KR20180092633A - 광원 유닛 - Google Patents

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KR20180092633A
KR20180092633A KR1020170018611A KR20170018611A KR20180092633A KR 20180092633 A KR20180092633 A KR 20180092633A KR 1020170018611 A KR1020170018611 A KR 1020170018611A KR 20170018611 A KR20170018611 A KR 20170018611A KR 20180092633 A KR20180092633 A KR 20180092633A
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light emitting
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circuit board
gasket
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KR1020170018611A
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김천주
김도환
최태영
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엘지이노텍 주식회사
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    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

실시 예에 따른 광원 유닛은, 상부에 오픈 영역 및 하부가 개방된 리세스를 갖는 제1커버; 상기 제1커버의 하부에 결합된 제2커버; 상기 제1 및 제2커버 사이에 회로 기판 및 상기 회로 기판에 상기 오픈 영역과 대응되는 발광 소자를 갖는 광원 모듈; 상기 발광 소자 상에 배치된 방수 필름; 상기 발광 소자가 삽입된 제1개구부를 갖고 상기 방수 필름과 상기 회로 기판 사이에 배치된 제1가스켓; 제2개구부를 갖고 상기 방수 필름과 상기 제1커버의 리세스 사이에 제2가스켓; 상기 제1커버는 외측 둘레에 제1외벽을 포함하며, 상기 제2커버는 외측 둘레에 제2외벽을 포함하며, 상기 제1외벽 및 제2외벽 중 어느 하나는 돌기 및 다른 하나는 홈을 가지며, 상기 돌기 및 홈은 상기 제1,2외벽을 따라 연속적으로 배치되며, 상기 제1외벽과 상기 제2외벽의 대면하는 서로 다른 영역에 접합된 접합부를 포함할 수 있다.

Description

광원 유닛{LIGHTING SOURCE UNIT}
실시 예는 광원 유닛에 관한 것이다.
실시 예는 복수의 방수 부재를 갖는 광원 유닛을 제공한다.
발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)는 GaAs 계열, AlGaAs 계열, GaN 계열, InGaN 계열 및 InGaAlP 계열 등의 화합물 반도체 재료를 이용하여 발광 원을 구성할 수 있다.
이러한 발광 다이오드는 패키지화되어 다양한 색을 방출하는 발광 소자로 이용되고 있으며, 발광 소자는 칼라를 표시하는 점등 표시기, 문자 표시기 및 영상 표시기 등의 다양한 분야에 광원으로 사용되고 있다.
특히, 자외선 발광 다이오드(UV LED)의 경우, 단파장의 경우, 살균, 정화 등에 사용되며, 장파장의 경우 노광기 또는 경화기 등에 사용될 수 있다. 그러나, 단파장의 자외선 발광 다이오드가 응용되고 있는 환경은 대부분 고습이거나 물속인 경우가 많아, 방습, 방수 기능의 저하로 인해 소자 불량이 초래되고, 동작 신뢰성이 떨어질 수 있다.
실시 예는 새로운 방수 및 방습 구조를 가지는 광원 유닛을 제공한다.
실시 예는 발광 소자의 둘레에 이중 가스켓 구조를 갖는 광원 유닛을 제공한다.
실시 예는 발광 소자를 덮는 방수 필름이 이중 가스켓과 결합된 광원 유닛을 제공한다.
실시 예는 제1 및 제2커버의 외측 둘레를 따라 접합된 방수 부재가 배치된 광원 유닛을 제공한다.
실시 예는 제1,2커버를 서로 접합시키는 방수 부재를 제1,2커버의 외측벽보다 내측에 위치시킨 광원 유닛을 제공한다.
실시 예는 자외선 광원을 갖는 광원 유닛의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예에 따른 광원 유닛은, 상부에 오픈 영역 및 하부가 개방된 리세스를 갖는 제1커버; 상기 제1커버의 하부에 결합된 제2커버; 상기 제1 및 제2커버 사이에 회로 기판 및 상기 회로 기판에 상기 오픈 영역과 대응되는 발광 소자를 갖는 광원 모듈; 상기 발광 소자 상에 배치된 방수 필름; 상기 발광 소자가 삽입된 제1개구부를 갖고 상기 방수 필름과 상기 회로 기판 사이에 배치된 제1가스켓; 제2개구부를 갖고 상기 방수 필름과 상기 제1커버의 리세스 사이에 제2가스켓; 상기 제1커버는 외측 둘레에 제1외벽을 포함하며, 상기 제2커버는 외측 둘레에 제2외벽을 포함하며, 상기 제1외벽 및 제2외벽 중 어느 하나는 돌기 및 다른 하나는 홈을 가지며, 상기 돌기 및 홈은 상기 제1,2외벽을 따라 연속적으로 배치되며, 상기 제1외벽과 상기 제2외벽의 대면하는 서로 다른 영역에 접합된 접합부를 포함할 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 제1가스켓의 두께는 상기 발광 소자의 두께보다 크고, 상기 제1가스켓은 복수의 상부 돌기 및 상기 복수의 상부 돌기의 반대측에 복수의 하부 돌기를 포함할 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 제1커버는 상기 제1,2가스켓과 상기 방수 필름이 배치된 제1리세스, 상기 회로 기판이 배치된 제2리세스를 포함하며, 상기 제1리세스의 외측에 상기 회로 기판을 체결 부재로 체결하는 체결부를 포함할 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 제1개구부는 상기 제2개구부의 제1축 방향의 너비보다 크고, 상기 제2개구부는 상기 제1개구부의 제1축 방향의 너비보다 작고 상기 발광 소자의 제1축 방향의 너비보다 크며, 상기 제2개구부의 제1축 방향의 너비는 상기 오픈 영역의 너비보다 클 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 돌기는 상기 제1커버의 제1외벽으로부터 돌출되며, 상기 홈은 상기 제2커버의 제2외벽에 배치되며, 상기 접합부는 형합되는 상기 돌기와 홈의 표면 중 적어도 하나에 접합된 제1접합부; 및 상기 제1외벽의 하면 내측과 상기 제2외벽의 상면 내측이 접합된 제2접합부를 포함하며, 상기 제1,2접합부는 상기 제1,2커버의 재질 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 제1접합부는 상기 제2접합부보다 낮고 외측에 배치되며, 상기 제1,2접합부는 상기 제1,2커버의 재질이 융착될 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 발광 소자는, 100nm-280nm의 파장 대역을 발광하며, 상기 방수 필름, 상기 제1 및 제2가스켓은 불소 수지계 재질을 포함할 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 제2커버의 수납 영역에는 상기 제1커버 방향으로 돌출된 가이드 돌기 및 상기 가이드 돌기의 내측에 상기 회로 기판에 결합된 커넥터가 배치될 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 제1커버는 상부에 상기 오픈 영역을 갖는 오목부가 배치되며, 상기 오목부는 상기 오픈 영역으로 갈수록 점차 깊은 깊이를 갖는 경사진 면을 포함하며, 상기 발광 소자의 적어도 일부 또는 상기 방수 필름의 적어도 일부는 상기 오픈 영역으로 돌출될 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 회로 기판은 상기 체결 부재가 체결되는 복수의 체결 구멍 및, 상기 회로 기판의 외측 둘레를 따라 배치된 금속층을 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 광원 유닛은 고습 및 물속 환경에 적용되는 제품 내의 방수 유닛을 제공될 수 있다.
실시 예에 따른 광원 유닛은 발광 소자를 방수 필름으로 덮고 상기 방수 필름을 이중의 가스켓으로 밀착하게 되므로, 방습 유닛으로의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예에 따른 광원 유닛은 고습 환경 및 물속에서의 살균 장치로 제공될 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 광원 유닛의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 광원 유닛에서 분해 측 단면도이다.
도 3은 도 2의 제1커버와 광원 모듈의 결합 예를 설명하기 위한 측 단면도이다.
도 4는 도 1의 광원 모듈의 회로 기판의 예를 나타낸 정면도이다.
도 5는 도 4의 회로 기판의 배면도이다.
도 6은 도 1의 제1가스켓의 평면도이다.
도 7은 도 6의 제1가스켓의 사시도이다.
도 8은 도 1의 제1가스켓, 방수 필름 및 제2가스켓의 측 단면도이다.
도 9는 도 1의 제1커버와 제2커버의 분해 측 단면도이다.
도 10은 도 1의 광원 유닛의 결합 사시도이다.
도 11은 도 10의 광원 유닛의 평면도이다.
도 12는 도 11의 광원 유닛의 A-A 측 단면도이다.
도 13은 도 12의 광원 유닛의 부분 확대도로서, 광원 모듈의 방수 구조를 나타낸 측 단면도이다.
도 14는 도 12의 광원 유닛의 제1,2커버 사이의 방수 구조를 나타낸 확대도이다.
도 15는 실시 예에 따른 광원 유닛이 적용된 저수 탱크를 나타낸 사시도이다.
도 16은 실시 예에 따른 광원 유닛에서의 방수 차단 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 실시 예에 따른 광원 모듈의 발광 소자를 나타낸 평면도이다.
도 18은 도 17의 발광 소자의 저면도이다.
도 19는 도 18의 광원 모듈의 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 20 및 도 21은 실시 예에 따른 저수 탱크 내에서의 광원 유닛의 광 출력의 예를 나타낸 그래프이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 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 실시 예에 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, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
실시 예의 설명에 있어서, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하 실시 예에 따른 광원 유닛에 대해 첨부된 도면을 설명하기로 한다.
도 1은 실시 예에 따른 광원 유닛의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 광원 유닛에서 분해 측 단면도이며, 도 3은 도 2의 제1커버와 광원 모듈의 결합 예를 설명하기 위한 측 단면도이고, 도 4는 도 1의 광원 모듈의 회로 기판의 예를 나타낸 정면도이며, 도 5는 도 4의 회로 기판의 배면도이고, 도 6은 도 1의 제1가스켓의 평면도이며, 도 7은 도 6의 제1가스켓의 사시도이고, 도 8은 도 1의 제1가스켓, 방수 필름 및 제2가스켓의 측 단면도이며, 도 9는 도 1의 제1커버와 제2커버의 분해 측 단면도이고, 도 10은 도 1의 광원 유닛의 결합 사시도이며, 도 11은 도 10의 광원 유닛의 평면도이고, 도 12는 도 1의 광원 유닛의 결합 측 단면도이며, 도 13은 도 12의 광원 유닛의 부분 확대도로서, 광원 모듈의 방수 구조를 나타낸 측 단면도이고, 도 14는 도 12의 광원 유닛의 제1,2커버 사이의 방수 구조를 나타낸 확대도이다.
도 1 내지 도 14를 참조하면, 광원 유닛(300)은 발광 소자(100) 및 회로 기판(201)을 갖는 광원 모듈(200), 상기 발광 소자(100)로부터 방출된 광이 출사되는 오픈 영역(305)을 갖고 상기 광원 모듈(200)의 상부를 덮는 제1커버(310), 상기 제1커버(310)에 결합되며 상기 광원 모듈(200)의 하부를 덮는 제2커버(410), 상기 발광 소자(100)의 상면을 덮는 방수 필름(271); 상기 발광 소자(100)의 외측 둘레를 따라 배치되며 상기 회로 기판(201)과 상기 제1커버(310) 사이에 밀착된 제1방수 부재(260,275)와, 상기 제1,2커버(310,410)의 외곽 둘레를 따라 배치된 제2방수 부재(도 12의 71,72)를 포함할 수 있다.
상기 광원 유닛(300)은 제1 및 제2커버(310,410) 사이에 광원 모듈(200)을 갖고, 광이 방출되는 오픈 영역(305)과 상기 제1,2커버(310,410)의 경계 부분을 방수하여, 저수 탱크 내에서의 살균 장치로 제공할 수 있다. 상기 광원 유닛(300)은 상기 광원 모듈(200)에 연결된 신호 케이블(211,213)을 외부로 인출하여 상기 광원 모듈(200)에 전원을 공급하게 된다. 상기 광원 유닛(300)은 냉장고의 실내기, 증발기, 응축수의 살균 장치로 사용될 수 있으며, 또한 에어 워셔(air washer)와 같은 기기 내에서의 살균 장치, 정수기의 저수기의 저수조 및 토출수의 살균 장치, 변기 내에서의 살균 장치로 사용될 수 있다.
상기 광원 모듈(200)은 하나 또는 복수의 발광 소자(100)와 상기 발광 소자(100)가 상면에 배치된 회로 기판(201)을 포함할 수 있다. 상기 광원 모듈(200)의 발광 소자(100)는 실시 예에 따른 자외선 내지 가시광선 범위 내에서 선택적인 파장을 발광할 수 있으며, 예컨대 자외선을 발광할 수 있다. 상기 자외선은 UV-C 파장을 포함할 수 있다. 상기 자외선 파장은 400nm 이하 예컨대, 200nm 내지 280nm의 파장일 수 있다.
상기 발광 소자(100) 내에는 하나 또는 복수의 발광 칩(100)이 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 회로 기판(201)은 회로 패턴을 포함할 수 있다. 상기 회로 기판(201)은 수지 재질의 PCB(Printed circuit board), 금속 코어를 갖는 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 비연성 기판(nonflexible PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB), 세라믹 재질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 회로 기판(201)은 수지 재질의 층이나 세라믹 계열의 층을 포함할 수 있으며, 상기 수지 재질은 실리콘, 또는 에폭시 수지, 또는 플라스틱 재질을 포함하는 열 경화성 수지, 또는 고내열성, 고 내광성 재질로 형성될 수 있다. 상기 세라믹 재질은, 동시 소성되는 저온 소성 세라믹(LTCC: low temperature co-fired ceramic) 또는 고온 소성 세라믹(HTCC: high temperature co-fired ceramic)을 포함한다.
도 4 및 도 5와 같이, 상기 회로 기판(201) 내에는 다수의 비아 구조(207)를 가질 수 있으며, 상기 비아 구조(207)는 상부의 제1회로 패턴(204,205)과 하부의 제2회로 패턴(P1,P2)과 선택적으로 연결할 수 있다. 상기 제1회로 패턴(204,205)은 상기 발광 소자(100)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2회로 패턴(P1,P2)은 다른 연결 패턴(P3,P4)을 통해 다른 부품(21,22,23,24,25,26,27)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 회로 기판(201)의 하면에 배치된 부품들(22,23,25,26,27)은 다수의 저항(21,22,23,24), 보호 소자(25), 트랜지스터(26), 및 전압 조절기(27)를 포함할 수 있으며, 상기 제2회로 패턴(P1,P2) 및 연결 패턴(P3,P4)에 선택적으로 연결될 수 있다. 상기 부품들(22,23,25,26,27)은 상기 발광 소자(100)를 보호하고 구동을 제어할 수 있다. 상기 회로 기판(201)의 하부에는 상기 제2회로 패턴(P1,P2)과 연결되는 커넥터(251)가 연결될 수 있으며, 상기 커넥터(251)는 제2커버(410)를 통해 관통되어 연결될 수 있다. 상기 회로 기판(201)의 하부에 부품들(22,23,25,26,27)을 배치함으로써, 방습을 위해 상기 회로 기판(201)을 밀봉할 때 밀봉 영역을 줄여줄 수 있다.
도 4와 같이, 상기 회로 기판(201)이 다각형 형상일 때, 제1축 방향의 너비(D4)는 30mm 이하 예컨대, 20mm 내지 30mm의 범위일 수 있으며, 어느 한 변의 길이(D5)는 오각형인 경우 10mm 이상 예컨대 10mm 내지 17mm의 범위일 수 있다. 이러한 회로 기판(201)의 사이즈는 광원 유닛(300)의 사이즈나 저수 탱크의 용량에 따라 달라질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 방수 필름(271)은 상기 발광 소자(100)의 표면 예컨대, 상면을 밀봉하게 된다. 상기 제1방수 필름(271)은 상기 제1커버(310)와 상기 광원 모듈(200) 사이에 배치될 수 있다. 상기 방수 필름(271)은 상기 발광 소자(100)의 상면과 밀착 접착될 수 있다. 상기 방수 필름(271)은 상기 발광 소자(100)의 투명 윈도우(161) 예컨대, 광이 출사되는 영역 상에 접착되어, 광을 투과시켜 줄 수 있다. 상기 방수 필름(271)은 상기 발광 소자(100)의 상면보다 외측으로 연장되어, 상기 제1방수 부재의 제1,2가스켓(260,275) 사이에 배치될 수 있다.
상기 방수 필름(271)은 불소를 포함할 수 있다. 상기 불소는 탄소와 화학 결합력이 강하고 자외선에 의한 분자 간의 결합 파괴는 발생되지 않는다. 이러한 방수 필름(271)은 불소 수지계 층으로 정의할 수 있으며, 상기 방습 필름(271)의 분자쇄는 나선형 구조로서, 분자쇄의 구조가 3차원적인 나선형 구조로 되어 있어, 탄소-탄소 결합의 주변을 불소 원자가 틈이 없게 막아주고 있어, 자외선 및 산소 등의 침입에 의한 분자쇄의 파괴를 보호하고 있다. 또한 상기 방습 필름(271)은 산소나 물 또는 기름과 같은 수분이 소재 표면까지의 침투를 최대한 차단하므로 소재를 보호할 수 있다. 상기 방수 필름(271)은 투광성의 재질로서, 상기 발광 소자(100)로부터 방출된 광을 투과시켜 준다.
상기 방수 필름(271)은 불소 수지계 재료로서, 상기 발광 소자(100)으로부터 방출된 광에 의해 파괴되지 않고 상기 광을 투과시켜 줄 수 있다. 이러한 방수 필름(271)은 PCTFE (Polychlorotrifluoroethylene), ETFE (Ethylene + Tetrafluoroethylene), FEP (Fluorinated ethylene propylene copoly-mer), PFA (Perfluoroalkoxy) 중 적어도 하나로 사용될 수 있다. 여기서, 자외선 파장에서의 투과율은 PCTFE, ETFE, FEP, PFA의 순으로 투과율이 높게 되며, 자외선 파장에서의 습기 흡수율을 보면, PCTFE, FEP, PFA의 순으로 높게 된다. 실시 예는 PCTFE, FEP, PFA 중 적어도 하나를 사용하여 방습 층으로 사용할 수 있다.
상기 방수 필름(271)의 두께는 1mm 이하 예컨대, 0.1mm 이하 또는 0.05mm 내지 0.1mm 이하일 수 있으며, 상기 범위보다 두꺼운 경우 광의 투과율이 낮고 상기 범위보다 작은 경우 강성이나 방수 효율이 저하될 수 있다. 상기 방수 필름(271)의 상기 발광 칩(131)으로부터 방출된 파장에 대해 70% 내지 95%의 투과율을 가질 수 있다. 상기 투과율이 70% 미만이면 기능 저하로 인한 광학적 신뢰성이 떨어질 수 있다. 이러한 방수 필름(271)에 의해 상기 발광 칩(131)으로부터 방출된 광에 의한 손해 없이 투과시켜 줄 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 제1커버(310)는 오픈 영역(305)을 갖는 오목부(302), 및 하부에 리세스(321,323)를 포함한다. 상기 제1커버(310)은 오픈 영역(305)를 제외한 상기 광원 모듈(100)의 상부를 커버하게 된다.
상기 제1커버(310)의 오목부(302)는 상기 제1커버(310)의 상면(11)보다 낮게 함몰될 수 있다. 상기 오목부(302)의 바닥 면은 상기 제1커버(310)의 상면(11)으로부터 상기 오픈 영역(305)까지 경사진 면을 포함하거나 소정의 곡률을 갖는 곡면을 포함할 수 있다. 상기 오목부(302)의 바닥 면은 모서리 부분이 소정의 곡률을 갖는 면들을 포함할 수 있다. 이러한 오목부(302)는 중심부로 갈수록 점차 낮은 깊이를 갖는다. 도 3과 같이, 상기 오목부(302)의 깊이(C0)는 상기 제1커버(310)의 두께(도 10의 T1)의 1/2 이하일 수 있다. 다른 예로서, 상기 제1커버(310)의 상면 전 영역은 평탄한 면으로 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1커버(310)의 측면(13)은 상기 상면(11)에 대해 수직한 면이거나 경사진 면일 수 있다. 다른 예로서, 상기 제1커버(310)의 오픈 영역(305) 상에는 광학 렌즈(미도시)가 배치될 수 있으며, 상기 광학 렌즈의 재질은 유리, 실리콘 또는 에폭시 재질을 포함할 수 있다. 상기 광학 렌즈는 볼록한 반구형 형상을 포함할 수 있다.
상기 제1커버(310)의 오픈 영역(305)은 상기 오목부(302)의 바닥 중심부에 배치될 수 있다. 상기 오픈 영역(305)은 상기 제1커버(310)에 수직 방향으로 관통되는 영역일 수 있다. 상기 오픈 영역(305)은 상기 발광 소자(100)의 상면 면적의 1배 이상의 면적을 가질 수 있으며, 예컨대 1배 초과 2배 이하이거나, 1배 초과 1.5배 이하일 수 있다. 상기 오픈 영역(305)의 면적이 상기 범위를 초과할 경우 방수를 위한 면적이 증가되어 방수 효율이 저하될 수 있다.
상기 제1커버(310)의 오픈 영역(305)에는 상기 제1 및 제2커버(310,410) 사이에 결합된 광원 모듈(200)의 발광 소자(100)가 대응되거나 돌출될 수 있다. 상기 광원 모듈(200)의 발광 소자(100)의 상부는 상기 오픈 영역(305)을 통해 돌출될 수 있다. 상기 오픈 영역(305)에는 상기 발광 소자(100)의 표면이 직접 노출되지 않고, 상기 발광 소자(100)의 상면을 커버하는 방수 필름(271)이 노출될 수 있다. 상기 오픈 영역(305)이 상기 발광 소자(100)의 너비 또는 상면 면적보다 크게 배치되고, 상기 방수 필름(271)은 상기 오픈 영역(305)으로 노출된 상기 발광 소자(100)의 표면에 밀착되므로 방수 또는 방습할 수 있다. 상기 방수 필름(271)의 일부는 상기 오픈 영역(305)을 통해 상기 오픈 영역의 바닥보다 위로 돌출될 수 있다. 상기 방수 필름(271)은 상기 오픈 영역(305)의 측벽과 접촉될 수 있으며, 이 경우 방수 효과는 개선될 수 있다.
상기 오픈 영역(305)의 외 형상은 상기 발광 소자(100)의 외 형상과 동일한 형상을 포함할 수 있다. 상기 오픈 영역(305)의 외 형상은 다각 형상 또는 원 형상을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자(100)의 외 형상은 다각형 형상이거나 원 형상일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 여기서, 도 11과 같이, 상기 오픈 영역(305)은 탑뷰 형상이 다각형 형상일 수 있으며, 한 축 방향(X)의 너비(D1)는 10mm 이하 예컨대, 5mm 내지 10mm의 범위로 배치될 수 있다. 상기 오픈 영역(305)의 너비(D1)는 상기 제1커버(310)의 상면의 한 축 방향(X)의 너비(D2)의 1/3.5 내지 1/5.5의 범위일 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 제1커버(310)는 하부가 오픈된 리세스(321,323)를 포함하며, 상기 리세스(321,323)는 상기 제1방수 부재(260,275)가 배치된 제1리세스(321), 상기 회로 기판(201)이 배치된 제2리세스(323)를 포함할 수 있다. 상기 제1리세스(321)는 상기 오목부(302)와 수직 방향으로 중첩되게 배치될 수 있다. 상기 제1리세스(321)와 상기 오목부(302)는 상기 오픈 영역(305)의 바닥의 수평한 직선에 대해 서로 반대측에 배치될 수 있다. 상기 제1리세스(321)는 상기 오목부(302)의 상부 너비(D4)보다 좁은 너비(B1)로 배치될 수 있다. 이는 방수 필름(172)이나 제1방수 부재(260,275)의 사이즈가 증가되는 것을 방지할 수 있다.
상기 제1리세스(321)는 바텀 뷰 형상이 다각형 형상 또는 원 형상일 수 있으며, 상기 발광 소자(100)가 배치된 영역과 그 둘레 영역일 수 있다. 상기 제1리세스(321)의 깊이(C1)는 상기 발광 소자(100)의 두께보다 크게 배치될 수 있다. 상기 제1리세스(321)의 깊이(C1)는 상기 제2리세스(323)의 상면의 수평 직선을 기준으로 하는 깊이로서, 상기 회로 기판(201)과 상기 제1리세스(321)의 상면(또는 천장) 사이의 간격일 수 있다. 상기 제1리세스(321)의 깊이(C1)는 상기 방수 필름(271)과 상기 제1방수 부재(260,275)의 두께의 합보다 작을 수 있다.
상기 제1리세스(321)에는 상기 방수 필름(271) 및 제1방수 부재가 배치될 수 있다. 상기 제1방수 부재는 도 3 및 도 9와 같이, 상기 방수 필름(271)의 둘레에 배치된 복수의 가스켓(260,275)을 포함할 수 있다. 상기 제1방수 부재는 상기 발광 소자(100)가 삽입된 제1개구부(126)를 갖고 상기 회로 기판(201)과 상기 방수 필름(271) 사이에 배치된 제1가스켓(260), 및 상기 발광 소자(100)의 상면을 개방하는 제2개구부(276)를 갖고 상기 방수 필름(271)과 상기 제1커버(310)의 제1리세스(321) 사이에 배치된 제2가스켓(275)을 포함할 수 있다. 상기 제1가스켓(260)은 상기 방수 필름(271)의 하면과 상기 회로 기판(201)의 상면 사이에 배치되며, 상기 제2가스켓(275)은 방수 필름(271)의 상면과 상기 제1리세스(321)의 상면 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1가스켓(260)은 제1개구부(126)를 갖고, 상기 제1개구부(126)에는 상기 발광 소자(100)가 삽입될 수 있다. 상기 제1개구부(126)는 수직 방향으로 상기 제1가스켓(260)의 두께로 오픈되며 상기 회로 기판(201)의 상면이 노출될 수 있다. 상기 제1개구부(126)의 면적은 상기 발광 소자(100)의 상면 면적의 2배 이하 예컨대, 1배 초과 1.5배 이하일 수 있다. 상기 제1개구부(126)는 면적이 상기 발광 소자(100)의 면적보다 2배를 초과할 경우 상기 발광 소자(100)와 상기 제1가스켓(260) 사이에 노출되는 제1개구부(126)의 영역에 대한 방습 효과가 저하될 수 있고, 상기 방습 필름(271)의 두께가 증가하게 되고 이로 인해 광 투과 효율이 저하될 수 있다. 상기 제1개구부(126)의 탑뷰 형상은 다각형 형상이거나, 상기 발광 소자(100)의 외 형상과 동일한 형상일 수 있다. 상기 제1개구부(126)와 상기 발광 소자(100)의 외 형상이 동일할 경우, 방수 필름(271)의 외측이 쳐지는 것을 방지할 수 있다.
상기 제1가스켓(260)의 두께는 상기 발광 소자(100)의 두께보다 두껍게 배치될 수 있다. 상기 제1가스켓(260)의 두께는 2mm 이하 예컨대, 1.3mm 내지 2mm의 범위 또는 1.2mm 내지 1.7mm의 범위일 수 있으며, 상기 범위보다 큰 경우 방수 효율의 개선이 미미할 수 있고, 상기 범위보다 작은 경우 탄성 반발력이 저하될 수 있어 방수 필름(271)과의 밀착력이 저하될 수 있다. 상기 제1가스켓(260)의 재질은 NBR(Nitrill Butadiene Rubber), EPDM(Ethylene Propylene), 실리콘 등과 같은 수지 재질일 수 있다. 상기 제1가스켓(260)은 불소계 고무 재질로 형성될 수 있다. 상기 제1가스켓(260)은 PCTFE (Polychlorotrifluoroethylene), ETFE (Ethylene + Tetrafluoroethylene), FEP (Fluorinated ethylene propylene copoly-mer), PFA (Perfluoroalkoxy) 중 적어도 하나로 사용될 수 있다. 이러한 불소 재질의 제1가스켓(260)은 내열성, 내화학성, 내마모성이 개선될 수 있다.
상기 제1가스켓(260)은 도 6 내지 도 8과 같이, 상부 돌기(61,62)들 사이의 오목 영역(63)과, 하부 돌기(64,65)들 사이의 오목 영역(66)을 구비하여, 압착시 상기 상/하부 돌기(61,62,64,65)들은 다른 구성들과의 접착 면적이 증가될 수 있다. 상기 제1가스켓(260)은 내측 홈(67) 및 외측 홈(68)을 구비하여, 수직 방향으로 압착시 상기 상부 돌기(61,62)들과 하부 돌기(64,65)들이 수평 방향으로 더 넓게 압착될 수 있다. 상기 제1가스켓(260)은 상기 돌기(61,62,64,65)들이 링 형상을 갖고 상기 제1개구부(261)의 둘레를 따라 배치되며, 측 단면이 X축 형상으로 배치되므로, 제1가스켓(260)의 상면 및 하면에서 이중 방수 효과를 줄 수 있다. 이러한 제1가스켓(260)이 상기 제1리세스(321) 내에서 상기 회로 기판(201)과 상기 방수 필름(271) 하면 사이에 배치됨으로써, 도 9와 같이 상기 회로 기판(201)이 체결될 때 압착될 수 있다. 상기 제1가스켓(260)이 압착되면 상기 방수 필름(271)과 상기 회로 기판(201) 사이를 밀착하여 상기 발광 소자(100)의 둘레를 통해 침투하는 습기나 물을 차단할 수 있다.
도 3 및 도 9와 같이, 상기 제2가스켓(275)은 상기 방수 필름(271)의 상면과 상기 제1리세스(321)의 상면 사이에 배치되어, 상기 방수 필름(271)과 상기 제2리세스(323) 상면 사이에 면 접촉될 수 있다. 상기 제2가스켓(275)은 제2개구부(276)를 포함하며, 상기 제2개구부(276)는 상기 제1개구부(126)의 면적보다 작은 면적을 가질 수 있다. 상기 제2개구부(276)는 상기 발광 소자(100)의 상면 면적보다 큰 면적을 갖거나, 상기 발광 소자(100)의 출사 면 즉, 투명 윈도우(161)의 외측에 배치되어, 방출되는 광의 간섭을 제거할 수 있다.
상기 제2개구부(276)는 상기 오픈 영역(305)의 면적보다 큰 면적을 갖고 배치되어, 상기 오픈 영역(305)을 통해 상기 제2가스켓(275)이 노출되는 것을 방지할 수 있다. 상기 제2개구부(276)는 제1축 방향의 너비가 상기 발광 소자(100)의 제1축 방향의 너비 및 상기 오픈 영역의 제1축 방향의 너비보다 클 수 있다. 상기 제2가스켓(275)과 상기 제1가스켓(260)과의 접촉 면적은 상기 제2가스켓(275)과 상기 제1리세스(321)의 상면 사이의 접촉 면적보다 작을 수 있다. 이는 제2가스켓(275)은 상기 오픈 영역(305)을 통해 침투하는 습기나 물을 차단할 수 있고, 상기 제1가스켓(260)은 상기 회로 기판(201)의 상면과의 계면을 통해 침투하는 습기나 물을 차단할 수 있다. 상기 제1가스켓(260)은 상면이 방수 필름(271)과 밀착되고 하면이 회로 기판(201)의 상면과 밀착되므로, 측 방향의 방수 효과를 줄 수 있다. 즉, 도 16과 같이 침투 경로 F1을 통해 침투하는 습기나 물의 경로를 차단할 수 있다.
상기 제2가스켓(275)의 두께는 상기 방수 필름(271)의 두께보다 두꺼운 두께를 가지며, 예컨대 상기 방수 필름(271)의 두께의 2배 이상일 수 있다. 상기 제2가스켓(275)의 두께는 0.5mm 이하 예컨대, 0.1mm 내지 0.5mm의 범위일 수 있다. 상기 제2가스켓(275)의 두께가 상기 범위보다 두꺼운 경우, 상기 제2가스켓(275)과 방수 필름(271) 사이, 상기 제2가스켓(275)과 제1커버(310) 사이의 밀착력이 저하되거나 방수 효율이 저하될 수 있으며, 상기 범위보다 얇은 경우 강성이 저하될 수 있다. 이러한 제2가스켓(275)의 두께를 0.5mm 이하로 함으로써, 제2가스켓(275)과 방수 필름(271) 및 제1리세스(321)의 상면 사이의 기밀성을 극대화할 수 있다.
상기 제2가스켓(275)의 재질은 NBR(Nitrill Butadiene Rubber), EPDM(Ethylene Propylene), 실리콘 등과 같은 수지 재질일 수 있다. 상기 제2가스켓(275)은 불소계 고무 재질로 형성될 수 있다. 상기 제2가스켓(275)은 PCTFE (Polychlorotrifluoroethylene), ETFE (Ethylene + Tetrafluoroethylene), FEP (Fluorinated ethylene propylene copoly-mer), PFA (Perfluoroalkoxy) 중 적어도 하나로 사용될 수 있다. 이러한 불소 재질의 제2가스켓(275)은 내열성, 내화학성, 내마모성이 개선될 수 있다. 상기 제1,2가스켓(260,275)은 서로 다른 재질이거나 동일한 재질일 수 있다. 상기 제1,2가스켓(260,275)과 상기 방수 필름(271)은 불소 재질로 형성됨으로써, 방수 특성을 극대화할 수 있다.
상기 제1커버(310)의 제2리세스(323)는 하부가 개방되며 상기 제1리세스(321)의 너비(B1)보다 큰 너비(B2)를 가질 수 있다. 상기 제2리세스(323)의 너비(B2)는 상기 회로 기판(201)의 너비보다 크게 배치될 수 있다. 상기 제2리세스(323)의 깊이(C2)는 상기 제1리세스(321)의 바닥과 상기 제2리세스(323)의 바닥 사이의 간격일 수 있으며, 상기 회로 기판(201)의 두께 이상 예컨대, 상기 회로 기판(201)의 두께보다 클 수 있다. 상기 회로 기판(201)의 둘레에는 강성 확보를 위해 금속층(도 4의 219)이 형성되어, 상기 체결 부재(495)의 결합시 회로 기판(201)에 손해를 주는 것을 방지할 수 있다. 상기 금속층(219)은 도 4 및 도 5와 같이, 상기 회로 기판(201)의 상면 둘레, 측면 및 하면 둘레를 따라 배치될 수 있다. 상기 회로 기판(201)의 체결 구멍(217)은 3개 이상 또는 4개 이상이 배치될 수 있어, 전 영역에서 균일한 힘으로 상기 회로 기판(201)을 상 방향으로 가압시켜 줄 수 있다.
상기 제2리세스(323)는 바텀 뷰 형상이 다각형 형상이거나 원 형상일 수 있다. 상기 제2리세스(323)의 바텀 뷰 형상은 상기 회로 기판(201)의 외 형상과 동일한 형상일 수 있다. 상기 회로 기판(201)의 외 형상은 사각 이상의 형상 도 4, 5와 같이 예컨대, 육각형 형상일 수 있으며, 다른 예로서 오각형 또는 팔각형 형상으로 제공될 수 있다. 여기서, 상기 회로 기판(201)의 외측 둘레에 배치된 복수의 체결 구멍(217)을 통해 체결 부재(495)가 관통되고 상기 제1커버(310)에 체결되어 결합될 수 있다. 상기 제1리세스(321)의 외측 둘레에는 복수의 체결부(391)가 배치될 수 있다. 상기 체결부(391)는 상기 제2리세스(323)를 통해 연결된 체결 구멍(390) 내에 상기 제1커버(310)와 다른 재질로 채워지며, 상기 체결부(391)에 상기 체결 부재(495)가 체결될 수 있다. 상기 체결 부재(495)가 볼트인 경우 상기 체결부(391) 내에는 나사 선(395)이 배치될 수 있으며, 리벳인 경우 단차진 구조가 배치될 수 있다. 상기 체결 부재(495)의 헤드 부분은 상기 회로 기판(201)의 하부에서 상기 제2커버(410)의 수납 영역(401)에 배치될 수 있다.
상기 회로 기판(201) 상에 제1가스켓(260), 방수 필름(271) 및 제2가스켓(275)이 밀착되면, 도 9와 같이 체결 부재(495)를 이용하여 상기 회로 기판(201)의 체결 구멍(217) 및 상기 제1커버(310)의 제2리세스(323) 상에 배치된 체결부(391)를 통해 체결하게 된다. 이 경우 상기 체결 부재(495)는 상기 회로 기판(201) 아래에서 체결됨으로써, 상기 회로 기판(201)을 상기 제1커버(310) 방향으로 밀착시켜 주게 되며, 이때 상기 제1가스켓(260), 상기 방수 필름(271) 및 상기 제2가스켓(275)을 밀착시켜 줄 수 있다. 이에 따라 상기 회로 기판(201)과 상기 제1리세스(321)의 상면 사이는 제1가스켓(260), 방수 필름(271) 및 제2가스켓(275)이 밀착되므로, 습기나 물의 침투를 차단할 수 있다. 또한 상기 체결 부재(495)가 제1커버(310)에 체결됨으로써, 상기 제1커버(310)와 회로 기판(201) 사이를 밀착시켜 주어, 상기 제2가스켓(275)과 상기 제1커버(310) 사이를 밀착시켜 주어, 오픈 영역(305)을 통해 침투하는 습기나 물을 차단할 수 있다.
상기 제1커버(310)는 하부 둘레에 제1외벽(330)을 포함하며, 상기 제1외벽(330)은 상기 제2리세스(323)의 외측 둘레를 커버할 수 있다. 여기서, 도 3과 같이, 서로 반대측 제1외벽(330) 사이의 직선 거리(B2)는 상기 제2리세스(323)의 너비(323)보다 클 수 있으며, 도 2의 서로 반대측 홈(407) 간의 직선 거리보다 작을 수 있다. 상기 제1외벽(330)의 높이(C3)는 상기 제2리세스(323)의 깊이(C2)와 같거나 작을 수 있다. 상기 제1외벽(330)의 높이(C3)는 1.2mm 이상 예컨대, 1.2mm 내지 2mm의 범위로 배치될 수 있다. 상기 제1외벽(330)의 높이(C3)가 상기 범위를 초과한 경우 강성이 저하되고 광학 유닛의 두께(도 10의 T2)가 커질 수 있고 상기 범위보다 작은 경우 제1,2커버(310,410) 간의 결합력이 저하될 수 있다. 서로 반대측 제1외벽(330) 간의 직선 거리(B2) 또는 최대 너비는 제2외벽(430) 간의 직선 거리(도 9의 B4) 또는 내부 너비(또는 직경)은 같을 수 있어, 내측 계면에서의 갭 발생을 줄여줄 수 있다.
상기 제2커버(410)는 상부 둘레에 제2외벽(430)을 포함할 수 있다. 상기 제2외벽(430)은 수납 영역(401)의 외측 둘레를 따라 배치될 수 있으며, 상기 제1커버(310) 방향으로 돌출될 수 있다. 여기서, 상기 제2커버(410)의 상면(41)의 면적은 상기 제1커버(310)의 하면(15)의 면적보다 더 클 수 있다. 도 11과 같이, 상기 제2커버(410)의 어느 한 축(X) 방향의 너비(D3)는 상기 제1커버(310)의 너비(D2)보다 클 수 있다. 이 경우 도 10과 같이, 상기 제2커버(410)의 외 측벽(43)은 상기 제1커버(310)의 측면(13)보다 외측 방향으로 돌출될 수 있다.
상기 제1 및 제2커버(310,410)는 유리(glass), 플라스틱, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC), PBT(Polybutylene Terephthalate), POM (Poly Oxy Methylene, Polyacetal), PPO (Polyphenylene Oxide) 수지, 또는 변성 PPO (Modified PPO) 수지 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 여기서, 변성 PPO (Modified PPO) 수지는 PPO에 PS(Polystyrene) 또는 폴리아미드(PA) 계열과 같은 수지를 혼합한 수지를 포함하며, 내열성이 있으며 저온에서도 물성을 안정적으로 유지하는 특징이 있다. 다른 예로서, 상기 제2커버(410)는 금속 재질일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1 및 제2커버(310,410)의 외 형상은 탑뷰 형상이 다각형 형상 또는 원 형상일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
한편, 상기 제1커버(310) 내부에 광원 모듈(200)이 결합되고 상기 제2커버(410)가 대응되어 결합되면, 도 10과 같이 광원 유닛(300)으로 제공될 수 있다. 광원 유닛(300)의 두께(T2)는 50mm 이하 예컨대, 20mm 내지 30mm의 범위로 슬림한 크기로 제공될 수 있다.
상기 제1커버(310) 내부에 광원 모듈(200)이 결합되고 상기 제2커버(410)가 대응되어 결합되면, 상기 제2방수 부재를 이용하여 제1,2커버(310,410)를 접합하게 된다. 도 12와 같이, 제2방수 부재는 상기 제1,2커버(310,410)의 외곽 둘레를 따라 서로 접합되는 접합부(71,72)를 포함할 수 있다. 상기 제2방수 부재는 제1,2커버(310,410)의 외벽(330,430)을 따라 서로 형합되는 구조 상에 적어도 하나가 배치될 수 있다.
상기 제1,2커버(310,410)는 방수를 위해 서로 형합되는 구조로서, 예를 들면, 상기 제1커버(310)가 돌기(307)를 갖는 경우, 상기 제2커버(410)는 상기 돌기(307)가 삽입되는 영역에 홈(407)을 구비할 수 있다. 반대로 상기 제1커버(310)가 홈을 갖는 경우, 상기 제2커버(410)는 상기 제1커버(310)의 홈에 삽입되는 돌기를 구비할 수 있다. 상기 제1,2커버(310,410)에서 형합되는 구조들은 상기 제1,2외벽(330,430)에 배치될 수 있다. 상기 형합되는 구조들은 상기 제1,2외벽(330,430)을 따라 연속적으로 배치될 수 있다. 상기 형합되는 단일의 돌기 및 홈을 갖는 단일 형합 구조이거나, 이중의 돌기 및 이중의 홈을 갖는 이중 협합 구조를 포함할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해, 돌기(307)는 상기 제1커버(310)의 제1외벽(330) 아래에 배치되며, 홈(407)은 제2커버(410)의 제2외벽(430) 상에 배치되며, 단일 형합 구조의 예로 설명하기로 한다.
상기 제1외벽(330)의 하부에는 돌기(307)가 돌출되며, 상기 돌기(307)는 상기 제1외벽(330)을 따라 연속적으로 연결되며 제2커버(410) 방향으로 돌출될 수 있다. 상기 돌기(307)는 다각 링 형상 또는 원형 링 형상을 포함할 수 있다. 상기 돌기(307)는 상기 제1외벽(330)의 외측과 내측으로부터 이격된 영역 예컨대, 센터 영역으로부터 하 방향으로 돌출될 수 있다. 서로 반대측에 배치된 상기 돌기(30) 간의 직선 거리(B3) 또는 최대 너비는 서로 반대측 제1외벽(330) 간의 직선 거리(B2) 또는 최대 너비보다 클 수 있다.
상기 제1외벽(330)의 하면 중에서 돌기(307)의 외측 영역은 상기 제2커버(410)의 제2외벽(430) 상면(41) 외측과 대응되며, 돌기(307)의 내측 영역은 상기 제2커버(410)의 제2외벽(430)의 상면 내측(41A)과 대응될 수 있다.
상기 제2방수 부재는 상기 제1,2외벽(330,430)이 서로 대면하는 영역에 배치될 수 있으며, 단일 접합 구조 또는 이중 접합 구조를 포함할 수 있다. 상기 이중 접합 구조인 경우, 서로 다른 영역에 배치되므로, 습기나 물의 차단 효과가 증대될 수 있다. 상기 이중 접합 구조는 서로 다른 높이로 각각 배치되어, 습기 침투 경로를 길게 제공하고 방습/방수 효과를 극대화할 수 있다.
상기 이중 접합 구조는, 제1,2커버(310,410)의 재질 중 적어도 하나 또는 모두로 형성된 접합부를 포함할 수 있다. 상기 접합부(71,72)는 상기 제1,2커버(310,410)가 융착되어 접합된 부분일 수 있다. 상기 접합부(71,72)는 상기 제1커버(310)의 돌기(307)와 상기 제2커버(410)의 홈(407) 사이에 접합된 제1접합부(71), 상기 제1외벽(330)의 하면 내측(15A)과 상기 제2외벽(430)의 상면 내측(41A) 둘레를 따라 접합된 제2접합부(72)를 포함할 수 있다. 상기 제1접합부(71)는 상기 제2접합부(72)보다 낮고 외측에 배치될 수 있다. 상기 제1접합부(71) 간의 최대 거리는 상기 제2접합부(72) 간의 최대 거리보다 클 수 있다. 상기 제1,2접합부(71,72)는 제1,2커버(310,410) 중에서 대면하는 두 부분이 초음파 공정에 의해 융착되므로, 추가적인 접착제를 사용하지 않을 수 있고, 복잡한 본딩 작업을 수행하지 않을 수 있다. 상기 초음파 공정은 예컨대, 상기 제1,2커버(310,410)의 접합 부분에 초음파를 조사하면, 두 접합 면에서 순간적인 마찰력이 발생하여, 상기 제1,2커버(310,410)의 접합 부분이 융해되어 강력한 분자적 결합이 이루어질 수 있다. 이러한 제1,2접합부(71,72)에 의해, 제1,2커버(310,410)의 외부 표면의 변형이나 변질이 없고 깨끗한 외관을 제공할 수 있다. 상기 제1,2커버(310,410)의 융착 면이 견고하게 분자적 결합으로 결합됨으로써, 방습 및 방수 효율이 개선될 수 있다. 즉, 도 16의 경로 F2를 통해 침투하는 습기나 물을 차단할 수 있다.
도 9 및 도 12와 같이, 상기 제2커버(410) 내에는 케이블 구멍(415)이 배치되며, 상기 케이블 구멍(415)을 통해 커넥터(251)를 삽입하여 상기 회로 기판(201)에 연결할 수 있다. 상기 커넥터(251)에는 복수의 신호 케이블(253)이 연결될 수 있으며, 상기 신호 케이블(253)은 보호 피복에 의해 보호될 수 있고 전원 케이블을 포함할 수 있다. 상기 케이블 가스켓(240)의 내부 구멍(244255)에는 신호 케이블(253)이 관통될 수 있다. 상기 신호 케이블(253)의 외측 둘레에는 케이블 가스켓(240)이 결합되며, 상기 케이블 가스켓(240)은 상부(도 1의 241)의 너비 또는 직경이 하부(243)의 너비 또는 직경보다 클 수 있다. 이러한 케이블 가스켓(240)은 상기 케이블 구멍(415)의 내측에 결합되거나 끼워 고정될 수 있다. 상기 케이블 가스켓(240)의 외측 표면은 나사 선이 없을 수 있으며, 플라스틱 또는 수지 재질로 형성될 수 있다. 상기 커넥터(251)는 상기 케이블 가스켓(240)과 이격될 수 있다. 상기 케이블 가스켓(240)의 상부(도 1의 241)는 걸림 턱으로 형성되어, 가스켓 지지부(423) 내부에 형성된 나사 선(도 9, 12의 416) 중에서 2개 또는 그 이상과 접촉될 수 있다.
상기 케이블 구멍(415)의 상부에는 내측 방향으로 돌출된 걸림 턱(418)이 배치되며, 상기 걸림 턱(418)은 상기 케이블 가스켓(240)이 삽입되는 것을 제한하며, 상기 케이블 가스켓(240)의 상면과 접촉될 수 있다.
상기 케이블 구멍(415)의 상부 또는 상기 수납 영역(401)의 내부에는 상기 커넥터(251)의 외측 둘레에 가이드 돌기(411)를 포함하며, 상기 가이드 돌기(411)는 링 형상으로 형성될 수 있다. 상기 가이드 돌기(411)는 상기 제2커버(410)의 수납 영역(401)의 바닥(45)으로부터 소정 높이(C5)로 돌출될 수 있다. 상기 가이드 돌기(411)는 상기 제2커버(410)의 제2외벽(430)의 높이(C4)보다는 낮고 상기 제2커버(410)의 수납 영역(401)의 바닥(45)보다는 높은 높이(C5)로 배치될 수 있다.
상기 제2커버(410)은 상부의 수납 영역(401)과 하부의 리세스 영역(420)이 분리되며, 상기 수납 영역(410)과 리세스 영역(420)를 연결해 주는 연결 구멍(417)이 하나 또는 복수로 배치될 수 있다. 상기 연결 구멍(417)은 상기 가이드 돌기(411)보다 외측에 배치될 수 있다. 즉, 상기 가이드 돌기(411)는 상기 연결 구멍(417)의 내측에 배치되어, 상기 가이드 돌기(411)를 기준으로 상기 수납 영역(410)의 내부 영역과 외부 영역을 구분시켜 줄 수 있다. 상기 가이드 돌기(411)는 상기 연결 구멍(417)을 통해 상기 수납 영역(401)으로 몰딩 부재(미도시)가 채워진 경우, 상기 몰딩 부재의 높이나 두께를 조절할 수 있다. 상기 몰딩 부재는 실리콘 또는 에폭시와 같은 재질을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 15는 실시 예에 따른 광원 유닛(300)이 저수 탱크(501)에 결합된 예를 나타낸 도면으로서, 상기 광원 유닛(300)은 상기 저수 탱크(501)의 하부를 통해 결합되거나, 측면을 통해 결합될 수 있다. 상기 광원 유닛(300)의 하부는 상기 제2커버(410)의 멈춤 돌기(421)가 결려 저수 탱크(501)로 삽입이 제한될 수 있다.
도 20 및 도 21은 비교 예와 실시 예에 따른 광원 유닛의 물속에서의 광도를 비교한 도면이다. 비교 예는 물속이 아닌 조건에서의 광도를 측정한 구조이며, 실시 예는 물속에서의 광도를 측정한 예이다.
도 20은 일반적인 저수 탱크 예컨대, 냉장 5도의 온도에서 광도(Po)를 측정한 결과, 시간이 지남에 따라 20 내지 30% 정도 감소됨을 알 수 있으며, 도 21은 높은 물 온도에서 측정한 결과, 시간이 지남에 따라 광도(Po)가 물 밖의 광도와 거의 동일하게 출력됨을 알 수 있다. 또한 모듈 내부에서의 내부 수증기의 응결 여부를 체크하였으며, 응결이 없음을 알 수 있다.
도 17 내지 도 19은 실시 예에 따른 광원 유닛의 발광 소자의 예이다.
도 17 내지 도 19를 참조하면, 발광 소자(100)는 리세스(111)를 갖는 몸체(110); 상기 리세스(111)에 배치된 복수의 전극(121,123,125); 상기 복수의 전극(121,123,125) 중 적어도 하나의 위에 배치된 발광 칩(131); 상기 리세스(111) 상에 배치된 투명 윈도우(161)를 포함한다.
상기 발광 칩(131)은 자외선 파장부터 가시광선 파장의 범위 내에서 선택적인 피크 파장을 포함할 수 있다. 상기 발광 칩(131)은 예컨대, UV-C 파장 즉, 100nm-280nm 범위의 자외선 파장을 발광할 수 있다.
상기 몸체(110)는 절연 재질 예컨대, 세라믹 소재를 포함한다. 상기 세라믹 소재는 동시 소성되는 저온 소성 세라믹(LTCC: low temperature co-fired ceramic) 또는 고온 소성 세라믹(HTCC: high temperature co-fired ceramic)을 포함한다. 상기 몸체(110)의 재질은 예를 들면, AlN일 수 있으며, 열 전도도가 140 W/mK 이상인 금속 질화물로 형성할 수 있다.
상기 몸체(110) 내에는 도 21과 같이 연결 패턴(117)이 배치될 수 있으며, 상기 연결 패턴(117)은 상기 리세스(111)와 상기 몸체(110)의 하면 사이의 전기적인 연결 경로를 제공할 수 있다.
도 17 및 도 19와 같이, 상기 몸체(110)의 상부 둘레는 단차 구조(115)를 포함한다. 상기 단차 구조(115)는 상기 몸체(110)의 상면보다 낮은 영역으로서, 상기 리세스(111)의 상부 둘레에 배치된다. 상기 단차 구조(115)의 깊이는 상기 몸체(110)의 상면으로부터의 깊이로서, 투명 윈도우(161)의 두께보다 깊게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 리세스(111)는 상기 몸체(110)의 상부 영역의 일부가 개방된 영역이며 상기 몸체(110)의 상면으로부터 소정 깊이로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 리세스(111)의 바닥은 상기 몸체(110)의 단차 구조(115)보다 더 깊은 깊이로 형성될 수 있다. 상기 단차 구조(115)의 위치는 상기 리세스(111)의 바닥 상에 배치된 발광 칩(131)에 연결되는 제1연결 부재(135)의 높이를 고려하여 배치될 수 있다. 여기서, 상기 리세스(111)가 개방된 방향은 발광 칩(131)으로부터 발생된 광이 방출되는 방향이 될 수 있다.
상기 리세스(111)는 탑뷰 형상이 다각형, 원 형상 또는 타원 형상을 포함할 수 있다. 상기 리세스(111)는 모서리 부분이 모따기 처리된 형상 예컨대, 곡면 형상으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 리세스(111)는 상기 몸체(110)의 단차 구조(115) 보다 내측에 위치될 수 있다.
상기 리세스(111)의 하부 너비는 상기 리세스(111)의 상부 너비와 동일한 너비로 형성되거나 상부 너비가 더 넓게 형성될 수 있다. 또한 리세스(111)의 측벽(116)은 상기 리세스(111)의 바닥(Bottom) 면의 연장 선에 대해 수직하거나 경사지게 형성될 수 있다.
상기 리세스(111) 내에는 복수의 서브 리세스(112,113)가 배치될 수 있다. 상기 각 서브 리세스(112,113)의 바닥 면은 상기 리세스(111)의 바닥 면보다 더 낮은 깊이로 배치될 수 있다. 상기 복수의 서브 리세스(112,113) 간의 간격은 상기 발광 칩(131)의 너비보다 더 넓게 이격될 수 있다. 상기 복수의 서브 리세스(112,113) 중 적어도 하나에는 보호 소자(133)가 배치될 수 있다. 상기 각 서브 리세스(112,113)의 깊이는 적어도 상기 보호 소자(133)의 두께와 동일하거나 더 깊게 형성될 수 있다. 상기 서브 리세스(112,113)의 깊이는 상기 보호 소자(133)의 상면이 상기 리세스(111)의 바닥면 위로 돌출되지 않는 깊이로 형성될 수 있다. 상기 서브 리세스(112,113) 중 적어도 하나에 보호 소자(133)를 배치함으로써, 상기 보호 소자(133)가 상기 리세스(111)의 바닥 면 위로 돌출되지 않게 되어 발광 칩(131)으로부터 방출된 광의 흡수를 줄여줄 수 있고, 광 추출 효율의 저하를 방지하고, 광의 지향 각이 왜곡되는 것을 방지할 수 있다.
상기 복수의 서브 리세스(112,113)는 상기 발광 칩(131)을 기준으로 서로 반대측에 배치된다. 이에 따라 상기 발광 칩(131)으로부터 발생된 열은 상기 리세스(111) 내에서 균일한 분포로 확산될 수 있어 발광 소자의 내열성을 개선시켜 줄 수 있다. 다른 예로서, 복수의 서브 리세스(112,113) 중 어느 하나는 보호 소자(133)가 배치되고, 다른 하나는 더미(dummy)로 사용될 수 있다. 상기 보호 소자(133)는 제너 다이오드를 포함한다. 상기 보호 소자(133)는 상기 발광 칩(131)과 병렬로 연결되어, 상기 발광 칩(131)을 전기적으로 보호하게 된다. 제1 및 제2서브 리세스(112,113)는 형성하지 않을 수 있으며, 이 경우 보호 소자(133)는 제거되거나 리세스(111)의 바닥에 배치될 수 있다.
상기 리세스(111) 및 서브 리세스(112,113)에는 전극(121,123,125,127,129)이 배치되며, 상기 전극(121,123,125,127,129)은 상기 발광 칩(131) 및 상기 보호 소자(133)에 선택적으로 전원을 공급하게 된다. 상기 전극(121,123,125,127,129)은 금속 예컨대, 백금(Pt), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 탄탈늄(Ta), 알루미늄(Al)을 선택적으로 포함할 수 있다. 상기 전극(121,123,125,127,129) 중 적어도 하나는 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 여기서, 다층의 전극은 최 상층에는 본딩이 좋은 금(Au) 재질이 배치될 수 있으며, 최하층에는 몸체(110)와의 접착성이 좋은 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta)의 재질이 배치될 수 있고, 최 상층과 최 하층 사이의 중간 층에는 백금(Pt), 니켈(Ni), 구리(Cu) 등이 배치될 수 있다. 이러한 전극의 적층 구조로 한정하지는 않는다.
상기 전극(121,123,125,127,129)을 구체적으로 설명하면, 상기 발광 칩(131)이 배치된 제1전극(121), 상기 제1전극(121)과 이격된 제2전극(123) 및 제3전극(125), 상기 각 서브 리세스(112,113) 내에 배치된 제4 및 제5전극(127,129)을 포함한다. 상기 제1전극(121)은 리세스(111) 바닥의 센터에 배치되며, 제2전극(123) 및 상기 제3전극(125)은 상기 제1전극(121)의 양측에 배치될 수 있다. 상기 제1전극(121) 및 제2전극(123) 중 어느 하나는 제거될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 칩(131)은 제1내지 제3전극(121,123,125) 중 복수의 전극 위에 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제4 및 제5전극(127,129) 중 하나는 예컨대, 제4전극(127)은 보호 소자(133)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제2 및 제3전극(123,125)은 제1극성의 전원이 공급될 수 있으며, 제1, 제4 및 제5전극(121,127,129)은 제2극성의 전원이 공급될 수 있다. 상기 각 전극(121,123,125,127,129)의 극성은 전극 패턴이나 각 소자와의 연결 방식에 따라 달라질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 제1전극(121)은 상기 발광 칩(131)과 전기적으로 연결되지 않는 경우, 무극성의 금속 층 또는 방열 플레이트로 사용될 수 있다. 또한 상기의 각 전극(121,123,125,127,129)은 금속 층으로 정의될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1전극(121)의 일부(121A)는 상기 몸체(110)의 내부로 연장되고 연결 패턴(117)을 통해 다른 전극에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 내지 제5전극(121,123,125,127,129)는 몸체(110) 내의 연결 패턴(117)과 선택적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 상기 연결 패턴(117)은 제1전극(121), 제4 및 제5전극(127,129)과 제1패드(141)를 서로 연결시켜 주고, 제2 및 제3전극(123,125)과 제2패드(145)를 서로 연결시켜 줄 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(110)의 하면에는 도 18과 같이, 복수의 패드(141,145)가 배치된다. 상기 복수의 패드(141,145)는 예컨대, 제1패드(141), 및 제2패드(145)를 포함하며, 상기 제1 및 제2패드(141,145)는 상기 몸체(110)의 하면에 서로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2패드(141,145) 중 적어도 하나는 복수로 배치되어, 전류 경로를 분산시켜 줄 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(110) 내에는 방열 부재(미도시)가 배치될 수 있다. 상기 방열 부재는 상기 발광 칩(131)의 아래 즉, 제1전극(121) 아래에 배치되어, 상기 발광 칩(131)로부터 발생된 열을 방열할 수 있다. 상기 방열 부재의 재질은 금속 예컨대, 합금일 수 있다.
상기 리세스(111) 내에는 발광 칩(131)이 배치될 수 있다. 상기 발광 칩(131)은 자외선 발광 다이오드로서, 100nm 내지 280nm 범위의 파장을 가지는 자외선 발광 다이오드일 수 있다. 즉, 280nm 이하의 단파장 자외선을 발광할 수 있다. 상기 자외선 파장은 세균, 박테리아, 바이러스 등 다양한 생물학적 오염물질을 감소시키는 효과가 있다.
상기 발광 칩(131)은 제1전극(121)과 전도성 접착제로 본딩되고, 제1연결 부재(135)로 제2전극(123)에 연결될 수 있다. 상기 발광 칩(131)은 상기 제1전극(121) 및 제2전극(123) 또는 제3전극(125)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 발광 칩(131)의 연결 방식은 와이어 본딩, 다이 본딩, 플립 본딩 방식을 선택적으로 이용하여 연결될 수 있으며, 이러한 본딩 방식은 칩 종류 및 칩의 전극 위치에 따라 변경될 수 있다. 상기 보호 소자(133)는 제4전극(127)에 본딩되고 제2연결 부재(137)로 제3전극(125)에 연결될 수 있으며, 제3전극(125)과 제4전극(127)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 및 제2연결 부재(135,137)는 예컨대, 와이어를 포함한다. 상기 보호 소자(133)는 제거되어, 도 1의 회로 기판(201) 상에 배치될 수 있다.
상기 발광 칩(131)은 II족과 VI족 원소의 화합물 반도체, 또는 III족과 V족 원소의 화합물 반도체로 형성될 수 있다. 예컨대 AlInGaN, InGaN, AlGaN, GaN, GaAs, InGaP, AllnGaP, InP, InGaAs와 같은 계열의 화합물 반도체를 이용하여 제조된 반도체 발광 소자를 선택적으로 포함할 수 있다. 상기 발광 칩(131)의 n형 반도체층, p형 반도체층, 및 활성층을 포함할 수 있으며, 상기 활성층은 InGaN/GaN, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/InAlGaN, AlGaAs/GaAs, InGaAs/GaAs, InGaP/GaP, AlInGaP/InGaP, InP/GaAs와 같은 페어로 구현될 수 있다.
도 19와 같이, 상기 투명 윈도우(161)는 리세스(111) 상에 배치된다. 상기 투명 윈도우(161)는 글래스(glass) 재질 예컨대, 석영 글래스를 포함한다. 이에 따라 상기 투명 윈도우(161)는 상기 발광 칩(131)으로부터 방출된 광 예컨대, 자외선 파장에 의해 분자 간의 결합 파괴와 같은 손해 없이 투과시켜 줄 수 있는 재질로 정의할 수 있다.
상기 투명 윈도우(161)는 외측 둘레가 상기 몸체(110)의 단차 구조(115) 상에 결합된다. 상기 투명 윈도우(161)와 상기 몸체(110)의 단차 구조(115) 사이에는 접착층(163)이 배치되며, 상기 접착층(163)은 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지 재질을 포함한다. 상기 투명 윈도우(161)는 상기 리세스(111)의 바닥 너비보다 넓은 너비로 형성될 수 있다. 상기 투명 윈도우(161)의 하면 면적은 상기 리세스(111)의 바닥 면적보다 넓은 면적으로 형성될 수 있다. 이에 따라 투명 윈도우(161)은 상기 몸체(110)의 단차 구조(115)에 용이하게 결합될 수 있다.
상기 투명 윈도우(161)는 상기 발광 칩(131)으로부터 이격될 수 있다. 상기 투명 윈도우(161)가 상기 발광 칩(131)로부터 이격됨으로써, 상기 발광 칩(131)에 의해 발생된 열에 의해 팽창되는 것을 방지할 수 있다. 상기 투명 윈도우(161) 아래의 공간은 빈 공간이거나 비금속 또는 금속 화학 원소가 채워질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 투명 윈도우(161) 상에는 렌즈가 결합될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한 상기 몸체(110)의 측면에는 몰딩 부재가 더 배치되어, 방습 및 소자 보호를 수행할 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자 및 이를 구비한 광원 유닛은 냉장고의 실내기, 증발기, 응축수의 살균 장치로 사용될 수 있으며, 또한 에어 워셔(air washer)와 같은 기기 내에서의 살균 장치, 정수기의 저수기의 저수조 및 토출수의 살균 장치, 변기 내에서의 살균 장치로 사용될 수 있다. 이러한 살균 장치는 상기에 개시된 방수 필름과 방수 부재들을 선택적으로 포함할 수 있다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 발광 소자
131: 발광 칩
161: 투명 윈도우
160: 제1가스켓
171: 방수 필름
175: 제2가스켓
200: 광원 모듈
201: 회로 기판
240: 케이블 가스켓
251: 커넥터
253: 신호 케이블
310: 제1커버
410: 제2커버
495: 체결 부재

Claims (10)

  1. 상부에 오픈 영역 및 하부가 개방된 리세스를 갖는 제1커버;
    상기 제1커버의 하부에 결합된 제2커버;
    상기 제1 및 제2커버 사이에 회로 기판 및 상기 회로 기판에 상기 오픈 영역과 대응되는 발광 소자를 갖는 광원 모듈;
    상기 발광 소자 상에 배치된 방수 필름;
    상기 발광 소자가 삽입된 제1개구부를 갖고 상기 방수 필름과 상기 회로 기판 사이에 배치된 제1가스켓;
    제2개구부를 갖고 상기 방수 필름과 상기 제1커버의 리세스 사이에 제2가스켓;
    상기 제1커버는 외측 둘레에 제1외벽을 포함하며,
    상기 제2커버는 외측 둘레에 제2외벽을 포함하며,
    상기 제1외벽 및 제2외벽 중 어느 하나는 돌기 및 다른 하나는 홈을 가지며,
    상기 돌기 및 홈은 상기 제1,2외벽을 따라 연속적으로 배치되며,
    상기 제1외벽과 상기 제2외벽의 대면하는 서로 다른 영역에 접합된 접합부를 포함하는 광원 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1가스켓의 두께는 상기 발광 소자의 두께보다 크고, 상기 제1가스켓은 복수의 상부 돌기 및 상기 복수의 상부 돌기의 반대측에 복수의 하부 돌기를 포함하는 광원 유닛.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1커버는 상기 제1,2가스켓과 상기 방수 필름이 배치된 제1리세스, 상기 회로 기판이 배치된 제2리세스를 포함하며,
    상기 제1리세스의 외측에 상기 회로 기판을 체결 부재로 체결하는 체결부를 포함하는 광원 유닛.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1개구부는 상기 제2개구부의 제1축 방향의 너비보다 크고, 상기 제2개구부는 상기 제1개구부의 제1축 방향의 너비보다 작고 상기 발광 소자의 제1축 방향의 너비보다 크며,
    상기 제2개구부의 제1축 방향의 너비는 상기 오픈 영역의 너비보다 큰 광원 유닛.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 제1커버의 제1외벽으로부터 돌출되며, 상기 홈은 상기 제2커버의 제2외벽에 배치되며,
    상기 접합부는 형합되는 상기 돌기와 홈의 표면 중 적어도 하나에 접합된 제1접합부; 및 상기 제1외벽의 하면 내측과 상기 제2외벽의 상면 내측이 접합된 제2접합부를 포함하며,
    상기 제1,2접합부는 상기 제1,2커버의 재질 중 적어도 하나로 형성되는 광원 유닛.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1접합부는 상기 제2접합부보다 낮고 외측에 배치되며, 상기 제1,2접합부는 상기 제1,2커버의 재질이 융착되는 광원 유닛.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 소자는, 100nm-280nm의 파장 대역을 발광하며,
    상기 방수 필름, 상기 제1 및 제2가스켓은 불소 수지계 재질을 포함하는 광원 유닛.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2커버의 수납 영역에는 상기 제1커버 방향으로 돌출된 가이드 돌기 및 상기 가이드 돌기의 내측에 상기 회로 기판에 결합된 커넥터가 배치되는 광원 유닛.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1커버는 상부에 상기 오픈 영역을 갖는 오목부가 배치되며,
    상기 오목부는 상기 오픈 영역으로 갈수록 점차 깊은 깊이를 갖는 경사진 면을 포함하며,
    상기 발광 소자의 적어도 일부 또는 상기 방수 필름의 적어도 일부는 상기 오픈 영역으로 돌출되는 광원 유닛.
  10. 제3항에 있어서, 상기 회로 기판은 상기 체결 부재가 체결되는 복수의 체결 구멍 및, 상기 회로 기판의 외측 둘레를 따라 배치된 금속층을 포함하는 광원 유닛.
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KR20220108435A (ko) * 2021-01-27 2022-08-03 (주)포인트엔지니어링 살균 모듈 및 이를 포함하는 살균 장치

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