KR101231420B1 - 발광 다이오드 장치 - Google Patents
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본 발명은 발광 다이오드 장치에 관한 것으로, 특히 선광원이나 면광원으로서 직·간접 조명, 디스플레이 장치의 백 라이트 유닛으로 사용되는 발광 다이오드 장치에 관한 것이다. 이와 같이 본 발명에 따른 발광 다이오드 장치는 하나 이상의 발광 다이오드와, 상기 발광 다이오드의 하부에 부착된 방열부와, 상기 발광 다이오드가 놓일 위치에 구멍이 뚫린 인쇄 회로 기판과, 상기 인쇄 회로 기판의 구멍을 통해 상기 방열부와 접착될 방열판과, 상기 방열부와 방열판을 접착시키는 접착부를 포함하여 구성된다.
발광 다이오드, 인쇄 인쇄 기판, 방열판
Description
도 1은 종래의 발광 다이오드 장치를 개략적으로 나타낸 단면도
도 2는 본 발명에 따른 발광 다이오드 장치를 개략적으로 나타낸 단면도
도 3은 본 발명에 따른 발광 다이오드 장치를 개략적으로 나타낸 배면도
도 4a 내지 도 4b는 본 발명에 따른 발광 다이오드 장치의 제 1 실시예를 나타낸 단면도 및 배면도
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10: 인쇄 회로 기판
20: 발광 다이오드
30: 방열부
40: 방열판
50: 접착부
60: 렌즈
70: 나사
80: 나사홈
본 발명은 발광 다이오드 장치에 관한 것으로, 특히 선광원이나 면광원으로서 직·간접 조명, 디스플레이 장치의 백 라이트 유닛으로 사용되는 발광 다이오드 장치에 관한 것이다.
일반적으로 발광 다이오드(Light Emitting Diode)는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기를 적외선 또는 빛으로 변환시켜 신호를 보내고 받는데, 사용되는 반도체의 일종으로 가정용 가전제품, 리모콘 전광판, 표시기, 각종 자동화 기기 등에 사용된다.
상기 발광 다이오드의 동작원리는 특정 원소의 반도체에 순방향 전압을 가하면 양극과 음극(Positive-negative)의 접합(Junction) 부분을 통해 전자와 정공이 이동하면서 서로 재결합하는데, 전자와 정공의 결합에 의하여 에너지 준위가 떨어지게 되면 이 에너지 준위가 빛으로 방출되는 것이다.
또한, 발광 다이오드는 작은 크기로 제작되며 에폭시 몰드와 리드 프레임 및 인쇄 인쇄 기판(PCB)에 실장 된 구조를 하고 있다.
현재 가장 보편적으로 사용되는 발광 다이오드는 5mm 플라스틱 패키지(Package)나 특정 응용 분야에 따라 새로운 형태의 패키지를 개발하고 있다. 발광 다이오드에서 방출되는 빛의 색깔은 반도체 칩 구성원소의 배합에 따라 파장을 만들며 이러한 파장이 빛의 색깔을 결정짓는다.
특히, 발광 다이오드는 정보 통신 기기의 소형화, 슬림화 추세에 따라 기기의 각종 부품인 저항, 콘덴서, 노이즈 필터 등은 더욱 소형화 되고 있으며, PCB(Surface Mount Device; 이하 PCB 라고 함) 기판에 직접 장착하기 위하여 표면 실장 소자(Surface Mount Device) 형으로 만들어지고 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 발광 다이오드 장치를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 발광 다이오드 장치를 나타낸 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 발광 다이오드 장치는 인쇄 회로 기판(1)과 상기 인쇄 회로 기판의 주표면 상에 배치된 다수개의 발광 다이오드(2)와, 상기 인쇄 회로 기판(1)에서 상기 발광 다이오드의 반대편 측면은 히트 싱크(3)와 접속되고, 상기 인쇄 회로 기판(1)에서 상기 히트 싱크(3)로 향한 측면에 배치된 열전도층(4)으로 구성된다.
상기와 같은 발광 다이오드 장치는 열전도성 금속층으로 이루어진 후면이 별도의 히트 싱크(3)와 접속되어 있고, 전면에 발광 다이오드(2)가 배치되는 인쇄 회로 기판(1)과 발광 다이오드(2) 등으로 이루어져 있으며, 금속층 기반이 있는 인쇄 회로 기판(1) 위에 다수의 발광 다이오드(1)를 부착한 형태이다.
이와 같이 종래의 발광 다이오드 장치는 발광 다이오드를 히트 싱크 일체형의 인쇄 회로 기판이며, 발광 다이오드를 보드 위에 직접 결합시키는 COB(Chip-On-Board) 형태로 히트 싱크 및 인쇄 회로 기판을 재사용하기 곤란하며 리-페이(re-fair) 불능에 대한 단점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명은 발광 다이오드 및 방열판, 인쇄 회로 기판을 재사용하는 발광 다이오드 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 특징은 하나 이상의 발광 다이오드와, 상기 발광 다이오드의 하부에 부착된 방열부와, 상기 발광 다이오드가 놓일 위치에 구멍이 뚫린 인쇄 회로 기판과, 상기 인쇄 회로 기판의 구멍을 통해 상기 방열부와 접착될 방열판과, 상기 방열부와 방열판을 접착시키는 접착부를 포함하여 구성된다.
바람직하게는 상기 인쇄 회로 기판은 플렉시블(flexible) 인쇄 회로 기판이다.
그리고, 상기 방열판은 열전도율이 높은 금속으로 구리, 알루미늄, 철 중 하나를 이용한다.
또한, 상기 방열판은 하부는 검은색으로 칠해지거나 냉각 핀이나 주름진 표면으로 이루어진다.
그리고, 상기 접착부는 열전도성 물질로 전기적 절연성인 에폭시(epoxy), 실리콘(silicone), 그리스(grease) 이거나, 상변이 물질 중 하나이다.
또한, 상기 하나 이상의 발광 다이오드에 렌즈가 제공된다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 또 다른 특징은 하나 이상의 발광 다이오드와, 상기 발광 다이오드의 하부에 부착된 방열부와, 상기 발광 다이오드가 놓일 위치에 구멍이 뚫린 인쇄 회로 기판과, 상기 인쇄 회로 기판의 구 멍을 통해 상기 방열부와 접합되는 방열판과, 상기 방열부와 방열판을 접합시키는 접합부와, 상기 발광 다이오드 측면에 위치한 하나 이상의 나사와, 상기 나사와 체결되도록 상기 인쇄 회로 기판을 관통하며 방열판까지 이어지는 나사홈을 포함하여 구성된다.
바람직하게는 상기 인쇄 회로 기판은 플렉시블(flexible) 인쇄 회로 기판이다.
그리고, 상기 방열판은 열전도율이 높은 금속으로 구리, 알루미늄, 철 중 하나를 이용한다.
또한, 상기 방열판은 하부는 검은색으로 칠해지거나 냉각 핀이나 주름진 표면으로 이루어진다.
그리고, 상기 접착부는 열전도성 물질로 전기적 절연성인 에폭시(epoxy), 실리콘(silicone), 그리스(grease) 이거나, 상변이 물질 중 하나이다.
또한, 상기 하나 이상의 발광 다이오드에 렌즈가 제공된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 발광 다이오드 장치를 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 발광 다이오드 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 발광 다이오드 장치를 개략적으로 나타낸 배면도 이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 발광 다이오드 장치는 어레이 형태로 구성된 다수개의 발광 다이오드(20)와, 상기 발광 다이오드(20)의 하부에 부착되어 이 발광 다이오드(20) 자체 열을 방출하는 방열부(30)와, 상기 발광 다이오드 (20)가 놓일 위치에 상기 방열부(30)의 크기만큼 구멍이 뚫린 인쇄 회로 기판(10)과, 상기 인쇄 회로 기판에 뚫린 구멍으로 상기 방열부(30)가 끼워져, 이 방열부(30)와 접착되는 방열판(40)과, 상기 방열부(30)와 방열판(40)을 접착시키는 접착부(50)로 구성된다.
상기 인쇄 회로 기판(10)은 가급적 얇아야 하는데, 이는 상기 인쇄 회로 기판(10)을 형성하는 플라스틱이 일반적으로 열을 제대로 전달하지 못하기 때문이다.
그리고, 상기 인쇄 회로 기판(10)은 플렉시블(flexible) 인쇄 회로 기판일 수도 있으며, 플렉시블 인쇄 회로 기판은 일반적으로 플렉시블 플라스틱으로 제조되며 폴리에스테르 또는 폴리이미드 포일로 이루어진다.
또한, 상기 방열판(40)은 열전도율이 높은 구리 또는 알루미늄 또는 철 등으로 이루어지며, 주변으로 방출되는 열을 최대화로 높이기 위해 방열판(40) 뒤편인 하부를 검은 색으로 칠하거나 또는 냉각 핀이나 주름지게 표면을 처리한다.
그리고, 상기 방열부(30) 하부와, 상기 방열판(40) 사이의 접착부(50)는 열전도율이 높은 접착제이며, 접착제 물질로는 전기적 절연성인 에폭시(epoxy), 실리콘(silicone), 그리스(grease) 등이며, 또한 상변이 물질(phase change materials) 등으로 이루어진다.
또한 상기 발광 다이오드(20)에는 이 발광 다이오드(20)로부터 방열되는 빛을 고르게 하기 위해 렌즈(60)를 발광 다이오드(20) 상단에 제공하며 이는 도 3에 도시된 도면과 같다.
도 4a 내지 도 4b는 본 발명에 따른 발광 다이오드 장치를 이용한 제 1 실시 예로 도 4a는 단면도이며, 도 4b는 배면도 이다.
도 4a에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 발광 다이오드 장치를 이용한 제 1 실시예의 구성은 어레이 형태 구성된 다수개의 발광 다이오드와(20), 상기 발광 다이오드(20)의 하부에 부착되어 발광 다이오드(20) 자체 열을 방출하는 방열부(30)와, 상기 발광 다이오드(20)가 놓일 위치에 상기 방열부(30)의 크기만큼 구멍이 뚫린 인쇄 회로 기판(10)과, 상기 인쇄 회로 기판(10)에 뚫린 구멍으로 상기 방열부(30)가 끼워져 이 방열부(30)와 접착되는 방열판(40)과, 상기 방열부(30)와 방열판(40)을 접착시키는 접착부(50)와 상기 발광 다이오드(20) 측면에 위치한 하나 이상의 나사(70))와, 상기 나사(70)와 체결되도록 상기 인쇄 회로 기판을 관통하며 방열판(40)까지 이어지는 나사홈(80)으로 구성된다.
여기서, 상기 인쇄 회로 기판(10)은 가급적 얇아야 하는데, 이는 상기 인쇄 회로 기판(10)을 형성하는 플라스틱이 일반적으로 열을 제대로 전달하지 못하기 때문이다.
그리고, 상기 인쇄 회로 기판(10)은 플렉시블(flexible) 인쇄 회로 기판일 수도 있으며, 플렉시블 인쇄 회로 기판은 일반적으로 플렉시블 플라스틱으로 제조되며 폴리에스테르 또는 폴리이미드 포일로 이루어진다.
또한, 상기 방열판(40)은 열전도율이 높은 구리 또는 알루미늄 또는 철 등으로 이루어지며, 주변으로 방출되는 열을 최대화로 높이기 위해 방열판(40) 뒤편인 하부를 검은 색으로 칠하거나 또는 냉각 핀이나 주름지게 표면을 처리한다.
그리고, 상기 방열부(30) 하부와, 상기 방열판(40) 사이의 접착부(50)는 열 전도율이 높은 접착제이며, 접착제 물질로는 전기적 절연성인 에폭시(epoxy), 실리콘(silicone), 그리스(grease) 등이 포함되며, 또한 상변이 물질(phase change materials) 등으로 이루어질 수 있다.
또한 상기 발광 다이오드(20)에는 이 발광 다이오드(20)로부터 방열되는 빛을 고르게 하기 위해 렌즈(60)를 발광 다이오드(20) 상단에 제공한다.
그리고, 상기 나사(70)는 나사홈(80)에 삽입되며, 나사(70)를 회전시킴으로써 나사홈(80)에 끼워진다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 발광 다이오드 장치에서는 종래의 발광 다이오드 패키지를 방열판 일체형의 인쇄 회로 기판, 예를 들면 MCPCB(Metal Core Printed Circuit Board)에 직접 결합시키거나 발광 다이오드 칩을 보드 위에 직접 결합시키는 COB(Chip-On-Board) 형태를 취하지 않고, 방열판과 인쇄회로 기판 및 발광 다이오드를 조립 및 분해하므로 방열판 및 인쇄 인쇄 회로 기판을 재사용하므로 품질향상과 더불어 원가를 절감하는 효과가 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다.
Claims (14)
- 하나 이상의 발광 다이오드와;상기 발광 다이오드의 하부에 접촉되어 부착된 방열부와;상기 발광 다이오드가 놓일 위치에 상기 방열부가 끼워지도록 상기 방열부의 크기에 비하여 더 큰 구멍이 뚫린 인쇄 회로 기판과;상기 인쇄 회로 기판의 구멍을 통하여 노출된 상기 방열부와 접착된 방열판과;상기 방열부와 방열판을 접착시키는 접착부를 포함하는 발광 다이오드 장치.
- 제 1 항에 있어서상기 인쇄 회로 기판은 플렉시블(flexible) 인쇄 회로 기판인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 방열판은 열전도율이 높은 금속으로 구리, 알루미늄, 철 중 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 장치.
- 제 1항 또는 제 3 항에 있어서,상기 방열판은 하부는 검은색으로 칠해지거나 냉각 핀이나 주름진 표면인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 장치
- 제 1 항에 있어서,상기 접착부는 열전도성 물질인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 장치.
- 제 5 항에 있어서,상기 열전도성 물질은 전기적 절연성인 에폭시(epoxy), 실리콘(silicone), 그리스(grease) 이거나, 상변이 물질 중 하나인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 하나 이상의 발광 다이오드에 렌즈가 제공되는 것을 특징으로 하나는 발광 다이오드 장치.
- 하나 이상의 발광 다이오드와;상기 발광 다이오드의 하부에 접촉되어 부착된 방열부와;상기 발광 다이오드가 놓일 위치에 상기 방열부가 끼워지도록 상기 방열부의 크기에 비하여 더 큰 구멍이 뚫린 인쇄 회로 기판과;상기 인쇄 회로 기판의 구멍을 통하여 노출된 상기 방열부와 접착된 방열판과;상기 방열부와 방열판을 접합시키는 접합부와;상기 발광 다이오드 측면에 위치한 하나 이상의 나사와;상기 나사와 체결되도록 상기 인쇄 회로 기판을 관통하며 방열판까지 이어지는 나사홈을 포함하는 발광 다이오드 장치.
- 제 8 항에 있어서상기 인쇄 회로 기판은 플렉시블(flexible) 인쇄 회로 기판인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 장치.
- 제 8 항에 있어서,상기 방열판은 열전도율이 높은 금속으로 구리, 알루미늄, 철 중 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 장치.
- 제 8 항 또는 제 10 항에 있어서,상기 방열판은 하부는 검은색으로 칠해지거나 냉각 핀이나 주름진 표면인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 장치
- 제 8 항에 있어서,상기 접합부는 열전도성 물질인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 장치.
- 제 12 항에 있어서,상기 열전도성 물질은 전기적 절연성인 에폭시(epoxy), 실리콘(silicone), 그리스(grease) 이거나, 상변이 물질 중 하나인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 장치.
- 제 8 항에 있어서,상기 하나 이상의 발광 다이오드에 렌즈가 제공되는 것을 특징으로 하나는 발광 다이오드 장치.
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