KR102397480B1 - 광효율 및 방열 성능이 향상된 led 등기구 전용 인쇄회로기판과, 이를 구비한 led 조명등의 구동장치 및 led 조명장치 - Google Patents

광효율 및 방열 성능이 향상된 led 등기구 전용 인쇄회로기판과, 이를 구비한 led 조명등의 구동장치 및 led 조명장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 광효율 및 방열 성능이 향상된 LED 등기구 전용 인쇄회로기판과, 이를 구비한 LED 조명등의 구동장치 및 LED 조명장치는 주제와 경화제가 혼합되어 이루어진 95~80 중량%의 고백색성 잉크 조성물과, 5~20 중량%의 방열제가 혼합된 고백색성 잉크가 분산 도포된 인쇄회로기판을 적용함으로써, LED 램프의 광효율과 방열성능을 함께 개선할 수 있는 장점이 있고, 잔광 제거 장치를 포함하여, LED 조명등의 잔광제거 기능을 향상시키되, 이로 인한 광효율 저하를 보상하고 방열 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

광효율 및 방열 성능이 향상된 LED 등기구 전용 인쇄회로기판과, 이를 구비한 LED 조명등의 구동장치 및 LED 조명장치{PCB FOR LED ILLUMINATION EQUIPMENT HAVING IMPROVED DISCHARGE SPEED, AND LED LIGHTING DEVICE AND APPARATUS FOR DRIVING LED LIGHTING WITH THE SAME}
본 발명은 LED 조명장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, LED 램프의 광효율 및 방열성능을 향상시키기 위한 LED 등기구 전용 인쇄회로기판과, 이를 구비함으로써, LED 조명등의 광효율 및 방열성능이 향상된 LED 조명등의 구동장치 및 LED 조명장치에 관한 것이다.
LED 램프는, 에너지 효율이 좋아 낮은 전력으로도 밝은 빛을 발산하는 장점이 있으며, 수명이 길고 환경에 미치는 영향이 적기 때문에 이를 이용한 LED 조명장치의 사용이 급증하고 있다.
이러한 LED 조명장치는 간단하면서도 성능이 우수한 전용 LED 드라이버 IC를 이용함으로써, 고장률도 현저하게 줄고 단가도 매우 저렴하게 구성할 수 있는 장점이 있는 반면, 120Hz의 맥류파에 의한 깜박거림(Flicker, 이하, ‘플리커’라 칭함)이 발생하는 문제가 있었다.
따라서 이러한 플리커를 줄이기 위해, LED 조명장치는, 일반적으로, SMPC에 포함된 평활회로 소자인 전해콘덴서의 용량을 대폭 증가시켜서 리플(ripple)이 거의 없는 완전한 직류전압을 생성하여 사용하였다.
그런데 이와 같이 플리커 문제를 개선하기 위한, 대용량의 전해콘덴서는 LED 램프의 소등(OFF) 시간이 길어지며, 불규칙한 소등상태를 보이게 하는 문제를 야기시킨다. 즉, LED 램프를 이용하는 LED 조명장치에 잔광이 발생하는 문제가 있었다.
따라서, 종래에는 이러한 잔광문제를 해결하기 위한 다양한 기술들이 개발되고 있으며, 한국등록특허 제10-1768179호에서는 LED의 플리커 현상을 저감시키기 위해 대용량 콘덴서(C1)를 채용한 LED 램프에 있어서, 복수의 LED칩이 직/병렬로 연결되어 인가된 직류전압에 따라 점등되는 LED부; 상기 LED부와 연결되며 LED부로 직류전압을 공급하는 대용량 콘덴서(C1)를 구비한 평활회로부; 트랜스포머를 통해 전달된 스위칭 전압을 반파 정류하여 상기 평활회로부로 공급하는 제1 정류회로부; 및 상기 트랜스포머의 2차측 코일과 LED부 사이에 병렬 연결되며, 상기 트랜스포머를 통해 전달된 스위칭전압에 따라 LED부의 전류통로를 신속하게 온오프하여 LED부의 소등 지연 및 잔광 현상이 방지되도록 제어하는 스위칭 제어부;를 포함하며, 상기 스위칭 제어부는, 상기 트랜스포머를 통해 전달된 스위칭 전압을 정류하여 축적하는 다이오드와 소용량 콘덴서(C2)를 구비한 제2 정류회로부; 상기 LED부의 일측과 저전압단 사이에 연결되며, 외부 구동신호에 따라 온오프되어 LED부의 점/소등을 순간적으로 제어하는 스위칭소자(Q1); 및 상기 제2 정류회로부와 스위칭소자(Q1) 사이에 배치되며 제2 정류회로부에서 출력되는 전압을 미리 설정된 전압으로 조절하여 스위칭소자의 입력단으로 인가하는 감압부;를 포함하는 엘이디 램프의 소등 지연 및 잔광 방지 장치가 개시되어 있다.
상기 특허에 의하면, 스위치 오프시, 소용량 콘덴서(C2)에 저장된 전압에 의해 스위칭소자(Q1)를 오프시킴으로써, LED부의 전류통로를 완전히 차단시키는 특징이 있다. 하지만, 상기 특허의 경우, 소용량 콘덴서(C2)의 용량이 특정값 이상이 될 경우, 상기 스위칭소자(Q1)의 오프 시간이 지연되어 잔광방지 효과가 저하되는 문제가 있다.
한편, 상기와 같이 잔광 제거 장치를 사용하는 등기구의 경우, 잔상제거장치의 상시 IC 구동전원 및 미세전류 감지부 소비전력 때문에 광효율이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
또한, LED는 화합물 반도체 단자에 전류를 흘려서 전자와 홀을 결합시킴으로써 빛을 방출하는 소자로서, 전력을 열로 소비하는 특성을 가지고 있어서, LED 기기에 전력을 높이 인가할수록 기기에서 발생하는 열은 더 높아져 효율이 떨어지는 문제가 있다. 따라서 LED 램프의 효율을 높이기 위해서는, LED 내부에서 발생된 열을 효과적으로 방출시키기 위한 방열 특성은, LED 조명장치의 전기적, 광학적 특성과 함께 LED 조명장치의 성능을 결정하기 위한 매우 중요한 특성이다.
한국 등록특허번호 제 10-1768179 호
따라서 본 발명은 다수의 LED 램프를 포함하는 LED 조명장치에 있어서, LED 조명등의 잔광제거 기능을 향상시키되, 이로 인한 광효율 저하를 보상하고 방열 성능을 향상시킬 수 있는 LED 등기구 전용 인쇄회로기판과, 이를 구비한 LED 조명등의 구동장치 및 LED 조명장치를 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 잔광제거 기능이 향상된 LED 조명등의 구동장치 및 백색 LED 조명장치에 있어서, LED 램프가 실장된 인쇄회로기판에 고광택, 고백색도, 내변색성 및 은폐력이 우수한 고백색성 잉크(High Whiteness Ink)를 분사 도포하여 고백색성을 향상시킴으로써, 잔광제거장치로 인한 효율 감소를 최소화할 수 있는 LED 등기구 전용 인쇄회로기판과, 이를 구비한 LED 조명등의 구동장치 및 LED 조명장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 상기 LED 램프가 실장된 인쇄회로기판에, 열전도성이 높은 방열제가 혼합된 고백색성 잉크 조성물을 분사 도포함으로써, LED 램프의 광효율과 방열성능을 함께 개선할 수 있는 LED 등기구 전용 인쇄회로기판과, 이를 구비한 LED 조명등의 구동장치 및 LED 조명장치를 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서 제공하는 LED 등기구 전용 인쇄회로기판은 내층기판; 회로의 배선패턴에 따라 배선될 회로만 남기고 부식키키는 식각공정을 통해 필요한 회로가 구성되는 동박층; 상기 동박층과 하부의 상기 내층기판 사이에 개재되어 가열과 가압에 의해 용융되고 경화되어 상기 동박층과 상기 내층기판을 접착시키는 프리프레그(PRE-PREG)층; 및 상기 동박층 상에 고백색성 잉크가 도포되어 형성되는 고백색성 잉크층(High Whiteness Ink);을 포함하되, 상기 고백색성 잉크는 주제와 경화제가 혼합되어 이루어진 95~80 중량%의 고백색성 잉크 조성물과, 5~20 중량%의 방열제가 혼합된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 방열제는 알루미늄 니트라이드(Aluminium Nitride) 나노 파우더로 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 LED 등기구 전용 인쇄회로기판은 상기 동박층과 상기 고백색성 잉크층(High Whiteness Ink) 사이에 회로를 보호하고 동시에 후 공정인 HASL(Hot Air Solder Leveling)과 부품 실장시 실시하는 웨이브 솔더링(Wave Soldiering 공정에서 회로와 회로 사이에 땜납 걸침(Solder Bridge)현상이 발생하는 것을 방지하는 PSR 인쇄층;이 더 형성될 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서 제공하는 LED 조명등의 구동장치는 LED 등기구 케이스; 다수의 LED 램프들이 실장되도록 회로가 인쇄되어 상기 케이스 내부에 장착되는 인쇄회로기판; 및 상기 케이스 전방에 형성되어 상기 LED 램프에서 방출되는 빛을 확산시키는 확산판을 포함하는 LED 모듈; 외부 전원의 온/오프에 응답하여 상기 LED 모듈로 전원을 공급하는 전원부; 및 상기 적어도 하나의 LED 램프에 잔광이 발생한 경우 이를 제거하는 LED 잔광 제거장치를 포함하되, 상기 인쇄회로기판은 주제와 경화제가 혼합되어 이루어진 95~80 중량%의 고백색성 잉크 조성물과, 5~20 중량%의 방열제가 혼합된 고백색성 잉크가 분산 도포된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서 제공하는 LED 조명장치는 다수의 LED 램프들; LED 등기구 케이스; 상기 다수의 LED 램프들이 실장되도록 회로가 인쇄되어 상기 케이스 내부에 장착되는 인쇄회로기판; 및 상기 케이스 전방에 형성되어 상기 LED 램프에서 방출되는 빛을 확산시키는 확산판을 포함하는 LED 모듈; 외부 전원의 온/오프에 응답하여 상기 LED 모듈로 전원을 공급하는 전원부; 및 상기 적어도 하나의 LED 램프에 잔광이 발생한 경우 이를 제거하는 LED 잔광 제거장치를 포함하되, 상기 인쇄회로기판은 주제와 경화제가 혼합되어 이루어진 95~80 중량%의 고백색성 잉크 조성물과, 5~20 중량%의 방열제가 혼합된 고백색성 잉크가 분산 도포된 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 LED 등기구 전용 인쇄회로기판과, 이를 구비한 LED 조명등의 구동장치 및 LED 조명장치는, 다수의 LED 램프를 포함하는 LED 조명장치에 있어서, LED 조명등의 잔광제거 기능을 향상시키되, 이로 인한 광효율 저하를 보상하고 방열 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 잔광제거 기능이 향상된 LED 조명등의 구동장치 및 백색 LED 조명장치에 있어서, LED 램프가 실장된 인쇄회로기판에 고광택, 고백색도, 내변색성 및 은폐력이 우수한 고백색성 잉크(High Whiteness Ink)를 분사 도포하여 고백색성을 향상시킴으로써, 잔광제거장치로 인한 효율 감소를 최소화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 상기 LED 램프가 실장된 인쇄회로기판에, 열전도성이 높은 방열제가 혼합된 고백색성 잉크 조성물을 분사 도포함으로써, LED 램프의 광효율과 방열성능을 함께 개선할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 조명등의 구동장치에 대한 개략적인 블록도이다.
도 2는 도 1의 전압 분배부를 예시한 회로도이다.
도 3은 도 1의 레퍼런스 전압 생성부를 개략적으로 예시한 회로도이다.
도 4는 도 3의 레퍼런스 전압 생성부에서 입력전압과 출력전압의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 미세전류 감지부를 개략적으로 예시한 회로도이다.
도 6은 도 1의 스위치 제어부를 개략적으로 예시한 회로도이다.
도 7은 도 1의 전압 충전부를 개략적으로 예시한 회로도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 조명등의 구동장치에 적용된 LED 모듈의 단면 구조를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 모듈에 포함되어 LED 조명등의 광효율 및 방열 성능을 향상시키는 인쇄회로기판의 구조를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따라, LED 조명등의 광효율 및 방열 성능을 향상시키는 인쇄회로기판을 제조하기 위한 제조 과정을 예시한 처리 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따라, LED 조명등의 광효율 및 방열 성능을 향상시키는 인쇄회로기판의 고백색성 잉크층 형성공정을 예시한 처리 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄회로기판에 고백색성 잉크가 도포된 구조를 도시한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 설명하되, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 한편 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 또한 상세한 설명을 생략하여도 본 기술 분야의 당업자가 쉽게 이해할 수 있는 부분의 설명은 생략하였다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 조명등의 구동장치에 대한 개략적인 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 조명등의 구동장치는 LED 전원부(10), LED 모듈(20), 및 LED 잔광제거장치(100)를 포함한다.
LED 전원부(10)는 외부 전원의 온/오프에 응답하여 LED 모듈(20)로 전원을 공급한다. 즉, LED 전원부(10)는 LED 조명등에 포함된 다수의 LED 램프들을 점등시켜주기 위한 전원을 공급하되, 외부에서 인가되는 교류 전원(AC)를 직류 전원(DC)로 변환하여 출력한다. 이 때, LED 전원부(10)에는 LED 램프의 플리커 현상을 개선하기 위해, 대용량의 전해 콘덴서(11)가 포함될 수 있다.
LED 모듈(20)은 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)에 다수의 LED 램프들이 실장되며, LED 전원부(10)로부터 공급된 전원에 의해 상기 LED 램프들을 구동시킨다.
LED 잔광제거장치(100)는 LED 모듈(20)에 실장된 다수의 LED 램프들 중 적어도 하나에 발생하는 잔광을 제거한다. 즉, LED 잔광제거장치(100)는, 외부 전원이 오프시, LED 모듈(20)에 잔류하는 미세전류에 의해 발생하며, LED 램프들 각각의 턴 오프 전압 차이로 인해 산발적으로 발생하는, 잔광을 일시에 제거한다.
이를 위해, LED 잔광제거장치(100)는 미리 설정된 잔광 기준 전압값(예컨대, 1.21V 등) 및 잔광 기준 전류 범위(예컨대, 10mA ~ 20mA 등)에 의거하여, LED 모듈(20)에 흐르는 전류값, 및 LED 전원부(10)의 출력 전압이 잔광을 발생시키기 위한 조건을 만족하는 지 여부를 결정하고, 잔광 발생 조건을 만족하는 경우 LED 모듈(20)에 흐르는 전류를 순간적으로 방전시켜 상기 적어도 하나의 LED 램프에 발생한 잔광을 일시에 제거한다.
예를 들어, LED 잔광제거장치(100)는 LED 전원부(10)의 출력 전압을 분배하여 생성한 전압값(Vcontrol)과 상기 잔광 기준 전압값(1.21V)의 비교 결과, 또는 LED 모듈(20)에 흐르는 미세 전류(Io)와 상기 잔광 기준 전류 범위(10mA ~ 20mA)의 비교 결과에 의거하여, 외부 전원의 오프로 인한 잔광 발생 여부를 결정하고, 잔광이 발생한 것으로 판단되면 LED 모듈(20)에 흐르는 전류를 순간적으로 방전시킬 수 있다.
도 1에 예시된 바에 의하면, LED 잔광제거장치(100)는 전압 분배부(110), 레퍼런스 전압 생성부(120), 미세전류 감지부(130), 스위치 제어부(140), 방전부(150), 및 전압 충전부(160)를 포함한다.
전압 분배부(110)는 LED 전원부(10)의 출력 전압(Vin)을 분배하여 출력한다. 이를 위해, 전압 분배부(110)는 복수개의 저항들이 직렬로 연결되어 구성되며, LED 전원부(10)의 출력 전압(Vin)을 강하시켜서 출력한다.
도 2는 이러한 전압 분배부(110)를 예시한 회로도로서, 도 2를 참조하면, 전압 분배부(110)는 직렬로 연결된 2개의 저항(R1, R2)(111, 112)을 구비하며, LED 전원부(10)의 출력단과 접지단(GND) 사이에 연결되어, LED 전원부(10)의 출력 전압(Vin)을 강하시킨 출력전압(Vcontrol)을 출력한다. 이 때, 전압 분배부(110)의 풀다운(pull down) 저항(R2)(112)에 병렬로 연결된 커패시터를 추가할 경우 LED 모듈(20)의 (+) 단 전압의 노이즈를 제거하여 출력할 수 있다.
한편, 전압 분배부(110)에 구비된 저항(R1, R2)(111, 112)들의 레벨이 증가하면, 전압 분배부(110)의 출력전압(Vcontrol)이 비례적으로 증가하고, 이로 인해, 전압 분배부(110)는 다양한 레벨의 전압들을 출력할 수 있다.
전압 분배부(110)의 출력전압(Vcontrol)은 레퍼런스 전압 생성부 (120)로 전달되며, 레퍼런스 전압 생성부(120)는 상기 출력전압(Vcontrol)을 변환하여 레퍼런스 전압(Vref)으로 생성하여 출력한다.
도 3은 도 1의 레퍼런스 전압 생성부(120)를 개략적으로 예시한 회로도로서, 도 3을 참조하면, 레퍼런스 전압 생성부(120)는 피크전압 감지부(121), 차동 증폭기(122), 및 전류 안정화부(123)를 포함한다.
피크전압 감지부(121)는 전압 분배부(110)의 출력전압(Vcontrol)에 포함된 피크전압과 최저전압을 감지한다. 즉, LED 전원부(10)로 입력되는 전압이 변동되면, 상기 입력 전압의 변동량에 의거하여 전압 분배부(110)의 출력전압(Vcontrol)에도 변동되는데, 피크전압 감지부(121)는 상기 변동에 따른 출력전압(Vcontrol)에의 최고값 즉, 피크전압과 상기 출력전압(Vcontrol)에의 최저값 즉, 최저전압을 감지한다.
차동 증폭기(122)는 피크전압 감지부(121)의 출력신호(V1)에 응답하여 레퍼런스 전압(Vref)을 생성한다. 즉, 차동 증폭기(122)는 상기 출력신호(V1)와 미리 설정된 잔광 기준 전압값(V2)을 비교하고, 그 결과로 레퍼런스 전압(Vref)을 출력하는데, 피크전압 감지부(121)로부터 피크전압이 출력되면 레퍼런스 전압(Vref)을 감소시키고, 피크전압 감지부(121)로부터 최저전압이 출력되면 레퍼런스 전압(Vref)을 증가시켜 출력한다.
이를 위해, 차동 증폭기(122)는, 피크전압 감지부(121)의 출력신호(V1)가 게이트에 인가되는 제1 NMOS 트랜지스터(NM1), 상기 잔광 기준 전압값(V2)가 게이트에 인가되는 제2 NMOS 트랜지스터(NM2), 및 상기 제1 및 제2 NMOS 트랜지스터(NM1, NM2) 각각의 소스단에 직렬로 연결된 복수의 저항들(Ro1, Ro2)을 구비하는 차동부(122-1); 상기 제1 NMOS 트랜지스터(NM1)의 드레인에 연결된 제1 PMOS 트랜지스터(PM1)(122-2); 상기 제2 NMOS 트랜지스터(NM2)의 드레인에 연결되며, 제2 및 제3 PMOS 트랜지스터(PM2, PM3)를 구비하는 전류 미러부(122-3); 상기 차동부(122-1)와 접지사이에 연결된 제3 NMOS 트랜지스터(NM3)로 구성되어 차동부(122-1)로부터 출력되는 전압을 전류로 변환하는 전압전류 변환기(122-4); 및 전류 미러부(122-3)의 출력단과 접지단 사이에 연결된 저항(Ro3)으로 구성되어 전류 미러부(122-3)로부터 출력되는 전류를 전압으로 변환하여 레퍼런스 전압(Vref)을 생성하는 전류전압 변환기(122-5)를 포함하여 구성된다.
전류 안정화부(123)는 전압 분배부(110)의 출력 전압으로부터 전파 전류를 생성하여 전류를 안정화한다. 즉, 전류 안정화부(123)는 전파전류를 생성한 후, 상기 전파전류를 상기 제3 NMOS 트랜지스터(NM3)의 게이트로 전달한다.
한편, 상기와 같이 구성된, 차동 증폭기(122)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 피크전압 감지부(121)의 출력신호(V1)가 피크 전압으로써 출력되면, 제1 NMOS 트랜지스터(NM1)가 제2 NMOS 트랜지스터(NM2) 보다 많은 전류를 흘려주게 된다(I1 〉Ia). 이로 인해, 전류 미러부(122-3)의 출력 전류(Ib)가 감소하고, 그에 따라 차동증폭기(122)의 출력전압인 레퍼런스 전압(Vref)의 레벨이 감소한다.
반대로, 피크전압 감지부(121)의 출력신호(V1)가 최저전압으로써 출력되면, 제2 NMOS 트랜지스터(NM2)가 제1 NMOS 트랜지스터(NM1) 보다 많은 전류를 흘려주게 된다(I1〈 Ia). 이로 인해, 전류 미러부(122-3)의 출력 전류(Ib)가 증가하고, 그에 따라 차동증폭기(122)의 출력전압인 레퍼런스 전압(Vref)의 레벨이 증가한다.
이와 같이, 레퍼런스 전압 생성부(120)로 입력되는 전압(Vcontrol)이 증가하면, 즉, LED 전원부(10)로 입력되는 전압(Vac)이 증가하면, 피크전압 감지부(121)는 피크전압을 출력하고, 그에 따라 차동 증폭기(122)의 출력, 즉 레퍼런스 전압(Vref)은 감소한다.
반대로, 레퍼런스 전압 생성부(120)로 입력되는 전압(Vcontrol)이 감소하면, 즉, LED 전원부(10)로 입력되는 전압(Vac)이 감소하면, 피크전압 감지부(121)는 최저 전압을 출력하고, 그에 따라 차동 증폭기(122)의 출력, 즉 레퍼런스 전압(Vref)은 증가한다.
도 4는 도 3의 레퍼런스 전압 생성부(120)에서 입력전압과 출력전압의 관계를 설명하기 위한 도면으로서, 도 4의 (a)는 레퍼런스 전압 생성부(120)의 입력 전압(즉, 전압 분배부(110)의 출력 전압)(Vcontrol)에 따른 레퍼런스 전압 생성부(120)의 출력 전압(즉, 레퍼런스 전압)(Vref)의 변화를 나타내고, 도 4의 (b)는 레퍼런스 전압 생성부(120)의 입력 전압(즉, 전압 분배부(110)의 출력 전압)(Vcontrol)에 따른 레퍼런스 전압 생성부(120)의 출력 전압(즉, 레퍼런스 전압)(Vref)의 관계를 나타낸다. 도 4의 (a)를 참조하면, 레퍼런스 전압 생성부(120)의 입력 전압(즉, 전압 분배부(110)의 출력 전압)(Vcontrol)이 1V 일 때와 3V일 때를 비교하면, 상기 전압(Vcontrol)이 1V 일 때, 레퍼런스 전압(Vref)이 더 큰 것을 알 수 있다. 또한, 도 4의 (b)를 참조하면, 레퍼런스 전압 생성부(120)의 입력 전압(즉, 전압 분배부(110)의 출력 전압)(Vcontrol)에 따른 레퍼런스 전압 생성부(120)의 출력 전압(즉, 레퍼런스 전압)(Vref)은 반비례함을 알 수 있다.
이 때, 레퍼런스 전압 생성부(120)의 입력 전압(즉, 전압 분배부(110)의 출력 전압)(Vcontrol)에 따른 레퍼런스 전압 생성부(120)의 출력 전압(즉, 레퍼런스 전압)(Vref)이 도 4의 (a)에 예시된 바와 같이 변하는 이유는, 도 3의 전압전류변환기(NM3)(122-4)의 전류값(I3)이 전류 안정화부(123)에서 생성된 전파전류의 값을 따라가기 때문이다.
한편, 하기의 수학식 1 내지 5를 참조하면, 도 1 및 도 3에 예시된 레퍼런스 전압 생성부(120)에서, LED 전원부(10)로부터 입력되는 입력전압(Vin)의 변동에 의해 상기 레퍼런스 전압(Vref)이 변동되는 것을 알 수 있다.
Figure 112021109360703-pat00001
Figure 112021109360703-pat00002
이 때,
Figure 112021109360703-pat00003
은 전압 분배부(110)에서 분배된 전압값이다.
Figure 112021109360703-pat00004
Figure 112021109360703-pat00005
Figure 112021109360703-pat00006
이와 같이, 본 발명의 레퍼런스 전압 생성부(120)는 전압 분배부(110)의 변화값에 반비례하도록 레퍼런스 전압(Vref)을 설정하였다. 즉, 전압 분배부(110)를 통해 낮은 전압이 입력되면 높은 값의 레퍼런스 전압(Vref)을 출력하고, 전압 분배부(110)를 통해 높은 전압이 입력되면 낮은 값의 레퍼런스 전압(Vref)을 출력하도록 함으로써, 낮은 전압에서의 측정의 정확도를 향상시켰다.
이는, 본 발명이 낮은 전압에서 발생하는 잔광 제거를 목적으로 하기 때문이다. 또한, 낮은 전압에서의 측정의 정확도를 향상시켜야 후술될 전류세팅부(도 5의 131)의 손실을 최소화할 수 있다.
한편, 도 1의 미세전류 감지부(130)는 LED 모듈(20)에 흐르는 미세전류를 감지하기 위한 구성으로서, 이러한 미세전류 감지부(130)를 개략적으로 예시한 회로도가 도 5에 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 미세전류 감지부(130)는 전류 세팅부(131); 및 바이패스부(132)를 포함한다.
전류 세팅부(131)는 LED 모듈(20)의 (-) 단자와 접지 사이에 연결된 저항체로 구성되어 LED 모듈(20)에 흐르는 미세 전류에 대응한 전압을 출력한다. 이를 위해, 전류 세팅부(131)는 0.05~10 Ω 미만의 무유도 저항을 사용할 수 있다.
특히, 전류 세팅부(131)는 LED 모듈(20)의 (-)단자와의 연결점에 192㎷ ~ 208㎷ 미만이 생성될 수 있도록 설정할 수 있다. 즉, 상기 전압을 전류로 환산시 전류 세팅부(131)는 5~20㎃를 잔상 전류로 판단하며, 5~20㎃ 전류는 전류 세팅부(131)를 구성하는 저항값을 조정하여 설정할 수 있다. 예를 들어, 상기 저항값을 8.2 ~ 51Ω 으로 설정할 수 있다. 계산 수치상으로, 저항값을 40Ω으로 설정할 경우 전류값 5㎃, 저항값을 10Ω으로 설정할 경우 전류값 20㎃로 세팅될 수 있다.
바이패스부(132)는 전류 세팅부(131)와 병렬로 연결되어, 미리 설정된 바이패스 전압을 초과하는 전압(예컨대, 0.3 ~ 0.6 Vdc)이 전류 세팅부(131)에 영향을 미치지 않도록 바이패스한다. 이를 위해, 바이패스부(132)는 걸리는 전압이 0.3 ~ 0.6 Vdc인 다이오드로 구성하는 것이 바람직하다. 이로 인해, 바이패스부(132)는 과전류에 의해 전류 세팅부(131)가 소손되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이 구성함으로써, 전류 세팅부(131)의 소비 전력은 2.25mW, 바이패스부(132)의 소비전력은 0.3W가 형성되어, 제품의 소형화를 구현할 수 있다.
스위치 제어부(140)는 방전부(150)를 동작시키기 위한 구동신호(Vout)를 생성하여 출력하되, 레퍼런스 전압 생성부(120)에서 생성된 레퍼런스 전압(Vref) 또는 미세전류 감지부(130)에서 감지된 미세전류(Io)에 대응한 전압(Vsen)에 의거하여 상기 구동신호(Vout)를 생성할 수 있다.
도 6은 이러한 스위치 제어부(140)를 개략적으로 예시한 회로도로서, 도 1 및 도 6을 참조하면, 스위치 제어부(140)는 레퍼런스 전압 생성부(120)에서 생성된 레퍼런스 전압(Vref)과 상기 잔광 기준 전압값(V2)을 비교하는 제1 비교기(141), 직렬 연결된 복수의 저항들에 의거하여, 상기 잔광 기준 전압값(V2)을 분배하는 전압 분배기(142), 전압 분배기(142)의 출력 전압과 미세전류 감지부(130)에서 감지된 전압(Vsen)을 비교하는 제2 비교기(143); 및 제1 및 제2 비교기(141, 143)의 비교 결과에 의거하여, 상기 구동신호(Vout)를 생성하는 구동부(144)를 포함한다. 도 6의 예에서는, 전압 분배기(142)를 1KΩ, 200Ω의 저항값을 갖는 저항들에 의해 구현하였다. 이는 미세전류 감지부(130)에서 감지된 미세 전류(Io)에 대응한 전압(Vsen)이 미리 설정된 잔광 기준 전류범위에 해당되는 지를 결정하기 위해 설정된 값이다.
이 때, 제1 비교기(141)는 레퍼런스 전압 생성부(120)에서 생성된 레퍼런스 전압(Vref)과 미리 설정된 잔광 기준 전압값(V2)(예컨대, 1.21V)의 전압값을 비교하여, LED 전원부(10)의 출력 전압이 잔광 발생 기준을 만족하는 지 여부를 결정하고, 제2 비교기(143)는 미세전류 감지부(130)에서 출력되는 미세전류에 대응한 전압(Vsen)와 상기 잔광 기준 전압값(V2)을 분배한 전압값을 비교하여 LED 모듈(20)의 미세전류가 미리 설정된 잔광 기준 전류 범위(예컨대, 10mA ~ 20mA 등)에 해당하는 지를 결정한다.
또한 구동부(144)는 제1 비교기(141) 또는 제2 비교기(143)의 출력 중 어느 하나라도 방전부(150)를 구동시키기 위한 조건을 만족하는 경우, 상기 구동신호(Vout)를 생성한다. 따라서, 구동부(144)는 제1 비교기(141)의 출력과, 제2 비교기(143)의 출력의 논리합에 의해 상기 구동신호(Vout)를 생성하는 OR 회로에 의해 구현할 수 있다.
방전부(150)는 LED 모듈(20)에 흐르는 전류를 순간적으로 방전시킨다. 이를 위해, 방전부(150)는 LED 모듈(20)의 (+) 단자와 상기 LED 모듈의 (-)단자 사이에 연결되고 게이트단에 스위치 제어부(140)에서 출력되는 구동신호(Vout)가 인가되는 파워 트랜지스터로 구성되고, 상기 파워 트랜지스터의 문턱전압 보다 높은 구동신호에 응답하여 LED 모듈(20)을 단락시킴으로써, LED 모듈(20)에 흐르는 전류를 순간적으로 방전시킨다. 이로 인해, LED 모듈(20)에 실장된 다수의 LED 램프들을, 그들 각각의 턴 오프 전압과 관계없이 일시에 오프시킬 수 있다.
전압 충전부(160)는 LED 모듈(20)의 (+) 단자와 접지 사이에 연결되어, LED 전원부(10)로부터 LED 모듈(20)로 전원 공급시 전압을 충전하였다가, LED 전원부(10)로부터 LED 모듈(20)로의 전원 공급이 차단된 경우 LED 잔광 제거장치(100)를 동작시키기 위한 동작 전원을 공급한다.
도 7은 이러한 전압 충전부(160)를 개략적으로 예시한 회로도로서, 도 1 및 도 7을 참조하면, 전압 충전부(160)는 LED 전원부(10)로부터 LED 모듈(20)로 공급시, 충전하는 커패시터(162); 및 커패시터(162)에 충전된 전압이 LED 전원부(10)로 역류하는 것을 방지하기 위한 역전류 방지부(161)를 포함할 수 있다. 이 때, 역전류 방지부(161)는 문턱 전압이 낮은(예컨대, 0.3~0.6V) 다이오드로 구현하는 것이 바람직하다. 이는, 본 발명의 LED 잔광제거 장치의 소비 전류는 0.5~10㎃ 이며, 국내의 경우 사용 전압이 통상 24Vdc ~ 50Vdc 미만이기 때문이다. 따라서, 역전류 방지부(161)는 60Vdc 1A 다이오드로 구현할 수 있다. 하지만, 사용되는 전압이 더 높을 경우, 상기 다이오드의 내전압을 높여서 역전류 방지부(161)를 구성할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 조명등의 구동장치에 적용된 LED 모듈의 단면 구조를 도시한 도면이다. 도 1 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 모듈(200)은 LED 등기구 케이스(210), 인쇄회로기판(220), LED 램프(230), 및 확산판(240)을 포함하고, 인쇄회로기판(220)의 상부에는 고백색성 잉크(300)가 도포될 수 있다.
LED 등기구 케이스(210)는 LED 등기구의 외부 형상을 결정짓는 구성으로 도 8의 예에서는 상자모양으로 도시하였지만, 이에 국한되지 않고 기둥모양, 구모양 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
LED 등기구 케이스(210)는, 도 8에 예시된 바와 같이, LED 램프(230)들이 실장된 인쇄회로기판(220)이 내장되고, LED 등기구 케이스(210) 전방, 즉, LED 램프(230)에서 발생된 빛이 조사되는 방향으로 상기 확산판(240)이 형성된다.
인쇄회로기판(220)은 LED 램프(230)들이 실장되고, LED 램프(230)에 전원을 공급하기 위한 전선이 프린팅 방식으로 배선되어 있다. 이 때, 인쇄회로기판(220)은 인쇄회로기판 원판 사용시 단가상승을 초래할 수 있어 광원인 LED 램프(230)가 실장되는 부분으로 재단하여 사용되는 것이 바람직하다. 이러한 인쇄회로기판(220)의 구조의 예가 도 9에 예시되어 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 모듈에 포함되어 LED 조명등의 광효율 및 방열 성능을 향상시키는 인쇄회로기판의 구조를 도시한 도면으로서, 도 9를 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 모듈에 포함된 인쇄회로기판(220)은 내층기판(221), 프리프레그(PRE-PREG)층(222), 동박층(223), PSR 인쇄층(224) 및 고백색성 잉크(High Whiteness Ink)층(300)을 포함한다.
내층기판(221)은 인쇄회로기판(220)의 저부에 배치되고 에폭시 레진을 함침시킨 종이코어를 가진 합성체인 CEM-1, 에폭시 레진이 함침된 유리 섬유가 여러겹으로 쌓여 구성된 FR-4, FR-1, 또는 METAL 등에 해당될 수 있다.
프리프레그(PRE-PREG)층(222)은 내층기판(221)상에 적층되는 절연층으로 상부의 동박층(223)과 하부의 내층기판(221) 사이에 개재되어 가열과 가압에 의해 용융되고 경화되어 동박층(223)과 내층기판(221)을 접착시킨다.
동박층(223)은 위에서 언급한 바와 같이 프리프레그층(222) 상에 형성되어 회로의 배선패턴에 따라 배선될 회로만 남기고 부식시키는 식각공정을 통해 필요한 회로가 구성될 수 있도록 한다.
PSR 인쇄층(224)은 동박층(223)에 적층되어 물리, 화학적 환경하에서 내구성을 갖는 불변성 화합물인 불변성 잉크(Permanent Ink)를 도금된 동박회로상에 코팅(Coating)하여 형성되는 층으로, 회로를 보호하고 동시에 다음 공정인 HASL(Hot Air Solder Leveling)과 부품 실장시 실시하는 Wave Soldiering 공정에서 회로와 회로 사이에 땜납 걸침(Solder Bridge)현상이 발생하는 것을 방지한다.
고백색성 잉크(High Whiteness Ink)층(300)은 PSR 인쇄층(224)상에 방열제가 혼합된 고백색성 잉크가 도포됨에 따라 본 발명에 따른 고백색성이 향상된 LED 등기구 전용 인쇄회로기판(220)의 가장 바깥쪽 표면에 적층되게 형성된다.
이 때, 상기 고백색성 잉크는 LED 조명의 광효율을 향상시키기 위해 만들어진 화이트 컬러의 알칼리 현상형 고백생성 잉크로, LED 칩에 영향력을 최소화하기 위하여 황(sulfur)을 포함하지 않는다.
특히, 상기 고백색성 잉크는 인쇄회로기판의 백색농도를 향상시키고, 동박 은폐력이 우수하며, 변색에 대한 내성을 강화시키며, 반사율과 광효율을 향상시킨다. 또한, 상기 고백색성 잉크는 방열 기능이 우수하여, LED 등기구의 광효율을 향상시킨다.
이를 위해, 상기 고백색성 잉크는 주제와 경화제가 혼합되어 이루어진 95~80 중량%의 고백색성 잉크 조성물과, 5~20 중량%의 방열제가 혼합되어 이루어질 수 있다.
상기 방열제는 알루미늄 니트라이드(Aluminium Nitride) 나노 파우더로 구성되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 방열제로서, 알루미늄 니트라이드(Aluminium Nitride) 나노 파우더를 사용하는 이유는, 알루미늄 니트라이드(Aluminium Nitride) 나노 파우더가 열전도성 물질로서, 이산화 실리콘(silicon dioxide)에 매우 잘 작용하며, 고무에 잘 분산되는 특징 때문이다. 또한, 알루미늄 니트라이드(Aluminium Nitride) 나노 파우더는 에폭시 수지의 성능을 향상시키기 위해 사용될 수 있는데, 알루미늄 니트라이드(Aluminium Nitride) 나노 파우더 함량이 1%~5%에 달하면, 유리전이(glass-transition) 온도가 증가하고 탄성률(module of elasticity)이 최대가 되는 특징이 있기 때문이다.
상기 주제는 합성수지액, 메틸메타아크릴레이트(Methyl Methacrylate), 이산화티타늄(TiO2), 크레졸 노볼락 에폭시 변성 아크릴레이트(Cresol novolac epoxy modified arc Relay), 및 이산화규소(SiO2)로 구성된다.
상기 주제에 합성수지액이 50 중량%가 함유되는 것이 바람직한데, 왜냐하면 합성수지액 함량이 50 중량% 미만인 경우에는 현상성이 저하되고, 표면의 레벨링이 저하되며, 50 중량%를 초과하는 경우에는 현상시 표면 백화 문제가 발생하기 때문이다.
상기 메틸메타아크릴레이트(Methyl Methacrylate)는 10~20중량%가 함유되는 것이 바람직한데, 왜냐하면 상기 메틸메타아크릴레이트(Methyl Methacrylate) 함량이 10중량% 미만인 경우에는 무광택화와 감도저하가 발생되고, 20중량%를 초과하는 경우에는 광택과 감도의 성능이 우수해지는 반면 빛을 감광시킬 수 있다.
상기 이산화티타늄(TiO2)은 15~25중량%가 함유되는 것이 바람직한데, 왜냐하면 상기 이산화티타늄(TiO2) 함량이 15중량% 미만인 경우에는 황변이 발생되고, 25중량%를 초과하는 경우에는 무광택화가 진행될 수 있기 때문이다.
특히, 상기 이산화티타늄(TiO2)은 백색안료로서 은폐력 및 내후성 등의 물성이 우수하여 중요한 용도로 사용된다.
또한, 상기 이산화티타늄(TiO2)은 가시광선 영역 흡수를 보완할 수 있게 380~440nm 부근에서 흡광계수가 높으면서 황변되지 않는 것을 특징으로 한다.
상기 크레졸 노볼락 에폭시 변성 아크릴레이트(Cresol novolac epoxy modified arc Relay)는 7~15중량%가 함유되어 자외선에 의한 광경화성 및 알칼리 용액에 대한 현상성을 향상시킨다.
상기 이산화규소(SiO2)는 3~10중량%가 함유되어 절연성능 향상, 열, 전기, 기계적 성능을 향상시키기 위한 첨가제로 사용되며 10중량% 이상 사용시 혼합재료의 체계의 점도를 저하시킨다.
또한, 상기 이산화규소(SiO2)는 겔과 오일의 점증과 가공을 편리하게 하고 침전을 방지하는 효과가 있다.
한편, 고백색성 잉크층(300)의 경화제는 아크릴모노머(Acryl Monomers)가 15~25 중량%이고, 상기 다이에틸렌 글라이콜 모노에틸에테르 아세테이트가 20~30 중량%이고, 상기 트라이진(Triazin)이 20~30 중량%이며, 상기 황산바륨(BaSO4)이 20~30 중량%로 이루어질 수 있다.
결과적으로, 고백색성 잉크(300)는 상술한 주제와 경화제가 7:3으로 혼합되어 이루어진 95~80 중량%의 고백색성 잉크 조성물과, 5~20 중량%의 방열제가 혼합되어 이루어진 잉크이다.
상술한 바와 같은 중량비의 주제와 경화제가 혼합된 고백색성 잉크(300)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(220) 상부면에 도포될 수 있다.
다시 도 8을 참조하면, LED 램프(230)는 인쇄회로기판(220)에 실장되어 본 발명에 따른 LED 조명등에 의해 구동되는 등기구의 광원으로 사용된다.
확산판(240)은 케이스(210)의 전방에 형성되어 LED 램프(230)에서 생성된 빛이 등기구가 형성된 공간에 확산되어 방출될 수 있도록 한다.
다음으로, 도 10 및 도 11을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따라, LED 조명등의 광효율 및 방열 성능을 향상시키는 LED 등기구 전용 인쇄회로기판을 제조하기 위한 제조 과정에 대해 간략히 살펴보면 다음과 같다.
일반적으로, 상기 인쇄회로기판의 제조방법은, 드릴링&적층 공정, 무전해 동도금 공정, 정면 공정, 라미네이팅(LAMINATING) 공정, D/F(DRY FILM)노광공정, D/F현상공정, 2차 전기 도금공정, 부식공정, 중간검사 공정, PSR 인쇄공정, 건조공정, PSR 노광공정, PSR 현상공정, 제판 및 건조공정, 실크 스크린 공정, 건조공정, HASL(HOT AIR SOLDER LEVELING)공정, ROUT/V-CUT공정, 수세공정, 최종검사 공정, 및 진공포장 공정을 포함한다.
본 발명에 따라, LED 조명등의 광효율 및 방열 성능을 향상시키는 LED 등기구 전용 인쇄회로기판을 제조하기 위한 제조 과정은 종래 인쇄회로기판의 제조방법에서 도 9에 도시된 바와 같이 PSR 인쇄층(224)형성 후 고백색성 잉크층(300)을 형성하는 공정을 더 포함한다.
즉, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 PSR 인쇄층(224)을 형성하는 공정 중 마지막 공정인 PSR 현상공정 후, 제판 및 건조공정을 수행하기 전에, 방열제가 혼합된 고백색성 잉크를 도포하여 고백색성 잉크층(300)을 형성하는 공정(S14)을 더 포함한다.
이 때, 바람직하게는, 상기 고백색성 잉크층(300)을 형성하는 공정(S14)은 선 공정인 상기 PSR 인쇄층(224)을 형성하는 공정을 통해서 고백색성 잉크를 형성시킴으로써 대체될 수도 있다.
상기 고백색성 잉크층(300)을 형성하는 공정(S14)은 다음과 같은 서브공정을 포함하는데, 도 11을 참조하여, 상기 고백색성 잉크층(300)을 형성하는 공정(S14)을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 단계 S14a에서는, 주제와 경화제를 교반하는 공정을 수행한다.
상기 S14a단계는 점도가 200 ± 20 Poise(20,000 ± 2,000 CPS)인 주제와 110 ± 10 Poise(11,000 ± 1,000 CPS)인 경화제에 대하여, 20분 이상 수행하여야 하는데, 이는 열 및 기포 발생이 되지 않도록 하기 위함이다.
상기 S14a단계 수행 후, 즉, 상기 주제와 경화제가 교반 후, 제조되는 고백색성 잉크의 점도는 150 ± 10 Poise(15,000 ± 1,000 CPS)이 된다.
단계 S14b에서는, 단계 S14a 수행 결과로, 제조된 고백색성 잉크를 이용하여 PSR 인쇄층(400)이 형성된 인쇄회로기판을 코팅한다. 이 때, 단계 S14b에서는, 상기 고백색성 잉크를 50~90um 크기의 입자로 코팅하되, 프린트 스크린 방식을 통해 상기 코팅 공정을 수행한다.
다음으로, 단계 S14c에서는, 방열제가 혼합된 고백색성 잉크가 코팅된 상기 인쇄회로기판을 건조시킨다. 보다 구체적으로 상기 단계 S14c에서는, 방열제가 혼합된 고백색성 잉크가 코팅된 인쇄회로기판을 80℃에서 15분~17분 동안 1차 건조하고, 20분~25분 동안 2차로 건조하는 예비건조(Pre-Cure)공정(S14c-1)과, 150℃에서 50분~60분 동안 건조하는 완전 경화(Post-Cure) 공정(S14c-2), 그리고 10분~30분 동안 경화된 상태로 유지하는 공정(S14c-3)을 포함한다.
다음으로, 단계 S14d에서는, 상기 인쇄회로기판에 코팅된 방열제가 혼합된 고백색성 잉크의 레지스터 역할을 할 부위와 동노출 시킬 부위를 노광량 500~700mj/㎠의 UV 조사로 선택적으로 광경화시키는 고정시키는 노광 공정을 수행한다.
마지막으로, 단계 S14e에서는, 상기 노광 공정 후, 상기 인쇄회로기판에 UV 빛을 받지 않아 경화되지 않은 부위의 레지스트를 현상액으로 제거하여 동을 노출시키는 현상공정을 수행한다.
상기 현상공정에서 상기 현상액은 1wt%의 NA2CO3이고, 현상온도는 30 ± 1℃이고, 스프레이 압력은 1.5~2.0 Kgf/㎠이며 현상시간은 60~70초인 것이 바람직하다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄회로기판에 방열제가 혼합된 고백색성 잉크가 도포된 구조를 도시한 도면이다. 도 12의 (a)는 방열제가 혼합된 고백색성 잉크가 도포되지 않은 상태의 인쇄회로기판(220)을 예시하고, 도 12의 (b)는, 도 12의 (a)에 예시된 인쇄회로기판(220)에 방열제가 혼합된 고백색성 잉크가 도포되어, 고백색성 잉크층(300)이 형성된 후, LED 램프(230)가 실장된 인쇄회로기판(220)의 예를 나타내고, 도 12의 (c)는, 도 12의 (b)에 예시된 인쇄회로기판(220)이 LED 등기구 케이스(210) 내부에 장착된 상태를 예시한다.
이를 위해, 먼저, 인쇄회로기판(220)에 방열제가 혼합된 고백색성 잉크가 분사 도포되어, 고백색성 잉크층(300)이 형성되고, 상기 고백색성 잉크층(300)이 형성된 인쇄회로기판(220)에 LED 램프(230)가 실장되며, 고백색성 잉크층(300)이 형성된 후 LED 램프(230)가 실장된 인쇄회로기판(220)은 케이스(210) 내부에 장착된다.
도 12의 예에서는, 시각적 효과를 위해, 고백색성 잉크가 도포된 고백색성 잉크층(300)을 푸른색으로 도시하였다.
한편 상술한 본 발명에서 사용되는 방열 성능 및 고백색성이 향상된 LED 등기구는 1Ｗ~2000Ｗ의 형광등, 실내등, 가로등, 터널등, 보안등 투광등에 적용하여 사용될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 구동부의 전원 오프시, 순간적인 단락에 의해 LED 모듈에 잔류하는 미세 전류를 일괄적으로 방전시킬 수 있고, 이로 인해, LED 램프들 각각의 턴 오프 전압 차이로 인한 LED 모듈의 산발적인 잔광현상을 일시에 제거할 수 있는 특징이 있다. 또한 본 발명은 구동부의 전원 오프 순간을 정확히 감지하고, 정확한 순간에 LED 모듈을 단락시킴으로써, LED 조명장치의 동작 효율을 개선할 수 있는 할 수 있는 특징이 있다.
또한, 본 발명은 LED 모듈 내부에 방열제가 혼합된 고백색성 잉크를 도포함으로써, 잔상 제거시 발생할 수 있는 LED 램프 방출 효율 저하를 보상하고 방열 성능을 향상시킬 수 있는 특징이 있다.
이상에서는 본 발명의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명이 실시 예로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
10: LED 전원부 100: LED 잔광 제거 장치
110: 전압 분배부 120: 레퍼런스 전압 생성부
121: 피크전압 감지부 122: 차동 증폭기
123: 전류 안정화부 130: 미세전류 감지부
140: 스위치 제어부 150: 방전부
160: 전압 충전부 200: LED 모듈
210: LED 등기구 케이스 220: 인쇄회로기판
221: 내층기판 222: 프리프레그(PRE-PREG) 층
223: 동박층 224: PSR 인쇄층
230: LED 램프 240: 확산판
300: 고백색성 잉크(High Whiteness Ink)층

Claims (26)

  1. 내층기판;
    회로의 배선패턴에 따라 배선될 회로만 남기고 부식키키는 식각공정을 통해 필요한 회로가 구성되는 동박층;
    상기 동박층과 하부의 상기 내층기판 사이에 개재되어 가열과 가압에 의해 용융되고 경화되어 상기 동박층과 상기 내층기판을 접착시키는 프리프레그(PRE-PREG)층; 및
    상기 동박층 상에 고백색성 잉크가 도포되어 형성되는 고백색성 잉크층(High Whiteness Ink);을 포함하되,
    상기 고백색성 잉크는
    주제와 경화제가 혼합되어 이루어진 95~80 중량%의 고백색성 잉크 조성물과, 5~20 중량%의 방열제가 혼합되고,
    상기 주제는
    50 중량%의 합성수지액;
    10~20 중량%의 메틸메타아크릴레이트(Methyl Methacrylate);
    15~25 중량%의 이산화티타늄(TiO2);
    7~15 중량%의 크레졸 노볼락 에폭시 변성 아크릴레이트(Cresol novolac epoxy modified arc Relay); 및
    3~10 중량%의 이산화규소(SiO2)로 구성되고,
    상기 방열제는
    알루미늄 니트라이드(Aluminium Nitride) 나노 파우더로 구성된 것을 특징으로 하는 광효율 및 방열 성능이 향상된 LED 등기구 전용 인쇄회로기판.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 경화제는
    15~25 중량%의 아크릴모노머(Acryl Monomers);
    20~30 중량%의 다이에틸렌 글라이콜 모노에틸에테르 아세테이트;
    20~30 중량%의 트라이진(Triazin); 및
    20~30 중량%의 황산바륨(BaSO4)으로 구성된 것을 특징으로 하는 광효율 및 방열 성능이 향상된 LED 등기구 전용 인쇄회로기판.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 동박층과 상기 고백색성 잉크층(High Whiteness Ink) 사이에 회로를 보호하고 동시에 후 공정인 HASL(Hot Air Solder Leveling)과 부품 실장시 실시하는 웨이브 솔더링(Wave Soldiering 공정에서 회로와 회로 사이에 땜납 걸침(Solder Bridge)현상이 발생하는 것을 방지하는 PSR 인쇄층;이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 광효율 및 방열 성능이 향상된 LED 등기구 전용 인쇄회로기판.
  7. LED 조명등의 구동장치에 있어서,
    LED 등기구 케이스; 다수의 LED 램프들이 실장되도록 회로가 인쇄되어 상기 케이스 내부에 장착되는 인쇄회로기판; 및 상기 케이스 전방에 형성되어 상기 LED 램프에서 방출되는 빛을 확산시키는 확산판을 포함하는 LED 모듈;
    외부 전원의 온/오프에 응답하여 상기 LED 모듈로 전원을 공급하는 전원부; 및
    상기 적어도 하나의 LED 램프에 잔광이 발생한 경우 이를 제거하는 LED 잔광 제거장치를 포함하되,
    상기 인쇄회로기판은
    주제와 경화제가 혼합되어 이루어진 95~80 중량%의 고백색성 잉크 조성물과, 5~20 중량%의 방열제가 혼합된 고백색성 잉크가 분산 도포되고,
    상기 주제는
    50 중량%의 합성수지액;
    10~20 중량%의 메틸메타아크릴레이트(Methyl Methacrylate);
    15~25 중량%의 이산화티타늄(TiO2);
    7~15 중량%의 크레졸 노볼락 에폭시 변성 아크릴레이트(Cresol novolac epoxy modified arc Relay); 및
    3~20 중량%의 이산화규소(SiO2)로 구성되고,
    상기 방열제는
    알루미늄 니트라이드(Aluminium Nitride) 나노 파우더로 구성된 것을 특징으로 하는 LED 조명등의 구동 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서, 상기 경화제는
    15~25 중량%의 아크릴모노머(Acryl Monomers);
    20~30 중량%의 다이에틸렌 글라이콜 모노에틸에테르 아세테이트;
    20~30 중량%의 트라이진(Triazin); 및
    20~30 중량%의 황산바륨(BaSO4)으로 구성된 것을 특징으로 하는 LED 조명등의 구동 장치.
  11. 삭제
  12. 제7항에 있어서, 상기 LED 잔광 제거장치는
    상기 LED 모듈에 흐르는 전류를 순간적으로 방전시키는 방전부;
    상기 전원부의 출력 전압을 분배하는 전압 분배부;
    상기 전압 분배부의 출력 전압을 레퍼런스 전압으로 생성하여 출력하는 레퍼런스 전압 생성부;
    상기 LED 모듈에 흐르는 미세 전류를 감지하는 미세전류 감지부; 및
    상기 레퍼런스 전압 생성부에서 생성된 레퍼런스 전압 또는 상기 미세전류 감지부에서 감지된 미세전류에 의거하여 상기 방전부를 동작시키기 위한 구동신호를 출력하는 스위치 제어부를 포함하여 구성되고,
    상기 LED 램프의 잔광 발생 여부를 결정하기 위해 미리 설정된 잔광 기준 전압값 및 잔광 기준 전류 범위에 의거하여, 상기 전원부의 출력 전압, 및 상기 LED 모듈에 흐르는 전류값이 잔광을 발생시키기 위한 조건을 만족하는 지 여부를 결정하고, 잔광 발생 조건을 만족하는 경우 상기 LED 모듈에 흐르는 전류를 순간적으로 방전시켜 상기 적어도 하나의 LED 램프에 발생한 잔광을 일시에 제거하는 것을 특징으로 하는 LED 조명등의 구동 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 방전부는
    상기 LED 모듈의 (+) 단자와 상기 LED 모듈의 (-)단자 사이에 연결되고 게이트단에 상기 스위치 제어부에서 출력되는 구동신호가 인가되는 파워 트랜지스터로 구성되고,
    상기 파워 트랜지스터는
    상기 파워 트랜지스터의 문턱전압 보다 높은 구동신호에 응답하여 상기 LED 모듈을 단락시키는 것을 특징으로 하는 LED 조명등의 구동장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 전압 분배부는
    복수개의 저항들이 직렬로 연결되어 구성되며, 상기 전원부의 출력 전압을 강하시켜서 출력하는 것을 특징으로 하는 LED 조명등의 구동장치.
  15. 제12항에 있어서, 상기 레퍼런스 전압 생성부는
    상기 전압 분배부의 출력 전압에 포함된 피크 전압을 감지하는 피크전압 감지부;
    상기 피크전압 감지부의 출력신호에 응답하여 레퍼런스 전압을 생성하는 차동 증폭기; 및
    상기 전압 분배부의 출력 전압으로부터 전파 전류를 생성하여 전류를 안정화하는 전류 안정화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명등의 구동장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 차동 증폭기는
    상기 피크전압 감지부의 출력 신호가 게이트에 인가되는 제1 NMOS 트랜지스터와, 상기 잔광 기준 전압값이 게이트에 인가되는 제2 NMOS 트랜지스터를 구비하는 차동부;
    상기 제1 NMOS 트랜지스터의 드레인에 연결된 제1 PMOS 트랜지스터;
    상기 제2 NMOS 트랜지스터의 드레인에 연결된 전류 미러부;
    상기 차동부에 연결되어 차동부로부터 출력되는 전압을 전류로 변환하는 전압전류 변환기; 및
    상기 전류 미러부로부터 출력되는 전류를 전압으로 변환하여 상기 레퍼런스 전압을 생성하는 전류전압 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명등의 구동장치.
  17. 제12항에 있어서, 상기 미세전류 감지부는
    상기 LED 모듈의 (-) 단자와 접지 사이에 연결된 전류 세팅부를 포함하고,
    상기 전류 세팅부는
    상기 LED 모듈에 흐르는 미세 전류에 대응한 전압을 감지하는 저항체로 구성된 것을 특징으로 하는 LED 조명등의 구동장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 미세전류 감지부는
    상기 전류 세팅부와 병렬로 연결되어, 미리 설정된 바이패스 전압을 초과하는 전압이 상기 전류 세팅부에 영향을 미치지 않도록 바이패스하는 바이패스부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명등의 구동장치.
  19. 제12항에 있어서, 상기 스위치 제어부는
    상기 레퍼런스 전압과 상기 잔광 기준 전압값을 비교하는 제1 비교기;
    상기 잔광 기준 전압값에서 분배된 전압값과 상기 미세전류 감지부에서 감지된 전압을 비교하는 제2 비교기; 및
    상기 제1 및 제2 비교기의 비교 결과에 의거하여, 상기 방전부를 동작시키기 위한 구동신호를 생성하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명등의 구동장치.
  20. 제12항에 있어서, 상기 LED 잔광 제거장치는
    상기 LED 모듈의 (+) 단자와 접지 사이에 연결되어 상기 전원부로부터 상기 LED 모듈로 전원 공급시 전압을 충전하고, 상기 전원부로부터 상기 LED 모듈로의 전원 공급이 차단된 경우 상기 LED 잔광 제거장치의 동작 전원을 공급하는 전압 충전부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명등의 구동장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 전압 충전부는
    상기 전압을 충전하는 커패시터; 및
    상기 커패시터에 충전된 전압이 상기 전원부로 역류하는 것을 방지하기 위한 역전류 방지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명등의 구동장치.
  22. LED 조명 장치에 있어서,
    다수의 LED 램프들;
    LED 등기구 케이스; 상기 다수의 LED 램프들이 실장되도록 회로가 인쇄되어 상기 케이스 내부에 장착되는 인쇄회로기판; 및 상기 케이스 전방에 형성되어 상기 LED 램프에서 방출되는 빛을 확산시키는 확산판을 포함하는 LED 모듈;
    외부 전원의 온/오프에 응답하여 상기 LED 모듈로 전원을 공급하는 전원부; 및
    상기 적어도 하나의 LED 램프에 잔광이 발생한 경우 이를 제거하는 LED 잔광 제거장치를 포함하되,
    상기 인쇄회로기판은
    주제와 경화제가 혼합되어 이루어진 95~80 중량%의 고백색성 잉크 조성물과, 5~20 중량%의 방열제가 혼합된 고백색성 잉크가 분산 도포되고,
    상기 주제는
    50 중량%의 합성수지액;
    10~20 중량%의 메틸메타아크릴레이트(Methyl Methacrylate);
    15~25 중량%의 이산화티타늄(TiO2);
    7~15 중량%의 크레졸 노볼락 에폭시 변성 아크릴레이트(Cresol novolac epoxy modified arc Relay); 및
    3~20 중량%의 이산화규소(SiO2)로 구성되고,
    상기 방열제는
    알루미늄 니트라이드(Aluminium Nitride) 나노 파우더로 구성된 것을 특징으로 하는 LED 조명 장치.
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 제22항에 있어서, 상기 경화제는
    15~25 중량%의 아크릴모노머(Acryl Monomers);
    20~30 중량%의 다이에틸렌 글라이콜 모노에틸에테르 아세테이트;
    20~30 중량%의 트라이진(Triazin); 및
    20~30 중량%의 황산바륨(BaSO4)으로 구성된 것을 특징으로 하는 LED 조명 장치.
  26. 삭제
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