KR101925315B1 - 라이트 유닛 및 이를 포함하는 발광 모듈 - Google Patents

라이트 유닛 및 이를 포함하는 발광 모듈 Download PDF

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이혁수
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Abstract

본 발명은 방열 부재, 상기 방열 부재 위에 배치되는 발광소자 패키지, 그리고 외부로 노출되어 있는 적어도 하나의 단자를 포함하며, 상기 방열 부재의 면적은 상기 발광소자 패키지의 면적과 동일한 라이트 유닛을 제공한다. 따라서, 별도의 인쇄회로기판을 형성하지 않고, 방열 부재와 발광소자 패키지를 일체화하여 형성하는 라이트 유닛을 제공하여 제조 비용이 줄고 공정이 단순해진다. 또한, 발광소자 패키지마다 하나의 라이트 유닛으로 기능함으로 상기 라이트 유닛을 조합하여 다양한 어플리케이션에 적용 가능하다.

Description

라이트 유닛 및 이를 포함하는 발광 모듈{The light unit and the light emitting module having the same}
본 발명은 라이트 유닛에 관한 것이다.
일반적으로 인쇄회로기판(PCB;Printed Circuit Board)은, 여러 종류의 많은 부품을 페놀수지 또는 에폭시수지로 된 평판 위에 밀집탑재하고 각 부품 간을 연결하는 회로를 수지평판의 표면에 밀집 단축하여 고정시킨 회로기판을 말한다.
상기 인쇄회로기판은 복수의 발광 소자를 실장하며, 복수의 발광 소자를 전기적으로 연결한다.
도 1은 종래기술에 따른 라이트 유닛의 단면도이다.
도 1의 라이트 유닛(10)은 복수의 발광소자(30)를 지지하는 인쇄회로기판(20) 및 상기 인쇄회로기판(20)과 방열테이프(2)로 부착되어 있는 방열부재(1)를 포함한다.
상기 인쇄회로기판(20)은 금속의 지지 기판(3), 지지기판(3)과 회로패턴(5)을 절연하는 절연층(4)을 포함한다.
이러한, 라이트 유닛(10)은 인쇄회로기판(20)을 별도로 제조하고 상기 인쇄회로기판(20)에 발광 소자(30)를 실장한 뒤 방열부재(1)와 인쇄회로기판(20)을 접착하는 단계로 이루어진다.
따라서, 발광 소자(30) 하부에 방열 부재(1), 방열 테이프(2), 지지 기판(3), 절연층(4)의 다층 구조를 가짐으로 발광 소자(30)로부터의 열이 방열 부재(1)까지 도달하는 거리가 길어져 방열 효율이 저하된다.
실시예는 새로운 구조를 가지는 라이트 유닛을 제공한다.
실시예는 방열 부재, 상기 방열 부재 위에 배치되는 발광소자 패키지, 그리고 외부로 노출되어 있는 적어도 하나의 단자를 포함하며, 상기 방열 부재의 면적은 상기 발광소자 패키지의 면적과 동일한 라이트 유닛을 제공한다.
한편, 실시예는 복수의 라이트 유닛이 전기적으로 연결되어 형성되는 발광 모듈에 있어서, 각각의 상기 라이트 유닛은 방열 부재, 상기 방열 부재 위에 배치되는 발광소자 패키지, 그리고
외부로 노출되어 있는 적어도 하나의 단자를 포함하며, 하나의 상기 라이트 유닛의 단자가 이웃한 상기 라이트 유닛의 단자와 물리적으로 접촉하여 통전하는 발광 모듈을 제공한다.
본 발명에 따르면, 별도의 인쇄회로기판을 형성하지 않고, 방열 부재와 발광소자 패키지를 일체화하여 형성하는 라이트 유닛을 제공하여 제조 비용이 줄고 공정이 단순해진다.
이웃한 발광소자 패키지 사이에 절연층이 제거되어 방열 효율이 향상되어 소자 신뢰성이 높아진다.
또한, 발광소자 패키지마다 하나의 라이트 유닛으로 기능함으로 상기 라이트 유닛을 조합하여 다양한 어플리케이션에 적용 가능하다.
도 1은 종래의 라이트 유닛의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 조명 장치의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시되어 있는 조명 장치를 구성하는 하나의 라이트 유닛의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시되어 있는 라이트 유닛의 단면도이다.
도 5는 도 1의 라이트 유닛의 결합을 도시한 것이다.
도 6은 라이트 유닛의 결합을 도시하는 다른 적용예이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하고, 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 간접(indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
이하에서는 도 1 내지 도 5를 참고하여 조명 장치를 설명한다.
도 1은 종래의 라이트 유닛의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 조명 장치의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시되어 있는 조명 장치를 구성하는 하나의 라이트 유닛의 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시되어 있는 라이트 유닛의 단면도이며, 도 5는 도 1의 라이트 유닛의 결합을 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 조명 장치(1500)는 케이스(1510)와, 상기 케이스(1510)에 설치된 발광모듈(100)과, 상기 케이스(1510)에 설치되며 외부 전원으로부터 전원을 제공받는 연결 단자(1520)를 포함할 수 있다.
상기 케이스(1510)는 방열 특성이 양호한 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들어 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있다.
상기 발광 모듈(100)은 복수의 라이트 유닛(200)을 포함한다.
상기 라이트 유닛(200)은 복수개가 매트릭스 형태로 배치되어 있을 수 있으며, 각각의 상기 라이트 유닛(200)은 이웃한 라이트 유닛(200)과 전기적으로 연결되어 있을 수 있다.
상기 라이트 유닛(200)은 조명 장치(1500)의 지지면(1532)에 배치되어 있다.
상기 지지면(1532)에는 케이스(1510) 내부의 전원부와 상기 발광 모듈(100)로부터의 커넥터를 연결하는 와이어를 통과시키기 위한 개구부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 지지면(1532)은 빛을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등의 코팅층될 수 있다.
상기 지지면(1532) 상에는 발광 모듈(100)이 배치되어 있다.
각각의 라이트 유닛(200)은 도 3 및 도 4와 같은 구조를 가진다.
각각의 라이트 유닛(200)은 방열부재(110), 방열부재(110) 위에 복수의 발광소자 패키지(250)를 포함한다.
상기 방열부재(110)는 방열성이 높은 금속, 예를 들어, 알루미늄, 은, 니켈, 구리 등을 포함하는 합금재로 형성될 수 있으며, 이와 달리 방열성이 높은 무기물, 바람직하게는 질화물 등으로 형성될 수 있다.
상기 방열부재(110) 위에 절연층(120)이 형성되어 있다.
상기 절연층(120)은 에폭시계 수지 또는 폴리 이미드계 수지를 포함하는 절연층일 수 있다.
이때, 상기 방열부재(110)가 비전도성인 경우, 상기 절연층(120)은 생략할 수 있다.
상기 절연층(120) 위에 동박층을 패터닝하여 형성되어 있는 패턴, 구체적으로 패드(150)이 형성되어 있다.
라이트 유닛(200)은 적어도 2개의 패드(150)를 포함하며, 상기 절연층(120) 위에서 상기 발광소자 패키지(250)의 각각의 전극(270, 271)와 연결되도록 이격되어 형성된다.
상기 라이트 유닛(200)은 상기 발광소자 패키지(250) 하부에 방열패드를 더 포함할 수도 있다.
상기 패드(150)는 절연층(120) 외부로 노출되는 단자(151)를 포함한다.
상기 단자(151) 도 3 및 도 4와 같이 외부로 돌출될 수 있으며, 이와 달리 측면이 노출되도록 형성될 수 있다.
상기 패드(150) 사이에는 상기 패드(150) 사이의 절연을 위한 솔더 레지스트가 더 형성될 수 있다.
상기 절연층(120) 위에 발광소자 패키지(250)가 부착되어 있다.
상기 발광소자 패키지(250)는 몸체(251), 상기 몸체(251) 상에 배치되는 적어도 하나의 발광 소자(260), 그리고 상기 몸체(251) 상에 배치되어, 상기 발광 소자(260)와 전기적으로 연결되는 제1 전극(270) 및 제2 전극(271)을 포함한다.
또한, 상기 발광 소자 패키지(250)는 상기 발광 소자(260)를 보호하는 수지재(280)를 포함한다.
상기 몸체(251)는 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 금속 재질, PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3), 인쇄회로기판(PCB) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 바람직하게 몸체(251)는 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질로 이루어질 수 있다.
상기 몸체(251)는 전도성을 갖는 도체로 형성될 수도 있다. 몸체(251)가 전기 전도성을 갖는 재질인 경우, 몸체(251)의 표면에는 절연막(미도시)이 형성되어 몸체(251)가 제1 전극 및 제2 전극과 전기적으로 쇼트(short)되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 위에서 바라본 몸체(251)의 둘레 형상은 발광 소자 패키지(250)(100)의 용도 및 설계에 따라 삼각형, 사각형, 다각형, 및 원형 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
상기 몸체(251)에는 상부가 개방되도록 캐비티가 형성될 수 있다. 상기 캐비티는 예를 들어, 사출 성형에 의해 형성되거나, 에칭에 의해 형성될 수 있다.
상기 캐비티는 컵 형상, 오목한 용기 형상 등으로 형성될 수 있으며, 그 내측면은 바닥면에 대하여 수직한 측면이거나 경사진 측면이 될 수 있다. 상기 경사진 측면은 상기 몸체(251)에 습식 식각(Wet Etching)을 실시하여 형성된 경우, 50°내지 60°의 경사를 가질 수 있다.
상기 몸체(251) 위에 상기 제1 전극(270) 및 제2 전극(271)이 형성될 수 있다. 상기 제1 전극(270) 및 상기 제2 전극(271)은 양극과 음극으로 전기적으로 분리되어, 상기 발광 소자(260)에 전원을 제공할 수 있다. 한편, 상기 발광 소자(260)의 설계에 따라, 상기 제1,2 전극(270,271) 외에 복수 개의 전극이 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
한편, 상기 제1, 2 전극(270,271)은 상기 캐비티 내에 서로 분리되며 노출되어있으며, 도 2와 같이 몸체(251)의 측면을 감싸며 배면까지 연장되어 형성될 수 있다.
상기 배면에 형성되는 제1, 2 전극(270,271)이 패드(150)와 각각 접촉하여 통전된다.
또한, 상기 제1,2 전극(270,271)은 전도성 연결부재인 와이어가 부착되어, 상기 제1,2 전극(270,271)을 상기 발광 소자(260)와 전기적으로 연결할 수 있다.
상기 몸체(251)의 캐비티의 측면에는 반사층(도시하지 않음)이 형성될 수 있다.
상기 발광 소자(260)는 상기 몸체(251) 상에 탑재될 수 있다. 상기 몸체(251)가 상기 캐비티를 포함하는 경우, 상기 발광 소자(260)는 상기 캐비티 내에 탑재될 수 있다.
상기 발광 소자(260)는 상기 발광소자 패키지(250)의 설계에 따라 적어도 하나가 상기 몸체(251) 상에 탑재될 수 있다. 상기 발광소자 패키지(250)가 복수 개 탑재된 경우, 복수 개의 발광소자 패키지(250)에 전원을 공급하는 복수 개의 전극 이 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 소자(260)는 상기 몸체(251) 상에 직접 탑재되거나, 제1 또는 2 전극(270,271) 위에 전기적으로 접착될 수 있다.
발광 소자(260)는 와이어 본딩, 다이 본딩, 플립 본딩 방식을 선택적으로 이용하여 탑재할 수 있으며, 이러한 본딩 방식은 칩 종류 및 칩의 전극 위치에 따라 변경될 수 있다.
발광 소자(260)는 III족-V족 원소의 화합물 반도체 예컨대 AlInGaN, InGaN, GaN, GaAs, InGaP, AllnGaP, InP, InGaAs 등의 계열의 반도체를 이용하여 제조된 반도체 발광소자를 선택적으로 포함할 수 있다.
이와 같이, 발광소자 패키지(250)와 상기 방열 부재는 동일한 면적을 갖도록 형성되어 있으며, 방열 부재와 발광소자 패키지(250)의 유닛화에 의해 이웃한 라이트 유닛(200)과의 사이에 절연층(120)이 제거되어 방열성이 향상된다.
한편, 상기 라이트 유닛(200)은 도 5와 같이 이웃한 라이트 유닛(200)과 전기적으로 통전할 수 있다.
도 5를 참고하면, 하나의 라이트 유닛(200)은 이웃한 라이트 유닛(200)과 단자(151)가 서로 면접촉하도록 배치될 수 있다.
이때, 상기 단자(151)가 도 5와 같이 돌출되어 형성되는 경우, 상기 돌출되는 단자(151)가 서로 중첩되도록 형성될 수 있다.
상기 단자(151)가 중첩되어 형성되는 경우, 중첩되는 두 개의 단자(151)를 물리적으로 고정하는 고정부(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다.
도 5와 같이 상기 단자(151)가 중첩되는 경우, 상기 라이트 유닛(200) 사이에는 상기 단자(151)가 돌출되는 방향으로 제1 폭(h1)의 이격 거리를 가질 수 있다.
또한, 상기 라이트 유닛(200)은 상기 단자(151)가 형성되지 않는 측면으로 제2 폭(h2)의 이격거리를 가질 수 있으나, 이와 달리 상기 단자(151)가 형성되지 않는 측면은 서로 부착되어 형성될 수 있다.
이와 같이, 상기 단자(151)가 서로 중첩되어 통전됨으로써 복수의 라이트 유닛(200)이 직렬 연결될 수 있다.
한편, 도 6과 같이 상기 단자(151)가 형성되는 측면으로 단자(151)끼리 이격되어 형성되는 경우, 이웃한 라이트 유닛(200)을 전기적으로 연결하기 위한 전도성 부재(160)가 형성될 수 있다.
상기 전도성 부재(160)는 와이어로 형성될 수 있으며, 돌출되어 있는 단자(151)의 상면과 이웃한 라이트 유닛(200)의 단자(151)의 상면에 와이어 본딩되어 형성될 수 있다.
이와 같이, 각각의 발광소자 패키지(250)에 대응하도록 방열부재(110)를 가지는 라이트 유닛(200)을 형성하고, 상기 조명 장치(1500)의 구조에 따라 복수의 라이트 유닛(200)을 조합함으로써 다양한 형상의 조명 장치를 구현할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
조명 장치 1500
발광 모듈 100
라이트 유닛 200
발광소자 패키지 250
방열 부재 110

Claims (16)

  1. 방열 부재;
    상기 방열 부재 위에 배치되는 발광소자 패키지;
    상기 방열 부재와 상기 발광소자 패키지 사이에 배치된 절연층;
    상기 절연층 위에 상기 발광소자 패키지의 전극과 전기적으로 접촉하는 패드; 및
    상기 패드로부터 연장되어 라이트 유닛의 측면으로 돌출되는 적어도 하나의 단자를 포함하고,
    상기 방열 부재의 면적은 상기 발광소자 패키지의 면적과 동일하고,
    상기 발광소자 패키지는 캐비티를 포함하는 몸체, 상기 몸체 내에 배치되어 있어 상기 캐비티 내에서 서로 분리되어 노출되며 상기 몸체의 측면을 감싸며 배면까지 연장되어 배치된 제1 전극 및 제2 전극과, 상기 캐비티 내에 배치되어 상기 캐비티에 노출된 상기 제1 전극 및 제2 전극 상에 직접 탑재되는 발광 소자를 포함하고,
    상기 패드는 상기 몸체의 배면에 배치된 제1 전극 및 제2 전극과 각각 접촉되고, 상기 패드 사이를 절연시키는 솔더 레지스트를 더 포함하는 라이트 유닛.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 단자는 상기 라이트 유닛의 측면에 노출되는 상기 패드의 측면이고,
    상기 발광소자 패키지 하부에 방열 패드를 더 포함하며, 상기 캐비티의 측면에 반사층을 더 포함하는 라이트 유닛.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 복수의 라이트 유닛이 전기적으로 연결되어 형성되는 발광 모듈에 있어서,
    각각의 상기 라이트 유닛은
    방열 부재;
    상기 방열 부재 위에 배치되는 발광소자 패키지;
    상기 방열 부재와 상기 발광소자 패키지 사이에 배치된 절연층;
    상기 절연층 위에 상기 발광소자 패키지의 전극과 전기적으로 접촉하는 패드; 및
    상기 패드로부터 연장되어 상기 라이트 유닛의 측면으로 돌출되는 적어도 하나의 단자를 포함하고,
    상기 발광소자 패키지는 캐비티를 포함하는 몸체, 상기 몸체 내에 배치되어 있어 상기 캐비티 내에서 서로 분리되어 노출되며 상기 몸체의 측면을 감싸며 배면까지 연장되어 배치된 제1 전극 및 제2 전극과, 상기 캐비티 내에 배치되어 상기 캐비티에 노출된 상기 제1 전극 및 제2 전극 상에 직접 탑재되는 발광 소자를 포함하고,
    상기 패드는 상기 몸체의 배면에 배치된 제1 전극 및 제2 전극과 각각 접촉되고, 상기 패드 사이를 절연시키는 솔더 레지스트를 더 포함하고,
    하나의 상기 라이트 유닛의 단자가 이웃한 상기 라이트 유닛의 단자와 물리적으로 접촉하여 통전하는 발광 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 방열 부재의 면적은 상기 발광소자 패키지의 면적과 동일한 발광 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 라이트 유닛은 매트릭스 배열하는 발광 모듈.
  11. 제9항에 있어서,
    이웃한 상기 라이트 유닛의 단자는 서로 중첩되어 있는 발광 모듈.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 단자가 형성되는 상기 라이트 유닛의 측면은 이웃한 상기 라이트 유닛의 측면과 이격되어 있는 발광 모듈.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 단자가 형성되는 상기 라이트 유닛의 측면은 이웃한 상기 라이트 유닛의 측면과 접촉하여 상기 단자끼리 접촉하는 발광 모듈.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 단자가 형성되지 않는 상기 라이트 유닛의 측면은 이웃한 상기 라이트 유닛의 측면과 이격되어 있는 발광 모듈.
  15. 제9항에 있어서,
    이웃한 상기 라이트 유닛의 단자는 서로 이격되어 있으며, 상기 단자를 전기적으로 연결하는 전도성 부재가 형성되어 있는 발광 모듈.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전도성 부재는 이웃한 두 개의 상기 단자를 연결하는 와이어인 발광 모듈.
KR1020110139630A 2011-12-21 2011-12-21 라이트 유닛 및 이를 포함하는 발광 모듈 KR101925315B1 (ko)

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