KR102292380B1

KR102292380B1 - Led칩 어레이 조명의 배선 구조

Info

Publication number: KR102292380B1
Application number: KR1020190046834A
Authority: KR
Inventors: 송영아
Original assignee: 송영아
Priority date: 2019-04-22
Filing date: 2019-04-22
Publication date: 2021-08-20
Also published as: KR20200123655A

Abstract

본 발명은 LED칩 어레이를 탑재한 조명을 배선하는 구조에 있어서: 다수의 LED칩(22)을 보드(21) 상에서 회로패턴(23)과 전선(27)으로 연결하여 통전하는 COB모듈(20); 상기 COB모듈(20)의 방열을 수행하면서 전선(27)을 설정된 방향으로 지지하는 방열판(30); 및 상기 COB모듈(20)을 탑재한 상태로 방열판(30)에 접착되며, 전선(27)을 설정된 방향으로 유도하는 지그판(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, LED칩 어레이 조명의 다양한 배선 방식에 대응하기 위하여 지그를 도입하면서 지그와 방열판의 연계로 배선의 방향을 선택하므로 공정 유연성에 의한 원가 절감을 도모하는 효과가 있다.

Description

LED칩 어레이 조명의 배선 구조{Wiring structure for lamp with LED chip array}

본 발명은 LED 조명의 배선 구조에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 LED칩 어레이를 기반으로 하는 조명의 다양한 배선 방식에 대응하기 위한 LED칩 어레이 조명의 배선 구조에 관한 것이다.

LED 조명은 디스플레이, 스마트폰, 자동차, 의료업, 농수산업, 예능 무대 등 다양한 분야에 널리 활용된다. 고휘도 요구에 따라 단위 영역당 조명 출력(루멘 밀도)를 높이면서 방열을 해결하기 위해 기판 실장형 칩(COB) 구조의 LED 어레이를 방열판에 직접 결합하기도 한다. 이는 동박에 감광제 코팅, 노광, 현상, 에칭을 거쳐 직/병렬 회로 패턴을 헝성한 다음 다수의 LED소자를 설정된 위치에 실장한 COB 모듈 구조를 이루고 있다.

이와 관련하여 한국 공개실용신안공보 제2012-0001803호(선행문헌 1), 한국 등록특허공보 제1050042호(선행문헌 2) 등의 선행기술문헌을 참고할 수 있다.

선행문헌 1은 방열핀에 각각 두 개씩 간격을 두고 형성되며 그 중심축에 나사 체결홈이 형성된 네 개의 체결 기둥을 구비하는 램프 하우징; 램프 하우징의 내공간에 배치되며 고휘도 발광을 위해 다수의 엘이디 칩들을 갖는 단일의 발광소자 패키지; 등으로 구성된다. 이에, 공장 등과 같이 전고가 높은 곳에서 고휘도ㆍ저발열 광원으로 사용되는 효과를 기대한다.

그러나, 공장 이외에 다양한 용도로 설계가 변경되는 경우 방열판과 연계되는 배선 연결이 복잡화되어 공수 및 원가 증가를 초래한다.

선행문헌 2는 배선부가 삽입되는 홈이 길이 방향으로 마련되어 엘이디 패키지가 밀착되는 면을 제공하는 바디부; 바디부의 상단에서 바디부에서 멀어지는 방향으로 연장되며, 다중의 반사면을 제공하는 반사부;를 포함하여 구성된다. 이에, 조도 요구치에 부합되는 방열판 수량을 맞추기 때문에 새로운 조명 설계가 불필요하여 원가를 절감하는 효과를 기대한다.

다만, 엘이디 패키지로 연결되는 배선부의 방향이 정해져 있기에 다른 방향으로 배선하는 상황에 대처하기 미흡하여 개선의 여지를 보인다.

한국 공개실용신안공보 제2012-0001803호 "엘이디 조명 장치" (공개일자 : 2012.03.09.) 한국 등록특허공보 제1050042호 "엘이디 조명 모듈" (공개일자 : 2011.07.19.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, LED칩 어레이를 기반으로 하는 조명의 다양한 배선 방식에 대응하기 위하여 지그판을 도입하면서 지그판과 방열판의 연계로 배선의 방향을 선택하는 LED칩 어레이 조명의 배선 구조를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 LED칩 어레이를 탑재한 조명을 배선하는 구조에 있어서: 다수의 LED칩을 보드 상에서 회로패턴과 전선으로 연결하여 통전하는 COB모듈; 상기 COB모듈의 방열을 수행하면서 전선을 설정된 방향으로 지지하는 방열판; 및 상기 COB모듈을 탑재한 상태로 방열판에 접착되며, 전선을 설정된 방향으로 유도하는 지그판;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제1실시예로서, 상기 방열판은 COB모듈의 터미널로 연통되는 복수의 관통공, 상기 관통공을 변부로 연통하도록 형성되는 배선홈을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2실시예로서, 상기 지그판은 COB모듈의 터미널로 연통되는 복수의 관통공, 관통공 사이를 연통하도록 형성되는 메인홈, 메인홈을 변부로 연통하도록 형성되는 서브홈을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 서브홈은 열전달 위한 서멀패드를 착탈 가능하게 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 방열판은 지그판의 서브홈과 대응하는 슬랏을 구비하고, 슬랏 상에는 배선블록을 구비하는 것을 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 배선블록은 연결부와 경사면을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 경사면은 전선을 지지하기 위한 배선홈을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, LED칩 어레이 조명의 다양한 배선 방식에 대응하기 위하여 지그판을 도입하면서 지그판과 방열판의 연계로 배선의 방향을 선택하므로 공정 유연성에 의한 원가 절감을 도모하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 조명의 외관을 나타내는 모식도
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 배선 구조를 나타내는 모식도
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 배선 구조를 나타내는 모식도
도 4는 도 3의 일예에 따른 배선용 방열판을 나타내는 모식도
도 5는 도 4의 주요 배선 작업을 순차적으로 나타내는 모식도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 LED칩 어레이를 탑재한 조명을 배선하는 구조에 관하여 제안한다. 다수의 LED칩을 지닌 조명의 양산, 특히, 다품종 소량 생산 방식과 관련되지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. LED 조명의 배선은 구동회로인 드라이버(도시 생략)로 연결하기 위한 단열재 피복 전선을 포함한다.

본 발명에 따르면 COB모듈(20)이 다수의 LED칩(22)을 보드(21) 상에서 회로패턴(23)과 전선(27)으로 연결하여 통전하는 구조를 이룬다. 도 1에서, 하우징(10)과 렌즈커버(15) 사이의 공간에 COB모듈(20)이 수용된 상태를 예시한다. 도 2(a) 및 도 2(b)에서 2개의 COB모듈(20)이 탑재된 조명을 예시한다. 각 COB모듈(20)은 보드(21) 상에 다수의 LED칩(22)을 직병렬 회로인 회로패턴(23)으로 연결한다. 회로패턴(23)의 일지점에서 터미널(25)을 개재하여 전선(27)이 연결된다. 전선(27)은 보드(21)에 형성된 관통공을 통하여 드라이버 측으로 인출된다.

또한, 본 발명에 따르면 방열판(30)이 상기 COB모듈(20)의 방열을 수행하면서 전선(27)을 설정된 방향으로 지지하는 구조를 이루고 있다. 도 2(a)처럼 방열판(30)은 베이스(31)에 다수의 쿨링핀(32)을 일체로 구비한다. COB모듈(20)이 방열판(30)에 직접 접합되면 조명의 방열성 향상에 유리하다. 다만 조명의 외형이 커질수록 방열판(30)의 크기도 증대하므로 양산 현장에서 취급하기 불편하고 생산성 저하를 초래한다. 보편적으로 보드(21)의 전선(27)은 방열판(30)의 관통공(33)을 통하여 쿨링핀(32)과 평행한 수직방향으로 인출된다.

본 발명의 제1실시예로서, 상기 방열판(30)은 COB모듈(20)의 터미널(25)로 연통되는 복수의 관통공(33), 상기 관통공(33)을 변부로 연통하도록 형성되는 배선홈(35)을 구비하는 것을 특징으로 한다.

조명의 종류나 규격에 따라서는 보드(21)의 전선(27)이 방열판(30)의 베이스(31)에 연하는 수평방향으로 인출되어야 한다. 도 2(c)에서 방열판(30)의 베이스(31)에 2개의 관통공(33)을 경유하는 배선홈(35)을 예시한다. 배선홈(35)은 전선(27)을 수용할 정도의 깊이와 폭으로 형성된다. 2개의 관통공(33)은 보드(21)의 관통공과 정확하게 중첩된다. 도 2와 같은 구조의 방열판(30)을 사용하면 COB모듈(20)의 전선(27)이 도 1처럼 수평으로 인출된다. 이는 드라이버가 방열판(30)의 측면에 배치되는 경우에 배선의 효율성을 높인다.

한편, 조명에 탑재되는 COB모듈(20)의 수량과 배치 형태가 달라지더라도 방열판(30)의 관통공(33)과 배선홈(35)을 이에 대응하도록 변경할 수 있다. 이 경우 배선홈(35)은 모든 관통공(33)을 경유하면서 변부로 연통된다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 COB모듈(20)을 탑재한 상태로 방열판(30)에 접착되는 지그판(40)이 전선(27)을 설정된 방향으로 유도하는 구조이다. 전술한 것처럼 방열판(30)에 보드(21)를 부착하고 회로패턴(23)을 형성하는 것은 양산적 측면에서 비효율적으로 될 수 있다. 지그판(40)은 알루미늄 합금 또는 이와 동등한 물성을 지닌 합금을 사용하여 형성된다. 회로패턴(23)을 형성하는 온도는 대략 250℃ 내외이고 보드(21)를 지그판(40)에 고착하는 온도는 대략 150℃ 내외이다. COB모듈(20)을 나사(12)로 지그판(40)에 결합하고, 지그판(40)은 방열판(30)에 접착제로 부착한다. 이와 같은 방식에 의하면 양산에서 취급이 용이하여 생산성 향상을 기대할 수 있다.

도 2(b)에서 보드(21)의 전선(27)은 지그판(40)의 관통공(43)을 통과한 후에 도 2(c)처럼 방열판(30)의 관통공(33)을 통과하여 인출된다.

본 발명의 제2실시예로서, 상기 지그판(40)은 COB모듈(20)의 터미널(25)로 연통되는 복수의 관통공(43), 관통공(43) 사이를 연통하도록 형성되는 메인홈(41), 메인홈(41)을 변부로 연통하도록 형성되는 서브홈(45)을 구비하는 것을 특징으로 한다.

도 3(a)를 참조하면, 2개의 관통공(43)을 메인홈(41)으로 연통시키고 각각의 관통공(43)에 3개의 서브홈(45)을 연통시킨 상태를 예시한다. 조명의 종류나 규격에 대응하여 전선(27)을 선택된 방향으로 인출하는 것이 가능하다. 많은 수의 COB모듈(20)을 탑재한 대형/복합 조명의 경우 복수의 방향으로 전선(27)을 인출할 수도 있다. 어느 경우에나 베이스(31)에 연하는 수평방향은 물론 쿨링핀(32)에 평행한 수직방향으로 전선(27)의 인출도 가능하다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 서브홈(45)은 열전달 위한 서멀패드(47)를 착탈 가능하게 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

도 3(a)을 참조하면, 6개소의 서브홈(45)에 서멀패드(47)가 착탈 가능함을 예시한다. 지그판(40)에 메인홈(41) 외에 다수의 서브홈(45)이 형성되면 방열판(30)을 통한 전열량이 감소된다. 서브홈(45) 중에서 전선(27)이 수용되지 않는 부분에는 서멀패드(47)를 결합하여 방열판(30)을 통한 전열량을 유지한다. 서멀패드(47)는 그리스 형태보다는 고무패드와 같은 형태를 사용한다.

한편, 본 발명에서 제1실시예와 제2실시예를 별도로 도시하지만 동시에 적용되는 구성을 배제하지 않는다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 방열판(30)은 지그판(40)의 서브홈(45)과 대응하는 슬랏(36)을 구비하고, 슬랏(36) 상에는 배선블록(50)을 구비하는 것을 것을 특징으로 한다.

도 3(b)는 COB모듈(20)의 전선(27)이 수평방향도 아니고 수직방향도 아닌 경사방향으로 인출되어야 하는 경우를 예시한다. 이 경우 전선(27)은 지그판(40)의 관통공(43)을 통과한 후에 베이스(31)와 쿨링핀(32)의 경사방향으로 인출된다. 이를 위해 도 4(a)처럼 별도의 배선블록(50)이 소요되고, 도 4(b)처럼 방열판(30)에는 배선블록(50)을 수용하는 슬랏(36)이 형성된다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 배선블록(50)은 연결부(51)와 경사면(53)을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다. 도 4(a)는 대략 삼각형 형태의 배선블록(50)을 예시한다. 연결부(51)는 지그판(40)의 서브홈(45)에 결합하기 위한 도브테일 구조 또는 단순한 나사 체결 구조로 적용된다. 경사면(53)은 수개의 쿨링핀(32)을 다른 길이로 절단한 면으로 나타난다.

이때, 상기 경사면(53)은 전선(27)을 지지하기 위한 배선홈(55)을 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 도 4(c)에서 절단된 쿨링핀(32)의 경사면(53)에 배선홈(55)이 형성된 상태를 예시한다. 배선홈(55)은 전선(27)을 수용하기 용이하도록 대략 U자형 단면으로 형성된다.

도 5를 참조하면, COB모듈(20)의 전선(27)을 경사방향으로 인출하는 경우의 작업 상태를 나타낸다. 도 5(a)처럼 배선블록(50)을 지그판(40)에 결합한 다음 지그판(40)의 관통공(43)을 통하여 인출된 전선(27)을 경사면(53)의 배선홈(55)에 끼운다. 이후 도 5(b)처럼 배선블록(50)이 슬랏(36)에 삽입되도록 방열판(30)을 밀착하면서 접착제 또는 나사 방식으로 방열판(30)과 지그판(40)을 결합한다. 물론 하나의 방열판(30)에 대하여 다수의 배선블록(50)을 적용할 수도 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 하우징 15: 렌즈커버
20: COB 모듈 21: 보드
22: LED칩 23: 회로패턴
25: 터미널 27: 전선
30: 방열판 31: 베이스
32: 쿨링핀 33: 관통공
35: 배선홈 36: 슬랏
38: 체결공 40: 지그판
41: 메인홈 43: 관통공
45: 서브홈 47: 서멀패드
50: 배선블록 51: 연결부
53: 경사면 55: 배선홈

Claims

LED칩 어레이를 탑재한 조명을 배선하는 구조에 있어서:
다수의 LED칩(22)을 보드(21) 상에서 회로패턴(23)과 전선(27)으로 연결하여 통전하는 COB모듈(20);
상기 COB모듈(20)의 방열을 수행하면서 전선(27)을 설정된 방향으로 지지하는 방열판(30); 및
상기 COB모듈(20)을 탑재한 상태로 방열판(30)에 접착되며, 전선(27)을 설정된 방향으로 유도하는 지그판(40);을 포함하되,
상기 지그판(40)은 COB모듈(20)의 터미널(25)로 연통되는 복수의 관통공(43), 관통공(43) 사이를 연통하도록 형성되는 메인홈(41), 메인홈(41)을 복수의 변부로 연통하도록 형성되는 서브홈(45)을 구비하고,
상기 방열판(30)은 지그판(40)의 서브홈(45)과 대응하는 슬랏(36)을 구비하고, 슬랏(36) 상에는 배선블록(50)을 구비하며,
상기 배선블록(50)은 연결부(51)와 경사면(53)을 갖도록 형성되고,
상기 경사면(53)은 전선(27)을 지지하기 위한 배선홈(55)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 LED칩 어레이 조명의 배선 구조.
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청구항 1에 있어서,
상기 서브홈(45)은 열전달 위한 서멀패드(47)를 착탈 가능하게 더 구비하는 것을 특징으로 하는 LED칩 어레이 조명의 배선 구조.
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