KR102311148B1 - Led 보호를 위한 플렉시블 조명장치 및 그 구성 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED 보호를 위한 플렉시블 조명장치 및 그 구성 방법에 관한 것으로, 복수 개의 LED를 직렬, 병렬 또는 이들의 조합에 따라 배치하여 플렉시블 조명장치를 제작할 때, 각 LED가 결합되는 FPCB의 대응하는 반대면에 열에 강한 강성 재질 또는 저항 등의 전자 부품으로 된 구조물을 결합하여 내구성을 강화시킴으로써, 반복적인 휨에 의한 LED 간의 단선이나 휘어지는 힘에 의한 LED 자체의 파손을 방지할 수 있도록 하는 LED 보호를 위한 플렉시블 조명장치 및 그 구성 방법에 관한 것이다.

Description

LED 보호를 위한 플렉시블 조명장치 및 그 구성 방법{APPARATUS FOR FLEXIBLE LIGHTING FOR PROTECTING LED AND THE CONSTRUCTION METHOD THEREOF}
본 발명은 LED 보호를 위한 플렉시블 조명장치 및 그 구성 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수 개의 LED를 직렬, 병렬 또는 이들의 조합에 따라 배치하여 플렉시블 조명장치를 제작할 때, 각 LED가 결합되는 FPCB의 대응하는 반대면에 열에 강한 강성 재질 또는 저항 등의 전자 부품으로 된 구조물을 결합하여 내구성을 강화시킴으로써, 반복적인 휨에 의한 LED 간의 단선이나 휘어지는 힘에 의한 LED 자체의 파손을 방지할 수 있도록 하는 LED 보호를 위한 플렉시블 조명장치 및 그 구성 방법에 관한 것이다.
최근 들어 조명장치, 전광판 등에 LED가 광범위하게 사용되고 있다. LED는 백열등에 비해 효율이 좋고, 단위 소자의 크기가 작아 다양한 배치가 가능하며, 3원색을 발현할 수 있으므로 단순히 조명장치 뿐만 아니라 문자, 그림 등의 표시가 가능한 전광판에도 광범위하게 사용된다.
또한 FPCB(Flexible Printed Circuit Board, 연성회로기판)는 휘어짐이 가능한 부드러운 기판으로서, 각종 부품의 실장이 가능하여 노트북 PC나 스마트폰 등 움직임이 있는 부위에 많이 사용된다. 이러한 FPCB에 LED를 배치하여 조명장치를 구성하면, 기존의 조명장치와 달리 설치 및 보관이 편리하다.
FPCB를 이용한 조명장치의 장점은 손바닥보다 작은 소형에서부터 대형 조명까지 자유로운 형상으로 만들 수 있고, 휘어지는 특성으로 인해 좁은 기둥, 나무 등에 밀착해서 장착할 수 있으며, 차량 내부 등과 같이 좁고 굴곡진 곳에도 모양에 맞게 장착이 가능하다는 점이다.
또한 FPCB를 이용한 조명장치의 다른 장점은 휴대성이 대단히 좋다는 것이다. 소형 조명인 경우에는 일반 PCB를 이용한 조명장치와 FPCB를 이용한 조명장치가 별 차이가 없지만, 수백 와트 이상의 중대형으로 가면 일반 PCB를 이용한 조명장치는 크기가 커지게 되어 휴대 및 운반에 불편함을 준다. 또한 일반 PCB를 이용한 조명장치는 파손 방지를 위해 케이스를 알루미늄 등으로 제작하게 되는데, 중대형으로 갈수록 케이스가 더 튼튼해야 하므로 무게가 더 나가게 된다. 이와 달리, FPCB를 이용한 조명장치는 특별히 지지해야할 부위가 없으므로 천이나 비닐 등으로 둘러싸는 정도로 훼손이나 오염을 방지할 수 있으며, 이에 따라 무게가 가볍고 떨어뜨리거나 충격이 가해져도 파손의 위험이 훨씬 적다.
한편, 전광판의 경우에도 크기가 커지면 기판과 LED를 보호하기 위한 케이스도 크고 튼튼하게 제작되어야 하므로, 무게가 늘어나고, 일정 크기 이상의 전광판은 운반이 어려워진다. 이러한 전광판을 FPCB에 LED를 격자형으로 장착하여 제작하면, 조명과 마찬가지로 케이스는 비닐, 가죽, 헝겁 등의 유연한 재질로 만들 수 있으며, 이에 따라 운반시 구부리거나 둘둘 말아서 운반하고 상대적으로 무게도 가벼워 여러 개를 동시에 운반하기도 용이하다. 또한 주변의 벽면, 기둥, 나무 혹은 삼각대 등을 활용하여 주변 상황에 맞게 펼쳐서 설치하면 되므로 야외 행사나 임시로 설치해야 되는 상황에서 편리하게 설치할 수 있다.
이와 같이 FPCB에 다수개의 LED를 부착하여 조명장치나 전광판을 제작할 때, 각 LED의 양측 접점과 FPCB 사이를 납땜으로 고정하고, 연결선을 통해 직렬 연결된 다른 LED 또는 전원회로와 연결하게 된다. 상기 각 LED는 플라스틱 등의 딱딱한 재질로 만들고, LED와 FPCB 사이를 연결한 납도 역시 딱딱한 재질이므로 FPCB가 휘어지더라도 LED와 FPCB 사이의 납땜 부위는 그 형상을 그대로 유지하게 된다. 이때 각 LED의 납땜 부위 사이를 연결하는 연결선이 일정량만큼 구부러지기 때문에 반복해서 사용하다 보면 납땜 경계면의 연결선이 끊어진다. 이렇게 되면 회로가 단선되어 해당 LED는 물론 여기에 직렬 연결된 LED들도 점등이 되지 않는 문제가 발생한다.
또한 조명장치나 전광판이 동작할 때 각 LED의 온도는 대략 70도 내지 90도까지 상승하게 되는데, 이 상태에서 FPCB를 구부리면 각 LED의 중심 방향으로 힘이 가해지고, 온도가 올라간 상태에서 이 힘이 지속되거나 반복되면 LED의 케이스가 균열되거나 파손될 수 있다. 즉 각 LED의 가장자리는 납땜으로 인해 견고하게 유지되지만, 각 LED 자체에 가해지는 힘은 추가적인 구조물 없이 LED 케이스 자체로 견뎌야 하기 때문이다. 물론 LED를 튼튼하게 만들면 해결될 수도 있으나, 일반적으로 LED는 얇고, 작고, 가볍고, 상대적으로 출력은 높아야 상품성이 있기 때문에 좋은 방법은 아니다.
그러므로 FPCB를 이용한 조명장치나 전광판을 제작할 경우, 반복적인 휨에 의해 LED가 장착되는 부분의 내구성이 떨어지고, LED 자체의 내구성에 문제를 일으키지 않도록 보강하는 방안을 충분히 고려하여야 한다.
따라서 본 발명에서는 복수 개의 LED가 구비된 플렉시블 조명장치를 제작할 때, 각 LED가 결합되는 FPCB의 대응하는 반대면에 열에 강한 강성 재질의 구조물을 결합함으로써, 휘어짐에 의한 곡률 반경을 크게 하여 각 LED 간의 단선을 방지할 수 있으며, 각 LED가 열을 받은 상태에서 휘어지는 힘에 의해 균열되거나 파괴되지 않도록 하는 방안을 제시하고자 한다.
특히 본 발명은 각 LED가 결합되는 FPCB의 대응하는 반대면에 형성하는 구조물을 저항 등의 전자 부품으로 사용할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.
다음으로 본 발명의 기술분야에 존재하는 선행기술에 대하여 간단하게 설명하고, 이어서 본 발명이 상기 선행기술에 비해서 차별적으로 이루고자 하는 기술적 사항에 대해서 기술하고자 한다.
먼저 한국등록실용신안 제0480342호(2016.05.12.)는 플렉서블 LED바에 관한 것으로, 필름 형태를 갖는 연성 인쇄 회로 기판인 베이스; 상기 베이스의 일면에 설치되고, 기 설정된 간격을 따라 설치되는 하나 이상의 LED; 상기 LED가 설치된 위치에 대응되게 배치되며, 상기 베이스의 타면에 제공되는 하나 이상의 보강부재; 상기 베이스의 일측 단부에 연결되는 기판; 상기 기판의 일면에 설치되고, 배터리를 수용하는 배터리 홀더; 상기 기판에 설치되고, 상기 LED의 발광 모드를 변경하는 스위치; 상기 기판과 상기 배터리 홀더와 상기 스위치를 보호하는 케이스; 및 상기 베이스 및 상기 케이스 중 하나 이상에 제공되고, 부착대상물에 상기 베이스 및 상기 케이스 중 하나 이상을 고정하기 위한 접착부재를 포함하는 플렉서블 LED바에 관한 것이다.
즉, 상기 선행기술은 베이스의 타면에 LED가 설치된 위치에 대응되게 배치되는 보강부재를 제공하는 플렉서블 LED바에 대해 기재하고 있다.
또한 한국등록특허 제1075118호(2011.10.20.)는 엘이디모듈용 플렉시블 피씨비에 관한 것으로, 플렉시블 피씨비를 형성할 때, 1개씩의 엘이디를 설치할 수 있는 엘이디설치부를 사각판형으로 형성하고, 인접한 엘이디설치부와 일체로 연결되는 연결띠부를 좁은 띠형태로 형성하되, 사각판형의 엘이디설치부와 좁은 띠형의 연결띠부를 교대로 반복되게 일렬로 형성한 뒤에, 폭이 좁은 연결띠부를 꽈배기 형태로 비틀어지게 형성함으로서, 연결띠부의 꽈배기 형태로 비틀어진 부분에 의해 플렉시블 피씨비가 상하좌우 사방으로 자유롭게 구부려 질 수 있도록 하는 것을 기술적 특징으로 한다.
즉, 상기 선행기술은 플렉시블필름의 이면에 금속박으로 되는 보강코팅층을 형성한 엘이디모듈용 플렉시블 피씨비를 기재하고 있다.
이상에서 선행기술들을 검토한 결과, 상기 선행기술들은 베이스의 타면에 LED가 설치된 위치에 대응되게 배치되는 보강부재를 제공하는 구성, 플렉시블필름의 이면에 금속박으로 되는 보강코팅층을 형성한 구성 등을 제시하고 있지만, 본 발명은 상기 선행기술에서와 같이 단순히 LED가 배치된 기판의 이면에 보강부재 혹은 보강코팅층을 일체로 부착한 방식이 아닌, 플렉시블 조명장치를 제작할 때 각 LED가 결합되는 FPCB의 대응하는 반대면에 구비되는 구조물로 인해 휘어짐에 의한 곡률 반경이 크게 되어 각 LED 간의 단선을 방지하고, 휘어지는 힘에 의해 각 LED가 파손되는 것을 방지할 수 있는 기술적 특징을 제시하는 것으로서, 상기 선행기술에 아무런 기재나 그 어떠한 암시도 없기 때문에 상기 선행기술과 본 발명은 기술적 차이점이 분명한 것이다.
특히 각 LED가 결합되는 FPCB의 대응하는 반대면에 형성하는 구조물을 저항 등의 전자 부품으로 사용하는 구성은 상기 선행기술에서 전혀 제시되지 않은 본 발명만의 특징적인 기술적 구성이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 장소, 용도 등에 따라 자유롭게 휘어서 설치할 수 있는 플렉시블 조명장치 및 그 구성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 복수 개의 LED를 직렬, 병렬 또는 이들의 조합에 따라 배치하여 플렉시블 조명장치를 제작할 때, 각 LED가 결합(예: 납땜, 접착 등)되는 FPCB의 대응하는 반대면에 열에 강한 강성 재질의 구조물을 결합함으로써, 내구성을 크게 강화할 수 있는 플렉시블 조명장치 및 그 구성 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한 본 발명은 플렉시블 조명장치를 제작할 때 회로 구성에 따라 각 LED가 결합되는 FPCB의 대응하는 반대면에 형성하는 구조물을 저항 등의 전자 부품으로 사용할 수 있는 플렉시블 조명장치 및 그 구성 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 LED 보호를 위한 플렉시블 조명장치는, FPCB; 상기 FPCB의 일면에 적어도 2개 이상의 접점이 구비되어 결합되는 복수의 LED; 상기 FPCB의 다른 일면에서 상기 LED의 반대편에 구비되어 결합되는 구조물; 및 상기 FPCB를 구부릴 때 상기 LED에 비해서 곡률반경이 크도록 상기 구조물을 접합하는 접합부;를 포함하며, 상기 구조물 및 접합부는, 상기 LED가 파손되는 것을 방지하도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 플렉시블 조명장치는, 상기 FPCB의 일면에 직렬, 병렬 또는 이들의 조합에 따라 소정 간격을 두고 구비된 제1 패드; 상기 LED가 결합된 상기 제1 패드 사이를 연결하여 상기 각 LED 간을 전기적으로 접속하는 패턴 연결부; 및 상기 제1 패드의 대응하는 상기 FPCB의 다른 일면에 소정 간격을 두고 구비된 제2 패드;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제2 패드는, 상기 제1 패드의 크기보다 크게 형성함으로써, 상기 FPCB를 구부릴 때 상기 LED에 비해서 곡률 반경이 크도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 플렉시블 조명장치는, 상기 LED의 접점과 상기 제1 패드를 접합하는 LED 접합부;를 더 포함하며, 상기 접합부와 상기 LED 접합부는, 납땜 또는 접착을 통해 접합되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1 패드 및 제2 패드는, 전도성 재질로 형성되며, 상기 FPCB의 양면의 대응하는 위치에 각각 밀착하여 부착되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 구조물은, 저항을 포함한 전자 부품으로 형성하며, 상기 구조물이 전자 부품으로 형성된 경우, 상기 각 구조물은 패턴을 통해 회로를 구성하여 제어장치와 접속되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 보호를 위한 플렉시블 조명장치 구성 방법은, 플렉시블 조명장치에 사용되는 FPCB를 제작하고, 상기 제작한 FPCB에 패턴을 형성하는 단계; 상기 FPCB의 일면에 직렬, 병렬 또는 이들의 조합에 따라 소정 간격을 두고 제1 패드를 부착하는 단계; 적어도 2개 이상의 접점이 구비된 LED를 LED 접합부를 통해 상기 제1 패드와 접합하고, 각 LED가 결합된 상기 제1 패드 사이를 패턴 연결부로 연결하여 각 LED 간을 전기적으로 접속하는 단계; 상기 제1 패드의 대응하는 상기 FPCB의 다른 일면에 소정 간격을 두고 제2 패드를 부착하는 단계; 및 상기 패턴 연결부와 상기 제1 패드간의 단락이나 상기 LED의 파손을 방지하기 위한 구조물을 형성하고, 상기 구조물을 접합부를 통해 상기 제2 패드 사이에 접합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 플렉시블 조명장치 구성 방법은, 상기 제2 패드의 크기를 상기 제1 패드의 크기보다 크게 형성함으로써, 상기 FPCB를 구부릴 때 상기 LED에 비해서 곡률 반경이 크도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 플렉시블 조명장치 구성 방법은, 상기 구조물을 저항을 포함한 전자 부품으로 형성하고, 상기 전자 부품으로 형성한 구조물을 상기 제2 패드 사이에 접합하며, 상기 각 구조물은 패턴을 통해 회로를 구성하여 제어장치와 접속되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 LED 접합부 및 접합부는, 납땜 또는 접착을 통해 상기 LED의 접점과 상기 제1 패드 사이, 및 상기 제2 패드와 상기 구조물 사이를 접합하는 것을 특징으로 한다.
이상에서와 같이 본 발명의 LED 보호를 위한 플렉시블 조명장치 및 그 구성 방법에 따르면, 복수 개의 LED를 직렬, 병렬 또는 이들의 조합에 따라 배치하여 플렉시블 조명장치를 제작할 때, 각 LED가 결합되는 FPCB의 대응하는 반대면에 열에 강한 강성 재질의 구조물을 결합하여 내구성을 향상시킴으로써, 상기 구조물로 인해 휘어짐에 의한 곡률 반경을 크게 하여 각 LED 간의 단선을 방지할 수 있으며, 휘어지는 힘이 각 LED로 전달되는 것을 막아 균열이나 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.
특히 본 발명은 각 LED가 결합되는 FPCB의 대응하는 반대면에 형성하는 구조물을 저항 등의 전자 부품으로 사용할 수 있으므로, 플렉시블 조명장치의 회로 구성을 단순화할 수 있으며, 이에 따라 크기를 줄이면서 간편하게 제작할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 보호를 위한 플렉시블 조명장치의 평면도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 보호를 위한 플렉시블 조명장치의 저면도를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 보호를 위한 플렉시블 조명장치의 측단면도를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 보호를 위한 플렉시블 조명장치와 기존의 플렉시블 조명장치의 사용상태를 비교하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 보호를 위한 플렉시블 조명장치의 구성과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 LED 보호를 위한 플렉시블 조명장치 및 그 구성 방법에 대한 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 또한 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 보호를 위한 플렉시블 조명장치의 평면도를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 보호를 위한 플렉시블 조명장치의 저면도를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 보호를 위한 플렉시블 조명장치의 측단면도를 나타낸 도면이다.
본 발명의 플렉시블 조명장치(100)의 일면(즉 도 1 및 도 3을 기준으로 FPCB(110)의 상면)에는 도 1 및 도 3에 나타낸 것처럼, LED(120), 접점(130), 제1 패드(140), LED 접합부(150), 패턴 연결부(160)가 구비된다.
또한 상기 플렉시블 조명장치(100)의 다른 일면(즉 도 2 및 도 3을 기준으로 FPCB(110)의 저면)에는 도 2 및 도 3에 나타낸 것처럼, 제2 패드(170), 구조물(180), 접합부(190)가 구비된다.
또한 상기 플렉시블 조명장치(100)는 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 LED(120)에 동작전원을 공급하는 전원 장치, 상기 LED(120)의 동작을 위한 제어 장치 등을 추가로 포함할 수 있다.
상기 FPCB(110)는 기존의 딱딱한 PCB를 개량한 것으로, 대략 1mm 이내의 얇고 부드러운 페놀 혹은 에폭시 등의 재질을 사용하여 형성하며, 여기에 구리선 등으로 전기가 도통되는 패턴을 형성하여 회로를 구성하고 있다. 이때 회로 패턴은 단일면, 양면 혹은 여러층으로도 형성이 가능하다.
또한 상기 FPCB(110)의 일면에는 상기 LED(120)를 접합하기 위한 상기 제1 패드(140)가 구비되며, 다른 일면에는 상기 구조물(180)을 접합하기 위한 상기 제2 패드(170)가 구비된다.
이때 상기 FPCB(110)에 상기 LED(120) 및 상기 구조물(180)을 접합할 경우, 납땜 방식으로 접합하는 것이 가장 바람직하지만, 그 이외에 접착 방식을 사용할 수도 있다. 납땜 방식의 경우 최근에는 보건상의 이유로 납 대신 주석을 많이 사용한 무연납땜(Lead Free Soldering)을 많이 사용하기도 한다.
또한 상기 FPCB(110)의 상기 LED(120) 및 구조물(180)의 양쪽 가장자리의 적어도 2곳 이상의 접합 부위는 납땜으로 인하여 딱딱해지게 되지만, 상기 LED(120) 혹은 구조물(180)이 배치되지 않은 부위는 부드럽고, 또한 상기 LED(120) 혹은 구조물(180)의 납땜 부위의 크기는 전체 크기에 비해서 매우 작기 때문에, 통상 수백 개 이상의 LED(120) 및 구조물(180)이 배치될 경우 전체적으로는 부드럽게 휘어지는 상태를 유지할 수 있게 된다.
상기 LED(120)는 상기 FPCB(110)의 일면에 적어도 2개 이상의 접점(130)이 구비되어 결합된다. 예를 들어, 도 3에 나타낸 것처럼, 상기 LED(120)의 양쪽 가장자리에 구비된 2개의 접점(130)이 상기 LED 접합부(150)를 통해 상기 제1 패드(140)와 접합된다.
이때 본 발명에 적용되는 상기 LED(120)는 가로, 세로가 2mm 내지 10mm 정도 크기를 갖는 소형의 정사각형 혹은 직사각형 모양을 갖는다. 이보다 큰 경우에는 상기 FPCB(110)를 휘었을 때 상기 LED(120) 부분은 휘어지지 않으므로 모양이 자연스럽지 않고, 크기가 큰 경우에는 무게도 더 많이 나가고 납땜 부위도 그만큼 커져 전체 무게가 늘어나 상기 FPCB(110)를 사용하는 장점을 잃어버리게 되므로 가급적 작은 크기의 LED(120)를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 LED(120)는 기술 발전에 따라서 2mm 이하의 매우 작은 제품이 사용될 수 있다.
또한 상기 LED(120)는 최소 2개의 접점을 가지며 이들 사이에 전류가 흐를 때 빛을 발산한다. 그리고 멀티컬러 LED 혹은 LED 셀이 여러 개 삽입된 패키지 제품의 경우에는 2개 이상의 접점을 가질 수도 있다.
또한 상기 LED(120)의 케이스는 플라스틱으로 만들어지며, 열에 잘 견디기 위하여 금속재질을 사용하여 만들어지기도 한다. 이때 상기 LED(120)의 케이스 바깥쪽에는 상기 LED(120)를 상기 FPCB(110)에 연결하여 고정시키면서 전기를 흐르게 하기 위한 접점이 2개 이상 있게 된다. 납땜에 사용되는 각 접점은 바닥면 혹은 양 옆에 위치하거나, 바닥면에서 양 옆으로 연장되어 위치하는 등 다양한 형태를 가질 수 있다.
상기 제1 패드(140)는 전도성 재질로 형성되며, 상기 FPCB(110)의 일면에 직렬, 병렬 또는 이들의 조합에 따라 소정 간격을 두고 구비되어 있다. 즉 상기 각 LED(120)의 접점(130)이 접합되는 위치마다 상기 FPCB(110)에 밀착하여 부착되어 있는 것이다.
상기 LED 접합부(150)는 상기 LED(120)의 접점(130)과 상기 제1 패드(140) 사이를 납땜 또는 접착을 통해 접합한다.
상기 패턴 연결부(160)는 상기 LED(120)가 결합된 상기 제1 패드(140) 사이를 연결하여, 상기 각 LED(120) 간을 전기적으로 접속한다. 이때 상기 패턴 연결부(160)는 구리선 등의 전기가 잘 통하는 재질로 형성된다.
상기 제2 패드(170)는 상기 제1 패드(140)와 동일한 전도성 재질로 형성되며, 상기 제1 패드(140)의 대응하는 상기 FPCB(110)의 다른 일면에 소정 간격을 두고 구비되어 있다. 즉 상기 제1 패드(140)가 부착된 지점의 상기 FPCB(110)의 반대면에 밀착하여 부착되어 있는 것이다.
이때 상기 제2 패드(170)는 상기 제1 패드(140)의 크기보다 크게 형성함으로써, 상기 FPCB(110)를 구부릴 때 상기 LED(120)에 비해서 곡률 반경이 크도록 한다. 즉 도 2 및 도 3에 나타낸 것처럼, 상기 제2 패드(170)의 크기를 상기 제1 패드(140)의 크기보다 크게 형성하고, 상기 제2 패드(170) 사이에 결합되는 상기 구조물(180)에 의해 상기 FPCB(110)를 구부릴 때 상기 구조물(180)이 구비되지 않은 상태에서 상기 FPCB(110)를 구부릴 때(도 4의 (a) 참조)보다 곡률 반경을 크게 함으로써, 반복적인 휨에 의한 상기 LED(120) 간의 단선이나 휘어지는 힘에 의한 상기 LED(120) 자체의 파손을 방지하는 것이다.
상기 구조물(180)은 상기 FPCB(110)의 다른 일면에서 상기 LED(120)의 반대편에 구비되어 결합된다. 즉 상기 구조물(180)은 열에 강한 강성 재질로 형성되어, 상기 접합부(190)를 통해 상기 제2 패드(170) 사이에 접합됨으로써, 상기 LED(120)가 파손되는 것을 방지하는 기능을 수행하는 것이다.
예를 들어, 상기 구조물(180)은 상기 제2 패드(170) 및 접합부(190)와 함께, 상기 FPCB(110)를 구부릴 때 상기 LED(120)가 접합된 부위에 비해서 곡률 반경이 크도록 하여, 상기 LED(120) 간의 전기적인 접속이 끊어지지 않도록 하는 것은 물론, 상기 각 LED(120) 자체가 파손되는 것을 방지할 수 있도록 한다. 즉 상기 FPCB(110)의 저면에 위치한 상기 제2 패드(170), 구조물(180) 및 접합부(190)의 보강을 통해서 휘어짐에 의한 곡률반경이 커지게 되고, 이에 따라 상기 각 LED(120)의 납땜 부위 및 상기 제1 패드(140) 사이를 연결한 상기 패턴 연결부(160)의 접촉 부위가 휘지 않도록 보완하므로, 상기 각 LED(120) 간의 전기적 접속의 끊어짐을 줄일 수 있고, 또한 상기 각 LED(120)가 열을 받은 상태에서 상기 FPCB(110)의 휘어지는 힘으로 인해 상기 LED(120) 자체에 균열이나 파괴 현상을 방지할 수 있는 것이다.
한편 상기 구조물(180)은 상기 설명과 달리, 저항을 포함한 전자 부품으로 구성할 수 있다. 즉 상기 구조물(180)을 단순히 상기 LED(120)를 보강하는 용도로 별도로 제작하지 않고, 플렉시블 조명장치의 제어를 위한 전자 부품으로 사용할 수 있도록 하는 것이다.
이처럼 상기 구조물(180)을 저항 등의 전자 부품으로 구성한 경우, 상기 각 구조물(180)은 패턴을 통해 회로를 구성하여 제어장치(미도시)와 접속되는 것이 바람직하다.
상기 접합부(190)는 상기 FPCB(110)를 구부릴 때 상기 LED(120)에 비해서 곡률반경이 크도록 상기 구조물(180)을 접합한다. 즉 상기 제2 패드(170)와 상기 구조물(180) 사이를 납땜 또는 접착을 통해 접합하는 것이다.
한편, 상기 FPCB(110)의 휘어지는 성질은 이동 및 설치가 편리한 장점이 있지만, 상기 LED(120) 간의 접합 부위(즉 상기 제1 패드(140)와 상기 패턴 연결부(160) 사이의 접합 부위)의 고장 및 상기 LED(120) 자체의 파손을 일으키는 원인이 된다.
이러한 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 구성을 도 4를 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 보호를 위한 플렉시블 조명장치와 기존의 플렉시블 조명장치의 사용상태를 비교하기 위한 도면이다.
본 발명의 플렉시블 조명장치(100)에 적용되는 상기 LED(120)는 수백 개 이상이 사용되며, 빛을 방출하기 위해서는 전원 장치 혹은 제어 장치에 연결되어야 한다. 하지만 수 많은 패턴은 전원 장치 혹은 제어 장치에 동시에 연결하는 것은 현실적으로 매우 어렵기 때문에, 통상적으로 복수 개의 LED(120)를 직렬로 연결하여 회로를 구성한다. 이렇게 구성하면 전원 장치 및 제어 장치와 연결되는 연결선의 수를 대폭 줄일 수 있다. 그러나 복수의 LED(120)를 직렬 연결한 경우, 만일 어느 하나의 LED가 고장나서 전기적인 연결이 끊기면 직렬로 연결되어 있는 모든 LED들이 동작하지 않게 된다.
그 고장 원인을 구체적으로 설명하면, 기존의 플렉시블 조명장치는 FPCB의 휘어지는 성질을 활용하기 위하여 각 LED가 적정 간격으로 구비되어 있고, LED의 접점과 FPCB에 구비된 제1 패드 사이가 납땜으로 고정되어 있다. 또한 해당 제1 패드 사이에는 회로를 형성하기 위해서 구리선 등으로 된 패턴 연결부가 연결되어 있다. 상기 패턴 연결부는 직렬 연결된 다른 LED로 연결되거나, 전원 장치 혹은 제어 장치와 접속된다.
이때 상기 각 LED, 상기 LED의 접점과 상기 FPCB의 패드 사이를 연결한 납땜 부위는 딱딱하기 때문에, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, FPCB가 휘어지더라도 그 형상을 그대로 유지하면서 FPCB만 휘어지게 된다.
그러면 납땜 부위의 경계면이 가장 많이 휘어지는 부위가 되고, 사용, 이동 및 보관이 반복되면서 가장 많이 구부러지는 지점이 점차 약해지게 되어 LED 접합부가 반복적인 휨에 의해 끊어지는 경우가 발생한다. 이는 회로의 단선으로 연결되어 해당 LED는 물론, 여기에 직렬 연결된 LED들도 동시에 점등되지 않는 결과를 초래하게 된다. 즉 첫 번째 고장의 원인은 납땜 부위 주변에서 FPCB의 패턴 연결부가 반복적인 휨에 의해 끊어지는 고장이다.
이와 같은 첫 번째 고장 원인을 해결하기 위하여 납땜 부위에 본드나 실리콘 등을 추가로 도포하여, 휘어지는 힘이 납땜 경계면에 집중되지 않고 주변으로 분산되도록 하는 방법이 있지만, LED가 많이 사용되는 경우 제작에 많은 비용이 소요되는 문제점이 발생한다.
또 다른 고장의 원인으로 LED 자체가 부러지거나 균열이 발생할 수 있다. 즉 두 번째 고장의 원인은 LED가 열이 난 상태에서 휘어지는 힘을 받아 균열, 혹은 부러지는 현상이다. LED가 구동되면 케이스의 온도가 70도에서 90도까지 상승할 수 있는데, 케이스로 많이 사용되는 폴리카보네이트(Poly Carbonate) 등은 이 정도의 온도에는 견디지만, 상온(약 25도)에서 보다 강도가 약해진다. 이 상태에서 FPCB를 구부리면 납땜 부위는 견고하기 때문에 도 4의 (a)에서와 같이 LED 케이스의 중심 부분에 휘는 방향으로 힘이 가해지게 되고, 온도가 올라간 상태에서 반복되면 케이스에 균열 혹은 부러짐이 발생할 수 있다. 이는 LED의 가장자리는 납땜으로 인해 견고하지만, LED 자체에 가해지는 힘은 추가적인 구조물 없이 LED 케이스 자체로 견뎌야 하기 때문이다.
이와 같은 두 번째 고장 원인을 해결하기 위하여 LED 케이스 주위를 다른 구조물이나 접착제, 실리콘 등으로 보강하면 되지만, 이 또한 제작에 많은 비용이 소요되는 것은 물론, 일반적으로 LED는 얇고, 작고, 가볍고, 상대적으로 출력은 높아야 상품성이 있기 때문에 제작에 어려움이 따른다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 구조를 제시한 것으로서, 도 4의 (b)에 나타낸 것처럼, 상기 FPCB(110)의 상기 LED(120) 접합 부위 반대면에 더 넓은 제2 패드(170), 구조물(180) 및 접합부(190)를 구성함으로써, 상기 FPCB(110)를 구부릴 때 상기 LED(120)의 접합 부위에 비해서 곡률반경을 크게 한다.
이렇게 구성하면, 상기 LED(120)의 접합 부위가 휘지 않도록 보강되어, 상기 LED(120)가 접합된 상기 제1 패드(140)와 상기 패턴 연결부(160)가 단선되지 않으며, 이와 함께 상기 FPCB(110)의 휘어지는 힘이 상기 LED(120)에 가해지는 것을 줄여 상기 LED(120) 자체가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
다음에는, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 LED 보호를 위한 플렉시블 조명장치 구성 방법의 일 실시예를 도 5를 참조하여 상세하게 설명한다. 이때 본 발명의 방법에 따른 각 단계는 사용 환경이나 당업자에 의해 순서가 변경될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 보호를 위한 플렉시블 조명장치의 구성과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
우선, 본 발명의 플렉시블 조명장치(100)를 구성하기 위해서는, 조명의 크기, 용도에 따라 휘어지는 재질의 FPCB(110)를 제작하고, 상기 제작한 FPCB(110)에 패턴을 형성하는 단계를 수행한다(S100).
상기 S100 단계를 통해 FPCB(110)를 제작한 이후, 상기 FPCB(110)의 일면에 직렬, 병렬 또는 이들의 조합에 따라 소정 간격을 두고 제1 패드(140)를 부착하는 단계를 수행한다(S200).
이후 상기 적어도 2개 이상의 접점(130)이 구비된 LED(120)를 LED 접합부(150)를 통해 상기 제1 패드(140)와 접합하고(S300), 각 LED(120)가 결합된 상기 제1 패드(140) 사이를 패턴 연결부(160)로 연결하여 각 LED(120) 간을 전기적으로 접속하는 단계를 수행한다(S400).
이때 상기 LED 접합부(150)는 납땜 또는 접착을 통해 상기 LED(120)의 접점(130)과 상기 제1 패드(140) 사이를 접합한다.
또한 상기 제1 패드(140)의 대응하는 상기 FPCB(110)의 다른 일면에 소정 간격을 두고 제2 패드(170)를 부착하는 단계를 수행한다(S500).
이때 상기 제2 패드(170)의 크기를 상기 제1 패드(140)의 크기보다 크게 형성함으로써, 상기 FPCB(110)를 구부릴 때 상기 LED(120)에 비해서 곡률 반경이 크도록 해야 한다.
상기 S500 단계를 통해 상기 FPCB(110)의 다른 일면에 상기 제1 패드(140)와 대응되는 위치에 상기 제2 패드(170)를 부착한 이후, 열에 강한 강성 재질의 구조물(180)을 형성하고, 상기 형성한 구조물(180)을 접합부(190)를 통해 상기 제2 패드(170) 사이에 접합하는 단계를 수행한다(S600). 즉 상기 패턴 연결부(160)와 상기 제1 패드(140)간의 단락이나 상기 LED(120)의 파손을 방지하기 위하여, 상기 구조물을 상기 제2 패드(170) 사이에 접합하여 플렉시블 조명장치(100)를 완성하는 것이다.
이때 상기 접합부(190)는 납땜 또는 접착을 통해 상기 제2 패드(170)와 상기 구조물(180) 사이를 접합한다.
한편, 본 발명의 플렉시블 조명장치(100)는 상기 구조물(180)을 저항을 포함한 전자 부품으로 형성하고, 상기 전자 부품으로 형성한 구조물(180)을 상기 제2 패드(170) 사이에 접합하며, 상기 각 구조물(180)을 패턴을 통해 회로를 구성하여 제어장치와 접속할 수 있다.
이처럼, 본 발명은 복수 개의 LED를 직렬, 병렬 또는 이들의 조합에 따라 배치하여 플렉시블 조명장치를 제작할 때, 각 LED가 결합되는 FPCB의 대응하는 반대면에 열에 강한 강성 재질의 구조물을 구비하여 내구성을 향상시키기 때문에, 상기 구조물로 인해 휘어짐에 의한 곡률 반경을 크게 하여 각 LED 간의 단선을 방지할 수 있으며, 휘어지는 힘이 각 LED로 전달되는 것을 막아 균열이나 파손을 방지할 수 있다.
특히 본 발명은 각 LED가 결합되는 FPCB의 대응하는 반대면에 형성하는 구조물을 저항 등의 전자 부품으로 사용할 수 있기 때문에, 플렉시블 조명장치의 회로 구성을 단순화할 수 있으며, 이에 따라 전체 크기를 줄이면서 간편하게 제작할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 판단되어야 할 것이다.
100 : 플렉시블 조명장치 110 : FPCB
120 : LED 130 : 접점
140 : 제1 패드 150 : LED 접합부
160 : 패턴 연결부 170 : 제2 패드
180 : 구조물 190 : 접합부

Claims (10)

  1. FPCB(110);
    상기 FPCB(110)의 일면에 직렬, 병렬 또는 이들의 조합에 따라 소정 간격을 두고 구비된 제1 패드(140);
    적어도 2개 이상의 접점(130)이 구비되고, 상기 제1 패드(140)와 접합되는 적어도 하나 이상의 LED(120);
    상기 LED(120)가 결합된 상기 제1 패드(140) 사이를 연결하여 각 LED(120)간을 전기적으로 접속하는 패턴 연결부(160);
    상기 제1 패드(140)에 대응하는 상기 FPCB(110)의 다른 일면에 소정 간격을 두고 구비된 제2 패드(170);
    상기 제2 패드(170) 사이에 접합되는 구조물(180); 및
    상기 제2 패드(170)와 상기 구조물(180) 사이를 접합하는 접합부(190);를 포함하며,
    상기 FPCB(110)의 다른 일면에 위치한 상기 제2 패드(170), 구조물(180) 및 접합부(190)의 보강을 통해서, 상기 제2 패드(170), 구조물(180) 및 접합부(190)가 구비되지 않은 상태에서 상기 FPCB(110)를 구부릴 때보다 곡률반경을 크게 함으로써, 반복적인 휨에 의한 상기 LED(120)의 접합 부위 및 상기 제1 패드(140) 사이를 연결한 상기 패턴 연결부(160)의 접합 부위의 단선과 상기 LED(120)의 파손을 방지하는 것을 특징으로 하는 LED 보호를 위한 플렉시블 조명장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 플렉시블 조명장치는,
    상기 LED(120)의 접점(130)과 상기 제1 패드(140)를 접합하는 LED 접합부(150);를 더 포함하며,
    상기 접합부(190)와 상기 LED 접합부(150)는, 납땜 또는 접착을 통해 접합되는 것을 특징으로 하는 LED 보호를 위한 플렉시블 조명장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 패드(140) 및 제2 패드(170)는,
    전도성 재질로 형성되며, 상기 FPCB(110)의 양면의 대응하는 위치에 각각 밀착하여 부착되는 것을 특징으로 하는 LED 보호를 위한 플렉시블 조명장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 구조물(180)은,
    저항을 포함한 전자 부품으로 형성하며,
    상기 구조물(180)이 전자 부품으로 형성된 경우, 상기 구조물(180) 각각은 패턴을 통해 회로를 구성하여 제어장치와 접속되는 것을 특징으로 하는 LED 보호를 위한 플렉시블 조명장치.
  7. 플렉시블 조명장치(100)에 사용되는 FPCB(110)를 제작하고, 상기 제작한 FPCB(110)에 패턴을 형성하는 단계;
    상기 FPCB(110)의 일면에 직렬, 병렬 또는 이들의 조합에 따라 소정 간격을 두고 제1 패드(140)를 부착하는 단계;
    적어도 2개 이상의 접점(130)이 구비된 LED(120)를 LED 접합부(150)를 통해 상기 제1 패드(140)와 접합하고, 각 LED(120)가 결합된 상기 제1 패드(140) 사이를 패턴 연결부(160)로 연결하여 상기 각 LED(120)간을 전기적으로 접속하는 단계;
    상기 제1 패드(140)에 대응하는 상기 FPCB(110)의 다른 일면에 소정 간격을 두고 제2 패드(170)를 부착하는 단계; 및
    상기 패턴 연결부(160)와 상기 제1 패드(140)간의 단락이나 상기 LED(120)의 파손을 방지하기 위한 구조물(180)을 형성하고, 상기 구조물(180)을 접합부(190)를 통해 상기 제2 패드(170) 사이에 접합하는 단계;를 포함하며,
    상기 FPCB(110)의 다른 일면에 위치한 상기 제2 패드(170), 구조물(180) 및 접합부(190)의 보강을 통해서, 상기 제2 패드(170), 구조물(180) 및 접합부(190)가 구비되지 않은 상태에서 상기 FPCB(110)를 구부릴 때보다 곡률반경을 크게 함으로써, 반복적인 휨에 의한 상기 LED(120)의 접합 부위 및 상기 제1 패드(140) 사이를 연결한 상기 패턴 연결부(160)의 접합 부위의 단선과 상기 LED(120)의 파손을 방지하는 것을 특징으로 하는 LED 보호를 위한 플렉시블 조명장치 구성 방법.
  8. 삭제
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 플렉시블 조명장치 구성 방법은,
    상기 구조물(180)을 저항을 포함한 전자 부품으로 형성하고, 상기 전자 부품으로 형성한 구조물(180)을 상기 제2 패드(170) 사이에 접합하며,
    상기 구조물(180) 각각은 패턴을 통해 회로를 구성하여 제어장치와 접속되는 것을 특징으로 하는 LED 보호를 위한 플렉시블 조명장치 구성 방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 LED 접합부(150) 및 접합부(190)는,
    납땜 또는 접착을 통해 상기 LED(120)의 접점(130)과 상기 제1 패드(140) 사이, 및 상기 제2 패드(170)와 상기 구조물(180) 사이를 접합하는 것을 특징으로 하는 LED 보호를 위한 플렉시블 조명장치 구성 방법.
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