KR101317233B1 - 엘이디용 방열장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진열대에 전시(展示)되는 물품 등을 조명하는 발광다이오드(LED;light emitting diode) 등과 같은 발열소자로부터 발생되는 열을 인쇄회로기판(PCB)의 방열용 패턴층, 이와 밀착되는 열전도성 재질의 하우징 등을 통해 신속하게 확산, 전도를 유도하여 방열시킴에 따라, 발열소자의 사용수명을 연장할 수 있도록 한 것으로,
본 발명의 일 실시예에 의한 엘이디용 방열장치는,
인쇄회로기판 상에 탑재되는 발열소자로부터 발생되는 열을 방열시키는 엘이디용 방열장치에 있어서,
발광다이오드와,
발광다이오드가 탑재되는 인쇄회로기판과,
인쇄회로기판이 수용되도록 상부 내측에 형성되는 제1공간부와, 발광다이오드가 수용되는 관통공과, 하부 내측에 형성되는 제2공간부가 구비되는 하우징과,
하우징 상단부에 장착되는 커버와,
제2공간부에 교체가능하게 수용되고, 발광다이오드의 발광 빛을 칼라 색상으로 변환시키는 렌즈와,
렌즈를 지지하도록 하우징 하부에 착탈가능하게 장착되는 렌즈 커버를 구비한다.

Description

엘이디용 방열장치{radation heat device of LED}
본 발명은 엘이디용 방열장치에 관한 것으로, 특히 진열대(deck)에 전시(展示)되는 물품 등을 조명하는 발광다이오드(LED;light emitting diode) 등과 같은 발열소자로부터 발생되는 열을 인쇄회로기판(PCB)의 방열용 패턴층, 이와 밀착되는 열전도성 재질의 하우징 등을 통해 신속하게 확산, 전도를 유도하여 방열시킬 수 있도록 한 엘이디용 방열장치에 관한 것이다.
일반적으로, 발열소자가 실장된 인쇄회로기판에 발생되는 열이 원활하게 방열처리되지 못할 경우, 발열소자가 탑재된 인쇄회로기판의 온도를 상승시켜 발열소자의 특성변화로 인해 이의 동작 불능 또는 오동작을 초래하고, 제품의 신뢰성을 감소하게 된다.
이를 감안한 엘이디 방열구조는 엘이디 칩(LED chip)에서 발생되는 열의 대부분은, 엘이디하우징 내로 장착된 히트싱크 슬러그를 통하여 인쇄회로기판 상의 접속부로 전달된 후, 인쇄회로기판 하부의 철판 등의 열전도성이 우수한 금속판으로 전도된다. 이로 인해 금속판 배면의 넓은 면적을 통하여 열을 외부로 방출하도록 되어 있다. 따라서 엘이디소자로부터 발생되는 열을 열전도도가 우수한 금속판에 전도시켜 방열시킬 수 있는 이점을 갖는다.
반면에, 금속판의 열전도계수 향상에 한계성이 있고, 엘이디소자 상부의 렌즈층, 엘이디소자 하부의 히트싱크 슬러그와 밀봉패키지 포장재 및 인쇄회로기판 코팅재의 방열성능 한계가 있다. 이로 인해 단위면적당 발열량을 감소시키는데 한계성이 있어 실용성, 상용성이 떨어지는 문제점을 갖는다.
특허출원 10-2010-0056015호(2010.06.14.)에 "엘이디 조명장치"가 개시되어 있다. 특허출원 제56015호의 엘이디 조명장치는 하나 이상의 LED칩이 실장된 실장부; 상기 실장부의 하면에 방사형으로 배치되어 결합된 복수의 히트파이프; 상기 복수의 히트파이프에 끼워져 서로 이격되어 결합된 복수의 디스크; 및 상기 복수의 디스크의 외주면을 덮는 커버를 포함하는 엘이디 조명장치가 제공된다.
상기 특허출원 제56015호의 엘이디 조명장치는 히트싱크를 복수의 히트파이프와 디스크들을 이용하여 구현함에 따라 열전달과 공기의 접촉면적을 넓혀 열방출을 향상시키고, 커버와 히트싱크의 접촉을 최소화하여 화상의 위험을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 진열상품 등을 조명하는 발광소자로부터 발생되는 열을 인쇄회로기판의 방열용 패턴층, 이와 밀착되는 열도성이 우수한 하우징 등을 통해 신속하게 확산, 전도를 유도하여 방열시킴에 따라 실용성 및 상용성을 확보할 수 있도록 한 엘이디용 방열장치와 관련된다.
본 발명의 일 실시예는, 발열소자로부터 발생되는 열을 신속, 효율적으로 방열시켜, 발열소자의 사용수명을 연장하고 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 엘이디용 방열장치와 관련된다.
본 발명의 일 실시예는, 렌즈를 지지하는 렌즈 커버가 호환성을 갖게 되므로, 진열상품의 특성에 따라 요구되는 칼라 색상을 갖는 렌즈를 교체시켜 발광소자의 단일 빛(white)을 다양한 색상의 빛으로 조명할 수 있도록 한 엘이디용 방열장치와 관련된다.
본 발명의 일 실시예에 의한 엘이디용 방열장치는,
인쇄회로기판 상에 탑재되는 발열소자로부터 발생되는 열을 방열시키는 엘이디용 방열장치에 있어서,
발광다이오드와,
발광다이오드가 탑재되는 인쇄회로기판과,
인쇄회로기판이 수용되도록 상부 내측에 형성되는 제1공간부와, 발광다이오드가 수용되는 관통공과, 하부 내측에 형성되는 제2공간부가 구비되는 하우징과,
하우징 상단부에 장착되는 커버와,
제2공간부에 교체가능하게 수용되고, 발광다이오드의 발광 빛을 칼라 색상으로 변환시키는 렌즈와,
렌즈를 지지하도록 하우징 하부에 착탈가능하게 장착되는 렌즈 커버를 구비한다.
바람직한 실시예에 의하면, 전술한 인쇄회로기판 상면의 패턴층과 커버사이에 이들과 상,하면이 밀착되도록 장착되는 방열패드를 구비하여, 발광다이오드로부터 발생되는 열을 발광다이오드의 방열용 슬러그, 방열패드, 커버를 통해 발광다이오드의 조사 방향과 반대 방향으로 방열시킬 수 있다.
전술한 하우징, 렌즈 커버중 적어도 하나는 알루미늄재로 형성될 수 있다.
전술한 하우징은 알루미늄재, 은 또는 구리재로 형성될 수 있다.
전술한 인쇄회로기판 이면에 형성되는 구리재의 방열용 패턴층을 구비하여, 발광다이오드에서 발생되는 열을, 발광다이오드의 방열용 슬러그, 이와 밀착되는 방열용 패턴층을 통해 하우징으로 열전도시킬 수 있다.
전술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 의한 엘이디용 방열장치는 아래와 같은 이점을 갖는다.
진열물품 등을 조명하는 발광소자로부터 발생되는 열을 인쇄회로기판이면의 방열용 패턴층, 이와 밀착되는 알루미늄재 하우징을 통해 신속하게 확산, 전도를 유도하여 방열시킴에 따라 실용성 및 상용성을 확보할 수 있다.
또한, 발열소자로부터 발생되는 열을 방열시키는 효율을 향상시킴에 따라 발열소자의 사용수명을 연장하고 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 진열물품의 특성에 따라 다양한 칼라 색상을 갖는 렌즈별로 교체시킴에 따라 발광소자의 단일 색상의 빛을 다양한 색상의 빛으로 조명하므로 발광소자의 기능을 극대화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 엘이디용 방열장치의 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 엘이디용 방열장치의 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 엘이디용 방열장치의 분리사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 엘이디용 방열장치에서, 인쇄회로기판의 요부발췌도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 엘이디용 방열장치에서, 인쇄회로기판의 이면에 형성되는 방열용 패턴층을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 엘이디용 방열장치는,
인쇄회로기판 상에 탑재되는 발열소자로부터 발생되는 열을 방열시키는 엘이디용 방열장치에 있어서,
발광다이오드(LED)(10)와,
발광다이오드(10)가 탑재되는 인쇄회로기판(PCB)(11)과,
인쇄회로기판(11)이 수용되도록 상부 내측에 형성되는 제1공간부(12)와, 발광다이오드(10)가 수용되는 관통공(13)과, 하부 내측에 형성되는 제2공간부(14)가 구비되는 하우징(15)과,
하우징(15) 상단부에 형성된 안착단(15a)에 장착되는 커버(열전도성이 우수한 금속판(일 예로서 철판, 알루미늄판, 알루미늄에 구리를 첨가한 합금판 등을 말함)이 사용될 수 있음)(16)와,
제2공간부(14)에 교체가능하게 수용되고, 발광다이오드(10)의 발광 빛을 칼라 색상으로 변환시키는 렌즈(일 예로서, 아크릴재가 사용될 수 있음)(17)와,
렌즈(17)를 지지하도록 하우징(15) 하부에 형성된 안착단(15b)에 착탈가능하게 장착되는 렌즈 커버(18)를 구비한다.
이때 바람직하게는, 전술한 인쇄회로기판(11)상면의 패턴층(11a)과 커버(16)사이에 이들과 상,하면이 밀착되도록 장착되는 방열패드(gap pad를 말함)(19)를 구비하여, 발광다이오드(10)로부터 발생되는 열을 발광다이오드(10)의 방열용 슬러그(10a), 인쇄회로기판(11)의 관통공, 방열패드(19), 커버(16)를 통해 발광다이오드(10)의 조사 방향과 반대 방향으로 방열시킬 수 있다.
전술한 하우징(15), 렌즈 커버(18)중 적어도 하나는 열전도성이 우수한 알루미늄(Al)재로 형성될 수 있다.
전술한 하우징(15)은 열전도성이 우수한 알루미늄재, 은(Ag) 또는 구리(Cu)재로 형성될 수 있다.
전술한 인쇄회로기판(11) 이면에 형성되는 구리(Cu)재의 방열용 패턴층(11a)을 구비하여, 발광다이오드(10)에서 발생되는 열을 발광다이오드(10)의 방열용 슬러그(10a), 이와 밀착되는 방열용 패턴층(11a)을 통해 하우징(15)으로 열전도시킬 수 있다.
도면중 미 설명부호 11b는 발광다이오드(10)와 접속되는 전극부이고, 11c는전극부(11b)와 방열용 패턴층(11a)의 쇼트됨을 방지하는 절연부이다.
이하에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 엘이디용 방열장치의 사용예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 5에서와 같이, 전술한 하우징(15)의 상부 내측에 형성된 제1공간부(12)에 인쇄회로기판(11)을 수용한다. 이때 인쇄회로기판(11)에 탑재된 발광다이오드(10)가 하우징(15)에 형성된 관통공(13)에 위치하도록 수용하되, 발광다이오드(10)의 조사 방향이 하우징(15)의 바닥면을 향하도록 배치된다.
전술한 하우징(15) 상단에 형성된 안착단(15a)에 커버(16)를 장착한다. 이때 인쇄회로기판(11)상면의 패턴층(11a)과 커버(16) 바닥면사이에 이들과 상,하면이 밀착되도록, 열전도성이 우수한 방열 패드(19)를 밀착시킨 상태로 장착한다.
전술한 하우징(15) 하부 내측에 형성된 제2공간부(14)에 렌즈(17)를 수용한다. 이때 하우징(15) 하단에 형성된 안착단(15b)에 착탈가능하게 장착되는 렌즈 커버(18)에 의해 렌즈(17)를 이탈되지않도록 지지한다.
전술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 의한 엘이디용 방열장치는 진열대 등에 전시된 물품 또는 미술전시회 등에 출품되어 전시된 작품 등을 조명할 수 있도록 사용될 수 있다. 이때 인쇄회로기판(11)에 탑재된 발광다이오드(10)의 빛은 LED의 특성상 백색으로 조사하고 있으나, 렌즈(17)에 의해 다양한 칼라 색상으로 변환시켜 물품을 조명할 수 있다.
즉 백색(white)으로 발광되는 발광다이오드(10)의 빛을 이용하여 물품을 핑크색으로 조명하고자 할 경우에, 하우징(15)의 하단부에 착탈가능하게 장착된 렌즈 커버(18)를 분리시킨 후, 하우징(15)의 제2공간부(14)에 수용된 렌즈(17)를, 핑크색 칼라색상의 렌즈로서 교체한다.
따라서 발광다이오드(10)에 의한 백색 빛을 교체된 렌즈(17)에 의해 핑크색 칼라 색상으로 변환시킴에 따라, 물품을 핑크색 칼라 색상으로 조명할 수 있게 된다. 즉 단일 백색으로 발광되는 발광다이오드(10)의 빛을 렌즈(17)의 칼라색상에 따라 다양한 칼라 색상으로 변환시켜 물품을 화려하게 조명할 수 있다.
전술한 발광다이오드(10)의 점등시 발생되는 열을 인쇄회로기판(11) 이면에 형성된 방열용 패턴층(11a)을 통해 신속하고 효율적으로 방열시킬 수 있게 된다. 즉 발광다이오드(10)의 점등에 따라 발생되는 열은 발광다이오드(10)의 방열용 슬러그(10a), 이와 밀착되는 인쇄회로기판(11)의 방열용 패턴층(11a)에 전달된다. 이로 인해 방열용 패턴층(11a)에 전달된 열은, 이와 밀착되며 열전도성이 우수한 알루미늄재 등으로 형성된 하우징(15)에 전달된다.
따라서, 발광다이오드(10)에서 발생되는 열은 발광다이오드(10)의 방열용 슬러그(10a), 이와 밀착되며 단면적이 상대적으로 큰 방열용 패턴층(11a), 하우징(15)을 통해 확산, 전도된다. 이로 인해 발광다이오드(10)의 열은 방열용 패턴층(11a), 하우징(15), 열전도성이 우수한 알루미늄재 등으로 형성된 렌즈 커버(18)를 통해 확산, 전도되므로, 발광다이오드(10)의 열을 신속하게 방열시킬 수 있다.
이와 동시에, 전술한 발광다이오드(10)에서 발생되는 열 일부는 인쇄회로기판(11)에 형성된 관통공을 통해 인쇄회로기판(11)상면의 패턴층(11a)으로 이동된다. 이로 인해 인쇄회로기판(11)상면의 패턴층(11a)과, 열전도성이 우수한 금속판 등으로 형성된 커버(16)사이에 장착된 방열패드(19)를 통해 커버(16)에 전달된다. 즉 발광다이오드(10)에서 발생되는 열이 커버(16)를 통해 발광다이오드(10)의 조사방향과 반대 방향으로 방열 된다.
전술한 바와 같이, 발광다이오드(10)의 점등에 따라 발생되는 열이, 발광다이오드(10)의 방열용 슬러그(10a), 인쇄회로기판(11)이면의 방열용 패턴층(11a), 하우징(15), 렌즈 커버(18)를 통해 방열된다. 동시에 발광다이오드(10)의 열이 발광다이오드(10)의 방열용 슬러그(10a), 인쇄회로기판(11)상면의 패턴층(11a), 방열패드(19), 커버(16)를 통해 발광다이오드(10)의 조사방향과 반대 방향으로 방열된다.
즉 발광다이오드(10)의 열을 신속하게 확산, 전도를 유도하여 방열시키므로, 발광다이오드(10)의 사용수명을 연장하고, 이의 특성이 저하되거나 오동작되는 것을 방지하므로 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
10; 발광다이오드(LED)
11; 인쇄회로기판(PCB)
11a; 방열용 패턴층
12; 제1공간부
13; 관통공
14; 제2공간부
15; 하우징
16; 커버
17; 렌즈
18; 렌즈 커버
19; 방열패드

Claims (4)

  1. 인쇄회로기판 상에 탑재되는 발열소자로부터 발생되는 열을 방열시키는 엘이디용 방열장치에 있어서:
    발광다이오드와,
    상기 발광다이오드가 탑재되는 인쇄회로기판과,
    상기 인쇄회로기판이 수용되도록 상부 내측에 형성되는 제1공간부와, 상기 발광다이오드가 수용되는 관통공과, 하부 내측에 형성되는 제2공간부가 구비되는 하우징과,
    상기 하우징 상단부에 장착되는 커버와,
    상기 제2공간부에 교체가능하게 수용되고, 상기 발광다이오드의 발광 빛을 칼라 색상으로 변환시키는 렌즈와,
    상기 렌즈를 지지하도록 상기 하우징 하부에 착탈가능하게 장착되는 렌즈 커버를 구비하는 것을 특징으로 하는 엘이디용 방열장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 인쇄회로기판 상면의 패턴층과 커버사이에 이들과 상,하면이 밀착되도록 장착되는 방열패드를 구비하여, 상기 발광다이오드로부터 발생되는 열을 상기 인쇄회로기판에 형성된 관통공, 방열패드, 커버를 통해 상기 발광다이오드의 조사 방향과 반대 방향으로 방열시키는 것을 특징으로 하는 엘이디용 방열장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하우징, 렌즈 커버중 적어도 하나는 알루미늄재, 은 또는 구리재로 형성되는 것을 특징으로 하는 엘이디용 방열장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 인쇄회로기판 이면에 형성되는 구리재의 방열용 패턴층을 구비하여, 상기 발광다이오드에서 발생되는 열을, 발광다이오드의 방열용 슬러그, 이와 밀착되는 방열용 패턴층을 통해 하우징으로 열전도시키는 것을 특징으로 하는 엘이디용 방열장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005175048A (ja) 2003-12-09 2005-06-30 Sanken Electric Co Ltd 半導体発光装置
JP3151288U (ja) 2008-05-16 2009-06-18 華興電子工業股▲分▼有限公司 カスタマイズ可能な組み立て式発光モジュール
JP2010516050A (ja) 2007-01-11 2010-05-13 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング オプトエレクトロニクス部品用のハウジング及びハウジングにおけるオプトエレクトロニクス部品の配置

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