KR100786798B1 - 발광다이오드 조명 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광다이오드 어레이용 인쇄회로기판을 이용하여 발광다이오드로부터 발생되는 열을 효과적으로 방출하고 전기적으로 연결 배치할 수 있는 발광다이오드 조명 모듈에 관한 것이다. 본 발명의 발광다이오드 조명 모듈은 열을 방출하는 방열판, 상기 방열판 상부에 적층된 인쇄회로기판 및 전극부와 방열부를 독립적으로 구비하는 적어도 하나 이상의 빛을 발산하는 발광다이오드를 포함하고, 상기 적어도 하나 이상의 발광다이오드의 전극부는 상기 인쇄회로기판에, 상기 적어도 하나 이상의 발광다이오드의 방열부는 상기 방열판에 각각 독립적으로 연결되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 범용 인쇄회로기판을 사용하여 발광다이오드에 발생되는 열을 방열판에 직접 접합함으로써 효과적으로 열을 방출하고 발광다이오드 어레이의 전기적 연결 배치가 가능하며, 방열판의 아래에 절연층과 발광다이오드 어레이를 효율적으로 구동제어하기 위한 발광다이오드 구동회로부를 배치하여 발광다이오드 조명 모듈을 구성하는 것이 가능하다.

발광다이오드, 인쇄회로기판, 방열판, 조명 모듈, 구동회로

Description

발광다이오드 조명 모듈{LED lighting module}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 정면도 및 측면도

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 조명 모듈의 전체 단면도

도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 직사각형 조명 모듈에 대한 인쇄회로기판의 평면도

도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 정사각형 조명 모듈에 대한 인쇄회로기판의 평면도

도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 원형 조명 모듈에 대한 인쇄회로기판의 평면도

{도면의 주요 부분의 부호에 대한 설명}

100 : 발광다이오드 101 : 발광다이오드 칩

102 : 방열부 103 : 캐소드

104 : 애노드 105 : 전극부

201 : 인쇄회로기판 203 : 방열판

204 : 절연층 205 : 구동회로부

본 발명은 발광다이오드 어레이용 인쇄회로기판을 이용하여 발광다이오드로부터 발생되는 열을 효과적으로 방출하고 전기적으로 연결 배치할 수 있는 발광다이오드 조명 모듈에 관한 것으로써, 기존에는 발광다이오드에서 발생되는 열을 방출하기 위하여 금속심 인쇄회로기판(MCPCB:Metal Core Printed Circuit Board)은 사용하는데 비해 본 발명에서 사용되는 발광다이오드와 인쇄회로기판 형태를 사용할 경우 열을 효과적으로 방출할 수 있으며 가격 절감 및 모듈의 면적 축소, 작업 공정의 단순화 등의 효과를 나타내는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 1W 이상의 고출력 발광다이오드를 배열하여 조명 모듈로 사용할 경우, 금속심 인쇄회로기판을 사용하여 발광다이오드의 방열부를 금속심 인쇄회로기판에 접합하여 발광다이오드에서 발생되는 열을 방출시키고 각각의 발광다이오드를 전기적으로 연결 배치하며, 발광다이오드가 설치된 반대 부분의 금속심 인쇄회로기판은 추가 방열판을 접착제를 사용하여 접촉시킨다. 상기 금속심 인쇄회로기판의 발광다이오드 입력 단자를 구동회로에 연결하여 발광다이오드를 적절히 제어 구동한다.

그러나 상기 금속심 인쇄회로기판은 금속판(주로 알루미늄) 위에 전기적인 연결 패턴을 위하여 복잡한 작업을 하기 때문에 가격이 비싸고 전기적인 연결 및 방열을 위한 면적이 커지는 단점이 있으며, 금속심 인쇄회로기판에 방열판을 효과적으로 접합시키기 위하여 사용되는 접착제의 사용 면적이 넓어지고 상기 접착제의 성능에 따라 발광다이오드 방열에 영향을 미치므로 가격 상승 및 공정의 복잡함이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 기술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 저가격 및 제작 공정의 단순화, 모듈 면적의 축소화를 구현할 수 있는 범용 인쇄회로기판(예, FR, CEM 재질 등)을 발광다이오드의 특성에 맞게 제작하여 각각의 발광다이오드를 전기적으로 연결 배치하고 발광다이오드의 방열부를 금속판 및 방열재와 같은 방열판에 직접 접착물질을 이용하여 접착함으로써 발광다이오드 조명 모듈에 대한 가격을 절감시키고 간단한 작업 공정을 제공하는 발광다이오드 모듈을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 발광다이오드 모듈은 열을 방출하는 방열판, 상기 방열판 상부에 적층된 인쇄회로기판 및 전극부와 방열부를 독립적으로 구비하는 적어도 하나 이상의 빛을 발산하는 발광다이오드를 포함하고, 상기 적어도 하나 이상의 발광다이오드의 전극부는 상기 인쇄회로기판에, 상기 적 어도 하나 이상의 발광다이오드의 방열부는 상기 방열판에 각각 독립적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 발광다이오드는 열을 발산하는 방열부, 상기 방열부 상부에 적층된 빛을 발산하는 발광다이오드 칩; 및 상기 발광다이오드 칩에 전원을 공급하는 전극부를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 방열부는 상기 발광다이오드의 일측으로 형성되고, 상기 전극부는 상기 방열부의 타측으로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 방열판 하단에는 전기적인 접촉 및 충격을 방지하기 위한 절연층과 상기 절연층 하단에는 상기 발광다이오드에 구동전압 및 전류를 공급하는 구동회로부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 구동회로부는 상기 발광다이오드 구동에 따른 역률저하를 보상하기 위한 역률보상회로를 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드의 정면도 및 측면도이다.

상기 실시예에서, 발광다이오드는 발광다이오드 칩(101), 방열부(102) 및 전극부(105)를 포함한다.

상기 실시예는, 발광다이오드의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.

도 1을 참조하면, 상기 발광다이오드 칩(101)은 상부에 방열부(102)가 부착되고, 아래로 전극부(105)가 형성된다. 상기 방열부(102)는 상기 발광다이오드(100)의 하면에 부착되어 상기 발광다이오드(100) 상부로 삐져나오며, 상기 전극부(105)는 상기 발광다이오드 칩(101)에 전원을 공급하는 것으로서 캐소드(103)와 애노드(104)의 두 가지 전극으로 구성된다.

상기 방열부(102)와 상기 전극부(105)는 당업자에 수준에 맞게 다양하게 구현되는 것이 가능하나, 본 발명에서는 상기 방열부(102)와 상기 전극부(105)가 동일한 위치에 형성되지 않는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 상기 방열부(102)와 상기 전극부(105)는 마주보도록 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 발광다이오드 칩(101)의 일측에 상기 방열부(102)가 형성되면 상기 전극부(105)는 상기 방열부(102)의 타측에 형성되는 것이 보다 바람직하다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 모듈의 단면도이다.

상기 실시예에서, 발광 다이오드 조명 모듈은 발광다이오드(100), 인쇄회로기판(201), 방열판(203), 절연층(204) 및 구동회로부를(205) 포함한다.

상기 실시예는, 다수의 발광다이오드(100)가 모듈화되는 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.

도 2를 참조하면, 발광 다이오드 조명 모듈은 방열부(102) 및 캐소드(103)와 애노드(104)로 이루어지는 전극부(105) 및 패키지를 구비하고 상기 방열부(102)가 전극부(105)와 마주보는 형태의 발광다이오드(100)와, 상기 발광다이오드(100)의 전극부(105)와 방열부(102) 중 전극부(105)만이 전기적으로 연결 배치하는 저가격의 범용 인쇄회로기판(202)과, 상기 발광다이오드의 방열부(102)는 인쇄회로기판(201)을 벗어나 공기 중에 노출되며, 상기 발광다이오드(100)의 방열부(102)는 접착물질에 의해 금속판 및 방열재(유리, 나무 등)와 접착되어 발광다이오드의 효율을 향상시킬 수 있는 방열판(203)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈과, 상기 발광다이오드 모듈을 구동 및 제어할 수 있는 발광다이오드 구동회로와 교류 상용전원에 대한 상기 발광다이오드의 구동에 따른 역률 저하를 보상하기 위한 역률보상(PFC)회로를 하나의 인쇄회로기판에 적용하는 발광다이오드 구동회로부(205)로 구성됨을 특징으로 한다.

상기 발광다이오드(100)의 방열부(102)는 저가격의 범용 인쇄회로기판(202)과 접촉되지 않고 방열판(203)과 연결되도록 하고, 상기 발광다이오드(100)의 전극부(105)인 애노드(103)와 캐소드(104)를 각각 전기적으로 직렬 배열(하나의 발광다이오드 애노드[또는 캐소드]와 다른 하나의 발광다이오드 캐소드[또는 애노드]로 연결) 또는 병렬 배열(하나의 발광다이오드 애노드[또는 캐소드]와 다른 하나의 발광다이오드 애노드[또는 캐소드]로 연결) 할 수 있도록 저가격 범용 인쇄회로기판(202)에 접합한다.

상기 저가격 범용 인쇄회로기판(202)은 현재 범용으로 사용되고 있는 FR, CEM 재질을 사용함으로써, 기존 발광다이오드 모듈에 많이 사용되는 금속심 인쇄회 로기판보다 가격이 매우 저렴하고 공정이 매우 간단하며 양면 또는 다층 구조로 전기적 연결이 가능하다.

상기 방열판(203)은 발광다이오드에서 발생되는 열을 충분히 방출할 수 있도록 된 재질(금속판, 유리, 나무 등)과 구조를 가지고 있으며, 발광다이오드의 방열부(102)에 방출되는 열을 효과적으로 방열판에 전달될 수 있도록 접착물질에 의해 접합되고 기존 금속심 인쇄회로기판보다 그 사용 면적이 줄어들어서 가격 절감 효과가 있다.

그리고 상기 방열판(203)은 사용 목적에 맞게 발광다이오드의 방열부(102)와 연결하기 위하여 특별하게 제작하기도 하지만, 조명 제품의 금속 케이스나 벽면, 책상, 바닥, 유리창 등의 건축물이나 건축자재, 가구 등에 접합하여 다양하고 복잡한 구조에서도 바로 발광다이오드 모듈로 사용할 수 있는 장점이 있다.

상기 방열판(203)의 아래면에 절연층(204)을 구성하여 발광다이오드 구동회로부(205)와 방열판(203)의 전기적 접촉 및 충격을 방지하고, 상기 발광다이오드 구동회로부(205)는 상기 발광다이오드 모듈에 적합한 구동 전압 및 전류를 공급할 수 있는 발광다이오드 구동회로와 AC 상용전원에 대한 상기 발광다이오드의 구동에 따른 역률 저하를 보상하기 위한 역률보상(PFC)회로를 하나의 인쇄회로기판에 적용한다.

도 3은 각각의 조명 모듈 모양에 따른 범용 인쇄회로기판의 사시도 및 실시예로써, 도 3a는 직사각형 조명 모듈, 도 3b는 정사각형 조명 모듈, 도 3c는 원형 조명 모듈에 대한 인쇄회로기판의 모양 및 발광다이오드의 배치에 대한 사시도와 실시예이다.

도 3a를 참조하면, 5개의 발광다이오드(100a~100e)가 인쇄회로기판(201)에 집적된 것으로서, 각각의 발광다이오드의 전극부는 인쇄회로기판(201)에 접합되어 있는 것을 알 수 있다. 상기 발광다이오드는 상기 인쇄회로기판(201) 하단에도 집적이 가능한데, 도 3a하단에는 5개의 발광다이오드(100a~100e)가 상기 인쇄회로기판(201)상단에 집적되고 5개의 발광다이오드(100f~100j)가 하단에 집적되어 있는 것을 알 수 있다.

도 3b를 참조하면, 방열판 상부 중앙에 구멍이 구비되는 인쇄회로기판이 적층되고, 상기 중앙에 형성된 인쇄회로기판의 외측면을 따라서는 16개의 발광다이오드(100a~100p)가 시계방향으로 위치한다. 발광다이오드 각각의 방열부는 방열판 접합되고, 전극부는 인쇄회로기판에 접합되어 있는 것을 알 수 있다. 상기 방열판의 내부 면을 따라서는 6개의 발광다이오드(100q~100v)가 형성되고 역시 각 발광다이오드의 방열부는 방열판과 접합되고, 각 전극부는 인쇄회로기판에 연결된다.

도 3c를 참조하면, 원형의 방열부에 마름모 형상으로 14개의 발광다이오드(100a~100n)가 구비되는데, 상기 실시예와 마찬가지로 방열판은 방열부에, 전극부는 인쇄회로기판에 접합되어 있는 것을 알 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 범용 인쇄회로기판을 사용하여 발광다이오드에 발생되는 열을 방열판에 직접 접합함으로써 효과적으로 열을 방출하고 발광다이오드 어레이의 전기적 연결 배치가 가능하며, 방열판의 아래에 절연층과 발광다이오드 어레이를 효율적으로 구동제어하기 위한 발광다이오드 구동회로부를 배치하여 발광다이오드 조명 모듈을 구성하는 것이 가능하다.

특히 본 발명의 발광다이오드와 범용 인쇄회로기판을 사용한 발광다이오드 조명 모듈은 기존 조명 모듈보다 가격이 매우 저렴하고 작업 공정의 단순화되며 발광다이오드 어레이를 금속 케이스나 벽면, 책상, 바닥, 유리창 등의 건축물이나 건축자재, 가구 등에 접합하여 사용할 수 있으므로 다양한 목적의 발광다이오드 조명 모듈의 구현이 가능하다.

Claims (5)

1. 열을 방출하는 방열판, 상기 방열판 상부에 적층된 인쇄회로기판 및 전극부와 방열부를 독립적으로 구비하는 적어도 하나 이상의 빛을 발산하는 발광다이오드를 포함하고, 상기 적어도 하나 이상의 발광다이오드의 전극부는 상기 인쇄회로기판에, 상기 적어도 하나 이상의 발광다이오드의 방열부는 상기 방열판에 각각 독립적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈.
2. 제 1항에 있어서, 상기 발광다이오드는 열을 발산하는 방열부, 상기 방열부 상부에 적층된 빛을 발산하는 발광다이오드 칩; 및 상기 발광다이오드 칩에 전원을 공급하는 전극부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈.
3. 제 2항에 있어서, 상기 방열부는 상기 발광다이오드의 일측으로 형성되고, 상기 전극부는 상기 방열부의 타측으로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈.
4. 제 1항에 있어서, 상기 방열판 하단에는 전기적인 접촉 및 충격을 방지하기 위한 절연층과 상기 절연층 하단에는 상기 발광다이오드에 구동전압 및 전류를 공급하는 구동회로부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈.
5. 1항에 있어서, 상기 인쇄회로기판에는 상기 발광다이오드 구동에 따른 역률저하를 보상하기 위한 역률보상회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈.

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