KR101803002B1

KR101803002B1 - 방열구조를 갖는 ｌｅｄ 램프

Info

Publication number: KR101803002B1
Application number: KR1020100080284A
Authority: KR
Inventors: 강기태
Original assignee: 서울반도체 주식회사
Priority date: 2010-08-19
Filing date: 2010-08-19
Publication date: 2017-12-01
Also published as: KR20120017593A

Abstract

개선된 방열구조를 갖는 LED 램프가 개시된다. 이 LED 램프는, LED 모듈과; 상기 LED 모듈의 열 방출을 위해 방열핀들을 포함하는 금속 히트싱크와; 상기 금속 히트싱크와 일체화된 절연물질 하우징을 포함한다. 상기 절연물질 하우징은 상기 방열핀들의 외부 노출을 허용하는 둘레벽을 포함한다.

Description

방열구조를 갖는 ＬＥＤ 램프{LED LAMP WITH HEAT RADIATION STRUCTURES}

본 발명은 LED(Light Emitting Diode) 램프에 관한 것으로서, 더 상세하게는 개선된 방열구조를 포함하는 LED 램프에 관한 것이다.

일반적으로, LED 램프는 LED 모듈과 히트싱크를 포함한다. LED 모듈은 하나 이상의 LED를 포함하며, LED는 통상 PCB(Printed Circuit Board) 상에 실장되어 전원을 공급 받는다. 히트싱크는 통상 열전도도가 좋은 금속 재료로 만들어진다.

종래에는 히트싱크만으로 LED 램프의 하부 하우징을 구성하였다. 히트싱크를 구성하는 예를 들면, 알루미늄과 같은 금속은, 열전도도가 좋은데 반해, 중량이 커서 LED 램프의 경량화를 어렵게 한다. 또한, 히트싱크의 금속 표면은 하우징의 역할을 위해 그대로 외부에 노출되며, 이는 사용자가 LED 램프를 손으로 잡아 취급하는데 있어서 많은 불편함과 화상의 위험성을 준다. 또한, 종래기술은 히트싱크를 통한 감전의 위험성도 존재하며, LED 모듈로 공급되는 전력으로부터 히트싱크를 절연시키기 위한 세심한 주의가 필요하다.

위의 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 대안으로 히트싱크의 금속 재료를 경량의 플라스틱 재료로 대체하는 것이 고려될 수 있다. 그러나, 열전도성이 좋은 플라스틱 재료를 채택한다 하더라도, 플라스틱 재료는 금속 재료에 비해 열전도성이 떨어질 수 밖에 없어서, LED 램프의 방열 성능을 종래기술과 비슷하게 유지하는 것이 실질적으로 어렵다.

본 발명이 해결하려는 과제는 금속과 경량의 절연 물질, 특히, 플라스틱의 장점을 모두 포함하는 방열구조를 갖는 LED 램프를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 LED 램프는, LED 모듈과, 상기 LED 모듈의 열 방출을 위해 방열핀들을 포함하는 금속 히트싱크과, 상기 금속 히트싱크와 일체화된 절연 물질 하우징을 포함한다. 상기 절연물질 하우징은 상기 방열핀들의 외부 노출을 허용하는 둘레벽을 포함한다.

바람직하게는, 상기 금속 히트싱크는 상기 LED 모듈이 장착되는 방열 플레이트를 더 포함하며, 상기 방열핀들은 상기 방열 플레이트의 하부 외곽 영역에 방사상으로 형성된다.

바람직하게는, 상기 둘레벽을 따라 복수의 노출 구멍들이 형성되고, 상기 방열핀들 각각은 상기 노출 구멍들 각각에 꼭 맞게 끼워진 채로 상기 둘레벽의 바깥쪽으로 돌출된다. 이때, 상기 둘레벽에는 상기 방열핀들보다 외부로 더 돌출된 복수의 리브들이 형성된다.

바람직하게는, 상기 둘레벽의 하부에는 전원 접속단자가 설치되며, 상기 전원 연결단자는 상기 방열핀들의 하부로부터 이격되며, 상기 전원 접속단자는 외부의 전원 소켓에 분리가능하게 결합되는 소켓 베이스일 수 있다.

바람직하게는, 상기 절연물질 하우징은 상기 방열 플레이트의 저면 일부에 접하는 수평 받침부와, 상기 방열 플레이트의 외측면(또는, 외주면)을 감싸는 테두리부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 테두리부 또는 상기 수평 받침부에 상기 LED 모듈을 보호하는 투광성 보호커버가 결합된다.

상기 금속 히트싱크와 상기 절연물질 하우징은, 인서트 사출성형에 의해 일체화되거나, 또는, 상기 금속 히트싱크와 상기 절연물질 하우징은 조립에 의해 일체화될 수 있다.

특허청구범위를 포함하는 본 발명의 명세서 내에서, 용어 'LED 모듈'은 하나 이상의 LED를 포함하면서 LED 램프 내에 광원으로 설치되는 것을 의미한다. 즉, 용어, 'LED 모듈'은 LED의 개수 내지 LED의 부속 부품(예컨대, PCB)의 종류 및/또는 존재 여부에 의해 제한되는 것이 아니다. 본 명세서에서, 용어 'LED'는, 전원 공급에 의해 발광 동작 가능한 상태에 놓인 LED 칩, 또는, LED칩을 포함하는 LED 패키지 또는 발광소자를 포함한다.

본 발명에 따르면, 금속 히트싱크를 이용하여 LED 램프의 방열 성능을 좋게 해주는 한편, 금속 히트싱크와 일체화되어 히트싱크의 방열핀들을 노출시키는 경량의 절연물질 하우징, 특히, 플라스틱 하우징을 이용함으로서, LED 램프의 경량화도 가능하다. 또한, 사용자의 손바닥이 LED 램프의 히트싱크에 직접 접촉되는 것을 막는 구성을 채용함으로서, 감전의 위험 또는 화상의 위험으로부터 사용자를 보호할 수 있다. 또한, 히트싱크의 방열 플레이트와 및 절연물질 하우징 상부의 결합구조에 의해 견고하고 내구성 높은 LED 램프의 구현이 가능하다. LED 램프의 히트싱크와 전원 접속단자 사이의 전기 절연구조가 간단하다는 장점 또한 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 램프의 외관을 도시한 사시도이고,
도 2는 도 1에 도시된 LED 램프의 일부를 절개하여 도시한 절개사시도이며,
도 3의 (a) 및 (b) 본 발명의 다른 실시 형태들을 설명하기 위한 정면도들이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 램프의 외관을 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 LED 램프의 일부를 절개하여 도시한 절개사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 LED 램프(1)는 하부의 본체(10)와, 상부의 투광성 보호 커버(20)를 포함한다. 본체(10)와 보호 커버(20)에 의해, LED 램프(1)의 내부 공간은 완전히 밀페되어 있다. 상기 내부 공간에는 LED 모듈(30; 도 2 참조)이 설치되며, 상기 본체(10)의 하부에는, 상기 LED 모듈에 전원을 공급하기 위한 단자로서, 외부의 전원 소켓에 분리가능하게 접속되는 소켓 베이스(11)가 결합 설치된다. 상기 본체(10)는 서로 일체화된 금속 히트싱크(12)와 플라스틱 하우징(14)을 포함하는 경량의 방열구조 가지며, 그와 같은 방열구조는 도 2를 참조로 하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 LED 램프(1)는, 경량의 방열 구조로 본체를 구성하도록, 서로 일체화된 금속 히트싱크(12)와 플라스틱 하우징(14)을 포함한다. 본 실시예에서, 상기 금속 히트싱크(12)와 플라스틱 하우징(14)은 인서트 사출성형에 의해 일체화된 것이나, 금속 히트싱크(12)와 플라스틱 하우징(14)을 조립하여 일체화하는 것도 고려될 수 있다. 또한, 금속 히트싱크(12)와 직접적으로 열접촉 하도록, 상기 LED 모듈(30)이 설치된다. 본 실시예에서, 상기 LED 모듈(30)은 PCB(32)와 상기 PCB(32) 상에 실장된 복수의 LED(34)들을 포함한다.

상기 금속 히트싱크(12)는 열전도가 좋은 다양한 종류의 금속으로 만들어질 수 있으며, 예컨대, 경량이면서 열전도도가 좋은 알루미늄, 마그네슘, 또는 구리 등을 포함하는 비철금속, 특히, 비철금속 합금으로 만들어지는 것이 좋다. 상기 금속 히트싱크(12)는 방열 플레이트(122)와 복수의 방열핀(124)들을 일체로 포함한다.

상기 방열 플레이트(122)의 상면에는 LED 모듈(30)이 장착되며, 상기 방열핀(124)들은 상기 상기 방열 플레이트(124)의 하부 외곽 영역에 방사상으로 형성된다. 상기 방열핀(124)들은 상기 방열 플레이트(122)와 연결된 상부로부터 아래를 향해 점진적으로 폭이 좁아지는 형상을 갖는다. 방열 플레이트(122)로부터 전달된 LED 모듈(30)의 열을 LED 램프(1)의 전 둘레에 걸쳐 균일하게 외부에 방출하도록 상기 방열핀(124)들은 둘레 방향을 따라 일정한 간격으로 배열되어 있다.

상기 금속 히트싱크(12)는 다이캐스팅과 같은 주조법에 의해 방열 플레이트(122)와 방열핀(124)들이 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 금속 히트싱크(12)가 프레스 가공 등 다른 가공 방법에 의해 형성되는 것도 고려될 있으며. 프레스 가공을 이용할 경우, 방열 플레이트(122)와 방열핀(124)들이 각각 따로 형성되어 서로 부착되거나 서로에 대해 열적으로 접하도록 결합될 수 있을 것이다.

상기 플라스틱 하우징(14)은 다양한 종류의 플라스틱 수지로 형성될 수 있으며, 특히, PC(Poly Carbonate), ABS(Acrylonitrile-butadienestyrene), PP(Poly Propylene), PPS(Poly Phenylene Sulfide), PA(Poly Amid) 등과 같은 엔지니어링 플라스틱 수지 또는 기타 다른 방열 플라스틱 수지로 형성된 것이 선호된다.

상기 플라스틱 하우징(14)은 내부에 대략 원형의 공간을 한정하는 둘레벽(142)을 포함한다. 상기 둘레벽(142)은 내경 또는 폭이 위로부터 아래를 향해 점진적으로 작아지도록 구성된다. 상기 둘레벽(142)에는 위에서 아래로 길게 연장되어 대략 창살형을 갖는 복수의 노출 구멍들(142a)을 상기 방열핀(142)들의 개수와 같게 포함한다. 상기 방열핀(124)들 각각은 상기 노출 구멍(142a)들 각각에 꼭 맞게 끼워진 채로 상기 둘레벽(142)의 바깥쪽으로 돌출된다.

본 실시예의 경우, 인서트 (사출)성형에 의해, 플라스틱 하우징(14)과 히트싱크(12)가 일체화 되었으므로, 상기 노출 구멍(142a)들은 상기 성형 중에 방열핀(124)들의 존재로 인해 플라스틱 수지가 채워지지 않아 자연적으로 형성되는 구멍들일 수 있다. 이 경우, 노출 구멍(142a)들에 방열핀(124)들을 끼워 넣는 별도의 작업이 요구되지 않을 것이다. 반면, 플라스틱 하우징(14)과 히트싱크(12)를 조립에 의해 일체화하는 경우라면, 노출 구멍들이 플라스틱 하우징(14)에 미리 형성되어야 하고, 히트싱크(12)를 하우징(14)에 조립할 때, 상기 노출 구멍들 각각에 방열핀들이 끼워져야 할 것이다.

한편, 상기 둘레벽(142)에는 북수의 리브(145)들이 상하로 길게 형성되되, 이웃하는 리브(145)들 사이에는 복수의 방열핀(124)들이 위치한다. 상기 리브(145)들은 상기 방열핀(124)들보다 외부로 더 돌출되어 있다. 따라서, 방열핀(124)들이 측면으로 돌출되어 있는 LED 램프(1)의 본체를 손으로 파지할 때, 상기 리브(145)들은 사용자의 손바닥이 방열핀(124)들과 직접 접촉되지 않도록 해준다.

상기 둘레벽(142)의 하부에는 전원 접속단자로서의 소켓 베이스(11)가 설치되며, 이 소켓 베이스(11)는 상기 방열핀들(124)의 하부로부터 이격되어, 상기 방열핀(124)들과 상기 소켓 베이스(11) 사이를 전기적으로 절연시킨다.

상기 플라스틱 하우징(14)은 상기 둘레벽(142)의 상단에 수평 받침부(144)와 대략 원형인 테두리부(146)를 포함한다. 상기 수평 받침부(144)는 자신의 상면에서 상기 방열 플레이트(122)의 외곽 저면 일부에 접하도록 형성된다. 또한, 상기 테두리부(146)는 상기 수평 받침부(144) 상에 대략 수직으로 형성되어, 상기 방열 플레이트의 외측면(또는, 외주면)을 감싼다. 또한, 상기 테두리부(146) 또는 상기 수평 받침부(144)의 외곽부에 투광성 보호커버(20)가 결합된다.

본 발명은 도 1 및 도 2에 도시된 것과 같은 일반 벌브(bulb) 타입의 LED 램프 외에도 다양한 형태 및/또는 다양한 규격의 LED 램프에 적용될 수 있다. 도 3의 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 LED 램프의 다른 실시형태를 보여주는 정면도들이다.

도 3의 (a)에 도시된 LED 램프(1)는 여러 개의 작은 면들로 이루어진 반사면이 내부의 LED 모듈을 둘러싸고 있는 MR(Multifaceted Reflector) 타입이고, 도 3의 (b)에 도시된 LED 램프(1)는 빛의 조절이 정확한 타원형 반사경을 갖는 타입이다. 도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 타이의 LED 램프(1)들도, 본 발명에 따라, 플라스틱 하우징(14)과 히트싱크(12)가 일체화되어 하나의 본체(10)를 구성하고, 본체(10)의 상부에는 투광성의 보호 커버(20)가 설치되고, 본체(10)의 하부에는 전원 접속단자(11)가 히트싱크(12)와 이격된 상태로 설치된다. 이 LED 램프(1)들도, 도 1에 도시된 것과 같은 일반 벌브 타입의 LED 램프와 마찬가지로, 히트싱크(12)의 방열핀들이 플라스틱 하우징(14)의 둘레벽을 지나 외부로 돌출된다.

12: 히트싱크 122: 방열 플레이트
124: 방열핀 14: 플라스틱 하우징
142: 둘레벽 142a: 노출구멍
144: 수평 받침부 145; 리브(rib)
146: 테두리부 20: 보호 커버
30: LED 모듈

Claims

LED 모듈;
상기 LED 모듈의 열 방출을 위해 방열핀들을 포함하는 금속 히트싱크; 및
상기 금속 히트싱크와 일체화된 절연물질 하우징을 포함하며,
상기 절연물질 하우징은 복수의 노출 구멍들이 형성된 둘레벽을 포함하고,
상기 방열핀들은 상기 복수의 노출 구멍들을 통해 상기 둘레벽의 외부로 돌출되는 LED 램프.
청구항 1에 있어서, 상기 금속 히트싱크는 상기 LED 모듈이 장착되는 방열 플레이트를 더 포함하며, 상기 방열핀들은 상기 방열 플레이트의 하부 외곽 영역에 방사상으로 형성된 것을 특징으로 하는 LED 램프.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 둘레벽에는 상기 방열핀들보다 외부로 더 돌출된 복수의 리브들이 형성된 것을 특징으로 하는 LED 램프.
청구항 1에 있어서, 상기 둘레벽의 하부에는 전원 접속단자가 설치되며, 상기 전원 접속단자는 상기 방열핀들의 하부로부터 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 램프.
청구항 5에 있어서, 상기 전원 접속단자는 외부의 전원 소켓에 분리가능하게 결합되는 소켓 베이스인 것을 특징으로 하는 LED 램프.
청구항 2에 있어서, 상기 절연물질 하우징은 상기 방열 플레이트의 저면 일부에 접하는 수평 받침부와, 상기 방열 플레이트의 외측면을 감싸는 테두리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 램프.
청구항 7에 있어서, 상기 테두리부 또는 상기 수평 받침부에 상기 LED 모듈을 보호하는 투광성 보호커버가 결합되는 것을 특징으로 하는 LED 램프.
청구항 1에 있어서, 상기 금속 히트싱크와 상기 절연물질 하우징은 인서트 사출성형에 의해 일체화된 것을 특징으로 하는 LED 램프.
청구항 1에 있어서, 상기 금속 히트싱크와 상기 절연물질 하우징은 조립에 의해 일체화된 것을 특징으로 하는 LED 램프.