KR101420848B1 - 발광장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상대적으로 큰 면적을 갖는 그라운드용 전극이 방열패드 역할을 하도록 하여 발광칩에서 발생되는 열의 방출 성능을 개선한 방열효율이 향상된 발광장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 발광장치는 발광칩과; 상기 발광칩과 전기적으로 연결되는 제 1 전극패턴과; 상기 제 1 전극패턴보다 넓은 면적을 갖고, 상기 발광칩이 실장되는 제 2 전극패턴을 포함하고, 상기 제 1 전극패턴에는 상기 제 2 전극패턴에 공급되는 전압보다 낮은 전위의 전압이 공급되는 것을 특징으로 한다.
발광장치, LED, 발광 다이오드, 방열, 그라운드

Description

발광장치{Light emitting device}
본 발명은 발광장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상대적으로 큰 면적을 갖는 그라운드용 전극이 방열패드 역할을 하도록 하여 발광칩에서 발생되는 열의 방출 성능을 개선한 방열효율이 향상된 발광장치에 관한 것이다.
발광장치에 사용되는 발광 다이오드(light emitting diode; LED)는 반도체의 p-n 접합 구조를 이용하여 주입된 소수 캐리어(전자 또는 정공)를 만들고 이들의 재결합에 의하여 소정의 빛을 발산하는 소자를 지칭하며, GaAsP 등을 이용한 적색 발광 다이오드, GaP 등을 이용한 녹색 발광 다이오드, InGaN/AlGaN 더블 헤테로(double hetero) 구조를 이용한 청색 발광 다이오드 등이 있다.
일반적인 발광장치를 구현하는 구조는 도 1에 도시된 바와 같이 상대적으로 좁은 면적을 갖는 제 1 전극패턴(11)과, 상대적으로 넓은 면적을 갖는 제 2 전극패턴(12)을 갖고, 제 1 전극패턴(11)에 발광 다이오드(13)가 실장되고, 발광 다이오드(13)와 제 2 전극패턴(12)은 예를 들어 와이어(14)를 통하여 연결된다. 이때 제 1 전극패턴(11)에는 양(+)전압을 인가하는 전원공급부(15)가 연결되고, 제 2 전극패턴(13)은 그라운드로 사용된다. 특히, 그라운드 역할을 하는 제 2 전극패턴(12)은 노이즈 방지, 시그널 안정화 등과 같은 목적을 이유로 인쇄회로기판 대부분의 면적을 차지하도록 크게 형성하는 것이 통상적이다. 그래서, 제 1 전극패턴(11)에 양(+)전압이 인가되어 애노드 역할을 하게 되고, 제 2 전극패턴(12)은 그라운드 역할을 함에 따라 캐소드 역할을 하게 되어 발광 다이오드(13)가 발광되는 것이다.
이러한 구조를 갖는 일반적인 발광장치에 칩 타입 발광소자가 적용된 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(20), 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(40), 발광 다이오드(50)가 구비되어, 발광 다이오드(50)가 기판(20)상에 형성된 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(40)에 전기적으로 접속된다. 이때, 제 1 전극(30)에 발광 다이오드(50)의 p형측 전극(52)이 접속되도록 실장되고, 제 2 전극(40)에 발광 다이오드(50)의 n형측 전극(51)이 와이어(60)를 통하여 연결된다.
그리고, 제 1 전극(30) 및 제 2 전극(40)의 형성시 양(+)전압이 인가되어 애노드 역할을 하는 제 1 전극패턴(30)은 상대적으로 작은 면적을 갖도록 구성되고, 그라운드 연결되어 캐소드 역할을 하는 제 2 전극(40)은 기판(20) 대부분의 면적을 차지하도록 크게 형성된다.
이때 발광 다이오드(50)가 실장되어 애노드 역할을 하는 제 1 전극(30)이 발광 다이오드(50)에서 발생되는 열을 방출시키는 방열 패드 역할을 동시에 수행하게 되지만, 상대적으로 적은 면적을 갖는 구조로 인하여 방열효과가 미비한 문제점이 있었다.
또한, 근래에는 작은 크기의 제품들에 칩 타입의 고출력 발광 다이오드가 많이 사용되고 있는데, 이러한 칩 타입의 발광 다이오드 경우 방열효과를 기대하기 위하여 방열 면적을 늘리는데 한계가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 구동시 열이 발생되는 발광 다이오드를 상대적으로 넓은 면적으로 형성되어 그라운드와 연결되는 전극패턴에 실장하여 발광 다이오드의 방열효과를 향상시킬 수 있는 발광장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광장치는 발광칩과; 상기 발광칩과 전기적으로 연결되는 제 1 전극패턴과; 상기 제 1 전극패턴보다 넓은 면적을 갖고, 상기 발광칩이 실장되는 제 2 전극패턴을 포함하고, 상기 제 1 전극패턴에는 상기 제 2 전극패턴에 공급되는 전압보다 낮은 전위의 전압이 공급되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제 1 전극패턴에 전원을 공급하는 전원공급부과; 상기 제 1 전극패턴과 전원공급부 사이에 전기적으로 연결되어 구비되는 음전압 발생부를 포함한다.
또한, 상기 음전압 발생부와 연동되는 정전류 발생부를 포함한다.
그리고, 상기 발광칩의 캐소드 전극은 상기 제 1 전극패턴과 와이어로 연결되고, 상기 발광칩의 애노드 전극은 상기 제 2 전극패턴에 실장되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 전극패턴은 기저전압원과 접속되고, 상기 제1 전극패턴에는 상기 기저전압원의 기저전압보다 낮은 음의 전압이 공급된다.
본 발명에 따르면, 음전압 발생회로를 이용하여 발광 다이오드에 인가되는 전압의 성질을 변경시켜 발광 다이오드를 전극패턴 중 상대적으로 면적이 넓은 그라운드용 전극패턴에 실장함에 따라 별도의 방열패드를 구성하지 않아도 발광 다이오드에서 발생되는 열을 효율적으로 방출할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 발광 다이오드의 방열 효과를 향상시킴에 따라 발광 다이오드의 광특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 발광장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명은 특정한 구조의 발광소자 및 발광장치에 한정되는 것이 아니라, 전원이 인가되는 전극부, 그라운드 역할을 하는 전극부, 및 각각의 전극부에 전기적으로 연결되는 발광칩이 마련되고, 그라운드 역할을 하는 전극부가 전원이 인가되는 전극부의 면적보다 상대적으로 넓게 형성되는 구조를 갖는 발광장치 기술에 다양하게 적용될 수 있다. 본 발명에서는 칩(chip) LED 타입의 발광소자를 예로 하여 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 발광장치를 구현하는 구조를 보여주는 개략도이고, 도 4는 본 발명에 따른 발광장치의 회로도이다.
도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 발광장치는 발광칩(110)과, 상기 발광칩(110)과 와이어(121)를 통하여 전기적으로 연결되는 제 1 전극패턴(120)와, 상기 제 1 전극패턴(120)보다 넓은 면적을 갖고, 상기 발광칩(110)이 실장되는 제 2 전극패턴(130)을 포함한다. 그리고, 상기 제 1 전극패턴(120)과 연결되는 전원공급부(140)과, 상기 제 1 전극패턴(120)과 전원공급부(140) 사이에 전기적으로 연결되어 상기 전원공급부(140)에서 공급되는 전원을 음(-)전압으로 변환시켜 상기 제 1 전극패턴(120)에 인가하는 음전압 발생부(150)를 포함한다. 그래서, 상기 제 1 전극패턴(120)에는 음(-)전압이 인가되고, 상기 제 2 전극패턴(130)은 접지와 접속된다.
발광칩(110)은 p형 반도체 및 n형 반도체의 접합 구조를 이용하여 주입된 소수 캐리어(전자 또는 정공)를 만들고 이들의 재결합에 의하여 소정의 빛을 발산하는 소자로서, 예를 들어 p-n접합 방식의 발광 다이오드(light emitting diode; LED)가 사용된다. 물론 이에 한정되지 않고, 다양한 발광소자 및 그 패키지가 사용될 수 있다.
이때 발광칩(110)에 형성된 캐소드 전극은 상기 제 1 전극패턴(120)과 와이어(121)로 연결되고, 발광칩(110)에 형성된 애노드 전극은 상기 제 2 전극패턴(130)에 실장되는 것이 바람직하다.
제 1 전극패턴(120) 및 제 2 전극패턴(130)은 발광칩(110)에 전기적으로 연결되어 발광칩(110)을 구동하기 위하여 각각 캐소드 또는 애노드 역할을 하는 수단 이다. 특히, 그라운드 역할을 하는 제 2 전극패턴(130)은 발광칩(110) 구동시 노이즈 방지, 시그널 안정화 등을 위하여 제 1 전극패턴(120)보다 상대적으로 넓은 면적을 차지하도록 구비된다.
전원공급부(140)는 상기 발광칩(110)에 전원을 인가하는 수단이다.
음전압 발생부(150)는 상대적으로 면적이 넓으면서 발광칩(110)이 실장되는 제 2 전극패턴(130)이 애노드 역할을 하고, 상대적으로 면적이 좁은 제 1 전극패턴(120)이 캐소드 역할을 하게 하기 위하여 제 1 전극패턴(120)에 인가되는 전압을 음(-)전압으로 변경시켜 인가시킨다. 이때 음전압 발생부(150)는 전원을 음(-)전압으로 변경시켜주는 음전압 발생회로 또는 음전압 발생소자가 사용될 수 있다.
그리고, 제 1 전극패턴(120)에 일정한 전압의 전류를 인가하기 위하여 상기 음전압 발생부(150)와 연동되어 정전류 발생부(미도시)가 구비될 수 있다. 이때 상기 정전류 발생부는 정전류 회로 또는 정전류 소자가 사용될 수 있다. 또한, 정전류 발생부를 대신하여 전류제한용 저항이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 발광장치의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 발광장치의 일실시예를 보여주는 단면도이다.
도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 발광장치에는 칩(chip) LED 타입 발광소자가 사용되며, 기판(210)과, 상기 기판(210) 상에 서로 이격되어 형성되어 양측에 각각 구비되는 제 1 전극(220) 및 제 2 전극(230)과, 상기 제 2 전극(230)에 실장되는 발광칩(240)을 포함한다.
기판(210)은 발광장치의 몸체 역할을 하는 수단으로서, 예를 들어 사각형상의 플레이트로 형성된다.
제 1 전극(220) 및 제 2 전극(230)은 서로 이격되도록 상기 기판(210)의 양측으로 각각 구비된다. 이때 제 1 전극(220) 및 제 2 전극(230)은 별도의 인쇄회로기판 및 장치에 실장 또는 장착되기 위하여 기판(210)의 단부를 둘러싸며 기판(210)의 하부로 연장된다. 특히, 제 1 전극(220)과 비교하여 제 2 전극(230)의 면적을 상당히 크게 형성하는 것이 바람직하다.
발광칩은 p-n접합 발광 다이오드(240)가 사용되어, 상기 발광 다이오드(240)의 캐소드 전극인 n형측 전극(241)은 상기 제 1 전극(220)과 와이어로 연결되고, 상기 발광 다이오드(240)의 애노드 전극인 p형측 전극(243)은 상기 제 2 전극(230)에 실장된다.
그리고, 상기 제 1 전극(220)에는 음전압 발생부(150)를 통하여 음(-)전압이 인가되도록 하고, 제 2 전극(230)은 접지와 접속되도록 한다. 이때 전원을 공급하는 전원공급부(140) 및 음전압 발생부(150)는 발광소자가 실장되는 인쇄회로기판 상에 별도로 구비되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 발광장치는 다음과 같이 구동된다.
전원공급부(140)에서 전원이 공급되면 음전압 발생부(150)에서 음(-) 전압을 발생시켜 제 1 전극(220)으로 인가한다. 그래서 그라운드 역할을 하는 제 2 전극(230)과 음(-) 전압이 인가된 제 1 전극(220) 사이에 전압차가 발생되고, 이에 따라 제 1 전극(220)은 캐소드 역할을 하고, 제 2 전극(230)이 애노드 역할을 하여 애노드와 캐소드 사이의 전압 차이에 의해 발광 다이오드(240)에서 광이 발생된다.
이때 발광 다이오드(240)에서는 광의 발생과 함께 열이 발생되는데, 발광 다이오드(240)에서 발생된 열은 제 2 전극(230)이 방열패드 역할을 하여 분산시킨다. 따라서 그라운드 역할을 하는 제 2 전극(230)은 상대적으로 큰 면적을 갖기 때문에 제 1 전극(220)이 방열패드 역할을 하는 종래의 발광장치보다 별도의 구조 변경 없이 방열효과가 향상되는 것이다.
본 발명은 칩 LED를 예로 하여 설명하였지만, 이에 한정되지 않고 다양한 형태의 LED 소자가 적용가능하다. 또한, 예를 들어 발광장치를 토치, 손전등 또는 자동차 제조 등에 사용하는 경우 토치의 몸체, 손전등의 몸체 또는 자동차의 차체에 그라운드 처리가 되어 있기 때문에 토치의 몸체, 손전등의 몸체 또는 자동차의 차체 전체를 방열판으로 사용하여 방열 기능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 발광장치를 구현하는 구조를 보여주는 개략도이고,
도 2는 종래의 발광장치의 일실시예를 보여주는 단면도이며,
도 3은 본 발명에 따른 발광장치를 구현하는 구조를 보여주는 개략도이고,
도 4는 본 발명에 따른 발광장치의 회로도이며,
도 5는 본 발명에 따른 발광장치의 일실시예를 보여주는 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110: 발광칩 120: 제 1 전극패턴
130: 제 2 전극패턴 140: 전원공급부
150: 음전압 발생부 210: 기판
220: 제 1 전극 230: 제 2 전극
240: 발광 다이오드

Claims (6)

  1. 발광칩과;
    상기 발광칩과 전기적으로 연결되는 제 1 전극패턴과;
    상기 제 1 전극패턴보다 넓은 면적을 갖고, 상기 발광칩이 실장되는 제 2 전극패턴을 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 전극패턴은 기판을 감싸는 구조를 갖고,
    상기 제 2 전극패턴은 방열기능을 갖고, 기저전압원과 접속되고,
    상기 제 1 전극패턴에는 상기 제 2 전극패턴에 공급되는 상기 기저전압원보다 낮은 음의 전압이 공급되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 전극패턴에 전원을 공급하는 전원공급부과;
    상기 제 1 전극패턴과 전원공급부 사이에 전기적으로 연결되어 구비되는 음전압 발생부를 포함하는 발광장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 음전압 발생부와 연동되는 정전류 발생부를 포함하는 발광장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광칩의 캐소드 전극은 상기 제 1 전극패턴과 와이어로 연결되고,
    상기 발광칩의 애노드 전극은 상기 제 2 전극패턴에 실장되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
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