KR20120039279A - 멀티칩 ｌｅｄ 소자의 배열 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 멀티칩 LED 소자의 배열 구조에 관한 것으로, 서브 기판과, 상기 서브 기판의 상부에 설치되는 다수의 LED 칩으로 구성되는 멀티칩 LED 소자가 메인 기판에 배열되는 구조에 있어서, 상기 멀티칩 LED 소자는 상기 다수의 LED 칩이 상기 메인 기판의 중심에 대해 대칭을 이루도록 배열되어 발광 면적 전영역에 걸쳐 균일하고 향상된 광밀도를 얻을 수 있는 멀티칩 LED 소자의 배열 구조를 제공한다.

Description

멀티칩 ＬＥＤ 소자의 배열 구조{ARRAY STRUCTURE OF MULTI CHIP LED}

본 발명은 멀티칩 LED 소자가 기판에 배열되는 구조에 관한 것으로, 특히, 배광 특성을 향상시킬 수 있는 멀티칩 LED 소자의 배열 구조에 관한 것이다.

최근, LED(Light Emitting Diode)가 새로운 광원으로 각광받으면서 단순 디스플레이 분야 뿐 아니라 휴대폰, 자동차 후미등, 신호등, 전광판 등 각종 산업 분야로 적용 범위가 확대되어 그 수요가 급증하고 있다.

그러나 종래에는 하나의 LED 소자에 하나의 LED 칩만이 설치되어 있었기 때문에 기존 광원과 비슷한 광량을 얻기 위해서는 LED 칩에 많은 양의 전력을 인가할 수 밖에 없었다. 하지만 이와 같이 LED 칩에 전력을 과도하게 인가할 경우 전체 광량은 증가하지만 발광 효율이 떨어져 그에 해당하는 만큼의 열이 발생하게 됨으로써 LED 칩의 수명을 단축시키고 신뢰성을 저하시키는 문제점이 있었다.

이에 LED 칩으로부터 발생된 열을 제어할 수 있도록 LED 소자에 냉각팬 또는 히트 싱크(Heat sink)를 설치하는 방안이 개발되어 상용화 되었는데, 냉각팬 또는 히트 싱크는 LED 제품의 부피와 무게를 증가시키고, 제조 단가를 상승시킬 뿐 아니라 결정적으로 냉각 효과가 기대에 못미치는 경우가 대부분이어서 실용적이지 못한 문제점이 있었다.

따라서 상술한 문제점을 해결하고자 최근에는 단품 LED 소자에 작은 크기의 LED 칩을 다수 설치하여 발광 효율 및 발열 문제를 개선한 형태의 멀티칩 LED 소자가 개발되기에 이르렀다. 그러나 이러한 멀티칩 LED 소자의 경우에는 배광 특성이 일정하지 못한 단점이 있어 문제가 되고 있다. 이하, 도면을 참고하여 설명한다.

도 1은 종래의 멀티칩 LED 소자의 배열 구조를 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래에는 멀티칩 LED 소자(10)가 LED 칩(11)의 방향을 고려하지 않고 단순히 격자 형태로 배열됨으로써 효과적인 광특성을 얻을 수 없는 문제점이 있었다.

즉, 일반적으로 광원의 상면에는 렌즈가 설치되는데, 이 때 광원의 위치가 렌즈의 중심부에 일정하게 위치하지 않으면 광특성이 변하게 되어 배광 특성이 불균일해지기 때문에 멀티칩 LED 소자(10)의 실제 광원인 LED 칩(11) 또한 도 1에 도시된 바와 같이 비대칭적으로 배열될 경우 배광 특성의 균일성을 얻을 수 없는 것이다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 멀티칩 LED 소자를 사용하면서도 발광 면적의 전영역에 광밀도가 일정하게 분포되어 배광 특성을 향상시킬 수 있는 멀티칩 LED 소자의 배열 구조를 제공하는 데 목적이 있다.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서,

본 발명은, 서브 기판과, 상기 서브 기판의 상부에 설치되는 다수의 LED 칩으로 구성되는 멀티칩 LED 소자가 메인 기판에 배열되는 구조에 있어서, 상기 멀티칩 LED 소자는 상기 다수의 LED 칩이 상기 메인 기판의 중심에 대해 대칭을 이루도록 배열되는 것을 특징으로 하는 멀티칩 LED 소자의 배열 구조를 제공한다.

이 경우, 상기 메인 기판은 원형인 것이 바람직하다.

또한, 상기 멀티칩 LED 소자는 상기 메인 기판의 동심원 상에 배열되며, 상기 메인 기판의 중심부에서 테두리부로 갈수록 방위각이 작아지는 것이 바람직하다.

한편, 상기 다수의 LED 칩은, 상기 메인 기판의 지름 방향을 따라 위치하는 제 1 LED 칩과, 상기 제 1 LED 칩과 함께 삼각형을 이루는 제 2 LED 칩 및 제 3 LED 칩으로 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 실질적으로 빛이 방출되는 각각의 LED 칩을 기준으로 멀티칩 LED 소자를 대칭 배열함으로써 렌즈의 중심부에 광원이 위치하게 되어 균일하고 향상된 배광 특성을 얻을 수 있다.

도 1은 종래의 멀티칩 LED 소자의 배열 구조를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티칩 LED 소자의 배열 구조를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티칩 LED 소자의 배열 구조에서 멀티칩 LED 소자를 확대 도시한 도면,
도 4는 종래 멀티칩 LED 소자의 배열 구조와 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티칩 LED 소자의 배열 구조의 광밀도 분포를 비교 도시한 도면,
도 5는 종래 멀티칩 LED 소자의 배열 구조와 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티칩 LED 소자의 배열 구조를 적용한 조명 장치의 실제 배광 특성을 비교 도시한 사진.

이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티칩 LED 소자의 배열 구조를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티칩 LED 소자의 배열 구조에서 멀티칩 LED 소자를 확대 도시한 도면이다.

먼저, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티칩 LED 소자(100)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 서브 기판(110)과, 상기 서브 기판(110)의 상부에 설치되는 다수의 LED 칩(120)으로 구성된다.

본 발명에서는 상술한 바와 같이 구성되는 상기 멀티칩 LED 소자(100)가 메인 기판(200)에 상기 LED 칩(120) 자체를 기준으로 배열되는 것을 특징으로 한다.

즉, 전술한 바와 같이 상기 멀티칩 LED 소자(100)는 상기 LED 칩(120)을 다수 포함하여 구성되기 때문에 상기 메인 기판(200)에 설치시 상기 멀티칩 LED 소자(100)의 방향성만을 고려하게 되면 실질적인 광원인 상기 LED 칩(120) 배열의 대칭성이 깨지게 되어 빛이 영역에 따라 불균일하게 방출될 수 밖에 없다. 따라서 본 발명에서는 실질적으로 빛이 방출되는 상기 LED 칩(120) 각각의 위치를 일정하게 조절하여 배열함으로써 배광 특성을 향상시킨 것이다.

구체적으로, 상기 멀티칩 LED 소자(100)는 상기 LED 칩(120)이 상기 메인 기판(200)의 중심(O)에 대칭되도록 배열된다.

이 경우, 상기 메인 기판(200)의 형태는 특별히 제한되지 않고 필요에 따라 삼각형, 사각형, 오각형과 같은 다각형, 원형 또는 타원형 등으로 다양하게 구성될 수 있으나, 여기서는 대칭성의 확보가 용이하고, 가장 일반적으로 사용되는 원형을 예로 들어 설명하기로 한다.

보다 구체적으로, 상기 멀티칩 LED 소자(100)는 상기 메인 기판(200)의 중심(O)을 기준으로 서로 일정한 방위각을 가지며, 동심원 상에 배열되는 것이 바람직하다.

왜냐하면, 상기 멀티칩 LED 소자(100)를 가로, 세로 방향으로 일정한 간격을 가지는 격자형으로 배열하는 것도 가능하나, 상기 메인 기판(200)의 중심(O)으로부터 동심원 상에 방사상으로 배열되는 것이 대칭성 면에서 월등하기 때문이다.

이 경우, 상기 메인 기판(200)의 중심(O)에 대한 상기 멀티칩 LED 소자(100)의 방위각은 상기 메인 기판(200)의 중심부에서 테두리부로 갈수록 작아진다.

예컨대, 본 실시예에서는 상기 멀티칩 LED 소자(100)가 3개의 동심원 상에 설치되되, 상기 메인 기판(200)의 내측으로부터 각각 90도, 45도, 25도의 방위각을 갖도록 배열된 형태를 나타내었다. 이처럼 상기 메인 기판(200)의 위치별로 상기 멀티칩 LED 소자(100)의 방위각을 조절하면 최소한의 공간에 최대의 설치 밀도를 구현할 수 있어 바람직하다.

한편, 상기 LED 칩(120)은 상술한 바와 같이 설치되는 상기 멀티칩 LED 소자(100)의 상부에 3개가 마련되어 대략 삼각형의 형태로 배열된다. 구체적으로, 상기 LED 칩(120)은 상기 메인 기판(200)의 지름 방향을 따라 위치하는 제 1 LED 칩(120a)과, 상기 제 1 LED 칩(120a)과 대략 삼각형 구조를 이루는 제 2 LED 칩(120b) 및 제 3 LED 칩(120c)로 구성될 수 있다. 그러나 상기 LED 칩(120)의 개수와 위치가 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 메인 기판(200)의 중심(O)에 대한 대칭성만 유지될 수 있다면 다양하게 변경 가능한 것으로 이해되어야 한다.

상술한 바와 같이 상기 LED 칩(120)의 개수와 위치를 조절하면 광원이 상기 메인 기판(200)의 중심에 대해 상,하,좌,우 및 대각선 방향으로 대칭된 형태가 되어 상기 메인 기판(200)의 상부에 렌즈(도면 미도시)가 결합되었을 때 균일하고, 향상된 배광 특성을 얻을 수 있다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티칩 LED 소자의 배열 구조에 대해 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명자는 상술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 효과를 확인하기 위해 본 실시예에 따라 LED 칩을 기준으로 멀티칩 LED 소자를 배열한 후 광밀도의 분포를 측정하였으며, 그 결과를 도 4 및 도 5에 종래 멀티칩 LED 소자 기준으로 배열된 격자 구조의 경우와 비교하여 도시하였다.

도 4로부터 종래의 배열 구조(a)에서는 광밀도가 구역별로 일정하지 않고 한 쪽으로 편향되어 있으나, 본 발명의 배열 구조(b)에서는 광밀도가 구역별로 일정하고 좌우 대칭을 이루는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 도 5로부터 종래 배열 구조(a)의 경우에는 타원으로 표시된 영역에서 빛이 편향되는 현상이 발생하는 반면, 본 발명에 따른 배열 구조(b)의 경우에는 빛이 전영역에 균일하게 조사되어 배광 특성이 현저하게 향상되었음을 알 수 있었다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 범위는 상술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위, 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 멀티칩 LED 소자 110 : 서브 기판
120, 120a, 120b, 120c : LED 칩
200 : 메인 기판

Claims (4)

1. 서브 기판과, 상기 서브 기판의 상부에 설치되는 다수의 LED 칩으로 구성되는 멀티칩 LED 소자가 메인 기판에 배열되는 구조에 있어서,
   상기 멀티칩 LED 소자는 상기 다수의 LED 칩이 상기 메인 기판의 중심에 대해 대칭을 이루도록 배열되는 것을 특징으로 하는 멀티칩 LED 소자의 배열 구조.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 메인 기판은 원형인 것을 특징으로 하는 멀티칩 LED 소자의 배열 구조.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 멀티칩 LED 소자는 상기 메인 기판의 동심원 상에 배열되며, 상기 메인 기판의 중심부에서 테두리부로 갈수록 방위각이 작아지는 것을 특징으로 하는 멀티칩 LED 소자의 배열 구조.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 다수의 LED 칩은,
   상기 메인 기판의 지름 방향을 따라 위치하는 제 1 LED 칩과, 상기 제 1 LED 칩과 함께 삼각형을 이루는 제 2 LED 칩 및 제 3 LED 칩으로 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티칩 LED 소자의 배열 구조.

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