WO2019198895A1 - 마그네슘 엘이디 조명등 - Google Patents

마그네슘 엘이디 조명등 Download PDF

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양연호
장윤길
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주식회사 글로우원
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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the present invention relates to a magnesium LED lamp.
  • an LED (light emitting diode) device used in LED lighting is a photoelectric conversion device in which an N-type semiconductor and a P-type semiconductor are bonded to each other, and has low power consumption and high brightness.
  • LED lighting must be heat treated. If the heat generated from the LED cannot be quickly released to the outside, the performance of the LED device may be drastically degraded or failure may occur due to the breakdown of the LED device.
  • a heat sink is mainly used for this heat dissipation purpose.
  • the heat sink is exposed to the outside, so if it is just used, it does not look good and there is a risk of corrosion.
  • the coating is poor, there is a problem that the heat dissipation performance is lowered and corrosion resistance is also degraded.
  • An object of the present invention is to provide a magnesium LED lamp having a heat sink having excellent heat dissipation performance and excellent corrosion resistance.
  • Magnesium LED lighting according to an aspect of the present invention for achieving the above object includes an LED substrate, a heat sink, heat sink support, glass. At least one LED element is mounted on one surface of the LED substrate.
  • the heat sink is bonded to the other side of the LED substrate and made of magnesium extrudates.
  • the heat sink support is made of magnesium die casting, and is formed to receive an LED substrate, and has a through hole to protrude a heat sink to the through hole.
  • the glass is coupled to the heatsink support to cover the LED substrate.
  • the heat sink may be coated by plasma electrolytic oxidation.
  • the voltage applied when performing the plasma electrolytic oxidation method is 530 to 630V
  • the current density may be 8 to 15 A / dm 2.
  • the electrolyte solution used in the plasma electrolytic oxidation method contains potassium hydroxide and sodium silicate
  • the concentration of potassium hydroxide is 0.1 to 10g / L
  • the concentration of sodium silicate can be 0.1 to 10g / L have.
  • the appearance, heat dissipation performance, and corrosion resistance of heat sinks such as magnesium LED lighting are excellent.
  • FIG. 1 is a perspective view of a magnesium LED lighting lamp according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of the magnesium LED lamp shown in FIG. 1 viewed from another direction.
  • FIG. 2 is a perspective view of the magnesium LED lamp shown in FIG. 1 viewed from another direction.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the magnesium LED lamp shown in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the magnesium LED lamp shown in FIG.
  • FIG. 1 is a perspective view of a magnesium LED lamp according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a perspective view of the magnesium LED lamp shown in Figure 1 from another direction
  • the magnesium LED lamp 10 includes an LED substrate 110, a heat sink 120, a heat sink support 130, a glass 140, a glass cover 150, a bracket ( 160).
  • a plurality of LED elements 112 are mounted on the bottom surface of the LED substrate 110. And the light from the LED element 112 is spread through the lens 115.
  • the heat sink 120 is coupled to the other surface of the LED substrate 110 and made of magnesium extrudates.
  • the heat sink 120 is composed of a base 121 of the plate coupled to the LED substrate 110 and a plurality of cooling fins 122 formed vertically upward from the base 121. Since the heat sink 120 is molded by extrusion, the thickness of the cooling fin may be thinner than the heat sink manufactured by die casting. In addition, since the extruded product has a higher thermal conductivity than the die cast product, the heat dissipation property is good, and thus the size of the heat sink 120 itself can be reduced.
  • the LED substrate 110 and the heat sink 120 are coupled using a screw, but are not limited thereto and may be coupled using other fastening means.
  • the heat sink support 130 is made of magnesium die casting, and is formed to accommodate the LED substrate and has a through hole 130a to protrude the heat sink 120 to the through hole 130a.
  • the coupling between the heat sink 120 and the heat sink support 130 may be made using screws or other fastening means.
  • both ends of the heat sink support 130 are provided with coupling portions for coupling the bracket 160 to be described below.
  • the glass 140 is coupled to the heat sink support 130 to cover the LED substrate 110.
  • the glass 140 has a flat plate shape having a square shape.
  • the glass 140 may be glass or transparent plastic although its name is glass 140.
  • an impact buffer 145 may be coupled to the edge of the glass 140.
  • the shock absorber 145 may have a hollow K-shaped shape in the center thereof, and a cross-section thereof may have a U shape having a groove formed to fit the edge of the glass.
  • the glass cover 150 may be formed to cover an edge portion of the glass 140 by forming an empty ⁇ shape in the middle.
  • the glass 140 is stably fixed by being combined with the heat sink support 130.
  • Bracket 160 is a member for fixing the magnesium LED lamp 10 to the wall or ceiling. To this end, the coupling hole 160a is formed in the bracket 160.
  • Magnesium LED lamp 10 formed as described above has the advantage that the heat sink 120 is extrusion molded, so that the thickness of the cooling fin is relatively thin, heat conductivity is high, the heat dissipation characteristics are good.
  • the heat sink 120 may be coated by a plasma electrolytic oxidation method.
  • Plasma electrolytic oxidation also known as PEO (Plasma electrolytic oxidation)
  • PEO Pulsma electrolytic oxidation
  • the heat sink 120 may be coated by a plasma electrolytic oxidation method.
  • Plasma electrolytic oxidation also known as PEO (Plasma electrolytic oxidation)
  • PEO Pulsma electrolytic oxidation
  • the electrolyte solution consists essentially of a small amount of strongly alkaline aqueous solution and a combination of one or more of all kinds of water-soluble salts which can serve as a component of the oxide layer.
  • KOH potassium hydroxide
  • a strong alkaline solute such as sodium hydroxide (NaOH) may be used, and a weakly alkaline solute such as sodium aluminate (Na 2 AlO 3 ) may be used instead of sodium silicate.
  • NaOH sodium hydroxide
  • Na 2 AlO 3 sodium aluminate
  • the applied voltage is 530 to 630 V
  • the current density is preferably 8 to 15 A / dm 2.
  • the electrolyte concentration is lowered and the applied voltage and current density are increased, high-temperature plasma can be generated, so that the PEO film and the material have strong adhesion.
  • the film growth rate is slow to form a dense tissue, less pores and excellent film hardness.
  • it has the advantage of excellent thermal shock, corrosion resistance, and wear resistance.

Abstract

우수한 방열성능과 우수한 내식성을 갖는 히트싱크를 구비하는 마그네슘 엘이디 조명등이 개시된다. 본 발명의 일 양상에 따른 마그네슘 엘이디 조명등은 엘이디기판, 히트싱크, 히트싱크 서포트, 글라스를 포함한다. 엘이디기판은 일면에 적어도 하나의 엘이디소자가 장착된다. 히트싱크는 엘이디기판의 타면에 결합되며 마그네슘 압출물로 만들어진다. 히트싱크 서포트는 마그네슘 다이캐스팅으로 제작되며, 엘이디기판을 수용하도록 형성되고 관통구를 구비하여 관통구에 히트싱크가 돌출되게 결합된다. 글라스는 히트싱크 서포트에 결합되어 엘이디기판을 덮는다.

Description

마그네슘 엘이디 조명등
본 발명은 마그네슘 엘이디 조명등에 관한 것이다.
일반적으로, 엘이디 조명등에 사용되는 엘이디(LED, light emitting diode) 소자는 N형 반도체와 P형 반도체를 접합한 광전 변환소자로서 전력소비가 작고 고휘도로서 가로등 등의 조명장치에 유용하게 활용되고 있다. 그러나 엘이디 조명등은 방열 처리가 반드시 요구된다. LED에서 발생되는 열을 외부로 신속히 방출시키지 못하게 되면, LED 소자의 성능이 급격히 저하되거나 LED 소자의 파손으로 인해 고장이 발생하기 때문이다.
이러한 방열 목적으로 주로 히트싱크가 사용된다. 그런데, 히트싱크는 외부로 노출되어 있어 그냥 사용하는 경우 미관상으로도 좋지 않고 부식의 우려가 있어 코팅을 실시하여 사용한다. 그런데 코팅이 불량한 경우 방열 성능도 떨어지고 내식성도 떨어져 부식이 발생한다는 문제가 있다.
본 발명은 우수한 방열성능과 우수한 내식성을 갖는 히트싱크를 구비하는 마그네슘 엘이디 조명등을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 마그네슘 엘이디 조명등은 엘이디기판, 히트싱크, 히트싱크 서포트, 글라스를 포함한다. 엘이디기판은 일면에 적어도 하나의 엘이디소자가 장착된다. 히트싱크는 엘이디기판의 타면에 결합되며 마그네슘 압출물로 만들어진다. 히트싱크 서포트는 마그네슘 다이캐스팅으로 제작되며, 엘이디기판을 수용하도록 형성되고 관통구를 구비하여 관통구에 히트싱크가 돌출되게 결합된다. 글라스는 히트싱크 서포트에 결합되어 엘이디기판을 덮는다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 히트싱크는 플라즈마 전해 산화법으로 코팅된 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 플라즈마 전해 산화법을 수행 시 인가 전압은 530 내지 630V이며, 전류밀도는 8 내지 15 A/d㎡일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 플라즈마 전해 산화법에 이용되는 전해액은 수산화칼륨과 규산나트륨을 함유하며, 수산화칼륨의 농도는 0.1 내지 10g/L이고, 규산나트륨의 농도는 0.1 내지 10g/L일 수 있다.
본 발명에 따르면 마그네슘 엘이디 조명등의 히트싱크의 외관 및 방열성능, 내부식성이 우수하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 엘이디 조명등의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 마그네슘 엘이디 조명등을 다른 방향에서 본 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 마그네슘 엘이디 조명등의 분해 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 마그네슘 엘이디 조명등의 단면도이다.
전술한, 그리고 추가적인 양상들은 후술하는 실시 예들을 통해 명확해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 대응되는 구성 요소들은 동일한 번호로 참조된다. 또한, 구성요소들의 형상이나 크기 등은 실제보다 과장될 수 있다. 그리고 관련된 공지 기술에 대한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 생각되는 경우 그 공지 기술에 대한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 엘이디 조명등의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 마그네슘 엘이디 조명등을 다른 방향에서 본 사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 마그네슘 엘이디 조명등의 분해 사시도이고, 도 4는 도 1에 도시된 마그네슘 엘이디 조명등의 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 마그네슘 엘이디 조명등(10)은 엘이디기판(110), 히트싱크(120), 히트싱크 서포트(130), 글라스(140), 글라스 커버(150), 브라켓(160)을 포함한다.
엘이디기판(110)의 하면에는 다수의 엘이디소자(112)가 장착되어 있다. 그리고 엘이디소자(112)에서 나온 빛은 렌즈(115)를 통해 널리 퍼지게 된다.
히트싱크(120)는 엘이디기판(110)의 타면에 결합되며 마그네슘 압출물로 만들어진다. 히트싱크(120)는 엘이디기판(110)에 결합되는 평판의 베이스(121)와 베이스(121)로부터 위로 수직하게 형성되는 다수의 냉각핀(122)으로 이루어져 있다. 히트싱크(120)는 압출하여 성형되므로 냉각핀의 두께가 다이캐스팅하여 제작된 히트싱크보다 얇을 수 있다. 또한, 압출품은 다이캐스팅품보다 열전도율이 높아 방열 특성이 좋으므로 히트싱크(120) 자체의 크기를 줄일 수 있다는 장점이 있다. 엘이디기판(110)과 히트싱크(120)는 나사를 이용하여 결합되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니므로 다른 체결수단을 이용하여 결합할 수 있다.
히트싱크 서포트(130)는 마그네슘 다이캐스팅으로 제작되며, 엘이디기판을 수용하도록 형성되고 관통구(130a)를 구비하여 관통구(130a)에 히트싱크(120)가 돌출되게 결합된다. 히트싱크(120)와 히트싱크 서포트(130)간의 결합은 나사를 이용하여 할 수도 있고 다른 체결수단을 이용하여 할 수도 있다. 또한, 히트싱크 서포트(130)의 양측단에는 아래에서 설명할 브라켓(160)을 결합하기 위한 결합부가 구비되어 있다.
글라스(140)는 히트싱크 서포트(130)에 결합되어 엘이디기판(110)을 덮는다. 글라스(140)는 사각 형상으로 된 평판 모양으로 되어 있다. 여기서 글라스(140)는 비록 그 명칭이 글라스(140)이지만 유리일 수도 있고, 투명의 플라스틱일 수도 있다. 그리고 글라스(140)를 충격으로부터 보호하기 위해 글라스(140)의 테두리에는 충격완화재(145)가 결합될 수 있다. 충격완화재(145)는 가운데가 빈 ㅁ자 형상이고, 그 단면은 글라스의 테두리가 끼워질 수 있도록 홈이 형성된 ㄷ자 모양일 수 있다.
글라스 커버(150)는 가운데가 빈 ㅁ자 형상으로 이루어져, 글라스(140)의 모서리 부위를 덮게끔 만들어질 수 있다. 그리고 히트싱크 서포트(130)와 결합되어 글라스(140)가 안정적으로 고정되어 있게 한다.
브라켓(160)은 마그네슘 엘이디 조명등(10)을 벽이나 천장에 고정할 수 있도록 하는 부재이다. 이를 위해 브라켓(160)에는 결합구(160a)가 형성되어 있다.
전술한 바와 같이 형성된 마그네슘 엘이디 조명등(10)은 히트싱크(120)가 압출 성형되므로 냉각핀의 두께가 상대적으로 얇고, 열전도율이 높아 방열 특성이 좋다는 장점이 있다
한편, 히트싱크(120)는 플라즈마 전해 산화법으로 코팅된 것일 수 있다. 플라즈마 전해 산화법은 일명 PEO(Plasma electrolytic oxidation)법이라고도 불리는 표면처리 방법으로서, 히트싱크의 소재와 대향되는 전극을 이격되게 전해액 중에 침지시키고, 히트싱크의 소재와 대향되는 전극에 각각 서로 다른 극성의 전기를 가하면, 히트싱크 소재의 표면에 산화물 및 금속간화합물 형태가 형성된다.
전해액은 기본적으로 소량의 강알칼리성 수용액 및 산화물층의 한 성분으로서 역할을 할 수 있는 모든 종류의 수용성 염 중의 하나 또는 그 이상의 조합으로 이루어진다. 본 발명에 따른 전해액은 수산화칼륨(KOH)과 규산나트륨(Na2O-nSiO2, n=1~4)를 함유하는 것이 바람직하다. 수산화칼륨의 농도는 0.1~10g/L 정도이고, 규산나트륨의 농도는 0.1 ~ 10g/L인 것이 좋다. 수산화칼륨 대신 수산화나트륨(NaOH)과 같은 강알칼리성 용질을 이용할 수도 있으며, 규산나트륨 대신 알루민산나트륨(Na2AlO3)과 같은 약 알칼리성 용질을 이용할 수도 있다.
그리고 플라즈마 전해 산화법을 수행 시 인가 전압은 530 내지 630V이며, 전류밀도는 8 내지 15A/d㎡인 것이 좋다. 위와 같이 전해질 농도를 낮게 하고, 인가 전압 및 전류밀도를 높게 하는 경우 고온의 플라즈마를 생성할 수 있어 PEO막과 소재가 강한 접착력을 갖게 된다. 또한, 피막 성장 속도가 느려 조직이 치밀하고 기공이 적으며 경도가 우수한 피막이 형성된다. 또한, 열충격, 내식성, 내마모성이 우수하다는 장점을 갖는다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (4)

  1. 일면에 적어도 하나의 엘이디소자가 장착된 엘이디기판;
    상기 엘이디기판의 타면에 결합되며 마그네슘 압출물로 만들어진 히트싱크;
    마그네슘 다이캐스팅으로 제작되며, 상기 엘이디기판을 수용하도록 형성되고 관통구를 구비하여 상기 관통구에 히트싱크가 돌출되게 결합되는 히트싱크 서포트; 및
    상기 히트싱크 서포트에 결합되어 상기 엘이디기판을 덮는 글라스;
    를 포함하는 마그네슘 엘이디 조명등.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 히트싱크는 플라즈마 전해 산화법으로 코팅된 것을 특징으로 하는 마그네슘 엘이디 조명등.
  3. 제2항에 있어서,
    플라즈마 전해 산화법에 이용되는 전해액은 수산화칼륨과 규산나트륨을 함유하며, 수산화칼륨의 농도는 0.1 내지 10g/L이고, 규산나트륨의 농도는 0.1 내지 10g/L인 것을 특징으로 하는 마그네슘 엘이디 조명등.
  4. 제3항에 있어서,
    플라즈마 전해 산화법을 수행 시 인가 전압은 530 내지 630V이며, 전류밀도는 8 내지 15 A/d㎡인 것을 특징으로 하는 마그네슘 엘이디 조명등.
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