(57)【要約】【課題】レンズ外部の所望の方向に光を出射させることができる発光モジュ−ル及びレンズに関する。【解決手段】本発明の一実施形態による発光モジュ−ルは、基板と、前記基板上に配置された１つ以上の発光ダイオ−ドチップと、前記１つ以上の発光ダイオ−ドチップを覆うように前記基板に接続されたレンズと、を含む発光モジュ−ルであって、前記レンズは、発光ダイオ−ドチップから出射された光が入射される入射面と、前記レンズに入射された光が出射される出射面と、を含み、前記入射面は、前記１つ以上の発光ダイオ−ドチップの上部に位置する凹入射面と、前記凹入射面から延びる凸入射面と、を含んでもよい。本発明の一実施形態によると、発光ダイオ−ドチップの側面に出射される光がレンズを介してレンズの上部に屈折されて出射されることができるため、発光モジュ−ルから出射される光量を高めることができる効果がある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に配置された１つ以上の発光ダイオ−ドチップと、
前記１つ以上の発光ダイオ−ドチップを覆うように前記基板に接続されたレンズと、を含む発光モジュ−ルであって、
前記レンズは、発光ダイオ−ドチップから出射された光が入射する入射面と、前記レンズに入射した光が出射する出射面と、を含み、
前記入射面は、前記１つ以上の発光ダイオ−ドチップの上部に位置する凹入射面と、前記凹入射面から延びる凸入射面と、を含む、発光モジュ−ル。
【請求項２】
前記基板の同一平面上に前記１つ以上の発光ダイオ−ドチップの下面と前記レンズの下面とが位置している、請求項１に記載の発光モジュ−ル。
【請求項３】
前記凸入射面は、前記凹入射面の端部から前記レンズの下面まで延びる、請求項１に記載の発光モジュ−ル。
【請求項４】
前記１つ以上の発光ダイオ−ドチップの側面上端は、前記凹入射面と凸入射面の境界と前記凸入射面と下面の境界との間に配置される、請求項３に記載の発光モジュ−ル。
【請求項５】
前記基板の上面を基準として、前記１つ以上の発光ダイオ−ドチップの高さは、前記基板の上面から前記凹入射面と凸入射面の境界までの高さより小さい、請求項１に記載の発光モジュ−ル。
【請求項６】
前記レンズは、前記基板に接する下面と、前記出射面及び下面を接続するフランジと、をさらに含む、請求項１に記載の発光モジュ−ル。
【請求項７】
前記入射面の中心軸が、前記出射面の中心軸と異なる位置に位置する、請求項１に記載の発光モジュ−ル。
【請求項８】
前記出射面は、２つの凸出射面と、前記２つの凸出射面の間を接続する凹出射面と、を含む、請求項１に記載の発光モジュ−ル。
【請求項９】
前記１つ以上の発光ダイオ−ドチップは、上面及び側面に光を出射する、請求項１に記載の発光モジュ−ル。
【請求項１０】
前記１つ以上の発光ダイオ−ドチップは、
ｎ型半導体層、ｐ型半導体層、及び前記ｎ型半導体層とｐ型半導体層との間に介在された活性層を含む発光構造体と、
前記発光構造体の下部に配置された一対の電極パッドと、を含む、請求項９に記載の発光モジュ−ル。
【請求項１１】
前記１つ以上の発光ダイオ−ドチップは、
前記発光構造体の上面及び側面を覆うように配置され、前記発光構造体から出射された光を波長変換する蛍光体層をさらに含む、請求項１０に記載の発光モジュ−ル。
【請求項１２】
前記レンズは、下部に形成されて前記基板と接触する複数の脚部をさらに含む、請求項１に記載の発光モジュ−ル。
【請求項１３】
前記基板の上面には、前記複数の脚部が配置される複数の固定溝が形成される、請求項１２に記載の発光モジュ−ル。
【請求項１４】
基板上に配置された１つ以上の発光ダイオ−ドチップを覆い、前記１つ以上の発光ダイオ−ドチップから出射された光が入射される入射面と、
前記入射面を介して入射された光が出射される出射面と、を含むレンズであって、
前記入射面は、前記１つの発光ダイオ−ドチップの上部に位置する凹入射面と、前記凹入射面から延びる凸入射面と、を含む、レンズ。
【請求項１５】
前記基板に接するレンズ下面をさらに含み、
前記レンズ下面が、前記１つ以上の発光ダイオ−ドチップの下面及び前記基板の表面と同一平面上である、請求項１４に記載のレンズ。
【請求項１６】
前記凸入射面は、前記凹入射面から前記レンズ下面まで延びる、請求項１５に記載のレンズ。
【請求項１７】
前記出射面は、２つの凸出射面と、前記２つの凸出射面の間を接続する凹出射面と、を含む、請求項１４に記載のレンズ。
【請求項１８】
下部に形成されて前記基板と接触する複数の脚部をさらに含む、請求項１４に記載のレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光モジュ−ル及びレンズに関する。より詳細には、道路を照らすことができる街灯に用いられる発光モジュ−ル及びレンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオ−ドは、電子と正孔の再結合により発生する光を出射する半導体素子である。近年、発光ダイオ−ドは、ディスプレイ装置、車両用ランプ、照明装置などの様々な分野で多様に用いられている。発光ダイオ−ドは、長寿命、低消費電力、高速な応答速度などの利点を有するため、既存の光源を代替している。
【０００３】
道路などを照らすための街灯も、発光ダイオ−ドが既存の光源を代替する傾向にある。街灯は、大体の場合、人間よりも高い位置に設けられ、特定の方向に光が出射するように設けられる必要がある。すなわち、街灯は、照明が必要な位置に広く光が出射され、且つそれ以外の位置には光が出射されないようにすべきである。そのため、街灯が設けられた位置で非対称に（光源からみて異方的に）光が照射される必要がある。
【０００４】
特許文献１は、発光ダイオ−ドを用いた街灯に関する発明である。特許文献１に記載のレンズは、発光ダイオ−ドから出射した光の一部がレンズのフランジ側にも出射する。そのため、一部の光が、レンズ外部の要求される方向に出射されないことがあるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】韓国特許出願公開第１０−２０１２−０００１６８６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、発光ダイオ−ドチップから出射した光がフランジに入射することを防止し、レンズ外部の所望の方向に光を出射させることができる発光モジュ−ル及びレンズを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態による発光モジュ−ルは、基板と、前記基板上に配置された１つ以上の発光ダイオ−ドチップと、前記１つ以上の発光ダイオ−ドチップを覆うように前記基板に接続されたレンズと、を含む発光モジュ−ルであって、前記レンズは、発光ダイオ−ドチップから出射した光が入射される入射面と、前記レンズに入射された光が出射される出射面と、を含み、前記入射面は、前記１つ以上の発光ダイオ−ドチップの上部に位置する凹入射面と、前記凹入射面から延びる凸入射面と、を含んでもよい。前記凹入射面から延びる凸入射面とは、前記凹入射面の端部に接続している凸入射面を意味していてもよい。
【０００８】
本発明の一実施形態において、前記１つ以上の発光ダイオ−ドチップの下面と前記レンズの下面とは、前記基板の同一の平面上に接触していてもよい。すなわち、前記基板の同一平面上に前記１つ以上の発光ダイオ−ドチップの下面と前記レンズの下面とが位置していてもよい。
【０００９】
また、本発明の一実施形態において、前記レンズの前記凸入射面は、前記凹入射面から前記レンズの下面まで延びていてもよい。すなわち、前記凸入射面は、前記凹入射面の端部（下端）から前記レンズの端部（下面）まで位置していてもよい。前記凹入射面と前記凸入射面との接続点は、曲率がなめらかに変化する変曲点であってもよい。
【００１０】
本発明の一実施形態において、前記１つ以上の発光ダイオ−ドチップの側面上端は、前記凹入射面と凸入射面の境界と前記凸入射面と下面の境界との間に配置されていてもよい。
【００１１】
本発明の一実施形態において、前記基板の上面を基準として、前記１つ以上の発光ダイオ−ドチップの高さは、前記基板の上面から前記凹入射面と凸入射面の境界までの高さより小さくてもよい。
【００１２】
本発明の一実施形態において、前記レンズは、前記基板に接する下面と、前記出射面及び下面を接続するフランジと、をさらに含んでもよい。
【００１３】
本発明の一実施形態において、前記入射面の中心軸が、前記出射面の中心軸と異なる位置に位置していてもよい。
【００１４】
本発明の一実施形態において、前記出射面は、２つの凸出射面と、前記２つの凸出射面の間を接続する凹出射面と、を含んでもよい。
【００１５】
本発明の一実施形態において、前記１つ以上の発光ダイオ−ドチップは、上面及び側面に光を出射させることができる。
【００１６】
本発明の一実施形態において、前記１つ以上の発光ダイオ−ドチップは、ｎ型半導体層、ｐ型半導体層、及び前記ｎ型半導体層とｐ型半導体層との間に介在された活性層を含む発光構造体と、前記発光構造体の下部に配置された一対の電極パッドと、を含んでもよく、前記発光構造体の上面及び側面を覆うように配置され、前記発光構造体から出射された光を波長変換する蛍光体層をさらに含んでもよい。
【００１７】
本発明の一実施形態において、前記レンズは、下部に形成され、前記基板と接触する複数の脚部（ｌｅｇ）をさらに含み、前記基板の上面には、前記複数の脚部が配置（たとえば、挿入）される複数の固定溝が形成されてもよい。
【００１８】
本発明の一実施形態によるレンズは、基板上に配置された１つ以上の発光ダイオ−ドチップを覆い、前記１つ以上の発光ダイオ−ドチップから出射された光が入射される入射面と、前記入射面を介して入射された光が出射される出射面と、を含むレンズであって、前記入射面は、前記１つの発光ダイオ−ドチップの上部に位置する凹入射面と、前記凹入射面から延びる凸入射面と、を含んでもよい。前記凹入射面から延びる凸入射面とは、前記凹入射面の端部に接続している凸入射面を意味していてもよい。
【００１９】
本発明の一実施形態において、前記レンズは、前記基板に接するレンズ下面をさらに含み、前記レンズ下面は、前記１つ以上の発光ダイオ−ドチップの下面と前記基板の同一の平面上に接することができる。すなわち、レンズ下面は、前記１つ以上の発光ダイオ−ドチップの下面及び前記基板の表面（発光ダイオードが設けられる側の表面）と同一平面上であってもよい。
【００２０】
本発明の一実施形態において、前記凸入射面は、前記凹入射面から前記レンズ下面まで延びることができる。すなわち、前記凸入射面は前記凹入射面に接続され前記レンズ下面まで位置していてもよい。
【００２１】
本発明の一実施形態において、前記出射面は、２つの凸出射面と、前記２つの凸出射面の間を接続する凹出射面と、を含んでもよい。
【００２２】
本発明の一実施形態において、前記レンズは、下部に形成され、前記基板と接触する複数の脚部（ｌｅｇ）をさらに含んでもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によると、発光ダイオ−ドチップの側面に出射される光がレンズを介してレンズの上部に屈折して出射するため、発光モジュ−ルから出射される光量を高めることができる効果がある。すなわち、発光モジュ−ルを光源として用いたときに、当該光源が意図した被照射位置における照度を高めることができる。
【００２４】
また、街灯に多数の発光モジュ−ルが設けられる場合にも、発光ダイオ−ドチップから出射した光がレンズのフランジに閉じ込められることなく外部に出射することができるため、発光モジュ−ルの光量を高めることができる（すなわち、街灯の被照射位置における照度を高めることができる）効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態による発光モジュ−ルを示した斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による発光モジュ−ルに含まれた発光ダイオ−ドチップを示した断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による発光モジュ−ルを示した平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ´線に沿って切り取った断面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ´線に沿って切り取った断面図である。
【図６ａ】図４に示された断面図において、光が出射される放射パタ−ンを示した図である。
【図６ｂ】図４に示された断面図において、光が出射される放射パタ−ンを示した図である。
【図６ｃ】図４に示された断面図において、光が出射される放射パタ−ンを示した図である。
【図６ｄ】図４に示された断面図において、光が出射される放射パタ−ンを示した図である。
【図６ｅ】図４に示された断面図において、光が出射される放射パタ−ンを示した図である。
【図６ｆ】図４に示された断面図において、光が出射される放射パタ−ンを示した図である。
【図７ａ】図５に示された断面図において、光が出射される放射パタ−ンを示した図である。
【図７ｂ】図５に示された断面図において、光が出射される放射パタ−ンを示した図である。
【図７ｃ】図５に示された断面図において、光が出射される放射パタ−ンを示した図である。
【図７ｄ】図５に示された断面図において、光が出射される放射パタ−ンを示した図である。
【図７ｅ】図５に示された断面図において、光が出射される放射パタ−ンを示した図である。
【図７ｆ】図５に示された断面図において、光が出射される放射パタ−ンを示した図である。
【図８】本発明の他の実施形態による発光モジュ−ルを説明するための図である。
【図９】本発明のさらに他の実施形態による発光モジュ−ルを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照してより具体的に説明する。
【００２７】
［実施形態１］
図１は本発明の一実施形態による発光モジュ−ルを示した斜視図であり、図２は本発明の一実施形態による発光モジュ−ルに含まれた発光ダイオ−ドチップを示した断面図である。また、図３は本発明の一実施形態による発光モジュ−ルを示した平面図である。また、図４は図３のＡ−Ａ´線に沿って切り取った断面図であり、図５は図３のＢ−Ｂ´線に沿って切り取った断面図である。
【００２８】
本発明の一実施形態による発光モジュ−ル１００は、基板１１０と、発光ダイオ−ドチップ１２０と、レンズ１３０と、を含む。
【００２９】
基板１１０は、発光ダイオ−ドチップ１２０が実装されるための基板であれば特に限定はなく、絶縁性基板、導電性基板、またはプリント回路基板であってもよい。一例として、基板１１０は、サファイア基板、窒化ガリウム基板、ガラス基板、シリコンカ−バイド基板、シリコン基板、金属基板、及びセラミック基板のいずれかであってもよい。また、必要に応じて、基板１１０の上部に実装された発光ダイオ−ドチップ１２０と電気的に接続可能な複数の導電性パタ−ンを形成してもよいし、または基板１１０の内部に回路パタ−ンが形成されていてもよい。
【００３０】
発光ダイオ−ドチップ１２０は基板１１０上に実装されており、図２に示されたように、発光構造体１２１及び電極パッド１２３を含む。
【００３１】
発光構造体１２１は、ｎ型半導体層及びｐ型半導体層を含み、正孔と電子の結合により光を出射する構造を有することができる。そして、ｎ型半導体層とｐ型半導体層との間に活性層を介在させることができる。
【００３２】
上記のような発光構造体１２１の下部に、基板１１０の導電性パタ−ンなどに電気的に接続される一対の電極パッド１２３が形成されてもよい。これにより、基板１１０を介して供給された電源が、電極パッド１２３を介して発光構造体１２１に供給される。本実施形態では、電極パッド１２３が発光構造体１２１の下面から突出した形状に形成される例を示しているが、必要に応じて、電極パッド１２３が発光構造体１２１の下面１３６と同一の平面を有するように形成してもよいし、電極パッド１２３が発光構造体１２１の下面１３６より高く配置されてもよい。
【００３３】
本実施形態において、上記のように発光ダイオ−ドチップ１２０が発光構造体１２１及び一対の電極パッド１２３を含むことで、発光構造体１２１から出射された光を発光ダイオ−ドチップ１２０の上面及び側面に出射させることが可能となる。
【００３４】
そして、本実施形態において、発光構造体１２１から出射される光は、青色光または紫外線であってもよい。青色光または紫外線を出射させるために、発光ダイオ−ドチップ１２０は蛍光体層１２５をさらに含んでもよい。上述のように、発光構造体１２１から出射される光を発光構造体１２１の上面及び側面を介して出射されることができるため、蛍光体層１２５は発光構造体１２１の上面及び側面を覆うよう配置させることが可能となる。
【００３５】
蛍光体層１２５は、発光構造体１２１の上面及び側面の全体を覆うように配置され、シリコンなどのポリマ−樹脂やガラスまたはアルミナなどのセラミックなどを含んでもよい。蛍光体層１２５は、発光構造体１２１の側面を含む全体を覆うように、コンフォーマルコーティング  （ｃｏｎｆｏｒｍａｌ  ｃｏａｔｉｎｇ）により形成されることができる。
【００３６】
そして、蛍光体層１２５は、発光構造体１２１から出射した光を波長変換することができる一種類以上の蛍光体を含んでもよい。たとえば、特定の波長の光を白色光に波長変換する蛍光体を利用し、発光構造体１２１から出射された光を蛍光体層１２５により波長変換し、白色光として外部に出射させることができる。蛍光体層１２５に含まれうる蛍光体としては、一例として、シアン蛍光体、ガ−ネット蛍光体、アルミネ−ト蛍光体、硫化物蛍光体、酸窒化物蛍光体、窒化物蛍光体、フッ化物系蛍光体、及びケイ酸塩蛍光体の何れか１つ以上が挙げられる。
【００３７】
本実施形態において、発光ダイオ−ドチップ１２０は、発光構造体１２１の外部を覆う蛍光体層１２５を含み、また、図には示していないが、蛍光体層１２５の外部の全体を覆うモ−ルディング部をさらに含んでもよい。モ−ルディング部は、蛍光体層１２５と同様に、シリコンなどのポリマ−樹脂やガラスまたはアルミナなどのセラミックなどを含んでもよい。
【００３８】
すなわち、本実施形態において、発光ダイオ−ドチップ１２０は基板１１０に直接実装されており、発光ダイオ−ドチップ１２０から出射される光は、発光ダイオ−ドチップ１２０の上面のみから出射されるのではなく、上面と全側面からも出射させることができる。
【００３９】
レンズ１３０は、発光ダイオ−ドチップ１２０から出射された光を拡散または集中させるために備えられる。レンズ１３０は、発光ダイオ−ドチップ１２０から出射された光が入射される入射面１３２と、レンズ１３０から外部に光が出射される出射面１３４と、を有する。そして、図４及び図５に示されたように、レンズ１３０は、基板１１０に接触する下面１３６と、出射面１３４の外側にフランジ１３８と、をさらに有することができる。
【００４０】
入射面１３２は図４及び図５に示されたように、発光ダイオ−ドチップ１２０から出射された光が入射されるように、凹状であってもよい。そして、入射面１３２は凹入射面１３２ａ及び凸入射面１３２ｂを有することができる。凹入射面１３２ａは、発光ダイオ−ドチップ１２０の上部（図４及び図５において紙面上部）に配置されており、中心に入射面中心軸ＩＣが配置されてもよい。凸入射面１３２ｂは、凹入射面１３２ａから下面１３６まで延びることができる（すなわち、凸入射面１３２ｂは、凹入射面１３２ａの端部（下端）から下面１３６まで延びることができる。）。この際、凹入射面１３２ａと凸入射面１３２ｂの境界には、入射面１３２の曲率が変わる変曲点である第１ポイントＰ１が配置される（図４及び図５の断面図を基準とする）。
【００４１】
本実施形態において、レンズ１３０は、基板１１０の上面に実装され、レンズ１３０の下面１３６と基板１１０の上面とが互いに直接接触された状態で配置される。そして、発光ダイオ−ドチップ１２０も、レンズ１３０が配置された基板１１０の上面に配置される。これにより、発光ダイオ−ドチップ１２０とレンズ１３０は、同一の平面である基板１１０上に配置されることができる。
【００４２】
また、発光ダイオ−ドチップ１２０は、レンズ１３０の入射面１３２である凹状内に配置されることができる。この際、発光ダイオ−ドチップ１２０は、発光ダイオ−ドチップ１２０の中心軸が入射面中心軸ＩＣと一致するように配置されてもよい。これにより、発光ダイオ−ドチップ１２０の上面及び側面を介して出射した光が、凹入射面１３２ａ及び凸入射面１３２ｂを介してレンズ１３０に入射されることができる。
【００４３】
発光ダイオ−ドチップ１２０からレンズ１３０の入射面１３２に入射される光の放射パタ−ンについては後述する。その前に、先ず、レンズ１３０の入射面１３２と出射面１３４の位置について説明する。
【００４４】
図４は図３に示されたＡ−Ａ´線に沿って切り取った断面図であって、入射面中心軸ＩＣと出射面中心軸ＥＣとが一致しない例を示すものである。実際に図４を参照すると、入射面中心軸ＩＣと出射面中心軸ＥＣとが一致していないことを確認することができる。入射面中心軸ＩＣと出射面中心軸ＥＣとが一致しないことで、発光ダイオ−ドチップ１２０から出射された光を所定方向に偏って外部に出射させることができる。また、本実施形態において、発光ダイオ−ドチップ１２０から出射された光が一方向に偏って外部に出射されるように、レンズ１３０の入射面１３２と出射面１３４の位置が異なるように配置させることができる。
【００４５】
図３をさらに参照すると、発光ダイオ−ドチップ１２０は基板１１０の中央に配置され、入射面１３２は、発光ダイオ−ドチップ１２０を中心として楕円状であってもよい。この際、楕円状の入射面１３２の長軸方向と短軸方向は互いに変わり得る。そして、入射面１３２の形状は必ずしも楕円状に限定されるものではなく、円状であってもよい。
【００４６】
そして、レンズ１３０の出射面１３４は、入射面１３２の楕円状の長軸方向において片側に偏った位置に位置することができる。これにより、レンズ１３０の出射面１３４を介して出射された光は、出射面１３４が偏っている方向に、出射面１３４が偏っていない方向に比べてより広く出射させることができる。すなわち、図３では、入射面１３２の楕円状の長軸方向はＡ−Ａ´線方向であり、Ａ方向に偏った位置にレンズ１３０の出射面１３４が偏って存在している。これを言い換えれば、図３におけるＢ−Ｂ´線を基準として、図３の紙面上側に偏って存在しているということもできる。このように、図３におけるＢ−Ｂ´線を基準として、上側方向が下側方向に比べてより広い領域に光を出射させることができる出射特性となる。
【００４７】
したがって、図４に示されたように、出射面中心軸ＥＣと入射面中心軸ＩＣが一致せず、出射面中心軸ＥＣが入射面中心軸ＩＣに比べて片側に偏って配置させることで、出射面１３４が偏っていない方向よりも、出射面１３４が偏っている方向に、より広く光を出射させることができるのである。
【００４８】
また、図３に示されたＢ−Ｂ´線に沿って切り取った断面図である図５を参照すると、入射面中心軸ＩＣと出射面中心軸ＥＣとが一致しており、レンズ１３０は、入射面中心軸ＩＣを基準として左右対称である。これにより、発光ダイオ−ドチップ１２０から出射される光が、図５に示された状態で左右対称に出射されることができる。
【００４９】
本発明の一実施形態において、レンズ１３０の出射面１３４は、図５に示されたように、出射面中心軸ＥＣに凹出射面１３４ａが配置され、凹出射面１３４ａの両側にそれぞれ凸出射面１３４ｂが配置されることができる。これにより、発光ダイオ−ドチップ１２０から出射された光が、凸出射面１３４ｂを介して相対的により広い領域に出射されることができる。
【００５０】
また、上述のように、入射面１３２は凹入射面１３２ａ及び凸入射面１３２ｂを含み、凸入射面１３２ｂは、凹入射面１３２ａから下面１３６まで延びる。この際、図４及び図５に示された断面図を基準として、凸入射面１３２ｂと凹入射面１３２ａの境界点は変曲点であって、第１ポイントＰ１と定義する。そして、凸入射面１３２ｂの中心点を第２ポイントＰ２と定義し、凸入射面１３２ｂと下面１３６の境界点を第３ポイントＰ３と定義する。本実施形態において、基板１１０の上面を基準として、発光ダイオ−ドチップ１２０の高さｄ１は第１ポイントＰ１の高さｄ２より小さい。すなわち、発光ダイオ−ドチップ１２０は、垂直方向に第１ポイントＰ１と第３ポイントＰ３との間に配置される（図４）。これにより、発光ダイオ−ドチップ１２０の側面に出射された光は、殆どが凸入射面１３２ｂを介してレンズ１３０に入射されることができる。また、発光ダイオ−ドチップ１２０の高さｄ１は、第２ポイントＰ２の高さｄ３より大きいことができる（図５）。
【００５１】
上述のように、発光ダイオ−ドチップ１２０が垂直方向に第１ポイントＰ１と第３ポイントＰ３との間に配置されることで、発光ダイオ−ドチップ１２０から出射された光がレンズ１３０を介して外部に出射される時に、レンズ１３０の出射面１３４に出射されることができ、レンズ１３０のフランジ１３８を介して外部に出射されることを最小化することができる。
【００５２】
［図４に示されたレンズを用いた場合の出射光］
図６ａ〜図６ｆは、図４に示された断面図において、光が出射される放射パタ−ンを示した図である。
【００５３】
本発明の一実施形態による発光モジュ−ル１００から外部に出射される光の放射パタ−ンについて図６ａ〜図６ｆを参照して説明する。図６ａ〜図６ｆは、図４に示されたように、入射面１３２と出射面１３４が非対称に配置されたレンズ１３０を介して発光モジュ−ル１００から広い領域に出射された光の放射パタ−ンを説明するための図である。
【００５４】
図６ａは、発光ダイオ−ドチップ１２０の中心から発光された光の放射パタ−ンを０度〜９０度の範囲内で示した図である。発光ダイオ−ドチップ１２０から出射された光はレンズ１３０の入射面１３２を介してレンズ１３０に入射され、レンズ１３０の出射面１３４を介して外部に出射される。発光ダイオ−ドチップ１２０の垂直方向に出射された光は、レンズ１３０の出射面１３４で非対称方向に屈折されることを確認することができる。また、発光ダイオ−ドチップ１２０の側面に出射された光は、レンズ１３０の入射面１３２の凸入射面１３２ｂでレンズ１３０の上部方向に屈折され、フランジ１３８側に出射されず、レンズ１３０の出射面１３４を介して外部に出射されることを確認することができる。
【００５５】
図６ｂは、発光ダイオ−ドチップ１２０の側面から水平に出射された光の放射パタ−ンを示した図である。発光ダイオ−ドチップ１２０の側面から水平に出射された光はレンズ１３０の凸入射面１３２ｂを介してレンズ１３０に入射される。これにより、各光は凸入射面１３２ｂでレンズ１３０の上部方向に屈折され、レンズ１３０の出射面１３４を介して外部に出射されることを確認することができる。もし、発光ダイオ−ドチップ１２０の側面方向に出射された光が凸入射面１３２ｂで屈折されないと、そのままフランジ１３８側に入射され、フランジ１３８内で反射または全反射が起こるか、フランジ１３８を介して外部に出射され、光の損失が発生する恐れがある。そのため、発光ダイオ−ドチップ１２０の側面から出射された光が凸入射面１３２ｂでレンズ１３０の上部に屈折され、出射面１３４を介して外部に出射されるようにすることで、光損失を最小化することができる。
【００５６】
図６ｃは、発光ダイオ−ドチップ１２０の側面上端から出射された光が入射面１３２の第１ポイントＰ１と第２ポイントＰ２との間に出射される放射パタ−ンを示した図である。発光ダイオ−ドチップ１２０から出射された光が入射面１３２の第１ポイントＰ１を介してレンズ１３０に入射する際には、屈折が殆ど起こらない。そして、第２ポイントＰ２を介してレンズ１３０に入射する光は、レンズ１３０の上部に相対的に大きく屈折されることを確認することができる。これにより、発光ダイオ−ドチップ１２０の側面上端から出射された光の殆どが出射面１３４を介して外部に出射されることを確認することができる。
【００５７】
図６ｄは、発光ダイオ−ドチップ１２０の側面上端から出射された光が入射面１３２の第１ポイントＰ１と第３ポイントＰ３との間に出射される放射パタ−ンを示した図である。発光ダイオ−ドチップ１２０から出射された光が入射面１３２の第１ポイントＰ１を介してレンズ１３０に入射する際には、屈折が殆ど起こらない。そして、第３ポイントＰ３を介してレンズ１３０に入射する光は、レンズの上部に相対的に大きく屈折されることを確認することができる。この際、発光ダイオ−ドチップ１２０の側面上端から第３ポイントＰ３に出射される光は、凸入射面１３２ｂの曲率によって第３ポイントＰ３に達せず、凸入射面１３２ｂからレンズ１３０に入射される。そうだとしても、第１ポイントＰ１に比べて相対的に大きい屈折が発生し、レンズ１３０の上部側に光が出射されて出射面１３４を介して外部に出射されることを確認することができる。
【００５８】
図６ｅは、発光ダイオ−ドチップ１２０の側面中間から出射された光が入射面１３２の第１ポイントＰ１と第３ポイントＰ３との間に出射される放射パタ−ンを示した図である。発光ダイオ−ドチップ１２０から出射された光が入射面１３２の第１ポイントＰ１を介してレンズ１３０に入射しながら僅かな屈折が起こることを確認することができる。そして、第３ポイントＰ３を介してレンズ１３０に入射された光は、レンズ１３０の上部方向に相対的に大きく屈折されることを確認することができる。この際、図６ｄに示されたものと同様に、発光ダイオ−ドチップ１２０の側面中間から第３ポイントＰ３に出射される光は、凸入射面１３２ｂの曲率によって第３ポイントＰ３に達せず、凸入射面１３２ｂからレンズ１３０に入射される。そうだとしても、第１ポイントＰ１に比べて相対的に大きい屈折が発生し、レンズ１３０の上部側に光が出射されて出射面１３４を介して外部に出射されることを確認することができる。
【００５９】
図６ｆは、発光ダイオ−ドチップ１２０の側面下端から出射された光が入射面１３２の第２ポイントＰ２と第３ポイントＰ３との間に出射される放射パタ−ンを示した図である。発光ダイオ−ドチップ１２０から出射された光が、入射面１３２の第２ポイントＰ２を介してレンズ１３０に入射しながらレンズ１３０の上部方向に屈折されることを確認することができる。そして、第３ポイントＰ３を介してレンズ１３０に入射される光は、レンズ１３０の上部方向に相対的に大きく屈折されることを確認することができる。特に、発光ダイオ−ドチップ１２０の側面下端から出射された光は第３ポイントＰ３まで達し、第３ポイントＰ３を介してレンズ１３０に入射されるが、この際、第３ポイントＰ３でレンズ１３０の上部方向に向かって相対的に大きく屈折されることを確認することができる。これにより、発光ダイオ−ドチップ１２０から出射された光はフランジ１３８側に出射されず、殆どが出射面１３４を介して外部に出射されることを確認することができる。
【００６０】
［図５に示されたレンズを用いた場合の出射光］
図７ａ〜図７ｆは、図５に示された断面図において、光が出射される放射パタ−ンを示した図である。
【００６１】
本発明の一実施形態による発光モジュ−ル１００から外部に出射される光の放射パタ−ンについて図７ａ〜図７ｆを参照して説明する。図７ａ〜図７ｆは、図５に示されたように、入射面１３２と出射面１３４が対称に配置されたレンズ１３０を介して発光モジュ−ル１００から出射された光の放射パタ−ンを説明するための図である。
【００６２】
図７ａは、発光ダイオ−ドチップ１２０の中心から発光された光の放射パタ−ンを０度〜９０度の範囲内で示した図である。発光ダイオ−ドチップ１２０から出射された光はレンズ１３０の入射面１３２を介してレンズ１３０に入射され、レンズ１３０の出射面１３４を介して外部に出射される。発光ダイオ−ドチップ１２０の垂直方向に出射された光はレンズ１３０の出射面１３４から垂直に出射されることを確認することができる。そして、発光ダイオ−ドチップ１２０から出射された光が凹入射面１３２ａを介してレンズ１３０に入射されて屈折され、出射面１３４を介して側面方向に屈折されることを確認することができる。
【００６３】
また、発光ダイオ−ドチップ１２０から出射された光が凸入射面１３２ｂを介してレンズ１３０の上部方向に屈折されて入射され、出射面１３４を介して側面方向に屈折されて出射されることを確認することができる。これにより、発光ダイオ−ドチップ１２０から出射された光がレンズ１３０を介して側面方向に広く広がることを確認することができ、凸入射面１３２ｂを介してレンズ１３０に入射された光がレンズ１３０のフランジ１３８に出射されず、出射面１３４を介して外部に出射されることを確認することができる。
【００６４】
図７ｂは発光ダイオ−ドチップ１２０の側面から水平に出射された光の放射パタ−ンを示した図である。発光ダイオ−ドチップ１２０の側面から水平に出射された光はレンズ１３０の凸入射面１３２ｂを介してレンズ１３０に入射される。これにより、各光は凸入射面１３２ｂでレンズ１３０の上部方向に屈折され、レンズ１３０の出射面１３４を介して外部に出射されることを確認することができる。図６ｂに示されたものと同様に、レンズ１３０の凸入射面１３２ｂなしにレンズ１３０に光が入射されると、そのままフランジ１３８側に光が入射され、フランジ１３８内で反射または全反射が起こるか、フランジ１３８を介して外部に出射されて、光の損失が発生する恐れがある。そのため、発光ダイオ−ドチップ１２０の側面から出射された光が凸入射面１３２ｂでレンズ１３０の上部に屈折されるようにすることで、フランジ１３８に出射されず、出射面１３４を介して外部に出射されるようにして、光損失を最小化することができる。
【００６５】
図７ｃは、発光ダイオ−ドチップ１２０の側面上端から出射された光が入射面１３２の第１ポイントＰ１と第２ポイントＰ２との間に出射される放射パタ−ンを示した図である。発光ダイオ−ドチップ１２０から出射された光が入射面１３２の第１ポイントＰ１を介してレンズ１３０に入射する際に、レンズ１３０の側面方向に屈折されることを確認することができる。そして、第２ポイントＰ２を介してレンズ１３０に入射される光は、レンズ１３０の上部に屈折されることを確認することができる。これにより、発光ダイオ−ドチップ１２０の側面上端から出射された光はレンズ１３０の側面方向にさらに広く出射され、フランジ１３８を介して外部に出射されず、出射面１３４を介して外部に出射されることを確認することができる。
【００６６】
図７ｄは、発光ダイオ−ドチップ１２０の側面上端から出射された光が入射面１３２の第１ポイントＰ１と第３ポイントＰ３との間に出射される放射パタ−ンを示した図である。発光ダイオ−ドチップ１２０から出射された光が入射面１３２の第１ポイントＰ１を介してレンズ１３０に入射する際に、レンズ１３０の側面方向に屈折されることを確認することができる。そして、第３ポイントＰ３を介してレンズ１３０に入射される光は、レンズ１３０の上部に屈折されることを確認することができる。この際、発光ダイオ−ドチップ１２０の側面上端から第３ポイントＰ３に出射される光は、凸入射面１３２ｂの曲率によって第３ポイントＰ３に達せず、凸入射面１３２ｂからレンズ１３０に入射される。そうだとしても、第１ポイントＰ１に比べて、第３ポイントＰ３を介して入射された光がレンズ１３０の上部方向に相対的に大きく屈折され、出射面１３４を介して外部に出射されることを確認することができる。
【００６７】
図７ｅは、発光ダイオ−ドチップ１２０の側面中間から出射された光が入射面１３２の第１ポイントＰ１と第３ポイントＰ３との間に出射される放射パタ−ンを示した図である。発光ダイオ−ドチップ１２０から出射された光が入射面１３２の第１ポイントＰ１を介してレンズ１３０に入射しながら側面方向に屈折されることを確認することができる。そして、第３ポイントＰ３を介してレンズ１３０に入射された光は、レンズ１３０の上部方向に屈折されることを確認することができる。この際、図７ｄに示されたものと同様に、発光ダイオ−ドチップ１２０の側面中間から第３ポイントＰ３に出射された光は、凸入射面１３２ｂの曲率によって第３ポイントＰ３に達せず、凸入射面１３２ｂからレンズ１３０に入射される。そうだとしても、第１ポイントＰ１に比べて、第３ポイントＰ３を介して入射された光がレンズ１３０の上部方向に相対的に大きく屈折され、出射面１３４を介して外部に出射されることを確認することができる。
【００６８】
図７ｆは、発光ダイオ−ドチップ１２０の側面下端から出射された光が入射面１３２の第２ポイントＰ２と第３ポイントＰ３との間に出射される放射パタ−ンを示した図である。発光ダイオ−ドチップ１２０から出射された光が、入射面１３２の第２ポイントＰ２を介してレンズ１３０に入射しながらレンズ１３０の上部方向に屈折されることを確認することができる。そして、第３ポイントＰ３を介してレンズ１３０に入射される光は、レンズ１３０の上部方向に相対的に大きく屈折されることを確認することができる。特に、発光ダイオ−ドチップ１２０の側面下端から出射された光は、第３ポイントＰ３まで達して第３ポイントＰ３を介してレンズ１３０に入射されるが、この際、第３ポイントＰ３でレンズ１３０の上部方向に向かって相対的に大きく屈折されることを確認することができる。これにより、発光ダイオ−ドチップ１２０から出射された光はフランジ１３８側に出射されず、殆どが出射面１３４を介して外部に出射されることを確認することができる。
【００６９】
［実施形態２］
図８は本発明の他の実施形態による発光モジュ−ルを説明するための図である。
【００７０】
本発明の他の実施形態による発光モジュ−ル１００は、図８に示されたように、１つの基板１１０上に２つ以上の発光ダイオ−ドチップ１２０及びレンズ１３０が配置されることができる。すなわち、１つの基板１１０上に２つ以上の発光ダイオ−ドチップ１２０が実装され、各発光ダイオ−ドチップ１２０を入射面１３２が形成されたレンズ１３０が覆うことができる。この際、レンズ１３０は、２つ以上の入射面１３２及び２つ以上の出射面１３４を含んでもよい。すなわち、実施形態１で説明した２つのレンズ１３０が並んで位置して接続された状態であってもよい。
【００７１】
フランジ１３８は２つ以上のレンズ１３０を接続する。これにより、発光ダイオ−ドチップ１２０の側面から出射された光がフランジ１３８側に出射されると、レンズ１３０内で無限反射されて外部に出射されずに消滅する場合がより頻繁に発生し得る。
【００７２】
しかし、実施形態１で説明したように、レンズ１３０の入射面１３２が凹入射面１３２ａ及び凸入射面１３２ｂを含み、発光ダイオ−ドチップ１２０の側面から出射された光が凸入射面１３２ｂを介してレンズ１３０に入射されながらレンズ１３０の上部に屈折される。これにより、殆どの光がフランジ１３８側に出射されず、レンズ１３０の出射面１３４を介して外部に出射されることができる。したがって、発光ダイオ−ドチップ１２０の上部から出射された光と、発光ダイオ−ドチップ１２０の側面から出射された光とが全てレンズ１３０の出射面１３４を介して外部に出射され、発光モジュ−ル１００の光効率が向上することができる。
【００７３】
［実施形態３］
図９は本発明のさらに他の実施形態による発光モジュ−ルを説明するための図である。
【００７４】
本発明のさらに他の実施形態による発光モジュ−ル１００は、基板１１０と、発光ダイオ−ドチップ１２０と、レンズ１３０と、を含む。本実施形態について説明するにあたり、実施形態１と同一の説明は省略する。
【００７５】
基板１１０は、実施形態１と略同一であり、上面にレンズ１３０を固定するための固定溝１１２が形成されていてもよい。固定溝１１２は、レンズ１３０の脚部（ｌｅｇ）１３９が挿入されて固定されるように、脚部１３９の形状に対応する形状を有することができる。また、固定溝１１２は複数個形成されてもよく、レンズ１３０の脚部１３９の個数と同一の個数であってもよい。
【００７６】
発光ダイオ−ドチップ１２０は基板１１０の上部に実装されてもよく、発光ダイオ−ドチップ１２０が実装される位置は実施形態１と同一であるから説明を省略する。
【００７７】
レンズ１３０は、発光ダイオ−ドチップ１２０から出射された光を拡散または集中させるために入射面１３２及び出射面１３４を有する。そして、本実施形態では、出射面１３４の外側にフランジ１３８を有し、入射面１３２とフランジ１３８とを接続する下面１３６を有することができる。また、上述のように、複数個の脚部１３９を有することができる。複数の脚部１３９はレンズ１３０を支持し、基板１１０上に固定させるために備えられる。本実施形態において、複数の脚部１３９は、基板１１０の上面に形成された固定溝１１２に挿入され、基板１１０上にレンズ１３０を固定させることができる。そして、複数の脚部１３９は、それぞれ固定溝１１２に公知の接着剤などにより接着されることができる。
【００７８】
上記のように、レンズ１３０の下部に脚部１３９が形成されることにより、レンズ１３０の下面１３６は基板１１０から離隔することができる。これにより、発光ダイオ−ドチップ１２０の側面から出射された光は、レンズ１３０の凸入射面１３２ｂと下面１３６の境界である第１ポイントＰ１に最も近い位置でレンズ１３０に入射させることができる。
【００７９】
上記のように、レンズ１３０の下部に脚部１３９が形成されてレンズ１３０の下面１３６と基板１１０の上面とが離隔する際に、その離隔距離は発光ダイオ−ドチップ１２０の高さより小さくてもよい。すなわち、レンズ１３０の下面１３６が発光ダイオ−ドチップ１２０の上面より上部に位置しないようにしてもよい。また、レンズ１３０の下面１３６と基板１１０の上面との間の離隔距離は、発光ダイオ−ドチップ１２０の高さの１／２以下であることができる。
【００８０】
そのため、発光ダイオ−ドチップ１２０の側面から出射された光がレンズ１３０の凸入射面１３２ｂを介してレンズ１３０に入射されるようにすることで、光をレンズ１３０の外部の所望の方向に出射させることができる。
【００８１】
また、本実施形態において、基板１１０の上面に固定溝１１２が形成されていると説明したが、固定溝１１２は必要がなければ形成されなくてもよく、その場合、レンズ１３０の脚部１３９が基板１１０の上面に接触された状態で固定されてもよい。
【００８２】
以上で説明したように、本発明が添付図面を参照した実施形態によって具体的に説明したが、上述の実施形態は本発明の好ましい例を挙げて説明したものに過ぎず、本発明が前記実施形態にのみ限定されると理解してはならない。また、本発明の権利範囲は、添付の特許請求の範囲及びその等価概念で理解されるべきである。
【符号の説明】
【００８３】
１００  発光モジュ−ル
１１０  基板
１１２  固定溝
１２０  発光ダイオ−ドチップ
１２１  発光構造体
１２３  電極パッド
１２５  蛍光体層
１３０  レンズ
１３２  入射面
１３２ａ  凹入射面
１３２ｂ  凸入射面
１３４  出射面
１３４ａ  凹出射面
１３４ｂ  凸出射面
１３６  下面
１３８  フランジ
１３９  脚部
Ｐ１  第１ポイント
Ｐ２  第２ポイント
Ｐ３  第３ポイント
ＩＣ  入射面中心軸
ＥＣ  出射面中心軸
【図１】
2018029182.tif 000003
【図２】
2018029182.tif 000004
【図３】
2018029182.tif 000005
【図４】
2018029182.tif 000006
【図５】
2018029182.tif 000007
【図６ａ】
2018029182.tif 000008
【図６ｂ】
2018029182.tif 000009
【図６ｃ】
2018029182.tif 000010
【図６ｄ】
2018029182.tif 000011
【図６ｅ】
2018029182.tif 000012
【図６ｆ】
2018029182.tif 000013
【図７ａ】
2018029182.tif 000014
【図７ｂ】
2018029182.tif 000015
【図７ｃ】
2018029182.tif 000016
【図７ｄ】
2018029182.tif 000017
【図７ｅ】
2018029182.tif 000018
【図７ｆ】
2018029182.tif 000019
【図８】
2018029182.tif 000020
【図９】
2018029182.tif 000021