WO2011155783A1 - 히트파이프 모듈을 이용한 엘이디 조명장치의 방열구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LED조명장치의 방열구조를 개시한다. 본 발명의 방열구조는, 회로패턴과 적어도 하나의 관통부를 구비하는 기판; 상기 기판의 일면에 탑재되는 것으로서, 상기 관통부에 그 상부를 횡단하도록 설치된 적어도 하나의 LED광원모듈; 오목홈 또는 관통홀 형태의 결합부를 구비하고 적어도 일부분이 상기 기판의 상기 관통부에 삽입되어 상기 LED광원모듈에 접촉하며, 적어도 상기 각 LED광원모듈과 접촉하는 부분에는 전기적 절연을 위하여 아노다이징(anodiziong)을 통해 형성된 알루미나(Al₂O₃)층을 구비하는 알루미늄(Al) 재질의 히트블록; 일부분이 상기 히트블록의 상기 결합부에 삽입되는 히트파이프; 상기 히트파이프에 결합되는 방열핀을 포함한다. 본 발명에 따르면, LED광원모듈에서 발생한 열이 직접 히트블록으로 전달되기 때문에 LED조명장치의 방열효율을 크게 개선할 수 있다. 또한 방열을 위해 고가의 금속 기판을 사용할 필요가 없으므로 종래에 비해 LED조명장치의 생산단가를 크게 낮출 수 있다. 또한 금속재질이 아닌 일반적인 PCB기판에 LED광원모듈을 탑재할 수 있으므로, 동일 기판에 LED광원모듈과 구동에 필요한 회로부품을 함께 탑재할 수 있어서 제작공정이 단순해지는 이점이 있다.

Description

히트파이프 모듈을 이용한 엘이디 조명장치의 방열구조

본 발명은 LED조명장치의 방열에 사용되는 히트파이프 모듈과 이를 이용한 방열구조에 관한 것으로서, 구체적으로는 LED광원모듈에서 발생한 열을 기판을 경유하지 않고 히트블록으로 직접 전달할 수 있는 방열구조에 관한 것이다.

LED는 PN접합 구조를 가지는 반도체의 내부에 주입된 소수캐리어의 재결합에 의하여 전기에너지를 빛에너지로 변환시키는 소자로서, 기존의 형광등이나 백열전구에 비해 전력소비가 적고 에너지효율이 높을 뿐만 아니라 수명이 매우 긴 장점을 가진다.

때문에 최근 실내,외 조명장치나 자동차 조명장치를 중심으로 그 사용범위가 급격히 확대되고 있다. 그러나 대부분의 전자부품과 마찬가지로 LED도 적절한 구동온도를 유지시켜 주어야만 본래의 에너지효율과 수명을 기대할 수 있다. 따라서 LED 조명장치에는 일반적으로 방열판(heat sink), 히트파이프 등의 방열수단이 장착된다.

도 1은 일반적인 LED조명장치의 구조를 나타낸 것으로서, 일면에 전극패턴이 형성된 기판(10), 기판(10)의 상기 일면에 탑재된 LED광원모듈(20), 기판(10)의 타면에 탑재된 방열블록(30)을 포함한다.

LED광원모듈(10)이 실장되는 기판(10)은 금속재질(예, 알루미늄)의 모재에 절연층이 형성되고, 상기 절연층의 상부에 배선용 동박이 형성된 것이 사용된다.

LED광원모듈(20)은 자세히 도시되지는 않았지만, 패키지용 기판에 LED칩을 탑재하고 LED칩과 전극단자를 전기적으로 연결한 후 렌즈커버를 장착한 구조를 가진다. LED칩의 상부에 형광물질(예, YAG)이 도포되는 경우도 있다.

그런데 대부분의 LED조명장치가 전술한 방열구조를 갖추고 있지만, 아직까지도 LED조명장치의 에너지효율이나 실제수명은 기대치에 훨씬 못 미치는 실정이다. 이것은 전술한 방열구조만으로는 LED조명장치의 방열효율을 높이는데 한계가 있기 때문이다.

종래 구조에서는 LED광원모듈(20), 기판(10), 방열판(30)의 순서로 열전달이 이루어진다. 즉, LED광원모듈(20)에서 발생한 열이 직접 방열판(30)으로 전달되는 것이 아니라 반드시 중간에 개재된 금속재 기판(10)을 경유하여 전달된다.

그런데 이처럼 다수의 부재가 결합되면, 결합부분의 미세한 간극으로 인해 방열효율이 저하될 것은 자명하고, 간극을 메우기 위하여 열전도그리스(thermal grease)를 도포하더라도 일정 정도의 방열효율 저하는 불가피하다.

또한 금속재 기판(10)의 표면에 형성된 절연층은 알루미늄 등의 금속재에 비해 열전도율이 크게 낮기 때문에 이로 인해서도 방열효율이 저하된다.

한편 LED조명장치에는 구동에 필요한 각종 회로부품(예, 저항, 커패시터 등)들도 설치되어야 하는데, LED광원모듈(20)이 실장되는 금속재 기판(10)에는 장착홀 등을 가공하는 것이 어렵기 때문에 이들 회로부품을 함께 실장하기가 매우 어렵다. 따라서 종래의 LED조명장치에는 LED광원모듈(20)이 실장되는 금속재 기판(10)과는 별개로 회로부품들을 실장하는 통상의 PCB기판도 사용해야 하는 불편이 있다.

본 출원인은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 등록특허 제922433호에서 기판에 관통부를 형성하고, 히트파이프의 일부분을 상기 관통부에 삽입하여 LED광원모듈에 직접 접촉시킨 형태의 방열구조를 제안한 바 있다. 그런데 상기 등록특허의 방열구조는 LED광원모듈에서 발생한 열이 기판을 경유하지 않고 직접 히트파이프로 전달되기 때문에 최고의 방열효과를 얻을 수 있음은 분명하지만, 기판에 탑재되는 LED광원모듈의 개수가 많아지면 히트파이프 조립공수가 늘어나서 생산성 측면에서 한계를 가지는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, LED조명장치의 방열효율을 획기적으로 향상시킴으로써 LED조명장치의 에너지효율을 개선하고, 수명을 크게 연장시킬 수 있는 방열구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 LED광원모듈에서 발생한 열을 기판을 경유하지 않고 직접 방열수단으로 전달함으로써 금속재질의 기판을 대신하여 통상의 PCB기판을 사용할 수 있는 LED조명장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 하나의 PCB기판에 LED광원모듈과 구동에 필요한 회로부품을 함께 실장할 수 있는 LED조명장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 다수의 LED광원모듈이 사용되는 경우에도 높은 생산성을 가질 수 있는 방열구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여, 회로패턴과 적어도 하나의 관통부를 구비하는 기판; 상기 기판의 일면에 탑재되는 것으로서, 상기 관통부에 그 상부를 횡단하도록 설치된 적어도 하나의 LED광원모듈; 오목홈 또는 관통홀 형태의 결합부를 구비하고 적어도 일부분이 상기 기판의 상기 관통부에 삽입되어 상기 LED광원모듈에 접촉하며, 적어도 상기 각 LED광원모듈과 접촉하는 부분에는 전기적 절연을 위하여 아노다이징(anodiziong)을 통해 형성된 알루미나(Al₂O₃)층을 구비하는 알루미늄(Al) 재질의 히트블록; 일부분이 상기 히트블록의 상기 결합부에 삽입되는 히트파이프; 상기 히트파이프에 결합되는 방열핀을 포함하는 LED조명장치의 방열구조를 제공한다.

본 발명의 방열구조에서, 상기 히트블록은 상기 기판의 상기 관통부에 대응하는 돌출부를 구비하며, 상기 돌출부가 상기 관통부에 삽입되어 상기 LED광원모듈에 접촉하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 기판은 절연성 모재의 표면에 회로패턴이 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따르면, LED광원모듈에서 발생한 열이 직접 방열수단으로 전달되기 때문에 LED조명장치의 방열효율을 크게 개선할 수 있다. 이를 통해 LED조명장치의 에너지효율을 향상시킬 수 있음은 물론이고 사용 수명을 크게 연장시킬 수 있다.

또한 방열을 위해 고가의 금속 기판을 사용할 필요가 없으므로 종래에 비해 LED조명장치의 생산단가를 크게 낮출 수 있다.

또한 금속재질이 아닌 일반적인 PCB기판에 LED광원모듈을 탑재할 수 있으므로, 동일 기판에 LED광원모듈과 구동에 필요한 회로부품을 함께 탑재할 수 있어서 제작공정이 단순해지는 이점이 있다.

도 1은 종래 LED조명장치의 방열구조

도 2 내지 도 4는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 LED조명장치의 사시도, 단면도 및 분해단면도

도 5 내지 도 7은 각각 하나의 기판에 다수의 LED광원모듈이 일렬로 장착된 LED조명장치의 사시도, 단면도 및 분해사시도

도 8은 하나의 기판에 다수열의 LED광원모듈이 면광원의 형태로 장착된 LED조명장치의 사시도

도 9 및 도 10은 히트파이프의 중간부분에 히트블록이 결합된 LED조명장치의 사시도 및 단면도

도 11은 기판에 슬릿 형태의 관통부가 형성된 경우를 나타낸 도면

도 12는 슬러그를 구비하는 LED광원모듈의 단면도

도 13은 슬러그를 구비하는 다수의 LED광원모듈을 히트블록에 직접 접촉시킨 상태를 나타낸 단면도

도 14는 다수의 LED광원모듈과 히트블록이 전기적으로 단락된 상태를 나타낸 회로도

도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따라 슬러그가 장착된 다수의 LED광원모듈을 절연층이 형성된 히트블록에 접촉시킨 상태를 나타낸 단면도

도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따라 슬러그가 장착된 하나의 LED광원모듈을 절연층이 형성된 히트블록에 접촉시킨 상태를 나타낸 단면도

[부호의 설명]

100: 기판 110: 관통부

200: LED광원모듈 210: 전극단자

220: 슬러그 230: LED칩

240: 본딩 와이어 250: 밀봉부

260: 렌즈 300: 히트파이프모듈

310: 히트파이프 320: 히트블록

322: 돌출부 324: 결합부

326: 절연층 400: 방열핀

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED조명장치를 나타낸 사시도이고, 도 3 및 도 4는 상기 LED조명장치에 대한 단면도 및 분해단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 LED조명장치는 LED광원모듈에서 발생한 열이 기판을 경유하지 않고 히트파이프모듈(300)로 직접 전달되는 점에 특징이 있다.

구체적으로 살펴보면, 본 발명의 실시예에 따른 LED조명장치는 일면에 회로패턴(미도시)을 구비하는 한편 일면과 타면을 관통하는 관통부(110)를 가지는 기판(100), 저면이 관통부(110)의 상부에 위치하도록 기판(100)의 상기 일면에 장착되는 LED광원모듈(200), 상기 기판(100)의 하부에 위치하되 적어도 일부분이 상기 관통부(100)로 삽입되어 LED광원모듈(200)의 저면에 접촉하는 히트파이프모듈(300), 히트파이프모듈(300)의 일측에 결합되는 방열핀(400)을 포함한다.

기판(100)은 종래와 같이 금속재질(예, 알루미늄)의 모재에 절연층과 배선용 동박(회로패턴)을 형성한 것일 수도 있으나, 본 발명의 실시예에서는 LED광원모듈(200)에서 발생한 열이 기판(100)을 경유하지 않고 히트파이프모듈(300)로 직접 전달되므로 금속기판을 대신하여 일반적인 PCB기판을 사용할 수 있다.

일반적인 PCB기판은 에폭시수지, 페놀수지, 테프론수지, 실리콘수지, 폴리에스테르수지, 폴리이미드 수지 등의 절연재질을 모재로 하여 제조되므로 금속재 기판에 비해 상대적으로 저렴하고 가공이 용이하다.

따라서 본 발명에 따르면 금속기판이 아닌 일반적인 PCB기판을 사용할 수 있어서 LED조명장치의 생산단가를 크게 낮출 수 있는 이점이 있다. 또한 일반적인 PCB기판을 사용하면 동일 기판에 LED조명장치의 구동에 필요한 각종 회로부품과 LED광원모듈(200)을 함께 실장할 수 있기 때문에 금속기판을 사용하는 경우에 비해 제품설계나 생산이 매우 편리해지는 장점이 있다.

기판(100)에 형성된 관통부(110)는 하나의 LED광원모듈(200)에 대응하는 크기로 형성된다. 다만, 후술하는 바와 같이 기판(100)에 탑재되는 LED광원모듈(200)의 개수가 많아지면, LED광원모듈(200)의 개수만큼 관통부(110)를 형성할 수도 있고, 긴 슬릿 형태로 관통부(110)를 형성할 수도 있다.

LED광원모듈(200)은 종래와 같이 패키지용 기판의 일면에 LED칩을 탑재하고 LED칩과 전극단자(210)를 전기적으로 연결한 후 렌즈커버를 장착한 구조를 가진다. 도시하지는 않았지만 LED광원모듈(200)의 기판의 타면에는 구리(Cu) 등의 금속재질로 이루어진 방열패드가 부착될 수도 있다. LED광원모듈(200)의 전극단자(210)는 (+)단자와 (-)단자를 포함하며, (+)(-)단자는 관통부(110)의 서로 반대쪽에서 기판(100)의 회로패턴에 각각 결합되는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

히트파이프모듈(300)은 히트파이프(310)와 상기 히트파이프(310)에 결합된 히트블록(320)을 포함한다.

히트파이프(310)는 밀폐된 금속관 내부에서 이루어지는 열전달유체의 상변화를 이용하여 열을 전달하는 장치로서, 단일 상(相)의 열전달유체를 이용하는 통상의 열전달수단에 비해 월등한 열전도율을 가진다. 히트파이프(310)에는 열전달계수가 높은 구리(Cu) 재질이 주로 사용된다.

히트블록(320)은 기판(100)의 관통부(110)로 삽입되어 LED광원모듈(200)에 접촉하는 돌출부(322)와, 히트파이프(310)가 삽입되는 오목홈 또는 관통홀 형태의 결합부(324)를 구비하는 것이 바람직하다.

돌출부(322)는 기판(100)의 관통부(110)에 대응하는 형상을 가져야 하고, 관통부(110)의 내부로 삽입될 수 있는 직경을 가져야 함은 물론이다. 다만, 기판(100)에 형성된 관통부(110)의 직경이 충분히 큰 경우에는 돌출부(322)가 생략되고, 히트블록(320)의 일 측면이 직접 LED광원모듈(200)에 직접 접촉할 수도 있을 것이다.

히트파이프(310)를 LED광원모듈(200)에 직접 접촉시키는 경우에 비해 열전도율이 낮아지는 정도를 최소화하기 위해서는 히트블록(320)이 히트파이프(310)과 같은 구리 재질인 것이 바람직하지만, 후술하는 바와 같이 히트블록(320)을 LED광원모듈(200)과 절연시킬 필요가 있는 경우에는 절연층 형성이 용이한 알루미늄(Al) 재질인 것이 바람직하다.

히트파이프(310)는 그 일부가 히트블록(320)의 결합부(324)에 삽입된 상태로 결합된다. 이때 히트파이프(310)를 결합부(324)의 내부로 단순 압입할 수도 있고, 열전도그리스(thermal grease)를 개재한 상태에서 히트파이프(310)를 결합부(324)에 압입할 수도 있다. 만일 히트파이프(310)와 히트블록(320)이 동일한 구리 재질이면 열전도율을 높이기 위해서 히트블록(320)과 히트파이프(310)의 경계면을 브레이징(brazing) 처리하거나 융착하여 일체화시키는 것이 바람직하다.

또한 후술하는 바와 같이 LED광원모듈(200)과의 절연을 위하여 절연층이 형성된 알루미늄 히트블록(320)을 사용하는 경우에는 히트파이프(310)와 히트블록(320)을 최대한 밀착시키기 위하여 열박음 방식으로 결합하는 것이 바람직하다. 즉, 히트블록(320)을 오븐 등에서 소정 온도로 가열하여 결합부(324)의 직경을 늘린 다음 히트파이프(310)를 삽입하고 냉각시킴으로써 히트파이프(310)와 히트블록(320)을 긴밀하게 밀착시킬 수 있다.

히트블록(320)의 돌출부(322)와 LED광원모듈(200)의 사이에도 간극이 발생할 수 있으므로 LED조명장치를 제작할 때에는 상기 돌출부(322)와 LED광원모듈(200)의 사이에 열전도그리스를 도포할 수 있다.

히트파이프(310)에서 히트블록(320)이 장착된 쪽의 반대쪽에는 방열수단, 즉, 다수의 방열핀(400)이 장착된다. 방열핀(400)은 알루미늄 등의 금속재질이며, 히트파이프(310)가 결합되는 삽입홀(410)을 구비한다.

따라서 LED광원모듈(200)에서 발생한 열은 히트파이프모듈(300)로 전달된 후 방열핀(400)을 통해 외부로 방출된다. 구체적으로 살펴보면, 히트파이프모듈(300)의 히트블록(320)은 LED광원모듈(200)의 열을 신속하게 흡수하여 저장하는 일종의 버퍼(buffer)역할을 하고, 히트파이프(310)는 내부의 열전달유체의 작용에 의해 히트블록(320)으로부터 흡수한 열을 반대쪽의 방열핀(400)으로 전달하는 역할을 한다.

방열핀(400)의 개수나 형상은 도시된 것에 한정되지 않으며 방열효율이나 조명장치의 구조에 따라 달라질 수 있다. 방열핀(400)과 히트파이프(310)의 경계부분에는 열전도 그리스를 도포하거나 열전도 패드를 설치하여 미세 공극으로 인한 열전도율 하락을 방지하는 것이 바람직하다.

이상에서는 기판(100)에 한 개의 LED광원모듈(200)이 장착된 LED조명장치를 예를 들어 본 발명을 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니므로 다양한 형태로 변형될 수 있다. 이하에서는 도면을 참조하면서 이에 대해 설명한다.

도 5 내지 도 7은 이러한 변형예에 따른 LED조명장치의 사시도, 단면도 및 분해사시도를 각각 나타낸 것으로서, 하나의 기판(100)에 다수의 LED광원모듈(200)이 일렬로 장착된 경우를 나타낸 것이다.

기판(100)에는 각 LED광원모듈(200)에 대응하는 다수의 관통부(110)가 형성되며, 히트블록(320)은 기판(100)과 대략 동일한 평면크기를 가지며 그 표면에 각 관통부(110)에 대응하는 다수의 돌출부(322)를 구비한다.

즉, 하나의 히트파이프 모듈(300)은 다수의 돌출부(322)를 구비하는 히트블록(320)과 히트블록(320)에 그 일단이 결합된 히트파이프(310)를 포함한다. 따라서 하나의 히트파이프 모듈(300)을 다수 LED광원모듈(10)의 방열용으로 사용할 수 있게 되며, 이를 통해 LED조명장치의 제작공정이 보다 단순해져 생산성이 향상되는 장점이 있다.

한편, 기판(100)에 탑재되는 LED광원모듈(100)의 개수가 보다 많아져서 면광원의 형태가 되는 경우에는 도 8에 도시된 바와 같이, 하나의 히트블록(320)에 다수의 히트파이프(310)를 결합하여 사용할 수도 있다.

또한 히트블록(320)이 반드시 히트파이프(310)의 단부에만 결합되어야 하는 것은 아니며, 도 9의 사시도 및 도 10의 단면도에 도시된 바와 같이 히트파이프(310)의 중간부분을 히트블록(320)에 결합하고 양단부에 방열핀(400)을 결합시킬 수도 있다.

한편 이상에서는 히트블록(320)의 표면에 다수개의 돌출부(322)를 형성하였다. 이것은 기판(100)의 관통부(110)가 그 상부에 탑재되는 LED광원모듈(200)의 개수만큼 형성되어 있기 때문이다.

그런데 도 11에 도시된 바와 같이 기판(100)의 관통부(110)가 슬릿 형태로 길게 형성되고 하나의 관통부(110)의 상부에 다수의 LED광원모듈(200)이 설치될 수 있다. 이러한 경우에는 도시된 바와 같이 히트블록(320)의 돌출부(322)도 상기 관통부(110)의 형상에 맞게 하나의 블록으로 제작할 수도 있다. 전술한 바와 같이 각 LED광원모듈(200)에 대응하는 다수의 돌출부(332)를 형성하여도 무방함은 물론이다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예를 설명한다.

기판(100)에 다수 개의 LED광원모듈(200)을 장착할 때는 통상 각 LED광원모듈(200)을 직렬로 연결한다. 병렬 연결도 가능하지만 병렬로 연결하려면 각 LED광원모듈(200)마다 별도의 구동회로를 연결하여야 하므로 공간효율이 나빠지고 제작 비용이 높아지기 때문이다.

그런데 LED광원모듈(200)의 구조에 따라서는 전술한 실시예와 같이 히트블록(320)을 LED광원모듈(200)의 저면에 직접 접촉시키는 것이 불가능한 경우가 발생한다.

즉, LED광원모듈(200) 중에는 도 12에 도시된 바와 같이, 방열을 위한 슬러그(slug)(220), 상기 슬러그(220)상에 탑재된 LED칩(230), LED칩(230)의 상부에 장착되는 렌즈(260), 패키징을 위한 밀봉부(250)를 포함하는 구조를 가지는 것이 있다. 이때 LED칩(230)의 (+)전극은 본딩와이어(240)에 의해 슬러그(220)와 전기적으로 연결되고, 밀봉부(250)의 외부로 돌출되는 제1전극단자(210a)는 그 일단이 슬러그(220)에 연결된다. 또한 LED칩(230)의 (-)전극은 일단이 밀봉부(250)의 외부로 돌출된 제2전극단자(210a)의 타단과 전기적으로 연결된다. 제1전극단자(210a) 또는 제2전극단자(210b)가 슬러그(220)와 일체로 형성된 경우도 있다.

이러한 구조에서는 히트블록(320)의 돌출부(322)가 기판(100)의 관통부에 삽입되어 슬러그(220)에 직접 닿게 되면 히트블록(320)과 슬러그(220)가 서로 통전된다. 따라서 도 13에 도시된 바와 같이 제1 LED광원모듈(200a)은 양 전극단자(210a, 210b)가 히트블록(320)과 회로패턴(120)을 통해 통전되어 전위차가 없어지므로 점등되지 않게 된다.

구체적으로는 도 14의 회로도에서 알 수 있는 바와 같이, 다수의 LED광원모듈(200a, 200b,… 200n)을 서로 직렬로 연결하더라도, 히트블록(320)과 슬러그(220)에 의해 마지막 LED광원모듈(200n)을 제외한 모든 LED광원모듈(200a, 200b,… 200n_-1)은 양 전극단자(210a, 210b)간에 전위차가 없어지므로 마지막 LED광원모듈(200n)만이 점등되는 현상이 나타나게 된다. 슬러그(220)와 제1전극단자(210a) 또는 제2전극단자(210b)가 일체로 형성된 경우도 마찬가지임은 물론이다.

한편 개별 LED광원모듈의 정격전압과 정격전류를 각각 V 및 A 라고 하면, A/D컨버터(500)와 LED광원모듈(520)에서는 직렬로 연결된 각 LED광원모듈(200a, 200b,… 200n)의 전압분배를 고려하여 nV 및 A의 전력을 공급한다. 그런데 전술한 단락현상이 발생하면 마지막 LED광원모듈(200n)에는 정격전압(V)을 훨씬 초과하는 nV 가 걸리기 때문에 마지막 LED광원모듈(200n)은 그 수명이 극단적으로 짧아지거나 손상될 수밖에 없다.

따라서 슬러그(220)가 장착된 LED광원모듈(200)을 다수 사용하는 경우에는 도 15에 도시된 바와 같이 히트블록(320)의 표면에 절연층(326)을 형성해야 한다. 상기 절연층(326)은 절연력이 우수해야 함은 물론이고 LED광원모듈(200)의 슬러그(220)의 저면에 접촉해서 LED광원모듈(200)에서 발생한 열을 방출해야 하므로 열전달율도 뛰어나야 한다.

이러한 이유로 본 발명의 실시예에서는 알루미늄 재질의 히트블록(320)을 사용하고, 이를 양극산화(Anodizing)시킴으로써 그 표면에 형성되는 알루미나(Al₂O₃)층을 절연층(326)으로 사용한다. 알루미나는 열전도성이 뛰어나고 약 50~100㎛의 두께로도 우수한 절연력을 발휘하는 특성을 가지기 때문이다. 특히 경질 아노다이징에 적합한 6061 Al합금을 이용하면 압출 및 다이캐스팅 공법으로 생산이 용이하므로 LED방열용으로 사용하기 적합하다.

도 16은 슬러그를 구비한 LED광원모듈(200)을 한 개만 사용하는 경우를 나타낸 것으로서, 알루미늄 히트블록(320)의 표면에 아노다이징을 통한 알루미나 절연층(326)이 형성된 것을 나타내고 있다.

한편 이상에서는 하나의 기판(100)에 관통부(110)를 직접 형성하였으나, 설계상의 필요에 따라서는 서로 다른 제1기판과 제2기판을 서로 이격하여 설치하고, 제1기판과 제2기판 사이의 간극을 관통부와 같은 역할을 하는 공간으로 활용할 수도 있다. 즉, 제1기판과 제2기판이 동일 평면상에 위치하도록 서로 이격하여 나란히 배치한 상태에서 제1기판과 제2기판 사이의 간극에 그 상부를 횡단하도록 LED광원모듈(200)을 설치하고, 제1기판과 제2기판 사이의 간극에 히트블록(320)의 돌출부(322)를 삽입하여 LED광원모듈(200)에 접촉시킬 수도 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고 다양한 형태로 변형 또는 수정될 수 있다. 그리고 이와 같이 변형 또는 수정된 실시예도 후술하는 특허청구범위에 포함된 본 발명의 기술적 사상을 포함한다면 본 발명의 권리범위에 포함됨은 당연하다.

Claims (3)

1. 절연성 모재의 표면에 회로패턴이 형성된 것으로서, 적어도 하나의 관통부를 구비하는 기판;

   상기 기판의 일면에 탑재되는 것으로서, 상기 관통부에 그 상부를 횡단하도록 설치되고, 방열을 위한 슬러그(slug)와, 상기 슬러그 상에 탑재되고 제1 전극과 제2전극을 구비하는 LED칩과, 상기 슬러그와 전기적으로 연결된 제1 전극단자와, 상기 LED의 제2전극과 전기적으로 연결된 제2전극단자를 구비하며, 상기 슬러그는 상기 LED칩의 상기 제1전극과 전기적으로 연결된 적어도 하나의 LED광원모듈;

   상기 LED광원모듈의 구동을 위하여 상기 LED광원모듈과 함께 상기 기판에 탑재되는 LED구동회로부;

   오목홈 또는 관통홀 형태의 결합부를 구비하고 적어도 일부분이 상기 기판의 상기 관통부에 삽입되어 상기 LED광원모듈의 상기 슬러그에 접촉하며, 상기 슬러그와 접촉하는 부분에는 전기적 절연을 위하여 아노다이징(anodizing)을 통해 형성된 알루미나(Al2O3)층을 구비하는 알루미늄(Al) 재질의 히트블록;

   일부분이 상기 히트블록의 상기 결합부에 삽입되는 히트파이프;

   상기 히트파이프에 결합되는 방열핀;

   을 포함하는 LED조명장치의 방열구조
2. 제1항에 있어서,

   상기 히트블록은 상기 기판의 상기 관통부에 대응하는 돌출부를 구비하며, 상기 돌출부가 상기 관통부에 삽입되어 상기 LED광원모듈에 접촉하는 것을 특징으로 하는 LED조명장치의 방열구조
3. 절연성 모재의 표면에 회로패턴이 형성된 제1기판;

   상기 제1기판과 동일평면상에 위치하고 상기 제1기판과 이격되어 나란히 배치된 것으로서, 절연성 모재의 표면에 회로패턴이 형성된 제2기판;

   상기 제1기판과 상기 제2기판 사이의 간극을 횡단하도록 설치되고, 방열을 위한 슬러그(slug)와, 상기 슬러그 상에 탑재되고 제1 전극과 제2전극을 구비하는 LED칩과, 상기 슬러그와 전기적으로 연결된 제1 전극단자와, 상기 LED의 제2전극과 전기적으로 연결된 제2전극단자를 구비하며, 상기 슬러그는 상기 LED칩의 상기 제1전극과 전기적으로 연결된 적어도 하나의 LED광원모듈;

   상기 LED광원모듈의 구동을 위하여 상기 제1기판 또는 상기 제2기판에 탑재되는 LED구동회로부;

   오목홈 또는 관통홀 형태의 결합부를 구비하고 적어도 일부분이 상기 간극에 삽입되어 상기 각 LED광원모듈의 상기 슬러그에 접촉하며, 상기 슬러그에 접촉하는 부분에는 전기적 절연을 위하여 아노다이징(anodiziong)을 통해 형성된 알루미나(Al2O3)층을 구비하는 알루미늄(Al) 재질의 히트블록

   일부분이 상기 히트블록의 상기 결합부에 삽입되는 히트파이프;

   상기 히트파이프에 결합되는 방열핀;

   을 포함하는 LED조명장치의 방열구조

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