KR101024066B1 - 발광다이오드 램프 - Google Patents

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KR101024066B1
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Abstract

본 발명의 일 실시예는 발광다이오드의 방열 성능을 향상시키는 발광다이오드 램프에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 램프는, 베이스, 상기 베이스의 일측을 수용하는 히트싱크, 상기 베이스의 반대측에서 상기 히트싱크의 내측에 결합되어, 상기 베이스를 통과하는 전원 단자에 연결되는 발광다이오드 어레이, 상기 발광다이오드 어레이의 전방 측부에 구비되는 반사판, 및 상기 반사판 및 상기 발광다이오드 어레이의 전방에 배치되는 투명커버를 포함하며, 상기 히트싱크는 상기 베이스, 상기 발광다이오드 어레이, 상기 반사판 및 상기 투명기판을 결합하도록 내측에 형성되는 결합부와, 일측으로 상기 결합부 외측에 연결되고, 상기 결합부와 이격되어 서로의 사이에 공간을 형성하며, 상기 공간을 외부로 연결하는 방열통로를 형성하는 방열부를 포함한다.
발광다이오드, 램프, 히트싱크, 결합부, 방열부

Description

발광다이오드 램프 {LED LAMP}
본 발명의 일 실시예는 발광다이오드 램프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발광다이오드의 방열 성능을 향상시키는 발광다이오드 램프에 관한 것이다.
발광다이오드 램프는 발광다이오드(LED: Light Emitting Diode)를 광원으로 사용하는 조명기구이다. 따라서 발광다이오드 램프는 형광물질을 사용하는 형광등에 비하여, 전력소비량이 적어 에너지 효율이 높고, 수명이 길며, 오염물질을 방출하지 않는 장점을 가진다. 또한 발광다이오드는 램프에 적용되는 광원의 크기를 감소시킬 수 있다.
이에 반하여 발광다이오드 램프는 생산 원가가 비싼 단점도 가진다. 발광다이오드 램프에서, 광원으로 작용하는 발광다이오드는 복수로 구비되어 발광다이오드 어레이를 형성하므로 많은 열을 발생시킨다.
발광다이오드의 정상적인 작동을 위하여, 발광다이오드에서 발생되는 열을 방출시켜 발광다이오드의 온도를 적정 수준으로 유지시킬 필요가 있다. 이를 위하여, 발광다이오드 램프는 발광다이오드 주위에서 방열 작용하는 히트싱크를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 발광다이오드의 방열 성능을 향상시키는 발광다이오드 램프에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예는 발광다이오드 주위에서 온도차에 따른 기류를 형성함으로써, 대류에 의하여 효과적인 방열 작용을 구현하는 발광다이오드 램프에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 램프는, 베이스, 상기 베이스의 일측을 수용하는 히트싱크, 상기 베이스의 반대측에서 상기 히트싱크의 내측에 결합되어, 상기 베이스를 통과하는 전원 단자에 연결되는 발광다이오드 어레이, 상기 발광다이오드 어레이의 전방 측부에 구비되는 반사판, 및 상기 반사판 및 상기 발광다이오드 어레이의 전방에 배치되는 투명커버를 포함하며, 상기 히트싱크는 상기 베이스, 상기 발광다이오드 어레이, 상기 반사판 및 상기 투명기판을 결합하도록 내측에 형성되는 결합부와, 일측으로 상기 결합부 외측에 연결되고, 상기 결합부와 이격되어 서로의 사이에 공간을 형성하며, 상기 공간을 외부로 연결하는 방열통로를 형성하는 방열부를 포함할 수 있다.
상기 방열부는 원주 방향을 따라 이격 배치되어 상기 방열통로를 형성하는 냉각핀들을 포함할 수 있다.
상기 결합부는 상기 베이스가 삽입 결합되는 제1 결합부, 상기 발광다이오드 어레이, 상기 반사판 및 상기 투명커버가 삽입 결합되는 제2 결합부, 및 상기 제1 결합부와 상기 제2 결합부 사이에 제공되어 양측을 구획하는 구획부를 포함할 수 있다.
상기 제1 결합부는 외부에서 내부로 가면서 작아지는 직경으로 형성될 수 있다. 상기 제2 결합부는 원통형 내측면을 가질 수 있다.
상기 공간에서 상기 결합부의 외측면은, 상기 제2 결합부에서 상기 제1 결합부로 가면서 상기 방열부 측으로 휘어져 유도될 수 있다.
상기 공간에서 상기 방열부의 내측면은, 상기 제2 결합부에서 상기 제1 결합부로 가면서 작아지는 직경으로 형성될 수 있다.
상기 방열통로는, 상기 방열부에서 상기 제1 결합부 측에 인접하여 형성되는 제1 방열통로와, 상기 제1 방열통로에 연결되어 상기 방열부 측에 인접하여 형성되는 제2 방열통로의 합으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 램프는, 상기 발광다이오드 어레이에 전기적으로 연결되는 AC/DC 컨버터 및 안정기 중 하나를 더 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시에에 따르면, 히트싱크에 결합부와 방열부를 구비하여 결합부에 발광다이오드 어레이를 결합하므로 발광다이오드 어레이에서 발생되는 열을 히트싱크의 방열부를 통하여 발산하는 효과가 있다. 즉 발광다이오드의 방열 성능이 향상된다.
결합부와 방열부 사이에 공간을 형성하고, 이 공간에서 온도 차이에 따른 기 류를 형성하므로 대류 작용으로 발광다이오드의 방열 성능을 향상시키는 효과가 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도1은 본 발명의 제1 실시예(DC)에 따른 발광다이오드 램프의 분해 사시도이고, 도2는 도1의 결합 사시도이다.
도1 및 도2를 참조하면, 제1 실시예에 따른 발광다이오드 램프(100)는 베이스(10), 히트싱크(20), 발광다이오드 어레이(30), 반사판(40), 투명커버(50) 및 AC/DC 컨버터(60)를 포함한다.
베이스(10)는 절연재질로 형성되어 조명장치, 예를 들면 스탠드(미도시)의 소켓에 결합될 수 있도록 형성된다. 베이스(10)는 AC/DC 컨버터(60)를 내장하며, AC/DC 컨버터(60)에 연결되는 전원 단자(61)를 외부로 돌출시킨다.
도3은 도2의 단면도이다. 도3을 참조하면, 히트싱크(20)에서, 일측에는 전원을 공급하는 구성이 연결되고, 다른 일측에는 광을 발생시키는 구성이 연결된다.
히트싱크(20)는 일측으로 베이스(10)를 수용한다. 이때, AC/DC 컨버터(60)는 베이스(10)에 내장된 상태를 유지하므로 결합된 베이스(10)와 히트싱크(20) 사이에 위치한다.
히트싱크(20)는 다른 일측으로 발광다이오드 어레이(30), 반사판(40), 투명커버(50)를 수용한다. 즉 발광다이오드 어레이(30)는 베이스(10) 반대측에서 히트싱크(20) 내측에 결합되어, 전원 단자(61)에 전기적으로 연결된다(전기적 연결 구조는 미도시).
발광다이오드 어레이(30)는 기설정된 면적을 형성하는 기판(31)과, 기판(31)에 복수로 실장되는 발광다이오드(32)를 포함하여 형성된다.
반사판(40)은 발광다이오드 어레이(30)의 전방 측부에 구비되어, 발광다이오드 어레이(30)에서 발생되는 광, 중 측방으로 조사되는 광을 반사시키므로, 광을 전방으로 집중시킨다.
투명커버(50)는 반사판(40) 및 발광다이오드 어레이(30)의 전방에 배치되어, 외부 환경으로부터 발광다이오드 어레이(30) 및 반사판(40)을 보호하고, 또한, 발광다이오드 어레이(30)에서 조사되는 광 및 반사판(40)에서 반사되는 광을 전방으로 통과시킨다.
AC/DC 컨버터(60)는 직류형 발광다이오드 램프(100)를 교류 전원에서 사용할 수 있게 하며, 전원 단자(61)와 발광다이오드 어레이(30)를 전기적으로 서로 연결하여, 전원 단자(61)를 통하여 공급되는 교류를 직류로 변환시켜 발광다이오드 어레이(30)에 인가한다.
도4는 도1 히트싱크의 사시도이고, 도5는 도4 히트싱크의 평면도이다. 도4 및 도5를 참조하여 보다 구체적으로 보면, 히트싱크(20)는 구성 요소들의 결합 공간을 제공하는 결합부(21)와 발광다이오드 어레이(30)에서 발생된 열을 방출하는 방열부(22)를 포함한다.
결합부(21)는 전원을 공급하는 구성이 결합되는 제1 결합부(21a)와, 광을 발생시키는 구성이 결합되는 제2 결합부(21b) 및 제1, 제2 결합부(21a, 21b)를 각각 별도의 공간으로 구획하는 구획부(21c)를 포함한다.
예를 들면, 제1 결합부(21a)에는 AC/DC 컨버터(60)를 내장한 베이스(10)가 삽입 결합되고, 제2 결합부(21b)에는 발광다이오드 어레이(30), 반사판(40) 및 투명커버(50)가 순차적으로 삽입 결합된다. 즉 구획부(21c)의 일측에는 베이스(10)가 고정되고, 다른 일측에는 발광다이오드 어레이(30), 반사판(40) 및 투명커버(50)가 고정된다.
제1 결합부(21a)는 외부에서 내부로 가면서, 즉 베이스(10)에서 구획부(21c) 쪽으로 가면서, 점점 작아지는 직경으로 형성되는 내측 경사면(21d)을 가진다. 따라서 베이스(10)는 제1 결합부(21a)의 내측 경사면(21d)에 대응하도록 경사지면서 원주 방향을 따라 복수로 구비되는 리브들(11)을 포함한다. 베이스(10)는 제1 결합부(21a)에 결합되어, 나사(12)를 통하여 구획부(21c)에 고정될 수 있다.
제2 결합부(21b)는 동일한 직경을 가지는 원통형 내측면(21e)을 가진다. 따라서 발광다이오드 어레이(30)는 제2 결합부(21b)의 내측면(21e)에 대응하도록 기판(31)을 원형으로 형성한다. 기판(31)은 제2 결합부(21b)에 결합 및 장착된다. 즉 기판(31)은 일측으로 삽입되어 구획부(21c)를 통과하는 나사(23)를 리브(11)의 장 착구(23a)에 나사 결합함으로써 고정될 수 있다.
반사판(40)은 일측으로 발광다이오드 어레이(30)의 발광다이오드들(32)을 둘러싸고, 다른 일측으로 제2 결합부(21b)의 내측면(21e)에 대응하도록, 기판(31) 측에서 제1 결합부(21a)의 끝으로 가면서 점점 커지는 직경으로 확장 형성된다.
투명기판(50)은 반사판(40)의 전방에 밀착되며, 제2 결합부(21b)의 내측면(21e)에 형성되는 턱(21f)에 대응하도록 형성된다. 투명기판(50)은 턱(21f)에 억지 끼움으로 결합될 수 있다.
이와 같이, 히트싱크(20)의 결합부(21)는 각종 부품들의 결합 공간 및 장착 바탕을 제공한다. 이하에서는 히트싱크(20)의 방열부(22)가 결합부(21)에 장착된 부품에서 발생된 열을 발산시키는 구성 및 작용에 대하여 설명한다.
다시 도3을 참조하면, 방열부(22)는 결합부(21)의 상단에서 결합부(21)의 직경 방향 외측에 연결되며, 또한 결합부(21)와 이격되어 결합부(21)와의 사이에 공간(S)을 형성한다. 또한 방열부(22)는 공간(S) 내의 공기를 외부로 방출하는 방열통로(22a)를 형성한다.
예를 들면, 방열부(22)는 원주 방향을 따라 이격 배치되는 냉각핀들(22b)을 포함한다. 즉 이웃하는 냉각핀들(22b)은 서로의 사이에 방열통로(22a)를 설정한다. 냉각핀들(22b)은 공간(S) 내의 공기와 외부의 공기, 즉 서로 다른 온도 수준을 유지하는 공기들에 노출된 상태를 유지한다.
한편, 히트싱크(20) 내에 형성되는 공간(S)은 서로 마주하는 결합부(21)의 외측면과 방열부(22)의 내측면에 의하여 설정되며, 방열 성능을 향상시키도록 형성 된다.
예를 들면, 공간(S)에서 결합부(21)의 외측면은 제2 결합부(21b)에서 제1 결합부(21a)로 가면서 밖으로 휘어지는 구조, 즉 점점 방열부(22) 측에 가까워지는 구조를 형성한다.
또한, 공간(S)에서 방열부(22)의 내측면은 제2 결합부(21b)에서 제1 결합부(21a)로 가면서 작아지는 직경으로 형성된다. 따라서 공간(S)은 제2 결합부(21b)에서 제1 결합부(21a)로 가면서 점점 좁아지는 구조를 형성한다.
따라서 다시 도4 및 도5를 참조하면, 히트싱크(20)의 방열부(22)에 형성되는 방열통로(22a)는 제1 방열통로(221a)와 제2 방열통로(222a)의 합으로 형성될 수 있다.
제1 방열통로(221a)는 방열부(22)에서 제1 결합부(21a) 측에 접하여 형성되고, 제2 방열통로(222a)는 제1 방열통로(221a)에 연결되어 방열부(22) 측에 접하여 형성된다.
히트싱크(20)가 도3의 상태로 사용되는 경우, 결합부(21)의 외측면과 방열부(22)의 내측면으로 설정되는 공간(S)이 밖으로 휘어지는 구조는 공간(S) 내에서 기류를 형성하여 공간(S) 내의 고온의 공기를 방열통로(22a)로 배출시킨다.
도6은 도3에서 방열 작용의 상태도이다. 도6을 참조하면, 발광다이오드 어레이(30)에서 발생되는 열은 공간(S) 내에서 제2 결합부(21b)를 통하여 주위의 공기 온도를 상승시킨다.
고온으로 가열된 공기는 공간(S) 내에서 상대적으로 낮은 온도를 가지는 제1 결합부(21a) 주위로 상승하여, 방열통로(22a)로 배출되면서 화살표 방향과 같은 기류를 형성한다.
공간(S) 내부의 기류는 결합부(21)의 내측면이 휘어지는 구조에 의하여 방열부(22)로 더욱 효과적으로 유도될 수 있고, 이와 같은 작용에 의하여, 발광다이오드 어레이(30)의 방열 성능을 향상시킬 수 있다.
도7은 본 발명의 제2 실시예(AC)에 따른 발광다이오드 램프의 분해 사시도이고, 도8은 도7의 결합 사시도이다.
제2 실시예(AC)는 제1 실시예(DC)와 비교할 때, 유사한 구성 및 작용 효과를 가지며, 제1 실시예는 교류를 직류로 변환하여 사용하는 데 비하여, 교류를 직접 사용하는 차이가 있다.
따라서 제2 실시예의 발광다이오드 램프(200)는 AC/DC 컨버터(60) 대신에 안정기(260)를 구비한다. 안정기(260)는 발광다이오드 어레이(30)에 교류를 공급한다.
또한 제2 실시예의 발광다이오드 램프(200)는 안정기(260)를 히트싱크(20)의 제1 결합부(21) 측에 결합하기 위하여, 제1 결합부(21)에 결합되는 제1 캡(211), 제1 캡(211)에 장착되는 안정기(260)를 덮고 제1 캡(211)에 결합되는 제2 캡(212) 및 제2 캡(212)에 결합되어 안정기(260)에 교류 전원을 인가하는 베이스(210)을 포함한다.
일례로 설명하면, 제1 캡(211)은 제1 결합부(21)에 나사(미도시)로 결합되고(제1 실시예 참조), 안정기(260)는 나사(261)로 제1 캡(211)에 장착되며, 제2 캡(212)은 제1 캡(211)에 나사 결합되고, 베이스(210)는 제2 캡(212)에 나사 결합될 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
도1은 본 발명의 제1 실시예(DC)에 따른 발광다이오드 램프의 분해 사시도이다.
도2는 도1의 결합 사시도이다.
도3은 도2의 단면도이다.
도4는 도1 히트싱크의 사시도이다.
도5는 도4 히트싱크의 평면도이다.
도6은 도3에서 방열 작용의 상태도이다.
도7은 본 발명의 제2 실시예(AC)에 따른 발광다이오드 램프의 분해 사시도이다.
도8은 도7의 결합 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 200 : 발광다이오드 램프 10, 210 : 베이스
20 : 히트싱크 30 : 발광다이오드 어레이
40 : 반사판 50 : 투명커버
60 : AC/DC 컨버터 21 : 결합부
22 : 방열부 21a, 21b : 제1, 제2 결합부
21c : 구획부 21d : 경사면
21e : 내측면 21f : 턱
22a : 방열통로 22b : 냉각핀
221a, 222a : 제1, 제2 방열통로 211, 212 : 제1, 제2 캡
31 : 기판 32 : 발광다이오드
61 : 전원 단자 S : 공간

Claims (9)

  1. 베이스;
    상기 베이스의 일측을 수용하는 히트싱크;
    상기 베이스의 반대측에서 상기 히트싱크의 내측에 결합되어, 상기 베이스를 통과하는 전원 단자에 연결되는 발광다이오드 어레이;
    상기 발광다이오드 어레이의 전방 측부에 구비되는 반사판; 및
    상기 반사판 및 상기 발광다이오드 어레이의 전방에 배치되는 투명커버를 포함하며,
    상기 히트싱크는,
    상기 베이스, 상기 발광다이오드 어레이, 상기 반사판 및 상기 투명커버를 결합하도록 내측에 형성되는 결합부와,
    일측으로 상기 결합부의 상단에서 직경 방향 외측에 연결되고, 상기 결합부와 이격되어 서로의 사이에 공간을 형성하며, 상기 공간을 외부로 연결하는 방열통로를 형성하는 방열부를 포함하며,
    상기 결합부는,
    상기 베이스가 삽입 결합되도록, 외부에서 내부로 가면서 작아지는 직경으로 형성되는 내측 경사면을 가지는 제1 결합부,
    상기 발광다이오드 어레이, 상기 반사판 및 상기 투명커버가 삽입 결합되는 제2 결합부, 및
    상기 제1 결합부와 상기 제2 결합부 사이에 제공되어 양측을 구획하는 구획부를 포함하고,
    상기 베이스는,
    상기 제1 결합부의 내측 상기 경사면에 대응하도록 경사지면서 원주 방향을 따라 복수로 구비되는 리브들을 포함하며,
    상기 리브는, 장착구를 형성하고,
    상기 발광다이오드 어레이 및 상기 베이스는,
    일측으로 삽입되어 상기 구획부를 통과하여 상기 장착구에 나사 결합되는 나사에 의하여, 상기 구획부의 양측에서 상기 제2 결합부와 상기 제1 결합부에 각각 고정되는 발광다이오드 램프.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 방열부는,
    원주 방향을 따라 이격 배치되어 상기 방열통로를 형성하는 냉각핀들을 포함하는 발광다이오드 램프.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 결합부는 원통형 내측면을 가지는 발광다이오드 램프.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 공간에서 상기 결합부의 외측면은,
    상기 제2 결합부에서 상기 제1 결합부로 가면서 상기 방열부 측으로 휘어져 유도되는 발광다이오드 램프.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 공간에서 상기 방열부의 내측면은,
    상기 제2 결합부에서 상기 제1 결합부로 가면서 작아지는 직경으로 형성되는 발광다이오드 램프.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 방열통로는,
    상기 방열부에서 상기 제1 결합부 측에 인접하여 형성되는 제1 방열통로와,
    상기 제1 방열통로에 연결되어 상기 방열부 측에 인접하여 형성되는 제2 방열통로의 합으로 형성되는 발광다이오드 램프.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 발광다이오드 어레이에 전기적으로 연결되는 AC/DC 컨버터 및 안정기 중 하나를 더 포함하는 발광다이오드 램프.
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