KR101035623B1

KR101035623B1 - 엘이디(ｌｅｄ) 조명등

Info

Publication number: KR101035623B1
Application number: KR1020090024807A
Authority: KR
Inventors: 박기주; 장철수
Original assignee: 주식회사엘이디파워
Priority date: 2009-03-24
Filing date: 2009-03-24
Publication date: 2011-05-19
Also published as: KR20100106713A

Abstract

본 발명은 방열 능력을 향상시킴과 동시에 빛의 확산 각도를 향상시키도록 한 LED 조명등에 관한 것으로서, 투명 재질의 튜브와, 상기 튜브 일측에 결합되어 구성되는 히트싱크와, 상기 히트싱크 사이에 일정한 간격을 갖고 구성되는 흑연패턴과, 상기 히트싱크를 포함한 상기 튜브의 양단을 감싸면서 형성되는 금속재질의 베이스와, 상기 베이스에 형성되어 소켓과 연결되는 접속핀과, 상기 히트싱크 및 흑연패턴상에 복수개의 LED 소자가 소정 간격으로 배치되고 상기 튜브의 내부에 구성되는 LED 회로 기판과, 상기 LED 회로 기판과 히트싱크 및 흑연패턴 사이에 다수의 층으로 적층된 동판으로 구성되는 열흡열판과, 상기 LED 회로 기판의 양측에 상기 LED 소자만이 개구되도록 구성되는 반사판을 포함하고, 상기 LED 회로 기판은 일정한 간격을 가지면서 2개로 회로 기판으로 이루어지고, 상기 2개의 LED 회로 기판이 외측으로 일정한 각도의 기울기를 갖고 구성되는 것을 특징으로 한다.

조명등, LED, 형광등, 히트싱크, 흑연패턴, 튜브

Description

엘이디(ＬＥＤ) 조명등{LED illumination Lamp}

본 발명은 조명등에 관한 것으로, 특히 방열 능력을 향상함과 함께 빛의 확산각을 증가시키도록 한 LED 조명등에 관한 것이다.

일반적으로 형광등은 우리 주변에서 가장 많이 사용되는 것으로 우리에게 가장 친숙한 광원이라고 할 수 있으며, 이러한 형광등은 형광램프와 안정기 등이 별도의 부품으로 구성되어 있다.

이러한 형광램프는 형광물질을 바르고 그 속에 아르곤 가스와 수은증기를 넣고 밀봉한 관 형상이며, 전기가 공급되면 그 전기로 인하여 점등관(바이메탈)이 뜨겁게 달구어져 붙게 되고, 또 형광등은 방전이 시작되면 관전류가 점점 증가하여 전극을 파괴하여 버리므로, 전류를 어느 값 이하로 제한하기 위하여 초크코일 등의 안정기를 사용한다.

상기와 같은 형광등을 조명등으로 대부분 사용하고 있으며, 이러한 종래의 형광등은 주파수가 60Hz를 사용하여 구동하므로 형광등의 빛이 1초에 60회의 깜빡거림으로 인하여 장시간 사용시 사용자가 눈의 피로감을 많이 느끼고, 장시간 사용시 자체의 발열로 인해 주변온도를 상승시킴에 따라 높은 전력손실을 초래하며, 과 열시에는 형광램프가 쉽게 파손되는 단점이 있다.

결국, 종래의 형광등과 같은 조명등은 온도상승 및 높은 전력손실로 인해 사용수명이 단축되고, 사용되는 부품이 많아 교체비용이 많이 드는 문제가 있었다.

이러한 형광등의 대체용으로 사용되는 LED 형광등은 전력을 빛으로 변환시키는 효율이 뛰어나고, 현재 사용되고 있는 일반적 조명기구인 백열등이나 형광등에 비해 단위 전력대비 빛의 효율이 월등히 높아 경제성이 뛰어나며, 또한 저전압으로도 원하는 만큼의 광량을 얻을 수 있어 안정성이 뛰어나므로 조명등으로 사용이 점차 증가하고 있는 추세이다.

즉, 대부분의 가정이나 사무실 등에서 사용되는 기존의 형광등이 갖고 있는 문제점을 해소하기 위해 개발된 LED 형광등은 형광물질을 사용하는 형광등보다 전력소비량이 20%에 불과하다. 또한, 10년에 달하는 수명과 납이나 수은 같은 중금속을 사용하지 않아 환경을 파괴하지 않는다는 장점을 갖는다.

반도체의 빛나는 성질을 이용한 LED는 주로 휴대폰의 액정표시장치나 전광판, 자동차 계기판 등에 쓰이고 있지만, 자동차 실내등, 간판, 액정표시장치의 백라이트유닛, 일반 조명 등에도 널리 사용되고 있다.

그러나, LED는 전력을 빛으로 변환시키는 효율이 좋은 반면에 그 발광부위가 반도체 소자로 이루어져 있으므로 필라멘트를 사용하는 백열등이나 음극선을 이용한 형광등 등의 발광소자에 비해 상대적으로 열에 취약하다는 단점이 있다.

다시 말해서, LED는 장시간 사용시 그 발광소자로부터 발생되는 자체열에 의한 열적 스트레스로 인하여 반도체 소자가 쉽게 열화(degradation)되어 그 성능이 떨어지게 된다.

따라서, LED에 대용량의 전류를 흘려 보내주기 위해서는 그로부터 발생되는 열을 효과적으로 방출하기 위한 방열구조가 대단히 중요한 요소가 된다.

종래의 LED 소자에 있어서는 리드프레임의 표면적이 상대적으로 작고 또한, 방열체 등과 같은 별도의 방열구조가 구비되어 있지 않아 LED 소자에서 발생되는 열을 효과적으로 방열시켜 주기가 매우 어렵다.

또한, 종래의 LED 소자는 빛의 직진성이 우수하여 일반 형광등보다 빛의 확산 각도가 떨어지는 문제를 가지고 있어, 이를 개선하기 위하여 볼록 렌즈와 같은 렌즈를 삽입하고 있는 실정이다. 하지만 렌즈를 삽입하더라도 빛의 확산 각도가 형광등보다는 떨어지고, 가로등용으로 사용할 경우에 운전자의 운전에 방해가 될 정도로 눈부심이 심하다는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로 방열 능력을 향상시킴과 동시에 빛의 확산 각도를 향상시키도록 한 LED 조명등을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 LED 조명등은 투명 재질의 튜브와, 상기 튜브 일측에 결합되어 구성되는 히트싱크와, 상기 히트싱크 사이에 일정한 간격을 갖고 구성되는 흑연패턴과, 상기 히트싱크를 포함한 상기 튜브의 양단을 감싸면서 형성되는 금속재질의 베이스와, 상기 베이스에 형성되어 소켓과 연결되는 접속핀과, 상기 히트싱크 및 흑연패턴상에 복수개의 LED 소자가 소정 간격으로 배치되고 상기 튜브의 내부에 구성되는 LED 회로 기판과, 상기 LED 회로 기판과 히트싱크 및 흑연패턴 사이에 다수의 층으로 적층된 동판으로 구성되는 열흡열판과, 상기 LED 회로 기판의 양측에 상기 LED 소자만이 개구되도록 구성되는 반사판을 포함하고, 상기 LED 회로 기판은 일정한 간격을 가지면서 2개로 회로 기판으로 이루어지고, 상기 2개의 LED 회로 기판이 외측으로 일정한 각도의 기울기를 갖고 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 LED 조명등은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, LED 회로 기판의 배면에 히트싱크와 흑연판을 부착하고 투명관의 양단에 금속재질의 베이스를 구성함으로써 LED 구동시 발생하는 열을 보다 효율적로 방열할 수 있다.

둘째, 두 개의 LED 회로 기판을 중심 부분에서 외측 방향으로 벌어지게 구성함으로써 빛의 확산 각도를 향상시킬 수 있다.

셋째, 기존의 형광등 소켓에 설치할 수 있으므로 소켓을 교환하지 않고 사용할 수 있으므로 소켓 설치비용을 절감할 수 있다.

넷째, 히트싱크 사이에 열용량이 큰 흑연판을 삽입하여 구성함으로써 방열 시간을 단축할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 LED 조명등을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 각 실시예에 의한 LED 조명등을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 제 1 실시예의 LED 조명등을 나타낸 단면도이다.

본 발명에 의한 LED 조명등(100)은 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 반원통 형상의 투명한 재질로 이루어진 튜브(110)와, 상기 튜브(110) 일측에 결합되어 구성되는 히트싱크(120)와, 상기 히트싱크(120) 사이에 일정한 간격을 갖고 구성되는 흑연패턴(130)과, 상기 히트싱크(120) 및 흑연패턴(130)상에 복수개의 LED 소자(141)가 소정 간격으로 배치되고 상기 튜브(110)의 내부에 구성되는 LED 회로 기판(140)을 포함하고, 상기 LED 회로 기판(140)은 일정한 간격을 가지면서 2개로 회로 기판으로 이루어지고, 상기 2개의 LED 회로 기판(140)이 외측으로 일정간 각도의 기울기를 갖고 구성된다.

또한, 상기 LED 회로 기판(140)과 히트싱크(120) 및 흑연패턴(130) 사이에 다수의 층으로 적층되어 구성되는 열흡열판(150)과, 상기 히트싱크(120)를 포함한 상기 튜브(110)의 양단을 감싸면서 형성되는 금속재질의 베이스(160)와, 상기 베이스(160)에 형성되어 소켓(도시되지 않음)과 연결되는 접속핀(161)을 포함하여 구성되어 있다.

또한, 상기 LED 회로 기판(140)과 열흡열판(150) 사이에 절연판(도시되지 않음)을 형성할 수도 있다.

여기서, 상기 열흡열판(150)은 동판으로 이루어져 있고, 상기 열흡열판(150)은 0.2㎜의 두께를 가지면서 상기 LED 소자(141)로부터 발생된 열을 흡수하는 역할을 하고, 상기 각 LED 소자(141)는 0.19W 밝기를 갖는다.

한편, 상기 열흡열판(150)의 두께는 0.2㎜로 한정되지 않고 필요에 따라 그 두께를 두껍게 하거나 얇게 구성할 수 있으며, 상기 LED 소자(141)의 밝기도 0.19W로 한정하지 않고, 사용용도에 따라 당업자가 적절하게 선택하여 사용할 수가 있다.

또한, 상기 튜브(110)의 재질은 합성수지 또는 유리이고, 상기 합성수지는 아크릴, PE 또는 PVC, 폴리카보네이트 중 어느 하나이며, 상기 합성수지에는 광확산제가 혼합되어 있다.

상기 LED 회로 기판(140)은 열 전도성이 우수한 알루미늄 재질의 기판을 사용하고 있다.

여기서, 상기 흑연패턴(130)은 열용량이 큰 재질로서, 상기 각 LED 소자(141)가 발광하여 열이 발생했을 때 보다 신속하게 열을 흡수하여 방열을 함으로써 방열시간을 단축할 수가 있다.

상기 히트싱크(120)의 일면에는 상기 LED 회로 기판(140)이 고정되는 기판 고정홈(도시되지 않음)이 형성되고, 타면에는 일정한 간격을 갖고 다수의 날개(121)가 형성되어 LED 소자에서 발생되는 열을 방출하고 있다.

상기 튜브(110)는 히트싱크(120)의 전면에 고정 설치되어 상기 PCB 회로 기판(140)에 형성된 LED 소자(141)를 보호하고, 상기 LED 소자(141)로부터 조사된 빛을 외부로 조사하도록 구성되어 있다.

또한, 상기 히트싱크(120)의 일측면에는 돌출되어 걸림부(122)가 형성되어 있는데, 상기 걸림부(122)는 상기 튜브(110)에 형성된 히트싱크 삽입홈(111)과 체결되어 상기 히트싱크(120)와 튜브(110)를 하나의 원통 형상으로 체결되게 한다.

도 3은 도 2의 히트싱크 및 흑연패턴의 결합관계를 나타낸 도면이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 흑연패턴(130)은 히트싱크(120)에 형성된 다수의 날개(121) 일부분에 홈이 형성되어 있고, 상기 홈 내부에 흑연이 매립된 구조를 갖게 된다.

여기서, 상기 히트싱크(120)는 PCB 회로 기판이 부착되는 면과 방열 효과를 극대화하기 위하여 다수의 날개(121)가 일정한 간격을 갖고 형성된 면을 갖는다.

상기 날개(121)가 형성된 면에는 일정한 간격을 갖고 다수의 흑연패턴(130)이 삽입되어 상기 PCB 회로 기판에 실장된 LED 소자의 발광시 발생된 열을 흡수하여 방출하는 역할을 하게 된다.

또한, 상기 히트싱크(120)의 일측면에는 돌출되어 걸림부(122)가 형성되어 있다.

도 4는 도 2의 LED 회로 기판에 실장된 LED 소자를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 열전도율을 우수한 메탈로 이루어진 LED 회로 기판(140)위에는 다수의 LED 소자(141)가 일정한 간격을 갖고 배열되게 된다. 이때 상기 LED 소자(141)는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 및 백색(W)의 발광다이오드 중에서 적어도 하나 또는 다수의 발광다이오드를 혼합하여 사용할 수가 있다.

도 5는 본 발명에 의한 LED 조명등을 나타낸 분해 사시도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, LED 조명등(100)은 열전도성이 우수한 알루미늄 PCB로 구성된 2개의 LED 회로 기판(140)에 다수의 LED 소자(141)가 일정한 간격을 갖고 배열되어 구성되어 외부의 DC전원을 공급받아 구동된다.

상기 2개의 LED 회로 기판(140)은 부채 형상을 갖는 히트싱크(120)와 상기 히트싱크(120) 사이에 일정한 간격을 갖고 구성되는 흑연패턴(130)의 배면에 일정한 기울기를 가지면서 열흡열판(150)을 개재하여 부착된다.

여기서, 상기 2개의 LED 회로 기판(140)을 일정한 기울기를 갖도록 하는 이유는 빛의 확산각도를 증가시키기 위해서이다. 즉, 일반적으로 LED 소자는 빛의 직진성을 가지고 있으므로 2개의 LED 회로 기판(140)을 서로 대응되면서 일정한 방향으로 기울기를 갖도록 구성함으로써 빛의 확산각을 보다 향상시킬 수가 있다.

상기 히트싱크(120)가 결합되도록 투명 재질의 튜브(110)에는 히트싱크 삽입홈(111)이 형성되어 있고, 상기 튜브(110)에 형성된 히트싱크 삽입홈(111)에 히트싱크(120)에 형성된 걸림부(122)가 슬라이딩 방식으로 삽입되어 히트싱크(120)과 튜브(110)가 결합하여 전체적으로 형광등의 형상이 원통형으로 형성된다.

한편, 본 발명의 실시예에서 상기 형광등의 형상을 원통형으로 하는 것을 설명하고 있지만 이에 한정하지 않고 형광등의 형상을 다각형 등의 다양한 형상으로 형성할 수가 있다.

상기 LED 회로 기판(140)은 다수로 분리하여 구성할 수 있고, 본 발명에 의한 LED 형광등을 구성하는 LED 회로 기판(140)은 알루미늄 PCB로 구성되어 있으며, 이렇게 알루미늄 PCB로 기판을 구성함으로서 LED 소자(141)의 발광시 발생되는 열을 보다 빨라 방열시켜 LED 소자(141)가 과열되는 것을 방지함은 물론 형광등을 구성하는 다른 구성요소의 변형을 방지할 수 있다.

즉, 기존의 LED 형광등의 경우 기판을 절연체를 사용하고 있으나, 절연체의 경우 LED에서 발생하는 열을 방출하는 효과가 극히 적으며, 이에 따라 LED 형광등을 장시간 지속적으로 점등시키는 경우 LED 소자(141)로부터 발생되는 열에 의해 튜브(110)가 과열되어 튜브(110) 외형의 변형됨은 물론 LED 소자의 효율이 급격히 저하되어 LED 형광등의 수명을 단축되는 문제가 있으나, 본 발명과 같이 열 전도율이 높은 알루미늄 PCB를 기판으로 사용할 경우 열을 빨리 외부로 방출시킬 수 있으므로 열에 의해 튜브 변형이나 LED의 효율 저하를 방지할 수 있다.

뿐만 아니라 본 발명에서는 히트싱크(120)과 함께 히트싱크(120) 사이에 열용량이 큰 흑연패턴(130)을 구성하고, 상기 LED 회로 기판(140)의 하부에 열흡열이 우수한 동판으로 이루어진 열흡열판(150)을 구성함과 함께 튜브(110)와 히트싱크(120)의 양단을 감싸도록 금속재질로 이루어진 베이스(160)를 통해 보다 LED 소 자(141)에서 발생하는 열을 효과적으로 방열할 수가 있다.

도 6은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 제 2 실시예의 LED 조명등을 나타낸 단면도이고, 도 7은 도 6의 LED 회로 기판에 실장된 LED 소자를 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 발명의 제 2 실시예에 의한 LED 조명등은 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 제 1 실시예와 비교하여 상기 LED 회로 기판(140)의 양측에 LED 소자(141)만이 개구되도록 반사판(170)을 구성하는 것을 제외하고 동일하다.

여기서, 상기 반사판(170)은 상기 LED 회로 기판(140)에 실장된 LED 소자(141)로부터 발광된 빛을 한쪽 방향으로 전달하는 역할을 하게 되므로, 상기 LED 소자(141)에 발광된 빛의 손실없이 원하는 방향으로 빛을 전달할 수가 있다.

또한, 상기 반사판(170)은 하나는 구성하는 것을 설명하고 있지만, 이에 한정하지 않고 2개 이상을 일정한 간격으로 설치할 수 있다.

도 8은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 제 3 실시예의 LED 조명등을 나타낸 단면도이고, 도 9은 도 8의 LED 회로 기판에 실장된 LED 소자를 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 발명의 제 3 실시예에 의한 LED 조명등은 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 제 1 실시예와 비교하여 상기 LED 회로 기판(140)의 측면에 LED 소자(141)만이 개구되도록 반사경(180)을 구성하고, 상기 반사경(180)의 상부표면에 상기 LED 소자(141)와 대응되게 확산각이 다른 렌즈(190)를 형성하는 것을 제외하고 동일하다.

여기서, 상기 반사경(180)은 상기 LED 회로 기판(140)에 실장된 LED 소 자(141)로부터 발광된 빛을 한쪽 방향으로 전달하는 역할을 하게 되므로, 상기 LED 소자(141)에 발광된 빛의 손실없이 원하는 방향으로 빛을 전달할 수가 있다.

또한, 상기 렌즈(190)는 각 LED 소자(141)위에 대응되게 설치되면서 확산각이 다르게 형성되어 있으므로 상기 LED 소자(141)로부터 발광된 빛을 보다 넓은 각도로 확산시킬 수가 있어 전체적으로 LED 조명등의 확산각을 넓게 할 수가 있다.

또한, 상기 각 LED 소자(141)와 대응되게 형성되는 렌즈(190)는 굴절율이 다른 물질로 이루어지면서 확산각이 다르게 하고 있는데, 상기 각 렌즈(190)를 모두 확산각이 다르게 할 수도 있고, 이웃하는 렌즈(190)끼리 확산각을 다르게 할 수도 있으며, 이는 적절하게 조절하여 설치할 수 있다.

한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 LED 조명등을 개략적으로 나타낸 사시도

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 제 1 실시예의 LED 조명등을 나타낸 단면도

도 3은 도 2의 히트싱크 및 흑연패턴의 결합관계를 나타낸 도면

도 4는 도 2의 LED 회로 기판에 실장된 LED 소자를 개략적으로 나타낸 도면

도 5는 본 발명에 의한 LED 조명등을 나타낸 분해 사시도

도 6은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 제 2 실시예의 LED 조명등을 나타낸 단면도

도 7은 도 6의 LED 회로 기판에 실장된 LED 소자를 개략적으로 나타낸 도면

도 8은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 제 3 실시예의 LED 조명등을 나타낸 단면도

도 9은 도 8의 LED 회로 기판에 실장된 LED 소자를 개략적으로 나타낸 도면

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

110 : 튜브 120 : 히트싱크

130 : 흑연패턴 140 : LED 회로 기판

150 : 열흡열판 160 : 베이스

170 : 반사판 180 : 반사경

190 : 렌즈

Claims

투명 재질의 튜브와,

상기 튜브 일측에 결합되어 구성되는 히트싱크와,

상기 히트싱크 사이에 일정한 간격을 갖고 구성되는 흑연패턴과,

상기 히트싱크를 포함한 상기 튜브의 양단을 감싸면서 형성되는 금속재질의 베이스와,

상기 베이스에 형성되어 소켓과 연결되는 접속핀과,

상기 히트싱크 및 흑연패턴상에 복수개의 LED 소자가 소정 간격으로 배치되고 상기 튜브의 내부에 구성되는 LED 회로 기판과,

상기 LED 회로 기판과 히트싱크 및 흑연패턴 사이에 다수의 층으로 적층된 동판으로 구성되는 열흡열판과,

상기 LED 회로 기판의 양측에 상기 LED 소자만이 개구되도록 구성되는 반사판을 포함하고,

상기 LED 회로 기판은 일정한 간격을 가지면서 2개로 회로 기판으로 이루어지고, 상기 2개의 LED 회로 기판이 외측으로 일정한 각도의 기울기를 갖고 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 조명등.
삭제
삭제
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 튜브는 합성수지 또는 유리로 이루어진 것을 특징으로 하는 LED 조명등.
삭제
제 5 항에 있어서, 상기 합성수지에 광확산제가 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 조명등.
삭제
삭제
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 LED 소자의 측면에 설치되는 반사경과, 상기 반사경의 상부에 상기 LED 소자와 대응되게 확산각이 다른 물질로 이루어진 렌즈를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 LED 조명등.