KR20120099912A - Ｐｃｂ와 히트싱크의 밀착구조를 갖는 ｌｅｄ 조명램프 - Google Patents

Ｐｃｂ와 히트싱크의 밀착구조를 갖는 ｌｅｄ 조명램프 Download PDF

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Abstract

본 발명의 특징에 따르면, 복수 개의 LED 단자(11)가 하부면에 실장된 PCB(10); 상기 PCB(10)가 삽입되는 PCB 삽입홈(21)이 하부면에 길이 방향으로 연장된 형태로 형성되고, 상부에는 상기 PCB(10)에서 발생한 열을 외부로 방출시키는 복수 개의 방열핀(22)이 형성되며, 상기 PCB 삽입홈(21)의 양측 부위에는 하향으로 연장되되 단부가 측방향으로 돌출되어 일측 또는 양측에 단턱(23a)이 형성된 고정돌기(23)가 구비된 히트싱크(20); 및 상기 고정돌기(23)가 삽입되기 위한 고정돌기 삽입홈(31)이 길이 방향으로 연장된 형태로 형성되며, 상기 고정돌기 삽입홈(31)의 측부에는 상기 PCB 삽입홈(21)에 삽입된 PCB(10)의 하부면과 접촉하여 상기 PCB(10)를 상부 방향으로 가압하는 PCB 지지부(32)가 형성된 PCB 체결바(30);를 포함하는 PCB와 히트싱크의 밀착구조를 갖는 LED 조명램프가 제공된다.

Description

ＰＣＢ와 히트싱크의 밀착구조를 갖는 ＬＥＤ 조명램프{LED Lighting Apparatus Having PCB And Heatsink With The Tight Structure}
본 발명은 LED 조명램프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 PCB와 히트싱크를 상호 긴밀하게 밀착되도록 체결시킴과 동시에 상기 PCB를 히트싱크로부터 용이하게 착탈 가능한 구조로 구비된 PCB와 히트싱크의 밀착구조를 갖는 LED 조명램프에 관한 것이다.
LED 조명램프의 경우 LED 단자 하나 하나의 조도는 그리 높지 않으므로, 다수 개의 LED 단자를 다발로 집속하여 사용하는데, 이와 같이 다수 개의 LED 단자를 좁은 공간에 집속하여 사용할 경우 발열량이 많아 LED의 온도가 급격히 오르는 문제가 있다. 따라서 LED 조명램프에서는 LED 단자의 냉각이 아주 중요하다.
종래의 조명용 고출력 LED 조명램프의 경우 냉각수단으로 공기에 의하여 열을 주변으로 분산시키는 공냉식인데, 열을 효과적으로 방열시키기 위하여 다양한 형태의 방열핀으로 구성된 히트싱크를 구비한 LED 조명램프가 개발되어 출시되고 있다.
여기서, 도 1에는 종래의 히트싱크가 구비된 LED 조명램프의 구성이 도시되어 있다. 도 1과 같이, 종래의 LED 조명램프(1)는, 다수 개의 LED 단자(4)가 하부에 장착되는 PCB(3)와, 상기 PCB(3)가 삽입되는 PCB 삽입홈(2a)이 하부에 형성되며 상기 PCB(3)에서 발생한 열을 외부로 방출시키는 다수의 방열핀이 상부에 형성된 히트싱크(2)와, 상기 히트싱크(2)의 양측부에 체결되어 LED 단자(4)에서 발산되는 빛을 외부로 투과시키는 투광판(5) 및 상기 히트싱크(2) 및 투광판(5)의 길이 방향의 양단에 체결되어 상기 LED 단자(4)를 구동시키기 위한 전원을 PCB(3)에 인가하는 소켓(6)으로 구성되었다.
여기서, 상기 히트싱크(2)의 하부면에 상기 PCB(3)를 체결시킴에 있어서, 히트싱크(2) 하부면의 양측부위에 단턱(2b)이 양측에 형성된 PCB 삽입홈(2a)의 내부에 PCB(3)의 단부를 슬라이딩시켜 삽입함으로써 상기 히트싱크(2)와 PCB(3)를 상호 체결시킬 수 있었다.
그러나, 상기 PCB 삽입홈(2a)은 PCB(3)와 히트싱크(2)가 밀착되어 체결되도록 상기 PCB(3)의 외형 및 크기와 대응하도록 제조되나, 상기 히트싱크(2) 및 PCB(3)를 제조하는 과정에서 의도하지 않은 생산 공차가 발생할 수 밖에 없으며, 상술한 바와 같이 PCB 삽입홈(2a)에 PCB(3)가 슬라이딩되어 삽입되는 구조로 인해 상기 PCB 삽입홈(2a)과 PCB(3) 사이에는 두 부재가 슬라이딩 되기 위한 최소한의 이격된 공간이 유지되어야 하였으며, 이로 인해 상기 PCB 삽입홈(2a)에 PCB(3)가 밀착되어 장착되지 못하여 PCB(3)와 히트싱크(2) 간의 열전도율이 저하되는 문제점이 있었다.
한편, 상기와 같이 히트싱크(2)와 PCB(3)의 이격된 공간을 제거하기 위해, 상기 PCB(3)를 PCB 삽입홈(2a)에 고정시키기 위한 단턱(2b)의 구성없이, 상기 PCB 삽입홈(2a)과 PCB(3) 사이에 열전도성 재질로 형성된 방열테잎(미도시)을 배치시켜 PCB 삽입홈(2a)의 내부에 PCB(3)를 긴밀하게 밀착시킬 수 있었다.
그러나, 상기 방열테잎을 이용하여 상기 히트싱크(2)와 PCB(3)를 체결시킬 경우, 제조하는 과정 또는 제조 후의 제품검사에서 상기 PCB(3)의 고장으로 인해 상기 PCB(3)를 교체하거나 정비하고자 할 때에 상기 히트싱크(2)의 PCB 삽입홈(2a)에서 PCB(3)를 탈거시키기가 어려워 히트싱크(2) 마저도 사용을 하지 못하게 될 수 있으며, PCB(3)를 탈거시키는 과정에서 PCB(3)가 휘어지면서 파손 및 훼손되어 기능이 상실되어 버리는 문제점이 발생하게 되었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 히트싱크와 PCB가 상호 체결되는 부위에 간격이 발생하지 않도록 PCB 체결바를 통해 긴밀하게 밀착되어 체결시킴은 물론, 상기 PCB를 히트싱크로부터 용이하게 착탈 가능하도록 구비된 PCB와 히트싱크의 밀착구조를 갖는 LED 조명램프를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 특징에 따르면, 복수 개의 LED 단자(11)가 하부면에 실장된 PCB(10); 상기 PCB(10)가 삽입되는 PCB 삽입홈(21)이 하부면에 길이 방향으로 연장된 형태로 형성되고, 상부에는 상기 PCB(10)에서 발생한 열을 외부로 방출시키는 복수 개의 방열핀(22)이 형성되며, 상기 PCB 삽입홈(21)의 양측 부위에는 하향으로 연장되되 단부가 측방향으로 돌출되어 일측 또는 양측에 단턱(23a)이 형성된 고정돌기(23)가 구비된 히트싱크(20); 및 상기 고정돌기(23)가 삽입되기 위한 고정돌기 삽입홈(31)이 길이 방향으로 연장된 형태로 형성되며, 상기 고정돌기 삽입홈(31)의 측부에는 상기 PCB 삽입홈(21)에 삽입된 PCB(10)의 하부면과 접촉하여 상기 PCB(10)를 상부 방향으로 가압하는 PCB 지지부(32)가 형성된 PCB 체결바(30);를 포함하는 PCB와 히트싱크의 밀착구조를 갖는 LED 조명램프가 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 PCB 체결바(30)는, 상기 PCB 지지부(32)의 일측면 또는 양측면이 상부로 갈수록 좁아지며 경사진 형태로 형성되어 상기 PCB(10)의 하부면에 선(Line) 형태로 접촉하여 가압하는 것을 특징으로 하는 PCB와 히트싱크의 밀착구조를 갖는 LED 조명램프가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 PCB 체결바(30)는, 상기 PCB 지지부(32)의 상부면에 고무 또는 실리콘 재질의 가압부(33)가 구비되며, 상기 가압부(33)는, 상기 고정돌기 삽입홈(31)이 상기 고정돌기(23)에 강제 압입되어 체결되면, 상기 PCB 지지부(32)와 PCB(10)의 하부면 사이에서 압박되어 눌리면서 상기 PCB(10)를 가압하는 것을 특징으로 하는 PCB와 히트싱크의 밀착구조를 갖는 LED 조명램프가 제공된다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면,
첫째, 히트싱크와 PCB가 상호 체결되는 부위에 이격된 공간이 발생하지 않으므로, 상기 히트싱크와 PCB 간의 열전도율이 증대되어 상기 히트싱크를 통해 LED 단자가 발광함에 따라 발생하는 열을 효율적으로 방출시킬 수 있다.
둘째, 히트싱크의 고정돌기에 착탈 가능하게 장착되어 상기 PCB를 히트싱크의 PCB 삽입홈에 가압하는 PCB 체결바를 통해 상기 PCB가 히트싱크에 체결되므로 상기 히트싱크와 PCB를 상호 체결시킨 후에 PCB를 교체 및 정비해야 할 소요가 발생할 경우, 상기 PCB 체결바를 탈거시키는 공정만으로 상기 히트싱크로부터 PCB를 용이하게 분리시킬 수 있다.
셋째, PCB를 상기 PCB 삽입홈에 가압하는 PCB 체결바의 PCB 지지부가 상부로 갈수록 좁아지며 경사진 형태로 형성되어 PCB의 하부면과 선(Line) 형태로 접촉하여 가압하므로, 면(face) 형태로 접촉하였을 경우와 비교하여 같은 압박이 가해지더라도 보다 강하게 가압할 수 있다.
넷째, 상기 PCB 지지부의 상부면에 고무 또는 실리콘 재질의 가압부가 구비되어 상기 가압부에 의해 PCB의 하부면이 가압되므로, 상기 PCB와의 마찰력이 증대되어 보다 견고하게 고정되며, 가압부가 눌리면서 완충되어 압박에 따른 PCB의 파손을 예방할 수 있다.
도 1은 종래의 LED 조명램프의 구성을 나타낸 분리 사시도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PCB와 히트싱크의 밀착구조를 갖는 LED 조명램프의 주요 구성을 나타낸 분리 사시도 및 부분 확대도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PCB와 히트싱크의 밀착구조를 갖는 LED 조명램프의 내부 구성을 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PCB와 히트싱크의 밀착구조를 갖는 LED 조명램프의 구성 및 PCB 체결바의 플렉시블한 구성을 나타낸 분리 사시도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PCB 체결바의 경사진 형태를 나타낸 단면도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PCB 체결바의 가압부의 구성을 나타낸 단면도이다.
상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.
도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PCB와 히트싱크의 밀착구조를 갖는 LED 조명램프(이하에서는 "LED 조명램프"라 함)는, PCB(10), 히트싱크(20), PCB 체결바(30), 투광판(40) 및 소켓(50)을 포함하여 구비된다.
먼저, 상기 PCB(10)는, 다수 개의 LED 단자(11)가 회로구성되어 실장된 인쇄회로기판으로서, 상기 히트싱크(20)의 PCB 삽입홈(21)의 내부에 삽입되어 상부면이 장착되며, 하부면에는 상기 LED 단자(11)가 장착된다.
여기서, 상기 PCB(10)는 상기 히트싱크(20)의 PCB 삽입홈(21)에 삽입되어 히트싱크(20)와 상호 체결됨에 있어서, 상기 PCB 체결바(30)에 의해 지지되어 위치가 고정되도록 장착되며, 상기 PCB 체결바(30)에 의해 밀착되어 장착되는 구성은 후술하기로 한다.
또한, 도면에서는 상기 LED 단자(11)가 PCB(10)의 하부면에 장착되어 하부방향으로 빛을 발산하는 것을 예를 들어 도시하였으나, 이에 국한되는 것은 아니며 상기 PCB(10)의 하부에 장착되어 PCB(10)에 인가된 전원을 전달받아 공급받되, 측방향을 향하여 빛을 발산하도록 구비될 수도 있음은 물론이다.
상기 히트싱크(20)는, 상기 PCB(10)의 상부에 밀착되도록 장착되어 상기 LED 단자(11)가 발광함에 따라 상기 PCB(10)와 LED 단자(11)가 접촉된 부위에서 발생하는 열을 흡수하여 외부로 방출하는 구성요소로서, 상기 PCB(10)가 삽입되는 PCB 삽입홈(21)이 하부면에 길이 방향으로 연장된 형태로 형성되고, 상부에는 상기 PCB(10)에서 발생한 열을 외부로 방출시키는 다수 개의 방열핀(22)이 형성되며, 상기 PCB 삽입홈(21)의 양측 부위에는 하향으로 연장되되 단부가 측방향으로 돌출되어 일측 또는 양측에 단턱(23a)이 형성된 고정돌기(23)가 구비된다.
또한, 상기 히트싱크(20)는, 상기 PCB(10), 투광판(40) 및 소켓(50)이 결합되는 하우징의 기능을 하며, 상기 히트싱크(20)의 양측단에는 상기 투광판(40)의 폭 방향의 양단부(41)가 삽입되는 투광판 체결홈(24)이 형성된다. 그리고, 상기 고정돌기(23)는 상기 PCB 체결바(30)를 히트싱크(20)에 고정시키기 위한 고정수단으로서, 히트싱크(20)의 길이 방향으로 연장된 형태로 형성되며 상기 히트싱크(20)와 일체형으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 PCB 체결바(30)는, 상기 히트싱크(20)의 양측 부위에 형성된 고정돌기(23)에 각각 삽입 체결되면서 상기 PCB(10)의 하부면을 가압하여 상기 PCB(10)를 히트싱크(20)의 PCB 삽입홈(21)에 밀착시키는 구성요소로서, 상기 고정돌기(23)가 삽입되기 위한 고정돌기 삽입홈(31)이 길이 방향으로 연장된 형태로 형성되며, 상기 고정돌기 삽입홈(31)의 측부에는 상기 PCB 삽입홈(21)에 삽입된 PCB(10)의 하부면과 접촉하여 PCB(10)를 상부 방향으로 가압하는 PCB 지지부(32)가 형성된다.
여기서, 고정돌기 삽입홈(31)은 상기 고정돌기(23)가 삽입되어 이탈되지 않도록 상부에 돌출되어 형성된 단턱(31a)에 의해 상기 고정돌기(23)의 일측 또는 양측에 형성된 단턱(23a)이 지지되도록 구비된다.
또한, 상기 PCB 체결바(30)를 히트싱크(20)에 체결하도록 PCB 삽입홈(21)을 고정돌기(23)에 삽입함에 있어서, 상기 히트싱크(20)의 길이가 비교적 짧을 경우에는 PCB 삽입홈(21)의 내부에 고정돌기(23)의 단부를 슬라이딩시켜 삽입할 수 있겠으나, 히트싱크(20)의 길이가 길 경우에는 상기 고정돌기(23)의 외부면과 PCB 삽입홈(21)의 내부면이 상호 마찰되는 접촉면적이 증대되어 슬라이딩되지 않을 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 PCB 체결바(30)는 도 4에 도시된 바와 같이, 일정 크기의 연성을 갖는 합성수지 재질로 형성되어 고정돌기(23)의 하부에 고정돌기 삽입홈(31)을 위치시킨 후 상기 PCB 체결바(30)를 상부 방향으로 가압하여 고정돌기 삽입홈(31)이 고정돌기(23)에 강제 압입함에 따라 일시적으로 확장되면서 상기 고정돌기(23)에 체결되도록 구비될 수 있다. 여기서, 상기 고정돌기(23)가 강제 압입될 수 있되 상기 PCB(10)의 하부면을 견고하게 지지할 수 있는 범위 내에서 상기 PCB 체결바(30)의 연성 정도가 정해지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 PCB 체결바(30)의 PCB 지지부(32)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 일정 크기의 면적을 갖는 평평한 면(Face) 형태로 형성될 수 있겠으나, 상기 PCB(10)의 하부면을 지지하는 가압력이 증대되도록, 도 5에 도시된 바와 같이, PCB 지지부(32)의 일측면 또는 양측면이 상부로 갈수록 좁아지며 경사진 형태로 형성되어 상기 PCB(10)의 하부면에 선(Line) 형태로 접촉하여 가압되도록 구비되는 것이 바람직하다. 따라서, 면(face) 형태로 접촉하였을 경우와 비교하여 같은 압박이 가해지더라도 보다 강하게 가압할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 PCB 체결바(30)는, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 PCB(10)의 하부면과 접촉되는 상기 PCB 지지부(32)의 상부면에 일정 크기의 탄성을 갖는 고무 또는 실리콘 재질의 가압부(33)가 구비될 수 있다. 따라서, 상기 가압부(33)는, 고정돌기 삽입홈(31)이 고정돌기(23)에 강제 압입되어 체결되면, 상기 PCB 지지부(32)와 PCB(10)의 하부면 사이에서 압박되어 눌리면서 상기 PCB(10)를 가압하게 되며, 이로 인해, 상기 PCB(10)와의 마찰력이 증대되어 보다 견고하게 고정되고, 상기 가압부(33)가 압력에 의해 눌리면서 완충작용을 하기 때문에 고정돌기(23)가 고정돌기 삽입홈(31)이 강제 압입됨에 발생하는 압박에 따른 PCB(10)의 파손을 예방할 수 있는 것이다.
상기 투광판(40)은, 상기 PCB(10)에 실장된 LED 단자(11)로부터 발광된 빛을 외부로 투과시킴과 동시에 상기 PCB(10)로 외부의 수분 및 먼지 등의 이물질이 유입되지 않도록 커버함으로써 상기 LED 단자(11)를 외부와 공간적으로 분리시키는 구성요소로서, 상기 히트싱크(20) 양측단의 투광판 체결홈(24)에 양단부(41)가 삽입되어 히트싱크(20)에 체결되며, 재질 및 가공 형태에 따라 다양한 광학적 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 빛을 확산 또는 집약시키는 렌즈가 구비되거나, 투명 또는 반투명 소재의 글래스 내지 합성수지 재질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 투광판(40)은 소정 파장의 빛을 흡수하는 첨가제를 내포함으로써 조명 광의 색상을 보정할 수 이 있다.
상기 소켓(50)은, 상기 히트싱크(20) 및 투광판(40)의 길이 방향의 양단에 체결되어 외부로부터 공급되는 전원을 상기 PCB(10)에 인가하는 구성요소로서, 상기 히트싱크(20) 및 투광판(40)과 체결되는 부위에는 내부가 밀봉되도록 실링처리되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PCB와 히트싱크의 밀착구조를 갖는 LED 조명램프의 각 구성에 의해, 히트싱크(20)와 PCB(10)가 상호 체결되는 부위에 간격이 발생하지 않으므로, 상기 히트싱크(20)와 PCB(10) 간의 열전도율이 증대되어 상기 히트싱크(20)를 통해 LED 단자(11)가 발광함에 따라 발생하는 열을 효율적으로 방출시킬 수 있다.
또한, 히트싱크(20)의 고정돌기(23)에 착탈 가능하게 장착되어 상기 PCB(10)를 히트싱크(20)의 PCB 삽입홈(21)에 가압하는 PCB 체결바(30)를 통해 상기 PCB(10)가 히트싱크(20)에 체결되므로 상기 히트싱크(20)와 PCB(10)를 상호 체결시킨 후에 PCB(10)를 교체 및 정비해야 할 소요가 발생할 경우, 상기 PCB 체결바(30)를 탈거시키는 공정만으로 상기 히트싱크(20)로부터 PCB(10)를 용이하게 분리시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
10...PCB 11...LED 단자
20...히트싱크 21...PCB 삽입홈
23...고정돌기 30...PCB 체결바
31...고정돌기 삽입홈 32...PCB 지지부

Claims (3)

  1. 복수 개의 LED 단자(11)가 하부면에 실장된 PCB(10);
    상기 PCB(10)가 삽입되는 PCB 삽입홈(21)이 하부면에 길이 방향으로 연장된 형태로 형성되고, 상부에는 상기 PCB(10)에서 발생한 열을 외부로 방출시키는 복수 개의 방열핀(22)이 형성되며, 상기 PCB 삽입홈(21)의 양측 부위에는 하향으로 연장되되 단부가 측방향으로 돌출되어 일측 또는 양측에 단턱(23a)이 형성된 고정돌기(23)가 구비된 히트싱크(20); 및
    상기 고정돌기(23)가 삽입되기 위한 고정돌기 삽입홈(31)이 길이 방향으로 연장된 형태로 형성되며, 상기 고정돌기 삽입홈(31)의 측부에는 상기 PCB 삽입홈(21)에 삽입된 PCB(10)의 하부면과 접촉하여 상기 PCB(10)를 상부 방향으로 가압하는 PCB 지지부(32)가 형성된 PCB 체결바(30);를 포함하는 PCB와 히트싱크의 밀착구조를 갖는 LED 조명램프.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 PCB 체결바(30)는,
    상기 PCB 지지부(32)의 일측면 또는 양측면이 상부로 갈수록 좁아지며 경사진 형태로 형성되어 상기 PCB(10)의 하부면에 선(Line) 형태로 접촉하여 가압하는 것을 특징으로 하는 PCB와 히트싱크의 밀착구조를 갖는 LED 조명램프.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 PCB 체결바(30)는,
    상기 PCB 지지부(32)의 상부면에 고무 또는 실리콘 재질의 가압부(33)가 구비되며,
    상기 가압부(33)는, 상기 고정돌기 삽입홈(31)이 상기 고정돌기(23)에 강제 압입되어 체결되면, 상기 PCB 지지부(32)와 PCB(10)의 하부면 사이에서 압박되어 눌리면서 상기 PCB(10)를 가압하는 것을 특징으로 하는 PCB와 히트싱크의 밀착구조를 갖는 LED 조명램프.
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