KR101956716B1

KR101956716B1 - 엣지커버형 led 조명등의 최적화된 방열구조

Info

Publication number: KR101956716B1
Application number: KR1020180155203A
Authority: KR
Inventors: 이영섭
Original assignee: 주식회사 테크엔
Priority date: 2018-12-05
Filing date: 2018-12-05
Publication date: 2019-03-11

Abstract

본 발명은 엣지커버형 LED 조명등의 최적화된 방열구조에 관한 것으로써, LED 조명등의 프레임 프로파일 삽입홈에 장착된 LED 모듈의 방열부를 탄지대를 이용하여 프로파일에 긴밀하게 접착 시킴으로써 LED 모듈에서 발생되는 고열을 효과적으로 전도/발산 시키는 방열 구조를 제공한다.

Description

엣지커버형 LED 조명등의 최적화된 방열구조{OPTIMIZED HEAT RADIATING STRUCTURE OF EDGE COVER TYPE LED LIGHTING LAMP}

본 발명은 LED 조명등의 방열 구조에 관한 것으로 특히 엣지커버형으로 이루어진 LED 면조명등의 방열구조에 관한 것으로서, 슬림화된 LED 면조명등의 구조적 한계를 극복하여 LED 모듈에서 발산되는 고열을 효율적으로 방열하는 구조가 간단하면서도 LED 면조명등의 생산성을 향상시킬 수 있는 엣지커버형 LED 조명등의 최적화된 방열구조에 관한 것이다.

주변을 조명하는 조명기구의 광원으로 엘이디가 각광을 받고 있으며, 엘이디는 형광등이나 백열등과 비교시 조도는 높으면서도 반영구적인 수명, 저소비전력, 높은 내구성, 낮은 발열량 등에서 많은 이점이 있다.

특히 최근에는 LED를 광원으로 이용하는 실내 조명등으로 슬림화한 LED 면조명등이 대세를 이루고 있으며, 이러한 LED 면조명등은 LED등기구를 노출시키지 않음으로써 엘이디에서 발산되는 강력한 빛에 의한 눈부심을 방지하며, 확산패널 전체에서 빛이 균일하게 조사되어 주변의 구조물과 조화를 이루게되어 인테리어적인 기능에서도 뛰어나다.

그러나 특허등록번호 10-1625665호에 개시된 바와 같이 프로파일(10)의 리브(11a, 15a)들과 제1수직면(12) 사이(이하 LED모듈 삽입홈이라 칭한다)에 삽착되는 LED모듈은 도면상에서는 LED모듈에 완전하게 접촉되어 있는 것으로 도1에 도시되어 있으나, 실제에 있어서는 LED모듈은 LED모듈 삽입홈 일측면에서 슬라이드식으로 삽착되는 구조이기 때문에 LED모듈이 LED모듈 삽입홈에 타이트하게 슬라이드 삽착될 경우 얇은 띠 형상의 LED모듈의 파손될 우려가 있다.

따라서 얇은 띠 형상의 LED모듈이 장착되는 공간인 LED모듈 삽입홈 즉, 프로파일(10)의 리브(11a, 15a)들과 제1수직면(12) 사이의 폭은 LED모듈의 뚜께보다 넓게 형성되며 인로인해 LED모듈의 방열부(LED칩이 장착된 PCB 배면)는 도 2에 도시된 바와 같이 제1수직면과 밀착되지 않고 이격(갭)을 가지게 된다.

이러한 구조는 LED모듈의 방열부가 프로파일 제1수직면에 직접접촉되어 효과적으로 방열되지 못하므로 인해 LED모듈에서 발생한 고열이 삽입홈에서 머무르는 관계로 LED 칩은 온도가 점점 상승하게된다.

즉, LED조명등의 주요 기술과제 중 하나인 LED모듈에서 발생한 고열을 원활하게 방열하지 못하게 되고 그 결과 사용 후 2년 이내에 방열효율이 급격히 떨어져 조도가 30% 이상 저하됨에 따라 고효율 조명등의 기능을 상실하고 있는 것이 현실이다.

이러한 방열 구조의 문제점을 개선하기 위해 일반 옥외 LED조명등기구의 경우는 LED모듈의 방열부가 방열판에 긴밀하게 접촉되도록 하기 위해 LED모듈과 방열판을 스크류를 통해 체결할 수도 있으나,

본원 발명과 같은 엣지커버형 LED 모듈은 얇은 띠형상이기 때문에 스크르류로 체결시 띠 형상의 LED 모듈이 파손될 우려가 있어 이를 적용할 수 없다.

아울러 LED 모듈 방열부에 열전도용 절연테이브를 부착하는 방식도 고려할 수 있으나, 이 경우 LED 삽입홈에 LED 모듈을 슬라이드 식으로 삽착하는 공정상 접착성이 있는 열전도용 절연테이프의 재질상 스무스한 슬라이딩이 어려워 조립 작업성이 떨어질 뿐 아니라 고열에 의해 열전도용 절연테이프가 잘 떨어져 이러한 기술의 적용이 어려운 실정이다.

한국 등록특허 제10-1625665호“LED 면조명장치의 프레임”

따라서 본 발명은 기존 엣지커버형 LED 면조명등의 프로파일의 LED모듈 삽입홈에 슬라이드식으로 삽착되는 LED모듈을 알미늄 소재의 프로파일의 LED모듈 삽입홈에 쉽게 삽착하면서도, LED모듈의 방열부가 LED모듈 삽입홈 내벽에 긴밀하게 접촉되게 함으로서 LED모듈에서 발생되는 고열을 알미늄소재의 프로파일(100)을 통해 원활하게 방열될 수 있도록 하는데 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 프로파일의 삽입홈에 LED 모듈이 삽입되는 엣지커버형 LED 조명등의 최적화된 방열구조에 있어서, 상기 LED 모듈은 LED의 전기적 회로가 형성된 PCB와 상기 PCB 전면에 실장된 LED칩 및 상기 LED칩에서 발생한 고열을 방출하는 PCB 기판 배면에 구비된 동(Cu) 층으로 형성된 방열부로 형성되고, 상기 프로파일은 LED 모듈이 개재되는 삽입홈이 형성되며, 상기 프로파일의 삽입홈에 장착된 LED 모듈의 방열부를 상기 삽입홈의 내부 일측면에 긴밀하게 접촉시키기 위해 탄성력이 있는 탄지대가 프로파일 삽입홈의 공간부에 억지끼움 식으로 삽착되는 것을 특징으로 하는 엣지커버형 LED 조명등의 최적화된 방열구조인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 프로파일의 삽입홈은, 바닥면을 형성하는 하단부와 하단부의 일단에서 상향 절곡된 후면벽부와 상기 하단부의 타단에는 상향절곡된 탄지대지지턱이 형성되어 이루어지고,

상기 탄지대는, 바형의 제1탄성부와 제1탄성부 양단에 형성된 원주형단부와, 바형의 제1탄성부를 기준으로 후면부 중앙 일측면에 형성된 ‘ㄴ’형상의 제2탄성부로 이루어지며,

상기 탄지대의 원주형단부에는, 원주형단부 전면부에 면접촉부가 형성고,

상기 탄지대의 면접촉부에는, 접촉부 상부로 돌출된 면접촉돌부가 형성되며,

상기 제2탄성부에는, 상기 제2탄성부의 상단 외측면에 탄지확대면이 형성되고,

상기 탄지대는, 제1 탄성부를 아치형으로 형성되며,

아울러 상기 프로파일은, 상기 탄지대지지턱의 외측면 중단에 LED 발광면의 각 변이 고정 결합되는 발광면걸림턱이 돌출 형성된것을 특징으로 한다.

본 발명은 엣지커버형 LED 면조명등의 LED 모듈 삽입홈의 공간을 LED 모듈이 여유있게 삽착 가능하도록 넉넉하게 형성함으로서 엣지커버형 LED 면조명등의 생산성 향상은 물론, LED 모듈 삽입홈에 개재된 LED 모듈의 방열부가 LED모듈 삽입홈 내벽에 긴밀하게 접촉되게 함으로서 LED 면조명등의 발광 효율을 초기치와 같이 지속적으로 유지되도록 하는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술의 엣지커버형 LED 조명등기구의 프로파일 단면도.
도 2는 종래의 엣지커버형 LED 조명등기구의 실질적인 방열구조.
도 3은 본원 발명 엣지커버형 LED 조명등의 사시도.
도 4는 본원 발명의 프로파일에 LED모듈을 탄지대로 고정한 내부 사시도.
도 5/6/7은 본원 발명의 탄지대 사시도/평면도/단면도.
도 8은 본원 발명 엣지커버형 LED 조명등의 프로파일 단면도.
도 9는 본원 발명의 프로파일내 LED모듈을 탄지대로 고정한 단면도.
도 10은 본원 발명의 LED모듈 정면도.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다.

따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.

본원 발명은 엣지커버형 LED 면조명등의 방열구조에 관한 것으로 위의 발명의 기술배경(도면 1 참조)에서도 언급한 바와 같이 기존의 엣지커버형 LED 면조명등의 방열 구조는 LED모듈 삽입홈에 장착된 LED 모듈에서 발산되는 LED칩의 고열은 LED 모듈 PCB기판의 배면부에 구비된 동(Cu) 층으로 형성된 방열부로 배출되고 동 방열부로 배출된 고열은 LED 발광면(반사판,도광판,확산판)의 변을 지지하는 엣지커버형 LED조명등의 프로파일(알루미늄 소재)를 통해 대기 중으로 방열되고 있다.

그러나 엣지커버형 LED 조명등의 구조적 특성상 실제적으로는 도면 2에 도시된 바와 같이 LED모듈 삽입홈에 장착된 LED모듈은 LED모듈의 방열부가 등기구 프로파일(알루미늄 소재)에 긴밀하게 접촉되지 않고 이격(갭)된 상태이므로 LED모듈에서 발생한 고열이 프로파일(100)을 통해 방열되는 되는 구조적으로 문제가 있었다.

본원 발명은 이러한 문제점에 대한 개선책으로 LED모듈 삽입홈에 장착되는 LED모듈(200)의 방열부(211)가 등기구 프로파일(알루미늄 소재)에 긴밀하게 접촉되도록 하기위해 탄지대(300)를 이용하여 LED모듈 삽입홈에 장착되는 LED모듈의 방열부가 알루미늄 소재의 등기구 프로파일(100)에 긴밀하게 접촉되도록 함으로서 LED모듈에서 발생한 고열을 알루미늄 소재의 등기구 프로파일(100)에 효율적으로 전도되도록 한 것이다.

위와 같은 방열 구조를 도면을 통해 구체적으로 설명하면,

LED모듈의 삽입홈이 형성된 조명등 프레임(160)의 프로파일(100) 기능은 LED 발광면(반사판,도광판,확산판)의 각 변을 지지하면서 이와 함께 LED모듈(200)에서 발생하는 고열을 대기중으로 발산하는 방열 기능을 가지고 있다.

상기 조명등 프레임(160)은 횡단면이 일정한 형태의 직선형의 프로파일(100)과 각 프로파일(100)을 연결하는 코너부재(150)로 이루어진다.

즉 상기 조명등 프레임(160)은 프로파일(100)과 코너부재(150)가 결합되어 장방형으로 이루어진다.

상기 프로파일(100)의 구조는 도 8 및 9에 도시된 바와 같이 LED모듈(200)이 삽착되는 삽입홈(120)의 바닥면을 형성하는 하단부(112)와 하단부(112)의 일단에서 상향 절곡된 후면벽부(111) 및 상기 하단부(112)의 타단에서 상향절곡된 탄지대지지턱(113)으로 형성되어 삽임홈(120)이 이루어 지며, 상기 탄지대지지턱(113)의 외측면 중단에는 발광면(170)의 각 변이 고정 결합되는 발광면걸림턱(114)이 돌출 형성된다.

즉, 기존의 LED모듈 삽입홈은 도 1에 도시된 바와 같이 삽입홈 개방부가 측면에 좁게 형성되어 LED모듈을 프로파일 측면에서 슬라이드식으로 삽입하는데 비해 본원 발명은 도 8에 도시된 바와 같이 삽입홈 개방부를 삽입홈 상면에 넓게 형성함으로서 LED모듈(200)를 프로파일(100) 측면에서 슬라이드식으로 삽입하지 않고 삽입홈(120) 상부에서 바로 삽입할 수 있으므로 조립 능률이 향상되며, 아울러 탄지대(300)에 의해 LED모듈(200)의 방열부(211)를 방열기능을 갖는 프로파일(100)이 후면벽부(111)에 긴밀하게 접촉되게 함으로써 방열 효율을 극대화할 수 있다.

상기 LED모듈(200)은 LED칩(220)을 전기적으로 연결하는 전기회로가 형성된 PCB(210)와 상기 PCB(210)의 전면에 실장된 LED칩(220)과 상기 LED칩(220)에서 발생한 고열을 방출하기위해 PCB(210) 배면에 구비한 동(Cu) 층으로 형성된 방열부(211)로 이루어진다.

탄지대(300)는 상기 삽입홈(120)에 장착된 LED모듈(200)의 방열부(211)를 프로파일(100)의 후면벽부(111)로 긴밀하게 밀착 지지하도록 측력을 발생시키는 탄지수단으로써, 상기 탄지대(300)의 구조는 도 5 내지 7에 도시된 바와 같다.

상기 탄지대(300)는 바형의 제1탄성부(310)와 제1탄성부(310) 양단에 형성된 원주형단부(320)와, 상기 원주형단부(320) 전면부에 형성된 면접촉부(321)와 면접촉부(321) 상부로 돌출형성된 면접촉돌부(322)와 바형의 제1탄성부(310)를 기준으로 면접촉부(321) 후면부 중앙에 형성된 ‘ㄴ’형상의 제2탄성부(330) 및 제2탄성부(330)의 상단 외측면에 형성된 탄지확대면(331)으로 구성된다.

상기 탄지대의 재질은 텐션(쿠션) 기능이 있는 플라스틱재질로하는 것이 바람직하다.

상기 탄지대(300)의 제1탄성부(310)는 탄지대(300)의 몸체기능을 하는 것으로 제1탄성부(310) 양단에 형성된 원주형단부(320)에 지그시 압력을 가하는 텐션기능을 한다.

상기 제1탄성부(310)는 직선형으로 형성될 수 있으나, 도면에 도시되지는 않았지만, 텐션기능을 극대화 하기 위해 아치형으로 형성될 수도 있다.

제1탄성부(310) 양단에 형성된 원주형단부(320)는 탄지대(300)로 LED모듈(200)을 지지시 LED모듈(200)을 지그시 지속적으로 가압할 수 있는 텐션기능을 발휘하기 하기 위한 구조로서 제1탄성부(310)와 지지되는 LED모듈(200)의 전면 맞닿지 않고 제1 탄성부(310)의 양단만 맞닿도록 하기 위해 즉, 제1 탄성부(310)의 양단부가 돌출되도록 하기 위해 원주형상을 이루었다.

상기 원주형단부(320) 전면부에 형성된 면접촉부(321)은 탄지대(300)의 원주형단부(320)가 LED모듈(200)에 맞닿을시 선접촉으로 맞닿기 때문에 탄지대(300)의 원주형단부(320)가 LED모듈(200)에 안정적으로 맞닿게 하기 위한 수단이다. 즉, 면접촉토록 하기 위해 면접촉부(321)를 형성하였다.

면접촉부(321)의 상부로 돌출된 상기 면접촉돌부(322)는 탄지대(300)가 LED모듈(200)을 안정적으로 지지하면서도 LED모듈(200)의 LED칩에서 발광되는 빛이 원주형단부(320)에 의해 가려지는 것을 방지하기 위한 수단으로 면접촉돌부(322)의 폭을 원주형단부(320)의 직경보다 얇게 형성함으로서 조사되는 빛의 손실을 최소하 하기 위한 구조이다.

즉, 상기 면접촉돌부(322)는 LED모듈(200)의 LED칩(220) 사이에 위치하게 된다.

또한 제1탄성부(310) 후면부 중앙에 형성된 ‘ㄴ’형상의 제2탄성부(330)는 제1탄성부(310)를 LED모듈(200) 측으로 미는 수단으로써, 프로파일(100)의 탄지대지지턱(113)과 LED모듈(200) 전면부 간에 쐐기 구조로 억지끼움된 탄지대(100)는 탄성(반발력)이 축적된 ‘ㄴ’형상의 제2탄성부(330)에 의해 제1탄성부(310)가 LED모듈(200) 측으로 측력을 방생시킨다.

상기 제2탄성부(330)의 단부 외측면에 형성된 탄지확대면(331)은 LED모듈(200)이 삽착된 삽입홈(120) 내에 억지끼움된 탄지대(300)가 진동 등에 의해 쉽게 이탈되는 것을 방지하기 위해 형성한 수단이다.

즉, 삽입홈 일측면인 탄지대지지턱(113)과 맞닿은 탄지대(300)의 제2탄성수(330)의 상단 외측면의 면적을 확대함으로써 마찰면적을 넓혀 탄지대(300)가 이탈하는 것을 방지하기 위한 것이다.

아울러 상기 탄지확대면(331)에는 마찰력을 높이기 위해 다수의 돌부 또는 요철부를 부가할 수도 있다.

탄지대(300)는 플라스틱재질로 이루어지되 투명플라스틱인 것이 바람직하다. 탄지대(300)을 투명재질로 하는 것은 LED모듈(200)에서 발광되는 빛을 도광판으로 손실없이 전달하기 위한 수단이다.

또한 탄지대(300)는 표면을 완전반사체로 형성하는 것이 바람직하다. 완전반사체는 탄지대 표면에 완전반사물질의 코팅을 통해 이룰 수 있으며 이는 LED모듈(200)에서 발광되는 빛을 흡수하지 않고 전반사 시키므로써 조명등의 광효율을 최대화하기 위한 것이다.

상기 탄지대(300) 제1탄성부(310)의 높이(t)는 상기 프로파일(100)의 탄지대지지턱(113)의 높이보다 작게하는 것이 바람직하다.

이는 삽입홈(120)내에 장착된 LED모듈(200)에서 발광된 빛이 발광면(170) 측으로 방출되는데 장애가 되지 않게 한다.

탄지대(300)의 면접촉돌부(322)의 간격은 LED모듈(200)을 탄지대(300)로 탄지시 LED칩(220) 사이에 위치되도록 하는 것이 바람직하다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.

(100) --- 프로파일 (111) --- 후면벽부
(112) --- 하단부 (113) --- 탄지대지지턱
(114) --- 발광면걸림턱 (120) --- 삽입홈
(150) --- 코너부재 (160) --- 조명등 프레임
(170) --- 발광면 (200) --- LED모듈
(210) --- PCB (211) --- 방열부
(220) --- LED칩 (300) --- 탄지대
(310) --- 제1탄성부 (320) --- 원주형단부
(321) --- 면접촉부 (322) --- 면접촉돌부
(330) --- 제2탄성부 (331) --- 탄지확대면

Claims

프로파일의 삽입홈에 LED 모듈이 삽입되는 엣지커버형 LED 조명등의 최적화된 방열구조에 있어서,
상기 LED 모듈(200)은 LED의 전기적 회로가 형성된 PCB(210)와 상기 PCB(210) 전면에 실장된 LED칩(220) 및 상기 LED칩(220)에서 발생한 고열을 방출하는 PCB 기판(210) 배면에 구비된 동(Cu) 층으로 형성된 방열부(211)로 형성되고,
상기 프로파일(100)은 LED 모듈(200)이 개재되는 삽입홈(120)이 형성되되,
상기 프로파일(100)의 삽입홈(120)은, 바닥면을 형성하는 하단부(112)와 하단부(112)의 일단에서 상향 절곡된 후면벽부(111)와 상기 하단부(112)의 타단에는 상향절곡된 탄지대지지턱(113)이 형성되며,
상기 프로파일(100)의 삽입홈(120)에 장착된 LED 모듈(200)의 방열부(211)를 상기 삽입홈(120)의 내부 일측면에 긴밀하게 접촉시키기 위해 탄성력이 있는 탄지대(300)가 프로파일(100) 삽입홈(120)의 공간부에서 상기 프로파일(100)의 탄지대지지턱(113)과 LED 모듈(200) 간에 억지끼움 식으로 삽착되되,
상기 탄지대(300)는, 바형의 제1탄성부(310)와 제1탄성부(310) 양단에 형성된 원주형단부(320)와, 바형의 제1탄성부(310)를 기준으로 후면부 중앙 일측면에 형성된 ‘ㄴ’형상의 제2탄성부(330)로 이루어고, 상기 원주형단부(320)에는 원주형단부(320) 전면부에서 상부로 면접촉돌부(322)가 돌출된 면접촉부(321)가 형성되되 상기 면접촉돌부(322) 사이의 간격은 면접촉돌부(322)가 LED모듈(200)의 LED칩(220) 사이에 위치되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 엣지커버형 LED 조명등의 최적화된 방열구조.
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제1항에 있어서,
상기 제2탄성부(330)에는,
상기 제2탄성부(330)의 상단 외측면에 탄지확대면(331)이 형성된 것을 특징으로 하는 엣지커버형 LED 조명등의 최적화된 방열구조.
제 5항에 있어서,
상기 탄지확대면(331)에는 마찰력을 높이기 위해 다수의 돌부 또는 요철부가 형성된 것을 특징으로 하는 엣지커버형 LED 조명등의 최적화된 방열구조.
제1항에 있어서,
상기 탄지대(300)는,
상기 제1 탄성부(310)를 아치형으로 형성하는 것을 특징으로 하는 엣지커버형 LED 조명등의 최적화된 방열구조.
제1항에 있어서,
상기 프로파일(100)은,
상기 탄지대지지턱(113)의 외측면 중단에 발광면(170)의 각 변이 고정 결합되는 발광면걸림턱(114)이 돌출 형성된것을 특징으로 하는 엣지커버형 LED 조명등의 최적화된 방열구조.