KR20160008174A - 전기 및/또는 전자 구성요소의 방폭 구조체 - Google Patents

전기 및/또는 전자 구성요소의 방폭 구조체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수의 모듈(49)로 형성될 수 있는 방폭 구조체(5)에 관한 것이다. 각각의 모듈(49)은 적어도 하나의 피복체(20)와 적어도 하나의 캐리어(13)를 구비한다. 캐리어(13)는 전기 및/또는 전자 구성요소(6)가 배치되어 전기적으로 접촉하게 되는 캐리어면(12)을 갖는다. 피복체(20)는, 캐리어면(12)에 할당되며 복수의 수용실(22)이 형성되는 하측(21)을 갖는다. 각 수용실(22)은 하측(21)에서만 개구(23)를 통해 개방되고, 다른 경우에 피복체(20)에 의해 폐쇄된다. 웨브면(26)을 갖는 웨브(25)가 개구(23)와 수용실(22)을 획정한다. 피복체(20)와 캐리어(13) 간의 연결이 이루어진 때, 각 구성요소(6)가 웨브(25)에 의해 환형으로 둘러싸이고, 웨브면(26)은 캐리어면(12)의 관련된 부분과 함께 방염 간극(27)을 형성한다.

Description

전기 및/또는 전자 구성요소의 방폭 구조체{EXPLOSION-PROTECTED ARRANGEMENT OF ELECTRICAL AND/OR ELECTRONIC COMPONENTS}
본 발명은 여러 개의 전기 및/또는 전자 구성요소, 특히 수광 및/또는 발광 구성요소를 포함하는 방폭 구조체(explosion-protected arrangement)에 관한 것이다.
반도체 소자를 구성요소로서 제공하는 것도 가능하다. 예를 들어, 구성요소에는 발광 다이오드(light-emitting diode 또는 luminescent diode) 등과 같은 반도체 발광체가 포함될 수 있다.
구성요소는 전기 접속부들이 있는 하나의 하우징을 공유하는, 별도로 취급이 가능한 구성요소 단위로서 이해되는 것을 의미한다. 따라서, 공유 하우징에 핀들이 연결되어 있는 집적 회로는 하우징 내에 복수의 트랜지스터를 가지고 있더라도 예컨대 하나의 구성요소로 간주된다.
이러한 구성요소들은 예컨대 회로 기판과 같은 캐리어 위에나 또는 냉각체(cooling body) 위에 배치되어서, 스트립 도전체, 본딩 와이어 등을 통해 전기적으로 접촉된다.
잠재적으로 폭발 가능한 구역에서 이러한 배치는 폭발이 방지되게 구성되어야 한다. 이를 달성하기 위해 다양한 방안들이 알려져 있다. 예를 들어, 영국 공개 특허 공보 제 GB 24 58 345 A 호는 발광 다이오드와 이들의 캐리어를 밀봉된 하우징 내에 배치하는 것을 제안하고 있다.
독일 공개 특허 공보 제 DE 10 2010 018 784 A1 호는, 일반적으로, 회로 기판에 배치된 전기 구성요소들이 내압 캡슐화된 부분 하우징(pressure-resistant encapsulated partial housing) 내에 배치될 수 있게 회로 기판 상에 내압 캡슐화된 부분 하우징을 배치하고 것을 제안하고 있다. 이렇게 함에 있어서, 회로 기판은 방폭 하우징의 하나의 구성요소가 될 수 있다.
또 다른 해결책은 독일 공개 특허 공보 제 DE 10 2009 005 547 A1 호와 미국 특허 출원 공개 제 US 2007/0194712 A1 호로부터 알려져 있다. 이 문헌들은 발광 다이오드의 개별적인 캡슐화를 제안하고 있다. 후드형 덮개가 캐리어 위에 배치되어서, 그 캐리어에 밀봉되게 주변을 따라 연결된다. 따라서, 덮개는 하나의 발광 다이오드 각각에 대해 하나의 캡슐화된 수용 공간을 이용할 수 있게 한다. 그러나, 모든 발광 다이오드를 캡슐화하는 것은 매우 노동 집약적이고 비용 집약적이다.
따라서, 이러한 종래 기술을 감안할 때에 고찰될 수 있는 본 발명의 목적은, 용이하게 조립하고 취급할 수 있는 전기 및/또는 전자 구성요소의 방폭 구조체를 제공하는 것이다.
이 목적은 청구범위의 청구항 1의 특징을 나타내는 방폭 구조체에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 방폭 구조체는 복수의 전기 및/또는 전자 구성요소들, 예컨대 수광 또는 발광 구성요소들이 서로 거리를 두고 배치된 적어도 하나의 캐리어면을 구비하는 적어도 하나의 캐리어를 포함한다. 또한, 적어도 하나의 피복체(covering body)가 제공된다. 피복체는 적어도 부분적으로는, 수광 또는 발광 구성요소가 존재하는 경우, 이 구성요소들에 의해 발광 또는 수광된 광의 파장에 대해 투과성인 재료로 구성될 수 있다. 이렇게 함에 있어서, 적어도 하나의 피복체는 예를 들어 주조 또는 사출 성형 공정에 의해, 광 파장 길이에 대해 투과성인 일체형 재료로, 즉, 이음매 또는 접합부 없이 완전하게 만들어질 수 있다. 바람직하게는, 상기 피복체는 플라스틱 재료로 구성된다.
또한, 방폭 구조체는 연결 장치를 포함한다. 이 연결 장치는 상기 적어도 하나의 피복체와 상기 적어도 하나의 캐리어 간에 논포지티브 잠금식 연결(nonpositive-locking connection) 및/또는 포지티브 잠금식 연결(positive-locking connection)을, 바람직하기로는 공구가 필요 없는 방식으로, 이루어내도록 배치된다. 예를 들어, 상기 연결 장치에 의하면, 적어도 하나의 피복체와 적어도 하나의 캐리어 사이의 멈춤쇠 연결(detent connection) 및/또는 클램핑 연결을 확립할 수 있다. 상기 연결 장치에 의해 설정된 연결은 비파괴 방식으로 가역적인 것이 바람직하다. 선택적으로, 적어도 하나의 피복체와 적어도 하나의 캐리어 사이에 접착제 접합에 의해 재료-접합식 연결부를 형성하는 것도 가능하다.
적어도 하나의 피복체는 구성요소들을 위한 피복 챔버를 적어도 복수 개 포함한다. 바람직하게는, 각각의 수용실에 최대 10 개의 구성요소만, 더욱 바람직하게는 최대 5 개의 구성요소만이 배치된다. 바람직한 실시예에서, 각 구성요소에 대해 개별적인 수용실이 제공된다. 이렇게 함에 있어서, 수용실의 수는 수용면 상에서 덮이는 전기 및/또는 전자 구성요소의 수에 대응할 수도 있다. 그러나, 폭발의 위험이 없는 구성요소, 예를 들어 본질적으로 안전한 구성요소를 고려할 때, 이들은 또한 캐리어 상의 수용실 외부에 배치될 수 있거나, 혹은 개별 구성요소들이 다른 수단에 의해, 예를 들어 주조 화합물에 의해, 피복체의 수용실 외측에서 개별적으로 보호될 수 있다.
각 수용실은 5 개의 면이 피복체로 완전하게 폐쇄되고, 캐리어면에 대면하는 측에서만 개구를 갖는다. 따라서, 피복체는 구성요소를 둘러싸는 캐리어 표면 상에 간단하게 설치할 수 있다. 이렇게 함에 있어서, 바람직하게는, 관련된 캐리어와의 논포지티브 잠금식 연결 및/또는 포지티브 잠금식 연결을 위해 연결 장치가 사용된다.
웨브면을 갖는 주변 웨브는 피복체 상의 각 개구 주위에 존재한다. 웨브면 또는 피복체의 모든 웨브면들은 바람직하게 평탄하고, 공통 평면에서 연장된다. 적어도 하나의 피복체와 적어도 하나의 캐리어 사이의 연결이 확립된 상태에서, 웨브면은 방염 간극(flame-proof gap)을 형성한다. 상기 적어도 하나의 피복체가 연결 장치를 거쳐서 상기 적어도 하나의 캐리어에 고정되어서, 방염 간극이 확보된다.
본 발명에 따른 구조체는 단지 몇 개의 구성요소, 즉 적어도 하나의 캐리어 상에 배치된 전기 및/또는 전자 구성요소; 적어도 하나의 피복체; 및 적어도 하나의 캐리어 및/또는 적어도 하나의 피복체에 배치된 연결 장치를 포함한다. 상기 구조체는 방폭 방식으로 아주 쉽게 조립할 수 있다. 구성요소들이 캐리어 상에서 그들의 전기 접촉부에 장착된 후에, 피복체가 캐리어면 상에 간단히 설치되어 기존의 연결 장치 위에 유지된다. 개별 수용실이 단지 최소의 체적만을 나타내므로, 수용실 내부에서 폭발이 일어나는 동안에 발생하는 압력은 매우 작다. 따라서, 전체 구조체가 그에 상응하여 경량 설계로 구현될 수 있다. 다수의 피복체 및/또는 다수의 캐리어를 사용하기 때문에, 상기 구조체는 또한 모듈 방식으로 설계될 수 있고, 그에 따라 방폭 구조체, 예컨대 발광체에서 심지어 큰 길이 및/또는 폭이 달성될 수 있다.
수용실의 격실 체적은 특히 수용실에 수용된 구성요소의 체적보다 최소 1.3배에서 최대 1.5배 크다. 각 수용실은 특히 1cm3의 최대 격실 체적을 갖는다. 따라서, 연결이 확립된 상태에서, 수용실 내에 잔류하는 공기의 체적은 아주 최소의 양에 불과하다. 수용실은 외부 환경에 대해 밀봉될 수 있는데, 그렇게 할 필요가 없을 수도 있다. 방염 간극은 각 수용실 둘레에서 웨브면들과 캐리어면 사이에 형성하는 것으로 충분하다. 바람직한 실시예에서, 웨브 또는 웨브면의 최소 폭은 5mm 내지 10mm일 수 있다.
바람직한 실시예에서, 웨브의 폭은 수용실의 총 체적 및/또는 구성요소와 관련 수용실 사이의 나머지 잔존 체적의 함수로서 사전 특정된다. 따라서, 방염 간극은 개별 수용실들 사이뿐만 아니라 외부 환경을 향해서도 각각 형성될 수 있는데, 그 간극은 수용실의 크기에 부합되게 구성되며, 구조체의 전체 크기를 가능한 한 작게 유지하기 위해서는 가능한 한 작게 구성된다.
회로 기판은 예컨대 전기 및/또는 전자 구성요소를 위한 캐리어로서 사용될 수 있다. 대안적으로, 캐리어를 냉각체(cooling body)로 사용하는 것도 가능하다. 마찬가지로, 회로 기판에 냉각체를 조합시킨 것을 캐리어로 사용할 수 있다. 바람직하기로는, 캐리어는 예컨대 알루미늄과 같은 금속, 또는 양호한 열 전도체인 그 밖의 다른 재료로 구성된다. 구성요소와 캐리어면 사이에 열 전도성 층, 예컨대 흑연 층을 배치하는 것도 가능하다. 또한, 구성요소를 냉각시키기 위해, 캐리어 내부에 적어도 하나의 냉각제 채널(coolant channel)을 마련할 수 있다. 전기 및/또는 전자 구성요소에 의해 방출된 열 에너지가 냉각제에 의해 제거될 수 있도록, 냉각제 채널을 냉각제 회로에 연결시킬 수 있다.
적어도 하나의 피복체와 적어도 하나의 캐리어 사이의 연결을 확립하기 위해 배치되는 연결 장치는 여러 가지 많은 형태로 구현될 수 있다. 상기 연결은 멈춤쇠 연결, 플러그 연결, 나사 연결, 리벳 연결에 의해 제공될 수 있고, 선택적으로는 재료-접합식 접착제 연결에 의해 제공될 수 있다. 예시적인 바람직한 실시예에서, 연결 장치는 공구 없는 연결, 분리 가능한 연결, 포지티브 잠금식 연결 및/또는 논포지티브 잠금식 연결을 제공하기 위해 배치된다. 이를 달성하기 위해, 연결 장치는 각 피복체 및/또는 각 캐리어 상에 적어도 하나의 멈춤쇠 수단 또는 플러그 수단을 포함한다. 각 멈춤쇠 수단(detent means) 또는 플러그 수단(plug means)은 대응하는 다른 부분, 즉 캐리어 또는 피복체 상의 대응 멈춤쇠 수단(counter-detent means) 수단 또는 대응 플러그 수단(counter-plug means)과 결합된다. 연결이 확립된 상태에서, 멈춤쇠 수단과 대응 멈춤쇠 수단, 또는 플러그 수단과 대응 플러그 수단은 각 피복체와 이와 관련된 캐리어 사이에서 상호 작용한다.
IEC 60529를 준수하는 보호 유형(IP 등급)을 향상시키기 위해, 적어도 하나의 피복체와 적어도 하나의 캐리어 사이에 밀봉 구조체(sealing arrangement)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 밀봉 구조체는 피복체의 모든 수용실 둘레에 환형으로 폐쇄된 방식으로 연장될 수 있다. 상기 밀봉 구조체는 피복체 및/또는 캐리어의 밀봉 홈 내에 제공될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예는 커플링 장치를 포함한다. 이 경우, 피복체들 중 적어도 하나 및/또는 캐리어들 중 하나는 커플링 수단(coupling means) 및/또는 대응 커플링 수단(counter-coupling means)을 포함한다. 커플링 수단과 이와 관련된 대응 커플링 수단은 바람직하게 분리 가능한 연결을 확립하도록 상호 작용한다. 이러한 방식으로, 두 개의 피복체 및/또는 캐리어가 커플링 장치를 통해서 서로 가역적으로 연결될 수 있고, 이에 따라 모듈형 설계가 구현될 수 있다. 따라서, 두 개의 피복체들 및/또는 캐리어들이 커플링 수단을 통해서 논포지티브 잠금 및/또는 포지티브 잠금 방식으로, 바람직하게는 공구 없이, 특히 분리 가능한 방식으로 연결될 수 있다. 커플링 수단과 대응 커플링 수단은 또한 전기 접촉 수단과 대응 전기 접촉 수단을 각각 포함하고, 이에 따라 서로 연결되는 두 개의 피복체들 및/또는 캐리어들 사이에 전기적 연결이 동시에 확립된다.
전기 및/또는 전자 구성요소를 갖는 적어도 하나의 캐리어와 적어도 하나의 피복체는 각각 하나의 모듈을 형성할 수 있다. 바람직하기로는, 각각의 모듈은 적어도 하나의 커플링 수단 및/또는 적어도 하나의 대응 커플링 수단을 갖는다. 따라서, 여러 개의 모듈이 하나의 공간 방향으로 서로 연결되거나, 또는 두 개의 공간 방향으로도 서로 연결될 수 있다. 그래서, 상기 구조체는 모듈 방식으로 융통성 있게 설계할 수 있다. 예를 들어, 모듈이 발광 다이오드 등과 같은 반도체 발광체를 포함하는 경우, 기본적으로 임의의 길이 및/또는 표면을 가지는 매우 간단한 모듈형 방폭 발광체가 설계될 수 있다.
방폭 모듈은 연결 장치를 통해 매우 간단하게 조립될 수 있다. 개별 모듈들이 연결 장치에 의해 신속하고 간단하게 결합될 수 있다. 또한, 다른 기능을 갖는 모듈들을 연결시켜서 하나의 유닛을 형성시킬 수 있다. 예를 들어, 수광 구성요소를 구비한 모듈은 움직임 검출기로서 동작하여 발광체를 온 및/또는 오프로 전환시킬 수 있다.
관련된 캐리어 또는 모듈이 수광 구성요소 및/또는 발광 구성요소를 포함하는 경우, 각 수용실을 위한 적어도 하나의 피복체와, 그에 따른 각 수광 구성요소 및/또는 발광 구성요소를 위한 구성요소는 광학 요소를 포함할 수 있다. 상기 광학 요소는, 수광되어 관련된 구성요소에 의해 방출되거나, 수용실에 부딪치는 빛을 안내하고, 집속하고, 산란시키고, 굴절시키는 등의 일을 위해 배치된다. 이러한 광학 요소는, 구성요소에 의해 발광되거나 수광되는 빛의 파장에 바람직하게 투과성이다.
예를 들어, 광학 요소는 렌즈일 수 있다. 광학 요소는 또한 피복체의 일체형 부분일 수 있거나, 또는 캐리어에서 멀리 떨어져 대면하는 피복체의 상측부에 배치될 수 있다. 따라서, 광학 요소는 수렴 렌즈 또는 발산 렌즈를 형성할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 빛을 산란시키거나, 굴절시키거나, 반사시키거나, 또는 편향시키기 위한 복수의 투명 및/또는 불투명 입자들을 결합시키는 것도 가능하다. 발광 다이오드 또는 기타 발광 구성요소에 의해서 방출되는, 특히 빔 밀도의 관점에서 방폭의 요건을 준수할 수 있도록 발광되는, 빛의 방사 밀도는 피복 판의 형태 및 크기 결정 및/또는 선택적으로는 기존의 광학 요소의 형태 및 크기 결정에 의해서도 영향을 받을 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 청구범위의 종속 청구항들과 발명에 대한 설명으로부터 추론할 수 있다. 발명에 대한 설명은 본 발명의 본질적인 특징에 국한되어 있다. 보충적 참조를 위해 도면이 이용된다. 이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 전기 및/또는 전자 구성요소를 포함하는 방폭 구조체의 예시적인 실시예의 개략적인 평면도,
도 2는 도 1의 구조체와 일치하는 예시적인 실시예를 도시하는 것으로, 도 1의 단면 선 II-II를 따라 도시한 개략적인 단면도,
도 3은 도 2의 구조체의 예시적인 실시예를 도시하는 것으로, 개략적인 단면도를 분해도로 도시한 도면,
도 4는 도 1 내지 도 3의 구조체의 예시적인 실시예의 세부를 개략적인 단면도로 나타낸 도면,
도 5 및 도 6은 각각 구조체의 예시적인 실시예 또는 하나 이상의 모듈의 개략적 측면도,
도 7은 구조체의 모듈들을 연결하기 위한 커플링 장치의 예시적인 실시예를 도시하는 것으로, 피복체를 개략적인 평면도로 도시하는 도면.
도 1 내지 도 4는 여러 개의 전기 및/또는 전자 구성요소를 포함하는 방폭 구조체(5)의 예시적인 실시예를 개략적으로 도시하고 있다. 구성요소(6)들은 최대로 다양한 유형의 것들일 수 있다. 특히, 그 구성요소들은 반도체 구성요소 및/또는 발광 구성요소 및/또는 수광 구성요소일 수 있다. 후술하는 예시적인 실시예에서, 구조체(5)는 발광체 구조체(10)로서 구성된다. 전기 및/또는 전자 구성요소(6)는 반도체 발광체에 의해 형성되며, 예를 들어 발광 다이오드(11)에 의해 형성된다. 본 발명에 따른 구조체(5)는 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 원하는 기타 구성요소(6)를 포함할 수도 있다.
발광체 구조체(10)는 예시적인 실시예에서 발광 다이오드(11)인 복수의 반도체 발광체를 포함한다. 그러나, 발광 다이오드(11) 대신에 발광체 다이오드와 같은 다른 반도체 발광체를 사용하는 것도 가능하다.
실시예에 따른 발광 다이오드(11)에 의해 구현된 구성요소(6)들은 캐리어(13)의 캐리어면(12)에 서로 거리를 두고 배치된다. 본 예에 따르면, 캐리어면(12)은 평면이고, 하나의 평면에서 연장된다. 캐리어면(12)에는 발광 다이오드(11) 외에도 스트립 도전체, 전기 연결 라인 등을 배치하는 것도 가능하다. 발광 다이오드(11)의 전기 접촉은 도면에 구체적으로 도시되지 않는다. 이러한 접촉은 스트립 도전체 및/또는 본딩 와이어 등을 통해 이루어질 수 있다. 캐리어(13)가 도전성 재료로 구성된 경우, 전기 단락을 방지하기 위해 캐리어면(12)의 일부 위에는 적어도 전기 절연 층이 제공될 수 있다.
설명한 바와 같이, 발광 다이오드(11)의 대안으로서 또는 발광 다이오드에 부가해서, 캐리어 상에 추가적인 전기 및/또는 전자 구성요소(6)를 기계식으로 장착하고 이를 위한 전기 접촉부를 제공할 수 있다.
도 1 내지 도 5에 따른 구조체(5) 또는 발광체 구조체(10)의 예시적인 실시예를 참조하면, 캐리어(13)는 회로 기판(14)이다. 이에 대한 대안으로서, 캐리어(13)는 캐리어면(12)이 바로 위에 제공되는 냉각체(15)일 수 있다. 캐리어(13)는 예컨대 도 6에 도시된 바와 같이 회로 기판(14)과 냉각체(15)의 조합으로 형성되는 것도 가능하다.
캐리어(13)의 실시예에 따라, 캐리어는 서로 다른 재료로 제조될 수 있다. 바람직하기로는, 캐리어(13)는 예를 들어 금속 재료, 특히 알루미늄과 같은 우수한 열 전도체인 재료로 구성되거나, 알루미늄 층 또는 알루미늄 코어를 포함한다. 추가적으로 또는 대안으로, 예컨대 흑연 층과 같은 열 전도성 층이 캐리어(13) 상에 제공될 수도 있다.
도 5에 도시된 예시적인 실시예를 참조하면, 냉각제 채널(16)이 캐리어(13) 상에, 본 예에 따르면 회로 기판(14)에 제공되는데, 상기 냉각제 채널은 개략적으로만 도시되어 있다. 냉각제 채널(16)은 회로 기판(14)을 관통해서 구불구불하거나 아치형 또는 루프형으로 진행한다. 도 5에서 화살표로 개략적으로 도시된 바와 같이, 냉각제 채널은 적어도 하나의 지점에서 냉각제 회로에 연결되고, 이에 따라 냉각제(K)가 냉각제 채널(16)을 통해 순환할 수 있게 된다.
또한, 본 예에 따르면, 발광체 구조체(10)로 형성된 구조체(5)는 피복체(20)를 포함한다. 다수의 오목한 오목부가 캐리어면(12)과 결합되는 하측(21)에서 피복체(20)에 형성되고, 상기 오목부 각각은 수용실(22)을 나타낸다. 각 수용실(22)은 피복체(20)의 하측(21)에서 하나의 개구(23)를 거쳐서 개방되어 있는 것이고, 피복체(20)에 의해 주변을 따라 폐쇄된다. 피복체(20)의 하측(21)에 대향하는 상측부(24)는 본 예에 따른 발광체 구조체(10)의 발광측 또는 발광면을 나타낸다. 피복체(20)는, 부분적으로나 혹은 전체적으로, 반도체 발광체 수단에 의해 방출된 빛의 파장에 대해 투과성인 재료로 만들어질 수 있다. 적어도 발광 구성요소(여기서는 발광 다이오드(11)) 및/또는 수광 구성요소가 제공될 때는 반드시 이 광투과율은 수용실(22)의 영역에 존재한다. 피복체(20)는 다른 응용 예에서는 빛에 대해 불투명할 수도 있다.
웨브(25)는 피복체(20)의 각 수용실(22)의 개구(23) 주위에서 그 주변을 따라 형성된다. 각 웨브(25)에는 웨브면(26)이 있다. 웨브면(26)은 캐리어(13)의 캐리어면(12)과 결합된다. 피복체(20)의 웨브(25)의 웨브면(26)들은 바람직하게 평탄하고 공통 평면에서 연장된다. 도 1은 관련된 수용실(22)을 환형으로 둘러싸고 있는 웨브(25)들 중 하나의 웨브의 웨브면(26)의 예를 점선으로 개략적으로만 도시하고 있다. 따라서, 두 개의 바로 인접한 수용실(22)들 사이의 웨브 부분은 한 수용실(22) 주위의 웨브(25)뿐만 아니라 바로 인접한 수용실(22) 주위의 웨브(25)의 구성요소이다.
또한, 도 1은 웨브(25) 또는 웨브면(26)의 폭 B를 예시적인 한 위치에서 도시하고 있다. 폭 B는 웨브(25)의 서로 다른 부분들에서 서로 다른 치수 B1, B2를 가질 수 있다. 중요한 점으로는 폭 B는 어떤 지점에서도 사전에 정해진 최소치보다 작지 않다는 것이다. 폭 B 또는 폭 B의 최소치는 수용실(22)의 총 체적 및/또는 구성요소(6), 예컨대 발광 다이오드와 수용실(22)을 획정하는 피복체(20)의 표면 사이에 남아 있는 부분 체적의 함수로서 결정될 수 있다. 웨브(25) 또는 웨브면(26)의 최소 폭은 피복체(20)와 이와 관련된 캐리어(13)가 연결되어 있을 때에 그 피복체(20)와 캐리어(13) 사이에 방염 간극(27)(도 4 참조)이 형성될 수 있게 한다.
따라서, 도 4에 개략적으로 도시된 방염 간극(27)은 수용실(22) 주위의 주변 웨브(25)의 웨브면(26)과 캐리어(13)의 캐리어면(12) 상의 관련된 면 부분에 의해 형성된다. 따라서, 본 예에 따라 하나의 수용실(22) 내에 하나의 구성요소(6) 또는 하나의 발광 다이오드(11)를 각각 배열하는 방식으로 캐리어(13) 상에 피복체(20)를 배치함으로써, 방폭 구조체(5) 또는 발광체 구조체(10)를 간단하게 성취할 수 있다. 예시적인 실시예의 변형 예에서, 수용실(22) 내에 다수의 구성요소, 특히 5 개 또는 10 개의 구성요소를 배열할 수도 있다. 예를 들어, 하나의 발광 다이오드(11)가 이와 직접적으로 관련된 배선과 함께 커패시터 및/또는 다이오드를 거쳐서 수용실(22) 내에 배치될 수 있다.
피복체(20)와 캐리어(13) 사이의 연결은 바람직하기로는 분리 가능한 연결, 포지티브 잠금식 연결 및/또는 논포지티브 잠금식 연결이다. 또한, 피복체(20)와 캐리어(13) 사이에 재료-접합식 연결을 제공하는 것도 가능하다. 구성요소(6) 또는 발광 다이오드(11)를 포함하는 각각의 수용실(22)은 주변 환경 및/또는 인접한 수용실(들)(22)에 대해서 방염 간극(27)에 의해 폭발 방지되는 방식으로 설계된다. 이렇게 함에 있어서, 캐리어(13)에 대하여 개별 수용실(22)을 재료-접합식으로 밀봉하는 것은 하지 않을 수 있다. 웨브(25)와 방염 간극(27)에 의해 서로 분리된 작은 체적들이 수용실(22) 내에 형성되는데, 이에 의해 방폭을 달성하는 것이 아주 간단해진다.
피복체(20)와 캐리어(13)를 연결하기 위해 연결 장치(32)가 제공된다. 예시적인 바람직한 실시예에서, 상기 연결 장치(32)는 피복체(20)와 캐리어(13) 간의 공구 없이 분리 가능한 연결을 위해 배치된다. 이를 달성하기 위해, 상기 연결 장치(32)는 적어도 하나의 멈춤쇠 수단(33)과, 연결이 확립될 수 있도록 상기 멈춤쇠 수단과 상호 작용하는 하나의 대응 멈춤쇠 수단(34)을 구비한다. 멈춤쇠 수단(33) 및 대응 멈춤쇠 수단(34)에 대한 대안으로서, 플러그 수단 및 대응 플러그 수단도 있을 수 있다. 마찬가지로, 포지티브 잠금식 연결 및/또는 논포지티브 잠금식 연결을 확립하기 위한 다른 수단들의 조합도 가능하다.
상세히 설명된 바와 같이, 도시된 예시적인 실시예는 멈춤쇠 수단(33)과 대응 멈춤쇠 수단(34)을 포함한다. 하나 이상의 멈춤쇠 수단(33)이 피복체(20) 및/또는 캐리어(13)에 제공될 수 있다. 그러면, 각 멈춤쇠 수단(33)과 결합되는 대응 멈춤쇠 수단(34)은 각각 다른 부분에, 즉 캐리어(13)나 혹은 피복체(20)에 배치된다. 멈춤쇠 수단(33)과 대응 멈춤쇠 수단(34)의 개수는 피복체(20) 또는 캐리어(13)의 형태 또는 크기에 따라 달라진다.
도시된 예시적인 실시예에서, 멈춤쇠 수단(33)은 피복체(20)에 위치된다. 예를 들어, 이들은 스냅 탭(35)을 갖춘 맞물림 후크로서 구현되며, 피복체(20)에 성형될 수 있다. 따라서, 멈춤쇠 수단(33)은 피복체(20)가 주조 또는 사출 성형에 의해 제조되는 동안에 피복체에 연결될 수 있거나, 또는 피복체(20)의 일부로서 제조될 수 있다.
대응 멈춤쇠 수단(34)은 캐리어(13)의 개구에, 본 예에 있어서는 회로 기판(14)의 개구에 형성된다. 피복체(20)와 캐리어(13) 사이의 연결이 확립된 상태에서, 멈춤쇠 수단(33)인 맞물림 후크가 대응 멈춤쇠 수단(34)을 나타내는 개구를 관통해서 맞물리고 반대 측의 캐리어면(12) 주위로 연장된다(도 4 참조).
도 4는 한 위치에서의 멈춤쇠 연결을 하나의 예로서만 도시하고 있다. 다른 멈춤쇠 연결은 그에 따라서 구현될 수 있다. 멈춤쇠 수단(33) 또는 플러그 수단과 이에 대응하여 관련된 대응 멈춤쇠 수단(34) 및 대응 플러그 수단에 의한 연결 위치(36)들의 개수와 그들 간의 거리는, 피복체(20)와 캐리어(13)의 크기 및 형상에 따라 달라진다. 연결 위치(36)들의 개수는 각 수용실(22) 주위의 방염 간극(27)이 기계적 부하를 받거나 또는 열 변형이 있는 상황에서도 유지될 수 있도록 선택된다.
따라서, 연결 장치(32)는 피복체(20)가 캐리어(13)에 유지되어서 캐리어에 의해 고정되는 것을 보장하고, 이에 따라 웨브면(26)과 캐리어면(12)의 각각 대향하는 부분 사이에 방염 간극(27)이 형성되고 유지될 수 있다. 따라서, 방폭 구조체 또는 발광체 구조체(10)를 매우 간단하게 성취할 수 있다. 조립과 취급이 아주 간단해진다. 탈착 가능한 연결인 경우, 발광체 구조체(10)인 구조체(5)의 유지 및 보수는 연결 장치(22)에 의해 간단히 할 수 있다.
IEC 60529를 준수하는 보호 유형을 달성 또는 향상시키기 위해, 피복체(20)와 캐리어(13) 사이에 밀봉 구조체(40)가 배치될 수 있다. 여기에 도시된 예시적인 실시예를 참조하면, 밀봉 구조체(40)는 피복체(20)에 존재하는 모든 수용실(22) 또는 개구(23) 각각의 주위에서 연장되어서 입자, 먼지, 또는 물의 침입을 방지할 수 있는 환형 밀폐 시일을 포함한다. 밀봉 구조체(40)는 도 4 및 도 7에서 아주 단순화되어서 도시되어 있다. 상기 밀봉 구조체(40)는 피복체(20) 및/또는 캐리어(13) 상의 밀봉 홈(41) 내에 배치될 수 있다.
도 4는 또한 설명된 예시적인 실시예의 잠재적인 변형 예를 쇄선으로 도시하고 있다. 이 변형 예는 발광 구성요소(6) 및/또는 수광 구성요소(6)를 포함하는 구조체(5)를 위해, 즉 예컨대 여기서 설명한 발광체 구조체(10)의 실시예를 위해 사용될 수 있다.
하나 이상의 광학 요소(44)가 피복체(20) 상에 배치되거나 피복체의 일체형 부분으로서 형성될 수 있고, 그리고/또는 피복체(20)의 상측부(24)에 배치될 수 있다. 바람직하기로는, 각 수용실(22)이 광학 요소(44)와 결합되고, 그에 따라 각 발광 다이오드(11)도 상기 광학 요소와 결합된다. 이러한 광학 요소(44)는 발광 다이오드(11)의 빛의 파장에 대해 투과성이 되도록 구성될 수 있고, 피복체(20) 상의 또는 내에 수렴 렌즈 또는 분산 렌즈를 형성하도록 배치될 수 있다. 이 결과, 광 분포를 변화시킬 수 있다. 렌즈 이외에, 또는 렌즈 대신에, 광학 요소(44)는 또한 복수의 광 산란용 및/또는 광 반사용 및/또는 광 굴절용 입자들을 포함할 수도 있다.
발광 다이오드(11)에 의해 방출되는 광의 빔 밀도는 피복 판(24) 또는 선택적으로 제공되는 광학 요소(44)의 형상 및 크기를 통해 조정될 수 있다. 따라서, 빔 밀도는 방폭 규정을 준수할 수 있도록 하기 위해 피복체(20) 및/또는 선택적으로 제공된 광학 요소(44)의 구성을 통해 변경될 수 있다.
구조체(5) 또는 발광체 구조체(10)는, 본 실시예의 경우에서는 발광 모듈(50)로서 구현된 모듈(49)을 여러 개, 원칙적으로는 임의의 원하는 수로 하여 이루어진, 모듈형 디자인으로 설치될 수 있다. 여러 개의 모듈(49) 또는 발광 모듈(50)의 연결은 일례로 도 6에 도시되어 있다. 도 6은 서로 연결된 세 개의 모듈(49)을 보여주고 있다. 모듈(49)은 또한 공유된 캐리어(13)와 결합되는 다수의 피복체(20)도 포함할 수 있다(도 5 참조). 대안으로, 모듈(49)이 여러 개의 캐리어(13)와 결합되는 하나의 피복체(20)를 가지는 것도 가능하다. 바람직하기로는, 각각의 모듈(49) 또는 발광 모듈(50)이 하나의 피복체(20)와, 회로 기판(14) 및/또는 냉각체(15)를 구비한 하나의 캐리어(13)를 갖는 것이 좋다. 이 디자인은 도 6에 도시되어 있다.
두 개의 모듈(49) 또는 발광 모듈(50)을 서로 연결하기 위해, 본 예에 따르면 커플링 장치(51)가 제공된다. 커플링 장치(51)는 두 개의 바로 인접한 모듈(49)들 또는 발광 모듈(50)들 간의 포지티브 잠금식 연결 및/또는 논포지티브 잠금식 연결을 제공하기 위해 배치된다. 본 예에 따르면 커플링 장치(51)는 단지 피복체(20) 상에 배치되지만, 대안적으로 또는 추가적으로는, 연결시킬 모듈(49) 또는 발광 모듈(50)의 캐리어(13) 상에 배치될 수도 있다.
예시적인 바람직한 실시예에서, 커플링 장치(51)는 두 모듈(49)들 사이에 공구 없이 풀 수 있는 연결을 제공하도록 배치된다. 이를 달성하기 위해, 커플링 장치는, 각각의 피복체(20) 및/또는 캐리어(13)에, 커플링 수단(52)과, 이 커플링 수단(52)과 상호 작용하는 대응 커플링 수단(53)을 구비하는 것이 바람직하다. 각 커플링 수단(52)은 포지티브 잠금식 연결 및/또는 논포지티브 잠금식 연결이 확립될 수 있도록 대응 커플링 수단(53)과 결합된다. 도 5 및 도 6에 따라 도시된 예시적인 실시예를 참조하면, 커플링 수단(52)은 대응 커플링 수단(53)을 나타내는 것인 플러그 오목부(55)와 결합되는 플러그 돌출부(54)에 의해 형성된다. 따라서, 논포지티브 잠금식 연결이 피복체(20)와 모듈(49) 사이에서 각각 확립될 수 있다.
도 5 및 도 6에 개략적으로 도시된 바와 같이, 피복체(20)의 한 측면에는 커플링 수단(52)이 제공되며 피복체의 각각의 대향 측면에는 대응 커플링 수단(53)이 제공되고, 이에 따라 피복체(20)들이 플러그 블록과 유사한 방식으로 서로 연결될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 커플링 수단(52) 또는 대응 커플링 수단(53)이 다른 두 측면에도 있을 수 있는데, 이에 따르면 피복체(20)들의 연속체가 가능할 뿐만 아니라 2 개의 공간 방향에서의 2차원 평면 커플링도 가능해진다.
도 7은 커플링 장치(51)의 대안적인 실시예 선택안을 도시한다. 이렇게 함에 있어서, 커플링 수단(52)과 대응 커플링 수단(53) 사이에 포지티브 잠금식 연결이 형성된다. 이를 위해, 커플링 수단(52)은 각각 확장되는 돌출부(56)에 의해 형성된다. 각각의 관련된 대응 커플링 수단(53)은 돌출부(56)의 형상에 맞게 바깥쪽을 향해 줄어드는 오목부(57)에 의해 형성된다. 각각의 돌출부(56)는 각각 관련된 오목부(57) 내에 포지티브 잠금식으로 맞물려서, 도 7에 개략적으로 도시된 바와 같이 포지티브 잠금식 연결을 형성할 수 있다.
도 7에 도시된 예에서, 돌출부(56)와 오목부(57)는 도브테일의 형상을 갖는다. 이와는 다르게, 예컨대 퍼즐 조각에서 알려져 있는 것과 같은 돌출부와 오목부의 형태로 한, 각기 다른 형태의 언더컷들을 사용할 수도 있다.
또한, 커플링 장치(51)는 두 개의 결합된 모듈(49)들 간의 전기적 연결을 확립할 수 있다. 이를 달성하기 위해, 전기적 접촉 수단(electrical contact means)(60) 및/또는 전기적 대응 접촉 수단(electrical counter-contact means)(61)이 모듈(49)의 캐리어(13) 상에 제공될 수 있는데, 이들은 커플링 수단(52)과 대응 커플링 수단(53)에 의해 기계적 결합이 이루어지는 경우에 도 6에 개략적으로 도시된 바와 같이 두 개의 결합된 모듈(49)들 간의 전기적 연결을 형성한다.
도 6의 예시에 대한 대안으로서, 상기 접촉 수단(60)은 커플링 수단(52)에, 상기 대응 접촉 수단(61)은 대응 커플링 수단에 제공될 수도 있다. 예를 들어, 각각 하나의 전기 도전성 접촉 표면이 돌출부(56, 54) 각각에 상기 접촉 수단(60)으로서, 그리고 오목부(55, 57) 각각에 상기 대응 접촉 수단(61)으로서 제공될 수 있다.
본 발명은 방폭 구조체(5), 예컨대 발광체 구조체(10)에 관한 것이다. 구조체(5)는 여러 개의 모듈(49)로 구성될 수 있다. 각각의 모듈(49)은 적어도 하나의 피복체(20)와 적어도 하나의 캐리어(13)를 포함한다. 캐리어(13)는 전기 및/또는 전자 구성요소(6), 예컨대 발광 다이오드(11)와 같은 반도체 발광체 수단이 위에 배치되어 전기적으로 접촉하게 되는 캐리어면(12)을 갖는다. 피복체(20)는 수용실(22)을 안에 마련하고 있는 하측(21)과 결합되는 캐리어면(12)을 갖는다. 각 수용실(22)은 상기 하측(21)에서 개구(23)를 거쳐서 단지 개방되어 있는 것이고, 피복체(20)에 의해 폐쇄된다. 웨브면(26)을 갖는 웨브(25)는 개구(23) 또는 수용실(22)을 획정한다. 피복체(20)와 캐리어(13) 간의 연결이 확립된 상태에서, 각 구성요소 또는 다수의 구성요소(6)를 포함하는 구성요소 조립체는 바람직하게는 웨브(25)에 의해 환상으로 둘러싸이고, 이 경우, 웨브면(26)은 캐리어면(12)의 관련된 부분과 함께 방염 간극(27)을 형성한다.
5: 방폭 구조체 6: 전자 구성요소
10: 발광체 구조체 11: 발광 다이오드
12: 캐리어면 13: 캐리어
14: 회로 기판 15: 냉각체
16: 냉각제 채널 20: 피복체
21: 피복체의 하측 22: 수용실
23: 개구 24: 피복체의 상측부
25: 웨브 26: 웨브면
27: 방염 간극 32: 연결 장치
33: 멈춤쇠 수단 34: 대응 멈춤쇠 수단
35: 스냅 탭 36: 연결 위치
40: 밀봉 구조체 41: 밀봉 홈
44: 광학 요소 49: 모듈
50: 발광 모듈 51: 커플링 장치
52: 커플링 수단 53: 대응 커플링 수단
54: 플러그 돌출부 55: 플러그 오목부
56: 돌출부 57: 오목부
60: 접촉 수단 61: 대응 접촉 수단
B: 웨브의 폭 B1, B2: 폭 B의 치수
K: 냉각제

Claims (18)

  1. 방폭 구조체(5)에 있어서,
    여러 개의 전기 및/또는 전자 구성요소들이 서로 거리를 두고 배치되는 하나의 캐리어면(12)을 구비하는 적어도 하나의 캐리어(13)와,
    적어도 하나의 피복체(20)와,
    상기 적어도 하나의 피복체(20)와 상기 적어도 하나의 캐리어(13) 간의 논포지티브 잠금식 연결 및/또는 포지티브 잠금식 연결을 확립하기 위해, 상기 적어도 하나의 피복체(20) 및/또는 상기 적어도 하나의 캐리어(13) 상에 배치된 연결 장치(32)를 구비하고,
    상기 적어도 하나의 피복체(20)는 상기 구성요소들(6)의 적어도 일부를 위한 여러 개의 수용실(22)을 구비하고, 이 경우에, 상기 수용실(22)은 상기 캐리어면(12)에 대면하는 측에만 개구(23)를 가지며,
    각 수용실(22)의 개구(23) 주위로 둘레 방향으로 연장되는 웨브면(26)을 갖는 웨브(25)가 제공되며, 상기 웨브면은 상기 캐리어면(12)을 갖는 상기 적어도 하나의 캐리어(13)와 상기 적어도 하나의 피복체(20) 간의 연결을 확립한 상태에서 방염 간극(27)을 형성하는
    방폭 구조체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    정확히 하나의 구성요소(6)가 각 수용실(22) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는
    방폭 구조체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    각 구성요소(6)가 상기 수용실(22) 중 하나 내에 배치되는 것을 특징으로 하는
    방폭 구조체.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 웨브(25)의 폭(B)은 상기 수용실(22)의 총 체적 및/또는 상기 구성요소(6)와 관련 수용실(22) 사이의 나머지 잔존 체적의 함수로서 사전 특정된 것을 특징으로 하는
    방폭 구조체.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 피복체(20)가 이음매 및 접합부 없이 점착성 재료로 제조된 것을 특징으로 하는
    방폭 구조체.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 캐리어(13)가 회로 기판(14)이거나, 또는 회로 기판(14)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    방폭 구조체.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 캐리어(13)가 냉각체(15)이거나, 또는 냉각체(15)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    방폭 구조체.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 캐리어(13)가 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는
    방폭 구조체.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 캐리어(13)가 적어도 하나의 냉각제 채널(16)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    방폭 구조체.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결 장치(32)는 각 피복체(20) 및/또는 각 캐리어(13) 상에 적어도 하나의 멈춤쇠 수단(33) 또는 플러그 수단을 포함하고, 상기 멈춤쇠 수단 또는 플러그 수단은 각 캐리어(13) 및 피복체(20) 상의 대응 멈춤쇠 수단(34) 또는 대응 플러그 수단과 각각 결합되는 것을 특징으로 하는
    방폭 구조체.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    밀봉 구조체(40)가 상기 적어도 하나의 피복체(20)와 상기 적어도 하나의 캐리어(13) 사이에 배치된 것을 특징으로 하는
    방폭 구조체.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 및/또는 전자 구성요소(6)가 위에 배치되어 있는 적어도 하나의 캐리어(13)와 적어도 하나의 피복체(20)가 모듈(49)을 형성하는 것을 특징으로 하는
    방폭 구조체.
  13. 제 12 항에 있어서,
    두 개의 모듈(49)이 커플링 장치(51)를 통해 연결될 수 있고, 각 모듈은 상기 커플링 장치(51)의 커플링 수단(52) 및/또는 대응 커플링 수단(53)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    방폭 구조체.
  14. 제 13 항에 있어서,
    적어도 두 개의 모듈(49)이 상기 커플링 장치(51)를 통해 포지티브 잠금 및/또는 논포지티브 잠금 방식으로 서로 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는
    방폭 구조체.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 커플링 수단(52) 및/또는 상기 대응 커플링 수단(53)이 모듈(49)의 피복체(20) 및/또는 캐리어(13)에 배치된 것을 특징으로 하는
    방폭 구조체.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 몇 개의 구성요소(6)는 발광 구성요소(11) 및/또는 수광 구성요소인 것을 특징으로 하는
    방폭 구조체.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 피복체(20)는, 상기 발광 구성요소(11)에 의해 방출되고 그리고/또는 수용실(22) 내의 수광 구성요소에 부딪치는 빛의 파장에 대해 적어도 부분적으로 투과성인 것을 특징으로 하는
    방폭 구조체.
  18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    광학 요소(44)가 상기 피복체(20)의 일체형 부분이 되도록 배치되거나, 또는 상기 캐리어(13)에 대향하는 상기 피복체(20)의 상측부(24)에 배치된 것을 특징으로 하는
    방폭 구조체.
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