KR200449340Y1

KR200449340Y1 - Ｌｅｄ램프

Info

Publication number: KR200449340Y1
Application number: KR2020090013899U
Authority: KR
Inventors: 김상옥; 조민진; 김병오
Original assignee: (주)유양디앤유
Priority date: 2009-10-26
Filing date: 2009-10-26
Publication date: 2010-07-05

Abstract

본 고안의 일실시예는 LED램프에 관한 것으로, 이는 금속으로 구성되고 측벽에 하나 이상의 통풍구가 형성된 통형상의 방열체와, 상기 방열체의 일단에 장착되는 LED기판, 상기 LED기판을 덮어씌우면서 상기 방열체의 외주면에 압입고정되는 렌즈커버, 상기 LED기판과 이격되어 상기 방열체 내에 설치되는 전원기판, 및 상기 방열체의 타단에 고정되며 스크류베이스와 전극을 구비하는 본체를 포함하여서, 상기 방열체에 형성된 다수의 통풍구를 통해 LED에서 발생한 열을 자연냉각방식으로 방출할 수 있게 됨과 더불어, 상기 렌즈커버를 압입고정하는 방식으로 방열체에 체결하여서 유지보수시에 렌즈커버가 파손되지 않고 분리되어 유지보수작업이 수월하게 이루어질 수 있는 효과가 있게 된다.

Description

ＬＥＤ램프 {LED lamp}

본 고안의 일실시예는 실내등 및 실외등에 사용되는 LED램프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LED에 의해 발생하는 열을 효과적으로 방출할 수 있게 됨과 더불어, 렌즈커버를 용이하게 분리할 수 있어 유지보수작업이 수월하게 이루어질 수 있도록 된 LED램프에 관한 것이다.

일반적으로 등기구에는 백열등이나 형광등, 수은등, 할로겐등, 나트륨등 등을 광원으로 하는 램프를 장착하여, 등기구가 설치된 인접 영역을 일정 조도 이상으로 밝혀줄 수 있도록 하고 있다.

하지만, 상기와 같은 광원을 가진 램프들은 전기 소모량이 많고 사용 수명이 짧으며, 특히 유지보수 비용이 높고 환경을 오염시키는 등의 문제점이 있다.

따라서, 최근에는 소비전력이 적게 소요되고 반영구적인 수명 특성을 갖는 LED를, 조도 향상 및 에너지 절감의 차원에서 등기구의 광원으로 많이 적용하고 있다. 또한, 이러한 LED램프는 설치가 쉽고 유지보수 비용이 저렴하며 안정성이 우수한 장점 등을 갖고 있다.

하지만, LED램프에 있어서 한 가지 중요한 문제는 방열에 관한 것으로서, LED의 발광효율은 높아지고 있지만, 아직 LED에서의 발열량은 상당한 수준이다. 따라서, 방열 대책을 마련하지 않으면 LED의 온도가 너무 높아져 LED 칩셋 자체 또는 패키징 수지가 열화하게 되고, 결국 이로 인해 발광효율이 저하되며 LED의 수명이 단축되는 결과를 초래할 수 있게 된다.

이를 해결하기 위한 종래의 LED램프의 한 예가 도 1에 절개된 정면도로 나타나 있다. 도시된 종래의 LED램프(100)는, 금속으로 구성된 방열체(10), 이 방열체(10)의 일단에 장착되는 금속 LED기판(20), 이 LED기판(20)을 덮어씌우면서 방열체(10)의 일측에 고정되는 렌즈커버(30), LED기판(20)과 소정의 거리만큼 떨어져 방열체(10) 내에 설치되는 전원기판(40), 및 방열체(10)의 타측에 고정되며 스크류베이스(51) 등을 구비하는 본체(50)를 포함하고 있다.

방열체(10)는, LED기판(20)에서 발생한 열을 처리하기 위해 열전도성이 우수한 예컨대 알루미늄 등의 금속으로 제조되고, 이 방열체(10)의 외주면에는 방사상으로 다수의 핀(fin:11)이 형성되어 있어서, 공기와의 접촉면적을 넓게 함으로써 LED기판(20)으로부터 전달된 열을 효과적으로 방사하도록 되어 있다.

또한, 렌즈커버(30)는 LED기판(20)을 덮어씌우면서 방열체(10)의 일측에 접착제로 고정되어, LED기판(20) 상에 실장된 LED(21)에서 발산되는 빛을 모아주거나 확산시키게 된다. 이 렌즈커버(30)는 투명 또는 반투명의 플라스틱 재질로 제조될 수 있다.

한편, 방열체(10)의 타측에는, 스크류베이스(51) 등을 포함하고 플라스틱으로 된 본체(50)가 고정되게 되어 있다.

LED기판(20)으로부터의 열적 영향을 덜 받게 하기 위해 일정 거리로 이격되어 위치되는 전원기판(40)은 방열체(10)의 내부에서 단턱부 또는 별도의 지지부재에 접착되거나 고정구로 설치되게 된다. 또, 전원기판(40)은 전선을 통해 본체(50)의 스크류베이스(51) 및 전극(52)에 연결되고, 이를 통해 교류전원이 인가된다.

이와 같이 구성된 종래의 LED램프(100)는, 방열체(10)가 핀(11)을 구비하여 공기와 접촉하는 면적을 넓게 하여 줌으로써, LED기판(20)으로부터 전달된 열을 대기 중으로 신속히 방사하게 되며, 이에 따라 전원기판(40)에 실장된 부품 등이 LED기판(20)에서 발생한 열로부터 영향을 적게 받아 오동작을 방지하게 되어 있다.

그런데 이러한 종래의 LED램프(100)는 열전도 및 확산 구조가 취약하여 방열에 대한 효과가 기대치보다 낮다고 하는 단점이 있었다.

또한, 상기한 종래의 LED램프(100)에서는 렌즈커버(30)가 방열체(10)에 접착되기 때문에, 유지보수시에 작업자가 렌즈커버(30)를 파손시키지 않고서는 방열체(10)로부터 분리할 수 없다고 하는 문제점도 있었다.

본 고안의 일실시예는 LED에 의해 발생하는 열을 효과적으로 방출할 수 있게 됨과 더불어, 렌즈커버를 용이하게 분리할 수 있어 유지보수작업이 수월하게 이루어질 수 있도록 된 LED램프를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 성취하기 위해, 본 고안의 일실시예에 따른 LED램프는, 금속으로 구성되고 측벽에 하나 이상의 통풍구가 형성된 통형상의 방열체, 방열체의 일단에 장착되는 LED기판, LED기판을 덮어씌우면서 방열체의 외주면에 압입고정되는 렌즈커버, LED기판과 이격되어 방열체 내에 설치되는 전원기판, 및 방열체의 타단에 고정되며 스크류베이스와 전극을 구비하는 본체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 고안의 일실시예에 의하면, 방열체에 형성된 다수의 통풍구를 통해 LED에서 발생한 열을 자연냉각방식으로 방출할 수 있게 됨과 더불어, 렌즈커버를 압입고정하는 방식으로 방열체에 체결하여서 유지보수시에 렌즈커버가 파손되지 않고 분리되어 유지보수작업이 수월하게 이루어질 수 있는 효과가 있게 된다.

이하, 본 고안의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서 는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 고안을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 고안의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 LED램프의 분해사시도이고, 도 3은 본 고안의 일실시예에 따른 LED램프의 조립단면도이며, 도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 방열체의 평단면도이다.

우선, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 고안의 일실시예에 따른 LED램프(200)는, 크게 금속으로 구성되고 측벽에 하나 이상의 통풍구(15)가 형성된 통형상의 방열체(10), 이 방열체(10)의 일단에 장착되는 금속 LED기판(20), 이 LED기판(20)을 덮어씌우면서 방열체(10)의 일측 외주면에 압입고정되는 렌즈커버(30), LED기판(20)과 소정의 거리만큼 떨어져 방열체(10) 내에 설치되는 전원기판(40), 및 방열체(10)의 타단에 고정되며 스크류베이스(51)와 전극(52)을 구비하는 본체(50)를 포함하고 있다.

보다 자세히 살펴보면, 방열체(10)는 내부가 중공을 이루고 있는 원통형 부재로서, 후술할 LED기판(20)에서 발생한 열을 처리하기 위해 열전도성이 우수한 예컨대 알루미늄 등의 금속으로 제조되고, 이 방열체(10)의 외주면에는 방사상으로 다수의 방열부(14)가 형성되어 있어서, 공기와의 접촉면적을 넓게 함으로써 LED기판(20)으로부터 전달된 열을 효과적으로 방사하도록 되어 있다.

방열체(10)의 일측 단면부에는 LED기판(20)이 고정나사(1)에 의해 고정될 수 있도록 다수의 나사구멍(10a)이 형성되어 있다. 또, 본체(50)가 결합되는 타측의 외주면에도 적어도 한 쌍의 나사구멍(10b)이 방열체(10)의 방사상으로 형성되어 있어서, 차후에 고정나사(미도시)에 의해 본체(50)가 고정되게 되어 있다. 물론, LED기판(20)의 플랜지(22) 및 본체(50)의 고정브라켓(53)에도 각각 고정나사들이 통과할 수 있는 나사구멍(22a, 53a)이 방열체(10)의 나사구멍들(10a, 10b)과 상응하게 형성되어 있다.

또한, 방열체(10)에는 독특한 구조의 방열부(14)를 구비하는바, 도 4에 보다 상세히 도시된 바와 같이 방열부(14)는 방열체(10)에서 서로 일정한 간격을 두고 방사상으로 뻗어 있으며 소정의 두께를 갖는 다수의 돌출부(13), 각 돌출부(13)의 끝에서 방열체(10)의 외주면과의 사이에 틈새(16)를 형성하고서 방열체(10)의 원주방향으로 돌출부(13)를 기준으로 대칭되게 소정의 길이만큼 뻗은 날개부(12), 및 각 날개부(12)의 방사상 바깥쪽으로 뻗어 있는 다수의 핀(fin:11)으로 이루어져 있다. 이러한 방열부(14)는 LED(21)에서 발생된 열을 LED기판(20) 및 방열체(10)와의 열전도를 통해 신속히 전달받게 되고, 방열부(14)에 있는 다수의 핀(11)의 표면은 공기와 직접 접촉됨으로써 열의 확산과 방열 효과를 높이는 효과를 갖게 된다.

또, 방열체(10)에는, 방열부(14)의 주 방열 기능에 추가하여 방열 효과를 더욱 향상시킬 수 있도록, 그 측벽에 다수의 통풍구(15)가 형성되어 있다. 도면에서는 통풍구(15)들이 대략 타원형의 슬롯형태로 도시되어 있지만, 이에 한정되지 않고 원형 또는 다각형의 구멍형태로 형성될 수 있다. 또, 단순히 슬롯 또는 구멍 중 하나의 형태로만 형성되거나 이들이 조합된 형태로 형성될 수도 있다.

이들 통풍구(15)는 방열체(10)의 내부와 대기를 연통되게 하여서, 외부의 찬 공기가 대류에 의하여 통풍구(15)로 유입되고 LED기판(20)에서 열을 흡수하여 다시 통풍구(15)를 통해 유출되도록 구성되어 있다. 이러한 공기의 순환은 통상 LED램프(200)가 LED기판(20) 쪽을 아래로 하여 수직하게 설치되기 때문에 LED(21)에 의해 고온으로 되는 공기가 대류의 에너지원으로 작용함으로써 가능하게 되는 것이다.

따라서, LED(21)의 발열은 LED기판(20)과 연결되는 방열체(10)와 방열부(14)에 의한 직접적인 방열과 더불어, LED기판(20)의 배면에서 생기는 공기의 순환에 의한 간접적인 방열에 의하여 더욱 효과적으로 해소되게 된다.

하나 이상의 LED(21)가 열전도성 재질의 금속 LED기판(20) 상에 구비된다. LED(21)의 개수는 희망하는 조도에 따라 그리고 LED기판(20)의 넓이에 맞춰 일정하게 배열되되, 단일한 색상 또는 외부의 전기 신호에 따라 여러 색상이 선택적으로 발광하도록 배열될 수 있다.

LED기판(20)은 전술한 바와 같이, 방열체(10)의 축방향 일측 단면부에 있는 단턱부에 안착되고서, 플랜지(22)의 나사구멍(22a)을 통과하는 다수의 고정나사(1)를 매개로 하여 방열체(10)에 고정되게 된다. 이러한 LED기판(20)과 방열체(10)의 결합은, LED(21)에서 발생된 열이 보다 빨리 방열체(10) 및 방열부(14)로 전달되게 하여 열의 확산과 방열 효과를 높이게 된다.

다수의 LED(21)가 배열된 LED기판(20)을 덮어씌우는 렌즈커버(30)는 대략 반구 형상을 갖추어 LED(21)에서 발산되는 빛을 모아주거나 확산시킬 수 있다. 이 렌즈커버(30)는 투명 또는 반투명의 플라스틱 재질로 제조될 수 있다.

그리고 렌즈커버(30)의 선단에는, 이 선단으로부터 축방향으로 뻗고서 평판 형상으로 된 다수의 고정용 칼럼쌍(31)이 형성되어 있는데, 이들 고정용 칼럼쌍(31)은 방열체(10)에 구비된 방열부(14)의 돌출부(13)들의 간격만큼 원주상으로 이격되어 있으며, 하나의 고정용 칼럼쌍(31)을 이루는 각 칼럼(31a, 31b)들도 돌출부(13)의 두께보다 다소 여유있게 간격을 두고 서로 떨어져 있다. 이들 고정용 칼럼쌍(31)은 모든 방열부(14)의 돌출부(13)에 상응한 개수의 쌍으로(예컨대, 돌출부가 8개이면 고정용 칼럼쌍은 8쌍으로) 형성되는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 돌출부(13)의 개수보다 적은 수의 쌍으로 형성되되 두 쌍 이상은 되어야 한다.

이렇게 축방향으로 뻗은 다수의 고정용 칼럼쌍(31)이 형성된 렌즈커버(30)는, LED기판(20)이 결합된 방열체(10)의 축방향 일측 단면부에 압입고정되는바, 보다 구체적으로 설명하자면, 고정용 칼럼쌍(31)의 각 칼럼(31a, 31b)이 방열체(10)의 외주면과 방열부(14)의 날개부(12) 사이에 구획되는 틈새(16)에 끼워지게 되며, 이에 덧붙여 방열체(10)의 단면부에 고정된 LED기판(20)의 플랜지(22)가 고정용 칼럼쌍(31)의 각 칼럼(31a, 31b)을 안쪽에서 방사상 바깥쪽으로 압박하는 힘을 가하게 된다. 여기서, 렌즈커버(30) 및 고정용 칼럼쌍(31)이 모두 플라스틱 재질로 만들어지기 때문에, 각 칼럼(31a, 31b)은 약간의 탄성을 갖고 있어 조립시 적절히 변형되면서 틈새(16)에 끼워질 수 있게 되는 것이다.

렌즈커버(30)의 고정용 칼럼쌍(31)의 각 칼럼(31a, 31b)이 방열체(10)의 외주면과 방열부(14)의 날개부(12) 사이에 있는 틈새(16)에서 압입고정되어 있기 때문에, 어떠한 진동이나 충격으로도 렌즈커버(30)의 분리가 용이하지 않게 된다. 하지만, 작업자가 임의의 공구를 이용하여 맨손 힘으로 렌즈커버(30)를 방열체(10)로부터 빼내기만 하면 렌즈커버(30)가 파손되지 않고서도 쉽게 분리될 수 있게 된다. 이에 따라, LED램프(200)의 청소 또는 수리 등과 같은 유지보수작업이 수월하게 이루어질 수 있는 장점이 있게 된다.

방열체(10) 내에 설치되고서 외부에서 전달되는 교류전원을 LED용 직류전원으로 변환시켜주는 전원기판(40)이 LED기판(20)으로부터 일정 거리만큼 이격되어 있다. 이러한 전원기판(40)에서는, 전원공급장치로 스위칭 모드 파워 서플라이(Switching Mode Power Supply:SMPS) 등을 사용하여서, 외부로부터 인가되는 고전압의 교류전원을 LED(21)에 알맞은 저전압의 직류전원으로 만들 수 있다. 이와 같이 저전압의 직류전원이 인가되기 때문에 감전의 위험성이 상당히 낮아지고, 전력 소비량을 대폭 낮출 수 있게 된다. 또, 전원기판(40)에는 이러한 전원회로와 함께 LED(21)의 제어회로가 내장되어서, 다수의 LED(21)에 대한, 발광색상, 밝기 등의 동작을 제어하기 위한 전기신호를 출력하도록 구성되어 있다.

여기서, 전원기판(40)에 전원회로 및 제어회로 등을 구성하려면 상당한 수의 부품이 필요하게 되고 이에 따라 전원기판(40)의 부피도 증대되게 된다. 따라서, 방열체(10)의 협소한 공간 내에서 전원기판(40)의 장착 문제를 해결하기 위해 본 고안의 일실시예에 따른 LED램프(200)에서는, 전원기판(40)을 2층으로 즉 제1전원기판(41) 및 제2전원기판(42)으로 분할하여 구비한다. 이와 같이 전원기판(40)을 2층으로 분할하게 됨으로써, LED램프(200)의 전체적인 크기를 줄일 수 있게 되는 장점은 물론, LED기판(20)에서의 발열로 인한 영향을 현저히 감소시켜 수명 연장의 효과도 얻을 수 있다.

제1전원기판(41)과 제2전원기판(42)의 사이에는 스페이서의 역할을 하는 포스트(43)가 구비되어 있어서, 이들 전원기판(41, 42) 사이에 일정한 간격이 유지될 수 있게 되어 있다. 제1전원기판(41)과 LED기판(20) 사이에도 스페이서의 역할을 하는 보조 포스트(44)가 구비될 수 있다. 이들 포스트(43, 44)는 예컨대 나사체결 등의 방식으로 기판들 사이에 장착되는데, 이를 위해 각 기판은 포스트(43, 44)들이 연결 및 고정될 수 있게 형성된 관통구멍(40a) 또는 나사구멍을 갖추고 있다.

제1전원기판(41) 및 제2전원기판(42)은 전선(2)을 통해 전기적으로 연결된다. 또한, 제1전원기판(41)은 LED기판(20)에 전선(2)을 통해 전기적으로 연결되어 있는 한편, 제2전원기판(42)은 전선(2)을 통해 스크류베이스(51) 및 전극(52)에 전기적으로 연결되고, 이에 의해 교류전원이 인가된다. 각 기판에서 전선(2)들은 기판에 형성되어 있는 접속홀(40b)에 납땜으로 연결된다.

제1전원기판(41) 및 제2전원기판(42)은 LED기판(20)으로부터 상당한 열을 받을 수 있으므로, 각 전원기판(41, 42)에 구비되어 LED(21)의 구동을 제어하는 부품들을 LED기판(20)의 반대쪽에 위치시키는 것이 좋다.

또, 제1전원기판(41) 및 제2전원기판(42)에는, 방열체(10)의 내부에 열이 축적되는 것을 감소시키고 공기흐름의 통로를 만들어 주기 위한 통기홀(45)이 각각 형성되어 있어서, 방열체(10)의 통풍구(15)로부터 유입된 공기흐름을 원활하게 하여 방열 효과를 증대시킬 수 있게 되어 있다.

추가로, 전원기판(41, 42)들과 방열체(10)의 내주면 사이에는 통형상의 절연지(60)가 배치되는 것이 좋은데, 이에 따라 전원기판(40)에 실장된 각 부품에서 나오는 리드선 또는 전선들이 방열체(10)에 닿아 단락되는 것을 방지할 수 있게 된다. 절연지(60)는 예컨대 폴리카보네이트(PC) 등과 같은 난연성 플라스틱 재질로 된 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않고 동일한 작용을 발휘할 수 있는 임의의 재질의 것이 사용될 수 있음은 물론이다.

방열체(10)에 고정되는 본체(50)의 스크류베이스(51) 및 전극(52)은 통상의 소켓(미도시)에 연결되어 교류전원이 인가될 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 소켓에 체결될 수 있도록 본체(50)에 구비된 스크류베이스(51)의 외주면에는 나사산부(51a)가 형성되어 있다.

본체(50)의 일측에는 그 내부에서 뻗어 나온 고정브라켓(53)을 구비하고 있다. 이 고정브라켓(53)은 방열체(10)의 내부에 삽입되어 고정되는데, 측벽에는 적어도 한 쌍의 나사구멍(53a)이 형성되어 있어서 방열체(10)의 나사구멍(10b)에 체결되는 고정나사를 매개로 하여 고정된다.

이상의 설명은 본 고안의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으 로서, 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 고안의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 고안에 개시된 실시예는 본 고안의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 고안의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 고안의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 고안의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 종래의 LED램프의 한 예를 일부 절개하여 나타낸 정면도이다.

도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 LED램프의 분해사시도이다.

도 3은 본 고안의 일실시예에 따른 LED램프의 조립단면도이다.

도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 방열체의 평단면도이다.

Claims

금속으로 구성되고 측벽에 하나 이상의 통풍구가 형성된 통형상의 방열체, 상기 방열체의 일단에 장착되는 LED기판, 상기 LED기판을 덮어씌우면서 상기 방열체의 외주면에 압입고정되는 렌즈커버, 상기 LED기판과 이격되어 상기 방열체 내에 설치되는 전원기판, 및 상기 방열체의 타단에 고정되며 스크류베이스와 전극을 구비하는 본체를 포함하는 LED램프에 있어서,

상기 방열체의 외주면에는 방사상으로 다수의 방열부가 형성되어 있되,

상기 방열부는, 상기 방열체에서 서로 일정한 간격을 두고 방사상으로 뻗어 있는 다수의 돌출부, 상기 각 돌출부의 끝에서 상기 방열체의 외주면과의 사이에 틈새를 형성하고 상기 돌출부를 기준으로 대칭되게 뻗은 날개부, 및 상기 각 날개부의 방사상 바깥쪽으로 뻗어 있는 다수의 핀(fin)을 구비함과 더불어,

상기 렌즈커버의 선단에는 상기 선단으로부터 축방향으로 뻗은 다수의 고정용 칼럼쌍이 형성되어 있되,

상기 고정용 칼럼쌍을 이루는 각 칼럼들은 상기 돌출부의 두께 이상으로 간격을 두고 서로 떨어져 있으며, 상기 고정용 칼럼쌍의 각 칼럼이 상기 방열체의 외주면과 상기 방열부의 날개부 사이에 구획되는 상기 틈새에 끼워짐으로써, 상기 렌즈커버가 상기 방열체의 일측 외주면에 압입고정되는 것을 특징으로 하는 LED램프.
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제1항에 있어서, 상기 전원기판은 제1전원기판 및 제2전원기판으로 분할하여 2층으로 구비되며, 상기 제1전원기판과 상기 제2전원기판의 사이에는 스페이서의 역할을 하는 포스트가 구비되는 것을 특징으로 하는 LED램프.
제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 전원기판과 상기 방열체의 내주면 사이에는 통형상의 절연지가 추가로 배치되는 것을 특징으로 하는 LED램프.