(57)【要約】  レンズを備える発光モジュールを開示する。この発光モジュールは、発光ダイオードチップと、この発光ダイオードチップから放出された光の光束を分散させるレンズとを含み、このレンズは、発光ダイオードチップから放出された光が入射する凹部を有する下部面と、この凹部に入射した光が出射される上部面とを含む。ここで、レンズの上部面は中心軸に位置する凹面を含む。一方、下部面の凹部は、中心軸に対して垂直な面及び下方への凸面のうち少なくとも一つの面を含み、前記中心軸に対して垂直な面及び下方への凸面のうち少なくとも一つの面は、凹部の入口の領域よりも狭い領域内に限定的に位置する。
2015507350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードチップと、
前記発光ダイオードチップから放出された光の光束を分散させるレンズと、を含み、
前記レンズは、
前記発光ダイオードチップから放出された光が入射する凹部を有する下部面と、前記凹部に入射した光が出射される上部面と、を含み、
前記上部面は、中心軸に位置する凹面を含み、
前記下部面の前記凹部は、前記中心軸に対して垂直な面及び下方への凸面のうち少なくとも一つの面を含み、前記中心軸に対して垂直な面及び前記下方への凸面のうち少なくとも一つの面は、前記凹部の入口の領域よりも狭い領域内に位置する発光モジュール。
【請求項２】
前記レンズの前記上部面及び前記凹部は、前記中心軸を通過する平面に対して鏡面対称構造を有する、請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項３】
前記レンズの前記上部面及び前記凹部は、前記中心軸に対して回転体の形状を有する、請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項４】
前記下部面の前記凹部内で前記中心軸に対して垂直な面及び前記下方への凸面のうち少なくとも一つの面と、前記少なくとも一つの面よりも前記中心軸の近くに位置する面と、に光散乱パターンが形成された、請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項５】
前記上部面の前記凹面に光散乱パターンが形成された、請求項１または４に記載の発光モジュール。
【請求項６】
前記下部面の前記凹部内で前記中心軸に対して垂直な面及び前記下方への凸面のうち少なくとも一つの面と、前記少なくとも一つの面よりも前記中心軸の近くに位置する面と、に前記レンズと異なる屈折率を有する物質層をさらに含む、請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項７】
前記上部面の前記凹面に前記レンズと異なる屈折率を有する物質層をさらに含む、請求項１または６に記載の発光モジュール。
【請求項８】
前記中心軸に対して垂直な面及び前記下方への凸面のうち少なくとも一つの面は、前記上部面の前記凹面と前記凸面とが互いに接触する各変曲線で取り囲まれた領域よりも狭い領域内に限定的に位置する、請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項９】
前記中心軸に対して垂直な面及び前記下方への凸面のうち少なくとも一つの面は、前記発光素子の光出射面領域よりも狭い領域内に限定的に位置する、請求項８に記載の発光モジュール。
【請求項１０】
前記レンズは、前記上部面と前記下部面とを接続するフランジをさらに含み、
前記凹部内の前記中心軸に対して垂直な面及び前記下方への凸面のうち少なくとも一つの面は、前記フランジよりも上方に位置する、請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項１１】
発光素子をさらに含み、
前記発光素子は、
前記発光ダイオードチップと、
前記発光ダイオードチップが実装されるハウジングと、
前記発光ダイオードチップから放出された光を波長変換する波長変換層と、を含む、請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項１２】
前記波長変換層は、前記レンズの前記凹部から離隔して前記レンズの下方に位置する、請求項１１に記載の発光モジュール。
【請求項１３】
前記発光素子が実装される印刷回路基板をさらに含み、
前記レンズは、前記印刷回路基板上に設置される、請求項１１に記載の発光モジュール。
【請求項１４】
前記発光素子と前記凹部との間にはエアギャップが存在する、請求項１１に記載の発光モジュール。
【請求項１５】
光が入射する凹部を有する下部面と、
前記凹部に入射した光が出射される上部面と、を含み、
前記上部面は、中心軸の近くに位置する凹面と、前記凹面から連続的に延長された凸面と、を含み、
前記下部面の前記凹部は、前記中心軸に対して垂直な面及び下方への凸面のうち少なくとも一つの面を含み、前記中心軸に対して垂直な面及び前記下方への凸面のうち少なくとも一つの面は、前記凹部の入口の領域よりも狭い領域内に限定的に位置するレンズ。
【請求項１６】
発光ダイオードチップと、
前記発光ダイオードチップから放出された光の光束を分散させるレンズと、を含み、
前記レンズは、
前記発光ダイオードチップから放出された光が入射する凹部を有する下部面と、
前記凹部に入射した光が出射される上部面と、を含み、
前記凹部の入口領域は、一軸方向に長手方向を有する形状を有する発光モジュール。
【請求項１７】
前記凹部の入口領域は、矩形状、楕円状またはコーナーが丸みを帯びた矩形状を有する、請求項１６に記載の発光モジュール。
【請求項１８】
前記一軸方向に沿った前記凹部の断面形状は、中心軸に対して対称であり、側面が直線である台形状または側面が曲線である台形状である、請求項１７に記載の発光モジュール。
【請求項１９】
前記一軸方向に対して直交する方向に沿った前記凹部の断面形状は、前記中心軸に対して対称であり、側面が直線である台形状または側面が曲線である台形状である、請求項１８に記載の発光モジュール。
【請求項２０】
前記一軸方向に沿った前記凹部の前記断面形状の上辺の長さが、前記一軸方向に対して直交する方向に沿った前記凹部の前記断面形状の上辺の長さより長い、請求項１９に記載の発光モジュール。
【請求項２１】
前記上部面は、回転対称構造を有する、請求項１６に記載の発光モジュール。
【請求項２２】
前記上部面は、前記一軸方向に対して直交する方向に長手方向を有する形状を有する、請求項１６に記載の発光モジュール。
【請求項２３】
前記一軸方向に沿った前記上部面の断面形状は半球状である、請求項２２に記載の発光モジュール。
【請求項２４】
前記上部面は、二つの半球を重畳させた形状を有する、請求項２３に記載の発光モジュール。
【請求項２５】
前記上部面は、中心軸に位置する凹面を含み、
前記下部面の前記凹部は、前記中心軸に対して垂直な面及び下方への凸面のうち少なくとも一つの面を含み、前記中心軸に対して垂直な面及び前記下方への凸面のうち少なくとも一つの面は、前記凹部の入口の領域よりも狭い領域内に位置する、請求項１６に記載の発光モジュール。
【請求項２６】
前記レンズの前記上部面及び前記凹部は、前記中心軸を通過する平面に対して鏡面対称構造を有する、請求項２５に記載の発光モジュール。
【請求項２７】
前記下部面の前記凹部内で前記中心軸に対して垂直な面及び前記下方への凸面のうち少なくとも一つの面と、前記少なくとも一つの面よりも前記中心軸の近くに位置する面と、に光散乱パターンが形成された、請求項２５に記載の発光モジュール。
【請求項２８】
前記上部面の前記凹面に光散乱パターンが形成された、請求項２５に記載の発光モジュール。
【請求項２９】
前記レンズは、前記上部面と前記下部面とを接続するフランジをさらに含み、
前記凹部内の前記中心軸に対して垂直な面及び前記下方への凸面のうち少なくとも一つの面は、前記フランジよりも上方に位置する、請求項２５に記載の発光モジュール。
【請求項３０】
発光素子をさらに含み、
前記発光素子は、
前記発光ダイオードチップと、
前記発光ダイオードチップが実装されるハウジングと、
前記発光ダイオードチップから放出された光を波長変換する波長変換層と、を含む、請求項１６に記載の発光モジュール。
【請求項３１】
前記波長変換層は、前記レンズの前記凹部から離隔して前記レンズの下方に位置する、請求項３０に記載の発光モジュール。
【請求項３２】
前記発光素子が実装される印刷回路基板をさらに含み、
前記レンズは、前記印刷回路基板上に設置される、請求項３０に記載の発光モジュール。
【請求項３３】
前記発光素子と前記凹部との間にはエアギャップが存在する、請求項３０に記載の発光モジュール。
【請求項３４】
光が入射する凹部を有する下部面と、
前記凹部に入射した光が出射される上部面と、を含み、
前記凹部の入口領域は、一軸方向に長手方向を有する形状を有し、前記凹部に入射した光が前記一軸方向に対して直交する方向に向かうように長手方向を有する光指向パターンを形成するレンズ。
【請求項３５】
前記上部面は、中心軸の近くに位置する凹面と、前記凹面から連続的に延長された凸面と、を含み、
前記下部面の前記凹部は、前記中心軸に対して垂直な面及び下方への凸面のうち少なくとも一つの面を含み、前記中心軸に対して垂直な面及び前記下方への凸面のうち少なくとも一つの面は、前記凹部の入口の領域よりも狭い領域内に限定的に位置する、請求項３４に記載のレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光モジュールに関し、特に、面照明または液晶ディスプレイのバックライト用として使用するためにレンズを備える発光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイをバックライティングする方式としては、エッジ型と直下型がある。エッジ型は、導光板の側面にＬＥＤを配置し、光源から入射した光を導光板を用いて導いた後、液晶パネルをバックライティングする方式である。エッジ型は、ＬＥＤの数を減少させることができ、各ＬＥＤ間の高度の品質偏差を要しないので、価格面で有利であり、また、低電力製品を開発できるという長所を有する。しかし、エッジ型は、液晶ディスプレイのコーナー部分と中央領域との間の明暗差を克服しにくく、高画質を具現するのに限界を有する。
【０００３】
一方、直下型は、液晶パネルの直ぐ下に一定の間隔で複数のＬＥＤを配置し、液晶パネルをバックライティングする方式である。直下型は、コーナー部分と中央領域との間の明暗差を克服できると共に、高画質を具現できるという長所を有する。
【０００４】
しかし、直下型においては、各ＬＥＤが相対的に広い面積を均一にバックライティングできない場合、多数のＬＥＤを緻密に配列しなければならなく、これによって電力消耗が増加する。さらに、各ＬＥＤ間に品質ばらつきがある場合、液晶パネルが不均一にバックライティングされるため、画面の均質性を確保することは困難である。
【０００５】
ＬＥＤの使用数を減少させるためには、各ＬＥＤにレンズを配置し、光を分散させる技術を使用することができる。しかし、ＬＥＤとレンズとの間に僅かなアライメントずれが発生した場合でも、レンズを介して放出される光の分布に重大な変化が発生する可能性があり、その結果、液晶パネルの均一なバックライティングがさらに難しくなる。
【０００６】
また、図１に示したように、円盤状の光指向パターン（ＬＰ：light orientation pattern）を有するレンズを適用する場合、隣接した光が互いに交差する明るい部分（ＷＰ：bright portion）と、光がほとんど照射されない暗い部分（ＢＰ：dark portion）とが発生する。
【０００７】
明るい部分（ＷＰ）は、光指向パターン（ＬＰ）の指向角（angle of the light orientation pattern）による明るさを調節することで、明るい部分（ＷＰ）に進行する光束を減少させて制御することができる。一方、暗い部分（ＢＰ）は、光指向パターン（ＬＰ）のサイズを増加させる、又は各ＬＥＤ間の間隔を減少させることで制御することができる。しかし、明るい部分（ＷＰ）を除去するために明るい部分（ＷＰ）に進行する光束を減少させると、暗い部分（ＢＰ）がさらに暗くなり、また、暗い部分（ＢＰ）を除去するために光指向パターン（ＬＰ）のサイズを増加させる、又は各ＬＥＤ間の間隔を減少させると、明るい部分（ＷＰ）がさらに広く形成され、さらに明るくなる。すなわち、明るい部分（ＷＰ）と暗い部分（ＢＰ）を同時に除去することは難しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、光を分散させるレンズ及びそれを備える発光モジュールを提供することにあり、特に、面光源または直下型バックライト光源に適した発光モジュール及びレンズを提供することにある。
【０００９】
本発明が解決しようとする他の課題は、光を分散させるレンズ及びそれを備える発光モジュールにおいて、特に、ＬＥＤとレンズとの間のアライメントの許容誤差を増加させることができるレンズ及び発光モジュールを提供することにある。
【００１０】
本発明が解決しようとする更に他の課題は、複数のＬＥＤを使用する光源から広い面積にわたって均一な光を放出するための発光モジュール及びレンズを提供することにある。
【００１１】
本発明が解決しようとする更に他の課題は、製作が容易なレンズ及び発光モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様に係る発光モジュールは、発光ダイオードチップと、発光ダイオードチップから放出された光の光束（luminous flux）を分散させるレンズと、を含む。また、レンズは、発光ダイオードチップから放出された光が入射する凹部を有する下部面と、凹部に入射した光が出射される上部面と、を含む。ここで、上部面は、中心軸（central axis）に位置する凹面を含む。一方、下部面の凹部は、中心軸に対して垂直な面及び下方への凸面のうち少なくとも一つの面を含み、中心軸に対して垂直した面及び下方への凸面のうち少なくとも一つの面は、凹部の入口の領域よりも狭い領域内に限定的に位置する。
【００１３】
レンズの上部面及び凹部は、中心軸を通過する平面に対して鏡面対称構造（mirror surface symmetry）を有し、さらに、中心軸に対して回転体の形状（rotator shape）を有してもよい。
【００１４】
また、レンズの上部面は、凹面から連続的に延長された凸面（convex surface continuously extending from the concave surface）を含めてもよい。
【００１５】
いくつかの実施例において、下部面の凹部内で中心軸に対して垂直な面及び下方への凸面（downwardly convex surface）のうち少なくとも一つの面と、少なくとも一つの面よりも中心軸の近くに位置する面と、に光散乱パターン（light scattering pattern）が形成されてもよい。光散乱パターンは、凹凸パターン（uneven pattern）に形成されてもよく、発光ダイオードチップから中心軸付近に放出される光をさらに分散させる。
【００１６】
さらに、上部面の凹面に光散乱パターンが形成されてもよい。
【００１７】
いくつかの実施例において、発光モジュールは、下部面の凹部内で中心軸に対して垂直な面及び下方への凸面のうち少なくとも一つの面と、少なくとも一つの面よりも中心軸の近くに位置する面と、にレンズと異なる屈折率を有する物質層をさらに含めてもよい。
【００１８】
さらに、発光モジュールは、上部面の凹面にレンズと異なる屈折率を有する物質層をさらに含めてもよい。
【００１９】
一方、中心軸に対して垂直な面及び下方への凸面のうち少なくとも一つの面は、上部面の凹面と凸面とが出会う各変曲線で取り囲まれた領域よりも狭い領域内に限定的に位置してもよい。また、中心軸に対して垂直な面及び下方への凸面のうち少なくとも一つの面は、発光素子の光出射面領域よりも狭い領域内に限定的に位置してもよい。
【００２０】
レンズは、上部面と下部面とを接続するフランジをさらに含めてもよい。凹部内の中心軸に対して垂直な面及び下方への凸面のうち少なくとも一つの面は、フランジよりも上方に位置してもよい。
【００２１】
いくつかの実施例において、発光モジュールは発光素子を含めてもよく、発光素子は、発光ダイオードチップと、発光ダイオードチップが実装されるハウジングと、及び発光ダイオードチップから放出された光を波長変換する波長変換層と、を含めてもよい。波長変換層は、レンズの凹部から離隔してレンズの下方に位置してもよい。
【００２２】
また、発光モジュールは、発光素子が実装される印刷回路基板をさらに含み、レンズは印刷回路基板上に設置されてもよい。例えば、レンズは脚部を有し、脚部は印刷回路基板上に設置されてもよい。
【００２３】
一方、発光素子と凹部との間にはエアギャップが存在し、その結果、凹部に入射する光は凹部の表面で１次的に屈折される。
【００２４】
本発明の他の態様に係る発光モジュールは、発光ダイオードチップと、発光ダイオードチップから放出された光の光束を分散させるレンズと、を含む。また、レンズは、発光ダイオードチップから放出された光が入射する凹部を有する下部面と、凹部に入射した光が出射される上部面と、を含む。ここで、凹部の入口領域は一軸方向（single axis direction）に長手方向を有する（elongated）形状を有する。
【００２５】
凹部の入口領域は、多様な形状を有してもよく、例えば、矩形状、楕円状またはコーナーが丸みを帯びた矩形状を有してもよい。
【００２６】
また、一軸方向に沿った凹部の断面形状は、中心軸に対して対称であって、側面が直線である台形状または側面が曲線である台形状であってもよい。さらに、一軸方向に対して直交する方向に沿った凹部の断面形状は、中心軸に対して対称であって、側面が直線である台形状または側面が曲線である台形状であってもよい。
【００２７】
一方、レンズの上部面は、回転対称構造（rotational symmetry）を有してもよいが、これに限定されることはなく、一軸方向に対して直交する方向に長手方向を有する形状であってもよい。さらに、上部面は、二つの半球を重畳させた形状を有してもよい。
【００２８】
いくつかの実施例において、上部面は、中心軸に位置する凹面を含み、下部面の凹部は、中心軸に対して垂直な面及び下方への凸面のうち少なくとも一つの面を含めてもよい。ここで、中心軸に対して垂直な面及び下方への凸面のうち少なくとも一つの面は、凹部の入口の領域よりも狭い領域内に位置してもよい。
【００２９】
レンズの上部面及び凹部は、中心軸を通過する平面に対して鏡面対称構造を有してもよい。
【００３０】
また、レンズの上部面は、凹面から連続的に延長された凸面を含めてもよい。
【００３１】
いくつかの実施例において、下部面の凹部内で中心軸に対して垂直な面及び下方への凸面のうち少なくとも一つの面と、少なくとも一つの面よりも中心軸の近くに位置する面と、に光散乱パターンが形成されてもよい。光散乱パターンは、凹凸パターンに形成されてもよく、発光ダイオードチップから中心軸付近に放出される光をさらに分散させる。
【００３２】
さらに、上部面の凹面に光散乱パターンが形成されてもよい。
【００３３】
レンズは、上部面と下部面とを接続するフランジをさらに含めてもよい。凹部内の中心軸に対して垂直な面及び下方への凸面のうち少なくとも一つの面は、フランジよりも上方に位置してもよい。
【００３４】
いくつかの実施例において、発光モジュールは発光素子を含めてもよく、発光素子は、発光ダイオードチップと、発光ダイオードチップが実装されるハウジングと、発光ダイオードチップから放出された光を波長変換する波長変換層と、を含めてもよい。波長変換層は、レンズの凹部から離隔してレンズの下方に位置してもよい。
【００３５】
また、発光モジュールは、発光素子が実装される印刷回路基板をさらに含み、レンズは印刷回路基板上に設置されてもよい。例えば、レンズは脚部を有し、脚部は印刷回路基板上に設置されてもよい。
【００３６】
一方、発光素子と凹部との間にはエアギャップが存在し、その結果、凹部に入射する光は凹部の表面で１次的に屈折される。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の各実施例によると、レンズの凹部で１次的な屈折が発生し、レンズの上部表面で２次的な屈折が発生することによって、光を広く分散させるレンズを提供することができる。さらに、レンズの凹部の上端側の形状を凹面にする代わりに、平らな面または凸面にすることによって、発光ダイオードチップまたは発光素子とレンズとのアライメントの許容誤差を増加させることができる。また、レンズの凹部の上端側の形状による光指向分布特性（light orientation distribution characteristics）の変化を緩和することができ、レンズ製作時の工程マージンが増加し、その結果、レンズの製作が容易になる。
【００３８】
また、光が入射するレンズの凹部の入口領域を、長手方向を有する形状にすることによって、短軸方向に光を広く分散させることができ、長手方向を有する形状の光指向パターンを具現することができる。したがって、複数の発光ダイオードチップを配列し、各発光ダイオードチップ上に前記レンズを配置することによって、長手方向を有する形状の各光パターンによって広い面積にわたって均一に光束を分布させることができ、その結果、均一な面光源を具現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】従来技術に係る面光源の光パターンを説明するための図である。
【図２】本発明の一実施例に係る発光モジュールを説明するための概略的な断面図である。
【図３】発光素子を説明するための概略的な斜視図である。
【図４】レンズの多様な変形例を説明するための断面図である。
【図５】本発明の他の実施例に係る発光モジュールを説明するためのレンズの断面図である。
【図６】シミュレーションに使用された発光モジュールの寸法を説明するための断面図である。
【図７】図６のレンズの形状を説明するためのグラフである。
【図８】図６のレンズの光線進行方向を示す図である。
【図９】照度分布を示すグラフであって、（ａ）は、発光素子の照度分布を示し、（ｂ）は、レンズの使用による発光モジュールの照度分布を示す。
【図１０】光指向分布を示すグラフであって、（ａ）は、発光素子の光指向分布を示し、（ｂ）は、レンズの使用による発光モジュールの光指向分布を示す。
【図１１】本発明の他の実施例に係る面光源の光パターンを説明するための図である。
【図１２】本発明の一実施例に係る発光モジュールを説明するための概略的な斜視図である。
【図１３】図１２の発光モジュールをｘ軸及びｙ軸に沿って切り取った断面図である。
【図１４】レンズの凹部の多様な形状を説明するための平面図である。
【図１５】レンズの凹部の多様な形状を説明するための断面図である。
【図１６】レンズの凹部の多様な形状を説明するための断面図である。
【図１７】本発明に係る発光モジュールの光指向分布を説明するためのグラフである。
【図１８】本発明の他の実施例に係るレンズを説明するための斜視図及び断面図である。
【図１９】本発明の一実施例に係る複数の発光素子を有する発光モジュールを説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下では、添付の各図面を参照して本発明の各実施例を詳細に説明する。次に紹介する各実施例は、当業者に本発明の思想を十分に伝達するために例として提供されるものである。したがって、本発明は、以下で説明する各実施例に限定せず、他の形態に具体化することもできる。明細書全体にわたって同一の参照番号は、同一の構成要素を示す。
【００４１】
図２は、本発明の一実施例に係る発光モジュールを説明するための概略的な断面図で、図３は、前記発光モジュールに使用される発光素子を説明するための斜視図である。
【００４２】
図２を参照すると、前記発光モジュールは、印刷回路基板１０、発光素子２０及びレンズ３０を含む。図面には、印刷回路基板１０の一部を示しているが、一つの印刷回路基板１０上に複数の発光素子２０がマトリックス状または蜂の巣状に多様に配列されてもよい。
【００４３】
前記印刷回路基板１０は、前記発光素子２０の各端子がボンディングされる導電性の各ランドパターン（land pattern）を上面に含む。また、前記印刷回路基板１０は、上面に反射膜を含めてもよい。前記印刷回路基板１０は、熱伝導性の良い金属を基板にするＭＣＰＣＢ（Ｍｅｔａｌ―Ｃｏｒｅ  ＰＣＢ）であってもよい。また、ＰＣＢ１２０は、ＦＲ４などの絶縁性基板材料を基板にしてもよい。図面には示していないが、前記印刷回路基板１０の下部には、発光素子２０で発生した熱を放出するためにヒートシンクが配置されてもよい。
【００４４】
前記発光素子２０は、図３に示したように、ハウジング（筐体）２１と、前記ハウジング２１上に実装された発光ダイオードチップ２３と、前記発光ダイオードチップ２３を覆う波長変換層２５とを含む。また、前記発光素子２０は、前記ハウジング２１に支持された各リード端子（図示せず）を含む。
【００４５】
パッケージ本体を構成する前記ハウジング２１は、ＰＡまたはＰＰＡなどのプラスチック樹脂を射出成形することによって製作することができる。この場合、ハウジング２１は、射出成形工程によって各リード端子を支持する状態で成形されてもよく、また、発光ダイオードチップ２３を実装するためのキャビティ２１ａを有してもよい。前記キャビティ２１ａは、発光素子２０の光出射領域を規定する。
【００４６】
各リード端子は、ハウジング２１内で互いに離隔して配置され、ハウジング２１の外部に延長され、印刷回路基板１０上のランドパターンにボンディングされる。
【００４７】
前記発光ダイオードチップ２３は、前記キャビティ２１ａの底に実装され、各リード端子に電気的に接続される。前記発光ダイオードチップ２３は、紫外線または青色光を放出する窒化ガリウム系列の発光ダイオードであってもよい。
【００４８】
一方、波長変換層２５は前記発光ダイオードチップ２３を覆う。一実施例において、前記波長変換層２５は、発光ダイオードチップ２３を実装した後、蛍光体を含有するモールディング樹脂をキャビティ２１ａに充填して形成されてもよい。このとき、波長変換層２５は、ハウジング２１のキャビティ２１ａに充填し、上面が実質的に平らであるか凸状であってもよい。また、波長変換層２５上にレンズ形状を有するモールディング樹脂がさらに形成されてもよい。
【００４９】
他の実施例において、コンフォーマル（conformal）な蛍光体コーティング層が形成された発光ダイオードチップ２３がハウジング２１上に実装されてもよい。すなわち、発光ダイオードチップ２３上にコンフォーマル蛍光体コーティング層を適用し、このコンフォーマル蛍光体コーティング層を有する発光ダイオードチップ２３がハウジング２１上に実装されてもよい。前記コンフォーマル蛍光体コーティング層を有する発光ダイオードチップ２３は、透明樹脂によってモールドされてもよい。さらに、このモールド樹脂は、レンズ形状を有してもよく、結果的に１次レンズとして機能してもよい。
【００５０】
前記波長変換層２５は、前記発光ダイオードチップ２３から放出された光を波長変換し、混色光、例えば、白色光を具現する。
【００５１】
前記発光素子２０は、鏡面対称構造の光指向分布を有するように設計され、特に、回転対称構造の光指向分布を有するように設計されてもよい。このとき、光指向分布の中心に向かう発光素子２０の軸が光軸（Ｌ）と定義される。すなわち、前記発光素子２０は、光軸（Ｌ）を中心に左右対称の光指向分布を有するように設計される。一般に、ハウジング２１のキャビティ２１ａは、鏡面対称構造を有するように形成されてもよく、光軸（Ｌ）は、キャビティ２１ａの中心を通過する直線と定義することができる。
【００５２】
再び図２を参照すると、レンズ３０は、下部面３１及び上部面３５を含み、また、フランジ３７及び脚部３９を含めてもよい。前記下部面３１は凹部３１ａを含み、前記上部面３５は、凹面３５ａ及び凸面３５ｂを含む。
【００５３】
前記下部面３１は略円板状の平面からなり、凹部３１ａは中央部分に位置する。前記下部面３１は、平面である必要はなく、多様な凹凸パターンを有するように形成されてもよい。
【００５４】
一方、前記凹部３１ａの内面は、側面３３ａ及び上端面３３ｂを有し、前記上端面３３ｂは中心軸（Ｃ）に対して垂直であり、前記側面３３ａは上端面３３ｂから凹部３１ａの入口につながる。ここで、中心軸（Ｃ）は、発光素子２０の光軸（Ｌ）と一致するようにアライメントされる場合、レンズ３０から出射される光指向分布の中心になるレンズ３０の中心軸と定義される。
【００５５】
前記凹部３１ａは、入口から上側に行くほど幅が狭くなる形状を有してもよい。すなわち、前記側面３３ａは、入口から上端面３３ｂに行くほど中心軸（Ｃ）に近くなる。したがって、上端面３３ｂの領域は入口よりも相対的に小さく形成することができる。前記側面３３ａは、前記上端面３３ｂ付近で相対的に傾斜が緩くなってもよい。
【００５６】
前記上端面３３ｂ領域は、凹部３１ａの入口領域よりも狭い領域内に限定される。さらに、前記上端面３３ｂ領域は、上部面３５の凹面３５ａと凸面３５ｂによって形成される変曲線で取り囲まれた領域よりも狭い領域内に限定されてもよい。さらに、上端面３３ｂ領域は、発光素子２０のキャビティ２１ａ領域、すなわち、光出射領域よりも狭い領域内に限定的に位置してもよい。
【００５７】
発光素子の光軸（Ｌ）とレンズ３０の中心軸（Ｃ）とがずれてアライメントされる場合、前記上端面３３ｂ領域はレンズ３０の上部面３５を介して出射される光の指向分布の変化を緩和する。したがって、前記上端面３３ｂの領域は、発光素子２０とレンズ３０とのアライメントずれを考慮して最小化されてもよい。
【００５８】
一方、レンズ３０の上部面３５は、中心軸（Ｃ）を基準にして凹面３５ａと、凹面３５ａから連続的に延長された凸面３５ｂとを含む。凹面３５ａと凸面３５ｂとが互いに接触（meet）する線が変曲線になる。前記凹面３５ａは、レンズ３０の中心軸（Ｃ）付近から出射される光を相対的に大きい角度で屈折させ、中心軸（Ｃ）付近の光を分散させる。また、前記凸面３５ｂは、中心軸（Ｃ）の外側に出射される光量を増加させる。
【００５９】
前記上部面３５及び凹部３１ａは、中心軸（Ｃ）に対して対称構造を有する。例えば、前記上部面３５及び凹部３１ａは、中心軸（Ｃ）を通過する面に対して鏡面対称構造を有し、さらに、中心軸（Ｃ）に対して回転体の形状を有してもよい。また、前記凹部３１ａ及び上部面３５の形状は、要求される光指向分布に応じて多様な形状になってもよい。
【００６０】
一方、前記フランジ３７は、上部面３５と下部面３１とを接続し、レンズの外形サイズを制限する。フランジ３７の側面と下部面３１に凹凸パターンを形成してもよい。一方、前記レンズ３０の脚部３９は、印刷回路基板１０に接続され、下部面３１を印刷回路基板１０から離隔するように支持する。前記接続は、各脚部３９のそれぞれの先端が、例えば、接着剤によって印刷回路基板１０上に接着、又は脚部３９のそれぞれが印刷回路基板１０に形成されたホールに挿入される方式で行われる。
【００６１】
前記レンズ３０は発光素子２０から離隔して配置されてもよい。したがって、凹部３１ａ内にエアギャップが形成されてもよい。前記発光素子２０のハウジング２１は、下部面３１の下方に位置し、さらに、前記発光素子２０の波長変換層２５は、凹部３１ａから離れて下部面３１の下方に位置してもよい。したがって、凹部３１ａ内で進行する光がハウジング２１や波長変換層２５に吸収されて損失されることを防止することができる。
【００６２】
本実施例によると、凹部３１ａ内に中心軸（Ｃ）に対して垂直な面を形成することによって、発光素子２０とレンズ３０とのアライメントずれが発生したとしても、レンズ３０から出射される光指向分布の変化を緩和することができる。さらに、凹部３１ａに相対的に尖鋭な頂点を形成しないので、レンズの製作が容易になる。
【００６３】
図４は、レンズの多様な変形例を説明するための断面図である。ここでは、図２の凹部３１ａの多様な変形例を説明する。
【００６４】
図４（ａ）は、図２を参照して説明した中心軸（Ｃ）に対して垂直な上端面３３ｂのうち中心軸（Ｃ）付近の一部分が下方への凸面を形成する。この凸面により、中心軸（Ｃ）付近に入射する光を１次的に制御することができる。
【００６５】
図４（ｂ）は、図４（ａ）と類似するが、図４（ａ）の上端面のうち中心軸（Ｃ）に対して垂直な面が上方に凸状に形成された点において異なっている。上端面が上方への凸面と下方への凸面とが混合されており、発光素子とレンズとのアライメントずれによる光指向分布の変化を緩和することができる。
【００６６】
図４（ｃ）は、図２を参照して説明した中心軸（Ｃ）に対して垂直な上端面３３ｂのうち中心軸（Ｃ）付近の一部分が上方への凸面を形成する。この凸面により、中心軸（Ｃ）付近に入射する光をさらに分散させることができる。
【００６７】
図４（ｄ）は、図４（ｃ）と類似するが、図４（ｃ）の上端面のうち中心軸（Ｃ）に対して垂直な面が下方に凸状に形成された点において異なっている。上端面は上方への凸面と下方への凸面とが混合されており、発光素子とレンズとのアライメントずれによる光指向分布の変化を緩和することができる。
【００６８】
図５は、本発明の他の実施例に係る発光モジュールを説明するためのレンズの断面図である。
【００６９】
図５（ａ）を参照すると、上端面３３ｂに光散乱パターン３３ｃを形成してもよい。前記光散乱パターン３３ｃは凹凸パターンに形成してもよい。さらに、凹面３５ａに光散乱パターン３５ｃを形成してもよい。また、前記光散乱パターン３５ｃは凹凸パターンに形成してもよい。
【００７０】
一般に、レンズの中心軸（Ｃ）付近で相対的に多くの光束が集中する。さらに、本発明の各実施例は、上端面３３ｂが中心軸（Ｃ）に対して垂直な面であるので、中心軸（Ｃ）付近で光束がさらに集中し得る。したがって、前記上端面３３ｂ及び／または凹面３５ａに光散乱パターン３３ｃ、３５ｃを形成することによって、中心軸（Ｃ）付近の光束を分散させることができる。
【００７１】
図５（ｂ）を参照すると、上端面３３ｂにレンズ３０と異なる屈折率を有する物質層３９ａが位置してもよい。前記物質層３９ａは、レンズよりも大きい屈折率を有し、その結果、上端面３３ｂに入射する光の経路を変更することができる。
【００７２】
さらに、凹面３５ａにも、レンズ３０と異なる屈折率を有する物質層３９ｂが位置してもよい。前記物質層３９ｂは、レンズよりも大きい屈折率を有し、その結果、凹面３５ａを介して出射される光の屈折角をさらに大きくすることができる。
【００７３】
図５（ａ）の光散乱パターン３３ｃ、３５ｃ及び図５（ｂ）の物質層３９ａ、３９ｂは、図４の多様なレンズにも適用することができる。
【００７４】
図６は、シミュレーションに使用された発光モジュールの寸法を示す断面図である。ここで、符号は、図２及び図３の符号を使用する。
【００７５】
発光素子２０のキャビティ２１ａは、直径が２．１mmで、高さが０．６mmである。波長変換層２５は、キャビティ２１ａに充填して平らな面を有する。一方、発光素子２０とレンズ３０の下部面３１との離隔距離（ｄ）は０．１８mmであって、発光素子２０の光軸（Ｌ）とレンズの中心軸（Ｃ）とが互いにアライメントされるように配置される。
【００７６】
一方、レンズ３０の高さ（Ｈ）は４．７mmで、上部面３５の幅（Ｗ１）は１５mmで、凹面３５ａの幅（Ｗ２）は４．３mmである。また、下部面３１に位置する凹部３１ａの入口の幅（ｗ１）は２．３mmで、上端面３３ｂの幅（ｗ２）は０．５mmで、凹部３１ａの高さ（ｈ）は１．８mmである。
【００７７】
図７は、図６のレンズの形状を説明するためのグラフである。ここで、（ａ）は、基準点（Ｐ）、距離（Ｒ）、入射角（θ１）及び出射角（θ５）を説明するための断面図で、（ｂ）は、入射角（θ１）による距離（Ｒ）の変化を示し、（ｃ）は、入射角（θ１）による（θ５／θ１）の変化を示す。一方、図８は、３゜間隔で光線が基準点（Ｐ）からレンズ３０に入射するときの光線進行方向を示す。
【００７８】
図７（ａ）を参照すると、基準点（Ｐ）は、光軸（Ｌ）上に位置する発光素子２０の光出射地点を示す。基準点（Ｐ）は、発光素子２０内の蛍光体による光散乱などの影響を排除するために波長変換層２５の外側面に位置すると定めることが適切である。
【００７９】
一方、θ１は、基準点（Ｐ）からレンズ３０に入射する角、すなわち、入射角を示し、θ５は、レンズ３０の上部面３５から出射される角、すなわち、出射角を示す。一方、Ｒは、基準点（Ｐ）から凹部３１ａの内面までの距離を示す。
【００８０】
図７（ｂ）を参照すると、凹部３１ａの上端面３３ｂが中心軸（Ｃ）に対して垂直であるので、θ１が増加するにつれてＲが少し増加する。図７（ｂ）のグラフの内部に示した拡大グラフは、Ｒが増加することを示す。一方、凹部３１ａの側面３３ａでθ１が増加するにつれてＲが減少し、入口付近で少し増加する形状を有する。
【００８１】
図７（ｃ）を参照すると、（θ５／θ１）は、θ１が増加するにつれて凹面３５ａ付近で急激に増加し、凸面３５ｂ付近で相対的に緩やかに減少する。本実施例において、図８に示したように、凹面３５ａと凸面３５ｂとが隣接する付近から出射される光の光束は互いに重畳してもよい。すなわち、基準点（Ｐ）から入射した光のうち変曲線付近で凹面３５ａ側に出射される光の屈折角が、凸面３５ｂ側に出射される光の屈折角より大きくなってもよい。したがって、凹部３１ａの上端面３３ｂを平面形状にしながらも、凹面３５ａと凸面３５ｂの形状を制御することによって、中心軸（Ｃ）付近で光束が集中することを緩和することができる。
【００８２】
図９は、図６の発光素子及びレンズによる照度分布（illuminance distribution）を示すグラフであって、（ａ）は、発光素子の照度分布を示し、（ｂ）は、レンズを使用した発光モジュールの照度分布を示す。照度分布は、２５mmだけ離隔したスクリーンに入射する光束密度の大きさで示した。
【００８３】
図９（ａ）に示したように、発光素子２０は、光軸（Ｃ）を基準にして左右対称の照度分布を示し、光束密度は、中央で非常に高く、周辺に行くほど急激に減少する。前記発光素子２０にレンズ３０を適用する場合、図９（ｂ）に示したように、半径４０mm以内で概して均一な光束密度を得ることができる。
【００８４】
図１０は、図６の発光素子及びレンズによる光指向分布を示すグラフであって、（ａ）は、発光素子の光指向分布を示し、（ｂ）は、レンズを使用した発光モジュールの光指向分布を示す。光指向分布は、基準点（Ｐ）から５ｍだけ離隔した地点での指向角による光度を示したものであって、互いに直交する方向の指向分布を一つのグラフに重ねて示した。
【００８５】
図１０（ａ）に示したように、発光素子２０から放出される光は、指向角０゜、すなわち、中心で光度が大きく、指向角が大きくなるほど光度が減少する傾向を示す。その一方、レンズを適用する場合、図１０（ｂ）に示したように、指向角０゜で光度が相対的に低く、７０゜付近で相対的に光度が大きく示される。
【００８６】
したがって、レンズ３０を適用することによって、中心で強い発光素子の光指向分布を変更し、その結果、相対的に広い領域を均一にバックライティングすることができる。
【００８７】
本発明の各実施例に係る前記発光モジュール及びレンズは、液晶ディスプレイのバックライティングに限定せず、面照明装置にも適用することができる。
【００８８】
図１１は、本発明の他の実施例に係る面光源の光パターンを説明するための図である。
【００８９】
図１１を参照すると、本発明の他の実施例によると、レンズを介して出射される光指向パターン（ＬＰ）が長手方向を有する形状である。したがって、このような各光指向パターン（ＬＰ）を一定間隔で配列することによって、明るい部分（ＷＰ）が長く形成される光パターンを具現することができる。
【００９０】
長手方向を有する形状の光指向パターン（ＬＰ）を配列するので、従来技術のように暗い部分（ＢＰ）が形成されることを防止または最小化することができる。したがって、暗い部分（ＢＰ）を考慮せずに明るい部分（ＷＰ）を除去するように光束分布を調節することができ、均一な面光源を容易に具現することができる。
【００９１】
図１２は、本発明の一実施例に係る発光モジュールを説明するための概略的な斜視図で、図１３は、図１２の発光モジュールの断面図であって、（ａ）は、長軸（ｙ）方向に沿った断面図で、（ｂ）は、短軸（ｘ）方向に沿った断面図である。
【００９２】
図１２及び図１３を参照すると、前記発光モジュールは、印刷回路基板１０、発光素子２０及びレンズ３０を含む。図面には、印刷回路基板１０の一部を示しているが、一つの印刷回路基板１０上に複数の発光素子２０が一列にまたはマトリックス状に多様に配列されてもよい。
【００９３】
前記印刷回路基板１０は、図２を参照して説明した通りであるので、それについての詳細な説明は省略する。また、前記発光素子２０は、図３を参照して説明した通りであるので、それについての詳細な説明は省略する。図３を参照して説明したように、波長変換層２５は、蛍光体を含有するモールディング樹脂をキャビティ２１ａに充填し、発光ダイオードチップ２３を覆うように形成されてもよく、これと異なって、コンフォーマルな蛍光体コーティング層が形成された発光ダイオードチップ２３がハウジング２１上に実装されてもよい。
【００９４】
前記発光ダイオードチップ２３及びハウジング２１を含む発光素子２０が印刷回路基板１０上に実装された場合を説明したが、これと異なって、発光ダイオードチップ２３が直接印刷回路基板２０上に実装され、波長変換層２５が印刷回路基板１０上で発光ダイオードチップ２３を覆ってもよい。
【００９５】
再び図１３（ａ）及び（ｂ）を参照すると、レンズ３０は、下部面３１及び上部面３５を含み、また、フランジ３７及び脚部３９を含めてもよい。前記下部面３１は凹部３１ａを含み、前記上部面３５は、凹面３５ａ及び凸面３５ｂを含む。
【００９６】
前記下部面３１は、略円板状の平面からなり、凹部３１ａは中央部分に位置する。前記下部面３１は、平面である必要はなく、多様な凹凸パターンを有するように形成されてもよい。
【００９７】
前記凹部３１ａは、発光素子２０から放出された光がレンズ３０に入射する部分であって、発光ダイオードチップ２３は、凹部３１ａの中央部分の下方に位置する。前記凹部３１ａの入口領域は長手方向を有する形状である。図面において、前記凹部３１ａの入口領域は、ｙ軸方向に沿って長手方向を有する形状であり、ｘ軸方向が短軸方向になり、ｙ軸方向が長軸方向になる。
【００９８】
前記凹部３１ａの入口領域は、多様な形状を有してもよく、例えば、図１４に示したように、（ａ）矩形状、（ｂ）楕円状、（ｃ）コーナーが丸みを帯びた矩形状などを有してもよい。ここで、凹部３１ａの入口領域に対して、長軸方向の幅をａ、短軸方向の幅をｂと示した。
【００９９】
一方、前記凹部３１ａの幅は、前記凹部３１ａの入口領域から内部に行くほど狭くなる。図１５（ａ）及び（ｂ）に示したように、前記凹部３１ａの断面形状は、左右対称構造を有する台形状であってもよい。ここで、図１５（ａ）は、長軸（ｙ）方向に沿った凹部３１ａの断面を示し、図１５（ｂ）は、短軸（ｘ）方向に沿った凹部３１ａの断面を示す。
【０１００】
図１５（ａ）で台形の下辺の長さをａ１、上辺の長さをａ２と示し、下辺の中心から上辺の縁を通過する線の中心軸に対する角をαと示した。ここで、ａ２はａ１より小さい。一方、図１５（ｂ）において、台形の下辺の長さをｂ１、上辺の長さをｂ２と示し、下辺の中心から上辺の縁を通過する線の中心軸に対する角をβと示した。ここで、ｂ２はｂ１より小さい。このとき、ａ２はｂ２より大きく、したがって、αはβより大きいことが好ましい。
【０１０１】
図１５（ａ）及び（ｂ）において、凹部３１ａの断面形状で側面が直線である台形状の場合を説明したが、図１６（ａ）及び（ｂ）に示したように、凹部３１ａの断面形状で側面が曲線である台形状の場合もある。
【０１０２】
前記凹部３１ａの入口領域を、長手方向を有する形状にすることによって、図１１に示したように長手方向を有する形状の光指向パターン（ＬＰ）を具現することができる。
【０１０３】
再び図１３（ａ）及び（ｂ）を参照すると、前記凹部３１ａの内面は、側面３３ａ及び上端面３３ｂを有してもよく、前記上端面３３ｂは、中心軸（Ｃ）に対して垂直であり、前記側面３３ａは、上端面３３ｂから凹部３１ａの入口に連続的に延長している。ここで、中心軸（Ｃ）が発光素子２０の光軸（Ｌ）と一致するようにアライメントされる場合、中心軸（Ｃ）はレンズ３０から出射される光指向分布の中心になる軸と定義される。
【０１０４】
上述したように、前記凹部３１ａは、入口から上方に行くほど幅が狭くなる形状を有してもよい。すなわち、前記側面３３ａは、入口から上端面３３ｂに行くほど中心軸（Ｃ）に近くなる。したがって、上端面３３ｂの領域は入口よりも相対的に小さく形成することができる。前記側面３３ａは、前記上端面３３ｂ付近で相対的に傾斜が緩くなってもよい。
【０１０５】
前記上端面３３ｂ領域は、凹部３１ａの入口領域よりも狭い領域内に限定される。特に、前記上端面３３ｂの短軸（ｘ）方向の幅は、上部面３５の凹面３５ａと凸面３５ｂによって形成される変曲線で取り囲まれた領域よりも狭い領域内に限定されてもよい。さらに、上端面３３ｂの短軸（ｘ）方向の幅は、発光素子２０のキャビティ２１ａ領域、すなわち、光出射領域よりも狭い領域内に限定的に位置してもよい。
【０１０６】
発光素子の光軸（Ｌ）とレンズ３０の中心軸（Ｃ）とがずれてアライメントされる場合、前記上端面３３ｂ領域はレンズ３０の上部面３５を介して出射される光の指向分布の変化を緩和する。したがって、前記上端面３３ｂの領域は、発光素子２０とレンズ３０とのアライメントずれを考慮して最小化されてもよい。
【０１０７】
一方、レンズ３０の上部面３５は、中心軸（Ｃ）を基準にして凹面３５ａと、凹面３５ａから連続的に延長された凸面３５ｂとを含む。凹面３５ａと凸面３５ｂとが互いに接触する線が変曲線になる。前記凹面３５ａは、レンズ３０の中心軸（Ｃ）付近で出射される光を相対的に大きい角度で屈折させ、中心軸（Ｃ）付近の光を分散させる。また、前記凸面３５ｂは、中心軸（Ｃ）の外側に出射される光量を増加させる。
【０１０８】
前記上部面３５及び凹部３１ａは、ｘ軸またはｙ軸に沿って中心軸（Ｃ）を通過する面に対して鏡面対称構造を有してもよい。また、前記上部面３５は、中心軸（Ｃ）に対して回転体の形状を有してもよい。また、前記凹部３１ａ及び上部面３５の形状は、要求される光指向分布に応じて多様な形状になってもよい。
【０１０９】
一方、前記フランジ３７は、上部面３５と下部面３１とを接続し、レンズの外形サイズを制限する。フランジ３７の側面と下部面３１に凹凸パターンが形成されてもよい。一方、前記レンズ３０の脚部３９は、印刷回路基板１０に接続され、下部面３１を印刷回路基板１０から離隔するように支持する。前記接合は、各脚部３９のそれぞれの先端が、例えば、接着剤によって印刷回路基板１０上に接着、又は脚部３９のそれぞれが印刷回路基板１０に形成されたホールに挿入される方式で行われる。
【０１１０】
前記レンズ３０は、発光素子２０から離隔して配置されてもよい。したがって、凹部３１ａ内にエアギャップが形成されてもよい。前記発光素子２０のハウジング２１は、下部面３１の下方に位置し、さらに、前記発光素子２０の波長変換層２５が凹部３１ａから離れて下部面３１の下方に位置してもよい。したがって、凹部３１ａ内で進行する光がハウジング２１や波長変換層２５に吸収されて損失されることを防止することができる。
【０１１１】
本実施例によると、凹部３１ａの入口領域を、長手方向を有する形状にすることによって、レンズ３０を介して出射される光の指向パターンは、短軸（ｘ）方向に長手方向を有する形状であってもよい。また、凹部３１ａ内に中心軸（Ｃ）に対して垂直な面を形成することによって、発光素子２０とレンズ３０とのアライメントずれが発生したとしても、レンズ３０から出射される光指向分布の変化を緩和することができる。さらに、凹部３１ａの上端面３３ｂを平らな面にすることによって、相対的に尖鋭な頂点を形成しないので、レンズの製作が容易になる。
【０１１２】
凹部３１ａの形状が台形状である場合は既に説明したが、凹部３１ａの形状は、これに限定せず、多様に変形することができる。例えば、図４（ａ）〜（ｄ）を参照して説明したように、図１３の凹部３１ａの形状が多様に変形し、中心軸（Ｃ）付近に入射する光を１次的に制御して光を分散させ、発光素子とレンズとのアライメントずれによる光指向分布の変化を緩和することができる。
【０１１３】
図１７は、本発明の一実施例に係るレンズの使用による発光モジュールの光指向分布の一例を示すグラフである。ここで、短軸（ｘ）方向及び長軸（ｙ）方向の照度分布が同一な発光素子２０と図１２及び図１３を参照して説明したレンズ３０を使用して、ｘ軸方向の光指向分布（Ｐｘ）、ｙ軸方向の光指向分布（Ｐｙ）及びｘ軸に対して４５度方向の光指向分布（Ｐ４５）をシミュレーションした。光指向分布は、発光素子２０から５ｍだけ離隔した地点での指向角による光度を示したものであって、各方向の指向分布を一つのグラフに重ねて示した。
【０１１４】
図１７に示したように、短軸（ｘ）方向の光指向分布（Ｐｘ）は、指向角０゜で光度が相対的に低く、７０゜付近で相対的に光度が大きく示されており、これは、光が広く分散されることを示す。その一方、長軸（ｙ）方向の光指向分布（Ｐｙ）及びｘ軸に対して４５度方向の光指向分布（Ｐ４５）は、指向角によって光度が大きく変わらないことを示しており、光が広く分散されないことが分かる。
【０１１５】
したがって、前記発光モジュールによってｘ軸方向に長手方向を有する光指向パターンが得られることが分かる。
【０１１６】
図１８は、本発明の他の実施例に係るレンズを説明するための図であって、（ａ）は斜視図で、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ互いに直交する方向に切り取った断面図である。符号は省略し、図１３と同一の符号を使用して説明する。
【０１１７】
図１８（ａ）ないし（ｃ）を参照すると、本実施例に係るレンズ３０は、図１２及び図１３を参照して説明した通りであるが、上部面３５の形状において異なっている。すなわち、本実施例に係るレンズ３０の上部面３５は、凹部３１ａの長軸（ｙ）方向に対して直交する方向、すなわち、凹部３１ａの短軸（ｘ）方向に長手方向を有する形状である。特に、前記レンズ３０の上部面は、二つの半球を重畳させた形状を有してもよい。これら二つの半球の対称面は、凹部３１ａの長軸方向に沿って前記凹部３１ａの中心を通過する面と一致する。
【０１１８】
レンズ３０の上部面が凹部３１ａの短軸方向に沿って長手方向を有する形状であることによって、凹部３１ａの形状と共に、レンズ３０の上部面の形状によって光を分散させることができ、レンズから出射される光の指向パターンをより長手方向を有する形状にすることができる。
【０１１９】
一方、既に説明した各実施例において、凹部３１ａの上端面３３ｂに光散乱パターン（図示せず）が形成されてもよい。前記光散乱パターンは、凹凸パターンに形成されてもよい。さらに、上部面３５の凹面３５ａにも、光散乱パターン、例えば、凹凸パターンが形成されてもよい。一般に、レンズの中心軸（Ｃ）付近で相対的に多くの光束が集中する。さらに、本発明の各実施例は、上端面３３ｂが中心軸（Ｃ）に概して垂直な面であるので、中心軸（Ｃ）付近で光束がさらに集中し得る。したがって、前記上端面３３ｂ及び／または凹面３５ａに光散乱パターンを形成することによって、中心軸（Ｃ）付近の光束を分散させることができる。
【０１２０】
さらに、中心軸（Ｃ）付近の光束を分散させるために、上端面３３ｂにレンズ３０と異なる屈折率を有する物質層（図示せず）が位置してもよい。前記物質層は、レンズよりも大きい屈折率を有し、その結果、上端面３３ｂに入射する光の経路を変更することができる。また、凹面３５ａにも、レンズ３０と異なる屈折率を有する物質層３９ｂが位置してもよい。前記物質層３９ｂは、レンズよりも大きい屈折率を有し、その結果、凹面３５ａを介して出射される光の屈折角をさらに大きくすることができる。
【０１２１】
図１９は、本発明の一実施例に係る複数の発光素子を有する発光モジュールを説明するための断面図である。
【０１２２】
図１９を参照すると、前記発光モジュールは、図１２及び図１３を参照して説明した発光モジュールと類似するが、印刷回路基板１０上に複数の発光素子２０が配置された点において異なっている。前記各発光素子２０上に図１２及び図１３を参照して説明したレンズ３０が配置される。
【０１２３】
前記発光素子２０は、一列に印刷回路基板１０上に配列されてもよく、マトリックス状または蜂の巣状などの多様な形状に配列されてもよい。このような発光素子２０の配列により、図１１を参照して説明した光パターンを具現することができる。特に、レンズ３０によって長手方向を有する形状の光パターン（ＬＰ）を具現するので、従来技術で示される暗い部分（ＢＰ）の発生を除去または減少させることができ、その結果、広い面積にわたって均一な光度を示す照明用面光源またはバックライティング用面光源を提供することができる。
【０１２４】
以上では、本発明の多様な実施例を説明したが、これら実施例は、本発明の範囲を限定するためのものではない。また、特定の実施例のみで説明された技術的特徴は、その実施例のみに適用されるものと解釈してはならなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で他の実施例にも適用することができる。
【図１】
2015507350.tif 000003
【図２】
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【図３】
2015507350.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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