KR102442691B1

KR102442691B1 - 선형 광 조사기

Info

Publication number: KR102442691B1
Application number: KR1020200083158A
Authority: KR
Inventors: 유순재; 어닐 카완; 최용석
Original assignee: 주식회사 라이트전자; 선문대학교 산학협력단
Priority date: 2020-07-07
Filing date: 2020-07-07
Publication date: 2022-09-13
Also published as: KR20220005681A

Abstract

본 발명에 따른 선형 광 조사기는, 회로 배선을 따라 복수의 관통 홀(through hole)을 가지는 인쇄 회로 기판; 및 인쇄 회로 기판의 일 면 상에서 두 개의 관통 홀마다 개별적으로 삽입되어 인쇄 회로 기판의 회로 배선과 전기적으로 접속하는 복수의 자외선 발광 다이오드(ultraviolet light emitting diode; UV LED) 램프를 포함하는 광원 모듈을 구비하고, 복수의 자외선 발광 다이오드 램프는, 인쇄 회로 기판 상에 적어도 두 층으로 적층된다.

Description

선형 광 조사기{LINEAR LIGHT ILLUMINATOR}

본 발명은, 복수의 자외선 발광 다이오드 램프를 사용하여 개별 자외선 발광 다이오드 램프 주변에 위치되는 피조사면의 물체에 개별 자외선 발광 다이오드 램프의 발광 다이오드 칩으로부터 자외선을 조사시키는 선형 광 조사기에 관한 것이다.

일반적으로, 발광 다이오드 칩(light-emitting diode(LED) chip)은 외부로부터 전류를 인가받으면 내부로부터 외부를 향해 빛을 발산하는 반도체 소자이다. 여기서, 상기 반도체 소자는 갈륨비소(GaAs), 갈륨인(GaP), 갈륨비소인(GaAsP), 갈륨질소(GaN) 등의 화합물 반도체에 선택적으로 불순물 이온을 첨가하여 제조된다.

즉, 상기 발광 다이오드 칩은 양(+)의 전기적 성질을 가진 p형 반도체와 음(-)의 전기적 성질을 지닌 n형 반도체의 접합 구조를 가지며, 순방향으로 전압을 가하면, p형 반도체와 n형 반도체의 접합 영역에서 n형 반도체의 전자와 p형 반도체의 정공을 결합시켜 접합 영역으로부터 빛을 발산한다.

상기 발광 다이오드 칩은, 빛의 종류에 따라 가시광선 또는 적외선 또는 자외선을 발산시키는데, 본 발명을 설명하기 위해, 전압의 인가시 p형 반도체와 n형 반도체의 접합 영역에서 자외선의 발산으로 제한시킨다. 한편, 상기 발광 다이오드 칩은 선형 광 조사기에 복수로 장착되어 전자 제조 분야, 보건 의료 분야, 환경 감시 분야 등에 널리 이용되고 있다.

구체적으로는, 상기 선형 광 조사기는 인쇄 회로 기판 상에 표면 실장 타입(surface-mounted device(SMD) type) 또는 돔형 램프 타입(dome-shaped(DOME) lamp type)으로 발광 다이오드 칩을 이차원적으로 배열시켜 제조된다. 상기 표면 실장 타입의 선형 광 조사기는 보조 기판 상에 발광 다이오드 칩과 몰딩 렌즈를 순차적으로 실장한 후 한 조(組)의 보조 기판과 발광 다이오드 칩과 몰딩 렌즈를 인쇄 회로 기판 상에 이차원적으로 한 층만 배열시켜 만들어진다.

그러나, 상기 표면 실장 타입의 선형 광 조사기는 보조 기판 상에서 몰딩 렌즈로부터 조사되는 발광 다이오드 칩의 자외선의 지향각을 50°이상으로 갖기 때문에 발광 다이오드 칩 주변에 위치되는 피조사면에 빛을 확산시켜 피조사면에서 조사밀도(mW/㎠)를 작게 가지며 조사밀도 분포도의 형상을 불균일하게 갖는다(도 8 참조요).

또한, 상기 돔형 램프 타입의 선형 광 조사기는 보조 기판 없이 리드 프레임에 발광 다이오드 칩과 돔형 몰딩 렌즈를 순차적으로 실장한 후 한 조의 리드 프레임과 발광 다이오드 칩과 돔형 몰딩 렌즈를 인쇄 회로 기판 상에 이차원적으로 한 층만 배열시켜 만들어진다.

상기 돔형 램프 타입의 선형 광 조사기는 인쇄 회로 기판 상에서 돔형 몰딩 렌즈의 광학적 특성을 충분히 이용하여 돔형 몰딩 렌즈로부터 발산되는 발광 다이오드 칩의 자외선의 지향각을 표면 실장 타입의 선형 광 조사기 대비 상대적으로 작게 갖는다.

그러나, 상기 돔형 램프 타입의 선형 광 조사기는, 인쇄 회로 기판 상에서 돔형 몰딩 렌즈 대비 상대적으로 조사밀도 분포도의 형상을 균일하게 갖지만(도 8 참조), 인쇄 회로 기판 상에 발광 다이오드 칩의 개수 부족으로 인하여 인쇄 회로 기판의 크기를 늘리지 않으면 발광 다이오드 칩 주변에 위치되는 피조사면에 목적하는 조사밀도 2,500 mW/㎠ 을 확보하는데 구조적인 한계를 갖는다(도 11 참조요).

이와 유사하게, 상기 선형 광 조사기는 한국등록특허공보 제10-1558275호에도 표면 실장 타입과 돔형 램프 타입의 조합으로 구현되어 종래기술로써 개시되고 있다.

한국등록특허공보 제10-1558275호

본 발명은, 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 인쇄 회로 기판의 크기 영향을 덜 받으면서도 발광 다이오드 칩 주변에 위치되는 피조사면에서 목적하는 조사밀도 2,500 mW/㎠ 를 확보하고 조사밀도 분포도의 형상을 균일하게 확보하는데 적합한 선형 광 조사기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 선형 광 조사기는, 회로 배선을 따라 복수의 관통 홀(through hole)을 가지는 인쇄 회로 기판; 및 상기 인쇄 회로 기판의 일 면 상에서 두 개의 관통 홀마다 개별적으로 삽입되어 상기 인쇄 회로 기판의 상기 회로 배선과 전기적으로 접속하는 복수의 자외선 발광 다이오드(ultraviolet light emitting diode; UV LED) 램프를 포함하는 광원 모듈과 함께, 상기 광원 모듈을 둘러싸도록, 상기 인쇄 회로 기판의 상기 일 면 상에서 상기 복수의 자외선 발광 다이오드 램프를 외부에 노출시키고 상기 인쇄 회로 기판의 타 면 상에서 상기 인쇄 회로 기판을 덮는 광 차폐 바디를 포함하고, 상기 복수의 자외선 발광 다이오드 램프는, 개별 자외선 발광 다이오드 램프에 돔형 몰딩 렌즈(dome-shaped molding lens)를 가지고, 상기 인쇄 회로 기판의 상기 일 면 상에 상기 돔형 몰딩 렌즈를 적어도 두개의 층으로 적층시키면서 개별 층에 상기 돔형 몰딩 렌즈를 이차원적으로 배열시키는 것을 특징으로 한다.

상기 인쇄 회로 기판은, 상기 인쇄 회로 기판에서 상기 회로 배선 중 (-)전극 배선과 (+)전극 배선을 따라 상기 복수의 관통 홀을 격자 형상으로 배열시킬 수 있다.

상기 인쇄 회로 기판은, 상기 인쇄 회로 기판에서 개별 관통 홀의 내벽을 둘러싸서 상기 회로 배선에 접촉되는 금속 막을 가질 수 있다.

상기 개별 자외선 발광 다이오드 램프는, 상기 인쇄 회로 기판의 상기 두 개의 관통 홀에 삽입되는 리드 프레임(lead frame)과, 상기 리드 프레임에 실장되어 상기 리드 프레임과 전기적으로 접속하는 발광 다이오드 칩(chip)과, 상기 발광 다이오드 칩을 감싸 상기 리드 프레임을 둘러싸는 상기 돔형 몰딩 렌즈를 포함할 수 있다.

상기 리드 프레임은, 상기 인쇄 회로 기판의 상기 두 개의 관통 홀 중 하나에 삽입되어 상기 회로 배선 중 (+)전극 배선에 전기적으로 접속하는 애노드 리드(anode lead), 및 상기 인쇄 회로 기판의 상기 두 개의 관통 홀 중 나머지에 삽입되어 상기 회로 배선 중 (-)전극 배선에 전기적으로 접속하는 캐소드 리드(cathod lead)를 포함할 수 있다.

상기 캐소드 리드는, 상기 돔형 몰딩 렌즈의 내부에서 상기 캐소드 리드의 단면으로부터 내부를 향해 연장하는 반사컵 형상의 요부(凹部)를 가지고 상기 캐소드 리드의 상기 요부에 상기 발광 다이오드 칩을 안착시킬 수 있다.

상기 애노드 리드 및 캐소드 리드는, 상기 인쇄 회로 기판의 상기 일 면 상에서 볼 때, 모든 층에서 상기 돔형 몰딩 렌즈의 내부에서 동일한 레벨에 단면을 가지고, 상기 인쇄 회로 기판의 상기 타 면 상에서 볼 때, 상기 돔형 몰딩 렌즈의 반대 편에 상기 리드 프레임의 스토퍼(stopper)를 동일한 레벨로 가지거나 다른 레벨로 가질 수 있다.

상기 애노드 리드 및 캐소드 리드는, 상기 인쇄 회로 기판의 상기 일 면 상에서 볼 때, 이웃하는 층에서 상기 돔형 몰딩 렌즈의 내부에서 서로 다른 레벨에 단면을 가지고, 상기 인쇄 회로 기판의 상기 타 면 상에서 볼 때, 상기 돔형 몰딩 렌즈의 반대 편에 상기 리드 프레임의 스토퍼(stopper)를 동일한 레벨로 가지거나 다른 레벨로 가질 수 있다.

상기 애노드 리드 및 캐소드 리드는, 상기 인쇄 회로 기판의 상기 일 면 상에서 볼 때, 이웃하는 층에서 상기 돔형 몰딩 렌즈의 내부에서 서로 다른 레벨에 단면을 가지고, 상기 인쇄 회로 기판의 상기 타 면 상에서 볼 때, 상기 돔형 몰딩 렌즈의 반대 편에서 상기 이웃하는 층에 대응되어 동일한 레벨에서 포밍(forming)되거나 다른 레벨에서 포밍될 수 있다.

상기 발광 다이오드 칩은, 상기 돔형 몰딩 렌즈의 내부에서 상기 리드 프레임의 단면 아래에 위치되어 상기 리드 프레임의 요부에 의해 둘러싸이고, p형 반도체층과 n형 반도체층을 포함하여 상기 리드 프레임에서 상기 p형 반도체층과 상기 n형 반도체층을 애노드 리드와 캐소드 리드에 각각 와이어 본딩시킬 수 있다.

상기 발광 다이오드 칩은, 상기 리드 프레임을 통해 전원을 인가받을 때, p형 반도체층과 n형 반도체층의 접합 영역에서 파장 365nm ~ 405 nm 의 자외선(UVA)을 발산시켜 상기 돔형 몰딩 렌즈의 내부에 상기 자외선을 방사시킬 수 있다.

상기 돔형 몰딩 렌즈는, 인쇄 회로 기판의 상기 일 면 상에서 상기 리드 프레임의 단부를 종(鐘) 모양으로 둘러싸고, 상기 인쇄 회로 기판의 상기 일 면으로부터 멀어지는 방향을 따라 상기 리드 프레임의 상기 단부 상에서 상기 돔형 몰딩 렌즈의 첨점(尖點)에 렌즈 초점(焦點)을 가질 수 있다.

상기 리드 프레임의 상기 단부와 상기 돔형 몰딩 렌즈의 상기 첨점 사이의 길이는, 상기 인쇄 회로 기판의 상기 일 면 상에서 상기 돔형 몰딩 렌즈의 적층되는 층별로 동일한 크기를 가지거나 다른 크기를 가질 수 있다.

상기 돔형 몰딩 렌즈는, 실리콘(Si) 또는 불소(F)를 함유하는 수지(樹脂)로 이루어질 수 있다.

상기 복수의 자외선 발광 다이오드 램프는, 상기 인쇄 회로 기판의 상기 일 면 상에서 두개의 층으로 배열되는 때, 상부층에서 격자 형상으로 위치되는 4개의 돔형 몰딩 렌즈와, 하부층에서 상기 4개의 돔형 몰딩 렌즈 사이에 하나의 돔형 몰딩 렌즈를 가지는 단위 적층 구조로 설정되도록, 상기 인쇄 회로 기판 상에 상기 단위 적층 구조를 순차적으로 배열시켜 형성될 수 있다.

상기 복수의 자외선 발광 다이오드 램프는, 상기 인쇄 회로 기판의 상기 일 면 상에서 두개의 층으로 배열되는 때, 하부층 및 상부층에서 개별층에 육각 형상으로 위치되는 6개의 돔형 몰딩 렌즈와 함께 상기 6개의 돔형 몰딩 렌즈 사이에 하나의 돔형 몰딩 렌즈를 가지면서, 하부층 또는 상부층에 위치되는 3개의 돔형 몰딩 렌즈 사이에 상부층 또는 하부층에 위치되는 하나의 돔형 몰딩 렌즈를 가지는 단위 적층 구조로 설정되도록, 상기 인쇄 회로 기판 상에 상기 단위 적층 구조를 순차적으로 배열시켜 형성될 수 있다.

상기 복수의 자외선 발광 다이오드 램프는, 상기 인쇄 회로 기판의 상기 일 면 상에서 세개의 층으로 배열되는 때, 상기 인쇄 회로 기판의 일 방향을 따라 최저층 또는 중간층 또는 최상층에서 동일한 레벨에 3개의 돔형 몰딩 렌즈를 가지면서, 상기 인쇄 회로 기판의 타 방향을 따라 최저층과 중간층과 최상층을 따라 단계적으로 높아지는 3개의 돔형 몰딩 렌즈를 가지는 단위 적층 구조로 설정되도록, 상기 인쇄 회로 기판 상에 상기 단위 적층 구조를 순차적으로 배열시켜 형성될 수 있다.

상기 복수의 자외선 발광 다이오드 램프는, 상기 인쇄 회로 기판의 상기 일 면 상에서 세개의 층으로 배열되는 때, 상기 인쇄 회로 기판 상에서 최저층과 중간층과 최상층 중(中) 개별층에 상기 인쇄 회로 기판의 일 방향을 따라 일렬로 위치되는 3개의 돔형 몰딩 렌즈와 2개의 돔형 몰딩 렌즈를 가지면서, 상기 인쇄 회로 기판 상에서 상기 최저층과 상기 중간층 중(中) 개별층에 상기 인쇄 회로 기판의 일 측부로부터 타측부를 향해 3개의 돔형 몰딩 렌즈와 2개의 돔형 몰딩 렌즈를 순차적으로 위치시키고, 상기 인쇄 회로 기판 상에서 상기 최상층에 상기 인쇄 회로 기판의 상기 타 측부로부터 상기 일측부를 향해 3개의 돔형 몰딩 렌즈와 2개의 돔형 몰딩 렌즈를 순차적으로 위치시키는 단위 적층 구조를 가지도록, 상기 인쇄 회로 기판 상에 상기 단위 적층 구조를 순차적으로 배열시켜 형성될 수 있다.

상기 복수의 자외선 발광 다이오드 램프는, 상기 인쇄 회로 기판 상에서 윗 층의 돔형 몰딩 렌즈들 사이에 아래 층의 돔형 몰딩 렌즈들을 노출시키고, 상기 윗 층과 상기 아래 층에서 개별 돔형 몰딩 렌즈의 내부에 발광 다이오드 칩과 함께 상기 자외선 발광 다이오드 칩과 전기적으로 접속하는 리드 프레임을 포함할 수 있다.

상기 아래 층의 상기 개별 돔형 몰딩 렌즈는, 상기 윗 층의 상기 돔형 몰딩 렌즈들로부터 이격되어서 상기 인쇄 회로 기판의 상기 일 면을 평면적으로 볼 때 상기 윗 층의 상기 돔형 몰딩 렌즈들 사이에 상기 발광 다이오드 칩을 노출시킬 수 있다.

상기 개별 돔형 몰딩 렌즈는, 상기 발광 다이오드 칩의 구동시, 상기 윗 층과 상기 아래 층에서 상기 개별 돔형 몰딩 렌즈의 렌즈 초점으로부터 상기 개별 돔형 몰딩 렌즈의 외부를 향해 지향각 13°내지 17°중 하나로 자외선을 조사할 수 있다.

상기 복수의 자외선 발광 다이오드 램프는, 상기 인쇄 회로 기판의 최상층에 위치되는 상기 돔형 몰딩 렌즈에 위치되는 첨점과 상기 돔형 몰딩 렌즈 주변에 위치되는 피조사면 사이의 작동거리 1 mm 내지 100 mm 중 하나로 이격되어서 상기 피조사면에 조사밀도 2500 mW/㎠ 를 가질 수 있다.

본 발명에 따른 선형 광 조사기는,

복수의 관통 홀을 갖는 인쇄 회로 기판과 함께 복수의 자외선 발광 다이오드 램프를 가지고, 개별 자외선 발광 다이오드 램프에 리드 프레임과 발광 다이오드 칩과 돔형 몰딩 렌즈를 구비하여 인쇄 회로 기판 상에서 두 개의 관통 홀 마다 개별 자외선 발광 다이오드 램프의 리드 프레임을 삽입시키면서,

인쇄 회로 기판 상에서 복수의 자외선 발광 다이오드 램프를 적어도 두 층으로 적층하며, 인쇄 회로 기판 상에서 이웃하는 층을 볼 때 윗 층의 자외선 발광 다이오드 램프들 사이에 아래 층의 자외선 발광 다이오드 램프들을 노출시키고, 개별 자외선 발광 다이오드 램프의 리드 프레임에 전압을 인가시, 발광 다이오드 칩의 자외선을 돔형 몰딩 렌즈의 내부로부터 외부를 향해 지향각 13˚ 내지 17˚ 중 하나로 조사시키므로,

인쇄 회로 기판의 크기 영향을 덜 받으면서도 발광 다이오드 칩 주변에 위치되는 피조사면에서 목적하는 조사밀도 2,500 mW/㎠ 를 확보하고 조사밀도 분포도의 형상을 균일하게 확보시킬 수 있다.

도 1a는 본 발명에 따른 선형 광 조사기의 외관을 보여주는 이미지이다.
도 1b는 도 1a의 선형 광 조사기의 내부를 개략적으로 보여주는 이미지이다.
도 2는 도 1b의 광원 모듈에서 기판 안착대에 위치되는 인쇄 회로 기판과 복수의 자외선 발광 다이오드 램프를 보여주는 개략도이다.
도 3a는 도 2의 인쇄 회로 기판 상에서 자외선 발광 다이오드 램프의 배치 구조를 평면적으로 보여주는 이미지이다.
도 3b는 도 3a의 자외선 발광 다이오드 램프의 배치 구조를 사시적으로 보여주는 이미지이다.
도 4a는 도 3a의 자외선 발광 다이오드 램프를 정면에서 보여주는 이미지이다.
도 4b는 도 4a의 자외선 발광 다이오드 램프의 리드 프레임을 만드는 리드 프레임 패턴을 보여주는 개략도이다.
도 5a는 도 4a의 자외선 발광 다이오드 램프의 구조를 상세하게 보여주는 정면도이다.
도 5b는 도 4a의 자외선 발광 다이오드 램프로부터 조사되는 자외선의 지향각을 도시하는 개략도이다.
도 6a는 도 2의 인쇄 회로 기판 상에서 자외선 발광 다이오드 램프를 두 층으로 적층시 자외선 발광 다이오드 램프의 단위 적층 구조를 보여주는 개략도이다.
도 6b는 도 2의 인쇄 회로 기판 상에서 자외선 발광 다이오드 램프를 두층으로 적층시 도 6a의 단위 적층 구조에 대한 변형 예를 보여주는 개략도이다.
도 7a는 도 2의 인쇄 회로 기판 상에서 자외선 발광 다이오드 램프를 세층으로 적층시 자외선 발광 다이오드 램프의 단위 적층 구조를 보여주는 개략도이다.
도 7b는 도 2의 인쇄 회로 기판 상에서 자외선 발광 다이오드 램프를 세층으로 적층시 도 7a의 단위 적층 구조의 변형예를 보여주는 개략도이다.
도 8은 도 1a의 선형 광 조사기에서 전기적 특성과 광학적 특성을 보여주는 블럭도이다.
도 9 내지 도 11은 도 8의 선형 광 조사기를 포함하는 광 조사 장치의 이용 방법을 설명하는 개략도이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1a는 본 발명에 따른 선형 광 조사기의 외관을 보여주는 이미지이며, 도 1b는 도 1a의 선형 광 조사기의 내부를 개략적으로 보여주는 이미지이고, 도 2는 도 1b의 광원 모듈에서 기판 안착대에 위치되는 인쇄 회로 기판과 복수의 자외선 발광 다이오드 램프를 보여주는 개략도이다.

도 3a는 도 2의 인쇄 회로 기판 상에서 자외선 발광 다이오드 램프의 배치 구조를 평면적으로 보여주는 이미지이고, 도 3b는 도 3a의 자외선 발광 다이오드 램프의 배치 구조를 사시적으로 보여주는 이미지이다.

도 4a는 도 3a의 자외선 발광 다이오드 램프를 정면에서 보여주는 이미지이고, 도 4b는 도 4a의 자외선 발광 다이오드 램프의 리드 프레임을 만드는 리드 프레임 패턴을 보여주는 개략도이다.

도 5a는 도 4a의 자외선 발광 다이오드 램프의 구조를 상세하게 보여주는 정면도이고, 도 5b는 도 4a의 자외선 발광 다이오드 램프로부터 조사되는 자외선의 지향각을 도시하는 개략도이다.

도 6a는 도 2의 인쇄 회로 기판 상에서 자외선 발광 다이오드 램프를 두 층으로 적층시 자외선 발광 다이오드 램프의 단위 적층 구조를 보여주는 개략도이고, 도 6b는 도 2의 인쇄 회로 기판 상에서 자외선 발광 다이오드 램프를 두층으로 적층시 도 6a의 단위 적층 구조에 대한 변형 예를 보여주는 개략도이다.

또한, 도 7a는 도 2의 인쇄 회로 기판 상에서 자외선 발광 다이오드 램프를 세층으로 적층시 자외선 발광 다이오드 램프의 단위 적층 구조를 보여주는 개략도이고, 도 7b는 도 2의 인쇄 회로 기판 상에서 자외선 발광 다이오드 램프를 세층으로 적층시 도 7a의 단위 적층 구조의 변형예를 보여주는 개략도이다.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 선형 광 조사기(140)는, 도 1a 또는 도 1b에 도시된 바와 같이, 광원 모듈(134)과 광 차폐 바디(138)를 포함한다. 상기 광원 모듈(134)은, 인쇄 회로 기판(도 2 또는 도 3의 50)과 복수의 자외선 발광 다이오드(ultraviolet light emitting diode; UV LED) 램프(도 2 또는 도 3 또는 도 6의 122, 124)를 포함한다.

개략적으로 살펴볼 때, 상기 인쇄 회로 기판(50)은, 회로 배선을 따라 복수의 관통 홀(through hole; 도 3a의 44)을 갖는다. 상기 복수의 자외선 발광 다이오드 램프(122, 124)는 인쇄 회로 기판(50)의 일 면 상에서 두 개의 관통 홀(44)마다 개별적으로 도 3a 또는 도 3b와 같이 삽입되어 인쇄 회로 기판(50)의 회로 배선과 전기적으로 접속한다.

상기 인쇄 회로 기판(50)은 광원 모듈(134)의 기판 안착대(도 1b의 128)에 위치된다. 상기 기판 안착대(128)는 인쇄 회로 기판(50)의 일 면과 마주하는 복수의 조사 개구부를 갖는다. 상기 광 차폐 바디(138)는, 광원 모듈(134)을 도 1과 같이 둘러싸도록, 인쇄 회로 기판(50)의 일 면 상에서 기판 안착대(128) 주변에 위치되는 복수의 자외선 발광 다이오드 램프(122, 124)를 외부에 노출시키고 인쇄 회로 기판(50)의 타 면 상에서 인쇄 회로 기판(50)을 덮는다.

여기서, 상기 복수의 자외선 발광 다이오드 램프(122, 124)는, 개별 자외선 발광 다이오드 램프(122 또는 124)에 돔형 몰딩 렌즈(dome-shaped molding lens; 도 4a 또는 도 5a의 110)를 가지고, 인쇄 회로 기판(50)의 일 면 상에 돔형 몰딩 렌즈(110)를 도 6 또는 도 7과 같이 적어도 두개의 층으로 적층(<= 아래에서 상세히 설명됨)시키면서 개별 층에 돔형 몰딩 렌즈(110)를 이차원적으로 배열시킨다.

좀 더 상세하게 살펴볼 때, 상기 인쇄 회로 기판(50)은, 인쇄 회로 기판(50)에서 회로 배선 중 (-)전극 배선과 (+)전극 배선을 따라 복수의 관통 홀(44)을 격자 형상으로 도 3a 또는 도 3b와 같이 배열시킨다. 상기 인쇄 회로 기판(50)은, 인쇄 회로 기판(50)에서 개별 관통 홀(44)의 내벽을 둘러싸서 회로 배선에 접촉되는 금속 막(48)을 도 3a 또는 도 3b와 같이 갖는다.

상기 개별 자외선 발광 다이오드 램프(122 또는 124)는, 인쇄 회로 기판(50)의 두 개의 관통 홀(44)에 삽입되는 리드 프레임(lead frame; 도 3b 또는 도 4a의 67)과, 리드 프레임(67)에 도 5a와 같이 실장되어 리드 프레임(67)과 전기적으로 접속하는 발광 다이오드 칩(chip; 도 5a의 80)과, 발광 다이오드 칩(80)을 감싸 리드 프레임(67)을 도 4a 또는 도 5a와 같이 둘러싸는 돔형 몰딩 렌즈(110)를 포함한다.

상기 리드 프레임(67)은, 인쇄 회로 기판(50)의 두 개의 관통 홀(44) 중 하나(44)에 삽입되어 회로 배선 중 (+)전극 배선에 전기적으로 접속하는 애노드 리드(anode lead; 도 4a 또는 도 5a의 62), 및 인쇄 회로 기판(50)의 두 개의 관통 홀(44) 중 나머지(44)에 삽입되어 회로 배선 중 (-)전극 배선에 전기적으로 접속하는 캐소드 리드(cathod lead; 도 4a 또는 도 5a의 65)를 포함한다.

상기 캐소드 리드(65)는, 돔형 몰딩 렌즈(110)의 내부에서 캐소드 리드(65)의 단면(도 4b 또는 도 5a의 A)으로부터 내부를 향해 연장하는 반사컵 형상의 요부(凹部; 도 4b 또는 도 5a의 63)를 가지고 캐소드 리드(65)의 요부(63)에 발광 다이오드 칩(80)을 도 5a와 같이 안착시킨다. 여기서, 상기 애노드 리드(62) 및 캐소드 리드(65)는, 인쇄 회로 기판(50)의 두 개의 관통 홀(44)에 삽입되어 인쇄 회로 기판(50)에 도 3b와 같이 납땜된다.

상기 애노드 리드(62) 및 캐소드 리드(65)는, 인쇄 회로 기판(50)의 일 면 상에서 볼 때, 모든 층에서 돔형 몰딩 렌즈(110)의 내부에서 동일한 레벨에 단면(A)을 가지고, 인쇄 회로 기판(50)의 타 면 상에서 볼 때, 돔형 몰딩 렌즈(110)의 반대 편에 리드 프레임(67)의 스토퍼(stopper; 도 4a 또는 도 5a의 69)를 동일한 레벨로 도 4a 또는 도 5a와 같이 가지거나 다른 레벨(도면에 미도시)로 가질 수 있다.

이와 유사하게, 상기 애노드 리드(62) 및 캐소드 리드(65)는, 도면에 미도시되지만, 인쇄 회로 기판(50)의 일 면 상에서 볼 때, 이웃하는 층에서 돔형 몰딩 렌즈(110)의 내부에서 서로 다른 레벨에 단면(A)을 가지고, 인쇄 회로 기판(50)의 타 면 상에서 볼 때, 돔형 몰딩 렌즈(110)의 반대 편에 리드 프레임(67)의 스토퍼(stopper)를 도 4a 또는 도 5a와 같이 동일한 레벨로 가지거나 다른 레벨로 가질 수 있다.

이와 다르게, 상기 애노드 리드(62) 및 캐소드 리드(65)는, 인쇄 회로 기판(50)의 일 면 상에서 볼 때, 이웃하는 층에서 돔형 몰딩 렌즈(110)의 내부에서 서로 다른 레벨에 단면(A)을 가지고, 인쇄 회로 기판(50)의 타 면 상에서 볼 때, 돔형 몰딩 렌즈(110)의 반대 편에서 이웃하는 층에 대응되어 동일한 레벨에서 포밍(forming)되거나 다른 레벨에서 포밍될 수 있다.

여기서, 상기 애노드 리드(62) 및 캐소드 리드(65)는, 인쇄 회로 기판(50)의 타 면 상에서 포밍 작업을 통해 절곡되어 인쇄 회로 기판(50)의 타 면과 마주하거나 마주하지 않는 단부를 가질 수 있다. 또한, 상기 리드 프레임(67)이 도 4b의 리드 프레임 원판(70)에 의해 만들어지는데, 상기 리드 프레임 원판(70)은 연결부(61)와, 애노드 리드(62) 및 캐소드 리드(65)와, 스토핑부(68)를 포함한다.

상기 연결부(61)는, 애노드 리드(62) 및 캐소드 리드(65)를 한 쌍으로 하여 여러 쌍의 애노드 리드(62) 및 캐소드 리드(65)에 고정되어 리드 프레임 원판(70)을 가공하는 동안 애노드 리드(62) 및 캐소드 리드(65)를 지지해준다. 상기 스토핑부(68)는, 애노드 리드(62) 및 캐소드 리드(65)를 가공하는 동안, 애노드 리드(62) 및 캐소드 리드(65) 사이의 간격을 유지해주고 연결부(61)에 대해 애노드 리드(62) 및 캐소드 리드(65)의 물리적 변형을 방지해준다.

상기 리드 프레임 원판(70)으로부터 리드 프레임(67)을 확보하기 위해, 상기 리드 프레임(67)은, 리드 프레임 원판(70)에서 연결부(61)로부터 개별 쌍에서 애노드 리드(62) 및 캐소드 리드(65)의 리드 절단영역들(P1, P2)을 1차 절단하고, 개별 쌍에서 애노드 리드(62) 및 캐소드 리드(65)의 양 측부의 스토핑 절단영역들(P3, P5)과 함께 개별 쌍에서 애노드 리드(62) 및 캐소드 리드(65) 사이의 스토핑 절단 영역(P4)를 2차 절단하여 도 4a 또는 도 5a와 같이 만들어진다.

여기서, 상기 리드 프레임(67)은, 개별 쌍의 애노드 리드(62) 및 캐소드 리드(65)에서, 도 5a에 도시된 바와 같이, 캐소드 리드(65)보다 더 긴 애노드 리드(62)를 갖는다. 다시, 상기 개별 자외선 발광 다이오드 램프(122 또는 124)로 돌아가면, 상기 발광 다이오드 칩(80)은, 도 5a에 도시된 바와 같이, 돔형 몰딩 렌즈(110)의 내부에서 리드 프레임(67)의 단면(A) 아래에 위치되어 리드 프레임(67)의 요부(63)에 의해 둘러싸인다.

상기 발광 다이오드 칩(80)은, p형 반도체층과 n형 반도체층(도면에 미도시)을 포함하여 리드 프레임(67)에서 p형 반도체층과 n형 반도체층을 애노드 리드(62)와 캐소드 리드(65)에 각각 와이어(94, 98) 본딩시킨다. 상기 발광 다이오드 칩(80)은, 리드 프레임(67)을 통해 전원을 인가받을 때, p형 반도체층과 n형 반도체층의 접합 영역에서 파장 365nm ~ 405 nm 의 자외선(UVA)을 발산시켜 돔형 몰딩 렌즈(110)의 내부에 자외선을 방사시킨다.

상기 돔형 몰딩 렌즈(110)는, 인쇄 회로 기판(50)의 일 면 상에서 리드 프레임(67)의 단부를 종(鐘) 모양으로 도 4a 또는 도 5a와 같이 둘러싸고, 인쇄 회로 기판(50)의 일 면으로부터 멀어지는 방향을 따라 리드 프레임(67)의 단부 상에서 돔형 몰딩 렌즈(110)의 첨점(尖點; C)에 렌즈 초점(焦點)을 갖는다. 또한, 상기 돔형 몰딩 렌즈(110)는, 도 5a와 같이, 플랜지부(104)와 함께 플랜지부로부터 돌출하는 몰딩부(108)로 이루어진다.

상기 리드 프레임(67)의 단부와 돔형 몰딩 렌즈(110)의 첨점 사이의 길이(D1)는, 인쇄 회로 기판(50)의 일 면 상에서 돔형 몰딩 렌즈(110)의 적층되는 층별로 동일한 크기를 가지거나 다른 크기를 가질 수 있다. 상기 돔형 몰딩 렌즈(110)는, 실리콘(Si) 또는 불소(F)를 함유하는 수지(樹脂)로 이루어진다. 한편, 상기 복수의 자외선 발광 다이오드 램프(122, 124)는 인쇄 회로 기판(50)의 일 면 상에서 평면적으로 볼 때 아래와 같이 묘사될 수 있다.

즉, 상기 복수의 자외선 발광 다이오드 램프(122, 124)는, 도 6a에 도시된 바와 같이, 인쇄 회로 기판(50)의 정사각형 면적(=가로 길이(L) X 세로 길이(L))에서, 인쇄 회로 기판(50)의 일 면 상에서 두개의 층으로 배열되는 때, 상부층에서 격자 형상으로 위치되는 4개의 돔형 몰딩 렌즈(110)와, 하부층에서 4개의 돔형 몰딩 렌즈(110) 사이에 하나의 돔형 몰딩 렌즈(110)를 가지는 단위 적층 구조로 설정되도록, 인쇄 회로 기판(50) 상에 단위 적층 구조를 순차적으로 배열시켜 형성된다.

이와 유사하게, 상기 복수의 자외선 발광 다이오드 램프(122, 124)는, 도 2 또는 도 6b에 도시된 바와 같이, 인쇄 회로 기판(50)의 정사각형 면적(=가로 길이(L) X 세로 길이(L))에서, 인쇄 회로 기판(50)의 일 면 상에서 두개의 층으로 배열되는 때, 하부층 및 상부층에서 개별층에 육각 형상으로 위치되는 6개의 돔형 몰딩 렌즈(110)와 함께 6개의 돔형 몰딩 렌즈(110) 사이에 하나의 돔형 몰딩 렌즈(110)를 가지면서, 하부층 또는 상부층에 위치되는 3개의 돔형 몰딩 렌즈(110) 사이에 상부층 또는 하부층에 위치되는 하나의 돔형 몰딩 렌즈(110)를 가지는 단위 적층 구조로 설정되도록, 인쇄 회로 기판(50) 상에 단위 적층 구조를 순차적으로 배열시켜 형성된다.

이와는 다르게, 상기 인쇄 회로 기판(50)의 일 면 상에서 평면적으로 볼 때, 인쇄 회로 기판(50) 상에 복수의 자외선 발광 다이오드 램프(122, 124, 126)이 아래와 같이 묘사될 수도 있다. 즉, 상기 복수의 자외선 발광 다이오드 램프(122, 124, 126)는, 도 7a에 도시된 바와 같이, 인쇄 회로 기판(50)의 정사각형 면적(=가로 길이(L) X 세로 길이(L))에서, 인쇄 회로 기판(50)의 일 면 상에서 세개의 층으로 배열되는 때, 인쇄 회로 기판(50)의 일 방향을 따라 최저층 또는 중간층 또는 최상층에서 동일한 레벨에 3개의 돔형 몰딩 렌즈(110)를 가지면서, 인쇄 회로 기판(50)의 타 방향을 따라 최저층과 중간층과 최상층을 따라 단계적으로 높아지는 3개의 돔형 몰딩 렌즈(110)를 가지는 단위 적층 구조로 설정되도록, 인쇄 회로 기판(50) 상에 단위 적층 구조를 순차적으로 배열시켜 형성될 수도 있다.

또는, 상기 복수의 자외선 발광 다이오드 램프(122, 124, 126)는, 도 7b에 도시된 바와 같이, 인쇄 회로 기판(50)의 정사각형 면적(=가로 길이(L) X 세로 길이(L))에서, 인쇄 회로 기판(50)의 일 면 상에서 세개의 층으로 배열되는 때, 인쇄 회로 기판(50) 상에서 최저층과 중간층과 최상층 중(中) 개별층에 인쇄 회로 기판(50)의 일 방향을 따라 일렬로 위치되는 3개의 돔형 몰딩 렌즈(110)와 2개의 돔형 몰딩 렌즈(110)를 가지면서, 인쇄 회로 기판(50) 상에서 최저층과 중간층 중(中) 개별층에 인쇄 회로 기판(50)의 일 측부로부터 타측부를 향해 3개의 돔형 몰딩 렌즈(110)와 2개의 돔형 몰딩 렌즈(110)를 순차적으로 위치시키고, 인쇄 회로 기판(50) 상에서 최상층에 인쇄 회로 기판(50)의 타 측부로부터 일측부를 향해 3개의 돔형 몰딩 렌즈(110)와 2개의 돔형 몰딩 렌즈(110)를 순차적으로 위치시키는 단위 적층 구조를 가지도록, 인쇄 회로 기판(50) 상에 단위 적층 구조를 순차적으로 배열시켜 형성될 수도 있다.

여기서, 상기 복수의 자외선 발광 다이오드 램프(122 & 124, 또는 122 & 124 & 126)는, 선형 광 조사기(140)를 돔형 램프 타입으로 구성하며, 인쇄 회로 기판(50) 상에서 윗 층의 돔형 몰딩 렌즈(110)들 사이에 아래 층의 돔형 몰딩 렌즈(110)들을 노출시키고, 윗 층과 아래 층에서 개별 돔형 몰딩 렌즈(110)의 내부에 발광 다이오드 칩(80)과 함께 발광 다이오드 칩(80)과 전기적으로 접속하는 리드 프레임(67)을 도 5a와 같이 포함한다.

상기 아래 층의 개별 돔형 몰딩 렌즈(110)는, 윗 층의 돔형 몰딩 렌즈(110)들로부터 이격되어서 인쇄 회로 기판(50)의 일 면을 평면적으로 볼 때 윗 층의 돔형 몰딩 렌즈(110)들 사이에 발광 다이오드 칩(80)을 노출시킨다. 상기 개별 돔형 몰딩 렌즈(110)는, 발광 다이오드 칩(80)의 구동시, 윗 층과 아래 층에서 개별 돔형 몰딩 렌즈(110)의 렌즈 초점으로부터 개별 돔형 몰딩 렌즈(110)의 외부를 향해 지향각 13°내지 17°중 하나로 자외선을 도 5b와 같이 조사한다.

도 8은 도 1a의 선형 광 조사기에서 전기적 특성과 광학적 특성을 보여주는 블럭도이다.

도 8을 참조하면, 상기 돔형 램프 타입의 선형 광 조사기(140)는, 광원 모듈(도 1의 134)에서 인쇄 회로 기판(도 2의 50)의 일 면 상에 복수의 자외선 발광 다이오드 램프(122, 124)를 포함한다. 상기 돔형 램프 타입의 선형 광 조사기(140)는 피조사면(30)으로부터 소정의 작동 거리(D2)로 이격하여 피조사면(30)에 자외선(UVA)을 조사할 수 있다.

여기서, 상기 돔형 램프 타입의 선형 광 조사기(140)는, 피조사면(30)에서 지향각과 조사밀도와 조사분포를 확인하기 위해, 작동 거리(D2= 300 ㎜)와 총 방사출력(=240,000 mW)을 고정시키면서, 개별 자외선 발광 다이오드 램프(122 또는 124)의 발광 다이오드 칩(80)으로부터 발산되는 자외선에 대한 돔형 몰딩 렌즈(110)의 지향각을 8˚ 및 15˚ 및 30˚ 중 하나를 선택적으로 채택하였다.

또한, 상기 돔형 램프 타입의 선형 광 조사기(140)는, 표면 실장(SMD) 타입의 선형 광 조사기(도면에 미도시)와 비교되었다. 이를 위해, 상기 표면 실장 타입의 선형 광 조사기는, 피조사면(30)에서 지향각과 조사밀도와 조사분포를 확인하기 위해, 작동 거리(D2= 300 ㎜)와 총 방사출력(=240,000 mW)을 고정시키면서, 발광 다이오드 칩(80)으로부터 발산되는 자외선에 대한 몰딩 렌즈(110)의 지향각을 55˚로 채택하였다.

우선적으로, 상기 돔형 몰딩 렌즈(110)에서 지향각 8˚를 갖는 때, 상기 돔형 램프 타입의 선형 광 조사기(140)는, 조사밀도 280.54 mW/㎠ 과 함께 조사 분포에서 균일도 92.31(%)을 가지고 조사 영역에서 조사밀도 분포도의 형상(도 8의 이미지 참조요)을 양호하게 나타내었다.

다음으로, 상기 돔형 몰딩 렌즈(110)에서 지향각 15˚를 갖는 때, 상기 돔형 램프 타입의 선형 광 조사기(140)는, 조사밀도 236.06 mW/㎠ 과 함께 조사 분포에서 균일도 83.35(%)를 가지고 조사 영역에서 조사밀도 분포도의 형상(도 8의 이미지 참조요)을 양호하게 나타내었다.

마지막으로, 상기 돔형 몰딩 렌즈(110)에서 지향각 30˚를 갖는 때, 상기 돔형 램프 타입의 선형 광 조사기(140)는, 조사밀도 148.36 mW/㎠ 과 함께 조사 분포에서 균일도 84.66(%)을 가지고 조사 영역에서 조사밀도 분포도의 형상(도 8의 이미지 참조요)을 열악하게 나타내었다.

비교 예로써, 상기 몰딩 렌즈에서 지향각 55˚를 갖는 때, 상기 표면 실장 타입의 선형 광 조사기는, 조사밀도 105.86 mW/㎠ 과 함께 조사 분포에서 균일도 80.58(%)을 가지고 조사 영역에서 조사밀도 분포도의 형상(도 8의 이미지 참조요)을 열악하게 나타내었다.

상기 돔형 램프 타입의 선형 광 조사기(140)와 표면 실장 타입의 선형 광 조사기를 비교해 볼 때, 상기 돔형 램프 타입의 선형 광 조사기(140)는, 지향각 8˚ 또는 15˚ 를 갖는 돔형 몰딩 렌즈(110)를 구비하는 때, 표면 실장 타입의 선형 광 조사기보다 더 큰 조사밀도와 더 양호한 조사밀도 분포도를 갖는다.

그러나, 상기 돔형 몰딩 렌즈(110)는 이웃하는 돔형 몰딩 렌즈(110)들 사이에서 발광 다이오드 칩(80)의 자외선을 지향각 8˚로 조사하는데 어려움을 갖는다. 왜냐하면, 상기 돔형 몰딩 렌즈(110)는 제조 과정에서 렌즈 크기의 차이를 가져 지향각 8˚ 주위에서 지향각 8˚ 아래로 자외선을 일정하게 조사하기 어렵고 지향각 8˚ 위로 자외선의 조사시 조사 밀도를 크게 가져 사용자의 신체에 화상을 입히거나 물체의 표면에 그을음을 형성할 수 있기 때문이다.

따라서, 상기 돔형 램프 타입의 선형 광 조사기(140)는, 돔형 몰딩 렌즈(110)에 지향각 15˚, 예를 들면 13˚ 내지 17˚를 채택해도, 표면 실장 타입의 선형 광 조사기보다 큰 조사밀도와 더 양호한 조사밀도 분포도를 가지므로, 도 9의 광 조사 장치에 구비될 수 있다.

한편, 상기 복수의 자외선 발광 다이오드 램프(122, 124)는, 실시 예로써, 돔형 램프 타입의 선형 광 조사기(140)에서 인쇄 회로 기판(50)의 일 면 상에 두 개의 층으로 구비되는 때, 인쇄 회로 기판(50)의 최상층에 위치되는 돔형 몰딩 렌즈(110)에 위치되는 첨점(C)과 돔형 몰딩 렌즈(110) 주변에 위치되는 피조사면(30) 사이의 작동거리 1 mm 내지 100 mm 중 하나로 이격되어서 피조사면(30)에 조사밀도 2,500 mW/㎠ 를 가질 수 있다.

물론, 상기 복수의 자외선 발광 다이오드 램프(122, 124, 126)도, 변형 예로써, 돔형 램프 타입의 선형 광 조사기(140)에서 인쇄 회로 기판(50)의 일 면 상에 세 개의 층으로 구비되는 때, 인쇄 회로 기판(50)의 최상층에 위치되는 돔형 몰딩 렌즈(110)에 위치되는 첨점(C)과 돔형 몰딩 렌즈(110) 주변에 위치되는 피조사면(30) 사이의 작동거리 1 mm 내지 100 mm 중 하나로 이격되어서 피조사면(30)에 조사밀도 2,500 mW/㎠ 를 충분히 가질 수 있다.

왜냐하면, 상기 복수의 자외선 발광 다이오드 램프(122, 124)와 상기 복수의 자외선 발광 다이오드 램프(122, 124, 126)를 도 6과 도 7에서 비교해 볼 때, 상기 복수의 자외선 발광 다이오드 램프(122, 124)와 복수의 자외선 발광 다이오드 램프(122, 124, 126)은 인쇄 회로 기판(50)에서 동일 면적에 배열 개수에 큰 차이를 갖지 않기 때문이다. 다만, 도 10 및 도11을 참고해 볼 때, 상기 조사 밀도는 인쇄 회로 기판(50) 상에 자외선 발광 다이오드 램프의 적층 수에 크게 관계되는 것으로 나타났다.

다음으로, 도 9 내지 도 11은 도 8의 선형 광 조사기를 포함하는 광 조사 장치의 이용 방법을 설명하는 개략도이다.

좀 더 상세하게는, 도 9는 도 8의 돔형 램프 타입의 선형 광 조사기를 포함하는 광 조사 장치를 보여주는 개략도이며, 도 10은 도 9의 광 조사 장치에 적용되는 선형 광 조사기에 대한 전기적 특성을 보여주는 블럭도이고, 도 11은 도 9의 광 조사 장치에서 본 발명의 선형 광 조사기 대신에 적용되는 비교 예의 선형 광 조사기에 대한 전기적 특성을 보여주는 블럭도이다.

도 9 내지 도 11을 참조하면, 광 조사 장치(170)가 준비될 수 있다. 상기 광 조사 장치(170)는, 지지대(10)와 롤러(20)와 컨베이어 벨트(30)와 함께, 돔형 램프 타입의 선형 광 조사기(140), 그리고 조사 제한 하우징(160)을 포함한다. 상기 지지대(10)는, 복수의 받침 다리, 개별 받침 다리를 고정시키는 받침판, 그리고 개별 받침 다리 상에 위치되어 양 측부에 롤러(20)를 구비하여 롤러(20)의 회전에 따라 컨베이어 벨트(30)의 이동을 유도하는 벨트 가이더를 포함한다.

여기서, 상기 컨베이어 벨트(30)는, 벨트 가이더의 양 측부에서 롤러(20)에 걸쳐진다. 상기 돔형 램프 타입의 선형 광 조사기(140)는, 조사 제한 하우징(160)을 통해 벨트 가이더의 중앙 영역에 고정되어 컨베이어 벨트(30) 상에 위치된다. 따라서, 상기 돔형 램프 타입의 선형 광 조사기(140)가, 광 조사 장치(170)의 구동시, 컨베이어 벨트(30)의 이동 동안 켄베이어 벨트(30)에 자외선(UVA)을 조사하므로, 상기 컨베이어 벨트(30)는 도 8의 피조사면에 해당할 수 있다.

한편, 상기 광 조사 장치(170)의 이용방법을 설명하기 위해, 우선적으로, 상기 조사 제한 하우징(160)은, 전원 스위치(150)를 통해 돔형 램프 타입의 선형 광 조사기(140)에 외부 전원을 인가하면서 모터(도면에 미도시)의 구동을 통해 롤러(20)를 회전시킬 수 있다. 상기 롤러(20)의 회전은, 벨트 가이더에서 컨베이어 벨트(30)를 일 방향(F)으로 이동시킬 수 있다.

다음으로, 상기 벨트 가이더의 일 측부에 포장된 물품(180)과 함께 포장된 물품(180) 상에 스틱커(190)가 위치될 수 있다. 상기 스틱커(190)는 포장된 물품(180)에 임시로 그리고 부분적으로 부착되어 있다. 다음으로, 상기 컨베이어 벨트(30)의 이동 동안 포장된 물품(180)과 스틱커(190)가 돔형 램프 타입의 선형 광 조사기(140) 아래에 위치될 수 있다. 상기 돔형 램프 타입의 선형 광 조사기(140)는, 컨베이어 벨트(30)와 포장된 물품(180)과 스틱커(190)에 자외선을 조사시켜 포장된 물품(180)에 스틱커(190)를 견고하게 부착시켜 상품(商品; 200)을 제조할 수 있다.

좀 더 상세하게는, 상기 돔형 램프 타입의 선형 광 조사기(140)는, 인쇄 회로 기판(50)의 가로 방향 및 세로 방향에서 복수의 자외선 발광 다이오드 램프(122, 124)를 두 개의 층으로 도 6b 또는 도 10과 같이 적층하고, 인쇄 회로 기판(50)의 가로 방향 및 세로 방향에서 개별 층에 일정 피치(P= 4.54 mm)로 배열되는 개별 자외선 발광 다이오드 램프(122 또는 124)를 가지도록 구성된다.

여기서, 상기 개별 자외선 발광 다이오드 램프(122 또는 124)는, 돔형 몰딩 렌즈(110)에서 플랜즈부(104)의 직경과 몰딩부(108)의 직경으로 4 mm 와 3 mm 를 각각 가지고 돔형 몰딩 렌즈(110)의 축 방향을 따라 돔형 몰딩 렌즈(110)의 높이를 6 mm 를 갖는다. 상기 복수의 자외선 발광 다이오드 램프(122, 124)는 인쇄 회로 기판(50; 면적 510 X 38 ㎟) 상에 1673 개로 배열된다.

상기 컨베이어 벨트(30)가 돔형 램프 타입의 선형 광 조사기(140)로부터 작동 거리 50 mm 로 이격되는 때, 상기 돔형 램프 타입의 선형 광 조사기(140)는, 광 조사 장치(170)의 구동 동안, 조사 영역(=500 X 25 ㎟)에서 볼 때, 컨베이어 벨트(30)와 포장된 물품(180)과 스틱커(190)에 자외선(UVA; 도 10의 R1)을 조사시켜 컨베이어 벨트(30)와 포장된 물품(180)과 스틱커(190)에 자외선(R1)의 조사밀도를 2,400 mW/㎠ 내지 2,800 mW/㎠ 의 범위로 갖는다.

이후로, 상기 컨베이어 벨트(30)의 이동 동안 상품(200)이 돔형 램프 타입의 선형 광 조사기(140)로부터 벗어나서 벨트 가이더의 타 측부에 위치될 수 있다. 한편, 비교 예로써, 돔형 램프 타입의 선형 광 조사기(140A)가, 인쇄 회로 기판(50)의 가로 방향 및 세로 방향에서 개별 자외선 발광 다이오드 램프(122 또는 124)를 하나의 층으로 도 11과 같이 배열시키도록 구성될 수 있다. 여기서, 상기 개별 자외선 발광 다이오드 램프(122 또는 124)는 인쇄 회로 기판(50; 면적 510 X 38 ㎟) 상에 896 개로 배열된다.

상기 돔형 램프 타입의 선형 광 조사기(140A)가 나머지 조건에서 돔형 램프 타입의 선형 광 조사기(140)와 동일하고 돔형 램프 타입의 선형 광 조사기(140)를 대체하는 때, 상기 돔형 램프 타입의 선형 광 조사기(140A)는, 광 조사 장치(170)의 구동 동안, 조사 영역(=500 X 25 ㎟)에서 볼 때, 컨베이어 벨트(30)와 포장된 물품(180)과 스틱커(190)에 자외선(UVA; 도 11의 R2)을 조사시켜 컨베이어 벨트(30)와 포장된 물품(180)과 스틱커(190)에 자외선(R2)의 조사밀도를 1,300 mW/㎠ 내지 1,400 mW/㎠ 의 범위로 갖는다.

따라서, 상기 돔형 램프 타입의 선형 광 조사기(140A)는 컨베이어 벨트(30) 상에서 포장된 물품(180) 상에 스틱커(190)를 견고히 부착시키지 못해 포장된 물품(180)과 스틱커(190)에 장시간의 자외선을 조사시켜야 한다.

50; 인쇄 회로 기판, 122, 124; 자외선 발광 다이오드 램프
L; 길이

Claims

회로 배선을 따라 복수의 관통 홀(through hole)을 가지는 인쇄 회로 기판; 및
상기 인쇄 회로 기판의 일 면 상에서 두 개의 관통 홀마다 개별적으로 삽입되어 상기 인쇄 회로 기판의 상기 회로 배선과 전기적으로 접속하는 복수의 자외선 발광 다이오드(ultraviolet light emitting diode; UV LED) 램프를 포함하는 광원 모듈과 함께,
상기 광원 모듈을 둘러싸도록, 상기 인쇄 회로 기판의 상기 일 면 상에서 상기 복수의 자외선 발광 다이오드 램프를 외부에 노출시키고 상기 인쇄 회로 기판의 타 면 상에서 상기 인쇄 회로 기판을 덮는 광 차폐 바디를 포함하고,
상기 복수의 자외선 발광 다이오드 램프는,
개별 자외선 발광 다이오드 램프에 돔형 몰딩 렌즈(dome-shaped molding lens)를 가지고,
상기 인쇄 회로 기판의 상기 일 면 상에 상기 돔형 몰딩 렌즈를 적어도 두개의 층으로 적층시키면서 개별 층에 상기 돔형 몰딩 렌즈를 이차원적으로 배열시키고,
상기 인쇄 회로 기판은,
상기 인쇄 회로 기판에서 상기 회로 배선 중 (-)전극 배선과 (+)전극 배선을 따라 상기 복수의 관통 홀을 격자 형상으로 배열시키고,
상기 인쇄 회로 기판에서 개별 관통 홀의 내벽을 둘러싸서 상기 회로 배선에 접촉되는 금속 막을 가지고,
상기 복수의 자외선 발광 다이오드 램프는,
상기 인쇄 회로 기판 상에서 윗 층의 돔형 몰딩 렌즈들 사이에 아래 층의 돔형 몰딩 렌즈들을 노출시키고,
상기 윗 층과 상기 아래 층에서 개별 돔형 몰딩 렌즈의 내부에 발광 다이오드 칩, 그리고 상기 발광 다이오드 칩과 전기적으로 접속하면서 상기 인쇄회로 기판의 두 개의 관통 홀에 삽입되어 상기 회로 배선과 전기적으로 접속하는 리드 프레임을 포함하고,
상기 발광 다이오드 칩의 자외선은,
상기 개별 자외선 발광 다이오드 램프에서 상기 돔형 몰딩 렌즈와, 상기 광원 모듈에서 기판 안착대와, 상기 광 차폐 바디를 순차적으로 지나는 경로를 가지고,
상기 개별 돔형 몰딩 렌즈는,
상기 발광 다이오드 칩의 구동시,
상기 윗 층과 상기 아래 층에서 상기 개별 돔형 몰딩 렌즈의 렌즈 초점으로부터 상기 개별 돔형 몰딩 렌즈의 외부를 향해 지향각 13°내지 17°중 하나로 자외선을 조사하는, 선형 광조사기.
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제1 항에 있어서,
상기 리드 프레임은,
상기 인쇄 회로 기판의 상기 두 개의 관통 홀 중 하나에 삽입되어 상기 회로 배선 중 (+)전극 배선에 전기적으로 접속하는 애노드 리드(anode lead), 및
상기 인쇄 회로 기판의 상기 두 개의 관통 홀 중 나머지에 삽입되어 상기 회로 배선 중 (-)전극 배선에 전기적으로 접속하는 캐소드 리드(cathod lead)를 포함하는, 선형 광 조사기.
제5 항에 있어서,
상기 캐소드 리드는,
상기 돔형 몰딩 렌즈의 내부에서 상기 캐소드 리드의 단면으로부터 내부를 향해 연장하는 반사컵 형상의 요부(凹部)를 가지고 상기 캐소드 리드의 상기 요부에 상기 발광 다이오드 칩을 안착시키는, 선형 광 조사기.
제5 항에 있어서,
상기 애노드 리드 및 캐소드 리드는,
상기 인쇄 회로 기판의 상기 일 면 상에서 볼 때, 모든 층에서 상기 돔형 몰딩 렌즈의 내부에서 동일한 레벨에 단면을 가지고,
상기 인쇄 회로 기판의 상기 타 면 상에서 볼 때, 상기 돔형 몰딩 렌즈의 반대 편에 상기 리드 프레임의 스토퍼(stopper)를 동일한 레벨로 가지거나 다른 레벨로 가지는, 선형 광 조사기.
제5 항에 있어서,
상기 애노드 리드 및 캐소드 리드는,
상기 인쇄 회로 기판의 상기 일 면 상에서 볼 때, 이웃하는 층에서 상기 돔형 몰딩 렌즈의 내부에서 서로 다른 레벨에 단면을 가지고,
상기 인쇄 회로 기판의 상기 타 면 상에서 볼 때, 상기 돔형 몰딩 렌즈의 반대 편에 상기 리드 프레임의 스토퍼(stopper)를 동일한 레벨로 가지거나 다른 레벨로 가지는, 선형 광 조사기.
제5 항에 있어서,
상기 애노드 리드 및 캐소드 리드는,
상기 인쇄 회로 기판의 상기 일 면 상에서 볼 때, 이웃하는 층에서 상기 돔형 몰딩 렌즈의 내부에서 서로 다른 레벨에 단면을 가지고,
상기 인쇄 회로 기판의 상기 타 면 상에서 볼 때, 상기 돔형 몰딩 렌즈의 반대 편에서 상기 이웃하는 층에 대응되어 동일한 레벨에서 포밍(forming)되거나 다른 레벨에서 포밍되는, 선형 광 조사기.
제1 항에 있어서,
상기 발광 다이오드 칩은,
상기 돔형 몰딩 렌즈의 내부에서 상기 리드 프레임의 단면 아래에 위치되어 상기 리드 프레임의 요부에 의해 둘러싸이고,
p형 반도체층과 n형 반도체층을 포함하여 상기 리드 프레임에서 상기 p형 반도체층과 상기 n형 반도체층을 애노드 리드와 캐소드 리드에 각각 와이어 본딩시키는, 선형 광 조사기.
제1 항에 있어서,
상기 발광 다이오드 칩은,
상기 리드 프레임을 통해 전원을 인가받을 때,
p형 반도체층과 n형 반도체층의 접합 영역에서 파장 365nm ~ 405 nm 의 자외선(UVA)을 발산시켜 상기 돔형 몰딩 렌즈의 내부에 상기 자외선을 방사시키는, 선형 광 조사기.
제1 항에 있어서,
상기 돔형 몰딩 렌즈는,
상기 인쇄 회로 기판의 상기 일 면 상에서 상기 리드 프레임의 단부를 종(鐘) 모양으로 둘러싸고,
상기 인쇄 회로 기판의 상기 일 면으로부터 멀어지는 방향을 따라 상기 리드 프레임의 상기 단부 상에서 상기 돔형 몰딩 렌즈의 첨점(尖點)에 렌즈 초점(焦點)을 갖는, 선형 광 조사기.
제12 항에 있어서,
상기 리드 프레임의 상기 단부와 상기 돔형 몰딩 렌즈의 상기 첨점 사이의 길이는,
상기 인쇄 회로 기판의 상기 일 면 상에서 상기 돔형 몰딩 렌즈의 적층되는 층별로 동일한 크기를 가지거나 다른 크기를 갖는, 선형 광 조사기.
제1 항에 있어서,
상기 돔형 몰딩 렌즈는,
실리콘(Si) 또는 불소(F)를 함유하는 수지(樹脂)로 이루어지는, 선형 광 조사기.
제1 항에 있어서,
상기 복수의 자외선 발광 다이오드 램프는,
상기 인쇄 회로 기판의 상기 일 면 상에서 두개의 층으로 배열되는 때,
상부층에서 격자 형상으로 위치되는 4개의 돔형 몰딩 렌즈와, 하부층에서 상기 4개의 돔형 몰딩 렌즈 사이에 하나의 돔형 몰딩 렌즈를 가지는 단위 적층 구조로 설정되도록, 상기 인쇄 회로 기판 상에 상기 단위 적층 구조를 순차적으로 배열시켜 형성되는, 선형 광 조사기.
제1 항에 있어서,
상기 복수의 자외선 발광 다이오드 램프는,
상기 인쇄 회로 기판의 상기 일 면 상에서 두개의 층으로 배열되는 때,
하부층 및 상부층에서 개별층에 육각 형상으로 위치되는 6개의 돔형 몰딩 렌즈와 함께 상기 6개의 돔형 몰딩 렌즈 사이에 하나의 돔형 몰딩 렌즈를 가지면서, 하부층 또는 상부층에 위치되는 3개의 돔형 몰딩 렌즈 사이에 상부층 또는 하부층에 위치되는 하나의 돔형 몰딩 렌즈를 가지는 단위 적층 구조로 설정되도록, 상기 인쇄 회로 기판 상에 상기 단위 적층 구조를 순차적으로 배열시켜 형성되는, 선형 광 조사기.
제1 항에 있어서,
상기 복수의 자외선 발광 다이오드 램프는,
상기 인쇄 회로 기판의 상기 일 면 상에서 세개의 층으로 배열되는 때,
상기 인쇄 회로 기판의 일 방향을 따라 최저층 또는 중간층 또는 최상층에서 동일한 레벨에 3개의 돔형 몰딩 렌즈를 가지면서, 상기 인쇄 회로 기판의 타 방향을 따라 최저층과 중간층과 최상층을 따라 단계적으로 높아지는 3개의 돔형 몰딩 렌즈를 가지는 단위 적층 구조로 설정되도록, 상기 인쇄 회로 기판 상에 상기 단위 적층 구조를 순차적으로 배열시켜 형성되는, 선형 광 조사기.
제1 항에 있어서,
상기 복수의 자외선 발광 다이오드 램프는,
상기 인쇄 회로 기판의 상기 일 면 상에서 세개의 층으로 배열되는 때,
상기 인쇄 회로 기판 상에서 최저층과 중간층과 최상층 중(中) 개별층에 상기 인쇄 회로 기판의 일 방향을 따라 일렬로 위치되는 3개의 돔형 몰딩 렌즈와 2개의 돔형 몰딩 렌즈를 가지면서,
상기 인쇄 회로 기판 상에서 상기 최저층과 상기 중간층 중(中) 개별층에 상기 인쇄 회로 기판의 일 측부로부터 타측부를 향해 3개의 돔형 몰딩 렌즈와 2개의 돔형 몰딩 렌즈를 순차적으로 위치시키고,
상기 인쇄 회로 기판 상에서 상기 최상층에 상기 인쇄 회로 기판의 상기 타 측부로부터 상기 일측부를 향해 3개의 돔형 몰딩 렌즈와 2개의 돔형 몰딩 렌즈를 순차적으로 위치시키는 단위 적층 구조를 가지도록,
상기 인쇄 회로 기판 상에 상기 단위 적층 구조를 순차적으로 배열시켜 형성되는, 선형 광 조사기.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 아래 층의 상기 개별 돔형 몰딩 렌즈는,
상기 윗 층의 상기 돔형 몰딩 렌즈들로부터 이격되어서 상기 인쇄 회로 기판의 상기 일 면을 평면적으로 볼 때 상기 윗 층의 상기 돔형 몰딩 렌즈들 사이에 상기 발광 다이오드 칩을 노출시키는, 선형 광 조사기.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 복수의 자외선 발광 다이오드 램프는,
상기 인쇄 회로 기판의 최상층에 위치되는 상기 돔형 몰딩 렌즈에 위치되는 첨점과 상기 돔형 몰딩 렌즈 주변에 위치되는 피조사면 사이의 작동거리 1 mm 내지 100 mm 중 하나로 이격되어서 상기 피조사면에 조사밀도 2500 mW/㎠ 를 갖는, 선형 광 조사기.