KR20150133443A - 발광소자 모듈 - Google Patents

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KR20150133443A
KR20150133443A KR1020140060138A KR20140060138A KR20150133443A KR 20150133443 A KR20150133443 A KR 20150133443A KR 1020140060138 A KR1020140060138 A KR 1020140060138A KR 20140060138 A KR20140060138 A KR 20140060138A KR 20150133443 A KR20150133443 A KR 20150133443A
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조윤민
장성훈
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시예는 지지 기판; 상기 지지 기판 상에 배치되고, 제1 절연층과 제2 절연층 및 상기 제1 절연층과 제2 절연층 사이에 배치된 도전층을 포함하고, 제1 영역에서 상기 도전층이 일부 오픈된 회로 기판; 상기 제1 영역에서 상기 회로 기판 상에 배치되는 적어도 하나의 발광소자; 상기 회로 기판 상의 제2 영역에 형성된 커넥터 연결부; 및 몸체와, 상기 몸체 상에 배치되고 상기 커넥터 연결부에 전기적으로 연결되는 연결 부재와, 상기 연결 부재와 교차하는 방향으로 배치되는 배선으로 이루어진 커넥터를 포함하고, 상기 커넥터 연결부의 제1 전극부와 상기 커넥터 연결부의 제2 전극부는 접촉하는 발광소자 모듈을 제공한다.

Description

발광소자 모듈{LIGHT EMITTING DEVICE MODULE}
실시예는 발광소자 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광소자 모듈에서 커넥터와의 결합을 안정적으로 하고자 한다.
반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저 소비 전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.
따라서, 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등에까지 응용이 확대되고 있다.
도 1a는 종래의 발광소자 모듈의 평면도이다.
발광소자 모듈(100)은 헤드 램프 등에 광원으로 사용될 수 있는데, 회로 기판(120)의 일 영역에 적어도 하나의 발광소자(150)가 배치되고, 발광소자(150)의 둘레에는 격벽(130)이 배치되어 발광소자(150)를 보호하고 발광소자(150)에서 방출되는 광의 지향각을 조절할 수 있다.
회로 기판(120)의 다른 영역에는 커넥터 연결부(170)가 배치되는데, 커넥터 연결부(170)는 솔더(solder, 180) 등을 통하여 발광소자(150) 내지 회로 기판(120) 내의 도전층과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 1b는 도 1a의 발광소자 모듈에서 커넥터의 결합을 나타낸 도면이다.
커넥터(190)는 몸체(192)에 돌출부(195)가 형성되어 커넥터 연결부(170)에 형성된 홀(175)에 삽입되며 전기적으로 연결되고, 배선(198)으로부터 몸체(192)를 통하여 돌출부(195)에 전류가 공급되어 커넥터 연결부(170)를 통하여 발광소자 모듈(100)에 전류를 공급할 수 있다.
그러나, 종래의 발광소자 모듈은 다음과 같은 문제점이 있다.
상술한 바와 같이 회로 기판(120)은 커넥터로부터 전류 내지 구동 신호를 공급받아서 발광소자(150)로 전달하는데, 커넥터(190)와 커넥터 연결부(170)의 접촉 방향은 회로 기판(120)의 배치방향과 나란하게 형성된다.
따라서, 회로 기판(120)의 이동에 따라 커넥터(190)와 커넥터 연결부(170)의 결합이 약해지거나 서로 분리될 수도 있다. 특히, 발광소자 모듈이 사용될 때 발광소자(150) 등에서 열이 방출되고, 열에 의하여 솔더(180)가 융해될 수 있다. 이러한 솔더(180)의 융해는 발광소자 모듈의 내구성의 문제로 이어질 수 있다. 특히, 장시간 사용될 수 있는 차량용 헤드 램프의 경우 고온의 환경과 발광소자의 발열에 따른 솔더(180)의 융해 등의 문제는, 커넥터와의 결합에도 영향을 미칠 수 있다.
실시예는 발광소자 모듈을 커넥터와 안정적으로 결합시키고자 한다.
실시예는 지지 기판; 상기 지지 기판 상에 배치되고, 제1 절연층과 제2 절연층 및 상기 제1 절연층과 제2 절연층 사이에 배치된 도전층을 포함하고, 제1 영역에서 상기 도전층이 일부 오픈된 회로 기판; 상기 제1 영역에서 상기 회로 기판 상에 배치되는 적어도 하나의 발광소자; 상기 회로 기판 상의 제2 영역에 형성된 커넥터 연결부; 및 몸체와, 상기 몸체 상에 배치되고 상기 커넥터 연결부에 전기적으로 연결되는 연결 부재와, 상기 연결 부재와 교차하는 방향으로 배치되는 배선으로 이루어진 커넥터를 포함하고, 상기 커넥터 연결부의 제1 전극부와 상기 커넥터 연결부의 제2 전극부는 접촉하는 발광소자 모듈을 제공한다.
커넥터 연결부는 상기 회로 기판 상에 형성된 적어도 두 개의 홈을 포함할 수 있다.
적어도 두 개의 홈의 배치 방향은, 상기 배선의 배치 방향과 교차할 수 있다.
연결 부재는 상기 적어도 두 개의 홈에 각각 삽입될 수 있다.
홈은 바닥 영역의 폭이 가장 넓고, 상기 연결 부재는 끝단의 후크 형상일 수 있다.
커넥터의 몸체는 상기 커넥터 연결부를 둘러싸고 배치될 수 있다.
커넥터의 몸체는 상기 회로 기판의 적어도 3개의 면과 접촉할 수 있다.
지지 기판 상에 그루브가 형성되고, 상기 커넥터 연결부의 하부에서 상기 커넥터는 상기 그루브에 적어도 일부가 삽입될 수 있다.
제1 전극부 또는 제2 전극부 중 적어도 하나는 탄성체일 수 있다.
연결 부재는 상기 몸체 상에 홈이 형성되고, 상기 커넥터 연결부는 상기 회로 기판 상에 돌출되어 상기 홈에 삽입될 수 있다.
실시예에 따른 발광소자 모듈들은, 커넥터가 회로 기판 상에 삽입되거나 회로 기판을 감싸며 결합되어 견고하게 회로 기판에 커넥터가 결합될 수 있다.
도 1a는 종래의 발광소자 모듈의 평면도이고,
도 1b는 도 1a의 발광소자 모듈에서 커넥터의 결합을 나타낸 도면이고,
도 2a는 발광소자 모듈의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 2b는 발광소자 모듈의 커넥터를 나타낸 도면이고,
도 3은 도 2a의 제1 영역을 상세히 나타낸 도면이고,
도 4a 내지 도 4d는 도 2a에서 커넥터와 커넥터 연결부의 결합의 일실시예들을 나타낸 도면이고,
도 5는 도 2a의 발광소자 모듈의 평면도이고,
도 6a 내지 도 6f는 도 5에서 제2 영역에 커넥터가 결합하는 단면을 나타낸 도면이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 실시예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)(on or under)”으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향 뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 2a는 발광소자 모듈의 일실시예를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 발광소자 모듈(200)은, 지지 기판(210)과 지지 기판(210) 상에 배치되는 회로 기판(220)과, 회로 기판(220)의 제1 영역에 배치되는 발광소자(미도시)와 발광 소자를 둘러싸는 격벽(230)과, 회로 기판(220)의 제2 영역에 배치되는 커넥터 연결부와, 커넥터(290)를 포함하여 이루어질 수 있다.
지지 기판(210)은 회로 기판(220)이 적어도 일부 영역에서 접촉하고 있으며, 열전도성이 우수한 재료 예를 들면 금속으로 이루어질 수 있다.
회로 기판(220)은 제1 절연층(222)과 제2 절연층(226) 및 제1 절연층(222)과 제2 절연층(226) 사이에 배치된 도전층(224)을 포함할 수 있으며, 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board)이나 메탈(metal) PCB 또는 플렉서블(Flexilbe) 회로 기판일 수 있다.
제1 영역과 제2 영역은 회로 기판(220) 상에서 발광소자 등이 배치된 영역과 커넥터 연결부가 배치된 영역을 구분하는 가상의 영역이다.
도시되지는 않았으나, 회로 기판(220)의 제1 영역에서 제2 절연층(226)의 일부가 제거되어 도전층(224)의 일부가 오픈(open)될 수 있다.
제2 영역에서 커넥터 연결부는 회로 기판(220)상에 홈(220a)이 형성되어 이루어질 수 있는데, 홈(220a)은 제2 절연층(226)을 관통하여 도전층(224)의 일부에까지 형성되어, 홈(220a)의 바닥면에서 도전층(224)이 노출될 수 있다.
커넥터(290)는 몸체(292)와, 몸체(292) 상에 배치되고 커넥터 연결부에 전기적으로 연결되는 연결 부재(295a)와, 몸체(292)와 전기적으로 연결되는 배선(298)을 포함할 수 있다.
연결 부재(295a)는 도전성 물질로 이루어질 수 있고, 몸체(292)로부터 돌출되어 형성되어 상술한 홈(220a)에 삽입될 수 있으며, 이때 연결 부재(295a)가 도전층(224)과 전기적으로 접촉할 수 있다.
커넥터 연결부를 이루는 홈(220a)과 인접하여 제1 전극부(225)가 배치되고, 커넥터(290)에는 제2 전극부(294)가 배치될 수 있다. 각각 도전성 물질로 이루어진 제1 전극부(225)와 제2 전극부(294)는 커넥터 연결부와 커넥터(290)가 결합될 때 서로 접촉하여, 커넥터로부터 회로기판(220)에 전류를 공급할 수 있다. 예를 들어, 제1 전극부(225)와 제2 전극부(294)는 커넥터 연결부와 커넥터(290)가 결합할 때 면접촉할 수 있으며 이에 한정하지 않는다.
제1 전극부(225)와 제2 전극부(294)의 이러한 전기적 접촉은, 홈(220a)과 연결 부재(295a) 사이의 전기적 접촉과 함께 이루어질 수도 있다.
도 2b는 발광소자 모듈의 커넥터를 나타낸 도면이다.
도 2a에서 연결 부재(295a)가 배치된 방향과 도 2b에서 연결 부재(295a)가 배치된 방향은 서로 다를 수 있는데, 어느 경우이든 연결 부재(295a)가 회로 기판(220) 상의 홈에 삽입될 수 있는 방향에 배치될 수 있다. 이때, 연결 부재(295a)는 배선(298)과 교차하며 배치될 수 있는데, 여기서 교차한다 함은 정확하게 90도를 의미하지는 않는다.
상술한 바와 같이, 배선(298)과 연결 부재(295a)가 교차하고, 또한 연결 부재(295a)가 홈(220a)에 삽입될 때, 도 2a의 회로 기판(220)에서 커넥터(290)가 수평 방향으로 이동하더라도 커넥터(290)와 커넥터 연결부의 결합이 쉽게 풀리지 않을 수 있다.
도 3은 도 2a의 제1 영역을 상세히 나타낸 도면이다.
회로 기판(220)의 제1 영역은 발광 영역이라 할 수 있는데, 본 실시예에서는 4개의 발광소자(250)가 전극 패드(254)에 와이어(255)로 전기적으로 연결되고 있다.
발광소자(250)를 둘러싼 영역에는 격벽(230)이 배치되는데, 격벽(230)의 높이는 발광소자(250)의 높이보다 높을 수 있으며, 발광소자(250)에서 방출된 빛이 격벽(230)에 의하여 반사되어 광효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 격벽(230)의 각도에 따라 발광소자 모듈(200)의 지향각을 조절하거나 발광소자(250)에 연결된 와이어(미도시) 등을 보호할 수 있다. 격벽(230)의 높이가 발광소자(250)의 높이보다 같거나 낮을 경우, 발광소자(250)에서 방출된 빛을 반사시키는 효과가 미비할 수 있다. 또한, 격벽(230)의 내측벽이 흰색일 때, 상술한 반사 효과는 클 수 있다.
도 4a 내지 도 4d는 도 2a에서 커넥터와 커넥터 연결부의 결합의 일실시예들을 나타낸 도면이다.
커넥터 연결부에는 적어도 2개의 홈(220a)이 형성되면 적어도 2개의 연결 부재(295a)가 각각 삽입되며 고정될 수 있고, 도 4a에서는 하나의 홈(220a)만을 도시하고 있다.
회로 기판 내에 홈(220a)으로 형성되는 커넥터 연결부는 제2 절연층(226)을 관통하여 도전층(224)의 일부에까지 형성되는데, 홈(220a)은 바닥 영역의 폭이 가장 넓게 형성될 수 있다.
이때, 연결 부재(295a)의 끝단은 끝단의 폭이 더 넓은 형상, 예를 들면 도 4a에 도시된 후크 형상으로 형성되어, 연결 부재(295a)가 홈(220a)에 삽입된 후 쉽게 제거되지 않을 수 있다. 연결 부재(295a) 끝단의 형태는 이에 한정하지 않으며 홈(220a)와의 결합을 견고하게 할 수 있는 다양한 형태로 형성이 가능하며, 예를 들면 연결 부재(295a)의 측면에 요철이 형성될 수도 있다.
도 4b에 도시된 실시예에서, 연결부재(295a)는 커넥터의 몸체(292)에 그루브가 형성되어 이루어질 수 있고, 커넥터 연결부는 회로 기판을 이루는 제2 절연층(226) 상에 돌출되는데, 예를 들면 도시된 형상의 돌출부(220b)가 형성되어 이루어질 수 있다.
이때, 연결부재(295a)를 이루는 그루브와 돌출부(220b)는 각각 2개 이상일 수 있으며, 돌출부(220b)가 연결부재(295a)를 이루는 그루브에 삽입되어 고정될 수 있다.
도 4d에 도시된 실시예에서, 연결부재(295a)는 측면에 요철 형상이 형성될 수 있고, 회로 기판 내에 홈(220a)으로 형성되는 커넥터 연결부는 제2 절연층(226)을 관통하여 도전층(224)의 일부에까지 형성되는데, 홈(220a)의 측면의 폭이 더 넓어서 상술한 연결부재(295a)의 측면의 요철 형상을 수용하여 연결 부재(295a)와 홈(220a)의 결합이 더 견고해질 수 있다.
돌출부(220b)의 형태는 이에 한정하지 않으며 돌출부(220b)와 연결부재(295a)를 이루는 그루브의 결합력을 더 크게 할 수 있는 여러 가지 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 4c에 도시된 바와 같이 돌출부(220b)의 양 끝단에 추가적인 돌출부가 형성되고 연결부재(295a)를 이루는 그루브에도 이 추가적인 돌출부가 삽입될 수 있는 공간이 추가 형성되어 돌출부(220b)가 연결부재(295a)에 삽입될 경우 둘 사이의 결합력을 더 강하게 할 수 있다.
도 5는 도 2a의 발광소자 모듈의 평면도이고, 도 6a 내지 도 6f는 도 5에서 제2 영역에 커넥터가 결합하는 단면을 나타낸 도면이다. 이하에서는, 도 5 내지 도 6f를 참조하여, 커넥터가 결합하는 다른 실시예들을 설명한다.
도 5에서 회로 기판(220)의 제2 영역에 제1 전극부(225)가 배치되고, 제1 전극부(225)가 배치되는 영역의 I-I'축 방향의 단면도에서 커넥터가 결합하는 형상을 도 6a 내지 도 6f에서 도시하고 있다. 상술한 제2 영역 내의 I-I'축 방향의 단면도는 커넥터 연결부의 단면도일 수 있다.
도 6a에서, 지지 기판(210) 상에 회로 기판(220)이 배치되고, 회로 기판(220) 위에 제1 전극부(225)가 배치되는데, 커넥터를 이루는 몸체(292)에는 제2 전극부(294)가 배치된다.
그리고, 커넥터를 이루는 몸체(292)는 커넥터 연결부와 결합될 때 커넥터 연결부와 지지 기판(210)을 둘러쌀 수 있고, 커넥터를 이루는 몸체(292)는 회로 기판(220)의 적어도 2개의 면과 접촉하며, 이러한 결합 방식에 의하여 커넥터와 커넥터 연결부의 결합이 견고해질 수 있다.
도 6b에 도시된 실시예는 도 6a에 도시된 실시예와 유사하나, 커넥터를 이루는 몸체(292)는 회로 기판(220)을 둘러싸고 배치되어 몸체(292)가 커넥터 연결부에서 회로 기판(220)의 4개의 면과 접촉할 수 있다.
그리고, 지지 기판(210)에는 그루브(210a)가 형성될 수 있는데, 회로 기판(220)을 둘러싸는 커넥터의 몸체(292)의 끝단이 지지 기판(210)에 형성된 그루브(210a)에 삽입되어 배치될 수 있다.
도 6c와 도 6d에 도시된 실시예에서 제1 전극부와 제2 전극부는 탄성체일 수 있다.
도 6c에 도시된 실시예는 도 6a에 도시된 실시예와 유사하나 제2 전극부(294)는 탄성체일 수 있는데, 제2 전극부(294)가 탄성을 가진 볼(ball) 형상일 경우 커넥터 연결부와 커넥터의 결합시에 제1 전극부(225)와 제2 전극부(294)가 탄성을 가지고 더욱 견고하게 결합될 수 있다.
도 6d에 도시된 실시예에서는 제2 전극부(294)는 도 6a의 실시예와 동일하고, 제1 전극부(225)가 탄성체일 수 있다.
도 6e에 도시된 실시예는 도 6a에서 제1 전극부(225)와 제2 전극부(294)의 결합을 나타내고 있는데, 몸체(292)가 커넥터 연결부와 지지 기판(210)을 둘러싸더라도 제1 전극부(225)와 제2 전극부(294)가 이격될 수도 있다. 이때, 도 6f에 도시된 바와 같이 제2 전극부(294)를 탄성체로 형성하면, 제2 전극부(294)가 압축되며 제1 전극부(225)와 접촉할 수 있어서 도 6e에 도시된 실시예에 비하여 제1 전극부(225)와 제2 전극부(294)의 전기적 접촉에 유리하며, 제1 전극부(225)를 탄성체로 형성하여도 동일한 효과를 기대할 수 있다.
상술한 탄성체는 볼 외에 스프링 등 다양한 형상일 수 있다.
상술한 실시예들에 따른 발광소자 모듈들은, 커넥터가 회로 기판 상에 삽입되거나 회로 기판을 감싸며 결합되어 견고하게 회로 기판에 커넥터가 결합될 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 200: 발광소자 모듈 120, 220: 회로 기판
130, 230: 격벽 150, 250: 발광소자
170: 커넥터 연결부 175: 홀
180: 솔더 190, 290: 커넥터
192, 292: 몸체 195, 295a: 연결 부재
198, 298: 배선 210: 지지 기판
210a: 그루브 220a: 홈
222: 제1 절연층 224: 도전층
226: 제2 절연층 225: 제1 전극부
254: 전극 패드 255: 와이어

Claims (10)

  1. 지지 기판;
    상기 지지 기판 상에 배치되고, 제1 절연층과 제2 절연층 및 상기 제1 절연층과 제2 절연층 사이에 배치된 도전층을 포함하고, 제1 영역에서 상기 도전층이 일부 오픈된 회로 기판;
    상기 제1 영역에서 상기 회로 기판 상에 배치되는 적어도 하나의 발광소자;
    상기 회로 기판 상의 제2 영역에 형성된 커넥터 연결부; 및
    몸체와, 상기 몸체 상에 배치되고 상기 커넥터 연결부에 전기적으로 연결되는 연결 부재와, 상기 연결 부재와 교차하는 방향으로 배치되는 배선으로 이루어진 커넥터를 포함하고,
    상기 커넥터 연결부의 제1 전극부와 상기 커넥터의 제2 전극부는 접촉하는 발광소자 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 커넥터 연결부는 상기 회로 기판 상에 형성된 적어도 두 개의 홈을 포함하는 발광소자 모듈.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 홈의 배치 방향은, 상기 배선의 배치 방향과 교차하는 발광소자 모듈.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 연결 부재는 상기 적어도 두 개의 홈에 각각 삽입되는 발광소자 모듈.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 홈은 바닥 영역의 폭이 가장 넓고, 상기 연결 부재는 끝단의 후크 형상인 발광소자 모듈.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 커넥터의 몸체는 상기 커넥터 연결부를 둘러싸고 배치되는 발광소자 모듈.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 커넥터의 몸체는 상기 회로 기판의 적어도 4개의 면과 접촉하는 발광소자 모듈.
  8. 제6 항 또는 제7 항에 있어서,
    상기 지지 기판 상에 그루브가 형성되고, 상기 커넥터 연결부의 하부에서 상기 커넥터는 상기 그루브에 적어도 일부가 삽입되는 발광소자 모듈.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 전극부 또는 제2 전극부 중 적어도 하나는 탄성체인 발광소자 모듈.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 연결 부재는 상기 몸체 상에 홈이 형성되고, 상기 커넥터 연결부는 상기 회로 기판 상에 돌출되어 형성되어 상기 돌출부가 상기 홈에 삽입되는 발광소자 모듈.
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