KR100898314B1

KR100898314B1 - 가로등에 연결되는 헤드 어셈블리

Info

Publication number: KR100898314B1
Application number: KR1020080058419A
Authority: KR
Inventors: 조연수; 이창원; 조경민; 이병락; 김성태
Original assignee: (주)썬웨이브
Priority date: 2008-06-20
Filing date: 2008-06-20
Publication date: 2009-05-20

Abstract

본 발명은 가로등에 연결되는 헤드 어셈블리에 관한 것으로, 가로등에 연결되는 헤드 어셈블리를 구성함에 있어서, 상기 헤드 어셈블리는, 헤드 커버와;

상기 헤드 커버의 하부에 위치하여 고정수단에 의해 고정되는 투명체로 된 글러브와; 상기 헤드 커버 하부에 장착 고정되어 전원을 공급하고 제어하는 전력공급장치와; 상기 전력공급장치와 상기 글러브 사이에 위치하여 고정되며 중앙부에 개구부가 형성된 방열판과; 상기 방열판의 중앙부에 위치하여 전면이 상기 글러브 방향으로 향하여 돌출되어 고정되되, 중앙부에는 평면부를 형성하고, 상기 평면부의 양측으로 연결되는 한 쌍의 경사면부와, 상기 경사면부 각각의 일측 단부에 연장된 플랜지로 마련된 프레임과; 상기 프레임의 평면부와 경사면부가 상기 글러브 방향으로 향한 외부면에 각각 체결 조립되어 엘이디에 전기적 연결을 위한 연결회로가 형성된 복수 개의 기판과; 상기 기판에 소정 간격으로 장착되어 발광되도록 4핀 타입의 리드 프레임과, 상기 리드 프레임 상부에 안착되는 반도체 칩과, 상기 반도체 칩이 내장되게 상기 리드 프레임 상부로 몰딩 처리된 몰딩부를 포함하여 마련된 엘이디 패키지와; 상기 기판과 상기 리드 프레임의 상부면 사이에 장착되어 칩에서 발열되는 열을 방열시키는 방열부와; 상기 기판과 프레임 사이에 설치되어 방열 및 기판의 쇼트 방지를 위한 방열패드;를 포함한다.

이에 의해 본 발명은 엘이디의 점등시 발생하는 열을 신속히 방출하여 저전력에서도 고출력의 광량을 방사하며 또한, 기존의 엘이디패치지 대비 2배 이상의 전류를 인가하는 고출력 엘이디 패키지를 가로등에 적용함으로써 가로등에 장착되는 엘이디의 수량을 줄이면서 전력량도 함께 줄일 수 있어서 경제적인 측면에서 도움이 될 뿐만 아니라 가로등 제조 원가도 절감할 수 있다.

가로등, 칩, 엘이디, 방열부, 방열패드, 기판

Description

가로등에 연결되는 헤드 어셈블리{Head assembly for street lamp}

본 발명은 가로등에 연결되는 헤드 어셈블리에 관한 것으로, 보다 구체적으로 설명하면, 넓은 지향각과 좁은 지향각을 가지는 광원용 고효율 파워 엘이디( LED)가 혼합되어 장착된 기판(PCB)을, 가로등의 헤드에 설치되면서 양측으로 경사면이 형성된 접시형 프레임의 각 면에 결합하여 가로등의 직하면 조도는 물론 가로등의 양측으로 비춰지는 측면조도도 함께 향상시키는 한편, 엘이디 칩에서 발열되는 열을 신속히 방열되게 방열부 및 방열패드를 장착하여 저전력으로 고효율의 광량이 방사되게한 가로등의 헤드 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로 엘이디는 긴 수명, 저 전력 구동 등의 경제적인 장점뿐만 아니라 수은을 사용하지 않는 친환경적 장점 및 반도체 기술로써 쉽게 제어가 가능한 장점 등으로 인해 점차 그 수요를 늘리는 추세에 있다.

엘이디가 조명용으로 적용되기 시작한 것은 2000년대 초반 휴대폰의 키패드에 백라이트로 적용되면서 시작되었다고 할 수 있으며, 당시에는 발광효율이 좋지 않았지만 최근에는 발광효율이 백열등의 6배까지 향상되는 등 현저한 기술발달을 거듭하면서 본격적인 조명시장의 진입을 눈앞에 두고 있는 실정이다.

하지만 엘이디를 이용한 조명은 현재 100 lm/W 수준의 광변환효율의 150 lm/W 수준으로 향상 및 총 시스템의 효율, 광변환 비용(cent/lm)의 개선, 발광시 발생하는 열의 처리 문제 등의 기술적 경제적 과제의 해결이 요구되는 것이 현실이나 현재의 발전 추세를 감안할 때 2012년까지는 이러한 문제의 해결과 더불어 본격적인 조명시장이 열릴 것으로 예측되고 있다.

이와 같은 예상은 주로 일반 조명 분야의 문제점과는 달리 가로등 분야는 경제적 부분 및 기술적인 부분에서 기로의 제품을 대체할 수준에 이르고 있으며 상용화를 위한 검토 및 검증이 활발하게 진행 중에 있다.

이러한 엘이디 가로등의 상용화에 있어 가장 중요한 선결 요소는 크게 광도와 열문제의 해결을 통한 신뢰성 확보라는 기술적인 부분과 경제적인 부분이라 할 수 있다.

현재 개발되고 있는 엘이디의 광효율은 형광등 수준인 1W당 70루멘~100루멘(광속 단위) 정도로 알려져 있다.

엘이디의 급속한 기술개발 속도에 비춰볼 때, 조만간 도로조명에 접목하는데 큰 무리가 없을 것이라 판단되나, 엘이디는 빛이 사방팔방으로 뻗지 않고, 앞으로 곧게 나간다는 게 특징으로 인해 불빛은 눈에 거슬릴 정도로 매우 뚜렷하여 별도 조치 없이 가로등에 접목할 경우, 우려할 만한 결과가 필연적으로 나올 수밖에 없는 문제가 발생하거나 가로등 바로 아랫부분만 밝고, 등주 사이 노면은 매우 어두워지는 등의 문제를 가지고 있으며, 이처럼 밝고 어두운 구간이 반복적으로 노면에 드리워질수록 운전 중 착각을 일으킬 공산이 커지며, 이는 교통사고를 유발하는 요 인으로 작용할 수도 있다.

이와 같은 문제점을 전체적으로 고려하면 현재까지 개발된 실외용 엘이디조명기구는 높이 6m 수준으로 이마저도 가격이 대당 50만원 이상(등주 제외)이라 경제성이 크게 떨어진다.

이를 위해서는 엘이디는 소위‘옵틱’이라고 광학 설계를 통한 문제점 해결이 절실한 상황이며, 이 옵틱 가공기술 보유 여부가 실외용 조명분야의 시장 안착화를 결정짓는 변수가 될 것이다.

또한, 엘이디는 발광시 발열하는 문제로 인해 열화에 의한 신뢰성 저하가 가장 큰 문제점으로 발광시 발생하는 열을 방출시켜 엘이디 칩 접합부(LED Chip Junction)의 온도가 80℃ 미만을 유지하도록 하는 것이 신뢰성 확보를 위한 통상적인 개념이나 점차 고 출력화가 요구되면서 인가하는 전력량이 증가하고 인가된 에너지 대비 열로 소모되는 에너지가 85%이상인 점을 감안하면 이의 열 방출을 해결하는 것이 역시 점점 복잡하고 어려운 문제가 되고 있다.

이러한 문제점이 해결되어 차후, 2020년까지 반도체 엘이디 조명이 대체 광원으로 50%정도가 대체된다면 세계 총 소비전력의 25% 정도가 절약될 것으로 예상되고, 엘이디 산업 측면에서 차세대 조명용 후보 광원으로 평가받는 엘이디는 에너지 고갈 및 환경오염의 위기를 대응하는 전략적 기반기술 산업이 될 것이며, 엘이디는 에너지 변환효율이 높아 전기에너지 절감에 유리하여 조명을 필요로 하는 가전기기, 자동차, 건축, 의료기기 등 산업 전반에 걸쳐 응용되는 산업으로 자리 잡게 될 것이다.

엘이디 가로등 분야의 기술은 크게 광원의 SOURCE인 고출력 엘이디, 엘이디의 발광 시 발생하는 열의 처리, 바닥면의 일정한 조도를 위한 지향성 그리고 엘이디의 구동을 제어하는 전력인가단의 파워 및 컨버터(Power and Convertor) 등의 기술로 분류할 수 있다.

엘이디분야의 경우 짧은 역사와 요구 수준에 미치지 못하는 파워(power)로 인해 그 동안은 기술개발의 주요현안은 인가된 전류를 최대한 광으로 전환하는 효율을 높이기 위한 칩(chip)이나 박막 제조기술 개발이 주요한 과제였으나 최근 급격한 산업의 팽창과 더불어 많은 기술적 진보를 통한 노력으로 칩(chip)을 통한 성능개선은 일정부분에 도달하게 되었고, 이제는 패키지의 개선을 통한 광 인출 효율을 증가시킬 수 있는 방법들이 활발하게 개발되고 있는 실정이다.

이와 같은 엘이디 패키지의 기능은 외부와의 전기적 접속, 외부로부터의 기계적, 전기적, 환경적 요인에 대한 보호, 열확산, 발광 효율의 증대화, 지향성의 적정화 등을 들 수 있다.

엘이디 패키지 기술은 가장 오래된 방법인 THT(Through Hole Type)과 SMD(Surface Mount Device)방법으로 구분되어지며, 최근의 추세는 주로 휴대폰에 적용되어 진행된 엘이디 기술의 발달을 대변하듯이 주로 작업이 편리한 SMD Type으로의 개발 및 생산이 주를 이루고 있다.

하지만 SMD Type의 경우 양산성 및 조립성이 뛰어나지만 소형화에 따른 열방출 특성이 낮고, 지향성을 조절하지 못하는 치명적인 문제점으로 인해 최근에는 고출력 파워(power) 패키지를 중심으로 SMD Type에 렌즈를 부착하여 지향성을 가지는 제품이 출시되고 있으나 근본적인 해결책이 되지 못하고 있는 현실이다.

이와 같은 지향 특성은 가로등의 설계에 있어 소비 전력량을 결정하는 가장 중요한 요소로서 엘이디에서 방사하는 광량의 단위인 루멘(lm)이 아닌 밝기의 단위인 칸델라(cd) 또는 룩스(lux)로 환산해보면 쉽게 알 수 있다.

1 lm = 1 cd x Sr = 1 lux x m²으로 표현되는데 밝기의 기준인 룩스의 개념은 결국 방사하는 지향각에 의존함을 알 수 있으며 이를 각도에 따라 1 lm을 방사하는 엘이디가 일정한 지점에서 몇 cd가 되는지를 계산하면 확연히 이를 확인할수 있다.

각도에 따른 lm/cd를 도식화하면 도 29의 그래프와 같은 형태로 나타난다.

그래프에서 확인할 수 있는 바와 같이 1 lm의 광량을 방사하는 엘이디를 SMD Type 엘이디으로 제작하면 이의 방사각도가 120~150도임을 감안할 경우 0.2~0.3 cd의 밝기이나 이를 30~60도의 각도로 방사하도록 하면 1~2.5cd의 밝기를 나타낸다.

즉, 가로등에 주로 요구되는 30~60도의 지향성(높이 대비 넓이)을 감안하면 엘이디에 지향성을 주는 것만으로도 동일한 광량을 방사하는 엘이디를 사용한다고 가정할 때 엘이디의 개수 또는 소비되는 전력량을 5배 가까이 줄일 수 있다.

또한, 가로등의 설계에 있어 가장 중요한 요소는 지표면에서 조도의 균일도로서 단지 하나의 지향 특성을 가지는 엘이디만으로 외곽부분의 조도를 충족시키기 위해서 지나치게 많은 수량의 엘이디와 많은 소비전력이 요구되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 극복하기 위하여 방사면에 경사각을 주어 일정한 각도로 방사하도록 하는 기술들이 개발되고 있으나 이 역시 엘이디의 수량이 늘어나거나 또는 소비되는 전력량이 월등히 늘어나는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은,

엘이디의 점등시 발생하는 열을 신속히 방출하여 저전력에서도 고출력의 광량을 방사하며, 기존 가로등의 안정기를 제거함으로써 우천시의 감전사고등 안전사고를 예방할수 있고, 가로등의 지주와 지주 사이의 지표면 위치에 따른 밝기 차이를 최소화하고 눈부심을 최소화하여 교통사고를 예방할 수 있게 한데 그 목적을 둔 것이다.

또 다른 목적은, 기존 엘이디패키지 제품대비 2배 이상의 전류를 인가하는 고출력 엘이디 패키지를 가로등에 적용함으로써 가로등에 장착되는 엘이디의 수량을 줄이면서 전력량도 함께 줄일 수 있어서 경제적인 측면에서 도움이 될 뿐만 아니라 가로등 제조 원가도 절감할 수 있도록 한데 목적을 둔 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

가로등에 연결되는 헤드 어셈블리를 구성함에 있어서,

상기 헤드 어셈블리는,

헤드 커버(10)와;

상기 헤드 커버(10)의 하부에 위치하여 고정수단에 의해 고정되는 투명체로 된 글러브(20)와;

상기 헤드 커버(10) 하부에 장착 고정되어 전원을 공급하고 제어하는 전력공급장치(30)와;

상기 전력공급장치(30)와 상기 글러브(20) 사이에 위치하여 고정되며 중앙부에 개구부(41)가 형성된 방열판(40)과;

상기 방열판(40)의 중앙부에 위치하여 전면이 상기 글러브(20) 방향으로 향하여 돌출되어 고정되되, 중앙부에는 평면부(51)를 형성하고, 상기 평면부(51)의 양측으로 연결되는 한 쌍의 경사면부(52)와, 상기 경사면부(52) 각각의 일측 단부에 연장된 플랜지(53)로 마련된 프레임(50)과;

상기 프레임(50)의 평면부(51)와 경사면부(52)가 상기 글러브(20) 방향으로 향한 외부면에 각각 체결 조립되어 엘이디에 전기적 연결을 위한 연결회로가 형성된 복수 개의 기판(60)과;

상기 기판(60)에 소정 간격으로 장착되어 발광되도록 4핀 타입의 리드 프레임(71)과, 상기 리드 프레임(71) 상부에 안착되는 반도체 칩(72)과, 상기 반도체 칩(72)이 내장되게 상기 리드 프레임(71) 상부로 몰딩 처리된 몰딩부(73)를 포함하여 마련된 엘이디 패키지(70)와;

상기 기판(60)과 상기 리드 프레임(71)의 상부면 사이에 장착되어 칩에서 발열되는 열을 방열시키는 방열부(80)와;

상기 기판(60)과 프레임(71) 사이에 설치되어 방열 및 기판(60)의 쇼트 방지 를 위한 방열패드(90)로 마련된다.

여기서, 상기 엘이디 패키지(70)의 리드 프레임(71)은 일측단자를 형성하는 제1리드(77a) 및 제2리드(77b)와, 상기 제1리드(77a) 및 제2리드(77b)에 대향되게 마련되어 타측 단자를 구성하는 제3리드(77c) 및 제4리드(77d)를 포함하되 상기 제4리드(77d)는 상기 제1리드(77a)를 향하여 증가된 방열면적을 갖는 제1연장부(74a)와, 상기 제1연장부(74a)에서 절곡 연장되어 반도체 칩이 안착되는 상부면을 형성한 제2연장부(74b)와, 상기 제2연장부(74b)에서 상기 제2리드(77b) 및 제3리드(77c) 사이로 연장 형성된 제3연장부(74c)를 포함할 수 있다.

상기 리드 프레임(71)은 절곡이 용이하도록 제1연장부(74a)와 제2연장부(74b) 사이 및 제2연장부(74b)와 제3연장부(74c) 사이에 절결홈(75)을 형성할 수 있다.

상기 리드 프레임(71)은 제1, 3연장부(74a)(74c)에 각각 돌출부(76)를 형성하여 방열부(80)의 측벽을 협지시켜 서로 일체로 되게 할 수 있다.

상기 리드 프레임(71)의 각각의 리드(77a)(77b)(77c)(77d)에는 기판(60)과 리드 프레임(71) 상부면 사이에 소정 간격이 유지되도록 스토퍼(78)가 각각 형성할 수도 있다.

상기 방열판(40)은 중앙부에 개구부(41)를 형성하여 상기 프레임(50)의 플랜지(53)를 상기 개구부(41)로 삽입하여 나사로 결합 고정되게 할 수 있다.

상기 프레임(50)의 경사면부(53)는 30~60도 각도로 경사지게 설치할 수 있다.

상기 프레임(50)은 알루미늄재질로 엘이디 칩(72)에서 발열되는 열을 상기 방열부(80)와 함께 방열되게 할 수 있다.

상기 반도체 칩(72)은 청색과 황색칩을 1:1 ~ 1:2 비율로 장착한 다음 전류비를 1;2~1:4 비율로 인가하여 백색광을 구현되게 할 수 있다.

상기 반도체 칩(72)은 녹색과 오렌지색 칩을 1:1 ~ 1:2 비율로 장착한 다음 전류비를 1;2~1:4 비율로 인가하여 백색광을 구현되게 할 수 있다.

상기 몰딩부(73)는 1차 실리콘 몰딩부와 2차 에폭시 몰딩부로 형성된 이중 몰딩(70a)을 적용할 수 있다.

상기 몰딩부(73)는 실리콘:확산제 또는 형광체의 혼합비율이 1:0.05~1의 비율로 혼합하여 형성할 수 있다.

상기 몰딩부(73)는 에폭시:확산제 또는 형광체의 혼합비율이 1:0.05~1의 비율로 혼합하여 형성할 수 있다.

상기 몰딩부(73)는 상부가 오목렌즈 형상으로 형성되어 서로 다른 칩에서 나오는 색상이 오목렌즈 형상의 몰딩부 표면을 통해 굴절되어 빛이 중앙으로 모이면서 혼색되어 백색광을 구현되게 할 수 있다.

상기 몰딩부(73)는 상기 칩이 안착된 요홈의 상부에 오목렌즈 형상의 몰딩부(73b)를 추가 설치하여 서로 다른 칩에서 나오는 색상이 혼색되어 백색광을 구현되게 할 수 있다.

한편, 상기 방열부(80)는 원통형 또는 육면체형, 나사형, 주름진 관형 중에서 어느 하나를 선택하여 마련할 수 있다.

상기 방열부(80)는 구리 또는 알루미늄, 또는 열전도성 플라스틱, 열전도성 세라믹 중에서 어느 하나를 선택하여 마련할 수 있다.

상기 방열부(80)는 외부 둘레에 방열면적을 증가시키도록 요철부를 형성할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명인 가로등에 연결되는 헤드 어셈블리는,

첫째, 광원용 엘이디(LIGHT EMITTING DIODE)가 장착된 양측 프레임면을 경사되게 설치하여 방사각을 20 ~ 60°정도로 형성되게 함으로써 가로등 지주와 지주 사이의 조도를 2.5~4.5 Lux의 밝기로 나타내어 기존 가로등의 측면 조도 1 ~ 2 Lux 밝기보다 적어도 2배이상 향상시킬 수 있고,

둘째, 엘이디 칩에서 발열하는 열을 방열부와 방열패드 및 알루미늄재 프레임을 통하여 신속히 방열되게 함으로써 저전력으로 고효율의 광량을 방사되게 하여 가로등 주위를 밝게 할 수 있으며,

셋째, 가로등의 헤드 어셈블리에서 장착되는 엘이디의 수량 및 소비되는 전력량을 줄일 수 있어서 경제적인 측면뿐만 아니라 가로등 제조 원가도 절감할 수 있는 효과가 있는 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하기로 한다.

도 1에 도시된 것은 가로등(1)이 설치되는 간격의 거리와 엘이디 광원에서 빛이 방사되는 상태를 도시한 개략도로서, 엘이디 광원으로부터 수직 위치에 있는 부분은 거리가 짧기 때문에 조도가 밝고, 측면으로 갈수록 거리가 멀어지기 때문에 조도가 약해지는 것이 일반적이다.

그러나 본 발명은 가로등의 엘이디 광원으로부터 측면으로 방사되는 빛을 보다 효율적으로 측면조도를 높이기 위하여 측면으로 방사되는 엘이디의 장착 부분을 경사지게 설치하면서 전력 소모량을 적게 함과 더불어 엘이디의 수량도 적게 설치하여 가로등의 직하면 조도와 측면 조도의 밝기를 향상시키면서 직하면 조도와 측면 조도 차이를 최소화할 수 있게 한 것이다.

상기와 같이 가로등의 직하면 조도와 측면 조도의 차이를 최소화할 수 있는 본 발명의 가로등의 헤드 어셈블리를 설명한다.

도 2 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명인 가로등에 연결되는 헤드 어셈블리는, 헤드 커버(10)와;

상기 방열판(40)의 중앙부에 위치하여 전면이 상기 글러브(20) 방향으로 향하여 돌출되어 고정되되, 중앙부에는 평면부(51)를 형성하고, 상기 평면부(51)의 양측으로 연결되는 한 쌍의 경사면부(52)와, 상기 경사면부(52) 각각의 일측 단부 에 연장된 플랜지(53)로 마련된 프레임(50)과;

상기 기판(60)과 프레임(50) 사이에 설치되어 방열 및 기판(60)의 쇼트 방지를 위한 방열패드(90)로 마련된다.

상기 프레임(50)은 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 알루미늄재질을 사용하며, 경사면부(52)는 30~60도 각도로 경사지게 제작한다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이 프레임(50)의 평면부(51)와 경사면부(52)에는 소정 간격으로 기판(60)을 체결할 수 있도록 체결구멍(54)을 천공하며, 상기 프레임(50)의 가장자리 둘레에 연장된 플랜지(53)에도 체결구멍(54)을 형성한다.

방열판(40)은 도 3에 도시된 바와 같이 중앙부에 개구부(41)를 형성하여 상기 프레임(50)의 플랜지(53)를 상기 개구부(41)로 삽입하여 나사로 결합시키는데 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 프레임(50)의 플랜지(53)가 방열판(40)의 개부 부(41) 양측 내부에 걸리게 되므로 방열판(40)으로부터 프레임(50)이 쉽게 이탈되는 것을 방지한다.

한편, 상기 엘이디 패키지(70)의 리드 프레임(71)은 도 7과 도 8에 도시된 바와 같이 일측단자를 형성하는 제1리드(77a) 및 제2리드(77b)와, 상기 제1리드(77a) 및 제2리드(77b)에 대향되게 마련되어 타측 단자를 구성하는 제3리드(77c) 및 제4리드(77d)를 포함하되 상기 제4리드(77d)는 상기 제1리드(77a)를 향하여 증가된 방열면적을 갖는 제1연장부(74a)와, 상기 제1연장부(74a)에서 절곡 연장되어 반도체 칩(72)이 안착되는 상부면을 형성한 제2연장부(74b)와, 상기 제2연장부(74b)에서 상기 제2리드(77b) 및 제3리드(77c) 사이로 연장 형성된 제3연장부(74c)로 구성된다.

상기 리드 프레임(71)은 제1연장부(74a)와 제2연장부(74b) 사이 및 제2연장부(74b)와 제3연장부(74c) 사이에 절결홈(75)을 형성함으로써 절곡이 용이하여 제조공정을 수월하게 한다.

리드 프레임(71)은 제1,3연장부(74a)(74c)에 서로 마주보게 각각 돌출부(76)를 형성하여 방열부(80)의 측벽을 협지시켜 쉽게 이탈되지 않도록 한 것이다.

또한, 리드 프레임(71)의 각각의 리드(77a)(77b)(77c)(77d)에는 기판(60)과 리드 프레임(71) 상부면 사이에 소정 간격이 유지되도록 스토퍼(78)가 각각 형성된다.

리드 프레임(71)은 제작시 절곡하는 공정에서 면적이 넓은 부분의 변형 가능성에 대비하여 직각으로 굽어지는 부분에 절결홈(75)을 배치하였으며, 이 절결 홈(75)은 에폭시 몰딩(EPOXY MOLDING) 후 에폭시와 리드 프레임(71)과의 접착성을 높여 외부의 물리적인 충격에도 변형되지 않도록 하였다.

또한, 리드 프레임(71)의 제1,3연장부(74a)(74c)에 돌출부(76)를 구성하면서 방열부(HEAT SINK)(80)와 접촉되는 부분을 넓게 구성하여 열저항을 낮추는 효과와 더불어 리드 프레임(71)과 방열부(80)가 일체로 되면서 접촉이 지속적으로 유지되어 열방출의 효과를 극대화하였다.

반도체 칩(72)은 블루 칩을 실장한 다음 형광체를 혼합한 몰딩부(73)의 상부를 볼록하게 돌출되게 한 것을 주로 사용하고 있다.

본 발명은 상기와 같은 구성에서 몰딩부의 구조를 변경시켜 가로등의 엘이디에 적용시킬 수도 있다.

그 예를 첨부된 도면에 의해 설명하면, 도 9에 도시된 것은 리드 프레임(71)의 요홈에 블루 칩을 실장한 다음 실리콘 몰딩부와 에폭시 몰딩부로 형성된 이중 몰딩(73a)을 적용하여 백색광을 구현되게 한 것이다.

도 10에 도시된 것은 리드 프레임(71)의 요홈에 블루 칩을 실장한 다음 몰딩부(73c)의 상부를 오목렌즈 형상으로 형성되게 하여 백색광을 구현되게 한 것이며, 도 11에 도시된 것은 블루 칩이 안착된 리드 프레임(71)의 요홈 상부에 오목렌즈형의 몰딩부(73b)를 추가 설치하여 서로 다른 색상이 혼색되어 백색광을 구현되게 한 것이다.

한편, 상기 반도체 칩(72)은 블루 칩과 형광체에 의하여 백색광을 구현하는 것이지만, 때로는 도 12에 도시된 바와 같이 청색과 황색칩을 1:1 ~ 1:2 비율로 장 착한 다음 전류비를 1;2~1:4 비율로 인가하여 백색광을 구현되게 할 수도 있고, 녹색과 오렌지색 칩을 1:1 ~ 1:2 비율로 장착한 다음 전류비를 1:2~1:4 비율로 인가하여 백색광을 구현할 수도 있다.

상기와 같이 청색과 황색칩, 또는 녹색과 오렌지 칩을 1:1 ~ 1:2 비율로 장착한 상태에서 몰딩부(73)는 도 13에 도시된 바와 같이 1차 실리콘 몰딩부와 2차 에폭시 몰딩부로 형성된 이중 몰딩(73a)을 적용하여 백색광을 구현할 수도 있고, 도 14에 도시된 바와 같이 칩(72)이 안착된 리드 프레임(71)의 요홈 상부에 오목렌즈 형상의 몰딩부(73b)를 추가 설치하여 서로 다른 칩에서 나오는 색상이 혼색되어 백색광을 구현되게 할 수도 있으며, 도 15에 도시된 바와 같이 상부가 오목렌즈 형상으로 형성되어 서로 다른 칩에서 나오는 색상이 오목렌즈 형상의 몰딩부(73c) 표면을 통해 굴절되어 빛이 중앙으로 모이면서 혼색되어 백색광을 구현할 수도 있다.

한편, 상기의 몰딩부(73)(73a)(73b)(73c)는 실리콘:확산제 또는 형광체의 혼합비율이 1:0.05~1의 비율로 혼합하거나, 에폭시:확산제 또는 형광체의 혼합비율이 1:0.05~1의 비율로 혼합하여 형성되게 할 수도 있다.

방열부(80)는 사각형상의 육면체형이나 원통형, 또는 사각형상의 육면체형과 원통형을 함께 적용시킨 사용할 수 있다.

방열부(80)는 상기 형상외에 나사형, 주름진 관형 등 다양한 형상으로 제작할 수 있고, 사용되는 재질은 구리 또는 알루미늄, 또는 열전도성 플라스틱, 열전도성 세라믹으로 사용한다.

또한, 방열부(80)는 방열면적을 증가시켜 방열 효과를 극대화하기 위해 외부 둘레에 요철부가 형성되게 한다.

그 실시 예로서,

도 7에 도시된 바와같이 방열부(80)는 사각형상의 육면체형으로서, 리드 프레임(71)의 각각의 제1,2,3,4리드(77a)(77b)(77c)(77d)가 관통되는 구멍을 형성하되 상기 제1연장부(74a)와 제3연장부(74c)가 삽입되는 삽입구멍(81)은 상기 제1연장부(74a)와 제3연장부(74c)의 일측에 서로 마주보게 돌출된 돌출부(76)가 관통되어 협지될 수 있는 크기의 구멍으로 천공한다.

방열부(80)의 삽입구멍(81)으로 삽입된 제4리드(77d)의 제1,3연장부(74a) (74c)의 일측면이 상기 삽입구멍(81)의 측면 전체에 접촉되므로 전등 시 칩(72)에서 발열되는 열을 신속하게 방열부(80)로 전달하여 열을 방출하므로 방열을 효과적으로 할 수 있다.

기판(60)은 리드 프레임(71)의 각각의 제1,2,3,4리드(77a)(77b)(77c)(77d)가 관통되도록 리드와 대응되는 위치에 구멍을 형성하고, 또한, 프레임(50)의 소정 간격으로 천공된 구멍(54)과 대응되는 위치에 구멍을 형성하여 프레임(50)에 나사로 기판(60)을 체결 고정시킨다.

상기 방열패드(90)는 실리콘재질로서 기판(60)과 프레임(50)과의 사이에 설치되어 칩(72)에서 발생하는 열을 방열시키는 작용을 하면서 동시에 알루미늄재인 프레임(50)과 기판(60) 뒷면으로 돌출되는 엘이디 리드와의 접촉에 의한 쇼트 현상을 방지토록 한 것이다.

한편, 본 발명인 가로등용 헤드 어셈블리에 사용되는 엘이디 패키지의 또 다 른 실시예를 도면을 참조로 하여 설명하기로 한다.

한편, 도 16에 도시된 방열부(80a)는 원통형으로서, 방열부(HEAT SINK)의 조립이 용이하도록 리드 프레임 제작용 철판에 구멍을 만든 후 끼워 넣을 수 있도록 하고, 이를 끼워 일체화한 후 고주파 용접으로 접착시키고, 그 표면을 전기 전도가 가능한 물질로 도금하여 리드 프레임(71a)과 일체시킨다.

상기 원통형 방열부(80a)는 열 및 전기의 전도도가 높고 가공이 쉽도록 구리(Cu)를 이용하여 제작하였고, 열 및 전기의 전도도 향상과 납땜성 향상뿐만 아니라 조립한 Pipe Heat Sink의 고정을 위하여 주석을 2.5마이크로미터 이상의 두께로 전기도금하여 완성하였다.

이러한 도금의 재료는 은(Ag)도 사용이 가능하지만 향후 완제품의 부식방지등 환경적인 요소를 고려하면 주석(Sn)이 보다 더 적합하다.

원통형 방열부(80a)의 길이는 리드 프레임(71)의 상부면에서부터 제1,3연장부(74a)(74c)에 형성된 돌출부(76) 상단까지의 길이보다 짧아야 하고 상기 원통형 방열부(80a) 하부에는 상기 사각형 방열부(80)를 동시에 설치하여 방열효과를 한층 더 높일 수도 있다.

때로는 도 27에 도시된 바와같이 상기 원통형 방열부(80a)는 길이를 리드 프레임(71a)의 리드에 형성된 스토퍼(78)까지 길게 형성되게 하여 별도의 사각형 방열부(80) 없이 원통형 방열부(80a)만으로도 칩(72)에서 발열되는 열을 방출되게 할 수도 있다.

도 16 내지 도 18에 도시된 것은 본 발명의 또다른 엘이디 패키지(70a)로써, 리드 프레임(71a)의 상부 저면 즉 제2연장부(74b) 중앙부에 원통형 방열부(80a)를 설치 고정하되 상기 방열부(80a)의 상면에 접시형상의 요홈(81)을 형성하여 블루 칩을 안착시키고 형광체가 혼합된 수지를 몰딩 처리하여 백색광을 구현되게 한 것이다.

상기 리드 프레임(71a)은 앞에서 설명한 리드 프레임(71)과의 구성은 동일하나 단지 리드 프레임(71)의 상면부 즉 제2연장부(74b)의 중앙에 상기 원통형 방열부(80a)의 상단부가 끼워질 수 있는 크기의 구멍(79)이 형성된 것만 차이가 있다.

도 19에 도시된 것은 리드 프레임(71a)과 일체된 원통형 방열부(80a)의 요홈(81)에 블루 칩을 실장한 상태에서 실리콘 몰딩부와 에폭시 몰딩부로 형성된 이중 몰딩부(73a)를 적용하여 백색광을 구현되게 하여 가로등의 엘이디에 적용시킨 것이고,

도 20에 도시된 것은 원통형 방열부(80a)의 요홈(81)에 블루 칩을 실장한 다음 몰딩부(73c)의 상부를 오목렌즈 형상으로 형성되게 하여 백색광을 구현되게 한 것이며, 도 21에 도시된 것은 블루 칩이 안착된 원통형 방열부(80a)의 요홈(81) 상부에 오목렌즈형의 몰딩부(73b)를 추가 설치하여 서로 다른 칩에서 나오는 색상이 혼색되어 백색광을 구현되게 한 것이다.

또한, 도 22에 도시된 바와 같이 상기 원통형 방열부(80a)를 리드 프레임(71a)의 상부 저면에 고정되어 일체로 된 상태에서 원통형 방열부(80a)의 요홈(81)에 청색과 황색칩을 1:1 ~ 1:2 비율로 장착한 다음 전류비를 1;2~1:4 비율로 인가하여 백색광을 구현되게 할 수도 있고, 녹색과 오렌지색 칩을 1:1 ~ 1:2 비율 로 장착한 다음 전류비를 1:2~1:4 비율로 인가하여 백색광을 구현되게 하여 가로등용 엘이디로 이용할 수 있다.

상기와 같이 청색과 황색칩, 또는 녹색과 오렌지 칩을 1:1 ~ 1:2 비율로 장착한 상태에서 몰딩부(73)에 변화를 주어 고효율의 백색광을 구현할 수 있게 한 것이다.

그 실시예로서, 청색과 황색 또는 녹색과 오렌지색 엘이디 칩의 혼색을 위해 여러 가지 방법이 있는데, 첫 번째 방법은 도 23에 도시된 바와 같이 이중 몰딩공정을 적용하여(서로 다른 소재를 2회 이상) 서로 다른 색이 분리되는 현상을 감쇄시켜 구현하고자 하는 색상이 가능한 방법으로, 몰딩을 할 때 1차로 실리콘과 같은 열팽창율이 크면서 칩이나 와이어를 보호할수 있는 부드러운(SOFT) 소재로 성형한뒤, 2차로 에폭시와 같은 열팽창율이 작으면서 하드(HARD) 소재로 몰딩을 한다.

이때 서로 다른 소재의 열팽창율 차이로 인해 계면이 발생되며 이로 인해 색 분리 현상을 완화 되어 혼색 효과를 볼수 있다.

두 번째 방법은 도 24에 도시된 바와 같이 몰딩부(73c)는 상부면을 오목렌즈(CONCAVE LENS)와 같이 형성하여 내부 서로 다른 칩에서 나오는 색상이 오목렌즈(CONCAVE LENS) 표면을 통해 굴절되어 빛이 중앙으로 모이게 되며 이로 인해 자연스럽게 혼색이 되어 원하는 색상 구현이 가능하다.

세 번째 방법으로 도 25에 도시된 바와 같이 2회 몰딩 방식으로서 상기 칩이 안착된 요홈의 상부에 1차 몰딩의 오목렌즈(CONCAVE LENS) 형상의 몰딩부(73b)를 추가 형성되게 한 후 2차 몰딩은 일반적인 볼록형의 반구형상의 몰딩부(73)를 형성 되게 하여 서로 다른 칩에서 나오는 색상이 혼색되어 백색광을 구현되게 한 것이다.

상기와 같은 몰딩부의 형상과 이중 몰딩 처리한 몰딩부의 작용은 앞에서 설명한 엘이디 패키지의 몰딩부 전체에 해당하는 것이다.

본 발명에 적용되는 엘이디 패키지(70)의 몰딩부(73)(73a)(73b)(73c)는 실리콘:확산제 또는 형광체의 혼합비율이 1:0.05~1의 비율로 혼합하거나, 에폭시:확산제 또는 형광체의 혼합비율이 1:0.05~1의 비율로 혼합하여 형성되게 할 수도 있다.

한편, 도 26에 도시된 것은, 리드 프레임(71a)의 상부 저면에 설치 고정된 원통형 방열부(80a)와, 기판(60)과 몰딩부(73) 사이에 마련되는 사각형상의 육면체형 방열부(80)를 동시에 사용하는 것으로, 리드 프레임(71a)에 일체화된 원통형 방열부(80a)가 기판(60)과 몰딩부(73) 사이에 마련되는 사각형상의 육면체형 방열부(80)의 중앙부에 관통되면서 접촉되게 한다.

이와 같이 사각형상의 육면체형과 원통형의 방열부를 동시에 사용하게 되면 보다 더 방열효과를 높일 수 있는 잇점도 있다.

이때 리드 프레임(71a)에 실장되는 칩은 상기에서 설명한 것과 같이 블루칩을 사용하거나 또는 청색과 황색 또는 녹색과 오렌지색 칩 중 어느 일군을 선택하여 사용할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명한다.

엘이디는 전류의 증가와 비례하여 방사하는 빛의 양이 증가하는 특성을 가지고 있다.

하지만 전기적 에너지를 일부는 빛에너지로 그리고 대부분을 열에너지로 변환되며, 이때 발생한 열을 충분히 제거해 주지 못하면 내부의 열에 의한 전자의 활성으로 빛으로 전환되는 비율이 낮아지며 즉, 방사되는 빛의 양이 감소하며, 상승하는 열로 인해 반도체 칩(chip)이 열화되어 긴 수명을 보장하기 어렵게 된다.

바꾸어 말하면 반도체 칩(chip)에서 발생하는 열만 완벽히 제거할 수 있으면 인가되는 전류의 양은 계속 증가하며, 방사되는 빛의 양도 비례적으로 증가할 수 있다.

이는 반도체 칩(chip)의 크기 및 내부 구조의 안정성 등을 배제한 경우이며, 일반적으로 동일한 크기 및 구조를 가지는 칩(chip)에서 열방출만 원활하다면 5~10배까지도 인가할 수 있는 전류량은 증가된다.

이는 1개의 엘이디로 기존의 3~7개의 엘이디를 사용하는 것과 같은 효과와 더불어 신뢰성 측면에서의 중요성은 매우 크다.

본 발명에서는 기존 4핀 엘이디의 하단에 방열면적이 넓은 방열부(80)를 적용시켜 열방출 효과를 높임으로써 기존에 비하여 5 ~ 10배 이상의 전류를 인가할 수 있고, 이에 의해 방사되는 빛의 양도 증가되어 고휘도의 빛을 방사할 수 있다.

본 발명을 통한 방열부(HEAT SINK)를 부착하여 측정한 결과 동일한 칩(chip)의 기존제품의 경우 20~70mA정도의 전류량을 인가할 수밖에 없었으나 본 발명의 경우 60~200mA까지 전류의 인가가 가능하고 상온의 대기를 기준으로 전류의 인가 후 1시간이 경과한 상태에서 Lead Frame의 온도는 60℃ 이하로 발광하는 칩(chip)의 Junction Temperature가 최대 70℃가 되지 않는 기준으로써 신뢰성을 충분히 고려한 기준으로 이의 White 엘이디를 기준으로 전류에 따른 Lead Frame부의 온도는 도 28에 도시된 그래프와 같으며, Red 나 Yellow와 같은 엘이디의 경우 White에 2~3배의 열전달특성을 가진다

또한, 가로등에 사용되는 엘이디는 요구되는 규격에 따라 방사하는 빛의 지향특성(지향각)이 다르게 요구되는데 이는 수지를 주사할 수 있는 Mold cup에 의해 다양하게 지향각을 조절하는 Mold 공정에 의해 상부의 렌즈 형상에 따라 조절이 가능하다.

이러한 지향 특성은 동일한 MOLD CUP의 경우에 칩(chip)의 위치 높, 낮이에 따라서도 지향각을 조절할 수 있으며 이는 Lamp Type에서 일반적으로 널리 쓰이는 방법이다.

상기와 같은 본 발명의 요부인 엘이디 패키지 제품을 이용하여 가로등 Module을 제작함에 있어 가장 널리 사용되는 8m높이의 2차선 기준으로 적용성을 검토하면, 8m높이에서 비추어 수직하의 지표면에서 30Lux이상, 직하점으로부터 좌, 우 8m 부분의 조도가 3Lux이상, 그리고 직하점에서 90도 방향으로 전면 8m 지점에서의 조도 6Lux이상을 유지되게 하였다.

이러한 조건을 120~150도로 방사하는 SMD Type 엘이디를 이용한 엘이디 가로등들은 일반적으로 120~150W의 전력을 인가하여 제조되고 있으나, 이는 등 주위는 지나치게 밝으나 지향성이 낮아 지표면에서 원하는 조도를 얻기에는 어려움이 많으며, 이를 40~60도의 지향각으로 방사한다면 도 29에 도시된 그래프에서 볼 수 있듯이 이의 1/5이내의 전류 즉, 30~50W 정도의 전력만 인가하여도 되는 이론적 추측이 가능하다.

하지만 이 역시 동일한 각도로 방사하는 엘이디를 하나의 일정한 평면에 배치하여 방사한다면 중앙부분만 강하고 측면 부분의 조도를 얻기는 어려울 수 밖에 없다.

본 발명에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 평균 40도의 지향각을 가지는 엘이디의 수를 4등분하여 2/4에 해당하는 엘이디는 평면에서 수직으로 방사하도록 하고, 나머지 1/4개의 엘이디를 평면으로부터 42도 굽혀 좌우로 각각 그 면에 수직으로 방사하도록 배치함으로써 측면부분에도 요구하는 배광특성에 도달할 수 있었다.

또한, 가로등 또는 보안등의 높이가 주로 6m, 8m, 10m 등으로 되어있어 각각의 높이에서 적당한 배광특성을 얻기 위하여 별도의 굽힘각이 필요하지는 않으며 단지 요구되는 조도의 특성을 얻기 위하여 배치되는 엘이디의 각도를 줄이거나 넓은 지향각 및 좁은 지향각을 가지는 엘이디를 혼합하면서 총수를 가감하면 충분하다.

이는 수직하면 조도 30Lux로 기준하면 6m의 경우 꺾음각도 40°와 40°방사각 엘이디 200개, 8m의 경우 꺾음각도 40°와 20° 방사각 엘이디 100개 및 40° 방사각 엘이디 180개로 총 280개, 12m인 경우 꺾음각도 30°와 30° 방사각 엘이디 또는 꺾음각도 20°와 40° 방사각 엘이디를 절반씩 320개를 배치하여 각각의 엘이디에 50mA를 인가함으로써 만족할 수 있었다.

이에 사용한 엘이디를 기준으로 전력량을 계산하면 200개의 경우 200 x 3.3v x 0.05A = 33W, 280개의 경우 280 x 3.3v x 0.05A = 46W, 320개의 경우 320 x 3.3v x 0.05A = 52.8W의 전력량이면 가능하며 이를 가장 널리 사용하는 세종로타입 가로등에 기존 등을 제거하고 엘이디를 장착한 Module을 넣어 밀폐한 후 밀폐공간 및 엘이디 Lead Frame의 온도를 측정한 결과 분위기의 온도는 40도 이내의 온도를 유지하며, Lead Frame의 온도는 53.4 정도의 온도를 유지하였고 이는 칩(chip)의 접합부 온도(Junction Temperature)가 60도 내외로 유지되고 있음을 유추할 수 있으며, 이 조건에서의 신뢰성 결과 1000시간을 점등시킨 후 엘이디의 발광광도는 초기 대비 10%이내의 감소로 우수한 결과를 얻을 수 있었다.

본 발명에 따라 제작된 엘이디 가로등은 기존의 엘이디 가로등과 비교하여 20~30%의 인가전력만으로도 요구되는 기준을 충족할 수 있으며, 엘이디의 발광시 인가되는 에너지 대비 10~15% 정도만이 빛으로 방사되고 나머지는 열로 방사하는 특성을 감안하면, 방열을 해야 하는 열량 역시 1/4수준으로 방열처리가 단순하고 그 면적도 1/10정도면 충분하다.

일례로 기존의 엘이디 가로등의 경우 150W용이 주종이며, 이의 발열량은 150W x 0.9 x 4.2cal/Wsec = 567cal/sec이며, 본 발명에 의한 경우 발열량은 40 x 0.9 x 4.2 = 151.2cal/sec로 손쉽게 이론적인 계산이 가능하나, 실제 이는 100% 열전달이 가능한 경우로 일반적으로 방열부의 열 저항, 공기중 방출시의 열저항을 감안하면 이는 훨씬 더 큰 차이를 가진다.

이와 같은 장점 때문에 기존의 엘이디 가로등이 별도의 방열을 위한 방열판 외부 돌출형으로 제작하여 기존의 가로등 상단부를 교체해야하는 문제점이 있는데 비하여, 본 제품의 경우 방열부가 크지 않고 낮은 인가전력으로 구동이 가능하여 기존의 나트륨 또는 메탈 할라이드 전구를 빼낸 후 교체하여 설치할 수 있을 정도로 소형화가 가능하고, 기존의 지표면 부근의 가로등주에 매립된 안전기를 제거하고 소형의 엘이디 구동용 전력공급장치(30)를 엘이디 Module에 일체화함으로써 누전등으로 인한 안전사고를 예방하는 효과를 얻을 수도 있다.

그리고 일정부분 발생하는 열의 방출을 유도하여 보다 나은 신뢰성 확보를 위하여 엘이디의 Lead에 접촉되어 방열작용을 하도록 엘이디패키지에 육면체형으로 연결하여 설치된 방열판과 연결되도록 Bar 또는 판형태의 방열대를 추가로 배치할 수도 있다.

또한, 본 발명에 의한 원통형 방열부(Heat Pipe)(80a)를 바닥면에 별도의 방열을 위한 바(Bar) 또는 플레이트(Plate) 형태의 방열대를 설치한 후 접촉시키거나, 별도의 방열부(Heat sink)가 없는 경우 Lead에 접촉하는 기존의 끼움형 방열판에 접촉시키는 등의 방법으로도 인가전류의 증가시키고 신뢰성을 확보할 수 있는 엘이디가로등의 헤드 어셈블리 제조가 가능하다.

PCB(60)를 기울이기 위해서는 방열이 우수하도록 제작된 프레임(50)을 요구하는 40~45도의 각도로 구부려 제작하여 기울인 후 전기 절연성이면서 열전도성을 가지는 실리콘재 방열패드(90)를 붙이고 그 위에 PCB(60)를 붙여 고정한 후 최종으로 나사를 조여 고정하며, 상기 프레임(50)은 헤드 커버(10)에 고정되는 방열판(40)에 연결 및 고정한다.

이때 PCB(60)에 각을 주어 생긴 공간에 엘이디 구동을 위한 전력공급장 치(30)를 고정시킨 후 나머지 면적을 방열이 잘되도록 임의로 설계된 외부 Case(도면에는 도시되지 않았음)와 연결하여 열이 방출되도록 하며, 엘이디 및 전력공급장치(30)는 방수처리하여 몰딩(Molding)하고 임의의 도안으로 외부 Case를 만들어 안착시켜 간편하면서도 일체화된 엘이디 가로등의 헤드 어셈블리가 완성된다.

이와같이 제작된 가로등의 헤드 어셈블리를 가로등 지주에 연결하여 도로변에 설치하면 기존의 엘이디 가로등에 비해 적은 인가전력으로도 기존보다 밝기를 향상시킬 수 있는 것이다.

위의 설명한 본 발명에 따른 고효율 파워 엘이디(LED) 패키지를 이용하여 제작되는 가로등 헤드 어셈블리의 실시 예는 본 발명의 사상을 설명하기 위한 것으로서, 본 발명은 위에서 설명한 실시 예에 한정되지 않는다.

이 분야에 기술을 가진 자라면, 위에서 설명한 실시 예 외에도 여러가지 형태로 변형할 수 있을 것이며, 첨부한 특허청구범위에 벗어남 없이 본 발명에 따른 가로등 헤드 어셈블리를 변형할 수 있을 것이다.

도 1은 가로등의 측면 조도를 설명하기 위한 개략도

도 2는 본 발명의 평면도

도 3은 본 발명에 따른 가로등 헤드 어셈블리의 분리 사시도

도 4는 도 2의 "A-A"선의 단면도

도 5는 도 2의 "B-B"선의 단면도

도 6은 본 발명에 따른 프레임의 평면도

도 7은 도 3의 "가" 부분을 발췌한 분리 사시도

도 8은 도 4의 "나"부분을 발췌한 확대 단면도

도 9 내지 도 11은 도 8의 또 다른 제1,2,3 실시예의 단면도

도 12 내지 도15는 본 발명에 따른 또 다른 제4,5,6,7실시예의 단면도

도 16은 본 발명에 따른 또 다른제8실시예의 사시도

도 17은 도 16의 분리 사시도

도 18은 도 16의 종단면도

도 19 내지 도 27은 본 발명에 따른 또 다른 제9,10,11,12,13,14,15,16,17 실시예의 단면도

도 28은 전류에 따른 L/F온도 추이를 나타낸 그래프

도 29는 방사되는 각도별 밝기 추이를 나타낸 그래프

*도면의 주요부분에 대한 부호설명*

10: 헤드 커버 20: 글러브

30: 전력공급장치 40: 방열판

50: 프레임 60: 기판

70: 엘이디 패키지 71 : 71a : 리드 프레임

72 : 칩 73 : 73a : 73b : 73c : 몰딩부

74a : 제1연장부 74b : 제2연장부

74c : 제3연장부 75 : 절결홈

76 : 돌출부 77a : 제1리드

77b : 제2리드 77c : 제3리드

77d : 제4리드 78 : 스토퍼

80 : 80a :방열부 81 : 삽입구멍

90: 방열패드

Claims

가로등에 연결되는 헤드 어셈블리를 구성함에 있어서,

상기 헤드 어셈블리는,

헤드 커버와;

상기 헤드 커버의 하부에 위치하여 고정수단에 의해 고정되는 투명체로 된 글러브와;

상기 헤드 커버 하부에 장착 고정되어 전원을 공급하고 제어하는 전력공급장치와;

상기 전력공급장치와 상기 글러브 사이에 위치하여 고정되며 중앙부에 개구부가 형성된 방열판과;

상기 방열판의 중앙부에 위치하여 전면이 상기 글러브 방향으로 향하여 돌출되어 고정되되, 중앙부에는 평면부를 형성하고, 상기 평면부의 양측으로 연결되는 한 쌍의 경사면부와, 상기 경사면부 각각의 일측 단부에 연장된 플랜지로 마련된 프레임과;

상기 프레임의 평면부와 경사면부가 상기 글러브 방향으로 향한 외부면에 각각 체결 조립되어 엘이디에 전기적 연결을 위한 연결회로가 형성된 복수 개의 기판과;

상기 기판에 소정 간격으로 장착되어 발광되도록 4핀 타입의 리드 프레임과, 상기 리드 프레임 상부에 안착되는 반도체 칩과, 상기 반도체 칩이 내장되게 상기 리드 프레임 상부로 몰딩 처리된 몰딩부를 포함하여 마련된 엘이디 패키지와;

상기 몰딩부의 하부에 상기 리드 프레임이 관통되게 마련되되, 상기 리드 프레임에 끼움결합되어 고정됨으로써 접촉된 상기 리드 프레임으로부터 열을 전달받아 외부로 방출하는 방열부와;

상기 기판과 프레임 사이에 설치되어 방열 및 기판의 쇼트 방지를 위한 방열패드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가로등에 연결되는 헤드 어셈블리
제1항에 있어서,

상기 엘이디 패키지의 리드 프레임은 상기 몰딩부 하부 일측에 형성되는 제1리드 및 제2리드와, 상기 몰딩부 하부 타측으로 상기 제1리드 및 제2리드에 각각 마주하여 형성되는 제4리드 및 제3리드를 포함하되, 상기 제4리드는 상기 제1리드를 향하여 증가된 방열면적을 갖는 제1연장부와, 상기 제1연장부에서 절곡 연장되어 반도체 칩이 안착되는 상부면을 형성한 제2연장부와, 상기 제2연장부에서 상기 제2리드 및 제3리드 사이로 연장 형성된 제3연장부를 가지며,

상기 방열부는 상기 몰딩부의 하부에 상기 각 리드 및 상기 제1,3연장부가 관통되는 삽입구멍이 마련되되, 상기 제1,3연장부에 끼움결합되어 고정됨으로써 접촉된 상기 제1,3연장부로부터 열을 전달받아 외부로 방출하는 것을 특징으로 하는 가로등에 연결되는 헤드 어셈블리
제2항에 있어서,

상기 리드 프레임은 제1연장부와 제2연장부 사이 및 제2연장부와 제3연장부 사이에 절곡이 용이하도록 절결홈이 더 마련되는 것을 특징으로 하는 가로등에 연결되는 헤드 어셈블리
제2항에 있어서,

상기 리드 프레임은 제1연장부 또는 제3연장부 중 하나 이상에는 판면방향으로 돌출된 돌출부가 마련되어, 상기 제1연장부 및 제3연장부가 상기 방열부에 끼움결합될때 상기 제1연장부 또는 제3연장부를 상기 삽입구멍의 내측벽으로 가압 밀착시키는 것을 특징으로 하는 가로등에 연결되는 헤드 어셈블리
제1항에 있어서, 상기 방열판은 중앙부에 개구부를 형성하여 상기 프레임의 양측 플랜지를 상기 개구부로 삽입하여 나사로 결합 고정되게 한 후 이를 외부 케이스와 연결하여 방열이 되도록 함을 특징으로 하는 가로등에 연결되는 헤드 어셈블리
제1항에 있어서,

상기 프레임의 경사면부는 상기 평면부에 대하여 30~60도 각도로 경사지게 마련되고, 상기 경사면부에 장착되는 기판에 설치되는 엘이디의 광지향각은 30~60도인 것을 특징으로 하는 가로등에 연결되는 헤드 어셈블리
제1항에 있어서, 상기 프레임은 알루미늄재질로 엘이디 칩에서 발열되는 열을 상기 방열부와 함께 방열되게 함을 특징으로 하는 가로등에 연결되는 헤드 어셈블리
제1항에 있어서,

상기 반도체 칩은 청색칩과 황색칩을 1:1 ~ 1:2 비율로 장착한 다음 전류비를 1:2~1:4 비율로 인가하고, 상기 몰딩부는 1차 실리콘 몰딩부와 2차 에폭시 몰딩부로 형성된 이중 몰딩을 적용하며, 상기 몰딩부는 실리콘:확산제 또는 실리콘:형광체의 혼합비율이 1:0.05~1:1의 비율로 혼합하여 백색광을 구현하는 것을 특징으로 하는 가로등에 연결되는 헤드 어셈블리
제1항에 있어서,

상기 반도체 칩은 녹색칩과 오렌지색 칩을 1:1 ~ 1:2 비율로 장착한 다음 전류비를 1:2~1:4 비율로 인가하고, 상기 몰딩부는 1차 실리콘 몰딩부와 2차 에폭시 몰딩부로 형성된 이중 몰딩을 적용하며, 상기 몰딩부는 실리콘:확산제 또는 실리콘:형광체의 혼합비율이 1:0.05~1:1의 비율로 혼합하여 백색광을 구현하는 것을 특징으로 하는 가로등에 연결되는 헤드 어셈블리
제1항에 있어서, 상기 몰딩부는 상기 칩이 안착된 요홈의 상부에 오목렌즈 형상의 몰딩부를 추가 설치하여 서로 다른 칩에서 나오는 색상이 혼색되어 백색광을 구현함을 특징으로 하는 가로등에 연결되는 헤드 어셈블리
제2항에 있어서,

개구를 가지는 원통형상으로 마련되되, 상기 개구 중앙부에는 칩이 장착되고 상기 개구는 상기 제2연장부에 마련되는 구멍에 삽입고정되어 상기 제2연장부와 방열부 사이에 마련되는 원통형 방열부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가로등에 연결되는 헤드 어셈블리
제1항에 있어서, 상기 방열부는 구리 또는 알루미늄, 또는 열전도성 플라스틱, 열전도성 세라믹 중에서 어느 하나를 선택하여 마련함을 특징으로 하는 가로등에 연결되는 헤드 어셈블리
제1항에 있어서, 상기 방열부는 외부 둘레에 방열면적을 증가시키도록 요철부가 형성됨을 특징으로 하는 가로등에 연결되는 헤드 어셈블리