KR101028339B1 - 열전도체를 사용한 엘이디 전구 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열전도체를 사용한 엘이디 전구에 관한 것으로서, 적어도 하나의 엘이디 소자가 실장된 피씨비를 포함하는 엘이디 모듈, 복수 개의 방열 돌기가 외주면으로부터 돌출되어 형성되고, 일측에 나사선이 형성되며 열전도체로 형성된 하우징, 하우징의 일측에 형성된 나사선과 나사체결이 가능하도록 나사선이 형성된 투광 커버, 엘이디 모듈에 직류전류를 공급하는 인버터, 엘이디 소자로부터 발생되는 열의 방열을 수행하도록 엘이디 모듈과 하우징의 사이에 형성된 방열판, 하우징과 체결되는 소켓을 포함하여 구성된다.

Description

열전도체를 사용한 엘이디 전구{Light Emitting Bulb using Thermal Conductor}
본 발명은 열전도체를 사용한 엘이디 전구에 관한 것으로서, 구체적으로는 하우징을 열전도체로 형성하고, 인서트 사출 방식으로 하우징 형성 시 하우징에 일체로 방열판을 형성하여 엘이디 소자에서 발생되는 열을 용이하게 방출하는 열전도체를 사용한 엘이디 전구에 관한 것이다.
최근 형광등의 대체용으로 전력을 빛으로 변환시키는 효율이 뛰어나고, 단위 전력대비 빛의 효율이 높으며, 수명이 길고, 소비전력이 적으면서 고효율의 조도를 얻을 수 있는 발광 다이오드(Light Emitting Diode, 이하, 엘이디라 명명함)를 이용한 조명등의 개발이 활발해지고 있으며, 다양한 용도로 사용되고 있다.
엘이디 조명은 빠른 처리속도와 낮은 전력소모 등의 장점이 있는 반면, 발광부위가 반도체 소자로 구성되어 백열전구나 형광등에 비해 상대적으로 열에 취약한 단점이 있다. 즉, 일반적으로 엘이디 조명은 엘이디 모듈에 복수 개의 엘이디 소자를 실장하여 사용하기 때문에 발열량이 크다.
종래의 엘이디 전구는 크게 투광 커버, 하우징, 인버터가 삽입되는 하부케이스, 소켓으로 구성되고, 엘이디 소자로 전력을 공급하기 위하여 소켓과 연결되는 인버터와 엘이디 소자가 실장된 엘이디 모듈을 와이어(wire)로 연결하고 있다. 특히, 엘이디 전구를 생산할 때는 소켓, 하부케이스, 하우징, 투광 커버를 일체로 체결하여 조립해야 한다. 그러나 조립공정이 많을수록 조립인력, 공정 관리 인력, 재료비 등의 자원이 낭비되는 문제점이 발생한다.
특히, 종래의 엘이디 전구는 하우징의 표면적이 상대적으로 작고, 방열체 등과 같은 별도의 방열구조가 구비되어 있지 않아 엘이디 소자에서 발생되는 열을 효과적으로 방열시키기가 어려웠다. 이로 인해, 엘이디 소자에 일정량 이상의 전류를 흘릴 수 없기 때문에 엘이디 소자를 조명용으로 사용하기 위해서는 상대적으로 많은 수의 엘이디 모듈을 사용해야 하는 단점이 있다.
또한, 엘이디 전구에 냉각 방식을 사용하는 경우, 엘이디 소자 구동 시에 발생되는 열을 방열시키는데 한계가 있으며, 이를 극복하기 위하여 방열부재의 부피를 증대시키게 되면 제품의 부피나 중량, 가격 등이 상승하여 소비자의 욕구를 만족시키기 어려운 문제점이 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은 인서트 사출 방식으로 하우징 형성 시 하우징에 일체로 방열판을 형성하는 열전도체를 사용한 엘이디 전구를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 인버터와 체결되는 커넥터를 사용하여 인버터가 삽입되는 하부케이스 없이 엘이디 전구를 생성할 수 있는 열전도체를 사용한 엘이디 전구를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 복수의 방열 돌기를 열전도체로 구성된 하우징의 외주면으로부터 돌출되도록 형성하여 하우징의 표면적을 확장시킴으로써 엘이디 소자에서 발생되는 열을 효과적으로 방열시킬 수 있는 열전도체를 사용한 엘이디 전구를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 하우징과 투광 커버를 회전락 형태로 형성하여 하우징과 투광 커버를 간단하게 체결할 수 있는 열전도체를 사용한 엘이디 전구를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 열전도체를 사용한 엘이디 전구는 적어도 하나의 엘이디 소자가 실장된 피씨비를 포함하는 엘이디 모듈, 복수 개의 방열 돌기가 외주면으로부터 돌출되어 형성되고, 일측에 나사선이 형성되며 열전도체로 형성된 하우징, 상기 하우징의 일측에 형성된 나사선과 나사체결이 가능하도록 나사선이 형성된 투광 커버, 상기 엘이디 모듈에 직류전류를 공급하는 인버터, 상기 엘이디 소자로부터 발생되는 열의 방열을 수행하도록 상기 엘이디 모듈과 상기 하우징의 사이에 형성된 방열판, 상기 하우징과 체결되는 소켓을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방열판은 상기 하우징 형성 시 인서트 사출 방식으로 상기 하우징에 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방열판은 상기 하우징과 대면되는 상기 방열판의 하부는 물결형태, 요철형태 중 적어도 어느 하나 이상의 형태로 형성된 방열부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방열판은 열전도성을 갖는 재질로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 인버터와 원터치 체결이 가능하도록 형성된 커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방열 돌기는 상기 하우징의 외주면으로부터 축 방향을 따라 수직방향으로 복수 개가 방사상으로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방열 돌기는 테이퍼 형태로 형성되어 상기 하우징의 하부에서 상부에 접근할수록 면적이 넓어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 인버터는 상기 소켓과 전극선으로 연결되고 상기 소켓을 통해 외부로부터 입력되는 교류전류를 직류전류로 변환하여 상기 엘이디 모듈로 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하우징은 열전도 플라스틱을 포함한 열전도성 수지로 형성되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 구조를 따르면 본 발명은 인서트 사출 방식으로 하우징 형성 시 하우징에 일체로 방열판을 형성함으로써 엘이디 소자에서 발생되는 열의 발산을 용이하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 인버터와 체결되는 커넥터를 사용하여 인버터가 삽입되는 하부케이스 없이 엘이디 전구를 생성하도록 하여 엘이디 전구의 조립공정, 조립인력, 공정 관리인력, 재료비를 포함한 자원을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 복수 개의 방열 돌기를 열전도체로 구성된 하우징의 외주면으로부터 돌출되도록 형성하여 하우징의 표면적을 확장시켜 엘이디 소자에서 발생되는 열을 효과적으로 방열시킬 수 있고, 가벼운 열전도체로 하우징을 형성함으로써 엘이디 전구의 중량을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 하우징과 투광 커버를 회전락 형태로 형성하여 하우징과 투광 커버를 간단하게 체결할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열전도체를 사용한 엘이디 전구를 나타내는 사시도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열전도체를 사용한 엘이디 전구를 나타내는 정면도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열전도체를 사용한 엘이디 전구를 나타내는 단면도
도 4는 도 3에 도시된 방열판을 설명하는 확대도
도 5는 도 3에 도시된 방열판의 다른 실시예를 설명하는 확대도
도 6은 도 3에 도시된 방열판의 또 다른 실시예를 설명하는 확대도
도 7은 도 3에 도시된 커넥터와 인버터의 체결구조를 설명하는 확대도
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 열전도체를 이용한 엘이디 전구를 나타내는 분해사시도
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열전도체를 사용한 엘이디 전구를 나타내는 사시도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열전도체를 사용한 엘이디 전구를 나타내는 정면도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열전도체를 사용한 엘이디 전구를 나타내는 단면도이다. 도 4는 도 3에 도시된 방열판을 설명하는 확대도이다. 도 5는 도 3에 도시된 방열판의 다른 실시예를 설명하는 확대도이다. 도 6은 도 3에 도시된 방열판의 또 다른 실시예를 설명하는 확대도이다. 도 7은 도 3에 도시된 커넥터와 인버터의 체결구조를 설명하는 확대도이다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 열전도체를 이용한 엘이디 전구를 나타내는 분해사시도이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 열전도체를 사용한 엘이디 전구(100)는 투광 커버(10), 하우징(20), 소켓(30)으로 구성된다.
반구형의 투광 커버(10)와 하우징(20)은 회전락 즉, 나사체결로 결합된다. 이를 위해, 투광 커버(10)와 하우징(20)의 일측에는 나사체결을 위한 나사선(10a, 20b)이 각각 형성되어 있다. 이로 인해, 투광 커버(10)와 하우징(20)을 간단하게 체결할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 투광 커버(10)는 반구형으로 형성된 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 하우징(20)과 체결되는 나사선(10a)이 형성된 영역만 원 형태로 형성된다면, 투광 커버(10) 자체의 형태는 어떠한 형태로도 변형이 가능하다.
하우징(20)에는 투광 커버(10)와 대면하도록 복수 개의 엘이디 소자(40)가 실장된 피씨비(PCB)를 포함하는 엘이디 모듈(50)이 접착된다.
하우징(20)은 하우징(20)의 외주면으로부터 돌출되어 형성된 복수 개의 방열 돌기(20a)를 포함한다. 방열 돌기(20a)는 하우징(20)의 외주면으로부터 축 방향을 따라 수직방향으로 형성되고, 방사상으로 형성되되, 외주면으로부터 일체로 돌출되어 형성될 수 있다.
그리고 방열 돌기(20a)는 테이퍼(taper) 형태로 형성되어 하우징(20)의 하부에서 상부에 접근할수록 면적이 넓어진다. 보다 구체적으로, 방열 돌기(20a)는 하우징(20)의 하부 즉, 소켓에 인접하는 위치에서, 하우징(20)의 중간부에 인접하는 위치, 하우징(20)의 상부 즉, 엘이디 모듈(50)에 인접하는 위치로 갈수록 점차 면적이 넓어지도록 형성된다.
엘이디 전구(100)는 하우징(20)에 형성된 복수 개의 방열 돌기(20a)로 인해, 하우징(20)의 표면적을 확장시킬 수 있다. 특히, 방열 돌기(20a)는 엘이디 모듈(50)이 접착된 하우징(20)의 일측면, 즉, 하우징(20)의 상부에 인접할수록 면적이 넓어지므로, 엘이디 소자(40)로부터 발생되는 열을 최대한 빨리 방열할 수 있는 효과가 있다.
하우징(20)에는 방열 돌기(20a)가 돌출된 만큼의 단차가 형성된다. 아울러, 하우징(20)은 플라스틱(plastic) 등의 열전도체 수지로 형성되어, 엘이디 전구(100)의 중량을 감소시킬 수 있고, 하우징(20)에서 발생되는 열의 온도를 저하시킬 수 있다.
방열판(55)은 하우징(20) 형성 시 알루미늄 등 열전도성을 갖는 재질의 판을 인서트 시킨 후 사출공정에 의해 하우징(20)이 형성될 때, 하우징(20)과 일체화 되되 하우징(20)의 일면과 접촉되도록 형성된다.
그리고, 복수 개의 엘이디 소자(40)가 실장된 PCB가 접촉된 엘이디 모듈(50)은 하우징(20)에서 인서트 사출 방식으로 형성된 방열판(55)에 조립되는 형태로 결합된다.
인서트 사출은 금형 내에서 이질 또는 이색의 플라스틱이나 플라스틱 이외의 부품(금속, 전선, 자석 등)을 일체화 시키는 사출성형방법으로 플라스틱 단독으로는 얻기 어려운 특성을 가진 성형품을 얻을 수 있는 기술이다.
이는 도 4 내지 도 6과 같이 나타낼 수 있다. 이를 위해, 하우징(20)에서 인서트 사출 방식으로 형성된 방열판(55)은 방열부(60)를 포함하고, 하우징(20)에는 방열부(60)와 맞물릴 수 있는 체결홈(60a)이 형성된다.
방열부(60)가 도 4에서와 같이 형성된 경우, 방열부(60)는 방열판(55)을 삼등분한 위치에 각각 형성될 수 있고, 체결홈(60a)은 방열부(60)와 대응되게 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 방열부(60)가 도 5에서와 같이 물결형태로 형성된 경우, 방열부(60)와 대면하는 하우징(20)은 방열판(55)에 형성된 방열부(60)의 물결형태와 대응되게 형성되어 방열부(60)가 하우징(20)에 체결될 수 있다.
또한, 방열부(60)가 도 6에서와 같이 요철형태로 형성된 경우, 방열부(60)와 대면하는 하우징(20)은 방열판(55)에 형성된 방열부(60)의 요철형태와 대응되게 형성되어 방열부(60)가 하우징(20)에 체결될 수 있다.
방열판(55)이 도 5 및 도 6과 같이 형성된 경우, 방열부(60)의 표면적이 확장되기 때문에, 엘이디 소자(40)에서 발생된 열을 더욱 효과적으로 방출시킬 수 있는 효과가 있다.
하기의 표 1은 본 발명에 따른 엘이디 전구(100)에 대한 실험결과를 나타낸다. 이때, '알루미늄 하우징'으로 기재된 엘이디 전구는 인서트 사출방식을 이용한 방열판이 존재하지 않는 엘이디 전구를 의미한다. '방열판(1mm)'으로 기재된 엘이디 전구는 인서트 사출방식을 이용하여 형성된 방열판의 두께가 1mm인 엘이디 전구를 의미한다.
열전도율
(W/m-K)		 하우징의
외부 평균온도		 방열판 표면의
평균온도		 하우징의 최고온도 방열판의 최고온도
알루미늄 하우징 8.1 45.4(℃) - 45.6(℃) -
방열판
(1mm)		 8.1 54.9(℃) 61.7(℃) 61.7(℃) 61.9(℃)
상기 표 1에서 확인할 수 있듯이, 종래의 알루미늄 하우징을 갖는 엘이디 전구는 하우징의 외부 평균온도 및 하우징의 최고 온도가 각각 45.4℃, 45.6℃이 될 때 열전도율이 8.1이 된다.
반대로, 1mm의 방열판(55)을 포함한다는 전제 하에 본 발명의 엘이디 전구(100)는 하우징(20)의 외부 평균온도가 54.9℃, 하우징(20)의 최고온도가 61.7℃, 방열판(55) 표면의 평균온도가 61.7℃, 방열판(55)의 최고온도가 61.9℃일 때, 종래의 엘이디 전구와 열전도율이 동일해진다.
따라서, 플라스틱으로 구성된 하우징(20)과, 인서트 사출방식으로 형성된 방열판(55)을 갖는 엘이디 전구(100)는 종래의 엘이디 전구와 비교하여 엘이디 소자(40)에서 발생되는 열을 효과적으로 방출하는 것을 확인할 수 있다.
또한, 하우징(20)은 하우징(20)의 내부에 인버터(70)를 삽입할 수 있는 공간이 형성된다. 그리고 하우징(20)에 삽입된 인버터(70)는 커넥터(45)와 체결된다. 인버터(70)는 교류전류를 직류전류로 변환하는 장치로서, 전극선(70a)을 통해 소켓(30)으로부터 입력되는 교류전류를 직류전류로 변환하여 커넥터(45)를 통해 엘이디 모듈(50)로 제공한다.
이때, 커넥터(45)와 인버터(70)는 원터치 체결방식으로 구성됨으로써, 커넥터(45)와 인버터(70)를 대면시킨 후, 커넥터(45)와 인버터(70)의 각 끝단에 압력을 작용시키면 커넥터(45)와 인버터(70)가 끼워진다. 이때, 커넥터(45)는 엘이디 모듈(50)을 통과하여 인버터(70)에 끼워지므로 엘이디 모듈(50)에 직류전류를 제공할 수 있다. 이는 도 7과 같이 나타낼 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 인버터(70)가 삽입되는 버텀케이스(bottom case) 없이 엘이디 전구(100)를 생성할 수 있기 때문에, 엘이디 전구(100)의 조립공정, 조립인력, 공정 관리인력, 재료비를 포함한 자원을 절감할 수 있는 효과가 있다. 또한, 커넥터(45)와 인버터(70)의 체결방식을 원터치 방식으로 채택함으로써, 커넥터(45)와 인버터(70)의 결합을 보다 용이하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에서 방열 돌기(20a)는 테이퍼 형태로 형성된 것을 특징으로 설명하고 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 유선형의 쐐기형태 또는 직각삼각형태의 쐐기형태일 수도 있고, 하우징(200)의 형태에 따라 자유롭게 변형이 가능함을 명확히 하는 바이다.
또한, 본 발명에서 방열 돌기(20a)는 하우징(20)의 외주면으로부터 일체로 돌출되어 형성된 것으로 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 복수 개의 방열 돌기(20a)를 형성하고, 형성된 방열 돌기(20a)를 하우징(20)의 외주면에 접착하는 형태로도 실시 가능함을 분명히 하는 바이다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100: 엘이디 전구 10: 투광 커버
10a: 나사선 20: 하우징
20a: 방열 돌기 20b: 나사선
30: 소켓 40: 엘이디 소자
45: 커넥터 50: 엘이디 모듈
55: 방열판 60: 방열부
60a: 체결홈 70: 인버터
70a: 전극선

Claims (9)

  1. 적어도 하나의 엘이디 소자가 실장된 피씨비를 포함하는 엘이디 모듈;
    복수 개의 방열 돌기가 외주면으로부터 돌출되어 형성되고, 일측에 나사선이 형성되며 열전도체로 형성된 하우징;
    상기 하우징의 일측에 형성된 나사선과 나사체결이 가능하도록 나사선이 형성된 투광 커버;
    상기 엘이디 모듈에 직류전류를 공급하는 인버터;
    상기 엘이디 소자로부터 발생되는 열의 방열을 수행하도록 상기 엘이디 모듈과 상기 하우징의 사이에 형성되되, 상기 하우징 형성 시 인서트 사출 방식으로 상기 하우징에 일체로 형성되는 방열판;
    상기 하우징과 체결되는 소켓;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도체를 사용한 엘이디 전구.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방열판은
    상기 하우징과 대면되는 상기 방열판의 하부는 물결형태, 요철형태 중 적어도 어느 하나 이상의 형태로 형성된 방열부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도체를 사용한 엘이디 전구.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 방열판은
    열전도성을 갖는 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 열전도체를 사용한 엘이디 전구.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 인버터와 원터치 체결이 가능하도록 형성된 커넥터;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도체를 사용한 엘이디 전구.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 방열 돌기는
    상기 하우징의 외주면으로부터 축 방향을 따라 수직방향으로 복수 개가 방사상으로 구성된 것을 특징으로 하는 열전도체를 사용한 엘이디 전구.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 방열 돌기는
    테이퍼 형태로 형성되어 상기 하우징의 하부에서 상부에 접근할수록 면적이 넓어지는 것을 특징으로 하는 열전도체를 사용한 엘이디 전구.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 인버터는
    상기 소켓과 전극선으로 연결되고 상기 소켓을 통해 외부로부터 입력되는 교류전류를 직류젼류로 변환하여 상기 엘이디 모듈로 제공하는 것을 특징으로 하는 열전도체를 사용한 엘이디 전구.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 하우징은
    열전도 플라스틱을 포함한 열전도성 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 열전도체를 사용한 엘이디 전구.
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