KR20110089820A - 플렉서블 ｌｅｄ 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플렉서블 LED 모듈에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 플렉서블 기판, 플렉서블 기판에 형성된 적어도 하나의 LED, LED에 전류를 공급하는 전류 공급 라인부, 전류 공급 라인부의 양측에 연결되며, 외부로부터 전류를 인가 받는 전류 공급 패드부 및 방열 수단을 구비한 플렉서블 LED 모듈을 제공할 수 있다. 여기서, 방열 수단은 LED 지지부 또는 방열 패드가 사용된다.

Description

플렉서블 ＬＥＤ 모듈{FLEXIBLE LED MODULE}
본 발명은 플렉서블 LED 모듈에 관한 것이다.
LED는 디스플레이 장치의 백라이트 또는 조명용 광원으로 사용된다. LED는 복수의 LED가 기판에 실장되어 조명으로 사용된다.
LED는 발열 소자로서 백라이트 또는 조명용 광원으로 사용될 경우 발열에 의해 LED의 휘도가 시간에 따라 변하거나, 손상이 되어 히트 싱크 등의 방열 수단이 구비된다.
종래 LED 방열 수단은 금속 히트 싱크를 사용하거나 기판 내부에 금속 패드들을 삽입하여 LED에서 방출되는 열을 외부로 방출시킨다.
두꺼운 두께의 금속 히트 싱크를 사용하거나 금속 패드들을 사용할 경우 플렉서블한 LED모듈을 구현하기 어려운 문제가 있다.
또한, LED가 실장되는 가요성 기판을 사용할 경우, LED와 기판의 접합면에서 크랙이 발생할 수 있다. 특히, 솔더링 공정등을 통해 가요성 기판에 LED를 실장할 경우 기판 휨이 발생하면 솔더링 부분에 크랙이 발생하여 LED에 공급되는 전류가 차단되거나, 이 부분에서 고열이 발생될 수 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 플렉서블 기판을 사용하여 변형이 용이하며, 방열 수단을 사용하여 LED 방열 특성이 우수한 플렉서블 LED모듈을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 플렉서블 기판; 상기 플렉서블 기판에 형성된 적어도 하나의 LED; 상기 LED에 전류를 공급하는 전류 공급 라인부; 상기 전류 공급 라인부의 양측에 연결되며, 외부로부터 전류를 인가 받는 전류 공급 패드부; 및 상기 LED 주변부에 형성되어 상기 LED를 지지하며, 상기 LED에서 발생되는 열을 방출시키는 LED 지지부를 포함하는 플렉서블 LED 모듈을 제공할 수 있다.
상기 LED 지지부는 실리콘계, 에폭시계, 아크릴계 중 어느 하나의 물질로 형성될 수 있다.
상기 전류 공급 라인부 및 상기 전류 공급 패드부 중 어느 하나는 금, 은, 구리 및 니켈 중 어느 하나를 포함하는 전도성 물질이 인쇄될 수 있다.
상기 플렉서블 기판은 폴리뷰틸렌 테레프탈레이트(Polybutylene Terephthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리술폰(polysulfone), 폴리 에테르(polyether), 폴리 에테르 이미드(Polyether lmide) 및 폴리아릴레이트(PAR:polyarylate) 중 어느 하나일 수 있다.
상기 플렉서블 기판의 상기 LED가 형성된 면의 반대면에 부착되어 상기 LED에서 발생되는 열을 외부로 방출하는 금속 방열 시트를 더 포함할 수 있다.
상기 플렉서블 기판은 알루미늄, 구리, 금, 은 및 니켈 중 어느 하나를 포함하는 금속 기판일 수 있다.
상기 플렉서블 LED 모듈은 상기 LED로부터 방출되는 광을 집광하는 프리즘 시트를 더 포함할 수 있다.
상기 플렉서블 LED 모듈은 상기 LED로부터 방출되는 광을 확산시키는 확산 시트를 더 포함할 수 있다.
상기 플렉서블 LED 모듈은 상기 전류 공급 라인부와 상기 LED를 연결하는 연결부를 더 포함할 수 있다.
상기 전류 공급 라인부는 상기 LED를 직렬로 연결시킬 수 있다.
상기 전류 공급 라인부는 상기 전류 공급 패드부의 양측과 수직으로 연결되도록 형성될 수 있다.
상기 전류 공급 라인부는 복수개가 형성되며, 상기 전류 공급 라인부와 평행하게 절취될 수 있다.
상기 전류 공급 패드부는 복수개가 서로 나란하게 형성되며, 상기 복수의 전류 공급 패드부를 따라 절취될 수 있다.
상기 전류 공급 라인부는 상기 복수개의 전류 공급 패드부 중 서로 인접한 전류 공급 패드부 사이에 복수개가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 플렉서블 기판; 상기 플렉서블 기판에 형성된 적어도 하나의 LED; 상기 LED에 전류를 공급하는 전류 공급 라인부; 상기 전류 공급 라인부의 양측에 연결되며, 외부로부터 전류를 인가받는 전류 공급 패드부; 및 상기 LED 상부를 덮도록 상기 플렉서블 기판 상면에 형성되어 상기 LED로부터 방출되는 열을 흡수하는 방열 패드를 포함하는 플렉서블 LED 모듈을 제공할 수 있다.
상기 방열 패드는 투과율이 80% 이상인 실리콘계 물질로 형성될 수 있다.
상기 방열 패드는 상기 LED에서 공급되는 광을 확산시키는 확산제를 더 포함할 수 있다.
상기 방열 패드의 두께는 1 내지 30 mm일 수 있다.
상기 플렉서블 기판은 폴리뷰틸렌 테레프탈레이트(Polybutylene Terephthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리술폰(polysulfone), 폴리 에테르(polyether), 폴리 에테르 이미드(Polyether lmide) 및 폴리아릴레이트(PAR:polyarylate) 중 어느 하나일 수 있다.
상기 플렉서블 기판의 상기 LED가 형성된 면의 반대면에 부착되어 상기 LED에서 발생되는 열을 외부로 방출하는 금속 방열 시트를 더 포함할 수 있다.
상기 플렉서블 기판은 알루미늄, 구리, 금, 은 및 니켈 중 어느 하나를 포함하는 금속 기판일 수 있다.
상기 전류 공급 라인부 및 상기 전류 공급 패드부 중 어느 하나는 금, 은, 구리 및 니켈 중 어느 하나를 포함하는 전도성 물질이 인쇄될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 플렉서블 기판을 사용하여 변형이 용이하며, 방열 수단을 사용하여 LED 방열 특성이 우수하다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 플렉서블 LED 모듈을 절취하여 사용특성에 맞도록 용이하게 가공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 플렉서블 LED 모듈을 도시한 평면도.
도 2는 도 1에 도시된 플렉서블 LED 모듈의 I-I'선을 따라 절단된 단면을 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 플렉서블 LED모듈의 단면을 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 플렉서블 LED 모듈을 도시한 평면도.
도 6은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 플렉서블 LED 모듈을 도시한 평명도.
도 7은 도 6에 도시된 플렉서블 LED 모듈의 II-II'선을 따라 절단된 단면을 도시한 단면도.
도 8은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 플렉서블 LED 모듈의 방열 특성을 도시한 그래프.
도 9는 플렉서블 기판으로 금속 기판이 사용된 플렉서블 LED 모듈을 도시한 단면도.
도 10은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 플렉서블 LED 모듈을 도시한 단면도.
도 11은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 플렉서블 LED 모듈의 방열특성을 도시한 그래프.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 플렉서블 LED 모듈에 관하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 플렉서블 LED 모듈을 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 플렉서블 LED 모듈의 I-I'선을 따라 절단된 단면을 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 플렉서블 LED 모듈은 플렉서블 기판(100), LED(10), 전류 공급 라인부(60), 전류 공급 패드부(50) 및 LED 지지부(20)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 플렉서블 기판(100)은 휘어질 수 있는 기판으로 예를 들면, 폴리뷰틸렌 테레프탈레이트(Polybutylene Terephthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리술폰(polysulfone), 폴리 에테르(polyether), 폴리 에테르 이미드(Polyether lmide) 및 폴리아릴레이트 (PAR:polyarylate) 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 플렉서블 기판(100)은 휘어질 수 있는 기판으로 금속 기판이 사용될 수 있다. 금속 기판으로는 열 전도성이 우수한 알루미늄, 구리, 금, 은 및 니켈 중 어느 하나의 금속 물질을 포함하는 금속 기판일 수 있다.
LED(10)는 발광 소자로서, 전류 공급 라인부(60)와 연결되어 형성된다. LED(10)는 연결부(30)에 의해 전류 공급 라인부(60)와 연결된다. 이때, 연결부(30)는 솔더링, 전도성 접착제 등의 연결수단으로서 전류 공급 라인부(60)와 LED(10)를 전기적으로 연결한다.
LED(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 전류 공급 라인부(60)를 따라 규칙적으로 배열되며, 직렬로 연결될 수 있다. 그러나 LED(10)의 배치는 이에 한정되지 않는다.
전류 공급 패드부(50)는 플렉서블 기판(100)의 양측에 형성될 수 있다. 여기서, 전류 공급 패드부(50)는 도 1에 도시된 바와 같이, 플렉서블 기판(100)의 상단면과 하단면에 각각 형성된다. 전류 공급 패드부(50)는 금, 은, 구리 및 니켈 중 어느 하나를 포함하는 전도성 물질이 스크린 인쇄방법으로 형성될 수 있다. 또한, 전류 공급 패드부(50)는 카본 페이스트 등의 전도성 잉크가 플렉서블 기판(100) 위에 스크린 인쇄방법으로 형성될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 전류 공급 패드부(50)의 형성방법은 스크린 인쇄방법 이외에 전도성 잉크를 형성할 수 있는 다양한 방법으로 형성이 가능하다.
전류 공급 라인부(60)는 플렉서블 기판의 일 면에 일 방향으로 적어도 하나가 형성된다. 전류 공급 라인부(60)는 LED(10)에 전류를 공급한다. 이러한 전류 공급 라인부(60)는 도 1에 도시된 바와 같이, 전류 공급 패드부(50)에 수직으로 복수개가 형성되며, 양측의 전류 공급 패드부(50) 사이에 복수개가 서로 나란하게 형성된다.
전류 공급 라인부(60)는 금, 은, 구리 및 니켈 중 어느 하나를 포함하는 전도성 물질이 스크린 인쇄방법으로 형성될 수 있다. 또한, 전류 공급 라인부(60)는 카본 페이스트 등의 전도성 잉크가 플렉서블 기판(100) 위에 스크린 인쇄방법으로 형성될 수 있다. 여기서, 전류 공급 라인부(60)는 전류 공급 패드부(50)와 동일한 방법으로 동일 공정에서 형성될 수 있다.
전류 공급 라인부(60)는 도 3에 도시된 바와 같은 배열로 형성될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전류 공급 라인부(60)는 제1 전류 공급선(61a), 제2 전류 공급선(61b), 제1 연결 범프(62a) 및 제2 연결 범프(62b)를 포함할 수 있다.
제1 전류 공급선(61a)은 제1 연결 범프(62a)와 연결된다. 제1 전류 공급선(61a)은 복수의 전류 공급선을 포함하며, LED(10) 개수에 상응하는 개수로 형성된다.
제2 전류 공급선(61b)은 제2 연결 범프(62b)와 연결된다. 제2 전류 공급선(61b)은 복수의 전류 공급선을 포함하며, 제1 전류 공급선(61a)과 1대1로 대응되는 개수로 형성된다.
LED(10)의 -단자는 제1 연결 범프(62a)에 연결되고, LED(10)의 +단자는 제2 연결 범프(62b)에 연결된다. 그러나 LED(10)의 -단자는 제2 연결 범프(62b)에 연결되고, +단자는 제1 연결 범프(62a)와 연결될 수 있다.
전류 공급 라인부(60)가 전도성 잉크로 형성될 경우 자체 저항을 포함하므로 전류 공급 라인부(60)에 별도로 저항이 구비되지 않아도 자체 저항으로 LED(10)의 구동이 가능하다. 이때, 어느 하나의 LED에 연결되는 제1 전류 공급선(61a)과 제2 전류 공급선(61b)의 길이의 합은 다른 LED에 연결되는 제1 전류 공급선(61a)과 제2 전류 공급선(61b)의 길이의 합과 동일하게 형성된다. 즉, 전류 공급 라인부(60)의 각의 전류 공급선들의 회선간 전체 저항값이 동일하므로 LED에 공급되는 전류가 균일하여, LED(10)의 휘도를 균일하게 할 수 있다.
LED 지지부(20)는 LED(10) 주변에 LED(10)를 감싸도록 형성되어 LED(10)를 지지한다. 또한, LED 지지부(20)는 LED(10)에서 발생되는 열을 흡수하여 외부로 방출한다. LED 지지부(20)는 실리콘계, 에폭시계, 아크릴계 중 어느 하나의 물질로 형성될 수 있다. 이때, LED 지지부(20)는 열전도율이 0.1w/mk 내지 10w/mk이며, 점착력은 0.2Mpa 내지 20Mpa인 것을 사용한다.
LED 지지부(20)는 열전도율이 0.1w/mk 이하일 경우 LED에서 발생되는 열이 외부로 용이하게 방출되지 않을 수 있다. 따라서, LED 지지부(20)는 열전도율이 0.1w/mk 이상의 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, LED 지지부(20)는 열전도율이 재료가 허용할 수 있는 최대 열 전도율을 가질 수 있으며, 최대 10w/mk를 가질 수 있다. 그러나, 최대 열 전도율은 10w/mk에 한정되지 않으며 재료에 따라 열전도율의 최대값은 달라질 수 있다.
또한, LED 지지부(20)는 점착력이 LED(10)를 플렉서블 기판(100)에 고정되고, 플렉서블 기판(100)에 휨이 발생하여도 접착을 유지하도록 0.2Mpa 내지 20Mpa을 가진다. 이때, LED 지지부(20)의 점착력 값은 상술한 범위에 한정되지 않으며, 휨이 발생하여도 플렉서블 기판(100)에 LED(10)를 고정할 수 있는 점착력을 갖는 범위에서 재료에 따라 변경될 수 있다.
LED 지지부(20)는 플렉서블 기판(100)에 휨이 발생하여도 크랙이 발생하지 않는 신축성을 가지는 물질 예를 들면, 실리콘계, 에폭시계, 아크릴계로 등의 물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 플렉서블 LED 모듈은 LED 모듈을 사용자가 원하는 크기로 절단하여 사용할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 사용자는 절취선(80)을 따라 플렉서블 LED 모듈을 절단하여 LED 모듈을 사용할 수 있다. 이때, 절취선(80)은 전류 공급 라인부(60)에 평행하게 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 절취선(80)은 각 전류 공급 라인부(60)를 회손하지 않는 범위에서 다양한 형태로 형성될 수 있다. 또한, 절취선(80)은 플렉서블 기판(100)에 표시되지 않고 사용자가 임의로 설정하는 가상의 선일 수 있다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 플렉서블 LED 모듈은 플렉서블 표시 장치의 백라이트로 사용될 수 있다. 또한, 가요성이 필요한 조명 장치의 광원으로 사용될 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시되지 않았으나, LED가 형성된 면의 상부에 프리즘 시트, 확산 시트 및 보호 시트 중 어느 하나가 더 형성될 수 있다.
또한, LED가 형성된 면의 반대면에 프리즘 시트, 확산 시트 및 보호 시트 중 어느 하나가 형성될 수 있다. 이러한 경우 플렉서블 기판(100)의 LED(10)가 배치되는 영역에 홀이 형성되어 LED(10)가 형성된 면의 반대면 방향으로 광이 방출되도록 한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 플렉서블 LED 모듈을 도시한 단면도이다. 도 4는 도 2와 대비하여 플렉서블 기판(100)의 하부면에 형성된 금속 방열 시트를 더 포함하는 것을 제외하고 동일한 구성요소를 포함하므로 동일한 구성 요소에 대한 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 플렉서블 LED 모듈은 플렉서블 기판(100), LED(10), 전류 공급 라인부(60), 전류 공급 패드부(50), LED 지지부(20) 및 금속 방열 시트(120)를 포함할 수 있다.
플렉서블 기판(100), LED(10), 전류 공급 라인부(60), 전류 공급 패드부(50), LED 지지부(20)은 도 2에 도시된 구성요소와 동일하므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
구체적으로, 금속 방열 시트(120)는 알루미늄, 구리, 금, 은 및 니켈 중 어느 하나를 포함하는 금속 시트로 형성된다. 본 발명의 제2 실시 예에 따른 플렉서블 LED 모듈의 금속 방열 시트(120)는 알루미늄 시트를 사용한 것을 예를 들어 설명하기로 한다.
금속 방열 시트(120)로 알루미늄 시트를 사용할 경우 시트의 휨이 자유로워 플렉서블 LED 모듈에 적합하다. 또한, 절단이 용이하여 사용자가 임의의 형태로 절취하여 사용할 수 있는 장점이 있다.
금속 방열 시트(120)는 재료의 특성에 따라 두께가 달라질 수 있다. 예를 들면, 알루미늄 시트를 사용할 경우 0.2mm 정도의 두께인 시트를 사용할 수 있다. 이러한 두께는 방열 특성, 휨 특성 및 절취 특성을 고려한 것이다. 그러나, 두께는 이에 한정되지 않으며 휨 특성이 더 중요한 요소일 경우 두께는 더 얇게 형성될 수 있다.
또한, 방열 특성이 더 중요한 요소일 경우에는 알루미늄 시트의 두께를 더 두껍게 형성할 수 있다.
금속 방열 시트(120)는 플렉서블 기판(100)의 LED(10)가 형성된 면의 반대면에 형성될 수 있다. 금속 방열 시트(120)는 플렉서블 기판(100)에 접착제 등의 접착수단을 통해 접착되거나, 인쇄 방법 또는 증착 방법 등을 통해 플렉서블 기판(100)에 금속 물질이 형성됨으로써 구현될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 플렉서블 LED 모듈을 도시한 평면도이다. 도 5는 도 1과 대비하여 전류 공급 라인부(60)와 전류 공급 패드부(50)가 LED를 병렬로 구동하도록 하는 방식으로 형성된 것을 제외하고는 도 1의 구성요소와 동일한 구성요소를 구비한다. 도 5에 도시된 구성요소들 중 도 1과 동일한 구성요소에 대한 중복된 설명은 생략하기로 한다.
구체적으로, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 플렉서블 LED 모듈은 플렉서블 기판(100) 외각측에 형성된 제1 전류 공급 패드부(55)와 플렉서블 기판(100)의 기판 외각측뿐만 아니라 내측에 형성된 제2 전류 공급 패드부(65)를 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 전류 공급 패드부(65)는 절취될 경우 전류 공급 패드로 사용될 수 있도록 절취선(80)과 중첩되게 형성된다. 여기서 절취선은 사용자가 임의로 선택할 수 있으므로 사용자의 요구에 따라 제2 전류 공급 패드부(65)의 위치가 변경될 수 있다.
전류 공급 라인부(66)는 복수개가 서로 인접하는 제2 전류 공급 패드부(65) 사이에 형성되며, 제2 전류 공급 패드부(65)와 연결되도록 형성된다. 이때, 전류 공급 라인부(66)의 상부에는 적어도 하나의 LED(10)가 배치될 수 있다. 전류 공급 라인부(66)는 도 3에 도시된 전류 공급 라인부의 형상과 유사한 형태로 형성될 수 있다. 전류 공급 라인부(66)는 LED(10)의 개수에 따라 형성되며, 전도성 잉크를 이용한 실크 스크린 방식으로 형성될 수 있다.
도 5에 도시된 플렉서블 LED 모듈은 LED(10)의 개수와 배치에 따라 병렬 구동 또는 직병렬 혼합 구동 방식으로 사용될 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 전류 공급 라인부(66)에 LED(10)가 한 개가 사용될 경우에는 병렬 구동 방식이 되지만, 하나의 전류 공급 라인부(66)에 2개 이상의 LED가 배치되어 직병렬 혼합 구동 방식으로 사용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 플렉서블 LED 모듈을 도시한 평면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 본 발명의 제4 실시 예에 따른 플렉서블 LED 모듈의 II-II'선을 따라 절단된 단면을 도시한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 플렉서블 LED 모듈은 플렉서블 기판(100), LED(10), 전류 공급 라인부(60), 전류 공급 패드부(50) 및 방열 패드를 포함할 수 있다.
여기서, 플렉서블 기판(100), LED(10), 전류 공급 라인부(60) 및 전류 공급 패드부(50)는 도 1에 도시된 플렉서블 기판(100), LED(10), 전류 공급 라인부(60) 및 전류 공급 패드부(50)와 동일한 구성요소 이므로 동일한 구성요소에 대한 중복된 설명은 생략하기로 한다.
구체적으로, 방열 패드(200)는 플렉서블 기판(100)의 LED(10)가 형성된 면에 형성된다. 방열 패드(200)는 실리콘계 물질로 형성되며, LED(10)에서 방출되는 광의 투과율을 고려하여 투과율이 80% 이상인 액상 실리콘계 물질로 형성될 수 있다. 특히, 방열 패드(200)는 플렉서블 기판(100) 위에 액상 실리콘계 물질을 직접 성형하여 LED가 형성된 모듈에 일체형으로 형성할 수 있다.
여기서, 방열 패드(200)의 투과율이 80% 이하일 경우에는 투광손실이 크므로 조명용 또는 디스플레이 장치의 광원으로 사용하기 부적합할 수 있다. 따라서, 방열 패드(200)의 투과율은 80% 이상인 재료를 사용한다. 예를 들어, 플렉서블 LED 모듈이 조명용으로 사용될 경우에는 디스플레이 장치의 백라이트로 사용되는 것에 비해 투과율이 낮을 수 있다. 특히, 디스플레이용 백라이트에 사용될 경우에는 고휘도의 백라이트가 요구되므로 방열 패드(200)의 투과율은 95% 이상인 것이 바람직하다.
방열 패드(200)의 두께는 투과율과 모듈의 휨 특성 및 방열 특성을 고려하여 설정된다.
표 1은 방열 패드의 두께에 따라 플렉서블 기판 하단의 온도를 측정한 표이고, 도 8은 표 1을 도시한 그래프이다.
Figure pat00001
표 1 및 도 8을 참조하면, 단지 밀폐된 조건에서 온도를 살펴보면 입력전압이 47.3V, 입력전류가 1.32A, 실내온도가 20.2도일 경우 0분에서 20분까지 측정온도와 표시전압을 측정하고, 이와 동일한 조건으로 10mm두께의 방열 패드와 20mm 두께의 방열 패드를 사용한 것을 비교실험하였다. 특히, 방열 패드를 사용한 것을 30분까지의 온도와 표시 전압을 측정하였다.
도 8에 도시된 바와 같이, 방열 패드(200)를 사용하지 않았을 경우보다 방열 패드(200)를 사용한 경우 시간에 따른 온도 변화량이 더 적은 것을 확인 할 수 있다. 또한, 방열 패드(200)의 두께가 더 두꺼울수록 온도 변화량이 더 적은 것을 확인할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 20분이 경과된 이후 방열 패드의 두께가 20mm인 경우에 10mm 두께의 방열 패드를 사용한 것보다 약 5도 정도 온도가 더 낮은 것을 확인할 수 있다.
방열 패드(200)의 두께가 두꺼울 수록 플렉서블 LED모듈의 방열 특성이 향상되는 것을 확인할 수 있으나, 방열 특성, 투과율, 모듈의 휨 특성, 절취의 용이성, 무게 등을 고려하여 방열 패드(200)의 두께를 결정하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 고 투과율과 높은 모듈 휨 특성 및 절취 용이성을 고려하면 방열 패드(200)의 두께를 얇게 형성한다. 그러나 높은 방열 특성이 요구될 경우에는 방열 패드(200)의 두께가 두꺼운 것이 바람직하다.
도 6 및 도 7에 도시된 플렉서블 LED 모듈은 플렉서블 기판(100)으로 휘어질 수 있는 기판 예를 들면, 폴리뷰틸렌 테레프탈레이트(Polybutylene Terephthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리술폰(polysulfone), 폴리 에테르(polyether), 폴리 에테르 이미드(Polyether lmide) 및 폴리아릴레이트(PAR:polyarylate) 중 어느 하나를 사용한 것을 설명한 도면이다. 그러나 플렉서블 기판(100)은 도 9에 도시된 바와 같이, 열 전도성이 우수한 알루미늄, 구리, 금, 은 및 니켈 중 어느 하나의 금속 물질을 포함하는 금속 기판이 사용될 수 있으며, 금속 기판이 사용될 경우에는 방열 특성이 도 8에 도시된 그래프에 비해 더 향상될 수 있다.
도 10은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 플렉서블 LED 모듈을 도시한 단면도이다. 도 10은 도 6 및 도 7에 도시된 플렉서블 LED 모듈과 대비하여 금속 방열 시트(120)가 더 구비된 것을 제외하고 동일한 구성요소를 포함하므로 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 플렉서블 LED 모듈은 플렉서블 기판(100), LED(10), 전류 공급 라인부(60), 전류 공급 패드부(50), 방열 패드(200) 및 금속 방열 시트(120)를 포함할 수 있다.
여기서, 플렉서블 기판(100), LED(10), 전류 공급 라인부(60), 전류 공급 패드부(50) 및 방열 패드(200)는 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한 플렉서블 LED 모듈의 구성요소와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하고 금속 방열 시트(120)에 대해서만 설명하도록 한다.
구체적으로, 금속 방열 시트(120)는 알루미늄, 구리, 금, 은 및 니켈 중 어느 하나를 포함하는 금속 시트로 형성된다. 본 발명의 제5 실시 예에 따른 플렉서블 LED 모듈의 금속 방열 시트(120)는 알루미늄 시트를 사용한 것을 예를 들어 설명하기로 한다.
금속 방열 시트(120)로 알루미늄 시트를 사용할 경우 시트의 휨이 자유로워 플렉서블 LED 모듈에 적합하다. 또한, 절단이 용이하여 사용자가 임의의 형태로 절취하여 사용할 수 있는 장점이 있다.
금속 방열 시트(120)는 재료의 특성에 따라 두께가 달라질 수 있다. 예를 들면, 알루미늄 시트를 사용할 경우 0.2mm 정도의 두께인 시트를 사용할 수 있다. 이러한 두께는 방열 특성, 휨 특성 및 절취 특성을 고려한 것이다. 그러나, 두께는 이에 한정되지 않으며 휨 특성이 더 중요한 요소일 경우 두께는 더 얇게 형성될 수 있다.
또한, 방열 특성이 더 중요한 요소일 경우에는 알루미늄 시트의 두께를 더 두껍게 형성할 수 있다.
금속 방열 시트(120)는 플렉서블 기판(100)의 LED(10)가 형성된 면의 반대면에 형성될 수 있다. 금속 방열 시트(120)는 플렉서블 기판(100)에 접착제 등의 접착수단을 통해 접착되거나, 인쇄 방법 또는 증착 방법 등을 통해 플렉서블 기판(100)에 금속 물질이 형성됨으로써 구현될 수 있다.
금속 방열 시트(120)는 방열 패드(200)와 함께 형성되어 LED에서 발생되는 열을 외부로 더 빠르게 방출할 수 있다.
표 2 및 도 11에 도시된 바와 같이, 금속 방열 시트(120)를 더 포함할 경우 방열 패드(200)만 구비된 것 보다 방열 특성이 더 우수한 것을 확인할 수 있다.
Figure pat00002
표 2는 플렉서블 기판 하부면에 0.2mm의 금속 방열 시트가 부착된 것과 방열 패드(200)의 두께가 20mm이고, 0.2mm 두께의 알루미늄을 사용한 금속 방열 시트(120)가 부착된 모듈의 방열 특성을 도시한 표이고, 도 11은 도 10에 도시된 플렉서블 LED 모듈의 방열 특성을 도시한 그래프이다.
표 2 및 도 11에 도시된 바와 같이, 금속 방열 시트만 부착된 플렉서블 LED 모듈에 비해 금속 방열 시트와 방열 패드가 같이 구비된 플렉서블 LED 모듈의 방열 특성이 더 우수한 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 제5 실시 예에 따른 플렉서블 LED 모듈은 방열 효과가 우수하며, 별도의 프레임 및 보강부재가 없이 사용할 수 있으며, 제조 공정이 간단하여 다양한 LED 모듈 응용 제품을 용이하게 제조할 수 있다.
상기 도 6, 도7, 도9 및 도 10에 도시된 본 발명의 제4 및 제5 실시 예에 따른 플렉서블 LED 모듈에 포함된 방열 시트는 확산제가 혼합되어 LED(10)에서 공급되는 광을 확산시킬 수 있다. 확산제는 비드 형태, 분말 형태, 벌크 형태 등의 확산제가 사용될 수 있다.
또한, 상기 도 6, 도7, 도9 및 도 10에 도시된 본 발명의 제4 및 제5 실시 예에 따른 플렉서블 LED 모듈은 도 5에 도시된 전류 공급 라인부(66)와 제1 및 제2 전류 공급 패드부(55, 65)의 형태를 가질 수 있다.
상기에서는 본 발명의 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.
10: LED
20: LED 지지부
30: 연결부
50: 전류 공급 패드부
60: 전류 공급 라인부
80: 절취선
100: 플렉서블 기판
120: 금속 방열 시트
200: 방열 패드

Claims (22)

  1. 플렉서블 기판;
    상기 플렉서블 기판에 형성된 적어도 하나의 LED;
    상기 LED에 전류를 공급하는 전류 공급 라인부;
    상기 전류 공급 라인부의 양측에 연결되며, 외부로부터 전류를 인가 받는 전류 공급 패드부; 및
    상기 LED 주변부에 형성되어 상기 LED를 지지하며, 상기 LED에서 발생되는 열을 방출시키는 LED 지지부를 포함하는 플렉서블 LED 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED 지지부는
    실리콘계, 에폭시계, 아크릴계 중 어느 하나의 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 플렉서블 LED 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류 공급 라인부 및 상기 전류 공급 패드부 중 어느 하나는 금, 은, 구리 및 니켈 중 어느 하나를 포함하는 전도성 물질이 인쇄된 것을 특징으로 하는 플렉서블 LED 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판은 폴리뷰틸렌 테레프탈레이트(Polybutylene Terephthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리술폰(polysulfone), 폴리 에테르(polyether), 폴리 에테르 이미드(Polyether lmide) 및 폴리아릴레이트(PAR:polyarylate) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 플렉서블 LED 모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판의 상기 LED가 형성된 면의 반대면에 부착되어 상기 LED에서 발생되는 열을 외부로 방출하는 금속 방열 시트를 더 포함하는 플렉서블 LED 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판은
    알루미늄, 구리, 금, 은 및 니켈 중 어느 하나를 포함하는 금속 기판인 것을 특징으로 하는 플렉서블 LED 모듈.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED로부터 방출되는 광을 집광하는 프리즘 시트를 더 포함하는 플렉서블 LED 모듈.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED로부터 방출되는 광을 확산시키는 확산 시트를 더 포함하는 플렉서블 LED 모듈.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류 공급 라인부와 상기 LED를 연결하는 연결부를 더 포함하는 플렉서블 LED 모듈.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류 공급 라인부는 상기 LED를 직렬로 연결시키는 것을 특징으로 하는 플렉서블 LED 모듈.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전류 공급 라인부는 상기 전류 공급 패드부의 양측과 수직으로 연결되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 LED 모듈.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 전류 공급 라인부는 복수개가 형성되며, 상기 전류 공급 라인부와 평행하게 절취되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 LED 모듈.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류 공급 패드부는 복수개가 서로 나란하게 형성되며, 상기 복수의 전류 공급 패드부를 따라 절취되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 LED 모듈.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 전류 공급 라인부는 상기 복수개의 전류 공급 패드부 중 서로 인접한 전류 공급 패드부 사이에 복수개가 형성된 것을 특징으로 하는 플렉서블 LED 모듈.
  15. 플렉서블 기판;
    상기 플렉서블 기판에 형성된 적어도 하나의 LED;
    상기 LED에 전류를 공급하는 전류 공급 라인부;
    상기 전류 공급 라인부의 양측에 연결되며, 외부로부터 전류를 인가받는 전류 공급 패드부; 및
    상기 LED 상부를 덮도록 상기 플렉서블 기판 상면에 형성되어 상기 LED로부터 방출되는 열을 흡수하는 방열 패드를 포함하는 플렉서블 LED 모듈.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 방열 패드는 투과율이 80% 이상인 실리콘계 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 플렉서블 LED 모듈.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 방열 패드는 상기 LED에서 공급되는 광을 확산시키는 확산제를 더 포함하는 플렉서블 LED 모듈.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 방열 패드의 두께는 1 내지 30 mm인 것을 특징으로 하는 플렉서블 LED 모듈.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판은 폴리뷰틸렌 테레프탈레이트(Polybutylene Terephthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리술폰(polysulfone), 폴리 에테르(polyether), 폴리 에테르 이미드(Polyether lmide) 및 폴리아릴레이트(PAR:polyarylate) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 플렉서블 LED 모듈.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판의 상기 LED가 형성된 면의 반대면에 부착되어 상기 LED에서 발생되는 열을 외부로 방출하는 금속 방열 시트를 더 포함하는 플렉서블 LED 모듈.
  21. 제 15 항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판은
    알루미늄, 구리, 금, 은 및 니켈 중 어느 하나를 포함하는 금속 기판인 것을 특징으로 하는 플렉서블 LED 모듈.
  22. 제 15 항에 있어서,
    상기 전류 공급 라인부 및 상기 전류 공급 패드부 중 어느 하나는 금, 은, 구리 및 니켈 중 어느 하나를 포함하는 전도성 물질이 인쇄된 것을 특징으로 하는 플렉서블 LED 모듈.
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