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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-04-23
(45)【発行日】2024-05-02
(54)【発明の名称】発光装置、及びこれを含む光照射器
(51)【国際特許分類】
H01L 33/58 20100101AFI20240424BHJP
H01L 33/00 20100101ALI20240424BHJP
【ＦＩ】
H01L33/58
H01L33/00 L
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2021506474
(86)(22)【出願日】2019-08-06
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-12-02
(86)【国際出願番号】 KR2019009763
(87)【国際公開番号】W WO2020032520
(87)【国際公開日】2020-02-13
【審査請求日】2022-07-26
(31)【優先権主張番号】10-2018-0091142
(32)【優先日】2018-08-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】506029004
【氏名又は名称】ソウル バイオシス カンパニー リミテッド
【氏名又は名称原語表記】ＳＥＯＵＬ ＶＩＯＳＹＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】６５－１６，Ｓａｎｄａｎ－ｒｏ １６３ Ｂｅｏｎ－ｇｉｌ，Ｄａｎｗｏｎ－ｇｕ，Ａｎｓａｎ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(74)【代理人】
【識別番号】110000408
【氏名又は名称】弁理士法人高橋・林アンドパートナーズ
(72)【発明者】
【氏名】パク，ギヨン
(72)【発明者】
【氏名】パク，ジュン ヨン
【審査官】右田 昌士
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－０１１２５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００９－５３４７９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－０１０６８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－０７３６９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－２４０８５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国実用新案第２０２７１２１７９（ＣＮ，Ｕ）
【文献】国際公開第２０１７／１６４６７２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００７－１４２４１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】韓国登録特許第１０－１６３８１３４（ＫＲ，Ｂ１）
【文献】特開２０１７－２２０５７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０５９７８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／１００７７５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／００５４００５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】中国特許出願公開第１０９９２０９０３（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開２００７－１７３７８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－０７５５０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／１９４４０４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１１／０１１０１０２（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ３３／００ － ３３／６４
Ｈ０１Ｓ ５／００ － ５／５０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、前記基板上に複数個で提供され、行列状に配列された各発光ダイオードと、
前記各発光ダイオード上に提供された凸状のウィンドウであって、ベースと、前記ベースの一面から突出し、平面視において、円状を有するレンズ部と、を含み、前記各発光ダイオードから出射された光の経路を制御する前記ウィンドウと、を含み、
前記ウィンドウは、前記各発光ダイオードから出射された光が９０度以下の指向角で集光するように下部直径の７０％以下の高さを有し、
前記レンズ部の中心を通過する断面視において、前記レンズ部の中心を前記ベースの上面に投影した点を基準にして、前記レンズ部が前記ベースの上面からの角度によって順次第１領域乃至第ｍ領域（ｍは３以上の整数）に分けられるとき、第ｎ領域（１＜ｎ＜ｍ）での勾配変化量は、第ｎ－１領域での勾配変化量及び第ｎ＋１領域での勾配変化量より大きく、
前記各発光ダイオードは、前記レンズ部の中心を通過する断面視において、両側の曲率半径が最も小さい地点の間に対応する前記基板の面上に提供され、
前記曲率半径が最も小さい地点は、前記第ｎ領域に位置する、発光装置。
【請求項2】
前記レンズ部の中心を通過する断面視において、前記レンズ部の中心を前記ベースの上面に投影した点を基準にしたとき、前記レンズ部は、前記ベースの上面からの角度によって隣接した部分と異なる程度の勾配変化量を有する、請求項１に記載の発光装置。
【請求項3】
前記レンズ部の中心を通過する断面視において、前記レンズ部をなす曲線の曲率半径は、前記ベースの上面から前記レンズ部の最上部方向に沿って減少してから増加する、請求項１に記載の発光装置。
【請求項4】
前記レンズ部の中心を通過する断面視において、順次配置された三つの地点の曲率半径を第１曲率半径、第２曲率半径及び第３曲率半径としたとき、前記第２曲率半径は、前記第１曲率半径及び前記第３曲率半径より小さい、請求項１に記載の発光装置。
【請求項5】
前記各発光ダイオードは９０度以上の指向角を有する、請求項１に記載の発光装置。
【請求項6】
互いに隣接した二つの発光ダイオード間の間隔は５００μｍ以下である、請求項１に記載の発光装置。
【請求項7】
前記各発光ダイオードはそれぞれ独立的に駆動する、請求項１に記載の発光装置。
【請求項8】
前記各発光ダイオードはバーティカルタイプである、請求項１に記載の発光装置。
【請求項9】
前記発光装置から出射された光のプロファイルにおいて、バレー値とピーク値との差は１０％以下である、請求項１に記載の発光装置。
【請求項10】
前記基板と各発光ダイオードとの間に提供された第１パッドと、前記各発光ダイオードが配置され、光が出射される発光領域の周囲に提供される第２パッドと、をさらに含み、
前記各発光ダイオードは、前記第２パッドとワイヤボンディングされた、請求項１に記載の発光装置。
【請求項11】
前記発光ダイオードは紫外線を出射する、請求項１に記載の発光装置。
【請求項12】
複数個の発光装置を含み、各発光装置は、
基板と、
前記基板上に複数個で提供され、行列状に配列された各発光ダイオードと、
前記各発光ダイオード上に提供された凸状のウィンドウであって、ベースと、前記ベースの一面から突出し、平面視において、円状を有するレンズ部と、を含み、前記各発光ダイオードから出射された光の経路を制御する前記ウィンドウと、を含み、
前記ウィンドウは、前記各発光ダイオードから出射された光の指向角が９０度以下になるように下部直径の７０％以下の高さを有し、
前記レンズ部の中心を通過する断面視において、前記レンズ部の中心を前記ベースの上面に投影した点を基準にして、前記レンズ部が前記ベースの上面からの角度によって順次第１領域乃至第ｍ領域（ｍは３以上の整数）に分けられるとき、第ｎ領域（１＜ｎ＜ｍ）での勾配変化量は、第ｎ－１領域での勾配変化量及び第ｎ＋１領域での勾配変化量より大きく、
前記各発光ダイオードは、前記レンズ部の中心を通過する断面視において、両側の曲率半径が最も小さい地点の間に対応する前記基板の面上に提供され、
前記曲率半径が最も小さい地点は、前記第ｎ領域に位置する、光照射器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光装置、及びこれを含む光照射器に関する。
【背景技術】
【0002】
発光ダイオードは、電子と正孔の再結合を通じて発生する光を放出する半導体素子の一つである。発光ダイオードは、可視光線、紫外線などの多様な波長帯域の光を出射し、ＵＶ硬化器、殺菌器、光源などに利用可能である。特に、紫外線発光ダイオードは、紫外線硬化装置などに多く用いられている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明の一実施形態は、均一な光を出射する発光装置及びこれを採用した光照射器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明の一実施形態に係る発光装置は、基板と、前記基板上に複数個で提供され、行列状に配列された各発光ダイオードと、前記各発光ダイオード上にドーム状に提供され、前記各発光ダイオードから出射された光の経路を制御するウィンドウとを含む。前記ウィンドウは、前記各発光ダイオードから出射された光が９０度以下の指向角で集光するように下部直径の７０％以下の高さを有する。
【0005】
本発明の一実施形態において、前記ウィンドウは、ベースと、前記ベースの一面から突出し、平面視において、円状を有するレンズ部とを含み、前記ベースの上面に対して垂直であり、前記ベース上の前記円の中心を通過する断面視において、前記レンズ部は、前記円の中心を基準にして前記ベースの上面からの角度によって隣接した部分と異なる程度の勾配変化量を有してもよい。
【0006】
本発明の一実施形態において、前記レンズ部が前記円の中心を基準にして前記ベースの上面からの角度によって順次第１乃至第ｍ領域を有するとき、第ｎ領域（１＜ｎ＜ｍ）での勾配変化量は、前記第ｎ－１領域での勾配変化量及び第ｎ＋１領域での勾配変化量より大きくてもよい。
【0007】
本発明の一実施形態において、前記レンズ部の中心を通過する断面視において、前記レンズ部をなす曲線の曲率半径は、前記ベースの上面から前記レンズ部の最上部方向に沿って減少してから増加してもよい。
【0008】
本発明の一実施形態において、前記レンズ部の中心を通過する断面視において、順次配置された三つの地点の曲率半径を第１乃至第３曲率半径としたとき、前記第２曲率半径は前記第１及び第２曲率半径より小さくてもよい。
【0009】
本発明の一実施形態において、前記各発光ダイオードは、前記レンズ部の中心を通過する断面視において、両側の曲率半径が最も小さい地点の間に対応する前記基板面上に提供されてもよい。
【0010】
本発明の一実施形態において、前記各発光ダイオードは、９０度以上の指向角を有してもよい。
【0011】
本発明の一実施形態において、互いに隣接した二つの各発光ダイオード間の間隔は５００μｍ以下であってもよい。
【0012】
本発明の一実施形態において、前記各発光ダイオードは、それぞれ独立的に駆動してもよく、前記各発光ダイオードはバーティカルタイプであってもよい。
【0013】
本発明の一実施形態において、前記発光装置から出射された光のプロファイルにおいて、バレー値とピーク値との差は１０％以下であってもよい。
【0014】
本発明の一実施形態において、発光装置は、前記基板と各発光ダイオードとの間に提供された第１パッドと、前記発光領域の周囲に提供される第２パッドとをさらに含んでもよく、前記各発光ダイオードは、前記第２パッドとワイヤボンディングされてもよい。
【0015】
本発明の一実施形態において、前記発光ダイオードは紫外線を出射することができる。
【0016】
本発明の一実施形態に係る発光装置は光照射器に採用され得るので、光照射器は複数個の発光装置を含み、各発光装置は、基板と、前記基板上に複数個で提供され、行列状に配列された各発光ダイオードと、前記各発光ダイオード上に提供され、前記各発光ダイオードから出射された光の経路を制御するウィンドウとを含む。ここで、前記ウィンドウは、前記各発光ダイオードから出射された光が９０度以下の指向角になるように下部直径の７０％以下の高さを有してもよい。
【発明の効果】
【0017】
本発明の一実施形態は、信頼性の高い発光装置を提供することができる。
【0018】
また、本発明の一実施形態は、前記発光装置を採用することによって均一な光を出射する光照射器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の一実施形態に係る発光装置を示した斜視図である。
【図5】本発明の一実施形態に係る発光ダイオードを概念的に示した断面図である。
【図6a】本発明の一実施形態に係る発光装置に採用されたウィンドウを示した斜視図である。
【図7a】既存の発光装置におけるウィンドウである。
【図7b】当該ウィンドウを採用した発光装置の光プロファイルを示した図である。
【図8a】本発明の一実施形態に係るウィンドウである。
【図8b】当該ウィンドウを採用した発光装置の光プロファイルを示した図である。
【図9a】既存の発光装置におけるウィンドウを採用した発光装置の発光シミュレーションプロファイルを示した図である。
【図9b】既存の発光装置におけるウィンドウを採用した発光装置の発光シミュレーションプロファイルを示した図である。
【図9c】既存の発光装置におけるウィンドウを採用した発光装置の発光シミュレーションプロファイルを示した図である。
【図10a】本発明の一実施形態に係るウィンドウを採用した発光装置の発光シミュレーションプロファイルを示した図である。
【図10b】本発明の一実施形態に係るウィンドウを採用した発光装置の発光シミュレーションプロファイルを示した図である。
【図10c】本発明の一実施形態に係るウィンドウを採用した発光装置の発光シミュレーションプロファイルを示した図である。
【図12】本発明の一実施形態に係る発光装置を示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
本発明は、多様な変更を加えることができ、様々な形態を有し得るので、特定の実施形態を図面に例示し、これを本文で詳細に説明する。しかし、これは、本発明を特定の開示形態に対して限定しようとするのではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物及び代替物を含むものと理解しなければならない。
【0021】
以下、添付の各図面を参照して本発明の好適な実施形態をより詳細に説明する。
【0022】
【0023】
図１乃至図４を参照すると、本発明の一実施形態に係る発光装置は、発光装置の全体的な形状をなす基板１１０と、基板１１０上に提供され、光を出射する複数個の発光ダイオード１２０と、前記各発光ダイオード１２０上に提供され、前記各発光ダイオード１２０から出射された光の経路を制御するウィンドウ１９０とを含む。
【0024】
前記各発光ダイオード１２０には、電気的に接続されたパッド部が提供される。パッド部には、外部の他の素子と電気的に接続するための端子部が接続されてもよい。また、発光装置には、各発光ダイオード１２０から出た光が透過するウィンドウ１９０及び静電気防止素子１６０などの追加的な素子がさらに提供されてもよい。
【0025】
基板１１０は、その上部に一つ以上の発光ダイオード１２０を実装するためのものである。
【0026】
基板１１０には、一つ以上の発光ダイオード１２０と発光ダイオード１２０とを、外部電源、外部配線などに接続するための各配線、例えば、パッド部、端子部、及び／又はコネクターなどが提供されてもよい。
【0027】
基板１１０は多様な形状を有し得る。一例として、基板１１０は、平面上で見たときに略正方形で、所定の高さを有する板状に提供されてもよい。基板１１０は、平面上で見たときに矩形状に提供されてもよく、この場合、一対の長辺及び一対の短辺を有してもよい。しかし、基板１１０の形状や大きさなどはこれに限定されない。
【0028】
基板１１０は、少なくとも一部が導電性材料からなってもよい。基板１１０は、例えば、金属からなってもよく、前記金属としては、銅、鉄、ニッケル、クロム、アルミニウム、銀、金、チタン、これらの合金などが使用されてもよい。しかし、基板１１０の材料は、これに限定されるのではなく、非導電性材料からなってもよく、非導電性材料からなる場合、上面に導電体が提供されてもよい。非導電性材料としては、セラミック、樹脂、ガラス、又はこれらの複合材料（例えば、複合樹脂又は複合樹脂と導電材料の混合材）などが使用されてもよい。
【0029】
基板１１０上には絶縁膜がさらに提供され得るので、絶縁膜上には、後述する第１及び第２パッド１１１、１３０などが提供されてもよい。
【0030】
基板１１０には、各発光ダイオード１２０が配置されることによって、光が出射される発光領域と、発光領域の以外の領域として光が出射されない非発光領域と、が提供される。発光領域と非発光領域とは、各発光ダイオード１２０の有無及び配置によって変わり得る。また、非発光領域には、各発光ダイオード１２０を電気的に接続するための導電パターン（例えば、パッド部、端子部）及び他の多様な機能をする各素子（例えば、静電気防止素子１６０、温度測定素子１７０など）が提供される。
【0031】
発光領域には複数個の発光ダイオード１２０が提供されるので、発光ダイオード１２０に対しては後で説明する。
【0032】
基板１１０は、分離されていない一体として提供されてもよいが、これに限定されるのではなく、二つのサブ基板１１０が組み合わされた形態で提供されてもよい。
【0033】
基板１１０には、ウィンドウ１９０が装着される段差部１８１を有するリフレクター１８０が提供されてもよい。ウィンドウ１９０は、リフレクター１８０の段差部１８１に置かれてもよい。段差部１８１の深さは、ウィンドウ１９０のベース１９１の厚さと実質的に同一であってもよく、これによって、ベース１９１の上面と、段差部１８１を除いたリフレクター１８０の上面とは互いに同一の平面上にあり得る。又は、段差部の深さは、ウィンドウ１９０の厚さより大きくてもよい。
【0034】
ウィンドウ１９０は、基板１１０の発光領域上に提供されてもよい。すなわち、ウィンドウ１９０は、発光ダイオード１２０が提供される領域上に提供され、発光ダイオード１２０から出射された光が進行する領域、すなわち、発光領域に対応する広さを有する、又は発光領域より大きい広さで提供されてもよい。これによって、ウィンドウ１９０は、発光領域を全てカバーすることができる。
【0035】
本実施形態において、ウィンドウ１９０は、光を集光するレンズの形態で提供される。ウィンドウ１９０は、板状のベース１９１と、前記ベース１９１から上部方向に突出したレンズ部１９３とを含む。
【0036】
ウィンドウ１９０は、発光ダイオード１２０から光を透過させるために透明な絶縁材料からなり、各発光ダイオード１２０を保護すると同時に、各発光ダイオード１２０から出射された光を透過させる。これに加えて、ウィンドウ１９０は、光学レンズとして作用することによって、光を透過させるとき、所定角度の指向角を有するように光の進行経路を変更する。例えば、レンズ部１９３は、発光ダイオード１２０から出射された光を、９０度以下の指向角を有するように集光する。本発明の一実施形態によると、発光ダイオード１２０が９０度以上の指向角を有する場合にも、ウィンドウ１９０を採用することによって、出射された光を９０度以下の光として集光し、その光のプロファイルが相対的に均一な値を有するようにする。
【0037】
ウィンドウ１９０は、発光ダイオード１２０から出射される光によって変形又は変色しない材料からなってもよい。例えば、発光ダイオード１２０から出射される光が紫外線である場合、ウィンドウ１９０は、紫外線によって変形又は変色しない材料からなってもよい。ウィンドウ１９０は、上述した機能を満足する限り、多様な材料で提供可能であり、その材料は限定されない。例えば、ウィンドウ１９０は、石英や高分子有機材料からなってもよい。ここで、高分子ガラス材料の場合、モノマーの種類、成形方法、及び条件によって吸収／透過させる波長が異なるので、各発光ダイオード１２０から出射される波長を考慮して選択可能である。例えば、ポリ（メチルメタクリレート）（ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）；ＰＭＭＡ）、ポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ；ＰＶＡ）、ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ；ＰＰ）、低密度ポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ；ＰＥ）などの有機高分子は紫外線をほとんど吸収しないが、ポリエステル（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）などの有機高分子は紫外線を吸収することができる。
【0038】
本発明の一実施形態において、ベース１９１の平面上での形状は略四角形で、レンズ部１９３の平面上での形状は円形であってもよい。しかし、これは一例として提示されたものであって、ベース１９１の平面上での形状は、上述した形状と異なってもよく、例えば、レンズ部１９３と一致してもよい。特に、後述するリフレクター１８０の開口部１８３の形状によってベース１９１の形状が変わり得るので、開口部１８３が円形である場合、ベース１９１の形状もレンズ部１９３と同様に円形で提供され得る。
【0039】
ウィンドウ１９０の形状に対しては、後で追加説明する。
【0040】
リフレクター１８０は、ウィンドウ１９０を支持しながら発光ダイオード１２０から出射される光を反射する。特に、リフレクター１８０の発光ダイオード１２０に面した側壁は、発光ダイオード１２０から出射された光を反射する。
【0041】
リフレクター１８０は基板１１０の上部に結合される。リフレクター１８０には、基板１１０上に実装された発光ダイオード１２０を露出する開口部１８３が提供されてもよい。開口部１８３は、平面上で見たときに四角形状を有してもよいが、これに限定されるのではなく、円形や他の多角形状を有してもよい。このような形状は、発光ダイオード１２０が実装される形状や所望の出射光の形態によって多様に変形可能である。
【0042】
そして、リフレクター１８０の開口部１８３が形成された位置にウィンドウ１９０が装着されてもよい。このために、開口部１８３の内側面には、段差部、例えば、装着溝が提供されてもよい。
【0043】
また、リフレクター１８０には、基板１１０と締結されるための締結部１５０が提供されてもよい。締結部１５０は、多様な形態で提供され得るので、上面と下面を貫通する一つ以上の締結ホール１５１と、前記締結ホール１５１に挿入・締結されるねじ１５３の形態で提供されてもよい。締結ホール１５１は、一対のリフレクター１８０のそれぞれに提供されてもよい。図示してはいないが、基板１１０には、各締結ホール１５１に対応する位置に各基板ホールが提供されてもよく、これらは、それぞれ各締結ホールと実質的に同一の直径を有してもよい。リフレクター１８０は、各締結ホール１５１と各基板ホールが同一の位置に配置された後、ねじ１５３などの締結部材を用いて基板１１０に締結されてもよい。
【0044】
本実施形態において、リフレクター１８０は、開口部１８１の内側に配置された発光ダイオード１２０から放出された光を上部に放出させる役割をしながら、開口部１８１の内側に配置された発光ダイオード１２０を保護する役割をする。
【0045】
また、リフレクター１８０は金属を含んでもよいので、発光ダイオード１２０で発生した熱は、基板１１０を介して再びリフレクター１８０に伝達され、外部に放熱することができる。
【0046】
そして、リフレクター１８０は、アノダイジング工法を用いて外面表面に被膜を形成することができ、それによって、リフレクター１８０の外面は黒色であり得る。
【0047】
ウィンドウ１９０は、リフレクター１８０に形成された段差部１８１に挿入され、リフレクター１８０に結合される。それによって、ウィンドウ１９０は、開口部より広い面積を有し得る。また、ウィンドウ１９０は、ガラスなどの素材であってもよく、内部に一種類以上の蛍光体が分布されてもよい。
【0048】
リフレクター１８０は、基板１１０上に接着層１０７を挟んで接着される。接着層１０７は、リフレクター１８０を基板１１０上に接着できるものであれば十分であり、その種類は特に限定されない。
【0049】
接着層１０７は、有機高分子を含む有機接着剤であってもよく、金属を含むソルダーであってもよい。接着層１０７が有機接着剤である場合は、リフレクター１８０と基板１１０との間に直接接触することによってリフレクター１８０と基板１１０とを結合させることができる。接着層１０７が金属を含むソルダーである場合は、リフレクター１８０と基板１１０の互いに向かい合う表面がソルダリング可能になるように表面処理が施されていてもよい。例えば、リフレクター１８０が配置される基板１１０の領域上にソルダリングが容易に行われるように、表面処理を通じて別途のソルダリングパッドをさらに形成することもできる。
【0050】
本実施形態において、リフレクター１８０は、開口の内側に配置された発光ダイオード１２０から放出された光を上部に放出させる役割をしながら、開口部１８３の内側に配置された発光ダイオード１２０を保護する役割をする。また、リフレクター１８０は金属を含んでもよいので、発光ダイオード１２０で発生した熱は、基板１１０を介して再びリフレクター１８０に伝達され、外部に放熱することができる。
【0051】
本実施形態において、発光領域に対応する開口部１８３を定義するリフレクター１８０の内側壁が基板１１０の上面に対して垂直であることを示したが、これに限定されるのではなく、光の発光効率が向上するように他の形状を有してもよい。例えば、前記リフレクター１８０の開口側の内側壁は、基板１１０の上面に対して傾斜した形状を有してもよい。
【0052】
リフレクター１８０には、一側面から開口部１８３側に凹状に陥没した保護溝が形成されてもよい。すなわち、保護溝は、リフレクター１８０の外側面の両端が突出した形状の間に形成されてもよい。リフレクター１８０が基板１１０に設置されとき、基板１１０に実装された各素子（例えば、静電気防止素子１６０、温度測定素子１７０など）がリフレクター１８０の保護溝に配置され、それによって、リフレクター１８０は、各素子の少なくとも一部を覆って外部から保護することができる。
【0053】
発光ダイオード１２０は、複数個で提供され、基板１１０の発光領域内に配置される。
【0054】
本発明の一実施形態において、各発光ダイオード１２０は行列形態で配列される。行列形態は、全体的に見たとき、行と列をなして配置されるものであれば十分であり、行と列が必ずしも直線の列の形態で提供されなければならないのではない。
【0055】
本発明の一実施形態において、互いに隣接した二つの行間と互いに隣接した二つの列間に提供された各発光ダイオード１２０は所定間隔以下で離隔する。例えば、互いに隣接した二つの発光ダイオード１２０間の間隔Ｌは、５００μｍ以下であってもよい。互いに隣接した二つの発光ダイオード１２０間の間隔Ｌが前記間隔を超える場合は、各発光ダイオード１２０の上部と、各発光ダイオード１２０間の上部における光量の差によって不均一な照射が起こる。この場合、ウィンドウ１９０によって光の集光が起こったとしても不均一性を克服しにくい。
【0056】
本発明の一実施形態において、各発光ダイオード１２０は、一つの電源に接続されることによって同時に駆動されてもよいが、それぞれ互いに異なる電源に接続されることによってそれぞれ独立的に駆動されてもよい。
【0057】
本発明の一実施形態において、発光ダイオード１２０はバーティカルタイプで提供されてもよいので、図５は、本発明の一実施形態に係る発光ダイオード１２０を概念的に示した断面図である。
【0058】
図５を参照すると、発光ダイオード１２０は、第１半導体層１２３、活性層１２５、及び第２半導体層１２７を含む発光構造体と、発光構造体に接続されたアノード１２１及びカソード１２９とを含んでもよい。
【0059】
第１半導体層１２３は、第１導電型ドーパントがドーピングされた半導体層である。第１導電型ドーパントはｐ型ドーパントであってもよい。第１導電型ドーパントはＭｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどであってもよい。
【0060】
本発明の一実施形態において、第１半導体層１２３は窒化物系半導体材料を含んでもよい。例えば、第１半導体層１２３は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１－ｘ－ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体材料からなってもよい。本発明の一実施形態において、前記組成式を有する半導体材料としては、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮなどを挙げることができる。第１半導体層１２３は、前記半導体材料を用いてＭｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどのｐ型ドーパントを含むように成長させる方式で形成されてもよい。
【0061】
活性層１２５は、第１半導体層１２３上に提供され、発光層に該当する。
【0062】
活性層１２５は、第１半導体層１２３を介して注入される電子（又は正孔）と、第２半導体層１２７を介して注入される正孔（又は電子）とが互いに出合い、活性層１２５の形成物質によるエネルギーバンド（Ｅｎｅｒｇｙ Ｂａｎｄ）のバンドギャップ（Ｂａｎｄ Ｇａｐ）差によって光を放出する層である。活性層１２５は、紫外線、可視光線、赤外線などの光を発光することができる。
【0063】
活性層１２５は、化合物半導体で具現されてもよい。活性層１２５は、例として、ＩＩＩ族－Ｖ族及びＩＩ族－ＶＩ族の化合物半導体のうち少なくとも一つで具現されてもよい。活性層１２５には量子井戸構造が採用されてもよく、量子井戸層と障壁層とが交互に積層された多重量子井戸構造（Ｍｕｌｔｉ－Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）構造を有してもよい。しかし、活性層１２５の構造は、これに限定されるのではなく、量子線（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｉｒｅ）構造、量子点（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ）構造などであってもよい。
【0064】
第２半導体層１２７は活性層１２５上に提供される。
【0065】
第２半導体層１２７は、第１導電型ドーパントと反対の極性を有する第２導電型ドーパントを有する半導体層である。第２導電型ドーパントはｎ型ドーパントであってもよいので、第２導電型ドーパントは、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｏ、Ｃなどを含んでもよい。
【0066】
本発明の一実施形態において、第２半導体層１２７は、窒化物系半導体材料を含んでもよい。第２半導体層１２７は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１－ｘ－ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体材料からなってもよい。本発明の一実施形態において、前記組成式を有する半導体材料としては、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮなどを挙げることができる。第２半導体層１２７は、前記半導体材料を用いてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｏ、Ｃなどのｎ型ドーパントを含むように成長させる方式で形成されてもよい。
【0067】
アノード１２１は、第１半導体層１２３の下部に提供され、第１半導体層１２３と接触してもよい。本発明の一実施形態において、アノード１２１は、積層構造体が提供される基板１１０として使用されてもよい。カソード１２９は、第２半導体層１２７の上部に提供され、第２半導体層１２７と接触してもよい。
【0068】
本発明の一実施形態において、アノード１２１及びカソード１２９は、例えば、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｕなどの多様な金属又はこれらの合金からなってもよい。アノード１２１及びカソード１２９は単一層又は多重層で形成されてもよい。
【0069】
本発明の一実施形態において、発光ダイオード１２０をなす材料及び積層構造によって多様な波長帯域の光を出射することができる。発光ダイオード１２０が出射する光は、紫外線、可視光線、赤外線などであるが、これに限定されるのではなく、発光層の材料及び構成によって多様な波長の光を出射することができる。本発明の一実施形態において、発光ダイオード１２０は、紫外線波長帯域の光を出射することができる。
【0070】
本発明の一実施形態において、発光ダイオード１２０がバーティカルタイプで提供されたことを説明したが、発光ダイオード１２０が必ずバーティカルタイプである必要はなく、本発明の概念に符合する限り、他のタイプで提供されてもよい。
【0071】
【0072】
パッド部は、発光ダイオード１２０のアノード１２１と接続される第１パッド１１１と、発光ダイオード１２０のカソード１２９と接続される第２パッドとを含む。
【0073】
第１パッド１１１は、発光領域に提供され、各発光ダイオード１２０と１対１に対応し、発光ダイオード１２０が提供される位置ごとに提供されてもよい。すなわち、第１パッド１１１は、基板１１０上に実装される発光ダイオード１２０の個数と同一の個数だけ形成されてもよい。
【0074】
第１パッド１１１は、発光ダイオード１２０が実装されるために備えられ、平面視において、発光ダイオード１２０の形状と実質的に同一の形状で提供されてもよい。本発明の一実施形態において、第１パッド１１１は、基板１１０と分離されない一体として提供されてもよい。本発明の一実施形態において、各発光ダイオード１２０は、３×３行列形態で配列された９個で提供されてもよく、第１パッド１１１も、各発光ダイオード１２０に対応して９個で提供されてもよい。複数個の第１パッド１１１は、各発光ダイオード１２０の配列形態と対応するように行と列に規則的に配列されてもよい。しかし、各発光ダイオード１２０の個数はこれに限定されない。
【0075】
発光ダイオード１２０は第１パッド１１１の上部に実装される。第１パッド１１１と発光ダイオード１２０のアノードには導電性接着部材が提供されてもよい。導電性接着部材としては、導電性材料からなる導電性ペースト、例えば、銀（Ａｇ）ペーストが使用されてもよい。これによって、第１パッド１１１と発光ダイオード１２０のアノード１２１とが電気的に接続される。
【0076】
第２パッド１３０は、発光領域内と、発光領域に隣接した領域、具体的に発光領域の周囲に沿って提供されてもよい。第２パッド１３０は、平面視において、発光ダイオード１２０と離隔した位置に提供される。
【0077】
第２パッド１３０は、複数の第１パッド１１１の外側に配置されてもよい。第２パッド１３０は複数個で配置されてもよい。第２パッド１３０は、例えば、第１パッド１１１の外側に４個で配置され、複数の第１パッド１１１を取り囲むことができる。
【0078】
第２パッド１３０は、発光ダイオード１２０のカソード１２９とワイヤボンディングで接続される。言い換えると、第２パッド１３０の上面と発光ダイオード１２０のカソードはワイヤＷを介して電極に接続される。ここで、第２パッド１３０と発光ダイオード１２０のカソードが２個のワイヤＷで接続されたことを示したが、これは、説明の便宜のためのものであって、単数又は他の個数のワイヤＷで接続されてもよいことは当然である。
【0079】
本発明の一実施形態において、発光ダイオード１２０の個数、第１及び第２パッド１１１、１３０の個数は、これに限定されるのではなく、多様な個数で提供され得る。
【0080】
非発光領域には、パッド部と電気的に接続される端子部が提供される。端子部は、リフレクター１８０及びウィンドウ１９０が提供されない基板１１０上に提供される。
【0081】
端子部は、外部電源との接続が容易になるように基板１１０の一側に提供され、第１端子１４１及び第２端子１４３を含む。しかし、端子部の位置はこれに限定されるのではなく、端子部が他の位置に提供されてもよい。
【0082】
第１端子１４１は第１パッド１１１に電気的に接続される。本発明の一実施形態において、第１端子１４１は、基板１１０と分離されない一体として形成されてもよい。基板１１０が金属で提供される場合、第１パッド１１１と第１端子１４１は導通する。第２端子１４３は、第１端子１４１に隣接した位置に提供されてもよく、第２パッド１３０に電気的に接続される。第２端子１４３は、第２パッド１３０及び印刷回路基板に配線が形成されたものと同じ方式で、基板１１０に形成された導電性配線を介して電気的に接続されてもよい。
【0083】
第１端子１４１及び第２端子１４３には、同一の外部電源接続部と電気的に接続できるように別途の圧着端子がさらに提供されてもよい。
【0084】
本実施形態において、第１端子１４１及び第２端子１４３は導電性材料からなる。例えば、第１及び第２端子１４１、１４３は、金属からなってもよく、前記金属は、銅、鉄、ニッケル、クロム、アルミニウム、銀、金、チタン、パラジウム、これらの合金などを含んでもよい。また、第１及び第２端子１４１、１４３は、単層膜又は多層膜からなってもよいので、例えば、第１及び第２端子１４１、１４３は、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｇ及びＮｉ／Ｐｄ／Ａｕなどからなってもよい。
【0085】
端子部上には静電気防止素子１６０がさらに提供されてもよい。静電気防止素子１６０は、第１及び第２端子１４１、１４３と電気的に接続されてもよく、ツェナーダイオードやＴＶＳ（Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｕｐｐｒｅｓｓｏｒ）などで具現されてもよい。静電気防止素子１６０は、静電気の放電又はサージなどによって発光装置が破損することを防止する。
【0086】
基板１１０上には、静電気防止素子１６０以外にも温度測定素子１７０がさらに提供されてもよい。温度測定素子１７０は、発光ダイオード１２０の駆動による発光装置の温度を測定するための素子であってもよい。本発明の一実施形態によると、温度測定素子１７０は、抵抗値を測定することによって発光装置の温度を測定することができる。
【0087】
さらに、静電気防止素子１６０及び／又は温度測定素子１７０に電源を供給するために、素子コネクターＤＣが接続されるための端子が基板１１０に形成されてもよい。
【0088】
次に、図４を参照して本発明の一実施形態に係る発光装置の断面を詳細に説明する。
【0089】
発光装置は、基板１１０と、基板１１０上に提供された第１パッド１１１、第２パッド１３０、発光ダイオード１２０、リフレクター１８０、ウィンドウ１９０などを含む。
【0090】
基板１１０は板状に提供され、基板１１０の上面は概して平らな面を有してもよい。但し、発光ダイオード１２０が実装される発光領域において、第１パッド１１１は基板１１０と分離されない一体として形成されてもよい。例えば、第１パッド１１１は、基板１１０の上面から上部に突出した突出部の形状で提供されてもよい。基板１１０が第１パッド１１１として使用される場合、第１パッド１１１に電源を提供するために外部電源を基板１１０と電気的に接続することが可能である。また、このように第１パッド１１１が基板１１０と一体として形成されることによって、第１パッド１１１に実装された発光ダイオード１２０で熱が発生したとしても第１パッド１１１を介して基板１１０に直ぐ伝達されるので、熱をより速く放出することができる。また、図示してはいないが、第１端子１４１、静電気防止素子１６０用第１端子１４１、１６１、温度測定素子１７０なども、発光領域の基板１１０の上面より上部に突出した突出部の形状で提供され得る。
【0091】
基板１１０上には第１絶縁膜１０３が提供される。第１絶縁膜１０３は、第１パッド１１１と第２パッド１３０との絶縁のためのものである。第１絶縁膜１０３は、基板１１０の上面の少なくとも一部を覆う。本実施形態において、図３に示したように、基板１１０から突出部が提供された部分を除いたほとんどの領域に第１絶縁膜１０３が提供される。
【0092】
第１絶縁膜１０３は、所定の接着力を有する多様な絶縁性物質からなってもよく、例えば、高分子樹脂からなってもよい。第１絶縁膜１０３の材料は特に限定されない。
【0093】
第２パッド１３０は、第１絶縁膜１０３の上部に配置され、第１パッド１１１に隣接した位置と離隔した位置に配置される。図示したように、第２パッド１３０は、発光領域の両側にそれぞれ配置され、発光ダイオード１２０とワイヤＷによって電気的に接続されてもよい。ここで、第２パッド１３０は、第１パッド１１１と同一の高さを有してもよいので、第１サブパッド１３１及び第２サブパッドはいずれも第１パッド１１１と同一の高さを有する。第２パッド１３０は、前記第１絶縁膜１０３によって第１パッド１１１と電気的に絶縁される。
【0094】
本実施形態において、第１パッド１１１及び第２パッド１３０は導電性材料からなる。例えば、第１及び第２パッド１１１、１３０は金属からなってもよく、前記金属は、銅、鉄、ニッケル、クロム、アルミニウム、銀、金、チタン、パラジウム、これらの合金などを含んでもよい。また、本発明の一実施形態において、第１及び第２パッド１１１、１３０のうち一つ、特に第２パッド１３０は、単層膜又は多層膜からなってもよいので、例えば、第１及び第２パッド１１１、１３０は、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｇ及びＮｉ／Ｐｄ／Ａｕなどからなってもよい。
【0095】
第２パッド１３０が提供された基板１１０上には第２絶縁膜１０５が提供される。
【0096】
第２絶縁膜１０５は、多様な絶縁性物質からなってもよく、例えば、ＰＳＲ（ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｒｅｓｉｓｔ）からなってもよい。第２絶縁膜１０５の材料は特に限定されない。
【0097】
第２絶縁膜１０５は、第１パッド１１１及び第２パッド１３０のうち発光領域に隣接した一部の領域を除いた基板１１０の上面のほとんどを覆う。第２絶縁膜１０５が提供されていない第１パッド１１１部分には発光ダイオード１２０が配置され、第２絶縁膜１０５が提供されていない第２パッド１３０部分にはワイヤＷが接続される。
【0098】
第２絶縁膜１０５は、第１及び第２端子１４１、１４３、基板ホールの少なくとも一部上にも形成されない。また、第２絶縁膜１０５は、静電気防止素子１６０が実装される静電気防止素子１６０用第１及び第２端子１４１、１４３にも提供されなく、温度測定素子１７０用端子上にも提供されない。第２絶縁膜１０５が提供されていない部分には、基板１１０の突出部の上面や第２パッド１３０の上面が露出する。
【0099】
第２絶縁膜１０５上にはリフレクター１８０が提供される。リフレクター１８０は、基板１１０上に設置され、接着層１０７によって基板１１０に結合されてもよい。接着層１０７は、リフレクター１８０と基板１１０との間に配置され、基板ホールを除いた部分に塗布されてもよい。
【0100】
前記のように、リフレクター１８０が接着層１０７によって基板１１０に結合された状態で、締結部材によって再び結合されてもよい。このとき、リフレクター１８０が基板１１０上に正常に配置されると、リフレクター１８０の締結ホール１５１と基板１１０の基板ホールとが一つのホールとして延長され、ねじ１５３などの締結部材が締結ホール１５１及び基板ホールを貫通し、リフレクター１８０を基板１１０に再び結合させることができる。このように締結部材を用いてリフレクター１８０を再び結合させる理由は、発光ダイオード１２０で発生した熱によって接着層１０７の接着力が弱くなる現象が発生したときにも、リフレクター１８０が基板１１０から分離されることを防止するためである。このとき、接着層１０７は、基板１１０を介して伝達される熱をリフレクター１８０側にうまく伝達できる物質を含んでもよい。
【0101】
ウィンドウ１９０は、リフレクター１８０の段差部１８１に設置されるので、図示してはいないが、ウィンドウ１９０も接着層に設置され得る。ウィンドウ１９０は、発光ダイオード１２０の上部に提供され、平面上で見たときに発光ダイオード１２０と重畳する。ウィンドウ１９０は、多様な形状で提供可能であり、発光ダイオード１２０から出射された光の経路を変更することができる。本発明の一実施形態において、ウィンドウ１９０は、発光ダイオード１２０から出射された光の指向角を所定角度以下に狭めることができる。
【0102】
【0103】
【0104】
ベース１９１は、リフレクター１８０（図１乃至図４を参照）の開口部に対応する形状、例えば、四角形の板状で提供されてもよい。ベース１９１は、リフレクター１８０の開口部に提供された段差部に載置できるように開口部の大きさに対応する大きさで提供される。しかし、ベース１９１の形状や大きさは、これに限定されるのではなく、開口部及び／又は段差部の形状によって多様に変更可能である。
【0105】
レンズ部１９３は、ベース１９１の一面に提供され、ベース１９１の一面から突出した形状を有する。ここで、レンズ部１９３は、光が進行する方向に凸状に形成されてもよい。レンズ部１９３は、各発光ダイオード１２０からの光を集光するためのものであって、凸レンズの形状を有する。
【0106】
本発明の一実施形態において、ベース１９１とレンズ部１９３は、分離されない一体として形成されてもよいが、これに限定されるのではなく、別個に形成されてから互いに結合されてもよい。
【0107】
レンズ部１９３は、ベース１９１と接する底面部と、ベース１９１から突出した部分に対応する曲面部とからなってもよく、略半球と類似する形状を有する。レンズ部１９３は、平面視において円状を有してもよい。すなわち、底面部は円状からなる。しかし、底面部の形状は、これに限定されるのではなく、平面視において楕円状であってもよく、楕円でない他の形状であってもよい。
【0108】
本発明の一実施形態において、レンズ部１９３は、半球と類似する形状を有するが、正確な半球状ではなく、半球より低い高さで形成される。言い換えると、前記円の中心を通過する面に沿ってレンズ部１９３を切断する場合、その断面は半円ではない。レンズ部１９３の高さは、底面部をなす円の直径Ｄより小さい。特に、レンズ部１９３は、底面部の直径Ｄの７０％以下の高さを有してもよい。
【0109】
ここで、レンズ部１９３の高さＨは、底面部から頂点までの最短距離、すなわち、ベース１９１に対して垂直な方向に底面部から最も遠い地点までの距離を意味し、底面部が円状である場合、ベース１９１の上面からレンズ部１９３のうち円の中心に対応する地点までの距離である。
【0110】
本発明の一実施形態において、ベース１９１の上面に対して垂直であり、前記ベース１９１上の前記円の中心を通過する断面視において、前記レンズ部１９３は、前記円の中心を基準にして前記ベース１９１の上面からの角度によって隣接した部分と互いに異なる程度の勾配変化量を有し、特に、徐々に大きくなってから再び小さくなる形態の勾配変化量を有する。
【0111】
これによって、本発明の一実施形態に係るウィンドウ１９０において、前記円の中心を基準にして前記ベース１９１の上面からの角度によってレンズ部１９３を複数個の領域に分けるとき、各領域での勾配の変化量は、隣接した部分と互いに異なる値を示す。例えば、前記レンズ部１９３が前記円の中心を基準にして前記ベース１９１の上面からの角度によって順次第１乃至第ｍ領域（ｍは、３以上の整数）を有するとき、第ｎ領域（１＜ｎ＜ｍ）での勾配変化量は、前記第ｎ－１領域での勾配変化量及び第ｎ＋１領域での勾配変化量より大きい。
【0112】
図６ｂでは、説明の便宜のために、前記円の中心を基準にして前記ベース１９１の上面からの角度によってレンズ部１９３を６個の扇形に分け、各扇形の弧の両側をつなぐ線間で変化した角度（θ１、θ２、θ３、θ４、θ５）を表示した。図６ｂにおいて、角度の変化量、すなわち、勾配変化量は、互いに隣接した領域で互いに異なる値を有してもよいので、徐々に大きくなってから再び小さくなる形態を有する。特に、徐々に変化量が大きくなり、５番目の領域での角度の変化量が最も大きく、６番目の領域での変化量は再び減少する趨勢を示す。
【0113】
これに加えて、曲面部の曲率は、曲面部での位置によって互いに異なる値を有する。例えば、レンズ部１９３の中心を通過する断面視において、曲面部は、底面部からの高さによって互いに異なる曲率を有してもよい。
【0114】
本発明の一実施形態によると、前記レンズ部１９３の中心を通過する断面視において、前記レンズ部１９３をなす曲線の曲率半径は、前記ベース１９１の上面から前記レンズ部１９３の頂点まで徐々に増加するだけである、又は徐々に減少するだけであるのではない。本発明の一実施形態によると、前記レンズ部１９３の中心を通過する断面視において、前記レンズ部１９３をなす曲線の曲率半径は、前記ベース１９１の上面から前記レンズ部１９３の最上部方向に沿って減少してから増加してもよい。これによって、前記レンズ部１９３の中心を通過する断面視において、曲率半径が最も小さい地点は、前記レンズ部１９３の最下端と前記レンズ部１９３の最上端（すなわち、頂点）との間に提供され得る。
【0115】
一例として、前記レンズ部１９３の中心を通過する一側断面上で、順次配置された三つの地点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の曲率半径を第１乃至第３曲率半径としたとき、前記レンズ部１９３の中心を通過する一側断面上で曲率半径が最も小さい地点は、第１地点と第３地点との間に提供されてもよい。前記レンズ部１９３の中心を通過する一側断面上で曲率半径が最も小さい地点を第２地点Ｐ２としたとき、前記第２曲率半径は前記第１及び第３曲率半径より小さい。ここで、発光ダイオードは、レンズ部の中心を通過する断面上で両側の曲率半径が最も小さい地点の間（図面上でＤ’で表示される）、すなわち、両側に位置した第２地点Ｐ２の間に対応する基板面上に提供される。レンズ部１９３において、曲率半径が最も小さい第２地点Ｐ２から第３地点Ｐ３方向に再び曲率半径が徐々に大きくなるので、下部から上部方向に進行する発光ダイオードからの光の集光が容易になる。
【0116】
本発明の一実施形態において、発光ダイオードが複数個で提供されるとき、複数個の発光ダイオードの全ては、レンズ部１９３の中心を通過する断面視において、両側の曲率半径が最も小さい地点の間Ｄ’の領域内に配置されてもよい。これによって、各発光ダイオードのうち最外郭に配置された各発光ダイオードも、レンズ部１９３の中心を通過する断面上で両側の曲率半径が最も小さい地点の間Ｄ’に配置され得る。
【0117】
例えば、各発光ダイオードがｐ×ｑ行列の形態で配列されるとき、ｐ×ｑ行列の最外郭（すなわち、１行１列、ｐ行１列、１行ｑ列、ｐ行ｐ列）に位置した各発光ダイオードを含む全ての発光ダイオードは、レンズ部１９３の中心を通過する断面上で両側の曲率半径が最も小さい地点の間Ｄ’に配置されてもよい。
【0118】
発光ダイオード１２０が複数個で提供される場合、各発光ダイオード１２０のそれぞれの上部と隣接した各発光ダイオード１２０間における光量が互いに異なる。これによって、各発光ダイオード１２０の配置により、光の強さが隣接した部分より相対的に大きい場所と小さい場所とが交互に表れ得る。その結果、光プロファイルにおけるピークとバレーが明確に表れ得る。この場合、位置による光量の差によって均一な光の照射が難しい。しかし、ウィンドウ１９０を介して光が集光する場合、光プロファイルにおいてバレーが著しく減少し、指向角９０度以内で位置による光量の差が著しく減少する。これによって、光の強さの急激な変化が起こることなく全体的に均一な光を具現することができる。
【0119】
既存のウィンドウ、及び上述した構造を有するウィンドウをそれぞれ採用した発光装置の光プロファイルを比較すると、次の通りである。
【0120】
図７ａ及び図７ｂは、それぞれ既存の発光装置におけるウィンドウ及びこれを採用した発光装置の光プロファイルを示した図である。図８ａ及び図８ｂは、それぞれ本発明の一実施形態に係るウィンドウ及びこれを採用した発光装置の光プロファイルを示した図である。ここで、既存の発光装置と本発明の一実施形態に係る発光装置は、ウィンドウ部分のみが異なり、残りは全て同一の条件で製造された。発光ダイオードとしては、３×３行列で配列された９個が使用されており、互いに隣接した発光ダイオード間の間隔は２００μｍであった。図７ａ及び図７ｂに使用されたウィンドウの直径対高さの比は７６％であって、図８ａ及び図８ｂに使用されたウィンドウの直径対高さの比は５５％であった。
【0121】
まず、図７ａ及び図７ｂを参照すると、前記円の中心を基準にして前記ベースの上面からの角度によってレンズ部を６個の扇形に分け、各扇形の弧の両側をつなぐ線間の勾配変化量をそれぞれ第１乃至第５変化量と示したとき、第１乃至第５変化量は、互いに隣接した領域で互いに異なる値を有するが、第１乃至第５変化量が徐々に大きくなるだけの形態を有する。
【0122】
このようなウィンドウを採用した発光素子の光プロファイルを検討すると、指向角は９０度以内を示すが、角度による光の強さに大きな差が表れる。これによって、光プロファイルでピークとバレーが明確に表れるので、角度によって差はあるが、バレーに該当する光の強さがピークでの光の強さの約５０％程度にしかならない区間も存在する。このようなピークとバレーは、互いに隣接した各発光ダイオード間の間隔に起因したものであって、この場合、位置による光量の差によって均一な光の照射が難しい。
【0123】
次に、図８ａ及び図８ｂを参照すると、前記円の中心を基準にして前記ベースの上面からの角度によってレンズ部を６個の扇形に分け、各扇形の弧の両側をつなぐ線間の勾配変化量をそれぞれ第１乃至第５変化量と示したとき、第１乃至第５変化量は、互いに隣接した領域で互いに異なる値を有しながら、第１乃至第５変化量が徐々に大きくなってから小さくなる形態を有する。
【0124】
このようなウィンドウを採用した発光素子の光プロファイルを検討すると、指向角が９０度以内であって、角度による光の強さも、一定の傾向性を示しながら全体的に均一な値を示す。すなわち、光プロファイルで全体的に大きいピークのみがあり、バレー部分が明確に表れない。ピークがあったとしても、バレー値とピーク値との差は１０％以下の値を有する。
【0125】
これによって、図７ａ及び図７ｂと同一の各発光ダイオードを使用したにもかかわらず、図８ａ及び図８ｂを通じて、本発明の一実施形態に係る発光装置では、光の均一性及び集中度が高くなったことを確認することができ、位置による光量の差によって均一な光の照射が容易になる。
【0126】
図９ａ乃至図９ｃは、既存の発光装置におけるウィンドウを採用した発光装置の発光シミュレーションプロファイルを示した図であって、図１０ａ乃至図１０ｃは、それぞれ本発明の一実施形態に係るウィンドウを採用した発光装置の発光シミュレーションプロファイルを示した図である。ここで、既存の発光装置と本発明の一実施形態に係る発光装置は、ウィンドウ部分のみが異なり、残りは全て同一の条件で製造された。ウィンドウとしては、既存の発光装置には図７ａに示したウィンドウが採用され、本発明の一実施形態に係る発光装置には図８ａに示したウィンドウが採用された。
【0127】
但し、図９ａ及び図１０ａにおいて、発光ダイオードとしては、３×３行列で配列された９個が使用されており、互いに隣接した発光ダイオード間の間隔は２００μｍであった。図９ｂ及び図１０ｂにおいて、発光ダイオードとしては、３×３行列で配列された９個が使用されており、図９ａ及び図１０ａで使用された各発光ダイオードより広い面積を有する発光ダイオードが使用された。このとき、互いに隣接した発光ダイオード間の間隔は２００μｍであった。図９ｃ及び図１０ｃにおいて、発光ダイオードとしては、４×４行列で配列された１６個が使用されており、図９ａ及び図１０ａで使用された各発光ダイオードより広い面積を有する発光ダイオードが使用された。このとき、互いに隣接した発光ダイオード間の間隔は２００μｍであった。
【0128】
図９ａ乃至図９ｃを参照すると、指向角は９０度以内を示すが、角度による光の強さに大きな差が表れる。これによって、光プロファイルでピークとバレーが明確に表れた。この場合、角度による光量の差によって均一な光の照射が難しい。
【0129】
図１０ａ及び図１０ｃを参照すると、指向角が９０度以内で、角度による光の強さも、一定の傾向性を示しながら全体的に均一な値を示す。すなわち、光プロファイルで全体的に大きなピークのみがあり、バレー部分が表れなかった。
【0130】
前記のように、本発明の一実施形態に係る発光装置では、光の均一性及び集中度が高くなったことを確認することができる。
【0131】
図１１ａ乃至図１１ｃは、それぞれ本発明の一実施形態に係るウィンドウを採用した発光装置の光プロファイルを示した図で、図８ａに示したウィンドウの全体的な形状を維持し、頂点での高さを変更した場合を示した図である。ここで、本発明の一実施形態に係る各発光装置は、ウィンドウ部分のみが異なり、残りは全て同一の条件で製造された。図１１ａの場合は、ウィンドウの底面部の直径が１０ｍｍで、高さは４．５ｍｍであって、図１１ｂの場合は、ウィンドウの底面部の直径が１０ｍｍで、高さは５．５ｍｍであって、図１１ｃの場合は、ウィンドウの底面部の直径が１０ｍｍで、高さは６．５ｍｍであった。
【0132】
図１１ａ乃至図１１ｃを参照すると、指向角が全て９０度以内で、角度による光の強さも、一定の傾向性を示しながら全体的に均一な値を示した。すなわち、光プロファイルで全体的に大きなピークのみがあり、バレー部分がほとんど表れなかった。ここで、バレー部分であると判断される部分が弱く表れた部分でも、全体のピークとの強度差はほとんど出なかったことを確認することができる。
【0133】
上述したように、光プロファイルにおいて、バレーが著しく減少し、指向角９０度以内で位置による光量の差が著しく減少する。これによって、光の強さの急激な変化が起こることなく全体的に均一な光を具現することができる。結果的に、本発明の一実施形態に係る発光装置は、所定の領域内に光の強さ偏差が最小化された直進性の高い光を提供することができる。
【0134】
本発明の一実施形態に係る発光装置は、多様な大きさ及び形態で具現可能であり、単数又は複数で他の装置に採用されてもよい。図１２は、本発明の一実施形態に係る発光装置を示した斜視図である。以下の実施形態では、説明の重複を避けるために上述した実施形態と異なる点を主に説明し、実質的に同一の機能をする構成要素は、同一又は類似する符号を有するように設定された。
【0135】
図１２を参照すると、本発明の一実施形態に係る発光装置は、図１に示した発光装置と全体的に類似する形態を有し、基板１１０、リフレクター１８０などが異なる形態で形成されてもよい。基板１１０は、長辺及び短辺を有する矩形状に提供されてもよく、リフレクター１８０は、各発光ダイオード１２０の両側に互いに離隔した形態でそれぞれ提供されてもよい。リフレクター１８０が形成されていない基板１１０の両端部上には、第１端子１４１及び第２端子１４３がそれぞれ提供されてもよい。
【0136】
このように、発光装置が多様な形態で提供される場合、これを多様な配列順序で配列することによって、光の照射が必要なターゲット物質に効率的に光を提供する。
【0137】
本発明の一実施形態に係る発光装置は、多様な装置に採用可能である。本発明の一実施形態に係る発光装置は、例えば、光照射器に使用されてもよい。光照射器は、多様な物質に光を照射するものであって、その用途が限定されるのではない。本発明の一実施形態において、光照射器は、高分子物質の硬化に使用されてもよい。光照射器は、上述した発光装置を一つ以上備えてもよい。
【0138】
以上では、本発明の好適な実施形態を参照して説明したが、該当の技術分野で熟練した当業者又は該当の技術分野で通常の知識を有する者であれば、後述する特許請求の範囲に記載した本発明の思想及び技術領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更可能であることを理解できるだろう。
【0139】
したがって、本発明の技術的範囲は、明細書の詳細な説明に記載した内容に限定されるのではなく、特許請求の範囲によって定めるべきであろう。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6a】
【図6b】
【図6c】
【図7a】
【図7b】
【図8a】
【図8b】
【図9a】
【図9b】
【図9c】
【図10a】
【図10b】
【図10c】
【図11a】
【図11b】
【図11c】
【図12】