KR101861232B1

KR101861232B1 - 발광모듈

Info

Publication number: KR101861232B1
Application number: KR1020110132252A
Authority: KR
Inventors: 김은주; 예경희; 김방현
Original assignee: 서울반도체 주식회사
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2018-07-02
Also published as: KR20130065406A

Abstract

발광모듈이 개시된다. 발광모듈은 기판과, 상기 기판상에 실장된 발광소자와, 상기 기판 상에 배치된 광학 렌즈를 포함한다. 상기 광학 렌즈는 상기 발광소자의 상측에 위치하는 렌즈부와, 상기 렌즈부의 저면 내측에 형성되는 복수의 내측 다리부들과, 상기 렌즈부의 저면 외곽에 형성되는 복수의 외곽 다리부들을 포함한다

Description

발광모듈{LIGHT EMITTING MODULE}

본 발명은 발광다이오드와 광학렌즈를 포함하는 발광모듈에 관한 것이다.

일반적으로, 발광소자는 칩 실장 부재와 칩 실장 부재 상에 실장되는 발광다이오드 칩을 포함한다. 통상, 칩 실장 부재로는 리드프레임들을 구비한 리플렉터 또는 도전성 전극 패턴들이 형성된 기판이 이용된다. 칩 실장 부재 상의 발광다이오드 칩은 투광성을 갖는 봉지재에 의해 봉지재에 의해 포장된다. 발광다이오드 칩을 봉지하는 봉지재로는 투광성 수지를 몰딩하여 형성된 것이 많이 이용되고 있다.

한편, 지향각을 변화시킬 목적으로, 봉지재에 렌즈 형상을 마련한 발광소자 또는 발광소자의 광 방출 경로에 별도의 광학 렌즈를 더 마련한 발광모듈이 종래에 제안된 바 있다. 종래 발광모듈에 있어서, 광학 렌즈는 PCB와 같은 상에 실장된 발광소자의 상부를 덮도록 그 기판 상에 상에 배치된다.

그러나, 종래의 발광모듈은 발광소자의 중심과 광학렌즈의 중심을 일치시키기 어려운 문제점이 있다. 또한, 종래의 발광모듈은 기판의 상면에 광학렌즈가 경사지게 결합될 우려가 크다는 문제점이 있다. 본 발명은, 종래의 문제점(들)을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 개선된 광학 렌즈를 갖는 발광모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 발광모듈은 기판과; 상기 기판상에 실장된 발광소자; 및 상기 기판 상에 배치된 광학 렌즈를 포함하며, 상기 광학 렌즈는, 상기 발광소자의 상측에 위치하는 렌즈부와, 상기 렌즈부의 저면 내측에 형성되는 복수의 내측 다리부들과, 상기 렌즈부의 저면 외곽에 형성되는 복수의 외곽 다리부들을 포함한다.

일 실시예에 따라, 상기 발광소자는 상기 복수의 내측 다리부들에 맞춤되도록 상기 발광소자의 외곽에 형성된 복수의 맞춤홈들을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 외곽 다리부들 각각은 상기 기판과 형합될 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 외곽 다리부들 각각의 하단에는 상기 기판 상의 연결 돌기에 삽입되는 연결 홈이 형성될 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 외곽 다리부들 각각은 반사층을 하단에 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 외곽 다리부들 각각은 상기 기판과 결합되는 위치에 점탄성 재질의 범퍼층을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 외곽 다리부들 각각은, 상기 반사층의 하단에 형성된 반사층과, 상기 반사층에 결합된 범퍼층을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 광학 렌즈는 상기 렌즈부 내부에 형성된 에어갭을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 광학 렌즈는 삽입 홈이 하부에 형성된 렌즈 상부와, 상기 삽입 홈에 삽입 결합되는 렌즈 하부를 포함하며, 상기 렌즈 상부와 상기 렌즈 하부 사이에 상기 에어갭이 형성될 수 있다.

일 실실예에 따라, 상기 광학 렌즈는 상기 렌즈부의 측면에 복수의 돌출부들을 일체로 구비하며, 상기 돌출부들은 상기 외곽 다리부들에 대응될 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 내측 다리부들 각각은 원형의 외주면을 갖는 원기둥 형태를 포함하고, 상기 맞춤홈은 서로 직각을 이루는 한 쌍의 맞춤면을 포함하며, 상기 한 쌍의 맞춤면이 상기 내측 다리부들 각각의 외주면에 접선의 형태로 접할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 광학 렌즈는 상기 렌즈부의 둘레로 반지름 방향으로 더 확장되어 형성된 가장자리 확장부를 더 포함하며, 상기 가장자리 확장부의 상면에는 광 확산 패턴이 형성될 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 발광소자는 청색 발광다이오드 칩과 하나 이상의 적색 발광다이오드 칩과, 황색 형광체를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 광학 렌즈는 상면에 형성된 오목부 및 상기 광학 렌즈 저면에 형성된 광 입사홈을 포함할

본 발명의 실시예들에 따르면, 광학 렌즈가 다리부들에 의해 기판 상에 결합하여 그 기판 상의 발광소자 상측에 위치하되, 그 광학 렌즈가 한쪽으로 치우치거나 한쪽으로 쏠림 없이 정확하게 위치하여 발광소자로부터 나온 광을 균일하게 확산시킬 수 있다. 또한, 광학 렌즈의 정확하고 정밀한 장착이 가능하고 그 장착을 위한 마운팅 공정에서 광학 렌즈 또는 기판에 입힐 수 있는 손상을 최소화시킬 수 있다. 또한, 다리부들의 존재에 의해 상대적으로 어두울 수 있는 암 영역을 최소화시킬 수 있다. 또한, 다리부들 부근에서 있을 수 있는 광손실을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광모듈을 도시한 투영사시도.
도 2는 도 1에 도시된 발광모듈을 분해하여 도시한 분해사시도.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 발광모듈을 PCB가 생략된 상태로 아래에서 도시한 저면도.
도 4는 도 1 내지 도 3에 도시된 발광모듈을 도시한 단면도.
도 5는 도 1 내지 도 4에 도시된 발광모듈에 적용된 발광소자를 도시한 사시도.
도 6은 도 1 내지 도 4에 도시된 광학 렌즈의 내측 다리부와 발광소자의 맞춤홈이 맞추어진 상태를 보인 도면.
도 7a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광모듈을 도시한 단면도.
도 7b는 도 7a에 도시된 발광모듈을 도시한 평면도.
도 8 내지 도 15는 본 발명의 다양한 다른 실시예들에 따른 발광모듈들을 설명하기 위한 도면들.
도 16은 하나의 PCB 상에 복수의 발광소자와 그에 대응되는 복수의 광학렌즈가 배열되어 있는 발광모듈을 설명하기 위한 평면도.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들을 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광모듈을 도시한 투영사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 발광모듈을 분해하여 도시한 분해사시도이고, 도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 발광모듈을 PCB가 생략된 상태로 아래에서 도시한 저면도이고, 도 4는 도 1 내지 도 3에 도시된 발광모듈을 도시한 단면도이고, 도 5는 도 1 내지 도 4에 도시된 발광모듈에 적용된 발광소자를 도시한 사시도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광모듈은 PCB(2)와, 상기 PCB(2) 상에 실장된 발광소자(4)와, 상기 PCB(2) 상에 장착되어 상기 발광소자(4)의 상부를 덮는 광학 렌즈(6)를 포함한다.

상기 PCB(2)는 상기 발광소자(4)의 단자들, 즉, 리드프레임들이 본딩되는 도전성의 랜드 패턴들을 상면에 포함한다. 또한, 상기 PCB(2)는 상면에 반사막을 포함할 수 있다. 상기 PCB(2)는 열전도성이 좋은 금속을 기반으로 하는 MCPCB(Metal Core PCB)일 수 있다. 또한, 상기 PCB(2)는 FR4와 같은 절연성 기판 재료를 기반으로 할 수 있다. 도시하지는 않았지만, 상기 PCB(2)의 하부에는 히트싱크가 설치될 수 있다.

상기 발광소자(4)는, 도 5에 잘 도시된 바와 같이, 칩 실장 부재로서 리플렉터형 패키지 몸체(42)를 포함한다. 상기 패키지 몸체(42)에는 하나 이상의 발광다이오드 칩이 실장된다. 본 실시예에서는, 패키지 몸체(42)의 캐비티(420) 내 바닥 중앙에 하나의 청색광을 발하는 청색 발광다이오드 칩(44)이 실장되고 캐비티(420) 내 바닥 외곽에 적색광을 발하는 4개의 적색 발광다이오드 칩(44')들이 실장된다. 이들 발광다이오드 칩(44, 44')들은 예컨대 황색 형광체와 함께 백색광을 만들어 낼 수 있다. 상기 패키지 몸체(42) 내부의 전극 패턴들이나 배선 등은 간결함을 위해 그 도시가 생략되었다.

상기 패키지 몸체(42)는 리드프레임들을 구비한다. 상기 패키지 몸체(42)는 PA 또는 PPA 등과 같은 플라스틱 수지를 사출 성형하여 만들어질 수 있다. 이 경우, 상기 패키지 몸체(42)는, 상기 사출 성형 공정에 의해, 상기 리드프레임들을 지지하는 상태로 성형될 수 있다. 상기 리드프레임들은 상기 패키지 몸체(42) 내에서 서로 이격되게 배치된다. 또한, 상기 리드프레임들은 상기 패키지 몸체(42)의 외부로 연장되어, 그 외부에서 PCB(2; 도 1, 도 2 및 도 4 참조) 상의 랜드 패턴에 본딩된다.

상기 패키지 몸체(42)의 상면 중앙에는 캐비티(420)가 형성된다. 발광다이오드 칩(44, 44') 및 이와 연결된 배선을 보호하기 위해, 상기 캐비티 내에는 투광성을 갖는 봉지재(45)가 형성될 수 있다. 상기 봉지재(45)는 1차 광학 렌즈의 역할을 할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 봉지재(45)는 볼록한 반구형의 렌즈 형태를 갖지만, 평면 형태 또는 오목한 렌즈 형태를 가질 수 있다. 더 나아가, 상기 봉지재(45)는 예를 들면 프레넬 렌즈와 같은 다른 렌즈 형태를 가질 수 있다.

상기 발광다이오드 칩(44)으로부터 나온 광을 파장 변환하는 형광체가 상기 봉지재(45)의 내부 또는 외부, 또는, 발광다이오드 칩 상에 제공될 수 있다. 상기 형광체는 예컨대 청색 발광다이오드 칩(44)과 함께 백색광을 만드는 황색 형광체 또는 녹색 형광체 및 적색 형광체를 포함할 수 있다. 전술한 적색 발광다이오드 칩(44')들은 백색광의 색온도를 조절하는 역할을 할 수 있다. 또한, 특정 형광체와 함께 백색광을 만드는데 참여할 수도 있다.

본 실시예에 있어서, 상기 발광소자(4)는 패키지 몸체(42)의 외곽 측면에 형성된 4개의 맞춤홈(422)을 포함한다. 상기 4개의 맞춤홈(422)은 상기 패키지 몸체(42)의 네 코너에 형성된다. 상기 4개의 맞춤홈(422) 각각은 상기 패키지 몸체(42)의 상면으로부터 상기 패키지 몸체(42)의 저면까지 상기 패키지 몸체(42)의 전체 높이에 걸쳐 수직으로 형성되어 있다. 본 실시예에서, 상기 4개의 맞춤홈(422)들은 직사각형, 더 바람직하게는, 정사각형의 네 코너에 위치한다. 따라서 하나의 맞춤홈(422)은 대각 방향, 전후 방향, 그리고 좌우 방향 모두에서 다른 맞춤홈(422)에 대향되어 있다.

다시 도 1 내지 도 4를 참조하면, 광학 렌즈(6)는 렌즈부(62)와 복수의 내측 다리부(64)들과, 복수의 외곽 다리부(65)들을 포함한다. 상기 광학 렌즈(6)는 상기 렌즈부(62)의 형상에 따라 다양한 기능과 다양한 특성을 가질 수 있다. 본 실시예에서는, 상기 광학 렌즈(6)가 발광소자(4)의 광을 넓고 균일하게 확산하여 방출시키는 광 확산 렌즈로서의 역할을 한다.

상기 렌즈부(62)의 저면은 대략 원형의 평면으로 이루어진다. 또한, 도 4에 잘 도시된 바와 같이, 상기 광학 렌즈(6)는 상기 렌즈부(62)의 저면 중앙의 발광소자(4)와 대응되는 위치에 대략 종형, 뿔형 또는, 반구형으로 오목하게 형성된 광 입사홈(621)을 포함한다. 상기 광 입사홈(621)의 정점은 광학 렌즈(6)의 중심 축선을 지난다. 렌즈부(62)의 저면에는 광학적 목적의 요철 패턴(623)이 형성되어 있다.

또한, 상기 렌즈부(62)의 상부면은, 광 출사면이 되는 부분으로서, 평면 형상은 대략 원형이며, 중심축선 부근의 중앙 영역에 완만한 곡면으로 이루어진 오목부(624)가 형성되며, 오목부(624) 주변의 360도 전체 둘레에 걸쳐 곡면으로 이루어진 볼록부(625)가 형성된다. 위와 같은 렌즈부(62)의 상부면 형상은 중심축선 부근에서의 광량 및 휘도를 줄이고 바깥쪽으로 광량을 늘려 전체적으로 균일한 배광으로 광이 방출되도록 해준다. 상기 렌즈부(62)의 측면(626)은 원통면으로 이루어진다. 도시하지는 않았지만, 상기 렌즈부(62)의 측면(626)에는 예를 들면 요철 구조의 광 산란 패턴이 형성될 수 있다. PCB(2) 상에 발광소자(4)-광학 렌즈(6) 세트가 다른 발광소자(4)-광학 렌즈(6) 세트가 인접해 있는 경우, 위에서 볼 때 인접하는 두 세트 사이의 경계에 광량이 상대적으로 적은 암 영역(dark area)이 생길 수 있는데, 상기 광 산란 패턴의 적용에 의해 위와 같은 암 영역을 줄이거나 없앨 수 있다.

도 4에 잘 도시된 바와 같이, 상기 광학 렌즈(6)가 상기 PCB(2) 상에 장착될 때, 4개의 내측 다리부(64)들과 4개의 외곽 다리부(65)들은 상기 PCB(2)의 상면에 결합된다. 상기 결합은 내측 다리부(64)들 각각의 하단이 예를 들면 접착제에 의해 PCB(2) 상에 접착될 수 있다. 이때, 상기 광학 렌즈(6)의 렌즈부(62)는 발광소자(4)의 직상에 위치한다. 더 나아가, 상기 광학 렌즈(6)의 중심과 상기 발광소자(4)의 중심은 광축 또는 중심축선에서 일치된다.

앞에서 언급한 바와 같이, 하나의 발광소자(4)와 하나의 광학 렌즈(6)가 하나의 세트를 이루며, 광학 렌즈(6)는 발광소자(4)에 대해 정확한 대응 위치, 더 바람직하게는, 중심들이 일치되는 위치에 놓이도록, 상기 PCB(2) 상에 장착된다. 이를 위해, 광학 렌즈(6)의 4개의 내측 다리부(64)들 각각이 패키지 몸체(42)의 4개의 맞춤홈(422) 각각에 맞추어지도록, 상기 광학 렌즈(6)가 상기 PCB(2) 상에 장착된다. 상기 내측 다리부(64)들 모두가 4개의 맞춤홈(422) 모두에 맞추어져, 패키지 몸체(42)의 외곽 형상이 광학 렌즈(6)의 내측 다리부(64)들에 합치될 때, 발광소자(4)와 광학 렌즈(6)의 중심이 일치된다. 광학 렌즈(6)의 내측 다리부들(64)은 발광 소자(4)의 중심과 인접하여 형성되어 있기 때문에 상대적으로 외곽 다리부들(65)보다는 발광소자(4)에서 방출되는 빛의 간섭을 최소화 할 수 있다.

한편, 내측 다리부(64)들만을 이용하여 광학 렌즈(6)를 PCB(2)에 세워 지지하는 경우, 내측 다리부(64)들과 광학 렌즈(6)의 외측면 사이의 긴 거리로 인하여 광학 렌즈(6)의 편심을 일으키는 회전 모멘트가 발생될 수 있으며, 이에 의해, 광학 렌즈(6)가 일측으로 편심되어 기울거나 경사지게 설치될 수 있다. 광학 렌즈(6)가 기울어 설치되는 것에 의해 불균일한 광 확산 및 그로 인한 불균일한 광 분포를 초래할 있다. 전술한 복수의 외곽 다리부(65)들은 렌즈부(62)의 저면 가장자리에 형성된 채 상기 PCB(2) 상에 결합되어, 광학 렌즈(6)가 일측으로 편심되어 기울어지는 것을 막는다. 예컨대, 외각 및 내측 다리부들 사이에서 발생할 수 있는 광간섭 현상과 같은 광 균일도를 고려하여 외곽 다리부들(65)은 내측 다리부(64)의 개수가 같거나 적은 적을 수 있다.

도 6에 잘 도시된 바와 같이, 상기 내측 다리부(64)들 각각은 원형의 외주면(642)을 갖는 원기둥 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 맞춤홈(422)은 서로 직각을 이루고 있는 한 쌍의 맞춤면(4222, 4222)을 포함할 수 있다. 상기 한 쌍의 맞춤면(4222, 4222)이 교차하는 코너에는 소정 곡률의 라운드면(4223)이 형성될 수 있다. 본 실시예에 있어서는, 내측 다리부(64)가 맞춤홈(422)에 맞추어질 때, 두 맞춤면(4222)이 다리부(64)의 외주면(642)에 접선방식으로 접한다. 복수의 내측 다리부(64)가 복수의 맞춤홈(422)에 맞추어질 수 있다면 내측 다리부(64) 및 맞춤홈(422)의 개수, 배치 및 형상은 다양하게 변경될 수 있다.

이제 본 발명의 다양한 다른 실시예들에 대한 설명이 이루어질 것이다. 이하에서 다른 실시예들을 설명함에 있어서, 앞에서 설명된 내용은 중복을 피하기 위해 생략될 것이다.

도 7a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광모듈을 도시한 단면도이고, 도 7b는 도 7a에 도시된 발광모듈을 도시한 평면도이다.

도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 발광모듈은 렌즈부(62)의 측면에 복수의 돌출부(6262)들을 일체로 구비한다. 이 돌출부(6262)들은 외곽 다리부(65)들의 개수와 같은 개수로 형성된다. 돌출부(626) 각각은 상기 외곽 다리부(65)들에 대응되게, 더 나아가서는, 상기 외곽 다리부(65)들에 인접하여 형성된다. 상기 돌출부(626)들은, 도 7a에 도시된 것과 같이 렌즈부(62) 측면의 대략 전체 높이에 걸쳐 직선 형태로 형성되며, 도 7b에 도시된 것과 같이 광의 방출에 적합한 볼록 렌즈 형상을 갖는다. 외곽 다리부(65) 부근에서 방출되는 광량이 상대적으로 적어 암 영역이 발생할 우려가 있는데, 상기 돌출부(6262)들 각각은 외곽 다리부(65)들 부근에서 방출되는 광량을 늘려 암 영역의 발생을 억제 또는 감소시킬 수 있다. 따라서, 상기 돌출부(6262)들은 광학 렌즈(60)의 균일한 광 확산에도 기여할 수 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시에에 따른 발광모듈을 도시한 단면도이다.

도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광모듈은 광학 렌즈(60)의 외곽 다리부(65)의 하단에 반사층(652)과 범퍼층(654)을 포함한다.

상기 반사층(65)은 반사성을 갖는 백색 또는 은색 또는 은백색 등의 재료를 상기 외곽 다리부(65)의 하단에 코팅하여 형성될 수 있다. 상기 반사층(652)은 광이 외곽 다리부(65)를 통해 PCB(2) 측으로 향하는 광을 반사시켜, 광손실을 줄임과 동시에 광을 넓게 확산시키는데도 기여한다.

또한, 상기 범퍼층(654)은 고무 등의 점탄성 재료를 상기 외곽 다리부(65)의 하단 반사층(652) 상에 결합하여 형성될 수 있다. 반사층(652)이 생략되는 경우, 외곽 다리부(65)의 하단면에 직접 결합될 수 있다. 상기 범퍼층(654)은 예컨대 마운팅 장비를 이용하여 상기 광학 렌즈(60)를 PCB(2) 상에 마운팅할 때 상기 외곽 다리부(65) 또는 상기 PCB(2)에 생길 수 있는 손상을 막아준다.

본 실시예에 있어서는 반사층과 범퍼층이 외곽 다리부(65)들의 하단에만 적용되는 것으로서 설명되었지만, 내측 다리부(64)들에도 전술한 것과 같은 반사층과 범퍼층이 적용될 수 있음에 유의한다. 또한, 반사층과 범퍼층 중 어느 하나만을 적용할 수 있으며, 특히, 반사층을 생략하는 범퍼층을 점탄성과 반사성을 모두 갖는 재료로 형성할 수 있다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광모듈을 도시한 단면도이다.

도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광모듈은 광학 렌즈(60)의 외곽 다리부(65)들의 하단에 대략 반구형으로 형성된 연결 홈(656)들을 포함한다.

상기 연결 홈(656)들에 대응되게 상기 PCB(2) 상에는 연결 돌기(2)들이 형성된다. 상기 연결 돌기(21)들은 상기 연결 홈(656)들에 삽입될 수 있도록 PCB(2) 상에 미리 형성된 것일 수 있지만, 상기 PCB(2)와 상기 외곽 다리부(65) 사이에 개재된 액상 또는 겔상의 재료가 상기 연결 홈(656)들 내에서 경화되어 형성된 것일 수도 있다.

상기 연결 홈(656)들과 상기 연결 돌기(21)들 사이의 결합 또는 맞물림에 의해 상기 광학 렌즈(60)를 흔들림 없이 PCB(2) 상에 고정할 수 있다. 또한, 상기 연결 돌기(21)들을 PCB(2) 상에 미리 형성하고, 상기 연결 돌기(2)들과 상기 연결 홈(656)들이 결합되는 위치에서 광학 렌즈(60)의 중심과 상기 발광소자(4)의 발광부 중심이 일치되도록 하면, 광학 렌즈(60) 마운팅시 광학 렌즈(60)가 오 정렬되는 것을 막아줄 수 있다.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광모듈을 도시한 단면도이다.

도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광모듈은 광학 렌즈(60)의 외곽 다리부(65)들이 하단을 향해 점진적으로 횡단면적이 증가되는 형상, 즉, 상부보다 하부가 더 넓은 형상을 갖는다. 이에 의해, 상기 외곽 다리부(65)들의 하단은 더 넓은 면적으로 PCB(2) 상에 접한다. 앞선 실시예와 마찬가지로, 상기 외곽 다리부(65)들 각각에는 절두 원추형의 연결 홈(656)이 형성되고, 이 연결 홈(656)들 내로 상기 PCB(2) 상에 형성된 절두 원추형 연결 돌기(21)들이 삽입된다. 외곽 다리부(65) 각각의 하단 면적이 증가됨으로써, 상기 연결 홈(656)을 보다 더 큰 크기로 형성하는 것이 가능해진다.

대안적으로, 외곽 다리부(65)들 각각은 하단에 복수의 분기된 다리들, 즉, 분기 다리들을 포함할 수 있다. 도 10에 도시된 것과 같이 상부로부터 하부를 향해 횡단면적이 넓어지는 형상의 외곽 다리부(65)에는 복수의 분기된 다리를 형성하는 것이 더 용이하다.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광모듈을 도시한 단면도이다.

도 11을 참조하면, 하단을 향해 점진적으로 횡단면적이 증가되는 형상을 갖는 외곽 다리부(56)의 하단에 도 8의 실시예에서 이미 설명된 것과 같은 반사층(652)과 상기 범퍼층(654)이 적용된다. 상기 반사층(652)은 상기 외곽 다리부(65)의 홈 구비 하단면 또는 분기 다리들을 구비한 하단면 상에 반사성 재료를 코팅하여 형성될 수 있다 또한, 또한, 상기 범퍼층(654)은 상기 반사층(642) 상에 결합될 수 있다.

도 12a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광모듈을 도시한 단면도이고, 도 12b는 도 12a에 도시된 발광모듈을 도시한 평면도이다.

도 12a 및 도 12b를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광모듈은 광학 렌즈(60)의 렌즈부(62)의 둘레로 반지름 방향으로 더 확장되어 형성된 가장자리 확장부(622)를 포함한다. 상기 확장부(622)는 곡선으로 이어진 렌즈부(62)의 렌즈면과 교차하되, 평평한 그리고 수평인 상면을 갖는다. 상기 확장부(622)의 상면에는 다중의 광 확산 패턴(6222)이 형성된다. 이 광 확산 패턴은 다중의 링 패턴들인 것이 바람직하다. 더 나아가, 상기 광 확산 패턴(6222)들로는 나노 크기 또는 마이크로 크기를 가진 채 광의 보강 간섭을 일으킬 수 있는 패턴들이 적용될 수 있다. 예컨대, 나노 및 마이크로 간격으로 형성된 다중의 링 패턴은 다중 슬릿과 같은 원리로 작용하기 때문에 단방향으로 입사된 광을 여러 방향으로 분할하여 출광시킨다. 이런 효과로 렌즈의 곡선부와 렌즈의 직선부가 교차되는 부근에서 광의 밝기가 극단적으로 변화하는 현상을 완화할 수 있다.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광모듈을 도시한 단면도이고, 도 14는 도 13에 도시된 발광모듈의 광학 렌즈를 제작 방법을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 도 13을 참조하면, 상기 광학 렌즈(60)는 광 입사면과 광의 출사면(또는, 상부 렌즈면) 사이에 에어갭(60c)을 포함한다. 상기 에어갭(60c)은, 상기 광학 렌즈(60) 내부에서 형성된 채, 자신을 통과하는 광에 대하여 렌즈 재료와 공기 사이의 굴절율 차이에 의해 광을 더 넓게 확산시킬 수 있다. 이때, 상기 에어갭(60c)의 하부면과 상기 에어갭(60c)의 상부면이 렌즈 재료와 계면을 이룬다. 상기 광학 렌즈(60)는, 상기 에어갭(60c)을 원하는 형상으로 형성하도록, 렌즈 상부(60a)와 렌즈 하부(60b)를 포함하는 투-피스 구조로 이루어진다. 그리고, 상기 에어갭(60c)은 상기 렌즈 상부(60a)와 상기 렌즈 하부(60b) 사이에 구획 형성된다.

도 14를 참조하면, 상기 렌즈 상부(60a)는 상부에 광 출사면 또는 상부 렌즈면을 구비하고 하부 중앙에 대략 포탄형의 오목한 삽입 홈(60ab)이 형성된다. 또한, 상기 렌즈 하부(60b)는 하부에 광 입사홈을 구비하며 상부는 대략 포탄형을 갖는다. 상기 렌즈 하부(60b)가 상기 삽입 홈(60ab)에 삽입 고정된다. 이때, 상기 렌즈 하부(60b)의 측면 하부는 상기 홈(60ab)의 내측면 하부에 접하여 접착되되, 상기 렌즈 하부(60b)는 일정 높이 이상에서 상기 삽입 홈(60ab)의 내부면과 이격되어 있다. 이 이격된 구조에 의해, 상기 렌즈 하부(60b)와 상기 렌즈 상부(60a) 사이에는 대략 활 형태의 에어갭(60c)이 형성된다. 상기 렌즈 상부(60a)의 삽입 홈(60ab) 내부 형상과 상기 하부 렌즈(60b)의 상부면 형상에 따라 원하는 형상의 에어갭(60c)을 형성할 수 있다.

도 15는 본 발명의 또 따른 실시예에 따른 발광모듈을 도시한 분해사시도이다.

도 15를 참조하면, 발광모듈(1)은 PCB(2) 상에 실장된 발광소자(4)와 상기 발광소자(4) 상부를 덮도록 상기 PCB(2) 상에 결합되는 광학 렌즈(6)를 포함한다. 이때, 발광소자(4)는 칩 실장 부재로서 세라믹 기판(42)을 포함하며, 상기 세라믹 기판(42) 상에 청색 발광다이오드 칩(44)과 적색 발광다이오드 칩들(44')들이 실장된다. 형광체, 바람직하게는, 황색 형광체를 포함하는 투광성 봉지재(45)가 상기 세라믹 기판(42) 상에 직접 형성된다. 상기 세라믹 기판(42)의 네 코너에는 광학 렌즈(6)의 내측 다리부(64)들에 맞추어 형성된 4개의 맞춤홈(422)들이 형성된다. 상기 맞춤홈(422)은 세라믹 기판(42)의 성형시에 형성된다. 세라믹 기판(42) 외에도 캐비티를 구비하지 않는 다양한 종류의 기판을 포함하는 발광소자가 본 실시예의 발광모듈에 적용될 수 있다.

도시하지는 않았지만 PCB(2) 상에 직접 실장된 하나 이상의 발광다이오드 칩을 발광소자로 하여, 그 발광다이오드 칩을 봉지재로 포장한 후, 그 위에 앞에서 설명한 것과 같은 다리부들을 포함하는 광학 렌즈를 결합하여 만들어진 발광모듈도 본 발명의 범위 내에 있다.

도 16은 여러개의 발광소자와 여러개의 광학 렌즈를 PCB 상에 포함하는 발광 모듈을 전체적으로 도시한 평면도로서, 도 16을 참조하면, 하나의 PCB(2) 상에 복수의 발광소자(4)-광학 렌즈(6) 세트가 일정 배열로 배치되어 있을 수 있다. 하나의 발광소자(4)-광학 렌즈(6) 세트에서 확산되어 방출되는 광은 이웃하는 다른 발광소자(4)-광학 렌즈(6)의 확산광과 합쳐져 방출된다. 앞에서 언급한 바와 같이, 이웃하는 발광소자(4)-광학 렌즈(6) 세트들 사이의 경계에 생길 수 있는 광학 렌즈(6)의 어느 한 면에 광 확산 패턴을 적절히 적용하여 효과적으로 줄이거나 없앨 수 있다.

Claims

기판;
상기 기판 상에 실장된 발광소자; 및
상기 기판 상에 배치된 광학 렌즈를 포함하며,
상기 광학 렌즈는,
상기 발광소자의 상측에 위치하는 렌즈부와,
상기 렌즈부의 저면 내측에 형성되는 복수의 내측 다리부들과,
상기 렌즈부의 저면 외곽에 형성되는 복수의 외곽 다리부들을 포함하고,
상기 발광소자는 상기 복수의 내측 다리부들에 맞춤되도록 상기 발광소자의 외곽에 형성된 복수의 맞춤홈들을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 발광소자의 저면과 상기 복수의 내측 다리부들의 저면은 상기 기판 상의 동일 평면상에 배치되는 것을 특징으로 하는 발광모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 외곽 다리부들 각각은 상기 기판과 형합되는 것을 특징으로 하는 발광모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 외곽 다리부들 각각의 하단에는 상기 기판 상의 연결 돌기에 삽입되는 연결 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 발광모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 외곽 다리부들 각각은 반사층을 하단에 포함하는 것을 특징으로 하는 발광모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 외곽 다리부들 각각은 상기 기판과 결합되는 위치에 점탄성 재질의 범퍼층을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 외곽 다리부들 각각은,
상기 외곽 다리부의 하단에 형성된 반사층과,
상기 반사층에 결합된 범퍼층을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 광학 렌즈는 상기 렌즈부 내부에 형성된 에어갭을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광모듈.
청구항 8에 있어서, 상기 광학 렌즈는 삽입 홈이 하부에 형성된 렌즈 상부와, 상기 삽입 홈에 삽입 결합되는 렌즈 하부를 포함하며, 상기 렌즈 상부와 상기 렌즈 하부 사이에 상기 에어갭이 형성된 것을 특징으로 하는 발광모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 광학 렌즈는 상기 렌즈부의 측면에 복수의 돌출부들을 일체로 구비하며, 상기 돌출부들은 상기 외곽 다리부들에 대응되는 것을 특징으로 하는 발광모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 내측 다리부들 각각은 원형의 외주면을 갖는 원기둥 형태를 포함하고, 상기 맞춤홈은 서로 직각을 이루는 한 쌍의 맞춤면을 포함하며, 상기 한 쌍의 맞춤면이 상기 내측 다리부들 각각의 외주면에 접선의 형태로 접하는 것을 특징으로 하는 발광모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 광학 렌즈는 상기 렌즈부의 둘레로 반지름 방향으로 더 확장되어 형성된 가장자리 확장부를 더 포함하며, 상기 가장자리 확장부의 상면에는 광 확산 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 발광모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 발광소자는 청색 발광다이오드 칩과 하나 이상의 적색 발광다이오드 칩과, 황색 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 광학 렌즈는 상면에 형성된 오목부 및 상기 광학 렌즈 저면에 형성된 광 입사홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 모듈.
기판;
상기 기판 상에 실장된 발광소자; 및
상기 기판 상에 배치된 광학 렌즈를 포함하며,
상기 광학 렌즈는,
상기 발광소자의 상측에 위치하는 렌즈부와,
상기 렌즈부의 저면 내측에 형성되는 복수의 내측 다리부들과,
상기 렌즈부의 저면 외곽에 형성되는 복수의 외곽 다리부들을 포함하고,
상기 복수의 내측 다리부들은 상기 발광소자의 중심과 상기 광학 렌즈의 중심을 일치하도록 배치되며,
상기 복수의 외곽 다리부들은 상기 복수의 내측 다리부들이 배치된 상기 렌즈부의 저면에서 연장된 동일면의 외곽에 위치하는 것을 특징으로 하는 발광모듈.