KR20150040591A

KR20150040591A - 렌즈모듈 및 이를 포함하는 발광소자패키지

Info

Publication number: KR20150040591A
Application number: KR20130119298A
Authority: KR
Inventors: 이정호; 김성진
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2013-10-07
Filing date: 2013-10-07
Publication date: 2015-04-15
Also published as: KR102024297B1

Abstract

본 발명은 발광소자패키지에 포함되는 렌즈모듈에 관한 것으로, 발광소자용 렌즈 구조에서 외부 베젤부와 결합하는 체결부를 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 지지부에 마련되며, 결합영역을 포함하는 체결부;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 체결부를 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 체결부를 마련하여 보다 신뢰성 있는 구조의 발광소자패키지를 구현할 수 있는 장점도 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 렌즈모듈의 사시개념도이며, 도 2는 도 1의 렌즈모듈의 A-A' 단면을 도시한 것이며, 도 3은 도 2의 단면 부분의 평면도를 도시한 것이다.
도 4 및 도 5는 제3실시예에 따른 발광소자패키지의 구성을 도시한 것이다.
도 6 및 도 7는 상술한 본 발명의 제3실시예와는 다른 변형 제4실시예를 도시한 것이다.

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 사시개념도이며, 도 2는 도 1의 렌즈모듈의 A-A' 단면을 도시한 것이며, 도 3은 도 2의 단면 부분의 평면도를 도시한 것이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 렌즈모듈은 렌즈부(110)와 상기 렌즈부 외각에서 연장되는 지지부(120) 및 상기 지지부(120)에 마련되며, 체결영역(X)을 포함하는 결합부;를 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 외부의 베젤부나 리플렉터 등의 구조물과 상기 렌즈부(110)를 결합시킬 수 있는 결합부(X)를 구비할 수 있으며, 상기 결합부는 홀의 형태나 후술하는 실시예에서는 돌출구조물 형태를 포함할 수 있다. 도 1 내지 도 3의 렌즈모듈의 실시예에서는 상기 결합부(X)를 상기 지지부(110)를 관통하는 구조의 관통홀(H)의 구조로 구현한 것을 들어 설명하기로 한다.

특히, 상기 관통홀(H)의 구조는 상기 지지부를 관통하는 구조로 형성될 수 있으며, 나아가 상기 지지부의 양표면에서 관통홀의 중심부로 갈수록 테이퍼진 형태로 구현될 수 있다.

즉, 도 3에 도시된 것과 같이, 상기 관통홀(H)는 상기 지지부(120)의 상부 표면에서 상기 지지부(120)의 두께의 중심부(b)와의 사이에 경사각을 이루는 부분(a, c)으로 테이퍼지도록 형성하는 것이 더욱 바람직하다. 이러한 구조는 추후 상기 관통홀(H)에 삽입되는 외부 결합요소(이를테면, 도 6, 도 5의 베젤부 하부의 제3결합부재(220))를 핫스테이킹(Hot Stacking) 방식으로 결착시키는 경우, 테이퍼진 부분의 오목한 경사를 따라서 융착되는 재료가 고이는 구조로 융착면을 확장할 수 있도록 하여 결합력을 높일 수 있는 장점을 구현할 수 있게 된다.

3. 제실시예

본 제2실시예에서는 제1실시예의 렌즈모듈을 적용한 발광소자패키지의 구성예를 들어 설명하기로 한다.

도 4 및 도 5는 제3실시예에 따른 발광소자패키지의 구성을 도시한 것이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 발광소자패키지는, 도 1 내지 도 3에서 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.

특히, 상기 렌즈모듈(100)의 지지부(120)에 형성되는 결합부에는 제1실시예의 관통홀(H)이 형성되며, 상기 관통홀(H)은 상부 및 하부면에서 중심부로 갈수록 테이퍼가 진 형태로 구성된다.

상기 관통홀(H)에는 상기 베젤부의 하면부(220)에서 연장되는 제1결합부재(211)가 삽입되는 구조로 결합하며, 이후 핫스테이킹(Hot Staking) 등의 방법으로 융착되어 결합하게 된다. 이 경우 상기 관통홀(H)의 테이퍼진 부분(H1, H2)에는 융착된 재료가 고이며 렌즈모듈의 지지부 표면과 베젤부(220)의 하면부 간의 강한 결합을 유도할 수 있도록 하게 된다.

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.

또한, 렌즈모듈(100)의 내부에 광원수용영역의 구조를 발광소자수용영역(111b)은 볼록한 곡률을 가지는 캐비티로 가공하고, 발광소자를 실장하는 PCB 수용영역(111a)는 PCB 형상에 대응되는 캐비티로 가공하는 2 중 구조의 광원수용영역(111)을 형성하여, 서로 굴절율이 상이한 구성물질을 광이 투과하도록 하여 광의 확산 및 산란율을 높일 수 있도록 함과 동시에, 발광소자수용영역(111b)의 볼록한 곡률로 인한 확산 및 산란율을 더욱 증진할 수 있도록 할 수 있게 할 수 있다.

4. 제3실시예

도 6 및 도 7는 상술한 본 발명의 제2실시예와는 다른 변형 제3실시예를 도시한 것이다.

도 6 및 도 7를 참조하면, 상기 제3실시예는 본 발명의 제1실시예의 렌즈모듈(100)을 포함하는 발광소자 패키지인 점에서는 유사하나, 베젤부(200)의 하면에 제1결합부재를 구비하는 구조가 아니라, 별개의 베이스플레이트(300)을 구비하여 렌즈모듈(100)과 베젤부(200)를 결합시키는 구성을 도시한 것이다.

상기 베이스플레이트(300)은 기판(310) 상에 돌출구조물(이하, '제2결합부재'라 한다.;320)이 형성된 것으로, 상기 제2결합부재(320)가 상기 렌즈모듈(100)의 관통홀(H)을 통과하여 상기 베젤부(200)의 하부면(220)에 밀착하고, 핫스테이킹을 통해 융착하는 경우 상기 제2결합부재(320)가 융착되며, 관통홀(H)의 테이퍼진 부분(H1, H2)에 고이게 되어 렌즈모듈(100)의 표면과 베젤부의 하부면(220)을 강하게 결착될 수 있도록 한다.

본 제3실시예는 상술한 제2실시예와 비교하여 베이스플레이트가 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.

특히, 도시되지는 않았으나, 상기 베젤부(200)의 하부면(220)에 상기 제2결합부재(320)과의 대응위치에 렌즈모듈의 관통홀(H)와 동일한 구조의 제2관통홀을 형성하고, 상기 제2관통홀까지 상기 제2결합부재가 삽입된 후 핫스테이킹을 하는 구조로 구현하여, 보다 강한 결합을 구현할 수도 있다. 물론, 이 경우 상기 제2관통홀의 구조도 본 발명의 렌즈모듈에 구현되는 관통홀의 구조와 동일하게 테이퍼진 형상을 구현할 수 있다.

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: 렌즈브
120: 지지부
200: 베젤부
210: 측면부
220: 하면부
211: 제1결합부재
300: 베이스플레이트
310: 기판
320: 제2결합부재
400: 광원모듈
410: 발광소자
420: PCB

Claims

렌즈부;
상기 렌즈부 외각에서 연장되는 지지부; 및
상기 지지부에 마련되며, 외부구조물과 결합하는 결합부;
를 포함하는 렌즈모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 렌즈부는,
상기 렌즈부의 내부 중심에 광원수용영역을 포함하는 렌즈모듈.
청구항 2에 있어서,
상기 결합부는,
상기 지지부를 관통하는 관통홀을 포함하는 렌즈모듈.
청구항 3에 있어서,
상기 관통홀은,
상기 지지부의 일 표면 또는 양 표면에서 관통홀의 중심부로 갈수록 테이퍼진 렌즈모듈.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항의 렌즈모듈;
상기 렌즈모듈의 렌즈부의 내부에 수용되는 광원모듈;
상기 렌즈모듈의 렌즈부의 대응위치가 개구되는 베젤부;
상기 베젤부의 하부에 상기 렌즈모듈의 결합부와 결착하는 제1결합부재를 더 포함하는 발광소자패키지.
청구항 5에 있어서,
상기 베젤부는,
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 발광 소자 패키지.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항의 렌즈모듈;
상기 렌즈모듈의 렌즈부의 내부에 수용되는 광원모듈;
상기 렌즈모듈의 렌즈부와 대응위치가 개구되는 베젤부;
상기 렌즈모듈의 관통홀을 통과하여 상기 베젤부의 하면부와 결착하는 제2결합부재를 포함하는 베이스플레이트;를 더 포함하는 발광소자패키지.
청구항 7에 있어서,
상기 베젤부의 하면부는,
상기 제4결합부재가 삽입가능한 제2관통홀이 더 포함하는 발광소자패키지.
청구항 8에 있어서,
상기 제3관통공은,
상기 베젤부의 하부면의 일표면 또는 양표면에서 상기 베젤부의 하부면 중심부로 갈수록 테이퍼진 구조인 발광소자패키지.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항의 렌즈모듈과,
상기 렌즈모듈의 렌즈부의 내부에 수용되는 광원모듈 및
상기 렌즈모듈의 렌즈부와 대응위치가 개구되는 베젤부를 포함하는 발광소자패키지를 포함하는 차량용램프.