KR20160064575A - 엘이디 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엘이디 조명 장치에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명의 엘이디 조명 장치는 기판에 설치되는 CSP(Chip Scale Package) 타입의 복수의 엘이디 패키지; 엘이디 패키지에 대응하는 위치에 형성되는 복수의 렌즈들을 포함하는 렌즈 어레이; 및 기판의 하부에 형성되고, 엘이디 패키지의 동작을 제어하는 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

엘이디 조명 장치{LIGHT EMITTING DIODE LIGHTING APPARATUS}
본 발명은 엘이디 조명 장치에 관한 것이다.
최근에는 조명 장치로서 엘이디 램프의 사용이 증가하고 있다. 이러한 엘이디 램프는 저전압에서 구동할 수 있으며, 다른 조명장치에 비해 긴 수명과 낮은 소비전력, 빠른 응답속도 및 강한 내 충격성을 가지며, 소형 경량화가 가능한 장점을 갖는다. 엘이디를 채택한 조명 장치는 에너지 효율이 높고 기존의 형광등 또는 백열등에 비해 수명 등이 우수한 장점을 가지고 있다. 반면, 이러한 엘이디는 그 자체가 발열이 심한 문제점이 존재한다.
그리고, 일반적으로 엘이디 램프의 경우 AC 상용 전원을 엘이디 구동에 필요한 DC 전원으로 변환하는 AC/DC 컨버터(SMPS)와 엘이디 모듈부를 포함하여 구성될 수 있다. 근래에는 AC/DC 컨버터 없이 엘이디를 구동하기 위해 교류 전원을 직접적으로 인가받아 점등하는 교류 직결형 엘이디 조명 기구에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.
다만, 교류 직결형 엘이디 조명 기구에는 전선 또는 전기회로를 따라 유입될 수 있는 서지에 대한 대책이 마련되어 있지 않아, 서지(surge) 유입 시 엘이디 조명 기구가 고장 또는 파손되는 문제점이 존재한다.
이에 관련하여, 발명의 명칭이 "ＵＰＳ수단을 구비한 엘이디 형광등"인 한국등록특허 제1216570호가 존재한다.
본 발명은 서지가 유입되더라도 안전하게 이를 차단할 수 있는 엘이디 조명 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 엘이디 조명 장치는 기판에 설치되는 CSP(Chip Scale Package) 타입의 복수의 엘이디 패키지; 엘이디 패키지에 대응하는 위치에 형성되는 복수의 렌즈들을 포함하는 렌즈 어레이; 및 기판의 하부에 형성되고, 엘이디 패키지의 동작을 제어하는 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 렌즈 어레이에서 복수의 렌즈들은 일체로 형성될 수 있다.
또한, 복수의 렌즈들은 각 렌즈의 측부에 형성된 연결부를 통해 일체로 형성될 수 있고, 연결부는 일 렌즈의 측부와 다른 렌즈의 측부에 형성되며, 하나의 렌즈는 적어도 2개의 연결부를 통해 다른 렌즈들과 연결될 수 있다.
또한, 엘이디 패키지는 엘이디 기판, 엘이디 칩 및 형광체를 패키지의 형태로 포함하고, 형광체는 엘이디 기판의 상부에 형성될 수 있다.
또한, 복수의 엘이디 패키지는 제어 회로를 둘러싸는 형상으로 배치될 수 있다.
또한, 제어 회로는 서지 보호기(SPD: Surge Protect Device); 및 교류 전원을 정류하여 정류된 전원을 복수의 엘이디 패키지에 인가하는 정류 회로를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 엘이디 조명 장치는 제어 회로의 하면을 덮도록 형성되는 화이트 세라믹 재질의 방열부를 더 포함할 수 있고, 방열부는 복수의 엘이디 패키지와 제어 회로에서 발생하는 열을 외부로 방열할 수 있다.
본 발명의 엘이디 조명 장치에 따르면 서지 보호기를 통해 서지가 유입되더라도 안전하게 엘이디 패키지를 점등할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 엘이디 조명 장치에 따르면, 복수의 렌즈가 어레이의 형태로 일체로 제조되어, 조립이 간편해지고 이에 따라 제조 공정이 단순화되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 엘이디 조명 장치에 따르면, 화이트 세라믹 재질의 방열부를 통해 방열 성능이 우수하고, 미관상으로도 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 엘이디 조명 장치에 대한 정면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 엘이디 조명 장치에 대한 저면도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 엘이디 조명 장치에 대한 저면도이다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 엘이디 조명 장치에 대한 저면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 엘이디 조명 장치의 조립 공정에 대한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 엘이디 조명 장치에 대한 개념도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명 장치(100)에 대한 설명이 이루어진다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 엘이디 조명 장치(100)는 기판(110), 복수의 엘이디 패키지(120), 렌즈 어레이(130), 제어 회로(140) 및 방열부(150)를 포함하여 구성될 수 있다. 이하, 본 발명의 엘이디 조명 장치(100)에 포함된 각 구성들에 대한 설명이 이루어진다.
복수의 엘이디 패키지(120)는 기판(110)에 설치된다. 여기서, 엘이디 패키지 각각은 CSP(Chip Scale Package) 타입일 수 있다. 즉, 본 발명의 엘이디 조명 장치(100)에 포함되는 복수의 엘이디 패키지(120)는 모두가 CSP 타입일 수 있다. 여기서, CSP는 엘이디 칩, 엘이디 기판, 엘이디 패키지의 하면에 형성되는 전극 및 엘이디 패키지 상부에 형성되는 형광체가 패키지의 형태로 제조된 타입으로서, 일반적인 엘이디 패키지에 비해 그 크기가 작다. 또한, CSP는 엘이디 패키지의 측면으로도 빛이 방출되며, 빛의 방출 각도도 높은 특징을 갖는다. 이에 따라, 엘이디 패키지(120)는 빛의 방출 범위가 일반적인 엘이디 패키지에 비해 더 넓은 특징을 갖는다. 또한, CSP 타입의 엘이디 패키지(120)는 일반적인 엘이디 패키지에 비해 그 크기가 작은 점에 기인하여, 보다 많은 개수로 조명 장치에 적용되는 것 또한 가능하고, 패키지 자체도 저렴한 장점을 갖는다.
그리고, 복수의 엘이디 패키지(120)는 이하에서 언급되는 제어 회로(140)를 둘러싸는 형상으로 배치될 수 있는데, 엘이디 패키지(120)의 배치 형태는 특정 형태로 제한되지 않고 필요에 따라 다양하게 배치되는 것도 가능하다.
렌즈 어레이(130)는 각 엘이디 패키지(120)의 하부에 조립되는 복수의 렌즈들을 포함하여 구성된다. 여기서 복수의 렌즈들을 일체로 연결된 형상을 갖는다. 앞서 언급한 바와 같이, CSP 타입의 엘이디 패키지(120)는 그 크기가 일반적인 엘이디 패키지 보다 작고, 이에 따라 보다 많은 개수로 조명 장치에 적용되는 것이 가능하다. 이에 따라, 복수의 렌즈들을 각각 엘이디 패키지(120)에 대응하는 위치로 조립하게 되면, 상당한 조립의 정밀도로 다수회 반복적인 과정이 수행되어야 한다. 이에 따라, 본 발명에서는 복수의 렌즈들을 일체로 형성함으로써 상술한 문제점들을 극복한다.
이에 따라, 복수의 렌즈들은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 렌즈 각각의 측부에 형성된 연결부(131)를 통해 다른 렌즈들과 일체로 연결될 수 있고, 하나의 렌즈는 그 측면에 적어도 2개의 연결부가 형성될 수 있다. 즉, 연결부(131)는 도면에 도시된 바와 같이, 하나의 렌즈의 측부와 다른 렌즈의 측부에 형성될 수 있다. 이러한 연결부(131)를 통해 렌즈는 다른 렌즈들과 일체로 형성될 수 있다. 또한, 연결부(131)는 도 1에 도시된 것처럼 기판(110)와 이격되어 형성되는 형상을 가질 수 있다. 여기서, 연결부(131)는 종단면의 직경이 최대한 얇게 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 복수의 렌즈가 판 형상의 연결부를 통해 일체로 형성되고, 이러한 판 형상의 연결부가 기판에 고정되는 방식 또한 가능하지만, 본 발명에서는 얇은 실 또는 끈과 같은 형태의 연결부(131)를 통해 복수의 렌즈들을 일체로 형성하는 방식도 가능하며, 이 경우에는, 제조 비용을 최소화할 수 있는 장점이 있다. 또한, 복수의 렌즈들이 렌즈 어레이(130)로 형성되므로, 제조 공정(예를 들어, 사출 성형)도 간단하게 이루어질 수 있고, 이에 따라 제조 비용의 절감 효과도 존재한다. 그리고, 본 예시에서 복수의 엘이디 패키지(120)가 제어 회로(140)를 둘러싸는 형상으로 배치되는 점에 기인하여, 렌즈 어레이(130)도 제어 회로(140)를 둘러싸는 형상으로 일체로 연결되어 제조될 수 있다. 이렇게 복수개의 렌즈들이 일체로 형성되는 특징에 기인하여, 본 발명에서는 각 렌즈를 엘이디 패키지(120)에 따로따로 배치할 필요 없이, 한 번의 조립 공정만으로 간편히 조립이 이루어질 수 있다.
또한, 렌즈 어레이(130)에 포함된 렌즈 각각은 마이크로 렌즈로 이루어질 수 있다. 그리고 렌즈의 상면은 엘이디 패키지(120)에서 발생한 광을 보다 넓은 범위로 방출하기 위한 굴곡부가 더 형성될 수 있다. 그리고, 렌즈의 상면의 형상은 그 용도에 따라 상이하게 적용 가능하다.
또한, 엘이디 패키지(120)의 개수는 상황에 따라 다양한 개수로 변형 가능하고, 렌즈 어레이(130)의 형태도 다양한 형태로 변형 가능하다. 이러한 사항은 엘이디 패키지(120)의 배치가 하나의 원형 또는 2개의 원형으로 배치될 수 있는 예시에 대한 도 2 내지 도 4를 참조하자.
도 2에 도시된 엘이디 패키지(120)의 배열은 하나의 원형으로 배치되어 렌즈 어레이(130)도 하나의 원형으로 서로 연결되어 일체로 제조된 후 조립되는 방식이 채택될 수 있다. 또한, 도 3에 도시된 엘이디 패키지(220)의 배열은 2개의 원형으로 배치된 형상이고, 이에 따라 서로 연결되어 일체로 제조된 2개의 원형 렌즈 어레이(230)가 이에 조립되는 방식도 가능하다. 물론, 도 3의 예시에서 조립 공정의 단순화를 위해 렌즈 어레이(230)의 개수를 1개로 즉, 도 4에 도시된 것처럼 렌즈 어레이(330)를 일체로 제조하여 조립하는 방식 또한 가능하다. 도 2 내지 도 4에 도시된 예시뿐만 아니라, 렌즈 어레이의 연결 구조는 다양하게 변형될 수 있다. 그리고, 렌즈 어레이(130)에서 각 렌즈 내부에는 형광 물질이 충진되거나 또는 형광막이 형성되는 것 또한 가능하다.
다시 도 2를 참조하자. 제어 회로(140)는 기판(110) 내에 실장되어 엘이디 패키지(120)를 제어하는 기능을 한다. 또한, 제어 회로(140)는 서지 보호기(SPD: Surge Protect Device)를 포함하여 구성될 수 있다. 이에 따라, 전선 또는 전기회로를 따라 서지가 유입되더라도, 본 발명의 엘이디 조명 장치(100)는 안전하게 이를 차단할 수 있다. 또한, 본 발명의 엘이디 조명 장치(100)는 교류 전원을 엘이디 패키지(120)에 공급하여 빛을 점등시킨다. 즉, 본 발명의 엘이디 조명 장치(100)는 교류 전원을 직류 전원으로 변환한 후 전원을 공급하는 방식이 아닌, 교류 전원을 직접적으로 엘이디 패키지(120)에 공급하는 방식이다. 이에 따라, 효율적인 전원 공급을 위해, 그리고 복수의 엘이디 패키지(120)의 제어를 위해 제어 회로(140)를 중앙에 두고, 복수의 엘이디 패키지(120)이 이를 둘러싸는 배치 또한 가능하다. 제어 회로(140)에 대한 설명은 아래에서 도 7을 참조로 상세히 이루어지므로, 여기서 이에 대한 설명은 생략한다.
그리고, 제어 회로(140)의 하면 즉, 제어 회로(140)가 외부로 노출되는 면에는 화이트 세라믹 재질의 방열부(150)가 더 형성될 수 있다. 즉, 화이트 세라믹 재질의 방열부(150)는 제어 회로(140)를 덮도록 형성될 수 있다. 여기서 방열부(150)로 화이트 세라믹을 사용하는 이유는 이의 방열 특성을 고려할 뿐만 아니라, 제어 회로(140)가 완전히 외부로 노출되면 미관상 좋지 않기 때문이다. 즉, 조명 장치에 이용되는 기판(110)의 하면은 일반적으로 백색인데, 제어 회로(140)가 완전히 외부에 노출되면 밑에서 조명장치를 볼 때, 제어 회로(140)의 색에 기인하여, 미관상으로 좋지 않을 가능성이 있기 때문이다. 이에 따라, 화이트 세라믹 재질의 방열부(150)로 제어 회로(140)를 완전히 가리거나 또는 방열 효율을 위해 일부만을 노출 시키는 것이 바람직하다. 또한, 화이트 세라믹 재질은 그 자체로 방열 효율이 우수한 재료이므로, 기판(110)을 기준으로 엘이디가 형성된 면의 반대쪽 면에 형성된 방열 모듈(미도시)을 통한 방열에 부가하여, 추가적인 방열을 수행할 수 있게 된다. 이에 따라, 복수의 엘이디 패키지(120) 및 제어 회로(140)에서 발생하는 열에 대해 보다 효율적인 방열이 가능해진다.
이하, 도 5 및 도 6을 참조로, 렌즈 어레이(130)를 복수의 엘이디 패키지(120)에 조립하는 과정을 설명한다. 위에서 언급한 것처럼, 렌즈 어레이(130)는 각 렌즈가 연결부를 통해 서로 연결된 형태를 갖는다. 즉, 렌즈 어레이(130)는 일체로 형성될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 엘이디 조명 장치(100)는 단순히 렌즈 어레이(130)를 복수의 엘이디 패키지(120)에 맞추어 끼우는 단순한 공정만으로도, 도 6에 도시된 것처럼 조립이 가능하다. 또한, 위에서 언급한 것처럼 렌즈 어레이(130)에 포함된 복수의 렌즈에 대한 형상은 본 발명의 엘이디 조명 장치(100)가 적용되는 용도에 따라 다양한 형상으로 변경 가능하다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 엘이디 조명 장치(100)에 대한 개념도이다. 상술한 것처럼, 본 발명의 엘이디 조명 장치(100)는 교류 전원을 엘이디 패키지(120)에 인가하여 점등을 할 수 있다. 다만, 위에서 언급한 것처럼, 전원 인가 시 엘이디 패키지(120)에 낙뢰 등으로 인해 전선 또는 전기 회로를 따라 서지가 유입되어, 이로 인해 조명 기구가 파괴되거나 고장이 발생할 가능성이 존재한다. 이에 따라, 본 발명의 엘이디 조명 장치(100)의 제어 회로(140)는 서지 보호기(141)와 정류 회로(142)를 포함하여 구성될 수 있다.
서지 보호기(141)는 교류 전원을 공급하는 전원부(p)로부터 인가된 교류 전류의 순간 과전압 또는 서지 전류로부터 제어 회로(140)를 포함하는 엘이디 조명 장치(100)를 보호하는 기능을 한다. 이러한 서지 보호기(141)의 구성을 통해 본 발명의 엘이디 조명 장치(100)는 안전하게 보호되어 작동될 수 있다.
정류 회로(142)는 교류 전원을 정류하여 정류된 전원을 엘이디 패키지(120)에 공급하는 기능을 한다. 여기서 정류는 전파 정류(Full-wave rectification)일 수 있다. 이러한 정류 회로(142)는 도 7에 도시된 것처럼, 풀 브릿지 회로로 구성될 수 있다. 즉, 정류 회로(142)는 제 1 다이오드 내지 제 4 다이오드를 포함하여 구성될 수 있고, 교류 전원이 플리커 차단 회로(141)를 거쳐 출력되는 전원을 정류하는 기능을 한다. 이러한 정류 과정을 통해 교류 전압 중 - 부분은 +로 반전되어, 엘이디 패키지(120)에 보다 안정된 전압 공급이 가능해지고, 효율이 높아지는 장점을 갖게 된다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 엘이디 조명 장치 110 : 기판
120 : 엘이디 패키지 130 : 렌즈 어레이
140 : 제어 회로 150 : 방열부

Claims (7)

  1. 기판에 설치되는 CSP(Chip Scale Package) 타입의 복수의 엘이디 패키지;
    엘이디 패키지에 대응하는 위치에 형성되는 복수의 렌즈들을 포함하는 렌즈 어레이; 및
    상기 기판의 하부에 형성되고, 상기 엘이디 패키지의 동작을 제어하는 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는, 엘이디 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 어레이에서 복수의 렌즈들은 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는, 엘이디 조명 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 렌즈들은 각 렌즈의 측부에 형성된 연결부를 통해 일체로 형성되고, 상기 연결부는 일 렌즈의 측부와 다른 렌즈의 측부에 형성되며, 하나의 렌즈는 적어도 2개의 연결부를 통해 다른 렌즈들과 연결되는 것을 특징으로 하는, 엘이디 조명 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 엘이디 패키지는 상기 제어 회로를 둘러싸는 형상으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 엘이디 조명 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 엘이디 패키지는 엘이디 기판, 엘이디 칩 및 형광체를 패키지의 형태로 포함하고, 상기 형광체는 상기 엘이디 기판의 상부에 형성되는 것을 특징으로 하는, 엘이디 조명 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어 회로는
    서지 보호기(SPD: Surge Protect Device); 및
    교류 전원을 정류하여 정류된 전원을 상기 복수의 엘이디 패키지에 인가하는 정류 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는, 엘이디 조명 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어 회로의 하면을 덮도록 형성되는 화이트 세라믹 재질의 방열부를 더 포함하고, 상기 방열부는 상기 복수의 엘이디 패키지와 상기 제어 회로에서 발생하는 열을 외부로 방열하는 것을 특징으로 하는, 엘이디 조명 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20220167935A (ko) * 2021-06-15 2022-12-22 (주)보승전기 센서 탈착이 가능한 일체형 조명보드

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PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20141128

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