KR101364002B1 - 엘이디 조명 장치와 그 방열 장치 - Google Patents

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Abstract

엘이디 조명 장치에 베이스부와 상기 베이스부의 가장자리를 따라 위쪽으로 연장되도록 형성된 테두리부를 포함하는 방열부를 두 개 이상 설치하고, 방열부에는 냉각홀 및/또는 루버핀을 형성하여 방열 성능을 높인다. 즉, 본 발명에 따른 엘이디 조명 장치는, 다수의 발광 다이오드와 상기 다수의 발광 다이오드를 구동하는 구동 회로를 포함하는 발광 다이오드 모듈과, 상기 발광 다이오드 모듈을 격납하는 조명부 몸체와, 상기 발광 다이오드 모듈과 상기 조명부 몸체부의 제1면 사이에 위치하는 열전도성 절연패드와, 상기 조명부 몸체의 제2면과 접촉하는 베이스부와, 상기 베이스부의 가장자리를 따라 위쪽으로 연장되며 상부가 열린 구조로 형성된 테두리부를 포함하는 방열부를 포함한다.

Description

엘이디 조명 장치와 그 방열 장치{LED lighting device and heat emitting apparatus thereof}
본 발명은 엘이디 조명 장치와 그 방열 장치에 관한 것으로서, 높은 방열 효율, 저중량 및 단순한 구조를 갖는 엘이디 조명 장치와 그 방열 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)를 광원으로 사용하는 조명 장치, 즉 엘이디 조명 장치는 현재 사용되고 있는 백열등이나 형광등에 비해 단위 전력 대비 빛의 효율성이 월등히 높아 경제성이 뛰어나고, 낮은 전력소모에 따라 탄소 배출량이 감소되므로 환경 친화적이라는 장점이 있어, 기존 조명 장치를 대체할 새로운 조명 장치로 각광받고 있다.
발광 다이오드(LED)는 반도체의 P-N 접합 구조를 이용하여 전극으로부터 반도체에 주입된 전자나 정공이 다른 에너지띠를 흘러 P-N 접합부 부근에서 띠간격을 넘어 재결합할 때 많은 에너지가 빛으로 방출되는 것을 이용한 것이다.
이러한 발광 다이오드는 일정 온도 이상으로 온도가 상승하면 출력이 저하되고, 지속적인 발열량 증가는 발광 다이오드의 소손을 가져오게 된다. 특히 조명용으로 사용하는 발광 다이오드의 경우 고출력을 요구하므로 발열에 의한 영향도 증가하게 되어 이에 대한 대책이 필요하다.
이와 같은 발열에 의한 영향을 줄이기 위하여 다양한 형태의 방열 구조가 사용되고 있다.
엘이디 조명 모듈의 방열 장치의 예로 특허공개 10-2011-0041630호의 엘이디 조명 모듈의 방열 장치, 특허공개 10-2011-0119460호의 엘이디 조명기구용 방열장치 등이 있다.
그러나, 복잡한 방열 구조는 엘이디 조명 장치의 중량을 증가시키고, 생산원가를 상승시키는 등의 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 기술적 배경에서 안출된 것으로서, 본 발명은 높은 효율을 갖는 엘이디 조명 장치와 그 방열 장치를 제공하는 것을 그 과제로 한다.
본 발명의 다른 과제는 저중량이며 단순한 구조를 갖는 엘이디 조명 장치와 그 방열 장치를 제공하는 것이다.
이와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 엘이디 조명 장치에 베이스부와 상기 베이스부의 가장자리를 따라 위쪽으로 연장되도록 형성된 테두리부를 포함하는 방열부를 두 개 이상 설치하고, 방열부에는 냉각홀 및/또는 루버핀을 형성하여 방열 성능을 높인다.
즉, 본 발명의 일 면에 따른 엘이디 조명 장치는, 다수의 발광 다이오드와 상기 다수의 발광 다이오드를 구동하는 구동 회로를 포함하는 발광 다이오드 모듈과, 상기 발광 다이오드 모듈을 격납하는 조명부 몸체와, 상기 발광 다이오드 모듈과 상기 조명부 몸체부의 제1면 사이에 위치하는 열전도성 절연패드와, 상기 조명부 몸체의 제2면과 접촉하는 베이스부와, 상기 베이스부의 가장자리를 따라 위쪽으로 연장되며 상부가 열린 구조로 형성된 테두리부를 포함하는 방열부를 포함한다.
여기에서, 상기 엘이디 조명 장치는 상기 방열부를 두 개 이상 포함하고 있으며, 상기 두 개 이상의 방열부는 상기 베이스부의 면적이 서로 다른 것이 바람직하다.
상기 방열부의 적어도 일부를 덮도록 형성된 덮개를 더 포함할 수 있으며, 상기 덮개는 상기 방열부의 가운데를 가로지르도록 형성되거나, 상기 방열부의 가장자리를 덮도록 형성될 수 있다.
상기 방열부는 냉각홀 및/또는 루버핀을 갖도록 형성될 수 있으며, 상기 루버핀은 상기 방열부에 냉각홀을 형성하면서 잘려나갈 부분을 안으로 접어넣어 형성할 수도 있다.
상기 방열부 및/또는 상기 조명부 몸체는 알루미늄으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 방열부의 상기 베이스부의 반대측면의 적어도 일부를 덮도록 형성되는 상측 방열부를 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 다른 면에 따른 엘이디 조명 장치의 방열 장치는, 발광 다이오드 모듈을 격납하는 조명부 몸체와 결합되는 베이스부와, 상기 베이스부의 가장자리를 따라 위쪽으로 연장되며 상부가 열린 구조로 형성된 테두리부를 포함하며 상기 베이스부의 크기가 서로 다른 제1 및 제2 방열부를 포함하며, 상기 제1 및 제2 방열부 중 크기가 작은 방열부가 크기가 큰 방열부 내부에 위치하여 상기 제1 및 제2 방열부의 베이스부가 서로 접촉하도록 결합되어 있다.
본 발명에 따르면, 히트 싱크인 방열부의 표면적을 넓히고, 자연 대류를 통하여 열의 배출이 쉽게 이루어지도록 함으로써 방열 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 방열 장치는 저중량이며 단순한 구조를 이용하여 높은 방열 성능을 얻을 수 있어 저비용으로 조명장치와 관련된 각종 규격에 적합한 엘이디 조명 장치를 제조할 수 있다.
필요에 따라서는 냉각 홀과 루버핀, 덮개 등의 추가적인 구성요소들을 이용하여 방열 성능의 추가적인 향상이나, 조립과 설치의 용이성을 얻을 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명 장치의 사시도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명 장치의 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명 장치의 단면도이다.
도 3 내지 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디 조명 장치의 사시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하에서, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 엘이디 조명 장치 및 그 방열 장치에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명 장치의 사시도이고, 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명 장치의 분해 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명 장치의 단면도이다.
도 1a, 도 1b 및 도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 엘이디 조명 장치(10)는 조명부 몸체(240)와 발광 다이오드 모듈(100) 및 제1 및 제2 방열부(220, 230)를 포함한다.
발광 다이오드 모듈(100)은 엘이디 조명 장치(10)의 광원인 발광 다이오드가 설치되는 부분으로서, 다수의 발광 다이오드(도 2: 120)와, 각 발광 다이오드(120)를 제어하기 위한 제어 회로가 인쇄되어 있는 PCB(도 2: 110)와, 각 발광 다이오드(120)를 덮는 다수의 렌즈(130)를 포함한다.
발광 다이오드 모듈(100)은 열전도성 절연패드(300)를 사이에 두고, 조명부 몸체(240)와 결합된다.
열전도성 절연패드(300)는 실리콘 등으로 형성되며, 높은 열전도율과 방연성, 밀착성을 갖고 있어, 발광 다이오드(120)에서 발생된 열을 히트 싱크(heat sink)인 조명부 몸체(240)와 제1 및 제2 방열부(220, 230)로 전달하는 역할을 한다.
제1 방열부(외측 방열부)(220) 및 제2 방열부(내측 방열부)(230)는 각각 서로 다른 직경을 가지는 원형의 베이스부와 베이스부의 가장자리를 따라 위쪽으로 연장된 테두리부를 포함하도록 구성된다.
한편, 도면에 나타난 본 발명의 실시예에서는 제1 및 제2 방열부의 베이스부가 원형으로 형성되어 있으며, 이에 따라 제1 및 제2 방열부가 아래쪽이 막힌 원통형의 구조를 이루게 되지만, 방열부의 형태가 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 사각 기둥 형태나 육각 기둥 형태 등 다양한 형태로 베이스부를 형성할 수 있으며, 베이스부의 면적과 테두리부의 위쪽 개구 영역의 면적이 다르게 형성될 수도 있다.
제1 및 제2 방열부(220, 230)는 별도로 제작되어, 둘 중 하나가 선택적으로 사용되거나 두 개의 방열부 모두를 사용할 수 있다. 또한, 조명부 몸체(240) 역시 발광 다이오드 모듈(100)을 고정하는 몸체로서의 기능과 함께 방열 기능을 가질 수 있다.
제1 및 제2 방열부(220, 230)의 높이는 특별히 제한되지 않으나, 방열부의 표면적이 넓을수록 방열 효과가 커지지만, 방열부의 크기가 커질수록 무게가 증가하게 되는 단점이 있으므로, 각 엘이디 조명 장치에 따라 적절한 크기와 높이가 선택되어야 한다.
방열부(220, 230)의 재질로는 특별한 제한이 없으나, 방열 성능을 극대화하기 위해서는 열전도성이 좋은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 가볍고 열전도성이 좋은 알루미늄 등의 재료로 방열부를 형성할 수 있다. 또한, 조명부 몸체(240) 역시 동일한 이유로 동일한 재료를 이용하여 제조할 수 있다.
자연 대류를 통한 방열 효과를 얻기 위하여 제1 및 제2 방열부(220, 230), 조명부 몸체(240), 열전도성 절연패드(300) 및 발광 다이오드 모듈(100)은 가운데에 개구부(400)를 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 개구부(400)를 통해 발광 다이오드 모듈(100)에 전원을 공급하기 위한 배선 등이 통과할 수도 있다.
또한, 외측 방열부(220) 또는 내측 방열부(230), 또는 외측 및 내측 방열부(220, 230) 모두에 자연 대류를 위한 냉각홀을 형성할 수도 있다.
도 3은 방열부에 냉각홀을 설치한 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디 조명 장치를 나타내는 사시도이다.
도 3에 나타난 바와 같이, 외측 방열부(320) 및 내측 방열부(330)에 각각 냉각홀(322, 332)을 형성하였다.
냉각홀(322, 332)의 위치나 개수, 크기에는 특별한 제한이 없으며, 각 엘이디 조명 장치의 열전달 해석 결과에 따라 최적의 위치, 개수, 크기를 선택하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따른 엘이디 조명 장치는 조립과 설치를 용이하게 하기 위하여 방열부를 덮는 덮개를 포함할 수 있다.
도 4와 도 5는 덮개를 포함하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디 조명 장치를 나타내는 사시도이다.
도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디 조명 장치는 방열부(420, 430)를 덮는 덮개(540)를 포함한다.
덮개(540)는 방열부(420, 430) 전체를 덮도록 형성될 수도 있지만, 이 경우 덮개에 의하여 열의 방출이 제한되므로, 상부가 열린 구조로 형성된 방열부(420, 430)의 일부만을 덮도록 잘린 형태로 구성한다.
한편, 도 5에 나타난 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 덮개(550)를 외측 방열부(520)의 가장자리를 따라 형성할 수도 있다. 덮개(550)를 이와 같이 형성하는 이유 역시, 열의 방출을 제한하지 않도록 방열부(520, 530)의 상부를 열린 구조로 유지하기 위한 것이다.
방열 성능을 더욱 높이기 위해서는 외측 방열부 또는 내측 방열부, 또는 외측 및 내측 방열부 모두에 루버핀을 추가로 설치할 수 있다.
도 6과 도 7은 방열부에 루버핀을 설치한 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디 조명 장치를 나타내는 사시도이다.
도 6에 나타난 바와 같이, 내측 방열부(630)에 안쪽으로 다수의 내측 루버핀(634)을 형성한다. 이와 같이 루버핀(634)을 형성할 경우, 방열부의 표면적이 늘어나므로 방열 효율이 향상된다.
도 7은 외측 방열부에 루버핀을 설치한 본 발명의 실시예이다. 도 7에 나타난 바와 같이, 외측 방열부(720)에 안쪽으로 다수의 외측 루버핀(724)를 형성한다.
도 8은 외측 방열부와 내측 방열부 모두에 루버핀을 설치한 본 발명의 실시예이다. 도 8에 나타난 바와 같이, 내측 방열부(830)에 안쪽으로 다수의 내측 루버핀(834)이 형성되어 있으며, 외측 방열부(820)에도 안쪽으로 다수의 외측 루버핀(824)를 형성한다.
앞서 방열부의 높이와 관련하여 언급한 바와 마찬가지로, 방열부의 표면적이 넓을수록 방열 효과가 커지지만, 방열부의 크기가 커질수록 무게가 증가하게 되는 단점이 있으므로, 루버핀은 각 엘이디 조명 장치에 따라 적절한 위치와 개수를 선택하여 형성하는 것이 바람직하다.
도 9는 외측 방열부와 내측 방열부 모두에 루버핀을 설치하고 도 5의 실시예와 유사한 덮개를 설치한 본 발명의 실시예이다. 도 9에 나타난 바와 같이, 내측 방열부(930)에 안쪽으로 다수의 내측 루버핀(934)이 형성되어 있으며, 외측 방열부(920)에도 안쪽으로 다수의 외측 루버핀(924)를 형성되어 있다. 또한, 외측 방열부(920)의 가장자리를 따라 덮개(950)가 설치되어 있다.
루버핀(634, 724, 824, 834, 924, 934)은 별도로 내측 및/또는 외측 방열부에 부착되는 형태로 구성할 수도 있지만, 냉각홀을 형성하기 위하여 잘려나갈 부분을 자르지 않고 안으로 접어넣어 방열면적을 줄이지 않으면서 대류 유입을 용이하게 하는 구조로 형성할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 엘이디 조명 장치의 방열부를 내측 방열부와 외측 방열부로 구성하고, 내측 방열부 및 외측 방열부는 상부가 열린 형태로 구성함으로써 히트 싱크인 방열부의 표면적을 넓히고, 열의 배출이 쉽게 이루어지도록 함으로써 방열 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 방열 장치는 저중량이며 단순한 구조를 이용하여 높은 방열 성능을 얻을 수 있어 저비용으로 조명장치와 관련된 각종 규격에 적합한 엘이디 조명 장치를 제조할 수 있다.
필요에 따라서는 냉각 홀과 루버핀, 덮개 등의 추가적인 구성요소들을 이용하여 방열 성능의 추가적인 향상이나, 조립과 설치의 용이성을 얻을 수 있다.
도 10과 도 11은 추가적인 방열 성능을 얻기 위하여 뚜껑 형태의 방열부를 추가로 형성한 본 발명의 실시예를 나타낸다.
도 10에 나타난 바와 같이, 내측 방열부와 외측 방열부(1020)를 덮는 뚜껑 형태의 상측 방열부(1060)를 추가로 형성한다. 도 10에 나타난 바와 같이, 상측 방열부(1060)의 형성에 따라 방열 면적이 넓어지게 됨을 알 수 있다. 다만, 이와 같이 상측 방열부(1060)를 형성할 경우, 대류에 따른 열 방출이 용이하지 않을 가능성에 대비하여, 도 10에 도시한 바와 같이, 상측 방열부(1060)에도 냉각 홀을 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 도 11에 나타난 실시예에서는 방열 면적의 증가와 대류에 따른 열 방출의 두 가지 효과 모두를 얻기 위하여 상측 방열부(1170)를 가장자리측의 일부만을 덮도록 형성하였다. 이 경우 상측 방열부(1170)가 대류에 따른 열 방출을 방해하지 않으면서도 방열면적을 증가시킬 수 있어 방열 성능을 향상시킬 수 있다.
이상에서 바람직한 실시예를 기준으로 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 반드시 상술된 실시예에 제한되는 것은 아니며 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
10: 엘이디 조명 장치 100: 발광 다이오드 모듈
110: PCB 120: 발광 다이오드
130: 렌즈 240: 조명부 몸체
300: 열전도성 절연패드 400: 개구부
220, 320, 420, 520, 620, 720, 820, 920: 제1 방열부(외측 방열부)
230, 330, 430, 530, 630, 730, 830, 930: 제2 방열부(내측 방열부)
322, 332: 냉각 홀 540, 550, 950: 덮개
634, 724, 824, 834, 924, 934: 루버핀
1060, 1170: 상측 방열부

Claims (16)

  1. 다수의 발광 다이오드와 상기 다수의 발광 다이오드를 구동하는 구동 회로를 포함하는 발광 다이오드 모듈과,
    상기 발광 다이오드 모듈을 격납하는 조명부 몸체와,
    상기 발광 다이오드 모듈과 상기 조명부 몸체의 제1면 사이에 위치하는 열전도성 절연패드와,
    상기 조명부 몸체의 제2면과 접촉하는 베이스부와, 상기 베이스부의 가장자리 전체를 따라 위쪽으로 일정한 높이를 갖도록 연장되며 상부가 열린 구조로 형성된 테두리부를 포함하는 방열부를 포함하는 엘이디 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방열부를 두 개 이상 포함하고 있으며,
    상기 두 개 이상의 방열부는 상기 베이스부의 면적이 서로 다른 엘이디 조명 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방열부의 적어도 일부를 덮도록 형성된 덮개를 더 포함하는 엘이디 조명 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 덮개는 상기 방열부의 가운데를 가로지르도록 형성된 엘이디 조명 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 덮개는 상기 방열부의 가장자리를 덮도록 형성된 엘이디 조명 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 방열부는 냉각홀을 갖도록 형성된 엘이디 조명 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 방열부는 루버핀을 갖도록 형성된 엘이디 조명 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 루버핀은 상기 방열부에 냉각홀을 형성하면서 잘려나갈 부분을 안으로 접어넣어 형성된 엘이디 조명 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 방열부는 알루미늄으로 형성된 엘이디 조명 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 조명부 몸체는 알루미늄으로 형성된 엘이디 조명 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 방열부의 상기 베이스부의 반대측면의 적어도 일부를 덮도록 형성되는 상측 방열부를 더 포함하는 엘이디 조명 장치.
  12. 엘이디 조명 장치의 방열 장치로서,
    발광 다이오드 모듈을 격납하는 조명부 몸체와 결합되는 베이스부와,
    상기 베이스부의 가장자리 전체를 따라 위쪽으로 일정한 높이를 갖도록 연장되며 상부가 열린 구조로 형성된 테두리부를 포함하며 상기 베이스부의 크기가 서로 다른 제1 및 제2 방열부를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 방열부 중 크기가 작은 방열부가 크기가 큰 방열부 내부에 위치하여 상기 제1 및 제2 방열부의 베이스부가 서로 접촉하도록 결합되어 있는 엘이디 조명 장치의 방열 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 방열부, 상기 제2 방열부, 또는 상기 제1 방열부와 상기 제2 방열부의 모두는 냉각홀을 갖도록 형성된 엘이디 조명 장치의 방열 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 방열부, 상기 제2 방열부, 또는 상기 제1 방열부와 상기 제2 방열부의 모두는 루버핀을 갖도록 형성된 엘이디 조명 장치의 방열 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 루버핀은 상기 방열부에 냉각홀을 형성하면서 잘려나갈 부분을 안으로 접어넣어 형성된 엘이디 조명 장치의 방열 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제1 방열부, 상기 제2 방열부, 또는 상기 제1 및 제2 방열부의 상기 베이스부의 반대측면의 적어도 일부를 덮도록 형성되는 상측 방열부를 더 포함하는 엘이디 조명 장치의 방열 장치.
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