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KR20230115676A - Csp형 발광체를 이용한 수중등 - Google Patents

Csp형 발광체를 이용한 수중등 Download PDF

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KR20230115676A
KR20230115676A KR1020220012407A KR20220012407A KR20230115676A KR 20230115676 A KR20230115676 A KR 20230115676A KR 1020220012407 A KR1020220012407 A KR 1020220012407A KR 20220012407 A KR20220012407 A KR 20220012407A KR 20230115676 A KR20230115676 A KR 20230115676A
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Abstract

본 발명은 수면 상에 부유되어 광을 발산하는 수중등에 관한 것으로서, 이를 위하여 케이싱부와, 상기 케이싱부의 저면부와 체결되어 상기 케이싱부의 내부 공간을 밀폐시키는 지지부와, 상기 지지부의 상부면에 설치되어 복수의 CSP 타입의 발광체를 통해 발광하는 발광부를 구비하는 CSP 타입의 발광체를 이용한 수중등을 제공할 수 있다.

Description

CSP형 발광체를 이용한 수중등{Underwater light using CSP type light emitting body}
본 발명은 수면 상에 부유되어 발광하는 수중등에 관한 것이다.
엘이디(LED) 즉 발광다이오드(Light-Emitting Diode)는 반도체의 일종으로 반도체 분야에서 주로 사용하던 것에서 일반 조명에까지 점차 그 분야를 넓혀가고 있으며, 최근에는 거의 모든 분야에서 광원이 LED를 이용한 광원으로 교체되고 있는 추세이며 적은 전력으로 고휘도의 빛을 발광하며 수명이 길다는 장점은 계속 가격은 하락하고 있는 상황이지만 아직까지는 비교적 비싼 가격임에도 불구하고 다양한 분야에서 적용되도록 하고 있는 것이다.
이러한 엘이디 조명등은 복수의 엘이디로 이루어진 발광체로 그 특성상 입사 광속이 여러 개로 분산되어 있어 투광렌즈 등을 사용함으로써 균일한 조명도를 발휘하는 투광조명은 가능하나 거리가 멀어질수록 조명도(illuminance)가 낮아지기 때문에 높이가 있는 구조물의 조명이나 원거리 구조물의 조명, 스포트라이트와 같은 무대조명 또는 높게 솟구치는 분수를 조명하기 위해 수중에 설치하는 경우와 같이 국부조명 또는 전반조명과 혼합된 형태의 국부조명이 필요한 경우에는 이용이 제한되는 단점이 있다.
수중 조명 분야에서 기존의 네온램프, 수은등 또는 할로겐 램프를 LED 수중등으로 바뀌기 시작한 것은 최근의 일이며 적은 소비전력과 긴 수명 그리고 다양한 색상의 빛을 연출할 수 있는 LED 수중등의 사용은 급격히 증가하고 있는 상황이다.
하지만 LED는 다른 광원과 비교하면 발열량이 상당이 적다는 장점이 있으나 열에 취약하다는 단점이 있어 다른분야에서는 다양한 방법으로 열을 방열할 수 있는 수단을 구비하는 것이 일반적이나 수중등의 경우 열전달이 잘되는 물의 특성 때문에 PCB를 등기구에 직접 부착하여 등기구에 열이 전달되는 구조를 가지고 있다.
이 경우 등기구 즉 몸체는 열의 전달이 용이한 금속으로 제작하게 되나 LED 특성상 정전류 회로보드가 들어가게 되므로 실제적으로 LED PCB가 기구 부착면적이 적어 방열효과가 떨어지면서 수명이 급격히 떨어지게 된다.
또한, PCB의 상면에 장착되는 LED 주위에 접착제를 바른 후 렌즈를 하나하나 붙이는 방식의 경우 LED에서 발생하는 열에 의하여 녹거나 떨어지게 되는 문제점을 가지고 있었다.
또한, 조립을 위한 볼트가 외부로 노출되는 경우 시간이 경과함에 따라 볼트가 풀리거나 사이로 물이 스며드는 원인이 되었다.
대한민국 등록특허공보 10-1691653(2016.12.26. 등록)
본 발명은 케이싱부의 내부 공간에 실장되는 CSP 타입의 발광체를 이용한 발광부를 구현한 수중등을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재들로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에 의해 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 해결하고자 하는 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 실시예에 따른 수면 상에 부유되어 광을 발산하는 수중등은 케이싱부와, 상기 케이싱부의 저면부와 체결되어 상기 케이싱부의 내부 공간을 밀폐시키는 지지부와, 상기 지지부의 상부면에 설치되어 복수의 CSP 타입의 발광체를 통해 발광하는 발광부를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 케이싱부는 상기 지지부의 중심부에 대응되는 부분에 삽입공을 구비하며, 상기 발광부는 상기 삽입공에 대응되는 위치에 체결홀을 구비하며, 상기 수중등은 상기 삽입공에 삽입되어 상기 케이싱부의 내부 공간을 밀폐시키고, 상기 발광부의 체결홀을 통해 상기 지지부에 고정되는 고정부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 발광부의 복수의 발광체는 상기 지지부의 상부면에 형성되고, 상기 체결홀이 형성된 세라믹 기판에 접착제를 이용하여 부착될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 수중등은 상기 케이싱부의 내부 공간에 설치되어 상기 CSP 타입의 발광체의 발광에 따라 발생되는 광을 확산시키는 렌즈부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 렌즈부는 일측이 상기 고정부재의 일부분과 연결되고 타측이 상기 지지부의 일부분과 연결되어 상기 케이싱부의 내부 공간에 고정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 발광체는 플립칩 타입의 LED 칩과, 상기 LED 칩의 측면부와 상면부를 감싸는 형광체로 구성될 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 따르면, 케이싱부의 내부 공간에 실장되는 CSP 타입의 발광체를 이용한 발광부를 구현한 수중등을 제공함으로써, 수중증의 수명과 신뢰성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 CSP형 발광체를 이용한 부유식 발광 장치를 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 CSP형 발광체를 이용한 부유식 발광 장치를 도시한 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 적용되는 발광체의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발광부의 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 발광부를 형성하는 과정을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 고정부재와 평행유지부재간의 결합 과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 CSP형 발광체를 이용한 부유식 발광 장치에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 CSP형 발광체를 이용한 부유식 발광 장치를 도시한 측면도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 CSP형 발광체를 이용한 부유식 발광 장치를 도시한 정면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 적용되는 발광체의 구조를 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발광부의 구조를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 발광부를 형성하는 과정을 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 고정부재와 평행유지부재간의 결합 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 부유식 발광 장치(100)는 수면 상에 부유되어 광을 발산하는 수중등으로서, 내부에 발광부(200)가 형성되어 있는 케이싱부(110)로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 케이싱부(110)는 반원, 타원, 오목한 형상을 가지며, 저면부, 예컨대 지름 부분에 해당되는 형성된 지지부(120)에 의해 내부 공간이 밀폐될 수 있다.
또한, 케이싱부(110)는 광에 대한 반사 성능이 우수하고, 내열 및 내충격성이 뛰어난 재질, 예컨대 폴리카보네이트를 이용하여 제작될 수 있다.
발광부(200)는 지지부(120)의 상부면에 설치되어 광을 발산하는 복수의 발광체(220)를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 발광체(220)는 CSP 타입으로 구성되는 것으로서, 기판(미도시됨)과 기판의 하부에 형성된 적층 구조를 포함하고, 반도체 적층 구조의 하부에 세라믹 기판(210)에 접속되는 도전형 접속 영역이 형성된 플립(Flip) 타입의 LED 칩(222)과 LED 칩(222)을 완전히 덮는 형광체(224)로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에서 형광체(224)는 LED 칩(222)의 상면부와 측면부를 덮도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 형광체(224)는 LED 칩(222)의 상기 기판과 상기 반도체 적층 구조의 측면을 둘러싸는 측면부, 상기 측면부보다 상측에서 상기 기판의 상면부를 덮는 구조로 형성될 수 있다.
이러한 세라믹 기판(210)은 발열 패드(205)에 결합될 수 있다. 구체적으로, 세라믹 기판(210)은 발열 패드(205), 예컨대 알루미늄 재질로 이루어진 발열 패드(205)와 접착제(205a)로 결합될 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 접착제(205a)는 세라믹 기판(210)에 실장된 발광체(220)의 발광에 따라 발생되는 열의 전도율(thermal conductivity)이 4.5W/mK∼5.5W/mK인 특성을 갖도록 하기 위해 에폭시 경화제의 성분에 메탄올(methanol)을 추가한 물질을 이용하여 제조될 수 있다. 구체적으로, 접착제(205a)는 에폭시 경화제의 성분인 산무수물(anhydride) 및 디하이드라지드(dihydrazide)과 메탄올을 이용하여 제조될 수 있다. 부가적으로 접착제(205a)는 아민(amine), 머캡탄(mercaptan), 페놀(phenol) 등을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 케이싱부(110)의 내부 공간에는 LED 칩(222)의 발광에 따라 발생되는 빛을 확산시키는 렌즈부(140)가 더 설치될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 렌즈부(140)는 LED 칩(222)의 발광에 따라 발생되는 광을 확산시키는 오목렌즈일 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 케이싱부(110)는 중앙 부분, 예컨대 지지부(120)의 중심부(C)에 대응되는 부분에 삽입공(130)을 구비할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 삽입공(130)에는 케이싱부(110)의 내부 공간을 밀폐시키고, 발광부(200)를 지지부(120)에 고정시킬 수 있는 고정부재(150)가 결합될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 고정부재(150)는 지지부(120)의 내부의 중심부(C)에 설치되는 평행유지부재(122)에 결합, 예컨대 나사 결합되어 고정될 수 있다. 여기에서, 평행유지부재(122)는 지지부(120)의 내부의 중심부(C)에 형성되어 부유식 발광 장치(100)가 수면 위에 부유될 때 중심축으로 동작하여 부유식 발광 장치(100)의 기울어짐을 최소화시킬 수 있다.
또한, 고정부재(150)는 사각기둥, 원기둥의 형태를 가지며, 일측 부분에 렌즈부(140)의 일측 부분과 체결되어 렌즈부(140)를 케이싱부(110)의 내부 공간에 고정시킬 수 있다. 구체적으로, 고정부재(150)는 일측에 형성된 수나사 형태의 제 1 결합체(152)와 평행유지부재(122)에 형성된 암나사 형태의 제 2 결합체(122a)간의 나사 결합을 통해 평행유지부재(122)에 고정될 수 있다.
한편, 렌즈부(140)는 타측 부분이 지지부(120)의 양측 부분에 고정될 수 있다.
이러한 고정부재(150)를 이용하여 발광부(200)를 지지부(120)에 고정시키기 위하여, 발광부(200)에는 세라믹 기판(210)의 중심 부분, 즉 삽입공(130)에 대응되는 영역에 고정부재(150)가 관통되어 체결될 수 있는 체결홀(230)이 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 LED 칩(222)을 구비한 발광체(200)는 접착제(222a)를 이용하여 세라믹 기판(210)에 결합될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 LED 칩(222)으로 구성된 발광체(220)를 이용하여 발광부(200)를 형성하는 과정에 대해 설명하면 아래와 같다.
먼저, 세라믹 기판(210)과 방열 패드(205)를 접착제(205a)를 이용하여 결합시킬 수 있다. 이때, 620℃∼650℃의 온도로 발열 패드(210)를 가열한 후 발열 패드(210) 상에 접착제(205a)를 도포하여 세라믹 기판(210)을 발열 패드(210)에 접착시킬 수 있다.
세라믹 기판(210)에는 발광체(220)의 LED 칩(222)의 도전형 접속 영역과 연결되는 회로 라인(미도시됨)이 구비할 수 있다. 여기에서, 회로 라인은 도전형 접속 영역을 통해 발광체(220)의 LED 칩(222)에 전원과 신호를 인가하기 위한 수단일 수 있다.
이후, 세라믹 기판(210)에 대한 패터닝을 통해 실장 영역(A)을 형성할 수 있다. 여기에서, 실장 영역(A)은 발광체(220)가 접합되는 영역을 의미할 수 있다.
그리고 나서, 실장 영역(A)에 발광체(220)를 본딩 결합시킬 수 있다. 이때, 발광체(220)는 이방전도성 접착 필름(ACF, Anisotropic Conductive Film)과 비전도성 접착페이스트(NCP, Non-Conductive Paste) 등과 본딩용 접착제(미도시됨)를 이용하여 실장 영역(A) 내 회로 라인과 결합될 수 있다.
그리고 나서, 발광체(220)가 접착된 세라믹 기판(210)의 전면에 대해 소정의 투명 물질, 예컨대 투명 실리콘을 도포하여 상부 발광막(212)을 형성함으로써, 발광부(200)가 형성될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 형광체(224)로 LED 칩(222)의 측면부와 상면부를 감싸서 발광체(220)를 형성하는 것으로 예를 들어 설명하였지만, LED 칩(222)만을 이용하여 발광체(220)를 형성할 수도 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 세라믹 기판(210)을 발열 패드(205)에 접착시킨 후 패터닝을 통해 실장 영역(A)을 형성하는 것으로 예를 들어 설명하였지만, 실장 영역(A) 형성 공정, 본딩 결합 공정 등을 수행한 세라믹 기판(210)을 발열 패드(205)에 결합시킬 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 부유식 발광 장치
110 : 케이싱부
120 : 지지부
130 : 삽입공
200 : 발광부
205 : 발열 패드
210 : 세라믹 기판
220 : 발광체

Claims (6)

  1. 수면 상에 부유되어 광을 발산하는 수중등에 있어서,
    케이싱부와,
    상기 케이싱부의 저면부와 체결되어 상기 케이싱부의 내부 공간을 밀폐시키는 지지부와,
    상기 지지부의 상부면에 설치되어 복수의 CSP 타입의 발광체를 통해 발광하는 발광부를 구비하는 CSP 타입의 발광체를 이용한 수중등.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이싱부는,
    상기 지지부의 중심부에 대응되는 부분에 삽입공을 구비하며,
    상기 발광부는,
    상기 삽입공에 대응되는 위치에 체결홀을 구비하며,
    상기 수중등은,
    상기 삽입공에 삽입되어 상기 케이싱부의 내부 공간을 밀폐시키고, 상기 발광부의 체결홀을 통해 상기 지지부에 고정되는 고정부재를 더 포함하는 CSP 타입의 발광체를 이용한 수중등.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 발광부의 복수의 발광체는,
    상기 지지부의 상부면에 형성되고, 상기 체결홀이 형성된 세라믹 기판에 접착제를 이용하여 부착되는 CSP 타입의 발광체를 이용한 수중등.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 수중등은,
    상기 케이싱부의 내부 공간에 설치되어 상기 CSP 타입의 발광체의 발광에 따라 발생되는 광을 확산시키는 렌즈부를 더 포함하는 CSP 타입의 발광체를 이용한 수중등.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 렌즈부는,
    일측이 상기 고정부재의 일부분과 연결되고 타측이 상기 지지부의 일부분과 연결되어 상기 케이싱부의 내부 공간에 고정되는 CSP 타입의 발광체를 이용한 수중등.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 발광체는,
    플립칩 타입의 LED 칩과,
    상기 LED 칩의 측면부와 상면부를 감싸는 형광체로 구성되는 CSP 타입의 발광체를 이용한 수중등.
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