KR101257748B1

KR101257748B1 - Ｌｅｄ 조명장치

Info

Publication number: KR101257748B1
Application number: KR1020110072847A
Authority: KR
Inventors: 안진형; 김병구
Original assignee: 금호전기주식회사
Priority date: 2011-07-22
Filing date: 2011-07-22
Publication date: 2013-04-24
Also published as: KR20130011591A

Abstract

본 발명은 LED 조명장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대면적 표시장치의 LED 백라이트 유닛에 적용되어, LED 모듈을 구동하기 위한 구동회로와의 커넥터의 개수를 감소시켜 LED 백라이트 유닛의 제조비용을 절감할 수 있는 동시에, LED 모듈의 연결부위에서 암부(暗部)가 발생하는 것을 방지하여 균일한 조명효과를 구현할 수 있는 LED 조명장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 LED 조명장치는, 일면에 배선회로가 형성되어 있는 PCB 상부에 고정되는 다수 개의 LED 패키지가 일정한 간격으로 배열되어 있는 적어도 두 개 이상의 LED 모듈; 및 내부에 상기 LED 모듈을 삽입할 수 있도록 하우징이 형성되어 있으며, 상기 하우징의 입구를 통해 상기 LED 모듈의 일단을 각각 삽입시켜 상기 적어도 두 개 이상의 LED 모듈을 전기적으로 연결해주는 하우징;을 포함하여 구성되되, 상기 LED 모듈의 일단에는 상기 배선회로와 연결되는 단자가 형성되어 있고, 상기 하우징의 내벽 일측에는 상기 단자와 연결되는 연결단자가 형성되어, 상기 하우징 내부에 상기 LED 모듈의 일단을 삽입하면 상기 단자와 상기 연결단자가 서로 전기적으로 연결되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

ＬＥＤ 조명장치 {LED ILLUMINATING DEVICE}

본 발명은 LED 조명장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대면적 표시장치의 LED 백라이트 유닛에 적용되어, LED 모듈을 구동하기 위한 구동회로와의 커넥터의 개수를 감소시켜 LED 백라이트 유닛의 제조비용을 절감할 수 있는 동시에, LED 모듈의 연결부위에서 암부(暗部)가 발생하는 것을 방지하여 균일한 조명효과를 구현할 수 있는 LED 조명장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치(liquid crystal display ; LCD)는 서로 마주보며 이격된 두 기판과, 두 기판 사이에 형성된 액정층을 포함한다. 그리고, 액정표시장치는 매트릭스 형태로 배열된 다수의 화소를 포함하며, 각 화소에는 박막트랜지스터, 화소전극 및 공통전극이 형성된다. 화소전극 및 공통전극 각각에 전압을 인가함으로써, 화소전극 및 공통전극 사이에 전기장이 생성되고, 생성된 전기장에 의하여 액정층의 액정분자가 재배열됨으로써, 액정층의 투과율이 변화된다.

따라서, 액정표시장치의 화소전극 및 공통전극에 인가되는 전압을 제어함으로써, 영상신호에 대응되는 값을 갖도록 각 화소의 액정층의 투과율을 조절할 수 있으며, 그 결과 액정표시장치는 영상을 표시한다.

그런데, 이러한 액정표시장치는 자체 발광소자가 아니므로 빛을 공급하는 광원을 필요로 한다. 즉, 액정표시장치는, 영상을 표시하는 액정패널과, 액정패널에 빛을 공급하는 백라이트 유닛을 포함하고 있다.

백라이트 유닛의 광원(light source)으로 주로 냉음극형광램프(cold cathode fluorescent lamp: CCFL)가 사용되어 왔으나, 백라이트 유닛의 소형화, 박형화, 경량화 추세에 따라 백라이트 유닛의 광원도 소비전력, 무게, 휘도 등에서 장점을 갖는 발광 다이오드(light emitting diode: LED)가 냉음극형광램프를 대체하는 추세이다.

이와 같은 LED 백라이트 유닛은 LED로부터 출사된 빛의 사용경로에 따라 직하형(direct type) 및 에지형(edge type)으로 나눌 수 있는데, 직하형 LED 백라이트 유닛은, 다수의 LED를 액정패널 하부에 배치함으로써 다수의 LED로부터 출사되는 빛을 직접적으로 액정패널에 공급하는 방식이고, 에지형 LED 백라이트 유닛은 액정패널 하부에는 도광판을 배치하고 다수의 LED를 도광판의 적어도 일측면에 배치함으로써 도광판에서의 굴절 및 반사를 이용하여 다수의 LED로부터 출사되는 빛을 간접적으로 액정패널에 공급하는 방식이다.

도 1은 일반적인 에지형 LED 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치의 분해 사시도이다.

그 구성을 간략하게 살펴보면, 하부커버(40) 상에는 LED로부터 발광된 빛을 전면의 액정패널로 반사시키기 위한 반사판(26)이 부착되고, 그 위로는 다시 PCB(Printed Circuit Board) 상에 LED 패키지가 일정 간격으로 배열되어 고정된 LED 모듈(20)과, 도광판(24)이 차례로 적재된다. 여기에서 LED 모듈(20)은 하부커버(40)의 측면에서 상측으로 굽어 올라온 면을 따라 내측에 부착되고, 또 도광판(24)을 향하고 있으므로 LED들로부터 발광된 빛은 자연히 도광판(24)으로 유입된다.

그리고 하부커버(40)의 측면에 부착된 LED 모듈(20)과 도광판(24)의 상부에는 광학 시트들(28, 32)이 적재되게 되는데, 보통 반사판(26) 및 도광판(24)으로부터 발산되는 광의 효율을 향상시켜 액정패널(10)에 조사하는 확산시트(28)와 보호시트(32)가 각각 2장씩 구성된다.

한편, 하부커버(40)의 외곽으로는 액정표시장치의 전체적 힘의 균형을 유지하고 액정패널을 일정 간격 이격시키기 위한 프레임 몰드물의 패널 가이드(Panel Guide; 30)가 체결된다. 그리고 이 패널 가이드(30) 상에는 화상을 구현하기 위한 액정패널(10)을 적재하게 되며, 액정패널(10)의 가장자리를 덮는 사각 틀 형상의 상부커버(50)가 패널 가이드(Panel Guide; 30)와 조립·체결됨으로써 비로소 액정표시장치가 완성된다.

여기에서 LED 모듈(20)은 백라이트 유닛의 가장자리 부분에 장축이나 단축방향으로 나란하게 설치되고, 각각의 LED 모듈(20)의 일단에는 각각의 구동회로에 연결할 수 있도록 커넥터(60)가 구비되게 된다.

최근, 액정표시장치와 같은 표시장치가 대면적화됨에 따라 LED 백라이트 유닛에는 더 많은 개수의 LED 모듈(20)이 요구되고 있다. 이는 LED 모듈(20)을 구성하고 있는 PCB는 생산 가능한 길이가 제한되어 있기 때문에, 표시장치의 크기가 대면적화됨에 따라 LED 모듈(20)의 개수를 증가시킬 수 밖에 없는 것이다.

이와 같이 LED 모듈(20)의 개수를 증가시키게 되면, 구동회로에 연결하기 위한 커넥터(60)의 개수 또한 증가하게 되고, 이로 인하여 LED 백라이트 유닛의 제조비용 증가하게 되고, 이에 따라 제품경쟁력이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.

또한, LED 백라이트 유닛의 사용 목적에 따라 LED 모듈(20)의 형태를 변형시키게 되는 경우, LED 모듈(20)을 구성하고 있는 PCB의 회로 패턴이 손상되어 제품의 신뢰성이 저하되는 문제점도 있다.

상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 연결가능한 하우징을 이용하여 적어도 두 개 이상의 LED 모듈의 단부를 서로 연결하여 구성함으로써 LED 모듈을 구동하기 위한 구동회로와의 커넥터의 개수를 감소시켜 LED 백라이트 유닛의 제조비용을 절감할 수 있는 LED 조명장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 LED 모듈을 서로 연결해주는 하우징 외주면에 LED 패키지를 배치함으로써 LED 모듈의 연결부위에서 암부(暗部)가 발생하는 것을 방지하여 균일한 조명효과를 구현할 수 있는 LED 조명장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 LED 조명장치는, 일면에 배선회로가 형성되어 있는 PCB 상부에 고정되는 다수 개의 LED 패키지가 일정한 간격으로 배열되어 있는 LED 모듈, 및 복수의 LED 모듈을 연결하기 위한 하우징을 포함하되, 하우징은 복수의 방향으로 말단부위가 구비되고 각 말단부위에 LED 모듈이 삽입될 수 있도록 형성된 삽입구, 복수의 LED 모듈이 삽입구에 삽입되어 연결되어도, LED 패키지가 일정한 간격을 유지할 수 있도록 하우징의 외주면에 구비된 LED 패키지, 삽입구에 LED 모듈의 삽입시, 배선회로와 연결되어 LED 모듈의 일단 외주면에 형성된 단자와 전기적으로 연결될 수 있도록 일측 내주면에 형성된 연결단자를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 LED 조명장치는, 대면적 표시장치의 LED 백라이트 유닛에 적용되어, LED 모듈을 구동하기 위한 구동회로와의 커넥터의 개수를 감소시켜 LED 백라이트 유닛의 제조비용을 절감할 수 있는 동시에, LED 모듈의 연결부위에서 암부(暗部)가 발생하는 것을 방지하여 균일한 조명효과를 구현할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 에지형 LED 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치의 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조명장치가 구비된 액정표시장치의 분해사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조명장치의 구성을 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조명장치의 구성을 구체적으로 보여주는 도면.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 LED 조명장치의 구성하는 하우징을 또 다른 구성을 보여주는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 LED 조명장치를 구성하는 하우징에 LED 모듈이 결합된 상태의 단면도.
도 8은 티자형 하우징에 LED 모듈이 연결된 상태의 단면도,
도 9 및 도 10은 십자형 하우징에 LED 모듈이 연결된 상태의 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하지만, 본 발명은 그 요지를 이탈하지 않는 한 이하의 실시예에 한정되지 않는다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조명장치가 구비된 액정표시장치의 분해사시도이다.

우선, 도 2를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조명장치가 구비된 액정표시장치의 구성에 대해서 살펴보면 다음과 같다.

액정표시장치는 하부커버(140) 상에 LED로부터 발광된 빛을 전면의 액정패널로 반사시키기 위한 반사판(126)이 부착되고, 그 위로는 다시 PCB(Printed Circuit Board) 상에 LED 패키지(121)가 일정 간격으로 배열되어 고정된 LED 모듈(120A, 120B)과, 도광판(124)이 차례로 적재된다. 여기에서 LED 모듈(120A, 120B)은 하부커버(140)의 측면에서 상측으로 굽어 올라온 면을 따라 내측에 부착되고, 또 도광판(124)을 향하고 있으므로 LED들로부터 발광된 빛은 자연히 도광판(124)으로 유입된다.

그리고 하부커버(140)의 측면에 부착된 LED 모듈(120A, 120B)과 도광판(124)의 상부에는 광학 시트들(128, 132)이 적재되며, 통상 광학 시트들(128, 132)은 반사판(126) 및 도광판(124)으로부터 발산되는 광의 효율을 향상시켜 액정패널(110)에 조사하는 확산시트(128)와 보호시트(132)로 구성된다.

한편, 하부커버(140)의 외곽으로는 액정표시장치의 전체적 힘의 균형을 유지하고 액정패널을 일정 간격 이격시키기 위한 프레임 몰드물의 패널 가이드(Panel Guide; 130)가 체결된다. 그리고 이 패널 가이드(130) 상에는 화상을 구현하기 위한 액정패널(110)을 적재하게 되며, 액정패널(110)의 가장자리를 덮는 사각 틀 형상의 상부커버(150)가 패널 가이드(Panel Guide; 130)와 조립·체결됨으로써 비로소 액정표시장치가 완성된다.

여기에서 LED 모듈(120A, 120B)은 백라이트 유닛의 가장자리 부분에 한 쌍씩 하우징(200)에 의해 연결되어 장축이나 단축방향으로 나란하게 설치되며, 한 쌍의 LED 모듈(120A, 120B) 중 하나의 LED 모듈(120B) 일단에는 구동회로에 연결할 수 있도록 커넥터(160)가 구비되게 된다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 LED 모듈(120A)는 제1LED 모듈(120A)이라 하고, LED 모듈(120B)는 제2LED 모듈(120B)이라 한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조명장치의 구성을 보여주는 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 LED 조명장치의 구성을 구체적으로 보여주는 도면이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조명장치는 제1LED 모듈(120A)과 제2LED 모듈(120B) 및 제1LED 모듈(120A)과 제2LED 모듈(120B)을 서로 연결해주는 하우징(200)를 포함하여 구성된다.

제1LED 모듈(120A)과 제2LED 모듈(120B)은 일면에 배선 회로가 형성된 PCB(Printed Circuit Board)가 형성되어 있고, PCB 상에는 다수 개의 LED패키지(121)가 일정 간격으로 배열되어 고정된 상태에서 열전달이 탁월한 알루미늄재질의 케이스로 케이싱되어 형성된다.

이때, 제1LED 모듈(120A)과 제2LED 모듈(120B)의 일단에는 하우징(200)과의 전기적 접속을 위한 단자(122A, 122B)가 각각 형성되어 있고, 제2LED 모듈(120B)의 타단에는 구동회로와의 연결을 위한 커넥터(160)가 형성되어 있다.

하우징(200)은 내부에 삽입구(201)가 형성되어 있고, 전체적으로 일자형으로 형성되어 있다. 하우징(200)에 형성된 삽입구(201)의 입구를 통해 제1LED 모듈(120A)과 제2LED 모듈(120B)을 삽입하여 제1LED 모듈(120A)과 제2LED 모듈(120B)을 일자형으로 연결하게 되며, 이때 하우징(200)의 내벽 상부에는 한 쌍의 연결단자(220)가 형성되어 있어 제1LED 모듈(120A)과 제2LED 모듈(120B)에 각각 형성되어 있는 단자(122A, 122B)와 전기적으로 연결될 수 있도록 구성되어 있다.

이때, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 하우징(200)은 연결단자(220)와 LED 패키지(210)를 제외한 부분이 방열기능을 가진 절연물질로 이루어져, 양측면에서 삽입구로 삽입되는 열전달이 우수한 알루미늄재질로 이루어진 제1LED 모듈(120A)과 제2LED 모듈(120B)의 케이스에 전달되도록 하여 상기 LED 패키지(210)에서 발생한 열을 방출시킨다.

한편, 상기 제1LED 모듈(120A)과 제2LED 모듈(120B)의 케이스는 알루미늄재질에 한정되지 않고 열전도도가 우수한 다양한 물질로 실시될 수 있다.

도 7에서 하우징(200)의 양측면에서 삽입되는 경우를 실시예로 설명하고 있지만, 도 6에 도시된 바와 같이 실시되는 경우에도 상기 하우징(200)은 금속과 방열기능이 있는 절연물질로 구성되는데, 상기 절연물질이 상기 하우징(200)에서 발생한 열을 LED 모듈의 금속층으로 방열시킨다.

또한, 하우징(200)의 일면, 즉 제1LED 모듈(120A)과 제2LED 모듈(120B)에서 PCB가 형성된 방향과 동일한 방향으로 배선 회로가 형성되어 있는 PCB가 형성되어 있고, PCB 상에는 적어도 한 개 이상의 LED 패키지(210)가 고정되어 있어, LED 모듈의 연결부위에서 LED 패키지의 배열이 불규칙해짐에 따라 발생할 수 있는 암부의 발생을 방지할 수 있다. 이때, PCB에 형성되어 있는 배선회로는 상기 한 쌍의 연결단자(220)를 통해 제1LED 모듈(120A)과 제2LED 모듈(120B)과 전기적으로 연결될 수 있도록 하우징(200)의 일면 및 측면을 통해 상기 한 쌍의 연결단자(220)와 서로 연결되도록 형성되는 것이 바람직하다(도 5의 220 참조). 여기에서는 하나의 하우징(200)을 이용하여 한 쌍의 LED 모듈을 서로 연결하는 구성에 대해서만 설명하고 있지만, 필요에 따라 다수 개의 하우징(200)을 사용하여 LED 조명장치를 구성할 수 있으며, 이와 같은 경우 LED 모듈에 형성되는 단자의 형상이 변경될 수 있음은 물론이다.

이와 같은 구성을 통해 다수 개의 LED 모듈을 하나의 커넥터를 통해 구동회로 연결할 수 있으므로, LED 모듈의 연결 배선을 보다 간단하게 할 수 있으며, 이를 통해 LED 조명장치의 제조 비용을 절감할 수 있게 된다.

도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 LED 조명장치의 구성하는 하우징를 또 다른 구성을 보여주는 도면으로서, 하우징(200A, 200B)은 엘자(L)형이나 티자(T)형 그리고 십자(＋)형 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.

도 5에 도시된 엘자(L)형의 하우징(200A)은 LED 모듈을 백라이트 유닛의 네 가장자리 부분에 모두 설치하게 되는 경우, 각 모서리부분마다 하우징(200A)을 설치함으로써 네 가장자리에 각각 설치되는 LED 모듈들을 모두 연결하여 구성할 수도 있게 된다.

또한, 도 6에 도시된 티자(T)형의 하우징(200B)의 경우에는 4 개의 LED 모듈을 서로 연결하여 구성할 수 있도록 구성되어, 대면적 액정표시장치의 백라이트 유닛을 구성함에 있어, 가장자리부분에 설치된 LED 모듈 사이에 LED 모듈을 추가로 구성할 수 있기 때문에 균일한 휘도 분포를 효과적으로 구현할 수도 있다.

여기에서 도 5 및 도 6에 도시된 하우징(200A, 200B)의 적어도 일면에는 배선회로가 형성되어 있는 PCB가 형성될 수 있고, PCB에는 적어도 한 개 이상의 LED 패키지가 고정될 수 있으며, 이는 사용목적에 따라 적절하게 조절하여 구성될 수 있다.

도 6 및 도 6의 부분 단면도인 도 8에 도시된 바와 같이, 티자(T)형의 하우징(200B)에서, 수직방향으로 2개의 LED 모듈이 삽입구에 삽입되어 연결되는 것은, 듀얼 디스플레이를 구현하는 경우 이웃하는 디스플레이 각각에 LED 모듈이 구비될 수 있도록 하여, 디스플레이를 각각 제어할 수 있도록 하기 위함이다.

한편, 또 다른 실시예로서 도 9에 도시된 바와 같이 십자(＋)형의 하우징은 사방으로 LED 모듈을 서로 연결할 수 있도록 구성되어, 상술한 일자(―)형, 엘자(L)형 및 티자(T)형과 상호 조합을 이루어 복수의 대면적 액정표시장치를 결합함으로써 수요자가 원하는 모든 크기의 대면적 액정표시장치를 구현할 수 있도록 한다.

즉, 십자형 하우징(200)의 경우, 도 9에 도시된 바와 같이, 일면에 LED 패키지가 구비된 두 개의 LED모듈이 상기 삽입구(201)로 등을 지고 삽입되고, 두 개의 LED 모듈에 구비된 LED 패키지를 각각 제어하기 위하여 별도로 전기배선이 이루어진다.

이때, 두 개의 LED 패키지가 발광함에 따라 발생하는 열을 방열시키기 위해 상기 두 개의 LED 패키지 사이에 방열이 뛰어나 물질이나 방열테이프와 같은 방열부(300)가 구비되어 있다.

즉, 듀얼 디스플레이 또는 멀티 디스플레이를 구현하기 위하여, 두 개의 LED 모듈이 접촉한 상태로 상기 삽입구(201)에 삽입되는 경우, 두 LED 모듈 사이에 방열부(300)가 개재되어 LED 패키지에서 발생하는 열을 방열시키는 것이 바람직하다.

한편, 십자형 하우징(200)의 경우, 분기 되는 지점이 도 9에 도시된 바와 같이 십자형 일수도 있지만, 도 10과 같이 원형일 수도 있다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

110 : 액정패널 120A : 제1LED 모듈
120B : 제2LED 모듈 121, 210 : LED 패키지
122A, 122B : 단자 124 : 도광판
126 : 반사판 128 : 확산시트
130 : 패널 가이드 132 : 보호시트
140: 하부커버 150 : 상부커버
160 : 커넥터 200, 200A, 200B : 하우징
220 : 연결단자 201 : 삽입구
300: 방열부

Claims

복수의 방향에 말단부위가 구비되고, 각 말단부위에 삽입구가 형성된 하우징;
상기 하우징의 외주면에 실장된 적어도 하나 이상의 LED 패키지; 및
상기 삽입구의 내주면에 형성되며, 적어도 하나의 상기 LED 패키지와 전기적으로 연결되는 연결단자;를 포함하되,
상기 하우징의 각 삽입구에 일단이 삽입되며, 복수의 LED 패키지가 일정한 간격으로 배열된 복수의 LED 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 하우징의 삽입구에 수용된 상기 LED 모듈에 실장된 복수의 LED 패키지와 상기 하우징 외주면에 실장된 적어도 하나의 LED 패키지는 동일한 간격을 유지하는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
제 1 항에 있어서,
상기 하우징은 일자형, 엘자(L)형, 티자(T)형 및 십자(＋) 중 어느 한 가지 형태인 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
제 1항에 있어서,
상기 하우징의 적어도 일부는 방열기능을 하는 절연물질로 구성된 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.