KR20100122423A - 양방향 ｌｅｄ 조명기 - Google Patents

양방향 ｌｅｄ 조명기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 양방향 LED 조명기에 관한 것이다. 본 발명은 일정 두께를 갖는 판 형상의 방열판과, 방열판의 양면의 가장자리에 형성되는 하우징과, 방열판과 하우징으로 둘러싸인 공간에 형성되어 방열판을 중심으로 양방향으로 빛을 방출하는 LED 부와, LED 부에 전원을 공급하는 전원부를 포함하여 구성된다. 본 발명에 따르면, 중앙에 배치된 방열판을 중심으로 대칭적으로 LED 부를 구성하여 반영구적으로 사용할 수 있으며, 양방향으로 빛을 방출하는 양방향 LED 조명기를 제공할 수 있다.
방열판, LED, 하우징, 양방향

Description

양방향 ＬＥＤ 조명기{Two Side LED Lamp}
본 발명은 양방향 LED 조명기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방열판의 양면에 대칭적으로 LED 부를 구성하여 반영구적으로 사용할 수 있으면서, 양방향으로 빛을 방출하는 양방향 LED 조명기에 관한 것이다.
일반적으로 조명기는 전원을 공급받아 전기에너지를 빛에너지로 전환함으로써 조명이 필요한 장소를 밝혀 주는 조명장치이다. 조명장치는 여러 형태로 개발되어 사용되고 있는데, 최초 백열전구로부터 형광등으로 발전되었고, 특히 높은 조도를 요하는 전등으로는 질소나 헬륨 가스를 장입한 서치라이트 또는 나트륨 등 및 할라이트 램프와 같은 다양한 전등이 개발되어 왔다.
그러나 종래에는 광고용 간판이나 실내장식용 조명 또는 무대장치의 조명기구에서 다양한 색상의 빛을 합성하기 위해 표현하고자 하는 색상의 수대로 다양한 색상의 전구를 설치하거나, 적색, 초록색, 청색의 삼색등을 별개로 투사하여 이들의 합성에 의하여 다양한 색상을 표현할 수 있었다.
하지만, 기존의 조명기의 점멸기는 전압을 제어하여 각각의 전구를 온 또는 오프하여 점멸함으로써 색상의 연출이 부자연스럽고, 전압을 온할 때 외부전원에 포함된 에러신호가 순간적으로 전구에 인가되어 섬광이 번쩍이듯 점등함으로써 무대연출로서의 효과를 반감시키는 문제점이 있었으며, 발열로 인한 수명 단축과 조절의 어려움으로 인해 근래에는 LED를 이용한 조명기가 개발되어 사용되고 있다.
그러나 LED 조명기는 백열등이나 형광등에서 나오는 빛처럼 원형 구조로 전체적으로 퍼지는 것이 아니라 한쪽 방향으로만 빛이 나오는 것이 일반적이므로 야간 경기가 펼쳐지는 운동장 또는 야간의 야외 활동 시 한 방향이 아닌 양방향으로 빛을 방출하는 조명기의 필요성이 대두되고 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 양방향으로 빛을 방출하는 양방향 LED 조명기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 반도체 패키징 기술로 패키징되어 깨지지 않고 견고하며, 반영구적인 수명을 갖는 양방향 LED 조명기를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 양방향 LED 조명기는 일정 두께를 갖는 판 형상의 방열판과, 상기 방열판의 양면의 가장자리에 형성되는 하우징과, 상기 방열판과 상기 하우징으로 둘러싸인 공간에 형성되어 상기 방열판을 중심으로 양방향으로 빛을 방출하는 LED 부와, 상기 LED 부에 전원을 공급하는 전원부를 포함할 수 있다.
상기 방열판은 내주면에 요철이 형성된 두 개의 방열판이 일정 간격 이격되어 상하로 적층되고 가장자리가 봉합되어 내부에 냉매가 순환하는 냉매 순환 통로를 형성할 수 있다.
상기 냉매는 상기 LED 부에서 발생하는 열에 의해 액체에서 기체로, 다시 기체에서 액체로 상변화하면서 상기 냉매 순환 통로 내부를 순환할 수 있다.
상기 LED 부는, 상기 방열판의 양면에 형성되고 금속 회로 패턴이 형성된 유전막과, 상기 유전막의 상기 금속 회로 패턴에 각각 형성되어 빛을 방출하는 복수의 LED 칩과, 상기 LED 칩에서 각각 일정 거리 이격되어 형성되고 상기 LED 칩으로 부터 방출되는 빛을 면광원으로 바꾸는 확산판과, 상기 확산판에 각각 형성되어 상기 확산판을 통과한 상기 빛의 방사각을 높이는 방사렌즈를 포함할 수 있다.
상기 LED 부는 상기 복수의 LED 칩을 제외한 상기 유전막의 상부면과 상기 하우징의 안쪽 면에 각각 형성되어 상기 빛을 상기 확산판 방향으로 반사시키는 반사판을 더 포함할 수 있다.
상기 자외선 LED 칩은, 직렬, 병렬, 직렬 및 병렬의 혼합 배열, 상하로 적층된 배열 중에 적어도 하나의 방법으로 배열될 수 있다.
본 발명에 따르면, 양방향 LED 조명기는 얇은 판 형태의 방열판을 중심으로 양쪽에 대칭적으로 LED 부를 구성함으로써 양방향으로 빛을 방출할 수 있다.
또한, 양방향 LED 조명기는 반도체 패키징 기술로 패키징되어 깨지지 않고 견고하며, 반영구적인 수명을 가질 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 다만, 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 잘 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 가급적 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 핵심을 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
한편, 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아 니다. 첨부 도면을 통틀어 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조번호를 부여한다.
본 발명의 제1 실시예에 의한 양방향 LED 조명기를 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 양방향 LED 조명기를 나타내는 도면이다. 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 방열판에서 열의 이동을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3의 (a) 및 (b)는 본 발명의 제1 실시예에 의한 방열판에 형성된 LED 칩의 배열을 나타내는 도면이다.
본 발명의 제1 실시예에 의한 양방향 LED 조명기(100)는 한쪽 방향이 아닌 양쪽 방향으로 빛을 방출하는 조명기로, 방열판(10), 하우징(20), LED 부(30) 및 전원부(40)를 포함하여 구성된다.
방열판(10)은 판 형상으로 일정 두께를 갖고 상부면과 하부면을 갖는 것으로, 주로 히트 스프레더(heat spreader)가 사용되며, LED 부(30)에서 발생한 열을 방출한다. 방열판(10)은 내주면에 요철이 형성된 두 개의 방열판(11a, 11b)이 요철이 서로 마주보도록 일정 간격 이격되어 상하로 적층되고 가장자리가 봉합되어 형성된다. 요철은 냉매를 냉각시키는 역할을 하며, 방열판(10)에 형성된 요철은 그 형태 및 간격에 따라 열을 방출하는 효율이 변경될 수 있으므로, 적절한 형태 및 간격을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
두 개의 판(11a, 11b)이 이격되어 형성되는 내부 공간은 냉매가 순환하는 냉매 순환 통로(13)가 형성된다. 냉매 순환 통로(13)에 주입되어 순환하는 냉매는 주로 아세톤이 사용되는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
도 2에 도시된 화살표를 참조하면, LED 칩(33)의 동작에 의해 발생한 열은 방열판(10)을 형성하는 판(11a)과 냉매 순환 통로(13)에 채워진 냉매에 의해 열을 방출한다. 이때, 냉매는 액체에서 기체 상태로 상변화하고, 다시 기체에서 액체로 상변화하면서 냉매 순환 통로(13)를 순환하여 LED 칩(33)에 의한 열을 방출한다. 이때, 냉매 순환 통로(13)는 냉매가 순환할 때 열 유동을 막기 위해 단열 처리되는 것이 바람직하다.
하우징(20)은 양방향 LED 조명기(100)의 케이스로, 방열판(10)의 양면의 가장자리를 따라 형성된다.
LED 부(30)는 방열판(10)과 하우징(20)으로 둘러싸인 공간에 형성되고, 반도체 패키징 기술로 패키징되며, 방열판(10)을 중심으로 양쪽으로 대칭적으로 구성되어 양방향으로 빛을 방출한다. 따라서, LED 부(30)를 통해 빛이 양방향으로 방출되는 특성을 이용하여 운동장의 조명등, 야외에서 곤충을 잡는 등, 농작물의 피해를 방지하는 등에 적용할 수 있다. LED 부(30)는 유전막(31), LED 칩(33), 확산판(35) 및 방사렌즈(37)를 포함하여 구성된다.
유전막(31)은 방열판(10)의 양면에 형성되는 유전체 막으로, 유전막(31)에는 금속 회로 패턴(32)이 형성된다. 금속 회로 패턴(32)에는 LED 칩(33)이 형성된다.
LED 칩(33)은 유전막(31)에 형성된 금속 회로 패턴(32)에 칩 본딩되어 빛을 방출한다. LED 칩(33)은 방열판(10)을 중심으로 양측에 서로 대칭적으로 배열될 수도 있고, 비대칭적으로 배열될 수도 있다. 또한, LED 칩(33)의 개수도 방열판(10)을 중심으로 서로 동일할 수도 있고, 다를 수도 있다.
이때, 도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, LED 칩(33)은 금속 회로 패턴(32)에 직렬구조, 병렬구조 또는 직렬과 병렬이 혼합된 구조로 배열되거나 정렬되지 않고 랜덤하게 배열될 수도 있다. 또한, 도시되지는 않았으나, 상하로 적층된 구조로도 배열될 수도 있다.
이때, LED 칩(33)의 개수는 출력되는 LED 칩(33)의 파워에 따라 전체 출력을 조절할 수 있도록 정하는 것이 바람직하다.
확산판(35)은 석영(quartz)류, 유리(glass)류 고분자, 자외선용 특수 아크릴 및 특수 플라스틱류를 재질로 하며, LED 칩(33)에서 일정 거리 이격되어 형성되고 LED 칩(33)으로부터 방출되는 빛을 면광원으로 바꿔준다. 이때, 확산판(35)은 레이저 가공, 코팅이나 증착, 스크래치, 에칭 등의 방법을 이용하여 패턴을 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 확산판(35)을 통과한 자외선은 방사렌즈(37)를 통과하면서 방사각이 커져 퍼지게 된다. 방사렌즈(37)는 석영(quartz)류, 유리(glass)류 고분자, 자외선용 특수 아크릴 및 특수 플라스틱류를 재질로 한다.
한편, 석영을 이용하여 확산판(35)과 방사렌즈(39)를 일체화하여 제조할 수도 있다.
전원부(40)는 양방향 LED 조명기(100)에 전원을 공급한다. 전원부(40)는 교류 형태로 공급되는 상용전력을 직류로 변환하여 사용하거나, 배터리를 이용하여 직류 전원을 사용할 수도 있다.
본 발명의 제1 실시예에 의한 양방향 LED 조명기(100)의 전원부(40)는 하우 징(20)의 상부에 설치되었으나, 그 위치는 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 제2 실시예에 의한 LED 부를 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 의한 LED 부를 나타내는 도면이다.
본 발명의 제1 실시예에 의한 LED 부(130)는 LED 칩(133)의 상부에 LED 칩(133)을 덮는 형태를 갖는 렌즈(134)를 더 포함하여 구성된다.
렌즈(134)는 양방향 LED 조명기(미도시)에서 방출되는 빛을 한 번 더 모아주기 위해 형성되는 것으로, 각 LED 칩(133) 마다 별도로 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 본 발명의 제1 실시예의 변형예는 방열판(110)의 양쪽에 형성된 LED 칩(133)에 모두 렌즈(134)가 형성되는 것을 설명하였으나, 필요에 의해 방열판(110)의 한쪽에 형성된 LED 칩(133)에만 렌즈(134)가 형성될 수도 있다.
본 발명의 제3 실시예에 의한 양방향 LED 조명기를 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 5는 본 발명의 제3 실시예에 의한 양방향 LED 조명기를 나타내는 도면이다.
본 발명의 제3 실시예에 의한 양방향 LED 조명기(300)는 반사판(239)을 더 포함한다. 반사판(239)은 복수의 LED 칩(233)을 제외한 유전막(231)의 상부면과 하우징(220)의 안쪽 면에 형성되어 LED 칩(233)으로부터 방출되는 빛이 확산판(235) 방향을 향하도록 반사시켜 조명기로써의 성능을 향상시킬 수 있다.
이때에도, 복수의 LED 칩(233)에는 빛을 모아주는 렌즈(미도시)가 더 형성될 수 있으며, LED 칩(233)의 배열 및 개수, 크기는 양방향 LED 조명기(300)가 사용되는 장소 및 상황에 따라 변경될 수 있다.
지금까지 실시예를 통하여 본 발명에 따른 양방향 LED 조명기에 대하여 설명하였다. 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식의 가진 자에게 자명한 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 양방향 LED 조명기를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 방열판에서 열의 이동을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3의 (a) 및 (b)는 본 발명의 제1 실시예에 의한 방열판에 형성된 LED 칩의 배열을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 의한 LED 부를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 의한 양방향 LED 조명기를 나타내는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10, 110 : 방열판 20, 120 : 하우징
30, 130 : LED 부 40, 140 : 전원부
100, 200 : 양방향 LED 조명기

Claims (6)

  1. 일정 두께를 갖는 판 형상의 방열판과;
    상기 방열판의 양면의 가장자리에 형성되는 하우징과;
    상기 방열판과 상기 하우징으로 둘러싸인 공간에 형성되어 상기 방열판을 중심으로 양방향으로 빛을 방출하는 LED 부와;
    상기 LED 부에 전원을 공급하는 전원부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 LED 조명기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방열판은 내주면에 요철이 형성된 두 개의 방열판이 일정 간격 이격되어 상하로 적층되고 가장자리가 봉합되어 내부에 냉매가 순환하는 냉매 순환 통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 양방향 LED 조명기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 냉매는 상기 LED 부에서 발생하는 열에 의해 액체에서 기체로, 다시 기체에서 액체로 상변화하면서 상기 냉매 순환 통로 내부를 순환하는 것을 특징으로 하는 양방향 LED 조명기.
  4. 제1항 내지 제3항 중에 어느 한 항에 있어서, 상기 LED 부는,
    상기 방열판의 양면에 형성되고 금속 회로 패턴이 형성된 유전막과;
    상기 유전막의 상기 금속 회로 패턴에 각각 형성되어 빛을 방출하는 복수의 LED 칩과;
    상기 LED 칩에서 각각 일정 거리 이격되어 형성되고 상기 LED 칩으로부터 방출되는 빛을 면광원으로 바꾸는 확산판과;
    상기 확산판에 각각 형성되어 상기 확산판을 통과한 상기 빛의 방사각을 높이는 방사렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 LED 조명기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 LED 칩을 제외한 상기 유전막의 상부면과 상기 하우징의 안쪽 면에 각각 형성되어 상기 빛을 상기 확산판 방향으로 반사시키는 반사판;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 LED 조명기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 자외선 LED 칩은,
    직렬, 병렬, 직렬 및 병렬의 혼합 배열, 상하로 적층된 배열 중에 적어도 하나의 방법으로 배열된 것을 특징으로 하는 양방향 LED 조명기.
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