KR101376288B1 - 광원 모듈 및 그 광원 요소 - Google Patents

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렉스타 일렉트로닉스 코포레이션
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Abstract

광원 요소는 금속 기재(substrate)를 가진 인쇄회로기판; 및 인쇄회로기판에 배치된 다수의 발광다이오드들(LEDs)를 구비하고; 금속 기재의 2개의 대향된 가장자리들은 외측으로 돌출되어 발광다이오드들을 향해 굴곡되어 2개의 메탈 클램프들을 형성한다.

Description

광원 모듈 및 그 광원 요소{Light module and light component thereof}
본 발명은 광원 모듈 및 그 광원 요소에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 LED 광원 모듈 및 그 광원 요소에 관한 것이다.
종래의 LED 광원 바아(bar)는 FR4 인쇄회로기판에 직접 용접된 LED들로 구성된다. 그러나, 고출력 LED들이 개발되면서, 종래의 FR4 인쇄회로기판은 고출력 LED들에 의해 생성되는 열을 충분히 소멸시킬 수 없었다. 따라서, 메탈 코어에 장착된 인쇄회로기판(이하, '메탈 코어 인쇄회로기판'이라 명함)은 이러한 요구를 위해 개발되었다.
종래의 FR4 인쇄회로기판은 대략 0.36W/m.K의 열전달 계수를 가진다. 메탈 코어 인쇄회로기판은 예를 들어, 알루미늄 또는 구리 기판과 같은 금속 기판에 장착되므로, 메탈 코어 인쇄회로기판의 열전달 계수는 대략 1W/m.K 내지 2.2W/m.K까지 증대될 수 있다.
그러나, 메탈 코어 인쇄회로기판에 LED들이 직접 용접될 수 있더라도, 고출력 LED들이 메탈 코어 인쇄회로기판에 밀집되게 장착되면, 열 소멸(발산) 문제가 여전히 상존한다.
전술한 이유들로 인해, 고출력 LED 광원 바아의 열 소멸 설계를 향상시킬 필요가 있다.
본 발명의 목적은 향상된 열 소멸 설계가 설비된 광원 요소를 제공하는 데 있다.
본 발명의 전술한 목적 및 다른 목적들에 따르면, 광원 요소는 인쇄회로기판과 다수의 발광다이오드들(LEDs)을 포함한다. 인쇄회로기판은 금속 기재를 가진다. LED들은 인쇄회로기판에 배치되고, 금속 기재의 2개의 대향된 가장자리들은 외측으로 돌출되어 LED들을 향해 굴곡되어 2개의 메탈 클램프들을 형성한다.
본 명세서에 개시된 다른 실시예에 따르면, 2개의 메탈 클램프들과 금속 기재는 동일하거나 실질적으로 동일한 두께를 공유한다.
본 명세서에 개시된 다른 실시예에 따르면, 금속 기재는 각각의 메탈 클램프의 두께보다 더 큰 두께를 가진다.
본 명세서에 개시된 다른 실시예에 따르면, 인쇄회로기판은 구리 포일층과 절연층을 더 포함하고, 절연층은 구리 포일층과 금속 기재 사이에 개재되어, 구리 포일층과 금속 기재 모두와 직접 접촉한다.
본 명세서에 개시된 다른 실시예에 따르면, 구리 포일층과 절연층은 금속 기재를 부분적으로 덮는다.
본 명세서에 개시된 다른 실시예에 따르면, 구리 포일층과 절연층은 2개의 메탈 클램프들을 덮지 않는다.
본 명세서에 개시된 다른 실시예에 따르면, 금속 기재는 알루미늄, 구리, 알루미늄 합금, 구리 합금 또는 이들의 조합을 포함한다.
본 명세서에 개시된 다른 실시예에 따르면, 금속 기재는 대략 0.1mm 내지 대략 4mm 범위의 두께를 가진다.
본 명세서에 개시된 다른 실시예에 따르면, 2개의 메탈 클램프들의 각각은 탄성부를 가진다.
본 발명의 전술한 목적 및 다른 목적들에 따르면, 광원 모듈은 광 가이드 플레이트, 인쇄회로기판 및 다수의 발광다이오드들(LEDs)을 포함한다. 인쇄회로기판은 금속 기재를 가진다. 금속 기재의 2개의 대향된 가장자리들은 외부로 돌출되어 LED들을 향해 굴곡되어 광 가이드 플레이트의 외측 가장자리를 지지하기 위한 2개의 메탈 클램프들을 형성한다.
본 명세서에 개시된 다른 실시예에 따르면, 2개의 메탈 클램프들과 금속 기재는 동일하거나 실질적으로 동일한 두께를 공유한다.
본 명세서에 개시된 다른 실시예에 따르면, 금속 기재는 각각의 메탈 클램프의 두께보다 더 큰 두께를 가진다.
본 명세서에 개시된 다른 실시예에 따르면, 인쇄회로기판은 구리 포일층과 절연층을 더 포함하고, 절연층은 구리 포일층과 금속 기재 사이에 배치되고 구리 포일층과 금속 기재 모두에 직접 접촉한다.
본 명세서에 개시된 다른 실시예에 따르면, 구리 포일층과 절연층은 금속 기재를 부분적으로 덮는다.
본 명세서에 개시된 다른 실시예에 따르면, 구리 포일층과 절연층은 2개의 메탈 클램프들을 덮지 않는다.
본 명세서에 개시된 다른 실시예에 따르면, 금속 기재는 알루미늄, 구리, 알루미늄 합금, 구리 합금 또는 이들의 조합을 포함한다.
본 명세서에 개시된 다른 실시예에 따르면, 금속 기재는 대략 0.1mm 내지 대략 4mm 범위의 두께를 가진다.
본 명세서에 개시된 다른 실시예에 따르면, 2개의 메탈 클램프들의 각각은 탄성부를 가진다.
광원 모듈의 광원 요소는 "금속 기재의 2개의 대향된 가장자리들로부터 돌출되어 2개의 메탈 클램프들을 형성"하고 "금속 기재의 2개의 대향된 가장자리들로부터 돌출되어 굴곡됨으로써 광 가이드 플레이트의 외측 가장자리를 지지하기 위한 2개의 금속 클램프들을 형성"하는 설계를 가짐으로써, 열 발산층의 사이즈를 증대시키고 광원 요소의 열 발산 효율을 효과적으로 증대시키기 위해 열절연층들 감소시켜 광 가이드 플레이트를 지지하는 목적을 달성한다.
전술한 일반적인 설명과 이어지는 상세한 설명 모두는 단지 예시적인 것에 불과하고, 청구된 발명의 추가적 설명을 제공하는 것을 의도함을 이해해야 한다.
첨부된 도면들은 본 발명의 더 상세한 이해를 위해 제공되고, 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면들은 상세한 설명과 합체하여 본 발명의 실시예들을 설명하고 본 발명의 원칙들을 설명하는 기능을 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광원 요소의 평면도이다.
도 2는 도 1의 2-2'선을 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광 가이드 플레이트를 지지하는 광원 요소의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 가이드 플레이트를 지지하는 광원 요소의 단면도이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 도면들에서 동일한 참조부호는 동일하거나 유사한 구성요소들을 지칭한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광원 요소의 평면도를 설명하고, 도 2는 도 1의 2-2'선을 따른 단면도를 설명한다. 광원 요소(100)는 기본적으로 인쇄회로기판(102), 다수의 LED들(104) 및 금속 기재(106)를 포함한다. LED들(104)은 인쇄회로기판(102)에 용접되고 구리 포일층(110)에 전기적으로 연결된다. 인쇄회로기판(102)은 메탈 코어에 실장되어, 즉 인쇄회로기판(102)은 금속 기재(106)를 가진다. 금속 기재(106)의 2개의 대향된 가장자리들은 외측으로 돌출되어 2개의 메탈 클램프들(106a)(106b)을 형성한다. 즉, 2개의 메탈 클램프들(106a)(106b)과 금속 기재(106)는 하나의 단일 기재이다. 본 실시예에 있어서, 2개의 메탈 클램프들(106a)(106b)과 금속 기재(106)는 동일하거나 실질적으로 동일한 두께를 공유한다. "실질적으로 동일한 두께"는 금속 기재(106)를 제조하는 과정에서 부여되는 합리적인 공차를 의미한다. 2개의 메탈 클램프들(106a)(106b)은 금속 기재(106)의 두께와 다른 두께를 가진다. 예를 들어, 금속 기재(106)는 각각의 메탈 클램프(106a)(106b)의 두께보다 더 큰 두께를 가진다.
도 2를 참조하면, 인쇄회로기판(102)은 금속 기재(106), 절연층(108), 구리 포일층(110) 및 용접 저항층(112)을 포함한다. 절연층(108)은 구리 포일층(110)과 금속 기재(106) 사이에 배치되어, 구리 포일층(110)과 금속 기재(106) 모두에 직접 접촉한다. 광원 요소(100)는 LED들(104)에 의해 생성되는 열을 소멸시키도록 개량되었다. 이러한 개량은 "금속 기재(106)의 2개의 대향된 가장자리들이 돌출되어 2개의 메탈 클램프들(106a)(106b)을 형성"의 원인이다. 즉, 구리 포일층(110)과 절연층(108)은 금속 기재(106)를 부분적으로 덮는다. 특히, 구리 포일층(110)과 절연층(108)은 2개의 메탈 클램프들(106a)(106b)을 덮지 않는다. 금속 기재(106)의 2개의 대향된 가장자리들이 외측으로 돌출되어 2개의 메탈 클램프들(106a)(106b)을 형성하기 때문에 즉, 2개의 메탈 클램프들(106a)(106b)과 금속 기재(106)는 하나의 단일의 기재이기 때문에, 금속 기재(106)와 2개의 메탈 클램프들(106a)(106b) 사이의 열전달율이 효과적으로 증대될 수 있다. 종래의 설계에 있어서, LED 광원 바아(bar)는 접착제에 의해 예를 들어, 금속 기재 또는 세라믹 기재와 같은 열 소실 기재에 부착되고, 접착 계면은 열 소실 기재와 인쇄회로기판 사이의 열전달율을 저하시킨다. 또한, "접착 계면"의 열전달율은 하나의 단일의 열 소실 기재의 2개의 부분들 사이의 열전달율보다 더 낮다. "금속 기재(106)의 2개의 대향된 가장자리들의 외측으로 돌출되어 2개의 메탈 클램프들(106a)(106b)을 형성"하는 설계는 열전달율을 개선할 뿐만 아니라 광원 요소(100)의 열 소실 영역을 증대시킴으로써, 추가적인 열 발산 기재의 비용을 절감한다. 광원 요소(100)의 설계 전략은, 광원 요소(100)의 열 소실율을 효과적으로 증대시키기 위해, 금속 기재(106)의 영역을 증가시키고 열 절연층들 즉, 절연층(108)과 용접 저항층(112)을 감소시키는 것이다.
본 실시예에 있어서, 금속 기재(106)는 알루미늄, 구리, 알루미늄 합금, 구리 합금 또는 다른 적절한 금속 물질들로 제조될 수 있다. 금속 기재(106)는 대략 0.1mm 내지 대략 4mm 범위의 두께를 가진다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광 가이드 플레이트를 지지하는 광원 요소의 단면도를 설명한다. 광원 모듈(200)은 LED들(104)로부터 나오는 광 빔을 필요한 방향을 향하도록 안내하는 광 가이드 플레이트(120)의 외측 가장자리를 지지하는 광원 요소(100')를 구비한다. 본 실시예에 있어서, 금속 기재(106)의 2개의 대향된 가장자리들은 외측으로 돌출되어 LED들(104)을 향해 굴곡되어 광 가이드 플레이트(120)의 외측 가장자리를 지지하기 위한 2개의 메탈 클램프들(106a)(106b)을 형성한다. 2개의 메탈 클램프들(106a)(106b)의 각각은 광 가이드 플레이트(120)의 외측 자장자리를 확실하게 지지하기 위해 그 끝단에서 탄성부(106c)를 가진다.
2개의 메탈 클램프들(106a)(106b)은 광 가이드 플레이트(120)의 외측 자장자리를 확실하게 지지하기 위한 적절한 모양을 형성하도록 굴곡될 수 있지만, 도 3에서 설명된 모양으로 한정되는 것은 아니다. 2개의 메탈 클램프들(106a)(106b)은 수동으로 굴곡되어 적절한 모양을 형성하거나 프레스 몰딩 또는 다른 적절한 공정들에 의해 굴곡될 수 있다. 2개의 메탈 클램프들(106a)(106b)이 광 가이드 플레이트(120)의 외측 가장자리를 지지할 수 있는 한, 2개의 메탈 클램프들(106a)(106b)은 동일한 폭 또는 다른 폭을 가질 수 있다. 요컨대, 2개의 메탈 클램프들(106a)(106b)은 광 가이드 플레이트(120)의 외측 자장자리를 지지할 수 있을 뿐만 아니라 광원 요소의 열 발산 영역을 증대시킬 수 있다. 또한, 2개의 메탈 클램프들(106a)(106b)은 예를 들어, 반사층을 코팅하거나 그 표면을 경면 처리하는 등의 추가적 공정을 통해, LED들(104)로부터 나오는 광 빔을 광 가이드 플레이트(120)에 효과적으로 유도하기 위해 내부의 반사면을 가질 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 가이드 플레이트를 지지하는 광원 요소의 단면도이다. 광원 모듈(300)은 광원 모듈(300)의 2개의 클램프부들(114a)(114b)이 클램프부들이 금속 기재로부터 독자적으로 만들어지기 보다는 인쇄회로기판(102')의 2개의 대향된 가장자리들이라는 점에서 광원 모듈(200)과 다르다. 즉, 절연층(108), 구리 포일층(110) 및 용접 저항층(112)은 금속 기재(106)의 클램프부(114a)(114b)를 완전히 덮는다. 인쇄회로기판(102')의 2개의 클램프부들(114a)(114b)이 광 가이드 플레이트(120)의 외측 가장자리를 지지하기 위해 굴곡될 때, 용접 저항층(112)은 광 가이드 플레이트(120)와 접촉한다. 광원 모듈(200)과 비교하여, 광원 모듈(300)의 인쇄회로기판은 추가적인 공정이 필요하지 않으며, 즉 절연층(108), 구리 포일층(110) 및 용접 저항층(112)은 2개의 클램프부들을 덮어서, 광 가이드 플레이트(10)의 외측 가장자리를 지지하기 위한 2개의 클램프부들(114a)(114b)을 형성한다. 또한, 광원 모듈(300)의 구리 포일층(110)은 광원 모듈(200)의 구리 포일층(110)보다 더 크기 때문에 광원 모듈(300)의 열 발산 효율이 더 증가될 수 있다.
광원 모듈(200)과 광원 모듈(300)의 열 발산 설계에 있어서, 인쇄회로기판은 그 열 발산층들, 즉 금속 기재와 구리 포일층을 가지기 때문에, 크기가 증대되고, 그 열 절연층들 즉, 절연층(108)과 용접 저항층(112)이 증가되어 광원 요소의 열 발산율을 효과적으로 증대시킨다.
전술한 실시예들에 따르면, 광원 모듈의 광원 요소는 "금속 기재의 2개의 대향된 가장자리들로부터 외측으로 돌출되어 2개의 메탈 클램프들을 형성"하고 "금속 기재의 2개의 대향된 가장자리들로부터 외측으로 돌출하여 광 가이드 플레이트의 외측 가장자리를 지지하기 위한 2개의 메탈 클램프들을 형성하도록 굴곡된" 설계를 가짐으로써, 열 발산층의 크기를 증대시키고 열 절연층들을 감소시켜 광원 요소의 열 발산 효율을 효과적으로 증대시키고 광 가이드 플레이트의 지지 목적을 달성한다.
본 발명의 정신 또는 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명의 구조에 대한 다양한 변형과 변화가 가능하다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 전술한 예의 견지에서, 본 발명은 첨부된 청구항의 범위 및 그 균등물에 속하는 범위에서 본 발명의 변화와 변형을 커버하는 것을 의도한다.
100...광원 요소 102...인쇄회로기판
104...LED 106...금속 기재
106a,106b...메탈 클램프 106c...탄성부
108...절연층 110...구리 포일층
112...용접 저항층 120...광 가이드 플레이트
200...광원 모듈

Claims (18)

  1. 금속 기재, 구리 포일층, 상기 구리 포일층과 상기 금속 기재 사이에 위치되어 상기 구리 포일층과 상기 금속 기재 모두에 직접 접촉하는 절연층을 구비하며, 상기 구리 포일층과 상기 절연층이 상기 금속 기재를 완전히 덮도록 구성된 인쇄회로기판; 및
    상기 인쇄회로기판에 배치된 다수의 LED들을 구비하고;
    상기 금속 기재의 대향되는 2개의 가장자리들이 외측으로 돌출되어 상기 다수의 LED들을 향해 굴곡되어 2개의 메탈 클램프들을 형성하는 것을 특징으로 하는 광원 요소.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 2개의 메탈 클램프들과 상기 금속 기재는 동일한 두께를 공유하는 것을 특징으로 하는 광원 요소.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속 기재는 각각의 메탈 클램프의 두께보다 더 큰 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 광원 요소.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속 기재는 알루미늄, 구리, 알루미늄 합금, 구리 합금 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 요소.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속 기재는 0.1mm 내지 4mm 범위의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 광원 요소.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 메탈 클램프들의 각각은 탄성부를 가지는 것을 특징으로 하는 광원 요소.
  10. 광 가이드 플레이트; 및
    2개의 메탈 클램프들과 함께 상기 광 가이드 플레이트의 외측 가장자리를 지지하기 위해, 상기 청구항 1 내지 청구항 3, 그리고 청구항 7 내지 청구항 9 중 어느 하나의 광원 요소를 구비하는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  11. 금속 기재, 구리 포일층, 상기 구리 포일층과 상기 금속 기재 사이에 위치되어 상기 구리 포일층과 상기 금속 기재 모두에 직접 접촉하는 절연층을 구비하며, 상기 구리 포일층과 상기 절연층이 상기 금속 기재를 부분적으로 덮도록 구성된 인쇄회로기판; 및
    상기 인쇄회로기판에 배치된 다수의 LED들을 구비하고;
    상기 금속 기재의 대향되는 2개의 가장자리들이 외측으로 돌출되어 상기 다수의 LED들을 향해 굴곡되어 2개의 메탈 클램프들을 형성하는 것을 특징으로 하는 광원 요소.

  12. 금속 기재, 구리 포일층, 상기 구리 포일층과 상기 금속 기재 사이에 위치되어 상기 구리 포일층과 상기 금속 기재 모두에 직접 접촉하는 절연층을 구비하는 인쇄회로기판; 및
    상기 인쇄회로기판에 배치된 다수의 LED들을 구비하고;
    상기 금속 기재의 대향되는 2개의 가장자리들이 외측으로 돌출되어 상기 다수의 LED들을 향해 굴곡되어 2개의 메탈 클램프들을 형성하고,
    상기 구리 포일층 및 상기 절연층은 상기 2개의 메탈 클램프들을 덮지 않는 것을 특징으로 하는 광원 요소.
  13. 청구항 11 또는 12에 있어서,
    상기 2개의 메탈 클램프들과 상기 금속 기재는 동일한 두께를 공유하는 것을 특징으로 하는 광원 요소.
  14. 청구항 11 또는 12에 있어서,
    상기 금속 기재는 각각의 메탈 클램프의 두께보다 더 큰 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 광원 요소.
  15. 청구항 11 또는 12에 있어서,
    상기 금속 기재는 알루미늄, 구리, 알루미늄 합금, 구리 합금 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 요소.
  16. 청구항 11 또는 12에 있어서,
    상기 금속 기재는 0.1mm 내지 4mm 범위의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 광원 요소.
  17. 청구항 11 또는 12에 있어서
    상기 메탈 클램프들의 각각은 탄성부를 가지는 것을 특징으로 하는 광원 요소.
  18. 광 가이드 플레이트; 및
    2개의 메탈 클램프들과 함께 상기 광 가이드 플레이트의 외측 가장자리를 지지하기 위해, 상기 청구항 11 또는 12의 광원 요소를 구비하는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
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