KR20110048037A - 이중 냉각핀 구조를 갖는 소켓형 엘이디 발광 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명 이중 냉각핀 구조를 갖는 소켓형 엘이디(LED) 발광 장치를 개시한다. 본 발명은 발광다이오드를 발광 소자로 이용하는 엘이디 발광 장치에 관한 것으로, 외부 전원공급 수단과 결합하는 접속구가 소켓형으로 이루어진 소켓형 엘이디 발광 장치에 관한 것으로, 발광 소자에서 발생한 열을 배출하기 위한 방열부가 이중 냉각핀 구조를 갖는 것과 상기 소켓형 접속구 내에 정전압 공급수단이 설치되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 특징으로 본 발명은 소켓형으로 일반 백열 전구와 1:1 교체가 가능하여 설치가 용이하고, 방열면적 대비 저가 및 소형으로 구현이 가능하며, 엘이디에서 발생하는 열을 효과적으로 배출하여 엘이디 내부 정션 온도를 보다 낮게 유지할 수 있어 높은 광효율을 유지할 수 있고 또한 엘이디의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.
또한, 정전압 공급수단을 소켓형 접속구 내부에 설치하여 소켓형 접속구의 교체만으로 정전압 공급수단을 교체할 수 있는 효과가 있다.

Description

이중 냉각핀 구조를 갖는 소켓형 엘이디 발광 장치{Socket type LED lighting device having double cooling fin structure}

본 발명은 발광다이오드를 발광 소자로 이용하는 엘이디 발광 장치에 관한 것으로, 특히 외부 전원공급 수단과 결합하는 접속구가 소켓형으로 이루어진 소켓형 엘이디 발광 장치에 관한 것으로, 엘이디에서 발생한 열을 배출하기 위한 방열부가 이중 냉각핀 구조를 갖는 것과 상기 소켓형 접속구 내에 정전압 공급수단을 설치하여 소켓형 접속구의 교체만으로 정전압 공급수단을 교체할 수 있는 엘이디 발광 장치에 관한 것이다.

엘이디(LED, Light Emitting Diode)는 기존의 광원과 달리 낮은 소비전력, 긴 수명, 유해 성분이 없는 환경 친화적 특성으로 인해 기후변화 및 환경 규제 대응과 관련하여 차세대 조명원으로 각광받고 있다.

그러나 이러한 장점에도 불구하고 엘이디 조명기구는 백열등이나 형광등을 대체하는 차세대 에너지 절약형 광원으로 기대되지만 기존 광원에 비해 광출력, 상관색온도, 연색성형가지수, 가격 등에서 열세에 있는 것이 현실이다.

최근 기존 형광등 내지 백열 전구와 동일한 규격을 갖도록 하여 기존 등기구의 교체만으로 설치가 가능한 1:1 교체형 엘이디 조명 제품이 개발되어 소비자의 엘이디 조명 제품에 대한 접근성이 상당히 높아지기는 하였으나, 발열에 의한 에너지 효율 감소가 큰 단점으로 인해 엘이디 조명기구의 장점이라 할 수 있는 에너지 효율을 높이기 위해서는 별도의 방열수단이 필요하고 이로 인해 일반 조명기구에 비해 가격이 상당히 높은 문제점이 있다.

또한, 상기 방열수단의 방열효율 증대를 위해 방열장치의 부피가 커질 경우, 조명기구의 부피가 커짐과 함께 외관적으로 조명기구의 상품성을 저해하는 문제점이 있다.

가장 일반적인 소켓형 전구 타입의 엘이디 조명기구를 예를 들어 설명하면 [도 1] 기존 소켓형 엘이디 조명기구의 일반적인 구조를 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 엘이디 조명기구(등기구용 엘이디 전구)는 엘이디 전구를 외부 교류 전원(110V 또는 220V) 소켓에 연결하는 전구 소켓부(101, 102), 소켓과 방열부를 연결하는 소켓커버(103), 열을 외부로 뽑아내기 위하여 알루미늄 등의 열전도도가 높은 물질로 만들어지고 열전달 면적을 최대화하도록 많은 수의 방열핀을 갖는 방열부(104), 엘이디를 실장하기 위한 메탈PCB(105), LED(106), LED의 빛을 골고루 확산시키기 위한 확산판(107), 전원선(108, 109), 가정용 일반 전원을 LED 구동전원으로 전환시켜주기 위한 정전압 공급수단(110)으로 구성되어 있다.

이러한 일반적 형태의 엘이디 전구는 엘이디(106)에서 발생하는 열을 메탈PCB로부터 방열부(104)로의 열전도, 그리고 방열부의 냉각핀으로부터 외부 공기로의 대류에 의한 열전달로 방열한다.

따라서, 엘이디에서 발생한 열은 모두 방열부의 냉각핀을 통해 외부로 전달되므로 냉각핀의 수를 최대화하여 방열면적을 넓히는 것이 가장 효과적이다.

그러나, 조명기구의 기구상의 문제 및 크기의 문제로 인해 원하는 만큼 크고 많은 수의 방열핀을 부가하는 것이 현실적으로 어려운 문제점이 있다.

또한, 엘이디 조명기구를 사용함에 있어서 가장 많이 발생하는 문제로 엘이디는 그 수명이 5만 시간에서 10만 시간 정도인데 반해, 이를 구동하기 위해 직류전원을 공급하는 정전압 공급수단(SMPS, 직류전원공급장치)의 수명이 5천 시간 이하임으로 실제 엘이디 조명기구를 사용함에 있어서, 엘이디의 수명만큼 조명기구를 사용하지 못하는 문제점과 SMPS의 교체시 SMPS의 교체가 어려운 구조로 인해 유지보수 비용이 증가하는 문제가 있다.

즉, 종래 엘이디 조명기구는 SMPS의 교체 문제를 고려하지 않은 관계로 인해 SMPS만을 교체하기가 어려워 수리 비용이 상당히 발생하는 문제가 있고, 고가의 엘이디 조명기구를 엘이디의 수명만큼 사용하지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 소켓형으로 일반 백열 전구와 1:1 교체가 가능하여 설치가 용이하고, 방열면적 대비 저가 및 소형으로 구현이 가능하며, 엘이디에서 발생하는 열을 효과적으로 배출하여 엘이디 내부 정션 온도를 보다 낮게 유지할 수 있어 높은 광효율을 유지할 수 있고 또한 엘이디의 수명을 연장할 수 있는 엘이디 조명 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고,

더 나아가, 정전압 공급수단의 교체가 용이하여 엘이디 조명 장치의 수리 비용을 절감할 수 있고, 실제 엘이디의 수명만큼 사용이 가능한 엘이디 조명 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 엘이디를 발광 소자로 이용하고, 외부 교류 전원(110V 또는 220V) 소켓에 체결되는 소켓형 엘이디 조명 장치에 있어서, 상기 외부 교류 전원 소켓과 체결되는 소켓형 구조로 된 전구 접속부와, 상기 전구 접속부와 결합 및 분리가 가능한 체결 구조를 갖고, 중앙 관통공 및 주변 배출공이 형성된 소켓커버와, 상기 소켓커버와 일측이 결합하며, 외경면에 형성되는 다수의 방열핀과 내부에 형성되는 방열보조수단 및 측면에 형성되는 유입공을 갖고, 타측은 결합면과 배선공이 형성된 방열부와, 상기 방열부의 결합면과 접하여 결합하며, 직류전원 입력단을 갖는 엘이디가 실장된 메탈PCB와, 상기 전구 접속부 내에 설치되어 입력단이 전기회로적으로 연결되며, 직류전원을 출력하는 출력단을 갖는 정전압 공급수단 및 상기 엘이디가 실장된 메탈PCB의 입력단과 상기 전구 접속부 내에 설치된 정전압 공급수단의 출력단을 전기회로적으로 연결하는 연결잭을 포함하는 것을 특징으로 하여, 종래 소켓형 엘이디 조명 장치의 방열문제와 정전압 공급수단의 교체 문제를 해결한다.

또한, 상기 방열부의 방열보조수단은 상기 방열부의 내경면에 형성되는 다수의 냉각핀인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 방열부의 방열보조수단은 관형상으로 외경면에 다수의 냉각핀을 갖는 구조인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 엘이디가 실장된 메탈PCB의 엘이디에서 발산된 빛을 확산시키기 위한 확산판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 과제 해결 수단을 통해 일반 백열 전구와 1:1 교체가 가능하여 설치가 용이하며, 엘이디 발광 장치의 설치를 위한 별도의 수단 내지 작업을 요하지 않는 효과가 있고,

방열면적 대비 저가 및 소형으로 구현이 가능하여 제조 비용을 낮추는 효과와 상품성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한, 엘이디에서 발생하는 열을 효과적으로 배출하여 엘이디 내부 정션 온도를 낮게 유지할 수 있어 높은 광효율을 유지할 수 있는 효과가 있으며, 이로 인해 엘이디의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.

또한, 소켓형 접속구의 교체만으로 정전압 공급수단을 교체할 수가 있어 수리가 용이한 효과가 있고, 이로 인해 고가의 엘이디 조명 장치를 엘이디의 수명만큼 사용할 수 있는 효과가 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 기존 소켓형 엘이디 조명기구의 일반적인 구조를 설명하기 위한 도면,
도 2는 이중 냉각핀 구조를 갖는 소켓형 엘이디 발광 장치의 실시 예에 따른 장치의 분해도,
도 3은 이중 냉각핀 구조를 갖는 소켓형 엘이디 발광 장치의 실시 예에 따른 장치의 결합도,
도 4는 이중 냉각핀 구조를 갖는 소켓형 엘이디 발광 장치의 방열부의 제1실시 예를 설명하기 위한 도면,
도 5는 이중 냉각핀 구조를 갖는 소켓형 엘이디 발광 장치의 방열부의 제2실시 예를 설명하기 위한 도면,
도 6은 이중 냉각핀 구조를 갖는 소켓형 엘이디 발광 장치의 방열부의 제3실시 예를 설명하기 위한 도면이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다.

이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다.

본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다.

예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어 나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다.

또한, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.

따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는,적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다.

도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 이중 냉각핀 구조를 갖는 소켓형 엘이디 발광 장치의 실시 예에 따른 장치의 분해도, 도 3은 이중 냉각핀 구조를 갖는 소켓형 엘이디 발광 장치의 실시 예에 따른 장치의 결합도, 도 4는 이중 냉각핀 구조를 갖는 소켓형 엘이디 발광 장치의 방열부의 제1실시 예를 설명하기 위한 도면, 도 5는 이중 냉각핀 구조를 갖는 소켓형 엘이디 발광 장치의 방열부의 제2실시 예를 설명하기 위한 도면, 도 6은 이중 냉각핀 구조를 갖는 소켓형 엘이디 발광 장치의 방열부의 제3실시 예를 설명하기 위한 도면이다.

상기 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명은 전구 접속부(200), 소켓커버(300), 방열부(400), 엘이디(520)가 실장된 메탈PCB(500), 정전압 공급수단(600) 및 연결잭(700)을 포함하는 구성을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 전구 접속부(200)는 외부 교류 전원(110V 또는 220V) 소켓에 체결되는 소켓형태를 갖고, 내부에 상기 정전압 공급수단(600)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 전구 접속부(200)는 상기 소켓커버(300)와 결합을 한다.

이때, 상기 전구 접속부(200) 상기 소켓커버(300)의 결합 형태는 나사 결합 등과 같은 다양한 방법의 결합 형태를 취할 수 있으며, 어느 특정된 결합 형태에 국한되는 것은 아니다.

상기 소켓커버(300)는 중앙 관통공(310) 및 주변 배출공(320)이 형성되는 것을 특징으로 한다. 상기 중안 관통공(310)은 배선을 위한 것이며, 상기 주변 배출공(320)은 상기 방열부(400) 내부에서 열교환이 이루어진 가열된 공기를 배출하기 위한 것이다.

상기 방열부(400)는 상기 소켓커버(300)와 일측이 결합하며, 외경면에 형성되는 다수의 방열핀(410)과 내부에 형성되는 방열보조수단(420) 및 측면에 형성되는 유입공(430)을 갖고, 타측은 결합면(440)과 배선공(450)이 형성된다.

따라서, 상기 방열부(400)는 상기 방열핀(410)에 의해 외부에서 열교환이 이루어져 방열을 하며, 또한 상기 유입공(430)을 통해 유입된 공기가 상기 방열보조수단(420)을 거치면서 열교환이 이루어진 후 상기 소켓커버(300)의 배출공(320)으로 배출이 되면서 추가 방열이 이루어진다.

이와 같은 보조방열수단(420)은 상기 도 4 이중 냉각핀 구조를 갖는 소켓형 엘이디 발광 장치의 방열부의 제1실시 예(410)를 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 외경면에 형성되는 다수의 냉각핀(410)과 같이 내경면에 다수의 냉각핀(420-1)을 형성하는 형태가 될 수 있다.

따라서, 내경면에 형성된 다수의 냉각핀(420-1)은 유입공(430)을 통해 유입된 상대적으로 저온인 공기와 열교환을 하여 방열을 한다. 즉, 방열부(400)의 방열면적을 증가시킨다.

이와 같은 보조방열수단(420)의 또 다른 실시 형태는 상기 도 5 이중 냉각핀 구조를 갖는 소켓형 엘이디 발광 장치의 방열부의 제2실시 예(420-2)를 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 관형상으로 외경면에 다수의 냉각핀을 갖는 형태(420-2)가 될 수 있다.

이 역시, 유입공(430)을 통해 유입된 상대적으로 저온인 공기와 열교환을 하여 방열을 한다. 즉, 방열부(400)의 방열면적을 증가시킨다.

이때, 상기 관형상으로 외경면에 다수의 냉각핀을 갖는 형태(420-2)의 보조방열수단은 도 6 이중 냉각핀 구조를 갖는 소켓형 엘이디 발광 장치의 방열부의 제3실시 예(420-3)를 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 공기의 흐름을 위한 다수의 유통공(421)을 갖고, 상기 냉각핀은 내측으로 형성된 냉각홈(422)을 갖는 형태(420-3)가 될 수 있다.

이와 같은 구조는 유입공(430)을 통해 유입된 상대적으로 저온인 공기와 열교환을 하여 방열을 함과 동시에 유통공(421)을 통해 유입된 상대적으로 저온인 공기가 냉각핀의 내측 냉각홈(422)을 따라 이동하면서 열교환을 하여 방열이 이루어진다. 즉, 방열부(400)의 방열면적을 증가시킨다.

이상 설명한 바와 같이 제1실시 예 내지 제3실시 예에 따른 방열보조수단(420)은 방열부(400)의 내측에 위치함으로써 외부의 부피 증가 없이 방열면적을 증가시킬 수 있다.

또한, 이와 같은 방열부(400)는 열전도율이 높은 다양한 금속 소재로 구현될 수 있으며, 어느 특정된 소재에 국한되지 않는다.

상기 엘이디(520)가 실장된 메탈PCB(500)는 상기 엘이디(520)에서 발생한 열을 상기 방열부(400)로 전달하기 위해 금속 소재로 된 메탈PCB이며, 전면에는 하나 이상의 엘이디(520)가 배열되어 전기회로적으로 연결되어 실장되며, 배면은 상기 방열부(400)의 결합면(440)과 접하여 결합하며, 상기 정전압 공급수단(600)의 출력단과 전기회로적으로 연결되는 직류전원 입력단(510)을 갖는다.

상기 정전압 공급수단(600)은 외부로부터 입력된 교류 전원(110V 또는 220V)을 소정의 직류 전원으로 변환하기 위한 수단이다. 통상 인버터라고도 불리는 것으로 엘이디(520)를 구동하기 위한 직류 전원을 공급한다.

이와 같은 정전압 공급수단(600)은 상기 소켓형 전구 접속부(200)는 내부에 설치되며, 정전압 공급수단(600)의 입력단은 상기 전구 접속부(200) 내부에서 전기회로적으로 연결되고, 출력단은 전선을 통해 연결잭(700)과 결합한다.

따라서, 상기 전구 접속부(200)는 연결잭(700)의 분리를 통해 분리될 수 있고, 새로운 전구 접속부의 결합이 가능하여 정전압 공급수단(600)을 교체할 수 있다.

상기 연결잭(700)은 정전압 공급수단(600)에 이상이 발생한 경우, 이를 교체하기 위한 목적으로 정전압 공급수단(600)의 출력단과 상기 엘이디(520)가 실장된 메탈PCB(500)의 직류전원 입력단(510) 사이에 전선으로 전기회로적으로 연결되어 위치한다.

따라서, 이상이 발생한 정전압 공급수단(600)이 설치된 전구 접속부(200)를 소켓커버(300)에서 분리한 후, 정전압 공급수단(600)과 엘이디(520)가 실장된 메탈PCB(500)를 연결하는 연결잭(700)을 분리한 후, 새로운 전구 접속부(200)를 연결잭(700)과 결합하고, 소켓커버(300)에 결합하는 것으로 간단히 정전압 공급수단(600)을 교체할 수 있다.

이와 같은 이중 냉각핀 구조를 갖는 소켓형 엘이디 발광 장치는 상기 엘이디가 실장된 메탈PCB(500)의 엘이디(520)에서 발산된 빛을 확산시키기 위한 확산판(800)을 더 포함한다.

상기 도 2에 도시한 확산판(800)은 하나의 예로 도시한 것으로 여기에 국한되지 않고 다양한 형태 및 소재로 구현이 가능하다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 구성은 상기 도 3에 도시한 바와 같이 상호 결합하여 외관을 이룬다.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시 예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하고 청구항에 기재된 범위 내에서 변형이나 변경 실시가 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부된 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

101, 102: 전구 소켓부 103: 소켓커버
104: 방열부 105: 메탈PCB
106: LED 107: 확산판
108, 109: 전원선 110: 정전압 공급수단
200: 전구 접속부 300: 소켓커버
310: 중앙 관통공 320: 주변 배출공
400: 방열부 410: 냉각핀
420: 방열보조수단 430: 유입공
440: 결합면 450: 배선공
500: 엘이디가 실장된 메탈PCB 510: 직류전원 입력단
600: 정전압 공급수단 700: 연결잭
800: 확산판

Claims (4)

1. 엘이디를 발광 소자로 이용하고, 외부 교류 전원(110V 또는 220V) 소켓에 체결되는 소켓형 엘이디 조명 장치에 있어서,
   상기 외부 교류 전원 소켓과 체결되는 소켓형 구조로 된 전구 접속부(200);
   상기 전구 접속부와 결합 및 분리가 가능한 체결 구조를 갖고, 중앙 관통공(310) 및 주변 배출공(320)이 형성된 소켓커버(300);
   상기 소켓커버와 일측이 결합하며, 외경면에 형성되는 다수의 방열핀(410)과 내부에 형성되는 방열보조수단(420) 및 측면에 형성되는 유입공(430)을 갖고, 타측은 결합면(440)과 배선공(450)이 형성된 방열부(400);
   상기 방열부의 결합면과 접하여 결합하며, 직류전원 입력단(510)을 갖는 엘이디(520)가 실장된 메탈PCB(500);
   상기 전구 접속부 내에 설치되어 입력단이 전기회로적으로 연결되며, 직류전원을 출력하는 출력단을 갖는 정전압 공급수단(600); 및
   상기 엘이디가 실장된 메탈PCB의 입력단과 상기 전구 접속부 내에 설치된 정전압 공급수단의 출력단을 전기회로적으로 연결하는 연결잭(700)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 냉각핀 구조를 갖는 소켓형 엘이디 발광 장치.
2. 제1항에 있어서,
   방열부의 방열보조수단은 상기 방열부의 내경면에 형성되는 다수의 냉각핀인 것을 특징으로 하는 이중 냉각핀 구조를 갖는 소켓형 엘이디 발광 장치.
3. 제1항에 있어서,
   방열부의 방열보조수단은 관형상으로 외경면에 다수의 냉각핀을 갖는 구조인 것을 특징으로 하는 이중 냉각핀 구조를 갖는 소켓형 엘이디 발광 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 엘이디가 실장된 메탈PCB의 엘이디에서 발산된 빛을 확산시키기 위한 확산판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 냉각핀 구조를 갖는 소켓형 엘이디 발광 장치.

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