KR101658214B1 - Led 램프용 방열 pcb 기판 - Google Patents

Led 램프용 방열 pcb 기판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방열 효율이 향상된 LED 램프용 방열 PCB 기판에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 LED 램프용 방열 PCB 기판은 LED 칩이 실장되는 PCB 기판에 있어서, 판상의 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트 상에 형성된 제1 전극 패턴과, 상기 베이스 플레이트 상에 형성되며 상기 제1 전극 패턴에서 이격 배치된 제2 전극 패턴과, 상기 베이스 플레이트 상에 형성되며 상기 LED 칩에서 발생된 열을 배출하는 방열 패턴, 및 상기 방열 패턴 상에 형성되며 금속으로 이루어진 기단부를 포함한다.

Description

LED 램프용 방열 PCB 기판{PRINTED CIRCUIT BOARD FOR LED LAMP}
본 발명은 LED 조명용 방열 PCB 기판에 관한 것으로서 보다 상세하게열 방출 효율이 향상된 LED 조명용 방열 PCB 기판에 관한 것이다.
최근 각종 조명장치의 광원으로 LED 소자가 각광을 받고 있다. LED 소자는 종래의 조명광원에 비해 발열량이 적고, 적은 소비전력과 긴 수명, 내충격성 등의 장점을 갖고 있다. 또한, 제조과정에서 형광등과 같이 수은이나 방전용 가스를 사용하지 않으므로 환경오염을 유발하지 않는 장점이 있다.
LED 소자는 적절한 전원공급과 방열수단을 제공할 경우 10만 시간 이상을 사용해도 소손 없이 점등상태를 유지할 수 있다. 모든 광원은 시간이 지날수록 광출력이 점점 감소하는데, 초기 광도의 80% 까지는 사람이 잘 느끼지 못하므로 이를 기준으로 평가할 경우 LED 소자의 조명용 수명은 현재 약 4만-5만 시간으로 예상되고 있다.
따라서, 백열전구의 1,500시간, 형광등의 1만여 시간에 비해 LED 소자는 수명이 매우 긴 장수명의 광원이라 할 수 있다.
그런데, 각 LED칩의 발광 시 상당히 높은 열이 발생하게 되는데, 이러한 열을 효과적으로 방출하지 못하면 PCB 기판의 전극패턴이 들뜨거나, LED칩 내에 열적 피로가 축적되어 장기적인 구동과 성능의 신뢰성이 저하되며, 심할 경우 LED칩이 손상될 수 있는 문제점이 있다.
[선행기술문헌] 공개특허공보 제10-2006-0024529호(2006. 3. 17.)
본 발명의 목적은 방열 효율이 향상된 LED 램프용 방열 PCB 기판을 제공함에 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 LED 램프용 방열 PCB 기판은 LED 칩이 실장되는 PCB 기판에 있어서, 판상의 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트 상에 형성된 제1 전극 패턴과, 상기 베이스 플레이트 상에 형성되며 상기 제1 전극 패턴에서 이격 배치된 제2 전극 패턴과, 상기 베이스 플레이트 상에 형성되며 상기 LED 칩에서 발생된 열을 배출하는 방열 패턴, 및 상기 방열 패턴 상에 형성되며 금속으로 이루어진 기단부를 포함한다.
여기서 상기 방열 패턴은 상기 기단부가 형성된 방열부와 상기 제1 전극 패턴과 연결된 커넥팅부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 방열 패턴은 상기 기단부가 형성된 방열부와 상기 LED 칩의 하면과 맞닿는 접촉부를 포함하고, 상기 접촉부는 상기 제1 전극 패턴과 상기 제2 전극 패턴 사이에 위치할 수 있다.
또한, 상기 기단부는 상기 방열 패턴과 상이한 소재로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 기단부는 상기 방열 패턴보다 열전도성이 더 큰 소재로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 기단부 상에는 금속으로 이루어진 방열 돌기가 형성될 수 있다.
또한, 상기 방열 돌기의 하면의 넓이는 상기 기단부의 상면의 넓이 보다 더 작게 형성될 수 있다.
또한, 상기 방열 돌기는 상부로 갈수록 횡단면적이 점진적으로 감소하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 기단부는 원판 형태로 이루어지고, 상기 방열 돌기는 원형의 횡단면을 갖도록 이루어질 수 있다.
또한, 상기 방열 돌기의 외주면 상단에는 라운드진 곡면부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 방열 돌기에는 상기 방열 돌기의 상단에서 하부를 향하여 이어진 홈이 형성될 수 있다.
상기 방열 돌기는 상기 기단부와 상이한 소재로 이루어지고 상기 기단부는 상기 방열 돌기보다 열전도성이 더 크게 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면 방열 패턴과 복수 개의 기단부가 형성되므로 LED 칩에서 발생된 열을 신속하게 방출할 수 있다. 또한, 기단부 상에 방열 돌기가 형성되므로 방열 패턴과 기단부 및 방열 돌기를 통해서 열을 방출하므로 방열 효율이 더욱 향상된다.
또한, 방열 돌기의 횡단면적이 상부로 갈수록 점지적으로 감소하도록 형성되므로 공기이 유동성이 증가하여 방열 효율이 향상된다. 또한 기단부가 방열 패턴 및 방열 돌기와 상이한 소재로 이루어지므로 열을 더욱 신속하게 방출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 PCB 기판에 LED 칩들이 설치된 것을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 PCB 기판의 일부를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 PCB 기판을 도시한 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 PCB 기판에 LED 칩들이 설치된 것을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 PCB 기판의 일부를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 PCB 기판에 LED 칩들이 설치된 것을 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 PCB 기판의 일부를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 PCB 기판을 도시한 부분 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 PCB 기판에 LED 칩들이 설치된 것을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 PCB 기판의 일부를 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 PCB 기판을 도시한 부분 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면 본 실시예에 따른 방열 PCB 기판(10)은 다수의 LED 칩(20)이 실장된 기판으로 이루어질 수 있다. PCB 기판(10)은 베이스 플레이트(11)와 베이스 플레이트(11) 상에 형성된 제1 전극 패턴(12)과 제2 전극 패턴(13), 제1 전극 패턴(12)과 연결된 방열 패턴(15), 방열 패턴(15) 상에 형성된 기단부(16), 및 기단부(16) 상에 형성된 방열 돌기(17)를 포함한다.
PCB 기판(10) 상에는 제1 전극 패턴(12)과 제2 전극 패턴(13)이 형성되데, 제1 전극 패턴(12)은 LED 칩(20)의 양극 단자와 연결되며, 제2 전극 패턴(13)은 LED 칩(20)의 음극 단자와 연결된다. 제1 전극 패턴과 제2 전극 패턴은 서로 이격 배치되며, 제1 전극 패턴에는 방열 패턴이 연결 형성된다.
제1 전극 패턴(12)과 제2 전극 패턴(13), 및 방열 패턴(15)을 구리 또는 구리 합금으로 이루어질 수 있다. 제1 전극 패턴(12)과 제2 전극 패턴(13)은 노광과 식각을 통해서 형성될 수 있으며, 제1 전극 패턴(12)과 제2 전극 패턴(13)은 LED 칩(20)의 바닥과 맞닿도록 설치된다. 제2 전극 패턴(13)에는 이웃하는 LED 칩(20)을 직렬로 연결하기 위한 접속 패턴(14)이 연결 형성된다. 접속 패턴(14)은 이웃하는 LED 칩(20)의 제1 전극 패턴(12)과 전기적으로 연결된다.
방열 패턴(15)은 기단부(16)가 형성된 방열부(15a)와 방열부에서 돌출되어 제1 전극 패턴(12)과 방열 패턴(15)을 연결하는 커넥팅부(15b)를 포함한다. 커넥팅부(15b)는 제1 전극 패턴(12)으로부터 LED 칩(20)에서 발생된 열을 전달받는다. 방열부(15a) 상에는 복수 개의 기단부(16)가 형성되는데 기단부(16)는 간격을 두고 이격 배열된다. 기단부(16)는 일방향으로 길게 이어지며, 사각판 형태로 이루어진다.
방열 돌기(17)는 기단부(16) 상에 형성되는데, 방열 돌기(17)의 폭은 기단부(16)의 폭보다 더 작게 형성되며 방열 돌기(17)의 길이는 기단부(16)의 길이보다 더 작게 형성된다. 이에 따라 방열 돌기(17)의 하면의 넓이는 기단부(16)의 상면의 넓이 보다 더 작게 형성된다.
방열 돌기(17)는 기단부(16)의 상면에 대하여 경사진 경사면(17a)을 갖는데, 방열 돌기(17)는 상부로 갈수록 횡단면적이 점진적으로 감소하도록 형성된다. 이를 위해서 방열 돌기(17)는 사다리꼴 형상의 종단면을 갖는다. 또한, 방열 돌기(17)와 기단부(16)는 금속으로 이루어지는데, 열전도성이 우수한 구리 또는 구리 합금으로 이루어질 수 있다.
상기한 바와 같이 방열부(15a) 상에 기단부(16)와 방열 돌기(17)가 형성되면 LED 칩(20)에서 발생된 열을 보다 효율적이고 신속하게 방출할 수 있다. 또한 방열 돌기(17)의 넓이가 기단부(16)의 넓이보다 더 작게 형성되고, 방열 돌기(17)의 넓이가 상부로 갈수록 점진적으로 감소하도록 감소하도록 형성되면 공기의 순환을 가속시켜서 방열 효율이 향상된다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 PCB 기판에 LED 칩들이 설치된 것을 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 PCB 기판의 일부를 도시한 사시도이다.
도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 방열 PCB 기판(30)은 다수의 LED 칩(20)이 실장된 기판으로 이루어질 수 있다. PCB 기판(30)은 판상의 베이스 플레이트(31)와 베이스 플레이트(31) 상에 형성된 제1 전극 패턴(32)과 제2 전극 패턴(33), LED 칩(20)과 연결된 방열 패턴(35), 방열 패턴(35) 상에 형성되며 금속으로 이루어진 기단부(36), 및 기단부(36) 상에 형성된 방열 돌기(37)를 포함한다.
PCB 기판(30) 상에는 제1 전극 패턴(32)과 제2 전극 패턴(33)이 형성되데, 제1 전극 패턴(32)은 LED 칩(20)의 양극 단자()와 연결되며, 제2 전극 패턴(33)은 LED 칩(20)의 음극 단자와 연결된다. 제1 전극 패턴(32)과 제2 전극 패턴(33)은 서로 이격 배치된다. 제2 전극 패턴(33)에는 이웃하는 LED 칩(20)을 직렬로 연결하기 위한 접속 패턴(34)이 연결 형성된다.
제1 전극 패턴(32)과 제2 전극 패턴(33), 및 방열 패턴(35)은 구리 또는 구리 합금으로 이루어질 수 있다. 방열 패턴(35)은 기단부(36)가 형성된 방열부(35a)와 LED 칩(20)의 하면과 맞닿는 접촉부(35b), 및 방열부(35a)와 접촉부(35b)를 연결하는 커넥터부(35c)를 포함한다.
접촉부(35b)는 제1 전극 패턴(32)과 제2 전극 패턴(33) 사이에 위치하며 LED 칩(20)의 하면과 맞닿아 LED 칩(20)에서 발생한 열을 방열부(35a)로 전달한다. 방열부(35a) 상에는 복수 개의 기단부(36)가 형성되는데 기단부(36)는 간격을 두고 이격 배열된다. 기단부(36)는 일방향으로 길게 이어진 사각판상으로 이루어진다.
기단부(36) 상에는 방열 돌기(37)가 형성되는데, 방열 돌기(37)는 상부로 갈수록 횡단면적이 점진적으로 감소하도록 형성된다. 이를 위해서 방열 돌기(37)는 사다리꼴 형상의 종단면을 갖는다. 또한, 방열 돌기(37)의 하면의 넓이는 기단부(36)의 상면의 넓이 보다 더 작게 형성된다.
방열 돌기(37)는 방열 패턴(35)과 동일한 소재로 이루어질 수 있으며, 기단부(36)는 방열 패턴(35) 및 방열 돌기(37)와 상이한 소재로 이루어질 수 있다. 기단부(36)는 방열 패턴(35)보다 열전도성이 더 큰 소재로 이루어지는데, 기단부(36)는 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt) 등으로 이루어질 수 있다.
본 제2 실시예와 같이 기단부(36)가 방열 돌기(37) 및 방열 패턴(35)과 상이한 소재로 이루어지면 열전도성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 PCB 기판에 LED 칩들이 설치된 것을 나타낸 사시도이고, 도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 PCB 기판의 일부를 도시한 사시도이며, 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 PCB 기판을 도시한 부분 단면도이다.
도 6 내지 도 8을 참조하여 설명하면, 본 제3 실시예에 따른 방열 PCB 기판(40)은 다수의 LED 칩(20)이 실장된 기판으로 이루어질 수 있다. PCB 기판(40)은 베이스 플레이트(41)와 베이스 플레이트(41) 상에 형성된 제1 전극 패턴(42)과 제2 전극 패턴(43), 제1 전극 패턴(42)과 연결된 방열 패턴(45), 방열 패턴(45) 상에 형성된 기단부(46), 및 기단부(46) 상에 형성된 방열 돌기(47)를 포함한다.
PCB 기판(40) 상에는 제1 전극 패턴(42)과 제2 전극 패턴(43)이 형성되데, 제1 전극 패턴(42)은 LED 칩(20)의 양극 단자와 연결되며, 제2 전극 패턴(43)은 LED 칩(20)의 음극 단자와 연결된다. 제1 전극 패턴(42)과 제2 전극 패턴(43)은 서로 이격 배치되며, 제1 전극 패턴(42)에는 방열 패턴(45)이 연결 형성된다. 제2 전극 패턴(43)에는 이웃하는 LED 칩(20)을 직렬로 연결하기 위한 접속 패턴(44)이 연결 형성된다.
제1 전극 패턴과 제2 전극 패턴, 및 방열 패턴을 구리 또는 구리 합금으로 이루어질 수 있다. 방열 패턴(45)은 기단부(46)가 형성된 방열부(46a)와 제1 전극 패턴(42)과 방열부(45a)를 연결하는 커넥터부(45b)를 포함한다.
방열부(45a) 상에는 복수 개의 기단부(46)가 형성되는데 기단부(46)는 설정된 간격으로 이격 배열된다. 기단부(46)는 원판 형태로 이루어진다. 기단부(46) 상에는 방열 돌기(47)가 형성되는데, 방열 돌기(47)는 원형의 횡단면을 갖고, 방열 돌기(47)의 하면의 넓이는 기단부(46)의 상면의 넓이 보다 더 작게 형성된다. 방열 돌기(47)와 기단부(46)는 열전도성이 우수한 구리 또는 구리 합금으로 이루어질 수 있다.
방열 돌기(47)의 외주면 상단에는 라운드진 곡면부(47a)가 형성되며 이에 따라 방열 돌기(47)는 대략 종형상으로 이루어진다. 방열 돌기(47)의 중앙에는 홈(47b)이 형성되는데, 홈(47b)은 방열 돌기(47)의 상단에서 하부를 향하여 이어져 형성된다. 이와 같이 본 제2 실시예에 따르면 방열 돌기(47)의 표면적이 증가할 뿐만 아니라 방열 돌기(47)와 기단부(46)에서 열을 효율적으로 방출하므로 방열 효율이 향상된다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10, 30, 40: PCB 기판
11, 31, 41: 베이스 플레이트
12, 32, 42: 제1 전극 패턴
13, 33, 43: 제2 전극 패턴
14: 접속 패턴
15, 35, 45: 방열 패턴
15a, 35a, 45a: 방열부
15b, 35c, 45b: 커넥팅부
35b: 접촉부
16, 36, 46: 기단부
17, 37, 47: 방열 돌기
17a: 경사면
47a: 곡면부
47b: 홈

Claims (12)

  1. LED 칩이 실장되는 PCB 기판에 있어서,
    판상의 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트 상에 형성된 제1 전극 패턴;
    상기 베이스 플레이트 상에 형성되며 상기 제1 전극 패턴에서 이격 배치된 제2 전극 패턴;
    상기 베이스 플레이트 상에 형성되며 상기 LED 칩에서 발생된 열을 배출하는 방열 패턴; 및
    상기 방열 패턴 상에 형성되며 금속으로 이루어진 기단부;를 포함하고,
    상기 방열 패턴은 상기 기단부가 형성된 방열부와 상기 제1 전극 패턴과 연결된 커넥팅부를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 램프용 방열 PCB 기판.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 방열 패턴은 상기 기단부가 형성된 방열부와 상기 LED 칩의 하면과 맞닿는 접촉부를 포함하고, 상기 접촉부는 상기 제1 전극 패턴과 상기 제2 전극 패턴 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 LED 램프용 방열 PCB 기판.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 기단부는 상기 방열 패턴과 상이한 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 LED 램프용 방열 PCB 기판.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 기단부는 상기 방열 패턴보다 열전도성이 더 큰 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 LED 램프용 방열 PCB 기판.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 기단부 상에는 금속으로 이루어진 방열 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 LED 램프용 방열 PCB 기판.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 방열 돌기의 하면의 넓이는 상기 기단부의 상면의 넓이 보다 더 작게 형성된 것을 특징으로 하는 LED 램프용 방열 PCB 기판.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 방열 돌기는 상부로 갈수록 횡단면적이 점진적으로 감소하도록 형성된 것을 특징으로 하는 LED 램프용 방열 PCB 기판.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 기단부는 원판 형태로 이루어지고, 상기 방열 돌기는 원형의 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하는 LED 램프용 방열 PCB 기판.
  10. 제6 항에 있어서,
    상기 방열 돌기의 외주면 상단에는 라운드진 곡면부 형성된 것을 특징으로 하는 LED 램프용 방열 PCB 기판.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 방열 돌기에는 상기 방열 돌기의 상단에서 하부를 향하여 이어진 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 LED 램프용 방열 PCB 기판.
  12. 제6 항에 있어서,
    상기 방열 돌기는 상기 기단부와 상이한 소재로 이루어지고 상기 기단부는 상기 방열 돌기보다 열전도성이 더 큰 것을 특징으로 하는 LED 램프용 방열 PCB 기판.
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