(57)【要約】【課題】製造が容易であり、薄型が可能で、かつ光抽出率が向上して発光効率の高い発光ダイオードパッケージ及びその製造方法を提供すること。【解決手段】発光ダイオードパッケージを、中央部に凹部が形成されたフレーム１１１と、前記凹部の底面に装着される一つ以上のＬＥＤチップ１１２と、前記凹部に充填され、その上面が同心円形態の連続したプリズム凹凸１１４ａからなる平板型のレンズ一体型構造とで構成する。また、その発光ダイオードパッケージを、フレーム１１１の凹部に一つ以上のＬＥＤチップ１１２を装着する準備ステップと、前記凹部に樹脂を注入するディスペンシング（ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）ステップと、前記樹脂の上面をスタンプで刻印するインプリンティング（ｉｍｐｒｉｎｔｉｎｇ）ステップと、前記スタンプを除去する分離ステップとで製造する。【選択図】        図７
2008153612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部に凹部が形成されたフレームと、
前記凹部の底面に装着される一つ以上のＬＥＤチップと、
前記凹部に充填され、その上面が同心円形態の連続したプリズム凹凸からなるレンズと、
を含む発光ダイオードパッケージ。
【請求項２】
前記プリズム凹凸は、前記レンズの上面の中央から外縁に向けて同心円をなす形状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項３】
前記プリズム凹凸は、等間隔に同心円をなす形状に形成されることを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項４】
中央部に凹部が形成されたフレームと、
前記凹部の底面に装着される一つ以上のＬＥＤチップと、
前記凹部に充填され、その上面がフレネルレンズ面からなるレンズと、
を含む発光ダイオードパッケージ。
【請求項５】
中央部に凹部が形成されたフレームと、
前記凹部の底面に装着される一つ以上のＬＥＤチップと、
前記凹部に充填され、その上面が平板型ドームレンズと、を含む発光ダイオードパッケージ。
【請求項６】
前記凹部の側面は、上向きに拡大するテーパー形状に形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項７】
前記フレームの上端開口部は、円状に形成され、前記レンズの下端枠は、前記フレームの上端開口部の形状に対応する形状に形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項８】
前記レンズは、透明な樹脂材質で形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項９】
フレームの凹部に一つ以上のＬＥＤチップを装着する準備ステップと、
前記凹部に樹脂を注入するディスペンシング（ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）ステップと、
前記樹脂の上面をスタンプで刻印するインプリンティング（ｉｍｐｒｉｎｔｉｎｇ）ステップと、
前記スタンプを除去する分離ステップと、
を含む発光ダイオードパッケージの製造方法。
【請求項１０】
前記インプリンティングステップの後に行われ、前記スタンプが刻印された状態で樹脂を固める硬化ステップをさらに含む請求項９に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
【請求項１１】
前記樹脂と前記スタンプとの間には分離を促進する離型剤（ｒｅｌｅａｓｅ  ａｇｅｎｔ）が介在することを特徴とする請求項９または１０に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
【請求項１２】
前記スタンプの底面は、同心円形態の連続したプリズム凹凸が陰刻されて形成されることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一つに記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
【請求項１３】
前記スタンプの底面は、フレネルレンズ面が陰刻されて形成されることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一つに記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
【請求項１４】
前記スタンプの底面は、平板型ドームレンズ形状が陰刻されて形成されることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一つに記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
【請求項１５】
前記樹脂は、エポキシ、ゴム又はシリコン系の透明な樹脂であることを特徴とする請求項９〜１４のいずれか一つに記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードパッケージに関し、さらに詳細には製造が容易であり、薄型が可能で、かつ光抽出率が向上して発光効率が向上することができる発光ダイオードパッケージ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）は、半導体のｐ−ｎ接合構造を利用して注入された少数キャリア（電子又は正孔）を作り、これらの再結合によって発光させる電子部品である。すなわち、特定元素の半導体に順方向の電圧を加えると、電子と正孔のバンドのずれが小さくなるので、陽極と陰極との接合部分を介してそれらが互いに移動できるようになり、その結果、両者は再結合し、このときのエネルギー差によって光が放出される。
【０００３】
このような発光ダイオードは、低電圧で高効率の光を照射することができることから、家電製品、リモコン、電光板、表示器、各種自動化機器などに用いられる。
【０００４】
特に、情報通信機器の小型化、スリム化傾向によって、機器の各種部品である抵抗、コンデンサー、ノイズ・フィルターなどはさらに小型化されており、発光ダイオードもそれに合わせてプリント回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ：ＰＣＢ）に直接実装するために表面実装素子（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｏｕｎｔ  Ｄｅｖｉｃｅ、以下、ＳＭＤとする）型に作られている。これにより、表示素子として用いられているＬＥＤランプもＳＭＤ型に開発されている。このようなＳＭＤは、既存の単純な点灯ランプに代わることができ、多様なカラーを出す点灯表示器、文字表示器及び映像表示器などに用いられる。
【０００５】
上記のようにＬＥＤの利用分野が広がるにつれて、生活に用いられる電灯、救助信号用電灯など、要求される輝度の量も次第に高まり、最近では、高出力発光ダイオードが広く用いられている。
【０００６】
以下、従来の技術に係る発光ダイオードパッケージについて、添付した図面を参照して説明する。
【０００７】
図１−ａは、従来の技術に係る半球型レンズが装着された発光ダイオードパッケージを示した平面図であり、図１−ｂは、図１−ａの断面図であり、図２は、従来の技術に係る平板型レンズが装着された発光ダイオードパッケージを示した斜視図であり、図３は、従来の技術に係る発光ダイオードパッケージの光抽出率を比較して示したグラフである。
【０００８】
図１−ａ及び図１−ｂに示すように、従来の半球型レンズが装着された発光ダイオードパッケージは、円状のフレーム１１と、円状のフレーム１１の内部底面に装着される複数のＬＥＤチップ１２と、ＬＥＤチップ１２を保護するためのシリコンやエポキシ樹脂などのモールディング材１３と、円状のフレーム１１の上部に装着される半球型レンズ１４と、を含んで構成される。
【０００９】
このようなカプセル化（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ）方式の発光ダイオードパッケージにおいて半球型レンズ１４は、高屈折率のＬＥＤチップ１２と空気との間の屈折率差を減らすバッファとして機能し、ＬＥＤチップ１２からの光抽出を劇的に向上させることができる。ＬＥＤチップを点光源に近似できる場合、半球型レンズ１４とその外側の空気との境界における垂直入射を保障して反射を最小にすることができるから、半球型レンズ１４は、光抽出のためには最も理想的な構造と言える。
【００１０】
しかしながら、中型および大型のＬＣＤのバックライトユニット（ＢＬＵ）、照明及びカメラのフラッシュ用に使用するための高電力高輝度の発光ダイオードパッケージは、大面積チップを使用するか、又は従来のＬＥＤチップを複数使用するマルチチップ構造を採用するので、発光源自体が大きくなる。そのため、半球型レンズが相当な半径を有しなければ、大面積チップ、又はマルチチップ構造を点光源に近似することはできない。
【００１１】
したがって、半球型レンズは、超薄型構造を必要とする照明機器やカメラ、特に超スリム化を要求する携帯用端末機のフラッシュ用には適していない。
【００１２】
このような場合、通常、半球型よりは図２に示すような平板型レンズ２４を使用した発光ダイオードパッケージが適用されるが、前記平板型レンズ２４を使用する場合には、発光ダイオードパッケージの光抽出率が半球型レンズを使用する場合に比べてかなり低下するという問題がある。
【００１３】
すなわち、図３に示すように、レンズが装着されていない場合、平板型レンズを装着した場合及び半球型レンズを装着した場合の発光ダイオードパッケージの中心とＬＥＤチップとの間の距離に対する光抽出率を比較すると、それぞれの場合の光抽出率が最大になる発光ダイオードパッケージの中心とＬＥＤチップとの間の距離は、約０．８４ｍｍであり、この距離においてレンズが装着されていない場合の光抽出率は約２５％であり、平板型レンズが装着された場合の光抽出率は約３５％であり、半球型レンズが装着された場合の光抽出率は約５３％である。
【００１４】
したがって、半球型レンズを装着する場合には、光抽出率は高いものの、サイズ、すなわち発光ダイオードパッケージの高さが半球型レンズの半径だけ大きくなるから携帯用端末機などのフラッシュ用には適しておらず、平板型レンズを装着する場合には、発光ダイオードパッケージのサイズは小さくなるものの、光抽出率は低くなるという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
したがって、本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、発光ダイオードパッケージの構造及び製造方法を改善することであり、詳しくは、
製造が容易であり、薄型が可能で、かつ光抽出率が向上して発光効率の高い発光ダイオードパッケージ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成すべく、本発明に係る発光ダイオードパッケージは、中央部に凹部が形成されたフレームと、前記凹部の底面に装着される一つ以上のＬＥＤチップと、前記凹部に充填され、その上面が同心円形態の連続したプリズム凹凸からなるレンズと、を含む。
【００１７】
ここで、前記凹部の側面は、上向きに拡大するテーパー形状に形成されることを特徴とする。
【００１８】
また、前記フレームの上端開口部は、円状に形成され、前記レンズの下端枠は、前記フレームの上端開口部の形状と対応する形状に形成されることを特徴とする。
【００１９】
また、前記レンズは、透明な樹脂材質で形成されることを特徴とする。
【００２０】
また、前記円状のプリズム凹凸は、前記レンズの上面の中央から外縁に向けて同心円をなす形状に形成されることを特徴とする。
【００２１】
また、前記プリズム凹凸は、等間隔に同心円をなす形状に形成されることを特徴とする。
【００２２】
また、上記の目的を達成すべく、本発明に係る発光ダイオードパッケージは、中央部に凹部が形成されたフレームと、前記凹部の底面に装着される一つ以上のＬＥＤチップと、前記凹部に充填され、その上面がフレネルレンズ面からなるレンズと、を含む。
【００２３】
ここで、前記凹部の側面は、上向きに拡大するテーパー形状に形成されることを特徴とする。
【００２４】
また、前記フレームの上端開口部は、円状に形成され、前記レンズの下端枠は、前記フレームの上端開口部の形状と対応する形状に形成されることを特徴とする。
【００２５】
また、前記レンズは、透明な樹脂材質で形成されることを特徴とする。
【００２６】
また、上記の目的を達成すべく、本発明に係る発光ダイオードパッケージは、中央部に凹部が形成されたフレームと、前記凹部の底面に装着される一つ以上のＬＥＤチップと、前記凹部に充填され、その上面が平板型ドームレンズと、を含む。
【００２７】
ここで、前記凹部の側面は、上向きに拡大するテーパー形状に形成されることを特徴とする。
【００２８】
また、前記フレームの上端開口部は、円状に形成され、前記レンズの下端枠は、前記フレームの上端開口部の形状と対応する形状に形成されることを特徴とする。
【００２９】
また、前記レンズは、透明な樹脂材質で形成されることを特徴とする。
【００３０】
また、上記の目的を達成すべく、本発明に係る発光ダイオードパッケージの製造方法は、フレームの凹部に一つ以上のＬＥＤチップを装着する準備ステップと、前記凹部に樹脂を注入するディスペンシング（ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）ステップと、前記樹脂の上面にスタンプを刻印するインプリンティング（ｉｍｐｒｉｎｔｉｎｇ）ステップと、前記スタンプを除去する分離ステップと、を含む。
【００３１】
前記発光ダイオードパッケージの製造方法は、前記インプリンティングステップの後に行われ、前記スタンプが刻印された状態で樹脂を固める硬化ステップをさらに含むことができる。
【００３２】
また、前記樹脂と前記スタンプとの間に、分離を促進する離型剤（ｒｅｌｅａｓｅ  ａｇｅｎｔ）を介在することを特徴とする。
【００３３】
また、前記スタンプの底面は、同心円形態の連続したプリズム凹凸を陰刻して形成されることを特徴とする。
【００３４】
また、前記スタンプの底面は、フレネルレンズ面を陰刻して形成することができる。
【００３５】
また、前記スタンプの底面は、平板型ドームレンズ形状を陰刻して形成することができる。
【００３６】
また、前記樹脂は、エポキシ、ゴム又はシリコン系の透明な樹脂であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３７】
本発明に係る発光ダイオードパッケージ及びその製造方法によれば、超薄型構造を有し、かつ、高い光抽出率を得ることができるという効果がある。
【００３８】
また、簡単に製造が可能であるから製造時間が短縮され、製造費用が低減するという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明に係る発光ダイオードパッケージの実施形態を、添付した図面を参照してさらに詳細に説明する。
【００４０】
本発明に係る実施形態を説明するに先立ち、参考のため、添付した図４−ａと図４−ｂを参照して、本発明の基本原理を説明するための半球型レンズの光抽出構造と、円錐型レンズの光抽出構造とを以下に説明する。
【００４１】
図４−ａは、本発明の原理を説明するための半球型レンズの光抽出構造を示した構成図であり、図４−ｂは、本発明の原理を説明するための円錐型レンズの光抽出構造を示した構成図である。
【００４２】
図４−ａに示すように、発光ダイオードパッケージの光抽出に最も理想的な構造は、半球型レンズ３４が装着された場合である。
【００４３】
なぜなら、前記半球型レンズ３４は、その下部の中央に点光源３２が存在すると仮定すると、半球型レンズ３４の外側上面と外部空気との境界で光の垂直入射を保障して全反射を除去することができるからである。
【００４４】
また、図４−ｂに示すように、前記半球型レンズ３４の他の理想的な構造として、円錐型レンズ４４を例に挙げることができる。
【００４５】
円錐型レンズ４４は、円錐の底面又はその下部の点光源４２から放出して上がってきた光が円錐部位と外部空気との境界に入射時に透過するか、又は多重反射により円錐の上部に誘導される。
【００４６】
このような、多重反射によって点光源４２から放出された光は、次第に円錐部位と外部空気との境界への入射角を減らしてほぼ垂直入射され、結局、光は円錐部位の外部に放出される。
【００４７】
前記円錐型レンズ４４は、半球型レンズ３４とは異なり、下部から上がってくるほとんどの光に対して、円錐部位による上部への誘導が可能なので、下部光源の位置に影響を受けないという利点もある。
【００４８】
本発明は、上述した理想的な二つの構造、すなわち半球型と円錐型レンズ形態を平板型に適用したことを特徴としており、まず円錐型構造は、大きさの小さい多重円錐からなる碁盤式格子構造の適用が可能である。この場合、隣接した円錐間の干渉効果によって、多少の光抽出の減少が予想されるので、これを最小にするよう本発明の構造では、円状の反射フレームを含み、かつ図５−ａに示すように同心円形態のプリズム格子構造が具現化される。
【００４９】
一方、前記半球型レンズ構造を薄型化するための平板型レンズ化は、既存のフレネルレンズ技法と本発明で新しく試みられる角度分割を利用する平板型ドームレンズ構造を考えることができる。
【００５０】
まず、フレネルレンズを適用する場合には、図４−ｃおよび図５−ｂに示すように、凸レンズで光が曲げられる部分はレンズの表面であるから、この部分のみを残し内部の不必要な部分を階段式に削って除去し、基準軸を中心に各々の片を連結する。この構造によっても、一般の凸レンズのように機能する。但し、このようなレンズは、半球型のレンズや上述の同心円プリズム格子構造に比べて光抽出効率に多少の損失を伴うようになる。
【００５１】
以下に、本発明で新しく試みられる角度分割技法の平板型ドームレンズ構造について説明する。
【００５２】
すなわち、図４−ｄおよび図５−ｃに示すように、レンズ中心の点光源Ｏを仮定する理想的ドームレンズにおいて、ドーム中心と反射型フレームより上の何れかの位置とを結ぶ線分（図４−ｄでは左側の４本）で一定角度θを基準に半球レンズの中心角を適当な個数だけ分割する。この場合、まず、一番目の分割角によって、作ろうとする平板レンズの高さＨを決定し、続いて、この高さＨの水平線と上記した各線分との交点からドーム中心までの長さを半径とした新たな部分ドームレンズを作る。残りの中心部は、高さＨの水平線と接する円でレンズが形成される。これによって、全体的に平板型をしたドームレンズが作られる。
【００５３】
このような平板型ドームレンズは、理想的な半球型レンズと原理上同一なので、光抽出効率などのほとんどの特性が同じであるという利点がある。
【００５４】
［発光ダイオードパッケージの第１の実施形態］
次に、添付された図６と図７を参照して、本発明に係る発光ダイオードパッケージの第１の実施形態を説明する。
【００５５】
図６は、本発明の第１の実施形態に係る発光ダイオードパッケージを示した斜視図であり、図７は、図６の断面図である。
【００５６】
図６と図７に示すように、本発明の第１の実施形態に係る発光ダイオードパッケージは、中央部に凹部が形成されたフレーム１１１と、前記凹部の底面に装着される一つ以上のＬＥＤチップ１１２と、前記凹部に充填され、その上面が同心円形態の連続したプリズム凹凸１１４ａからなるレンズ１１４と、を含んで構成される。
【００５７】
ここで、前記凹部の側面は、上向きに拡大するテーパー形状に形成されることが好ましい。
【００５８】
この場合、前記凹部の側面形状とテーパー傾斜角は、発光ダイオードパッケージの仕様によって適切に設定されるが、カメラのフラッシュ光源のように、ある程度一定の距離でむらなしに光を照射させるために円状に形成され、上方に向かって４０度〜８０度の範囲で傾斜することが好ましい。
【００５９】
また、前記凹部の側面は、ＬＥＤチップ１１２から射出される光を所望の方向に集光させるための反射面として機能するものであって、ニッケルメッキ又はその他の銀色系のメッキ処理を行なって形成されることが好ましい。
【００６０】
また、前記フレーム１１１の上端の開口部、すなわち凹部の上端は円状に形成され、前記レンズ１１４の下端枠はこれに対応する形状に形成されることが好ましい。
【００６１】
また、前記レンズ１１４は、透明な樹脂材質で形成され、前記レンズ１１４の上面に形成されたプリズム凹凸１１４ａは、レンズ１１４の上面の中央から外縁に向けて同心円をなす形状に形成される。
【００６２】
この場合、前記プリズム凹凸１１４ａは、等間隔に同心円をなす形状に形成されることが好ましい。
【００６３】
［第１の実施形態に係る発光ダイオードパッケージの製造方法］
次に、添付された図８〜図９−ｂを参照して、本発明の第１の実施形態に係る発光ダイオードパッケージの製造方法を説明する。
【００６４】
図７は、本発明の第１の実施形態に係る発光ダイオードパッケージの製造過程を示した工程図であり、図９−ａと図９−ｂは、本発明の第１の実施形態に係る発光ダイオードパッケージの製造過程を説明するための構成図である。
【００６５】
図８に示すように、本発明の第１の実施形態に係る発光ダイオードパッケージの製造方法は、準備ステップ、ディスペンシング（ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）ステップ、インプリンティング（ｉｍｐｒｉｎｔｉｎｇ）ステップ、硬化ステップ、分離ステップを含んで構成される。
【００６６】
前記準備ステップは、フレーム１１１の凹部に一つ以上のＬＥＤチップ１１２を装着するステップであり、前記ディスペンシングステップは、前記凹部の内部に樹脂１１４を注入するステップであり、前記インプリンティングステップは、図９−ａに示すように、前記凹部の内部に注入された樹脂１１４の上面をスタンプ１１５で押して刻印するステップであり、前記硬化ステップは、図９−ｂに示すように、前記スタンプ１１５が刻印された状態で前記樹脂１１４を硬化させるステップであり、前記分離ステップは、前記スタンプ１１５を除去して発光ダイオードパッケージの製作を完了するステップである。
【００６７】
ここで、前記樹脂１１４と前記スタンプ１１５との間に、分離を促進する離型剤（ｒｅｌｅａｓｅ  ａｇｅｎｔ）が介在していることが好ましい。
【００６８】
例えば、前記樹脂１１４から前記スタンプ１１５をスムーズに取り外せるように、オイル成分などが含有された離型剤を樹脂１１４に添加するか、又はスタンプ１１５の陰刻部位に塗る。
【００６９】
また、前記スタンプ１１５の底面には、同心円形態の連続したプリズム凹凸１１５ａが陰刻されており、このプリズム凹凸１１５ａは、中央から外縁に向けて等間隔に同心円をなす形状を有する。
【００７０】
したがって、前記プリズム凹凸１１５ａが陰刻されたスタンプ１１５で前記樹脂１１４を刻印する場合、樹脂１１４の上面は、同心円形態の連続したプリズム凹凸１１４ａ構造の面に形成される。
【００７１】
また、前記樹脂１１４は、光が透過できるように透明な材質、例えば、エポキシ、ゴム又はシリコン系の樹脂で形成することができる。
【００７２】
［発光ダイオードパッケージの第２の実施形態］
次に、添付された図１０と図１１を参照して、本発明の第２の実施形態に係る発光ダイオードパッケージを説明する。
【００７３】
図１０と図１１に示すように、本発明の第２の実施形態に係る発光ダイオードパッケージは、中央部に凹部が形成されたフレーム２１１と、前記凹部の底面に装着される一つ以上のＬＥＤチップ２１２と、前記凹部に充填され、その上面がフレネルレンズ面２１４ａからなるレンズ２１４と、を含んで構成される。
【００７４】
すなわち、本発明の第２の実施形態に係る発光ダイオードパッケージは、前記第１の実施形態においてレンズ１１４の上面に同心円形態の連続したプリズム凹凸１１４ａが形成される代わりに、フレネルレンズ面２１４ａが形成されたものである。
【００７５】
前記フレネルレンズ面２１４ａは、凸レンズのように作用するとともに厚さを薄くしたものであって、既存の平板型レンズと類似のスリム型であり、かつ格段に優れた光抽出率を有することができるという利点がある。
【００７６】
ここで、前記凹部の側面は、上向きに拡大するテーパー形状に形成されることが好ましい。
【００７７】
この場合、前記凹部の側面形状とテーパー傾斜角は発光ダイオードパッケージの仕様によって適切に設定されるが、カメラのフラッシュ光源のように、ある程度一定の距離でむらなしに光を照射させるために円状に形成され、上方に向かって４０度〜８０度の範囲で傾斜することが好ましい。
【００７８】
また、前記凹部の側面は、ＬＥＤチップ２１２から射出される光を所望の方向に集光させるための反射面の機能をするものであって、ニッケルメッキ又はその他の銀色系のメッキ処理を行なって形成されることが好ましい。
【００７９】
また、前記フレーム２１１の上端開口部、すなわち凹部の上端は円状上に形成され、前記レンズ２１４の下端枠は、これに対応する形状に形成されることが好ましい。
【００８０】
［第２の実施形態に係る発光ダイオードパッケージの製造方法］
次に、添付された図８、図１２−ａ及び図１２−ｂを参照して、本発明の第２の実施形態に係る発光ダイオードパッケージの製造方法を説明する。
【００８１】
図１２−ａと図１２−ｂは、本発明の第２の実施形態に係る発光ダイオードパッケージの製造過程を説明するための構成図である。
【００８２】
図８に示すように、本発明の第２の実施形態に係る発光ダイオードパッケージも、前記第１の実施形態と同様に、準備ステップ、ディスペンシングステップ、インプリンティングステップ、硬化ステップ、分離ステップを含んで構成される。
【００８３】
前記準備ステップは、フレーム２１１の凹部に一つ以上のＬＥＤチップ２１２を装着するステップであり、前記ディスペンシングステップは、前記凹部の内部に樹脂２１４を注入するステップであり、前記インプリンティングステップは、図１２−ａに示すように、前記凹部の内部に注入された樹脂２１４の上面をスタンプ２１５で押して刻印するステップであり、前記硬化ステップは、図１２−ｂに示すように、前記スタンプ２１５が刻印された状態で前記樹脂２１４を硬化させるステップであり、前記分離ステップは、前記スタンプ２１５を除去して発光ダイオードパッケージの製作を完了するステップである。
【００８４】
しかしながら、本発明の第２の実施形態に係る発光ダイオードの製造方法は、前記第１の実施形態とは異なり、スタンプ２１５の底面に、同心円形態の連続したプリズム凹凸が陰刻される代わりに、フレネルレンズ面２１５ａが陰刻されて形成される。
【００８５】
したがって、前記フレネルレンズ面２１５ａが陰刻されたスタンプ２１５で前記樹脂２１４を刻印する場合、樹脂２１４の上面には、フレネルレンズ面２１４ａが形成される。
【００８６】
もちろん、前記樹脂２１４と前記スタンプ２１５との間に、分離を促進する離型剤が介在することが好ましい。
【００８７】
例えば、実施の形態１と同様に、前記樹脂２１４から前記スタンプ２１５をスムーズに取り外せるように、オイル成分などが含有された離型剤を樹脂２１４に添加するか、又はスタンプ２１５の陰刻部位に塗る。
【００８８】
また、前記樹脂２１４は、光が透過できるように透明な材質、例えば、エポキシ、ゴム又はシリコン系の樹脂で形成することができる。
【００８９】
［発光ダイオードパッケージの第３の実施形態］
次に、添付された図１３と図１４を参照して、本発明の第３の実施形態に係る発光ダイオードパッケージを説明する。
【００９０】
図１３と図１４に示すように、本発明の第３の実施形態に係る発光ダイオードパッケージは、中央部に凹部が形成されたフレーム３１１と、前記凹部の底面に装着される一つ以上のＬＥＤチップ３１２と、前記凹部に充填され、その上面が平板型であるドームレンズ３１４と、を含んで構成される。
【００９１】
すなわち、本発明の第３の実施形態に係る発光ダイオードパッケージは、本発明で新しく試みられる角度分割技法の平板型ドームレンズを有する構造である。
【００９２】
より詳細には、前記平板型ドームレンズは、その上面３１４ａが、図４−ｄを参照して前述したように、レンズ中心の点光源Ｏを仮定する理想的半球型レンズ３１６において、半球中心と反射型フレーム３１１より上の何れかの位置とを結ぶ線分（図４−ｄでは左側４本）で一定角度θを基準に半球型レンズの中心角を適当な個数分だけ分割する。
【００９３】
この場合、まず、一番目の分割角によって、作ろうとする平板型ドームレンズ３１４の高さＨを決定し、続いて、この高さＨの水平線と上記した各線分との交点からレンズ中心までの長さを半径とした新たな部分ドームレンズを作る。残りの中心部は、高さＨの水平線と接する円でレンズが形成される。これによって、全体的に平板型をしたドームレンズ３１４が作られる。
【００９４】
このような平板型ドームレンズ３１４は、理想的な半球型レンズ３１６と原理上同一なので、光抽出効率などのほとんどの特性が同じであるという利点がある。
【００９５】
ここで、前記凹部の側面は、上向きに拡大するテーパー形状に形成されることが好ましい。
【００９６】
このとき、前記凹部の側面形状とテーパー傾斜角は、発光ダイオードパッケージの仕様によって適切に設定されるが、カメラのフラッシュ光源のように、ある程度一定の距離にむらなしに光を照射させるために円状に形成され、上方に向かって４０度〜８０度の範囲で傾斜することが好ましい。
【００９７】
また、前記凹部の側面は、ＬＥＤチップ３１２から放出される光を所望の方向に集光させるための反射面として機能するものであって、ニッケルメッキ又はその他の銀色系のメッキ処理を行なって形成されることが好ましい。
【００９８】
また、前記フレーム３１１の上端開口部、すなわち凹部の上端は円状に形成され、前記平板型ドームレンズ３１４の下端枠は、これに対応する形状に形成されることが好ましい。
【００９９】
［第３の実施形態に係る発光ダイオードパッケージの製造方法］
次に、添付された図８、図１５−ａ及び図１５−ｂを参照して、本発明の第３の実施形態に係る発光ダイオードパッケージの製造方法を説明する。
【０１００】
図１５−ａと図１５−ｂは、本発明の第３の実施形態に係る発光ダイオードパッケージの製造過程を説明するための構成図である。
【０１０１】
図８に示すように、本発明の第３の実施形態に係る発光ダイオードパッケージも、前記第２の実施形態と同様に、準備ステップ、ディスペンシングステップ、インプリンティングステップ、硬化ステップ、分離ステップを含んで構成される。
【０１０２】
前記準備ステップは、フレーム３１１の凹部に一つ以上のＬＥＤチップ３１２を装着するステップであり、前記ディスペンシングステップは、前記凹部の内部に樹脂３１４を注入するステップであり、前記インプリンティングステップは、図１５−ａに示すように、前記凹部の内部に注入された樹脂３１４の上面をスタンプ３１５で押して刻印するステップであり、前記硬化ステップは、図１５−ｂに示すように、前記スタンプ３１５が刻印された状態で前記樹脂３１４を硬化させるステップであり、前記分離ステップは、前記スタンプ３１５を除去して発光ダイオードパッケージの製作を完了するステップである。
【０１０３】
しかしながら、本発明の第３の実施形態に係る発光ダイオードの製造方法は、前記第２の実施形態とは異なり、スタンプ３１５の底面に、フレネルレンズ面２１５ａの代わりに平板型ドームレンズ３１４の上面形状が陰刻されて形成される。
【０１０４】
したがって、前記平板型ドームレンズ３１４が陰刻されたスタンプ３１５で前記樹脂３１４を刻印する場合、樹脂３１４の上面には、平板型ドームレンズ３１４が形成される。
【０１０５】
もちろん、前記樹脂３１４と前記スタンプ３１５との間に、分離を促進する離型剤が介在することが好ましい。
【０１０６】
例えば、実施の形態２と同様に、前記樹脂３１４から前記スタンプ３１５をスムーズに取り外せるように、オイル成分などが含有された離型剤を樹脂３１４に添加するか、又はスタンプ３１５の陰刻部位に塗る。
【０１０７】
また、前記樹脂３１４は、光が透過できるように透明な材質、例えば、エポキシ、ゴム又はシリコン系の樹脂で形成することができる。
【０１０８】
図１６は、本発明に係る発光ダイオードパッケージと従来の技術に係る発光ダイオードパッケージとの光抽出率を比較して示したグラフである。図１６に示すように、上面に同心円形態の連続したプリズム凹凸構造のレンズが装着された発光ダイオードパッケージと、上面にフレネルレンズ面からなるレンズが装着された発光ダイオードパッケージとは、従来の平板型レンズが装着された発光ダイオードパッケージと類似のスリムサイズを有し、かつ、半球型レンズが装着された発光ダイオードパッケージと同様な優れた光抽出率を有することが分かる。
【０１０９】
また、前記フレネルレンズ面が装着された発光ダイオードパッケージの場合、パッケージの中央とＬＥＤチップとの間の距離に対する光抽出率依存性が、従来の平板型レンズが装着された発光ダイオードパッケージと似ており、前記プリズム凹凸構造で形成されたレンズが装着された発光ダイオードパッケージの場合、パッケージの中央とＬＥＤチップとの間の距離に対する光抽出率依存性が、半球型レンズが装着された発光ダイオードパッケージよりも緩和していることが分かる。
【０１１０】
また、前記第３の実施形態の平板型ドームレンズが装着された発光ダイオードパッケージは、理想的な半球型レンズが装着された発光ダイオードパッケージと同じ光抽出率を有し、かつ、平板型レンズが装着された発光ダイオードパッケージと類似のスリムサイズを有することができる。
【０１１１】
上述した本発明の好ましい実施の形態は、例示の目的のために開示されたものであり、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形、及び変更が可能であり、このような置換、変更などは、特許請求の範囲に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１−ａ】従来の技術に係る半球型レンズが装着された発光ダイオードパッケージを示した平面図である。
【図１−ｂ】図１−ａの断面図である。
【図２】従来の技術に係る平板型レンズが装着された発光ダイオードパッケージを示した斜視図である。
【図３】従来の技術に係る発光ダイオードパッケージの光抽出率を比較して示したグラフである。
【図４−ａ】本発明の原理を説明するための半球型レンズの光抽出構造を示した構成図である。
【図４−ｂ】本発明の原理を説明するための円錐型レンズの光抽出構造を示した構成図である。
【図４−ｃ】本発明の原理を説明するためのフレネルレンズ原理の平板型レンズを示した構成図である。
【図４−ｄ】本発明の原理を説明するための角度分割技法が適用された平板型ドームレンズを示した構成図である。
【図５−ａ】本発明の原理が適用された円錐型レンズ面を有する発光ダイオードパッケージを示した断面図である。
【図５−ｂ】本発明の原理が適用されたフレネルレンズ面を有する発光ダイオードパッケージを示した断面図である。
【図５−ｃ】本発明の原理が適用された平板型ドームレンズ面を有する発光ダイオードパッケージを示した断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る発光ダイオードパッケージを示した斜視図である。
【図７】図６の断面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る発光ダイオードパッケージの製造過程を示した工程図である。
【図９−ａ】本発明の第１の実施形態に係る発光ダイオードパッケージの製造過程を説明するための構成図である。
【図９−ｂ】本発明の第１の実施形態に係る発光ダイオードパッケージの製造過程を説明するための構成図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る発光ダイオードパッケージを示した斜視図である。
【図１１】図１０の断面図である。
【図１２−ａ】本発明の第２の実施形態に係る発光ダイオードパッケージの製造過程を説明するための構成図である。
【図１２−ｂ】本発明の第２の実施形態に係る発光ダイオードパッケージの製造過程を説明するための構成図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る発光ダイオードパッケージを示した斜視図である。
【図１４】図１３の断面図である。
【図１５−ａ】本発明の第３の実施形態に係る発光ダイオードパッケージの製造過程を説明するための構成図である。
【図１５−ｂ】本発明の第３の実施形態に係る発光ダイオードパッケージの製造過程を説明するための構成図である。
【図１６】本発明に係る発光ダイオードパッケージと従来の技術に係る発光ダイオードパッケージの光抽出率を比較して示したグラフである。
【符号の説明】
【０１１３】
１１１、２１１、３１１      フレーム
１１２、２１２、３１２      ＬＥＤチップ
１１４、２１４、３１４      レンズ（樹脂）
１１４ａ      凹凸
２１４ａ      フレネルレンズ面
１１５、２１５、３１５      スタンプ
３１６      半球型レンズ
【図１−ａ】
2008153612.tif 000003
【図１−ｂ】
2008153612.tif 000004
【図２】
2008153612.tif 000005
【図３】
2008153612.tif 000006
【図４−ａ】
2008153612.tif 000007
【図４−ｂ】
2008153612.tif 000008
【図４−ｃ】
2008153612.tif 000009
【図４−ｄ】
2008153612.tif 000010
【図５−ａ】
2008153612.tif 000011
【図５−ｂ】
2008153612.tif 000012
【図５−ｃ】
2008153612.tif 000013
【図６】
2008153612.tif 000014
【図７】
2008153612.tif 000015
【図８】
2008153612.tif 000016
【図９−ａ】
2008153612.tif 000017
【図９−ｂ】
2008153612.tif 000018
【図１０】
2008153612.tif 000019
【図１１】
2008153612.tif 000020
【図１２−ａ】
2008153612.tif 000021
【図１２−ｂ】
2008153612.tif 000022
【図１３】
2008153612.tif 000023
【図１４】
2008153612.tif 000024
【図１５−ａ】
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【図１５−ｂ】
2008153612.tif 000026
【図１６】
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