KR20180035448A - 광학 렌즈, 및 이를 구비한 라이트 유닛 및 조명 장치 - Google Patents
광학 렌즈, 및 이를 구비한 라이트 유닛 및 조명 장치 Download PDFInfo
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Abstract
실시 예에 개시된 광학 렌즈는, 몸체 하부에 제1축 방향으로 긴 길이를 갖는 제1바닥면 및 제2바닥면; 상기 제1,2바닥면 사이에 오목한 리세스; 상기 리세스의 제1축 방향을 따라 배치되며, 볼록한 제1입사면, 상기 제1바닥면과 상기 제1입사면 사이에 볼록한 제2입사면, 및 상기 제2바닥면과 상기 제1입사면 사이에 볼록한 제3입사면을 갖는 입사면, 상기 몸체의 제1축 방향을 따라 배치되며, 상기 몸체의 서로 반대측 측면에 배치된 제1,2반사면; 상기 몸체의 제1축 방향을 따라 배치되며, 볼록한 제1출사면, 상기 제1출사면과 상기 제1반사면 사이에 제2출사면, 및 상기 제1출사면과 상기 제2반사면 사이에 제3출사면을 갖는 출사면; 상기 제2입사면과 상기 제1바닥면 사이에 제1면, 상기 제3입사면과 상기 제2바닥면 사이에 제2면, 상기 제1반사면과 상기 제1바닥면 사이에 제3면, 및 상기 제2반사면과 상기 제2바닥면 사이에 제4면을 포함하며, 상기 제1면 내지 제4면은 상기 몸체의 제1축 방향을 따라 배치되며, 상기 제3,4면의 높이는 상기 제1,2면의 높이보다 높을 수 있다.
Description
본 발명은 광학 렌즈에 관한 것이다.
본 발명은 광학 렌즈를 갖는 라이트 유닛 및 조명 장치에 관한 것이다.
발광 소자, 예컨대 발광 다이오드(Light Emitting Diode)는 전기 에너지를 빛으로 변환하는 반도체 소자의 일종으로, 기존의 형광등, 백열등을 대체하여 차세대 광원으로서 각광받고 있다.
발광 다이오드는 반도체 소자를 이용하여 빛을 생성하므로, 텅스텐을 가열하여 빛을 생성하는 백열등이나, 또는 고압 방전을 통해 생성된 자외선을 형광체에 충돌시켜 빛을 생성하는 형광등에 비해 매우 낮은 전력만을 소모한다.
또한, 발광 다이오드는 반도체 소자의 전위 갭을 이용하여 빛을 생성하므로 기존의 광원에 비해 수명이 길고 응답특성이 빠르며, 친환경적 특징을 갖는다.
이에 따라, 기존의 광원을 발광 다이오드로 대체하기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 발광 다이오드는 실내외에서 사용되는 각종 램프, 표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 사용이 증가하고 있다.
실시 예는 새로운 광학 렌즈를 제공한다.
실시 예는 일방향으로 길이가 긴 바 형상을 갖는 광학 렌즈를 제공한다.
실시 예는 적어도 3개의 서로 다른 입사면과, 적어도 3개의 서로 다른 출사면을 갖는 광학 렌즈를 제공한다.
실시 예는 일방향으로 긴 길이를 갖는 몸체 상에 적어도 5개의 서로 다른 입사면과, 적어도 3개의 출사측 출사면과 적어도 2개의 바닥 측 출사면을 갖는 광학 렌즈를 제공할 수 있다.
실시 예는 입사측 하부로 진행되는 광을 투과시켜 주는 면들을 갖는 광학 렌즈 및 이를 갖는 라이트 유닛을 제공한다.
실시 예는 복수의 발광 소자 상에 바 형상을 갖는 광학 렌즈를 갖는 라이트 유닛을 제공한다.
실시 예는 광학 렌즈의 리세스 내에 배치된 복수의 발광 소자를 갖는 라이트 유닛을 제공한다.
실시 예는 발광 소자의 상면 및 측면으로부터 방출된 광을 광학 렌즈의 입사면으로 입사시켜 줄 수 있는 라이트 유닛을 제공한다.
실시 예는 발광 소자가 배치된 회로 기판의 길이 방향으로 긴 길이를 갖는 광학 렌즈를 갖는 라이트 유닛을 제공한다.
실시 예는 복수의 발광 소자 각각이 복수의 발광 칩을 갖고 상기 광학 렌즈의 길이 방향으로 배열된 라이트 유닛을 제공한다.
실시 예는 복수의 발광 소자의 측벽에 반사 측벽을 배치하여, 패키징된 복수의 발광 칩의 양측으로 방출된 광을 반사할 수 있는 라이트 유닛을 제공할 수 있다.
실시 예는 하나의 회로 기판 상에 복수의 광학 렌즈가 배치된 라이트 유닛을 제공한다.
실시 예에 따른 광학 렌즈 및 발광 소자를 갖는 라이트 유닛 및 조명 장치을 포함하는 조명 장치를 제공한다.
실시 예에 따른 광학 렌즈는, 몸체 하부에 제1축 방향으로 긴 길이를 갖는 제1바닥면 및 제2바닥면; 상기 제1,2바닥면 사이에 오목한 리세스; 상기 리세스의 제1축 방향을 따라 배치되며, 볼록한 제1입사면, 상기 제1바닥면과 상기 제1입사면 사이에 볼록한 제2입사면, 및 상기 제2바닥면과 상기 제1입사면 사이에 볼록한 제3입사면을 갖는 입사면; 상기 몸체의 제1축 방향을 따라 배치되며, 상기 몸체의 서로 반대측 측면에 배치된 제1,2반사면; 상기 몸체의 제1축 방향을 따라 배치되며, 볼록한 제1출사면, 상기 제1출사면과 상기 제1반사면 사이에 제2출사면, 및 상기 제1출사면과 상기 제2반사면 사이에 제3출사면을 갖는 출사면; 상기 제2입사면과 상기 제1바닥면 사이에 제1면, 상기 제3입사면과 상기 제2바닥면 사이에 제2면, 상기 제1반사면과 상기 제1바닥면 사이에 제3면, 및 상기 제2반사면과 상기 제2바닥면 사이에 제4면을 포함하며, 상기 제1면 내지 제4면은 상기 몸체의 제1축 방향을 따라 배치되며, 상기 제3,4면의 높이는 상기 제1,2면의 높이보다 높을 수 있다.
실시 예에 따른 라이트 유닛은, 제1축 방향으로 긴 길이를 갖는 회로 기판; 상기 회로 기판 상에 제1축 방향으로 배열된 복수의 발광 소자; 및 상기 복수의 발광 소자 상에 배치된 바 형상의 광학 렌즈를 포함하며, 상기 광학 렌즈는, 몸체 하부에 제1축 방향으로 긴 길이를 갖고 상기 회로 기판과 대면하는 제1바닥면 및 제2바닥면; 상기 제1,2바닥면 사이에 오목하며 상기 발광 소자의 적어도 일부가 배치된 리세스; 상기 리세스의 제1축 방향을 따라 배치되며, 볼록한 제1입사면, 상기 제1바닥면과 상기 제1입사면 사이에 볼록한 제2입사면, 및 상기 제2바닥면과 상기 제1입사면 사이에 볼록한 제3입사면을 갖는 입사면; 상기 몸체의 제1축 방향을 따라 배치되며, 상기 몸체의 서로 반대측 측면에 배치된 제1,2반사면; 상기 몸체의 제1축 방향을 따라 배치되며, 볼록한 제1출사면, 상기 제1출사면과 상기 제1반사면 사이에 제2출사면, 및 상기 제1출사면과 상기 제2반사면 사이에 제3출사면을 갖는 출사면; 상기 제2입사면과 상기 제1바닥면 사이에 제1면, 상기 제3입사면과 상기 제2바닥면 사이에 제2면, 상기 제1반사면과 상기 제1바닥면 사이에 제3면, 및 상기 제2반사면과 상기 제2바닥면 사이에 제4면을 포함하며, 상기 제1면 내지 제4면은 상기 몸체의 제1축 방향을 따라 배치되며, 상기 제3,4면의 높이는 상기 제1,2면의 높이보다 높을 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 제1,2반사면은 볼록한 전 반사면을 포함할 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 제3면 및 제4면은 수직한 평면일 수 있다. 상기 제1면 및 제2면은 수직한 평면을 포함할 수 있다. 상기 제1면 및 제2면은 수직 방향으로 오목한 곡면 또는 경사진 면을 포함할 수 있다. 상기 제1면과 상기 제2면은 서로 평행하거나 상기 제1,2바닥면로부터 멀어질수록 더 넓은 간격으로 이격될 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 제1 및 제2면은 서로 평행하며, 상기 제3면 및 제4면은 서로 평행하거나 경사진 면일 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 제3,4면의 높이는 상기 제1,2면의 높이의 1.1배 내지 1.2배의 범위를 가질 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 몸체는 제1축 방향의 길이가 제2축 방향의 길이보다 3배 이상 긴 길이일 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 제2,3입사면, 상기 제1,2반사면 및 상기 제2,3출사면은 상기 리세스의 바닥 중심에 수직한 직선을 기준으로 대칭될 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 광학 렌즈는, 상기 제1,2바닥면에 하 방향으로 돌출된 복수의 지지 돌기를 갖고, 상기 회로 기판에는 상기 복수의 지지돌기가 결합될 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 발광 소자는, 상기 회로 기판 상에 배치된 발광 칩 및 상기 발광 칩 상에 형광체층을 포함하며, 상기 발광 소자는 상기 광학 렌즈의 제1,2면과 대면할 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 제1,2면의 높이는 상기 발광 소자의 상면 높이보다 낮을 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 형광체층의 양측에 상기 제1,2면과 적어도 일부가 대면하는 반사 측벽을 포함할 수 있다.
실시 예는 광학 렌즈의 틸트에 따른 간섭 광 문제를 줄여줄 수 있다.
실시 예는 광학 렌즈의 하부로 진행되는 광을 투과시켜 주어, 출사면으로 서로 다른 광의 간섭을 차단할 수 있다.
실시 예는 광학 렌즈로부터 출사된 광에 의한 핫 스팟과 같은 노이즈를 줄일 수 있다.
실시 예는 라이트 유닛에서의 광 균일도를 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 반사 측벽을 갖는 발광 소자에 의해 광학 렌즈의 입사 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 사이드 뷰 타입의 라이트 유닛에서 광의 균일도를 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 광학 렌즈를 갖는 라이트 유닛 및 이를 구비한 조명 장치의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1은 제1실시 예에 따른 광학 렌즈를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 광학 렌즈의 측 단면도이다.
도 3은 도 2의 광학 렌즈에서 리세스 주변의 제1 내지 제4면을 설명하기 위한 확대도이다.
도 4는 도 1의 광학 렌즈를 갖는 라이트 유닛을 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 1의 광학 렌즈를 갖는 라이트 유닛의 다른 예를 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 4 및 도 5의 라이트 유닛의 측 단면도이다.
도 7은 도 2의 광학 렌즈의 틸트에 따른 문제를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 2의 광학 렌즈의 변형 예이다.
도 9는 도 2의 광학 렌즈의 변형 예이다.
도 10은 도 4 및 도 5의 라이트 유닛의 발광 소자를 나타낸 사시도이다.
도 11은 도 10의 발광 소자의 A-A측 단면도이다.
도 12는 도 10의 발광 소자의 B-B측 단면도이다.
도 13은 도 4 및 도 5의 라이트 유닛에서 발광 소자의 제1변형 예이다.
도 14는 도 13의 발광 소자의 C-C측 단면도이다.
도 15는 도 13의 발광 소자의 D-D측 단면도이다.
도 16은 실시 예에 따른 광학 렌즈를 갖는 조명 장치를 나타낸 도면이다.
도 17은 실시 예에 따른 발광 소자의 상세 구성도이다.
도 18은 실시 예에 따른 발광 소자의 다른 상세 구성도이다.
도 2는 도 1의 광학 렌즈의 측 단면도이다.
도 3은 도 2의 광학 렌즈에서 리세스 주변의 제1 내지 제4면을 설명하기 위한 확대도이다.
도 4는 도 1의 광학 렌즈를 갖는 라이트 유닛을 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 1의 광학 렌즈를 갖는 라이트 유닛의 다른 예를 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 4 및 도 5의 라이트 유닛의 측 단면도이다.
도 7은 도 2의 광학 렌즈의 틸트에 따른 문제를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 2의 광학 렌즈의 변형 예이다.
도 9는 도 2의 광학 렌즈의 변형 예이다.
도 10은 도 4 및 도 5의 라이트 유닛의 발광 소자를 나타낸 사시도이다.
도 11은 도 10의 발광 소자의 A-A측 단면도이다.
도 12는 도 10의 발광 소자의 B-B측 단면도이다.
도 13은 도 4 및 도 5의 라이트 유닛에서 발광 소자의 제1변형 예이다.
도 14는 도 13의 발광 소자의 C-C측 단면도이다.
도 15는 도 13의 발광 소자의 D-D측 단면도이다.
도 16은 실시 예에 따른 광학 렌즈를 갖는 조명 장치를 나타낸 도면이다.
도 17은 실시 예에 따른 발광 소자의 상세 구성도이다.
도 18은 실시 예에 따른 발광 소자의 다른 상세 구성도이다.
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 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예에 따른 광학 렌즈 및 이를 구비한 라이트 유닛을 설명한다.
도 1은 제1실시 예에 따른 광학 렌즈를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 광학 렌즈의 측 단면도이며, 도 3은 도 2의 광학 렌즈의 리세스 주변을 설명하기 위한 확대도이며, 도 4는 도 1의 광학 렌즈를 갖는 라이트 유닛을 나타낸 사시도이다.
도 1내지 도 4를 참조하면, 실시 예에 따른 광학 렌즈(300)는 투명한 몸체로서, 일 방향으로 긴 길이를 가질 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)는 제2축(X) 방향의 너비(X1)보다 제1축(Y) 방향의 길이(Y1)가 더 크게 배치될 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)의 길이(Y1)는 너비(X1)의 3배 이상 예컨대, 4배 이상 또는 4배 내지 6배 범위에 배치될 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)의 길이(Y1)가 상기 범위를 초과하면 상기 광학 렌즈(300)가 휘어지는 문제가 발생될 수 있고, 상기 범위보다 작으면 조명 장치에 탑재되는 광학 렌즈(300)가 개수가 증가될 수 있다. 상기 X축 방향은 상기 광학 렌즈(300)의 너비 방향일 수 있으며, 상기 Y축 방향은 상기 광학 렌즈(300)의 길이 방향일 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)의 길이(Y1)는 60mm 이상 예컨대, 65mm 내지 75mm 범위일 수 있다.
실시 예에 따른 광학 렌즈(300)의 두께(Z1)는 상기 광학 렌즈(300)의 너비(X1)보다 작게 예컨대, 상기 광학 렌즈(300)의 너비(X1)의 1/2.5 이하 예컨대, 1/2.5 내지 1/1.8의 범위를 가질 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)의 두께(Z1)가 상기 범위보다 작으면 광의 추출 효율이 저하될 수 있고, 상기 범위보다 크면 광의 효율이 저하될 수 있다. 실시 예에 따른 광학 렌즈(300)는 렌즈의 개수를 줄일 수 있고, 조명 광의 고 휘도화 및 광 균일도를 개선시켜 줄 수 있다.
도 2 및 도 3과 같이, 상기 광학 렌즈(300)는, 몸체를 따라 Y축 방향으로 배치된 복수의 바닥면(302,304), 상기 복수의 바닥면(302,304) 사이에 오목하게 함몰된 리세스(315), 상기 리세스(315) 상에 배치된 입사면(310,312,314), 상기 몸체의 양측에 반사면(332,334), 및 상기 입사면(310,312,314) 및 반사면(332,334) 상에 출사면(340,342,344)을 포함한다.
상기 광학 렌즈(300)에서 복수의 바닥면(302,304)은 몸체 바닥면으로서, 제1,2바닥면(302,304)을 포함하며, 상기 제1,2바닥면(302,304)은 상기 리세스(315)의 양측에 배치될 수 있다. 여기서, 상기 리세스(315)는 상기 제1,2바닥면(302,304) 사이에 광 출사 방향으로 오목하게 함몰될 수 있다.
상기 제1바닥면(302)은 제1출사면(340)과 제2출사면(342)에 Z축 방향으로 오버랩되게 배치되어, 광학 렌즈(300)의 바닥 일부를 지지해 줄 수 있다. 상기 제1바닥면(302)은 제1반사면(332)과 Z축 방향으로 오버랩되지 않거나 제1반사면(332)의 영역보다 더 내측에 배치될 수 있다.
상기 제2바닥면(304)은 제1출사면(340)과 제4출사면(344)에 수직 방향으로 오버랩되게 배치되어, 광학 렌즈(300)의 바닥 일부를 지지해 줄 수 있다. 상기 제2바닥면(304)은 제2반사면(334)과 Z축 방향으로 오버랩되지 않거나 제2반사면(334)의 영역보다 더 내측에 배치될 수 있다.
상기 제1,2바닥면(302,304)은 Y축 방향으로 길게 배치되며, 상기 리세스(315)의 바닥 중심(ZO)으로 서로 평행하게 배치될 수 있다. 상기 제1,2바닥면(302,304)의 각각의 X축 방향의 너비(X3)는 2mm 이하일 수 있으며, 예컨대, 1.5mm 내지 2mm의 범위일 수 있다. 상기 너비(X3)은 Y1의 1/4 이하이거나 X1의 1/2이하일 수 있다. 상기 제1,2바닥면(302,304)의 너비(X3)는 상기 리세스(315)의 바닥 중심(ZO)에 대해 수평한 축(X0) 상에서의 너비로서, 상기 범위보다 좁을 경우 강도가 저하될 수 있고 상기 범위보다 큰 경우 상기 광학 렌즈(300)의 너비(X1)가 너무 커지는 문제가 있다.
상기 제1,2바닥면(302,304)은 편평한 면일 수 있으며, 요철 면이거나, 후술되는 바와 같이 지지 돌기(도 6의 351,353)가 돌출될 수 있다.
상기 리세스(315)는 Y축 방향 즉, 길이 방향으로 길게 배치될 수 있다. 상기 리세스(315)의 길이는 상기 광학 렌즈(300)의 길이(Y1)와 동일할 수 있다. 상기 리세스(315)의 길이는 상기 광학 렌즈(300)의 길이(Y1)보다 작을 수 있으며, 이 경우 상기 광학 렌즈(300)의 길이 방향 외측에는 다른 입사면이나 다른 반사면이 더 배치될 수 있다. 상기 리세스(315)는 상기 광학 렌즈(300)의 바닥 방향(또는 하 방향)과 Y축 방향이 오픈된 구조를 가질 수 있다.
상기 리세스(315)는 바닥 중심(ZO)으로부터 소정 깊이(D4) 및 소정 너비를 갖고 배치될 수 있다. 상기 리세스(315)는 제1입사면(310)에 인접할수록 점차 좁은 너비를 가질 수 있다. 상기 리세스(315)는 상부 너비(D3)가 바닥 너비(D2)보다 좁을 수 있다. 상기 리세스(315)는 Z축 방향의 깊이(D4)가 깊어질수록 X축 방향의 너비가 점차 좁아지는 형상일 수 있으며, 상부 너비(D3)와 바닥 너비(D2) 사이의 차이는 0.8mm 이상의 차이 예컨대, 0.8mm 내지 1.2mm 범위의 차이를 가질 수 있다. 상기 리세스(315)의 상부 너비(D3)와 바닥 너비(D2)의 차이가 상기 범위보다 크거나 작으면 광의 입사 분포가 달라질 수 있다. 상기 리세스(315)의 바닥 너비(D2)는 3mm 이상 예컨대, 3mm 내지 4mm 범위일 수 있으며, 상기 리세스(315)의 상부 너비(D3)는 2mm 내지 2.8mm 범위일 수 있다. 상기 리세스(315)의 바닥 너비(D2)는 후술되는 발광 소자의 너비보다 넓을 수 있다. 상기 리세스(315)의 상부 너비(D3)는 후술되는 발광 소자의 너비보다 넓을 수 있다. 이러한 리세스(315)는 길이 방향으로 길게 배치되므로, 내부에 복수의 발광 소자를 배치할 수 있어, 광 입사 효율을 극대화할 수 있다.
상기 입사면(310,312,314)은 몸체 내부에 배치된 면으로서, 상기 리세스(315)의 상면 및 양 측면에 배치될 수 있다. 상기 입사면(310,312,314)은 상기 리세스(315) 상에 배치된 제1입사면(310), 및 상기 리세스(315)의 양측에 배치된 제2,3입사면(312,314)을 포함한다. 상기 제1입사면(310)은 볼록한 곡면일 수 있으며, 예컨대 상기 리세스(315)의 바닥 방향으로 볼록한 곡면을 포함할 수 있다. 상기 제1입사면(310)은 소정의 곡률 반경을 갖는 곡면을 포함할 수 있다. 상기 제1입사면(310)이 하 방향으로 볼록한 곡면으로 제공되므로, 입사되는 광을 제1출사면(340)으로 진행하도록 굴절시켜 줄 수 있다.
상기 제2입사면(312)은 상기 제1입사면(310)과 상기 제1바닥면(302) 사이에 배치될 수 있으며, 상기 제3입사면(314)은 상기 제1입사면(310)과 상기 제2바닥면(304) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2입사면(312)은 상기 리세스(315) 방향으로 볼록한 곡면일 수 있다. 상기 제3입사면(314)은 상기 리세스(315) 방향으로 볼록한 곡면일 수 있다. 상기 제2,3입사면(312,314)이 볼록한 곡면으로 배치되므로, 입사되는 광을 제1,2반사면(332,334)의 영역으로 진행하도록 굴절시켜 줄 수 있다.
상기 출사면(340,342,344)은 몸체 상에 배치된 면들로서, Y축 방향을 따라 배치되며 몸체 상에 적어도 3개의 출사면을 포함할 수 있다. 상기 출사면(340,342,344)은 몸체 중심 영역에 볼록한 제1출사면(340), 상기 제1출사면(340)의 양측에 제2,3출사면(342,344)을 포함한다. 상기 제2출사면(342)은 상기 제1출사면(340)과 제1반사면(332) 사이에 배치되며, 상기 제3출사면(344)은 상기 제1출사면(340)과 제2반사면(334) 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1출사면(340)은 제1입사면(310)을 입사된 광을 굴절시켜 출사한다. 상기 제1출사면(310)은 상기 제1입사면(310), 상기 제2 및 제3입사면(312,314)과 수직 방향으로 오버랩될 수 있다. 상기 제2출사면(342)은 상기 제2입사면(312)을 통해 입사된 광을 굴절시켜 출사하며, 제1반사면(332) 및 제1바닥면(302)와 Z축 방향으로 오버랩될 수 있다. 상기 제3출사면(344)은 상기 제3입사면(314)을 통해 입사된 광을 굴절시켜 출사할 수 있으며, 제2반사면(334)와 제2바닥면(304)와 Z축 방향으로 오버랩될 수 있다. 상기 제2 및 제3출사면(342,344)은 평면일 수 있으며, 수평하거나 경사진 면일 수 있다. 상기 제2 및 제3출사면(342,344)은 다른 예로서, 곡면일 수 있다.
상기 반사면(332,334)은 몸체 양 측면으로서, 광학 렌즈(300)의 Y축 방향으로 긴 길이를 갖고 X축 방향 양측에 배치되어, 입사된 광의 경로를 측 방향에서 출사 방향으로 변경해 준다. 상기 반사면(332,334)은 제1,2반사면(332,334)을 포함하며, 상기 제1반사면(332)은 상기 제1바닥면(302)과 제2출사면 사이에 배치되며, 상기 제2반사면(334)은 상기 제2바닥면(304)과 제3출사면(344) 사이에 배치된다.
상기 제1반사면(332)은 외측으로 볼록한 곡면을 가지며, 상기 제2입사면(312)으로 입사된 광을 상기 제2출사면(342)으로 반사하게 된다. 상기 제2반사면(334)은 외측으로 볼록한 곡면을 가지며, 상기 제3입사면(314)으로 입사된 광을 제3출사면(344)으로 반사하게 된다. 상기 제1,2반사면(332,334) 각각은 서로 다른 곡률 반경을 갖는 곡면을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 광학 렌즈(300)의 제1출사면(340)은 센터 영역에 배치되고 중심 축(Y0) 방향으로 볼록한 곡면을 포함할 수 있다. 상기 제1출사면(340)은 상기 제1입사면(310)의 곡면의 돌출 방향과 반대측 방향으로 볼록한 곡면을 가질 수 있다. 상기 제1출사면(340)은 상기 제1입사면(310)의 곡률 반경보다 작은 곡률 반경을 갖는 곡면을 가질 수 있다. 상기 제1출사면(340)의 너비(X2)는 상기 제1입사면(310)의 너비(D3)의 2배 이상 예컨대, 2배 내지 3배의 범위에 배치될 수 있다. 상기 제1출사면(340)의 너비(X2)가 상기 범위보다 작을 경우 상기 제1입사면(310)을 통해 제1출사면(340)으로 입사된 광량이 줄어들거나 상기 광학 렌즈(300)의 두께(Z1)가 작아지는 문제가 있으며, 상기 제1출사면(340)의 너비(X2)가 상기 범위보다 클 경우 출사 효율의 개선이 미미하고 제2,3출사면(342,344)의 너비(X3)가 달라질 수 있다.
상기 제1출사면(340)의 너비(X2)는 상기 제2,3출사면(342,344)의 너비(X3)보다 클 수 있다. 상기 제1출사면(340)의 너비(X2)는 상기 제2,3출사면(342,344)의 너비(X3)의 1배 초과 3배 이하일 수 있다. 상기 제2 또는 제3출사면의 너비(X3)와 상기 제1출사면(340)의 너비(X2)의 비율은 1: 1.1 내지 1:1.5의 범위에 배치될 수 있다. 상기 제1출사면(340)의 너비(X2)는 5mm 이상 예컨대, 5.5mm 내지 6.5mm의 범위일 수 있으며, 상기 제2,3출사면(342,344)의 너비(X3)는 5.4mm 이하 예컨대, 4mm 내지 5.4mm의 범위를 가질 수 있다. 상기 제1출사면(340)의 너비(X2)가 상기 범위보다 작은 경우 센터 측 출사 효율이 저하될 수 있고, 상기 범위보다 큰 경우 사이드측 출사 효율이 저하될 수 있다.
상기 제1 내지 제3출사면(340,342,344)은 상기 광학 렌즈(300)의 길이(Y1)와 동일한 길이를 가질 수 있다. 상기 제1 내지 제3출사면(340,342,344)이 상기 리세스(315)와 동일한 길이를 갖고 배치되므로, 상기 제1 내지 제3출사면(340,342,344)은 상기 제1내지 제3입사면(310,312,314) 각각을 통해 입사된 광에 대해 굴절시켜 출사할 수 있다. 다른 예로서, 상기 제1출사면(340)은 상기 광학 렌즈(300)의 길이(Y1)와 동일한 길이를 가질 수 있고, 상기 제2,3출사면(342,344)은 상기 광학 렌즈(300)의 길이(Y1)보다 짧은 길이를 가질 수 있다. 이는 상기 광학 렌즈(300)의 양 측벽(도 1의 346,348) 중에서 상기 제1,2반사면(332,334)에 인접한 영역이 경사진 면으로 배치될 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)의 양 측벽(346,348)은 수직한 평면이거나 제1,2출사면(342,344)에 인접한 영역이 경사진 면으로 형성될 수 있다.
도 2 및 도 6과 같이, 상기 제1출사면(340)은 상기 제2,3출사면(342,344)과의 경계 지점(도 6의 P1,P2)으로부터 중심으로 갈수록 점차 높은 높이를 가질 수 있으며, 최대 높이(Z2)는 예컨대, 1mm 이상의 높이를 가질 수 있으며, 예컨대 1.2mm 내지 2mm의 범위를 가질 수 있다. 상기 제1출사면(340)의 최대 높이(Z2)는 상기 제1출사면(340)의 곡률 반경이나 너비(X2)에 따라 달라질 수 있다. 상기 제1출사면(340)이 상기한 높이(Z2) 및 너비(X2)를 갖고 상기 제1입사면(310) 상에 배치되므로, 상기 제1입사면(310)을 통해 입사된 광을 굴절시켜 출사하게 된다.
상기 제2,3출사면(342,344)의 최대 높이 또는 두께(D5)는 상기 광학 렌즈(300)의 두께(Z1)보다는 작을 수 있다. 상기 제2,3출사면(340)의 외곽 지점 예컨대, 외측 에지(도 6의 P3,P4)는 상기 제1출사면(340)의 고점 높이보다 낮을 수 있다. 이러한 제2,3출사면(340)이 경사진 면을 제공하므로, 제1,2반사면(332,334)을 통해 반사된 광을 굴절시켜 줄 수 있다. 다른 예로서, 상기 제2,3출사면(342,344)의 높이(D5)는 제1출사면(340)의 높이 예컨대, Z1보다 클 수 있다. 이 경우 광 지향 분포는 더 좁아질 수 있다.
상기 광학 렌즈(300)의 몸체는 투광성 재료를 포함할 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)는 폴리카보네이트(PC), 폴리메타크릴산메틸(PMMA), 실리콘 또는 에폭시 수지, 또는 글래스(Glass) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)는 굴절률이 2이하일 수 있으며 예컨대, 1.4 내지 1.7 범위의 투명 재료를 포함할 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)은 바 형상일 수 있으며, 상기 바 형상은 도 1과 같이 Y축 방향으로 직선 형상을 가질 수 있다. 다른 예로서, 광학 렌즈는 곡선형 바 형상이거나, 반구형 바 형상일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제2,3입사면(312,314), 상기 제1,2반사면(332,334) 및 상기 제2,3출사면(342,344)은 상기 리세스(315)의 바닥 중심(Z0)에 수직한 직선(P0)을 기준으로 대칭되는 형상이거나 비대칭 형상일 수 있다. 이러한 좌/우 대칭 형상에 의해 입사되는 광 및 출사되는 광의 좌/우 분포가 균일한 분포를 가질 수 있고, 비대칭 형상에 의해 어느 일 방향으로의 광 분포를 증가시켜 줄 수 있다.
도 6과 같이, 광학 렌즈(300)는 리세스(315)의 적어도 일부에 발광 소자(100)가 배치될 수 있으며, 상기 발광 소자(100)로부터 방출된 광 중에서 제1입사면(310)으로 입사된 광(L1)은 굴절되어 제1출사면(340)을 통해 출사되며, 제2입사면(312)을 통해 입사되고 제1반사면(312)에서 반사된 광(L2)은 제2출사면(342)을 통해 출사되며, 제3입사면(314)로 입사되고 제2반사면(314)에서 반사된 광은 제3출사면(344)을 통해 출사된다. 이러한 광학 렌즈(300)는 제1,2,3출사면(340,342,344)은 각 입사면(310,312,314)로 입사된 광이 출사될 때, 평행한 광으로 출사시켜 줄 수 있다. 상기 제1,2반사면(312,314)는 외측으로 볼록한 곡면으로서, 전반사면으로 기능할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 광학 렌즈(300)는 틸트(Tilt)에 따른 제1,2반사면(332,334)에 의해 굴절된 광이나 제2,3입사면(312,314)으로 입사된 광이 다른 출사면 영역으로 진행하는 것을 억제할 수 있다. 이를 위해, 상기 리세스(315)의 하부 둘레에 간섭광 차단부를 구비할 수 있다. 상기 간섭광 차단부는 상기 바닥면(302,304)과 제2,3입사면(312,314) 제1,2면(321,322)과, 상기 바닥면(302,304)과 제1,2반사면(332,334) 사이에 제3,4면(323,324)을 포함한다.
상기 제1면(321)은 제1바닥면(302)과 제2입사면(312) 사이에 배치되며, 상기 제2면(322)은 상기 제2바닥면(304)과 제3입사면(314) 사이에 배치된다. 상기 제1,2면(321,322)은 Y-Z 평면 상에서 평면일 수 있으며, 서로 평행한 면일 수 있다. 상기 제1,2면(321,322)은 입사되는 광을 제3,4면(323,324) 또는 제1,2바닥면(302,304)으로 굴절시켜 줄 수 있다. 상기 제1,2면(321,322) 사이의 간격은 Y축 방향을 따라 일정할 수 있다.
상기 제3면(323)은 제1바닥면(302)과 제1반사면(332) 사이에 배치되며, 상기 제4면(324)은 상기 제2바닥면(304)과 제2반사면(334) 사이에 배치된다. 상기 제3,4면(323,324)은 Y-Z 평면 상에서 평면일 수 있으며, 서로 평행한 면일 수 있다. 상기 제3,4면(323,324)은 제1,2면(321,322)으로 입사된 광을 X축 방향의 외측으로 출사시켜 줄 수 있다. 이는 제3,4면(323,324)은 상기 제1,2면(321,322)으로 입사된 광이 제1,2반사면(332,334)로 입사되는 것을 방지할 수 있는 위치에 배치될 수 있다. 상기 제1,2면(321,322) 각각은 입사면일 수 있으며, 제3,4면(323,324) 각각은 출사면일 수 있다. 이 경우 광학 렌즈(300)는 적어도 3개 예컨대, 적어도 5개의 서로 다른 입사면을 가질 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)는 출사측에 적어도 3개의 출사면과 바닥면(302,304)에 인접한 적어도 2개의 출사면이 배치될 수 있다.
도 3과 같이, 상기 제1,2면(321,322)의 높이(Z4)는 제3,4면(323,324)의 높이(Z5)보다 낮을 수 있다. 이는 제1,2면(321,322)으로 입사된 광이 제1,2반사면(332,334)이 아닌, 제3,4면(323,324)으로 입사될 수 있도록 상기 제3,4면(323,324)의 높이(Z5>Z4)를 더 높게 배치할 수 있다. 만약, 상기 제1,2면(321,322)으로 입사된 광이 제1,2반사면(332,334)으로 입사되면, 제1,2반사면(332,334)에 의해 반사된 광이 제1출사면(340)으로 진행되어, 평행 광이 아닌 간섭 광으로 출사될 수 있어, 광 분포의 조절이 어려운 문제가 있다.
상기 제3,4면(323,324)의 높이(Z5)는 상기 제1,2면(321,322)의 높이(Z4)보다 30㎛ 이상 예컨대, 40㎛ 내지 60㎛의 범위의 차이(G1)로 높게 배치될 수 있다. 상기 제3,4면(323,324)의 높이(Z5)가 상기 차이보다 낮을 경우 제1,2반사면(332,334)에 간섭 광의 차단이 미미할 수 있고, 상기 범위보다 클 경우 제1,2반사면(332,334)의 면적이 줄어들 수 있다. 상기 제3,4면(323,324)의 높이(Z5)는 상기 제1,2면(321,322)의 높이(Z4)의 1.05배 이상 일 수 있으며, 예컨대 1.1배 내지 1.2배의 범위일 수 있다. 상기 제1,2면(321,322)의 높이(Z4)는 제1,2바닥면(302,304)에서 제2,3입사면(312,314)과의 경계 지점(R1)까지의 높이이며, 상기 제3,4면(323,324)의 높이(Z5)는 제1,2바닥면(302,304)을 기준으로 제1,2반사면(332,334)과의 경계 지점(R2)까지 높이일 수 있다. 상기 제1,2면(321,322)의 높이(Z4)는 도 6에 도시된, 발광 소자(100)의 상면 높이 또는 두께보다 크게 배치될 수 있다. 상기 제3,4면(323,324)의 높이(Z5)는 상기 발광 소자(100)의 상면 높이 또는 두께보다 크게 배치될 수 있다. 이는 제1,2면(321,322)의 높이(Z4)가 상기 발광 소자(100)의 상면보다 낮게 배치될 경우, 간섭 광의 제거 효과가 없을 수 있다. 상기 제1,2면(321,322)의 높이(Z4)는 상기 제1,2바닥면(302,304)을 기준으로 400㎛ 이하 예컨대, 300±20㎛의 범위일 수 있다.
상기 광학 렌즈(300)는 도 4의 회로 기판(400) 상에 접착 부재(미도시)로 접착될 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)는 도 5에 도시된 지지 돌기(351,353)를 이용하여 접착 부재로 회로 기판(400)에 접착될 수 있다. 이러한 광학 렌즈(300)는 접착 부재의 접착시 소정 방향으로 기울여지는 틸트(Tilt) 문제가 발생될 수 있다. 예컨대, 도 7과 같이 광학 렌즈(300)가 소정 각도 예컨대, 5도 정도로 틸트된 경우, 제1,2면(321,322)이 없는 경우, 상기 발광 소자(100)을 통해 방출된 광이 제2,3입사면(312,314)로 입사된 경우, 제1,2반사면(332,334)에 의해 반사된 후 제1출사면(340)을 통해 굴절되어, 간섭 광으로 출사되는 문제가 있다. 실시 예는 광학 렌즈가 틸트되더라도, 발광 소자(100)을 통해 측 방향으로 방출된 광(L4)이 제1,2면(321,322)을 통해 제3,4면(323,324)으로 투과되도록 함으로써, 다른 출사면에 영향을 주지 않을 수 있다. 이러한 제3,4면(323,324)을 통해 출사된 광은 표시 장치의 베젤(Bezel) 영역에서 소멸될 수 있다. 또한 제3입사면(314)를 통해 입사된 광이 제2반사면(334)을 통해 측 방향으로 누설되는 광(L6) 경로가 아닌, 전 반사되어 제3출사면(344)의 에지 영역을 출사되는 광 경로(L5)를 가질 수 있다.
상기 제1,2면(321,322)는 상기 리세스(315)의 바닥 중심(Z0)에 수직한 직선(P0)을 기준으로 대칭될 수 있다. 상기 제3,4면(323,324)는 리세스(315)의 바닥 중심(ZO)에 수직한 직선(P0)을 기준으로 대칭될 수 있다. 이에 따라 광학 렌즈(300)의 X축 방향으로 좌/우 위치가 변경되더라도, 좌 방향 또는 우 방향으로 광학 렌즈가 틸트되더라도 광 간섭을 차단할 수 있다.
상기 제1,2면(321,322)은 도 8과 같이 경사진 면일 수 있다. 상기 경사진 면은 제1,2바닥면(302,304)을 기준으로 90도 미만의 각도를 가질 수 있다. 이러한 경사진 제1,2면(321,322)은 입사된 광을 제1,2바닥면(302,304)으로 보내거나, 제3,4면(323,324)을 통해 추출시켜 줄 수 있다. 상기 제1,2면(321,322) 사이의 간격은 제1입사면(310)으로 갈수록 점차 넓어질 수 있다. 다른 예로서, 제3,4면(323,324)은 경사진 면 또는 오목한 곡면일 수 있으며, 상기 경사진 면은 제1,2바닥면(302,304)을 기준으로 90도 미만일 수 있으며, 오목한 곡면은 제1,2면(321,322) 방향으로 오목할 수 있다. 이러한 경사진 제3,4면(323,324)은 입사된 광을 반사하지 않는 면으로 처리될 수 있다.
상기 제1,2면(321,322)은 도 9와 같이 곡면일 수 있다. 상기 곡면은 오목한 면일 수 있으며, 상기 오목한 면은 입사된 광을 제1,2바닥면(302,304) 또는 제3,4면(323,324)을 통해 추출될 수 있다. 상기 오목한 면은 제2,3입사면(312,314)과의 경계 지점이 변곡점일 수 있다. 상기 제1,2면(321,322) 사이의 간격은 제1입사면(310)으로 가까울수록 점차 넓어질 수 있다. 다른 예로서, 제3,4면(323,324)은 경사진 면 또는 오목한 곡면일 수 있으며, 상기 경사진 면은 제1,2바닥 면을 기준으로 90도 미만일 수 있으며, 오목한 곡면은 제1,2면(321,322) 방향으로 오목할 수 있다. 이러한 경사진 제3,4면(323,324)은 입사된 광을 반사하지 않는 면으로 처리될 수 있다.
도 4를 참조하면, 실시 예에 따른 라이트 유닛(401)은 광학 렌즈(300) 아래에 회로 기판(400) 및 발광 소자(100)가 배치될 수 있다. 광원 모듈은 발광 소자(100) 및 회로 기판(400)을 포함할 수 있으며, 라이트 유닛(401)은 상기 광학 렌즈(300), 회로 기판(400) 및 발광 소자(100)를 포함할 수 있다.
상기 회로 기판(400)은 Y축 방향으로 긴 길이로 배치될 수 있다. 상기 회로 기판(400)은 Y축 방향의 길이가 X축 방향의 길이보다 넓을 수 있다. 상기 회로 기판(400)의 Y축 방향의 길이는 상기 광학 렌즈(300)의 Y축 방향의 길이와 같거나 더 클 수 있다.
상기 발광 소자(100)는 상기 회로 기판(400) 상에 상기 광학 렌즈(300)의 길이(Y1) 방향으로 복수개가 배치될 수 있다. 상기 복수의 발광 소자(100)는 소정 간격을 갖고 상기 광학 렌즈(300)를 따라 배열될 수 있다. 상기 발광 소자(100)의 적어도 일부는 상기 광학 렌즈(300)의 리세스(315) 내에 배치될 수 있다. 상기 발광 소자(100)는 광학 렌즈(300)의 제1,2면(321,322)와 대면할 수 있다.
상기 회로 기판(400)은 상기 복수의 발광 소자(100)를 서로 연결 예컨대, 직렬, 병렬 또는 직-병렬로 연결해 줄 수 있다. 상기 회로 기판(400)은 상기 광학 렌즈(300) 아래에 배치되어, 상기 광학 렌즈(300)로부터 누설된 광을 흡수하거나 반사하는 층을 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 회로 기판(400)의 X축 방향의 너비는 상기 리세스(315)의 바닥 너비(D2)보다 넓을 수 있으며, 5mm 이상일 수 있다. 상기 회로 기판(400)은 상기 광학 렌즈(300)의 제1,2바닥면(302,304)에 접촉되거나 이격될 수 있다. 상기 회로 기판(400)의 Y축 방향의 길이는 상기 광학 렌즈(300)의 길이(도 1의 Y1)보다 길게 배치되어, 상기 광학 렌즈(300)로부터 누설된 광을 흡수하거나 반사할 수 있다. 상기 회로 기판(400) 상에는 하나 또는 복수의 광학 렌즈(300)가 배치될 수 있다. 예컨대, 도 5와 같이 하나의 회로 기판(400) 상에 복수의 광학 렌즈(300)가 길이 방향으로 배열될 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)의 길이(도 1의 Y1)는 80mm 이상으로 성형할 경우, 휘어질 수 있는 문제가 있으므로, 상기 복수의 광학 렌즈(300)를 하나의 회로 기판(400) 상에 배치할 수 있다.
상기 회로 기판(400)은 수지 재질의 PCB, 금속 코어를 갖는 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 중 적어도 하나를 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자(100)는 백색, 청색, 녹색, 적색, 황색, 자외선 광 중에서 적어도 하나 또는 2개 이상을 발광할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 소자(100)는 광학 렌즈(300)의 리세스(315) 내에 배치될 수 있다. 상기 발광 소자(100)는 리세스(315)의 제1입사면(310), 제2 및 제3입사면(312,314)에 인접하게 배치될 수 있다. 상기 발광 소자(100)의 하면은 상기 광학 렌즈(300)의 바닥면(302,304)보다 위에 배치될 수 있다. 상기 발광 소자(100)의 하면은 회로 기판(400)의 상면 보다 위에 배치될 수 있다. 상기 발광 소자(100)의 하면은 상기 회로 기판(400)의 상면 보다 위에 배치될 수 있다. 실시 예에 따른 발광 소자(100)가 적어도 3면 이상으로 발광할 경우, 상기 발광 소자(100)로부터 방출된 광이 상기 광학 렌즈(300)의 제1입사면(310), 제2,3입사면(312,314)을 통해 입사될 수 있다. 이에 따라 발광 소자(100)로부터 방출된 광에 의한 손실을 줄여줄 수 있다.
상기 광학 렌즈(300)의 제1출사면(340)은 제1입사면(310)으로 입사된 제1광(L1)에 대해 중심 축(Y0)을 기준으로 0도±45도의 범위 내로 출사하게 된다. 상기 제1출사면(340)은 방출된 제1광(L1)에 대해 제1출사면(340)의 영역을 벗어나지 않도록 굴절시켜 줄 수 있다.
상기 광학 렌즈(300)의 제2,3출사면(342,344)은 제2,3입사면(312,314)으로 입사된 제2광(L2)에 대해 수직한 축을 기준으로 +45도 내지 +90도 및 -45도 내지 -90도의 범위 내로 출사하게 된다. 상기 제2,3출사면(342,344)은 방출된 제2광(L2)에 대해 제2,3출사면(342,344)의 영역을 벗어나지 않도록 굴절시켜 줄 수 있다.
상기 제1,2면(321,322)은 입사된 광(L4)을 제3,4면(323,324)을 통해 방출할 수 있다. 이러한 광(L4)는 출사면으로 진행될 경우, 간섭 광으로 작용될 수 있어, 제3,4면(323,324)을 통해 누설시켜 주어, 소멸되도록 할 수 있다.
도 10 내지 도 15을 참조하여, 실시 예에 따른 발광 소자를 설명하기로 한다.
도 10을 참조하면, 상기 발광 소자(100)는 너비(C2)보다 길이(C1)가 긴 소자를 포함하며, 예컨대 길이(C1)가 너비(C2)의 2배 이상일 수 있다. 상기 발광 소자(100)의 너비(C2)는 500㎛ 이상 예컨대, 600㎛ 이상일 수 있으며, 길이(C1)는 1000㎛ 이상 예컨대, 1200㎛ 이상일 수 있으며, 두께(C3)는 200㎛ 이상일 수 있다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 실시 예에 따른 발광 소자(100)는 발광 칩(151,152)을 포함할 수 있다. 상기 발광 소자(100) 각각은 2개 이상의 발광 칩(151,152)을 포함할 수 있다. 상기 2개 이상의 발광 칩(151,152)은 상기 광학 렌즈(300)의 길이 방향으로 배치될 수 있다. 상기 2개 이상의 발광 칩(151,162)은 서로 이격될 수 있다. 실시 예에 따른 발광 소자(100)는 제1,2발광 칩(151,152)을 포함하며, 상기 제1,2발광 칩(151,152)은 상기 광학 렌즈(300)의 길이 방향을 긴 길이를 갖고 배치될 수 있다.
상기 발광 칩(151,152)은 화합물 반도체를 갖는 LED 칩 예컨대, UV(Ultraviolet) LED 칩, 청색 LED 칩, 녹색 LED 칩, 백색 LED 칩, 적색 LED 칩 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 발광 칩(151,152)은 II족-VI족 화합물 반도체 및 III족-V족 화합물 반도체 중 적어도 하나 또는 모두를 포함할 수 있다. 상기 발광 칩(151,152)는 청색, 녹색, 청색, UV 또는 백색의 광 중 적어도 하나를 발광할 수 있다. 상기 발광 칩(151,152)은 서로 동일한 피크 파장의 광 또는 서로 다른 피크 파장의 광을 발광할 수 있다. 상기 발광 칩(151,152)는 서로 동일한 컬러 또는 서로 다른 컬러의 광을 발광할 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자(100)는 별도의 와이어 본딩 없이 회로 기판(400) 상에 배치될 수 있다. 상기 발광 칩(151,152) 중 적어도 하나 또는 모두는 회로 기판(400) 상에 플립 칩 본딩 방식으로 탑재될 수 있다. 도 10에 도시된 발광 소자(100)는 상면 및 복수의 측면을 통해 방출하는 적어도 5면 발광 소자로 구현될 수 있어, 광의 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 발광 소자(100)는 상기 발광 칩(151,152) 상에 배치된 수지층(260)을 포함할 수 있다. 상기 수지층(260)은 상기 발광 칩(151,152)의 상면에 배치될 수 있다. 상기 수지층(260)는 상기 발광 칩(151,152)의 상면 및 모든 측면에 배치될 수 있다. 상기 수지층(260)는 투광성 재질을 포함할 수 있으며, 예컨대 에폭시 또는 실리콘 재질을 포함할 수 있다. 상기 수지층(260)는 내부에 형광체를 포함할 수 있으며, 상기 형광체는 상기 발광 칩(151,152)으로부터 방출된 파장보다 장 파장의 광을 방출할 수 있다.
상기 형광체는 청색 형광체, 시안 형광체, 녹색 형광체, 황색 형광체, 및 적색 형광체 중 적어도 하나 또는 복수를 포함하며, 단층 또는 다층으로 배치될 수 있다. 상기 형광 필름은 투광성 수지 재료 내에 형광체가 첨가된다. 상기 투광성 수지 재료는 실리콘 또는 에폭시와 같은 물질을 포함하며, 상기 형광체는 YAG, TAG, Silicate, Nitride, Oxy-nitride 계 물질 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 수지층(260)은 양자점(quantum dot)과 같은 형광체를 포함할 수 있다. 상기 양자점은 II-VI 화합물, 또는 III-V족 화합물 반도체를 포함할 수 있으며, 적색, 녹색, 황색, 적색 양자점 중 적어도 하나 또는 서로 다른 종류를 포함할 수 있다. 상기 양자점은 양자 구속(quantum confinement)으로부터 발생하는 광학 특성을 가질 수 있는 나노미터 크기의 입자이다. 특정 여기원(excitation source)으로 자극시 원하는 파장의 광이 양자점으로부터 발광되도록 하기 위해 양자점의 특정 조성(들), 구조 및/또는 크기를 선택할 수 있다. 양자점은 크기를 변화시킴으로써, 가시 스펙트럼 전반에 걸쳐 발광하도록 조정될 수 있다. 상기 양자점은 하나 이상의 반도체 재료를 포함할 수 있으며, 상기 반도체 재료의 예는, IV족 원소, II-VI족 화합물, II-V족 화합물, III-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, I-III-VI족 화합물, II-IV-VI족 화합물, II-IV-V족 화합물, 상술한 임의의 것을 포함하는 합금, 및/또는 3원 및 4원 혼합물 또는 합금을 포함하는, 상술한 임의의 것을 포함하는 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 양자점은 예컨대, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, InSb, AlS, AlP, AlAs, PbS, PbSe, Ge, Si, CuInS2, CuInSe2, MgS, MgSe, MgTe등과 같은 것들 및 이들의 조합이 될 수 있다.
상기 발광 소자(100)는 발광 칩(151,152) 및 형광체가 첨가된 수지층(260)에 의해, 상기 발광 칩(151,152)으로부터 방출된 파장과 상기 형광체로부터 여기된 파장이 방출될 수 있다. 상기 발광 소자(100)는 백색 광이 방출될 수 있다. 도 13과 같이, 상기 제1,2발광 칩(151,152) 사이에는 수지층(260)이 배치되어, 상기 제1,2발광 칩(151,152)이 접촉되는 것을 방지할 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자의 다른 예로서, 도 13 내지 15를 참조하면, 발광 소자(100A)는 적어도 하나 또는 복수의 발광 칩(151,152), 상기 발광 칩(151,152) 상에 수지층(260), 상기 수지층(260)의 양 측면에 반사 측벽(side wall)(270,272)을 포함한다. 상기 발광 칩(151,152)(151,152) 및 수지층(260)은 상기의 실시 예의 설명을 참조하기로 한다.
상기 반사 측벽(270,272)은 상기 수지층(260)의 적어도 2측면 예컨대, 서로 반대측 제1,2측면에 배치될 수 있다. 상기 반사 측벽(270,272)는 도 2의 광학 렌즈(300)의 제1,2입사면(312,314)에 인접하거나 대응되는 영역에 위치할 수 있다. 상기 반사 측벽(271,272)의 적어도 일부는 상기 광학 렌즈(300)의 제1,2면(321,322)와 대면할 수 있다. 상기 반사 측벽(270,272)의 길이는 상기 발광 소자(100A)의 길이(C1)와 동일할 수 있으며, 높이는 상기 발광 소자(100)의 두께(C3)와 동일할 수 있다. 상기 반사 측벽(270,272)은 수지층(260)의 제1,2측면에 배치되어, 상기 발광 소자(100A)의 제1,2측면으로 진행하는 광을 반사시켜 줄 수 있다. 상기 반사 측벽(270,272)의 두께(수평 방향의 두께)는 150㎛ 이상 예컨대, 150㎛ 내지 200㎛의 범위일 수 있다. 상기 반사 측벽(270,272)의 두께가 상기 범위보다 작으면 광이 누설되거나 무너질 수 있으며, 상기 범위보다 크면 발광 소자(100A)의 사이즈가 커지게 되고 도 2의 광학 렌즈(300)의 리세스(315)가 변경될 수 있다.
상기 반사 측벽(270,272)은 수지 재질을 포함할 수 있으며, 상기 수지 재질인 경우 내부에 금속 화합물을 포함할 수 있다. 상기 금속 화합물은 SiO2, Si3N4, Al2O3, TiO2 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 반사 측벽은 수지로 이루어진 층이 단층 또는 다층으로 적층될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 반사 측벽(270,272)은 다른 예로서, 금속 재질일 수 있으며, 반사율이 70% 이상인 금속 물질 예컨대, Al, Ag, Ru, Pd, Rh, Pt, Ir의 금속과 상기의 금속 중 둘 이상의 합금 중에서 선택될 수 있다. 상기 반사 측벽은 금속으로 이루어진 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.
상기 발광 소자(100A)는 발광 칩(151,152)으로부터 방출된 광 또는 형광체로부터 파장 변환된 광을 방출할 수 있으며, 상기 반사 측벽(270,272)은 입사된 광을 발광 소자의 상면 방향으로 반사시켜 줄 수 있다. 여기서, 상기 발광 소자의 반사 측벽(270,272)이 광학 렌즈(300)의 제1,2입사면(312,314)으로 진행하는 일부 광을 반사시켜 주어, 광학 렌즈(300)의 측면으로 진행하는 광 분포를 조절할 수 있다. 상기 발광 소자(100A)는 상면 및 제3,4측면(광학 렌즈의 길이 방향 측면)을 통해 방출할 수 있어, 인접한 발광 소자 사이의 암부 발생을 줄일 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자(100,100A)의 광 지향각 분포를 비교 하면, 반사 측벽(wall)이 없는 발광 소자(100)와 상기 반사 측벽이 있는 발광 소자(100A)의 광 지향각 분포로서, 장축 방향(길이 방향)에서는 반사 측벽이 없는 발광 소자의 지향각 분포가 더 넓게 나타나며, 단축 방향(너비 방향)에서는 반사 측벽이 있는 발광 소자의 지향각 분포가 더 넓게 나타남을 알 수 있다.
실시 예에 따른 광학 렌즈(300)를 갖는 라이트 유닛(401)은 표시 장치, 3차원 디스플레이, 각종 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판에 적용될 수 있다.
도 16은 실시 예에 따른 광학 렌즈 및 라이트 유닛을 갖는 조명 장치를 나타낸 도면이다.
도 16을 참조하면, 조명 장치는 수납 공간(455)을 갖는 하우징(450), 상기 하우징(450)의 일 측에 배치된 방열 판(470), 상기 방열 판(470)의 내측에 배치된 실시 예에 따른 광학 렌즈(300)를 갖는 라이트 유닛(401), 상기 광학 렌즈(300)를 통해 출사된 광을 반사하는 반사 시트(440), 상기 반사 시트(440) 및 상기 광학 렌즈(300)를 통해 출사된 광을 확산하는 광학 부재(460)를 포함한다.
상기 하우징(450)은 내부에 수납 공간(455)을 갖고, 상기 라이트 유닛(401)으로부터 방출된 광을 전 영역으로 확산시켜 줄 수 있다. 상기 하우징(450)은 플라스틱 재질인 경우, 예컨대 PC(Polycarbonate), PETG(Polyethylene Terephthalate Glycol), PE(polyethylene), PSP(Polystyrene Paper), PP(polypropylene), PVC(polyvinyl chloride) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이러한 하우징(450)은 광 반사도가 높은 재질로 형성될 수 있으며, 또는 내측 표면에 반사층이 더 형성될 수 있다. 상기 하우징(450)은 금속 재질로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 반사 시트(440)는 상기 하우징(450)의 표면 예컨대, 상기 광학 렌즈(300)로부터 방출된 광을 광학 부재(460)의 방향으로 반사하기 위한 영역에 배치될 수 있다. 상기 반사 시트(440)는 하우징(450)의 내측 천장에 배치될 수 있다. 상기 반사 시트(440)는 예를 들어, PET poly(ethylene terephthalate), PC(polycarbonate), PVC poly(vinyl chloride) 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 광학 부재(460)는 확산 시트(461) 및 보호 시트(463)를 포함할 수 있다. 상기 확산 시트(461)는 상기 광학 렌즈(300)로부터 반사 시트(440)를 통해 반사된 광을 확산시켜 주어, 조명 영역에 균일한 광도로 조사되도록 한다. 상기 보호 시트(463)는 조명 장치의 표면을 보호할 수 있다.
상기 광학 부재(460)는 확산 재질 예컨대, 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE) 및 폴리스틸렌(PS) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 광학 부재(180)에는 복수의 광학 시트가 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 광학 부재(460)의 외측에는 표시 패널이 더 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 표시 패널은 액정 패널을 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 도 10 내지 도 15에 개시된, 발광 칩(151,152)은 예를 들어, 웜 화이트 발광소자(Warm white LED)와 쿨 화이트 발광 다이오드(Cool white LED)를 포함할 수 있다. 웜 화이트 발광 다이오드와 쿨 화이트 발광 다이오드는 백색광을 방출하는 소자이다. 웜 화이트 발광 다이오드와 쿨 화이트 발광 다이오드가 각각 상관색 온도를 발산하여 혼합된 빛의 백색광을 발산시킬 수 있으므로, 자연 태양광에 가까움을 나타내는 연색 지수(Color Rendering Index: CRI)가 높아지게 된다. 따라서 실제 물체의 색이 왜곡되는 곳을 방지할 수 있고, 사용자의 눈의 피로감을 감소시켜 준다.
도 18은 실시 예에 따른 발광 소자의 일 예이다.
도 18을 참조하면, 발광 소자(100)는 발광 칩(151) 및 상기 발광 칩(151)의 외측에 수지층(260)을 포함한다. 상기 수지층(260)은 형광체를 포함할 수 있으며, 입사되는 광의 파장을 변환하게 된다. 상기 발광 소자(100) 상에는 실시 예에 따른 광학 렌즈(300)의 리세스(315) 내에 배치되어 상기 발광 칩(151)으로부터 방출된 광을 방출하게 된다. 상기 발광 소자(100)는 설명의 편의를 위해 제1발광 칩(151)에 대해 상세하게 설명하며, 제2발광 칩의 설명은 제1발광 칩(151)의 설명을 참조하기로 한다.
상기 발광 칩(151)은 발광 구조물(225), 및 복수의 패드(245,247)를 포함한다. 상기 발광 구조물(225)은 II족 내지 VI족 원소의 화합물 반도체층 예컨대, III족-V족 원소의 화합물 반도체층 또는 II족-VI족 원소의 화합물 반도체층으로 형성될 수 있다. 상기 복수의 패드(245,247)는 상기 발광 구조물(225)의 반도체층에 선택적으로 연결되며, 전원을 공급하게 된다.
상기 발광 구조물(225)은 제1도전형 반도체층(222), 활성층(223) 및 제2도전형 반도체층(224)을 포함한다. 상기 발광 칩(151)은 기판(221)을 포함할 수 있다. 상기 기판(221)은 상기 발광 구조물(225) 위에 배치된다. 상기 기판(221)은 예컨대, 투광성, 절연성 기판, 또는 전도성 기판일 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(222)은 n형 반도체층일 수 있으며, 상기 제2도전형 반도체층(224)은 p형 반도체층일 수 있다. 반대로, 상기 제1도전형 반도체층(222)은 p형 반도체층일 수 있으며, 상기 제2도전형 반도체층(224)은 n형 반도체층일 수 있다. 상기 발광 구조물(225)는 n-p접합, p-n 접합, n-p-n 접합, p-n-p접합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 발광 칩(151)은 내부에 제너 다이오드나 FET와 같은 소자를 포함할 수 있다.
상기 발광 칩(151)은 하부에 패드(245,247)가 배치되며, 상기 패드(245,247)는 제1 및 제2패드(245,247)를 포함한다. 상기 제1 및 제2패드(245,247)는 상기 발광 칩(151)의 아래에 서로 이격되어 배치된다. 상기 제1패드(245)는 상기 제1도전형 반도체층(222)과 전기적으로 연결되며, 상기 제2패드(247)는 제2도전형 반도체층(224)과 전기적으로 연결된다. 상기 제1 및 제2패드(245,247)은 바닥 형상이 다각형 또는 원 형상이거나 회로 기판의 패턴과 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.
상기 발광 칩(151)은 상기 기판(221)과 상기 발광 구조물(225) 사이에 버퍼층(미도시) 및 언도프드 반도체층(미도시) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 버퍼층은 상기 기판(221)과 반도체층과의 격자 상수 차이를 완화시켜 주기 위한 층으로서, II족 내지 VI족 화합물 반도체 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층 아래에는 언도핑된 III족-V족 화합물 반도체층이 더 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 기판(221)은 제거될 수 있다. 상기 기판(221)이 제거된 경우 형광체층(250)은 상기 제1도전형 반도체층(222)의 상면이나 다른 반도체층의 상면에 접촉될 수 있다.
상기 발광 칩(151)은 제1 및 제2전극층(241,242), 제3전극층(243), 절연층(231,233)을 포함한다. 상기 제1 및 제2전극층(241,242) 각각은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 전류 확산층으로 기능할 수 있다. 상기 제1 및 제2전극층(241,242)은 상기 발광 구조물(225)의 아래에 배치된 제1전극층(241); 및 상기 제1전극층(241) 아래에 배치된 제2전극층(242)을 포함할 수 있다. 상기 제1전극층(241)은 전류를 확산시켜 주게 되며, 상기 제2전극층(241)은 입사되는 광을 반사하게 된다.
상기 제1 및 제2전극층(241,242)은 서로 다른 물질로 형성될 수 있다. 상기 제1전극층(241)은 투광성 재질로 형성될 수 있으며, 예컨대 금속 산화물 또는 금속 질화물로 형성될 수 있다. 상기 제1전극층은 예컨대 ITO(indium tin oxide), ITON(ITO nitride), IZO(indium zinc oxide), IZON(IZO nitride), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide) 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 제2전극층(242)은 상기 제1전극층(241)의 하면과 접촉되며 반사 전극층으로 기능할 수 있다. 상기 제2전극층(242)은 금속 예컨대, Ag, Au 또는 Al를 포함한다. 상기 제2전극층(242)은 상기 제1전극층(241)이 일부 영역이 제거된 경우, 상기 발광 구조물(225)의 하면에 부분적으로 접촉될 수 있다.
다른 예로서, 상기 제1 및 제2전극층(241,242)의 구조는 무지향성 반사(ODR: Omni Directional Reflector layer) 구조로 적층될 수 있다. 상기 무지향성 반사 구조는 낮은 굴절률을 갖는 제1전극층(241)과, 상기 제1전극층(241)과 접촉된 고 반사 재질의 금속 재질인 제2전극층(242)의 적층 구조로 형성될 수 있다. 상기 전극층(241,242)은, 예컨대, ITO/Ag의 적층 구조로 이루어질 수 있다. 이러한 상기 제1전극층(241)과 제2전극층(242) 사이의 계면에서 전 방위 반사각을 개선시켜 줄 수 있다.
다른 예로서, 상기 제2전극층(242)은 제거될 수 있으며, 다른 재질의 반사층으로 형성될 수 있다. 상기 반사층은 분산형 브래그 반사(distributed bragg reflector: DBR) 구조로 형성될 수 있으며, 상기 분산형 브래그 반사 구조는 서로 다른 굴절률을 갖는 두 유전체층이 교대로 배치된 구조를 포함하며, 예컨대, SiO2층, Si3N4층, TiO2층, Al2O3층, 및 MgO층 중 서로 다른 어느 하나를 각각 포함할 수 있다. 다른 예로서, 상기 전극층(241,242)은 분산형 브래그 반사 구조와 무지향성 반사 구조를 모두 포함할 수 있으며, 이 경우 98% 이상의 광 반사율을 갖는 발광 칩(151)을 제공할 수 있다. 상기 플립 방식으로 탑재된 발광 칩(151)은 상기 제2전극층(242)로부터 반사된 광이 기판(221)을 통해 방출하게 되므로, 수직 상 방향으로 대부분의 광을 방출할 수 있다.
상기 제3전극층(243)은 상기 제2전극층(242)의 아래에 배치되며, 상기 제1 및 제2전극층(241,242)과 전기적으로 절연된다. 상기 제3전극층(243)은 금속 예컨대, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 제3전극층(243) 아래에는 제1패드(245) 및 제2패드(247)가 배치된다.
상기 절연층(231,233)은 제1 및 제2전극층(241,242), 제3전극층(243), 제1 및 제2패드(245,247), 발광 구조물(225)의 층 간의 불필요한 접촉을 차단하게 된다. 상기 절연층(231,233)은 제1 및 제2절연층(231,233)을 포함한다. 상기 제1절연층(231)은 상기 제3전극층(243)과 제2전극층(242) 사이에 배치된다. 상기 제2절연층(233)은 상기 제3전극층(243)과 제1/2패드(245,247) 사이에 배치된다. 상기 제1 및 제2패드(245,247)는 상기 제1 및 제2리드 전극(415,417)과 동일한 물질을 포함할 수 있다.
상기 제3전극층(243)은 상기 제1도전형 반도체층(222)과 연결된다. 상기 제3전극층(243)의 연결부(244)는 상기 제1, 2전극층(241, 242) 및 발광 구조물(225)의 하부를 통해 비아 구조로 돌출되며 제1도전형 반도체층(222)과 접촉된다. 상기 연결부(244)는 복수로 배치될 수 있다. 상기 제3전극층(243)의 연결부(244)의 둘레에는 상기 제1절연층(231)의 일부(232)가 연장되어 제3전극층(243)과 상기 제1 및 제2전극층(241,242), 제2도전형 반도체층(224) 및 활성층(223) 간의 전기적인 연결을 차단한다. 상기 발광 구조물(225)의 측면에는 측면 보호를 위해 절연 층이 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제2패드(247)는 상기 제2절연층(233) 아래에 배치되고 상기 제2절연층(233)의 오픈 영역을 통해 상기 제1 및 제2전극층(241, 242) 중 적어도 하나와 접촉되거나 연결된다. 상기 제1패드(245)는 상기 제2절연층(233)의 아래에 배치되며 상기 제2절연층(233)의 오픈 영역을 통해 상기 제3전극층(243)과 연결된다. 이에 따라 상기 제1패드(247)의 돌기(248)는 제1,2전극층(241,242)을 통해 제2도전형 반도체층(224)에 전기적으로 연결되며, 제2패드(245)의 돌기(246)는 제3전극층(243)을 통해 제1도전형 반도체층(222)에 전기적으로 연결된다.
상기 제1 및 제2패드(245,247)는 상기 발광 칩(151)의 하부에 서로 이격되며, 상기 회로 기판의 패턴과 대면하게 된다.
상기 발광 칩(151)는 상기 제1패드(245) 및 제2패드(247)가 회로 기판 상에 접합 부재로 접합될 수 있다. 상기 접합 부재는 솔더 페이스트 재질을 포함할 수 있다. 상기 솔더 페이스트 재질은 금(Au), 주석(Sn), 납(Pb), 구리(Cu), 비스무트(Bi), 인듐(In), 은(Ag) 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 접합 부재는 다른 예로서, 전도성 필름을 포함할 수 있으며, 상기 전도성 필름은 절연성 필름 내에 하나 이상의 도전성 입자를 포함한다. 상기 도전성 입자는 예컨대, 금속이나, 금속 합금, 탄소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 도전성 입자는 니켈, 은, 금, 알루미늄, 크롬, 구리 및 탄소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 전도성 필름은 이방성(Anisotropic) 전도 필름 또는 이방성 도전 접착제를 포함할 수 있다.
상기 발광 칩(151)은 회로 기판(400)의 표면 및 발광 구조물(225)의 측면 및 상면을 통해 광을 방출함으로써, 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 이러한 발광 소자는 복수개의 발광 칩을 갖고 회로 기판 상에 플립 칩 방식으로 본딩될 수 있어, 공정이 간소화될 수 있다. 또한 발광 소자의 방열이 개선됨으로써, 조명 분야 등에 유용하게 활용될 수 있다.
상기 수지층(260)은 상기 발광 칩(151)의 상면 및 측면 상에 배치되어, 방출되는 광의 파장을 변환하고, 습기 침투를 방지할 수 있다. 상기 수지층(260)의 측면 하단은 상기 패드(245,247)의 외측까지 배치된 예로 설명하였으나, 상기 전극층(241,242,243) 중 어느 한 층까지 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 18은 도 17의 발광 소자의 다른 예이다. 도 18을 설명함에 있어서, 도 17과 동일한 구성은 도 17의 설명을 참조하기로 한다.
도 18을 참조하면, 발광 소자는 외벽에 반사 측벽(271,272)가 배치되며, 상기 반사 측벽은 수지층(260)의 외 측면에 배치될 수 있다. 상기 수지층(260)은 상기 반사 측벽(270,272)와 발광 칩(151) 사이에 배치될 수 있다. 상기 반사 측벽(270,272)는 입사되는 광을 반사시켜 줄 수 있다. 실시 예의 발광 소자는 수지층(260)의 2 측면에 반사 측벽을 배치한 예로 설명하였으나, 3개 또는 4개의 측면에 배치될 수 있다.
또한 도 5와 같이 회로 기판 상에 배열된 발광 소자 중 최 외곽에 배치된 발광 소자의 최 외 측면에 상기 반사 측벽을 더 배치하여, 광 누설을 방지할 수 있다. 이러한 발광 소자에서 상기 발광 칩(151)의 양 측면으로 방출된 광은 반사 측벽에 의해 광학 렌즈의 입사면 영역으로 반사될 수 있다. 상기 반사 측벽(271,272)의 적어도 일부는 상기 광학 렌즈(300)의 제1,2면(321,322)과 대면할 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 발광 소자
151,152: 발광 칩
260: 수지층 300: 광학 렌즈
302,304: 바닥면 310: 제1입사면
312: 제2입사면 314: 제3입사면
315: 리세스 332,334: 반사면
340: 제1출사면 342: 제2출사면
344: 제3출사면 400: 회로 기판
401: 라이트 유닛
260: 수지층 300: 광학 렌즈
302,304: 바닥면 310: 제1입사면
312: 제2입사면 314: 제3입사면
315: 리세스 332,334: 반사면
340: 제1출사면 342: 제2출사면
344: 제3출사면 400: 회로 기판
401: 라이트 유닛
Claims (15)
- 몸체 하부에 제1축 방향으로 긴 길이를 갖는 제1바닥면 및 제2바닥면;
상기 제1,2바닥면 사이에 오목한 리세스;
상기 리세스의 제1축 방향을 따라 배치되며, 볼록한 제1입사면, 상기 제1바닥면과 상기 제1입사면 사이에 볼록한 제2입사면, 및 상기 제2바닥면과 상기 제1입사면 사이에 볼록한 제3입사면을 갖는 입사면,
상기 몸체의 제1축 방향을 따라 배치되며, 서로 반대측에 배치된 제1,2반사면;
상기 몸체의 제1축 방향을 따라 배치되며, 볼록한 제1출사면, 상기 제1출사면과 상기 제1반사면 사이에 제2출사면, 및 상기 제1출사면과 상기 제2반사면 사이에 제3출사면을 갖는 출사면;
상기 제2입사면과 상기 제1바닥면 사이에 제1면, 상기 제3입사면과 상기 제2바닥면 사이에 제2면, 상기 제1반사면과 상기 제1바닥면 사이에 제3면, 및 상기 제2반사면과 상기 제2바닥면 사이에 제4면을 포함하며,
상기 제1면 내지 제4면은 상기 몸체의 제1축 방향을 따라 배치되며,
상기 제3,4면의 높이는 상기 제1,2면의 높이보다 높은 광학 렌즈. - 제1항에 있어서, 상기 제1,2반사면은 볼록 형상을 갖는 전 반사면을 포함하는 광학 렌즈.
- 제1항에 있어서,
상기 제3면 및 제4면은 수직한 평면을 포함하는 광학 렌즈. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1면 및 제2면은 수직한 평면을 포함하는 광학 렌즈. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1면 및 제2면은 수직 방향으로 오목한 곡면 또는 경사진 면을 포함하는 광학 렌즈. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1면과 상기 제2면은 서로 평행하거나 상기 제1,2바닥면로부터 멀어질수록 더 넓은 간격으로 이격되는 광학 렌즈. - 제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2면은 서로 평행하며,
상기 제3면 및 제4면은 서로 평행하거나 경사진 면을 포함하는 광학 렌즈. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제3,4면의 높이는 상기 제1,2면의 높이의 1.1배 내지 1.2배의 범위를 갖는 광학 렌즈. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 몸체는 제1축 방향의 길이가 제2축 방향의 길이보다 3배 이상 긴 길이를 갖는 광학 렌즈. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2,3입사면, 상기 제1,2반사면 및 상기 제2,3출사면은 상기 리세스의 바닥 중심에 수직한 직선을 기준으로 대칭되는 광학 렌즈. - 제1축 방향으로 긴 길이를 갖는 회로 기판;
상기 회로 기판 상에 제1축 방향으로 배열된 복수의 발광 소자; 및
상기 복수의 발광 소자 상에 배치된 바 형상의 광학 렌즈를 포함하며,
상기 광학 렌즈는,
몸체 하부에 제1축 방향으로 긴 길이를 갖고 상기 회로 기판과 대면하는 제1바닥면 및 제2바닥면;
상기 제1,2바닥면 사이에 오목하며 상기 발광 소자의 적어도 일부가 배치된 리세스;
상기 리세스의 제1축 방향을 따라 배치되며, 볼록한 제1입사면, 상기 제1바닥면과 상기 제1입사면 사이에 볼록한 제2입사면, 및 상기 제2바닥면과 상기 제1입사면 사이에 볼록한 제3입사면을 갖는 입사면,
상기 몸체의 제1축 방향을 따라 배치되며, 서로 반대측 측면에 배치된 제1,2반사면;
상기 몸체의 제1축 방향을 따라 배치되며, 볼록한 제1출사면, 상기 제1출사면과 상기 제1반사면 사이에 제2출사면, 및 상기 제1출사면과 상기 제2반사면 사이에 제3출사면을 갖는 출사면;
상기 제2입사면과 상기 제1바닥면 사이에 제1면, 상기 제3입사면과 상기 제2바닥면 사이에 제2면, 상기 제1반사면과 상기 제1바닥면 사이에 제3면, 및 상기 제2반사면과 상기 제2바닥면 사이에 제4면을 포함하며,
상기 제1면 내지 제4면은 상기 몸체의 제1축 방향을 따라 배치되며,
상기 제3,4면의 높이는 상기 제1,2면의 높이보다 높은 라이트 유닛. - 제11항에 있어서,
상기 광학 렌즈는, 상기 제1,2바닥면에 하 방향으로 돌출된 복수의 지지 돌기를 갖고,
상기 회로 기판에는 상기 복수의 지지돌기가 결합되는 라이트 유닛. - 제11항에 있어서,
상기 발광 소자는, 상기 회로 기판 상에 배치된 발광 칩 및 상기 발광 칩 상에 형광체층을 포함하며,
상기 발광 소자는 상기 광학 렌즈의 제1,2면과 대면하는 라이트 유닛. - 제11항 또는 제13항에 있어서,
상기 광학 렌즈의 제1,2면의 높이는 상기 발광 소자의 상면 높이보다 낮은 라이트 유닛. - 제13항에 있어서,
상기 형광체층의 양측에 상기 광학 렌즈의 제1,2면과 적어도 일부가 대면하는 반사 측벽을 포함하는 라이트 유닛.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160125539A KR20180035448A (ko) | 2016-09-29 | 2016-09-29 | 광학 렌즈, 및 이를 구비한 라이트 유닛 및 조명 장치 |
| CN201780012039.7A CN108700731B (zh) | 2016-02-17 | 2017-02-17 | 光学透镜和具有该光学透镜的灯单元 |
| PCT/KR2017/001784 WO2017142349A1 (ko) | 2016-02-17 | 2017-02-17 | 광학 렌즈, 및 이를 구비한 라이트 유닛 및 조명 장치 |
| US15/998,939 US10641442B2 (en) | 2016-02-17 | 2017-02-17 | Optical lens, and light unit and lighting device having same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160125539A KR20180035448A (ko) | 2016-09-29 | 2016-09-29 | 광학 렌즈, 및 이를 구비한 라이트 유닛 및 조명 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180035448A true KR20180035448A (ko) | 2018-04-06 |
Family
ID=61973941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160125539A KR20180035448A (ko) | 2016-02-17 | 2016-09-29 | 광학 렌즈, 및 이를 구비한 라이트 유닛 및 조명 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20180035448A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102210147B1 (ko) * | 2020-11-16 | 2021-02-02 | 굿아이텍 주식회사 | 바닥형 보행신호등 |
-
2016
- 2016-09-29 KR KR1020160125539A patent/KR20180035448A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102210147B1 (ko) * | 2020-11-16 | 2021-02-02 | 굿아이텍 주식회사 | 바닥형 보행신호등 |
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