WO2017104964A1

WO2017104964A1 - 엘이디 조명장치

Info

Publication number: WO2017104964A1
Application number: PCT/KR2016/012035
Authority: WO
Inventors: 이상철
Original assignee: 아이스파이프 주식회사
Priority date: 2015-12-16
Filing date: 2016-10-26
Publication date: 2017-06-22
Also published as: CN209013154U; KR101709728B1

Abstract

엘이디 조명장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 엘이디 조명장치는, 일단과 일단으로부터 연장된 타단이 개방되어 중공이 형성된 기둥체 구조로 형성되는 인쇄회로기판, 인쇄회로기판의 외주면에 실장되는 엘이디칩, 인쇄회로기판의 타단에 결합하고 외주면을 따라 복수의 통기홀이 형성된 베이스, 베이스에 결합하여 인쇄회로기판의 중공 내에 배치되고 엘이디칩에 전기 에너지를 공급하도록 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되는 전원부, 및 베이스의 단부에 결합하고 전원부를 통해 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되는 전기 연결부를 포함하고, 인쇄회로기판은 복수의 유효영역과인접하는 상기 유효영역을 서로 연결하는 더미영역을 포함하고, 엘이디칩 및/또는 전원부에서 발생한 열은 인쇄회로기판의 내주면에 의해 정의되는 중공을 유동하는 공기로 전달되어 방열된다.

Description

엘이디 조명장치

본 발명은 엘이디 조명장치에 관한 것이다.

엘이디 조명장치에서는 엘이디의 발열로 인하여 다량의 열이 발생된다. 일반적으로 엘이디 조명 장치가 과열되면 작동 오류가 발생되거나 손상될 수 있는 바, 과열을 방지하기 위한 방열 구조가 필수적으로 요구된다. 또한, 엘이디에 전원을 공급하는 전원 장치의 경우에도 많은 열을 발생시키고 과열되면 수명이 단축되는 등의 문제가 있다.

종래 기술에 따른 엘이디 조명 장치의 경우, 엘이디칩이 패키징된 엘이디 패키지, 상면에 엘이디 패키지가 실장되는 피씨비, 및 이러한 피씨비의 하면에 장착되는 히트 싱크로 구성될 수 있다.

이와 같은 종래 기술에 따르면, 엘이디칩에서 발생된 열은 엘이디 패키지의 패키지 기판 및 피씨비를 거쳐 히트 싱크로 전달된다. 그러나 이와 같은 종래 기술에 따르는 경우, 열의 전달 경로 상에 다수의 부품이 존재하게 되어 이들 부품들의 열 저항이 모두 작용하게 되므로, 엘이디칩에서 발생되는 열이 효과적으로 방출되지 못하는 문제가 있다.

또한, 엘이디 조명 장치의 구조 및 제조 과정이 복잡하여 비용 및 시간적인 면에서 비효율적이라는 문제가 있다.

본 발명은 단순한 구조를 가지면서도 높은 방열 성능을 갖는 엘이디 조명장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 일단과 일단으로부터 연장된 타단이 개방되어 중공이 형성된 기둥체 구조로 형성되는 인쇄회로기판, 인쇄회로기판의 외주면에 실장되는 엘이디칩, 인쇄회로기판의 타단에 결합하고 외주면을 따라 복수의 통기홀이 형성된 베이스, 베이스에 결합하여 인쇄회로기판의 중공 내에 배치되고 엘이디칩에 전기 에너지를 공급하도록 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되는 전원부, 및 베이스의 단부에 결합하고 전원부를 통해 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되는 전기 연결부를 포함하고, 인쇄회로기판은, 복수의 유효영역과 인접하는 유효영역을 서로 연결하는 더미영역을 포함하고, 엘이디칩 및/또는 전원부에서 발생한 열은, 인쇄회로기판의 내주면에 의해 정의되는 중공을 유동하는 공기로 전달되어 방열되는 엘이디 조명장치가 제공된다.

여기서, 더미영역에는 홈이 형성될 수 있다.

홈은 인쇄회로기판의 높이 방향을 따라 연장된 형상으로 형성될 수 있다.

인쇄회로기판은 메탈 피씨비일 수 있다.

인쇄회로기판은 다각기둥 구조로 형성될 수 있다.

전원부는 베이스의 하부에 결합하여 인쇄회로기판의 중공 내에 배치될 수 있다.

전원부는 인쇄회로기판의 외주면에 배치될 수 있다.

그리고, 본 발명의 일측면에 따른 엘이디 조명장치는, 엘이디칩을 커버하도록 인쇄회로기판의 외주면 및 엘이디칩 상에 형성되는 몰딩부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 중공이 형성된 기둥체 구조의 인쇄회로기판을 이용하므로 중공을 통해 공기가 유동 가능한 바, 단순한 구조를 가지면서도 높은 방열 성능을 갖는 엘이디 조명장치를 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 엘이디 조명장치를 나타내는 사시도.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 엘이디 조명장치의 분해된 모습을 나타내는 도면.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 엘이디 조명장치에 적용되는 인쇄회로기판의 펼쳐진 모습을 개략적으로 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 엘이디 조명장치를 나타내는 단면도.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 엘이디 조명장치를 나타내는 단면도.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 엘이디 조명장치를 나타내는 단면도.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 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 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.

이하, 본 발명에 따른 엘이디 조명장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 엘이디 조명장치를 나타내는 사시도이다. 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 엘이디 조명장치의 분해된 모습을 나타내는 도면이다. 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 엘이디 조명장치에 적용되는 인쇄회로기판의 펼쳐진 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 엘이디 조명장치를 나타내는 단면도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 엘이디 조명장치(1000)는 인쇄회로기판(100), 엘이디칩(200), 베이스(700), 전원부(400) 및 전기 연결부(600)을 포함할 수 있다.

인쇄회로기판(100)은, 중공(V)이 형성된 기둥체 구조로 형성되어 양단이 개방될 수 있다. 즉, 인쇄회로기판(100)은 기둥체 구조로 형성되되 기둥체의 양 밑면이 개방되어 내부에 중공(V)이 형성된 구조로 형성된다. 인쇄회로기판(100)은 외주면과 중공(V)을 정의하는 내주면을 가진다.

인쇄회로기판(100)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 펼친 상태에서는 판상구조이고, 적어도 일부를 굽힘으로써 중공(V)이 형성된 기둥체 구조로 형성될 수 있다. 이러한, 인쇄회로기판(100)은 FR-4 등의 절연층 및 그에 형성된 도체패턴으로 이루어질 수 있다.

중공(V)은 공기의 유로가 된다. 본 실시예에 따른 엘이디 조명장치(1000)에서 발생된 열은 인쇄회로기판(100)의 일단을 통해 중공(V)으로 유입된 공기에 의해 제거될 수 있다. 열을 흡수하여 온도가 상승한 공기는 밀도가 낮아져 인쇄회로기판(100)의 일단보다 상부에 위치한 인쇄회로기판(100)의 타단을 통해 중공을 빠져나갈 수 있다.

즉, 본 실시예에 따른 엘이디 조명장치(1000)는 인쇄회로기판(100)의 형상을 중공(V)이 형성된 기둥체 구조로 형성함으로써, 별도의 냉각장치를 이용하지 않고서도 공기의 대류현상을 통한 방열이 가능하다. 예로써, 후술할 엘이디칩(200)에서 발생한 열은 인쇄회로기판(100)의 내주면으로 전달되고, 내주면에 전달된 열은 중공(V)을 유동하는 공기에 전달되어 제거될 수 있다.

인쇄회로기판(100)은, 복수의 유효영역(110) 및 인접하는 유효영역(110)을 서로 연결하는 더미영역(120)를 포함할 수 있다. 유효역역(110)은 후술할 엘이디칩(200)이 실장되는 영역으로 도체패턴이 하나의 층 이상으로 형성될 수 있다. 더미영역(120)은 인접한 유효영역(110)을 연결하고 굽혀질 수 있으므로, 기둥체 형상의 인쇄회로기판(100)이 형성될 수 있다. 인쇄회로기판(100)이 중공(V)이 형성된 다각기둥의 구조로 형성되는 경우, 더미영역(120)이 굽혀짐으로써 다각기둥의 옆면을 형성하는 유효영역(110)을 서로 연결할 수 있다.

더미영역(120)에는 홈(121)이 형성될 수 있다. 더미영역(120)에 홈(121)이 형성되면, 판상의 인쇄회로기판(100)을 굽힘으로써 기둥체 형상으로 가공할 시에 더미영역(120)이 보다 용이하게 굽혀질 수 있다. 더미영역(120)에 형성되는 홈(121)의 형상, 개수 및 배치관계는 다양하게 변경되어 적용될 수 있다.

홈(121)은 인쇄회로기판(100)의 높이 방향을 따라 연장된 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 홈(121)은 가로방향보다 세로방향이 상대적으로 길게 형성될 수 있다. 이 경우, 홈(121)이 차지하는 더미영역의 면적이 증가하므로 상대적으로 작은 크기의 힘을 가하더라도 더미영역이 용이하게 굽혀질 수 있다.

인쇄회로기판(100)은 메탈 피씨비일 수 있다. 인쇄회로기판(100)이 메탈 피씨비인 경우 열전도도가 우수하므로, 본 실시예에 따른 엘이디 조명장치(1000)의 방열성능이 향상될 수 있다.

엘이디칩(200)은 인쇄회로기판(100)의 외주면에 실장되는 부분으로, 전기 에너지를 이용하여 광을 발산할 수 있다. 이 경우, 엘이디칩(200)은 패키지 기판과 이에 실장되어 패키징된 엘이디 소자로 구성되는 엘이디 패키지일 수 있는 등, 엘이디칩(200)의 구체적인 구성, 개수 및 배치는 필요에 따라 다양하게 선택될 수 있다.

전원부(400)는 엘이디칩(200)에 전원을 공급하는 부분으로, 교환방식 전원 공급 장치(SMPS; switching mode power supply) 또는 A/C direct chip 등과 같이 엘이디 조명 장치(1000)에 적용될 수 있는 전원 공급 장치를 포함할 수 있다.

전원부(400)는 베이스(700)의 하부에 결합하여 인쇄회로기판(100)의 중공(V) 내에 배치될 수 있다. 이 경우, 전원부(400)는 교환방식 전원 공급 장치(SMPS; switching mode power supply)일 수 있다. 이렇게 함으로써, 도 2에 도시된 바와 같이, 전원부(400)는 중공(V)에 삽입되게 설치되어, 전원부(400)에서 발생하는 열이 중공(V)을 유동하는 공기에 의해 제거될 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 엘이디 조명 장치(1000)의 구조 및 규격을 상대적으로 단순화할 수 있다.

또한, 전원부(400)는 인쇄회로기판(100)의 외주면에 배치될 수 있다. 즉, 전원부(400)는 엘이디칩(200)과 함께 인쇄회로기판(100)의 유효영역(110)에 배치될 수 있다. 이 경우, 전원부(400)는 A/C direct chip일 수 있다. 인쇄회로기판(100)의 외주면에 배치된 전원부(400)에서 발생한 열은 인쇄회로기판(100)의 내주면으로 전달되어 중공(V)을 유동하는 공기에 의해 제거될 수 있다.

커버부재(500)는 내부 부품의 보호와 더불어 효율적인 공기의 유동을 유도할 수 있다. 커버 부재(500)는 광이 투과되도록 투명한 재질로 이루어질 수 있으며, 내부 부품을 커버하도록 후술할 베이스(700)에 결합되며, 인쇄회로기판의 중공(V)의 위치에 대응되도록 공기 유동홀이 형성될 수 있다.

커버부재(500)는 내부 부품을 커버하도록 엘이디 조명 장치(1000)의 측면 및 하부를 감싸는 형태로 형성되어, 외부의 충격 및 오염으로부터 내부 부품을 보호할 수 있다.

베이스(700)는 내부 부품을 커버하도록 엘이디 조명 장치(1000)의 측면 및 상부를 감싸는 형태로 형성되어 커버부재(500)와 결합될 수 있다. 베이스(700)에는 인쇄회로기판(100)의 일단을 통해 중공(V)으로 유입된 공기가 배출 가능한 통기홀이 형성될 수 있다. 이러한 베이스(700)는 합성 수지 등과 같은 절연 물질로 이루어질 수 있다.

베이스(700)의 단부에는 전원부(400)를 통해 엘이디칩(200)과 전기적으로 연결되는 전기연결부(600)가 결합될 수 있으며, 이러한 베이스(700)는 내부에 공간부가 형성된 반구형 구조를 가질 수 있다. 여기서, 전기연결부(600)는 에디슨형, 스완형 등의 구조를 갖는 소켓일 수 있다.

베이스(700)의 구면에는 모든 방향으로 통기홀이 형성되어 있으므로, 베이스(700)의 주변에 횡방향으로 유동하는 공기 역시 베이스(800)를 통과함으로써 방열 성능이 보다 향상될 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 엘이디 조명장치(1000)는, 중공(V)이 형성된 기둥체의 형상으로 인쇄회로기판(100)을 형성함으로써, 중공(V)을 유동하는 공기의 대류에 의해 방열이 가능하다. 이로 인해, 별도의 냉각장치가 필요 없고, 제조 공정의 단순화, 비용 절감 및 소형화가 가능하다.

본 실시예에 따른 엘이디 조명 장치(1000)는 인쇄회로기판(100)을 지지하도록 인쇄회로기판(100)의 양단 중 적어도 하나에 결합하는 지지부(300)를 더 포함할 수 있다.

지지부(300)는 판상의 인쇄회로기판(100)을 굽혀 기둥체 형상으로 가공한 경우에 있어, 인쇄회로기판(100)의 형상이 유지되도록 기둥체 형상의 인쇄회로기판(100)의 양단 중 적어도 하나에 결합될 수 있다.

지지부(300)의 내주면 및/또는 외주면은 인쇄회로기판(100)의 형상에 대응되는 형상으로 형성되어 인쇄회로기판(100)의 외주면 또는 내주면과 결합될 수 있다. 예로써, 인쇄회로기판(100)이 팔각기둥의 형상으로 형성되는 경우 인쇄회로기판의 일단에 결합하는 지지부(300)의 외주면도 팔각으로 형성되어 인쇄회로기판(100)의 일단에서 인쇄회로기판(100)의 내주면에 결합될 수 있다. 인쇄회로기판(100)의 타단에 결합하는 지지부(300)의 내주면도 팔각으로 형성되어 인쇄회로기판(100)의 타단에서 인쇄회로기판(100)의 외주면에 결합될 수 있다.

지지부(300)는 방열성능을 향상시키도록 열전도도가 우수한 재질로 형성될 수 있다. 예로써, 구리 등의 금속으로 형성될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 지지부는 광확산성 등을 고려하여 투명 재질의 플라스틱으로 형성될 수 있다.

지지부(300)는 중공(V)에 대응되는 영역에 형성된 관통공(310)을 포함할 수 있다. 지지부(300)에 관통공(310)이 형성되면 관통공(310)을 통해 공기가 중공(V)으로 유출입할 수 있다. 관통공(310)의 형상 및 개수는 도 2에 도시된 것에 제한되지 않고 다양하게 변경될 수 있다.

한편, 도면에는 도시되지 않았으나 인쇄회로기판(100)과 지지부(300) 사이에는 양자간의 결합력을 향상시키기 위해 접착물질이 개재될 수 있다. 이 경우, 접착물질은 열전도도가 우수하고 접착성이 우수한 물질로 구성될 수 있다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 엘이디 조명장치를 나타내는 단면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 엘이디 조명장치(2000)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 엘이디 조명장치(1000)와 달리, 커버부재(도 1의 500) 대신에 몰딩부(800)을 포함할 수 있다.

몰딩부(800)는 인쇄회로기판(100)의 외주면에 실장된 엘이디칩(200)을 커버하도록 인쇄회로기판(100)의 외주면 및 엘이디칩(200) 상에 형성될 수 있다. 몰딩부(800)는 도 1에 도시된 커버부재(500)와 동일하게 인쇄회로기판(100)과 엘이디칩(200)을 외부로부터 보호할 수 있다.

몰딩부(800)는 커버부재(도 1의 500)에 비하여, 상대적으로 얇은 두께로 인쇄회로기판(100)의 외주면에 형성되므로 본 실시예에 따른 엘이디 조명장치(2000)를 소형화하는데 유리할 수 있다.

몰딩부(800)는 광이 투과되도록 투명한 재질로 이루어질 수 있으며, 광의 확산을 위해 광확산제를 포함하는 에폭시 등의 몰딩용 수지로 이루어질 수 있다.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 엘이디 조명장치를 나타내는 단면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 엘이디 조명장치(3000)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 엘이디 조명장치(1000)에 몰딩부(800)을 더 포함할 수 있다.

본 실시예에서 몰딩부(800)는, 본 발명의 제1 실시예 또는 제2 실시예와 달리, 엘이디칩(200)이 실장된 인쇄회로기판(100)의 외주면과 커버부재(500)의 내주면 사이를 충진한다.

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

-부호의 설명-

V: 중공

100: 인쇄회로기판

110: 유효영역

120: 더미영역

121: 홈

200: 엘이디칩

300: 지지부

310: 관통공

400: 전원부

500: 커버부재

600: 전기연결부

700: 베이스

800: 몰딩부

1000, 2000, 3000: 엘이디 조명장치

Claims

일단과 상기 일단으로부터 연장된 타단이 개방되어 중공이 형성된 기둥체 구조로 형성되는 인쇄회로기판;

상기 인쇄회로기판의 외주면에 실장되는 엘이디칩;

상기 인쇄회로기판의 타단에 결합하고, 외주면을 따라 복수의 통기홀이 형성된 베이스;

상기 엘이디칩에 전기 에너지를 공급하도록 상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되는 전원부; 및

상기 베이스의 단부에 결합하고, 상기 전원부를 통해 상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되는 전기 연결부;

를 포함하고,

상기 인쇄회로기판은,

복수의 유효영역과, 인접하는 상기 유효영역을 서로 연결하는 더미영역을 포함하고,

상기 엘이디칩 및/또는 상기 전원부에서 발생한 열은,

상기 인쇄회로기판의 내주면에 의해 정의되는 상기 중공을 유동하는 공기로 전달되어 방열되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.
제1항에 있어서,

상기 더미영역에는 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.
제2항에 있어서,

상기 홈은,

상기 인쇄회로기판의 높이 방향을 따라 연장된 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.
제1항에 있어서,

상기 인쇄회로기판은, 메탈 피씨비인 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.
제1항에 있어서,

상기 인쇄회로기판은, 다각기둥 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.
제1항에 있어서,

상기 전원부는,

상기 베이스의 하부에 결합하여 상기 인쇄회로기판의 상기 중공 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.
제1항에 있어서,

상기 전원부는,

상기 인쇄회로기판의 외주면에 배치되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.
제1항에 있어서,

상기 엘이디칩을 커버하도록 상기 인쇄회로기판의 외주면 및 상기 엘이디칩 상에 형성되는 몰딩부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.