KR20170034650A - Led 조명용 인쇄회로기판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 면조명을 위한 LED 조명에 전기를 공급하기 위한 인쇄회로기판 (PCB: Printed Circuit Board)에 관한 것으로서, 하나 이상의 전원공급부 및 하나 이상의 접지부를 구비한 제1 기판과, 복수개의 조명용 LED가 실장되며, 상기 LED 들을 직렬로 연결하는 제1 도선라인과, 상기 복수개의 조명용 LED들 중 최외곽의 LED와 연결되는 제2 도선라인이 구비되는 하나 이상의 제2 기판과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 물리적으로 결합시키고, 상기 제1 도선라인의 일단부를 상기 전원공급부에 전기적으로 접속시키며, 상기 제2 도선의 일단부를 상기 접지부에 접속시키는 커넥터를 포함하는 LED 조명용 인쇄회로기판을 제공한다.

Description

LED 조명용 인쇄회로기판 {PRINTED CICUIT BOARD FOR LED ILLUMINATION}

본 발명은 발광다이오드(LED: Light Emitting Diode)를 이용한 LED 조명에 전기를 공급하기 위한 인쇄회로기판 (PCB: Printed Circuit Board)에 관한 것이다.

발광다이오드(이하, LED라 함)는 전압을 인가하면 자체 발광하는 소자로서, 수명이 길고, 소비전력이 낮으며, 반응시간이 매우 빠른 장점이 있다. 또한, 깜빡임이 없고, 형광등에 이용되는 형광 유해물질이 없을 뿐만 아니라 자외선을 방출하지 않는다. LED는 저전력 특징을 이용한 표시광, 디스플레이의 백라이트, 조명기구의 광원 등으로 사용되고 있다. 특히 조명으로 이용되는 경우 충분한 조도를 얻으면서도 적은 전력을 이용하게 되므로, 친환경 조명기구로서 많이 이용되고 있다.

LED를 이용한 조명은 전기회로를 형성하는 인쇄회로기판과, 인쇄회로기판에 전원을 공급하는 전원공급부와, 인쇄회로기판의 전원(Vcc)이 인가되는 전원공급부에서 연장되며 인쇄회로기판 상에 인쇄된 전원공급라인과, 전원공급라인과 분리되어 형성되어 접지부와 연결되도록 인쇄회로기판 상에 인쇄된 접지라인과, 전원공급라인상에서 직렬로 장착되는 복수개의 LED를 포함한다. LED 중 마지막 LED의 캐소드는 접지라인에 연결되면서 전원공급라인과 접지라인이 접속되는 회로가 형성된다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 LED 조명용 인쇄회로기판은 평면에 일정 간격으로 LED(40)를 배치하기 위해서 사각형의 인쇄회로기판에서 세로기판(10)과 복수개의 평행한 가로기판(20)이 분기되는 형상으로 절개하여 이용한다. (도 2와 같이 통상 사각의 인쇄회로기판은 얻갈리는 가로기판들을 이용하여 두 개의 LED 기판을 제작할 수 있다.) 세로기판(10)에 전원전극과 접지전극이 형성되고 가로 전극에는 서로 고립된 전원공급라인(30)과 접지라인(60)이 형성된다. 전원공급라인(30) 상에 LED(40)의 캐소드(cathode) 및 애노드(anode)의 두 전극이 접속되어 직렬로 배치되고, 가로기판(20)의 최외곽의 LED(40)의 애노드는 전원공급라인(30)에 캐소드는 접지라인(60)에 연결된다.

전원공급라인(30)에는 전원공급부(50)가 구비되어 전압(Vcc)가 인가되며, 접지라인(60)은 접지되어 전위를 0으로 만든다. 접지를 위해서 접지라인(60)은 모든 가로기판(20)의 모든 최외곽 LED(40)와 접촉할 수 있도록 프린트 된다. 따라서, 도 2와 같이, 접지라인(60)의 길이가 매우 길며, 각 가로기판(20)은 전원공급부(50)와 전원공급라인(30) 및 접지라인(60)에 의해 서로 병렬로 연결된다.

전술한 바와 같이 접지라인(60)이 형성되는 경우 접지라인이 모든 가로기판을 거쳐 접지되므로 접지라인(60)의 자체저항이 증대되고 각 가로기판(20)의 접지라인(60)이 연속적으로 연결되므로 각 가로기판(20)의 LED(40)에 작용하는 전류가 일정하지 않을 수 있어서 LED 조명의 균제도가 떨어질 수 있는 문제점이 있다. 또한, 접지라인(60)은 가로기판(20) 상에 도전체 금속을 프린트 해서 형성되므로 접지라인(60)을 이루는 도전체 재료의 소모가 큰 문제점이 있다.

또한, 세로기판(10) 및 가로기판(20)이 일체로 성형되므로 규격을 변경하거나, 조명의 형상을 변경하기가 어렵고 생산/제조시 또는 유지/보수시 PCB의 불량이 발생하면 전체 기판을 교체하여야 하므로 불량 발생시 대응 공정이 복잡하고 비용이 현저히 증가하는 문제점이 있다

등록특허 제10-1033008호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 가로기판의 접지를 개별적으로 수행함으로써, 각 가로기판의 LED에 인가되는 전류를 일정하게 할 수 있고, 접지라인의 길이를 최소화하여 LED 조명의 균제도를 향상시킬 수 있는 LED 조명용 인쇄회로기판을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 가로기판을 세로기판에 커넥터를 이용하여 조립하기 때문에, 세로기판및/또는 가로기판의 크기 및 형상 변화를 통해 규격 및 형상을 다양하게 변경할 수 있으며, 생산/제조시 또는 유지/보수시 기판의 불량이 발생한 경우 불량 부분만 교체가 가능한 인쇄회로기판을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 하나 이상의 전원공급부 및 하나 이상의 접지부를 구비한 제1 기판과, 복수개의 조명용 LED가 실장되며, 상기 LED 들을 직렬로 연결하는 제1 도선라인과, 상기 복수개의 조명용 LED들 중 최외곽의 LED와 연결되는 제2 도선라인이 구비되는 하나 이상의 제2 기판과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 물리적으로 결합시키고, 상기 제1 도선라인의 일단부를 상기 전원공급부에 전기적으로 접속시키며, 상기 제2 도선라인의 일단부를 상기 접지부에 접속시키는 커넥터를 포함하는 LED 조명용 인쇄회로기판을 제공한다.

상기 커넥터는 제1 단자 및 제2 단자를 구비하고, 상기 제1 단자는 상기 전원공급부와 상기 제1 도선라인을 전기적으로 접속하고, 상기 제2 단자는 상기 제2 도선라인과 상기 접지부를 전기적으로 접속할 수 있다.

상기 제1 도선라인 및 제2 도선라인의 일단부는 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자와의 접속부가 돌출되어 수단자를 이루고, 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자는 상기 제1 도선라인 및 제2 도선라인의 상기 수단자를 각각 수용하는 소켓형 암단자를 이루는 것이 바람직하다.

상기 제2 기판은 상기 제2 도선라인과 상기 최외곽 LED를 전기적으로 접속하는 접속라인을 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 제1 도선라인은 복수개의 세그먼트로 이루어지고, 각 세그먼트는 상기 LED에 의해 연결되는 것이 바람직하다.

상기 전원공급부 및 상기 접지부는 상기 제2 기판의 개수만큼 제1 기판에 구비되며, 상기 제2 기판은 둘 이상이 상기 제1 기판의 양측에서 조립될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 커넥터를 이용하여 가로기판과 세로기판을 접속시키므로 각 가로기판은 다른 가로기판에 독립적으로 연결될 수 있어서, 각 가로기판에 일정한 전압/전류가 인가되면, 개별 가로기판에는 직류전계가 흐르고 접지라인의 길이가 짧아 자체저항이 줄어들기 때문에 각 LED에 공급되는 전류가 비교적 일정할 수 있어서 조명의 균제도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 짧아진 접지라인에 의해 제조원가를 최소화 할 수 있으며, 세로 기판 및/또는 가로기판의 길이를 변경하여 규격 및 형상을 다양하게 변경할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 세로기판과 가로기판 복수개가 조립되어 형성되므로 일부에 불량이 발생한 경우 불량 발생 기판 만을 교체하면 되고 전체 인쇄회로기판을 교체할 필요는 없으므로 불량 대응 공정이 줄어들고 비용이 현저히 줄어들 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 엘이디 조명용 인쇄회로기판의 일 예를 도시한 도면,
도 2는 종래기술에 따른 엘이디 조명용 인쇄회로기판의 접지라인을 개략적으로 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 엘이디 조명용 인쇄회로기판의 세로기판과 가로기판이 조립된 상태를 도시한 도면,
도 4는 도 3의 세로기판과 커넥터를 도시한 도면,
도 5는 도 3의 가로기판을 도시한 도면,
도 6는 본 발명에 따른 엘이디 조명용 인쇄회로기판의 세로기판과 가로기판의 접속부를 확대도시한 도면
도 7는 도 4를 개략적으로 도시한 회로도,
도 8은 본 발명에 따른 엘이디 조명용 인쇄회로기판의 가로기판의 제2 단부를 확대도시한 도면, 그리고
도 9는 도 8을 개략적으로 도시한 회로도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별이 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미 한다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 복수개의 전원공급부(150) 및 접지부(GND)가 구비된 제1 기판인 세로기판(110)과, 전원공급라인(130)과 이에 평행한 접지라인(160)이 형성된 제2 기판인 가로기판(120)과, 전원공급라인(130)에 의해 직렬로 접속하며 배열되는 복수개의 LED(140)와, 세로기판(110)의 전원공급부(150) 및 접지부(GND)에 각각 접속하는 캐소드 및 애노드를 구비하며 가로기판(120)을 세로기판(110)에 결합시키는 복수개의 커넥터(170)를 포함한다.

이 명세서에서, 가로기판의 요소들에 있어서 가로기판(120)과 세로기판(110)이 접속되는 부분을 제1 단부라 하고 가로기판(120)의 반대측 단부를 제2 단부라고 한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 전원공급라인(130)의 제1 단부(131)도 커넥터(170)측으로 돌출되어 커넥터(170)에 접속되고, 접지라인(160)의 제1 단부(161)는 커넥터(170)측으로 돌출되어 커넥터(170)에 접속된다.

전원공급라인(130)은 점선 형태로 가로기판(120)에 프린트되며, 이들 사이는 LED(140)가 전기적으로 연결하여 직렬연결된다. 즉, 전원공급라인(130)의 각 세그먼트에서 제1 단부측은 LED(140)의 캐소드와 연결되고 제2 단부측은 LED(140)의 애노드와 연결된다. 최외곽 LED(141)는 전원공급라인(130)과 접지라인(160)을 전기적으로 접속한다.

도 6은 도 3의 A부분을 확대한 것이고 도 7은 이를 개략적으로 도시한 것으로서, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 세로기판(110)과 가로기판(120)이 조립될 때, 커넥터(170)에 의해 연결되는데, 커넥터(170)에는 전원공급부(150)와 접속된 제1 단자(172) 및 접지부(GND)에 접속된 제2 단자(174)가 구비된다. 전술한 전원공급라인(130)의 제1 단부(131)는 돌출되어 제1 단자(172)에 접속하고, 접지라인(160)의 제1 단부(161)는 돌출되어 제2 단자(172)에 접속한다.

도 8은 도 3의 B부분을 확대도시한 것이고, 도 9는 이를 개략적으로 도시한도 8 것으로서, 및 도 9에 도시된 바와 같이, 전원공급라인(130)의 제2 단부는 최외곽 LED(141)의 애노드와 접속되고, 최외곽 LED(141)의 캐소드와 접지라인(160)의 제2 단부(162)는 접속라인(132)에 의해 전기적으로 접속된다. 따라서, 최외곽(LED)의 캐소드에서 접지되어 전위가 0이 된다.

전술한 회로구성에 의해 전원공급부(150)에서 공급된 전계가 제1 단자(172), 전원공급라인(130)의 제1 단부(131), 전원공급라인(130)의 각 세그먼트 및 각 LED(140), 최외곽 LED(141) 및 접속라인(132)을 따라 직류전류가 흐르게 되고, 접속라인(132)은 차례로 접속된 접지라인(160)의 제2 단부(162), 접지라인(160), 접지라인(160)의 제1 단부(161) 및 제2 단자(174)를 통해 접지부(GND)와 접속되어 접지된다.

전원공급부(150) 및 접지부(GND)는 상기 가로기판(120)의 개수만큼 세로기판(110)에 구비되며, 도 3에서 세로기판(110) 일측으로 복수개의 가로기판(120)이 조립된 실시예를 도시하였으나, 이에 한정되는 것이 아니고, 둘 이상의 가로기판(120)이 세로기판(110)의 양측에서 조립되는 등 형상 및 규격을 다양하게 변형할 수 있다.

가로라인(120)은 세로라인(110)에 복수개가 연결될 수 있고, 가로라인(120)을 세로라인(110) 양측에 연결하거나 세로축 변경 또는 가로축 변경을 통해 전체 LED 인쇄회로기판의 형상 및 사이즈의 변경이 용이하여 다양한 조명을 제조할 수 있으며, 불량 발생시 불량 부분만의 교체만으로 대응할 수 있으므로 생산성이 증대되고, 생산/제조 및 유지/보수 비용을 절감할 수 있다.

또한, 각 가로기판이 개별적으로 접지되므로 접지라인(160)의 길이가 종래의 형태에 비해 절반 이하로 줄어들 수 있어서, 기판의 재료 및 접지라인 도체 재료의 소모를 현저히 줄일 수 있다. 또한, 각 가로기판(120)의 LED(140)에 일정한 전원이 공급되고 종래기술보다 적은 길이로 흐르므로 라인 자체의 자체저항이 감소될 수 있으므로 각 LED에 일정한 전류를 공급할 수 있어서, LED 조명의 조도 및 균제도를 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

110: 세로기판 120: 가로기판
130: 접원공급라인 132: 접속라인
140: LED 141: 최외곽 LED
150: 전원공급부 160: 접지라인
170: 커넥터 172: 제1 단자
174: 제2 단자 GND: 접지

Claims (7)

1. 하나 이상의 전원공급부 및 하나 이상의 접지부를 구비한 제1 기판과,
   복수개의 조명용 LED가 실장되며, 상기 LED 들을 직렬로 연결하는 제1 도선라인과, 상기 복수개의 조명용 LED들 중 최외곽의 LED와 연결되는 제2 도선라인이 구비되는 하나 이상의 제2 기판과,
   상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 물리적으로 결합시키고, 상기 제1 도선라인의 일단부를 상기 전원공급부에 전기적으로 접속시키며, 상기 제2 도선라인의 일단부를 상기 접지부에 접속시키는 커넥터
   를 포함하는 LED 조명용 인쇄회로기판.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 커넥터는 제1 단자 및 제2 단자를 구비하고,
   상기 제1 단자는 상기 전원공급부와 상기 제1 도선라인을 전기적으로 접속하고,
   상기 제2 단자는 상기 제2 도선라인과 상기 접지부를 전기적으로 접속하는
   LED 조명용 인쇄회로기판.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제1 도선라인 및 제2 도선라인의 일단부는 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자와의 접속부가 돌출되어 수단자를 이루고,
   상기 제1 단자 및 상기 제2 단자는 상기 제1 도선라인 및 제2 도선라인의 상기 수단자를 각각 수용하는 소켓형 암단자를 이루는
   LED 조명용 인쇄회로기판.
   
4. 청구항3에 있어서,
   상기 제2 기판은 상기 제2 도선라인과 상기 최외곽 LED를 전기적으로 접속하는 접속라인을 더 구비하는
   LED 조명용 인쇄회로기판.
   
5. 청구항4에 있어서,
   상기 제1 도선라인은 복수개의 세그먼트로 이루어지고, 각 세그먼트는 상기 LED에 의해 연결되는 LED 조명용 인쇄회로기판.
   
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 전원공급부 및 상기 접지부는 상기 제2 기판의 개수만큼 제1 기판에 구비되는 LED 조명용 인쇄회로기판.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 제2 기판은 둘 이상이 상기 제1 기판의 양측에서 조립되는 LED 조명용 인쇄회로기판.
   

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