KR101024081B1 - Led heatsink module - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 조명용 LED 방열 모듈에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 LED의 발열을 방향성으로 방열시켜 방열 특성을 극대화한 조명용 LED 방열 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a LED heat dissipation module for lighting, and more particularly, to a LED heat dissipation module for maximizing heat dissipation characteristics by directional heat dissipation of the LED.
일반적으로, LED 조명등 또는 LED 백라이트 유닛에 적용되는 LED 모듈은 전원결선회로패턴이 형성된 기판과, 상기 기판의 회로패턴에 전기적으로 연결되는 LED를 포함하여 구성된다.In general, an LED module applied to an LED lamp or an LED backlight unit includes a substrate on which a power connection circuit pattern is formed and an LED electrically connected to the circuit pattern of the substrate.
상기 LED 모듈이 외부로부터 전원을 공급받아 LED가 점등되면, 상기 LED에서 많은 열이 발생한다. 이때, 발생된 열을 방열시키지 못하면 LED에 인가되는 전압 변화 및 인덕턴스 값의 변화율이 심하여 LED가 불안정해지고 사용수명이 현저하게 줄어든다.When the LED module receives power from the outside and the LED is turned on, a lot of heat is generated in the LED. In this case, if the heat generated is not radiated, the rate of change of voltage and inductance value applied to the LED is severe, and the LED becomes unstable and the service life is significantly reduced.
즉, LED 모듈은 동일한 전력을 소비하더라도 온도를 낮게 유지할수록 출력되는 광속(luminous flux)의 양이 많게 되며 그만큼 점등 효율이 높게 되고, 온도가 높을수록 LED의 점등 효율이 낮아지며 사용 수명도 단축되게 된다.That is, the LED module consumes the same amount of luminous flux as the temperature is kept low, even though it consumes the same power, and the lighting efficiency becomes higher. As the temperature increases, the LED lighting efficiency decreases and the service life is shortened. .
이러한 이유로 종래의 LED 모듈은 상기 LED가 설치되는 기판의 하면에 방열 판을 고정시켜 LED의 발열을 방열시키고 있다.For this reason, the conventional LED module heats the heat of the LED by fixing the heat dissipation plate on the lower surface of the substrate on which the LED is installed.
그러나, 상기 LED는 기판의 상면에 실장 됨에 따라 상기 LED의 발열은 기판과 열교환 되고, 기판은 하부의 방열판과 열교환됨으로 방열 효율이 매우 떨어지는 문제점이 있다.However, as the LED is mounted on the upper surface of the substrate, the heat of the LED is heat-exchanged with the substrate, and the substrate is heat-exchanged with the heat sink of the lower side, so that the heat dissipation efficiency is very low.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기판의 일면에 실장되는 LED의 동작시 발생하는 발열이 방향성을 갖도록 하고, 방향성을 갖는 발열이 방열공을 통해 기판의 타면으로 분배되도록 하여 기판의 양면에서 동시에 방열이 이루어지도록 하므로 방열 효과를 극대화시키는 조명용 LED 방열 모듈을 제공하는 데 있다.The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, the object of the present invention is to ensure that the heat generated during the operation of the LED mounted on one side of the substrate has a directional, heat generated with a directional heat radiation hole By distributing to the other side of the substrate through the heat dissipation at both sides of the substrate at the same time to provide an LED heat dissipation module for maximizing the heat dissipation effect.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전원결선회로에 결선되는 다수의 LED가 실장되는 기판을 구비하는 LED 모듈을 LED 조명등 또는 LED 백라이트 유닛에 적용하는 것에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention is to apply an LED module having a substrate mounted with a plurality of LEDs connected to the power connection circuit to the LED lamp or LED backlight unit,
상기 기판의 양면에는 상기 기판의 일면에서 LED의 동작에 따라 발생하는 발열을 타면으로 방향성을 가지고 방열안내하는 제1,제2 금속플레이트를 구비하고,Both sides of the substrate are provided with first and second metal plates for directionally radiating heat generated by the operation of the LED on one surface of the substrate to the other surface with directivity.
상기 제1, 제2 금속플레이트를 통한 방향성의 방열안내가 가능하도록 상기 제1,제2 금속플레이트는 관통되는 방열공에 의해 연결 구성하는 것을 특징으로 한다.The first and second metal plates may be connected by heat dissipation holes so as to enable directional heat dissipation guidance through the first and second metal plates.
상기 제1, 제2 금속플레이트는 LED의 동작시 발생하는 발열이 일면에서 타면으로 방열 되도록 서로 다른 열전도율을 갖는다.The first and second metal plates have different thermal conductivity so that heat generated when the LED is operated is radiated from one surface to the other surface.
상기 방열공에는 상기 LED의 동작시 발생하는 발열을 빠르게 전도시키는 전도 안내층이 구비된다.The heat dissipation hole is provided with a conductive guide layer for quickly conducting heat generated when the LED is operated.
상기 제1, 제2 금속플레이트는 동일한 크기를 갖으며, 동일한 간격으로 구비된다.The first and second metal plates have the same size and are provided at the same interval.
그리고, 상기 방열공은 1mm 미만의 직경으로 구비하는 것이 바람직하다.The heat dissipation hole is preferably provided with a diameter of less than 1 mm.
또한, 상기 방열공은 동일한 직경으로 구비하거나, 또는 서로 다른 직경으로 구비할 수도 있다.In addition, the heat radiating holes may be provided with the same diameter or may be provided with different diameters.
상기 전도 안내층은 열전도율이 높은 Al, Ag, AlN, Cu, Au, AgSn, Cu혼합물 중 어느 하나를 선택적으로 사용한다.The conductive guide layer selectively uses any one of Al, Ag, AlN, Cu, Au, AgSn, and Cu mixture having high thermal conductivity.
그리고, 상기 전도 안내층은 0.4mm 이하의 두께를 갖도록 하는 것이 바람직하다.The conductive guide layer preferably has a thickness of 0.4 mm or less.
상기 전도 안내층은 코팅층으로 이루어질 수도 있고, 또는 시트지가 부착되어 이루어질 수도 있다.The conductive guide layer may be formed of a coating layer, or may be formed by attaching sheet paper.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 조명용 LED 방열 모듈에 따르면, LED의 동작시 발생하는 발열을 기판의 일면에서 타면으로 방향성을 가지고 방열이 되도록 하여 발열을 신속하게 기판의 일면과 타면으로 분배시키고 기판의 양면에서 동시에 방열이 이루어지도록 하여 방열 효율을 극대화시키는 효과가 있다.As described above, according to the illumination LED heat dissipation module of the present invention, the heat generated during the operation of the LED is radiated with directivity from one side of the substrate to the other side to distribute the heat to one side and the other side of the substrate quickly, The heat dissipation is simultaneously performed on both sides, thereby maximizing the heat dissipation efficiency.
또한, 상기 방열 효율의 극대화는 LED의 점등효율을 향상시키고, LED 및 LED 모듈의 수명을 연장시키는 효과가 있다.In addition, the maximization of the heat dissipation efficiency has the effect of improving the lighting efficiency of the LED, extending the life of the LED and the LED module.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하도록 한 다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 조명용 LED 방열 모듈을 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 조명용 LED 방열 모듈을 도시한 평면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 조명용 LED 방열 모듈에서 방열공의 다른 실시예를 도시한 평면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 조명용 LED 방열 모듈에서 전도안내층의 다른 실시예를 도시한 요부 확대도이며, 도 5는 본 발명에 따른 조명용 LED 방열 모듈에서 전도안내층의 또 다른 실시예를 도시한 요부 확대도를 각각 나타내고 있다.1 is a cross-sectional view showing a LED heat dissipation module for lighting according to the present invention, Figure 2 is a plan view showing a LED heat dissipation module for lighting according to the present invention, Figure 3 is another heat dissipation hole in the LED heat dissipation module for lighting according to the present invention Figure 4 is a plan view showing an embodiment, Figure 4 is an enlarged view of the main portion showing another embodiment of the conductive guide layer in the LED heat radiation module for illumination according to the present invention, Figure 5 is a conductive guide layer in the LED heat radiation module for illumination according to the invention The enlarged main parts of still another embodiment of FIG.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 조명용 LED 방열 모듈(100)은 일면에 LED(110)가 실장되는 기판(120), 제1,제2 금속플레이트(210,220), 방열공(230)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the lighting LED
상기 기판(120)의 양면에는 기판(120)의 일면에서 LED(110)의 동작에 따라 발생하는 발열을 타면으로 방향성을 가지고 방열 안내하는 제1, 제2 금속플레이트(210,220)가 구비된다.Both sides of the
이때, 상기 제1, 제2 금속플레이트(210,220)는 동일한 크기를 갖으며, 동일한 간격으로 부착된다.In this case, the first and
그리고, 상기 제1,제2 금속플레이트(210,220)는 LED의 동작시 발생하는 발열이 일면에서 타면으로 방열되도록 서로 다른 열전도율을 갖는다.In addition, the first and
상기 열전도율은 열에너지가 물질의 이동을 수반하지 않고 고온부에서 저온부로 연속적으로 전달될 때, 단위시간당 전달되는 에너지를 말한다.The thermal conductivity refers to energy delivered per unit time when thermal energy is continuously transferred from the high temperature portion to the low temperature portion without involving the movement of the material.
상기 서로 다른 열전도율은 상기 기판(120)의 타면에 부착된 제2 금속플레이 트(220)가 기판(102)의 일면에 부착된 제1 금속플레이트(210)보다 높은 열전도율을 갖도록 한다. The different thermal conductivity allows the
따라서, 상기 기판(120)의 일면에 부착된 제1 금속플레이트(210)의 열을 기판(120)의 타면에 부착된 제2 금속플레이트(220)에서 빠르게 흡수하여 상기 LED(110)의 발열이 기판(120)의 일면에서 타면으로 방향성을 가지도록 한다.Therefore, the heat of the
그리고, 상기 제1,제2 금속플레이트(210,220)에는 상기 제1,제2 금속플레이트(210,220)를 통한 방향성의 방열 안내가 가능하도록 상기 제1,제2 금속플레이트를 연결하는 다수개의 방열공(230)이 구비된다.The first and
이때, 상기 방열공(230)은 1mm 미만의 직경(a)으로 구비하는 것이 바람직하다.At this time, the
또한, 상기 다수개의 방열공(230)은 도 2에 도시한 바와 같이 동일한 직경으로 구비하거나 또는 도 3에 도시한 바와 같이 서로 다른 직경으로 구비할 수도 있다. 이때, 상기 서로 다른 직경을 갖는 방열공(230)은 LED(110)와 가까울수록 직경을 크게 하고, 멀수록 직경을 작게 하는 것이 바람직하다.In addition, the plurality of
그리고, 상기 방열공(230)의 내벽에는 열전도도가 높은 전도 안내층(240)을 구비한다.The inner wall of the
상기 전도 안내층(240)은 열전도도가 높은 Al, Ag, AlN, Cu, Au, AgSn, Cu혼합물 중 어느 하나를 선택적으로 사용한다.The
상기 전도 안내층(240)은 도 1에 도시한 바와 같이 열전도도가 높은 Al, Ag, AlN, Cu, Au, AgSn, Cu혼합물 중 어느 하나를 선택적으로 사용하여 방열공(230)의 내벽에 도포한 코팅층으로 구비할 수 있다.The
또한, 상기 전도 안내층(240)은 도 4에 도시한 바와 같이 Al, Ag, AlN, Cu, Au, AgSn, Cu혼합물 중 어느 하나를 선택하여 함침시킨 시트지를 방열공(230)의 내벽을 감싸도록 부착하여 구비할 수도 있다.In addition, the
또한, 상기 전도 안내층(240)은 도 5에 도시한 바와 같이 Al, Ag, AlN, Cu, Au, AgSn, Cu혼합물 중 어느 하나를 선택적으로 사용하여 만든 관체를 방열공(230)에 삽입하여 구비할 수도 있다.In addition, the
이때, 상기 전도 안내층(240)은 0.4mm 이하의 두께(b)를 갖도록 하는 것이 가장 바람직하다. 상기 전도 안내층(240)의 두께가 너무 크면 열전도도가 떨어지기 때문이다.In this case, it is most preferable that the
상기와 같이 구성된 조명용 LED 방열 모듈(100)에서 상기 LED(110)의 발열은 다음과 같은 경로로 열을 방출한다.In the LED
외부로부터 전원을 공급받음에 따라 조명용 LED 방열 모듈(100)의 LED(110)가 점등하게 되면 LED(110)에서 발열이 발생하고, 상기 발생한 LED(110)의 발열은 전도체이며 LED(110)와 전기적으로 연결되는 제1 금속플레이트(210)로 가장 많은 열이 전도된다. When the
상기 기판(120)의 일면에 부착되는 제1 금속플레이트(210)에 전도된 LED(110)의 발열은 방열공(230)의 전도 안내층(240)을 통해 빠르게 기판(120)의 타면에 부착된 제2 금속플레이트(220)로 전도되며, 상기 PCB기판(120)의 타면에 부착된 제2 금속플레이트(220)로 전도된 LED(110)의 발열은 외부로 방출된다.Heat generated by the
즉, 상기 LED(110)의 발열을 가장 많이 전도 받은 PCB기판(120)의 일면에 부착된 제1 금속플레이트(210)의 높은 열을 방열공(230)의 전도 안내층(240)으로 빠르게 전도하여 제2 금속플레이트(220)로 신속하게 분배시킴으로 PCB기판(120)의 양면에서 동시에 방열이 이루어짐과 아울러 제2 금속플레이트(220)에 전도된 LED(110)의 방열을 외부로 방출시키게 되어 조명용 LED 방열 모듈(100)의 열을 신속하게 낮추게 된다.That is, the high heat of the
도 6은 본 발명에 따른 조명용 LED 방열 모듈(100)과, 종래기술에 따른 LED 모듈(10), 그리고 상기 제1.제2 금속플레이트의 폭만 증가시켰을 때의 LED 모듈(20)을 점등한 후에, 유형별 방열 효과를 검증한 결과 도면이다.6 shows the LED
도시된 바와 같이 유형별 LED 모듈을 동일한 장소에 놓은 상태에서 각각의 LED 모듈에 전원을 공급하여 LED를 점등시키고 일정시간이 지난 후 유형별 LED의 온도를 비교해본 결과, 본 발명에 따른 조명용 LED 방열 모듈(100)의 온도가 종래 LED 모듈(10)의 온도와, 금속플레이트의 폭만 증가시킨 LED 모듈(20)의 온도보다 낮은 온도 값을 갖게 됨을 확인할 수 있다. 즉, LED 모듈의 온도가 낮다는 것은 방열 효과가 크다는 것이다. As shown in the figure, the LED modules are turned on by supplying power to each LED module in a state where the LED modules are placed in the same place, and after comparing a temperature of the LEDs by type after a predetermined time, the LED heat dissipation module for lighting according to the present invention ( It can be seen that the temperature of 100 has a temperature value lower than that of the
이와 같이 본 발명의 조명용 LED 방열 모듈은 기판의 일면에 실장되는 LED에서 발생하는 발열이 방향성을 갖도록 하고, 방향성을 갖는 발열이 방열공의 전도 안내층을 통해 기판의 타면으로 신속하게 분배되도록 하여 PCB기판의 양면에서 동시에 방열이 이루어지도록 하므로 방열 효율을 극대화시키게 된다. As described above, the illumination LED heat dissipation module of the present invention allows the heat generated from the LED mounted on one surface of the substrate to have a directivity, and the heat dissipation with the directivity is quickly distributed to the other surface of the substrate through the conductive guide layer of the heat dissipation hole. Since heat dissipation is simultaneously performed on both sides of the substrate, heat dissipation efficiency is maximized.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형 가능함은 물론이다.As described above, in the detailed description of the present invention has been described with respect to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications can be made without departing from the scope of the invention Of course.
따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라, 상기 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims below but also by the equivalents of the claims.
도 1은 본 발명에 따른 조명용 LED 방열 모듈을 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing a LED heat radiation module for illumination according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 조명용 LED 방열 모듈을 도시한 평면도.Figure 2 is a plan view showing a LED heat radiation module for illumination according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 조명용 LED 방열 모듈에서 방열공의 다른 실시예를 도시한 평면도.Figure 3 is a plan view showing another embodiment of the heat radiation hole in the LED heat radiation module for illumination according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 조명용 LED 방열 모듈에서 전도안내층의 다른 실시예를 도시한 요부 확대도.Figure 4 is an enlarged view of the main portion showing another embodiment of the conduction guide layer in the LED heat radiation module for illumination according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 조명용 LED 방열 모듈에서 전도안내층의 또 다른 실시예를 도시한 요부 확대도.Figure 5 is an enlarged view of the main portion showing another embodiment of the conductive guide layer in the LED heat radiation module for illumination according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 조명용 LED 방열 모듈과 종래 기술에 의한 LED 모듈을 점등한 후에 온도 변화를 비교한 도면.Figure 6 is a view comparing the temperature change after lighting the LED heat dissipation module and the LED module according to the prior art according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100: 조명용 LED 방열 모듈 110: LED100: LED heat dissipation module 110: LED
120: 기판 210: 제1 금속플레이트 120: substrate 210: first metal plate
220: 제2 금속플레이트 230: 방열공220: second metal plate 230: heat sink
240: 전도 안내층240: conduction guide layer
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- 2009-12-07 KR KR1020090120777A patent/KR101024081B1/en active IP Right Grant
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