KR20100012952A

KR20100012952A - 고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등 타입의 조명기구 및제조 방법

Info

Publication number: KR20100012952A
Application number: KR1020080074403A
Authority: KR
Inventors: 조연수; 이창원; 조경민; 이병락; 김성태
Original assignee: (주)썬웨이브
Priority date: 2008-07-30
Filing date: 2008-07-30
Publication date: 2010-02-09

Abstract

본 발명은 고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등 타입의 조명기구에 관한 것으로, 형광등에 있어서, 내부에 수용공간이 형성되며 단면이 반구인 투광캡과; 상기 투광캡의 개구면에 결합되는 프레임과; 상기 투광캡과 상기 프레임 사이에 설치되는 회로기판과; 상기 투광캡과 결합된 상기 프레임의 양측 단부를 밀폐하는 캡과; 상기 회로기판을 향하여 연장된 리드프레임과, 상기 리드프레임 상부에 안착되는 반도체칩과, 상기 반도체칩이 실장되게 상기 리드프레임 상부로 몰딩처리된 몰딩부와, 상기 각 몰딩부와 상기 회로기판 사이에 장착되며 일측면이 상기 프레임에 직접 접촉되어 상기 리드프레임을 통하여 전달되는 열을 상기 프레임을 통하여 외부로 방출하는 히트싱크를 포함하여 상기 회로기판에 소정간격으로 배치되는 엘이디 패키지;를 포함한다.

이에 의해, 엘이디 발광시 발생되는 열이 신속하고 효과적으로 방출됨으로써 열화에 의한 신뢰성이 증가하여 형광등에 고 전류의 인가 및 고 출력이 가능하게 된다.

Description

고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등 타입의 조명기구 및 제조 방법 {HIGH EFFICIENCY LED LAMP APPARATUS AND ITS METHOD THERE OF}

본 발명은 LED(Lighting Emitting Diode)를 이용한 형광등 타입의 조명기구에 관한 것으로, 보다 자세하게는, 엘이디의 발광시 발생하는 열이 히트싱크와 직접 접촉하는 프레임을 통하여 외부로 신속하고 효과적으로 방출될 수 있는 고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등 타입의 조명기구 및 제조 방법에 관한 것이다.

오늘날, 가정이나 사무실 등에서 사용되는 조명기구로 형광등이 널리 사용되고 있다.

형광등은, 일반적으로, 진공 유리관에 수은 및 아르곤 가스를 주입하고 유리관 내벽에 형광물질을 도포하여 수은 방전으로 생기는 자외선이 형광물질을 자극하여 가시광선으로 바뀌는 것을 이용한 조명기구이다.

형광등은 백열전구나 백열등에 비하여 소비전력은 ⅓이며, 효율이 좋고, 3000시간의 긴 수명기간을 갖는다.

그러나, 인가되는 전압이 높은 경우 형광등에 흑화현상이 진행되어 수명이 짧아지고, 낮은 전압이 인가되는 경우에는 형광등이 점등되지 않는 문제점이 있었 다.

또한, 2006년 7월 1일부터 EU(European Union)의 RoHS(환경유해물질 규제규정)에 의해 수은등 6개의 중금속을 포함한 물질의 수입이 규제되었으며, 2011년 7월 1일부터는 형광등과 같이 수은이 들어가는 광원의 사용을 규제하기로 협의되었다.

따라서, 최근에는 긴 수명, 저 전력 구동의 장점뿐만 아니라 수은을 사용하지 않는 친환경적 장점을 가지는 LED(Lighting emitting diode)를 사용한 조명기구의 수요가 증가하는 추세이다.

그러나, 엘이디는 빛이 사방으로 분산되지 않고, 앞으로 곧게 뻗어 나가는 특징으로 인하여 눈에 거슬릴 정도의 뚜렷한 빛과, 조명등의 아래부분만 밝고 어두운 사각지를 가지는 문제점이 있었다.

또한, 엘이디는 발광시 발생하는 열로 인하여 빛을 효과적으로 방출하지 못하였을 뿐만 아니라 일정이상의 전류를 인가하는 경우 엘이디 칩이 열화되어 광도가 감소하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 수은등의 유해물질이 사용되지 않는 엘이디를 사용함으로써 친환경적임과 동시에 엘이디의 발광시 발생하는 열이 히트싱크와 직접 접촉하는 프레임을 통하여 신속하고 효과적으로 방출됨에 따라 일정이상의 전류를 인가하여도 열화 되지 않아 광도의 감소현상을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 광이 조사되는 면적이 사각지를 갖지 않고 넓게 분산되는 고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등 타입의 조명기구를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등 타입의 조명기구(1)는, 내부에 수용공간이 형성되며 단면이 반구인 통형상의 투광캡(20)과, 투광캡(20)의 개구면에 결합되는 프레임(30)과, 투광캡(20)과 프레임(30) 사이에 설치되는 회로기판(40)과, 투광캡(20)과 결합된 프레임(30)의 양측 단부를 밀폐하는 캡(70)과, 회로기판(40)을 향하여 연장된 리드프레임(50)과, 리드프레임(50) 상부에 안착되는 반도체칩(54)과, 반도체칩(54)이 실장되게 리드프레임(50) 상부로 몰딩처리된 몰딩부(55)와, 각 몰딩부(55)와 회로기판(40) 사이에 장착되며 일측면이 프레임(30)에 직접 접촉되어 리드프레임(50)을 통하여 전달되는 열을 프레임(30)을 통하여 외부로 방출하는 히트싱크(56)를 포함하여 회로기판(40)에 소정간격으로 배치되는 엘이디 패키지(60)를 포함한다.

여기서, 회로기판(40)과 프레임(30) 사이에 마련되어 회로기판(40)으로 전달되는 열을 외부로 방출하는 방열패드(80)를 더 포함할 수 있다.

또한, 방열패드(80)는 열전도성 및 절연성을 가지는 세라믹 또는 실리콘으로 마련되며, 회로기판(40) 및 프레임(30)에 밀착될 수 있다.

여기서, 투광캡(20)은 눈부심 방지 또는 광의 산란을 위하여 내부면에 소정형상의 패턴이 형성될 수 있다.

한편, 상기 패턴은 사각뿔의 입체 형상 또는 줄무늬형상으로 마련될 수 있 다.

여기서, 프레임(30)은 방열패드(80)가 부착된 반대측면에 방열면적을 증가시키는 제1요철부(31)를 더 가질 수 있다.

여기서, 엘이디 패키지(60)는 회로기판(40)에서 히트싱크(56) 높이까지 몰딩처리되는 방수부(59)를 더 포함할 수 있다.

한편, 방수부(59)는 에폭시 또는 Si 중 어느 하나로 마련될 수 있다.

여기서, 히트싱크(56)는 리드프레임(50)의 각 리드(501, 503, 505, 507)가 삽입되는 홀(57)이 각 리드(501, 503, 505, 507)와 대응되는 위치에 마련되며, 외부 둘레를 따라 방열면적을 증가시키는 제2요철부(58)가 더 마련될 수 있다.

여기서, 리드프레임(50)은 일측 단자를 형성하는 제1리드(501) 및 제2리드(503)와 제1리드(501) 및 제2리드(503)에 대향되게 마련되어 타측 단자를 구성하는 제3리드(505)와 제4리드(507)를 포함하되, 제4리드(507)는 제1리드(501)를 향하여 증가된 방열면적을 갖는 제1연장면(507a)와, 제1연장면(507a)에서 절곡 연장되어 반도체칩(54)이 안착되는 상부면을 형성한 제2연장면(507b)와, 제2연장면(507b)에서 제2리드(503) 및 제3리드(505) 사이로 연장 형성된 제3연장면(507c)로 마련될 수 있다.

또한, 리드프레임(50)은 제1리드(501) 내지 제3리드(505) 중 어느 두개의 리드와 제4리드(507)의 일측면에 스토퍼(51)가 더 마련될 수 있다.

또한, 리드프레임(50)은 제4리드(507)의 제1연장면(507a) 및 제3연장면(507c)에는 각각 돌출부(52)가 형성되고, 제1연장면(507a)와 제2연장면(507b) 및 제2연장면(507b)와 제3연장면(507c)가 절곡되는 모서리에는 절결홈(53)이 더 마련될 수 있다.

여기서, 프레임(30) 및 히트싱크(56)는 Al, Cu, Fe 및 Ceramic 중 어느 하나의 재질을 포함할 수 있다.

한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 제1항에 기재된 구성을 갖는 복수개의 엘이디 패키지(60)를 소정 간격으로 회로기판(40)에 장착하는 단계(S10)와, 히트싱크(56)의 일측면이 프레임(30)에 접촉되도록 회로기판(40)을 프레임(30)에 결합하는 단계(S20)와 각 리드프레임(50), 히트싱크(56) 및 프레임(30)이 각각 접촉되는 부분에 열전달이 가능한 윤활제를 바르는 단계(S30)와 엘이디 패키지(60)와 회로기판(40)에 몰딩 처리하여 방수부(59)를 형성하는 단계(S40)와 프레임(30)에 투광캡(20)을 장착하는 단계(S50)와 프레임(30)과 투광캡(20)이 결합된 상태에서 양측 단부로 캡(70)을 장착하는 단계(S60)에 의해서도 달성될 수 있다.

따라서, 전술한 구조를 갖는 본 발명에 따르면, 수은등의 유해물질이 사용되지 않는 엘이디를 사용함으로써 친환경적인 형광등의 사용이 가능하다.

또한, 넓은 방열면적을 가지는 히트싱크와 방열패드를 사용함으로써 일정이상의 전류를 인가하여도 열화되지 않아 광도의 감소현상을 최소화할 수 있다.

또한, 엘이디 광이 조사되는 면적이 사각지를 갖지 않고 넓게 분산된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등 타입의 조명기구(1)의 분해사시도이고, 도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등 타입의 조명기구(1)의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등 타입의 조명기구(1)는 투광캡(20), 프레임(30), 회로기판(40), 엘이디(10) 및 캡(70)으로 마련될 수 있다.

투광캡(20)은 다양한 형상으로 마련 가능한 바, 도 1에 도시된 바와 같이, 내부에 수용공간이 형성되며 단면이 반구인 통 형상으로 마련된다.

도 3a 내지 도 3d를 참조하면, 투광캡(20)은 눈부심 방지 또는 광의 산란을 위하여 내부면에 소정형상의 패턴(23)이 형성될 수 있다.

한편, 엘이디는 광이 사방으로 산란되지 않고 앞으로 곧게 뻗어 나가는 특성을 가진다.

따라서, 상기 소정의 패턴(23)을 가지는 별도의 조치 없이 조명에 접목하는 경우, 광이 눈에 거슬릴 정도로 매우 또렷하여 눈이 피로할 뿐만 아니라 조명등의 일정 부분만 밝고, 그 외 다른 어두운 사각지를 갖게 된다.

이에, 투광캡(20)에 소정의 패턴(23)을 형성함으로써 광이 굴절되어 광이 산란될 수 있는 장점이 있다.

패턴(23)은 다양한 형상으로 마련 가능한 바, 예를 들어, 도 3a 및 도 3d에 도시된 바와 같이, 투광캡(20)의 내측면에 길이방향으로 일정한 패턴(23a, 23b, 23c, 23d)이 마련될 수 있다.

여기서, 패턴(23)은 상기 형상 외에 공지된 다양한 형상으로 마련할 수 있음은 물론이다.

투광캡(20)은 다양한 재질로 마련 가능한 바, 예를 들어, 투명한 유리 또는 플라스틱으로 마련할 수 있다.

상기 플라스틱을 사용하는 경우, 유리를 사용하는 경우에 비하여, 가격이 싸고, 패턴을 형성하기 용이하며, 쉽게 깨지지 않고 가벼운 장점이 있다.

프레임(30)은 투광캡(20)의 개구면과 결합된다.

프레임(30)은 다양한 방법으로 투광캡(20)과 결합될 수 있는 바, 예를 들어, 도 2a에 도시된 바와 같이, 프레임(30)에 형성된 끼움홈(37)에 슬라이딩 결합할 수 있다.

또한, 나사 조임 및 공지된 다양한 방법에 의해 결합될 수 있다.

프레임(30)은 도 5에 도시된 바와 같이, 방열패드(80)가 부착되는 반대측면에 방열면적을 증가시키는 제1요철부(31)가 형성될 수 있다.

상기의 경우, 방열면적을 증가시킴으로써 방열 효과가 증가 되는 장점이 있다.

프레임(30)은 다양한 재질로 마련될 수 있는 바, 예를 들어, Al, Cu, Fe, 세락믹 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

한편, 프레임(30)에는 하나 이상의 다른 프레임(30)과 결속 가능하도록 연결홈(33)이 형성될 수 있다.

예를 들어, 도 2c 내지 도2d 에 도시된 바와 같이, 연결홈(33)에 대응하는 형상의 단부가 마련된 연결부재(35)를 사용하여 하나 이상의 형광등 타입의 조명기구를 연결할 수 있다.

여기서, 연결부재(35)는 연결홈(33)에 슬라이딩되어 끼움 고정될 수 있다.

고정부재(90)는 일측이 연결홈(33)에 결합되고, 타측은 천정 또는 벽에 고정된다.

고정부재(90)의 일측 단부는 연결부재(35)의 단부와 같은 형상을 가지고, 타측은 나사 또는 못으로 고정 가능한 체결홈(미도시)이 마련될 수 있다.

여기서, 연결부재(35)와 고정부재(90)는 다양한 형상으로 마련되어, 프레임(30)을 여러가지 형태로 조립, 고정할 수 있다.

따라서, 도 2a 내지 도 2d에 도시된 바와 같이, 좌,우로 연결할 수 있을 뿐만 아니라 하나의 긴 연결부재(35)를 이용하여 길이방향으로 연결하여 사용할 수 있다.

또한, 연결부재(35) 및 고정부재(90)는 다양한 재질로 마련할 수 있는 바, 예를 들어, 알루미늄, 철, 또는 플라스틱으로 마련될 수 있다.

회로기판(40)은 도 1에 도시된 바와 같이, 투광캡(20)과 프레임(30)사이에 설치된다.

회로기판(40)의 일측면에는 엘이디(10)가 소정간격으로 배치될 수 있다.

여기서, 엘이디는 광의 직진성 및 거리의 제곱에 반비례하는 광도특성으로 인해 바닥면 좌, 우측의 구석진 사각지대에 원할한 빛을 조사하지 못하므로 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 엘이디 패키지(60)를 회로기판(40)에 1열 또는 2열 로 배치할 수 있다.

여기서, 엘이디 패키지(60)의 수량은 다양하게 마련될 수 있는 바, 예를 들어 100개 이상을 사용할 수 있다.

회로기판(40)의 타측면에는 엘이디(10)가 극성이 나뉘어 전기적으로 결합된다.

상기와 같이 극성이 나뉘어 전기적으로 결합된 회로기판(40)은 캡(70)에 마련된 접속단자(71)와 결합되어 전원을 공급받을 수 있다.

또한, 도 2b 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 형광등으로 연결되는 경우에는 각 극성이 조인되는 리드선이 마련되어 전원을 공급할 수 있다.

방열패드(80)는 회로기판(40)과 프레임(30) 사이에 마련되어 회로기판(40)으로 전달된 열을 외부로 방출할 수 있다.

방열패드(80)는 다양한 형상으로 마련 가능한 바, 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 회로기판(40) 및 프레임(30)에 밀착 가능한 판 형상으로 마련될 수 있다.

한편, 방열패드(80)는 히트싱크(56)를 통한 열 방출만으로 충분할 경우, 방열패드(80)를 적용하지 않고 공간을 비워둠으로써 경제적인 효과를 가질 수 있다.

방열패드(80)는 다양한 재질로 마련 가능한 바, 예를 들어, 열 전도성 및 전기가 통하지 않는 절연성 세라믹 또는 실리콘으로 마련될 수 있다.

방열패드(80)는 도 1에 도시된 바와 같이, 회로기판(40)과 프레임(30) 사이에 마련되되, 일측면은 회로기판(40)의 엘이디 패키지(60)가 장착된 반대편에 밀착 되고, 타측면은 프레임(30)에 밀착되도록 마련할 수 있다.

방열패드(80)는 회로기판(40)의 전기적 극성이 쇼트(shot)되지 않도록 절연성 재질로 마련될 수 있다.

또한, 방열패드(80)는 회로기판(40) 및 각 리드(501, 503, 505, 507)에서 전달되는 열을 프레임(30)으로 용이하게 전달할 수 있도록 열 전도성을 가지는 재질로 마련될 수 있다.

엘이디(10)는 회로기판(40)을 향하여 연장된 리드프레임(50)과, 리드프레임(50) 상부에 안착되는 반도체칩(54)과, 반도체칩이 실장되게 리드프레임 상부로 몰딩처리된 몰딩부(55)와, 각 몰딩부(55)와 회로기판(40)사이에 장착되며 일측면이 상기 프레임에 직접 접촉되어 상기 리드프레임을 통하여 전달되는 열을 외부로 방출하는 히트싱크(56)를 포함하는 엘이디 패키지(60)로 마련될 수 있다.

리드프레임(50)은 도 4에 도시된 바와 같이, 일측 단자를 형성하는 제1리드(501) 및 제2리드(503)와, 제1리드(501) 및 제2리드 대향하게 마련되어 타측 단자를 구성하는 제3리드(505)와 제4리드(507)를 포함한다.

리드프레임(50)은 도 6에 도시된 바와 같이, 제1리드(501), 제2리드(503), 제3리드(505) 및 제4리드(507)로 마련될 수 있다.

여기서, 제4리드(507)는 도 7에 도시된 바와 같이, 제1리드를 향하여 증가된 방열면적을 갖는 제1연장부와, 제1연장면(507a)에서 절곡 연장되어 반도체칩(54)이 안착되는 상부면을 형성한 제2연장면(507b)와, 제2연장면(507b)에서 제2리드(503) 및 제3리드(505) 사이로 연장 형성된 제3연장면(507c)로 마련될 수 있다.

여기서, 제1리드(501) 내지 제3리드(505) 중 어느 두개와 제4리드(507)의 일측면에는 스토퍼(51)가 마련될 수 있다.

즉, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제4리드(507)를 제외한 나머지 세 리드(501, 503, 505) 중 어느 하나의 리드(505)에는 스토퍼(51)가 없도록 마련된다.

이는, 극성을 가지는 리드(505)가 중성인 히트싱크(56)와 접촉되지 않도록 하기 위함이다.

한편, 제4리드(507)의 제1연장면(507a) 및 제3연장면(507c)에는 각각 돌출부(52)가 형성된다.

돌출부(52)는 도10에 도시된 바와 같이, 히트싱크(56)의 홀(57)에 제1연장면(507a) 및 제3연장면(507c)이 삽입될때 홀(57)의 양측에 협지되어 리드프레임(50)과 히트싱크(56)가 일체로 된다.

상기의 경우, 히트싱크(56)와 접촉되는 부분을 넓게 마련함으로써, 열저항을 낮추는 효과뿐만 아니라 열 방출의 효과를 극대화할 수 있는 장점이 있다.

또한, 제1연장면(507a)과 제2연장면(507b) 및 제2연장면(507b)과 제3연장면(507c)이 절곡되는 모서리에는 절결홈(53)이 형성된다.

절결홈(53)은 리드프레임(50)을 프레스 가공하여 절곡할 때, 절곡이 잘되도록 하여 생산성 향상에 용이한 장점이 있다.

몰딩부(55)는 반도체칩(54)이 실장되게 리드프레임(50) 상부에 마련된다.

몰딩부(55)는 다양한 재질로 마련될 수 있는 바, 예를 들어, 실리콘과 에폭시가 사용될 수 있다.

여기서, 실리콘과 에폭시를 동시에 사용하여 제작되는 이중몰딩인 경우, 두께가 실리콘:에폭시의 비율이 1:5의 두께로 제작될 수 있다.

히트싱크(56)는 몰딩부(55)와 회로기판(40) 사이에 장착되며 일측면이 프레임(30)에 직접 접촉되어 리드프레임(50)을 통하여 전달되는 열을 프레임(30)을 통하여 외부로 방출한다.

히트싱크(56)는 도 2b에 도시된 바와 같이, 엘이디 패키지가 이 열로 배치되는 경우에는 일측면만이 프레임(30)에 집접 접촉될 수 있고, 도 2a에 도시된 바와 같이, 엘이디 패키지가 일렬로 배열되는 경우에는 양측면이 프레임(30)에 접촉될 수 있다.

따라서, 히트싱크(56)가 프레임(30)에 직접 접촉되어 있으므로, 리드프레임(50) 과 반도체칩(54)에서 발생되는 열을 신속하게 외부로 방출할 수 있다.

히트싱크(56)는 도 10에 도시된 바와 같이, 리드프레임(50)의 각 리드(501, 503, 505, 507)가 관통되는 홀(57)이 각 리드(501, 503, 505, 507)와 대응되는 위치에 마련된다.

히트싱크(56)는 도 4에 도시된 바와 같이, 방열면적을 증가시키기 위해 외부둘레를 따라 제2요철부(58)가 형성될 수 있다.

여기서, 히트싱크(56)는 도 5에 도시된 바와 같이, 프레임(30)과 접촉되는 양측면에는 제2요철부(58)를 생략할 수 있다.

상기의 경우, 프레임(30)과 접촉되는 면이 증가하여 히트싱크(56)로 전달되는 열이 프레임(30)으로 신속하고 효과적으로 열을 방출할 수 있다.

히트싱크(56)는 다양한 재질로 마련 가능한 바, 예를 들어, Al, Cu, Fe, 세락믹 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

히트싱크(56)는 도 10에 도시된 바와 같이, 홀(57)에 삽입된 제4리드(507)의 제1연장면(507a) 및 제3연장면(507c)의 일측면이 홀(57)에 측면 전체에 접촉되므로 점등시 반도체칩(54)에서 발열되는 열을 신속하게 히트싱크(56)에 전달되어 방열에 용이하다.

즉, 히트싱크(56)의 삽입 홀(57)로 삽입되는 제4리드(507)의 제1,3연장부(507a)(507c)의 일측면은 홀(57)의 측면 전체에 접촉되므로 점등시 발열되는 열이 신속하게 히트싱크(56)로 전달되고, 히트싱크(56)로 전달된 열은 직접접촉된 프레임(30)을 통하여 효과적으로 열을 외부로 방출할 수 있다.

방수부(59)는 도 5에 도시된 바와 같이, 엘이디 패키지(60)가 회로기판(40)에 장착되는 경우, 회로기판(40)에서 히트싱크(56)의 높이까지 몰딩할 수 있다.

상기의 경우, 누수에 의한 누전을 방지할 수 있는 장점이 있다.

캡(70)은 투광캡(20)과 결합된 프레임(30)의 양측 단부를 밀폐한다.

캡(70)은 다양한 형상으로 마련될 수 있는 바, 도 1에 도시된 바와 같이, 투광캡(20)과 결합된 프레임(30)의 단면에 대응하여 마련할 수 있다.

캡(70)의 내측에는 도 1에 도시된 바와 같이, 엘이디 패키지(60)가 장착된 회로기판(40)에 전원을 공급하는 전원공급장치(100)가 더 마련될 수 있다.

이에, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 작용을 설명하면 다음 과 같다.

엘이디(10)는 도 11에 도시된 바와 같이, 전류의 증가에 비례하여 방사하는 빛의 양이 증가한다.

하지만, 인가되는 전기적 에너지 중 일부만이 빛 에너지로 전환되고 대부분은 열에너지로 변환된다.

이때, 발생한 열을 충분히 제거해 주지 못하면 내부의 열에 의한 전자의 활성으로 빛으로 전환되는 비율이 낮아지게 된다.

즉, 방사되는 빛의 양이 감소하게 되고, 상승하는 열에 의해 반도체 칩(54)이 열화되어 긴 수명을 보장하기 어렵게 된다.

바꾸어 말하면, 반도체 칩(54)에서 발생하는 열을 제어할 수 있으면, 인가할 수 있는 전류의 양은 증가할 수 있고 방사되는 빛의 양도 포화단계까지 비례하여 증가할 수 있다.

일반적으로, 동일한 크기 및 구조를 가지는 칩에서 열방출이 원활하게 제어된다면 일반적인 정격전류에 비하여 3~7배까지 인가할 수 있는 전류의 양이 증가된다.

이는, 1개의 엘이디로 기존의 2~4개의 엘이디를 사용하는 것과 같은 효과이다.

따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 제4리드(507)의 제1연장면(507a)과 제3연장면(507c)이 히트싱크(56)와 밀착 접촉되도록 삽입한다.

이때, 히트싱크(56) 및 히트싱크(56)와 일체로 형성된 제4리드(507)는 어느 극성도 띄지 않는 중성을 가진다.

여기서, 제1리드(501) 내지 제3리드(505) 중 어느 두 개의 리드를 선택하여 극성을 가지고 전류가 도통되도록 와이어 본딩한다.

이때, 하나의 극성은 히트싱크(56)와 전기적으로 접촉되는것을 방지 하기 위해 도 9에 도시된 바와 같이, 스토퍼(51)를 제거한다.

여기서, 제4리드(507)를 제외한 나머지 세 리드(501, 503, 505)는 히트싱크(56)와 접촉되지 않는다.

마지막으로, 상기와 같은 엘이디 패키지(60)를 회로기판(40)에 장착하여 방열패드(80)가 부착된 프레임(30)에 고정한다.

여기서, 회로기판(40), 방열패드(80) 및 프레임(30)이 결합되는 방법은 다양하게 마련될 수 있는 바, 예를 들어, 슬라이딩 또는 나사에 의해 결합될 수 있다.

이에 , 본 발명에서와 같이, 방열면적이 넓은 히트싱크(56)를 프레임(30)에 직접 접촉되도록 마련하여 열방출 효과를 높임으로써 기존에 비하여 2~3배 이상의 전류 인가가 가능하게 된다.

또한, 히트싱크(56) 및 방열패드(80)를 프레임(30)과 접촉하는 방법을 이용한 경우, 주로 20㎃를 인가하여 접합(Junction) 온도 70℃ 이하로 설계된 반도체칩을 적용하여 55㎃를 인가하여 측정한 결과 대기온도 23℃에서 프레임의 정중앙부 온도 38℃, 히트싱크의 온도 51~53℃ 및 접합(Junction) 온도가 60℃ 이내로 매우 안정적인 열방출 신뢰성을 갖는다.

따라서, 엘이디 100개를 도 1과 같이 배치하여 소비전력 15~17Ｗ(와트)를 인 가하여 측정한 결과, 2m 높이의 수직하점에서 105 lux(럭스), 수직하점에서 수평거리 2m 거리에서 40 lux(럭스)의 조도를 구현함으로써 30W(와트)의 일반형광등을 대체할 수 있는 조도를 얻을 수 있게 된다.

한편, 전술한 고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등 타입의 조명기구(1)의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전술한 엘이디 패키지(60)를 소정간격으로 회로기판(40)에 장착한다.(S10)

여기서, 엘이디 패키지(60)는 도 1에 도시된 바와 같이, 사용공간에 따라 일렬 이상으로 마련할 수 있다.

히트싱크(56)의 일측면이 프레임(30)에 직접 접촉되도록 회로기판(40)을 프레임(30)에 결합한다.(S20)

각 리드프레임(50), 히트싱크(56) 및 프레임(30)이 각각 접촉되는 부분에 열전달이 가능한 윤활제를 바른다.(S30)

엘이디 패키지(60)와 회로기판(40)에 몰딩 처리하여 방수부(59)를 형성한다.(S40)

다음으로, 프레임(30)에 투광캡(20)을 고정, 결합한다(S50).

마지막으로, 프레임(30)과 투광캡(20)이 결합된 상태에서 양측 단부에 캡(70)을 장착하여 밀봉한다(S60).

도 1은 본 발명에 따른 고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등 타입의 조명기구의 분해사시도,

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등 타입의 조명기구의 단면도,

도 2c 및 도 2d은 본 발명에 따른 고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등 타입의 조명기구의 사용예,

도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등 타입의 조명기구의 투광캡의 확대 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등 타입의 조명기구의 엘이디 패키지의 분리사시도,

도 5는 본 발명에 따른 고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등 타입의 조명기구의 엘이디 패키지의 결합을 도시한 단면도,

도 6은 본 발명에 따른 고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등 타입의 조명기구의 리드프레임의 평면도,

도 7은 본 발명에 따른 고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등 타입의 조명기구의 제4리드의 평면도,

도 8은 본 발명에 따른 고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등 타입의 조명기구의 리드프레임의 정면도,

도 9는 본 발명에 따른 고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등 타입의 조명기 구의 리드프레임의 배면도,

도 10은 본 발명에 따른 고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등 타입의 조명기구의 히트싱크를 도시한 평면도,

도 11은 전류 인가에 따른 발광 광도의 변화를 나타낸 상태도,

도 12는 본 발명에 따른 고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등 타입의 조명기구의 제조방법을 나타낸 블럭도이다.

**도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명**

1: 고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등,

10: 엘이디, 20: 투광캡,

23: 패턴, 30: 프레임,

31: 제1요철부, 33: 연결홈,

35: 연결부재, 37: 끼움홈,

40: 회로기판, 50: 리드프레임,

51: 스토퍼, 52: 돌출부,

53: 절결홈, 54: 반도체칩,

55: 몰딩부, 56: 히트싱크,

57: 홀, 58: 제2요철부,

59: 방수부, 501: 제1리드,

503: 제2리드, 505: 제3리드,

507: 제4리드, 507a: 제1연장면,

507b: 제2연장면, 507c: 제3연장면,

60: 엘이디 패키지, 70: 캡,

71: 접속단자, 80: 방열패드,

90: 고정부재, 100: 전원공급장치.

Claims

형광등 타입의 조명기구에 있어서,

내부에 수용공간이 형성되며 단면이 반구인 투광캡과;

상기 투광캡의 개구면에 결합되는 프레임과;

상기 투광캡과 상기 프레임 사이에 설치되는 회로기판과;

상기 투광캡과 결합된 상기 프레임의 양측 단부를 밀폐하는 캡과;

상기 회로기판을 향하여 연장된 리드프레임과, 상기 리드프레임 상부에 안착되는 반도체칩과, 상기 반도체칩이 실장되게 상기 리드프레임 상부로 몰딩처리된 몰딩부와, 상기 각 몰딩부와 상기 회로기판 사이에 장착되며 일측면이 상기 프레임에 직접 접촉되어 상기 리드프레임을 통하여 전달되는 열을 상기 프레임을 통하여 외부로 방출하는 히트싱크를 포함하여 상기 회로기판에 소정간격으로 배치되는 엘이디 패키지를 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등 타입의 조명기구.
제1항에 있어서,

상기 회로기판과 상기 프레임 사이에 마련되어 회로기판으로 전달되는 열을 외부로 방출하는 방열패드를 더 포함하되, 상기 방열패드는 열전도성 및 절연성을 가지는 세라믹 또는 실리콘으로 마련되며, 상기 회로기판 및 상기 프레임에 밀착되는 것을 특징으로 하는 고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등 타입의 조명기구.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 투광캡은 눈부심 방지 또는 광의 산란을 위하여 내부면에 사각뿔의 입체 형상 또는 줄무늬 형상의 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등 타입의 조명기구.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 프레임은 상기 방열패드가 부착된 반대측면에 방열면적을 증가시키는 제1요철부를 갖는 것을 특징으로 하는 고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등 타입의 조명기구.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 엘이디 패키지는 상기 회로기판에서 상기 히트싱크 높이까지 몰딩처리되는 방수부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등 타입의 조명기구.
제5항에 있어서,

상기 방수부는 에폭시 또는 Si 중 어느 하나로 마련되는 것을 특징으로 하는 고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등 타입의 조명기구.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 히트싱크는 상기 리드프레임의 각 리드가 삽입되는 홀이 상기 각 리드와 대응되는 위치에 마련되며, 외부 둘레를 따라 방열면적을 증가시키는 제2요철부가 마련되는 것을 특징으로 하는 고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등 타입의 조명기구.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 리드프레임은 일측 단자를 형성하는 제1리드 및 제2리드와 상기 제1리드 및 제2리드에 대향되게 마련되어 타측 단자를 구성하는 제3리드와 제4리드를 포함하되, 상기 제4리드는 상기 제1리드를 향하여 증가된 방열면적을 갖는 제1연장부와, 상기 제1연장부에서 절곡 연장되어 반도체 칩이 안착되는 상부면을 형성한 제2연장부와, 상기 제2연장부에서 상기 제2리드 및 제3리드 사이로 연장 형성된 제3연장부로 마련되는 것을 특징으로 하는 고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등 타입의 조명기구.
제8항에 있어서,

상기 리드프레임은 상기 제1리드 내지 상기 제3리드 중 어느 두개와 상기 제4리드의 일측면에 스토퍼를 갖는 것을 특징으로 하는 고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등 타입의 조명기구.
제8항에 있어서,

상기 리드프레임은 제4리드의 제1연장면 및 제3연장면에 각각 돌출부가 형성되고, 상기 제1연장부와 제2연장부 및 제2연장부와 제3연장부가 절곡되는 모서리에는 절결홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등 타입의 조명기구.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 프레임 및 상기 히트싱크는 Al, Cu, Fe 및 Ceramic 중 어느 하나의 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등 타입의 조명기구.
제1항에 기재된 구성을 갖는 복수개의 엘이디 패키지를 소정 간격으로 회로기판에 장착하는 단계;

상기 히트싱크의 일측면이 상기 프레임에 접촉되도록 사기 회로기판을 상기 프레임에 결합하는 단계;

상기 각 리드프레임, 히트싱크 및 프레임이 각각 접촉되는 부분에 열전달이 가능한 윤활제를 바르는 단계;

상기 엘이디 패키지와 회로기판에 몰딩 처리하여 방수부를 형성하는 단계;

상기 프레임에 상기 투광캡을 장착하는 단계;

상기 프레임과 상기 투광캡이 결합된 상태에서 양측 단부로 캡을 장착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 파워 엘이디를 이용한 형광등 타입의 조명기구 제조 방법.