KR100927217B1

KR100927217B1 - 방열기능을 개선한 고출력 엘이디 전구

Info

Publication number: KR100927217B1
Application number: KR1020070093576A
Authority: KR
Inventors: 나만석
Original assignee: 목산전자주식회사
Priority date: 2007-09-14
Filing date: 2007-09-14
Publication date: 2009-11-16
Also published as: KR20090028181A

Abstract

본 발명은 방열기능을 개선한 고출력 LED 전구가 개시된다. LED 전구는 외부 전원과 접속되는 접속단자부; 하단이 상기 접속단자부 상에 결합되고, 상부로 갈수록 내부 공간이 좁아지도록 형성된 하우징부; 상기 하우징부 내부의 하부에 결합되어 LED 구동 소자를 구비하는 LED 구동부; 상기 하우징부의 상단에 결합되어 LED 구동부에 의하여 구동되는 1 이상의 LED가 배열된 LED 기판; 및 상기 하우징부 상에 결합되어 LED에서 방출된 광이 투과되는 광투과부를 포함하여 구성된다. 이에 의해 추가적인 방열장치나 전구 하우징부의 크기를 확대함이 없이도 하우징부 내부로의 열 전달을 최소화함과 동시에 하우징부 외부로의 방열을 최대화함으로써 고출력 LED 전구의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있다.

LED, 방열, 내부홈, 방열돌기, 방열홈

Description

방열기능을 개선한 고출력 엘이디 전구{HIGH POWER LED LAMP PROVIDED WITH AN IMPROVED CAPABILITY OF DISCHARGING HEAT}

본 발명은 고출력 발광 다이오드(Light emitting diode; LED, 이하 '엘이디'라 함)를 광원으로 하는 전구의 방열기능을 개선한 LED 전구에 관한 것이다.

현재까지 조명장치로서 백열등, 형광등, 냉음극 형광램프 등이 많이 사용되어 왔으나 전력소모가 크고 수명 자체가 짧으며, 폐기물의 처리시 환경문제 발생으로 인하여 이들의 대체 광원 개발이 요구되어 지고 있다.

이러한 요구에 따라 전력소모를 낮추고 조도를 높이면서도 장시간 사용할 수 있는 내구성이 좋은 전구를 위하여 고출력 LED를 광원으로 하여 다양한 형태의 전구가 제조되고 있다. 이러한 LED 전구로부터 높은 광출력을 얻기 위해서는 LED의 설치 개수를 증가하거나, 공급 전류를 높여야 한다.

그러나 고출력 LED의 전구는 높은 소비전력에 따른 고온의 발열로 인하여 LED의 열화 및 LED 구동 소자의 고장 발생률이 높아지므로 자체 방열 설계가 필요하다.

종래의 방열 설계된 LED 전구(공개번호 제10-2005-0084731호, 발명의 명칭 : 고출력 백색 발광 다이오드를 이용한 전구)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 외부 전원공급용 피접속구에 착탈 가능한 접속단자(82)를 구비하는 전구본체(20); 상기 전구본체(20)와 결합되며, 일측에 조명용 개구가 형성된 방열성 재질의 전구 케이스(40); 상기 전구 케이스(40)의 내부에 배치되어 상기 개구를 향한 적어도 하나 이상의 고출력 발광다이오드(50)를 구비하는 전열성 재질의 LED기판(30); 상기 전구 케이스(40)의 내부에 상기 LED 기판(30)과 소정의 이격거리를 두고 설치되는 상기 고출력 발광다이오드 구동용 소자(33)들이 장착된 구동기판(31); 상기 LED 기판(30)과 구동 기판(31)을 상기 전구 케이스(40) 내에 각각 위치 고정시키는 고정수단; 및 상기 LED기판(30)과 상기 구동기판(31)을 상호 고정시켜, 소정의 이격거리를 유지시키는 이격거리 유지수단(80)을 포함하여 구성된다.

그러나 이와 같이 구성된 종래의 LED 전구는, LED 기판(30)에서 발생된 열이 전구 케이스(40)를 통하여 일부 외부로 방출되지만, 출력이 높아질수록 발열은 커져 LED의 열화현상을 가속시켜 제품 수명을 단축시키게 된다. 또한 상당 부분의 열이 복사 또는 전도 형태로 구동 기판(31)에 전달되므로 LED 구동소자의 수명을 단축시키는 작용을 하게 됨에 따라 LED 전구의 수명을 단축시키는 결과를 초래하게 된다.

한편, 방열 성능을 향상시키기 위하여 상기 전열성 재질의 전구 케이스(40)를 크게 하는 방법도 고려할 수 있으나, 설치환경의 제약을 많이 받게 된다.

본 발명은 상기 배경기술에서 설명한 종래 기술의 문제점을 해결하고자, LED 기판 및 LED 구동부를 수납하는 하우징부 내부를 LED 기판으로부터 전달되는 열을 최소화함과 동시에 하우징부 외부로 발산되는 열이 최대화될 수 있도록 하우징부 내부를 설계한 방열기능을 개선한 고출력 LED 전구를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 방열기능을 개선한 고출력 LED 전구는, 외부 전원과 접속되는 접속단자부; 하단이 상기 접속단자부 상에 결합되고, 상부로 갈수록 내부 공간이 좁아지도록 형성된 하우징부; 상기 하우징부 내부의 하부에 결합되어 LED 구동 소자를 구비하는 LED 구동부; 상기 하우징부의 상단에 결합되어 LED 구동부에 의하여 구동되는 1 이상의 LED가 배열된 LED 기판; 및 상기 하우징부 상에 결합되어 LED에서 방출된 광이 투과되는 광투과부를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 하우징부는, 상기 접속단자부 상에 결합되고, 내부에 LED 구동부가 안착되는 하부하우징; 상기 하부하우징 상에 결합되고, 내부 공간의 상부로 갈수록 폭이 좁아지게 내부홈이 형성되며, 내부홈의 상부에 LED 기판과 면접촉 하도록 안착면이 형성된 상부하우징으로 구성된다.

바람직하게, 상기 내부홈 자체 형상은 밑면이 윗면보다 넓게 형성되도록 입체도형을 밑면에 평행인 평면으로 자른 형상인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 하부하우징과 LED 구동부 사이 및/또는 상부하우징과 LED 기판과 사이에 열전도성부재가 삽입된다.

바람직하게는, 상기 하우징부의 외주면 둘레 방향을 따라 또는 높이 방향으로 다수개의 방열돌기가 형성되거나, 상기 하우징부의 외주면 둘레 방향을 따라 또는 높이 방향으로 다수개의 방열홈이 하우징부의 두께에 상응하는 깊이로 형성된다.

본 발명의 방열기능을 개선한 고출력 LED 전구에 의하면, 추가적인 방열장치나 전구 하우징부의 크기를 확대함이 없이도 하우징부 내부로의 열 전달을 최소화함과 동시에 하우징부 외부로의 방열을 최대화함으로써 고출력 LED 전구의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED 전구의 측단면도이고, 도 3, 4는 각각 도 2의 조립상태를 나타내는 사시도와 측단면도이다.

도 2 내지 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 LED 전구의 구성요소는 크게, 통상의 LED 전구의 구조와 유사하게 외부 전원에 접속되는 접속단자부(100)와, LED 구동부(300)와 LED 기판(400)을 수납하고 이로부터 발생되는 열을 외부로 방출시키는 하우징부(200)과, LED로부터 발생되는 광을 외부로 투과시키는 광투과부(500)로 이루어진다.

이하에서는 본 발명의 구성요소 중 통상의 LED 전구와 차별되는 부분을 중심으로 상세히 설명한다.

먼저 접속단자부(100)는 외부 전원과 접속되며, 도면에서는 소켓으로 도시되어 있으나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태의 접속단자부(100)로 이루어질 수 있다.

다음으로, 하우징부(200)는 상기 접속단자부(100) 상에 결합되고, 상부로 갈수록 내부 공간이 좁아지도록 형성되어 있다.

이때 내부 공간은 상부의 일부가 개방되어 있는 형태로 구성(미도시됨)하거나, 도면에 도시한 바와 같이, 상부 전체가 막혀 있으며 그 하부에는 상부로 갈수록 폭이 좁아지는 내부홈(221)으로 구성할 수 있는데, 이하에서는 내부홈(221)이 형성된 LED 전구를 중심으로 설명한다.

상기 내부홈(221)은 그 내부로 LED 구동부(300)가 수납되는데, 내부홈(221) 자체 형상은 밑면이 윗면보다 넓게 형성되도록 입체도형을 밑면에 평행인 평면으로 자른 형상으로 예컨대, 원뿔대 또는 각뿔대 등으로 형성할 수 있다.

이는 내부홈(221)의 표면적을 하우징부(200)의 외부 표면적보다 작게 함으로써 LED 기판(400)에서 발생되는 열이 하우징부(200) 내부 공간으로 방출되는 양을 최소화하기 위한 것이다.

또한 하우징부(200)의 방열 효과를 더욱 향상시키기 위하여, 하우징부(200)의 외주면 둘레 방향을 따라 다수개의 수직 방열돌기(224)를 도 5와 같이 형성하거 나, 외주면 높이 방향으로 다수개의 수평 방열돌기(225)를 도 6과 같이 형성할 수 있다.

이러한 수직 또는 수평 방열돌기(224 또는 225) 형상과는 반대로 하우징부(200)의 외주면 둘레 방향을 따라 다수개의 수직 방열홈(226)을 도 7과 같이 형성하거나, 외주면 높이 방향으로 다수개의 수평 방열홈(227)을 도 8과 같이 형성할 수 있다. 이때 수직 또는 수평 방열홈(226 또는 227))의 깊이는, 내부홈(221) 외부 즉, 하우징부(200)의 표면 두께에 상응하는 깊이로 형성함으로써 외주면의 표면적을 최대화함으로써 방열효과를 그만큼 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

한편, 하우징부(200)는 일체로 형성할 수도 있으나, 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이, 하부하우징(210)과 상부하우징(220)의 2중 구조로 형성하는 것이 제작에 있어 용이하다.

구체적으로, 하부하우징(210)은 상기 접속단자부(100)상에 결합되고 내부에 LED 구동부(300)가 배치된다. 이때 LED 구동부(300)가 안착될 수 있도록 하부하우징(210)의 내주면에 도면에 도시된 바와 같은 단턱을 형성하거나, 안착면(미도시됨)을 형성할 수 있다.

그리고 하부하우징(210)과 LED 구동부(300) 사이에는 열전도성부재(230)가 삽입되어 LED 구동부(300)에서 자체 발생되는 열 및 LED 기판(400)으로부터 전달된 열을 하부하우징(210)으로 방열하도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 열전도성부재(230)는 액상 또는 젤 타입의 열전도성 그리스, 열전도성 실리콘 등으로 이루어질 수 있다.

상부하우징(220)은 하부하우징(210) 상에 결합되고, 내부 공간에는 앞서 설명한 내부홈(221)이 형성되며, 내부홈(221)의 상부에 LED 기판(400)과 면접촉하도록 안착면(222)이 형성된다. 여기서 안착면(222)은 LED 기판(400)에서 발생되는 복사열이 LED 구동부(300)로 전달되는 것을 차폐하는 역할을 하게 된다. 이때, 상기 상부하우징(220)과 LED 기판(400) 사이에는 열전도성부재(240)가 삽입되어 LED 기판(400)에서 발생되는 열이 상부하우징으로 더욱 잘 전달되게 하는 것이 바람직하며, 그 재질은 앞서 설명한 열전도성부재(230)와 동일하게 할 수 있다.

한편, 상부하우징(220)에는 LED 구동부(300)과 LED 기판(400)을 전기적으로 연결하는 전선이 통과할 수 있는 통로(223)가 형성되며, 통로(223)는 전선이 인입된 상태에서 기밀을 유지하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 하우징부(200)는 0.5W/m-k 이상의 열전도성의 플라스틱, 다이캐스팅된 금속, 세라믹 등의 재질을 이용할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 구성요소 중 LED 구동부(300), LED 기판(400)은 종래 기술로서 설명한 도 1의 LED 전구와 동일하게 구성할 수 있다.

마지막으로, 광투과부(500)는 렌즈로 구성하거나 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이 광투과성 재질로 이루어지되, 장방형 등의 다양한 형상으로 구성할 수 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 범위는 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하 는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 종래의 LED 전구의 단면도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED 전구의 측단면도.

도 3, 4는 각각 도 2의 조립상태를 나타내는 사시도와 측단면도.

도 5, 6은 각각 본 발명의 실시예에 따라 방열돌기가 형성된 상부하우징의 정면도.

도 7, 8은 각각 본 발명의 다른 실시예에 따라 방열홈이 형성된 상부하우징의 정면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 접속단자부 200 : 하우징부

210 : 하부하우징 220 : 상부하우징

221 : 내부홈 222 : 안착면

223 : 통로 224, 225 : 수직, 수평 방열돌기

226, 227 : 수직, 수평 방열홈 230, 240: 열전도성부재

300 : LED 구동부 400 : LED 기판

500 : 광투과부

Claims

외부 전원과 접속되는 접속단자부;

하단이 상기 접속단자부 상에 결합되는 하부하우징;

상기 하부하우징 내부의 하부에 결합되어 LED 구동 소자를 구비하는 LED 구동부;

상기 하부하우징 상단에 결합되고, 내부 공간의 상부로 갈수록 폭이 좁아지게 형성되어 상기 LED 구동부가 수납되는 내부홈과, 상기 내부홈과 차폐되도록 상기 내부홈 상부에 안착면이 형성되며, 외주면 둘레 방향을 따라 또는 높이 방향으로 다수개의 방열홈이 두께에 상응하는 깊이로 형성된 상부하우징;

상기 안착면에 면접촉 하도록 상기 상부하우징의 상단에 결합되어 상기 LED 구동부에 의하여 구동되는 1 이상의 LED가 배열된 LED 기판; 및

상기 상부하우징에 결합되어 상기 LED에서 방출된 광이 투과되는 광투과부;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방열기능을 개선한 고출력 LED 전구.
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청구항 1에 있어서,

상기 내부홈 자체 형상은 밑면이 윗면보다 넓게 형성되도록 입체도형을 밑면에 평행인 평면으로 자른 형상인 것을 특징으로 하는 방열기능을 개선한 고출력 LED 전구.
청구항 1에 있어서,

상기 하부하우징과 상기 LED 구동부 사이에 열전도성부재가 삽입되는 것을 특징으로 하는 방열기능을 개선한 고출력 LED 전구.
청구항 1에 있어서,

상기 상부하우징과 상기 LED 기판과 사이에 열전도성부재가 삽입되는 것을 특징으로 하는 방열기능을 개선한 고출력 LED 전구.
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