KR20110038848A - 직관형 발광다이오드 조명 램프 및 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

열전도성 플라스틱(plastic)과 투명 플라스틱을 함께 압출 다이스(dice)를 통해 압출하여 열전도성 플라스틱의 제1반구부 및 투명 플라스틱의 제2반구부가 일체화된 램프 튜브(lamp tube)를 압출 성형하고, 램프 튜브 내에 발광다이오드가 장착된 인쇄회로기판을 삽입한 후, 램프 튜브의 말단부에 커넥터(connector)를 장착하는 직관형 발광다이오드 조명 램프 제조 방법을 제시한다.
LED, 방열, heat sink, 형광등, 압출 성형, 압축 성형

Description

직관형 발광다이오드 조명 램프 및 제조 방법{Tube type LED illumination lamp and manufacturing method for the same}
본 발명은 조명 장치에 관한 것으로, 특히, 형광등을 대체하는 직관형 발광다이오드(Light Emitting Diode) 조명 램프(illumination lamp) 및 제조 방법에 관한 것이다.
발광다이오드(LED)는 소형 광원을 구현할 수 있고, 전력 소모를 적게 구현하여 고에너지 효율을 구현할 수 있는 조명 광원으로 기대되고 있다. 또한, 수명이 길며 고속 응답 특성을 가지고 있으며, 수은과 같은 유해 물질의 오염 문제를 극복할 수 있는 조명으로 기대되고 있다. 발광다이오드를 광원으로 하는 램프(lamp) 조명은 기존의 형광등을 대체하게 직관형 튜브(tube) 내측에 LED가 삽입되고 LED가 외부 전극에 전기적으로 연결되게 구성되고 있다. 이러한 직관형 또는 튜브형의 LED 램프는 기존의 형광등 형태의 조명을 대체할 것으로 기대되고 있다.
직관형 LED 램프는 LED 램프는 점등 시 발열이 수반되고 있으며, 이러한 발열에 의해 LED 자체의 수명이 단축되거나 조도가 떨어지는 문제가 수반될 수 있다. 더욱이, 튜브 내에 LED가 삽입되므로, LED에서 발생되는 열량은 튜브의 온실 효과 에 의해 튜브 내에 누적되며, 이러한 누적된 열량을 유효하게 방출하기가 상당히 어렵다. 이러한 LED 발열에 수반되는 문제를 극복하기 위해서, 튜브 형상에 방열 구조의 히트싱크부(heatsink)를 별도로 도입하는 방안이 고려될 수 있다.
그런데, 히트싱크부를 별도로 튜브에 장착하는 방안은, 히트싱크부를 튜브에 체결시키는 별도의 과정이 요구되고, 히트싱크부의 가공과 튜브의 가공에 별도의 과정 및 비용의 발생을 수반하게 된다. 또한, 히트싱크부의 도입에 의해서, 히트싱크부를 이루는 금속 재질이 상당히 무거운 중량을 나타내어 전체 램프의 무게를 증가시켜 조명의 채용을 제한하는 요소로 작용할 수 있다. 따라서, 보다 경량화된 조명 램프를 제공하는 데 어려움이 유발될 수 있다. 더욱이, 별도의 히트싱크부를 튜브에 장착하는 경우 히트싱크부의 도입에 따른 공간 점유도가 증가하므로, LED 램프 구조의 체적이 증가되어 LED 램프 채용을 제한할 수 있다.
본 발명은 구조적 단순화를 통해 발광다이오드 조명 램프의 경량화를 구현할 수 있으며, 발광다이오드에서 발열되는 열을 보다 용이하게 방출할 수 있는 직관형 발광다이오드 조명 램프 및 제조 방법을 제시하고자 한다.
본 발명의 일 관점은, 열전도성 플라스틱(plastic)과 투명 플라스틱을 함께 압출 다이스(dice)를 통해 압출하여 열전도성 플라스틱의 제1반구부 및 투명 플라스틱의 제2반구부가 일체화된 램프 튜브(lamp tube)를 압출 성형하는 단계; 상기 램프 튜브 내에 발광다이오드가 장착된 인쇄회로기판을 삽입하는 단계; 및 상기 램프 튜브의 말단부에 커넥터(connector)를 장착하는 단계를 포함하는 직관형 발광다이오드 조명 램프 제조 방법을 제시한다.
상기 열전도성 플라스틱의 제1반구부는 히트싱크(heatsink)부로 역할하게 성형되고, 상기 투명 플라스틱의 제2반구부는 광확산을 위한 램프 커버(lamp cover)부로 성형될 수 있다.
본 발명의 다른 일 관점은, 열전도성 플라스틱(plastic)과 투명 플라스틱이 함께 압출 다이스(dice)를 통해 압출 성형되어 열전도성 플라스틱의 제1반구부 및 투명 플라스틱의 제2반구부가 일체화된 램프 튜브(lamp tube); 상기 램프 튜브 내에 삽입된 발광다이오드가 장착된 인쇄회로기판; 및 상기 램프 튜브의 말단부에 장착된 커넥터(connector)를 포함하는 직관형 발광다이오드 조명 램프를 제시한다.
본 발명의 실시예는 열전도 플라스틱(plastic)과 투명 플라스틱을 함께 이형 압출하여, 열전도 플라스틱의 제1반구부와 이에 대응되는 투명 플라스틱의 제2반구부가 일체로 성형된 램프 튜브를 성형할 수 있다. 열전도 플라스틱의 제1반구부는 히트싱크로 작용하고, 투명 플라스틱의 제2반구부는 램프 커버(lamp cover)로 작용하고, 이러한 제1반구부와 제2반구부가 일체로 성형됨으로써 별도의 체결 구조나 체결 과정이 생략되어 구조적 공간의 확보와 함께 구조적 단순화를 구현할 수 있다. 또한, 히트싱크부의 제1반구부가 열전도 플라스틱으로 성형되므로, 전체 램프의 경량화가 구현될 수 있고, 열전도 플라스틱의 비전도성 또는 절연체의 특성에 의해, LED 소자와 히트싱크부 간의 단락 위험을 방지하여 보다 높은 전기적 안전도를 구현할 수 있다. 열전도 플라스틱과 투명 플라스틱의 서로 다른 재질, 즉, 이종의 플라스틱을 동시에 압출 성형하여 튜브를 제작함으로써, 램프 튜브 제작에 요구되는 비용을 보다 절감시킬 수 있어, 직관형 LED 램프를 보다 저렴한 비용으로 생산하여 기존의 형광등을 보다 유효하게 대체할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 열전도 플라스틱(plastic)과 투명 플라스틱의 서로 다른 재질, 즉, 이종의 플라스틱을 동시에 이형 압출 성형하여 램프 튜브를 성형한다. 이종 재질의 동시 압출 성형에 의해서, 열전도 플라스틱의 제1반구부와 이에 대응되는 투명 플라스틱의 제2반구부가 일체로 성형된 램프 튜브가 얻어지고, 이러한 램프 튜브 내에 발광다이오드가 광원으로 장착된 인쇄회로기판(PCB)을 삽입하여 직관형 LED 램프를 제조할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 열전도 플라스틱의 제1반구부는 LED가 장착된 PCB의 배후에 위치하고, LED에서 발열된 열을 흡열하여 외부로 방열시키는 히트싱크부로 작용한다. 열전도 플라스틱은 열전도성을 부여하는 필러(filler)가 함유된 가소성 폴리머(polymer)를 포함하는 재질이며, 이형 압출 성형에 의해 반구형 튜브 형상으로 성형된다. 투명 플라스틱은 폴리카보네이트(PC)와 같은 투명 재질의 폴리머 재질이며, 이형 압출 성형에 의해 대응되는 형상인 반구형 튜브 형상으로 성형된다.
투명 플라스틱과 열전도성 플라스틱의 이종 재질의 플라스틱(또는 폴리머)이 함께 압출 다이스(dice)에 인입되어 압출되어 하나의 튜브 형상으로 성형되므로, 튜브는 열전도성 플라스틱으로 이루어지는 제1반구부와 투명 플라스틱의 제2반구부가 일체화된 램프 튜브로 성형된다. 이러한 이종 재질의 압출 성형에 의해 램프 튜브가 성형되므로, 별도의 체결 과정이나 체결 구조의 도입이 요구되지 않고, 반구형 튜브의 제작을 위한 별도의 압축 성형 또는 압출 성형이 요구되지 않는다. 이에 따라, 성형 시 요구되는 비용을 줄일 수 있어, LED 램프의 제조 원가를 절감시킬 수 있다.
LED에 의해 발생된 열을 외부로 방출하기 위해서 튜브에 히트싱크(heat sink)부와 같은 방열부를 별도로 장착하는 방안이 고려될 수 있는 데, 이러한 경우, 알루미늄을 이형 압출 또는 압축하여 반구형 튜브 형상으로 가공하여 반구형 튜브 형상의 히트싱크부를 형성하고, 또한, 이에 대응되는 반구형 튜브 형상의 투명 램프 커버부를 이형 압출 또는 압축하여 형성한 후, 반구형 튜브 형상의 히트싱 크부와 램프 커버부를 체결하여 하나의 직관 형상의 튜브를 구성하게 된다. 이때, 알루미늄 반구형 튜브 자체의 무게가 상당하여 램프 자체가 상당히 무거워져 실제 조명으로 이용되기가 어렵고, 또한, 알루미늄 재질의 반구형 튜브와 광원의 발산을 위한 투명 램프 커버부의 다른 반구형 튜브를 체결시키는 과정이 별도로 요구된다.
이에 비해 본 발명의 실시예의 경우 열전도성 플라스틱으로 램프 튜브가 제작되므로, 히트싱크를 알루미늄(Al)과 같은 금속 재질로 구성하는 경우에 비해 램프 튜브의 무게를 경량화할 수 있다. 또한, 알루미늄 재질과 같은 금속 재질의 경우 열전도성을 가짐과 동시에 전기적 전도성을 가지므로, LED가 장착된 인쇄회로기판(PCB)과 알루미늄 재질의 반구형 튜브가 전기적으로 단락되는 문제가 유발될 수 있는 데 비해, 본 발명의 실시예의 경우 열전도성 플라스틱은 비전도성 또는 절연체의 특성을 나타내므로, 전기적 단락을 안정적으로 방지하여 LED 램프의 전기적 안정성을 개선할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 LED 램프는 열전도성 플라스틱의 제1반구부와 투명 플라스틱의 제2반구부가 이종 재질의 압출 성형에 의해서 튜브로 일체화되어 성형되므로, 튜브 내의 구조적 공간을 간소화하여 튜브 내의 공간을 보다 넓게 확보할 수 있고, 체결 구조의 생략을 통해 구조를 보다 간단하게 유도할 수 있다. 이에 따라, LED 기판의 장착이 보다 용이해져 LED 램프 제조가 보다 안정적이게 되며, LED 기판과 후면의 열전도성 플라스틱의 제1반구부와의 사이에 열전도를 위한 별도의 구조, 예컨대, 열전달 경로나 연결부를 도입할 수도 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 직관형 발광다이오드(LED) 램프 및 제조 방법을 설명하기 위해서 제시한 도면들이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 직관형 발광다이오드(LED) 조명 램프는, 램프 튜브(100)와, 램프 튜브(100) 내에 삽입되고 발광다이오드(135)가 장착된 인쇄회로기판(131), 및 램프 튜브(100)의 말단부에 장착된 커넥터(connector: 200)를 포함하여 구성된다. 램프 튜브(100)는 열전도성 플라스틱(plastic)과 투명 플라스틱이 함께 압출 다이스(dice)를 통해 압출 성형되어, 열전도성 플라스틱의 제1반구부(110) 및 투명 플라스틱의 제2반구부(120)가 일체로 성형된 형상을 가진다. 이러한 램프 튜브(100) 내에 발광다이오드(135)가 장착된 인쇄회로기판(131)이 체결부(111)에 삽입되고, 인쇄회로기판(131)에 전기적으로 연결되어 소켓(socket)을 제공하는 커넥터(200)가 램프 튜브(100)를 밀봉하게 설치된다.
발광다이오드 조명 램프는, 열전도성 플라스틱(plastic)과 투명 플라스틱을 함께 압출 다이스(dice)를 통해 압출하여 성형된 램프 튜브(100)를 포함하여 구성되며, 램프 튜브(100)는 각각의 제1반구부(110)와 제2반구부(120)가 별도로 성형되지 않고, 도 3에 제시된 바와 같이 이종 재질의 플라스틱들이 함께 압출 성형되는 과정으로 성형된다. 이에 따라, 제1반구부(110)와 제2반구부(120)는 일체형으로 제작된다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 램프 튜브(100)는 이종 재질을 압출 성형하는 압출기(extruder: 310)에 의해 일체형 튜브로 성형될 수 있다. 압출기(310)는 이종 재질을 하나의 공통 압출 다이스(dice: 310)를 통해 압출 시키기 위해서, 2개로 이루어진 한 쌍의 압출 스크루(screw: 321, 322)를 포함하여 구성될 수 있다. 한 쌍의 압출 스크루(321, 322)에는 각기 다른 재질의 플라스틱 원료(331, 332)가 호퍼(hopper)를 통해 제공될 수 있으며, 제공된 플라스틱 원료(321, 332)는 압출 스크루(321, 322)에 의해 각기 독립적으로 압출 다이스(310)로 이송되고, 압출 다이스(310)를 통과하여 압출되며 튜브의 반구 형상으로 성형되고, 압출 다이스(310)에서 사출되는 순간 서로 접촉하여 상호 접착되어 하나의 튜브 형상으로 일체화되게 된다.
제1압출 스크루(321)로 제공되는 제1플라스틱 원료(331)는 열전도성 플라스틱으로 열가소성 폴리머에 열전도성 필러(filler)가 함유될 수 있다. 또한, 제2압출 스크루(321)로 제공되는 제2플라스틱 원료(332)는 폴리카보네이트(PC)와 같은 투명한 재질의 열가소성 폴리머일 수 있다. 압출기(310)는 이종 재질의 원료들이 압출 다이스(310) 내에서 또는 압출 다이스(310)를 벗어나는 순간 상호 접촉하여 접착되도록 허용하는 압출 다이스(310)를 구비하고, 한 쌍의 독립된 압출 스크루(321, 322)를 구비하여 각각의 원료(331, 332)를 압출 다이스(310)로 압출하게 구성될 수 있다. 또한, 스크루(321, 322)에 제공된 원료(331, 332)들이 성형될 정도의 유동을 가지게 히터(heater: 도시되지 않음)를 구비하고, 압출 다이스(310)에서의 성형을 위해 냉각부(도시되지 않음)를 압출 다이스(310)에 부가하여 구비할 수 있다.
압출 다이스(310)의 압출구로 압출되는 원료(331, 332)는 압출 다이스(310)의 압출구의 형상에 의해 도 4에 제시된 바와 같이 일체형으로 원형 튜브 형상의 램프 튜브(100)로 성형된다. 이때, 제1플라스틱 원료(331)가 압출 성형된 부분은 열전도성 플라스틱 재질의 제1반구부(110)로 성형되고, 제2플라스틱 원료(332)가 압출 성형된 부분은 투명 플라스틱 재질의 제2반구부(120)로 성형되고, 압출 다이스(310)에서 제1반구부(110) 및 제2반구부(120)의 경계 부분이 접촉하여 상호 접착되어 튜브 형상으로 성형된다.
이와 같이 이종 재질의 압출 성형에 의해 램프 튜브(100)를 형성함으로써, 히트싱크부의 역할을 하는 제1반구부(110)와 조명광의 광확산 역할을 하는 투명 커버부의 제2반구부(120)가 일체형 튜브로 성형될 수 있다. 이에 따라, 히트싱크부를 별도로 압축 또는 압출 성형하고, 램프 커버부를 또한 별도로 압축 또는 이형 압출 성형하여, 이들 두 부분을 상호 체결시켜 튜브를 제작하는 경우에 비해, 보다 간단하고 효율적으로 램프 튜브(100)를 성형 제작하는 것이 가능하다. 따라서, 램프 튜브(100)의 성형 제작에 소요되는 비용의 절감을 구현할 수 있다.
제1반구부(110)와 제2반구부(120)가 압출 다이스(310)에서 압출 성형되며 상호 접착되므로, 별도의 체결 수단의 도입이 생략될 수 있고 또한 체결 수단의 도입에 따른 별도의 체결 구조를 성형할 필요가 없다. 이에 따라, 램프 튜브(100)의 내부 공간이 보다 넓게 확보될 수 있어, 발광다이오드(135)를 장착한 인쇄회로기판(131)의 삽입이 보다 원활하게 진행될 수 있어, LED 램프 제조 공정이 보다 간단해질 수 있다. 히트싱크부의 역할을 하는 제1반구부(110)가 열전도성 플라스틱의 압출 성형으로 성형되므로, 알루미늄과 같은 금속 재질로 히트싱크부를 제작하는 경우에 비해 성형이 보다 용이하게 이루어질 수 있다. 또한, 알루미늄 재질에 비해 열전도성 플라스틱의 비중이 작으므로, 램프 튜브(100)의 무게를 보다 가볍게 경량화할 수 있다. 열전도성 플라스틱은 비전도성 또는 절연체의 특성을 보이므로, 제1반구부(110)와 PCB(131) 간의 전기적 단락의 우려가 없어지며, 이에 따라 LED 램프의 전기적 안전성을 개선할 수 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 직관형 발광다이오드 조명 램프 및 제조 방법을 설명하기 위해서 제시한 도면들이다.

Claims (3)

  1. 열전도성 플라스틱(plastic)과 투명 플라스틱을 함께 압출 다이스(dice)를 통해 압출하여 열전도성 플라스틱의 제1반구부 및 투명 플라스틱의 제2반구부가 일체화된 램프 튜브(lamp tube)를 압출 성형하는 단계;
    상기 램프 튜브 내에 발광다이오드가 장착된 인쇄회로기판을 삽입하는 단계; 및
    상기 램프 튜브의 말단부에 커넥터(connector)를 장착하는 단계를 포함하는 직관형 발광다이오드 조명 램프 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열전도성 플라스틱의 제1반구부는 히트싱크(heatsink)부로 역할하게 성형되고,
    상기 투명 플라스틱의 제2반구부는 광확산을 위한 램프 커버(lamp cover)부로 성형되는 직관형 발광다이오드 조명 램프 제조 방법.
  3. 열전도성 플라스틱(plastic)과 투명 플라스틱이 함께 압출 다이스(dice)를 통해 압출 성형되어 열전도성 플라스틱의 제1반구부 및 투명 플라스틱의 제2반구부가 일체화된 램프 튜브(lamp tube);
    상기 램프 튜브 내에 삽입된 발광다이오드가 장착된 인쇄회로기판; 및
    상기 램프 튜브의 말단부에 장착된 커넥터(connector)를 포함하는 직관형 발광다이오드 조명 램프.
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