KR20160034035A

KR20160034035A - Led 조명

Info

Publication number: KR20160034035A
Application number: KR1020140125044A
Authority: KR
Inventors: 유종삼
Original assignee: 유종삼
Priority date: 2014-09-19
Filing date: 2014-09-19
Publication date: 2016-03-29

Abstract

본 발명은 그라파이트(Graphite)를 이용한 LED 조명에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 본체와, 상기 본체에 구비되는 방열시트에 구비되어 빛을 발산하는 LED광원을 포함하는 발광수단을 포함하여 이루어지되 상기 방열시트가 그라파이트 소재로 이루어짐에 따라 방열기능이 향상되어 발광수단의 과열로 인한 수명 단축 및 고장의 발생을 방지하고, Bare Chip LED를 이용하여 기존의 COB(Chip on board) 방식보다 가격이 저렴하여 판매 단가를 낮출 수 있는 LED 조명에 관한 것이다.

Description

LED 조명{LED LIGHT}

일반적으로 조명의 방열효과를 향상시켜 내구성을 높이고 수명을 연장시키기 위하여 방열효과가 높은 그라파이트 재질을 사용하는 기술들이 다양하게 제시되고 있으며,

이러한 종래기술로는 등록특허 제10-1034046호 『팽창 그라파이트 시트를 포함하는 전자부품용 기판 및 이를 포함하는 발광다이오드 조명등』이 있는데,

상기 종래기술은 LED 조명등 하단에 열전도도가 뛰어나고 개스킷의 역할을 하는 팽창 그라파이트 시트를 부착함으로써, 우수한 방열효과를 가져올 수 있고, LED 조명등 내부에 물이나 먼지 등의 유입을 차단할 수 있는 기술을 제시하고 있다.

또한 종래기술로 등록특허 제10-1040722호 『그라파이트 페이퍼를 구비하는 엘이디 램프 및 제조방법』이 있는데,

상기 종래기술은 펄프 분말과 그라파이트 분말을 이용하여 제조된 그라파이트 페이퍼를 LED칩과 PCB의 히트 싱크로 활용함으로써, 알루미늄 등의 금속 히트 싱크에 비해 제품을 경량화 할 수 있고, 제조비용을 감소시킬 수 있으며 성형성과 가공성이 우수하여 공정을 단축할 수 있으면서도 우수한 방열효과를 얻을 수 있는 그라파이트 페이퍼를 구비하는 엘이디 램프 및 제조방법을 제시하고 있으며,

종래기술로 등록특허 제10-1228858호 『그라파이트 페이퍼 방열구조를 갖는 직관형 엘이디 조명등』이 있는데,

상기 종래기술은 기존의 금속 재질의 히트싱크 대신 그라파이트 페이퍼를 이용하여 방열구조를 형성함으로써 방열능력을 확보하면서도 중량을 획기적으로 절감하고 제조단가를 낮추며 종이재질로 인한 가공성을 극대화 할 수 있으며, 기존의 금속재질 케이스를 폴리카보네이트 재질로 대체하여 제품의 중량과 가격을 절감하고, 폴리카보네이트 케이스의 내부에 가이드를 형성하여 LED 칩이 장착된 인쇄회로기판을 슬라이드 방식으로 착탈 가능하도록 구현함으로써 조립공정을 단순화시켜 제조공정을 간소화하며 유지 보수 비용을 절감할 수 있는 그라파이트 페이퍼 방열구조를 갖는 직관형 엘이디 조명등을 제시하고 있다.

아울러 공개특허 제10-2013-0106500호 『그라파이트 페이퍼를 이용한 엘이디 투광등기구』가 있는데,

상기 종래기술은 그라파이트 페이퍼로 투광등의 히트 싱크를 제조함으로써, 우수한 열전도도를 통해 방열성능을 극대화하고, 더불어 경량화를 구현할 수 있도록, LED 칩이 조합된 LED 모듈과, 상기 LED 모듈이 장착되는 금속과 열전도성 수지 재질의 PCB, 상기 PCB의 후방에 구비된 그라파이트 페이퍼 재질의 히트싱크를 포함하여 이루어지는 그라파이트 페이퍼를 이용한 엘이디 투광등기구를 제시하고 있다.

그러나 상기 종래기술들은 그라파이트 소재의 특성을 이용하여 방열효과를 향상시키는 기술에 관한 것으로서, COB 즉, Chip On Board 방식을 이용함으로서 Bare Chip LED 보다 조도가 떨어지고 단가가 높다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 안출한 것으로서, LED 조명에 있어서,

본체와, 상기 본체에 구비되는 방열시트 및 상기 방열시트에 구비되어 빛을 발산하는 LED광원을 포함하는 발광수단을 구비하되, 상기 방열시트를 그라파이트 소재로 구비함에 따라 방열효과를 향상시킬 수 있는 LED 조명을 제공함을 목적으로 한다.

또한 상기 본체에는 방열시트가 결합되어, 상기 방열시트의 후면을 지지하는 제1 지지부와 방열시트 전면을 지지하는 제2 지지부로 구성되는 결합부를 구비하되, 상기 제1 지지부가 지지하는 면적이 제2 지지부가 지지하는 면적보다 크게 구성되어 안정적으로 결합될 수 있도록 하는 것을 또 하나의 목적으로 한다.

나아가 상기 본체에는 차폐시트를 더 구비하여, 발광수단을 통해 나오는 빛이 외측으로 새어나가는 것을 방지하도록 하는 LED 조명을 제공함을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 LED 조명은

본체;

상기 본체에 구비되고, 상면에 복수개의 전도체가 배열되는 방열시트와,

상기 전도체 사이에 구비되는 광원 및 상기 전도체와 LED광원를 상호 연결하는 와이어를 포함하는 발광수단;을 포함하여 이루어지되,

상기 본체는

상기 방열시트가 결합되는 결합부와, 상기 결합부에 연장되어 상기 발광수단의 빛이 통과하는 투광부로 이루어지되,

상기 결합부에는 상기 방열시트의 후면을 지지하는 제1 지지부와, 상기 방열시트의 전면을 지지하는 제2 지지부 및 상기 제1 지지부와 제2 지지부 사이에 구비되어 상기 방열시트의 일부가 삽입되는 삽입홈이 구비되는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 따른 LED 조명은 본체에 구비되고, 발광수단이 결합되는 방열시트를 그라파이트 재질로 이루어짐에 따라 조명, 특히 LED가 과열되는 것을 효과적으로 방지할 수 있어 LED 의 내구성을 향상시켜 수명을 연장시킬 수 있다.

또한 상기 발광수단은 기존의 PCB에 LED Chip을 부착시키는 Chip on board 방식이 아닌 bare chip LED를 사용함에 따라 조도를 향상시킬 수 있으며, 종래보다 제조 비용을 절감시킴에 따라 판매 단가를 낮출 수 있는 효과가 있다.

또한 본체에는 방열시트가 결합되는 결합부를 구비하되, 상기 방열시트의 후면을 지지하는 제1 지지부와, 전면을 지지하는 제2 지지부 중 제1 지지부가 지지하는 방열시트의 면적을 크게 구성함에 따라 방열시트가 외측으로 이탈되는 것을 방지함과 동시에 안정적으로 지지가능하게 하며, 방열시트가 결합되는 삽입홈에 의하여 발광수단이 구비되는 방열시트가 슬라이딩 탈착이 용이하여 유지보수가 간편하다는 효과가 있다.

아울러 상기 본체의 외면에 차폐시트를 구비하여 발광수단에 의해 발광되는 빛이 본체 외면으로 새어나가 것을 방지하여 차폐 기능을 효과적으로 수행할 수 있음과 동시에 알루미늄 재질로 이루어짐에 따라 외면의 빛이 상기 차폐시트에 의해 반사되어 방출될 수 있어 발광의 효율성을 높이는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 LED 조명의 실시 단면도
도 2는 본 발명에 따른 LED 조명의 방열시트와 발광수단의 실시도
도 3은 본 발명에 따른 LED 조명의 방열시트와 발광수단의 단면도

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명을 설명하기에 앞서 대략적이지 않은 방향을 도1을 기준으로 특정하면, 빛이 발산되는 방향을 전면, 그 반대 면을 후면으로 정한다. 도면 및 내용에 따라 전면을 하면으로 후면을 상면으로 정하여 설명하도록 한다.

먼저 도 1 내지 도 3 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 조명(A)은 본체(10)와, 상기 본체(10)에 구비되되, 복수개의 전도체(21)가 배열되고 그라파이트 소재로 이루어지는 방열시트(20) 및 상기 전도체(21) 사이에 각각 LED광원(33) 및 상기 전도체(21)와 LED광원(33)을 상호 연결하는 와이어(31)를 포함하는 발광수단(30)을 포함하여 이루어져 있다.

먼저 그라파이트(Graphite) 소재는 열전도성, 내열성, 내약품성 뿐만 아니라 유연성을 갖고 있는 재료로서, 기기의 방열, 냉각, 균열 등의 열 설계 기술의 용도로 최적인 재료이다. 그 특징에 대하여 더욱 구체적으로는 그라파이트 특성 중 가중 유용한 것은 전류를 따는 전도성으로, 그라파이트의 저항은 400℃에서 600℃까지 온도가 올라감에 따라 감소하지만, 그 이상 온도 범위 내에서는 증가하는 특성을 가지고, 이러한 저항 특성은 원자재 및 제조과정의 요건에 의해서 조정될 수 있다.

또한 그라파이트는 높은 열전도를 가지고 있는에, 상온에서 구리의 3분의 1, 알루미늄의 2분의 1, 일반강의 2배의 열전도를 가지게 된다. 또한 그라파이트의 열팽창은 다른 모든 재료에 비해서 상대적으로 낮고, 그라파이트의 높은 열충격저항은 기본적으로 낮은 열팽창계수와 열전도도에서 비롯되며, 그라파이트의 열충격 저항은 다음과 같이 표시할 수 있다.

R=K.S/α.E(cal/cm,sec)

K:열전도도(cal/cm,sec。C) α:열팽창계수(1/。C) S:인장감도(㎏/㎠) E:열률(㎏/㎠)

아울러 그라파이트의 기계적 강도는 온다가 올라감에 따라 증가하는데 상온에서부터 대략 2,500。C까지 강도는 2배정도 증가한다. 또한 굴곡강도, 인장강도, 그리고 압축강도는 대략 다음과 같이 표시할 수 있다.

인장강도=0.5×굴곡강도

압축강도=2×굴곡강도

일반적으로 그라파이트는 상온에서 화학적으로 불활성 특성을 갖는다. 그라피이트는 모든 유기물과 거의 반응하지 않으나 대부분 무기물과 반응한다. 즉대부분 산과 알카리에 반응한다 그러나 강질산, 크로움산, 황산 등 강산성 무기물 및 강알카리성 무기물에 반응하지 않는 특성을 지닌다.

그라파이트는 상온 및 일반조건하에서 화학적으로 인정하나 높은온도에서는 금속과 공기에 의해 반응한다. 그라파이트는 대부분 용융금속과 용융유리화합물에 응착하지 않는다.그라파이트는 자체윤활성이 뛰어나다. 그라파이트는 가공성이 용이하여 정밀가공에 적합하다.

따라서 본 발명은 방열시트(20)를 그라파이트 소재로 구비함에 따라 열전도성을 높여 방열효과를 향상시키는 특징을 갖는다.

다시 상기 방열시트(20)에는 복수개의 전도체(21)가 구비되게 되는데, 일반적으로 상기 전도체(21)는 방열시트(20) 하면에 복수개로 배열되는데, 21ㅧ8 의 개수로 배열되는 것이 바람직하며, 각각의 전도체(21) 사이의 이격거리는 1mm 내외로 배열되어 후술하는 LED광원(33)(직경 약0.7mm)이 각 전도체(21) 사이에 구비되는 경우에 발산되는 빛의 범위를 중첩시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

다시 상기 전도체(21)는 육면체 형상으로 이루어지는 것이 바람직하며, 전기전도도가 높은 알루미늄이나 구리 등의 소재로 이루어지게 된다.

또한 이러한 전도체(21)의 수 및 크기는 조명 및 방열시트(20)의 크기에 따라 다양하게 변경될 수 있으며 이에 권리범위를 제한 해석해서는 안된다.

나아가 상기 전도체(21) 사이에는 LED광원(33)이 구비되게 되는데, 보다 상세하게는 상기 전도체(21)는 각각 와이어(31)로 연결되어 있으며, 상기 와이어(31)에는 LED광원(33)이 결합되게 된다. 이 때 상기 LED광원(33)은 일반적으로 LED를 사용하되, COB(Chip on board) 형식의 PCB와 광원으로 구성된 조합이 아니라 COB 보다 조도가 향상되는 Bare chip LED를 이용하여 조도량을 증가시킴과 동시에 저렴하게 구성할 수 있도록 한다.

또한 상기 전도체(21)는 상기 방열시트(20)에 접착제 등을 이용하여 고정되거나, 상기 방열시트(20)에 복수개의 홀을 구비하여 전도체(21)의 단부가 홀에 결합되는 방식으로 고정될 수 있으며 이에 권리범위를 제한 해석 해서는 안된다.

아울러 도 3의 일점쇄선에 도시된 바와 같이, 상기 와이어(31)는 전도체(21)보다 하부에 위치하여 와이어(31)에 결합되는 LED광원(33)이 전도체(21)보다 하부 방향(전면방향)으로 돌출되게 구성하여 발광하는 빛을 방해하지 않도록 하는 것이 바람직하나, 상기 전도체(21) 사이에 구비되어 전도체(21)와 수평선상에 LED광원(33)을 위치할 수 있도록 하는 것도 가능하다.

나아가 상기 발광수단(30)이 구비되는 방열시트(20)는 본체(10)에 결합되게 되는데, 상기 본체(10)에 대하여 보다 상세하게 설명하면, 상기 본체(10)는 상기 방열시트(20)가 결합되는 결합부(13)와, 상기 결합부(13)에 연장되어 상기 발광수단(30)을 통하여 빛이 발산되는 투광부(11)로 이루어져 있다. 더욱 구체적으로 설명하면 상기 본체(10) 내부에 상기 발광수단(30)이 구비된 방열시트(20)가 실장됨에 따라 상기 본체(10)는 투명 또는 반투명의 소재로 이루어지는 것이 바람직하고, 일반적으로 사각형의 형상을 이루는 것이 바람직하나 이는 조명의 디자인이나 종류에 따라 다양하게 구현될 수 있다.

다시 상기 본체(10)에는 결합부(13)가 구비되고, 상기 결합부(13)와 연장되는 측면부(15), 상기 측면부(15)와 연장되어 전면을 폐쇄하는 투광부(11)로 이루어지게 되며, 상기 본체(10)는 플라스틱 사출 성형 방식으로 제작되어 대량생산이 용이하다는 장점이 있다. 이 때 상기 본체(10)에 구비되는 결합부(13)는 평면이 사각형상으로 이루어지는 본체(10)의 양 측면부(15) 내측에 구비되며, 방열시트(20)의 전면을 지지하는 제1 지지부(131)와 방열시트(20)의 후면을 지지하는 제2 지지부(133) 및 상기 제1 지지부(131)와 제2 지지부(133) 사이에 구비되어 상기 방열시트(20)의 단부 일부가 내삽되는 내삽부로 이루어져 있다. 더욱 구체적으로 설명하면 도 2 의 단면도에 도시된 바와 같이 상기 본체(10)의 측면부(15) 단부(후단부)에는 내측으로 돌출된 제1 지지부(131)가 구비되고, 상기 제1 지지부(131)와 이격되어 삽입홈(135)을 형성하며 내측으로 돌출 성형되는 제2 지지부(133)가 구비되어 있다. 상기 제1 지지부(131)와 제2 지지부(133)는 상기 양측면부(15)에 각각 구비되며, 제1 지지부(131)와 제2 지지부(133)로 인하여 형성되는 삽입홈(135)에 방열시트(20)의 단부 일부가 내삽되게 된다. 이 때 상기 제1 지지부(131)가 상기 제2 지지부(133)보다 본체(10) 내측으로 더 돌출되어 구비됨에 따라 상기 제1 지지부(131)가 지지하는 방열시트(20)의 후면면적이 상기 제2 지지부(133)가 지지하는 방열시트(20)의 전면 면적보다 넓게 구성되게 된다.

이는 상기 방열시트(20)의 전면부에는 복수개의 LED광원(33)이 배열되어 있으며, 상기 제2 지지부(133)는 상기 LED광원(33)을 통하여 발광되는 빛을 방해하지 않도록 구비되어야 하며, 이에 따라 상기 제2 지지부(133)는 상기 방열시트(20)의 단부 일부만 지지하도록 구성되는 것이 바람직하다. 이와 다르게 상기 제1 지지부(131)는 방열시트(20)의 후면을 지지함에 따라 LED광원(33) 및 전도체(21)가 방열시트(20) 후면에 구비되지 않음으로서 방해받는 요소가 없어지고, 이에 따라 상기 제1 지지부(131)가 지지하는 방열시트(20)의 후면 면적이 상기 제1 지지부(131)보다 크게 구성하여 방열시트(20)를 삽입홈(135)에 결합하는 경우, 안정적으로 방열시트(20)가 고정될 수 있도록 한다. 또한 상기 삽입홈(135)이 상기 본체(10)의 양 측면부(15)에 동일한 위치에 구비됨에 따라 상기 방열시트(20)를 결합하는 경우 방열시트(20)를 삽입홈(135)에 슬라이딩 결합 할 수 있도록 하고 이에 따라 LED의 수명이 다하거나 고장이 나 교체를 해야하는 경우, 방열시트(20)를 슬라이딩 탈락시켜 용이하게 유지보수를 할 수 있는 장점이 있다.

또한 상기 본체(10)의 투광부(11) 외측으로는 플랜지부(111)가 더 구비되어 있고, 상기 플랜지부(111)에는 상기 본체(10)가 결합되는 벽면 등의 설치면(A1)에 결합할 수 있도록 고정볼트(111B)가 삽입되는 볼트공(111A)이 복수개로 형성되고, 상기 볼트공(111A)에 고정볼트(111B)를 관통하여 설치면(A1)에 견고하게 본체(10)를 결합시킬 수 있도록 한다.

아울러 본 발명에 따른 LED 조명(A)에는 LED광원(33)에서 발산되어 측면으로 향하는 빛을 차단 및 반사시키는 차폐시트(35)를 더 구비하고 있는데, 보다 상세하게는 상기 차폐시트(35)는 상기 플랜지부(111)에 구비되어 본체(10)의 측면부(15)를 차단할 수 있도록 구비되어 있으며, 상기 차폐시트(35)는 빛이 새어나가는 것을 차단함과 동시에 본체(10)의 전면부로 반사시킬 수 있도록 알루미늄 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 차폐시트(35)는 플랜지부(111)에 볼트, 접착제 등으로 결합되는 것도 가능하며 다양한 종래의 고정장치를 이용하는 것도 가능하다.

나아가 도면에는 도시되지 않았지만 상기 와이어(31)에 연결되는 접속 케이블, 전원장치 등의 조명에 일반적으로 사용되는 전원기기 등이 본체 내부에 구비될 수 있으며, 이는 종래의 다양한 조명장치에서 사용되는 구성과 동일한 구성으로 본 명세서에서는 설명을 생략하도록 한다.

또 이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조 및 구성을 갖는 LED 조명을 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

A : LED 조명 A1 : 설치면
10 : 본체 11 : 투광부
111 : 플랜지부 111A : 볼트공
111B : 고정볼트 13 : 결합부
131 : 제1 지지부 133 : 제2 지지부
135 : 삽입홈 15 : 측면부
20 : 시트 21 : 전도체
30 : 발광수단 31 : 와이어
33 : LED광원 35 : 차폐시트

Claims

본체;
상기 본체에 구비되고, 전면에 복수개의 전도체가 배열되는 방열시트와,
상기 전도체 사이에 구비되는 광원 및 상기 전도체와 LED광원을 상호 연결하는 와이어를 포함하는 발광수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED 조명.
제 1 항에 있어서,
상기 본체는
상기 방열시트가 결합되는 결합부와, 상기 결합부에 연장되어 상기 발광수단의 빛이 통과하는 투광부로 이루어지되,
상기 결합부에는 상기 방열시트의 후면을 지지하는 제1 지지부와, 상기 방열시트의 전면을 지지하는 제2 지지부 및 상기 제1 지지부와 제2 지지부 사이에 구비되어 상기 방열시트의 일부가 삽입되는 삽입홈이 구비되는 것을 특징으로 하는 LED 조명.
제 2 항에 있어서,
상기 본체의 외주면에는
상기 발광수단의 빛을 차단하는 차폐시트가 더 구비되되,
상기 차폐시트는 알루미늄 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED 조명.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 제1 지지부가 지지하는 방열시트의 후면 면적이 상기 제2 지지부가 지지하는 방열시트의 전면 면적보다 넓은 것을 특징으로 하는 LED 조명.