KR100940884B1 - Ｌｅｄ 램프의 방열구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 LED 램프의 방열구조는 공기의 대류현상을 이용하여 LED 모듈에서 발생하는 열을 효과적으로 방출함으로써 LED 모듈의 수명을 연장하고 발광효율을 향상시킬 수 있는 LED 램프의 방열구조에 관한 것으로, 메인 플레이트 및 상기 메인 플레이트의 하면에 설치되는 LED 모듈을 포함하여 구성되되, 상기 메인 플레이트에는 공기의 대류를 유도하여 상기 LED 모듈을 냉각하기 위한 방열공이 형성된다. 이때, 상기 방열공의 상부에 방열파이프가 돌출되고, 상기 방열공 및 방열파이프는 상기 LED 모듈을 중심으로 방사형으로 배치된다. 또한, 상기 각 방열파이프는 방열판에 의해 서로 연결되며, 상기 방열판 중 인접한 한 쌍의 방열판 사이에는 방열핀이 추가로 마련된다. 그리고 상술한 방열공, 방열파이프, 방열판 및 방열핀을 포함하는 방열패턴은 상기 메인 플레이트 상에 반복됨을 특징으로 한다.
LED 램프, 대류, 방열공, 방열파이프, 방열판, 방열핀

Description

ＬＥＤ 램프의 방열구조{HEAT DISSIPATION STRUCTURE OF LED LAMP}
본 발명은 LED 램프의 방열구조에 관한 것으로, 구체적으로는 공기의 대류현상을 이용하여 LED 모듈에서 발생하는 열을 효과적으로 방출함으로써 LED 모듈의 수명을 연장하고 발광효율을 향상시킬 수 있는 LED 램프의 방열구조에 관한 것이다.
일반적으로 발광다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 화합물 반도체의 P-N 접합구조를 이용하여 주입된 소수캐리어(전자 또는 정공)를 만들어내고, 이들의 재결합에 의하여 소정의 빛을 발산하는 반도체 소자를 지칭한다. 이러한 발광다이오드는 기존의 전구 또는 형광등에 비하여 소모 전력이 작고 수명이 수 내지 수십 배에 이르러, 소모 전력의 절감과 내구성 측면에서 월등하다. 이를 위하여 종래에는 발광다이오드, 좀 더 상세하게 발광다이오드 소자(Chip)를 리드 프레임에 실장하여 발광다이오드 패키지를 구성하고, 다수의 발광다이오드 패키지가 기판 상에 장착하여 발광다이오드 모듈을 구성하였다.
한편, 상술한 발광다이오드 소자는 인가되는 전류의 크기에 따라 그 밝기가 조절되는데, 최근 발광다이오드 소자에 대한 기술이 점점 발달함에 따라 고전류를 인가하여 발광다이오드 소자의 밝기를 획기적으로 향상시킬 수 있게 되었다. 하지만 발광다이오드 소자에 고전류를 인가할 경우 밝은 빛과 함께 많은 열이 발생하므로, 이를 해결하지 아니할 경우 발광다이오드 소자가 열화되어 크랙이 발생하는 등의 문제를 야기할 수 있다.
이를 방지하기 위하여 종래에는 발광다이오드 패키지의 리드 프레임 및 기판 상에 마련되어 상기 리드 프레임과 연결되는 방열부재를 통해 발생된 열을 외부로 배출하도록 하였다. 그러나 밝은 빛을 발생하기 위한 고출력의 파워칩과 같은 발광다이오드 소자를 사용하는 발광다이오드 모듈의 경우 패키지의 리드 프레임과 기판의 방열부재만으로는 한계가 있었으며, 이들만으로는 발광다이오드 소자의 수명이 단축되는 문제점을 해결하기에는 역부족이었다.
특히, 천장에 설치하는 조명의 경우에는 조명장치의 내부가 발광다이오드가 부착되는 기판으로 분리 단절된 구조를 가지고 있기 때문에, 기판 뒷면에 설치된 방열 구조만으로는 만족할 만큼의 방열효과를 거두지 못하고 있다.
본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서 공기의 대류현상을 이용하여 LED 모듈에서 발생하는 열을 효과적으로 방출함으로써 LED 모듈의 수명을 연장하고 발광효율을 향상시킬 수 있는 LED 램프의 방열구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 LED 램프의 방열구조는, 메인 플레이트 및 상기 메인 플레이트의 하면에 설치되는 LED 모듈을 포함하여 구성되되, 상기 메인 플레이트에는 공기의 대류를 유도하여 상기 LED 모듈을 냉각하기 위한 방열공이 형성된다.
상술한 바와 같은 LED 램프의 방열구조는 방열효과를 향상시키기 위하여 상기 방열공의 상부에 방열파이프가 돌출되고, 상기 방열공 및 방열파이프는 상기 LED 모듈을 중심으로 방사형으로 배치된다. 또한, 상기 각 방열파이프는 방열판에 의해 서로 연결되며, 상기 방열판 중 인접한 한 쌍의 방열판 사이에는 방열핀이 추가로 마련된다. 그리고 상술한 방열공, 방열파이프, 방열판 및 방열핀을 포함하는 방열패턴은 상기 메인 플레이트 상에 반복됨을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 LED 램프의 방열구조는 다수의 방열공 및 방열파이프가 메인 플레이트 상에 형성되어 LED 모듈의 주변 공기를 순환시켜 대류를 유도하므로, LED 모듈에서 발생하는 열을 효과적으로 방출할 수 있으며 LED 모듈의 수명을 연장함과 동시에 발광효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 방열파이프는 방열판에 의해 연결되고 방열판의 둘레에 복수의 방열핀이 추가로 마련되며, 특히 방열파이프, 방열판 및 방열핀을 포함하는 방열패턴이 메인 플레이트 상에 다수 개 반복되므로 방열효과를 극대화할 수 있다.
뿐만 아니라, 메인 플레이트에는 정류기를 포함하는 LED 전원회로가 마련되어 외부에서 인가된 교류를 직류로 변환하여 안정적으로 공급하므로 전원공급효율 을 향상시킬 수 있다.
[실시예 1]
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 방열구조가 적용된 LED 램프 중 제1실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 방열구조가 적용된 LED 램프의 제1실시예를 도시하는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 의한 방열구조가 적용된 LED 램프의 제1실시예를 도시하는 분해사시도이다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 방열구조가 적용된 LED 램프(100)의 제1실시예는 천장에 부착하여 사용하는 천장등으로, 전원 인가 시 빛을 발생하는 LED 모듈(110)과, 상기 LED 모듈(110)에서 발생하는 열을 효과적으로 방출하기 위한 메인 플레이트(120)와, 상기 메인 플레이트(120)가 내부에 위치되는 케이스(130)와, 상기 케이스(130)의 하면에 마련되어 발생된 빛을 고르게 분산하기 위한 조명커버(140)를 포함한다.
도 3과 도 4를 참조하여 본 발명에 의한 방열구조가 적용된 LED 램프(100)의 각 구성요소에 대해 좀 더 상세히 살펴보면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 의한 방열구조가 적용된 LED 램프의 제1실시예의 방열패턴을 도시하는 사시도이고, 도 4는 본 발명에 의한 방열구조가 적용된 LED 램프의 제1실시예를 도시하는 단면도이다.
본 발명에 의한 방열구조가 적용된 LED 램프(100)의 메인 플레이트(120)는 그 하면에 설치된 LED 모듈(110)에서 발생하는 열을 방출하기 위한 방열수단의 일종으로, 다수의 방열공(도 1의 122)을 통해 공기의 대류를 유도함으로써 열을 효과적으로 방출할 수 있는 방열수단이다.
상술한 효과를 달성하기 위한 상기 메인 플레이트(120)는 열전도율이 우수하고 강도가 높으며, LED 램프(100)의 무게를 줄일 수 있도록 경량의 재질이어야 한다. 이에 적합한 재질로는 여러 가지가 있을 수 있으나 알루미늄 또는 알루미늄 합금인 것이 바람직하다.
도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 메인 플레이트(120)에는 공기의 대류를 유도하기 위한 다수의 방열공(122)이 형성되고, 상기 방열공(122)의 상부에는 소정 높이로 방열파이프(124)가 돌출된다. 또한, 인접한 한 쌍의 방열파이프(124)는 소정의 두께를 갖는 방열판(126)에 의해 서로 연결되고, 상기 방열판(126)의 둘레에 복수의 방열핀(128)과 보조 방열파이프(129)가 마련된다. 그리고 이러한 방열공(122), 방열파이프(124), 방열판(126), 방열핀(128) 및 보조 방열 파이프(129)가 하나의 단위를 이루는 방열패턴이 다수 개 반복된다.
상술한 방열패턴 중 상기 방열공(122)은 LED 램프(100) 주위의 공기를 이용하여 대류를 유도함으로써 LED 모듈(110)에서 발생된 열을 외부로 방출하는 수단이다. 즉, 상기 LED 모듈(110)의 하부에 존재하는 차가운 공기가 방열공(122)과 방열파이프(124)를 통해 상승하도록 유도하여, LED 모듈(110)의 동작 시 발생되어 방열공(122)과 방열파이프(124)에 머물던 열이 지속적으로 유입되는 차가운 공기(상승기류)에 의해 외부로 방출되도록 한다. 이때, 상기 방열파이프(124)는 방열 공(122)과 공기와의 접촉면적을 증대하여 방열효율을 향상시키기 위한 수단이다.
상기 방열판(126)은 상기 LED 모듈(110)에서 발생된 열을 다수의 방열파이프(124)로 분산되게 함으로써 열을 효과적으로 방출하기 위한 수단으로, 十자 형상으로 형성되어 상기 방열파이프(124)를 서로 연결하고 그 교차점의 하부에 LED 모듈(110)이 부착된다. 따라서 상기 LED 모듈(110)에서 발생된 열이 방열판(126)을 통해 다수의 방열파이프(124)로 직접 전달되므로 방열효과가 높다.
상기 방열핀(128)과 보조 방열파이프(129)는 공기와의 접촉면적을 증대하여 방열효율을 향상시키기 위한 수단으로, 상기 방열핀(128)은 소정 높이를 갖는 핀 형상이며, 상기 보조 방열파이프(129)는 소정 높이와 직경을 갖는 파이프 형상이다. 이와 같은 형상의 방열핀(128)과 보조 방열파이프(129)를 추가할 경우 방열효율을 크게 향상시킬 수 있다.
상기 메인 플레이트(120)의 하면에 설치되는 LED 모듈(110)은, 다수의 LED 패키지(112)와, 상기 LED 패키지(112)가 장착되는 기판(114)을 포함한다. 이 중에서 상기 LED 패키지(112)는 도면에 도시되진 않았지만 그 내부에 LED 칩이 실장되어 전원이 인가될 경우 빛을 발생시키는 구조로, 예를 들어 리드프레임에 상기 LED 칩이 실장된 구조로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 기판(114)은 상기 LED 패키지(112), 좀 더 상세하게는 LED 칩에 전원을 인가하고 LED 패키지(112)의 동작 시 발생되는 열을 빠르게 방출하기 위한 것으로, 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB), 금속 심 인쇄회로기판(Metal Core Printed Circuit Board; MCPCB), FR4, BT 수지(Bismaleimide Triazine Resin; BT Resin) 등을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에 의한 메인 플레이트(120)의 상부에는 외부 전원을 LED 모듈(110)로 공급하는 LED 전원회로(150)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 이와 같이 상기 LED 전원회로(150)를 더 포함할 경우 외부 전원의 종류에 관계없이 LED 램프(100)의 설치 및 사용이 가능하므로 전원공급효율을 향상시킬 수 있으며, 이를 위해서 상기 LED 전원회로(150)에는 교류를 직류로 변환하는 정류기(152)가 마련되어야 한다.
상기 조명커버(140)는 상술한 바와 같이 LED 모듈(110)을 보호함과 동시에 그에서 발생된 빛을 고르게 분산하기 위한 수단으로, 상기 LED 모듈(110)의 적어도 일부를 감싸도록 설치되는 것이 바람직하다. 일례로, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 LED 모듈(110)의 내부로 이물질, 곤충 및 수분이 유입되는 것을 방지하기 위하여 밀봉되도록 감싸는 반구형상인 것이 바람직하다.
[실시예 2]
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 방열구조가 적용된 LED 램프 중 제2실시예를 설명한다.
도 5는 본 발명에 의한 방열구조가 적용된 LED 램프의 제2실시예를 도시하는 사시도이고, 도 6은 본 발명에 의한 방열구조가 적용된 LED 램프의 제2실시예를 도시하는 분해사시도이다.
도 5와 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 방열구조가 적용된 LED 램프(200)의 제2실시예는 제1실시예와 동일하되, 제1실시예와 다소 상이한 방열구조 를 갖는 천장등이다. 이러한 LED 램프(200)의 제2실시예는 전원 인가 시 빛을 발생하는 LED 모듈(210)과, 상기 LED 모듈(210)에서 발생하는 열을 효과적으로 방출하기 위한 메인 플레이트(220)와, 방열효율을 향상시키기 위한 방열구(230)와, 상기 메인 플레이트(220) 및 방열구(230)가 내부에 위치되는 케이스(240)와, 상기 케이스(240)의 하면에 마련되어 발생된 빛을 고르게 분산하기 위한 조명커버(250)를 포함한다.
본 발명에 의한 방열구조가 적용된 LED 램프(200)의 각 구성요소에 대해 좀 더 상세히 살펴보면 다음과 같다. 이때, 본 발명에 의한 방열구조가 적용된 LED 램프(200)의 제2실시예의 구성요소 중 제1실시예와 중복되는 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 메인 플레이트(220)는 그 하면에 설치된 LED 모듈(210)에서 발생하는 열을 방출하기 위한 방열수단의 일종으로, 소정의 두께를 갖는 원판형상으로 형성된다. 또한, 상기 메인 플레이트(220)의 중앙에는 방열공(222)이 형성되고, 상기 방열공(222)을 중심으로 그 둘레에는 다수의 방열날개(224)가 방사형으로 형성된다.
이때, 상기 LED 모듈(210)은 상기 메인 플레이트(220)의 하면에 설치되되, 인접한 한 쌍의 방열날개(224) 사이에 위치되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 메인 플레이트(220)는 열전도율이 우수하고 강도가 높으며, LED 램프(200)의 무게를 줄일 수 있도록 알루미늄 또는 알루미늄 합금인 것이 바람직하다.
상기 방열구(230)는 상기 메인 플레이트(220)의 상부에 위치되고, 상기 방열 공(222)과 대응되는 위치에 제1배출공(232)이 형성되며, 상기 방열날개(224)와 결합하여 제2배출공(234)을 형성하는 다수의 돌기(236)가 방사형으로 형성된다. 또한, 상기 방열구(230)의 둘레에는 다수의 제3배출공(238)이 방사형으로 형성된다.
상기 조명커버(250)는 상기 메인 플레이트(220)의 하부에 위치되며, 상기 방열공(222)과 대응되는 위치에 흡입공(252)이 형성된다. 그리고 상기 흡입공(252)의 둘레에는 직경이 서로 다른 한 쌍의 격벽(254)에 의해 소정의 공간(256)이 형성되는데, 상기 공간(256)은 상기 LED 모듈(210)이 위치되는 부분이다. 이때, 상기 조명커버(250)는 상기 공간(256)의 내부로 이물질, 곤충 및 수분이 유입되는 것을 방지하기 위하여 상기 메인 플레이트(220)의 하면에 밀착 결합되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 의한 방열구조가 적용된 LED 램프(200)의 제2실시예는 상기 LED 램프(200)의 하부에 존재하는 차가운 공기가 상기 흡입공(252), 방열공(222) 및 제1배출공(232)을 통해 상승하도록 유도하여, LED 모듈(210)의 동작 시 발생된 열이 지속적으로 유입되는 차가운 공기(상승기류)에 의해 외부로 방출되도록 한다.
이때, 상기 제2실시예의 방열구(230)의 둘레에는 다수의 돌기가 마련되어 상기 방열날개(224)와 결합 시 제2배출공(234)을 형성하고, 다수의 제3배출공(238)이 추가로 형성되므로, 지속적으로 유입된 차가운 공기가 다양한 방향으로 배출되게 함으로써 방열효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
한편, 도면에 도시되진 않았지만, 상기 메인 플레이트(220) 또는 방열 구(230)의 상부에 외부 전원을 LED 모듈(210)로 공급하는 LED 전원회로(정류기를 포함하는)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 이와 같이 상기 LED 전원회로를 더 포함할 경우 외부 전원의 종류에 관계없이 LED 램프(200)의 설치 및 사용이 가능하므로 전원공급효율을 향상시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에만 국한되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위는 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 첨부된 특허청구범위에 의해 정해지는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 방열구조가 적용된 LED 램프의 제1실시예를 도시하는 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 방열구조가 적용된 LED 램프의 제1실시예를 도시하는 분해사시도.
도 3은 본 발명에 의한 방열구조가 적용된 LED 램프의 제1실시예의 방열패턴을 도시하는 사시도.
도 4는 본 발명에 의한 방열구조가 적용된 LED 램프의 제1실시예를 도시하는 단면도.
도 5는 본 발명에 의한 방열구조가 적용된 LED 램프의 제2실시예를 도시하는 사시도.
도 6은 본 발명에 의한 방열구조가 적용된 LED 램프의 제2실시예를 도시하는 분해사시도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100: LED 램프 110: LED 모듈
120: 메인 플레이트 130: 케이스
140: 조명커버

Claims (18)

  1. 메인 플레이트; 및
    상기 메인 플레이트의 하면에 설치되는 LED 모듈을 포함하여 구성되되,
    상기 메인 플레이트에는 공기의 대류를 유도하여 상기 LED 모듈을 냉각하기 위한 방열공이 형성되고,
    상기 방열공의 상부에 방열파이프가 돌출되며,
    상기 방열공 및 방열파이프는 상기 LED 모듈을 중심으로 방사형으로 배치되고, 각 방열파이프는 방열판에 의해 서로 연결되고,
    인접한 한 쌍의 방열판 사이에 방열핀이 돌출되며,
    상기 방열공, 방열파이프, 방열판 및 방열핀을 포함하는 방열패턴이 상기 메인 플레이트 상에 다수 개 반복되는 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 램프의 방열구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방열패턴 사이에 보조 방열파이프가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 램프의 방열구조.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 방열공, 방열파이프 및 보조 방열파이프는 원형을 포함하는 다각형 단면인 것을 특징으로 하는 LED 램프의 방열구조.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 메인 플레이트의 상부에 LED 전원회로가 마련되는 것을 특징으로 하는 LED 램프의 방열구조.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 LED 전원회로는 외부에서 인가된 교류를 직류로 변환하는 정류기를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 램프의 방열구조.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
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