KR102056471B1 - 방열성능이 향상된 led 조명장치용 인쇄회로기판 - Google Patents
방열성능이 향상된 led 조명장치용 인쇄회로기판 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 LED 조명장치용 인쇄회로기판의 회로패턴에 히트싱크를 솔더링으로 접합시켜 열전도율이 향상됨으로써 자체방열성능을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 제조공정을 자동화시켜 제조공정을 단축시킬 수 있는 방열성능이 향상된 LED 조명장치용 인쇄회로기판에 관한 것이다.
본 발명은 일면에 서로 이격되도록 실장되며 빛을 발광하기 위한 LED가 내장된 다수의 LED 패키지(100)와, 상기 LED 패키지(100)가 실장된 일면에 상기 LED 패키지(100) 간의 전기적 회로를 형성하여 전류를 공급하기 위한 회로패턴(200)과, 상기 회로패턴(200)의 폭과 적어도 동일하게 형성되면서 상기 회로패턴(200)에 안착되어 상기 LED 패키지(100)로부터 발생하는 열을 전달받아 방출하기 위한 히트싱크(300)를 포함하는 LED 조명장치용 인쇄회로기판에 있어서, 상기 히트싱크(300)는, 상기 회로패턴(200)에 위치되도록 지그에 흡착되어 이동되기 위한 사각판형의 흡착부(310)와, 상기 흡착부(310)의 일측단 중심부에서 상기 회로패턴(200) 방향으로 절곡되어 연장되고 상기 흡착부(310)를 지지하면서 상기 LED 패키지(100)의 열을 방출하는 방열면적을 확장시키기 위한 일정높이의 지지부(320)와, 상기 지지부(320)에서 상기 흡착부(310)와 마주보도록 절곡되고 연장되어 상기 회로패턴(200)과 접촉하여 상기 LED 패키지(100)의 열을 전달받기 위한 사각판형의 베이스부(330)와, 상기 베이스부(330)의 길이방향 양측단에서 돌출되어 상기 회로패턴(200)에 솔더링으로 접합되기 위한 접합부(340)와, 상기 베이스부(330)에서 상기 지지부(320)를 프레스로 절곡시키기 위해 상기 지지부(320)와 상기 접합부(340) 사이에 가이드홈(350)이 형성되는 것을 포함한다.
본 발명은 일면에 서로 이격되도록 실장되며 빛을 발광하기 위한 LED가 내장된 다수의 LED 패키지(100)와, 상기 LED 패키지(100)가 실장된 일면에 상기 LED 패키지(100) 간의 전기적 회로를 형성하여 전류를 공급하기 위한 회로패턴(200)과, 상기 회로패턴(200)의 폭과 적어도 동일하게 형성되면서 상기 회로패턴(200)에 안착되어 상기 LED 패키지(100)로부터 발생하는 열을 전달받아 방출하기 위한 히트싱크(300)를 포함하는 LED 조명장치용 인쇄회로기판에 있어서, 상기 히트싱크(300)는, 상기 회로패턴(200)에 위치되도록 지그에 흡착되어 이동되기 위한 사각판형의 흡착부(310)와, 상기 흡착부(310)의 일측단 중심부에서 상기 회로패턴(200) 방향으로 절곡되어 연장되고 상기 흡착부(310)를 지지하면서 상기 LED 패키지(100)의 열을 방출하는 방열면적을 확장시키기 위한 일정높이의 지지부(320)와, 상기 지지부(320)에서 상기 흡착부(310)와 마주보도록 절곡되고 연장되어 상기 회로패턴(200)과 접촉하여 상기 LED 패키지(100)의 열을 전달받기 위한 사각판형의 베이스부(330)와, 상기 베이스부(330)의 길이방향 양측단에서 돌출되어 상기 회로패턴(200)에 솔더링으로 접합되기 위한 접합부(340)와, 상기 베이스부(330)에서 상기 지지부(320)를 프레스로 절곡시키기 위해 상기 지지부(320)와 상기 접합부(340) 사이에 가이드홈(350)이 형성되는 것을 포함한다.
Description
본 발명은 방열성능이 향상된 LED 조명장치용 인쇄회로기판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LED 조명장치용 인쇄회로기판의 회로패턴이 형성된 면에 히트싱크를 솔더링으로 접합시켜 열전도율이 향상됨으로써 자체방열성능을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 제조공정을 자동화시켜 제조공정을 단축시킬 수 있는 방열성능이 향상된 LED 조명장치용 인쇄회로기판에 관한 것이다.
종래의 조명장치는 수은 램프, 나트륨 램프 등과 같은 필라멘트 및 방전 발광 방식의 램프를 주로 광원으로 사용하였다.
그러나, 종래에 주로 사용되는 광원은 전력소모가 많고 내구성이 좋지 않으며, 공급된 전력의 상당 부분이 열로 방출되기 때문에 실제 조명에 이용되는 에너지가 사용된 전력의 5 ~ 28% 정도에 불과하여 에너지 효율이 매우 떨어지는 문제점이 있었다.
최근 조명장치는 저전력 소비로 높은 휘도를 발생시키면서 친환경적이고 수명 및 내구성이 우수한 LED를 사용하고 있는 추세이다.
그러나, LED는 일반적으로 인쇄회로기판에 다수개가 실장되어 사용되며, 상기 LED의 성능이 향상됨에 따라 고온의 열이 발생하게 되어 그 열이 상기 인쇄회로기판으로 전달되어 손상시키거나 수명을 단축시킬 수 있는 문제점이 있다.
이에, 상기 LED에서 발생되는 열을 방열시키거나 상기 LED의 열을 전달받은 인쇄회로기판의 온도를 낮추기 위한 다양한 방열기술이 개발되고 있는 실정이다.
이러한 방열기술에는 LED의 열을 전달받은 인쇄회로기판의 온도를 낮추기 위해 조명장치에 냉각팬 등을 사용하였지만, 이는 조명장치의 크기 및 무게를 증가시킬 수 있으며 제조공정이 늘어나고 제조비용이 증가되는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해소하기 위해 등록특허 제10-1304733(등록일자: 2013년 08월 30일)호에 기재된 바와 같이, 금속소재의 기판몸체를 구비하는 인쇄회로기판에 있어서, 전면에 LED가 실장되며 회로배선이 형성된 회로부와, 상기 회로부의 양측에서 일정간격으로 이격되어 절곡형성되되 상기 회로부의 양측에 위치하는 기판몸체가 상기 회로부의 후방으로 융기된 복수의 방열핀부 및 상기 회로부와 상기 방열핀부를 열적으로 매개하도록, 상기 방열핀부의 전단과 상기 회로부에 수평하게 결합되어 제공되는 열전도부재로 구성되는 방열구조를 가지는 인쇄회로기판을 사용할 수 있다.
상기 등록특허는 LED로부터 발생되는 열을 방출하기 위해 인쇄회로기판에 자체방열이 가능한 방열구조를 갖고 있지만, 상기 인쇄회로기판의 LED가 실장되지 않은 면에 방열핀이 돌출되도록 형성됨으로 인해 조명장치의 부피가 커지는 문제점이 있다.
또한, 상기 등록특허는 상기 LED로부터 발생한 열이 인쇄회로기판을 통해 전달되기 때문에 열전도율이 낮아 방열성능이 저하되어 방열시간이 증가될 수 있는 문제점이 있다.
이에, 상기 LED로부터 발생하는 열을 효율적으로 방출시키면서 열전도율을 향상시켜 방열시간을 단축시킬 수 있는 기술이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, LED 조명장치용 인쇄회로기판의 LED 사이에 형성된 회로패턴에 히트싱크를 솔더링으로 접합시켜 상기 LED로부터 발생한 열을 신속하게 방출할 수 있는 방열성능이 향상된 LED 조명장치용 인쇄회로기판을 제공하기 위한 목적이 있다.
또한, LED 조명장치용 인쇄회로기판의 회로패턴에 별도의 방열패드 등을 사용하지 않고 히트싱크를 접합시킬 수 있는 방열성능이 향상된 LED 조명장치용 인쇄회로기판을 제공하기 위한 목적이 있다.
또한, 히트싱크의 방열면적을 넓히고 빛의 간섭을 저하시켜 조명성능을 향상시킬 수 있는 방열성능이 향상된 LED 조명장치용 인쇄회로기판을 제공하기 위한 목적이 있다.
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 방열성능이 향상된 LED 조명장치용 인쇄회로기판은, 일면에 서로 이격되도록 실장되며 빛을 발광하기 위한 LED가 내장된 다수의 LED 패키지(100)와, 상기 LED 패키지(100)가 실장된 일면에 상기 LED 패키지(100) 간의 전기적 회로를 형성하여 전류를 공급하기 위한 회로패턴(200)과, 상기 회로패턴(200)의 폭과 적어도 동일하게 형성되면서 상기 회로패턴(200)에 안착되어 상기 LED 패키지(100)로부터 발생하는 열을 전달받아 방출하기 위한 히트싱크(300)를 포함하는 LED 조명장치용 인쇄회로기판에 있어서, 상기 히트싱크(300)는, 상기 회로패턴(200)에 위치되도록 지그에 흡착되어 이동되기 위한 사각판형의 흡착부(310)와, 상기 흡착부(310)의 일측단 중심부에서 상기 회로패턴(200) 방향으로 절곡되어 연장되고 상기 흡착부(310)를 지지하면서 상기 LED 패키지(100)의 열을 방출하는 방열면적을 확장시키기 위한 일정높이의 지지부(320)와, 상기 지지부(320)에서 상기 흡착부(310)와 마주보도록 절곡되고 연장되어 상기 회로패턴(200)과 접촉하여 상기 LED 패키지(100)의 열을 전달받기 위한 사각판형의 베이스부(330)와, 상기 베이스부(330)의 길이방향 양측단에서 돌출되어 상기 회로패턴(200)에 솔더링으로 접합되기 위한 접합부(340)와, 상기 베이스부(330)에서 상기 지지부(320)를 프레스로 절곡시키기 위해 상기 지지부(320)와 상기 접합부(340) 사이에 가이드홈(350)이 형성되는 것을 포함한다.
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이때, 상기 히트싱크(300)는, 상기 히트싱크(300)의 지지부(320)는, 상기 LED 패키지(100)의 높이와 동일하거나 낮게 형성되며, 상기 히트싱크(300)는, 상기 LED 패키지(100)의 열전도율을 향상시키기 위해 상기 회로패턴(200)에 솔더링할 수 있도록 크롬을 도포하는 것을 포함하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, LED 조명장치용 인쇄회로기판의 LED 사이에 형성된 회로패턴에 히트싱크를 솔더링으로 접합시킴으로써 열전도율을 향상시켜 상기 LED로부터 발생한 열을 신속하게 방출시킬 수 있음은 물론 솔더링 기법을 통해 자동화하여 제조할 수 있어 제조공정과 제조시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, LED 조명장치용 인쇄회로기판의 회로패턴에 별도의 방열패드 등을 사용하지 않고 히트싱크를 접합시킴으로써 제품의 구성을 줄일 수 있으며 제품의 단가를 낮춰 경제력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 히트싱크의 방열면적을 넓히면서 빛의 간섭을 저하시켜 광출력을 향상시킬 수 있음으로 인해 조명성능을 향상시켜 제품의 품질을 대폭 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 의한 방열성능이 향상된 LED 조명장치용 인쇄회로기판,
도 2는 본 발명의 일실시 예에 의한 방열성능이 향상된 LED 조명장치용 인쇄회로기판의 정면도,
도 3은 본 발명의 일실시 예에 의한 방열성능이 향상된 LED 조명장치용 인쇄회로기판의 히트싱크,
도 4는 본 발명의 일실시 예에 의한 방열성능이 향상된 LED 조명장치용 인쇄회로기판의 우측면도,
도 5는 본 발명의 일실시 예에 의한 방열성능이 향상된 LED 조명장치용 인쇄회로기판의 실제사용상태도,
도 6은 본 발명의 일실시 예에 의한 방열성능이 향상된 LED 조명장치용 인쇄회로기판이 적용된 50W 조명장치와 종래의 LED 조명장치용 인쇄회로기판이 적용된 50W 조명장치의 실험그래프,
도 7은 본 발명의 일실시 예에 의한 방열성능이 향상된 LED 조명장치용 인쇄회로기판이 적용된 20W 조명장치와 종래의 LED 조명장치용 인쇄회로기판이 적용된 20W 조명장치의 실험그래프.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 의한 방열성능이 향상된 LED 조명장치용 인쇄회로기판의 정면도,
도 3은 본 발명의 일실시 예에 의한 방열성능이 향상된 LED 조명장치용 인쇄회로기판의 히트싱크,
도 4는 본 발명의 일실시 예에 의한 방열성능이 향상된 LED 조명장치용 인쇄회로기판의 우측면도,
도 5는 본 발명의 일실시 예에 의한 방열성능이 향상된 LED 조명장치용 인쇄회로기판의 실제사용상태도,
도 6은 본 발명의 일실시 예에 의한 방열성능이 향상된 LED 조명장치용 인쇄회로기판이 적용된 50W 조명장치와 종래의 LED 조명장치용 인쇄회로기판이 적용된 50W 조명장치의 실험그래프,
도 7은 본 발명의 일실시 예에 의한 방열성능이 향상된 LED 조명장치용 인쇄회로기판이 적용된 20W 조명장치와 종래의 LED 조명장치용 인쇄회로기판이 적용된 20W 조명장치의 실험그래프.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 방열성능이 향상된 LED 조명장치용 인쇄회로기판을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 의한 방열성능이 향상된 LED 조명장치용 인쇄회로기판이고, 도 2는 본 발명의 일실시 예에 의한 방열성능이 향상된 LED 조명장치용 인쇄회로기판의 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시 예에 의한 방열성능이 향상된 LED 조명장치용 인쇄회로기판의 히트싱크이고, 도 4는 본 발명의 일실시 예에 의한 방열성능이 향상된 LED 조명장치용 인쇄회로기판의 우측면도이다.
또한, 도 5는 본 발명의 일실시 예에 의한 방열성능이 향상된 LED 조명장치용 인쇄회로기판의 실제사용상태도이며, 도 6은 본 발명의 일실시 예에 의한 방열성능이 향상된 LED 조명장치용 인쇄회로기판이 적용된 50W 조명장치와 종래의 LED 조명장치용 인쇄회로기판이 적용된 50W 조명장치의 실험그래프이고, 도 7은 본 발명의 일실시 예에 의한 방열성능이 향상된 LED 조명장치용 인쇄회로기판이 적용된 20W 조명장치와 종래의 LED 조명장치용 인쇄회로기판이 적용된 20W 조명장치의 실험그래프이다.
상기 도면의 구성 요소들에 인용부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있으며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, '상부', '하부', '앞', '뒤', '선단', '전방', '후단' 등과 같은 방향성 용어는 개시된 도면(들)의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시 예의 구성요소는 다양한 배향으로 위치설정될 수 있기 때문에 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 일실시 예에 의한 방열성능이 향상된 LED 조명장치용 인쇄회로기판은, 상기 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 절연물인 판에 얇은 구리박을 씌운 기판을 회로도에 따라 불필요한 구리박을 떼어내고 전자 회로를 구성한 것으로, 일면에 서로 이격되도록 실장되며 빛을 발광하기 위한 LED가 내장된 다수의 LED 패키지(100)와, 상기 LED 패키지(100) 간의 전기적 회로를 형성하여 전류를 공급하기 위한 회로패턴(200)과, 상기 회로패턴(200)에 안착되어 상기 LED 패키지(100)로부터 발생하는 열을 전달받아 방출하기 위한 히트싱크(300)를 포함한다.
상기 LED 패키지(100)는, 빛을 발광하기 위한 LED가 내장되어 있다.
상기 LED는 기판과, 다이오드인 반도체소자와, 전극을 포함하여 구성되며, P형 GaN과 N형 GaN을 접한 다이오드에 순방향 전압을 인가하게 되면 전자와 정공이 다중양자우물(MQW)의 발광층에서 재결합하면서 빛을 방출하게 된다.
상기 LED는 빛을 방출하면서 다중양자우물(MQW)에서 열을 방출하게 되며, 상기 LED 패키지(100)의 열원이 된다.
이때, 상기 LED 패키지(100)에서 발생하는 열은 고온에서 저온으로 이동하는 열의 특성에 따라 그 주변의 온도를 상승시킬 수 있다. 즉, 상기 LED 패키지(100)에서 발생하는 열은 상기 LED의 열에 의해 온도가 높아진 LED 패키지(100)에서 상대적으로 온도가 낮은 회로패턴(200)으로 전달되게 된다.
상기 회로패턴(200)은, 상기 다수개의 LED 패키지(100)가 실장된 LED 조명장치용 인쇄회로기판(10)의 일면에 형성되며, 상기 LED 패키지(100) 간이 전기적 회로를 형성하여 전류를 공급할 수 있게 된다. 즉, 상기 회로패턴(200)을 통해 전류가 공급되어 상기 LED 패키지(100)의 LED를 발광시킬 수 있게 된다.
상기 회로패턴(200)은 상기 LED 패키지(100)로부터 발생된 열을 전달받아 온도가 상승함으로 인해 손상될 수 있다.
이때, 상기 회로패턴(200)에는 상기 LED 패키지(100)로부터 발생된 열이 전달되는 것을 방지하면서 방열시키기 위해 히트싱크(300)가 부착된다.
상기 히트싱크(300)는, 상기 LED 패키지(100)의 열을 전달받아 상기 회로패턴(200)이 손상되는 것을 방지하면서 상기 LED 패키지(100)의 수명이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다
상기 히트싱크(300)는, 상기 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 LED 패키지(100)의 열을 신속하게 전달받아 방열하기 위한 것으로, 상기 회로패턴(200)에 위치되도록 이동시키기 위해 지그(미도시)에 흡착되기 위한 흡착부(310)와, 상기 흡착부(310)의 일측단 중심부에서 상기 회로패턴(200) 방향으로 절곡되고 연장되어 상기 흡착부(310)를 지지하면서 상기 LED 패키지(100)의 열을 방출하는 방열면적을 향상시키기 위한 지지부(320)와, 상기 지지부(320)에서 상기 흡착부(310)와 마주보도록 절곡되고 연장되어 상기 회로패턴(200)과 접촉하여 상기 LED 패키지(100)의 열을 전달받기 위한 베이스부(330)와, 상기 베이스부(330)의 길이방향 양측단에서 돌출되어 상기 회로패턴(200)에 솔더링으로 접합되기 위한 접합부(340)를 포함하여 형성될 수 있다.
상기 흡착부(310)는, 일정크기를 갖는 사각판형상으로 형성되어 지그(미도시)에 의해 흡착되게 된다. 여기서, 상기 흡착부(310)는 사각판형상 뿐만 아니라 원판형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있지만, 상기 히트싱크(300) 간에 접촉되지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기 지그(미도시)에 상기 흡착부(310)를 흡착함으로써 상기 히트싱크(300)를 상기 회로패턴(200)에 위치되도록 이동시킨 후 안착시킬 수 있게 된다. 즉, 상기 흡착부(310)가 사각판형상으로 형성됨으로써 상기 지그(미도시)에 흡착되기 용이해져 상기 회로패턴(200)에 상기 히트싱크(300)를 안착시키는 공정을 자동화할 수 있을 뿐만 아니라 상기 LED 패키지(100)의 열을 방출할 수 있는 방열면적을 향상시킬 수 있게 된다.
이때, 상기 지그(미도시)는 SMT(Surface Mounter Technology)로 작업할 경우에 상기 LED 조명장치용 인쇄회로기판(10)에 상기 히트싱크(300)를 실장하기 위해 사용하는 것으로, 에어를 통해 상기 흡착부(310)를 흡착하게 된다.
상기 흡착부(310)의 폭방향 일측단에는 상기 지지부(320)가 형성된다.
상기 지지부(320)는, 상기 흡착부(310)의 폭방향 일측단 중심부에서 상기 회로패턴(200) 방향으로 절곡되고 연장되어 상기 흡착부(310)를 지지하기 위해 형성된다.
또한, 상기 지지부(320)는 상기 LED 패키지(100)의 열을 방출하는 방열면적을 향상시키기 위해 일정 높이를 갖도록 형성될 수 있다.
여기서, 상기 지지부(320)의 높이는 상기 LED 패키지(100)의 LED로부터 조사되는 빛의 조사범위 내에 위치되어 외부로 조사되는 빛의 양이 감소되는 것을 방지하기 위해 상기 LED 패키지(100)의 높이보다 낮게 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 지지부(320)는 1mm 내지 2mm의 높이를 갖도록 형성될 수 있다. 상기 지지부(320)가 1mm보다 낮은 높이로 형성될 경우에 상기 흡착부(310)와 상기 베이스부(330)의 사이가 좁아지게 되면서 방열면적이 줄어드는 문제점이 있고, 상기 지지부(320)가 2mm를 초과한 높이로 형성될 경우에 상기 LED 패키지(100)로부터 발광되는 빛의 간섭이 발생하여 조명성능을 저하시킬 수 있는 문제점이 있다.
상기와 같이 지지부(320)가 형성됨으로 인해 상기 흡착부(310)를 지지하여 상기 흡착부(310)와 상기 베이스부(330) 사이가 이격될 수 있도록 유지시킬 수 있게 되며, 상기 LED 패키지(100)의 열을 방출하기 위한 방열면적을 향상시킬 수 있게 된다.
상기 베이스부(330)는, 상기 지지부(320)에서 상기 흡착부(310)와 마주보도록 절곡되고 연장되어 형성된다.
또한, 상기 베이스부(330)는 상기 회로패턴(200)에 접촉되도록 상기 흡착부(310)보다 큰 면적을 갖는 사각판형상으로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 LED 패키지(100)의 열을 방출시킬 수 있는 방열면적을 넓힐 수 있게 된다.
상기 베이스부(330)가 상기 회로패턴(200)에 접촉됨으로 인해 상기 LED 패키지(100)와 인접하게 위치되어 상기 LED 패키지(100)로부터 발생한 열을 전달받을 수 있게 된다. 즉, 상기 베이스부(330)가 별도의 부재없이 상기 회로패턴(200)과 접촉됨으로 인해 상기 LED 패키지(100)의 열이 전달되는 시간을 단축시킬 수 있어 상기 LED 패키지(100)의 열을 신속하게 방출시킬 수 있게 된다.
상기 베이스부(330)에는 상기 회로패턴(200)에 위치가 고정되기 위해 접합부(340)가 형성된다.
이때, 상기 베이스부(330)의 폭은 적어도 상기 회로패턴(200)의 폭과 동일하게 형성되는 것이 바람직하다. 그 이유는 상기 베이스부(330)의 폭이 상기 회로패턴(200)의 폭과 적어도 동일해짐으로 인해 상기 회로패턴(200)에 접촉되는 상기 베이스부(330)의 면적이 넓어져 상기 LED 패키지(100)의 열을 상기 회로패턴(200)을 통해 신속하게 전달받을 수 있기 때문이다.
상기 접합부(340)는, 상기 베이스부(330)의 길이방향 양측단에서 각각 연장되어 형성되며, 폭이 상기 베이스부(330)의 폭보다 넓게 형성되어 상기 베이스부(330)의 폭방향에서 돌출되는 것이 바람직하다.
상기 접합부(340)가 돌출되도록 형성됨으로써 상기 회로패턴(200)의 굴곡이 있을 경우에 상기 회로패턴(200)에 상기 접합부(340)가 정밀하게 융착될 수 있게 된다.
상기 접합부(340)의 폭이 상기 베이스부(330)의 폭보다 넓게 형성됨으로써 추후 상기 회로패턴(200)에 솔더링하기 위한 면적을 넓힐 수 있게 된다.
상기 접합부(340)는 상기 회로패턴(200)에 접촉되어 솔더링기법을 이용하여 접합된다. 다시 말해, 상기 접합부(340)를 상기 회로패턴(200)에 접합시키기 위해서는 상기 접합부(340)가 안착되는 회로패턴(200)에 페이스트를 분사한 후 상기 페이스트가 녹으면서 상기 접합부(340)가 상기 회로패턴(200)에 솔더링되어 접합된다.
상기 접합부(340)를 솔더링기법으로 상기 회로패턴(200)에 접합시킴으로써 상기 히트싱크(300)가 상기 회로패턴(200)에 고정될 수 있게 되며, 상기 LED 패키지(100)의 열전도율을 향상시키면서 상기 회로패턴(200)이 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다.
여기서, 상기 베이스부(330)는 상기 회로패턴(200)과 밀착력을 향상시키기 위해 상기 접합부(340)와 동일하게 상기 회로패턴(200)에 솔더링되어 접합될 수도 있다.
한편, 상기 히트싱크(300)에는 상기 접합부(340)와 상기 지지부(320) 사이에 가이드홈(350)이 형성될 수 있다.
상기 가이드홈(350)은, 상기 베이스부(330)에서 상기 지지부(320)를 프레스로 절곡시키기 위해 상기 접합부(340)와 상기 지지부(320) 사이에 각각 형성된 것이다.
또한, 상기 가이드홈(350)은 상기 프레스를 통해 상기 히트싱크(300)를 제조할 경우에 상기 베이스부(330)가 유동되는 것을 방지할 수 있으면서 상기 지지부(320)를 절곡시킬 수 있도록 가이드할 수 있게 된다.
상기와 같이 형성된 히트싱크(300)는 1mm 내지 3mm의 길이와 1mm 내지 2mm의 높이를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 히트싱크(300)의 높이는 상기 지지부(320)의 높이와 동일한 것이 바람직하다.
상기 히트싱크(300)의 길이가 1mm 보다 짧거나 상기 히트싱크(300)의 높이가 1mm 보다 낮을 경우에는 상기 히트싱크(300)가 상기 LED 패키지(100)보다 작아짐으로 인해 방열면적이 줄어들어 상기 열이 신속하게 방출시키기 어려운 문제점이 있으며, 상기 히트싱크(300)의 길이가 3mm 보다 길거나 상기 히트싱크(300)의 높이가 1mm 보다 짧을 경우에 빛의 간섭이 발생하게 되어 상기 LED 패키지(100)의 빛이 외부로 조사되는 양이 저하되고 옐로우 링 등을 발생시킬 수 있는 문제점이 있다.
상기 히트싱크(300)를 제조할 경우에는, 평면상 일체형으로 연결된 상기 흡착부(310) 내지 상기 접합부(340)를 프레스로 컷팅한 후 상기 가이드홈(350)을 통해 상기 베이스부(330)를 고정시킨 후 상기 지지부(320)를 절곡하고, 상기 지지부(320)에서 상기 흡착부(310)를 절곡할 수 있다.
상기 흡착부(310) 내지 상기 접합부(340)를 절곡하여 일체형으로 형성함으로 인해 상기 히트싱크(300)의 제조공정을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라 불량품을 감소시킬 수 있고 상기 히트싱크(300)를 상기 회로패턴(200)으로 용이하게 이동시킬 수 있게 된다.
한편, 상기 히트싱크(300)에는 상기 LED 패키지(100)의 열전도율을 향상시키기 위해 크롬을 도포할 수 있게 된다. 다시 말해, 상기 히트싱크(300)에 크롬을 도포함으로써 상기 LED 패키지(100)의 사이에 형성된 회로패턴(200)에 부착되기 때문에 상기 LED 패키지(100)의 열을 상기 회로패턴(200)을 통해 효율적으로 전달받을 수 있게 되어 상기 LED 패키지(100)의 열을 신속하게 방출시킴으로써 상기 LED 패키지()의 LED에 대한 광출력을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 크롬은 알루미늄이기 때문에 상기 히트싱크(300)가 상기 회로패턴(200)에 솔더링될 수 있도록 하며, 상기 LED 패키지(100)의 빛을 반사시켜 외부로 조사되는 빛의 양이 감소되는 것을 방지할 수 있다.
이때, 상기 히트싱크(300)는 크롬 뿐만 아니라 상기 LED의 빛을 반사시킬 수 있는 도료를 사용할 수 있다.
상기 LED 조명장치용 인쇄회로기판을 제조하는 방법은, 일면에 실장된 다수개의 LED 패키지(100)를 전기적 회로로 형성한 회로패턴(200)에 상기 히트싱크(300)를 안착시킨다.
상기 회로패턴(200)에 상기 히트싱크(300)를 안착시키기 위해서는 상기 지그(미도시)를 이용하여 상기 히트싱크(300)의 흡착부(310)를 흡착한 후 상기 히트싱크(300)를 상기 회로패턴(200)으로 이동시켜 상기 히트싱크(300)의 베이스부(330)가 상기 회로패턴(200)과 접촉되도록 한다.
이때, 상기 회로패턴(200)에는 상기 히트싱크(300)의 접합부(340)가 접촉되는 부분에 페이스트가 미리 분사되어 있어야 한다.
상기 회로패턴(200)에 상기 히트싱크(300)가 안착되면, 상기 회로패턴(200)에 분사된 페이스트를 녹여 상기 회로패턴(200)에 상기 히트싱크(300)의 접합부(340)가 솔더링되어 접합된다. 여기서, 상기 페이스트가 분사된 상기 회로패턴(200)에 상기 베이스부(330)도 솔더링될 수 있다.
상기 LED 패키지(100) 사이에 형성된 회로패턴(200)에 상기 히트싱크(300)를 솔더링하여 접합시킴으로써 상기 LED 패키지(100)의 열이 상기 히트싱크(300)로 전달되어 방열된다.
상기 도 5에 도시된 바와 같이 제조된 LED 조명장치용 인쇄회로기판은 상기 LED 패키지(100)가 실장되고 회로패턴(200)이 형성된 면에 별도의 부재없이 상기 히트싱크(300)가 부착되기 때문에 상기 LED 패키지(100)의 열이 전달되는 시간을 단축시키면서 신속하게 열을 방출시킬 수 있게 된다.
특히, 상기 히트싱크(300)의 흡착부(310)를 통해 상기 히트싱크(300)를 지그(미도시)에 흡착한 후 상기 회로패턴(200)에 안착되도록 위치를 이동시켜 솔더링하기 때문에 자동화하여 제조할 수 있어 제조공정과 제조시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 회로패턴(200)에 별도의 방열패드 등을 사용하지 않고 상기 히트싱크(300)를 접합시킴으로써 제품의 구성을 줄일 수 있으며 제품의 단가를 낮춰 경제력을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 히트싱크(300)의 방열면적을 넓히면서 빛의 간섭을 저하시켜 광출력을 향상시킬 수 있음으로 인해 조명성능을 향상시켜 제품의 품질을 대폭 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
비교 예
종래와 같이 LED 조명장치용 인쇄회로기판의 일면에는 LED 패키지와 회로패턴이 구성되고, 타면에 방열패드와 히트싱크가 구성된다.
실시 예
본 발명은 LED 조명장치용 인쇄회로기판(10)의 일면에 LED 패키지(100)가 실장되고, 상기 LED 패키지(100) 간에 형성된 회로패턴(200)에 상기 히트싱크(300)를 안착시킨 후 솔더링하여 접합한다.
실험 예1
상기 비교 예에 의한 LED 조명장치용 인쇄회로기판을 적용한 50W 조명장치와 상기 실시 예에 의한 LED 조명장치용 인쇄회로기판을 적용한 50W 조명장치의 소비전력, 입력전압, 입력전류, 온도, 광효율 등을 평가하여 그 결과를 하기 표 1과 도 6에 나타내었다.
실험 예2
상기 비교 예에 의한 LED 조명장치용 인쇄회로기판을 적용한 20W 조명장치와 상기 실시 예에 의한 LED 조명장치용 인쇄회로기판을 적용한 20W 조명장치의 소비전력, 입력전압, 입력전류, 온도, 광효율 등을 평가하여 그 결과를 하기 표 2와 도 7에 나타내었다.
상기 표 1 내지 표 2에 나타난 바와 같이, 종래의 LED 조명장치용 인쇄회로기판을 적용한 조명장치보다 본 발명의 LED 조명장치용 인쇄회로기판을 적용한 조명장치의 온도가 약 5℃ 이상 낮고, 광효율이 약 10lm/W 높게 측정되는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 상기 LED 패키지(100) 간의 회로패턴(200)에 상기 히트싱크(300)를 솔더링 기법으로 접합시킴으로써 LED 조명장치용 인쇄회로기판의 열원인 LED 패키지(100)로부터 발생하는 열을 신속하게 방열시켜 온도를 낮춤으로 인해 상기 LED 패키지(100)의 수명단축 및 회로패턴(200)의 손상을 미연에 방지할 수 있게 된다. 특히, 상기 회로패턴(200)에 별도의 부재 없이 상기 히트싱크(300)를 접합시킬 수 있어 제조공정을 단순화시킬 수 있으면서 자동화시켜 제조단가와 제조시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 경우에는 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
10: LED 조명장치용 인쇄회로기판 100: LED 패키지
200: 회로패턴 300: 히트싱크
310: 흡착부 320: 지지부
330: 베이스부 340: 접합부
350: 가이드홈
200: 회로패턴 300: 히트싱크
310: 흡착부 320: 지지부
330: 베이스부 340: 접합부
350: 가이드홈
Claims (3)
- 일면에 서로 이격되도록 실장되며 빛을 발광하기 위한 LED가 내장된 다수의 LED 패키지(100)와, 상기 LED 패키지(100)가 실장된 일면에 상기 LED 패키지(100) 간의 전기적 회로를 형성하여 전류를 공급하기 위한 회로패턴(200)과, 상기 회로패턴(200)의 폭과 적어도 동일하게 형성되면서 상기 회로패턴(200)에 안착되어 상기 LED 패키지(100)로부터 발생하는 열을 전달받아 방출하기 위한 히트싱크(300)를 포함하는 LED 조명장치용 인쇄회로기판에 있어서,
상기 히트싱크(300)는, 상기 회로패턴(200)에 위치되도록 지그에 흡착되어 이동되기 위한 사각판형의 흡착부(310)와, 상기 흡착부(310)의 일측단 중심부에서 상기 회로패턴(200) 방향으로 절곡되어 연장되고 상기 흡착부(310)를 지지하면서 상기 LED 패키지(100)의 열을 방출하는 방열면적을 확장시키기 위한 일정높이의 지지부(320)와, 상기 지지부(320)에서 상기 흡착부(310)와 마주보도록 절곡되고 연장되어 상기 회로패턴(200)과 접촉하여 상기 LED 패키지(100)의 열을 전달받기 위한 사각판형의 베이스부(330)와, 상기 베이스부(330)의 길이방향 양측단에서 돌출되어 상기 회로패턴(200)에 솔더링으로 접합되기 위한 접합부(340)와, 상기 베이스부(330)에서 상기 지지부(320)를 프레스로 절곡시키기 위해 상기 지지부(320)와 상기 접합부(340) 사이에 가이드홈(350)이 형성되는 것을 포함하는 방열성능이 향상된 LED 조명장치용 인쇄회로기판.
- 청구항 1에 있어서,
상기 히트싱크(300)의 지지부(320)는, 상기 LED 패키지(100)의 높이와 동일하거나 낮게 형성되며,
상기 히트싱크(300)는, 상기 LED 패키지(100)의 열전도율을 향상시키기 위해 상기 회로패턴(200)에 솔더링할 수 있도록 크롬을 도포하는 것을 포함하는 방열성능이 향상된 LED 조명장치용 인쇄회로기판. - 삭제
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2019
- 2019-07-18 KR KR1020190087032A patent/KR102056471B1/ko active IP Right Grant
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |