KR20050084730A - Structure for radiation of heat of electric bulb for light-emitting diode - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광 다이오드를 광원으로 이용한 전구의 열방출 구조에 관한 것이다. 본 발명은 수 개의 고출력 백색 발광 다이오드를 몸체부의 내부에 형성하고, 고출력 백색 발광 다이오드와 이들이 실장된 PCB의 내부 열을 방출하기 위한 구조를 가진 고출력 백색 발광다이오드와 그 방열구조를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention relates to a heat dissipation structure of a light bulb using a light emitting diode as a light source. An object of the present invention is to provide a high power white light emitting diode and a heat dissipation structure having a structure for releasing several high power white light emitting diodes inside the body, and for dissipating internal heat of a PCB on which they are mounted. have.

본 발명에 따른 발광다이오드용 전구의 방열구조는 적어도 한 개의 발광다이오드가 장착된 전열성 재질의 LED기판; 및 상기 LED기판을 내부에 접촉된 상태로 수용하며, 상기 발광다이오드의 빛을 방출시키는 개구가 형성되고, 외면에 표면적을 확장시킨 다수의 열 방출수단이 형성된 전구 케이스; 를 포함하여 구성될 수 있다.The heat dissipation structure of the light emitting diode bulb according to the present invention comprises: an LED substrate of a heat conductive material equipped with at least one light emitting diode; And a light bulb case accommodating the LED substrate therein and having an opening for emitting light of the light emitting diode, and having a plurality of heat dissipating means formed on the outer surface thereof. It may be configured to include.

Description

발광 다이오드용 전구의 방열구조{STRUCTURE FOR RADIATION OF HEAT OF ELECTRIC BULB FOR LIGHT-EMITTING DIODE}Heat dissipation structure of light bulb for light emitting diode {STRUCTURE FOR RADIATION OF HEAT OF ELECTRIC BULB FOR LIGHT-EMITTING DIODE}

본 발명은 발광 다이오드를 광원으로 이용한 전구의 열방출 구조에 관한 것이다. The present invention relates to a heat dissipation structure of a light bulb using a light emitting diode as a light source.

종래에 사용하고 있는 전구는 전구의 내부를 진공으로 하고 필라멘트에 전류를 가하여 발열함으로써 나오는 빛을 이용하는 백열등과 한쪽 전극의 필라멘트로부터 방출된 전자가 유리관 내부에 채워져 있는 수은 증기와 충돌하면서 에너지를 얻었다가 잃어가면서 빛을 내는 현상을 이용하는 형광등이 사용되고 있다. 그러나 이와 같은 전구는 전력소모가 크고 또 조도가 낮은 문제점이 있으며 필라멘트의 수명자체가 짧아 장시간 동안 사용하지 못하는 내구성의 한계가 있다. Conventional light bulbs use energy generated by vacuuming the inside of the bulb and generating heat by applying current to the filament, and electrons emitted from the filament of one electrode collide with mercury vapor filled in the glass tube to obtain energy. Fluorescent lamps that use the phenomenon of losing light are being used. However, such a light bulb has a problem of large power consumption and low illuminance, and the lifespan of the filament itself is short, so there is a limit of durability that cannot be used for a long time.

일반적으로 램프 타입의 발광다이오드는 전기 에너지를 광반사(optical radiation)로 변환하는 반도체 소자로서, 사용 목적 또는 형태에 따라, 칩 발광다이오드를 선택적으로 박막 패턴이 형성된 인쇄 회로 기판 또는 리드 단자의 상부 면에 실장한 후, 칩과 기판 또는 리드 단자를 전기적으로 연결하고, 그 상부에 에폭시 등을 사용하여 몰드 성형부를 형성함으로써 구현된다. 이 때, 발광다이오드에서 발광되는 색에 따라 칩의 구조, 성장 방법 및 재료가 달라진다는 것은 잘 알려져 있다. 이와 같은 램프 타입의 발광 다이오드를 사용하여 전구를 제조할 수 있다. In general, a lamp type light emitting diode is a semiconductor device that converts electrical energy into optical radiation. According to the purpose or form of use, a top surface of a printed circuit board or a lead terminal in which a chip light emitting diode is selectively formed, is formed. After mounting on the chip, the chip and the board or the lead terminal are electrically connected to each other, and the mold molded part is formed by using an epoxy or the like thereon. At this time, it is well known that the structure, growth method, and material of the chip vary depending on the color emitted from the light emitting diode. Light bulbs can be manufactured using such lamp type light emitting diodes.

그러나 근래에 들어서 전력소모를 낮추고 조도를 높이며 장시간 사용할 수 있는 내구성이 좋은 전구를 위하여 고출력 백색 발광 다이오드를 광원으로 하여 전구를 제조하려는 시도가 있다. 이를 이용하여 제조한 고출력 백색 발광 다이오드 전구는 전력소모가 적고 절전 효과가 있으며, LED의 특성상 반영구적으로 사용할 수 있기 때문에 내구성이 좋다. 또한, 복수 개의 고출력 백색 발광 다이오드들의 빛으로 조명을 실시함에 있어 고출력 백색 발광 다이오드의 설치 숫자와 공급전류의 조절 등을 통해 조도를 다양하게 조절할 수 있다. 따라서 제품 자체의 상품성 및 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있다. 그런데 이와 같은 전구는 고출력 백색 발광 다이오드라는 고전류, 고휘도의 칩으로 인하여 자체 열이 많이 발생한다. 따라서 고출력 백색 발광 다이오드와 이들이 장착된 기판의 내부 열을 방출시킬 필요가 있다. However, in recent years, there is an attempt to manufacture a light bulb using a high power white light emitting diode as a light source for a durable light bulb that can reduce power consumption, increase illumination, and can be used for a long time. The high power white light emitting diode bulb manufactured by using the same has low power consumption, has a power saving effect, and is durable because it can be used semi-permanently due to the characteristics of the LED. In addition, when illuminating the light of the plurality of high power white light emitting diodes, the illumination intensity may be variously adjusted by adjusting the number of installation of the high power white light emitting diode and the supply current. Therefore, the merchandise and reliability of the product itself can be greatly improved. However, such a light bulb generates a lot of heat due to a high current, high brightness chip called a high power white light emitting diode. Therefore, there is a need to release the internal heat of high power white light emitting diodes and the substrates on which they are mounted.

본 발명의 목적은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 복수 개의 발광 다이오드를 몸체부의 내부에 형성하고, 발광 다이오드와 이들이 실장된 PCB의 내부 열을 방출하기 위한 전구와 그 방열구조를 제공하는데 그 목적이 있다. Disclosure of Invention The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and a plurality of light emitting diodes are formed inside the body, and a light emitting diode and a light bulb for dissipating internal heat of the PCB on which the light emitting diodes are mounted are provided. The purpose is to provide.

전술한 목적 및 기타 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 발광다이오드용 전구의 방열구조는 적어도 한 개의 발광다이오드가 장착된 전열성 재질의 LED기판; 및 상기 LED기판을 내부에 접촉된 상태로 수용하며, 상기 발광다이오드의 빛을 방출시키는 개구가 형성되고, 외면에 표면적을 확장시킨 다수의 열 방출수단이 형성된 전구 케이스; 를 포함하여 구성될 수 있다.In order to achieve the above object and other objects, the heat dissipation structure of the light emitting diode bulb according to the present invention is an LED substrate made of a heat-resistant material equipped with at least one light emitting diode; And a light bulb case accommodating the LED substrate therein and having an opening for emitting light of the light emitting diode, and having a plurality of heat dissipating means formed on the outer surface thereof. It may be configured to include.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 일실시예로서 고출력 백색 발광 다이오드를 이용한 소켓형 전구를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a socket-type bulb using a high power white light emitting diode as an embodiment of the present invention.

도 1a는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 고출력 백색 발광 다이오드(파워칩, power chip)를 이용한 전구 내부의 일부를 절개한 사시도이며, 도 1b는 도 1a의 단면도이다. 본 발명에 따른 고출력 백색 발광 다이오드를 이용한 전구는 수 개의 고출력 백색 발광 다이오드(50)와 이들이 장착된 LED 기판(30)이 전구 케이스(40) 내부의 상부에 고정용 핀(80)으로 납땜 고정되어 있다. 이때, 상기 고출력 백색 발광 다이오드(50)는 기존의 일반적인 램프형(포탄형)이 아닌 도면에 나타난 바와 같이 파워칩형으로 제조하여 장착한다.FIG. 1A is a perspective view of a portion of a light bulb cut out using a high power white light emitting diode (power chip) according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view of FIG. 1A. In the light bulb using the high power white light emitting diode according to the present invention, several high power white light emitting diodes 50 and the LED substrate 30 having the same are soldered and fixed to the upper portion of the light bulb case 40 by fixing pins 80. have. In this case, the high output white light emitting diode 50 is manufactured and mounted in a power chip type as shown in the drawing, rather than a conventional lamp type (shell type).

본 발명에 사용되는 고출력 백색 발광 다이오드의 일예의 사양은 다음과 같다. 고출력 백색 발광 다이오드의 크기는 가로 × 세로 = 500 ㎛ × 500 ㎛ (0.5 mm × 0.5 mm) 이상 되는 것으로 적용하며, 특히 칩 1개당 광 변환 효율은 인가전력이 70mW(3.5V, 20mA)일 때, 이 전력에서 빛으로 변환되는 양(radiant power)이 기존 램프 타입의 LED 전구는 3mW(4.3%) ~ 15mW(21.4%)인데 비해, 본 발명에 사용되는 파워칩 타입의 고출력 백색 발광 다이오드는 인가전력이 245mW(3.5V, 70mA)일 때, 빛으로 변환되는 양이 40mW(16.3%)가 된다. An example of the specification of the high power white light emitting diode used in the present invention is as follows. The size of the high power white light emitting diode is applied to the width × length = 500 ㎛ × 500 ㎛ (0.5 mm × 0.5 mm) or more, especially the light conversion efficiency per chip is 70mW (3.5V, 20mA), The amount of radiant power converted from light to light is 3mW (4.3%) to 15mW (21.4%) of the conventional lamp type LED lamp, whereas the power chip type high power white light emitting diode used in the present invention is applied power. At 245mW (3.5V, 70mA), the amount converted to light is 40mW (16.3%).

또한, 상기 고출력 백색 발광 다이오드(50)를 구동하기 위한 구동 소자(33)들과 이들이 장착되어 있는 구동 기판(31)이 전구 케이스(40) 내부에 상기 LED 기판(30)과 소정 간격으로 이격되어 도면과 같이 LED 기판(30) 윗부분에 올라온 고정용 핀(80)과 구동 기판(31)의 아랫부분에 나온 고정용 핀(80)을 납땜하여 고정할 수 있다. 이때, 상기 LED 기판(30)과 구동 기판(31)은 케이스(40)에 내향 돌출된 돌출부에 의해 일정간격 이격되어 있다. 한편, 상기 LED 기판(30)과 구동 기판(31)은 인쇄회로기판(PCB)으로 제조될 수 있다. In addition, the driving elements 33 for driving the high output white light emitting diode 50 and the driving substrate 31 on which they are mounted are spaced apart from the LED substrate 30 in the bulb case 40 at predetermined intervals. As shown in the drawing, the fixing pin 80 placed on the upper portion of the LED substrate 30 and the fixing pin 80 from the lower portion of the driving substrate 31 may be soldered and fixed. At this time, the LED substrate 30 and the driving substrate 31 are spaced by a predetermined interval by the protrusion projecting inwardly to the case 40. On the other hand, the LED substrate 30 and the driving substrate 31 may be made of a printed circuit board (PCB).

상기 고출력 백색 발광 다이오드(50)는 고전류, 고휘도의 특성을 가진 칩이므로 구동 시 자체 열이 많이 발생한다. 따라서 고출력 백색 발광 다이오드(50)의 열을 방출하기 위하여 상기 LED 기판(30)과 구동을 위한 소자(33)가 장착된 구동 기판(31)은 분리하여야 한다. 왜냐하면 하나의 기판에 고출력 백색 발광 다이오드와 구동 소자들을 같이 실장하면, 고출력 백색 발광 다이오드(50)의 열 때문에 구동 소자(33)가 제대로 작동을 못할 수도 있기 때문이다. 상기 LED 기판(30)의 재질은 금속 예를 들어 알루미늄으로 제조하여 열전도성을 높이는 것이 바람직하다. 따라서 상기 LED 기판(30)은 전구 케이스(40)에 접합, 고정되어서 케이스(40)를 통하여 열을 방출할 수 있다. Since the high power white light emitting diode 50 is a chip having high current and high brightness characteristics, a large amount of heat is generated during driving. Therefore, in order to dissipate heat of the high power white light emitting diode 50, the LED substrate 30 and the driving substrate 31 on which the driving element 33 is mounted must be separated. This is because when the high power white light emitting diode and the driving elements are mounted together on one substrate, the driving element 33 may not operate properly due to the heat of the high power white light emitting diode 50. The material of the LED substrate 30 is preferably made of metal, for example, aluminum, to increase thermal conductivity. Therefore, the LED substrate 30 may be bonded and fixed to the bulb case 40 to release heat through the case 40.

한편, 상기 전구 케이스(40)의 내주면에는 상기 LED기판(30)과 구동 기판(31)의 외주연을 끼울 수 있도록 고정부가 원주방향을 따라 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 LED 기판(30)과 구동 기판(31)은 케이스(40) 내에 내향 돌출된 지지대(41, 42)에 지지되어 고정될 수 있는데, 접착제로 고정될 수도 있고 볼팅하여 고정시킬 수도 있다. 또한, 고정된 부분은 내주면을 함몰시킨 고정홈일 수 있고, 돌출된 부분에 홈을 형성한 것일 수 있다. 이에 의해, LED기판은 전구케이스의 중심축선에 대해여 가로방향으로 고정될 수 있다.On the other hand, the inner circumferential surface of the bulb case 40 may be formed along the circumferential direction fixing portion to fit the outer periphery of the LED substrate 30 and the driving substrate 31. For example, as illustrated in FIGS. 2A and 2B, the LED substrate 30 and the driving substrate 31 may be supported and fixed to the supports 41 and 42 protruding inwardly in the case 40. It can be fixed or bolted to fix it. In addition, the fixed portion may be a fixing groove in which the inner circumferential surface is recessed, or a groove may be formed in the protruding portion. Thereby, the LED substrate can be fixed in the horizontal direction with respect to the central axis of the bulb case.

상기 지지대 중 특히 LED 기판을 지지하고 있는 지지대(41)를 열전도율이 좋은 금속으로 제조하면 고출력 백색 발광 다이오드(50)로부터 발산된 열이 금속으로 제조된 LED 기판(30)을 통해 접촉되어 있는 지지대(41)를 거쳐 용이하게 케이스(40)로 전달되어 방출될 수 있다. 상기 케이스(40) 또한 금속으로 제조하고 전구의 외측으로 향하는 케이스(40)의 표면은 열방출을 위해 외향 돌출된 복수의 돌기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 표면적을 넓히기 위한 요철 형성을 위한 가공처리를 해서 표면에 예를 들어 도면에서와 같이 요철을 가진 금속 케이스(40)로 제조하면 더욱 열 방출 효과를 높일 수 있다. 케이스(40)의 제조방법으로는 다이캐스트 기기를 사용하여 공기압, 수압, 유압 등에 의해 주입하여 냉각, 응고 시키는 다이 주조법 등을 이용할 수 있다. In particular, when the support 41 supporting the LED substrate is made of a metal having good thermal conductivity, the heat emitted from the high power white light emitting diode 50 is in contact with the LED substrate 30 made of metal. 41 may be easily delivered to the case 40 and released. The case 40 is also made of metal and the surface of the case 40 facing outward of the bulb may include a plurality of protrusions projecting outward for heat dissipation. For example, if the processing to form the unevenness to increase the surface area is made of a metal case 40 having unevenness on the surface, for example, as shown in the drawing can further increase the heat dissipation effect. As the manufacturing method of the case 40, the die casting method etc. which inject | pour by cooling, coagulation | solidification, etc. by injecting by a pneumatic pressure, hydraulic pressure, hydraulic pressure, etc. using a die-casting apparatus can be used.

한편, 도면에 도시된 바와 같이, 콘덴서(34) 등 크기가 큰 전자 소자를 다른 각종 소자가 장착된 구동 기판(31)과 분리하여 전구의 하부 사출물 케이스(20) 부분에 전선으로 연결하여 장착한 것은 공간적인 면을 고려한 것이다. 왜냐하면, 콘덴서(34)를 구동 기판(31)에 장착하면 그 크기만큼 LED 기판(30)과 구동 기판(31)이 간격을 유지하여야 하기 때문에 공간의 낭비가 있기 때문이다. Meanwhile, as shown in the drawing, a large electronic device such as a condenser 34 is separated from the driving board 31 on which various other devices are mounted, and connected to the lower injection case 20 of the bulb by wires. Is considering the spatial aspect. This is because, when the capacitor 34 is mounted on the driving substrate 31, space is wasted because the LED substrate 30 and the driving substrate 31 must be spaced by the size thereof.

또한, 일반 전구 형태로 사용이 가능하도록 사출물 케이스(20)의 하부에 연결된 전구의 소켓 겸 접촉단자(82)는 E26/E27과 같은 금구를 사용하여 이로부터 전원을 공급받을 수 있다. 전구의 윗부분에는 고출력 백색 발광 다이오드(50)로부터 방출된 빛의 투과 및 반사를 위해 렌즈(10)나 유리와 같은 것을 장착할 수 있다. 이때, 방출된 빛의 반사의 효율을 높이기 위해 LED 기판(31)과 렌즈(10) 사이의 전구 케이스의 개구영역에는 외측으로부터 내측을 향해 점차적으로 단면반경이 축소된 경사부가 형성하는데, 상기 경사부는 LED 기판(31)의 바닥면에 대하여 일정한 예각을 가지는 경사각을 가진 경사면(43)을 가지도록 만들 수 있다. 이러한 형태는 고출력 백색 발광 다이오드(50)에서 발산되는 빛을 상향 반사시키는데 유리하다.In addition, the socket and contact terminal 82 of the bulb connected to the lower part of the injection case 20 to be used in the form of a general bulb can be powered from it using a bracket such as E26 / E27. The upper part of the bulb may be equipped with a lens 10 or glass or the like for the transmission and reflection of the light emitted from the high power white light emitting diode (50). At this time, in order to increase the efficiency of the reflection of the emitted light, the inclined portion of the bulb case between the LED substrate 31 and the lens 10 is gradually reduced in cross-section radius from the outer side to the inner side. It can be made to have an inclined surface 43 having an inclination angle having a constant acute angle with respect to the bottom surface of the LED substrate 31. This form is advantageous for upward reflection of light emitted from the high power white light emitting diode 50.

본 발명의 발광 다이오드를 이용한 전구에 의하면, 몸체부의 내부에 형성된 고출력 백색 발광 다이오드와 구동 소자들을 각기 다른 기판에 장착하고, 상기 기판, 기판 지지대 또는 케이스를 열 전도성이 좋은 알루미늄과 같은 금속을 포함하도록 제조하고, 또한 케이스의 외측에 복수의 돌기가 형성 되도록 제조함으로서 발광 다이오드에 의한 내부 열을 효과적으로 방출하도록 하는 효과를 얻을 수 있다.According to the light bulb using the light emitting diode of the present invention, the high power white light emitting diode and the driving elements formed inside the body portion are mounted on different substrates, and the substrate, the substrate support or the case to include a metal such as aluminum having high thermal conductivity. It is possible to obtain an effect of effectively dissipating internal heat by the light emitting diode by manufacturing and manufacturing a plurality of protrusions formed on the outside of the case.

도 1a는 본 발명의 일 실시예로서 고출력 백색 발광 다이오드를 이용한 전구의 일부를 절개한 사시도이며 도 1b는 도 1a의 단면도.1A is a perspective view of a portion of a light bulb using a high power white light emitting diode as an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view of FIG. 1A;

도 2a는 본 발명의 다른 실시예의 고출력 백색 발광 다이오드를 이용한 전구의 일부를 절개한 사시도이며 도 2b는 도 2a의 단면도.2A is a perspective view of a portion of a light bulb using a high power white light emitting diode according to another embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a cross-sectional view of FIG. 2A;

<도면의 주요 기호에 대한 상세한 설명><Detailed Description of Main Symbols in Drawings>

10: 렌즈 20: 사출물 케이스10: lens 20: injection molding case

30: LED 기판 31: 구동 기판30: LED substrate 31: driving substrate

34: 콘덴서 40: 케이스 34: capacitor 40: case

41, 42: 지지대 43: 경사면41, 42: support 43: inclined surface

50: 고출력 백색 발광 권선오드 80: 고정용 핀 50: high power white light-emitting winding Anode 80: fixing pin

81: 전선 82: 전구의 소켓 겸 접촉단자81: electric wire 82: light bulb socket and contact terminal

Claims (5)

적어도 한 개의 발광다이오드가 장착된 전열성 재질의 LED기판; 및An LED substrate of at least one heat conductive material equipped with at least one light emitting diode; And 상기 LED기판을 내부에 접촉된 상태로 수용하며, 상기 발광다이오드의 빛을 방출시키는 개구가 형성되고, 외면에 표면적을 확장시킨 다수의 열 방출수단이 형성된 전구 케이스; 를 포함하여 구성된 발광다이오드용 전구의 방열구조.A light bulb case accommodating the LED substrate therein and having an opening for emitting light of the light emitting diode, and having a plurality of heat dissipating means formed on an outer surface thereof to extend the surface area; Heat dissipation structure of the light emitting diode bulb including a. 청구항 1에 있어서, 상기 전구케이스의 열 방출수단은, 외향 돌출된 복수의 돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드용 전구의 방열구조.The heat dissipation structure of a light emitting diode bulb according to claim 1, wherein the heat dissipation means of the bulb case includes a plurality of protrusions protruding outwardly. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 전구 케이스의 내주면에는 상기 LED기판의 외주연을 끼울 수 있도록 고정부가 원주방향을 따라 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광다이오드용 전구의 방열구조.The heat dissipation structure of a light emitting diode light bulb according to claim 1 or 2, wherein a fixing part is formed along the circumferential direction of the inner circumferential surface of the bulb case so as to sandwich the outer circumference of the LED substrate. 청구항 1에 있어서, 상기 전구케이스의 개구영역에는 외측으로부터 내측을 향해 점차적으로 단면반경이 축소된 경사부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광다이오드용 전구의 방열구조.The heat dissipation structure of a light emitting diode bulb according to claim 1, wherein an inclined portion having a reduced cross-sectional radius gradually is formed in the opening region of the bulb case from the outside to the inside. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 전구케이스는 다이 주조하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드용 전구의 방열구조The heat dissipation structure of a light emitting diode bulb according to claim 1 or 2, wherein the bulb case is die cast.
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