KR20130023801A - 렌즈 성형 장치 및 이를 이용한 렌즈 성형 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일측에 연결부를 가지며, 발광수단의 발광면 측에 배치된 렌즈몰드; 및 상기 연결부를 통해, 상기 렌즈몰드 내측의 공기를 외부로 배출시키거나, 상기 렌즈몰드 내측으로 소재를 주입하는 진공성형유닛; 을 포함하는 렌즈 성형 장치에 관한 것이다.

Description

렌즈 성형 장치 및 이를 이용한 렌즈 성형 방법 {Apparatus for Manufacturing Lens and Manufacturing Method Using the Same}

본 발명은 렌즈 성형 장치 및 이를 이용한 렌즈 성형 방법에 관한 것이다.

일반적으로 발광소자는 발광다이오드(Light Emitting Diode: LED)를 탑재한 패키지 형태로 이루어지며, 이러한 발광다이오드 패키지는 대체로 기판을 이용하거나 반사 프리몰드(reflector pre-mold)를 이용하여 제작된다.

이때, 발광다이오드를 덮어 보호하는 역할 및 패키지의 광학 특성을 향상시키는 역할, 예컨대 일정한 지향각 내에서 광 방출 효율을 증가시키는 역할을 위해 발광다이오드 패키지의 상부에 렌즈와 같은 광학수단이 구비된다.

이러한 렌즈는 캐스팅 등에 의해 미리 제조한 후 패키지 상에 접착제를 통해 결합할 수 있다. 그러나, 이렇게 접착방식으로 결합하는 경우 렌즈와 패키지 간의 결합력이 약해 렌즈 형상의 치수 정확도가 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 접착방식은 대체로 공기에 노출되어 있는 상태에서 패키지와 렌즈의 결합 작업이 이루어지게 되므로 성형된 렌즈 내에 보이드(void)가 생성되는 것을 피하기 곤란한 문제점이 있었다.

이에 최근에는 렌즈의 제작 방법으로 에폭시 또는 실리콘 등의 수지 소재를 사용하여 패키지 상에 렌즈 형상으로 직접 몰딩 부재를 형성하여 렌즈를 제작하는 트랜스퍼 몰딩 기법이 많이 사용되고 있다.

그러나, 종래의 트랜스퍼 몰딩 기법의 경우, 렌즈 성형작업시 렌즈몰드 내에 있던 공기가 완전히 밖으로 배출되기 전에 공기배출구가 렌즈몰드의 내측 공간에 채워지는 몰딩 물질에 의해 막히게 된다.

따라서, 렌즈몰드의 내측 공간에는 배출되지 못한 가스가 일부 남아있는 상태로 몰딩 부재 형상의 렌즈가 형성되는 문제점이 있었다.

렌즈 몰드 내부에서 몰딩 물질의 충진 흐름은 항상 균일한 상태가 아니다.

즉, 이러한 몰딩 물질의 불규칙한 충진 흐름 및 분사노즐과 렌즈몰드의 접촉 틈새 사이로 공기가 빨려 들어가는 현상에 따라 몰딩 물질 내에 공기가 포획되면서 보이드의 생성을 효과적으로 차단하지 못하는 문제점이 있었다.

보이드는 렌즈몰드 내에 충진된 몰딩 부재의 경화 불량을 초래할 수 있을 뿐만 아니라 완성된 렌즈를 통해 방출되는 광의 균일성 및 광 효율을 감소시키게 되는 직접적인 원인이 되는 것이다.

당 기술분야에서는 제조시간 및 제조비용을 줄이면서도 렌즈 형상의 치수 정확도를 높이고 렌즈 내의 보이드 생성을 최소화할 수 있는 렌즈 성형 장치 및 이를 이용한 렌즈 제조 방법이 요구되어 왔다.

본 발명의 일 측면은, 일측에 연결부를 가지며, 발광수단의 발광면 측에 배치된 렌즈몰드; 및 상기 연결부를 통해, 상기 렌즈몰드 내측의 공기를 외부로 배출시키거나, 상기 렌즈몰드 내측으로 소재를 주입하는 진공성형유닛; 을 포함하는 렌즈 성형 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 연결부는 한 개로 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 진공성형유닛은, 일단이 상기 연결부와 연통되는 공기배출부를 구비한 몸체부; 및 상기 몸체부의 내측에 설치된 소재공급부; 를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 공기배출부는 상기 몸체부의 내측에 형성된 공기통로이며, 상기 공기통로의 양단에 상기 연결부와 연통되는 입구 및 상기 몸체부의 외측으로 개방되는 적어도 하나의 출구를 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 공기통로는, 상기 출구를 가지며, 상기 몸체부의 내주면과 상기 소재공급부의 외주면 사이에 형성된 환형통로; 및 상기 입구와 상기 환형통로를 연결하는 적어도 하나의 연결통로; 를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 연결부는 중공부를 갖는 돌출부이며, 상기 돌출부가 상기 공기배출부의 내측에 끼워져 결합될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 연결부는 중공부를 갖는 돌출부이며, 상기 중공부에 상기 몸체부의 일단부가 끼워져 결합될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 연결부의 중공부는 테이퍼지게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 소재공급부를 이동시켜 상기 연결부에 연결시키는 이동수단을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 이동수단은, 상기 소재공급부의 후방에 서로 이격되게 배치된 한 쌍의 롤러; 상기 한 쌍의 롤러에 의해 회전이 가능하게 설치된 벨트; 및 일단이 상기 소재공급부와 연결되며, 상기 벨트 위에 배치된 지지체; 를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 지지체는 구동모터이며, 상기 소재공급부의 내측에 상기 구동모터의 축과 연결되게 이송스크류가 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 이동수단은, 일단이 상기 소재공급부의 후방에 연결되는 로드를 갖는 실린더장치로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 렌즈몰드는, 중앙의 볼록부; 및 상기 볼록부의 하단 둘레의 평판부; 를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 렌즈몰드의 내주면에 적어도 하나의 과잉소재수용홈이 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 공기배출부와 연결되는 흡입펌프를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 공기배출부와 상기 흡입펌프는 연결부재로 연결될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 몸체부의 내주면에 형성된 적어도 하나의 공기유입방지홈; 및 상기 공기유입방지홈의 위치에서 상기 소재공급부의 외주면에 설치된 적어도 하나의 오링; 을 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 공기유입방지홈에는 윤할층이 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 몸체부 위에 배치된 소재저장부; 및 상기 소재공급부와 상기 소재저장부를 연결하는 연결부재; 를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 몸체부에 가이드공이 형성되며, 상기 가이드공은 상기 연결부재가 통과하도록 장공으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 소재저장부는 시린지, 슈트 또는 호퍼 중 하나로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 발광수단은, 복수의 전극을 갖는 기판; 상기 기판 상면에 실장된 발광다이오드 칩; 및 상기 전극과 상기 발광다이오드 칩을 전기적으로 연결하는 하나 이상의 와이어; 를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 발광수단의 기판과 상기 렌즈몰드를 서로 고정시키는 홀더를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면은, 일측에 연결부를 갖는 렌즈몰드를 발광수단의 발광면 측에 배치하는 단계; 상기 렌즈몰드의 연결부에 진공성형유닛의 몸체부를 결합하는 단계; 상기 몸체부의 내측에 구비된 소재공급부를 후퇴시켜 상기 연결부로부터 이격시키며, 상기 연결부와 상기 몸체부의 내측의 공기배출부를 서로 연결하는 단계; 상기 연결부 및 상기 공기배출부를 통해 상기 렌즈몰드 내측의 공기를 외부로 배출시키는 단계; 상기 소재공급부를 전진시켜 상기 연결부에 연결하는 단계; 상기 소재공급부의 소재를 상기 연결부를 통해 주입하여 상기 렌즈몰드 내측을 채우는 단계; 및 상기 렌즈몰드 내측에 채워진 소재를 경화시키는 단계; 를 포함하는 렌즈 성형 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 공기 배출 및 소재 주입이 한 개의 연결부를 통해 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 연결부와 상기 몸체부의 결합은, 상기 몸체부를 상기 연결부의 내측에 삽입하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 연결부와 상기 몸체부의 결합은, 상기 연결부를 상기 공기배출부에 삽입하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 전후로 회전하는 벨트 위에 상기 소재공급부의 후방과 연결되는 지지체를 배치하고, 상기 벨트의 동작에 의해 상기 소재공급부가 전진 또는 후진되면서 상기 소재공급부의 일단부가 상기 연결부에 밀착되거나 이격되도록 하여, 상기 몸체부의 공기배출부를 폐쇄하거나 개방할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 지지체는 구동모터이며, 상기 구동모터의 축을 상기 소재공급부의 내측에 구비된 이송스크류에 연결하여, 상기 소재공급부의 소재를 상기 연결부를 통해 상기 렌즈몰드의 내측에 주입할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 소재공급부의 후방에 로드가 연결되도록 실린더장치를 배치하고, 상기 로드의 전후진에 의해 상기 소재공급부가 전진 또는 후진되면서 상기 소재공급부의 일단부가 상기 연결부에 밀착되거나 이격되도록 하여, 상기 몸체부의 공기배출부를 폐쇄하거나 개방할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 렌즈몰드의 내측에 과잉 공급된 소재는 상기 렌즈몰드의 내주면에 형성된 과잉수지수용홈에 수용될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 공기 배출 동작은 렌즈몰드 내측의 진공도가 일정 수준에 도달하면 자동으로 멈추게 구성할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 공기 배출 동작은 상기 공기배출부와 연결된 흡입펌프를 통해 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 렌즈몰드의 공기흡입부가 소재주입부를 일체형으로 제작함으로써 제조시간, 제조비용 및 설비공간을 줄일 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 렌즈몰드의 챔버 내부로 소재를 공급하기 전에 챔버의 공기를 모두 배출시켜 최대한 진공상태로 구성함으로써 렌즈 형상의 치수 정확도를 높이며, 렌즈 내의 보이드 생성을 방지하여 향상된 광 균일성 및 광 효율을 가지는 고품질의 렌즈를 제조할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 렌즈 성형 장치의 공기 흡입 작동 상태를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 렌즈 성형 장치의 소재 주입 작동 상태를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 렌즈 성형 장치 중 노즐이동수단의 다른 예를 도시한 단면도이다.
도 4는 도 2의 렌즈 성형 장치 중 노즐이동수단의 다른 예를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 렌즈 성형 장치의 공기 흡입 작동 상태를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 렌즈 성형 장치의 소재 주입 작동 상태를 도시한 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다.

그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 따른 렌즈 성형 장치를 설명하면 다음과 같다.

본 실시 형태에 따른 렌즈 성형 장치는, 일측에 연결부(240)를 가지며 발광수단 위에 배치되는 렌즈몰드(200)와, 연결부(240)를 통해 렌즈몰드(200) 내측의 공기를 외부로 배출시키는 진공흡입장치 및 연결부(240)를 통해 렌즈몰드(200) 내측으로 왁스나 광경화성 수지 등의 소재를 주입하는 소재주입장치를 구비한 진공성형유닛(100)을 포함한다.

이때, 진공성형유닛(100)은, 일단이 연결부(240)와 연통되는 공기배출부(121)를 구비한 몸체부(110)와, 몸체부(110)의 내측에 설치된 소재공급부(111)을 포함할 수 있다.

상기 발광수단은 발광소자 패키지(300)를 사용할 수 있으며, 이 발광소자 패키지(300)는 일면에 적어도 한 쌍의 전극을 가지는 PCB 등의 기판(310)과, 기판(310)의 일측 면에 실장된 광원으로서의 발광다이오드 칩(320)과, 기판(310) 위에 구비된 전극과 발광다이오드 칩(320)을 전기적으로 연결하는 하나 이상의 와이어(330)를 포함한다. 한편, 도시되지는 않았지만 발광소자 패키지(300)는 필요시 기판(310) 위에 오목부를 형성하여 캐비티를 가지는 형태로 구성할 수 있다.

렌즈몰드(200)는 중앙의 볼록부(220)와, 볼록부(220)의 하단 가장자리에서 외측으로 평탄하게 연장되어 발광소자 패키지(300)의 기판(310) 위에 밀착되게 배치되는 평판부(230)를 포함할 수 있다.

이때, 연결부(240)는 볼록부(220)의 일측, 바람직하게 몸체부(110)의 일단부를 향하는 방향으로 진공성형유닛(100)의 공기배출부(121)와 연통되도록 내측에 중공부(250)가 구비된 돌기 형상으로 돌출 형성할 수 있다.

그리고, 렌즈몰드(200)의 챔버(210)는 발광소자 패키지(300)의 발광면 측에 배치된다. 진공성형유닛(100)이 진공흡입장치로 작동할 때는 중공부(250)를 통해 내부의 공기가 흡입되어 외부로 배출될 수 있다. 또한, 진공성형유닛(100)이 소재주입장치로 작동할 때는 중공부(250)를 통해 그 내부로 소재가 주입될 수 있다. 이렇게 주입된 소재는 발광소자 패키지(300)의 발광다이오드 칩(320) 및 와이어(330)를 커버하는 렌즈를 성형하게 된다.

이때, 볼록부(220)의 형상에 따라 대체로 반구 형상의 렌즈가 성형된다. 이러한 볼록부(220)는 필요시 내주면의 형상을 변경하여 다양한 형상의 렌즈를 제작할 수 있다.

또한, 렌즈몰드(200)는 바람직하게 투명 또는 반투명의 수지로 형성된다. 따라서, 진공성형유닛(100)을 소재주입장치로 작동시킬 때 챔버(210) 내부로 소재가 주입되는 상황을 간편하게 확인할 수 있다. 또한, 렌즈 성형과 동시에 렌즈 내부에 공기가 포집 되는지의 여부를 확인할 수 있다.

연결부(240)의 중공부(250)는 분사유닛(100)의 분사노즐(130)이 이격 되었을 때 공기의 배출통로로서의 공간을 충분히 하도록 구성할 수 있다. 또한, 소재주입장치로서 챔버(210) 내부로 소재가 주입될 때는 몸체부(110)의 일단부가 그 내벽에 완전히 밀착된다. 한편, 중공부(250)의 내벽은 외부와의 밀폐성을 유지할 수 있도록 바람직하게는 전광후협의 테이퍼진 형상으로 형성할 수 있다.

한편, 종래의 트랜스퍼 몰딩 기법 등은 렌즈몰드의 내부에 소재가 과공급되는 경우 이를 처리할 수 있는 별도의 수단이 없다. 이에 과공급된 소재가 렌즈몰드의 소재가 주입되는 부분 등을 통해 일부가 넘친 상태로 경화되므로 렌즈의 표면 불량과 같은 결함이 생길 수 있음은 물론 작업 안정성이 저하되는 문제점이 있었다.

그러나, 본 실시 형태에 따르면, 렌즈몰드(200)의 연결부(240)는 볼록부(220)에 하나만 구비할 수 있다. 즉, 단일 연결부(240)의 중공부(250)가 공기배출 및 소재주입의 역할을 둘 다 수행하는 것이다.

따라서, 챔버(210)에 공급된 소재의 양이 많은 경우 내부에 과공급된 소재를 처리하기 곤란하여, 과잉 공급된 소재가 중공부(250)를 통해 소재공급부인 진공성형유닛(100) 쪽으로 역류할 수 있다.

이렇게 과잉 공급된 소재가 넘친 상태로 경화되는 경우 렌즈의 표면 불량과 같은 결함이 발생할 수 있다. 이에 본 실시 예에서는, 렌즈몰드(200)의 내벽, 바람직하게는 평판부(230)의 내주면에 과잉 공급된 소재가 수용되도록 소정 크기의 과잉수지수용홈(260)을 형성할 수 있다.

따라서, 렌즈몰드(200)에 소재를 공급함에 있어서, 과잉 공급된 소재가 렌즈몰드(200)의 외부에 넘친 상태로 경화되는 것을 방지하여 성형된 렌즈의 표면 불량과 같은 결함을 줄이고 작업 안정성을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 실시 형태에서는 과잉수지수용홈(260)을 하나만 도시하여 설명하고 있다. 그러나, 이러한 과잉수지수용홈(260)은 필요시 두 개 이상 형성할 수 있다.

렌즈몰드(200)는 홀더(340)를 이용하여 발광소자 패키지(300)의 기판(310) 위에 분리되지 않도록 단단히 고정할 수 있다. 이 홀더(340)는 바람직하게 렌즈몰드(200)의 평판부(230)와 발광소자 패키지(300)의 기판(310) 둘레를 상하로 감싸 고정시킬 수 있도록 "ㄷ'자 형상으로 형성할 수 있다.

이때, 렌즈몰드(200)의 평판부(230)의 상면 및 발광소자 패키지(300)의 기판(310)의 하면에는 "ㄷ"자 형상으로 된 홀더(340)의 상하 내측면 사이에 끼워져 렌즈몰드(200)와 발광소자 패키지(300)의 고정 상태를 유지시킬 수 있도록 소정 두께의 상판(350) 및 하판(360)이 각각 구비될 수 있다.

진공성형유닛(100)은, 내부에 길이방향을 따라 수용공간(110a)을 가지는 몸체부(110)와, 몸체부(110)의 일단에 구비되어 내부에 수용공간(110a)과 연결되는 공기배출부를 가지는 헤드부(120)를 포함한다.

헤드부(120)의 공기배출부에는 렌즈몰드(200)의 연결부(240)가 끼워진 상태로 밀착 결합될 수 있다. 이때, 연결부(240)의 외주면에는 외부와의 공기 흐름을 차단하여 밀폐성을 향상시키기 위해 헤드부(120)의 내주면과 밀착되도록 오링(122)이 설치될 수 있다.

몸체부(110)의 수용공간(110a)에는 수용공간(110a)을 따라 전후로 이동 가능하게 소재공급부(111)가 설치된다. 소재공급부(111)는 렌즈 성형용 소재가 채워져 저장되도록 내부가 빈 형태로 구성되고, 일단부에는 헤드부(120)의 공기배출부(121) 상에 위치하도록 분사노즐(130)이 구비될 수 있다.

헤드부(120)의 공기배출부(121)는 헤드부(120)의 내측에 소재공급부(111)의 외주면을 따라 링 형상으로 연결되도록 형성된 환형통로와, 전방측으로 연결부(240)의 중공부(250)와 연결되는 입구(122) 및 몸체부(120)의 일측에 외측으로 개방된 출구(123)와, 입구(122) 및 환형통로를 연결하는 적어도 하나의 연결통로를 포함할 수 있다.

입구(122)는 분사노즐(130)이 전후로 이동할 때 이 입구(122)를 통해 연결부(240)의 중공부(250) 내에 삽입될 수 있도록 분사노즐(130)과 길이방향에 대해 가상의 동일축 상에 위치하도록 형성될 수 있다.

출구(123)는 필요시 헤드부(120)에 설치할 수 있으며, 출구(123)에는 튜브 또는 파이프 등의 연결부재(124)가 더 설치될 수 있고, 연결부재(124)의 단부에는 렌즈몰드(200)의 챔버(210) 내의 공기를 흡입하기 위한 흡입력을 제공하는 흡입펌프(130)를 구비할 수 있다.

그리고, 진공성형유닛(100)의 후방에는 이동수단(400)을 포함할 수 있다. 이동수단(400)은 분사노즐(130)을 전후로 이동시켜 진공성형유닛(100)을 상기 진공흡입장치 또는 소재주입장치로 스위칭 시키기 위한 것이다.

위의 구성을 참조하면, 본 실시 형태의 렌즈 성형 장치는, 렌즈몰드(200)의 연결부(240)가 공기배출부(121)의 입구(122)에 끼워진 채로 결합될 수 있다. 그리고, 진공성형유닛(100)의 분사노즐(130)은 이동수단(400)에 의해 입구(122)를 통과하여 전후진 가능하게 설치된다.

따라서, 분사노즐(140)이 후퇴하여 연결부(240)의 중공부(250)의 내주면으로부터 이격되어 있는 경우 렌즈몰드(200)의 챔버(210), 중공부(250) 및 공기배출부(121)는 서로 연통된 상태가 되므로 흡입펌프(130)의 작동에 의해 챔버(210) 내의 공기가 흡입되어 외부로 배출되는 것이다.

이러한 흡입펌프(140)를 통한 공기의 흡입이 완료되어 챔버(210) 내의 진공도가 일정 수준에 도달하면 이와 반대로 이동수단(400)을 작동시켜 분사노즐(130)을 입구(122)를 통해 전진시키게 된다.

이에 분사노즐(130)이 연결부(240)의 중공부(250)의 내주면에 밀착되고, 중공부(250)와 공기배출부(121)의 연결이 차단된 상태로 분사노즐(130)에서 배출된 소재가 중공부(250)를 통해 챔버(210) 내부에 주입되는 것이다. 본 실시 형태에 따른 렌즈 성형 장치의 작용에 대해서는 아래 렌즈 성형 방법에서 보다 상세하게 설명하도록 한다.

소재공급부(111)는 저장된 소재를 분사노즐(130) 쪽으로 이송시킬 수 있도록 내측에 길이방향을 따라 이송스크류(112)가 설치될 수 있다. 이송스크류(112)는 복수의 날개(112a)를 가지며 몸체부(110)의 후방에 설치된 구동모터(151)와 축(150)을 통해 연결될 수 있다. 도면부호 115는 축(150)이 통과하는 관통공을 나타낸다.

구동모터(151)는 후방에 배치된 이동수단(400)과 결합될 수 있다. 본 실시 형태에서의 이동수단(400)은 서로 이격되게 배치된 한 쌍의 롤러(411)(412)와, 이 롤러(411)(412)에 양단이 걸려 회전 가능하게 설치되는 벨트(413)을 포함한다. 벨트(413) 위에는 구동모터(151)가 배치된다.

따라서, 벨트(413)의 전후 회전에 의해 구동모터(151)가 전후로 연동하여 움직이게 된다. 그러면, 구동모터(151)에 연결된 축(152)과 이 축(152)에 연결된 소재공급부(111) 및 분사노즐(130)이 함께 전후로 이동한다. 이에 분사노즐(130)의 단부가 연결부(240)의 중공부(250)의 내벽에 밀착되거나 중공부(250)의 내벽으로부터 이격되는 것이다.

한편, 본 실시 예에서는 소재를 분사노즐(130) 쪽으로 이송시키는 이동수단(400)으로 구동모터(151) 및 이송스크류(112) 등을 도시하여 설명하고 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 이러한 이송수단은 솔레노이드 타입 또는 캠 타입의 디스펜싱 펌프 등으로 다양하게 대체할 수 있다.

몸체부(110)의 상측에는 소재공급부(111)의 길이방향을 따라 장공의 가이드공(166)이 형성될 수 있다. 가이드공(166)의 상측에는 소재를 임시로 저장하여 저장부(111)로 공급시 작업을 용이하게 하기 위한 시린지(160, syringe)가 설치될 수 있다.

시린지(160)의 내측 수용공간에는 저장된 소재를 가압하여 통해 하측의 소재공급부(111)로 배출시키기 위한 가압판(161)이 설치될 수 있다. 이때, 가압판(161)은 수용공간에 수용된 소재를 하측의 소재공급부(111)로 공급할 수 있는 것이면 다른 것으로 얼마든지 다양하게 대체할 수 있다.

한편, 본 실시 예에서는 소재를 저장하는 수단으로 시린지(160)를 도시하여 설명하고 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 이러한 소재저장수단은 필요시 슈트 또는 호퍼 등으로 다양하게 대체할 수 있다.

시린지(160)는 내부에 수지를 수용하기 위한 수용공간을 가진다. 시린지(160)는 소재공급부(111)의 일측면(도면 상으로 상면)에 형성된 투입구(115)에 연결부재(163)를 통해 연결된다. 본 실시 예에서는 연결부재(163)로 다수의 파이프(163)가 연결된 구조를 도시하여 설명하고 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 이러한 연결부재(163)는 필요시 튜브 또는 플렉시블관 등으로 다양하게 대체할 수 있다.

이때, 연결부재(163)는 몸체부(110)의 가이드공(166)에 위치하게 된다. 가이드공(166)은 소재공급부(111)가 축(150)의 전후 이동에 의해 수용공간(110a)을 따라 전후로 이동할 때 연결부재(163)가 진공성형유닛(100)의 특정 부위에 걸려 그 이동이 방해되는 것을 방지하는 역할을 하게 된다.

또한, 연결부재(163)의 단부에는 소재공급부(111)에 형성된 투입구(115)와 결합될 때 그 연결부위를 밀봉할 수 있도록 예컨대 플랜지 형상의 돌출편(164)이 구비될 수 있다. 이 돌출편(164)에는 필요시 패킹과 같은 실링수단을 더 설치하여 밀폐효과를 높일 수 있다.

몸체부(110)의 수용공간(110a)의 내주면에는 헤드부(120)에 형성된 유체통로(121)와의 연통을 차단시키기 위해 하나 이상의 공기유입방지홈(113)이 형성될 수 있다. 이때, 소재공급부(111)의 외주면에는 공기유입방지홈(113)의 내주면에 밀착되도록 하나 이상의 오링(114)이 구비될 수 있다.

이 오링(114)은 챔버(210)로부터의 공기흡입시 공기배출부를 통해 유입된 공기가 예기치 않게 몸체부(110)의 수용공간(110a)으로 흘러 들어오는 것을 방지하는 역할을 한다. 이때, 공기유입방지홈(113)에는 이러한 기밀성을 유지하면서 소재공급부(111)가 전후로 이동할 때 몸체부(110)의 내주면에 마찰되어 받게 되는 충격을 최소화시킬 수 있도록 그리스(grease)와 같은 고점도의 윤활제를 채워 윤할층(113a)을 구비할 수 있다.

한편, 본 실시 예에 따른 렌즈 성형 장치는, 앞서 설명한 흡입펌프(140), 이동수단(400), 구동모터(151) 및 시린지(160)의 가압판(161) 등의 동작을 제어하여 이러한 장치를 구동 또는 정지시키기 위한 제어부(미도시)가 더 마련될 수 있다.

위와 같이 구성된 본 발명의 일 실시 형태에 따른 렌즈 성형 장치를 이용한 렌즈 성형 방법의 일 실시 형태를 설명하면 다음과 같다. 단, 설명의 편의를 위해 도면 상의 좌측을 정방향, 도면 상의 우측을 역방향으로 가리켜 설명하기로 한다.

발광소자 패키지(300)의 기판(310)의 발광다이오드 칩(320)이 실장된 면에 렌즈몰드(200)를 배치하여 렌즈몰드(200) 내측으로 챔버(210)를 형성한다. 이후, 렌즈몰드(200)의 연결부(240)를 헤드부(120)의 공기배출부(121)의 입구(122)에 끼워 결합시켜 연결부(240)의 중공부(250)와 헤드부(120)의 공기배출부(121)를 서로 연결시킨다.

이후, 이동수단(400)을 구동시켜 롤러(411)(412)를 역방향으로 회전시키면 롤러(411)(422)의 역방향 회전에 의해 벨트(413)가 후방으로 회전하면서 벨트(413) 위에 배치된 구동모터(151)가 후퇴하게 된다.

이때, 구동모터(151)에 연결된 축(150)과 이 축(150)에 연결된 소재공급부(111)가 함께 후퇴하면서 소재공급부(111)의 전단부에 구비된 분사노즐(130)도 후 방향으로 함께 이동하게 된다.

따라서, 분사노즐(130)의 단부가 렌즈몰드(200)의 연결부(240)에 구비된 중공부(250)의 내주면으로부터 이격된다. 이에 공기배출부(121)의 입구(122)가 개방되어 렌즈몰드(200)의 챔버(210), 중공부(250) 및 헤드부(10)의 공기배출부(121)가 하나의 통로로 연결된다.

이후, 공기배출부(121)의 출구(123)에 연결된 흡입펌프(140)를 작동시키면 렌즈몰드(200)의 챔버(210) 내에 채워져 있던 공기가 하나의 통로로 연결된 연결부(240)의 중공부(250), 공기배출부(121)의 입구(122), 공기배출부(121), 공기배출부(121)의 출구(123) 및 연결부재(124)를 차례로 통과하여 외부로 배출된다. 위와 같이 챔버(210) 내의 공기가 신속하게 외부로 모두 배출되면 이후 소재 충진시 렌즈의 성형 불량이 최소화되고 작업성이 향상될 수 있다.

이때, 이동수단(400) 및 흡입펌프(140)는 제어부에 의해 그 동작이 제어될 수 있다. 또한, 바람직하게는 챔버(210) 내의 진공도가 일정 수준에 도달하는 경우 상기 제어부가 공기흡입 동작을 자동으로 멈추도록 구성함으로써 작업 시간을 단축시킴은 물론 작업 안정성을 향상시킬 수 있다.

위와 같이 챔버(210) 내의 공기가 모두 흡입되어 챔버(210) 내부의 진공도가 일정 수준에 도달하게 되면 제어부를 통해 이송수단(400)을 반대방향으로 구동시키게 된다.

이에 롤러(411)(412)가 앞선 동작과 반대인 정방향으로 회전하게 되고 롤러(411)(422)의 정방향 회전에 의해 벨트(413)가 전방으로 회전하면서 벨트(413) 위에 배치된 구동모터(151)가 연동하여 전진함으로써 최초 배치된 위치로 복귀하게 된다.

이때, 구동모터(151)에 연결된 축(150)과 축(150)에 연결된 소재공급부(111)가 함께 전진하면서 소재공급부(111)의 일단에 구비된 분사노즐(130)이 전방으로 함께 이동하게 된다.

따라서, 분사노즐(130)의 단부가 렌즈몰드(200)의 연결부(240)에 형성된 중공부(250)에 삽입되어 그 내주면에 밀착된다. 이에 공기배출부(121)의 입구(122)가 분사노즐(130)에 의해 막힌 상태가 되고, 연결부(240)의 중공부(250)와 헤드부(120)의 공기배출부(121) 간의 연결이 차단된다. 따라서, 챔버(210) 내부의 진공상태가 계속하여 유지되는 것이다.

이후, 시린지(160)의 내측에 형성된 수용공간에 구비된 가압판(161)을 하강시키면 저장된 소재가 파이프(163)를 통해 분사유닛(100)의 소재공급부(111)에 공급된다.

이와 함께 구동모터(151)를 작동시키면 구동모터(151)의 축(150)과 이 축(150)에 연결된 이송스크류(112)가 회전하면서 소재공급부(111)에 저장된 소재를 분사노즐(130) 방향으로 전진시키게 된다.

이렇게 전진된 소재는 분사노즐(130)을 통해 배출되어 연결부(240)의 중공부(250)를 거쳐 렌즈몰드(200)에 의해 형성된 챔버(210) 내부로 유입되면서 챔버(210)를 볼록부(210)의 내주면 형상인 렌즈 형상으로 채우게 된다.

이후, 소재 주입이 완료되면 이동수단(400)을 역방향으로 재구동시켜 분사노즐(130)을 후방으로 이동시키고 연결부(240)의 중공부(250)로부터 분리시킨다.

이때, 챔버(210) 내부로 공급되고 남은 소재는 렌즈몰드(200)의 내주면에 형성된 수지수용홈(260)에 수용되어 과잉 공급된 부분이 분사유닛(100) 쪽으로 역류하는 것을 방지하게 된다.

이후, 분사유닛(100) 전체를 후방으로 이동시켜 헤드부(120)를 유체이동부(240)로부터 완전히 분리시킨다. 그리고, 렌즈몰드(200)의 챔버(210) 내에 채워진 수지를 경화시킨다. 이후, 홀더(340)의 결합상태를 해제한다. 그리고, 렌즈몰드(200)를 기판(310)으로부터 분리시키면 발광다이오드 칩(320)이 설치된 발광 면에 고품질의 렌즈를 가지는 발광소자 패키지(300)가 완성되는 것이다.

한편, 본 실시 형태에서는 이동수단(400)으로 레일 형상의 롤러(411)(412)와 벨트(413) 등을 도시하여 설명하고 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

예컨대, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 이동수단으로 받침판(501) 위에 고정 설치되는 실린더장치(500)를 구성할 수 있다. 이 실린더장치(500)는 전방에 구동모터(151)의 후방부와 연결 설치된 로드(510)와, 일측에 컴프레서 등과 연결되는 하나 이상의 유압튜브(520)를 가진다. 또한, 실린더장치(500)는 유압튜브(510)를 통해 유체를 공급받아 로드(510)가 전후로 움직이도록 하여 구동모터(151)를 전후진 시키는 것이다.

따라서, 로드(510)의 전후 이동에 따라 구동모터(151)가 함께 전진하거나 후퇴하면서 구동모터(151)에 연결된 축(152)과 이 축(152)에 연결된 소재공급부(111) 및 분사노즐(130)이 함께 전진하거나 후퇴하게 된다.

이에 분사노즐(130)의 단부가 연결부(240)의 내측에 구비된 중공부(250)의 내주면에 밀착되거나 또는 중공부(250)의 내주면으로부터 이격되면서 중공부(250)와 공기배출부(121)의 연결 상태를 개방하는 것이다. 이하, 다른 구성은 이전 실시 예와 동일하므로 이에 상세한 설명은 생략하기로 한다.

그리고, 본 발명의 일 실시 형태에서는 렌즈몰드(200)의 연결부(240)가 헤드부(120)의 내측에 형성된 공기배출부(121)의 입구(122)에 삽입되어 그 내주면에 밀착 결합되는 구조로 되어 있다. 그러나, 본 발명은 반드시 이러한 구조에 한정되는 것은 아니다.

예컨대, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 렌즈몰드(200)와 진공성형유닛(100)의 결합구조는, 헤드부(120)의 공기배출부(121)의 입구(122)가 렌즈몰드(220)의 연결부(240)의 내측에 형성된 중공부(250)에 삽입되어 중공부(250)의 내주면에 밀착 결합되는 형태로 변경될 수 있다.

이와 같이 헤드부(120)가 연결부(240)의 내측에 삽입되는 경우, 외부와의 밀폐를 위한 오링(125)은 헤드부(120)의 외주면에 설치하여 연결부(240)의 내주면에 밀착되도록 할 수 있다.

이때, 연결부(240)의 내주면에는 분사노즐(130)이 통과할 수 있는 소정 크기의 구멍을 제외하고 나머지 공간들은 채움으로써 공기흡입 및 소재주입 효과를 향상시킬 수 있도록 차단편(221)이 형성될 수 있다. 이하, 다른 구성은 이전 실시 예와 동일하므로 이에 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다.

따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

100 ; 진공성형유닛 110 ; 몸체부
111 ; 소재공급부 120 ; 헤드부
121 ; 공기배출부 122 ; 입구
123 ; 출구 124 ; 연결부재
125 ; 오링 130 ; 분사노즐
140 ; 흡입펌프 150 ; 축
151 ; 구동모터 160 ; 시린지
161 ; 가압판 164 ; 투입구
200 ; 렌즈몰드 210 ; 챔버
220 ; 볼록부 230 ; 평판부
240 ; 연결부 250 ; 중공부
260 ; 과잉수지수용홈 300 ; 발광소자 패키지
310 ; 기판 320 ; 발광다이오드 칩
330 ; 와이어 340 ; 홀더
350 ; 상판 360 ; 하판

Claims (35)

1. 일측에 연결부를 가지며, 발광수단의 발광면 측에 배치된 렌즈몰드; 및
   상기 연결부를 통해, 상기 렌즈몰드 내측의 공기를 외부로 배출시키거나, 상기 렌즈몰드 내측으로 소재를 주입하는 진공성형유닛; 을 포함하는 렌즈 성형 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 연결부가 한 개인 것을 특징으로 하는 렌즈 성형 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 진공성형유닛은,
   일단이 상기 연결부와 연통되는 공기배출부를 구비한 몸체부; 및
   상기 몸체부의 내측에 설치된 소재공급부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 성형 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 공기배출부는 상기 몸체부의 내측에 형성된 공기통로이며, 상기 공기통로의 양단에 상기 연결부와 연통되는 입구 및 상기 몸체부의 외측으로 개방되는 적어도 하나의 출구가 구비된 것을 특징으로 하는 렌즈 성형 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 공기통로는,
   상기 출구를 가지며, 상기 몸체부의 내주면과 상기 소재공급부의 외주면 사이에 형성된 환형통로; 및
   상기 입구와 상기 환형통로를 연결하는 적어도 하나의 연결통로; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 성형 장치.
6. 제3항에 있어서,
   상기 연결부는 중공부를 갖는 돌출부이며, 상기 돌출부가 상기 공기배출부의내측에 끼워져 결합되는 것을 특징으로 하는 렌즈 성형 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 돌출부의 외주면에 오링이 설치된 것을 특징으로 하는 렌즈 성형 장치.
8. 제3항에 있어서,
   상기 연결부는 중공부를 갖는 돌출부이며, 상기 중공부에 상기 몸체부의 일단부가 끼워져 결합되는 것을 특징으로 하는 렌즈 성형 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 몸체부의 일단부의 외주면에 오링이 설치된 것을 특징으로 하는 렌즈 성형 장치.
10. 제6항 또는 제8항에 있어서,
    상기 연결부의 중공부가 테이퍼지게 형성된 것을 특징으로 하는 렌즈 성형 장치.
11. 제3항에 있어서,
    상기 소재공급부를 이동시켜 상기 연결부에 연결시키는 이동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 성형 장치.
12. 제11항에 있어서, 이동수단은,
    상기 소재공급부의 후방에 서로 이격되게 배치된 한 쌍의 롤러;
    상기 한 쌍의 롤러에 의해 회전이 가능하게 설치된 벨트; 및
    일단이 상기 소재공급부와 연결되며, 상기 벨트 위에 배치된 지지체; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 성형 장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 지지체는 구동모터이며, 상기 소재공급부의 내측에 상기 구동모터의 축과 연결되게 이송스크류가 구비된 것을 특징으로 하는 렌즈 성형 장치.
14. 제11항에 있어서,
    상기 이동수단은, 일단이 상기 소재공급부의 후방에 연결되는 로드를 갖는 실린더장치인 것을 특징으로 하는 렌즈 성형 장치.
15. 제1항에 있어서, 상기 렌즈몰드는,
    중앙의 볼록부; 및
    상기 볼록부의 하단 둘레의 평판부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 성형 장치.
16. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈몰드의 내주면에 적어도 하나의 과잉소재수용홈이 형성된 것을 특징으로 하는 렌즈 성형 장치.
17. 제3항에 있어서,
    상기 공기배출부와 연결되는 흡입펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 성형 장치.
18. 제17항에 있어서,
    상기 공기배출부와 상기 흡입펌프가 연결부재로 연결된 것을 특징으로 하는 렌즈 성형 장치.
19. 제3항에 있어서,
    상기 몸체부의 내주면에 형성된 적어도 하나의 공기유입방지홈; 및
    상기 공기유입방지홈의 위치에서 상기 소재공급부의 외주면에 설치된 적어도 하나의 오링; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 성형 장치.
20. 제19항에 있어서,
    상기 공기유입방지홈에 윤할층이 구비된 것을 특징으로 하는 렌즈 성형 장치.
21. 제3항에 있어서,
    상기 몸체부 위에 배치된 소재저장부; 및
    상기 소재공급부와 상기 소재저장부를 연결하는 연결부재; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 성형 장치.
22. 제21항에 있어서,
    상기 몸체부에 가이드공이 형성되며, 상기 가이드공은 상기 연결부재가 통과하도록 장공으로 형성된 것을 특징으로 하는 렌즈 성형 장치.
23. 제21항에 있어서,
    상기 소재저장부는 시린지, 슈트 또는 호퍼 중 하나인 것을 특징으로 하는 렌즈 성형 장치.
24. 제1항에 있어서, 상기 발광수단은,
    복수의 전극을 갖는 기판;
    상기 기판 상면에 실장된 발광다이오드 칩; 및
    상기 전극과 상기 발광다이오드 칩을 전기적으로 연결하는 하나 이상의 와이어; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 성형 장치.
25. 제24항에 있어서,
    상기 발광수단의 기판과 상기 렌즈몰드를 서로 고정시키는 홀더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 성형 장치.
26. 일측에 연결부를 갖는 렌즈몰드를 발광수단의 발광면 측에 배치하는 단계;
    상기 렌즈몰드의 연결부에 진공성형유닛의 몸체부를 결합하는 단계;
    상기 몸체부의 내측에 구비된 소재공급부를 후퇴시켜 상기 연결부로부터 이격시키며, 상기 연결부와 상기 몸체부의 내측의 공기배출부를 서로 연결하는 단계;
    상기 연결부 및 상기 공기배출부를 통해 상기 렌즈몰드 내측의 공기를 외부로 배출시키는 단계;
    상기 소재공급부를 전진시켜 상기 연결부에 연결하는 단계;
    상기 소재공급부의 소재를 상기 연결부를 통해 주입하여 상기 렌즈몰드 내측을 채우는 단계; 및
    상기 렌즈몰드 내측에 채워진 소재를 경화시키는 단계; 를 포함하는 렌즈 성형 방법.
27. 제26항에 있어서,
    상기 공기 배출 및 소재 주입이 한 개의 연결부를 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 렌즈 성형 방법.
28. 제26항에 있어서,
    상기 연결부와 상기 몸체부의 결합은, 상기 몸체부를 상기 연결부의 내측에 삽입하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 렌즈 성형 방법.
29. 제26항에 있어서,
    상기 연결부와 상기 몸체부의 결합은, 상기 연결부를 상기 공기배출부에 삽입하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 렌즈 성형 방법.
30. 제26항에 있어서,
    전후로 회전하는 벨트 위에 상기 소재공급부의 후방과 연결되는 지지체를 배치하고,
    상기 벨트의 동작에 의해 상기 소재공급부가 전진 또는 후진되면서 상기 소재공급부의 일단부가 상기 연결부에 밀착되거나 이격되도록 하여, 상기 몸체부의 공기배출부를 폐쇄하거나 개방하는 것을 특징으로 하는 렌즈 성형 방법.
31. 제30항에 있어서,
    상기 지지체는 구동모터이며, 상기 구동모터의 축을 상기 소재공급부의 내측에 구비된 이송스크류에 연결하여, 상기 소재공급부의 소재를 상기 연결부를 통해 상기 렌즈몰드의 내측에 주입하는 것을 특징으로 하는 렌즈 성형 방법.
32. 제26항에 있어서,
    상기 소재공급부의 후방에 로드가 연결되도록 실린더장치를 배치하고,
    상기 로드의 전후진에 의해 상기 소재공급부가 전진 또는 후진되면서 상기 소재공급부의 일단부가 상기 연결부에 밀착되거나 이격되도록 하여, 상기 몸체부의 공기배출부를 폐쇄하거나 개방하는 것을 특징으로 하는 렌즈 성형 방법.
33. 제30항에 있어서,
    상기 렌즈몰드의 내측에 과잉 공급된 소재는 상기 렌즈몰드의 내주면에 형성된 과잉수지수용홈에 수용되는 것을 특징으로 하는 렌즈 성형 방법.
34. 제26항에 있어서,
    상기 공기 배출 동작은 렌즈몰드 내측의 진공도가 일정 수준에 도달하면 자동으로 멈추는 것을 특징으로 하는 렌즈 성형 방법.
35. 제26항에 있어서,
    상기 공기 배출 동작은 상기 공기배출부와 연결된 흡입펌프를 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 렌즈 성형 방법.

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