KR20140063922A - Led lighting device - Google Patents

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KR20140063922A
KR20140063922A KR1020120130629A KR20120130629A KR20140063922A KR 20140063922 A KR20140063922 A KR 20140063922A KR 1020120130629 A KR1020120130629 A KR 1020120130629A KR 20120130629 A KR20120130629 A KR 20120130629A KR 20140063922 A KR20140063922 A KR 20140063922A
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led
led chip
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light
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KR1020120130629A
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박병규
박재현
이종국
서일경
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서울반도체 주식회사
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    • F21V29/74—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades
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Abstract

The present invention provides an LED lighting device capable of replacing existing fluorescent lamps, wherein the LED lighting device having a less number of LED chips applied thereto and has excellent optical uniformity. According to an embodiment of the present invention, provided is the LED lighting device comprising: a heat-dissipating frame; a substrate which is coupled to the lower side of the heat-dissipating frame and which has a surface on which a plurality of LED chips is mounted; and a cover which is coupled beneath the heat-dissipating frame so as to protect the substrate and which permits light emitted by the LED chips to penetrate there through. The LED chips comprises a semiconductor layer having an active layer and a light transmitting layer transmitting the light output from the active layer to the semiconductor layer, wherein the thickness of the light transmitting layer is 150 μm to 300 μm.

Description

ＬＥＤ 조명장치{LED lighting device}LED lighting device

본 발명은 형광등을 대체할 수 있는 LED 조명장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 기존의 형광등 대체용 LED 조명장치에 비해 더 적은 개수의 LED 패키지를 적용하면서도 광균일성이 우수한 LED 조명장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an LED lighting device capable of replacing a fluorescent lamp, and more particularly, to an LED lighting device capable of replacing a fluorescent lamp with an LED lighting device having a smaller number of LED packages, will be.

일반적으로 형광등은, 전기에너지를 빛에너지로 변환하여 야간에 실내나 실외에서 물체를 식별할 수 있도록 광을 제공하는 조명장치이다.In general, a fluorescent lamp is an illumination device that converts light into electrical energy and provides light so that an object can be identified at night or in the room or outside.

그런데, 형광등의 경우 백열전구에 비해서는 에너지 소비가 적으나, LED에 비해서는 에너지 소비가 크며, 수명이 짧아 시간 경과에 따라 광량이 급격하게 저하되어 주기적인 관리가 필요할 뿐더러, 형광등의 폐기시 수은으로 인한 환경오염의 문제점이 있다.However, the fluorescent lamp has a lower energy consumption than the incandescent lamp, but the energy consumption is larger than that of the LED, and the lifetime is short. Therefore, the light intensity decreases sharply over time, There is a problem of environmental pollution.

이에 따라 최근에는, 한국공개특허 제2010-0012952호(특허문헌 1)에 개시된 바와 같이, 수명이 반 영구적이고, 소비전력이 적으면서 고효율의 조도를 얻을 수 있는 LED(Light Emitting Diode; 발광 다이오드)를 광원으로 하는 형광등이 개발되고 있다.Recently, as disclosed in Korean Patent Publication No. 2010-0012952 (Patent Document 1), LEDs (Light Emitting Diodes), which have a semi-permanent lifetime and can obtain high-efficiency illumination while consuming less power, As a light source.

여기서 LED는, P형과 N형 반도체의 접합구조를 가지고, 전압을 인가하면 전자와 정공의 결합으로 반도체의 밴드갭(bandgap)에 해당하는 에너지의 빛을 방출하는 광전자 소자이며, 반응시간이 일반 광원에 비해 빠르고, 소비전력이 20% 수준으로 낮아 최근 들어 고효율의 조명장치를 포함하여 다방면에 활용되고 있다.Here, the LED has a junction structure of a P-type and an N-type semiconductor, and when the voltage is applied, an optoelectronic element emitting light of energy corresponding to a bandgap of the semiconductor by the combination of electrons and holes, It is faster than a light source and has a low power consumption of 20%, which has recently been used in various fields including high efficiency lighting devices.

도 1은 종래의 형광등 타입 LED 조명장치의 단면을 개략적으로 도시한 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 형광등 타입 LED 조명장치(10)는 기존 형광등 램프의 외관과 유사한 긴 원기둥 형태의 하우징(20)을 가지며, 하우징(20) 내에는 복수의 LED 패키지(30)가 어레이(array) 형태로 실장된 PCB(Printed Circuit Board; 인쇄회로기판)(40)가 구비된다.FIG. 1 schematically shows a cross-section of a conventional fluorescent-type LED lighting apparatus. As shown in FIG. 1, a conventional fluorescent-type LED lighting apparatus 10 includes a long cylindrical- A printed circuit board (PCB) 40 having a plurality of LED packages 30 mounted in the form of an array is provided in the housing 20.

이때, LED 패키지(30)는 스크린 프린팅(screen printing)과 리플로우(reflow)를 이용한 표면실장기술(Surface Mounting Technology; SMT)을 이용하여 PCB(40)에 실장된다.At this time, the LED package 30 is mounted on the PCB 40 using a surface mounting technology (SMT) using screen printing and reflow.

그리고, LED 칩(31)은 패키지 몸체(32) 상측의 LED 칩 수용부(33)에 배치되어, 패키지 몸체(32)의 둘레를 따라 형성되는 리플렉터(34)에 의해 둘러싸이게 되며, LED 칩 수용부(33)에는 실리콘 등의 수지와 형광체를 혼합한 봉지재(35)가 몰딩된다.The LED chip 31 is disposed in the LED chip accommodating portion 33 on the upper side of the package body 32 and is surrounded by the reflector 34 formed along the periphery of the package body 32, An encapsulant 35, which is a mixture of a resin such as silicone and a phosphor, is molded in the portion 33.

그런데, 형광등 타입 LED 조명장치는 기존 형광등을 대체하기 위한 것으로, 기존 형광등의 설치 위치에 별도의 설비 교체 없이 바로 장착되기 위해서는, 직경과 길이 등 그 규격이 기존 형광등과 동일해야 할 필요가 있다.However, the fluorescent lamp type LED lighting device is intended to replace the existing fluorescent lamp. In order to install the fluorescent lamp directly without replacing the existing fluorescent lamp, it is necessary that the standard such as the diameter and the length is the same as the existing fluorescent lamp.

이에 따라, LED 패키지(30)와 하우징(20) 사이 간격이 제한되며, 높은 광 균일도를 가지는 형광등 타입 LED 조명장치를 제작하기 위해서는 많은 수량의 LED 패키지(30)를 필요로 하게 된다.Accordingly, the distance between the LED package 30 and the housing 20 is limited, and a large number of LED packages 30 are required to manufacture a fluorescent-type LED lighting device having high light uniformity.

예를 들어, 통상적인 바 타입(bar type) 형광등의 길이는 120mm이며, 이 규격에 맞춰 형광등 타입 LED 조명장치를 제작하는 경우, 광 균일도 확보를 위해 약 120개 ~ 140개 정도의 LED 패키지를 필요로 하게 된다.For example, a conventional bar type fluorescent lamp has a length of 120 mm. When a fluorescent lamp type LED lighting device is manufactured in accordance with this standard, about 120 to 140 LED packages are required in order to secure light uniformity .

따라서, 생산성 향상과 제품의 가격 경쟁력 확보를 위해서는, 소요되는 LED 패키지의 개수가 감축되면서도 높은 광 균일도가 보장되는 형광등 타입 LED 조명장치를 개발할 필요가 있다.
Therefore, in order to improve the productivity and secure the price competitiveness of the product, it is necessary to develop a fluorescent-type LED lighting device which can reduce the number of LED packages required and ensure high light uniformity.

KRKR 10-2010-001295210-2010-0012952 AA (2010.02.09(2010.02.09 공개)open)

본 발명은 상술한 바와 같은 필요에 의해 안출된 것으로, 본 발명의 일실시예는, 형광등 타입 LED 조명장치에 있어서, 종래와 동일하거나 더 우수한 광 균일도를 가지는 한편, LED 패키지의 개수 감축에 의해 생산성과 제품의 가격 경쟁력 향상 효과가 있는 LED 조명장치의 제공을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned needs, and it is an object of the present invention to provide a fluorescent lamp type LED lighting apparatus which has the same or better light uniformity as the conventional one, And an object of the present invention is to provide an LED lighting device having an effect of improving price competitiveness of products.

또한, 본 발명의 일실시예는, 종래에 비해 LED 광원으로부터 커버까지의 간격이 더 멀게 형성되는 LED 조명장치의 제공을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide an LED lighting apparatus in which the distance from the LED light source to the cover is further increased as compared with the conventional LED lighting apparatus.

아울러, 본 발명의 일실시예는, 종래에 비해 더 넓은 광 지향각 특성의 LED 칩이 적용되는 LED 조명장치의 제공을 목적으로 한다.
Another object of the present invention is to provide an LED lighting device to which an LED chip having a larger light directing angle characteristic than that of the prior art is applied.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 일실시예는, 방열 프레임; 상기 방열 프레임의 하측에 결합되며, 복수의 LED 칩이 표면에 실장되는 기판; 및 상기 기판을 보호하도록 상기 방열 프레임의 하부에 결합되며, 상기 LED 칩에서 발산된 광이 투과되는 커버;를 포함하고, 상기 LED 칩은, 활성층을 포함하는 반도체층, 및 상기 반도체층 상에 상기 활성층에서 출력되는 광을 투과하는 광투과층을 포함하며, 상기 광투과층의 두께는 150㎛ 내지 300㎛인 것을 특징으로 하는 LED 조명장치를 제공한다.In order to achieve the above-mentioned object, a preferred embodiment of the present invention is a heat dissipation frame comprising: a heat dissipation frame; A substrate coupled to a lower side of the heat dissipation frame and having a plurality of LED chips mounted on a surface thereof; And a cover coupled to a lower portion of the heat dissipating frame to protect the substrate, wherein the light emitted from the LED chip is transmitted, wherein the LED chip comprises: a semiconductor layer including an active layer; And a light transmitting layer that transmits light output from the active layer, wherein the thickness of the light transmitting layer is 150 mu m to 300 mu m.

여기서, 상기 LED 칩으로는 프레임리스 LED 칩이 적용될 수 있으며, 상기 광투과층은 투명한 재질의 성장기판으로 이루어진다.Here, the LED chip may be a frame-less LED chip, and the light transmitting layer may be a transparent growth substrate.

또한, 상기 LED 칩 상에 수지가 도팅(dotting)되어 렌즈가 형성되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that a resin is dotted on the LED chip to form a lens.

한편, 상기 방열 프레임은, 상기 기판이 안착되는 지지부와, 상기 지지부의 폭 방향 양측에 각각 형성되어 상기 기판이 슬라이드 결합되는 제1레일과, 상기 제1레일의 폭 방향 양측에 각각 형성되어 상기 커버의 상단이 슬라이드 결합되는 제2레일을 포함하여 이루어진다.The heat radiating frame may include: a support portion on which the substrate is mounted; a first rail formed on both sides in the width direction of the support portion and on which the substrate is slidably engaged; And a second rail to which the upper end of the second rail is slidably engaged.

이때, 상기 방열 프레임은, 상기 지지부와의 사이에 공간부가 형성되도록 상기 지지부의 상부에 형성되는 방열부를 더 포함할 수 있다.In this case, the heat radiating frame may further include a heat radiating portion formed on the support portion so that a space portion is formed between the heat radiating frame and the support portion.

이때, 상기 방열부는, 상기 지지부의 폭 방향 양측에서 상향 연장 형성되는 한 쌍의 연장부와, 상기 한 쌍의 연장부 상단을 단면상 원호 형태로 연결하는 연결부를 포함하며, 상기 방열부의 표면에 상기 방열부의 폭 방향 또는 길이 방향으로 서로 이격하는 복수의 방열핀이 형성되는 것이 바람직하다.
The heat dissipation unit may include a pair of extension parts extending upward from both sides of the support part in the width direction and a connecting part connecting the upper ends of the pair of extension parts in an arc shape in a cross section, It is preferable that a plurality of radiating fins spaced from each other in the width direction or the longitudinal direction of the part are formed.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 LED 조명장치에 의하면, 프레임리스 LED 칩이 기판에 직접 실장되므로 별도의 패키지 본체를 필요로 하지 않고, 이에 따라 LED 칩이 커버로부터 패키지 본체의 높이만큼 더 멀리 이격하여 배치되며, 따라서 종래에 비해 LED 패키지 간의 간격을 더 넓혀 LED 패키지의 개수를 줄이면서도 높은 광 균일도를 확보할 수 있는 효과가 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, since the frame-less LED chip is directly mounted on the substrate, a separate package body is not required, so that the LED chip is separated from the cover by the height of the package body Accordingly, the spacing between the LED packages can be further widened as compared with the related art, so that the light uniformity can be secured while reducing the number of LED packages.

아울러, 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조명장치에 의하면, 종래에 비해 광 지향각이 더 넓은 특성을 가진 LED 칩이 적용되므로, 기판에 실장되는 LED 패키지의 수량 감소에 따른 생산성과 가격 경쟁력 향상의 효과가 있다.
In addition, according to the LED lighting apparatus according to the embodiment of the present invention, since the LED chip having the characteristic that the light directing angle is wider than that of the conventional LED chip is applied, productivity and price competitiveness .

도 1은 종래의 형광등 타입 LED 조명장치의 개략 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조명장치의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조명장치의 폭 방향 단면도.
도 4(a)는 종래의 LED 패키지 배치를 보인 길이 방향 단면도.
도 4(b)는 종래와 같은 지향각 특성을 갖는 프레임리스 LED 칩의 배치를 보인 길이 방향 단면도.
도 4(c)는 최대 140°지향각 특성을 갖는 프레임리스 LED 칩의 배치를 보인 길이 방향 단면도.
도 5는 프레임리스 LED 칩의 단면도.
도 6은 프레임리스 LED 칩의 광투과층 두께 변화에 따른 지향각 특성 변화를 나타낸 그래프.
도 7 내지 도 10은 프레임리스 LED 칩의 광투과층 두께가 각각 120㎛, 150㎛, 250㎛, 400㎛일 때 지향각 특성을 나타낸 그래프.1 is a schematic sectional view of a conventional fluorescent lamp type LED lighting device.
2 is an exploded perspective view of an LED lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view in the width direction of an LED lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 (a) is a longitudinal sectional view showing a conventional LED package arrangement.
Fig. 4 (b) is a longitudinal cross-sectional view showing the arrangement of a frame-less LED chip having a conventional directional angle characteristic.
Fig. 4 (c) is a longitudinal cross-sectional view showing the arrangement of a frameless LED chip having a directional angle characteristic of up to 140 degrees. Fig.
5 is a sectional view of a frameless LED chip;
6 is a graph showing the change in the orientation angle characteristic of the frameless LED chip according to the change of the light transmission layer thickness.
FIGS. 7 to 10 are graphs showing the orientation angle characteristics when the thickness of the light-transmitting layer of the frame-less LED chip is 120 μm, 150 μm, 250 μm and 400 μm, respectively.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조명장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of an LED lighting apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.

또한, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only and are not restrictive of the invention, Embodiments that include components replaceable as equivalents in the elements may be included within the scope of the present invention.

아울러, 본 명세서에서 사용하는 용어인 "프레임리스 LED 칩(Frame-less LED chip)은, 종래의 LED 칩과 구분하기 위한 것으로, LED 칩의 외형을 형성하는 본체, 리플렉터(본체와 일체로 형성되기도 함), 리드프레임을 포함하지 않는 패키지로서, 렌즈부를 제외한 LED 칩이 LED 칩의 외형을 형성하는 패키지를 의미한다. 이러한 프레임리스 LED 칩의 패키지에 대해서, LED 칩을 웨이퍼에서 다이싱하기 전에 대부분의 패키지가 구성된다는 측면에서 웨이퍼레벨 패키지(wafer level package)라고도 하고, 패키지의 외형이 LED 칩의 크기에 근접한다는 측면에서 칩스케일 패키지(chip scale package)라고도 하며, 리드프레임이나 서브마운트와 같은 부가 구성요소 없이 LED 칩이 기판에 실장되는 측면에서 COB(chip on board) 타입 LED 패키지라고도 한다. 본 발명에서의 "프레임리스 LED 칩"은 LED 패키지 외형을 형성하는 리드프레임, 리플렉터 및 본체를 포함하지 않는 LED 패키지를 가지는 칩을 의미한다. 이러한 프레임리스 LED 칩으로는, 대한민국 특허출원 제10-2011-0139385호에 공개된 발광 다이오드를 예시할 수 있다.The term "frame-less LED chip " used herein is used to distinguish the LED chip from a conventional LED chip. The frame-less LED chip is a body that forms an outer shape of the LED chip, a reflector And a package not including the lead frame means a package in which the LED chip except for the lens portion forms the outer shape of the LED chip. Is referred to as a wafer level package in that a package of a lead frame or a submount is formed, and also referred to as a chip scale package in that the external shape of the package is close to the size of the LED chip, A "chipless board" LED package is also referred to as a "COB (chip on board) type LED package" in which an LED chip is mounted on a substrate without a component. A chip having an LED package that does not include a main body, a lead frame that forms a key figure, a reflector, and a main body. As such a frameless LED chip, a light emitting diode disclosed in Korean Patent Application No. 10-2011-0139385 .

프레임리스 LED 칩은 부가 구성요소를 포함하지 않고, 대부분의 공정이 반도체 생산공정으로 완료되기 때문에, 제조에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있고, 신뢰성이 향상되는 효과가 있다. 또한, 패키지 외형을 형성하는 구성요소가 없기 때문에, 패키지의 크기를 소형화할 수 있는 효과가 있고, LED 칩이 기판에 근접하게 실장되기 때문에 열방출 효율이 개선되는 효과가 있다.
Since the frameless LED chip does not include additional components and most processes are completed in the semiconductor production process, the time and cost required for manufacturing can be reduced, and reliability is improved. In addition, since there is no constituent element for forming the external shape of the package, there is an effect that the size of the package can be reduced, and the LED chip is mounted close to the substrate.

실시예Example

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조명장치의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조명장치의 폭 방향 단면도이다.FIG. 2 is an exploded perspective view of an LED lighting apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view in a width direction of an LED lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조명장치(100)는, 방열 프레임(200)과, 방열 프레임(200)의 하측에 결합되는 기판(300)과, 기판(300)을 보호하도록 방열 프레임(200)의 하부에 결합되는 커버(400)를 포함하며, 기판(300)에는 커버(400)를 향하여 복수의 LED 칩(500)이 어레이(array) 형태로 실장된다.2 and 3, the LED lighting apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a heat dissipating frame 200, a substrate 300 coupled to a lower side of the heat dissipating frame 200, And a cover 400 coupled to a lower portion of the heat dissipating frame 200 to protect the substrate 300. A plurality of LED chips 500 are arrayed on the substrate 300 toward the cover 400 in an array form Respectively.

여기서, 방열 프레임(200)은 LED 칩(500)에서 발생되는 열을 외부로 방열하기 위한 것으로, 예컨대 열전도성이 좋은 알루미늄이나 구리 등 금속 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.Here, the heat radiation frame 200 is for dissipating the heat generated from the LED chip 500 to the outside, and is preferably made of a metal material such as aluminum or copper having good thermal conductivity.

이때, 방열 프레임(200)은, 후술하는 기판(300)이 안착되는 지지부(210)와, 지지부(210)의 폭 방향 양측에 각각 하향 돌출 형성되는 제1레일(211)과, 제1레일(211)의 폭 방향 외측에 각각 돌출 형성되는 제2레일(212)을 포함하며, 지지부(210)의 상부에 방열부(230)가 형성된다.The heat radiating frame 200 includes a support 210 on which a substrate 300 to be described later is placed, a first rail 211 protruding downward from both sides in the width direction of the support 210, And a second rail 212 protruding outwardly in the width direction of the support portion 210. The heat dissipation portion 230 is formed on the support portion 210. [

또한, 방열부(230)는, 지지부(210) 상단의 폭 방향 양측에서 상향 연장 형성되는 한 쌍의 연장부(231)와, 한 쌍의 연장부(231) 상단을 단면상 원호 형태로 연결하는 연결부(232)를 포함하며, 이에 따라 지지부(210)와 방열부(230) 사이에 방열 공간부(220)가 형성된다.The heat dissipating unit 230 includes a pair of extending portions 231 extending upward from both sides in the width direction at the upper end of the supporting portion 210 and a connecting portion 231 connecting the upper ends of the pair of extending portions 231 in an arc- The heat dissipating space portion 220 is formed between the support portion 210 and the heat dissipating portion 230.

이때, 방열부(230)의 외측 표면에는 방열 효과의 향상을 위한 방열핀(미도시)이 형성될 수 있는데, 이 방열핀은 방열부(230)의 폭 방향 또는 길이 방향으로 서로 이격하여 복수 개 형성될 수 있으며, 이 경우 공기와 접촉하는 방열부(230)의 표면적이 증가함에 따라 냉각효과가 향상된다.At this time, heat dissipating fins (not shown) for improving the heat dissipating effect may be formed on the outer surface of the heat dissipating unit 230, and the heat dissipating fins may be formed in plural numbers in the width direction or the longitudinal direction of the heat dissipating unit 230 In this case, the cooling effect is improved as the surface area of the heat dissipating part 230 in contact with the air is increased.

기판(300)은 플라스틱이나 금속 소재로서, 하나의 부재로 이루어지는 것도 가능하고, 둘 이상의 부재가 전기적으로 서로 연결되어 이루어지는 것도 가능하며, 기판(300)의 폭 방향 양측이 방열 프레임(200)의 제1레일(211)을 따라 삽입되어, 방열 프레임(200)의 하측 지지부(210)에 슬라이드 결합된다.The substrate 300 may be made of a plastic or a metal material and may be formed of a single member or two or more members electrically connected to each other. 1 rail 211 and is slidably engaged with the lower supporting portion 210 of the heat dissipating frame 200.

이때, 기판(300)의 표면에는 복수의 LED 칩(500)이 어레이(array) 형태로 실장되고, 배선패턴 등 LED 칩(500)에 전압을 인가할 수 있는 전기적 연결수단이 구비되며, 광효율 향상을 위해 기판(300) 표면은 밝은 흰색으로 이루어진다.At this time, a plurality of LED chips 500 are mounted on the surface of the substrate 300 in the form of an array, and electrical connection means capable of applying a voltage to the LED chip 500 such as a wiring pattern is provided, The surface of the substrate 300 is made of bright white.

여기서, 본 발명의 일실시예에 의하면, LED 칩(500)으로서 프레임리스 LED 칩이 적용되어, 종래에 비해 기판(300) 상에 실장되는 LED 패키지의 개수를 줄일 수 있게 되는데, 이에 대하여는 도 4(a)와 도 4(b)를 참조하여 후술하기로 한다.According to an embodiment of the present invention, a frameless LED chip is used as the LED chip 500, so that the number of LED packages mounted on the substrate 300 can be reduced compared to a conventional LED chip. (a) and 4 (b).

한편, 기판(300)의 일측에는 외부 전원의 접속단자(311)가 연결되는 커넥터(310)와, 고전류 또는 고전압시 회로 보호를 위한 퓨즈(320)와, 교류인 외부 전원을 직류로 변환하여 LED 칩(500)으로 공급하기 위한 브릿지 다이오드(bridge diode)(330) 및, 전류 조절을 위한 저항(340) 등 각종 전자 소자가 구비된다.A connector 310 to which a connection terminal 311 of an external power source is connected is connected to one side of the substrate 300; a fuse 320 for protecting a circuit when a high current or a high voltage is applied; A bridge diode 330 for supplying the current to the chip 500, and a resistor 340 for controlling the current.

커버(400)는 반투명한 재질의 플라스틱으로 이루어지며, 방열 프레임(200)의 하부에 결합되어 기판(300)을 보호하고 LED 칩(500)에서 발산되는 광이 균일하게 투과되도록 하는 역할을 한다.The cover 400 is made of translucent plastic and is coupled to the lower part of the heat radiating frame 200 to protect the substrate 300 and to uniformly transmit light emitted from the LED chip 500.

이때, 커버(400)는 전체적으로 폭 방향 단면상 원호 형태를 이루고, 커버(400)의 상단 양쪽에는 방열 프레임(200)의 제2레일(212)과 대응 결합하기 위한 절곡부(410)가 커버(400)의 길이 방향을 따라 길게 형성된다.At this time, the cover 400 has a circular arc shape in cross section as a whole, and bent portions 410 for correspondingly engaging with the second rails 212 of the heat radiation frame 200 are formed on both ends of the cover 400, As shown in Fig.

이처럼, 커버(400)와 방열 프레임(200)의 방열부(230)가 각각 원호 형상을 이룸에 따라, 방열 프레임(200)의 제2레일(212)에 커버(400)의 절곡부(410)가 슬라이드 결합되면, 커버(400)는 방열 프레임(200)과 함께 종래의 형광등 램프와 유사한 원기둥 형태의 외관을 이루게 된다.
As the cover 400 and the heat dissipating unit 230 of the heat dissipating frame 200 form an arcuate shape, the bent portion 410 of the cover 400 is attached to the second rail 212 of the heat dissipating frame 200, The cover 400 forms a cylindrical shape similar to that of a conventional fluorescent lamp together with the heat radiation frame 200.

도 4(a)는 종래의 LED 패키지 배치를 보인 길이 방향 단면도이고, 도 4(b)는 종래와 같은 지향각 특성을 갖는 프레임리스 LED 칩의 배치를 보인 길이 방향 단면도이며, 도 4(c)는 최대 140°지향각 특성을 갖는 프레임리스 LED 칩의 배치를 보인 길이 방향 단면도이다.4 (b) is a longitudinal cross-sectional view showing the arrangement of a frame-less LED chip having a conventional directional angle characteristic, and FIG. 4 (c) is a longitudinal cross- Is a longitudinal cross-sectional view showing the arrangement of a frameless LED chip having a directional angle characteristic of up to 140 °.

본 발명의 일실시예에 의하면, 기판(300) 상에 복수 개의 프레임리스 LED 칩(600)이 어레이(array) 형태로 실장됨으로써, 종래에 비해 기판(300)에 실장되는 LED 패키지의 개수를 줄일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a plurality of frameless LED chips 600 are mounted on an array in the form of an array on a substrate 300, thereby reducing the number of LED packages mounted on the substrate 300 .

이는, 프레임리스 LED 칩(600)이 별도의 패키지 몸체(32)나 리플렉터(34), 리드프레임을 포함하지 않고, LED 칩 자체로서 LED 패키지의 외형을 형성하기 때문인데, 이에 따라 프레임리스 LED 칩(600)은 종래의 LED 칩(31)에 비해 패키지 몸체(32)의 두께만큼 커버(400)와의 거리가 더욱 멀어지게 된다. 이때, 프레임리스 LED 칩(600) 상에 에폭시 등 수지가 도팅(dotting)되어 렌즈(610)를 형성한다.This is because the frameless LED chip 600 does not include the separate package body 32 or the reflector 34 and the lead frame and forms the outer shape of the LED package as the LED chip itself. The distance from the cover 400 to the package body 32 is further increased as compared with the conventional LED chip 31. At this time, a resin such as epoxy is dotted on the frameless LED chip 600 to form a lens 610.

즉, 도 4(a)에 도시된 종래의 경우에 있어서 LED 칩(31)과 커버(400) 사이의 거리(h1)보다 도 4(b)에 도시된 프레임리스 LED 칩(600)과 커버(400) 사이의 거리(h2)가 더 멀게 형성된다.That is, in the conventional case shown in FIG. 4 (a), the distance (h 1 ) between the LED chip 31 and the cover 400 is smaller than the distance between the frameless LED chip 600 shown in FIG. (H 2 ) between the first and second electrodes 400 are further formed.

이에 따라, 광 지향각의 각도(α)가 동일한 경우, 도 4(a)에 도시된 LED 패키지 간 간격(d1)에 비해, 도 4(b)에 도시된 LED 패키지 간 간격(d2)을 더욱 크게 할 수 있으며, 따라서 동일 길이의 기판(300)에 더욱 적은 개수의 LED 패키지를 실장하면서도 광 균일성을 충분히 확보할 수 있게 되는 것이다. Thus, when the angles of the light directing angles are the same, the distance d 2 between the LED packages shown in Fig. 4 (b) is smaller than the distance d 1 between the LED packages shown in Fig. The light uniformity can be sufficiently secured while mounting a smaller number of LED packages on the substrate 300 having the same length.

이는 일반적인 COB(chip on board) 타입 패키지와 비교하여서도 마찬가지이며, 이 경우 프레임리스 LED 칩(600)은 서브마운트가 없으므로, COB 타입 패키지에 비해 서브마운트의 높이만큼 커버(400)로부터 멀리 이격하게 된다.This is also true in comparison with a general chip on board (COB) type package, in which the frameless LED chip 600 has no submount, so that it is spaced apart from the cover 400 by the height of the submount, do.

한편, 일반적인 LED 칩은 최대 120°의 지향각 특성을 보이는 반면에, 본 발명의 일실시예에 따라 적용되는 프레임리스 LED 칩(600)은 최대 140°의 지향각 특성을 보이는데, 도 4(c)에 도시된 바와 같이 지향각(β)이 넓어지면 LED 패키지 간 간격(d3)을 더욱 크게 할 수 있다.Meanwhile, a typical LED chip has a directivity angle characteristic of 120 ° at the maximum, whereas a frameless LED chip 600 according to an embodiment of the present invention exhibits a directivity angle characteristic of 140 ° at the maximum. The spacing d 3 between the LED packages can be further increased as the directivity angle β is widened as shown in FIG.

즉, 본 발명의 일실시예에 의하면, 종래에 비해 프레임리스 LED 칩(600)이 커버(400)로부터 멀리 배치될 뿐만 아니라, 지향각이 더욱 넓어짐에 따라 LED 패키지 개수 감소 효과가 더욱 증대되는 것이며 이하, 이에 대하여 도 5 내지 도 10을 참조하여 설명하기로 한다.
In other words, according to the embodiment of the present invention, the frameless LED chip 600 is disposed far from the cover 400, and the directional angle is further widened, so that the effect of reducing the number of LED packages is further increased Hereinafter, this will be described with reference to Figs. 5 to 10. Fig.

도 5에 도시된 바와 같이, 프레임리스 LED 칩(600)은, 활성층을 포함하는 반도체층(620), 및 반도체층(620) 상에 형성되며 활성층에서 출력되는 광을 투과하는 광투과층(630)을 포함하여 구성된다.5, the frame-less LED chip 600 includes a semiconductor layer 620 including an active layer and a light-transmitting layer 630 formed on the semiconductor layer 620 and transmitting light output from the active layer 630 ).

이때, 광투과층(630)은 예컨대 사파이어(sapphire) 등 투명한 재질의 성장기판으로 이루어지는데, 이 광투과층(630)의 두께를 조절함으로써 지향각 특성을 조절할 수 있으며, 따라서 프레임리스 LED 칩(600)은 종래의 LED 칩에 비해 더욱 넓은 광 지향각을 갖게 되는 것이다.At this time, the light transmitting layer 630 is made of a growth substrate made of a transparent material such as sapphire. By controlling the thickness of the light transmitting layer 630, the directivity angle characteristics can be adjusted, 600 has a wider light directing angle than a conventional LED chip.

도 6은 프레임리스 LED 칩의 광투과층 두께 변화에 따른 지향각 특성 변화를 나타낸 그래프로서, 광투과층(630)의 두께가 증가할수록 지향각이 넓어지는 특성을 보임을 알 수 있다.6 is a graph showing a change in the directional angle characteristic of the frameless LED chip according to the change of the thickness of the light transmission layer. As the thickness of the light transmission layer 630 increases, the directivity angle becomes wider.

이때, 프레임리스 LED 칩(600)의 광투과층(630) 두께는 150㎛ 내지 300㎛인 것이 바람직한데, 이는 광투과층(630)의 두께가 150㎛ 미만이면 일반적인 지향각(120°)과 거의 차이가 없고, 광투과층(630)의 두께가 300㎛를 초과하면 지향각 140°에서 그 변화가 둔화되기 때문이다.At this time, it is preferable that the thickness of the light transmitting layer 630 of the frameless LED chip 600 is 150 탆 to 300 탆. If the thickness of the light transmitting layer 630 is less than 150 탆, When the thickness of the light-transmitting layer 630 is more than 300 mu m, the change is slowed at a directing angle of 140 DEG.

따라서, 본 발명의 일실시예에 의하면, LED 조명장치(100)의 기판(300) 상에 프레임리스 LED 칩(600)을 실장시켜 LED 패키지 개수를 감소시킬 수 있으며 이때, 프레임리스 LED 칩(600)의 광 지향각이 일반적인 LED 칩의 광 지향각보다 더 넓은 경우에는 패키지 개수 감소 효과가 더욱 증대되는 것이다.Thus, according to one embodiment of the present invention, the number of LED packages can be reduced by mounting the frameless LED chip 600 on the substrate 300 of the LED lighting device 100, wherein the frameless LED chip 600 ) Is wider than the light-directing angle of a typical LED chip, the effect of reducing the number of packages is further increased.

예를 들어, 일반적인 120mm 길이 형광등을 대체하는 LED 조명장치의 경우, 종래에는 120개 내지 140개의 LED 패키지를 필요로 하였으나, 본 발명의 일실시예에 의하면, 80개 내지 90개의 프레임리스 LED 칩(600)으로도 충분히 광 균일성을 확보할 수 있게 된다.For example, in the case of an LED lighting device replacing a general 120 mm long fluorescent lamp, 120 to 140 LED packages are conventionally required, but according to one embodiment of the present invention, 80 to 90 frameless LED chips 600), it is possible to ensure sufficient optical uniformity.

한편, 도 7 내지 도 10은 프레임리스 LED 칩의 광투과층 두께가 각각 120㎛, 150㎛, 250㎛, 400㎛일 때 지향각 특성을 나타낸 그래프로서, 광투과층(630)의 두께가 400㎛인 경우에는 광투과층(630)의 두께가 250㎛인 경우와 비교하여 그 차이점이 현저하게 나타나지 않으나, 광투과층(630)의 두께가 각각 120㎛, 150㎛, 250㎛인 경우를 서로 비교하면, 광투과층(630)의 두께가 두꺼울수록 지향각 특성이 향상됨을 알 수 있다.
7 to 10 are graphs showing the directional angle characteristics when the thickness of the light transmitting layer of the frameless LED chip is 120 μm, 150 μm, 250 μm, and 400 μm, respectively. When the thickness of the light transmitting layer 630 is 400 The difference between the thicknesses of the light transmitting layer 630 and the light transmitting layer 630 is not significantly different from that when the thickness of the light transmitting layer 630 is 250 탆. However, when the thickness of the light transmitting layer 630 is 120 탆, 150 탆, As a result, it can be seen that as the thickness of the light transmitting layer 630 is increased, the directivity angle characteristics are improved.

100 : LED 조명장치 200 : 방열 프레임
210 : 지지부 211 : 제1레일
212 : 제2레일 220 : 방열 공간부
230 : 방열부 300 : 기판
400 : 커버 500 : LED 칩
600 : 프레임리스 LED 칩 610 : 렌즈
620 : 반도체층 630 : 광투과층100: LED lighting device 200: heat radiation frame
210: support part 211: first rail
212: second rail 220:
230: heat radiating part 300: substrate
400: Cover 500: LED chip
600: frameless LED chip 610: lens
620: semiconductor layer 630: light-transmitting layer

Claims (8)

방열 프레임;
상기 방열 프레임의 하측에 결합되며, 복수의 LED 칩이 표면에 실장되는 기판; 및
상기 기판을 보호하도록 상기 방열 프레임의 하부에 결합되며, 상기 LED 칩에서 발산된 광이 투과되는 커버;를 포함하고,
상기 LED 칩은,
활성층을 포함하는 반도체층, 및
상기 반도체층 상에 상기 활성층에서 출력되는 광을 투과하는 광투과층을 포함하며,
상기 광투과층의 두께는 150㎛ 내지 300㎛인 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
Heat radiating frame;
A substrate coupled to a lower side of the heat dissipation frame and having a plurality of LED chips mounted on a surface thereof; And
And a cover coupled to a lower portion of the heat radiating frame to protect the substrate, the cover being configured to transmit light emitted from the LED chip,
Wherein the LED chip comprises:
A semiconductor layer including an active layer, and
And a light-transmitting layer that transmits light output from the active layer on the semiconductor layer,
And the thickness of the light transmitting layer is 150 mu m to 300 mu m.
청구항 1에 있어서, 상기 LED 칩은,
프레임리스 LED 칩인 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
The LED package according to claim 1,
Wherein the LED illumination device is a frame-less LED chip.
청구항 1에 있어서, 상기 광투과층은,
투명한 재질의 성장기판인 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
The light-emitting device according to claim 1,
Wherein the substrate is a growth substrate of a transparent material.
청구항 1에 있어서,
상기 LED 칩 상에 수지가 도팅(dotting)되어 렌즈가 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
The method according to claim 1,
Wherein a resin is dotted on the LED chip to form a lens.
청구항 1에 있어서, 상기 방열 프레임은,
상기 기판이 안착되는 지지부와, 상기 지지부의 폭 방향 양측에 각각 형성되어 상기 기판이 슬라이드 결합되는 제1레일과, 상기 제1레일의 폭 방향 양측에 각각 형성되어 상기 커버의 상단이 슬라이드 결합되는 제2레일을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
The heat sink according to claim 1,
A first rail formed on both sides in the width direction of the support and on which the substrate is slidably engaged and a second rail formed on both sides in the width direction of the first rail, 2 < / RTI > rail.
청구항 1에 있어서, 상기 방열 프레임은,
상기 지지부와의 사이에 공간부가 형성되도록 상기 지지부의 상부에 형성되는 방열부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
The heat sink according to claim 1,
Further comprising a heat dissipation part formed on the support part so as to form a space between the support part and the LED part.
청구항 6에 있어서, 상기 방열부는,
상기 지지부의 폭 방향 양측에서 상향 연장 형성되는 한 쌍의 연장부와, 상기 한 쌍의 연장부 상단을 단면상 원호 형태로 연결하는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
7. The heat sink according to claim 6,
A pair of extension portions extending upward from both sides in the width direction of the support portion, and connection portions connecting the upper ends of the pair of extension portions in an arc-shaped manner.
청구항 6에 있어서,
상기 방열부의 표면에 상기 방열부의 폭 방향 또는 길이 방향으로 서로 이격하는 복수의 방열핀이 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.The method of claim 6,
And a plurality of radiating fins spaced apart from each other in the width direction or the longitudinal direction of the heat dissipation unit are formed on the surface of the heat dissipation unit.
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