KR20090097055A - 조립형 엘이디 조명기기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하나 또는 여러 개의 LED 완제품을 다양한 형태로 조립하여 여러 용도로 사용할 수 있는 조립형 LED 조명기기에 관한 것이다.
본 발명은 탈/부착 방식의 고정 형틀에 기 제작된 각각의 방수용 LED 완제품을 하나 또는 여러 개를 다양한 형태로 조립하여 가로등, 보안등, 터널등, 투광기 등의 여러 사용 용도로 사용할 수 있고, 직류 변환 어댑터나 안정기 없이 교류 전원에서 간편하게 사용할 수 있는 조립형 LED 조명기기를 제공한다.
조명기기, LED, 조립형, 방열판

Description

조립형 엘이디 조명기기{Built-up type LED lighting Device}
본 발명은 조립형 LED 조명기기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하나 또는 여러 개의 LED 완제품을 다양한 형태로 조립하여 가로등, 보안등, 터널등, 투광기 등의 용도로 사용할 수 있는 조립형 LED 조명기기에 관한 것이다.
일반적으로 발광다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 화합물 반도체에 전압을 가할 때 발광 현상이 일어나는 특성을 이용하여 개발되었으며, 종래의 광원에 비해 소형이고 수명이 길며 전기 에너지가 빛 에너지로 변환시키는 효율이 뛰어나다.
최근에 반도체 기술의 발전으로 고휘도의 백색 LED에 대한 상용화가 이루어짐에 따라, 이를 이용한 다양한 조명기기 등이 등장하고 있는 추세이다.
특히, 다수의 LED 소자를 직ㆍ병렬로 배열하는 형태의 고밀도로 집적시켜 단위 면적당 광도, 즉 휘도를 수천 cd/㎠ 이상으로 높여줌으로써, 충분히 먼 거리를 조명할 수 있는 조명용 LED 모듈에 대한 연구ㆍ개발이 활발하게 이루어지고 있다.
그러나, LED의 집적 밀도가 증가할수록 동일 면적에서 발생하는 열도 증가하게 되므로, LED 소자에서 발생하는 대량의 열로 인해 LED 소자에 손상이 발생할 수 있는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 인쇄회로기판(printed circuit board; PCB)의 하부에 방열효과가 우수한 금속 재질의 방열판을 부착하여 방열성능을 높인 LED 조명기기가 제시되어 있다.
예를 들면, 도 1에 도시한 바와 같이, 하나의 PCB 기판(100)에 다수 개의 LED 소자(110)를 배치 조립하고, 하부에는 방열판(120)을 부착하는 동시에 상부는 케이스(130)로 마감한 형태의 LED 조명기기가 상용화되고 있다.
그러나, LED 소자로부터 하부의 방열체까지의 열전달은 그 중간에 위치한 열전도도가 낮은 플렉시블 PCB와 접착제에 의하여 방해를 받고, 또 하나의 방열체가 전체 LED 소자의 방열을 담당하기 때문에 열이 중심쪽으로 집중되는 등 LED 소자를 고밀도로 집적하여 발생하는 대량의 열을 모두 방열시키는 데에는 한계가 있으며, 결국 발광시 수반되는 열로 인해 LED 소자에 손상이 발생할 위험성이 높은 문제점이 있다.
이렇게 다수의 LED 소자가 하나의 기판상에 집적되어 있고, 또 DC에서 구동되는 방식이기 때문에 손상된 하나 또는 몇 개의 LED 소자 때문에 전체 조명기기를 교체해야 하는 문제점이 있다.
또한, 기존 LED 조명기기의 경우 다수의 LED 소자가 하나의 기판에 의존한 회로구성 형태를 갖기 때문에 형상을 구현하는데 제약이 있는 등 다양한 형상으로 제작하는데 한계가 있고, 형상 변경시 금형을 새로 제작해야 하는 등 경제적인 측면에서도 불리한 점이 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 탈/부착 방식의 고정 형틀에 기 제작된 각각의 방수용 LED 완제품을 하나 또는 여러 개를 다양한 형태로 조립하여 가로등, 보안등, 투광기 등의 여러 사용 용도로 사용할 수 있고, 직류 변환 어댑터나 안정기 없이 교류 전원에서 간편하게 사용할 수 있는 조립형 LED 조명기기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에서 제공하는 조립형 LED 조명기기는 다각형 또는 원형 배열 형상의 다수의 LED 장착부를 갖는 고정 형틀, 상기 고정 형틀의 각 LED 장착부에 하나하나 조립되고 개별적으로 전원을 공급받아 작동가능하며 자체적으로 방열수단을 구비한 LED 완제품 등을 포함하는 형태로 이루어지고, 하나 또는 여러 개의 LED 완제품을 다각형 또는 원형 배열 형태로 조립하여 사용할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 LED 완제품은 전원을 공급받기 위한 전선을 갖는 LED 램프, 열 방출을 위하여 상기 LED 램프의 저면부에 결합되는 방열부재, 예를 들면 위아래 차례로 적층되는 베이스 플레이트와 방열 블록의 조합으로 이루어진 방열부재, 빛 확산을 위하여 상기 LED 램프의 상부에 결합되는 투명 커버, 예를 들면 확산형 커버 또는 집중형 커버 등을 포함하는 형태로 구성된 것이 바람직하다.
본 발명에서 제공하는 조립형 LED 조명기기는 다음과 같은 장점이 있다.
첫째, 하나 또는 여러 개의 방수용 LED 완제품을 조립하는 형태로 제작이 가능하므로 가로등, 보안등, 터널등, 투광기 등의 조명기기를 다양한 형태로 제작할 수 있다.
둘째, 요구하는 밝기에 따른 LED 램프의 수량 조정이 용이하다.
셋째, 각각의 LED 램프를 개별적으로 방열하고, 또 특수한 구조의 방열핀을 적용한 방열 시스템이므로 방열성이 우수하고, 결국 LED 램프의 수명, 즉 조명기기의 수명을 연장시킬 수 있다.
넷째, LED 램프의 다양한 배치에 따른 빛의 확산 범위 조절이 용이하다.
다섯째, 교류 전원을 사용하므로 직류 변환 어댑터, 안정기 등 없이도 간편하게 사용할 수 있고, 또 기존 모든 조명기기에 적용이 가능하다.
여섯째, 각각의 LED 완제품이 방수 실리콘 등으로 처리되어 있어 누수나 습기 등에도 뛰어난 내구성을 가질 수 있다.
본 발명에서 제공하는 조립형 LED 조명기기는 하나의 교류용 발광 다이오드(LED)에 전원의 연결부를 도출하고, LED의 배면에 금속 재질의 방열판과 LED의 표면에 빛의 확산 범위를 조절할 수 있는 투명 플라스틱 재질의 방수 커버를 조립하여 개별 방열시킨 LED 램프를 독립적인 방수용 LED 완제품으로 제작하는 한편, 하나의 인쇄회로기판에 여러 개의 LED를 장착하는 방식을 적용하지 않고, 기존의 모든 조명 케이스의 형태에 적용되도록 플라스틱 재질로 제작한 탈/부착 방식의 형틀에 기 제작된 각각의 방수용 LED 완제품을 하나 또는 여러 개를 다양한 형태로 조립한 것이다.
이에 따라, 본 발명에서 제공하는 조립형 LED 조명기기는 가로등, 보안등, 투광기 등의 여러 사용 용도로 직류 변환 어댑터나 안정기 없이 교류 전원에서 사용할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 조립형 LED 조명기기를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2와 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조립형 LED 조명기기의 LED 완제품을 나타내는 결합상태 및 분해상태의 단면도이다.
도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 조립형 LED 조명기기는 하나의 고정 형틀(11)과 하나 또는 여러 개의 LED 완제품(12)을 포함한다.
상기 고정 형틀(11)에는 다각형 또는 원형 배열 형상의 다양한 배열 형상, 예를 들면 가로 배열이나 세로 배열 등의 선형 배열 형상, 삼각형 배열 형상, 사각형 배열 형상, 오각형 배열 형상, 육각형 배열 형상, 원형 배열 형상, 타원형 배열 형상, 그 외의 각종 선로 배열 형상을 갖는 다수의 LED 장착부(10)가 구비되어 있으며, 이러한 각 LED 장착부(10)에 LED 완제품(12)이 하나씩 개별적으로 장착될 수 있다.
이렇게 LED 완제품(12)을 다양한 배열로 장착할 수 있으므로 사용하고자 하 는 공간을 최대한 활용할 수 있으며, 더욱이 문자판 등으로 이용할 경우에는 표출되는 문자의 양에 따라 필요한 만큼의 LED 완제품(12)을 용이하게 배치하여 사용할 수 있다.
상기 LED 완제품(12)은 LED 소자, 기판, 전극 패턴 등을 갖는 일종의 LED 모듈로서, LED 램프(14)와 위아래의 투명 커버(16) 및 방열부재(15)를 일체식으로 조합시킨 형태로 이루어져 있다.
상기 LED 램프(14)에는 교류에서 구동되고, 전원을 공급받기 위한 두가닥의 전선(13)이 연결되며, 이때의 전선(13)은 후술하는 방열부재(15)측의 홀(20), 예를 들면 베이스 방열판과 방열 블록의 중심부를 관통하는 홀을 통해 외부로 연장될 수 있다.
상기 방열 부재(15)는 LED 램프 구동시 발생하는 열을 외부로 배출시키는 부분으로서, 금속 재질로 이루어진 두 개의 부재를 상하 적층 조합시킨 형태로 되어 있다.
예를 들면, LED 램프(14)의 저면부에 결합되는 원판 형태의 베이스 방열판(15a)과 이 베이스 방열판(15a)의 저면부에 곧바로 결합되는 방열 블록(15b)으로 구성되어 있다.
이렇게 하나의 LED 완제품(12)마다 하나의 방열 부재(15)를 하나씩 배속시킨 개별적인 방열 시스템을 구현할 수 있으므로 우수한 방열 기능을 확보할 수 있다.
즉, 하나하나의 LED 완제품(12)이 각각 독립적으로 방열 작용을 수행함으로써, 주변의 다른 LED 완제품(12)에 열이 전해지지 않도록 하면서 자체적으로 방열 기능을 발휘할 수 있다.
여기서, 상기 방열 블록(15b)은 중심부에 홀(20)을 갖는 원통형 블록으로 이루어져 있고, 특히 바깥 둘레면에는 다수의 방열핀(17)이 소정의 형태, 예를 들면 평면에서 봤을 때 둘레면을 따라가면서 방사상으로 배치되는 형태로 형성되어 있어서 공기와의 접촉면적을 최대한 넓게 확보할 수 있으며, 이에 따라 공기와의 전열작용이 활발하게 이루어지면서 냉각 효과를 더욱 높일 수 있다.
좀더 바람직하게는 방열핀의 표면을 요철면으로 형성하여 그 표면적을 보다 넓게 확보하는 것이 좋다.
또한, 조립시 상기 LED 램프(14)와 베이스 방열판(15a) 사이에는 방열 실리콘 등과 같은 방열체(18)로 채워진 방열층이 조성되고, 이 방열층을 매개로 하여 LED 램프(14)에서 발생하는 열이 곧바로 방열부재(15)측으로 전달될 수 있다.
이러한 방열 부재(15)는 2곳 정도의 나사 체결 등을 통해 LED 램프(12)에 일체식으로 조립될 수 있다.
상기 투명 커버(16)는 빛의 확산을 위해 투명 플라스틱 등의 재질로 이루어진 일종의 보호 커버로서, LED 램프(14)를 완전히 덮는 형태로 조립된다.
이때의 투명 커버(16)는 체결 구조나 접착 구조, 또는 끼워서 고정시키는 구조로 조립할 수 있다.
또한, 투명 커버(16)의 중심부에는 반구형으로 상향 돌출 형성되는 램프 수용부(19)가 형성되어 있으며, 이 램프 수용부(19) 내로 LED 램프(14)의 램프 소자가 안착되는 형태로 수용될 수 있다.
특히, 상기 투명 커버(16)는 빛의 확산 용도, 또는 빛의 집중 용도 두가지 용도의 것을 적용할 수 있으며, 이는 램프 수용부(19)의 두께를 가변시키는 것으로 가능하다.
예를 들면, 도 4에 도시한 바와 같이, 램프 수용부(19)의 두께를 커버의 평균 두께로 일정하게 제작하여, 즉 램프 수용부의 두께를 커버와 같은 두께로 제작하여 확산형 커버의 용도로 사용할 수 있고, 또 램프 수용부(19)의 두께를 마치 볼록 렌즈 모양과 같이 두툼하게 제작하여, 즉 램프 수용부의 두께를 커버의 두께보다 두툼하게 제작하여 집중형 커버의 용도로 사용할 수 있다.
따라서, 이와 같이 구성되는 조립형 LED 조명기기의 제작과정을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 교류용 LED 램프의 기판에 전선을 납땜한다.
다음, 납땜된 전선을 기판의 배면을 통하여 베이스 방열판과 방열 블록의 중심의 홀로 도출하고, 교류용 LED 램프의 기판과 베이스 방열판 사이에 방열체(예를 들면, 방열 실리콘 등)를 도포한 후에 나사와 와셔로 결합한다.
다음, 결합된 제품 몸체의 외부에 방수체(예를 들면, 방수 실리콘 등)를 도포한 후에 사용 용도별로 집중 조명용이나 확산 조명용의 방수용 투명 커버를 결합하고, 이를 건조하여 개별 방수용 LED 완제품을 완성한다.
다음, 도 5에 도시한 바와 같이, 개별적으로 각각 완성된 방수형 LED 완제품을 고정 형틀의 LED 장착부에 부착하면 하나의 LED 조명기기를 완성할 수 있다.
다음, 도 6에 도시한 바와 같이, 개별 LED 완제품이 조합된 고정 형틀과 기 존의 조명기기에 설치하면 조립형 LED 조명기기를 완성할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 명백하다 할 것이다.
도 1은 종래 LED 조명기기의 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조립형 LED 조명기기의 LED 완제품을 나타내는 결합상태의 단면도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조립형 LED 조명기기의 LED 완제품을 나타내는 분해상태의 단면도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조립형 LED 조명기기에서 확산형 및 집중형 투명 커버를 나타내는 단면도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 조립형 LED 조명기기를 나타내는 단면도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 조립형 LED 조명기기의 사용상태를 나타내는 개략도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : LED 장착부 11 : 고정 형틀
12 : LED 완제품 13 : 전선
14 : LED 램프 15 : 방열부재
15a : 베이스 방열판 15b : 방열 블록
16 : 투명 커버 17 : 방열핀
18 : 방열체 19 : 램프 수용부
20 : 홀

Claims (6)

  1. 다각형 또는 원형 배열 형상의 다수의 LED 장착부(10)를 갖는 고정 형틀(11)과, 상기 고정 형틀(11)의 각 LED 장착부(10)에 하나하나 조립되고 개별적으로 전원을 공급받아 작동가능하며 자체적으로 방열수단을 구비한 LED 완제품(12)을 포함하며, 하나 또는 여러 개의 LED 완제품을 다각형 또는 원형 배열 형태로 조립하여 사용할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 조립형 LED 조명기기.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 LED 완제품(12)은 전원을 공급받기 위한 전선(13)을 갖는 LED 램프(14)와, 열 방출을 위하여 상기 LED 램프(14)의 저면부에 결합되는 방열부재(15)과, 빛 확산을 위하여 상기 LED 램프(14)의 상부에 결합되는 투명 커버(16)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 조립형 LED 조명기기.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 방열부재(15)는 LED 램프(14)의 저면부에 차례로 결합되는 베이스 방열판(15a)과 방열 블록(15b)으로 이루어지고, 상기 방열 블록(15b)의 바깥 둘레면에는 다수의 방열핀(17)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 조립형 LED 조명기기.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 LED 램프(14)의 저면과 베이스 방열판(15a)의 상면 사이에는 방열체(18)가 채워지는 것을 특징으로 하는 조립형 LED 조명기기.
  5. 청구항 2에 있어서, 상기 투명 커버(16)는 중심부에 반구형으로 돌출 형성되는 램프 수용부(19)를 포함하며, 램프 수용부(19)의 두께를 가변시켜 확산형 커버 또는 집중형 커버로 이루어질 수 있는 것을 특징으로 하는 조립형 LED 조명기기.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 LED 완제품(12)은 교류에서 구동되는 것을 특징으로 하는 조립형 LED 조명기기.
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