KR20070120576A - Ｌｅｄ 유닛 및 이 ｌｅｄ 유닛을 이용한 ｌｅｄ 조명 램프 - Google Patents

Ｌｅｄ 유닛 및 이 ｌｅｄ 유닛을 이용한 ｌｅｄ 조명 램프 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열전도성이 높은 베이스와, 배선 패턴을 가지며 상기 베이스 상에 설정되는 회로 기판과, 상기 배선 패턴과 전기적으로 접속되어 상기 베이스 상에 배치되는 적어도 하나의 LED 소자와, 이 LED 소자를 밀봉하기 위해 상기 베이스의 위쪽을 덮도록 설치되는 투광성의 수지체를 구비한 방열 구조를 갖는 LED 유닛이다.

Description

ＬＥＤ 유닛 및 이 ＬＥＤ 유닛을 이용한 ＬＥＤ 조명 램프{LED UNIT AND LED ILLUMINATING LAMP USING SUCH LED UNIT}
본 발명은, 각종 조명 장치의 광원으로서 사용하는 LED 조명 램프 및 이 LED 조명 램프를 구성하는 개개의 단위가 되는 LED 유닛에 관한 것이다.
최근, 각종 조명 장치의 광원으로서 반도체 소자를 포함하는 발광 다이오드 소자(이하 LED 소자라고 약칭함)가 주목받고 있다. LED 소자는 백열 전구 등의 종래형의 조명 램프에 비교하여 발열량이 적고, 또 긴 수명이라는 등의 이점을 갖고 있기 때문에, 최근, 표시용 광원을 비롯하여, 일반 조명 장치나 자동차용 헤드라이트 등의 조명 램프로서 각 방면에서 실용화되고 있다. 조명 램프로서 LED 소자를 이용하는 경우에는, 1개당 광속이 약하기 때문에, 하나의 패키지 내에 다수의 LED 소자를 탑재하여 큰 광량을 확보하고 있다.
한편, 고휘도 고출력이 요구되는 조명용의 LED 조명 램프에서는 LED 소자의 구동 전류를 증가할 필요가 있지만, 그에 비례하여 LED 소자의 전력 손실이 증가하여, 대부분의 에너지가 열로 변환되기 때문에 LED 소자의 온도가 상승하여 고온이 된다. 그리고, 고온이 됨에 따라 LED 소자의 발광 효율(전류-광변환 효율)이 나빠져 휘도가 저하하고, 그뿐만 아니라 LED 소자의 동작 수명도 고온이 될수록 줄어들 게 된다. 그 때문에, LED 소자로부터 발생하는 열을 어떻게 효율적으로 방열시킬지가 문제가 되어, 그 방열 대책을 실시한 LED 조명 램프가 제안되어 있다(예컨대, 특허 문헌 1).
특허 문헌 1에 개시된 LED 조명 램프는, 복수의 LED 소자가 실장된 기판을 육각 기둥 형상의 홀더의 각 표면에 유지시키고, 이 홀더를 방열 구멍이 설치된 지지 부재에 의해 지지하는 구조이다. 홀더가 고열 전도율의 재료에 의해 형성되어 있고, LED 소자로부터의 발열은 홀더를 통해 지지 부재의 방열 구멍으로부터 방열된다.
그러나, 상기와 같은 LED 조명 램프에서는, LED 소자로부터 발생하는 열을 홀더나 지지 부재에 의해 방열하는 구조로 되어 있기 때문에, LED 램프의 각종 형태에 따라 방열 구조를 변경하지 않으면 안 되고, 따라서 비용이 높아지는 우려가 있었다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2004-296245호 공보(도 1, 단락 번호 0014-0019)
본 발명의 목적은 LED 유닛 자체에 방열 구조를 마련하여, LED 조명 램프의 각종 형태에 대응할 수 있는 LED 유닛을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기 방열 구조를 구비한 LED 유닛을 이용함으로써 LED 조명 램프의 방열 구조를 간이하게 하고, 저비용화를 도모하도록 한 LED 조명 램프를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 LED 유닛은, 열전도성이 높은 베이스와, 배선 패턴을 가지며 상기 베이스 상에 설정되는 회로 기판과, 상기 배선 패턴과 전기적으로 접속되어 상기 베이스 상에 배치되는 적어도 하나의 LED 소자와, 이 LED 소자를 밀봉하기 위해 상기 베이스의 위쪽을 덮도록 설치되는 투광성의 수지체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 LED 조명 램프는, 열전도성이 높은 지지 부재의 표면에 상기 LED 유닛이 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 열전도성이 높은 지지 부재는, 일 실시예에서는 가늘고 긴 형상, 판형 또는 다각형의 통형 형상으로 형성된다.
또한, 베이스 및 지지 부재는, 구리 합금 등의 열전도성이 높은 금속 재료로 형성되는 것이 바람직하다.
[발명의 효과]
본 발명의 LED 유닛에 따르면, 유닛 자체가 방열 구조를 가지고 있기 때문에, LED 조명 램프의 각종 형태에 따라 그 때마다 방열 구조를 변경할 필요가 없다.
또한, 본 발명의 LED 조명 램프에 따르면, LED 조명 램프의 각종 형태에 따라 방열 구조를 바꿀 필요가 없기 때문에, LED 조명 램프의 방열 구조가 간이해지고, 저비용화를 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 LED 유닛의 일 실시예를 도시하는 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 LED 유닛의 일 실시예를 도시하는 정면도이다.
도 3은 도 1의 A-A선을 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 LED 유닛을 이용하여 조립한 라인형 LED 조명 램프를 도시하는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 LED 유닛을 이용하여 조립한 패널형 LED 조명 램프를 도시하는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 LED 유닛을 이용하여 조립한 벌브형 LED 조명 램프를 도시하는 정면도이다.
도 7은 도 6의 B-B선을 따른 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를, 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 LED 유닛의 일 실시예를 나타내고 있다. 이 실시예의 LED 유닛(1)은 거의 직사각형 형상의 베이스(2)와, 이 베이스(2)의 상면에 접합되는 회로 기판(3)을 구비하고 있다. 상기 베이스(2)는 예컨대 열전도성이 높은 구리 합금 등의 금속재에 의해 형성되고, 한쪽의 회로 기판(3)은 예컨대 플렉시블 기판이나 유리 에폭시 기판 등에 의해 형성되어 있다. 또한, 회로 기판(3)은 아래쪽에 베이스(2)가 있음으로써 두께를 얇게 하는 것이 가능하다.
상기 회로 기판(3)의 중앙에는 베이스(2)의 길이 방향을 따라 긴 구멍 형상의 회로 기판(3)을 관통하는 홀(3a)이 형성되어 있다. 또한, 회로 기판(3)의 상면에는 상기 홀(3a)의 양측을 따라 연장되는 배선 패턴(3b, 3c)이 형성되고, 각 배선 패턴(3b, 3c)에는 복수(이 실시예에서는 10개)의 내부 접속 전극(3d)이 등간격으로 설치되어 있다. 또한, 회로 기판(3)의 일단부에는 상기 배선 패턴(3b, 3c)의 단자 전극(3e, 3f)이 설치되어 있다.
상기 홀(3a)의 내부에서 노출되는 베이스(2)의 상면에는 복수의 LED 소자(4)가 등간격으로 배치되어 있다. 이들의 LED 소자(4)는 상기의 내부 접속 전극에 대응한 위치에 10개가 설치되어 있고, 은 페이스트에 의해 베이스(2)의 상면에 고착되고 금속 세선(5, 6)을 통해 내부 접속 전극(3d)에 접속되어 있다. 상기 LED 소자(4), 배선 패턴(3b, 3c) 및 금속 세선(5, 6)은 베이스(2)의 위쪽을 덮도록 설치된 에폭시 수지나 실리콘 수지 등으로 이루어지는 투광성의 수지체(7)에 의해 밀봉되어 있다. 또한, 회로 기판(3)의 일단에 설치된 단자 전극(3e, 3f)은 수지체(7)로부터 노출된 상태에 있고, 도시하지 않은 소켓을 통해 외부의 전극 단자 등에 접속된다.
다음으로, 상기 구성을 갖는 LED 유닛(1)의 작용에 대해 설명한다. 단자 전극(3e, 3f)에 구동 전압이 인가되면, 배선 패턴을 통해 10개 모두의 LED 소자(4)가 발광하고, 그 광이 그 수지체(7)를 투과하여 출사된다. 또한, LED 소자(4)로부터는 열이 발생하지만, LED 소자(4)의 하면이 열전도성이 높은 베이스(2)에 밀착하고 있으므로, LED 소자(4)에서 발생한 열은 베이스(2)로부터 효율적으로 방열되게 된다. 즉, 베이스(2)가 LED 유닛(1)의 방열 구조를 구성하고 있다. 또한, 베이스(2)의 방열 효과를 높이기 위해, 베이스(2)에 다른 방열 부재를 부착하더라도 좋다.
다음으로, 상기 구성을 갖는 LED 유닛(1)을 이용한 각종 형태의 LED 조명 램 프에 대해 설명한다.
도 4에는 라인형(long-thin-shaped) LED 조명 램프(10)의 일 실시예가 도시되어 있다. 이 라인형 LED 조명 램프(10)는 가늘고 긴 박판형으로 형성된 지지 부재(11)의 상면에, 그 길이 방향을 따라 상기 구성을 갖는 LED 유닛(1)을 복수개 배열한 구성이다. LED 유닛(1)의 개수는 지지 부재(11)의 길이에 따라 임의이다. 또한, 이 실시예에서는 LED 유닛(1)은 1열이지만, 물론 2열 이상이더라도 좋다. 또한, 지지 부재(11)는 방열 효과를 높이기 위해, 구리 합금 등 열전도성이 높은 금속재로 이루어지는 것이 바람직하다.
도 5에는 패널형(panel-shaped) LED 조명 램프(20)의 일 실시예가 도시되어 있다. 이 패널형 LED 조명 램프(20)는 면적이 큰 평판형의 지지 부재(21)의 상면에 상기 구성을 갖는 LED 유닛(1)을 복수개 가로 방향으로 배열한 구성이다. 또한, LED 유닛(1)의 배열 방향은, 도 5에 도시된 것에 한정되지 않고, LED 유닛(1)을 복수개 세로 방향으로 배열하거나 혹은 종횡 방향으로 적절히 배열하더라도 좋다. 또한, 상기 라인형 LED 조명 램프(10)와 동일하게 LED 유닛(1)의 배열 개수는 지지 부재(21)의 면적의 넓이에 따라 임의적이며, 지지 부재(21)는 구리 합금 등 열전도성이 높은 금속재로 제작되는 것이 바람직하다.
도 6과 도 7에는 벌브형(bulb-shaped) LED 조명 램프(30)의 일 실시예를 도시하고 있다. 이 벌브형 LED 조명 램프(30)는 정팔면체의 통형 형상으로 이루어지는 지지 부재(31)의 8개의 표면에 상기 구성을 갖는 LED 유닛(1)을 배열한 구성이다. 지지 부재(11)는 내부에 중공부(32)를 갖는 통형 형상이고, 또한 열전도성이 높은 구리 합금 등으로 제작됨으로써 방열 효과가 더 우수한 구조로 되어 있다. 또한, 지지 부재(31)가 정팔면체 이외의 다면체이더라도 좋고, 또한, 내부에 중공부(32)를 갖지 않는 다면주체이더라도 좋다.
이상 설명한 바와 같이, 자체 방열 구조를 가지고 있는 상기 LED 유닛(1)을, 열전도성이 높은 지지 부재(11, 21, 31)에 각각 배열함으로써, 라인형, 패널형 및 벌브형 등의 각종 형태의 LED 조명 램프(10, 20, 30)를 용이하게 제조할 수 있다. 또한, 동일 형상의 LED 유닛(1)을 이용할 수 있으므로, LED 조명 램프의 제조 비용을 저감할 수 있다. 또한, LED 조명 램프를 카메라의 플래시 광원으로서 이용하는 경우 등에는, 상기 LED 유닛(1)을 단일체로 이용할 수도 있다.
본 발명의 LED 유닛 및 LED 조명 램프는 상기의 바람직한 실시예에 여러 가지의 변형 및 변경이 가능함을 유의해야 한다.
본 발명의 LED 유닛은 각종의 LED 조명 램프를 구성하는 개개의 단위로서, 각종 형태의 LED 조명 램프에 이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 LED 조명 램프는, 일반 조명 장치나 자동차용 헤드 라이트 등의 조명용 광원으로서 널리 이용할 수 있다.
<도면의 주요 내용에 대한 부호의 설명>
1: LED 유닛
2: 베이스
3: 회로 기판
3b, 3c: 배선 패턴
3d: 내부 접속 전극
3e, 3f: 단자 전극
4: LED 소자
5, 6: 금속 세선
7: 수지체
10, 20, 30: LED 조명 램프
11, 21, 31: 지지 부재
32: 중공부

Claims (8)

  1. 열전도성이 높은 베이스와,
    배선 패턴을 가지며 상기 베이스 상에 설정되는 회로 기판과,
    상기 배선 패턴과 전기적으로 접속되어 상기 베이스 상에 배치되는 적어도 하나의 LED 소자와,
    이 LED 소자를 밀봉하기 위해 상기 베이스의 위쪽을 덮도록 설치되는 투광성의 수지체
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 유닛.
  2. 제1항에 있어서, 상기 베이스는 구리 합금의 재료로 이루어지는 것인 LED 유닛.
  3. 제1항에 있어서, 상기 회로 기판에는 관통 홀이 형성되고, 이 관통 홀 내에서 적어도 하나의 LED 소자가 베이스 상에 배치되는 것인 LED 유닛.
  4. 제3항에 있어서, 상기 관통 홀은 베이스의 길이 방향을 따라 가늘고 길게 개구되고, 이 가늘고 긴 개구를 따라 복수의 LED 소자가 배열되는 것인 LED 유닛.
  5. 열전도성이 높은 지지 부재와,
    이 지지 부재의 표면에 배치되는 청구항 제1항에 기재한 LED 유닛
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명 램프.
  6. 제5항에 있어서, 상기 지지 부재는 가늘고 긴 형상으로 형성되고, 그 길이 방향을 따라 광원용 유닛이 복수 배열되는 것인 LED 조명 램프.
  7. 제5항에 있어서, 상기 지지 부재는 판형으로 형성되고, 그 면 상에 광원용 유닛이 복수 배열되는 것인 LED 조명 램프.
  8. 제5항에 있어서, 상기 지지 부재는 다각형의 통형 형상으로 형성되고, 그 표면을 따라 광원용 유닛이 복수 배열되는 것을 특징으로 하는 LED 조명 램프.
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