KR20150087522A - Ｕｖ-ｌｅｄ 조사장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다수개의 LED 칩을 직접 하나의 PCB 기판에 실장한 상태에서 PCB 기판을 알루미늄 베어 보드에 직접 결합시켜 직접적인 냉각 작용에 의하여 냉각 효과가 향상된 UV-LED 조사장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 UV-LED 조사장치는, 사각 판상의 절연성 세라믹 기판; 상기 세라믹 기판의 전면에 소성되어 형성되는 금속 배선 패턴; 상기 세라믹 기판의 후면 전면에 걸쳐 소성되어 형성되는 금속막; 상기 금속 배선 패턴에 실장되는 다수개의 UV-LED 칩; 및 상기 세라믹 기판의 후면에 상기 금속막과 브레이징되어 결합되는 방열판;을 포함한다.
Description
본 발명은 LED 조사 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수개의 LED 칩을 직접 하나의 PCB 기판에 실장한 상태에서 PCB 기판을 알루미늄 베어 보드에 직접 결합시켜 직접적인 냉각 작용에 의하여 냉각 효과가 향상된 UV-LED 조사장치에 관한 것이다.
일반적으로 LED는 다양한 파장의 빛이 조사가능하고, 저전력 및 오랜 수명시간 등의 장점으로 인하여 조명장치에 많이 활용되고 있다. 특히 산업 분야에 많이 사용되고 있는 자외선 조사 장치에도 최근에는 LED를 광원으로 사용하는 경우가 늘어나고 있다.
그런데 종래의 LED 조사장치는 LED 칩을 실장하고 있는 PCB 기판이 각 칩별로 개별적으로 구비되고, 각 PCB 기판을 알루미늄 베어 보드에 납땜 등의 구조를 이용하여 결합시키는 구조를 가지므로, 알루미늄 베어 보드에 의한 냉각 작용이 납땜 등의 구조물을 경유하여 이루어지는 문제점이 있었다. 이렇게 간접적으로 냉각 작용이 이루어지면, 각 LED 칩에 대한 냉각이 효과적으로 이루어지지 않아서 LED 칩이 사용과정에서 열적인 손상을 입어서 수명이 대폭 단축되거나 점등되지 않는 등의 치명적인 문제점이 발생한다.
따라서 다수개의 LED 칩을 용이하게 실장할 수 있으면서도 각 LED 칩을 효과적으로 냉각할 수 있는 기술의 개발이 절실하게 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 다수개의 LED 칩을 직접 하나의 PCB 기판에 실장한 상태에서 PCB 기판을 알루미늄 베어 보드에 직접 결합시켜 직접적인 냉각 작용에 의하여 냉각 효과가 향상된 UV-LED 조사장치를 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 UV-LED 조사장치는, 사각 판상의 절연성 세라믹 기판; 상기 세라믹 기판의 전면에 소성되어 형성되는 금속 배선 패턴; 상기 세라믹 기판의 후면 전면에 걸쳐 소성되어 형성되는 금속막; 상기 금속 배선 패턴에 실장되는 다수개의 UV-LED 칩; 및 상기 세라믹 기판의 후면에 상기 금속막과 브레이징되어 결합되는 방열판;을 포함한다.
그리고 본 발명에서 상기 세라믹 기판은 알루미나인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 금속막은 텅스텐으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 금속막 표면에는 니켈 도금막이 더 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 UV-LED 조사장치는 다수개의 LED 칩이 하나의 인쇄회로기판에 실장되어 제조가 용이하면서도 인쇄회로기판이 냉각을 위한 알루미늄 베어 보드에 직접 결합되는 구조를 가지므로 각 LED 칩에 대한 직접적인 냉각 작용에 의하여 효과적으로 냉각되는 장점이 있다.
특히 본 발명에서는 LED 칩과 세라믹 기판, 세라믹 기판과 방열판이 모두 금속 접합으로 결합되는 구조를 가지므로 LED 칩의 점등 과정에서 발생되는 열이 효과적으로 방열판에 전달되어 방열되는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 UV-LED 조사장치의 구조를 도시하는 분리 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 기판의 구조를 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 UV-LED 조사장치의 구조를 도시하는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 UV-LED 조사장치의 구조를 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 기판의 구조를 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 UV-LED 조사장치의 구조를 도시하는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 UV-LED 조사장치의 구조를 도시하는 사시도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저 본 실시예에 따른 UV-LED 조사장치(1)는, 세라믹 기판(10), 금속 배선 패턴(20), 금속막(30), UV-LED 칩(40) 및 방열판(50)을 포함하여 구성된다.
먼저 상기 절연성 세라믹 기판(10)은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 방열판(50)에 결합되어 설치되며, 다수개의 상기 UV-LED 칩(40)이 실장되는 구성요소이다. UV-LED 칩(40)으로 공급되는 전기의 누설을 방지하기 위하여 상기 세라믹 기판(10)은 절연성 소재 즉, 알루미나로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한 상기 절연성 세라믹 기판(10)은 전체적으로 사각판 형상을 가지며, 도 3에 도시된 바와 같이, 다수개개의 UV-LED 칩(40)이 일정 간격 이격되어 설치되는 것이 바람직하다.
다음으로 상기 금속 배선 패턴(20)은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 세라믹 기판(10)의 전면에 소성되어 형성되는 구성요소이며, 상기 UV-LED 칩(40)과 연결되어 상기 UV-LED 칩(40)에 점등을 위한 전기를 공급하는 역할을 한다. 이를 위하여 상기 금속 배선 패턴(20)은 전도성이 우수한 금속 소재로 이루어진다.
구체적으로 상기 금속 배선 패턴(20)은 상기 세라믹 기판(10) 상에 소성되어 형성되며, 상기 세라믹 기판(10)과 거의 일체화되어 완벽한 접촉 상태를 이룬다.
다음으로 상기 금속막(30)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 세라믹 기판(10)의 후면 중 가장자리 부분을 제외한 전면에 걸쳐 소성되어 형성되는 구성요소이며, 상기 절연성 세라믹 기판(10)을 금속으로 이루어지는 상기 방열판(50)과 효과적으로 결합시키고, 상기 세라믹 기판(10)의 열을 효과적으로 상기 방열판(50)에 전달하는 역할을 한다. 이를 위하여 본 실시예에서 상기 금속막(30)은 상기 세라믹 기판(10)에 소성되어 상기 세라믹 기판(10)과 일체로 형성되며, 완벽한 접촉을 이룬다.
실제로 상기 금속막(30)과 상기 금속 배선 패턴(20)은 동일한 물질로 동일한 제작 과정에 의하여 형성될 수 있으며, 상기 절연성 세라믹 기판(10)의 절연성능이 유지되는 범위 내에서 상기 절연성 세라믹 기판(10)을 최대한 얇게 형성한 상태에서 상기 절연성 세라믹 기판(10) 내부로 스며들며 소성된다. 따라서 상기 금속막(30)과 상기 금속 배선 배턴(20)의 물리적 거리는 매우 가깝게 되고, 상기 UV-LED 칩(40)에서 발생되는 열은 상기 금속 배선 패턴(20)을 통하여 상기 절연성 세라믹 기판(10) 및 이에 일체로 형성되어 있는 금속막(30)으로 전도되는 것이다.
본 실시예에서 상기 금속막(30)은 전도성이 우수한 금속 소재로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 텅스텐으로 이루어질 수 있다.
한편 상기 금속막(30 표면에는 금속 재질로 이루어지는 상기 방열판(50)과의 효과적인 결합을 위하여 브레이징(brazing) 공법이 적용가능한 부가 금속막(도면에 미도시)이 더 형성될 수 있다. 상기 부가 금속막으로는 니켈(Ni) 도금막이 적용될 수 있다.
다음으로 상기 UV-LED 칩(40)은 공급되는 전기를 이용하여 자외선을 조사하는 구성요소로서, 상기 UV-LED 칩(40)은 도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 세라믹 기판(10)에 다수개가 상기 금속 배선 패턴(20) 상의 정확한 위치에 실장되어 조사 기능을 수행한다. 상기 UV-LED 칩(40)은 상기 금속 배선 패턴(20) 상에 브레이징 공법 등을 이용하여 실장될 수 있다.
본 실시예에서는 상기 UV-LED 칩(40)의 전면이 상기 금속 배선 패턴(20)와 완벽하게 접촉하므로 발생된 열이 상기 금속 배선 패턴(20)으로 효과적으로 전도될 수 있다.
다음으로 상기 방열판(50)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 세라믹 기판(10)의 후면에 상기 금속막(30)과 브레이징되어 결합되는 구성요소로서, 상기 UV-LED 칩(40)에서 발생되는 열을 최종적으로 외부로 방열하는 역할을 한다.
구체적으로 상기 방열판(50)은, 알루미늄 소재와 같은 열전도성이 우수한 금속 소재로 이루어질 수 있으며, 다이캐스팅 방법으로 다양한 형상을 가지도록 대량 생산될 수 있다. 그리고 상기 방열판(50)의 후면에는 도 2에 도시된 바와 같이, 공기와의 접촉 면적을 높이기 위하여 방열핀(54)이 다수개 형성되며, 이를 이용하여 자연 공냉식 냉각 구조로 냉각 작용이 이루어진다.
한편 상기 방열판(50)의 전면 중앙에는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 세라믹 기판(10)이 삽입될 수 있는 삽입홈(52)이 음각되어 형성되는 것이 바람직하며, 상기 세라믹 기판(10)은 상기 삽입홈(52)에 삽입된 상태로 상기 금속막(30)을 이용하여 브레이징 공법으로 상기 방열판(50)과 전면적으로 접촉한 상태에서 결합된다. 따라서 상기 금속막(30)과 금속 결합되어 있는 방열판(50)으로 열이 효과적으로 전도되는 장점이 있다.
또한 본 실시예에 따른 UV-LED 조사장치는 도 4에 도시된 바와 같이, LED 칩은 일렬로 배치하는 구조를 가질 수도 있다.
1 : 본 발명의 일 실시예에 따른 UV-LED 조사장치
10 : 세라믹 기판 20 : 금속 배선 패턴
30 : 금속막 40 : UV-LED 칩
50 : 방열판
10 : 세라믹 기판 20 : 금속 배선 패턴
30 : 금속막 40 : UV-LED 칩
50 : 방열판
Claims (4)
- 사각 판상의 절연성 세라믹 기판;
상기 세라믹 기판의 전면에 소성되어 형성되는 금속 배선 패턴;
상기 세라믹 기판의 후면 전면에 걸쳐 소성되어 형성되는 금속막;
상기 금속 배선 패턴에 실장되는 다수개의 UV-LED 칩;
상기 세라믹 기판의 후면에 상기 금속막과 브레이징되어 결합되는 방열판;을 포함하는 UV-LED 장치. - 제1항에 있어서,
상기 세라믹 기판은 알루미나인 것을 특징으로 하는 UV-LED 장치. - 제1항에 있어서, 상기 금속막은,
텅스텐으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 UV-LED 장치. - 제3항에 있어서,
상기 금속막 표면에는 니켈 도금막이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 UV-LED 장치.
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