KR20140030609A - 엘이디 조명 장치 - Google Patents

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KR20140030609A
KR20140030609A KR1020120096995A KR20120096995A KR20140030609A KR 20140030609 A KR20140030609 A KR 20140030609A KR 1020120096995 A KR1020120096995 A KR 1020120096995A KR 20120096995 A KR20120096995 A KR 20120096995A KR 20140030609 A KR20140030609 A KR 20140030609A
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led lighting
heat sink
light emitting
heat
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KR1020120096995A
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유민욱
김진종
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주식회사 포스코엘이디
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Abstract

본 발명은 방열 효율을 향상시킬 수 있는 엘이디 조명 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 엘이디 조명 장치는 히트 싱크, 히트 싱크에 결합된 발광 모듈, 히트 싱크의 상부에 형성되어 발광 모듈을 커버하는 확산 커버, 및 히트 싱크의 하부에 형성된 전원 베이스를 포함한다. 히트 싱크는 내부에 빈 공간을 갖는 방열 몸체, 및 방열 몸체의 외측으로 돌출된 외부 방열부와 방열 몸체의 내측으로 돌출된 내부 방열부를 포함하는 적어도 하나의 양방향 방열핀을 포함한다. 이와 같이, 히트 싱크의 내측 및 외측으로 돌출된 양방향 방열핀을 형성함과 동시에, 방열 몸체와 전원 베이스 사이에 열 방출을 위한 간극을 형성하여 공기의 흐름을 유도함으로써, 방열 효율을 극대화시킬 수 있다.

Description

엘이디 조명 장치{LED ILLUMINATION APPARATUS}
본 발명은 엘이디 조명 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광다이오드를 광원으로 이용하여 벌브 형태의 조명을 구현하는 엘이디 조명 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 가정이나 사무실 등의 천정이나 벽에 설치되는 실내 조명 장치로 형광등이나 백열등이 많이 사용되고 있으나, 수명이 짧고 조도가 낮으며 에너지 효율이 떨어지는 단점이 있으므로, 최근에는 이들보다 상대적으로 수명이 길고 조도가 높으며 소비전력이 낮은 발광다이오드(Light Emitting Diode : LED)를 광원으로 이용한 엘이디 조명 장치의 사용이 확대되고 있는 실정이다.
이러한 엘이디 조명 장치 중 기존 사용하고 있는 전구용 소켓에 호환 가능하게 전원 베이스가 구비된 전구형 엘이디 조명 장치의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 통상적으로 전구형 엘이디 조명 장치는 엘이디 발광 모듈을 지지함과 동시에 엘이디 발광 모듈로부터 발생되는 열을 방출하는 기능을 수행하는 히트 싱크와 히트 싱크에 결합되어 엘이디 발광 모듈을 커버하는 라운드 형상의 확산 커버를 포함한다. 또한, 전구형 엘이디 조명 장치는 외부로부터 입력되는 교류 전원을 발광다이오드의 구동에 적합한 직류 전원으로 변환하기 위한 전원공급장치를 필요로 한다.
그러나, 종래의 엘이디 조명 장치는 비교적 부피가 큰 전원공급장치를 히트 싱크의 내부에 삽입하여 제품을 구현하게 되므로, 방열 효율을 향상시키기 위한 히트 싱크의 구조 설계에 많은 제약이 있으며, 실질적으로 방열 효율을 향상시키기 어려운 문제가 발생된다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명은 히트 싱크의 방열 성능을 극대화시킬 수 있는 엘이디 조명 장치를 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따른 엘이디 조명 장치는 히트 싱크, 상기 상기 히트 싱크의 상면에 결합된 발광 모듈, 및 상기 히트 싱크에 형성되어 상기 발광 모듈을 커버하는 확산 커버를 포함한다. 상기 히트 싱크는 내부에 빈 공간을 갖는 방열 몸체, 및 상기 방열 몸체의 외측으로 돌출된 외부 방열부와 상기 방열 몸체의 내측으로 돌출된 내부 방열부를 포함하는 적어도 하나의 양방향 방열핀을 포함한다.
상기 방열 몸체는 상기 외부 방열부와 상기 내부 방열부를 이어주는 접선부를 포함할 수 있다.
상기 외부 방열부와 상기 내부 방열부는 상기 방열 몸체의 법선을 따라 일직선 상에 형성될 수 있다.
상기 양방향 방열핀은 상기 내부 방열부가 상기 외부 방열부보다 넓은 면적으로 형성될 수 있다.
상기 양방향 방열핀은 상기 방열 몸체의 원주 방향을 따라 일정한 간격으로 이격되게 형성된다.
상기 히트 싱크는 상기 양방향 방열핀들의 사이에 형성되어 상기 방열 몸체의 외측으로 돌출된 외부 방열핀을 더 포함할 수 있다. 상기 외부 방열핀은 상기 외부 방열부와 동일한 형상으로 형성될 수 있다.
상기 엘이디 조명 장치는 상기 히트 싱크의 하부에 형성되어 외부의 램프 소켓과 전기적으로 연결되는 전원 베이스를 더 포함할 수 있다.
상기 방열 몸체와 상기 전원 베이스 사이에는 열 방출을 위한 간극이 형성될 수 있다.
상기 양방향 방열핀은 상기 방열 몸체와 상기 전원 베이스의 이격을 위해 상기 방열 몸체의 최하단보다 하부로 돌출되게 형성될 수 있다.
상기 전원 베이스의 적어도 일부는 상기 방열 몸체의 내측으로 삽입되도록 돌출되게 형성될 수 있다.
상기 발광 모듈은 상기 히트 싱크에 결합되는 회로 기판 및 상기 회로 기판에 실장되는 복수의 발광다이오드들을 포함한다. 또한, 상기 발광 모듈은 IC 형태로 집적화되어 상기 회로 기판에 실장되는 전원공급장치를 더 포함할 수 있다.
상기 회로 기판 및 상기 히트 싱크의 상면 중앙부에는 관통홀이 형성될 수 있다.
이와 같은 엘이디 조명 장치에 따르면, 히트 싱크의 내측 및 외측으로 돌출된 양방향 방열핀을 형성함과 동시에, 방열 몸체와 전원 베이스 사이에 열 방출을 위한 간극을 형성하여 공기의 흐름을 유도함으로써, 방열 효율을 극대화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 엘이디 조명 장치의 종방향 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 엘이디 조명 장치의 횡방향 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 히트 싱크를 위에서 바라본 사시도이다.
도 5는 도 1에 도시된 히트 싱크를 아래에서 바라본 사시도이다.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명 장치를 나타낸 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 엘이디 조명 장치의 종방향 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 엘이디 조명 장치의 횡방향 단면도이며, 도 4는 도 1에 도시된 히트 싱크를 위에서 바라본 사시도이며, 도 5는 도 1에 도시된 히트 싱크를 아래에서 바라본 사시도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명 장치는 열 방출을 위한 히트 싱크(100), 히트 싱크(100)에 고정되어 광을 발생시키는 발광 모듈(200), 발광 모듈(200)로부터 발생된 광을 확산시키는 확산 커버(300) 및 발광 모듈(200)에 전원을 공급하기 위한 전원 베이스(400)를 포함한다.
히트 싱크(100)는 발광 모듈(200)을 고정시킴과 동시에, 발광 모듈(200)로부터 발생되는 열을 외부로 방출시키는 기능을 수행한다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 히트 싱크(100)는 내부에 빈 공간을 갖는 방열 몸체(110) 및 방열 몸체(110)와 연결된 적어도 하나의 양방향 방열핀(120)을 포함한다.
방열 몸체(110)는 예를 들어, 상부에서 하부로 갈수록 지름이 작아지는 원뿔대 형상으로 외형이 형성되며, 공기의 흐름을 유도하기 위하여 하부가 개방된 구조를 갖는다.
양방향 방열핀(120)은 방열 면적을 증가시켜 방열 효율을 향상시키기 위한 것으로써, 방열 몸체(110)의 외측으로 돌출된 외부 방열부(122) 및 방열 몸체(110)의 내측으로 돌출된 내부 방열부(124)를 포함한다. 즉, 양방향 방열핀(120)은 방열 몸체(110)를 기준으로 외측과 내측으로 동시에 돌출되어 방열 면적을 증가시키고, 이를 통해 방열 효율을 향상시킬 수 있다. 외관 특성을 최대한 살리면서 방열 효율을 극대화시키기 위하여, 예를 들어, 내부 방열부(124)는 외부 방열부(122)보다 넓은 면적으로 형성된다. 양면 방열핀(120)은 방열 몸체의 원주 방향을 따라 일정한 간격으로 이격되어 복수가 형성된다.
외부 방열부(122) 및 내부 방열부(124)는 방열 몸체(110)의 법선을 따라 일직선 상에 형성될 수 있다. 이와 달리, 외부 방열부(122) 및 내부 방열부(124)는 방열 몸체(110)의 법선을 기준으로 소정 각도로 기울어지게 형성되거나, 물결 형태로 라운드지게 형성되는 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 여기서, 방열 몸체(110)는 외부 방열부(122)와 내부 방열부(124)를 이어주는 접선부를 포함할 수 있다.
한편, 히트 싱크(100)는 서로 인접한 양방향 방열핀들(120)의 사이에 형성되어 방열 몸체(110)의 외측으로 돌출된 적어도 하나의 외부 방열핀(130)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 외부 방열핀(130)은 양방향 방열핀(120)의 외부 방열부(122)와 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 양방향 방열핀(120)을 구성하는 내부 방열부(124)의 면적이 커질수록 제한된 공간 내에 형성할 수 있는 양면 방열핀(120)의 개수가 제한되므로, 외부 방열부들(122)은 일정 거리 이상으로 이격되게 형성된다. 따라서, 내부 방열부들(124)에 비하여 이격 거리가 큰 외부 방열부들(122) 사이에 추가적으로 외부 방열핀들(130)을 형성함으로써, 보다 방열 면적을 증가시키고 방열 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
방열 몸체(110), 양방향 방열핀(120) 및 외부 방열핀(130)을 포함하는 히트 싱크(100)는 방열 효율을 높이기 위해 열전도도가 높은 재질로 형성된다. 예를 들어, 히트 싱크(100)는 알루미늄(Al)이나 마그네슘(Mg)과 같은 금속 재질로 형성될 수 있다.
발광 모듈(200)은 히트 싱크(100)의 상면에 결합된다. 발광 모듈(200)은 실질적으로 광을 발생시키는 부분으로, 히트 싱크(100)의 상면에 스크류 체결, 커넥터 체결, 보스 체결 등의 다양한 방식을 통해 고정될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 발광 모듈(200)은 히트 싱크(100)에 결합되는 회로 기판(210) 및 회로 기판(210)에 실장되어 광을 발생시키는 복수의 발광다이오드들(220)을 포함한다. 예를 들어, 발광다이오드들(220)은 원형 형상의 회로 기판(210)의 원주 방향을 따라 원 형태로 배열되도록 형성된다. 발광다이오드들(220)은 칩 또는 패키지 형태 모두가 사용될 수 있다.
한편, 발광 모듈(200)은 IC 형태로 집적화되어 회로 기판(210)에 실장되는 전원공급장치(230)를 더 포함할 수 있다. 전원공급장치(230)는 발광다이오드들(220)에 구동전원을 공급하기 위한 것으로써, 발광다이오드들(220)과 함께 회로 기판(210)의 일면 상에 실장된다. 이와 달리, 전원공급장치(230)는 히트 싱크(100)의 내부 공간에 실장될 수도 있다. 전원공급장치(230)는 외부로부터 인가되는 상용전원(예를 들어, 220V 또는 110V의 교류전원)을 발광다이오드들(220)의 구동에 적합한 구동전원(예를 들어, 직류전원)으로 변환하여 출력한다.
기존의 전원공급장치는 부피가 크기 때문에 히트 싱크의 내부 공간에 실장되었다. 그러나, 본 실시예와 같이, IC 형태로 집적화된 소형의 전원공급장치(230)를 회로 기판(210) 상에 직접 실장함으로써, 히트 싱크(100)의 내부 공간을 방열 설계에 활용할 수 있으며, 이를 이용하여 내부 방열부(124)를 포함하는 양방향 방열핀(120)을 형성함으로써, 방열 효율을 극대화시킬 수 있다.
확산 커버(300)는 히트 싱크(100)의 상부에 형성되어 발광 모듈(200)을 커버하며, 히트 싱크(100)와 결합되어 전체적으로 벌브 형태의 조명 장치를 구현한다. 확산 커버(300)는 복수의 발광다이오드들(220)로부터 나오는 점광원 형태의 광을 확산시켜 균일한 조명을 구현하기 위한 것으로써, 엘이디 조명 장치의 외부에서는 발광다이오드들(220)이 보이지 않으면서 엘이디 조명 장치의 전체가 균일한 밝기를 나타낼 수 있도록 확산도가 높은 물질로 형성된다. 확산 커버(300)는 합성 수지에 광확산제가 첨가된 구조를 가질 수 있으며, 확산 커버(300)의 적어도 일면에는 광 확산을 위한 요철 패턴이 형성된 구조를 가질 수 있다.
전원 베이스(400)는 히트 싱크(100)의 하부에 형성된다. 전원 베이스(400)는 외부의 램프 소켓에 전기적으로 연결되는 부분으로, 나사식으로 결합되는 에디슨(Edison)형이나 2개의 핀이 돌출된 바이포스트(Bipost)형 등 다양한 종류 및 형상으로 형성될 수 있다.
전원 베이스(400)는 실질적으로 외부의 램프 소켓에 전기적으로 연결되는 전원 접속부(420) 및 전원 접속부(420)와 히트 싱크(100)를 전기적으로 절연시키기 위한 절연 부재(430)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 절연 부재(430)는 전기적으로 절연성을 가지면서 방열 성능이 우수한 세라믹 재질로 형성될 수 있다.
전원 베이스(400)는 열 방출을 위하여 히트 싱크(100)의 방열 몸체(110)와 소정 간격으로 이격되게 형성된다. 즉, 방열 몸체(110)와 전원 베이스(400) 사이에는 열 방출을 위한 간극(410)이 형성된다. 이때, 양방향 방열핀(120)은 방열 몸체(110)와 전원 베이스(400) 간의 이격을 유지하기 위해 방열 몸체(110)의 최하단보다 하부로 돌출되게 형성된다. 한편, 발광 모듈(200)의 회로 기판(210) 및 히트 싱크(100)의 상면 중앙부에는 열 방출 효율을 높이기 위해 관통홀(240)이 형성될 수 있다.
이와 같이, 방열 몸체(110)의 외측 및 내측으로 돌출된 양방향 방열핀(120)을 형성함과 동시에, 방열 몸체(110)와 전원 베이스(400) 사이에 열 방출을 위한 간극(410)을 형성하여 공기의 흐름을 유도함으로써, 방열 효율을 극대화시킬 수 있다.
한편, 전원 베이스(400)의 적어도 일부는 방열 몸체(110)의 내측으로 삽입되도록 돌출되게 형성될 수 있다. 즉, 전원 베이스(400)를 통해 인가되는 외부 전원은 전선(미도시)을 통해 발광 모듈(200)의 회로 기판(210)에 인가되기 때문에, 방열 몸체(110)와 전원 베이스(400) 사이에 형성된 간극(410)을 통해 외부에서 전선이 보일 수 있다. 따라서, 전원 베이스(400)를 구성하는 절연 부재(420)의 일부 영역을 방열 몸체(110)의 내측으로 삽입되게 형성하고, 이렇게 돌출된 부분을 통해 전선을 삽입함으로써, 외부로부터 전선이 보이지 않게 할 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 히트 싱크 110 : 방열 몸체
120 : 양방향 방열핀 130 : 외부 방열핀
200 : 발광 모듈 210 : 회로 기판
220 : 발광다이오드 230 : 전원공급장치
300 : 확산 커버 400 : 전원 베이스

Claims (14)

  1. 내부에 빈 공간을 갖는 방열 몸체, 및 상기 방열 몸체의 외측으로 돌출된 외부 방열부와 상기 방열 몸체의 내측으로 돌출된 내부 방열부를 포함하는 적어도 하나의 양방향 방열핀을 포함하는 히트 싱크;
    상기 히트 싱크에 결합된 발광 모듈; 및
    상기 히트 싱크의 상부에 형성되어 상기 발광 모듈을 커버하는 확산 커버를 포함하는 엘이디 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방열 몸체는 상기 외부 방열부와 상기 내부 방열부를 이어주는 접선부를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 외부 방열부와 상기 내부 방열부는 상기 방열 몸체의 법선을 따라 일직선 상에 형성된 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 장치
  4. 제1항에 있어서,
    상기 양방향 방열핀은 상기 내부 방열부가 상기 외부 방열부보다 넓은 면적으로 형성된 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 양방향 방열핀은 상기 방열 몸체의 원주 방향을 따라 일정한 간격으로 이격되게 형성된 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 히트 싱크는 상기 양면 방열핀들의 사이에 형성되어 상기 방열 몸체의 외측으로 돌출된 외부 방열핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 외부 방열핀은 상기 외부 방열부와 동일한 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 히트 싱크의 하부에 형성되어 외부의 램프 소켓과 전기적으로 연결되는 전원 베이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 방열 몸체와 상기 전원 베이스 사이에는 열 방출을 위한 간극이 형성된 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 양방향 방열핀은 상기 방열 몸체와 상기 전원 베이스의 이격을 위해 상기 방열 몸체의 최하단보다 하부로 돌출된 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 장치.
  11. 제10에 있어서,
    상기 전원 베이스의 적어도 일부는 상기 방열 몸체의 내측으로 삽입되도록 돌출된 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 장치.
  12. 제1에 있어서,
    상기 발광 모듈은 상기 히트 싱크에 결합되는 회로 기판 및 상기 회로 기판에 실장되는 복수의 발광다이오드들을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 장치.
  13. 제12에 있어서,
    상기 발광 모듈은 IC 형태로 집적화되어 상기 회로 기판에 실장되는 전원공급장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 회로 기판 및 상기 히트 싱크의 상면 중앙부에는 관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101638027B1 (ko) * 2015-06-15 2016-07-12 굿아이텍주식회사 엘이디 조명모듈 및 이를 이용한 엘이디 조명기구

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