KR20130076083A - 발광소자 모듈 - Google Patents
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Abstract
실시예는 기판, 상기 기판 위에 배치되어 상기 기판으로부터 제어 신호를 받는 복수의 발광소자 패키지, 그리고 상기 기판과 상기 발광소자 패키지 사이의 물리적 결합으로 상기 제어 신호를 전달하는 결합부를 포함하며, 상기 결합부는 상기 모듈 기판의 상면으로부터 돌출되어 있는 결합돌기, 그리고 상기 발광소자 패키지의 하면으로부터 함몰되어 상기 결합돌기와 결합하는 결합홈을 포함하는 발광소자 모듈을 제공한다. 따라서, 모듈 기판과 발광소자 패키지 사이에 전기적 연결을 솔더링 없이 물리적 결합으로 수행함으로써 제조 공정이 단순해지고 비용이 절감된다. 또한, 솔더링을 사용하지 않음으로 환경 친화적이며, 불량 발생 시에 발광소자 패키지를 분리하여 교체 가능함으로 수율을 향상시킬 수 있다.
Description
실시예는 발광 다이오드를 라이트 유닛으로 형성하는 표시 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)는 GaAs 계열, AlGaAs 계열, GaN 계열, InGaN 계열 및 InGaAlP 계열 등의 화합물 반도체 재료를 이용하여 발광원을 구성할 수 있다.
이러한 발광 다이오드는 패키지화되어 다양한 색을 방출하는 발광 장치로 이용되고 있으며, 발광 장치는 칼라를 표시하는 점등 표시기, 문자 표시기 및 영상 표시기 등의 다양한 분야에 광원으로 사용되고 있다.
실시예는 새로운 구조를 가지는 발광소자 모듈을 제공한다.
실시예는 솔더링 없이 전기적 연결이 가능한 발광소자 모듈을 제공한다.
실시예는 기판, 상기 기판 위에 배치되어 상기 기판으로부터 제어 신호를 받는 복수의 발광소자 패키지, 그리고 상기 기판과 상기 발광소자 패키지 사이의 물리적 결합으로 상기 제어 신호를 전달하는 결합부를 포함하며, 상기 결합부는 상기 모듈 기판의 상면으로부터 돌출되어 있는 결합돌기, 그리고 상기 발광소자 패키지의 하면으로부터 함몰되어 상기 결합돌기와 결합하는 결합홈을 포함하는 발광소자 모듈을 제공한다.
본 발명에 따르면, 모듈 기판과 발광소자 패키지 사이에 전기적 연결을 솔더링 없이 물리적 결합으로 수행함으로써 제조 공정이 단순해지고 비용이 절감된다.
또한, 솔더링을 사용하지 않음으로 환경 친화적이며, 불량 발생 시에 발광소자 패키지를 분리하여 교체 가능함으로 수율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 표시 장치를 I-I'으로절단한 단면도이다.
도 3은 도 1의 발광 모듈의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 발광 모듈을 나타내는 단면도이다.
도 5는 발광소자를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 1의 발광 모듈의 다른 실시예에 따른 단면도이다.
도 7은 도 6의 A영역의 모듈 기판의 결합부를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 조명 장치의 사시도이다.
도 9는 도 8의 조명 장치의 분해 사시도이다.
도 10은 도 8의 조명 장치의 단면도이다.
도 11은 도 8의 조명 장치의 발광 모듈의 결합을 나타내는 분해 사시도이다.
도 12는 도 11의 결합부의 단면도이다.
도 13은 도 8의 조명 장치의 결합부의 다른 실시예를 나타내는 상면도이다.
도 2는 도 1의 표시 장치를 I-I'으로절단한 단면도이다.
도 3은 도 1의 발광 모듈의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 발광 모듈을 나타내는 단면도이다.
도 5는 발광소자를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 1의 발광 모듈의 다른 실시예에 따른 단면도이다.
도 7은 도 6의 A영역의 모듈 기판의 결합부를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 조명 장치의 사시도이다.
도 9는 도 8의 조명 장치의 분해 사시도이다.
도 10은 도 8의 조명 장치의 단면도이다.
도 11은 도 8의 조명 장치의 발광 모듈의 결합을 나타내는 분해 사시도이다.
도 12는 도 11의 결합부의 단면도이다.
도 13은 도 8의 조명 장치의 결합부의 다른 실시예를 나타내는 상면도이다.
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.
실시예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하에서는 도 1 내지 도 5를 참고하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 표시 장치를 I-I'으로 절단한 단면도이고, 도 3은 도 1의 발광 모듈의 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 발광 모듈을 나타내는 단면도이며, 도 5는 발광소자를 나타내는 단면도이다.
제1 실시예에 따른 표시 장치는 백라이트 유닛과, 백라이트 유닛으로부터 빛을 제공받아 영상을 디스플레이하는 표시 패널을 포함한다. 따라서, 이하에서는 표시 장치를 설명함으로써 백라이트 유닛도 함께 설명하도록 한다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 제1 실시예에 따른 표시 장치는 바텀 프레임(10), 바텀 프레임(10) 내에 형성되는 발광 모듈(20), 반사 시트(25) 및 도광판(30)을 포함한다.
이러한 표시 장치는 발광 모듈(20), 반사 시트(25) 및 반사 시트(25) 위에 도광판(30)이 형성되어 발광부를 이루며, 도광판(30) 위에 광학 시트(40), 광학 시트(40) 위에 표시 패널(60)과 표시 패널(60) 위에 탑 프레임(70)이 형성된다.
바텀 프레임(10)은 서로 마주보는 두 개의 장변 및 장변과 수직하며 서로 마주보는 두 개의 단변을 갖는 직사각형 형태의 평면 형상을 가지는 바닥면과 바닥면으로부터 수직으로 연장된 4부분의 측면을 포함한다.
이러한 바텀 프레임(10)은 광학 시트(40) 위에 형성되는 지지 부재(50)와 결합하여 바텀 프레임(10) 내에 발광 모듈(20), 반사 시트(25), 도광판(30) 및 광학 시트(40)를 수납한다.
바텀 프레임(10)은 예를 들어, 금속 재질로 형성될 수도 있으며, 강성을 강화하기 위하여 바닥면에 복수의 볼록부(도시하지 않음)를 형성할 수 있다.
이러한 바텀 프레임(10)의 바닥면 위에는 반사 시트(25)가 형성된다.
한편, 반사 시트(25)는 반사재, 반사 금속판 등으로 구성되어 도광판(30)으로부터 누설되는 광을 재반사한다.
표시 장치는 복수의 발광 모듈(20) 및 복수의 반사 시트(25) 위로 발광 모듈(20)로부터 방출되는 빛을 확산 및 반사하여 면 광원으로 표시 패널(60)에 조사하는 도광판(30)이 형성되어 있다.
도광판(30)은 표시 패널(60)이 정의하는 한 화면에 대응하는 일체(one-body)형으로 형성되어 있다.
이러한 일체형의 도광판(30)은 상면 및 하면을 포함하며, 면 광원이 발생되는 상면은 평평하다.
상기 도광판(30)은 PC 재질 또는 PMMA(Poly methy methacrylate) 재질로 이루어질 수 있으며, 하부에 반사 패턴이 형성될 수 있다. 상기 반사 패턴은 각 코너를 기준으로 동심원 형상 또는 요철 형상의 패턴으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 도광판(30)은 형광체를 혼합하여 제조되거나, 상면에 형광체가 코팅될 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 도광판(30)은 한 화면에 대응하도록 다각형의 형상을 가지며, 화면의 형상에 따라 사각형, 바람직하게는 직사각형의 형상을 가질 수 있다.
상기 도광판(30)의 일 측에 발광 모듈(20)이 배치된다.
상기 발광 모듈(20)은 도 1과 같이 직사각형의 바(bar) 타입일 수 있다.
도 2 내지 도 3을 참고하면, 상기 발광 모듈(20)은 기판(21) 위에 형성되는 복수의 발광소자 패키지(23)를 포함한다.
상기 기판(21)은 상기 발광소자 패키지(23)를 구동하는 패턴이 형성되어 있는 모듈 기판(21)으로, 금속기판, 플렉시블 기판 등일 수 있다.
상기 기판(21)은 상기 도광판(30)의 측면과 평행하게 배치되어 있으며, 상기 기판(21)과 도광판(30) 사이에 발광소자 패키지(23)가 배치된다.
상기 모듈 기판(21) 상면에 복수의 발광소자 패키지(23)가 배치되어 있다.
상기 발광소자 패키지(23)는 모듈 기판(21)에 대하여 상면으로 빛을 방출하는 상면 발광 타입(top view)으로 도광판(30)의 측면으로 빛을 방출한다.
상기 기판(21) 상면에 상기 발광소자 패키지(23)와의 전기적 연결을 위한 패드(27)가 형성되어 있다.
상기 기판(21)은 발광소자 패키지(23)와의 물리적 연결을 위한 고정부를 포함한다.
상기 고정부는 상기 기판(21)의 상면으로부터 돌출되어 있으며, 발광소자 패키지와 결합하기 위한 결합돌기(22)를 포함한다.
상기 결합돌기(22)는 각 발광소자 패키지(23)에 대응하여 형성되어 있으며, 상기 발광소자 패키지(23)의 몸체(210)에 형성되어 있는 결합홈(211)과 물리적으로 결합하여 상기 발광소자 패키지(23)와 기판(21)을 고정한다.
상기 결합돌기(22)와 상기 결합홈(211)은 나사산이 형성되어 있을 수 있으며, 상기 기판(21) 위에서 상기 발광소자 패키지(23)를 회전시켜 나사결합할 수 있다.
이와 같이 결합부에 의해 물리적으로 발광소자 패키지(23)와 기판(21)이 결합함에 따라, 상기 발광소자 패키지(23)의 리드 프레임(230, 240)과 상기 기판(21)의 패드(27)가 물리적으로 접착하여 통전가능한 상태를 유지한다.
따라서, 별도의 솔더링 없이 통전가능하여 친환경적이고 경제적인 구성이 가능하다.
상기 기판(21) 위에 형성되는 발광소자 패키지(23)는 예를 들어, 발광 다이오드(LED, Light Emitting Diode)를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여 본 실시예에 적용되는 발광소자 패키지를 설명한다.
도 4를 참고하면, 상기 발광 소자 패키지(23)는 몸체(210), 상기 몸체(210) 상에 배치되는 적어도 하나의 발광 소자(250), 그리고 상기 몸체(210) 상에 배치되어, 상기 발광 소자(250)와 전기적으로 연결되는 제1 리드 프레임(230) 및 제2 리드 프레임(240)을 포함한다.
또한, 상기 발광 소자 패키지는(23)는 상기 발광 소자(250)를 보호하는 수지재(260)를 포함한다.
상기 수지재(260)는 투광성 수지로 형성되며, 형광체를 포함하지 않는다.
상기 몸체(210)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.
상기 몸체(210)는 전도성을 갖는 도체로 형성될 수도 있다. 몸체(210)가 전기 전도성을 갖는 재질인 경우, 몸체(210)의 표면에는 절연막(미도시)이 형성되어 몸체(210)가 제1 리드 프레임 및 제2 리드 프레임과 전기적으로 쇼트(short)되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 위에서 바라본 몸체(210)의 둘레 형상은 발광 소자 패키지(23)의 용도 및 설계에 따라 삼각형, 사각형, 다각형, 및 원형 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
상기 몸체(210)에는 상부가 개방되도록 캐비티(215)가 형성될 수 있다. 상기 캐비티(215)는 예를 들어, 사출 성형에 의해 형성되거나, 에칭에 의해 형성될 수 있다.
상기 캐비티(215)는 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(210)에 습식 식각(Wet Etching)을 실시하여 형성된 경우, 50°내지 60°의 경사를 가질 수 있다.
상기 몸체(210)의 바닥면에는 상기 결합돌기(22)와 대응되는 결합홈(211)이 형성되어 있다.
상기 결합홈(211)은 상기 결합돌기(22)의 높이와 같거나 큰 깊이를 가지며, 상기 결합 돌기와 결합홈(211)의 나사 결합에 의해 상기 리드(230, 240)와 패드(27)의 물리적 접착이 가능하도록 형성된다.
이때, 상기 결합돌기(22)는 캐비티(215) 바닥면으로 돌출되지 않는 깊이를 가진다.
상기 몸체(210) 위에 상기 제1 리드 프레임(230) 및 제2 리드 프레임(240)이 형성될 수 있다. 상기 제1 리드 프레임(230) 및 상기 제2 리드 프레임(240)은 상기 발광 소자(250)에 전원을 제공할 수 있다.
한편, 상기 제1, 2 리드 프레임(230,240)은 상기 캐비티(215) 내에 서로 이격되어 배치되어 있으며, 도 2와 같이 몸체(210)의 바닥면에 노출되어 외부로 돌출되는 리드를 가진다.
상기 발광 소자(250)는 상기 몸체(210) 상에 탑재될 수 있다. 상기 몸체(210)가 상기 캐비티(215)를 포함하는 경우, 상기 발광 소자(250)는 상기 캐비티(215) 내에 탑재될 수 있다.
상기 발광 소자(250)는 상기 몸체(210) 상에 직접 탑재되거나, 제1 또는 제2 리드 프레임(230,240) 위에 전기적으로 접착될 수 있다.
발광 소자(250)는 와이어 본딩, 다이 본딩, 플립 본딩 방식을 선택적으로 이용하여 탑재할 수 있으며, 이러한 본딩 방식은 칩 종류 및 칩의 리드 프레임 위치에 따라 변경될 수 있다.
발광 소자(250)는 III족과 V족 원소의 화합물 반도체 예컨대 AlInGaN, InGaN, GaN, GaAs, InGaP, AllnGaP, InP, InGaAs 등의 계열의 반도체를 이용하여 제조된 반도체 발광소자를 선택적으로 포함할 수 있다.
도 5를 참고하면, 발광 소자(250)는 기판(251), 제1도전형 반도체층(253), 활성층(255), 제2도전형 반도체층(257), 전극층(259)을 포함한다.
상기 기판(251)은 투광성, 절연성 또는 도전성 기판을 이용할 수 있으며, 예컨대, 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge, Ga2O3, LiGaO3 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 상기 기판(251)의 상면에는 복수의 돌출부가 형성될 수 있으며, 상기의 복수의 돌출부는 상기 기판(251)의 식각을 통해 형성하거나, 별도의 러프니스와 같은 광 추출 구조로 형성될 수 있다. 상기 돌출부는 스트라이프 형상, 반구형상, 또는 돔(dome) 형상을 포함할 수 있다. 상기 기판(251)의 두께는 30㎛~300㎛ 범위로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 기판(251) 위에는 버퍼층(도시하지 않음)이 형성되며, 상기 버퍼층은 2족 내지 6족 화합물 반도체를 이용하여 적어도 한 층으로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층은 III족-V족 화합물 반도체를 이용한 반도체층을 포함하며, 예컨대, InxAlyGa1 -x-yN (0=x=1, 0=y=1, 0=x+y=1)의 조성식을 갖는 반도체로서, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 등과 같은 화합물 반도체 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 버퍼층은 서로 다른 반도체층을 교대로 배치하여 초 격자 구조로 형성될 수 있다.
상기 버퍼층은 상기 기판(251)과 질화물 계열의 반도체층과의 격자 상수의 차이를 완화시켜 주기 위해 형성될 수 있으며, 결함 제어층으로 정의될 수 있다. 상기 버퍼층은 상기 기판(251)과 질화물 계열의 반도체층 사이의 격자 상수 사이의 값을 가질 수 있다.
상기 버퍼층 위에는 제1도전형 반도체층(253)이 형성될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(253)은 제1도전형 도펀트가 도핑된 3족-5족 화합물 반도체로 구현되며, 예컨대 nxAlyGa1 -x- yN (0=x=1, 0=y=1, 0=x+y=1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(253)이 N형 반도체층인 경우, 상기 제1도전형의 도펀트는 N형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함한다.
상기 버퍼층과 상기 제1도전형 반도체층(253) 사이에는 반도체층이 형성되며, 상기 반도체층은 서로 다른 제1층과 제2층이 교대로 배치된 초격자 구조로 형성될 수 있으며, 상기 제1층과 제2층의 두께는 수 Å이상으로 형성될 수 있다.
상기 제1도전형 반도체층(253)과 상기 활성층(255) 사이에는 제1도전형 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 제1도전형 클래드층은 GaN계 반도체로 형성될 수 있으며, 그 밴드 갭은 상기 활성층(255)의 장벽층의 밴드 갭 이상으로 형성될 수 있다. 이러한 제1도전형 클래드층은 캐리어를 구속시켜 주는 역할을 한다.
상기 제1도전형 반도체층(253) 위에는 활성층(255)이 형성된다. 상기 활성층(255)은 이중 접합, 단일 양자 우물, 다중 양자 우물(MQW), 양자 선, 양자 점 구조 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 활성층(255)은 우물층/장벽층이 교대로 배치되며, 상기 우물층/장벽층의 주기는 예컨대, InGaN/GaN, AlGaN/GaN, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN의 적층 구조를 이용하여 2~30주기로 형성될 수 있다.
상기 활성층(255) 위에는 제2도전형 클래드층이 형성되며, 상기 제2도전형 클래드층은 상기 활성층(255)의 장벽층의 밴드 갭보다 더 높은 밴드 갭을 가지며, III족-V족 화합물 반도체 예컨대, GaN 계 반도체로 형성될 수 있다.
상기 제2도전형 클래드층 위에는 제2도전형 반도체층(257)이 형성되며, 상기 제2도전형 반도체층(257)은 제2도전형의 도펀트를 포함한다. 상기 제2도전형 반도체층(257)은 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 등과 같은 화합물 반도체 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(257)이 P형 반도체층인 경우, 상기 제2도전형 도펀트는 P형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
발광 구조물 내에서 상기 제1도전형과 상기 제2도전형의 전도성 타입은 상기의 구조와 반대로 형성될 수 있으며, 예컨대 상기 제2도전형의 반도체층(257)은 N형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층(253)은 P형 반도체층으로 구현될 수 있다. 또한 상기 제2도전형 반도체층(257) 위에는 상기 제2도전형과 반대의 극성을 갖는 제3도전형 반도체층인 N형 반도체층이 더 형성할 수도 있다. 발광소자(250)는 상기 제1도전형 반도체층(253), 활성층(255) 및 상기 제2도전형 반도체층(257)을 발광 구조물(220)로 정의할 수 있으며, 상기 발광 구조물(220)은 N-P 접합 구조, P-N 접합 구조, N-P-N 접합 구조, P-N-P 접합 구조 중 어느 한 구조로 구현할 수 있다. 상기 N-P 및 P-N 접합은 2개의 층 사이에 활성층이 배치되며, N-P-N 접합 또는 P-N-P 접합은 3개의 층 사이에 적어도 하나의 활성층을 포함하게 된다.
상기 제1도전형 반도체층(253) 위에 제1전극 패드가 형성되며, 상기 제2도전형 반도체층(257) 위에 전극층(259) 및 제2전극 패드가 형성된다.
상기 전극층(259)은 전류 확산층으로서, 투과성 및 전기 전도성을 가지는 물질로 형성될 수 있다. 상기 전극층(259)은 화합물 반도체층의 굴절률보다 낮은 굴절률로 형성될 수 있다.
상기 전극층(259)은 상기 제2도전형 반도체층(257)의 상면에 형성되며, 그 물질은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), ZnO, IrOx, RuOx, NiO 등 중에서 선택되며, 적어도 한 층으로 형성될 수 있다. 상기 전극층(259)은 다른 예로서, 반사 전극층으로 형성될 수 있으며, 그 물질은 예컨대, Al, Ag, Pd, Rh, Pt, Ir와 같은 금속 물질 중에서 선택적으로 형성될 수 있다.
상기 제1전극 패드와 상기 제2전극 패드는 전도성 물질로서, Ti, Ru, Rh, Ir, Mg, Zn, Al, In, Ta, Pd, Co, Ni, Si, Ge, Ag 및 Au와 이들의 선택적인 합금 중에서 선택될 수 있다.
상기 발광 소자(250)의 표면에 절연층이 더 형성될 수 있으며, 상기 절연층은 발광 소자의 층간 쇼트(short)를 방지하고, 습기 침투를 방지할 수 있다.
상기 발광소자 패키지(23)는 솔더링에 의하지 않고, 결합부에 의해 물리적으로 접착하여 통전된다.
상기 복수의 발광소자 패키지(23)는 상기 기판(21) 위에서 행 방향으로 배치될 수 있으며, 상기 발광소자 패키지(23)의 개수 및 간격은 LED 광속량, 지향각, 발광소자 패키지의 간격 등에 따라 변경될 수 있다. 예컨대, 상기 발광소자 패키지(23)의 개수는 LED의 광 파워 크기가 크면 감소시켜 줄 수 있다.
한편, 도광판(30) 위에는 광학 시트(40)가 배치된다.
예를 들어, 광학 시트(40)는 제1 확산 시트(41), 프리즘 시트(42), 제2 확산 시트(43)를 포함할 수 있다. 확산 시트(41, 43)는 도광판(30)에서 출사된 광을 확산시켜 주며, 확산된 광은 프리즘 시트(42)에 의해 발광 영역(EA)으로 집광된다. 여기서, 프리즘 시트(42)는 수평 또는/및 수직 프리즘 시트, 한 장 이상의 휘도 강화 필름 등을 이용하여 선택적으로 구성할 수 있다.
이러한 광학 시트(40)는 형성되지 않을 수도 있으며, 하나의 확산 시트(41, 43)만 형성되거나 하나의 프리즘 시트(42)만 형성되는 것도 가능하다. 광학 시트(40)의 수와 종류는 요구되는 휘도 특성에 따라 다양하게 선택될 수 있다.
광학 시트(40) 위에는 지지 부재(50)가 형성되어 있다.
이러한 지지 부재(50)는 바텀 프레임(10)과 결합되어 반사 시트(25), 발광 모듈, 도광판(30) 및 광학 시트(40)가 바텀 프레임(10)에 밀착되어 결합될 수 있도록 하고, 상부의 표시 패널(60)을 지지한다.
이러한 지지 부재(50)는 예를 들어 합성 수지 재질 또는 금속 재질로 형성될 수 있다.
지지 부재(50) 위로 표시 패널(60)이 배치되어 있다.
표시 패널(60)은 도광판(30)으로부터 조사된 광에 의해 이미지 정보를 표시하게 되는 것으로, 예를 들면, 액정표시패널(liquid crystal display panel)로 구현될 수 있다. 표시 패널(60)은 상부 기판, 하부 기판, 두 기판들 사이에 개재되는 액정층을 포함하며, 상부 기판의 상부면 및 하부 기판의 하부면에 각각 밀착된 편광시트들을 더 포함할 수 있다.
표시 패널(60) 위로 탑 프레임(70)이 형성되어 있다.
탑 프레임(70)은 표시 장치의 전면에 배치되는 전면부와 전면부에서 수직 방향으로 절곡되어 표시 장치의 측면에 배치되는 측면부를 포함하며, 측면부가 지지 부재(50)와 스크류(도시하지 않음) 등의 결합 부재를 통해 결합될 수 있다.
이하에서는 도 6 및 도 7을 참고하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 모듈에 대하여 설명한다.
도 6 및 도 7을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 모듈(20A)은 결합돌기(22)와 결합홈(211)의 물리적 결합에 의해 전기적으로 통전된다.
구체적으로, 상기 발광소자 패키지(23)는 몸체(210), 상기 몸체(210) 상에 배치되는 적어도 하나의 발광 소자(250), 그리고 상기 몸체(210) 상에 배치되어, 상기 발광 소자(250)와 전기적으로 연결되는 제1 리드 프레임(230A) 및 제2 리드 프레임(240A)을 포함한다.
또한, 상기 발광 소자 패키지는(23)는 상기 발광 소자(250)를 보호하는 수지재(260)를 포함한다.
제1 및 제2 리드 프레임(230A, 240A)을 제외한 구성은 도 4와 동일하므로 설명을 생략한다.
도 6을 참고하면, 상기 몸체(210) 위에 상기 제1 리드 프레임(230A) 및 제2 리드 프레임(240A)이 형성될 수 있다. 상기 제1 리드 프레임(230A) 및 상기 제2 리드 프레임(240A)은 상기 발광 소자(250)에 전원을 제공할 수 있다.
한편, 상기 제1, 2 리드 프레임(230A,240A)은 상기 캐비티(215) 내에 서로 이격되어 배치되어 있으나, 몸체(210)의 바닥면에 노출되지 않고 평편한 형상을 가진다.
상기 몸체(210)는 바닥면으로부터 상기 제1 및 제2 리드 프레임(230A,240A)과 연결되는 결합홈(211)을 포함한다.
상기 결합홈(211)은 도 2와 같이 몸체(210)의 바닥면에 노출되어 외부로 돌출되는 리드를 가진다.
상기 결합홈(211)은 상기 결합돌기(22)의 높이와 같은 깊이를 가지므로 상기 결합홈(211)을 관통하는 기판의 결합돌기(22)의 끝단이 상기 제1 및 제2 리드 프레임(230A,240A)과 각각 접착한다.
상기 기판(21)은 각각의 발광소자 패키지와 대응하는 결합돌기(22)를 가지며, 상기 결합돌기(22)와 결합홈(211)의 나사결합에 의해 물리적으로 고정됨은 도 5와 동일하다.
이때, 상기 기판(21)은 상면으로 노출되는 패드를 포함하지 않으며, 상기 결합돌기(22)의 끝단에 제1 및 제2 리드 프레임(230A,240A)과 각각 통전하는 패드(231, 241)를 가진다.
따라서, 상기 나사결합에 의해 결합돌기(22)와 리드 프레임(230A,240A)의 접착으로 통전이 이루어진다.
이하에서는 도 8 내지 도 12를 참고하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 조명 장치를 설명한다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 조명 장치의 사시도이고, 도 9는 도 8의 조명 장치의 분해 사시도이고, 도 10은 도 8의 조명 장치의 단면도이고, 도 11은 도 8의 조명 장치의 발광 모듈의 결합을 나타내는 분해 사시도이며, 도 12는 도 11의 결합부의 단면도이고, 도 13은 도 8의 조명 장치의 결합부의 다른 실시예를 나타내는 상면도이다.
도 8 내지 도 13을 참조하면, 상기 조명 장치(1)는 상부에 연결 단자(175)를 포함하고, 하부에 삽입부(174)를 포함하는 내부 케이스(170)와, 상기 내부 케이스(170)의 삽입부(174)가 삽입되는 제1 수납홈(151)을 포함하는 방열몸체(150)와, 상기 방열몸체(150)의 하면에 배치되며 적어도 하나의 발광소자 패키지(131)를 포함하여 빛을 생성하는 발광모듈부(130)와, 상기 방열몸체(150) 하부의 둘레 영역에 결합되어 상기 발광모듈부(130)를 상기 방열몸체(150)에 견고히 고정시키는 가이드부재(100)와, 상기 방열몸체(150)의 외측에 외부 케이스(180)를 포함한다.
상기 방열몸체(150)는 양면에 수납홈(151,152)을 포함하여 상기 발광모듈부(130) 및 상기 전원제어부(160)를 수용하며, 상기 발광모듈부(130) 및 상기 전원제어부(160)에서 생성된 열을 방출시키는 역할을 한다.
구체적으로는, 상기 방열몸체(150)의 상면에는 상기 전원제어부(160)가 배치되는 상기 제1 수납홈(151)이 형성되고, 상기 방열몸체(150)의 하면에는 상기 발광모듈부(130)가 배치되는 제2 수납홈(152)이 형성될 수 있다.
상기 방열몸체(150)의 외측면은 요철 구조를 가질 수 있으며, 상기 요철 구조에 의해 상기 방열몸체(150)의 표면적이 증가하여 방열 효율이 향상될 수 있다.
상기 방열몸체(150)는 열 방출 효율이 뛰어난 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 상기 방열몸체(150)의 재질은 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 주석(Sn), 마그네슘(Mg) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광모듈부(130)는 상기 방열몸체(150)의 하면에 형성된 상기 제2 수납홈(152)에 배치될 수 있다. 상기 발광모듈부(130)는 기판(132)과, 상기 기판(132)에 탑재되는 상기 적어도 하나의 발광소자 패키지(131)를 포함할 수 있다.
상기 기판(132)의 하면에는 결합홈(133)이 형성되어 있으며, 상기 결합홈(133)을 둘러싸며 전원 제어부(160)로부터 전원을 인가받기 위한 전극(134)이 형성될 수 있다.상기 전극(134)은 도 12와 같이 하면으로부터 돌출되어 있는 형상을 가질 수 있다.
상기 기판(132)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있으며, 예를 들어, 일반 인쇄회로기판(PCB : Printed Circuit Board), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판(132)은 빛을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등으로 형성될 수 있다.
상기 기판(132) 상에는 상기 적어도 하나의 발광소자 패키지(131)가 탑재될 수 있다. 상기 적어도 하나의 발광소자 패키지(131) 각각은 적어도 하나의 발광 다이오드(LED : Light Emitting Diode)를 포함할 수 있다. 상기 발광 다이오드는 적색, 녹색, 청색 또는 백색의 유색 빛을 각각 발광하는 유색 발광 다이오드 및 자외선(UV, UltraViolet)을 발광하는 UV 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 발광소자 패키지(131)는 원하는 색 좌표 및 휘도를 얻기 위해 다양한 조합을 가지도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 고 연색성(CRI)을 확보하기 위해 백색 발광 다이오드, 적색 발광 다이오드 및 녹색 발광 다이오드를 조합하여 배치할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 발광소자 패키지(131)는 상기 전원제어부(160)에 의해 제어 및 구동될 수 있으며, 원하는 색감 및 휘도를 얻기 위해 선택적으로 발광할 수도 있다.
상기 방열몸체(150)의 상기 제2 수납홈(152) 내에 상면으로부터 돌출되는 결합돌기(155)를 포함한다.
상기 결합돌기(155)는 상기 발광모듈부(130)의 기판(132)의 하면에 형성되어 있는 결합홈(133)과 나사결합하여 상기 발광모듈부(130)를 상기 방열몸체(150)에 고정한다.
이때, 상기 방열몸체(150)의 제2 수납홈(152) 상면에는 전원제어부(160)와 연결되어 상기 발광모듈부(130)로 전원을 공급하는 패드(153a, 153b)가 형성될 수 있으며, 상기 패드(153a, 153b)는 도 12와 같이 동심원을 가지는 전극으로 형성되거나, 도 13과 같이 분리되어 있는 복수의 패드(154)로 형성될 수 있다.
이와 같이 상기 결합돌기(155)와 결합홈(133)의 나사결합에 의해 상기 패드(153a, 153b, 154)와 전극(134)이 물리적으로 접촉하여 상기 전원제어부(160)와 발광모듈부(130)의 통전이 이루어짐으로써 별도의 와이어 연결 없이 제어가 가능하다.
상기 제1 보호링(120)은 고무 재질, 실리콘 재질 또는 기타 전기 절연 재질로 형성될 수 있으며, 상기 발광모듈부(130)의 둘레 영역에 형성될 수 있다.
구체적으로는, 도시된 바와 같이, 상기 제1 보호링(120)은 내측 하단에 단차(121)를 포함할 수 있으며, 상기 단차(121)에 상기 발광모듈부(130)의 측면 영역 및 상면의 둘레 영역이 접촉함으로써 상기 발광모듈부(130)가 상기 제1 보호링(120)과 견고히 고정 결합될 수 있다.
또한, 상기 제1 보호링(120)의 내측 상단은 상기 발광모듈부(130)의 배광을 향상시키기 위해 경사(122)를 가지도록 형성될 수도 있다.
상기 제1 보호링(120)은 상기 가이드부재(100)와 상기 발광모듈부(130) 사이로 수분이나 이물질이 침투하는 것을 방지하는 동시에, 상기 발광모듈부(130)의 측면 영역이 상기 방열몸체(150)와 직접 접촉하는 것을 방지함으로써 상기 조명 장치(1)의 내전압, EMI, EMS 등을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 보호링(120)은 상기 발광모듈부(130)를 견고히 고정하고, 외부의 충격을 흡수함으로써, 상기 조명 장치(1)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상기 발광모듈부(130)는 상기 방열몸체(150)의 바닥면을 관통하는 관통홀(153)을 통해 상기 전원제어부(160)와 배선 등에 의해 전기적으로 연결되어 전원을 제공받음으로써 구동될 수 있다.
상기 발광모듈부(130)는 상기 가이드부재(100)에 의해 상기 제2 수납홈(152)에 견고히 고정될 수 있다. 상기 가이드부재(100)는 상기 발광모듈부(130)에 탑재된 상기 적어도 하나의 발광소자 패키지(131)들이 노출되도록 개구부(101)를 가진다.
또한, 상기 가이드부재(100)에는 상기 방열몸체(150) 및 상기 외부 케이스(180) 사이로 공기가 흐르도록 할 수 있는 공기 유입 구조(102)가 형성되어 상기 조명 장치(1)의 방열 효율을 극대화 시킬 수 있다.
상기 가이드부재(100)와 상기 발광모듈부(130) 사이에는 렌즈(110) 및 제1 보호링(120) 중 적어도 하나가 포함될 수 있다.
상기 렌즈(110)는 오목 렌즈, 볼록 렌즈, 파라볼라 형태의 렌즈, 프레넬 렌즈 등 다양한 형태를 가지는 것으로 선택되어 상기 발광모듈부(130)에서 방출되는 빛의 배광을 원하는 대로 조절할 수 있다.
상기 렌즈(110)는 유리, PMMA(Polymethylmethacrylate), PC(Polycarbornate) 등의 재질로 형성될 수 있다.
상기 조명 장치(1)의 설계에 따라, 상기 렌즈(110)는 형광체를 포함하도록 형성되거나, 상기 렌즈(110)의 입사면 또는 출사면에 형광체를 포함하는 광여기 필름(PLF:Photo Luminescent Film)이 부착될 수도 있다. 상기 형광체에 의해 상기 발광모듈부(130)에서 방출되는 광은 파장이 변화되어 출사되게 된다.
또한, 도시되지는 않았으나, 상기 렌즈(100)의 입사면에는 상기 적어도 하나의 발광소자 패키지(131)로부터 입사되는 빛들이 효과적으로 진입할 수 있도록 요철 패턴이 형성될 수도 있다.
상기 제1 보호링(120)은 상기 가이드부재(100)와 상기 발광모듈부(130) 사이로 수분이나 이물질이 침투하는 것을 방지하는 동시에, 상기 발광모듈부(130)의 외측면 및 상기 방열몸체(150)의 내측면 사이를 이격시켜 상기 발광모듈부(130)가 상기 방열몸체(150)와 직접 접촉하는 것을 방지함으로써 상기 조명 장치(1)의 내전압, EMI, EMS 등을 향상시킬 수 있다.
상기 내부 케이스(170)는 하부 영역에 상기 방열몸체(150)의 상기 제1 수납홈(151)에 삽입되는 삽입부(174)와, 상부 영역에 외부 전원과 전기적으로 연결되는 연결 단자(175)를 포함할 수 있다.
상기 삽입부(174)의 측벽은 상기 전원제어부(160)와 상기 방열몸체(150) 사이에 배치되어, 둘 사이의 전기적 쇼트 등을 방지함으로써 내전압, EMI, EMS 등을 향상시킬 수 있다.
상기 연결 단자(175)는 소켓(socket) 형태를 갖는 외부 전원에 삽입됨으로써 상기 조명 장치(1)에 전원이 제공될 수 있다. 다만, 상기 연결 단자(175)의 형태는 상기 조명 장치(1)의 설계에 따라 다양하게 변형될 수 있으므로, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 방열몸체(150)의 제1 수납홈(151)에는 상기 전원제어부(160)가 배치될 수 있다. 상기 전원제어부(160)는 외부 전원으로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 직류변환장치, 상기 발광모듈부(130)의 구동을 제어하는 구동칩, 상기 발광모듈부(130)을 보호하기 위한 ESD(ElectroStatic Discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 외부 케이스(180)는 상기 내부 케이스(170)와 결합되어 상기 방열몸체(150), 발광모듈부(130), 전원제어부(160) 등을 수납하고, 상기 조명 장치(1)의 외관을 이룰 수 있다.
상기 외부 케이스(180)를 위에서 바라본 형상은 원형인 것으로 도시되었으나, 다각형, 타원형 등의 형상을 가지도록 설계될 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 외부 케이스(180)에 의해 상기 방열몸체(150)가 노출되지 않으므로 화상 사고 및 감전 사고를 방지될 수 있으며, 상기 조명 장치(1)의 취급성을 향상시킬 수 있다. 다만, 상기 조명 장치(1)의 설계에 따라 상기 외부 케이스(180)는 형성되지 않을 수도 있다.
상기 외부 케이스(180)의 측면에는 방열 효율을 향상시키기 위한 다수의 홀(184) 및 상기 조명 장치(1)의 취급을 용이하게 하기 위한 마킹홈(185) 중 적어도 하나가 형성될 수 있다. 상기 다수의 홀(184)은 상기 외부 케이스(180)의 측면을 관통하도록 형성될 수 있으며, 상기 다수의 홀(184)을 통해 내부의 열이 외부로 방출될 수 있다. 또한, 상기 마킹홈(185)은 상기 외부 케이스(180)를 관통하거나 관통하지 않을 수 있으며, 상기 조명 장치(1)를 돌려서 외부 전원에 끼워넣는 경우, 사용자의 취급을 용이하게 할 수 있다.
위에서 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.
10: 바텀 프레임, 20: 발광 모듈, 30: 도광판,
40: 광학 시트, 50: 지지 부재, 60: 표시 패널, 70: 탑 프레임,
1: 조명 장치, 130: 발광모듈부
40: 광학 시트, 50: 지지 부재, 60: 표시 패널, 70: 탑 프레임,
1: 조명 장치, 130: 발광모듈부
Claims (13)
- 기판,
상기 기판 위에 배치되어 상기 기판으로부터 제어 신호를 받는 복수의 발광소자 패키지, 그리고
상기 기판과 상기 발광소자 패키지 사이의 물리적 결합으로 상기 제어 신호를 전달하는 결합부를 포함하며,
상기 결합부는
상기 모듈 기판의 상면으로부터 돌출되어 있는 결합돌기, 그리고
상기 발광소자 패키지의 하면으로부터 함몰되어 상기 결합돌기와 결합하는 결합홈
을 포함하는 발광소자 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 결합돌기와 상기 결합홈은 나사결합하는 발광소자 모듈. - 제2항에 있어서,
상기 모듈 기판은 상면에 상기 발광소자 패키지로 상기 제어 신호를 전달하는 복수의 패드를 포함하는 발광소자 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 발광소자 패키지는
캐비티를 포함하는 몸체,
상기 캐비티 바닥면에 분리되어 있는 제1 및 제2 리드 프레임, 그리고
상기 제1 및 제2 리드 프레임과 전기적으로 접속하는 발광 소자
를 포함하는 발광소자 모듈. - 제4항에 있어서,
상기 결합부에 의해 상기 제1 및 제2 리드 프레임과 상기 패드가 전기적으로 연결되는 발광소자 모듈. - 제5항에 있어서,
상기 패드는 상기 결합돌기의 단부 또는 상기 기판 상에 형성되어 있는 발광소자 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 패드는 상기 결합돌기의 단부 또는 상기 기판 상에 동심원 형상으로 형성되어 있는 발광소자 모듈. - 기판 위에 복수의 발광 소자가 배치되어 있는 발광 모듈,
제어부를 포함하며 상기 기판을 지지하는 지지부재, 그리고
상기 지지부재와 상기 발광 모듈이 결합하여 상기 제어부로부터 상기 발광 모듈로 제어 신호를 인가하는 결합부
를 포함하는 발광소자 모듈. - 제8항에 있어서,
상기 결합부는
상기 지지부재의 상면으로부터 돌출되어 위치하는 결합돌기, 그리고
상기 발광 모듈의 기판 하면에 위치하는 결합홈
을 포함하는 발광소자 모듈. - 제9항에 있어서,
상기 결합돌기와 상기 결합홈은 나사결합하는 발광소자 모듈. - 제10항에 있어서,
상기 지지부재는 상기 발광 모듈로 상기 제어 신호를 전달하는 복수의 패드를 포함하는 발광소자 모듈. - 제11항에 있어서,
상기 패드는 상기 결합돌기의 주변부에 동심원 형상으로 형성되어 있는 발광소자 모듈. - 제11항에 있어서,
상기 패드는 상기 결합돌기의 주변부에 서로 분리되어 있는 복수의 패드편으로 형성되어 있는 발광소자 모듈.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110144507A KR20130076083A (ko) | 2011-12-28 | 2011-12-28 | 발광소자 모듈 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110144507A KR20130076083A (ko) | 2011-12-28 | 2011-12-28 | 발광소자 모듈 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130076083A true KR20130076083A (ko) | 2013-07-08 |
Family
ID=48989756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020110144507A KR20130076083A (ko) | 2011-12-28 | 2011-12-28 | 발광소자 모듈 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20130076083A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190085326A (ko) * | 2018-01-10 | 2019-07-18 | 박병기 | 엣지형led조명등 |
-
2011
- 2011-12-28 KR KR1020110144507A patent/KR20130076083A/ko not_active Application Discontinuation
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|---|---|---|---|---|
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