KR100713226B1 - 다수의 엘이디를 조합하는 엘이디 램프의 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘이디 램프에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 복수의 엘이디 칩에서 입사되는 서로 상이한 파장의 광을 반사시켜 백색광을 방출하는 다수의 엘이디를 조합하는 엘이디 램프의 구조에 관한 것이다.

본 발명에 따른 다수의 엘이디를 조합하는 엘이디 램프의 구조는 광이 투과되는 글라스 기판과; 상기 글라스 기판의 상면에 각각 고정되어 서로 상이한 파장의 광을 발광하는 다수의 엘이디 칩과; 상기 다수의 엘이디 칩에 전원을 공급하는 리드와 상기 다수의 엘이디 칩 각각에 연결된 금속 와이어를 상호 연결하는 전극과; 상기 다수의 엘이디 칩 및 전극을 커버하도록 글라스 기판의 상면에 패키징된 투명 재질의 몰드부와; 상기 몰드부를 통해 입사되는 서로 상이한 파장의 광이 상기 글라스 기판으로 반사 진행되도록 상기 몰드부를 감싸는 반사체를 포함하여 구성함으로써, 다수의 엘이디 칩에서 방사되는 서로 상이한 파장의 광이 반사체에 의해 반사되면서 혼합되어 외부로 조사되므로 내부에 배치되는 엘이디 칩의 종류에 따라 다양한 색을 보다 용이하게 만들 수 있는 것이다.

엘이디, 램프, 백광, 반사

Description

다수의 엘이디를 조합하는 엘이디 램프의 구조{LED lamp structure mixed Many LEDs}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엘이디 램프의 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 A-A선 단면도.

도 3은 도 2에 도시된 B부 확대도면.

도 4는 본 발명에 따른 엘이디 램프를 구성하는 반사체의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디 램프의 단면도.

도 6은 도 5에 도시된 반사체의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 글라스 기판

2 : 엘이디 칩

3 : 접합 부재

4 : 전극

5 : 금속 와이어

6 : 몰드부

61 : 패턴

7 : 반사체

8 : 리드

10 : 엘이디 램프

본 발명은 엘이디 램프에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 복수의 엘이디 칩에서 입사되는 서로 상이한 파장의 광을 반사시켜 백색광을 방출하는 다수의 엘이디를 조합하는 엘이디 램프의 구조에 관한 것이다.

일반적으로 엘이디를 이용하여 백색 발광 램프를 구현하는 기술에는 크게 3가지가 있다.

첫째로 한 패키지에 빛의 삼원색인 적색, 녹색, 청색 엘이디를 조합하여 멀티 칩 형태로서 백색 발광 램프를 제작하는 방법과, 황색 형광체가 도포되어 있는 청색 발광 다이오드 칩이 구비된 엘이디를 이용하는 방법과. 삼원색인 적색, 녹색, 청색 발광 특성을 가지는 형광체가 도포되어 있는 자외선 발광 다이오드 칩이 구비된 엘이디를 이용하는 방법이 있다.

이러한 종래 기술 중 적색, 녹색, 청색 엘이디 칩을 사용한 램프의 경우 원거리에서 램프를 보게 되면 램프에서 방출되는 광은 백색으로 보이지만, 근거리에서 보게 되면 엘이디 칩 고유의 색이 방출되므로 각각의 색을 균일하게 혼합함에 어려움이 있다.

또한 각각의 칩 또는 엘이디에 관한 전기적인 특성들은 고려한 별도의 동작 회로가 필요하고 이를 제어해야 하기 때문에 번거로울 뿐만 아니라 고휘도 백색광을 구현하기에 비효율적이었다.

또한 두 번째 방법의 경우에는 발광 효율이 우수하지만, color rendering index(CRI)가 낮으며 전류 밀도에 따라 CRI가 변하는 특징으로 인해 태양광에 가까운 백색광을 얻기가 어려운 단점이 있다.

그리고 세 번째 방법의 경우에는 자외선 엘이디 칩에서 방출된 자외선의 여기 에너지는 높으나 적색 발광 특성을 가지는 형광체의 발광 효율이 낮아 고휘도 백색광을 얻을 수 없었다. 더욱이 특정한 조성비로 혼합된 형광체의 삼원색이 조화를 이루어야 백색광을 얻을 수 있으므로 형광체 제조 과정이 매우 민감하고 복잡한 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 복수의 엘이디 칩에서 방사되는 서로 상이한 파장의 광이 혼합되도록 반사체를 통해 반사시켜 백색광을 방출하는 다수의 엘이디를 조합하는 엘이디 램프의 구조를 제공하는데 목적이 있다.

또한 램프의 전체 부피를 줄일 수 있는 다수의 엘이디를 조합하는 엘이디 램프의 구조를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다수 의 엘이디를 조합하는 엘이디 램프의 구조는 광이 투과되는 글라스 기판과, 상기 글라스 기판의 상면에 각각 고정되어 서로 상이한 파장의 광을 발광하는 다수의 엘이디 칩과, 상기 다수의 엘이디 칩에 전원을 공급하는 리드와 상기 다수의 엘이디 칩 각각에 연결된 금속 와이어를 상호 연결하는 전극과, 상기 다수의 엘이디 칩 및 전극을 커버하도록 글라스 기판의 상면에 패키징된 투명 재질의 몰드부와, 상기 몰드부를 통해 입사되는 서로 상이한 파장의 광이 상기 글라스 기판으로 반사 진행되도록 상기 몰드부를 감싸는 반사체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성에 따라 본 발명에 따른 다수의 엘이디를 조합하는 엘이디 램프의 구조는 다수의 엘이디 칩에서 방출되는 서로 상이한 파장의 광이 반사체에 의해 반사되어 외부로 방출되므로, 종래 근거리에서 엘이디 램프를 보더라도 엘이디 칩 고유의 색상이 방출되는 엘이디 램프와는 달리 백색광이 방출된다.

특히 다수의 엘이디 칩에서 방출되는 서로 상이한 파장의 광이 반사체에 의해 반사되면서 혼합됨으로써, 백색광을 만드는데 필요한 적색·녹색·청색 엘이디 칩에서 방출되는 광을 보다 용이하게 혼합할 수 있다.

그러므로 본 발명에 따른 다수의 엘이디를 조합하는 엘이디 램프의 구조는 글라스 기판에 본딩되는 적색 및 녹색 그리고 청색 엘이디 칩의 개수 및 배열에 따라 백색광 이외에도 다양한 색을 가지는 광을 보다 용이하게 얻을 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 후술하는 바람직한 실시예를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 이러한 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엘이디 램프의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 A-A선 단면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 B부 확대도면이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 다수의 엘이디를 조합하는 엘이디 램프의 구조(이하, 편의상 '엘이디 램프'라 한다)(10)는 글라스 기판(1)과, 서로 상이한 파장의 광을 방출하는 다수의 엘이디 칩(2)과, 리드(8)와 연결되어 다수의 엘이디 칩(2)에 전원을 공급하는 전극(4) 및 외부에서 가해지는 충격으로부터 다수의 엘이디 칩(2)을 보호하는 몰드부(6)와, 몰드부를 통해 입사된 서로 상이한 파장의 광을 반사시키는 반사체(7)를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서 글라스 기판(1)은 일종의 지지대 역할을 수행하는 것으로, 후술하게 될 다수의 엘이디 칩(2) 및 전극(4)이 고정된다. 이와 같이 지지대 역할을 수행하는 글라스 기판(1)은 다수의 엘이디 칩에서 방출되는 서로 상이한 파장의 광이 반사체(7)에 의해 반사되어 외부로 조사되도록 투명 재질로 형성하는 것이 바람직하다. 그러나 본 발명의 실시예에 있어서 광이 투과되는 글라스 기판의 재질은 반드시 투명한 재질로 한정되지 않고 광의 산란을 유도하는 경우에는 반투명 재질로 형성할 수도 있다.

그리고 본 발명의 실시예에 있어서 글라스 기판(1)의 상면에 구비되는 다수의 엘이디 칩(2)은 투명 에폭시(Epoxy) 수지의 접합 부재(3)를 통해 고정되어 전기 에너지를 빛 에너지로 변환하는 것으로, 서로 상이한 파장의 광이 방출된다.

즉 본 발명의 실시예에 있어서 엘이디 칩(2)은 적색, 녹색, 청색광을 각각 방출하는 서로 다른 유형의 엘이디 칩을 포함하는 것으로, 이들 엘이디 칩에서 방 사되는 삼원색의 혼합을 통해 백색광이 방출된다. 이와 같이 서로 다른 파장의 광을 방출하는 적색, 녹색, 청색 엘이디 칩에 대한 구조는 본 건 출원일 이전에 이미 공지된 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편 전극(4)은 전술한 다수의 엘이디 칩(2)에 전원을 공급하는 리드(8)와 엘이디 칩에 연결된 금속 와이어(5)를 상호 연결한다.

이와 같이 다수의 엘이디 칩(2)에 전원을 공급하는 전극(4)으로는 다양한 형태의 전극을 사용할 수 있으나, 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서는 투명 재질의 산화 인듐 주석(Indium-Tin Oxide, 이하 "ITO"라 한다) 필름을 사용하였다.

이 ITO는 전기 전도가 우수하면서 밴드 갭(Band-gap)이 2.5eV이상으로 가시 광역에서 투명하기 때문에 디스플레이의 투명 전극으로 많이 사용되고 있는 소재이다. 또한 ITO는 다른 투명 전극 재료에 비하여 전극 패턴 가공성이 우수하고 화학적 열적 안전성이 뛰어나며 코팅(Coating)시 막 저항이 낮은 특성이 있다.

이러한 특성을 가지는 ITO필름은 본 건 출원일 이전에 공지된 기술이므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

이에 따라 본 발명에 따른 엘이디 램프(10)는 글라스 기판(1)에 투명 전극인 ITO 필름(4)이 사용됨으로써, 반사체(7)에 의해 몰드부(6)로 재입사된 광이 외부로 조사되는 경우 글라스 기판(1)으로 진행되는 광이 전극(4)에 의해 부분적으로 차폐되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.

한편 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서 몰드부(6)는 그 선단이 반구 형상의 돔 형상으로 형성된 것으로, 다수의 엘이디 칩(2) 및 전극(4)을 커버하도록 글 라스 기판(1)의 상면에 몰딩된 투명 재질로 형성되어 있다.

이에 따라 본 발명에 따른 엘이디 램프(10)는 몰드부(6)를 통해 다수의 엘이디 칩(2)의 발광 시 발열하는 열 발산 및 외부에서 가해지는 충격들을 흡수하여 글라스 기판 상면에 본딩되어 있는 엘이디 칩을 보호하게 되는 것이다. 또한 본 발명에 따른 엘이디 램프는 몰드부를 통해 다수의 엘이디 칩에서 방사된 서로 다른 파장의 광이 진행하면서 혼합되어 후술하게 될 반사체로 이동된다.

그리고 반사체(7)는 다수의 엘이디 칩(2)에서 방사되는 광이 글라스 기판(1)을 통해 외부로 투과되도록 몰드부(6)를 통해 입사되는 서로 다른 파장의 광을 다시 몰드부로 반사시킨다.

즉 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서 반사체(7)는 몰드부(6)를 감싸도록 몰드부(6)의 외주면에 부착되는 캡 형상으로 제작된 것으로, 캡(7)의 내면에는 몰드부(6)로부터 입사되는 광을 반사시키는 반사 물질이 코팅되어 있다.

이와 같이 몰드부(6)의 외주면을 감싸는 캡의 형상은 몰드부(6)의 형상에 대응되게 형성된다. 예를 들어 상술한 바와 같이 몰드부(6)가 돔 형상인 경우 캡 역시 돔 형상으로 형성하는 것이 바람직하다.

이러한 반사체(7)는 상술한 바와 같이 캡 형태로 몰드부의 외주면에 부착되게 형성할 수 있을 뿐만 아니라 도 4에 도시된 바와 같이 몰드부(6)의 외주면에 코팅에 의해 형성될 수도 있다. 이와 같이 몰드부(6)의 외주면 전체를 감싸도록 반사체(7)가 코팅되는 경우, 반사체(7)의 상면에는 외부로부터 반사체를 보호하는 보호층이 더 구비되도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성에 따라 본 발명에 따른 엘이디 램프는 다수의 엘이디 칩에서 방출되는 서로 상이한 파장의 광이 몰드부를 통과하면서 혼합되고 혼합된 광이 반사체에 의해 반사되어 외부로 방출되므로, 종래 근거리에서 엘이디 램프를 보더라도 엘이디 칩 고유의 색상이 방출되는 엘이디 램프와는 달리 백색광이 방출된다.

특히 다수의 엘이디 칩에서 방출되는 서로 상이한 파장의 광이 몰드부 및 반사체에 의해 혼합 반사됨으로써, 백색광을 만드는데 필요한 적색·녹색·청색 엘이디 칩에서 방출되는 삼색의 광을 보다 용이하게 혼합할 수 있다.

그러므로 본 발명에 따른 다수의 엘이디를 조합하는 엘이디 램프의 구조는 글라스 기판에 본딩되는 적색 및 녹색 그리고 청색 엘이디 칩의 개수 및 배열에 따라 백색광 이외에도 다양한 색을 가지는 광을 보다 용이하게 얻을 수 있다.

한편 다수의 엘이디 칩(2)에서 발광된 서로 다른 파장의 광이 진행되는 몰드부(6)의 형상은 반드시 반구 형상의 돔 형상에 한정되지 않으며, 다양하게 형성될 수도 있다.

예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이 몰드부(6)는 상협하광의 원기둥 형상으로 제작될 수도 있다. 이 경우 몰드부(6)의 상면, 즉 후술하게 될 반사체(7)가 밀착되는 면에는 각각의 엘이디 칩에 대하여 소정의 각도를 가지는 패턴(61)이 형성되어 있다.

즉 본 발명의 실시예에 있어서 몰드부(6)의 상단에 형성된 패턴(61)은 도면에 도시된 바와 같이 각 엘이디 칩(2)의 중앙과 일치하는 몰드부(6)의 부위는 플레이트 한 반면에, 외각으로 갈수록 소정의 각도로 기울어지게 형성될 수도 있다. 다시 말해, 각 엘이디 칩(2) 중 특정 지점에 가장 많은 빛을 입사시키는 엘이디 칩(2)으로부터의 입사광이 글라스 기판(1)으로 수직이 반사되도록 하기 위하여 반사체(7)는 외각으로 갈수록 소정의 각도로 기울어지게 형성됨이 바람직하다.

이에 따라 본 발명에 따른 엘이디 램프는 몰드부의 상단에 형성된 패턴에 의해 각 엘이디 칩에서 방사되는 광이 글라스 기판에 수직으로 투과됨과 동시에 몰드부의 상단을 돔 형상과는 달리 평탄하게 제작할 수 있으므로, 엘이디의 부피를 더 줄일 수 있다.

이 실시예에 있어서 반사체(7)는 전술한 실시예와 마찬가지로 구성된다. 즉 반사체(7)는 몰드부(6)를 감싸도록 몰드부(6)의 외주면에 부착되는 캡 형상으로 제작된 것으로, 캡(7)의 내면에는 몰드부(6)를 통과하는 광을 반사시키는 반사 물질이 코팅되어 있다.

이와 같이 몰드부(6)의 외주면을 감싸는 반사체인 캡(7)의 형상은 몰드부(6)의 형상에 대응되게 형성된다. 예를 들어 상술한 바와 같이 몰드부(6)가 돔 형상인 경우 캡 역시 돔 형상으로 형성하는 것이 바람직하다.

이러한 반사체(7)는 상술한 바와 같이 몰드부를 감싸는 캡 형태로 형성될 수도 있을 뿐만 아니라 도 6에 도시된 바와 같이 몰드부(6)의 외주면에 코팅될 수도 있다.

이와 같이 몰드부(6)의 외주면 전체를 감싸도록 반사체(7)가 코팅되는 경우, 반사체(7)의 상면에는 외부로부터 반사체를 보호하는 보호층이 더 구비되도록 하는 것이 바람직하다.

이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 엘이디 램프의 작동 상태를 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 리드(8)를 통해 전원이 인가되면, 인가된 전원은 글라스 기판(1)의 상면에 구비되어 있는 전극(4) 및 금속 와이어(5)를 통해 다수의 엘이디 칩(2)에 인가된다. 이에 따라 글라스 기판에 본딩되어 있는 다수의 엘이디 칩(2)은 서로 상이한 파장의 광을 방출하게 된다.

이 때 본 발명에 따른 엘이디 램프는 적색, 녹색, 청색의 광을 방출하는 다수의 엘이디 칩(2)이 종래의 엘이디 램프와는 달리 엘이디 램프(10) 내부, 즉 엘이디 램프의 후방으로 향하게 배치됨으로써, 이들 엘이디 칩(2)들에서 방사된 서로 상이한 파장의 광이 엘이디 칩(2)의 후방에 패키징되어 있는 몰드부(6)를 통과하면서 혼합되어 엘이디 램프의 후방으로 진행된다. 이렇게 엘이디 램프의 후방으로 진행되는 광은 몰드부(6)의 후방에 구비되어 있는 반사체(7)에 의해 반사되어 다시 몰드부(6)로 입사되어 혼합되면서 글라스 기판(1)이 형성된 엘이디 램프의 전방으로 진행된다.

즉 몰드부(6)의 외주면에 입사되는 광을 반사시키는 반사체(7)가 감싸고 있음에 따라 몰드부(6)를 통해 엘이디 램프(10)의 후방으로 진행하였다가 반사체(7)에 의해 반사되어 다시 전방으로 진행되어 글라스 기판을 통해 외부로 투과되는 것이다.

따라서 본 발명에 따른 엘이디 램프는 몰드부를 통해 다수의 엘이디 칩에서 방사되는 서로 다른 파장의 광이 진행하는 과정에서 혼합됨으로써, 램프에서 방출되는 광의 색을 용이하게 설정할 수 있다. 즉 글라스 기판에 본딩되는 적색 및 녹 색 그리고 청색 엘이디 칩의 개수 및 배열에 따라 백색광 이외에도 다양한 색을 가지는 광을 보다 용이하게 얻을 수 있다.

이상에서 상세하게 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 엘이디 램프는 다수의 엘이디 칩에서 방출되는 서로 상이한 파장의 광이 몰드부 및 반사체에 의해 혼합 반사됨으로써, 백색광을 만드는데 필요한 적색·녹색·청색 엘이디 칩에서 방출되는 삼색의 광을 보다 용이하게 혼합할 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 다수의 엘이디를 조합하는 엘이디 램프의 구조는 글라스 기판에 본딩되는 적색 및 녹색 그리고 청색 엘이디 칩의 개수 및 배열에 따라 백색광 이외에도 다양한 색을 가지는 광을 보다 용이하게 얻을 수 있다.

또한 광이 통과하는 몰드부의 상단에 입사광에 대하여 소정의 각도를 가지는 패턴이 형성됨으로써, 패턴 및 반사체를 통해 몰드부로부터 입사된 광을 글라스 기판에 대하여 수직으로 반사시켜 글라스 기판 전체에 고르게 분포시킬 수 있을 뿐만 아니라 몰드부의 높이를 작게 제작할 수 있으므로 엘이디의 크기를 소형화할 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

Claims (8)

1. 광이 투과되는 글라스 기판(1)과;

   상기 글라스 기판(1)의 상면에 각각 고정되어 서로 상이한 파장의 광을 발광하는 다수의 엘이디 칩(2)과;

   상기 다수의 엘이디 칩(2)에 전원을 공급하는 리드(8)와 상기 다수의 엘이디 칩(2) 각각에 연결된 금속 와이어(5)를 상호 연결하는 전극(4)과;

   상기 다수의 엘이디 칩(2) 및 전극(4)을 커버하도록 글라스 기판(1)의 상면에 패키징된 투명 재질의 몰드부(6)와;

   상기 몰드부(6)를 통해 입사되는 서로 상이한 파장의 광이 상기 글라스 기판(1)으로 반사 진행되도록 상기 몰드부(6)를 감싸는 반사체(7);

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 엘이디를 조합하는 엘이디 램프의 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전극(4)은 투명 재질의 산화인듐주석(Indium-Tin Oxide, ITO) 필름인 것을 특징으로 하는 다수의 엘이디를 조합하는 엘이디 램프의 구조.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 몰드부(6)는 그 선단이 반구의 돔 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 다수의 엘이디를 조합하는 엘이디 램프의 구조.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 반사체(7)는 상기 몰드부를 감싸도록 몰드부(6)의 외주면에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 다수의 엘이디를 조합하는 엘이디 램프의 구조.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 반사체(7)는 상기 몰드부(6)의 외주면에 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 다수의 엘이디를 조합하는 엘이디 램프의 구조.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 몰드부(6)는 상협하광의 원기둥 형상으로 상단에는 상기 엘이디 칩(2) 중 가장 많은 빛을 입사시키는 엘이디 칩(2)으로부터의 입사광이 상기 글라스 기판(1)에 수직으로 조사되도록 입사되는 광에 대하여 소정의 각도를 가지는 패턴(61)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다수의 엘이디를 조합하는 엘이디 램프의 구조.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 반사체(7)는 상기 몰드부를 감싸도록 몰드부(6)의 외주면에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 다수의 엘이디를 조합하는 엘이디 램프의 구조.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 반사체(7)는 상기 몰드부(6)의 외주면에 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 다수의 엘이디를 조합하는 엘이디 램프의 구조.

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