JP2017510964A - Led照明装置 - Google Patents
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Abstract
本発明はLED素子を用いて照明するLED照明装置を提供する。一つ以上の金属プレートと前記金属プレートの表面に設けられた一つ以上のLED素子とを含み、前記LED素子は、第1電極及び第2電極のいずれか1つのみが前記金属プレートに結合されたLED照明装置を開示する。
Description
本発明は、LED照明装置に関する。さらに詳しくは、LED素子を用いて照明するLED照明装置に関するものである。
一般に、照明装置は室内または室外を照明するか、交通信号灯、警告灯などの通知手段などで広く使われている。
主に、照明装置として電流が供給されれば高温に加熱されながら光を発散するフィラメントが用いられており、近頃には、消費電力が少なく、光の明るさに優れ、長寿命のLED(発光ダイオード)を用いた照明装置が注目されている。
しかし、LEDは、光の直進性が強く、光の拡散特性が低く、側面照度が弱いため、現状では従来のフィラメントを用いた照明装置を代替するには不十分である。
図1及び図2は、自動車にバルブ型電球10を有する従来の照明器具1を示した図である。図示されるように、従来の照明器具1は、前照灯、霧灯と共に機能具現に最適化された反射部材20を有する。
特に、前記反射部材20は、その反射面が図2に示された自動車にバルブ型電球10の発光部分11、即ち、フィラメントの位置、例えば、照明器具1内に結合されるソケット12からの距離lに対応して最適化され、設計されることが一般的であった。
しかし、前述のような構造を有する従来の照明器具1において、LED照明器具に変えようとする場合、ほとんど全方向に照射される従来のバルブ型電球10とは違って、一方向への前進性を有するLEDの光特性によって、従来の照明器具1において反射部材20のリサイクルが不可能であり、別途設計された反射部材を必要とする。
さらに、バルブ型電球を備えた従来の照明器具をLED照明器具へと交替する場合、反射部材の再設計など、交替費用が高く、LED照明器具の活用効果及び拡散の障害要因として作用する問題があった。
本発明の目的は、従来の照明設備において、別途の構造変更なしで類似の照明効果を有す得るLED照明装置を提供することである。
本発明の他の目的は、バルブ型電球を使用する自動車の前照灯、霧灯などのように従来の照明組立体において、別途の構造変更なしで従来のバルブ型電球を代替し得るLED照明装置を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、バルブ型電球に最適化された反射笠などを備えた従来の照明設備において、別途の構造変更なしでバルブ型電球と類似の照明効果を有することができるLED照明装置を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、バルブ型電球において、2つ以上の光源によって最適化された反射笠などを備えた従来の照明設備、特に、自動車照明装置において、バルブ型電球により位置される光源に対応してLED素子を位置させることで、別途の構造変更なしでバルブ型電球と類似の照明効果を有することができるLED照明装置を提供することである。
本発明は、前述の本発明の目的を達成するために創出されたものであり、本発明は、一つ以上の金属プレートと、前記金属プレートの表面に設けられた一つ以上のLED素子とを含み、前記LED素子は、第1電極及び第2電極のいずれか1つのみ前記金属プレートと前記金属プレートに結合されたことを特徴とするLED照明装置を開示する。
本発明は、また、金属プレートと、前記金属プレートの表面に設けられた一つ以上のLED素子とを含み、前記LED素子は、ヒートスラグのみ前記金属プレートと前記金属プレートに結合されたことを特徴とするLED照明装置を開示する。
本発明は、また、LED照明装置が設けられる構造物との結合のためのソケット部230と、一端が前記ソケット部230に結合され、互いに対向される表面の反対面に第1LED素子120aがそれぞれ設けられた一対の第1金属プレート110−5と、前記一対の第1金属プレート110−5間で前記一対の第1金属プレート110−5と平行をなし、一端が前記ソケット部230に結合され、互いに対向される表面の反対面に第2LED素子120bがそれぞれ設けられた一対の第2金属プレート110−6と、前記一対の第2金属プレート110−6間で前記一対の第2金属プレート110−6と平行をなし、一端が前記ソケット部230に結合され、前記第2金属プレート110−6と垂直をなすように折り曲げられた折曲面部113を有しており、前記折曲面部113に第3LED素子120cが設けられた一つ以上の第3金属プレート110−7と、前記第1〜第3金属プレートの間の間隔を維持するように前記第1〜第3金属プレートの他端が結合される間隔保持部材280と、を含むことを特徴とするLED照明装置を開示する。
前記第1〜第3LED素子120a、120b、120cは、第1電極及び第2電極のいずれか1つのみ前記第1〜第3金属プレートのそれぞれと熱伝導が可能なように結合され得る。
前記第1金属プレート110−5は、内側に位置された前記第2金属プレート110−6に設けられた第2LED素子120bが外側に露出するように切欠された切欠部310が形成され得る。
前記第1LED素子120a及び前記第2LED素子120bは、前記ソケット部230に対する距離が異なるように設けられ得る。
前記第1LED素子120a及び前記第2LED素子120bは、前記ソケット部230に対する距離が異なるように設けられ得る。
前記LED照明装置は、一つの電球により、ハイビーム及びロービームが可能なように2個のフィラメントを有する電球の代わりに自動車前照灯に設けられ、前記第1LED素子120a及び前記第2LED素子120bのいずれか1つは、ハイビームに対応されるフィラメントの位置に位置され、他の一つはロービームに対応されるフィラメントの位置に位置され得る。
前記ソケット部230に設けられ、前記第1LED素子120a及び前記第2LED素子120bのいずれか1つ、及び前記第3LED素子120cを直列または並列連結する第1端子237及び第2端子238と、前記ソケット部230に設けられ、前記第2端子238と、前記第1LED素子120a及び前記第2LED素子120bの残りの一つを直列連結する第3端子239と、をさらに含み、前記第2端子238を共有すると同時に、前記第1端子237及び第3端子239の少なくともいずれか一つに電源を連結され得る。
前記第1〜第3金属プレートは、それぞれ前記第1〜第3LED素子120a、120b、120cのそれぞれの第1電極及び第2電極のいずれか1つのみ熱伝導が可能なように、残りの電極に熱伝導されない非接触電極に対応される位置にその接触を防止するための接触防止手段が形成され得る。
前記接触防止手段は、前記第1〜第3金属プレートのそれぞれに形成された貫通孔または切欠部であってもよい。
前記非接触電極は、他のLED素子の端子との連結または電源供給線と連結のための電源連結線が前記貫通孔または切欠部を介して連結され得る。
前記接触防止手段は、前記第1〜第3金属プレートのそれぞれに形成された絶縁部材であってもよい。
前記接触防止手段は、前記第1〜第3金属プレートのそれぞれに形成された貫通孔または切欠部であってもよい。
前記非接触電極は、他のLED素子の端子との連結または電源供給線と連結のための電源連結線が前記貫通孔または切欠部を介して連結され得る。
前記接触防止手段は、前記第1〜第3金属プレートのそれぞれに形成された絶縁部材であってもよい。
前記ソケット部は、前記構造物に脱着自在に結合され、非電導性物質からなる本体と、前記本体に設けられ前記構造物に設けられた連結端子との電気的連結のための端子連結部と、前記LED素子と前記端子連結部と電気的に連結させる素子電源供給部と、を含んでもよい。
前記素子電源供給部は、前記端子連結部と電気的に連結された複数の端子部が形成され、前記本体と結合されて前記金属プレートを支持する支持基板部と、前記LED素子及び前記端子部を連結する一つ以上の電線と、を含んでもよい。
本発明に係るLED照明装置は、一つ以上の金属プレートにLED素子を設けることで、LED素子から発生された熱を金属プレートに伝達して放熱する構造を有することで、構造が簡単、且つ効率的に放熱することができる利点がある。
また、本発明に係るLED照明装置は、互いに対向する面の反対面である外面に、それぞれLED素子が結合された一対の金属プレートで構成されることで、バルブ型電球と類似の光照射効果を有することで、バルブ型電球が使われる従来の照明装置において、バルブ型電球を代替し、LED照明装置の活用度を極大化することができる利点がある。
特に、バルブ型電球を使用する従来照明施設には反射笠を備えることを特徴としているが、このとき、反射笠はバルブ型電球、特にバルブ型電球の発光部分に対応して最適化されるところ、本発明に係るLED照明装置は、一つ以上の金属プレートにLED素子を設けて構成される。LED素子の位置を従来のバルブ型電球の発光部分に対応される位置に位置させることによって、バルブ型電球と類似の光照射効果を有することで、バルブ型電球が使われる従来の照明装置において、バルブ型電球を代替し、LED照明装置の活用度を極大化することができる利点がある。
具体的な例として、本発明に係るLED照明装置は、自動車用前照灯、霧灯、方向指示灯などに使われるとき、以下の利点がある。
具体的な例として、本発明に係るLED照明装置は、自動車用前照灯、霧灯、方向指示灯などに使われるとき、以下の利点がある。
まず、LED照明装置は、バルブ型電球とは異なる照明特性があるところ、自動車用前照灯、霧灯、方向指示灯のように特殊な照明効果が求められる照明器具として使われる場合、従来にはバルブ型電球を備える照明器具における反射笠の設計を変更しなければならない問題があった。
しかし、本発明に係るLED照明装置は、従来のバルブ型電球の発光部分に対応される位置に位置させることによって、バルブ型電球と類似の光照射効果を有することで、バルブ型電球が使われる従来の照明装置において、バルブ型電球を代替し、LED照明装置の活用度を極大化することができる利点がある。
さらに、様々な照明効果、例えば、位置、即ち、光源の位置が異なる2個のフィラメントを備え、一つのバルブ型電球によってハイビーム及びロービーム同時具現が可能な従来の照明装置において、各光源の位置に対応してLED素子を位置させることによって、バルブ型電球が使われる従来の照明装置において、バルブ型電球を代替し、LED照明装置の活用度を極大化することができる利点がある。
以下、本発明に係るLED照明装置を添付された図面を参照して詳細に説明する。
本発明に係るLED照明装置は、図3a〜図46に示されるように、一つ以上の金属プレート110と、金属プレート110の表面に設けられた一つ以上のLED素子120と、を含む。
前記金属プレート110は、LED素子120が設けられ、支持できるようにプレート形状を有し、熱放出が容易になるようにアルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、SUS等の熱伝導性の高い材質であればいかなる材質であってもよい。
特に、前記金属プレート110は、加工性、熱伝導性、導電性を考慮して、銅または銅合金がより好ましい。
また、前記金属プレート110の厚さは、構造的剛性及び製造上の限界がなければ、できれば最小化されることが好ましい。
また、前記金属プレート110の厚さは、構造的剛性及び製造上の限界がなければ、できれば最小化されることが好ましい。
特に、前記金属プレート110の厚さは、0.01mm〜0.5mmが好ましく、0.1mm〜0.4mmがより好ましい。但し、前記金属プレート110の厚さは、上記数値に限定されなく、設計上、必要に応じて多様な厚さを有し得る。
そして、前記金属プレート110は、その表面にLED素子120などから照射される光の反射効果を高めるために銀のように反射率の高い物質がコーティングされ得る。
また、前記金属プレート110は、その表面の少なくとも一部に絶縁特性を付与するために絶縁物質がコーティングされ得る。
また、前記金属プレート110は、その表面にニッケルがメッキされ得る。但し、ニッケルメッキによって金属プレート110の熱の放熱が妨害されることがあるので、ニッケルメッキなしで用いてもよい。
また、前記金属プレート110は、熱放出効果を最大化するために、黒色のエポキシ塗料のような物質などで黒色コーティングされるのが好ましい。
このとき、前記LED素子120との結合、ハンダなどのために、一部はコーティングされていなくてもよい。
また、前記金属プレート110は、LED素子120に対する電源連結のための配線が付着されるか、プリンティングされ得る。
また、前記金属プレート110は、回路がパターンで形成され得る。
また、前記金属プレート110は、LED素子120が設けられるFPCBなどのようなボードが結合され得る。
また、前記金属プレート110は、製造過程、即ち、LED素子120との結合などのために、ハンダがハンダ領域以外の領域に外れるのを防止するための合成樹脂物質が印刷され得る。
一方、前記金属プレート110は、LED素子120の熱放出効果、複数個で構成された場合、LED素子120の光照射効果などを考慮して、様々な形状であってもよい。
具体的に、前記金属プレート110は、図3a及び図3bに示されるように、平板状を有しており、例えば、バルブと類似の平面形状を有してもよい。
また、前記金属プレート110は、図7〜図10に示されるように、LED素子120が設けられた設置面部112と、設置面部112と折り曲げられて延びる折曲面部113を含む折曲金属プレート110−1で構成され得る。
前記折曲金属プレート110−1は、金属プレート110が複数個で構成され、LED素子120の光照射効果を極大化するために、ソケット部230のように、支持構造物に結合される折曲面部113と一体形成される設置面部112を含むことを特徴とする。
このとき、前記設置面部112は、LED素子120の光照射方向を決定する部分であり、LED素子120が設けられた面の法線がLED素子120の光照射方向と平行するように形成される。
そして、前記折曲面部113は、設置面部112と一体からなり支持する部分であり、隣接する金属プレート110と平行(最も好ましい)、垂直、傾斜をなして、ソケット部230のように支持構造物に結合される構成であり、様々な構成が可能である。
一方、前記金属プレート110は、複数個で構成されるのが好ましく、複数個で構成された場合、複数の金属プレート110は、少なくとも一部がLED素子120が設けられた面に互いに平行をなすか、垂直をなすか、傾斜をなすように設けられる。
前記のような金属プレート110は、1)LED素子120を直接的に堅く支持[参考として、FPCBの場合、その自体でLED素子120に対する支持が不可で、熱伝導率の低い合成樹脂材材質を有し熱放出効果が顕著に低い。そして、メタルPCBの場合、印刷回路基板と金属層(アルミニウム)との絶縁のための絶縁層の存在、具体的に、LED素子120、ハンダ、銅配線、接着層、絶縁層、接着層及びアルミニウム金属層順に熱が伝達され、熱放出時、出口のボトルネック現象により、熱放出効果が低く、全体的に厚い問題があること]する役割の遂行が可能であり、2)LED素子120の第1端子121及び第2端子122のいずれか1つと直接連結されることで、LED素子120に対する電源供給のための電気伝導体役割の遂行が可能であり、3)LED素子120から熱が伝達され、放熱する放熱部材の役割、特に、LED素子120の第1端子121、第2端子122、ヒートスラグ124の少なくともいずれか一つとハンダ付けなどで連結されることによって、熱放出が效果的に行われ、4)簡単な構造にもかかわらず、バルブ型電球の発光部分(フィラメント)に最適の位置に位置させ、従来の反射笠を活用した活用効果を高めることができる。
前記LED素子120は、DC電源の供給によって発光するLED素子であり、白色光を発光する白色LED素子、黄色光を発光する黄色LED素子、青色LED素子、赤色LED素子、緑色LED素子、「青色LED素子、赤色LED素子及び緑色LED素子」が一つのチップで形成された三色LEDチップなど、様々なLED素子が使用され得る。
また、前記LED素子120は、一つのLED半導体素子を含むチップが好ましい。
一例として、前記LED素子120は、図5に示されるように、+端子及び−端子である第1電極121及び第2電極122を含んでもよい。
また、前記LED素子120は、図5に示されるように、+端子及び−端子である第1電極121及び第2電極122の他に熱放出のためのヒートスラグ124を更に含んでもよい。
前記ヒートスラグ124は、LED素子から発生される熱を放出するために設けられた構成であり、その構造に応じて第1電極121及び第2電極122と一体で構成され得る。
参考までに、図5は、LED素子120において、第1電極121、第2電極122及びヒートスラグ124を図示するための構造であり、実際LED素子の構造とは差があり得る。
一方、前記LED素子120は、金属プレート110との結合時、第1電極121及び第2電極122のいずれか1つのみ金属プレート110と熱伝導が可能なように金属プレート110と結合され得る。
また、前記LED素子120は、ヒートスラグ124をさらに含む場合、ヒートスラグ124のみ金属プレート110と熱伝導が可能なように金属プレート110に結合され得る。
このとき、前記LED素子120は、図3a〜図5に示されるように、金属プレート110に直接結合され得る。
この場合、前記LED素子120の第1電極121及び第2電極122のいずれか1つのみ金属プレート110と通電される必要があるところ、金属プレート110と通電されない電極は、金属プレート110に電気的に絶縁されるように設けられる。
具体的に、前記金属プレート110は、LED素子120の第1電極121及び第2電極122のいずれか1つのみ熱伝導が可能なように、残りの電極に熱伝導されない非接触電極に対応される位置に、その接触を防止するための接触防止手段111が形成され得る。
そして、前記接触防止手段111は、図5に示されるように、金属プレート110に形成された貫通孔であり、または図7及び図9に示されるように切欠部で構成され得る。
このとき、前記非接触電極は、図5に示されるように、他のLED素子の端子との連結または電源供給線と連結のための電源連結線250が貫通孔、または切欠された部分(図7及び図9に形成された切欠部)を介して連結され得る。
前記電源連結線250は、後記する第1実施例において、各LED素子120と連結されることで、平行に配置された金属プレート110間の間隔を維持させるのに活用することができる。ここで、前記平行に配置された金属プレート110間の間隔は、後述する間隔保持部材280により維持され得る。
一方、前記電源連結線250の代わりに、隣接した金属プレート110に設けられたLED素子120と連結される場合、同じ材質の金属プレート110の切れ端により隣接した金属プレート110に設けられたLED素子120と電気的に連結されることもある。
また、前記接触防止手段111は、他の例として、図6に示されるように、金属プレート110に形成された絶縁部材111で構成され得る。
前記絶縁部材は、LED素子120及び金属プレート110間の電気的絶縁のための構成であり、金属プレート110表面上にコーティングされた絶縁物質、付着された絶縁テープなどを多様に構成され得る。
一方、図5の例とは違って、第1電極121及び第2電極122と電気的に絶縁されたヒートスラグ124のみ金属プレート110と熱伝導が可能なように金属プレート110に結合された場合、LED素子120は、第1電極121及び第2電極122は金属プレート110に電気的に絶縁されるように設けられる。
また、図5の例とは違って、前記LED素子120は、金属プレート110に直接結合される代わりに、金属プレート110に結合される印刷回路基板(未図示)に取り付けられ得る。この場合、印刷回路基板は、LED素子120が金属プレート110に直接結合された場合と同様に、第1電極121及び第2電極122のいずれか1つが金属プレート110と熱伝導が可能なように金属プレート110に結合され得る。
一方、前記LED素子120は、光の発散角度、調度の向上のために、リフレクターがその周辺に設けられ得る。
一方、本発明に係るLED照明装置は、LED素子120及びLED素子120が結合された金属プレート110を基本構造としており、複数個で構成されることで、金属プレート110が互いに平行に配置されるか、一部が互いに傾斜をなして配置されるなど、様々な配置組み合わせによって多様な照明効果を有する照明器具を構成することができる。
特に、本発明に係るLED素子120及びLED素子120が結合された金属プレート110の基本構造を複数個で構成し、バルブ型電球のような照明効果を有するように構成することができる。特にバルブ型電球を使用する自動車用前照灯、霧灯、方向指示灯のような照明器具にバルブ型電球を代替することで、LED照明装置の活用効果を極大化することができる。
以下、本発明に係るLED照明装置が、自動車用前照灯、霧灯、方向指示灯のような照明器具に使用されるものを説明する。
本発明の第1実施例に係るLED照明装置は、図3a〜図5に示されるように、LED素子120及びLED素子120が結合された金属プレート110の基本構造とする一方、金属プレート110は、互いに平行に配置され、互いに対向する面の反対面に、一つ以上の前記LED素子120が設けられた第1金属プレート及び第2金属プレートを含んで構成され得る。
そして、前記一対の金属プレート110の一端には、LED照明装置が設けられる構造物、即ち、自動車用照明器具との結合のためのソケット部230が結合され得る。
ここで、前記金属プレート110は、ソケット部230と固定結合されるか、脱着自在に結合されるなど、様々な方式によって結合され得る。
前記ソケット部230は、LED照明装置が設けられる構造物、即ち、自動車用照明器具との結合のための構成であり、設けられる構造物との結合態様に応じて様々な構成が可能である。
一例として、前記ソケット部230は、構造物に脱着自在に結合される本体231と、本体231に設けられ、構造物に設けられた連結端子(未図示)との電気的連結のための端子連結部240と、LED素子120と端子連結部240と電気的に連結させる素子電源供給部260と、を含んでもよい。
前記本体231は、LED照明装置を構造物に安定的に結合させるための構成であり、一つ以上の部材で構成され得、絶縁物質または金属及び絶縁物質の組み合わせなど様々な構成が可能である。
前記端子連結部240は、本体231に設けられ、構造物に設けられた連結端子(未図示)との電気的連結のための構成であり、端子連結方式によって様々な構成が可能である。必要に応じて、本体231と一体で構成され得る。
前記素子電源供給部260は、LED素子120と端子連結部240と電気的に連結させる構成であり、端子連結部240及びLED素子120との連結構造によって基板、電線、導電性部材など様々な組み合わせによる構成が可能である。
一例として、前記素子電源供給部260は、図4a及び図4bに示されるように、金属プレート110と結合され、金属プレート110を支持する一方、端子連結部240と結合される基板261と、LED素子120に電源を供給する連結部分262と、を含んで構成され得る。
ここで、金属プレート110は、LED素子120の第1電極及び第2電極のいずれか1つと電気的に連結され得る。
前記基板261は、金属プレート110を支持する一方、端子連結部240と結合される構成であり、様々な構成が可能である。金属プレート110の少なくとも一つの突出部119が挿入される挿入孔261aが形成され、端子連結部240とLED素子120との通電のための回路パターンが形成されるなど、様々な構成が可能である。
そして、前記基板261は、ソケット部230をなす本体231の一部または全体を構成することができる。
前記連結部分262は、LED素子120に電源を供給する部分であり、図4a及び図4bに示されるように、ハンダ部分、図7〜図10に示されるように、電線など様々な構成が可能である。
一方、前記素子電源供給部260の他の構成として、図7〜図10に示されるように、端子連結部240と電気的に連結された複数の端子部265が形成され、本体231と結合され、金属プレート110を支持する基板261と、LED素子120及び端子部265を連結する一つ以上の電線263と、を含むことができる。
ここで、前記電線263は、合成樹脂内に銅線が設けられた使用電線以外に、銅線、鉄線など電気伝導性部材であればいずれも使用可能である。
特に、前記電線263は、その自体での熱放出のために銅、銅合金材質が好ましく、外面に絶縁材質のコーティングなしで形成されることがより好ましい。
一方、前記一対の金属プレート110の一端には、LED照明装置が設けられる構造物、即ち、自動車用照明器具との結合のためのソケット部230が結合されるとき、その他端には、一対の金属プレート110間の間隔を安定的に維持できるようにする間隔保持部材280がさらに設けられ得る。
前記間隔保持部材280は、一対の金属プレート110間の間隔を安定的に維持する構成であり、合成樹脂、PCBのような絶縁部材であり、金属プレート110が挿入され得る貫通孔281が形成され、金属プレート110が挿入されることで、一対の金属プレート110と固定結合することができる。
一方、前記一対の金属プレート110は、エポキシ塗料のような物質などでコーティングされた場合、電気的に絶縁されるので、互いに面接して設けられ得る。
一方、本発明の第1実施例に係るLED照明装置において、LED素子120の配置及び位置は、代替される照明器具のバルブ型電球の特性に応じて変わる。
具体的に、本発明の第1実施例に係るLED照明装置は、バルブ型電球が設けられる自動車の前照灯、霧灯、方向指示灯及び後尾灯のいずれか1つに設けられ、LED素子120は、図4aに示されるように、バルブ型電球が自動車に設けられたとき、バルブ型電球の発光部分、即ち、フィラメントの位置に対応される位置に位置するように金属プレート110に結合され得る。
具体的に、バルブ型電球において、ソケット部12から発光部分11までの距離lに対応されるように、LED素子120は、金属プレート110でソケット部230から距離lを有するように設けられ得る。
一方、本発明に係るLED照明装置は、バルブ型電球が設けられる自動車の前照灯、霧灯、方向指示灯及び後尾灯のいずれか1つに設けられるとき、設けられる照明器具の発光構造、発光特性などに応じて側面方向の発光特性を高めるか、前面方向の発光特性を高める必要がある。
そこで、本発明の第2実施例及び第3実施例に係るLED照明装置は、第1実施例の構成に加えて、図7〜図10に示されるように、LED素子120が設けられた設置面部112と、設置面部112と折り曲げられて延びる折曲面部113を含む一つ以上の折曲金属プレート110−1と、を含むことができる。
このとき、第2実施例として、前記ソケット部230との結合方向を長手方向とするとき、折曲金属プレート110−1は、図7及び図8に示されるように、その設置面部112の法線が長手方向と垂直をなす、即ち、LED素子120の発光面が側面に向く、一つ以上の第1折曲金属プレートを含むことができる。
また、第3実施例として、前記ソケット部230との結合方向を長手方向とするとき、折曲金属プレート110−1は、その設置面部112の法線が長手方向と平行をなす、即ち、LED素子120の発光面が前方に向く、一つ以上の第2折曲金属プレートを含むことができる。
一方、前記金属プレート110及びLED素子120は、複数で構成されるとき、その等価回路は、各LED素子120を基準に直列、並列、直並列組み合わせなど様々な等価回路の構成が可能である。
ここで、前記金属プレート110は、等価回路の一部分、即ち、LED素子120の第1電極及び第2電極のいずれか1つの電極と通電することができる。
一方、本発明に係るLED照明装置は、LED素子が設けられた金属プレートを複数個備え、各金属プレートに設けられたLED素子の相対位置を変化させ、様々な照明効果を具現することができる。
以下、第4実施例に係るLED照明装置について、図11〜図15を参照して説明する。ここで、第4実施例に係るLED照明装置は、金属プレートの配置など一部構成において差があり、前述した第1〜第3実施例での構成と同じであるか、類似の構成は便宜上、その説明を省略する。
本発明の第4実施例に係るLED照明装置は、図11〜図15に示されるように、LED照明装置が設けられる構造物との結合のためのソケット部230と、一端がソケット部230に結合され、互いに対向される表面の反対面に第1LED素子120aがそれぞれ設けられた一対の第1金属プレート110−5と、一対の第1金属プレート110−5間で一対の第1金属プレート110−5と平行をなして、一端がソケット部230に結合され、互いに対向される表面の反対面に、第2LED素子120bがそれぞれ設けられた一対の第2金属プレート110−6と、一対の第2金属プレート110−6間で一対の第2金属プレート110−6と平行をなして、一端がソケット部230に結合され、第2金属プレート110−6と垂直をなすように折り曲げられた折曲面部113を有し、折曲面部113に第3LED素子120cが設けられた一つ以上の第3金属プレート110−7と、第1〜第3金属プレートの間の間隔を維持するように第1〜第3金属プレートの他端らが結合される間隔保持部材280と、を含む。
前記第1LED素子120a及び第2LED素子120bは、2個の光源に対応される位置に位置するようにソケット部230に対する距離が異なるように設けられるのが好ましい。
そして、前記第1金属プレート110−5は、内側に配置された第2金属プレート110−6に設けられた第2LED素子120bが外側に露出され得るように切欠された切欠部310が形成され得る。
また、前記LED照明装置は、一つの電球により、ハイビーム及びロービームが可能なように2個のフィラメントを有する電球を代替し、自動車前照灯に設けられ得る。
このとき、第1LED素子120a及び第2LED素子120bのいずれか1つは、ハイビームに対応されるフィラメントの位置に位置され、他の一つはロービームに対応されるフィラメントの位置に位置され得る。
また、一つのLED照明装置によってハイビーム及びロービームが可能な構造を有する自動車前照灯は、一つのLED照明装置によるロービーム及びハイビームが可能なように適切な構造の反射部材を含む。
そして、前記ソケット部230は、第1LED素子120a及び第2LED素子120bのいずれか1つ、及び第3LED素子120cを直列または並列連結する第1端子237及び第2端子238と、ソケット部230に設けられて第2端子238と、第1LED素子120a及び第2LED素子120bの残りの一つを直列連結する第3端子239と、をさらに設けられ得る。
前記のような構成により、前記第2端子238を共有すると共に、前記第1端子237及び第3端子239の少なくともいずれか一つに電源を連結することで、第1LED素子120a及び第2LED素子120bそれぞれの独立的なオン・オフが可能になる。
第1LED素子120a及び第2LED素子120bのいずれか1つ、例えば、第2LED素子120bと第3LED素子120cをロービームに対応させ、第1LED素子120a及び第2LED素子120bの残りの一つ、例えば、第1LED素子120aをハイビームに対応させることによって、独立的なオン・オフに応じて、ハイビームのオン・オフができるなど、様々な照明効果が可能である。
一方、一つのLED照明装置によって、ハイビーム及びロービーム機能が可能な自動車の前照灯の場合、反射部材が上下に区画され、上側はロービームの役割のための反射部材として機能し、下側はハイビームの役割のための反射部材として機能する。
しかし、第1LED素子120a及び第2LED素子120bのいずれか1つ、例えば、第2LED素子120bと第3LED素子120cをロービームに対応されるとき、第3LED素子120cは、発生される光が上側に向く構造を有してロービーム領域を向くが、第2LED素子120bは、素子の放射角によって、光がロービーム領域及びハイビーム領域に向いて、ロービーム機能時、ハイビーム領域に一部光が露出される問題がある。
そこで、本発明の第5実施例に係るLED照明装置は、図16〜図17bに示されるように、第1LED素子120a及び第2LED素子120bのロービームに対応される素子、例えば、第2LED素子120bの光がハイビーム領域に照射されるのを防止するための光差端部材390を、さらに含むことができる。
前記光差端部材390は、第1LED素子120a及び第2LED素子120bのロービームに対応される素子、例えば、第2LED素子120bの光がハイビーム領域に照射されるのを防止するための構成であり、様々な構成が可能である。
ここで、前記光差端部材390は、第1LED素子120a及び第2LED素子120bのロービームに対応される素子、例えば、第2LED素子120bの光がハイビーム領域に照射されるのを防止できる大きさに形成される。
また、前記光差端部材390は、図16〜図17bに示されるように、最外郭に位置された金属プレート110−5に設けられるのが好ましい。
また、前記光差端部材390は、図16〜図17bに示されるように、最外郭に位置された金属プレート110−5に設けられるとき、最外郭に位置された金属プレート110−5に一体化された構造で、板状のプレート部材で一部分が一定角度、例えば、90゜曲がって形成され得る。
また、前記光差端部材390は、光反射を最小化するために、第2LED素子120bに向く面は、無光処理されるのが好ましく、黒色で塗布されるのが好ましい。
一方、第4実施例及び第5実施例に係るLED照明装置は、第1〜第3実施例でのように、前記第1〜第3LED素子120a、120b、120cは、第1電極及び第2電極のいずれか1つのみ第1〜第3金属プレートそれぞれと熱伝導が可能なように結合され得る。
また、第1〜第3実施例と同様に、前記第1〜第3金属プレートは、それぞれ第1〜第3LED素子120a、120b、120cそれぞれの第1電極及び第2電極のいずれか1つのみ熱伝導が可能なように、残りの電極に熱伝導されない非接触電極に対応される位置に、その接触を防止するための接触防止手段が形成され得る。
そして、前記接触防止手段は、第1〜第3金属プレートそれぞれに形成された貫通孔または切欠部であってもよい。
そして、前記非接触電極は、他のLED素子の端子との連結または電源供給線と連結のための電源連結線が前記貫通孔または切欠部を介して連結され得る。
そして、前記接触防止手段は、前記第1〜第3金属プレートそれぞれに形成された絶縁部材であってもよい。
そして、前記接触防止手段は、前記第1〜第3金属プレートそれぞれに形成された絶縁部材であってもよい。
一方、第1実施例〜第5実施例に係るLED照明装置は、LED素子が設けられた金属プレート間の間隔が大きくなりながら、各LED素子が予め設計された反射笠の最適の位置に位置できない問題がある。
特に、第2実施例〜第5実施例の場合、中心に位置された金属プレートを基準に最も外側に位置されたLED素子は、予め設計された反射笠の最適の位置に位置できない問題がある。
以下、本発明の第6実施例に係るLED照明装置の説明において、第1実施例と異なる構成についてのみ説明し、第1実施例と同じであるか、類似の構成については説明の便宜上、省略する。
本発明の第6実施例に係るLED照明装置は、図18〜図21cに示されるように、第1実施例の変形例であり、LED素子120及びLED素子120が結合された金属プレート110の基本構造とする一方、金属プレート110は、互いに平行に配置され、互いに対向する面の反対面に、一つ以上のLED素子120が設けられた第1金属プレート及び第2金属プレートを含む。
そして、本発明の第6実施例に係るLED照明装置は、LED素子120が設けられた面側でLED素子120が露出されるように、第1金属プレート及び第2金属プレートそれぞれと間隔をおいて設けられる一対の覆蓋金属プレート910を含む。
前記一対の覆蓋金属プレート910は、図21a及び図21cに示されるように、LED素子120が設けられた面側でLED素子120が露出されるように、第1金属プレート及び第2金属プレートそれぞれと間隔をおいて設けられる構成であり、様々な構成が可能である。
特に、前記一対の覆蓋金属プレート910は、LED素子120が設けられた面側でLED素子120が露出されるように、開口部911が形成され得る。
前記開口部911は、LED素子120が設けられた面側でLED素子120が露出されるように、覆蓋金属プレート910に形成される構成であり、ホール形態以外に切欠溝で形成されるなど、様々な構造が可能である。
一方、前記一対の覆蓋金属プレート910は、第1金属プレート及び第2金属プレートの前端または後端に一体で連結されることで、第1金属プレート及び第2金属プレートそれぞれに設けられたLED素子120から発生される熱を放出するようになる。
このとき、前記覆蓋金属プレート910及び第1金属プレート間の境界、覆蓋金属プレート910及び第2金属プレート間の境界付近に切開線913が形成され、基板261との結合のための突出部119が、さらに形成され得る。
ここで、前記基板261は、突出部119が挿入され得る一つ以上の貫通孔が形成される。
前記突出部119は、覆蓋金属プレート910及び第1金属プレート間の境界、覆蓋金属プレート910及び第2金属プレート間の境界で互いに曲がるとき、自然に形成される。
一方、前記一対の覆蓋金属プレート910は、第1金属プレート及び第2金属プレートと連結された部分の反対の側には、間隔保持部材280との結合のための突出部914が形成され得る。ここで前記第1金属プレート及び第2金属プレートそれぞれにも間隔保持部材280との結合のための突出部915が形成され得る。
前記一対の覆蓋金属プレート910は、第1金属プレート及び第2金属プレートと一体で連結されることによって、LED素子120から発生される熱をより効率的に放出し、LED素子の発光特性を高めることができる。
また、前記一対の覆蓋金属プレート910は、第1金属プレート及び第2金属プレートとの間隔維持のために、第1金属プレート及び第2金属プレートで曲がって突出される間隔維持部971の終端が挿入される開口部972が形成され得る。
一方、LED素子120が設けられた第1金属プレート及び第2金属プレートは、互いに対向しているので、各LED素子120から発生される熱が互いに伝達され、加熱効果があり、これを防止する必要がある。
従って、前記第1金属プレート及び第2金属プレート間には、第1金属プレート及び第2金属プレートと平行に設けられる中間金属プレート930が、さらに設けられ得る。
前記中間金属プレート930は、第1金属プレート及び第2金属プレート間に設けられ、互いに熱が伝達されるのを遮断するための部材であり、第1金属プレート及び第2金属プレートと同じ材質を有することが好ましい。
一方、前記中間金属プレート930は、第1金属プレート及び第2金属プレートでLED素子が設けられた部分に対応され、一部が切欠された切欠部931が形成され得る。
また、前記中間金属プレート930は、基板261に形成された貫通孔に挿入されて固定できるように一つ以上の突出部939が形成され得る。
また、前記中間金属プレート930は、基板261に形成された貫通孔に挿入されて固定できるように一つ以上の突出部939が形成され得る。
また、前記第1金属プレート及び第2金属プレート、覆蓋金属プレート910及び中間金属プレート930は、熱放出効果を極大化するために、黒色のエポキシ塗料のような物質などで黒色コーティングされるのが好ましい。
特に、前記第1金属プレート、第2金属プレート、覆蓋金属プレート910及び中間金属プレート930は、黒色のエポキシ塗料をコーティングして実験した結果、熱放出効果が遥かに高いことが確認された。
ここで、金属プレートの表面に、黒色でコーティングされる事項は、第1実施例〜第8実施例にも適用され得る。
一方、前記のような構造を有するLED照明装置は、熱放出が円滑でない場合、LED素子120の照明効果が低下されるので、照明効果を高めるためにファン940がさらに設けられ得る。
前記ファン940は、空気流動を発生させ、LED素子120を冷却するための構成であり、金属プレート110の平面と垂直方向に設けられるのが好ましい。
このとき、前記金属プレート110、即ち、第1金属プレート、第2金属プレート、覆蓋金属プレート910及び中間金属プレート930は、ファン940の設置のための開口部921、922、923が形成され得る。
前記開口部921、922、923は、ファン940の設置のために形成され、ホール形態または開口溝形態など、様々な形状を有し得る。
また、前記ファン940は、金属プレート110の前端及び後端を連結する長手方向にLED素子120の前方または後方に設けられるか、図18〜図20に示されるように、LED素子120の下側に設けられ得る。
前述の構成を有する第6実施例に係るLED照明装置は、LED素子120が設けられた金属プレート110、即ち、第1金属プレート及び第2金属プレート間の間隔を最小化し、LED素子120が予め設計された反射笠の最適の位置に位置できるようになる。
以下、本発明の第7実施例に係るLED照明装置の説明において、第1実施例と異なる構成についてのみ説明し、第1及び第6実施例、特に、第6実施例と同じであるか、類似の構成については説明の便宜上、省略する。
本発明の第7実施例に係るLED照明装置は、図22〜図25cに示されるように、第6実施例の変形例であり、LED素子120及びLED素子120が結合された金属プレート110の基本構造とする一方、金属プレート110は、互いに平行に配置され、互いに対向する面の反対面に、一つ以上のLED素子120が設けられた第1金属プレート及び第2金属プレートを含む。
そして、本発明の第7実施例に係るLED照明装置は、LED素子120が設けられた面側で第1金属プレート及び第2金属プレートのそれぞれと、一体で形成されており、'V'字状に曲げられた一対の放熱金属プレート950を含む。
前記一対の放熱金属プレート950は、図25a及び図25cに示されるように、LED素子120が設けられた面側で第1金属プレート及び第2金属プレートのそれぞれと間隔をおいて設けられる構成であり、様々な構成が可能である。
特に、前記一対の放熱金属プレート950は、LED素子120が設けられた面側でLED素子120の照明を妨害しないように短く形成されていることが好ましい。
ここで、前記放熱金属プレート950は、LED素子120が結合された第1金属プレート及び第2金属プレートと一体形成されることで、放熱効果を高めるための構成であり、必要に応じて、第1金属プレート及び第2金属プレートと密着されるか、長さが長く形成されるなど様々な変形が可能である。
一方、前記一対の放熱金属プレート950は、第1金属プレート及び第2金属プレートの前端または後端に一体で連結されることで、第1金属プレート及び第2金属プレートのそれぞれに設けられたLED素子120から発生する熱を放出するようになる。
このとき、前記放熱金属プレート950及び第1金属プレート間の境界、放熱金属プレート950及び第2金属プレート間の境界付近に切開線953が形成され、基板261との結合のための突出部119が、さらに形成され得る。
前記突出部119は、放熱金属プレート950及び第1金属プレート間の境界、放熱金属プレート950及び第2金属プレート間の境界で互いに曲がるとき、自然に形成される。
前記突出部119は、金属プレート110を支持する一方、端子連結部240と結合される基板261に挿入されて固定され得る。
一方、前記切開線953及び突出部119は、1個のみ形成されてもよいが、図22〜し図25cに示されるように、2個形成されて基板261等に、より安定的に支持固定され得る。
前記一対の放熱金属プレート950は、第1金属プレート及び第2金属プレートと一体で連結されることで、LED素子120から発生する熱をより効率的に放出し、LED素子の発光特性を高めることができる。
一方、LED素子120が設けられた第1金属プレート及び第2金属プレートは、互いに対向しているので、各LED素子120から発生する熱が互いに伝達され、加熱効果があるので、これを防止する必要がある。
従って、前記第1金属プレート及び第2金属プレート間には、第1金属プレート及び第2金属プレートと平行に設けられる中間金属プレート930がさらに設けられ得る。
前記中間金属プレート930は、第1金属プレート及び第2金属プレート間に設けられ、熱が伝えられるのを遮断するための部材であり、第1金属プレート及び第2金属プレートと同じ材質を有することが好ましい。
一方、前記中間金属プレート930は、第1金属プレート及び第2金属プレートで、LED素子が設けられた部分に対応され、一部が切欠された切欠部931が形成され得る。
そして、前記第1金属プレート及び第2金属プレート、放熱金属プレート950及び中間金属プレート930は、熱放出効果を最大化するために、黒色のエポキシ塗料のような物質などで黒色コーティングされるのが好ましい。
特に、前記第1金属プレート、第2金属プレート、放熱金属プレート950及び中間金属プレート930は、黒色のエポキシ塗料をコーティングして実験した結果、熱放出効果が遥かに高いことが確認された。
ここで、金属プレートの表面に、黒色コーティングされることは、第1実施例〜第8実施例にも適用され得る。
一方、前記のような構造を有するLED照明装置は、熱放出が円滑でない場合、LED素子120の照明効果が低下されるので、照明効果を高めるためにファン940がさらに設けられ得る。
前記ファン940は、空気流動を発生させ、LED素子120を冷却するための構成であり、金属プレート110の平面と垂直方向に設けられるのが好ましい。
このとき、前記金属プレート110、即ち、第1金属プレート、第2金属プレート、放熱金属プレート950及び中間金属プレート930は、ファン940の設置のための開口部921、922、923が形成され得る。
前記開口部921、922、923は、ファン940の設置のために形成され、ホール形態または開口溝形態など、様々な形状を有し得る。
また、前記ファン940は、金属プレート110の前端及び後端を連結する長手方向にLED素子120の前方または後方に設けられるか、図22〜図25cに示されるように、LED素子120の下側に設けられ得る。
一方、本発明の第7実施例の場合、LED素子120が2個設けられた例を示したものであり、用いられる反射笠の特性に合わせ、その設置個数及び位置は、多様に設定され得る。
また、前記LED素子120の電極のうち金属プレート110に結合されない電極は、後記する金属プレート110の製造過程で、LED素子120の付着後、金属プレート110から分離される補助部材960及び補助部材960に連結された電源連結線(未図示)によって端子連結部240に、または基板261を介して端子連結部240に連結される。
前記のような構成を有する第7実施例に係るLED照明装置は、LED素子120が設けられた金属プレート110、即ち、第1金属プレート及び第2金属プレート間の間隔を最小化し、LED素子120が予め設計された反射笠の最適の位置に位置できるようになる。
特に、第7実施例に係るLED照明装置は、一つの電球により、ハイビーム及びロービームが可能なように、2個のフィラメントを有する電球の代わりに自動車前照灯に設けられ得る。
即ち、第7実施例に係るLED照明装置は、一つの電球により、ハイビーム及びロービームが可能なように、2個のフィラメントを有する電球の代わりに自動車前照灯に設けられ、前記第1LED素子120a及び前記第2LED素子120bのいずれか一つは、ハイビームに対応するフィラメントの位置に位置され、他の一つはロービームに対応するフィラメントの位置に位置され得る。このとき、前記第1金属プレート及び第2金属プレートのそれぞれには、第1LED素子120a及び前記第2LED素子120bの2個のLED素子が設けられる。
前記第1LED素子120a及び第2LED素子120bは、2個の光源に対応される位置に位置するようソケット部230に対する距離が異なるように第1金属プレート及び第2金属プレートのそれぞれに設けられるのが好ましい。
即ち、前記第1LED素子120a及び第2LED素子120bのいずれか一つは、ハイビームに対応するフィラメントの位置に位置され、他の一つはロービームに対応するフィラメントの位置に位置され得る。
また、一つのLED照明装置によってハイビーム及びロービームが可能な構造を有する自動車前照灯は、一つのLED照明装置によるロービーム及びハイビームが可能なように適切な構造の光遮断部材または反射部材を含む。
以下、本発明の第8実施例に係るLED照明装置の説明において、第1実施例と異なる構成についてのみ説明し、第1実施例〜第7実施例、特に、第7実施例と同じであるか、類似の構成については説明の便宜上、省略する。
本発明の第8実施例に係るLED照明装置は、図26〜図32に示されるように、第7実施例の変形例であり、LED素子120及びLED素子120が結合された金属プレート110の基本構造とする一方、金属プレート110は、互いに平行に配置され、互いに向かい合う面の反対面に、一つ以上のLED素子120が設けられた第1金属プレート110−a及び第2金属プレート110−bを含む。
そして、本発明の第8実施例に係るLED照明装置は、LED素子120が設けられた面側で第1金属プレート110−a及び第2金属プレート110−bそれぞれと一体で形成され、'U'字状に曲げられた一対の放熱金属プレート950を含む。
前記第1金属プレート110−a及び第2金属プレート110−bは、上述した第1実施例〜第7実施例の金属プレートと類似の構成であり、互いに対向する面を内側面とし、その反対面を外側面としたとき、LED素子120は、外側面に一つ以上で設けられ得る。
そして、第1金属プレート110−a及び第2金属プレート110−bのそれぞれは、LED素子120から発光される光を下側または上側に向かうのを防止するために、光が遮断されるLED素子120の直上方及び直下方のいずれか一方に設けられる光遮断部975、976が結合され得る。
前記光遮断部975、976は、LED素子120から発光される光を下側または上側に向かうのを防止するために、光が遮断されるLED素子120の直上方及び直下方のいずれか一方に設けられる構成であり、様々な構成が可能である。
特に、前記光遮断部975、976は、その製造の便宜のために、第1金属プレート110−a及び第2金属プレート110−bの形成時、一体で形成され得、その遮断効果を高めるために、90°など適切な角度に曲げられていてもよい。
ここで、前記光遮断部975、976は、第1金属プレート110−a及び第2金属プレート110−bと一体で形成される代わりに、別途部材として接着剤などによって結合され得る。
また、前記光遮断部975、976は、光遮断効果に加えて、反射効果を考慮し、黒色塗料がコーティングされていないか、反射率の高い材質の物質がコーティングまたは結合され得る。
また、前記光遮断部975、976は、第1金属プレート110−a及び第2金属プレート110−bと一体で形成されるとき、折り曲げが容易なように多数個の貫通孔が形成され得る。
一方、前記第1金属プレート110−a及び第2金属プレート110−bにLED素子120が2個以上設けられた場合、少なくとも一部のLED素子120bのみに光遮断部975、976が設けられ得る。
特に、前記第1金属プレート110−a及び第2金属プレート110−bにLED素子120が2個設けられた場合、例えば、ソケット部230から遠い側のLED素子120bのみに光遮断部975、976が設けられ得る。
前記一対の放熱金属プレート950は、図29a及び図29cに示されるように、LED素子120が設けられた面側で第1金属プレート110−a及び第2金属プレート110−bのそれぞれと間隔をおいて設けられる構成であり、様々な構成が可能である。
特に、前記一対の放熱金属プレート950は、LED素子120が設けられた面側でLED素子120の照明を妨害しないように短く形成されるのが好ましい。
一方、前記一対の放熱金属プレート950は、第1金属プレート110−a及び第2金属プレート110−bの前端または後端に一体で連結されることで、第1金属プレート110−a及び第2金属プレート110−bのそれぞれに設けられたLED素子120から発生する熱を放出するようになる。
このとき、前記放熱金属プレート950及び第1金属プレート110−a間の境界、放熱金属プレート950及び第2金属プレート110−b間の境界付近に切開線953が形成され、基板261に挿入される一つ以上の突出部119がさらに形成され得る。
前記突出部119は、放熱金属プレート950及び第1金属プレート110−a間の境界、放熱金属プレート950及び第2金属プレート110−b間の境界で互いに曲がるとき、自然に形成される。
前記突出部119は、金属プレート110を支持する一方、端子連結部240と結合される基板261に挿入され、固定され得る。
特に、前記突出部119は、電源連結線250に連結され、LED素子120に電源を供給する連結端子として活用され得る。
一方、前記切開線953及び突出部119は、一つ以上、即ち、2個以上で形成され得る。
前記一対の放熱金属プレート950は、それぞれ第1金属プレート110−a及び第2金属プレート110−bと一体で連結されることで、LED素子120で発生する熱をより効率的に放出し、LED素子の発光特性を高めることができる。
一方、前記一対の放熱金属プレート950は、それぞれ第1金属プレート110−a及び第2金属プレート110−bと一体で連結されており、図26、図28、図29a〜図29cに示されるように、2個所が曲がり、基板261と面接触される面接触部分958が形成され得る。
前記面接触部分958は、一対の放熱金属プレート950のそれぞれが第1金属プレート110−a及び第2金属プレート110−bと一体で連結される部分であり、基板261と面接触されることで、第1金属プレート110−a及び第2金属プレート110−bが基板261に安定的に結合され得る。
特に、前記面接触の部分958は、ネジ穴957が形成され、ネジ(未図示)が貫通し、基板261及びソケット230の少なくともいずれか一つにネジ結合され得る。
前記のようなネジ結合によって、第1金属プレート110−a及び第2金属プレート110−bが基板261及びソケット230の少なくともいずれか一つを基準とし、予め設計された角度で設けられることにで、LED素子120が予め設計された位置に位置できるようにする。
一方、前記一対の放熱金属プレート950は、第1金属プレート110−a及び第2金属プレート110−bのそれぞれと間隔をおいて設けられるのが好ましいが、その終端が第1金属プレート110−a及び第2金属プレート110−bの表面に近く曲がるか、当たっても構わない。
一方、LED素子120が設けられた第1金属プレート110−a及び第2金属プレート110−bは、互いに対向して、各LED素子120から発生する熱が互いに伝達され、加熱効果があるので、これを防止する必要がある。
従って、前記第1金属プレート110−a及び第2金属プレート110−b間には第1金属プレート110−a及び第2金属プレート110−bと平行に設けられる中間金属プレート930がさらに設けられ得る。
前記中間金属プレート930は、第1金属プレート110−a及び第2金属プレート110−b間に設けられ、熱が伝えられるのを遮断するための部材であり、第1金属プレート110−a及び第2金属プレート110−bと同じ材質を有するのが好ましい。
一方、前記中間金属プレート930は、第1金属プレート110−a及び第2金属プレート110−bでLED素子120が設けられた部分に対応して、一部が切欠された切欠部931が形成され得る。
具体的に、前記切欠部931は、第1金属プレート110−a及び第2金属プレート110−bのLED素子120が設けられた部分のうちの少なくとも一部の外郭線と同様の外郭線を有するように形成される。
また、前記中間金属プレート930は、LED素子120が予め設計された反射笠の最適の位置に位置するように第1金属プレート110−a及び第2金属プレート110−bの内側面と密着されるのが好ましい。
また、前記中間金属プレート930は、第1金属プレート110−a及び第2金属プレート110−bの内側面との密着結合時、耐熱性の高い接着物質によって接着され得る。
また、前記中間金属プレート930は、第1金属プレート110−a及び第2金属プレート110−bの内側面と密着結合された状態で、基板261に形成された貫通孔261bに挿入される突出部939が形成されるのが好ましい。
前記突出部939は、基板261に形成された貫通孔261bに挿入されることで、第1金属プレート110−a及び第2金属プレート110−bの内側面と密着結合された中間金属プレート930が基板261に安定的に支持されるようにする。
そして、前記貫通孔261bは、プレート形状の突出部939が挿入されるようにスロット状に形成されるのが好ましい。
一方、前記第1金属プレート110−a及び第2金属プレート110−b、放熱金属プレート950及び中間金属プレート930は、熱放出効果を最大化するために、黒色のエポキシ塗料のような物質などにより黒色コーティングされるのが好ましい。
特に、前記第1金属プレート110−a、第2金属プレート110−b、放熱金属プレート950及び中間金属プレート930は、黒色のエポキシ塗料をコーティングして実験した結果、熱放出効果が遥かに高いことが確認された。
ここで、金属プレートの表面に黒色コーティングされることは、第1実施例〜第8実施例にも適用され得る。
ここで、金属プレートの表面に黒色コーティングされることは、第1実施例〜第8実施例にも適用され得る。
一方、前記第1金属プレート110−a、第2金属プレート110−b及び中間金属プレート930は、基板261と結合される反対側の終端で前方側への光を遮断するために、光遮断部材973がさらに結合され得る。
前記光遮断部材973は、LED素子120の光が前方へ直接照射されることを遮断するなど多様に活用され得る。
前記基板261は、第1実施例〜第7実施例の構成と類似している。
具体的に、前記基板261は、ソケット230に結合され得る構造を有し、ソケット230との結合のための一つ以上のネジ穴261eが形成され得る。
また、前記基板261は、中間金属プレート930の突出部939が挿入される貫通孔261bが形成され得る。
また、前記基板261は、面接触の部分958に形成されたネジ穴957を貫通するネジとネジ結合される一つ以上のネジ穴261cが形成され得る。
また、前記基板261は、前述した突出部119が挿入される挿入孔261aが形成され得る。
前記挿入孔261aは、面接触の部分958に形成された突出部119が挿入される構成であり、突出部119が挿入される構造であればいずれの構造も可能である。
また、前記突出部119が挿入孔261aに挿入された後、電源連結線250に連結され、LED素子120に電源を供給する連結端子として活用され得る。
このとき、前記突出部119は、挿入孔261aに挿入された後、電源連結線250とハンダ付けされ、固定される。
一方、前記のような構造を有するLED照明装置は、熱放出が円滑でない場合、LED素子120の照明効果が低下するので、照明効果を高めるためにファン(未図示)がさらに設けられ得る。
前記ファンは、空気流動を発生させ、LED素子120を冷却するための構成であり、金属プレート110の平面と垂直方向に設けられるのが好ましい。
このとき、前記金属プレート110、即ち、第1金属プレート110−a、第2金属プレート110−b、放熱金属プレート950及び中間金属プレート930は、ファンの設置のための開口部(未図示)が形成され得る。
前記開口部は、ファンの設置のために形成され、ホール形態または開口溝形態など、様々な形状を有し得る。
また、前記ファンは、金属プレート110−a、110−bの前端及び後端を連結する長手方向にLED素子120の前方または後方に設けられるか、図26〜図29cに示されるように、LED素子120の下側に設けられ得る。
一方、本発明の第8実施例の場合、LED素子120が2個設けられた例を示したものであり、用いられる反射笠の特性に合わせ、その設置個数及び位置は多様に設定することができる。
また、前記LED素子120の電極のうち、金属プレート110−a、110−bに結合されない電極は、後述する金属プレート110−a、110−bの製造過程でLED素子120の付着後、金属プレート110−a、110−bから分離される補助部材960及び補助部材960に連結された電源連結線(未図示)によって端子連結部240に、または基板261を介して端子連結部240に連結される。
ここで、前記補助部材960は、図26、図27及び図32に示されるように、LED素子120の電気的連結のみに活用され、前述するように、面接触の部分958に形成された突出部119に電源連結線250が連結され、LED素子120に電源を供給する連結端子として活用される。
特に、前記第1金属プレートに結合された補助部材960は、図26及び図27に示されるように、第2金属プレートに結合された補助部材960とハンダ938等によって電気的に連結されることで、第1金属プレート及び第2金属プレートにそれぞれ設けられたLED素子120を直列で結合することができる。
そして、前記補助部材960は、放熱効果を高めるために、多数の貫通孔968が形成される。
前記のような構成を有する第8実施例に係るLED照明装置は、LED素子120が設けられた金属プレート110、即ち、第1金属プレート及び第2金属プレート間の間隔を最小化し、LED素子120が予め設計された反射笠の最適な位置に位置させることができる。
特に、第8実施例に係るLED照明装置は、第7実施例と同様に、一つの電球により、ハイビーム及びロービームが可能なように、2個のフィラメントを有する電球の代わりに、自動車前照灯に設けられ得る。
即ち、第8実施例に係るLED照明装置は、一つの電球により、ハイビーム及びロービームが可能なように2個のフィラメントを有する電球の代わりに、自動車前照灯に設置され、第1LED素子120a及び前記第2LED素子120bのいずれか一つ、はハイビームに対応するフィラメントの位置に位置され、他の一つは、ロービームに対応するフィラメントの位置に位置することができる。このとき、前記第1金属プレート110−a及び第2金属プレート110−bのそれぞれには、2個のLED素子、即ち、第1LED素子120a及び前記第2LED素子120bが設けられる。
そして、前記第1LED素子120a及び第2LED素子120bは、2個の光源に対応する位置に位置するようにソケット部230に対する距離が異なるように第1LED素子120a及び前記第2LED素子120bのそれぞれに設けられるのが好ましい。
即ち、前記第1LED素子120a及び第2LED素子120bのいずれか一つは、ハイビームに対応するフィラメントの位置に位置され、他の一つはロービームに対応するフィラメントの位置に位置することができる。
また、一つのLED照明装置によってハイビーム及びロービームが可能な構造を有する自動車前照灯は、一つのLED照明装置によるロービーム及びハイビームが可能なように適切な構造の光遮断部975、976を含むことができる。
前記光遮断部975、976は、前述したもののような構成を有し、LED素子120bから発光される光を下側へ向かうのを防止するために、光が遮断されるLED素子120bの直下方に設けられる構成であり、様々な構成が可能である。
特に、前記光遮断部975、976は、LED素子120bの側方へ光が露出することを防止するために、垂直に延びた垂直延長部975a、976bがさらに形成されるのが好ましい。
前記垂直延長部975a、976bは、LED素子120bの直下方に設けられた光遮断部975、976から上側に延びた構成であり、L字状構造で別途設けられるか、光遮断部975、976と一体で形成されるなど様々な構成が可能である。
特に、前記垂直延長部975a、976bは、第1LED素子120a及び第2LED素子120bの間で上側に延長される。
一方、自動車の前照灯の場合、反射笠の構造と共に光源であるハロゲン電球の発光領域が自動車の前方から見たとき、右側がさらに下方に形成されるように設計されている。
これに対し、本発明に係るLED照明装置が自動車の前照灯に設けられる場合、前記のような特性を反映するために、図33〜図35に示されるように、自動車に装着された状態で、自動車の前方から見たとき、基板261に結合される金属プレート110、即ち、第1金属プレート110−a及び第2金属プレート110−b、中間金属プレート930がその表面が時計方向に一定角度θを有するように設けられるが好ましい。
言い換えれば、前記金属プレート110に設けられたLED素子120が自動車に装着された状態で、自動車の前方から見たとき、LED素子120が金属プレート110、即ち、第1金属プレート110−a及び第2金属プレート110−bの表面に対する設置角度が水平線より時計方向に一定角度θを有するように設けられるのが好ましい。
一方、自動車に装着された状態で、自動車の前方から見たとき、基板261に結合される金属プレート110がその表面が時計方向に一定角度θは、5°〜10°が好ましく、8°がより好ましい。
ここで、前記基板261は、ソケット230と結合された状態で、金属プレート110、特に、中間金属プレート930が挿入される貫通孔261bが基板261に結合される金属プレート110がその表面が時計方向に一定角度θ、好ましくは、5°〜10°、より好ましくは、8°回転したスロット状に形成されるのが好ましい。
また、前記基板261に形成され、ソケット230との結合のためのネジ穴261eは一対であり、水平方向に形成される。
そして、前記金属プレート110の設置状態と関連した、挿入孔261a、ネジ穴261cは、貫通孔261bと同様に、基板261に結合される金属プレート110がその表面が時計方向に一定角度θ、好ましくは5°〜10°、より好ましくは、8°回転したスロット状に形成されるのが好ましい。
一方、本発明の第1実施例〜第8実施例に係るLED照明装置に使われる金属プレートは、次のような方法によって製造され得る。
以下、本発明に係るLED照明装置の製造方法について、第6実施例に係るLED照明装置を例えて説明する。
図36aに示されるように、銅または銅合金材質の金属シート0が用意される。
そして、図36bに示されるように、金属シート0に使われる金属プレート110、910、930の形状で形成され得るように金属プレート110、910、930の形状のエッジ部分を残し、上面及び底面にエッチング防止膜を形成する。
このとき、大量生産を考慮して、金属シート0上には、1種類の複数の金属プレート、または複数種類の金属プレート110、910、930の形成が可能なようにエッチング防止膜が形成される。
このとき、エッチング防止膜は、複数のブリッジ961の形成により、後続されるエッチング工程でエッチングにより金属プレート110、910、930が完全に分離しないようにする。
ここで、金属プレート110、910、930は後続される工程中に個別に分離され得る。
また、金属プレート110、910、930に結合されるLED素子120の電極中の金属プレートと結合しない非接触電極に対応される部分に対応される一方、金属プレートとは分離される補助部材960に対応される部分もエッチング防止膜がコーティングされるのが好ましい。
前記補助部材960は、金属シート上に金属プレート110と共に形成される場合、後記するはんだ付け部材付着工程で、はんだ付け部材が付着された後、LED素子結合工程を通して、LED素子中の金属プレートと結合、即ち、通電しない非接触電極が結合され得る。
ここで前記補助部材960は、エッチング工程により完全に分離されなく、一つ以上のブリッジ961によって金属プレート110と連結された状態を維持する。
前述ように、非接触電極がはんだ付け部材によって補助部材960に結合されれば、金属プレートの分離後、LED照明装置の製造のために組立時、前述した他のLED素子の端子との連結または電源供給線と連結のための電源連結線250の連結が容易になる利点がある(図5、図18参照)。
前記金属シート0の上面及び底面に、エッチング防止膜を形成した後、酸のようなエッチング液に浸漬し、エッチング防止膜が形成されない部分が腐食されることによって、使われる金属プレート110、910、930が形成される。
エッチング工程を経た金属シート0は、保護膜の除去後、ニッケルなどでコーティングされていてもよい。特に、ニッケルによってメッキされるのが最も好ましい。但し、ニッケルメッキによって金属プレート110の熱が放熱されることが妨害されることがあるので、ニッケルメッキなしで用いてもよい。
また、前記金属プレート110は、熱放出効果を最大化するために、黒色のエポキシ塗料のような物質などで黒色コーティングされるのが好ましい。
エッチング工程、メッキ工程を経た金属シート0は、図36cに示されるように、LED素子120が結合される位置、即ち、一定領域(図24で、黒色で表示された領域)にのみハンダが結合され得るようにハンダ結合領域(図24で、黒色で表示された領域)を区画する区画線が印刷され得る。
一方、エッチング工程、メッキ工程を経た金属シート0は、LED素子120が結合され得るようにLED素子が結合される位置にはんだ付け部材が付着される。
ここで、はんだ付け部材の付着方法は、レーザー加工装置を用いた方法、LED素子120が結合される位置にのみ開口が形成され、開口を介してハンダのようなはんだ付け部材が粉末形態でバインダーと混合されたはんだ付け部材混合物が金属シート上に付着され得る。
一方、図36dに示されるように、金属シート0上に、はんだ付け部材が付着された後、LED素子120が結合される。このとき、はんだ付け部材の溶融によって金属シート0上に、LED素子120が結合され得るように加熱された環境を形成するオーブン内で、はんだ付け部材の付着及びLED素子120の結合が行われるのが好ましい。
また、オーブン内で、はんだ付け部材の付着及びLED素子120の結合後、オーブン外部に排出され、冷却により金属シート上にLED素子120が堅固に結合される。
一方、金属シート0上に、LED素子120が結合された後、ブリッジ961を切断することで、個別金属プレート110、910、930に分離され、前述のような構造で組立される。
このとき、各LED素子120が適切な位置に位置され得るように治具などを使用して組立される。
一方、金属シートで、個別金属プレートの形成時、エッチング工程による場合についてのみ説明したが、レーザー加工、プレス加工など様々な方法で行われていてもよい。
また、金属シート0で、個別金属プレート110、910、930の形成時、金属プレートの周辺にはLED素子120から発生される熱の放出を極大化するために、その主面にホール、切欠溝などが形成されるのが好ましい。
特に、金属シート0で形成された個別金属プレート110、910、930のエッジ、特に、LED素子が結合された部分におけるエッジにホール、切欠溝などで形成されることがより好ましい。
一方、前述の通りに、金属シート0上にエッチング工程を通して形成された複数の金属プレートによって照明装置が構成されてもよく、このとき、複数の金属プレートを別途分離しない状態で予め設計された構造に応じて、各金属プレートの連結部分を折り、様々な形状のLED照明装置の製造が可能な利点がある。
一方、本発明の第1実施例〜第8実施例に係るLED照明装置は、自動車に使われる実施例をついて説明したが、白熱灯のような他の照明装置にも適用することができる。
即ち、本発明の第1〜第8実施例に係るLED照明装置は、自動車に使われる代わりに一般照明装置に適用することができる。
また、図5及び図6に示されるように、金属プレート上にLED素子が設けられた構造は基本構造とし、照明装置として様々な変形が可能である。
一例として、本発明の第9実施例〜及び第10実施例に係るLED照明装置は、図37〜図40に示されるように、平面形状の金属プレート610が曲がり、多面体構造を形成し、各面に一つ以上のLED素子120が設けられる金属部材600を含む。
ここで、金属部材600をなす多面体は、図37に示されるように、一面が開放された直方体、図42に示されるように、一面が開放された六面体など様々な形状を有してもよい。
前記金属部材600は、本体2に設けられ、平面形状の金属プレート610が曲がって、多面体構造を形成し、各面に一つ以上のLED素子120が設けられる。
前記金属プレート610は、第1実施例と類似の構造を有している。但し、曲がた状態で多面体をなしていることを考慮し、予め設定された位置でLED素子120の第1電極121及び第2電極122のいずれか1つのみ熱伝導が可能なように、残りの電極に熱伝導されない非接触電極に対応される位置に、その接触を防止するための接触防止手段が形成され得る。
そして、前記接触防止手段は、図38〜図44に示されるように、金属プレート610に形成された貫通孔611であり、または切欠部で構成され得る。
このとき、前記非接触電極は、図5に図示されたような構成と同様に、他のLED素子の端子との連結または電源供給線と連結のための電源連結線650が貫通孔を介して連結され得る。
そして、前記接触防止手段である貫通孔611の形成時、前述のように、金属プレート610から分離される補助部材960は、電源連結線650と連結されるのに活用されることで、電源連結線650の連結を容易にすることができる。
また、前記金属プレート610は、多面体形成のために曲がる境界線で、一部が積載された切欠部619が形成されるのが好ましい。
前記切欠部619は、多面体形成のために曲がるとき、切欠部はそのまま維持され、外側に突出されることで、LED素子120が発光するとき、放熱効果を極大化することができるようになる。
また、前記金属プレート610は、一端を固定し得るように基板651に挿入される突出部618がさらに形成され得る。
一方、本発明の第9実施例及び第10実施例に係るLED照明装置は、交流を直流に転換するコンバーター回路(未図示)、電圧を安定化する安定回路(未図示)などが設けられてもよい。
また、本発明の第9実施例及び第10実施例に係るLED照明装置は、第6実施例で説明したファン940が設けられてもよい。
前記のような構造を有する本発明に係るLED照明装置は、白熱灯が使われる従来の照明装置において、白熱灯に代えて使われるなど、その使用用途を顕著に高めることができる利点がある。
一方、本発明の第9実施例及び第10実施例に係るLED照明装置は、照明装置の用途に応じて、様々な構造及び形状を有してもよい。
具体的に、本発明の第9実施例に係るLED照明装置は、従来の白熱灯構造と類似の構造を有してもよい。
また、本発明の第10実施例に係るLED照明装置は、従来の蛍光灯構造と類似の構造を有してもよい。
ここで、前記LED照明装置が蛍光灯構造と類似の構造を有する場合、LED素子120が下側に向くように設けられた一つの金属プレート610を含む例を説明したが、LED素子120が下側に向くように設けられた金属プレート610が対をなして設けられていてもよい。
また、一方本発明の第9実施例及び第10実施例に係るLED照明装置は、金属プレート610の一端が固定される基板651が結合され、外部電源との連結のためのソケット部670を含んでもよい。
前記ソケット部670は、LED素子120に電源を供給するように外部電源と連結される構成であり、電源連結構造に応じて様々な構造が可能である。
また、本発明の第9実施例に係るLED照明装置は、LED素子120から発光される光を拡散させるか、金属プレート610を保護するように透明または半透明材質のカバー部材652をさらに含んでもよい。
前記カバー部材652は、LED素子120から発光される光を拡散させるか、金属プレート610を保護するように透明または半透明材質であれば、いかなる構成も可能である。
また、前記カバー部材652は、冷却効率を高めるために複数の開口部(未図示)が形成され得る。
前記の構成を有するLED照明装置は、従来の白熱灯構造と最大限近接した構造を有することで、従来照明施設の活用効果を極大化し得る利点がある。
即ち、本発明に係るLED照明装置は、白熱灯と類似の形態で発光されることにより、白熱灯が設けられるときに最適化された反射笠を最大限活用することで、同一数量のLED素子を使用するときと対比して、照明効果が極大化され得る。
一方、本発明に係るLED照明装置は、第9実施例及び第10実施例とは違い、金属プレート610が曲がることなくカバー部材652内に支持されて設けられ得る。
即ち、本発明の第11実施例及び第12実施例に係るLED照明装置は、外部電源との連結のためのソケット部670と、ソケット部670に結合され、内部空間が形成されたカバー部材652と、カバー部材652に支持され、内部空間に設けられる複数の金属部材610と、を含む。
ここで、本発明の第11実施例及び第12実施例に係るLED照明装置は、従来の蛍光灯構造など管状構造を有してもよい。
前記ソケット部670は、外部電源との連結のための構成であり、様々な構成が可能である。
前記カバー部材652は、LED素子120から発光される光を拡散させるか、金属プレート610を保護するように透明または半透明材質の構成であり、様々な構成が可能である。
そして、前記カバー部材652は、金属プレート610の保護と同時に金属プレート610の支持部材にも活用が可能である。
具体的に、前記カバー部材652は、金属プレート610のエッジ一部が挿入される挿入部353が形成され、金属プレート610を支持することができる。
前記挿入部353は、金属プレート610のエッジ一部が挿入され、金属プレート610を支持することができる構成であれば、いかなる構造も可能である。
一方、前記カバー部材652は、LED照明装置の構造に応じて、様々な構造を有してもよく、管状構造を有することが好ましく、LED照明装置が蛍光灯構造と類似の構造を有してもよい。
このとき、本発明の第11実施例に係るLED照明装置は、直管状構造であり、LED素子120が下側に向くように設けられた一つの金属プレート610を含む例を説明したが、LED素子120が下側に向くように設けられた金属プレート610が対をなして、設けられていてもよい。
そして、前記LED照明装置が蛍光灯と類似の構造を有する場合、直管状の形状に加えて、両端にソケット部670が設けられてもよい。
前記カバー部材652は、LED素子120から発光される光を拡散させるか、金属プレート610を保護するように透明または半透明材質を有するものであればいかなる構成も可能である。
また、前記カバー部材652は、冷却効率を高めるために複数の開口部654が形成され得る。
前記金属プレート610は、第9実施例及び第11実施例とは違って、曲がっていない構造を有したこと以外には、その構成が類似しているので、その詳細な説明は省略する。
以上は、本発明により具現され得る好ましい実施例の一部について説明したに過ぎなく、周知の通りに、本発明の範囲は前記実施例に限定されて解釈されるべきではない。前述された本発明の技術的思想とその根本を一緒にする技術的思想は、いずれも本発明の範囲に含まれるものである。
Claims (5)
- 一つ以上の金属プレートと、前記金属プレートの表面に設けられた一つ以上のLED素子とを含み、
前記LED素子は、第1電極及び第2電極のいずれか1つのみが前記金属プレートに結合されたことを特徴とするLED照明装置。 - 前記LED素子は、
前記金属プレートに結合される印刷回路基板に取り付けられ、
前記印刷回路基板は、第1電極及び第2電極のいずれか1つが前記金属プレートに結合されたことを特徴とする請求項1に記載のLED照明装置。 - 前記金属プレートの一端には、LED照明装置が設けられる構造物との結合のためのソケット部が結合されたことを特徴とする請求項1に記載のLED照明装置。
- 前記金属プレートは、
少なくとも一部が、前記LED素子が設けられた面が互いに傾斜をなすように設けられた複数の金属プレートを含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のLED照明装置。 - LED照明装置が設けられる構造物との結合のためのソケット部と
一端が前記ソケット部に結合され、互いに対向される表面の反対面に第1LED素子がそれぞれ設けられた一対の第1金属プレートと、
前記一対の第1金属プレート間で前記一対の第1金属プレートと平行をなし、一端が前記ソケット部に結合され、互いに対向される表面の反対面に第2LED素子が、それぞれ設けられた一対の第2金属プレートと、
前記一対の第2金属プレート間で前記一対の第2金属プレートと平行をなし、一端が前記ソケット部に結合され、前記第2金属プレートと垂直をなすように折り曲げられた折曲面部を有し、前記折曲面部に第3LED素子が設けられた一つ以上の第3金属プレートと、
前記第1〜第3金属プレートの間の間隔を維持するように、前記第1〜第3金属プレートの他端が結合される間隔保持部材を含むことを特徴とするLED照明装置。
Applications Claiming Priority (9)
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