KR100684429B1 - 발광 다이오드 램프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광 다이오드를 둘러싸는 패키지에 열의 방출을 원활하게 하기 위한 구조를 형성한 발광 다이오드 램프에 관한 것으로서, 발광 다이오드에서 발생하는 고열의 열이 패키지를 통해 원활하게 방출될 수 있도록 구조를 개선하고, 이에 따라 최대 광출력을 향상시킬 수 있도록 한 발광 다이오드 램프를 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광 다이오드 램프는 발광 다이오드와, 상기 발광 다이오드가 중심부에 설치되며, 이를 둘러싸는 외곽부에 상기 발광 다이오드에서 방사되는 빛을 반사하는 반사면이 형성된 패키지와, 상기 패키지의 외측면에 형성되어 상기 발광 다이오드에서 발생하는 열을 방열하기 위한 방열부를 포함한다.
발광 다이오드, 패키지, 리드 단자, 몰딩부, 램프, 방열, 교류

Description

발광 다이오드 램프 {LIGHT-EMITTING DIODE LAMP}
도 1은 본 발명에 따른 발광 다이오드 램프가 도시된 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 발광 다이오드 램프의 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 발광 다이오드 램프의 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 램프에 램프형 발광 다이오드가 설치된 구성예의 일부 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지가 적용된 다른 실시예의 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지가 적용된 또 다른 실시예의 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지가 적용된 또 다른 실시예의 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 패키지 12 : 환형 고리
14 : 설치영역 16 : 반사영역
20 : 발광 다이오드 22, 23 : 리드 단자부
24 : 제1발광 다이오드 칩 25 : 제2발광 다이오드 칩
27 : 몰딩부
본 발명은 발광 다이오드에서 발생하는 빛을 이용하여 조명으로 사용하는 발광 다이오드 램프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발광 다이오드를 둘러싸는 패키지에 열의 방출을 원활하게 하기 위한 구조를 형성한 발광 다이오드 램프에 관한 것이다.
일반적으로 발광 다이오드는 N형 반도체와 P형 반도체가 서로 접합된 구조를 가지는 광전변환 반도체 소자로서, 전자와 정공의 재결합에 의하여 빛을 발산한다. 이와 같은 발광 다이오드를 이용하여 문자, 숫자 또는 도형 등을 표시하는 표시장치 또는 백라이트 등의 장치가 사용되고 있다.
전술된 발광 다이오드는 소모 전력이 작고, 수명이 길어 점점 활용범위가 넓어지고 있으나, 상용전력인 교류 전원하에서는 발광 다이오드를 사용할 수 없는 문제가 있었다. 즉, 종래의 발광 다이오드를 교류전원에 직접 연결하여 사용할 경우, 전류의 방향에 따라 발광 다이오드가 온/오프를 반복하게 되며, 연속적으로 빛을 방출하지 못하고, 역방향 전류에 의해 쉽게 파손될 수 있다.
이를 해결하기 위해, 고전압 교류전원에 직접 연결하여 사용할 수 있는 발광 다이오드가 국제공개번호 WO 2004/023568호에 "발광 성분들을 갖는 발광소자(LIGHT-EMITTING DEVICE HAVING LIGHT-EMITTING ELEMENTS)"라는 제목으로 사카이 등(SAKAI et. al.)에 의해 개시된 바 있으며, 이를 더욱 보완하여 상용 전력인 교류전원을 이용하는 전구 또는 형광등 등의 장치를 대체하는 발광 다이오드 램프가 개발되었다.
또한, 최근에는 상기 발광 다이오드 램프의 발광 효율을 더욱 증가시키기 위해 상기 발광 다이오드의 주변에 빛을 반사하기 위한 반사면이 형성된 패키지를 포함하는 발광 다이오드 램프가 제안되었다.
그러나, 종래의 발광 다이오드 램프는 고전압의 교류전원을 공급시 많은 열이 발생하게 되나, 이러한 열을 원활하게 방출하지 못한다. 따라서, 고열의 발생시 발광 다이오드가 열화되어 발광 특성이 저하되기도 하고, 전체적인 외곽 패키지를 변형시키는 등의 문제가 있다. 이와 같이, 발광 다이오드 램프는 열방출의 한계로 인해 최대 광출력이 제한된다.
본 발명의 목적은 전술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 발광 다이오드에서 발생하는 고열의 열이 패키지를 통해 원활하게 방출될 수 있도록 구조를 개선하고, 이에 따라 최대 광출력을 향상시킬 수 있도록 한 발광 다이오드 램프를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광 다이오드 램프는 발광 다이오드와, 상기 발광 다이오드가 중심부에 설치되며, 이를 둘러싸는 외곽부에 상기 발광 다이오드에서 방사되는 빛을 반사하는 반사면이 형성된 패키지와, 상기 패키 지의 외측면에 형성되어 상기 발광 다이오드에서 발생하는 열을 방열하기 위한 방열부를 포함한다.
여기서, 상기 방열부는 상기 패키지의 외면에 형성된 복수의 홈부로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 방열부는 상기 패키지의 외면에 돌출형성된 복수의 돌출부로 이루지는 것도 가능하다. 한편, 상기 돌출부는 환형 고리일 수 있다. 또한, 상기 환형 고리는 단속적으로 연결되기 위한 복수의 절개부를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 돌출부는 막대형 돌기일 수도 있다. 한편, 상기 발광 다이오드는 교류용 발광 다이오드(AC-LED)를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 발광 다이오드 램프가 도시된 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 발광 다이오드 램프의 정면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 발광 다이오드 램프의 단면도이다.
본 발명에 따른 발광 다이오드 램프(1)는, 도 1 내지 도 3에, 도시된 바와 같이, 교류 전원에 사용가능한 AC형 발광 다이오드(20)와, 상기 발광 다이오드(20)를 둘러싸는 패키지(10)를 포함하여 구성된다.
상기 AC형 발광 다이오드(20)는 전술된 WO 2004/023568호에 기재된 바와 같이, 발광 다이오드(20)들이 사파이어 기판과 같은 절연성 기판 상에 2차원적으로 직렬 연결되어 LED 어레이를 형성한다. 이러한 두개의 LED 어레이들이 상기 사파이어 기판 상에서 역병렬로 연결된다. 그 결과, AC 파워 서플라이에 의해 구동될 수 있는 단일칩 발광소자가 제공된다.
상기 패키지(10)의 중심부에는 상기 발광 다이오드(20)가 설치되고, 도시되지 않은 연장선에 의해 외부와 전기적으로 접속된다. 또한, 상기 설치영역(14)의 외곽부에는 상기 발광 다이오드(20)에서 발산된 빛을 반사하여, 빛이 소정의 방향으로 향하도록 하는 반사영역(16)이 형성된다.
여기서, 상기 패키지(10)는 빛이 균일한 영역으로 반사될 수 있도록 반구형으로 형성되는 것이 바람직하나, 미관을 향상시키거나, 설치장소에 따라 중공 원통형, 중공 사각원통형 등의 다양한 형태로 형성될 수 있다.
한편, 상기 패키지(10)의 외측 둘레에는 상기 발광 다이오드(20)에서 발생하는 열을 방열하기 위한 방열부가 형성된다.
상기 방열부는 상기 패키지(10)의 외측면에 돌출 형성된 복수의 돌출부로 이루어질 수 있다. 상기 돌출부는 상기 패키지(10)의 표면적을 증가시켜 상기 발광 다이오드(20)로부터 발생된 열을 원활하게 방열시킨다.
상기 돌출부는 상기 패키지(10)의 외측 둘레에 환형 고리(12)로 형성될 수 있고, 방열 효율이 증가될 수 있도록 상기 환형 고리(12)의 돌출된 길이가 적절히 조절하거나, 상기 환형 고리(12)는 인접배치되는 다른 환형 고리(12)와의 간격을 조절할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 램프에 램프형 발광 다이오드가 설치된 구성예의 일부 단면도로서, 발광 다이오드(20)는 전원을 공급하는 한 쌍의 리드 단자부(22, 23)가 설치되고, 상기 한 쌍의 리드 단자부(22) 중 어느 한 쪽에는 제1발광 다이오드 칩(24)과 제2발광 다이오드 칩(25)이 실장된다. 또한, 상기 제1 및 제2발광 다이오드 칩(24, 25)은 각각의 리드 단자부(22, 23)와 와이어로 연결된다. 또한, 상기 제1 및 제2발광 다이오드 칩(24, 25)과 리드 단자부(22, 23)의 상부에는 몰딩부(27)가 일체로 봉지된다.
한편, 전술된 발광 다이오드 램프(1)에 있어서, 상기 발광 다이오드(20)는 일반적인 상용 전력인 교류 전원에 사용할 수 있는 교류형 발광 다이오드(AC-LED)(20)가 사용되는 것이 바람직하며, 다른 램프 또는 칩형 발광 다이오드를 사용하는 것도 가능하다.
전술된 바와 같이 구성된 발광 다이오드 램프의 작용을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 발광 다이오드 램프(1)를 점등하기 위해, 발광 다이오드(20)에 교류 전원을 연결한다. 이때, 상기 발광 다이오드(20)의 리드 단자부(22, 23)에는 서로 다른 극성을 갖는 교류 전원이 입력되고, 그 극성에 따라 제1발광 다이오드 칩(24) 또는 제2발광 다이오드 칩(25)에 선택적으로 전원이 공급되며, 상기 발광 다이오드(20) 가 발광한다.
이때, 일상적인 교류 전원은 위상이 (+) 또는 (-)로 교번적으로 변화되는 220V의 전압을 가지며, 상기 발광 다이오드(20)는 상기 교류 전원의 입력시 발광 및 입력저항에 의해 고온의 열이 발생한다.
이와 같이, 상기 발광 다이오드(20)는 상기 발광 다이오드 칩(24, 25)에서 발산되는 빛이 상기 발광 다이오드(20)를 둘러싸는 패키지(10)에 의해 소정의 방향으로 반사 또는 집광된다.
한편, 상기 패키지(10)는 상기 발광 다이오드(20)에서 발생하는 열을 외부의 공기와 열교환에 의해 방열하며, 특히, 상기 패키지(10)의 외측면에 형성된 환형 고리(12)는 공기와 접촉되는 면적을 증가시킴에 따라, 상기 발광 다이오드(20)에서 발생하는 열을 신속하게 방출한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 패키지(30)는 도 5에 도시된 바와 같이, 외측면에 형성된 환형 고리(32)에 복수의 절개부(38)를 더 형성되는 것도 가능하다. 이에 따라 상기 패키지(30)의 외측면에 형성된 환형 고리(32)는 상기 절개부(38)에 의해 단속적으로 연결되며, 상기 절개부(38) 사이의 공간으로 공기가 순환하여 방열효율을 더욱 향상시킨다. 이때, 각 환형 고리에 형성된 각 절개부의 형성 위치는 해당 환형 고리의 아래 또는 위에 있는 환형 고리에 형성된 서로 인접하는 두 절개부의 중간 지점에 대응하는 위치인 것이 바람직하다.
상기 돌출부는, 도 6에 도시된 바와 같이, 막대형 돌기(42)로 형성되는 것도 가능하다. 즉, 상기 돌출부는 패키지(40)의 외측면에서 개별적으로 돌출되는 막대형 돌기(42)로 이루어진다. 더불어, 상기 막대형 돌기(42)는 배열된 패턴의 형태 또는 돌출된 길이 등의 조절을 통해 방열효율이 최적화되도록 설계할 수 있다.
전술된 실시예에서 상기 방열부가 상기 패키지(40)의 외부에 돌출된 실시예에 대해 설명하였으나, 상기 방열부는 돌출된 형상 뿐만 아니라, 도 7에 도시된 바와 같이, 패키지(50)의 외부에 형성된 복수의 홈부(52)로 이루어지는 것도 가능하다. 즉, 상기 홈부(52)는 상기 패키지(50)의 외측면에서 내측으로 파여진 형태이며, 상기 홈부(52)의 깊이, 폭 또는 형성된 방향을 조절하여 방열효율이 최적화되도록 설계할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 발광 다이오드 램프를 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형될 수 있음은 물론이다. 또한, 전술된 램프형 발광 다이오드를 갖는 발광 다이오드 램프는 실시 가능한 구성예에 의한 예시로서, 칩형 발광 다이오드 등의 다른 형태를 갖는 발광 다이오드 램프에도 적용될 수 있다. 또한, 상기 발광 다이오드는 교류형 발광 다이오드 뿐만 아니라, 직류형 발광 다이오드에도 적용 가능함은 물론이다.
전술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 발광 다이오드 램프는 발광 다이오드에서 발생하는 고온의 열이 패키지로 전달된 후 외측면에 형성된 방열부에 의해 원활하게 배출되므로, 상기 발광 다이오드의 과도한 온도 상승을 막을 수 있다. 따라서, 상기 발광 다이오드의 열화를 방지할 수 있어, 제품의 수명을 증가시킬 수 있다. 이와 같이, 상기 발광 다이오드의 열이 패키지의 방열부에 의해 쉽게 방열되므로, 패키지가 열에 의해 변형되는 것을 막을 수 있다. 또한, 상기 발광 다이오드의 열적 손상이 방지되므로, 발광 다이오드의 최대 광출력을 증가시키는 것도 가능하다. 또한, 상기 발광 다이오드에서 발생되는 열이 원활히 방출되므로 화상 또는 화재 등의 위험이 감소되는 장점이 있다.

Claims (7)

  1. 발광 다이오드와,
    상기 발광 다이오드가 중심부에 설치되며, 이를 둘러싸는 외곽부에 상기 발광 다이오드에서 방사되는 빛을 반사하는 반사면이 형성된 패키지와,
    상기 패키지의 외측면에 형성되어 상기 발광 다이오드에서 발생하는 열을 방열하기 위한 방열부를 포함하며,
    상기 방열부에는 상기 패키지의 외면에 돌출형성된 복수의 환형 고리가 형성되며, 각 환형고리는 단속적으로 연결되기 위한 복수의 절개부를 가지되,
    상기 각 환형 고리에 형성된 각 절개부의 형성 위치는 해당 환형 고리의 아래 또는 위에 있는 환형 고리에 형성된 서로 인접하는 두 절개부의 중간 지점에 대응하는 위치인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광 다이오드는 교류용 발광 다이오드(AC-LED)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프.
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