KR101841330B1 - 광원모듈, 광원모듈의 제조방법, 및 이를 포함하는 조명기기 - Google Patents
광원모듈, 광원모듈의 제조방법, 및 이를 포함하는 조명기기 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명에 따른 광원모듈에는, 광원; 상기 광원을 지지하는 몸체가 포함되고, 상기 몸체에는, 상면에 상기 광원이 지지되고, 상기 광원으로부터 열을 흡수하여 외부로 발산하는 히트싱크; 상기 히트싱크의 표면에 제공되고, 전기적 절연 성질을 가지는 절연층; 상기 절연층에 제공되고, 상기 광원에 전기를 인가하는 통로 영역에 적어도 제공되는 도전층이 포함되고, 상기 도전층에는, 상기 광원으로 전기를 공급하는 광원연결부; 상기 광원연결부의 사이에 배치되고, 상기 광원이 안착되는 광원안착부가 포함되고, 상기 광원연결부의 일부분은 적어도 두 부분으로 나뉘어 연결되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 신속한 제조공정, 저렴한 제조비용, 대량생산의 용이성, 제품수율의 향상, 도전물질의 구성이 최적화되는 효과를 얻을 수 있다. 나아가서, 발명의 구체적인 실시예에 제시되는 각각의 구성에 의해서 이해될 수 있는 다양한 효과를 얻을 수 있는 것도 물론이다.
Description
본 발명은 광원모듈, 광원모듈의 제조방법, 및 이를 포함하는 조명기기에 관한 것이다.
실내 또는 실외의 조명기기로는 백열등, 및 형광등이 많이 사용된다. 상기 백열등, 및 형광등은 수명이 짧아 자주 교환되어야 하는 문제가 있다. 상기 형광등은 백열등에 비해서는 장시간을 사용할 수 있지만, 환경에 해로운 문제점이 있고, 사용시간이 지남에 따라 열화가 발생하여 조도가 점차 떨어지는 현상이 과도하게 발생할 수 있다.
상기 문제를 해결한 광원으로서, 우수한 제어성, 빠른 응답속도, 높은 전기광 변환효율, 긴 수영, 적은 소비전력, 높은 휘도, 및 감성 조명을 구현할 수 있는 발광 다이오드(LED : Light Emitting Diode)가 소개되었다. 상기 발광 다이오드를 채용하는 여러 가지 형태의 조명 모듈이 개발되고 있다.
상기 발광 다이오드(LED)는 전기 에너지를 빛으로 변환하는 반도체 소자의 일종이다. 상기 발광 다이오드는 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화적이라는 장점을 가진다. 이에 기존의 광원을 발광 다이오드로 대체하기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 이미 발광 다이오드는 실내 외에서 사용되는 각종 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 사용되고 있다.
상기 발광소자(이하에서 발광소자는 주로 발광 다이오드를 언급하지만, 이에 제한되지는 아니한다)는 조립의 편의성, 외부의 충격 및 수분으로부터 보호하기 위하여 광원모듈 형태로 제작된다. 상기 광원모듈은 다수의 발광소자가 높은 밀도로 집적되어있기 때문에 한층 더 높은 휘도를 구현할 수는 있지만, 부작용으로 높은 열이 발생하는 문제가 있다. 상기 열을 효과적으로 방출하기 위한 연구가 많이 진행되고 있다.
이러한 배경하에서 방열문제를 해소하는 종래 기술로는 본 발명 출원인이 특허등록한 등록번호 10-1472403을 예로 들 수 있다.
상기 인용발명에 따른 광원모듈은, 다수의 발광소자가 실장된 인쇄회로기판이 히트싱크에 결합되어 제조된다. 다만, 인쇄회로기판 자체의 열 전달이 뛰어나지 않아서 효과적으로 히트싱크에 열이 전달되지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 인쇄회로기판의 방열효율을 높이기 위하여 상기 인쇄회로기판과 상기 히트싱크 사이에 써멀 패드(thermal pad)가 더 삽입된다.
본 발명은 히트싱크에 도전물질을 제공하는 과정에서 상기 도전물질이 필요 이상으로 과도하게 제공되는 문제점과, 상기 도전물질의 사용량이 감소되면 발생할 수 있는 문제점를 해소하는 광원모듈을 제안한다.
본 발명은 히트싱크에 제공되는 도전물질이 광원에서 발생되는 고온 또는 제조과정에서 발생되는 고온으로 인해 열팽창 되는 것을 예방하는 광원모듈을 제안한다.
본 발명은 히트싱크에 제공되는 도전물질과 광원을 직접 체결하기 위한 접합공정에서 발생될 수 있는 문제점을 해소하는 광원모듈을 제안한다.
본 발명은 히트싱크에 인쇄회로기판을 결합하고, 써멀 패드를 삽입함으로 발생되는 다수의 제조공정으로 증가되는 제조시간 및 과도한 비용이 소요되는 문제점을 해소하는 광원모듈의 제조방법을 제안한다.
본 발명에 따른 광원모듈은, 도전층을 구성하는 광원연결부의 일부분이 적어도 두 부분으로 나뉘어 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광원연결부에는, 적어도 두 부분으로 나뉘는 분기부와, 상기 분기부에서 나뉜 적어도 두 부분의 도전경로를 가지는 패턴부와, 상기 패턴부가 일점에서 만나는 접점부가 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광원연결부와 상기 광원안착부 사이에는 넥이 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광원모듈은, 도전부을 구성하고, 광원이 안착되도록 제1너비를 가지는 제1도전부와, 상기 제1너비보다 좁은 제2너비를 가지며, 적어도 두 부분으로 나뉘어 제공되는 제2도전부가 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광원모듈의 제조방법은, 히트싱크를 제공하고, 상기 히트싱크의 표면에 절연층을 적층하고, 상기 절연층의 바닥에 서로 다른 두께 또는 너비를 가지는 함몰부를 제공하고, 상기 함몰부에 도전층을 제공하고, 상기 도전층에 광원을 체결하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광원모듈은, 조명기기에 사용됨으로써 더욱 큰 산업상의 이점을 얻을 수 있다.
본 발명에 따르면, 도전층을 구성하는 광원연결부가 적어도 두 부분 이상으로 나뉘어 연결됨으로써, 안정적으로 전류를 인가할 수 있고, 도전물질의 배치가 최적화될 수 있는 효과가 있다.
또한, 나뉘어 제공되는 도전층을 일점에서 만나도록 접점부가 제공됨으로써, 상기 도전층이 고온에 의해 변형되는 것을 방지하는 효과가 있다.
또한, 광원연결부와 광원안착부 사이에는 넥이 형성됨으로써, 광원과 상기 광원안착부를 접합하는 과정에서 발생되는 접합물질의 흘러내림을 방지할 수 있고, 광원모듈의 오작동을 방지하는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 도전부을 구성하는 도전물질의 두께 또는 너비를 서로 다르게 제공함으로써, 도전물질이 과도하게 사용되는 문제를 효율적으로 개선할 수 있고, 도전부의 배치가 더욱 최적화될 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 히트싱크에 분체도장법으로 절연층이 적층되고, 상기 절연층에 레이저 공정을 통해 함몰되는 바닥면을 제공하고, 상기 함몰되는 바닥면에 도금층이 제공될 수 있다. 따라서, 고비용의 인쇄회로기판 및 써멀패드를 사용하지 않으므로 제조비용이 저렴하고, 대량생산에 적합한 공정을 수행하므로 신속하게 광원모듈을 제공할 수 있다.
나아가서, 발명의 구체적인 실시예에서 제시되는 각각의 구성에 의해서 이해될 수 있는 다양한 효과를 얻을 수 있는 것도 물론이다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광원모듈의 사시도,
도 2 는 도 1의 광원모듈의 분해 사시도,
도 3 은 도 1의 광원모듈의 정면도,
도 4 는 도 1의 광원모듈의 측면도,
도 5 는 도 1의 광원모듈의 배면도,
도 6 은 도 1에서 도시된 광원모듈의 A-A선을 취한 단면도,
도 7 은 상기 광원이 놓이는 부분을 확대하여 나타내는 도면,
도 8 내지 도 12는 상기 광원모듈의 제조방법을 순차적으로 설명하는 도면,
도 13 은 도 1의 광원모듈의 평면도,
도 14 는 도 13의 Z 부분을 확대한 부분 확대도,
도 15 는 패턴부의 제 2 실시예에 따른 부분 확대도,
도 16 은 패턴부의 제 3 실시예에 따른 부분 확대도,
도 17 은 패턴부의 제 4 실시예에 따른 부분 확대도,
도 18 은 도 13의 B-B선을 취한 부분 단면도,
도 19 는 도 13의 C-C선을 취한 부분 단면도,
도 20 은 본 발명의 광원모듈을 포함하는 조명기기의 사시도.
도 2 는 도 1의 광원모듈의 분해 사시도,
도 3 은 도 1의 광원모듈의 정면도,
도 4 는 도 1의 광원모듈의 측면도,
도 5 는 도 1의 광원모듈의 배면도,
도 6 은 도 1에서 도시된 광원모듈의 A-A선을 취한 단면도,
도 7 은 상기 광원이 놓이는 부분을 확대하여 나타내는 도면,
도 8 내지 도 12는 상기 광원모듈의 제조방법을 순차적으로 설명하는 도면,
도 13 은 도 1의 광원모듈의 평면도,
도 14 는 도 13의 Z 부분을 확대한 부분 확대도,
도 15 는 패턴부의 제 2 실시예에 따른 부분 확대도,
도 16 은 패턴부의 제 3 실시예에 따른 부분 확대도,
도 17 은 패턴부의 제 4 실시예에 따른 부분 확대도,
도 18 은 도 13의 B-B선을 취한 부분 단면도,
도 19 는 도 13의 C-C선을 취한 부분 단면도,
도 20 은 본 발명의 광원모듈을 포함하는 조명기기의 사시도.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명의 사상은 이하에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 및 추가 등에 의해서 용이하게 구현할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
이하의 실시예에 첨부되는 도면은, 같은 실시예 임에도 불구하고, 발명 사상이 훼손되지 않는 범위 내에서, 용이하게 이해될 수 있도록 하기 위하여, 미세한 부분의 표현에 있어서는 도면별로 서로 다르게 표현되거나, 도면에 따라서 과장되게 표현되어 있을 수 있다.
<제 1 실시예>
도 1 은 제 1 실시예에 따른 광원모듈의 사시도이고, 도 2는 광원모듈의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 광원모듈(100)은 빛을 생성하는 적어도 하나의 광원(11)과, 상기 광원(11)을 지지하는 몸체를 포함할 수 있다.
상기 광원(11)은 전기적 에너지를 공급받아 빛을 생성하는 모든 수단을 포함할 수 있다. 예를 들면, 광원(11)은 점광원 형태의 광원을 포함할 수 있다. 구체적으로, 광원(11)은 발광 다이오드, 레이저 다이오드 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 광원(11)은 서로 다른 색을 방출하는 다수의 점광원이 인접 배치되고 서로 혼색되어 백색 및 다른 색상의 광을 방출할 수도 있다.
상기 몸체는 상기 광원(11)의 물리적 전기적 동작을 허용하는 부분으로서 제공되어, 상기 광원(11)이 안정적으로 동작될 수 있도록 한다. 상기 몸체는 상기 광원(11)에서 생성된 열이 효과적으로 방출되도록 한다. 상기 몸체는 광원(11)과 전기적으로 연결되어 광원(11)에 전원을 공급할 수 있다.
상기 몸체에는 히트싱크(120)가 포함될 수 있다. 상기 광원(11)은 상기 히트싱크(120)에 다른 부재를 매개하여 체결되거나 직접 체결될 수 있다. 바람직하게, 상기 광원(11)은 자중을 지지하는 등의 물리적인 결합을 위하여 상기 히트싱크(120)에 체결될 수 있지만, 절연을 위하여 소정의 절연층이 개입된 상태로 상기 히트싱크(120)에 체결될 수 있다.
상기 히트싱크(120)의 일면에는 광원(11)이 안착되는 안착부(121, 도 6 참조)를 제공할 수 있다. 상기 안착부(121)는 상기 광원(11)에서 발생된 열을 신속히 상기 히트싱크(120)로 흡수되도록 할 수 있다. 상기 히트싱크(120)의 타면에 방열핀(130)이 연결되는 경우에는, 상기 히트싱크(120)는 광원(11) 및 광원에서 발광된 빛에 의한 열을 방열핀(130)에 전달할 수 있다. 물론, 방열핀(130)은 신속하게 외부로 열을 방출할 수 있고, 상기 히트싱크(120)가 자체적으로 신속하게 외부로 열을 방출할 수도 있다.
상기 히트싱크(120)는 열방사 및 열전달 효율이 뛰어난 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 히트싱크(120)는 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), 아연(Zn), 텡스텐(W) 및 철(Fe)로 이루어진 군중에서 선택된 하나 또는 2 이상의 합금일 수 있다. 다른 예를 들어, 히트싱크(120)는 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 액정폴리머(PSG, photo sensitive glass), 폴리아미드9T(PA9T), 신지오택틱폴리스티렌(SPS), 금속 재질, 사파이어(Al2O3), 베릴륨 옥사이드(BeO), 세라믹 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 히트싱크(120)는 사출 성형, 에칭 공정 등에 의해 형성될 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 히트싱크(120)는 플레이트 형상이고, 평면형상은 사각형으로 제공될 수 있다. 구체적으로, 상기 안착부(121)는 히트싱크(120)의 일면(예를 들면, 상부면)에 함몰되어 형성될 수 있다. 상기 안착부(121)에는 렌즈 커버(142)가 안착될 수 있다. 상기 안착부(121)는 외부와 렌즈 커버(142)에 의해 수밀구조로 제공될 수 있다. 상기 광원(11)은 안착부(121)와 렌즈 커버(142)의 결합에 의해 방수될 수 있다.
상기 히트싱크(120)의 모서리에는, 광원모듈이 조명기기 등에 결합될 때, 체결부재가 관통하는 체결홀(126)이 형성될 수 있다.
상기 몸체에는 상기 히트싱크(120)의 방열 효율을 향상시키는 방열핀(130)과, 에어홀(122)이 더 포함될 수 있다.
상기 방열핀(130)은 공기와 접촉되는 면적을 극대화하기 위한 형상을 가질 수 있다. 상기 방열핀(130)은 히트싱크(120)의 열을 전달받아 외기와 열교환할 수 있다. 구체적으로, 상기 방열핀(130)은 히트싱크(120)의 타면(하면)에서 하측방향으로 연장되는 다수의 판 형상으로 제공될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 방열핀(130)은 일정한 피치를 가지고 다수 개가 배치될 수 있다. 또한, 상기 방열핀(130)의 폭은 히트싱크(120)의 열을 효과적으로 전달받을 수 있도록, 히트싱크(120)의 폭과 동일한 영역에 형성될 수 있다. 방열핀(130)은 히트싱크(120)와 한 몸으로 형성될 수도 있고, 별도의 부품으로 제작될 수도 있다. 또한, 상기 방열핀(130)은 열전달이 우수한 물질, 예를 들면, 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 주석(Sn) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 방열핀(130)은 히트싱크(120)와 동일한 재질로 일체로 제공될 수 있다.
도 3은 상기 광원모듈의 정면도이고, 도 4는 상기 광원모듈의 측면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 방열핀(130)은 히트싱크(120)의 폭 방향으로 길게 배치되고, 히트싱크(120)의 길이방향으로 일정한 피치를 가지며 다수 개가 설치될 수 있다. 상기 방열핀(130)의 중앙부(131)는 방열핀(130)의 양단부(133)보다 히트싱크(120) 방향으로 함몰될 수 있다. 상기 광원(11)은 방열핀(130)의 양단부(133)와 수직적으로 중첩되게 위치되므로, 방열핀(130)의 양단부(133)는 방열핀(130)의 중앙부(131)보다 높게 형성되어서, 공기와의 접촉면적을 확대하고, 방열핀(130)의 중앙부(131)는 제조비용을 절약할 수 있게 형성될 수 있다.
상기 히트싱크(120)에는 에어홀(122, 도 2 참조)이 형성된다. 상기 에어홀(122)은 히트싱크(120)를 상하방향으로 관통하여 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 에어홀(122)은 안착부(121)에서 방열핀(130)방향으로 히트싱크(120)를 관통하여 형성될 수 있고, 공기가 유동되는 공간을 제공한다. 상기 에어홀(122)은 히트싱크(120)의 중앙 부위에서 히트싱크(120)의 길이방향으로 길게 형성될 수 있다. 상기 에어홀(122)은 렌즈 커버(142)에 형성되는 커버홀(143)과 수직적으로 중첩되며 서로 연통할 수 있다.
상기 광원(11)들은 에어홀(122)의 주변에 위치될 수 있다. 구체적으로, 광원(11)들은 에어홀(122)의 주변을 형성하는 히트싱크(120)의 일면 상에서 에어홀(122)과 인접하여 배치될 수 있다. 따라서, 광원(11)에서 생성된 열에 의해 신속하게 에어홀(122)이 가열될 수 있다. 상기 에어홀(122)은 에어홀(122)의 내측과 외측 사이의 온도차에 의해 공기를 순환시키고, 이 순환되는 공기는 방열핀(130) 및 히트싱크(120)의 냉각을 가속화할 수 있다. 구체적으로, 상기 에어홀(122)은 방열핀(130)의 중앙부(131)와 수직적으로 중첩되게 위치되고, 광원(11)들은 방열핀(130)의 양단부(133)와 수직적으로 중첩되게 위치될 수 있다.
도 5는 상기 광원모듈의 저면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 에어홀(122)의 테두리에서 히트싱크(120)의 하측 방향으로 연장되고, 에어홀(122)과 연통되어 공기가 안내되는 공기 안내부(160)를 더 포함할 수 있다. 상기 공기 안내부(160)는 내부에 공간을 가지는 기둥형상으로, 테두리가 에어홀(122)의 테두리와 중첩되게 위치될 수 있다. 즉, 공기 안내부(160)는 에어홀(122)을 감싸는 굴뚝 형상을 가질 수 있다. 상기 공기 안내부(160)의 단면은 직사각형으로 제공될 수 있고, 꼭지점 부위는 만곡되는 형상으로 제공될 수 있다.
상기 공기 안내부(160)는 열전달 효율이 우수한 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 공기 안내부(160)의 재질은 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 주석(Sn) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 공기 안내부(160)는 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 액정폴리머(PSG, photo sensitive glass), 폴리아미드9T(PA9T), 신지오택틱폴리스티렌(SPS), 금속 재질, 사파이어(Al2O3), 베릴륨 옥사이드(BeO), 세라믹 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
상기 공기 안내부(160)의 외면은 다수의 방열핀(130) 중 적어도 일부와 연결되어서, 광원(11)에서 방열핀(130)으로 전달된 열이 공기 안내부(160)로 전달될 수 있다. 공기 안내부(160)는 에어홀(122)로 유동되는 공기를 더욱 가속화할 수 있다. 또한, 히트싱크(120)에는 광원(11)에 전원을 공급하는 커넥터(190)와 관통하는 커넥트홀(124)이 형성될 수 있다.
도 6은 도 1의 A-A의 단면도이다. 도 6은 광원(11)이 놓이는 부분, 상세하게는, 광원에 전원이 인가는 부분을 따라서 절단한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 상기 히트싱크(120)의 표면은 전체적으로 절연층(20)이 제공될 수 있다. 상기 방열핀(130) 및 공기 안내부(160)가 상기 히트싱크(120)와 한 몸으로 제공되는 경우에는 상기 방열핀(130) 및 상기 공기 안내부(160)의 표면에도 절연층(20)이 제공될 수 있다. 이 경우에 상기 히트싱크(120), 상기 방열핀(130), 및 상기 히트싱트(120)는 다이캐스팅법에 의해서 함께 제공될 수도 있고, 그 다음에 절연층(20)이 제공될 수 있다.
상기 절연층(20)은 분체도장법에 의해서 도포되어 제공될 수 있다. 상기 분체도장법은 더 상세하게 정전 스프레이방법, 정전 브러시 방법, 및 유동침적법 중의 어느 한 방법에 의해서 수행될 수 있다. 따라서 상기 절연층(20)은 도장절연층이라고 할 수도 있다. 이에 따르면 신속하고 저렴한 공정의 수행이 가능한 장점을 가질 수 있다.
상기 절연층(20)은 도전층(40)과 히트싱크(120) 사이를 절연할 수 있다. 상기 도전층(40)은 전기 전도성을 가져 상기 광원(11)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 도전층(40)은 광원(11)에 전기를 공급하는 통로가 될 수도 있고, 열을 신속히 확산시키는 기능을 수행할 수도 있다. 이를 위하여 상기 도전층(40)은 금속재질로 제공될 수 있어서, Ag(은), Au(금), Cu(구리), 및 Ni(니켈) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 광원(11)은 2개의 전극이 하방에 형성되는 수직형 발광다이오드로 제공될 수 있다. 도전층(40)에 수직형 발광 다이오드가 실장되면, 별도의 와이어 본딩이 필요 없는 장점이 있다.
상기 도전층(40)은 도전층(40)이 제공되어야 하는 위치에 미리 제공되는 함몰부(21, 도 9 참조)에 제공될 수 있다. 상기 함몰부(21)는 상기 절연층(20)이 레이저 직접 구조화 공정(LDS: Laser Direct Structuring)에 의해서 식각되어 제공되는 영역으로서 내부영역의 적어도 하면에는 금속 핵을 포함하는 표면이 거친 구조로 제공될 수 있다.
상기 함몰부(21)에는 도전층(40)이 제공되고, 상기 도전층(40)은 적어도 2회 이상의 도금공정이 반복적으로 수행되는 것에 의해서 제공될 수 있다. 실시예에서는 상기 도전층(40)으로는 Cu(구리), Ni(니켈), 및 Au(금)이 순차적으로 적층되어 제 1 도금층(41), 제 2 도금층(42), 및 제 3 도금층(43)을 제공하였다.
상기 절연층(20), 상기 함몰부(21), 및 상기 도전층(40)을 제공하는 방법으로는, 절연층(20)에 구리 등의 도전성 물질을 스퍼터링, 전해/무전해 도금 등의 방법으로 전도성 층을 형성한 후, 이를 에칭하는 방법에 의해서 형성할 수 있다. 이때 함몰부(21)는 단락 등을 방지하기 위하여 미리 절연층(20)에 제공할 수 있다. 그러나, 저렴한 제조비가 구현가능하고, 신속하고 정밀한 공정의 수행이 가능하고, 레이저 설비를 이용하여 대량생산에 적합하기 때문에 레이저 직접 구조화 공정이 더욱 바람직하다.
상기 광원(11)을 차폐하고, 광원(11)에서 생성된 광을 굴절시키는 다수의 렌즈(141)를 더 포함할 수 있다. 렌즈(141)는 광원(11)에서 생성된 광을 확산시킬 ㅅ수 있다. 렌즈(141)는 그 형상에 따라 광원(11)에서 생성된 빛의 확산각이 결정될 수 있다. 예를 들면, 렌즈(141)는 볼록한 형태로 광원(11)을 몰딩할 수 있다. 구체적으로, 렌즈(141)는 광을 투과하는 재질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 렌즈(141)는 투명한 실리콘, 에폭시, 및 기타 수지 재질로 형성될 수 있다. 또한, 렌즈(141)는 외부의 수분 및 충격에서 광원(11)을 보호하도록 광원(11)이 외부와 격리되게 광원(11)을 감싸게 배치될 수 있다.
더욱 구체적으로, 조립의 편의성을 위해, 렌즈(141)는 절연층(20)과 대응되게 형성된 렌즈 커버(142)에 배치될 수 있다. 렌즈 커버(142)는 절연층(20)의 상면에 절연층(20)과 대응되게 형성되고, 렌즈 커버(142)에 위치되는 렌즈(141)는 광원(11)과 중첩되는 위치에 배치될 수 있다. 렌즈 커버(142)는 안착부(121)에 삽입 안착되어 광원(11)과 외부를 수밀할 수 있다.
상기 렌즈 커버(142)에는 에어홀(122)과 연통되는 커버홀(143)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 커버홀(143)은 렌즈 커버(142)의 중앙에 상하방향으로 관통되어 형성될 수 있다.
상기 절연층(20)은 광을 효율적으로 반사할 수 있는 재질을 포함할 수 있다. 이 경우에는 상기 광원(11)에서 출사한 광, 및 상기 렌즈(141)를 포함하는 렌즈 커버(142)로부터 방사되는 광을 다시 외부로 반사하여 광의 사용효율을 더 높일 수 있다. 또한, 열로 소실되는 광을 줄여서 높은 방열효율을 구현할 수 있다.
도 7은 상기 광원이 놓이는 부분을 확대하여 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 상기 함몰부(21, 도 9 참조)의 내면에는 금속접합면(22)이 가공될 수 있다. 상기 금속접합면(22)은, 도금 대상 영역에 레이저를 조사함으로써, 상기 절연층(20) 표면이 도금에 적합한 성질을 가지는 면으로 가공될 수 있다. 상기 금속접합면(22)에는 금속 핵이 제공되거나, 격자모양의 트랜치로 가공될 수 있다. 상기 금속접합면(22)은 적어도 상기 함몰부(21)의 바닥면이 포함될 수 있다.
상기 금속접합면(22)에는 도전층(40)이 적층될 수 있다. 상기 도전층(40)에는 적어도 하나의 도금층이 적층될 수 있다. 예를 들어, 구리를 재질로 하는 제 1 도금층(41), 니켈을 재질로 하는 제 2 도금층(42), 및 금을 재질로 하는 제 3 도금층(43)이 포함될 수 있다. 상기 제 1 도금층(41)은 10~20마이크로미터의 두께로 적층될 수 있고, 상기 제 2 도금층(42)은 5~15마이크로미터의 두께로 적층될 수 있고, 상기 제 3 도금층(43)은 0.1마이크로미터 내외로 적층될 수 있다. 상기 제 3 도금층(43)은 재료비의 상승을 초래할 수 있으므로 적층되지 않을 수도 있다.
상기 도전층(40)의 상측에는 본딩층(50)이 제공될 수 있다. 상기 본딩층(50)의 상측에는 광원(11)이 놓일 수 있다. 상기 본딩층(50)은 저온에서 솔더링이 가능한 저온 솔더 페이스트(Solder Paste)를 이용할 수 있다. 예를 들어, OM525를 이용할 수 있다. 상기 본딩층은 상기 저온 솔더 페이스트가 도포된 상측에 발광소자가 재치된 상태에서 리플로우 머신을 통과시키는 것에 의해서 수행될 수 있다. 저온에서 솔더링이 수행됨으로써 히트싱크(120)와 절연층(20)과 도전층(40) 간의 박리현상을 방지할 수 있다.
도 8 내지 도 12는 상기 광원모듈의 제조방법을 순차적으로 설명하는 도면이다.
먼저 도 8을 참조하면, 예시적인 다이캐스팅 방법으로 제조된 몸체에 상기 절연층(20)이 제공될 수 있다. 상기 절연층(20)은 분체도장법에 의해서 도포되어 제공될 수 있다. 상기 분체도장법은 더 상세하게 정전 스프레이방법, 정전 브러시 방법, 및 유동침적법 중의 어느 한 방법에 의해서 수행될 수 있다. 따라서 상기 절연층(20)은 도장절연층이라고 할 수도 있다. 상기 도장절연층의 두께는 60~80마이크로미터로 제공될 수 있다. 그러나, 두께는 제한되지 않고, 절연성능, 방열성능, 및 공정변수에 따라서 다양한 수치로 선택할 수 있다. 실시예에서는 광원이 발광 다이오드인 경우에 상용전원이 연결되는 경우에 절연 및 방열을 확보하고, 저렴한 공정으로 수행가능한 조건을 찾은 것이다.
상기 절연층(20)은 그 표면의 적어도 일부에 도금층(40)을 도금하기 위하여 레이저 직접 구조화 공정(Laser Direct Structuring)이 적용될 수 있다. 상기 레이저 직접 구조화 공정은, 도금 단계 이전에 수행되는 공정으로서, 상기 절연층(20) 표면의 도금 대상 영역에 레이저를 조사함으로써, 수지 성형체 표면의 도금 대상 영역을 개질하여 도금에 적합한 성질을 갖도록 하는 공정을 의미한다. 이를 위하여, 상기 절연층(20)에는 레이저에 의하여 금속 핵을 형성할 수 있는 "레이저 직접 구조화용 핵 생성제(이하에는 간단히 '핵 생성제'라 한다)"를 함유하거나, 상기 함몰부(21)의 내면에 도금층이 제공되도록 하기 위하여 소정의 패턴이 형성되어야 한다.
먼저, 상기 절연층(20)에 핵 생성제가 함유되는 경우에 대하여 설명한다.
상기 절연층(20)을 제공하는 수지 성형체에는 핵 생성제가 함유될 수 있다. 상기 핵 생성제가 레이저를 받으면 핵 생성제가 분해되면서 금속 핵을 생성할 수 있다. 또한, 레이저가 조사된 도금 대상 영역은 표면 거칠기를 갖게 될 수 있다. 이러한 금속 핵 및 표면 거칠기의 존재로 인하여, 레이저로 개질된 도금 대상 영역은 도금에 적합하게 될 수 있다. 상기 금속 핵은 추후의 도금 단계에서 금속이 붙는 것을 의미할 수 있다.
상기 핵 생성제로서는, 스피넬 구조를 갖는 금속 산화물, 구리 크롬 옥사이드 스피넬과 같은 중금속 복합 산화물 스피넬, 구리 하이드록사이드 포스페이트, 인산구리, 황산구리 또는 티오시안산제1구리와 같은 구리 염 등이 알려져 있다. 상기 수지 성형체는 플리에스테르계열의 수지가 사용될 수 있다. 이는 금속과의 밀착성이 더 좋기 때문에, 이 경우에는 추후 광원(11)의 본딩 공정에서 발생할 수 있는 도전층(40)의 박리현상을 방지할 수 있다.
상기 함몰부(21)의 내면에 소정의 패턴이 형성되는 경우에 대하여 상세하게 설명한다. 상기 수지 구조체가 핵 생성제를 함유하지 않더라도, 절연층(20)에서 도금 대상 영역에 격자 무늬 배열의 트렌치 라인을 형성하는 것에 의해서도 도전층(40)을 제공할 수 있다. 상기 트렌치 라인은, 금속이 수지 구조체 표면의 도금 대상 영역에 부착하는 것을 효과적으로 촉진하는 것에 의해서 도금이 수행될 수 있다. 상기 트렌치 라인은 교차하는 두 종류 이상의 트렌치로 제공될 수 있다.
상기 절연층(20) 표면의 도금 대상 영역에 레이저를 조사하여 격자 무늬 배열의 트렌치 라인을 형성하는 단계는, 수지 구조체 표면의 도금 대상 영역에 레이저를 조사함으로써 수행될 수 있다.
도 9는 상기 절연층에 상기 함몰부가 제공되는 것을 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 상기 절연층(20)에 상기 함몰부(21)를 제공하는 수단으로서는 레이저가 사용될 수 있다. 레이저를 제공하는 매질로는, 예를 들어, YAG(yttrium aluminum garnet), YVO4(yttrium or thovanadate), YB(ytterbium), CO2, 등이 사용될 수 있다. 상기 레이저의 파장은, 예를 들면, 532nm, 1064nm, 1090nm, 9.3㎛, 10.6㎛ 등이 사용될 수 있다. 레이저로 가공시 3차원 형상을 인식하여 가공하는 알고리즘이 사용될 수 있다. 예를 들어, 3차원 형상의 부품을 3D 인식 프로그램으로 인식하여 높이별 여러 단계로 분리하여 레이저의 가공 높이를 제어하는 방식이 적용될 수 있다. 레이저로 금속접합면(22)이 가공되는 도금면과 비가공면의 도금 균일성을 위한 외곽 라인 가공을 추가적으로 실시할 수 있다.
상기 함몰부(21)는, 레이저의 출력치를 변경하여 서로 다른 두께로 상기 절연층(20)에 제공될 수 있다. 또한, 상기 함몰부(21)는, 동일한 위치에 레이저를 적어도 두 번 조사하여 서로 다른 두께로 상기 절연층(20)에 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 레이저의 출력치를 약 2W 내지 30W 사이에서 변경하여 가공할 수 있다.
상기 레이저에 의해서 가공되는 상기 금속접합면(22)에는 금속 핵, 거친 표면, 트렌치를 가짐으로써, 이어지는 도전층(40)이 도금될 수 있도록 한다.
도 10은 상기 함몰부에 도전층이 제공되는 것을 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 상기 금속접합면(22)에 무전해 방식으로 금속을 도금하여 상기 도전층(40)을 제공하는 단계가 수행될 수 있다. 물론 다른 도금 방식이 수행될 수도 있다. 상기 도전층(40)은, 구리, 니켈, 금, 은 또는 이들의 조합일 수 있다. 금속층은 단층 또는 적층 구조일 수 있다. 적층 구조에 있어서, 각 층은 서로 다른 금속이거나 서로 같은 금속일 수도 있다. 실시예에서는 구리, 니켈, 및 금이 순차적으로 적층되는 것으로 예시하였다.
일 예시로서, 구리로 제공되는 제 1 도금층(41)을 제공하는 경우를 상세하게 설명한다. 무전해 구리 도금액에, 금속접합면(22)이 제공되는 히트싱크(120)를 담근다. 이때 방열핀(130), 및 공기안내부(160)가 함께 담길 수 있다. 예를 들어, 무전해 구리용 수계 도금액은, 탈이온수 1 리터를 기준으로 하여, 동 건욕/보충제 약 55 ml 내지 약 65 ml, 알칼리 보충제 약 55 ml 내지 약 65 ml, 착화제 약 15 ml 내지 약 20 ml, 안정제 약 0.1 ml 내지 약 0.2 ml, 및 포름알데히드 약 8 ml 내지 약 10 ml를 함유할 수 있다. 동 건욕/보충제는, 예를 들면, 황산구리 약 6 중량부 내지 약 12 중량부, 폴리에틸렌글리콜 약 1 중량부 내지 약 1.5 중량부, 안정제 약 0.01 중량부 내지 약 0.02 중량부, 및 물 약 78 중량부 내지 약 80 중량부를 함유할 수 있다. 알칼리 보충제는, 예를 들면, 수산화나트륨 약 40 중량부 내지 약 50 중량부, 안정제 약 0.01 중량부 내지 약 0.02 중량부, 및 물 약 50 중량부 내지 약 60 중량부를 함유할 수 있다. 착화제는, 예를 들면, 수산화나트륨 약 49 내지 약 50 중량부, 안정제 약 0.01 중량부 내지 약 0.02 중량부, 및 물 약 50 내지 약 51 중량부를 함유할 수 있다. 안정제는, 예를 들면, 포타슘셀레노시아네이트 약 0.2 중량부 내지 약 0.3 중량부, 시안화칼륨 약 5 중량부 내지 약 6 중량부, 수산화나트륨 약 0.3 중량부 내지 약 0.4 중량부, 및 물 약 92 중량부 내지 약 93 중량부를 함유할 수 있다. 예를 들어, 구리를 재질로 하는 제 1 도금층(41)을 제공하기 위하여, 촉매가 부여된 수지 구조체를, 무전해 동 스트라이크용 도금액에, 약 41도 내지 약 55도에서, 약 0.5 내지 약 0.7 ㎛/10min 의 석출 속도로 침지한 후 수세할 수 있다.
상기 도전층(40)은 함몰부(21)의 깊이를 넘어서는 범위로 까지 적층될 수 있다. 이 때에는 저항을 줄일 수 있고, 열전도량을 크게 할 수 있어서 냉각성능을 향상시킬 수 있다. 물론, 이 같은 구성에 본 발명의 사상이 제한되지는 않는다.
도 11은 상기 본딩층이 제공되는 것을 나타내는 도면이다.
도 11을 참조하면, 상기 본딩층(50)은, 도전층(40)의 상측에 저온 솔더 페이스트를 도포하고, 상기 저온 솔더 페이스트에 전극이 정렬되는 위치로 광원(11)을 재치한 다음에, 리플로우 머신을 통과시키는 것에 의해서 제공될 수 있다. 상기 리플로우 공정 중에 상기 저온 솔더 페이스트에서 불필요한 부분은 제거되고, 도전성분이 남아 도전층(40)과 광원(11)이 통전되도록 할 수 있다.
상기 저온 솔더 페이스트는, 160도에서 사용이 가능한 OM525를 사용할 수 있다. 상기 리플로우 공정 중에 상대적으로 저온 분위기가 조성되기 때문에, 절연층(20)과 히트싱크(120)의 박리, 및 도전층(40)과 절연층(20)의 박리가 억제될 수 있다.
도 12는 상기 광원의 상측에 렌즈가 더 설치되는 것을 도시한다.
도 12를 참조하면, 상기 광원(11)의 상측에 렌즈(141)가 제공될 수 있다. 상기 렌즈(141)는 광원(11)을 차폐할 수 있다 또한, 상기 렌즈(141)는 광원(11)에서 생성된 광을 굴절 및 확산시킬 수 있다. 렌즈(141)는 그 형상에 따라 광원(11)에서 생성된 빛의 확산각이 결정될 수 있다. 예를 들면, 렌즈(141)는 볼록한 형태로 광원(11)을 몰딩할 수 있다. 구체적으로, 렌즈(141)는 광을 투과하는 재질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 렌즈(141)는 투명한 실리콘, 에폭시, 및 기타 수지 재질로 형성될 수 있다. 또한, 렌즈(141)는 외부의 수분 및 충격에서 광원(11)을 보호하도록 광원(11)이 외부와 격리되게 광원(11)을 감싸게 배치될 수 있다.
더욱 구체적으로, 조립의 편의성을 위해, 렌즈(141)는 절연층(20)과 대응되게 형성된 렌즈 커버(142)에 배치될 수 있다. 렌즈 커버(142)는 절연층(20)의 상면에 절연층(20)과 대응되게 형성될 수 있다. 상기 렌즈 커버(142)에 위치되는 렌즈(141)는 광원(11)과 중첩되는 위치에 배치될 수 있다. 렌즈 커버(142)는 안착부(121)에 내삽되어 광원(11)과 외부를 수밀할 수 있다.
도 13은 도 1의 광원모듈의 평면도로서, 렌즈 커버가 없는 상태로 나타낸 것이다. 도 14는 도 13의 Z 부분을 확대한 부분 확대도이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 상기 도전층(40)에는, 광원(11)이 안착되는 광원안착부(200), 및 상기 광원(11)이 연결되는 경로를 따라 제공되는 광원연결부(220)가 포함될 수 있다. 또한, 상기 광원(11)에 전원을 공급하는 전원부(미도시)가 포함될 수 있다. 그리고, 상기 전원부(미도시)로부터 공급되는 전원을 상기 광원안착부(200)로 공급하는 전원공급부(260)가 포함될 수 있다. 또한, 상기 도전층(40)에는 상기 광원(11)에 전기를 인가하는 도전층(40)을 제외한, 방열을 위한 방열도전층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 이 같은 구성에 본 발명의 사상이 제한되지는 않는다.
상기 광원안착부(200)는 적어도 일부분의 도전층(40)이 상기 광원(11)이 안착되도록 변형된 것으로 이해할 수 있다. 상기 광원연결부(220)는 서로 다른 두 개의 광원(11)을 연결하는 적어도 일부분의 도전층(40)으로 이해할 수 있다. 다른 측면으로, 상기 광원연결부(220)는 적어도 하나의 광원으로 전원을 공급하는 적어도 일부분의 도전층(40)으로 이해할 수 있다.
상기 광원안착부(200)는 상기 광원(11)의 하면과 마주보도록 형성될 수 있다. 다시 말하면, 상기 광원안착부(200)는 상기 광원안착부(200)에 놓이는 상기 광원(11)의 하면에 따라 변형될 수 있다. 다만, 본 실시예는 상기 광원(11)의 하면은 사각형으로 제공되는 것으로 설명한다.
상기 광원(11)의 하면에는, 양극의 전기가 인가되는 양극면(12), 음극의 전기가 인가되는 음극면(13), 및 상기 광원(11)에서 발생되는 열을 전달하는 방열면(14)을 포함할 수 있다. 각각의 면은 서로 이격되어 형성될 수 있다. 따라서, 상기 광원안착부(200)에는 상기 양극면(12)과 마주보는 제1광원안착부(201), 상기 음극면(13)과 마주보는 제2광원안착부(202)가 포함될 수 있다. 또한, 상기 방열면(14)과 마주보는 제3광원안착부(203)가 포함될 수 있다.
상기 제1광원안착부(201) 및 상기 제2광원안착부(202)는 상기 전원공급부(260)에서 공급되는 전원을 상기 광원(11)으로 인가할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1광원안착부(201)에 "양극"이 인가되면, 상기 제2광원안착부(202)에 "음극"이 인가될 수 있다. 상기 제3광원안착부(203)는 상기 광원(11)에서 발생되는 열을 상기 히트싱크(120)로 전달할 수 있다.
상기 광원연결부(220)는, 전기가 인가되는 통로를 분기하는 분기부(230), 상기 분기부(230)에서 분기된 통로가 한 점에서 만나는 접점부(240), 및 상기 분기부(230)에서 분기되고, 전기가 흐를 수 있는 다수의 통로를 가지는 패턴부(250)를 포함할 수 있다.
상기 광원연결부(220)는 적어도 두 개의 분기부(230)가 포함될 수 있다. 또한, 상기 광원연결부(220)는 적어도 하나의 접점부(240)가 포함될 수 있고, 상기 접점부(240)가 포함되지 않을 수 있다. 다만, 본 실시예는 적어도 두 개의 분기부(230) 및 상기 접점부(240)가 적어도 하나가 포함되는 것으로 설명한다.
상기 패턴부(250)는 상기 분기부(230)과 상기 접점부(240)의 사이에 배치될 수 있다. 또한, 상기 패턴부(250)는 상기 분기부(230)와 상기 접점부(240)을 전기적으로 연결한다. 상기 패턴부(250)는 직선 또는 곡선으로 형성될 수 있고, 이 같은 구성에 본 발명의 사상이 제한되지는 않는다.
상기 접점부(240)는 상기 광원안착부(200)에 적어도 하나 제공될 수 있다. 또한, 상기 접점부(240)는 복수 개의 상기 패턴부(250)의 사이에 제공될 수 있다. 또한, 상기 접점부(240)는 상기 분기부(230)와 동일한 크기로 형성될 수 있다. 또한, 상기 접점부(240)는 상기 패턴부(250)보다 폭이 크도록 형성될 수 있다. 이 같은 구성에 본 발명의 사상이 제한되지는 않는다.
상기 광원연결부(220)는 제1분기부(231)에서 적어도 두 부분 이상으로 분기되어 연장될 수 있다. 그리고, 분기되어 연장되는 제1패턴부(251)는 상기 접점부(240)에 연결될 수 있다. 또한, 상기 광원연결부(220)는 제2분기부(232)로부터 제2패턴부(252)가 연장되어 상기 접점부(240)에 연결될 수 있다.
다른 측면으로, 상기 광원연결부(220)는 상기 접점부(240)를 기준으로 좌우가 대칭되는 상기 패턴부(250)를 포함할 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 상기 패턴부(250)가 고온에 의하여 변형되는 것을 방지할 수 있다. 상세히 설명하면, 상기 제1패턴부(251)는 상기 접점부(240)를 향하여 도면을 기준으로 오른쪽으로 열변형에 의하여 연장될 수 있다. 상기 제2패턴부(252)는 상기 접점부(240)를 향하여 도면을 기준으로 왼쪽으로 연장될 수 있다. 즉, 상기 패턴부(250)는 길이방향으로 연장될 수 있다. 이때, 상기 패턴부(250)의 적어도 일부가 상기 접점부(240)를 향하는 방향으로 제공되면, 상기 패턴부(250)가 길이방향으로 연장되는 것을 방지할 수 있다. 다시 말하면, 상기 패턴부(250)로부터 가하여지는 응력의 차를 저감시켜서 상기 접점부(240)에 가하여지는 응력을 줄일 수 있다. 따라서, 상기 광원연결부(220)는 적어도 하나의 접점부(240)를 포함하는 것이 바람직하다.
다른 측면으로, 상기 접점부(240)는 상기 제1분기부(231)에서 분기된 전류를 하나로 합할 수 있다. 또한, 하나로 합해진 전류를 상기 제2분기부(232)에 전달할 수 있다. 상세히 설명하면, 상기 분기부(230)에서 분기된 상기 패턴부(250)는 상대적으로 상기 광원안착부(200)의 폭보다 좁은 폭으로 제공될 수 있다. 상기 패턴부(250)에 전류가 인가되면, 상기 패턴부(250)는 허용전류를 초과할 수 있다. 즉, 상기 패턴부(250)는 고온의 열이 발생되고, 일정한 시간이 지나면 열변형 또는 화재의 위험이 발생될 수 있다. 즉, 상기 패턴부(250)는 얇아진 폭으로 인해 허용전류가 감소될 수 있다. 이때, 상대적으로 상기 패턴부(250)보다 폭이 큰 상기 접점부(240)가 배치되면, 상기 패턴부(250)의 변형 또는 가열을 방지할 수 있다.
다른 측면으로, 상기 패턴부(250)는 병렬로 제공되는 적어도 두 부분의 통전라인으로 구성될 수 있다. 또한, 각각의 통전라인의 사이에는 절연층(20)이 아일랜드(island)를 이루도록 할 수 있다. 즉, 상기 아일랜드(270)는 통전라인의 사이 간격에서 섬으로 이루는 것으로 이해할 수 있다. 또한, 상기 광원연결부(220) 내에 형성되는 섬으로도 이해할 수 있다.
상기 아일랜드(270)는, 상기 도전층(40)이 상기 절연층(20)에 제공되는 과정에서 발생될 수 있는 상기 도전층(40)의 들뜸현상을 방지할 수 있다. 다시 말하면, 상기 아일랜드(270)가 상기 도전층(40)의 측면부를 지지할 수 있다. 따라서, 상기 아일랜드(270)는 추후에 상기 도전층(40)에서 발생될 수 있는 박리현상를 개선할 수 있다.
상기 광원안착부(200) 및 상기 광원연결부(220)의 사이에는 넥(210)이 제공될 수 있다. 상세히 설명하면, 상기 넥(210)은 상기 제2광원안착부(202)의 우측면(도 14의 제2광원안착부(202)를 기준으로 오른쪽 방향)과 상기 제1분기부(231)의 좌측면(도 14의 제1광원안착부(201)를 기준으로 왼쪽 방향)에 제공될 수 있다. 즉, 상기 넥(210)은 상기 광원안착부(200)와 상기 분기부(230)의 사이에 제공될 수 있다. 또한, 상기 광원안착부(200)와 상기 광원연결부(220)의 사이에서 적어도 하나 이상으로 제공될 수 있다. 다만, 상기 넥(210)은 상기 광원안착부(200)와 상기 광원연결부(220)의 사이에서 상기 광원안착부(200)에 인접하게 제공되는 것이 바람직하다.
다른 측면으로, 상기 넥(210)은 상기 광원안착부(200)의 폭보다 작은 크기의 폭으로 형성될 수 있다. 다시 말하면, 상기 넥(210)은 상기 광원안착부(200)보다 폭이 작은 상기 광원연결부(220)로 이해할 수 있다. 또한, 상기 넥(210)은 상기 광원안착부(200)에서 상기 광원연결부(220)로 연장되는 단면이 내측으로 함몰되어 제공될 수 있다. 이 같은 구성에 본 발명의 사상이 제한되지는 않는다.
이러한 구성에 의하면, 상기 광원안착부(200)에 상기 광원(11)을 결합하는 과정에서, 상기 광원안착부(200)의 상측에 제공되는 본딩층(50, 도 7 참조)이 흘러내리는 문제를 방지할 수 있다. 또한, 상기 본딩층(50)이 흘러내리는 방향을 가이드할 수 있다. 즉, 상기 광원(11)의 오작동을 예방할 수 있다.
상기 전원공급부(260)는 상기 전원부(미도시)로부터 양극성에 해당되는 전기을 공급받을 수 있도록 제공될 수 있다. 다시 말하면, 상기 전원공급부(260)는 적어도 두 부분으로 제공되어, 양극과 음극을 인가할 수 있다. 상기 전원공급부(260)의 일부분은 적어도 하나의 광원안착부(200)에 양극의 전기를 인가할 수 있다. 그리고, 상기 전원공급부(260)의 타부분은 적어도 하나의 광원안착부(200)에 음극의 전기를 인가할 수 있다. 즉, 상기 전원공급부(260)는 일부분과 타부분이 상기 광원안착부(200)에 연결됨으로써 상기 광원(11)에 전원을 공급할 수 있다.
한편, 상기 전원공급부(260)는 상기 광원(11)으로 전기를 인가하는 부분에 있어서 상기 광원연결부(220)와 동일한 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 상기 전원공급부(260)는 상기 광원연결부(220)와 같이 적어도 두 부분 이상으로 분기되는 통로를 구비할 수 있다. 이 같은 구성에 있어서 본 발명의 사상이 제한되지 않는다.
<제 2 실시예>
본 발명의 제 2 실시예는 제 1 실시예에서 어느 특정 부분이 변형되는 것을 특징으로 한다. 따라서, 상기 제 2 실시예는 상기 제 1 실시예의 구성과 동일하게 적용되는 부분은 상기 제 1 실시예의 설명을 그대로 적용하는 것으로 한다.
도 15 는 패턴부의 제 2 실시예에 따른 부분 확대도이다.
도 15를 참조하면, 제1패턴부(351)는 제1분기부(331)로부터 세 부분로 분기될 수 있다. 그리고, 분기된 상기 제1패턴부(351)는 서로 다른 광원안착부(300)의 사이에 배치되는 접점부(340)를 향하여 연장될 수 있다. 상기 제1패턴부(351)는 수평 또는 대각선 방향으로 상기 접점부(340)를 향하여 연장될 수 있다.
제2패턴부(352)는 제2분기부(332)로부터 분기되고, 상기 접점부(340)를 향하여 연장될 수 있다. 즉, 상기 패턴부(350)는 상기 접점부(340)를 기준으로 양측이 대칭되도록 제공될 수 있다. 이 같은 구성에 본 발명의 사상이 제한되지는 않는다.
이러한 구성에 의하면, 상기 패턴부(350)는 상기 분기부(340)에서 적어도 세부분으로 분기될 수 있다. 또한, 상기 접점부(340)는 대각선 또는 직선으로 연장될 수 있다. 따라서, 상기 패턴부(350)는 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 그리고, 상기 절연층(20)에 제공되는 상기 도전층(40)의 배치를 최적화할 수 있다. 또한, 상기 패턴부(350)가 적어도 세 부분으로 분기됨으로써 상기 패턴부(350)는 안정적으로 병렬연결될 수 있다.
<제 3 실시예>
본 발명의 제 3 실시예는 제 1 실시예에서 어느 특정 부분이 변형되는 것을 특징으로 한다. 따라서, 상기 제 3 실시예는 상기 제 1 실시예의 구성과 동일하게 적용되는 부분은 상기 제 1 실시예의 설명을 그대로 적용하는 것으로 한다.
도 16을 참조하면, 제1패턴부(451)는 제1분기부(431)로부터 네 부분으로 분기될 수 있다. 또한, 상기 제1패턴부(451)는 상기 접점부(440)를 향하여 일정한 곡률을 갖는 곡선으로 연장될 수 있다.
제2패턴부(452)는 제2분기부(432)로부터 두 부분으로 분기될 수 있다. 또한, 상기 접점부(440)를 향하여 일정한 곡률을 갖는 곡선으로 연장될 수 있다. 다시 말하면, 상기 패턴부(450)는 상기 접점부(440)를 향하여 연장되는 곡선으로 형성될 수 있다.
이러한 구조에 의하면, 상기 패턴부(450)는 상기 접점부(440)을 기준으로 대칭되지 않도록 형성될 수 있다. 다시 말하면, 상기 패턴부(450)는 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 그리고, 상기 절연층(20)에 제공되는 상기 도전층(40)의 배치를 최적화할 수 있다.
다만, 상기 분기부(430)에서 분기된 통로의 개수가 서로 다를 경우, 상기 분기된 통로의 개수가 적은 상기 제2패턴부(452)가 분기된 통로의 개수가 많은 상기 제1패턴부(451)보다 폭이 더 넓도록 제공될 수 있다.
<제 4 실시예>
본 발명의 제 4 실시예는 제 1 실시예에서 어느 특정 부분이 변형되는 것을 특징으로 한다. 따라서, 상기 제 4 실시예는 상기 제 1 실시예의 구성과 동일하게 적용되는 부분은 상기 제 1 실시예의 설명을 그대로 적용하는 것으로 한다.
도 17은 패턴부의 제 4 실시예에 따른 부분 확대도이다.
도 17을 참조하면, 패턴부(550)는 제1분기부(531)로부터 분기되고 세 부분의 통로를 가질 수 있다. 또한 상기 패턴부(550)는 제2분기부(532)를 향하여 연장될 수 있다. 이때, 상기 패턴부(550)는 적어도 하나로 제공될 수 있다. 다시 말하면, 광원연결부(520)에는 상기 접점부(240)가 제공되지 않을 수 있다.
다른 측면으로, 상기 패턴부(550)는 세 부분의 통로를 가지는, 적어도 직선으로 제공될 수 있다. 이 같은 구성에 본 발명의 사상이 제한되지는 않는다.
다만, 상기 접점부(240)가 제공되지 않을 경우, 상기 패턴부(550)는 고온에 의해 변형되는 것을 고려하여 설계하는 것이 바람직하다. 상세히, 상기 패턴부(550)는 상기 접점부(240)를 가지는 구조에 비하여, 허용전류에 따른 발열에 취약할 수 있다. 따라서, 상기 절연층(20)에 제공되는 상기 도전층(40)의 두께가 증가할 수 있다. 다른 측면으로, 상기 절연층(20)에 제공되는 상기 함몰부(21)가 서로 다른 깊이로 제공될 수 있다. 이 같은 구성에 본 발명의 사상이 제한되지는 않는다. 다만, 상기 함몰부(21)는 상기 패턴부(550)의 통로의 개수 또는, 상기 분기부(530)에서 분기된 통로의 개수에 따라서 상기 도전층(40)의 적층되는 두께, 또는 상기 함몰부(21)가 제공되는 깊이를 변경하는 것이 바람직하다.
제 1 실시예 내지 제 4 실시예를 살펴보면, 상기 패턴부(250)는 상기 패턴부(250)의 통로의 개수에 따라서, 상기 도전층(40)이 적층되는 두께, 상기 함몰부(21)의 깊이, 및 상기 도전층(40)이 제공되는 폭이 변경될 수 있다. 이 같은 구성에 본 발명의 사상이 제한되지는 않는다.
본 실시예는 상기 도전층(40)이 상기 절연층(20)의 함몰부(21)에 적층된 높이(H1,H2)를 두께라 칭할 수 있다. 또한, 상기 패턴부(250)가 상기 절연층에(20)에 제공되는 폭(W1,W2)을 너비라 칭할 수 있다. 또한, 상기 절연층(20)을 기준으로 상기 도전층(40)을 제공하기 위해 하측으로 함몰되는 깊이를 함몰부(21)의 깊이라 칭할 수 있다. 이 같은 구성에 본 발명의 사상이 제한되지 않는다.
상기 두께(H1,H2) 또는 상기 너비(W1,W2)에 대한 상세한 설명은 하기에 서술한다.
도 18은 도 13의 B-B선을 취한 부분 단면도이고, 도 19는 도 13의 C-C선을 취한 부분 단면도이다.
도 18를 참조하면, 상기 두께(H1,H2)는 상기 절연층(20)에 제공되는 상기 도전층(40)의 높이로 이해할 수 있다. 다시 말하면, 상기 두께(H1,H2)가 증가되는 것은 상기 도전층(40)에 적층되는 상기 제1도금층(41), 제2도금층(42) 및 제3도금층(43)이 적층된 높이가 늘어난 것으로 이해할 수 있다. 또한, 상기 두께(H1,H2)는 상기 절연층(20)에 제공되는 상기 금속접합면(22)으로부터 상기 도전층(40) 높이로 이해할 수 있다. 또한, 상기 두께(H1,H2)는 상기 도금층(40)의 하단부에 배치되는 상기 제1도금층(41)의 하면에서 상기 도금층의 상단부에 배치되는 상기 제3도금층(43)의 상면까지의 길이로 이해할 수 있다.
상기 광원안착부(200)는 상기 광원(11)에 전원을 공급하기 위하여 상기 전원부(미도시)로부터 전류를 인가받을 수 있다. 또한, 서로 다른 광원안착부(200)로 전류를 인가할 수 있다. 다시 말하면, 상기 전원부(미도시)로부터 공급되는 전류에 세기에 따라서 일정한 두께로 제공될 수 있다. 따라서, 상기 광원안착부(200)는 상기 패턴부(250)보다 상대적으로 큰 두께를 가질 수 있다. 이때, 상기 광원안착부(200)는 일정한 제1두께(H1) 및 제1너비(W1)를 가질 수 있다. 또한, 상기 패턴부(250)는 일정한 제2두께(H2) 및 제2너비(W2)를 가질 수 있다. 상기 제2두께(H2) 및 제2너비(W2)의 패턴부(250)는 복수개로 제공될 수 있다. 또한, 복수개의 패턴부(250) 각각은 서로 다른 제2두께(H2) 및 제2너비(W2)를 가질 수 있다. 다만, 본 실시 예에서 복수개의 패턴부(250) 각각의 두께와 너비는 동일한 것으로 설명한다.
상기 도전층(40)의 두께(H1,H2) 또는 상기 도전층(40)의 너비(W1,W2)는 상기 절연층(20)에 제공되는 상기 도전층(40)에 따라 변경될 수 있다. 다시 말하면, 상기 절연층(20)에 제공되는 상기 함몰부(21)의 깊이 또는 너비에 따라 변경될 수 있다.
상기 광원안착부(200)가 상기 절연층(20)에 제공되는 경우를 살펴보면, 상기 도전층(40, 도 18 참조)은 상대적으로 얇은 제1두께(H1)로 제공될 수 있다. 또한, 상기 도전층(40)은 상대적으로 넓은 제2너비(W1)로 제공될 수 있다.
반면, 상기 패턴부(250)가 상기 절연층(20)에 제공되는 경우를 살펴보면, 상기 도전층(40, 도 19 참조)은 상대적으로 두꺼운 제2두께(H2)로 제공될 수 있다. 또한, 상기 도전층(40)은 상대적으로 좁은 제2너비(W2)로 제공될 수 있다. 또한, 상기 도전층(40)은 적어도 두 부분으로 나눠질 수 있다. 다시 말하면, 상기 도전층(40)은 상기 분기부(230)에서 분기된 통로에 따라서 제2두께(H2) 또는 제2너비(W2)가 변경될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 상기 도전층(40)은 전기가 인가되는 단면적을 용이하게 변경할 수 있다. 따라서, 상기 도전층(40)을 인가되는 허용전류에 따라 최적화되도록 설계할 수 있다. 또한, 상기 도전층(40)은 불필요하게 사용되는 도전물질의 양을 감소할 수 있다.
도 20은 광원모듈을 포함하는 조명기기의 사시도이다.
도 20을 참조하면, 실시예의 조명기기(1000)는 광원모듈(100)이 결합되는 공간을 제공하고 외관을 형성하는 본체(1100)와, 본체의 일측에 결합되어 본체에 전원을 공급하는 전원부(미도시)가 내장되고, 지지부와 연결하는 연결부(1200)를 포함할 수 있다. 실시예의 조명기기(1000)는 실내 또는 실외에 설치될 수 있다. 예를 들면, 실시예의 조명기기(1000)는 가로등으로 사용될 수 있다. 본체(1100)는 적어도 2개의 광원모듈(100)이 위치하는 공간을 제공할 수 있는 다수의 프레임(1110)이 형성될 수 있다. 연결부(1200)는 내부에 전원부가 내장되고, 외부에 본체를 고정하는 지지부(미도시)와 본체를 연결한다.
실시예의 조명기기(1000)를 사용하면, 굴뚝효과로 인해 광원모듈(100)에서 발생되는 열을 효과적으로 냉각할 수 있고, 별도의 팬을 사용하지 않아서 제조비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 신속한 제조공정, 저렴한 제조비용, 대량생산의 용이성, 제품수율의 향상이라는 효과로 인하여, 조명기기의 생산에 있어서 많은 장점을 기대할 수 있다.
본 발명에 따르면, 특히 저렴하고 고속으로 제품을 제작할 수 있기 때문에 발광 다이오드를 사용하는 조명기기의 확산에 널리 기여하는 계기를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 광원으로 전기를 인가하는 도전물질의 구성 및 배치를 최적화하여 제조비용의 절감과 안정된 동작을 얻을 수 있는 장점을 기대할 수 있어, 조명뿐만 아니라 의학, 살균, 인쇄, 분광 분석 등 다양한 응용분야에서 활용할 수 있다.
11 광원 20 절연층
40 도전층 120 히트싱크
130 방열핀 160 공기안내부
200 광원안착부 210 넥
220 광원연결부 230 분기부
240 접점부 250 패턴부
40 도전층 120 히트싱크
130 방열핀 160 공기안내부
200 광원안착부 210 넥
220 광원연결부 230 분기부
240 접점부 250 패턴부
Claims (11)
- 빛을 제공하는 적어도 하나의 광원; 및
상기 광원을 지지하는 몸체가 포함되고,
상기 몸체에는,
상면에 상기 광원이 지지되고, 상기 광원으로부터 열을 흡수하여 외부로 발산하는 히트싱크;
상기 히트싱크의 표면에 제공되고, 전기적 절연 성질을 가지고, 레이저를 조사하여 그 표면의 일부가 내측으로 함몰되며, 함몰된 바닥면에 금속접합면을 가지는 함몰부가 구비되는 절연층; 및
상기 절연층의 금속접합면에 적층되고, 상기 광원에 전기를 인가하는 도전층이 포함되고,
상기 절연층에는, 상기 레이저의 조사에 의해서 함몰된 바닥면에 상기 금속접합면을 형성하는 핵 생성제가 더 포함되며,
상기 도전층에는,
상기 광원으로 전기를 공급하는 광원연결부; 및
상기 광원연결부의 사이에 배치되고, 상기 광원이 안착되는 광원안착부가 포함되고,
상기 광원연결부의 일부분은 적어도 두 부분 이상으로 나뉘어 연결되는 것을 특징으로 하는 광원모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 광원연결부에는,
적어도 두 부분으로 나뉘는 분기부;
상기 분기부에서 나뉜 적어도 두 부분의 도전 경로를 가지는 패턴부; 및
상기 패턴부가 일점에서 만나는 접점부가 포함되는 광원모듈. - 제 2 항에 있어서,
상기 패턴부의 적어도 일부분은, 직선 또는 곡선으로 제공되는 광원모듈. - 제 2 항에 있어서,
상기 접점부의 양측에는, 상기 패턴부가 배치되는 광원모듈. - 제 4 항에 있어서,
상기 패턴부는, 상기 접점부를 기준으로 좌우가 대칭되도록 제공되는 광원모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 히트싱크에는,
상기 히트싱크의 하면에 제공되고, 외부로 열을 방출하는 방열핀; 및
상기 히트싱크를 관통하는 에어홀이 더 포함되는 광원모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 광원안착부와 상기 광원연결부 사이에는,
적어도 상기 광원안착부보다 작은 폭으로 제공되는 넥이 제공되는 광원모듈. - 빛을 제공하는 적어도 하나의 광원; 및
상기 광원을 지지하는 몸체가 포함되고,
상기 몸체에는,
상면에 상기 광원이 지지되고, 상기 광원으로부터 열을 흡수하여 외부로 발산하는 히트싱크;
상기 히트싱크의 표면에 제공되고, 전기적 절연성질을 가지고, 그 표면의 일부가 내측으로 함목되며, 함몰된 바닥면에 금속접합면을 가지는 함몰부가 구비되는 절연부; 및
상기 절연부의 금속접합면에 적층되고, 상기 광원으로 전기를 인가하는 도전부가 포함되고,
상기 도전부에는,
상기 광원이 안착되도록 제1너비를 가지며, 상기 함몰부에 제1두께로 제공되는 제1도전부; 및
상기 제1너비보다 좁은 제2너비를 가지며, 적어도 두 부분 이상으로 나뉘어 제공되는 제2도전부가 포함되고,
상기 제2도전부는, 상기 함몰부에 상기 제1두께보다 두꺼운 제2두께로 제공되는 것을 특징으로 하는 광원모듈. - 제 8 항에 있어서,
상기 제2도전부가 제공되는 함몰부는, 상기 제1도전부가 제공되는 함몰부보다 더 함몰되는 광원모듈. - 제 1 항 내지 제 9 항 중의 어느 한 항의 광원모듈이 사용되는 조명기기.
- 히트싱크를 제공하는 것;
히트싱크의 적어도 일부 표면에 절연층이 적층되는 것;
상기 절연층의 표면 일부분을 내측으로 함몰시키고, 함몰된 바닥면에 적어도 요철을 포함하는 금속접합면을 가지는 함몰부를 제공하는 것;
상기 절연층에 상기 함몰부를 제1너비 및 제1두께로 제공하는 것;
상기 절연층에 상기 함몰부를 제2너비 및 제2두께로 제공하는 것;
상기 금속접합면에 도전층을 적층하는 것; 및
상기 도전층에 광원을 체결하는 것;이 포함되고,
상기 금속접합면에 도전층을 적층하는 것에서,
상기 제2너비의 함몰부에 제공되는 도전층은, 상기 제1너비의 함몰부에 제공되는 도전층보다 좁은 너비를 가지며,
상기 제2두께의 함몰부에 제공되는 도전층은, 상기 제1두께의 함몰부에 제공되는 도전층보다 두꺼운 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 광원모듈의 제조방법.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150178655A KR101841330B1 (ko) | 2015-12-14 | 2015-12-14 | 광원모듈, 광원모듈의 제조방법, 및 이를 포함하는 조명기기 |
| EP16163635.2A EP3116041B1 (en) | 2015-07-06 | 2016-04-04 | Light source module, fabrication method therefor, and lighting device including the same |
| US15/153,114 US9777916B2 (en) | 2015-07-06 | 2016-05-12 | Light source module, fabrication method therefor, and lighting device including the same |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| KR20170070745A KR20170070745A (ko) | 2017-06-22 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2001057406A (ja) * | 1999-06-11 | 2001-02-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 放熱基板及びその製造方法 |
| US20110291149A1 (en) | 2010-05-26 | 2011-12-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Light emitting device |
| KR101101241B1 (ko) | 2010-07-13 | 2012-01-04 | 김점도 | Ｌｅｄ조명용 ｐｃｂ기판의 방열 구조 |
| US20120092833A1 (en) | 2010-10-13 | 2012-04-19 | Ho Cheng Industrial Co., Ltd. | Led heat-conducting substrate and its thermal module |
| KR101472403B1 (ko) * | 2013-11-20 | 2014-12-24 | 엘지전자 주식회사 | 발광소자 모듈 |
-
2015
- 2015-12-14 KR KR1020150178655A patent/KR101841330B1/ko active IP Right Grant
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| KR101472403B1 (ko) * | 2013-11-20 | 2014-12-24 | 엘지전자 주식회사 | 발광소자 모듈 |
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