KR20110070018A - 방열 특성이 우수한 ｌｅｄ조명등 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방열 특성이 우수한 LED 조명등에 관한 것이다. 상기 LED 조명등은, 열을 방출하는 방열판; 상기 방열판위에 장착되는 LED 모듈;및 상기 LED 모듈의 연결 배선과 전기적 연결되어 외부의 전원 공급부와 LED 모듈이 연결되도록 하는 전극 단자; 로 이루어지며, 상기 LED 모듈은 다수 개의 베어 LED 그룹들 및 상기 베어 LED 그룹들의 상부에 장착된 덮개부로 이루어지며, 상기 베어 LED 그룹의 각각은 공통 사파이어 기판상에 다수 개의 LED 칩이 형성되어 있으며, 베어 LED 그룹내의 LED칩들은 직렬 연결되며, 다수 개의 베어 LED 그룹들은 LED 칩들이 순방향으로 직렬 연결된 순방향부와 LED 칩들이 역방향으로 직렬 연결된 역방향부로 이루어지며, 상기 순방향부와 역방향부는 전극 단자에 대하여 병렬 연결된다. 상기 덮개부는 상기 LED 조명등을 구성하는 모든 LED 칩을 감싸는 단일의 투명 플라스틱으로 이루어지며, 상기 덮개부와 LED 칩의 사이에는 공기로 충진되거나 진공으로 이루어지며, 상기 덮개부의 내부 표면에는 형광체가 첨가된 에폭시(Epoxy) 수지 물질이 도포된다.
LED, 조명등, 사파이어 기판, 방열, 교류 전원

Description

방열 특성이 우수한 ＬＥＤ조명등{LED Lamp}
본 발명은 방열 특성이 우수한 LED 조명등에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 사파이어 기판상에 다수 개의 LED 칩이 제조된 베어(bare) LED 그룹들을 방열판위에 직접 배치함으로써, 방열 특성이 매우 향상된 LED 조명등에 관한 것이다.
일반적인 광소자나 전자소자들은 그 작동시에 내부 저항 등에 의해 상당한 열을 발생시킨다. 특히 최근에 여러 응용분야에서 사용량이 많아진 발광소자의 경우에, 어레이 구조를 도입함으로 인해서 더욱 심각하게 고려해야 할 요소가 되고 있다. 일반적으로 발광소자를 조명용 램프로 사용하기 위해서는 단위면적당 수천 칸델라의 휘도가 되어야 하는데, 한 개의 발광소자 칩만으로는 이 정도의 휘도를 내기가 힘들므로 다수개의 발광소자 어레이(LED Array)를 구성하여 필요한 휘도를 얻도록 구성하고 있다. 종래 기술에서 어레이를 형성할 때 기술적으로 해결해야 할 중요한 것은, 각각의 발광소자에서 발생한 빛을 가능한 한 열로 전환하지 않고 빛으로서 효율적으로 취출하여 발광 가용성을 극대화함으로써 전력소모효율을 높이는 것과, 그럼에도 불구하고 LED chip에서 발생하는 열을 빠른 시간 내에 칩이나 기판의 외부로 방출함으로써 LED의 수명 및 신뢰성을 향상하는 것이다.
도 1은 일반적인 LED 모듈의 구조를 설명하기 위하여 도시한 단면도이며, 도 2는 도 1의 회로 기판위에 장착되는 개별 패키징된 LED 소자의 구조를 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 기존의 패키징된 LED 소자는 GaN LED 칩이 패키지 내에 배치되고, 칩위에 형광체를 포함하는 에폭시 수지를 도포한다. 전술한 구조로 이루어지는 기존의 패키징된 LED 소자들은 GaN LED 칩과 형광체 및 에폭시 수지가 서로 맞닿아 있기 때문에 LED 칩에서 발생하는 열에 의해 형광체 및 에폭시가 열화되어 갈색으로 탄화되는 현상이 종종 발생한다. 이로 인하여, LED 모듈의 광 세기가 낮아질 뿐만 아니라 사용할 수 없게 되기도 한다.
한편, 도 1을 참조하면, 기존의 LED 모듈은 패키징된 LED 소자들이 회로 기판(PCB)위에 배치되고, 회로 기판은 열 전도성이 우수한 금속 기판위에 배치되고, 금속 기판의 뒷면에 방열층이 고정된다. 또한, 금속기판과 방열층 사이에는 Thermal grease가 있으며, 이것은 금속기판으로 전도된 열을 방열층으로 잘 전달하기 위한 역할을 수행한다. 전술한 구조를 갖는 기존의 LED 모듈들은 개별 패키징된 LED 소자들로부터 발생되는 열이 연성회로 기판(Flexible PCB)을 통해 금속 기판, Thermal grease 및 방열층으로 전달되므로, 높은 열저항으로 인한 방열 특성이 좋지 않을 뿐만 아니라, 구성이 복잡하다.
도 3은 종래의 LED 조명등의 내부 구조를 개략적으로 도시한 블록도이다. 기존의 LED 조명등은 주로 DC 전원에 의해 동작되므로, 교류 전원인 상용 전원에 사용할 수 있도록 하기 위하여 내부에 AC-DC 컨버터를 구비한다. 도 3을 참조하면, 종래의 LED 조명등은 LED 모듈, LED 모듈에 연결된 히트 싱크, 외부의 전원을 변환하여 LED 모듈로 제공하는 AC-DC 컨터버로 이루어진다. 이러한 종래의 LED 조명등은 내부에 AC-DC 컨버터를 구비하여야 하므로 조명등의 전체 크기를 감소시킬 수 없을 뿐만 아니라 제조 비용도 증가하게 된다.
한국 공개 특허 제 10-2005-0052474호의 "복수의 발광 소자를 갖는 발광 장치"는 높은 구동전압 및 낮은 구동전류로 동작하는 발광 장치를 개시하고 있다. 전술한 특허에 개시된 발광 장치는 사파이어 기판 등의 절연기판상에 복수의 LED를 이차원적으로 모놀리식 형성하고, 복수의 LED를 직렬 접속해서 LED 어레이로 하며, 2조의 LED 어레이를 서로 역극성으로 전극에 접속하며, LED의 사이 및 LED와 전극 사이에는 에어 브리지 배선으로 하며, LED 어레이를 지그재그 형상으로 배치함으로서 다수의 LED를 형성하고, 높은 구동전압과 낮은 구동전류를 얻게 되며, 2조의 LED 어레이는 역극성이기 때문에, 전원으로서 교류전원을 사용할 수 있다. 하지만, 전술한 특허에 개시된 발광 장치는 도금에 의해 사파이어 공통 기판상의 LED등을 연결한 후 AlN 기판 또는 Al, Cu판위에 칩을 본딩하는 경우, LED 칩은 주로 진공의 pick & place tool 에 의해 옮겨지고 단위 cmㅧcm 당 약 10g 이상의 압력을 가해 Metal PCB와 같은 금속 기판에 접합하게 된다. 이때 도금(plating) 부분에 압력에 의한 손상(예컨대 변형 또는 끊어짐 현상)이 발생하게 되며, 이러한 손상에 의해 상당한 불량을 야기하게 되어 실제 사용이 불가능한 기술이 되는 문제점이 있다. 또한, 전술한 특허는 에어 브리지 배선 형성을 포함하는 도금 공정을 위해 사진 식각 공정 및 도금 공정이 반복되어야 하므로 최소 21 단계의 공정과 4장의 포토 마 스크가 필요하게 되어 공정이 전체적으로 매우 복잡하다는 문제점을 갖고 있다.
한국 공개 특허 제10-2009-0098451호의 "엘이디 등기구의 누설전류 차단장치"는 메탈 PCB를 채용한 엘이디 등기구에서 메탈 PCB에 캐패시터 특성에 의한 누설 전류가 발생하지 않도록 한 엘이디 등기구의 누설전류 차단장치를 개시하고 있다. 상기 엘이디 등기구의 누설전류 차단장치는 복수의 상용전원 입력 라인에 연결되는 엘이디 모듈의 모든 입력 라인에 각각 설치되어, 엘이디 모듈의 모든 입력 라인으로의 상용전원 입력을 차단시키는 차단 소자를 포함한다. 하지만, 전술한 특허도 개별 패키지된 LED 모듈을 사용하고, Metal PCB를 사용하고 있으므로, LED 모듈의 열 저항 증가에 따른 손상 및 제조비용 증가의 문제점이 그대로 내포되어 있다.
한국 공개 특허 제10-2008-0080012호의 "ＬＥＤ 구동 회로 및 ＬＥＤ 발광 장치"는 드라이버 회로로부터 SSR에 대해, 상용 전원의 반파마다 펄스 신호를 발생하고, LED유닛을 구성하는 역병렬 접속된 LED군의 발광량을 독립적으로 제어하는 기술을 개시하고 있다. 하지만, 전술한 특허의 LED 발광 장치는 R, G, B 각각의 LED를 직렬 및 병렬로 연결하기 때문에, 매우 복잡한 회로 구성을 하고 있다는 문제점이 있다.
한편, 한국 공개 특허 제10-2007-0120576호의 "ＬＥＤ 유닛 및 이 ＬＥＤ 유닛을 이용한 ＬＥＤ 조명 램프"는 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 유닛을 개시하고 있다. 전술한 특허에 개시된 LED 유닛은 사파이어 기판상에 단일의 LED 칩이 형성된 것을 사용함으로써, 사파이어 기판상에 다수 개의 LED 칩을 형성한 후 칩별로 절단 공정(sawing)을 수행하여야 되므로 비용 및 시간이 추가적으로 발생하고, bare chip 본딩 비용 및 시간도 추가로 발생된다. 또한, 전술한 특허에 따른 LED 유닛은 별도의 Heat-sink가 LED bar에 설치되어야 하므로, Heat-sink와 LED bar 사이에 열저항이 높은 Thermal Grease가 반드시 존재하게 되는 문제점이 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 별도의 전원 컨버터없이 상용 전원을 그대로 사용하면서 단순화된 구조로 제작하여 방열 특성이 매우 우수한 LED 조명등을 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징에 따른 LED 조명등은, 열을 방출하는 방열판; 상기 방열판위에 장착되는 LED 모듈; 및 상기 LED 모듈의 연결 배선과 전기적 연결되어 외부의 전원 공급부와 LED 모듈이 연결되도록 하는 전극 단자; 로 이루어지며, 상기 LED 모듈은 직렬로 연결된 다수 개의 베어 LED 그룹들 및 상기 베어 LED 그룹들의 상부에 장착된 덮개부로 이루어지며, 상기 베어 LED 그룹의 각각은 공통 사파이어 기판상에 다수 개의 LED 칩이 형성되어 있으며, 상기 LED칩들은 직렬 연결된다.
본 발명의 제2 특징에 따른 LED 조명등은, 열을 방출하는 방열판; 상기 방열판위에 장착되는 LED 모듈;및 상기 LED 모듈의 연결 배선과 전기적 연결되어 외부의 전원 공급부와 LED 모듈이 연결되도록 하는 전극 단자; 로 이루어지며, 상기 LED 모듈은 다수 개의 베어 LED 그룹들 및 상기 베어 LED 그룹들의 상부에 장착된 덮개부로 이루어지며, 상기 베어 LED 그룹의 각각은 공통 사파이어 기판상에 다수 개의 LED 칩이 형성되어 있으며, 베어 LED 그룹내의 LED칩들은 직렬 연결되며,
상기 다수 개의 베어 LED 그룹들은 LED 칩들이 순방향으로 직렬 연결된 순방 향부와 LED 칩들이 역방향으로 직렬 연결된 역방향부로 이루어지며, 상기 순방향부와 역방향부는 전극 단자에 대하여 병렬 연결된다.
전술한 제1 및 제2 특징에 따른 LED 조명등에 있어서, 상기 LED 조명등을 구성하는 LED 칩의 갯수는 직렬로 연결된 모든 LED 칩이 소비하는 전력이 공급되는 교류 전력과 같도록 설정되는 것이 바람직하다.
전술한 제1 및 제2 특징에 따른 LED 조명등에 있어서, 상기 방열층은 다수 개의 방열 핀(fin)을 구비하는 히트-싱크(heat-sink) 또는 히트 파이프로 구성되는 것이 바람직하다.
전술한 제1 및 제2 특징에 따른 LED 조명등에 있어서, 상기 덮개부는 상기 LED 조명등을 구성하는 모든 LED 칩을 감싸는 단일의 투명 재질로 이루어지며, 상기 덮개부와 LED 칩의 사이에는 공기로 충진되거나 진공으로 이루어지며, 상기 덮개부의 내부 표면에는 형광체가 첨가된 에폭시(Epoxy) 수지 물질이 도포되는 것이 바람직하다.
전술한 제1 및 제2 특징에 따른 LED 조명등에 있어서, 상기 방열판의 일부 영역은 절연 물질로 도포되며, 상기 전극 단자는 상기 절연 물질이 도포된 방열판의 일부 영역에 고정 장착되는 것이 바람직하다.
전술한 제1 및 제2 특징에 따른 LED 조명등에 있어서, 상기 LED 조명등을 구성하는 LED 칩들은 본딩 와이어(bonding wire) 방식으로 배선 연결되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 LED 조명등은 컨버터를 제거함으로써 생산원가를 절감하고 전체 LED 조명등을 콤팩트(Compact)한 크기로 제작할 수 있다. 또한, 기존의 LED 조명등은 컨버터의 약 2만 시간 정도의 짧은 수명에 의해 전체 수명이 좌우되나, 본 발명에 따른 LED 조명등은 LED 모듈의 수명에 의해 전체 수명이 좌우된다. 따라서, 각 LED 모듈들이 약 5만 시간 정도의 수명을 가지므로, 본 발명에 따른 조명등은 기존의 컨버터가 있는 조명등에 비해 2배 이상으로 전체 수명이 길어지게 된다.
또한, 본 발명에 따른 LED 조명등은 순방향 직렬 LED 그룹과 역방향 직렬 LED 그룹을 병렬 연결함으로써 ESD(정전기)에 의한 LED 고장을 피할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 LED 조명등은 사파이어 기판위에 전기적으로 직렬 연결된 다수개의 bare LED들로 이루어지는 LED 모듈들을 사용함으로써 기존 LED 패키지에 상당한 비용 절감을 할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 LED 조명등은 LED 모듈을 방열판위에 직접 배치함으로써, 별도의 연성 PCB가 포함된 Metal PCB가 없기 때문에, 제조비용이 절감되고 열저항이 감소되어 LED 칩의 수명 및 발광효율이 증가하게 된다.
또한, 본 발명에 따른 LED 조명등은 LED 칩위에 덮개부가 형성되고, LED 칩들과 덮개부의 사이에 공기가 충진되거나 진공으로 형성하며, 덮개부의 내부 표면에 형광체가 첨가된 에폭시 수지를 코팅함으로써, 형광체가 첨가된 에폭시 수지가 LED 칩에서 발생하는 열에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 LED 조명등은 기존의 LED 조명등과는 달리 컨버터 및 Metal PCB가 없음으로 인해 기존 조명용 LED에 비해 소형제작 및 원가절감이 가능 하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 조명등의 구조 및 동작을 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 조명등의 전체 구조를 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 조명등(4)은 LED 모듈(40), LED 모듈에 연결된 방열판(50) 및 전극 단자(60)를 구비한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 조명등(4)은 별도의 컨버터없이 외부의 공급 전원이 전극 단자(60)를 통해 LED 모듈(40)에 직접 연결된다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 조명등을 도시한 평면도이며, 도 6은 도 5의 A-A 방향의 단면도이다. 도 5 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 LED 조명등의 LED 모듈(40)은 다수 개의 베어 LED 그룹(400)들, 베어 LED 그룹의 상부에 배치되는 덮개부(430), 및 상기 베어 LED 그룹들과 덮개부의 사이에 형성되는 공기층 또는 진공층(440)으로 이루어지며, 각 베어 LED 그룹은 방열판위에 장착된다.
상기 덮개부(430)는 투명 플라스틱 재질로 형성되며, 상기 덮개부의 내부 표면에는 형광체가 첨가된 에폭지 수지가 도포되어 에폭시 수지층(434)을 형성한다. 상기 덮개부는 상기 베어 LED 그룹들의 상부 표면이 밀봉되도록 고정 장착되며, 덮개부와 베어 LED 그룹은 서로 일정 간격 이격되어 있으며, 그 사이에는 진공층으로 형성되거나 공기등으로 충진된다. 이와 같이, 덮개부의 내부 표면에 형광체가 첨가된 에폭시 수지층(434)을 형성하고, 에폭시 수지층과 LED 칩사이에 일정 간격의 공기층 또는 진공층을 형성하여, LED 칩으로부터 발생하는 열이 에폭시 수지층으로 잘 전달되지 않도록 함으로써, 형광체를 첨가한 에폭시 수지층이 LED 칩으로부터 발생하는 열에 의하여 손상되는 것을 막을 수 있다.
LED 모듈(40)은 다수 개의 베어 LED 그룹들이 순방향으로 연결된 순방향부(a)와 다수 개의 베어 LED 그룹들이 역방향으로 연결된 역방향부(b)로 이루어진다. 상기 순방향부와 역방향부는 전극 단자(60)에 대해 병렬 연결된다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 조명등의 LED 칩을 도시한 것이며, 도 8의 (a) 및 (b)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 베어 LED 그룹을 도시한 평면도 및 A-A 방향의 단면도이다. 도 7 내지 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 각 베어 LED 그룹(400)은 공통의 사파이어 기판(402)위에 도 7에 도시된 다수 개의 베어(bare) LED 칩들(403)이 형성되며, 단일의 사파이어 기판위에 형성된 각 베어 LED 칩들(403)은 와이어 본딩(wire bonding) 방식을 이용하여 서로 직렬 연결되어 배치된다. 각 베어 LED 그룹에는 공통 사파이어 기판위에 4 ~ 10개의 베어 LED 칩들이 형성되는 것이 바람직하다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 조명등의 LED 모듈에 대하여 도시한 회로도이며, 도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 조명등에 인가되는 교류 전원의 파형도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 조명등에 인가되는 교류 전원은 220 Volt, 60Hz이다.
도 9를 참조하면, LED 모듈의 순방향부(a)와 역방향부(b)가 병렬로 연결되어 있으며, 도 10의 교류 전원이 LED 모듈로 제공된다. 교류 전원이 인가됨에 따라, (+)의 교류 전압이 인가되면 LED 모듈의 순방향부(a)가 도통되어 순방향부의 LED 칩들이 온(ON)되며, (-)의 교류 전압이 인가되면 LED 모듈의 역방향부(b)가 도통되어 역방향부의 LED 칩들이 온(ON)된다. 따라서, 각 순방향부와 역방향부가 1초에 60번의 온/오프 동작이 일어나고 전체적으로 1초에 120번의 주기로 온/오프가 일어나지만, 사람의 눈에는 온/오프가 인지되지 않고 항상 일정한 광이 발생되는 것으로 인식하게 된다.
또한, 본 발명에 의하여, 2개의 전극 단자의 사이에 ESD(Electrostatic Discharge)에 의한 36,000 Volt 정도의 전압차가 발생하는 경우, 순방향부의 직렬 연결된 LED 칩들에 의한 ESD 에 의해 방전되는 미약한 전류에 의해 역방향부의 LED 칩들의 절연파괴가 되지 않고, 역방향부의 LED 칩들로 미약한 전류가 흐름으로써 순방향부의 LED 칩들의 절연 파괴가 일어나지 않게 된다. 그 결과 LED 칩들을 ESD로부터 보호할 수 있게 된다.
이하, 본 발명에 따른 LED 조명등의 LED 모듈에서 직렬 연결되는 LED 개수(N)를 결정하는 방법을 설명한다.
한개의 LED 칩이 최대 광량을 발생하는 가장 효율적인 인가 전압을 Vf라고 가정하고, LED 조명등에 인가되는 교류 전압의 최대 전압값 V0라고 가정한다. 이 경우, LED 조명등의 LED 모듈에서 직렬 연결되는 LED 개수(N)는 V0/Vf 가 된다. 예를 들면, LED의 인가 전압( Vf )이 3.7 [Volt]이고, 한국에서의 상용 교류 전압이 220 Volt 이면, 최대전압값 V0=220/2=110 [Volt]이며, N=110/3.7≒30이 된다. 따라서, 이 경우 LED 개수(N)는 30이며, 30 개의 LED를 순방향으로 직렬 연결하면 된다. 또한, ESD 방지 목적 및 도 10의 (-)부에서도 동작시키기 위해 LED를 역방향으로 직렬 연결하는 LED 개수(N)도 동일한 방식으로 30개가 결정되며, 총 60개(2N)의 LED로 LED모듈이 구성된다.
한편, LED 조명등의 소비 전력(P)은 전술한 총 LED 개수(2N)가 결정되었을 때, 아래의 수학식 1과 같이 LED 칩당 소비하는 전력(PLED)에 LED 총 개수 (2N) 을 곱하고, 직류전압이 아닌 교류전압에 의해 소비되는 LED chip의 총전력은 다시 절반으로 감소하게 된다.
P = 2 PLED N × (1/2) = PLED N
예를 들어, LED 칩의 개당 소비 전력이 0.5W 이고, N=30으로 결정되면, LED 조명등의 소비 전력(P)은 15W 가 된다. 만약 이 경우 60W의 LED 조명등을 설계한다면, LED 개당 소비 전력이 2W 인 LED 30개를 순방향으로 직렬 연결시키고, 역방향으로 30개의 LED를 도 9와 같이 직렬 연결시켜야 한다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 조명등을 도시한 단면도이다. 도 11에 도시된 LED 조명등은 도 6에 도시된 LED 조명등과 유사한 구조를 가지며, 다만 도 6의 덮개부(430)를 대신하여 GaN LED들을 보호하기 위해 제1 에폭시 수지 층(450)으로 밀봉하고, GaN LED에서 발생되는 청색광을 백색광으로 변환하기 위한 형광체를 첨가한 제2 에폭시 수지층(452)이 제1 에폭시 수지층(450)의 표면에 도포된다는 점에서 차이가 있다. 본 실시예에 따른 LED 조명등은, GaN LED에 공급되는 전기에너지로부터 인체를 보호하고, 외부 접촉으로부터 GaN LED를 보호하기 위한 구조로서, 상기 덮개부가 없어도 되는 구조로 보다 저비용으로 LED 조명등을 구현할 수 있다. 또한 제1 에폭시 수지층(450)이 형광체가 첨가된 제2 에폭시 수지층(452)과 GaN LED 사이에 위치하고 있어, 제2 에폭시 수지층(452)에 첨가된 형광체가 GaN LED로부터 받는 열적 손상을 완화할 수 있는 장점을 가지고 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 그리고, 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 따른 LED 조명등은 가로등, 보안등, 형광등, 백열등 등의 대체 램프 등으로 널리 사용될 수 있다.
도 1은 일반적인 LED 모듈의 구조를 설명하기 위하여 도시한 단면도이며, 도 2는 도 1의 회로 기판위에 장착되는 패키징된 LED 소자의 구조를 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.
도 3은 종래의 LED 조명등의 내부 구조를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 조명등의 전체 구조를 개략적으로 도시한 블록도이다. 도
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 조명등을 도시한 평면도이며, 도 6은 도 5의 A-A 방향의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 칩을 도시한 것이며, 도 8의 (a) 및 (b)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 베어 LED 그룹을 도시한 평면도 및 A-A 방향의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 조명등의 LED 모듈에 대하여 도시한 회로도이며, 도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 조명등에 인가되는 교류 전원의 파형도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 조명등에 대하여 도시한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
4 : LED 조명등
40 : LED 모듈
50 : 방열판
60 : 전극 단자
400 : 베어 LED 그룹
403 : LED 칩
430 : 덮개부
440 : 공기층 또는 진공층
434 : 형광체가 첨가된 에폭시 수지층
450 : 제1 에폭시 수지층
452 : 제2 에폭시 수지층

Claims (8)

  1. LED 조명등에 있어서,
    열을 방출하는 방열판;
    상기 방열판위에 장착되는 LED 모듈;및
    상기 LED 모듈의 연결 배선과 전기적 연결되어 외부의 전원 공급부와 LED 모듈이 연결되도록 하는 전극 단자; 로 이루어지며,
    상기 LED 모듈은 직렬로 연결된 다수 개의 베어 LED 그룹들 및 상기 베어 LED 그룹들의 상부에 장착된 덮개부로 이루어지며, 상기 베어 LED 그룹의 각각은 공통 사파이어 기판상에 다수 개의 LED 칩이 형성되어 있으며, 상기 LED칩들은 직렬 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 조명등.
  2. LED 조명등에 있어서,
    열을 방출하는 방열판;
    상기 방열판위에 장착되는 LED 모듈;및
    상기 LED 모듈의 연결 배선과 전기적 연결되어 외부의 전원 공급부와 LED 모듈이 연결되도록 하는 전극 단자; 로 이루어지며,
    상기 LED 모듈은 다수 개의 베어 LED 그룹들 및 상기 베어 LED 그룹들의 상부에 장착된 덮개부로 이루어지며, 상기 베어 LED 그룹의 각각은 공통 사파이어 기판상에 다수 개의 LED 칩이 형성되어 있으며, 베어 LED 그룹내의 LED칩들은 직렬 연결되어 있으며,
    상기 다수 개의 베어 LED 그룹들은 LED 칩들이 순방향으로 직렬 연결된 순방향부와 LED 칩들이 역방향으로 직렬 연결된 역방향부로 이루어지며, 상기 순방향부와 역방향부는 전극 단자에 대하여 병렬 연결된 것을 특징으로 하는 LED 조명등.
  3. LED 조명등에 있어서,
    열을 방출하는 방열판;
    상기 방열판위에 장착되는 LED 모듈;및
    상기 LED 모듈의 연결 배선과 전기적 연결되어 외부의 전원 공급부와 LED 모듈이 연결되도록 하는 전극 단자; 로 이루어지며,
    상기 LED 모듈은 다수 개의 베어 LED 그룹들, 상기 베어 LED 그룹들의 상부를 밀봉하는 제1 에폭시 수지층, 및 상기 제1 에폭시 수지층의 상부면을 도포하며 형광체가 첨가된 제2 에폭시 수지층으로 이루어지며, 상기 베어 LED 그룹의 각각은 공통 사파이어 기판상에 다수 개의 LED 칩이 형성되어 있으며, 베어 LED 그룹내의 LED칩들은 직렬 연결되어 있으며,
    상기 다수 개의 베어 LED 그룹들은 LED 칩들이 순방향으로 직렬 연결된 순방향부와 LED 칩들이 역방향으로 직렬 연결된 역방향부로 이루어지며, 상기 순방향부와 역방향부는 전극 단자에 대하여 병렬 연결된 것을 특징으로 하는 LED 조명등.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 LED 조명등을 구성하는 LED 칩의 개수(N)는 공급되는 교류전압의 최대값을 LED chip의 최적인가전압으로 나눈 근사값으로 하는 것을 특징으로 하고, LED 모듈의 소모전력은 개별 LED chip의 소모전력에 LED chip의 총 개수(2N)을 곱한 것으로 결정되는 것을 특징으로 하는 LED 조명등.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방열층은 다수 개의 방열 핀(fin)을 구비하는 히트-싱크(heat-sink) 또는 히트-파이프(Heat-pipe)로 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 조명등.
  6. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 덮개부는 상기 LED 조명등을 구성하는 모든 LED 칩을 감싸는 단일의 투명 재질로 이루어지며, 상기 덮개부와 LED 칩의 사이에는 공기로 충진되거나 진공으로 이루어지며, 상기 덮개부의 내부 표면에는 형광체가 첨가된 에폭시(Epoxy) 수지 물질이 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 조명등.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방열판의 일부 영역은 절연 물질로 도포되며, 상기 전극 단자는 상기 절연 물질이 도포된 방열판의 일부 영역에 고정 장착되는 것을 특징으로 하는 LED 조명등.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 LED 조명등을 구성하는 LED 칩들은 본딩 와이어 방식으로 배선 연결되는 것을 특징으로 하는 LED 조명등.
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