KR20100017888A - 조명 장치 그리고 이러한 조명 장치를 갖는 투사 장치 - Google Patents

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안드레아스 후버
랄프 하잉
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오스람 게젤샤프트 미트 베쉬랭크터 하프퉁
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Abstract

본 발명은 전력 전자기기 회로 모듈(13)과 발광 다이오드 모듈(9)을 갖는 조명 장치에 관한 것으로, 상기 발광 다이오드 모듈(9)은 연성 인쇄회로기판(1)을 통해 상기 전력 전자기기 회로 모듈(13)에 전기적으로 연결된다. 본 발명은 또한 조명 장치를 갖는 투사 장치에 관한 것이다.

Description

조명 장치 그리고 이러한 조명 장치를 갖는 투사 장치{ILLUMINATION DEVICE AND PROJECTION DEVICE WITH SUCH AN ILLUMINATION DEVICE}
본 발명은 조명 장치 그리고 이러한 조명 장치를 갖는 투사 장치에 관한 것이다.
암페어 범위에서의 동작을 위한 고휘도(high intensity) 발광 다이오드들은 최근에야 알려졌다. 상기 발광 다이오드들은 전력 전자기기(power electronics)를 통한 대응하는 구동을 요구한다. 전력 전자기기 및 고휘도 발광 다이오드 사이의 전기 연결은 공지된 시스템들에서 꼬인 선(twisted line)들에 의해 구현된다. 그러나, 이는 높은 동작 기능성 및 동작 신뢰성에 관하여 차선책을 나타낼 뿐이다.
본 발명의 목적은 발광 다이오드 모듈의 높은 동작 신뢰성을 가능하게 하고 이것이 가능한 한 거의 복잡성 없이 그리고 저렴하게 달성될 수 있도록 하는 조명 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 제1항에 따른 특징들을 갖는 조명 장치에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 조명 장치는 전력 전자기기 모듈과 적어도 하나의 발광 다이오드 모듈을 포함한다. 전력 전자기기 모듈은 연성 인쇄회로기판을 통해 발광 다이오드 모듈에 전기적으로 연결된다. 연성 인쇄회로기판 형태의 연결선의 이러한 실시예는 매우 높은 정도의 동작 신뢰성을 허용한다. 게다가, 고휘도 발광 다이오드들의 구동은 이에 의해 100㎑를 초과하는 주파수 범위 내의 극도로 신속한 구동 신호로 달성될 수 있다.
바람직하게, 발광 다이오드 모듈은 암페어 범위 내의 전기 전류들을 이용한 동작을 위해 설계된다. 특히 발광 다이오드 모듈이 다수의 발광 다이오드들을 갖는 적어도 하나의 발광 다이오드 칩을 구비하도록 제공되고, 발광 다이오드가 1Ａ 이상, 특히 6Ａ까지의 전기 전류들을 이용한 동작을 위해 설계된다. 바람직하게, 발광 다이오드 칩은 대략 1㎟ 또는 이를 더 초과하는 표면적을 갖는다.
특히, 발광 다이오드 모듈이 적어도 두 개의 발광 다이오드 칩들을 포함하도록 제공될 수 있다. 이는 두 자리 수의 암페어 범위 내의 동작 전류들을 야기한다. 연결선으로서 연성 인쇄회로기판을 사용함으로써, 심지어 이러한 전기 전류들에서도 간단한 설계를 갖는 고휘도 발광 다이오드들과 전력 전자기기 모듈 사이의 저-저항 및 저-인덕턴스 연결을 생성하는 것이 가능하다.
그 결과, 예컨대 고-주파수 기술과 비교하여, 완벽하게 상이한 주파수 범위들 그리고 또한 전기 전류들이 제공된다.
바람직하게, 전력 전자기기 모듈과 발광 다이오드 모듈 사이의 신호 전송을 위한, 그리고 그에 따라 전기 전류들을 전송하기 위한 전도체 트랙들이 연성 인쇄회로기판의 상부면 및 하부면 상에 형성된다. 바람직하게, 전도체 트랙들은 따라서 연성 인쇄회로기판의 캐리어 재료 또는 캐리어 플레이트의 반대면들 상에 제공된다.
바람직하게, 연성 인쇄회로기판의 캐리어 재료는 30㎛을 초과하는 두께, 특히 50㎛의 두께를 갖는다.
연성 인쇄회로기판의 캐리어 재료는 폴리이미드(polyimide)를 포함할 수 있거나 또는 FR4일 수 있다. 그러나, 연성 인쇄회로기판의 캐리어 재료가 대응하는 두께를 갖는 단순한 절연 테이프인 것으로 제공될 수도 있다. 그러면, 구리 트랙들 또는 구리 플레이트들이 바람직하게 전도체 트랙들로서 상기 절연 테이프 상에서 마주보는 양쪽 측면들 상에, 그리고 그에 따라 하부면과 상부면 상에 형성될 수 있다.
캐리어 재료가 폴리이미드로 형성되는 경우에서도, 구리 플레이트들은 전도체 트랙들로서 상부면 및 하부면 상에 배열될 수 있다.
특히, 전도체 트랙들이 연성 인쇄회로기판의 캐리어 재료의 상부면 및 하부면에 적용되는 경우에, 연성 인쇄회로기판이 15㎲ 이하, 특히 10㎲ 이하의 상승 시간 및 하강 시간을 갖는 신호들의 전송을 위해 설계되는 방식으로, 상기 연성 연쇄회로기판이 설계되도록 제공된다.
그리하여, 특히, 3㎲ 아래의 기간들을 이용한 발광 다이오드 모듈의 신속한 구동 동작들이 구현될 수 있다.
바람직하게, 연성 인쇄회로기판의 전도체 트랙들은 솔더 레지스트(solder resist) 또는 절연 테이프로 덮인다.
발광 다이오드 모듈이 연성 인쇄회로기판에 해제 가능하게(releasably) 연결되도록 제공될 수 있다. 해제 가능 연결은 무-파괴(destruction-free) 및 가역적(reversible) 방식으로의 연결 및 분리의 가능성을 의미하는 것으로 이해된다. 특히, 플러그들, 특히 평평한 플러그들이 연성 인쇄회로기판상에 배열되도록 제공될 수 있으며, 이러한 플러그들을 통해 발광 다이오드 모듈과의 해제 가능 플러그-형 연결이 형성된다. 예컨대 6.3㎜를 갖는 평평한 플러그들이 연결 플러그들로서 사용될 수 있다.
플러그들, 특히 평평한 플러그들이 래칭 탭(latching tap)의 추가적 액츄에이션을 갖게 설계되도록 제공되고, 그 결과로 그러면 발광 다이오드 모듈은 어떠한 힘도 없이 실질적으로 연결될 수 있다.
그 결과, 조명 장치의 컴포넌트들의 마모 또는 손상이 방지될 수 있다.
특히, 연성 인쇄회로기판의 플러그들이 연성 인쇄회로기판의 한쪽 면상에 배열되도록 제공되고, 캐리어 재료를 통한 적어도 하나의 쓰루플레이팅(throughplating)에 의해 전기적 콘택이 연성 인쇄회로기판의 반대면 상에 형성되는 전도체 트랙과 연관된 플러그 사이에서 이루어지는 것이 가능하다.
발광 다이오드 모듈은 또한 연성 인쇄회로기판에 영구적으로 연결될 수 있다. 이러한 해제 불가능 연결은 예컨대 발광 다이오드 모듈의 연성 인쇄회로기판으로의 솔더링에 의해 구현될 수 있다.
그 결과, 영구적인 전기 및 기계 연결이 제공될 수 있고, 이로써 원치 않는 해제가 방지될 수 있다.
연성 인쇄회로기판은 바람직하게 전력 전자기기 모듈의 회로기판 내의 슬롯 안으로 플러깅될 수 있다.
특히, 연성 인쇄회로기판이 전력 전자기기 모듈의 회로기판 안으로 플러깅-인 상태에서 추가로 솔더링되도록 제공된다. 그 결과, 연성 인쇄회로기판이 원치 않는 방식으로 낙오되거나 슬라이딩되는 것이 방지될 수 있고, 그에 따라 전기적 콘택이 손상되는 것으로부터 보호될 수 있다.
연성 인쇄회로기판을 갖는 조명 장치의 설계의 장점은 특히, 그 중에서도, 낮은 인덕턴스에서, 즉 또한 낮은 저항의 가능성에서 발견될 수 있다. 또한, 이러한 연결 변형은 단순한 방식으로 생성될 수 있고 그에 따라 저렴하게 구현될 수 있다.
연성 인쇄회로기판상의 플러그들은 PIH 및 SMD 기술을 모두 사용하는 내구성이 강한 플러그들로서 전도체 트랙의 구리 재료상에 직접 솔더링될 수 있다. 전도체 트랙들의 두께는 특히 35㎛, 70㎛ 또는 105㎛의 값들을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 측면은 본 발명에 따른 조명 장치와 디스플레이 유닛을 갖는 투사 장치 또는 투사 장치의 유용한 구성에 관한 것이다. 조명 장치는 디스플레이 유닛을 조명하기 위하여 포지셔닝되도록 배열된다. 특히, 투사 장치가 따라서 고휘도 발광 다이오드들에 의해 구현될 수 있다. 투사 장치가 예컨대 후면 투사 텔레비전 세트(RPTV:rear projection television set)의 형태일 수 있다. 다른 투사기들이 또한 본 발명에 따른 조명 장치를 갖출 수 있다.
본 발명의 예시적 실시예들이 개략적인 도면들을 참조하여 하기에서 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 조명 장치의 연성 인쇄회로기판을 관통하는 단면도를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 조명 장치의 연성 인쇄회로기판과 발광 다이오드 모듈을 관통하는 단면도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 조명 장치의 연성 인쇄회로기판의 추가 실시예의 평면도를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 조명 장치의 예시적 실시예의 개략적인 단면도를 나타낸다.
동일하거나 기능적으로 동일한 소자들은 도면들에서 동일한 참조부호들에 의해 제공되었다.
도 1은 연성 인쇄회로기판(1)의 개략적인 단면도를 나타내고, 상기 연성 인쇄회로기판(1)은 플레이트 형태인 전기 절연 캐리어 재료(4)를 갖는다. 제1 전도체 트랙(5)이 캐리어 재료(4)의 상부면(2) 상에 형성되고, 제2 전도체 트랙(6)이 캐리어 재료(4)의 하부면(3) 상에 형성된다. 전도체 트랙들(5 및 6)은 바람직하게 구리 플레이트들의 형태이다.
캐리어 재료(4)는 폴리이미드일 수 있다. 마찬가지로 캐리어 재료(4)가 단순한 종래의 절연 테이프로 제공될 수 있다. 전도체 트랙들(5 및 6)은 각각 솔더 레지스트 또는 절연 테이프로 커버될 수 있다. 캐리어 재료(4)의 두께(d1)는 이 예시적 실시예에서 대략 50㎛이다. 전도체 트랙(5)의 두께(d2)는 예컨대 35㎛일 수 있다. 마찬가지로, 두께(d2)는 예컨대 70㎛ 또는 105㎛가 되도록 제공될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 조명 장치(Ⅰ)(도 4)의 서브컴포넌트들의 추가 실시예의 개략적인 단면도를 나타낸다. 캐리어 재료(4)를 관통하는 쓰루플레이팅들(7)이 연성 인쇄회로기판(1)의 제1 단부(1a)에 형성되고, 상기 쓰루플레이팅들 덕분에 상부면(2) 상의 제1 전도체 트랙(5)과 하부면(3) 상의 전도체 트랙 소자(51) 사이의 전기 연결이 구현된다. 전도체 트랙 소자(51)는 제1 전도체 트랙(5)과 연관되고 제2 전도체 트랙(6)과 콘택하지 않는 방식으로 하부면(3) 상에 형성된다. 하부면(3) 및 제2 전도체 트랙(6)을 대면하는 한쪽 면상의 블록-형 구리 소자(8)와 제1 전도체 트랙(5)의 전도체 트랙 소자(51) 사이에 전기적 콘택이 이루어진다. 발광 다이오드 모듈(9)이 자신이 예컨대 구리 소자(8)에 솔더링됨으로써 상기 구리 소자(8)에 영구적으로 연결될 수 있다. 도 2는 구리 소자(8) 상의 발광 다이오드 모듈(9)의 분리된 상태 및 그에 따른 고정되지 않은 상태를 나타낸다.
도 3은 연성 인쇄회로기판(1)의 추가 실시예의 평면도를 나타낸다. 상기 평면도는 제1 전도체 트랙(5)의 플레이트-형 설계를 나타낸다. 게다가, 상기 도면은 또한 전도체 트랙 소자(51)에 대응하는 전도체 트랙 소자(10)를 나타내고, 전기적 콘택이 쓰루플레이팅들(7')을 통해 상기 전도체 트랙 소자(10)와 하부면(3) 상에 배열된 제2 전도체 트랙(6) 사이에서 이루어진다. 각각의 경우에, 평평한 플러 그(11 및 12)가 전도체 트랙 소자(10)를 통해 제2 전도체 트랙(6)과 제1 전도체 트랙(5) 모두에 전기적으로 연결된다. 평평한 플러그(11)는 제1 전도체 트랙(5)에 솔더링된다. 게다가, 제2의 평평한 플러그(12)는 전도체 트랙 소자(10)에 솔더링된다. 평평한 플러그들(11 및 12) 모두는 6.3㎜를 갖는 평평한 플러그들의 형태이다.
게다가, 평평한 플러그들(11 및 12) 모두는 캐리어 재료(4)의 한쪽 면, 특히 상부면(2) 상에 영구적으로 포지셔닝된다.
도 4는 조명 장치(Ⅰ)의 예시적 실시예의 개략적인 단면도를 나타낸다. 조명 장치(Ⅰ)는 연성 인쇄회로기판(1)을 포함하고, 상기 연성 인쇄회로기판(1)은 도 1 내지 도 3의 실시예들에 따라서 구현될 수 있다.
게다가, 조명 장치(Ⅰ)는 적어도 하나의 발광 다이오드 모듈(9)을 포함한다. 발광 다이오드 모듈(9)은 적어도 하나의 발광 다이오드 칩을 포함하고, 상기 발광 다이오드 칩은 예컨대 1㎟의 면적을 가질 수 있다. 발광 다이오드 모듈(9)은 고휘도 모듈의 형태이고, 암페어 범위 내의 전기 전류들을 이용한 동작을 위해 제공된다. 상기 예시적 실시예에서, 특히 발광 다이오드 모듈(9)의 각각의 발광 다이오드 칩이 6Ａ까지의 전기 전류들을 이용한 동작을 위해 설계되도록 제공된다. 특히, 발광 다이오드 모듈(9)이 여섯 개의 이러한 발광 다이오드 칩들을 포함하도록 제공될 수 있다.
게다가, 조명 장치(Ⅰ)는 회로기판(14)을 갖는 전력 전자기기 모듈(13)을 포함하고, 상기 회로기판(14) 상에 상기 전력 전자기기 컴포넌트들이 배열된다. 게 다가, 적어도 하나의 전도체 트랙(15)이 상기 예시적 실시예에서 회로기판(14)의 하부면 상에 형성되고, 전기적 콘택이 연성 인쇄회로기판(1)상에서 상기 전도체 트랙(15)과 전도체 트랙들(5 및 6) 사이에 이루어진다. 이를 위해, 상기 예시적 실시예는 연성 인쇄회로기판(1)이 회로기판(14)의 슬롯(16)을 관통해 플러깅되고 솔더링된 접합부(17)를 통해 하부면 상에 영구적으로 포지셔닝되도록 한다. 솔더링(17)은 전도체 트랙(15)과 전도체 트랙들(5 및 6) 사이의 전기적 콘택을 형성한다. 보이는 바와 같이, 연성 인쇄회로기판(1)은 슬롯(16)을 관통해 제2 단부(1b)와 완벽하게 플러깅된다.
조명 장치(Ⅰ)의 이러한 설계는 100㎑ 초과의 상대적으로 높은 주파수 범위에서 3㎲ 미만의 신속한 구동 신호들을 이용하여 고휘도 발광 다이오드들을 구동하는 것을 가능하게 한다.
연성 인쇄회로기판(1)은 10㎲ 미만의 상승 시간 및 하강 시간을 갖는 신호들의 전송을 위해 설계된다.
특히, 조명 장치(Ⅰ)가 투사 장치 내에서 배열되고 상기 투사 장치의 디스플레이 유닛을 조명하기 위해 포지셔닝되도록 제공된다.

Claims (15)

  1. 전력 전자기기 모듈(power electronics module)(13)과 발광 다이오드 모듈(9)을 갖는 조명 장치로서,
    상기 발광 다이오드 모듈(9)은 연성 인쇄회로기판(1)을 통해 상기 전력 전자기기 모듈(13)에 전기적으로 연결되는,
    조명 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 모듈(9)은 암페어 범위 내의 전기 전류들을 이용한 동작을 위해 설계되는,
    조명 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 모듈(9)은 다수의 발광 다이오드들을 갖는 적어도 하나의 발광 다이오드 칩을 구비하고, 상기 발광 다이오드 칩은 1Ａ 이상, 특히 6Ａ의 전기 전류들을 이용한 동작을 위해 설계되는,
    조명 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전력 전자기기 모듈(13)과 상기 발광 다이오드 모듈(9) 사이의 신호 전송을 위한 전도체 트랙들(5,6)이 상기 연성 인쇄회로기판(1)의 상부면(2) 및 하부면(3)상에 형성되는,
    조명 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연성 인쇄회로기판(1)의 캐리어 재료(4)는 30㎛를 초과하는, 특히 50㎛인 두께(d1)를 갖는,
    조명 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연성 인쇄회로기판(1)은 15㎲ 이하, 특히 10㎲ 이하의 상승 시간 및 하강 시간을 갖는 신호들의 전송을 위해 설계되는,
    조명 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연성 인쇄회로기판(1)의 캐리어 재료(4)는 폴리이미드(polyimide)를 포함하는,
    조명 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연성 인쇄회로기판(1)의 캐리어 재료(4)는 절연 테이프인,
    조명 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연성 인쇄회로기판(1)의 전도체 트랙들(5,6)은 솔더 레지스트(solder resist) 또는 절연 테이프로 커버되는,
    조명 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 모듈(9)은 상기 연성 인쇄회로기판(1)에 해제 가능하게 연결되는,
    조명 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    플러그들(11,12), 특히 평평한 플러그들이 상기 연성 인쇄회로기판(1)상에 배열되고, 상기 플러그들을 통해 상기 발광 다이오드 모듈(9)과의 해제 가능한 플러그-형 연결이 형성되는,
    조명 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 플러그들(11,12)은 연성 인쇄회로기판(1)의 한쪽 면상에 배열되고, 캐리어 재료(4)를 관통하는 적어도 하나의 쓰루플레이팅(7,7')에 의해 상기 연성 인쇄회로기판(1)의 반대면 상에 형성되는 전도체 트랙(5,6)과 상기 연관된 플러그(11,12) 사이에서 콘택이 이루어지는,
    조명 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 모듈(9)은 상기 연성 인쇄회로기판(1)에 영구적으로 연결, 특히 솔더링되는,
    조명 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연성 인쇄회로기판(1)은 상기 전력 전자기기 모듈(13)의 회로기판(14) 내의 슬롯(16) 안으로 플러깅되는,
    조명 장치.
  15. 디스플레이 유닛과 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 조명 장치(Ⅰ)를 갖는 투사 장치로서,
    상기 조명 장치는 상기 디스플레이 유닛을 조명하기 위해 배열되는,
    투사 장치.
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