KR20230156859A - Mid와 자기유도 기술을 이용한 차량용 led 램프 및 그 제조방법 - Google Patents

Mid와 자기유도 기술을 이용한 차량용 led 램프 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

MID와 자기유도 기술을 이용한 차량용 LED 램프 및 그 제조방법에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명은 LED 모듈과, 사출물로 이루어지고, 상기 LED 모듈이 수용되는 하우징, 상기 하우징의 표면에 MID 공정에 의해 형성된 MID 전극을 포함하되, 상기 LED 모듈은 자기유도 가열 솔더링에 의해 상기 MID 전극에 실장되는 것이다. 이와 같이, 본 발명의 LED 램프는 사출물하우징에 직접 형성된 MID 전극에 LED 모듈의 실장을 위해 상온의 자기유도 가열 공법을 적용함으로써 내열도가 낮은 일반 사출물 소재를 적용할 수 있는 이점이 있다.

Description

MID와 자기유도 기술을 이용한 차량용 LED 램프 및 그 제조방법{LED lamp for vehicle applying MID and magnetic induction technology And Manufacturing method of the same}
본 발명은 MID와 자기유도 기술을 적용한 차량용 LED 램프 및 제조방법에 관한 것으로서, 특히 사출물 하우징에 MID 기술을 적용하여 회로 패턴을 형성하고, MID 회로 패턴 위에 LED 소자 등이 구성된 PCB를 자기유도 국부가열을 이용해 솔더링한 후 램프커버로 마감하는 MID와 자기유도 기술을 이용한 차량용 LED 램프 및 제조방법이다.
발광다이오드 소자(이하, 'LED' 라 함)는 P형과 N형 반도체의 접합구조를 가지며, 전압이 인가되면 전자와 정공의 결합으로 빛에너지가 방출되는 광전소자이다. LED는 일반 할로겐 램프에 비하여 전력 소비가 적고, 밝기가 우수하며, 수명이 길어 각종 조명장치의 광원으로 할로겐 램프를 대체하고 있다. 또한, 최근에는 백색광의 LED가 개발되면서 그 적용 분야가 급격히 확대되고 있으며, 실내 조명등이나 휴대용 조명장치 뿐만 아니라 차량용 램프의 광원으로도 널리 사용되고 있다.
일반적으로 차량에 사용되는 램프로는 대상물을 보기 위한 조명기능과, 다른 차량이나 기타 도로 이용자에게 자기 차량의 주행 상태를 알리기 위한 신호/경고기능 및 차량을 꾸미기 위한 장식기능 등으로 주로 사용되고 있다. 조명기능을 위한 램프로는 차량 내부의 천장 조명램프나 외부의 번호판 조명램프가 대표적이다.
상기와 같은 차량용 LED 램프는 외부의 램프 소켓에 전기적으로 접속되기 위하여 리드 와이어가 반드시 구비되어야 하고, 상기 리드 와이어는 기판을 통하여 LED에 전기적으로 연결되어야 한다. 따라서 종래의 LED 램프는 램프 모듈을 구성하는 부품 수가 많아 제조 비용이 증가하고, 각 부품들의 조립에 따른 제조 공정이 복잡해지는 문제점이 있다.
또한, 상기 LED 램프는 열전도 커버에 와이어 관통홀과 와이어 안착홈과 같이 리드 와이어를 수용하기 위한 형상들이 가공되어야 한다. 따라서 종래의 LED 램프는 램프의 몸체를 구성하는 열전도 커버의 설계 자유도가 극히 제한적이고, 다양한 구조의 램프 소켓에 적용되기 위해서는 많은 제약이 따르고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 한국등록특허 제10-1748312호와 한국공개특허 제10-2018-0111143호 에서는 종래의 LED 램프에 MID 기술을 적용하여 리드와이어의 구성을 생략함으로써, 구조 및 조립 공정을 단순화시켜 제조 비용을 절감하고, 생산 효율을 향상시킬 수 있는 LED 램프를 제공하고 있다.
그런데, 상기 개시된 발명들은 LED 램프를 제조하기 위해 MID 회로에 LED 소자 또는 LED 소자 등이 구성된 PCB를 실장함에 있어서 리플로우(reflow) 솔더링을 사용하고 있다. 그러나 리플로우 방식에 의한 솔더링은 사출물 또는 PCB 전체가 고온의 열을 제공하는 가열로를 통과하기 때문에 가격이 매우 높은 고내열성 소재를 사용해야 하는 문제가 있으며, 내열도가 낮은 소재를 사용하는 경우에는 열적 데미지(damage)가 발생되어 사출물 또는 PCB의 많은 불량으로 인해 실질적인 효과와 생산에 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 사출물 하우징에 형성된 MID 전극에 LED 부품을 실장함에 있어서 자기유도 공법을 통하여 국부적인 솔더링을 함으로써 내열도가 낮은 사출물에서의 안정적인 부품 실장을 할 수 있는 MID와 자기유도 기술을 적용한 LED 램프 및 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 MID와 자기유도 기술을 이용한 차량용 LED 램프는, LED 모듈; 사출물로 이루어지고 상기 LED 모듈이 수용되는 하우징; 및 상기 하우징의 표면에 MID 공정에 의해 형성된 MID 전극;을 포함하고, 상기 LED 모듈은 자기유도 가열 솔더링에 의해 상기 MID 전극에 실장되는 것이다.
또한, 본 발명에 의한 차량용 LED 램프는 사출물로 이루어지고, 상기 하우징의 하부에 연결되어 차량에 구비된 램프 소켓에 접속되는 소켓 접속부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 MID 전극은 상기 LED 모듈과 하기의 소켓 전극을 전기적으로 연결해주는 LED 전극과, 상기 LED 전극과 상기 램프 소켓을 전기적으로 연결해주는 소켓 전극으로 이루어진다.
또한, 본 발명에 의한 차량용 LED 램프는 상기 LED 모듈이 안착되는 하우징의 표면에는 MID 공정에 의해 형성된 MID 방열층을 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 MID 방열층은 상기 LED 전극과 이어지게 형성되는 것이 방열 효과에 있어 매우 바람직하다.
한편, MDI와 자기유도 기술을 이용한 차량용 LED 램프 제조방법은, 사출물로 이루어진 상부 하우징을 준비하는 단계; 상기 하우징에 레이저 가공에 의해 제1 에칭(etching)하는 단계; 상기 제1 에칭(etching) 부위에 도금에 의해 LED 전극을 형성하는 단계; 상기 LED 전극에 솔더 페이스트를 디스펜싱(dispensing)하는 단계;상기 솔더 페이스트에 LED 모듈을 마운팅(mounting)하는 단계; 및 상기 솔더 페이스트를 유도가열에 의해 멜팅(melting)하는 단계;를 포함하여, 상기 LED 전극과 LED 모듈을 상기 하우징에 직접 구현 및 실장하는 것이다.
또한, 상기 LED 모듈이 안착되는 부위의 하우징 표면에 레이저 가공에 의해 일정 영역 에칭하고, 상기 에칭 영역에 도금에 의한 MID 방열층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 터치센서 회로에는 제1 접속커넥터가 연결되고, 상기 LED 회로에는 상기 제1 커넥터와 접촉되는 제2 접속커넥터가 연결되며 상기 LED 회로의 한쪽 끝부분에는 메인커넥턱가 연결된다.
그리고, 상기 LED 회로가 형성된 하부 하우징에는 하부 하우징의 폭 방향으로 직립한 차폐판이 길게 형성되고, 상기 차폐판의 좌우 양측에는 LED 소자가 각각 설치된다.
이때, 상기 터치센서 회로 및 LED 회로를 이루는 배선 도금은 구리(Cu)로 이루어진 제1 층, 니켈(Ni)로 이루어진 제2 층을 포함할 수 있다.
한편, MID와 MDM을 적용한 LED 터치 버튼모듈 제조방법은, 사출물로 이루어진 상부 하우징을 준비하는 단계; 상기 상부 하우징에 레이저 가공에 의해 제1 에칭(etching)하는 단계; 상기 제1 에칭(etching) 부위에 도금에 의해 터치센서 회로 도선을 형성하는 단계; 상기 터치센서 회로 도선에 솔더 페이스트를 디스펜싱(dispensing)하는 단계; 상기 솔더 페이스트에 제1 커넥터를 마운팅(mounting)하는 단계; 및 상기 솔더 페이스트를 유도가열에 의해 멜팅(melting)하는 단계;를 포함하여, 상기 터치센서 회로와 제1 접속커넥터를 상기 상부 하우징에 직접 구현 및 실장할 수 있다.
또한, 사출물로 이루어진 하부 하우징을 준비하는 단계; 상기 하부 하우징에 레이저 가공에 의해 제2 에칭(etching)하는 단계; 상기 제2 에칭(etching) 부위에 도금에 의해 LED 회로 도선을 형성하는 단계; 상기 LED 회로 도선에 솔더 페이스트를 디스펜싱(dispensing)하는 단계; 상기 솔더 페이스트에 LED 소자 및 제2 접속커넥터를 마운팅(mounting)하는 단계; 및 상기 솔더 페이스트를 유도가열에 의해 멜팅(melting)하는 단계;를 더 포함하여, 상기 LED 회로, LED 소자 및 제2 접속커넥터를 상기 하부 하우징에 직접 구현 및 실장할 수 있다.
그리고, 상기 상부 하우징의 터치센서 회로와 상기 하부 하우징의 LED 회로 사이에 단자 연결이 필요한 부위에 솔더 페이스트를 각각 디스펜싱(dispensing)하는 단계; 상기 상부 및 하부 솔더 페이스트에 연결단자를 마운팅(mounting)하는 단계; 및 상기 연결단자가 마운팅된 상부 하우징과 하부 하우징의 외측으로 유도가열부를 배치하고. 상기 상부 및 하부 솔더 페이스트를 유도가열에 의해 멜팅(melting)하는 단계;를 더 포함하여, 상기 터치센서 회로와 LED 회로 사이의 연결단자를 유도가열에 의해 직접 실장할 수 있다.
이때, 상기 MID 방열층은 상기 LED 전극과 서로 이어지게 형성하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 MID와 자기유도 기술을 이용한 차량용 LED 램프 및 제조방법은 다음과 같은 이점이 있다.
첫째, 본 발명의 LED 램프는 사출물에 직접 형성된 MID 회로에 LED 부품의 실장을 위해 상온의 자기유도 가열 공법을 적용함으로써 내열도가 낮은 일반 사출물 소재를 적용할 수 있는 이점이 있다.
둘째, 본 발명의 LED 램프는 플라스틱 재료에 MID 기술을 적용함으로써 기존의 2D로 디자인하여 접합이나 조립하는 방법을 한 단계 뛰어넘어 3D 형상을 자유자재로 일체형 디자인이 가능하여 고급화 이미지를 부각시킬 수 있는 이점이 있다.
셋째, 본 발명의 LED 램프는 일체형으로 설계됨으로 인하여 부품 파트를 줄일 수 있으며 기존에 수작업으로 납땜하고 조립하던 많은 공정 등을 없앨 수 있으며 공정이 단순함으로 인하여 불량률을 줄 일 수 있는 장점이 있고, 이는 단가 절감의 효과를 극대화시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 LED 램프의 외관을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 LED 램프의 각도 조절 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 LED 램프의 단면을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 LED 램프의 외관을 이루는 하우징과 소켓 접속부를 투명하게 도시하여 MID 전극의 배선 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 MID 전극에 LED 모듈이 실장된 것을 도시한 도면
도 6은 본 발명의 일 실시예 의한 차량용 LED 램프에서 LED 모듈이 유도가열 솔더링에 의해 실장(MDM) 되는 것을 도시한 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예 의한 차량용 LED 램프에서 하우징과 커넥터의 연결부를 유도가열 솔더링에 의해 고정되는 외관 및 내부를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예 의한 차량용 LED 램프에서 MID 공정과 MDM 공정에 의한 제조방법을 도시한 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명에 의한 MID 전극과 LED 모듈의 솔더링의 자기유도 코일과 자속 집속용 자성체 코어의 다양한 실시예를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 의한 차량용 LED 램프의 외관을 분해하여 도시한 도면이다.
본 발명의 LED 램프는 전기적 연결을 위한 회로 패턴(이하, ‘전극’이라 함)이 MID 기술을 이용하여 사출물로 이루어진 하우징에 직접 형성되고, 상기 MID 전극 위에 LED 소자 또는 LED 소자 등이 구성된 PCB(이하, ‘기판’이라 함)를 자기유도 국부가열을 이용해 솔더링한 후에 램프 커버로 마감한 것이다.
상술한 본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명에 의한 MID와 자기유도 기술을 적용하여 제작된 LED 램프의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 LED 램프의 외관을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 LED 램프의 각도 조절 상태를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 LED 램프의 단면을 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 차량용 LED 램프는 램프 본체를 구성하는 하우징(200)과, 하우징(200)에 실장되는 LED 모듈(100)과, 차량에 구비된 램프 소켓(미도시)에 접속되는 커넥터(300)와, 상기 하우징(200)에 수용된 LED 모듈(100)를 덮는 램프커버(400)를 포함하여 구성된다.
도 4를 참조하면, 상기 LED 모듈(100)은 LED 램프의 광원으로 다수의 LED 소자(110)가 기판(120)에 실장되는 모듈을 형성한다. LED 소자(110)는 서로 다른 색상의 빛을 발하는 다수의 LED 소자로 구성될 수 있으며, 기판(120)에는 회로 패턴이 인쇄되고, 상기 회로 패턴 상에 LED 소자(110)와 함께 LED 소자(110)의 구동을 제어하는 제어 소자(130) 등이 실장된다.
상기 하우징(200)은 램프 본체를 구성하는 것으로, 상부에는 LED 모듈(100)이 수용되고, 하부에는 소켓 접속부(300)와 각도 조절 가능하게 연결되는 제1 힌지판(210)이 구비된다. 하우징(200)의 표면에는 후술하는 MID 전극(600)이 형성된다.
이러한 하우징(100)은 플라스틱 사출 성형(injection molding)으로 제작된 사출물이다. 특히, 본 발명에서는 사출물로 제작되는 하우징(100)에 직접 형성된 MID 전극(600)에 LED 모듈(100)의 실장을 위해 상온의 자기유도 가열 공법을 적용함으로써 내열도가 낮은 일반 사출물 소재를 적용할 수 있다. 즉, 사출물의 소재는 제약이 없으며, 예를 들면, PC 소재, PPS 소재, LDS 레진 소재로 이루어질 수 있다. 자기유도 가열에 의해서 MID 전극(600)에 LED 모듈(100)을 실장하는 방법에 대한 보다 자세한 설명은 후술하기로 한다.
상기 소켓 접속부(300)의 하부는 차량에 구비된 램프 소켓(미도시)에 접속되고, 상부에는 하우징(200)과 연결되는 제2 힌지판(310)이 구비된다. 소켓 접속부(300)의 표면에도 후술하는 MID 전극(600)이 형성된다. 이러한 소켓 접속부(300) 역시 플라스틱 사출 성형된 사출물로 제작된다. 사출물의 소재에는 제약이 없으며, 하우징(200)의 소재와 동일한 소재로 제작될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 LED 램프는 LED 모듈(100)이 다양한 방향으로 선택적으로 빛을 조사할 수 있도록 LED 모듈(100)이 수용된 하우징(200)이 소켓 접속부(300)에 틸팅 가능하게 결합된다. 즉, 하우징(200)은 소켓 접속부(300)에 힌지 결합된다.
이를 위해, 하우징(200)의 하단에는 힌지홀(211)이 형성된 제1 힌지판(210)이고 구비되고, 소켓 접속부(300) 상단에는 제1 힌지판(210) 양 측에 배치되는 한 쌍을 이루면서 각각에 힌지홀(311)이 형성된 제2 힌지판(310)이 구비된다. 제1 및 제2 힌지판(210)(310)은 각각에 배속된 힌지홀(211)(311)을 관통하는 힌지축(500)을 통해 서로 결합된다. 이때, 힌지축(500)은 하우징(200)의 틸팅 중심축을 이루게 된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(200)은 사용상의 편리함을 줄 수 있도록 틸팅 단계별 각도를 다양하게 조절할 수 있다.
이를 위해, 하우징(200)의 외주면에는 기어부(212)가 형성되고, 소켓 접속부(300)의 일면에는 기어부(212)를 이루는 톱니 사이를 걸어주는 걸림돌기(312)가 형성된다. 이에 따라 하우징(200)은 일정 각도로 조절된 상태에서 하우징(200)의 틸팅 방향으로 일정 이상의 외력이 가해지지 않는 한 그 각도가 유지될 수 있다.
도 3 및 도 4을 참조하면, 상기 기어부(212)는 하우징(200)의 하부를 이루는 제1 힌지판(210)에 형성된다. 부연하면, 제1 힌지판(210)은 반원 형상으로 그 외주면에는 다수의 톱니로 이루어진 기어부(212)가 형성된다. 즉, 제1 힌지판(210) 자체가 반원의 기어 형상이다.
또한, 상기 걸림돌기(312)는 기어부(212)의 톱니 사이를 걸어주어 제1 힌지판(210)의 회전을 구속하는 것으로서, 기어부(212)가 맞닿는 소켓 접속부(300)의 접촉면에서 위로 돌출 형성된다. 구체적으로, 걸림돌기(312)는 소켓 접속부(300)의 제2 힌지판(2310) 사이를 이루는 소켓 접속부(300)의 상면 중앙에서 일정 길이로 수직하게 돌출 형성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(200)이 좌우 방향으로 틸팅되는 중에 제1 힌지판(210)의 기어부(212)가 소켓 접속부(300)의 걸림돌기(도3의 312)에 걸리면서 하우징(200)은 일정 각도로 조절될 수 있다. 이로 인해 차량 내부로 조사되는 LED 조명이 다양한 각도로 조절 및 고정될 수 있다.
그리고 본 발명에서는 하우징(200)의 하부를 이루는 제1 힌지판(210) 자체가 반원의 기어 형상을 이룸으로써 넓은 각도 범위에서 미세한 각도 조절이 가능할 수 있는 이점이 있다.
한편, 본 발명의 LED 램프는 LED 모듈로의 전기적 연결을 위한 전극을 MID 기술을 이용하여 사출물로 이루어진 하우징과 소켓 접속부의 표면에 직접 형성된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 LED 램프의 외관을 이루는 하우징(200)과 소켓 접속부(300)를 투명하게 도시하여 MID 전극(600)의 배선 구조를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 LED 램프의 표면에 형성된 MID 전극에 LED 모듈이 실장된 것을 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, LED 램프로의 전기적 연결을 위한 전극은 사출물로 이루어진 하우징(200)과 소켓 접속부(300)의 표면에 회로 패턴으로 직접 형성된 MID 전극(600)이다. MID 전극(600)은 사출물의 외면에 레이저 가공에 의해 일정 영역으로 에칭(etching)하고, 이 에칭 영역에 금속 도금에 의한 회로패턴 형태로 직접 형성된다.
상기 MID 전극(600)은 하우징(200) 외면에 형성된 LED 전극(610)과 소켓 접속부(300)의 외면에 형성된 소켓 전극(620)으로 이루어진다. 이때, LED 전극(610)은 LED 모듈(100)과 소켓 전극(620)을 전기적으로 연결해주는 전극이고, 소켓 전극(620)은 LED 전극(610)과 차량에 설치된 램프 소켓(미도시)을 전기적으로 연결해주는 전극이다. 즉, MID 전극(600)은 LED 전극(610)과 소켓 전극(620)이 전기적으로 이어지는 구조를 가지면서 하우징(200) 또는 하우징(200)과 소켓 접속부(300)의 표면을 통하여 LED 모듈(100)에 전원을 공급하기 위한 리드 전극 역할을 수행한다.
본 발명에서는 하우징(200)이 소켓 접속부(300)에 틸팅되어 각도 조절이 이루어지더라도 MID 전극(600)을 통한 전기적인 단속 없이 계속적인 접속이 이루어질 수 있다.
도4 및 도 5를 참조하면, 상기 LED 전극(610)은 LED 모듈의 양쪽으로 연결되는 한 쌍의 제1 및 제2 LED 전극(611)(612)으로 이루어진다. 제1 LED 전극(611)은 LED 모듈(100)의 한쪽 안착면에서부터 하우징(200)의 길이 방향을 따라 직선 연장되다가 제1 힌지판(210)을 이루는 기어부(212)의 형상으로 배선되는 기어부 배선(611a)을 형성한다. 제2 LED 전극(612)은 LED 모듈(100)의 다른 쪽 안착면에서부터 하우징(200)의 길이 방향으로 직선 연장되다가 제1 힌지판(210)에 형성된 제1 힌지홀(211)까지 연장되는 힌지홀 배선(612a)을 형성한다.
한편, 소켓 전극(620)은 소켓 접속부(300)가 램프 소켓(미도시)에 끼워지는 양 측면에 형성되는 한 쌍의 제1 및 제2 소켓 전극(621)(622)으로 이루어진다. 제1 소켓 전극(621)은 소켓 접속부(300)의 끝부분에서부터 상기 소켓 접속부(300)의 길이 방향을 따라 직선 연장되다가 소켓 접속부(300)의 상면을 따라 걸림돌기(도 3의 312)가 형성된 부분까지 배선되는 걸림돌기 배선(621a)을 형성한다. 제2 소켓 전극(622)은 소켓 접속부(300)의 끝부분에서부터 소켓 접속부(300)의 길이 방향을 따라 직선 연장되다가 제2 힌지판(210)에 형성된 제2 힌지홀(311)까지 연장되는 힌지홀 배선(622a)을 형성한다.
상술한 바와 같이, LED 램프의 어느 한쪽(도 5에서 왼쪽)에 형성된 LED 전극(611)과 소켓 전극(621)은 기어부(212)와 걸림돌기(312)의 전체 형상으로 도금된다. 다른 한쪽(도 5에서 오른쪽)에 형성된 LED 전극(612)과 소켓 전극(622)은 각 힌지판(210)((310)의 힌지홀(221)(311)까지 도금된다. 이와 같이, LED 전극(611)과 소켓 전극(621)은 하우징(200)이 소켓 접속부(300)에 틸팅 가능하게 연결되는 부위 전체를 포함하도록 형성되어 있어, 하우징(200)의 틸팅 각도 전체 범위에서 LED 전극(610)과 소켓 전극(620)의 전기적인 접속이 연속적으로 이루어질 수 있다.
상기 MID 전극(600)이 배선된 사출물 하우징(200) 표면에는 LED 모듈(100)이 솔더링을 통해 실장된다. 본 발명의 LED 램프는 자기유도 국부가열을 이용해 MID 전극(600) 위에 LED 모듈(100)이 솔더링된다.
도 6에 도시된 바와 같이, LED 램프는 사출물 하우징(200)에 직접 형성된 MID 전극(600)에 LED 모듈(100)을 마운팅(mounting)한 상태에서 유도가열부(700)를 LED 모듈(100) 바로 위에 배치하여 솔더링을 수행한다. 이때 유도가열부(700)는 MID 전극(600)을 유도 가열하는 것이다. 이로 인해 MID 전극(600)과 LED 모듈(100) 사이에 도포된 솔더 페이스트가 녹으면서 LED 모듈(100)을 사출물로 이루어진 하우징(200)에 직접 실장(MDM : Mold Direct Mounting) 될 수 있다.
여기서, 상기 유도가열부(700)는 고주파 전원 공급 유닛(미도시)에 전기적으로 연결된 유도가열 코일(710)과, 유도가열 코일(710) 내부에 배치되어 유도가열 코일(710)에 의하여 유도되는 자속을 솔더링 부위로 집중시키기 위한 자성체 코어(720)로 이루어진다. 이때, 유도가열부는 도시되어 있지 않지만, 이송로봇(미도시)를 통해 X축/Y축/Z축 방향으로 이동시켜 다수의 LED 램프 하우징에 마운팅된 LED 모듈을 연속적으로 솔더링을 수행할 수 있다. 또한, 이송로봇(미도시)에는 다수의 유도가열부가 구비되어 한 번에 다수의 LED 램프를 동시에 솔더링을 수행할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 LED 램프에 MID 기술을 이용하여 전기적 연결을 위한 전극이 사출물 하우징에 직접 형성되며, 사출물에 형성된 MID 전극에 LED 모듈을 자기유도 국부가열을 이용해 직접 실장할 수 있다. 이로 인해, 종래 리플로우(reflow) 솔더링 방식에 비해 LED 램프의 본체를 이루는 하우징 사출물의 소재에 제약이 없이 사용될 수 있는 이점이 있다. 즉 하우징 소재로 고가의 고내열 소재(HDT 260℃ 이상)를 사용하는 대신에 상대적으로 저가인 내열도가 낮은 사출물 소재, 예를 들어, PC 소재, PPS 소재, LDS 레진 소재를 사용할 수 있다.
한편, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 하우징(200)과 소켓 접속부(300)를 연결하는 힌지축(500)을 유도가열 솔더링에 의해 고정할 수 있다. 부연하면, 힌지축(500)과 제2 LED 전극의 힌지홀 배선(도 5의 612a) 또는 제2 소켓 전극의 힌지홀 배선(도 5의 622a) 사이에 솔더 페이스트(P)를 도포한 후에 유도가열부(700)로 솔더링하여 힌지축(500)을 힌지홀((211)(311)에 견고하게 고정할 수 있다.
이하에서는, 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예 의한 LED 램프가 사출물 하우지에 실장되는 제조 방법에 대하여 설명하기로 한다.
먼저, 사출물로 제작된 하우징을 준비하고(S10), 하우징의 표면에 레이저 가공에 의해 LED 전극이 형성되는 위치를 따라 에칭(etching)한다(S11). 이때 레이저 가공은 LDS(laser direct structuring) 공법, LMA(laser manufacturing antenna) 공법, 또는 CLMC(coated laser manufacturing conductor) 공법을 통하여 미세한 요철 형태의 패턴 홈을 가공한다. 이후 에칭(etching) 영역에 도금 금속에 의해 도금층이 형성된다(S12). 이때, 배선 도금은 구리(Cu)로 이루어진 제1 층과 니켈(Ni)로 이루어진 제2 층을 포함할 수 있다. 이에 의해 MID 전극으로서의 LED 전극이 LED 램프 하우징을 이루는 사출물 표면에 직접 형성된다(S12).
다음으로, 사출물로 제작된 소켓 접속부를 준비하고(S20), 소켓 접속부의 표면에 앞선 MDI 공정과 동일하게 레이저 가공에 의해 소켓 전극이 형성되는 위치를 따라 에칭(etching)한다(S21). 이후 에칭(etching) 영역에 도금 금속에 의해 도금층이 형성된다(S22). 이때, 배선 도금은 구리(Cu)로 이루어진 제1 층과 니켈(Ni)로 이루어진 제2 층을 포함할 수 있다. 이에 의해 MID 전극으로서의 소켓 전극이 LED 램프를 이루는 소켓 접속부의 사출물의 표면에 직접 형성된다(S22).
이후, LED 전극이 배선된 하우징(200)과 소켓 전극이 배선된 소켓 접속부(300)를 결합하고(S30), LED 전극 위에 LED 모듈을 유도가열 방식으로 솔더링 하여 사출물 하우징에 직실상한다. 이를 위해 솔더 페이스트를 LED 전극에 디스펜싱(dispensing)한다(S31). 그리고 솔더 페이스트에 LED 모듈을 마운팅(mounting) 한다(S32). 이후에 유도가열부를 LED 모듈 바로 위에 배치하여 LED 전극을 유도 가열함으로써(S33) 솔더 페이스트가 멜팅(melting)되면서 LED 모듈을 사출물 하우징 표면에 배선된 LED 전극에 직접 실장할 수 있다(S34).
또한, LED 램프 제조하는 과정에 있어서 하우징과 소켓 접속부를 연결하는 힌지축에 솔더 페이스트를 도포한 후 유도가열부로 솔더링하여 힌지축을 견고하게 고정할 수 있다(도 7 및 도 8 참조).
도 10 및 도 11은 본 발명에 의한 MID 전극과 LED 모듈의 솔더링의 자기유도 코일과 자속 집속용 자성체 코어의 다양한 실시예를 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 유도가열부(700)는 코일 형태의 유도 유도가열 코일(710)과, 유도가열 코일(710) 내부에 배치되어 유도가열 코일(710)에 의하여 유도되는 자속을 솔더링 부위로 집중시키기 위한 1개의 자성체 코어(720)로 이루어지는 것을 기본으로 한다(도 10의 (a)). 또한, 직경이 상대적으로 작은 2개의 자성체 코어(720)를 유도가열 코일(710) 내부에서 솔더링 부위의 양측에 각각 배치하여 양측 솔더링 부위로 자속을 집중시키는 것도 가능할 수 있다(도 10의 (b)).
그리고, 유도가열 코일(710)의 하측에는 LED 램프를 고정하는 지그(900)가 배치될 수 있다. 이때, 지그(900)의 결합부는 LED 램프의 형상에 상응되게 형성되며, 재질은 플라스틱 소재 또는 비철금속 소재 등의 부도체 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 지그(900)에는 유도가열 코일(710) 측에 배치된 자성체 코어(720)와 마주 보는 지그(900)의 지점에 하부 자성체(910)가 설치될 수 있다. 하부 자성체(910)가 설치되는 정확한 지점은 솔더링이 수행되는 부위, 즉 LED 전극(610)에서 솔더 페이스트(P)가 도포된 부위의 바로 아래쪽 지점이다. 따라서 자성체 코어(12)와 하부 자성체(22)는 상하 방향으로 서로 마주 보게 되고 이 마주 보는 지점 사이의 솔더링 부위에 자기유도가 집중되어 LED 전극에서 솔더링 효율이 크게 향상될 수 있다.
또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 1개의 자성체 코어(720)를 사용하더라도 자성체 코어(720)의 선단 가장자리 부위, 즉 솔더링이 수행되는 바로 위쪽의 자성체 코어(720)의 양쪽 끝부분을 아래로 더 연장하여 솔더링 부위로 자속을 집중시킬 수도 있다. 이때, 자성체 코어(720)에서 아래로 연장되는 부위는 끝부분으로 갈수록 뾰족하게 하여 국부적으로 솔더링이 수행될 수 있다.
도 12는 본 발명에 따른 LED 램프의 다른 실시예를 도시한 도면이다. 본 실시예의 LED 램프가 도 1에 도시된 LED 램프와 다른 점은, MID 기술을 적용한 방열수단을 마련한 것이다. 부연하면, 방열수단은 사출물로 이루어진 하우징(200) 표면에 금속 도금된 MID 방열층(800)에 의해 형성된다. 이러한 MID 방열층(800)은 하우징(200) 표면에 레이저 가공에 의해 일정 영역으로 에칭하고, 이 에칭 영역에 금속 도금에 의해 형성된다.
상기 MID 방열층(800)은 LED 모듈(100)이 안착되는 부위의 하우징(800) 외주면 전체로 형성된다. 이때, MID 방열층(800)은 LED 전극(610)과 연속적으로 이어지게 형성될 수 있다. 따라서, LED 모듈(100)에서 발생되는 열이 LED 전극(610)을 통해 MID 방열층(800)으로 전달되어 램프 외부로 효율적인 방열이 가능할 수 있다.
살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 LED 램프는 하우징 표면에 MID 방열층(800)이 직접 형성된다. 따라서, 본 발명은 종래 LED 램프와 달리 방열수단으로 사용되는 히트싱크와 같은 별도의 금속 부품이 필요 없게 되어 차량용 LED 램프의 소형화에 유연하게 대응할 수 있고, 구성 부품을 감소시켜 조립 공정 및 제조 단가를 줄일 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 실시예의 LED 램프가 도 1에 도시된 LED 램프와 다른 점은, LED 모듈(100)을 형성함에 있어 기판에 LED 소자, LED 제어 소자 등의 각종 소자들이 따로 실장되는 것이 아니라, 이들 소자들이 하나로 패키징되어 기판에 실장되는 COB(Chip On Board) LED 모듈인 점에서 차이가 있다.
상기에서는 본 발명의 각 실시예를 도면을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: LED 모듈 200: 하우징
210: 제1 힌지판 211: 힌지홀
212: 기어부 300: 소켓 접속부
400: 램프 커버 500: 힌지축
600: MID 전극 610: LED 전극
611: 제1 LED 전극 612: 제2 LED 전극
611a: 기어부 배선 612a: 힌지홀 배선
620: 소켓 전극 621: 제1 소켓 전극
622: 제2 소켓 전극 621a: 걸림돌기 배선
622a: 힌지홀 배선 700: 유도 가열부
710: 유도가열 코일 720: 자성체 코어
800: MID 방열층 900: 지그
910: 하부 자성체

Claims (10)

  1. LED 모듈;
    사출물로 이루어지고, 상기 LED 모듈이 수용되는 하우징; 및
    상기 하우징의 표면에 MID 공정에 의해 형성된 MID 전극;을 포함하되,
    상기 LED 모듈은 자기유도 가열 솔더링에 의해 상기 MID 전극에 실장되는 것을 특징으로 하는 MID와 자기유도 기술을 이용한 차량용 LED 램프.
  2. 청구항 1에 있어서,
    사출물로 이루어지고, 상기 하우징의 하부에 연결되어 차량에 구비된 램프 소켓에 접속되는 소켓 접속부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MID와 자기유도 기술을 이용한 차량용 LED 램프.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 MID 전극은, 상기 LED 모듈과 하기의 소켓 전극을 전기적으로 연결해주는 LED 전극과, 상기 LED 전극과 상기 램프 소켓을 전기적으로 연결해주는 소켓 전극으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 MID와 자기유도 기술을 이용한 차량용 LED 램프.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 LED 모듈이 안착되는 하우징의 표면에는 MID 공정에 의해 형성된 MID 방열층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MID와 자기유도 기술을 이용한 차량용 LED 램프.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 MID 방열층은 상기 LED 전극과 이어지게 형성된 것을 특징으로 하는 MID와 자기유도 기술을 이용한 차량용 LED 램프.
  6. 사출물로 이루어진 상부 하우징을 준비하는 단계;
    상기 하우징에 레이저 가공에 의해 제1 에칭(etching)하는 단계;
    상기 제1 에칭(etching) 부위에 도금에 의해 LED 전극을 형성하는 단계;
    상기 LED 전극에 솔더 페이스트를 디스펜싱(dispensing)하는 단계;
    상기 솔더 페이스트에 LED 모듈을 마운팅(mounting)하는 단계; 및
    상기 솔더 페이스트를 유도가열에 의해 멜팅(melting)하는 단계;를 포함하여, 상기 LED 전극과 LED 모듈을 상기 하우징에 직접 구현 및 실장하는 것을 특징으로 하는 MID와 자기유도 기술을 이용한 차량용 LED 램프 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 LED 모듈이 안착되는 부위의 하우징 표면에 레이저 가공에 의해 일정 영역 에칭하고, 상기 에칭 영역에 도금에 의한 MID 방열층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MID와 자기유도 기술을 이용한 차량용 LED 램프 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 MID 방열층은 상기 LED 전극과 서로 이어지게 형성하는 것을 특징으로 하는 MID와 자기유도 기술을 이용한 차량용 LED 램프 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 유도가열을 수행하는 유도가열부는 LED 램프의 상부에 배치되는 유도가열 코일과, 상기 유도가열 코일의 내부에 배치되는 자성체 코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 LED 램프 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 유도가열부는 LED 램프가 탑재되는 지그와, 상기 자성체 코어와 마주 보는 위치의 배치되어 솔더링 부위로 자속을 집중시켜주는 하부 자성체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 LED 램프 제조방법.
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