KR20090073528A - 발광 다이오드 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광 다이오드 조명 장치에 관한 것으로, 금속 재료로 이루어진 방열 플레이트 및 방열 플레이트의 측면에 실장된 발광 다이오드를 포함하는 발광 다이오드 조명 장치가 제공된다.
조명 장치, 방열 플레이트, 발광 다이오드, 반사기

Description

발광 다이오드 조명 장치 {Lighting apparatus using light emitting diode}
본 발명은 발광 다이오드를 이용한 조명 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방열 플레이트의 측면에 발광 다이오드를 실장한 발광 다이오드 조명 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드는 III족 또는 V족의 화합물 반도체를 웨이퍼 상에 P/N 접합을 형성하여 순방향 전류를 인가하여 가시광선 또는 근적외선 및 적외선 파장대의 발광을 유도하여 표시, 통신, 계측, 제어, 조명 및 다양한 분야에 응용되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 발광 다이오드 조명 장치의 개략적인 평면도이며, 도 2는 도 1에 도시된 발광 다이오드 조명 장치를 Ⅰ-Ⅰ선에 따라 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 발광 다이오드 조명 장치(50)는 인쇄회로기판 보드(10), 발광 다이오드(20), 커버(30) 및 형광체층(40)을 포함한다.
인쇄회로기판 보드(10) 상에 복수개의 발광 다이오드(20)가 실장되며, 커버(30)는 인쇄회로기판 보드(10)에 부착된다. 이때, 커버(30)는 발광 다이오 드(20)를 보호하기 위하여 부착되며, 발광 다이오드(20)에서 출사되는 광을 투과시킬 수 있도록 투명 재료로 형성된다. 커버(30)의 내측면에는 형광체층(40)이 코팅되어, 발광 다이오드(20)에서 출사되는 광을 파장 변환시켜서 백색광 또는 다양한 색상을 출사시킨다.
일반적으로 발광 다이오드의 밝기는 발광 다이오드에 인가되는 전류에 비례한다. 그러나, 발광 다이오드의 밝기를 밝게 하기 위해서는 고전류를 인가하여야 하지만, 고전류가 인가되면 발광 다이오드에서 발산되는 열로 인해 발광 다이오드가 손상을 받기 때문에 무한정 높은 전류를 인가할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 종래 기술과 같이 인쇄회로기판 보드 상에 발광 다이오드를 실장하여 조명 장치를 제조하는 경우, 넓은 영역을 조명하기 위해서는 그에 상응하는 개수 만큼의 발광 다이오드를 실장해야 하므로, 조명 장치의 제조 단가가 증가하는 문제점이 발생한다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 방열 효율을 개선하여 제품 신뢰성이 높은 발광 다이오드 조명 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 적은 수의 발광 다이오드로도 넓은 영역을 조명할 수 있는 발광 다이오드 조명 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 금속 재료로 이루어진 방열 플레이트; 및 상 기 방열 플레이트의 측면에 실장된 발광 다이오드를 포함하는 발광 다이오드 조명 장치가 제공된다.
상기 방열 플레이트 상에 형성된 절연층; 상기 방열 플레이트 상에 형성되며, 상기 발광 다이오드에 전원을 공급하는 전원부; 및 상기 전원부와 상기 발광 다이오드를 전기적으로 연결하는 배선을 더 포함한다.
상기 방열 플레이트는 다각형의 형태로 형성될 수 있다.
상기 방열 플레이트를 둘러싸도록 배치된 반사기를 더 포함한다.
상기 방열 플레이트의 평면 상에 실장된 발광 다이오드를 더 포함한다.
상기 방열 플레이트의 두께는 상기 발광 다이오드의 크기와 동일하거나 크게 형성된다.
상기 배선의 단부에 형성된 체결부를 더 포함하며, 상기 발광 다이오드는 상기 체결부에 삽입되어, 상기 배선과 전기적으로 연결된다.
금속 재료로 이루어진 방열 플레이트의 측면에 발광 다이오드를 실장함으로써, 발광 다이오드를 적게 사용하면서 넓은 영역을 조명할 수 있게 된다.
또한, 발광 다이오드를 방열 플레이트에 실장함으로써, 발광 다이오드에서 방출되는 열을 효과적으로 방출시킬 수 있게 되어, 조명 장치의 내구성을 개선시킬 수 있게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설 명한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 장치의 평면도이며, 도 4는 도 3에 도시된 발광 다이오드 조명 장치의 측면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 장치(100)는 방열 플레이트(110), 절연층(120), 전원 배분부(130), 전원 공급부(140), 배선(150) 및 발광 다이오드(160)를 포함한다.
방열 플레이트(110)는 다각형의 플레이트 형태로 형성되며, 열전도성이 우수한 금속 예를 들면, 구리 또는 알루미늄으로 이루어진다. 본 실시예의 경우, 방열 플레이트(110)가 8각형의 형태로 형성되어 있으나, 이는 설명을 위한 예시일 뿐, 삼각형, 사각형 또는 오각형 등 다양한 다각형의 형태로 형성될 수 있다.
또한, 방열 플레이트(110)의 두께는 적어도 발광 다이오드(160)의 크기와 동일하거나, 또는 크게 형성된다.
방열 플레이트(110) 상에는 절연층(120)이 형성된다. 절연층(120)은 방열 플레이트(110)의 일 면 상에 형성되며, 방열 플레이트(110)의 측면 상에도 형성될 수 있다.
전원 배분부(130)와 전원 공급부(140)는 방열 플레이트(110) 상에 형성되며, 외부로부터 공급받은 전원을 발광 다이오드(160)에 인가하는 기능을 수행한다. 본 실시예의 경우 전원 공급부(140)는 커넥터의 형태로 형성되나, 전원 공급부(140)의 형태에 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 형성될 수 있다.
배선(150)은 전원 배분부(130)와 발광 다이오드(160)을 전기적으로 연결시키 기 위하여, 일 단은 전원 배분부(130)와 연결되며, 타 단은 방열 플레이트(110)의 상부면 또는 하부면을 거쳐, 방열 플레이트(160)의 측면으로 연장되어 형성된다. 배선(150)과 방열 플레이트(110) 간의 전기적 연결을 방지하기 위하여, 배선(150)과 방열 플레이트(110) 사이에는 상기에서 살펴본 절연층(120)이 개재된다.
발광 다이오드(160)는 방열 플레이트(110)의 측면에 실장된다. 본 실시예의 경우, 8각형의 방열 플레이트의 8개의 각 측면에 발광 다이오드(160)가 각각 실장된다. 본 실시예의 경우와 같이, 한 측면에 하나의 발광 다이오드가 실장될 수도 있으며, 필요에 따라서는 여러 개의 발광 다이오드가 한 측면에 실장될 수도 있다.
이때, 발광 다이오드(160)의 발광칩은 반도체 PN 접합 다이오드를 사용할 수 있다. 반도체 PN 접합 다이오드는 P, N 반도체를 접합한 뒤, 전압을 가해주면, P형 반도체의 정공은 N형 반도체 쪽으로 가서 가운데층으로 모이며, 이와는 반대로 N형 반도체의 전자는 P형 반도체 쪽으로 가서 전도대(conduction band)의 가장 낮은 곳인 가운데층으로 모인다. 이 전자들은 가전대(valence band)의 정공으로 자연스럽게 떨어지며, 이 때 전도대와 가전대의 높이 차이 즉, 에너지 갭에 해당하는 만큼의 에너지를 발산하는데, 이 에너지가 빛의 형태로 방출된다. 이외에도 여러 가지 발광 방식의 발광칩을 사용할 수 있다. 또한, 발광칩은 다양한 파장을 갖는 광을 방출시킬 수 있으며, 이를 위하여, 예를 들면 질화물계 발광 다이오드에서 활성층으로 사용되는 인듐(In) 함유량을 조절하거나, 서로 다른 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 다이오드를 조합하거나, 또는 자외선 등과 같은 소정 파장대의 광을 방출하는 발광칩과 형광체를 결합하여 사용할 수도 있다.
또한, 발광 다이오드(160)는 솔더링을 통하여 배선(150)과 연결되며, 그 결과 전원 공급부(140) 및 전원 배분부(130)를 통하여 인가된 전원은 배선(150)을 통하여 발광 다이오드(160)에 인가된다.
본 발명의 실시예와 같이 발광 다이오드 조명 장치를 구성하면, 발광 다이오드에서 발산되는 열이 방열 플레이트를 통하여 외부로 용이하게 방출되어, 발광 다이오드 조명 장치의 내구성을 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 발광 다이오드가 방열 플레이트의 측면에 실장함으로써, 보다 넓은 영역을 조명하기에 용이한 효과를 얻을 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 장치의 개략적인 사시도이며, 도 6은 도 5에 도시된 발광 다이오드 조명 장치에 발광 다이오드를 장착하는 과정을 도시한 도이고, 도 7은 도 5에 도시된 발광 다이오드 조명 장치에 발광 다이오드가 장착된 상태를 도시한 측면도이다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 장치는 본 발명의 제1 실시예와 비교하여 발광 다이오드의 실장 방식이 상이하며, 나머지 구성은 유사한 바 이하에서는 상이한 구성을 위주로 상술한다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 장치(200)는 방열 플레이트(210), 절연층(220), 전원 배분부(230), 전원 공급부(240), 배선(250), 체결부(255) 및 발광 다이오드(260)를 포함한다.
금속 재료로 이루어진 방열 플레이트(210)는 다각형의 플레이트 형태로 형성 되며, 방열 플레이트(210) 상에는 절연층(220)이 형성된다. 전원 배분부(230)와 전원 공급부(240)는 방열 플레이트(210) 상에 형성되며, 외부로부터 공급받은 전원을 발광 다이오드(260)에 인가하는 기능을 수행한다.
배선(250)은 전원 배분부(230)와 발광 다이오드(160)을 전기적으로 연결시키기 위하여, 일 단은 전원 배분부(230)와 연결되며, 타 단은 방열 플레이트(210)의 상부면 또는 하부면을 거쳐, 방열 플레이트(260)의 측면으로 연장되어 형성된다. 배선(250)과 방열 플레이트(210) 간의 전기적 연결을 방지하기 위하여, 배선(250)은 절연층(220) 상에 형성된다.
체결부(255)는 배선(250)의 타 단에 연결되도록 형성되며, 본 실시예의 경우 일체로 체결부(255)는 배선(250)과 일체로 형성된다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 체결부(255)는 배선(250)과 별도로 제작된 다음에 체결부(255)에 접합될 수도 있다.
체결부(255)의 일 단은 배선(250)의 타 단에 연결되며, 체결부의 타 단은 방열 플레이트(210)의 측면에 밀착되게 형성되고, 체결부(255)의 중간 영역은 방열 플레이트(210)의 측면과 이격되게 형성된다.
발광 다이오드(260)는 방열 플레이트(210)의 측면에 실장된다. 발광 다이오드(260)는 발광칩과 몰딩부로 구성된 패키지 본체(261)와 리드 프레임(263)으로 구성된다. 발광 다이오드(260)의 리드 프레임(263)은 체결부(255)에 삽입되어 고정되는 방식으로 실장된다.
본 실시예의 경우, 발광 다이오드(260)의 리드 프레임(263)과 체결부(255) 간의 접촉만으로 발광 다이오드를 배선과 연결하고 있으나, 발광 다이오드를 배선에 더욱 확실히 고정시키기 위하여 전도성 수지를 리드 프레임과 체결부의 접촉 영역에 도포할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 장치의 개략적인 측면도이다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 장치는 앞서 살펴본 실시예들과 비교하여 반사기를 구비한다는 점이 상이하며, 나머지 구성은 유사한 바 이하에서는 상이한 구성을 위주로 상술한다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 장치(300)는 방열 플레이트(310), 절연층(320), 전원 배분부(미도시), 전원 공급부(미도시), 배선(350), 발광 다이오드(360) 및 반사기(370)를 포함한다.
금속 재료로 이루어진 방열 플레이트(310)는 다각형의 플레이트 형태로 형성되며, 방열 플레이트(310) 상에는 절연층(320)이 형성된다. 전원 배분부와 전원 공급부는 방열 플레이트(310) 상에 형성되며, 외부로부터 공급받은 전원을 발광 다이오드(360)에 인가하는 기능을 수행한다.
배선(350)은 절연층(320) 상에 형성되며, 발광 다이오드(360)는 방열 플레이트(310)의 측면에 실장되어 배선(350)과 연결된다.
반사기(370)는 방열 플레이트(310)를 둘러싸도록 형성되어, 방열 플레이트(310)에 부착된다. 반사기(370)는 금속 재료 또는 플라스틱이나 유리 등을 사용할 수 있으며, 원추형의 형태로 형성되나, 반사기의 재료 및 형태가 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 반사기(370)를 플라스틱이나 유리 등과 같이 반사율이 낮은 재료로 형성하면, 반사기(370)의 내측면에 반사율이 우수한 금속 예를 들면, 알루미늄이나 은 등과 같은 재료를 코팅하여 반사율을 향상시킬 수도 있다.
이와 같이, 반사기를 구비하면 발광 다이오드에서 출사되는 광의 출사각을 조절할 수 있는 효과를 얻게 된다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 장치의 개략적인 측면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 장치(400)는 방열 플레이트(410), 절연층(420), 전원 배분부(미도시), 전원 공급부(미도시), 배선(450), 제1 발광 다이오드(460), 반사기(470) 및 제2 발광 다이오드(480)를 포함한다.
금속 재료로 이루어진 방열 플레이트(410)는 다각형의 플레이트 형태로 형성되며, 방열 플레이트(410) 상에는 절연층(420)이 형성된다. 절연층(420)은 방열 플레이트(410)의 상부면, 하부면 및 측면 상에 형성된다. 배선(450)은 절연층(420) 상에 형성된다.
제1 발광 다이오드(460)는 방열 플레이트(410)의 측면에 실장되며, 제2 발광 다이오드(480)는 방열 플레이트(410)의 상부면 또는 하부면 상에 실장된다. 또한, 반사기(470)는 방열 플레이트(410)를 둘러싸도록 형성되어, 방열 플레이트(410)에 부착된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 발광 다이오드 조명 장치의 예시적인 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 발광 다이오드 조명 장치의 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 발광 다이오드 조명 장치를 Ⅰ-Ⅰ선에 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 장치의 평면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 발광 다이오드 조명 장치의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 장치의 개략적인 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 발광 다이오드 조명 장치에 발광 다이오드를 장착하는 과정을 도시한 도이다.
도 7은 도 5에 도시된 발광 다이오드 조명 장치에 발광 다이오드가 장착된 상태를 도시한 측면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 장치의 개략적인 측면도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 장치의 개략적인 측면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
110, 210, 310, 410 : 방열 플레이트
120, 220, 320, 420 : 절연층
130, 230 : 전원 배분부
140, 240 : 전원 공급부
150, 250, 350, 450 : 배선
255 : 체결부
160, 260, 360, 460 : 발광 다이오드
370, 470 : 반사기

Claims (7)

  1. 금속 재료로 이루어진 방열 플레이트; 및
    상기 방열 플레이트의 측면에 실장된 발광 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방열 플레이트 상에 형성된 절연층;
    상기 방열 플레이트 상에 형성되며, 상기 발광 다이오드에 전원을 공급하는 전원부; 및
    상기 전원부와 상기 발광 다이오드를 전기적으로 연결하는 배선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 방열 플레이트는 다각형의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 방열 플레이트를 둘러싸도록 배치된 반사기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 방열 플레이트의 평면 상에 실장된 발광 다이오드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 방열 플레이트의 두께는 상기 발광 다이오드의 크기와 동일하거나 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 배선의 단부에 형성된 체결부를 더 포함하며,
    상기 발광 다이오드는 상기 체결부에 삽입되어, 상기 배선과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.
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