KR200471491Y1 - 조명효율과 방열성을 향상시키는 led모듈용 회로기판 - Google Patents

Abstract

본 고안은 LED모듈에 사용되는 회로기판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LEE들이 지그재그의 격자무늬 구조로 배치되어 조명시 음영의 발생이 예방되고, 균일한 조도를 얻을 수 있고, 보다 적은 수의 LED를 사용하여도 되어 조명효율이 뛰어나고, LED들이 최대한 멀리 이격되어 방열성이 우수하고, LED들이 실장되는 회로기판의 랜드는 다양한 종류의 LED가 공용하여 실장될 수 있으며 열전도율이 높고 방열이 잘되는 모양을 갖는 조명효율과 방열성을 향상시키는 LED모듈용 회로기판에 관한 것이다.
본 고안에 따른 조명효율과 방열성을 향상시키는 LED모듈용 회로기판은 LED가 실장되는 회로기판의 랜드들은 지그재그의 격자무늬 구조로 배치되어서, 실장된 LED들의 조명 조도를 균일하게 하고, LED들 상호 간의 이격거리가 멀어지도록 하는 것을 특징으로 하고, 상기 랜드는 일측의 제1광폭부와, 상기 제1광폭부의 내측으로 연결되며 폭이 좁은 제1소폭부와, 타측의 제2광폭부와, 상기 제2광폭부의 내측으로 연결되며 폭이 좁고 상기 제1소폭부 보다 긴 제2소폭부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

조명효율과 방열성을 향상시키는 LED모듈용 회로기판{PCB for LED module}

본 고안은 LED모듈에 사용되는 회로기판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LED들이 지그재그의 격자무늬 구조로 배치되어 조명시 음영의 발생이 예방되고, 균일한 조도를 얻을 수 있고, 보다 적은 수의 LED를 사용하여도 조명효율이 뛰어나고, LED들이 최대한 멀리 이격되어 방열성이 우수하고, LED들이 실장되는 회로기판의 랜드는 다양한 종류의 LED가 공용하여 실장될 수 있으며 열전도율이 높고 방열이 잘되는 모양을 갖는 조명효율과 방열성을 향상시키는 LED모듈용 회로기판에 관한 것이다.

LED모듈은 친환경적, 반영구적인 수명, 저전력소모, 높은 조도 등의 많은 장점을 가져 최근에 각종 조명등에 사용되고 있다.

도1은 등록특허 제1132984호 "방열 기능이 향상된 공기 유통형 LED 조명장치"를 도시한 것이다.

도1에서 보는 바와 같이 종래기술에 따른 LED모듈(110) PCB와 상기 PCB에 실장되는 다수의 LED로 구성된다.

종래기술에서는 도1의 LED모듈(110)에서 보는 바와 같이, LED들이 가로방향과 세로방향으로 일정 간격으로 배치되어서 LED들이 정사각형의 격자무늬 구조를 갖는다.

LED들이 정사각형(직사각형도 포함)의 격자무늬 구조로 배치되는 경우에는 어느 한 LED를 기준으로 하여 그 가로방향과 세로방향에 배열된 LED와의 이격거리와 대각선방향에 배열된 LED와의 이격거리가 달라서 다음과 같은 문제가 발생된다.

첫째, LED들 상호 간의 이격거리가 다르면 조명시 LED들에서 발산되는 빛의 조도가 균일하지 못하고 위치에 따라 어느 곳은 조도가 높고 어느 곳은 조도가 낮다. 또한 이러한 위치별 조도의 차이로 인해 조명되는 빛에는 음영이 발생될 수 있어 조명 효율이 떨어진다.

둘째, 필요로 하는 충분한 조도를 얻기 위해서 보다 많은 수의 LED를 사용하여야 한다.

셋째, 방열 효율이 떨어진다. 방열 효율을 극대화하기 위해서는 LED들 상호 간의 이격거리를 최대한 길게 하여야 하는데, LED들 상호 간의 이격거리가 어느 것은 짧고 어느 것은 길어서, 즉, 이격거리가 최대로 유지되지 못하여 방열 효율이 떨어진다. 참고로, 반영구적인 수명을 갖는다고 알려진 LED의 실제 수명이 예상보다 짧은 것의 주요한 요인이 바로 열에 의한 손상이다.

조명등으로 사용되는 LED모듈의 LED는 조도가 높은 칩형 LED가 주로 사용되고, 칩형 LED는 회로기판에 솔더링 공정을 통해 실장된다.

솔더링을 통한 실장을 위해 회로기판에는 랜드가 형성되고, 랜드들은 회로기판에 형성된 패턴들을 통해 전기적으로 직렬 또는 병렬로 연결된다.

도2는 LED의 솔더링 실장을 위해 PCB에 형성되는 종래기술에 따른 랜드의 모양을 도시한 것이다.

도2의 [A]는 'ㄱ' 제조사에서 생산하는 1칩 LED에 사용되는 랜드 모양이고, [C]는 'ㄴ' 제조사에서 생산하는 1칩 LED에서 사용되는 랜드 모양이고, [B]는 일반적으로 사용되고 있는 3칩 LED에 사용되는 랜드 모양이다. 참고로 1칩 LED는 발광소자 1개를 내장하여 단색의 빛을 발하고, 3칩 LED는 다른 색상의 발광소자 3개를 내장하여 다양한 색상의 빛을 발할 수도 있고 동일 색상의 LED 3개를 내장하여 동일색상의 빛을 발할 수도 있다.

이처럼 LED의 솔더링 실장을 위한 랜드는 그 모양이 제조사마다 그리고 LED의 종류(즉, 1칩 또는 3칩) 마다 달라서, LED가 실장되는 PCB를 생산하는 업체는 각각의 랜드 모양을 갖는 PCB를 준비하여야 하므로, PCB의 제작비용과 제작기간이 늘어나고, 재고부담이 크다.

그래서 칩 LED의 제조사나 그 종류에 상관 없이 공용하여 사용할 수 있는 랜드 모양을 갖는 PCB의 필요성이 크다.

본 고안은 위와 같이 종래기술에 따른 LED모듈용 PCB가 갖는 문제를 해결하기 위해 안출된 고안으로서,

LED가 실장되는 PCB의 랜드들이 지그재그의 격자무늬 구조로 배치되도록 하여 실장된 LED들의 조명효율과 방열성을 향상시키는 LED모듈용 회로기판은 제공함을 목적으로 하고,

LED가 솔더링 실장되는 PCB의 랜드는 LED의 제조사나 그 종류에 상관 없이 공용하여 사용할 수 있는 모양을 갖도록 하여 PCB 제작의 비용과 기간을 단축시키고, PCB의 재고 부담을 줄일 수 있는 조명효율과 방열성을 향상시키는 LED모듈용 회로기판은 제공함을 또 다른 목적으로 한다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 조명효율과 방열성을 향상시키는 LED모듈용 회로기판은

다수의 LED가 실장되는 회로기판에 있어서,

LED가 실장되는 회로기판의 랜드들은 지그재그의 격자무늬 구조로 배치되어서, 실장된 LED들의 조명 조도를 균일하게 하고, LED들 상호 간의 이격거리가 멀어지도록 하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 랜드는

일측의 제1광폭부와, 상기 제1광폭부의 내측으로 연결되며 폭이 좁은 제1소폭부와,

타측의 제2광폭부와, 상기 제2광폭부의 내측으로 연결되며 폭이 좁고 상기 제1소폭부 보다 긴 제2소폭부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성을 갖는 본 고안에 따른 조명효율과 방열성을 향상시키는 LED모듈용 회로기판은 랜드들이 지그재그의 격자무늬 구조로 배치되어 실장된 LED들이 서로 등간격으로 그리고 최대한 멀리 이격되어 배치되어서 조명효율이 높고 방열효율이 뛰어나다.

그리고 LED가 솔더링 실장되는 랜드는 제조사나 그 종류에 무관하게 다양한 종류의 LED가 공용하여 실장될 수 있는 모양을 가져 회로기판 제작의 비용과 기간을 단축시키고, 재고 부담을 줄인다.

도 1 은 종래기술에 따른 LED모듈을 갖는 조명장치의 일례를 도시한 사시도.
도 2 는 종래기술에 따른 PCB의 랜드모양 일례를 도시한 도면.
도 3 은 본 고안에 따른 LED모듈용 회로기판의 평면도.
도 4 는 본 고안에 따른 회로기판에 적용된 랜드모양을 도시한 도면.

이하, 도면을 참조하여 본 고안에 따른 조명효율과 방열성을 향상시키는 LED모듈용 회로기판에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

본 고안을 보다 상세하게 설명하기에 앞서,

본 고안은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 고안을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 고안의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 고안의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 고안을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 고안이 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.

우선, 본 고안에 따른 조명효율과 방열성을 향상시키는 LED모듈용 회로기판(1)은 도3에서 보는 바와 같이 회로기판(1)에서 칩형 LED(미도시)들이 각각 실장되는 랜드(3)가 지그재그의 격자무늬 구조로 배치되는 것을 특징으로 한다.

즉, 랜드(3)들이 가로방향(세로방향도 동일)으로 가면서 순차적으로 위아래를 오가는 식으로, 즉 지그재그식으로 배치되고, 전체적으로 격자무늬 형태로 배치된다.

다시 말해, 가로방향으로 배열되는 제1열의 랜드(3)들과 그 아래에 배치되는 제2열의 랜드(3)들과 그 아래에 배치되는 제3열의 랜드(3)들의 배치 구조를 보면,

제1열의 랜드(3)들과 제3열의 랜드(3)들은 서로 세로방향으로 마주보고 있고, 제2열의 랜드(3)들은 제1열과 제3열의 랜드(3)들과 대각선방향으로 마주보고 있다.

그래서 어느 한 랜드(3)는 그 주변에 배치되는 랜드(3)들과, 즉, 예를 들어 제2열의 어느 한 랜드(3)는 그 위의 좌우에 배치되는 제1열의 랜드(3)와 그 아래의 좌우에 배치되는 제3열의 랜드(3) 들과의 이격거리가 동일하고, 이격거리가 최대로 멀어진다.

위와 같이 랜드(3)들이 지그재그의 격자무늬 구조로 배치되어, 즉, 랜드(3)들에 각각 실장되는 LED들이 지그재그의 격자무늬 구조로 배치되어, LED들 상호 간의 이격거리가 같아져 조명시에 음영의 발생이 예방되고, 조도가 균일해지고, 방열이 잘된다. 또한 조명시 요구되는 조도를 발하기 위해 동일 면적의 PCB에 실장되는 LED의 개수를 줄일 수 있다.

참고로 랜드(3)들은 회로기판(1)에 형성되는 패턴(5)을 통해 전기적으로 직렬 또는 병렬로 연결된다.

다음으로, 도4를 보면 본 고안에 따른 회로기판(1)의 랜드(3)의 모양은

일측의 제1광폭부(31)와, 상기 제1광폭부(31)의 내측으로 연결되며 폭이 좁은 제1소폭부(33)와,

타측의 제2광폭부(35)와, 상기 제2광폭부(35)의 내측으로 연결되며 폭이 좁고 상기 제1소폭부(33) 보다 긴 제2소폭부(37)를 갖는다.

그래서 본 고안의 랜드(3)는 도2에 도시된 [A]의 랜드에 실장되는 'ㄱ'제조사의 1칩 LED, [B]의 랜드에 실장되는 'ㄴ'제조사의 1칩 LED, [C]의 랜드에 실장되는 3칩 LED가 모두 실장될 수 있다.

이처럼 본 고안에 따른 랜드(3)는 LED의 종류(1칩 LED, 3칩 LED)와 제조사가 다르더라도 모두 실장될 수 있는 모양을 가져서, 회로기판의 모델이 단일화 된다. 즉, 한가지 모양의 랜드(3)들이 형성된 회로기판만을 생산하면 된다.

회로기판의 모델이 한가지 모양의 랜드를 갖는 것으로 단일화됨으로써 본 고안은 회로기판의 재고 부담이 줄어들고, 회로기판의 제작비용과 제작기간을 단축시킬 수 있으며, METAL MASK 제작비용도 절감할 수 있다.

1 : 회로기판 3 : 랜드
31 : 제1광폭부 33 : 제1소폭부
35 : 제2광폭부 37 : 제2소폭부

Claims (2)

1. 다수의 LED가 실장되는 회로기판에 있어서,
   LED가 실장되는 회로기판의 랜드들은 지그재그의 격자무늬 구조로 배치되어서, 실장된 LED들의 조명 조도를 균일하게 하는 것을 특징으로 하고,
   
   상기 랜드는
   일측의 제1광폭부와, 상기 제1광폭부의 내측으로 연결되며 상기 제1광폭부 보다 폭이 좁은 제1소폭부와,
   타측의 제2광폭부와, 상기 제2광폭부의 내측으로 연결되며 상기 제2광폭부 보다 폭이 좁고 상기 제1소폭부 보다 돌출길이가 긴 제2소폭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명효율과 방열성을 향상시키는 LED모듈용 회로기판.
2. 삭제

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