KR101062165B1

KR101062165B1 - 히트싱크 일체형 엘이디 회로기판이 구비된 엘이디 전등

Info

Publication number: KR101062165B1
Application number: KR1020080132740A
Authority: KR
Inventors: 강주훈
Original assignee: 강주훈
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2008-12-24
Publication date: 2011-09-08
Also published as: KR20100074348A

Abstract

본 발명은 LED 회로기판과 히트싱크를 일체화하여 LED의 발광시 발생되는 열을 빠른 시간내에 외부로 방출할 수 있도록 하여 LED의 수명을 연장할 수 있도록 하는 히트싱크 일체형 엘이디 회로기판이 구비된 엘이디 전등에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 다수의 LED가 회로기판에 장착되고, 회로기판에는 히트싱크가 연결되며, 회로기판이 전등케이스에 고정되어 다수의 LED가 발광되면 그 빛이 외부로 조사되어 전등으로서의 역할을 수행하고, 다수의 LED가 발광할 때 발생되는 열을 히트싱크를 통해 외부로 방출해주는 LED 전등에 있어서, 회로기판의 외측으로 히트싱크가 회로기판과 동일한 재질로 연장형성되어 회로기판과 히트싱크가 일체로 이루어지되, 히트싱크는 방사상으로 동일한 크기의 방열핀들이 등간격으로 배치된 상태에서 전등케이스의 형상에 따라 각 방열핀이 각 LED의 광 조사방향 또는 그 반대방향으로 각각 꺾여 이루어지는 것이다.

LED, 히트싱크

Description

히트싱크 일체형 엘이디 회로기판이 구비된 엘이디 전등{LED lamp having LED circuit board combined with heat sink}

본 발명은 히트싱크 일체형 엘이디 회로기판이 구비된 엘이디 전등에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LED 회로기판과 히트싱크를 일체화하여 LED의 발광시 발생되는 열을 빠른 시간내에 외부로 방출할 수 있도록 하여 LED의 수명을 연장할 수 있도록 하는 것이다.

주지하다시피, 전등으로는 백열등과 형광등이 가장 많이 사용되고 있으며, 특수한 부분에는 네온등, 할로겐등, 수은등과 같은 다양한 등이 적용되기도 한다.

그런데, 상기한 일반적인 전등은 소비전력이 크고, 램프의 수명이 짧은 단점이 있어 이를 대체하여 LED를 활용하게 되었다.

이러한 LED를 이용한 전등은 도 1과 같이, 다수의 LED(1)가 회로기판(2)에 장착되고, 회로기판(2)의 저부에는 철분이 혼합된 방열실리콘(3)을 통해 히트싱크(4)가 부착된 상태에서 이를 전등케이스(미도시)에 조립하여 사용하게 되는데, 다수의 LED(1)가 발광되면 그 빛이 외부로 조사되어 전등으로서의 역할을 원활히 수행할 수 있으며, LED(1)의 발광시 소모되는 전력이 기존의 다른 등에 비해 매우 적어 소비전력을 크게 절감할 수 있는 것이다.

그러나, 일반적으로 LED(1)는 열에 매우 민감하여 열이 높으면 수명이 짧아지는 특성이 있는데 초고휘도의 파워 LED는 더욱 그러하다.

따라서, LED(1)의 수명을 높여주기 위해서는 LED(1)의 발광시 발생되는 열을 얼마나 신속하게 외부로 방출해주느냐에 달려있다고 할 수 있는데, 일반적인 LED 전등의 경우 LED(1)의 발광시 발생되는 열이 회로기판(2), 방열실리콘(3)을 거쳐 히트싱크(4)로 전달되는 것이어서 열을 전달하여 외부로 방출해주는 경로가 많고, 또 회로기판(2), 방열실리콘(3), 히트싱크(4)를 구성하는 재료들이 모두 달라 열전달계수 역시 각각 상이하므로 이로 인해 LED(1)로부터 발생된 열을 신속하게 외부로 방출해주기 어려워 LED(1)의 수명을 단축시키고 있다 할 수 있다.

본 발명은 다수의 LED를 적용하여 전등을 구성하되, LED의 발광시 발생되는 열을 신속하게 외부로 방출할 수 있도록 하여 LED의 수명을 연장할 수 있도록 한 히트싱크 일체형 엘이디 회로기판이 구비된 엘이디 전등을 제공하고자 하는 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 회로기판과 동일한 재질로 히트싱크를 일체화하되, 히트싱크는 방사상으로 다수의 방열핀이 등간격으로 배치된 형상으로 구성하여 이를 LED의 광 조사방향과 동일방향 또는 반대방향으로 각각 꺾어 구 성함으로써 각 LED의 발광시 발생되는 열을 회로기판과 동일재질로 일체로 구성된 히트싱크를 통해 곧바로 외부로 방출토록 하는 것이다.

본 발명은 히트싱크와 LED 회로기판이 동일한 재질로 일체로 구성되는 것이므로 LED의 발광시 발생되는 열을 방열핀을 통해 곧바로 외부로 방출해줄 수 있어 기존에 LED로부터 발생된 열이 여러단계를 거쳐 외부로 방출되는 것과 비교할 때 방열 시간을 크게 단축할 수 있어 LED의 수명을 최대한 연장할 수 있는 것이다.

즉, 전등으로 LED를 적용함으로써 그 소비전력을 최소화할 수 있으며, 회로기판과 일체로 형성된 히트싱크에 의해 방열효율을 높일 수 있어 최소의 소비전력과 최장의 LED 수명 효과를 동시에 얻을 수 있는 것이다.

이하, 본 발명을 제시된 실시예 및 첨부된 도면에 따라 상세히 설명한다.

[제 1실시예]

도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 LED 전등의 단면도이고, 도 3은 도 2에 적용되는 히트싱크 일체형 LED 회로기판의 측면도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1실시예에 따른 LED 전등은, 다수의 LED(11)가 장착되는 회로기판(12)의 외측으로 히트싱크(13)가 회로기판(12)과 동일한 재질로 연장형성되어 회로기판(12)과 히트싱크(14)가 일체로 이루어지며, 히트싱크(14)는 방사상으로 동일한 크기의 방열핀(14a)들이 등간격으로 배치된 상태에 서 각 방열핀(14a)이 각 LED(11)의 광 조사방향과 반대방향으로 각각 꺾여 이루어지고, 회로기판(12)이 전등케이스(15)에 고정되는 것이다.

이러한 구조는 전등케이스(15)의 높이가 낮고 중앙이 관통된 형상을 가지고 있는 경우에 적용되는 것이다.

이때, 도면상에는 회로기판(12)이 전등케이스(15)에 장착되는 구조는 생략하였으나, 전등케이스(15)에 록킹수단을 구비하여 다수의 LED(11)가 장착된 회로기판(12)을 끼우면서 록킹되게 하는 구조가 적용되는 것은 자명하다.

이와 같이 구성된 상태에서 다수의 LED(11)가 발광되면 그 빛이 전등케이스(15)를 통해 외부로 조사되어 전등으로서의 역할을 수행할 수 있으며, 다수의 LED(11)가 발광할 때 발생되는 열은 회로기판(12)과 일체로 형성되어 있는 히트싱크(14)의 다수의 방열핀(14a)을 통해 곧바로 외부로 방출될 수 있는 것이다.

따라서, 각 LED(11)의 수명을 연장할 수 있는 것이며, 특히 높은 열을 발생시키는 고휘도 LED를 전등으로 적용하더라도 이러한 고휘도 LED를 보다 오랜 시간 사용할 수 있어 최소의 소비전력과 최대의 LED(11)수명을 동시에 보장할 수 있는 것이다.

[제 2실시예]

도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 LED 전등의 단면도이고, 도 5는 도 4에 적용되는 히트싱크 일체형 LED 회로기판의 측면도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2실시예에 따른 LED 전등은, 제 1실시예와 는 달리 다수의 LED(11)가 장착되는 회로기판(11)의 외측으로 히트싱크(14)가 회로기판(12)과 동일한 재질로 연장형성되어 회로기판(12)과 히트싱크(14)가 일체로 이루어지며, 히트싱크(14)는 방사상으로 동일한 크기의 방열핀(14a)들이 등간격으로 배치된 상태에서 각 방열핀(14a)이 각 LED(11)의 광 조사방향으로 각각 꺾여 이루어지고, 회로기판(12)이 전등케이스(15)에 고정된다.

이는 전등케이스(15)의 중앙부에 벌브형의 반사구조물(16)이 구성되는 경우에 적용되는 것으로, 이러한 전등케이스(16)의 형상에 맞게 각 방열핀(14a) 역시 LED(11)의 광 조사방향으로 각각 꺾어 벌브형상으로 구성한 후 이를 전등케이스(15)의 벌브형 반사구조물(16)의 외측에 고정해주면 된다.

도면상에는 회로기판(12)과 일체로 된 각 방열핀(14a)이 전등케이스(15)의 벌브형 반사구조물(16)의 외측에 고정되는 구조는 생략하였으나, 이 경우에도 전등케이스(15)의 벌브형 반사구조물(16)에 록킹수단을 구비하여 각 방열핀(14a)이 록킹되게 하는 구조가 적용되는 것은 자명하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 제 2실시예는 히트싱크(14)를 이루는 각 방열핀(14a)의 위치만 다를 뿐 그 작용과 효과가 제 1실시예와 동등하므로 이에 대해서는 설명 생략하기로 한다.

[제 3실시예]

도 6은 본 발명의 제 3실시예에 따른 LED를 이용한 전구의 단면도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 제 3실시예는 LED(11)를 이용하여 전구를 구성 하고, 이를 전등에 적용하기 위한 것으로, 본 발명의 제 1실시예 및 제 2실시예와 마찬가지로 회로기판(12)의 외측으로 히트싱크(14)가 동일 재질로 일체로 이루어지되, 히트싱크(14)를 이루는 각 방열핀(14a)이 각 LED(11)의 광 조사방향과 반대방향으로 각각 꺾여 이루어지고, 각 방열핀(14a)의 외측에는 다수의 통기공(21)이 형성된 반구형의 커버(20)가 각 방열핀(14a)과 일정간격 이격된 상태로 씌어져 고정되며, 커버(21)의 상단부에는 회로기판(12)의 LED 연결단자(미도시)와 전기적으로 통하도록 (+)(-) 전극(22)이 각각 배치되어 전체적으로 LED 전구를 구성하는 것이며, 이러한 LED 전구를 전등케이스(미도시)에 장착하여 전등으로 사용하는 것이다.

도면상에는 각 전극(22)과 회로기판(12)의 LED 연결단자를 연결하는 리드선의 도시는 생략하였다.

종래에도 LED를 이용하여 전구를 구성하고, 이를 전등케이스에 장착하여 전등으로 활용하였으나, 종래 LED를 이용한 전구의 경우 다수의 나선형 슬릿홈이 형성된 금속재 케이스의 내부에 다수의 LED가 장착된 회로기판을 방열실리콘을 통해 고정하여 구성하였던 바, 이러한 구조의 LED 전구는 각 LED의 발광시 발생되는 열이 회로기판, 방열실리콘, 금속재 케이스의 순으로 전도되어 외부로 방열되는 구조이므로 방열경로가 매우 많아 열전도효율이 떨어지고, 또 각각의 재료가 서로 달라 열전도시간이 많이 소요되어 LED의 수명이 매우 짧아지는 단점이 있으며, 금속재 케이스가 뜨거워 취급이 매우 어려운 단점도 있었다.

본 발명의 제 3실시예는 이러한 종래 LED 전구의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 다수의 LED(11)가 발광하여 열이 발생되면, 그 열이 회로기판(12)과 일체로 형성되어 있는 다수의 방열핀(14a)을 통해 방출되고, 방출된 열은 커버(20)에 형성되어 있는 다수의 통기공(21)을 통해 외부로 방출되어 LED(11)로부터 발생된 열을 신속하게 외부로 방출해줄 수 있어 LED(11)의 수명을 최대한 유지할 수 있는 이점이 있는 것이며, LED(11)가 점등되어있는 시점에서 커버(20)를 만지더라도 커버(20)가 뜨겁지 않아 취급이 편리한 이점도 있는 것이다.

즉, 본 발명의 제 3실시예에 따라 LED 전구를 구성하게 되면 각 LED(11)의 발광시 발생되는 열이 회로기판(12)과 일체로 구성된 각 방열핀(14a)을 통해 신속하게 외부로 방출될 수 있어 각 LED(11)의 수명을 연장할 수 있고, 커버(20)에 의해 LED 전구를 보호할 수 있으며, 각 LED(11)가 점등되어 있는 상태에서 커버(20)를 만지더라도 뜨겁지않아 취급이 쉬워지는 이점들을 동시에 얻을 수 있는 것이다.

그리고, 본 발명의 각 실시예에서는 설명하지 않았지만, 방열핀(14a)의 형상이나 꺾임 방향은 전등케이스(15)의 형상에 따라 얼마든지 달라질 수 있는 것이므로 방열핀(14a)의 형상이니 꺾임 방향에 대해 제한하지 않으며, 회로기판(12)과 히트싱크(14)를 이루는 방열핀(14a)의 재질은 알루미늄으로 구성함이 바람직하나, 이 역시 열전도 특성이 우수한 재질이면 어떠한 재질이든 적용가능함은 자명하다.

또한, 히트싱크(14)를 이루는 각 방열핀(14a)을 구성하는 방법은 프레스 방법과 같은 관용적인 방법을 적용하면 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 LED 회로기판의 측면도.

도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 LED 전등의 단면도.

도 3은 도 2에 적용되는 히트싱크 일체형 LED 회로기판의 측면도.

도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 LED 전등의 단면도.

도 5는 도 4에 적용되는 히트싱크 일체형 LED 회로기판의 측면도.

도 6은 본 발명의 제 3실시예에 따른 LED를 이용한 전구의 단면도.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

11 : LED 12 : 회로기판

14 : 히트싱크 15 : 전등케이스

16 : 반사구조물 20 : 커버

21 : 통기공 22 : 전극

Claims

다수의 LED(11)가 회로기판(12)에 장착되고, 상기 회로기판(12)에는 히트싱크(14)가 연결되며, 상기 회로기판(12)이 전등케이스(15)에 고정되어 상기 다수의 LED(11)가 발광되면 그 빛이 외부로 조사되어 전등으로서의 역할을 수행하고, 상기 다수의 LED(11)가 발광할 때 발생되는 열을 상기 히트싱크(14)를 통해 외부로 방출해주는 LED 전등에 있어서,

상기 회로기판(12)의 외측으로 상기 히트싱크(14)가 상기 회로기판(12)과 동일한 재질로 연장형성되어 상기 회로기판(12)과 상기 히트싱크(14)가 일체로 이루어지되, 상기 히트싱크(14)는 방사상으로 동일한 크기의 방열핀(14a)들이 등간격으로 배치된 상태에서 상기 전등케이스(15)의 형상에 따라 상기 각 방열핀(14a)이 상기 각 LED(11)의 광 조사방향 또는 그 반대방향으로 각각 꺾여 이루어지는 것을 특징으로 하는 히트싱크 일체형 엘이디 회로기판이 구비된 엘이디 전등.
제 1 항에 있어서,

상기 각 방열핀(14a)이 상기 각 LED(11)의 광 조사방향과 반대방향으로 각각 꺾여 이루어지고, 상기 각 방열핀(14a)의 외측에는 다수의 통기공(21)이 형성된 반구형의 커버(20)가 상기 각 방열핀(14a)과 일정간격 이격된 상태로 씌어져 고정되며, 상기 커버(20)의 상단부에는 상기 회로기판(12)의 LED 연결단자와 전기적으로 통하도록 (+)(-) 전극(22)이 각각 배치되어 전체적으로 LED 전구를 구성하고, 상기 LED 전구가 상기 전등케이스에 장착되는 것을 특징으로 하는 히트싱크 일체형 엘이디 회로기판이 구비된 엘이디 전등.