JP5391451B2 - 発光モジュール - Google Patents

Description

本発明は発光モジュールに関するもので、より詳しくは、高密度の線光源として使用するに適合した発光モジュールに関する。

ＬＣＤバックライトに使用される発光モジュールの場合、従来には冷陰極蛍光ランプ（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ：ＣＣＦＬ）が使用されたが、ＣＣＦＬは水銀ガスを使用するため環境汚染を引き起こすことがあり、応答速度が遅く、色再現性が低いだけでなく、ＬＣＤパネルの軽薄短小化に適切ではないという短所を有する。これに比べて発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、ＬＥＤ）は環境にやさしく、応答速度が数ナノ秒と高速応答が可能でビデオ信号ストリームに効果的で、インパルシブ（Ｉｍｐｕｌｓｉｖｅ）駆動が可能で、色再現性が１００％以上で、赤色、緑色、青色発光の発光ダイオードの光量を調整して輝度、色温度などを任意で変更することができるだけでなく、ＬＣＤパネルの軽薄短小化に適合した長所を有するため、最近、バックライト用発光モジュールとして積極的に採用されている実情である。

図１は、従来技術による発光モジュールを概略的に表した斜視図である。図１を参照すると、従来の発光モジュールは複数の基板１１上にそれぞれ配置された複数の発光ダイオードチップ１２を備え、上記発光ダイオードチップ１２を覆うよう樹脂部１３が形成される。この場合、線光源として使用するためそれぞれの基板１１は相互長さ方向に配列され、ワイヤ１４により相互電気的に連結される。また、上記複数の基板１１は図示しないシャシー構造に収容されて使用されることができる。

しかし、上記発光モジュール１０の場合、発光ダイオードチップ１２から放出された光がワイヤ１４により反射または散乱され発光効率が低下することがある、また、決められた空間に相対的に多い発光ダイオードチップ１２を実装することが難しいため高密度の光源が求められるＴＶなどに使用するには適合しないとう問題がある。

本発明は、上記のような問題点を解決するためのもので、本発明の一目的は、多数の発光ダイオードチップを含む高密度の線光源として使用するに適合するだけでなく、外部に放出される光の損失を最小化することができる発光モジュールを提供することにある。

上記の目的を達成すべく、本発明の発光モジュールは、バー形状の印刷回路基板と、
印刷回路基板の下面に形成されたヒートシンクと、印刷回路基板及びヒートシンクの下部に配置されたシャシーと、印刷回路基板の上面の配線パターンに相互離隔されて配置され、印刷回路基板の長さ方向に配列された複数の発光ダイオードチップと、複数の発光ダイオードチップと電気的に連結され印刷回路基板の両端のうち少なくとも一端に該当する領域のうち印刷回路基板の下面に形成されたコネクタと、を含み、
コネクタの電気接続領域は印刷回路基板の側方向に向かうように形成され、シャシーは厚さ方向に形成された貫通孔を備え、コネクタは貫通孔に収容され、ヒートシンクはシャシーと密着されることを特徴とする。

本発明の実施形態によると、上記コネクタは上記印刷回路基板の外部に向かって形成された雌コネクタ部または雄コネクタ部を備えることができる。この場合、上記印刷回路基板は複数備えられ、上記複数の印刷回路基板は隣接したものと上記コネクタにより連結され、線光源を形成することができる。

本発明の実施形態によると、上記複数の発光ダイオードチップのそれぞれを覆う樹脂部をさらに含むことができる。この場合、上記樹脂部はレンズ形状を有することができる。

本発明の他の実施形態によると、相互離隔されて配置された複数の孔を備えるバー形状の印刷回路基板と、印刷回路基板の下面に形成されたヒートシンクと、印刷回路基板及びヒートシンクの下部に配置されたシャシーと、それぞれの印刷回路基板の複数の孔にヒートシンクと接触するよう配置された複数の発光ダイオードチップと、複数の発光ダイオードチップと電気的に連結され印刷回路基板の両端のうち少なくとも一端に該当する領域のうち印刷回路基板の下面に形成されたコネクタと、を含み、
印刷回路基板の複数の孔は印刷回路基板の長さ方向に配列され、コネクタの電気接続領域は印刷回路基板の側方向に向かうように形成され、シャシーは厚さ方向に形成された貫通孔を備え、コネクタは貫通孔に収容され、ヒートシンクはシャシーと密着されることを特徴とする。

本発明の実施形態によると、上記発光ダイオードチップと上記印刷回路基板の上面に形成された配線パターンを電気的に連結するワイヤをさらに含むことができる。

本発明の実施形態によると、上記印刷回路基板の複数の孔により露出した上記ヒートシンクの面のうち上記複数の発光ダイオードチップと接触しない領域に形成された反射層をさらに含むことができる。

本発明の実施形態によると、上記印刷回路基板の複数の孔は一方向に配列されることができる。この場合、上記印刷回路基板はバー形状で、上記印刷回路基板の複数の孔は上記印刷回路基板の長さ方向に配列されることができる。

本発明によると、発光ダイオードチップ及びコネクタの配置構造を最適化することにより、多数の発光ダイオードチップを含む高密度の線光源として使用するに適合するだけでなく、外部に放出される光の損失を最小化することができる発光モジュールを提供することができる。

従来技術による発光モジュールを概略的に表した斜視図である。 本発明の一実施形態による発光モジュールを概略的に表した斜視図である。 図２に図示された発光モジュールの連結構造を表したものである。 図３のような連結構造を有する発光モジュールがシャシーに配置された構造を表した断面図である。 本発明の他の実施形態による発光モジュールを表した断面図である。 本発明の他の実施形態による発光モジュールを表した断面図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を詳しく説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲が以下に説明する実施形態に限定されるのではない。また、本発明の実施形態は当業界において通常の知識を有する者に本発明をより完全に説明するため提供されるものである。従って、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のため誇張されることがあり、図面上の同一な符号で表示される要素は同一な要素である。

図２は本発明の一実施形態による発光モジュールを概略的に表した斜視図で、図３は図２に図示された発光モジュールの連結構造を表したものである。

先ず、図２を参照すると、本実施形態による発光モジュール１００は、一方向（以下、長さ方向という）に長く形成されたバー（ｂａｒ）形状を有し、線光源として使用されることができる。このため、上記発光モジュール１００はバー形状の印刷回路基板１０１を備え、上記印刷回路基板１０１の配線パターン上には複数の発光ダイオードチップ（ＬＥＤ、１０２）が上記印刷回路基板１０１の長さ方向に配置される。これは印刷回路基板１０１上に発光ダイオードチップ１０２が直接実装されたＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）構造に該当する。

上記印刷回路基板１０１はセラミック、エポキシなどの材質からなることができ、さらに、安定したバー形状を維持するためポリマー材質からなることもできる。特に、上記印刷回路基板１０１は従来の場合とは異なって、上面及び下面のいずれにも配線パターンが形成されることができ、後述のように、下面の配線パターンにコネクタ１０４を配置することにより、配置可能な発光ダイオードチップ１０２の数を増やし外部に放出される光の反射または散乱を最小化することができる。

上記印刷回路基板１０１の上部には上記発光ダイオードチップ１０２を覆う樹脂部１０３が形成される。上記樹脂部１０３はシリコンなどの樹脂からなって上記発光ダイオードチップ１０２を保護し、図２に図示されたように、レンズ形状を有する場合、光が放出される指向角を向上させることができる。また、上記樹脂部１０３はその内部に分散された蛍光体粒子を含むことにより上記発光モジュール１００が白色光を放出するようにすることができる。

本実施形態において必須の構成要素ではないが、上記印刷回路基板１０１の下面には上記印刷回路基板１０１と上記発光ダイオードチップ１０２からの熱を効果的に放出させるためのヒートシンク１０５が配置されることができる。上記ヒートシンク１０５は金属やＡｌＮなどの熱伝導性の高い物質を適切に積層して構成することができる。上記印刷回路基板１０１の下面には上記発光ダイオードチップ１０２に電気的信号を伝達する一方、他の発光モジュールと連結するため提供されるコネクタ１０４が配置される。

このため、図２に図示されたように、上記コネクタ１０４は上記印刷回路基板１０１の長さ方向に両端に配置されることができる。また、上記コネクタ１０４は上記印刷回路基板１０１の下面の配線パターンに上記発光ダイオードチップ１０２と電気的に連結されるよう配置され、このため、上記印刷回路基板１０１は適切な導電性ビア構造を備えることができる。

上記コネクタ１０４は、上述のように、隣接した他の発光モジュールとの連結のため雌または雄コネクタ部を備えることができる。すなわち、図３に図示されたように、上記発光モジュール１００は複数備えられ相互長さ方向に連結されることにより、さらに長い線光源に活用することができ、この場合、上記コネクタ１０４の雌コネクタ部と隣接した他の発光モジュールに含まれたコネクタ１０４の雄コネクタ部を相互連結することができる。

このように、本実施形態の場合、単面のみ配線パターンが形成されたものではなく、両面に配線パターンが形成された印刷回路基板１０１を使用してコネクタ１０４を印刷回路基板１０１の下面に配置することにより、その上面には発光ダイオードチップ１０２の配置のための空間が相対的に増えることができる。これによって、上記発光モジュール１００はＴＶなどのように高密度の光源を要求する分野で有用に使われることができる。また、発光ダイオードチップ１０２と印刷回路基板１０１の配線パターンとの電気的な連結のためワイヤを使用せず、上記発光ダイオードチップ１０２から放出された光の進行を妨害しないため、発光効率の向上を期待することができる。

図４は、図３のような連結構造を有する発光モジュールがシャシーに配置された構造を表した断面図である。図４を参照すると、図２及び図３で説明した構造を有する発光モジュールはシャシー１０６に配置されることができる。この場合、上記シャシー１０６は熱放出に有利であるようアルミニウム（Ａｌ）などからなることができ、特に、上記コネクタ１０４を収容することができる溝を備えることにより、上記ヒートシンク１０５と密着して配置されることができる。これによって、上記シャシー１０６はさらに効果的に外部に熱を放出することができる。

図５は、本発明の他の実施形態による発光モジュールを表した断面図である。図５を参照すると、本実施形態による発光モジュール２００は、以前の実施形態のように、印刷回路基板２０１、発光ダイオードチップ２０２、樹脂部２０３、コネクタ２０４及びヒートシンク２０５を備え、以下では、以前の実施形態とは異なる事項を中心として説明する。上記印刷回路基板２０１は上面及び下面のいずれにも配線パターンが形成され、厚さ方向に形成された孔を備える。上記印刷回路基板２０１に形成された孔は、発光ダイオードチップ２０２を配置するための空間として提供され、複数備えられて上記印刷回路基板２０１の長さ方向に配列されることができる。

上記発光ダイオードチップ２０２は、上記印刷回路基板２０１と直接接触せずワイヤ２０７により電気的に連結され、上記ヒートシンク２０５の上面と直接接触する。このような構造を有することによって、上記発光ダイオードチップ２０２から発生した熱はより効率的にヒートシンク２０５に伝達されることができる。

一方、図５に図示されたように、上記ヒートシンク２０５の上面には反射層２０８が形成されることができる。すなわち、上記印刷回路基板２０１の孔により露出した上記ヒートシンク２０５の上面のうち上記発光ダイオードチップ２０２が形成された領域を除いた領域に、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）などを一つ以上積層した構造を有する反射層２０８を形成して外部に放出される光の量をさらに増加させることができる。

一方、コネクタの連結方式は、図６のように変形されることができる。図６は本発明の他の実施形態による発光モジュールを表した断面図である。

図６を参照すると、本実施形態による発光モジュール３００は上記の形態と同様に、印刷回路基板３０１、発光ダイオードチップ３０２、樹脂部３０３、コネクタ３０４及びヒートシンク３０５を備えるが、上記コネクタ３０４は雄コネクタ部に該当する。このような雄コネクタ部３０４はシャシー３０６に配置された雌コネクタ部３０７と連結され、発光モジュール３００同士はコネクタにより連結されない。この場合、図６に図示された形態とは異なって発光モジュール３００に備えられたコネクタ３０４が雌コネクタ部となり、シャシー３０６に備えられたコネクタ３０７は雄コネクタ部となることもできる。本実施形態のように、発光モジュール３００に備えられたコネクタ３０４をシャシー３０６に備えられたコネクタ３０７と連結する方式の場合、発光モジュール３００を予め連結してからシャシーに組み込まなければならない不便さがないため、製造工程において、組み込みの不良率を減らすことができる。

本発明は、上述の実施形態及び添付の図面により限定されるのではなく、添付の請求範囲により限定される。従って、請求範囲に記載された本発明の技術的思想を外れない範囲内で当技術分野の通常の知識を有する者により多様な形態の置換、変形及び変更が可能であり、これも本発明の範囲に属する。

１０１ 印刷回路基板
１０２ 発光ダイオードチップ
１０３ 樹脂部
１０４ コネクタ
１０５ ヒートシンク
１０６ シャシー
２０７ ワイヤ
２０８ 反射層

Claims (8)

1. バー形状の印刷回路基板と、
   前記印刷回路基板の下面に形成されたヒートシンクと、
   前記印刷回路基板及び前記ヒートシンクの下部に配置されたシャシーと、
   前記印刷回路基板の上面の配線パターンに相互離隔されて配置され、前記印刷回路基板の長さ方向に配列された複数の発光ダイオードチップと、
   前記複数の発光ダイオードチップと電気的に連結され前記印刷回路基板の両端のうち少なくとも一端に該当する領域のうち前記印刷回路基板の下面に形成されたコネクタと、
   を含み、
   前記コネクタの電気接続領域は前記印刷回路基板の側方向に向かうように形成され、
   前記シャシーは厚さ方向に形成された貫通孔を備え、前記コネクタは前記貫通孔に収容され、前記ヒートシンクは前記シャシーと密着されることを特徴とする発光モジュール。
2. 前記コネクタは、前記印刷回路基板の外部に向かって形成された雌コネクタ部または雄
   コネクタ部を備えることを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
3. 前記印刷回路基板は複数備えられ、
   前記複数の印刷回路基板の各々は隣接したものと前記コネクタにより連結され、線光源を形成することを特徴とする請求項２に記載の発光モジュール。
4. 前記複数の発光ダイオードチップのそれぞれを覆う樹脂部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
5. 前記樹脂部は、レンズ形状を有することを特徴とする請求項４に記載の発光モジュール。
6. 相互離隔されて配置された複数の孔を備えるバー形状の印刷回路基板と、
   前記印刷回路基板の下面に形成されたヒートシンクと、
   前記印刷回路基板及び前記ヒートシンクの下部に配置されたシャシーと、
   それぞれ前記印刷回路基板の複数の孔に前記ヒートシンクと接触するよう配置された複数の発光ダイオードチップと、
   前記複数の発光ダイオードチップと電気的に連結され前記印刷回路基板の両端のうち少なくとも一端に該当する領域のうち前記印刷回路基板の下面に形成されたコネクタと、
   を含み、
   前記印刷回路基板の複数の孔は前記印刷回路基板の長さ方向に配列され、
   前記コネクタの電気接続領域は前記印刷回路基板の側方向に向かうように形成され、
   前記シャシーは厚さ方向に形成された貫通孔を備え、前記コネクタは前記貫通孔に収容され、前記ヒートシンクは前記シャシーと密着されることを特徴とする発光モジュール。
7. 前記発光ダイオードチップと前記印刷回路基板の上面に形成された配線パターンを電気的に連結するワイヤをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の発光モジュール。
8. 前記印刷回路基板の複数の孔により露出した前記ヒートシンクの面のうち前記複数の発光ダイオードチップと接触しない領域に形成された反射層をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の発光モジュール。
   

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