KR101426240B1 - 방열성능을 향상하고 누설전류를 방지하기 위한 금속회로를 장착한 고광력 ｌｅｄ 광원 구조체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기전도성 및 열전도성이 우수한 금속을 가공하여 양 전극유닛을 제작하고 양 전극유닛을 이용하여 LED칩에서 발생하는 열을 직접 배출하여 방열 특성을 향상시키는 동시에 누설전류를 방지하여 고효율의 특성을 가능하도록 하는 방열성능을 향상하고 누설전류를 방지하기 위한 금속회로를 장착한 고광력 LED 광원 구조체에 관한 것이다.
Description
본 발명은 LED 광원 구조체에 관한 것으로, 특히 전기전도성 및 열전도성이 우수한 금속을 가공하여 양 전극유닛을 제작하고 양 전극유닛을 이용하여 LED칩에서 발생하는 열을 직접 배출하여 방열 특성을 향상시키는 동시에 누설전류를 방지하여 고효율의 특성을 가능하도록 하는 방열성능을 향상하고 누설전류를 방지하기 위한 금속회로를 장착한 고광력 LED 광원 구조체에 관한 것이다.
최근 조명용 광원으로 널리 이용되는 LED(Light Emitting Diode, 발광다이오드)는 기존의 백열전구, 형광등의 광원과 비교하여 긴 수명과 함께 전력소모가 낮다는 장점으로 인해 최근 조명, 신호등, 간판을 비롯한 여러 발광기기 등에 그 사용이 확대되고 있다.
LED는 그 구조상 전자기유도(전기)에 의한 전자의 이동시 광자와 열이 발생하게 되고 이때 이 두 가지는 서로 반비례의 상관관계를 형성한다. 하지만, 적정한 전자의 활성에 필요한 열 이상의 과도한 열은 전기에너지에 의한 광자발생을 감소시키고 과도한 전자의 활성도(전류량의 증가)는 원자구조의 결합력을 떨어뜨려 다이오드가 감당할 수 있는 전자의 이동도(전압)를 감소시키게 되는 결과를 초래하여 LED를 파괴할 수도 있으므로, LED에서 발생한 열을 원활히 냉각함으로 광자의 발생을 증가시키고 다이오드의 내구성을 유지할 수 있다.
이와 같은 발열과 냉각의 문제는 특히 조명으로 사용하기 위한 고휘도 LED 광원을 제작할 때 중대하게 고려되는 요인으로, 광원 설계시 LED에서 발생하는 전자 활성에 필요한 열 이외의 열을 신속하게 배출할 수 있는 구조가 요구된다.
또한, 도체의 온도가 증가하면 저항이 커짐과 동시에 자유전자의 운동이 활발해지고 활발해진 자유전자의 운동에 의해서 발열이 커지는 악순환이 지속 되므로 발열문제를 해결하기 위해 도선의 단면적을 극대화시킬 필요가 있으나, 이에 대한 해결책이 제시되지 못하는 실정이다.
종래기술에서는 통상 LED칩 연결회로 구성을 위해 인쇄회로기판(PCB)을 사용하는데, 이는 PCB의 구조상 플러스 전극과 마이너스 전극을 동일 평면상에 구현하기 위해 부도체 물질(통상 PCB재료) 위에 동박을 올리고 식각시키거나 홀을 뚫어 도선을 구성하는 구조로 이루어진다.
이러한 과정에서 도선의 단면적이 얇고 길이는 길어지면서 도선의 저항이 커지게 된다. 이에 도선에 의한 1차 전압강하와 LED칩 표면에 진입하면서 발생하는 2차 전압강하가 발생하게 되며, 시간이 지나면서 LED칩의 열이 증가하여 이에 따른 3차 전압강하가 발생한다.
이를 해소하기 위하여 LED칩과의 접촉면에 열전달이 좋은 매질(대부분 금속의 전도체)의 열 전달체를 부착하여 1차 흡열을 유도한 후 방열판을 설계하여 2차 흡열을 유도하여 최종적으로 대기 중으로 방열을 하게 된다.
이를 위하여 종래에서와 같이 회로를 설계하기 위하여 사용하던 PCB기판 대신 금속을 기판으로 사용하되 금속표면에 LED CHIP을 실장하고, LED CHIP 주변으로 절연층을 형성하며, 절연층 위에 회로를 구성한 후 통전하여 광원을 작동시키는 기술들이 개발되고 있다. 이때 PCB기판 대신에 금속을 기판으로 이용하는 이유는 열전달을 보다 활발하게 하기 위함으로 금속을 이루는 원자들이 결정격자를 이루고 있어 격자진동을 통해서 열이 활발히 전도될 뿐 아니라, 금속에는 원자에 속박되지 않는 자유전자가 많아 전자의 이동을 통해서도 열이 잘 전달되기 때문이다. 즉 금속은 전기 전도성이 뛰어나면서도 자유전자가 열과 함께 전하를 함께 운반하게 된다.
하지만, 아무리 좋은 열 전달체라 해도 LED칩 전극 간의 합선 방지를 위한 절연 격벽을 형성시키며 이것이 열전달의 격벽을 형성하여 열저항이 발생한다. 특히 현재까지 개발된 기술들은 단순히 금속 위에 LED CHIP을 올려놓는 것에 불과하여 전자의 이동에 따른 열 이동로의 확보가 충분히 이루어지지 않고 있다.
도 1은 기존의 COM(Chip On Matel) 기술이 적용된 LED 광원 구조체의 구조를 도시한 개념도로서, 금속(Metal Core) 위에 LED CHIP을 바로 실장하고 LED CHIP 주위에 플러스전극과 마이너스전극을 형성하여 LED CHIP에서 발생하는 열을 CHIP BASE를 통하여 직접 배출하는 구조를 나타내고 있다. 하지만, CHIP BASE 역시 절연체로 되어 있어 LED CHIP에서 발생하는 열에 대한 저항을 완전히 제거하지 못하였으며, 금속판을 단순히 HEAT SINK로 사용하고 금속판 위에 절연층을 형성한 후 플러스전극과 마이너스전극을 별도로 구비하여 전류를 도통하여 기존의 기술과 차별화를 두었으나 완전히 열 저항체를 제거하는 데에는 어려움이 있었다. 또한, 금속 위에 회로를 구성하기 위한 PCB공정을 사용하여 기존의 COB 공법과 공정면에서나 단가면에서 뚜렷한 차별화를 실현하지 못했다는 한계가 있었다.
도 2는 기존의 COH(Chip On Heat-sink) 기술이 적용된 LED 광원 구조체의 구조를 도시한 개념도로서, 상술한 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 본 발명의 발명자는 2011년 2월 16일에 "방열성능의 향상 및 전압강하의 방지를 위한 고광력 엘이디 광원 구조체"를 특허출원 제10-2011-0013577호로 출원한 바 있다.
특허출원 제10-2011-0013577호에서는 방열판을 플러스(+)전극으로 회로화한 구조를 통해 전자의 흐름과 열전도효과를 융합한 효과를 구현하였으며, 전극의 체적을 넓혀 용이한 열흐름과 함께 열저항을 최소화할 수 있도록 하였다.
하지만, 플러스전극유닛과 마이너스전극유닛 사이에 매우 얇은 절연층이 형성된 수직방향의 복층구조를 갖는 구조에서 전극 Edge 또는 홀(Hole) 가공시 절연층에 미세한 크랙이 발생하였으며, 격자진동 및 자기장이 발생하여 고전압 인가 시 누설전류가 발생할 수 있는 가능성이 있으며, 누설전류가 발생할 경우 효율 및 제품 신뢰성이 저하될 수 있는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하면서 특허출원 제10-2011-0013577호를 개량하여 보다 진보한 수평형 금속회로를 적용하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전압강하를 최소화하면서 LED 광원 구동시 발생하는 열을 효율적으로 방열하되 플러스 및 마이너스의 메탈전극회로를 수평으로 배열한 구조의 전극유닛을 통해 누설전류가 발생하는 것을 막을 수 있는 방열성능을 향상하고 누설전류를 방지하기 위한 금속회로를 장착한 고광력 LED 광원 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 LED 광원으로부터 발생한 열로 인한 광 출력 저하를 방지하고, LED칩의 효율을 극대화시키면서, 금속 방열판을 회로로 설계하여 별도의 방열판을 구비하지 않아 무게가 가벼운 LED 조명제작이 가능한 방열성능을 향상하고 누설전류를 방지하기 위한 금속회로를 장착한 고광력 LED 광원 구조체를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 위해 본 발명은 LED 광원 구조체에 있어서, 플러스전극에 따른 전류가 도통하도록 제1전극연결부가 구비된 제1전극유닛부; 상기 제1전극유닛부의 일측면에 위치하되 마이너스전극에 따른 전류가 도통하도록 제2전극연결부가 구비된 제2전극유닛부; 상기 제1전극연결부 및 제2전극연결부가 노출되도록 상기 제1전극유닛부 및 제2전극유닛부을 하측에서 감싸는 케이스하판; 상기 제1전극연결부 및 제2전극연결부가 노출되도록 상기 제1전극유닛부 및 제2전극유닛부을 상측에서 감싸되, 상측으로 제1전극유닛부 및 제2전극유닛부의 일부를 동시에 노출시키는 관통공이 형성된 케이스상판; 상기 관통공에 설치되되, 상기 노출된 제1전극유닛부 및 제2전극유닛부에 양 전극이 각각 연결되는 LED칩;으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 LED칩이 전기적으로 직렬연결 되도록 상기 제1전극유닛부는 소정의 간격으로 분리되는 구조를 갖도록 형성된 제1절개부를 더 포함하고, 상기 제2전극유닛부는 소정의 간격으로 분리되는 구조를 갖도록 형성된 제2절개부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 케이스하판은 상기 제1전극유닛부 및 제2전극유닛부 사이를 구분시키는 절연부와, 상기 제1전극유닛부 및 제2전극유닛부의 일부를 노출시키는 다수의 하부냉각공을 더 포함하고, 상기 케이스상판은 상기 제1전극유닛부 및 제2전극유닛부의 일부를 노출시키는 다수의 상부냉각공을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제1전극유닛부는 상기 관통공을 통해 일부가 노출되도록 일측 방향으로 돌출형성되는 다수의 제1전극부를 더 포함하고, 상기 제2전극유닛부는 상기 관통공을 통해 일부가 노출되며 상기 제1전극부 사이에 각각 위치하도록 타측으로 돌출형성되는 다수의 제2전극부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이때 상기 관통공를 통해 일부가 노출되는 상기 제1전극부 및 제2전극부는 제1전극부가 제2전극부에 비해 넓은 노출면적을 나타내도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1전극유닛부는 상기 제1전극연결부를 관통하는 제1결합공을 더 포함하고, 상기 제2전극유닛부는 상기 제2전극연결부를 관통하는 제2결합공을 더 포함하며, 상기 케이스하판은 상기 제1전극연결부를 하측에서 지지하며 제1결합공과 연통되는 체결공이 형성된 받침부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 케이스상판은 상기 제1전극연결부 상측으로 소정의 간격을 두고 확장형성되며 하측으로 상기 제1결합공을 향해 돌출된 결합돌기를 구비한 확장부를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 LED칩을 실장하는 플러스 및 마이너스 전극의 단면적 및 노출을 극대화하여 전압강하 및 LED칩에서 발생하는 열을 최단 시간에 방출할 수 있다. 구체적으로 전극의 단면적을 극대화하고 길이를 줄여 저항을 최소화함으로 전극유닛에 흐르는 전자의 흐름을 극대화할 수 있고, 전자의 흐름이 향상되면서 LED에서 발생하는 표면저항에 최대한 대응할 수 있도록 하여 전압강하를 최소화하게 된다.
또한, LED칩과 넓은 면적으로 직접 접촉하는 플러스전극의 단면적이 커지면서 LED칩과 플러스 전극 간의 열평형이 신속하게 이루어져 LED 활성층의 온도가 급격히 상승하는 문제점을 해결할 수 있으며, LED칩의 저항이 안정되어 전류가 안정화되고, 이에 의해 컨버터 설계시 정전류에 의한 구동을 쉽게 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 플러스전극과 마이너스전극이 수평구조를 이루고 있어, 절연부의 미세크랙 및 격자진동, 자기장의 발생으로 인한 누설전류가 발생하는 것을 방지하여 효율 및 제품신뢰도를 향상시키게 된다.
또한, 본 발명에서는 제작공정 중 통전이 불가능하여 LED칩에 대한 불량을 육안으로 검사할 수밖에 없었던 기존 방식과는 달리, 양측으로 노출되는 제1전극연결부와 제2전극연결부를 통해 제작공정 중에도 통전 테스트가 가능하므로 LED칩의 전극불량을 용이하게 확인할 수 있다. 특히 LED칩의 설치 후 형광체를 포함한 보호용 실리콘 처리시 통전 테스트를 통해 광색상을 확인하여 실리콘이 굳기 전 형광체의 색상수정이 가능하다.
또한, 상기 LED칩의 측면에는 제1전극유닛부와 제2전극유닛부와 케이스하판과 케이스상판을 동시에 관통하는 방열공이 형성되는 것이 바람직하다.
도 1은 기존의 COM(Chip On Matel) 기술이 적용된 LED 광원 구조체의 구조를 도시한 개념도,
도 2는 기존의 COH(Chip On Heat-sink) 기술이 적용된 LED 광원 구조체의 구조를 도시한 개념도,
도 3은 본 발명에 따라 개선된 COH 기술이 적용된 LED 광원 구조체의 구조를 도시한 개념도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 광원 구조체의 외형을 나타낸 사시도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 광원 구조체의 구조를 나타낸 분해 사시도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 광원 구조체의 외형을 나타낸 평면도,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 광원 구조체의 외형을 나타낸 저면도,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따라 받침부 및 확장부가 형성된 모습을 나타낸 사시도,
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED 광원 구조체의 구조를 나타낸 분해 사시도 이다.
도 2는 기존의 COH(Chip On Heat-sink) 기술이 적용된 LED 광원 구조체의 구조를 도시한 개념도,
도 3은 본 발명에 따라 개선된 COH 기술이 적용된 LED 광원 구조체의 구조를 도시한 개념도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 광원 구조체의 외형을 나타낸 사시도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 광원 구조체의 구조를 나타낸 분해 사시도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 광원 구조체의 외형을 나타낸 평면도,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 광원 구조체의 외형을 나타낸 저면도,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따라 받침부 및 확장부가 형성된 모습을 나타낸 사시도,
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED 광원 구조체의 구조를 나타낸 분해 사시도 이다.
본 발명은 전기전도성 및 열전도성이 우수한 금속을 가공하여 양 전극유닛을 제작하되, 이때 제작되는 양 전극유닛은 LED CHIP 실장 후 도선을 연결하여 통전함에 있어 별도의 PCB회로를 구성하지 않고 전극유닛 자체가 회로가 되게 설계한 것이다. 이렇게 설계된 양 전극유닛에 전자의 이동을 통한 열에너지의 이동을 함께 고려한 설계를 통해 LED칩에서 발생하는 열을 양 전극유닛을 통해 직접 배출하여 방열 특성을 향상시키는 동시에 전극을 분리하여 수평구조로 배치함으로 전극의 단면적의 확대를 통한 방열면적을 확보하고, 누설전류를 방지하여 고효율의 특성을 나타내도록 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 방열성능을 향상하고 누설전류를 방지하기 위한 금속회로를 장착한 고광력 LED 광원 구조체의 구성을 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명에 따라 개선된 COH 기술이 적용된 LED 광원 구조체의 구조를 도시한 개념도, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 광원 구조체의 외형을 나타낸 사시도, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 광원 구조체의 구조를 나타낸 분해사시도, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 광원 구조체의 외형을 나타낸 평면도로서, 본 발명은 제1전극유닛부(110)과, 제2전극유닛부(120)과, 케이스하판(130) 및 케이스상판(140)과, LED칩(150)으로 주요구성이 이루어지고 있다.
상기 제1전극유닛부(110)는 플러스전극 역할을 하는 금속판으로 전기 및 열전도성이 우수한 재질로 이루어지며, 한쪽 끝 부분에는 플러스전극에 따른 전류가 도통하도록 제1전극연결부(111)가 형성된다.
상기 제2전극유닛부(120)는 마이너스전극 역할을 하는 금속판으로 역시 전기 및 열전도성이 우수한 재질로 이루어지게 되며, 상기 제1전극연결부(111)가 형성된 방향의 반대측에 해당하는 다른 쪽 방향으로는 마이너스전극에 따른 전류가 도통하도록 제2전극연결부(121)가 형성된다.
본 발명에서 LED칩(150)은 상기 제1전극유닛부(110) 및 제2전극유닛부(120)의 사이에 위치하되, 양 전극 중 하나의 전극은 제1전극유닛부(110)에 다른 전극은 제2전극유닛부(120)에 각각 연결되어, 상기 제1전극유닛부(110) 및 제2전극유닛부(120) 사이에 전류가 도통함에 따라 LED칩(150)이 작동한다.
즉 예전에는 첨부된 도 1에서와 같이 제1전극유닛부 및 제2전극유닛부이 상하방향으로 배치된 복층구조를 이루며, 제1전극유닛부과 제2전극유닛부의 사이에는 매우 얇은 절연층이 형성되었다. 하지만 제작 및 가공에 있어 상기 절연부에 미세한 크랙(Micro crack)이 발생하거나, 허용전압 이상의 전압이 인가될 경우 절연층 사이로 격자진동 및 자기장의 영향으로 인해 제1전극유닛부 및 제2전극유닛부 사이에 누설전류가 발생하여 효율이 저하되는 일이 발생하였다.
이에 본 발명에서는 첨부된 도 2에서와 같이 제1전극유닛부 및 제2전극유닛부이 동일한 평면상에 수평으로 배치되면서, 제1전극유닛부과 제2전극유닛부 상호간의 누설전류발생을 원천적으로 방지하면서, 제1전극유닛부과 제2전극유닛부의 열 방출 면적을 극대화하여 손실이 최소화된 효율을 나타낼 수 있도록 하고 있다.
이때 바람직하게는 첨부된 도 4에서와 같이 상기 제1전극유닛부(110)는 상기 관통공(141)을 통해 일부가 노출되도록 일측 방향으로 돌출형성되는 다수의 제1전극부(112)를 더 포함하고, 상기 제2전극유닛부(120)는 상기 관통공(141)을 통해 일부가 노출되며 상기 제1전극부(112) 사이에 각각 위치하도록 타측으로 돌출형성되는 다수의 제2전극부(122)를 더 포함할 수 있다.
즉 먼저 상기 제1전극유닛부(110)는 일측 방향으로 LED칩(150)에 접촉되는 복수의 제1전극부(112)가 일정간격으로 돌출형성된다. 본 발명의 첨부된 도면에서와 같은 바람직한 실시예에서는 LED 광원 구조체에 총 11개의 LED칩(150)이 형성되는 것을 나타내고 있으므로 형성되는 제1전극부(112)도 LED칩(150)의 수와 동일한 11개가 구비되며, 각 제1전극부(112) 사이는 일정한 간격으로 벌어진 형상을 나타내게 된다.
또한, 상기 제1전극유닛부(110)이 위치한 방향이 타측 방향으로는 상기 제1전극부(112)에 대응하며 LED칩(150)에 접촉되는 복수의 제2전극부(122)가 일정간격으로 돌출형성된다.
이때 상기 제2전극부(122) 또한 LED칩(150)의 수와 동일한 개수로 형성되며, 각각의 제2전극부(122)는 상기 제1전극부(112)의 사이에 각각 위치하도록 배치되어, 지그재그로 맞물려 있는 형태를 나타내게 되나, 제1전극부(112)와 제2전극부(122)는 상호 접촉하지 않도록 간격을 두고 있는 상태를 유지한다.
LED칩(150)의 작동시 전류의 흐름에 따른 특성상 마이너스전극에 해당하는 제2전극유닛부(120) 보다는 플러스전극에 해당하는 제1전극유닛부(110)의 발열이 높게 되므로, 열평형 및 방열성능의 측면에서 상기 제1전극유닛부(110)의 면적을 제2전극유닛부(120)의 면적보다 넓게 구성하는 것이 바람직하다. 하지만, 도 4에서와 같이 제1전극부(112) 및 제2전극부(122)가 지그재그로 맞물린 형태가 제1전극유닛부(110)와 제2전극유닛부(120)을 평행한 일자형태로 구성할 경우 LED칩(150)의 위치가 제2전극유닛부(120) 측으로 쏠리는 형태가 될 수 있으므로, 도 4에서와 같이 제1전극부(112) 및 제2전극부(122)를 형성하여 지그재그로 맞물린 형태로 구성하여 이를 해결할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 광원 구조체의 외형을 나타낸 저면도로서, 상기 케이스하판(130)은 상기 제1전극유닛부(110) 및 제2전극유닛부(120)을 하측에서 감싸는 케이스의 역할을 하는 부분으로 절연재질의 합성수지로 이루어지고 있다. 이때 상기 케이스하판(130)의 한쪽 끝과 다른 쪽 끝으로는 각각 상기 제1전극연결부(111) 및 제2전극연결부(121)가 충분히 노출되도록 하여 외부로부터 용이하게 전원을 공급받을 수 있도록 하게 된다.
또한, 상기 케이스하판(130)의 상층으로는 상기 제1전극유닛부(110) 및 제2전극유닛부(120) 사이를 구분시키는 절연부(131)가 형성되며, 구체적으로 상기 절연부(131)는 상기 제1전극부(112)와 제2전극부(122)가 접촉하지 않도록 구분한다.
상기 케이스상판(140)은 상기 제1전극유닛부(110) 및 제2전극유닛부(120)을 상측에서 감싸는 케이스의 역할을 하는 부분으로 역시 절연재질의 합성수지로 이루어진다. 또한, 상기 케이스하판(130)과 마찬가지로 상기 케이스상판(140)의 한쪽 끝과 다른 쪽 끝으로는 각각 상기 제1전극연결부(111) 및 제2전극연결부(121)가 충분히 노출되도록 하여 외부로부터 용이하게 전원을 공급받을 수 있도록 하게 된다.
상기 케이스상판(140)의 상측으로는 LED칩(150)의 설치를 위한 다수의 관통공(141)이 형성되며, 상기 관통공(141)은 상기 제1전극부(112) 및 제2전극부(122) 사이에 형성되므로 상기 관통공(141)을 통해 상기 제1전극부(112) 및 제2전극부(122)의 일부가 함께 노출되는 구조를 갖는다.
이때, 상기 케이스하판(130)은 상기 제1전극유닛부(110) 및 제2전극유닛부(120) 사이를 구분시키는 절연부(131)와, 상기 제1전극유닛부(110) 및 제2전극유닛부(120)의 일부를 노출시키는 다수의 하부냉각공(132)을 더 포함하고, 상기 케이스상판(140)은 상기 제1전극유닛부(110) 및 제2전극유닛부(120)의 일부를 노출시키는 다수의 상부냉각공(142)을 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 하부냉각공(132)의 수와 면적이 넓을수록 방열성능이 향상됨은 당연하나, LED 구조체의 강도를 심각하게 저해하지 않는 범위 내에서 적절하게 형성된다.
상기 상부냉각공(142)은 상기 관통공(141)의 측방에 위치하게 되며, 도 1에서와 같은 종래의 제품에서는 LED칩에서 발생한 열의 방출이 하측에 위치한 제1전극유닛부을 통해 하부로만 배출된다는 한계가 있었으나, 본 발명에서는 제1전극유닛부과 제2전극유닛부을 통해 상하방향으로 동시에 배출이 되어 방열성능이 더욱 향상되고 있다.
상기 LED칩(150)은 상기 관통공(141)에 설치되며, 상기 LED칩(150)의 양 전극은 각각 관통공(141)을 통해 노출된 제1전극부(112) 및 제2전극부(122)에 연결되어, 상기 제1전극연결부(111) 및 제2전극연결부(121)가 전원에 연결됨에 따라 LED칩(150)이 발광하게 된다. 본 발명에서는 바람직한 실시예로 11개의 LED칩(150)이 설치된 것을 나타내고 있으나, 사용자의 선택에 따라 어렵지 않게 수량 변경이 가능함은 당연하다.
상기 LED칩(150)의 측면에는 제1전극유닛부(110)와 제2전극유닛부(120)와 케이스하판(130)과 케이스상판(140)을 동시에 관통하는 방열공(160)을 다수 형성하여, LED칩(150)과 제1전극유닛부(110) 및 제2전극유닛부(120)에서 발생하는 열이 상기 방열공(160)을 통한 대류작용으로 보다 원활히 배출되도록 구성할 수 있다.
가령 LED칩(150)이 하측을 향하도록 배치되었다고 가정하면, 상기 LED칩(150)에서 직접 방출되는 열 및 상기 제1전극유닛부(110) 및 제2전극유닛부(120)에서 발생하여 상기 상부냉각공(142)을 통해 배출되는 열이 대류에 의해 상측으로 이동시 상기 방열공(160)을 통과하여 원활이 상측으로 이동하여 방열효과를 더욱 높일 수 있다.
이때 상기 관통공(141)를 통해 상기 제1전극부(112) 및 제2전극부(122)의 일부가 노출되도록 함에 있어서, 제1전극부(112)가 제2전극부(122)에 비해 넓은 노출면적을 나타내도록 구성된다. 이는 전류의 흐름 및 전자의 이동방향에 따라 상대적으로 플러스전극이 마이너스전극보다 많은 열을 받게 되는 것을 반영한 것으로, LED칩(150)과 플러스전극에 해당하는 제1전극부(112)와의 접촉면을 보다 넓게 함으로 방열효과를 극대화하기 위함이다.
또한, 상기 제1전극유닛부(110)는 상기 제1전극연결부(111)를 관통하는 제1결합공(113)을 더 포함하고 상기 제2전극유닛부(120)는 상기 제2전극연결부(121)를 관통하는 제2결합공(123)을 더 포함하여, 2 이상의 LED 광원 구조체를 상호 연결하고자 할 때 하나의 LED 광원 구조체의 제1결합공과 다른 LED 광원 구조체의 제2결합공을 서로 맞대어 볼트 등의 체결수단을 통해 연결할 수 있도록 하게 된다.
이때 상기 케이스하판(130)은 상기 제1전극연결부(111)를 하측에서 지지하며 제1결합공(113)과 연통되는 체결공(134)이 형성된 받침부(133)를 더 포함하게 된다.
상기 제1전극연결부(111)는 얇은 판 형상을 갖게 되므로 강도가 떨어지기 쉽고 특히 케이스하판(130) 및 케이스상판(140) 외측으로 노출되어 구부러지기 쉬운 구조이다. 이에 상기 케이스하판(130)을 확장하여 받침부(133)를 형성함으로 제1전극연결부(111)를 하측에서 지지하게 된다.
또한, 2개의 LED 광원 구조체의 연결시 각 구조체의 제1결합공과 제2결합공을 맞대어 볼트 및 너트를 통해 고정하는 구성을 고려하여, 상기 체결공(134)의 내측에는 암나사산을 형성하여 별도의 너트가 불필요하도록 구성할 수도 있다.
만약 상기 체결공(134)에 암나사산을 형성하지 않을 경우 별도의 너트를 필요로 하게되며 볼트 체결 시 하측에 너트를 위치시켜 임시로 고정하고 상측에서 볼트를 삽입하여 돌려주어야 하므로 볼트 및 너트가 작은 크기를 갖게 되는 것을 감안하면 쉽지 않은 작업이 될 것이다.
하지만, 상술한 바와 같이 상기 체결공(134) 내측에 암나사산을 형성함으로 복수의 LED 광원 구조체를 상호 연결시 상측에서 연결볼트를 삽입하여 돌려주기만 하면 되므로 매우 손쉬운 작업이 가능하다.
또한, 상기 받침부(133)를 통해 상측으로부터 누르는 힘을 지탱하게 되므로 상호 연결된 제1전극연결부(111) 및 제2전극연결부(121)가 휘어지는 것도 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따라 받침부 및 확장부가 형성된 모습을 나타낸 사시도로서, 상기 케이스상판(140)은 상기 제1전극연결부(111) 상측으로 소정의 간격을 두고 확장형성되며 하측으로 상기 제1결합공(113)을 향해 돌출된 결합돌기(144)를 구비한 확장부(143)를 더 포함하고 있는 모습을 나타내고 있다.
즉 상기 확장부(143)와 제1전극연결부(111)의 사이에는 다른 LED 광원 구조체의 제2전극연결부가 삽입될 수 있을 정도의 간격이 형성된다. 상기 케이스상판(140)에서 제1전극연결부(111) 측으로 확장된 확장부(143)와 제1전극부(112) 사이 간격에 다른 LED 광원 구조체의 제2전극연결부가 삽입됨으로 복수의 LED 광원 구조체끼리의 연결이 용이해지며, 상호 연결되는 제1전극연결부 및 제2전극연결부의 노출을 최소화하여 손상을 방지하는 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.
이때 상기 확장부(143)의 하측으로 형성된 결합돌기(144)가 삽입된 제2전극연결부(121)에 형성된 제2결합공(123)에 삽입됨으로 충격 등으로 의도하지 않게 제2전극연결부(121)가 분리되는 것을 방지하게 된다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED 광원 구조체의 구조를 나타낸 분해 사시도로서, 상술한 설명에서는 다수의 LED칩(150)이 전기적으로 병렬로 연결되고 있으나, 다수의 LED칩(150)을 전기적으로 직렬로 연결하도록 상기 제1전극유닛부(110)는 소정의 간격으로 분리되는 구조를 갖도록 형성된 제1절개부(114)를 더 포함하고, 상기 제2전극유닛부(120)는 소정의 간격으로 분리되는 구조를 갖도록 형성된 제2절개부(124)를 더 포함하고 있는 모습을 나타내고 있다.
본 발명의 첨부된 도면 8에서는 11개의 LED칩(150)이 장착되는 것으로 기준으로 각각 5개의 제1절개부(114) 및 제2절개부(124)가 형성되고 있으며, 이를 통해 제1전극유닛부(110) 및 제2전극유닛부(120)가 각각 6개의 조각으로 분할되고 있다.
이는 다수의 LED칩(150)을 병렬로 연결시 저항이 낮아져 전류값이 높아지고 누전이 발생할 염려가 커지는 등의 전류제어가 어려워질 수 있다는 문제를 해결하기 위한 방식으로 다수의 LED칩(150)을 직렬로 연결시 총 저항은 각각의 LED칩(150)이 갖는 저항의 합이 되므로 각 LED칩(150)에 인가되는 전류가 일정하게 되어 전류값의 제어가 용이하게 된다.
이 경우 제1전극유닛부(110) 전체가 플러스전극으로, 제2전극유닛부(120) 전체가 마이너스전극으로 사용되는 도 4를 통해 설명된 본 발명의 바람직한 실시예에서와는 달리, 제1전극연결부(111)에는 플러스 전류가, 제2전극연결부(121)에는 마이너스 전류가 인가되더라도 상기 제1절개부(114) 및 제2절개부(124)를 통해 분할된 부분의 제1전극유닛부(110) 및 제2전극유닛부(120)는 교대로 플러스전극과 마이너스전극의 역할을 하게 된다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구 범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
110: 제1전극유닛부 111: 제1전극연결부
112: 제1전극부 113: 제1결합공
114: 제1절개부 120: 제2전극유닛부
121: 제2전극연결부 122: 제2전극부
123: 제2결합공 124: 제2절개부
130: 케이스하판 131: 절연부
132: 하부냉각공 133: 받침부
134: 체결공 140: 케이스상판
141: 관통공 142: 상부냉각공
143: 확장부 144: 결합돌기
150: LED칩 160: 방열공
112: 제1전극부 113: 제1결합공
114: 제1절개부 120: 제2전극유닛부
121: 제2전극연결부 122: 제2전극부
123: 제2결합공 124: 제2절개부
130: 케이스하판 131: 절연부
132: 하부냉각공 133: 받침부
134: 체결공 140: 케이스상판
141: 관통공 142: 상부냉각공
143: 확장부 144: 결합돌기
150: LED칩 160: 방열공
Claims (8)
- LED 광원 구조체에 있어서,
플러스전극에 따른 전류가 도통하도록 제1전극연결부(111)가 구비된 제1전극유닛부(110);
상기 제1전극유닛부(110)의 일측면에 위치하되 마이너스전극에 따른 전류가 도통하도록 제2전극연결부(121)가 구비된 제2전극유닛부(120);
상기 제1전극연결부(111) 및 제2전극연결부(121)가 노출되도록 상기 제1전극유닛부(110) 및 제2전극유닛부(120)을 하측에서 감싸는 케이스하판(130);
상기 제1전극연결부(111) 및 제2전극연결부(121)가 노출되도록 상기 제1전극유닛부 및 제2전극유닛부(120)을 상측에서 감싸되, 상측으로 제1전극유닛부(110) 및 제2전극유닛부(120)의 일부를 동시에 노출시키는 관통공(141)이 형성된 케이스상판(140);
상기 관통공(141)에 설치되되, 상기 노출된 제1전극유닛부(110) 및 제2전극유닛부(120)에 양 전극이 각각 연결되는 LED칩(150);으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방열성능을 향상하고 누설전류를 방지하기 위한 금속회로를 장착한 고광력 LED 광원 구조체.
- 제1항에 있어서,
상기 LED칩(150)이 전기적으로 직렬연결 되도록 상기 제1전극유닛부(110)는 소정의 간격으로 분리되는 구조를 갖도록 형성된 제1절개부(114)를 더 포함하고,
상기 제2전극유닛부(120)는 소정의 간격으로 분리되는 구조를 갖도록 형성된 제2절개부(124)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방열성능을 향상하고 누설전류를 방지하기 위한 금속회로를 장착한 고광력 LED 광원 구조체.
- 제1항에 있어서
상기 케이스하판(130)은 상기 제1전극유닛부(110) 및 제2전극유닛부(120) 사이를 구분시키는 절연부(131)와, 상기 제1전극유닛부(110) 및 제2전극유닛부(120)의 일부를 노출시키는 다수의 하부냉각공(132)을 더 포함하고,
상기 케이스상판(140)은 상기 제1전극유닛부(110) 및 제2전극유닛부(120)의 일부를 노출시키는 다수의 상부냉각공(142)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방열성능을 향상하고 누설전류를 방지하기 위한 금속회로를 장착한 고광력 LED 광원 구조체.
- 제1항에 있어서,
상기 제1전극유닛부(110)는 상기 관통공(141)을 통해 일부가 노출되도록 일측 방향으로 돌출형성되는 다수의 제1전극부(112)를 더 포함하고,
상기 제2전극유닛부(120)는 상기 관통공(141)을 통해 일부가 노출되며 상기 제1전극부(112) 사이에 각각 위치하도록 타측으로 돌출형성되는 다수의 제2전극부(122)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방열성능을 향상하고 누설전류를 방지하기 위한 금속회로를 장착한 고광력 LED 광원 구조체.
- 제4항에 있어서,
상기 관통공(141)를 통해 일부가 노출되는 상기 제1전극부(112) 및 제2전극부(122)는 제1전극부(112)가 제2전극부(122)에 비해 넓은 노출면적을 나타내도록 구성되는 것을 특징으로 하는 방열성능을 향상하고 누설전류를 방지하기 위한 금속회로를 장착한 고광력 LED 광원 구조체.
- 제1항에 있어서,
상기 제1전극유닛부(110)는 상기 제1전극연결부(111)를 관통하는 제1결합공(113)을 더 포함하고, 상기 제2전극유닛부(120)는 상기 제2전극연결부(121)를 관통하는 제2결합공(123)을 더 포함하며,
상기 케이스하판(130)은 상기 제1전극연결부(111)를 하측에서 지지하며 제1결합공(113)과 연통되는 체결공(134)이 형성된 받침부(133)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방열성능을 향상하고 누설전류를 방지하기 위한 금속회로를 장착한 고광력 LED 광원 구조체.
- 제6항에 있어서,
상기 케이스상판(140)은 상기 제1전극연결부(111) 상측으로 소정의 간격을 두고 확장형성되며 하측으로 상기 제1결합공(113)을 향해 돌출된 결합돌기(144)를 구비한 확장부(143)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방열성능을 향상하고 누설전류를 방지하기 위한 금속회로를 장착한 고광력 LED 광원 구조체.
- 제1항에 있어서,
상기 LED칩(150)의 측면에는 제1전극유닛부(110)와 제2전극유닛부(120)와 케이스하판(130)과 케이스상판(140)을 동시에 관통하는 방열공(160)이 형성되는 것을 특징으로 하는 방열성능을 향상하고 누설전류를 방지하기 위한 금속회로를 장착한 고광력 LED 광원 구조체.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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