KR101082924B1 - Traffic light using led lighting source - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다수의 고출력 LED를 광원으로 채용하여 교통신호등으로 사용할 수 있도록 하는 LED 광원 교통신호등에 관한 것이다.The present invention relates to a LED light source traffic light that can be used as a traffic light by employing a plurality of high-power LED as a light source.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중앙에 LED고정부가 마련되고 그 주변에 패턴형성부가 마련되어 있는 구리기판과, 상기 구리기판의 LED고정부에 종횡으로 배열되어 칩 본딩되고 상호 직병렬로 와이어본딩된 LED 베어칩 어레이, 상기 구리기판의 패턴형성부에 상기 직병렬로 연결된 LED 베어칩과 외부의 전원부 사이에 전기적으로 연결하기 위한 회로패턴과 전극이 형성된 인쇄회로층, 상기 LED 베어칩 어레이와 인쇄회로층의 외표면에 적층되는 투광성 수지층, 상기 투광성 수지층을 형성시킬 두께와 동일한 높이를 갖도록 상기 LED고정부의 둘레 전체에 걸쳐 폐루프형태로 고정된 수지층 외곽틀로 이루어진 LED광원모듈; 상기 구리기판에서 LED베어칩이 부착된 반대면에 면접촉되게 고정되는 방열판; 상기 구리기판에 고정되어 LED베어칩에서 발광된 빛을 전면으로 반사하는 반사갓; 상기 LED광원모듈과 상기 방열판 및 상기 반사갓을 수용하며 전면에 보호렌즈가 설치되는 케이스를 포함하여 이루어져 있다.In order to achieve the above object, the present invention provides a copper substrate in which an LED fixing part is provided at a center and a pattern forming part is provided at the periphery thereof. A bonded LED bare chip array, a printed circuit layer having an electrode formed thereon and a circuit pattern for electrically connecting the LED bare chip connected in series and parallel to the pattern forming portion of the copper substrate and an external power supply unit, the LED bare chip array and LED light source module consisting of a transparent resin layer laminated on an outer surface of a printed circuit layer, and a resin layer outer frame fixed in a closed loop shape around the circumference of the LED fixing part to have the same height as the thickness to form the transparent resin layer. ; A heat dissipation plate fixed in surface contact with the opposite surface to which the LED bare chip is attached to the copper substrate; A reflection shade fixed to the copper substrate to reflect the light emitted from the LED bare chip to the front; It includes a case that accommodates the LED light source module, the heat sink and the reflection shade and a protective lens is installed on the front.
교통신호등, LED광원, 발광다이오드, YAG, 야그 Traffic light, LED light source, Light emitting diode, YAG, Yag
Description
본 발명은 LED를 광원으로 사용하는 LED 광원 교통신호등에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 고출력 LED를 광원으로 채용하여 교통신호등으로 사용할 수 있도록 하는 LED 광원 교통신호등에 관한 것이다.The present invention relates to a LED light source traffic signal using the LED as a light source, and more particularly to a LED light source traffic signal that can be used as a traffic light by employing a plurality of high-power LED as a light source.
일반적으로 교통신호등은 안전한 교통질서를 위하여 빨강, 초록, 오렌지색의 3가지색으로 표시되어, 색상에 따라 서로 다른 교통조건을 나타내는 기구의 일종으로서, 오랜동안 백열전구로 된 교통신호등을 사용하였다.In general, traffic lights are displayed in three colors of red, green, and orange for the sake of safe traffic order, and are a kind of apparatus for representing different traffic conditions according to color, and traffic lights made of incandescent lamps have been used for a long time.
백열 전구는 진공의 유리구 안에 필라멘트선을 넣고 전원을 인가하면 필라멘트선이 고온으로 가열되면서 온도복사에 의해 빛을 발하도록 된 것인데, 필라멘트는 고온에서 사용하는 동안 점차 증발되어 가늘어지다가 결국 끊어지게 되고, 대부분의 에너지가 열로 방출되고 일부만이 빛으로 이용되어 열효율이 낮다는 단점을 가지고 있다. 또한 백열전구의 교통신호등은 위와 같이 소비전력이 클 뿐만 아니라 지속적으로 사용할 경우 수명이 비교적 길지 못하여 자주 교체를 해 주어야 하는 점 등으로 인하여 유지비용이 많이 발생하는 문제점이 있었다.An incandescent bulb is a filament wire that is put in a glass of vacuum and applied with power so that the filament wire is heated to a high temperature and radiates by temperature radiation.The filament gradually evaporates and becomes thinner and eventually breaks during use at high temperature. Most of the energy is emitted as heat, and only a part of it is used as light, resulting in low thermal efficiency. In addition, the traffic light of the incandescent light bulb has a problem in that the maintenance cost is high due to the large power consumption as described above and the frequent replacement of the incandescent bulb due to its relatively long life.
그리하여 최근 LED를 광원으로 채용하는 교통신호등이 많이 개발되고 있다. LED(light emitting diode; 발광다이오드)는 반도체에 전압을 가할 때 발생되는 발광현상을 이용한 광원으로서, 지난 수년간 기술 발전으로 조명용으로 사용할 수 있을 정도로 밝기가 개선되었으며, 이러한 LED를 이용한 램프는 기존 백열전구에 비해 전력 소모량은 적고, 수명은 길면서 밝고 선명하며, 색상과 휘도에 따라 다양한 조명연출이 가능하여, 신호등, 조명스탠드, 간판, 손전등, 소형램프 등과 같이 다양한 분야에서 일반 조명용으로 사용이 확산될 전망이다.Therefore, a lot of traffic lights employing LED as a light source have recently been developed. A light emitting diode (LED) is a light source using a light emitting phenomenon generated when a voltage is applied to a semiconductor, and the brightness has been improved enough to be used for lighting due to technological developments over the years, and the lamp using the LED is a conventional incandescent lamp Compared to the low power consumption, long lifespan, bright and clear, and various lighting output according to color and brightness, it can be used for general lighting in various fields such as traffic lights, lighting stands, signs, flashlights and small lamps. It is a prospect.
이와 같은 LED 소자는 좀더 고휘도 LED 소자로 점차 발전시키면서 실내 조명의 다양한 램프로 제작, 판매되고 있는데, 실내조명으로 사용시 적합한 밝기를 갖추기 위해서는 다수의 발광다이오드 소자를 종횡으로 배열하거나, 또는 고휘도 발광다이오드 소자를 하나 또는 다수개 배열하여 하나의 광원으로 사용할 수 있으며, 특히 조명하고자 하는 범위 및 효율을 고려사여 빛을 반사시킬 수 있는 반사판을 추가로 구성할 수도 있다.Such LED devices are being developed and marketed as various lamps for indoor lighting while gradually evolving into higher brightness LED devices. In order to have suitable brightness when used as indoor lighting, a plurality of light emitting diode devices are arranged in a horizontal direction or a high brightness light emitting diode device. It may be used as a single light source by arranging one or a plurality of, in particular, may be further configured to reflect the light reflecting the light considering the range and efficiency to be illuminated.
이러한 LED광원을 구현하기 위해서는 LED에서 발생되는 열을 효율적으로 방열시키고, 원하는 밝기의 조명을 얻기 위해 다수의 LED를 효율적으로 배열 및 연결하면서 최대한 점광원 형태로 구현할 필요성이 있다.In order to realize such an LED light source, it is necessary to efficiently dissipate heat generated from the LED, and to implement a point light source as much as possible while efficiently arranging and connecting a plurality of LEDs to obtain a desired brightness of illumination.
그런데, 통상 LED광원을 구성하는 LED는 LED베어칩을 리드프레임에 고정하고 리드프레임에서 LED베어칩 부위를 투명수지로 몰딩시킨 것이고, 교통신호등은 상기한 LED를 신호등 몸체를 구성하는 기구물에 다수 어레이 형태로 배열하여 고정시킨 후 전기적으로 연결하여 구성하게 되며, 또한 교통조건을 나타내는데 필요한 색을 띠도록 발광다이오드를 제작하거나 발광다이오드의 전면에 특정색상을 발현할 수 있는 투명커버를 설치하여 사용하였다.By the way, in general, the LED constituting the LED light source is to fix the LED bare chip to the lead frame and molded the LED bare chip portion of the lead frame with a transparent resin, the traffic lights are arrayed in a number of devices in the structure constituting the traffic light body Arranged and fixed in the form, and electrically connected to each other, a light emitting diode was manufactured to have a color necessary to indicate a traffic condition, or a transparent cover capable of expressing a specific color on the front surface of the light emitting diode was used.
따라서 3색의 교통신호등을 제작하기 위해서는 색상별로 각각 별도로 제작하여야 하는 불편함이 있었다.Therefore, in order to manufacture three colors of traffic lights, there was an inconvenience of having to manufacture each color separately.
도 1은 종래 LED 교통신호등의 일례를 나타내는 분해사시도이다. 도 1을 통해 종래 교통신호등(10)의 구성을 살펴보면, 발광다이오드(11), 다수의 발광다이오드(11)가 고정된 PCB기판(12), 발광다이오드(11)들을 보호하고 이물질의 유입을 차단하는 투명의 전면커버(13), 상기 전면커버(13)를 고정하는 홀더(14), 상기 발광다이오드(11)에서 발광된 빛을 확산시켜 방사하고 조광효율을 향상시키기 위한 반사경(15), 상기 발광다이오드(11)를 구동하기 위한 구동회로부(16), 그리고 상기 부품들을 수납하여 고정하는 케이스(17)로 구성된다.1 is an exploded perspective view showing an example of a conventional LED traffic light. Looking at the configuration of the
그러나 이러한 종래의 교통신호등(10)은 앞서 설명된 바와 같이 단품으로 구성된 발광다이오드(11)들을 PCB기판(12)에 다수 배치하여 고정하는 구조로 이루어져 있기 때문에 기본적인 제작비용이 상승하게 되는데, 특히 교통 신호등 1개를 제작하기 위해서는 국가적으로 요구하는 밝기에 따라 통상 300 mm 직경의 원형 PCB내에 260개 내지 432개 정도의 많은 발광다이오드가 필요하므로 신호등 제작 비용이 현저하게 상승하는 문제점이 있다.However, since the
또한, 상기와 같은 다수의 발광다이오드들을 고정하기 위한 구조가 복잡해지고 전기적 공급회로도 복잡해져 설계에 어려움이 많이 따르게 되었다.In addition, the structure for fixing the plurality of light emitting diodes as described above is complicated and the electrical supply circuit is also complicated, which leads to a lot of design difficulties.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 발명한 것으로, 적색, 청색, 황색을 나타낼 수 있는 다수의 3색 LED 베어칩을 반도체 제조기술인 칩본딩 및 와이어 본딩을 이용하여 구리기판에 어레이 형태로 부착한 LED모듈을 광원으로 사용함으로써 고휘도의 교통신호등을 구현할 수 있도록 된 LED 광원 교통신호등을 제공하고자 함에 발명의 목적이 있다.The present invention has been invented in view of the above circumstances, and a plurality of three-color LED bare chips capable of exhibiting red, blue, and yellow colors are attached to the copper substrate in the form of an array on a copper substrate using chip bonding and wire bonding, a semiconductor manufacturing technology. An object of the present invention is to provide an LED light source traffic light that can realize a high-brightness traffic light by using the module as a light source.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중앙에 LED고정부가 마련되고 그 주변에 패턴형성부가 마련되어 있는 구리기판과, 상기 구리기판의 LED고정부에 종횡으로 배열되어 칩 본딩되고 상호 직병렬로 와이어본딩된 LED 베어칩 어레이, 상기 구리기판의 패턴형성부에 상기 직병렬로 연결된 LED 베어칩과 외부의 전원부 사이에 전기적으로 연결하기 위한 회로패턴과 전극이 형성된 인쇄회로층, 상기 LED 베어칩 어레이와 인쇄회로층의 외표면에 적층되는 투광성 수지층, 상기 투광성 수지층을 형성시킬 두께와 동일한 높이를 갖도록 상기 LED고정부의 둘레 전체에 걸쳐 폐루프형태로 고정된 수지층 외곽틀로 이루어진 LED광원모듈; 상기 구리기판에서 LED베어칩이 부착된 반대면에 면접촉되게 고정되는 방열판; 상기 구리기판에 고정되어 LED베어칩에서 발광된 빛을 전면으로 반사하는 반사갓; 상기 LED광원모듈과 상기 방열판 및 상기 반사갓을 수용하며 전면에 보호렌즈가 설치되는 케이스를 포함하여 이루어져 있다.In order to achieve the above object, the present invention provides a copper substrate in which an LED fixing part is provided at a center and a pattern forming part is provided at the periphery thereof. A bonded LED bare chip array, a printed circuit layer having an electrode formed thereon and a circuit pattern for electrically connecting the LED bare chip connected in series and parallel to the pattern forming portion of the copper substrate and an external power supply unit, the LED bare chip array and LED light source module consisting of a transparent resin layer laminated on an outer surface of a printed circuit layer, and a resin layer outer frame fixed in a closed loop shape around the circumference of the LED fixing part to have the same height as the thickness to form the transparent resin layer. ; A heat dissipation plate fixed in surface contact with the opposite surface to which the LED bare chip is attached to the copper substrate; A reflection shade fixed to the copper substrate to reflect the light emitted from the LED bare chip to the front; It includes a case that accommodates the LED light source module, the heat sink and the reflection shade and a protective lens is installed on the front.
상기 LED광원모듈은 LED고정부의 중앙부위에 전방으로 꼭지점이 돌출된 원추형 반사판이 설치되고, 상기 반사판 둘레에 LED 베어칩 어레이가 배치된 것을 특징으로 한다.The LED light source module is characterized in that the cone-shaped reflecting plate is installed in the central portion of the LED fixing portion protruding forward, LED bare chip array is disposed around the reflecting plate.
상기 LED광원모듈의 LED베어칩은 적색, 녹색 및 황색을 발현할 수 있는 3색 LED인 것을 특징으로 한다.The LED bare chip of the LED light source module is characterized in that the three-color LED that can express red, green and yellow.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 교통신호은 제작시 광원을 LED베어칩을 사용한 LED광원모듈로 구성함으로써 제작이 간단하고, 제작비용이 저렴하며, 밝기가 향상되어 시인성이 좋을 뿐만 아니라 기존 백열 전구를 사용하는 교통신호등에 비해 장수명 사용할 수 있어서 유지보수 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.The traffic signal according to the present invention as described above is simple to manufacture, low production cost, and improved visibility by using a light source as an LED light source module using a LED bare chip at the time of manufacturing, as well as using an existing incandescent bulb Compared to the traffic lights that can be used longer life, there is an advantage to reduce the maintenance cost.
이하 본 발명의 바람직한 일실시예에 대한 구성 및 작용을 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 교통신호등의 분해사시도를 나타내고 도 3은 도 2의 종단면도를 나타낸다. 본 발명에 따른 교통신호등(100)은 LED광원모듈(101), 상기 LED광원모듈(101)의 후면에 면접촉되게 고정되는 방열판(102), 상기 LED광원모듈(101)의 전면에 고정되어 LED광원모듈(101)에서 발광된 빛을 전면으로 반사하는 반사갓(103); 상기 LED광원모듈(101)과 상기 방열판(102) 및 상기 반사갓(103)을 수용하는 케이스(104), 상기 케이스(104)의 전면에 설치되어 케이스(104) 내부에 설치되는 부품을 보호하고 이물질 유입을 차단하는 보호렌 즈(105)를 포함하여 이루어져 있다.2 is an exploded perspective view of a traffic signal lamp according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a longitudinal sectional view of FIG. The
LED광원모듈(101)은 후술되는 바와 같이 3색 LED베어칩을 이용하여 하나의 광원으로 제작된 것으로, 교통신호에 필요한 적색, 녹색, 황색의 빛을 방사할 수 있도록 된 것이다. The LED
LED광원모듈(101)의 후면에는 LED광원모듈(101)에서 발생되는 열을 신속하게 대기로 방출하기 위한 방열판(102)이 설치된다.On the back of the LED
상기 LED광원모듈(101)의 전면에는 상기 LED광원모듈(101)에서 발광된 빛을 전방으로 확산시켜 방사하고 조광효율을 향상시키기 위한 반사갓(103)이 설치된다. 상기 반사갓(103)은 콘형상으로 이루어져서 직경이 작은 중앙부위에 LED광원모듈(101)과 방열판(102)이 고정된다.The front of the LED
한편, 교통신호등(100)의 외부 몸체를 이루는 케이스(104)는 전면이 개구된 상자형으로 이루어진 것으로, 개구된 전면에는 여닫이식으로 도어(104a)가 설치되며, 상기 도어(104a)에는 커버홈(104b)이 형성되어 보호렌즈(105)가 체결된다. 상기 보호렌즈(105)는 내측면에 다수의 요철을 균일하게 형성시켜 방사각을 크게 하고, 상기 커버홈(104b)에 결합할 때 별도의 체결구(106)를 이용하여 결합할 수 있다.On the other hand, the
상기의 예에서 보호렌즈(105)는 케이스(104)의 도어(104a)에 체결되는 것으로 설명되었으나, 보호렌즈(105)를 반사갓(103)의 외경 둘레에 고정할 수 있으며, 고정수단으로는 볼트 및 너트를 이용하거나, 나사결합을 하거나 혹은 돌기와 홈의 결합 등 다양한 체결부재를 이용할 수 있다.In the above example, the
상기 보호렌즈(105)는 케이스(14) 내부에 설치되는 부품을 보호하고 케이스(104) 내부로 이물질이 유입되는 것을 차단하는 역할을 함과 아울러, 투명소재의 유리 또는 합성소재로 이루어져서 LED광원모듈(101)에서 발광되는 빛을 외부로 잘 투과시킬 수 있도록 이루어져 있다. 또한 바람직하기로는 보호렌즈(105)의 표면에 요철부를 형성시켜 LED광원모듈(101)에서 발광되는 빛을 외부로 투과시킬 때 투과되는 빛을 산란시켜 교통신호등(100)의 시야각을 넓게 확보할 수 있다.The
다음에는 본 발명에 따른 LED광원모듈에 대하여 상세히 설명한다. Next will be described in detail with respect to the LED light source module according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 LED광원램프의 사시도를 나타내고, 도 5는 도 4의 A-A선 단면도를 나타낸다.4 is a perspective view of the LED light source lamp according to the present invention, Figure 5 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
본 발명에 따른 광원의 베이스 프레임이 되는 구리기판(10)은 소정의 두께를 가지며, 소정의 중앙부위에 LED고정부(11)가 배치되고, 상기 LED고정부(11)를 제외한 나머지 둘레에는 패턴형성부(12)가 배치되며, 구리기판(10)의 각 모서리에는 상기 구리기판(10)을 램프본체에 고정하기 위한 체결홈(13)이 형성된다. 본 발명에 도시된 구리기판(10)이나 후술되는 LED 베어칩 어레이는 사각형상의 구조로 이루어진 것이지만, 이에 한정되는 것은 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 원형, 타원형, 직사각형 등 다양한 형태로 변형하여 실시할 수 있음은 당업자에게 자명한 것이다.The
상기 구리기판(10)의 LED고정부(11)에는 발광체인 LED 베어칩(11)이 장착된다. 이때 LED 베어칩(11)은 다수 개가 가로와 세로 방향으로 각각 배치되어 LED 베어칩 어레이(20)를 이루면서 칩본딩에 의해 각각 구리기판(10)의 LED고정부(11)에 장착된다.The
아울러, LED 베어칩(21)들은 종방향 또는 횡방향의 동일 방향으로 인접된 베어칩들끼리 와이어 본딩에 의해 직렬로 연결되고, 다수의 LED 베어칩(21)들이 직렬로 연결되어 있는 LED 베어칩 직렬군은 구리기판(10)의 상면에 배치되는 인쇄회로패턴층(30)에 형성되어 있는 회로패턴(31)에 각각 연결되어 서로 병렬로 연결됨으로써 LED 베어칩 어레이(20)를 이룬다. 참조부호 22는 LED 베어칩(21)들을 직렬로 연결하고 LED 베어칩 직렬군을 상기 회로패턴(31)에 연결하는 와이어를 나타낸다.In addition, the
상기 구리기판(10)의 둘레 일측에는 상기 LED 베어칩 어레이(20)를 외부 전원부(도시되지 않음)와 연결하기 위한 전극(14)이 형성되며, 상기 전극(14)은 상기 회로패턴(31)에 연결된다.An
여기서 직렬 또는 병렬로 연결되어 LED 베어칩 어레이를 이루는 LED 베어칩(21)의 직렬연결 갯수와 병렬로 연결되는 LED 베어칩 직렬군은 구현하고자 하는 광원에 인가될 전압과 광원의 밝기를 고려하여 결정된다.Here, the LED bare chip series group connected in series with the number of serial connection of the
상기 LED 베어칩 어레이(20)와 회로패턴(31) 층의 외표면에는 LED 베어칩 어레이(20)와 회로패턴(31) 층의 보호와 형광을 위해 투광성 수지층(40)이 적층된다. 본 발명에 따른 투광성 수지층(40)으로서는 야그(YAG: Yttrium Aluminum Garnet)와 실리콘 혼합물을 사용한다. 야그는 황색형광을 발산하며, 실리콘의 혼합양이 많아지면 점차 백색광원에 가깝게 된다.A
상기 투광성 수지층(40)은 액상형태의 혼합물을 상기 LED 베어칩 어레이(20) 와 회로패턴(31) 층의 외표면에 부은 후 열처리에 의해 경화시키게 되는데, 액상의 혼합물을 상기 LED 베어칩 어레이와 인쇄회로층의 외표면 위에 부으면 임의의 형태로 퍼져 나가므로 이를 방지하고 필요한 범위 안에서만 소정 높이로 적층되도록 하기 위해 수지층 외곽틀(41)을 설치한다. 따라서 투광성 수지층(40)은 수지층 외곽틀(41) 안에서 수지층 외곽틀(41)의 높이와 같게 형성된다.The light-
구리기판(10)의 각 모서리에 형성되는 체결홈(13)은 LED광원램프의 베이스프레임인 상기 구리기판(10)을 램프본체에 고정하기 위한 것으로, 상하관통되어 형성된다. 또한, 구리기판(10)의 각 모서리에 형성되는 체결홈(13)들은 장방형으로 형성되며, 특히 도시된 예에서와 같이 네모서리에 형성하는 경우 장방형 홈의 장축방향이 시계방향으로 90도씩 돌아가게 형성될 수 있다. The
상기와 같이 체결홈(13)의 형성각도를 서로 다르게 형성하는 것은 상기 구리기판(10)의 후면에 방열판(도시되지 않음)을 부착하였을 때 상기 LED 베어칩 어레이(20)에서 발생하는 열에 의해 구리기판(10)이 열변형되더라도 후면에 설치된 방열판과의 접촉면적이 줄어드는 것을 최대한 방지하기 위함이다. 이는 구리기판(10)에 열변형이 발생될 때 임의의 방향으로 변형될 수 있으므로 체결홈(13)의 형성각도를 다양하게 형성하여 이에 대응할 수 있도록 하기 위함이다.As described above, the forming angles of the
한편, 위와 같은 체결홈(13)의 형성각도는 이에 한정된 것은 아니고 상기 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 구리기판(10)의 형상이나 체결홈(14)의 수에 따라 다양하게 변형될 수 있다.On the other hand, the forming angle of the
특히 상기에서 설명된 LED 베어칩(11)은 교통조건을 표시하는데 필요한 적 색, 녹색, 황색을 발현할 수 있는 LED베어칩이 일체로 구성되어, 통상의 교통제어기에서 수신하는 제어신호에 따라 각각의 색을 발현할 수 있는 칩이 구동됨으로써 하나의 광원모듈에서 교통조건을 표시하는 모든 색의 신호를 표시할 수 있게 된 것이다. 따라서 교통신호등을 점등 색상별로 별도로 제작하지 않고 동일한 구조의 신호등을 각기 다른 용도로 설치하고 소프트웨어적인 제어신호의 변경만을 통해서 서로 다른 색상의 신호를 구현할 수 있게 된다. In particular, the LED
위와 같이 구성된 본 발명에 따른 LED광원램프에 대해 도 6 내지 도 8에 의거 각 층별로 보다 상세하게 설명한다.The LED light source lamp according to the present invention configured as described above will be described in more detail for each layer based on FIGS. 6 to 8.
도 6은 본 발명에 따른 구리기판에 LED 베어칩 어레이(20)가 장착된 상태를 나타낸다. 구리기판(10)은 본 발명에 따른 LED광원의 베이스 프레임을 형성하는 것으로, 도시된 바와 같이 구리기판(10)의 중앙부위에 마련된 LED고정부(11)에는 다수의 LED베어칩(21)들이 직병렬로 연결되어 LED 베어칩 어레이(20)를 이루고 있다.6 shows a state in which the LED
또한, 구리기판(10)의 모서리 인접부위에는 장방형의 체결홈(13)들이 그 홈의 장축방향이 서로 다른 방향으로 배치되도록 형성되어 있다.In addition,
도 7은 도 6의 구리기판에 적층되는 인쇄회로기판을 나타내는 것으로, 도 7의 (a)는 전반적인 회로패턴을 설명하기 위한 도면이고 도 7의 (b)는 회로패턴 중에서 전해 은도금층을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 7 illustrates a printed circuit board stacked on the copper substrate of FIG. 6. FIG. 7A is a diagram for describing an overall circuit pattern, and FIG. 7B is a diagram for explaining an electrolytic silver plating layer among circuit patterns. It is for the drawing.
본 발명에 따른 인쇄회로패턴층(30)은 바람직하기로, 얇은 합성수지필름에 동박의 회로패턴(31)이 형성되어 있는 연성회로기판으로 이루어져 있다. 또한, 회로패턴(31) 중에서 LED 베어칩(21)과 연결될 부위 및 전극(14)으로 사용될 부위에 는 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 은도금층(32)이 형성된다. 상기 은도금층(32)은 원활하게 은도금이 이루어지게 하기 위하여 주지된 바와 같이 동박의 회로패턴(31)에 니켈도금을 한 후 형성하여 이루어진 것이다. 위와 같이 은도금층(32)을 형성하는 이유는 기본적으로 구리는 빠르게 산화되므로 쉽게 납땜이 되지 않기 때문에 LED 베어칩(21)과의 와이어 본딩을 수월하게 하고, 전극(14)에서는 추후 외부의 전원부에 연결할 전선과의 연결이 잘 이루어지도록 하기 위함이다. 상기 은도금층(32)은 전해 도금으로 형성된 것이다. 상기 은도금층(32)은 소프트 골드층으로 형성하여도 동일한 효과를 달성할 수 있다.The printed
도 8은 수지층 외곽틀의 사시도를 도시한 것으로, 도시된 수지층 외곽틀(41)은 LED 베어칩 어레이(20)와 회로패턴(31)을 둘러싸는 크기로 형성되며, 형성하고자 하는 투광성 수지층(40)의 높이와 대응되는 높이로 형성된 것이다. 상기 수지층 외곽틀(41)은 합성수지재로 형성됨이 바람직하다. 또한 상기 수지층 외곽틀(41)의 내측면에는 반사층(42)이 형성되어 있다. 이는 LED베어칩(21)에서 발광된 빛을 최대한 외부로 방사하기 위한 것으로, 이를 위해 수지층 외곽틀(41)의 내측면은 내측에서 외측으로 경사지게 형성함이 바람직하다.FIG. 8 is a perspective view of a resin layer outer frame, wherein the resin layer
한편, 전극(14)에는 도 9에 도시된 바와 같이 LED광원모듈(101)에는 컨버터(110)를 매개로 외부 전원부(도시되지 않음)와 연결된다. 컨버터(110)는 외부의 전원부에서 공급되는 전원을 LED광원모듈(101)에서 필요한 전원으로 변환하는 작용을 한다. 연결수단으로는 LED 베어칩 어레이(20)에서 발생되는 열을 감안하여 테프론 와이어(도시되지 않음)를 사용함이 바람직하다.Meanwhile, as illustrated in FIG. 9, the
도 10은 본 발명에 사용되는 LED광원모듈의 다른 실시예를 나타내는 도면이고, 도 11은 도 10의 B-B선 단면도를 나타낸다.10 is a view showing another embodiment of the LED light source module used in the present invention, Figure 11 is a cross-sectional view taken along the line B-B of FIG.
도 10 및 도 11에 도시된 LED광원모듈(201)은 도 4에 도시된 LED광원모듈(101)에 비하여 원뿔형의 반사판(50)이 추가로 설치된 것이다.The LED
즉, 구리기판(10)의 LED고정부(11) 중앙에는 원뿔형의 반사판(50)이 설치되고, 상기 반사판(50) 둘레에 다수의 LED 베어칩(21)들로 이루어진 LED 베어칩 어레이(20)가 배치된 것이다. 상기 반사판(50)은 LED 베어칩 어레이(20)의 중앙부위에 열이 집중됨을 감안하여 열을 외곽으로 발산시킨다. That is, a
또한, 반사판(50) 둘레에 설치되어 있는 LED 베어칩(21)들로부터 방사되는 빛이 반사판(50)에 의해 소정각도 반사되어 외부로 방사되도록 한다. 이에 따라 LED광원램프에서 발생되는 빛은 넓게 확산된 상태로 방사됨으로써 보다 광범위한 영역을 비출 수 있게 된다.In addition, light emitted from the LED
상기 반사판(50)은 원뿔형의 반사판 둘레에 소정 크기의 플랜지(51)가 형성되어 있어서 구리기판(10)에 원활하게 고정시키도록 되어 있다.The reflecting
상기 반사판(50)은 구리기판(10)에 고정된 상태에서 수지층 외곽틀(41)내로 액상의 수지를 부어 굳혀서 투광성 수지층(40)을 형성하게 되므로 반사판(50)의 플랜지(51)는 투광성 수지층(40) 내에 매립된다.Since the reflecting
또한, 원뿔형으로 형성된 상기 반사판(50)은 내부가 비어 있는 형태로 형성되고, 반사판(50)의 밑면에 대응되는 구리기판(10)에는 관통홈(10a)을 형성할 수 있다. 상기 관통홈(10a)은 반사판(50)의 내부공간을 외기와 소통시켜 LED 베어 칩(21)에서 발광된 빛을 외부로 반사시킬 때 흡수된 열을 방출시키기 위함이다.In addition, the
이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 교통신호등은 LED베어칩을 이용한 광원모듈을 채용함으로써 교통신호등의 제작이 간단하고, 제조공수를 줄여 원가를 절감할 수 있으며, 밝기 효율이 향상된 교통신호등을 제공할 수 있다. The traffic light according to the present invention configured as described above is simple to manufacture the traffic light by adopting a light source module using the LED bare chip, can reduce the manufacturing cost and can provide a traffic light with improved brightness efficiency. have.
이뿐만 아니라 기존의 교통신호등에도 본 발명의 실시예에 따른 광원모듈을 대체할 수 있음으로써 기존 백열전구형 교통신호등도 용이하게 LED광원을 사용하는 교통신호등으로 대체할 수 있어서 기존 교통신호등을 LED광원을 채용한 교통신호등으로의 변경비용을 줄일 수 있다.In addition, it is possible to replace the light source module according to the embodiment of the present invention to the existing traffic lights, so that the existing incandescent lamp-type traffic lights can be easily replaced with the traffic light using the LED light source to replace the existing traffic light LED light source. It is possible to reduce the cost of changing traffic lights.
나아가, 본 발명에 따른 교통신호등의 LED광원모듈은 적색, 녹색, 황색을 나타낼 수 있는 3색 LED베어칩을 사용함으로써, 통상 적색, 녹색, 황색을 나타내는 교통신호등을 각각 별도로 제작하지 않고 동일 구조의 신호등을 소프트웨적인 제어신호만으로 서로 다른 교통조건을 나타내는 색상으로 점등되게 함으로써 교통신호등의 제작이 간편해진다.Furthermore, the LED light source module of the traffic light according to the present invention uses a three-color LED bare chip that can represent red, green, and yellow, so that the traffic light of the red, green, and yellow colors is usually not separately manufactured. The traffic lights are made simple by software control signals, which are displayed in colors representing different traffic conditions.
도 1은 종래 LED 교통신호등의 일례를 나타내는 분해사시도,1 is an exploded perspective view showing an example of a conventional LED traffic light,
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 교통신호등의 분해사시도,2 is an exploded perspective view of a traffic light according to an embodiment of the present invention;
도 3은 도 2의 종단면도,3 is a longitudinal cross-sectional view of FIG.
도 4는 본 발명에 따른 LED광원램프의 사시도,4 is a perspective view of an LED light source lamp according to the present invention;
도 5는 도 4의 A-A선 단면도,5 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
도 6은 본 발명에 따른 LED광원모듈의 구리기판에 LED 베어칩 어레이가 장착된 상태를 나타내는 도면,6 is a view showing a state in which the LED bare chip array is mounted on the copper substrate of the LED light source module according to the present invention,
도 7은 도 6의 구리기판에 적층되는 인쇄회로기판을 나타내는 도면,7 is a view illustrating a printed circuit board laminated on the copper substrate of FIG. 6;
도 8은 도 6의 구리기판에 적층되는 수지층 외곽틀의 사시도를 도시한 도면, 8 is a perspective view of a resin layer outer frame laminated on the copper substrate of FIG. 6;
도 9는 본 발명에 따른 LED광원모듈의 전원회로도,9 is a power circuit diagram of the LED light source module according to the present invention;
도 10은 본 발명에 사용되는 LED광원모듈의 다른 실시예를 나타내는 도면,10 is a view showing another embodiment of the LED light source module used in the present invention,
도 11은 도 10의 B-B선 단면도를 나타내는 도면이다.FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line B-B in FIG. 10. FIG.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 -- 구리기판, 11 -- LED고정부,10-copper substrate, 11-LED fixing,
12 -- 패턴형성부, 13 -- 체결홈,12-pattern forming part, 13-fastening groove,
14 -- 전극, 20 -- LED 베어칩 어레이,14-electrode, 20-LED bare chip array,
21 -- LED 베어칩, 22 -- 와이어,21-LED bare chip, 22-wire,
30 -- 인쇄회로패턴층, 31 -- 회로패턴,30-printed circuit pattern layer, 31-circuit pattern,
40 -- 투광성 수지층, 41 -- 수지층 외곽틀,40-translucent resin layer, 41-resin layer outer frame,
100 -- 교통신호등, 101 -- LED광원모듈,100-traffic light, 101-LED light source module,
102 -- 방열판, 103 -- 반사갓,102-heat sink, 103-reflector,
104 -- 케이스, 105 -- 보호렌즈.104-Case, 105-Protective Lens.
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