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KR20100126063A - 엘이디 조명장치 - Google Patents

엘이디 조명장치 Download PDF

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KR20100126063A
KR20100126063A KR1020090045109A KR20090045109A KR20100126063A KR 20100126063 A KR20100126063 A KR 20100126063A KR 1020090045109 A KR1020090045109 A KR 1020090045109A KR 20090045109 A KR20090045109 A KR 20090045109A KR 20100126063 A KR20100126063 A KR 20100126063A
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South Korea
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heat sink
substrate
coupled
led lighting
groove
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KR1020090045109A
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최윤찬
김승복
이호헌
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주식회사 루미텍
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Abstract

형광등의 등기구에 호환 사용할 수 있는 엘이디 조명장치가 개시되어 있다.
이 개시된 조명장치는, 반원기둥 형상의 외형을 가지는 히트싱크와; 히트싱크에 결합되는 기판과; 기판의 일면에 배열되어, 광을 조명하는 복수의 엘이디와; 히트싱크에 결합되며, 복수의 엘이디를 외부와 공간적으로 분리시키며, 복수의 엘이디에서 조사된 광을 외부로 투과시키는 커버부재와; 형광등의 등기구에 전기적으로 연결되는 전극단자를 가지며, 히트싱크의 양단에 각각 결합되는 한 쌍의 캡을 포함하며, 기판과 마주하는 히트싱크의 내부에는 방열 공간이 형성되어, 기판과 히트싱크 사이에 대류에 의한 방열이 이루어지도록 된 것을 특징으로 한다.

Description

엘이디 조명장치{ILLUMINATING APPARATUS USING LED}
본 발명은 엘이디 조명장치 관한 것으로서, 상세하게는 형광등의 등기구에 호환 사용할 수 있는 원주형 구조의 엘이디 조명장치에 관한 것이다.
최근 들어, 엘에디(LED; Light Emitting Diode)를 광원으로 이용한 조명장치가 새롭게 대두되고 있다. 이 LED 조명기구는 전력소모가 일반 형광등의 20% 수준으로 낮아 절전 효과 좋으며, LED의 특성상 반영구적으로 사용할 수 있고, 수은이나 납 등 유해물질을 포함하지 않으므로 친환경적이라는 장점이 있다.
한편, 이 조명기구는 고전류, 고휘도의 칩으로 구성된 고출력 LED를 광원으로 이용하므로, 조명시 열이 많이 발생하는 문제점이 있다.
또한, LED 조명장치를 보급함에 있어서 널리 보급된 통상적인 원기둥형상의 형광등용 등기구를 LED 조명장치 전용의 등기구로 교체하는 경우 경제적으로 막대한 손실을 초래할 수 있다는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 형광등용 등기 구에 적용 가능하며, 대류 및 전도에 의하여 광원에서 발생된 열을 방열할 수 있도록 된 구조의 엘이디 조명기구를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 형광등의 등기구에 호환 적용할 수 있는 엘이디 조명장치에 있어서, 반원기둥 형상의 외형을 가지는 히트싱크와; 상기 히트싱크에 결합되는 기판과; 상기 기판의 일면에 배열되어, 광을 조명하는 복수의 엘이디와; 상기 히트싱크에 결합되며, 상기 복수의 엘이디를 외부와 공간적으로 분리시키며, 상기 복수의 엘이디에서 조사된 광을 외부로 투과시키는 커버부재와; 상기 형광등의 등기구에 전기적으로 연결되는 전극단자를 가지며, 상기 히트싱크의 양단에 각각 결합되는 한 쌍의 캡을 포함하며, 상기 기판과 마주하는 상기 히트싱크의 내부에는 방열 공간이 형성되어, 상기 기판과 상기 히트싱크 사이에 대류에 의한 방열이 이루어지도록 된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 기판에 마련되며, 상기 전극단자를 통하여 입력된 교류전원을 직류전원으로 변환하여 상기 엘이디에 직류전원을 인가하는 컨버터를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 히트싱크에는 상기 기판이 결합되도록 상기 히트싱크의 내부에 길이방향으로 제1그루브가 형성될 수 있고, 상기 커버부재가 결합되도록 상기 히트싱크의 외부에 길이방향으로 제2그루브가 형성될 수 있다.
상기 기판은 상기 제1그루브에 슬라이딩 결합되고, 상기 커버부재는 상기 제2그루브의 형성 방향에 대해 가로방향으로 상기 제2그루브에 가압 결합될 수 있다.
상기 히트싱크의 외부면에 형성된 복수의 방열핀을 더 포함하여, 상기 히트싱크의 외부 표면적을 넓힐 수 있다.
상기 복수의 방열핀 중 적어도 어느 하나의 방열핀에 형성된 보조방열핀을 더 포함할 수 있다.
상기 히트싱크의 내부면에 돌출 및 인입 중 적어도 어느 하나에 의하여 형성된 복수의 엠보싱부를 더 포함하여, 상기 히트싱크의 내부 표면적을 넓힐 수 있다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 LED 조명장치는 일반적인 형광등 등기구에 적용할 수 있으므로, 종래의 형광등을 효과적으로 대체할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 LED 조명장치는 기판 및 LED가 설치되는 히트싱크의 내부에 방열공간을 형성하여 대류에 의한 방열을 히트싱크를 통한 전도에 의한 방열과 병행함으로써, 방열 효율을 향상시킬 수 있다. 더 나아가 본 발명은 히트싱크의 외부에 방열핀 및 보조방열핀을 형성하고, 히트싱크의 내부에 엠보싱부를 더 포함함으로써, 히트싱크의 내외부 표면적으로 넓힘으로써 방열 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 LED 조명장치는 히트싱크의 제1그루브와 접촉되는 부분 이외에는 기판이 히트싱크에 접촉되지 않으므로, 히트싱크에 기판을 용이하게 장착할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 LED 조명장치는 커버부재, 캡 및 실링부재를 통하여 LED가 설치되는 공간을 외부 환경과 물리적으로 격리시킴으로써, 습기, 이물질 등의 외부 환경에 기인한 영향으로부터 기판에 실장된 전자부품들을 보호할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엘이디 조명장치를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엘이디 조명장치를 보인 분리사시도이고, 도 2는 도 1의 단면도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 엘이디 조명장치의 요부를 발췌하여 보인 측단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 엘이디 조명장치는 원기둥 형상을 가지는 통상의 형광등용 등기구에 호환 적용할 수 있는 구조를 가지는 것으로서, 히트싱크(10)와, 기판(31)과, 광을 조명하는 복수의 엘이디(LED)(33)와, 커버부재(40) 및 히트싱크(10)의 양단에 각각 결합되는 한 쌍의 캡(51)을 포함한다.
히트싱크(10)는 반원기둥 형상의 외형을 가지며, 복수의 LED(33)가 광을 조명할 때 발생되는 열을 외부로 방출한다. 또한 히트싱크(10)는 기판(31), 커버부재(40) 및 캡(51)이 결합되는 하우징 역할을 한다.
여기서, 히트싱크(10)에는 기판(31) 및 커버부재(40)를 결합하기 위한 제1 및 제2그루브(11)(13)가 형성될 수 있다.
제1그루브(11)는 기판(31)이 결합되도록 히트싱크(10)의 내부에 그 길이방향으로 형성된다. 기판(31)은 캡(51)과 커버부재(40)가 제거된 상태에서, 히트싱 크(10)의 일측에서 제1그루브(11)에 슬라이딩 결합됨에 의하여 상기 히트싱크(10)에 설치된다.
제2그루브(13)는 커버부재(40)가 결합되도록 히트싱크(10)의 외부에 히트싱크(10)의 길이방향으로 형성된다. 커버부재(40)는 제2그루브(13)가 형성된 방향에 대해 가로방향으로 제2그루브(13)에 가압 결합된다. 즉, 커버부재(40)는 도 1의 하부에서 상부 방향으로 가압시, 그 단부가 일시적으로 확장되면서 제2그루브(13)에 결합된다. 여기서, 커버부재(40)는 속이 빈 반원구형 구조를 가지는 것으로서, 제2그루브(13)에 결합되는 단부(41)는 도 2에 도시된 바와 같은 후크 구조를 가질 수 있다.
한편, 커버부재(40)의 결합단부는 후크 구조에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형 가능하다. 예컨대, 후크 구조 등의 형성없이, 단순히 결합단부가 제2그루브(13)에 끼워지고, 커버부재(40) 자체의 탄성력에 의하여 결합을 유지할 수 있다.
기판(31)은 앞서 설명한 바와 같이, 히트싱크(10)의 제1그루브(11)에 히트싱크(10)의 길이방향으로 슬라이딩 가능하게 결합된다. 이 기판(31)에는 복수의 LED(33)와, 이 LED(33) 구동에 필요한 전자부품이 실장된다.
복수의 LED(33)는 커버부재(40)와 마주하는 기판(31)의 일 면 상에 히트싱크(10)의 길이 방향으로 실장된다. 여기서, LED(33) 자체는 반도체 칩 형태로 모듈화된 구성을 가지는 것으로, 그 자체는 널리 알려져 있는 바, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
또한 복수의 LED(33)를 기판(31) 상에 실장함에 있어서, 도 1에 도시된 바와 같이 일렬로 배치되는 것에 한정되는 것은 아니며, 복수의 LED(33)를 2열 이상의 복수의 열로 기판(31)에 실장하는 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 조명장치는 기판(31)의 이면에 실장되는 컨버터(35)를 더 포함할 수 있다. 이 컨버터(35)는 입력된 교류전원을 직류전원으로 변환하여, LED(33)에 직류전원을 인가한다. 이와 같이, 컨버터(35)를 더 포함하는 경우는 교류 전원이 인가되는 환경에 본 발명에 따른 조명장치를 적용시 별도의 외부 컨버터 구조 없이도 적용할 수 있다는 이점이 있다. 그러므로 통상의 형광등이 끼워지는 형광등용 등기구에 호환 적용할 수 있다.
커버부재(40)는 히트싱크(10)의 제2그루브(13)에 결합되어 복수의 LED(33)를 외부와 공간적으로 분리시키며, 복수의 LED(33)에서 조사된 광을 외부로 통과시킨다. 이 커버부재(40)는 재질 및 가공 형태에 따라 다양한 광학적 기능을 수행한다. 예를 들어, 커버부재(40)는 투명 또는 반투명 소재의 글래스 내지 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 이 커버부재(40)는 표면에 대한 매트(matte) 가공, 엠보싱 형성에 의해 입사광을 확산시킬 수 있다. 또한 커버부재(40)는 소정 파장의 광을 흡수하는 첨가제를 내포함으로써, 조명 광의 색상을 보정할 수 있다.
한 쌍의 캡(51) 각각은 통상의 형광등용 등기구에 형성된 소켓(미도시)에 전기적으로 접속되는 전극단자(55)를 가진다. 전극단자(55)는 절연부재(53)에 의하여 캡(51)과 전기적으로 절연되어 있으며, 기판(31)에 전기적으로 연결되어 상기 컨버터(51) 및 LED(33)를 포함한 기판(31)에 실장된 전자부품에 전원을 공급한다.
한 쌍의 캡(51)은 히트싱크(10)에 커버부재(40)가 결합된 상태에서, 상기 히트싱크(10)의 양단부 각각에 결합되는 것으로서, 결합 후 실링부재(57)에 의하여 캡(51)의 단부가 실링된다. 이와 같이 히트싱크(10)에 대해 커버부재(40)와 캡(51)을 결합한 상태로 실링함으로써, LED(33)가 설치된 히트싱크(10)의 내부 공간을 외부와 물리적으로 격리시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 조명장치는 대류에 의한 방열이 이루어지도록, 기판(31)과 마주하는 히트싱크(10)의 내부에 방열공간(15)을 형성한다. 도 2를 참조하면, 제1그루브(11)에 결합되는 부분을 제외한 기판(31)의 다른 부분과, 기판(31)의 이면에 실장된 컨버터(35)가 히트싱크(10)에 접촉되지 않도록, 상기 방열공간(15)은 히트싱크(10)의 내부에 소정 깊이로 형성된다.
이와 같이, 기판(31)과 히트싱크(10) 사이에 방열공간(15)을 형성함으로써, 히트싱크(10)의 제1그루브(11)와 접촉되는 부분 이외에는 기판(31)이 히트싱크(10)에 접촉되지 않게 된다. 따라서, 히트싱크(10)의 제1그루브(11)에 대해 기판(31)을 용이하게 설치할 수 있으며, 기판(31)의 이면에 대하여 컨버터(35) 등의 전자부품을 실장할 수 있다.
또한, LED(33) 구동시 발생되는 열을 외부로 방출함에 있어서, 기판(31)과 히트싱크(10)가 접촉된 부분을 통한 전도 및 기판(31)의 이면에 형성된 방열공간(15) 내에서의 대류를 통하여 히트싱크(10)에 열을 전달함으로써 방열효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 LED 조명장치는 히트싱크(10)의 외부면에 형 성된 복수의 방열핀(21)을 더 포함할 수 있다. 이 경우 방열핀(21)이 형성되지 않은 경우에 비하여, 히트싱크(10)의 외부 표면적을 넓힐 수 있으므로 방열 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 엘이디 조명장치의 일 실시예에 따른 히트싱크의 부분 단면 사시도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 LED 조명장치에 적용되는 다른 실시예에 따른 히트싱크(110)에는 기판(도 1의 31)과 커버부재(도 1의 40)가 각각 설치되는 제1 및 제2그루브(111)(113)가 형성된다. 그리고 히트싱크(110)의 내부에는 대류 방식에 의하여 열을 전달함과 아울러 장착되는 기판과 간섭되지 않도록 방열공간(115)이 형성된다.
또한, 본 실시예에 따른 히트싱크(110)는 그 외부에 복수의 방열핀(121)과, 상기 복수의 방열핀(121) 중 적어도 어느 하나의 방열핀에 형성된 보조방열핀(123)을 더 포함할 수 있다. 이와 같이, 히트싱크(110)의 외부에 방열핀(121)과 보조방열핀(123)을 형성하여 히트싱크(110)의 외부 표면적을 넓힘으로써, 히트싱크(110)의 방열효율을 보다 향상할 수 있다.
또한 본 실시예에 따른 히트싱크(110)는 그 내부면에 돌출 및 인입 중 적어도 어느 하나에 의하여 형성된 복수의 엠보싱부(125)를 더 포함할 수 있다. 이와 같이 엠보싱부(125)를 형성하여 히트싱크(110)의 내부 표면적을 넓힘으로써, 방열공간(15)으로부터 히트싱크(110)로의 열전달 효율을 높일 수 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엘이디 조명장치를 보인 분리 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엘이디 조명장치를 보인 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 엘이디 조명장치의 요부를 발췌하여 보인 측단면도.
도 4는 본 발명에 따른 엘이디 조명장치의 일 실시예에 따른 히트싱크의 부분 단면 사시도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10, 110: 히트싱크 11, 111: 제1그루브
13, 113: 제2그루브 15, 115: 방열공간
21, 121: 방열핀 123: 보조방열핀
125: 엠보싱부 31: 기판
33: 엘이디 35: 컨버터
40: 커버부재 51: 캡
55: 전극단자 57: 실링부재

Claims (7)

  1. 형광등의 등기구에 호환 적용할 수 있는 엘이디 조명장치에 있어서,
    반원기둥 형상의 외형을 가지는 히트싱크와;
    상기 히트싱크에 결합되는 기판과;
    상기 기판의 일면에 배열되어, 광을 조명하는 복수의 엘이디와;
    상기 히트싱크에 결합되며, 상기 복수의 엘이디를 외부와 공간적으로 분리시키며, 상기 복수의 엘이디에서 조사된 광을 외부로 투과시키는 커버부재와;
    상기 형광등의 등기구에 전기적으로 연결되는 전극단자를 가지며, 상기 히트싱크의 양단에 각각 결합되는 한 쌍의 캡을 포함하며,
    상기 기판과 마주하는 상기 히트싱크의 내부에는 방열 공간이 형성되어, 상기 기판과 상기 히트싱크 사이에 대류에 의한 방열이 이루어지도록 된 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 히트싱크에는,
    상기 기판이 결합되도록 상기 히트싱크의 내부에 길이방향으로 제1그루브가 형성되고, 상기 커버부재가 결합되도록 상기 히트싱크의 외부에 길이방향으로 제2그루브가 형성된 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기판은 상기 제1그루브에 슬라이딩 결합되고, 상기 커버부재는 상기 제2그루브의 형성 방향에 대해 가로방향으로 상기 제2그루브에 가압 결합되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기판에 마련되며, 상기 전극단자를 통하여 입력된 교류전원을 직류전원으로 변환하여 상기 엘이디에 직류전원을 인가하는 컨버터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히트싱크의 외부면에 형성된 복수의 방열핀을 더 포함하여, 상기 히트싱크의 외부 표면적을 넓힐 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 방열핀 중 적어도 어느 하나의 방열핀에 형성된 보조방열핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 히트싱크의 내부면에 돌출 및 인입 중 적어도 어느 하나에 의하여 형성된 복수의 엠보싱부를 더 포함하여, 상기 히트싱크의 내부 표면적을 넓힐 수 있도 록 된 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.
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