KR20170006713A - 조립 구조를 갖는 방열판을 구비한 led 조명등 - Google Patents

조립 구조를 갖는 방열판을 구비한 led 조명등 Download PDF

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박기주
김성만
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주식회사 엘이디파워
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Abstract

본 발명은 LED 소자의 휘도 및 조명등의 밝기에 대응하게 방열판의 크기 및 두께를 레고 블록 형태로 조립하여 전체적인 무게를 줄임과 함께 제조 비용을 줄이도록 한 조립 구조를 갖는 방열판을 구비한 LED 조명등에 관한 것으로서, 상부가 개구되고 내부공간을 갖는 하우징과, 상기 하우징의 내부공간에 구성되고 다수개의 LED 소자를 탑재한 PCB 기판과, 상기 하우징의 상부에 결합되고 상기 LED 소자로부터 발광된 빛을 분산시키는 렌즈와, 상기 PCB 기판의 배면에 구성되어 상기 LED 소자의 발광에 따라 발생하는 열을 배출하기 위한 방열수단을 포함하고, 상기 방열수단은 다수의 요철이 형성되고 플레이트 형태로 이루어진 메인 방열판과, 상기 메인 방열판의 요철에 결합되고 상기 LED 소자들의 휘도에 따라 서로 적층되어 결합되는 다수의 서브 조각 방열판으로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

조립 구조를 갖는 방열판을 구비한 LED 조명등{LED lighting device provided a heating plate having assembly structure}
본 발명은 LED 조명등에 관한 것으로, 특히 엘이디의 출력에 대응하게 방열판을 배열하여 전체적인 무게를 줄임과 함께 제조 비용을 줄이도록 한 조립 구조를 갖는 방열판을 구비한 LED 조명등에 관한 것이다.
일반적으로 등기구로 사용되는 가로등은 인도 또는 도로에 설치되어 야간에 차량의 운행 또는 사람의 통행을 더욱 편리하게 하기 위하여 설치되는 것으로서, 소정 높이로 형성되는 지주와, 상기 지주에 설치되는 등기구가 포함된다.
그리고 상기 등기구는 케이스와, 상기 케이스 내부에 설치되는 광원과, 상기 광원에서 방출하는 빛을 투과시키는 커버가 포함된다.
그리고 상기 가로등에 사용되는 광원으로는 백열등, 고압수은등, 형광등, 나트륨등과 같은 다양한 종류가 사용되며, 데이라이트 스위치에 의해서 야간에는 자동으로 점등되고, 주간에는 자동으로 소등되는 것이 일반적으로 사용된다.
또한, 상기 광원에 전원을 공급하기 위해 상기 지주의 내부에는 안정기가 설치되고 더불어 누전차단기, 전원 컨트롤러 등이 설치되는 것이 보통이다.
그런데 종래의 등기구의 경우 상기 광원으로서 백열등, 고압수은등, 형광등 등이 사용됨으로써, 밝기에 비하여 에너지 소비가 크고 수명이 짧은 문제가 있다. 또한, 상기 등기구에 단일의 광원이 설치됨에 따라, 상기 광원의 수명이 다하거나 고장 등에 의해 작동이 정지된 경우 상기 광원을 교체하기 전까지는 가로등의 조명 기능이 수행되지 않게 되어 보행자 및 차량에 불편함을 주는 문제가 발생하게 된다.
또한, 상기 광원에서는 많은 열이 방출되는데, 종래의 등기구의 경우 열이 외부로 배출될 수 있는 구조가 제공되지 않아 상기 커버가 상기 열에 의해 녹거나 파손되는 현상이 발생하는 문제가 있다.
따라서 최근에는 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 등기구의 광원으로 엘이디를 많이 사용하고 있는 추세이다.
상기 발광소자인 LED(light emitting diode)는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기신호를 적외선 또는 빛으로 변화시킨다.
최근 각종 기계장치의 표시용 소자, 자동차의 외장에 들어가는 조명이나 내부의 기기, 전광판 등에 널리 이용되고 있다.
이러한 LED 소자는 특허등록번호 제10-613490호, 특허등록번호 제10-455089호, 실용신안등록번호 제20-389502호 등과 같이 출원등록된 것이 있다.
즉, 상기 LED 소자는 통상적으로 PCB 기판 위에는 상면으로부터 인입되어 이루어진 LED 칩 장착부와, 상기 LED 칩 장착부 주위에 경사지게 형성된 반사막과, 상기 LED 칩 장착부에 장착되는 LED 칩과, 상기 LED 칩과 반사막의 상부에는 방출되는 광원을 조사하도록 렌즈가 구비된 구성이다.
따라서 상기 LED 소자는 부피가 작고, 소비전력이 작으며, 낮은 열 방출 특성과 수명이 타 조명장치에 비하여 상대적으로 긴 장점을 가진다.
그러나 이러한 LED 소자는 정격 동작온도보다 온도가 올라가면 수명이 감소하고 발광효율이 저하되기 때문에 LED의 출력을 높이기 위해서는 LED에서 발생하는 열을 효과적으로 방출시켜 가능한 낮은 동작 온도 내에서 동작 될 수 있는 방열 구조가 요구된다.
이와 같은 종래 방열 구조는 주로 알루미늄과 같은 금속소재 등을 다이캐스팅이나 압출에 의해 방열판을 성형하여 PCB 기판에 밀착 설치하므로 LED 소자의 발생열을 방열 냉각하여 조명등의 부하를 줄이고 있다.
그러나 상기한 종래 다이케스팅이나 압출 성형된 일체형의 방열판은 방열 효과가 낮아 표면적을 더 크게 하기 위해 방열판의 부피, 무게를 크게 형성할 수 밖에 없었고, 이로 인해 등기구의 부피, 무게가 커져 상품성이 저하됨은 물론 단순히 부피 무게를 크게 형성하는 것만으로 방열 효과도 크게 개선할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로 LED 소자의 휘도 및 조명등의 밝기에 대응하게 방열판의 크기 및 두께를 레고 블록 형태로 조립하여 전체적인 무게를 줄임과 함께 제조 비용을 줄이도록 한 조립 구조를 갖는 방열판을 구비한 LED 조명등을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 조립 구조를 갖는 방열판을 구비한 LED 조명등은 상부가 개구되고 내부공간을 갖는 하우징과, 상기 하우징의 내부공간에 구성되고 다수개의 LED 소자를 탑재한 PCB 기판과, 상기 하우징의 상부에 결합되고 상기 LED 소자로부터 발광된 빛을 분산시키는 렌즈와, 상기 PCB 기판의 배면에 구성되어 상기 LED 소자의 발광에 따라 발생하는 열을 배출하기 위한 방열수단을 포함하고, 상기 방열수단은 다수의 요철이 형성되고 플레이트 형태로 이루어진 메인 방열판과, 상기 메인 방열판의 요철에 결합되고 상기 LED 소자들의 휘도에 따라 서로 적층되어 결합되는 다수의 서브 조각 방열판으로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 조립 구조를 갖는 방열판을 구비한 LED 조명등은 다음과 같은 효과가 있다.
즉, LED 소자의 휘도 및 조명등의 밝기에 대응하게 방열판의 크기 및 두께를 레고 블록 형태로 조립하여 전체적인 무게를 줄임과 함께 제조 비용을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 조립 구조를 갖는 방열판을 구비한 LED 조명등을 개략적으로 나타낸 사시도
도 2는 도 1의 조립 구조를 갖는 방열판을 구비한 LED 조명등을 나타낸 분해 사시도
도 3은 도 2의 방열수단의 메인 방열판을 나타낸 사시도
도 4는 도 3의 메인 방열판을 나타낸 측면도
도 5는 도 2의 방열수단의 서브 조각 방열판을 나타낸 사시도
도 6은 도 3의 메인 방열판과 도 5의 서브 조각 방열판의 결합 과정을 나타낸 사시도
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 첨부된 도면들에서 구성에 표기된 도면번호는 다른 도면에서도 동일한 구성을 표기할 때에 가능한 한 동일한 도면번호를 사용하고 있음에 유의해야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 조립 구조를 갖는 방열판을 구비한 LED 조명등을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 조립 구조를 갖는 방열판을 구비한 LED 조명등을 나타낸 분해 사시도이다.
본 발명에 의한 조립 구조를 갖는 방열판을 구비한 LED 조명등은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상부가 개구되고 내부공간을 갖는 하우징(110)과, 상기 하우징(110)의 내부공간에 구성되고 다수개의 LED 소자(121)를 탑재한 PCB 기판(120)과, 상기 하우징(110)의 상부에 결합되고 상기 LED 소자(121)로부터 발광된 빛을 분산시키는 렌즈(130)와, 상기 PCB 기판(120)의 배면에 구성되어 상기 LED 소자(121)의 발광에 따라 발생하는 열을 배출하기 위한 방열수단(140)과, 상기 방열수단(140)을 감싸는 하부 케이스(150)와, 상기 하부 케이스(150)의 하단에 구성되어 외부의 전원 소켓(도시되지 않음) 또는 커넥터(도시되지 않음)에 연결되는 소켓부(160)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 하우징(110)은 방열 효과를 극대화시키기 위해 금속 재질로 구성되고, 원형 형태로 이루어져 있지만 이에 한정하지 않고 사각형이나 삼각형 등의 다른 형태로 제작될 수가 있다.
또한, 상기 하우징(110)은 내부공간에 LED 소자(121)를 탑재한 PCB 기판(120)이 설치되는데, 상기 LED 소자(121)의 발광시 발생한 열을 보다 효과적으로 방열하기 위해 측면에 일정한 간격으로 다수개의 슬릿홀(도시되지 않음)들을 구성할 수도 있다.
상기 하우징(110)의 내부 측면에는 광확산을 증가시키기 위해 반사 시트(도시되지 않음) 또는 반사판을 부착하고 있고, 상기 반사 시트는 폴리에 틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthlate; PET) 백색 반사필름, 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylene Naphthalate; PEN)백색 카버레이 필름을 사용한다.
한편, 상기 반사시트는 PET 또는 PEN 재질 중 어느 것을 사용해도 동일한 효과를 갖는다.
상기 각 LED 소자(121)는 조명등이 설치되는 장소에 따라 그 밝기를 달리 설계하고 있으므로, LED 소자(121)의 전체적인 개수 또는 밝기를 달리하는데, 본 발명에서는 250W, 400W, 700W, 1000W 중에서 적어도 어느 하나의 공장등에 적합한 제품을 설명한다.
본 발명의 실시예에서 LED 조명등을 공장등으로 설명하고 있지만, 이에 한정하지 않고 LED 형광등이 결합된 조명장치나 다운라이트 조명이 설치된 케이스에도 상기 방열수단(140)을 설치하여 방열 효과를 극대화시킬 수 있다.
상기 LED 소자(121)는 상기 PCB 기판(120)상에 일정한 간격을 갖고 배열될 수 있으며, 더 나아가 LED 소자(121)가 상기 PCB 기판(120)의 가장 자리를 따라 배열될 수도 있고, 또는 상기 PCB 기판(120)이 플렉시블한 부재로 형성되어 일정한 구배를 형성하고 이러한 PCB 기판(120)에 다수 열을 갖도록 LED 소자(121)가 배열되어 조사범위를 확장할 수 있도록 형성될 수 있다.
여기서, 상기 LED 소자(121)는 적색광을 출사하는 적색(R) LED, 녹색광을 출사하는 녹색(G) LED, 청색광을 출사하는 청색(B) LED, 백색광을 출사하는 백색(W) LED, 그리고 이들 광원(R, G, B, W) LED를 일정한 비율로 조합한 LED 중에도 적어도 어느 하나를 사용할 수가 있다.
상기 PCB 기판(120) 중 각 LED 소자(121)가 실장된 부분을 제외하고 표면 Ag, Al2O3, TiO2, Al, PEN, PET 중에서 어느 하나를 사용하여 백색 코팅을 하거나 별도의 반사판을 부착하여 각 LED 소자(121) 발광시 광원을 상부로 반사시킬 수도 있다.
상기 PCB 기판(120)은 상기 LED 소자(121)의 발광시 발생된 열을 효과적으로 방열하기 위해 금속 PCB 기판으로 이루어져 있다.
상기 렌즈(130)는 상기 하우징(110)상에 탈부착이 가능하게 구성되는데, 조명장치의 용도 및 환경에 따라 배광 특성이 다른 렌즈를 선택하여 사용할 수도 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 상기 렌즈(130)를 구성하고 있지만, 이에 한정하지 않고 확산 커버를 장착하여 상기 LED 소자(121)에 발광된 광을 외부로 확시킬 수도 있다.
상기 확산커버는 빛의 확산 면적을 넓게 하기 위해 일정한 곡률을 갖는 반원 형상으로 이루어져 있고, 불투명 재질로 이루어지며, 소비자가 필요에 따라 상기 LED 소자(121)의 발광시 다양한 색상을 발광할 수 있도록 다양한 색상을 가지고 있다.
여기서, 미설명한 170은 마감플레이트로서, 상기 하우징(110)의 하부에 결합된다.
도 3은 도 2의 방열수단의 메인 방열판을 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 메인 방열판을 나타낸 측면도이며, 도 5는 도 2의 방열수단의 서브 조각 방열판을 나타낸 사시도이다.
또한, 도 6은 도 3의 메인 방열판과 도 5의 서브 조각 방열판의 결합 과정을 나타낸 사시도이다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 방열수단(140)은 알루미늄과 같은 금속 재질로 이루어지며 다수의 요철(141a)이 형성되고 플레이트 형태로 이루어진 메인 방열판(141)과, 상기 메인 방열판(141)의 요철(141a)들에 결합되고 상기 LED 소자(121)들의 휘도에 따라 서로 적층되어 결합되는 다수의 서브 조각 방열판(142)으로 구성되어 있다. 즉, 상기 방열수단(140)은 블록의 분리, 결합이 가능하도록 레고 형태로 하나 이상의 암, 수의 홈과 같은 요철이 형성되어 있다.
상기 각 서브 조각 방열판(142)은 서로 분리된 상태에서 일면에 요철(142a)이 상기 메인 방열판(141)과 같이 형성되어 복수개로 적층하여 사용할 수가 있다.
따라서 상기 방열수단(140)은 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 LED 소자(121)들의 휘도에 따라 플레이트 형태의 메인 방열판(141)을 구성한 상태에서 상기 서브 조각 방열판(142)의 개수를 선택하여 레고 형태로 조립하여 상기 LED 소자(121)의 발광시 발생된 열을 효과적으로 방열할 수가 있다.
뿐만 아니라 상기 방열수단(140)의 크기 및 두께를 LED 소자(121)의 휘도 및 조명등의 밝기에 따라 최적화함으로서 방열판을 제작하기 위한 불필요한 비용 낭비나 무게를 줄일 수가 있다.
또한, 상기 메인 방열판(141) 및 서브 조각 방열판(142)에 각각 다수의 요철(141a, 142a)이 형성되어 있는 것을 설명하고 있는데, 이에 한정하지 않고 도면에 도시하지 않았지만, 요철 대신에 각각 슬릿홈을 구성한 상태에서 상기 메인 방열판(141)과 서브 조각 방열판(142)에 상기 슬릿홈에 삽입되어 고정되도록 돌출부를 구성할 수도 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 방열수단(140)이 원형인 것을 설명하고 있지만, 이에 한정하지 않고 조명등의 형태에 따라 그 형상의 변경이 가능하다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.
110 : 하우징 120 : PCB 기판
130 : 렌즈 140 : 방열수단
150 : 하부 케이스 160 : 소켓부
170 : 마감플레이트

Claims (5)

  1. 상부가 개구되고 내부공간을 갖는 하우징과,
    상기 하우징의 내부공간에 구성되고 다수개의 LED 소자를 탑재한 PCB 기판과,
    상기 하우징의 상부에 결합되고 상기 LED 소자로부터 발광된 빛을 분산시키는 렌즈와,
    상기 PCB 기판의 배면에 구성되어 상기 LED 소자의 발광에 따라 발생하는 열을 배출하기 위한 방열수단을 포함하고,
    상기 방열수단은 다수의 요철이 형성되고 플레이트 형태로 이루어진 메인 방열판과, 상기 메인 방열판의 요철에 결합되고 상기 LED 소자들의 휘도에 따라 서로 적층되어 결합되는 다수의 서브 조각 방열판으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 조립 구조를 갖는 방열판을 구비한 LED 조명등.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징의 측면에 다수의 슬릿홈들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 조립 구조를 갖는 방열판을 구비한 LED 조명등.
  3. 상부가 개구되고 내부공간을 갖는 하우징과,
    상기 하우징의 내부공간에 구성되고 다수개의 LED 소자를 탑재한 PCB 기판과,
    상기 하우징의 상부에 결합되고 상기 LED 소자로부터 발광된 빛을 확산시키는 확산커버와,
    상기 PCB 기판의 배면에 구성되어 상기 LED 소자의 발광에 따라 발생하는 열을 배출하기 위한 방열수단을 포함하고,
    상기 방열수단은 다수의 요철이 형성되고 플레이트 형태로 이루어진 메인 방열판과, 상기 메인 방열판의 요철에 결합되고 상기 LED 소자들의 휘도에 따라 서로 적층되어 결합되는 다수의 서브 조각 방열판으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 조립 구조를 갖는 방열판을 구비한 LED 조명등.
  4. 상부가 개구되고 내부공간을 갖는 하우징과,
    상기 하우징의 내부공간에 구성되고 다수개의 LED 소자를 탑재한 PCB 기판과,
    상기 하우징의 상부에 결합되고 상기 LED 소자로부터 발광된 빛을 분산시키는 렌즈와,
    상기 PCB 기판의 배면에 구성되어 상기 LED 소자의 발광에 따라 발생하는 열을 배출하기 위한 방열수단을 포함하고,
    상기 방열수단은 다수의 슬릿홈이 형성되고 플레이트 형태로 이루어진 메인 방열판과, 상기 메인 방열판의 슬릿홈에 삽입 고정 결합되고 상기 LED 소자들의 휘도에 따라 서로 적층되어 결합되는 다수의 서브 조각 방열판으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 조립 구조를 갖는 방열판을 구비한 LED 조명등.
  5. 상부가 개구되고 내부공간을 갖는 하우징과,
    상기 하우징의 내부공간에 구성되고 다수개의 LED 소자를 탑재한 PCB 기판과,
    상기 하우징의 상부에 결합되고 상기 LED 소자로부터 발광된 빛을 확산시키는 확산커버와,
    상기 PCB 기판의 배면에 구성되어 상기 LED 소자의 발광에 따라 발생하는 열을 배출하기 위한 방열수단을 포함하고,
    상기 방열수단은 다수의 슬릿홈이 형성되고 플레이트 형태로 이루어진 메인 방열판과, 상기 메인 방열판의 슬릿홈에 삽입 고정 결합되고 상기 LED 소자들의 휘도에 따라 서로 적층되어 결합되는 다수의 서브 조각 방열판으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 조립 구조를 갖는 방열판을 구비한 LED 조명등.
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