KR101532298B1

KR101532298B1 - 전면 방열 기능을 갖는 발광다이오드 조명기기

Info

Publication number: KR101532298B1
Application number: KR1020130080984A
Authority: KR
Inventors: 이슬기
Original assignee: (주)썬래이
Priority date: 2013-07-10
Filing date: 2013-07-10
Publication date: 2015-07-06
Also published as: KR20150009038A

Abstract

본 발명은 전면 방열 기능을 갖는 발광다이오드 조명기기에 관한 것으로 특히, 공지된 LED 조명기기에 있어서, 일단부는 상기 LED 기판의 전면에서 LED들이 설치되지 않은 부위들에 밀착되고 타단부는 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창에 정해진 간격을 두고 형성한 복수의 통공을 통해 외부로 각각 소정 높이만큼 돌출되게 복수의 전면 방열수단을 설치하되, 상기 LED 기판과 전면 방열수단 사이의 접촉부에는 전기적인 절연성을 갖고 전면 방열수단을 LED 기판에 고정시켜 줌과 동시에 LED 기판의 전면을 통해 전달되는 LED들의 열을 전면 방열수단으로 전달해 주는 열 전도성 양면 테이프를 설치한 것을 특징으로 한다.
따라서, 발광다이오드 조명기기의 방열효율 향상을 통해 자체의 수명을 대폭 연장할 수 있음은 물론 PC나 PMMA 등으로 사출 성형되는 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창이 고열에 의해 황변되는 것 자체를 방지할 수 있으므로 장기간 사용하여도 열로 인해 광량이 감쇄되는 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 제품의 상품성 및 신뢰도를 대폭 증대시킬 수 있다.

Description

전면 방열 기능을 갖는 발광다이오드 조명기기{LED lighting appatatus with overall radiant heating}

본 발명은 전면 방열 기능을 갖는 발광다이오드 조명기기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발열량이 적고 전력소모도 적은 발광다이오드(이하 "LED"와 병행 표기함)를 광원으로 사용하여 제작되는 각종 발광다이오드 조명기기의 LED들에서 발생되는 열을 LED 기판의 배면에 설치되는 방열체를 통해 조명기기의 후방으로 방열시켜 줄 수 있도록 함과 동시에 LED들이 실장된 LED 기판의 전면과 상기 LED 기판을 밀폐시켜 주는 형태로 설치되는 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창 내부의 공간부를 통해 발생되는 열(즉, 공간 열)을 전면부로도 방열시켜 줄 수 있도록 하는 방식을 통해 발광다이오드 조명기기 자체의 수명을 대폭 연장함은 물론 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창이 고열에 의해 황변되어 장기간 경과시 열로 인해 광량이 감쇄되는 현상을 미연에 방지할 수 있고, 특히 제품의 상품성 및 신뢰도를 대폭 증대시킬 수 있도록 발명한 것이다.

일반적으로 발광다이오드(LED) 조명기기는 에너지효율이 높고 수명이 긴 장점으로 형광등, 백열등과 같은 종래의 광원을 사용하는 조명기구를 빠르게 대체하고 있다.

이와 같은 LED 조명기기에 사용되는 LED는 종래의 조명광원에 비해 발열량이 적고, 적은 소비전력과 긴 수명, 내충격성 등의 장점을 갖고 있으며, 또한 제조과정에서 형광등과 같이 수은이나 방전용 가스를 사용하지 않으므로 환경오염을 유발하지 않는 장점이 있다.

LED는 적절한 전원공급과 방열수단을 제공할 경우 10만 시간 이상을 사용해도 소손 없이 점등상태를 유지할 수 있고, 모든 광원은 시간이 지날수록 광출력이 점점 감소하는데, 초기 광도의 80% 까지는 사람이 잘 느끼지 못하므로 이를 기준으로 평가할 경우 LED의 조명용 수명은 현재 약 4만~5만 시간 이상으로 예상되고 있음에 따라 백열전구의 1,500시간, 형광등의 1만여 시간에 비해 LED는 수명이 매우 긴 장수명의 광원이라 할 수 있다.

그러나, 고휘도 고출력의 경제적인 조명용 광원을 얻기 위하여 LED에 구동전류를 증가시키게 되면, LED의 전력손실이 증가 되어 대부분의 전기 에너지가 열로 변환되고 LED의 접합부분이 고온상태로 된다.

LED는 흐르는 전류가 일정하더라도 접합부분의 온도가 높아지면 광출력과 광효율이 저하될 뿐만 아니라 동작 수명도 줄어드는 특성이 있음에 따라 조명성능과 동작수명을 향상시키기 위해서는 LED의 접합부분에서 발생 되는 열을 최대한 빠르게 외부로 방출해 주어야 하는 명제를 안고 있다.

일반적으로 크기가 작고 내부공간이 작은 전구형태의 LED 조명기기는 다른 형태의 조명기기보다 LED로부터 방출된 열을 외부로 발산시키는 것이 구조적으로 불리함에 따라 전구형이나 컴팩트 형태의 조명기기에 다량의 LED를 실장하여 광출력을 증가시키는 것은 실장 면적과 방열면적에 있어서 한계를 갖기 때문에 고휘도의 조명광원을 얻기가 어려울 뿐만 아니라, 조명기구 등에 장착시 조명기기의 내부에 열이 쉽게 축적되어 광원인 LED의 빛이 변하고 수명이 단축되는 문제가 발생한다.

또한 일반적인 LED 조명기기는 다수의 냉각핀이 형성된 방열 프레임의 전면에 고휘도 LED들을 배열하여 발광부를 구성하고, 눈부심을 줄이기 위하여 유백색의 확산커버를 발광부에 씌워서 조명기기를 제작하였다.

그러나 이러한 방식은 발광부의 배광이 전방향으로 좁게 형성되어 조명시 조도차가 심할 뿐만 아니라 짙은 유백색의 확산커버에 의해 광 손실이 커서 조도가 떨어지고, 확산커버의 내부에서도 열 축적이 일어나 LED의 사용수명을 단축시키는 문제점이 있었다.

물론, 최근에는 광효율 향상과 함께 눈부심이 없는 넓은 배광조건은 물론 보다 가볍고 효율적이며 경제적인 방열수단들이 무수히 제시되고 있는 실정이다.

종래 대부분의 발광다이오드를 이용한 조명기구는 방열문제를 해결하는데 어려움이 있어 주로 1개당 소비전력이 1[와트] 이하의 소용량 발광다이오드를 이용하고 있었다. 다시 말해 1[와트] 이상, 주로 2~10[와트] 정도의 고용량(일명 파워 엘이디) 발광다이오드를 이용할 경우 상당한 열이 발생하게 되는바, 방열 작용 기능이 부실하면 이 열에 의해 주변장치의 손상을 초래하게 되고, 발광다이오드 수명도 급속히 짧아지게 되어, 실질적인 조명장치로써 역활을 할 수 없는 문제를 갖고 있다.

이와 같이 발광다이오드를 이용한 조명기구, 예를 들어, 발광다이오드형 보안등 또는 가로등기구는 일반 형광등의 보안등 또는 가로등과는 달리 점등회로가 단순하고, 인버터 회로와 철심형 안정기가 불필요하며, 전력 소모가 적고 수명이 길기 때문에 유지나 보수비용이 적은 장점이 있다.

그러나, 이와 같은 발광다이오드형 보안등이나 가로등, 투광등, 경관조명등 및 하우스나 축사용 조명등, 간판 간접 조명등 및 다운 라이트 기구의 단점으로는 열적 스트레스로 인한 특성 열화 및 고장이 발생한다는 측면이다.

이는 발광다이오드를 동작시키기 위해 다수의 발광다이오드에 흐르는 전류가 높을수록 발생하는 열이 많아지기 때문에 고장 및 특성 열화가 발생하게 된다.

그래서 종래의 발광다이오드형 보안등 또는 가로등, 투광등, 경관조명등 및 하우스나 축사용 조명등, 간판 간접 조명등 및 다운 라이트 등에서는 열전도성이 우수한 금속 물질을 이용한 히트 싱크(heat sink) 또는 슬러그와 같은 방열판을 장착하여 LED의 발광에 의한 열적 스트레스를 해소하고자 하고 있는 경우가 많으나, 이는 방열판을 구성하는 금속 물질의 한계성으로 인해 요구되는 방열 효율을 만족시키기 위해서는 방열판의 두께 및 부피가 커지게 되므로, 각각의 조명등기구의 크기와 무게는 증가하게 된다.

뿐만 아니라, 종래 발광다이오드 조명 모듈 또는 가로등기구의 경우 그 특성상 밀폐를 유지시켜야만 외부로부터 습기의 유입을 차단할 수 있어 효율적인 방열을 위한 냉각장치의 설치가 곤란하며, 그렇다고 냉각장치를 설치하게 되면 보안등 또는 가로등, 투광등, 경관조명등 및 하우스나 축사용 조명등의 내부로 외부에서 물이나 습기를 포함하여 각종 이물질이 유입될 우려가 있다.

한편, LED에서 발생되는 열이 방열체를 통해 방열되는 상황을 살펴보면, 열 자체가 방열체를 통해 후면 또는 상방향으로 전도되는 열전도 특성을 가지고 있는데, 종래 대부분의 LED 조명기기는 LED 기판의 후면(또는 배면)에 설치되는 방열체를 통해 후면부로만 방열이 이루어지도록 구성되어 있다.

그런데, LED들을 포함하여 상기 LED들이 실장된 LED 기판에서 발생되는 열은 상기와 같이 LED 기판의 후면(또는 배면)에 설치된 방열체를 통해 후면부로 방출될 뿐만 아니라 LED 기판의 전면부로도 방출되어 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창에 의해 밀폐된 상태를 갖는 공간부를 포함하여 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창에도 전달되는 형태를 갖게 된다.

그럼에도 불구하고 종래에는 LED 기판의 후면(또는 배면)에 설치되는 방열체만을 이용하여 LED들에서 발생되는 열을 방열시키는 구성으로 되어 있으므로 방열효과가 저하되어 LED 조명기기의 수명이 짧아지는 문제가 있을 뿐만 아니라, LED들을 포함하여 상기 LED들이 실장된 LED 기판의 전면부로 방출되는 열에 의해 폴리카보네이트(polycarbonate:PC)나 일반적으로 아크릴이라 불리고 있는 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate; PMMA) 등으로 사출 성형된 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창의 온도가 55~90℃까지 높아지게 되어 장기간 경과시 열 황변이 발생하게 됨은 물론 그로 인해 광량이 감쇄되는 문제점이 있다.

1. 대한민국 등록실용신안공보 20-0462335호(2012년 08월 31일) 2. 대한민국 등록실용신안공보 20-0466198호(2013년 03월 28일) 3. 대한민국 등록특허공보 10-1089733호(2011년 11월 29일)

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, LED를 광원으로 사용하여 제작되는 각종 발광다이오드 조명기기 중 LED에서 발생되는 빛을 투과 및 확산시키고 외부에서 유입되는 각종 이물질이나 우수 등의 유입은 차단하는 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창을 관통하여 LED 기판까지 접촉되는 다수의 방열봉 등으로 구성되는 전면 방열수단을 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창의 내부 또는 외부에 설치하되, 상기 전면 방열수단은 열 확산성이 좋은 마그네슘이나 방열 플라스틱 또는 열 전도도가 좋은 알루미늄 등으로 성형하여 다수의 LED에서 발생되는 LED 기판의 배면에 설치되는 방열체를 통해 조명기기의 후방으로 방열시켜 줄 수 있도록 함과 동시에 LED들이 실장된 LED 기판의 전면과 상기 LED 기판을 밀폐시켜 주는 형태로 설치되는 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창 내부의 공간부를 통해 발생되는 공간 열도 전면 방열수단을 통해 전면부로도 방열시켜 줄 수 있도록 함으로써 발광다이오드 조명기기의 방열효율 향상을 통해 자체의 수명을 대폭 연장할 수 있고, 또한 PC나 PMMA 등으로 사출 성형되는 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창이 고열에 의해 황변되는 것 자체를 방지할 수 있어 장기간 사용하여도 열로 인해 광량이 감쇄되는 현상을 방지할 수 있으며, 특히 제품의 상품성 및 신뢰도를 대폭 증대시킬 수 있는 전면 방열 기능을 갖는 발광다이오드 조명기기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예는, LED 기판을 감싸는 형태로 방열체 저면에 고정 설치되는 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창과; 수개의 LED가 정해진 간격을 두고 납땜 고정된 형태를 갖고 방열체의 저면에 고정 설치되는 LED 기판과; 발광다이오드에서 발생되는 열을 후방부 측으로 방열시켜 주는 방열체와; 상기 방열체의 내부 또는 별도의 방열형 함체 내에 수납된 상태에서 상기 LED의 구동에 필요한 전원전압을 공급시켜 주는 전원 공급용 컨버터;로 구성된 LED 조명기기에 있어서, 일단부는 상기 LED 기판의 전면에서 LED들이 설치되지 않은 부위들에 밀착되고 타단부는 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창에 정해진 간격을 두고 형성한 복수의 통공을 통해 외부로 각각 소정 높이만큼 돌출되게 복수의 전면 방열수단을 설치하되, 상기 LED 기판과 전면 방열수단 사이의 접촉부에는 전기적인 절연성을 갖고 전면 방열수단을 LED 기판에 고정시켜 줌과 동시에 LED 기판의 전면을 통해 전달되는 LED들의 열을 전면 방열수단으로 전달해 주는 열 전도성 양면 테이프를 설치한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 전면 방열수단은 상기 통공의 내경보다 큰 외경을 갖고 LED 기판의 전면과 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창의 내면 사이에 위치되어 LED 기판을 포함하여 상기 LED 기판과 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창 사이에 형성된 공간부에서 발생하는 공간 열을 고정봉을 통해 외부로 전달하는 방열봉과; 상기 통공의 내경과 같은 외경을 갖도록 방열봉의 타단부에서 일체로 돌출 성형된 구성을 갖고 상기 통공을 통해 외부로 돌출되어 상기 방열봉을 통해 전달되는 열을 외부 공기층으로 방열시켜 주는 고정봉;으로 구성한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창의 내면과 직접 접촉되는 방열봉의 타단부 사이에는 기밀유지용 방수링을 설치한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열 전도성 양면 테이프를 통해 LED 기판에 직접 고정되는 상기 전면 방열수단의 방열봉 일단부들은 소정 폭과 두께를 갖는 띠형 연결판을 통해 상호 일체로 연결한 것을 포함함을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 예는, LED 기판을 감싸는 형태로 방열체 저면에 고정 설치되는 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창과; 수개의 LED가 정해진 간격을 두고 납땜 고정된 형태를 갖고 방열체의 저면에 고정 설치되는 LED 기판과; 발광다이오드에서 발생되는 열을 후방부 측으로 방열시켜 주는 방열체와; 상기 방열체의 내부 또는 별도의 방열형 함체 내에 수납된 상태에서 상기 LED의 구동에 필요한 전원전압을 공급시켜 주는 전원 공급용 컨버터;로 구성된 LED 조명기기에 있어서, 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창에는 정해진 간격을 두고 전면 방열수단의 방열봉이 끼워지는 복수의 통공을 형성하고, LED들과 대응되는 위치에 각각 빛 배출공을 천공하고 상기 통공들과 대응되는 위치에는 상기 통공을 통해 끼워져 그 단부가 상기 LED 기판과 밀착되는 복수의 방열봉을 일체로 구비한 전면 방열수단을 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창의 외면을 감싸도록 하여 고정 설치하되, 상기 LED 기판과 전면 방열수단의 방열봉 단부 사이의 접촉부에는 전기적인 절연성을 갖고 상기 방열봉들을 LED 기판에 고정시켜 줌과 동시에 LED 기판의 전면을 통해 전달되는 LED들의 열을 외부 공기와 접촉된 상태를 갖는 상기 전면 방열수단으로 전달해 주는 열 전도성 양면 테이프를 설치한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 전면 방열수단의 내면에서 각각의 방열봉 주변 또는 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창의 외면에서 통공의 주변에는 링 설치홈을 선택적 또는 동시에 형성하고, 상기 링 설치홈 내에는 기밀유지용 방수링을 설치한 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 두 실시 예에 있어서, 상기 전면 방열수단은 열 확산 계수가 1.3~1.4[㎠/sec]이고 열 전도도는 60~90[W/mK]인 마그네슘이나, 또는 열 확산 계수가 0.75~0.8[㎠/sec]이고 열 전도도는 90~150[W/mK]인 방열 플라스틱으로 압축 또는 사출 성형한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 두 실시 예에 있어서, 전면 방열수단은 열 확산 계수가 0.84[㎠/sec]이고 열 전도도는 220~240[W/mK]인 알루미늄으로 다이케스팅 성형한 것을 포함함을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 전면 방열 기능을 갖는 발광다이오드 조명기기에 의하면, LED를 광원으로 사용하여 제작되는 각종 발광다이오드 조명기기 중 LED에서 발생되는 빛을 투과 및 확산시키고 외부에서 유입되는 각종 이물질이나 우수 등의 유입은 차단하는 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창을 관통하여 LED 기판까지 접촉되는 다수의 방열봉 등으로 구성되는 전면 방열수단을 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창의 내부 또는 외부에 설치하되, 상기 전면 방열수단은 열 확산성이 좋은 마그네슘이나 방열 플라스틱 또는 열 전도도가 좋은 알루미늄 등으로 성형하여 다수의 LED에서 발생되는 LED 기판의 배면에 설치되는 방열체를 통해 조명기기의 후방으로 방열시켜 줄 수 있도록 함과 동시에 LED들이 실장된 LED 기판의 전면과 상기 LED 기판을 밀폐시켜 주는 형태로 설치되는 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창 내부의 공간부를 통해 발생되는 공간 열도 전면 방열수단을 통해 전면부로도 방열시켜 줄 수 있도록 함으로써 발광다이오드 조명기기의 방열효율 향상을 통해 자체의 수명을 대폭 연장할 수 있다.

또한, PC나 PMMA 등으로 사출 성형되는 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창이 고열에 의해 황변되는 것 자체를 방지할 수 있으므로 장기간 사용하여도 열로 인해 광량이 감쇄되는 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 제품의 상품성 및 신뢰도를 대폭 증대시킬 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예를 투광 창이 구비된 발광다이오드 조명기기에 적용시킨 상태의 일부 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예를 투광 창이 구비된 발광다이오드 조명기기에 적용시킨 상태의 결합상태 종 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예를 렌즈 일체형 확산 창이 구비된 발광다이오드 조명기기에 적용시킨 상태의 일부 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예를 렌즈 일체형 확산 창이 구비된 발광다이오드 조명기기에 적용시킨 상태의 결합상태 종 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예가 적용된 발광다이오드 조명기기의 결합상태 종 단면 및 일부 확대 단면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예가 적용된 발광다이오드 조명기기의 일부 분해 사시도.
도 7, 도 8, 도 9의 (a)(b), 도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시 예에서 사용한 전면 방열수단의 방열봉들을 소정 폭과 두께를 갖는 띠형 연결판으로 상호 일체로 연결한 상태의 다양한 형태를 보인 사시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예를 투광 창이 구비된 발광다이오드 조명기기에 적용시킨 상태의 일부 분해 사시도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예를 투광 창이 구비된 발광다이오드 조명기기에 적용시킨 상태의 결합상태 종 단면도를 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예를 렌즈 일체형 확산 창이 구비된 발광다이오드 조명기기에 적용시킨 상태의 일부 분해 사시도를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예를 렌즈 일체형 확산 창이 구비된 발광다이오드 조명기기에 적용시킨 상태의 결합상태 종 단면도를 나타낸 것이다.

또, 도 5는 본 발명의 다른 실시 예가 적용된 발광다이오드 조명기기의 결합상태 종 단면 및 일부 확대 단면도를 나타낸 것이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시 예가 적용된 발광다이오드 조명기기의 일부 분해 사시도를 나타낸 것이며, 도 7, 도 8, 도 9의 (a)(b), 도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시 예에서 사용한 전면 방열수단의 방열봉들을 소정 폭과 두께를 갖는 띠형 연결판으로 상호 일체로 연결한 상태의 다양한 형태를 보인 사시도를 나타낸 것이다.

이에 따르면 본 발명의 일 실시 예는,

사각 또는 원판형상을 갖고 LED 기판(3)을 감싸는 형태에서 방열체(4)의 저면에 고정 설치되어 LED(2)들에서 발생되는 빛은 투과 또는 확산시키고 외부에서 유입되는 각종 이물질과 우수의 유입은 차단하는 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1)과; 수개의 LED(2)가 정해진 간격을 두고 납땜 고정된 형태를 갖고 방열체(4)의 저면에 고정 설치된 상태에서 전원 공급용 컨버터(5)의 제어를 받아 조명에 필요한 빛을 발생시켜 주는 LED 기판(3)과; 저면에 LED 기판 설치홈 겸 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창 설치홈(41)이 구비되도록 성형된 구성을 갖고 발광다이오드에서 발생되는 열을 후방부 측으로 방열시켜 주는 방열체(4)와; 상기 방열체(4)의 내부 또는 별도의 방열형 함체(6) 내에 수납된 상태에서 상기 LED(2)의 구동에 필요한 전원전압을 공급시켜 주는 전원 공급용 컨버터(5);로 구성된 LED 조명기기에 있어서,

일단부는 상기 LED 기판(3)의 전면에서 LED(2)들이 설치되지 않은 부위들에 밀착되고 타단부는 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1)에 정해진 간격을 두고 형성한 복수의 통공(11)을 통해 외부로 각각 소정 높이만큼 돌출되게 복수의 전면 방열수단(7)을 설치한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 LED 기판(3)과 전면 방열수단(7) 사이의 접촉부에는 전기적인 절연성을 갖고 전면 방열수단(7)을 LED 기판(3)에 고정시켜 줌과 동시에 LED 기판(3)의 전면을 통해 전달되는 LED(2)들의 열을 전면 방열수단(7)으로 전달해 주는 열 전도성 양면 테이프(8)를 설치한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 전면 방열수단(7)은,

상기 통공(11)의 내경보다 큰 외경을 갖고 LED 기판(3)의 전면과 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1)의 내면 사이에 위치되어 LED 기판(3)을 포함하여 상기 LED 기판(3)과 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1) 사이에 형성된 공간부에서 발생하는 공간 열을 고정봉(72)을 통해 외부로 전달하는 방열봉(71)과;

상기 통공(11)의 내경과 같은 외경을 갖도록 방열봉(71)의 타단부에서 일체로 돌출 성형된 구성을 갖고 상기 통공(11)을 통해 외부로 돌출되어 상기 방열봉(71)을 통해 전달되는 열을 외부 공기층으로 방열시켜 주는 고정봉(72);으로 구성한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1)의 내면과 직접 접촉되는 방열봉(71)의 타단부 사이에는 기밀유지용 방수링(9)을 설치한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열 전도성 양면 테이프(8)를 통해 LED 기판(3)에 직접 고정되는 상기 전면 방열수단(7)의 방열봉(71) 일단부들은 소정 폭과 두께를 갖는 띠형 연결판(73)을 통해 상호 일체로 연결한 것을 포함함을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 다른 실시 예는,

상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1)에는 정해진 간격을 두고 전면 방열수단(7)의 방열봉(71)이 끼워지는 복수의 통공(11)을 형성하고,

LED(2)들과 대응되는 위치에 각각 빛 배출공(75)을 천공하고 상기 통공(11)들과 대응되는 위치에는 상기 통공(11)을 통해 끼워져 그 단부가 상기 LED 기판(3)과 밀착되는 복수의 방열봉(71)을 일체로 구비한 전면 방열수단(7)을 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1)의 외면을 감싸도록 하여 고정 설치한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 LED 기판(3)과 전면 방열수단(7)의 방열봉(71) 단부 사이의 접촉부에는 전기적인 절연성을 갖고 상기 방열봉(71)들을 LED 기판(3)에 고정시켜 줌과 동시에 LED 기판(3)의 전면을 통해 전달되는 LED(2)들의 열을 외부 공기와 접촉된 상태를 갖는 상기 전면 방열수단(7)으로 전달해 주는 열 전도성 양면 테이프(8)를 설치한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 전면 방열수단(7)의 내면에서 각각의 방열봉(71) 주변 또는 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1)의 외면에서 통공(11)의 주변에는 링 설치홈(91)을 선택적 또는 동시에 형성하고, 상기 링 설치홈(91) 내에는 기밀유지용 방수링(9)을 설치한 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 두 실시 예에 있어서,

상기 전면 방열수단(7)은 열 확산 계수가 1.3~1.4[㎠/sec]이고 열 전도도는 60~90[W/mK]인 마그네슘이나, 또는 열 확산 계수가 0.75~0.8[㎠/sec]이고 열 전도도는 90~150[W/mK]인 방열 플라스틱으로 압축 또는 사출 성형한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 두 실시 예에 있어서,

상기 전면 방열수단(7)은 열 확산 계수가 0.84[㎠/sec]이고 열 전도도는 220~240[W/mK]인 알루미늄으로 다이케스팅 성형한 것을 포함함을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명 전면 방열 기능을 갖는 발광다이오드 조명기기에 대한 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 일 실시 예는 도 1 내지 도 4와 같이, 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1)과 수개의 LED(2), LED 기판(3), 방열체(4) 및 전원 공급용 컨버터(5)를 구비한 공지의 LED 조명기기에 있어서, 상기 LED 기판(3)을 감싸는 형태로 설치된 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1)의 내부에 복수의 전면 방열수단(7)을 설치하되, 그 일부가 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1)을 통해 외부로 돌출되게 설치하여 LED(2)들이 실장된 LED 기판(3)의 전면과 상기 LED 기판(3)을 밀폐시켜 주는 형태로 설치되는 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1) 내부 공간부를 통해 발생되는 공간 열도 상기 전면 방열수단(7)을 통해 전면부로도 방열시켜 줄 수 있도록 한 것을 주요기술 구성요소로 한다.

이때, 공지된 LED 조명기기의 구성요소 중 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1)은 기본적으로 사각 또는 원판형상을 갖고 LED 기판(3)을 감싸는 형태에서 방열체(4)의 저면에 고정 설치되어 LED(2)들에서 발생되는 빛은 투과 또는 확산시키고 외부에서 유입되는 각종 이물질과 우수의 유입은 차단하는 기능을 수행하게 된다.

여기서 도 1 및 도 2는 투광 창이 설치된 LED 조명기기에 전면 방열수단(7)을 설치한 예를 나타낸 것이고, 도 3 및 도 4는 렌즈 일체형 확산 창이 LED 조명기기에 전면 방열수단(7)을 설치한 예를 나타낸 것이다.

또, 상기 LED 기판(3)은 전면에 수개의 LED(2)가 정해진 간격을 두고 납땜 고정된 형태를 갖고 후술하는 방열체(4)의 저면에 고정 설치된 상태에서 전원 공급용 컨버터(5)의 제어를 받아 조명에 필요한 빛을 발생시켜 주는 기능을 수행함은 물론 상기 LED(2)들에서 발생되는 열을 후면의 방열체(4)를 포함하여 본 발명에서 전면부에 부가 설치한 전면 방열수단(7)을 통해 전달시켜 원활히 방열이 이루어지도록 하는 기능을 수행하게 된다.

또한, 상기 방열체(4)는 저면에 LED 기판 설치홈 겸 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창 설치홈(41)이 구비되도록 성형됨은 물론 도면 부호 기입은 생략하였으나 다수의 방열핀 또는 방열봉 등이 구비되 형태를 갖고 상기 LED 기판(3)의 후면부에 일체로 고정 설치되어 발광다이오드에서 발생되는 열을 후방부 측으로 방열시켜 주는 기능을 수행하게 된다.

또, 상기 전원 공급용 컨버터(5)는 상기 방열체(4)의 내부 또는 별도 성형되는 방열형 함체(6) 내에 수납된 상태로 설치되어 상기 LED(2)의 구동에 필요한 전원전압을 공급시켜 주는 기능을 수행하게 된다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에서는 이와 같은 구성품으로 이루어진 LED 조명기기를 제조할 때, 소정형상을 갖는 복수의 전면 발열수단(7)을 그 일부가 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1)을 관통하여 외부로 돌출되도록 상기 LED 기판(3)의 전면과 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1)의 내면 사이에 설치한 것이다.

즉, 복수의 전면 방열수단(7)을 설치할 때, 일단부는 상기 LED 기판(3)의 전면에서 LED(2)들이 설치되지 않은 부위들에 밀착되도록 설치하고, 타단부는 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1)에 정해진 간격을 두고 형성한 복수의 통공(11)을 통해 외부로 각각 소정 높이만큼 돌출되게 설치하되, 상기 전면 방열수단(7)을 성형하는 재질이 전도성을 가질 경우 상기 LED 기판(3)과 전면 방열수단(7) 사이의 접촉부에는 열 전도성 양면 테이프(8)를 설치하여 상기 LED 기판(3)과 전면 방열수단(7) 사이에서 전기적으로 절연시켜 줄 수 있도록 하고, 또한 상기 전면 방열수단(7)을 LED 기판(3)에 열 전도성 양면 테이프(8)를 통해 고정시켜 줄 수 있도록 함과 동시에 LED 기판(3)의 전면을 통해 전달되는 LED(2)들의 열을 복수의 전면 방열수단(7)으로 원활히 전달시켜 줄 수 있도록 한 것이다.

이와 같은 본 발명의 실시 예에서 사용된 상기 전면 방열수단(7)은, 기본적으로 방열봉(71)과 고정봉(72)을 일체로 구비한 형태를 갖는다.

이때, 상기 방열봉(71)의 지름은 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1)에 천공된 통공(11)들의 내경보다는 큰 외경을 갖고 높이는 LED 기판(3)과 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1) 사이에 대략 대응되는 높이를 갖게 성형되어 상기 LED 기판(3)의 전면과 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1)의 내면 사이에 위치되게 설치되어 상기 LED 기판(3)을 포함하여 상기 LED 기판(3)과 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1) 사이에 형성된 공간부에서 발생하는 공간 열을 포집하여 외부로 노출된 형태를 갖는 고정봉(72) 측으로 각각 전달해 주는 기능을 수행하게 된다.

또, 상기 고정봉(72)은 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1)에 천공된 통공(11)의 내경과 같은 외경을 갖고 방열봉(71)의 타단부에서 일체로 돌출 성형된 형태를 갖고 상기 통공(11)을 통해 외부로 돌출되게 설치되어 전술한 바와 같이 상기 방열봉(71)을 통해 전달되어 오는 열을 외부 공기층으로 방열시켜 주는 기능을 수행하게 된다.

이때, 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1)에 단순히 통공(11)을 형성하고, 전면 방열수단(7)의 방열봉(71)을 단순한 봉 형상으로 성형시켜 줄 경우, 상기 통공(11)과 고정봉(72) 사이에 형성되는 틈새를 통해 물기 및 습기를 포함하여 각종 이물질이 유입될 우려가 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시 예에서는 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1)의 내면과 직접 접촉되는 방열봉(71)의 타단부 사이에 기밀유지용 방수링(9)을 설치하여 상기 통공(11)과 고정봉(72) 사이에 형성되는 틈새를 통해 외부로부터 물기 및 습기를 포함하여 각종 이물질이 유입되는 것을 완벽히 차단할 수 있도록 하였다.

이때, 필요에 따라서는 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1)의 내면에서 통공(11) 주변 또는 상기 전면 방열수단(7) 중 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1)의 내면과 직접 접촉되는 방열봉(71)의 타단부에 선택적으로 또는 동시에 상기 기밀유지용 방수링(9)이 안착되는 링 설치홈을 성형해 줄 수도 있다.

한편, 상기 전면 방열수단(7)을 전술한 바와 같이 방열봉(71)과 고정봉(72)이 일체로 구비되도록 각각 별개로 성형하여 열 전도성 양면 테이프(8)를 이용하여 LED 기판(3) 중 LED(2)들이 설치되지 않음과 동시에 통공(11)과 동일한 위치에 일일이 고정 설치할 경우 많은 시간과 인건비 등이 들 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 상기 열 전도성 양면 테이프(8)를 통해 LED 기판(3)에 직접 고정되는 상기 전면 방열수단(7)의 방열봉(71) 일단부들이 소정 폭과 두께를 갖는 띠형 연결판(73)을 통해 도 7 내지 도 11과 같이 다양한 형태(즉, 일직선 형, 격자형 및 왕(王)자 형 등)로 상호 일체로 연결되도록 성형하고, 상기 열 전도성 양면 테이프(8)를 띠형 연결판(73)의 후면과 LED 기판(3)의 전면 사이에 설치하는 방식을 통해 상기한 문제점을 해결할 수 있도록 하였다.

한편, 본 발명의 다른 실시 예는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 공지된 LED 조명기기에 있어서, 소정 형상을 갖는 전면 방열수단(7)을 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1)의 외면을 감싸는 형태로 설치하되, 상기 전면 방열수단(7)에 구비된 복수의 방열봉(71)이 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1)에 천공된 통공(11)을 통해 LED 기판(3)의 전면에 밀착되게 설치하여, LED(2)들이 실장된 LED 기판(3)의 전면과 상기 LED 기판(3)을 밀폐시켜 주는 형태로 설치되는 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1) 내부 공간부를 통해 발생되는 공간 열도 상기 전면 방열수단(7)을 통해 전면부로도 방열시켜 줄 수 있도록 한 것을 주요기술 구성요소로 한다.

즉, 본 발명의 다른 실시 예는, 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1)에는 정해진 간격을 두고 전면 방열수단(7)의 방열봉(71)이 끼워지는 복수의 통공(11)을 형성하고, 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1)의 외곽 형상에 대응되게 성형한 전면 방열수단(7)를 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1)의 외면을 감싸도록 설치하되, 사각 또는 원판 형상을 갖는 상기 전면 방열수단(7)의 본체(74)에는 LED(2)들과 대응되는 위치에 각각 빛 배출공(75)을 천공하고 상기 통공(11)들과 대응되는 위치에는 상기 통공(11)을 통해 끼워져 그 단부가 상기 LED 기판(3)과 밀착되는 복수의 방열봉(71)을 일체로 구비시키며, 또한 상기 전면 방열수단(7)의 재질이 전도성을 가질 경우 절연 등을 위하여 상기 LED 기판(3)과 전면 방열수단(7)의 방열봉(71) 단부 사이의 접촉부에는 열 전도성 양면 테이프(8)를 설치한 것이다.

따라서, 상기 전면 방열수단(7)의 방열봉(71) 단부를 전기적인 절연성을 갖는 열 전도성 양면 테이프(8)를 통해 LED 기판(3)의 전면에 고정시켜 줄 수 있음과 동시에 상기 LED 기판(3)의 전면을 통해 전달되는 LED(2)들의 열을 포함하여 공간 열을 복수의 방열봉(71)을 통해 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1)의 외면을 감싸는 형태로 설치된 전면 방열수단(7)의 본체(74)로 원활히 전달하여 방열시킬 수 있는 것이다.

이때, 상기 전면 방열수단(7)의 본체(74) 내면에서 각각의 방열봉(71) 주변에는 링 설치홈(91)을 형성하고, 상기 링 설치홈(91) 내에는 기밀유지용 방수링(9)을 설치하여 줌으로써 상기 전면 방열수단(7)의 본체(74)에 성형된 빛 배출공(75)을 통해 전면 방열수단(7) 본체(74)의 내면과 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1) 내면 사이의 틈새를 통해 외부로부터 물기 및 습기를 포함하여 각종 이물질이 유입되더라도 기밀유지용 방수링(9)의 기밀유지 기능에 의해 통공(11)과 방열봉(71) 사이에 형성되는 틈새를 통해 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1) 내부로 유입되는 것을 완벽히 차단할 수 있다.

한편, 상기 본 발명의 두 실시 예에서 공통으로 사용되고 있는 상기 전면 방열수단(7)은 열 확산성이 매우 좋은 마그네슘 또는 방열 플라스틱으로 압축 또는 사출 성형할 수도 있고, 또는 열 전도성이 매우 좋은 알루미늄으로 다이케스팅을 통해 성형할 수도 있다.

그런데, 상기한 두 실시 예 중 일 실시 예에서는 상기 전면 방열수단(7)들이 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1)의 내부에 설치되는 형태를 가지므로 열 확상성이 매우 양호한 재질 즉, 열 확산 계수가 1.3~1.4[㎠/sec]이고 열 전도도는 60~90[W/mK]인 마그네슘이나, 또는 열 확산 계수가 0.75~0.8[㎠/sec]이고 열 전도도는 90~150[W/mK]인 방열 플라스틱으로 압축 또는 사출 성형하는 것이 바람직하다.

또한, 다른 실시 예에서는 상기 전면 방열수단(7)이 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1)의 외부를 감싸는 형태로 설치되는 형태를 가지므로 열 전도성이 매우 양호한 재질 즉, 열 확산 계수가 0.84[㎠/sec]이고 열 전도도는 220~240[W/mK]인 알루미늄으로 다이케스팅 성형하는 것이 더 바람직하다.

이와 같이 본 발명에서는 LED 기판(3)의 배면에 설치되는 기존의 방열체(4)를 통해 LED(2)들에서 발생되는 열을 조명기기의 후방으로 방열시켜 줄 수 있을 뿐만 아니라 LED 기판(3)을 포함하여 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1) 내부 공간부를 통해 발생되는 공간 열도 본 발명에서 적용시킨 전면 방열수단(7)을 통해 전면부로도 방열시켜 줄 수 있으므로 발광다이오드 조명기기의 방열효율 향상을 통해 자체의 수명을 대폭 연장할 수 있다.

또한, PC나 PMMA 등으로 사출 성형되는 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창(1)이 조명기기의 전면부로 발생되던 고열에 의해 황변되는 것 자체를 방지할 수 있으므로 장기간 사용하여도 열로 인해 광량이 감쇄되는 현상을 방지할 수 있어 제품 자체의 상품성 및 신뢰도를 대폭 증대시킬 수 있다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

1 : 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창 11 : 통공
2 : LED
3 : LED 기판
4 : 방열체
41 : LED 기판 설치홈 겸 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창 설치홈
5 : 전원 공급용 컨버터
6 : 방열형 함체
7 : 전면 방열수단 71 : 방열봉
72 : 고정봉 73 : 띠형 연결판
74 : 본체 75 : 빛 배출공
8 : 열 전도성 양면 테이프
9 : 기밀유지용 방수링 91 : 링 설치홈

Claims

LED 기판을 감싸는 형태로 방열체 저면에 고정 설치되는 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창과; 수개의 LED가 실장된 형태를 갖고 방열체의 저면에 고정 설치되는 LED 기판과; LED에서 발생되는 열을 후방부 측으로 방열시켜 주는 방열체와; 상기 LED의 구동에 필요한 전원전압을 공급시켜 주는 전원 공급용 컨버터;로 구성된 LED 조명기기에 있어서,
일단부는 상기 LED 기판의 전면에서 LED들이 설치되지 않은 부위들에 밀착되고 타단부는 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창에 정해진 간격을 두고 형성한 복수의 통공을 통해 외부로 각각 소정 높이만큼 돌출되게 복수의 전면 방열수단을 설치하고,
상기 LED 기판과 전면 방열수단 사이의 접촉부에는 전기적인 절연성을 갖고 전면 방열수단을 LED 기판에 고정시켜 줌과 동시에 LED 기판의 전면을 통해 전달되는 LED들의 열을 전면 방열수단으로 전달해 주는 열 전도성 양면 테이프를 설치하며,
상기 전면 방열수단은,
상기 통공의 내경보다 큰 외경을 갖고 LED 기판의 전면과 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창의 내면 사이에 위치되어 LED 기판을 포함하여 상기 LED 기판과 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창 사이에 형성된 공간부에서 발생하는 공간 열을 고정봉을 통해 외부로 전달하는 방열봉과;
상기 통공의 내경과 같은 외경을 갖도록 방열봉의 타단부에서 일체로 돌출 성형된 구성을 갖고 상기 통공을 통해 외부로 돌출되어 상기 방열봉을 통해 전달되는 열을 외부 공기층으로 방열시켜 주는 고정봉;으로 구성하고,
상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창의 내면과 직접 접촉되는 방열봉의 타단부 사이에는 기밀유지용 방수링을 설치한 것을 특징으로 하는 전면 방열 기능을 갖는 발광다이오드 조명기기.
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청구항 1에 있어서,
상기 전면 방열수단의 방열봉 일단부들은 소정 폭과 두께를 갖는 띠형 연결판을 통해 상호 일체로 연결한 것을 포함함을 특징으로 하는 전면 방열 기능을 갖는 발광다이오드 조명기기.
LED 기판을 감싸는 형태로 방열체 저면에 고정 설치되는 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창과; 수개의 LED가 실장된 형태를 갖고 방열체의 저면에 고정 설치되는 LED 기판과; LED에서 발생되는 열을 후방부 측으로 방열시켜 주는 방열체와; 상기 LED의 구동에 필요한 전원전압을 공급시켜 주는 전원 공급용 컨버터;로 구성된 LED 조명기기에 있어서,
상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창에는 정해진 간격을 두고 전면 방열수단의 방열봉이 끼워지는 복수의 통공을 형성하고,
LED들과 대응되는 위치에 각각 빛 배출공을 천공하고 상기 통공들과 대응되는 위치에는 상기 통공을 통해 끼워져 단부가 상기 LED 기판과 밀착되는 복수의 방열봉을 일체로 구비한 본체를 갖는 전면 방열수단을 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창의 외면을 감싸도록 고정 설치하며,
상기 LED 기판과 전면 방열수단의 방열봉 단부 사이의 접촉부에는 전기적인 절연성을 갖고 상기 방열봉들을 LED 기판에 고정시켜 줌과 동시에 LED 기판의 전면을 통해 전달되는 LED들의 열을 외부 공기와 접촉된 상태를 갖는 상기 전면 방열수단으로 전달해 주는 열 전도성 양면 테이프를 설치하고,
상기 전면 방열수단의 내면에서 각각의 방열봉 주변 또는 상기 투광 창 또는 렌즈 일체형 확산 창의 외면에서 통공의 주변에는 링 설치홈을 선택적 또는 동시에 형성하며, 상기 링 설치홈 내에는 기밀유지용 방수링을 설치한 것을 특징으로 하는 전면 방열 기능을 갖는 발광다이오드 조명기기.
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