KR100634658B1 - 조명용 발광 다이오드 기판 - Google Patents

조명용 발광 다이오드 기판 Download PDF

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Abstract

LED를 이용하여 문자 또는 그림을 표시하는 조명용 LED 기판에 관한 것으로서, 기판 상에 매트릭스 형태로 배열된 다수의 LED용 스루홀 및 다수의 저항기용 스루홀, 상기 매트릭스의 각 행마다 가로 방향으로 배치되고 상기 LED용 스루홀에 각각 연결되어 LED에 전원을 공급하는 다수의 전원 공급선, 상기 매트릭스의 각 행마다 가로 방향으로 배치되고 상기 저항기용 스루홀에 각각 연결되어 LED의 점등을 제어하는 다수의 포트선으로 이루어져서, LED 기판을 원하는 크기 또는 모양으로 절단해서 부분적으로 사용할 수 있고, 다양한 형태의 LED 기판을 용이하게 제작할 수 있다.
LED, 조명기판, 스루홀, 매트릭스, 절단 가공

Description

조명용 발광 다이오드 기판{LIGHT EMITTING DIODE PANEL FOR ILLUMINATING}
도 1은 종래의 조명장치용 LED 모듈의 회로도.
도 2는 종래의 막대식 LED 모듈의 회로도.
도 3은 본 발명에 따른 실시예를 나타내는 LED 기판의 회로도.
도 4는 본 발명의 상기 실시예에 대한 변형례를 나타내는 LED 기판의 회로도.
도 5a 및 5b는 본 발명에 따른 LED 회로의 실제 인쇄회로기판을 나타내는 도면.
본 발명은 홍보용 입간판 등에 사용되는 조명용 기판에 관한 것으로서, 특히 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)를 광원으로 사용하여 문자 또는 그림을 표시할 수 있는 LED 기판에 관한 것이다.
상점의 간판이나 홍보용 입간판 또는 대형 글자판 등에 사용되는 조명장치로서 종래에는 네온사인이나 형광등이 많이 사용되어 왔다. 그러나 네온사인이나 형광등은 수명이 짧고 전력 소모가 클 뿐만 아니라, 사용자가 원하는 문자나 그림을 표시하기 위해서는 작업 공정이 복잡하고 어려운 단점이 있다.
최근에는 이러한 네온사인이나 형광등 대신에, 홍보용 입간판 등에 필요한 문자 또는 그림을 표시하기 위한 조명장치의 광원으로서, LED가 많이 사용되고 있다. LED는 전력 소비가 작고 수명이 길어서, 홍보용 입간판의 조명용으로 매우 유용하다.
현재 LED를 사용하는 조명장치에서 LED 기판은 모듈(module) 단위로 제작되어 간판의 후면에 고정되는 방식이 사용되고 있다.
도 1 및 도 2에 종래의 조명장치용 LED 기판의 회로도를 일례로서 나타내었다. 도 1의 LED 기판은 4개의 LED를 직렬로 배치하여 하나의 모듈을 형성한 것이고, 도 2는 LED 3개를 직렬로 묶고 이 세트를 다시 5개로 묶어서 막대식으로 모듈화한 것이다.
상기한 LED 모듈을 사용하여 조명용 LED 기판을 제작할 경우, 큰 글자나 그림을 표시하기 위해서는 많은 모듈이 필요하게 된다. 그러나 모듈 수가 증가하면, 조립이 어려워져서 불량률이 높아질 뿐만 아니라, 모듈 내에서 일부 사용되지 않는 LED의 수가 누적되어 LED의 낭비가 심각한 문제로 대두된다.
또한, 상기와 같은 LED 모듈을 사용할 경우에는, 모듈의 간격을 일정하게 배치하기가 어려워서, 외부에서 보았을 때 음영이 생겨서 빛이 전체적으로 균일하게 표시되지 않는 문제도 발생한다.
또한, LED 기판의 조립 후에도 복잡한 배선 등에 의해 외관이 깔끔하지 못하기 때문에, LED 기판을 반투명 가리개 등으로 덮어야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 대형 입간판에도 저렴한 비용으로 적용할 수 있고, 회로 구성이 간단하며 장치의 조립성 및 가공성이 우수한 조명용 LED 기판을 제공하는 것이다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 조명용 LED 기판은,
기판 상에 매트릭스 형태로 배열되고, LED가 삽입될 수 있도록 형성된 다수의 LED용 스루홀(through hole); 상기 LED용 스루홀에 각각 직렬 연결되고, LED에 흐르는 전류를 조정하는 저항기가 삽입될 수 있도록 형성된 다수의 저항기용 스루홀; 상기 매트릭스 형태로 배열된 LED용 스루홀의 각 행마다 가로 방향으로 배치되고, 상기 LED용 스루홀에 각각 연결되어 LED에 전원을 공급하는 다수의 전원 공급선; 및 상기 매트릭스 형태로 배열된 저항기용 스루홀의 각 행마다 가로 방향으로 배치되고, 상기 저항기용 스루홀에 각각 연결되어, LED의 점등을 제어하는 다수의 포트선을 포함한다.
상기 본 발명의 조명용 LED 기판은, 상기 매트릭스 형태로 배열된 상기 LED용 스루홀의 각 열 사이에, 상기 다수의 전원 공급선을 연결하는 배선과, 상기 다수의 포트선을 연결하는 배선을 각각 세로 방향으로 더 형성할 수도 있다.
상기 LED용 스루홀과 상기 저항기용 스루홀은 적색, 녹색, 청색 LED 중 적어도 하나를 삽입할 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한 다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조명용 LED 기판의 회로도이다. 도 3에서와 같이, 본 발명의 LED 기판은 다수의 LED와, 각 LED에 연결된 저항기, 전원공급선 및 포트(port)선을 기본으로 하여 구성된다.
도 3에서는 설명을 위해서 LED와 저항기가 삽입된 회로도의 형태로 나타내었지만, 실제 LED 기판에는 LED와 저항기가 삽입될 수 있는 스루홀(through hole)이 형성된 상태로 되어 있으며, LED와 저항기는 원하는 문자 또는 그림을 표시하기 위해 필요한 위치에 삽입하고, 래핑(lapping) 또는 납땜 등을 이용하여 전기적으로 연결하여 사용한다.
도 3에 나타낸 본 발명의 실시예에서는 적색(R) 및 녹색(G)의 쌍으로 된 LED(D(1,1))와, 이들 LED에 각각 직렬 연결된 저항기(RG(1,1), RR(1,1))가 하나의 기본 셀(cell)로 구성되는 경우를 일례로서 나타내었다. 그러나 기본 셀은 LED 1개로 구성할 수도 있고, R(적색), G(녹색), B(청색) LED를 조합하여 구성할 수도 있다.
상기 LED 셀은 매트릭스 형태로 기판에 배치되어 있다. 예를 들어, LED(D(1,1)~D(N,N))와, 이들 LED에 각각 연결된 저항기(RG(1,1)~RG(N,N) , RR(1,1)~RR(N,N))로 하나의 행이 구성되고, 이러한 행이 N개 배열되어 N행 N열의 매트릭스를 구성하게 된다.
상기 매트릭스에서 기본 셀로 이루어지는 각각의 행 사이에는 G 포트선(port line) 및 R 포트선과, 전원공급선(Vcc)이 가로 방향으로 차례로 배치되어 있다. 또 한, 가로 방향으로 배치된 다수의 G 포트선 및 R 포트선과 전원공급선은 매트릭스의 가장자리에서 세로 방향으로 형성된 배선에 의해 전기적으로 연결되어 있다. 각 셀의 LED는 전원공급선에 인가되는 전압에 의해 전원을 공급받아, 각 포트의 상태(예를 들어, 0 또는 5V)에 따라 온(ON) 또는 오프(OFF)가 된다. 각 LED에 직렬로 연결된 저항기는 LED에 흐르는 전류의 양을 제한하여 LED를 점등시키는 역할을 한다.
상기와는 달리, 상기 전원공급선(Vcc)을 접지(Ground)에 연결하고, 각 포트선(G 포트, R 포트)에 전원(예를 들어, 5V)을 공급하여 LED를 점등시킬 수도 있다.
도 3에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 상기 LED 기판은 매트릭스 형태로 LED가 배치되고 전원공급선과 포트선이 미리 형성되어 있으므로, 기판의 필요한 위치에 간단히 LED를 삽입함으로써, 원하는 글자 혹은 그림을 표시할 수 있다. 또한, 기판이 전체적으로 균일한 패턴을 가지므로, 기판 일부를 필요에 따라 절단하여 특수한 형태, 예를 들어 별 모양, 꽃 모양과 같이 다양한 형태로 용이하게 만들 수 있으며, 만들어진 형태와는 무관하게 항상 LED를 쉽게 조립할 수 있다.
다음으로, 도 3에 나타낸 실시예에 대한 변형례를 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 도 3의 LED 기판 회로에서 가로 방향으로 배치된 다수의 전원공급선과 포트선을 각각 전기적으로 연결하는 세로 방향의 배선이 각 LED 셀 사이마다 추가로 형성되어 있다. 이러한 세로 방향의 배선은 각 셀마다 배치할 수도 있고, 이와는 달리, 필요에 따라 몇 개의 셀을 단위로 배치할 수도 있다. 도 4에서는 2개의 셀 단위로 세로 방향 배선을 설치한 경우를 일례로서 나타내었다.
도 4에서는, 전원공급선과 포트선을 각각 연결하는 세로 방향의 배선이 각 셀마다 배치되어 있으므로, 필요한 크기로 LED 기판을 절단했을 경우에도, 별도로 전원공급선이나 포트선을 하나로 묶어주는 배선 작업이 필요 없게 되며, 임의의 전원공급선이나 포트선에 적절한 전압을 인가하면 LED를 바로 점등시킬 수 있다. 즉, 절단 후에 배선 연결과 같은 후작업이 필요 없으며, LED 기판은 절단 전이나 절단 후나 동일한 기능을 가지게 된다. 따라서 더욱 다양한 크기 또는 모양으로 LED 기판을 절단하여 사용할 수가 있다.
다음으로, 도 5a 및 5b에 상기한 본 발명에 따른 LED 회로를 실현한 실제의 인쇄회로 기판(PCB: Printed Circuit Board)을 일례로서 나타내었다. 이 PCB 기판은 양면 기판으로서, 도 5a는 상층부의 배선을 나타내고 도 5b는 하층부의 배선을 나타낸다.
도 5a 및 5b의 LED 기판에서는, LED가 삽입될 수 있도록 형성된 LED용 스루홀과, LED에 흐르는 전류를 조정하는 저항기가 삽입될 수 있도록 형성된 저항기용 스루홀이 기판 상에 매트릭스 형태로 배열되어 있다. 또한, 상기 LED용 스루홀과 저항기용 스루홀은 각각 직렬 연결되어 있으며, LED 기판의 가로 방향으로 다수의 전원 공급선과 포트선이 배치되어 있고, 세로 방향으로는 전원공급선과 포트선을 각각 전기적으로 연결하는 배선이 형성되어 있다.
상기 LED 기판은 인쇄 회로 기판으로 제작되는 것이 바람직하며, 납땜이나 래핑(lapping) 등을 이용하여 전기적으로 연결하게 된다.
상기한 본 발명의 LED 기판을 이용하여 조명용 입간판 등을 제조하는 방법 은, 먼저 표준으로 제작된 LED 기판을 원하는 크기와 모양으로 절단 가공하고, 문자 혹은 그림 표시를 위해 점등이 필요한 위치에 LED와 저항기를 각각 삽입한다. 이 후, 래핑 또는 납땜에 의해 LED와 저항기를 기판에 전기적으로 연결한 후, LED 기판에 전원장치를 연결하면, 조명용 입간판의 제작이 완료된다.
상기한 본 발명의 실시예에 따른 LED 기판은, 기판의 설계가 단순하고, LED를 필요한 위치에 직접 삽입하여 문자 혹을 그림을 간편하게 표시할 수 있다. 또한, 여러 개의 LED 모듈을 조립할 때 LED 배열이 불균일하게 되는 문제가 발생하지 않고, LED의 배열이 일정하게 되기 때문에, LED 기판에 음영이 생기지 않으며 빛이 기판에 전체적으로 고르게 퍼지게 된다.
또한, 입간판 등의 제작에 필요한 크기로 상기 LED 기판을 적절히 절단하여 부분적으로 사용할 수 있다. 즉, 본 발명의 LED 기판을 표준 크기로 대량 생산한 후에, 사용자의 필요에 따라 원하는 크기로 LED 기판을 절단하여 사용하더라도, 원래의 LED 기판과 동일한 기능을 발휘할 수 있다. 다시 말해, 필요한 크기 또는 모양으로 LED 기판을 절단하고, 기판의 원하는 위치에만 LED를 삽입해서 사용할 수 있기 때문에, 다양한 형태의 LED 기판을 제작할 수 있으며, 불필요한 LED의 사용을 줄일 수 있다.
또한, 상기한 본 발명의 LED 기판은, 종래 다수의 LED 모듈을 연결하기 위해 사용되는 배선이 필요 없으므로, 외관이 깔끔하여 별도의 덮개를 필요로 하지 않으며, 대량의 LED가 요구되는 대형 입간판 등을 제작할 경우에도 매우 효과적이다.
본 발명은 상기한 바람직한 실시예와 첨부한 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 개념 및 범위 내에서 상기와 다른 실시예가 구성될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해지며, 본 명세서에 기재된 특정 실시예에 의해 한정되지 않는 것으로 해석되어야 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 조명용 LED 기판은, 설계가 단순하고 기판의 원하는 위치에 LED를 직접 삽입하여 점등시킬 수 있으므로, LED를 기판에 용이하게 조립할 수 있으며 기판의 불량률을 줄일 수 있다.
또한, LED 기판을 원하는 크기 또는 모양으로 절단해서 부분적으로 사용할 수 있으므로, 다양한 형태의 LED 기판을 용이하게 제작할 수 있을 뿐만 아니라, 사용되지 않는 LED의 개수를 감소시켜 기판의 제조비용을 감소시킬 수 있다.
또한, LED 기판에서 LED의 배열이 일정하여 전체적으로 빛이 고르게 퍼지므로, 문자 또는 그림의 표시 성능이 우수하다.

Claims (3)

  1. LED(발광 다이오드)를 이용하여 문자 또는 그림을 표시하는 조명용 LED 기판에 있어서,
    기판 상에 매트릭스 형태로 배열되고, LED가 삽입될 수 있도록 형성된 다수의 LED용 스루홀(through hole),
    상기 LED용 스루홀에 각각 직렬 연결되고, LED에 흐르는 전류를 조정하는 저항기가 삽입될 수 있도록 형성된 다수의 저항기용 스루홀,
    상기 매트릭스 형태로 배열된 LED용 스루홀의 각 행마다 가로 방향으로 배치되고, 상기 LED용 스루홀에 각각 연결되어 LED에 전원을 공급하는 다수의 전원 공급선, 및
    상기 매트릭스 형태로 배열된 저항기용 스루홀의 각 행마다 가로 방향으로 배치되고, 상기 저항기용 스루홀에 각각 연결되어, LED의 점등을 제어하는 다수의 포트선을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명용 LED 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 매트릭스 형태로 배열된 상기 LED용 스루홀의 각 열 사이에, 상기 다수의 전원 공급선을 연결하는 배선과, 상기 다수의 포트선을 연결하는 배선이 각각 세로 방향으로 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 조명용 LED 기판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 LED용 스루홀과 상기 저항기용 스루홀은, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) LED 중 적어도 하나를 삽입할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 조명용 LED 기판.
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