KR20110038850A - 발광다이오드 조명 램프 - Google Patents

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KR20110038850A
KR20110038850A KR1020090096022A KR20090096022A KR20110038850A KR 20110038850 A KR20110038850 A KR 20110038850A KR 1020090096022 A KR1020090096022 A KR 1020090096022A KR 20090096022 A KR20090096022 A KR 20090096022A KR 20110038850 A KR20110038850 A KR 20110038850A
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heat
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light emitting
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heat dissipation
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KR1020090096022A
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박용찬
성도경
이동렬
정준태
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비나텍주식회사
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Abstract

발광다이오드 칩(chip)들이 장착된 기판들, 기판들이 장착되는 외측 상면 및 외주 측면을 가지는 모자 형상의 몸체부, 몸체부 내측 상면에 연결되는 스템(stem), 스템과 몸체부의 내측 측면을 연결하는 립(rip)들을 포함하는 흡열부, 흡열부의 몸체부의 하단부 및 스템의 하단부와 체결되어 몸체부의 하단부 및 스템을 통해 전달된 열을 외부로 방출하는 방열부; 방열부를 지지하게 체결되는 소켓(socket)부; 및 발광다이오드 칩들 상을 덮게 체결되는 투명 전구 커버(cover)를 포함하는 발광다이오드 조명 램프(LED illumination lamp)를 제시한다.
LED, 방열, heat sink, 전구, 소켓

Description

발광다이오드 조명 램프{LED illumination lamp}
본 발명은 조명 장치에 관한 것으로, 특히, 고효율의 열방출 기능을 가지는 발광다이오드(light emitting diode) 조명 램프(illumination lamp)에 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 전구형 소켓(socket)을 구비하는 형태로 구성되어 기존의 조명을 대체할 것으로 기대되고 있다.
LED 조명 램프는 점등 시 발열이 수반되고 있으며, 이러한 발열에 의해 LED 자체의 수명이 단축되거나 조도가 떨어지는 문제가 수반될 수 있다. 이러한 발열에 수반되는 문제를 극복하기 위해서, 60℃ 아래로 온도를 저하시키도록 방열 구조를 도입하는 시도가 이루어지고 있다. 다양한 형상의 방열 구조의 도입에도 불구하고, 흡열부와 방열부 사이의 원활한 열교환을 구현하기가 어려워, LED의 온도를 유효하 게 낮춰주는 유효한 방열 효과를 구현하기는 상당히 어렵다.
한편, LED 조명 램프의 광 방사각을 상대적으로 더 넓힐 경우, 광 방사각이 넓은 LED 조명 램프는 보다 다양한 조명 분야에 적용될 것으로 기대된다. 그런데, 광 방사각을 넓히기 위해서 LED 국부적인 영역에 LED 칩(chip)들이 상대적으로 밀집되게 조명을 구성할 경우, LED 칩들이 밀집된 영역에 상대적으로 열이 밀집되게 되며, 이러한 열밀집 부분에 국부적 과다 발열에 의한 과다 온도 상승이 유발되게 된다. 이와 같이 국부적인 영역에서 열이 밀집될 경우 이를 유효하게 방열시키기는 상당히 어려워 보다 유효한 방열 구조의 개발이 요구된다. 이에 따라, LED로부터 발열된 열을 유효하게 방열시켜, LED의 온도를 낮춰줄 수 있는 방법의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 조명광의 방사각을 보다 넓게 구현하고, 보다 높은 방열 효과를 구현할 수 있는 발광다이오드 조명 램프를 제시하고자 한다.
본 발명의 일 관점은, 발광다이오드 칩(chip)들이 장착된 기판들; 상기 기판들이 장착되는 외측 상면 및 외주 측면을 가지는 모자 형상의 몸체부, 상기 몸체부 내측 상면에 연결되는 스템(stem), 상기 스템과 상기 몸체부의 내측 측면을 연결하는 립(rip)들을 포함하는 흡열부; 상기 흡열부의 상기 몸체부의 하단부 및 상기 스템의 하단부와 체결되어 상기 몸체부의 하단부 및 상기 스템을 통해 전달된 열을 외부로 방출하는 방열부; 상기 방열부를 지지하게 체결되는 소켓(socket)부; 및 상기 발광다이오드 칩들 상을 덮게 체결되는 투명 전구 커버(cover)를 포함하는 발광다이오드 조명 램프를 제시한다.
상기 흡열부의 상기 모자 형상의 몸체부는 상기 기판이 장착되게 상기 외주 측면들을 사다리꼴로 제공하는 다각형 통 형상을 가질 수 있다.
상기 립들은 상기 스템을 중심으로 방사선 상으로 다수 개가 연장되는 판재 형상을 가질 수 있다.
상기 스템의 하단부는 상기 방열부에 마련된 삽입홀에 나사 체결되게 나사산을 가질 수 있다.
상기 스템은 상기 몸체부의 상면에 노출되는 관통홀을 가지는 파이프(pipe) 형상을 가지고, 상기 파이프는 상기 방열부에 마련된 삽입홀에 열전도성 그리스 또는 열전도성 테이프를 개재하여 끼워지게 돌출된 하단부를 가질 수 있다.
상기 흡열부의 몸체부의 하단부는 상기 방열부와 열전도성 테이프 또는 열전도성 그리스를 개재하여 나사 체결될 수 있다.
상기 흡열부의 몸체부의 외측 측면 및 외측 상면과 상기 기판들 사이에 개재된 열전도성 패드를 더 포함할 수 있다.
상기 방열부는 원통형 몸체; 및 상기 전달된 열을 외부로 방열하게 상기 원통형 몸체의 외측면 상으로 수직하게 세워진 방열 핀(fin)들을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 방열부와 상기 소켓부 사이에 개재되는 소켓 베이스(socket base); 상기 소켓 베이스의 측벽에 습기의 배출을 위해 형성된 벤트 홀(vent hole)들; 및 상기 벤트 홀을 가려 상기 벤트 홀로 이물의 유입을 방지하는 가이드판(guide)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예는 조명광의 방사각을 보다 넓게 구현하고 또한, 보다 높은 방열 효과를 구현하여, 조선 작업장에 사용되는 작업등 또는 경광등과 같이 넓은 조명 방사각을 요구하는 조명에 적용할 수 있는 발광다이오드 조명 램프를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 LED 조명 램프는 전구형 소켓을 채용하고 있으며, 방열 구조체(heat sink)를 채용하여 구성된다. 본 발명의 실시예에 따른 LED 조명 램프는 조선 작업장과 같은 야외 작업장에서 작업등으로 이용되기 위해서, 조명광을 보다 넓은 방사각으로 조명하게 구성된다.
도 1 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드(LED) 조명 램프를 설명하기 위해서 제시한 도면들이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LED 조명 램프의 전체 형상을 보여준다. 본 발명의 실시예에 따른 LED 조명 램프는, 도 1에 제시된 바와 같이, 소켓부(socket: 110) 및 소켓 베이스(socket base; 120) 상에 방열 구조체 또는 히트 싱크(heat sink) 구조를 위한 방열부(130)가 체결된다. 방열부(130) 상에 투명 전구 커버(cover: 140)가 체결되어 전구형 LED 조명 램프가 구성된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED 조명 램프의 분해 조립도를 보여주고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 LED 조명 램프의 단면 형상을 보여주는 도면들이다. 도 2 내지 도 4를 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 LED 조명 램프는, 조명광을 보다 넓은 방사각으로 조명하게 모자 형상으로 돌출된 구조의 흡열부(150)를 구비한다. 흡열부(150)는 외측 상면 및 외주 측면 상에 발광다이오드 칩(161)들이 장착된 기판(160)들이 장착되며, 이러한 기판(160)들을 지지하는 구조체로 도입된다. 이때, 기판(160) 부착의 용이성을 위해 외주 측면은 사다리꼴로 제공되게 흡열부(150)의 몸체는 다각형 통 형상을 가질 수 있다.
발광다이오드 칩(161)의 기판(160)들은 흡열부(150)의 측면 및 상면에 부착되므로, 발광다이오드 칩(161)들에 의해 방사되는 조명광은, 흡열부(150)의 상면이 대향되는 전면 방향으로 적어도 180° 이상의 방사각을 가지고, 흡열부(150)의 측면이 대향되는 측면 방향으로 360°의 방사각을 가지게 조명되게 된다. 흡열부(150)는 이와 같이 넓은 방사각으로 발광다이오드 칩(161)들에 의한 조명이 이루어지게 유도하는 지지 구조체의 역할을 하게 모자 형상으로 돌출된 구조로 도입된다. 넓은 방사각으로 조명이 이루어지므로, 본 발명의 실시예에 따른 LED 조명 램프는 조선 작업장과 같은 야외에 설치되는 작업들에 적용될 수 있다.
발광다이오드 칩(161)의 기판(160)들이 흡열부(150) 상에 부착될 때, 흡열부(150)의 돌출되는 구조에 의해서, 흡열부(150)의 상면측에 발광다이오드 칩(161)들의 장착 밀도는 상대적으로 높아지게 된다. 이에 따라, 흡열부(150)의 상면측에 발광다이오드 칩(161)의 동작에 의한 발열에 의한 온도 상승이 국부적으로 집중되게 된다. 이러한 온도 상승은 발광다이오드 칩(161)의 수명 감소 및 동작 효율 저하의 원인이 되므로, 이러한 발열된 열을 흡열하게 흡열부(150)는 흡열이 가능한 열전도성 재질, 예컨대, 알루미늄(Al) 재질로 형성된다. 발광다이오드 칩(161)의 기판(160)과 흡열부(150) 사이에 열전도성 패드(pad: 165)가 부착되어, 기판(160)과 흡열부(150)의 열교환이 유효하게 촉진되도록 할 수 있다.
이러한 흡열부(150)를 통해 흡열된 열은 흡열부(150)의 하단에 체결되는 방열부(130)로 전달되어 외부로 방열된다. 방열부(130)는 열전도성 재질, 예컨대, 알루미늄 재질로 형성되며, 측면 상으로 돌기되는 방열핀(fin: 131)들을 가지는 구조로 형성된다. 방열부(130)의 상면(132)에 흡열부(150)의 하단부가 체결되어 흡열부(150)에서 흡열된 열이 방열부(130)로 전달되어 방열 방산되도록 한다.
방열부(130)의 하단에는 발광다이오드 칩(130)에 전류를 공급하는 전원 공급 기판(121)이 내장된 소켓 베이스(120) 및 소켓(110)이 체결되어, 전구형 LED 조명 램프가 구성된다.
도 2 내지 도 4와 함께, 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 흡열부(150)는, 모자 형상으로 구비되는 몸체부의 내측에 수직하게 연장되는 파이프(pipe) 형상의 스템(stem: 151)을 더 구비한다. 흡열부(150)가 돌출된 다각형 통 형상으로 구비되므로, 흡열부(150)의 상면 부분에 발광다이오드 칩(161)들의 장착 밀도는 상대적으로 높아지고, 이에 따라, 상면 부분에서의 발열량이 상대적으로 높아져 국부적인 과다 온도 상승이 유발될 수 있다. 발광다이오드 칩(161) 기판(160) 후면에 위치하는 흡열부(150)를 통해 발열된 열이 흡열되지만, 흡열된 열이 흡열부(150)의 외주 몸체를 따라 방열부(130)로 전달될 경우, 흡열부(150)의 상면으로부터 방열부(130)까지의 열전달 경로가 너무 멀어 방열 효과가 저하될 수 있다. 이를 해소하기 위해서, 상면에 연결되는 스템(151)을 흡열부(150)의 몸체부 내측에 도입하여 상면 부분과 방열부(130) 사이의 열전달 경로를 단축시키는 효과를 유도한다. 스템(151)을 통해 상면 부분에 누적된 열들이 직접적으로 방열부(130)로 바로 전달되어 방열될 수 있어, 흡열부(150) 상면 부분에 누적 집중되는 발열에 의한 온도 상승을 억제 또는 방지할 수 있다. 스템(151)의 파이프 형상의 내측 관통홀을 통해서는 배선이 도입되어 기판(160)과 하부의 전원 공급 기판(121)이 전기적으로 연결되도록 할 수 있다.
스템(stem: 151)과 흡열부(150)의 몸체 측벽 사이에, 스템(151)과 몸체부의 내측 측면을 연결하는 립(rip: 153)들을 도입한다. 이러한 립(153)은 스템(151)을 중심으로 방사선 상으로 다수 개 판재 형상으로 도입되며, 스템(151)과 함께 열전달 경로를 제공하고 또한, 넓은 표면적을 가지는 표면에 의한 방열 효과를 제공한다. 이러한 립(153)들의 하단부는 방열부(130)의 상면(132)에 접촉하여 열 전달이 유도되게 연장될 수 있다. 립(153)들은 방열부(150)의 몸체가 육각 통 형상으로 도입될 때, 여섯 방향으로 방사상으로 연장되는 형상으로 도입될 수 있다. 한편, 방열부(150)의 몸체 하단부(154)는 모자의 챙 형상으로 도입될 수 있으며, 방열부(130)의 상면(132)과 체결되게 도입된다.
도 4 및 도 6 내지 도 8을 함께 참조하면, 스템(151)의 하단부(152)는 나사산(155)이 형성되고, 이러한 나사산(155)이 방열부(130)의 상면에 마련된 체결 삽입홀에 끼워져 스템(151)과 방열부(130)가 체결된다. 도 7은 도 4의 "C" 부를 확대 도시하고 있으며, 도 8은 도 4의 "B" 부를 확대 도시하고 있다. 이때, 나사산(155)이 생략될 수도 있으나, 도 7에 제시된 바와 같이, 나사산(155)에 의해서 체결 부분의 접촉 면적이 증가되고, 이러한 면적 증가에 의해서 열 전달 및 교환 효율의 증대가 구현될 수 있다. 한편, 이러한 체결 시 열전도성 테이프나 열전도성 그리스(171)가 개재되어 열교환 또는 열전도 효율의 증대를 유도할 수 있다.
또한, 흡열부(150)의 몸체 하단부(154)는, 도 8에 제시된 바와 같이, 방열부(130)에 체결 나사(173)에 의해 체결될 수 있다. 체결 나사(173)에 의해 압착되어 체결되므로, 흡열부(150)와 방열부(130) 사이의 열교환 작용이 보다 유효하게 수행될 수 있다. 이때, 흡열부(150)와 방열부(130)의 사이에 열전도성 테이프(172) 가 도입되어, 열교환 또는 열전달이 보다 유효하게 이루어지도록 할 수 있다.
도 3과 도 9 및 도 10을 함께 참조하면, 도 9는 도 3의 "A"부를 확대 도시하고 있으며, 도 10은 도 9 부분을 절단한 절단 단면을 보여주고 있다. 본 발명의 실시예에 따른 LED 조명 램프는 조선 작업장과 같은 야외에 설치되는 작업등에 적용될 수 있다. LED 조명 램프가 야외에 설치되므로, LED 조명 램프 내부에 습기의 결로 등에 의해서 수분이 누적될 수 있으며, 이러한 경우, 수분에 의한 전기 누설 및 수명 단축이 예상될 수 있다.
이러한 습기 또는 수분에 의한 문제를 해소하기 위해서, 소켓 베이스(120)에 벤트 홀(vent hole: 123)을 도입하여 통기성을 확보한다. 통기성의 확보에 의해 외부와의 통풍에 의해서 LED 조명 램프 내부에의 습기 누적 및 결로 현상을 억제 및 방지할 수 있다. 이러한 벤트 홀(123)의 도입에 의해 내부가 외부에 노출되므로, 외기로부터 이물이나 빗물 등과 같은 수분이 유입될 수 있다. 이러한 이물의 유입을 억제하기 위해서 벤트 홀(123)을 가리는 가이드판(guide: 124)을 벤트홀(123)의 상측에 도입한다. 가이드판(124)의 도입에 의해서 내부로 이어지는 홀이 유지되면서 홀이 가이드판(124)에 의해 가려지므로, 통기성을 확보하면서 이물 유입을 억제할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 LED 조명 램프는 모자 형상과 같이 돌출된 흡열부(150) 상에 발광다이오드 칩(161)의 기판(160)들이 부착되므로, 조명광의 방사각을 보다 넓게 확보할 수 있다. 이에 따라, LED 조명 램프가 조선 작업장의 작업등과 같이 넓은 방사각을 요구하는 조명에 적용될 수 있다. 돌출된 흡열부(150)의 구 조에 의해서 흡열부(150) 상단에 밀집된 발광다이오드 칩(161)들에 의해 국부적인 발열 누적 및 과다 온도 상승 현상을, 흡열부(150) 내측에 도입된 스템(151)을 열전달 또는 열방출 경로로 도입함으로써 억제할 수 있다. 스템(151)은 발열된 열을 하측의 방열부(130)로 직접적으로 전달하는 단축된 열전달 경로 또는 열방출 경로를 제공하여, 흡열부(150) 상단부에 집중되는 발열 또는 온도 상승을 억제하는 역할을 한다. 스템(151)의 주위에 방사상으로 연장되는 립(153)들을 도입함으로써, 추가적인 열방출 경로 또는 열전달 경로를 확보할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 LED 조명 램프는 보다 넓은 조명 방사각을 구현하면서, 앞측 단부에서의 국부적인 발열 누적 및 온도 상승을 억제할 수 있어, 작업등과 같이 넓은 방사각을 요구하는 조명에 유효하게 적용될 수 있다.
도 1 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 조명 램프를 설명하기 위해서 제시한 도면들이다.

Claims (9)

  1. 발광다이오드 칩(chip)들이 장착된 기판들;
    상기 기판들이 장착되는 외측 상면 및 외주 측면을 가지는 모자 형상의 몸체부, 상기 몸체부 내측 상면에 연결되는 스템(stem), 상기 스템과 상기 몸체부의 내측 측면을 연결하는 립(rip)들을 포함하는 흡열부;
    상기 흡열부의 상기 몸체부의 하단부 및 상기 스템의 하단부와 체결되어 상기 몸체부의 하단부 및 상기 스템을 통해 전달된 열을 외부로 방출하는 방열부;
    상기 방열부를 지지하게 체결되는 소켓(socket)부; 및
    상기 발광다이오드 칩들 상을 덮게 체결되는 투명 전구 커버(cover)를 포함하는 발광다이오드 조명 램프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흡열부의 상기 모자 형상의 몸체부는
    상기 기판이 장착되게 상기 외주 측면들을 사다리꼴로 제공하는 다각형 통 형상을 가지는 발광다이오드 조명 램프.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 립들은 상기 스템을 중심으로 방사선 상으로 다수 개가 연장되는 판재 형상을 가지는 발광다이오드 조명 램프.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스템의 하단부는 상기 방열부에 마련된 삽입홀에 나사 체결되게 나사산을 가지는 발광다이오드 조명 램프.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스템은 상기 몸체부의 상면에 노출되는 관통홀을 가지는 파이프(pipe) 형상을 가지고,
    상기 파이프는 상기 방열부에 마련된 삽입홀에 열전도성 그리스 또는 열전도성 테이프를 개재하여 끼워지게 돌출된 하단부를 가지는 발광다이오드 조명 램프.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 흡열부의 몸체부의 하단부는 상기 방열부와 열전도성 테이프 또는 열전도성 그리스를 개재하여 나사 체결되는 발광다이오드 조명 램프.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 흡열부의 몸체부의 외측 측면 및 외측 상면과 상기 기판들 사이에 개재된 열전도성 패드를 더 포함하는 발광다이오드 조명 램프.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 방열부는
    원통형 몸체; 및
    상기 전달된 열을 외부로 방열하게 상기 원통형 몸체의 외측면 상으로 수직하게 세워진 방열 핀(fin)들을 포함하는 발광다이오드 조명 램프.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 방열부와 상기 소켓부 사이에 개재되는 소켓 베이스(socket base);
    상기 소켓 베이스의 측벽에 습기의 배출을 위해 형성된 벤트 홀(vent hole)들; 및
    상기 벤트홀을 가려 상기 벤트 홀로 이물의 유입을 방지하는 가이드판(guide)을 더 포함하는 발광다이오드 조명 램프.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101254073B1 (ko) * 2011-08-24 2013-04-12 현명길 Ｌｅｄ 조명 장치
KR101412834B1 (ko) * 2012-08-10 2014-07-08 (주)파트너 엘이디 조명등
KR20150109519A (ko) * 2014-03-19 2015-10-02 금오공과대학교 산학협력단 엘이디 조명장치

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KR101412834B1 (ko) * 2012-08-10 2014-07-08 (주)파트너 엘이디 조명등
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