the lower substrate 100 is set to 45 to 50 degrees. Preferably, the center angles (theta) of the first and second total reflection surfaces 410a and 410b are 86 degrees, and the inclination of the first and second total reflection surfaces 410a and 410b is 47 degrees.

상기와 같은 본 발명에 따른 렌즈(400)를 장착한 발광소자는 도 5에 도시된 바와 같이 광원(발광 칩)으로부터 제 3 및 제 4면(420c, 420d)으로 조사된 광(r1)은 이를 통해 소정각도 굴절되어 투과되고, 라운딩된 제 1 및 제 2면(420a, 420b)을 통해 중심축(y) 방향에 대하여 거의 90도의 각도로 출사된다. 또한, 제 5면(420e)으로 조사된 광(r2)은 볼록렌즈인 제 5면(420e)에 의해 상부로 굴절되어 제 1 및 제 2 전반사면(410a. 410b)에 조사되어 이를 통해 전반사되며, 제 1 및 제 2면(420a, 420b)에 의해 중심축(y) 방향에 대하여 거의 90도의 각도로 출사된다. 이때, 제 5면(420e)으로 조사된 광 중 제 1 및 제 2 면(420a, 420b)에 조사된 일부의 광(r3)은 이를 통해 전반사되어 제 1 및 제 2 전반사면(410a, 410b)으로 출사된다.As shown in FIG. 5, the light emitting device equipped with the lens 400 according to the present invention has the light r1 irradiated from the light source (light emitting chip) to the third and fourth surfaces 420c and 420d. A predetermined angle is refracted and transmitted therethrough, and is emitted at an angle of about 90 degrees with respect to the central axis y direction through the rounded first and second surfaces 420a and 420b. In addition, the light r2 irradiated to the fifth surface 420e is refracted upward by the fifth surface 420e, which is a convex lens, is irradiated to the first and second total reflection surfaces 410a and 410b, and totally reflected therethrough. The first and second surfaces 420a and 420b emit light at an angle of about 90 degrees with respect to the central axis y direction. At this time, some of the light r3 irradiated to the first and second surfaces 420a and 420b among the light irradiated to the fifth surface 420e is totally reflected through the first and second total reflection surfaces 410a and 410b. Will be emitted.

이와 같이 본 발명의 렌즈(400)는 상부의 중앙부에 소정각도를 갖는 전반사면(410a, 410b)을 갖고, 가장자리에 라운딩된 면 및 하부의 중앙부에 리세스부가 형성되어 도 6에 도시된 바와 같이 광도의 피크값이 10도 내지 20도 및, 160도 내지 170도 범위 내에 위치한다.As described above, the lens 400 of the present invention has a total reflection surface 410a, 410b having a predetermined angle at the center of the upper portion, and a recessed portion is formed at the center of the lower surface and the lower surface. The peak value of luminosity is located in the range of 10 to 20 degrees and 160 to 170 degrees.

도 6에서는, 굴절율이 1.5인 렌즈 중 PMMA 렌즈를 사용하였고, 제 1 전반사면(410a)과 발광 칩(200)으로부터 방출되는 광이 이루는 각이 임계각보다 큰 약 47도가 되도록 하고, 제 2 전반사면(410b)과 발광 칩(200)으로부터 방출되는 광이 이루는 각이 약 43도가 되도록 한 후, 발광 칩(200)이 위치한 영역을 기준(90도)으로 -40도에서 240도의 범위 내에서의 광의 강도를 시뮬레이션하여 그 결과를 그래프로 나타내었다. 도 6의 그래프에서와 같이 본 발명에 따른 발광소자는 15도 및 165도 근방에서 그 상대 강도가 가장 높다. 즉, 15도 및 165도에서 그 상대 강도가 약 1정도이다. 또한, 렌즈(400)의 중심부 즉, 60도에서 120도 내외에서의 광의 강도는 거의 0에 가깝다. 이는 제 3 내지 제 5면을 투과한 광과 제 1 및 제 2 전반사면을 통해 전반사된 광이 모두 렌즈(400)의 측면 방향으로 진행하기 때문이다.In FIG. 6, a PMMA lens among lenses having a refractive index of 1.5 is used, and an angle formed between the first total reflection surface 410a and the light emitted from the light emitting chip 200 is about 47 degrees larger than the critical angle, and the second total reflection surface is used. The angle formed between the light emitting chip 200 and the light emitted from the light emitting chip 200 is about 43 degrees, and then the light of the light within the range of -40 degrees to 240 degrees with respect to the region where the light emitting chip 200 is located (90 degrees). Intensity was simulated and the results are shown graphically. As shown in the graph of FIG. 6, the light emitting device according to the present invention has the highest relative intensity near 15 degrees and 165 degrees. That is, the relative intensity is about 1 at 15 degrees and 165 degrees. In addition, the intensity of light in the center of the lens 400, that is, around 60 to 120 degrees, is almost zero. This is because the light transmitted through the third to fifth surfaces and the light totally reflected through the first and second total reflection surfaces travel in the lateral direction of the lens 400.

상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 렌즈(400)가 장착된 발광소자는 정방향으로 조사되는 광이 전반사되어 측면으로 출사되므로 발광소자의 지향각과 방사패턴이 종래 기술에 따른 발광소자보다 높아져 광효율이 증가된다. 따라서, 본 발명에 따른 발광소자는 지향각이 중요한 액정표시장치의 직하형 백라이트 유닛에 적용하여 액정표시장치의 암부를 최소화할 수 있다. 또한, 백라이트 유닛에 있어서, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 발광소자를 사용하여 백색(W)을 구현할 때 삼색이 효과적으로 섞이게 되어 액정표시장치의 색감이 우수해진다. 더욱이, 본 발명에 따른 렌즈(400)가 장착된 발광소자는 측방향 발광소자로서 실내 조명용으로도 사용될 수 있다.As described above, in the light emitting device equipped with the lens 400 according to the present invention, since the light irradiated in the forward direction is totally reflected and emitted to the side, the light emitting device has a higher orientation angle and radiation pattern than the light emitting device according to the prior art, thereby increasing light efficiency. do. Therefore, the light emitting device according to the present invention can be applied to the direct type backlight unit of the liquid crystal display device in which the directivity angle is important, thereby minimizing the dark portion of the liquid crystal display device. In addition, in the backlight unit, when the white (W) is implemented by using the light emitting elements of red (R), green (G), and blue (B), the three colors are effectively mixed to improve the color of the liquid crystal display device. Furthermore, the light emitting device equipped with the lens 400 according to the present invention can also be used for indoor lighting as a lateral light emitting device.

한편, 상술한 본 발명의 렌즈(400)는 사출 금형공정을 통해 제작할 수 있다. 이와 같은 제작 방법을 통해 본 발명이 렌즈(400)를 제작할 경우, 직선형 면은 수평하고, 곡선형 면은 원형으로 이루어져 있기 때문에 제작이 쉬워지며, 이에 따라 불량률이 감소되고 제작비용을 감소시킬 수 있다.On the other hand, the lens 400 of the present invention described above can be produced through the injection mold process. When the present invention manufactures the lens 400 through the manufacturing method as described above, since the straight surface is horizontal and the curved surface is formed in a circular shape, it is easy to manufacture, thereby reducing the defective rate and reducing the manufacturing cost. .

상기 발광 칩(200)으로는 PN접합 구조를 가지는 화합물 반도체 소자로서 광을 발광하는 모든 형태의 발광 칩이 사용될 수 있다. 또한, 상기 발광 칩(200)은 다수개가 기판 상에 실장될 수도 있다.The light emitting chip 200 may be any type of light emitting chip that emits light as a compound semiconductor device having a PN junction structure. In addition, a plurality of light emitting chips 200 may be mounted on a substrate.

상기 발광 칩(200)이 실장되는 기판(100)은 전극이 패터닝된 PCB기판을 사용할 수 있다. 또한, 히트 싱크가 삽입된 기판을 사용할 수도 있고, 기판으로 PCB 기판, 리드 프레임 열전도성 수지를 사용할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기의 발광 칩 상에는 소정의 형광체가 포팅될 수도 있고, 렌즈 내부에 형광체가 혼합되어 있을 수도 있다.The substrate 100 on which the light emitting chip 200 is mounted may use a PCB substrate on which electrodes are patterned. In addition, a substrate into which a heat sink is inserted may be used, and a PCB substrate and a lead frame thermal conductive resin may be used as the substrate, but is not limited thereto. A predetermined phosphor may be potted on the light emitting chip, or a phosphor may be mixed inside the lens.

본 발명에서는 발광 칩(200)이 렌즈(400)에 의해 밀봉되는 가장 바람직한 실시예를 설명하였지만 발광 칩(400)과 렌즈의 사이에 일정 공간이 형성될 수도 있으며, 이때 상기의 공간 내에서 채워지는 물질은 굴절율이 1.2 내지 2.0인 물질에서 선택될 수 있으며, 에폭시/실리콘수지, 공기/다른가스(예를 들면 질소)로 채워지거나 진공일 수 있으며 여기에 형광체를 더 포함할 수 있다.In the present invention, the most preferred embodiment in which the light emitting chip 200 is sealed by the lens 400 has been described, but a predetermined space may be formed between the light emitting chip 400 and the lens. The material may be selected from materials having a refractive index of 1.2 to 2.0, and may be filled with epoxy / silicone resin, air / other gas (eg nitrogen) or vacuum, and further include a phosphor.

이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to the drawings and embodiments, those skilled in the art can be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit of the invention described in the claims below. I can understand.

예를 들어 상기에서는 발광 칩을 둘러싸는 렌즈를 장착한 예를 실시예로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 도 7에 도시된 바와 같이 발광 칩의 상부에 몰딩부를 형성하고 그 상부에 본 발명에 따른 렌즈를 장착할 수도 있다.For example, in the above, an example in which a lens surrounding a light emitting chip is mounted is described as an embodiment, but the present invention is not limited thereto. As illustrated in FIG. 7, a molding part is formed on an upper part of the light emitting chip, and the present invention is formed thereon. It is also possible to mount a lens accordingly.

상술한 바와 같이 본 발명은 렌즈 상부의 중앙부에 소정각도를 갖는 제 1 리세스부와 가장자리에 라운딩된 면 및 하부의 중앙부에 제 2 리세스부를 형성하여 발광소자의 정방향으로 출사되는 광량을 최소화하여 측방향으로 출사되는 광량을 최대화할 수 있는 측면 발광용 렌즈 및 이를 구비하는 발광소자를 제공할 수 있다.As described above, the present invention forms a first recessed portion having a predetermined angle in a central portion of the upper portion of the lens, a surface rounded at the edge, and a second recessed portion in the central portion of the lower portion to minimize the amount of light emitted in the forward direction of the light emitting device. It is possible to provide a side light emitting lens and a light emitting device having the same, which can maximize the amount of light emitted laterally.

또한, 본 발명은 상기와 같은 렌즈를 사용하여 렌즈 자체의 광손실을 최소화하여 광효율을 높임으로써, 백라이트 유닛에 적용될 시 액정표시장치의 암부를 최소화하고 혼색 효과를 높일 수 있다.In addition, the present invention by using the lens as described above to minimize the light loss of the lens itself to increase the light efficiency, when applied to the backlight unit can minimize the dark portion of the liquid crystal display device and increase the color mixing effect.

Claims (6)

절두 원추형의 몸체로 이루어진 렌즈로서,A lens consisting of a truncated conical body, 상기 몸체의 측면은 제 1 곡률반경을 갖는 곡면으로 형성되며,The side of the body is formed of a curved surface having a first radius of curvature, 상기 몸체의 상부면에 형성된 역원추형상의 제 1 리세스부와,A first recessed portion having an inverse cone shape formed on an upper surface of the body; 상기 몸체의 하부면에 형성된 제 2 리세스부를 포함하되, 상기 제 2 리세스부는 그 내부에 하부로 돌출된 제 2 곡률반경을 갖는 반구형의 돌출부가 형성된 것을 특징으로 하는 렌즈.And a second recess formed in the lower surface of the body, wherein the second recess has a hemispherical protrusion having a second radius of curvature protruding downward from the second recess. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제 1 리세스부의 중심각은 80 내지 90도인 것을 특징으로 하는 렌즈.The center angle of the first recess portion is a lens, characterized in that 80 to 90 degrees. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제 1 곡률반경은 15 내지 18㎜인 것을 특징으로 하는 렌즈.The first radius of curvature is a lens, characterized in that 15 to 18mm. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제 2 리세스부는 원기둥 형상인 것을 특징으로 하는 렌즈.And the second recess is cylindrical. 청구항 4에 있어서,The method according to claim 4, 상기 제 2 곡률반경은 6 내지 8㎜인 것을 특징으로 하는 렌즈.The second radius of curvature is a lens, characterized in that 6 to 8mm. 절두 원추형의 몸체로 이루어진 렌즈로서, 상기 몸체의 측면은 제 1 곡률반경을 갖는 곡면으로 형성되며, 상기 몸체의 상부면에 형성된 역원추형상의 제 1 리세스부와, 상기 몸체의 하부면에 형성된 제 2 리세스부를 포함하되, 상기 제 2 리세스부는 그 내부에 하부로 돌출된 제 2 곡률반경을 갖는 반구형의 돌출부가 형성된 렌즈와,A lens consisting of a truncated conical body, the side of the body is formed of a curved surface having a first radius of curvature, the first concave shape of the reverse cone formed on the upper surface of the body, and the first formed on the lower surface of the body A lens including a second recessed portion, the second recessed portion having a hemispherical protrusion having a second radius of curvature protruding downward from the second recessed portion; 상기 렌즈의 제 2 리세스부에 장착되는 발광 칩을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.And a light emitting chip mounted on the second recessed portion of the lens.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101128284B1 (en) 2009-11-27 2012-04-12 주식회사 세코닉스 A condensing lens for led
KR20130074101A (en) * 2011-12-26 2013-07-04 엘지이노텍 주식회사 A wide-angle lens for lighting and lighting device using the same
KR20140056571A (en) * 2012-10-29 2014-05-12 삼성전자주식회사 Led lens and led package using the same
KR20140077292A (en) * 2012-12-14 2014-06-24 엘지이노텍 주식회사 Dfusion-light emitting element, led array unit having the same, and back light assembly having the same
WO2017043782A1 (en) * 2015-09-08 2017-03-16 엘지이노텍(주) Lens and light emitting unit including same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1168664A (en) 1997-08-08 1999-03-09 Nec Corp Transmission reception optical equipment
US20060018122A1 (en) 2004-07-23 2006-01-26 Negley Gerald H Reflective optical elements for semiconductor light emitting devices
KR20060028576A (en) * 2004-09-25 2006-03-30 삼성전자주식회사 Side emitting device, back light unit using the same as a light source and liquid display apparatus employing it
KR20060040502A (en) * 2004-11-06 2006-05-10 럭스피아 주식회사 Light emitting unit and back light apparatus using the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1168664A (en) 1997-08-08 1999-03-09 Nec Corp Transmission reception optical equipment
US20060018122A1 (en) 2004-07-23 2006-01-26 Negley Gerald H Reflective optical elements for semiconductor light emitting devices
KR20060028576A (en) * 2004-09-25 2006-03-30 삼성전자주식회사 Side emitting device, back light unit using the same as a light source and liquid display apparatus employing it
KR20060040502A (en) * 2004-11-06 2006-05-10 럭스피아 주식회사 Light emitting unit and back light apparatus using the same

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101128284B1 (en) 2009-11-27 2012-04-12 주식회사 세코닉스 A condensing lens for led
KR20130074101A (en) * 2011-12-26 2013-07-04 엘지이노텍 주식회사 A wide-angle lens for lighting and lighting device using the same
KR101944045B1 (en) 2011-12-26 2019-01-30 엘지이노텍 주식회사 A wide-angle lens for lighting and lighting device using the same
KR20140056571A (en) * 2012-10-29 2014-05-12 삼성전자주식회사 Led lens and led package using the same
KR101938541B1 (en) 2012-10-29 2019-04-11 삼성전자주식회사 Led lens and led package using the same
KR20140077292A (en) * 2012-12-14 2014-06-24 엘지이노텍 주식회사 Dfusion-light emitting element, led array unit having the same, and back light assembly having the same
KR102093649B1 (en) * 2012-12-14 2020-03-26 엘지이노텍 주식회사 Dfusion-light emitting element, led array unit having the same, and back light assembly having the same
WO2017043782A1 (en) * 2015-09-08 2017-03-16 엘지이노텍(주) Lens and light emitting unit including same
US10495284B2 (en) 2015-09-08 2019-12-03 Lg Innotek Co., Ltd. Lens and light emitting unit including same

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