KR101168429B1 - Ｌｅｄ 광원 - Google Patents

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KR101168429B1
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찰스 엠. 코우스헤인
토마스 테스나우
미첼 투커
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오스람 실바니아 인코포레이티드
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Abstract

LED 광원은 베이스를 포함하는 하우징을 포함한다. 베이스로부터 돌출되는 코어는 거의 실린더형이며 튜브로 둘러싸인다. 코어 및 베이스는 길이방향 축 둘레에 배열된다. 베이스내의 회로 보드는 LED들을 지지한다. 각각의 LED는 코어의 한쪽 단면에서 일대일(one-to-one) 관계로 튜브들 중 하나와 포지셔닝된다. 히트 싱크는 회로 보드와 열-전달 관계로 포지셔닝되며 제 1 반사기는 코어의 다른쪽 단부에 부착된다. 소스로부터 반사기로 LED들에 의해 방출되는 광을 향하게 하기 위해, 튜브 내부는 고도의 반사 물질로 도금될 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 튜브는 광 도파관(light guide)에 끼워지며, 각각의 광 도파관은 LED들 중 하나 바로 위의 포지션으로부터 반사기 부근의 포지션으로 연장된다.

Description

ＬＥＤ 광원{LED light source}
도 1은 본 발명의 실시예 개략도;
도 2는 도 1 본 발명의 실시예의 정단면도;
도 3은 본 발명의 광 도파관의 확대 단면도; 및
도 4는 본 발명의 선택적 실시예의 정단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명*
10: LED 광원 12: 하우징
14: 베이스 16: 중공 코어
18: 중공 튜브 19: 길이방향 축
20: 인쇄 회로 보드 22: LED
25: 히트 싱크 26: 반사기
30: 광 도파관
본 출원은 2004년 6월 16일자로 출원된 가특허 출원 번호 60/508,287호의 우선권을 청구한다.
본 발명은 광원에 관한 것으로 특히 발광 다이오드(LED 또는 LED들)를 이용하는 광원에 관한 것이며, 보다 더 상세하게는 전조등, 후미등, 정지등, 안개등, 방향지시등과 같이 자동차 분야에서 유용한 광원에 관한 것이다. 보다 더 상세하게는, 산업상 허용되는 상호교환능력을 달성하는 광원 패키지에 관한 것이다.
과거에, 대부분의 자동차 광원은 백열 전구를 이용한다. 이들 전구는 동작을 잘하고 비용이 저렴한 반면, 상대적으로 수명이 짧으며, 항상 사용되는 얇은 필라멘트는 진동에 의해 파손된다.
최근 이들을 사용하는 데 있어, 특히 정지등은 LED로 교체되고 있다. 이러한 고체상태 광원은 1000,000 시간 범위의 상당한 수명을 가지며, 진동 파손이 없다. 그러나 이들 LED 광원은 이들의 적절한 위치에 하드-와이어 방식으로 장착되어, 장착 비용을 증가시킨다. 따라서, LED 광원이 백열 광원의 용이한 장착을 제공할 수 있다면 기술분야는 보다 발전할 것이다. 또한, LED 광원이 상기 백열 전구를 교체하는 데 있어 산업에서 허용되는 상호교환가능한 기준을 제공할 수 있다면 기술분야는 보다 더 발전할 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 해결하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 LED 광원을 강화시키는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 열 방산이 우수한 LED 광원을 제공하는 것이다.
본 발명의 일면에 따라 이들 목적은 중공 코어를 갖춘 베이스를 포함하는 하우징을 포함하는 LED 광원을 제공함으로써 달성되며, 상기 중공 코어는 베이스로부터 돌출되며, 거의 실린더형이고 다수의 길게 연장된 중공 튜브들에 의해 둘러싸인다. 중공 코어 및 베이스는 길이방향 축(19) 둘레에 배열된다. 인쇄 회로 보드는 베이스에 포지셔닝되며 동작가능하게 고정된 다수의 LED들을 가지며, 다수의 LED들 각각은 중공 코어의 한쪽 단부에서 일대일 관계로 길게 연장된 중공 튜브들 중 하나와 포지셔닝된다. 인쇄 회로 보드와 열-전달 관계로 히트 싱크가 포지셔닝되며, 상기 중공 코어의 맞은편의 또 다른 단부에는 제 1 반사기가 부착된다.
원격 포지션으로부터 반사기에 직접 광을 방출하도록 장착된 LED로부터 멀리 열을 전달하는데 필요한 포머 금속 포스트(former metal post)의 제거는 구성을 상당히 단순화시키고 비용을 감소시킨다. 또한, 히트 싱크와 직접 접촉하는 인쇄 회로 보드 상에 LED를 장착함으로써 열이 보다 효율적으로 제거된다. 또한, 히트 싱크가 반사기 외측에 장착되어, 전체 램프로부터 열 제거를 다시 보조한다.
또 다른 목적, 장점 및 이들의 특성과 함께 본 발명의 구성을 보다 이해하기 위해서, 도면을 참조로 첨부된 청구항 및 하기 설명을 참조한다.
도면, 특히 베이스(14)를 포함하는 하우징(12)을 포함하는 LED 광원(10)이 도시된 도 1을 참조한다. 중공 코어(16)는 베이스(14)로부터 돌출되며 거의 실린더형이며 다수의 길게 연장된 중공 튜브들(18)로 둘러싸인다. 중공 코어(16)와 베이스(14)는 길이방향 축(19) 둘레에 배열된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 8개의 튜브(18)가 있으나, 실제 튜브의 수는 각각의 LED의 광출력에 따라 좌우되며, 광출력이 증가할수록, 튜브의 수는 감소될 수 있다. 인쇄 회로 보드(20)(도 2참조)는 베이스(14)에 포지셔닝되며 동작가능하게 장착된 다수의 LED들(22)을 갖는다. 다수의 LED들(22) 각각은 중공 코어(16)의 한쪽 단부(24)에 일대일 관계로 길게 연장된 중공 튜브들(18) 중 하나와 포지셔닝된다. 인쇄 회로 보드와 열-전달 관계로 히트 싱크(25)가 포지셔닝되며 중공 코어(16)의 또 다른 단부(28)에는 제 1 반사기(26)가 부착된다.
LED에 의해 방출되는 광이 광원으로부터 반사기(26)로 지향하게 하기 위해, 중공 튜브(18)의 내부는 반사성이 높은 물질로 도금될 수 있다. 그러나 본 발명의 바람직한 실시예에서, 각각의 중공 튜브(18)에는 광 도파관(30)이 끼워지며, 각각의 광 도파관(30)은 다수의 LED들(22) 중 하나로부터 긴밀하게(intimate) 접촉되는 포지션으로부터 길이방향 축(31)을 따라 반사기(26)에 인접한 포지션으로 연장된다. 광 도파관의 모든 표면은 연마 처리되어 LED로부터 반사기로 최대량의 광을 전달시킨다. 상기한 바와 같이 그리고 도 3에 명확히 도시된 바와 같이, 광 도파관은 LED와 긴밀하게 접촉된다.
광 도파관(30)은 유리 또는 플라스틱과 같은 임의의 적절한 투명 물질일 수 있다.
또한, 반사기(26)는 방사되는 광의 형상(appearance)을 크게 변화시켜 기본 전구에 상당한 굴절률(flexibility)을 제공하도록 변형된 표면("A")을 가질 수 있다.
방출된 광의 최대량이 광 도파관(30)을 통해 일정방향을 향하게 하기 위해, 각각의 중공 튜브(18)는 각각의 단부에서 광 도파관들(30)과 맞물리기 위한 내부 돌출부(32)를 구비하고 있어, 광 도파관은 중공 튜브(18)의 외부 표면(36)과 내부 표면(38) 사이에 에어 갭(34)을 갖는다. 이러한 특징은 도 3에 명확히 도시되어 있다.
히트 싱크(25)는 베이스(14)에 부착되어 인쇄 회로 보드(20)와 열적으로 접촉한다. 바람직하게, 써마건(Thermagon 304)과 같은 열 퍼티(putty)(27)가 보드(20)와 히트 싱크(25) 사이에 양호한 열 접촉을 달성하는데 사용된다. 히트 싱크(25)는 다수의 핑거들(46)에서 종결되는 직립형 측벽(44)을 갖는 하부(42)를 포함하며, 상기 핑거(46)는 베이스(14)의 상부 표면(48) 위에 놓이도록 형성되며 공동계류중이며 본 발명의 양수인에게 양도된 특허 출원 S.N. 10/838,090호(05/03/2004)에 도시된 형태일 수 있다.
제 2 반사기(50)는 중공 코어(16)의 단부(24)에 포지셔닝되며, 제 1 반사기(26)를 향해 오목하게 굽은 표면(52)을 갖는다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 오목하게 굽은 표면은 포물선형일 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에서 반사기(26)는 생략할 수 있으며 LED로부터 방출되는 광은 프로젝터 광학기로 향할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 도 4에 도시되며, LED 광원(10a)은 길이방향 축(19a) 둘레에 이격된 다수의 광 도파관들(30a)을 포함하며, 각각의 광 도파관(30a)은 직선부(30b) 및 곡선부(30c)를 가지며, 곡선부는 길이방향 축(19a)으로부터 연장된다.
이전의 실시예를 참조로, 인쇄 회로 보드(20a)는 베이스(14a)에 포지셔닝되며 동작가능하게 장착된 다수의 LED들(22a)을 포함하며, 다수의 LED들(22) 각각은 중공 코어의 한쪽 단부(24a)에 일대일 관계로 광 도파관들(30a) 중 하나와 포지셔닝된다.
상기 인쇄 회로 보드와 반사기(50a)와 열-전달 관계로 포지셔닝된 히트 싱크(25a)가 중공 코어(16a)의 한쪽 단부(24a)에 부착된다. 광 도파관(30a)의 곡선부(30c)로부터 방출되는 광은 반사기(50a)를 향한 다음 바깥쪽을 향한다. 실시예에서 반사기(26)는 생략된다.
지금까지 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 설명하였지만, 당업자는 첨부되는 청구항의 범주를 이탈하지 않고 다양한 변형 및 변조를 달성할 수 있을 것이다.
본 발명에 따라 열 방산이 뛰어나며 수명이 긴 LED 광원이 제공될 수 있다.

Claims (9)

  1. LED 광원으로서,
    베이스를 갖는 하우징(housing);
    상기 베이스로부터 돌출되고 실린더형이며 다수의 길게 연장된 중공 튜브들에 의해 둘러싸이는 중공 코어 ? 상기 중공 코어와 상기 베이스는 길이방향 축 둘레에 배열됨 ?;
    상기 베이스에 포지셔닝되며 동작가능하게 장착된 다수의 LED들을 갖는 인쇄 회로 보드 ? 상기 다수의 LED들의 각각은 상기 중공 코어의 한쪽 단부에서 일대일 관계로 상기 길게 연장된 중공 튜브들 중 하나와 포지셔닝됨 ?;
    상기 인쇄 회로 보드와 열-전달 관계로 포지셔닝된 히트 싱크; 및
    상기 중공 코어의 또다른 단부에 부착된 제 1 반사기
    를 포함하는,
    LED 광원.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중공 튜브들 각각에는 광 도파관이 끼워지며, 각각의 광 도파관은 상기 다수의 LED들 중 하나 바로 위의 포지션으로부터 상기 제 1 반사기에 인접한 포지션으로 연장되는,
    LED 광원.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 중공 튜브들의 각각에는 각각의 단부에 상기 광 도파관들과 맞물리기 위한 내부 돌출부들이 제공되고, 상기 광 도파관들은 상기 중공 튜브들의 내부 표면과 상기 광 도파관들의 외부 표면 사이에 에어 갭을 포함하는,
    LED 광원.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 히트 싱크는 상기 베이스에 부착되며 상기 인쇄 회로 보드와 열적으로 접촉되며, 상기 히트 싱크는 다수의 핑거(finger)들에서 종결되는 직립 측벽을 갖는 하부를 포함하며, 상기 핑거들은 상기 베이스의 상부 표면 위에 놓이도록 형성되는,
    LED 광원.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 중공 코어의 상기 한쪽 단부에 제 2 반사기가 포지셔닝되며, 상기 제 2 반사기는 상기 제 1 반사기를 향하는 곡선 표면을 갖는,
    LED 광원.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 곡선 표면은 포물선형인,
    LED 광원.
  7. LED 광원으로서,
    베이스를 갖는 하우징(housing);
    상기 베이스로부터 돌출되고 실린더형이며 길이방향 축 둘레에서 이격된 다수의 광 도파관들을 포함하는 중공 코어 ? 상기 광 도파관들의 각각은 직선부와 곡선부를 가지며, 상기 곡선부는 상기 길이방향 축으로부터 연장됨 ?;
    상기 베이스에 포지셔닝되며 동작가능하게 장착된 다수의 LED들을 포함하는 인쇄 회로 보드 ? 상기 다수의 LED들의 각각은 상기 중공 코어의 한쪽 단부에서 일대일 관계로 상기 광 도파관들 중 하나와 포지셔닝됨 ?;
    상기 인쇄 회로 보드와 열-전달 관계로 포지셔닝되는 히트 싱크; 및
    상기 중공 코어의 상기 한쪽 단부에 부착되는 반사기 ? 상기 광 도파관들의 곡선부들로부터 방출되는 광은 상기 반사기 쪽으로 지향됨 ?
    를 포함하는,
    LED 광원.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 반사기는 포물선형 곡선을 갖는,
    LED 광원.
  9. LED 광원으로서,
    베이스를 갖는 하우징(housing);
    상기 베이스로부터 돌출되고 실린더형이며 다수의 길게 연장된 중공 튜브들에 의해 둘러싸인 중공 코어 ? 상기 중공 코어와 상기 베이스는 길이방향 축 둘레에 배열됨 ?;
    상기 베이스에 포지셔닝되며 동작가능하게 장착된 다수의 LED들을 갖는 인쇄 회로 보드 ? 상기 다수의 LED들의 각각은 상기 중공 코어의 한쪽 단부에서 일대일 관계로 상기 길게 연장된 중공 튜브들 중 하나와 포지셔닝됨 ?; 및
    상기 인쇄 회로 보드와 열-전달 관계로 포지셔닝된 히트 싱크
    를 포함하는,
    LED 광원.
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