KR20110121927A - 발광소자 패키지를 이용한 조명 장치 - Google Patents

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KR20110121927A
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문경미
송영희
최일흥
이정욱
이영진
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삼성엘이디 주식회사
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Abstract

조명장치가 개시된다. 개시된 조명장치는 복수의 발광소자칩들과, 상기 복수의 발광소자칩들이 탑재되며 탑재된 복수의 발광소자칩들을 회로 연결하는 리드프레임을 구비하는 하나 이상의 유닛 모듈로 이루어진 광원 모듈; 상기 광원 모듈이 수용되는 내부공간을 가지며, 상기 광원 모듈로부터 출사된 광을 확산시키는 확산 커버; 상기 광원 모듈이 장착되도록 상기 확산 커버에 인접 형성된 장착부;를 포함한다.

Description

발광소자 패키지를 이용한 조명 장치{Illumination apparatus employing the light emitting device package}
본 개시는 발광소자 패키지를 이용한 조명 장치에 관한 것이다.
발광다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 화합물 반도체(compound semiconductor)의 PN접합을 통해 발광원을 구성함으로서, 다양한 색의 빛을 구현할 수 있는 반도체 소자를 말한다. 최근, 물리적, 화학적 특성이 우수한 질화물을 이용하여 구현된 청색 발광다이오드 및 자외선 발광 다이오드가 등장하였고, 또한 청색 또는 자외선 발광 다이오드와 형광물질을 이용하여 백색광 또는 다른 단색광을 만들 수 있게 됨으로써 발광 다이오드의 응용범위가 넓어지고 있다.
이러한 LED는 수명이 길고, 소형화 및 경량화가 가능하며, 빛의 지향성이 강하여 저전압 구동이 가능하다는 장점이 있다. 또한, 이러한 LED는 충격 및 진동에 강하고, 예열시간과 복잡한 구동이 불필요하며, 다양한 형태로 패키징할 수 있어, 여러가지 용도로 적용이 가능하다.
예를 들어, LED는 조명용 광원모듈로 적용될 수 있는데, 이 경우, LED칩을 형광체, 렌즈 등과 함께 리드 프레임에 실장하는 1차 패키징과 이렇게 만들어진 다수의 발광소자 패키지를 다른 소자들과 함께 회로를 만들기 위해 회로기판에 실장하는 2차 패키징 과정을 거친다.
한편, 이러한 LED와 같은 발광소자칩의 조명화를 위하여 그 제조비용을 저감시킬 수 있는 방법이 요청되고 있다. 이에 재료비를 줄이고 제조공정을 단순화하고자 하는 많은 연구들이 진행되고 있다.
패키지 공정을 단순화할 수 있는 리드 프레임 및 이에 탑재된 발광소자칩들을 이용한 조명장치를 제공한다.
일 유형에 따르는 조명 장치는, 복수의 발광소자칩들과, 상기 복수의 발광소자칩들이 탑재되며 탑재된 복수의 발광소자칩들을 회로 연결하는 리드프레임을 구비하는 하나 이상의 유닛 모듈로 이루어진 광원 모듈; 상기 광원 모듈이 수용되는 내부공간을 가지며, 상기 광원 모듈로부터 출사된 광을 확산시키는 확산 커버; 상기 광원 모듈이 장착되도록 상기 확산 커버에 인접 형성된 장착부;를 포함한다.
상기 리드프레임은, 상기 복수의 발광소자칩들이 탑재되는 복수의 탑재부와, 상기 복수의 발광소자칩들을 회로 연결하는 복수의 연결부와, 상기 복수의 연결부 중 적어도 어느 하나에서 연장된 단자부를 포함할 수 있다.
상기 복수의 연결부는, 탑재되는 복수의 발광소자칩들 사이를 직렬로 연결시키는 중간 연결부와, 탑재되는 복수의 발광소자칩들 중 직렬회로의 전단에 위치한 발광소자칩의 제1전극에 전기적으로 연결되는 제1연결부와, 탑재되는 복수의 발광소자칩들 중 직렬회로의 후단에 위치한 발광소자칩의 제2전극에 전기적으로 연결되는 제2연결부를 포함하고, 상기 단자부는, 상기 제1 연결부에서 연장되어 형성된 제1 단자와 상기 제2 연결부에서 연장되어 형성된 제2 단자를 포함할 수 있다.
상기 제1 연결부, 상기 중간 연결부, 상기 제2 연결부는 일렬 배열되며, 상기 제1 단자는 상기 일렬 배열의 전단 쪽의 제1 전단자와, 상기 일렬 배열의 후단 쪽의 제1 후단자를 포함하고, 상기 제2 단자는 상기 일렬 배열의 전단 쪽의 제2 전단자와 상기 일렬 배열의 후단 쪽의 제2 후단자를 포함하며, 상기 연결부는 상기 일렬 배열의 일측을 따라 상기 제1 연결부에서 상기 제1 후단자로 연장되어 형성된 제1 연장부와, 상기 일렬 배열의 타측을 따라 상기 제2 연결부에서 상기 제2 전단자로 연장되어 형성된 제2 연장부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 탑재부를 제외한 리드 프레임 영역은 상기 내부공간에 노출된 구조로 형성될 수 있다.
상기 장착부는 상기 광원 모듈을 사이에 두고 이격된 두 부분으로 나뉘어지고, 상기 두 부분 각각에는 상기 광원 모듈이 끼워져 결합되도록 인입된 홈이 형성될 수 있다.
상기 장착부에는 다수의 관통홀이 형성될 수 있다.
상기 확산커버는 원통형, 타원통형, 다면체통형, 모서리가 라운드처리된 다면체통형 중 어느 하나의 형상으로 될 수 있으며, 상기 장착부는 상기 통형의 축 방향과 나란하게 연장 형성되고, 상기 통형 단면의 중심보다 아래 위치에 배치될 수 있다.
상기 확산커버에는 상기 내부공간이 외부와 소통되게 하는 적어도 하나의 홀이 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 리드 프레임에서 상기 단자부를 제외한 영역은 절연성 수지 물질로 덮힐 수 있으며, 이 경우, 상기 장착부는 방열구조물로 이루어질 수 있다.
상기 방열구조물은 상기 광원 모듈이 안착되는 안착 플레이트부와 상기 안착 플레이트의 양측에 상기 광원모듈의 양 모서리부가 끼워져 결합되는 홈이 구비된 결합부를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 방열구조물의 외관 형상은 원통형 형상의 일부를 포함할 수 있다.
상기 확산 커버는 원통형, 타원통형, 다면체통형, 모서리가 라운드처리된 다면체통형 형상의 일부를 포함하며, 상기 안착 플레이트부는 상기 통형의 축과 나란한 방향을 따라 연장 형성되고, 상기 통형 단면의 중심보다 아래 쪽에 마련될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 광원 모듈은 복수의 유닛 모듈로 이루어지고, 상기 복수의 유닛 모듈 각각의 양단에는 전단자부와 후단자부가 각각 마련되고, 상기 복수의 유닛 모듈 중 어느 한 유닛 모듈의 후단자부와 이웃하는 유닛 모듈의 전단자부가 솔더링 결합될 수 있다.
상기 전단자부는 평탄한 일자형이고, 상기 후단자부는 상기 일자형과 맞물리는 형태로 꺾인 형상을 가지며, 상기 꺾인 형상의 일단은 인입된 홈을 갖도록 구부러진 형상일 수 있다.
상기 복수의 유닛 모듈 중 어느 한 유닛 모듈의 후단자부와 이웃하는 유닛 모듈의 전단자부가 솔더링 결합될 때, 상기 후단자부에서 인입된 홈을 형성하는 구부러진 형상 부분과 상기 전단자부가 만나는 지점이 솔더링 결합될 수 있다.
개시된 실시예들에 따른 조명 장치는 리드 프레임 단위에서 발광소자칩들의 회로가 구현되고 패키징이 용이한 광원 모듈을 사용하여 공정 비용이 절감된다.
또한, 리드 프레임이 노출된 구조를 사용하는 경우, 별도의 방열 구조물이 구비되지 않아 경량의 조명 장치가 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치의 개략적인 구조를 보이는 사시도이다.
도 2는 도 1의 조명 장치에서 확산 커버의 저면을 보인 사시도이다.
도 3은 도 1의 조명 장치를 확산 커버의 축과 나란한 면으로 자른 단면도이다.
도 4은 도 1의 조명 장치에 채용되는 광원 모듈의 개략적인 구조를 보인 평면도이다.
도 5는 도 4의 광원 모듈에 사용된 리드 프레임과 발광소자칩부의 위치 관계를 개략적으로 도시한다.
도 6은 도 4의 광원 모듈의 A-A'선을 따라 본 개략적인 측단면도이다.
도 7는 도 6의 B 부분을 확대한 확대 단면도이다.
도 8는 도 4의 광원 모듈의 회로도이다.
도 9는 도 1의 조명 장치에 복수의 광원 모듈이 채용될 때의 연결 구조를 보인다.
도 10a는 본 발명의 다른 실시예에 조명 장치의 개략적인 단면도이고, 도 10b는 도 10a의 방열구조물의 변형예를 보인다.
도 11은 도 10의 조명 장치에 채용되는 광원 모듈의 개략적인 구조를 보이는 평면도이다.
도 12는 도 11의 광원모듈에 사용된 리드 프레임과 발광소자칩부의 위치 관계를 개략적으로 도시한다.
도 13는 도 11의 광원 모듈의 C-C'선을 따라 본 개략적인 측단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>
100, 101...광원모듈 110...리드 프레임
111,...제1 프레임부 111a...제1 연결부
111...제1 전단자 111c...제1 연장부
111...제1 후단자 112...제2 프레임부
112a...제2 연결부 112b...제2 후단자
112c...제2 연장부 112d...제2 전단자
113...중간 연결부 116, 116'..반사 캐비티 형성부
115...탑재부 120...결합부재
130...발광소자칩 141, 142...와이어
150, 151...반사 캐비티 210, 220...확산 커버
240, 270...장착부 243...장착홈
216, 246...홀 272...안착 플레이트부
274...결합부 300,500...조명 장치
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치의 개략적인 구조를 보이는 사시고, 도 2는 도 1의 조명 장치에서 확산 커버의 저면을 보인 사시도이며, 도 3은 도 1의 조명 장치를 확산 커버의 축과 나란한 면으로 자른 단면도이다.
도면들을 참조하면, 조명 장치(300)는 하나 이상의 광원 모듈(100)로 이루어진 광원부, 광원 모듈(100)이 수용되는 내부공간을 가지며, 광원 모듈(100)로부터 출사된 광을 확산시키는 확산 커버(210), 광원 모듈(100)이 장착되도록 확산 커버(210)에 인접 형성된 장착부(240)를 포함한다. 또한, 확산 커버(210)의 양단에는 전원공급부(260)와 연결될 단자(252)가 구비된 캡(250)이 결합된다.
광원부는 복수의 발광소자칩들과, 복수의 발광소자칩들이 탑재되며 탑재된 복수의 발광소자칩들을 회로 연결하는 리드프레임을 구비하는 하나 이상의 광원 모듈(100)로 이루어진다. 광원 모듈(100)의 상세한 구성에 대해서는 도 4 내지 도 8을 참조한 설명에서 후술할 것이다. 광원 모듈(100)은 발광소자칩들이 탑재되는 소정 탑재부 영역을 제외한 부분은 리드 프레임이 노출된 구조이다. 리드프레임은 메탈 베이스의 소재로 이루어져 방열 효과가 있으며, 즉, 발광소자칩에서 발생된 열은 리드프레임을 통해 주변 공기중으로 효율적으로 방출될 수 있다.
확산 커버(210)는 광원 모듈(100)이 수용되는 내부공간을 가지는 것으로, 광원 모듈(100)로부터 출사된 광을 확산 출사시키기 위해 마련된다. 확산 커버(210)의 재질로는 PC(poly carbonate), PMMA(Poly Methyl Methacrylate), Acrylic 등 소재 베이스의 투명 플라스틱, 유리(glass), 혹은 반투명 플라스틱이 사용될 수 있다. 또한, 확산 커버(210)는 투명 재질에 형광체나 확산재가 코팅된 구성일 수도 있다. 후술하겠지만, 광원 모듈(100)에 채용되는 발광다이오드칩에 형광체를 코팅하여 색변환을 도모할 수 있는데, 확산 커버(210)에도 이러한 형광체 또는 확산재를 코팅하여 색변환이나 선명도 등을 조절할 수 있다.
확산 커버(210)는 도시된 바와 같이 원통형 형상을 가질 수 있으며, 다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 확산 커버(210)의 형상으로는 다양한 단면 형상을 갖는 통 형상의 적어도 일부가 채용될 수 있으며, 예를 들어, 타원통형, 다면체통형, 모서리부분이 처리된 다면체통 형상등이 될 수 있다. 확산 커버(210)의 다양한 형상으로는 본 출원인의 디자인 출원 제 2010-012853호, 2010-012167호, 2010-012522호, 2010-012168호, 2010-011792호, 2010-013225호의 디자인들을 채용할 수 있다.
확산 커버(210)에는 또한, 상기 내부공간이 외부와 소통되게 하는 적어도 하나의 홀(216)이 형성될 수 있다. 이와 같은 홀(216)은 광원모듈(100)에서 발생된 열이 보다 효과적으로 외부로 방출되도록 마련되는 것이다. 홀(216)의 형상이나 개수는 도시된 형상, 개수에 한정되지 않으며, 적절히 조절될 수 있다.
장착부(240)는 광원 모듈(100)이 장착되는 곳으로, 도시된 바와 같이, 확산 커버(210)의 축 방향과 나란한 방향을 따라 연장 형성될 수 있다. 장착부(240)는 광원 모듈(100)을 사이에 두고 이격된 두 부분으로 나뉘어지고, 상기 두 부분 각각에는 상기 광원 모듈(100)이 끼워져 결합되도록 인입된 홈(243)이 형성될 수 있다. 장착부(240)는 확산 커버(210)와 일체형으로 형성될 수도 있고, 별도 제작되어 확산 커버(210)내에 결합되는 것도 가능하다. 또한, 장착부(240)에는 다수의 홀(246)이 형성될 수 있다. 이와 같은 홀(246)은 광원모듈(100)에서 발생된 열의 보다 효과적인 방열을 위해 마련되는 것이다. 홀(246)의 형상이나 개수는 도시된 형상, 개수에 한정되지 않으며, 적절히 조절될 수 있다.
도 3의 단면도를 참조하면, 장착부(240)는 원통형 확산 커버(210)의 중심보다 아래 위치에 배치될 수 있다. 이와 같은 배치는 광원 모듈(100)이 확산 커버(210)로부터 가능한 멀게 위치되게 하여, 발광소자칩들로부터 방출되는 광의 혼합 효과를 높여, 보다 향상된 색 균일도, 휘도 균일도를 구현하기 위한 것이다. 이와 같이, 확산 커버(210)가 형성하는 내부 공간에서 광원 모듈(100)의 배치 위치를 조절하여 컬러나 휘도의 균일도가 개선될 수 있고, 이 경우, 광원 모듈(100)에 채용되는 발광소자칩의 비닝(binning) 스펙을 보다 넓게 관리할 수 있으므로, 수율 면에서 유리해진다.
전원공급부(260)는 전원을 입력받는 인터페이스, 광원 모듈(100)에 공급되는 전원을 제어하는 전원 제어부등을 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 과전류를 차단하는 퓨즈와 전자파장애신호를 차폐하는 전자파 차폐필터를 포함할 수 있으며, 전원으로 교류전원이 입력되는 경우, 교류를 직류로 변환하는 정류부와, 조명모듈(100)에 적합한 전압으로 변환시켜주는 정전압 제어부를 포함할 수 있다. 만일 전원 자체가 조명 모듈(100)에 적합한 전압을 갖는 직류원(예를 들어, 전지)이라면, 정류부나 정전압 제어부가 생략될 수도 있을 것이다. 또한, 광원 모듈(100)의 발광소자칩으로 AC-LED와 같은 소자를 채용하는 경우, 교류 전원이 직접 광원 모듈(100)에 공급될 수 있으며, 이 경우도 정류부나 정전압 제어부가 구비되지 않을 수 있다.
이하, 도 4 내지 도 8을 참조하며, 광원 모듈(100)의 상세한 구성을 살펴보기로 한다. 도 4은 도 1의 조명 장치(300)에 채용되는 광원 모듈(100)의 개략적인 구조를 보인 평면도이다. 도 5는 도 4의 광원 모듈(100)에 사용된 리드 프레임(110)과 발광소자칩들(130)의 위치 관계를 개략적으로 도시한다. 도 6은 도 4의 광원 모듈(100)의 A-A'선을 따라 본 개략적인 측단면도이다. 도 7는 도 6의 B 부분을 확대한 확대 단면도이다. 도 8는 도 4의 광원 모듈(100)의 회로도이다.
도 4 내지 도 8을 참조하면, 광원 모듈(100)은 복수의 발광소자칩들(130), 복수의 발광소자칩들(130)을 외부에 전기적으로 연결하는 리드 프레임(110), 리드 프레임(110)의 분리된 부분들을 고정시키는 결합부재(120), 복수의 발광소자칩들(130) 각각에서 방출되는 광을 반사시켜 외부로 가이드하는 반사면(150a)이 형성된 반사 캐비티(150)를 포함한다.
리드 프레임(110)은 알루미늄, 구리와 같은 금속 판제가 프레스 가공, 식각 가공 등을 통해 도 5에 도시된 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 리드 프레임(110)은 서로 분리된 제1 프레임부(111)와, 제2 프레임부(112)와, 중간 연결부들(113)을 포함하며, 이들 분리된 제1 프레임부(111)와, 제2 프레임부(112)와, 중간 연결부들(113)은 절연성 수지로 된 결합부재(120)와 반사 캐비티(150)에 의해 결합 고정된다.
제1 프레임부(111)는 제1 연결부(111a)와, 제1 전단자(front terminal)(111b)와, 제1 연장부(111c)와, 제1 후단자(rear terminal)(111d)를 포함한다. 제1 연결부(111a)는 일렬 배열된 복수의 발광소자칩들(130) 중에서 가장 앞단에 위치한 제1 발광소자칩(130a)의 -극에 연결된다. 한편, 제1 전단자(111b)는 제1 연결부(111a)에서 전단 방향으로 연장되어 형성되며, 제1 후단자(111d)는 제1 연결부(111a)에서 후단 방향으로 연장되어 형성된다. 제1 연결부(111a)와 제1 후단자(111d)를 연결하는 제1 연장부(111c)는 복수의 발광소자칩들(130)의 일렬 배열의 일측을 따라 중간 연결부(113)와 소정 거리로 이격되어 있다.
제2 프레임부(112)는 제2 연결부(112a)와, 제2 후단자(112b)와, 제2 연장부(112c)와, 제2 전단자(111d)를 포함한다. 제2 연결부(112a)는 일렬 배열된 복수의 발광소자칩들(130) 중에서 가장 후단에 위치한 제6 발광소자칩(130f)의 +극에 연결된다. 한편, 제2 후단자(112b)는 제2 연결부(112a)에서 후단 방향으로 연장되어 형성되며, 제2 전단자(112d)는 제2 연결부(112a)에서 전단 방향으로 연장되어 형성된다. 제2 연결부(112a)와 제2 전단자(112d)를 연결하는 제2 연장부(112c)는 복수의 발광소자칩들(130)의 일렬 배열의 다른 측을 따라 중간 연결부(113)와 소정 거리로 이격되어 있다.
제1 전단자(111b)와 제2 전단자(112d)는 광원 모듈(100)의 앞단에 위치하여 -극 단자와 +극 단자가 되며, 제1 후단자(111d)와 제2 후단자(112b)는 광원 모듈(100)의 후단에 위치하여 -극 단자와 +극 단자가 되어, 광원 모듈(100)의 단자부를 이룬다. 광원 모듈(100)은 노출된 단자부를 통해, 소켓이나 그밖의 다양한 형식의 코넥터에 끼워져, 조명장치의 조명 모듈로 사용될 수 있으며, 별도의 PCB기판등에 납땜하거나 하는 과정이 불필요하다. 본 실시예의 단자부는 전단자(111b, 112d)와 후단자(111d, 112b)가 모두 마련된 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 어느 한쪽이 생략될 수도 있을 것이다.
중간 연결부(113)는 제1 연결부(111a)와 제2 연결부(112a)의 사이에 위치한다. 중간 연결부(113)는 복수의 발광소자칩들(130)의 사이에서 +극과 -극을 연결하는 것으로, 복수의 발광소자칩들(130)의 개수보다 하나가 적게 마련될 수 있다. 가령, 도면에 도시된 바와 같이 복수의 발광소자칩들(130)이 6개가 있는 경우, 중간 연결부(113)는 5개가 마련된다.
이러한 중간 연결부(113)는 제1 연결부(111a) 및 제2 연결부(112a)와 함께 복수의 발광소자칩들(130)을 직렬 회로 연결한다. 이러한 복수의 발광소자칩들(130)의 회로는 도 8에서와 같은 회로도로 표시될 수 있다.
복수의 중간 연결부(113) 및 제2 연결부(112a)에는 복수의 발광소자칩들(130)이 탑재되는 탑재부(115)가 마련된다. 즉, 탑재부(115)는 복수의 중간 연결부(113) 및 제2 연결부(112a) 각각의 일부 영역에 마련되며, 복수의 발광소자칩들(130)의 접합을 용이하게 하는 본딩 패드(미도시)가 부착되어 있을 수 있다. 한편, 도 2에서 참조번호 116은 반사 캐비티(150)가 마련되는 영역, 즉 반사 캐비티 형성부를 표시한다. 이러한 반사 캐비티 형성부(116)는 제1 연결부(111a), 중간 연결부(113), 제2 연결부(112a)의 인접한 영역들에 걸쳐져 마련되므로, 반사 캐비티(150)에 의해 제1 연결부(111a), 중간 연결부들(113), 및 제2 연결부(112a)들이 고정 결합된다.
나아가, 리드 프레임(110)에서 복수의 발광소자칩들(130)의 전기적 연결을 위한 부분이나 단자부를 제외한 나머지 부분에는 절연성 재질로 코팅하여 절연막(미도시)을 형성할 수도 있다. 이러한 절연막은 반사 캐비티(150)와 동일 재질로 형성될 수 있으며, 반사 캐비티(150) 형성시 함께 형성될 수 있다.
복수의 발광소자칩들(130)은 두 개 전극을 소자로서, +극과 -극을 구비한 발광다이오드칩(Light emiiting diode chip)일 수 있다. 발광다이오드칩은 발광다이오드칩을 이루는 화합물반도체의 재질에 따라 청색, 녹색, 적색 등을 발광할 수 있다. 예를 들어, 청색 발광을 위해 발광다이오드칩은 GaN과 InGaN이 교번되어 형성된 복수의 양자 우물층 구조의 활성층을 가질 수 있으며, 이러한 활성층의 상하부에 AlXGaYNZ의 화합물반도체로 형성된 P형 클래드 층과 N형 클래드 층이 형성될 수 있다. 나아가, 발광다이오드칩 표면에 형광코팅을 하여 백색광을 발광토록 할 수도 있다. 그밖에, 본 출원인의 한국 특허 출원, 출원번호 제2010-015422호나 제2010-018259호에 개시된 발광다이오드칩이 본 실시예의 발광소자칩으로 사용될 수 있다. 본 실시예는 발광소자칩이 발광다이오드칩인 경우를 설명하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 복수의 발광소자칩들(130)은 UV 광다이오드칩, 레이저 다이오드칩, 유기발광 다이오드칩 등일 수 있다.
복수의 발광소자칩들(130)은 일렬 배열되며, 리드 프레임(110)에 의해 직렬로 회로 연결된다. 이러한 복수의 발광소자칩들(130) 각각은 도 7에 도시되듯이, 복수의 발광소자칩들(130)의 기판면이 리드 프레임(110)의 중간 연결부(113)나 제2 연결부(112a)에 접합되며, 와이어(141, 142)에 의해 서로 이격되어 있는 제1 연결부(111a), 중간 연결부(113), 및 제2 연결부(112a)에 전기적으로 배선되어 있다. 제1 연결부(111a), 중간 연결부(113), 및 제2 연결부(112a)들이 이격되어 있는 갭(G)은 반사 캐비티(150)와 같은 재질로 채워지거나 비워져 있을 수 있다.
본 실시예는 발광소자칩들(130)이 6개 마련된 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 발광소자칩들(130)의 개수는, 광원 모듈(100)이 이용되는 조명장치의 전원에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 한편, 본 실시예에 있어서, 리드 프레임(110)은 발광소자칩들(130)의 일렬 배열 방향을 따라 반복적인 패턴을 가지고 있으므로, 요구되는 발광소자칩들(130)의 개수에 따라 중간 연결부(113)의 개수를 용이하게 변경할 수 있다.
반사 캐비티(150)는 복수의 발광소자칩들(130) 각각에 마련될 수 있다. 이러한 반사 캐비티(150)는 복수의 발광소자칩들(130)에서 방출되는 광을 반사면(150a)으로 반사시켜 소정의 각도 범위에서 출사될 수 있도록 하며, 복수의 발광소자칩들(130)에서 방출되는 광의 외부로의 추출효율을 향상시킨다. 반사 캐비티(150)는 결합부재(120)와 함께 사출공정을 통해 동시에 형성될 수 있다. 이 경우, 반사 캐비티(150)는 결합부재(120)와 동일한 절연성 부재로 형성될 것이다.
반사 캐비티(150)의 내부 공간에는 발광소자칩들(130)이 실장된 후, 발광소자칩들(130)를 보호하도록 투과성 수지(160)로 채워질 수 있다. 나아가, 투과성 수지(160)에는 형광체를 포함하여, 소정의 형광빛을 방출하도록 할 수 있다. 예를 들어, 발광소자칩들(130)이 청색 발광다이오드칩이나 자외선(UV) 발광 다이오드칩인 경우, 투과성 수지(160)에 황색, 적색 및 녹색 형광체 분말을 포함되도록 하여, 백색광이 방출되도록 할 수 있다.
본 실시예에서 발광소자칩들(130)의 실장은 반사 캐비티(150) 내에서 와이어 본딩된 경우를 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
리드 프레임(110) 상에 발광소자칩들(130)이 탑재되는 구조는 도시된 구조외에도 다양한 변형이 가능한데, 예를 들어, 발광소자칩들(130) 위에 상에 렌즈가 더 구비되거나, 또는, 반사 캐비티(150)가 생략된 구조도 가능하다. 또한, 발광소자칩들(150)이 리드 프레임(110) 상에 플립칩 본딩되는 구조도 가능하다.
발광소자칩들(130)의 본딩 구조나 발광소자칩(130)들로부터 방출된 광을 출력하는 구체적 구조, 리드 프레임(110) 구체적 형상의 다양한 변형을 포함하는 광원 모듈(100)의 설계예들에 대해서는 본 출원인의 한국 특허출원 출원번호 제2010-0038180호를 참조할 수 있으며, 개시된 예들은 본 발명에 채용될 수 있다.
또한, 상술한 설명에서, 광원 모듈(100)이 탑재된 발광소자칩(130)들을 직렬 연결하는 형태의 리드프레임(110) 구조를 채용하는 것으로 설명되었지만, 이는 예시적인 것이다. 예를 들어, 탑재된 발광소자칩들(130)을 병렬 연결하는 형태의 리드프레임 구조가 채용될 수 있으며, 발광소자칩(130)들을 직, 병렬 혼합 회로의 형태로 연결하는 리드프레임 구조가 채용될 수도 있다.
또한, 상술한 설명에서, 광원부로 하나의 광원 모듈(100)이 채용되는 것으로 설명되었지만, 이는 예시적인 것이다. 복수의 광원 모듈(100)이 광원부로 채용될 수 있으며, 예를 들어, 발광소자칩들(130)이 직렬 회로 형태로 연결된 광원 모듈(100) 복수개가 병렬 연결되는 구성이 광원부에 채용될 수 있다. 이 외에, 발광소자칩들(130)간, 복수의 광원모듈(100) 간에 자유로운 직, 병렬 회로 구성이 가능한 것은 물론이다.
도 9는 도 1의 조명 장치(300)의 광원부로 복수의 광원 모듈(100)이 채용될 때의 연결 구조를 보인다. 조명 장치(300)의 용도에 알맞게, 즉, 조명 장치(300)의 크기나 밝기 등을 고려하여, 광원부를 구성하는 광원 모듈(100)의 개수가 정해질 수 있다. 이웃하는 광원 모듈(100) 간의 연결은 광원 모듈(100)의 리드프레임 후단자부와, 이웃하는 광원 모듈(100)의 전단자부를 솔더링(soldering) 결합에 의할 수 있는데, 이 경우, 전단자부와 후단자부의 형상은 다소 변형될 수 있다. 즉, 전단자부인 제1전단자(111b), 제2전단자(112d)는 평탄한 일자형으로 형성되고, 후단자부인 제1후단자(111d), 제2후단자(112b)는 제1전단자(111b) 및 제2전단자(112d)의 일자형 형상과 맞물리는 형태로 꺾인 형상을 갖는다. 제1후단자(111d), 제2후단자(1112b)의 꺾인 형상의 일단은 인입된 홈을 갖도록 구부러진 형상이 될 수 있는데, 예를 들어, 도시된 바와 같이 'ㄷ'자 형상이 될 수 있다. 이와 같은 형상은 제1 후단자(111d), 제2후단자(112b)에 제1전단자(111b), 제2전단자(112d) 각각이 솔더링 결합될 때, 제1후단자(111d), 제2후단자(112b)의 인입된 홈을 이루는 'ㄷ'자형 부분과 제1전단자(111b), 제2전단자(112d)가 만나는 지점이 솔더링 결합된다. 이와 같은 형태로 솔더링 하는 경우, 예를 들어, 'ㄷ'자 형상 부근에만 납이 머물러 있고 아래로 잘 떨어지지 않기 때문에 주변부를 오염시키지 않고 깔끔한 솔더링이 가능하다. 또한, 인장력도 우수하여, 복수의 광원 모듈(100)을 연결할 때 광원 모듈(100) 간 간격을 일정하게 유지하기에 보다 용이하다.
도 10a는 본 발명의 다른 실시예에 조명 장치(500)의 개략적인 단면도이고, 도 10b는 도 10a의 방열구조물의 변형예를 보인다. 도 11은 도 10의 조명 장치에 채용되는 광원 모듈(101)의 개략적인 구조를 보이는 평면도이며, 도 12는 도 11의 광원 모듈(101)에 사용된 리드 프레임과 발광소자칩부의 위치 관계를 개략적으로 도시한다. 또한, 도 13는 도 11의 광원 모듈의 C-C'선을 따라 본 개략적인 측단면도이다.
본 실시예의 조명 장치(500)에 채용된 광원 모듈(101)은 단자부를 제외한 리드 프레임 영역이 절연성 물질로 덮혀 있다는 점에 도 1의 조명 장치(300)의 광원 모듈(100)과 차이가 있다. 광원 모듈(101)의 상세한 구성은 도 11 내지 도 13을 참조하여 후술할 것이다. 광원 모듈(101)의 이러한 차이점에 따라, 조명 장치(500)의 구성은 도 1의 조명 장치(300)의 구성과 차이점을 갖게 되며, 이를 중심으로 설명한다.
광원 모듈(101)이 장착되는 장착부(270)는 방열구조물로 이루어지게 된다. 방열구조물은 Cu, Al과 같은 메탈 베이스의 소재를 사용하며, 열의 효과적인 방출을 위해 표면적을 늘리기 위한 굴곡이나 패턴이 포함될 수 있다. 예를 들어, 도 10b에 도시된 바와 같이, 굴곡 패턴을 포함하는 형상의 방열구조물로 된 장착부(270')가 광원 모듈(101)에 채용될 수 있다.
장착부(270)는 광원 모듈(101)이 안착되는 안착 플레이트부(272)와 안착 플레이트부(272)의 양측에 광원 모듈(101)의 양 모서리부가 끼워져 결합되는 홈이 구비된 결합부(274)를 포함하는 형상으로 구성될 수 있다. 결합부(274)의 높이는 안착 플레이트부(272)에 안착된 광원 모듈(101) 중심부의 높이보다 얇게 하여 광원 모듈(101)로부터 방출된 광이 방열구조물과 간섭되지 않도록 한다. 장착부(270)는 이러한 안착 플레이트부(272)와 결합부(274)를 포함하는 형상으로써, 다양한 외관 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이 원통 형상의 적어도 일부를 포함할 수 있으며, 또한, 원통 형상의 직경은 확산 커버(220)의 형상에 대응하는 크기가 될 수 있다. 다만, 도시된 형상에 제한되지는 않는다.
확산 커버(220)는 원통형 형상의 일부를 포함한다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 도 1 내지 도 3의 확산 커버(210)에 대한 설명에서 기술한 바와 같이, 다양한 단면 형상을 갖는 통 형상, 예를 들어, 타원형통, 다면체통, 모서리부분이 라운드 처리된 다면체통 형상 등의 일부를 포함하는 형상이 될 수 있다.
안착 플레이트부(272)는 상기 원통형의 축과 나란한 방향을 따라 연장 형성되고, 상기 원통형의 중심보다 아래 쪽에 마련될 수 있다. 이와 같은 배치는 전술한 실시예의 조명 장치(300)에서 설명한 바와 같이, 광원 모듈(101)과 확산 커버(220) 사이의 거리를 증가시켜 색 균일, 휘도 균일성의 향상을 도모하는 것이다.
도 11 내지 도 13을 참조하여 광원 모듈(101)의 상세한 구성을 살펴본다. 본 실시예의 광원 모듈(101)은 리드프레임이 단자부(111b, 111d, 112b, 112d)만 노출되고 나머지 영역은 절연성 물질로 덮힌 구조이다. 상기 절연성 물질은 반사 캐비티(151)를 형성하는 물질이 될 수 있으며, 즉, 본 실시예는 반사 캐비티(151)의 형상에서 도 4 내지 도 8를 참조하여 설명한 광원 모듈(100)과 차이가 있다. 따라서, 반사 캐비티(151)를 중심으로 설명하기로 한다.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 반사 캐비티(151)는 발광소자칩들(130)의 배열 방향의 수직한 방향으로 연장되어 제1 연장부(111c) 및 제2 연장부(112c)를 덮는다. 즉, 반사 캐비티 형성부(116')는 제1 연장부(111c) 및 제2 연장부(112c)의 외측을 포괄한다. 반사 캐비티(151)는 절연성 수지로 형성될 수 있다. 반사 캐비티(151)가 제1 연장부(111c) 및 제2 연장부(112c)까지 연장되어 마련됨에 따라, 제1 연결부(111a), 중간 연결부(113), 제2 연결부(112a) 뿐만 아니라 제1 연장부(111c) 및 제2 연장부(112c)까지 포괄적으로 고정 결합시킬 수 있다. 따라서, 본 실시예의 경우, 별도의 결합부재(도 4의 120) 없이 반사 캐비티(151)에 의해 리드 프레임(110)이 일체로 고정 결합된다. 나아가, 반사 캐비티(151)가 제1 연장부(111c) 및 제2 연장부(112c)의 외측을 덮음에 따라, 광원 모듈(101)의 절연성을 향상시킬 수 있다.
반사 캐비티(151)의 두께는 일정하지 않으며, 발광소자칩(130) 주변 소정영역은 반사면(151a) 형성에 알맞은 두께로 하고 그 주변부의 두께는 얇게 형성할 수 있다. 즉, 제1연장부(111c), 제2연장부(112c) 상부 영역에서는 반사 캐비티(151)의 두께를 보다 얇게 한다. 이와 같은 구성은 방열구조물로 이루어진 장착부(270)의 결합부(274) 높이가 이에 장착된 광원 모듈(101) 중심부의 높이보다 낮게 형성됨을 고려한 것이다. 즉, 결합부(174)의 인입 홈에 광원 모듈(101)의 양 모서리가 끼워질 수 있도록 반사 캐비티(151) 주변부 쪽의 두께를 얇게 형성한다.
이러한 반사 캐비티(151)는 도 13에 도시된 바와 같이 발광소자칩들(130)이 탑재되는 리드 프레임(110)의 상, 하부에 마련될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것이고, 반사 캐비티(151)가 리드 프레임(110)의 상부에만 마련되고, 리드 프레임(110)의 하부는 노출되게 할 수 있다. 이 경우, 발광소자칩들(130)에서 방출되는 열이 보다 효과적으로 방출될 수 있을 것이다.
본 실시예의 조명 장치(500)도 또한, 도 9에서 설명한대로, 복수의 광원 모듈이 채용될 때의 연결구조를 채용할 수 있다. 즉, 광원 모듈(101)이 단자부를 도 9에서 설명한 형상대로 변형하고, 복수의 광원 모듈(101)을 솔더링 연결할 수 있으며, 이 경우, 솔더링 단계는 방열구조물로 이루어지는 장착부(270)에 광원 모듈(101)을 장착하기 전이나, 또는 장착한 후에 행해지는 것이 가능하다.
이러한 본원 발명인 조명장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (21)

  1. 복수의 발광소자칩들과, 상기 복수의 발광소자칩들이 탑재되며 탑재된 복수의 발광소자칩들을 회로 연결하는 리드프레임을 구비하는 하나 이상의 광원 모듈로 이루어진 광원부;
    상기 광원 모듈이 수용되는 내부공간을 가지며, 상기 광원 모듈로부터 출사된 광을 확산시키는 확산 커버;
    상기 광원 모듈이 장착되도록 상기 확산 커버에 인접 형성된 장착부;를 포함하는 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리드프레임은,
    상기 복수의 발광소자칩들이 탑재되는 복수의 탑재부와, 상기 복수의 발광소자칩들을 회로 연결하는 복수의 연결부와, 상기 복수의 연결부 중 적어도 어느 하나에서 연장된 단자부를 포함하는 조명 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 연결부는,
    탑재되는 복수의 발광소자칩들 사이를 직렬로 연결시키는 중간 연결부와, 탑재되는 복수의 발광소자칩들 중 직렬회로의 전단에 위치한 발광소자칩의 제1전극에 전기적으로 연결되는 제1연결부와, 탑재되는 복수의 발광소자칩들 중 직렬회로의 후단에 위치한 발광소자칩의 제2전극에 전기적으로 연결되는 제2연결부를 포함하고,
    상기 단자부는,
    상기 제1 연결부에서 연장되어 형성된 제1 단자와 상기 제2 연결부에서 연장되어 형성된 제2 단자를 포함하는 조명 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 연결부, 상기 중간 연결부, 상기 제2 연결부는 일렬 배열되며,
    상기 제1 단자는 상기 일렬 배열의 전단 쪽의 제1 전단자와, 상기 일렬 배열의 후단 쪽의 제1 후단자를 포함하고,
    상기 제2 단자는 상기 일렬 배열의 전단 쪽의 제2 전단자와 상기 일렬 배열의 후단 쪽의 제2 후단자를 포함하며,
    상기 연결부는 상기 일렬 배열의 일측을 따라 상기 제1 연결부에서 상기 제1 후단자로 연장되어 형성된 제1 연장부와, 상기 일렬 배열의 타측을 따라 상기 제2 연결부에서 상기 제2 전단자로 연장되어 형성된 제2 연장부를 포함하는 조명 장치.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탑재부를 제외한 리드 프레임 영역은 상기 내부공간에 노출된 구조로 형성된 조명 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 연장부 및 제2 연장부 각각은 상기 중간 연결부와 절연성 재질로 형성된 결합부재로 결합된 조명 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 장착부는 상기 광원 모듈을 사이에 두고 이격된 두 부분으로 나뉘어지고,
    상기 두 부분 각각에는 상기 광원 모듈이 끼워져 결합되도록 인입된 홈이 형성된 조명 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 장착부에는 다수의 관통홀이 형성된 조명 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 확산커버는 원통형, 타원통형, 다면체통형, 모서리가 라운드처리된 다면체통형 중 어느 하나의 형상으로 된 조명 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 장착부는
    상기 통 형상의 축 방향과 나란하게 연장 형성되고, 상기 통 형상 단면의 중심보다 아래 위치에 배치된 조명 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 확산커버에는 상기 내부공간이 외부와 소통되게 하는 적어도 하나의 홀이 형성된 조명 장치.
  12. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리드 프레임에서 상기 단자부를 제외한 영역은 절연성 물질로 덮힌 조명 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 장착부는 방열구조물로 이루어지는 조명 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 방열구조물은
    상기 광원 모듈이 안착되는 안착 플레이트부와
    상기 안착 플레이트의 양측에 상기 광원모듈의 양 모서리부가 끼워져 결합되는 홈이 구비된 결합부를 포함하여 구성된 조명 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 방열구조물의 외관 형상은 원통형 형상의 일부를 포함하는 형상인 조명장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 방열구조물의 외관 형상은 굴곡 패턴을 포함하는 조명 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 확산 커버는 원통형, 타원통형, 다면체통형, 모서리가 라운드 처리된 다면체통형 중 어느 한 형상의 일부를 포함하며,
    상기 안착 플레이트부는 상기 통 형상의 축과 나란한 방향을 따라 연장 형성되고, 상기 통 형상 단면의 중심보다 아래 쪽에 마련되는 조명 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는 복수의 광원 모듈로 이루어지고,
    상기 복수의 광원 모듈 각각의 양단에는 전단자부와 후단자부가 각각 마련되고,
    상기 복수의 광원 모듈 중 어느 한 광원 모듈의 후단자부와 이웃하는 광원 모듈의 전단자부가 솔더링 결합되는 조명장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 전단자부는 평탄한 일자형이고,
    상기 후단자부는 상기 일자형과 맞물리는 형태로 꺾인 형상을 가지며, 상기 꺾인 형상의 일단은 인입된 홈을 갖도록 구부러진 형상인 조명 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 후단자부의 일단은 'ㄷ'자 형상인 조명 장치.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 복수의 유닛 모듈 중 어느 한 유닛 모듈의 후단자부와 이웃하는 유닛 모듈의 전단자부가 솔더링 결합될 때,
    상기 후단자부에서 인입된 홈을 갖도록 구부러진 형상 부분과 상기 전단자부가 만나는 지점이 솔더링 결합되는 조명 장치.
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