WO2009131340A2 - 형광등 타입의 엘이디 램프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED 소자로부터 발생되는 열을 효과적으로 방출시킬 수 있는 구조를 한 튜브 내에 LED 소자가 실장된 모듈을 배치하여, LED 소자에서 발생되는 열을 쉽게 방출하고, 전력소모를 획기적으로 줄이면서도 조명효과를 극대화시킬 수 있으며, 기존의 형광등과 대체하여 사용할 수 있는 형광등 타입의 LED 램프에 관한 것이다. 본 발명에 따른 형광등 타입의 LED 램프는, 균등하게 배치된 다수의 방열핀이 원주 내부를 따라 길이방향으로 돌출 형성된 원통형 튜브와, 상기 튜브의 내부에 배치되며 PCB 기판에 다수의 LED 소자가 실장되고 그 이면에는 제어패턴과 저항이 배치된 모듈로 구성되고, 상기 PCB 기판은, 상기 튜브의 내측에 길이방향을 따라 돌출 형성된 방열핀 사이에 끼워져서 상기 소켓의 내부로 돌출 형성된 돌출부에 접합되어 고정되는 것을 특징으로 한다.

Description

[규칙 제26조에 의한 보정 30.06.2009] 형광등 타입의 LED 램프

본 발명은 형광등 타입의 엘이디 램프에 관한 것으로, 보다 상세하게는, LED 소자로부터 발생되는 열을 효과적으로 방출시킬 수 있는 구조를 한 튜브 내에 LED 소자가 실장된 모듈을 배치하여, LED 소자에서 발생되는 열을 쉽게 방출하고, 전력소모를 획기적으로 줄이면서도 조명효과를 극대화시킬 수 있으며, 기존의 형광등과 대체하여 사용할 수 있는 형광등 타입의 LED 램프에 관한 것이다.

형광등은 우리 주변에서 가장 많이 사용되는 것으로 우리에게 가장 친숙한 광원이라고 할 수 으며, 이러한 형광등은 형광램프와 안정기 등이 별도의 부품으로 구성되어 있다. 형광램프는 형광물질을 바르고 그 속에 아르곤 가스와 수은증기를 넣고 밀봉한 관이며, 전기가 공급되면 그 전기로 인하여 점등관(바이메탈)이 뜨겁게 달구어져 붙게 되고, 또 형광등은 방전이 시작되면 관전류가 점점 증가하여 전극을 파괴하여 버리므로, 전류를 어느 값 이하로 제한하기 위하여 초크코일 등의 안정기를 사용한다.

일반적으로 사용되고 있는 조명등용 등기구는 대부분 형광등을 사용하고 있으며, 이러한 종래의 형광등은 주파수가 60Hz를 사용하여 구동하므로 형광등의 빛이 1초에 60회의 깜빡거림으로 인하여 장시간 사용시 사용자가 눈의 피로감을 많이 느끼고, 장시간 사용시 자체의 발열로 인해 주변온도를 상승시킴에 따라 높은 전력손실을 초래하며, 과열시에는 형광램프가 쉽게 파손되는 단점이 있다. 결국, 종래의 형광등과 같은 등기구는 온도상승 및 높은 전력손실로 인해 사용수명이 단축되고, 사용되는 부품이 많아 교체비용이 많이 드는 문제가 있었다.

이러한 형광등의 대체용으로 사용되는 LED는 전력을 빛으로 변환시키는 효율이 뛰어나고, 현재 사용되고 있는 일반적 조명기구인 백열등이나 형광등에 비해 단위 전력대비 빛의 효율이 월등히 높아 경제성이 뛰어나며, 또한 저전압으로도 원하는 만큼의 광량을 얻을 수 있어 안정성이 뛰어나므로 조명용으로서의 사용도 점차 증가하고 있는 추세이다.

그러나, LED는 전력을 빛으로 변환시키는 효율이 좋은 반면에 그 발광부위가 반도체 소자로 이루어져 있으므로 필라멘트를 사용하는 백열등이나 음극선을 이용한 형광등 등의 발광소자에 비해 상대적으로 열에 취약하다는 단점이 있다. 다시 말해서, LED는 장시간 사용시 그 발광소자로부터 발생되는 자체열에 의한 열적 스트레스로 인하여 반도체 소자가 쉽게 열화(degradation)되어 그 성능이 떨어지게 된다. 따라서, LED에 대용량의 전류를 흘려 보내주기 위해서는 그로부터 발생되는 열을 효과적으로 방출하기 위한 방열구조가 대단히 중요한 요소가 된다.

종래의 LED 소자에 있어서는 리드프레임의 표면적이 상대적으로 작고 또한, 방열체 등과 같은 별도의 방열구조가 구비되어 있지 않아 LED 소자에서 발생되는 열을 효과적으로 방열시켜 주기가 매우 어렵고, 그에 따라 단위 LED 소자에 일정량 이상의 전류를 흘릴 수 없어 조명용의 사용을 위해서는 상대적으로 많은 수의 LED 소자를 사용하여야 하는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, LED 소자로부터 발생되는 열을 효과적으로 방출시킬 수 있는 구조를 한 튜브 내에 LED 소자가 실장된 모듈을 배치하여, LED 소자에서 발생되는 열을 쉽게 방출시키고, 전력소모를 현저하게 줄이면서도 조명효과를 극대화시킬 수 있으며, 기존의 형광등과 대체해서 사용할 수 있는 형광등 타입의 LED 램프를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 기존의 형광등에서 램프와 별도로 구비해야 했던 스타터와 발라스트(Ballast)를 램프 내에 배치함으로써 구성이 간단하고 LED 소자를 점등시키기 위한 별도의 콘버터가 필요하지 않은 형광등 타입의 LED 램프를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 과제 해결을 위하여 본 발명에 따른 형광등 타입의 LED 램프는, 균등하게 배치된 다수의 방열핀이 원주 내부를 따라 길이방향으로 돌출 형성된 원통형 튜브와, 상기 튜브의 내부에 배치되며 PCB 기판에 다수의 LED 소자가 실장되고 그 이면에는 제어패턴과 저항이 배치된 모듈로 구성되고, 상기 PCB 기판은, 상기 튜브의 내측에 길이방향을 따라 돌출 형성된 방열핀 사이에 끼워져서 상기 소켓의 내부로 돌출 형성된 돌출부에 접합되어 고정되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, PCB 기판의 단부(端部)에는 스타터(starter)와 발라스트(Ballast)가 일체로 더 배치되며, 튜브의 재질은 합성수지 또는 유리이다.

상기와 같은 본 발명에 따른 형광등 타입의 LED 램프는, LED 소자로부터 발생되는 열을 효과적으로 방출시킬 수 있는 다수의 방열핀이 구비된 구조를 한 튜브 내에 다수의 LED 소자가 실장된 모듈을 배치하여, LED 소자에서 발생되는 열을 쉽게 방출시키고, 같은 밝기의 빛을 내는데 드는 전력소모를 획기적으로 줄이면서도 같은 전력으로 내는 조명효과를 극대화시킬 수 있으며, 또한 기존에 형광등을 사용했던 곳에 본 발명의 LED 램프를 대체해서 사용할 수 있다.

또 본 발명에 따른 형광등 타입의 LED 램프는, LED 소자를 사용하기 때문에 스위치를 on시키는 순간 즉시 점등되고, 점등시 깜박거림이나 웅웅거리는 잡음이 없으며, 기존의 형광등에서 램프와 별도로 구비해야 했던 스타터와 발라스트를 램프 내에 배치함으로써 구성이 간단하고, LED 소자를 점등시키기 위하여 AC를 DC로 변환시키기 위한 별도의 콘버터가 필요하지 않다.

도 1은 본 발명에 따른 LED 램프의 구성을 설명하기 위한 분해도이다.

도 2는 본 발명에 따른 LED 램프의 설치 및 사용상태를 설명하기 위한 도면이다.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 조명장치 본체 11 : 발라스트

13 : 스타터 20 : 튜브

21 : 소켓 23 : 핀

25 : 돌출부 27 : 방열핀

30 : 모듈 31 : PCB 기판

33 : LED 소자

본 발명에 따른 형광등 타입의 LED 램프는, 원통 형상의 튜브(20)와, 튜브 양단(兩端)에 배치된 소켓(21)과 핀(23) 및 튜브(20) 내에 배치된 모듈(30)로 구성되는데, 튜브(20)는 균등하게 배치된 다수의 방열핀(27)이 원주 내부를 따라 길이방향으로 돌출 형성된 원통 형상이며, 모듈(30)은 상기 튜브(20)의 내부에 배치되며 PCB 기판(31)에 다수의 LED 소자(33)가 실장되고 그 이면에는 제어패턴과 저항이 배치되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

PCB 기판(31)은 저면에 전원 공급 및 제어 신호 전달을 위한 패턴이 각각 형성되고 저항이 배치되며, RGB(Red, Green, Blue)의 색상을 갖는 LED 소자(33)가 순차적으로 일렬로 상면에 실장되는데, LED 소자(33)를 일정 그룹별로 점등을 제어하도록 복수의 컨트롤 IC를 실장시킬 수도 있다. 여기에서, PCB 기판(31)의 패턴은 LED 소자(31)에 전원을 공급하는 전원 패턴과, LED 소자(31)의 점등을 제어하는 제어 패턴으로 이루어진다.

PCB 기판(31)은 소켓(21)의 내부로 돌출 형성된 돌출부(25)에 얹혀지거나, 또는 ⊂ 형상으로 형성하여 돌출부 사이에 끼워서 핀(23)과 접합시킨 다음 고정시키는데, 더 확실하게 고정시키기 위해서는 튜브(20)의 내측에 형성된 방열핀(27) 사이에 끼우고 소켓(21)에도 고정시킬 수도 있다.

단면(斷面)으로 보아 튜브(20)의 중앙부 상면에 배치되는 다수의 LED 소자(33)가 실장되어 있는 모듈(30)은, LED 소자(33)에서 빛과 함께 약간의 열이 발생되지만, 이는 PCB 기판(31)을 통해 방열핀(21)에 열이 원활히 흡수되어 발산되므로 항상 최적의 상태에서 작동이 이루어지게 된다.

본 발명에 따른 형광등 타입의 LED 램프는, 스타터(starter; 10)와 발라스트(Ballast; 11)를 튜브(20)의 내측에 배치된 PCB 기판(31)의 단부(端部)에 일체로 결합시켜 일체형으로 해도 되고, 튜브(20)와 별개의 구성으로 하여 분리형으로 해도 상관없다. 본 발명의 LED 램프는 기존의 형광등 소켓에 바로 끼워서 사용할 수 있는데, 만일 일체형이라면 기존에 끼워져 있는 스타터와 발라스트를 제거한 후에 곧바로 본 발명의 LED 램프를 끼워서 사용하면 된다.

튜브(20)는 투명 또는 불투명하게 할 수 있는데, 균등하게 배치된 다수의 방열핀(27)을 원주 내부를 따라 길이방향으로 돌출 형성함으로써, LED 소자(33)의 점등시 발생하는 열을 잘 흡수하여 발산시킴은 물론 불빛을 분산시켜 조도를 높여 줄 수 있다. 튜브(20)의 재질은 유리 또는 합성수지를 사용하는데, 합성수지는 아크릴, PE 또는 PVC를 사용하는 것이 바람직하다.

합성수지로 된 튜브에는 합성수지에 광확산제를 첨가하는데, 공지되어 있는 광확산제로 여러 가지가 있으나, 본 발명에서는 수지 100중량부에 평균 입경 5∼200㎛인 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 주성분으로 하는 비드상 광확산수지 1.5 중량부, 대전방지제 나트륨도데실 설포네이트 1.0 중량부 및 비스-(스티릴)비페닐계(bis-(styryl)biphenyls) 형광증백제 0.005 중량부를 포함하는 광확산제를 사용했지만, 광확산제는 필요에 따라 사용자가 얼마든지 선택하여 사용할 수 있고, 재질에 큰 기술적 특징이 있는 것이 아니라면 설령 광확산제의 재질이 다르더라도 모두 단순한 재질변경에 해당한다 할 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 원통 형상의 튜브와, 튜브 양단(兩端)에 배치된 소켓과 핀을 포함하는 형광등 타입의 LED 램프에 있어서, 상기 LED 램프는,
    균등하게 배치된 다수의 방열핀이 원주 내부를 따라 길이방향으로 돌출 형성된 원통형 튜브;
    상기 튜브의 내부에 고정되며, PCB 기판에 다수의 LED 소자가 균등하게 실장되고 그 이면에는 제어패턴과 저항이 배치된 모듈;
    을 포함하여 구성되고, 상기 PCB 기판은, 상기 튜브의 내측에 길이방향을 따라 돌출 형성된 방열핀 사이에 끼워지고, 상기 소켓의 내부로 돌출 형성된 돌출부에 접합되어 고정되는 것을 특징으로 하는 형광등 타입의 LED 램프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 PCB 기판의 단부(端部)에는 스타터(starter)와 발라스트(Ballast)가 더 배치되는 것을 특징으로 하는 형광등 타입의 LED 램프.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 튜브의 재질은 합성수지 또는 유리인 것을 특징으로 하는 형광등 타입의 LED 램프.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 합성수지는 아크릴, PE 또는 PVC 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 형광등 타입의 LED 램프.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 합성수지에는 광확산제가 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 형광등 타입의 LED 램프.
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