KR20060102796A - 고휘도 발광 다이오드를 이용한 조명장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 보안등 또는 가로등과 같은 조명기구를 구성하는 수은등, 나트륨등과 같은 조명수단 대신에, 고휘도 발광 다이오드(LED)를 배열시킨 조명수단을 장착함으로써 조명효율을 극대화시키고 그에 따른 에너지소비를 최소화하도록 한 고휘도 발광다이오드(LED)를 이용한 조명장치에 관한 것으로서, 조명구조는 직류전원으로 구동되며 알루미늄 기판에 직렬 및 병렬회로로 구성된 다수의 발광다이오드(LED)를 부착시키는 형태로써 케이스 내측에 장착되며, 알루미늄 기판의 이면으로는 냉각핀이 장착된 형태로써, 반사판이 구성된 하우징의 내측에 장착됨으로써 구성되는 것을 특징으로 하고 있다.
고휘도 발광 다이오드(LED), 조명등, 알루미늄기판,

Description

고휘도 발광 다이오드를 이용한 조명장치{Lighting device with high brightness light emitting diode}
도 1은 본 발명에 따른 조명장치의 바람직한 일 실시예의 구성을 보인 분해사시도
도 2는 도 1의 결합상태 종단면도
도 3은 도 2의 저면도
도 4는 본 발명에 따른 조명장치의 발광 다이오드 배열의 다른 예를 보인 저면도
도 5는 본 발명에 따른 조명장치의 다른 실시예의 구성을 보인 종단면도
도 6은 본 발명에 다른 조명장치를 스탠드에 적용한 실시예를 보인 측단면도
도 7은 도 6의 발광 다이오드의 배열상태를 보인 저면도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1. 본체 2. 알루미늄 기판
3. 고휘도 발광 다이오드 4. 하우징
5. 반사판 6. 냉각핀
7. 내측공간 8. 커버
본 발명은 고휘도 발광 다이오드(LED)를 이용한 조명장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가로등 또는 보안등과 같이 실외에 설치되는 조명기기의 광원을 기존에 사용되던 수은등, 나트륨등, 메탈등 대신 복수의 고휘도 발광 다이오드(LED)의 배열로써 광원을 형성한 조명장치에 관한 것이다.
종래의 가로등 또는 보안등 등은 주로 수은등이나 나트륨등을 광원으로 사용하여 조명을 하게 함으로써 밝기에 비하여 에너지 소비가 크다는 문제점과 수명이 짧아 시간경과에 따라 광량이 급격하게 저하되어 주기적인 관리가 필요하게 되었다. 특히 위에 열거한 등은 수은가스를 이용하고 있으므로 폐기시 환경오염의 원인으로 작용하는 문제점을 갖고 있었다.
최근에는, 발광 다이오드(LED)를 이용한 조명장치의 개발이 시도되고 있었으나, 효과적으로이용되고 있지 못하고 있는 실정이었다. 즉, 종래의 발광 다이오드를 이용한 조명장치는 방열문제를 해결하는데 어려움이 있어 주로 저휘도 발광 다이오드를 이용하고 있었다. 다시말해 고휘도 발광 다이오드를 이용할 경우 상당한 열이 발생하게 되는바 이 열에 의해 주변장치의 손상을 초래하게 되어 실질적으로 조명장치에 적용할 수 없는 문제를 갖고 있는 것이다.
또한 이러한 발광 다이오드 조명장치는 발광 다이오드를 플라스틱으로 이루어진 기판에 납땜에 의해 고정하는 구조를 갖고 있으므로 납성분의 사용규제내용을 포함하고 앞으로 시행을 앞두고 있는 국제규정(교토의정서 , 2006. 7.1 시행)을 충족시키기 위하여 대체 고정수단을 필요로 하는 문제점을 갖고 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 감안하여 발명된 것으로서, 그 목적은 에너지를 절감하고, 고효율의 조명을 위하여 고휘도 발광 다이오드를 이용한 조명장치를 제공함에 있다.
이러한 본 발명의 목적은 통상적인 가로등을 구성하는 형태의 본체(1)내측으로, 내측공간(7)이 형성되고 외측면으로 특정각도로 형성된 다수의 반사판(5)이 형성된 하우징(4)을 결합시키고, 고휘도 발광 다이오드(3)가 다수장착된 알루미늄기판(2) 이면으로 냉각핀(6)을 장착하여 하우징(3)의 내측공간(7)에 결합시키고 커버(8)로써 결합되는 것을 특징으로 하는 고휘도 발광 다이오드를 이용한 조명장치에 의해 달성될 수 있다.
상기 냉각핀(6)은 알루미늄기판(2)의 성형시 일체로 성형되는 것이 바람직하다.
알루미늄기판(2)에 장착되는 고휘도 발광 다이오드(3)는 직류 13V로써 구동 되며, 3w의 발광 다이오드를 21개 배열(전체 63W, 3직렬 7병렬회로), 3w의 발광 다이오드를 30개 배열(전체 90w, 3직렬 10병렬)로 구성되어 보안등용으로 사용하는 것이 가능하다.
또한, 알루미늄기판(2)에 장착되는 고휘도 발광 다이오드(3)는 직류 13V로써 구동되며,
3w의 발광 다이오드를 51개(전체 153w, 3직렬 17병렬), 3w의 발광 다이오드를 72개(전체 216w, 3직렬 17병렬), 3w의 발광 다이오드 102개(전체 306w, 3직렬 34병렬)로 구성되어 가로등용으로 사용되는 가능하다.
이러한 본 발명은 용도 및 조도에 따라 발광 다이오드의 개수 및 형태를 적절하게 조합함으로써 다양한 형태의 원하는 조명장치를 구성할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1내지 도 3에는 본 발명에 본 발명에 따른 고휘도 발광 다이오드를 이용한 조명장치의 바람직한 일 실시예가 도시되어 있다. 도 1에는 전체구성을 나타내는 분해사시도가 도시되고, 도 도 2에는 그 내부 구성을 보인 종 단면도가 도시되며, 도 3에는 그 저면도로서 기판 및 발광 다이오드의 배열형태를 나타내고 있다.
이에 따르면 본 발명은, 본체(1)(도2참조) 내측으로 삽입고정되며 하부에 반사판(5)을 갖는 하우징(4)이 도시되어 있다. 그 하우징(4)의 내측에 형성된 내측공간(7)에는 냉각핀(6)과 알루미늄기판(2)이 순차적으로 삽입된다. 냉각핀(6)은 알 루미늄기판에 도시되지 않은 체결수단에 의해 체결된다.
상기 고휘도 발광 다이오드(2)는 알루미늄 기판상에 무연납땜을 실시하는 것이 바람직하며, 하우징의 외표면에는 방열페인팅을 도포하는 것이 바람직하다.
한편, 알루미늄 기판(2)에는 다수의 고휘도 발광 다이오드(3)가 장착되어있다. 여기에 사용되는 고휘도 발광 다이오드(3)는 3W의 고휘도 발광 다이오드로써, 이들을 직렬 및 병렬회로로 조합하여 일정한 밝기를 형성하도록 하였다. 도 3에 도시된 바와 같이 알루미늄기판(2)은 원형으로 구성되는 것이 바람직하며, 필요에 따라 도 4에 도시된 바와 같이 사각형태로의 구성이 가능한 것으로서, 형태의 제조에 대해 특별한 제약을 받지 않는다. 본체(1)의 전면에는 투명재질로 이루어진 커버(8)가 제공된다.
전력공급을 트랜스 포머 및 전력공급선등은 일반적인 기술사항이므로 상세한 도시 및 구체적인 설명은 생략한다.
이러한 본 발명에 따른 고휘도 발광 다이오드를 이용한 조명장치는 고휘도 발광 다이오드(3)는 13V의 직류전원을 사용함으로써 전력효율이 우수하며 깜빡임이 적은 효과를 나타내며, 부가적으로 태양전지와 같은 보조전원을 이용하여 축전지등에 저장하였다가 사용할 수 있게 함으로써 에너지효율을 향상 시킬 수 있도록 하였다.
고휘도 발광 다이오드(3)는 방사되는 빛의 방사각이 대략 140도 정도로써 전면을 향해 방사되며 다수의 발광 다이오드(3)가 방사하는 빛이 일정구간에서 서로 중첩됨으로써 전체적으로 고른 빛을 방사하는 특성을 지니게 된다. 즉, 위에서 언 급한 바와 같이 도 4와 같은 사각형태의 알루미늄기판을 사용하거나 또는 삼각 또는 구체등의 표면에 장착하는 것등이 예상될 수 있다.
본 발명에서 나타낸 도면중 알루미늄 기판(2)에 나타낸 고휘도 발광 다이오드의 배열은 일예를 나타낸 것으로써, 한정이 아니며 충분히 다는 배열형태로써 변경이 가능하다는 것을 보여주고 있다.
실제 실시예에 있어서는, 고휘도 발광 다이오드(3)의 방사각 및 반사판(5)등을 고려하여, 알루미늄 기판위쪽에 다양한 위치로써 3w의 발광 다이오드를 21개 배열(전체 63W, 3직렬 7병렬회로), 3w의 발광 다이오드를 30개 배열(전체 90w, 3직렬 10병렬)의 보안등용 발광 다이오드 회로와, 3w의 발광 다이오드를 51개(전체 153w, 3직렬 17병렬), 3w의 발광 다이오드를 72개(전체 216w, 3직렬 17병렬), 3w의 발광 다이오드 102개(전체 306w, 3직렬 34병렬)로 구성된 가로등용회로로써 구성될 수 있다.
알루미늄 기판은 기존의 PCB기판보다 방열성능이 우수한 특성이 있을 뿐 아니라, 납성분의 땜납을 사용하지 않게 되어 환경보호를 하게되며, 다수의 고휘도 발광 다이오드(3)에 의해 발생되는 열을 효과적으로 발산할 수 있도록 구성하였다. 방열에 있어서는 열전도율이 양호한 알루미늄 기판(2) 자체로써 방열이 이루어질 뿐만 아니라, 알루미늄 기판(2)의 이면에 일체로 형성되는 냉각핀(6)에 의해 효과적인 방열성능이 이루어지도록 구성하였다.
고휘도 발광 다이오드(3)에서 방사되는 빛은 직접적으로 커버(8)를 향해 방사되는 한편, 하우징(3)에 일체로 형성된 반사판(5)에 의해 간접적으로도 방사될 수 있도록 하였다.
도 5에는 본발명에 따른 고휘도 발광 다이오드를 이용한 조명장치의 다른 실시예가 도시되어 있다. 여기에는 알루미늄 기판과 냉각핀을 일체로 구성하여 방열성능을 더욱 향상시킨 구조가 개시되어 있다. 이에 따르면 알루미늄기판(2)과 냉각핀(6)은 일체로 구성되어 있다. 즉, 냉각핀(6)은 알루미늄재로 형성되는 것으로서, 알루미늄기판(2)의 제조시 그 후면에 일체로 성형하는 것에 의해 방열성능을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.
도 6 및 도 7에는 본 발명의 조명장치를 테이블용 스탠드에 적용하고 있는 예를 도시하고 있는 것으로서, 본체(1)를 비교적 길게 형성하고, 알루미늄 기판(2)상에 수개의 고휘도 발광 다이오드(3)가 고정되어 있다. 스탠드로의 이용시 가로등이나 보안등보다 광량이 적어도 되므로 4개 내지 8개의 고휘도 발광 다이오드만으로 충분한 조도를 낼 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 고휘도 발광 다이오드를 이용한 조명장치는 알루미늄 기판상에 복수의 고휘도 발광 다이오드를 적절한 형태를 배열하고, 알루미늄기판의 후단에 방열구조를 마련함으로써, 기존의 수은등, 나트륨등, 메탈등과 같은 광원을 이용한 조명장치보다 높은 조도를 낼 수 있게되는 것은 물론 에너지효율이 높고, 가벼운 구조로써 유지 및 보수가 용이하며, 5만(50,000) 시간 이상의 수명이 유지될 뿐만 아니라, 조명등으로 인한 환경오염의 원을 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한 직류 13V로써 구동됨으로 태양전지와 같은 보조전원을 이용하여 구동시킬 수 있다.

Claims (4)

  1. 내측 공간(7)을 갖는 본체(1)와,
    하부에 반사판(5)이 일체로 형성되어 내측공간(7)으로 삽입되는 하우징(4)과, 하우징(4)에 삽입되는 알루미늄 기판(2)과,
    알루미늄 기판의 전면에 하나의 회로로 연결 배치되는 복수의 고휘도 발광 다이오드(3)와,
    알루미늄기판(2) 이면에 배치되는 알루미늄기판에 발생되는 열을 방출하는 냉각핀(6)과,
    본체(1)에 체결되어 고휘도 발광 다이오드의 전면을 보호는 커버(8)로 구성된 것을 특징으로 하는 고휘도 발광 다이오드를 이용한 조명장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 냉각핀(6)은 알루미늄기판(2)의 성형시 일체로 성형되는 것을 특징으로 하는 고휘도 발광 다이오드를 이용한 조명장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    알루미늄기판(2)에 장착되는 고휘도 발광 다이오드(3)는 직류 13V로써 구동되며,
    3w의 발광 다이오드를 21개 배열(전체 63W, 3직렬 7병렬회로), 3w의 발광 다이오드를 30개 배열(전체 90w, 3직렬 10병렬)로 구성되는 것을 특징으로 하는 고휘도 발광 다이오드를 이용한 조명장치.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    알루미늄기판(2)에 장착되는 고휘도 발광 다이오드(3)는 직류 13V로써 구동되며,
    3w의 발광 다이오드를 51개(전체 153w, 3직렬 17병렬), 3w의 발광 다이오드를 72개(전체 216w, 3직렬 17병렬), 3w의 발광 다이오드 102개(전체 306w, 3직렬 34병렬)로 구성된 것을 특징으로 하는 고휘도 발광 다이오드를 이용한 조명장치.
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