KR20110007971U - Ｌｅｄ 투광등 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 투광등에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 발열 효율이 우수하고 분해 조립이 용이한 LED 투광등에 관한 것이다.
본 고안에 따른 LED 투광등은 전원의 인가에 따라 발광되는 LED 소자와, 상기 LED 소자 구동을 위한 회로가 인쇄된 PCB를 포함하는 LED모듈과; 상기 LED소자로부터 발생되는 빛을 일 방향으로 집중시키기 위한 것으로, 열전도성 금속재로 구성되고, 내측 상부면에 상기 LED모듈이 고정 결합되며, 외측 상부면에 복수개의 고정돌기가 원형으로 배치 형성되는 투광갓과; 상기 투광갓의 하방측에 끼움결합되어 LED소자로부터 발생되는 빛을 투과시키는 투광커버와; 상기 투광갓의 외측 상부에 결합되며, 방사상으로 돌출 형성되는 복수개의 방열핀을 포함하여 투광갓으로부터 전달된 열을 외부로 방출하는 제1히트싱크와; 상기 제1히트싱크의 인접하는 2개의 방열핀 사이에 삽입 접촉되어 제1히트싱크로부터 열을 전달받아 외부로 방출하는 복수개의 제2히트싱크와; 상기 제1히트싱크와 제2히트싱크를 상부로부터 고정 결합시키는 것으로, 하부면에 복수개의 고정돌기가 원형으로 돌설되는 고정블럭을 포함하되; 상기 투광갓의 고정돌기와 고정블럭의 고정돌기는 제2히트싱크를 각각 가압하여 제1히트싱크의 방열핀 내측면에 접촉 고정시키는 것을 특징으로 한다.

Description

ＬＥＤ 투광등{LED FLOOD LAMP}
본 고안은 투광등에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 발열 효율이 우수하고 분해 조립이 용이한 LED 투광등에 관한 것이다.
일반적으로 투광등은 빛을 모아 일정한 방향으로 비추는 등기구로서, 건물이나 작업장을 비추는 산업용 투광등, 자동차, 기차, 전동차 따위의 전조등, 또는 밤에 보이지 않는 대상을 찾기 위한 탐조등 등을 포함하는 개념이다. 이러한 투광등은 종래 일반적인 백열, 형광, 메탈할라이드 램프를 이용한 것들이 주를 이루었으나, 최근 들어서는 전력 효율이 우수한 LED 램프로 대체되고 있다.
LED는 발광다이오드라고 불리우며, 전압의 인가에 따라 발광하는 반도체 소자로서, 종래의 광원에 비해 소형이고, 수명은 길며, 전기에너지가 빛에너지로 직접 변환되기 때문에 전력이 적게 들고 효율이 우수하다. 또한 고속응답이라 자동차 계기류의 표시소자, 광통신용광원 등 각종 전자기기의 표시용 램프, 숫자표시 장치나 계산기의 카드 판독기 등에 사용되고 있다. 최근에는, 비교적 전력소모가 많은 백열등과 같은 실내외 조명등을 LED로 교체하고자 하는 움직임들이 많아지고 있으며, 이에 따라, LED 조명등의 개발이 한창 진행 중에 있다.
한편, LED를 이용하여 등기구를 제작하는 경우, 전력효율은 우수하다 할 것이나 발열이 문제가 되어, 최근 들어서는, LED 등기구의 방열 구조에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있는 실정이다.
도 1 에는 예시적으로 종래 LED 등기구의 방열 구조가 개략적으로 도시된다. 도 1 의 (a)에 도시된 바와 같이, 종래 LED 등기구에서는 PCB(12) 상에 다수개의 LED 소자(11)가 배치되고, 상기 LED 소자(11)의 상부에는 벌브(13)가 구비되며, 상기 벌브(13) 및 PCB(12) 하부에는 하부케이스(18)가 구비된다. 상기 하부케이스(18)에는 상기 LED 소자(11)의 발광에 따라 발생하는 열을 배출시키기 위한 방열수단과, 별도의 소켓(미도시)에 결합시키기 위한 전구베이스(21)가 구비된다.
상기 방열수단은 도 1 의 (a)에 도시된 바와 같이, 대체로 전도판(16)과 히트싱크(17)로 구성된다. 상기 전도판(16)은 PCB(12)를 하방으로부터 지지함과 동시에 PCB(12)와 직접 접촉하면서 LED 소자(11) 발광에 따라 발생하는 열을 전도에 의해 배출시키고, 상기 히트싱크(17)는 상기 전도판(16)의 하부에 접촉되어 전도판(16)으로 전달된 열을 재차 전달받아 배출시킨다. 구체적으로, 상기 히트싱크(17)는, 도 1 의 (b)에 도시된 바와 같이, 상부는 전도판(16)의 하부면과 면접촉되도록 편평한 수평판(17a)으로 구성되고, 하부는 열 전도 및 배출이 용이하도록 상기 수평판(17a)으로부터 수직 하방으로 돌출 형성된 다수개의 방열핀(17b)들로 구성된다. 여기서, 상기 PCB(12)와 전도판(16), 그리고 제2히트싱크(17)는 각각 열전도성 접착부재(15)에 의해 상호 접착된다.
이러한 구조를 통하여 LED 소자의 발광에 따라 발생하는 열을 배출시켜 LED 소자의 발광효율 저하를 방지하고, LED 구동회로의 손상을 방지할 수 있게 된다.
그러나, 이러한 구조에 따르면, 방열수단이 하부케이스(18) 내부에 구비되어 열이 외부로 잘 빠져나가지 못하고 내부에 머물게 되어 LED의 손상을 유발할 수 있으며, 방열 표면적이 비교적 좁아서 방열효율이 떨어지게 되어 내부에 머무르는 열에 의해 LED의 손상을 초래하는 문제점이 존재한다.
본 고안은 상기한 바와 같은 종래 LED 등기구 방열 구조의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, LED로부터 발생된 열이 등기구 내부에 머무르지 않고 효과적으로 배출될 수 있어 방열효율이 우수하며, 조립 및 분해가 용이한 LED 투광등을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 LED 투광등은 전원의 인가에 따라 발광되는 LED 소자와, 상기 LED 소자 구동을 위한 회로가 인쇄된 PCB를 포함하는 LED모듈과; 상기 LED소자로부터 발생되는 빛을 일 방향으로 집중시키기 위한 것으로, 열전도성 금속재로 구성되고, 내측 상부면에 상기 LED모듈이 고정 결합되며, 외측 상부면에 복수개의 고정돌기가 원형으로 배치 형성되는 투광갓과; 상기 투광갓의 하방측에 끼움결합되어 LED소자로부터 발생되는 빛을 투과시키는 투광커버와; 상기 투광갓의 외측 상부에 결합되며, 방사상으로 돌출 형성되는 복수개의 방열핀을 포함하여 투광갓으로부터 전달된 열을 외부로 방출하는 제1히트싱크와; 상기 제1히트싱크의 인접하는 2개의 방열핀 사이에 삽입 접촉되어 제1히트싱크로부터 열을 전달받아 외부로 방출하는 복수개의 제2히트싱크와; 상기 제1히트싱크와 제2히트싱크를 상부로부터 고정 결합시키는 것으로, 하부면에 복수개의 고정돌기가 원형으로 돌설되는 고정블럭을 포함하되; 상기 투광갓의 고정돌기와 고정블럭의 고정돌기는 제2히트싱크를 각각 가압하여 제1히트싱크의 방열핀 내측면에 접촉 고정시키는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제2히트싱크는 단면이 'V'자인 집게 형상으로 구성되는 것이 바람직하며, 상기 투광갓의 고정돌기와 고정블럭의 고정돌기는 제2히트싱크의 내측에 각각 하방 및 상방으로부터 삽입되어, 제2히트싱크의 좌우 양측편을 좌우로 가압하여 벌려줌으로써, 제2히트싱크의 양측면을 제1히트싱크의 인접하는 2개의 방열핀 내측면에 접촉 고정시키는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 투광갓의 고정돌기와 고정블럭의 고정돌기는 단면이 내측은 좁고 외측은 넓은 사다리꼴 형상으로 구성되는 것이 바람직하며, 상기 제2히트싱크의 표면에는 통기공이 형성되는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같은 본 고안에 따르면, 제1히트싱크와 제2히트싱크가 외부로 노출되고, 제1히트싱크와 제2히트싱크가 이중으로 방열작업을 수행하므로 방열효율이 매우 우수하고 분해 조립이 매우 용이한 장점을 갖는다.
도 1 은 종래 LED 등기구의 방열 구조도,
도 2 는 본 고안에 따른 LED 투광등의 사시도,
도 3 은 본 고안에 따른 LED 투광등의 분해 사시도,
도 4 는 본 고안에 따른 LED 투광등의 히트싱크 구조가 도시된 도면,
도 5 는 본 고안에 따른 LED 투광등의 보조방열편 구조가 도시된 도면,
도 6 은 본 고안에 따른 LED 투광등의 히트싱크와 보조방열편, 그리고 고정돌기들 간 결합 구조가 도시된 도면,
도 7 은 본 고안에 따른 LED 투광등의 전체 겹합 단면도이다.
이하, 본 고안에 따른 LED 투광등의 구체적인 구성 및 작용을 바람직한 실시예와 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 2에는 본 고안에 따른 LED 투광등의 사시도가 도시되고, 도 3 에는 본 고안에 따른 LED 투광등의 분해 사시도가 도시된다. 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 LED 투광등은, LED모듈(10), 투광갓(20), 투광커버(30), 제1히트싱크(40), 제2히트싱크(50) 및 고정블럭(60)을 포함한다.
상기 LED모듈(10)은 전원 인가에 따라 발광되는 LED소자(11)와, 상기 LED소자(11)를 구동시키기 위한 회로가 인쇄되는 PCB(12)로 구성된다. 여기서, 상기 PCB(12)는 통상의 합성수지재 회로기판일 수도 있고, 열전도성이 우수한 알루미늄 기판일 수도 있다.
한편, 상기 LED모듈(10)은 추가적으로 전도판(16)을 포함할 수 있다. 상기 PCB(12)는 후술하는 바와 같이 알루미늄으로 구성된 투광갓(20)의 상부 내측에 결합되되, 전도판(16)이 구비되지 않은 경우에는 투광갓(20) 상부 내측에 직접 결합될 수도 있고, 위와 같이 전도판(16)을 추가로 구비하는 경우에는, 전도판(16) 내에 PCB(12)가 열전도성 접착부재에 등으로 부착 결합되고, 전도판(16)이 투광갓(20)의 상부 내측에 볼트 등의 체결수단에 의해 고정 결합될 수 있다.
구체적으로, 상기 전도판(16)은, 도 3 에 도시된 바와 같이, 대체로 원반형으로 구성되되 둘레에는 단턱이 형성되어, 중앙부 내측에 LED소자(11)가 배치된 PCB(12)가 부착 결합되고, 둘레에는 관통공이 형성되어 볼트에 의해 후술하는 투광갓(20)의 상부 내측에 고정 결합될 수 있다.
이러한 구성을 통하여, LED의 발광에 따라 발생하는 열은 직접 투광갓(20)에 전달되거나, 전도판(16)을 거쳐 투광갓(20)으로 전달된다.
상기 투광갓(20)은 LED모듈(10)을 외측에서 커버하는 케이싱으로서, LED모듈(10)을 보호함과 아울러, 확산되는 빛의 반사를 통하여 빛을 일 방향으로 집중시키는 기능을 수행한다. 상기 투광갓(20)은 도 4 에 도시된 바와 같이, 대체로 하방측(빛이 진행하는 방향을 하방측으로 정의함)이 개구된 상협하광(상부는 좁고 하부는 넓음)의 중공 원뿔대 형상으로 구성되는 것이 바람직하다. 그리고, 이미 언급한 바와 같이, 상기 투광갓(20)의 내측 상부면에는 LED모듈(10)이 고정 결합된다. 이러한 구성을 통하여, LED모듈(10)로부터 조사된 빛 중 측방으로 확산되는 빛은 투광갓(20)의 내측면에 반사되면서 확산이 방지되어 일방향으로 집중될 수 있게 된다.
상기 투광갓(20)의 재질에는 특별한 제한이 없으나, LED모듈(10)로부터 발생된 열을 후술하는 제1히트싱크(40)에 효과적으로 전달함과 아울러, 그 자체로서 방열작용을 수행할 수 있도록, 알루미늄과 같은 열전도성 금속재로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 투광갓(20)의 외측 상부에는 고정돌기(22)가 형성된다. 상기 고정돌기(22)는 후술하는 제1히트싱크(40)와 제2히트싱크(50)를 고정 결합시키는 수단으로, 도 3 에 도시된 바와 같이, 투광갓(20)의 외측 상부에 복수개가 수직으로 돌설되되, 각 고정돌기(22)가 일정 간격 이격된 상태에서 투광갓(20)의 중심을 동심으로 하여 원형으로 배치된다. 그리고, 상기 고정돌기(22)는 단면이 내측은 좁고 외측은 넓은 사다리꼴 형상으로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 고정돌기(22)에 의한 제1히트싱크(40)와 제2히트싱크(50)의 고정 방법은 후술하기로 한다.
상기 투광커버(30)는 투광갓(20)의 하방측에 끼움결합되어 투광갓(20) 내측에 장착된 LED 모듈을 보호함과 아울러, LED소자(11)로부터 조사되는 빛을 투과시킬 수 있도록 투광성을 갖는 투명판이다. 상기 투광커버(30)는 투광성을 갖는다면 그 재질에는 특별한 제한이 없으나 대체로 아크릴판이나 유리판이 바람직하고, 필요에 따라 볼록렌즈 형태로 구성되는 것도 바람직하다.
상기 제1히트싱크(40)는 LED모듈(10)로부터 발생되어 투광갓(20)을 통해 전달된 열을 외부로 방출시키기 위한 방열수단으로서, 열전도성이 우수한 알루미늄 재질로 구성되는 것이 바람직하며, 압출 방식으로 제조될 수 있다.
도 3 에는 상기 제1히트싱크(40)의 하부 사시도가 도시되어 있으며, 도 4 에는 상기 제1히트싱크(40)의 상부 사시도가 도시된다. 도 4 에 도시된 바와 같이, 상기 제1히트싱크(40)는 중앙에 길이방향으로 길게 연장 형성되는 내부관체(42)와, 상기 내부관체(42) 외주면에 방사상으로 돌출 형성되는 복수개의 방열핀(44)으로 구성된다. 그리고, 상기 제1히트싱크(40)의 내부관체(42) 하측은 투광갓(20)과의 접촉면적을 늘려 투광갓(20)으로부터 전달되는 열을 방열핀(44)으로 효과적으로 전달할 수 있도록 편평하게 막혀있으며, 상측은 개구된다. 상기 내부관체(42)의 양 말단 측면에는 볼트공이 형성되되, 하부 볼트공에는 LED모듈(10)을 투광갓(20) 내측 상부에 결합하기 위해 투광갓(20)을 관통하는 볼트가 삽입 체결되고, 상부 볼트공에는 후술하는 고정블럭(60)과의 결합을 위한 볼트가 삽입 체결되는 것이 바람직하다.
이러한 구성을 통하여, LED모듈(10)과 투광갓(20), 그리고 제1히트싱크(40)가 상호 연속으로 접촉 고정되어, 투광갓(20)으로 전달된 열이 제1히트싱크(40)를 거쳐 복수개의 방열핀(44)에 전달된 후 외측을 향하여 방사상으로 배출된다.
상기 제1히트싱크(40)에는 제2히트싱크(50)가 끼움결합된다. 상기 제2히트싱크(50)는 열을 방출시키는 표면적을 더 넓게 하여 방열효과를 극대화시키기 위한 수단으로서, 상기 제1히트싱크(40)로부터 열을 전달받아 외부로 방출한다. 이를 위해, 상기 제2히트싱크(50)는 알루미늄과 같이 열전도성이 우수한 금속재로 구성되는 것이 바람직하다.
도 5 에는 상기 제2히트싱크(50)의 구조가 도시되고, 도 6 에는 상기 제1히트싱크(40), 제2히트싱크(50), 그리고 투광갓(20)의 고정돌기(22)간 결합 관계가 도시된다. 도 5 와 도 6 에서는 결합 관계를 보다 명확히 표현하기 위해, 제1히트싱크(40)의 인접하는 한쌍의 방열핀(44)과, 단지 1개씩의 고정돌기들(22,62)만 표시하고 나머지 부분은 편의상 삭제하였다.
도시된 바와 같이, 상기 제2히트싱크(50)는 단면이 'V'자 형상인 집게 내지 클립 형태로 구성되고, 제1히트싱크(40)의 인접하는 2개의 방열핀(44) 사이에 각각 삽입된다. 그리고, 상기 제2히트싱크(50)의 표면에는 공기가 통과되어 방열효율을 높일 수 있도록 통기공(52)이 형성되는 것이 바람직하다.
이미 언급한 바와 같이, 상기 제1히트싱크(40)와 제2히트싱크(50)는 투광갓(20)의 고정돌기(22)와 후술하는 고정블럭(60)의 고정돌기(62)에 의해 상호 접촉 결합되며, 구체적인 결합 방법이 도 6 에 도시된다. 도시된 바와 같이, 제2히트싱크(50)는 제1히트싱크(40)의 인접하는 2개의 방열핀(44) 사이에 삽입되고, 상기 제2히트싱크(50)의 내측, 즉, 두 집게다리 사이에 하방 및 상방으로부터 투광갓(20)의 고정돌기(22)와 고정블럭(60)의 고정돌기(62)가 각각 억지끼움 방식으로 삽입된다. 상기 고정돌기(22)는 제1히트싱크(40)의 인접하는 2개의 방열핀(44)이 형성하는 공간의 단면 형상과 상응하게 단면이 사다리꼴 형상으로 구성되고 내측 단부는 도시된 바와 같이 둥글게 라운딩처리될 수 있다. 이러한 구조로 인하여, 제2히트싱크(50)의 내측에 삽입되는 경우, 제2히트싱크(50)의 좌우 양측편, 즉, 양측 집게다리 부분을 좌우로 가압하여 벌려줌으로써 제2히트싱크(50)의 양측면이 제2히트싱크(50)의 인접하는 2개의 방열핀(44) 내측면에 접촉된 상태에서 고정 결합되도록 한다.
한편, 상기 제2히트싱크(50)는 세로 길이는 제1히트싱크(40)의 세로 길이와 상응하게 형성되고, 가로 길이는 제1히트싱크(40)의 방열핀(44) 길이 보다 더 길게 형성되어, 결합시 제1히트싱크(40)의 방열핀(44) 보다 외측으로 더 돌출 배치된다.
이러한 구성을 통하여, 제1히트싱크(40)로 전달된 열의 일부는 1차적으로 방열핀(44)의 단부에서 방출되고, 일부는 방열핀(44)으로부터 제2히트싱크(50)로 전달되어 제2히트싱크(50)의 단부에서 방출된다. 이와 같이, 제1히트싱크(40)와 제2히트싱크(50)에 의해 이중으로 방열작용이 수행되므로 방열효율이 개선될 수 있다.
한편, 상기 고정블럭(60)은 제1히트싱크(40)와 제2히트싱크(50)를 상부로부터 고정결합시킴과 아울러, LED모듈(10)의 구동을 위한 각종 전선들을 내부에 실장하는 함체로서, 하부면에는 투광갓(20)의 외측 상부면에 형성된 고정돌기(22)와 동일한 구조의 고정돌기(62)가 돌설되어, 도 5 및 도 6 에 도시된 방법에 의해 제1히트싱크(40)와 제2히트싱크(50)를 상호 접촉 결합시킨다. 상기 고정블럭(60)의 고정돌기(62)는 투광갓(20)의 고정돌기(22) 구성과 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 고정블럭(60)은 열이 전달되지 않도록 합성수지재로 구성되는 것이 바람직하며, 외측 상부면에는 LED 투광등을 천정이나 벽면에 걸기 위한 걸고리가 구비되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 고정블럭(60)은 내측 하부로부터 관통되어 제1히트싱크(40)의 내부관체(42) 말단에 형성된 볼트공에 삽입 결합되는 볼트에 의해 제1히트싱크(40)와 견고하게 결합된다.
도 7 에는 본 고안에 따른 LED 투광등의 전체 결합 측단면도가 도시된다. 도 7 에 도시되고 이미 상술한 바와 같이, 본 고안에 따른 LED 투광등은 제1히트싱크(40)와 제2히트싱크(50)가 외부로 노출되고, 제1히트싱크(40)와 제2히트싱크(50)가 이중으로 방열작업을 수행하므로 방열효율이 매우 우수하고 분해 조립이 매우 용이하다.
지금까지, 본 고안의 실시예를 기준으로 상세히 설명하였으나, 본 고안의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 고안의 실시예와 실질적 균등범위까지 포함된다 할 것이다.
10 : LED모듈 11 : LED소자
12 : PCB 16 : 전도판
20 : 투광갓 22 : 고정돌기
30 : 투광커버 40 : 제1히트싱크
42 : 내부관체 44 : 방열핀
50 : 제2히트싱크 52 : 통기공
60 : 고정블럭 62 : 고정돌기

Claims (5)

  1. 전원의 인가에 따라 발광되는 LED 소자(110)와, 상기 LED 소자(110) 구동을 위한 회로가 인쇄된 PCB(120)를 포함하는 LED모듈(100)과;
    상기 LED소자로부터 발생되는 빛을 일 방향으로 집중시키기 위한 것으로, 열전도성 금속재로 구성되고, 내측 상부면에 상기 LED모듈이 고정 결합되며, 외측 상부면에 복수개의 고정돌기가 원형으로 배치 형성되는 투광갓과;
    상기 투광갓의 하방측에 끼움결합되어 LED소자로부터 발생되는 빛을 투과시키는 투광커버와;
    상기 투광갓의 외측 상부에 결합되며, 방사상으로 돌출 형성되는 복수개의 방열핀을 포함하여 투광갓으로부터 전달된 열을 외부로 방출하는 제1히트싱크와;
    상기 제1히트싱크의 인접하는 2개의 방열핀 사이에 삽입 접촉되어 제1히트싱크로부터 열을 전달받아 외부로 방출하는 복수개의 제2히트싱크와;
    상기 제1히트싱크와 제2히트싱크를 상부로부터 고정 결합시키는 것으로, 하부면에 복수개의 고정돌기가 원형으로 돌설되는 고정블럭을 포함하되;
    상기 투광갓의 고정돌기와 고정블럭의 고정돌기는 제2히트싱크를 각각 가압하여 제1히트싱크의 방열핀 내측면에 접촉 고정시키는 것을 특징으로 하는 LED 투광등.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2히트싱크는 단면이 'V'자인 집게 형상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 투광등.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 투광갓의 고정돌기와 고정블럭의 고정돌기는 제2히트싱크의 내측에 각각 하방 및 상방으로부터 삽입되어, 제2히트싱크의 좌우 양측편을 좌우로 가압하여 벌려줌으로써, 제2히트싱크의 양측면을 제1히트싱크의 인접하는 2개의 방열핀 내측면에 접촉 고정시키는 것을 특징으로 하는 LED 투광등.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 투광갓의 고정돌기와 고정블럭의 고정돌기는 단면이 내측은 좁고 외측은 넓은 사다리꼴 형상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 투광등.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제2히트싱크의 표면에는 통기공이 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 투광등.
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