KR200456702Y1

KR200456702Y1 - 인쇄회로기판 또는 방열부재의 단부에 장치되는 엘이디에 의한 발광체의 구조

Info

Publication number: KR200456702Y1
Application number: KR2020110000009U
Authority: KR
Inventors: 윤석일
Original assignee: 윤석일
Priority date: 2011-01-03
Filing date: 2011-01-03
Publication date: 2011-11-11
Also published as: KR20110001453U

Abstract

대류에 의한 방열효과를 증대하려는 목적에 의한 LED의 장착(또는 탑재) 구조에 관한 것으로 인쇄회로기판 또는 방열부재의 단부에 LED를 탑재하고 방열부재의 표면 및 단부에 열전도성 절연층 및 전기적 결선 수단, 그리고 방열부재의 표면에 보호회로, 또는 제어부품을 탑재하여 구성하는 인쇄회로기판 또는 방열부재의 단부에 장치되는 LED에 의한 발광체의 구조.이다.
비교적 낮은 가격으로 높은 성능의 방열효과를 기대할 수 있는 제안으로 방열효과의 증대로써 LED의 경시변화를 지연시키고 LED이용효율을 증대시킬 수 있으며, 또한 본 고안 제1의 목적을 실현하기 위한 방열구조에서 용이하게 유도할 수 있는 납땜공정의 제거, 또는 수리보수에 용이한 구성 등, 효과가 기대되는 것이며, LED의 군집을 종래에 비하여 조밀하게 배열하기 용이하며, 디스플레이 장치 또는 면발광체를 구성하거나 가로등, 식물재배용 등, 동물사육용 등, 기타 집어등 등, 여러가지 용도에서 있어서 종래에 비하여 간단하고 취급하기 쉬운 구조와 회로망의 구성을 가능하게 한다.

Description

인쇄회로기판 또는 방열부재의 단부에 장치되는 엘이디에 의한 발광체의 구조{LED mount structure for the shear plane of PWB or material of radiant heat.}

본 고안은 LED조명기구를 구성하기 위한 LED 발광체의 탑재(Mount)에 관한 것이다.

특히 LED군집발광체의 대류에 의한 방열효과를 증대하려는 목적에 의한 LED의 장착(또는 탑재) 구조에 관한 것으로 비교적 저렴한 가격으로 효율 높은 방열구조를 구성하기에 적합한 구조 및 형상을 제공하려는 것이다. 또한 LED가 방열부재의 단부에 탑재되고 LED의 리드가 노출되는 특징에 의하여 용이하게 실현할 수 있는 납땜공정의 제거, 또는 수리보수에 용이한 구조를 제공하려는 것이다.

LED(light emitting diode)는 발광 다이오드라고도 하며 전구에 비해 수명이 길고, 발열이 적으며, 응답 속도(전류가 흘러서 빛을 발하기까지의 시간)가 빠르고, 다양한 모양으로 만들 수 있다는 좋은 특성이 있는 발광체로 최근 각종 조명등의 광원으로 각광받고 있는 반도체이다.

삭제

단일한 LED는 조명의 용도로 사용하기에는 한계가 있으므로 수십 또는 수백, 또는 그 이상의 LED들을 군집하여 LED 어래이(Array) 형태를 구성하게 되는데 이러한 역할을 위한 수단으로는 통상 인쇄회로기판(PWB:Printed wiring board)이 사용되어 왔다. 인쇄회로기판에는 반드시 LED 또는 기타 부품이 탑재되는 부품위치와 이들을 전기적으로 접속하기 위한 동박층을 갖는다. 동박층의 수에 따라 표면에 동박층이 한 개인 것은 단면인쇄회로기판, 표면과 이면에 각기 동박층이 있는 것은 양면인쇄회로기판, 표면과 이면 이외 또 다른 동박층들이 몰드된 다층인쇄회로기판등으로 구분 된다. 이러한 인쇄회로기판에서 동박을 고착시키고 상호절연을 유지시키며 물리적인 외력,온도 습도 등, 외부환경에의 적응과 사용자의 용도.목적에 의하여 베이스재료가 사용되는데 폴리수지기판(PP 재질:크라프트지에 페놀수지를 합성하고 이를 적층하여 만든 기판), 에폭시 수지 기판(Epoxy Resin ,GE 재질:유리섬유에 에폭시수지를 합성하고 적층하만든 기판), 컴퍼지트 기판(COMPOGITE Base Material,CPE 재질:두가지이상의 재질을 합성하고 적층한 기판. 일반적으로 유리에 셀룰로오스를 합성하여 만든 기판.), 플렉서블 기판(Flexible Base material:폴리에스테르나 폴리이미드 필름에 동박을 입힌 기판),세라믹 기판(Ceramic Base material:세라믹 도체 Paste를 인쇄하여 만들어진 기판), 금속기판(METAL Cored Base Material:알루미늄판에 알루마이트를 처리한 후 동박을 접착하여 만든 기판)등 여러가지가 있다.

통상의 이러한 인쇄회로기판에서 부품들을 기판면의 계획된 위치에 배치하는 실장(탑재;Mount)공정과 부품들을 전기적으로 연결시키기 위한 납땜(Soldering) 공정을 통하여 제조되었을 때 사용 가능한 것으로 만들어질 수 있는 것이며 이러한 이유로 인쇄회로기판를 구성하는 표면과 이면에서 부품면과 납땜면이 확실하게 기능으로 구분되고 취급된다. 이러한 관계로 보면 부품면과 납땜면이 서로 다른 경우와 부품면과 납땜면이 동일한 평면에 위치하는 경우가 있게 된다. 또한 부품들은 외부에 전기적인 접속을 위한 도선(부품리드)를 갖는다. 납땜은 이 부품리드에 이루어져야 하고 확실한 전기적인 접속이 부품리드에 인가되었을 때 좋은 사용상태가 될 수 있다.

LED광원은 반도체이므로 반영구적이라고 하나 이것은 발열이 전혀 없는 충분히 낮은 전류에서만 가능한 것이고 실제로는 소량의 불순물 또는 방출되지 않은 광출력 등에 의한 발열, 전기회로의 잡음, 과도현상 등에 의하여 파손되거나 열화 되는 것으로써 특히 발열의 문제는 LED의 큰 숙제이며 LED로 하여금 충분한 광(光)출력을 낼 수 있도록 작동시키기 위하여, 또는 경시적으로 진행되는 휘도의 저하를 지연시키기 위하여 방열대책은 매우 긴요한 과제이다. LED에 있어서 소비전력 90%이상이 발열로 소실되고 광(光)출력으로 되는 것은 10%에 이르지 못하는 실정이다.

대한민국 특허청 등록특허 1009905180000(20101021) 대류현상을 이용한 ＬＥＤ 램프의 방열구조 (HEAT DISSIPATION STRUCTURE OF LED LAMP USING CONVECTIVE FLOW)에서는 LED 모듈에서 발생하는 열을 효과적으로 방출하여 LED 모듈의 수명을 연장하고 발광효율을 향상시킬 수 있는 대류현상을 이용한 LED 램프의 방열구조에 관한 것으로, 메인 플레이트의 공기의 대류를 유도하여 냉각하기 위한 방열공을 형성하였다.

대한민국 특허청 등록특허 1008200800000(20080401) ＬＥＤ 발광 조명등의 방열구조 (A Apparatus of Heat Radiation for LED Lighting Lamp)에서는 LED에서는 발생하는 열을 히트파이프를 통해서 방열 덮개에 전달함으로써 효율적으로 방열할 수 있도록 하는 방열구조에 관한 것을 게시하였다.

대한민국 특허청 등록특허 1009912820000(20101026) 일체형 방열구조를 가진 엘이디 조명기구(Lighting Apparatus using LED)에서는 방열판이 일정 간격으로 형성된 본체와, 본체의 전면에 고정된 반사커버와, 엘이디(LED)가 설치된 피씨비(인쇄회로기판)로 구성되어지는 엘이디 조명기구에 있어서, 엘이디는 방열판의 상단에 일정간격으로 형성된 안착면을 구비하고 설치되도록 하고 있는 것이다.

대한민국 특허청 출원번호 10-2009-0044240(20090521)에서는 조명등 내부에 파이프 타입의 방열관을 다수 형성하되 각각의 방열관의 길이를 다르게 형성하게 됨으로 대류 현상에 의해 외부 공기의 유입 및 배출이 원활하게 이루어지도록 하여 발광다이오드의 방열효율을 최대화할 수 있는 방열구조에 관한 것이다.

이 이외에도 다수의 여러가지 제안들이 있어 왔으나 이들의 공통된 특징은 상대적으로 넓은 평면으로 구성된 LED발광 평면을 구성하기 위하여 LED를 군집하여 배치하여야 하는데 이때 사용되는 인쇄회로기판 등, 판상(板狀)의 구조물이 대류를 저해하고 냉각성능을 악화시키고 있는데 따른 개선에 관한 것이다.

대류(convection; 對流)는 전도, 복사 등, 열의 수송형식의 하나로서 유체(이 경우 공기)의 운동에 의하여 열 등의 물리량이 운반되는 것을 말하며 연직방향이동을 대류라 하고, 수평방향 이동을 이류라고 구분한다.

한 종류의 LED에서 최대정격이 30mA인 것은 주위온도 섭씨25도를 기준으로 하는 규격의 일부이지만 실제로 전류의 범위는 30mA에 한정되는 것은 아니다. 여기서 전류를 중요 인자로 취급하는 것은 LED가 트랜지스터등과 같이 전류구동형 반도체소자이므로 LED의 출력, 즉 광(光)출력이 전류의 크기와 상관관계를 갖기 때문이다.

전류(mA)	전압(V)	밝기(LUX)
10	2.90	102
20	3.07	157
30	3.20	203
40	3.31	243
50	3.41	283
60	3.50	317
70	3.57	346
80	3.64	370
90	3.70	393
100	3.76	413
110	3.83	434
120	3.88	449
130	3.94	462
140	3.99	473
150	4.04	480
160	4.10	484
170	4.15	480
180	4.20	470

위에 예시한 도표는 최대정격이 30mA인 LED의 한 종류에 대하여 시험하고 측정한 결과이다. 이러한 결과에 의하면 최대정격이 30mA인 LED가 160mA까지 밝기를 증가시킬 수 있다는 점이다. 즉, 최대정격으로 지정된 사용범위에 비하여 5배 정도의 잠재된 사용능력을 갖고 있다는 것이다.

160mA까지 밝기를 증가시킬 수 있는 LED를 30mA를 최대정격으로 하는 이유는 여러 가지 있겠으나 가장 큰 원인으로 온도 상승에 의한 열화(劣化)에 기인하는 것이라고 할 수 있다. 물론 온도상승문제 이외 여러가지의 문제로 지나치게 높은 전류로 장시간 사용할 수는 없다. 실제로 실용에서 LED는 그 최대정격의 60%이하의 범위에서 사용되고 있음을 참고한다면 매우 큰 낭비의 요소가 있음을 알 수 있다. 특히 최대정격의 60%이하의 사용시에도 사용환경에 따라 온도상승에 의한 경시변화에 따르는 휘도저하 및 수명단축은 매우 염려되는 일이었다.

삭제

LED의 발열은 열의 발생원으로부터 부품리드나 패캐지 재료의 열전도(熱傳導)에 의하여 밖으로 끌어낼 수 있다. 이렇게 나타난 열이 방열판 등 방열부재에 전도될 수 있다. 그러나 적당한 대류에 의한 열 순환이 없으면 축열(heat storage:蓄熱)이 되어 부품에서 발생하는 열을 냉각시킬 수 없다. 따라서 대류에 의한 열의 순환은 방열에서 매우 중요하다.

종래의 LED 군집구조에서는 표면에 사방으로 LED를 조밀하게 배치하여야하는 목적으로 제조된 인쇄회로기판(PWB)등에 의하여 대류의 순환구조를 악화시켰다. 이러한 LED 군집구조에서 인쇄회로기판은 전기적인 접속을 위한 것이었으므로 전기적인 접속을 위한 구조물이 방열성능을 악화시키고 있었던 것이다. 본 고안에서는 LED와 동일 평면상에 위치하는 인쇄회로기판(PWB)을 제거하거나, 또는 LED와 다른 면(面)에 위치하도록 구조를 갱신하거나, 전기적인 접속방법을 개선하고, LED를 방열부재의 단부에 장착하도록 하여, 연직방향으로 이동되는 열의 자연스런 통로를 확장하여 통기를 원활하게 하므로 방열성능을 개선하려 한다.

비교적 낮은 가격으로 대류에 의한 방열효과를 기대할 수 있는 제안으로 종래에 비하여 증가된 전류로 LED 이용효율을 증대시킬 수 있으며, 또한 LED가 방열부재의 단부에 탑재되고 LED의 리드가 노출되는 특징에 의하여 용이하게 실현할 수 있는 납땜공정의 제거, 또는 수리보수에 용이한 구성 등, 제2의 효과가 기대되는 것이다. 그리고 LED의 군집을 종래에 비하여 조밀하게 배열하기 용이하며, LED보호회로 또는 구동회로를 위한 공간확보에 유연하고, 디스플레이 장치 또는 면(面)발광체를 구성하는데 있어서도 종래에 비하여 간단하고 취급하기 쉬운 구성을 가능하게 한다.

도1:종래의 인쇄회로기판상에서의 LED 실장 양태.
도2:단부에 장치되는 LED의 구조.
도3:LED의 군집구조를 위한 단위 모듈.
도4:대류에 의한 LED의 방열.
도5:면(面)발광체를 구성하기 위한 LED군집구조.
도6:단위모듈에서의 LED전극의 연결수단.

단부는 전단(剪斷:잘라서 끊음, shearing.)의 줄임 말로써 평면으로 구성된 판재를 적당한 크기로 잘랐을 때 그 잘린 부분을 지칭하는 것이나 본 고안에서는 직육면체의 형상으로 취급할 수 있는 재료에서 가장 큰 한 면을 전면으로 하고 전면과 그 이면을 제외한 제3의 면을 지칭하려는 것으로 일반적으로 인쇄회로기판에서는 절단부위가 명확하지만 주조 또는 성형으로 이루어질 수 있는 방열부재의 경우 절단부위가 없거나 모호함이 있을 수 있어 의미를 한정하는 것이다.

종래의 인쇄회로기판에서의 LED실장 양태를 도1로 표시하고 있다.

도1에서는 부품면과 납땜면이 서로 다른 경우를 보여 준다. 103a는 부품면이고 103b는 납땜면 이다. 101은 부품소자로써의 LED이고 102a, 102b는 LED의 부품리드, 105는 납땜면의 랜드 또는 동박 등, 전기적인 접속층이다. 랜드 또는 동박 등, 전기적인 접속층(105) 위에 부품리드(102)를 납땜(106) 하였음을 도시 한다. 물론 동일 평면상에 부품(표면실장형 부품)이 탑재되는 경우도 있다. 이때 부품소자로써의 LED는 표면실장형 부품에 속하는 종류로 사용되고, 부품면이면서 동시에 납땜면으로 기능을 가지는 한쪽 면만을 주로 사용하며 다른면은 외부 기구물과의 고정, 기구적 부착을 위한 접착 등의 용도로 쓰인다. 이러한 형태는 도3A 또는 도5A에서도 도시되어 있다.

삭제

도1과 같은 종래의 인쇄회로기판상에서의 LED실장 양태는 부품면(전면)과 또는 납땜면(이면)을 사용하여 완성된 회로를 구성하는 것으로써 제3의 면으로써의 단부(1-04)는 인쇄회로기판의 외곽을 구성하거나 외부 구조물과 기구적인 결합을 위하여 사용되는 이외 특별한 사용 예는 없었다.

도2는 본 고안의 핵심 내용의 단부장착LED를 위한 구조를 도시하고 있다.
도2A에서 01은 부품소자로써 LED이다. 02a와 02b는 LED의 부품리드이고 03은 인쇄회로기판의 베이스재료이며 도2A의 04는 인쇄회로기판의 베이스재료의 단부를 표시하고 05a와 05b는 부품리드와 연결을 위한 회로패턴의 랜드 또는 동박 등, 전기적인 접속층이고 06은 부품리드(02a와 02b)와 랜드 또는 동박 등, 전기적인 접속층(05a와 05b)이 납땜(06) 되었음을 표시하고 있는 단부장착LED를 위한 구조의 예이다.
도2B에서는 도2A와는 달리 단부를 형성하는 재료가 인쇄회로기판이 아니고 금속재료에 의한 단부장착LED를 위한 방열부재(2B의 03)이며 따라서 부품리드(02a 및 02b)와 방열부재간의 절연을 위한 열전도성 절연층(07a 및 07b)을 갖는다. 열전도성 절연층(07a 및 07b)은 연직방향 대류통로를 저해하지 않도록 방열부재의 표면에 금속기판의 제조공정으로 생성될 수 있으며, 또는 열전도성 절연수지가 도포되어 생성 될 수 있으며, 또는 열전도성 절연패드이거나 열전도성 테이프 형태의 것을 방열부재(2B의 03)의 표면에 부착하여 연직방향의 대류의 통로에 막힘이 없는 단부장착LED를 위한 구조를 생성할 수 있다.

도2를 도1과 비교하면 LED가 부품면에 위치하는 것이 아니고 인쇄회로기판의 제3면 단부(도2의 04)에 위치하는 것이다. 즉, 도 2에서의 LED(01)는 도 1에서는 부품면(103a)에 놓여 있었으나 도 2에서는 인쇄회로기판 또는 방열부재의 단부(04)에 위치하고 있는 것으로 이와 같이 인쇄회로기판 또는 방열부재의 단부에 LED를 실장하여 연직방향의 대류의 통로에 막힘이 없도록 하는 방법은 본 고안의 특징이다.

삭제

LED의 리드는 LED 칩의 접합부로 부터 직접 인출된 도선으로 접합부의 온도상승에 따른 발열이 신속하게 잘 전달될 수 있는 부위이다. 도1에 의하면 인쇄회로기판(PWB)의 부품면에 직립한 LED(1-01)의 부품리드(1-02)는 베이스재료(도1-03)에 함몰되어 있어 대류에 의한 방열기능을 발휘하기에는 부족하다.

단부장착LED에 의한 구조로 되어있는 도2에 의하면 충분히 긴 납땜자리(05a, 05b)의 위에 부품리드(02ㅁ, 02b)가 노출되어 있으므로 부품리드를 열 발산수단으로 사용할 수 있다는 특징이 있는 것이며 대류에 의한 냉각이 용이하다는 특징을 갖는다.
상기와 같은 특징은 또다른 효과로써 도2C에 표시된바와 같이 납땜으로 부품리드와 동박을 연결하는 것이 아니고 노출된 부품리드(02a, 02b)의 위에 도전재료층(08a, 08b)을 덮어두고 이 도전재료층(08a, 08b)을 가압수단(09)에 의한 가압으로 전극의 물리적인 접촉을 만들고 이러한 접촉으로 납땜에 대체되는 통전 수단을 구비함으로써 제조시 납땜 등, 공해를 유발하는 공정을 생략할 수 있음은 물론 향후 수리 보수시에도 분리와 재조립만으로 간단히 수리보수 할 수 있는 점 등, 단부장착LED를 위한 특징을 실현할 수 있다.

단부에 LED를 탑재하기 위한 방열부재에 있어 후박한 재료가 아닌 얇은 판재(바람직하게는 동판 또는 알미늄 판)를 'ㄷ'자 형으로 절곡하여 LED의 탑재를 위한 단부를 조성할 수 있다. 특히 이 실시 예에서의 단부장착LED를 위한 방열부재는 열 전도체와 단부장착LED를 위한 전기적인 접속층(05a, 05b)에 대한 기능을 겸비할 수 있음을 나타내고 있다.

삭제

단위LED의 밝기가 충분하지 않은 경우나 좋은 면(面)발광 광원으로 쓰이기 위하여 LED를 다수 평면상에 2차원 배열로 탑재하여 LED 군집구조를 구성하는 것은 필요한 일이며 광고용에서는 그림이나 문자 등을 표시하기 위한 디스플레이를 구성하기 위하여 LED 군집으로 화면을 생성하는 것 또한 필요하다.

본 고안의 일 실시 예로써 다수의 LED를 배열하고 군집화하기 위한 LED스트립을 구성하는 예를 도3에 표시하고 있다.

도3A는 종래의 LED스트립의 한 예이며 도3B는 본 고안 실시 예의 일 예이다. 도3A에서 01은 LED로써 이러한 스트립형태에서는 표면실장형LED가 주로 쓰인다. 도3A에서 03은 부품을 탑재하기 위한 기판으로 일반적으로는 인쇄회로기판이 쓰인다. 기판의 표면(부품면)에는 LED이외의 전자부품(3A의 10)들이 탑재되어 있을 수 있으며 단독으로 사용되기도 하나 기판의 이면에 방열부재를 부착하여 장치되기도 한다.

도3B에서는 본 고안에서 제안하는 단부장착LED로써 구성한 일 실시 예이며 LED(01)는 방열부재 또는 인쇄회로기판의 제3면 단부(04)에 다수 일렬로 장착되어 있다. 단부장착LED를 위한 방열부재 또는 인쇄회로기판의 표면(03)에는 LED의 부품리드(02)는 물론 전기적인 접속을 위한 수단(인쇄회로기판에서는 동박 패턴:05), 그리고 보호회로, 구동희로, 기타 멀티플렉서나 마이크로컨트롤러 등,전자부품(3B의 10, 도6의 6C11)들이 탑재되어 있을 수 있다.

삭제

도3B에서 제안하는 단부장착LED에 의한 스트립형태의 조립에서 방열효과에 대한 검증을 위하여 수십개의 LED로써 3B에 보인 실시 예를 시제작(試製作)하고 방열성능을 비교평가 하였다.
단부장착LED의 시제작을 하여 3A와 같은 수평의 자세로 눕히거나, 그리고 3B와 같은 수직의 자세로 세우는 자세만을 변경시켜 각기 작동시킨 후 온도상승 실험을 한 예를 아래의 도표로 나타내었다.

시간(분)	수평자세		수직자세
시간(분)	온도(℃)	전류(mA)	온도(℃)	전류(mA)
0	30.2	681	30.0	675
5	43.0	708	31.6	682
10	50.3	720	32.4	682
15	53.2	724	32.9	671
20	54.5	735	33.3	665
25	56.2	726	33.7	671
30	56.8	725	34.0	670
35	56.7	726	34.1	668

이 시험에 사용된 방열부재는 알미늄 판재로써 두께는 3mm의 것을 550mm × 35mm로 잘라 사용하고 LED는 백색 하이플럭스 타입으로 54개를 연결하여 작동시킨 결과이다.

동일한 시료에서 단지 연직방향으로 세운 자세인가 수평으로 눕힌 자세인가에 따라 온도상승의 차가 상당함을 알 수 있으며 연직방향으로 된 자세에서 방열성능이 우월함을 나타내고 있다.

도4A와 도4B에는 각기 도3A 및 도3B에 대한 사용상태에서의 대류와 방열문제를 도시하고 있다.
4A20과 4B20은 공기의 흐름을 도식화한 것이다. 도4A에서는 수평으로 위치하는 비교적 넓은 방열부재(4A03)에 의하여 대류중에 축열부위(4A21)가 넓게 나타나고 있음을 보여 준다. 도4A에 비하여 도4B에서는 충분히 넓으나 연직방향으로 된 방열부재(4B03)의 벽면에 의하여 가속된 대류현상을 일으켜 방열부재의 열을 좀더 쉽게 흐르게 할 수 있고 또한 작은 축열부위(4B21)에 의하여 효율적인 방열이 이루어지고 있음을 설명하고 있다.

LED가 조명에 사용되기 위하여 광(光)출력을 키워야 하는데 이러한 목적을 위하여 전류를 높여야 하고, 증가 된 전류로 인한 발열의 문제는 커다란 난관에 속하는 일이었고, 따라서 신뢰성 있는 가동을 위하여 정격 이하의 전류에서 사용해야 하는 등, 손실이 컷었던 점에 비추어 단순한 형상의 방열용 판재를 연직방향의 자세로 만듬으로써 대류에 의한 방열 효과를 잘 활용하고자 하는 본 고안의 취지는 유용한 것이라 할 수 있다. 특히 종래의 방열용부재는 대류냉각을 돕기 위한 복잡한 형상을 갖고 있어 고비용 구조였던 점에 비하여 본 고안에서 제안하는 바에 의하는 단부장착LED에 의한 방열부재는 단순한 형상의 방열용 판재를 사용할 수 있어 저비용 구조임을 특징으로 한다.

도5에서는 LED를 사용한 면(面)발광체 또는 디스플레이화면을 구성하기 위한 LED배열구조를 도시하고 있다.

도5A에는 종래의 LED배열구조의 일례이다. LED(5A01)는 평면(5A03) 위에 배열되어 있으며 이 평면은 대개 인쇄회로기판을 포함하며 전기적 절연층을 중개로 방열기구(5A30)에 부착되어 있다. 대류를 위해서는 인쇄회로기판(5A03)의 평면상에 구멍을 내어 통기를 유도하기도 한다.

도5B에는 본 고안에서 주장하는 단부장착 LED배열 구조를 보여주고 있다. 5B01은 LED이고 5B02는 LED의 부품리드이고 5B03은 인쇄회로기판 또는 방열부재이다. 이 배열 구조는 도3B에 의한 LED스트립형상의 LED배열을 단위 모듈로 하여 2차원 배열 구조로 확장하여 조립한 것으로 다양한 면(面)발광 면적을 실현할 수 있는 구조를 갖는다.

삭제

바람직하게는 단위모듈들은 대류에 의한 냉각효과를 극대화하기 위하여 공기 흐름의 통로에 굽음 또는 휨을 없이하고 관통형으로 구성해야 한다. 또한 자연상태의 대류에서는 공기의 흐름은 아래에서 위로 흐르므로 단부장착LED를 위한 단위모듈의 정렬 또한 공기의 자연스러운 흐름에 따르도록 구성하는 것이 본 고안의 특징이다.

이와 같이 본 고안 취지 내에서 제조된 단부장착LED에 의한 단위모듈은 면 발광체의 크기 모양에 따라 동일한 단위모듈의 수를 추가 및 제거하는 것으로 간단히 면 발광체를 구성할 수 있으며, 따라서 단위 모듈이 착탈 구조로 제조되어 제거와 교체에 편리한 구조로써 단부장착LED에 의한 본 고안의 특징 중 하나이다.

삭제

도6에는 단부장착LED에 의한 단위모듈에서의 연직방향의 대류의 통로에 막힘이 없는 LED 연결수단을 보여 주고 있다. 도6에서 6A는 병렬연결이며 6B는 직렬연결이다. 직렬연결(6B)은 인접한 두 개의 부품리드를 연결하고 있다. 병렬연결(6A)에서는 인접한 모든 부품리드를 모두 연결하고 있다.

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6C에는 감성조명 또는 디스풀레이에 적합한 단부장착LED를 위한 연결구조를 예시하고 있다. 단부장착LED를 위한 인쇄회로기판 또는 방열부재의 제3의 면, 단부에 탑재된 LED(6C01)로 부터 인쇄회로기판 또는 방열부재의 표면(6C03)에 노출된 LED의 부품리드들은 동일 평면상에 탑재된 제어용 회로의 부품(6C11)에 개별접속된다. 단부장착LED를 위한 인쇄회로기판 또는 방열부재의 표면(또는 이면)은 충분히 넓은 평면(6C03)으로 제공 될 수 있으므로 충분한 공간확보가 용이하므로 따라서 종래에서와 같이 다층기판을 사용하는 등, 종래의 고비용구조를 필요로 하지 않는 점, 또는 매트릭스구조의 회로패턴이 복잡하게 디자인되어 있어 회로의 해석 또는 수리 보수에 어려움이 있었던 종래의 디스플레이 어래이에 비하여 단순하고 수리 보수 또한 용이한 장치를 실현할 수 있는 것, 등은 본 고안의 특징 중 하나이다.

LED는 빛의 방사각이 작기 때문에 집중조명 형태의 조사면적을 만든다. 이러한 경향을 보완하기 위하여 여러 가지의 광(光)확산기구를 응용하기도 한다.
단부장착LED에 의한 본 고안의 취지 내에서는 단위모듈의 형상 및 배치를 조절하여 빛의 확산효과를 실현할 수 있다. 이러한 확산효과는 단부장착LED에 의한 단위모듈에서 LED가 탑재될 단부의 윤곽이 타원 또는 원의 호를 이루는 윤곽을 형성케 하고 이 윤곽선 상에 LED들을 배치하여 확산 된 빛을 만드는 단부장착LED에 의한 단위모듈을 만들거나 이에 더하여 이러한 단부장착LED에 의한 단위모듈들을 원호의 일부 또는 원주형 또는 방사형으로 배치함으로써 확산광을 내는 면 발광체를 만들기 용이한 특징을 갖는다.

단위모듈들을 다수 조합하여 면 발광체를 구성할 때 대류에 의한 냉각효과를 극대화하기 위하여 공기 흐름의 통로에 굽음 또는 휨을 없이하고 관통형으로 구성하고 있는 본 고안의 수단에 더하여 팬을 장착하여 공기 통로에 가속된 기류를 형성하는 것은 용이하고 방열효과는 배가 되며 유용한 결과를 나타낼 수 있다.

3개의 숫자로 되었을때 처음 한자리의 숫자와 영문자들은 도번이고
그 다음 두자리의 숫자가, 또는 단독으로 두자리의 숫자뿐이거나
01:LED
02:LED의 부품리드
03:베이스 재료
04:단부
05:랜드 또는 동박 등, 전기적인 접속층.
06:납땜
07:열전도성 절연층
08:도전재료층
09:가압수단
10,11:제어부품
20,21:공기의 흐름.
30:방열부재
40:팬(Fan)
이어지는 문자가 알파벳 소문자로 되는 보조구분표시가 있을 수 있음.

Claims

인쇄회로기판(2A의 03) 또는 방열부재(2B의 03, 2C의 03)의 단부(04)에 LED(01)를 탑재하며;
상기 방열부재의 표면(03a 및 03b) 및 단부(04)에 열전도성 절연층(07a 및 07b)과;
상기 열전도성 절연층 위에 동박조각을 부착하거나, 또는 도전성 수지 테이프이거나, 또는 도전성 수지로 된 조각을 부착하거나, 또는 도전성페인트에 의한 도포, 또는 인쇄에 의하여 또는 인접한 부품리드와 부품리드의 간극에 도전성 첩착으로 하는 전기적 결선 수단(도2의 05a 및 05b)과;
상기 방열부재(도2의 03)의 표면(03a 및 03b)에 보호회로, 또는 제어부품(3B의 10,6C11)을 탑재하여 구성하며;
단부(3B의 04)에 장치되는 LED(01)의 수효가 다수 개로 배열되어 단위 모듈(3B)을 형성하는 인쇄회로기판 또는 방열부재의 단부에 장치되는 LED에 의한 발광체의 구조.
제1항에 있어서 LED(01)의 탑재는 인쇄회로기판 또는 방열부재의 단부(04)에 LED를 납땜(도2의 06)하거나, LED를 열전도성 접착을 하거나, LED를 가압수단(2C의 09)으로 압력하여 장착하는 인쇄회로기판 또는 방열부재의 단부에 장치되는 LED에 의한 발광체의 구조.
제1항에 있어서 열전도성 절연층(도2의 07a 및 07b)은 전기적 결선 수단(05a 및 05b)과 방열부재(03)간(間)에 금속기판의 제조공정의 일부로 생성될 수 있으며, 또는 열전도성 절연수지가 방열부재의 표면에 도포되어 생성 되거나, 또는 열전도성 절연패드이거나, 또는 열전도성 테이프 형태의 것을 방열부재의 표면에 부착하여 생성하거나 하여 열전도성 절연층을 만든 인쇄회로기판 또는 방열부재의 단부에 장치되는 LED에 의한 발광체의 구조.
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제1항에 있어서 전기적 결선 수단(도2의 05a 및 05b)이 노출된 부품리드(02a, 2b)의 위에 도전재료층(2C의 08a와 08b)을 덮고 이 도전재료층을 가압(2C의 09)수단으로 가압하여 물리적인 전기접촉을 만든 인쇄회로기판 또는 방열부재의 단부에 장치되는 LED에 의한 발광체의 구조.
제1항에 있어서 LED부품리드(도2의 02a와 02b)와 전기적결선 수단(도2의 05a와 05b)회로기판 또는 금속기판에 탑재하여 방열부재의 표면(02a) 또는 이면(02b), 또는 표면과 이면에 부가하여 구성하는 인쇄회로기판 또는 방열부재의 단부에 장치되는 LED에 의한 발광체의 구조.
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제1항에 있어서 방열부재(도2의 03)의 단부(04)가 동 또는 알미늄판재의 전단면(剪斷面), 또는 방열재료에 의한 사출, 압출 성형으로 이루어지는 인쇄회로기판 또는 방열부재의 단부에 장치되는 LED에 의한 발광체의 구조.
제1항에 있어서 방열부재(도2의 03)의 단부가 'ㄷ'자 형으로 절곡 된 박판 금속으로 이루어지는 인쇄회로기판 또는 방열부재의 단부에 장치되는 LED에 의한 발광체의 구조.
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제1항에 있어서 발광체의 구조가 단위 모듈(3B)을 다수 배열하여 면(面) 발광체의 군집(5B)을 형성하는 인쇄회로기판 또는 방열부재의 단부에 장치되는 LED에 의한 발광체의 구조.
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