KR101217689B1 - Ｌｅｄ 조명등 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED 조명등에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 LED에 가해지는 열 및 과전류를 차단하여 LED가 안정적으로 장시간 발광하도록 하는 LED 조명등에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명등은, LED를 수용하는 내부공간이 형성되어 있으며, 상기 LED에 의해 발생한 열을 외부로 방출하는 방열 케이스; 상기 방열 케이스의 상부에 연결되는 방열 파이프; 상기 방열 파이프의 내부에 수용되어 상기 LED로 전원을 인가하는 전원공급부; 및 상기 방열 파이프의 외주면부에 부착되어 상기 방열 케이스로부터 전달된 열을 외부로 방출하는 보조 방열부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

ＬＥＤ 조명등{LED LAMP}
본 발명은 LED 조명등에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 LED에 가해지는 열 및 과전류를 차단하여 LED가 안정적으로 장시간 발광하도록 하는 LED 조명등에 관한 것이다.
일반적으로 LED(Light Emitting Diode)는 다수 캐리어(Carrier)가 전자인 N형 반도체 결정과 다수 캐리어가 정공인 P형 반도체 결정이 서로 접합된 구조를 가지며, 이 PN접합에 주입된 전자와 정공이 재결합할 때 발생하는 자연방출 광을 이용한 반도체 발광소자를 말한다.
이와 같은 LED는 광전변환 효율이 높기 때문에 소비전력이 5W 정도로서 매우 낮다. 또한, 가스나 필라멘트가 없기 때문에 충격에 강하고 안전하며, 시신경의 피로를 저감시킬 뿐만 아니라 사용 수명이 반영구적이다. 나아가, 다양한 색상의 조명효과도 낼 수 있고, 작은 광원을 사용함에 따라 소형화가 가능하다는 장점이 있다.
한편, 실,내외 조명기구용 전구 중에는 할로겐 램프가 있는데, 이는 정격 소비전력이 50W 정도로서 매우 크고, 열 발생이 과다하며, 자외선을 많이 발생시키기 때문에 진열장용 조명등으로 설치할 경우 상품이 변질될 우려가 존재한다. 뿐만 아니라 조명등이 단일색인 탓에 다양한 색상의 조명효과를 기대할 수 없어 용도에 제한이 따르는 문제점이 있다.
근래에는, 할로겐 램프를 대체하는 LED 조명등이 개발되고 있는데, 종래의 LED 조명등은 할로겐 램프의 조도와 동일한 조도를 발휘하지 못하고 있다. LED는 전류로 구동되는 소자로서, 열에 매우 민감하고, 과전류가 흐르게 되면 수명이 현저하게 줄어드는데, LED 조명등이 할로겐 램프와 동일한 조도를 발휘하도록 전류가 인가되면 과열이 되어 LED가 손상을 입거나 수명이 매우 짧아지게 되기 때문이다.
LED에 과전류가 흐르게 되면 수명이 현저하게 줄어들기 때문에 LED에 정전류를 공급하는 것도 매우 중요하다. 정전류의 공급은 상용화된 집적회로 소자를 사용하여 달성될 수 있는데, 현재 가장 많이 사용되는 방법은 스위칭 전원공급장치를 이용하여 전류를 제한하는 것이다. 그러나, 이 방법을 사용할 경우, 전원공급장치는 상용 전원을 저전압의 직류 전압으로 변환하는 부분과 전류 제어를 달성하기 위해 변환된 전원을 가공하는 부분으로 나누어지므로, 다양한 집적회로와 부가 회로들이 필요하게 되어 비용이 많이 들고 크기가 커지는 단점이 있다. 이는 LED 조명등의 크기를 크게 하는 문제점을 발생시킨다. 또한 복잡한 회로로 인하여 불량 요인이 증가하고, 생산 단가가 높아지는 등의 단점도 가진다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서,
본 발명의 제1목적은 LED에서 발생하는 열을 효과적으로 방출하여 할로겐 램프와 동일한 조도로 안정적으로 발광할 수 있는 LED 조명등을 제공하는 것이다.
본 발명의 제2목적은 LED로 인가되는 과전류를 차단하여 LED의 수명을 증가시키는 LED 조명등을 제공하는 것이다.
본 발명의 제3목적은 LED에 전원을 공급하는 전원공급부를 리니어(linear) 방식으로 구성하여, 효율이 높고, 크기가 작으며, 적은 수의 부품이 사용되는 LED 조명등을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명등은,
LED를 수용하는 내부공간이 형성되어 있으며, 상기 LED에 의해 발생한 열을 외부로 방출하는 방열 케이스; 상기 방열 케이스의 상부에 연결되는 방열 파이프; 상기 방열 파이프의 내부에 수용되어 상기 LED로 전원을 인가하는 전원공급부; 및 상기 방열 파이프의 외주면부에 부착되어 상기 방열 케이스로부터 전달된 열을 외부로 방출하는 보조 방열부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 보조 방열부는, 상기 방열 파이프의 외주면부에 일 측면이 부착되어 방사상으로 배열된 복수의 방열판을 포함할 수 있다.
상기 보조 방열부는, 원통형으로서, 상기 방열 파이프의 상부에서 슬라이딩되어 상기 방열 파이프와 접촉하는 방열 파이프 끼움부; 및 상기 방열 파이프 끼움부의 외주면을 따라 방사상으로 배열된 복수의 방열판을 포함할 수 있다.
상기 방열 파이프 끼움부의 외주면과 내주면 사이의 거리(l)는, 3 내지 5mm일 수 있다.
상기 전원공급부는, 외부에서 공급되는 교류 전압을 맥류 전압으로 정류하는 정류회로; 상기 맥류 전압을 직류 전압으로 평활하는 평활회로; 및 상기 직류 전압을 입력받아 상기 LED에 일정 크기의 전류가 흐르도록 하는 정전류 회로를 포함할 수 있다.
상기 방열 케이스의 외면에는, 복수의 홈이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 방열 케이스, 방열 파이프 및 보조 방열부는, 알루미늄으로 이루어진 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성으로 인해, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명등은 하기와 같은 효과를 가진다.
(1) LED 조명등에 보조 방열부를 부착하여 LED에서 발생하는 열을 효과적으로 방출함으로써 할로겐 램프와 동일한 조도로 안정적으로 발광할 수 있다.
(2) LED로 인가되는 과전류를 차단하여 LED의 수명을 증가시킨다.
(3) LED에 전원을 공급하는 전원공급부를 리니어(linear) 방식으로 구성하여, 효율이 높고, 크기가 작으며, 적은 수의 부품이 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명등의 상부 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명등의 하부 사시도이다.
도 3은 도 2에서 내부공간에 LED가 수용된 상태를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명등에서 전원공급부의 구성을 도시하는 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 예시적인 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명하기로 하며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지의 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명등의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명등은 방열 케이스(120), 방열 파이프(130) 및 보조 방열부(140)를 포함한다.
방열 케이스(120)의 내부에는 LED(110)를 수용하는 내부공간(129)이 형성되어 있다. 방열 케이스(120)의 내부에 수용되는 LED(110)는 PCB에 직렬로 연결된 LED 모듈일 수 있으며, 할로겐 램프와 동일한 조도를 나타내는 정도의 소비전력이 요구되는 LED(110)가 사용되어도 안정적으로 동작할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명등의 하부 사시도이고, 도 3은 도 2에서 방열 케이스(120)의 내부공간(129)에 LED(110)가 수용된 상태를 도시하는 도면이다. 방열 케이스(120)의 하부에는 LED(110)를 고정하기 위한 브라켓이 위치될 수 있다.
상기에서 검토한 바와 같이, LED(110)는 열에 매우 민감하기 때문에 LED(110)에서 발생하는 열을 효율적으로 방출하는 것이 무엇보다 중요하다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명등의 방열 케이스(120)의 외면에는 복수의 홈(127)이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 방열 케이스(120)의 단면적이 넓어지면서 열 방출이 더욱 효과적으로 이루어진다. 상기 복수의 홈(127)은 방열 케이스(120)의 수평방향, 수직방향 또는 기타 다양하게 형성될 수 있다.
방열 케이스(120)의 상부에는 방열 파이프(130)가 연결되어, 방열 케이스(120)로부터 열을 전달받는다. 방열 파이프(130)는 관 형상으로서, 방열 파이프(130)의 내부(135)에는 LED(110)로 전원을 인가하는 전원공급부(150)가 위치된다.
보조 방열부(140)는 방열 파이프(130)의 외주면부에 부착된다. LED 조명이 할로겐 램프를 대체하기 위해서는 할로겐 램프와 동일한 조도를 발휘하면서, 과열에 의해 손상되지 않아야 한다. 따라서, LED(110)에 의한 과열을 방지하기 위한 구성으로서 보조 방열부(140)가 구비되는 것이다. 보조 방열부(140)는 방열 케이스(120)가 완전하게 방출하지 못한 열을 방열 파이프(130)를 통해 전달받아 외부로 방출한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 보조 방열부(140)는 방열 파이프(130)의 상부에서 슬라이딩되어 방열 파이프(130)와 접촉하는 방열 파이프 끼움부(143) 및 방열 파이프 끼움부(143)의 외주면을 따라 방사상으로 배열된 복수의 방열판(145)을 포함한다. 복수의 방열판(145)에 의해 보조 방열부(140)의 단면적이 증가하여 LED(110)의 열 방출이 더욱 효과적으로 달성된다.
보조 방열부(140)가 슬라이딩하여 방열 파이프(130)와 접촉하도록 구성이 되기 때문에, LED 조명등의 주위 열 방출 환경에 따라 선택적으로 보조 방열부(140)를 결합시키거나 분리시킬 수 있다. 즉, 주위 온도가 낮은 경우에는 보조 방열부(140)를 분리할 수 있고, 주위 온도가 상대적으로 높은 경우에는 보조 방열부(140)를 결합시켜 열 방출 효율을 증가시킬 수도 있다. 또한, 사용되는 LED의 소비전력에 따라 적합한 크기의 보조 방열부(140)를 결합시킬 수도 있다. 큰 소비전력의 LED를 사용하는 경우에는 큰 크기의 보조 방열부(140)를 결합시킬 수 있고, 작은 소비 전력의 LED를 사용하는 경우에는 작은 크기의 보조 방열부(140)를 결합시킬 수 있다.
상기 방열 파이프 끼움부(143)의 외주면과 내주면 사이의 거리(l)는 3 내지 5mm인 것이 바람직하다. 거리(l)가 3mm보다 작은 경우에는 LED로부터 전달된 열을 보조 방열부(140)로 전도시키지 못하여 방열 효율이 떨어지게 되고, 5mm보다 큰 경우에는 보조 방열부(140)를 제작하는 비용이 크게 증가하기 때문이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 조명등에서, 복수의 방열판(145)은 방열 파이프(130)의 외주면부를 중심으로 방사상으로 배열될 수도 있다. 즉, 복수의 방열판(145)은 직접적으로 방열 파이프(130)와 부착될 수 있다.
상기 방열 케이스(120), 방열 파이프(130) 및 보조 방열부(140)는 모두 열전달이 우수한 알루미늄으로 이루어지는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명등에서 전원공급부(150)의 구성을 도시하는 블록도이다.
LED(110)에 과전류가 흐르게 되면, 과열 또는 수명 단축 등의 문제가 발생하기 때문에 LED(110)에 정전류를 공급하는 것이 매우 중요하다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명등의 전원공급부(150)는 정류회로(152), 평활회로(154) 및 정전류 회로(156)를 포함한다.
LED(110)는 직류 전압에서 작동을 하기 때문에, 먼저, 정류회로(152)가 외부에서 공급되는 교류 전압을 맥류 전압으로 정류한다. 교류 전압은 할로겐 전원(교류전압 12V)에서 공급될 수 있다. 정류회로(152)는 공지된 다양한 정류회로(152)가 사용될 수 있으나, 전파 정류회로인 브릿지 다이오드 정류회로인 것이 바람직하다.
정류회로(152)를 거친 교류 전압은 맥류 전압으로 변화되고, 이 맥류 전압에는 리플이 크게 존재하기 때문에, 리플을 제거하기 위한 평활회로(154)가 요구된다. 평활회로(154)는 커패시터, 또는 커패시터 및 인덕터가 사용될 수 있다. 맥류 전압은 평활회로(154)를 통과하여 직류 전압으로 변환된다.
외부에서 인가되는 교류 전압은 일정 크기의 전압이 아닌, 전압의 세기가 변하는 다양한 크기의 전압으로서 이는 낙뢰 또는 시스템 이상 등에 의해 발생할 수 있다. 다양한 크기의 교류 전압이 정류회로(152), 평활회로(154)를 거친다면 역시 다양한 크기의 직류 전압이 LED(110)에 인가되고, LED(110)에는 변하는 크기의 직류 전류가 흐르게 된다.
따라서, 본 발명의 일 실시에에 따른 LED 조명등은 다양한 크기의 교류 전압과 관계없이 LED(110)에 일정 크기의 전류를 공급하기 위한 정전류 회로(156)를 포함한다. 이에 의해, LED(110)에 정전류가 효율적으로 공급될 수 있다. 정전류 회로(156)는 레귤레이터(regulator) 소자를 포함할 수 있다.
이상, 본 발명을 상기 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다. 당업자라면 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정, 변경을 할 수 있으며 이러한 수정과 변경 또한 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
110: LED
120: 방열 케이스
127: 복수의 홈
129: 내부공간
130: 방열 파이프
135: 방열 파이프의 내부
140: 보조 방열부
143: 방열 파이프 끼움부
145: 복수의 방열판
150: 전원공급부
152: 정류회로
154: 평활회로
156: 정전류 회로

Claims (7)

  1. LED를 수용하는 내부공간이 형성되어 있으며, 상기 LED에 의해 발생한 열을 외부로 방출하는 방열 케이스;
    상기 방열 케이스의 상부에 연결되는 방열 파이프;
    상기 방열 파이프의 내부에 수용되어 상기 LED로 전원을 인가하는 전원공급부; 및
    상기 방열 파이프의 외주면부에 부착되어 상기 방열 케이스로부터 전달된 열을 외부로 방출하는 보조 방열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명등.
  2. 제1항에 있어서, 상기 보조 방열부는,
    상기 방열 파이프의 외주면부에 일 측면이 부착되어 방사상으로 배열된 복수의 방열판을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명등.
  3. 제1항에 있어서, 상기 보조 방열부는,
    원통형으로서, 상기 방열 파이프의 상부에서 슬라이딩되어 상기 방열 파이프와 접촉하는 방열 파이프 끼움부; 및
    상기 방열 파이프 끼움부의 외주면을 따라 방사상으로 배열된 복수의 방열판을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명등.
  4. 제3항에 있어서, 상기 방열 파이프 끼움부의 외주면과 내주면 사이의 거리(l)는,
    3 내지 5mm인 것을 특징으로 하는 LED 조명등.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전원공급부는,
    외부에서 공급되는 교류 전압을 맥류 전압으로 정류하는 정류회로;
    상기 맥류 전압을 직류 전압으로 평활하는 평활회로; 및
    상기 직류 전압을 입력받아 상기 LED에 일정 크기의 전류가 흐르도록 하는 정전류 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명등.
  6. 제1항에 있어서, 상기 방열 케이스의 외면에는,
    복수의 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 조명등.
  7. 제1항에 있어서, 상기 방열 케이스, 방열 파이프 및 보조 방열부는,
    알루미늄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 LED 조명등.
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