KR101220308B1

KR101220308B1 - 엘이디 램프

Info

Publication number: KR101220308B1
Application number: KR1020100095320A
Authority: KR
Inventors: 김진호; 이금용
Original assignee: 투나인(주)
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2013-02-08
Anticipated expiration: 2030-09-30
Also published as: KR20120033671A

Abstract

본 발명은 소비전력이 낮으면서 광도(光度)가 높고 사용수명이 긴 엘이디 램프에 관한 것으로서, 다수 개의 엘이디 소자가 구비되는 세라믹 재질의 피씨비와 탄소 재질의 흑연판으로 구성되는 엘이디유닛과; 상기 흑연판에 결착되는 다수개의 방열판; 엘이디유닛을 보호하는 캡과; 상기 캡과 결착되는 캡하우징과; 상기 캡하우징과 결착되고, 양극의 전극단자를 구비하는 소켓(52)이 구성되는 소켓하우징과; 다수 개의 통기공이 형성되고 상기 방열판의 외부에 일정의 간격을 갖고 캡하우징과 소켓하우징 사이에 구성되는 방열하우징;을 포함하여 구성되고, 상기 캡하우징 또는 소켓하우징에 다수개의 방열판이 결착된 엘이디유닛이 결착되는 엘이디 램프에 관한 것이다.
또한 본 발명에 의한 엘이디 램프는 세라믹 재질의 피씨비와 탄소 재질의 흑연판으로 구성되는 엘이디유닛을 통하여 엘이디 소자에서 발생되는 열을 열전도성이 우수한 피씨비로서 용이하게 전도시키고, 피씨비로 전도된 열을 탄소 재질의 흑연판으로 전도시켜 우수한 방열성을 갖는 엘이디 램프를 실현하고, 피씨비와 흑연판으로 구성되는 엘이디유닛을 측면 엘이디유닛과 상면 엘이디유닛으로 구분하여 구성함으로서 엘이디 램프 전방향의 휘도(輝度)가 향상되는 엘이디 램프를 제공함은 물론, 방열하우징을 통하여 방열성과 심미성을 향상시키는 효과를 제공한다.

Description

엘이디 램프{LED lighting}

본 발명은 소비전력이 낮으면서 광도(光度)가 높고 사용수명이 긴 엘이디 램프에 관한 기술로서, 세라믹 재질의 인쇄회로기판(PCB, printed circuit board, 이하 "피씨비"라 칭함.)과 탄소 재질의 흑연판으로 구성되는 엘이디유닛을 통하여 엘이디 소자에서 발생되는 열을 열전도성이 우수한 세라믹 피씨비로서 용이하게 전도시키고, 피씨비로 전도된 열을 탄소 재질의 흑연판으로 전도시켜 우수한 방열성을 갖고, 피씨비와 흑연판으로 구성되는 엘이디유닛을 측면 엘이디유닛과 상면 엘이디유닛으로 구분하여 구성함으로서 엘이디 램프 전/측방의 휘도(輝度)가 향상되는 엘이디 램프에 관한 분야이다.

일상 생활속에서 경험하는 정보의 70%는 시각을 통하여 취득하는 것으로 알려져 있으며, 시각을 통하여 인지된 대상의 색상은 사람의 정서에 큰 작용을 하고, 인간은 특정한 색을 통하여 과거의 기억을 회상하거나, 그 사람에게 어떤 감정이 유발되기도 한다. 따라서 일상 생활속에서 대상의 색상을 결정할 수 있는 조명은 사람의 정서에 매우 중요하며, 그리고 조명환경은 작업자의 뇌파를 변화시킬 수 있기 때문에 조명은 작업자의 피로도에 직접적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.

일반적으로 조명기구는 광원의 빛을 반사ㆍ굴절 또는 투과시켜 광원을 고정하거나 보호하는 기구를 말하며, 이러한 조명기구는 배광에 따라 간접 조명기구ㆍ반간접 조명기구ㆍ전반확산 조명기구ㆍ반직접 조명기구 및 직접 조명기구로 구분될 수 있고, 또한 조명기구는 사용목적에 따라 백열등 기구ㆍ형광등 기구ㆍ스탠드ㆍ투광기ㆍ가로등 및 무대용 조명기구 등으로 분류될 수 있다.

상기에서 살펴본 조명기구 중 종래 백열등이나 형광등에서 발광시 가시광선의 흘림 현상으로 초점이 흐려져 사용자의 시력을 급속히 저하시키는 문제점이 있었으며, 또한 종래의 백열등은 주위 온도를 상승시키는 문제점이 있었고, 또한 종래 백열등이나 형광등은 매우 높은 전력을 필요로 하는 문제점이 있었다.

최근에는 백열등이나 형광등에 비하여 다양한 효과를 갖는 엘이디로 구현되는 조명등, 혹은 램프가 개발되어 판매되고 있다. 엘이디(LED, Light Emitting Diode)란 빛을 발산하는 반도체 소자인 발광다이오드를 말하는 것으로서, 적색ㆍ녹색ㆍ청색ㆍ황색 등의 다양한 색상의 광을 발산한다. 일반적으로 발광다이오드 즉, 엘이디는 pn접합 구조를 가지며 다이오드에 순방향 전류를 인가하면 칩의 n영역에 있는 전자가 전계에 의해 가속되어 p영역으로 이동하게 되고 p영역에서는 액셉터 준위 또는 가전자대 상태의 정공과 재결합하여 칩의 재료에 따라 그 전위차에 상당하는 에너지를 가진 빛이 방사되는데 이러한 현상을 주입형 전계발광이라 하며, 이러한 소자를 엘이디라고 한다. 이와 같은 대표적인 엘이디 칩의 재료로서는 GaAs, GaAsP, GaP, GaAlAs, SiC 등이 있으며, 이들 재료에 따른 결정 구조로부터 여러가지의 발광 특성을 나타낸다.

엘이디로 구현되는 램프는 백열등으로 구현되는 종래의 램프에 비하여 약10%의 소비전력만을 필요로 하며, 형광등으로 구현되는 종래의 램프에 비하여 약50%의 소비전력만을 필요로 한다. 엘이디 램프는 장시간 사용으로도 눈의 피로를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 수명도 백열등 램프에 비하여 약10배, 형광등 램프에 비하여 약 8배 정도로 긴 장점을 갖는다.

다음은 종래 엘이디 램프에 관한 대표적인 종래기술이다.

국내등록특허 제10-0956653호는 엘이디와, 상기 엘이디가 실장된 피씨비를 포함하는 엘이디모듈; 상기 엘이디모듈을 위한 장착부와, 결합부를 갖는 하우징; 상기 하우징의 결합부에 상응하는 대응결합부를 갖는 렌즈; 및 상기 하우징을 감싸는 제1 방열수단;를 포함하여 이루어지되, 상기 피씨비는 세라믹 피씨비이고, 상기 하우징은 메탈하우징인 것을 특징으로 하며, 상기 하우징의 하면부에는 방열을 위한 양면접착테이프가 부착되고, 상기 양면접촉테이프 일면에 접착되는 부착부와, 상기 부착부와 연결되고, 수직하게 배열된 다수의 방열핀과, 상기 각 방열핀 양면에 연결되고, 상호 엇갈려 배열된 방열편를 포함하는 제2 방열수단이 더 구비되는 엘이디 등(램프)에 관한 것으로서, 세라믹 피씨비 및 세라믹 피씨비와 접촉하는 메탈 하우징을 통하여 방열성이 우수한 엘이디 램프를 제공하는 효과를 실현하였다. 하지만 상기 종래기술은 외부와 접촉하여 주된 방열기능을 하는 메탈 하우징의 방열성이 미흡하여 엘이디 램프를 장시간 사용시에는 메탈 하우징에 축적된 열이 원활하게 방출되지 못하는 문제가 발생하고, 메탈 하우징의 외부에 그대로 노출되기 때문에 심미성이 떨어지는 문제가 발생하였다. 또한 엘이디 모듈(엘이디유닛)이 엘이디 램프의 전방 쪽만을 향하는 구성을 하여 다방향에 대한 빛의 휘도가 떨어지는 문제가 발생하여 이를 해결하기 위한 지속적인 연구개발이 요구된다.

본 발명은 종래 엘이디 램프의 선행기술에 따른 문제점들을 개선하고자 안출된 기술로써, 종래기술에 의한 엘이디 램프는 엘이디 소자와 고가의 세라믹 피씨비로 구성되는 엘이디유닛을 제시하여 방열성과 경제성을 동시에 만족시키는 엘이디 램프를 제공하지 못하는 문제와, 엘이디유닛이 엘이디 램프의 전방 쪽만을 향하는 구성을 하여 다방향에 대한 빛의 휘도가 떨어지는 문제가 발생하여 이에 대한 해결점을 제공하는 것을 주된 목적으로 하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자,

다수 개의 엘이디 소자가 구비되는 세라믹 재질의 피씨비와 탄소 재질의 흑연판으로 구성되는 엘이디유닛과; 상기 흑연판에 결착되는 다수개의 방열판과; 엘이디유닛을 보호하는 캡과; 상기 캡과 결착되는 캡하우징과; 상기 캡하우징과 결착되고, 양극의 전극단자를 구비하는 소켓이 구성되는 소켓하우징과; 다수 개의 통기공이 형성되고 상기 방열판의 외부에 일정의 간격을 갖고 캡하우징과 소켓하우징 사이에 구성되는 방열하우징;을 포함하여 구성되고, 상기 캡하우징 또는 소켓하우징에 다수개의 방열판이 결착된 엘이디유닛이 결착되는 엘이디 램프를 제시한다.

본 발명은 세라믹 재질의 피씨비와 탄소 재질의 흑연판으로 구성되는 엘이디유닛을 통하여 엘이디 소자에서 발생되는 열을 열전도성이 우수한 피씨비로서 용이하게 전도시키고, 피씨비로 전도된 열을 탄소 재질의 흑연판으로 전도시켜 우수한 방열성을 갖는 엘이디 램프를 실현하고, 피씨비와 흑연판으로 구성되는 엘이디유닛을 측면 엘이디유닛과 상면 엘이디유닛으로 구분하여 구성함으로서 엘이디 램프 전/측방의 휘도(輝度)가 향상되는 엘이디 램프를 제공하는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 엘이디 램프의 사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 엘이디 램프의 분리사시도.
도 3 내지 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 엘이디 램프의 부분-분리사시도.
도 5는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 의한 엘이디 램프의 부분-분리사시도.

본 발명은 소비전력이 낮으면서 광도(光度)가 높고 사용수명이 긴 엘이디 램프에 관한 기술로서, 다수 개의 엘이디 소자(13)가 구비되는 세라믹 재질의 피씨비(11)와 탄소 재질의 흑연판(12)으로 구성되는 엘이디유닛(10)과; 상기 흑연판(12)에 결착되는 다수개의 방열판(20)과; 엘이디유닛(10)을 보호하는 캡(30)과; 상기 캡(30)과 결착되는 캡하우징(40)과; 상기 캡하우징(40)과 결착되고, 양극의 전극단자(51, 51')를 구비하는 소켓(52)이 구성되는 소켓하우징(50)과; 다수 개의 통기공(61)이 형성되고 상기 방열판(20)의 외부에 일정의 간격을 갖고 캡하우징(40)과 소켓하우징(50) 사이에 구성되는 방열하우징(60);을 포함하여 구성되고, 상기 캡하우징(40) 또는 소켓하우징(50)에 다수개의 방열판(20)이 결착된 엘이디유닛(10)이 결착되는 엘이디 램프에 관한 것이다.

이하 본 발명의 실시예를 도시한 도 1내지 5를 참고하여 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 거시적으로 엘이디유닛(10), 방열판(20), 캡(30), 소켓하우징(50) 및 방열하우징(60)으로 구성되는 엘이디 램프를 제시하여, 세라믹 재질의 피씨비(11)와 탄소 재질의 흑연판(12)으로 구성되는 엘이디유닛(10)을 통하여 엘이디 소자(13)에서 발생되는 열을 열전도성이 우수한 피씨비(11)로서 용이하게 전도시키고, 피씨비(11)로 전도된 열을 탄소 재질의 흑연판(12)으로 전도시켜 우수한 방열성을 갖는 엘이디 램프를 실현하고, 피씨비(11)와 흑연판(12)으로 구성되는 엘이디유닛(10)을 측면 엘이디유닛(10')과 상면 엘이디유닛(10")으로 구분하여 구성함으로서 엘이디 램프 전/측방의 휘도(輝度)가 향상되는 엘이디 램프를 제공하는 효과를 발휘한다.

구체적으로, 본 발명에 의한 엘이디 램프의 엘이디유닛(10)은 다수 개의 엘이디 소자(13)가 구비되는 세라믹 재질의 피씨비(11)와 탄소 재질의 흑연판(12)으로 구성되고, 상기 피씨비(11)는 전원공급장치에서 공급하는 전기를 다수 개의 엘이디 소자(13)에 공급하기 위한 구성으로, 합성수지 재질로 구성되는 것에 비하여 합성수지 재질보다 열전도성과 열안정성이 우수한 세라믹 재질로 구성되어 엘이디 소자(13)에서 발생되는 열의 방열이 용이하고, 엘이디 소자(13)에서 발생한 열에 대한 우수한 안정성으로 피씨비(11)가 열에 의하여 손상되는 것을 방지하는 효과를 발휘한다.

상기와 연관하여, 탄소 재질의 흑연판(12)은 피씨비(11)에 결착되는 구성으로서, 합성수지 재질보다 열전도성이 우수하고, 세라믹 재질의 피씨비(11)보다는 경제성이 우수하기 때문에 세라믹 재질의 피씨비(11)의 두께를 최소화하고, 얇은 두께의 세라믹 피씨비(11)의 물리적 강도를 보강하고, 열전도성을 확보하는 효과를 발휘한다.

또한 상기 엘이디유닛(10)의 흑연판(12) 일면에 결착되는 다수개의 방열판(20)은 일반적으로 사용되는 금속재질의 판이 다수 개 상호 결착 또는 체결링(22)으로서 상호 결착되는 것이 가능하고, 다수개의 방열판(20)이 흑연판(12)의 일면에 결착됨에 있어서는 다수 개의 방열판(20)의 안정적인 일체화를 유도하고, 흑연판(12)과의 보다 안정적인 결착면 형성을 위하여 흑연판(12)과 다수 개의 방열판(20) 사이에 방열판지지체(21)를 더 포함하도록 구성하는 것도 가능하다. 상기 방열판지지체(21)는 다수개의 방열판(20)이 결착된 엘이디유닛(10)이 캡하우징(40)에 결착될 경우, 상호 간의 체결체 역할을 하여 캡하우징(40)과 다수개의 방열판(20)이 결착된 엘이디유닛(10)이 보다 견고하게 체결될 수 있도록 하는 효과도 발휘한다.

아울러 본 발명은 상기 엘이디유닛(10)을 도 5와 같이 일정의 높이와 경사를 갖고 있어 엘이디 램프의 전/측방 쪽을 향하도록 설치되는 측면 피씨비(11')와 측면 흑연판(12')으로 구성되는 측면 엘이디유닛(10')과; 상기 측면 엘이디유닛(10')의 상면에 구성되어 엘이디 램프의 전방 쪽을 향하는 상면 피씨비(11")와 상면 흑연판(12")으로 구성되는 상면 엘이디유닛(10");으로 구분하여 구성하고, 다수 개의 방열판(20)을 측면 엘이디유닛(10')에 결착되도록 구성함으로서, 엘이디 램프 전/측방의 휘도(輝度)를 향상시킬 수 있는 효과를 실현하였다.

구체적으로, 종래의 엘이디 램프는 엘이디 소자(13)가 엘이디 램프의 전방 쪽 또는 측방 쪽만을 향하도록 구성되기 때문에 엘이디 전방 쪽 또는 측방 쪽만을 밝은 상태로 유지할 수 있었으나, 본 발명에 의한 엘이디 램프는 엘이디 램프의 전방 쪽을 향하고 있는 상면 엘이디유닛(10")의 엘이디 소자(13)와 측면 엘이디유닛(10')의 엘이디 소자(13)를 통하여 엘이디 램프의 전방 쪽 및 측방 쪽 모두를 밝힐 수 있는 효과를 실현한다. 또한 본 발명에 의한 측면/상면 엘이디유닛(10', 10")에 구성되는 각각의 피씨비(11)와 흑연판(12)은 상기에서 설명한 피씨비(11)와 흑연판(12)과 동일한 목적 및 효과를 실현함은 물론이고, 본 발명은 측면 엘이디유닛(10')과 다수 개의 방열판(20)의 사이에 방열판지지체(21) 또는 하면 흑연판(12"')을 더 포함하는 구성이 가능하여 상기에서 설명한 방열판지지체(21) 또는 하면 흑연판(12"')의 동일한 목적 및 효과를 실현가능하다. 이때, 하면 흑연판(12"')은 엘이디유닛(10)에 구성되는 흑연판(12)과 동일한 구성을 것이고, 단순히 명칭만을 달리하는 것은 자명할 것이다. 상기와 연관하여, 본 발명에 의한 측면 엘이디 유닛의 측면 피씨비(11')와 측면 흑연판(12')은 원형 또는 3각 이상의 뿔대 형태로 구성하여 사용자의 필요에 따른 방향으로의 휘도를 조절할 수 있고, 뿔대의 경사에 따라 전방 쪽 또는 측방 쪽으로 향하는 빛의 양을 조절가능한 효과 또한 발휘한다.

아울러 본 발명은 도 2와 같이 엘이디유닛(10)의 전방부에 위치하여 상기 엘이디유닛(10)을 보호하는 캡(30)과; 캡(30)이 결착되고 다수개의 방열판(20)이 결착된 엘이디유닛(10)이 결착될 수 있는 캡하우징(40)과; 캡하우징(40)과 결착되고, 양극의 전극단자(51, 51')를 구비하는 소켓(52)이 구성되는 소켓하우징(50)을 포함하는 구성을 하여 엘이디 램프 사용시, 상기 구성의 다수개의 방열판(20)이 결착된 엘이디유닛(10)이 안정된 상태로 사용될 수 있고, 소켓하우징(50)에 구성되는 양극의 전극단자(51, 51')를 구비하는 소켓(52)을 통하여 엘이디 소자(13)가 적절하게 전기를 공급받을 수 있도록 하는 구성을 실현하였다. 상기와 연관하여 본 발명에 의한 다수개의 방열판(20)이 결착된 엘이디유닛(10)은 캡하우징(40)뿐만 아니라, 소켓하우징(50)에 결착되어 엘이디 램프 각 구성의 일체화를 실현할 수도 있는 것 역시 당업자로서는 자명하게 판단가능할 것이고, 소켓하우징(50) 내부 일측에는 엘이디 소자(13)에 공급되는 전기의 전압과 전류의 양을 적절하게 조절하기 위하여 스위칭 모드 파워 서플라이(SMPS, switching mode power supply)와 같은 구성을 더 포함가능한 것은 자명할 것이다.

또한 본 발명은 다수 개의 통기공(61)이 형성되고 다수 개의 방열판(20) 외부에 일정의 간격을 갖고 캡하우징(40)과 소켓하우징(50) 사이에 구성되는 방열하우징(60)을 포함하는데, 방열하우징(60)은 종래 엘이디 램프의 방열부가 외부로 노출되어 미관을 해치는 것을 각종의 무늬(다수 개의 통기공(61)으로서 무늬를 형상화시키는 것도 가능.)를 새길 수 있는 방열하우징(60)을 구성함으로서 해결하는 효과를 얻을 수 있고, 방열하우징(60)을 금속재질로 구성하고 다수개의 방열판(20), 흑연판(12) 또는 방열판지지체(21)에 연장되도록 구성하면, 엘이디 소자(13)에서 발생하는 열을 다수 개의 방열판(20)뿐만 아니라 방열하우징(60)을 통하여 방출가능한 효과도 발휘한다. 이때, 방열하우징(60)에 구성되는 다수 개의 통기공(61)은 방열하우징(60) 내부에 위치하는 다수 개의 방열판(20)에서 방출하는 열을 방열하우징(60) 외부로 효과적으로 방출가능하도록 하는 효과를 발휘하고, 다수 개의 방열판(20)과 방열하우징(60)이 갖는 일정의 간격은 다수 개의 방열판(20)과 방열하우징(60)에 형성되는 공간의 공기가 대류가능하도록 하는 효과를 유도하여 방열성을 향상시키는 효과를 발휘한다.

상기는 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.

10 : 엘이디유닛 10' : 측면 엘이디유닛
10" : 상면 엘이디유닛 11 : 피씨비
11' : 측면 피씨비 11" : 상면 피씨비
12 : 흑연판 12' : 측면 흑연판
12" : 상면 흑연판 13 : 엘이디 소자
20 : 방열판 21 : 방열판지지체
30 : 캡 40 : 캡하우징
50 : 소켓하우징 51, 51' : 전극단자
60 : 방열하우징 61 : 통기공

Claims

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다수 개의 엘이디 소자(13)가 구비되는 세라믹 재질의 피씨비(11)와 탄소 재질의 흑연판(12)으로 구성되는 엘이디유닛(10)과; 상기 흑연판(12)에 결착되는 다수개의 방열판(20)과; 엘이디유닛(10)을 보호하는 캡(30)과; 상기 캡(30)과 결착되는 캡하우징(40)과; 상기 캡하우징(40)과 결착되고, 양극의 전극단자(51, 51')를 구비하는 소켓(52)이 구성되는 소켓하우징(50)과; 다수 개의 통기공(61)이 형성되고 상기 방열판(20)의 외부에 일정의 간격을 갖고 캡하우징(40)과 소켓하우징(50) 사이에 구성되는 금속재질의 방열하우징(60);을 포함하여 구성되고, 상기 캡하우징(40) 또는 소켓하우징(50)에 다수개의 방열판(20)이 결착된 엘이디유닛(10)이 결착되어 있는 엘이디 램프에 있어서,
상기 엘이디유닛(10)은 일정의 높이와 경사를 갖고 있어 엘이디 램프의 전방 쪽을 향하도록 설치되고, 다수 개의 엘이디 소자(13)가 구비되는 세라믹 재질의 측면 피씨비(11')와 측면 흑연판(12')으로 구성되는 측면 엘이디유닛(10')과;
상기 측면 엘이디유닛(10')의 상면에 구성되어 엘이디 램프의 전방 쪽을 향하도록 설치되고, 다수 개의 엘이디 소자(13)가 구비되는 세라믹 재질의 상면 피씨비(11")와 상면 흑연판(12")으로 구성되는 상면 엘이디유닛(10");을 포함하여 구성되고,
다수개의 방열판(20)은 측면 엘이디유닛(10')에 결착되는 것을 특징으로 하는 엘이디 램프.
제4항에 있어서,
상기 다수개의 방열판(20)은 측면 엘이디유닛(10')과의 사이에 방열판지지체(21) 또는 하면 흑연판(12"') 중 어느 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 램프.
제4항에 있어서,
상기 측면 엘이디 유닛의 측면 피씨비(11')와 측면 흑연판(12')은 원형 또는 3각 이상의 뿔대 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 엘이디 램프.