KR102668917B1 - 방열구조체 일체형 ｐｃｂ가 구비된 ｌｅｄ 모듈 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열전도 및 방열 효율을 향상시킴과 동시에 자체 중량을 감소시킬 수 있는 탄소계 방열구조체와 절연성능 및 열전도도가 우수한 인슐레이션 카본 블랙(Insulation Carbon Black) 블록(Block)을 이중사출 방식으로 성형하고 인쇄회로를 일체형으로 구비함으로써 LED의 정션 온도(Junction Temperature) 및 열 저항(Thermal Resistance)을 최대한 낯추고 제품의 수명(Life Time)을 최대한 보장할 수 있도록 한 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈 및 그 제조방법에 관한 것으로,
방열구조체 일체형 PCB에 LED 패키지가 접합되고, 그 위에 실리콘 패드(200) 및 PC 렌즈(300)가 설치되어 형성된 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈에 있어서, 상기 방열구조체 일체형 PCB는, 인슐레이션 카본 블랙을 1차로 사출 성형하여 카본 블랙 블록을 형성한 후, 이 카본 블랙 블록에 탄소계 혼합소재를 2차로 사출 성형하여 방열부를 형성한 이중 사출방식의 탄소계 방열구조체; 및 절연본딩시트에 코퍼패턴이 형성된 전기전도시트와 접착제시트 및 반사시트가 적층되어 형성되며, 히트프레스 방식으로 탄소계 방열구조체에 적층 본딩되는 PCB 회로층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
방열구조체 일체형 PCB에 LED 패키지가 접합되고, 그 위에 실리콘 패드(200) 및 PC 렌즈(300)가 설치되어 형성된 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈에 있어서, 상기 방열구조체 일체형 PCB는, 인슐레이션 카본 블랙을 1차로 사출 성형하여 카본 블랙 블록을 형성한 후, 이 카본 블랙 블록에 탄소계 혼합소재를 2차로 사출 성형하여 방열부를 형성한 이중 사출방식의 탄소계 방열구조체; 및 절연본딩시트에 코퍼패턴이 형성된 전기전도시트와 접착제시트 및 반사시트가 적층되어 형성되며, 히트프레스 방식으로 탄소계 방열구조체에 적층 본딩되는 PCB 회로층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈 및 그 제조방법에 관한 갓으로, 터욱 상세하게는 열전도 및 방열 효율을 향상시킴과 동시에 자체 중량을 감소시킬 수 있는 탄소계 방열구조체와 절연성능 및 열전도도가 우수한 인슐레이션 카본 블랙(Insulation Carbon Black) 블록(Block)을 이중사출 방식으로 성형하고 인쇄회로를 일체형으로 구비함으로써 LED의 정션 온도(Junction Temperature) 및 열 저항(Thermal Resistance)을 최대한 낯추고 제품의 수명(Life Time)을 최대한 보장할 수 있도록 한 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 가로등, 투광등에는 수은램프 또는 나트륨램프, 메탈할라이드램프 등 을 이용한 조명등이 이용되어 왔으나, 전력 사용량이 많은 이유와 제품의 수명이 짧은 관계로 최근에는 고휘도의 발광 다이오드를 이용하는 조명등이 개발되었다.
그러나 상기 고휘도의 발광 다이오드들은 사용 도중에 발생되는 고열이 문제점으로 지적되고 있다. 발광 다이오드들을 이용하는 조명 장치의 경우 방열이 적절하게 이루어지지 않으면, 발광 다이오드들의 휘도 및 수명이 크게 저하될 수 있으며, 이에 따라 상기 조명 장치의 유지보수 비용이 크게 증가할 수 있다.
최근, 상기와 같은 문제점을 극복하기 위하여 다양한 구조의 방열 기구들이 개발되고 있다. 예를 들면, 방열핀들을 이용하여 열을 방출하는 구조, 방열핀들과 냉각팬을 장착하는 구조, 냉각수를 이용한 강제 냉각 구조, 히트파이프를 이용 전도 방열하는 구조 등이 개발되고 있다.
그러나 종래의 조명 장치에서 냉각핀이 케이스 내부에 배치되는 경우 방열 효과가 크지 않으며, 냉각팬 또는 냉각수를 이용하는 경우 가로등의 구조에 따라 실제로 적용하기가 어려운 문제점이 있다.
또한, 냉각팬 또는 냉각수의 강제 순환을 이용하는 경우와 히트파이프를 이용하는 조명등의 제작비용 및 유지보수 비용이 크게 증가할 수 있다.
참고로, 통상적인 알루미늄 히트싱크 및 메탈 PCB를 적용한 가로등용 LED 모듈은 도 1에 도시된 바와 같이, 방열핀이 구비된 알루미늄 히트싱크(10)와. 알루미늄 PCB에 LED 패키지가 접합되어 이루어지는 LED 모듈(20)과, 알루미늄 히트싱크(10)에 LED 모듈(20)을 고정하는 체결나사(25)와, 방수를 위해 LED 모듈(20)을 감싸도록 설치되는 실리콘 패드(30)와, LED를 보호하도록 실리콘 패드(30)의 상측에 설치되는 PC 렌즈(40)와, 실리콘 패드(30)와 PC 렌즈(40)를 관통하여 알루미늄 히트싱크(10)에 설치되는 렌즈 체결나사(45)를 포함하고 있다.
한편, 본 발명과 관련한 선행기술을 조사한 결과 다수의 특허문헌이 검색되었으며, 그 중 일부를 소개하면 다음과 같다.
특허문헌 1은, 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈은, 사각 형상의 탄소계 방열구조체에 회로가 형성된 전기전도층이 절연본딩층에 의해 본딩되어 형성되는 방열구조체 일체형 PCB와; 상기 전기전도층에 본딩되며 다수의 LED 설치용 구멍이 형성된 절연 및 반사층과; 솔더에 의해 상기 절연 및 반사층을 관통하여 상기 전기전도층에 연결되는 다수의 LED 패키지와; PC로 형성되며 상기 LED 패키지가 수용되는 렌즈부가 다수 형성된 렌즈 하우징과; 상기 절연 및 반사층과 렌즈 하우징 사이에 개재되는 실리콘 패드;를 포함하고, 상기 절연본딩층과 전기전도층을 보호필름에 각각 패터닝한 후 상기 절연본딩층에 전기전도층을 본딩 형태로 가접하고, 이를 상기 방열구조체에 적층하여 히트 프레스를 통해 적층 본딩하는 방식으로 방열구조체 일체형 PCB를 형성함으로써, 전체적인 부피가 감소되고 기존 가로등용 LED 모듈과 동일한 배광특성 및 높은 휘도를 제공하면서도 LED의 정션온도와 열저항을 최대한 낮추고 제품의 수명을 최대한 보장할 수 있도록 한 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈 및 그 제조방법을 개시허고 있다.
특허문헌 2는, 탄소계 방열구조체에 회로가 형성된 전기전도층이 절연본딩시트에 의해 부착되어 형성된 방열구조체 일체형 PCB와; 전기전도층에 부착되는 절연 및 반사층과; 솔더층에 의해 전기전도층에 연결되는 LED 패키지;로 이루어지고, 탄소계 방열구조체는 총 중량을 기준으로 40~60중량%의 탄소계 혼합재료와 40~60중량%의 고분자 수지를 포함하는 탄소계 소재로 형성되며, 상기 탄소계 혼합재료는 탄소재료 분산물과 흑연재료를 포함하고, 상기 탄소재료 분산물을 탄소나노튜브, 그래핀 및 카본블랙으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 탄소재료와 용매를 포함하며, 상기 흑연재료는 인상흑연과 팽창흑연, 판상흑연, 구상흑연으로 이루어진 군으로부터 선택되는 2종 이상으로 이루어짐으로써, 체적인 부피가 감소되어 천장 등에 설치하기가 쉽고 경량화로 인해 낙하 위험이 방지되는 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 조명용 LED 모듈 및 이를 구비한 LED 등기구를 개시하고 있다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 열전도 및 방열 효율을 향상시킴과 동시에 자체 중량을 감소시킬 수 있는 탄소계 방열구조체와 절연성능 및 열전도도가 우수한 카본 블랙 블록을 이중사출 방식으로 성형하고 인쇄회로를 일체형으로 구비함으로써 LED의 정션 온도 및 열 저항을 최대한 낯추고 제품의 수명을 최대한 보장할 수 있도록 한 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다,
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈은, LED 패키지가 접합된 방열구조체 일체형 PCB에 실리콘패드 및 PC 렌즈가 설치되어 형성된 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈에 있어서, 상기 방열구조체 일체형 PCB는, 인슐레이션 카본 블랙을 1차로 사출 성형하여 카본 블랙 블록을 형성한 후, 이 카본 블랙 블록에 탄소계 혼합소재를 2차로 사출 성형하여 방열부를 형성한 이중 사출방식의 탄소계 방열구조체; 및 절연본딩시트에 코퍼패턴이 형성된 전기전도시트와 접착제시트 및 반사시트가 적층되어 형성되며, 히트프레스 방식으로 탄소계 방열구조체에 적층 본딩되는 PCB 회로층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈에 따르면, 상기 PCB 회로층은 카본 블랙 블록과 동일한 형상으로 형성되는 절연본딩시트와, 회로를 구성하는 코퍼패턴이 형성되어 절연본딩시트의 상측에 적층되는 전기전도시트와, 접착제가 도포되어 전기전도시트를 절연본딩시트에 접착하도록 전기전도시트의 상측에 적층되는 접착제시트와, 반사층이 형성되어 접착제 시트의 상측에 적층되는 반사시트를 포함하고, 자동가접기에 의해 가접되어 이루어진 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈에 따르면, 상기 PCB 회로층은 절연본딩시트의 저면과 반사시트의 상면에 각각 적층되는 이형제 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈에 따르면, 상기 탄소계 혼합소재는 총 중량을 기준으로 40~60중량%의 탄소계 혼합재료와 40~60중량%의 고분자 수지를 포함하고, 는상기 탄소계 혼합재료는 탄소나노튜브, 그래핀 및 카본블랙으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 탄소재료와 용매를 포함하는 탄소재료 분산물과, 인상흑연과 팽창흑연, 판상흑연, 구상흑연으로 이루어진 군으로부터 선택되는 2종 이상으로 이루어진 흑연재료를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명의 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈의 제조방법은, 인슐레이션 카본 블랙을 1차로 사출 성형하여 카본 블랙 블록을 형성한 후, 이 카본 블랙 블록에 탄소계 혼합소재를 방열부로 2차로 사출 성형하여 이중 사출방식으로 탄소계 방열구조체를 형성하는 단계; 절연본딩시트에 코퍼패턴이 형성된 전기전도시트와 접착제 시트 및 반사시트를 적층 및 가접하여 PC 회로층을 형성하는 단계; 히트프레스를 이용하여 탄소계방열구조체에 PC 회로층을 적층 본딩하는 단계; 회로의 오픈이나 쇼트를 검사하는 BBT 체크를 수행하는 단계; PC 회로층에 OSP를 실시하여 방청막을 형성하는 단계; 솔더층을 이용하여 LED 패키지를 PC 회로층에 연결하여 LED 모듈 조립체를 완성하는 SMD 단계 및 LED를 보호하기 위하여 LED 모듈 조립체의 상측에 실리콘 패드와 PC 렌즈를 설치하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈 및 그 제조방법은, 종래의 LED 모듈이 알루미늄 방열판 및 케이스(압출, 주물, 다이캐스팅)를 사용한 것과는 달리 방열성능이 우수한 탄소계 재료를 적용하고 방열구조체에 직접 인쇄회로를 구성함으로 방열하우징의 중량을 대폭 줄여 생산단가를 최대한 낮춤과 동시에 방열을 최대한 극대화시킴으로 LED의 정션 온도(Junction Temperature) 및 열 저항(Thermal Resistance)을 최대한 낮추고 제품의 수명(Life Time)을 최대한 보장할 수 있게 되는 효과가 있다.
그리고, 고휘도 발광다이오드를 이용한 조명장치를 구성할 수 있으며, 전도 및 방열 성능을 향상시키면서도 슬림화, 경량화될 수 있어, 각종 조명장치 및 전자장치에 더욱 광범위하게 적용될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 알루미늄 히트싱크 및 메탈 PCB를 적용한 가로등용 LED 모듈이 도시된 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈의 분해사시도.
도 3은 본 발명에 따른 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈의 탄소계 방열구조체가 도시된 분해사시도.
도 4는 본 발명에 따른 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈의 PCB층이 도시된 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈의 방열구조체 일체형 PCB가 도시된 분해사시도.
도 6은 본 발명에 따른 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈의 LED 모듈 조립체가 도시된 분해사시도.
도 7은 본 발명에 따른 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈의 제조방법이 도시된 순서도.
도 8은 본 발명에 따른 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈의 중 탄소계 방열구조체와 전기전도시트, PCB 회로층 I LED 모듈 조립체를나타낸 참고도.
도 2는 본 발명에 따른 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈의 분해사시도.
도 3은 본 발명에 따른 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈의 탄소계 방열구조체가 도시된 분해사시도.
도 4는 본 발명에 따른 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈의 PCB층이 도시된 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈의 방열구조체 일체형 PCB가 도시된 분해사시도.
도 6은 본 발명에 따른 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈의 LED 모듈 조립체가 도시된 분해사시도.
도 7은 본 발명에 따른 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈의 제조방법이 도시된 순서도.
도 8은 본 발명에 따른 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈의 중 탄소계 방열구조체와 전기전도시트, PCB 회로층 I LED 모듈 조립체를나타낸 참고도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈 및 그 제조방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 발명의 기술적 사항에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.
아울러, 본 발명의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예이다.
그리고, 아래 실시예에서의 선택적인 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로서, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
이에, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위한, 도 2 내지 도 6은 본 발명에 따른 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈을 설명하기 위한 도면들이고, 도 7은 본 발명에 따른 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈의 제조방법을 나나냄 도면이며, 도 8은 본 발명에 따른 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈의 주요구성을 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈은 도 1 내지 6에 도시된 바와 같이, LED 패키지(130)가 방열구조체 일체형 PCB에 접합되어 이루어진 LED 모듈 조립체(100)에 실리콘 패드(200) 및 PC 렌즈(300)가 설치되어 이루어진다.
상기 방열구조체 일체형 PCB는 도 2 내지 6에 도시된 바와 같이, 카본 블랙 블록(111)과 방열부(112)가 일체로 이루어진 탄소계 방열구조체(110)와, 히트프레스 방식으로 탄소계 방열구조체(110)에 적층 본딩되는 PCB 회로층(120)과, 조명용 LED 패키지(130);를 포함하여 이루어진다.
상기 탄소계 방열구조체(110)는 이중 사출방식으로 이루어진 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 인슐레이션 카본 블랙을 1차로 사출 성형하여 카본 블랙 블록(111)을 형성한 후, 이 카본 블랙 블록(111)에 탄소계 혼합소재를 2차로 사출 성형하여 방열부(112)를 형성히여 이중 사출방식의 탄소계 방열구조체(110)를 형성한다.
여기서, 상기 탄소계 혼합소재는 총 중량을 기준으로 40~60중량%의 탄소계 혼합재료와 40~60중량%의 고분자 수지를 포함하여 이루어진 것으로, 상기 탄소계 혼합재료는 탄소나노튜브, 그래핀 및 카본블랙으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 탄소재료와 용매를 포함하는 탄소재료 분산물과, 인상흑연과 팽창흑연, 판상흑연, 구상흑연으로 이루어진 군으로부터 선택되는 2종 이상으로 이루어진 흑연재료를 포함하여 이루어진다.
그리고, 상기 PCB 회로층(120)은 절연본딩시트(121)에 코퍼패턴이 형성된 전기전도시트(122)와 접착제시트(123) 및 반사시트(124)가 적층되어 형성되는 것으로, 히트프레스 방식으로 탄소계 방열구조체(110)에 적층 본딩된다.
구체적으로, 상기 PCB 회로층(120)은 도 3에 도시된 바와 같이, 카본 블랙 블록(111)과 동일한 형상으로 형성되는 절연본딩시트(121)와, 회로를 구성하는 코퍼패턴이 형성되어 절연본딩시트(121)의 상측에 적층되는 전기전도시트(122)와, 접착제가 도포되어 전기전도시트(122)를 절연본딩시트(121)에 접착하도록 전기전도시트(122)의 상측에 적층되는 접착제시트(123)와, 반사층이 형성되어 접착제 시트(123)의 상측에 적층되는 반사시트(124)를 포함하여 이루어지며, 자동가접기에 의해 가접된다.
이때, 상기 PCB 회로층(120)을 보호하기 위하여 절연본딩시트(121)의 저면과 반사시트(124)의 상면에 각각 이형제 시트(125)가 더 적층되는 것이 바람직하다.
상기 LED 패키지(130)는 조명을 형성하기 위한 것으로, 도 5에 도시되된 바와 같이, 솔더층(135)에 의해 PCB 회로층(120)에 연결된다. 이에 따라 LED 모듈 조립체(100)를 완성된다.
마지막으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 방수를 위해 LED 모듈을 감싸도록 실리콘 패드(200)가 설치되고, LED를 보호하도록 실리콘 패드(200)의 상측에 PC 렌즈(300)가 렌즈 체결나사(135)에 의해 설치된다.
한편, 본 발명에 따른 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈의 제조방법은 도 7에 도시된 바와 같이, 인슐레이션 카본 블랙을 1차로 사출 성형하여 카본 블랙 블록(111)을 형성한 후, 이 카본 블랙 블록(111)에 탄소계 혼합소재를 방열부(112)로 2차로 사출 성형하여 이중 사출방식으로 탄소계 방열구조체(110)를 형성하는 단계; 절연본딩시트(121)에 코퍼패턴이 형성된 전기전도시트(122)와 접착제 시트(123) 및 반사시트(124)를 적층 및 가접하여 PC 회로층(120)을 형성하는 단계; 히트프레스를 이용하여 탄소계 방열구조체(110)에 PC 회로층(120)을 적층 본딩하는 단계; 회로의 오픈이나 쇼트를 검사하는 BBT 체크를 수행하는 단계; PC 회로층(120)에 OSP를 실시하여 방청막을 형성하는 단계; 솔더층(135)을 이용하여 LED 패키지(130)를 PC 회로층(120)에 연결하여 LED 모듈 조립체(100)를 완성하는 SMD 단계 및 LED를 보호하기 위하여 LED 모듈 조립체(100)의 상측에 실리콘 패드(200)와 PC 렌즈(300)를 설치하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
더욱 상세하게 설명하면, PC 회로층(120)을 형성하는 단계는 절연본딩시트(121)에 코퍼패턴이 노출되도록 패턴을 형성하고, 전기전도시트(122)에 코퍼패턴을 형성한 후, 접착제 시트(123)에 접착용 패턴을 형성하고 반사시트(124)에 LED 패키기(130)의 부착을 위한 반사층 패턴을 형성한 후, 자동 가접기를 이용하여 커버레이(Coveray 또는 이형제 시트)을 가접하게 된다. 이때, 절연본딩시트(121)와 전기전도시트(122)와 접착제 시트(123) 및 반사시트(124)는 롤투롤 방식으로 각각의 패턴을 타발하게 된다.
그리고, 탄소계 방열구조체(110)에 PC 회로층(120)를 적층할 때는 PC 회로층(120)의 이형제 시트(125)를 제거한 후 가접된 절연본팅시트(121)의 패턴과 전기전도시트(122)의 코퍼패턴을 진공 히트프레스를 통해 140~200℃에서 2~3시간 동안 적층하고 롤링하는 방식으로 이루어진다.
또, 방청막을 형성하는 단계는 OSP(Organic Solderability Preservative) 방식으로 이루어진다, OSP는 표면처리의 일종으로, 전기전도시트(122)의 코퍼패턴 표면에 벤조이미다졸(Benzimidazole)과 같은 방청막을 코팅(Coating) 처리하게 된다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 몇 가지 실시 예들과 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 발명의 설명에 기재된 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 통상의 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
100...LED 모듈 조립체
110....탄소계 방열구조체
111....카본 블랙 블록
1 12...방열부(Heat Sink)
120...PCB 회로층
121...절연본딩시트(Insulation Bonding Sheet)
122....전기전도시트(Copper Sheet)
123...접착제 시트(Adhesive Sheet)
124...반사시트(White Layer Sheet)
125...이형제 시트(Release Layer Sheet)
130...LED 패키지
135...솔더(Solder)층
200...실리콘 패드
300...PC 렌즈
350...렌즈 체결나사
110....탄소계 방열구조체
111....카본 블랙 블록
1 12...방열부(Heat Sink)
120...PCB 회로층
121...절연본딩시트(Insulation Bonding Sheet)
122....전기전도시트(Copper Sheet)
123...접착제 시트(Adhesive Sheet)
124...반사시트(White Layer Sheet)
125...이형제 시트(Release Layer Sheet)
130...LED 패키지
135...솔더(Solder)층
200...실리콘 패드
300...PC 렌즈
350...렌즈 체결나사
Claims (5)
- 방열구조체 일체형 PCB에 LED 패키지가 접합되고, 그 위에 실리콘 패드 및 PC 렌즈가 설치되어 형성된 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈에 있어서,
상기 방열구조체 일체형 PCB는, 인슐레이션 카본 블랙을 1차로 사출 성형하여 카본 블랙 블록(111)을 형성한 후, 이 카본 블랙 블록(111)에 탄소계 혼합소재를 2차로 사출 성형하여 방열부(112)를 형성한 이중 사출방식의 탄소계 방열구조체(110);
절연본딩시트(121)에 코퍼패턴이 형성된 전기전도시트(122)와 접착제시트(123) 및 반사시트(124)가 적층되어 형성되며, 히트프레스 방식으로 탄소계 방열구조체(110)에 적층 본딩되는 PCB 회로층(120);
솔더층(135)에 의해 PCB 회로층(120)에 연결되어 조명을 형성하는 LED 패키지(130);를 포함하고,
상기 PCB 회로층(120)은 카본 블랙 블록(111)과 동일한 형상으로 형성되는 절연본딩시트(121)와, 회로를 구성하는 코퍼패턴이 형성되어 절연본딩시트(121)의 상측에 적층되는 전기전도시트(122)와, 접착제가 도포되어 전기전도시트(122)를 절연본딩시트(121)에 접착하도록 전기전도시트(122)의 상측에 적층되는 접착제시트(123)와, 반사층이 형성되어 접착제 시트(123)의 상측에 적층되는 반사시트(124)를 포함하고, 자동가접기에 의해 가접되어 이루어진 것을 특징으로 하는 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 PCB 회로층(120)은 절연본딩시트(121)의 저면과 반사시트(124)의 상면에 각각 적층되는 이형제 시트(125)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 탄소계 혼합소재는 총 중량을 기준으로 40~60중량%의 탄소계 혼합재료와 40~60중량%의 고분자 수지를 포함하고,
상기 탄소계 혼합재료는 탄소나노튜브, 그래핀 및 카본블랙으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 탄소재료와 용매를 포함하는 탄소재료 분산물과, 인상흑연과 팽창흑연, 판상흑연, 구상흑연으로 이루어진 군으로부터 선택되는 2종 이상으로 이루어진 흑연재료를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈. - 제1항 또는 제3항의 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈을 제조하는 방법에 있어서,
인슐레이션 카본 블랙을 1차로 사출 성형하여 카본 블랙 블록(111)을 형성한 후, 이 카본 블랙 블록(111)에 탄소계 혼합소재를 방열부(112)로 2차로 사출 성형하여 이중 사출방식으로 탄소계 방열구조체(110)를 형성하는 단계;
절연본딩시트(121)에 코퍼패턴이 형성된 전기전도시트(122)와 접착제 시트(123) 및 반사시트(124)를 적층 및 가접하여 PC 회로층(120)을 형성하는 단계;
히트프레스를 이용하여 탄소계 방열구조체(110)에 PC 회로층(120)을 적층 본딩하는 단계;
회로의 오픈이나 쇼트를 검사하는 BBT 체크를 수행하는 단계;
PC 회로층(120)에 OSP를 실시하여 방청막을 형성하는 단계;
솔더층(135)을 이용하여 LED 패키지(130)를 PC 회로층(120)에 연결하여 LED 모듈 조립체(100)를 완성하는 SMD 단계; 및
LED 모듈 조립체(100)의 LED를 보호하기 위하여 실리콘 패드(200)와 PC 렌즈(300)를 설치하는 단계;를 포함하고
상기 PC 회로층(120)을 형성하는 단계에서는 절연본딩시트(121)와 전기전도시트(122)와 접착제 시트(123) 및 반사시트(124)는 롤투롤 방식으로 각각의 패턴을 타발하고,
상기 적층 본딩 단계에서는 진공 히트프레스를 통해 140~200℃에서 2~3시간 동안 적층하고 롤링하는 것을 특징으로 하는 방열구조체 일체형 PCB가 구비된 LED 모듈의 제조방법.
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| KR1020230167569A KR102668917B1 (ko) | 2023-11-28 | 2023-11-28 | 방열구조체 일체형 ｐｃｂ가 구비된 ｌｅｄ 모듈 및 그 제조방법 |
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130013806A (ko) * | 2011-07-29 | 2013-02-06 | 금강전기 (주) | Ｌｅｄ 조명장치 |
| KR101997669B1 (ko) | 2019-01-16 | 2019-07-08 | (주)세광산업조명 | 방열구조체 일체형 ｐｃｂ가 구비된 ｌｅｄ 모듈 및 그 제조방법 |
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| KR102151658B1 (ko) * | 2020-01-07 | 2020-09-03 | 석주한 | 히트 싱크, 엘이디 모듈 및 엘이디 조명등 |
| KR102523306B1 (ko) * | 2022-09-22 | 2023-04-20 | 사단법인 장애인한빛 | 방열성이 향상된 led조명장치 |
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- 2023-11-28 KR KR1020230167569A patent/KR102668917B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130013806A (ko) * | 2011-07-29 | 2013-02-06 | 금강전기 (주) | Ｌｅｄ 조명장치 |
| KR20200073010A (ko) | 2018-12-13 | 2020-06-23 | 문규식 | 방열구조체 일체형 ｐｃｂ가 구비된 조명용 ｌｅｄ 모듈 및 이를 구비한 ｌｅｄ 등기구 |
| KR101997669B1 (ko) | 2019-01-16 | 2019-07-08 | (주)세광산업조명 | 방열구조체 일체형 ｐｃｂ가 구비된 ｌｅｄ 모듈 및 그 제조방법 |
| KR102151658B1 (ko) * | 2020-01-07 | 2020-09-03 | 석주한 | 히트 싱크, 엘이디 모듈 및 엘이디 조명등 |
| KR102523306B1 (ko) * | 2022-09-22 | 2023-04-20 | 사단법인 장애인한빛 | 방열성이 향상된 led조명장치 |
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