KR101087064B1 - 엘이디 패키지용 렌즈 및 이를 이용한 엘이디 패키지 - Google Patents

엘이디 패키지용 렌즈 및 이를 이용한 엘이디 패키지 Download PDF

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Abstract

기존의 발산각을 유지하면서도 광도와 조도를 상승시킬 수 있도록 한 엘이디 패키지용 렌즈 및 이를 이용한 엘이디 패키지를 제시한다. 제시된 엘이디 패키지용 렌즈는 복수의 발광소자를 갖춘 엘이디 패키지가 설치된 베이스 기판에 설치되되 엘이디 패키지의 상부를 덮는 몸체부, 및 복수의 발광소자의 설치위치에 대응되게 몸체부에 형성되되 비구면의 출광면을 갖는 출광부를 포함한다. 렌즈의 장방형의 몸체부의 중앙부에 비구면의 출광부가 엘이디 패키지내의 복수의 칩 형상의 엘이디에 대응되게 형성되므로, 기존의 발산각(지향각)을 그대로 유지한 채로 광도(또는 휘도)와 조도 등을 상승시킴으로써 자동차 헤드라이트 분야 등에서 매우 유용하게 사용된다.

Description

엘이디 패키지용 렌즈 및 이를 이용한 엘이디 패키지{Lens for LED package and LED package used the lens}
본 발명은 엘이디 패키지용 렌즈 및 이를 이용한 엘이디 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차 헤드라이트의 발광원으로 사용되는 엘이디 패키지에 사용되는 렌즈 및 이를 이용한 엘이디 패키지에 관한 것이다.
일반적으로, 발광 다이오드(Light Emitting Diode : 이하 "엘이디"라고 함)는 반도체의 p-n 접합구조를 이용하고, 전자 또는 정공의 재결합에 의하여 발광시키는 전자부품의 일종이다.
즉, 특정원소의 반도체에 순방향 전압을 가하면 양극과 음극의 접합부분을 통해 전자와 정공이 이동하면서 서로 재결합하는데 이때 발생하는 에너지의 차이로 인해 빛을 방출한다.
이러한 엘이디는 저전력으로 고효율의 광을 조사할 수 있으므로, 가전제품, 리모콘, 전광판, 표시기, 각종 자동화기기 등에 널리 사용되고 있다.
이와 같이 미래 발광원으로 주목받고 있는 엘이디는 고효율, 초절전, 소형화, 다양한 색 표현, 경량화, 친환경 광원소자로서 향후에는 빛의 발광원중 90% 이 상이 엘이디로 대체될 전망이다. 특히 엘이디 응용시장중 조명부분이 대략 30% 이상을 차지할 것으로 기대됨에 따라 조명용 광원의 중요성이 부각되고 있다.
이와 같은 추세는 자동차 분야에 있어서도 예외는 아니다. 자동차 발광원에서 가장 중요시되는 광도(또는 휘도)와 조도부분을 현재 대략 4 ~ 5개의 엘이디 자체만을 어레이한 방식으로 상승시켰다. 그러나, 이는 장시간 헤드라이트 사용시 발생되는 열로 인해 대략 100℃에서 20 ~ 30% 정도의 효율 감소를 가져왔다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 기존의 발산각을 유지하면서도 광도와 조도를 상승시킬 수 있도록 한 엘이디 패키지용 렌즈 및 이를 이용한 엘이디 패키지를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 엘이디 패키지용 렌즈는, 복수의 발광소자를 갖춘 엘이디 패키지가 설치된 베이스 기판에 설치되되, 엘이디 패키지의 상부를 덮는 몸체부; 및 복수의 발광소자의 설치위치에 대응되게 몸체부에 형성되되, 비구면의 출광면을 갖는 출광부;를 포함한다.
몸체부의 저면에는 베이스 기판과의 결합을 위한 결합부가 형성된다.
결합부는 하방향으로 돌출된 돌기로 구성된다.
출광부는 복수의 발광소자로부터의 광이 입사되는 평면의 입사면, 및 입사면을 통과한 복수의 발광소자의 광을 외부로 출광시키는 비구면의 출광면을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 엘이디 패키지는, 엘이디 패키지에 실장되어 베이스 기판에 설치된 복수의 발광소자; 및 베이스 기판에 설치되되 엘이디 패키지의 상부를 덮는 몸체부, 및 복수의 발광소자의 설치위치에 대응되게 몸체부에 형성되되 비구면의 출광면을 갖는 출광부를 포함하는 렌즈;를 포함한다.
몸체부의 저면에는 베이스 기판과의 결합을 위한 결합부가 형성된다.
결합부는 하방향으로 돌출된 돌기로 구성된다.
출광부는 복수의 발광소자로부터의 광이 입사되는 평면의 입사면, 및 입사면을 통과한 복수의 발광소자의 광을 외부로 출광시키는 비구면의 출광면을 포함한다.
복수의 발광소자는 칩 형상의 엘이디로 구성된다.
이러한 구성의 본 발명에 따르면, 렌즈의 장방형의 몸체부의 중앙부에 비구면의 출광부가 엘이디 패키지내의 복수의 칩 형상의 엘이디에 대응되게 형성되므로, 기존의 발산각(지향각)을 그대로 유지한 채로 광도(또는 휘도)와 조도 등을 상승시킴으로써 자동차 헤드라이트 분야 등에서 매우 유용하게 사용된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 엘이디 패키지용 렌즈 및 이를 이용한 엘이디 패키지에 대하여 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어 는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니된다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 렌즈를 이용한 엘이디 패키지의 분해사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 A-A선의 단면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 렌즈의 배면사시도이고, 도 4는 도 1의 결합상태도이다. 도 4의 경우는 도면의 이해를 돕기 위해 내부가 투영되어 보이게끔 도시한 것이다.
본 발명의 실시예의 엘이디 패키지(10)는 베이스 기판(1)에 설치된다. 엘이디 패키지(10)는 칩 형상의 복수의 엘이디(16a, 16b, 16c, 16d)를 포함한다. 복수의 엘이디(16a, 16b, 16c, 16d)는 가로 방향으로 일렬로 어레이되되 댐(14)으로 둘러싸여져 있다. 댐(14)의 높이는 복수의 엘이디(16a, 16b, 16c, 16d) 각각의 높이에 비해 높다. 여기서, 형광체를 충전하는 방식은 크게 두 가지가 있다. 첫번째 방식은 일렬로 어레이된 복수의 엘이디(16a, 16b, 16c, 16d)를 감싸고 있는 댐(14)의 내부에 형광체(보다 자세하게는 형광체 + 투명 실리콘)를 충전시킨다. 두번째 방식은 복수의 엘이디(16a, 16b, 16c, 16d) 각각의 상면에 소정 두께의 형광체층을 형성시킨 후에 어레이시키고서 어레이된 복수의 엘이디(16a, 16b, 16c, 16d)를 댐(14)이 둘러싸도록 하고, 이후에 투명 실리콘을 댐(14)의 내부에 충전시키되 복 수의 엘이디(16a, 16b, 16c, 16d)의 상부를 덮도록 한다. 도 1에서는 엘이디의 개수를 4개로 하였으나, 적어도 2개 이상이면 충분하다.
렌즈(20)는 엘이디 패키지(10)의 상부(즉, 댐(14)에 의한 개구부)를 덮을 수 있도록 베이스 기판(1)에 설치된다. 렌즈(20)는 몸체부(21) 및 출광부(22)를 포함한다. 몸체부(21)와 출광부(22)는 일체로 형성된 것이나, 기능상 몸체부(21) 및 출광부(22)로 구분지었다. 즉, 몸체부(21)는 출광부(22)를 지지함과 더불어 정해진 위치에 출광부(22)를 정렬시키는 역할을 한다. 몸체부(21)는 직사각형의 평판 형태(즉, 장방형)로 형성되되 저면 중앙부가 오목하게 형성된다. 몸체부(21)의 저면 중앙부가 오목하게 된 것은 엘이디 패키지(10)의 두께가 있기 때문에 그 엘이디 패키지(10)의 두께만큼 오목하게 파인 것으로 이해하면 된다. 몸체부(21)의 중앙부는 출광부(22)가 된다. 즉, 출광부(22)는 복수의 엘이디(16a, 16b, 16c, 16d)의 설치위치에 대응되도록 몸체부(21)의 중앙부에 형성된다. 도 2에 도시된 바와 같이 출광부(22)는 복수의 엘이디(16a, 16b, 16c, 16d)로부터의 광이 입사되는 평면 형상의 입사면(22b) 및 입사면(22b)을 통해 복수의 엘이디(16a, 16b, 16c, 16d)의 광을 외부로 출광시키는 비구면의 출광면(22a)을 포함한다. 출광면(22a)은 평면의 입사면(22b)에 비해 볼록하게 형성된다. 렌즈(20)를 위에서 내려다 보았을 경우 출광면(22a)은 마치 타원형인 것처럼 형성된다. 도 2에 도시된 출광면(22a)은 두 개의 곡률을 갖는 것으로 도시되었다. 도 2에서는 출광부(22)중에서 실질적으로 복수의 엘이디(16a, 16b, 16c, 16d)와 바로 대응되는 부위인 중앙부의 상면의 곡률이 테두리 부분의 상면의 곡률에 비해 크다. 여기서, 실질적으로 복수의 엘이디(16a, 16b, 16c, 16d)와 바로 대응되는 부위인 중앙부의 상면의 곡률은 비구면을 충족한다면 제조 과정에서 얼마든지 조정가능하다. 댐(14)의 상면과 접촉하게 되는 출광부(22)의 저면에 대응된 상면이 출광부(22)의 테두리 부분의 상면인 것으로 이해하면 된다.
렌즈(20)의 몸체부(21)의 저면 좌우 양측에는 베이스 기판(1)과의 결합을 위한 결합부(22a, 22b)가 형성된다. 결합부(22a, 22b)는 하방향으로 돌출된 돌기 형태로 구성된다. 결합부(22a, 22b)는 베이스 기판(1)에 형성된 구멍(1a, 1b)에 결합된다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예의 렌즈를 채용한 엘이디 패키지와 렌즈를 채용하지 않은 종래 일 예의 엘이디 패키지를 대상으로 광도 실험을 하여 보았다. 그 결과, 하기의 표 1 및 표 2와 같은 결과를 얻었다.
하기의 표 1은 렌즈를 채용하지 않은 종래 일 예의 엘이디 패키지를 대상으로 광도 실험을 한 결과이고, 하기의 표 2는 본 발명의 실시예의 렌즈를 채용한 엘이디 패키지를 대상으로 광도 실험을 한 결과이다. 여기서, 하기의 표 1 및 표 2의 결과를 얻은 실험에 사용된 엘이디 패키지는 일렬로 어레이된 복수의 엘이디(16a, 16b, 16c, 16d)를 감싸고 있는 댐(14)의 내부에 형광체(보다 자세하게는 형광체 + 투명 실리콘)를 충전시킨 경우이다. 하기의 표 1 및 표 2의 결과를 얻은 실험에 사용된 엘이디 패키지에는 600㎃의 순방향 정격 전류 및 대략 15V정도의 순방향 정격 전압이 인가된 경우이다.
[표 1]
IF
[mA]		 VF
[V]		 Cond B
[IV]		 Color Tem
[K]		 Gen CRI
렌즈 적용 전 600 15.03 82.78 4469.6 68.3
[표 2]
IF
[mA]		 VF
[V]		 Cond B
[IV]		 Color Tem
[K]		 Gen CRI
렌즈 적용 후 600 14.98 108.25 4435.6 68.0
상술한 표 1 및 표 2에서, IF는 발광소자(LED칩)의 순방향 정격 전류이고, VF는 발광소자(LED칩)의 순방향 정격 전압이다. Cond B는 광도(luminous intensity; 휘도라고 할 수 있음)이고, Color Tem은 색온도이며, Gen CRI는 색연색성(연색지수)이다.
상술한 표 1 및 표 2를 비교하여 보면, 대부분의 항목이 서로 유사한 값을 가짐을 알 수 있다. 그러나, 광도(또는 휘도)면에서는 상당한 차이가 있음을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예의 렌즈(20)를 채용하지 않은 종래 일 예의 엘이디 패키지의 광도([IV])는 82.78인데 반해, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈(20)를 채용한 엘이디 패키지의 광도([IV])는 108.25로서 기존 대비 대략 25% 정도 향상된다.
다시 말해서, 동일한 엘이디 패키지라고 하더라도 본 발명의 실시예에 따른 렌즈(20)를 채용하게 되면 대략 25% 정도의 광도의 향상을 기대할 수 있다.
하기의 표 3은 본 발명의 실시예의 렌즈(20)를 채용한 복수의 엘이디 패키지와 렌즈를 채용하지 않은 복수의 엘이디 패키지의 색온도를 비교하여 본 결과이다. 여기서, 하기의 표 3의 결과를 얻은 실험에 사용된 엘이디 패키지는 일렬로 어레이된 복수의 엘이디(16a, 16b, 16c, 16d)를 감싸고 있는 댐(14)의 내부에 형광체(보다 자세하게는 형광체 + 투명 실리콘)를 충전시킨 경우이다. 하기의 표 3의 결과를 얻은 실험에 사용된 엘이디 패키지에는 600㎃의 순방향 정격 전류 및 대략 15V정도의 순방향 정격 전압이 인가된 경우이다.
[표 3]
렌즈 적용 전/후 CCT Max(K) CCT Min(K) △V(K)
렌즈 적용 전 4285.7 4049.2 236.6(±118)
렌즈 적용 후 4285.7 4057.4 228.3(±114)
표 3을 보게 되면, 본 발명의 실시예의 렌즈(20)를 채용하거나 채용하지 않더라도 서로 유사한 색온도 최대값, 최소값 및 색온도 편차(△V(K))를 가짐을 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예의 렌즈(20)를 채용하지 않은 종래 일 예의 엘이디 패키지와 본 발명의 실시예의 렌즈(20)를 이용한 엘이디 패키지에 대한 지향각 측정 그래프를 나타낸다. 도 5의 결과를 얻은 실험에 사용된 엘이디 패키지는 일렬로 어레이된 복수의 엘이디(16a, 16b, 16c, 16d)를 감싸고 있는 댐(14)의 내부에 형광체(보다 자세하게는 형광체 + 투명 실리콘)를 충전시킨 경우이다. 도 5의 결과를 얻은 실험에 사용된 엘이디 패키지에는 300㎃의 순방향 정격 전류 및 대략 14V정도의 순방향 정격 전압이 인가된 경우이다.
도 5를 보게 되면, 본 발명의 실시예의 렌즈(20)를 채용하지 않은 종래 일 예의 엘이디 패키지와 본 발명의 실시예의 렌즈(20)를 이용한 엘이디 패키지는 지향각에 있어서 그리 차이가 없음을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예의 렌즈(20)를 채용하지 않은 종래 일 예의 엘이디 패키지와 본 발명의 실시예의 렌즈(20)를 이용한 엘이디 패키지에 대한 조도의 변화를 설명하기 위한 도면이다. 도 6의 결과를 얻은 실험에 사용된 엘이디 패키지는 일렬로 어레이된 복수의 엘이디(16a, 16b, 16c, 16d)를 감싸고 있는 댐(14)의 내부에 형광체(보다 자세하게는 형광체 + 투명 실리콘)를 충전시킨 경우이다. 도 6의 결과를 얻은 실험에 사용된 엘이디 패키지에는 300㎃의 순방향 정격 전류 및 대략 14V정도의 순방향 정격 전압이 인가된 경우이다.
도 6을 보게 되면, 본 발명의 실시예의 렌즈(20)를 이용한 엘이디 패키지가 렌즈(20)를 채용하지 않은 엘이디 패키지에 비해 보다 높은 조도([lux])를 가짐을 알 수 있다.
특히, 중앙부위의 조도를 상호 비교하여 보면, 본 발명의 실시예의 렌즈(20)를 이용한 엘이디 패키지가 렌즈(20)를 이용하지 않은 엘이디 패키지에 비해 대략 30% 이상 높음을 알 수 있다.
이번에는, 복수의 엘이디(16a, 16b, 16c, 16d) 각각의 상면에 소정 두께의 형광체층을 형성시킨 후에 어레이시키고서 어레이된 복수의 엘이디(16a, 16b, 16c, 16d)를 댐(14)이 둘러싸도록 하고, 이후에 투명 실리콘을 댐(14)의 내부에 충전시 키되 복수의 엘이디(16a, 16b, 16c, 16d)의 상부를 덮도록 한 방식을 채택한 엘이디 패키지에 대해서도 렌즈(20)를 채용하거나 채용하지 않았을 경우에 대한 실험을 하여 보았다. 이와 같은 실험에 의해 하기의 표 4와 같은 결과를 얻었다. 하기의 표 4의 결과를 얻은 실험에 사용된 엘이디 패키지 1,2에는 600㎃의 순방향 정격 전류 및 대략 14V정도의 순방향 정격 전압이 인가된 경우이다.
[표 4]
IF
[mA]		 VF
[V]		 Cond B
[IV]		 Chrom
x		 Chrom
y		 Peak Wave
[nm]		 Dom
Wave
[nm]		 Color Tem [K] Gen CRI TLF
[lm]
렌즈 적용 전의 엘이디 패키지 1

600

13.667

225.815

0.353

0.372

450.512

570.517

4781.018

67.144

638.765
렌즈 적용 전의 엘이디 패키지 2

600

13.649

225.830

0.353

0.372

450.564

570.505

4783.407

67.169

638.201
렌즈 적용 후의 엘이디 패키지 1

600

13.648

294.733

0.355

0.373

450.550

570.728

4749.605

66.997

630.775
렌즈 적용 후의 엘이디 패키지 2

600

13.631

292.819

0.354

0.372

450.544

570.684

4759.675

67.067

631.538
표 4에서, IF는 발광소자(LED칩)의 순방향 정격 전류이고, VF는 발광소자(LED칩)의 순방향 정격 전압이다. Cond B는 광도(luminous intensity; 휘도라고 할 수 있음)이고, Chrom x 및 Chrom y는 CIE 1941 기준의 색좌표 x, y이다. 시간의 흐름이 정지된 상태에서 반복되는 모양을 주기적으로 보이는 파동을 관찰했을 때 골과 골 사이의 거리를 파동에서는 파장(wavelength)이라고 한다. Peak Wave는 전 류를 인가하여 측정된 LED 소오스의 광이 가장 센 곳(즉, 파장의 정점)을 의미한다. Dom Wave는 CIE diagram의 센터에서부터 전류를 인가하여 측정된 LED 소오스와의 연장선의 끝점이 맞닿는 곳을 의미한다. Color Tem은 색온도이고, Gen CRI는 색연색성(연색지수)이다. IV는 빛의 강도를 말하며 광원으로부터 어떤 방향으로 얼마만큼의 광량이 방출되는지를 나타낸다. TLF(Total Luninous Flux)는 광원으로부터 방출되어 눈에 감지되는 광선의 총 출력량(광량)이다.
상술한 표 4를 보면, 렌즈(20)를 채용하거나 채용하지 않거나 대부분 유사한 값을 가짐을 알 수 있다. 그러나, 광도(또는 휘도)면에서는 상당한 차이가 있음을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예의 렌즈(20)를 채용하지 않은 엘이디 패키지의 광도([IV])에 비해 본 발명의 실시예에 따른 렌즈(20)를 채용한 엘이디 패키지의 광도([IV])가 대략 25% 정도 향상된다.
다시 말해서, 동일한 엘이디 패키지라고 하더라도 본 발명의 실시예에 따른 렌즈(20)를 채용하게 되면 대략 25% 정도의 광도의 향상을 기대할 수 있다.
그리고, 하기의 표 5는 복수의 엘이디(16a, 16b, 16c, 16d) 각각의 상면에 소정 두께의 형광체층을 형성시킨 후에 어레이시키고서 어레이된 복수의 엘이디(16a, 16b, 16c, 16d)를 댐(14)이 둘러싸도록 하고, 이후에 투명 실리콘을 댐(14)의 내부에 충전시키되 복수의 엘이디(16a, 16b, 16c, 16d)의 상부를 덮도록 한 방식을 채택한 복수의 엘이디 패키지에 대하여 렌즈(20)를 채용한 경우 및 렌즈(20)를 채용하지 않은 경우의 색온도를 실험하여 본 결과이다. 하기의 표 5의 결 과를 얻은 실험에 사용된 엘이디 패키지에는 600㎃의 순방향 정격 전류 및 대략 14V정도의 순방향 정격 전압이 인가된 경우이다.
[표 5]
렌즈 적용 전/후 CCT Max(K) CCT Min(K) △V(K)
렌즈 적용 전 4527.2 4236.6 290.5(±145)
렌즈 적용 후 4595.1 4167 428(±214)
표 5를 보게 되면, 본 발명의 실시예의 렌즈(20)를 채용하거나 채용하지 않더라도 서로 유사한 색온도 최대값, 최소값 및 색온도 편차(△V(K))를 가짐을 알 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예의 렌즈(20)를 채용하지 않은 종래 다른 예의 엘이디 패키지와 본 발명의 실시예의 렌즈(20)를 이용한 엘이디 패키지에 대한 지향각 측정 그래프를 나타낸다. 도 7의 결과를 얻은 실험에 사용된 엘이디 패키지는 복수의 엘이디(16a, 16b, 16c, 16d) 각각의 상면에 소정 두께의 형광체층을 형성시킨 후에 어레이시키고서 어레이된 복수의 엘이디(16a, 16b, 16c, 16d)를 댐(14)이 둘러싸도록 하고, 이후에 투명 실리콘을 댐(14)의 내부에 충전시키되 복수의 엘이디(16a, 16b, 16c, 16d)의 상부를 덮도록 한 방식을 채택한 엘이디 패키지이다. 도 7의 결과를 얻은 실험에 사용된 엘이디 패키지에는 300㎃의 순방향 정격 전류 및 대략 14V정도의 순방향 정격 전압이 인가된 경우이다.
도 7을 보게 되면, 본 발명의 실시예의 렌즈(20)를 채용하지 않은 종래 일 예의 엘이디 패키지와 본 발명의 실시예의 렌즈(20)를 이용한 엘이디 패키지는 지 향각에 있어서 그리 차이가 없음을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예의 렌즈(20)를 채용하지 않은 종래 다른 예의 엘이디 패키지와 본 발명의 실시예의 렌즈(20)를 이용한 엘이디 패키지에 대한 조도의 변화를 설명하기 위한 도면이다. 도 8의 결과를 얻은 실험에 사용된 엘이디 패키지는 복수의 엘이디(16a, 16b, 16c, 16d) 각각의 상면에 소정 두께의 형광체층을 형성시킨 후에 어레이시키고서 어레이된 복수의 엘이디(16a, 16b, 16c, 16d)를 댐(14)이 둘러싸도록 하고, 이후에 투명 실리콘을 댐(14)의 내부에 충전시키되 복수의 엘이디(16a, 16b, 16c, 16d)의 상부를 덮도록 한 방식을 채택한 엘이디 패키지이다. 도 8의 결과를 얻은 실험에 사용된 엘이디 패키지에는 300㎃의 순방향 정격 전류 및 대략 14V정도의 순방향 정격 전압이 인가된 경우이다.
도 8을 보게 되면, 본 발명의 실시예의 렌즈(20)를 이용한 엘이디 패키지가 렌즈(20)를 채용하지 않은 엘이디 패키지에 비해 보다 높은 조도([lux])를 가짐을 알 수 있다.
특히, 중앙부위의 조도를 상호 비교하여 보면, 본 발명의 실시예의 렌즈(20)를 이용한 엘이디 패키지가 렌즈(20)를 이용하지 않은 엘이디 패키지에 비해 대략 30% 이상 높음을 알 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 기존의 발산각(지향각)을 그대로 유지한 채로 광도(또는 휘도)와 조도 등을 상승시킴으로 해서, 자동차 헤드라 이트 분야 등에서 매우 유용하게 사용된다. 다시 말해서, 종래에는 정해진 엘이디 개수를 통해 동일한 발산각(예컨대, 120도)을 지니며, 휘도를 최대한 상승시키는 것을 목표로 시도하였다. 예를 들어, 종래에는 발산각을 줄여서 휘도를 상승시키는 시도들을 많이 하였다. 이는 광특성상 에너지 보존의 법칙에 따라 발산각이 좁아질수록 휘도가 상승하기 때문이다. 이러한 종래의 시도에 의해서는 휘도의 상승을 기대할 수 있으나 발산각(지향각)이 줄어드는 문제가 발생된다. 그러나, 본 발명의 실시예는 기존의 발산각(지향각)을 그대로 유지한 채로 광도(또는 휘도)와 조도 등을 상승시킴으로써 기존과 대비하여 볼 때 매우 유용함을 알 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 렌즈를 이용한 엘이디 패키지의 분해사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 A-A선의 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 렌즈의 배면사시도이다.
도 4는 도 1의 결합상태도이다.
도 5는 본 발명의 실시예의 렌즈를 채용하지 않은 종래 일 예의 엘이디 패키지와 본 발명의 실시예의 렌즈를 이용한 엘이디 패키지에 대한 지향각 측정 그래프를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예의 렌즈를 채용하지 않은 종래 일 예의 엘이디 패키지와 본 발명의 실시예의 렌즈를 이용한 엘이디 패키지에 대한 조도의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예의 렌즈를 채용하지 않은 종래 다른 예의 엘이디 패키지와 본 발명의 실시예의 렌즈를 이용한 엘이디 패키지에 대한 지향각 측정 그래프를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시예의 렌즈를 채용하지 않은 종래 다른 예의 엘이디 패키지와 본 발명의 실시예의 렌즈를 이용한 엘이디 패키지에 대한 조도의 변화를 설명하기 위한 도면이다.

Claims (10)

  1. 복수의 발광소자를 갖춘 엘이디 패키지가 설치된 베이스 기판에 설치되되, 상기 엘이디 패키지의 상부를 덮는 몸체부; 및
    상기 복수의 발광소자의 설치위치에 대응되게 상기 몸체부에 형성되되, 비구면의 출광면을 갖는 출광부;를 포함하며,
    상기 출광면은 상기 복수의 발광소자의 설치위치에 대응하는 중앙부 및 상기 중앙부의 외주연의 테두리를 포함하고, 상기 중앙부의 상면의 곡률이 상기 테두리의 상면의 곡률보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지용 렌즈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 몸체부의 저면에는 상기 베이스 기판과의 결합을 위한 결합부가 형성된 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지용 렌즈.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 결합부는 하방향으로 돌출된 돌기로 구성된 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지용 렌즈.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 출광부는 상기 복수의 발광소자로부터의 광이 입사되는 평면의 입사면, 및 상기 입사면을 통과한 상기 복수의 발광소자의 광을 외부로 출광시키는 상기 출광면을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지용 렌즈.
  5. 엘이디 패키지에 실장되어 베이스 기판에 설치된 복수의 발광소자; 및
    상기 베이스 기판에 설치되되 상기 엘이디 패키지의 상부를 덮는 몸체부, 및 상기 복수의 발광소자의 설치위치에 대응되게 상기 몸체부에 형성되되 비구면의 출광면을 갖는 출광부를 포함하는 렌즈;를 포함하며,
    상기 출광면은 상기 복수의 발광소자의 설치위치에 대응하는 중앙부 및 상기 중앙부의 외주연의 테두리를 포함하고, 상기 중앙부의 상면의 곡률이 상기 테두리의 상면의 곡률보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 몸체부의 저면에는 상기 베이스 기판과의 결합을 위한 결합부가 형성된 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 결합부는 하방향으로 돌출된 돌기로 구성된 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 출광부는 상기 복수의 발광소자로부터의 광이 입사되는 평면의 입사면, 및 상기 입사면을 통과한 상기 복수의 발광소자의 광을 외부로 출광시키는 상기 출광면을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 복수의 발광소자는 칩 형상의 엘이디로 구성된 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지.
  10. 베이스 기판 상에 설치된 복수의 발광소자; 및
    상기 복수의 발광소자 상부에 이격하여 배치되고, 평면상 중앙부가 가장자리보다 볼록하게 형성되고, 측면이 수직인 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지.
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