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JP2023516203A - 光源モジュール - Google Patents

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JP2023516203A JP2022553144A JP2022553144A JP2023516203A JP 2023516203 A JP2023516203 A JP 2023516203A JP 2022553144 A JP2022553144 A JP 2022553144A JP 2022553144 A JP2022553144 A JP 2022553144A JP 2023516203 A JP2023516203 A JP 2023516203A
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Abstract

光源モジュールは、プリント基板と；前記プリント基板上に配置される光源と；前記プリント基板上に配置されて、前記光源を収容する第１光ガイド層と；前記第１光ガイド層の上部に配置される第２光ガイド層と；を含み、前記第１光ガイド層の材質は前記第２光ガイド層の材質と異なり、前記第１光ガイド層の屈折率は、前記第２光ガイド層の屈折率より大きい。【選択図】図１

Description

本実施例は、光源モジュールに関する。
以下で記述される内容は、本実施例に対する背景情報を提供するだけであり、従来技術を記載したものではない。
電子機器に使われる様々な光源を活用した光源モジュールは、各電子機器の特性に応じて適した光源を活用して光効率を上げる方式で実現されている。
近年このような電子機器に使われる光源モジュールは、平板ディスプレイに適用されるバックライトユニットや、室内環境に使う室内灯、または自動車外部に設置される前照灯、フォグランプ、後退灯、車幅灯、番号灯、後尾灯、制動灯など、方向指示灯、非常点滅表示灯等、自動車内部に設置される室内照明灯に多様に適用されることができる。
一方、ＬＥＤの発光効率を向上させるための努力は、チップからパッケージに至るまで持続的に進めされている。例えば、パッケージ工程では、放熱板などを利用して熱放出効率が良い物質を使って相対的に高い電流を印加させて熱的に安定した構造を構成したり、パッケージの光学的な構造や特性を考慮した最適設計で光抽出効率を上昇させる努力が行われている。
しかしこのような努力の相当部分が実験室水準ではある程度の効果を得ているが、実際の製造工程で適用するのに相当な困難がある。
本実施例は構造を改善して高い光効率を有し、面光源のためのホットスポットを除去することができる光源モジュールを提供しようとする。
また、ＬＥＤのホットスポットを除去するために別途層を実現して複数の工程が適用される構造から構造を単純にして工程も簡素化して同時に均一な面光源を有する光源モジュールを提供しようとする。
一実施例として、光源モジュールは、プリント基板と；前記プリント基板上に配置される光源と；前記プリント基板上に配置されて、前記光源を収容する第１光ガイド層と；前記第１光ガイド層の上部に配置される第２光ガイド層と；を含み、前記第１光ガイド層の材質は、前記第２光ガイド層の材質と異なり、前記第１光ガイド層の屈折率は、前記第２光ガイド層の屈折率より大きい。
前記第１光ガイド層の材質は、シリコンを含み、前記第２光ガイド層の材質は、硫酸バリウム及びレジンを含むことができる。
前記硫酸バリウムと前記レジンの組成比は１：４であり得る。
前記第１光ガイド層の厚さは、前記第２光ガイド層の厚さより大きくてよい。
前記光源は、側面型（ｓｉｄｅ ｖｉｅｗ ｔｙｐｅ）発光ダイオードであり得る。
前記プリント基板上に配置されて、前記光源から照射される光を反射させる光反射層を含むことができる。
前記第１光ガイド層の屈折率は、１．５乃至１．６以下で、前記第２光ガイド層の屈折率は、１．４乃至１．５以下であり得る。
前記第１光ガイド層の厚さは、２ｍｍ乃至４ｍｍ以下で、前記第２光ガイド層の厚さは０．４ｍｍ乃至１．０ｍｍ以下であり得る。
前記第１光ガイド層の厚さを基準に、前記第２光ガイド層の厚さは０．１３乃至０．３４以下であり得る。
他の実施例として、光源モジュールは、プリント基板と；前記プリント基板上に配置される光源と；前記プリント基板上に配置されて、前記光源を収容する第１光ガイド層と；前記第１光ガイド層の上部に配置される第２光ガイド層と；を含み、前記第１光ガイド層の材質は、前記第２光ガイド層の材質と異なり、前記第１光ガイド層の厚さは、前記第２光ガイド層の厚さより大きい。
本発明によると、屈折率が互いに異なる第１光ガイド層及び第２光ガイド層に光を照射するため、光の均一度が増加して、ホットスポット（ｈｏｔ ｓｐｏｔ）が除去されることができる長所がある。
本発明の実施例に係る光源モジュールの断面図である。 図１の一部を拡大した拡大図である。 第１光ガイド層と第２光ガイド層の材質差による光の照射角を比較した図面である。 第１光ガイド層と第２光ガイド層の材質差によるホットスポットを比較した図面である。 第１光ガイド層と第２光ガイド層の厚さによる光の均一度を比較した図表である。 第１光ガイド層と第２光ガイド層の厚さによる光の均一度を比較した図表である。 第１光ガイド層と第２光ガイド層の厚さによる光の均一度を比較した図表である。
以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
但し、本発明の技術思想は、説明される一部実施例に限定されるのではなく、互いに異なる様々な形態で実現されることができて、本発明の技術思想範囲内でなら、実施例間その構成要素中一つ以上を選択的に結合、置き換えて使うことができる。
また、本発明の実施例で使われる用語（技術及び科学的用語を含む）は、明白に特別に定義されて記述されない限り、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に一般的に理解されることができる意味と解釈され、予め定義された用語のように一般的に使われる用語は、関連技術の文脈上の意味を考慮してその意味を解釈することができるはずである。
また、本発明の実施例で使われた用語は、実施例を説明するためのものであって本発明を制限しようとするものではない。本明細書で、単数型は文面で特に言及しない限り、複数型も包含できて、“Ａ及び（と）Ｂ、Ｃ中少なくとも一つ（または一つ以上）”と記載される場合、Ａ、Ｂ、Ｃで組み合わせることができるすべての組み合わせ中一つ以上を含むことができる。
また、本発明の実施例の構成要素を説明するに当たり、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）等の用語を使うことができる。
このような用語は、その構成要素を別の構成要素と区別するためのだけのものであって、その用語によって該当構成要素の本質や順序または順番などで限定されない。
尚、ある構成要素が別の構成要素に‘連結’、‘結合’または‘接続’されると記載された場合、その構成要素はその別の構成要素に直接的に連結、結合または接続される場合だけでなく、その構成要素とその別の構成要素との間にあるさらに別の構成要素によって‘連結’、‘結合’または‘接続’される場合も含むことができる。
また、各構成要素の“上（の上）または下（の下）”に形成または配置されると記載される場合、上（の上）または下（の下）は、二つの構成要素が互いに直接接触する場合だけでなく一つ以上のさらに別の構成要素が二つの構成要素の間に形成または配置される場合も含む。また“上（の上）または下（の下）”と表現される場合、一つの構成要素を基準に上側方向だけでなく下側方向の意味も含むことができる。
図１は、本発明の実施例に係る光源モジュールの断面図であり、図２は、図１の一部を拡大した拡大図であり、図３は、第１光ガイド層と第２光ガイド層の材質差による光の照射角を比較した図面で、図４は、第１光ガイド層と第２光ガイド層の材質差によるホットスポットを比較した図面であり、図５乃至７は、第１光ガイド層と第２光ガイド層の厚さによる光の均一度を比較した図表である。
図１及び２を参照すると、本発明の実施例に係る光源モジュール１００は、プリント基板１１０、光源１２０、光反射層１３０、第１光ガイド層１４０及び第２光ガイド層１５０を含むことができる。
前記プリント基板１１０は、プレート形状で形成されて、上面に前記光源１２０が実装されることができる。前記光源１２０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むことができる。前記光源１２０は、複数で備えられて、前記プリント基板１１０上に相互離隔するように配置されることができる。前記光源１２０は、光を提供することができる。前記光源１２０は、側面型（ｓｉｄｅ ｖｉｅｗ ｔｙｐｅ）発光ダイオードであり得る。これとは異なり、前記光源１２０は、直下型発光ダイオードでありうる。
前記光反射層１３０は、前記プリント基板１１０の上面に配置されることができる。前記光反射層１３０は、プレート形状で形成されて、前記プリント基板１１０の上部に配置されることができる。前記光反射層１３０は、前記光源１２０で発生する光を被照射領域に反射させることができる。前記光反射層１３０には、前記光源１２０の配置領域を形成するホールが形成されることができる。前記ホールを介して前記光源１２０は、前記プリント基板１１０上に実装されることができる。前記光反射層１３０の上部には、複数の反射パターン（図示せず）が配置されることができる。複数の反射パターン（図示せず）は、前記光源１２０で発生する光を上部領域にさらに反射させることができ、複数の反射パターンは、前記光源１２０から遠くなるほど反射パターンの各面積が大きくなるかまたは複数の反射パターンの密度が大きくなる領域を含むように配置されることができる。前記光源１２０の出射光は、前記光源１２０から遠くなるほど弱くなるので、前記光源モジュール１００の光の均一度を実現するためには、前記光源１２０から遠くなるほど出射光を上部にさらに反射しなければならないため、前記複数の反射パターン（図示せず）の配置を該当説明のように進行することができる。
前記プリント基板１１０及び前記光反射層１３０の上部には、第１光ガイド層１４０と、第２光ガイド層１５０が配置されることができる。前記第１光ガイド層１４０と前記第２光ガイド層１５０は、上下方向に積層されることができる。前記第１光ガイド層１４０には、前記光源が収容されることができる。
前記第１光ガイド層１４０は、第１厚さ（Ｔ１）で形成されることができる。前記第２光ガイド層１５０は、第２厚さ（Ｔ２）で形成されることができる。前記第１厚さ（Ｔ１）は、前記第２厚さ（Ｔ２）より大きくてよい。前記第１光ガイド層１４０の上面は、前記光源１２０の上面より高く配置されることができる。前記第１厚さ（Ｔ１）は、前記光源１２０の高さより大きく形成されることができる。
前記第１光ガイド層１４０と前記第２光ガイド層１５０の材質は互いに異なることができる。例えば、前記第１光ガイド層１４０の材質は、シリコンであり得る。前記第２光ガイド層１５０は、硫酸バリウムとレジンが混合された材質であり得る。前記第２光ガイド層１５０は、硫酸バリウムとレジンが１：４の割合で混合された質であり得る。これにより、前記第１光ガイド層１４０と前記第２光ガイド層１５０は、互いに異なる屈折率を有することができる。前記第１光ガイド層１４０の屈折率は、前記第２光ガイド層１５０の屈折率より大きくてよい。
例えば、前記第１光ガイド層１４０の屈折率は、１．５乃至１．６の範囲を形成することができる。前記第２光ガイド層１５０の屈折率は、１．４乃至１．５の範囲を形成することができる。
前記のような構造によると、屈折率が互いに異なる複数の光ガイド層１４０、１５０を介して前記光源１２０から発生する光を導光させることができる。具体的に、前記第１光ガイド層１４０より屈折率が低い前記第２光ガイド層１５０を介して光が拡散されるため、より均一な面光源が形成されることができる。
第１光ガイド層１４０と第２光ガイド層１５０の材質が、同じである場合、図３の（ａ）のように光源３から発生する光が各々第１光ガイド層１と第２光ガイド層２に水平面に対して同じ角度で照射されるので、水平方向に光の均一度が落ちて、光源３から出射された光が経路の変更なしに直進性を有するので、光源３と近い領域にホットスポットが発生する問題点がある。
しかし、本実施のように前記第１光ガイド層１４０と前記第２光ガイド層１５０が異種材質の場合、各材質での屈折率の差によって図３の（ｂ）のように、前記光源１２０から発生する光が各々第１光ガイド層１４０と第２光ガイド層１５０に水平面に対して互いに異なる角度で照射されるので、水平方向に光の均一度が向上して、光源１２０から出射された光が第１光ガイド層１４０から第２光ガイド層１５０に入る時点で経路の変更が行われるので、光源１２０と近い領域にホットスポットが減る長所がある。
即ち、前記光源１２０から発生する光は、前記第１光ガイド層１４０でよりも前記第２光ガイド層１５０で水平面に対してさらに低い角度を形成するように照射されることができる。従って、前記光源１２０から発生した光は、前記第２光ガイド層１５０で水平方向でより広く拡散することができて、ホットスポット（ｈｏｔ ｓｐｏｔ）が除去されることができる。
図４を参照すると、第１光ガイド層１４０と第２光ガイド層１５０の材質が同じである場合には（図４（ａ））、ホットスポット発生領域で８９９０８ｃｄ／ｍ２の輝度を形成した。しかし、本実施例によると（図４（ｂ））、ホットスポット発生領域で８０３２６ｃｄ／ｍ２の輝度を形成して、第１光ガイド層１４０と第２光ガイド層１５０の材質が同じ場合よりもホットスポット発生領域が減少するのを確認することができる。
図５は、前記第１光ガイド層１４０の第１厚さ（Ｔ１）が２ｍｍの場合、前記第２光ガイド層１５０の厚さ変化による光の均一度を示した図表である。
図６は、前記第１光ガイド層１４０の第１厚さ（Ｔ１）が３ｍｍの場合、前記第２光ガイド層１５０の厚さ変化による光の均一度を示した図表である。
図７は、前記第１光ガイド層１４０の第１厚さ（Ｔ１）が４ｍｍの場合、前記第２光ガイド層１５０の厚さ変化による光の均一度を示した図表である。
図５乃至図７を参照すると、縦軸のＭｉｎ［ｎｉｔ］は、光源モジュール１００の輝度の最小値、Ｍａｘ［ｎｉｔ］は、光源モジュール１００の輝度の最大値、Ｍｅａｎ［ｎｉｔ］は、光源モジュール１００の平均値、Ｈｏｍｏｇｅｎｅｉｔｙは、光源モジュール１００が発光する光の均一性を意味する。また、横軸１は、光源モジュール１００の中心を横切る一直線の全体領域に対する輝度値であり、２は光源モジュール１００の中心を横切る一直線の一部領域に対する輝度値を意味する。
図５乃至７を参照すると、前記第１光ガイド層１４０が３ｍｍの場合、前記第２光ガイド層１５０から照射される光の均一度が最も高いのを確認することができる。これにより、前記第１光ガイド層１４０の厚さは２ｍｍ乃至４ｍｍ以下の場合、他の区間より高い光均一度が形成されるのを確認することができる。
図５の（Ｉ）は、前記第２光ガイド層１５０の第２厚さ（Ｔ２）が０．４ｍｍの場合、光の均一度を示した図表である。
図５の（ＩＩ）は、前記第２光ガイド層１５０の第２厚さ（Ｔ２）が０．７ｍｍの場合、光の均一度を示した図表である。
図５の（ＩＩＩ）は、前記第２光ガイド層１５０の第２厚さ（Ｔ２）が１．０ｍｍの場合、光の均一度を示した図表である。
図５の（I）乃至（ＩＩＩ）を参照すると、前記第２光ガイド層１５０の第２厚さ（Ｔ２）が増加するほど光の均一度が増加するのを確認することができる。これにより、前記第１光ガイド層１４０の厚さが、２ｍｍ乃至４ｍｍ以下の範囲で、前記第２光ガイド層１５０の厚さが、０．４ｍｍ乃至１．０ｍｍ以下の場合、他の区間より高い光均一度が形成されるのを確認することができる。
図５乃至図７を参照すると、前記第１光ガイド層１４０の第１厚さ（Ｔ１）が３ｍｍの場合、前記第２光ガイド層１５０の第２厚さ（Ｔ２）が０．４ｍｍであっても、図５及び図７により前記第１光ガイド層１４０の第１厚さ（Ｔ１）が２ｍｍまたは４ｍｍである場合よりも前記第２光ガイド層１５０から照射される光の均一度が高いのを確認することができる。従って、前記第１厚さ（Ｔ１）：前記第２厚さ（Ｔ２）＝３ｍｍ：０．４ｍｍ～１．０ｍｍの比率を満足する時、少ない費用で光の均一度を増加することができる。即ち、前記第２厚さ（Ｔ２）は、前記第１厚さ（Ｔ１）対比０．１３～０．３４の比率を満足するように形成するのが好ましく、前記第１厚さ（Ｔ１）対比０．２３～０．３４の比率を満足するように形成するのがより好ましく、前記第１厚さ（Ｔ１）対比０．３３～０．３４の比率を満足するように形成する時、光が最も均一に実現されることができる。
以上で、本発明の実施例を構成するすべての構成要素が一つで結合するか、結合して動作するものと説明されたとしても、本発明が必ずしもこのような実施例に限定されない。即ち、本発明の目的範囲の中でなら、そのすべての構成要素が一つ以上で選択的に結合して動作することもできる。また、以上で記載された‘含む’、‘構成する’または‘有する’等の用語は、特に反対になる記載がない限り、該当構成要素が内在することができることを意味するから、別の構成要素を除くのではなく、別の構成要素をさらに包含できると解釈されなければならない。技術的や科学的な用語を含んだすべての用語は、異なるように定義されない限り、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものによって一般的に理解されるのと同じ意味がある。あらかじめ定義された用語のように一般的に使われる用語は、関連技術の文脈上の意味と一致すると解釈されるべきで、本発明で明白に定義しない限り、理想的や過度に形式的な意味と解釈されない。
以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したことに過ぎないものであって、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者なら、本発明の本質的な特性から抜け出さない範囲で多様な修正及び変更が可能であろう。従って、本発明に開示された実施例は、本発明の技術思想を限定するためのものでなく、説明するためのもので、このような実施例によって本発明の技術思想の範囲が限定されるのではない。本発明の保護範囲は、下記の請求範囲によって解釈されるべきで、それと同等な範囲内にあるすべての技術思想は、本発明の権利範囲に含まれると解釈されなければならない。

Claims (10)

  1. プリント基板と；
    前記プリント基板上に配置される光源と；
    前記プリント基板上に配置されて、前記光源を収容する第１光ガイド層と；
    前記第１光ガイド層の上部に配置される第２光ガイド層と；を含み、
    前記第１光ガイド層の材質は、前記第２光ガイド層の材質と異なり、
    前記第１光ガイド層の屈折率は、前記第２光ガイド層の屈折率より大きい、光源モジュール。
  2. 前記第１光ガイド層の材質は、シリコンを含み、
    前記第２光ガイド層の材質は、硫酸バリウム及びレジンを含む、請求項１に記載の光源モジュール。
  3. 前記硫酸バリウムと前記レジンの組成比は、１：４である、請求項２に記載の光源モジュール。
  4. 前記第１光ガイド層の厚さは、前記第２光ガイド層の厚さより大きい、請求項１に記載の光源モジュール。
  5. 前記光源は、側面型（ｓｉｄｅ ｖｉｅｗ ｔｙｐｅ）発光ダイオードである、請求項１に記載の光源モジュール。
  6. 前記プリント基板上に配置されて、前記光源から照射される光を反射させる光反射層を含む、請求項１に記載の光源モジュール。
  7. 前記第１光ガイド層の屈折率は、１．５乃至１．６以下で、
    前記第２光ガイド層の屈折率は、１．４乃至１．５以下である、請求項１に記載の光源モジュール。
  8. 前記第１光ガイド層の厚さは、２ｍｍ乃至４ｍｍ以下で、
    前記第２光ガイド層の厚さは、０．４ｍｍ乃至１．０ｍｍ以下である、請求項４に記載の光源モジュール。
  9. 前記第１光ガイド層の厚さを基準に前記第２光ガイド層の厚さは０．１３乃至０．３４以下である、請求項８に記載の光源モジュール。
  10. プリント基板と；
    前記プリント基板上に配置される光源と；
    前記プリント基板上に配置されて、前記光源を収容する第１光ガイド層と；
    前記第１光ガイド層の上部に配置される第２光ガイド層と；を含み、
    前記第１光ガイド層の材質は、前記第２光ガイド層の材質と異なり、
    前記第１光ガイド層の厚さは、前記第２光ガイド層の厚さより大きい、光源モジュール。
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