KR101142963B1 - 엘이디 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

하나 이상의 LED 칩이 실장된 실장부; 상기 실장부의 하면에 방사형으로 배치되어 결합된 복수의 히트 파이프; 상기 복수의 히트 파이프에 끼워져 서로 이격되어 결합된 복수의 디스크; 및 상기 복수의 디스크의 외주면을 덮는 커버를 포함하는 엘이디 조명장치가 제공된다.

Description

엘이디 조명 장치{LIGHT EMITTING DIODE LIGHTING APPARATUS}
본 발명은 LED 조명장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 복수의 디스크를 구성하고, 복수의 디스크들을 덮는 커버를 구비함으로써, 방열효과가 우수하고, 시각적인 효과가 뛰어난 LED 조명장치에 관한 것이다.
LED (light emitting diode; LED)소자는 반도체의 p-n 접합 구조를 이용하여 주입된 소수 캐리어(전자 또는 정공)를 만들고 이들의 재결합에 의하여 소정의 빛을 발산하는 소자를 지칭한다.
LED 소자는 소비 전력이 적고 수명이 길며, 협소한 공간에 설치 가능하고, 또한 진동에 강한 특성을 제공한다.
이러한 LED 소자는 표시 소자 및 백라이트로 이용되고 있으며, 최근 일반 조명 용도로 이를 적용하기 위해 활발한 연구가 진행중이다.
그러나 이와 같은 LED 조명 장치들은 LED 램프의 광 발생 특성상 투입된 에너지의 20% 만 빛으로 변환하고 나머지 80% 는 접합부에서 열로 변환되어 내부 온도를 상승시키게 되고, 이러한 내부 온도의 상승은 LED 조명 성능을 크게 저하시키게 된다.
즉, LED 조명 장치들은 일정시간 사용시 발열에 의해 그 효율이 저하되며 장기간 사용시에는 결국 발열량이 증대되어 수명을 단축시킨다는 문제점이 있다.
따라서, LED 조명 장치들의 장기간 사용 및 과도한 발열로 인한 수명의 단축을 방지하기 위해서는 LED 램프의 내부에서 생성된 열을 외부로 방출해야만 한다.
특히, 고출력 LED 램프는 좁은 공간에 LED 칩이 고밀도로 집적되므로 급격히 증가하는 접합부 온도를 효과적으로 방열해야 한다.
그렇지만 종래의 LED 조명 장치는 히트싱크가 제품의 외곽을 형성하여 LED부의 열을 받아 외부로 발산을 한다. 이때 히트 싱크의 열이 많이 올라가 손으로 잡을 수 없다. 또한 히트 싱크는 단위 면적을 넓히는데 한계가 있어 열전도율이 떨어진다.
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 방열효과가 우수하고, 시각적인 효과가 뛰어난 LED 조명장치를 제공하는 것이 해결하려는 과제이다.
본 발명의 일측면에 의하면, 하나 이상의 LED 칩이 실장된 실장부; 상기 실장부의 하면에 방사형으로 배치되어 결합된 복수의 히트 파이프; 상기 복수의 히트 파이프에 끼워져 서로 이격되어 결합된 복수의 디스크; 및 상기 복수의 디스크의 외주면을 덮는 커버를 포함하는 엘이디 조명장치가 제공된다.
상기 복수의 디스크는 개수의 조절이 가능하도록 상기 복수의 히트 파이프에 결합될 수 있다.
상기 히트 파이프는 방열특성을 향상시키기 위한 중공부를 가질 수 있다.
상기 커버는 일부분이 패턴될 수 있다.
상기 복수의 디스크는 중공부를 가질 수 있다.
상기 엘이디 조명 장치는 상기 중공부를 통해 상기 실장부에 결합되는 소켓부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 히트 싱크를 복수의 히트 파이프와 디스크들을 이용하여 구현함으로써 열전달과 공기의 접촉면적을 넓혀 열방출을 잘되게 한다.
아울러, 본 발명에 의하면, 커버가 히트 싱크와 분리되어 있음에 따라 커버와 히트싱크의 접촉을 최소화하여 온도가 높지 않아 화상의 위험이 없다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 엘이디 조명 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 엘이디 조명 장치에서 실장부를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 엘이디 조명 장치를 설명하기 위한 히트 싱크의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 엘이디 조명 장치에서 히트싱크를 아래쪽에서 바라본 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 엘이디 조명 장치에서 디스크를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 엘이디 조명 장치에서 커버를 위쪽에서 바라본 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 엘이디 조명 장치에서 커버를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디 조명 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있는 것으로 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 엘이디 조명 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 엘이디 조명 장치는 렌즈부(10), 실장부(20), 커버(30), 히트 싱크 몸체(40), 히트 파이프(41), 디스크(50), 소켓부(60)를 포함하여 구성된다.
렌즈부(10)는 평판 형태로 되어 있으며, 커버(30)와 결합된다. 렌즈부(10)는 LED 칩(21)으로부터 발생된 광을 외부로 방출시키는 기능을 수행한다. 렌즈부(10)에는 LED 칩(21)의 위치에 상응하여 렌즈홀(10)이 형성될 수 도 있다.
실장부(20)는 광을 발생시키는 복수의 LED 칩(21)을 실장하고 있으며, 커버(30)와 결합된다.
커버(30)는 복수의 디스크(50)의 외주면을 덮으며, 실장부(20)와 결합되는 구조를 통해 엘이디 조명 장치에 견고하게 지지된다.
히트싱크 몸체(40)는 실장부(20)의 하면에 형성되어 있으며, 방사형으로 배치되어 결합된 복수의 히트 파이프(41)가 연장되어 있다.
디스크(50)는 복수의 히트 파이프(41)에 끼워져 서로 이격되어 결합되며, 복수개로 구성된다.
히트 싱크 몸체(40), 히트 파이프(41), 디스크(50)가 유기적으로 결합하여 히트 싱크를 구성하고 있다.
소켓부(60)는 디스크(50)를 통해 실장부(20)에 결합되며, 실장부(20)에 실장된 LED 칩(21)에 전원을 공급한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 엘이디 조명 장치에서 실장부를 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, LED 칩(21)이 장착되기 전의 실장부(20)를 볼 수 있다. 실장부(20)는 열전도성이 큰 재질로 이루어질 수 있다. 전기적으로 부도체를 사용할 수 도 있고, 전도성 재질인 경우에는 비전도성 물질을 표면에 형성한 후 LED 칩(21)을 실장할 수 도 있다. 실장부(20)는 인쇄회로기판을 사용할 수 있다. 인쇄회로기판은 다층의 인쇄회로 기판일 수 도 있다. 실장부(20)의 하면에는 히트싱크 몸체(40)와, 히트싱크 몸체(40)로부터 연장된 복수의 히트 파이프(41)가 설치되어 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 엘이디 조명 장치를 설명하기 위한 히트싱크의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 엘이디 조명 장치에서 히트싱크를 아래쪽에서 바라본 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 히트싱크 몸체(40)에는 방사형으로 분기된 복수의 히트 파이프(41)가 연장되어 있다 각 히트 파이프(41)는 방열특성을 향상시키기 위해 내부에 중공부가 형성될 수 있다. 히트싱크 몸체(40) 및 히트 파이프(41)는 예컨대, Al 또는 Cu 와 같이 열전도 특성이 우수한 금속재질로 형성될 수 있다.
히트싱크 몸체(40)는 실장부(20)의 하면에 연결되며, 예컨대, 접착제를 통해 실장부(20)의 저면에 부착될 수 있다. 히트싱크 몸체(40)에 3개의 히트 파이프(41)가 연장되어 설치된다. 이때, 히트싱크 몸체(40) 및 히트 파이프(41)는 메탈 또는 써멀 그리스(thermal grease)를 첨가하여 나사로 실장부(20)에 압착 결합될 수 있다. 3개의 히트 파이프(41)는 히트싱크 몸체(40)로부터 예컨대 6 갈래로 분기되어 디스크(50)에 끼워져 결합될 수 있다. 히트 파이프(41)는 공기와 접촉하는 부분을 극대화함과 아울러 디스크(50)에 형성된 결합홈(51)에 끼워져 적절한 결합을 위해 히트싱크(40)의 몸체로부터 연장되어 절곡된 부분(41a)을 가진다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 엘이디 조명 장치에서 디스크를 보여주는 도면이다.
복수의 디스크(50)는 복수의 히트 파이프(41)에 끼워져 결합된다. 이때, 복수 디스크(50)는 히트 파이프(41)에 결합되는 개수를 조절할 수 있다. 디스크(50)는 히트 파이프(41)의 하부에 디스크 형상으로 마련되어 있다. 그리고, 디스크(50)는 복수 개로 구성되어 히트 파이프(41)를 중심 축으로 하여, 일정한 간격을 두고 배치되어 있다. 디스크(50)는 열전도 특성이 우수한 금속재질로 형성되어 있으며, 예를 들면, Al 또는 Cu 와 같은 금속으로 형성될 수 있다.
복수의 디스크(50)는 도 5에 도시된 바와 같이 주위에 히트 파이프(41)가 끼워져 결합되기 위한 복수의 결합홈(51)을 가지고 있으며, 중앙에 중공부(52)가 형성되어 있다.
소켓부(60)는 디스크(50)에 형성된 중공부(52)를 통해 실장부(20)에 결합될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 엘이디 조명 장치에서 커버를 위쪽에서 바라본 도면이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 엘이디 조명 장치에서 커버를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 커버(30)는, 복수의 디스크(50)를 모두 덮도록 구성되어 있으며, 일부분이 패턴되어 제거됨으로써 남아있는 부분(32)이 실장부(20)에 결합된다. 커버(30)의 제거된 부분들을 통해 외부로부터 공기가 유통될 수 있음에 따라, 히트싱크 몸체(40), 히트 파이프(41), 및 디스크(50)에 의한 방열 특성이 더욱 향상될 수 있다.
따라서, 히트싱크 몸체(40), 히트 파이프(41) 및 디스크(50)에 의한 열전도(heat conduction) 및 커버(30)의 패턴에 의한 공기 유통될 수 있음에 따른 자연 대류(natrual convection)에 의해 LED 칩(21)으로부터 발생되는 열이 효과적으로 외부로 방출된다.
즉, LED 칩(21)에서 발생된 열이 실장부(20)에 전달되면, 실장부(20)에 전달된 열은, 히트싱크 몸체(40) 및 히트 파이프(41)를 통해 외부로 방출된다. 한편, 실장부(20)에는 커버(30)도 결합되어 있다. 그러나, 히트싱크(40)가 실장부(20)의 하면에 전체적으로 연결되어 있음에 반하여, 커버(30)는 예컨대 4군데의 결합부(31)를 통해 실장부(20)에 결합됨에 따라 실장부(20)에 전달된 열의 대부분은 실장부(20) 하면에 결합된 히트싱크 몸체(40)를 통해 히트 파이프(41)와 디스크(50)를 통해 방출된다.
아울러, 커버(30)는 비록 실장부(20)에 결합되어 있더라도 일부분만이 결합되어 있음에 따라, 실장부(20)에 발생된 열이 미약하게 전달되어 사용자들이 커버(30)를 이용하여 엘이디 조명 장치를 잡거나 운반할 수 있다. 도면에서는 커버(30)가 디스크(50)에 접촉하도록 결합되어 있으나, 변형된 실시예에서는 커버(30)가 디스크(50)와 이격되어 설치될 수 도 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디 조명 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8을 참조하면, 도 1에 도시된 엘이디 조명 장치와 거의 같은 구성이며, 다만, 도 1에 도시된 엘이디 조명 장치는 평판 형태의 렌즈부를 가지고 있음에 반하여, 도 8에 도시된 엘이디 조명 장치는 반구 형태의 렌즈부(70)를 구비하고 있다. 렌즈부(70)는 예컨대 강화유리와 같은 내열성의 투명 재질을 사용할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예들에 대해 예시적으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 앞서 설명된 실시예들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 단지 더 잘 이해할 수 있도록 설명하기 위한 것으로 이해되어야 한다. 본 발명의 권리 범위는 이러한 실시예들에 의해 한정되지 않으며, 아래 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 렌즈부 11 : 렌즈홀
20: 실장부 21 : LED 칩
30 : 커버 40 : 히트싱크
41 : 히트 파이프 50 : 디스크
60 : 소켓부 70 : 렌즈부

Claims (6)

  1. 하나 이상의 LED 칩이 실장된 실장부;
    상기 실장부의 하면에 방사형으로 배치되어 결합된 복수의 히트 파이프;
    상기 복수의 히트 파이프에 끼워져 서로 이격되어 결합된 복수의 디스크; 및
    상기 복수의 디스크의 외주면을 덮는 커버를 포함하며,
    상기 커버는 일부분이 패턴된 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 디스크는 개수의 조절이 가능하도록 상기 복수의 히트 파이프에 결합되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 히트 파이프는 방열특성을 향상시키기 위한 중공부를 가지는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 디스크는 중공부를 가지는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 중공부를 통해 상기 실장부에 결합되는 소켓부를 더 포함하는 엘이디 조명 장치.
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