KR101225665B1 - 방열구성을 갖는 엘이디 조명등 장치 - Google Patents

방열구성을 갖는 엘이디 조명등 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, LED 조명등을 구성하는 하우징이 설치면에 대해 개방된 패널형태로 구성되고, LED, PCB, 히트씽크로 구성된 광원모듈이 하우징의 개방부를 마감하며 간편하게 결합되도록 하여 보다 간단한 결합구성 및 공간과 히트씽크의 직접적인 열교환에 따른 신속하고 높은 방열효율을 얻도록 한 방열구성을 갖는 LED 조명등 장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 설치될 면에 대해 관통된 결합창이 형성된 패널하우징과; 상기 패널하우징의 결합창에 결합되며, 설치면의 공간에 노출되어 열교환되도록 한 히트씽크, 상기 히트씽크에 결합되며 다수의 LED가 실장된 PCB로 구성된 광원모듈과; 상기 패널하우징의 광원모듈이 결합된 측부에 결합되어 상기 광원모듈의 LED를 통해 출사된 빛을 확산투과시키는 투과커버;를 포함하여 구성된다.

Description

방열구성을 갖는 엘이디 조명등 장치{LED illuminator applied the structure for radiant heat}
본 발명은 방열구성을 갖는 LED 조명등 장치에 관한 것이다.
상세하게 본 발명은, LED 조명등을 구성하는 하우징이 설치면에 대해 개방된 패널형태로 구성되고, LED, PCB, 히트씽크로 구성된 광원모듈이 하우징의 개방부를 마감하며 간편하게 결합되도록 하여 보다 간단한 결합구성 및 공간과 히트씽크의 직접적인 열교환에 따른 신속하고 높은 방열효율을 얻도록 한 방열구성을 갖는 LED 조명등 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 LED가 실장되기 위한 PCB를 FPCB로 적용하고, LED가 실장되기 위한 배열을 감안하여 단위 면적의 PCB를 2개로 분할하여 사용될 수 있도록 하므로써 PCB 사용량을 감소시키고 히트씽크로 열이 전도됨을 방해하는 PCB의 면적을 감축시켜 원료절감 및 방열효율을 더욱 향상시킬 수 있도록 한 방열구성을 갖는 LED 조명등 장치에 관한 것이다.
현재까지 일반적인 조명기구로는 형광등, 백열등 및 네온 등과 같은 광원을 통해 빛을 방사하는 조명기구가 사용되고 있다. 이와 같은 조명기구에 사용되는 광원은 수명이 짧고 전력의 소모가 많다는 문제점이 노출되기 때문에 보다 긴 수명, 적은 소비전력, 신속한 응답특성을 얻기 위해 발광다이오드(Light Emitting Diode, 이하 LED)가 적용되는 LED 조명등 장치가 제안되어 출시되고 있다.
최근 정부의 에너지 효율화 정책으로 전국 관공서에서는 기존의 형광등과 백열등을 LED 조명등 장치로 교체하고 있다. 이러한, LED 조명등 장치의 LED 모듈은 에너지 효율이 높은 광원으로 각광 받고 있으며, 상기 LED 모듈은 다수의 LED가 PCB 기판에 실장되어 구성되어 LED 조명등 장치로 적용된다.
대한민국공개특허 제10-2009-126950호(명칭: LED 조명장치, 이하 선출원발명)에는 낮은 소비전력과 높은 휘도 및 조도효율을 갖는 LED 조명장치가 제시된다.
상기 선출원발명은 다수의 LED가 PCB에 실장된 LED 모듈이 프레임에 결합되고, 프레임의 LED 모듈이 결합된 측부에 LED에서 출사된 빛이 투과되는 커버가 결합되어 구성된다.
특히, 상기 LED 모듈은 프레임에 특정의 각도로 다수구역 형성된 결합부에 끼워져 보다 넓은 빛 출사구간을 갖도록 구성되며, LED 모듈이 슬릿형태로 형성된 결합부에 슬라이드되어 결합될 수 있도록 하므로써 보다 편리한 조립성을 갖도록 구성된 것이다.
상기와 같은 선출원발명은 빛의 방출특성이 우수한 LED 조명장치를 제시하고 있기는 하지만, 주지된 것과 같이 LED에서 방출되는 상당한 열을 외부로 배출시키기 위한 별도의 방열구성은 제시되고 있지 않다. 즉, 상기 LED에서 방출된 열을 신속하게 배출시키기 위해서는 LED 모듈의 PCB 후방 및 측방에 별도의 히트씽크를 구성해야 하기 때문에 상당한 제작비용을 지출해야 하거나, 프레임 자체를 방열효율이 높은 알루미늄 등의 금속재질로 제작할 경우 설치면에 대해 막힌 구성의 프레임에서는 높은 방열효율을 기대하기 어려운 문제점이 노출된다.
또한, 상기 LED가 실장된 PCB는 주로 FR4 재질의 것으로 적용되기 때문에 LED에서 방출된 열을 히트씽크 또는 프레임으로 전도시키는 시간이 지연되기 때문에 상당한 열에 의한 전기, 전자 부품의 오동작 우려 및 제품의 사용수명이 감소되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 발명한 것이다.
이에 본 발명은, LED 조명등을 구성하는 하우징이 설치면에 대해 개방된 패널형태로 구성되고, LED, PCB, 히트씽크로 구성된 광원모듈이 하우징의 개방부를 마감하며 간편하게 결합되도록 하여 보다 간단한 결합구성 및 공간과 히트씽크의 직접적인 열교환에 따른 신속하고 높은 방열효율을 얻도록 한 LED 조명등 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 LED가 실장되기 위한 PCB를 FPCB로 적용하고, LED가 실장되기 위한 배열을 감안하여 단위 면적의 PCB를 2개로 분할하여 사용될 수 있도록 하므로써 PCB 사용량을 감소시키고 히트씽크로 열이 전도됨을 방해하는 PCB의 면적을 감축시켜 원료절감 및 방열효율을 더욱 향상시킬 수 있도록 한 LED 조명등 장치를 제공함에 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 아래의 구성을 갖는다.
본 발명은, 설치될 면에 대해 관통된 결합창이 형성된 패널하우징과; 상기 패널하우징의 결합창에 결합되며, 설치면의 공간에 노출되어 열교환되도록 한 히트씽크, 상기 히트씽크에 결합되며 다수의 LED가 실장된 PCB로 구성된 광원모듈과; 상기 패널하우징의 광원모듈이 결합된 측부에 결합되어 상기 광원모듈의 LED를 통해 출사된 빛을 확산투과시키는 투과커버;를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 패널하우징은 광원모듈의 히트씽크가 슬라이드되며 끼워져 결합되기 위한 결합홈이 결합창의 대향되는 양측에 형성되고, 상기 히트씽크의 양측이 결합홈에 슬라이드되며 끼워지기 위한 결합단부가 형성된다.
또한, 상기 광원모듈은 패널하우징의 결합창 규격에 대응하여 2이상의 개수로 마련되어 결합된다. 특히, 상기 패널하우징은 2이상의 개수로 광원모듈이 결합될 때 결합창의 정면 일측에서 광원모듈의 히트씽크가 끼워져 타측으로 슬라이드 이동되도록 하기 위해 결합창의 정면 일측에는 히트씽크가 정면에 끼워지기 위한 공간이 확보되도록 한 장착부가 형성된다.
또한, 상기 광원모듈은 2이상의 개수로 광원모듈이 결합창에서 연접되며 결합될 때 상부에서 이물질이 연접된 지점으로 통과되지 못하도록 하기 위해 광원모듈의 히트씽크가 상호 연접되는 각 단부에는 수직방향에 대해 경사형성된 경사부가 적어도 1이상의 횟수로 교번되도록 형성된다.
한편, 상기 광원모듈은 2이상의 개수로 결합창에 결합될 때 상호간의 전기적 연결을 위해 각 PCB와 전기적으로 연결된 컨넥터가 각각의 광원모듈의 대향되는 지점에 장착되어 구성된다.
상기 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명은 아래의 구성을 갖는다.
본 발명은, 상기 광원모듈은 PCB가 박형의 FPCB로 적용되어 구성된다.
또한, 상기 PCB는 단위면적의 PCB를 LED 배열간격에 대응하여 다수의 열 또는 다수의 행으로 배치되는 LED 실장부가 교번되도록 2분할하여 재단하고, 분할된 각각의 PCB를 각 광원모듈에 적용하도록 구성된다.
이상에서와 같이 본 발명은, 패널형태의 하우징에 의해 광원모듈의 설치가 간단하게 수행되어 보다 우수한 작업성을 얻게 되며, 상기 광원블록의 히트씽크가 하우징에 설치된 상태에서 공간에 노출된 구성이기 때문에 보다 우수한 방열효율을 얻을 수 있게 되어 열에 의한 제품의 오동작 우려가 해소되고, 제품의 사용수명이 연장되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 일반PCB에 비해 초박형의 FPCB로 적용하여 LED에서 방출되는 열을 보다 신속하게 히트씽크로 전도시켜 더욱 우수한 방열효율을 얻게 되며, LED의 배열간격을 감안하여 단위 면적의 PCB를 2개로 분할하여 사용될 수 있도록 하므로써 PCB의 재료절감 및 열전도를 방해하는 PCB의 면적감소에 따라 방열효율을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 LED 조명등 장치의 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 LED 조명등 장치의 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 LED 조명등 장치의 저면도.
도 4a, 도 4b는 본 발명에 의한 LED 조명등 장치의 광원모듈 단면도.
도 5는 본 발명에 의한 LED 조명등 장치의 FPCB 적용상태 단면도.
상기와 같은 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 LED 조명등 장치의 사시도, 도 2는 본 발명에 의한 LED 조명등 장치의 단면도, 도 3은 본 발명에 의한 LED 조명등 장치의 저면도, 도 4a, 도 4b는 본 발명에 의한 LED 조명등 장치의 광원모듈 단면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명에 의한 LED 조명등 장치는 패널하우징(10), 광원모듈(20), 투과커버(30)로 구성된다. 여기서, 상기 LED 조명등 장치는 실내외의 각종 조명등에 적용될 수 있는 것으로 본 실시예에서는 실내의 천장에 설치되는 조명등으로 적용된 상태를 예시한다.
상기 패널하우징(10)은 설치될 면에 대해 관통된 결합창(11)이 형성되어 구성된다. 이와 같은 패널하우징(10)은 대략 직사각의 평판 내측에 상, 하로 관통되어 광원모듈(20)이 설치될 수 있도록 한 결합창(11)이 형성된 구성이다.
특히, 상기 패널하우징(10)은 패널하우징(10)의 길이방향으로 광원모듈(20)의 히트씽크(3)가 슬라이드되며 끼워져 결합되기 위한 결합홈(12)이 형성된다. 이와 같은 결합홈(12)은 결합창(11)의 대향되는 양측에 형성되며, 이와 대응하여 후술될 광원모듈(20)의 히트씽크(3)의 양측이 결합홈(12)에 슬라이드되며 끼워지도록 하기 위한 구성이다. 이때, 상기 결합홈(12)은 슬릿형태의 가이드홈이며 이 결합홈(12)에 끼워지는 히트씽크(3)의 양단부는 결합단부(4)가 된다.
상기 광원모듈(20)은 패널하우징(10)의 결합창(11)에 결합되어 구성된다. 여기서, 상기 광원모듈(20)은 히트씽크(3), PCB(2), LED(1)로 이루어져 빛을 출사하고 LED(1)에서 방출된 열을 외부로 방열시키기 위한 구성의 결합체이다.
상기 히트씽크(3)는 패널하우징(10)의 결합홈(12)에 양측의 결합단부(4)가 슬라이드되며 끼워져 장착된다. 특히, 상기 히트씽크(3)는 패널하우징(10)의 결합창(11)을 통해 공간에 노출되어 LED(1)에서 전도된 열을 신속하게 열교환되도록 한다.
특히, 상기 히트씽크(3)의 결합단부(4)는 도 4a에서와 같이 보다 견고한 결합상태를 유지시키도록 하기 위해 슬라이드홈이나 돌기형태(도면에서는 홈형태)로 형성되고, 이와 대향되는 패널하우징(10)의 결합홈(12)에 슬라이드돌기 또는 홈형태(도면에서는 돌기형태)가 형성되어 구성될 수도 있다. 또한, 상기 히트씽크(3)는 보다 높은 방열효율을 얻기 위해 PCB(2)가 결합된 면의 이면에 다수의 방열핀(5)이 형성되어 구성될 수 있다.
상기 PCB(2)는 다수의 LED(1)가 다수의 열 또는 다수의 열과 행으로 배치되어 실장되기 위한 구성이다. 이와 같은 PCB(2)는 상기 히트씽크(3)에 결합되어 LED(1)에서 방출된 열을 히트씽크(3)로 전도되도록 한다. 이때, 상기 PCB(2)는 히트씽크(3) 측으로 열전도율을 향상시키기 위해 히트씽크(3)와 대면접촉되어 결합된다.
또한, 상기 광원모듈(20)은 패널하우징(10)의 결합창(11) 규격에 대응하여 2이상의 개수로 마련되어 결합된다. 이때, 상기 결합창(11)의 규격은 조명을 구현하기 위한 공간이나 목적하는 특정의 장소에 따라 LED(1)에서 빛을 방출하는 밝기, 넓이 등을 설정하기 위한 규격을 의미한다.
이때, 상기 광원모듈(20)이 2이상의 개수로 결합될 경우, 패널하우징(10)을 먼저 결합하고 광원모듈(20)을 결합시키고자 할때, 또는 이미 완성품으로 설치된 조명등 장치의 패널하우징(10)에서 특정의 광원모듈(20)을 교체(고장 등의 이유로 유지보수 할 때)하고자 할 때에는 광원모듈(20)을 보다 편리하게 장착 및 취출하기 위해 패널하우징(10)의 결합창(11) 정면(도면에서는 저면) 일측에 장착부(13)가 형성된다.
상기 장착부(13)는 광원모듈(20)의 히트씽크(3)가 결합창(11)의 정면 일측에서 끼워진 후 타측으로 슬라이드 이동되도록 하기 위한 구성으로, 상기 결합창(11)의 양측 결합홈(12)이 형성된 전면부(도면에서 저면)의 적어도 1측을 개방시켜 히트씽크(3)가 정면에 끼워지기 위한 공간을 확보하여 형성된다.
한편, 상기 광원모듈(20)은 2이상의 개수로 광원모듈(20)이 결합창(11)에서 연접되며 결합될 때, 히트씽크(3)의 상호 연접되는 단부에는 경사부(6)가 형성된다. 이와 같은 경사부(6)는 히트씽크(3)가 상호 연접된 후 상부에서 먼지 등의 이물질이 낙하될 때 상기 이물질이 연접된 지점으로 통과되지 못하도록 하기 위한 구성이다.
이를 위해 상기 경사부(6)는 광원모듈(20)의 히트씽크(3)가 상호 연접되는 각 단부에서 수직방향에 대해 적어도 1이상의 횟수로 경사면이 교번되도록 형성된다. 이는 도 2의 원내 도면에서와 같이 1회의 절곡형태 또는 다수회의 절곡형태(지그재그 형태) 등으로 형성된다.
특히, 상기와 같이 2이상의 개수로 광원모듈(20)이 결합창(11)에 결합될 때에는 이들 광원모듈(20)간에는 컨넥터(21)가 부가되어 구성된다. 이러한 광원모듈(20)은 상호간의 전기적 연결을 위해 각 PCB(2)와 전기적으로 연결된 컨넥터(21)(구체적으로, 각각의 PCB에 실장된 암수의 컨넥터)가 각각의 광원모듈(20)의 대향되는 지점에 장착되어 구성된다.
상기 투과커버(30)는 패널하우징(10)의 광원모듈(20)이 결합된 측부에 결합된다. 이와 같은 투과커버(30)는 상기 광원모듈(20)의 LED(1)를 통해 출사된 빛을 확산투과시키기 위한 구성이다.
도면에서 상기 투과커버(30)는 패널하우징(10)에서 이격되어 볼트 등의 체결부재(31)에 의해 장착되는 상태를 예시하였지만, 다른 실시상태로 단면형상이 대략 원형 또는 "U" 형태 등으로 형성되어 패널하우징(10)과 직접 결합되도록 하여 구성될 수도 있다.
도 5는 본 발명에 의한 LED 조명등 장치의 FPCB 적용상태 단면도이다.
도면을 참조하면, 상기 LED 조명등 장치의 구성에서 광원모듈(20)에 적용되는 PCB(2)는 박형의 FPCB(Flexible Printed Circuits Board: 연성회로기판)로 채택되어 구성된다. 이와 같은 FPCB 일반 FR4로 제작된 PCB에 비해 대단히 얇은 두께로 형성되어 LED(1)에서 방출된 빛을 보다 신속하게 히트씽크(3)로 전도시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 PCB(2)는 단위면적의 PCB(2)를 2분할하여 사용할 수 있도록 구성된다. 구체적으로, 상기 PCB(2)는 LED(1) 배열간격에 대응하여 다수의 열 또는 다수의 행으로 배치되는 LED 실장부(7)가 교번되도록 2분할하여 재단된 것이다.
이와 같이 2분할된 PCB(2)는 분할된 각각의 PCB(2)가 각 광원모듈(20)에 적용되는 것으로 단일 PCB(2)를 2개로 증설하여 사용될 수 있도록 한 것이다.
10: 패널하우징 11: 결합창
12: 결합홈 20: 광원모듈
21: 컨넥터 30: 투과커버

Claims (8)

  1. 설치될 면에 대해 관통된 결합창(11)이 형성된 패널하우징(10)과;
    상기 패널하우징(10)의 결합창(11)에 결합되며, 설치면의 공간에 노출되어 열교환되도록 한 히트씽크(3), 상기 히트씽크(3)에 결합되며 다수의 LED(1)가 실장된 PCB(2)로 구성된 광원모듈(20)과;
    상기 패널하우징(10)의 광원모듈(20)이 결합된 측부에 결합되어 상기 광원모듈(20)의 LED(1)를 통해 출사된 빛을 확산투과시키는 투과커버(30);를 포함하되,
    상기 패널하우징(10)은, 광원모듈(20)의 히트씽크(3)가 슬라이드되며 끼워져 결합되기 위한 결합홈(12)이 결합창(11)의 대향되는 양측에 형성되고, 상기 히트씽크(3)의 양측이 결합홈(12)에 슬라이드되며 끼워지기 위한 결합단부(4)가 형성된 것을 특징으로 하는 방열구성을 갖는 LED 조명등 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 광원모듈(20)은
    패널하우징(10)의 결합창(11) 규격에 대응하여 2이상의 개수로 마련되어 결합되는 것을 특징으로 하는 방열구성을 갖는 LED 조명등 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 패널하우징(10)은
    2이상의 개수로 광원모듈(20)이 결합될 때 결합창(11)의 정면 일측에서 광원모듈(20)의 히트씽크(3)가 끼워져 타측으로 슬라이드 이동되도록 하기 위해 결합창(11)의 정면 일측에는 히트씽크(3)가 정면에 끼워지기 위한 공간이 확보되도록 한 장착부(13)가 형성된 것을 특징으로 하는 방열구성을 갖는 LED 조명등 장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 광원모듈(20)은
    2이상의 개수로 광원모듈(20)이 결합창(11)에서 연접되며 결합될 때 상부에서 이물질이 연접된 지점으로 통과되지 못하도록 하기 위해 광원모듈(20)의 히트씽크(3)가 상호 연접되는 각 단부에는 수직방향에 대해 경사형성된 경사부(6)가 적어도 1이상의 횟수로 교번되도록 형성된 것을 특징으로 하는 방열구성을 갖는 LED 조명등 장치.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 광원모듈(20)은
    2이상의 개수로 결합창(11)에 결합될 때 상호간의 전기적 연결을 위해 각 PCB(2)와 전기적으로 연결된 컨넥터(21)가 각각의 광원모듈(20)의 대향되는 지점에 장착된 것을 특징으로 하는 방열구성을 갖는 LED 조명등 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 광원모듈(20)은
    PCB(2)가 박형의 FPCB로 적용된 것을 특징으로 하는 방열구성을 갖는 LED 조명등 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 PCB(2)는
    단위면적의 PCB(2)를 LED(1) 배열간격에 대응하여 다수의 열 또는 다수의 행으로 배치되는 LED 실장부(7)가 교번되도록 2분할하여 재단하고, 분할된 각각의 PCB(2)를 각 광원모듈(20)에 적용하는 것을 특징으로 하는 방열구성을 갖는 LED 조명등 장치.
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