KR100558081B1

KR100558081B1 - Electric bulb using the white light-emitting diode having high output

Info

Publication number: KR100558081B1
Application number: KR1020040012130A
Authority: KR
Inventors: 황영돈; 최혁중; 윤은해
Original assignee: 서울반도체 주식회사
Priority date: 2004-02-24
Filing date: 2004-02-24
Publication date: 2006-03-07
Also published as: KR20050084731A

Abstract

본 발명은 고출력 백색 발광 다이오드를 광원으로 이용한 전구로서 특히 열방출 구조를 갖춘 전구에 관한 것이다. 본 발명은 수 개의 고출력 백색 발광 다이오드를 몸체부의 내부에 형성하고, 고출력 백색 발광 다이오드와 이들이 실장된 PCB의 내부 열을 방출하기 위한 구조를 가진 고출력 백색 발광다이오드 전구를 제공하는데 그 목적이 있다. 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 LED전구는 외부 전원공급용 피접속구에 착탈 가능한 접속단자를 구비하는 전구본체; 상기 전구본체와 결합되며, 일측에 조명용 개구가 형성된 방열성 재질의 전구 케이스; 상기 전구 케이스의 내부에 배치되어 상기 개구를 향한 적어도 하나 이상의 고출력 발광다이오드를 구비하는 전열성 재질의 LED기판; 상기 전구 케이스의 내부에 상기 LED 기판과 소정의 이격거리를 두고 설치되는 상기 고출력 발광다이오드 구동용 소자들이 장착된 구동기판; 상기 LED 기판과 구동 기판을 상기 전구 케이스 내에 각각 위치 고정시키는 고정수단 및 상기 LED기판과 상기 구동기판을 상호 고정시켜, 소정의 이격거리를 유지시키는 이격거리 유지수단을 포함하여 구성될 수 있다.The present invention relates to a light bulb using a high power white light emitting diode as a light source, and more particularly, to a light bulb having a heat dissipation structure. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a high power white light emitting diode bulb having several high power white light emitting diodes formed inside a body, and having a structure for dissipating internal heat of a PCB mounted with the high power white light emitting diodes. LED bulb according to the present invention to achieve the above object is a light bulb body having a connection terminal detachable to the external power supply connection; A bulb case made of a heat dissipating material coupled to the bulb body and having an illumination opening formed at one side thereof; An LED substrate of a heat conductive material disposed inside the bulb case and having at least one high output light emitting diode facing the opening; A driving substrate having the high power light emitting diode driving elements installed in the bulb case at a predetermined distance from the LED substrate; It may include a fixing means for fixing the LED substrate and the driving substrate in the bulb case, respectively, and the separation distance maintaining means for fixing the LED substrate and the driving substrate to each other, to maintain a predetermined separation distance.

고출력 백색 발광 다이오드, LED 기판, 구동 기판, 방열, 렌즈, 전구 케이스 High Power White Light Emitting Diode, LED Board, Drive Board, Heat Resistant, Lens, Bulb Case

Description

ELECTRIC BULB USING THE WHITE LIGHT-EMITTING DIODE HAVING HIGH OUTPUT}

도 1a는 본 발명의 고출력 백색 발광 다이오드를 이용한 전구의 일부를 절개한 사시도이며 도 1b는 도 1a의 단면도.1A is a perspective view of a portion of a light bulb using the high power white light emitting diode of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view of FIG. 1A.

도 2a는 본 발명의 다른 실시예의 고출력 백색 발광 다이오드를 이용한 전구의 일부를 절개한 사시도이며 도 2b는 도 2a의 단면도.2A is a perspective view of a portion of a light bulb using a high power white light emitting diode according to another embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a cross-sectional view of FIG. 2A;

<도면의 주요 기호에 대한 상세한 설명><Detailed Description of Main Symbols in Drawings>

10: 렌즈 20: 전구본체10: lens 20: light bulb body

30: LED 기판 31: 구동 기판30: LED substrate 31: driving substrate

34: 콘덴서 40: 전구케이스 34: condenser 40: bulb case

41, 42: 지지대 50: 고출력 백색 발광 다이오드41, 42: support 50: high power white light emitting diode

80: 고정용 핀 81: 전선80: fixing pin 81: electric wire

82: 전구의 소켓 겸 접촉단자82: socket and contact terminal of bulb

본 발명은 고출력 백색 발광 다이오드를 광원으로 이용한 전구로서 특히 열 방출 구조를 갖춘 전구에 관한 것이다. The present invention relates to a light bulb using a high power white light emitting diode as a light source, and more particularly to a light bulb having a heat dissipation structure.

종래에 사용하고 있는 전구는 전구의 내부를 진공으로 하고 필라멘트에 전류를 가하여 발열함으로써 나오는 빛을 이용하는 백열등과 한쪽 전극의 필라멘트로부터 방출된 전자가 유리관 내부에 채워져 있는 수은 증기와 충돌하면서 에너지를 얻었다가 잃어가면서 빛을 내는 현상을 이용하는 형광등이 사용되고 있다. 그러나 이와 같은 전구는 전력소모가 크고 또 조도가 낮은 문제점이 있으며 필라멘트의 수명자체가 짧아 장시간 동안 사용하지 못하는 내구성의 한계가 있다. Conventional light bulbs use energy generated by vacuuming the inside of the bulb and generating heat by applying current to the filament, and electrons emitted from the filament of one electrode collide with mercury vapor filled in the glass tube to obtain energy. Fluorescent lamps that use the phenomenon of losing light are being used. However, such a light bulb has a problem of large power consumption and low illuminance, and the lifespan of the filament itself is short, so there is a limit of durability that cannot be used for a long time.

일반적으로 램프 타입의 발광다이오드는 전기 에너지를 광반사(optical radiation)로 변환하는 반도체 소자로서, 사용 목적 또는 형태에 따라, 칩 발광다이오드를 선택적으로 박막 패턴이 형성된 인쇄 회로 기판 또는 리드 단자의 상부 면에 실장한 후, 칩과 기판 또는 리드 단자를 전기적으로 연결하고, 그 상부에 에폭시 등을 사용하여 몰드 성형부를 형성함으로써 구현된다. 이 때, 발광다이오드에서 발광되는 색에 따라 칩의 구조, 성장 방법 및 재료가 달라진다는 것은 잘 알려져 있다. 이와 같은 램프 타입의 발광 다이오드를 사용하여 전구를 제조할 수 있다. In general, a lamp type light emitting diode is a semiconductor device that converts electrical energy into optical radiation. According to the purpose or form of use, a top surface of a printed circuit board or a lead terminal in which a chip light emitting diode is selectively formed, is formed. After mounting on the chip, the chip and the board or the lead terminal are electrically connected to each other, and the mold molded part is formed by using an epoxy or the like thereon. At this time, it is well known that the structure, growth method, and material of the chip vary depending on the color emitted from the light emitting diode. Light bulbs can be manufactured using such lamp type light emitting diodes.

그러나 근래에 들어서 전력소모를 낮추고 조도를 높이며 장시간 사용할 수 있는 내구성이 좋은 전구를 위하여 고출력 백색 발광 다이오드를 광원으로 하여 전구를 제조하려는 시도가 있다. 이를 이용하여 제조한 고출력 백색 발광 다이오드 전구는 전력소모가 적고 절전 효과가 있으며, LED의 특성상 반영구적으로 사용할 수 있기 때문에 내구성이 좋다. 또한, 복수 개의 고출력 백색 발광 다이오드들의 빛으로 조명을 실시함에 있어 고출력 백색 발광 다이오드의 설치 숫자와 공급전류의 조절 등을 통해 조도를 다양하게 조절할 수 있다. 따라서 제품 자체의 상품성 및 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있다. 그런데 이와 같은 전구는 고출력 백색 발광 다이오드라는 고전류, 고휘도의 칩으로 인하여 자체 열이 많이 발생한다. 따라서 고출력 백색 발광 다이오드와 이들이 장착된 기판의 내부 열을 방출시킬 필요가 있다. However, in recent years, there is an attempt to manufacture a light bulb using a high power white light emitting diode as a light source for a durable light bulb that can reduce power consumption, increase illumination, and can be used for a long time. The high power white light emitting diode bulb manufactured by using the same has low power consumption, has a power saving effect, and is durable because it can be used semi-permanently due to the characteristics of the LED. In addition, when illuminating the light of the plurality of high power white light emitting diodes, the illumination intensity may be variously adjusted by adjusting the number of installation of the high power white light emitting diode and the supply current. Therefore, the merchandise and reliability of the product itself can be greatly improved. However, such a light bulb generates a lot of heat due to a high current, high brightness chip called a high power white light emitting diode. Therefore, there is a need to release the internal heat of high power white light emitting diodes and the substrates on which they are mounted.

본 발명의 목적은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 복수 개의 고출력 백색 발광 다이오드를 몸체부의 내부에 형성하고, 고출력 백색 발광 다이오드와 이들이 실장된 PCB의 내부 열을 방출하기 위한 구조를 가진 고출력 백색 발광다이오드 전구를 제공하는데 그 목적이 있다. Disclosure of Invention An object of the present invention is to solve the above-described problems, and a plurality of high power white light emitting diodes are formed in the body, and a high power white light emitting diode and a structure for dissipating internal heat of a PCB mounted thereon are provided. It is an object of the present invention to provide a high power white light emitting diode bulb having a light source.

전술한 목적 및 기타 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 LED전구는 외부 전원공급용 피접속구에 착탈 가능한 접속단자를 구비하는 전구본체; 상기 전구본체와 결합되며, 일측에 조명용 개구가 형성된 방열성 재질의 전구 케이스; 상기 전구 케이스의 내부에 배치되어 상기 개구를 향한 적어도 하나 이상의 고출력 발광다이오드를 구비하는 전열성 재질의 LED기판; 상기 전구 케이스의 내부에 상기 LED 기판과 소정의 이격거리를 두고 설치되는 상기 고출력 발광다이오드 구동용 소자들이 장착된 구동기판; 상기 LED 기판과 구동 기판을 상기 전구 케이스 내에 각각 위치 고정시키는 고정수단 및 상기 LED기판과 상기 구동기판을 상호 고정시켜, 소정의 이격거리를 유지시키는 이격거리 유지수단을 포함하여 구성될 수 있다.In order to achieve the above object and other objects, the LED bulb according to the present invention includes a light bulb body having a connection terminal detachable to the external power supply connection; A bulb case made of a heat dissipating material coupled to the bulb body and having an illumination opening formed at one side thereof; An LED substrate of a heat conductive material disposed inside the bulb case and having at least one high output light emitting diode facing the opening; A driving substrate having the high power light emitting diode driving elements installed in the bulb case at a predetermined distance from the LED substrate; It may include a fixing means for fixing the LED substrate and the driving substrate in the bulb case, respectively, and the separation distance maintaining means for fixing the LED substrate and the driving substrate to each other, to maintain a predetermined separation distance.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 발광다이오드 전구의 일 예로서 고출력 백색 발광 다이오드를 이용한 전구를 제시하며, 다음은 그의 일 실시예로서 소켓형 전구를 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings as an example of a light emitting diode light bulb according to the present invention presents a light bulb using a high power white light emitting diode, the following will be described in detail the socket-type light bulb as an embodiment thereof.

도 1a는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 고출력 백색 발광 다이오드(파워칩, power chip)을 이용한 전구 내부의 일부를 절개한 사시도이며, 도 1b는 도 1a의 단면도이다. 본 발명에 따른 고출력 백색 발광 다이오드를 이용한 전구는 수 개의 고출력 백색 발광 다이오드(50)와 이들이 장착된 LED 기판(30)이 전구 케이스(40) 내부의 상부에 위치 고정시키는 고정수단에 의해, 예를 들어 고정용 핀(80)으로 납땜 고정되어 있다. 이때, 상기 고출력 백색 발광 다이오드(50)는 기존의 일반적인 램프형(포탄형)이 아닌 도면에 나타난 바와 같이 파워칩형으로 제조하여 장착한다.FIG. 1A is a perspective view of a portion of a light bulb cut out using a high power white light emitting diode (power chip) according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view of FIG. 1A. The light bulb using the high power white light emitting diode according to the present invention is provided by fixing means for fixing several high power white light emitting diodes 50 and the LED substrate 30 on which they are mounted on the upper part of the light bulb case 40. For example, it is soldered and fixed with the fixing pin 80. In this case, the high output white light emitting diode 50 is manufactured and mounted in a power chip type as shown in the drawing, rather than a conventional lamp type (shell type).

본 발명에 사용되는 고출력 백색 발광 다이오드의 일예의 사양은 다음과 같다. 고출력 백색 발광 다이오드의 크기는 가로 × 세로 = 500 ㎛ × 500 ㎛ (0.5 mm × 0.5 mm) 이상 되는 것으로 적용하며, 특히 칩 1개당 광 변환 효율은 인가전력이 70mW(3.5V, 20mA)일 때, 이 전력에서 빛으로 변환되는 양(radiant power)이 기존 램프 타입의 LED 전구는 3mW(4.3%) ~ 15mW(21.4%)인데 비해, 본 발명에 사용되는 파워칩 타입의 고출력 백색 발광 다이오드는 인가전력이 245mW(3.5V, 70mA)일 때, 빛으로 변환되는 양이 40mW(16.3%)가 된다. An example of the specification of the high power white light emitting diode used in the present invention is as follows. The size of the high power white light emitting diode is applied to the width × length = 500 ㎛ × 500 ㎛ (0.5 mm × 0.5 mm) or more, especially the light conversion efficiency per chip is 70mW (3.5V, 20mA), The amount of radiant power converted from light to light is 3mW (4.3%) to 15mW (21.4%) of the conventional lamp type LED lamp, whereas the power chip type high power white light emitting diode used in the present invention is applied power. At 245mW (3.5V, 70mA), the amount converted to light is 40mW (16.3%).

또한, 상기 고출력 백색 발광 다이오드(50)를 구동하기 위한 콘텐서 등의 구동 소자(33)들과 이들이 장착되어 있는 구동 기판(31)이 전구 케이스(40) 내부에 상기 LED 기판(30)과 소정 간격으로 이격되어 도면과 같이 LED 기판(30) 윗부분에 올라온 고정용 핀(80)과 구동 기판(31)의 아랫부분에 나온 고정용 핀(80)을 납땜하여 고정할 수 있다. 상기 기판을 고정하기 위한 고정용 핀 외에도 여러 가지 고정수단 또는 이격거리 유지수단을 더 포함할 수 있다.In addition, driving elements 33 such as a capacitor for driving the high power white light emitting diode 50 and a driving substrate 31 on which they are mounted are predetermined with the LED substrate 30 in the bulb case 40. Spaced at intervals as shown in the drawing can be fixed by soldering the fixing pin 80 and the fixing pin 80 on the lower portion of the driving substrate 31 raised on the upper portion of the LED substrate 30. In addition to the fixing pin for fixing the substrate may further include a variety of fixing means or separation distance maintaining means.

한편, 상기 LED 기판(30)과 구동 기판(31)은 소정의 이격거리를 유지시키는 이격거리 유지수단(미도시)에 의해 이격되어 있는데, 예를 들어 전구 케이스(40)에 내향 돌출된 돌출부에 의해 일정간격 이격되어 있다. 한편, 상기 LED 기판(30)과 구동 기판(31)은 인쇄회로기판(PCB)으로 제조될 수 있다. On the other hand, the LED substrate 30 and the driving substrate 31 are spaced apart by a separation distance maintaining means (not shown) to maintain a predetermined separation distance, for example, the protrusion projecting inwardly to the bulb case 40 Spaced apart by a certain interval. On the other hand, the LED substrate 30 and the driving substrate 31 may be made of a printed circuit board (PCB).

상기 고출력 백색 발광 다이오드(50)는 고전류, 고휘도의 특성을 가진 칩이므로 구동 시 자체 열이 많이 발생한다. 따라서 고출력 백색 발광 다이오드(50)의 열을 방출하기 위하여 상기 LED 기판(30)과 구동을 위한 소자(33)가 장착된 구동 기판(31)은 분리하여야 한다. 왜냐하면 하나의 기판에 고출력 백색 발광 다이오드와 구동 소자들을 같이 실장하면, 고출력 백색 발광 다이오드(50)의 열 때문에 구동 소자(33)가 제대로 작동을 못할 수도 있기 때문이다. 상기 LED 기판(30)의 재질은 금속 예를 들어 알루미늄으로 제조하여 열전도성을 높이는 것이 바람직하다. 따라서 상기 LED 기판(30)은 전구 케이스(40)에 접합, 고정되어서 전구 케이스(40)를 통하여 열을 방출할 수 있다. Since the high power white light emitting diode 50 is a chip having high current and high brightness characteristics, a large amount of heat is generated during driving. Therefore, in order to dissipate heat of the high power white light emitting diode 50, the LED substrate 30 and the driving substrate 31 on which the driving element 33 is mounted must be separated. This is because when the high power white light emitting diode and the driving elements are mounted together on one substrate, the driving element 33 may not operate properly due to the heat of the high power white light emitting diode 50. The material of the LED substrate 30 is preferably made of metal, for example, aluminum, to increase thermal conductivity. Therefore, the LED substrate 30 may be bonded and fixed to the bulb case 40 to emit heat through the bulb case 40.

한편, 상기 전구 케이스(40)의 내주면에는 상기 LED기판(30)과 구동 기판(31)의 외주연을 끼울 수 있도록 고정부가 원주방향을 따라 형성될 수 있다. 즉, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 LED 기판(30)과 구동 기판(31)은 전구 케이스(40) 내에 내벽면으로부터 반경방향으로 내향 돌출된 지지대(41, 42)에 지지되어 고정될 수 있는데, 접착제로 고정될 수도 있고 볼팅하여 고정시킬 수도 있다. On the other hand, the inner circumferential surface of the bulb case 40 may be formed along the circumferential direction fixing portion to fit the outer periphery of the LED substrate 30 and the driving substrate 31. That is, as shown in FIGS. 2A and 2B, the LED substrate 30 and the driving substrate 31 are supported by and fixed to the supports 41 and 42 protruding radially inward from the inner wall surface in the bulb case 40. It may be fixed with an adhesive or may be fixed by bolting.

또한, LED 기판(30)과 구동 기판(31)은 전구 케이스(40) 내부에서 상하로 유동가능하게 제조할 수도 있다.In addition, the LED substrate 30 and the driving substrate 31 may be manufactured to be movable up and down inside the bulb case 40.

상기 LED 기판(30)과 구동 기판(31)이 고정된 부분은 내주면을 함몰시킨 고정홈일 수 있고, 돌출된 부분에 홈을 형성한 것일 수 있다. 이에 의해, LED기판은 전구 케이스(40)의 중심축선에 대해여 가로방향으로 고정될 수 있다. The portion where the LED substrate 30 and the driving substrate 31 are fixed may be a fixing groove recessed in an inner circumferential surface thereof, or a groove may be formed in the protruding portion. Thereby, the LED substrate can be fixed in the horizontal direction with respect to the central axis of the bulb case 40.

또한, LED 기판(30)과 구동 기판(31) 사이 공간에 특히, LED 기판(30) 가까이에 (도시되지 않은) 열 방출 시트를 하나 더 장착하면 고출력 백색 발광 다이오드(50)의 열로부터 구동 소자를 더욱 보호할 수 있다. In addition, if one more heat dissipation sheet (not shown) is mounted in the space between the LED substrate 30 and the driving substrate 31, especially near the LED substrate 30, the drive element from the heat of the high power white light emitting diode 50 is removed. Can be further protected.

한편, 도면에 도시된 바와 같이, 소자를 장착한 구동 기판(31)과 분리하여 콘덴서(34) 등 크기가 큰 전자 소자를 전구의 하부 전구본체(20) 부분에 전선으로 연결하여 장착한 것은 공간적인 면을 고려한 것이다. 왜냐하면, 콘덴서를 구동 기판(31)에 장착하면 그 크기만큼 LED 기판(30)과 구동 기판(31)이 간격을 유지하여야 하기 때문에 공간의 낭비가 있기 때문이다. On the other hand, as shown in the figure, separated from the drive board 31, the device is mounted, the electronic device having a large size such as a capacitor 34 is connected to the lower bulb body 20 of the bulb by wires and mounted in space It is considering the point of view. This is because, if the capacitor is mounted on the driving substrate 31, space is wasted because the LED substrate 30 and the driving substrate 31 must be spaced by the size thereof.

또한, 일반 전구 형태로 사용이 가능하도록 전구본체(20)의 하부에 연결된 전구의 소켓 겸 접촉단자(82)는 E26/E27과 같은 금구를 사용하여 이로부터 전원을 공급받을 수 있다. 전구 케이스(40)의 윗부분에는 고출력 백색 발광 다이오드(50)로부터 방출된 빛의 투과 및 반사를 위해 렌즈(10)나 유리와 같은 것을 장착할 수 있다. In addition, the socket and contact terminal 82 of the bulb connected to the lower part of the bulb body 20 to be used in the form of a general bulb can be powered from it using a bracket such as E26 / E27. The upper part of the light bulb case 40 may be mounted with a lens 10 or glass or the like for the transmission and reflection of light emitted from the high power white light emitting diode 50.

본 발명의 고출력 백색 발광 다이오드를 이용한 전구에 의하면, 몸체부의 내 부에 형성된 고출력 백색 발광 다이오드와 구동 소자들을 각기 다른 기판에 장착하고, 상기 기판을 열 전도성이 좋은 금속으로 제조함으로서 고출력 백색 발광 다이오드에 의한 내부 열을 효과적으로 방출할 수 있다. According to the light bulb using the high power white light emitting diode of the present invention, the high power white light emitting diode and the driving elements formed inside the body are mounted on different substrates, and the substrate is made of a metal having high thermal conductivity, thereby providing a high power white light emitting diode. Can effectively release internal heat.

Claims

delete

A light bulb body having a connection terminal detachable from an external power supply connection port;

A bulb case made of a heat dissipating material coupled to the bulb body and having an illumination opening formed at one side thereof;

An LED substrate of a heat conductive material disposed inside the bulb case and having at least one high output light emitting diode facing the opening;

A driving substrate having the high power light emitting diode driving elements installed in the bulb case at a predetermined distance from the LED substrate;

Fixing means for fixing the LED substrate and the driving substrate in the bulb case, respectively; And a separation distance maintaining means for fixing the LED substrate and the driving substrate to each other to maintain a predetermined separation distance.

The LED bulb according to claim 2, wherein the fixing means is a support projecting radially inward from the inner wall surface of the bulb case with the LED substrate and the driving substrate therebetween.

delete

The LED bulb according to any one of claims 2 to 3, wherein the LED substrate and the driving substrate comprise a PCB substrate.