KR100910746B1

KR100910746B1 - Ｌｅｄ등 방열장치

Info

Publication number: KR100910746B1
Application number: KR1020090027082A
Authority: KR
Inventors: 박상권
Original assignee: (주)보다테크놀로지
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2009-08-05

Abstract

본 발명은, 메탈기판에 실장된 LED등의 냉각 효율을 향상시켜 LED등의 출력을 높일 수 있는 LED등 방열장치에 관한 것으로, 하부에서 상부로 방열 금속판과 절연판 및 동패턴이 적층되어 있는 메탈기판을 포함하고, 상기 동패턴은 LED등이 안착되는 안착 패턴부를 포함하며, 상기 안착 패턴부에는 수직으로 관통되어 LED등의 열을 메탈기판의 하부로 방출하는 하나 이상의 방열홀이 구비되고, 상기 방열 금속판은 휘어짐이 가능하고 휨 상태를 유지하는 동판으로 구성되며, 상기 방열홀의 내부 둘레면에는 안착 패턴부와 동판을 상호 연결하는 전도층이 더 코팅된 것을 특징으로 한다.

메탈기판, LED등, 냉각, 고출력

Description

ＬＥＤ등 방열장치 {An apparatus for radiating heat of LED lamp}

본 발명은 LED등 방열장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 메탈기판에 실장된 LED등의 냉각 효율을 향상시켜 LED등의 출력을 높일 수 있는 LED등 방열장치에 관한 것이다.

일반적으로 LED등은, 낮은 전력 소모로 고휘도를 얻을 수 있는 것으로 환경 친화적이고 에너지의 절약 효과가 높아 조명등으로 최근 널리 각광받고 있다. 그러나 LED등은 특성상 열에 매우 취약함에 따라 열이 가해지면 광의 출력이 저감되는 단점을 가지고 있는 것이다.

그리고 통상적으로 LED등은 회로기판에 실장되어 발광 동작을 하는 것으로, LED등이 설치되는 회로기판은 합성수지기판이나 메탈기판이 널리 사용되고 있다.

이에, 본 발명은 LED등이 실장되는 메탈기판을 개량한 것으로, 종래에 널리 사용되고 있는 메탈기판의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 8은 종래의 LED등 실장용 메탈기판을 나타낸 것으로, 도 8a는 분해 사시도이고, 도 8b는 LED등의 실장 상태를 나타낸 단면도이다.

이에 종래의 LED등 실장용 메탈기판(100)은, 기판의 몸체 역할을 하는 알루 미늄판(200)과 알루미늄판(200)의 상부에 코팅되는 절연판(300)과 절연판(300)의 상부에 코팅(도금)되어 LED등(400)이 납땜을 통해 실장되는 동패턴(301)을 포함한다.

그리고 상기 동패턴(301)은, LED등(400)이 안착되는 안착 패턴부(302)와, 안착 패턴부(302)와 분리되어 LED등(400)의 +,- 단자(403)(404)가 연결되어 전원을 공급하는 전원 공급패턴(303)으로 구성된다.

또한 상기 동패턴(301)에 실장되는 LED등(400)은, LED(401)의 하부에 구비되는 절연체(402)와 절연체(402)의 둘레에서 각각 돌출되는 +,- 단자(403)(404)를 포함하며, 상기 절연체(402)의 하부에 구비되어 LED등(400)으로부터 발생되는 열을 안착 패턴부(302)로 전달하는 금속 방열체(405)를 포함한다.

따라서, 상기 LED등(400)의 발광에 의해 발생되는 열은, 안착 패턴부(302)로 전달된 후 절연판(300)을 통과하여 하부의 알루미늄판(100)으로 전도되는 과정을 통해 방열이 되는 것이다.

그런데, 상기와 같이 구성된 종래의 메탈기판을 사용함에 있어서 다음과 같은 문제가 발생된다.

먼저 LED등이 안착되는 안착 패턴부와 하부 알루미늄판의 사이에 절연판이 구비됨으로써, 절연판이 열전도를 방해함에 따라 LED등에서 발생되는 열이 신속히 알루미늄판으로 전달되지 않게 된다. 따라서 알루미늄판을 통한 열발산이 신속히 이루어지지 않게 됨으로써 LED등의 냉각효율이 저하되어 LED등의 온도가 급격히 상승된다.

그러므로 LED등이 빠른 온도 상승으로 인해 출력이 떨어져 광량이 급격히 저하되고, 심하게는 LED등의 열손상으로 인하여 LED등의 동작 불능상태가 빈번하게 발생되는 문제점을 가지고 있었다.

또한 하나의 메탈기판에 많은 수의 LED등을 실장한 경우에는, 각 LED등의 열 간섭으로 인하여 LED등의 출력 저하와 손상이 증폭되는 문제점도 가지고 있었다.

또한, 종래의 메탈기판은 알루미늄판을 사용하게 되는데, 알루미늄판은 휘어진 후 복원력을 가지고 있음에 따라 메탈기판을 휜 상태로 설치할 수 없는 문제점도 가지고 있었다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해서 발명된 것으로, 메탈기판에 실장된 LED등에서 발생되는 열을 메탈기판의 하부로 신속히 방출함으로써 LED등의 냉각 효율을 높일 수 있도록 하는 LED등 방열장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 LED등이 안착되는 안착 패턴부의 열을 하부의 방열 금속판으로 신속히 전달함으로써, 방열 금속판을 통한 열 발산이 빠르게 될 수 있도록 하는 다른 목적도 있다.

또 하부 금속판을 휘어짐이 가능하게 함으로써 메탈기판을 휘어지게 설치 할 수 있도록 하는 또 다른 목적도 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하부에서 상부로 방열 금속판과 절연판 및 동패턴이 적층되어 있는 메탈기판을 포함하고, 상기 동패턴은 LED등이 안착되는 안착 패턴부를 포함하며, 상기 안착 패턴부에는 수직으로 관통되어 LED등의 열을 메탈기판의 하부로 방출하는 하나 이상의 방열홀이 구비되고, 상기 방열 금속판은 휘어짐이 가능하고 휨 상태를 유지하는 동판으로 구성되며, 상기 방열홀의 내부 둘레면에는 안착 패턴부와 동판을 상호 연결하는 전도층이 더 코팅된 것을 특징으로 한다.

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또 상기 전도층은, 안착 패턴부와 동판에 일체로 열결되는 동으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또 상기 전도층은, 전도성을 높일 수 있도록 방열홀의 내부 둘레면을 전체적으로 커버하는 원통형으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 메탈기판에 실장된 LED등에서 발생되는 열을 메탈기판의 하부로 신속히 방출하여 LED등의 냉각 효율을 높임으로써, LED등의 출력을 높여 광량을 증가시킬 수 있음은 물론, 열로 인한 LED등의 손상을 미연에 방지하여 LED등의 수명을 길게 할 수 있는 LED등 방열장치를 제공하는 효과가 있는 것이다.

또한 LED등이 안착되는 안착 패턴부의 열을 하부 방열 금속판으로 신속히 전달하여 열 발산이 빠르게 될 수 있도록 함으로써, LED등의 출력 효율을 최대로 향상시킬 수 있는 고출력의 LED 조명장치를 제공하는 효과도 있는 것이다.

또 메탈기판의 휨 설치를 가능하게 함으로써 LED등을 통한 조명 범위를 확장시킬 수 있도록 하는 또 다른 효과도 있는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 LED등 방열장치가 구비된 메탈기판을 나타낸 분해 사 시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 LED등 방열장치가 구비된 메탈기판을 나타낸 사시도이며, 도 3은 도 1의 A부를 나타낸 일부 절개 확대도이다.

이에 본 발명의 LED등 방열장치는, 하부에서 상부로 방열 금속판(11)과 절연판(12) 및 동패턴(13)이 적층되어 있는 메탈기판(1)을 포함하고, 상기 동패턴(13)은 LED등(2)이 안착되는 안착 패턴부(131)를 포함하며, 상기 안착 패턴부(131)에는 메탈기판(1)을 관통하는 방열홀(3)이 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 동패턴(13)은 안착 패턴부(131)와 분리되어 LED등(2)의 +,- 단자(23)(24)가 연결되어 전원을 공급하는 전원 공급 패턴부(132)를 포함한다.

또한 상기 방열홀(3)은 최소한 하나 이상으로 구비되어 있는 것으로, 상기 메탈기판(1)에 수직으로 관통되게 형성됨으로써 LED등(2)으로부터 발생되는 열을 메탈기판(1)의 하부로 신속히 방출하는 역할을 수행하는 것이다.

즉 상기 방열홀(3)의 직경과 수량은 LED등(2)이 실장되는 안착 패턴부(131)의 크기에 따라 적정하게 결정하는 것이 바람직하며, 첨부된 도면에서는 7개의 방열홀(3)이 형성된 상태를 도시하였다.

한편, 상기 안착 패턴부(131)에 안착 실장되는 LED등(2)은, LED(21)의 하부에 구비되는 절연체(22)와 절연체(22)의 둘레에서 각각 돌출되는 +,- 단자(23)(24)를 포함한다,

그리고 상기 LED등(2)은 상기 절연체(22)의 하부에 구비되어 LED등(2)으로부터 발생되는 열을 안착 패턴부(131)로 전달하는 금속 방열체(25)를 포함한다.

즉 상기 금속 방열체(25)는 LED등(2)에서 발생되는 열을 신속히 안착 패턴 부(131)로 전달하기 위하여 구비되는 것으로, LED등(2)의 종류에 따라 금속 방열체(25)가 구비되지 않은 것도 있다.

아울러 첨부된 도면에 도시된 LED등(2)은 일예를 든 것이고, 여러 종류의 LED등을 호환적으로 장착할 수 있는 것이다.

도 4는 도 2의 B-B선 단면도이고, 도 5는 도 3의 C부 확대도로서, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 방열 금속판(11)은 휘어짐이 가능하고 휨 상태를 유지하는 동판(111)으로 구성되는 것이다. 그리고 상기 방열홀(3)의 내부 둘레면에는 안착 패턴부(131)와 동판(111)을 상호 연결하는 전도층(4)이 더 코팅된 것이다.

따라서 상기 동판(111)은 열전도성이 종래의 알루미늄판보다 월등히 높음에 따라서, 동판(111)으로 전도된 열의 발산 효율을 최대로 향상시킬 수 있는 것이다.

또한, 상기 전도층(4)은 안착 패턴부(131)와 동판(111)에 일체로 열결되는 동으로 구성되는 것이다. 그리고 상기 전도층(4)은 전도성을 높일 수 있도록 방열홀(3)의 내부 둘레면을 전체적으로 커버하는 원통형으로 구성됨으로써, 전도층(4)을 통한 전도성을 최대로 향상시킬 수 있는 것이다.

그리고 상기 전도층(4)을 코팅할 경우에는, 여러 방법이 사용될 수 있으나 전도층(4)의 코팅은 도금을 하는 것이 바람직하다. 즉 전도층(4)을 안착 패턴부(131)와 동판(111)과 동일한 재질의 동 도금을 함으로써, 동으로 구성된 원통형의 전도층(4)을 형성할 수 있는 것이다.

따라서 상기 전도층(4)은, 도면에 도시된 바와 같이 안착 패턴부(131)와 동 판(111)과 연결되게 일체로 구성됨에 따라 열의 전도효율을 최대로 높일 수 있는 것이다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 LED등 방열장치의 작용관계를 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명에 따른 LED용 방열장치의 방열 상태를 나타낸 단면도로서, LED등(2)이 발광되어 LED등으로부터 열이 발생되면, LED등으로부터 발생된 일부의 열은 LED등(2)의 하부로 전도된다.

그리고 LED등의 하부로 전도된 일부의 열은, 안착 패턴부(131)에 형성되어 있는 다수의 방열홀(3)을 통과하여 신속히 메탈기판(1)의 하부로 방출된다.

또한 LED등의 하부로 전도된 일부의 열은 안착 패턴부(131)에 전도되고, 안착 패턴부(131)에 전도된 열은 각 방열홀(3)의 내부 둘레면에 구비된 전도층(4)을 따라 하부에 형성된 동판(111)으로 신속히 전도된다.

따라서, LED등의 하부로 전도된 일부의 열은, 일부가 방열홀(3)을 통해 대기중으로 방출되어 냉각되고, 일부는 하부의 동판(111)으로 전도되어 발산된다.

다시말해 LED등이 안착되는 안착 패턴부(131)의 열을 하부 동판(111)으로 신속히 전달하여 열 발산이 빠르게 될 수 있도록 함으로써, LED등(2)의 광속(루멘:lm) 출력을 최대로 높일 수 있는 것이다. 그러므로 고출력을 얻을 수 있는 LED 조명장치를 제공할 수 있는 것이다.

또한 LED등(2)으로부터 발생되는 열을 신속히 냉각시킴으로써, 열로 인한 LED등(2)의 손상을 미연에 방지함에 따라 수명을 최대로 길게 할 수 있는 LED 조명 장치를 제공할 수 있는 것이다.

특히 하나의 메탈기판(1)에 다수의 LED등(2)이 실장된 경우에도 각각의 LED등(2)에서 발생되는 열을 개별적으로 신속히 냉각시킬 수 있음에 따라, 많은 수의 LED등(2)을 포함하는 조명장치에 적용이 가능한 장점을 가지는 것이다.

도 7은 본 발명에 따른 메탈기판을 휘어지게 실장한 상태를 나타낸 단면도로서, 상기 방열 금속판(11)은 휘어짐이 가능하고 휨 상태를 유지하는 동판(111)으로 구성됨으로써, 메탈기판(1)을 휘어지게 설치하여 LED등을 통한 조명 범위를 확장시킬 수도 있는 것이다.

다시말해 도면에 도시된 바와 같이 상기 메탈기판(1)을 호형으로 휘어지게 함으로써, 직진성을 가지는 LED등(2)으로부터 사방으로 광원이 발광될 수 있도록 함에 따라 조명 범위를 확장시킬 수 있는 장점도 가지는 것이다.

한편, 상기와 같은 본 발명에 따른 방열장치는, LED 형광등, MR16등, 할로겐대체용 LED등 등의 칩용 LED등이 적용될 수 있고, 또한 LED 가로등, LED 보안등, LED 공원등, LED 투광등 등의 파워 LED등에도 적용이 가능한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 LED등 방열장치가 구비된 메탈기판을 나타낸 분해 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 LED등 방열장치가 구비된 메탈기판을 나타낸 사시도.

도 3은 도 1의 A부를 나타낸 일부 절개 확대도.

도 4는 도 2의 B-B선 단면도.

도 5는 도 3의 C부 확대도.

도 6은 본 발명에 따른 LED용 방열장치의 방열 상태를 나타낸 단면도.

도 7은 본 발명에 따른 메탈기판을 휘어지게 실장한 상태를 나타낸 단면도.

도 8은 종래의 LED등 실장용 메탈기판을 나타낸 것으로,

도 8a는 분해 사시도이고,

도 8b는 LED등의 실장 상태를 나타낸 단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 메탈기판

11 : 방열 금속판

111 : 동판

12 : 절연판

13 : 동패턴

131 : 안착 패턴부, 132 : 전원 공급 패턴부

2 : LED등

21 : LED

22 : 절연체

23 : + 단자

24 : - 단자

25 : 금속 방열체

3 : 방열홀

4 : 전도층

Claims

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하부에서 상부로 방열 금속판(11)과 절연판(12) 및 동패턴(13)이 적층되어 있는 메탈기판(1)을 포함하고,

상기 동패턴(13)은 LED등(2)이 안착되는 안착 패턴부(131)를 포함하며,

상기 안착 패턴부(131)에는 수직으로 관통되어 LED등(2)의 열을 메탈기판(1)의 하부로 방출하는 하나 이상의 방열홀(3)이 구비되고,

상기 방열 금속판(11)은 휘어짐이 가능하고 휨 상태를 유지하는 동판(111)으로 구성되며,

상기 방열홀(3)의 내부 둘레면에는 안착 패턴부(131)와 동판(111)을 상호 연결하는 전도층(4)이 더 코팅된 것을 특징으로 하는 LED등 방열장치.
제3항에 있어서, 상기 전도층(4)은,

안착 패턴부(131)와 동판(111)에 일체로 열결되는 동으로 구성되는 것을 특징으로 하는 LED등 방열장치.
제3항 또는 제 4항에 있어서, 상기 전도층(4)은,

전도성을 높일 수 있도록 방열홀(3)의 내부 둘레면을 전체적으로 커버하는 원통형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 LED등 방열장치.