KR101946912B1 - 광원모듈 및 이를 구비한 조명 시스템 - Google Patents

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KR101946912B1
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Abstract

실시 예는 광원모듈에 관한 것이다.
실시 예에 따른 광원모듈은, 상부에 홈을 갖는 금속층; 상기 금속층의 홈 내에 임베디드된 복수의 배선층; 상기 홈에 임베디드되며 상기 복수의 배선층 사이와 상기 복수의 배선층 및 상기 금속층 사이에 배치된 절연층을 포함하는 금속 기판; 및 상기 복수의 배선층 위에 배치된 발광 다이오드를 포함한다.

Description

광원모듈 및 이를 구비한 조명 시스템{LIGHTING SOURCE MODULE AND LIGHT SYSTEM HAVING THE SAME}
실시 예는 광원모듈 및 이를 구비한 조명 시스템에 관한 것이다.
발광 다이오드, 예컨대 발광 다이오드(Light Emitting Device)는 전기 에너지를 빛으로 변환하는 반도체 소자의 일종으로, 기존의 형광등, 백열등을 대체하여 차세대 광원으로서 각광받고 있다.
발광 다이오드는 반도체 소자를 이용하여 빛을 생성하므로, 텅스텐을 가열하여 빛을 생성하는 백열등이나, 또는 고압 방전을 통해 생성된 자외선을 형광체에 충돌시켜 빛을 생성하는 형광등에 비해 매우 낮은 전력만을 소모한다.
또한, 발광 다이오드는 반도체 소자의 전위 갭을 이용하여 빛을 생성하므로 기존의 광원에 비해 수명이 길고 응답특성이 빠르며, 친환경적 특징을 갖는다.
이에 따라, 기존의 광원을 발광 다이오드로 대체하기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 정보처리 기술이 발달함에 따라서, LCD, PDP 및 AMOLED 등과 같은 표시장치들이 널리 사용되고 있다. 이러한 표시장치들 중 LCD는 영상을 표시하기 위해서, 광을 발생시킬 수 있는 백라이트 유닛과 같은 조명 시스템을 필요로 한다.
실시 예는 발광 다이오드의 방열 효율을 개선하기 위한 금속기판을 포함하는 광원모듈을 제공한다.
실시 예는 금속 기판의 홈 상에 임베디드(embedded)된 배선층 및 상기 배선층 위에 발광 다이오드를 포함하는 광원모듈을 제공한다.
실시 예는 금속 기판의 홈 상에 임베디드된 배선층에 의해 복수의 발광 다이오드를 직렬, 병렬, 또는 직병렬로 연결할 수 있도록 한 광원모듈을 제공한다.
실시 예에 따른 광원모듈은, 상부에 홈을 갖는 금속층; 상기 금속층의 홈 내에 임베디드된 복수의 배선층; 상기 홈에 임베디드되며 상기 복수의 배선층 사이와 상기 복수의 배선층 및 상기 금속층 사이에 배치된 절연층을 포함하는 금속 기판; 및 상기 복수의 배선층 위에 배치된 발광 다이오드를 포함한다.
실시 예는 발광 다이오드의 방열 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 발광 다이오드가 탑재된 기판의 두께를 얇게 제공할 수 있다.
실시 예는 광원모듈의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 광원모듈을 구비한 조명 시스템의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1은 제1실시 예에 따른 광원모듈의 사시도이다.
도 2는 도 1의 배선층을 갖는 금속 기판을 나타낸 측 단면도이다.
도 3은 도 1의 광원모듈의 측 단면도이다.
도 4는 제2실시 예에 따른 광원모듈을 나타낸 평면도이다.
도 5는 제3실시 에에 따른 광원모듈을 나타낸 평면도이다.
도 6은 도 5의 광원모듈의 측 단면도이다.
도 7은 제4실시 예에 따른 광원모듈을 나타낸 평면도이다.
도 8은 도 7의 금속 기판의 배선층의 다른 예이다.
도 9 내지 도 12는 실시 예에 따른 금속 기판의 다른 예를 나타낸 도면들이다.
도 13은 도체 단면적에 따른 도체 폭을 나타낸 그래프이다.
도 14는 도체 간격에 따른 정격 전압을 나타낸 도면이다.
도 15는 실시 예에 따른 광원모듈을 갖는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 16은 실시 예에 따른 광원모듈을 갖는 표시 장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 17 내지 도 19는 실시 예에 따른 조명장치를 나타낸 도면이다.
도 20 및 도 21은 실시 예에 따른 조명장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 기판, 프레임, 시트, 층 또는 패턴 등이 각 기판, 프레임, 시트, 층 또는 패턴 등의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"과 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 제1실시 예에 따른 광원모듈의 사시도이이며, 도 2는 도 1의 금속 기판의 측 단면도이며, 도 3은 도 1의 광원모듈의 측 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 광원 모듈(130)은 금속기판(120); 상기 금속기판(120) 상에 배치된 발광다이오드(110,111)를 포함한다.
상기 금속기판(120)은 금속층(121), 상기 금속층(121)의 상부에 형성된 홈(21); 상기 홈(21) 내에 임베디드(embedded)된 배선층(123,124), 및 상기 배선층(123,124)과 상기 금속층(121) 사이에 절연층(131)을 포함한다.
상기 금속층(121)은 상기 배선층(123,124)으로부터 전도된 열을 방열하는 방열부재로 사용될 수 있으며, 그 재질은 금속 중에서 방열 효율이 높은 금속 예컨대, 알루미늄(Al) 재질 또는 철(Fe) 재질로 형성될 수 있다. 상기 금속층(121)은 다른 금속 재질, 예를 들어, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 또한 상기 금속층(121)의 표면에는 금(Au)과 같은 도금층이 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 금속층(121)은 상기의 금속들을 선택적으로 이용하여 다층으로 형성할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 2를 참조하면, 상기 금속층(121)의 두께(T1)는 0.5mm 이상으로 형성될 수 있으며, 예컨대, 0.8mm-1mm 범위로 형성될 수 있다. 여기서, 상기의 금속층(121)의 두께(T1)는 상기 배선층(123,124)의 두께(T3)보다 더 두꺼운 두께로 형성될 수 있으며, 광원모듈(130)의 두께를 얇게 제공할 수 있다.
상기 금속층(121) 내에는 홈(21)이 배치되며, 상기 홈(21) 내에는 서로 다른 배선층(123,124)의 적어도 일부가 임베디드된다. 즉, 서로 다른 배선층(123,124)가 배치된 홈(21)은 서로 연결될 수 있다. 상기 홈(21)의 깊이(T2)는 상기 금속층(121)의 두께(T1)의 1/2 이하로 형성될 수 있으며, 예를 들면 0.005mm-0.5mm 범위로 형성될 수 있다. 상기 홈(21)의 깊이(T2)는 상기 배선층(123,124)의 두께(T3)에 따른 상기 금속층(121)의 방열 효과를 고려하여 형성될 수 있다.
상기 홈(21)의 깊이(T2)는 상기 배선층(123,124)의 두께(T2)보다는 더 깊게 형성되어, 상기 배선층(123,124)의 상면이 상기 금속층(121)의 상면과 동일 평면 상에 배치될 수 있다. 다른 예로서, 상기의 배선층(123,124)은 상기의 금속층(121)의 상면보다 돌출되거나 낮게 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기의 홈(21)의 내측 영역에는 도 1과 같이 상기 금속층(121)의 일부(122)가 배치될 수 있다. 이에 따라 상기 금속층(121)은 상기 배선층(123,124)의 적어도 3측 방향으로 전도되는 열을 방열할 수 있다.
상기 배선층(123,124)은 상기 금속층(121)과 다른 금속 재질 예컨대, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중에서 적어도 하나를 포함한다. 또한 상기 배선층(123,124)은 구리/금과 같은 다층 구조로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
다른 예로서, 상기 배선층(123,124)은 그라핀(Graphene)을 포함하는 재료 예컨대, 그라핀 합성 재료로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 배선층(123,124)은 상기 금속층(121)의 두께(T1)보다 얇은 두께(T3)로 형성될 수 있으며, 예를 들면 상기 금속층(121)의 두께(T1)의 1/3~1/20 범위로 형성될 수 있으며, 예를 들면 0.025mm 이상일 수 있으며, 예컨대 0.025mm-0.33mm 범위로 형성될 수 있다.
상기 배선층(123,124)의 폭(W1)은 0.035mm 이상의 폭으로서, 도 13에 도시된 바와 같이, 도체 단면적에 따른 도체 폭을 기초로 설정될 수 있다. 여기서, 1oz는 0.035mm을 나타내며, 2oz는 0.07mm를 나타낸다. 또한 배선층(123,124) 간의 간격은 도 14에 도시된 바와 같이, 도체 간의 간격으로서, 정격 전압에 따라 달라질 수 있다.
상기 각 배선층(123,124)은 적어도 하나의 패드 영역을 포함할 수 있으며, 예컨대 복수의 패드 영역(123-1,123-2)(124-1,124-2)을 포함할 수 있다. 상기 패드 영역(123-1,123-2)(124-1,124-2)은 상기 발광 다이오드(110,111)의 탑재를 위한 영역이며, 다른 영역보다 더 넓은 면적으로 형성된다. 상기 각 배선층(123,124) 중에서 패드 영역(123-1,123-2)(124-1,124-2)을 제외한 영역에는 솔더 레지스트와 같은 보호층이 더 형성될 수 있다.
또한 상기 배선층(123,124)과 상기 금속층(121)의 측면(S1,S2) 사이의 간격(D1,D2)은 0.05mm 이상 이격될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 1 및 도 3과 같이, 제1배선층(123)에는 제1패드 영역(123-1)과 제2패드 영역(123-2)이 배치되며, 제2배선층(124)에는 제3패드 영역(124-1)과 제4패드 영역(124-2)이 배치된다. 상기 제1패드 영역(123-1)과 제3패드 영역(124-1), 상기 제2패드 영역(123-2)과 제4패드 영역(124-2)은 서로 대응되게 배치되며, 그 사이에는 도 3과 같이 절연층(131)의 일부(132)가 배치된다. 상기 각 패드 영역(123-1,123-2)(124-1,124-2)의 너비(W2)는 0.07mm 이상의 폭으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 및 제2배선층(123,124)의 제1패드 영역(123-1) 및 제3패드 영역(124-1) 상에는 적어도 하나의 제1발광 다이오드(110)가 배치되며, 상기 제1 및 제2배선층(123,124)의 제2패드 영역(123-2) 및 제4패드 영역(124-2) 상에는 적어도 하나의 제2발광 다이오드(111)가 배치된다.
상기 제1발광 다이오드(110)는 제1배선층(123)의 제1패드 영역(123-1)과 제2배선층(124)의 제3패드 영역(124-1)에 도 3과 같은 접합 부재(143,145)로 접합된다. 상기 제2발광 다이오드(110)는 제2배선층(123)의 제2패드 영역(123-2)과 제2배선층(124)의 제4패드 영역(124-2)에 접합 부재로 접합된다.
상기 제1 및 제3패드 영역(123-1,124-1)의 면적과 제2 및 제4패드 영역(123-2,124-2)의 면적은 솔더와 같은 접합 부재(143,135)가 다른 영역으로 침투하는 것을 방지하여, 발광 다이오드(110,111)를 접합할 때, 금속층(121)과의 전기적인 쇼트를 방지할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1 및 제2발광 다이오드(110,111)는 제1 및 제2배선층(123,124)에 의해 병렬로 연결될 수 있다.
상기 절연층(131)은 에폭시, 실리콘, 유리섬유, 프리 프레그(prepreg), 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide), LCP(Liquid Crystal Polymer), PA9T(Polyamide9T)와 같은 수지 재질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 상기 절연층(131) 내에는 금속 산화물 예컨대, TiO2, SiO2, Al2O3와 같은 첨가제가 첨가될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 다른 예로서, 상기 절연층(131)은 그라핀과 같은 재질을 실리콘 또는 에폭시와 같은 절연 물질 내에 첨가하여 사용할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 1과 같이, 상기 절연층(131)의 두께(T4)는 배선층(123,124)과 금속층(121) 사이의 간격으로서, 0.05mm-0.07mm 범위로 형성될 수 있다. 상기 절연층(131)의 두께(T4)는 내 전압에 의해 견딜 수 있는 정도의 두께로 형성될 수 있다.
도 3을 참조하여 제1발광 다이오드의 일 예를 설명하기로 하며, 제2발광 다이오드의 구조에 대해서는 제1발광 다이오드를 참조하기로 한다.
도 3을 참조하면, 상기 제1발광 다이오드(110)는 몸체(111), 제1 및 제2리드 프레임(112,113)을 갖는 복수의 리드 프레임, 적어도 하나의 발광 칩(114) 및 몰딩부재(116)를 포함한다.
상기 몸체(111)는 절연 재질 예컨대, 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide), LCP(Liquid Crystal Polymer), PA9T(Polyamide9T)와 같은 수지 재질, 금속을 포함하는 재질, PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3), 인쇄회로기판(PCB) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 몸체(111)는 반사율이 높고 상기 리드 프레임(112,113)과의 사출 성형이 용이한 수지 재질 예컨대, PPA, 에폭시 및 실리콘 중 적어도 하나를 포함하는 것으로 설명하기로 한다.
상기 몸체(111)의 상측에는 캐쏘드 마크(cathode mark)가 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 캐쏘드 마크는 상기 제1발광 다이오드(110)의 제1 리드 프레임(112) 또는 제2 리드 프레임(113)을 구분하여, 상기 제1,2 리드 프레임(112,113)의 극성의 방향에 대한 혼동을 방지할 수 있다.
상기 몸체(111) 내에는 캐비티(111A)가 형성되며, 상기 캐비티(111A)는 상부가 개방된 오목한 형상 또는 리세스 형상을 포함한다. 상기 캐비티(111A)는 소자 탑측에서 볼 때, 원 형상, 타원 형상, 다각형 형상 등으로 형성될 수 있다. 상기 몸체(111)에는 상기의 캐비티(111A)가 형성되지 않을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 및 제2리드 프레임(112,113)은 상기 캐비티(111A)의 바닥에서 서로 이격된다. 되며, 상기 제1 및 제2리드 프레임(112,113)은 소정 두께를 갖는 금속 플레이트로 형성될 수 있고, 그 표면에는 도금층이 형성될 수 있다.
상기 제1리드 프레임(112) 및 제2리드 프레임(113)은 전도성 재질 예컨대, 금속 재질로서, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1, 2리드 프레임(112,113)은 다층 구조로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1 및 제2리드 프레임(112,113)의 두께는 0.8mm~2mm로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 및 제2리드 프레임(112,113)의 적어도 일부는 상기 캐비티(111A)의 바닥에 배치되며, 상기 몸체(111)의 하부에 노출될 수 있다. 상기 캐비티(111A)의 아래에 배치된 제1 및 제2 리드 프레임(112,113)의 하면은 상기 몸체(111)의 하면에 노출되며, 전극 단자로 사용된다.
상기 캐비티(111A) 내에는 발광 칩(114)이 배치된다. 상기 발광 칩(114)은 제1리드 프레임(112) 상에 탑재되며, 상기 제1 및 제2리드 프레임(112,113)과 와이어(115)로 연결된다.
상기 발광 칩(114)은 II족 내지 VI족의 원소를 선택적으로 갖는 화합물 반도체 예컨대, II족-VI족 화합물 반도체 또는 III족-V족 화합물 반도체를 포함하는 층들을 포함할 수 있다. 상기 발광 칩(114)은 적색, 녹색, 청색, 백색과 같은 가시광선 대역 또는 자외선(Ultra Violet) 대역을 발광하는 다이오드로 구현될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 칩(114)은 칩 내의 두 전극이 평행하게 배치된 수평형 칩, 또는 칩 내의 두 전극이 서로 반대 측면에 배치된 수직형 칩으로 구현될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 수평형 칩은 적어도 2개의 와이어로 연결될 수 있고, 수직형 칩은 적어도 1개의 와이어에 연결될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 캐비티(111A)에는 몰딩 부재(116)가 형성되며, 상기 몰딩 부재(116)는 에폭시 또는 실리콘과 같은 투광성의 수지 재질을 포함할 수 있다. 또한 상기 몰딩 부재(116)에는 형광체 또는 확산제가 선택적으로 첨가될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 몰딩 부재(116) 위 또는 상기 몸체(111)의 상면에는 렌즈(미도시)가 형성될 수 있으며, 상기 렌즈는 오목한 렌즈 형상, 볼록한 렌즈 형상, 일정 부분이 오목하고 다른 부분이 볼록한 형상의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 형광체는 예를 들면, YAG 계열, 실리케이트(Silicate)계열, 또는 TAG 계열의 형광 물질을 포함할 수 있다.
도 1 및 도 3과 같이, 상기 제1리드 프레임(112)은 상기 발광 칩(114)으로부터 발생된 열을 제1접합부재(143)에 연결된 제1배선층(123)의 제1패드 영역(123-1)으로 전도하게 되며, 상기 제1배선층(123)은 금속층(121)에 열 전도하게 된다.
상기 제2리드 프레임(113)은 전류 흐름에 의해 발생된 열과 다른 열을 제2접합 부재(145)를 통해 제2배선층(124)의 제3패드 영역(124-1)을 통해 금속층(121)로 전도하게 된다. 이에 따라 발광 칩(114)의 동작에 의해 발생된 열은 상기 금속층(121)에 의해 효과적으로 방열이 이루어질 수 있다. 상기 금속층(121)은 제1 및 제2배선층(123,124)의 수직 방향과 수평 방향에 배치되어, 상기 제1발광 다이오드(110)로부터 전도된 열을 효과적으로 방열할 수 있다.
도 4는 제2실시 예에 따른 광원모듈을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 광원모듈(130A)은 금속층(121) 상에 배치된 홈(21)을 따라 제1 내지 제4배선층(125-128) 및 절연층(135)이 임베디드된 금속 기판(120A); 및 상기 금속기판(120A) 상에 배치된 발광 다이오드(P1-P5)를 포함한다.
상기 제1 내지 제4배선층(125,126,127,128)은 상기 홈(21)의 패턴 형상을 따라 배치되며 상기 절연층(135)에 의해 서로 분리되고 상기 금속층(121)과 절연된다.
상기 제1 및 제2배선층(125,126)은 복수의 발광 다이오드(P1-P5)를 직렬로 연결시켜 준다. 상기 제1배선층(125)은 복수의 발광 다이오드(P1-P5)의 중심을 연결하는 가성 선분의 일측에 배치되며, 상기 제2배선층(126)은 복수의 발광 다이오드(P1-P5)의 중심을 연결하는 가성 선분의 타측에 배치된다.
상기 제3배선층(127)은 커넥터(141)와 제1발광 다이오드(P1)를 연결해 주며, 제4배선층(128)은 마지막 발광 다이오드(P5)와 커넥터(141)를 연결해 준다. 상기 제3배선층(127)은 전원을 공급하는 라인이며, 제4배선층(128)은 피드백 라인으로 형성될 수 있다. 상기 배선층(125,126,127,128) 중에서 인접한 배선층의 패드 영역은 각 발광 다이오드(P1-P5)의 아래에서 서로 대응되게 배치되고, 각 발광 다이오드(P1-P5)를 직렬로 연결시켜 주게 된다.
상기 발광 다이오드(P1-P5) 간의 주기(D3)는 상기 제1 및 제2배선층(126,127)의 길이만큼 이격될 수 있으며, 상기 제1 및 제2배선층(126,127)에 의해 조절될 수 있으며, 상기의 배선층(125,126,127,128)의 패턴 형상은 변경될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 5는 제3실시 예에 따른 광원모듈을 나타낸 평면도이며, 도 6은 도 5의 B-B 측 단면도이다.
도 5를 참조하면, 광원모듈(130B)은 금속기판(120B) 상에 발광 다이오드(110,111)가 탑재될 수 있다.
상기 금속기판(120B)은 금속층(121) 내에 임베디드된 제1배선층(151) 및 제2배선층(152), 상기 제1 및 제2배선층(151,152)의 둘레에 배치된 절연층(161)을 포함한다.
상기 제1배선층(151)은 제1패드 영역(151-1)과 제2패드 영역(151-2)을 포함하며, 상기 제1패드 영역(151-1)과 상기 제2패드 영역(151-2)의 너비는 상기 제1패드 영역(151-1)과 상기 제2패드 영역(151-2) 사이의 영역 즉, 라인 영역보다는 넓게 형성될 수 있다.
상기 제2배선층(152)은 제3패드 영역(152-1)과 제4패드 영역(152-2)을 포함하며, 상기 제3패드 영역(152-1)과 상기 제4패드 영역(152-2)의 너비는 상기 제3패드 영역(152-1)과 상기 제4패드 영역(152-2) 사이의 영역 즉, 라인 영역보다는 넓게 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2배선층(151,152)과 상기 금속층(121) 상에는 보호층이 더 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1배선층(151)의 각 패드 영역(151-1,151-2)과 상기 금속층(121)의 제1측면(S1) 사이의 간격(D6)은 다른 영역과의 간격(D4)보다 더 좁게 배치될 수 있다. 상기 제2배선층(152)의 각 패드 영역(152-1,152-2)과 상기 금속층(121)의 제2측면(S2) 사이의 간격(D7)은 다른 영역과의 간격(D5)보다 더 좁게 배치될 수 있다. 상기의 간격 D4, D5는 서로 동일하거나, 상이할 수 있으며, 상기 각격 D6, D7은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
여기서, 상기 제1 및 제2배선층(151,152)의 인접한 패드 영역(151-1,152-1)(151-2,152-2)이 배치된 홈(21A)의 너비(W4)는 상기 금속층(121)의 너비(W3)보다는 좁고 상기 제1 및 제2배선층(151,152)의 라인 영역보다는 더 넓게 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2배선층(151,152)이 상기 절연층(161)을 사이를 두고 서로 대응되게 배치됨으로써, 상기 금속층(121)의 너비(W3)를 줄일 수 있다. 이에 따라 발광 다이오드(110,111)가 탑재되지 않는 금속기판(130B)의 상부 영역에 대한 활용도를 개선시켜 줄 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 절연층(161)은 제1배선층(151)의 제1패드 영역(151-1)과 제2배선층(152)의 제2패드 영역(152-1) 사이에 배치된다. 제1발광 다이오드(110)의 제1리드 프레임(112)은 제1접합 부재(143)로 제1배선층(151)의 제1패드 영역(151-1) 상에 접합되며, 제2리드 프레임(113)은 제2접합 부재(145)로 제2배선층(152)의 제2패드 영역(152-1) 상에 접합된다.
상기 제1 및 제2배선층(151,152)은 인접한 제1 및 제2발광 다이오드(110,111)를 병렬로 연결시켜 줄 수 있으며, 다른 예로서 직렬 또는 직-병렬로 연결시켜 줄 수 있다.
상기 제1 및 제2배선층(151,152) 사이에 도 1과 같은 불필요한 영역(122)을 제거함으로써, 상기 제1 및 제2배선층(151,152)의 패턴 형상을 단순화시켜 줄 수 있고, 상기 금속기판(120B)의 너비를 줄일 수 있다.
도 7은 제4실시 예에 따른 광원 모듈을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 광원모듈(130C)은 복수의 발광 다이오드(P1-P5)가 금속기판(120C) 내에 임베디드된 배선층(156,157,158,159)들에 의해 직렬로 연결된다. 제1배선층(156)은 복수의 발광 다이오드(P1-P5)의 중심을 연결하는 가성 선분의 일측에 배치되며, 상기 제2배선층(157)은 복수의 발광 다이오드(P1-P5)의 중심을 연결하는 가상 선분의 타측에 배치된다. 상기 제1 및 제2배선층(156,157)은 복수의 발광 다이오드(P1-P5)의 중심을 연결하는 가성 선분으로부터 서로 반대측에서 어긋나게 배치되어, 인접한 발광 다이오드(P1-P5)를 직렬로 연결하게 된다.
제3배선층(158)은 커넥터(141)에 인접한 제1발광 다이오드(P1)와 커넥터(141)를 연결하여 전원을 공급해 주고, 제4배선층(159)은 마지막에 연결된 발광 다이오드(P5)와 커넥터(141)를 서로 연결하여 피드백 회로를 구현하게 된다. 상기 제4배선층(159)의 길이가 다른 제1 내지 제3배선층들(156,157,158)보다 길게 형성될 수 있다.
상기 제1 내지 제4배선층(156,157,158,159)은 금속층(121)의 홈(21A) 내에 임베디드되고, 상기 절연층(161)은 제1 내지 제4배선층(156,157,158,159)의 둘레를 커버하게 된다. 또한 상기 각 발광 다이오드(P1-P5)의 아래에는 상기 각 배선층(156,157,158,159)의 패드 영역(156-1,158-1), (156-2,157-1), (157-2,156-1), (157-2,159-1)이 서로 대응되게 배치되고, 각 발광 다이오드(P1-P5)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 8은 도 7의 금속기판의 일부를 나타낸 평면도이다.
도 8을 참조하면, 금속기판(120C) 내에는 홈(21A)이 배치되며, 상기 홈(21A)에는 제1 및 제2배선층(156,157)이 임베디드되며, 상기 제1배선층(156)의 제1패드 영역(156-1)과 제2배선층(157)의 제3패드 영역(157-1)은 서로 대응되며, 제1배선층(156)과 상기 제2배선층(157)은 상기 제1패드 영역(156-1) 및 제3패드 영역(157-1)으로부터 서로 반대측 방향으로 라인 형상을 갖고 연장된다.
상기 제1 및 제2배선층(156,157)의 라인 영역은 상기 제2 발광 다이오드(P2)의 중심을 지나는 가성 선분에 인접하게 배치된다. 이에 따라 금속기판(120C)은 제1 및 제2배선층(156,157)의 패드 영역(156-1,157-1)을 중심으로 서로 반대측 방향으로 연장됨으로써, 금속기판(120C)의 폭을 줄여줄 수 있다.
도 9 내지 도 12는 실시 예에 따른 금속기판의 변형 예를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 금속 기판(120D)은 금속층(121); 상기 금속층(121)의 상부로부터 소정 깊이로 매립된 배선층(123); 상기 배선층(123)과 상기 금속층(121) 사이에 절연층(131); 상기 금속층(121) 상에 보호층(147)을 포함한다.
상기 보호층(147)은 상기 금속층(121)의 상면에 형성되며, 일부는 상기 절연층(131) 및 상기 배선층(123)의 외곽부까지 형성될 수 있다. 상기 보호층(147)은 상기 배선층(123)의 영역 중에서 패드 영역을 제외한 전 영역을 커버할 수 있으며, 그 재질은 솔더 레지스트로 형성될 수 있다.
도 10을 참조하면, 금속기판(120E)은 홈(21-1)의 너비가 영역에 따라 다르게 형성될 수 있다. 상기 홈(21-1)의 상부 너비(B2)는 하부 너비(B1)보다 더 넓게 형성될 수 있으며, 상기 홈(21-1)에 임베디드된 배선층(123A)은 상부 너비(A2)가 하부 너비(A1)보다 넓은 구조로 형성될 수 있다. 상기 금속층(121)의 홈(21-1)이 너비가 상부로 갈수록 넓어짐으로써, 배선층(123A)과의 대응 영역이 더 증가될 수 있다. 이에 따라 금속 기판(120E)에서의 방열 효율은 개선될 수 있다. 상기 홈(21-1)의 깊이(T5)는 0.005mm-0.5mm 범위를 포함하며, 상기의 제1실시 예의 홈 깊이보다는 낮은 깊이로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 11을 참조하면, 금속기판(120F)에서 금속층(121)의 홈(21-2)은 측 단면이 삼각형 형상을 포함한다. 상기 삼각형 형상의 홈(21-2)은 하부가 좁고 상부가 넓은 형상으로 형상될 수 있으며, 상기 홈(21-2)의 깊이(T6)는 0.005mm-0.5mm 범위를 포함하며, 상기의 제1실시 예의 홈 깊이보다는 깊은 깊이로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 12를 참조하면, 금속기판(120G)에서 금속층(121)의 홈(21-3)은 측 단면이 반구형 형상을 포함한다. 상기 반구형 형상의 홈(21-3)은 상기 금속층(121)의 상면으로부터 소정 깊이(T7)로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
<조명 시스템>
실시예에 따른 광원 모듈은 조명 시스템에 적용될 수 있다. 상기 조명 시스템은 광원 모듈을 포함하며, 도 15 및 도 16에 도시된 표시 장치, 도 17 내지 도 21에 도시된 조명 장치를 포함하고, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판 등이 포함될 수 있다.
도 15는 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 15를 참조하면, 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 광원모듈(130)와, 상기 도광판(1041) 아래에 반사 부재(1022)와, 상기 도광판(1041) 위에 광학 시트(1051)와, 상기 광학 시트(1051) 위에 표시 패널(1061)과, 상기 도광판(1041), 광원모듈(130) 및 반사 부재(1022)를 수납하는 바텀 커버(1011)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 바텀 커버(1011), 반사시트(1022), 도광판(1041), 광학 시트(1051)는 라이트 유닛(1050)으로 정의될 수 있다.
상기 도광판(1041)은 상기 광원모듈(130)로부터 제공된 빛을 확산시켜 면광원화 시키는 역할을 한다. 상기 도광판(1041)은 투명한 재질로 이루어지며, 예를 들어, PMMA(polymethyl methacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthalate), PC(poly carbonate), COC(cycloolefin copolymer) 및 PEN(polyethylene naphtha late) 수지 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 광원모듈(130)은 상기 도광판(1041)의 적어도 일 측면에 배치되어 상기 도광판(1041)의 적어도 일 측면에 빛을 제공하며, 궁극적으로는 표시 장치의 광원으로써 작용하게 된다.
상기에 개시된 광원모듈(130)은 바텀 커버(1011) 내에 적어도 하나가 배치되며, 상기 도광판(1041)의 일 측면에서 직접 또는 간접적으로 광을 제공할 수 있다. 상기 광원모듈(130)은 금속기판(120)과 발광 다이오드(110)를 포함하며, 상기 발광 다이오드(110)는 상기 금속기판(120) 상에 소정 간격으로 어레이될 수 있다. 상기 금속 기판(120)은 도 2와 같이 금속층 상에 임베디드된 절연층 및 배선층을 포함하는 구조로 형성될 수 있다. 상기 바텀 커버(1011) 내에는 방열 플레이트가 배치될 수 있으며, 상기 방열 플레이트의 일부는 상기 바텀 커버(1011)의 상면에 접촉될 수 있다. 따라서, 발광 다이오드(110)에서 발생된 열은 방열 플레이트를 경유하여 바텀 커버(1011)로 방출될 수 있다. 여기서, 상기 금속 기판(120)의 개선된 방열 효율에 의해 별도의 방열 플레이트를 구비하지 않을 수 있다.
상기 복수의 발광 다이오드(110)는 상기 금속기판(120) 상에 빛이 방출되는 출사면이 상기 도광판(1041)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 다이오드(110)는 상기 도광판(1041)의 일 측면인 입광부에 광을 직접 또는 간접적으로 제공할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 도광판(1041) 아래에는 상기 반사 부재(1022)가 배치될 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 도광판(1041)의 하면으로 입사된 빛을 반사시켜 상기 표시 패널(1061)로 공급함으로써, 상기 표시 패널(1061)의 휘도를 향상시킬 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 예를 들어, PET, PC, PVC 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 바텀 커버(1011)의 상면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 상기 도광판(1041), 광원모듈(130) 및 반사 부재(1022) 등을 수납할 수 있다. 이를 위해, 상기 바텀 커버(1011)는 상면이 개구된 박스(box) 형상을 갖는 수납부(1012)가 구비될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 바텀 커버(1011)는 탑 커버(미도시)와 결합될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있으며, 프레스 성형 또는 압출 성형 등의 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 또한 상기 바텀 커버(1011)는 열 전도성이 좋은 금속 또는 비 금속 재료를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 표시 패널(1061)은 예컨대, LCD 패널로서, 서로 대향되는 투명한 재질의 제 1 및 제 2기판, 그리고 제 1 및 제 2기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 상기 표시 패널(1061)의 적어도 일면에는 편광판이 부착될 수 있으며, 이러한 편광판의 부착 구조로 한정하지는 않는다. 상기 표시 패널(1061)은 상기 광원 모듈(130)로부터 제공된 광을 투과 또는 차단시켜 정보를 표시하게 된다. 이러한 표시 장치(1000)는 각 종 휴대 단말기, 노트북 컴퓨터의 모니터, 랩탑 컴퓨터의 모니터, 텔레비전과 같은 영상 표시 장치에 적용될 수 있다.
상기 광학 시트(1051)는 상기 표시 패널(1061)과 상기 도광판(1041) 사이에 배치되며, 적어도 한 장 이상의 투광성 시트를 포함한다. 상기 광학 시트(1051)는 예컨대 확산 시트(diffusion sheet), 수평 및 수직 프리즘 시트(horizontal/vertical prism sheet), 및 휘도 강화 시트(brightness enhanced sheet) 등과 같은 시트 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 또는/및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 상기 표시 패널(1061)로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다. 또한 상기 표시 패널(1061) 위에는 보호 시트가 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 광원 모듈(130)의 광 경로 상에는 광학 부재로서, 상기 도광판(1041), 및 광학 시트(1051)를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 18은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 갖는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 18을 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기에 개시된 금속기판(120)을 포함하는 광원 모듈(130), 광학 부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다.
상기 금속기판(120)과 그 위에 배열된 발광 다이오드(110)는 광원모듈(1060)로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152), 적어도 하나의 광원모듈(1060), 광학 부재(1154)는 라이트 유닛(1150)으로 정의될 수 있다.
상기 바텀 커버(1152)에는 수납부(1153)를 구비할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 광학 부재(1154)는 렌즈, 도광판, 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 및 휘도 강화 시트 등에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 도광판은 PC 재질 또는 PMMA(Polymethy methacrylate) 재질로 이루어질 수 있으며, 이러한 도광판은 제거될 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 상기 표시 패널(1155)으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다.
상기 광학 부재(1154)는 상기 광원모듈(1060) 위에 배치되며, 상기 광원모듈(1060)로부터 방출된 광을 면 광원하거나, 확산, 집광 등을 수행하게 된다.
도 17 내지 도 19은 실시 예에 따른 조명장치를 나타낸 도면이다.
도 17는 실시 예에 따른 조명 장치를 위에서 바라본 사시도이고, 도 18은 도 17에 도시된 조명 장치를 아래에서 바라본 사시도이고, 도 19은 도 17에 도시된 조명 장치의 분해 사시도이다.
도 17 내지 도 19를 참조하면, 실시 예에 따른 조명 장치는 커버(2100), 광원 모듈(2200), 방열체(2400), 전원 제공부(2600), 내부 케이스(2700), 소켓(2800)을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치는 부재(2300)와 홀더(2500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 광원 모듈(2200)은 실시 예에 따른 금속기판 및 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 커버(2100)는 벌브(bulb) 또는 반구의 형상을 가지며, 속이 비어 있고, 일 부분이 개구된 형상으로 제공될 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 광원 모듈(2200)과 광학적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 커버(2100)는 상기 광원 모듈(2200)로부터 제공되는 빛을 확산, 산란 또는 여기 시킬 수 있다. 상기 커버(2100)는 일종의 광학 부재일 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 방열체(2400)와 결합될 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 방열체(2400)와 결합하는 결합부를 가질 수 있다.
상기 커버(2100)의 내면에는 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 유백색의 도료는 빛을 확산시키는 확산재를 포함할 수 있다. 상기 커버(2100)의 내면의 표면 거칠기는 상기 커버(2100)의 외면의 표면 거칠기보다 크게 형성될 수 있다. 이는 상기 광원 모듈(2200)로부터의 빛이 충분히 산란 및 확산되어 외부로 방출시키기 위함이다.
상기 커버(2100)의 재질은 유리(glass), 플라스틱, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등일 수 있다. 여기서, 폴리카보네이트는 내광성, 내열성, 강도가 뛰어나다. 상기 커버(2100)는 외부에서 상기 광원 모듈(2200)이 보이도록 투명할 수 있고, 불투명할 수 있다. 상기 커버(2100)는 블로우(blow) 성형을 통해 형성될 수 있다.
상기 광원 모듈(2200)은 상기 방열체(2400)의 일 면에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 광원 모듈(2200)로부터의 열은 상기 방열체(2400)로 전도된다. 상기 광원 모듈(2200)은 광원부(2210), 연결 플레이트(2230), 커넥터(2250)를 포함할 수 있다.
상기 부재(2300)는 상기 방열체(2400)의 상면 위에 배치되고, 복수의 광원부(2210)들과 커넥터(2250)이 삽입되는 가이드홈(2310)들을 갖는다. 상기 가이드홈(2310)은 상기 광원부(2210)의 기판 및 커넥터(2250)와 대응된다.
상기 부재(2300)의 표면은 빛 반사 물질로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 부재(2300)의 표면은 백색의 도료로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 이러한 상기 부재(2300)는 상기 커버(2100)의 내면에 반사되어 상기 광원 모듈(2200)측 방향으로 되돌아오는 빛을 다시 상기 커버(2100) 방향으로 반사한다. 따라서, 실시 예에 따른 조명 장치의 광 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 부재(2300)는 예로서 절연 물질로 이루어질 수 있다. 상기 광원 모듈(2200)의 연결 플레이트(2230)는 전기 전도성의 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 방열체(2400)와 상기 연결 플레이트(2230) 사이에 전기적인 접촉이 이루어질 수 있다. 상기 부재(2300)는 절연 물질로 구성되어 상기 연결 플레이트(2230)와 상기 방열체(2400)의 전기적 단락을 차단할 수 있다. 상기 방열체(2400)는 상기 광원 모듈(2200)로부터의 열과 상기 전원 제공부(2600)로부터의 열을 전달받아 방열한다.
상기 홀더(2500)는 내부 케이스(2700)의 절연부(2710)의 수납홈(2719)를 막는다. 따라서, 상기 내부 케이스(2700)의 상기 절연부(2710)에 수납되는 상기 전원 제공부(2600)는 밀폐된다. 상기 홀더(2500)는 가이드 돌출부(2510)를 갖는다. 상기 가이드 돌출부(2510)는 상기 전원 제공부(2600)의 돌출부(2610)가 관통하는 홀(2511)을 갖는다.
상기 전원 제공부(2600)는 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 상기 광원 모듈(2200)로 제공한다. 상기 전원 제공부(2600)는 상기 내부 케이스(2700)의 수납홈(2719)에 수납되고, 상기 홀더(2500)에 의해 상기 내부 케이스(2700)의 내부에 밀폐된다.
상기 전원 제공부(2600)는 돌출부(2610), 가이드부(2630), 베이스(2650), 연장부(2670)를 포함할 수 있다.
상기 가이드부(2630)는 상기 베이스(2650)의 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 가이드부(2630)는 상기 홀더(2500)에 삽입될 수 있다. 상기 베이스(2650)의 일 면 위에 다수의 부품이 배치될 수 있다. 다수의 부품은 예를 들어, 외부 전원으로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 직류변환장치, 상기 광원 모듈(2200)의 구동을 제어하는 구동칩, 상기 광원 모듈(2200)을 보호하기 위한 ESD(ElectroStatic discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 연장부(2670)는 상기 베이스(2650)의 다른 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 연장부(2670)는 상기 내부 케이스(2700)의 연결부(2750) 내부에 삽입되고, 외부로부터의 전기적 신호를 제공받는다. 예컨대, 상기 연장부(2670)는 상기 내부 케이스(2700)의 연결부(2750)의 폭과 같거나 작게 제공될 수 있다. 상기 연장부(2670)에는 "+ 전선"과 "- 전선"의 각 일 단이 전기적으로 연결되고, "+ 전선"과 "- 전선"의 다른 일 단은 소켓(2800)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 내부 케이스(2700)는 내부에 상기 전원 제공부(2600)와 함께 몰딩부를 포함할 수 있다. 몰딩부는 몰딩 액체가 굳어진 부분으로서, 상기 전원 제공부(2600)가 상기 내부 케이스(2700) 내부에 고정될 수 있도록 한다.
도 20 및 도 21은 실시 예에 따른 조명장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 20은 실시 예에 따른 조명 장치의 사시도이고, 도 21은 도 20에 도시된 조명 장치의 분해 사시도이다.
도 20 및 도 21를 참조하면, 실시 예에 따른 조명 장치는 커버(3100), 광원부(3200), 방열체(3300), 회로부(3400), 내부 케이스(3500), 소켓(3600)을 포함할 수 있다. 상기 광원부(3200)는 실시 예에 따른 발광소자 또는 발광소자 패키지를 포함할 수 있다.
상기 커버(3100)는 벌브(bulb) 형상을 가지며, 속이 비어 있다. 상기 커버(3100)는 개구(3110)를 갖는다. 상기 개구(3110)를 통해 상기 광원부(3200)와 부재(3350)가 삽입될 수 있다.
상기 커버(3100)는 상기 방열체(3300)와 결합하고, 상기 광원부(3200)와 상기 부재(3350)를 둘러쌀 수 있다. 상기 커버(3100)와 상기 방열체(3300)의 결합에 의해, 상기 광원부(3200)와 상기 부재(3350)는 외부와 차단될 수 있다. 상기 커버(3100)와 상기 방열체(3300)의 결합은 접착제를 통해 결합할 수도 있고, 회전 결합 방식 및 후크 결합 방식 등 다양한 방식으로 결합할 수 있다. 회전 결합 방식은 상기 방열체(3300)의 나사홈에 상기 커버(3100)의 나사산이 결합하는 방식으로서 상기 커버(3100)의 회전에 의해 상기 커버(3100)와 상기 방열체(3300)가 결합하는 방식이고, 후크 결합 방식은 상기 커버(3100)의 턱이 상기 방열체(3300)의 홈에 끼워져 상기 커버(3100)와 상기 방열체(3300)가 결합하는 방식이다.
상기 커버(3100)는 상기 광원부(3200)와 광학적으로 결합한다. 구체적으로 상기 커버(3100)는 상기 광원부(3200)의 발광 소자(3230)로부터의 광을 확산, 산란 또는 여기시킬 수 있다. 상기 커버(3100)는 일종의 광학 부재일 수 있다. 여기서, 상기 커버(3100)는 상기 광원부(3200)로부터의 광을 여기시키기 위해, 내/외면 또는 내부에 형광체를 가질 수 있다.
상기 커버(3100)의 내면에는 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 여기서, 유백색 도료는 빛을 확산시키는 확산재를 포함할 수 있다. 상기 커버(3100)의 내면의 표면 거칠기는 상기 커버(3100)의 외면의 표면 거칠기보다 클 수 있다. 이는 상기 광원부(3200)로부터의 광을 충분히 산란 및 확산시키기 위함이다.
상기 커버(3100)의 재질은 유리(glass), 플라스틱, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등일 수 있다. 여기서, 폴리카보네이트는 내광성, 내열성, 강도가 뛰어나다. 상기 커버(3100)는 외부에서 상기 광원부(3200)와 상기 부재(3350)가 보일 수 있는 투명한 재질일 수 있고, 보이지 않는 불투명한 재질일 수 있다. 상기 커버(3100)는 예컨대 블로우(blow) 성형을 통해 형성될 수 있다.
상기 광원부(3200)는 상기 방열체(3300)의 부재(3350)에 배치되고, 복수로 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 광원부(3200)는 상기 부재(3350)의 복수의 측면들 중 하나 이상의 측면에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 광원부(3200)는 상기 부재(3350)의 측면에서도 상단부에 배치될 수 있다.
도 21에서, 상기 광원부(3200)는 상기 부재(3350)의 6 개의 측면들 중 3 개의 측면들에 배치될 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니고, 상기 광원부(3200)는 상기 부재(3350)의 모든 측면들에 배치될 수 있다. 상기 광원부(3200)는 실시 예에 개시된 금속기판(3210)과 발광 다이오드(3230)를 포함할 수 있다. 상기 발광 다이오드(3230)는 금속 기판(3210)의 일 면 상에 배치될 수 있다.
상기 금속 기판(3210)은 상기 방열체(3300)에 수납되는 상기 회로부(3400)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 금속 기판(3210)과 상기 회로부(3400)는 예로서 와이어(wire)를 통해 연결될 수 있다. 와이어는 상기 방열체(3300)를 관통하여 상기 기판(3210)과 상기 회로부(3400)를 연결시킬 수 있다.
상기 발광 다이오드(3230)는 적색, 녹색, 청색의 광을 방출하는 발광 다이오드 칩이거나 UV를 방출하는 발광 다이오드 칩일 수 있다. 여기서, 발광 다이오드 칩은 수평형(Lateral Type) 또는 수직형(Vertical Type)일 수 있고, 발광 다이오드 칩은 청색(Blue), 적색(Red), 황색(Yellow), 또는 녹색(Green)을 발산할 수 있다.
상기 발광 다이오드(3230)는 형광체를 가질 수 있다. 형광체는 가넷(Garnet)계(YAG, TAG), 실리케이드(Silicate)계, 나이트라이드(Nitride)계 및 옥시나이트라이드(Oxynitride)계 중 어느 하나 이상일 수 있다. 또는 형광체는 황색 형광체, 녹색 형광체 및 적색 형광체 중 어느 하나 이상일 수 있다.
상기 방열체(3300)는 상기 커버(3100)와 결합하고, 상기 광원부(3200)로부터의 열을 방열할 수 있다. 상기 방열체(3300)는 소정의 체적을 가지며, 상면(3310), 측면(3330)을 포함한다. 상기 방열체(3300)의 상면(3310)에는 부재(3350)가 배치될 수 있다. 상기 방열체(3300)의 상면(3310)은 상기 커버(3100)와 결합할 수 있다. 상기 방열체(3300)의 상면(3310)은 상기 커버(3100)의 개구(3110)와 대응되는 형상을 가질 수 있다.
상기 방열체(3300)의 측면(3330)에는 복수의 방열핀(3370)이 배치될 수 있다. 상기 방열핀(3370)은 상기 방열체(3300)의 측면(3330)에서 외측으로 연장된 것이거나 측면(3330)에 연결된 것일 수 있다. 상기 방열핀(3370)은 상기 방열체(3300)의 방열 면적을 넓혀 방열 효율을 향상시킬 수 있다. 여기서, 측면(3330)은 상기 방열핀(3370)을 포함하지 않을 수도 있다.
상기 부재(3350)는 상기 방열체(3300)의 상면(3310)에 배치될 수 있다. 상기 부재(3350)는 상면(3310)과 일체일 수도 있고, 상면(3310)에 결합된 것일 수 있다. 상기 부재(3350)는 다각 기둥일 수 있다. 구체적으로, 상기 부재(3350)는 육각 기둥일 수 있다. 육각 기둥의 부재(3350)는 윗면과 밑면 그리고 6 개의 측면들을 갖는다. 여기서, 상기 부재(3350)는 다각 기둥뿐만 아니라 원 기둥 또는 타원 기둥일 수 있다. 상기 부재(3350)가 원 기둥 또는 타원 기둥일 경우, 상기 광원부(3200)의 상기 기판(3210)은 연성 기판일 수 있다.
상기 부재(3350)의 6 개의 측면에는 상기 광원부(3200)가 배치될 수 있다. 6 개의 측면 모두에 상기 광원부(3200)가 배치될 수도 있고, 6 개의 측면들 중 몇 개의 측면들에 상기 광원부(3200)가 배치될 수도 있다. 도 15에서는 6 개의 측면들 중 3 개의 측면들에 상기 광원부(3200)가 배치되어 있다.
상기 부재(3350)의 측면에는 상기 금속 기판(3210)이 배치된다. 상기 부재(3350)의 측면은 상기 방열체(3300)의 상면(3310)과 실질적으로 수직을 이룰 수 있다. 따라서, 상기 금속 기판(3210)과 상기 방열체(3300)의 상면(310)은 실질적으로 수직을 이룰 수 있다.
상기 부재(3350)의 재질은 열 전도성을 갖는 재질일 수 있다. 이는 상기 광원부(3200)로부터 발생되는 열을 빠르게 전달받기 위함이다. 상기 부재(3350)의 재질로서는 예를 들면, 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 은(Ag), 주석(Sn) 등과 상기 금속들의 합금일 수 있다. 또는 상기 부재(3350)는 열 전도성을 갖는 열 전도성 플라스틱으로 형성될 수 있다. 열 전도성 플라스틱은 금속보다 무게가 가볍고, 단방향성의 열 전도성을 갖는 이점이 있다.
상기 회로부(3400)는 외부로부터 전원을 제공받고, 제공받은 전원을 상기 광원부(3200)에 맞게 변환한다. 상기 회로부(3400)는 변환된 전원을 상기 광원부(3200)로 공급한다. 상기 회로부(3400)는 상기 방열체(3300)에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 회로부(3400)는 상기 내부 케이스(3500)에 수납되고, 상기 내부 케이스(3500)와 함께 상기 방열체(3300)에 수납될 수 있다. 상기 회로부(3400)는 회로 기판(3410)과 상기 회로 기판(3410) 상에 탑재되는 다수의 부품(3430)을 포함할 수 있다.
상기 회로 기판(3410)은 원형의 판 형상을 갖지만, 이에 한정되지 않고 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 회로 기판(3410)은 타원형 또는 다각형의 판 형상일 수 있다. 이러한 회로 기판(3410)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있다. 상기 회로 기판(3410)은 상기 광원부(3200)의 금속기판(3210)과 전기적으로 연결된다. 상기 회로 기판(3410)과 상기 금속기판(3210)의 전기적 연결은 예로서 와이어(wire)를 통해 연결될 수 있다. 와이어는 상기 방열체(3300)의 내부에 배치되어 상기 회로 기판(3410)과 상기 금속기판(3210)을 연결할 수 있다. 다수의 부품(3430)은 예를 들어, 외부 전원으로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 직류변환장치, 상기 광원부(3200)의 구동을 제어하는 구동칩, 상기 광원부(3200)를 보호하기 위한 ESD(ElectroStatic discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있다.
상기 내부 케이스(3500)는 내부에 상기 회로부(3400)를 수납한다. 상기 내부 케이스(3500)는 상기 회로부(3400)를 수납하기 위해 수납부(3510)를 가질 수 있다. 상기 수납부(3510)는 예로서 원통 형상을 가질 수 있다. 상기 수납부(3510)의 형상은 상기 방열체(3300)의 형상에 따라 달라질 수 있다. 상기 내부 케이스(3500)는 상기 방열체(3300)에 수납될 수 있다. 상기 내부 케이스(3500)의 수납부(3510)는 상기 방열체(3300)의 하면에 형성된 수납부에 수납될 수 있다.
상기 내부 케이스(3500)는 상기 소켓(3600)과 결합될 수 있다. 상기 내부 케이스(3500)는 상기 소켓(3600)과 결합하는 연결부(3530)를 가질 수 있다. 상기 연결부(3530)는 상기 소켓(3600)의 나사홈 구조와 대응되는 나사산 구조를 가질 수 있다. 상기 내부 케이스(3500)는 부도체이다. 따라서, 상기 회로부(3400)와 상기 방열체(3300) 사이의 전기적 단락을 막는다. 예로서 상기 내부 케이스(3500)는 플라스틱 또는 수지 재질로 형성될 수 있다.
상기 소켓(3600)은 상기 내부 케이스(3500)와 결합될 수 있다. 구체적으로, 상기 소켓(3600)은 상기 내부 케이스(3500)의 연결부(3530)와 결합될 수 있다. 상기 소켓(3600)은 종래 재래식 백열 전구와 같은 구조를 가질 수 있다. 상기 회로부(3400)와 상기 소켓(3600)은 전기적으로 연결된다. 상기 회로부(3400)와 상기 소켓(3600)의 전기적 연결은 와이어(wire)를 통해 연결될 수 있다. 따라서, 상기 소켓(3600)에 외부 전원이 인가되면, 외부 전원은 상기 회로부(3400)로 전달될 수 있다. 상기 소켓(3600)은 상기 연결부(3550)의 나사산 구조과 대응되는 나사홈 구조를 가질 수 있다.
상기의 실시 예에 개시된 광원모듈은 탑뷰 형태의 백라이트 유닛에 적용되거나, 휴대 단말기, 컴퓨터 등의 백라이트 유닛 뿐만 아니라, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판, 가로등 등의 조명 장치에 적용될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한 직하 타입의 광원모듈에는 상기 도광판을 배치하지 않을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한 상기 광원모듈 위에 렌즈 또는 유리와 같은 투광성 물질이 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이며, 이 또한 첨부된 청구범위에 기재된 기술적 사상에 속한다 할 것이다.
130,130A,130B,130C: 광원 모듈
110,111,P1-P5: 발광 다이오드
120,120A,120B,120C,120D,120E,120F,120G: 금속기판
121: 금속층
131,135,161: 절연층
123,124,125-128,156-159: 배선층
21,21A,21-1,21-2,21-3: 홈
141: 커넥터
143,145: 접합 부재

Claims (18)

  1. 상부에 홈을 갖는 금속층; 상기 금속층의 홈 내에 임베디드된 복수의 배선층; 상기 홈에 임베디드되며 상기 복수의 배선층 사이와 상기 복수의 배선층 및 상기 금속층 사이에 배치된 절연층을 포함하는 금속 기판; 및
    상기 복수의 배선층 위에 배치된 발광 다이오드를 포함하고,
    상기 금속층의 홈의 깊이는, 상기 금속층의 두께의 1/2 이하이고,
    상기 배선층은 상기 절연층과 직접 접촉하며 상기 절연층에 의해 상기 금속층과 이격되고,
    상기 절연층은 상기 홈에 의해 노출되는 상기 금속층의 내측면 전체를 감싸며 배치되고,
    상기 금속층은, 알루미늄(Al), 철(Fe) 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag) 및 인(P) 중 적어도 하나를 포함하는 광원모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 발광 다이오드는 복수개가 배열되며,
    상기 복수개의 발광 다이오드는, 서로 인접하며 이격된 제 1 및 제 2 발광 다이오드를 포함하고,
    상기 복수의 배선층은, 상기 제 1 및 제 2 발광 다이오드와 연결되는 제 1 배선층을 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 발광 다이오드 사이의 거리는 상기 제 1 배선층의 길이만큼 이격되는 광원모듈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 금속층과 상기 배선층의 재질은 서로 다른 광원모듈.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배선층은,
    상기 발광 다이오드와 수직 방향으로 중첩되는 패드 영역; 및
    상기 패드 영역으로부터 연장하는 라인 영역을 포함하고,
    상기 패드 영역의 일 방향 너비는 상기 라인 영역의 일 방향 너비보다 큰 광원모듈.
  5. 제4항에 있어서, 상기 패드 영역을 제외한 상기 배선층, 상기 절연층 및 상기 금속층 상에 배치되는 보호층을 포함하는 광원모듈.
  6. 제1항에 있어서, 상기 금속층의 상면은, 상기 배선층의 상면, 상기 절연층의 상면과 동일 평면 상에 배치되는 광원모듈.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 배선층이 임베디드된 상기 홈은 서로 연결되는 광원모듈.
  10. 제9항에 있어서, 상기 홈은 측 단면이 다각형 형상 또는 반구형 형상을 포함하는 광원모듈.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속층의 두께는 0.8mm-1mm 범위로 형성되는 광원모듈.
  12. 제1항에 있어서, 상기 배선층의 두께는 0.005mm-0.5mm 범위로 형성되는 광원모듈.
  13. 제1항에 있어서, 상기 금속층 상에 상기 발광 다이오드와 연결된 커넥터를 포함하는 광원모듈.
  14. 제2항에 있어서, 상기 복수의 발광 다이오드는 상기 복수의 배선층에 의해 직렬 또는 병렬로 연결되는 광원모듈.
  15. 제12항에 있어서, 상기 각 발광 다이오드에 연결된 배선층은 상기 발광 다이오드의 중심을 기준으로 서로 반대측으로 배치되는 광원모듈.
  16. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 광원모듈을 포함하는 조명 시스템.
  17. 제1항에 있어서, 상기 금속 기판은 제 1 방향 및 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향 길이를 가지고,
    상기 배선층은 상기 제 1 방향으로 연장하는 라인 영역 및 상기 라인 영역의 끝단에서 상기 제 2 방향으로 연장하는 패드 영역을 포함하고,
    상기 발광 다이오드는, 상기 배선층의 패드 영역과 수직 방향으로 중첩되는 영역 상에 배치되고,
    상기 라인 영역의 제 1 방향 너비는, 상기 패드 영역의 제 2 방향 너비보다 크고,
    상기 라인 영역의 제 2 방향 너비는, 상기 패드 영역의 제 1 방향 너비보다 작은 광원모듈.
  18. 제5항에 있어서, 상기 보호층은 상기 금속층의 상면, 상기 절연층의 상면 및 상기 배선층의 상면과 직접 접촉하고,
    상기 보호층의 일측면은 상기 금속층의 측면과 동일 평면 상에 배치되는 광원모듈.
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