KR20060033577A - 방열 구조를 구비한 ｌｅｄ 램프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대용량의 전류를 흘릴 수 있는 발광 다이오우드(light emitting diode: LED) 램프의 방열구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LED 램프를 구성함에 있어서, 순동(pure Cu)으로 이루어진 넓은 면적의 리드프레임을 구성하고 상기 리드프레임의 저면에 순동으로 이루어진 방열판(heat sink)을 초음파 융착을 통하여 융착하여 줌으로써, LED 램프로부터 발생되는 열을 효과적으로 방열시켜 대용량의 전류가 인가되는 경우에도 발생되는 열로 인한 LED 소자의 손상을 최소화시켜 줄 수 있는 LED 램프의 방열구조에 관한 것이다.
본 발명에 따른 LED 램프는, 램프 구조체와 거의 동일한 넓이를 갖고 중앙부가 함몰된 제 1 방열 리드프레임과; 상기 리드프레임의 함몰부 중앙에 위치되는 LED 소자와; 상기 제 1 방열 리드프레임과 동일한 넓이를 갖고 상기 제 1 방열 리드프레임에 대향하는 위치에 설치된 제 2 방열 리드프레임과; 상기 LED 소자와 상기 제 2 방열 리드프레임을 연결하는 전선과; 상기 제 1 방열 리드프레임의 함몰부 저면에 융착된 방열체와; 몰딩에 의하여 형성되어 상기 요소들을 둘러싸고 있는 에폭시 수지로 이루어진 방열블록과; 상기 방열블록 상면에 설치된 렌즈를 포함하여 구성된다.
LED, 방열, 리드프레임, 방열체, 에폭시

Description

방열 구조를 구비한 ＬＥＤ 램프{LED lamp having heat release structure}
도 1은 종래의 LED 램프를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED 램프의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 LED 램프의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 LED 램프의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 LED 램프의 사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1, 1' : 리드프레임 2, 2' : 제 1 및 제 2 방열 리드프레임
3 : 방열체 4 : 방열블록
5 : LED 소자 6 : 전선
7 : 렌즈
본 발명은 대용량의 전류를 흘릴 수 있는 발광 다이오우드(light emitting diode: LED, 이하 LED라 한다) 램프의 방열구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LED 램프를 구성함에 있어서, 순동(pure Cu)으로 이루어진 넓은 면적의 리드프레임을 구성하고 상기 리드프레임(lead frame)의 저면에 순동으로 이루어진 방열체(heat sink)를 초음파 융착을 통하여 결합하여 줌으로써, LED 램프로부터 발생되는 열을 효과적으로 방열시켜 대용량의 전류가 인가되는 경우에도 발생되는 열로 인한 LED 소자의 손상을 최소화시켜 줄 수 있는 방열 구조를 구비한 LED 램프에 관한 것이다.
LED는 전력을 빛으로 변환시키는 효율이 뛰어나 디스플레이나 인디케이터(indicator) 등의 용도로 많이 사용되어지고 있다. 최근에 들어서는 청색 LED와 적, 녹에 해당하는 발광 스펙트럼을 갖는 형광물질을 이용하여 백색광을 공급할 수 있는 백색 LED의 개발 등으로 인하여 LED를 조명으로 사용하는 것에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
LED는 현재 사용되고 있는 일반적 조명기구인 백열등이나 형광등에 비해 단위 전력대비 빛의 효율이 월등히 높아 경제성이 뛰어나고, 또한 저전압으로도 원하는 만큼의 광량을 얻을 수 있어 안정성이 뛰어나므로 조명용으로서의 사용도 점차 증가하고 있는 추세이다.
조명용으로 LED를 사용하는 경우, 현재 하나의 LED를 통하여 얻을 수 있는 광량에는 그 한계가 있어 원하는 만큼의 충분한 광량을 얻기가 힘드므로, 조명용으로 사용할 만큼의 충분한 광량을 얻기 위해서는 많은 갯수의 LED 램프를 사용하여야 한다. 이 경우, 사용되는 LED의 갯수가 많아지면 많아질수록 상대적으로 그 경 제성이 떨어지게 되므로 단위 LED 당 보다 많은 전류를 흘려 줌으로써 가능한 한 적은 갯수의 LED를 사용하는 것이 훨씬 경제적이다.
그러나, LED는 전력을 빛으로 변환시키는 효율이 좋은 반면에 그 발광부위가 반도체 소자로 이루어져 있으므로 필라멘트를 사용하는 백열등이나 음극선을 이용한 형광등 등의 발광소자에 비해 상대적으로 열에 취약하다는 단점이 있다. 다시 말해서, LED는 장시간 사용시 그 발광소자로부터 발생되는 자체열에 의한 열적스트레스로 인하여 반도체 소자가 쉽게 열화(degradation)되어 그 성능이 떨어지게 된다. 따라서, LED에 대용량의 전류를 흘려보내주기 위해서는 그로부터 발생되는 열을 효과적으로 방출하기 위한 방열구조가 대단히 중요한 요소가 된다.
종래의 LED 램프에 있어서는 리드프레임의 표면적이 상대적으로 작고 또한, 방열체 등과 같은 별도의 방열구조가 구비되어 있지 않아 LED 소자에서 발생되는 열을 효과적으로 방열시켜 주기가 매우 어렵고, 그에 따라 단위 LED 소자에 일정량 이상의 전류를 흘릴 수 없어 조명용의 사용을 위해서는 상대적으로 많은 수의 LED 램프를 사용하여야 하는 단점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 본 발명의 목적은 LED 램프를 구성함에 있어서, LED 소자로부터 발생되는 자체열을 효과적으로 방출하여 대용량의 전류가 인가되는 경우에도 발생되는 열로 인한 LED 소자의 손상을 최소화시켜 줄 수 있는 방열 구조를 구비한 LED 램프를 제공하는데 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로써 본 발명은,
자체로 충분한 방열 기능을 갖출 수 있도록 램프 구조체와 거의 동일한 넓이를 갖고, 중앙부가 컵 모양의 형태로 함몰되어 반사경의 기능을 동시에 수행하는 제 1 방열 리드프레임과;
상기 리드프레임의 함몰부 중앙에 위치되는 LED 소자와;
상기 제 1 방열 리드프레임과 동일한 넓이를 갖고 상기 제 1 방열 리드프레임에 대향하는 위치에 설치된 제 2 방열 리드프레임과;
상기 LED 소자와 상기 제 2 방열 리드프레임을 연결하는 전선과;
상기 제 1 방열 리드프레임 함몰부 저면에 초음파 융착에 의하여 융착된 방열체와;
상기 LED 소자 및 전선을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 방열 리드프레임의 상면부 및 상기 방열체가 융착된 상기 제 1 방열 리드프레임의 저면부를 포함하여 상기 제 1 및 제 2 방열 리드프레임의 하면부를 감싸도록, 몰딩에 의하여 형성된 에폭시 수지로 이루어진 방열블록과;
상기 방열블록 상면에 설치된 렌즈;
를 포함하여 구성되는 LED 램프를 제공한다.
이하, 본 발명의 실시 예에 대한 구성 및 그 작용을 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 LED 램프를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED 램프의 사시도이다.
도 1에서 볼 수 있듯이 종래의 LED 램프는 리드프레임(1, 1')의 표면적이 상대적으로 작고 또한, 방열체 등과 같은 별도의 방열구조가 구비되어 있지 않아 많은 양의 전류가 LED 소자에 장시간 흐르게 되는 경우, 소자에서 발생되는 열을 효과적으로 방열시켜 주기가 매우 어려운 문제점이 있다.
반면에, 도 2를 살펴보면, 본 발명에 따른 LED 램프는 램프 구조체와 거의 동일한 넓이를 갖는 제 1 및 제 2 방열 리드프레임(2, 2')과 제 1 방열 리드프레임 저면부에 융착된 방열체(3) 및 이들을 둘러싸고 있는 에폭시 수지로 이루어진 방열블록(4)으로 구성되어 있어 방열면적을 극대화시켜줌으로써 LED 소자로부터 발생되는 열을 효과적으로 제거할 수 있도록 구성되어 있다.
종래의 LED 램프는 발광소자로부터 발생되는 자체열의 방열이 원할하지 않으므로, 그에 의한 열적스트레스로 인한 반도체 소자의 열화를 피하기 위해서는 대략 100mA의 전류밖에 허용되지 않았다. 반면에, 본 발명에 따른 LED 램프의 경우, 방열 리드프레임 저면부에 융착된 방열체(3)를 구성하지 않는 경우에도, 넓은 면적의 리드프레임과 이를 둘러싸고 있는 방열블록의 효율적 방열로 인하여 약 300mA의 전류를 감당할 수 있었고, 방열체가 추가로 구성되는 경우에는 약 500mA의 전류가 허용되어 기존의 LED 램프에 비해 3~5배의 광량을 얻을 수 있었다.
도 3은 도 2에 도시된 LED 램프의 정면도이다.
도 3을 살펴보면, 본 발명에 따른 LED 램프는, 램프 구조체와 거의 동일한 넓이를 갖고 중앙부가 함몰된 제 1 방열 리드프레임(2)과; 상기 리드프레임(2)의 함몰부 중앙에 위치되는 LED 소자(5)와; 상기 제 1 방열 리드프레임과 동일한 넓이를 갖고 상기 제 1 방열 리드프레임에 대향하는 위치에 설치된 제 2 방열 리드프레임(2')과; 상기 LED 소자(5)와 상기 제 2 방열 리드프레임(2')을 연결하는 전선(6)과; 상기 제 1 방열 리드프레임(2) 함몰부 저면에 융착된 방열체(3)와; 몰딩에 의하여 형성되어 상기 요소들을 둘러싸고 있는 에폭시 수지로 이루어진 방열블록(4)과; 상기 방열블록 상면에 설치된 렌즈(7)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 제 1 방열 리드프레임(2)은 중앙부가 컵 모양의 형태로 함몰되어 그 중앙에 LED 소자(5)가 위치하게 되고, 이에 따라 상기 함몰부는 LED 소자로부터 방출되는 빛을 전면으로 반사시켜 주는 반사경의 역할을 하게 된다.
또한, 상기 LED 소자에서 방출되는 열의 일부는 이에 연결된 전선(6)을 따라 흐르게 되므로, 종래의 LED 소자의 구조하에서는 종종 열적 스트레스로 인한 전선(6)의 손상이 발생하게 되나, 본 발명에 따른 LED 소자에 있어서는 전선(6)을 따라 전달된 열이 이에 연결된 넓은 면적의 제 2 방열 리드프레임(2') 및 이를 둘러싸고 있는 방열블록을 통해 외부로 방열되므로 열적 스트레스로 인한 전선(6)의 손상을 예방할 수 있는 효과가 있다.
방열 리드프레임(2) 함몰부 저면에 방열체(3)를 결합시키는 경우, 납땜이나 용접과 같은 통상의 결합 방법으로는 그 접촉면 사이에 공간이 생기거나 혹은 여타의 불순물이 개재되어 열전도 효율이 떨어지게 되어 결과적으로 방열 효율이 저하되므로, 본 발명에서는 이들을 결합함에 있어 초음파를 이용하여 두 표면을 융착시 킴으로써 결합력을 증대시키는 동시에 방열 효과를 극대화하였다.
상기의 설명에서는 방열블록(4)과 렌즈(7)의 구성을 각각 별개로 설명하였지만, 실제로 LED 램프를 제조하는데 있어서는 일체화된 몰드를 이용한 몰딩에 의하여 상기 방열블록(4)과 렌즈(7)를 동일한 에폭시 수지를 사용하여 일체로 형성할 수 있다. 또한, 다양한 형태의 몰드를 이용하여 렌즈의 형태(즉, 렌즈의 곡률)를 조절함으로써 필요에 따라 넓은 각도의 공간을 조명하거나, 또는 좁은 각도를 집중적으로 조명하는 등의 다양한 변형이 가능하다.
상기 리드프레임이나 방열체의 경우 다양한 재료가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 순동(pure Cu)을 사용하는 것이 좋다. 본 실시예의 경우, 리드프레임은 대략 0.5T 두께의 순동을 사용하였으며, 방열체 역시 순동으로 구성하였다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 LED 램프의 구성을 보여주는 정면도로서 제 1 실시예의 구조에서 방열체(3)를 제거한 것이다. 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 램프는 방열체를 포함하여 구성하지 않더라도 종래의 LED 램프와 비교하여 약 3배 정도의 전류를 소화할 수 있으며, 그에 따라 약 3배 정도의 광량을 얻을 수 있다.
이제까지의 실시예들에서는 하나의 LED 소자만을 이용한 단색 조명 램프에 관하여 설명하였으나, 본 발명은 그것에만 한정되는 것은 아니며, 도 5에 도시된 본 발명의 제 3 실시예에서와 같이, 제 1 및 제 2 방열 리드프레임(2, 2')을 각각 세 쌍으로 구성하고 그 각각에 각각 레드(R), 그린(G) 및 블루(B)의 파장을 갖는 LED 소자를 설치하면, 각각의 리드프레임에 인가되는 전력을 조절함으로써 각각의 LED 소자로부터 방출되는 광량을 조절하여 원하는 바에 따라 다양한 색상의 조명을 얻을 수도 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 순동으로 이루어진 넓은 면적의 리드프레임을 구성하고 이를 에폭시 수지로 이루어진 방열블록으로 둘러싸 리드프레임의 넓은 면적과 이를 통한 에폭시 수지와의 직접 접촉으로 인하여 방열효과를 극대화하고, 또한 리드프레임의 저면에 방열체를 융착하여 방열면적을 증대시킴으로써 LED 램프로부터 발생되는 열을 효과적으로 방열시켜, 대용량의 전류가 인가되는 경우에도 발생되는 열로 인한 LED 소자의 손상을 최소화시켜 줌으로써, 조명용으로 사용되는 LED 램프의 인가전력을 높일 수 있게 되어 안정적이고 경제성있는 LED 램프를 제공할 수 있다.

Claims (11)

  1. LED(light emitting diode) 램프에 있어서,
    자체로 충분한 방열 기능을 갖출 수 있도록 램프 구조체와 거의 동일한 넓이를 갖고, 중앙부가 컵 모양의 형태로 함몰되어 반사경의 기능을 동시에 수행하는 제 1 방열 리드프레임(2)과;
    상기 제 1 방열 리드프레임(2)의 함몰부 중앙에 위치되는 LED 소자(5)와;
    상기 제 1 방열 리드프레임(2)과 동일한 넓이를 갖고 상기 제 1 방열 리드프레임(2)에 대향하는 위치에 설치된 제 2 방열 리드프레임(2')과;
    상기 LED 소자(5)와 상기 제 2 방열 리드프레임(2')을 연결하는 전선(6)과;
    상기 LED 소자(5) 및 전선(6)을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 방열 리드프레임(2, 2')의 상면부 및 하면부를 감싸도록, 몰딩에 의하여 형성된 에폭시 수지로 이루어진 방열블록(4)과;
    상기 방열블록 상면에 설치된 렌즈(7);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 램프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 리드프레임(2, 2')은 순동(pure Cu)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 LED 램프.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 방열블록(4)과 상기 렌즈(7)는, 일체화된 몰드를 이용한 몰딩에 의하여 동일한 에폭시 수지를 사용하여 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 램프.
  4. LED(light emitting diode) 램프에 있어서,
    자체로 충분한 방열 기능을 갖출 수 있도록 램프 구조체와 거의 동일한 넓이를 갖고, 중앙부가 컵 모양의 형태로 함몰되어 반사경의 기능을 동시에 수행하는 제 1 방열 리드프레임(2)과;
    상기 제 1 방열 리드프레임(2)의 함몰부 중앙에 위치되는 LED 소자(5)와;
    상기 제 1 방열 리드프레임(2)과 동일한 넓이를 갖고 상기 제 1 방열 리드프레임(2)에 대향하는 위치에 설치된 제 2 방열 리드프레임(2')과;
    상기 LED 소자(5)와 상기 제 2 방열 리드프레임(2')을 연결하는 전선(6)과;
    상기 제 1 방열 리드프레임(2)의 함몰부 저면에 접합된 방열체(3)와;
    상기 LED 소자(5) 및 전선(6)을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 방열 리드프레임(2, 2')의 상면부 및 상기 방열체가 접합된 상기 제 1 방열 리드프레임(2)의 저면부를 포함하여 상기 제 1 및 제 2 방열 리드프레임(2, 2')의 하면부를 감싸도록, 몰딩에 의하여 형성된 에폭시 수지로 이루어진 방열블록(4)과;
    상기 방열블록 상면에 설치된 렌즈(7);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 램프.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 방열체(3)는 초음파 융착에 의하여 상기 제 1 방열 리드프레임(2)의 함몰부 저면에 융착되는 것을 특징으로 하는 LED 램프.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 리드프레임(2, 2')과 상기 방열체는 순동(pure Cu)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 LED 램프.
  7. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 방열블록(4)과 상기 렌즈(7)는, 일체화된 몰드를 이용한 몰딩에 의하여 동일한 에폭시 수지를 사용하여 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 램프.
  8. LED(light emitting diode) 램프에 있어서,
    램프 구조체의 일측에 형성되고, 중앙부가 컵 모양의 형태로 함몰되어 반사경의 기능을 동시에 수행하는 세 개의 제 1 방열 리드프레임들과;
    상기 제 1 방열 리드프레임들의 함몰부 중앙에 각각 위치되는 적(Red), 녹(Green), 청(Blue)의 LED 소자들과;
    상기 세 개의 제 1 방열 리드프레임들과 동일한 넓이를 갖고 상기 제 1 방열 리드프레임들에 대향하는 위치에 설치된 세 개의 제 2 방열 리드프레임들과;
    상기 세 개의 LED 소자들과 상기 세 개의 제 2 방열 리드프레임들을 각각 연 결하는 세 개의 전선들과;
    상기 세 개의 제 1 방열 리드프레임들의 함몰부 저면에 공통으로 접합된 방열체와;
    상기 LED 소자들 및 전선들을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 방열 리드프레임들의 상면부 및 상기 방열체가 접합된 상기 제 1 방열 리드프레임들의 저면부를 포함하여 상기 제 1 및 제 2 방열 리드프레임들의 하면부를 감싸도록, 몰딩에 의하여 형성된 에폭시 수지로 이루어진 방열블록과;
    상기 방열블록 상면에 설치된 렌즈;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 램프.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 방열체는 초음파 융착에 의하여 상기 제 1 방열 리드프레임들의 함몰부 저면에 융착되는 것을 특징으로 하는 LED 램프.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 리드프레임들과 상기 방열체는 순동(pure Cu)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 LED 램프.
  11. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 방열블록과 상기 렌즈는, 일체화된 몰드를 이용한 몰딩에 의하여 동일 한 에폭시 수지를 사용하여 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 램프.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100679272B1 (ko) * 2005-06-30 2007-02-06 서울반도체 주식회사 발광 다이오드
WO2008023875A1 (en) * 2006-08-23 2008-02-28 Seoul Semiconductor Co., Ltd. Light emitting diode package employing lead terminal with reflecting surface
KR101146416B1 (ko) * 2010-06-10 2012-05-17 빛샘전자주식회사 Ｌｅｄ 광원

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