KR101469215B1 - 피부 치료용 ｌｅｄ모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피부 치료용 LED모듈에 관한 것으로서, 상하를 관통하는 관통구멍이 형성되며, 하부에는 상기 관통구멍의 주변으로 전극단자가 형성된 기판과; 상기 기판에 설치되는 것으로 내부에 LED칩이 내장된 LED본체와, 상기 LED본체로부터 외측으로 연장된 리드프레임을 구비하며, 상기 관통구멍으로 삽입되어 상기 전극단자에 상기 리드프레임이 접속되는 LED패키지와; 상기 LED패키지의 하부에 부착되며, 열 전도성과 전기 절연성을 갖는 소재로 형성된 시트와; 상기 시트의 저면에 부착되는 방열핀;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 피부 치료용 LED모듈은 본 발명은 LED칩에서 발생하는 열의 전달 경로를 단축시켜 방열 효율을 높일 수 있음은 물론, 기존의 방열을 위한 메탈 PCB를 대체하여 일반적인 PCB를 이용함으로써 제작단가를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 피부 치료용 LED모듈을 이탈방지플레이트를 이용하여 LED패키지를 기판에 납땜하지 않고서도 용이하게 접속시킬 수 있어 결합 및 분리가 용이한 장점이 있다.

Description

피부 치료용 ＬＥＤ모듈{LED MODULE FOR SKIN TREATMENT}

본 발명은 피부 치료용 LED모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열이 전달되는 경로를 단축시켜 LED에서 발생하는 열을 신속하게 방출시킬 수 있으면서, 원가를 절감할 수 있는 LED모듈에 관한 것이다.

일반적인 광원으로서는 형광램프, 백열램프 또는 산업용으로 사용하는 메탈 네온 램프 등으로 대별되며, 이들 광원들은 대부분이 유리관 안에 가스를 주입하여 사용하는 가스 방전관 구성이다. 이러한 일반적인 전구의 경우, 유리관의 파손으로 인하여 위험성이 있고, 휘도를 밝게 하고자할 시에는 그에 따른 소비 전력이 상승하게 되고, 그에 알맞은 전력선 공사 등을 행해야 하므로 시설비용과 유지 관리 비용이 과도하게 소요되는 등의 문제점이 있다.

상술한 바와 같은 일반적인 전구의 문제점을 해소할 대안으로 근자에는 소비전력이 낮은 LED를 이용한 광원이 개발되고 있다. 즉, 종래 광원의 단점을 보완하기 위해서 광원으로서 LED를 사용하기 위한 노력이 시도되고 있는데, LED는 통상적으로 기판에 실장되어 전력을 인가받아 발광을 하게 된다.

LED는 전자와 정공의 결합을 통하여 발광하는 일종의 PN접합 반도체로서, 예를 들어, 전류의 흐름을 통하여 소수의 전자와 정공으로 이루어지는 캐리어를 만들어 내고, 이들 전자와 정공이 재결합하는 과정에서 방출하는 에너지를 빛으로 방출하는 반도체 소자 중의 하나이다.

통상적인 종래의 LED램프의 구조는 LED칩이 절연소재의 표면상에 소정의 전극패턴이 형성된 기판의 상부에 실장되어, LED칩 및 전극패턴을 전기적으로 연결하는 와이어에 의하여 회로가 구성되면서 전류를 인가받아 빛을 방출하게 된다.

반도체 소자인 LED칩은 빛을 방출하는 과정에서 발열을 수반한다. 즉, 전자와 정공이 만나면서 발생하는 에너지가 모두 빛으로 변환되는 것이 바람직하지만 실제로는 에너지의 일정 부분이 열에너지의 형태로도 변환되기 때문에 이러한 열을 효율적으로 방출할 필요가 있다. 열은 LED칩과 전극패턴을 전기적으로 연결하는 상기 와이어를 끊기도 하며, 열로 인하여 LED칩의 열화를 야기하기도 한다.

이와 같이 방열 효과의 높고 낮음은 발광 효율과 정비례하기 때문에 충분한 발광 효과를 위해서는 그에 상응하는 방열 구조가 뒷받침되어야 하나, 종래의 LED 칩 실장 구조에서는 LED칩에서 발생하는 열이 기판상의 한정된 전극패턴을 통해서만 방출되므로 방열 효과가 낮아서 결국 충분한 밝기의 LED칩을 실장하여 조명 장치로 사용하는 데에는 한계가 있다.

LED칩에서 발생하는 열을 방출하기 위한 방열장치의 일 예로, 대한민국 등록특허 제10-1089942호에는 양면PCB가 사용된 엘이디 조명이 게시되어 있다.

상기의 양면PCB가 사용된 엘이디 조명은 양면에 PCB패턴이 형성되고 상기 PCB패턴이 양면이 연결되어 있어 상부면에 전달받은 열을 하부면으로 전달시키는 양면PCB; 상기 양면PCB의 PCB패턴에 연결되어 있는 엘이디단자; 상기 엘이디단자에 연결되는 엘이디가 구비된 양면PCB가 사용된 엘이디조명에 있어서, 메탈 또는 카본그라파이트 재질로 만들어져 전달받은 열을 효과적으로 분산시켜 열을 방출하도록 하는 방열판과; 상기 양면PCB의 하부에 위치하고, 상기 방열판의 상부표면에 접합되어 열을 상기 방열판으로 전달하는 열전도시트;로 구성되며, 상기 양면PCB는 상부면과 하부면에 형성된 PCB패턴이 상부면과 하부면이 연결되도록 통공되는 쓰루홀이 형성되어 있다.

그러나, 상기의 양면 PCB가 사용된 엘이디 조명은 종래와 마찬가지로 엘이디에서 발생하는 열이 엘이디 단자와 PCB패턴 및 열전도시트를 통하여 방열판으로 전달되므로 열 전달경로가 길어질 뿐만 아니라, PCB에 국한적으로 형성된 PCB패턴을 통하여 열이 전달되므로 방열 효율이 떨어지는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 PCB를 다수의 금속 층을 적층하여 형성한 메탈 PCB를 적용하고 있으나, 메탈 PCB를 적용하는 경우 비용이 상승하는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서 열전달 경로를 단축시켜 방열 효율을 높이고, 기존의 메탈 PCB를 대체하여 일반적인 PCB를 이용함으로써 원가를 절감할 수 있는 피부 치료용 LED모듈을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 피부 치료용 LED모듈은 상하를 관통하는 관통구멍이 형성되며, 하부에는 상기 관통구멍의 주변으로 전극단자가 형성된 기판과; 상기 기판에 설치되는 것으로 내부에 LED칩이 내장된 LED본체와, 상기 LED본체로부터 외측으로 연장된 리드프레임을 구비하며, 상기 관통구멍으로 삽입되어 상기 전극단자에 상기 리드프레임이 접속되는 LED패키지와; 상기 LED패키지의 하부에 부착되며, 열 전도성과 전기 절연성을 갖는 소재로 형성된 시트와; 상기 시트의 저면에 부착되는 방열핀;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 전극단자는 상호 다른 전원이 인가되는 제 1 전극단자와 제 2 전극단자를 구비하고, 상기 제 1 전극단자와 상기 제 2 전극단자는 각각 상기 관통구멍의 주변을 따라 일정 영역을 점유하도록 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 리드프레임을 상기 전극단자에 접촉시킨 상태로 상기 LED패키지를 상기 기판에 대하여 회전가능하게 지지하며, 상기 리드프레임이 상기 전극단자로부터 이탈되는 것을 방지하도록 상기 기판의 하부에 부착되는 이탈방지플레이트;를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 이탈방지플레이트는 상기 리드프레임의 두께보다 두꺼운 두께를 갖고, 상기 관통구멍과 대응하는 위치에는 상기 LED패키지가 통과할 수 있도록 상기 관통구멍과 대응하는 크기를 갖는 통과구멍이 형성되며, 상기 리드프레임을 상기 전극단자에 접속시킬 수 있도록 상기 통과구멍의 가장자리로부터 상기 전극단자와 대응하는 방향으로 확장된 진입홈이 형성되고, 상기 진입홈에 진입된 상기 리드프레임을 상기 전극단자에 접속시킨 상태로 상기 통과구멍을 중심으로 회전시킬 수 있도록 상기 진입홈의 상부로부터 상기 통과구멍의 가장자리를 따라 확장된 회전홈을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 방열핀의 외주면에는 은 또는 구리로 형성된 코팅층이 더 구비된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 피부 치료용 LED모듈은 본 발명은 LED칩에서 발생하는 열의 전달 경로를 단축시켜 방열 효율을 높일 수 있음은 물론, 기존의 방열을 위한 메탈 PCB를 대체하여 일반적인 PCB를 이용함으로써 제작단가를 절감할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 피부 치료용 LED모듈은 이탈방지플레이트를 이용하여 LED패키지를 기판에 납땜하지 않고서도 용이하게 접속시킬 수 있어 결합 및 분리가 용이한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 피부 치료용 LED모듈의 분리사시도.
도 2는 도 1에 도시된 피부 치료용 LED모듈의 결합상태를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 피부 치료용 LED모듈의 분리사시도.
도 4는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 피부 치료용 LED모듈의 분리사시도.
도 5는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 피부 치료용 LED모듈의 분리사시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 피부 치료용 LED모듈에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2에는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 피부 치료용 LED모듈(1)이 도시되어 있다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 피부 치료용 LED모듈(1)은 상하를 관통하는 관통구멍(11)이 형성되며, 하부에는 상기 관통구멍(11)의 주변으로 전극단자(12)가 형성된 기판(10)과; 상기 기판(10)에 설치되는 것으로 내부에 LED칩이 내장된 LED본체(21)와, 상기 LED본체(21)로부터 외측으로 연장된 리드프레임(22)을 구비하며, 상기 관통구멍(11)으로 삽입되어 상기 전극단자(12)에 상기 리드프레임(22)이 접속되는 LED패키지(20)와; 상기 LED패키지(20)의 하부에 부착되며, 열 전도성과 전기 절연성을 갖는 소재로 형성된 시트(30)와; 상기 시트(30)의 저면에 부착되는 방열핀(40);를 구비한다.

기판(10)에는 상하를 관통하는 다수의 관통구멍(11)들이 소정간격으로 이격되는 위치에 형성되어 있으며, 관통구멍(11)의 주변으로는 전극단자(12)들이 형성되어 있다.

본 실시 예에서 관통구멍(11)은 원형으로 형성된 구조를 적용하였으나, 이에 한정하지 않고, 도 5에 도시된 바와 같이 LED본체(21)에 대응하도록 직사각 형상으로 형성할 수도 있으며, 이와 다르게 타원 등의 형상으로 형성할 수도 있다.

전극단자(12)는 기판(10)의 저면에 형성되어 있으며, 관통구멍(11)의 중심을 기준으로 대칭되는 위치에 형성되어 있다. 즉, 본 발명에 따른 LED모듈의 기판(10)은 종래의 PCB와 다르게 전기 및 전자 부품을 실장 및 설치할 수 있도록 표면에 전극단자(12) 및 전극단자(12)에 전원을 인가하기 위한 회로패턴이 기판(10)의 저면에 형성되어 있다.

LED패키지(20)는 조명용도로 사용할 수 있도록 고휘도의 빛을 방출하는 것을 적용하며, LED칩에 일단이 접속되고 타 단은 전속단자에 접속되는 리드프레임(22)이 LED본체(21)의 양 측면으로부터 하방으로 단차지게 형성되어 있다.

LED패키지(20)는 기판(10)의 하방에서 관통구멍(11)으로 삽입되며, 리드프레임(22)이 기판(10)의 저면에 형성된 전극단자(12)에 각각 접속되게 납땜처리되어 기판(10)에 설치된다.

시트(30)는 LED패키지(20)의 하부 더욱 상세하게는 LED본체(21) 및 리드프레임(22)의 저면에 밀착되어 LED패키지(20)에서 발생하는 열을 전달받아 저면에 부착되는 방열핀(40)으로 전달하기 위하여 열 전도성이 높은 소재로 형성된다.

또한, 시트(30)는 리드프레임(22)으로부터 시트(30)로 전기가 도통되지 않도록 절연성을 갖는 소재로 형성된다. 시트(30)는 방열핀(40)의 상면을 덮을 수 있는 면적을 갖도록 형성될 수도 있고, 도 5에 도시된 바와 같이 리드프레임(22)과 LED본체(21)를 커버할 수 있을 정도의 면적으로 형성될 수도 있다.

방열핀(40)은 시트(30)의 저면에 부착되며, 다수의 방열날개(41)가 형성되어 있다.

도면에 도시되어 있지 않지만, 방열핀(40)의 외주면에는 방열효율을 높일 수 있도록 은 또는 구리로 형성된 코팅층이 더 구비될 수 있다.

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 피부 치료용 LED모듈(1)은 LED칩에서 발생하는 열이 시트(30)를 통해 방열핀(40)으로 즉시 전달되어 신속한 방출이 가능하므로 일반적인 PCB를 사용하더라도 높은 방열효율을 달성할 수 있으며, 이에 따라 기존의 방열을 위한 메탈 PCB를 대체할 수 있어 제작단가를 절감할 수 있다.

도 3에는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 피부 치료용 LED모듈(2)이 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 피부 치료용 LED모듈(2)은 기판(10)과, LED패키지(20)와, 시트(30)와, 방열핀(40)을 구비하며, 상기의 LED패키지(20)와, 시트(30)와, 방열핀(40)은 도 1 및 도 2를 참조로 설명된 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 피부 치료용 LED모듈(1)에서 설명하고 있는 바와 동일하므로 중복설명은 생략한다.

전극단자(12)는 도 3에 도시된 바와 같이 LED패키지(20)의 리드프레임(22)에 접촉가능한 면적을 확장하여 형성할 수도 있다. 도 3을 참조하면, 전극단자(120)는 서로 다른 극성의 전원이 인가되며, 관통구멍(11)의 주면에 서로 중첩되지 않도록 형성된 제 1 전극단자(121)와 제 2 전극단자(122)를 포함한다.

제 1 전극단자(121)와 관통구멍(11)의 주변 영역 일부를 점유하도록 관통구멍(11)의 주변을 따라 형성되어 있고, 제 2 전극단자(122)는 제 1 전극단자(121)가 점유하고 있는 관통구멍(11) 주변의 나머지 영역을 점유하도록 관통구멍(11)의 주변을 따라 형성되며, 제 1 전극단자(121)와 제 2 전극단자(122)는 동일한 비율의 면적을 갖도록 형성되며 관통구멍(11)의 중심을 기준으로 원점 대칭되는 위치에 형성되어 있다.

상기와 같이 관통구멍(11)의 주변을 따라 형성된 전극단자(120)를 갖는 본원 발명에 따른 LED모듈(2)은 LED패키지(20)를 기판(10)의 관통구멍(11)에 삽입하여 리드프레임(22)을 전극단자(120)에 접속시킨 상태에서 LED패키지(20)를 일정한 회전 범위를 넘지 않는 한도 내에서 회전시키더라도 LED패키지(20)의 리드프레임(22)이 전극단자(120)에 접속된 상태가 유지되므로 납땜작업이 용이한 장점이 있다.

한편, 도 4에는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 피부 치료용 LED모듈(3)이 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 피부 치료용 LED모듈(3)은 기판(10)과, LED패키지(20)와, 시트와, 방열핀과, 이탈방지플레이트(50)를 구비하며, 상기의 LED패키지(20)와, 시트와, 방열핀은 도 1 및 도 2를 참조로 설명된 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 피부 치료용 LED모듈(1)에서 설명하고 있는 바와 동일하므로 중복설명은 생략한다.

이탈방지플레이트(50)는 전극단자(12)에 리드프레임(22)을 접촉시킨 사태로 LED패키지(20)를 기판(10)에 대하여 회전가능하게 지지하며, 리드프레임(22)이 전극단자(12)로부터 이탈되는 것을 방지하는 것으로서 기판(10)의 하부에 부착된다.

이탈방지플레이트(50)는 리드프레임(22)의 두께보다 두꺼운 두께를 갖고, 관통구멍(11)과 대응하는 위치에는 LED패키지(20)가 통과할 수 있도록 관통구멍(11)과 대응하는 크기를 갖는 통과구멍이 형성되어 있다.

그리고, 이탈방지플레이트(50)는 리드프레임(22)을 전극단자(12)에 접속시킬 수 있도록 통과구멍의 가장자리로부터 전극단자(12)와 대응하는 방향으로 확장된 진입홈(51)이 형성되어 있으며, 진입홈(51)에 진입된 리드프레임(22)을 전극단자(12)에 접속시킨 상태로 통과구멍을 중심으로 회전시킬 수 있도록 진입홈(51)의 상부로부터 통과구멍의 가장자리를 따라 확장된 회전홈(52)이 형성되어 있다.

상기의 회전홈(52)은 진입홈(51)의 단부에서 일 측으로 형성되고, 그 폭은 리드프레임(22)이 삽입가능하도록 리드프레임(22)의 상하 두께와 대응하는 폭으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 이탈방지플레이트(50)를 구비하는 피부 치료용 LED모듈은 LED패키지(20)를 이탈방지플레이트(50)의 하부에 마련된 진입홈(51)으로 리드프레임(22)을 진입시킨 후 일정한 방향으로 회전시키면 리드프레임(22)이 회전홈(52)을 따라 슬라이딩 이동하면서 기판(10) 저면에 마련된 전극단자(12)에 접속됨과 동시에 진입홈(51)으로부터 이탈되는 것이 방지된다.

즉, LED패키지(20)를 기판(10)의 전극단자(12)에 납땜하지 않고도 단순히 관통구멍(11)에 LED패키지(20)를 끼워넣고 돌리기만 하면 기판(10)에 LED패키지(20)를 지지시킴과 동시에 전원을 공급받을 수 있는 상태로 설치할 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 피부 치료용 LED모듈은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

본 발명에 따른 피부 치료용 LED모듈은 피부 치료용 램프에 적용할 수도 있을 뿐만 아니라, 일반적인 조명용 램프에 사용할 수도 있다.

10 : 기판
11 : 관통구멍
12 : 전극단자
20 : LED패키지
22 : 리드프레임
30 : 시트
40 : 방열핀
50 : 이탈방지플레이트
51 : 진입홈
52 : 회전홈

Claims (5)

1. 상하를 관통하는 관통구멍이 형성되고, 하부에는 상기 관통구멍의 주변으로 전극단자가 형성된 기판과;
   상기 기판에 설치되는 것으로 내부에 LED칩이 내장된 LED본체와, 상기 LED본체로부터 외측으로 연장된 리드프레임을 구비하며, 상기 관통구멍으로 삽입되어 상기 전극단자에 상기 리드프레임이 접속되는 LED패키지와;
   상기 LED패키지의 하부에 부착되며, 열 전도성과 전기 절연성을 갖는 소재로 형성된 시트와;
   상기 시트의 저면에 부착되는 방열핀과;
   상기 방열핀의 외주면에 은 또는 구리로 형성된 코팅층과;
   상기 리드프레임을 상기 전극단자에 접촉시킨 상태로 상기 LED패키지를 상기 기판에 대하여 회전가능하게 지지하며, 상기 리드프레임이 상기 전극단자로부터 이탈되는 것을 방지하도록 상기 기판의 하부에 부착되는 이탈방지플레이트;를 구비하고,
   상기 전극단자는 상호 다른 전원이 인가되고, 각각 상기 관통구멍의 주변을 따라 일정 영역을 점유하도록 형성되며, 상기 관통구멍의 중심을 기준으로 원점대칭되는 위치에 형성된 제 1 전극단자와 제 2 전극단자를 포함하고,
   상기 이탈방지플레이트는 상기 리드프레임의 두께보다 두꺼운 두께를 갖고, 상기 관통구멍과 대응하는 위치에는 상기 LED패키지가 통과할 수 있도록 상기 관통구멍과 대응하는 크기를 갖는 통과구멍이 형성되며, 상기 리드프레임을 상기 전극단자에 접속시킬 수 있도록 상기 통과구멍의 가장자리로부터 상기 전극단자와 대응하는 방향으로 확장된 진입홈이 형성되고, 상기 진입홈에 진입된 상기 리드프레임을 상기 전극단자에 접속시킨 상태로 상기 통과구멍을 중심으로 회전시킬 수 있도록 상기 진입홈의 상부로부터 상기 통과구멍의 가장자리를 따라 확장된 회전홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 피부 치료용 LED모듈.
   
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