KR101502030B1

KR101502030B1 - 조명등용 고반사 led모듈 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR101502030B1
Application number: KR20140094777A
Authority: KR
Inventors: 윤철구
Original assignee: 미미라이팅주식회사
Priority date: 2014-07-25
Filing date: 2014-07-25
Publication date: 2015-03-18

Abstract

본 발명은 광손실이 최소화되어 조명효율이 우수하고 방열효과도 우수한 새로운 구성의 조명등용 고반사 LED모듈 및 이의 제조방법에 대한 것이다.
본 발명에 따르면, 합성수지로 성형된 베이스판(110)의 상면에 회로패턴(120)이 인쇄된 인쇄회로기판(100); 상기 회로패턴(120)이 부분적으로 노출되는 여백부(102)가 형성되도록 상기 인쇄회로기판(100)의 상면에 코팅된 고반사코팅층(140); 및 상기 여백부(102)에 정렬되어 상기 회로패턴(120)과 통전되도록 상기 인쇄회로기판(100)에 실장되는 LED소자(200);를 포함하여 이루어지며, 상기 고반사코팅층(140)은 이산화티탄 90~94중량%, 알루미나 2.5~4.5중량%, 실리카 1.5~5.5중량%로 이루어지는 백색안료조성물을 포함하는 고반사백색코팅액을 코팅하여 형성된 것을 특징으로 하는 조명등용 고반사 LED모듈이 제공된다.

Description

조명등용 고반사 LED모듈 및 이의 제조방법{LED module for lighting apparatus and method of the same that}

본 발명은 조명등용 고반사 LED모듈 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광손실이 최소화되어 조명효율이 우수하고 방열효과도 우수한 새로운 구성의 조명등용 고반사 LED모듈 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

LED 조명기구는 인쇄회로기판(PCB) 기판 위에 LED소자가 실장된 LED모듈을 사용한다. 이러한 LED모듈에서 LED소자는 점광원이기 때문에, 조명기구에는 LED 빛을 확산하여 면광원으로 만들기 위한 광확산판이 장착된다. 따라서 일반적으로 LED 조명기구는 하향으로 개방되는 케이스에 전술한 바와 같은 LED모듈이 내장되고, 케이스의 개방부에는 광확산판이 결합되는 구조를 가진다.

그런데 일반적으로 광확산판은 LED모듈에서 발산되는 빛의 약 75%정도만 투과시키며, 1~5% 정도는 광확산판에 흡수하고, 20%정도는 반사된다. 그리고 반사된 빛은 조명등 케이스의 내측면에 의해 재반사되기는 하나 그 정도가 미미하고, 대부분은 LED가 실장된 인쇄회로기판에 의해 흡수되고, 결국 LED소자에서 발산되는 빛의 일부가 손실되는 결과가 초래되어, LED소자 자체의 조도에 비해 조명기구의 조명효율이 저하된다.

한편, 이러한 문제점에 대해 종래에는 광확산판에서 반사되는 빛을 재반사시키기 위해 인쇄회로기판의 상면에 반사시트를 부착시키는 방안이 제안되었다.

그러나 이러한 방법은 반사시트에 LED를 노출시키기 위한 관통공을 LED에 정렬되는 위치에 타공한 후, 반사시트를 인쇄회로기판에 접착제로 접착시켜야 하므로 작업이 번거로운 단점을 가진다. 뿐만 아니라, 접착제의 접착력에 따라 반사시트가 박리되는 경우가 발생된다. 또한, LED를 노출시키기 위한 관통공이 LED와 제대로 정렬되지 않아 반사시트를 부착시키기 곤란한 경우가 발생되기도 한다.

또한, 공지된 바와 같이, LED소자에서는 열이 많이 발생되며, LED소자의 열이 제대로 방열되지 못하면 LED소자의 수명이 단축되는 문제가 발생된다.

따라서 종래에는 LED소자의 열을 방열시키기 위해 흔히, 조명기구의 케이스에 방열핀을 형성하였다. 이와 같이 종래에는 방열을 위한 구성이 조명기구 케이스에 구비되기 때문에, LED소자의 방열효과가 다소 미미한 단점을 가진다. 따라서 LED소자의 열을 좀 더 신속하고 적극적으로 방열할 수 있는 필요성이 요구된다.

대한민국 등록특허 제10-1128957호(2012. 03. 14.)

본 발명은 상기의 문제점에 착안하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 표면의 반사율이 우수하여 광손실이 최소화되어 조명효율이 우수하고 방열효과도 우수할 뿐만 아니라 제조도 용이한 새로운 구성의 조명등용 고반사 LED모듈 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 합성수지로 성형된 베이스판(110)의 상면에 회로패턴(120)이 인쇄된 인쇄회로기판(100); 상기 회로패턴(120)이 부분적으로 노출되는 여백부(102)가 형성되도록 상기 인쇄회로기판(100)의 상면에 코팅된 고반사코팅층(140); 및 상기 여백부(102)에 정렬되어 상기 회로패턴(120)과 통전되도록 상기 인쇄회로기판(100)에 실장되는 LED소자(200);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 조명등용 고반사 LED모듈이 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 고반사코팅층(140)은 이산화티탄 90~94중량%, 알루미나 2.5~4.5중량%, 실리카 1.5~5.5중량%로 이루어지는 백색안료조성물을 포함하는 고반사백색코팅액을 코팅하여 형성되며, 상기 고반사백색코팅액은 상기 백색안료조성물 100중량부에 대해 합성수지가 6~25중량부 포함되어 이루어진다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 인쇄회로기판(100)의 상기 여백부(102)에는 여백부(102) 보다 작은 크기를 갖는 방열공(130)이 관통형성되어, 상기 LED소자(200)의 배면이 상기 방열공(130)을 통해 외부로 노출된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 합성수지로 성형된 베이스판(110)의 상면에 회로패턴(120)이 인쇄된 인쇄회로기판(100)을 준비하는 과정; 상기 인쇄회로기판(100)의 LED소자(200)가 실장될 위치에 방열공(130)을 형성하는 과정; 상기 인쇄회로기판(100)의 상면에 고반사백색코팅액을 실크스크린인쇄하여 고반사코팅층(140)을 형성하되, 상기 방열공(130)의 둘레부에는 상기 회로패턴(120)을 외부로 노출시키기 위한 여백부(102)가 형성되도록 하는 과정; 및 상기 인쇄회로기판(100)의 방열공(130)에 정렬되어 상기 회로패턴(120)과 전기적으로 통전되도록 LED소자(200)를 실장시키는 과정;을 포함하여 이루어지며, 상기 고반사백색코팅액은 합성수지와 백색안료조성물을 포함하여 이루어지고, 상기 백색안료조성물은 이산화티탄 90~94중량%, 알루미나 2.5~4.5중량%, 실리카 1.5~5.5중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조명등용 고반사 LED모듈 제조방법이 제공된다.

이상과 같은 구성을 가지는 본 발명은 고반사코팅층(140)이 인쇄회로기판(100)의 상면에 코팅되어 형성되기 때문에 종래의 반사시트를 부착시키는 방법에 비해 제조가 용이하고, 코스트도 저렴하다.

특히, 본 발명은 고반사코팅층(140)에 의해 인쇄회로기판(100)의 표면이 우수한 가시광선 반사율을 가지므로, 본 발명을 조명기구에 사용하는 경우에는 조명기구의 광확산판에서 조명기구 내부로 반사되는 빛이 고반사코팅층(140)에 의해 거의 그대로 재반사된다. 따라서 LED모듈의 광손실이 최소화되므로 조명효율이 우수한 조명기구를 제조할 수 있다.

또한, 인쇄회로기판(100)에 형성된 방열공(130)에 의해 LED소자(200)의 배면이 노출되기 때문에 LED소자(200)의 열이 적극적으로 신속하게 방열되므로 LED모듈의 방열효과가 우수하다. 따라서 LED소자(200)가 열에 의해 LED소자를 비롯한 기타 부품이 손상되는 것이 효과적으로 방지된다.

도 1은 본 발명의 바람직할 실시예를 보인 사시도
도 2는 상기 실시예의 단면도
도 3은 상기 실시예의 제조과정을 보인 공정도
도 4는 상기 실시예의 사용상태 단면도.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1과 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예를 보인 사시도와 단면도이다. 본 발명은 도시된 바와 같이, 회로패턴(120)이 인쇄된 인쇄회로기판(100)과, 인쇄회로기판(100)의 상면에 형성된 고반사코팅층(140)과, 상기 인쇄회로기판(100)의 상면에 실장되는 LED소자(200)를 포함하여 이루어진다.

상기 인쇄회로기판(100)은 합성수지로 성형된 베이스판(110)의 상면에 회로패턴(120)이 인쇄된 것이다. 이러한 인쇄회로기판(100)에는 상기 LED소자(200)가 실장될 위치에 방열공(130)이 관통형성된다.

그리고 상기 인쇄회로기판(100)의 상면에는 고반사코팅층(140)이 형성된다. 이 고반사코팅층(140)은 조명기구의 광확산판에 의해 조명기구 내부로 반사되는 빛을 외부로 재반사시키기 위한 것이다.

이러한 고반사코팅층(140)은 고반사백색코팅액을 코팅하여 형성되는데, 도시된 바와 같이, 상기 방열공(130)의 둘레부에는 여백부(102)가 형성되도록 방열공(130)의 둘레부를 제외한 나머지 부부에만 고반사코팅층(140)이 형성된다. 이와 같이 방열공(130)의 둘레부에 여백부(102)가 형성되면, 여백부(102)를 통해 회로패턴(120)의 일부가 외부로 노출된다.

한편, 상기 고반사백색코팅액은 합성수지, 용제, 백색안료조성물 및 기타 첨가제를 첨가하여 이루어진다. 특히, 상기 백색안료조성물은 고반사코팅층(140)이 높은 반사율을 가지도록 이산화티탄 90~94중량%, 알루미나 2.5~4.5중량%, 실리카 1.5~5.5중량%로 이루어진다.

이산화티탄(TiO₂)은 은폐력이 우수할 뿐만 아니라 빛을 산란, 즉, 난반사시키는 특성이 우수하다. 바람직하게는 이산화티탄은 고온에서 안정한 루틸형이 이산화티탄이 사용되는데, 루틸형 이산화티탄은 분산성이 좋고, 광택 및 내후성도 좋은 장점도 가진다.

이러한 이산화티탄이 90중량% 미만으로 함유되면, 후술하는 바와 같이, 고반사백색코팅액의 제조시 백색안료조성물을 최대치로 혼합하더라도 소요되는 수준의 반사율을 얻기 곤란하며, 이산화티탄이 94중량%를 초과하여 다른 성분들의 상대적인 함량이 감소되어 이들 성분들에 의한 효과가 미미하므로 바람직하지 않다.

그리고 상기 알루미나(Al₂O₃)와 실리카(SiO₂)는 고반사코팅층(140)의 방열성, 내스크랫치성 등과 같은 기타 물성을 향상시키 위한 것이다. 알루미나와 실리카가 상기 수준 미만으로 함유되면, 이들에 의한 효과가 미미하며, 상기 수준을 초과하여 함유되면, 상대적으로 이산화티탄의 함량이 감소되므로 고반사코팅층(140)의 반사율이 저하되므로 바람직하지 않다.

고반사백색코팅액에서 이러한 백색안료조성물의 함량이 증가될수록 고반사코팅층(140)의 반사율이 향상될 것이나, 백색안료의 분산성이 저하되고, 고반사백색코팅액의 도포성이 저하되며, 백색안료가 코팅층에서 탈리될 우려가 있으므로 백색안료의 함량이 적절한 수준으로 조절될 필요가 있다.

바람직하게는 고반사백색코팅액은 백색안료조성물 100중량부에 대해 우레탄이액형 수지 6~25중량부가 함유되며, 유기용제와 기타 첨가제로 분산제, 소포제, 등이 함유된다.

한편, 상기 LED소자(200)는 상기 방열공(130)과 정렬되도록 인쇄회로기판(100)에 실장된다. 전술한 바와 같이, 방열공(130)의 둘레부에 형성된 여백부(102)에 의해 회로패턴(120)이 노출되므로 LED소자(200)의 리드를 상기 여백부(102)의 회로패턴(110)에 전기적으로 통전되도록 실장하는 것이 가능하다.

이하에서는 도 3을 참조하고 본 발명의 제조공정을 살펴보면 다음과 같다.

1) 상면에 회로패턴(120)이 인쇄된 인쇄회로기판(100)을 준비한다.

2) 상기 인쇄회로기판(100)의 LED소자(200)가 실장될 부위에 방열공(130)을 형성한다. 방열공(130)은 약 1~2mm 정도의 크기로 형성한다.

3) 이어서 상기 인쇄회로기판(100)에 고반사백색코팅액을 실크스크린인쇄하여 고반사코팅층(140)을 코팅한다. 이때 방열공(130)의 둘레부에 회로패턴(12)을 외부로 노출시키기 위한 여백부(102)가 형성되도록 고반사코팅층(140)을 형성한다.

4) 인쇄회로기판(100)의 방열공(130)에 정렬되도록 LED소자(200)는 실장시킨다. 물론, 상기 여백부(102)를 통해 외부로 노출되는 회로패턴(110)과 전기적으로 통전되도록 LED소자(200)를 연결시킨다.

실시예 1 ~ 2

표 1과 같은 조성을 갖는 백색안료조성물 100중량부에 대해 2액형 우레탄수 지 6중량부를 혼합하고, 용제와 분산제, 소포제를 혼합하여 고반사백색코팅액을 제조하였다. 사용된 제조된 고반사백색코팅액을 인쇄회로기판에 실크스크린인쇄하였다.

실시예 3 ~ 4

표 1과 같은 조성을 갖는 백색안료조성물 100중량부에 대해 2액형 우레탄수 지 25중량부를 혼합하고, 용제와 분산제, 소포제를 혼합하여 고반사백색코팅액을 제조하였다. 사용된 제조된 고반사백색코팅액을 인쇄회로기판에 실크스크린인쇄하였다.

비교예 1

표 1에 기재된 조성의 백색안료조성물을 이용하여 백색코팅액을 만들고, 이를 인쇄회로기판에 실크스크린인쇄하였다.

항 목	백색안료조성물
항 목	이산화티탄	알루미나	실리카
실시예 1	90	4.5	5.5
실시예 2	94	4.5	1.5
실시예 3	90	4.5	5.5
실시예 4	94	4.5	1.5
비교예 1	85	9	6

반사율 테스트

실시예 1~2 및 비교예1에서 제조된 인쇄회로기판의 반사율을 측정한 결과, 표 2와 같은 결과를 얻었다. 반사율측정은 일본 미놀타 분광반사율측정기 CM2000을 이용하였다.

항 목	반사율
실시예 1	93.35%
실시예 2	95.22%
실시예 3	90.78%
실시예 4	92.85%
비교예 1	85.76%

표 2를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 고반사코팅층(140)은 90% 이상의 높은 가시광선 반사율을 가짐을 알 수 있다. 따라서 본 발명에 의한 LED모듈이 사용된 조명기구는 도 4에 도시된 바와 같이, 광확산판(2)에 의해 반사되는 빛이 고반사코팅층(140)에 의해 높은 수준으로 반사되어, 광손실이 최소화되고, 우수한 조도를 가진다.

또한, 인쇄회로기판(100)에 형성된 방열공(130)에 의해 LED소자(200)의 배면이 노출되기 때문에, 종래에 비해 LED소자(100)의 열이 신속하게 방열된다.

이상과 같이 본 발명은 LED소자의 광손실이 최소화되어 방열성능이 우수하다. 이러한 본 발명은 실내등을 비롯하여 다운라이트, 가로등 등 다양한 종류의 조명기구에 적용이 가능하며, 이에 따라 조명효율 및 방열효율이 우수한 조명기구가 제공된다.

Claims

합성수지로 성형된 베이스판(110)의 상면에 회로패턴(120)이 인쇄된 인쇄회로기판(100);
상기 회로패턴(120)이 부분적으로 노출되는 여백부(102)가 형성되도록 상기 인쇄회로기판(100)의 상면에 코팅된 고반사코팅층(140); 및
상기 여백부(102)에 정렬되어 상기 회로패턴(120)과 통전되도록 상기 인쇄회로기판(100)에 실장되는 LED소자(200);를 포함하며,
상기 인쇄회로기판(100)의 여백부(102)에는 여백부(102) 보다 작은 크기를 갖는 방열공(130)이 관통형성되어,
상기 LED소자(200)의 배면이 상기 방열공(130)을 통해 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 조명등용 고반사 LED모듈.
제1항에 있어서,
상기 고반사코팅층(140)은 이산화티탄 90~94중량%, 알루미나 2.5~4.5중량%, 실리카 1.5~5.5중량%로 이루어지는 백색안료조성물을 포함하는 고반사백색코팅액을 코팅하여 형성되며,
상기 고반사백색코팅액은 상기 백색안료조성물 100중량부에 대해 합성수지가 6~25중량부 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 조명등용 고반사 LED모듈.
삭제
합성수지로 성형된 베이스판(110)의 상면에 회로패턴(120)이 인쇄된 인쇄회로기판(100)을 준비하는 과정;
상기 인쇄회로기판(100)의 상면에 고반사백색코팅액을 실크스크린인쇄하여 고반사코팅층(140)을 형성하되, LED소자(200)가 실장될 위치에는 상기 회로패턴(120)을 외부로 노출시키기 위한 여백부(102)가 형성되도록 하는 과정;
상기 인쇄회로기판(100)에 상기 LED소자(200)가 실장될 위치에 상기 여백부(102)보다 작은 크기로 방열공(130)을 관통형성하는 과정; 및
상기 인쇄회로기판(100)의 여백부(102)를 통해 외부로 노출되는 상기 회로패턴(120)과 전기적으로 통전되도록 LED소자(200)를 실장시키는 과정;을 포함하여 이루어지며,
상기 고반사백색코팅액은 이산화티탄 90~94중량%, 알루미나 2.5~4.5중량%, 실리카 1.5~5.5중량%로 이루어지는 백색안료조성물을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 조명등용 고반사 LED모듈 제조방법.
삭제