KR20090080289A - 연성기판을 구비한 발광 다이오드 램프 및 그의 제작 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연성기판을 구비한 발광 다이오드 램프 및 그의 제작 방법에 관한 것으로, 발광 다이오드 패키지를 형성하고자 하는 조명 모듈의 소정 부분에 접착 플레이트, 연성기판 및 발광 다이오드 패키지를 순차적으로 적층하여 형성한다.
본 발명에 의하면, 연성기판을 사용함으로써 배광각 조절이 용이하며, 접합면 형성 시 구면 및 비선형 모양에 대해 발광 다이오드 패키지 구현이 가능하다.
연성기판, 발광 다이오드 램프, 발광 다이오드 패키지, 조명 모듈
Description
본 발명은 구면 및 비선형 모양의 발광 다이오드 조명 모듈의 상부에 연성기판을 사용하여 원하는 위치에 다수의 발광 다이오드 패키지를 형성함에 따라 램프의 배광각을 용이하게 조절하는 연성기판을 구비한 발광 다이오드 램프 및 그의 제작 방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED)와 같은 고체 소자의 광원은 종종 전문가용 및 일반 조명기기 모두를 위한 장래의 광원으로서 제안되고 있다. 이러한 장치에 의해 발생된 조명의 효율, 컬러 및 강도에서의 최근의 개량으로 많은 조명기기용으로 채택이 증가하게 되었다.
다수의 기기에 대한 충분한 광 정도를 얻기 위해, 하나의 광원에 의해 발생되는 외관을 갖는 고강도의 광빔을 제공하기 위해 함께 그룹화 된 많은 개개의 발광 다이오드를 포함하는 램프가 개발되었다.
하지만, 상기 램프는 제조시간이 오래 걸리며 다수의 발광 다이오드를 평탄한 면에 실장 할 경우에는 배광각이 좁은 문제가 있으며, 구면 또는 비선형 면에 실장 할 경우에는 조명 모듈에 조립하기 힘든 문제점이 발생하며, 발광 다이오드의 리드 솔더링과 프레임을 조명 모듈의 곡면을 따라 가공함에 따라 발광 다이오드 패키지가 조명 모듈에 정확히 접하기 어려우며 열 방향으로 2개 이상의 발광 다이오드 패키지의 접합이 불가능한 문제가 있다.
발광 다이오드는 칩 수준에서 빛이 적출되면서 산란광에 대한 일정한 배광각을 가지며, 패키징 후에 형광체 및 봉지제와 패키지의 반사컵에 의한 배광 특성을 넓게 구현하기 어려운 문제가 있다.
따라서, 모듈 수준에서 배광의 구현을 위하여 조명 기구가 일정한 각도를 가지도록 구현하기 위한 가공 및 제작 비용이 과다하게 소요되거나, 모듈 기판과 기구의 결합 제약성으로 제작이 불가능한 경우가 발생한다. 또한, 패키지를 모듈에 결합하고자 할 때 기존의 경성 배선 기판의 평탄성으로 인하여 조명 기구의 배광각 구현을 위한 일정 이상의 면적을 확보하여 각도를 조절해야 하는 불편함이 있다.
발광 다이오드는 70% 이상이 열로 발생하는 특성을 가지고 있으나, 방열 구조 구현에 있어서 경성기판의 경우 열 전도도가 0.3W/m-K에 솔더링을 위한 일정 이상의 두께를 구현시에 열 전달 거리가 길어지게 되고, 매우 낮은 열 전도도의 매질로 인하여 발광 다이오드의 접합 온도가 상승하고, 광량이 감소하는 문제가 발생한다.
본 발명은 종래 기술의 불편함을 해결하기 위하여 연성기판의 상부에 다수개의 발광 다이오드 패키지를 솔더링 한 후, 접착 플레이트를 사용하여 조명 모듈에 부착함으로써 램프의 구면 및 비선형 면 등의 모든 면에 발광 다이오드 패키지를 형성하여 배광각 조절을 용이하게 하며, 경성 기판의 3배 이상의 절연층과 표면의 구리 두께를 두껍게 하여 열적 특성을 개선하는 연성기판을 구비한 발광 다이오드 램프 및 그의 제작 방법을 제공하는 데에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 연성기판을 구비한 발광 다이오드 램프 및 그의 제작 방법에 있어서, 구면 및 비선형 면으로 형성된 조명 모듈의 모든 면에 다수개의 발광 다이오드가 형성된 연성기판을 접착하여 형성한다.
본 발명은 발광 다이오드 패키지를 형성하고자 하는 조명 모듈의 소정 부분에 접착 플레이트, 연성기판 및 발광 다이오드 패키지를 순차적으로 적층하여 형성한 연성기판을 구비한 발광 다이오드 램프를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 조명 모듈은 반구형 및 비선형 형상인 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 연성기판은 절연층 및 구리배선을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 연성기판이 양면 기판일 경우 절연층의 두께가 구리배선의 두께보다 2배 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 연성기판이 3층 이상의 다층인 경우 외각에 형성되는 절연층의 두께가 내부 절연층의 두께보다 작거나 같은 것이 바람직하다.
본 발명의 연성기판을 구비한 발광 다이오드 램프 제작 방법은 연성기판 상부에 하나 이상의 발광 다이오드 패키지를 솔더링 및 기계적 결합을 하는 단계를 포함하고, 상기 단계에서 형성된 기판을 조명 모듈에 접합 및 결합하는 단계를 포함하며, 상기 단계에서 형성된 하나 이상의 조명 모듈을 조명 기구에 결합시키는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면 연성 기판의 상부에 복수 개의 발광 다이오드 패키지를 실장한 후 조명 모듈에 접하므로, 구면 및 비선형 면으로 이루어진 램프모듈의 모든 면에 접합 가능한 효과가 있다.
또한, 연성 기판의 배선에 2개 이상의 발광 다이오드 패키지를 실장함에 따라 -180도 내지 180도 범위 내에서 배광각 조절이 용이한 효과가 있다.
그리고, 탈부착에 의해 형성하는 발광 다이오드 패키지에 비해 연성기판에 실장하는 발광 다이오드 패키지를 이용하여 램프를 구현함에 따라 발광 다이오드의 열 전도도가 향상되어 방열 기능이 증대되는 효과가 있다.
게다가, 연성기판을 사용함에 따라 기존의 경성 기판에 비하여 두께가 2배 이하로 줄어들어 열 저항이 낮고 열전도도가 향상됨에 따라 열 포화 용량이 커지는 효과가 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연성기판을 구비한 반구형 발광 다이오드 램프를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 발광 다이오드 패키지(100), 연성기판(110), 접착 플레이트(120), 조명 모듈(130)을 포함한다.
상기 발광 다이오드 패키지(100)는 연성기판(110)의 배선부분에 복수 개를 부착할 수 있으며, 상기 연성기판(110)은 상기 접착 플레이트(120)에 접착되어 상기 조명 모듈(130)에 부착된다.
상기 조명 모듈(130)에서 상기 연성기판(110)이 부착되는 외부면은 구면, 반구형 및 비선형 면으로 이루어진다. 또한, 상기 연성기판(110) 및 접착 플레이트(120)는 구부러질 수 있는 형태로서 상기 구면 및 비선형 면에 밀착되어 정확하 게 접착될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명 모듈에 부착이 되는 연성 양면 기판의 단면도로서 절연층(210)의 두께가 구리 배선(200)의 2배 이하의 두께를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 연성 기판은 단면 이상을 구현할 수 있으며, 조명 모듈에는 열 경화성 접합제를 이용하여 접합하거나, 나사를 이용한 기계적인 결합이 가능하다. 이하, 도 3a 및 도 3b를 참조할 수 있다.
상기 연성기판(100)은 열적인 특성으로 기존의 경성기판에 비하여 두께가 2배 이하로서 열 전달 거리와 열 저항의 관계에 대한 하기의 식으로부터 열 저항이 작아지는 효과가 있음을 알 수 있다.
또한, 상기 연성기판(100) 내부의 상기 절연층(210)은 구리 배선(200)의 두께 비율에 따라 상대 열 정도도가 달라지게되므로, 열 전도도가 낮고 절연층의 두께가 두꺼운 경성 기판에 비하여 열 전도도가 380W/m-K이상이며 구리 배선의 두께가 절연층인 폴리이미드(Polyimide)에 비하여 2배 이상인 연성기판은 상대적인 열 전도도가 상기 경성기판에 비하여 높아 열 저항이 낮아지고 큰 열 포화 용량을 나타낼 수 있다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연성기판과 조명 기구와 접합 및 결합을 나타낸 도면이다.
도 3a를 참조하면, 상기 연성기판(100)을 접합제(300)를 사용하여 상기 조명 모듈(130)에 부착하는 것으로 상기 접합제(300)는 한정되는 것은 아니나 열 경화성 접합제를 사용하는 것이 바람직하다.
도 3b를 참조하면, 상기 연성기판(100)과 상기 조명 모듈(130)를 기계적으로 결합하는 것으로서 종래의 기계적 결합 방식을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 나사(320)를 사용하여 기계적으로 결합할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연성기판이 실장된 조명모듈을 나타낸 단면도이다.
종래의 경성기판으로는 하나의 기판에 다수의 발광 다이오드를 실장할 수 없었으나, 도 4a 및 도 4b에서 알 수 있듯이 연성 기판을 사용할 경우에는 다수개의 발광 다이오드를 한 개의 연성기판의 상부에 실장 할 수 있다.
도 5a 및 도 5b 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연성기판과 경성기판의 열 특성을 나타낸 도면이다.
도 5a는 한 개의 경성기판의 상부에 RGB발광 다이오드를 실장한 것이고, 도 5b는 한 개의 연성기판의 상부에 RGB발광 다이오드를 실장한 것으로, 하기의 표에 따라 접합 온도와 열 저항을 비교한 결과, 열 저항과 열 방출 특성이 나쁜 경성 기판이 접합온도가 높게 나오는 것으로 알 수 있다.
| 절연특성 | 방열판 | LED온도(℃) | |||
| 상대 열 전도도(W/m-K) | 두께(mm) | 재료 | 두께(mm) | ||
| 경성기판 | 0.3 | 0.1 | AL-60 | 1.7 | 47.7 |
| 연성기판 | 2 | 0.04 | AL-60 | 1.7 | 35.3 |
기존의 발광 다이오드 패키지 및 칩은 평탄한 면에 실장 됨에 따라 좁은 배광각을 갖으며, 이를 극복하기 위하여 렌즈를 적용하여 배광각을 확대시켰으나, 본 발명의 연성기판을 사용한 발광 다이오드 램프는 상기 조명 모듈의 형태로 형성됨에 따라 배광각이 -180도 내지 180도 범위에서 용이하게 조절될 수 있으며, 별도의 배광을 위한 렌즈를 필요로 하지 않는다.
또한, 기존의 경성 기판을 사용한 발광 다이오드 패키지는 구면 또는 비선형 면에 조립이 불가능하였으며, 리드 솔더링과 프레임 곡면을 따라 가공한 발광 다이오드 패키지는 조명 모듈에 정확히 접착하기 어려우며, 열 방향으로 2개 이상의 발광 다이오드를 실장할 수 없는 단점이 있었으나, 본 발명에서는 연성기판을 사용함으로써 연성기판의 하나의 배선에 복수 개의 발광 다이오드를 실장하고, 상기 연성기판을 조명 모듈에 정확히 접착함에 따라 열 방출 효율을 증가시켜 광 효율을 증대하는 효과가 있다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연성기판을 구비한 반구형 발광 다이오드 램프를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명 기구에 부착이 되는 연성 양면 기판의 단면도.
도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연성기판과 조명 기구와 접합 및 결합을 나타낸 도면.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연성기판이 실장된 조명모듈을 나타낸 단면도.
도 5a 및 도 5b 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연성기판과 경성기판의 열 특성을 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 발광 다이오드 패키지 110 : 연성기판
120 : 접착 플레이트 130 : 조명모듈
200 : 구리배선 210 : 절연층
300 : 접합제 320 : 나사
400 : 발광 다이오드
Claims (6)
- 발광 다이오드 패키지를 형성하고자 하는 조명 모듈의 소정 부분에 접착 플레이트, 연성기판 및 발광 다이오드 패키지를 순차적으로 적층하는 연성기판을 구비한 발광 다이오드 램프.
- 제 1항에 있어서, 상기 조명 모듈은반구형 및 비선형 형상인 것을 특징으로 하는 연성기판을 구비한 발광 다이오드 램프.
- 제 1항에 있어서, 상기 연성기판은 절연층 및 구리배선을 포함하는 것을 특징으로 하는 연성기판을 구비한 발광 다이오드 램프.
- 제 3항에 있어서, 상기 연성기판이 양면 기판일 경우 절연층의 두께가 구리배선의 두께보다 2배 이하인 것을 특징으로 하는 연성기판을 구비한 발광 다이오드 램프.
- 제 3항에 있어서, 상기 연성기판이 3층 이상의 다층인 경우 외각에 형성되는 절연층의 두께가 내부 절연층의 두께보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 연성기판을 구비한 발광 다이오드 램프.
- 연성기판 상부에 하나 이상의 발광 다이오드 패키지를 솔더링 및 기계적 결합을 하는 단계;상기 단계에서 형성된 기판을 조명 모듈에 접합 및 결합하는 단계; 및상기 단계에서 형성된 하나 이상의 조명 모듈을 조명 기구에 결합시키는 단계를 포함하는 연성기판을 구비한 발광 다이오드 램프 제작 방법.
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| KR20080006164A KR100990121B1 (ko) | 2008-01-21 | 2008-01-21 | 연성기판을 구비한 발광 다이오드 램프 및 그의 제작 방법 |
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| KR20080006164A KR100990121B1 (ko) | 2008-01-21 | 2008-01-21 | 연성기판을 구비한 발광 다이오드 램프 및 그의 제작 방법 |
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