KR100865468B1

KR100865468B1 - 렌즈가 인서트 사출된 ｌｅｄ 모듈 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100865468B1
Application number: KR1020080070764A
Authority: KR
Inventors: 김창열
Original assignee: 원창인젝트엠(주)
Priority date: 2008-07-21
Filing date: 2008-07-21
Publication date: 2008-10-27

Abstract

본 발명은 렌즈가 인서트 사출된 LED 모듈 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 LED가 실장된 PCB 기판 상에 상기 각 LED에 대한 광투과성 피복부가 형성되고 상기 피복부가 연장되어 상기 PCB 기판을 덮는 플랫부를 포함하여 이루어진 렌즈부재가 구비되어 있고, 상기 렌즈부재를 고정하면서 상기 렌즈부재의 피복부를 외부로 노출시키는 외부피복부를 일체로 성형하여 완성함으로써,

조립 생산성 및 방수성이 우수하고 아울러 빛의 산란 및 확산성을 향상시킬 수 있는 렌즈가 인서트 사출된 LED 모듈에 관한 것이다.

이를 구현하기 위하여, 본 발명에 따른 렌즈가 인서트 사출된 LED 모듈은,

수용부를 포함하는 베이스; 상기 베이스의 수용부에 배열되고 복수의 LED가 실장되는 PCB 기판; 상기 베이스와 상기 PCB 기판 사이로 통과하면서 상기 LED에 전원을 공급하는 전원공급선; 및 상기 PCB 기판의 각 LED를 감싸는 광투과성 피복부와, 상기 피복부에서 연장되어 상기 PCB 기판을 감싸는 플랫부를 포함하는 렌즈부재;를 포함하여 이루어져, 상기 렌즈부재의 플랫부를 감싸고 상기 피복부를 외부로 노출시키는 외부피복부가 일체로 성형되는 것을 특징으로 한다.

LED 모듈, 조명구, 렌즈, 광투과성 피복부, 인서트 사출

Description

렌즈가 인서트 사출된 ＬＥＤ 모듈 및 그 제조방법{LED MODULE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

잘 알려진 바와 같이, LED는(luminescent diode)(발광다이오드) 반도체의 p-n 접합구조를 이용하여 주입된 소수캐리어(전자 또는 양공)를 만들어내고, 이들의 재결합(再結合)에 의하여 발광시키는 것으로서, 기존 광원에 비해 에너지 절감 효과가 뛰어나고 거의 반영구적으로 사용할 수 있어 차세대 광원으로서 각광받고 있 다.

또한 최근 휘도 및 가격 문제가 개선되면서 응용시장이 산업 전반으로 확산 되고 있으며, 대표적으로는 LCD분야와 차량램프 등을 예로 들 수 있다.

상기 LED에서 발산되는 빛을 산란 또는 확산시킬 수 있도록 하는 기술로는,

대한민국등록실용신안 제20-0393510호 (2005.08.16, 등록) "엘이디용 고출력 렌즈장치"가 제시된바,

상기 등록실용신안은 LED가 실장된 PCB 기판이 수용되는 하우징이 구비되며, 상기 하우징의 상단 둘레면을 따라 적어도 한 개 이상의 돌기들이 돌출 형성되고, 상기 렌즈의 둘레면에 상기 돌기에 각각 걸려지는 걸림홈을 가지는 플랜지부가 연장 형성되도록 구성하였다.

상기 렌즈는 크기가 매우 소형이기 때문에 상호 간의 조립은 수작업으로 이루어지는 것이 일반적이고,

상기 렌즈의 조립이 수작업으로 이루어지면 상기 플랜지부의 걸림홈을 통해 작업의 정확성을 어느 정도 기대할 수 있으나,

복수의 LED가 실장된 PCB 기판에서 적용하기에는 작업 시간이나 작업 인력 소요가 많고 조립 생산성이 여전히 떨어져 제품 단가의 상승을 유발하게 된다.

그리고, 상기 등록실용신안에서는 도시되어 있지 않으나 LED에 렌즈가 구비된 상태에서 렌즈의 고정을 위하여 외부피복부가 결합되는데, 상기 외부피복부와 상기 렌즈 결합면에는 틈새가 생기게 되고, 이 틈새로 빗물 등의 이물질이 유입되며, 유입된 이물질은 LED와 렌즈 결합면 사이로 유입이 되어 LED 및 PCB 기판의 손 상을 일으키게 된다.

본 발명은 PCB 기판에 실장된 복수의 LED에 대한 광투과성 피복부와 이에 연장된 플랫부가 형성되어 이루어진 렌즈부재가 구비되어 있어 조립 생산성 향상 및 충진재와 더불어 완벽한 방수 처리를 가능케 하는 렌즈가 인서트 사출된 LED 모듈 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 본 발명은 렌즈부재의 피복부를 반구부와 이에 돌출 연장된 확장부로 이루어지게 하거나, 반구부의 구면을 비구면으로 이루어지게 하여 LED 빛의 산란 및 확산성을 향상시키는 렌즈가 인서트 사출된 LED 모듈 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 해결 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 렌즈가 인서트 사출된 LED 모듈은,

복수의 LED가 실장되는 PCB 기판;

상기 PCB 기판이 배열되는 수용부, 상기 수용부에 형성된 방수용 충진재 주입홀, 상기 PCB 기판을 위한 고정가이드, 그리고 상기 PCB 기판의 LED에 대한 방열공을 포함하는 베이스;

상기 베이스와 상기 PCB 기판 사이로 통과하면서 상기 LED에 전원을 공급하 는 전원공급선; 및

상기 PCB 기판의 각 LED를 감싸는 광투과성 피복부와, 상기 피복부에서 연장되어 상기 PCB 기판을 감싸는 플랫부를 포함하는 렌즈부재;

를 포함하여 이루어져,

상기 렌즈부재의 플랫부를 감싸고 상기 피복부를 외부로 노출시키는 외부피복부가 일체로 성형되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 일 예로서의 상기 렌즈부재의 피복부는

상기 LED를 감싸는 반구(半球)부, 그리고

상기 반구부의 정점에서 연장 돌출된 확장부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

그리고, 다른 예로서의 상기 렌즈부재의 피복부는

상기 LED를 감싸는 반구(半球)부로 이루어지되,

상기 반구부는 비구면(非球面)인 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 베이스의 수용부는 상기 주입홀을 통해 주입된 충진재가 상기 PCB 기판의 측면 및 저면, 그리고 상기 렌즈부재의 측면까지 유입되도록 안내하는 충진공간부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 LED 모듈의 렌즈 인서트 사출 제조방법은,

수용부를 포함하는 베이스를 제공하는 단계;

복수의 LED가 실장된 PCB 기판을 제공하는 단계;

상기 사출 성형된 베이스를 지그(jig)에 물리고 수용부에 전원공급선을 배열하고 그 상부로 상기 PCB 기판을 올려놓고 통전용 볼트로써 상기 PCB 기판과 상기 전원공급선을 연결하는 단계;

상기 PCB 기판의 각 LED를 감싸는 광투과성 피복부와, 상기 피복부에서 연장되는 플랫부로 이루어진 렌즈부재를 제공하는 단계; 및

상기 렌즈부재를 상기 PCB 기판에 올려놓고 인서트 사출 성형기를 통해 용융수지를 주입하여 상기 렌즈부재의 플랫부를 감싸면서 상기 피복부를 외부로 노출시키도록 하여 일체로 성형하는 단계;

를 포함하여 이루어진다.

마지막으로, 상기 베이스에 형성된 방수용 충진재 주입홀로 충진재를 주입하여 상기 PCB 기판 및 상기 렌즈부재에 대한 방수 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 렌즈가 인서트 사출된 LED 모듈 및 그 제조방법은,

첫째, 복수의 LED가 실장된 PCB 기판 상에 배열되되, 상기 각 LED에 대한 광 투과성 피복부가 일체로 형성된 하나의 세트인 렌즈부재가 구비되어 있어, 기존의 각 LED 당 하나의 피복부가 형성되어 있는 것에 반해 조립 생산성이 우수한 효과를 가진다.

둘째, 하나의 세트인 렌즈부재가 PCB 기판 상에 배열되고 이에 외부피복부가 일체로 성형됨으로써, 기존에 비해 방수 처리가 우수한 효과를 가진다.

셋째, 렌즈부재의 피복부가 반구부와 이에 돌출 연장된 확장부로 이루어지거나 비구면으로 이루어져 있어 LED 빛의 산란 및 확장성을 향상시키는 효과를 가진다.

넷째, 베이스의 수용부 내에 충진재의 원활한 유입을 위한 충진공간부와 상기 충진공간부로 주입된 충진재의 리크(leak)를 방지하면서 렌즈부재의 움직임을 제한하는 절곡부가 형성되어 있어, 외부피복부 성형시 정확한 공정 처리가 이루어질 수 있도록 하는 효과를 가진다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 LED 모듈을 나타낸 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 LED 모듈을 나타낸 결합 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 LED 모듈에서 외부피복부가 일체로 성형되는 공정을 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 LED 모듈에서 렌즈부재의 피복부를 나타낸 단면도 및 요부평면도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 렌즈가 인서트 사출된 LED 모듈은,

크게 베이스(10), PCB 기판(20), 전원공급선(30) 및 렌즈부재(40)로 나누어진다.

상기 베이스(10)는

내부에 수용부(11)가 형성되고, 상기 수용부(11)의 상단 테두리에는 절곡부(12)가 형성되어 이루어진다.

그리고, 상기 PCB 기판(20) 및 상기 전원공급선(30)에 대한 방수용 충진재 주입홀(111), 상기 수용부(11)에 배열되는 상기 PCB 기판(20)을 위한 고정가이드(112), 그리고 상기 PCB 기판(20)의 LED(21)에 대한 방열공(113)을 더 포함한다.

여기서, 상기 절곡부(12)는 상기 수용부(11)에 배열되는 상기 렌즈부재(40) 측면과 접하게 형성되어 있어 후술할 외부피복부(50)가 성형 공정에서 상부에서 용융 수지가 주입될 때에 상기 PCB 기판(20) 내로 유입되지 않도록 하기 위함이며,

또한 상기 주입홀(111)로 충진재(111a)를 주입하게 될 때에 상기 렌즈부재(40) 상부로 유입되지 않도록 하기 위함이다.

아울러 상기 렌즈부재(40)가 상기 PCB 기판(20) 상에 배열될 때에 가이드 역할을 하게 되고, 상기 렌즈부재(40)의 움직임을 제한토록 하기 위함이다.

그리고, 상기 베이스(10)의 수용부(11)는 상기 주입홀(111)을 통해 주입된 충진재(111a)가 상기 PCB 기판(20)의 측면 및 저면, 그리고 상기 렌즈부재(40)의 측면까지 유입되도록 안내하는 충진공간부(114)를 더 포함한다.

따라서, 상기 충진공간부(114)를 통해 충진재(111a)의 원활한 주입이 이루어짐은 물론, 완벽한 방수를 보장할 수 있게 된다. 그리고, 이를 위하여 상기 베이스(10)의 수용부(11)에 배열되는 고정가이드(112)는 상기 수용부(11) 바닥면과 이격되는 단턱(112a)이 형성되어 있어, 상기 PCB 기판(20)에 형성된 고정홀(22)이 상기 고정가이드(112)에 끼워지다가 상기 단턱(112a)에 안착됨으로써,

상기 베이스(10)의 수용부(11) 바닥면과 상기 PCB 기판(20)이 이격되어 있어 상기 베이스(10)의 저면에 형성된 주입홀(111)로 충진재(111a)의 원활한 주입을 가능케 한다.

그리고, 상기 방열공(113)은 상기 수용부(11)에 배열된 상기 PCB 기판(20)의 LED(21)가 위치한 지점과 일직선상인 상기 수용부(11)에 관통 형성되어 있어 좀 더 원활한 방열이 이루어지게 된다.

그리고, 상기 충진재(111a)로는 에폭시나 실리콘 등의 화학 수지를 선택하는 것이 바람직하다.

상기 PCB 기판(20)은

상기 베이스(10)의 수용부(11)에 배열되고,

복수의 LED(21)가 실장되며,

상기 베이스(10)의 고정가이드(112)에 끼워지는 고정홀(22)이 형성되고,

상기 LED(21)와 리드선을 통해 연결된 볼트공(23)이 형성되어 이루어진다.

상기 볼트공(23)은 상기 전원공급선(30)과의 통전을 위한 통전용 볼트(24)가 체결됨으로써, 상기 전원공급선(30)으로 공급된 전원이 상기 PCB 기판(20) 및 상기 LED(21)에 공급되어 진다.

그리고, 이를 위하여 상기 전원공급선(30)이 상기 PCB 기판(20)의 볼트공(23)에 정확히 위치할 수 있도록 하면서 상기 통전용 볼트(24)의 볼팅 작업시 움직임을 제한하기 위하여 상기 베이스(10)의 수용부(11)에는 지지가이드(115)를 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 전원공급선(30)은

상기 베이스(10)와 상기 PCB 기판(20) 사이로 통과하면서 상기 LED(21)에 전원을 공급하게 되는데,

상기 전원공급선(30)의 외부전원공급부와 연결되고, 상기 베이스(10)의 지지가이드(115)에 삽입 지지된 상태에서 이 상부로 상기 PCB 기판(20)이 올려지고,

상기 PCB 기판(20)의 볼트공(23)을 통해 통전용 볼트(24)로써 상기 전원공급선(30)에 관통 체결되어 통전이 이루어지게 된다.

이때, 관통 체결 공정시 원활한 체결을 위하여, 상기 전원공급선(30)이 상기 지지가이드(115)에 삽입되기 전에 상기 PCB 기판(20)의 볼트공(23)과 대응되는 위치에 해당하는 영역의 피복을 벗겨내는 공정을 먼저 실시한 다음,

상기 지지가이드(115)에 삽입함으로써, 상기 볼트(24)와 상기 전원공급선(30)과의 원활한 체결을 기대할 수 있게 된다.

상기 렌즈부재(40)는

상기 PCB 기판(20)의 각 LED(21)를 감싸는 광투과성 피복부(41)와, 상기 피복부(41)에서 연장되어 상기 PCB 기판(20)을 감싸는 플랫부(42)를 포함하여 이루어지고,

상기 렌즈부재(40)의 플랫부(42)를 감싸고 상기 피복부(41)를 외부로 노출시키는 외부피복부(50)가 일체로 성형됨으로써, 상기 렌즈부재(40)에 대한 인서트 사출 성형이 이루어진다.

도 3을 참조하면, 일 예로서 상기 렌즈부재(40)의 피복부(41)는

상기 LED(21)를 감싸는 반구(半球)부(411), 그리고

상기 반구부(411)의 정점에서 연장 돌출된 확장부(412)를 포함하여 이루어진다.

도 4의 "A"는 상기 반구부(411')의 구면을 육각면이 상하좌우로 연결된 형상의 비구면을 나타낸 요부평면도이고, 도 4의 "B"는 상기 반구부(411')의 구면을 삼각면이 상하좌우로 연결된 형상의 비구면을 나타낸 요부평면도이다.

이를 참조하여, 다른 예로서 상기 렌즈부재(40)의 피복부(41)는

상기 LED(21)를 감싸는 반구(半球)부(411')로 이루어지되,

상기 반구부(411')는 비구면(非球面)을 이룬다. 즉, 상기 반구부(411')의 구면을 삼각 또는 사각 또는 오각 등의 다각면이 서로 연결된 형상으로 제작하여 빛의 조사 범위를 확장하고 시인성 향상을 기대할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 따른 렌즈가 인서트 사출된 LED 모듈의 제조방법은,

도 3을 참조하면,

수용부(11)를 포함하는 베이스(10)를 사출 성형하여 제공하는 단계;

복수의 LED(21)가 실장된 PCB 기판(20)을 제공하는 단계;

상기 사출 성형된 베이스(10)를 지그(jig)에 물리고 수용부(11)에 전원공급선(30)을 배열하고 그 상부로 상기 PCB 기판(20)을 올려놓고 통전용 볼트(24)로써 상기 PCB 기판(20)과 상기 전원공급선(30)을 연결하는 단계;

상기 PCB 기판(20)의 각 LED(21)를 감싸는 광투과성 피복부(41)와, 상기 피복부(41)에서 연장되는 플랫부(42)로 이루어진 렌즈부재(40)를 제공하는 단계; 및

상기 렌즈부재(40)를 상기 PCB 기판(20)에 올려놓고 인서트 사출 성형기(1)의 하부금형(1b)에 수용시키고, 구동수단에 의하여 상부금형(1a)이 하강하여 상기 하부금형(1b)에 접하게 되며, 상기 상부금형(1a)에 형성된 주입구를 통해 용융수지를 주입하여 상기 렌즈부재(40)의 플랫부(42)를 감싸면서 상기 피복부(41)를 외부로 노출시키도록 하여 일체로 성형하는 단계;

를 포함하여 이루어진다.

성형이 완료되면 상기 상부금형(1a)은 구동수단에 의하여 상승하게 되고, 상기 하부금형(1b)으로부터 완성품인 LED 모듈을 탈거하게 된다.

여기서, 상기 베이스(10)에 형성된 방수용 충진재 주입홀(111)로 충진 재(111a)를 주입하여 상기 PCB 기판(20) 및 상기 렌즈부재(40)에 대한 방수 처리하는 단계를 더 포함하게 된다.

상기 제조 공정을 거쳐 완성된 LED 모듈은 베이스(10)의 저면에 양면테이프 등을 이용하여 장착대상물에 부착하여 사용하게 되고,

상기 베이스(10)의 일단(一端)에 돌출 형성된 결합홀(13)을 통해 장착대상물과의 결합력 향상을 기대할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 "렌즈가 인서트 사출된 LED 모듈 및 그 제조방법"을 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 LED 모듈을 나타낸 분해 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 LED 모듈을 나타낸 결합 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 LED 모듈에서 외부피복부가 일체로 성형되는 공정을 나타낸 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 LED 모듈에서 렌즈부재의 피복부를 나타낸 단면도 및 요부평면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 베이스

11 : 수용부

111 : 주입홀 111a : 충진재

112 : 고정가이드 112a : 단턱

113 : 방열공 114 : 충진공간부

115 : 지지가이드

12 : 절곡부

13 : 결합홀

20 : PCB 기판

21 : LED 22 : 고정홀

23 : 볼트공 24 : 볼트

30 : 전원공급선

40 : 렌즈부재

41 : 피복부 42 : 플랫부

50 : 외부피복부

Claims

복수의 LED가 실장되는 PCB 기판;

상기 PCB 기판이 배열되는 수용부, 상기 수용부에 형성된 방수용 충진재 주입홀, 상기 PCB 기판을 위한 고정가이드, 그리고 상기 PCB 기판의 LED에 대한 방열공을 포함하는 베이스;

상기 베이스와 상기 PCB 기판 사이로 통과하면서 상기 LED에 전원을 공급하는 전원공급선; 및

상기 PCB 기판의 각 LED를 감싸는 광투과성 피복부와, 상기 피복부에서 연장되어 상기 PCB 기판을 감싸는 플랫부를 포함하는 렌즈부재;

를 포함하여 이루어져,

상기 렌즈부재의 플랫부를 감싸고 상기 피복부를 외부로 노출시키는 외부피복부가 일체로 성형되는 것을 특징으로 하는 렌즈가 인서트 사출된 LED 모듈.
제 1항에 있어서, 상기 렌즈부재의 피복부는

상기 LED를 감싸는 반구부, 그리고

상기 반구부의 정점에서 연장 돌출된 확장부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 렌즈가 인서트 사출된 LED 모듈.
제 1항에 있어서, 상기 렌즈부재의 피복부는

상기 LED를 감싸는 반구부로 이루어지되,

상기 반구부는 비구면인 것을 특징으로 하는 렌즈가 인서트 사출된 LED 모듈.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 베이스의 수용부는

상기 주입홀을 통해 주입된 충진재가 상기 PCB 기판의 측면 및 저면, 그리고 상기 렌즈부재의 측면까지 유입되도록 안내하는 충진공간부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈가 인서트 사출된 LED 모듈.
수용부를 포함하는 베이스를 제공하는 단계;

복수의 LED가 실장된 PCB 기판을 제공하는 단계;

상기 사출 성형된 베이스를 지그(jig)에 물리고 수용부에 전원공급선을 배열하고 그 상부로 상기 PCB 기판을 올려놓고 통전용 볼트로써 상기 PCB 기판과 상기 전원공급선을 연결하는 단계;

상기 PCB 기판의 각 LED를 감싸는 광투과성 피복부와, 상기 피복부에서 연장 되는 플랫부로 이루어진 렌즈부재를 제공하는 단계; 및

상기 렌즈부재를 상기 PCB 기판에 올려놓고 인서트 사출 성형기를 통해 용융수지를 주입하여 상기 렌즈부재의 플랫부를 감싸면서 상기 피복부를 외부로 노출시키도록 하여 일체로 성형하는 단계;

를 포함하여 이루어진 LED 모듈의 렌즈 인서트 사출 제조방법.
제 5항에 있어서,

상기 베이스에 형성된 방수용 충진재 주입홀로 충진재를 주입하여 상기 PCB 기판 및 상기 렌즈부재에 대한 방수 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 모듈의 렌즈 인서트 사출 제조방법.