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KR100972975B1 - Ｌｅｄ 조명장치 - Google Patents

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KR100972975B1
KR100972975B1 KR1020080020936A KR20080020936A KR100972975B1 KR 100972975 B1 KR100972975 B1 KR 100972975B1 KR 1020080020936 A KR1020080020936 A KR 1020080020936A KR 20080020936 A KR20080020936 A KR 20080020936A KR 100972975 B1 KR100972975 B1 KR 100972975B1
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South Korea
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heat dissipation
heat
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led lighting
pipe
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김중일
이경호
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삼성엘이디 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은, LED 조명장치의 방열부재 및 이를 이용한 LED 조명장치에 관한 것으로, LED 칩이 실장된 인쇄회로기판; 및 상기 인쇄회로기판의 배면에 마련된 방열부재로 구성되며, 상기 방열부재는. 상기 인쇄회로기판의 중심에 수직으로 부착된 방열 파이프; 상기 방열 파이프를 둘러싸며, 일정한 거리를 두고 상기 인쇄회로기판에 부착된 방열 핀; 상기 방열 핀 하부에 마련되며, 상기 방열 파이프를 따라 일정거리를 두고, 배치된 방열 디스크; 및 상기 방열부재를 커버하는 방열부재 케이스;를 포함하여 이루어지는 LED 조명장치를 제공한다.
방열부재, 케이스, LED, 조명장치

Description

ＬＥＤ 조명장치{LED Illumination Device}
본 발명은 LED 조명장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 다수의 방열 핀을 구성하고, 상기 방열 핀을 커버하는 케이스를 구비함으로써, 방열효과가 우수하고, 시각적인 효과가 뛰어난 LED 조명장치를 제공하는 것이다.
LED (light emission diode; LED)소자는 반도체의 p-n 접합 구조를 이용하여 주입된 소수 캐리어(전자 또는 정공)를 만들고 이들의 재결합에 의하여 소정의 빛을 발산하는 소자를 지칭하며, GaAsP 등을 이용한 적색 LED 소자, GaP 등을 이용한 녹색 LED 소자, InGaN/AlGaN 더블 헤테로(double hetero) 구조를 이용한 청색 LED 소자 등이 있다.
LED 소자는 소비 전력이 적고 수명이 길며, 협소한 공간에 설치 가능하고, 또한 진동에 강한 특성을 제공한다. 이러한 LED 소자는 표시 소자 및 백라이트로 이용되고 있으며, 최근 일반 조명 용도로 이를 적용하기 위해 활발한 연구가 진행중이다.
그러나 이와 같은 LED 조명등은 LED 램프의 광 발생 특성상 투입된 에너지의 20% 만 빛으로 변환하고 나머지 80% 는 접합부에서 열로 변환되어 내부 온도를 상승시키게 되고, 이러한 내부 온도의 상승은 LED 조명 성능을 크게 저하시키게 된다.
즉, LED 조명등은 일정시간 사용시 발열에 의해 그 효율이 저하되며 장기간 사용시에는 결국 발열량이 증대되어 수명을 단축시킨다는 문제점이 있다.
따라서, LED 조명등의 장기간 사용 및 과도한 발열로 인한 수명의 단축을 방지하기 위해서는 LED 램프의 내부에서 생성된 열을 외부로 방출해야만 한다.
특히, 고출력 LED 램프는 좁은 공간에 LED 칩이 고밀도로 집적되므로 급격히 증가하는 접합부 온도를 효과적으로 방열해야 한다.
종래, LED 램프의 열을 방출하는 기술로, 방열 핀 구조의 방열기를 이용하여 대류에 의해 냉각시키는 방식이 사용되고 있다.
도 1은 종래 방열 핀 구조의 방열기를 구비한 LED 조명장치를 나타낸 것이다.
도면에 도시된 바와 같이, 종래 LED 조명장치(10)는, 복수의 LED 칩(11)을 실장한 인쇄회로기판(12)과 상기 LED 칩(11)이 실장되지 않은 인쇄회로기판(12)의 타면에 마련된 방열기(15)로 구성된다.
상기 방열기(15)는, 인쇄회로기판(12)이 탑재되는 방열판(13)과 상기 방열판(13)의 하부에 마련된 방열 핀(18)으로 구성되며, 상기 방열 핀(18)은 원통형 지지대(16)의 외주면에 방사형으로 돌출되어 형성된다.
그리고, 상기 원통형 지지대(16)는 상기 방열판(13)과 기구적으로 결합하게 된다.
상기한 바와 같이 구성된 종래 LED 조명장치(10)는, 인쇄회로기판(12)에 신호가 인가되면, LED 칩(11)으로부터 광이 발생함과 동시에, 열이 발생하게 되는데, 상기 LED 칩(11)으로부터 발생된 열은, 방열판(13)에 전달되고, 상기 방열판(13)에 전달된 광은, 그 하부에 마련된 원통형 지지대(16)를 통해 상기 방열 핀(18)으로 전달된다. 그리고, 상기 방열 핀(18)에 전달된 광은 자연대류에 의해 방열된다.
이와 같이, 종래 LED 조명장치(10)는 방열 핀(18)을 통해 열을 방출하게 되는데, 이때, 상기 방열 핀(18)의 표면적이 클수록 방열효과가 우수하기 때문에, 상기 방열 핀(18)의 표면적을 최대한 확보하기 위해서, 원통형의 지지대(16)로부터 바깥방향으로 뻗어나가도록 방사형으로 돌출시켜 형성하게 된다.
상기한 바와 같이, 방사형으로 방열 핀(18)을 형성하게 되면, 방열효과를 높일 수 있는 잇점은 있지만, 상기 방열 핀(18)이 그대로 외부로 노출되기 때문에, 외관상 지저분하여, 시각적인 효과가 떨어지는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 방열 핀의 외부에 상기 방열 핀을 커버할 수 있는 케이스를 구비하여 시각적 효과가 우수한 LED 조명장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명은 다른 목적은 방열 핀을 커버하는 케이스에 공기 출입공을 마련하여, 방열기능이 원활하게 이루어지도록 한 LED 조명장치를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 이루어지는 본 발명은, LED 칩이 실장된 인쇄회로기판; 및 상기 인쇄회로기판의 배면에 마련된 방열부재로 구성되며, 상기 방열부재는. 상기 인쇄회로기판의 중심에 수직으로 부착된 방열 파이프; 상기 방열 파이프를 둘러싸며, 일정한 거리를 두고 상기 인쇄회로기판에 부착된 방열 핀; 상기 방열 핀 하부에 마련되며, 상기 방열 파이프를 따라 일정거리를 두고, 배치된 방열 디스크; 및 상기 방열부재를 커버하는 방열부재 케이스;를 포함하여 이루어지는 LED 조명장치를 제공한다.
상기 방열 디스크에는 다수의 홀이 형성되어 있으며, 상기 홀은 자연대류에 의한 열전도율을 더욱 높이는 역할을 한다.
또한, 상기 방열부재 케이스에도 홀이 형성되어 있으며, 상기 홀은, 공기 출 입을 통해 방열기능이 원활하게 이루어지도록 하며, 상기 방열부재 케이스는 방열 핀과 접한다.
상기 방열 파이프는 전열관(heat pipe) 또는 Al, Cu 과 같이 열전도성이 높은 금속재료로 이루어질 수 있으며, 상기 방열 핀, 방열 디스크 및 방열부재 케이스도 Al, Cu 과 같이 열전도성이 높은 금속재료로 이루어진다.
또한, 본 발명은 LED 칩이 실장된 인쇄회로기판; 및 상기 인쇄회로기판의 배면에 마련된 방열부재로 구성되며, 상기 방열부재는. 상기 인쇄회로기판의 중심에 수직으로 형성된 방열 파이프; 상기 방열 파이프를 둘러싸며, 일정한 거리를 두고 상기 인쇄회로기판에 형성된 나팔관 형태의 방열 핀; 상기 방열 핀 하부에 마련되며, 상기 방열 파이프를 중심으로, 일정거리를 두고 배치된 디스크 형태의 방열 디스크; 및 상기 방열부재를 커버하며, 상기 방열 핀과 접하는 방열부재 케이스;를 포함하여 이루어지는 LED 조명장치를 제공한다.
상기 방열부재는, 열전도 특성이 우수한 금속재료로 이루어져 있으며, 예를 들면, Al 또는 Cu 로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 방열 파이프는, 전열관(heat pipe)로 형성되는 것도 가능하다.
상기 방열 디스크에 홀이 형성되어, 열 방출 효과를 높일 뿐 아니라, 상기 방열 케이스에도 홀이 형성되어, 열 방출 효과를 더욱 향상시킨다.
상기한 바와 같이, 본 발명은, 방열부재 케이스가 마련된 LED 조명장치를 제공하는 것으로, 상기 방열부재 케이스에 홀을 뚫어 외부 공기의 흐름을 원활하게 하여, 방열 효과를 높일 뿐 아니라, 상기 방열부재 케이스를 통해 방열 핀을 커버 해줌으로써, 외관상 시각적인 효과를 높일 수 있는 잇점이 있다.
이와 같이, 본 발명은, 방열 핀, 방열 디스크등의 방열부재를 커버할 수 있는 케이스를 별도로 마련하여, 시각적인 효과를 높이고자 하는 것으로, 방열부재 케이스를 구비하는 LED 조명장치라면, 방열부재, 예를 들면, 방열 핀의 형상에 상관없이 모두 본 발명에 포함될 것이다.
본 발명은, 방열부재를 커버할 수 있는 방열부재 케이스를 별도로 마련함으로써, 외관상 깔끔하여, 시각적인 효과를 높일 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 본 발명은, 상기 방열부재 케이스에 공기 출입공을 마련하여, 방열기능이 원활하게 이루어지도록 함으로써, 방열 효과를 더욱 향상시킨다.
이하, 첨부한 도면을 통해, 본 발명에 따른, LED 조명장치에 대해 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 LED 조명장치를 나타낸 단면도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 조명장치(100)는, 광을 발생시키는 복수의 LED 칩(110)과, 상기 LED 칩(110)에 전원을 공급하기 위한 회로가 배설된 회로기판(120) 및 상기 회로기판(120)의 배면에 설치되어, 상기 LED 칩(110)으로부터 발생된 열을 외부로 방출하는 방열부재(130)로 구성된다.
이때, 상기 LED 칩(110) 상부에 마련되어, 상기 LED 칩(110)으로부터 발생된 광을 반사시켜, 광의 조사방향을 바꾸어 줌으로써, 광 추출 효율을 향상시키는 동시에, 상기 LED 칩(110)으로부터 발생된 광을 전체적으로 균일하게 조사될 수 있도록 반사시켜주는 반사갓을 추가로 마련할 수도 있다.
상기 방열부재(130)는, 방열 파이프(131), 방열 핀(133) 및 방열 디스크(135)로 이루어져 있으며, 상기 방열부재(130)를 커버하는 방열부재 케이스(137)가 별도로 마련되어 있다.
상기 방열 파이프(131)는 상기 인쇄회로기판(120)의 중심으로부터 수직으로 형성되어 있으며, 상기 방열 파이프(131)는 접착제를 통해 인쇄회로기판(120)에 부착될 수 있다.
그리고, 상기 방열 파이프(131)는 전열관(heat pipe)으로 형성되거나, Al 또는 Cu 와 같이 열전도 특성이 우수한 금속재질로 형성될 수 있다.
상기 방열 핀(133)은 상기 방열 파이프(131)의 주변을 따라 나팔관 형상을 이루고 있으며, 복수 개로 구성되어 있다. 그리고, 각각은 일정한 간격을 두고 나팔관 형태를 유지하면서, 인쇄회로기판(120)의 배면에 형성되어 있으며, 접착제를 통해 인쇄회로기판(120)에 부착될 수 있다.
한편, 상기 방열 핀(133)은 열전도 특성이 우수한 금속재질로 형성되어 있으며, 예를 들면, Al 또는 Cu 와 같은 금속으로 형성될 수 있다.
상기 방열 디스크(135)는, 상기 방열 핀(133)의 하부에 디스크 형상으로 마련되어 있다. 그리고, 상기 방열 디스크(135)는, 복수 개로 구성되어 상기 방열 파이프(131)를 중심 축으로 하여, 일정한 간격을 두고 배치되어 있다.
그리고, 상기 방열 디스크(135)는, 방열 핀(133)과 마찬가지로, Al 또는 Cu 와 같이 열전도 특성이 우수한 금속재질로 형성되어 있다.
상기 방열부재 케이스(137)는, 상기 방열 핀(133) 및 방열 디스크(135)를 모두 커버하도록 구성되어 있으며, 특히, 상기 방열 핀(133)과 접하도록 형성되어 있다. 이때, 상기 방열부재 케이스(137)가 방열 디스크(135)와 접하는 것도 가능하며, 방열 디스크(135)와 마찬가지로, Al 또는 Cu 와 같이 열전도 특성이 우수한 금속재질로 형성되어 있다.
한편, 상기 방열부재 케이스(137)에는 복수의 홀(138)이 마련되어 있으며, 상기 홀(138)을 통해 LED 칩(110)으로부터 인쇄회로기판(120)에 전달된 열이 외부로 방출된다.
아울러, 상기 방열 디스크(135)에도, 복수의 홀이 형성되어 있으며, 방열 디스크(135)에 형성된 홀에 의해 방열부재 케이스(137) 내부에 공기의 유동이 이루어진다.
도 3은 방열 디스크에 형성된 홀을 보여주기 위해 나타낸 방열 디스크의 평면도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 방열 디스크(135)는 그 중심에 방열 파이프(131)가 삽입되기 위한 관통구(135a)가 마련되어 있으며, 그 주변에는 방열부재 케이스(137) 내부에 공기의 흐름을 위한 복수의 홀(136)들이 형성되어 있다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 방열부재(130)는, 열전도(heat conduction) 및 자연 대류(natrual convection)에 의해 LED 칩(110)으로부터 발생되는 열을 효과적으로 방출시키게 된다.
즉, LED 칩(110)에서 발생된 열이 인쇄회로기판(120)에 전달되면, 상기 인쇄회로기판(120)에 전달된 열은, 방열 핀(133), 방열 파이프(131) 및 방열 디스크(135)와 이들을 커버하는 방열부재 케이스(137)의 다양한 경로를 통해 외부로 방출되는 데, 일부의 열은 방열부재(130)로의 열전달을 통해 방열이 이루어지고, 일부의 열은 방열부재 케이스(137) 및 방열 디스크(135)에 형성된 홀(136, 138)을 통해 직접 외부로 빠져나가게 된다.
다시 말해, 본 발명에서는, 방열부재들(방열 핀, 방열 파이프, 방열디스크, 방열부재 케이스)이 열전도 특성이 뛰어난 금속재질로 이루어져 있기 때문에, 방열부재(130)로의 열 전달이 효과적으로 이루어지게 된다.
또한, 인쇄회로기판(120)을 통해 전달된 열은 각각의 방열 핀(133) 및 방열 디스크(135) 뿐만 아니라, 상기 방열부재 케이스(137)에 형성된 복수의 홀(138)을 통해 외부 공기가 내부로 유입되어 순환됨으로써 효과적으로 열을 방출시킬 수 있는 것이다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 방열부재를 커버할 수 있는 케이스를 별도로 마련함으로써, LED 조명장치의 방열부재를 시각적으로 보기 좋게 하는 것으로, 특히, 상기 방열부재 케이스를 방열부재와 같이 열전도 특성이 우수한 금속재료로 형성하고, 공기의 순환이 이루어지도록 홀을 뚫어 놓음으로써, 시각적인 효과 뿐만 아니라, 방열 효과도 더욱 향상시킨다.
이와 같이, 본 발명의 기본 개념은, LED 조명장치의 방열부재를 커버할 수 있는 방열부재 케이스를 상기 방열부재와 동일한 재료로 형성하여, 시각적인 효과를 높이고, 공기가 출입할 수 있는 홀을 형성함으로써, 방열 효과를 높이고자 하는 것으로, 상기 방열부재를 구성하고 있는 방열 핀, 방열 디스크 또는 방열 파이프의 형상 및 구조와 상관없이, 공기 출입구를 갖는 방열부재 케이스를 구비하는 것이라면, 모두 본 발명에 포함될 것이다.
따라서, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 종래의 LED 조명장치를 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 LED 조명장치를 나타낸 단면도.
도 3은 방열 디스크를 나타낸 평면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110 : LED 칩 120 : 인쇄회로기판
130 : 방열부재 133 : 방열 핀
135 : 방열 디스크 136 : 방열 디스크의 홀
137 : 방열 케이스 138 : 방열 케이스의 홀

Claims (12)

  1. LED 칩이 실장된 인쇄회로기판; 및
    상기 인쇄회로기판의 배면에 마련된 방열부재로 구성되며,
    상기 방열부재는.
    상기 인쇄회로기판의 중심에 수직으로 부착된 방열 파이프;
    상기 방열 파이프를 둘러싸며, 일정한 거리를 두고 상기 LED 칩 직하부의 인쇄회로기판에 부착된 나팔관 형태의 방열 핀;
    상기 방열 핀 하부에 마련되며, 상기 방열 파이프를 따라 일정거리를 두고, 배치되고, 홀이 형성된 방열 디스크; 및
    상기 방열부재를 커버하는 방열부재 케이스;
    를 포함하여 이루어지는 LED 조명장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방열부재 케이스에 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 방열 핀의 일측이 상기 방열부재 케이스에 접하는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 방열 파이프는 열전도성 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 방열부재는 Al 또는 Cu 로 이루어진 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
  7. 인쇄회로기판 상에 복수의 LED 칩을 실장한 LED 조명장치의 방열부재에 있어서,
    방열 파이프;
    상기 방열 파이프를 둘러싸며, 일정한 거리를 두고 상기 LED 칩 직하부의 인쇄회로기판에 형성된 나팔관 형태의 방열 핀;
    상기 방열 핀 하부에 마련되며, 상기 방열 파이프를 중심으로, 일정거리를 두고 배치되고, 홀이 형성된 디스크 형태의 방열 디스크; 및
    상기 방열부재를 커버하며, 상기 방열 핀과 접하는 방열부재 케이스;
    를 포함하여 이루어지는 LED 조명장치의 방열부재.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 방열 파이프는, 전열관(heat pipe)로 이루어진 것을 특징으로 하는 LED 조명장치의 방열부재.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 방열 파이프, 방열 핀 및 방열부재 케이스는, 열전도성 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 LED 조명장치의 방열부재.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 열전도성 금속은, Al 또는 Cu로 이루어진 것을 특징으로 하는 LED 조명장치의 방열부재.
  11. 삭제
  12. 제7항에 있어서,
    상기 방열부재 케이스에 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 LED 조명장치의 방열부재.
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