KR20120073723A - 히트 스프레더를 이용한 엘이디 조명 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히트 스프레더를 이용한 엘이디 조명에 관한 것으로, 히트 스프레더의 저부에 형성되는 층간 절연막, 층간 절연막에 형성되는 회로패턴, 회로패턴 및 층간 절연막이 순차적으로 형성된 히트 스프레더에 실장되는 복수의 엘이디 소자를 포함한다.

Description

히트 스프레더를 이용한 엘이디 조명{Light Emitting Diode Lamp using Heat Spreader}

본 발명은 히트 스프레더를 이용한 엘이디 조명에 관한 것으로, 보다 구체적으로 열 분산에 효과적인 히트 스프레더의 저부에 회로 패턴이 형성된 층간 절연막을 접착시켜 히트 스프레더로 인쇄회로기판을 대용하고, 복수의 엘이디 소자를 히트 스프레더에 실장시킨 히트 스프레더를 이용한 엘이디 조명에 관한 것이다.

최근 형광등의 대체용으로 전력을 빛으로 변환시키는 효율이 뛰어나고, 단위 전력대비 빛의 효율이 높으며, 수명이 길고, 소비전력이 적으면서 고효율의 조도를 얻을 수 있는 발광 다이오드(Light Emitting Diode, 이하, 엘이디라 명명함)를 이용한 조명의 개발이 활발해지고 있으며, 다양한 용도로 사용되고 있다.

엘이디 조명은 빠른 처리속도와 낮은 전력소모 등의 장점이 있는 반면, 발광부위가 반도체 소자로 구성되어 백열전구나 형광등에 비해 상대적으로 열에 취약한 단점이 있다. 특히, 엘이디 조명은 열에 취약하기 때문에 광 효율 저하 특성이 나타나고 색 온도 변화 및 접합온도의 상승으로 인하여 엘이디 조명의 수명 및 신뢰성이 저하되는 문제점이 발생한다.

이로 인해, 최근에는 엘이디 조명에 사용되는 엘이디 패키지에 대한 열적 스트레스에 의한 광 특성 및 성능을 향상시키기 위해 엘이디 소자에서 발생되는 열을 효과적으로 방열시키기 위한 다양한 방열기술이 개발되고 있다.

상기 방열기술 중 하나인 냉각 방식을 사용하는 경우, 엘이디 소자 구동 시에 발생되는 열을 방열시키는데 한계가 있으며, 이를 극복하기 위하여 방열부재의 부피를 증대시키게 되면 엘이디 조명의 부피나 중량, 가격 등이 상승하여 소비자의 욕구를 만족시키기 어려운 문제점이 발생한다.

따라서, 제품의 부피, 중량 및 가격 등의 상승을 방지하면서 엘이디 소자에서 발생되는 열을 효과적으로 방열시킴과 동시에 소비자의 욕구를 충족시킬 수 있는 엘이디 조명의 개발이 시급한 실정이다.

따라서, 본 발명의 목적은 열 분산에 효과적인 히트 스프레더가 인쇄회로기판을 대신할 수 있도록 회로패턴이 형성된 층간 절연막과 히트 스프레더를 결합한 히트 스프레더를 이용한 엘이디 조명을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 히트 스프레더가 외부로 노출되게 엘이디 조명을 형성하여 엘이디 소자에서 발생되는 열을 외부로 보다 쉽게 방출시키도록 하는 히트 스프레더를 이용한 엘이디 조명을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 히트 스프레더를 이용한 엘이디 조명은 히트 스프레더의 저부에 형성되는 층간 절연막, 상기 층간 절연막에 형성되는 회로패턴 및 상기 회로패턴, 상기 층간 절연막이 순차적으로 형성된 상기 히트 스프레더에 실장되는 복수의 엘이디 소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 히트 스프레더는, 알루미늄, 구리를 포함하는 열전도체 중 적어도 어느 하나의 열전도체로 형성되어 상기 복수의 엘이디 소자에서 발생되는 열을 분산하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 히트 스프레더는, 하나의 밑면과, 상기 밑면에 연장되어 형성되되 서로 대면되는 두 개의 측면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 방열부는, 상기 밑면의 상부에 형성되되 상기 측면과 평행한 복수의 방열핀으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 방열부는, 알루미늄, 마그네슘, 열전도 플라스틱 중 적어도 어느 하나 이상의 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 방열부의 일부 또는 전체를 커버하는 하우징을 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명의 구조를 따르면 본 발명은 열 분산에 효과적인 히트 스프레더가 인쇄회로기판을 대신할 수 있도록 회로패턴이 형성된 층간 절연막과 히트 스프레더를 결합하여 엘이디 조명을 제공함으로써, 보다 효과적인 방열을 수행하여 엘이디 조명의 수명 및 신뢰성 저하를 방지할 수 있는 효과가 있고, 엘이디 조명의 부피, 중량 및 가격 상승을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 히트 스프레더가 외부로 노출되게 엘이디 조명을 형성함으로써 엘이디 소자에서 발생되는 열을 외부로 보다 쉽게 방출시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 히트 스프레더를 이용한 엘이디 조명을 나타내는 분해사시도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 히트 스프레더를 이용한 엘이디 조명을 나타내는 결합사시도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 히트 스프레더를 나타내는 사시도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 히트 스프레더와 회로패턴이 형성된 층간 절연막의 결합 상태를 나타내는 도면
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 히트 스프레더를 이용한 엘이디 조명을 나타내는 도면

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 히트 스프레더를 이용한 엘이디 조명을 나타내는 분해사시도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 히트 스프레더를 이용한 엘이디 조명을 나타내는 결합사시도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 히트 스프레더를 나타내는 사시도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 히트 스프레더와 회로패턴이 형성된 층간 절연막의 결합 상태를 나타내는 도면이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 히트 스프레더를 이용한 엘이디 조명을 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 히트 스프레더를 이용한 엘이디 조명(10)은 히트 스프레더(1), 층간 절연막(2), 방열부(4), 회로패턴(5), 투광커버(7), 하우징(8) 및 컨버터(9)를 포함하여 구성된다.

히트 스프레더(1)는 하나의 밑면(1c)과 두 개의 측면(1a, 1b)으로 형성된다. 보다 구체적으로, 히트 스프레더(1)는 두 개의 측면(1a, 1b)이 하나의 밑면(1c)으로부터 연장되어 밑면(1c)과 일체로 형성되고, 두 개의 측면(1a, 1b)은 서로 마주보게 형성될 수 있다.

특히, 히트 스프레더(1)는 복수의 엘이디 소자에서 발생되는 열을 분산하기 위하여 알루미늄, 구리를 포함하는 열전도체 중 적어도 어느 하나의 열전도체로 형성될 수 있다.

히트 스프레더(1)의 밑면(1c)의 저부에는 층간 절연막(2)이 형성된다.

층간 절연막(2)의 일면에는 도 4에 도시된 바와 같이 회로패턴(5)이 형성되고, 엘이디 소자(미도시) 또는 복수의 엘이디 소자로 형성된 엘이디 패키지(미도시)가 실장될 수 있는 실장부(6)가 형성된다. 아울러, 층간 절연막(2)의 타면은 히트 스프레더(1)의 저부에 접착된다.

이때, 히트 스프레더(1)와 층간 절연막(2)에 열을 가하면 히트 스프레더(1)와 층간 절연막(2)은 접착되고, 회로패턴(5)이 형성된 층간 절연막(2)이 접착된 히트 스프레더(1)는 인쇄회로기판의 역할을 수행하기 때문에 별도의 인쇄회로기판을 구비하지 않아도 되므로 엘이디 조명(10)의 부피, 중량 및 가격 등의 상승을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도시되지는 않았으나, 층간 절연막(2)에 형성된 회로패턴(5)에는 반사판 또는 반사필름의 역할을 수행하는 리플렉터가 추가로 형성될 수 있다. 이 경우, 리플렉터는 엘이디 소자에서 발생되는 빛을 반사시키는 역할을 수행하므로 빛의 확산율을 향상시킬 수 있다.

한편, 히트 스프레더(1)의 상부면에는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 방열부(4)가 형성된다.

방열부(4)는 복수의 방열핀(3)으로 형성되고, 방열핀(3)은 히트 스프레더(1)와 평행하게 형성된다. 보다 구체적으로, 복수의 방열핀(3)은 하나의 방열부(4)를 형성하고, 방열부(4)는 히트 스프레더(1)의 밑면(1c)의 상부면에 안착된다.

이때, 방열핀(3)은 히트 스프레더(1)의 양 측면(1a, 1b)과 평행하게 형성되고 방열핀(3)의 길이는 히트 스프레더(1)의 양 측면(1a, 1b)의 길이보다 길게 형성될 수 있다. 또한, 방열부(4)는 알루미늄, 마그네슘, 열전도 플라스틱 중 적어도 어느 하나 이상의 재질로 형성될 수 있다.

상기와 같이 본 발명에 따른 엘이디 조명(10)은 복수의 엘이디 소자가 빛을 발산하여 히트 스프레더(1)에 일정 이상의 열이 발생되더라도, 열전도체로 형성된 히트 스프레더(10)가 효과적으로 열을 분산할 수 있기 때문에 적어도 하나의 엘이디 소자로 형성된 엘이디 패키지에 발생하는 열적 스트레스를 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 히트 스프레더(1)의 양 측면(1a, 1b)를 외부로 노출시킴으로써 엘이디 소자로부터 발생되는 열을 보다 쉽게 외부로 방출할 수 있으며 이로 인해, 엘이디 패키지와 공기 사이의 열 저항을 감소시킴으로써 방열핀(3)의 표면적을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

아울러, 히트 스프레더(10)에서 분산된 열은 복수의 방열핀(3)으로 전도되므로 히트 스프레더(1)부터 전도된 열은 복수의 방열핀(3)에 의해 외부로 효과적으로 방열될 수 있는 효과가 있다.

히트 스프레더(1)의 하부에는 도 5에 도시된 바와 같이 투광커버(7)가 결합되며, 히트 스프레더(1)의 상부에 형성된 방열부(4)를 커버하고 외부로부터 전력을 유입하기 위한 하우징(8)이 결합된다.

하우징(8)의 상부에는 도 5와 같이 엘이디 조명(10)에 외부로부터 유입되는 직류전류를 교류전류로 변환하여 엘이디 소자로 제공하는 컨버터(9)가 형성된다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10: 엘이디 조명
1: 히트 스프레더 2: 층간 절연막
3: 방열핀 4: 방열부
5: 회로패턴 6: 실장부
7: 투광커버 8: 하우징
9: 컨버터

Claims (6)

1. 히트 스프레더의 저부에 형성되는 층간 절연막;
   상기 층간 절연막에 형성되는 회로패턴;
   상기 회로패턴, 상기 층간 절연막이 순차적으로 형성된 상기 히트 스프레더에 실장되는 복수의 엘이디 소자; 및
   상기 히트 스프레더의 상부면에 형성되는 방열부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 스프레더를 이용한 엘이디 조명.
2. 제1항에 있어서,
   상기 히트 스프레더는,
   알루미늄, 구리를 포함하는 열전도체 중 적어도 어느 하나의 열전도체로 형성되어 상기 복수의 엘이디 소자에서 발생되는 열을 분산하는 것을 특징으로 하는 히트 스프레더를 이용한 엘이디 조명.
3. 제1항에 있어서,
   상기 히트 스프레더는,
   하나의 밑면과, 상기 밑면에 연장되어 형성되되 서로 대면되는 두 개의 측면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 히트 스프레더를 이용한 엘이디 조명.
4. 제3항에 있어서,
   상기 방열부는,
   상기 밑면의 상부에 형성되되 상기 측면과 평행한 복수의 방열핀으로 형성되는 것을 특징으로 하는 히트 스프레더를 이용한 엘이디 조명.
5. 제4항에 있어서,
   상기 방열부는,
   알루미늄, 마그네슘, 열전도 플라스틱 중 적어도 어느 하나 이상의 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 히트 스프레더를 이용한 엘이디 조명.
6. 제5항에 있어서,
   상기 방열부의 일부 또는 전체를 커버하는 하우징;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 스프레더를 이용한 엘이디 조명.

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