KR101133649B1 - 고효율의 열방출이 가능한 전기전자 장치 및 ｌｅｄ 발광 장치 - Google Patents

Abstract

열방출의 효율을 높이기 위한 전기전자 장치가 제공된다. 예를 들어 이 전기전자 장치는 LED 발광 장치이다. LED 발광 장치는, 전자와 정공의 결합을 통하여 발광하는 LED 칩(Light-Emitting Diode chip); 상기 LED 칩에 형성된 전극부와 전기적으로 연결되는 PCB(Printed Circuit Board); 및 상기 LED 칩과 상기 PCB의 대략 하면에 위치하며, 상기 LED 칩에서 발생하는 열을 방출하기 위한 방열판을 구비한다. 상기 PCB는 상기 LED 칩에 대응하는 위치에 형성된 개구부를 가지며, 상기 방열판은 상기 PCB에 접촉하되, 상기 PCB의 개구부에 대응하는 위치에서는 상기 LED 칩에 접촉하도록 형성된 양각부를 갖는다.

Description

고효율의 열방출이 가능한 전기전자 장치 및 ＬＥＤ 발광 장치{ELECTRIC/ELECTRONIC APPARATUS AND LED APPARATUS WHICH HAS HIGH HEAT-RELEASE EFFICIENCY}

본 발명은 전기전자 장치, 및 엘이디(LED; Light-Emitting Diode)를 이용한 LED 발광 장치에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는, 전기전자 소자(예를 들어 LED 칩 등)의 열방출 효율을 높이기 위한 구조를 갖는 전기전자 장치 및 LED 발광 장치에 관한 것이다.

조명을 위해 사용되는 일반적인 전구는 형광등, 백열등 또는 산업용으로 사용하는 메탈 네온등으로 대별되며, 이들 전구들은 대부분이 유리관 안에 가스를 주입하여 사용하는 가스 방전관 구성이다. 이러한 일반적인 전구의 경우, 유리관의 파손으로 인하여 가스가 유출될 시에 대기 오염의 원인이 될 수 있으며, 휘도를 밝게 하고자 할 시에는 그에 따른 소비 전력이 상승하게 되고, 그에 알맞은 전력선 공사 등을 행해야 하므로 시설비용과 유지 관리 비용이 과도하게 소요되는 등의 문제점이 있었다.

또한, 비단 조명의 분야 뿐만 아니라, 일반적으로, 전원의 인가 여부, 전기?전자 부품이나 기계적 요소의 동작 여부 또는 상태를 패널에 표시하기 위한 표시 소자(일반적인 조광형 푸시 버튼이나 조광형 램프를 포함)로서 주로 텅스텐 필라멘트 램프가 사용되고 있기도 하다. 이러한 램프는 이를 지지?점등할 수 있는 홀더와, AC 110V 또는 220V의 교류전원을 AC 24V 또는 6.3V로 변환하기 위한 다운트랜스(down-trans), 또는 직류 전원의 경우 권선형 저항기와, 점등체로서 파일롯 램프등 및 소정의 색상을 방사시키기 위한 컬러 글로브(color globe)를 포함하여 구성되고 있다. 이와 같이 구성되는 램프는 휘도는 양호하지만, 램프등이 텅스텐 필라멘트 열선으로 구성되어 있어 램프의 소켓부 접촉 불량, 또는 불규칙한 전원이나 온/오프시의 충격 전압에 의하거나, 장기간 열화로 인하여 그 필라멘트 열선이 단선되는 경우가 빈번하여 빈번한 교환이 요구된다. 또한, 이와 같은 램프는 필라멘트 열선으로부터 발생하는 열로 인하여 컬러 글로브가 변형되거나, 충격 내지는 진동에 의해 램프등 내지는 글로브가 파손되거나, 필라멘트가 단선되기 쉬우며, 구조상 방수, 방폭 등이 전혀 고려되기가 어렵다.

전술한 조명용 또는 표시용 전구의 문제점을 해소할 대안으로 근자에는 소비전력이 낮은 LED를 이용한 조명등이나 표시등 개발이 제안되고 있다. 즉, 전술한 단점을 보완하기 위해서 조명 장치 등으로서 LED 칩을 사용하기 위한 노력이 시도되고 있는데, LED 칩은 통상적으로 PCB에 실장되어 전력을 인가받아 발광을 하게 된다.

LED 칩이란 전자(electron)과 정공(hole)의 결합을 통하여 발광하는 일종의 pn 접합 반도체로서, 예를 들어, 전류의 흐름을 통하여 소수의 전자와 정공으로 이루어지는 캐리어를 만들어 내고, 이들 전자와 정공이 재결합하는 과정에서 방출하는 에너지를 빛으로 방출하는 반도체 소자 중의 하나이다.

이하, 도 1을 참조하여 통상적인 LED 등(LED lamp)에 대해 설명한다.

도 1은 통상적인 LED 등(LED lamp)의 구조를 나타내는 도면이다.

LED 칩(110)은 절연 소재(125)의 표면 상에 소정의 금속 패턴(121)이 형성된 인쇄 회로 기판(120, PCB; Printed Circuit Board)의 상부에 실장(mounting; 예를 들어 Die Bonding 방식으로 실장)되어, 상기 LED 칩(110) 및 금속 패턴(121)을 전기적으로 연결하는 와이어(130)에 의하여 회로가 구성되면서 전류를 인가받아 빛을 방출하게 된다. LED 칩(110)의 개략적인 동작 원리는 전술한 바 있으며, 그 구체적인 동작에 대한 설명은 생략하기로 한다.

반도체 소자인 LED 칩(110)은 발열을 수반한다. 즉, 전자와 정공이 만나면서 발생하는 에너지가 모두 빛으로 변환되는 것이 바람직하지만 실제로는 에너지의 상당 부분이 열에너지의 형태로도 변환되기 때문에 이러한 열을 효율적으로 방출할 필요가 있다.

즉, 열은 상기 LED 칩(110)과 금속 패턴(121)을 전기적으로 연결하는 상기 와이어(130)를 끊기도 하며, 열로 인하여 상기 LED 칩(110)의 열화를 야기하기도 한다.

이와 같이 방열 효과의 높고 낮음은 발광 효율과 정비례하기 때문에 충분한 발광 효과를 위해서는 그에 상응하는 방열 구조가 뒷받침되어야 하나, 종래의 LED 칩 실장 구조에서는 LED 칩(110)에서 발생한 열이 PCB(120) 상의 한정된 금속 패턴(121)을 통해서만 방출되므로 방열 효과가 낮아서 결국 충분한 밝기의 LED 칩을 실장하여 조명(또는 표시) 장치로 사용하는 데에는 한계가 있었다.

도 2는 금속 PCB를 이용하는 종래의 예를 나타낸다.

도 2에서 LED 칩(110)은 그 하면에 LED 방열 패드(210) 및 솔더 접합부(220)를 갖는다. LED 칩(110)의 위에는 필요에 따라, LED 칩(110)에서 방출되는 빛의 색상을 보정하도록 하는 형광체(110-1)가 형성될 수도 있다.

도 1에서는 와이어(130)를 통해 LED 칩(110)과 금속 패턴(121)이 연결되었으나, 도 2에서는, 이와는 다소 다르게, 솔더 접합부(220; 도 1의 와이어(130)의 역할을 함)를 통해 회로 결선부(230; 도 1의 금속 패턴(121)의 역할을 함)와 연결되어 있음을 알 수 있다.

LED 칩(110)의 아래에는 금속 PCB(280)가 존재하는데 금속 PCB(280)는 회로 결선부(230), 접착제 1(240), 절연포(250), 접착제 2(260), 및 금속(270)을 포함하는 개념이다.

도 3은 도 2의 예에 방열판이 부착되는 모습을 나타낸다.

도 2에서와 같은 구조체의 아래에 열전달성이 높은 재질(통상 금속)의 방열판을 부착하며 이때 금속 PCB(280)의 금속(270)과 방열판(310)의 사이에는 열 전도성을 높이기 위하여 열 전도성 페이스트(320)를 도포한다. 방열판(310)은 통상적으로 복수의 방열핀을 포함한다.

FRP PCB, 에폭시 PCB 등도 이용가능하지만 도 2에서와 같이 금속 PCB를 이용하는 이유는, 도 3에서와 같이 방열판(310)을 부착하여 열 방출 효율을 높이기 위함이다.

도 2에서와 같이 표면 실장(surface mount)을 행함에 있어 금속 PCB(280)는 다층 구조를 가짐을 알 수 있다. 즉, 회로 결선부(230; 예를 들어 동박(구리 호일)으로 이루어짐)와 금속(270) 사이에 절연을 위한 절연포(250)가 삽입되어야 하고, 또한 회로 결선부(230)와 절연포(250)를 접착시키기 위한 접착제 1(240)이 필요하게 되고, 절연포(250)와 금속(270)을 접착시키기 위한 접착제 2(260)가 필요하게 된다.

이처럼 성질이 다른 물질들이 포함되는데, 이들은 LED가 동작할 때에 발생하는 열을 방열판으로 직접적이고 신속하게 방출시키는 데 장해 요인이 된다.

이러한 현상은 열저항이라고도 불리우며, 열저항은 다종의 다른 물체를 거치면서 저항값이 늘어나게 되어 LED에서 발생된 열을 방열판 쪽으로 배출하는 데에 방해 요인으로 작용한다.

특히 도 3에서처럼 열 전도성 페이스트(320)가 추가되면, 이 역시 다른 물질간의 조합이 되어 다소나마 열저항이 커질 것임을 예측할 수 있다.

본 발명에 따르면, 전기전자 소자; 상기 전기전자 소자에 형성된 전극부와 전기적으로 연결되는 PCB(Printed Circuit Board); 및 상기 전기전자 소자와 상기 PCB의 대략 하면에 위치하며, 상기 전기전자 소자에서 발생하는 열을 방출하기 위한 방열판을 구비하며, 상기 PCB는 상기 LED 칩에 대응하는 위치에 형성된 개구부를 가지며, 상기 방열판은 상기 PCB에 접촉하되, 상기 PCB의 개구부에 대응하는 위치에서는 상기 전기전자 소자에 접촉하도록 형성된 양각부를 갖는 것을 특징으로 하는 전기전자 장치가 제공된다.

바람직하게는, 상기 전기전자 소자와 상기 방열판의 양각부는, 그 사이에 방열 패드를 개재하여 접촉한다.

바람직하게는, 상기 방열 패드는 금속 재질이다.

바람직하게는, 상기 PCB는 에폭시 수지제 PCB 또는 FRP 수지제 PCB이다.

바람직하게는, 상기 PCB는 금속 PCB이다.

바람직하게는, 평면도 상에서 보았을 때, 상기 방열판의 양각부는 상기 PCB의 개구부보다 작은 크기이다.

바람직하게는, 상기 방열판과 상기 방열판의 양각부는 동일 재질로 일체로 형성된다.

바람직하게는, 상기 방열판은 열을 효율적으로 방출하기 위하여 PCB와의 접면의 반대측에 방열핀을 갖는다.

바람직하게는, 상기 방열판과 상기 방열핀과 상기 방열판의 양각부는 동일 재질로 일체로 형성된다.

본 발명에 따르면, LED 발광 장치로서, 전술한 어느 한 항목에 기재된 상기 전기전자 소자는 전자와 정공의 결합에 의해 발광하는 LED 칩(light-emitting diode chip)이며, 전술한 어느 한 항목에 기재된 상기 방열 패드는 LED 방열 패드인 LED 발광 장치가 제공된다.

본 발명에 의하면 LED 칩과 방열판을 직접 접촉 또는 최소한도의 개재물(예를 들어 LED 방열 패드)만을 개재하여 접촉하므로 열방출의 효율을 높일 수 있다.

기존에 열방출의 효율을 높이기 위하여 방열판을 사용하는 경우에는 수지제 PCB에 비하여 비교적 고가인 금속 PCB를 사용하고 금속 PCB의 하면과 방열판을 접촉시켜야 했으나, 이 경우라도 LED 칩과 방열판 사이에는 다층 구조로 이루어진 금속 PCB가 개재하며, 금속 PCB는 그 중간에 절연포라든지 접착제 층을 가지므로 그로 인하여 열저항이 증가하는 경향이 있었는데(즉, 방열판을 이용하지 않는 경우에 비하여 열방출 효율이 향상되기는 하지만 내재적인 한계가 존재하였음), 본 발명에서는 그러한 열저항이 개입할 여지를 원천적으로 봉쇄하므로 방열판의 이점을 더욱 확실히 누릴 수 있다.

본 발명에 따르면, 금속 PCB 사용이 배제되는 것은 아니지만, 금속 PCB에 비하여 저가인 수지제 PCB를 이용하면서도, 기존에 금속 PCB를 사용한 경우와 최소한 동등하거나 훨씬 나은 열방출 효율을 달성할 수 있다.

즉, 비용이 비싼 금속 PCB를 대체하여 통상의 PCB(수지제 등)를 사용하면서 금속 PCB이든지 일반 PCB이든지 간에 구별을 하지 않고 방열판에 LED의 방열 패드가 바로 접속될 수 있도록 구성하므로, 따라서, 본 발명은 열방출 효율을 높일 뿐만 아니라 제조 단가를 낮추는 데에도 큰 기여를 할 수 있다.

도 1은 통상적인 LED 등(LED lamp)의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 금속 PCB를 이용하는 종래의 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 예에 방열판이 부착되는 모습을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4의 단면도를 분해 사시도로 표현한 도면이다.
도 6은 LED 배치의 일실시예를 나타내는 도면이다.
도 7은 LED 배치의 다른 일실시예를 나타내는 도면이다.
도 8a 및 8b는 도 7에 나타난 LED 장치의 실구현예를 나타내는 사진이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 일실시예를 나타내는 도면이다.

본 발명에 따른 일실시예는 도 4에서 보는 바와 같이, LED 칩(410), (필요에 따라서는) 형광체(420), PCB(430), 방열판(440)을 포함한다.

LED 칩(410)은 전자(electron)과 정공(hole)의 결합을 통하여 발광하는 일종의 pn 접합 반도체로서, 예를 들어, 전류의 흐름을 통하여 소수의 전자와 정공으로 이루어지는 캐리어를 만들어 내고, 이들 전자와 정공이 재결합하는 과정에서 방출하는 에너지를 빛으로 방출하는 반도체 소자 중의 하나이다.

형광체(420)는 LED 칩(410)에서 방출되는 빛의 색상을 보정하는 역할을 한다.

PCB(430)의 재질은 통상적으로 쓰이는 어떠한 재질이라도 무방하다. 즉, 본 발명의 실시형태의 PCB(430)는 에폭시 수지제, FRP 수지제 등일 수 있으며, 또한 금속 PCB라도 무방하다. 다만, 후술하듯이, 금속 PCB가 아니라도 본 발명 특유의 구성에 의하여 높은 방열 효과를 얻을 수 있으므로 본 발명의 PCB(430)는 금속 PCB보다는 에폭시 수지 PCB 또는 FRP 수지 PCB 등으로 금속 PCB보다는 저가의 것을 사용하는 것이 경제적일 것이다.

또한 도 4에서와 같이 방열판(440)이 결합된다. 이 방열판(440)의 소정의 부위에는 양각부(440-1)가 형성되어 있다. 소정의 부위란 LED 칩(410)과 마주보는 부분을 의미한다. 또한, LED 칩(410)과 방열판(440)의 양각부(440-1)가 대향하는 부분에서는 PCB가 개방(개구)되어 있어서 LED 칩(410)과 방열판의 양각부(440-1)가 맞닿을 수 있도록 되어 있다.

LED 칩(410)과 양각부(440-1)가 맞닿는다고 기술하였으나, 이 둘이 반드시 직접 맞닿는다기보다는, LED 칩(410)의 하면과 양각부(440-1)의 상면 사이에 LED 방열 패드(450)와 같은 얇은 부재를 개재하는 것까지를 포함하는 것으로 봄이 타당할 것이며, 그 맞닿는 부위에 대응하는 PCB(430)의 부분이 개구되어 있으면 족하다.

LED 방열 패드(450)에 대해 부연 설명하자면, 도 3에서는 금속 PCB(280) 등을 사용하여 방열판(310)에 방열 페이스트(320)를 부착하였는데 이러한 경우에는 방열판(310)과 금속 PCB(280)의 평탄도가 완벽하지 않음으로 인하여 생기는 공극 등의 문제점이 발생하는 데에 비하여, LED 방열 패드(450)는 통상적으로 금속으로 구성되며, 방열 페이스트를 부착하는 방식보다 접속하는 부분의 체적이 적은 등의 이유로 금속 대 금속이 바로 접속하게 되므로 최대의 열방출 효과를 가질 수 있다.

또한, LED 부품의 방열 패드가 무극성인 제품을 생산하는 것이 요즈음의 LED 패키지의 생산 추세이기도 하므로, 방열 패드를 통한 전기적 신호 등이 없는 경우가 많으므로 이를 방열판에 바로 연결해도 무리는 없을 것이다.

즉, 본 발명의 일실시예는, 전자와 정공의 결합을 통하여 발광하는 LED 칩(410)을 포함하며, LED 칩(410)에 형성된 전극부와 전기적으로 연결되는 PCB(430)를 포함하며, LED 칩(410)과 PCB(430)의 하면에 위치하며, LED 칩(410)에서 발생하는 열을 방출하기 위한 방열판(440)을 구비한다.

전극부란 LED 칩(410)의 전기적인 신호 또는 전력이 들어오고 나갈 수 있는 전기적 통로가 되는 부위이며, 도 4에서 보듯이 솔더 접합부(460)를 통해 PCB(430)의 회로 결선부와 연결되는 부위이다. 그림에서와 같이 LED 칩(410)의 가장자리에 전극부가 존재하는 것이 일반적이지만, 반드시 이 위치에 한정되는 것은 아니다.

LED 칩(410)과 PCB(430)의 하면이라 함은 모든 면에서 아래에 있다가보다는 대략 하면에 있으면 족하고, 대략 하면이라 함은, 엄밀하게는 양각부(440-1)가 PCB(430)의 개구부에 맞춰지므로, (실질적으로는 PCB(430) 등의 아래에 위치하기는 하지만,) 완전하게 PCB(430)의 하면에 존재하는 것은 아니라는 점을 명확히 하기 위해 사용된 표현이며, 당업자라면 이러한 의미를 명확히 파악할 수 있을 것이다.

또한, PCB(430)는 LED 칩(410)에 대응하는 위치에 형성된 개구부를 가지며, 방열판(440)은 PCB(430)에 접촉하되, PCB(430)의 개구부에 대응하는 위치에서는 LED 칩(410)에 접촉하도록 형성된 양각부(440-1)를 갖는다.

도 5는 도 4의 단면도를 분해 사시도로 표현한 것이다.

LED 칩(410)의 위에는 형광체(420)가 형성되어 있고, LED 칩(410)의 하면에는 솔더 접합부(460) 및 LED 방열 패드(450)가 형성되어 있다.

솔더 접합부(460)는 PCB(430)의 상면에 존재하는 회로 결선부에 접하여 LED 칩(410)과 PCB(430)의 회로 결선부를 전기적으로 연결한다.

PCB(430)의 구체 구성은 도 4 또는 도 5에는 설명되어 있지 않으나, 금속 PCB를 이용할 수도 있고, FRP 수지제 PCB, 에폭시 수지제 PCB, 또는 그 외의 여하한 재질의 PCB라도 가능하다. 이들 PCB의 상면은 통상적으로 전기 배선(즉, 회로 결선부)으로 이루어져 있으며 이는 전술한 도 2 등을 참조할 수 있다.

그리고 도 5의 PCB(430) 둘레가 물결 무늬로 표시되어 있는 것은 여러 개의 LED 칩(410)이 임의의 패턴으로 형성될 수 있고, 그에 따라서 PCB(430)의 패턴이 얼마든지 달라질 수 있음을 의미한다. 또한, 도 5의 PCB(430)에는 특별히 층 표시를 하지 않았으나 통상적으로 PCB는 2개 이상의 층으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 도 2의 금속 PCB와 같이 회로 결선부 - 접착제 - 절연포 - 접착제 - 금속 등으로 이루어질 수 있으며, 금속 PCB가 아니라도 적어도 회로 결선부 - 수지제 베이스 등의 2개 이상의 층을 포함할 것이다.

PCB(430)의 소정의 부위는 개구되어 있으며, 이 개구부를 통해서 LED 칩(410)의 하면(정확하게는 LED 칩(410)의 하면에 부착된 LED 방열 패드(450))과 후술할 방열판(440)의 양각부(440-1)가 접한다.

PCB(430)의 아래에는 방열판(440)이 존재한다. 이 방열판(440)은 통상의 방열판의 상면이 평탄한 것과는 상이하게 양각부(440-1)를 가지고 있다. 이 양각부(440-1)는 방열판(440)과 일체로 형성된 동일 재질의 것임이 바람직하다. 또한, PCB(430)의 개구부를 통해서 LED 칩(410)의 LED 방열 패드(450)와 접하여야 하므로, 양각부(440-1)의 돌출 부분의 크기는 상기 개구부의 크기 이하인 것이 바람직하다. 다만, 양각부(440-1)가 2중으로 돌출한다는지 하는 특별한 사정이 있다면 돌출 부분의 최상층만이 상기 개구부의 크기 이하이면 족할 것이다.

이때, 크기라 함은, 평면도 상에서 보았을 때의 크기를 말하는 것으로서, 도 4에서는 옆면의 절단도, 도 5에서는 사시도로 나타내었으나, 상면에서 보았을 때의 평면도 상으로 그 크기 관계를 따져야 개구부를 통해서 양각부(440-1)가 LED 칩(410)에 접촉될 수 있음은 명확하다. 이러한 관계로서, 방열판의 양각부(440-1)는 PCB(430)의 개구부보다 작은 크기이다.

도 5에서는 양각부(440-1) 및 개구부의 형상이 모두 사각형으로 되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 양각부(440-1) 및 개구부는 원형일 수도 있고, 타원형일 수도 있고, 그 외의 다른 형상일 수도 있다.

또한 양각부(440-1)와 개구부는 같은 형상이어야 하는 것은 아니며, 예를 들어 개구부는 사각형이고 양각부(440-1)는 원형일 수도 있다. 다만, 이 경우라도 개구부 안에 양각부(440-1, 또는 적어도 양각부의 최상부층 구조)가 들어갈 수 있도록 크기 관계가 설정되는 것이 바람직함은 물론이다.

그리고 도 5의 방열판(440) 둘레가 물결 무늬로 표시되어 있는 것은, 상기 PCB(430)의 경우와 마찬가지로, 여러 개의 양각부(440-1)가 소정의 패턴(즉, 상방의 LED 칩(410)에 대응하는 패턴)으로 형성될 수 있고, 그에 따라서 양각부(440-1)의 패턴이 얼마든지 달라질 수 있음을 의미한다. 또한, 도 5의 방열판(440)에는 도시되어 있지 않으나 그 아래에는 도 4에서 보는 바와 같이 방열핀이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 방열판(440)은 열을 효율적으로 방출하기 위하여 PCB(430)와의 접면의 반대측에 방열핀을 가질 수 있다.

반드시 이에 한정되는 것은 아니지만 양각부(440-1)와 방열판(440)과 방열핀은 동일 부재로 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 물론, 열전도율이 높은 소재라면 각각 상이한 소재로 형성되어 밀착되도록 형성하는 것도 가능할 것이다. 상황에 따라서, 제조의 편의성 및 효율성의 관점에서 일체 형성을 할지 별도 형성으로 부착할지를 결정할 수 있을 것이며, 통상적으로는 일체 형성이 바람직할 것이다.

도 6은 LED 배치의 일실시예를 나타낸다.

전술한 도 4 및 도 5의 배치를 가지면서 복수의 LED가 형성될 수 있는데, 그 일예는 도 6과 같다.

즉, 도 5에서는 임의의 배치를 가질 수 있다는 의미로 PCB(430) 및 방열판(440)에 물결 표시를 해 두었는데, 실제의 일예로서는 도 6의 정면도와 같이 LED 칩(410) 및 형광체(420)가 PCB(430) 위에 늘어서 있는 경우를 들 수 있다. 각각의 LED 칩(410)들끼리는 적절히 직렬?병렬 관계로 이어져 있다. 직렬?병렬 관계는 PCB(430) 상에 새겨진 회로 결선부에 의해 적절히 조절될 수 있을 것이다.

도 6에는 나타나 있지 않으나 PCB(430)의 LED 칩(410) 대응 위치에는 개구가 형성되어 있고, 그에 대응하는 방열판(440) 대응 위치에는 양각부(440-1)가 형성되어 있으며, 이러한 사항은 도 4 및 도 5를 참조하면 쉽게 알 수 있을 것이다.

도 7은 LED 배치의 다른 일실시예를 나타낸다.

전술한 도 4 및 도 5의 배치를 가지면서 복수의 LED가 형성될 수 있는데, 그의 다른 일예는 도 7과 같다.

즉, 도 5에서는 임의의 배치를 가질 수 있다는 의미로 PCB(430) 및 방열판(440)에 물결 표시를 해 두었는데, 실제의 일예로서는 도 7의 정면도와 같이 LED 칩(410) 및 형광체(420)가 PCB(430) 위에 늘어서 있는 경우를 들 수 있다. 각각의 LED 칩(410)들끼리는 적절히 직렬?병렬 관계로 이어져 있다. 직렬?병렬 관계는 PCB(430) 상에 새겨진 회로 결선부에 의해 적절히 조절될 것이다.

도 7에는 나타나 있지 않으나 PCB(430)의 LED 칩(410) 대응 위치에는 개구가 형성되어 있고, 그에 대응하는 방열판(440) 대응 위치에는 양각부(440-1)가 형성되어 있으며, 이러한 사항은 도 4 및 도 5를 참조하면 쉽게 알 수 있을 것이다.

도 8a 및 8b는 도 7에 나타난 LED 장치의 실구현예를 나타내는 사진이다.

도 7은 LED 칩이 부착된 상태를 나타내며, 도 8a 및 8b는 (도 7과는 LED칩이 부착될 공간의 배열 상태는 다소 상이하지만) LED 칩이 부착되기 전의 인쇄 회로 기판(PCB)만을 나타내며, 그 중에서 도 8a는 평면도, 도 8b는 저면도이다.

도 8b의 저면도에서 짙은 색으로 나타낸 부분은 전기 배선 패턴이며 이 패턴은 저면에서 외부에 노출되어 있는 것은 아니고 별도의 절연층으로 덮여 있으며, 수지 재질의 특성상 전기 배선 패턴이 비쳐 보일 수도 있다.

도 8a 및 8b에 나타난 PCB는 금속 PCB가 아닌 수지 재질이어서 쉽게 휘어지며 휘어짐에 의해서도 단선이나 성능 저하는 없으며, 수지 PCB를 이용하므로 금속 PCB를 이용하는 것에 따른 경제성 저하는 없으며, 본 발명에 따른 양각 방열판을 이용하므로 방열 효과는 기존에 금속 PCB를 이용하는 경우에 비해서도 매우 향상된다.

한편, 동일한 LED 칩을 이용한다고 해도 그 발광 효율 등의 성능이 항상 동일한 것은 아니며, 발광 효율 등의 성능에 영향을 미치는 요인은 여러 가지가 있으나 그 중의 하나가 온도이다. 즉, 방열을 얼마나 효과적으로 하느냐에 따라서 동일한 LED 칩이라도 성능이 달라질 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예는 LED 칩을 이용하는 것으로 설명하였으나, 당업자라면, 본 발명이 단지 LED 칩 뿐만이 아니라, 일반적인 전기전자 소자(예를 들어, 능동소자 또는 그 조합, 수동소자 또는 그 조합, IC 칩 등)에 적용될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다. 특히 LED 칩의 경우에는 발열이 문제가 되므로 효용이 큰 일예로 설명한 것이며, LED 칩이 아니라도 전기전가 소자에서 발생된 열을 효과적으로 방출할 수 있는 구조임은 자명하다.

위에서는 특정의 예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 많은 변형이 첨부의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 본질적인 사상 내에서 가능함은 물론이다. 본 발명의 기본 사상을 벗어나지 않는 한, 그 외의 다양한 변형도 본 발명의 범주에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

110: LED 칩
110-1: 형광체
210: LED 방열 패드
220: 솔더 접합부
230: 회로 결선부
240: 접착제 1
250: 절연포
260: 접착제 2
270: 금속
280: (금속) PCB
310: 방열판
320: 열 전도성 페이스트
410: LED 칩
420: 형광체
430: PCB(Printed Circuit Board)
440: 방열판
440-1: 방열판의 양각부
450: LED 방열 패드
460: 솔더 접합부

Claims (10)

1. 전기전자 소자;
   상기 전기전자 소자에 형성된 전극부와 전기적으로 연결되는 PCB(Printed Circuit Board); 및
   상기 전기전자 소자와 상기 PCB의 대략 하면에 위치하며, 상기 전기전자 소자에서 발생하는 열을 방출하기 위한 방열판
   을 구비하며,
   상기 PCB는 상기 전기전자 소자에 대응하는 위치에 형성된 개구부를 가지며,
   상기 방열판은 상기 PCB에 접촉하되, 상기 PCB의 개구부에 대응하는 위치에서는 상기 전기전자 소자에 접촉하도록 형성된 양각부를 갖는 것을 특징으로 하는 전기전자 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전기전가 소자와 상기 방열판의 양각부는, 그 사이에 방열 패드를 개재하여 접촉하는 것을 특징으로 하는 전기전자 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 방열 패드는 금속 재질인 것을 특징으로 하는 전기전자 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 PCB는 에폭시 수지제 PCB 또는 FRP 수지제 PCB인 것을 특징으로 하는 전기전자 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 PCB는 금속 PCB인 것을 특징으로 하는 전기전자 장치.
6. 제1항에 있어서,
   평면도 상에서 보았을 때, 상기 방열판의 양각부는 상기 PCB의 개구부보다 작은 크기인 것을 특징으로 하는 전기전자 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 방열판과 상기 방열판의 양각부는 동일 재질로 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기전자 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 방열판은 열을 효율적으로 방출하기 위하여 PCB와의 접면의 반대측에 방열핀을 갖는 것을 특징으로 하는 전기전자 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 방열판과 상기 방열핀과 상기 방열판의 양각부는 동일 재질로 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기전자 장치.
10. LED 발광 장치로서,
    제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 상기 전기전자 소자는 전자와 정공의 결합에 의해 발광하는 LED 칩(light-emitting diode chip)이며,
    제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 상기 방열 패드는 LED 방열 패드인 것을 특징으로 하는 LED 발광 장치.
    

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