KR101600779B1 - 플렉시블 엘이디 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 일정 면적의 평면에 대응되는 면적을 구비하면서 전기적으로 분리되는 절연라인을 갖도록 설치되는 복수의 전극판과 상기 전극판에 이격되어 각각 연결되는 복수의 엘이디칩 상기 엘이디칩이 연결되는 전극판의 하측에 적층되면서 분리되는 양측의 전극판을 연결토록 설치되는 하부절연층 상기 엘이디칩의 상측에 각각 적층되는 형광층으로 이루어져 자유로운 변형이 가능토록 되는 형상변경이 가능한 엘이디 모듈에 관한 것이다.
Description
본 발명은 일정 면적의 평면에 대응되는 면적을 구비하면서 전기적으로 분리되는 절연라인을 갖도록 설치되는 복수의 전극판과 상기 전극판에 이격되어 각각 연결되는 복수의 엘이디칩 상기 엘이디칩이 연결되는 전극판의 하측에 적층되면서 분리되는 양측의 전극판을 연결토록 설치되는 하부절연층 상기 엘이디칩의 상측에 각각 적층되는 형광층으로 이루어져 자유로운 변형이 가능토록 되는 플렉시블 엘이디 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 LED 조명등은 형광등이나 할로겐 램프 또는 네온에 비해서 소비 전력이 대단히 낮으며, 수명이 매우 길 뿐만 아니라 특히 형광등이나 할로겐 램프에 비해서는 보다 다양한 색상을 연출할 수 있는 장점이 있다.
그리고, 상기 LED 조명등은 다수의 LED가 실장된 LED 모듈을 특정한 배열로 배치하고, 이러한 LED 모듈을 천정이나 벽면에 설치되도록 하는 것으로서 LED의 소자 특성상 구동 시 상당한 열을 발생시키므로 반드시 방열을 해결해야만 하는 폐단이 있으므로 이를 위해 최근에 개발된 것이 메탈 PCB이다.
또한, 상기 메탈 PCB는, 일정깊이를 갖는 트랜치를 형성한 후 전해 도금에 의해서 단자를 형성하고, 트랜치의 내부로 복수의 LED 소자들이 균일하게 배열되도록 한 후 LED 소자 들간 그리고 LED 소자들과 단자들간을 와이어 본딩에 의해 직렬로 연결되도록 한다.
그리고, 이와 같이 복수의 LED 소자들이 배열된 비교적 넓은 면적의 트랜치에는 형광물질을 충진시킨 후 그 상부의 단자가 형성된 부위를 포함하여 표면까지 광투과성 수지를 충진시켜 LED 모듈을 형성하도록 하였다.
이와 같은 기술에 관련되어 특허 제1105454호에 엘이디 조명장치용 인쇄회로기판 및 그 제조방법의 기술이 제시되고 있으며 그 구성은 도1에서와 같이, 인쇄회로기판은 크게 방열판(10)과 절연성 기판(20)과 절연막(30)과 금속박판(40)으로 이루어지며, 상기 방열판(10)에는 저면에 동일한 사이즈로 도금이 방지될 수 있도록 도금 방지층(50)이 형성된다.
그리고, 상기 방열판(10)은 평판의 메탈 재질로 이루어지고, 상기 절연성 기판(20)은 방열판(10)과 동일한 외경을 가지면서 두께는 가급적 방열판(10)보다는 얇게 형성되면서 수직 관통되도록 하여 복수개의 제1홀(21)이 형성되고, 상기 절연성 기판(20)의 표면에는 회로 패턴과 함께 접속단자패드(23)가 형성되며, 상기 금속박판(40)은 판면에 절연성 기판(20)에 형성되는 제1홀(21)과 동심원상에 제2홀(41)을 형성하되 제2홀(41)은 절연성 기판(20)의 제1홀(21)의 주연부측에 형성한 접속단자패드(23)가 상향 노출토록 설치된다.
또한, 상기 절연성 기판(20)의 제1홀(21)에는 LED 소자가 탑재되도록 하고, LED 소자가 탑재된 제1홀(21)은 형광물질로 채워지도록 하며, 제1홀(21)의 상부측 금속박판(40)에 형성되는 제2홀(41)에는 광투과성 몰드가 채워지도록 함으로써 엘이디 조명장치를 제공하게 된다.
그러나, 상기와 같은 인쇄회로기판은, 방열을 위한 방열판(10)과 전원을 연결을 위한 금속박판(40)을 각각 구비하여야 하여 제조가 복잡하면서 별도의 부품을 필요로 하게 되는 단점이 있는 것이다.
또한, 인쇄회로기판의 패턴을 구성하기 위한 절연층의 형성이 불가피하며, 절연층은 LED소자에서 발생하는 열을 금속박판(40)으로 전달하는 통로를 차단하는 단열체로 작용하게 되어 효과적으로 열을 외부로 방출할 수 없게 되는 단점이 있는 것이다.
더하여, 다양한 형상으로 변형시켜 장착할 수 없어 원하는 위치에 다양한 적용이 힘들게 되는 단점이 있는 것이다.
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 방열효과를 극대화 시킬 수 있도록 하며, 빛의 효율을 높일 수 있도록 하고, 구성을 단순화 시켜 대량생산이 가능토록 함으로써 원가를 절감토록 하며, 변형이 가능하여 다양한 분야에 적용할 수 있도록 하고, 칩의 내구성을 높일 수 있도록 하는 플렉시블 엘이디 모듈을 제공하는데 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 일정 면적의 평면에 대응되는 면적을 구비하면서 전기적으로 분리되는 절연라인을 갖도록 설치되는 복수의 전극판과 상기 전극판에 이격되어 각각 연결되는 복수의 엘이디칩 상기 엘이디칩이 연결되는 전극판의 하측에 적층되면서 분리되는 양측의 전극판을 연결토록 설치되는 하부절연층 상기 엘이디칩의 상측에 각각 적층되는 형광층으로 이루어진 플렉시블 엘이디 모듈을 제공을 제공한다.
그리고, 상기 형광층의 외측에 상부절연층이 더 구비되는 플렉시블 엘이디 모듈을 제공을 제공한다.
더하여, 상기 상부절연층 또는 하부절연층은 전극판의 길이방향에 일정간격 이격되어 설치되는 엘이디칩에 대응토록 설치되는 플렉시블 엘이디 모듈을 제공을 제공한다.
계속하여, 상기 상부절연층 및 하부절연층 사이에 에폭시나 실리콘등의 탄성코팅층이 구비되는 플렉시블 엘이디 모듈을 제공을 제공한다.
또한, 상기 상부절연층 및 하부절연층 사이에 노출되는 전극판에 요부가 형성되는 플렉시블 엘이디 모듈을 제공을 제공한다.
더하여, 상기 요부가 형성되는 전극판에 탄성코팅층이 형성되는 플렉시블 엘이디 모듈을 제공을 제공한다.
그리고, 상기 상부절연층 및 하부절연층은, 열전달효율을 상승토록 저온소성 세라믹으로 이루어진 플렉시블 엘이디 모듈을 제공을 제공한다.
더하여, 상기 전극판은 부착력 및 열전달면적을 넓히도록 요철부가 일체로 구비되면서 지그재그의 절연라인이 형상되는 플렉시블 엘이디 모듈을 제공한다.
그리고, 상기 절연층은, 알루미나, 마그네시아, 실리콘 옥사이드, 실리콘 카바이드, 티타늄 카바이드, 실리콘 나이트라이드, 및 알루미늄 나이트라이드, 보론 나이트라이드 중 적어도 하나의 물질을 포함하면서 저온 소성되어 형성되는 플렉시블 엘이디 모듈을 제공한다.
또한, 상기 절연층은, 열흡수 성능의 향상을 위하여 하이드록사이드 금속화합물류, 붕화물류, 및 무기계 산화물류 중에서 선택되는 적어도 하나의 무기계 물질을 더 포함되는 플렉시블 엘이디 모듈을 제공한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 별도의 방열판 부착없이도 방열효과를 극대화 시키며, 반사효과를 높여 빛의 효율을 높이고, 구성을 단순화 시켜 대량생산이 가능하여 원가를 절감하며, 변형이 가능하여 다양한 분야에 적용하고, 칩의 내구성을 높이는 효과가 있는 것이다.
도1은 종래의 엘이디 조명장치용 인쇄회로기판을 도시한 사시도이다.
도2는 본 발명에 따른 엘이디모듈을 도시한 사시도이다.
도3 및 도4는 각각 본 발명에 따른 엘이디모듈을 도시한 요부 단면도 및 측면도이다.
도5 및 도6은 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디모듈을 도시한 사시도 및 평면도이다.
도7 및 도8은 각각 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엘이디모듈을 도시한 사시도 및 정면도이다.
도9는 본 발명의 또 다른 제1실시예에 따른 엘이디모듈을 도시한 사시도이다.
도10 내지 도12는 각각 본 발명의 또 다른 제2실시예에 따른 엘이디모듈의 설치상태를 도시한 사시도이다.
도2는 본 발명에 따른 엘이디모듈을 도시한 사시도이다.
도3 및 도4는 각각 본 발명에 따른 엘이디모듈을 도시한 요부 단면도 및 측면도이다.
도5 및 도6은 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디모듈을 도시한 사시도 및 평면도이다.
도7 및 도8은 각각 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엘이디모듈을 도시한 사시도 및 정면도이다.
도9는 본 발명의 또 다른 제1실시예에 따른 엘이디모듈을 도시한 사시도이다.
도10 내지 도12는 각각 본 발명의 또 다른 제2실시예에 따른 엘이디모듈의 설치상태를 도시한 사시도이다.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도2는 본 발명에 따른 엘이디모듈을 도시한 사시도이고, 도3 및 도4는 각각 본 발명에 따른 엘이디모듈을 도시한 요부 단면도 및 측면도이며, 도5 및 도6은 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디모듈을 도시한 사시도 및 평면도이고, 도7 및 도8은 각각 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엘이디모듈을 도시한 사시도 및 정면도이며, 도9는 본 발명의 또 다른 제1실시예에 따른 엘이디모듈을 도시한 사시도이고, 도10 내지 도12는 각각 본 발명의 또 다른 제2실시예에 따른 엘이디모듈의 설치상태를 도시한 사시도이다.
본 발명의 엘이디 모듈(100)은, 전극판(110)의 상측 또는 하측에 상부절연층(130) 및 하부절연층(150)이 각각 적층된다.
그리고, 상기 전극판(110)의 일측에 상부절연층이 제거되는 장착부(125)가 형성되어 엘이디칩(170)의 단자가 각각 연결되고, 상기 엘이디칩(170)의 상측에 형광층(190)이 적층 형성된다.
이때, 상기 전극판(110)은, +극(115) 및 -극(117)으로 구분되면서 전체적으로 일정 면적을 구비하고, 상기 +극(115) 및 -극(117) 사이에 전기적으로 분리되는 절연라인(111)을 갖도록 형성된다.
더하여, 상기 전극판의 +극(115)의 면적은 -극(117) 보다 크게 형성된다.
또한, 상기 전극판의 +극(115) 및 -극(117)의 상부 일측에 수지의 적층 또는 전극판의 절곡 등으로 이루어진 댐(120)이 형성된다.
그리고, 상기 전극판은, 부착력 및 열전달면적을 넓히도록 요철부(119)가 일체로 구비된다.
더하여, 상기 절연라인(111)은 평면에서 지그재그의 형상을 갖도록 설치된다.
그리고, 상기 상부절연층 또는 하부절연층을 이루는 절연층은, 알루미나, 마그네시아, 실리콘 옥사이드, 실리콘 카바이드, 티타늄 카바이드, 실리콘 나이트라이드, 및 알루미늄 나이트라이드, 보론 나이트라이드 중 적어도 하나의 물질을 포함하면서 저온 소성되는 세라믹 절연체로 이루어진다.
또한, 상기 절연층은, 열흡수 성능의 향상을 위하여 하이드록사이드 금속화합물류, 붕화물류, 및 무기계 산화물류 중에서 선택되는 적어도 하나의 무기계 물질을 더 포함되어도 좋다.
그리고, 상기 하부절연층(150)은, 엘이디칩(170)이 연결되는 전극판의 하측에 적층되면서 분리되는 양측의 전극판을 연결토록 설치된다.
이때, 상기 하부절연층(150)과 대향토록 전극판(110)의 상측에 상부절연층이 적층된다.
더하여, 상기 상부절연층(130) 또는 하부절연층(150)은 전극판(110)의 길이방향에 일정간격 이격되어 설치된다.
이때, 상기 상부절연층 및 하부절연층의 외부로 노출되는 전극판은 서로 전기적으로 연결될 수 있는 연결단자(175)의 역활을 수행하게 된다.
이때, 상기 상부절연층 및 하부절연층의 외부로 노출되는 전극판은 서로 전기적으로 연결될 수 있는 연결단자(175)의 역활을 수행하게 된다.
계속하여, 상기 상부절연층 및 하부절연층 사이에 에폭시나 실리콘등의 탄성코팅층(180)이 각각 구비되어도 좋다.
즉, 상기 전극판의 상부에 이격되어 위치하는 상부절연층 사이 및 전극판의 하부에 이격되어 위치하는 하부절연층 사이에 노출되는 전극판의 상측 및 하측에는 에폭시나 실리콘등으로 이루어진 탄성코팅층(180)이 일체로 형성된다.
즉, 상기 전극판의 상부에 이격되어 위치하는 상부절연층 사이 및 전극판의 하부에 이격되어 위치하는 하부절연층 사이에 노출되는 전극판의 상측 및 하측에는 에폭시나 실리콘등으로 이루어진 탄성코팅층(180)이 일체로 형성된다.
또한, 상기 상,하부절연층 사이에 노출되는 전극판(110)에 요부(119)가 형성되는 구성으로 이루어 진다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 동작을 설명한다.
도2 내지 도12에서 도시한 바와같이 본 발명의 엘이디모듈(100)은, 동일평면상에 전기적으로 분리되는 도전성 전극판(110)을 절연라인(111)을 중심으로 근접설치한 후 그 상,하측에 절연층을 각각 적층 형성하는 구성으로 별도의 방열판을 설치하지 않아도 방열이 가능토록 된다.
즉, 상기 전극판(110)은, 전기적으로 분리되는 면적이 최소면적을 갖도록 하면서 엘이디모듈(100)의 전체의 면적과 실질적으로 동일한 면적을 갖도록 +극(115)와 -극(117)이 동일평면에서 서로 대향하면서 이웃한 상대 전극에 엘이디칩(170)의 양 단자(미도시)가 연결되고, 상기 엘이디칩(170)에서 발생되는 열이 전극판(110)에 전달될 때 전극판 전체에서 방열효과를 가져오게 된다.
또한, 상기 전극판(110)의 상측 또는 하측에 적층되는 상부절연층(130) 또는 하부절연층(150)은, 열전도성이 우수한 세라믹 소성체가 적층되는 구성으로 전극판에 전달되는 열을 신속하게 흡수하여 대기중으로 전달하거나 다른 물체에 신속하게 전달토록 한다.
더하여, 상기 엘이디칩(170)의 단자를 전극판에 접지하여 고정한 후 그 상측에 형광물질 또는 광투과성 몰드로서 이루어진 형광층(190)를 충진토록 함으로써 엘이디칩의 발광시 빛을 균일하게 확산토록 한다.
이때, 상기 전극판(110)은, +극(115)의 전극판이 -극(117)의 전극판 보다 상대적으로 두께 또는 면적이 크게 형성되어 전원을 공급시 열이 상대적으로 많이 발생되는 +전극 측의 방열효율을 더욱 높이게 되고, 상기 엘이디칩(170)이 대면적 의 전극판에 연결됨으로 전기적 저항을 대폭 개선하여 상대적을 낮은 칩저항과 낮은 순방향전압(Vf)를 갖는 고효율 발광체의 제작이 가능하게 된다.
또한, 상기 댐(120)은, 전극판에서 돌출토록 적층되어 절연층의 형성시 세라믹이 침투가 방지되어 댐(120)의 내측에 절연층의 형성없이 노출토록 되어 엘이디칩(170)이 장착되는 장착부(125)를 형성하게 된다.
이때, 상기 댐(120)은 전극판의 절곡하여 형성할 때 상기 댐의 내측에 형성되는 경사면을 통하여 엘이디칩(170)의 빛이 반사되어 확산효과를 더욱 높이게 된다.
또한, 상기 전극판 및 댐(120)은, 금형이나 에칭등에 의해 요철부가 일체로 구비되어 부착력 및 열전달면적을 넓히도록 한다.
더하여, 상기 절연라인(111)은 평면에서 지그재그의 형상을 갖도록 설치되어 세라믹재로 이루어진 상부절연층(130) 또는 하부절연층의 적층시 강도의 구현이 가능토록 된다.
한편, 상기 상부절연층(130) 또는 하부절연층(150)은, +극(115) 과 -극(117)을 절연하면서 움직이지 않도록 하는 구조체로서 그 상부에 하나 이상이면서 형광층(190)를 담아주는 역활을 수행하는 장착부(125)를 형성하게 되고, 종래와 같은 수지가 아닌 세라믹 소성체를 사용하게 된다.
그리고, 상기 상,하절연층은, 알루미나, 마그네시아, 실리콘 옥사이드, 실리콘 카바이드, 티타늄 카바이드, 실리콘 나이트라이드, 및 알루미늄 나이트라이드, 보론 나이트라이드 중 적어도 하나의 물질을 포함하면서 저온 소성되는 세라믹 절연체로 이루어져 기존의 레진제품보다 우수한 열전도성을 갖도록 되고, 열팽창계수가 작고 작은 두께로도 내열충격이 강하게 된다.
또한, 상기 상,하절연층은, 하이드록사이드 금속화합물류, 붕화물류, 및 무기계 산화물류 중에서 선택되는 적어도 하나의 무기계 물질을 더 포함되어 열흡수 성능의 향상을 가져온다.
더하여, 도10 및 도11에서와 같이 상기 상부절연층(130) 또는 하부절연층(150)은 전극판(110)의 길이방향에 일정간격 이격되어 설치되면서 상,하부절연층 사이에 에폭시나 실리콘등의 탄성코팅층(180)이 각각 구비되는 구성으로 자유로운 변형이 가능토록 되어 다양한 형상을 갖는 기둥이나 판등의 몸체(200)에 자유롭게 변형되어 장착토록 된다.
즉, 상기 상,하부절연층 사이에 노출되는 전극판(110)에 요부(119)가 형성되면 그 변형이 더욱 자유롭게 되어 판이나 기둥 등의 몸체(200)에 용이하게 설치할 수 있게 된다.
또한, 상기 엘이디모듈은 도12에서와 같이 하나 이상의 절연라인을 통하여 분리되는 복수의 전극판을 갖는 몸체(200)에 복수개가 일체로 집중 배치하여도 좋다.
그리고, 상기 전극판(110)은, 구리기판 표면을 롤러나 에칭등에 의해 표면처리하여 요철부(118)를 형성하여도 좋다.
한편, 상기 상,하절연층은, 보론 나이트라이트를 Silk Screen 또는 스텐실을 이용하는 도포방식으로 원하는 두께를 구현하고, 300~400℃의 비교적 저온인 오븐에서 큐어링하여 제조한다.
이때, 상기 상,하절연층은, 보론 나이트라이드 분말과 알루미나 및 니켈옥사이드 계열의 용제를 혼합하여 사용하는 PBN(Pyrolytic Boron Nitride)이 사용되는 것이다.
100...엘이디모듈 110...전극판
120...댐 125...장착부
130...상부절연층 170...엘이디칩
190...형광층
120...댐 125...장착부
130...상부절연층 170...엘이디칩
190...형광층
Claims (8)
- 일정 면적의 평면에 대응되는 면적을 구비하면서 전기적으로 분리되는 지그재그의 절연라인을 갖도록 설치되는 복수의 전극판;
상기 전극판에 이격되어 각각 연결되는 하나 이상의 엘이디칩;
상기 엘이디칩이 연결되는 전극판의 하측에 적층되면서 분리되는 양측의 전극판을 연결토록 하면서 세라믹 절연체로 이루어진 하부절연층; 및,
상기 엘이디칩의 상측에 각각 적층되는 형광층으로 이루어지며,
상기 형광층의 외측에 형성되면서 하부절연층에 대향토록 상부절연층이 더 구비되고,
상기 상부절연층 및 하부절연층은 전극판의 길이방향에 일정간격 이격되어 복수개가 설치되면서 상부절연층의 중앙부에 엘이디칩이 각각 위치토록 설치되며,
상기 전극판의 상부에 위치하는 상부절연층 사이 및 전극판의 하부에 위치하는 하부절연층 사이에는 노출되는 전극판의 상측 및 하측에 에폭시나 실리콘 중에서 선택되는 어느 하나가 적층되는 구성으로 이루어진 탄성코팅층이 형성되는 플렉시블 엘이디 모듈. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 상,하부절연층 사이에 노출되는 전극판에 요부가 형성되며,
상기 전극판으로 이루어진 엘이디 모듈이 판 또는 기둥에 설치되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 엘이디 모듈. - 제1항에 있어서, 상기 전극판은 엘이디칩의 외측에 댐이 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 엘이디 모듈.
- 제1항에 있어서, 상기 전극판은 부착력 및 열전달면적을 넓히도록 요철부가 일체로 구비되면서 지그재그의 절연라인이 형상되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 엘이디 모듈.
- 제1항에 있어서, 상기 상,하부절연층은, 알루미나, 마그네시아, 실리콘 옥사이드, 실리콘 카바이드, 티타늄 카바이드, 실리콘 나이트라이드, 및 알루미늄 나이트라이드, 보론 나이트라이드 중 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함하면서 저온 소성되어 형성되는 세라믹 절연체이고,
상기 상,하부절연층은, 열흡수 성능의 향상을 위하여 하이드록사이드 금속화합물류, 붕화물류, 및 무기계 산화물류 중에서 선택되는 적어도 하나의 무기계 물질을 더 포함되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 엘이디 모듈.
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