KR101050194B1 - Ｌｅｄ 조명장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED 칩에서 형성되는 열을 효율적으로 방출하면서도 구조가 간단한 LED 조명장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명의 LED 조명장치는, LED 칩과 LED 칩을 구동하기 위한 금속 회로 패턴을 구비한 LED 조명장치에 있어서, 기판과, 기판을 그 상부와 절연시키고 LED 칩에서 발생한 열을 방출하도록 기판 상에 도포되는 방열도료층과, 방열도료층 상에 형성되며 회로 패턴을 가지는 도전성 코팅층 및 도전성 코팅층 상에 실장된 LED 칩을 포함한다.

Description

ＬＥＤ 조명장치 및 그 제조 방법{LED LIGHTING APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 LED 조명장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 LED 칩에서 형성되는 열을 효율적으로 방출하면서도 구조가 간단한 LED 조명장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 실내 또는 실외 조명등으로 전구나 형광등이 많이 사용되고 있다. 이러한 전구나 형광등은 수명이 짧아 자주 교환하여야 하는 문제가 있을 뿐만 아니라 사용시간이 경과 할수록 열화로 인해 조도가 점차 떨어지는 단점이 있다.
이에, 최근에는 소비전력이 낮고, 빠른 응답 특성을 가지는 LED가 조명등으로 선호되고 있다.
LED 조명장치는 LED의 소자 특성상 구동시 상당한 열을 발생시키는데, 이 열은 LED 구동을 위한 회로 패턴에 악영향을 끼치고 이로 인하여 LED 조명장치의 수명 단축과 조도 저하를 야기한다.
이에, 통상적으로 LED 조명장치는 LED 칩에서의 발열을 외부로 방출하기 위한 방열판 또는 방열핀을 이용하고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 LED 조명장치를 개략적으로 도시한 단면도로서,알루미늄, 세라믹 등의 방열 특성이 우수한 물질의 기판(100)과, 기판(100) 상에 적층되는 절연시트(300)와, 절연시트(300) 상에 적층되며 일정한 회로 패턴을 갖는 도전성 코팅층(500) 및 도전성 코팅층(600) 상에 실장되는 LED 칩(600)으로 이루어진다.
여기서, 절연시트(300)는 기판(100)과 도전성 코팅층(500) 사이를 절연하기 위한 것으로서, 절연 특성뿐만 아니라 방열 특성이 우수한 소재를 이용함으로써, LED 칩(600)에서 발생하는 열을 기판(100)을 통해 외부로 방출하는 역할을 한다.
이때, 절연시트(300)의 양면에는 제 1 접착층(200)과 제 2 접착층(400)이 도포되어 있으며, 제 1 접착층(200)의 하면에는 기판(100)이 부착되고, 제 2 접착층(400)의 상면에는 도전성 코팅층(500)가 부착된다.
그런데, 이러한 절연시트(300)를 방열판으로 이용할 경우 절연시트(300)의 양면에 도포된 접착제(200,400)가 LED 칩(600)에서 발생되는 열의 방출을 방해하는 요소로 작용하게 된다.
즉, 접착층(200,400) 내에는 다수의 미세 기포가 존재하는데, 이러한 미세 기포는 단열재로서 작용하므로 LED 칩(600)에서 발생한 열이 기판(100)으로 원활하게 전달되지 못하게 되어 방열 특성이 저하되는 단점이 있다.
배경기술의 단점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은, 기판 상에 절연 및 열전도 특성을 가지는 방열도료층을 도포하고, 방열도료 상에 금속 회로 패턴을 형성함으로써, 별도의 절연시트 및 접착제를 사용하지 않도록 하는 LED 조명장치 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 LED 조명장치는, LED 칩과 LED 칩을 구동하기 위한 금속 회로 패턴을 구비한 LED 조명장치에 있어서, 기판과, 기판을 그 상부와 절연시키고 LED 칩에서 발생한 열을 방출하도록 기판 상에 도포되는 방열도료층과, 방열도료층 상에 형성되며 회로 패턴을 가지는 도전성 코팅층 및 도전성 코팅층 상에 실장된 LED 칩을 포함한다.
여기서, 방열도료층은 10㎛ ~ 1mm의 두께로 형성될 수 있고, 세라믹을 주성분으로 하며 금속 성분을 5% 미만을 포함함으로써, 우수한 절연 특성 및 방열 특성을 갖도록 함이 바람직하다.
또한, 과제를 해결하기 위한 본 발명의 LED 조명장치의 제조 방법은, LED 칩과 LED 칩을 구동하기 위한 금속 회로 패턴을 구비한 LED 조명장치의 제조 방법에 있어서, 기판 상에 방열도료 물질을 도포하여 방열도료층을 형성하는 단계와, 방열도료층을 건조시키는 단계와, 방열도료층 상에 회로 패턴을 가지는 도전성 코팅층을 형성하는 단계 및 도전성 코팅층 상에 LED 칩을 실장하는 단계를 포함한다.
여기서, 도전성 코팅층은 도금 또는 스퍼터링 또는 스프레이 코팅 방식으로 코팅될 수 있다.
본 발명은 절연시트와 접착제를 사용하지 않고 기판 상에 방열도료를 도포하고, 방열도료가 절연 및 방열 기능을 수행하도록 함으로써, 접착제 사용에 따른 방열 성능 저하를 방지하며 구조를 간단하게 할 수 있어 공정 시간 및 비용을 단축시킬 수 있도록 하는 이점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 LED 조명장치를 개략적으로 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED 조명장치를 개략적으로 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LED 조명장치 제조 방법을 순차로 도시한 공정 순서도.
이하에서는, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED 조명장치를 개략적으로 도시한 단면도로서, 본 발명은 LED 칩과 LED 칩을 구동하기 위한 금속 회로 패턴을 구비한 LED 조명장치에 관한 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 LED 조명장치 기판(10), 방열도료층(20), 도전성 코팅층(30) 및 LED 칩(40)을 포함한다.
여기서, 방열도료층(20)은 기판(10)과 도전성 코팅층(30)을 절연시키며, LED 칩(40)에서 방출된 열을 기판(10)으로 전달하여 기판(10)으로 전달된 열이 외부로 방출되도록 하는 역할한다.
이때, 방열도료층(20)은 기판(10)과 도전성 코팅층(30) 간의 절연 파괴에 따른 손상을 방지하기 위하여 1KV 이상의 절연 내력을 갖도록 한다. 이를 위하여, 방열도료층(20)은 세라믹을 주성분으로 하고 금속 성분을 포함하지 않는 것이 바람직하나, 1KV 이상의 절연 내력을 확보할 수 있다면 금속 성분을 5% 미만 포함할 수 있다.
또한, 방열도료층(20)이 너무 얇은 경우 절연 내력이 낮아지고, 방열도료층(20)이 너무 두꺼울 경우 방열 특성이 저하되므로, 방열도료층(20)은 10㎛ ~ 1mm의 두께, 바람직하게는 30㎛ ~ 50㎛ 두께로 함이 바람직하다.
또한, 이때 사용되는 세라믹으로는 알루미나(Al2O3), 실리콘 카바이드(SiC), 질화알루미늄(AlN) 등이 이용될 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예에서는 방열도료층(20)을 기판(10)과 도전성 코팅층(30) 사이에 형성하는 것으로 설명하였으나, 방열도료층(20)을 기판(10)의 하부면에 더 형성하여 방열 성능을 높이는 것으로 변형하여 실시할 수도 있다.
한편, 도전성 코팅층(30)은 LED 칩(40)을 구동하기 위한 회로 패턴을 갖는 것으로서, 구리나 니켈 또는 구리-니켈 합금으로 이루어질 수 있으며 바람직하게는 도전성이 우수한 구리를 이용할 수 있다.
여기서, 도전성 코팅층(300)은 10~100㎛ 두께로 형성될 수 있으며 도금이나 스퍼터링 또는 스프레이 코팅 방식에 의해 형성된다. 이때, 도전성 코팅층(300)의 두께가 10㎛ 이하이면 전기 저항이 커지는 문제가 있고, 도전성 코팅층(300)의 두께가 10㎛ 이상이면 제조 공정의 가격 상승을 단점이 있으므로 10~100㎛ 두께로 형성할 수 있으나 그 수치는 여기에 한정되지 않는다.
그리고, LED 칩(40)은 도전성 코팅층(30) 상에 실장되어 도전성 코팅층(30)을 통해 인가되는 신호에 의해 구동된다.
이와 같이 본 발명은 기판 상에 방열도료층(20)을 도포한 후에 방열도료층(20) 상에 도전성 코팅층(30)을 형성하여, 방열도료층(20)이 기판(10)과 도전성 코팅층(30) 사이를 절연함과 동시에 LED 칩(40)에서 발생하는 열을 기판(10)을 통해 외부로 배출되도록 함으로써, 종래 기술의 접착제를 이용하여 기판 상에 절연시트를 형성하는 기술에 비하여 구조를 간단하게 하며 접착제 사용에 따른 방열 성능 저하를 방지할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LED 조명장치 제조 방법을 순차로 도시한 공정 순서도로서, 도 2를 참조하여 설명하도록 한다.
우선, 기판(10) 상에 방열도료 물질을 도포하여 방열도료층을 형성한다(S10). 이때, 방열도료층(20)은 10㎛ ~ 1mm의 두께 바람직하게는 30㎛ ~ 50㎛ 두께로 형성한다. 또한, 방열도료 물질로는 금속 성분을 포함하지 않은 세라믹을 주성분으로 하는 것이 바람직하나, 1KV 이상의 절연 내력을 확보할 수 있다면 금속 성분을 5% 미만 포함할 수도 있다. 이때, 세라믹으로는 알루미나(Al2O3), 실리콘 카바이드(SiC), 질화알루미늄(AlN) 등이 이용될 수 있다.
이어서, 방열 도료층(20)을 건조시키고(S20), 건조된 방열도료층(20) 상에 회로 패턴을 가지는 도전성 코팅층(30)을 코팅한다. 여기서, 도전성 코팅층(30) 코팅 공정은 도금 방식이나 스퍼터링 방식 또는 스프레이 방식 중 선택된 어느 하나의 방식으로 실시할 수 있으며, 10~100㎛ 두께로 형성할 수 있다.
이후, 도전성 코팅층(30) 상에 LED 칩(40)을 실장시켜 도전성 코팅층(30)과 LED 칩(40)이 전기적으로 연결되도록 한다(S40).
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
10 : 기판
20 : 방열도료층
30 : 도전성 코팅층
40 : LED 칩

Claims (7)

  1. LED 칩과 LED 칩을 구동하기 위한 금속 회로 패턴을 구비한 LED 조명장치에 있어서,
    기판;
    상기 기판을 그 상부와 절연시키고 상기 LED 칩에서 발생한 열을 방출하도록 상기 기판 상에 도포되는 방열도료층;
    상기 방열도료층 상에 형성되며 회로 패턴을 가지는 도전성 코팅층;
    상기 도전성 코팅층 상에 실장된 LED 칩을 포함하되,
    상기 방열도료층은 세라믹을 주성분으로 하며 금속 성분을 5% 미만을 포함함을 특징으로 하는 LED 조명장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 방열도료층은 10㎛ ~ 1mm의 두께인 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
  3. 삭제
  4. LED 칩과 LED 칩을 구동하기 위한 금속 회로 패턴을 구비한 LED 조명장치의 제조 방법에 있어서,
    기판 상에 방열도료 물질을 도포하여 방열도료층을 형성하는 단계;
    상기 방열도료층을 건조시키는 단계;
    상기 방열도료층 상에 회로 패턴을 가지는 도전성 코팅층을 형성하는 단계; 및
    상기 도전성 코팅층 상에 LED 칩을 실장하는 단계를 포함하되,
    상기 방열도료층은 세라믹을 주성분으로 하며 금속 성분을 5% 미만을 포함하는 물질을 이용함을 특징으로 하는 LED 조명장치 제조 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 방열도료 도포 단계는 상기 방열도료를 10㎛ ~ 1mm의 두께 도포하는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치 제조 방법.
  6. 삭제
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 도전성 코팅층 코팅 단계는 도금 또는 스퍼터링 또는 스프레이 코팅 방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치 제조 방법.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007238906A (ja) * 2006-03-06 2007-09-20 Tomoaki Nakamura 放熱材料並びに放熱材料塗料
KR20090063032A (ko) * 2007-12-13 2009-06-17 이경희 외장과 방열판 및 인쇄회로를 일체화한 엘이디조명 및 그제조 기술

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