KR20120023412A - 사출 성형형 방열구를 갖는 발광다이오드형 전구 - Google Patents

사출 성형형 방열구를 갖는 발광다이오드형 전구 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사출 성형형 방열구를 갖는 발광다이오드형 전구에 관한 것으로 특히, 공지된 발광다이오드형 전구에 있어서, 상기 방열구를 합성수지재로 사출 성형하되, 상기 방열구의 바닥부에 형성된 LED 모듈 설치판에서 LED 모듈의 LED가 배치되는 위치에는 카본알루미늄 복합소재로 성형한 수개의 방열봉들을 수직방향 직립되게 설치하되, 상기 방열봉의 저면이 LED 모듈의 기판과 직접 접촉되도록 LED 모듈 설치판을 관통되게 설치한 것을 특징으로 한다.
따라서, 발광다이오드형 전구 자체의 방열기능을 대폭 향상시킬 수 있고, 제품의 생산원가를 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 전등 자체의 경량화를 실현시킬 수 있으며, 또한 발광다이오드에 전원을 공급시켜 주는 전원공급부와 방열구 사이의 절연문제를 완벽히 해결할 수 있어 누전으로 인한 안전사고의 발생을 방지할 수 있고, 장기간 사용하더라도 발광다이오드형 전구의 방열구에 먼지 등이 쌓이지 않게 되어 전등 자체의 신뢰도를 향상시킬 수 있음은 물론 수명도 대폭 연장시킬 수 있는 것이다.

Description

사출 성형형 방열구를 갖는 발광다이오드형 전구{LED type bulb having injection molding type radiant heat hall}
본 발명은 사출 성형형 방열구를 갖는 발광다이오드형 전구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건물의 천정이나 벽 등지에서 폭넓게 사용되고 있는 백열전구 대신 그보다도 전력소모가 적고 소형화가 가능해 경제적이며, 다양한 조명광과 높은 시인성으로 조명효과를 극대화할 수 있도록 제조되는 발광다이오드형 전구의 방열구를 사출을 통해 성형하되, LED 모듈의 기판이 직접 고정 설치되는 방열구의 바닥면에는 열 확산도와 열 전도도가 각각 알루미늄보다 대략 3배 및 2배 높은 특성을 갖는 카본알루미늄(carbonic aluminum; CarbAlTM) 복합소재를 이용하여 성형한 수개의 방열봉을 정해진 간격을 두고 관통되게 설치하여 발광다이오드형 전구 자체의 방열기능을 대폭 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 생산원가를 절감시킬 수 있으며, 전등 자체의 경량화를 실현시킬 수 있도록 발명한 것이다.
종래 일반 가정이나 사무실 등지에서 널리 사용되고 있는 조명등으로는, 전구 또는 형광등이 있는데, 이와 같은 전구 또는 형광등은 소비 전력이 높아 자원을 낭비하고, 환경보호에 지장을 주고 있을 뿐만 아니라, 용이하게 발열하는 것이 원인으로 환경 온도를 상승시켜 전등의 사용 수명을 영향을 주는 문제가 있었다.
따라서, 최근 들어서는 전력소모가 적고 소형화가 가능해 경제적이며, 다양한 조명광과 높은 시인성으로 조명효과를 극대화할 수 있는 발광다이오드를 이용한 조명등들이 개발되어 널리 사용되고 있는 실정이다.
이때 상기 발광다이오드(Light Emitting Diode, 이하 'LED'라 함)는 다수의 캐리어(Carrier)가 전자인 N형 반도체 결정과 다수의 캐리어가 정공인 P형 반도체 결정이 서로 접합된 구조를 가지는 광전변환 반도체 소자로서, PN접합에 주입된 전자와 정공이 재결합할 때에 발생하는 자연방출 광을 이용한 반도체 발광소자를 말한다.
이와 같은 LED는 광전변환 효율이 높기 때문에 소비전력이 매우 낮아 열발생이 적고, 열적 방전적 발광이 아니기 때문에 여열시간이 불필요하여 점등, 소등속도가 빠르다.
또한, 가스나 필라멘트가 없기 때문에 충격에 강하고 안전하며, 안정적인 직류 점등방식의 채택으로 전력소모가 적고, 고 반복인 펄스 동작이 가능하고 시신경의 피로를 저감할 수 있을 뿐만 아니라 사용수명이 반영구적이면서 다양한 색상의 조명효과도 낼 수 있고, 작은 광원을 사용함에 따라 소형화가 가능하다.
그러나, 이와 같은 LED는 LED 칩의 구동시 발생되는 열에 의해 휘도 및 사용 수명에 영향을 주는 문제가 있다.
이와 같은 발열 문제를 극복하기 위해, 주로 사용되고 있는 종래의 설계는, 알루미늄 합금으로 전등의 케이스를 성형하되 그 외주면에 방열핀을 일체로 형성하고, 또한 방열핀에 의해서 방열 효과를 향상시키는 것이지만, 달성 가능한 효과는 한정되어 가장 바람직하다고는 말할 수 없다.
즉, 종래의 발광다이오드형 전구는 알루미늄 합금을 이용하여 케이스 및 방열핀을 성형할 때 알루미늄 합금부재를 다이케팅 금형을 이용하여 압착하는 방식을 통해 LED의 구동시 발생되는 열을 원활히 방열시키기 위해 형성시키는 방열핀들이 케이스의 외주면에 일체로 성형한 형태를 갖는다.
그러나 이와 같이 다이케스팅 금형을 이용하여 방열핀을 일체로 구비하는 케이스를 성형할 경우, 알루미늄으로 된 케이스 본체 자체는 물론 방열핀들을 얇게 성형할 수 없어 제품의 경량화가 불가능하고 방열면적을 극대화할 수 없으므로 LED의 구동시 발생되는 열을 효과적으로 방열시킬 수 없을 뿐만 아니라, 다이케스팅 금형을 통해 알루미늄 합금형 케이스를 성형할 경우, 후 가공을 통해 전선공 및 사사공 등을 별도로 성형시켜 주어야 하므로 제품의 생산성이 저하됨은 물론 원재료비 및 제품의 생산원가가 많이 들게 되고, 또한 동일 체적에 방열핀을 일체로 성형시킴으로 인해 내부의 공간이 적어 협소한 공간에 상부 커버나 투광 캡을 착탈 가능하게 설치하기 위한 보스 등을 성형시키기에 매우 힘들게 되는 등의 문제점이 있다.
따라서 최근 일부에서는 발광다이오드형 전구의 케이스를 성형할 때 원통형의 형상을 갖는 본체는 압출 성형하고, 이에 결합되는 수개의 방열핀과 상기 방열핀들이 방사형으로 결합되게 하는 원판형 캡은 프레스 금형을 이용하여 얇은 철판을 절단 및 절곡하는 형태를 통해 제작하여, 본체에 일체로 고정 설치되는 방열핀의 방열면적을 증대시켜 주는 방식을 통해 발광다이오드들로부터 발생되는 열을 알루미늄으로 성형한 본체에 비해 효과적으로 방열시킬 수 있도록 한 경우도 제시되고 있다.
그러나, 상기한 모든 발광다이오드형 전구 본체 자체 및 형성 또는 설치되는 방열핀이 결국 모두 금속으로 성형되어 있어 경량화에 한계가 있을 뿐만 아니라, 발광다이오드에 전원을 공급시켜 주는 전원공급부와 금속재의 본체 사이에서 누전이 발생될 경우 감전사고로 이어질 우려가 있다.
따라서 이와 같은 절연문제를 해결하기 위하여 일부에서는 전원공급부 자체를 고가의 절연형으로 성형하고 있으나 이 경우 제품의 생산원가 상승으로 이어지고, 또 일부에서는 본체의 방열부에 절연도장 처리하는 경우가 있는데 이 경우 역시 원가가 상승하게 됨은 물론 절연도장으로 인해 방열효과가 크게 저하되는 등의 문제점이 있다.
뿐만 아니라, 장기간 사용할 경우 발광다이오드형 전구 본체에 형성된 방열핀 사이에 먼지 등이 쌓이게 되어 전등 자체의 신뢰성이 저하됨은 물론 수명이 단축되는 등의 문제점도 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 백열전구 대신 그보다도 전력소모가 적고 소형화가 가능해 경제적이며, 다양한 조명광과 높은 시인성으로 조명효과를 극대화할 수 있도록 제조되는 발광다이오드형 전구의 방열구를 금속재로 성형하지 않고 사출을 통해 성형하되, LED 모듈의 기판이 직접 고정 설치되는 방열구의 바닥면에는 열 확산도와 열 전도도가 각각 알루미늄보다 대략 3배 및 2배 높은 특성을 갖는 카본알루미늄 복합소재를 이용하여 성형한 수개의 방열봉을 정해진 간격을 두고 관통되게 설치하여 줌으로써 발광다이오드형 전구 자체의 방열기능을 대폭 향상시킬 수 있고, 제품의 생산원가를 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 전등 자체의 경량화를 실현시킬 수 있는 사출 성형형 방열구를 갖는 발광다이오드형 전구를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 발광다이오드에 전원을 공급시켜 주는 전원공급부와 방열구 사이의 절연문제를 완벽히 해결할 수 있어 누전으로 인한 안전사고의 발생을 방지할 수 있고, 장기간 사용하더라도 발광다이오드형 전구의 방열구에 먼지 등이 쌓이지 않게 되어 전등 자체의 신뢰도를 향상시킬 수 있음은 물론 수명도 대폭 연장시킬 수 있는 사출 성형형 방열구를 갖는 발광다이오드형 전구를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 원통형 몸체의 바닥부에 LED 모듈 설치판을 일체로 구비하고 LED 모듈에서 발생되는 열을 방출시켜 주는 방열구와; 기판에 수개의 LED가 정해진 간격을 두고 설치된 형태를 갖는 LED 모듈과; LED 모듈의 구동에 필요한 전원전압을 공급시켜 주는 전원공급부와; 소켓에 결합되는 베이스를 구비하고 그 내부에는 전원공급부가 설치되는 전원공급부 커버와; LED들에서 발생되는 빛은 투과시키고 각종 이물질의 유입은 차단하는 투광 캡;이 상호 분해 조립 가능하게 결합된 발광다이오드형 전구에 있어서, 상기 방열구를 합성수지재로 사출 성형하되, 상기 방열구의 바닥부에 형성된 LED 모듈 설치판에서 LED 모듈의 LED가 배치되는 위치에는 카본알루미늄 복합소재로 성형한 수개의 방열봉들을 수직방향 직립되게 설치하되, 상기 방열봉의 저면이 LED 모듈의 기판과 직접 접촉되도록 LED 모듈 설치판을 관통되게 설치한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 방열구를 사출 성형할 때 LED 모듈 설치판에 수개의 방열구 설치공을 형성한 상태에서 방열봉들을 억지 끼워 맞춤 형식을 통해 고정 설치하거나, 또는 상기 방열봉을 방열구 사출금형 내에 정해진 간격을 두고 배치하고 방열구의 사출 성형시 방열봉들이 상기 방열구의 LED 모듈 설치판에 일체로 인서트 고정되도록 한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 방열봉 설치공 주연부에는 방열봉의 외주면 일부를 감싸주는 보강돌기를 더 돌출 성형한 것을 특징으로 한다.
상기에서 방열구의 사출 성형시 LED 모듈 설치판에 수개의 방열구 설치공을 성형하거나, 또는 수개의 방열구 설치공과 함께 보강돌기를 일체로 성형하여 방열구 설치공 내에 방열봉들을 억지로 삽입 설치할 경우, 상기 방열봉의 외주면과 방열봉 설치공 사이 또는 상기 방열봉의 외주면과 방열봉 설치공 주연부에 돌출 성형된 보강돌기 사이에 점 본딩을 더 실시하여 방열봉의 고정력을 증대시킨 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방열구의 몸체는 평면부와 곡면부가 연속적으로 반복 형성되어 전체적으로 주름관의 형상을 갖도록 성형하되, 상기 몸체의 평면부에는 수개의 공기 유동공을 천공하여 내/외부로의 공기 유통은 원활하게 이루어지고 핑거 테스트시 뾰쪽한 공구는 내부로 유입되지 않도록 한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 방열구의 몸체는 LED 모듈 설치판의 상면 주연부를 따라 정해진 간격을 두고 수개의 격벽용 봉을 돌출 성형하여 형성하되, 서로 인접된 격벽용 봉들이 LED 모듈 설치판의 상면 주연부에서 내/외측으로 그 위치가 엇갈리게 성형하여 각각의 격벽용 봉들 사이에 형성된 공기 유동용 틈새로 공기 유통은 원활하게 이루어지고 핑거 테스트시 뾰쪽한 공구는 내부로 유입되지 않도록 한 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 방열구의 LED 모듈 설치판에는 수개의 전선 통과공을 천공하고, 상기 LED 모듈 설치판의 상,하면에는 전원공급부 커버와 투광캡을 방열구 상,하부에 수개의 스크류를 이용하여 각각 분해조립 가능하게 설치할 수 있도록 하는 수개의 보스를 돌출 성형한 것을 특징으로 한다.
뿐만 아니라 상기 전원공급부 커버는 바닥부에 열기 차단판이 일체로 성형되도록 블로워 금형을 통해 사출 성형한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 LED 모듈의 기판은 절연성 알루미늄 또는 카본알루미늄 복합소재 중 어느 한 소재로 성형한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방열봉은 카본 덩어리를 800-900℃의 로에 넣고 가열하여 소정 체적을 갖는 압축 성형 금형 내에 넣고, 알루미늄 용융물을 압축 성형 금형 내로 부어 넣고 프레스를 이용 가압시켜 알루미늄 용융물이 카본에 형성된 공극 내로 합침되게 한 다음 소성 후 카본의 외부에서 경화된 알루미늄은 제거하고 공극 내로 알루미늄이 함침된 상태를 갖는 카본알루미늄 복합소재를 소정 체적 및 부피를 갖는 원봉 또는 사각봉의 형태로 절단한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 카본알루미늄 복합소재의 방열봉에 대한 열 확산도는 0.84㎠/sec를 갖는 알루미늄 대비 2.55㎠/sec를 갖고, 열 전도도는 237W/mk를 갖는 알루미늄 대비 425W/mk를 가지며, 경도는 2.7g/㎤를 갖는 알루미늄 대비 2.3g/㎤를 갖는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 방열봉의 체적(㎣)은 LED 모듈의 전체 정격출력(Watt) X 1,600±500이고, 표면적(㎟)은 LED 모듈의 전체 정격출력(Watt) X 600±200인 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 발광다이오드형 전구에 의하면, 백열전구 대신 그보다도 전력소모가 적고 소형화가 가능해 경제적이며, 다양한 조명광과 높은 시인성으로 조명효과를 극대화할 수 있도록 제조되는 발광다이오드형 전구의 방열구를 금속재로 성형하지 않고 사출을 통해 성형하되, LED 모듈의 기판이 직접 고정 설치되는 방열구의 바닥면에는 열 확산도와 열 전도도가 각각 알루미늄보다 대략 3배 및 2배 높은 특성을 갖는 카본알루미늄 복합소재를 이용하여 성형한 수개의 방열봉을 정해진 간격을 두고 관통되게 설치하여 줌으로써 발광다이오드형 전구 자체의 방열기능을 대폭 향상시킬 수 있고, 제품의 생산원가를 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 전등 자체의 경량화를 실현시킬 수 있으며, 또한 발광다이오드에 전원을 공급시켜 주는 전원공급부와 방열구 사이의 절연문제를 완벽히 해결할 수 있어 누전으로 인한 안전사고의 발생을 방지할 수 있고, 장기간 사용하더라도 발광다이오드형 전구의 방열구에 먼지 등이 쌓이지 않게 되어 전등 자체의 신뢰도를 향상시킬 수 있음은 물론 수명도 대폭 연장시킬 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예가 적용된 발광다이오드형 전구의 사시도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예가 적용된 전구의 요부 절취 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시 예가 적용된 전구의 종 단면도.
도 4는 본 발명의 제 2 실시 예가 적용된 전구의 요부 절취 분해 사시도.
도 5는 본 발명의 제 2 실시 예가 적용된 전구의 평 단면도.
도 6은 카본과 알루미늄을 이용하여 카본알루미늄 복합소재의 방열봉을 성형하는 제조 공정도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예가 적용된 발광다이오드형 전구의 사시도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시 예가 적용된 전구의 요부 절취 분해 사시도를 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명의 제 1 실시 예가 적용된 전구의 종 단면도를 나타낸 것이다.
또한, 도 4는 본 발명의 제 2 실시 예가 적용된 전구의 요부 절취 분해 사시도를 나타낸 것이고, 도 5는 본 발명의 제 2 실시 예가 적용된 전구의 평 단면도를 나타낸 것이며, 도 6은 카본과 알루미늄을 이용하여 카본알루미늄 복합소재의 방열봉을 성형하는 제조 공정도를 나타낸 것이다.
이에 따르면 본 발명은,
원통형 몸체(11)의 바닥부에 LED 모듈 설치판(12)을 일체로 구비하고 LED 모듈(2)에서 발생되는 열을 방출시켜 주는 방열구(1)와; 기판(22)에 수개의 LED(21)가 정해진 간격을 두고 설치된 형태를 갖는 LED 모듈(2)과; LED 모듈(2)의 구동에 필요한 전원전압을 공급시켜 주는 전원공급부(3)와; 전구 소켓에 결합되는 베이스(41)를 구비하고 그 내부에는 전원공급부(3)가 설치되는 전원공급부 커버(4)와; LED(21)들에서 발생되는 빛은 투과시키고 각종 이물질의 유입은 차단하는 투광 캡(5);이 상호 분해 조립 가능하게 결합된 발광다이오드형 전구에 있어서,
상기 방열구(1)를 합성수지재로 사출 성형하고, 상기 방열구(1)의 LED 모듈 설치판(12)에서 LED 모듈(2)의 LED(21)가 배치되는 위치에 카본알루미늄 복합소재로 성형한 수개의 방열봉(6)들을 수직방향 직립되게 설치하되, 상기 방열봉(6)의 저면이 LED 모듈(2)의 기판(22)과 직접 접촉되도록 LED 모듈 설치판(12)을 관통되게 설치한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 방열구(1)를 사출 성형할 때 LED 모듈 설치판(12)에 수개의 방열구 설치공(121)을 형성한 상태에서 방열봉(6)들을 억지 끼워 맞춤 형식을 통해 고정 설치하거나, 또는 상기 방열봉(6)을 방열구 사출금형 내에 정해진 간격을 두고 배치하고 방열구(1)의 사출 성형시 방열봉(6)들이 상기 방열구(1)의 LED 모듈 설치판(12)에 일체로 인서트 고정되도록 한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 방열봉 설치공(121) 주연부에는 방열봉(6)의 외주면 일부를 감싸주는 보강돌기(122)를 더 돌출 성형한 것을 특징으로 한다.
상기에서 방열구(1)의 사출 성형시 LED 모듈 설치판(12)에 수개의 방열구 설치공(121)을 성형하거나, 또는 수개의 방열구 설치공(121)과 함께 보강돌기(122)를 일체로 성형하여 방열구 설치공(121) 내에 방열봉(6)들을 억지로 삽입 설치할 경우, 상기 방열봉(6)의 외주면과 방열봉 설치공(121) 사이 또는 상기 방열봉(6)의 외주면과 방열봉 설치공(121) 주연부에 돌출 성형된 보강돌기(122) 사이에 점 본딩을 더 실시하여 방열봉(6)의 고정력을 증대시킨 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방열구(1)의 몸체(11)는 평면부(111)와 곡면부(112)가 연속적으로 반복 형성되어 전체적으로 주름관의 형상을 갖도록 성형하되, 상기 몸체(11)의 평면부(111)에는 수개의 공기 유동공(113)을 천공하여 내/외부로의 공기 유통은 원활하게 이루어지고 핑거 테스트시 뾰쪽한 공구는 내부로 유입되지 않도록 한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 방열구(1)의 몸체(11)는 LED 모듈 설치판(12)의 상면 주연부를 따라 정해진 간격을 두고 수개의 격벽용 봉(114)을 돌출 성형하여 형성하되, 서로 인접된 격벽용 봉(114)들이 LED 모듈 설치판(12)의 상면 주연부에서 내/외측으로 그 위치가 엇갈리게 성형하여 각각의 격벽용 봉(114)들 사이에 형성된 공기 유동용 틈새(115)로 공기 유통은 원활하게 이루어지고 핑거 테스트시 뾰쪽한 공구는 내부로 유입되지 않도록 한 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 방열구(1)의 LED 모듈 설치판(12)에는 수개의 전선 통과공(123)을 천공하고, 상기 LED 모듈 설치판(12)의 상,하면에는 전원공급부 커버(4)와 투광 캡(5)을 방열구(1) 상,하부에 수개의 스크류(7)를 이용하여 각각 분해조립 가능하게 설치할 수 있도록 하는 수개의 보스(124)를 돌출 성형한 것을 특징으로 한다.
뿐만 아니라 상기 전원공급부 커버(4)는 바닥부에 열기 차단판(42)이 일체로 성형되도록 블로워 금형을 통해 사출 성형한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 LED 모듈(2)의 기판(22)은 절연성 알루미늄 또는 카본알루미늄 복합소재 중 어느 한 소재로 성형한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방열봉(6)은 카본(30) 덩어리를 800-900℃의 로에 넣고 가열한 후 이를 소정 체적을 갖는 압축 성형 금형(31) 내에 넣고, 알루미늄 용융물(32)을 압축 성형 금형(31) 내로 부어 넣은 후 프레스(33)를 이용 가압시켜 알루미늄 용융물이 카본에 형성된 공극 내로 합침되게 한 다음 소성 후 카본의 외부에서 경화된 알루미늄은 제거하고 공극 내로 알루미늄이 함침된 상태를 갖는 카본알루미늄 복합소재를 소정 체적 및 부피를 갖는 원봉 또는 사각봉의 형태로 절단하여 성형한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 카본알루미늄 복합소재의 방열봉(6)에 대한 열 확산도는 0.84㎠/sec를 갖는 알루미늄 대비 2.55㎠/sec를 갖고, 열 전도도는 237W/mk를 갖는 알루미늄 대비 425W/mk를 가지며, 경도는 2.7g/㎤를 갖는 알루미늄 대비 2.3g/㎤를 갖는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 방열봉(6)의 체적(㎣)은 LED 모듈의 전체 정격출력(Watt) X 1,600±500이고, 표면적(㎟)은 LED 모듈의 전체 정격출력(Watt) X 600±200인 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 발광다이오드형 전구에 대한 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명이 적용된 발광다이오드형 전구는, 전체적으로 원통 형상을 갖는 몸체(11)의 바닥부에 LED 모듈 설치판(12)을 일체로 구비된 방열구(1)와, LED 모듈(2), 전원공급부(3), 전구 소켓에 결합되는 베이스(41)를 구비한 전원공급부 커버(4) 및 투광 캡(5)이 상호 분해 조립 가능하게 형성된 형태를 갖는다.
본 발명은 이와 같은 구성부품으로 이루어진 발광다이오드형 전구 중 상기 방열구(1)를 합성수지재로 사출 성형함은 물론 상기 방열구(1)의 LED 모듈 설치판(12)에서 LED 모듈(2)의 LED(21)가 배치되는 위치에 카본알루미늄 복합소재로 성형한 수개의 방열봉(6)들을 수직방향 직립되게 설치하되, 상기 방열봉(6)의 저면이 LED 모듈(2)의 기판(22)과 직접 접촉되도록 LED 모듈 설치판(12)을 관통되게 설치한 것을 주요기술 구성요소로 한다.
즉, 본 발명에서는 상기 방열구(1)를 성형함에 있어서 종래와 같이 방열구 자체를 방열핀이 일체로 구비되도록 알루미늄 등과 같은 금속을 이용하여 성형시키지 않고, 내열성 합성수지를 이용하여 사출 성형하되, 상기 방열구(1)의 LED 모듈 설치판(12)에서 LED 모듈(2)에 설치되어 있는 LED(21)가 위치되는 부위에 각각 카본알루미늄 복합소재를 이용하여 사각봉 또는 원봉의 형태로 성형한 방열봉(6)들을 고정 설치하였다.
이때, 상기 방열봉(6)의 저면은 방열구(1)의 바닥부에 일체로 성형된 LED 모듈 설치판(12)을 관통시켜 LED 모듈(2)의 기판(22)에 직접 접촉되게(즉, 방열봉(6)의 저면이 LED 모듈(2)이 설치되는 LED 모듈 설치판(12)의 저면과 평행하게) 설치하여 LED(21)에서 발생되어 기판(22)을 통해 전도되는 열이 방열구(1)의 LED 모듈 설치판(12)에 고정 설치된 카본알루미늄 복합소재의 방열봉(6)에 직접 전달된 다음 상기 방열봉(6)들을 통해 공기중으로 원활히 방열되도록 한 것이다.
또한, 상기 방열봉(6)들을 LED 모듈 설치판(12)을 관통하여 고정 설치하는 방법으로는 두 가지 방법이 있는데, 그 중 하나는 상기 방열구(1)를 사출 성형할 때 LED 모듈 설치판(12)에 수개의 방열구 설치공(121)을 형성한 다음 방열봉(6)들을 억지 끼워 맞춤 형식을 통해 고정설치하는 것이고, 또 하나는 상기 방열봉(6)을 방열구 사출금형 내에 정해진 간격을 두고 배치하고 방열구(1)의 사출 성형시 방열봉(6)들이 상기 방열구(1)의 LED 모듈 설치판(12)에 일체로 인서트 고정되도록 하는 것이다.
즉, 상기 방열구(1)를 내열성 합성수지재로 사출 성형할 경우 상기 방열봉(6)을 방열구(1)의 사출 성형 후 방열구(1)의 LED 모듈 설치판(12) 상에 형성된 방열봉 설치공(121)에 방열봉(6)들을 삽입 설치하는 것이고, 또 다른 방법은 상기 방열봉(6)을 사출금형 내에 정해진 간격을 두고 배치하고 방열구(1)의 사출 성형시 방열봉(6)들이 방열구(1)의 LED 모듈 설치판(12)에 일체로 인서트 고정되도록 하는 것인데, 상기 방열봉(6)들의 고정상태 및 작업성 등으로 고려해 볼 때 후자의 방법이 더욱 강한 고정력을 가지게 됨은 물론 후 가공이 필요 없게 된다.
또, 본 발명에서는 상기 방열봉(6)의 고정력을 보다 강화시켜 주기 위하여 상기 방열구(1)의 LED 모듈 설치판(12)에 천공시킨 방열봉 설치공(121) 주연부에 보강돌기(122)를 더 돌출 성형시켜 주어 상기 LED 모듈 설치판(12)의 방열봉 설치공(121)에 방열봉(6)들을 억지 끼움 방식에 의해 고정 설치하거나, 상기 방열봉(6)들을 사출 성형시 인서트 고정 설치할 때 상기 방열봉(6)의 외주면 일부를 상기 보강돌기(122)가 감싸주도록 하였다.
뿐만 아니라, 본 발명에서는 필요에 따라 상기 방열구(1)의 사출 성형시 LED 모듈 설치판(12)에 수개의 방열구 설치공(121)을 성형하거나, 또는 수개의 방열구 설치공(121)과 함께 보강돌기(122)를 일체로 성형하여 방열구 설치공(121) 내에 방열봉(6)들을 억지로 삽입 설치할 때, 상기 방열봉(6)의 외주면과 방열봉 설치공(121) 사이 또는 상기 방열봉(6)의 외주면과 방열봉 설치공(121) 주연부에 돌출 성형된 보강돌기(122) 사이에 형성되는 틈새에 점 본딩을 더 실시하여 방열봉(6)의 고정력을 더욱 증대시켜 줄 수 있도록 하는 방식도 제시하는 바이다.
또한, 본 발명에서는 상기 방열구(1)를 사출 성형함에 있어서 그 몸체(11)를 단순히 원통형으로 성형하지 않고 수개의 공기 유동공(113)들을 통한 내/외부 공기의 유통은 원활히 이루어져 방열봉(6)들을 통한 방열효과는 크게 증진시킬 수 있으면서도 뾰쪽한 공구를 이용한 핑거 테스트를 통과하기 위한 방안으로 두 가지 형태를 채택하였다.
그 하나의 형태는 도 1 내지 도 3과 같이, 상기 방열구(1)의 몸체(11)를 평면부(111)와 곡면부(112)가 연속적으로 반복 형성되어 평면에서 볼 때 주연부를 따라 전체적으로 주름진 관의 형태를 갖도록 성형하되, 전구의 내/외부로 공기가 원활히 유통되도록 하는 수개의 공기 유동공(113)은 상기 몸체(11)의 평면부(111)에 천공시켜 줌으로써 수개의 공기 유동공(113)을 통한 내/외부로의 공기 유통은 원활하게 이루어지면서도 핑거 테스트시 뾰쪽한 공구는 상기 공기 유동공(113)을 통해 내부로 유입되지 않게 되어 핑거 테스트를 통과할 수 있다.
또 하나의 형태는 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 방열구(1)의 몸체(11)를 LED 모듈 설치판(12)의 상면 주연부를 따라 정해진 간격을 두고 수개의 격벽용 봉(114)을 돌출 형성시켜 주는 형태로 사출 성형하되, 서로 인접된 격벽용 봉(114)들이 LED 모듈 설치판(12)의 상면 주연부에서 내/외측으로 그 위치가 엇갈리게 성형하여 줌으로써 각각의 격벽용 봉(114)들 사이에 수직방향으로 긴 공기 유동용 틈새(115)가 형성되어 이를 통해 내/외부 공기가 원활히 유통되게 되며, 또한 핑거 테스트를 위해 뾰쪽한 공구를 상기 격벽용 봉(114)들 사이에서 수직방향으로 길게 형성된 공기 유동용 틈새(115)를 통해 밀어 넣더라도 내측에 위치된 상기 격벽용 봉(114)에 의해 걸리게 되어 핑커 테스트를 통과할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에서는 상기 방열구(1)의 LED 모듈 설치판(12) 자체에 전원공급부(3)와 LED 모듈(2) 사이에 연결되는 전선을 통과시켜 주기 위한 수개의 전선 통과공(123)을 천공시켜 주고, 또 상기 LED 모듈 설치판(12)의 상,하면에는 전원공급부 커버(4)와 투광 캡(5)을 방열구(1) 상,하부에 각각 수개의 스크류(7)를 이용하여 분해조립 가능하게 설치하기 위하여 수개의 보스(124)를 돌출 성형하여 주었다.
뿐만 아니라 상기 전원공급부 커버(4)를 블로워 금형을 이용하여 사출 성형할 때 상기 전원공급부 커버(4)의 바닥부에 열기 차단판(42)을 일체로 성형시켜 줌으로써 상기 방열구(1) 내에서 방열봉(6)들을 통해 방열되는 열기가 상기 전원공급부 커버(4) 내에 설치되어 있는 전원공급부(3)에 전달되는 것을 완벽히 차단할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에서 사용한 상기 방열봉(6)은 도 6에 도시한 바와 같이 소정 중량 및 체적을 갖는 카본(30) 덩어리를 800-900℃의 로에 넣고 가열한 후, 이를 압축 성형 금형(31) 내에 넣고, 알루미늄 용융물(32)을 상기와 같이 카본 덩어리가 들어 있는 압축 성형 금형(31) 내로 부어 넣은 후 프레스(33)를 이용 가압시켜 알루미늄 용융물이 카본에 자체적으로 형성된 공극 내로 합침되게 한 다음, 소성 후 카본의 외부에서 경화된 알루미늄은 제거하고 공극 내로 알루미늄이 고르게 함침된 상태를 갖는 카본알루미늄 복합소재를 소정 체적 및 부피를 갖는 원봉 또는 사각봉의 형태로 절단하여 성형한 것이다.
이와 같이 성형한 상기 카본알루미늄 복합소재의 방열봉(6)에 대한 열 확산도와 열 전도도 및 경도를 실험한 결과, 열 확산도는 0.84㎠/sec를 갖는 알루미늄 대비 2.55㎠/sec로 약 3배 이상 높은 값이 나타나고, 열 전도도는 237W/mk를 갖는 알루미늄 대비 425W/mk로 약 2배 정도 높은 값을 나타냈으며, 경도는 2.7g/㎤를 갖는 알루미늄 대비 2.3W/mk를 나타냈다.
따라서, 상기 카본알루미늄 복합소재로 성형한 방열봉(6)을 이용하여 LED(21)에서 발생되는 열을 방열할 경우 일반 방열구(1) 자체를 알루미늄으로 성형한 것에 비하여 2-3배의 효과를 더 얻을 수 있음을 알 수 있다.
이때, 상기 카본알루미늄 복합소재로 성형된 방열봉(6)의 경도가 전술한 바와 같이 2.7g/㎤를 갖는 알루미늄과 거의 비슷하게 2.3g/㎤를 가지므로 프레스를 이용하여 상기 방열구(1)의 LED 모듈 설치판(12)에 형성된 방열봉 설치공(121)에 방열봉(6)들을 억지로 압입 설치할 때 방열봉(6) 자체가 일그러지거나 찌그러지는 등의 변형이 발생되지 않게 된다.
또한, 본 발명에서는 상기 방열구(1)를 내열성 합성수지재로 사출 성형시켜 발광다이오드형 전구에 적용시켜도 방열에 아무런 문제가 없는 이유는, 전술한 바와 같이 열 확산도와 열 전도도가 알루미늄에 비해 각각 대략 3배 및 2배 더 좋은 카본알루미늄 복합소재로 성형한 방열봉(6)을 방열구(1)의 LED 모듈 설치판(12)에서 LED가 배치되는 위치에 각각 설치하여 LED에서 발생되는 열을 카본알루미늄 복합소재로 성형한 방열봉(6)을 이용하여 곧 바로 방출시킬 수 있기 때문이다.
뿐만 아니라, 방열효과가 가장 낮은 합성수지재로 사출 성형한 방열구(1)에 설치되는 상기 방열봉(6)의 체적 및 표면적은 방열효과에 지대한 영향을 주게 됨에 따라 본 출원인은 이를 해결하기 위해 많은 시험을 통해 얻은 상수를 LED 모듈(2)의 전체 정격출력(Watt)에 곱해주는 형식으로 각각의 바디에 설치되는 방열봉에 대한 체적 및 표면적을 구했는데, 각각의 방광다이오드형 전구에 설치되는 상기 방열구(1)의 체적(㎣)은 LED 모듈(2)의 전체 정격출력(Watt)에 상수인 1,600±500을 곱하여 얻었고, 표면적(㎟)은 LED 모듈(2)의 전체 정격출력(Watt)에 상수인 600±200을 곱하는 방식을 통해 얻어 그 값에 맞도록 상기 방열봉(6)을 성형하여 설치하였다.
또, 본 발명에서는 상기 LED 모듈(2)의 기판(22)을 에폭시 인쇄회로기판을 사용하지 않고 절연성 알루미늄 판재로 성형하는 것을 포함하여 필요에 따라서는 카본알루미늄 복합소재로 성형시켰는데, 이와 같이 상기 LED 모듈(2)의 기판(22)을 카본알루미늄 복합소재로 성형시키게 되면 LED 모듈(2)의 기판(22) 자체에서도 방열기능이 이루어지게 되어 발광다이오드형 전구에 대한 방열효과를 더욱 증대시킬 수 있게 된다.
상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
1 : 방열구
11 : 몸체 111 : 평면부
112 : 곡면부 113 : 공기 유동공
114 : 격벽용 봉 115 : 공기 유동용 틈새
12 : LED 모듈 설치판 121 : 방열구 설치공
122 : 보강돌기 123 : 전선 통과공
124 : 보스
2 : LED 모듈
21 : LED 22 : 기판
3 : 전원공급부
4 : 전원공급부 커버
41 : 베이스 42 : 열기차단판
5 : 투광 캡
6 : 방열봉
7 : 스크류
30 : 카본 31 : 압축 성형 금형
32 : 알루미늄 용융물 33 : 프레스

Claims (13)

  1. 몸체의 바닥부에 LED 모듈 설치판을 일체로 구비하고 LED 모듈에서 발생되는 열을 방출시켜 주는 방열구와; 기판에 수개의 LED가 정해진 간격을 두고 설치된 LED 모듈과; LED 모듈의 구동에 필요한 전원전압을 공급시켜 주는 전원공급부와; 소켓에 결합되는 베이스를 구비하고 그 내부에는 전원공급부가 설치되는 전원공급부 커버와; LED들에서 발생되는 빛은 투과시키고 각종 이물질의 유입은 차단하는 투광 캡;이 상호 분해 조립 가능하게 결합된 발광다이오드형 전구에 있어서,
    상기 방열구를 합성수지재로 사출 성형하되, 상기 방열구의 바닥부에 형성된 LED 모듈 설치판에서 LED 모듈의 LED가 배치되는 위치에는 카본알루미늄 복합소재로 성형한 수개의 방열봉들을 수직방향 직립되게 설치하되, 상기 방열봉의 저면이 LED 모듈의 기판과 직접 접촉되도록 LED 모듈 설치판을 관통되게 설치한 것을 특징으로 하는 사출 성형형 방열구를 갖는 발광다이오드형 전구.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 방열봉은 방열구를 사출 성형할 때 LED 모듈 설치판에 형성시킨 수개의 방열구 설치공에 억지 끼워 맞춤 형식을 통해 고정 설치한 것을 특징으로 하는 사출 성형형 방열구를 갖는 발광다이오드형 전구.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 방열봉은 방열구를 사출 성형할 때 사출금형 내에 정해진 간격을 두고 배치하고, 방열구의 사출 성형시 방열봉들이 상기 방열구의 LED 모듈 설치판에 일체로 인서트 고정되도록 한 것을 특징으로 하는 사출 성형형 방열구를 갖는 발광다이오드형 전구.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 방열봉 설치공 주연부에는 방열봉의 외주면 일부를 감싸주는 보강돌기를 더 돌출 성형한 것을 특징으로 하는 사출 성형형 방열구를 갖는 발광다이오드형 전구.
  5. 청구항 2 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 방열봉의 외주면과 방열봉 설치공 사이 또는 상기 방열봉의 외주면과 방열봉 설치공 주연부에 돌출 성형된 보강돌기 사이에 점 본딩을 더 실시하여 방열봉의 고정력을 증대시킨 것을 특징으로 하는 사출 성형형 방열구를 갖는 발광다이오드형 전구.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 방열구의 몸체는,
    평면부와 곡면부가 연속적으로 반복 형성되어 평면에서 볼 때 주연부를 따라 전체적으로 주름진 관의 형태를 갖도록 성형하되, 상기 몸체의 평면부에는 수개의 공기 유동공을 천공하여 내/외부로의 공기 유통은 원활하게 이루어지고 핑거 테스트시 뾰쪽한 공구는 내부로 유입되지 않도록 한 것을 특징으로 하는 사출 성형형 방열구를 갖는 발광다이오드형 전구.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 방열구의 몸체는,
    LED 모듈 설치판의 상면 주연부를 따라 정해진 간격을 두고 수개의 격벽용 봉을 돌출 성형하여 형성하되, 서로 인접된 격벽용 봉들이 LED 모듈 설치판의 상면 주연부에서 내/외측으로 그 위치가 엇갈리게 성형하여 각각의 격벽용 봉들 사이에 형성된 공기 유동용 틈새로 공기 유통은 원활하게 이루어지고 핑거 테스트시 뾰쪽한 공구는 내부로 유입되지 않도록 한 것을 특징으로 하는 사출 성형형 방열구를 갖는 발광다이오드형 전구.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 방열구의 LED 모듈 설치판에는 수개의 전선 통과공을 천공하고, 상기 LED 모듈 설치판의 상,하면에는 전원공급부 커버와 투광캡을 방열구 상,하부에 수개의 스크류를 이용하여 각각 분해조립 가능하게 설치할 수 있도록 하는 수개의 보스를 돌출 성형한 것을 특징으로 하는 사출 성형형 방열구를 갖는 발광다이오드형 전구.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 전원공급부 커버는 바닥부에 열기 차단판이 일체로 성형되도록 블로워 금형을 통해 사출 성형한 것을 특징으로 하는 사출 성형형 방열구를 갖는 발광다이오드형 전구.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 LED 모듈의 기판은 절연성 알루미늄 또는 카본알루미늄 복합소재 중 어느 한 소재로 성형한 것을 특징으로 하는 사출 성형형 방열구를 갖는 발광다이오드형 전구.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 방열봉은 카본 덩어리를 800-900℃의 로에 넣고 가열하여 소정 체적을 갖는 압축 성형 금형 내에 넣고, 알루미늄 용융물을 압축 성형 금형 내로 부어 넣고 프레스를 이용 가압시켜 알루미늄 용융물이 카본에 형성된 공극 내로 합침되게 한 다음 소성 후 카본의 외부에서 경화된 알루미늄은 제거하고 공극 내로 알루미늄이 함침된 상태를 갖는 카본알루미늄 복합소재를 소정 체적 및 부피를 갖는 원봉 또는 사각봉의 형태로 절단한 것을 특징으로 하는 사출 성형형 방열구를 갖는 발광다이오드형 전구.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 카본알루미늄 복합소재의 방열봉에 대한 열 확산도는 0.84㎠/sec를 갖는 알루미늄 대비 2.55㎠/sec를 갖고, 열 전도도는 237W/mk를 갖는 알루미늄 대비 425W/mk를 가지며, 경도는 2.7g/㎤를 갖는 알루미늄 대비 2.3g/㎤를 갖는 것을 특징으로 하는 사출 성형형 방열구를 갖는 발광다이오드형 전구.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 방열봉의 체적(㎣)은 LED 모듈의 전체 정격출력(Watt) X 1,600±500이고, 표면적(㎟)은 LED 모듈의 전체 정격출력(Watt) X 600±200인 것을 특징으로 하는 사출 성형형 방열구를 갖는 발광다이오드형 전구.


















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