WO2018008966A1 - 메탈 피씨비 상에 반사층이 구비된 led pcb 모듈 - Google Patents

메탈 피씨비 상에 반사층이 구비된 led pcb 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 메탈 피씨비 상에 반사층을 구비하여 패턴과 패턴 사이에서 재귀반사를 꾀하여 광량을 대폭 증가시키고, 엘이디 하부 공간부를 봉지재로 충진하여 엘이디의 발열을 효과적으로 방열하고, 코팅재의 구비를 통한 반사 효율 증가 및 납땜 작업 개선을 도모하고, 더불어 태양광으로부터 전원을 공급받아 반영구적 사용이 가능한 LED PCB 모듈에 관한 것으로, 엘이디와, 그리고 상기 엘이디 하부에 적층되는 전도체층과, 그리고 상기 전도체층 하부에 적층되는 투광성 부도체층과, 그리고 상기 반사체층 하부에 구비되는 메탈 피씨비(PCB)와, 그리고 상기 부도체층과 상기 메탈 피씨비 사이에 적층되는 반사체층을 포함하여 이루어진다.

Description

메탈 피씨비 상에 반사층이 구비된 LED PCB 모듈
본 발명은 메탈 피씨비 상에 반사층이 구비된 LED PCB 모듈에 관한 것으로,
보다 상세하게는 메탈 피씨비 상에 반사층을 구비하여 패턴과 패턴 사이에서 재귀반사를 꾀하여 광량을 대폭 증가시키고, 엘이디 하부 공간부를 봉지재로 충진하여 엘이디의 발열을 효과적으로 방열하고, 코팅재의 구비를 통한 반사 효율 증가 및 납땜 작업 개선을 도모하고, 더불어 태양광으로부터 전원을 공급받아 반영구적 사용이 가능한 LED PCB 모듈에 관한 것이다.
디지털 미디어기기인 LCD를 비롯하여, 다양한 전자 제품들에는 LED램프가 광원으로 활용되고 있다.
이러한 LED램프는 색 재현성, 광효율, 고수명, 저전력소모, 경량, 박형화 등의 장점으로 인해 종래의 형광램프를 전부 대체하고 있는 실정이다.
그러나 LED램프가 장점만을 갖는 것은 아닌데, LED램프는 형광램프보다 높은 온도가 발생한다는 큰 단점이 있다. LED 램프 1개당 소모 전력은 약 1W 정도이고, 1W의 소모전력에서 열로 발생되는 비율이 70% 이상 된다. 여기서 발생된 열은 제품 내부의 온도를 상승시켜, 각종 부품들에게 영향을 주게 된다. 이로 인해 제품의 변형을 초래할 수도 있고, 열의 상승기류로 인해 제품 내부의 상하 온도 차가 발생되어 응력을 초래할 수도 있으며, 심한 경우 제품 기능 상실에 까지 이를 수 있다.
이에 LED램프, 즉 LED PCB 모듈은 엘이디 광원으로부터 발생하는 열에 대한 방열을 핵심적인 이슈로 삼고 있다.
LED PCB 모듈에 대한 종래의 기술로, 등록특허 제10-0664349호 (2006년12월26일) [조명용 엘이디 기판 및 이를 포함하는 조명 유닛] (이하 종래기술)이 있는데, 종래기술은 그라파이트 시트를 구비하여 엘이디로부터 발생하는 열을 효율적으로 방열하는 기술이 제시되어 있다.
그러나 종래기술과 도 1에 도시된 종래의 LED PCB 모듈, 그리고 종래의 기술들은 방열 효율성이 떨어질 뿐만 아니라, 광량 부족, 납땜 작업의 불편함 등의 문제가 여전히 남아있는 실정이다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로,
메탈 피씨비 상에 반사층을 구비하여 패턴과 패턴 사이에서 재귀반사를 꾀하여 광량을 대폭 증가시킴과 더불어 부도체층 하부에 반사체층을 구비함에 따라 반사체층에 의한 도전체층의 쇼트 발생을 방지하는 것을 목적으로 한다.
아울러 엘이디 하부 공간부를 봉지재로 충진하여 엘이디의 발열, 특히 하부로의 발열에 대한 효과적인 방열을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 코팅재의 구비를 통한 반사 효율 증가 및 납땜 작업 개선을 도모하는 것을 목적으로 한다.
나아가 태양광으로부터 전원을 공급받아 반영구적 사용이 가능한 LED PCB 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 갖는 본 발명은
엘이디와, 그리고 상기 엘이디 하부에 적층되는 전도체층과, 그리고 상기 전도체층 하부에 적층되는 투광성 부도체층과, 그리고 반사체층 하부에 구비되는 메탈 피씨비(PCB)와, 그리고 상기 부도체층과 상기 메탈 피씨비 사이에 적층되는 반사체층을 포함하여 이루어진다.
또한 상기 엘이디 상부에는 투광성 봉지재가 엘이디를 감싸도록 적층되고, 상기 전도체층은 상기 엘이디 하부에 형성된 공간부를 포함할 수 있고, 상기 공간부에는 상기 봉지재가 스며들어 채워질 수 있음을 특징으로 한다.
아울러 상기 전도체층의 상부 또는 하부 또는 둘 모두에는 반사 및 납땜용 코팅재가 적층될 수 있음을 특징으로 한다.
나아가 태양광에 의해 전원을 생성하여 상기 엘이디로 공급하는 태양광 전원공급수단을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 구성 및 특징으로 이루어진 본 발명은
부도체층과 메탈 피씨비 사이에 구비된 반사층을 통해, 패턴과 패턴 사이에서 재귀반사를 꾀하여 광량을 대폭 증가시킴은 물론 반사체층에 의한 도전체층의 쇼트 발생을 방지하고, 아울러 엘이디 하부 공간부를 봉지재로 충진하여 엘이디의 발열, 특히 하부로의 발열에 대한 효과적인 방열을 제공하고, 또한 코팅재의 구비를 통한 반사 효율 증가 및 납땜 작업 개선을 도모하며, 나아가 태양광으로부터 전원을 공급받아 반영구적 사용이 가능하다는 효과가 있다.
도 1은 종래의 LED PCB 모듈 예.
도 2는 본 발명의 구성도(제1실시예).
도 3은 본 발명의 제2실시예.
도 4는 본 발명의 사용상태도.
도 5는 본 발명의 제3실시예.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
L: 본 모듈
1: 엘이디
2: 전도체층 20: 공간부
3: 부도체층 4: 메탈 피씨비
5: 반사체층 6: 봉지재
7: 코팅재 8: 태양광 전원공급수단
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.
또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.
본 발명은 메탈 피씨비 상에 반사층을 구비하여 패턴과 패턴 사이에서 재귀반사를 꾀하여 광량을 대폭 증가시키고, 엘이디 하부 공간부를 봉지재로 충진하여 엘이디의 발열을 효과적으로 방열하고, 코팅재의 구비를 통한 반사 효율 증가 및 납땜 작업 개선을 도모하고, 더불어 태양광으로부터 전원을 공급받아 반영구적 사용이 가능한 LED PCB 모듈에 관한 것이다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 메탈 피씨비(4) 상에 반사층이 구비된 LED PCB 모듈(이하 본 모듈(L))에 대해 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 LED PCB 모듈을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 LED PCB 모듈은 엘이디(1), 엘이디(1) 하부에 적층되는 전도체층(2), 전도체층(2) 하부에 적층되는 부도체층(3) 및 부도체층(3) 하부에 구비되는 메탈 피씨비(4) 및 메탈 피씨비(4) 하부에 부착되는 그라파이트 시트(S)를 포함하여 이루어진다.
그라파이트 시트(S)는 열전도도와 열전달을 위한 밀봉성이 뛰어난 것을 이용하여, 종래의 LED PCB 모듈에서는 메탈 피씨비(4) 하부에 그라파이트 시트(S)를 부착하여 엘이디(1)의 발열에 대한 효과적인 방열을 제공하고 있다.
특징적인 것은 그라파이트 시트(S)를 메탈 피씨비(4)에 직접 부착시켜 외부 요인에 의한 스크래치를 방지하고, 방열 효율 향상을 도모한 것이다.
후술하는 본 발명에서도 메탈 피씨비(4) 하부에 그라파이트 시트(S)를 적층할 수 있으며, 이러한 그라파이트 시트(S)의 소재로는 천연흑연, 인조흑연 등 흑연이 사용될 수 있으며, 전도율 140~1800w/mk 정도가 되는 소재로 채택되는 것이 바람직하다.
본 발명은 도 1에 도시된 바와 같은 종래의 LED PCB 모듈에서, 엘이디(1)의 광량 증대, 엘이디(1) 보호 기능 강화, 방열 효율 향상, 반사 효율 증가 및 납땜 작업 개선, 반영구적 사용 등의 효과를 추가하여 개량한 것이다.
도 2는 본 발명의 구성을 도시한 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 모듈(L)은 엘이디(1), 전도체층(2), 부도체층(3), 반사체층(5)을 포함하여 이루어진다.
여기에서 엘이디(1), 전도체층(2), 부도체층(3)은 종래의 LED PCB 모듈과 크게 차이가 없는 구성으로 간략한 기능 설명으로 대체하기로 하며, 다만 주목할 것은 각 구성의 소재가 종래기술과는 차별화된 특징을 제공한다는 점이다.
먼저 엘이디(1)는 광원으로 빛을 발하여 조명을 제공하는 구성이다.
다음으로, 전도체층(2)은 엘이디(1) 하부에 적층되어 도전성 패턴을 형성하고, 이에 엘이디(1)로 전원 및 구동신호를 공급한다.
이러한 전도체층(2)의 소재로는 Al이나, Cooper필름에 Ni, Sn 또는 합금이 코팅된 재료 등이 사용될 수 있다.
다음으로, 부도체층(3)은 메탈피씨비(또는 그라파이트 시트(S))와 전도체층(2) 간의 쇼트를 방지하는 구성으로, 본 발명의 일 특징은 이러한 부도체층(3)이 투광성으로 이루어진다는 것이고, 여기에서 투광성은 투명 또는 반투명 소재를 모두 포함하는 개념이다.
아울러 부도체층(3)의 소재로는 내전압, 내열 기능에 강한 PI, PET 등이 사용될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 핵심 특징인 반사체층(5)은 부도체층(3)과 메탈 피씨비(4) 사이에 적층되는 구성으로, 패턴과 패턴 사이에서 재귀반사를 통해 광량을 증가시킨다.
이러한 반사체층(5)의 소재로는 Al, Al이 코팅된 폴리머필름, Ni 또는 Sn 코팅된 금속필름, Ni 또는 Sn 코팅된 폴리머필름 등이 사용될 수 있다.
본 발명은 이러한 반사체층(5)이 부도체층(3)과 메탈 피씨비(4) 사이에 적층되어 있기 때문에 반사체층(5)과 전도체층(2) 간의 전기적 접촉에 의한 쇼트를 방지할 수 있으면서도 엘이디(1)의 광량을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 모듈(L)은 엘이디(1) 상부에는 투광성 봉지재(6)가 엘이디(1)를 감싸도록 적층되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 모듈(L)은 전도체층(2)이 엘이디(1) 하부에 형성된 공간부(20)를 포함하고, 이 공간부(20)에는 봉지재(6)가 스며들어 채워지는 것을 특징으로 한다.
엘이디(1)의 광 조사를 위해 봉지재(6)는 투광성 소재로 이루어져, 엘이디(1)로부터 발생한 빛을 투과하는 것이 바람직하며, 엘이디(1)의 효과적인 보호, 방수 및 밀폐 기능을 위해 엘이디(1)의 노출 부위 전체를 감싸도록 적층되는 것이 바람직하다.
또한 엘이디(1)의 상부 방열은 엘이디(1) 상부에 적층된 봉지재(6)를 통해 가능한데에 비해, 엘이디(1) 하부 방열은 자연히 이루어질 수 없어 방열 효율이 저하되는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위해 본 발명은 전도체층(2) 중에서 엘이디(1) 하부에 해당하는 부분에 공간부(20)를 형성하여 엘이디(1) 하부 방열 역시 효과적으로 이루어질 수 있도록 하였다.
이러한 공간부(20)는 열전도율이 낮은 공기층으로 이루어지는 바, 본 발명은 열전도율 향상을 통한 방열 효과 개선을 위해 공간부(20) 내부에 진공을 주어 공기를 없애고 봉지재(6)로 충진하였다.
이러한 공간부(20)의 봉지재(6) 충진은 엘이디(1)와 공간부(20) 사이에 틈새를 형성하여 엘이디(1) 상부에 봉지재(6)를 적층하는 과정에서 자연스럽게 스며들어 채워지도록 하는 것이 바람직하다.
추가적으로, 봉지재(6)의 소재는 EVA, 에폭시, 실리콘, PUB, PU 등이 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2실시예(앞서 언급한 기본 실시들을 제1실시예로 함)를 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제2실시예에 따른 본 모듈(L)은 전도체층(2)의 상부 또는 하부 또는 둘 모두에는 반사 및 납땜용 코팅재(7)가 적층되는 것을 특징한다.
코팅재(7)를 통해 본 발명은 납이 쉽게 땜질될 수 있고, 앞서 언급한 광량 증대 효과를 보다 향상시킬 수 있다는 효과를 갖는다.
이러한 코팅재(7)의 소재로는 Ni, Sn 또는 합금 등이 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 사용상태도로, 본 발명에 따른 본 모듈(L)의 사용 실시에가 도시되어 있다.
도 4에서는 다수의 엘이디(1)가 일정 간격으로 배치된 것을 확인할 수 있고, 이에 본 모듈(L)은 복수의 엘이디(1)를 포함할 수 있다는 것을 알 수 있다.
특히 본 발명은 도 4에서 확인 가능한 바와 같이, 태양광에 의해 전원을 생성하여 엘이디(1)로 공급하는 태양광 전원공급수단(7)을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
태양광 전원공급수단(7)은 본 모듈(L)을 사용함에 있어 반영구적인 전원 공급이 가능하도록 한다.
이러한 태양광 전원공급수단(7)에 대한 구체적인 설명은 생략하나, 통상의 기술자가 이미 공지된 기술을 활용하여 태양광 전원공급수단(7)을 구비하는 데에는 큰 어려움이 없을 것이다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 관한 것이다.(편의상 도 5, 특히 도 5 [B], [C]는 본 모듈의 상하를 반전하여 도시하고 있다.)
먼저 제3실시예에 따른 본 발명은 도 5(특히 도 5 [B])에 도시된 바와 같이, 메탈피씨비(4) 하부에 적층되는 그라파이트 시트(S)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
앞서 언급한 바 있듯이, 그라파이트 시트(S)는 열전도도와 열전달을 위한 밀봉성이 뛰어나기 때문에, 본 모듈은 그라파이트 시트(S)를 메탈 피씨비(4) 하부에 직접 적층시켜 외부 요인에 의한 스크래치를 방지하고, 방열 효율 향상을 도모하였다.
제3실시예에 따른 본 발명의 또 다른 특징으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 모듈(L)은 상기한 엘이디(1)는 다수가 일정 간격으로 배치되고, [전도체층(2), 부도체층(3), 메탈 피씨비(4), 반사체층(5), 그라파이트 시트(S)의 결합체](봉지재(6)를 포함할 수 있음)는 플렉서블(Flexible)하게 구성되어, 인접한 두 엘이디(1) 사이에서 중첩 겹침이 가능한 것을 특징으로 한다.
이러한 특징으로 인해 본 발명은, 동일 좌우 길이 대비, 방열 효율이 높은 그라파이트 시트(S)가 차지하는 비중을 높이고, 나아가 상하 길이방향으로 그라이파이트 시트(S)의 길이를 늘려주어, 방열 효율을 극대화시킬 수 있다.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명한 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (3)

  1. 엘이디(1);
    상기 엘이디(1) 하부에 적층되어 도전성 패턴을 형성하는 전도체층(2);
    상기 전도체층(2) 하부에 적층되는 투광성 부도체층(3);
    상기 부도체층(3) 하부에 구비되는 반사체층(5); 및
    상기 반사체층(5) 하부에 구비되되, 메탈 재질로 이루어지는 피씨비(PCB)(4); 을 포함하여 이루어져,
    상기 반사체층(5)이 상기 부도체층(3)과 상기 피씨비(4) 사이에 적층되어, 재귀반사를 통해 광량을 증가시키고,
    상기 엘이디(1) 상부에는 투광성 봉지재(6)가 엘이디(1)를 감싸도록 적층되고,
    상기 전도체층(2)은 상기 엘이디(1) 하부에 형성된 공간부(20)를 포함하고, 상기 공간부(20)에는 상기 봉지재가 스며들어 충진되어 엘이디의 하부방열 효과를 향상시키고,
    상기 전도체층(2)의 상부 또는 하부 또는 둘 모두에는
    반사 및 납땜용 코팅재(7)가 적층되는 것을 특징으로 하는 LED PCB 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    태양광에 의해 전원을 생성하여 상기 엘이디로 공급하는 태양광 전원공급수단(8);
    을 더 포함하며,
    상기 피씨비(4) 하부에 적층되는 그라파이트 시트(S)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED PCB 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 엘이디(1)는 다수가 일정 간격으로 배치되고,
    상기 전도체층(2), 상기 부도체층(3), 상기 피씨비(4), 상기 반사체층(5), 상기 그라파이트 시트(S)의 결합체는 플렉서블(Flexible)하게 구성되어, 인접한 두 엘이디 사이에서 중첩 겹침이 가능한 것을 특징으로 하는 LED PCD 모듈.
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