KR20180137373A - Led 어레이 띠상 보드 및 그것을 갖는 엣지 led 면상 발광 조명 장치 - Google Patents

Led 어레이 띠상 보드 및 그것을 갖는 엣지 led 면상 발광 조명 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 엣지 LED 면상 발광 조명 장치용 LED 어레이 띠상 보드는, 띠상의 기판에 LED 배선 패턴과 함께 LED보호칩 배선 패턴을 상기 LED 배선 패턴과 전기적으로 절연되게 형성하고, 상기 LED배선 패턴에는 LED를 실장하고, 상기 LED보회칩 배선 패턴에는 상기 LED보다 두께가 더 두꺼운 LED보호칩를 실장하여 LED보호칩이 기판상에서 LED보다 더 돌출되게 한 것을 특징으로 한다.

Description

LED 어레이 띠상 보드 및 그것을 갖는 엣지 LED 면상 발광 조명 장치{LED ARRAY BAND BOARD AND EDGE LED PLANAR LUMINESCENT LAMP}
본 발명은 LED 어레이 띠상 보드 및 그것을 갖는 엣지 LED 면상 발광 조명 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 테두리에 띠상의 LED 어레이 띠상 보드을 수용하여 광을 수평 방향으로 조사하게 하고 내부에는 LED에서 조사된 광을 전달, 반사 및 확산할 수 있는 평판형의 도광판 및 확산판를 마련하여 빛이 도광판을 따라 전파된 후 확산판을 통해 면상으로 조명 방향을 향하게 한 LED 어레이 띠상 보드 및 그것을 갖는 엣지 LED 면상 발광 조명 장치에 관한 것이다.
평판형 면 발광 LED 조명장치가 한국등록특허 제10-1221196호, 한국등록특허 제10-1340053호 등에 의하여 알려져 있다.
이들 평판형 면 발광 LED 조명장치는 4각 틀을 형성하는 프레임(본 발명에서는 이를 '엣지프레임'이라고 함) 내부 LED를 띠상으로 배열한 LED 보드을 내장하고, 프레임 내측면에는 광확산판, 도광판, 반사판 및 알루미늄 프레이트(방열판)를 삽입할 수 있는 홈을 형성하고, 이들을 차례로 적층한 후 홈에 삽입하여 측면에서 조사되는 빛이 광확산판을 통해 외부에 평판형으로 면 발광하게 한다. 여기에서, 도광판은 LED 광을 수평 방향으로 전파하고, 반사판은 도광판을 따라 수평 방향으로 전파된 광을 광확산판 방향으로 반사하며, 광확산판은 도광판 하부에서 광을 산란시켜 외부에 확산한다. 알루미늄 프레이트(방열판)은 전원장치에서 발생하는 열과, LED에서 발생하는 열을 공기 중으로 방사하여 조명장치를 냉각한다. LED 어레이 띠상 보드는 띠상의 기판 일면에 배선 패턴을 형성하고 LED을 기판의 배선 패턴을 따라 나란히 1열 또는 2열로 마우트(mount)한 것이다.
한국등록특허 제10-1221196호에 개시된 바와 같이, 통상 프레임은 LED 기판에서 발생하는 열의 방출을 위해 알루미늄 압출 소재를 사용하고, 4개의 프레임 내측면에 홈을 형성하여 광확산판, 도광판, 반사판 및 알루미늄 프레이트(방열판)을 적층 삽입한 후 4개의 프레임을 코너연결구에 의하여 연결한다. 따라서, 광확산판, 도광판, 반사판 및 알루미늄 프레이트(방열판)은 홈 내부에 삽입된 후 따로 고정되지 않는다. 뿐만 아니라 반사판이 종이 재질이기 때문에 중심부에 배치된 도광판은 어떤 방법으로도 견고하게 고정되기도 어렵다. 그 결과, 평판형 면 발광 LED 조명장치를 제조하는 과정이나, 완성 후 보관, 운반 및 설치하는 과정에서 엣지 방향의 충격이 가해지면 특히 홈의 중심부에 배치되고 가장 두꺼운 도광판이 LED 어레이 띠상 보드의 LED들과 직접 부딪히거나 충격을 가하여 LED가 깨지는 문제점이 있다.
또한, LED 어레이 보드는 기판상에 도체 배선 패턴을 인쇄하고 LED 칩 실장 부분과 전원선 접점을 제외한 나머지 부분을 모두 절연도료에 의하여 코팅하지만, LED 칩의 실장 후에도 도체 배선 패턴의 일부와 전원선의 접점은 노출될 수 있기 때문에, 공기 중의 수분이 응축될 경우 알루미늄 소재의 프레임과 LED 단자 또는 방열판(알루미늄 프레이트)과 LED 단자 간의 누전이나 LED 단자들간의 단락이 발생하여 고장의 원인이 된다.
상기 한국등록특허 제10-1340053호 발명은, 도광판에 의한 충격으로 LED가 깨지는 문제점과, 알루미늄 소재의 프레임과 LED 단자 또는 방열판(알루미늄 프레이트)과 LED 단자 간의 누전이나 LED 단자들간의 단락에 따른 문제점을 인식하여, 그 해결방법으로, PCB 기판(LED 어레이 띠상 보드)과 도광판 사이에서 PCB 기판을 감싸면서 집광 렌즈로 작동하는 절연렌즈부를 구비한 평판 조명 구조를 개시하고 있다.
그러나, LED 투광 방향에 마련한 절연렌즈부가 합성수지재인 경우, 도광판에 의한 충격이 가해질 경우, 절연렌즈부가 LED측으로 밀리면서 LED를 충격하여 LED가 깨지는 문제점이 있고, 절연렌즈부가 유리인 경우 절연렌즈부가 깨지면서, LED를 손상시키는 문제점이 있다. 또한, 절연렌즈부가 LED와 도광판 사이의 빛 감쇄물로 작용하고, 직진성이 있는 LED광 투과 각을 더욱 협소하게 하여 광확산부 방향으로의 반사광 량을 현저하게 줄이는 단점이 있다. 뿐만 아니라, 절연렌즈부가 합성수지인 경우 LED의 광이 도광판이 아닌 절연렌즈부에 직접 집중 조사되기 때문에 조명 장치 점등시마다 절연렌즈부가 열팽창하여 LED를 손상시키는 단점도 있다.
1)한국등록특허 제10-1221196호(등록일자 : 2013. 01. 04) 2)한국등록특허 제10-1340053호(등록일자 : 2013. 12. 04)
본 발명은 LED 어레이 띠상 보드 및 그것을 갖는 엣지 LED 면상 발광 조명 장치가 갖는 상술한 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 도광판에 의한 충격으로 LED칩(이하, 단순히 LED라고 함)이 깨지거나 손상되는 것을 원척적으로 방지할 수 있는 LED 어레이 띠상 보드 및 그것을 갖는 엣지 LED 면상 발광 조명 장치를 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 과제는, 띠상의 기판에 LED 배선 패턴과 함께 LED보호칩 배선 패턴을 상기 LED 배선 패턴과 전기적으로 절연되게 형성하고, 상기 LED배선 패턴에는 LED를 실장하고, 상기 LED보회칩 배선 패턴에는 상기 LED보다 두께가 더 두꺼운 LED보호칩를 실장하여 LED보호칩이 기판상에서 LED보다 더 돌출되게 함으로써 해결할 수 있다.
상기 LED보호칩으로 칩비드 또는 세라믹칩콘덴서를 선택할 경우, LED 보드에 LED칩을 SMT(Surface Mounter Technology)로 마운팅할 때 동시에 마운팅할 수 있으므로 빠른 공정에 의하여 실장할 수 있다.
상술한 본 발명의 과제는, 내부에 하부로부터 차례로 광확산판, 도광판, 반사지 및 방열판을 수용할 수 있게 사각형으로 조립된 네개의 엣지프레임과, 상기 엣지프레임 가운데 적어도 1개의 엣지프레임 내에 설치된 띠상의 LED 어레이 띠상 보드을 포함하는 엣지 LED 면상 발광 조명 장치에 있어서, 상기 엣지프레임과 상기 방열판은 알루미늄으로 성형하고, 상기 각 엣지프레임은 절연소재로 성형한 코너연결구에 의하여 조립하고, 상기 LED 어레이 띠상 보드는, LED 어레이 띠상 보드 전체를 감싸면서 LED 투광 방향에만 개구가 형성된 절연채널 내에 수용하여 상기 엣지프레임 내에 설치하고, 상기 도광판은 상기 엣지프레임 내에서 상기 절연채널의 개구를 통해 노출된 상기 LED 어레이 띠상 보드에 밀착시키되, 상기 LED 어레이 띠상 보드는 띠상의 기판에 LED 배선 패턴과 함께 LED보호칩 배선 패턴을 LED 배선 패턴과 전기적으로 절연되게 형성하고, 상기 LED배선 패턴에는 LED를 실장하고, 상기 LED보호칩 배선 패턴에는 상기 LED보다 두께가 더 두꺼운 LED보호칩를 실장하여 LED보호칩이 기판상에서 LED보다 더 돌출되게 하여, 상기 도광판이 상기 LED보호칩에 밀착되게 함으로써 달성할 수도 있다.
상술한 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 띠상의 기판 상에 LED칩보다 더 높은 두께의 LED보호칩을 배치함으로써, LED 띠상 보드에 도광판이 부딪히거나 충돌하여도 LED칩과 도광판간의 직접적인 접촉이 LED보호칩에 의하여 차단되므로 도광판에 의한 충격으로 LED가 깨지거나 손상되는 것을 원척적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따라 LED 배선 패턴 및 LED보호침 배선 패턴을 인쇄한 띠상 기판에 대한 사시도 및 부분확대도이다.
도 2는 도 1에서 LED 배선 패턴과 LED보호칩 배선 패턴 가운데 LED와 LED보호칩이 실장되는 부부만 노출시키고 나머지 부분에 대해 절연 인쇄층을 형성한 띠상 기판에 대한 사시도 및 부분확대도이다.
도 3은 본 발명에 따른 LED 어레이 띠상 보드를 설치한 엣지 LED 면상 발광 조명 장치를 상방(천장부착 방향)에서 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3에서, LED 어레이 띠상 보드 미설치 엣지프레임을 제거하여 LED 어레이 띠상 보드이 설치된 엣지프레임의 단부를 보여주는 부분분해사시도이다.
도 5는 엣지프레임과 절연채널과 LED 어레이 띠상 보드을, 전원장치 출력인출선과 LED 어레이 띠상 보드의 접점이 있는 방향에서 분해한 후 도시한 부분분해사시도이다.
도 6은 도 5에서, 2개의 엣지프레임에 LED 어레이 띠상 보드를 절연채널에 수용하여 설치한 경우를 보여주는 부분분해사시도이다.
도 7은 엣지프레임으로부터 절연채널에 수용된 LED 어레이 띠상 보드를 완전히 분리하여 도시한 분해사시도이다.
도 8은 엣지프레임으로부터 절연채널에 수용된 LED 어레이 띠상 보드를 인출하여 도시한 분해사시도이다.
도 9는 도 7에서, 전원장치 출력인출선과 LED 어레이 띠상 보드의 접점 주위를 열수축 튜브로 감싼 상태를 보여주는 부분분해사시도이다.
도 10은 LED 어레이 띠상 보드에 실장된 LED 및 LED보호칩과, 절연채널과, 방열판과, 반사지와, 도광판과, 광확산판의 관계를 보여주는 단면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 엣지 LED 면상 발광 조명 장치의 발광면이 상방을 향하도록 배치하고 도시한 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 LED 어레이 띠상 보드 및 그것을 갖는 엣지 LED 면상 발광 조명 장치의 구체적인 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 띠상의 기판(14)에 LED 배선 패턴(35)과 함께 LED보호칩 배선 패턴(37)을 상기 LED 배선 패턴과 전기적으로 절연되게 형성한다. 도 2에 도시된 바와 같이, LED 배선 패턴(35)과 LED보호칩 배선 패턴(37) 위에 절연인쇄층(39)을 형성하여, LED 단자와 LED보호칩 단자가 솔더링(soldering) 될 영역만 노출 되게 한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 LED배선 패턴(35)에는 LED(17)를 실장하고, 상기 LED보회칩 배선 패턴(37)에는 상기 LED(17)보다 두께가 더 두꺼운 LED보호칩(25)를 실장하여 LED보호칩(25)이 기판(14)상에서 LED(17)보다 더 높이 방향으로 돌출되게 한다. 상기 LED보호칩 배선 패턴(37) 및 이에 실장되는 LED보호칩(25)의 갯수는 LED 배선패턴(35) 및 이에 실장되는 LED의 갯수에 비하여 1/5 ~ 1/30개로 하는 것이 바람직 하다. 이때, 상기 LED보호칩(14)은 칩비드 또는 세라믹칩콘덴서 가운데 선택하면, LED를 SMT(Surface Mounter Technology)로 마운팅할 때 LED보호칩(14)을 함께 마운팅할 수 있기 때문에 빠른 공정으로 LED보호칩(25)을 실장할 수 있다.
이러한 구성에 의하여, LED 어레이 띠상 보드의 LED 실장측에 LED보호칩(14)이 다수의 LED들을 사이에 두고 LED들보다 돌출하여 실장되어 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 이렇게 돌출된 LED보호칩(14)은 도광판(11)이 LED(17) 표면에 직접 접촉하는 것을 원천적으로 차단한다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 엣지 LED 면상 발광 조명 장치는, 내부에 하부로부터 차례로 광확산판(13), 도광판(11), 반사지(9) 및 방열판(7)을 수용할 수 있게 사각형으로 조립된 네개의 엣지프레임(1a,1b,1c,1d)과, 상기 엣지프레임(1a,1b,1c,1d) 가운데 적어도 1개의 엣지프레임(1a) 내에 설치된 띠상의 LED 어레이 띠상 보드(15)을 포함한다. 상기 엣지프레임(1a,1b,1c,1d)과 상기 방열판(7)은 알루미늄으로 성형한다. 상기 각 엣지프레임(1a,1b,1c,1d)은 절연소재로 성형한 코너연결구(3)에 의하여 조립한다. 상기 LED 어레이 띠상 보드(15)는, LED 어레이 띠상 보드(15) 전체를 감싸면서 LED 투광 방향에만 개구가 형성된 절연채널(19) 내에 수용하여 상기 엣지프레임(1a,1b,1c,1d) 내에 설치한다. 상기 도광판(11)은 상기 엣지프레임(1a,1b,1c,1d) 내에서 상기 절연채널(19)의 개구를 통해 노출된 상기 LED 어레이 띠상 보드(15)에 밀착시킨다. 상술한 바와 같이, 상기 LED 어레이 띠상 보드(15)는 띠상의 기판(14)에 LED 배선 패턴(35)과 함께 LED보호칩 배선 패턴(37)을 상기 LED 배선 패턴(35)과 전기적으로 절연되게 형성하고, 상기 LED배선 패턴(35)에는 LED(17)를 실장하고, 상기 LED보호칩 배선 패턴(37)에는 상기 LED(17)보다 두께가 더 두꺼운 LED보호칩(25)를 실장하여 LED보호칩(25)이 기판(14)상에서 LED(17)보다 더 돌출되게 하고 있으므로, 상기 도광판(11)을 상기 LED 어레이 띠상 보드(15)에 밀착시키면, 상기 도광판(11)은 상기 LED(17)보다 돌출된 LED보호칩(25)에만 밀착된다. 따라서, LED 조명장치를 제조하는 과정이나, 완성 후 보관, 운반 및 설치하는 과정에서 엣지 방향의 충격이 가해지더라도 도광판(11)이 LED 어레이 띠상 보드의 LED(17)들과 직접 부딪힐 염려가 없으므로, LED(17)가 깨지거나 손상이 발생하지 않는다.
도 5 및 도6에 도시된 바와 같이, 상기 엣지프레임(1a,1b,1c,1d)은 압출에 의하여 살을 만들어 내측으로부터 광확산판(13), 도광판(11), 반사지(9) 및 방열판(7)을 수용하는 판삽입부(53)와 LED 어레이 띠상 보드을 삽입하는 LED 어레이 띠상 보드삽입부(49)와 중심부간극리브(41a,41b)와 코너연결구체결부(47)를 형성한 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 필요한 조도에 따라 2개의 엣지프레임(1a, 1b)에 LED 어레이 띠상 보드(15)를 삽입할 수 있다.
LED 어레이 띠상 보드(15)를 삽입하지 않은 엣지프레임에는 LED 어레이 띠상 보드(15)와 절연채널(19)이 결합되었을 때의 단면 형상에 일치하거나 유사한 단면 형상을 가진 플라스틱 막대를 삽입한다.
도 7, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 LED 어레이 띠상 보드(15)는, LED 어레이 띠상 보드(15) 전체를 감싸면서 LED 투광 방향에만 개구가 형성된 절연채널(19) 내에 수용하여 상기 엣지프레임(1a,1b,1c,1d)의 판삽입부(53) 내에 설치한다.
도 4, 도 8 및 도 10에 도시된 바와 같이, 네개의 엣지프레임(1a,1b,1c,1d)을 조립함에 있어서는 각 엣지프레임(1a,1b,1c,1d)의 판삽입부(53) 내부에 하부로부터 차례로 광확산판(13), 도광판(11), 반사지(9) 및 방열판(7)을 삽입한 상태로 상기 코너연결구(3)에 의하여 사각형으로 조립한다. 상기 엣지프레임(1a,1b,1c,1d)과 상기 방열판(7)은 알루미늄으로 성형하여 방열 효율을 극대화한다. 반면, 코너연결구(3)는 합성수지 등의 절연소재로 사출 성형하여 전기 절연영역을 확보한다.
상기 도광판(11)은 LED(17) 광을 수평 방향으로 전파하고, 상기 반사지(9)는 도광판(11)을 따라 수평 방향으로 전파된 광을 광확산판(13) 방향으로 반사하며, 광확산판(13)은 도광판(11) 하부에서 광을 산란시켜 외부에 확산한다. 상기 방열판(7)은 전원장치(29)에서 발생하는 열과, LED(17)에서 발생하는 열을 공기 중으로 방사하거나 엣지프레임(1a,1b,1c,1d)로 전달하여 조명장치를 냉각한다. 상기 반사지는 백색 종이이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 절연채널(19)의 개구 폭은 상기 도광판(11)의 두께보다 크게 형성할 수도 있지만 작게 형성할 수도 있다. 절연채널(19)은 합성수지 소재로 성형하기 때문에 절연채널(19)의 개구 폭을 도광판(11)보다 작게 만들어도, LED보호칩(25)이 없을 경우 엣지 방향의 충격이 발생할 때 도광판(11)이 LED(17)에 부딪힌다. 본 발명에 의하면, 절연채널(19)에 의해 LED(17)를 보호할 뿐만 아니라 LED보호칩(25)에 의하여 LED(17)를 보호하게 된다. 반면, LED(17)의 빛 조사 방향에는 개구를 형성하여 LED(17) 발광 빛이 모두 도광판(11)에 손실 없이 전달된다. 이와 같이 본 발명에 의하면, LED(17)의 광 손실 없이 알루미늄 소재의 엣지프레임(1a,1b,1c,1d)과 LED(17) 단자 또는 방열판(알루미늄 프레이트)과 LED(17) 단자 간의 누전이나 LED(17) 단자들간의 단락을 원천적으로 방지하면서 도광판에 의한 LED 손상을 방지할 수 있는 것이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 4개의 엣지프레임(1a,1b,1c,1d)을 코너연결구(3)에 의하여 결합하는 바, 각 코너연결구(3)에는 조명장치를 천장에 고정하기 위해 나사를 삽입 체결할 수 있는 설치나사공(5)을 형성한다. 도 11에는 광확산판(13)이 상방을 향하게 도시하였지만, 천장에 설치할 때는 도 4와 같이 뒤집어 광확산판(13)이 하부를 향하게 한다.
도 1 또는 도 11에는 장방형의 평판형 면 발광 LED 조명 장치를 도시하였지만, 본 발명에 따른 평판형 면 발광 LED 조명 장치는 장방형 또는 정방형의 평면 형상을 가질 수 있다.
1a,1b,1c,1d : 엣지프레임
3 : 코너연결구
5 : 설치나사공
7 : 방열판
9 : 반사지
11 : 도광판
13 : 광확산판
14 : 기판
15 : LED 어레이 띠상 보드
17 : LED
19 : 절연채널
21 : 전원장치 출력인출선
23 : 접점
25 : LED보호칩
27 : AC전원연결선
29 : 전원장치
31 : 콘넥터
33 : 전원장치 고정바
35 : LED 배선 패턴
37 : LED보호칩 배선 패턴
39 : 절연 인쇄층
41a, 41b : 중심부간극리브
43 : 전선스롯
45 : 가림막
47 : 코너연결구 체결부
49 : LED 어레이 띠상 보드 수용부
51 : 미세돌기선
53 : 판삽입부
55 : 열수축튜브
57 : 날개
59 : 나사공

Claims (3)

  1. 띠상의 기판에 LED 배선 패턴과 함께 LED보호칩 배선 패턴을 상기 LED 배선 패턴과 전기적으로 절연되게 형성하고, 상기 LED배선 패턴에는 LED를 실장하고, 상기 LED보회칩 배선 패턴에는 상기 LED보다 두께가 더 두꺼운 LED보호칩를 실장하여 LED보호칩이 기판상에서 LED보다 더 돌출되게 한 것을 특징으로 하는 엣지 LED 면상 발광 조명 장치용 LED 어레이 띠상 보드.
  2. 제1항 있어서,
    상기 LED보호칩은 칩비드 또는 세라믹칩콘덴서 가운데 선택된 것을 특징으로 하는 엣지 LED 면상 발광 조명 장치용 LED 어레이 띠상 보드.
  3. 내부에 하부로부터 차례로 광확산판, 도광판, 반사지 및 방열판을 수용할 수 있게 사각형으로 조립된 네개의 엣지프레임과, 상기 엣지프레임 가운데 적어도 1개의 엣지프레임 내에 설치된 띠상의 LED 어레이 띠상 보드을 포함하는 엣지 LED 면상 발광 조명 장치에 있어서,
    상기 엣지프레임과 상기 방열판은 알루미늄으로 성형하고, 상기 각 엣지프레임은 절연소재로 성형한 코너연결구에 의하여 조립하고, 상기 LED 어레이 띠상 보드는, LED 어레이 띠상 보드 전체를 감싸면서 LED 투광 방향에만 개구가 형성된 절연채널 내에 수용하여 상기 엣지프레임 내에 설치하고, 상기 도광판은 상기 엣지프레임 내에서 상기 절연채널의 개구를 통해 노출된 상기 LED 어레이 띠상 보드에 밀착시키되,
    상기 LED 어레이 띠상 보드는 띠상의 기판에 LED 배선 패턴과 함께 LED보호칩 배선 패턴을 LED 배선 패턴과 전기적으로 절연되게 형성하고, 상기 LED배선 패턴에는 LED를 실장하고, 상기 LED보호칩 배선 패턴에는 상기 LED보다 두께가 더 두꺼운 LED보호칩를 실장하여 LED보호칩이 기판상에서 LED보다 더 돌출되게 하여, 상기 도광판이 상기 LED보호칩에 밀착되게 한 것을 특징으로 하는 엣지 LED 면상 발광 조명 장치.
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