KR20160112352A - Led 광원모듈의 방열 개선 및 회로 보호용 메탈 기판 구조 - Google Patents

Led 광원모듈의 방열 개선 및 회로 보호용 메탈 기판 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다수개의 COB LED가 실장 되는 메탈 기판 구조 개선 및 적층 결합에 관한 것으로, LED에서 방출되는 열을 효율적인 방출시킬 수 있도록 하는 LED 광원모듈의 방열 개선 및 회로 보호용 메탈 기판 구조에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명는 LED 조명기기에 LED 광원모듈을 장착하는 구조에 있어서 LED 조명기기의 본체 방열판에 장착을 위한 베이스 기판으로서 역할을 하는 다수개의 Slice가 구성된 알루미늄 기판(40)과 상기 알루미늄 기판(40)상에 적층 되어 열 방출 및 접착 역할을 하는 방열 Epoxy 또는 방열 테이프(30), 상기 방열 Epoxy 또는 방열 테이프(30)에 적층 되어 열 방출을 가속화시키는 메탈 기판(20) 및 상기 메탈 기판(20)상에 다수개의 COB LED(10)가 실장 된 것을 특징으로 한다.

Description

LED 광원모듈의 방열 개선 및 회로 보호용 메탈 기판 구조{Metal PCB structure for Radiant heat improvement and circuit protection of LED light source module}
본 발명은 LED 조명기기에서 COB LED가 실장 되는 PCB(Printed Circuit Board)의 기판 구조를 변경하여 LED에서 발생 되는 열을 효율적으로 방출시킬 수 있는 LED 광원모듈의 방열 개선 및 회로 보호용 메탈 기판 구조에 관한 것이다.
일반적으로 LED 조명기기는 일정한 전압을 바탕으로 공급되는 전류를 변화시켜 밝기를 조정하거나, 전류를 감지하여 일정 전류를 흐르도록 하는 전류제어방식을 이용함에 의해, LED의 밝기 조절할 수 있도록 이루어져 있어서 주요한 조명기기로서 널리 이용되고 있다.
COB(Chip-on-Board)는 한 개의 Module에 여러 개의 LED Chip을 패키지 한 것으로 여러 개의 부품을 하나의 기판 위에 일체화함으로써 발광 부가 집약적으로 설계되어 고출력의 조명을 소형으로 제작이 가능한 LED Module 기술이다.
하지만 다량의 고출력 칩을 좁은 면적에 집적화하기 때문에 고온에 의한 열 응집현상이 나타난다. 이를 해소하기 위한 방열 기술은 방열구조물(Heat-sink)을 사용한 공랭식 방식이 주로 사용되고 있다.
이에 COB LED의 유용한 활용을 위해서 방열 구조 및 효율을 증대시키기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.
고출력의 COB LED 기술은 지속적으로 개발되어 발광효율은 높아지고 있지만 현재까지 LED Chip의 발열이 크기 때문에 효과적인 방열 기술이 필요하다.
LED는 반도체 소자를 주재료로 사용하기 때문에 온도가 상승하게 되면 수명 및 광 출력이 감소하는 것 이외에도, 출력광의 파장 증가(Red Shift), 열 응력 발생에 의한 Bond wire 파손, 솔더(Solder)부 파괴 등의 현상이 발생할 수 있다.
따라서 LED의 수명 및 신뢰성과 직결되는 방열 기술의 연구가 절실히 요구되고 있다.
현재 가장 기술개발이 집중되고 있는 분야는 방열 구조물을 사용하는 공랭식 방열 방법이다.
방열구조물의 재질로는 전도성이 좋은 알루미늄과 구리 등의 메탈 재질이 사용되고 있고, 적은 공간에 표면적이 큰 구조로 설계되고 있다. 또한 방열구조물의 두께, 핀, 길이를 길게 구현하면 방열 효과를 개선할 수 있다. 하지만 공랭식 방열기술은 직접 공기와 접촉하여 냉각이 이루어지는 방열 기술이기 때문에 COB LED 접합부분에서 발생하는 고온의 열을 제가 하기에는 한계점이 존재한다.
또 다른 방법으로는 방열을 위한 메탈 PCB 등을 사용하여 1차적으로 열을 전달 시키고, 방열 테이프를 통하여 히트싱크(Heat-sink) 등에 연결시킴으로써 조명기기 안쪽에서 발생한 열을 바깥쪽으로 방출시키는 형태가 주류를 이루고 있지만, 재료의 재질 특성에 따라서 열 전도율이 달라져서 효율적으로 열 방출을 시키는데 많은 문제점들이 있다.
이에 최근에는 열 방출 특성을 획기적인 개선을 시킬 수 있도록, LED 조명기기에 적용 새로운 기판 구조에 대한 개발이 절실히 요구되는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 감안하여 획기적으로 창안된 것으로, COB LED에서 발생한 열을 메탈 기판의 구조를 개선하여 열을 효율적으로 방출시킬 수 있는 LED 광원모듈의 방열 개선 및 회로 보호용 메탈 기판 구조를 제공하는데 소기의 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 LED 조명기기를 구성하는데 있어서, LED 조명기기의 본체 방열판에 장착 및 COB LED에서 열을 신속하게 방열판으로 전달기능을 포함 베이스 기판으로 역할을 하는 다수개의 Slice가 구성되어진 알루미늄 기판이 구성되며,
알루미늄 기판상에 열 방출 및 접착 역할을 하는 방열 Epoxy 및 방열 테이프가 적층 구성되며,
상기 방열 Epoxy 또는 방열 테이프 상에 열 방출을 가속화 및 방열 개선을 위한 다수개의 COB LED가 실장 되어진 메탈 기판이 구성된다.
이상과 같이 본 발명에 따르면 COB LED를 실장 하는 기판 구조에 있어서, 다수개의 Slice가 구성되어진 알루미늄 기판상에 방열 Epoxy 또는 방열 테이프를 적층 하고, 그 방열 Epoxy 또는 방열 테이프 상에 COB LED가 실장되어 있는 알루미늄 기판 또는 구리 기판을 적층 하여 수직적인 열 저항을 작게 함과 더불어 COB LED에서 발생하는 열 방출 특성을 크게 개선 시킬 수 있도록 하여, 외부 충격에 취약한 C0B LED 및 관련 회로 소자를 보호할 수 있게 되어 신뢰성 향상과 더불어, 소자의 열화에 따른 수리 및 교체를 위한 추가 비용의 지출이 줄어들게 되어 비용 절감의 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 LED 광원모듈 메탈기판 구조 결합 실시 예의 사시도
도 2는 본 발명에 따른 도 1의 분해를 나타내는 실시 예의 사시도
도 3은 본 발명에 따른 결합을 나타내는 실시 예의 평면도 및 측면도
도 4는 본 발명에 따른 결합을 나타내는 실시 예의 평면도 및 단면도
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면에 의거 더욱 상세히 설명한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.
본 발명의 첨부된 도면 도 2 에 도시된 바와 같이 다수개의 Slice가 구성된 알루미늄 기판(40)상에 발열 Epoxy 또는 방열 테이프(30)가 적층 되고, 상기 방열 Epoxy 또는 방열 테이프(30)에 다수개의 COB LED(10)가 실장 되어 있는 메달 기판(20)이 구성 되어지고
메탈기판(20)과 결합이 용이하도록 천공(40a)을 구성하고, 알루미늄 기판(40)의 결합 뒷면에 다수개의 Slice(40b)를 구성 되어지고,
여기서, 상기 또 다른 알루미늄 기판(40)은 유사한 열전도율을 갖는 재질로서 구리기판(즉, 동판)으로 대체가 가능하다.
종래 구조에서는 절연 내력을 만족시키기 위해 방열 Epoxy(또는 방열 테이프)(30)의 두께를 키워야 함 에도 불구하고 열 전도성 열화로 두께의 감소에 한계가 있으나, 본 발명에서는 상기 방열 Epoxy(또는 방열 테이프)(30)상에 다른 알루미늄 기판(또는 구리기판)(20)을 적층 형성함에 의해, 절연 내력을 높일 수 있게 되어 방열 Epoxy(또는 방열 테이프)(30)에 대한 두께 조절의 문제를 해결할 수 있다.
알루미늄 기판(20)은 내부 그라운드 및 방열 결로(Path)의 역할을 수행하게 되고, 상기 방열 Epoxy(또는 방열 테이프)(30)와 또는 다른 알루미늄 기판(또는 구리 기판)(40)의 적층 구조가 적용됨에 따라 두께를 고정시 킬 필요 없이 조명기기 PCB 기판에 대한 제조 상황에 따라 가변이 얼마든지 가능하다.
본 발명에 상기 실시 예들에 의하여 결코 한정되지는 것이 아니다.
본 발명에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술은 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이고 이와 같은 수정 및 변형은 모두 본 발명의 기술범주 내에 속한다 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 LED 광원모듈 메탈 구조 결합 실시 예의 사시도
도 2는 본 발명에 따른 도 1의 분해를 나타내는 실시 예의 사시도
도 3은 본 발명에 따른 결합을 나타내는 실시 예의 평면도 및 측면도
도 4는 본 발명에 따른 결합을 나타내는 실시 예의 평면도 및 단면도

Claims (2)

  1. LED 조명기기의 LED 광원모듈 장착하는 구조에 있어서,
    LED 조명기기의 본체 방열판에 장착을 위한 베이스 기판으로서 역할을 하는 다수개의 Slice가 구성 되어진 알루미늄 기판(40)과
    상기 알루미늄 기판(40)상에 적층 되어 열 방출 및 접착 역할을 하는 방열 Epoxy 또는 방열 테이프(30),
    상기 방열 Epoxy 또는 방열 테이프(30)에 적층 되어 열 방출을 가속화시키는 메탈 기판(20) 및 상기 메탈 기판(20)상에 다수개의 COB LED(10)가 실장 구성된 것을 특징으로 하는 LED 광원모듈의 방열 개선 및 회로 보호용 메탈 기판 구조.
  2. 제 1항에 있어서
    다수개의 COB LED(10)가 구성된 메탈 기판(20)과 결합 되어지는 알루미늄 기판(40)의 구조에 있어서
    메탈 기판(20)과 결합이 용이하도록 2개 이상의 천공(40a)을 구성하고, 알루미늄 기판(40)의 결합 뒷면에 다수개의 Slice(40b)를 구성된 것을 특징을 하는 LED 광원모듈의 방열 개선 및 LED 보호용 메탈 기판 구조에 관한 것이다.
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