KR101185533B1 - 직선형 ｌｅｄ 조명 유닛의 제조 방법과 그 제조 방법에 의하여 제조된 직선형 ｌｅｄ 조명 유닛 - Google Patents

직선형 ｌｅｄ 조명 유닛의 제조 방법과 그 제조 방법에 의하여 제조된 직선형 ｌｅｄ 조명 유닛 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LED를 광원으로 사용하는 직선형 LED 조명 유닛의 제조 방법과 그 제조 방법에 의하여 제조된 직선형 LED 조명 유닛에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반사율이 높은 반사면이 형성되어 밝기 효율 및 조도가 높은 직선형 LED 조명 유닛의 제조 방법과 그 제조 방법에 의하여 제조된 직선형 LED 조명 유닛에 관한 것이다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 장방형의 알루미늄기판의 일측 표면에, 인쇄 회로 기판 및 LED 베어칩 어레이를 탑재하기 위하여 다이아몬드 커팅 방식에 의하여 표면의 반사율이 높아지게 할 수 있도록 상기 알루미늄기판의 그 길이방향을 따라 홈을 형성하는 단계; 상기 홈의 중앙부에 다수개의 LED 베어칩을 상기 알루미늄기판의 길이 방향을 따라 상기 홈의 하면에 배치한 후에 상기 LED 베어칩들을 다이 본딩하는 단계; 상기 홈에 설치된 LED 베어칩 어레이의 양측부에 각각의 인쇄 회로 기판(PCB)을 형성하는 단계; 다이 본딩된 상기 LED 베어칩들이 상호 직병렬로 연결되도록 와이어 본딩하여 LED 베어칩 어레이를 형성하는 단계; 상기 인쇄 회로 기판(PCB)과 상기 LED 베어칩 어레이의 양 단자를 각각 와이어 본딩하는 단계; 상기 알루미늄기판의 표면과 같은 높이를 갖도록 야그(YAG: Yttrium Aluminium Garnet)와 실리콘의 액상 혼합물을 상기 홈의 LED 베어칩 어레이와 인쇄 회로 기판(PCB)의 외표면에 부은 후 열처리에 의하여 경화시킴으로써 투광성 수지층을 형성시키는 단계;를 포함하는 직선형 LED 조명 유닛의 제조 방법 및 그 제조 방법에 의하여 제조된 직선형 LED 조명 유닛을 제공한다.

Description

직선형 ＬＥＤ 조명 유닛의 제조 방법과 그 제조 방법에 의하여 제조된 직선형 ＬＥＤ 조명 유닛{Production Method of Line Type LED Lighting Unit and Line Type LED Lighting Unit by this Production Method}
본 발명은 LED를 광원으로 사용하는 직선형 LED 조명 유닛의 제조 방법과 그 제조 방법에 의하여 제조된 직선형 LED 조명 유닛에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반사율이 높은 반사면이 형성되어 밝기 효율 및 조도가 높은 직선형 LED 조명 유닛의 제조 방법과 그 제조 방법에 의하여 제조된 직선형 LED 조명 유닛에 관한 것이다.
일반적으로 램프에서 사용되는 광원은 진공의 유리구 안에 필라멘트선을 넣고 전원을 인가하면 필라멘트선이 고온으로 가열되면서 온도복사에 의해 빛을 얻는 구조를 많이 채용하고 있는데, 고온에서는 필라멘트가 가늘어져 증발하므로 유리구안에 아르곤과 질소의 혼합가스를 넣어 증발작용을 억제시켜 수명을 연장하고 있다.
이러한 필라멘트를 채용한 통상의 램프는 오랜 세월동안 널리 사용되고 있는 조명등 중의 하나이기는 하지만, 대부분의 에너지가 열로 방출되고 일부만이 빛으로 이용되어 열효율이 낮다는 단점을 가지고 있다.
LED(light emitting diode; 발광다이오드)는 반도체에 전압을 가할 때 발생되는 발광현상을 이용한 광원으로서, 지난 수년간 기술 발전으로 조명용으로 사용할 수 있을 정도로 밝기가 개선되었으며, 이러한 LED를 이용한 램프는 기존 백열전구에 비해 전력 소모량은 적고, 수명은 길면서 밝고 선명하며, 색상과 휘도에 따라 다양한 조명연출이 가능하여, 신호등, 조명스탠드, 간판, 손전등, 소형램프 등과 같이 다양한 분야에서 일반 조명용으로 사용이 확산될 전망이다.
이와 같은 LED 소자는 좀더 고휘도 LED 소자로 점차 발전시키면서 실내 조명의 다양한 램프로 제작, 판매되고 있는데, 실내조명으로 사용시 적합한 밝기를 갖추기 위해서는 다수의 발광다이오드 소자를 종횡으로 배열하거나, 또는 고휘도 발광다이오드 소자를 하나 또는 다수개 배열하여 하나의 광원으로 사용할 수 있으며, 특히 조명하고자 하는 범위 및 효율을 고려하여 빛을 반사시킬 수 있는 반사판을 추가로 구성할 수도 있다.
이러한 LED광원을 구현하기 위해서는 LED에서 발생되는 열을 효율적으로 방열시키고, 원하는 밝기의 조명을 얻기 위해 다수의 LED를 효율적으로 배열 및 연결해야 하며, chip형태의 LED를 광원으로 사용시에 면광원의 표면에 암부영역이 발생하는 문제점을 해결하기 위해서는 점광원인 LED를 선광원화 해야할 필요성이 있다.
본 발명의 목적은 반사율이 높은 반사면이 형성되어 밝기 효율 및 조도가 높은 직선형 LED 조명 유닛의 제조 방법과 그 제조 방법에 의하여 제조된 직선형 LED 조명 유닛을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 장방형의 알루미늄기판의 일측 표면에, 인쇄 회로 기판 및 LED 베어칩 어레이를 탑재하기 위하여 다이아몬드 커팅 방식에 의하여 표면의 반사율이 높아지게 할 수 있도록 상기 알루미늄기판의 그 길이방향을 따라 홈을 형성하는 단계; 상기 홈의 중앙부에 다수개의 LED 베어칩을 상기 알루미늄기판의 길이 방향을 따라 상기 홈의 하면에 배치한 후에 상기 LED 베어칩들을 다이 본딩하는 단계; 상기 홈에 설치된 LED 베어칩 어레이의 양측부에 각각의 인쇄 회로 기판(PCB)을 형성하는 단계; 다이 본딩된 상기 LED 베어칩들이 상호 직병렬로 연결되도록 와이어 본딩하여 LED 베어칩 어레이를 형성하는 단계; 상기 인쇄 회로 기판(PCB)과 상기 LED 베어칩 어레이의 양 단자를 각각 와이어 본딩하는 단계; 상기 알루미늄기판의 표면과 같은 높이를 갖도록 야그(YAG: Yttrium Aluminium Garnet)와 실리콘의 액상 혼합물을 상기 홈의 LED 베어칩 어레이와 인쇄 회로 기판(PCB)의 외표면에 부은 후 열처리에 의하여 경화시킴으로써 투광성 수지층을 형성시키는 단계;를 포함하는 LED 조명 유닛의 제조 방법을 제공한다.
상기 홈을 형성하는 단계는, 2단의 단차가 형성되면서 상기 홈에 형성된 2단의 단차 측면이 경사진 반사면을 형성하도록 홈을 형성하는 단계로 이루어지고; 상기 LED 베어칩들을 다이 본딩하는 단계 및 상기 LED 베어칩 어레이를 형성하는 단계는 상기 2단의 단차 하면 상에서 이루어지며; 상기 인쇄 회로 기판(PCB)을 형성하는 단계는 상기 홈에 형성된 1단의 단차 하면 상에서 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 홈을 형성하는 단계는, 상기 홈에 형성된 2단의 단차 측면의 상기 알루미늄기판의 그 폭 방향으로 수직하게 절단된 면이 직선, 원호 또는 포물선의 호 모양을 갖도록 홈을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 제조방법에 의해 제조된 직선형 LED 조명 유닛을 제공한다.
본 발명에 의한 직선형 LED 조명 유닛에 의하면, 반사율이 높은 반사면이 형성되어 밝기 효율 및 조도가 높고, 고출력 다이오드에서 발생되는 열의 방열처리가 용이하며, 점광원인 LED를 선광원화 할 수 있는 직선형 LED 조명유닛을 제공할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 직선형 LED 조명 유닛의 사시도를 나타내고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 직선형 LED 조명 유닛의 사시도를 나타내고, 도 4는 도 3의 A-A선 단면도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 직선형 LED 조명 유닛의 사시도를 나타내고, 도 6은 도 5의 A-A선 단면도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 직선형 LED 조명 유닛의 상면도를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
제1 실시예
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 직선형 LED 조명 유닛의 사시도를 나타내고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도를 나타낸다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 직선형 LED 조명 유닛의 베이스 프레임이 되는 알루미늄기판(10)은 소정의 두께를 가지며, 열전달율이 양호한 알루미늄소재를 사용함으로써 방열효과의 증대를 꾀한 것이다.
이러한 알루미늄기판(10)은 장방형으로 형성되고, 그 일측 표면에, 인쇄 회로 기판(20) 및 LED 베어칩 어레이(30)를 탑재하기 위한 상기 알루미늄기판(10)의 그 길이방향을 따라 홈이 형성되고, 상기 홈의 중앙 부위에는 발광체인 LED 베어칩(31)이 장착된다. 이때, LED 베어칩(31)은 다수 개가 가로와 세로 방향으로 각각 배치되어 LED 베어칩 어레이(30)를 이루면서 다이 본딩에 의해 각각 상기 홈의 중앙 부위에 장착된다.
상기 홈을 형성하는 단계는 다이아몬드 커팅 휠을 이용하여 홈을 가공하는 방법에 의하여 실행되며, 이러한 다이아몬드 커팅 방식을 이용하면 커팅시 마찰에 의하여 생기는 열에 의하여 상기 알루미늄기판의 물성이 변함으로써 상기 홈의 표면의 반사율이 높아지게 되므로, 반사면(40)의 반사율을 높이기 위한 추가적인 공정이 필요하지 않게 되는 이점이 있다.
그 후, 인쇄 회로 기판을 형성하는 단계에 의하여 상기 홈에 설치된 LED 베어칩 어레이(30)의 양측부에 각각의 인쇄 회로 기판(20)을 형성한다.
이어서, LED 베어칩 어레이를 형성하는 단계에 의하여 LED 베어칩(31)은 종방향 또는 횡방향의 동일 방향으로 인접된 베어칩들끼리 와이어 본딩에 의해 직렬로 연결되게 되고,
와이어 본딩하는 단계에 의하여 다수의 LED 베어칩(31)들이 직렬로 연결되어 있는 LED 베어칩 직렬군이 상기 홈에 설치된 LED 베어칩 어레이(30)의 양측부에 형성된 인쇄 회로 기판(20)에 각각 연결되어 서로 병렬로 연결되게 된다.
여기서, 직렬 또는 병렬로 연결되어 LED 베어칩 어레이(30)를 이루는 LED 베어칩(31)의 직렬연결 개수와 병렬로 연결되는 LED 베어칩 직렬군은 구현하고자 하는 광원에 인가될 전압과 광원의 밝기를 고려하여 결정되며, 선광원화를 위하여 상기 LED 베어칩 어레이(30)는 하나의 LED 베어칩 직렬군으로 이루어지도록 구성될 수도 있다.
상기 알루미늄기판(10)의 둘레 일측에는 상기 LED 베어칩 어레이(30)를 외부 전원부(도시되지 않음)과 연결하기 위한 전극(도시되지 않음)이 형성되며, 상기 전극은 상기 인쇄 회로 기판(20)에 연결된다.
투광성 수지층을 형성시키는 단계는 상기 인쇄 회로 기판(20) 및 상기 LED 베어칩 어레이(30)의 보호와 형광을 위한 투광성 수지층(50)을 형성하는 단계로서, 본 발명에 사용되는 투광성 수지층(50)으로서는 야그(YAG: Yttrium Aluminum Garnet)와 실리콘 혼합물을 사용하는데, 야그는 황색 형광을 발산하며, 실리콘의 혼합양이 많아지면 점차 백색광원에 가깝게 되어, LED 베어칩 어레이에서 발산되는 빛의 색을 조절할 수 있다.
상기 투광성 수지층(50)은 액상의 혼밥물을 상기 인쇄 회로 기판(20) 및 상기 LED 베어칩 어레이(30)의 외표면에 부은 후 열처리에 의해 경화시키게 되는데, 투광성 수지층을 형성시키는 단계에서는 상기 액상의 혼합물을 상기 알루미늄기판의 표면과 같은 높이를 갖도록 적층시키게 된다.
상기 홈의 하면에 장착된 상기 LED 베어칩 어레이(30)와 상기 인쇄 회로 기판(20) 사이의 노출된 홈의 하면부는 상기 LED 베어칩 어레이(30)에서 발생되는 빛을 반사시켜 외부로 발산함으로써 밝기 효율 및 조도가 높아지도록 하는 기능을 하는 반사면(40)을 이룬다.
이와 같은 제조방법에 의하여 생산되는 본 발명의 제1 실시예에 따른 직선형 LED 조명 유닛에 의하여, 반사율이 높은 반사면이 형성되어 밝기 효율 및 조도가 높고, 고출력 다이오드에서 발생되는 열의 방열처리가 용이하며, 점광원인 LED를 선광원화 할 수 있는 직선형 LED 조명유닛을 제공하게 되는 것이다.
제2, 3 실시예
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 직선형 LED 조명 유닛의 사시도를 나타내고, 도 4는 도 3의 A-A선 단면도를 나타낸다.
그리고, 도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 직선형 LED 조명 유닛의 사시도를 나타내고, 도 6은 도 5의 A-A선 단면도를 나타낸다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 직선형 LED 조명 유닛의 홈을 형성하는 단계는, 다이아몬드 커팅 휠을 이용하여 알루미늄기판(10)의 일측 표면에 2단의 단차가 형성되면서 상기 홈에 형성된 2단의 단차 측면이 경사진 반사면(40)을 형성하도록 실행되며, 이러한 2단의 단차 측면에 형성된 경사진 반사면(40)은 상기한 바와 같이 다이아몬드 커팅 방식에 의하여 표면의 반사율이 높아지므로, 상기 LED 베어칩 어레이(30)에서 발생되는 빛을 반사시켜 외부로 발산함으로써 밝기 효율 및 조도가 더욱 높아지도록 하는 기능을 하게 된다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 인쇄 회로 기판을 형성하는 단계는 상기 홈에 형성된 1단의 단차 상에서 이루어지고,
본 발명의 제2 실시예에 따른 LED 베어칩들을 다이 본딩하는 단계 및 LED 베어칩 어레이를 형성하는 단계는 상기 2단의 단차 하면 상에서 이루어지게 된다.
여기서, 상기 2단의 단차 측면에 형성된 경사진 반사면(40)은 상기 2단의 단차 하면과 20도 내지 45도의 각도를 이루도록 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 알루미늄기판(10)의 홈이 형성되는 일측 표면과 상기 상기 2단의 단차 측면에 형성된 경사진 반사면(40)이 이루는 각도가 20도 내지 45도의 각도를 이루게 되는 것과 같다.
이와 같은 제조방법에 의하여 생산되는 본 발명의 제2 실시예에 따른 직선형 LED 조명 유닛에 의하여, 반사율이 높은 반사면이 형성되어 밝기 효율 및 조도가 높고, 고출력 다이오드에서 발생되는 열의 방열처리가 용이하며, 점광원인 LED를 선광원화 할 수 있는 직선형 LED 조명유닛을 제공하게 되는 것이다.
다만, 홈을 형성하는 단계는, 상기 홈에 형성된 2단의 단차 측면의 상기 알루미늄기판(10)의 그 폭 방향으로 수직하게 절단된 면이 직선, 원호 또는 포물선의 호 모양을 갖도록 홈을 형성하는 단계로 이루어질 수 있다.(제3 실시예)
이러한 상기 2단의 단차 측면에 형성된 반사면(40)의 상기 알루미늄기판(10)의 그 폭 방향으로 수직하게 절단된 면이 직선, 원호 또는 포물선의 호 모양을 갖도록 홈을 형성함으로써 상기 LED 베어칩 어레이(30)에서 발생되는 빛을 반사시켜 특정 거리를 갖는 영역으로 빛이 집중되게 할 수 있으므로, 밝기 효율이 높고, 특정 거리를 갖는 영역에서 더 높은 조도를 가지며, 고출력 다이오드에서 발생되는 열의 방열처리가 용이하고, 점광원인 LED를 선광원화 할 수 있는 직선형 LED 조명유닛을 제공할 수 있게 되는 것이다.
10 : 알루미늄기판 20 : 인쇄 회로 기판
30 : LED 베어칩 어레이 31 : LED 베어칩
32 : 본딩 와이어 40 : 반사면
50 : 투광성 수지층

Claims (4)

  1. 장방형의 알루미늄기판의 일측 표면에, 인쇄 회로 기판 및 LED 베어칩 어레이를 탑재하기 위하여 다이아몬드 커팅 방식에 의하여 표면의 반사율이 높아지게 할 수 있도록 상기 알루미늄기판의 그 길이방향을 따라 홈을 형성하는 단계;
    상기 홈의 중앙부에 다수개의 LED 베어칩을 상기 알루미늄기판의 길이 방향을 따라 상기 홈의 하면에 배치한 후에 상기 LED 베어칩들을 다이 본딩하는 단계;
    상기 홈에 설치된 LED 베어칩 어레이의 양측부에 각각의 인쇄 회로 기판(PCB)을 장착하는 단계;
    다이 본딩된 상기 LED 베어칩들이 상호 직병렬로 연결되도록 와이어 본딩하여 LED 베어칩 어레이를 형성하는 단계;
    상기 인쇄 회로 기판(PCB)과 상기 LED 베어칩 어레이의 양 단자를 각각 와이어 본딩하는 단계;
    상기 알루미늄기판의 표면과 같은 높이를 갖도록 야그(YAG: Yttrium Aluminium Garnet)와 실리콘의 액상 혼합물을 상기 홈의 LED 베어칩 어레이와 인쇄 회로 기판(PCB)의 외표면에 부은 후 열처리에 의하여 경화시킴으로써 투광성 수지층을 형성시키는 단계;를 포함하는 직선형 LED 조명 유닛의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 홈을 형성하는 단계는, 2단의 단차가 형성되면서 상기 홈에 형성된 2단의 단차 측면이 경사진 반사면을 형성하도록 홈을 형성하는 단계로 이루어지고;
    상기 LED 베어칩들을 다이 본딩하는 단계 및 상기 LED 베어칩 어레이를 형성하는 단계는 상기 2단의 단차 하면 상에서 이루어지며;
    상기 인쇄 회로 기판(PCB)을 형성하는 단계는 상기 홈에 형성된 1단의 단차 하면 상에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 직선형 LED 조명 유닛의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 홈을 형성하는 단계는, 상기 홈에 형성된 2단의 단차 측면의 상기 알루미늄기판의 그 폭 방향으로 수직하게 절단된 면이 직선, 원호 또는 포물선의 호 모양을 갖도록 홈을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 직선형 LED 조명 유닛의 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 방법으로 제조된 직선형 LED 조명 유닛.
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