KR20060039625A - 열방출부를 포함하는 칩 ｌｅｄ장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열방출부를 포함하는 칩 LED 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열분석과 열해석을 통하여 열적으로 안정되면서도 효율적인 발광 장치로 사용가능한 칩 LED 장치에 관한 것이다. 바람직한 실시예의 따른 칩 LED 장치는 LDE 칩을 실장하기 위한 기판부; 상기 기판부에서, 상기 LED 칩이 실장되는 위치에 대응하여 형성된 열방출 홈 및 상기 열방출 홈을 충만하는 열방출 부재를 포함하는 열 방출부; 상기 기판부에 형성되어 상기 LED 칩에 전류를 인가하기 위한 회로부; 상기 기판부의 상부를 둘러싸는 외주부; 및 상기 LED칩을 보호하며, 상기 외주부에 중앙에 몰딩되는 몰딩부를 포함할 수 있다.

열방출부, 열방출홈, 열방출부재. LED

Description

열방출부를 포함하는 칩 ＬＥＤ장치{Chip LED device for forming heat-emission hole}

도 1a는 종래 기술에 따른 버티칼 LED를 나타낸 도면.

도 1b는 종래 기술에 따른 탑 LED를 나타낸 도면.

도 2a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 열방출부를 포함하는 칩 LED 장치의 단면을 나타낸 도면.

도 2b는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 열방출부의 구조를 나타낸 도면.

도 3a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 칩 LED 장치의 저면도, 도 3b는 사시도, 도 3c는 사시 저면도를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 칩 LED 장치의 성능 실험 결과를 나타낸 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

200 : 칩 LED 장치

210 : 기판부

217 : 제2 리드 프레임

230 : 외주부

240 : 몰딩부

250 : 열방출부

260 : 비아홀

270 : LED 칩

본 발명은 열방출부를 포함하는 칩 LED 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열분석과 열해석을 통하여 열적으로 안정되면서도 효율적인 발광 장치로 사용가능한 칩 LED 장치에 관한 것이다.

칩 LED 장치는 동작 중 열 발생이 다른 발광 장치에 비하여 적다고 할 수 있다. 그러나 동작에 따른 열 발생을 완전히 방지할 수는 없으며, 상기 발생되는 열로 인하여 열화 현상이 발생한다. 따라서 이러한 열화 현상을 방지하기 위하여 효과적인 열방출 구조를 지닌 LED 장치가 요구된다. 이하, 도 1a 및 도 1b를 참조하여 종래 기술을 설명하면 다음과 같다.

도 1a는 종래 기술에 따른 버티칼 LED의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 마운트 리드의 컵(102)상에 LED 칩(105)을 마운트한 후, 상기 LED 칩(105)을 제1 리드 (107) 및 제2 리드(106)와 각각 와이어 본딩(104)하여 전기적으로 도통시키는 구조를 취하고 있다. 이러한 버티칼 구조의 LED는 주로 램프 LED의 용도로 사용되며, 제1 리드(107) 및 제2 리드(106)를 기판에 삽입하는 번잡한 절차를 통하여 기판에 실장되는 구조를 취하고 있다.

도 1b는 종래 기술에 따른 칩형 LED의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 별도로 형성된 홈 구조(152)에 LED 칩(154)을 마운트하고, 제1 리드 프레임(160)에 전기적 도통이 가능하도록 LED 칩(154)을 다이 본딩하고, 제2 리드 프레임(162)와는 와이어 본딩으로 연결되는 구조를 취하고 있다.

그 외에 종래 기술에 따른 칩형 LED의 다른 실시예에 따르면 리프 프레임을 구성하지 아니하고 비아홀을 형성하여 전극을 구성하고 있다. 종래 기술에 따른 비아홀은 제품의 측면에 형성되며, 속이 빈 공동의 형태로 비아홀 측면에 전극이 형성된다. 즉, 기판부의 측면에 비아홀을 형성하고, 비아홀의 내면은 전극 재질을 형성된 속이 빈 공동 형태로 전극을 구성한다.

이와 같은 종래 기술은 열방출을 위한 구조를 제공하지 않아, 고휘도를 위한 대전류 공급에 한계가 있으며, 온도 증가에 따른 열화 현상이 방지할 수 없다. 또한 종래 기술에 의할 때, 조명 장치 대용의 고휘도 LED가 제공되기는 하나, 제조 공정의 복잡함, 번잡함으로 비용이 비싼 문제점이 있다. 즉, 종래 기술에 따르면 비아홀을 제품 측면에 형성하여 전극을 구성하는 용도에만 사용하며, 효율적인 열 방출을 위한 수단으로 사용하는 종래 기술은 존재하지 아니한다.

따라서 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 효과적인 열방출 구조를 지닌 고출력 LED 램프를 제공함에 있으며, 그 외의 다른 목적은 발명의 구성 및 작용에서 보다 구체화될 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 일측면에 따른 칩 LED 장치는 LDE 칩을 실장하기 위한 기판부; 상기 기판부에서, 상기 LED 칩이 실장되는 위치에 대응하여 형성된 열방출 홈 및 상기 열방출 홈을 충만하는 열방출 부재를 포함하는 열 방출부; 상기 기판부에 형성되어 상기 LED 칩에 전류를 인가하기 위한 회로부; 상기 기판부의 상부를 둘러싸는 외주부; 및 상기 LED칩을 보호하며, 상기 외주부에 중앙에 몰딩되는 몰딩부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 열방출 부재는 기판부의 외부로 인출될 수 있다. 그리고 상기 회로부는 PCB 타입 또는 리드 프레임 타입으로 형성되며, PCB 타입으로 형성되는 경우 기판부 양면에 형성된 회로를 전기적으로 연결하기 위한 비아홀을 포함할 수 있다.

또한, 상기 회로부 중 표면실장하는 위치에 대응하여 솔더 패드를 솔더링을수행할 수 있다. 그리고 상기 열방출 부재는 구리 재료를 사용할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 열화를 방지하기 위한 표면 실장형 칩 LED 장치의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 2a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 열방출 홀을 구비한 칩 LED 장치의 단면을 나타낸 도면이고, 도 2b는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 열방출부의 구조를 나타낸 도면이다.

칩 LED 장치의 특성상 플래시 용도 또는 고휘도 용도로 사용되는 경우에는 포워드 커런트를 증가시켜야 하므로, 열발생이 커져 열화가 발생하기 용이하다, 따라서 열방출을 위한 구성이 필요하다.

도 2a를 참조하면, 본 발명에 따른 칩 LED 장치(200)는 기판부(210), 회로부(220), 외주부(230) 및 몰딩부(240)를 포함한다.

본 발명에 기판부(210)에는 상기 LED 칩이 실장되는 위치에 대응하여 열 방출부가 구비된다. 상기 열 방출부는 기판부에 형성된 열방출 홀을 열 방출을 위한 통로로 형성하고, 상기 열방출 홀에 채워진 전도도가 좋은 열방출 부재를 포함한다. 여기서, 상기 열방출 부재의 재료는 구리(Cu) 등을 사용할 수 있다.

회로부(220)는 리드프레임 타입 또는 PCB 타입으로 형성할 수 있으며, PCB로 전극을 연결할 경우에는 BT resin 등으로 만들어진 기판부의 측면에 비아홀을 형성하고, 비아홀의 내면은 전극 재질을 형성된 파이프 형태로 전극으로 구성될 수 있다. 리드 프레임 타입의 경우, 케이스의 모양에 따라 만곡되는 구조를 취하며 칩의 사이드로 전극이 연결되도록 프레임이 구성된다. 본 발명에 의할 때, 이러한 전극 구조와는 별도의 열방출을 위한 열방출 홀을 형성하고 열방출 부재로 충만하여 형성된 열방출부를 이용하여 효율적인 열방출을 수행할 수 있다.

몰딩부(240)는 에폭시 수지 등으로 형성되며, 칩에서 생성된 빛이 통과되도록 투명체의 물질로 구성되고, 발광되는 빛의 색을 변환하기 위하여 미리 설정된 형광 물질을 포함하도록 구성될 수 있다.

여기서, 도 2b를 참조하면 상기 발열부재를 기판부 외부까지 인출하여 방열 효과를 증가시키도록 구성할 수 있다.

도 3a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 칩 LED 장치의 저면도, 도 3b는 사시도, 도 3c는 사시 저면도를 나타낸 도면이다.

PCB 타입으로 형성된 칩 LED 장치를 기준으로 도시한 도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 중앙에 열방출 부재(250)가 형성되어 있으며, 상기 열방출 부재의 개수 및 형상은 다양하게 구성할 수 있다. 그리고 양면의 회로를 연결하기 위한 비아홀(260)이 형성되어 있음을 알 수 있다. 상기 외주부의 내주부는 반사 효율을 증가시키기 위한 반사 물질이 코팅될 수 있다.

종래 기술에 따르면 비아홀을 제품 측면에 형성하여 전극을 구성하는 용도에만 사용하며, 효율적인 열 방출을 위한 수단으로 사용하는 종래 기술은 존재하지 아니한다. 본 발명에 따르면 측면에 전극을 위하여 형성되는 비아홀과는 별도로 칩의 열방출을 위한 열방출 홀을 기판부에 형성한 후, 상기 열방출 홀을 열방출 부재 로 충만하여 효율적인 열방출을 수행할 수 있다. 또한 상기 열방출 홀은 측면에 비아홀 형성하는 공정에서 동시에 수행함으로써 효율적으로 제조할 수 있으며, 실장되는 칩의 개수 또는 위치에 따라 열방출 홀의 위치 및 개수를 조절하여 형성하도록 구성된다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 칩 LED 장치의 성능 실험 결과를 나타낸 그래프.

높은 전류를 공급하여 고휘도의 광을 발생키는 고휘도 LED에 있어, 효율적인 열발산을 위한 칩 설계의 중요성은 증대되고 있다. 이하, 도 4를 참조하면 다음과 같다.

M1은 열방출부이 구비되지 아니한 기존의 칩 LED 장치고, M2는 본 발명에 따른 열방출부를 포함하는 칩 LED 장치를 의미한다. 그리고 M3은 본 발명에 따른 열방출부에 더하여 표면실장하는 회로부에 솔더 패드를 솔더링한 경우를 지칭한다.

4개의 칩을 포함하는 칩 LED 장치(410) 및 6개의 칩을 포함하는 칩 LED 장치(420)를 상온 25도의 온도에서 측정하였으며, 소모 전력은 각각 0.28와트 및 0.42와트이다. 실험 결과, 4개의 칩을 포함하는 칩 LED 장치(410) 은 53%, 6개의 칩을 포함하는 칩 LED 장치(420)은 63% 온도가 감소되는 효과를 가져왔다.

본 발명의 기술 사상이 상술한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아니며, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 효과적인 열 방출 구조를 지닌 칩 LED 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

1. 칩 LED 장치에 있어서,

   LDE 칩을 실장하기 위한 기판부;

   상기 기판부에서, 상기 LED 칩이 실장되는 위치에 대응하여 형성된 열방출 홈 및 상기 열방출 홈을 충만하는 열방출 부재를 포함하는 열 방출부;

   상기 기판부에 형성되어 상기 LED 칩에 전류를 인가하기 위한 회로부;

   상기 기판부의 상부를 둘러싸는 외주부; 및

   상기 LED칩을 보호하며, 상기 외주부에 중앙에 몰딩되는 몰딩부

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 LED 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 열방출 부재는 기판부의 외부로 인출되는 것을 특징으로 하는 칩 LED 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 회로부는 PCB 타입 또는 리드 프레임 타입으로 형성되며, PCB 타입으로 형성되는 경우 기판부 양면에 형성된 회로를 전기적으로 연결하기 위한 비아홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 LED 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 회로부 중 표면실장하는 위치에 대응하여 솔더 패드를 솔더링하는 것을 특징으로 하는 칩 LED 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 열방출 부재는 구리인 것을 특징으로 하는 칩 LED 장치.

Images