KR20040047112A - Instant cooling light emitting diode - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 발광 다이오드, 특히 종래의 조명 장치를 대체하는데 사용되는 순간 냉각 발광 다이오드에 관한 것으로, 이는 회로의 레이아웃을 단순화하고, 에너지 소비를 감소시키며, 내부 발광 칩의 수명을 증가시키도록 발광 효율을 향상시킨다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to light emitting diodes, in particular instantaneous cooling light emitting diodes used to replace conventional lighting devices, which simplifies the layout of the circuit, reduces energy consumption and increases luminous efficiency to increase the lifetime of the internal light emitting chip. Improve.
발광 다이오드(LED)는 현대 기술 산업에서 광범위하게 사용되는 제품으로서, 디스플레이, 이미지, 신호등, 조명 등의 분야에 사용되는 다양한 사양을 제공한다.Light emitting diodes (LEDs) are widely used in the modern technology industry and provide various specifications used in fields such as displays, images, traffic lights, and lighting.
그러나, 종래의 LED(10, 도1)는 칩(11)과 리드 프레임(14)을 보호하도록 칩(11)과 전극(12)의 회로를 단열 에폭시(13)로 덮음으로써 형성되나, 전술된 LED의 단점이 이하에 나열된다.However, the conventional LED 10 (FIG. 1) is formed by covering the circuit of the chip 11 and the electrode 12 with a heat insulating epoxy 13 to protect the chip 11 and the lead frame 14, as described above. The disadvantages of the LEDs are listed below.
일 세트의 칩과 전극(12)의 회로는 열에 대한 폐쇄 공간을 형성하게 되는 에폭시(13)로 감싸진다. LED의 칩(11)이 통상 저온 광원이더라도, 칩(11)은 광을 방사할 때 여전히 열을 발생시키고, 활성층의 온도는 400 ℃에 달한다. 그래도, 우수한 에너지 교환 효율로 인해 복사 효율은 관심사가 아니다. 또한, 칩(11)의 주위는 매우 우수한 복사 구역이나, 칩(11)이 에폭시(13)로 감싸져 있기 때문에 열이 복사될 수 없다. 열은 분산되는 일 방향만을 갖는데, 즉 리드 프레임(14) 하방으로 전도되는데, 이는 열 상승의 법칙에 위배된다. 따라서, LED(10)의 외관의 온도가 일정하거나 또는 낮더라도, 이는 LED(10)가 열을 발생시키지 않는다는 것을 의미하지는 않는다. LED(10)는 반도체로 제조된 요소이어서, 과열된 온도는 접합부(P-N 접합부의 활성층)가 파손되게 하여, 방사 효율이 감소되고 심지어는 파괴된다. 더욱이, LED(10)에 작용하는 과도하게 높은 전류는 이를 연소시키므로, 열은 LED(10)와 칩(11)의 질을 저하시키는 주요 이유 중 하나이다.The circuit of the set of chips and the electrodes 12 is wrapped in an epoxy 13 which forms a closed space for heat. Although the chip 11 of the LED is usually a low temperature light source, the chip 11 still generates heat when emitting light, and the temperature of the active layer reaches 400 ° C. Nevertheless, radiation efficiency is not a concern because of the good energy exchange efficiency. Further, the periphery of the chip 11 is a very good radiation zone, but heat cannot be radiated because the chip 11 is wrapped in an epoxy 13. The heat has only one direction in which it is dissipated, i.e. conducts down the lead frame 14, which violates the law of heat rise. Thus, even if the temperature of the appearance of the LED 10 is constant or low, this does not mean that the LED 10 does not generate heat. The LED 10 is an element made of a semiconductor, so that the overheated temperature causes the junction (active layer of the P-N junction) to break, resulting in reduced radiation efficiency and even destruction. Moreover, excessively high currents acting on the LEDs 10 burn them, so heat is one of the main reasons for degrading the quality of the LEDs 10 and 11.
습윤하고 산화되기 용이함 - 칩(11)과 전극(12)의 회로를 감싸는 재료가 에폭시(13)이기 때문에, 열이 발생될 때 리드 프레임(14)과 에폭시 사이의 연결부는 간극(15, 도2)을 생성한다. 따라서, 습기, 공기 및 다른 불순물이 침투되고 칩(11)을 침식시키기 용이하여, 부식을 가속화하고 수명이 짧아지게 한다.Wet and easy to oxidize-Since the material surrounding the circuit of the chip 11 and the electrode 12 is epoxy 13, the connection between the lead frame 14 and the epoxy when the heat is generated is a gap 15 (Fig. 2). ) Therefore, moisture, air, and other impurities are easily penetrated and erode the chip 11, which accelerates corrosion and shortens the life.
따라서, 본 발명의 목적은, 칩과 전극의 회로가 기판과 리드 프레임 상에 고정되고 복사 기밀 커버(예컨대, 글래스 커버) 내에 패킹되고, 그 다음 내부에서 가스를 완전히 추출하고(진공 상태) 밀봉하도록 절연 냉각 액체 또는 가스(유전체)를 주입하여, 칩을 손상시킬 공기, 습기 및 불순물의 침입없이 안정적인 환경에서 LED가 작동할 수 있는, 순간 냉각 발광 다이오드를 제공하는 것이다. 칩에 의해 발생된 열에 대해서는, 열이 칩 주위의 복사 구역으로 전도될 수 있거나 또는 외부 핀으로 전도될 수 있고, 그 다음 유전체를 통해 기밀 커버로 신속히 전도되고 공기 내로 소멸되어, 사양이 더 이상 제한되지 않고, 특징과 수명이 매우 향상된다.Accordingly, it is an object of the present invention that the circuits of the chip and the electrodes are fixed on the substrate and the lead frame and packed in a radiation tight cover (e.g. a glass cover), and then completely extract (vacuum) and seal the gas therein. An insulating cooling liquid or gas (dielectric) is injected to provide an instant cooled light emitting diode in which the LED can operate in a stable environment without the ingress of air, moisture and impurities that will damage the chip. For the heat generated by the chip, heat can be conducted to the radiation zone around the chip or to the outer fins, then quickly through the dielectric to the hermetic cover and dissipate into the air, further limiting the specification Feature and lifespan are greatly improved.
본 발명의 제2 목적은 우수한 복사율을 가지므로 더 많은 칩을 포함하는 순간 냉각 발광 다이오드를 제공하는 것이다. 예컨대, 화이트 컬러의 광이 블루 칩과 옐로우 칩을 혼합함으로써 생성될 수 있고, 블루 칩, 그린 칩 및 레드 칩을 혼합하는 것은 다양한 컬러의 광을 생성할 수 있다. 높은 광도로 인해, 이는 종래의 전구와 LED 배열 장치를 대체할 수 있다.It is a second object of the present invention to provide an instantaneous cooling light emitting diode comprising more chips since it has excellent emissivity. For example, light of white color may be generated by mixing blue chips and yellow chips, and mixing blue chips, green chips, and red chips may produce light of various colors. Due to the high brightness, this can replace conventional light bulbs and LED array devices.
본 발명의 작동 모드와 바람직한 실시예를 도시하는 도면에서, 유사한 도면 부호는 몇몇 도면에 걸쳐 동일하거나 유사한 부분을 나타낸다.In the drawings showing the modes of operation and preferred embodiments of the invention, like reference numerals designate the same or similar parts throughout the several views.
도1은 종래의 발광 다이오드를 도시하는 단면도.1 is a cross-sectional view showing a conventional light emitting diode.
도2는 리드 프레임과 에폭시의 간극을 도시하는 도1의 일부 확대도.FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. 1 showing a gap between a lead frame and an epoxy. FIG.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 순간 냉각 발광 다이오드의 사시도.3 is a perspective view of the instantaneous cooling light emitting diode according to the embodiment of the present invention;
도4는 본 발명의 냉각 상태를 도시하는 단면도.4 is a cross-sectional view showing a cooling state of the present invention.
도5는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도.Fig. 5 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.
도6은 본 발명의 또 다른 실시예를 도시하는 사시도.Figure 6 is a perspective view showing another embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
31: 칩31: Chip
32: 기판32: substrate
33: 전극33: electrode
34: 리드 프레임34: lead frame
36: 커버36: cover
37: 유전체37: dielectric
38: 핀38: pin
도3을 참조하면, 이는 본 발명의 실시예의 사시도이다. 칩(31)은 기판(32) 상에 주로 장착되고 전극(33)에 연결되며, 리드 프레임(34)은 밀봉부(35)로부터 뻗어 나온다. 상기 요소의 본체는 기밀 커버(36)로 패킹되며 내부는 가스가 완전히 추출된다. 결국, 유전체(32)가 커버 내에 주입된다. 기판(32) 상에 일 세트의 핀(38)이 장착된다. 기밀 커버(36)는 열 전도 계수가 높은 재료로 그리고 다양한 사양과 형상으로 제조된 커버이며, 내부 공간이 요소의 본체를 위해 확보되어 있다. 기밀 커버(36) 내에 완전히 주입된 유전체(37)는 칩(31)과 접촉하고, 기판(32)은 가스 또는 절연 냉각 액체에 직접적으로 기초한다. 다른 예는 도4에 도시된 바와 같이 진공 공간에서이다. 이러한 상황에서, 칩(31)으로부터 발생된 열(50)은 복사에 의해 분산되고, 칩이 진공 공간 내에 장착되도록 충분한 공간이 있다.3, this is a perspective view of an embodiment of the present invention. The chip 31 is mainly mounted on the substrate 32 and connected to the electrode 33, and the lead frame 34 extends from the seal 35. The body of the element is packed with an airtight cover 36 and the gas is completely extracted inside. As a result, dielectric 32 is injected into the cover. A set of pins 38 are mounted on the substrate 32. The airtight cover 36 is a cover made of a material having a high coefficient of thermal conduction and of various specifications and shapes, and an internal space is reserved for the main body of the element. The dielectric 37 fully injected into the hermetic cover 36 contacts the chip 31, and the substrate 32 is directly based on the gas or insulating cooling liquid. Another example is in a vacuum space as shown in FIG. In this situation, the heat 50 generated from the chip 31 is distributed by radiation, and there is enough space for the chip to be mounted in the vacuum space.
상기 요소의 특성은 이하와 같이 설명된다.The characteristics of the element are described as follows.
또한, 도5를 참조하면, 이는 기전체가 주입된 발광 다이오드를 도시하는 본 발명의 또 다른 실시예의 단면도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 칩(31)은 발광을 위해 전력이 공급되는 한편, 열(50)은 칩(31), 기판(32) 및 리드 프레임(34)을 둘러싸는 유전체(37)를 통해 전도되고, 열 교환율을 향상시키도록 기밀 커버의 표면과 기판 핀(38)으로부터 순간적으로 분산된다.Also, referring to Fig. 5, this is a cross-sectional view of another embodiment of the present invention showing a light emitting diode injected with a dielectric. As shown in this figure, the chip 31 is powered for light emission, while the columns 50 pass through the dielectric 37 surrounding the chip 31, the substrate 32 and the lead frame 34. Conduction and are instantaneously dispersed from the surface of the hermetic cover and the substrate fins 38 to improve the heat exchange rate.
특히, 본 발명은 구조 재료와 전자적인 특성을 사용하는 급진적인 발명으로서, 이는 발광 다이오드의 사양을 극복하고 수명을 연장시키도록 열 교환율을 매우 향상시키고 물리 법칙을 따른다. 또한, 산업에서 비용 효율을 고려하고, 실제 요구와 안정성을 충족시킨다.In particular, the present invention is a radical invention using structural materials and electronic properties, which greatly improves the heat exchange rate and obeys the laws of physics so as to overcome the specification of the light emitting diode and extend its life. It also considers cost efficiency in the industry and meets real needs and stability.
본 특허 출원 명세서가 실시예와 도면으로 설명되었더라도, 이 기술 분야의 숙련자는 상기 실시예를 용이하게 바꿀 수 있어서, 본 발명의 분야로부터의 변경 또는 변형이 여전히 본 발명의 분야에 속한다는 것은 명백하다.Although the present patent application specification has been described in the embodiments and the drawings, it is apparent that those skilled in the art can easily change the above embodiments, so that changes or modifications from the field of the present invention still belong to the field of the present invention. .
상기 구성에 따른 순간 냉각 발광 다이오드에서는, 칩에 전력이 공급될 때, 열이 칩, 기판 및 리드 프레임을 둘러싸는 유전체를 통해 전도되고, 열 교환율을 향상시키도록 기밀 커버의 표면과 기판 핀으로부터 순간적으로 분산될 수 있다.In the instantaneous cooling light emitting diode according to the above configuration, when power is supplied to the chip, heat is conducted through the dielectric surrounding the chip, the substrate and the lead frame, and from the surface of the hermetic cover and the substrate fin to improve the heat exchange rate. It can be distributed instantaneously.
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