KR20160133426A - Led조명기구와 전구커버 및 기타 전기회로 제조 방법 - Google Patents

Led조명기구와 전구커버 및 기타 전기회로 제조 방법 Download PDF

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KR20160133426A
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비소우 첸
리 수
펑 왕
시아오량 흐어
셩 리
하이보 리우
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상하이 산시 일렉트로닉 엔지니어링 씨오., 엘티디
상하이 산시 싸이언쓰 앤드 테크놀러지 디벨롭먼트 씨오., 엘티디
지아샨 산시 포토일렉트로닉 테크놀러지 씨오., 엘티디
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Abstract

본 발명은 코팅식 입체구조회로의 제조방법 및 그 응용에 대하여 공개하고 있다. 상기 방법은 다음의 과정을 포함한다. 하우징을 제공하며, 이 하우징은 하나의 표면에 3차원 구조를 가진 물리적 실체이다. 프로그래밍 가능한 코팅설비를 이용한 코팅, 수동 코팅 또는 두 가지를 결합한 방식으로 회로층을 하우징 표면에 도포한다. 상기 회로층은 금속재료의 유체 또는 분말 코팅층을 포함하며 회로층의 두께는 20μm 이상이다. 코팅된 회로층이 있는 하우징은 회로층이 건조될 때까지 100~1000℃의 고온에서 굽는다. 냉각 후 하우징을 꺼내면 상기 하우징 위에 입체구조의 회로가 형성된다. 본 발명의 방법을 사용하면 회로기판 없이도 하우징 표면에 입체회로구조를 직접 제조하여 전기를 연결할 수 있다. 본 방법은 LED조명기구 하우징 제조에 사용할 수 있어 LED조명기구의 회로기판에 대한 의존도를 극복하고 입체회로의 출현과 함께 조명기구의 설계를 더욱 자유롭고 다양하게 한다.

Description

LED조명기구와 전구커버 및 기타 전기회로 제조 방법{LED LIGHTING APPARATUS, LIGHT SHADE, AND CIRCUIT MANUFACTURING METHOD FOR THE APPARATUS}
LED조명기구와 전구커버 및 기타 전기회로 제조방법에 관한 것이다.
LED 조명기구에 사용되는 칩은 모두 전기회로가 연결되어야만 불이 켜지는 방식이다. 전통적인 LED 조명기구에 사용되어 불이 켜지도록 하는 칩의 전기회로는 회로기판을 통해 이루어진다. 이 회로기판은 우리가 통상적인 의미에서 말하는 PCB기판이다. 제조된 PCB기판을 조명기구의 하우징에 붙이고, 칩을 회로기판의 대응하는 위치에 본딩(bonding)하면 LED 조명기구의 형태가 완성된다. 하지만 PCB 기판은 보통 평면형태의 베이스기판으로, 모든 회로를 반드시 하나의 평면에 놓아야 해서 많은 공간을 차지하고, 특수 조명기구의 구조 설계에 불리하다는 아쉬운 점이 있다.
전자 장비에서 회로기판(Circuit Boards)은 핵심 부품이다. 회로기판은 기타 전자 부품을 탑재하고 전기를 연결하여 안정적인 전기회로 작업환경을 제공한다. 응용사례 중 가장 쉽게 볼 수 있는 회로기판은 보통 녹색 페인트칠이 된 평면 PCB기판이다. 전기도금 방식으로 베이스기판(Basis material)의 양면에 동판을 만들고, 포토에칭 및 스크린인쇄 공정을 통해 회로층의 정확한 위치를 확정한 다음 여분의 구리재료를 조각하고, 회로층의 표면에 주석을 한층 더 씌우면 일상생활에서 사용되는 전기회로 기판이 만들어진다.
기존의 회로기판 제조 공정이 이미 상당히 발달한 상태이기는 하지만 사람들이 원하는 대로 되지 않는 경우도 비일비재하다. 전기도금방식으로 발생한 폐액(廢液)으로 인한 오염이 심각하지만 정화처리에 많은 비용이 발생하기 때문에 적지 않은 기업이 이익을 추구하고자 오수를 마음대로 배출하여 인류와 환경에 가늠하기 어려운 피해를 끼치고 있다. 다른 한편으로, 사람들은 효율을 고려하여 전기회로기판의 회로층을 제조할 때 일반적으로 포토에칭과 스크린인쇄 방식으로 동판에서 회로층의 정확한 위치를 확정한다. 이 공정은 편리하지만 동시에 회로기판의 자유도를 제한하여 모든 회로기판을 2차원적 평면 기판으로 제조할 수 밖에 없고, 어떠한 입체구조도 나오지 못했다.
이런 점을 감안하여 친환경적이면서도 입체구조로 제조할 수 있는 회로의 공정 방법으로 기존 전기회로의 공정을 대체하고자 한다.
본 발명의 목적은 상기 기술 문제를 해결하고 코팅식 입체구조회로의 제조방법 및 그 응용방법을 제공하는데 있다. 본 발명의 방법으로 조명기구의 하우징에 복잡한 입체회로를 직접 제조할 수 있도록 한다. 이 방법으로 LED 조명기구의 회로기판에 대한 의존도를 벗어나 입체회로가 가능해짐은 물론 조명기구의 설계도 더욱 자유롭고 다양하게 만들 수 있다. 이런 방법을 더욱 널리 보급하면 본 발명에서 제공하는 입체회로 제조 방법으로 전통적인 회로기판 제조 공정이 환경에 미쳤던 불리한 영향을 없애게 된다.
본 발명의 목적은 다음의 방법으로 이루어진다.
첫째, 본 발명은 코팅식 입체구조회로의 제조방법과 관련이 있으며, 상기 방법은 다음의 단계를 포함한다.
A. 하우징을 제공한다. 하우징은 하나의 표면에 3차원 구조를 가진 물리적 실체다.
B. 프로그래밍 가능한 코팅설비, 수동 코팅 또는 두 가지를 접목한 방식으로 회로층을 상기 하우징의 표면에 코팅한다. 여기서 말하는 회로층은 금속재료를 포함한 유체 또는 분말 코팅층을 포함하며, 회로층의 두께는 20μm이상이다.
C. 코팅된 회로층이 있는 하우징을 회로층이 건조될 때까지 100~1000℃의 고온에서 굽는다.
D. 냉각 후 하우징을 꺼내면 하우징 위에 입체 구조 회로가 형성되어 있다.
그 중, 상기 프로그래밍 가능한 코팅설비는 프로그래밍 이후에 정확한 위치를 확정할 수 있으며, 회로배치 요구에 따라 신속하게 마킹을 하거나 압출방식으로 회로층의 도형을 그려낸다. 회로층 도형의 일부 또는 전부는 수동 도포방식으로도 완성할 수 있다. 고온에서 굽는 과정은 회로층과 조명기구의 하우징을 더 공고하게 연결해준다.
바람직하게는, 상기 하우징은 표면에 기둥형, 벌크형, 나팔형 또는 프리즘형과같은 3차원적 물리적 실체를 가지고 있어야 한다.
바람직하게는, 상기 3차원구조는 볼록 보드(convex plate), 오목홈, 아치형 돌기, 내려 앉은 구조 중 하나 또는 여러 가지를 포함한다.
바람직하게는, 상기 하우징의 구성재료는 절연재료를 입힌 금속, 고분자 재료, 내열성 플라스틱 또는 세라믹(陶瓷)이다.
바람직하게는, 상기 하우징은 조명기구의 하우징을 뜻한다.
바람지하게는, 상기 프로그래밍 가능한 코팅설비는 이미 제도된 CAD도면을 읽고 회로층 도형을 자동으로 제도할 수 있다.
바람직하게는, 상기 프로그래밍 가능한 코팅설비는 마이크로컨트롤러 프로그래밍을 통해 필요한 회로층 도형을 직접 제도할 있다.
바람직하게는, 상기 프로그래밍 가능한 코팅설비는 디스펜서를 말한다.
바람직하게는, 상기 디스펜서는 주입기를 가지고 있다.
더 바람지하게는, 상기 주입기는 X, Y, Z 세 가지 방향의 자유도를 가지고 있다.
더 바람직하게는, 상기 주입기는 X, Y, Z 세 가지 차원이 합쳐진 루트에서 평활하게 이동한다.
바람직하게는, 상기 회로층은 금속페이스트를 말한다. 이 금속 페이스트는 어느 정도의 점성을 가진 금속 페이스트이며, 실버페이스트를 우선으로 한다.
바람직하게는 상기 냉각법은 햇볕에 건조하는 방법, 바람에 건조하는 방법 또는 기계냉각을 포함한다.
둘째, 본 발명은 회로기판이 없는 LED전구와도 관련이 있으며 전구, 발광칩, 조명기구 하우징 및 전등 소켓을 포함한다. 상기 조명기구 하우징은 입체구조의 회로를 가지고 있으며, 상기 입체구조회로는 코팅공정으로 조명기구 하우징 표면에 도포된 회로층을 말한다. 상기 회로층의 두께는 전구의 전기공학적 기준을 만족한다.
바람직하게는, 상기 조명기구 하우징은 표면에 3차원구조를 가진 나팔형 세라믹하우징이다.
바람직하게는, 그 특징은 상기 3차원구조가 볼록 보드(convex plate)와 아치형돌기를 포함하는데 있다.
바람직하게는, 상기 발광칩은 조명기구의 하우징에 본딩(bonding)한다.
바람직하게는, 상기 발광칩의 전극핀과 회로층을 접촉시킨다.
바람직하게는, 상기 코팅 공정은 프로그래밍 가능한 코팅설비, 수작업 코팅 또는 두 가지를 결합한 방식으로 이루어진다.
바람직하게는, 상기 회로층은 전도 실버페이스트로 제조한다.
바람직하게는, 상기 전기공학적 기준은 회로층이 수용 가능한 최고 전압 및 통과할 수 있는 최대의 전류를 말한다.
바람직하게는, 상기 회로층의 두께는 20μm 이상이어야 한다. 회로층의 두께가 20μm 이상일 때 전구의 전기공학적 기준에 도달할 수 있다.
바람직하게는, 상기 전기소켓 안에는 구동장치가 탑재되어 있다.
셋째, 본 발명은 회로기판을 가지지 않은 전자부품과 관련이 있으며, 베이스기판, 전자컴포넌트 및 케이스를 포함한다. 상기 베이스기판은 입체구조회로가 있으며, 여기서 말하는 입체구조회로는 코팅공정을 통해 베이스기판 표면에 도포한 회로층을 말한다. 또한 여기서 말하는 회로층의 두께는 전자부품의 전기공학적 기준을 만족한다.
바람직하게는, 상기 베이스기판은 표면에 3차원구조의 사각형 세라믹 베이스기판을 갖는다.
바람직하게는, 상기 3차원구조는 볼록 보드(convex plate), 오목홈, 아래방향 아치형 구조를 포함한다.
바람직하게는, 상기 전자컴포넌트는 베이스기판에 본딩한다.
바람직하게는, 상기 전자컴포넌트의 전극핀을 회로층과 접촉시킨다.
바람직하게는, 상기 전자컴포넌트는 레지스터, 콘덴서, 인덕턴스, 이극진공관, 삼극진공관, 집적 칩 중의 한 가지 또는 여러 가지를 포함한다.
바람직하게는, 상기 코팅 공정은 프로그래밍 가능한 코팅설비, 수작업 코팅 또는 두 가지를 결합한 방식으로 이루어진다.
바람직하게는, 상기 회로층은 전도 실버페이스트로 제조한다.
바람직하게는, 상기 전기공학적 기준은 회로층이 수용할 수 있는 최고 전압 및 통과할 수 있는 최대의 전류를 말한다.
바람직하게는, 상기 회로층의 두께는 20μm 이상이어야 한다. 회로층의 두께가 20μm 이상 일일 때 전구의 전기공학적 기준에 도달할 수 있다.
바람직하게는, 상기 전자 부품은 하나의 케이스로 봉합한다.
넷째, 본 발명은 LED조명기구를 제공하며, 하우징, LED발광유닛, 전구커버를 포함한다.
LED발광유닛은 하우징의 상부표면에 설치하고, 전구커버와 하우징을 직접 접촉시켜 LED발광유닛을 덮어씌운다. 상기 LED발광유닛은 여러 개의 LED 발광칩과 전기회로 코팅층을 포함하며, 전기회로 코팅층은 상기 하우징 상부표면에 직접 코팅한다. LED발광칩은 직접 상기 하우징 상부표면에 설치하고 LED발광칩의 전극핀과 전기회로 코팅층을 전기로 연결한다.
상기 전구커버는 외측면과 내측면을 포함한다. 외측면은 빛의 방출면이고, 내측면은 배광면과 열전도면을 포함한다. 그 중 배광면은 내측면의 LED발광칩과 대응하는 내측면 구역에 설치하고, 비(非)배광면과 LED발광칩 사이에 존재하는 틈새를 접합하여 하우징 상부표면에 배광부를 공동으로 형성한다. 상기 열전도면은 내측면의 하우징에 설치된 LED발광칩 이외의 부분이나 전체 상부표면에 대응하는 내측면 구역에 설치되고, 하우징과 긴밀하게 결합한다. 열전도면은 최소한 내측면의 중앙지점과 가장자리지점에 분포한다.
바람직하게는, 중앙 부분의 면적은 전체 내측면 투영면적의 10-55%를 차지한다.
바람직하게는, 상기 전구커버의 내측면은 배광면과 절연도면으로만 구성한다.
바람직하게는, 상기 전구커버는 투광 세라믹 또는 유리로 제조한다.
바람직하게는, 상기 투광세라믹은 PLZT, CaF2, Y2O3, YAG, 다결정AION및 MgAl2O4중의 한 종류나 다중 조합에서 선택된 재료로 최소 한 가지 이상이어야 한다.
본 발명을 한 발명가는 반복 실험 진행한 바, PC, 유리, 투광 세라믹으로 제조한 전구커버를 각각 사용하였으며, 실험결과 PC를 사용한 접합온도의 온도상승도가 제일 높았으며, 유리 렌즈의 접합온도 상승도는 PC보다 현저히 낮았다. 그리고 투광 세라믹렌즈의 접합온도 상승도는 유리보다 더 낮았다. 따라서 본 발명은 열전도성이 더 좋고, 사용 중 접합 온도 상승도가 더 낮은 유리와 세라믹을 사용한다.
바람직하게는, 상기 LED발광유닛은 회로기판을 포함하며, LED발광칩은 회로기판에 설치하고, 회로기판은 하우징 위에 설치한다.
바람직하게는, 상기 전기회로 코팅층은 금속재료를 포함한 유체 또는 분말 코팅층을 포함하며, 상기 전기회로 코팅층의 회로 층 두께는 20μm 이상이다.
바람직하게는, 상기 전기회로 코팅층의 금속재료는 몰리브덴, 망간, 텅스텐, 은, 금, 백금, 은·팔라듐 합금, 구리, 알루미늄, 주석 등 재료 중 최소 한 가지 또는 몇 가지를 선택하여 조합한다.
바람직하게는, 하우징의 상부표면은 평면, 곡면 또는 여러 개의 평면을 결합한 형태를 한다.
바람직하게는, 전구커버 외측면은 배광의 필요에 따라 특정한 곡면형태로, 하우징과 접촉하는 내측면은 하우징 상부표면 형태와 대응하는 곡면 형태로 제조한다.
바람직하게는, 하우징에는 제1방열홀을 설치한다.
바람직하게는, 전구커버에는 제2방열홀을 설치하며, 그 중, 제2방열홀은 제1방열홀과 대응하여 관통한다.
바람직하게는, 하우징은 절연층으로 코팅된 금속 하우징, 또는 절연재료로 제조된 하우징이다.
바람직하게는, 상기 하우징은 투각형 구조이며, 하우징 위에 설치된 제1방열홀이 하우징의 측면을 통하여 외부 공기와 서로 연결된다.
바람직하게는, 상기 하우징은 非투각형 구조이며 하우징의 외측면에는 방열핀을 설치한다.
바람직하게는, 전원부도 포함하며, 그 중 전원부는 하우징과 서로 연결되지 않는다. 즉, 전원부의 동공(통로)은 하우징과 떨어져있다. 전원부의 케이스와 하우징은 포트, 커넥터, 나사 등의 방식을 통해 서로 연결되며, 각각 독립적으로 방열할 수 있다. 이를 통하여 칩에서 발생하는 열이 전원에 미치는 영향을 감소시키고 LED 조명 장치 전체의 종합적인 방열력을 강화한다.
본 발명에서 제공하는 LED등 전구커버에 따라 상기 전구커버는 외측면과 내측면을 포함한다. 외측면은 빛의 방출면이고, 내측면은 배광면과 열전도면을 포함한다. 상기 배광면은 빛의 입사면이고, 열전도면은 최소한 내측면의 중앙구역에 위치해야 한다.
바람직하게는, 중앙구역의 면적은 전체 내측면 투영면적의 10-55%를 차지해야 하며, 상기 LED등 전구커버는 투광열전도 재료로 구성한다.
바람직하게는, 상기 열전도면은 내측면의 가장자리 구역에 위치한다.
바람직하게는, 상기 LED전구커버는 투광세라믹, 유리 또는 플라스틱으로 제조한다.
바람직하게는, 상기 투광세라믹은 PLZT, CaF2, Y2O3, YAG, 다결정AION 및 MgAl2O4 중의 한 종류 또는 여러 가지 종류의 조합으로 구성되어야 한다.
본 발명에서 제공한 LED조명기구는 상기 LED등 전구커버를 포함하고, 하우징, LED발광유닛도 포함한다. 상기 LED발광유닛은 상기 하우징의 상부표면에 설치하고, 상기 LED등 전구커버와 상기 하우징을 직접 접촉시켜 상기 LED발광유닛을 안으로 포함한다. 상기 배광면과 상기 하우징 상부표면에는 LED발광 모듈의 배광부를 포함하여 설치한다. 상기 열전도면과 하우징 상부표면을 긴밀하게 접합하여 열 유동(직動) 통로를 만든다.
바람직하게는, 상기 LED발광유닛의 구체적인 구조는 다음의 모든 구조와 같다:
-상기 LED발광유닛은 여러 개의 LED발광칩과 회로기판을 포함하며, LED발광칩은 회로기판에 설치하고, 회로기판은 하우징 위에 설치한다. 또는,
-상기 LED발광유닛은 여러 개의 LED발광칩과 전기회로 코팅층을 포함하며, 전기회로 코팅층은 상기 하우징 상부표면에 직접 코팅하고, 상기 LED발광칩을 직접 상기 하우징 상부표면에 설치하고, LED발광칩의 전극핀과 전기회로 코팅층을 전기로 연결한다.
바람직하게는, 상기 전기회로 코팅층은 금속페이스트다.
바람직하게는, 상기 하우징의 상부표면은 평면, 곡면, 또는 여러 개의 평면을 결합한 형태다.
바람직하게는, 하우징에는 제1방열홀을 설치하고, 전구커버에는 제2방열홀을 설치한다. 여기서 말하는 제2방열홀과 제1방열홀은 대응되어 관통한다.
바람직하게는, 상기 하우징은 절연층으로 코팅된 금속 하우징, 또는 절연재료로 제조된 하우징이다.
바람직하게는, 상기 하우징의 구조는 다음의 어느 하나와 같다.
-상기 하우징은 투각구조로, 하우징 위에 설치된 제1방열홀은 하우징 측면과 외부의 공기를 관통시킨다. 또는,
-상기 하우징은 비(非)투각구조로, 하우징의 외측면에 방열핀이 있다.
바람직하게는, 전원부도 포함하며, 그 중 전원부의 케이스와 하우징은 상호 연결되어 있고, 전원부의 동공(통로)과 하우징은 서로 떨어져있다.
기존기술과 비교했을 때, 본 발명은 다음과 같은 유익한 효과를 가지고 있다.
본 발명은 회로기판 사용을 없애어 LED조명기구의 구조를 한 단계 더 정교하고 간단하게 만든 동시에, 조명기구 하우징에 직접 입체 회로를 제조하려는 목적을 달성했다; 이를 기초로 본 발명은 일종의 입체 회로의 제조 방법도 제안했다. 이 방법은 전통적인 공정보다 더 친환경적인 방법이다.
열전도성이 비교적 좋은 재료로 전구커버를 제조하였기 때문에 칩에서 발생되는 열을 하우징을 통해 방열할 수 있을 뿐 아니라, 전구커버 내측면 위에 설치된 하우징과 직접 접합된 열전도면을 통해 외부로 유도할 수 있다. 전구커버의 열전도면은 내측면의 중앙과 가장자리에 위치하고 있기 때문에 가장자리만 접촉하는 기존의 기술과 비교했을 때 전구커버와 하우징의 접촉 면적을 넓혀 전구커버의 방열 기능을 강화했다. 본 발명의 발명가가 열에 관한 컴퓨터 시뮬레이션 프로그램을 통해 계산한 결과 동일한 재료, 동일한 부피, 동일한 효율을 가진 채 가장자리만 접촉하는 기존의 제품들과 비교했을 때, 본 발명은 접합온도 상승도가 현저히 낮다. 최소 30℃이상 낮게 낮출 수 있다. 동시에, 발명가가 반복적인 실험 검증 과정을 통해 실험결과를 도출한 결과, 열에 관한 컴퓨터 시뮬레이션 프로그램을 통해 계산한 모의 결과값과 완전히 일치했다.
발명가가 열에 관한 컴퓨터 시뮬레이션 프로그램으로 계산한 결과 열전도면 중앙구역이 내측면 투영면의 면적 대비 10-55% 범위 내에 있을 경우 도출된 접합온도 상승도는 현저히 떨어져 선형을 그린다. 면적이 10%보다 작거나 55%보다 클 경우 접합온도 상승도의 변화는 극히 적다. 도 18에서 보여주듯이 가로 좌표는 중앙구역이 내측면 투영면 면적에서 차지하는 비율을 나타내고 세로좌표는 접합온도를 표시한다.
그 외에, 본 발명의 일부 바람직한 구조, 예를 들어 방열홀과 투각형하우징은 방열기능을 한 층 더 강화시킬 수 있다. 이를 통해 장치 전체가 전방위적으로 균일한 방열이 가능해지고, 장치의 방열 성능을 크게 제고시키는 동시에 장치의 사용수명도 크게 늘렸다. 독립적으로 설치된 전원부는 칩에서 발생한 열과 전원에서 발생한 열을 각각 다른 구조를 통해 외부로 방출시킴으로써 칩에서 발생한 열이 전원에 미치는 영향을 줄일 수 있고, 과도하게 높은 열로 인한 전원에 대한 영향도 줄일 수 있었다.
더 나아가, 방열성능이 크게 개선됨에 따라 기구의 부피를 증가시키지 않는 상황에서도 더욱 효율적인 조명장치를 제조할 수 있고, 장치의 조명 밝기도 높이는 동시에 생활과 공업에서 LED조명장치가 사용되는 범위와 활용도를 크게 증가시켰다.
아래의 첨부도면을 참조하여 비제한적인 실시예에 대한 상세한 설명을 읽으면 본 발명의 기타 특징, 목적과 강점이 더욱 명확해질 것이다:
도 1은 본 발명에서 말하는 공정 방법의 구체적인 실시 방식에 관한 순서도.
도 2는 실시예1이 본 발명에서 말하는 공정 방법으로 제조하여 만든 입체회로를 갖춘 조명기구의 하우징 구조 도면
도 3은 실시예1에서 조명기구 제조 과정에서 사용되는 디스펜서에 관한 도면.
도 4는 본 발명에서 말하는 LED전구의 구체적인 실시예 2에 관한 구조 도면.
도 5는 전통공정으로 제조한 회로기판의 구조에 관한 도면
도 6은 실시예3에서 말하는 전자부품의 베이스기판에 회로층을 코팅하지 않은 구조에 관한 도면
도 7은 실시예3의 전자부품 소재에 회로층을 코팅하고 컴포넌트를 추가 설치한 구조에 관한 도면
도 8은 실시예3의 바람직한 방안 구조에 관한 도면
도 9a은 본 발명 제4실시예 중 LED조명장치의 전체구조에 관한 도면
도 9b는 도 9a에서 LED조명장치의 단면 구조에 관한 도면
도 9c은 본 발명 제5실시예 중 LED조명장치의 전체 구조에 관한 도면
도 9d는 도9c의 LED조명장치의 단면 구조에 관한 도면
도 9e는 본 발명 제5실시예 중 LED조명장치의 전체 구조에 관한 도면
도 9f은 도 9e의 LED조명장치의 단면 구조에 관한 도면
도 9g은 본 발명 제7실시예 중 LED조명장치의 조립에 관한 도면
도 9h은 본 발명 제7실시예 중 LED조명장치의 발광유닛의 구조에 관한 도면
도 9i는 본 발명 제7실시예 중 LED조명장치의 전체구조에 관한 도면
도 9j은 본 발명 제8실시예 중 LED조명장치의 전체구조에 관한 도면
도 9k은 도 9j의 LED조명 장치의 단면 구조에 관한 도면
도 9l는 본 발명 제9실시예 중 LED조명 장치의 전체구조에 관한 도면
도 9m은 도 9l의 LED조명장치의 단면 구조에 관한 도면
도 9n는 도 9b에 표시된 전구커버(2-3)의 배광면(2-31)과 열전도면(2-32)의 상세 분포에 관한 도면
도 9o는 도 9d에 표시된 전구커버(2-3)의 배광면(2-31)과 열전도면(2-32)의 상세분포에 관한 도면
도 9p은 도 9f에 표시된 전구커버(2-3)의 배광면(2-31)과 열전도면(2-32)의 상세분포에 관한 도면
도 9q은 도 9l에 표시된 전구커버의 배광면과 열전도면의 상세 분포에 관한 도면
도 9r은 컴퓨터로 시뮬레이션한 LED전등의 전구커버 발열 결과를 보여주는 곡선도.
도 9s는 본 발명의 제10실시예 중 LED조명장치의 전체구조에 관한 도면
도 9t은 도 9s의 LED조명장치의 단면 구조 도면
그 중,
1은 제1조명기구 하우징
2는 제1전도실버페이스트
3은 제2전도실버페이스트
4는 제1볼록 보드
5는 사각 오목홈
6은 전구
7은 제3전도실버페이스트
8은 발광칩
9는 제2볼록 보드
10은 아치형 돌기
11은 전기연결선
12는 제2조명기구 하우징
13은 전기소켓
14는 판재
15는 제1회로층
16은 제1부품
17은 제2부품
18은 본딩 포인트
19는 베이스기판
20은 원형 오목홈
21은 제3볼록 보드
22은 아래방향 아치형 구조
23은 제2회로층
24는 제1컴포넌트
25는 제2컴포넌트
26은 케이스
2-1은 하우징
2-2는 LED발광칩
2-3은 전구커버
2-31은 배광면
2-32는 열전도면
2-4는 회로기판
2-5는 전원부
2-6은 발광 스트립
2-7은 프레임
2-81은 제1방열홀
2-82는 제2방열홀
2-9는 방열핀
다음으로 구체적인 실시예와 첨부 도면을 통해 본 발명에 대해 상세한 설명을 하겠다. 이하의 실시예는 해당 분야의 기술자들이 본 발명을 한 단계 더 이해하는데 도움이 되지만 어떠한 형식으로도 본 발명을 제한하지 않는다. 반드시 확인해야 하는 것은, 본 영역의 일반 기술자들이 본 발명의 구상을 벗어나지 않는 전제 하에서 약간의 변형과 개선을 할 수 있다. 그리고 이 또한 본 발명의 보호 범위 내에 속한다.
실시예1
본 실시예는 코팅식 입체구조회로의 제조방법 및 회로기판이 없는 조명기구 하우징 상의 응용과 관련이 있다. 본 실시예 중 본 발명에서 말하는 제조방법에 따라 하나의 표면에 3차원 구조를 가진 제1조명기구 하우징(1) 위에 입체 전기회로를 제조한다. 구체적인 실시 방식 및 과정은 도 1 내지 3과 같다.
도 1은 본 발명이 말한 입체회로 제조 공정의 과정표이다. 여기에서는 제조 방법이 4단계로 나뉘는데, 우선, 일정한 3차원구조를 가진 하우징을 제공한다. 하우징의 형태 및 재료는 특정하지 않는다. 그 다음으로, 사전설계 또는 구상된 회로도에 따라 회로층을 하우징의 표면에 코팅한다. 그리고 나서 코팅된 회로층이 있는 하우징을 가열기에 넣고 소결(??)하여 견고하게 굳힌다. 마지막으로 온도를 식히고 하우징을 꺼낸다. 여기서 말하는 하우징 위에는 입체회로가 있다.
도 2는 본 발명에서 말하는 공정 방법을 이용하여 제조한 입체회로의 조명기구 하우징 구조 도면이다. 그 제조 순서는 다음과 같다. [1] 제1조명기구 하우징(1)을 제공한다. 이 제1조명기구 하우징(1)의 표면은 3차원 구조를 가지고 있다. [2] 마이크로컨트롤러로 프로그래밍한 순서에 따라 디스펜서를 조작하여 제1전도실버페이스트(2)를 제1조명기구 하우징(1)의 표면에 도포한다. 수작업으로 실버페이스트를 찍고, 붓으로 제2전도실버페이스트(3)을 조명기구 하우징(1)의 표면에 바른다. [3] 코팅된 제1전도실버페이스트(2), 제2전실버페이스트(3)을 가진 제1조명기구 하우징(1)을 고온의 가마에서 굽고, 제1전도실버페이스트(2), 제2전도실버페이스트(3)을 꺼낸다. [4] 이렇게 꺼낸 제1조명기구 하우징(1)을 그늘진 서늘한 곳에 자연 바람으로 건조시킨다. 이 제1조명기구 하우징(1) 위에는 입체회로를 가진다.
도 2에서 말하는 제1조명기구 하우징(1)위에는 회로기판을 탑재하지 않고 있다. 그 표면 역시 하나의 평면이 아니라 일정한 3차원 구조를 지니고 있음을 볼 수 있다. 이런 3차원구조를 구체적으로 살펴보면 제1고정용 볼록 보드(4) 하나와 사각 오목홈(5) 하나이다. 이 제1조명기구 하우징(1)의 전체모습은 나팔형이며 내열플라스틱으로 구성되어 양호한 열전도성을 가지고 있다. 상기 제1조명기구 하우징(1)의 재질 역시 양호한 열전도성을 가진 다른 재료를 선택하여 사용할 수 있다. 세라믹 또는 고분자재료 등을 예로 들 수 있다. 제1조명기구 하우징(1)의 표면위에 자동과 수동의 두 방식을 통해 회로층을 도포했다. 여기서 말하는 회로층은 제1전도실버페이스트(2)와 제2전도실버페이스트(3)이며, 회로층 역시 주석 등과 같은 다른 금속 성분을 포함한 유체 또는 분말 코팅층으로 대체할 수 있다. 제1전도실버페이스트(2)의 도포는 디스펜서로 완성하며, 제1전도실버페이스트(2)는 제1고정용 볼록 보드(4)의 일부를 통해 제1조명기구 하우징(1)의 상부표면에 덮힌다. 제2전도실버페이스트(3)의 도포는 기술자가 붓으로 전도실버페이스트를 찍은 후 수작업으로 제1조명기구 하우징(1)에 도포한다. 제2전도실버페이스트(3)는 사각 오목홈(5)을 일부 통과한다. 여기서 말하는 제1전도실버페이스트(2)와 제2전도실버페이스트(3)의 두께는 20μm이상이며 50μm가 바람직하다. 이 두께는 디스펜서에 내장된 시스템으로 조절하며, 본 실시 방식 중에서 제1전도실버페이스트(2)의 두께를 50μm로 확정하면 제조된 조명기구에 필요한 전기공학적 사양을 만족시킬 수 있다. 여기서 말하는 전기공학적 사양은 전기저항, 전압 및 전류 등을 포함한다. 제1, 제2전도실버페이스트(2, 3)의 두께가 20μm이하일 경우 그 위에 더해지는 전압을 받아들이기 어려울 수 있다. 제1, 제2전도실버페이스트(2, 3)를 지나는 전류가 오버되어 회로를 손상시킬 수 있다. 상기 디스펜서는 압출 방식으로 제1전도실버페이스트(2)를 제1조명기구 단말기(1)위에 도포한다. 이 디스펜서는 주입기를 가지고 있다. 주입기는 내부의 압력을 받으면 전도성 실버접착제가 주입기 몸통에서 압출되어 나와 프로그래밍된 경로를 따라 평활 이동하며 제1전도성 실버접착제의 도포를 완성한다. 상기 코팅은 회로층이 있는 제1조명기구 하우징(1)를 섭씨 600도 정도로 통제된 고온의 가마에 넣어 1.5시간 정도 굽고, 회로층이 불에 건조되기를 기다린 후 가열을 멈춘다. 이 온도에서 1시간 이상 계속 구우면 제1, 2 전도실버페이스트(2, 3)의 부착력을 크게 올릴 수 있어 회로층이 제1조명기구 하우징(1)위에 더욱 긴밀하게 소결되도록 한다. 온도가 100℃보다 낮을 경우 가열목표에 도달하기 어렵고, 온도가 과도하게 높아 1000? 이상이 되면 제1조명기구 하우징(1)을 손상시킬 수 있다. 제1조명기구 하우징(1)를 가마에서 꺼내 자연바람에 건조시키는데, 이 제1조명기구 하우징(1) 위는 입체회로를 가지게 된다.
도 3에서 보여지는 것은 본 발명에서 제시한 공정 방법 제조 도면 2에서 말하는 조명기구 하우징(1)를 통해 사용된 디스펜서의 구조에 관한 도면이다. 이 디스펜서는 선전(深?)시 링뎬(羚?)하이테크기술유한공사에서 생산한 것으로, 모델명은 SD300이다. 본 디스펜서는 이미 제도된 CAD도형에 따라 디스펜싱 할 수 있고, 디스펜서에 프로그래밍된 절차에 따라 디스펜싱할 수도 있어 매우 정확하게 포지셔닝 할 수 있다. 또한 고주파 마킹 기능도 가지고 있다. 주입기 내에는 일정한 점액을 가진 페이스트를 충전하여 디스펜싱에 사용할 수 있다. 본 디스펜서는 선진화된 컨트롤 시스템을 구비하고 있어 수요에 따라 주입기 내의 압력과 디스펜싱 속도 및 주입량을 조절할 수 있다.
실시예2
본 실시예는 코팅식 입체구조회로의 제조 방법을 회로기판이 없는 LED전구에 응용하는 것과 관련이 있다.
도 4는 본 실시예에서 말하는 LED 전구의 구체적인 실시예다. 해당 LED전구는 전구(6), 발광칩(8), 제2조명기구 하우징(12)와 전기소켓(13)으로 구성되어 있다. 본 LED전구는 전통적인 전구와 비교했을 때 회로기판을 생략하고, 회로를 제2조명기구 하우징(12)에 직접 설치하고 있다. 더욱 중요한 것은 이 회로가 입체 회로 구조의 형식으로 제2조명기구 하우징(12)에 나타난다는 점이다. 회로기판을 생략함으로써 얻을 수 있는 장점은 에너지가 발광칩(8)에서 제2조명기구 하우징(12)으로 전달되는 경로를 단축하여 열저항을 크게 감소시키고 조명기구의 방열 효율을 높일 수 있다는 것이다. 입체회로구조의 출현은 제2조명기구 하우징(12)의 형태를 다양화 시켰을 뿐 아니라 기술자가 더 합리적으로 칩의 배열 위치와 각도를 제어할 수 있게 되어 배광 요구 사항을 만족시킬 수 있게 한다. 본 전구는 입체회로를 제조할 때 본 발명에서 제안한 공정 방법을 이용하였다. 회로층은 프로그래밍 가능한 코팅설비와 수작업 코팅 또는 두 가지가 결합된 방식으로 제2조명기구 하우징(12)에 입체회로 구조를 제조한 것이다.
구조적인 측면에서 보면 해당 조명기구의 최상단 덮개에는 전구(6)가 있고, 이 전구(6)는 투광이 되는 전구커버다. 전구(6)는 4개의 발광칩(8)을 포함하며 상기발광칩(8)은 제2조명기구 하우징(12)에 본딩되어 있다. 여기서 말하는 제2조명기구 하우징(12)은 나팔형의 세라믹 하우징으로, 상부표면은 일정한 3차원 구조를 가지고 있다. 여기서 말하는 3차원구조를 더욱 자세하게 말하면 제2볼록 보드(9) 하나와 아치형 돌기(10) 하나이다. 배광 요구치에 도달하기 위해서는 발광칩(8) 중 두 개를 각각 제2볼록 보드(9)의 양측 가장자리에 배치해야 하며, 나머지 발광칩(8) 두 개는 아치형 돌기(10)의 경사면에 놓아야 한다. 제2조명기구 하우징(12)의 상부표면에는 소결된 입체회로구조를 코팅한다. 이 입체회로구조를 더욱 구체적으로 말하면 제3전도실버페이스트(7), 즉 제2조명기구 하우징(12) 표면에 코팅된 회로층이다. 이 제3전도실버페이스트(7)의 두께는 20μm 이상이며, 바람직하게는 50μm이다. 이 두께에서 LED전구의 전원이 연결된 이후에 제3전도실버페이스트(7) 위의 전압 크기와 제3전도실버페이스트(7)을 흐르는 전류크기를 정상범위 내에서 균일하게 가해야 회로가 손상되지 않고 LED전구의 정상적인 사용을 유지할 수 있다. 상기 제3전도실버페이스트(7)은 제2볼록 보드(9)와 아치형 돌기(10)의 표면 일부를 덮고, 발광칩(8)의 플러스 및 마이너스 전극핀은 모두 제3전도실버페이스트(7)과 접촉하여 전기연결을 보장한다. 제2조명기구 하우징(12)에는 두 개의 전기홀과 하나의 중앙공정홀이 있다. 전기연결선(11)은 제3전도실버페이스트(7)과 연결되며 전기홀을 통과하여 전기소켓(13)안의 구동장치와 연결되어 조명기구의 전체 전기회로가 완성된다.
실시예3
본 실시예는 코팅식 입체구조회로의 제조방법 및 회로기판을 가지지 않는 전자부품 상의 응용과 관련이 있다.
시장에서 비교적 자주 보이고, 전통적인 공정방식으로 제조된 회로기판의 구조 도면은 도 5에서 보여지는 것과 같다. 그림에서는 모든 판재(14)는 하나의 평면의 판형구조를 가지고, 그 위에 제1회로층(15)를 설치한다. 제1부품(16)과 제2부품(17)은 판재(14)의 예정된 위치에 설치하며, 본딩 포인트(18)를 통해 판재(14)상에 고정시키고 제1회로층(15)와 연결한다. 그 중에서 제1회로층(15)은 포토에칭 식각 공정을 통해 여분의 동재를 식각하고 주석을 덧땜질하여 형성된 것이다. 제1회로층(15), 본딩 포인트(18) 및 제1부품(16) 그리고 제2부품(17)의 위치는 사전에 제도된 도면을 이용하여 판재(14)에 포토에칭 방식으로 조사한 것이다. 마지막으로 제1부품(16)과 제2부품(17)은 본딩 포인트(18)를 통해 판재(14)에 고정되고 제1회로층(15)와 연결한다. 동시에 포토에칭 식각 공정에서 각 부품 및 회로의 위치가 더 정확하고 뚜렷하게 판재(14)에 반영되게 하기 위하여, 회로판의 판재(14)는 하나의 표면에 고르게 분포하고, 그 위에는 어떠한 3차원 구조의 2차원 패널도 가지지 않기 때문에 회로판의 설계와 제조과정에서의 사람들의 자유도를 크게 제한하였다. 더욱이 어떤 특수한 상황에서는 수평방향에서 회로판이 차지할 수 있는 공간이 제한적이어서 제1부품(16)과 제2부품(17)이 전자기학 또는 열역학적 측면에서 서로 어느 정도의 상호영향을 받고 있어 일정한 거리의 간격을 유지해야 그 영향을 제거할 수 있었고, 이는 평면의 회로구조 설계에 대한 도전이 되었다.
본 실시예에서 설명하는 전자부품의 베이스기판이 코팅되지 않은 회로층의 구조 도면은 도 6과 같다. 이 베이스기판(19)는 사각형 형태를 하고 있으며, 주 재질은 세라믹이고, 그 구조는 상대적으로 비교적 복잡하여 여러 개의 오목홈을 포함한다. 베이스기판(19)의 중심에는 원형의 오목홈(20)이 있고, 원형 오목홈(20)의 가장자리는 어느 정도의 경사가 있다. 동시에 이 원형 오목홈(20)안에는 제3고정용 볼록 보드(21) 두 세트를 포함하고 있으며, 각 제3고정용 볼록 보드(21) 세트는 반원형에 가까운 아래방향 아치형 구조(22)로 상호 연결되어 있다. 원형 오목홈(20), 제3고정용 볼록 보드(21) 및 아래방향 아치형 구조(22)는 베이스기판(19)에서 3차원을 형성한다. 그림에서 보여지는 베이스기판(19)은 코팅되지 않은 회로층이다.
도 7은 도 6에서 보여지는 전자부품의 회로층이 코팅된 베이스기판에 컴포넌트를 추가 설치한 구조 도면이다. 상기 베이스기판(19)는 본 발명에서 말하는 공정 방법을 통해 제2회로층(23)을 코팅한 것으로, 제2회로층(23)의 두께는 20μm이상이다. 이 베이스기판(19) 안의 전자컴포넌트의 정상적인 동작을 위하여 바람직하게는, 코팅 회로층(23)의 두께는 40μm으로 한다. 제1컴포넌트(24), 제2컴포넌트(25) 및 기타 일부 컴포넌트는 베이스기판(19)의 상응하는 위치에 본딩하며, 상기 제1, 제2컴포넌트(24, 25)의 양극핀과 음극핀은 모두 제2회로층(23)과 접촉한다. 상기 제1, 제2컴포넌트(24, 25)는 레지스터, 콘덴서, 인덕턴스, 이극진공관, 삼극진공관, 집적칩 등을 포함한다. 상기 제1컴포넌트(24)와 제2컴포넌트(25)은 서로 어느 정도의 전자적 간섭이 존재하며, 일정한 거리 간격을 두어야 그 영향을 제거할 수 있다. 제2회로층(23)이 3차원 구조를 가지는 베이스기판(19) 표면에 코팅되었기 때문에 베이스기판(19) 위에는 입체회로 구조를 가지고, 제1컴포넌트(24)와 제2컴포넌트(25)가 같은 수평면에 있지 않아도 되기 때문에 두 가지는 수직방향으로도 일정한 거리 간격을 유지할 수 있어 베이스기판(19)이 수평방향의 공간이 제한적이어서 제1, 제2컴포넌트(24, 25)가 상호간에 충분한 거리를 확보할 수 없었던 단점을 보완하였다. 그 외에, 베이스기판(19) 표면의 3차원구조 역시 더욱 복잡하고 다양하게 만들 수 있어, 볼록 보드, 오목홈에 국한되지 않고 이런 상황에서도 그 위에 도포된 회로층의 방식으로 입체회로 구조를 구성할 수 있어 회로기판이 회로제조와 설계를 제약하던 점을 완벽히 극복했다.
도 8은 본 실시예에서 말하는 전자부품의 바람직한 구조 도면이다. 상기 전자부품의 주요구조는 베이스기판(19), 전자컴포넌트 및 케이스(26)을 포함한다. 이 전자부품은 회로기판을 설치하지 않으며, 베이스기판(19) 표면에 직접 입체회로를 제조하는 방식으로 그 전기적 기능을 실현시킨다. 베이스기판(19) 표면에 입체회로 구조를 제조하고 전자컴포넌트를 장착한 후에 케이스(26)로 패킹하면 하나의 완전하고 일정한 기능을 가진 전자부품이 완성된다.
종합해서 말하면 본 발명에서 말하는 제조방법으로 제조한 입체회로 구조는 회로기판이 반드시 평면 판재구조로 되어야 하는 제약을 벗어 날수 있도록 하는데 더 높은 실현가능성을 가지고 있다. 그 외에, 공정이 간단명료하고 오염이 발생하지 않기 때문에 본 기술 방안의 구체적인 응용은 사회 전반의 저탄소 환경보호라는 큰 흐름에도 더욱 부합할 수 있다.
본 발명에서 제공하는 LED조명 장치는 하우징(2-1), LED발광유닛, 전구커버(2-3), 전원부(2-5)를 포함한다. 상기 전구커버(2-3)는 투광열전도 재료로 제조되었으며, 양호한 열전도 기능을 가지고 있다. 상기 LED발광유닛의 LED발광칩은 하우징(2-1)에 고정시키고, 전구커버(2-3)의 내측면의 열전도면(2-32)과 하우징(2-1)의 상부표면은 긴밀하게 접합하여 열 흐름 통로를 구성함으로써 방열 기능을 실현한다. 전구커버(2-3)는 LED발광칩(2-2)와 대응되는 구역의 내측면에 설계의 필요에 따라 특정한 공간구조형태를 형성하여 광도분포를 개선한다. 전구커버(2-3)와 LED발광유닛 또는 LED발광칩은 대응되는 구역의 내측면, 즉 상기 배광면과 상기 하우징 상부표면에 LED발광유닛의 배광부를 형성하고 설치한다. 그 중, 열전도면(2-32)은 전구커버(2-3) 내측면의 일부로써 본래 빛의 반사 및/또는 굴절특성을 이용하여 배광에 참여할 수 있기 때문에, 열전도면(2-23)을 이용하여 배광에 참여하는 기술방안도 본 발명에서 보호하는 비제한적 실시예로 동일하게 포함된다.
하우징(2-1)의 상부표면은 평면, 곡면 또는 여러 개의 평면을 결합한 형태를 한다. 하우징(2-1)은 투각 구조를 이용하여 공기의 흐름을 더해 방열을 강화할 수 있다. 예를 들어 하우징(2-1) 중간에 제1방열홀(2-81)을 설치하여 공기의 흐름을 증가시켜 방열을 강화하였다. 이에 상응하여 전구커버(2-3)와 하우징(2-1)이 대응하는 위치에 제2방열홀(2-82)를 설치한다. LED발광칩의 수는 하나 또는 여러 개다.
전구커버(2-3)는 배광기능을 가지고 있는데, 세라믹, 유리 또는 기타 투광기능을 가진 열전도율이 높은 재료에서 선택한다. 상기 전구커버(2-3)의 외측면은 실제 필요에 따라 특정한 형태로 설계한다. 하우징(2-1)을 전원부(2-5)위에 설치하면 각각 독립적인 방열이 가능하다. 하우징(2-1)은 금속 하우징에 절연층을 코팅하거나 세라믹 하우징 등으로 할 수 있다.
실시예4
이어서 도 9a과 도 9b과 함께 제4실시예에 대해 구체적으로 묘사한다.
상기 LED조명기구는 LED전구다. 이 LED전구는 주로 하우징(2-1), 16개의 LED발광칩(2-2), 회로기판(2-4), 전구커버(2-3)와 전원부(2-5)를 포함한다. 상기 하우징(2-1)은 상부표면이 평면인 코팅된 절연층을 가진 구리 하우징이며, 구리 하우징 위에 회로기판(2-4)를 장착하고, 16개의 LED발광칩(2-2)을 회로기판(2-4)에 설치한다. 상기 전구커버(2-3)는 투광 유리로 된 실체이다. 상기 전구커버(2-3)와 하우징(2-1)은 직접 하우징(2-1)에 접속하고 연결되어 LED칩과 회로기판을 그 내부로 패킹한다. 상기 배광면(2-31)은 LED발광칩(2-2)과 대응되는 내측면에 설치하여 LED발광칩(2-2)과 접합시키지 않고, 하우징 상부표면에 배광부를 공동으로 형성한다. 열전도면(2-32)은 내측면의 중앙구역과 가장자리 구역에 분포하며, 하우징(2-1) 상부표면에 완전히 접합하여 투광과 방열 작용을 한다. 하우징(2-1)은 非투각형 구조이며, 하우징(2-1) 외측면에는 방열핀(2-9)를 장착하여 방열 면적을 증대시킬 수 있다. 상기 하우징 위에는 도선(導線)을 통과시킬 수 있는 전기홀을 남겨둔다. 상기 도선의 한쪽 끝을 회로기판에 연결시키고, 다른 한쪽 끝은 전기홀을 통과시켜 전원부(2-5) 안의 전원에 연결한다. 전원부(2-5)와 하우징은 일체형 구조이지만 전원부와 하우징(2-1)은 연결되지 않아 각각 독립적으로 방열시킬 수 있다. 또는 전원부(2-5)를 플라스틱으로 제조하고 독립구조를 가지도록 하여 하우징(2-1)과 연결시키지 않는다. 하우징(2-1)는 전원부와 나사류로 연결한다.
실시예5
다음은 도 9c과 도 9d와 함께 제5실시예에 대해 구체적으로 묘사한다.
여기서 말하는 LED조명기구는 LED전구일 수 있다. 이 LED전구는 하우징(2-1), 12개의 LED발광칩(2-2), 전기회로 코팅층, 전구커버(2-3)과 전원부(2-5)를 주로 포함한다. 하우징(2-1)은 상부표면이 곡면인 세라믹 하우징(2-1)으로써 도 9c, 도 9d에서 나타나는 형태와 같다. 전기회로 코팅층은 전도성 실버페이스트로 하우징의 상부표면에 직접 코팅한다. LED발광칩은 하우징(2-1) 상부표면의 볼록하게 나온 곡면에 설치하고, 하우징(2-1) 상부표면은 전기회로 코팅층을 직접 코팅하고 모든 칩과 전원을 연결하여 전기가 통하도록 한다. LED발광칩의 전극핀과 전기회로 코팅층은 전기 연결한다. 전기회로 코팅층 재료는 전도성 실버페이스트이다. 전구커버(2-3)는 실체의 투광 세라믹이며, PLZT로 제조한다. 전구커버(2-3)는 하우징(2-1)과 직접 접촉시키고 접합하여 하우징(2-1) 위에 덮어 LED발광칩(2-2)과 전기회로 코팅층을 그 내부로 패킹한다. 배광면(2-31)은 LED발광칩(2-2)과 대응하는 내측면에 설치하며 LED발광칩(2-2)과 접합시키지 않고 하우징 상부표면에 배광부를 공동 형성한다. 열전도면(2-32)은 내측면의 중앙지역과 가장자리 지역에 분포하며, 하우징(2-1) 상부표면에 완전히 접합시킴으로써 투광과 방열 기능을 실현시킨다. 전원부(2-5)는 독립적인 구조로 하우징(2-1)과 연결하지 않는다. 하우징(2-1)은 전원부(2-5)와 외곽 연결단자를 통해 연결하며, 각각 독립적으로 방열할 수 있다. 바람직하게는, 하우징(2-1)은 투각식 구조로 공기가 통하게 할 수 있다.
실시예6
다음으로 도 9e와 도 9f를 묶어 제6실시예에 대해 구체적으로 묘사한다.
본 실시예의 LED조명기구는 유닛화된 LED조명기구라고 수 있다. 모든 LED조명기구는 전체 조명 시스템 중 하나의 LED발광유닛이며, 그 중 모든 LED발광 유닛은 주로 하우징(2-1), 4개의 LED발광칩(2-2), 전구커버(2-3)으로 구성된다. 하우징(2-1)은 구리 하우징이며 절연재료로 코팅한다. 하우징(2-1) 위에는 회로기판(2-4)을 설치하며, LED발광칩(2-2)은 회로기판(2-4) 위에 설치한다. 전구커버(2-3)는 실체의 투광세라믹이며 다결정 AION으로 제조한다. 전구커버(2-3)는 하우징(2-1)과 직접 접촉시키며 하우징(2-1) 위를 덮어 LED발광칩(2-2)과 회로기판(2-4)을 그 내부로 패킹한다. 배광면(2-31)은 LED발광칩(2-2)과 대응되는 내측면에 설치하며 LED발광칩(2-2)과 접합하지 않고 하우징 상부표면에 배광부를 공동 형성한다. 열전도면(2-32)은 내측면의 중앙구역과 가장자리 구역에 분포하며, 하우징(2-1) 상부표면에 완전히 접합하여 투광 및 방열작용을 실현하다. 하우징(2-1)은 非투각형 구조이며 하우징(2-1) 외측면에는 방열핀(2-9)을 설계하여 방열면적을 증가시킬 수 있다. 여러 개의 LED발광 유닛은 하나의 조명시스템으로 조합하여 사용할 수 있다.
실시예7
다음은 도 9g, 도 9h, 도 9i를 함께 묶어 제7실시예에 대해 구체적으로 묘사한다.
본 실시예에서 말하는 LED조명기구는 모듈식 LED조명기구라고 할 수 있다. 주로 발광 스트립(2-6)과 프레임(2-7)을 조합하여 만든다. 모듈식 LED조명기구는 하나의 하우징(2-1), 24개의 발광칩(2-2), 8개의 전구커버(2-3)를 포함한다. 하우징(2-1)은 구리 하우징으로 절연재료로 코팅하고, 절연재료 윗면은 전기회로 코팅층을 코팅한다. 24개의 LED발광칩(2-2)은 3개 세트로 구분하여 각각 절연재료가 도포된 하우징(2-1) 위에 설치하고 전기회로 코팅층과 상호 연결시킨다. 전기회로 코팅층은 전도성 구리페이스트다. 8개의 전구커버(3)는 실체의 투광 세라믹이고 YAG로 제조한다. 외측면은 반구형 형태로 하우징(2-1) 위에 각각 덮여있다. 모든 전구커버(2-3)는 각각 3개의 대응되는 LED발광칩(2-2)을 패킹하고 있다. 배광면(2-31)은 LED발광칩(2-2)과 대응되는 내측면에 설치하고 LED발광칩(2-2)과 결합하지 않고 하우징 상부표면에 배광부를 공동으로 형성한다. 열전도면(2-32)는 내측면의 중앙구역과 가장자리구역에 분포하며 하우징(2-1) 상부표면에 완전히 접합하여 투광 및 방열 작용을 한다. 하우징(2-1)은 非투각형 구조로 하우징(2-1) 외측면에 방열핀(2-9)를 설계하여 방열 면적을 증대시킨다. 9개의 발광 스트립(2-6)을 프레임(2-7)에 연결시켜 하나의 완전한 모듈식 LED조명장치 시스템을 구성한다. 도 9j에서 보여지는 것과 같다.
실시예8
다음은 도 9j과 도 9k을 묶어 실시예8에 대해 구체적으로 묘사한다.
본 실시예에서 말하는 LED조명기구는 LED전구라고 할 수 있다. 이 LED전구는 주로 하우징(2-1), 12개의 LED발광칩 및 열전도율이 높은 전구커버(2-3)를 포함한다. 하우징(1)는 상부표면이 곡면인 세라믹 하우징(2-1)이며 도 9i, 도 9j에서 보여지는 형태를 띈다. 하우징(2-1) 위에는 전기회로 코팅층이 코팅되어 있으며, 전기회로 코팅층은 전도성 은·팔라듐 합금페이스트다. 하우징(2-1)의 중간에 제1방열홀(2-81)을 설치하고, LED발광칩(2-2)을 하우징(2-1) 상부표면 방열홀 이외의 기타 부분에 설치하며, 전기회로 코팅층을 상호 연결시킨다. 전구커버(2-3)는 실체의 투광세라믹으로 MgAl204로 제조한다. 하우징(2-1)의 제1방열홀(2-81)과 대응되는 중간 위치에 동일한 사이즈의 제2방열홀(2-82)을 설치하여 공기를 유동시킨다. 전구커버(2-3)와 하우징(2-1)이 접촉하는 내측면은 하우징(2-1) 형태와 대응되는 곡면이다. 전구커버(2-3)는 하우징(2-1)에 직접 접촉시키고 하우징(2-1)을 덮어, LED발광유닛(2-2)과 전기회로 코팅층을 그 내부로 패킹한다. 배광면(2-31)은 LED발광칩(2-2)과 대응되는 내측면에 설치하고 LED발광칩(2-2)과 접합시키지 않아 하우징 상부표면에 배광부를 공동 형성한다. 열전도면(2-32)는 내측면의 중앙구역과 가장자리 구역에 분포하며, 하우징(2-1) 상부표면에 완전히 접합하여 투광 및 방열기능을 수행한다. 하우징(2-1)은 전체적으로 투각형 구조로 공기를 통과시킬 수 있다. 전원부(2-5)의 케이스는 하우징(2-1)과 서로 연결하지 않는다. 하우징(2-1)과 전원부(2-5)의 케이스는 나사 등의 방식으로 연결하면 각각 독립적으로 방열할 수 있다.
실시예9
다음은 도 9l와 도 9m을 묶어 제9실시예에 대해 구체적으로 묘사한다.
상기 LED조명기구는 하나의 하우징(2-1), 2~25개 LED발광칩, 하나의 전구커버(2-3) 구성을 포함한다. 하우징(2-1)은 정사각형 세라믹 하우징(2-1)이며, 하우징(2-1) 위에 회로기판(2-4)를 장착하고, LED발광칩을 회로기판(2-4)위에 설치한다. 전구커버(2-3)는 실체의 투광세라믹이다. 이 투광세라믹과 하우징(2-1)은 서로 대응하는 정방형이며 하우징(2-1) 위를 덮어 모든 LED발광칩(2-2)과 회로기판(2-4)를 그 내부에 패킹한다. 배광면(2-31)은 LED칩(2-2)과 대응하는 내측면에 설치하고 LED발광칩(2-2)과 접합시키지 않고 하우징 상부표면에 배광부를 공동 형성한다. 열전도면(2-32)은 내측면의 중앙지역과 가장자리 지역에 분포하고, 하우징(2-1) 상부표면에 완전이 접합하여 투광과 방열기능을 수행한다.
실시예10
다음은 도 9s와 도 9t을 묶어 제10실시예에 대해 구체적으로 묘사한다.
본 실시예에서 말하는 LED조명기구는 LED전구라고 할 수 있다. LED전구는 주로 하우징, 36개의 LED발광칩, 회로기판, 열전도율이 높은 전구커버와 전원부를 포함한다. 상기 하우징은 상부표면이 평면인 세라믹 하우징이다. 회로기판은 하우징 위에 설치하고, LED발광칩은 회로기판 위에 설치한다. 전구커버는 실체의 투광세라믹이다. 전구커버는 상기 하우징과 직접 접촉시키며 LED발광칩과 회로기판을 덮는다. 배광면과 상기 하우징 상부표면에 LED발광유닛의 배광부를 형성한다. 열전도면은 내측면의 중앙지역과 가장자리지역에 분포하며 상기 하우징의 상부표면에 긴밀하게 접착하여 열 유동 통로를 구성한다. 열전도면의 면적은 전체 내측면 투영면적의 10%, 40% 또는 55%를 차지한다. 하우징은 非투각형 구조이며 하우징 외측면에 방열핀이 설계되어 있다. 상기 하우징 위에 도선을 통과시킬 수 있는 전기홀을 남기고, 도선의 한 끝은 회로기판과 연결하고 다른 한 끝은 전기홀을 통과해 전원부 안의 전원에 연결시킨다. 전원부는 세라믹으로 제조하고 하우징과 전원부는 고정하여 접속시킨다. 하우징과 연결하지 않아 각각 독립적인 방열이 가능하다.
상기 제5실시예부터 제10실시예는 모두 제4실시예의 변화예 및 바람직한 예로 볼 수 있고, 제5실시예부터 제10실시예 사이는 모두 상호 변화예와 바람직한 예라고 볼 수 있다.
이상의 구체적인 실시 방법 및 실시 사례는 본 발명의 설명의 편의를 위한 것으로 본 발명을 제한하지 않는다. 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범주에서 본 업계에 익숙한 기술자가 간단하게 변형하거나 수정한 각종 내용도 모두 본 발명 특허 보호의 범위 내에 속한다.

Claims (44)

  1. 코팅식 입체구조회로의 제조방법으로 상기 방법은 다음의 과정을 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
    A. 하우징을 제공하며, 상기 하우징은 표면에 3차원 구조를 가지는 물리적 실체이다.
    B. 프로그래밍 가능한 코팅 설비, 수동 코팅 또는 두 가지를 결합한 방식을 통해 회로층을 상기 하우징의 표면에 도포한다. 상기 회로층은 금속재료의 유체와 분말 코팅층을 포함하며, 회로층의 두께는 20 μm 이상이다.
    C. 코팅된 회로층이 있는 하우징은 회로층이 건조될 때까지 100~1000℃의 고온에서 굽는다.
    D. 냉각 후 하우징을 꺼내면 상기 하우징 위에는 입체구조의 회로가 형성된다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하우징은 표면에 3차원 구조를 가지는 기둥형, 벌크형, 나팔형 또는 프리즘형과 같은 물리적 실체라는 것을 특징으로 하는 코팅식 입체구조회로 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 3차원 구조는 볼록 보드(convex plate), 오목 홈, 아치형 돌기, 내려앉은 구조 중 하나 또는 여러 개를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅식 입체구조회로 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 하우징의 구성재료는 절연재료를 지닌 금속, 고분자재료, 내열플라스틱 또는 세라믹인 것을 특징으로 하는 코팅식 입체구조회로 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 하우징은 조명기구 하우징인 것을 특징으로 하는 코팅식 입체구조회로 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 프로그래밍 가능한 코팅 설비는 이미 제도된 CAD 도면을 읽고 회로층 도형을 자동으로 제도할 수 있는 것을 특징으로 하는 코팅식 입체구조회로 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 프로그래밍 가능한 코팅설비는 마이크로컨트롤러프로그래밍을 통해 회로층 도형을 직접 제도할 수 있는 것을 특징으로 하는 코팅식 입체구조회로 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 프로그래밍 가능한 코팅설비는 디스펜서인 것을 특징으로 하는 코팅식 입체구조회로 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 디스펜서는 주입기를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 코팅식 입체구조회로 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 주입기는 X, Y, Z 세 방향의 자유도를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 코팅식 입체구조회로 제조방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 주입기는 X, Y, Z 세 가지 차원이 결합된 경로상에서 평활(平滑)하게 이동하는 것을 특징으로 하는 코팅식 입체구조회로 제조방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 회로층은 금속페이스트인 것을 특징으로 하는 코팅식 입체구조회로 제조방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 냉각방법은 햇볕에 건조하는 방법, 바람에 건조하는 방법 또는 기계 냉각을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅식 입체구조회로 제조방법.
  14. 전구, 발광칩, 조명기구 하우징 및 전등 소켓을 포함하는 회로기판이 없는 LED 조명. 상기 조명기구 하우징은 입체구조의 회로를 가지고 있으며, 상기 입체구조회로는 코팅공정으로 조명기구 하우징 표면에 코팅된 회로층이고, 상기 회로층의 두께는 전구의 전기공학적 기준을 만족한다.
  15. 제14항에 있어서, 조명기구 하우징은 표면에 3차원구조를 가진 나팔형 세라믹 하우징이라는 것을 특징으로 하는 회로기판을 가지지 않는 LED 전구.
  16. 제14항에 있어서, 상기 3차원 구조가 볼록 보드, 아치형 돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로기판을 가지지 않는 LED 전구.
  17. 제14항에 있어서, 발광칩은 조명기구의 하우징에 본딩(bonding)한다는 것을 그 특징으로 하는 회로기판을 가지지 않는 LED 전구.
  18. 제14항에 있어서, 발광칩은 전극핀과 회로층이 접촉하는 것을 특징으로 하는 회로기판을 가지지 않는 전구.
  19. 제14항에 있어서, 상기 코팅 공정은 프로그래밍 가능한 코팅설비, 수동 코팅 또는 두 가지를 결합한 방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 회로기판을 가지지 않는 LED 전구.
  20. 제14항에 있어서, 상기 회로층은 전도 실버페이스트로 제조되는 것을 특징으로 하는 회로기판을 가지지 않는 LED 전구.
  21. 제14항에 있어서, 상기 전기공학적 기준은 회로층이 수용할 수 있는 최고전압 및 통과 가능한 최대 전류를 의미하는 것을 특징으로 하는 회로기판을 가지지 않는 LED 전구.
  22. 제21항에 있어서, 상기 회로층의 두께가 20μm 이상인 것을 특징으로 하는 회로기판을 가지지 않는 LED 전구.
  23. 베이스기판, 전자컴포넌트와 케이스를 포함하는 회로기판을 가지지 않은 전자부품. 상기 베이스기판은 입체구조회로가 있으며, 여기서 말하는 입체구조회로는 코팅공정을 통해 베이스기판 표면에 코팅한 회로층을 말한다. 또한 여기서 말하는 회로층의 두께는 전자부품의 전기공학적 기준을 만족한다.
  24. 제23항에 있어서, 상기 베이스기판은 표면에 3차원구조의 사각형 세라믹 베이스기판인 것을 특징으로 하는 회로기판을 가지지 않는 전자부품.
  25. 제24항에 있어서, 상기 3차원구조은 볼록 보드, 오목홈, 아래방향 아치형구조를 포함한다는 것을 특징으로 하는 회로기판을 가지지 않는 전자부품.
  26. 제23항에 있어서, 상기 전자컴포넌트를 베이스기판에 본딩(bonding)하는 것을 특징으로 하는 회로기판을 가지지 않는 전자부품.
  27. 제23에 있어서, 상기 전자컴포넌트는 전극핀이 회로층과 접촉하는 것을 특징으로 하는 회로기판을 가지지 않는 전자부품.
  28. 제23항에 있어서, 상기 전기공학적 기준은 회로층이 수용할 수 있는 최고 전압 및 통과 가능한 최대전류를 의미한다는 것을 특징으로 하는 회로기판을 가지지 않는 전자부품.
  29. 제28항에 있어서, 상기 회로층의 두께가 20μm 이상인 것을 특징으로 하는 회로기판을 가지지 않는 전자부품.
  30. 하우징, LED발광유닛, 전구커버를 포함하고 아래의 특징을 가지는 LED 조명기구.
    LED발광유닛은 하우징의 상부표면에 설치하고, 전구커버와 하우징을 직접 접촉시켜 LED발광유닛을 덮어씌운다; 상기 LED발광유닛은 여러 개의 LED 발광칩과 전기회로 코팅층을 포함하며 전기회로 코팅층은 상기 하우징 상부표면에 직접 코팅하고, LED발광칩은 직접 상기 하우징 상부표면에 설치하고 LED발광칩의 전극핀과 전기회로 코팅층을 전기로 연결한다;
    상기 전구커버는 외측면과 내측면을 포함한다. 외측면은 빛의 방출면이고, 내측면은 배광면과 열전도면을 포함한다. 상기 배광면은 내측면의 LED발광칩과 대응되는 내측면 지점에 설치하고, 배광면과 LED발광칩 사이에는 간격을 두어 하우징 상부표면과 공동으로 배광부를 형성한다. 상기 열전도면은 내측면의 하우징 상부에 장착한 LED발광칩 이외의 부분이나 전체 상부표면에 대응하는 내측면 구역에 설치하고, 하우징과 밀접하게 접합한다. 열전도면은 최소한 내측면의 중앙 지점과 가장자리 지점에 분포한다.
  31. 제30항에 있어서, 상기 전구커버는 내측면이 배광면과 열전도면으로만 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 조명기구.
  32. 제30항에 있어서, 중앙 부분의 면적이 전체 내측면의 투영면적의 10~55%를 차지하는 것을 특징으로 하는 LED 조명기구.
  33. 제30항에 있어서, 상기 전구커버는 투광 세라믹 또는 유리로 제조하는 것을 특징으로 하는 LED 조명기구.
  34. 제33항에 있어서, 투광 세라믹은 PLZT, CaF2, Y2O3, YAG, 다결정AION및 MgAl2O4중의 한 종류 또는 다중 조합에서 선택된 재료 중 최소 한 가지 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명기구.
  35. 제30항에 있어서, 상기 전기회로 코팅층은 금속재료를 포함한 유체 및 분말 코팅층을 포함하며, 상기 전기회로 코팅층의 회로층 두께는 20μm 이상인 것을 특징으로 하는 LED 조명기구.
  36. 제35항에 있어서, 상기 전기회로 코팅층의 금속재료는 몰리브덴, 망간. 텅스텐, 은, 금, 백금, 은·팔라듐 합금, 구리, 알루미늄, 주석 중 적어도 한 가지 또는 여러 가지의 조합에서 선택하는 것을 특징으로 하는 LED 조명기구.
  37. 제30항에 있어서, 상기 하우징의 상부표면은 평면, 곡면 또는 여러 가지 평면의 결합형태인 것을 특징으로 하는 LED 조명기구.
  38. 제30항에 있어서, 상기 전구커버의 외측면은 배광의 필요에 따라 특정 곡선형태로 제조하고, 하우징과 접촉하는 내측면은 하우징 상부표면의 형태와 대응하는 곡면 형태를 취하는 것을 특징으로 하는 LED 조명기구.
  39. 제30항에 있어서, 하우징에 제1 방열홀을 설치하는 것을 특징으로 하는 LED 조명기구.
  40. 제39항에 있어서, 전구커버에 제2방열홀이 설치되어 있고, 그 중 제2방열홀과 제1방열홀은 대응되어 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 조명기구.
  41. 제30항에 있어서, 상기 하우징은 절연층이 코팅된 금속 하우징 또는 절연재료로 제조된 하우징인 것을 특징으로 하는 LED 조명기구.
  42. 제39항에 있어서, 상기 하우징은 투각형 구조로, 하우징 위에 설치된 제1방열홀이 하우징의 측면을 통하여 외부공기가 통하는 것을 특징으로 하는 LED 조명기구.
  43. 제30항에 있어서, 상기 하우징은 비(非)투각형 구조로, 하우징의 외측면에 방열핀을 설치한 것을 특징으로 하는 LED 조명기구.
  44. 제30항에 있어서, 상기 LED조명장치는 전원부를 포함하며, 그 중 전원부의 케이스와 하우징은 서로 연결되어 있지 않는, 즉 전원부의 통로와 하우징이 서로 떨어져 있으며; 전원부 케이스와 하우징은 포트, 커넥터, 나사 등의 방식을 통해 서로 연결되어, 각각 독립적으로 방열할 수 있는 것을 특징으로 하는 LED 조명기구.
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