KR101084497B1 - 방열 특성이 향상된 ｌｅｄ 조명 장치 - Google Patents

방열 특성이 향상된 ｌｅｄ 조명 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방열 특성이 우수한 LED 조명 장치에 관한 것이다. 상기 LED 조명장치는, 금속 기판상에 다수 개의 LED들이 장착된 LED 소자부; 상기 LED 소자부의 배면에 고정되는 플랜지; 상기 플랜지의 외주면을 따라 균일한 간격을 가지도록 배치되는 다수 개의 방열핀들; 상기 LED 소자부의 정면에 배치되는 렌즈; 상기 렌즈가 상기 LED 소자부의 전면에 고정되도록 지지하는 렌즈 고정부; 상기 렌즈 고정부의 외주면을 따라 배치되며, 내주면에 다수 개의 방열핀 고정홈들이 균일한 간격으로 이격되어 형성되고, 상기 방열핀 고정홈들의 각각에 방열핀들의 일단부가 고정되는 핀 고정부;를 구비하고, 상기 방열핀들이 핀 고정부에 의해 균일한 간격으로 배치된다. 상기 방열핀은 몸체부에 다수 개의 관통구들이 형성된다.
본 발명에 따른 LED 조명 장치는 몸체에 다수 개의 관통구들이 형성된 방열핀들의 넓은 표면을 통해 방열될 뿐만 아니라, 관통구들에 의해 방열핀들 사이의 공기가 순환되도록 하여 방열 효과가 더욱 향상된다.
LED, 조명장치, 방열핀

Description

방열 특성이 향상된 ＬＥＤ 조명 장치{LED lamp}
본 발명은 LED를 이용한 조명 장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 방열 특성이 우수한 구조들을 구비하여 소자의 신뢰성 및 내구성이 월등히 향상된 LED 조명 장치에 관한 것이다.
종래에 일반적으로 사용되는 전구는 진공으로 형성된 전구의 내부에 배치된 필라멘트에 전류를 가하여 발열함으로써 나오는 빛을 이용하는 백열등과, 한쪽 전극의 필라멘트로부터 방출된 전자가 유리관 내부에 채워져 있는 수은 증기와 충돌하면서 에너지를 얻었다가 잃어가면서 빛을 내는 현상을 이용하는 형광등이 사용되고 있다. 그러나 이와 같은 전구는 전력소모가 크고 또 조도가 낮은 문제점이 있으며 필라멘트의 수명이 짧기 때문에 장시간 동안 사용하지 못하는 내구성의 한계가 있다.
한편, 발광다이오드(LED)는 전기 에너지를 광반사(optical radiation)로 변환하는 반도체 소자로서, 사용 목적 또는 형태에 따라, 칩 발광다이오드를 선택적으로 박막 패턴이 형성된 인쇄 회로 기판 또는 리드 단자의 상부 면에 실장한 후, 칩과 기판 또는 리드 단자를 전기적으로 연결하고, 그 상부에 에폭시 등을 사용하 여 몰드 성형부를 형성함으로써 구현된다. 이 때, 발광다이오드에서 발광되는 색에 따라 칩의 구조, 성장 방법 및 재료가 달라진다는 것은 잘 알려져 있다. 이와 같은 발광 다이오드를 사용하여 전구를 제조할 수 있다.
그러나 근래에 들어서 전력소모를 낮추고 조도를 높이며 장시간 사용할 수 있는 내구성이 좋은 전구를 위하여 고출력 백색 발광 다이오드를 광원으로 하여 전구를 제조하려는 시도가 있다. 이와 같이 고출력 백색 발광 다이오드를 이용하여 제조한 발광 다이오드 전구는 전력소모가 적고 LED의 특성상 반영구적으로 사용할 수 있기 때문에 내구성이 우수하다. 하지만, 이와 같은 전구는 고출력 백색 발광 다이오드라는 고전류, 고휘도의 칩을 사용함으로써 열이 많이 발생한다.
특히, 발광 소자인 LED 소자를 조명용 램프로 사용하기 위해서는 단위면적당 수천 칸델라의 휘도가 되어야 하는데, 한 개의 발광소자 칩만으로는 이 정도의 휘도를 내기가 힘들므로 다수개의 발광소자 어레이(LED Array)를 구성하여 필요한 휘도를 얻도록 구성하고 있다. 종래 기술에서 어레이를 형성할 때 가장 문제가 되는 것은, 각각의 발광 소자에서 발생하는 열을 빠른 시간내에 기판의 외부로 방출하는 것이다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 방열 효과가 월등히 향상된 구조를 갖는 LED 조명 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 온/오프 기능을 갖는 스위치를 이용하여 다양한 밝기 레벨을 선택할 수 있도록 하는 디머(dimmer) 기능을 갖는 LED 조명 장치를 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 LED 조명장치는, 금속 기판상에 다수 개의 LED들이 장착된 LED 소자부; 상기 LED 소자부의 배면에 고정되는 플랜지; 상기 플랜지의 외주면을 따라 균일한 간격을 가지도록 배치되는 다수 개의 방열핀들; 상기 플랜지의 일단부에 연결되고 상기 LED 소자부의 LED들로 전원을 공급하는 전원공급부; 상기 LED 소자부의 정면에 배치되는 렌즈; 상기 렌즈가 상기 LED 소자부의 전면에 고정되도록 지지하는 렌즈 고정부; 상기 렌즈 고정부의 외주면을 따라 배치되며, 내주면에 다수 개의 방열핀 고정홈들이 균일한 간격으로 이격되어 형성되고, 상기 방열핀 고정홈들의 각각에 방열핀들의 일단부가 고정되는 핀 고정부;를 구비하고, 상기 방열핀들이 핀 고정부에 의해 균일한 간격으로 배치된다.
전술한 특징에 따른 LED 조명 장치에 있어서, 상기 방열핀은 몸체부에 다수 개의 관통구들을 구비하고, 상기 관통구들을 통해 방열핀들의 사이의 공기들이 순 환되도록 하며, 상기 방열핀의 노출되는 각 단부들은 몸체부에 대하여 사전에 설정된 일정 각도로 접혀지는 입체 구조로 이루어지며, 상기 방열핀의 노출되는 각 모서리들은 완전히 접혀지는 것이 바람직하다.
전술한 특징에 따른 LED 조명 장치에 있어서, 상기 금속 기판은 기판; 상기 기판의 상부면에 형성된 흡열 코팅층; 상기 기판의 하부면에 형성된 방열 코팅층; 상기 흡열 코팅층의 상부면에 형성되는 절연층;으로 이루어지며, 상기 LED 소자들 및 LED 소자들에 대한 배선은 상기 금속 기판의 절연층위에 배치되며, 상기 흡열 코팅층 및 상기 방열 코팅층은 아연(Zn), 탄소(C), 마그네슘(Mg)들의 입자들이 사전에 설정된 일정 비율로 혼합된 나노 파우더(nano Powder)로 이루어지는 것이 바람직하다.
전술한 특징에 따른 LED 조명 장치에 있어서, 상기 LED 조명 장치는 상기 전원 공급부와 연결되는 스위치를 더 구비하고, 상기 전원 공급부는 스위치의 연속되는 온(ON) 펄스의 개수에 따라 사전에 설정된 LED 조명 장치의 밝기 레벨들에 대한 정보가 저장된 메모리를 구비하고, 상기 전원 공급부의 제어부는 상기 스위치로부터 입력되는 연속 온(ON) 펄스의 개수를 감지하고, 감지된 연속 온 펄스의 개수에 대응되는 밝기 레벨을 메모리로부터 판독하고, 판독된 밝기 레벨에 따라 전원을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 LED 조명 장치는 몸체에 다수 개의 관통구들이 형성된 방열핀들을 플랜지의 외주면에 균일한 간격으로 이격 배치함으로써, 방열핀들의 넓은 표면을 통해 방열될 뿐만 아니라, 관통구들에 의해 방열핀들 사이의 공기가 순환되도록 하여 방열 효과가 더욱 향상된다.
또한, 본 발명에 따른 LED 조명 장치는 스위치의 온/오프 동작만으로도 다수 개의 밝기 레벨 중 하나를 선택할 수 있는 디머(dimmer) 스위치 기능을 제공할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 LED 조명 장치의 방열핀은 날카로운 모서리 부분들을 접음으로써, 사용자가 안전하게 사용할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 LED 조명 장치의 LED 소자부는 흡열 코팅층과 방열 코팅층을 갖는 금속 기판을 사용함으로써, 다수 개의 LED 소자들로부터 방출되는 열을 금속 기판을 통해 외부로 효율적으로 방출할 수 있게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방열 특성이 우수한 LED 조명 장치의 구조 및 동작에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 조명 장치를 예시적으로 도시한 사진이며, 도 2는 도 1의 LED 조명 장치에 대한 정면도이며, 도 3은 도 2의 LED 조명 장치를 구성하는 구성 요소들을 분해하여 도시한 단면도들이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 LED 조명 장치(10)는 금속 기판상에 다수 개의 LED들이 장착된 LED 소자부(100), 상기 LED 소자부의 배면에 고정되는 플랜지(110), 상기 플랜지의 외주면을 따라 균일한 간격을 가지도록 배치되는 다수 개의 방열핀들(120)로 이루어지는 방열부, 상기 플랜지의 일단부에 연결되 고 상기 LED 소자부의 LED들로 전원을 공급하는 전원공급부(130), 상기 LED 소자부의 정면에 배치되는 렌즈(140), 상기 렌즈가 상기 LED 소자부의 전면에 고정되도록 지지하는 렌즈 고정부(150), 상기 렌즈 고정부의 외주면을 따라 배치되며 그 내주면에 상기 방열핀들을 고정시키는 방열핀 고정부(160)을 구비한다.
종래의 LED 조명 장치들은 핀 구조를 갖는 방열부를 주물 형태로 제작하는 것과는 달리, 본 발명에 따른 LED 조명 장치는 입체 구조를 갖는 방열핀들을 각각 제작한 후 플랜지의 외주면을 따라 균일한 간격으로 배치함으로써, 방열 면적을 최대화시키는 것을 특징으로 한다.
도 4의 (a) 및 (b)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방열핀을 도시한 정면도 및 사시도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 방열핀(120)은 몸체부에 다수 개의 관통구들(122)을 구비하여, 상기 관통구들을 통해 방열핀들의 사이의 공기들이 대류현상에 의해 자연 순환되도록 함으로써, LED 소자들로부터 발생되는 열을 효과적으로 외부로 방출시킬 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 따른 방열핀(120)의 노출되는 각 단부들('c')은 몸체부에 대하여 사전에 설정된 일정 각도로 접혀지는 입체 구조로 형성함으로써, 방열 면적을 최대화시켜 방열 특성의 향상을 도모한다. 한편, 상기 방열핀의 노출되는 각 모서리들('a')은 완전히 접혀지도록 함으로써, 사용자가 모서리에 의해 다치는 것을 방지한다.
도 5는 본 발명에 따른 방열핀 고정부(160)를 도시한 사시도이다. 도 5를 참조하면, 방열핀 고정부(160)는 상기 렌즈 고정부의 외주면을 따라 배치되며, 내주면에 다수 개의 방열핀 고정홈들(162)이 균일한 간격으로 이격되어 형성되고, 상기 방열핀 고정홈들의 각각에 방열핀들의 일단부가 고정된다.
도 6은 본 발명에 따른 LED 소자부가 형성되는 금속 기판을 도시한 단면도이다. 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 LED 소자부에 사용되는 금속 기판(60)은, 기판(600), 상기 기판의 상부면에 형성된 흡열 코팅층(610), 상기 기판의 하부면에 형성된 방열 코팅층(620), 상기 흡열 코팅층의 상부면에 형성되는 절연층(630)으로 이루어지며, 상기 LED 소자들 및 LED 소자들에 대한 배선은 상기 금속 기판의 절연층위에 배치된다. 상기 흡열 코팅층 및 상기 방열 코팅층은 아연(Zn), 탄소(C), 마그네슘(Mg)들의 입자들이 사전에 설정된 일정 비율로 혼합된 나노 파우더(nano Powder)로 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 상기 LED 조명 장치는 상기 전원 공급부와 연결되는 스위치를 더 구비하고, 상기 전원 공급부는 스위치의 연속되는 온(ON) 펄스의 개수에 따라 사전에 설정된 LED 조명 장치의 밝기 레벨들에 대한 정보가 저장된 메모리를 구비하고, 상기 전원 공급부의 제어부는 상기 스위치로부터 입력되는 연속 온(ON) 펄스의 개수를 감지하고, 감지된 연속 온 펄스의 개수에 대응되는 밝기 레벨을 메모리로부터 판독하고, 판독된 밝기 레벨에 따른 전원을 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 전원 공급부와 스위치의 동작에 의해, 본 발명에 따른 LED 조명 장치는 단일의 스위치를 이용하여 여러 레벨의 밝기로 조명할 수 있는 디머(dimmer) 기능을 제공할 수 있게 된다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 그리고, 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 따른 LED 조명 장치는 백열전구를 대체하여 사용되거나 전시장이나 가정용 및 산업용 등에 다양하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 조명 장치를 예시적으로 도시한 사진이며, 도 2는 도 1의 LED 조명 장치에 대한 정면도이며, 도 3은 도 2의 LED 조명 장치를 구성하는 구성 요소들을 분해하여 도시한 단면도들이다.
도 4의 (a) 및 (b)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방열핀을 도시한 정면도 및 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 방열핀 고정부(160)를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 LED 소자부가 형성되는 금속 기판을 도시한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : LED 조명 장치
100 : LED 소자부
110 : 플랜지
120 : 방열핀
130 : 전원공급부
140 : 렌즈
150 ; 렌즈 고정부
160 : 방열핀 고정부
122 : 관통구
162 : 방열핀 고정홈
60 : 금속 기판
600 : 기판
610 : 흡열 코팅층
620 : 방열 코팅층
630 : 절연층

Claims (6)

  1. 금속 기판상에 다수 개의 LED들이 장착된 LED 소자부;
    상기 LED 소자부의 배면에 고정되는 플랜지;
    상기 플랜지의 외주면을 따라 균일한 간격을 가지도록 배치되는 다수 개의 방열핀들;
    상기 플랜지의 일단부에 연결되고 상기 LED 소자부의 LED들로 전원을 공급하는 전원공급부;
    상기 LED 소자부의 정면에 배치되는 렌즈;
    상기 렌즈가 상기 LED 소자부의 전면에 고정되도록 지지하는 렌즈 고정부;
    상기 렌즈 고정부의 외주면을 따라 배치되며, 내주면에 다수 개의 방열핀 고정홈들이 균일한 간격으로 이격되어 형성되고, 상기 방열핀 고정홈들의 각각에 방열핀들의 일단부가 고정되는 핀 고정부;를 구비하고, 상기 방열핀들이 핀 고정부에 의해 균일한 간격으로 배치되어 있는 것이며,
    상기 방열핀은 몸체부를 관통하는 다수 개의 관통구들을 구비함을 특징으로 하는 LED 조명 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방열핀의 노출되는 각 단부들은 몸체부에 대하여 사전에 설정된 일정 각도로 접혀지는 입체 구조로 이루어지며,
    상기 방열핀의 노출되는 각 모서리들은 완전히 접혀지는 것을 특징으로 하는 LED 조명 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
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