KR101556415B1 - 고전력 엘이디 램프 - Google Patents

Abstract

전구 소켓에 결합하는 소켓 베이스 내부에 일측이 끼워지는 절연 재질의 소켓 지지유닛; 상부에서 상기 소켓 지지유닛의 타측에 결합하고, 외부와 연통하는 수납공간이 내부에 형성된 상부 방열유닛; 상기 상부 방열유닛의 수납공간에 설치되는 구동모듈; 상기 상부 방열유닛과 분리가능하게 결합하고, 내부에 수납공간이 형성된 하부 방열유닛; 상기 하부 방열유닛의 수납공간에 설치되는 LED 모듈; 상기 하부 방열유닛의 수납공간의 내측벽에 따라 설치되는 반사판; 및 상기 반사판의 단부에서 상기 하부 방열유닛의 수납공간을 밀폐하는 렌즈 커버를 포함하는 고전력 엘이디 램프가 개시된다.

LED, 고전력, 방열, 밀봉, 방수, 열 분산, 전도, 대류

Description

고전력 엘이디 램프{High Power Light Emitting Diode Lamp}

본 발명은 고전력 LED 램프에 관한 것으로, 특히 방열 특성을 향상시키는 기술에 관련한다.

최근 들어, 발광다이오드(Light Emitting Diode: LED)를 이용한 가로등이 개발되었는데, 발광다이오드를 이용한 가로등은 기존의 나트륨전구나 수은전구를 이용한 가로등에 비해 전력 소모량은 현저히 낮으면서도 기존 가로등과 동일 이상의 밝기를 가질 뿐만 아니라, 수명도 몇 배 이상 길기 때문에 관리 비용도 크게 줄일 수 있어 사용이 증가하고 있다.

이와 같은, 고휘도와 낮은 소비전력 및 긴 수명의 장점은 가로등 이외에 실내 조명, 장식 조명, 차량 조명 등 다양한 분야에서 그 사용이 크게 늘어나고 있는 실정이다.

그러나, 발광다이오드는 이러한 장점에도, 열에 취약하다는 단점을 갖고 있다. 특히, 종래는 12W급 이하가 많이 사용되어 방열에 크게 문제가 없었지만, 최근에는 20W급 이상의 용도가 많이 증가하여 그만큼 방열을 위한 구성, 가령 방열 핀 등의 크기가 지나치게 커지고 그에 따라 중량이 증가하며, 결과적으로 중량 증가에 따라 구동모듈을 수납하는 케이스나 소켓 베이스 부분이 파손된다는 문제점이 있다.

특히 구동모듈을 수용하는 부분을 통상 플라스틱으로 구성하기 때문에 방열 기능을 향상시키기 위해서는 방열 핀의 크기를 증가시켜야 하므로 결과적으로 크기와 중량이 증가한다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 방열 유닛의 크기를 증가시키지 않고 열을 신속하고 효과적으로 방출할 수 있는 고전력 LED 램프를 제공하는 것이다.

상기의 목적은, 전구 소켓에 결합하는 소켓 베이스 내부에 일측이 끼워지는 절연 재질의 소켓 지지유닛; 상부에서 상기 소켓 지지유닛의 타측에 결합하고, 외부와 연통하는 수납공간이 내부에 형성된 상부 방열유닛; 상기 상부 방열유닛의 수납공간에 설치되는 구동모듈; 상기 상부 방열유닛과 분리가능하게 결합하고, 내부에 수납공간이 형성된 하부 방열유닛; 상기 하부 방열유닛의 수납공간에 설치되는 LED 모듈; 상기 하부 방열유닛의 수납공간의 내측벽에 따라 설치되는 반사판; 및 상기 반사판의 단부에서 상기 하부 방열유닛의 수납공간을 밀폐하는 렌즈 커버를 포함하는 고전력 엘이디 램프에 의해 달성된다.

상기의 구조에 의하면, 방열 유닛의 크기를 증가시키지 않고 열을 신속하고 효과적으로 방출할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 램프를 나타내는 결합 단면도이고, 도 2는 분해 사시도이며, 도 3은 분해 단면도이다.

소켓 지지유닛(20)

소켓 지지유닛(20)은 플라스틱 사출 성형되는 절연물로 소켓 베이스(10)와 상부 방열유닛(30)을 결합하는 역할을 한다.

소켓 지지유닛(20)은 원통 형상으로 단일 몸체를 이루며, 소켓 베이스(10) 내부에 끼워지는 삽입부(21)와 상부 방열유닛(20)의 방열 핀(31)과 결합하는 결합부(23)로 이루어지며, 결합부(23)의 상하에는 결합을 위한 걸림 돌기(22, 24)가 원통의 외주를 따라 돌출된다.

소켓 지지유닛(20)의 두께를 충분히 확보하여 램프 전체의 중량을 충분히 지지하도록 할 수 있다.

상부 방열유닛(30)

상부 방열유닛(30)은 열전도성 금속, 가령 알루미늄 재질로 이루어지고, 링 형상의 베이스(32)와 베이스(32)의 가장자리를 따라 일정 간격으로 돌출된 다수의 방열 핀(31)으로 이루어진다. 상부 방열유닛(30)은 방열 기능과 내부에 실장되는 구동모듈(50)을 외부로부터 보호하는 케이싱 기능을 동시에 수행한다.

방열 핀(31)은 외측으로 반구형을 이루고 내측으로 수납공간(36)을 이루며, 상부 꼭대기에서 맞닿지 않아 관통공(35)이 형성되도록 하는 단면 형상을 갖는다. 여기서, 상기한 바와 같이, 방열 핀(31)은 일정 간격을 갖기 때문에 수납공간(36)은 간격을 통하여 외부와 연통된다. 이러한 구조에 의하면, 수납공간(36)에 수납되 는 구동모듈(50)로부터 발생하는 열이 방열 핀(31)을 통하여 외부로 신속하게 방출됨과 동시에 수납공간(36)과 외부가 연통하여 공기가 흐를 수 있어 방열 효과가 더욱 향상된다.

방열 핀(31)이 만드는 관통공(35)에는 소켓 지지유닛(20)의 걸림 돌기(24)와 결합부(23)가 삽입되어 방열 핀(31)의 단부가 걸림 돌기(24)에 걸림으로써 상부 방열유닛(30)과 소켓 지지유닛(20)이 결합한다. 이때, 도 2와 3에 나타낸 바와 같이, 걸림 돌기(24)는 쐐기 형상이고 방열 핀(31)이 유연성을 갖기 때문에 쉽게 결합할 수 있다.

한편, 베이스(32)를 따라 다수의 방열 핀(31) 사이에는 나사공(33)이 형성되며, 후술하는 하부 방열유닛(70)의 나사공(72)과 정합한 상태에서 나사(34)가 결합한다.

방열유닛(30)은 가령 다이캐스팅이나 프레싱에 의한 드로우잉 방식으로 베이스(32)와 방열 핀(31)이 일체로 성형될 수 있다.

보호 케이스(40)

선택적으로, 상부 방열유닛(30)의 수납공간(36)에는 절연재질로 이루어지고 유연성을 갖는 보호 케이스(40)가 끼워져 고정될 수 있다. 보호 케이스(40)는 외부로부터 벌레 등이 침입할 수 없을 정도의 크기의 메시나 그물 구조를 가지며, 상부에는 전원선을 통과하는 관통공(41)이 형성되고, 하부에는 구동모듈(50)과 절연시트(60)가 끼워지는 개구(42)가 형성된다.

보호 케이스(40)의 하단 모서리를 따라 일정 간격으로 결합 돌기(43)가 형성되어 내부에 수납되는 구동모듈(50)의 인쇄회로기판(51)과 절연시트(60)의 가장자리가 이 결합 돌기(43)와 하단 사이의 간극에 끼워진다.

여기서, 방열 핀(31)의 간격을 조밀하게 한다면 보호 케이스(40)를 생략하는 것도 가능하다.

구동모듈(50)

구동모듈(50)은 인쇄회로기판(51)과 그 위에 실장된 전자부품(52)으로 이루어진다. 소켓 베이스(10)로부터 연장되는 전원선은 보호 케이스(40)의 관통공(41)을 통과하여 인쇄회로기판(51)에 연결되어 전원을 공급하며, 직류 변환된 전원은 다른 전원선을 통하여 후술하는 LED 모듈(80)에 연결되어 전원을 공급한다.

상기한 바와 같이, 구동모듈(50)의 인쇄회로기판(51)의 가장자리는 보호 케이스(40)의 결합 돌기(43)와 케이스(40)의 하단 사이의 간극에 끼워져 고정된다.

절연시트(60)

절연시트(60)는 구동모듈(50)의 인쇄회로기판(51)과 그 아래에 위치하는 하부 방열유닛(70)을 전기적으로 분리시킨다. 절연시트(60) 대신에 인쇄회로기판(51)의 이면에 다수의 절연 스페이서를 설치하여 하부 방열유닛(70)과 이격되도록 하여 전기적으로 분리시킬 수도 있다.

바람직하게, 절연시트(60)는 단열성을 구비하여 구동모듈(50)로부터 발생한 열이 하부 방열유닛(70)에 직접 전달되지 않도록 할 수 있다. 이는, 구동모듈(50)로부터 다량의 열이 발생하기 때문에 구동모듈(50)로부터 발생한 열이 하부 방열유닛(70)에 베이스 플레이트(71)를 통해 직접 전달되어 방출될 가능성보다 LED 모듈(80)에 악영향을 끼칠 가능성이 더 클 수 있기 때문이다.

하부 방열유닛(70)

하부 방열유닛(70)은 표면 가장자리에 나사공(72)이 형성되고 임의의 위치에 관통공(76)이 형성된 베이스 플레이트(71)와 베이스 플레이트(71)의 이면 가장자리를 따라 일정 간격으로 설치된 방열 핀(73)으로 이루어진다. 상기한 바와 같이, 구동모듈(50)의 인쇄회로기판(51)으로부터 연장된 전원선은 관통공(76)을 통하여 LED 모듈(80)에 연결된다.

방열 핀(73)은 내측으로 아래로 갈수록 직경이 증가하는 호퍼 형상의 수납공간(74)을 이루도록 하는 단면 형상을 가지며, 후술하는 바와 같이, 이 수납공간(74)에 반사판(90)이 끼워진다.

한편, 하부 방열유닛(70)에서 일부 방열 핀(73)의 단부에는 나사공(75)이 형성되어 후술하는 바와 같이 나사 결합에 의해 렌즈 커버(100)가 고정된다.

상기한 바와 같이, 하부 방열유닛(70)은 나사(34)에 의해 상부 방열유닛(30)과 결합하는데, 이들 사이의 경계면에는 열전도성을 높이기 위해 열전도성 실리콘 겔을 도포하거나 실리콘 패드를 부착할 수 있다.

LED 모듈(80)

수납공간(74) 내부의 베이스 플레이트(71) 이면에는 LED 모듈(80)이 설치된다. LED 모듈(80)은 나사공(82)이 형성된 절연 기판(81)과 절연 기판(81) 위에 배열된 다수의 LED(83)로 구성된다.

반사판(90)

반사판(90)은 양단이 개구된 호퍼 형상으로 수납공간(74)에 강제로 끼워져 고정된다. 반사판(90)은 열전도성이 우수한 알루미늄 등으로 제작될 수 있다.

렌즈 커버(100)

투명한 렌즈 커버(100)의 가장자리에는 나사공(101)이 형성되고, 나사(102)에 의해 하부 방열유닛(70)의 방열 핀(73)에 고정된다. 이에 따라, 수납공간(74)은 반사판(90)과 렌즈 커버(100)에 의해 외부로부터 밀폐되어 벌레나 이물질이 내부로 침입하지 못한다.

상기와 같은 구조를 갖는 각 부분은 도 1과 같이 결합하여 LED 램프를 구성한다. 이러한 구성에 의하면, 상부 방열유닛이 방열 기능과 케이싱 기능을 동시에 수행하기 때문에 상부 및 하부 방열유닛의 크기를 줄일 수 있으며, 이에 따라 전체적인 중량이 감소하고, 상부와 하부에 방열 핀을 배열함으로써 방열기능은 오히려 향상된다.

이상에서는 본 발명의 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경을 가할 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시 예에 한정되어 해석될 수 없으며, 이하에 기재되는 특허청구범위에 의해 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 램프를 나타내는 결합 단면도이다.

도 2는 도 1의 분해 사시도이다.

도 3은 도 1의 분해 단면도이다.

Claims (6)

1. 전구 소켓에 결합하는 절연 재질의 소켓 지지유닛;

   상기 소켓 지지유닛에 결합하는 상부 방열유닛;

   상기 상부 방열유닛의 내부에 수납되는 구동모듈;

   상기 상부 방열유닛과 분리가능하게 결합하는 하부 방열유닛;

   상기 하부 방열유닛의 내부에 설치되는 LED 모듈; 및

   상기 하부 방열유닛의 단부에 설치되어 내부를 밀폐하는 렌즈 커버를 포함하며,

   상기 상부 방열유닛은,

   일정 간격으로 관통 나사공이 형성된 링 형상의 베이스; 및

   일단이 상기 베이스를 따라 일정 간격으로 고정되고, 타단이 상방으로 구부러져 연장하는 다수의 방열핀으로 구성되며,

   상기 상부 방열유닛은 반구형을 이루고, 상기 다수의 방열핀의 타단은 상부 꼭대기에서 맞닿지 않아 상기 소켓 지지유닛이 끼워지는 관통공이 형성되고, 상기 상부 방열유닛의 내부는 상기 간격을 통하여 외부와 연통하여 공기가 흐르는 것을 특징으로 하는 고전력 엘이디 램프.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 하부 방열유닛의 내부에서 내측벽을 따라 반사판이 설치되는 것을 특징으로 하는 고전력 엘이디 램프.
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 구동모듈이 내부에 장착되고, 상기 상부 방열유닛의 내부에 설치되는 다수의 통기공을 갖는 절연재질의 보호 케이스를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고전력 엘이디 램프.
5. 삭제
6. 삭제

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