KR102137744B1 - 렌즈모듈 및 이를 포함하는 발광소자패키지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광소자패키지에 포함되는 렌즈모듈에 관한 것으로, 발광소자용 렌즈 구조에서 외부 베젤부와 결합하는 결합부를 렌즈 자체에 형성하여, 별도의 베이스플레이트 구성 없이도 베젤부와 렌즈부를 용이하게 결합하여 구조를 단순화할 수 있다.

Description

렌즈모듈 및 이를 포함하는 발광소자패키지{LENS MODULE AND LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE INCLUDING THE SAME}

본 발명은 발광소자패키지에 포함되는 렌즈모듈에 관한 것이다.

발광소자(LED)는 전기에너지를 빛 에너지로 변환하는 반도체소자로서, 화합물 반도체의 조성을 제어하여 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 파장(색)의 빛을 구현할 수 있으며, 형광물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 빛을 구현할 수 있다.

발광소자는 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성 등의 장점이 있다. 따라서, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할수 있는 백색 발광다이오드 조명장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등에까지 응용범위가 확대되고 있다.

종래의 기술에 의하면 발광소자 칩이 소정의 패키지 몸체에 결합하고, 상기 발광소자 칩 상에 형광체를 포함하는 수지가 구비되고, 수지 상에 렌즈가 형성되어 발광소자 패키지를 구성한다.

특히, 발광소자 패키지에 결합되는 렌즈의 경우, 외부 리플렉터, 베젤 등의 구조물과 결합성이 떨어지는바, 별도의 발광소자패키지와 렌즈를 결합할 바텀 플레이트(bottom palte) 등의 구조물을 하부 지지기반으로, 고정부재를 이용하여 고정을 하는 방식으로 결합신뢰성을 확보하고 있으나, 공정이 번거러워지며 제조원가 상승으로 이어지는 문제를 초래하고 있다.

본 발명의 실시예들은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 발광소자용 렌즈 구조에서 외부 베젤부와 결합하는 체결부를 렌즈 자체에 형성하여, 별도의 베이스플레이트 구성 없이도 베젤부와 렌즈부를 용이하게 결합하여 구조를 단순화하며 제조공정을 간소화가 가능한 렌즈모듈을 제공할 수 있도록 한다.

상술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에서는 렌즈부; 상기 렌즈부 외각에서 연장되는 지지부; 및 상기 지지부 상의 일표면 또는 양표면에 형성되는 돌출형 결합부;를 포함하는 렌즈모듈을 제공할 수 있도록 한다.

나아가, 상기의 렌즈모듈을 포함하는 발광소자패키지를 제공할 수 있도록 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 발광소자용 렌즈 구조에서 외부 베젤부와 결합하는 돌출형 결합부를 렌즈 자체에 형성하여, 별도의 베이스플레이트 구성 없이도 베젤부와 렌즈부를 용이하게 결합하여 구조를 단순화하며 제조공정을 간소화하며, 원가절감을 실현하는 효과가 있다.

또한, 베이스플레이트를 구비하는 경우에도 렌즈 자체에 베이스플레이트와 결합하는 돌출형 결합부를 마련하여 보다 신뢰성 있는 구조의 발광소자패키지를 구현할 수 있는 장점도 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 렌즈모듈의 사시개념도이다.
도 2는 도 1의 렌즈모듈의 A-A' 단면을 도시한 것이며, 도 3 도 1의 렌즈모듈을 적용한 발광소자패키지의 단면 개념도를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예의 제1결착부의 구조를 도시한 요부 확대 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 렌즈모듈의 사시도이다.
도 6은 도 5의 렌즈모듈을 적용한 발광소자 패키지의 단면 개념도이다.
도 7은 도 6의 제2결착부의 요부 확대개념도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 렌즈모듈과 발광소자패키지의 단면 개념도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)" 에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접 (directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예들을 설명한다.

1. 제1실시예

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 렌즈모듈의 사시개념도이다. 도 2는 도 1의 렌즈모듈의 A-A' 단면을 도시한 것이며, 도 3 도 1의 렌즈모듈을 적용한 발광소자패키지의 단면 개념도를 도시한 것이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 렌즈모듈(100)은 렌즈부(110)와 상기 렌즈부(110) 외각에서 연장되는 지지부(120) 및 상기 지지부 상의 돌출형 결합부(130)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 렌즈부(110)는 내부에 발광소자가 실장된 PCB를 수용하는 광원수용영역(111)을 구비하며, 상기 광원수용영역(111)에 수용되는 광을 외부로 확산할 수 있도록 외부로 돌출되는 구조의 곡률을 가지는 렌즈형상을 포함하여 구성된다. 또한, 상기 렌즈는 투명 수지를 이용하여 형성될 수 있으며, 나아가 상기 렌즈는 형광제를 포함하는데, 상기 렌즈부는 상기 형광제를 포함한 수지로 사출성형되거나, 또는, 투명 또는 반투명의 수지, 유리 또는 필름에 상기 형광제를 코팅하여 제조될 수 있다. 나아가 상기 렌즈부(110) 내부의 광원수용영역(111)은 통상적인 내부 수용공간(캐비티)로 구현하는 것도 가능하지만, 발광소자수용영역(111b)은 볼록한 곡률을 가지는 캐비티로 가공하고, 발광소자를 실장하는 PCB 수용영역(111a)는 PCB 형상에 대응되는 캐비티로 가공할 수 있다.

이러한 2 중 구조의 광원수용영역(111)을 형성하는 경우, 추후 발광소자에서 출사하는 공기층이 형성되는 광원수용영역과 렌즈부(110)를 투과하면서, 서로 굴절율이 상이한 구성을 투과하도록 하여 광의 확산 및 산란율을 높일 수 있도록 함과 동시에, 발광소자수용영역(111b)은 볼록한 곡률은 이러한 확산 및 산란율을 더욱 증진할 수 있도록 할 수 있게 된다.

상기 지지부(120)는 상기 렌즈부(110)의 외각과 일체로 형성되어 연장되는 플레이트 형상의 구조물로 구현될 수 있으며, 사출성형의 방법으로 상기 렌즈부(110)와 일체형 구조로 구현될 수 있다. 물론, 상기 지지부(120)를 상기 렌즈부(110)과 별개의 구조물로 제작하여 상기 렌즈부(110)와 결합하는 구조로 형성하는 것도 가능하다.

특히, 본 발명의 실시형태에서는 상기 지지부(120)에 돌출된 구조의 구조물(이하, 제1결합부재)을 포함하여 형성될 수 있다. 상기 제1결합부재(131)는 상기 지지부(120)의 상부면인 일면에서 상기 렌즈부(110)이 돌출하는 방향으로 돌출되는 구조물로 도시된 도면에서는 원기둥형 구조물을 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 각기둥형구조, 나아가 돌출구조물의 폭과 길이, 개수, 돌출구조물의 단면의 형상은 다양하게 변형이 가능하다.

또한, 상기 결합부(130)는 도시된 구조와 같이 돌출구조물의 형상으로 구현할 수 있으며, 추후 발광소자패키지를 구성하는 경우 결합하는 외부 베젤부나 베이스플레이트 등의 구조에 형성된 결합홀이나 결합부위에 삽입, 열융착 등의 방법으로 결합될 수 있도록 할 수 있다.

본 발명의 제1실시예에 따른 렌즈모듈은, 렌즈모듈 자체에 결합부재를 구비하여 별도의 외부 기재 없이도 결합대상물에 손쉽게 결합할 수 있도록 하여 제조공정을 간소화할 수 있는 장점이 구현될 수 있다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 렌즈모듈의 구조를 적용한 발광소자패키지의 구현예를 도시한 것이다.

도 3에 도시된 것과 같이, 도 1에서의 본 발명의 제1실시예의 렌즈모듈(100)은 지지부(120)의 표면에 제1결합부재(131)를 구비할 수 있으며, 본 실시예에서는 지지부(120)의 상부 면(120)에만 제1결합부재(131)이 구비되는 구조를 적용한 것을 들어 설명하며, 후술하는 실시예에서 변형구조를 설명하기로 한다.

본 발명의 제1실시예에 렌즈모듈을 적용한 발광소자패키지는, 도 1 및 도 2에서 상술한 렌즈모듈을 포함하여 구성되며, 상기 렌즈모듈(100)의 광원수용영역 내부에 수용되는 발광소자(410)가 실장되는 PCB(420)을 포함하는 광원모듈(400)을 포함하며, 상기 렌즈모듈(100)의 렌즈부(110)가 삽입되는 구조로 배치될 수 있도록 개구부가 마련된 베젤부(200)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 베젤부(200)는 반사특성을 가지는 반사구조물(reflector)로 형성될 수 있으며, 이 경우 은(Ag), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 티타늄 산화물, 규소 산화물, 알루미늄 산화물, 마그네슘 불화물, 탄탈륨 산화물 및 아연 산화물 중에서 적어도 하나를 포함하는 재질의 물질로 형성되거나, 기재 상에 상술한 물질이 포함되거나, 또는 기재상에 상술한 물질이 코팅되는 구조물로 형성될 수 있다.

상기 베젤부(200)는 측면부(210)과 상기 측면부의 하단이 절곡되는 하면부(220)를 포함하여 구성될 수 있으며, 상부는 개구된 구조를 형성한다. 아울러, 상기 하면부(220) 부분은 일 영역이 개구되어, 개구된 위치에 렌즈모듈의 렌즈부(110)가 삽입되는 구조로 결합하게 된다.

아울러, 상기 베젤부(200)의 상기 하면부(220)에는 상기 제1결합부재(120)가 삽입될 수 있도록 베젤부의 하면부(220)을 가공하여 제1결착부(221)를 형성하고, 상기 결착부(221)에 렌즈모듈의 제1결합부재(131)가 삽입결합된 후, 핫스테이킹을 통해 렌즈모듈(100)과 베젤부(200)를 결착시킬 수 있다. 도시된 실시예에서는 상기 결착부(221)을 상기 베젤부의 하면부(221)이 관통되는 홀 구조로 구현하였으나, 경우에 따라서는 관통되는 구조가 아니라 오목한 홈형태의 패턴이 형성되는 구조로 결착부를 구현할 수 있도록 할 수 있다.

이 경우, 상기 베젤부(200)의 하면부(220)에 마련되는 홀 구조의 결착부(221)의 구조는 도 4에 도시된 것과 같이, 상기 베젤부의 하부면의 일표면 또는 양표면에서 상기 베젤부의 하부면 중심부로 갈수록 테이퍼진 구조(H1, H2)로 형성하는 것이 바람직하다. 이 역시 제1결합부재(131)의 핫스테이킹(HS) 시 융착액이 위 테이퍼진 구조의 영역에 고여 강한 결합력을 구현할 수 있도록 하기 위함이다.

본 제1실시예와 같은 렌즈모듈을 적용하는 경우, 별도의 지지플레이트를 렌즈모듈 하부에 배치하여 렌즈모듈과 베젤부를 결합할 필요가 없어지며, 이에 따라 렌즈모듈 자체만으로 간단하게 베젤부와 강한 결합력을 구현할 수 있게 되는바, 보다 경제적인 비용으로 신뢰성 있는 발광소자패키지를 구현할 수 있게 된다.

2. 제2실시예

도 5에 도시된 것은 상술한 제1실시예의 변형구조의 렌즈모듈로서, 제1실시예와 다른 점은 지지부(120)의 일면 및 상기 일면에 대향하는 타면에 돌출 구조물을 모두 형성하는 구조이다. 즉, 상기 지지부(120)의 상부 표면에는 제1결합부재(131)을 형성하고, 상기 지지부(120)의 하부 표면에는 제2결합부재(132)를 형성한다. 이를 통해, 상기 제1결합부재(131)는 도 3에서 상술한 것과 같이 베젤부와 결합할 수 있도록 하며, 상기 제2결합부재(132)는 베이스플레이트(300)과 같은 외부 구조물에 결착될 수 있도록 할 수 있다.

도 6은 도 5에 제시된 제2실시예에 따른 렌즈모듈을 적용한 발광소자패키지로서, 다른 구성은 제1실시예인 도 3의 구성과 동일하나, 렌즈모듈의 지지부(120) 하부면에 제2결합부재가 추가된 점에서 차이가 있다.

특히, 도 5 및 도 6에 도시된 것과 같이, 상기 렌즈모듈의 제1결합부재(131)은 상술한 제1실시예의 도 3과 같이 베젤부의 하부면과 결착함과 동시에, 상기 베이스플레이트(300)는 기판(310) 상에 관통홀(이하, '제2결착부'라 한다.;320)이 형성된 것으로, 상기 제2결착부(320)에 상기 렌즈모듈(100)의 제2결합부재(132)가 관통하는 구조로 결합하며, 핫스테이킹을 통해 융착하는 경우 상부의 베젤부(200) 및 베이스플레이트(300)을 동시에 렌즈모듈을 매개로 결착하에 되어 강한 결착을 구현할 수 있게 된다.

특히, 도 7에 도시된 것과 같이, 베이스플레이트(300)에 마련되는 제2결착부(320)은 홀 형태의 구조를 구비할 수 있으며, 이 경우 상기 제2결착부(320)인 홀의 구조 역시 중심부를 향할 수록 테이퍼진 형태로 구현할 수 있다. 이는 상기 제2결합부재(320)가 융착되며, 관통홀인 제2결착부(320)의 테이퍼진 부분(H3, H4)에 고이게 되어 렌즈모듈(100)의 표면과 베젤부의 하부면(220)을 강하게 결착될 수 있도록 한다. 즉, 본 발명의 상기 베이스플레이트(300)에서의 제2결착부(320)는 관통홀 구조로 베이스플레이트의 중심부 방향으로 테이퍼진 형태로 구현될 수 있다. 나아가, 상기 제2결착부는 경우에 따라서는 오목한 패턴 구조로 형성될 수 있다.

본 제2실시예는 상술한 제1실시예와 비교하여 베이스플레이트(300)가 추가되어 구성이 늘어나는 점은 있으나, 광원모듈(400)과 렌즈모듈(100), 베젤부(200)의 구성 전체를 안정적으로 하부에서 지지하며 결합을 할 수 있다는 점에서 그 의의가 있으며, 본 발명의 제1실시예에 따른 렌즈모듈 적용으로 보다 강한 결합을 구현할 수 있다는 점에서 장점이 있다.

3. 제3실시예

도 8에 도시된 것은 상술한 본 발명의 제1실시예 및 제2실시예와는 다른 구성의 제3실시예의 구조이다. 본 제3실시예에서는 도 7에 도시된 것과 같이, 렌즈부(110)와 지지부(120)을 구비하는 점은 다른 실시예와 동일하나, 상기 지지부(120)의 하부 면에만 돌출구조물인 제2결합부재(134)가 마련되는 점이다.

물론, 본 제3실시예에서는 렌즈모듈의 상부면에 결착되는 베젤부(200)과는 별도의 접착물질 등을 이용하여 용이하게 결착을 구현할 수 있는 경우에 사용될 수 있으며, 하부의 베이스플레이트와 더욱 강한 결착이 필요한 경우에 적용할 수 있는 구조이다.

본 제3실시예를 적용한 발광소자패키지는 도 8의 구조와 같이 베이스플레이트(300)의 제2결착부(320) 내로 상기 제2결합부재(134)가 삽입되며 융착되어 결착되는바, 제2실시예에서 상술한 구조의 제2결착부(320)의 홀 구조를 테이퍼진 형태로 구현하는 사상이 적용될 수 있음은 자명하다 할 것이다.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 렌즈모듈
110: 렌즈부
120: 지지부
130: 결합부
131: 제1결합부재
132: 제2결합부재
200: 베젤부
210: 측면부
220: 하면부
211: 제2결합부재
221: 제1결착부
300: 베이스플레이트
310: 기판
320: 제2결착부
400: 광원모듈
410: 발광소자
420: PCB

Claims (11)

1. 베이스 플레이트;
   상기 베이스 플레이트 상에 배치되는 광원모듈;
   상기 베이스 플레이트와 결합하는 렌즈모듈;
   상기 렌즈모듈과 결합하고, 상기 베이스 플레이트와 평행한 하면부와 상기 하면부에서 수직한 방향으로 절곡되는 측면부를 포함하는 베젤부를 포함하고,
   상기 렌즈 모듈은 상기 광원모듈의 위치에 대응하여 배치되는 렌즈부, 상기 렌즈부에서 연장되는 지지부 및 상기 지지부에서 돌출되는 결합부를 포함하고,
   상기 결합부는 상기 지지부의 상면에서 돌출되는 제1결합부재와 상기 지지부의 하면에서 돌출되는 제2결합부재를 포함하고,
   상기 베젤부는 상기 하면부에 형성된 제1 결합홀을 포함하고,
   상기 제1 결합부재는 상기 제1 결합홀 내에 배치되고,
   상기 베이스 플레이트는 상기 제2결합부재의 위치에 대응하여 형성된 제2 결합홀을 포함하고,
   상기 제2결합부재는 상기 제2 결합홀 내에 배치되는 조명장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 지지부는 상기 렌즈부의 하면에서 연장되어 상기 베이스 플레이트의 상면과 접촉하는 인접부 및 상기 인접부의 일면에서 상기 베이스 플레이트와 평행하는 방향으로 연장되는 중간부를 포함하고,
   상기 중간부는 상기 베이스 플레이트의 상면과 접촉하는 조명장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 중간부의 폭 및 두께는 일정한 조명장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 지지부는 상기 중간부에서 연장되는 끝단부를 포함하고,
   상기 끝단부의 두께는 상기 중간부의 두께와 동일하고,
   상기 끝단부의 폭은 상기 중간부의 폭보다 작은 조명장치.
5. 삭제
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2 결합홀을 형성하는 상기 베이스 플레이트의 양면은 테이퍼진 경사면을 포함하고,
   상기 제1 결합홀을 형성하는 상기 하면부의 양면은 테이퍼진 경사면을 포함하는 조명장치.
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제

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