KR20110004716A - 발광다이오드 램프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광다이오드 램프에 관한 것으로서, 회로기판과, 회로기판의 상면에 어레이된 복수개의 발광다이오드칩과, 발광다이오드칩에서 출사되는 광중 광축으로부터 벗어난 광이 내부 반사에 의해 전방이외에도 측방 및 후방까지 광이 확산되어 출사될 수 있도록 발광다이오드칩 및 회로기판을 에워싸되 회로기판의 양단으로부터 회로기판의 연장방향을 따라 더 확장되게 수지로 몰딩된 몰딩캡을 구비한다. 이러한 발광다이오드 램프에 의하면, 발광다이오드칩에서 출사되는 광의 일부가 측면 및 배면으로도 일부 출사될 수 있어 넓은 확산각을 제공하면서도 내부 반사광의 이용효율을 높이고, 수밀기능도 제공하면서도 구조가 간단한 장점을 제공한다.
발광다이오드 램프, 측면광, 후면광, 몰딩캡

Description

발광다이오드 램프{LED lamp}
본 발명은 발광다이오드 램프에 관한 것으로서, 상세하게는 복수개의 발광다이오드칩에서 출사되는 광중 일부가 내부 반사에 의해 측면 및 후면으로도 출사될 수 있게 형성된 발광다이오드 램프에 관한 것이다.
최근 발광다이오드(LED;Light Emitting Diode)는 형광체를 적용하여 백색광을 생성하여 출사할 수 있는 구조가 알려지면서 단순 발광표시 기능 이외에 기존의 조명등을 대체할 수 있는 조명분야까지 그 응용범위가 확장되고 있다. 또한, 조명에 적합한 고출력용 발광다이오드에 대한 연구가 꾸준히 진행되고 있다.
또한, 반도체 소자의 하나인 발광다이오드는 정격 동작온도보다 온도가 올라가면 수명이 감소되고 발광효율이 저하되기 때문에 발광다이오드의 출력을 높이기 위해서는 발광다이오드에서 발생되는 열을 효과적으로 방출시켜 가능한 낮은 동작 온도내에서 동작될 수 있는 방열 구조가 요구된다.
최근에는 발광효율과 방열효과를 높이기 위해 금속소재로 된 기판 위에 발광다이오드칩을 실장한 구조가 다양하게 제안되고 있다.
그런데, 다수개의 발광다이오드칩을 회로기판 실장하여 조명용으로 사용되는 경우 기본적으로 발광다이오드 칩을 보호하기 위해 보호용 캡을 적용하거나, 발광다이오드칩에서 출사되는 광빔의 확산각이 좁아 넓은 영역으로 확산되게 조명하고자 하는 경우 확산용 렌즈를 적용하여야 하기 때문에 구조가 복잡해 지는 단점이 있다.
이와 같이 보호용 캡 또는 렌즈를 적용하는 경우 발광다이오드칩과 보호용 캡 또는 렌즈와의 사이에 존재하는 공기에 의해 공기와 보호용 캡 또는 렌즈와의 굴절율 차이에 의한 내부 반사가 발생되고, 이러한 내부반사광은 대부분 다시 외부로 출사되지 못하고 소멸되어 광이용 효율이 저하되는 문제점도 야기시킨다.
또한, 외부환경에 노출되어 사용되는 경우 습기 또는 수분에 의한 침투를 억제할 수 있도록 밀폐구조를 보호캡 또는 렌즈와 회로기판 사이에 적용하는 경우 구조가 더욱 복잡해지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서 발광다이오드칩에서 출사되는 광이 내부 반사에 의해 측면 및 후방으로도 일부 출사되게 할 수 있으면서 수밀 기능도 할 수 있는 구조의 발광다이오드 램프를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 발광다이오드 램프는 회로기판과; 상기 회로기판의 상면에 어레이된 복수개의 발광다이오드칩과; 상기 발광다이오드칩에서 출사되는 광중 광축으로부터 벗어난 광이 내부 반사에 의해 전방이외에도 측방 및 후방까지 광이 확산되어 출사될 수 있도록 상기 발광다이오드칩 및 상기 회로기판을 에워싸되 상기 회로기판의 양단으로부터 상기 회로기판의 연장방향을 따라 더 확장되게 수지로 몰딩된 몰딩캡;을 구비한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 몰딩캡은 상면 및 저면은 평평하고, 측면이 상기 상면에 대해 직교하는 방향을 따라 수직하고, 모서리부분은 경사지거나 라운딩되게 형성된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 몰딩캡은 상면 및 저면은 평평하고, 측면이 상기 상면에 대해 직교하는 방향을 따라 수직하고, 모서리부분은 경사지거나 라운딩되게 형성되되, 상기 몰딩캡의 상면의 표면은 상기 발광다이오드로부터 출사된 광을 확산시킬 수 있도록 굴곡을 갖는 요철 형태로 형성된다.
바람직하게는 상기 발광다이오드칩은 상호 이격되게 상기 회로기판에 어레이되어 있고, 상기 발광다이오드칩 각각을 중심으로 상기 발광다이오드칩을 에워싸도록 상기 회로기판상에 폐궤도 형태로 돌출되게 형성된 돌출링; 및 상기 돌출링 내의 충진공간에 상기 몰딩캡과 다른 충진물로 충진된 내부충진층;을 더 구비한다.
또한, 상기 회로기판의 저면에는 금속소재로 된 방열기판이 접합되어 있다.
더욱 바람직하게는 상기 방열기판 또는 상기 회로기판과 결합되며 내부에 상기 발광다이오드칩의 구동을 제어하는 구동회로기판이 내장되어 상기 회로기판의 전원공급단자와 접속되어 있고, 외측에는 외부전원과 접속될 수 있는 외부 전극이 노출되게 형성되어 상기 구동회로기판과 접속된 등기구 하우징;을 더 구비한다.
상기 몰딩캡은 상기 등기구 하우징의 일부를 에워싸도록 몰딩처리될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 등기구 하우징은 상기 회로기판이 안착되어 결합될 수 있게 상부가 열리되 하방으로 인입된 수용홈이 형성되어 있고, 상기 수용홈의 바닥면으로부터 상방으로 경사지게 형성된 측벽은 상방으로 진행할 수록 내경이 점진적으로 확장되게 형성된다.
또한, 상기 등기구 하우징의 측면 상부에는 외력에 의한 상기 몰딩캡의 분리를 억제시킬 수 있도록 외측으로 돌출된 돌출턱이 형성되어 있고, 상기 몰딩캡은 상기 돌출턱까지 에워싸도록 형성된다.
본 발명에 따른 발광다이오드 램프에 의하면, 발광다이오드칩에서 출사되는 광의 일부가 측면 및 배면으로도 일부 출사될 수 있어 넓은 확산각을 제공하면서도 내부 반사광의 이용효율을 높이고, 수밀기능도 제공하면서도 구조가 간단한 장점을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 발광다이오드 램프를 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광다이오드 램프를 나타내 보인 단면도이고, 도 2는 도 1의 발광다이오드 램프의 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 발광다이오드 램프(100)은 회로기판(110), 발광다이오드칩(131), 리드핀(140), 방열기판(150) 및 몰딩캡(180)을 구비한다.
회로기판(110)은 판형상으로 형성되어 있고, 상면에는 상호 이격되게 복수개의 발광다이오드칩(131)을 실장할 수 있는 도전 패턴이 형성되어 있다.
회로기판(110)은 FR-4, MCPCB(Metal Core PCB) 등 다양한 소재로 적용될 수 있다.
발광다이오드칩(131)은 회로기판(110)상에 광축이 상방을 향하도록 상호 이격되게 복수개 실장되어 있다.
리드핀(140)은 외부전원으로 전력을 공급받아 발광다이오드 칩(131)으로 전력공급을 중계하기 위한 전원공급단자로서 적용된 것으로서 회로기판(110)으로부터 하방으로 연장되어 있다.
방열기판(150)은 리드핀(140) 사이의 회로기판(110)의 저면에 접합되어 있 고, 열전도성이 좋은 금속소재로 형성한다.
방열기판(150)용 소재로서는 알루미늄, 구리 또는 구리합금 예를들면 황동, 텅스텐/구리, 몰리브덴/구리 합금이 적용될 수 있다.
돌출링(135)은 발광다이오드칩(131) 각각을 중심으로 발광다이오드칩(131)을 에워싸도록 회로기판(110)상에 폐궤도 형태로 돌출되게 형성되어 있다.
이러한 돌출링(135)은 후술되는 몰딩캡(180)과 다른 충진물로 각각의 발광다이오드칩(131)을 에워싸게 충진할 수 있는 충진공간을 제공한다.
돌출링(135)에 의해 형성된 충진공간내에 충진되는 내부 충진층(190)은 투명실리콘 또는 투명 실리콘에 형광체를 혼합하여 형성할 수 있다.
몰딩캡(180)은 발광다이오드칩(131)에서 출사되는 광중 광축으로부터 벗어난 광이 내부 반사에 의해 전방이외에도 측방 및 후방까지 광이 확산되어 출사될 수 있도록 발광다이오드칩(131)을 에워싸되 회로기판(110)의 양단으로부터 회로기판(110)의 연장방향을 따라 더 확장되게 수지로 몰딩되어 있다.
바람직하게는 몰딩캡(180)은 회로기판(110)에 실장된 발광다이오드칩(131) 중 최외곽에 있는 발광다이오드칩(131)으로부터 몰딩캡(180)의 측면(183) 까지의 이격거리(D)가 회로기판(110)으로부터 상면(181)까지의 높이(H) 이상의 길이를 갖도록 형성된다.
몰딩캡(180)에 적용되는 수지는 투명 또는 반투명 특성을 갖으며 경화 후 수밀특성을 갖는 수지 예를 들면, 에폭시, 우레탄 소재 그 밖의 플라스틱소재를 적용할 수 있다.
몰딩캡(180)은 앞서 설명된 수지에 특정한 색을 출사하는 형광체가 첨가되어 형성될 수 있다.
또한, 몰딩캡(180)은 수지에 빛의 확산을 유도하는 분산제가 더 첨가될 수 있음은 물론이다.
몰딩캡(180)은 상면(181) 및 저면(182)은 평평하고, 측면(183)이 상면(181)에 대해 직교하는 방향을 따라 수직하고, 모서리부분(184)은 경사지게 모따기 처리된 형상으로 형성되어 있다.
이와는 다르게 몰딩캡(180)의 모서리부분은 외측방향으로 둥굴게 라운딩 처리되게 형성될 수 있음은 물론이다.
이러한 몰딩캡(180)은 회로기판(110)의 양단으로부터 회로기판(110)의 연장방향을 따라 더 확장되어 회로기판(110) 저면 일부까지 에워싸게 형성되어 있어 발광다이오드칩(131)에서 출사된 광중 광축을 벗어난 광이 몰딩캡(180) 내부에서 상면 내측으로부터 내부반사된 후 측면 또는 저면으로 출사되거나, 내부반사과정을 다수회 거치면서 측면 또는 저면으로 출사될 수 있다.
몰딩캡(180)의 상면(181)의 표면은 도 5에 도시된 바와 같이 확산을 유도하기 위한 프레즈넬 렌즈 구조 또는 프리즘 렌즈 구조와 같이 발광다이오드칩(131)로부터 출사된 광을 확산시킬 수 있도록 굴곡을 갖는 요철(181a) 형태로 형성된 것이 적용될 수 있다.
한편, 이러한 발광다이오드 램프(100)는 전원공급단자로 적용된 리드핀(140) 또는 와이어 등에 의해 등기구 하우징과 결합될 수 있다.
도 3은 등기구 하우징이 결합된 발광다이오드 램프를 보인 단면도이다.
앞서 도시된 도면에서와 동일 기능을 하는 요소는 동일 참조부호로 표기한다.
도 3을 참조하면, 발광다이오드 램프(210)는 등기구 하우징(210)을 더 구비한다.
등기구 하우징(210)은 방열기판(150)과 결합용 나사(221)에 의해 결합되며, 내부에 발광다이오드칩(131)의 구동을 제어하는 구동회로기판(230)이 내장되어 리드핀(140)과 전기적으로 접속되어 있고, 외측에는 외부전원과 접속될 수 있는 외부 전극(240)이 노출되게 형성되어 구동회로기판(230)과 전기적으로 접속되어 있다.
등기구 하우징(210)의 외경은 몰딩캡(180)의 폭 보다 좁게 형성되어 있다.
또한, 방열기판(150)과 결합되는 등기구 하우징(210)의 본체(210a)는 방열능력을 높일 수 있게 금속소재로 형성되는 것이 바람직하고, 본체(210a) 부분 중 리드핀(140)과 구동회로기판(230)과의 전기적 접속경로와, 외부전극(240)과 구동회로기판(230)과의 접속경로는 전기적으로 절연되게 형성하면 된다.
외부 전극(240)이 교류전원과 접속되어 사용할 수 있도록 된 경우 등기구 하우징(210) 내에는 교류전원을 직류전원으로 변환하여 구동회로기판(230) 및 리드핀(140)을 통해 발광다이오드 칩(131)에 공급하기 위한 교류-직류 변환기가 내장된다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이 방열기판이 생략되고, 방열기능을 할 수 있는 금속소재로 된 등기구 하우징(330)은 회로기판(110)을 통해 결합나사(321)에 의 해 직접 결합될 수 있도록 형성될 수 있고, 몰딩캡(380)은 등기구 하우징(330)의 일부를 에워싸도록 몰딩처리되게 형성될 수 있음은 물론이다.
참조부호 340은 발광다이오드칩(131)과 구동회로기판(230)의 전기적 접속을 중계하는 와이어이고, 앞서 설명된 바와 같이 등기구 하우징(330)의 본체(330a)와는 전기적으로 절연되게 구동회로기판(230)과 접속된다.
한편, 도 5에 또 다른 실시 예에 따른 등기구 하우징이 적용된 발광다이오드 램프가 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 등기구 하우징(430)은 회로기판(110)이 안착되어 결합될 수 있게 상부가 열리되 하방으로 인입된 수용홈(431)이 형성되어 있고, 수용홈(431)의 바닥면으로부터 상방으로 경사지게 형성된 측벽(432)은 상방으로 진행할 수록 내경이 점진적으로 확장되게 형성되어 있다.
또한, 등기구 하우징(430)의 측면 상부에는 외력에 의한 몰딩캡(380)의 분리를 억제시킬 수 있도록 외측으로 돌출된 돌출턱(435)이 형성되어 있고, 몰딩캡(380)은 돌출턱(435)까지 에워싸도록 형성되어 있다.
이러한 구조의 발광다이오드 램프는 발광다이오드 칩(131)에서 광축을 벗어나는 방향으로 출사되는 광이 몰딩캡(180)(380)내에서의 내부 반사에 의해 측면 및 후방으로 일부 출사될 수 있고, 수밀성이 향상되며 제조가 용이한 장점을 제공한다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 발광다이오드 램프를 나타내 보인 단면도이고,
도 2는 도 1의 발광다이오드 램프의 평면도이고,
도 3은 도 1의 발광다이오드 램프에 조명등 하우징이 결합된 상태를 나타내 보인 단면도이고,
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 발광다이오드 램프를 나타내 보인 단면도이고,
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 발광다이오드 램프를 나타내 보인 단면도이다.

Claims (9)

  1. 회로기판과;
    상기 회로기판의 상면에 어레이된 복수개의 발광다이오드칩과;
    상기 발광다이오드칩에서 출사되는 광중 광축으로부터 벗어난 광이 내부 반사에 의해 전방이외에도 측방 및 후방까지 광이 확산되어 출사될 수 있도록 상기 발광다이오드칩 및 상기 회로기판을 에워싸되 상기 회로기판의 양단으로부터 상기 회로기판의 연장방향을 따라 더 확장되게 수지로 몰딩된 몰딩캡;을 구비하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 램프.
  2. 제1항에 있어서, 상기 몰딩캡은 상면 및 저면은 평평하고, 측면이 상기 상면에 대해 직교하는 방향을 따라 수직하고, 모서리부분은 경사지거나 라운딩되게 처리된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 램프.
  3. 제1항에 있어서, 상기 몰딩캡은 상면 및 저면은 평평하고, 측면이 상기 상면에 대해 직교하는 방향을 따라 수직하고, 모서리부분은 경사지거나 라운딩되게 처리되되, 상기 몰딩캡의 상면의 표면은 상기 발광다이오드로부터 출사된 광을 확산시킬 수 있도록 굴곡을 갖는 요철 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 램프.
  4. 제1항에 있어서, 상기 발광다이오드칩은 상호 이격되게 상기 회로기판에 어레이되어 있고,
    상기 발광다이오드칩 각각을 중심으로 상기 발광다이오드칩을 에워싸도록 상기 회로기판상에 폐궤도 형태로 돌출되게 형성된 돌출링; 및
    상기 돌출링 내의 충진공간에 상기 몰딩캡과 다른 충진물로 충진된 내부충진층;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 램프.
  5. 제4항에 있어서, 상기 회로기판의 저면에는 금속소재로 된 방열기판이 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 램프.
  6. 제5항에 있어서, 상기 방열기판 또는 상기 회로기판과 결합되며 내부에 상기 발광다이오드칩의 구동을 제어하는 구동회로기판이 내장되어 상기 회로기판의 전원공급단자와 접속되어 있고, 외측에는 외부전원과 접속될 수 있는 외부 전극이 노출되게 형성되어 상기 구동회로기판과 접속된 등기구 하우징;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 램프.
  7. 제6항에 있어서, 상기 몰딩캡은 상기 등기구 하우징의 일부를 에워싸도록 몰딩처리된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 램프.
  8. 제7항에 있어서, 상기 등기구 하우징은 상기 회로기판이 안착되어 결합될 수 있게 상부가 열리되 하방으로 인입된 수용홈이 형성되어 있고, 상기 수용홈의 바닥면으로부터 상방으로 경사지게 형성된 측벽은 상방으로 진행할 수록 내경이 점진적으로 확장되게 형성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 램프.
  9. 제8항에 있어서, 상기 등기구 하우징의 측면 상부에는 외력에 의한 상기 몰딩캡의 분리를 억제시킬 수 있도록 외측으로 돌출된 돌출턱이 형성되어 있고,
    상기 몰딩캡은 상기 돌출턱까지 에워싸도록 형성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 램프.
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