KR101350775B1 - 열전소자에 의해 방열되는 발광다이오드 - Google Patents

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Abstract

적색 발광다이오드, 녹색 발광다이오드 및 청색 발광다이오드(10)가 실장되는 기판(11)과, 상기 기판(11)에서 발생된 열을 발열하기 위해 상기 기판(11) 배면에 압착된 알루미늄 방열판(12)과, 상기 방열판(12)의 열을 냉각하기 위해 상기 방열판(12)의 배면에 접착되어 고정되는 열전소자(13)와, 상기 열전소자(13)에서 발생된 열을 대기중으로 방열하기 위해 방열부(15)를 포함하되,
상기 기판(11)은 볼트(A)의 나선 부분이 통과되는 관통공(16)이 형성되고, 열전소자(13)의 전력선을 결선시키는 기판부(20)가 길이방향으로 연속 형성되며, 상기 방열부(15)는 상기 관통공(16)을 통과한 볼트(A)의 나선 부분이 조이도록 너트부(17)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

열전소자에 의해 방열되는 발광다이오드{Light emiting diode radiated heat by thermoelectric element}
본 발명은 열전소자에 의해 방열되는 발광다이오드에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 고온에서 정상작동이 어려운 발광다이오드를 냉각하여 발광다이오드가 정상적인 발광을 하도록 하는 열전소자에 의해 냉각되는 발광다이오드에 관한 것이다.
발광다이오드(LED; Light Emitting Diode)는 전기를 흘려주면 전자의 에너지 레벨이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하며 밴드갭에 해당하는 특정한 파장의 빛을 방출하는 반도체 소자를 말한다. 특히, 이러한 발광다이오드는 기존의 유리전구 형태의 광원과 다르게 단단한 고체형태의 작은 점광원으로 구성되어 견고하며, 발광다이오드의 수명은 약 10만 시간으로 기존 전구의 수명인 1000~4000 시간에 비해 비교할 수 없을 정도로 길어 조명 기기의 유지보수 비용을 대폭 절감할 수 있는 장점이 있어 최근에 와서는 분야를 가리지 않고 널리 이용되고 있다.
그러나, 발광다이오드는 발광중에는 전자(electron) 정공(hole)간의 비방사 재결합(non-radiativerecombination)에 의하여 발열이 일어나게 되고, 발열과 함께 상승하는 온도에 반비례하여 발광다이오드의 빛의 광도는 낮아지게 되는 문제가 있었다. 즉, 발광다이오드는 온도 변화에 민감하게 반응하여 일정한 광량을 지속적으로 얻기 힘든 어려움이 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 종래에는 발광다이오드에 인가하는 전류의 양을 늘려주어 발광다이오드의 광도를 보강하는 방법이 사용되고 있으나, 이러한 방법을 이용하여 광도를 일정하게 보장해 줄 수는 있으나, 필요 이상의 외부 전력이 소모되고, 인가 전류가 증가함에 따라서 발광다이오드의 발열량 역시 더 많아지게 되어 발광다이오드의 수명이 짧아진다는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 고온에서 정상작동이 어려운 발광다이오드를 냉각하여 발광다이오드가 정상적인 발광을 하도록 하는 열전소자에 의해 냉각되는 발광다이오드를 제공하는 과제이다. 더욱 상세하게 보충되는 과제는, 실시하기 위해 구체적인 내용에서 살펴보기 바란다.
본 발명에 따라, 적색 발광다이오드, 녹색 발광다이오드 및 청색 발광다이오드(10)가 실장되는 기판(11)과, 상기 기판(11)에서 발생된 열을 방열하기 위해 상기 기판(11) 배면에 압착된 알루미늄 방열판(12)과, 상기 방열판(12)의 열을 냉각하기 위해 상기 방열판(12)의 배면에 접착되어 고정되는 열전소자(13)와, 상기 열전소자(13)에서 발생된 열을 대기중으로 방열하기 위해 방열부(15)로 구성된다.
상기 기판(11)은 열전소자(13)의 전력선을 결선시키는 기판부(20)를 더 갖는 구성을 특징으로 한다.
상기 기판(11)은 상기 기판(11)에 볼트(A)의 나선 부분이 통과되는 관통공(16)이 형성되고, 방열부(15)는 상기 관통공(16)을 통과한 나선 부분이 조이도록 너트부(17)가 형성됨을 특징으로 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 고온에서 정상작동이 어려운 발광다이오드를 냉각하여 발광다이오드가 정상적인 발광을 하도록 하는 열전소자에 의해 냉각되는 발광다이오드를 제공함으로서 발광다이오드가 정상적으로 발광하는 효과가 있다. 좀 더 상세한 효과는, 실시하기 위해 구체적인 내용에서 살펴보기 바란다.
제 1도는 종래의 방열판이 결합된 열전소자의 사시도,
제 2도는 본 발명의 열전소자에 의해 방열되는 발광다이오드의 사시도,
제 3도는 본 발명의 열전소자에 의해 방열되는 발광다이오드를 저면에서 바 라본 사시도,
제 4도의 가)는 제 3도의 분해사시도이고,
나)는 평면에서 바라본 분해사시도.
먼저 본원의 설명에 앞서 열전소자를 살펴본다. 일반적으로 도체에 전류가 흐르게 되면 주울(joule) 효과에 따라 도체에서 주울열이 발생하게 된다. 그리고 서로 상이한 두종류의 금속이나 반도체의 양끝단자를 상호간에 접속하여 폐회로를 형성하고, 이 폐회로에 전류를 공급하게 되면, 펠티어(peltier) 효과에 따라 한쪽 접점에서는 열을 발생하고, 다른쪽 접점에서는 열을 흡수하게 되는 펠티어열이 발생하게 된다.
이러한 주울열 및 펠티어열을 이용하여 냉각작용을 수행하는 종래의 열전시스템의 열전소자는, 제 1도에 도시된 바와같이 P형 반도체(P1)와 N형 반도체(N2) 상부에 다수개의 금동제 방열판 냉각부(3)와 하부에 금동제 방열판 가열부(4)가 결합되고 상기 금동제 방열판 가열부(4)에 (-)전력선 (5)과 (+)전력선(6)이 접속되도록 전력 접지부가 형성되어 있다.
이와 같이 구성된 열전소자는 전력접지부에 접속된 전력선(5, 6)에 전력이 인가되면 P형 반도체 (P1)와 N형 반도체(N2)로 전력이 인가되면서 주울열과 펠티어 열이 동시에 발생한다. 이때 발생되는 주울열은 금동제 방열판 가열부(4)로 방열되고 펠티어 효과에 의해 발생되는 펠티어 열로 금동제방열판 냉각부(3)가 냉각작용을 한다.
본 발명에 따르면, 해결수단에서 상술한 바와 같이, 적색 발광다이오드, 녹색 발광다이오드 및 청색 발광다이오드(10)가 실장되는 기판(11)과, 상기 기판(11)에서 발생된 열을 발열하기 위해 상기 기판(11) 배면에 압착된 알루미늄 방열판(12)과, 상기 방열판(12)의 열을 냉각하기 위해 상기 방열판(12)의 배면에 접착되어 고정되는 열전소자(13)와 , 상기 열전소자(13)에서 발생된 열을 대기중으로 방열하기 위해 방열부(15)를 갖도록 하였다.
이와 같이 구성함으로서 그 실시예는 열전소자(13)에 전기를 인가하면 열전소자(13)의 냉각부(13')가 냉각되어 발광다이오드(10')로부터 흡수한 방열판(12)의 열을 냉각시킨다.
상기 냉각부(13')가 냉각되면, 열전소자(13)의 고온부(13")가 열이 발생되는데 그 열은 그 열을 방열시키는 방열부(15)가 열을 흡수하여 대기중으로 발열하는 것이다.
그리고, 상기 기판(11)은 열전소자(13)의 전력선을 결선시키는 기판부(20)를 더 갖도록 구성하였다.
이와 같이 기판(11)에 열전소자(13)의 전력선을 결선하기 위한 기판부(20)를 갖도록 함으로서 별도의 전력선이 필요하지 않으므로 협소한 공간일 경우라도 열전소자 이용이 가능하다. 만약, 협소한 공간에 발광다이오드에 공급하는 기판과 열전소자에 인가하는 전력선이 각각 따로 유입된다면, 공간 활용에 문제가 있어, 예를들어,자동차용 방향지시등의 경우 너무 협소해 열전소자를 이용할 수 없는 문제가 발생된다.
그리고 상기 기판(11)은 상기 기판(11)에 볼트(A)의 나선 부분이 통과되는 관통공(16)을 형성하고, 방열부(15)는 상기 관통공(16)을 통과한 나선부가 조임되도록 너트부(17)를 형성한 구성이다.
이와 같이 방열부(15)에 나선부 조임용 너트부(17)를 형성하고 기판(11)에 볼트(A)의 나선부가 통과되는 관통공(16)을 형성함으로서 기판(11)에 열전소자와 방열부(15)를 결합할 수 있는 것이다. 만약 반대로 볼트(A)가 방열부를 통과한 후 기판에 나사조임 된다면 그 조임이 불가능하다. 기판(11)에는 나선을 성형하기가 번거롭다.
10 : 발광다이오드 11 : 기판
12 : 방열판 13 : 열전소자
15 : 방열부 16 : 관통공
17 : 너트부 20 : 기판부

Claims (2)

  1. 적색 발광다이오드, 녹색 발광다이오드 및 청색 발광다이오드(10)가 실장되는 기판(11)과, 상기 기판(11)에서 발생된 열을 방열하기 위해 상기 기판(11) 배면에 압착된 알루미늄 방열판(12)과, 상기 방열판(12)의 열을 냉각하기 위해 상기 방열판(12)의 배면에 접착되어 고정되는 열전소자(13)와, 상기 열전소자(13)에서 발생된 열을 대기중으로 방열하기 위해 방열부(15)를 포함하되,
    상기 기판(11)은 볼트(A)의 나선 부분이 통과되는 관통공(16)이 형성되고, 열전소자(13)의 전력선을 결선시키는 기판부(20)가 길이방향으로 연속 형성되며,
    상기 방열부(15)는 상기 관통공(16)을 통과한 볼트(A)의 나선 부분이 조이도록 너트부(17)가 형성되는 것을 특징으로 하는 열전소자에 의해 방열되는 발광다이오드.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20090029341A (ko) * 2007-09-18 2009-03-23 주식회사 세명반도체 냉각기능을 갖는 고휘도 발광다이오드용 조명수단
KR20100097832A (ko) * 2009-02-27 2010-09-06 김봉호 열전소자를 이용한 엘이디 조명등 패키지
KR20100112305A (ko) * 2009-04-09 2010-10-19 서울대학교산학협력단 발광다이오드 유닛

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090029341A (ko) * 2007-09-18 2009-03-23 주식회사 세명반도체 냉각기능을 갖는 고휘도 발광다이오드용 조명수단
KR20100097832A (ko) * 2009-02-27 2010-09-06 김봉호 열전소자를 이용한 엘이디 조명등 패키지
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