KR101112661B1 - 발광 다이오드를 사용한 조명장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기순환통로의 양측단의 기압차를 이용한 에어 벤트(air vent) 구조를 채용하여 방열효과를 극대화할 수 있는 측방향 방열유닛 구조를 갖는 발광 다이오드를 사용한 조명장치에 관한 것이다.
본 발명은 사각통 형상으로 이루어진 하우징; 상기 하우징의 상부에 설치되며 상측에 LED모듈이 장착되는 적어도 하나의 경사면 또는 장착면이 형성된 LED모듈 수용홈을 구비하고 상기 수용홈의 양측면 및 하부면에 양측면으로 분지되며 길이방향을 따라 연장 형성된 다수의 핀을 구비한 방열유닛; 상기 하우징의 내부에 설치된 전원장치; 상기 하우징과 방열유닛 사이의 중앙부에 길이방향으로 형성된 공기순환통로; 상기 하우징 및 방열유닛의 양측단에 결합되는 한 쌍의 덮개; 상기 LED모듈 수용홈의 경사면 또는 장착면에 설치된 메탈피씨비(metal PCB)의 상부에 실장된 다수의 LED모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

발광 다이오드를 사용한 조명장치{Lighting Apparatus Using LEDs}
본 발명은 발광 다이오드를 사용한 조명장치에 관한 것으로, 특히 방열 하우징의 중앙부에 형성되는 공기순환통로의 양측단에서 발생하는 기압차에 의해 공기순환이 이루어질 수 있는 에어 벤트(air vent) 구조를 채용하여 방열 효과를 극대화할 수 있는 측방향 방열유닛(30) 구조를 갖는 발광 다이오드를 사용한 조명장치에 관한 것이다.
투광등, 경관 조명, 광고용 조명시장에 있어서 종래에는 형광등, 네온등 및 할로겐등과 같은 다양한 광원이 선점해왔으나, 근래에 들어 이러한 분야의 광원으로 발광 다이오드(LED)가 각광받는 추세이다. 이와 같이 LED가 광원으로 각광받는 이유는 LED의 소자 특성 때문이다.
종래의 광원들은 수은 등을 사용하여 발광(發光)하였지만, 상기 LED는 수은을 사용하지 않기 때문에 친환경적이고, 전력소모가 적기 때문에 유지비가 절약된다. 또한, 상기 LED는 종래의 광원보다 긴 수명을 갖고 내구성이 뛰어나며 견고한 특성을 가진다.
또한, LED는 휘도 및 발광효율이 점차 좋아지고, 저전압으로 구동돼 감전위험이 없다는 점에서 활용이 가속화되고 있다. 특히 LED의 적용성과 화려한 연출효과로 건물 및 경관조명 활용 사례 역시 늘고 있다.
이러한 점을 감안하여 최근에는 광원으로 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)를 사용한 조명장치가 제안되고 있으며, 기술의 발전으로 전력 소모량이 적고 고휘도로 발광하는 발광 다이오드가 개발되어 사용이 점차적으로 확산되고 있는 추세이다. 고휘도 발광 다이오드는 이로부터 조사되는 빛이 직진성이 강하므로 넓은 지역을 조사할 수 있도록 발광 다이오드 칩을 패키징할 때 발광 다이오드 칩에서 발광되는 빛을 분산시켜 빛의 조사범위를 예를 들어, 12°렌즈, 25°렌즈, 30°렌즈, 45°렌즈 등으로 구분되어 사용 가능하다.
이러한, LED를 사용하는 종래의 LED 조명장치는 일정 길이를 갖는 바 형상의 하우징과, 상기 하우징의 내부에 설치되는 일정 길이의 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판에 일정 간격으로 설치되며 발광하는 다수의 LED와, 상기 LED에 전원을 공급하는 전원부로 구성된다.
이러한 종래의 바 형상 LED 조명장치로서 등록특허 10-0834973호에는 별도의 조명구조물 없이 다수의 바 형상의 조명 유니트들만을 사용하여 휨상태의 조명을 연출할 수 있으며, 다수의 바 형상의 조명 유니트들을 단차진 건물의 벽면에 용이하게 설치할 수 있는 엘이디 경관조명장치를 제안하고 있다.
상기 엘이디 경관조명장치는 일정 길이를 갖는 연결부재몸체와, 상기 연결부재 몸체의 길이 방향을 따르는 양측부에 원형의 돌기가 형성되는 연결부재와, 일정 길이를 갖고 그 양측이 상기 연결부재의 돌기에 회전되도록 끼워지는 다수의 조명 유니트들과, 상기 조명 유니트들의 내부에 배치되어, 외부로부터 전원을 인가 받아 다수의 광을 발광하는 발광모듈을 포함하고 있다.
그러나, 상기 엘이디 경관조명장치는 발광 다이오드, PCB, 제어부를 포함하는 발광모듈이 조명 유니트의 유니트 몸체 내부에 배치되어 있으며, 유니트 몸체는 발광모듈을 보호하기 위하여 양측면에 단부커버가 결합되어 유니트 몸체 내부를 실링상태로 유지하고 있어 효과적인 방열이 이루어지지 못하는 문제가 있다.
즉, 상기 엘이디 경관조명장치는 다수의 고휘도 발광 다이오드에서 발산하는 열을 효율적으로 외부로 발산시키기 어렵기 때문에, 열에 의해 발광 효율이 저하될 뿐만 아니라, 부품의 손상이 발생되는 등의 문제점이 발생할 수 있다.
또한, 등록특허 10-0903305호에도 측면에 다수의 방열유닛(30)이 형성된 직사각통 형상의 본체 내부에 전원장치 역할을 하는 PCB가 내장되어 있고 그의 양측면이 브라켓에 의해 실링 결합되어 있으며, 본체 상측에 형성된 엘이디 수용부내에 막대형상의 엘이디부와 렌즈부가 장착되고 최상측에 엘이디부와 렌즈부를 보호하기 위해 그들을 덮는 형태로 형성되는 커버가 결합된 형광등 형태의 엘이디 조명 장치가 개시되어 있다.
그러나, 상기 등록특허 10-0903305호의 엘이디 조명 장치는 본체 내부를 브라켓으로 실링하는 구조를 채택하고 있어, 엘이디부의 하측으로 발산되는 열은 효과적으로 방열이 이루어지지 못하는 구조를 가지고 있다.
한편, 주지된 바 형상의 투광등은 하방향으로 다수의 방열유닛(30)이 배열된 방열 하우징의 메탈피씨비 상측에 발광 다이오드가 실장된 구조를 가지고 있으나, 이러한 방열유닛(30) 구조는 메탈피씨비의 측면으로 배열된 방열유닛(30) 구조에 비하여 방열 효과가 떨어지는 문제가 있다.
상기한 바와 같이, 방열 구조 하우징 내부에 전원장치 또는 LED 모듈 등을 내장하는 경우 양측면을 실링할 필요가 있기 때문에 하우징 내부에서 발생되는 열을 외부로 배출할 수 없는 문제를 안고 있다.
KR10-0903305B KR10-0834973B
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 전원장치를 방열유닛(30)으로부터 분리하여 설치함과 동시에 방열 하우징의 중앙부에 형성되는 공기순환통로에는 양측단의 기압차를 이용하여 공기 순환이 이루어질 수 있는 에어 벤트(air vent) 구조를 채용하여 방열 효과를 극대화할 수 있는 측방향 방열유닛(30) 구조를 갖는 발광 다이오드를 사용한 조명장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명은 양측면에 길이방향으로 방열유닛(30)을 형성하여 방열유닛(30)의 표면적을 늘림과 동시에 공기 순환 통로를 구비하여 이중 방열구조를 제공하는 발광 다이오드를 사용한 조명장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 다수의 발광 다이오드 모듈을 각각 점광원으로 이용하여 원하는 배광 타입을 구현하도록 선택적으로 배치하여 원하는 배광 타입의 특성을 구현할 수 있는 발광 다이오드를 사용한 조명장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 다수의 발광 다이오드 모듈이 실장된 각도조절블록을 추가로 구성하여 원하는 조사각도를 이루어 다양한 배광 타입을 구현할 수 있는 발광 다이오드를 사용한 조명장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 양태에 따르면, 내부에 수용홈을 갖는 하우징; 상기 하우징의 상부에 설치되며 상측에 LED모듈이 장착되는 적어도 하나의 경사면 또는 장착면이 형성된 LED모듈 수용홈을 구비하고 상기 수용홈의 외주면에 연장 형성된 다수의 핀을 구비한 방열유닛(30); 상기 하우징의 내부에 설치된 전원장치; 상기 하우징과 방열유닛(30) 사이에 길이방향으로 형성된 공기순환통로; 상기 하우징 및 방열유닛(30)의 양측단에 결합되며 공기순환통로의 양측단에 공기 순환이 이루어질 수 있는 에어벤트홀(air venthole)이 각각 형성된 한쌍의 덮개; 상기 LED모듈 수용홈의 경사면 또는 장착면에 설치된 메탈피씨비(metal PCB)의 상부에 실장된 다수의 LED모듈; 및 상기 방열유닛(30)의 상부에 결합되어 LED모듈로부터 발생된 광을 투과시키는 투과판을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드를 사용한 조명장치를 제공한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 사각통 형상으로 이루어진 하우징; 상기 하우징의 상부에 설치되며 상측에 LED모듈이 장착되는 적어도 하나의 경사면 또는 장착면이 형성된 LED모듈 수용홈을 구비하고 상기 수용홈의 양측면 및 하부면에 양측면으로 분지되며 길이방향을 따라 연장 형성된 다수의 핀을 구비한 방열유닛(30); 상기 하우징의 내부에 설치된 전원장치; 상기 하우징과 방열유닛(30) 사이에 길이방향으로 형성된 공기순환통로; 상기 하우징 및 방열유닛(30)의 양측단에 결합되며 공기순환통로의 양측단에 기압차를 발생시켜 공기 순환이 이루어질 수 있는 에어벤트홀(air venthole)이 각각 형성된 한쌍의 덮개; 상기 LED모듈 수용홈의 경사면 또는 장착면에 설치된 메탈피씨비(metal PCB)의 상부에 실장된 다수의 LED모듈; 및 상기 방열유닛(30)의 상부에 결합되어 LED모듈로부터 발생된 광을 투과시키는 투과판을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드를 사용한 조명장치를 제공한다.
상기 한쌍의 덮개는 공기가 유입되는 입구에어벤트홀을 갖는 입구덮개와, 대류 공기가 배출되는 출구에어벤트홀을 갖는 출구덮개인 것을 특징으로 한다.
상기 출구덮개의 출구에어벤트홀은 입구덮개의 입구에어벤트홀보다 더 작은 구멍으로 형성한다.
상기 출구에어벤트홀은 공기순환통로와 연통되며 홀 사이즈가 출구 쪽으로 갈수록 작아지는 형상으로 이루어진다.
상기 방열유닛(30)의 LED모듈 수용홈은 길이방향을 따라 좌/우 대칭구조이다.
상기 LED모듈 수용홈은 각각 LED모듈이 장착되는 2개의 경사면을 포함한다.
상기 방열유닛(30)의 LED모듈 수용홈은 길이방향을 따라 좌우 비대칭구조이다.
상기 LED모듈 수용홈은 수직면과 LED모듈이 실장되는 경사면을 포함한다.
상기 수직면과 경사면 사이에 LED모듈로부터 조사된 광을 반사시키기 위한 반사판을 더 포함한다.
상기 LED모듈 수용홈은 LED모듈이 실장되는 경사면과 LED모듈로부터 조사된 광을 반사시키기 위한 반사면으로 구성된다.
상기 LED모듈은 상기 경사면의 각도를 이용하여 배광각도를 조절한다.
상기 LED모듈은 상기 경사면에 각도조절블록을 설치하여 배광각도를 조절한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 사각통 형상으로 이루어진 하우징; 상기 하우징의 상부에 착탈가능하게 결합되며 상측에 LED모듈이 장착되는 장착면이 형성된 LED모듈 수용홈을 구비하고 상기 수용홈의 양측면 및 하부면에 양측면으로 분지되며 길이방향을 따라 연장 형성된 서로 다른 길이의 다수의 핀을 구비한 방열유닛(30); 상기 하우징의 내부에 설치된 전원장치; 상기 하우징과 방열유닛(30)이 결합될 때 그 사이의 중앙부에 길이방향으로 형성된 공기순환통로; 상기 하우징의 양측단에 결합되는 한 쌍의 하우징 덮개; 상기 방열유닛(30)의 양측단에 결합되어 LED모듈 수용홈의 양측면을 실링하기 위한 한 쌍의 방열유닛(30) 덮개; 상기 LED모듈 수용홈의 장착면에 설치된 메탈피씨비(metal PCB)의 상부에 실장된 다수의 LED모듈; 및 상기 방열유닛(30)의 상부에 결합되어 LED모듈 수용홈의 상부를 실링함과 동시에 LED모듈로부터 발생된 광을 투과시키는 투과판을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드를 사용한 조명장치를 제공한다.
상기 투과판은 한 쌍의 유리캡에 의해 지지되어 고정나사에 의해 고정된다.
상기 방열유닛(30)의 다수의 방열핀은 중간부분이 오목하게 들어간 프로파일을 갖는다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 조명등 설치장치의 상부에 착탈가능하게 결합되며 상측에 LED모듈이 장착되는 장착면이 형성된 LED모듈 수용홈을 구비하고 상기 수용홈의 양측면 및 하부면에 양측면으로 분지되며 길이방향을 따라 연장 형성된 서로 다른 길이의 다수의 핀을 구비한 방열유닛(30); 상기 조명등 설치장치와 방열유닛(30)이 결합될 때 그 사이의 중앙부에 길이방향으로 형성된 공기순환통로; 상기 방열유닛(30)의 양측단에 결합되어 LED모듈 수용홈의 양측면을 실링하기 위한 한 쌍의 방열유닛(30) 덮개; 상기 LED모듈 수용홈의 장착면에 설치된 메탈피씨비(metal PCB)의 상부에 실장된 다수의 LED모듈; 및 상기 방열유닛(30)의 상부에 결합되어 LED모듈 수용홈의 상부를 실링함과 동시에 LED모듈로부터 발생된 광을 투과시키는 투과판을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드를 사용한 조명장치를 제공한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 있어서는, 다수의 발광 다이오드(LED)를 사용하여 바(bar) 형상의 투광등, 경관등 등을 구성할 때 양측단의 기압차를 이용하여 공기 순환(air vent)이 이루어질 수 있는 공기 순환 통로를 좌측 및 우측 측방향의 방열유닛(30) 구조 내부 중앙에 길이방향으로 구비하여 방열 효과를 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 전원장치를 방열유닛(30) 또는 방열 하우징으로부터 분리 설치하여 하우징의 중앙에 길이방향으로 형성된 외부와 연통되는 공기 순환 통로를 통해 발광 다이오드로와 전원장치로부터 발생되는 열이 동시에 방열되므로 방열효과를 극대화할 수 있다.
더욱이 본 발명에 있어서는, 발광 다이오드가 다양한 각도를 갖도록 각도조절블록에 다수의 발광 다이오드 모듈이 실장되므로 원하는 다양한 배광 타입의 조명장치를 쉽게 구현할 수 있는 이점이 있다.
아울러 본 발명은 양측면에 방열유닛(30)을 형성하여 방열유닛(30)의 표면적을 늘림과 동시에 공기 순환 통로를 구비하여 이중 방열구조를 제공하여 방열효과를 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 발광 다이오드를 사용한 조명장치를 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 발광 다이오드를 사용한 조명장치를 나타내는 분해사시도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 발광 다이오드를 사용한 조명장치의 부분단면을 보여주는 측면도,
도 4a는 제1실시예에 따른 발광 다이오드를 사용한 조명장치를 나타내는 단면도,
도 4b는 본 발명의 제1실시예의 변형예를 나타내는 단면도,
도 5a는 본 발명의 제2실시예에 따른 발광 다이오드를 사용한 조명장치를 나타내는 사시도,
도 5b는 도 5a의 단면도,
도 6a는 본 발명의 제3실시예에 따른 발광 다이오드를 사용한 조명장치를 나타내는 사시도,
도 6b는 도 6a의 단면도,
도 6c는 제3실시예의 변형예를 보여주는 단면도,
도 7a는 본 발명의 제4실시예에 따른 발광 다이오드를 사용한 조명장치를 나타내는 사시도,
도 7b는 도 7a의 단면도,
도 7c는 제4실시예의 변형예를 보여주는 단면도.
도 8은 본 발명의 제5실시예에 따른 발광 다이오드를 사용한 조명장치를 나타내는 단면도,
도 9는 제5실시예의 설치예를 보여주는 단면도,
도 10은 제5실시예의 변형 설치예를 보여주는 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드를 사용한 조명장치의 구성 및 동작을 설명한다.
도 1, 도 2, 및 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 발광 다이오드를 사용한 조명장치를 나타내는 사시도, 분해사시도, 및 부분단면을 보여주는 측면도이다.
본 실시예의 발광 다이오드를 사용한 조명장치(100)가 예를 들어, 건축물의 외관을 미려하게 조명토록 바닥면이나 벽면 등에 고정 설치되는 경관등으로 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명의 조명장치(100)는 경관등 뿐 아니라, 실내외 주차장, 실내조명, 터널, 가로등 등에도 적용이 가능하다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 상기 조명장치(100)는 사각통 형상으로 이루어진 하우징(70)과, 하우징(70)의 상부의 대략 중앙에 LED모듈 수용홈(29)을 구비하고 양측의 경사면(25)에 대칭으로 형성된 다수의 방열핀(30a-30n)을 포함하는 방열유닛(30)과, 방열유닛(30)으로부터 분리하여 하우징(70)의 내부에 설치된 전원장치(50)와, 하우징(70)과 방열유닛(30) 사이의 중앙부에 길이방향으로 형성된 공기순환통로(40)와, 공기순환통로(40)의 양측에 결합되어 양측단의 기압차를 이용하여 공기 순환이 이루어질 수 있는 에어 벤트홀(air venthole)(61a,61b)을 형성하는 한 쌍의 덮개(60a,60b)와, 방열유닛(30)의 LED모듈 수용홈(29)의 장착면(29a)에 고정 설치되는 메탈피씨비(metal PCB)(80)(도 4a 참조)의 상부에 실장된 다수의 LED모듈(20)과, 상기 LED모듈(20)로부터 발산된 광을 투과하는 투과판(10)을 포함한다.
하우징(70)은 그 내부에 전원장치(50)를 수용하는 공간을 갖고 있으며, 그 의 상부면에는 방열유닛(30)이 설치된다. 하우징(70)은 전원장치(50)로부터 발생된 열을 방열유닛(30)으로 전달할 수 있도록 열전달 및 강성을 고려하여 열전도성이 우수한 금속, 예를 들어, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지며, 압출 또는 다이캐스팅 방식으로 제작될 수 있다. 하우징(70)은 조명장치(100)가 적용되는 분야에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
하우징(70)은 바 형상의 조명장치(100)를 구성하도록 도 1과 같이 종단면이 직사각 형상을 이루는 사각통형상으로 이루어지는 것이 바람직하나, 다른 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 다수의 LED모듈(20)은 하우징(70)의 상부로 LED모듈(20)을 수용하는 방열유닛(30)의 상측 중앙에 형성된 LED모듈 수용홈(29)의 장착면(29a)에 고정된 메탈피씨비(80)의 상부에 실장되어 1열로 배열 고정된다.
이 경우, 메탈 피씨비(80)가 실장된 수용홈 양측으로 경사진 경사면(25)은 LED모듈(20)의 방열을 위해 LED모듈(20)을 중심으로 좌우대칭으로 분지된 방열핀(30a-30n)과 접촉되므로 히트싱크(heat sink)의 역할과 함께 LED모듈(20)로부터 출사되는 광을 반사하여 투과판(10)쪽으로 반사하는 반사판으로의 기능도 수행한다.
한편, 메탈피씨비(80)는 열 전도성이 우수한 소재(예를 들어, 알루미늄, 구리, 철 또는 이들의 합금)의 판재로 이루어지는 것이 바람직하며, 소정의 고정피스를 통해 상기 경사면(25)에 고정된다.
한편, 투과판(10)은 방열유닛(30)의 개방부 요홈에 슬라이딩 가능하게 설치되어 방열유닛(30)의 수용홈 내로 이물질 또는 수분이 유입되는 것을 방지하며, 투명 또는 반투명 유리 또는 합성수지 재질로 형성된다.
한편, 상기 하우징(70)과 방열유닛(30)사이의 중앙부에 길이방향으로 형성된 공기순환통로(40)는 일측이 입구덮개(60a)에 형성된 입구에어벤트홀(61a)과 연통되고, 타측이 다수의 LED모듈(20)로부터 발생된 열을 외부로 발산시키도록 출구덮개(60b)에 형성된 출구에어벤트홀(61b)과 연통된다.
즉, 입구에어벤트홀(61a)은 입구덮개(60a)의 대략 중앙에 단면이 삼각형 형상인 홀을 형성하여 공기순환통로(40)와 연통되도록 한다. 마찬가지로, 출구에어벤트홀(61b)은 출구덮개(60b)의 대략 중앙에 단면이 삼각형 형상인 홀을 형성하여 공기순환통로(40)와 연통되도록 하지만, 삼각형 형상의 홀 사이즈가 출구 쪽으로 갈수록 점차 작아지는 형태로 에어 벤트 구조가 형성되도록 한다.
즉, 공기순환통로(40)는 양측에 형성된 에어벤트홀(61a,61b)의 구멍크기를 서로 다르게 설정함에 의해 입구덮개와 출구덮개(60a,60b) 양 측단에 기압차를 발생시켜 내부 공기를 일방향으로 대류시켜 외부로 이동시키도록 하는 구조를 갖는다. 그결과, 외부 공기가 공기순환통로(40)로 유입되어 다수의 LED모듈(20)로부터 발생된 열을 외부로 발산시키는 방열유닛(30)을 보다 효율좋게 냉각시키게 된다.
도 4a는 제1실시예에 따른 발광 다이오드를 사용한 조명장치를 나타내는 단면도이다.
도 4a를 참고하면, 상기 다수의 발광 다이오드 모듈(20)은 메탈피씨비(80)의 상부로 LED칩(22)과, 제1렌즈(23)와 제2렌즈(24)로 이루어진다. 이 경우, 상기 제2렌즈(24)는 필요에 따라 제거될 수 있다.
LED칩(22)이 구동됨에 따라 발생하는 광은 제1렌즈(23) 및 제2렌즈(24)를 거쳐 발산되고 외부의 투과판(10)을 투과하여 외부로 출사된다.
이 경우, LED의 구동에 따라 발생된 열은 방열유닛(30)의 LED모듈 수용홈(29)을 형성하는 좌우측 경사면(25)으로부터 좌/우측으로 연장 형성되는 다수의 방열핀(30a~30n)에 의해 방열된다.
여기서, 방열유닛(30)은 LED모듈(20)이 수용되는 LED모듈 수용홈(29)을 중심으로 좌, 우측으로 경사면(25)이 형성되고, 상기 좌, 우측 경사면(25)과 LED모듈 수용홈(29)의 하부면으로부터 좌우 대칭으로 다수의 방열핀(30a~30n)이 분지되면서 하우징(70) 상부의 양측 면에 길이방향으로 측면 배열 형성된다. 방열유닛(30)은 측면방열구조를 갖도록 형성하여 다수의 방열핀(30a~30n)간에 형성되는 다수의 공간(31)을 통해 공기를 대류시키고, 방열유닛(30)과 하우징(70) 사이에 형성된 내부의 공기순환통로(40)의 공기 대류에 의해 냉각된다. 또한, 도 4a의 다수의 방열핀(30a~30n)은 양측이 수평하게 형성되었으나, 양측면의 외부로 갈수록 하부로 경사지게 형성하여 자연적인 빗물 배수 구조를 형성하는 것이 바람직하다.
즉, 공기순환통로(40)는 삼각형 형상의 홀을 형성하여 출구에어벤트홀(61b)의 삼각형 홀은 사이즈가 점차로 작아지므로 양 끝단의 기압차에 의한 공기 대류에 의해 LED모듈 수용홈(29)의 하측에 배치된 핀(30n)은 냉각효율이 상승된다.
따라서, LED모듈(20)로부터 발생되는 열이 측면으로 분지된 다수의 핀(30a~30n)에 의해 직접적으로 1차 방열되고, 방열유닛(30)의 중앙하부에 배치된 핀(30n)은 공기순환통로(40)의 공기대류에 의해 냉각되어 방열유닛(30)의 방열효율을 극대화시키는 2차 방열이 이루어진다.
아울러, 공기순환통로(40)와 방열유닛(30)은 외부에 노출되는 구조를 가지므로 LED모듈(20)과 분리되어 하우징(70)의 하부에 삽입된 전원장치(50)로부터 발생되는 열을 방열시키는 기능도 동시에 수행한다.
도 4b는 본 발명의 제1실시예의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 4b를 참고하면, 발광 다이오드 모듈(20a)은 메탈피씨비(80a)의 상부로 LED칩(22a)과, 제1렌즈(23a)와 제2렌즈(24a)로 이루어진다.
제1실시예의 변형예에서 제1실시예와의 차이점은 방열유닛(30)이 LED모듈 수용홈을 형성하는 경사면(26)으로부터 연장되는 다수의 방열핀(30a~30n)은 LED모듈(20a)을 중심으로 좌우대칭으로 분지되나, 메탈피씨비(80a) 하부의 방열유닛(30)의 형상으로 인해 공기순환통로(40a)의 형상이 삼각형 형상 대신에 사다리꼴 형상의 홀을 형성한 점에서 차이가 있다. 변형예에서도 마찬가지로, 출구에어벤트홀(61c)의 사이즈가 점차로 작아지므로 양단의 기압차에 의한 공기 대류에 의해 방열유닛(30)의 냉각효율을 상승시킨다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, LED모듈은 LED모듈 수용홈의 장착면에 장착되어 있으나 양측 경사면에 장착되는 것도 가능하다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제2실시예에 따른 발광 다이오드를 사용한 조명장치를 나타내는 사시도 및 단면도이다.
도 5a 및 도 5b를 참고하면, 제2실시예와 제1실시예의 차이점은 제1실시예는 방열유닛(30)이 좌/우 대칭구조의 형상을 이루고 있으나, 제2실시예의 방열유닛(300)은 비대칭구조로 이루어져 있으며, 특히 LED모듈(20b)의 수용홈(29)이 내곡면 형상의 경사면(25a)과 평면형태의 경사면(25b)으로 이루어지고, 평면형태의 경사면(25b)에 LED모듈(20b)이 실장되어 있는 점이다.
이 경우, 내곡면 형상의 경사면(25a)은 반사면으로 역할을 하며, LED모듈(20b)이 실장되는 경사면(25b)은 조명장치의 배광곡선에 따라 경사각도가 설정된다. 방열유닛(300)의 최하측에 배치된 방열핀(30n)과 하우징(70b)에 의해 형성되는 공기순환통로(40b)의 작용은 제1실시예와 동일하다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제3실시예에 따른 발광 다이오드를 사용한 조명장치를 나타내는 사시도 및 단면도이다.
도 6a 및 도 6b를 참고하면, 방열유닛(300a)의 수용홈의 일측은 수직방향의 직선면(25e)을 가지며, 마주보는 타측 경사면(25d)은 수평면으로부터 대략 45도 각도의 경사면을 이루며 LED모듈(20c)이 장착된다. 수직방향의 직선면(25e)은 반사효율이 떨어지므로 별도로 LED모듈(20c)의 광이 반사되도록 내곡면 형상의 반사판(25c)을 LED모듈(20c)의 광 반사 경로 상에 배치한다. 따라서, 경사면(25d)이 이루는 각도와 광 반사경로상에 배치된 반사판(25c)에 근거하여 LED모듈(20c)의 배광각도를 조정할 수 있다.
상기 제3실시예에서 방열유닛(300a)의 최하부에 배치된 방열핀(30n)과 경사면(25d) 및 하우징(70c)에 의해 형성되는 공기순환통로(40c)의 작용은 제1실시예와 동일하다.
도 6c는 제3실시예의 변형예를 보여주는 단면도이다.
도 6c의 조명장치는 상기 제3실시예의 반사판(25c)을 대신해 각도조절블록(27)을 직선면(25e)과 경사면(25d) 사이에 삽입형성하고, 그 각도조절블록(27)의 상부에 LED모듈(20c)을 형성한다. 즉, LED모듈(20c)은 각도조절블록(27)의 경사 각도에 따라 배광각도의 조절이 가능하다. 따라서, 경사각이 상이한 각도조절블록(27)을 구비하고 필요에 따라 선택하여 사용할 수 있다.
상기 각도조절블록(27)은 방열유닛(300a) 및 하우징(70)과 동일한 금속재, 바람직하게는 열전달 및 강성을 고려하여 열전도성이 우수한 금속, 예를 들어, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지며, 압출 또는 다이캐스팅 방식으로 제작될 수 있다.
또한, 상기 각도조절블록(27)은 고정피스를 통해 경사면에 고정 설치된다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제4실시예에 따른 발광 다이오드를 사용한 조명장치를 나타내는 사시도 및 단면도이다.
도 7a 및 도 7b를 참고하면, 대칭형 방열유닛(300b)의 수용홈에 대략 'V'자 형상의 두 개의 경사면(25f,25g)을 갖는다. 각 경사면(25f,25g)에는 각각의 LED모듈(20d,20e)이 메탈피씨비를 통하여 실장되어 있다. 따라서, 마주보는 경사면(25f,25g)이 이루는 각도에 근거하여 두 개의 LED모듈(20d,20e)의 배광각도를 조정 할수 있다. 제4실시예와 같이 좌/우측에 2 열의 LED모듈(20d,20e)이 배치되는 경우 쉽게 베트윙(bat wing)형상의 배광곡선을 형성할 수도 있다.
도 7c는 제4실시예의 변형예를 보여주는 단면도이다.
도 7c의 조명장치는 상기 제4실시예의 마주보는 경사면(25f, 25g)을 대신해 상부면에 마주보는 경사면이 형성된 각도조절블록(28)을 형성하고, 그 각도조절블록(28)의 경사면 상부로 2열의 LED모듈(20d,20e)을 형성한다. 즉, 마주보는 LED모듈(20d,20e)은 각도조절블록(28)의 경사면 각도에 따라 배광각도의 조절이 가능하다.
마찬가지로 각도조절블록(28)은 방열유닛(300b) 및 하우징(70)과 동일한 금속재, 바람직하게는 열전달 및 강성을 고려하여 열전도성이 우수한 금속, 예를 들어, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지며, 압출 또는 다이캐스팅 방식으로 제작될 수 있다.
또한, 상기 각도조절블록(28)은 고정피스를 통해 경사면에 고정 설치된다.
전술한 바와 같이, LED모듈의 경사면의 각도는 각도조절블록을 사용하면 다양한 형태의 배광각도를 설정할 수 있다.
아울러, 본 발명은 전원장치(50)를 방열유닛(300b)으로부터 분리하여 설치함과 동시에 방열유닛과 하우징 사이의 중앙부에 형성되는 공기순환통로(40d)에는 양측단의 기압차를 이용하여 공기 순환이 이루어질 수 있는 에어 벤트(air vent) 구조를 채용하여 방열 효과를 극대화할 수 있는 측방향 방열유닛 구조를 갖는다.
도 8은 본 발명의 제5실시예에 따른 발광 다이오드를 사용한 조명장치를 나타내는 단면도이다.
도 8을 참고하면, 제5실시예에서는 상기 제1실시예와 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조부호를 부여하며 이에 대해서는 동일 기능을 수행하므로 상세한 설명은 생략한다.
제5실시예에서 제1실시예와의 차이점은 제1실시예에서는 한쌍의 덮개(60a, 60b)가 공기순환통로(40)의 양측에 결합되며 양측단간에 기압차를 발생시킴에 의해 공기순환이 이루어지도록 에어벤트홀(61a,61b)이 형성되어 있으나, 제5실시예에서는 양측면에 각각 덮개가 전원장치(50)를 수용하는 하우징(70d)의 양측면에 실링 결합되는 한쌍의 하우징덮개(66)와, LED모듈(20)을 수용하는 방열유닛(300c)의 양측면에 실링결합되는 한쌍의 방열유닛덮개(63)로 분할되어 있다는 점이다.
그결과, 제5실시예에서는 공기순환통로(40e)의 양측면에 덮개가 결합되어 있지 않으며, 제1실시예에서 적용한 양측단간의 기압차를 이용하지 않고 자연대류를 이용하고 있다.
제5실시예에서는 방열유닛(300c)의 형상을 변형시킴에 의해 방열핀(30a-30n)의 방열특성을 높이도록 설계하였다. 즉, 제1실시예에서는 다수의 방열핀(30a-30n)의 선단부가 하우징(70)의 양측면과 일치하도록 구성되었으나, 제5실시예에서는 다수의 방열핀(30a-30n)의 선단부 프로파일(profile)이 중간부분이 오목한 형태를 이루도록 변경하였다.
특히, 제5실시예에 따라 변형된 방열유닛(300c)의 다수의 방열핀에 대한 프로파일은 경사면(25)의 외측에 배치된 제1그룹의 방열핀은 서로 동일 또는 유사한 길이로 설정되고, 메탈피씨비(80)의 하부면에 배치된 제2그룹의 방열핀은 서로 동일 또는 유사한 길이로 설정되어 있다.
그 결과, 방열유닛(300c)의 다수의 방열핀(30a-30n)은 외부공기와의 접촉(열교환)이 원활하게 이루어져서 방열효과를 극대화하였다.
더욱이, 제5실시예에서는 방열유닛(300c)과 하우징(70d) 사이의 결합을 하우징(70d) 상부면에 형성된 한쌍의 결합돌기(73)와 방열핀(30n) 하측에 형성된 한쌍의 결합요홈(32)이 슬라이딩 결합되어, 착탈가능한 구조를 채용하였다.
상기 한 쌍의 결합요홈(32)과 결합돌기(73)가 결합되어 방열유닛(300c)과 하우징(70d)이 결합되면, LED모듈(20)의 하부면의 중앙으로부터 대칭되게 분지된 한쌍의 방열핀(30n)이 이루는 공간은 공기순환통로(40e)가 된다.
공기순환통로(40e)는 하우징(70d)의 내부에 전원장치(50)로부터의 케이블(81)이 LED모듈(20)에 전원공급을 위해 지나는 통로의 역할도 수행한다.
방열유닛(300c)의 상부에 결합되는 투과판(10)은 한 쌍의 유리캡(11)에 의해 지지되어 고정나사(12)에 의해 고정된다.
한편, 상기 한쌍의 방열유닛덮개(63)는 외부면에 엠보싱돌기(63b)를 형성하며, 모서리에 4개 고정홀(63a)을 형성하여 상기 방열유닛(300c)의 4개 고정홀(31)과 연통되도록 배치하여 고정나사(미도시)에 의해 고정된다.
한쌍의 하우징덮개(66)는 외부면에 다수의 엠보싱돌기(66b)를 형성하며, 모서리에 4개 고정홀(66a)을 형성하여 상기 하우징(70d)의 4개 고정홀(72)과 연통되도록 배치하여 고정나사(미도시)에 의해 고정된다. 따라서, 방열유닛(300c)과 하우징(70d)은 각각의 덮개(63,66)에 의해 케이싱되며, 중앙의 공기순환통로(40e)는 외부로 노출되어 공기대류를 발생시켜 방열효율을 극대화한다.
또한, 상기 하우징(70d)의 양측면과 하부면에는 결합요홈(71a,71b,71c)을 각각 형성한다.
도 9는 제5실시예의 조명장치를 투광기로 사용할 때 설치장치의 예를 보여주는 단면도이다.
도 9를 참고하면, 조명장치(100a)는 방열유닛(300a)과 하우징(70d)이 결합된 상태로 하우징(70d)의 하부면의 결합요홈(71c)에 결합플레이트(94)의 결합돌기(94a)가 결합된다.
결합플레이트(94)는 한 쌍의 결합나사(95)에 의해 하부의 받침대(93)와 결합되며, 받침대(93)는 일단이 길이방향 축(91)에 권선, 고정되어 탄성을 유지하며 배향 각도를 설정할 수 있다. 축(91)의 일측은 덮개(92)에 의해 커버링되고, 일측에 형성된 고정프레임(90)에 고정되어 있으며, 고정프레임(90)은 프레임고정나사(96)에 의해 고정 설치된다.
도 10은 제5실시예의 조명장치를 투광기로 사용할 때 전원장치를 제거한 변형 설치예를 보여주는 단면도이다.
도 10을 참고하면, 전원장치를 별도로 마련하는 경우에 하우징이 없는 조명장치(100b)는 방열핀(30n)의 하부면에 형성된 한 쌍의 결합요홈(32)에 결합플레이트(97)의 한 쌍의 결합돌기(97a)가 결합된다.
그리고, 결합플레이트(97)는 한 쌍의 결합나사(95)에 의해 하부의 받침대(93)와 결합되며, 받침대(93)는 축(91)에 감겨 탄성을 유지하여 각도를 설정할 수 있다. 축(91)은 덮개(92)에 의해 커버링되고, 고정프레임(90)의 일측에 고정되어 있으며, 고정프레임(90)은 프레임고정나사(96)에 의해 고정 설치된다.
상기한 제1내지 제4실시예에서는 제5실시예와 유사하게 하우징과 방열유닛 사이에 요철구조에 의해 착탈가능하게 결합될 수 있고, 방열유닛과 하우징의 덮개를 각각 분리하여 사용할 수도 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 발명의 조명장치는 다양한 배광 타입의 건물조명용 투광등, 경광등 도로 조명용 가로등, 실내등, 주차장용 조명등 등에 적용된다.
100: 조명장치 10: 투과판
20: LED모듈 30: 방열유닛(30)
40: 공기 순환 통로 50: 전원장치
60a: 입구덮개 60b: 출구덮개
61a: 입구 에어벤트홀 61b: 출구 에어벤트홀
70: 하우징 80: 메탈피씨비

Claims (19)

  1. 내부에 수용홈을 갖는 하우징;
    상기 하우징의 상부에 설치되며 상측에 LED모듈이 장착되는 적어도 하나의 장착면이 형성된 LED모듈 수용홈을 구비하고 상기 수용홈의 외주면으로 연장 형성된 다수의 방열핀을 가지는 방열유닛;
    상기 하우징의 내부에 설치된 전원장치;
    상기 하우징과 방열유닛 사이에 길이방향으로 형성된 공기순환통로;
    상기 하우징 및 방열유닛의 양측단에 결합되는 한 쌍의 덮개; 및
    상기 LED모듈 수용홈의 장착면에 설치된 메탈피씨비(metal PCB)의 상부에 실장된 다수의 LED모듈을 포함하며,
    상기 한 쌍의 덮개는 공기가 유입되는 입구에어벤트홀을 갖는 입구덮개와, 대류 공기가 배출되는 출구에어벤트홀을 갖는 출구덮개로 구성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드를 사용한 조명장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 출구에어벤트홀은 공기순환통로의 양측단에 기압차를 발생시키도록 상기 입구에어벤트홀보다 더 작은 구멍으로 형성하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드를 사용한 조명장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 출구에어벤트홀은 홀 사이즈가 출구 쪽으로 갈수록 작아지는 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드를 사용한 조명장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 방열유닛의 LED모듈 수용홈은 길이방향을 따라 좌, 우 대칭구조인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드를 사용한 조명장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 LED모듈 수용홈은 각각 LED모듈이 장착되는 2개의 경사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드를 사용한 조명장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 방열유닛의 LED모듈 수용홈은 길이방향을 따라 좌우 비대칭구조인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드를 사용한 조명장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 LED모듈 수용홈은 수직면과 LED모듈이 실장되는 경사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드를 사용한 조명장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 수직면과 경사면 사이에 LED모듈로부터 조사된 광을 반사시키기 위한 반사판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드를 사용한 조명장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 LED모듈 수용홈은 LED모듈이 실장되는 경사면과 LED모듈로부터 조사된 광을 반사시키기 위한 반사면으로 구성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드를 사용한 조명장치.
  11. 제6항에 있어서, 상기 LED모듈은 상기 경사면의 각도를 이용하여 배광각도를 조절하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드를 사용한 조명장치.
  12. 제6항에 있어서, 상기 LED모듈은 상기 경사면에 각도조절블록을 설치하여 배광각도를 조절하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드를 사용한 조명장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 다수의 방열핀은 상기 수용홈의 양측면 및 하부면에 양측면으로 분지되며 길이방향을 따라 연장 형성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드를 사용한 조명장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 공기순환통로는 다수의 방열핀 중 최하측에 배치된 한 쌍의 방열핀과 하우징의 상부면 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드를 사용한 조명장치.
  15. 사각통 형상으로 이루어진 하우징;
    상기 하우징의 상부에 설치되며 상측에 LED모듈이 장착되는 적어도 하나의 경사면 또는 장착면이 형성된 LED모듈 수용홈을 구비하고 상기 수용홈의 양측면 및 하부면에 양측면으로 분지되며 길이방향을 따라 연장 형성된 다수의 방열핀을 구비한 방열유닛;
    상기 하우징의 내부에 설치된 전원장치;
    상기 하우징과 방열유닛 사이에 길이방향으로 형성된 공기순환통로;
    상기 하우징 및 방열유닛의 양측단에 결합되며 공기순환통로의 양측단에 기압차를 발생시켜 공기 순환이 이루어질 수 있는 에어벤트홀(air venthole)이 각각 형성된 한쌍의 덮개;
    상기 LED모듈 수용홈의 경사면 또는 장착면에 설치된 메탈피씨비(metal PCB)의 상부에 실장된 다수의 LED모듈; 및
    상기 방열유닛의 상부에 결합되어 LED모듈 수용홈의 상부를 실링함과 동시에 LED모듈로부터 발생된 광을 투과시키는 투과판을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드를 사용한 조명장치.
  16. 사각통 형상으로 이루어진 하우징;
    상기 하우징의 상부에 착탈가능하게 결합되며 상측에 LED모듈이 장착되는 장착면이 형성된 LED모듈 수용홈을 구비하고 상기 수용홈의 양측면 및 하부면에 양측면으로 분지되며 길이방향을 따라 연장 형성된 서로 다른 길이의 다수의 방열핀을 구비한 방열유닛;
    상기 하우징의 내부에 설치된 전원장치;
    상기 하우징과 방열유닛이 결합될 때 그 사이의 중앙부에 길이방향으로 형성된 공기순환통로;
    상기 하우징의 양측단에 결합되는 한 쌍의 하우징 덮개;
    상기 방열유닛의 양측단에 결합되어 LED모듈 수용홈의 양측면을 실링하기 위한 한 쌍의 방열유닛 덮개;
    상기 LED모듈 수용홈의 장착면에 설치된 메탈피씨비(metal PCB)의 상부에 실장된 다수의 LED모듈; 및
    상기 방열유닛의 상부에 결합되어 LED모듈 수용홈의 상부를 실링함과 동시에 LED모듈로부터 발생된 광을 투과시키는 투과판을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드를 사용한 조명장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 투과판은 한 쌍의 유리캡에 의해 지지되어 고정나사에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드를 사용한 조명장치.
  18. 제16항에 있어서, 상기 방열유닛의 다수의 방열핀은 중간 부분이 오목하게 들어간 프로파일을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드를 사용한 조명장치.
  19. 조명등 설치장치의 상부에 착탈가능하게 결합되며 상측에 LED모듈이 장착되는 장착면이 형성된 LED모듈 수용홈을 구비하고 상기 수용홈의 양측면 및 하부면에 양측면으로 분지되며 길이방향을 따라 연장 형성된 서로 다른 길이의 다수의 방열핀을 구비한 방열유닛;
    상기 조명등 설치장치와 방열유닛이 결합될 때 그 사이의 중앙부에 길이방향으로 형성된 공기순환통로;
    상기 방열유닛의 양측단에 결합되어 LED모듈 수용홈의 양측면을 실링하기 위한 한 쌍의 방열유닛덮개;
    상기 LED모듈 수용홈의 장착면에 설치된 메탈피씨비(metal PCB)의 상부에 실장된 다수의 LED모듈; 및
    상기 방열유닛의 상부에 결합되어 LED모듈 수용홈의 상부를 실링함과 동시에 LED모듈로부터 발생된 광을 투과시키는 투과판을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드를 사용한 조명장치.
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