KR101625895B1 - The apparatus for lighting uv light - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다수개의 LED 칩을 직접 하나의 PCB 기판에 실장한 상태에서 PCB 기판을 알루미늄 베어 보드에 직접 결합시켜 직접적인 냉각 작용에 의하여 냉각 효과가 향상된 UV-LED 조사장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 UV-LED 조사장치는, 사각 판상의 절연성 세라믹 기판; 상기 세라믹 기판의 전면에 소성되어 형성되는 금속 배선 패턴; 상기 세라믹 기판의 후면 전면에 걸쳐 소성되어 형성되는 금속막; 상기 금속 배선 패턴에 실장되는 다수개의 UV-LED 칩; 및 상기 세라믹 기판의 후면에 상기 금속막과 브레이징되어 결합되는 방열판;을 포함한다. The present invention relates to a UV-LED illuminating apparatus having a plurality of LED chips directly mounted on a single PCB substrate and directly bonding a PCB substrate to an aluminum bare board to improve the cooling effect by direct cooling action. The UV-LED irradiating apparatus includes a rectangular plate-shaped insulating ceramic substrate; A metal wiring pattern formed by being fired on the front surface of the ceramic substrate; A metal film formed over the entire rear surface of the ceramic substrate; A plurality of UV-LED chips mounted on the metal wiring pattern; And a heat sink brazed to the metal film on the rear surface of the ceramic substrate.

Description

ＵＶ-ＬＥＤ 조사장치{THE APPARATUS FOR LIGHTING UV LIGHT}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a UV-

본 발명은 LED 조사 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수개의 LED 칩을 직접 하나의 PCB 기판에 실장한 상태에서 PCB 기판을 알루미늄 베어 보드에 직접 결합시켜 직접적인 냉각 작용에 의하여 냉각 효과가 향상된 UV-LED 조사장치에 관한 것이다. The present invention relates to an LED illuminating apparatus, and more particularly, it relates to an LED illuminating apparatus, in which a plurality of LED chips are directly mounted on a single PCB substrate and the PCB substrate is directly coupled to an aluminum bare board, To an LED illuminating device.

일반적으로 LED는 다양한 파장의 빛이 조사가능하고, 저전력 및 오랜 수명시간 등의 장점으로 인하여 조명장치에 많이 활용되고 있다. 특히 산업 분야에 많이 사용되고 있는 자외선 조사 장치에도 최근에는 LED를 광원으로 사용하는 경우가 늘어나고 있다. In general, LEDs are widely used in lighting devices because of their advantages such as light emission of various wavelengths, low power and long life time. In recent years, the use of LEDs as light sources has been increasing in recent years, especially in ultraviolet irradiation apparatuses which are widely used in industrial fields.

그런데 종래의 LED 조사장치는 LED 칩을 실장하고 있는 PCB 기판이 각 칩별로 개별적으로 구비되고, 각 PCB 기판을 알루미늄 베어 보드에 납땜 등의 구조를 이용하여 결합시키는 구조를 가지므로, 알루미늄 베어 보드에 의한 냉각 작용이 납땜 등의 구조물을 경유하여 이루어지는 문제점이 있었다. 이렇게 간접적으로 냉각 작용이 이루어지면, 각 LED 칩에 대한 냉각이 효과적으로 이루어지지 않아서 LED 칩이 사용과정에서 열적인 손상을 입어서 수명이 대폭 단축되거나 점등되지 않는 등의 치명적인 문제점이 발생한다. However, in the conventional LED illumination device, the PCB substrate on which the LED chip is mounted is individually provided for each chip, and each PCB substrate is coupled to the aluminum bare board by using a structure such as soldering, There is a problem that the cooling action by the heat sink is performed via a structure such as soldering. If the cooling action is indirectly performed, cooling of each LED chip is not effectively performed, and the LED chip is thermally damaged during the use, resulting in a serious shortening of lifetime or a failure of lighting.

따라서 다수개의 LED 칩을 용이하게 실장할 수 있으면서도 각 LED 칩을 효과적으로 냉각할 수 있는 기술의 개발이 절실하게 요구되고 있다. Therefore, it is urgently required to develop a technology that can easily mount a plurality of LED chips and effectively cool each LED chip.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 다수개의 LED 칩을 직접 하나의 PCB 기판에 실장한 상태에서 PCB 기판을 알루미늄 베어 보드에 직접 결합시켜 직접적인 냉각 작용에 의하여 냉각 효과가 향상된 UV-LED 조사장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a UV-LED illuminating apparatus having a plurality of LED chips directly mounted on a single PCB substrate and having a cooling effect enhanced by direct bonding of the PCB substrate to the aluminum bare board .

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 UV-LED 조사장치는, 사각 판상의 절연성 세라믹 기판; 상기 세라믹 기판의 전면에 소성되어 형성되는 금속 배선 패턴; 상기 세라믹 기판의 후면 전면에 걸쳐 소성되어 형성되는 금속막; 상기 금속 배선 패턴에 실장되는 다수개의 UV-LED 칩; 및 상기 세라믹 기판의 후면에 상기 금속막과 브레이징되어 결합되는 방열판;을 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a UV-LED illuminating apparatus comprising: a rectangular plate-shaped insulating ceramic substrate; A metal wiring pattern formed by being fired on the front surface of the ceramic substrate; A metal film formed over the entire rear surface of the ceramic substrate; A plurality of UV-LED chips mounted on the metal wiring pattern; And a heat sink brazed to the metal film on the rear surface of the ceramic substrate.

그리고 본 발명에서 상기 세라믹 기판은 알루미나인 것이 바람직하다. In the present invention, the ceramic substrate is preferably alumina.

또한 본 발명에서 상기 금속막은 텅스텐으로 이루어지는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable that the metal film is made of tungsten.

또한 본 발명에서 상기 금속막 표면에는 니켈 도금막이 더 형성되는 것이 바람직하다. Further, in the present invention, it is preferable that a nickel plating film is further formed on the surface of the metal film.

본 발명의 UV-LED 조사장치는 다수개의 LED 칩이 하나의 인쇄회로기판에 실장되어 제조가 용이하면서도 인쇄회로기판이 냉각을 위한 알루미늄 베어 보드에 직접 결합되는 구조를 가지므로 각 LED 칩에 대한 직접적인 냉각 작용에 의하여 효과적으로 냉각되는 장점이 있다. The UV-LED illuminating device of the present invention has a structure in which a plurality of LED chips are mounted on a single printed circuit board, so that the LED chip is easily manufactured and the printed circuit board is directly coupled to the aluminum bare board for cooling. It has the advantage of being cooled effectively by cooling action.

특히 본 발명에서는 LED 칩과 세라믹 기판, 세라믹 기판과 방열판이 모두 금속 접합으로 결합되는 구조를 가지므로 LED 칩의 점등 과정에서 발생되는 열이 효과적으로 방열판에 전달되어 방열되는 장점이 있다. Particularly, in the present invention, since the LED chip, the ceramic substrate, the ceramic substrate, and the heat sink are combined by metal bonding, the heat generated during the LED chip lighting process is effectively transferred to the heat sink to dissipate heat.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 UV-LED 조사장치의 구조를 도시하는 분리 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 기판의 구조를 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 UV-LED 조사장치의 구조를 도시하는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 UV-LED 조사장치의 구조를 도시하는 사시도이다. 1 is an exploded perspective view showing a structure of a UV-LED illuminating apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view illustrating a structure of a ceramic substrate according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view showing a structure of a UV-LED illumination apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view showing the structure of a UV-LED illuminating device according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저 본 실시예에 따른 UV-LED 조사장치(1)는, 세라믹 기판(10), 금속 배선 패턴(20), 금속막(30), UV-LED 칩(40) 및 방열판(50)을 포함하여 구성된다. First, the UV-LED lighting apparatus 1 according to the present embodiment includes a ceramic substrate 10, a metal wiring pattern 20, a metal film 30, a UV-LED chip 40, and a heat sink 50 .

먼저 상기 절연성 세라믹 기판(10)은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 방열판(50)에 결합되어 설치되며, 다수개의 상기 UV-LED 칩(40)이 실장되는 구성요소이다. UV-LED 칩(40)으로 공급되는 전기의 누설을 방지하기 위하여 상기 세라믹 기판(10)은 절연성 소재 즉, 알루미나로 이루어지는 것이 바람직하다. As shown in FIG. 1, the insulating ceramic substrate 10 is connected to the heat sink 50, and a plurality of the UV LED chips 40 are mounted. In order to prevent leakage of electricity supplied to the UV-LED chip 40, the ceramic substrate 10 is preferably made of an insulating material, that is, alumina.

또한 상기 절연성 세라믹 기판(10)은 전체적으로 사각판 형상을 가지며, 도 3에 도시된 바와 같이, 다수개개의 UV-LED 칩(40)이 일정 간격 이격되어 설치되는 것이 바람직하다. In addition, the insulating ceramic substrate 10 has a rectangular plate shape. As shown in FIG. 3, it is preferable that a plurality of individual UV-LED chips 40 are installed at a predetermined interval.

다음으로 상기 금속 배선 패턴(20)은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 세라믹 기판(10)의 전면에 소성되어 형성되는 구성요소이며, 상기 UV-LED 칩(40)과 연결되어 상기 UV-LED 칩(40)에 점등을 위한 전기를 공급하는 역할을 한다. 이를 위하여 상기 금속 배선 패턴(20)은 전도성이 우수한 금속 소재로 이루어진다. 1, the metal wiring pattern 20 is a component formed by being fired on the front surface of the ceramic substrate 10. The metal wiring pattern 20 is connected to the UV LED chip 40, And serves to supply electricity to the chip 40 for lighting. For this, the metal wiring pattern 20 is made of a metal material having excellent conductivity.

구체적으로 상기 금속 배선 패턴(20)은 상기 세라믹 기판(10) 상에 소성되어 형성되며, 상기 세라믹 기판(10)과 거의 일체화되어 완벽한 접촉 상태를 이룬다. Specifically, the metal wiring pattern 20 is formed on the ceramic substrate 10 by firing, and is integrated with the ceramic substrate 10 to achieve a perfect contact state.

다음으로 상기 금속막(30)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 세라믹 기판(10)의 후면 중 가장자리 부분을 제외한 전면에 걸쳐 소성되어 형성되는 구성요소이며, 상기 절연성 세라믹 기판(10)을 금속으로 이루어지는 상기 방열판(50)과 효과적으로 결합시키고, 상기 세라믹 기판(10)의 열을 효과적으로 상기 방열판(50)에 전달하는 역할을 한다. 이를 위하여 본 실시예에서 상기 금속막(30)은 상기 세라믹 기판(10)에 소성되어 상기 세라믹 기판(10)과 일체로 형성되며, 완벽한 접촉을 이룬다. 2, the metal film 30 is a component formed by being fired over the entire surface of the ceramic substrate 10 except the edge portion of the rear surface thereof, and the insulating ceramic substrate 10 is formed of a metal And effectively transfers the heat of the ceramic substrate 10 to the heat sink 50. The heat sink 50 is formed of a ceramic material, To this end, the metal film 30 is fired on the ceramic substrate 10 to be integrally formed with the ceramic substrate 10 to achieve perfect contact.

실제로 상기 금속막(30)과 상기 금속 배선 패턴(20)은 동일한 물질로 동일한 제작 과정에 의하여 형성될 수 있으며, 상기 절연성 세라믹 기판(10)의 절연성능이 유지되는 범위 내에서 상기 절연성 세라믹 기판(10)을 최대한 얇게 형성한 상태에서 상기 절연성 세라믹 기판(10) 내부로 스며들며 소성된다. 따라서 상기 금속막(30)과 상기 금속 배선 배턴(20)의 물리적 거리는 매우 가깝게 되고, 상기 UV-LED 칩(40)에서 발생되는 열은 상기 금속 배선 패턴(20)을 통하여 상기 절연성 세라믹 기판(10) 및 이에 일체로 형성되어 있는 금속막(30)으로 전도되는 것이다. The metal film 30 and the metal wiring pattern 20 may be formed of the same material by the same manufacturing process and the insulating ceramic substrate 10 10 are made as thin as possible, and then they are impregnated into the insulating ceramic substrate 10 and fired. Therefore, the physical distance between the metal film 30 and the metal wiring pattern 20 becomes very close, and heat generated from the UV-LED chip 40 is transferred to the insulating ceramic substrate 10 And the metal film 30 formed integrally therewith.

본 실시예에서 상기 금속막(30)은 전도성이 우수한 금속 소재로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 텅스텐으로 이루어질 수 있다. In the present embodiment, the metal film 30 may be made of a metal material having excellent conductivity, for example, tungsten.

한편 상기 금속막(30 표면에는 금속 재질로 이루어지는 상기 방열판(50)과의 효과적인 결합을 위하여 브레이징(brazing) 공법이 적용가능한 부가 금속막(도면에 미도시)이 더 형성될 수 있다. 상기 부가 금속막으로는 니켈(Ni) 도금막이 적용될 수 있다. An additional metal film (not shown) may be further formed on the surface of the metal film 30 so that a brazing method can be applied to the heat dissipation plate 50. In this case, As the film, a nickel (Ni) plating film may be applied.

다음으로 상기 UV-LED 칩(40)은 공급되는 전기를 이용하여 자외선을 조사하는 구성요소로서, 상기 UV-LED 칩(40)은 도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 세라믹 기판(10)에 다수개가 상기 금속 배선 패턴(20) 상의 정확한 위치에 실장되어 조사 기능을 수행한다. 상기 UV-LED 칩(40)은 상기 금속 배선 패턴(20) 상에 브레이징 공법 등을 이용하여 실장될 수 있다. The UV-LED chip 40 is a component for irradiating ultraviolet rays using electricity supplied. The UV-LED chip 40 is mounted on one ceramic substrate 10 as shown in FIG. A plurality of which are mounted at precise positions on the metal wiring pattern 20 to perform an irradiating function. The UV-LED chip 40 may be mounted on the metal wiring pattern 20 using a brazing method or the like.

본 실시예에서는 상기 UV-LED 칩(40)의 전면이 상기 금속 배선 패턴(20)와 완벽하게 접촉하므로 발생된 열이 상기 금속 배선 패턴(20)으로 효과적으로 전도될 수 있다. In this embodiment, since the front surface of the UV-LED chip 40 completely contacts the metal wiring pattern 20, the generated heat can be effectively conducted to the metal wiring pattern 20.

다음으로 상기 방열판(50)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 세라믹 기판(10)의 후면에 상기 금속막(30)과 브레이징되어 결합되는 구성요소로서, 상기 UV-LED 칩(40)에서 발생되는 열을 최종적으로 외부로 방열하는 역할을 한다. 1, the heat dissipation plate 50 is a component that is brazed to the rear surface of the ceramic substrate 10 with the metal layer 30. The UV- And ultimately dissipates generated heat to the outside.

구체적으로 상기 방열판(50)은, 알루미늄 소재와 같은 열전도성이 우수한 금속 소재로 이루어질 수 있으며, 다이캐스팅 방법으로 다양한 형상을 가지도록 대량 생산될 수 있다. 그리고 상기 방열판(50)의 후면에는 도 2에 도시된 바와 같이, 공기와의 접촉 면적을 높이기 위하여 방열핀(54)이 다수개 형성되며, 이를 이용하여 자연 공냉식 냉각 구조로 냉각 작용이 이루어진다. Specifically, the heat sink 50 may be made of a metal material having excellent thermal conductivity, such as an aluminum material, and can be mass-produced to have various shapes by a die casting method. As shown in FIG. 2, a plurality of heat dissipation fins 54 are formed on the rear surface of the heat dissipation plate 50 in order to increase the contact area with the air.

한편 상기 방열판(50)의 전면 중앙에는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 세라믹 기판(10)이 삽입될 수 있는 삽입홈(52)이 음각되어 형성되는 것이 바람직하며, 상기 세라믹 기판(10)은 상기 삽입홈(52)에 삽입된 상태로 상기 금속막(30)을 이용하여 브레이징 공법으로 상기 방열판(50)과 전면적으로 접촉한 상태에서 결합된다. 따라서 상기 금속막(30)과 금속 결합되어 있는 방열판(50)으로 열이 효과적으로 전도되는 장점이 있다.
As shown in FIG. 1, the ceramic substrate 10 may be formed with an insertion groove 52 through which the ceramic substrate 10 can be inserted, Is inserted into the insertion groove (52) and is joined with the metal film (30) in a state of being in full contact with the heat radiating plate (50) by a brazing method. Therefore, heat is effectively conducted to the heat sink 50, which is metal-bonded to the metal film 30.

또한 본 실시예에 따른 UV-LED 조사장치는 도 4에 도시된 바와 같이, LED 칩은 일렬로 배치하는 구조를 가질 수도 있다. In addition, the UV-LED illuminating apparatus according to the present embodiment may have a structure in which LED chips are arranged in a row, as shown in FIG.

1 : 본 발명의 일 실시예에 따른 UV-LED 조사장치
10 : 세라믹 기판 20 : 금속 배선 패턴
30 : 금속막 40 : UV-LED 칩
50 : 방열판1: UV-LED illuminating device according to an embodiment of the present invention
10: ceramic substrate 20: metal wiring pattern
30: metal film 40: UV-LED chip
50: heat sink

Claims (4)

사각 판상의 절연성 세라믹 기판;
상기 세라믹 기판 상에 일정 간격 이격되어 실장되는 다수개의 UV-LED 칩;
상기 세라믹 기판의 전면에 소성되어 형성되며, 상기 다수개의 UV-LED 칩과 연결되는 금속 배선 패턴;
상기 세라믹 기판의 후면 전면에 걸쳐 상기 금속 배선 패턴과 동일한 물질로 소성되어 동일한 공정으로 형성되는 금속막;
상기 세라믹 기판의 후면에 상기 금속막과 브레이징되어 결합되는 방열판;을 포함하며,
상기 금속막은 표면에 니켈 도금막이 형성된 텅스텐인 것을 특징으로 하는 UV-LED 장치.A square plate-shaped insulating ceramic substrate;
A plurality of UV-LED chips mounted on the ceramic substrate at a predetermined interval;
A metal wiring pattern formed on the front surface of the ceramic substrate and connected to the plurality of UV-LED chips;
A metal film formed on the entire rear surface of the ceramic substrate by the same process as that of the metal wiring pattern;
And a heat sink brazed to the rear surface of the ceramic substrate with the metal film,
Wherein the metal film is tungsten having a nickel plated film formed on the surface thereof. 제1항에 있어서,
상기 세라믹 기판은 알루미나인 것을 특징으로 하는 UV-LED 장치.The method according to claim 1,
RTI ID = 0.0 > 1, < / RTI > wherein the ceramic substrate is alumina. 삭제delete 삭제delete
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