KR20140140732A

KR20140140732A - 고출력 led 조명등 장치

Info

Publication number: KR20140140732A
Application number: KR1020130061469A
Authority: KR
Inventors: 이동환
Original assignee: (주) 피에이에스
Priority date: 2013-05-30
Filing date: 2013-05-30
Publication date: 2014-12-10
Also published as: KR101479635B1

Abstract

본 발명은 고출력의 조명이 가능하면서 생산조립시에 간편하도록 질서있는 심플한 조립구조를 갖는 컴팩트한 고출력 LED 조명장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 조명등 장치를 이루는 케이스본체(10) 내부에 팬(50), 팬(50) 구동을 위해 AC를 DC로 변환하는 회로기판(42), 절연판(44), 알루미늄재질의 원통체형 방열판(20), LED기판(30), 확산판(60;편광산란렌즈)가 순서적으로 배열 결합되어지되, 상기 원통체형 방열판(20)은 원통의 방사상 방향으로 가로방향 판구조의 방열핀들이 다수개 형성된 구조로서 상,하부케이스(12,14)로 이루어진 케이스본체(10)가 상기 방열판(20)의 측면부를 외부로 노출하도록 결합되는 구조를 이루어 상기 다수의 방열핀들 간의 사이 공간으로 열기가 통기되어 방열될 수 있도록 된 구조이며, 상기 방열판의 중앙에는 상기 양측 기판(30-42)의 배선 연결 및 통기를 위한 구멍이 형성된다.

Description

고출력 LED 조명등 장치{A HIGH POWER TYPE LED LIGHING DEVICE}

본 발명은 LED를 발광체로 사용하여 조명하는 LED 조명등 장치에 관한 것으로서, 특히 높은 광도의 조명이 가능함과 아울러 방열판에서의 통기 및 방열판의 외부 노출구조를 갖게 하는 동시에 냉각팬을 사용하여 냉각효율이 우수하고 제품 생산시에 전체적인 제품 조립이 간편하도록 된 구조로 된 LED 발광체 고출력 LED 조명등 장치에 관한 것이다.

일반적으로 LED 조명등 장치는 산업용, 가정용, 인테리어용 등 다양한 용도로 사용되고 있다. 예를들어 습기에 접할 우려가 많은 곳, 예를 들어 수족관과 같은 곳을 밝히는데 사용되는 고출력 LED조명등은 방수 및 방열의 문제로 인해 고출력 고휘도의 LED 조명을 구현하기가 어려웠고, 이러한 방열 구조를 해결하기 위해 다양한 방열구조 및 조명구조의 장치를 개발하고 있다.

이와 관련된 공지된 LED조명등 장치에 관련된 선행기술로서 국내특허출원 제10-2008-0137332호에 LED 방수 조명등에 관하여, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와같이, 하우징(10) 내부에 조립된 LED PCB 기판(21), LED(22) 및 컨트롤러 회로기판(23)으로 이루어진 LED 모듈 조립체(20), 이 LED 모듈 조립체(20)와 외부 전원을 연결하기 위한 코드(30), 및 하우징 상부에 조립되어 상기 LED 모듈 조립체(20)를 보호하고 LED로부터 발광되는 빛을 투과하기 위한 투명 뷰어(viewer)(40)로 이루어진 LED 조명등에 있어서, 상기 LED 모듈 조립체의 전체 표면에 방수 코팅층(50)을 형성하고, 하우징의 내부가 개방되도록 하우징에 하나 이상의 냉각 구멍(11)이 형성되는 장치에 대해 개시되어 있다. 그러나, 이러한 선행기술은 LED 모듈 조립체 전체 표면에 방수코팅층(50)을 형성하여야 하는 기술적 어려움과. 과도한 가격상승의 문제점, 현저히 부족한 냉각효율로 인해 고출력 조명이 불가능하게 되는 문제점 등을 갖는 것이었다. 또한 직류전원장치를 이용해서 조명하여야하는 제품이므로 별도로 고출력 파워서플라이장치를 장만하여야 하는 단점이 있었다.

위의 선행기술을 설명함에 있어서 도면 및 그의 설명에 부여된 도면부호는 위 선행기술의 명세서 공개문헌 내용을 그대로 기재한 것으로서, 본원발명의 도면부호와 서로 중복된 번호로 부여되었어도 서로 연관관계가 전혀 없는 것임을 우선 밝힌다.

또한, 종래의 LED 조명장치는 방열을 위해 전체 사이즈가 크게 되는 문제점, LED를 사용하더라도 고출력 LED를 구동하는 회로를 내장시켜야 하므로 고출력 LED를 사용하기 어려워 밝기가 약한 문제점, 방열이 효과적이지 못한 문제점, 외부 케이싱으로 누설전류가 흐르기 쉬워 감전의 우려가 있는 문제점이 있다.

상술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 안출된 본 발명은, 보다 효과적인 방열구조를 제공함으로써 전체 사이즈를 작게 할 수 있도록 하려는 목적, 전압이 높은 AC전원을 배선으로 기판에 인가하여 기판에 실장된 고출력 LED가 점등될 수 있게 하여 전압을 감압시키지 않도록 함으로써 전원 손실율을 낮춤과 동시에 LED 조명 효율을 높이려는 목적, 외부로 노출되는 케이스 부분은 절연하는 구조로 하되 방열판을 중간에 노출시켜 외부로 방열효과를 높이는 한편 방열판 일측에 팬모터 구동회로를 부착하고 이 팬모터구동회로를 통해 방열판을 냉각하는 팬 모터를 케이스 내의 최적하게 장착할 수 있는 구조를 제공함으로써 방열 효과를 크게 하려는 목적, LED 조명의 퍼짐을 통해 눈부심이 발생하지 않게 하면서 은은한 빛으로 조명하여 관상어,열대어 등 수족관 내 살아있는 물고기의 생장에 악영향을 끼치지 않도록 하려는 목적, 등을 해결하려는데 본 발명의 기술적 과제를 두고 있다.

케이스본체(10) 내부에 팬(50), 팬(50) 구동을 위해 AC를 DC로 변환하는 회로기판(42), 절연판(44), 알루미늄재질의 원통체형 방열판(20), LED기판(30), 확산판(60;편광산란렌즈, 투광렌즈)가 순서적으로 배열 결합되는 구조이고;

상기 원통체형 방열판(20)은 원통의 방사상 방향으로 가로방향 판구조의 방열핀들이 다수개 형성된 구조로서 상,하부케이스(12,14)로 이루어진 케이스본체(10)가 상기 방열판(20)의 측면부를 외부로 노출하도록 결합되는 구조를 이루어 상기 다수의 방열핀들 간의 사이 공간으로 열기가 통기되어 방열될 수 있도록 된 구조인 것을 특징으로 하는 고출력 LED 조명장치를 제공한다.

좀더 구체적인 구성으로서, 본 발명은, 케이스본체(10) 내부에 팬(50), 팬(50) 구동을 위해 AC를 DC로 변환하는 회로기판(42), 절연판(44), 방사상 구조의 알루미늄재질의 원통체형 방열판(20), AC 전원인가형 고출력LED기판(30), 확산판(60;편광산란렌즈, 투광렌즈)가 순서적으로 배열 결합되는 구조이고;

상기 배열 결합된 외부에는 상,하부케이스(12,14)로 이루어진 케이스본체(10)가 상기 방열판(20)의 측면부를 외부로 노출하도록 스크류(S2) 체결되어 결합되는 구조를 이루되, 상기 팬(30)이 스크류(S1) 체결되는 상부케이스(12)는 팬(50)의 날개부분에 대응하는 위치로 환기구가 형성되어 상부케이스 내부가 외부로 연통되어져 팬(50)이 방열판(20) 및 회로기판(42)으로 외기를 급기할 수 있도록 하는 구조이고;

상기 회로기판(42)은 합성수지 계열 또는 세라믹 계열을 사용한 소재의 절연판(44)을 개재한 상태로 방열판(20)에 일반적인 나사체결방법에 의해 고정되고, 방열판(20)의 타측인 상부케이스(12)가 있는 방향으로 원통형 LED기판(30)이 일반적인 나사체결방법에 의해 방열판(20)에 체결되는 구조이되, 상기 원통형 LED기판(30)은 다층패턴구조의 프린트회로기판으로서 방열판과 맞닿는 가장 하부면은 회로패턴이 없는 것으로서 AC 전원 배선이 회로기판의 상부로만 납땜되어지고 이 납땜되어진 부분이 일반적인 전기 회로패턴으로 반도체직접소자인 구동칩(32)에 연결되어 교류전원을 공급하도록 구성되며, 상기 구동칩(32)은 일반적인 PWM제어(펄스폭제어) 또는 전압제어에 의해 원하는 미리 정해진 LED(34) 발광용 전원전류를 공급하도록 구성되고;

상기 LED 기판(30)으로의 배선과 팬구동 회로기판(42)으로의 전원공급은 교류전기 배선(LN)으로부터 연결되어지되 상기 원통체형 방열판(20)의 중앙에는 상기 양 기판(30-42) 간에 배선이 연결되도록 관통되는 구멍이 형성되어 양 기판 간의 배선 연결을 쉽게 할 수 있도록 한 구조인 것을 특징으로 하는 고출력 LED 조명등 장치를 제공한다.

이와같이 구성된 본 발명은 순차적 배열구조와 조립구조로 구성되면서도 팬과 상,하부 케이스 사이로 노출된 방열판의 핀에 의해 냉각 효율이 커서 방열효과가 기존의 평범한 방열판 구조에서 보다 방열효과를 크게 할 수 있어 고출력 LED 조명을 구현할 수 있는 한편, 전체 모양이 원통형의 구조로서 순서적 적층 배열 구조로 조립되는 구조로 이루어짐으로써 사출성형 및 조립이 용이하게 될 수 있고 또한 컴팩트한 구조를 이루게 된다. 아울러, 본 발명은 특히 수족관과 같은 습기가 많은 곳에서 사용함에 있어서는 발광이 확산되어 비추게 되므로 열대어, 관상어 등의 물고기가 생장하는데 있어서 기존의 포인트형으로 조광하는 조명등에 비해 악영향을 훨씬 적게 될 것은 물론이고 사용자 등이 감전사고의 우려나 누설전류 등의 영향을 받을 우려가 매우 적다. 또한, 본 발명은 전기배선을 인입하기 위해 주름관 구조 뿐 아니라 각종 배관 구조로서 적용함에 있어서 간편하고 조명등장치의 고정 설치가 간편함은 물론이며 본 발명의 조명등 장치 자체의 조립구조에 있어서도 배선 등의 외부 노출이 거의 없기 때문에 고장율도 그만큼 적게 되며 외관이 좋게 되는 장점이 있다.

도 2는 본 발명의 조명등 장치의 외부 구성을 보인 사시도
도 3은 도 2의 조명등 장치의 내부 배치 구조를 설명하기 위해 보인 측면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 의하여 조명등 본체, 조명등 고정장착용 브라켓 및 전기배선 및 전원플러그와 온오프 스위치를 예시하여 보인 도면 대용 사진,
도 5는 본 발명의 실시예에 의하여 본체 케이스(상,하부 절연케이스) 및 그 중간에 노출된 알루미늄 방열판, 그리고 LED 조명부측 렌즈를 보인 도면 대용 사진,
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 조명등 장치를 구성하는 고출력 LED와 상기 LED 구동용 반도체집적소자가 실장된 LED 기판이 방열판에 장착된 구조를 보인 도면 대용 사진(노란색 LED와 검정색 반도체소자 구동칩이 실장된 원판형 기판이 다수의 방열핀이 형성된 원통체형 방열판 위에 나사체결된 모습을 보이고 있음).
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 조명등 장치에서, 방열판에 팬모터 구동회로가 장착된 상태를 보인 동시에 팬이 본체 케이스에 장착되는 구조를 설명하기 위한 도면 대용 사진(좌측부터 방열판, 회로기판, 회로기판에 배선연결된 하부의 검정색상의 팬, 우측의 상부케이스).
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 조명등 장치에서, LED 전방에 장착되는 이중 렌즈 구조를 보인 도면 대용 사진(우측부터 투광렌즈, 확산판, 하부케이스).

이하, 본 발명에 대하여 도 2 내지 도 7에 도시된 바를 참조한 실시예로서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 2 및, 도면대용사진을 보인 도 4 내지 사진 7에서 보인 것과 같이 , 주름관(60)과 같은 일반적인 배선기구를 이용해 배선이 연결되어 전원을 연결할 수 있는 구조를 갖게 하고 있다.

본 발명의 특징적 구성을 설명하면, 도 2 및 도 3에서 보인 바와같이 케이스본체(10) 내부에 팬(50), 팬(50) 구동을 위해 AC를 DC로 변환하는 회로기판(42), 절연판(44), 방사상 구조의 알루미늄재질의 원통체형 방열판(20), AC 전원인가형 고출력LED기판(30), 확산판(60;편광산란렌즈)가 순서적으로 배열 결합되는 구조이다. 상기 확산판(60)은 필요에 따라 도 7에서 보인 바와같이 편광산란렌즈(60a)와 투광렌즈(60b)의 이중 배열도 가능하다.

이러한 이들 구성요소들이 순서적으로 배열 결합된 외부에는 도 2에 도시된 바와같이 상,하부케이스(12,14)로 이루어진 케이스본체(10)가 상기 방열판(20)의 측면부를 외부로 노출하도록 스크류(S2) 체결되어 결합되는 구조를 이루되, 도 3에 도시된 바와같이 상기 팬(30)이 스크류(S1) 체결되는 상부케이스(12)는 팬(50)의 날개부분에 환기구(도시안됨)가 형성되어 상부케이스(12) 내부가 외부로 연통되어 팬(50)이 방열판(12) 및 회로기판(42)으로 외기를 급기할 수 있도록 하는 구조이다.

상기 회로기판(42)은 합성수지(실리콘) 계열 또는 세라믹 계열을 사용한 소재의 절연판(44)을 개재한 상태로 방열판(20)에 일반적인 나사체결방법에 의해 고정되고, 상기 방열판(20)의 타측인 상부케이스(12)가 있는 방향으로 원통형 LED기판(30)이 통상적인 나사체결방법에 의해 방열판(20)에 체결되는 구조이되, 상기 원통형 LED 기판(30)은 다층패턴 구조의 프린트회로기판(PCB)으로서 하부면은 회로패턴이 없는 것으로서 도 6에서 보인 바와같이 검정색 배선인 AC 전원 배선이 회로기판의 상부위치에 있는 곳에 납땜되어지고 이 납땜되어진 부분의 패턴이 회로패턴을 통해 반도체직접소자인 구동칩(32)에 연결되어 교류전원을 공급하도록 구성되며 상기 구동칩(32)은 잘 알려진 PWM제어(펄스폭제어) 또는 전압제어에 의해 원하는 미리 정해진 LED(34) 발광용 전원을 공급하도록 구성된다.

상기 LED 기판(30)으로의 전원공급을 위한 배선과 팬구동 회로기판(42)으로의 전원공급을 위한 배선 구조를 위해 주름관(60) 내를 통해 연장되는 교류전원선(LN)에서 연결되어지되 원통체형 방열판(20)의 정 중앙에는 양 기판(30-42) 간에 배선이 연결되도록 방열판(20)을 상,하 관통하는 구멍(도시안됨)이 형성되어 양 기판(30-42) 간의 배선 연결을 단거리로 쉽게 할 수 있도록 된 구조이며, 방사상 외곽으로 형성된 방열핀들에 의해서 열이 발산되므로 배선에 큰 열이 전달되지 않을 뿐 아니라 팬의 급기에 의한 바람이 상기 방열판 중앙의 구멍으로 전달되므로 배선의 열적 손상을 방지하게 된다.

상기 상부케이스(12) 및 하부케이스(14)는 내열성 및 절연성을 갖는 합성수지제로 구성되어 방열체 핀들의 중간부분들이 도면에서와 같이 외부에 일부 노출되면서 조립되는 외형을 이룸으로써 통기된 열을 외부로 쉽게 발산하여 방열효과를 높인다.

12 - 상부 케이스
14 - 하부 케이스
20 - 방열판
30 - LED기판
32 - 구동칩
42 - 회로기판
44 - 절연판
50 - 팬
60 - 확산판

Claims

케이스 본체(10) 내부에 팬(50), 팬(50) 구동을 위해 AC전원을 DC전원으로 변환하는 회로기판(42), 절연판(44), 방사상 구조의 알루미늄재질의 원통체형 방열판(20), AC 전원인가형 고출력 LED기판(30), 확산판(60;편광산란렌즈)가 순서적으로 배열 결합되는 구조이고;
상기 배열 결합된 외부에는 상,하부케이스(12,14)로 이루어진 케이스본체(10)가 상기 방열판(20)의 측면부를 외부로 노출하도록 스크류(S2) 체결되어 결합되는 구조를 이루되, 상기 팬(30)이 스크류(S1) 체결되는 상부케이스(12)는 팬(50)의 날개부분에 대응하는 위치로 환기구가 형성되어 상부케이스 내부가 외부로 연통되어져 팬(50)이 상기 방열판(20) 및 회로기판(42)으로 외기를 급기할 수 있도록 하는 구조이고;
상기 회로기판(42)은 합성수지 계열 또는 세라믹 계열을 사용한 소재의 절연판(44)을 개재한 상태로 방열판(20)에 일반적인 나사체결방법에 의해 고정되고, 방열판(20)의 타측인 상부케이스(12)가 있는 방향으로 원통형 LED기판(30)이 일반적인 나사체결방법에 의해 방열판(20)에 체결되는 구조이되, 상기 원통형 LED기판(30)은 다층패턴구조의 프린트회로기판(PCB)으로서 최하부면은 회로패턴이 없는 것으로서 AC전원 배선이 회로기판의 상부로만 납땜되어지고 이 납땜되어진 부분이 일반적인 전기 회로패턴으로 반도체직접소자인 구동칩(32)에 연결되어 교류전원을 공급하도록 구성되며, 상기 구동칩(32)은 일반적인 PWM제어(펄스폭제어) 또는 전압제어에 의해 원하는 미리 정해진 LED(34) 발광용 전원전류를 공급하도록 구성되고;
상기 LED 기판(30)과 팬구동 회로기판(42)으로의 AC전원 공급은 교류전원선(LN)으로부터 연결되어지되 상기 원통체형 방열판(20)의 중앙에는 상기 양 기판(30-42) 간에 배선을 연결하도록 배선을 관통시키기 위한 구멍이 형성되어 양 기판 간의 배선 연결을 함과 동시에 이 구멍을 통해 통기가 이루어지게 한 구조인 것을 특징으로 하는 고출력 LED 조명등 장치.
제1 항에 있어서, 상기 상부케이스(12) 및 하부케이스(14)는 내열성 및 절연성의 합성수지제로 구성되는 것을 특징으로 하는 고출력 LED 조명등 장치.
케이스본체(10) 내부에 팬(50), 팬(50) 구동을 위해 AC를 DC로 변환하는 회로기판(42), 절연판(44), 알루미늄재질의 원통체형 방열판(20), LED기판(30), 확산판(60;편광산란렌즈)가 순서적으로 배열 결합되는 구조이고;
상기 원통체형 방열판(20)은 원통의 방사상 방향으로 가로방향 판구조의 방열핀들이 다수개 형성된 구조로서 상,하부케이스(12,14)로 이루어진 케이스본체(10)가 상기 방열판(20)의 측면부를 외부로 노출하도록 결합되는 구조를 이루어 상기 다수의 방열핀들 간의 사이 공간으로 열기가 통기되어 방열될 수 있도록 된 구조인 것을 특징으로 하는 고출력 LED 조명장치.