KR101079151B1 - 발광다이오드 조명 모듈 - Google Patents

발광다이오드 조명 모듈 Download PDF

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이슬기
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이슬기
안인규
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Abstract

본 발명은 발광다이오드 조명 모듈에 관한 것으로 특히, 단독으로 조명등 기능을 수행하거나, 소정 면적을 갖는 모듈 고정판에 수개가 고정 설치하여 원하는 출력을 갖는 각종 조명등 기구를 구성하는데 사용되는 LED 조명 모듈을, 빛 투광 또는 확산판과, LED 기판, 경금속계열 합금으로 다이케스팅을 통해 성형한 방열체, 방수 링 및 전류 제한기 또는 컬러 제어기 및 전원 공급용 컨버터로 구성하거나, 또는 빛 투광 또는 확산판과, LED 기판, 경금속계열 합금으로 다이케스팅을 통해 성형한 방열체, 방수 링, 전도성/고분자 방열 수지재로 사출 성형한 방열형 함체 및 전원 공급용 컨버터로 구성한 것을 특징으로 한다,
따라서 각종 조명등 기구를 손쉽게 제작하여 사용할 수 있고, LED 조명 모듈 자체의 방열기능을 대폭 향상시킬 수 있으며, 각각의 LED 조명 모듈에 대한 전체적인 부피와 체적을 크게 줄일 수 있어 경량화 및 소형화가 가능할 뿐만 아니라 제품의 생산원가를 대폭 저감시킬 수 있고, 제품의 생산원가와 설치비용을 대폭 저감 및 감소시킬 수 있음은 물론 불필요한 자원낭비를 방지할 수 있고, 또한 함체의 내부에 설치되는 전원 공급용 컨버터에서 발생되는 열을 원활히 방열시킬 수 있을 뿐만 아니라, 방열체를 통해 방열되고 남은 발광다이오드의 잔열 일부도 함체를 통해서도 방열시킬 수 있어 LED 조명 모듈 자체를 보다 더 경량화 및 소형화시킬 수 있으며, LED 조명 모듈 자체의 호환성을 대폭 향상시킬 수 있어 다양하게 요구되고 있는 사용자의 각종 조명등 기구에 적합시켜 사용할 수 있는 것이다.

Description

발광다이오드 조명 모듈{LED light-module for lighting system}
본 발명은 발광다이오드 조명 모듈에 관한 것으로 더욱 상세하게는 발열량이 적고 전력소모가 적은 발광다이오드(LED)를 광원으로 사용하여 작은 LED 조명 모듈을 형성하고, 이들을 이용하여 각종 조명등 기구(예를 들어 계단 조명등, 투광등, 보안등, 경관조명등, 하우스나 축사 또는 공장용 조명등, 거실등, 간판 간접 조명등 및 다운 라이트 등)를 손쉽게 제작하여 사용할 수 있도록 하고, 방열체는 열 확산도가 알루미늄보다 대략 1.7배 높은 특성을 갖는 경금속계열 합금인 마그네슘(Mg) 합금을 이용하여 성형하되, 다이케스팅을 통해 방열체의 방열봉들을 사방으로 공기의 흐름이 이루어질 수 있도록 박막 형태가 아닌 유선형 기둥 형태로 성형하고, 또한 발광다이오드에 전원을 공급시켜 주는 컨버터 수납되는 함체는 전도성/고분자 방열 수지재로 사출 성형하여 방열체의 상면에 착탈 가능하게 고정 설치하는 방식을 통해 조명등 기구 자체의 방열기능을 대폭 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 조명등 기구 자체를 경량화 및 소형화시킬 수 있도록 발명한 다목적용 LED 조명 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 종래의 보안등 또는 가로등 등은 주로 수은등이나 나트륨등을 광원으로 사용하여 조명을 하게 함으로써 밝기에 비하여 에너지 소비가 크다는 문제점과 수명이 짧아 시간경과에 따라 광량이 급격하게 저하되어 주기적인 관리가 필요하게 되었다.
특히 위에 열거한 등은 수은가스를 이용하고 있으므로 폐기시 환경오염의 원인으로 작용하는 문제점을 갖고 있었다.
따라서, 최근에는 전력소모가 적고 수명이 긴 발광다이오드(LED)를 광원으로 사용하는 조명등이 개발 출시되고 있다.
이때, 상기 발광다이오드(LED : Light Emitting Diode)는 빠른 응답속도, 저 전력 소모, 긴 수명 등의 장점을 가진 반도체의 P-N 접합 구조를 이용하여 주입된 소수캐리어(전자 또는 양공)를 만들어내고 이들의 재결합에 의해 발광시키는 것을 이용한 것으로, 종래의 조명용 백열전구보다 소비전력이 1/10 정도 소요되어 전기에너지를 크게 절감할 수 있는 장점을 가지고 있다.
특히, 교통신호등이나 보안등 또는 가로등, 투광등, 경관조명등 및 하우스나 축사용 조명등 등과 같이 전력이 많이 소요되는 부분에 있어서는, 이들 조명등기구에 많이 사용되는 나트륨등이나 수은등을 발광다이오드로 교체하게 되면 소비전력 절감효과는 매우 크다.
그런데 종래의 발광다이오드를 이용한 조명등기구는 방열문제를 해결하는데 어려움이 있어 주로 저휘도 발광다이오드를 이용하고 있었다. 다시 말해 고휘도 발광다이오드를 이용할 경우 상당한 열이 발생하게 되는바, 방영 작용 기능이 부실하면 이 열에 의해 주변장치의 손상을 초래하게 되며, 발광다이오드 수명도 급속히 짧아지게 되어, 실질적인 조명장치로써 열활을 할 수 없는 문제를 갖고 있다.
이와 같이 발광다이오드를 이용한 조명등기구, 예를 들어, 발광다이오드형 보안등 또는 가로등기구는 일반 형광등의 보안등 또는 가로등과는 달리 점등회로가 단순하고, 인버터 회로와 철심형 안정기가 불필요하며, 전력 소모가 적고 수명이 길기 때문에 유지나 보수비용이 적은 장점이 있다.
그러나, 이와 같은 발광다이오드형 보안등이나 가로등, 투광등, 경관조명등 및 하우스나 축사용 조명등, 간판 간접 조명등 및 다운 라이트 기구의 단점으로는 열적 스트레스로 인한 특성 열화 및 고장이 발생한다는 측면이다.
이는 발광다이오드를 동작시키기 위해 다수의 발광다이오드에 흐르는 전류가 높을수록 발생하는 열이 많아지기 때문에 고장 및 특성 열화가 발생하게 된다.
예를 들어, 발광다이오드 보안등 또는 가로등이나 투광등, 경관조명등 또는 하우스나 축사용 조명등, 간판 간접 조명등, 다운 라이트 및 거실등 등의 제어 보드(PCB : printed circuit board)는 PCB 상에 다수 LED의 점멸을 제어하는 제어 회로 및 각 LED에 외부로부터 공급되는 전원이 공급되도록 하는 전원 회로 등이 구현되며, 제어 보드는 다수의 LED에서 발생되는 열에 의한 열적 스트레스로 인해 오동작 또는 고장을 일으킨다.
그래서 종래의 발광다이오드형 보안등 또는 가로등, 투광등, 경관조명등 및 하우스나 축사용 조명등, 간판 간접 조명등 및 다운 라이트 등에서는 열전도성이 우수한 금속 물질을 이용한 히트 싱크(heat sink) 또는 슬러그와 같은 방열판을 장착하여 LED의 발광에 의한 열적 스트레스를 해소하고자 하고 있는 경우가 많으나, 이는 방열판을 구성하는 금속 물질의 한계성으로 인해 요구되는 방열 효율을 만족시키기 위해서는 방열판의 두께 및 부피가 커지게 되므로, 각각의 조명등기구의 크기와 무게는 증가하게 된다.
뿐만 아니라, 종래 발광다이오드 조명 모듈 또는 가로등기구의 경우 그 특성상 밀폐를 유지시켜야만 외부로부터 습기의 유입을 차단할 수 있어 효율적인 방열을 위한 냉각장치의 설치가 곤란하며, 그렇다고 냉각장치를 설치하게 되면 보안등 또는 가로등, 투광등, 경관조명등 및 하우스나 축사용 조명등의 내부로 외부에서 물이나 습기를 포함하여 각종 이물질이 유입될 우려가 있다.
한편, 발광다이오드 조명 모듈에서 사용되고 있는 방열체를 알루미늄으로 다이케스팅 성형할 경우 그 두께와 부피 및 체적이 두껍고 커서 제품의 생산원가가 상승하게 될 뿐만 아니라 경량화가 불가능한 문제점이 있다.
뿐만 아니라, 종래 방전등형 보안등 및 투광등 등을 발광다이오드형 보안등 및 투광등 등으로 교체하고자 할 경우, 방전등형 보안등 및 투광등 등의 본체 내에 발광다이오드형 보안등 및 투광등에서 필요로 하는 방열기구를 내장시킬만한 공간이 부족하여 그대로 사용할 수 없으므로 이를 버리게 되어 불필요한 자원 낭비를 가져오는 문제점도 있다.
또한, 종래 방열 구조 중 알루미늄 압출 또는 다이케스팅 구조는 열전도는 어느 정도 우수 하지만, 밀폐된 곳에서는 열 방산 성능이 급격히 떨어진다.
그러한 이유로, 근래에 노트북이나 PC에는 거의 채용되지 않는 방열 구조인데도 불구하고, LED 조명의 대부분 방열 구성은 알루미늄 다이케스팅 또는 압출로 구성하고 있으나 전체적인 부피가 커지고, 무게가 증가되는 문제점을 갖고 있다.
또, 종래 히트 스프레더(일명 무동력 히트 펌프) 원리의 방열장치는 성능은 우수 하지만 한정된 수명과 고가이며 부피가 큰데도 불구하고, 근래에 노트북 등의 고가 제품 및 일부의 LED 조명에 적용되어 지고 있으나 조명등 기구의 경우 가격이 너무 비싸지게 되는 문제점이 있다.
또한, 종래 알루미늄 박막 판재를 프레스 가공 후 적층하여 판재를 다발로 묶는 구조로 제공되는 방열 구조는 열전도 부분은 어느 정도 성능이 되고, 열 확산 성능도 많이 개선되지만, 밀폐된 공간에서는 열 확산에 한계가 따르며, 박만 판 사이의 좁은 공간의 공기층이 오히려 보온 작용을 일으키는 문제점을 지니고 있고, 특히 미세 먼지나 분진이 많은 곳에서는 권장되지 않는 방열 방식이기도 하다.
한편, 발광다이오드 조명 모듈을 이용하여 계단 조명등, 투광등, 보안등, 경관조명등, 하우스나 축사 또는 공장용 조명등, 거실등, 간판 간접 조명등 및 다운 라이트 등과 같은 각종 조명등 기구를 제작하다 보면 각각의 조명 모듈에 전원 공급용 컨버터를 단독으로 직접 설치할 필요가 있을 경우도 있고, 또 때에 따라서는 전류 제한기 또는 컬러 제어기와 전원 공급용 컨버터 자체를 별도로 크게 제작하여 전원 및 신호선을 수개의 조명 모듈에 각각 연결시켜 주어야 하는 경우가 있다.
그런데, 상기한 두 예 중 각각의 조명 모듈에 전원 공급용 컨버터를 단독으로 직접 설치하는 경우 종래에는 열 확산 계수와 열 전도도가 매우 낮은 일반 합성수지재로 성형한 함체 내에 내장한 형태를 가지고 있어 각각의 조명 모듈에 설치되는 전원 공급용 컨버터 자체에서 발생되는 열을 원활히 방열시킬 수 없을 뿐만 아니라 발광다이오드에서 발생되는 열 역시 방열체를 통해서만 방열되므로 전원 공급용 컨버터 내장형 발광다이오드 조명 모듈을 구성하고 있는 전원 공급용 컨버터를 포함하여 발광다이오드의 수명이 짧은 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 조도가 높으면서도 발열량이 적고 전력소모가 적은 고휘도 발광다이오드(LED)를 광원으로 사용하고, 방열체는 사방으로 공기의 흐름이 이루어지도록 수개의 유선형 방열봉이 구비되도록 열 확산도는 알루미늄보다 대략 1.7배 높으며 비중은 대략 35%이상 낮고 가벼운 특성을 갖는 경금속계열 합금인 마그네슘 합금을 이용하여 다이케스팅을 통해 성형하여 작은 LED 조명 모듈을 성형함으로써 사용자가 이들을 이용하여 계단 조명등, 투광등, 보안등, 경관조명등, 하우스나 축사 또는 공장용 조명등, 거실등, 간판 간접 조명등 및 다운 라이트 등과 같은 각종 조명등 기구를 손쉽게 제작하여 사용할 수 있을 뿐만 아니라, LED 조명 모듈 자체의 방열기능을 대폭 향상시킬 수 있고, 또한 각각의 LED 조명 모듈에 대한 전체적인 부피와 체적을 크게 줄일 수 있어 경량화 및 소형화가 가능할 뿐만 아니라 제품의 생산원가를 대폭 저감시킬 수 있으며, 특히 투광등이나 보안등 등과 같이 비교적 고출력의 조명등 기구를 LED 조명 모듈로 제작함에 있어서 기존 지주대나 반사갓 또는 케이스를 그대로 사용한 상태에서 필요한 개수의 LED 조명 모듈만 반사갓 또는 케이스 등의 내부에 설치하여 원하는 조명출력을 얻을 수 있어 제품의 생산원가와 설치비용을 대폭 저감 및 감소시킬 수 있음은 물론 불필요한 자원낭비를 방지할 수 있는 발광다이오드 조명 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 전원 공급용 컨버터를 일체로 구비한 LED 조명 모듈의 경우 별도의 케이스 등을 사용하지 않고 상기 전원 공급용 컨버터가 내장되는 함체를 방열체의 상면에 직접 착탈 가능하게 설치하되, 상기 함체를 일반 합성수지가 아닌 열 전도성이 매우 우수한 특성을 가진 탄소나노튜브(CNT)가 함유된 전도성/고분자 방열 수지재로 사출 성형하여 줌으로써 함체의 내부에 설치되는 전원 공급용 컨버터에서 발생되는 열을 원활히 방열시킬 수 있을 뿐만 아니라, 방열체를 통해 방열되고 남은 발광다이오드의 잔열 일부도 함체를 통해서도 방열시킬 수 있어 LED 조명 모듈 자체를 보다 더 경량화 및 소형화시킬 수 있는 발광다이오드 조명 모듈을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 수개의 LED 조명 모듈을 필요로 하는 고출력 조명등 기구인 투광등이나 보안등, 하우스나 축사 또는 공장용 조명등 및 거실등 등과 같은 경우 각각의 LED 조명 모듈을 탄성 고정구들을 이용하여 모듈 고정판에 간단히 고정시킬 수 있도록 하고, 또 계단 조명등이나 경관조명등, 간판 간접 조명등 및 다운 라이트 등과 같이 하나의 LED 조명 모듈을 전구형태로 설치할 필요가 있는 경우에는 함체나 빛 투광 또는 확산판에 나선형 소켓 결합구 또는 소켓 결합겸 통풍 지지구를 간단히 고정 설치할 수 있도록 하여 LED 조명 모듈 자체의 호환성을 향상시켜 다양하게 요구되고 있는 사용자의 각종 조명등 기구에 부합시킬 수 있는 발광다이오드 조명 모듈을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 의한 본 발명의 일 실시 예는, 단독으로 조명등 기능을 수행하거나, 소정 면적을 갖는 모듈 고정판에 수개가 고정 설치하여 원하는 출력을 갖는 각종 조명등 기구를 구성하는데 사용되는 LED 조명 모듈을 구성함에 있어서, 사각 또는 원판형상을 갖고 배면에는 LED 기판 수납홈과 방수 링 삽입홈이 형성된 형태에서 LED들에서 발생되는 빛은 투과 또는 확산시키고 외부에서 유입되는 각종 이물질과 우수의 유입은 차단하는 빛 투광 또는 확산판과; 수개의 LED가 정해진 간격을 두고 납땜 고정된 형태를 갖고 상기 빛 투광 또는 확산판의 LED 기판 수납홈 내에 설치되어 전류 제한기 또는 컬러 제어기 및 전원 공급용 컨버터의 제어를 받아 조명에 필요한 빛을 발생시켜 주는 LED 기판과; 다이케스팅을 통해 사방으로 공기가 유통될 수 있도록 수개의 유선형 방열봉들이 상면에 일체로 돌출 형성되도록 경금속계열 합금으로 성형한 구성을 갖고 상기 LED 기판의 배면에서 빛 투광 또는 확산판의 배면에 저면이 밀착된 형태로 착탈 가능하게 고정 설치되어 발광다이오드에서 발생되는 열을 방열시켜 주는 방열체와; 상기 빛 투광 또는 확산판의 배면에 형성된 방수 링 삽입홈에 삽입 설치되어 상기 빛 투광 또는 확산판의 배면과 방열체 사이의 기밀을 유지시켜 주는 방수 링과; 상기 LED 기판에 설치된 LED에 흐르는 전류를 제한하거나 또는 컬러를 제어함은 물론 LED의 구동에 필요한 전원전압을 공급시켜 주는 전류 제한기 또는 컬러 제어기 및 전원 공급용 컨버터;로 구성한 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 의한 본 발명의 다른 실시 예는, 단독으로 조명등 기능을 수행하거나, 소정 면적을 갖는 모듈 고정판에 수개가 고정 설치하여 원하는 출력을 갖는 각종 조명등 기구를 구성하는데 사용되는 LED 조명 모듈을 구성함에 있어서, 사각 또는 원판형상을 갖고 배면에는 LED 기판 수납홈과 방수 링 삽입홈이 형성된 형태에서 LED들에서 발생되는 빛은 투과 또는 확산시키고 외부에서 유입되는 각종 이물질과 우수의 유입은 차단하는 빛 투광 또는 확산판과; 수개의 LED가 정해진 간격을 두고 납땜 고정된 형태를 갖고 상기 빛 투광 또는 확산판의 LED 기판 수납홈 내에 설치되어 전원 공급용 컨버터로부터 전원전압이 공급되면 조명에 필요한 빛을 발생시켜 주는 LED 기판과; 다이케스팅을 통해 사방으로 공기가 유통될 수 있도록 수개의 유선형 방열봉들이 상면에 일체로 돌출 형성되도록 경금속계열 합금으로 성형한 구성을 갖고 상기 LED 기판의 배면에서 빛 투광 또는 확산판의 배면에 저면이 밀착된 형태로 착탈 가능하게 고정 설치되어 발광다이오드에서 발생되는 열을 방열시켜 주는 방열체와; 상기 빛 투광 또는 확산판의 배면에 형성된 방수 링 삽입홈에 삽입 설치되어 상기 빛 투광 또는 확산판의 배면과 방열체 사이의 기밀을 유지시켜 주는 방수 링과; 뚜껑체가 구비된 사각 함체 형상을 갖도록 전도성/고분자 방열 수지재로 사출 성형된 형태를 갖고 상기 방열체의 상면에 착탈 가능하게 고정 설치되어 그 내부로 수납되는 전원 공급용 컨버터에서 발생되는 열을 포함하여 방열체를 통해 전달되는 LED의 일부 잔열을 방열시켜 주는 방열형 함체와; 상기 방열형 함체 내에 수납된 상태에서 LED 기판에 설치된 LED의 구동에 필요한 전원전압을 공급시켜 주는 전원 공급용 컨버터;로 구성한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 두 실시 예에서 방열체를 구성하고 있는 경금속계열 합금은 열 확산 계수가 1.3-1.4[㎠/sec]이고, 열 전도도는 60-90[W/mK]이며, 밀도는 1.8±0.3[g/㎤]이고, 용융온도가 595[℃]이며, 비열이 1.02-1.05[J/gK]인 마그네슘 합금을 포함하는 것을 특징으로 한다.
뿐만 아니라, 상기 방열체를 구성하고 있는 경금속계열 합금으로는 베릴륨과 티타늄, 두랄루민 및 탄소-알루미늄 복합소재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 두 실시 예에서 방열체의 상면에 돌출 성형된 유선형 방열봉의 외주면에는 방열 표면적을 증대시켜 주기 위해 수개의 방열돌기를 정해진 간격을 두고 더 돌출 성형한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 방열형 함체를 포함한 뚜껑체를 구성하고 있는 전도성/고분자 방열 수지재는 열 확산 계수가 0.75-0.8[㎠/sec]이고, 열 전도도는 90-150[W/mK]이며, 밀도는 1.4±0.2[g/㎤]이고, 용융온도가 105-160[℃]이며, 비열이 1.1±0.4[J/gK]인 탄소나노튜브(CNT)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 방열형 함체의 뚜껑체 저면 양측에는 전원 공급용 컨버터의 양측면이 끼워져 걸려지는 기판 가이드 홈을 구비하고 방열형 함체의 내부로 삽입되는 측판을 더 구비시킨 것을 특징으로 한다.
또, 상기 방열형 함체의 뚜껑체에 돌출 형성된 측판의 배면에는 전원 공급용 컨버터의 납땜 부분과 도전성 방열형 함체 사이의 누전을 방지하기 위한 절연 차단막을 더 일체로 형성한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방열형 함체의 상면 개구부 주연부와 뚜껑체의 저면 사이에는 외부로부터 방열형 함체의 내부로 습기를 포함하여 각종 이물질이 유입되지 않도록 하는 방수 패킹을 더 설치한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 방열형 함체의 뚜껑체 상에는 전원 공급용 컨버터에 교류전원을 공급하기 위한 전원공급단자를 설치하기 위하여 한 쌍 또는 두 쌍의 전원공급단자 설치공을 형성한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 방열형 함체의 뚜껑체 상에 형성시킨 전원공급단자 설치공이 한 쌍인 경우 교류전원 공급선 및 점프선이 일체로 구비된 콘넥터를 이용하여 LED 조명 모듈의 방열형 함체 외부에서 서로 인접된 LED 조명 모듈에 교류전원을 점프시켜 주기 위해 콘넥터 결합용 전원공급단자를 설치한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방열형 함체의 뚜껑체 상에 형성시킨 전원공급단자 설치공이 두 쌍인 경우 서로 인접된 LED 조명 모듈에 교류전원 공급선을 점프시켜 주기 위해 각 쌍에 "ㄷ"자 형상으로 절곡 성형한 전원공급단자를 설치한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 방열형 함체의 뚜껑체 상면 중앙에는 전원 공급용 컨버터에 교류전압을 공급시켜 줌은 물론 LED 조명 모듈 자체를 일반전구와 같이 소켓에 나사 결합시킬 수 있도록 하는 나선형 소켓 결합구를 절연기능과 접착기능을 동시에 구비한 접착제를 이용하여 일체로 고정 설치한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방열형 함체의 전,후 표면에도 정해진 간격을 두고 방열 표면적을 넓혀주기 위한 방열돌출부들을 더 돌출 성형한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 방열체의 유선형 방열봉 중 일측 중심선 상에서 서로 대향된 위치에 있는 두 개의 유선형 방열봉 상면에는 가이드 홈을 형성하고, 상기 방열형 함체의 저면 중 일측 중심선 상에서 양측에는 방열형 함체를 방열체의 상면에 올려놓고 스크류를 이용하여 고정 설치할 때 상기 유선형 방열봉의 가이드 홈에 끼워져 방열형 함체가 회동되지 않도록 하는 가이드 봉을 더 돌출되게 설치한 것을 특징으로 한다.
또는 상기 방열체의 중앙에 돌출 성형된 방열 겸 전선 통과봉을 장방형으로 형성하고, 상기 방열형 함체의 저면 중앙에 평단면이 장방형 형상을 갖는 상기 방열 겸 전선 통과봉의 상단 일부가 끼워져 방열형 함체의 오결합을 방지함은 물론 방열형 함체가 회동되지 않도록 하는 방열 겸 전선 통과봉 결합홈을 더 형성한 설치한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 빛 투광 또는 확산판의 주연부에서 소정 간격을 두고 또는 각 모서리에는 각종 조명등 기구의 모듈 고정판에 천공된 방열체 통과공에 방열체를 끼운 상태에서 방열체 통과공의 주연부에 걸려진 빛 투광 또는 확산판 자체를 스크류로 고정시키기 위해, 또는 소정 형상을 갖는 소켓 결합겸 통풍 지지구를 스크류를 통해 빛 투광 또는 확산판에 고정시켜 주기 위한 스크류 결합홈을 더 천공한 것을 특징으로 한다.
이때, 소켓 결합겸 통풍 지지구는 전원 공급용 컨버터에 교류전압을 공급시켜 줌은 물론 LED 조명 모듈 자체를 일반전구와 같이 소켓에 나사 결합시킬 수 있도록 하는 나선형 소켓 결합구와; 상기 나선형 소켓 결합구의 저면에 일체로 고정 설치되는 몸체의 주연부에서 정해진 간격을 두고 하방부를 향해 돌출 형성되되, 저단부에는 상기 빛 투광 또는 확산판에 형성된 스크류 결합홈에 결합되는 스크류가 통과되는 스크류 통과공이 천공된 형태를 갖는 수개의 다리가 일체로 구비되도록 합성수지재를 이용하여 사출 성형한 통풍 지지구;로 구성한 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 방열형 함체의 양측면 저부에는 수개의 LED 조명 모듈을 모듈 고정판에 고정 설치하여 각종 조명등 기구를 제작하고자 할 때 소정 형상을 갖는 탄성 고정구를 결합시키거나, 또는 LED 조명 모듈 자체의 빛 조사각도를 조절하기 위해 빛 각도 조절수단을 결합시키기 위하여 평단면이 "ㄷ"자 형상을 갖는 고정구 결합구를 일체로 더 돌출 성형한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 탄성 고정구는 소정 폭과 길이를 갖도록 절단한 철판을 이용하여 절곡 성형하되, 상부 평판부를 중심으로 그 내측에는 상기 고정구 결합구 내측에 끼워져 탄력적으로 걸려지는 "π" 형상의 탄성 고정편을 일체로 형성하고, 외측에는 상기 고정구 결합구 외측을 덮는 형태로 지나 그 저단부 일부가 만곡지게 절곡된 형태에서 모듈 고정판의 내면 일부까지 탄력적으로 밀착된 형태를 갖는 판 스프링부를 일체로 형성하되, 상기 판 스프링부의 상부에는 분해용 공구를 결합하기 위한 공구 결합공을 천공한 것을 특징으로 한다.
또는, 상기 탄성 고정구는 소정 지름과 길이를 갖는 강선을 이용하여 상부 내측에는 상기 고정구 결합구 내측에 끼워져 탄력적으로 걸려지는 한 쌍의 탄성 걸림고리를 형성하고, 상부에는 고정구 결합구의 상면부를 감싸는 평면부를 형성하며, 상기 평면부의 외측에서 하방부를 향해서는 상기 탄성 걸림고리의 간격을 유지시켜 주도록 서로 대향되게 한 쌍의 간격 유지부를 절곡 형성하고, 상기 간격 유지부의 저부로는 상기 고정구 결합구 외측을 지나 그 저단부 일부가 만곡지게 절곡된 형태에서 모듈 고정판의 내면 일부까지 탄력적으로 접촉된 형태를 갖는 스프링부를 일체로 형성한 형태를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 빛 각도 조절수단은 소정 폭과 길이를 갖도록 절단한 철판을 "U"자 형상으로 절곡 성형하되, 저부에는 상기 방열형 함체의 고정구 결합구가 끼워져 고정되는 결합구 고정부를 일체로 구비하고 상기 방열형 함체의 고정구 결합구에 착탈 가능하게 결합되는 한 쌍의 탄성형 연결구와; 소정 폭과 길이를 갖도록 절단한 철판을 "ㄷ"자 형상으로 절곡 형성시킨 형태를 갖고 양 단부에 일체로 절곡 형성된 고정편이 상기 탄성형 연결구들의 자유 단부 틈새에 끼워져 볼트와 나비 너트를 통해 각도 조절 가능하게 결합되는 지지구와; 상기 지지구의 중앙에 착탈 가능하게 고정되어 LED 조명 모듈을 포함하여 빛 각도 조절수단 자체를 벽과 같은 고정구에 착탈 가능하게 고정시켜 주는 고정판;으로 구성한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 LED 조명 모듈을 이용하여 제작되는 각종 조명등 기구는 계단 조명등, 투광등, 보안등, 경관조명등, 하우스나 축사 또는 공장용 조명등, 거실등, 간판 간접 조명등 및 다운 라이트 등을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 조도가 높으면서도 발열량이 적고 전력소모가 적은 고휘도 발광다이오드(LED)를 광원으로 사용하고, 방열체는 사방으로 공기의 흐름이 쉽게 이루어지도록 수개의 유선형 방열봉(즉, 유선형 기둥 형상)이 구비되도록 열 확산도가 알루미늄보다 대략 1.7배 높고 비중은 35%이상 낮으며 가벼운 특성을 갖는 경금속계열 합금인 마그네슘 합금을 이용하여 다이케스팅을 통해 성형하여 작은 LED 조명 모듈을 성형함으로써 첫째 사용자가 이들을 이용하여 계단 조명등, 투광등, 보안등, 경관조명등, 하우스나 축사 또는 공장용 조명등, 거실등, 간판 간접 조명등 및 다운 라이트 등과 같은 각종 조명등 기구를 손쉽게 제작하여 사용할 수 있고, 둘째 LED 조명 모듈 자체의 방열기능을 대폭 향상시킬 수 있으며, 셋째 각각의 LED 조명 모듈에 대한 전체적인 부피와 체적을 크게 줄일 수 있어 경량화 및 소형화가 가능할 뿐만 아니라 제품의 생산원가를 대폭 저감시킬 수 있고, 넷째 투광등이나 보안등 등과 같이 비교적 고출력의 조명등 기구를 LED 조명 모듈로 제작함에 있어서 기존 지주대나 반사갓 또는 케이스를 그대로 사용한 상태에서 필요한 개수의 LED 조명 모듈만 반사갓 또는 케이스 등의 내부에 설치하여 원하는 조명출력을 얻을 수 있어 제품의 생산원가와 설치비용을 대폭 저감 및 감소시킬 수 있음은 물론 불필요한 자원낭비를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 전원 공급용 컨버터를 일체로 구비한 LED 조명 모듈의 경우 별도의 케이스 등을 사용하지 않고 상기 전원 공급용 컨버터가 내장되는 함체를 방열체의 상면에 직접 착탈 가능하게 설치하되, 상기 함체를 일반 합성수지가 아닌 열 전도성이 매우 우수한 특성을 가진 탄소나노튜브(CNT)가 함유된 전도성/고분자 방열 수지재로 사출 성형하여 줌으로써 함체의 내부에 설치되는 전원 공급용 컨버터에서 발생되는 열을 원활히 방열시킬 수 있을 뿐만 아니라, 방열체를 통해 방열되고 남은 발광다이오드의 잔열 일부도 함체를 통해서도 방열시킬 수 있어 LED 조명 모듈 자체를 보다 더 경량화 및 소형화시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에서는 수개의 LED 조명 모듈을 필요로 하는 고출력 조명등 기구인 투광등이나 보안등, 하우스나 축사 또는 공장용 조명등 및 거실등 등과 같은 경우 각각의 LED 조명 모듈을 탄성 고정구들을 이용하여 모듈 고정판에 간단히 고정시킬 수 있도록 하고, 또 계단 조명등이나 경관조명등, 간판 간접 조명등 및 다운 라이트 등과 같이 하나의 LED 조명 모듈을 전구형태로 설치할 필요가 있는 경우에는 함체나 빛 투광 또는 확산판에 나선형 소켓 결합구 또는 소켓 결합겸 통풍 지지구를 간단히 고정 설치하여 사용할 수 있도록 함으로써 LED 조명 모듈 자체의 호환성을 대폭 향상시킬 수 있어 다양하게 요구되고 있는 사용자의 각종 조명등 기구에 적합시켜 사용할 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.
도 1의 (a)(b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 조명 모듈 사시도.
도 2의 (a)(b)는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 LED 조명 모듈 사시도.
도 3은 도 2의 (a)에 대한 분해 사시도.
도 4는 도 2의 (b)에 대한 분해 사시도.
도 5의 (a)(b)는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 LED 조명 모듈의 정방향 및 측방향 단면도.
도 6의 (a)(b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 조명 모듈의 평면 및 공기 흐름도.
도 7 및 도 8은 전원 공급용 컨버터가 내장된 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다수개의 LED 조명 모듈을 이용하여 조명등 기구를 구성하고 교류전원 공급선을 상호 연결시킨 상태의 예를 보인 일부 확대 정면도.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다수개의 LED 조명 모듈을 이용하여 조명등 기구를 구성하고 전류 제한기 또는 컬러 제어기 및 전원 공급용 컨버터를 이용하여 전원전압을 공급시킨 상태의 예를 보인 일부 확대 정면도.
도 10의 (a)(b)는 본 발명 중 탄성 고정구에 대한 일 실시 예에 따른 사시도 및 이를 이용하여 LED 조명 모듈을 고정시킨 상태를 보인 일부 확대 정면도.
도 11의 (a)(b)는 본 발명 중 탄성 고정구에 대한 다른 실시 예에 따른 사시도 및 이를 이용하여 LED 조명 모듈을 고정시킨 상태를 보인 일부 확대 정면도.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 LED 조명 모듈 상면에 나선형 소켓 결합구를 직접 고정 설치한 조명등 기구의 사시도.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 LED 조명 모듈 상면에 소켓 결합겸 통풍 지지구를 결합시킨 조명등 기구의 분해 사시도.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 LED 조명 모듈에 빛 각도 조절수단을 결합시킨 조명등 기구의 분해 사시도.
도 15는 본 발명의 빛 각도 조절수단을 이용하여 조명등 기구의 빛 조사각도를 조절한 상태를 보인 측면도.
도 16의 (a)(b)는 본 발명의 LED 조명 모듈들을 이용하여 제조한 원형 반사갓을 갖는 투광등(예; 공장 및 고천정 고정등 등)과 사각형 투광등(예; 운동장이나 골프장, 항구 및 무대 조명등)을 예시한 저면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 포함하여 이들의 작용효과를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명의 일 실시 예는 도 1의 (a)(b)와 도 6의 (a)(b) 및 도 9에 도시된 바와 같이, 단독으로 조명등 기능을 수행하거나, 소정 면적을 갖는 모듈 고정판(8)에 수개가 고정 설치하여 원하는 출력을 갖는 각종 조명등 기구를 구성하는데 사용되는 LED 조명 모듈을, 빛 투광 또는 확산판(1)과, 수개의 LED가 정해진 간격을 두고 납땜 고정된 LED 기판(2), 경금속계열 합금으로 다이케스팅을 통해 성형한 방열체(3), 방수 링(4) 및 전류 제한기 또는 컬러 제어기 및 전원 공급용 컨버터(5a)를 포함하여 구성한 것을 주요기술 구성요소로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예는 도 2의 (a)(b) 내지 도 5의 (a)(b)와, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 단독으로 조명등 기능을 수행하거나, 소정 면적을 갖는 모듈 고정판(8)에 수개가 고정 설치하여 원하는 출력을 갖는 각종 조명등 기구를 구성하는데 사용되는 LED 조명 모듈을, 빛 투광 또는 확산판(1)과, 수개의 LED가 정해진 간격을 두고 납땜 고정된 LED 기판(2), 경금속계열 합금으로 다이케스팅을 통해 성형한 방열체(3), 방수 링(4), 전도성/고분자 방열 수지재로 사출 성형한 방열형 함체(6) 및 전원 공급용 컨버터(5b)를 포함하여 구성한 것을 주요기술 구성요소로 한다,
이때, 상기 두 실시 예에서 공통으로 사용되고 있는 상기 빛 투광 또는 확산판(1)은 사각 또는 원판형상을 갖도록 투명 또는 반투명으로 사출 성형하되, 상기 빛 투광 또는 확산판(1)의 배면에는 LED 기판 수납홈(1a)과 방수 링 삽입홈(1b)이 형성시켜 줌으로써 LED(2a)들에서 발생되는 빛은 투과 또는 확산시켜 줄 수 있고 외부에서 유입되는 각종 이물질과 우수의 유입은 차단할 수 있다.
또, 상기 LED 기판(2)은 원하는 조도량에 부응하여 수개의 LED(2a)가 정해진 간격을 두고 납땜 고정된 형태를 갖도록 구성한 것으로, 이와 같은 LED 기판(2)은 상기 빛 투광 또는 확산판(1)의 배면에 형성된 LED 기판 수납홈(1a)에 수납 설치되어 외부에 별도로 설치되어 있는 전류 제한기 또는 컬러 제어기 및 전원 공급용 컨버터(5a)나, 방열형 함체(6) 내에 실장된 전원 공급용 컨버터(5b)로부터 전원전압이 공급되면 조명에 필요한 빛을 발생시켜 주는 기능을 수행하게 된다.
한편, 상기 방열체(3)는 대부분 알루미늄으로 성형하던 종래와 달리 열 확산도는 알루미늄보다 대략 1.7배 높으며 비중은 35%이상 낮고 가벼운 특성을 갖는 경금속계열 합금으로 다이케스팅을 통해 성형한 것으로, 그의 상면에는 도 1의 (a), 도 2의 (b) 및 6의 (a)(b)와 같이 사방으로 공기가 유통될 수 있도록 수개의 유선형 방열봉(3a)들을 정해진 간격 및 각도를 갖고 일체로 돌출 성형된 구성을 갖고 상기 LED 기판(2)의 배면에서 빛 투광 또는 확산판(1)의 배면에 저면이 밀착된 형태로 착탈 가능하게 고정 설치되어 LED(2a)에서 발생되는 열을 방열시켜 주는 기능을 수행하게 된다.
이때, 상기 방열체(3)를 구성하고 있는 경금속계열 합금은 열 확산 계수가 0.84[㎠/sec]이고, 열 전도도는 220-240[W/mK]이며, 밀도는 2.7[g/㎤]이고, 용융온도가 600-660[℃]이며, 비열은 0.9[J/gK]인 알루미늄과 달리, 열 확산 계수가 1.3-1.4[㎠/sec]이고, 열 전도도는 60-90[W/mK]이며, 밀도는 1.8±0.3[g/㎤]이고, 용융온도가 595[℃]이며, 비열이 1.02-1.05[J/gK]인 마그네슘 합금을 포함하여, 베릴륨과 티타늄, 두랄루민 및 탄소-알루미늄 복합소재 중 어느 한 소재로 성형하였다.
이와 같이 상기 방열체(3)를 마그네슘 합금이나 베릴륨과 티타늄, 두랄루민 및 탄소-알루미늄 복합소재를 포함하는 경금속계열 합금으로 성형, 특히 마그네슘 합금으로 성형하게 되면 방열체(3)의 밀도와 비열이 각각 1.8±0.3[g/㎤]와 1.02-1.05[J/gK]을 갖게 되므로 밀도와 비열이 각각 2.7[g/㎤]와 0.9[J/gK]를 갖는 알루미늄보다 작고, 또 열 확산 계수는 0.84[㎠/sec]인 알루미늄과 달리 1.3-1.4[㎠/sec]로 높으며, 또한 열 전도도에 있어서는 220-240[W/mK]를 갖는 알루미늄에 비해 60-90[W/mK]로 낮은 특성을 갖게 되어 알루미늄으로 성형한 방열체보다 적은 표면적으로도 열전자의 대기 방출 성능이 높게 되어 경금속계열 합금 중 하나인 마그네슘 합금으로 방열체(3)를 성형하게 되면 알루미늄으로 성형하는 것보다 대폭 경량화 및 소형화시킬 수 있는 것이다.
다만 방열 성능에 영향을 미치는 요소인 열전도성이, 220-240[W/mK]를 갖는 순수 알루미늄 및 100-160[W/mK]를 갖는 알루미늄 합금에 비해 60-90[W/mK]로 낮은 특성의 마그네슘으로 성형한 방열체의 방열 작용 구조의 구성은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 경우처럼 박막 판 또는 미세 핀 형태가 아닌, 알루미늄 및 알루미늄 합금 기준 방열 작용의 열전도 작용 부분의 단면적을, 열전도성 비율만큼 대략 1.5 내지 2.5 이상 넓힌 기둥 형태로 설계하는 것이 매우 바람직하며, 본 발명에서는 그의 실현된 기술적 내용을 도면에 그 형태(도면 부호 3a 및 3d)를 도시하여 나타내고 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에서는 상기 방열체(3)를 경금속계열 합금인 마그네슘 합금 등으로 다이케스팅 성형할 때 필요에 따라서는 도 1의 (b) 및 도 2의 (b)와 같이 상기 방열체(3)의 상면에 돌출 성형되는 유선형 방열봉(3a)들의 외주면에 수개의 방열돌기(3b)를 정해진 간격을 두고 더 돌출 성형하여 줌으로써 방열체(3)의 방열 표면적을 증대시킬 수 있으므로 동일 방열조건하에서 방열체(3) 자체의 체적은 줄일 수 있어 LED 조명 모듈에 대한 소형화에 더욱 유리하게 된다.
또한, 본 발명의 두 실시 예에서 공통으로 사용되고 있는 상기 방수 링(4)은 고무 또는 실리콘 등으로 성형한 것으로, 상기 빛 투광 또는 확산판(1)의 배면에 형성된 방수 링 삽입홈(1b)에 삽입 설치된 상태에서 상기 빛 투광 또는 확산판(1)의 배면과 방열체(3) 사이에 형성될 수 있는 틈새에 대한 기밀을 유지시켜 외부로부터 습기를 포함한 유수는 물론 각종 이물질이 유입되는 것을 방지하는 기능을 수행하게 된다.
또, 본 발명의 일 실시 예에서는 LED 조명 모듈 자체를 빛 투광 또는 확산판(1)과 LED 기판(2), 방열체(3) 및 방수 링(4)으로만 형성하고, 상기 LED 기판(2)에 설치되어 있는 LED(2a)의 구동에 필요한 전원 및 전류 제어는 LED 조명 모듈과 별개로 제작한 전류 제한기 또는 컬러 제어기 및 전원 공급용 컨버터(5a)를 통해 제어할 수 있도록 한 형태를 갖는다.
이때, 상기 전류 제한기 또는 컬러 제어기 및 전원 공급용 컨버터(5a)는 상기 LED 기판(2)에 설치된 LED(2a)에 흐르는 전류를 제한하거나 또는 컬러를 제어하게 됨은 물론 LED(2a)의 구동에 필요한 전원전압을 공급시켜 주는 기능을 수행하게 된다.
이와 같은 전류 제한기 또는 컬러 제어기 및 전원 공급용 컨버터(5a)는 LED 조명 모듈 자체가 단독 조명등 기구로 사용되는 계단 조명등이나 간판 간접 조명등 및 다운 라이트 등과 같은 조명등 기구에 적용시키는 것보다 도 9와 같이 다수개의 LED 조명 모듈이 일체로 설치되는 조명등 기구인 투광등이나, 보안등, 경관조명등, 하우스나 축사 또는 공장용 조명등 등과 같은 조명등 기구에 적용시키는 것이 더 바람직하다.
한편, 전류 제한기 또는 컬러 제어기 및 전원 공급용 컨버터(5a)를 적용한 본 발명의 일 실시 예와 달리 LED 조명 모듈 자체에 전원 공급용 컨버터(5b)를 직접 설치하는 다른 실시 예에서 사용되고 있는 방열형 함체(6)는 뚜껑체(61)가 구비된 사각 함체 형상을 갖도록 전도성/고분자 방열 수지재로 사출 성형한 형태를 갖고 상기 방열체(3)의 상면에 스크류(9)를 통해 착탈 가능하게 고정 설치되어 그 내부로 수납되는 전원 공급용 컨버터(5b)에서 발생되는 열을 포함하여 방열체(3)를 통해 전달되는 LED(2a)의 일부 잔열을 방열시켜 주는 기능을 수행하게 된다.
또한, LED 조명 모듈 자체에 구비된 전원 공급용 컨버터(5b)는 상기 방열형 함체(6) 내에 수납된 상태에서 LED 기판(2)에 설치된 LED(2a)의 구동에 필요한 전원전압을 공급시켜 주는 기능을 수행하게 된다.
이때, 상기 방열형 함체(6) 및 뚜껑체(61)를 사출 성형하기 위한 제료로는 탄소나노튜브(CNT)가 함유된 전도성/고분자 방열 수지재를 사용하였는데, 상기 탄소나노튜브(CNT)의 밀도와 비열이 각각 1.4±0.2[g/㎤]와 1.1±0.4[J/gK]을 갖게 되므로 밀도와 비열이 각각 2.7[g/㎤]와 0.9[J/gK]를 갖는 알루미늄보다 작고, 또 열 확산 계수는 0.84[㎠/sec]인 알루미늄과 달리 0.75-0.8[㎠/sec]로 비슷한 특성을 갖게 되므로 알루미늄으로 성형한 방열형 함체(6)보다 적은 표면적과 체적으로도 열전자의 대기 방출 성능이 높아지게 되어, 탄소나노튜브(CNT)가 함유된 전도성/고분자 방열 수지재로 방열 작용부가 제공되게 하면 알루미늄 판재 또는 철판재로 제공되는 것보다 경량화 및 소형화와 가공 제조 원가 절감에 기여할 수 있는 것이다.
뿐만 아니라, 본 발명에서는 상기 방열형 함체(6)를 탄소나노튜브(CNT)가 함유된 전도성/고분자 방열 수지재로 사출 성형할 때 필요에 따라서는 도 2의 (a) 및 도 3과 같이 상기 방열형 함체(6)의 전,후 표면에도 정해진 간격을 두고 방열 표면적을 넓혀주기 위한 방열돌출부(6a)들을 더 돌출 성형하여 줌으로써 상기 방열형 함체(6)의 방열 표면적을 더 증대시킬 수 있어 동일 방열조건하에서 방열형 함체(6) 자체의 체적은 줄일 수 있어 LED 조명 모듈에 대한 소형화 및 경량화를 더욱 기대할 수 있다.
상기한 알루미늄 및 알루미늄 합금 대비 마그네슘 합금과 탄소나노튜브(CNT)가 함유된 전도성/고분자 방열 수지재에 대한 열 확산 계수와 열 전도도, 밀도, 용융온도 및 비열 등의 재질학적 평균 특성을 도표로 비교하면 다음과 같다.
Figure 112011063994793-pat00001
여기서 열 전도도라 함은 물질의 이동을 수반하지 않고 고온부에서 이것과 접하고 있는 저온부로 열이 전달되어 가는 현상을 말하며, 열전도에 의한 물체 내부에서의 열의 전달속도는 물질 내부에서의 온도구배(단위 길이당 온도차)에 비례하지만, 물질의 종류에 따라 큰 차이가 있다.
또한 위 도표에서 나타내는 물질별 평균적 특성의 수치에 있어서, 방열작용과 방열 성능에 영향을 미치는 정도를 서술하자면, “열 확산 계수”는 높을수록 좋으며 이는 방열 표면적을 축소 할 수 있는 장점을 제공하고; “열 전도도”역시 높을수록 좋으며, 이는 방열 접촉 및 열전자 이동 역할을 하는 단면적을 축소시킬 수 있는 장점을 제공하고, 밀도와 비열은 낮을수록 좋으며 이는 방열 구조체(즉, 방열체와 방열형 함체)의 표면적 체적 무게를 축소시키는 장점을 제공한다.
또한 위 도표에서 나타내는 물질들을 간략히 소개하자면, "카본나노튜브를 함유한 전도성/고분자 방열 수지재"는 미국의 듀폰사가 상용화의 선두 주자이며, 일본의 덴카사 및 유니티카주식회사 등등, 한국의 넥스텍사 및 애콜그린사 등이 개발하여 상용화하고 있으며, 신소재 분야로 각광을 받고 있는 물질이다. "마그네슘 합금"은 자동차 및 자전거 및 우주 항공 분야에 주로 사용되어지다가 합금 개량 개발 기술 및 성형 가공 기술 및 표면 처리 기술 등의 발전으로 가격이 많이 낮아져 무게를 낮춰야 하는 각종 방열 구조체에 적용되어지고 있으나, 엘이디 조명 분야에서는 열전도도가 낮은 문제로 적용이 미미한 실정이다.
"알루미늄"과 "알루미늄 합금"은 아주 익숙한 방열 재질이라 소개는 생략하고, 다만 알루미늄 합금은 순수 알루미늄에 비하여, 다양한 형태로 가공 할 수 있는 장점을 지닌 반면, 비열[J/gK]이 매우 커서 열 확산(열을 대기 중으로 방출하는)이 낮아지는 단점, 즉 부피와 체적과 무게가 커지는 단점이 있다.
"탄소-알루미늄 복합 소재"는 미국의 나사, 일본의 에이엠테크놀로지사가 개발 상용화한 것으로서, 탄소(카본) 덩어리에 알루미늄을 녹여 스며들게 가공한 복합 소재로서, 비교적 방열 성능은 탁월 하지만, 가격 경쟁력 문제로 일부 고급 제품에만 채용되어 지고 있지만, 이 또한 한국의 포스코, 대만 및 중국의 소수 회사가 대발 및 상용화 단계에 있어 가격은 많이 하락 할 것으로 예상되며, 그에 따라 적용 범위도 많이 넓어질 것이라 예상한다.
예를 들면, 구리나 철과 같은 전기의 양도체에서는 열도 매우 빠르게 전달되지만, 황이나 플라스틱과 같은 전기적으로 절연체인 물질에서는 늦게 전달된다. 또 액체나 기체는 고체에 비해 매우 늦다. 이것은 열전도의 메커니즘이 각각의 물질에 따라 다르기 때문으로, 이것을 수치로 나타내는 데는 두께 1㎝의 물질 층의 양면에 1℃의 온도차를 두었을 때, 그 층의 1㎠의 넓이를 1초 사이에 통과하는 열량을 사용하며, 이것을 그 물질의 열전도도(Thermal conductivity)라고 한다.
일반적으로 그 값은 온도에 따라 다소 달라지는데, 물질의 종류에 따라 거의 정해진 값을 가지는 물질상수로 보아도 좋다. 또 금속의 열전도도와 전기전도도 사이에는 비례관계가 있으며, 동일 온도에서의 양쪽의 비는 금속의 종류에 관계없이 일정한 값을 가지고 있다는 사실이 1853년에 G.H.비데만과 R.프란츠에 의해 발견되어, 이것을 비데만-프란츠의 법칙이라고 한다.
이와 같이 금속 내의 열전도는 자유전자가 열을 고온부에서 저온부로 운동에너지 형태로 운반하기 때문에 일어나며, 이 때문에 금속의 열전도도는 높고, 열전도도와 전기전도도 사이에 상관관계가 나타난다. 온도가 더욱 높아지면 열전도도가 어느 정도 낮아지는 것은 자유전자의 운동이 결정격자의 열 진동에 의해 방해를 받기 때문인 것으로 알려져 있다. 한편 같은 자유전자를 가지지 않는 유전체(절연체)의 경우, 열에 의해 그 일부에 발생한 원자·분자의 진동이 일종의 파동성을 가져서 그것이 표면에서 반사되어 정상파를 만들며, 정상파 전체의 에너지가 균일하게 내부에너지를 높이는 작용원리에 의해 열을 전달한다.
따라서, 본 발명에서는 방열 작용을 수행하는 구조물인 방열체(3)의 방열 구조 설계는 경량화 소형화 제조 원가 절감의 목적 달성을 위하여, 열전도도가 다소 낮고, 열확산도가 다소 높은 마그네슘 합금 등을 채용하기 때문에, 열전도도의 상승 효과을 위하여 열전달 통로의 단면적은 알루미늄 합금 대비 40~60[%] 정도 확대하고, 열 확산도가 좋으므로 표면적은 알루미늄 방열 구조 대비 30내지 50[%]로 정도 축소시키고, 공기의 통풍성을 높이기 위하여 360[°] 사방에서 공기의 유입 및 유출이 가능한 유선형 기둥 형태를 취하고, 모듈의 전체 구조에서 방열 작용 부분 전체가 외부로 노출되는 구조가 제공되게 설계되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 방열형 함체(6)의 상면 개구부에 단순히 수개의 스크류(9)를 이용하여 뚜껑체(61)를 고정시킬 경우 이들의 틈새를 통해 외부로부터 습기 또는 각종 이물질이 유입되어 전원 공급용 컨버터(5b)의 구동에 지장을 줄 우려가 있다.
따라서, 본 발명에서는 상기 방열형 함체(6)의 상면 개구부 주연부와 뚜껑체(61)의 저면 사이에 방수 패킹(7)을 더 설치하여 외부로부터 방열형 함체(6)의 내부로 습기를 포함하여 각종 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있도록 하였다.
또한, 본 발명에서는 상기 방열형 함체(6)의 뚜껑체(61) 저면 양측에는 상기 전원 공급용 컨버터(5b)의 양측면이 끼워져 걸려지도록 하는 기판 가이드 홈(61b)을 구비하고 방열형 함체(6)의 내부로 삽입되는 측판(61a)을 더 구비시켜 줌으로써 상기 전원 공급용 컨버터(5b) 자체가 방열형 함체(6)의 내부에 안정적으로 고정 설치된 상태를 유지하게 된다.
이때, 상기 뚜껑체(61)에 고정 설치된 상태에서 방열형 함체(6)의 내부로 수납된 전원 공급용 컨버터(5b)의 부품은 기판의 전면부에 설치된 형태를 가지므로 기판의 전면부와 방열형 함체(6)의 내벽 사이에는 충분한 공간부가 형성되나, 기판의 후면인 납땜부와 방열형 함체(6)의 내벽 사이의 공간부는 좁게 형성되어 납땜 부분과 방열형 함체(6)가 집적 접촉되어 전기적으로 단락될 우려가 있을 뿐만 아니라 납땜 부분에 대한 열 방출이 원활히 이루어지지 않을 우려가 있다.
따라서, 본 발명에서는 상기 방열형 함체(6)의 뚜껑체(61)에 돌출 형성된 양 측판(61a)의 배면에 절연 차단막(61c)을 더 형성시켜 주어 납땜 부분과 방열형 함체(6) 사이에 대한 절연성을 향상 즉, 전원 공급용 컨버터(5b)의 납땜 부분과 방열형 함체(6) 사이에서 누전이 발생되는 것을 완벽히 차단할 수 있도록 하였다.
뿐만 아니라, 본 발명에서는 상기 방열형 함체(6)의 뚜껑체(61) 상에는 전원 공급용 컨버터(5b)에 교류전원을 공급하기 위한 콘넥터 결합용 전원공급단자(62)를 설치하기 위하여 한 쌍 또는 두 쌍의 전원공급단자 설치공(61d)을 형성하였다.
이때, 상기 방열형 함체(6)의 뚜껑체(61) 상에 형성시킨 전원공급단자 설치공(61d)이 한 쌍인 경우 도 8과 같이 교류전원 공급선 및 점프선이 일체로 구비된 콘넥터(10)를 이용하여 LED 조명 모듈의 방열형 함체(6) 외부에서 서로 인접된 LED 조명 모듈에 교류전원을 점프시켜 주기 위하여 "I"자 형상을 갖는 콘넥터 결합용 전원공급단자(62)를 설치하였다.
그러나, 상기 방열형 함체(6)의 뚜껑체(61) 상에 형성시킨 전원공급단자 설치공(61d)이 두 쌍인 경우에는 도 5의 (a)(b) 및 7과 같이 서로 인접된 LED 조명 모듈에 교류전원 공급선을 점프시켜 주기 위해 각 쌍에 "ㄷ"자 형상으로 절곡 성형한 콘넥터 결합용 전원공급단자(62)를 설치하여 수개의 LED 조명 모듈이 설치되는 조명등 기구에서 각각의 LED 조명 모듈에 교류전압을 공급시켜 주는데에 따른 불편함을 해소시킬 수 있도록 한다.
한편, 본 발명에서는 상기 방열체(3)의 유선형 방열봉(3b) 중 일측 중심선 상에서 서로 대향된 위치에 있는 두 개의 유선형 방열봉(3b) 상면에 소정깊이로 가이드 홈(3c)을 형성하고, 또 상기 방열형 함체(6)의 저면 중 일측 중심선 상에서 양측에는 상기 유선형 방열봉(3b)의 가이드 홈(3c)에 끼워져 걸리는 가이드 봉(6b)을 더 돌출되게 설치하여 주었다.
따라서 상기 방열형 함체(6)를 방열체(3)의 상면에 올려놓고 스크류(9)를 이용하여 고정 설치할 때 상기 유선형 방열봉(3b)의 가이드 홈(3c)에 방열형 함체(6)의 가이드 봉(6b)이 끼워져 걸리게 되므로 방열형 함체(6)의 오결합이 방지됨은 물론 방열형 함체(6)의 고정시 방열체(3)의 상면에서 회동되는 것을 완벽히 방지할 수 있어 방열형 함체(6)의 조립을 보다 간편하고 완벽하게 할 수 있는 것이다.
또한, 본 발명에서는 또 다른 방안으로 상기 방열체(3)의 중앙에 돌출 성형된 방열 겸 전선 통과봉(3d) 자체를 장방형으로 형성하고, 상기 방열형 함체(6)의 저면 중앙에는 방열 겸 전선 통과봉 결합홈(6c)을 형성하여 줌으로써 상기 방열형 함체(6)를 방열체(3)의 상면에 올려놓고 스크류(9)를 이용하여 고정 설치하고자 할 때 평단면이 장방형 형상을 갖는 상기 방열 겸 전선 통과봉(3d)의 상단 일부가 상기 방열형 함체(6)의 방열 겸 전선 통과봉 결합홈(6c)에 끼워지게 되므로 방열형 함체(6)의 오결합이 방지됨은 물론 상기 방열형 함체(6)의 고정시 방열체(3)의 상면에서 회동되는 것이 완벽히 방지되어 방열형 함체(6)의 조립을 보다 간편하고 완벽하게 할 수 있는 것이다.
또, 본 발명에서는 LED 조명 모듈 자체를 일반전구와 같이 소켓에 나사 결합시킬 수 있는 조명등 기구로 사용하고자 할 때, 상기 방열형 함체(6)의 뚜껑체(61) 상면 중앙에 도 12와 같이 일반 전구에 설치된 것과 동일한 나선형 소켓 결합구(11)를 절연기능과 접착기능을 동시에 구비한 접착제를 이용하여 일체로 고정 설치하여 줌으로써 상기 나선형 소켓 결합구(11)를 통해 방열형 함체(6) 내에 설치되어 있는 전원 공급용 컨버터(5b)에 교류전압을 원활히 공급시켜 줄 수 있을 뿐만 아니라, LED 조명 모듈 자체를 일반전구와 같이 소켓에 나사 결합시켜 단독 조명등 기구로 널리 사용되고 있는 계단 조명등이나 간판 간접 조명등 및 다운 라이트 등과 같은 조명등 기구의 전등으로 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상기 빛 투광 또는 확산판(1)의 주연부에서 소정 간격을 두고 또는 각 모서리에 스크류 결합홈(1c)을 각각 천공하여 주었다.
즉, LED 조명 모듈 자체를 각종 조명등 기구(예를 들어 다수개의 LED 조명 모듈이 일체로 설치되는 투광등이나, 보안등, 경관조명등, 하우스나 축사 또는 공장용 조명등 등)의 모듈 고정판(8)에 천공된 방열체 통과공(8a)에 방열체(3)를 끼운 상태에서 도 7 내지 도 9와 같이 방열체 통과공(8a)의 주연부에 걸려진 빛 투광 또는 확산판(1) 자체를 스크류(9)로 고정시켜 주거나, 또는 도 13과 같이 소정 형상을 갖는 소켓 결합겸 통풍 지지구(12)를 스크류(9)를 통해 빛 투광 또는 확산판(1)에 고정시켜 주기 위하여 상기 빛 투광 또는 확산판(1)의 주연부에서 소정 간격을 두고 또는 각 모서리에 스크류 결합홈(1c)을 각각 더 천공시켜 주었다.
이때, 상기한 소켓 결합겸 통풍 지지구(12)는 도 13과 같이 나선형 소켓 결합구(12a)와 합성수지재를 이용하여 사출 성형한 통풍 지지구(12b)로 이루어진 것으로, 상기 나선형 소켓 결합구(12a)는 전원 공급용 컨버터(5b)에 교류전압을 공급시켜 줌은 물론 LED 조명 모듈 자체를 일반전구와 같이 소켓에 나사 결합되는 기능을 수행하고, 상기 통풍 지지구(12b)는 나선형 소켓 결합구(12a)의 저면에 일체로 고정 설치되는 몸체(12b-1)의 주연부에서 정해진 간격을 두고 하방부를 향해 수개의 다리(12b-2)가 돌출 형성되되, 상기 다리(12b-2)들의 저단부에는 상기 빛 투광 또는 확산판(1)에 형성된 스크류 결합홈(1c)에 결합되는 스크류(9)가 통과되는 스크류 통과공(12b-3)이 천공된 형태를 가지고 있다.
따라서, 상기 소켓 결합겸 통풍 지지구(12) 자체가 방열체(3) 및 방열형 함체(6)의 방열기능에는 전혀 지장을 지주 않은 상태(즉, 공기의 흐름을 전혀 방해하지 않은 상태)에서 LED 조명 모듈 자체를 일반전구와 같이 소켓에 나사 결합시킬 수 있으므로 소켓 결합겸 통풍 지지구(12)가 구비된 LED 조명 모듈 자체를 단독 조명등 기구로 널리 사용되고 있는 계단 조명등이나 간판 간접 조명등 및 다운 라이트 등과 같은 조명등 기구의 전등으로 사용할 수 있는 것이다.
한편, 본 발명에서는 상기 방열형 함체(6)의 양측면 저부에 평단면이 "ㄷ"자 형상을 갖는 고정구 결합구(6d)를 일체로 더 돌출 성형하여, 수개의 LED 조명 모듈을 모듈 고정판(8)에 고정 설치시켜 투광등이나, 보안등, 경관조명등, 하우스나 축사 또는 공장용 조명등 등과 같은 고출력 조명등 기구를 제작하고자 할 때에는 도 10의 (a) 및 도 11의 (a)와 같이 소정 형상을 갖는 탄성 고정구(13)를 고정구 결합구(6d)에 결합시켜 모듈 고정판(8) 자체에 LED 조명 모듈들을 일체로 고정시킬 수 있도록 결합시키거나, 또는 도 14 및 도 15와 같이 LED 조명 모듈 자체의 빛 조사각도를 조절하기 위해 빛 각도 조절수단(14)을 결합시킬 수 있도록 하였다.
이때, 상기 탄성 고정구(13)는 도 10의 (a)와 같이 소정 폭과 길이를 갖도록 절단한 철판을 이용하여 "π" 형상의 탄성 고정편(13a)과 평판부(13b) 및 판 스프링부(13c)가 일체로 구비된 형태를 갖도록 성형할 수 있고, 또 도 11의 (a)와 같이 소정 지름과 길이를 갖는 강선을 이용하여 한 쌍의 탄성 걸림고리(13e)와 평면부(13f), 한 쌍의 간격 유지부(13g) 및 스프링부(13h)가 일체로 구비되도록 성형할 수도 있다.
상기한 두 실시 예 중 도 10의 (a)와 같이 소정 폭과 길이를 갖도록 절단한 철판을 이용하여 절곡 성형한 탄성 고정구(13)는, 상부 평판부(13b)를 중심으로 그 내측에 상기 고정구 결합구(6d) 내측에 끼워져 탄력적으로 걸려지는 탄성 고정편(13a)이 "π" 형상으로 성형되고, 상기 평판부(13b)의 외측에는 상기 고정구 결합구(6d) 외측을 덮는 형태로 지나 그 저단부 일부가 만곡지게 절곡된 형태에서 도 10의 (b)와 같이 모듈 고정판(8)의 내면 일부까지 탄력적으로 밀착된 형태를 갖는 판 스프링부(13c)가 일체로 성형된 형태를 갖게 되는데, 이때 상기 판 스프링부(13c)의 상부에는 필요에따라 분해용 공구를 결합시켜 강제로 분해하기 위한 공구 결합공(13d)을 더 천공시켜 준 형태를 갖는다.
이와 같은 형태를 갖는 탄성 고정구(13)를 이용하여 모듈 고정판(8)에 천공된 방열체 통과공(8a)에 방열체(3)가 끼워지도록 LED 조명 모듈들을 결합한 다음 상기 방열형 함체(6)의 양측면에 성형된 고정구 결합구(6d)의 내측으로 판 스프링 형태를 갖는 상기 탄성 고정구(13)의 "π"형 탄성 고정편(13a)을 끼워 결합시키게 되면 "π" 형상을 갖는 상기 탄성 고정편(13a)의 걸림돌기가 고정구 결합구(6d)의 저면 양측에 각각 탄력적으로 걸려져 고정됨과 동시에, 상기 탄성 고정구(13)의 평판부(13b) 외측에 절곡 성형된 판 스프링부(13c)가 상기 고정구 결합구(6d) 외측을 덮는 형태로 지나 저단부 일부가 만곡지게 절곡된 형태에서 도 10의 (b)와 같이 모듈 고정판(8)의 내면 일부까지 탄력적으로 밀착된 형태를 갖게 되므로 LED 조명 모듈들이 모듈 고정판(8)에 완벽한 고정상태를 유지하게 됨은 물론 LED 조명 모듈들을 모듈 고정판(8)에 고정시키는 작업을 매우 간편하게 실시할 수 있다.
또한, 상기한 두 실시 예 중 도 11의 (a)와 같이 소정 지름과 길이를 갖는 강선을 이용하여 절곡 성형한 상기 탄성 고정구(13)는, 상부 내측에 상기 고정구 결합구(6d)의 내측으로 끼워져 탄력적으로 걸려지는 한 쌍의 탄성 걸림고리(13e)가 형성되고, 상부에는 고정구 결합구(6d)의 상면부를 감싸는 평면부(13f)가 형성되며, 상기 평면부(13f)의 외측에서 하방부를 향해서는 상기 탄성 걸림고리(13e)들의 간격이 일정간격을 유지되게 하는 한 쌍의 간격 유지부(13g)가 절곡 형성되고, 상기 간격 유지부(13g)의 저부로는 상기 고정구 결합구(6d) 외측을 지나 그 저단부 일부가 만곡지게 절곡된 형태에서 모듈 고정판(8)의 내면 일부까지 탄력적으로 접촉된 형태를 갖는 스프링부(13h)가 일체로 절곡 형성한 형태를 갖는다.
이와 같이 강선 스프링 형태를 갖는 탄성 고정구(13)를 이용하여 LED 조명 모듈들을 모듈 고정판(8)에 고정시키고자 할 때에도, 한 쌍의 탄성 걸림고리(13e)를 방열형 함체(6)의 고정구 결합구(6d) 내측으로 끼워 결합시키게 되면 한 쌍의 탄성 걸림고리(13e)가 고정구 결합구(6d)의 저면에 각각 탄력적으로 걸려져 고정됨과 동시에, 상기 탄성 고정구(13)의 평면부(13f) 외측에 절곡 성형된 한 쌍의 간격 유지부(13g)와 스프링부(13h) 일부가 상기 고정구 결합구(6d) 외측을 덮는 형태를 갖고 상기 스프링부(13h)의 나머지 일부는 만곡지게 절곡된 형태에서 도 11의 (b)와 같이 모듈 고정판(8)의 내면 일부까지 탄력적으로 밀착된 형태를 갖게 되므로 LED 조명 모듈들이 모듈 고정판(8)에 완벽한 고정상태를 유지하게 됨은 물론 LED 조명 모듈들을 모듈 고정판(8)에 고정시키는 작업을 매우 간편하게 실시할 수 있는 것이다.
한편, 상기 빛 각도 조절수단(14)은 도 14와 같이 한 쌍의 탄성형 연결구(14a)와 지지구(14c) 및 고정판(14d)으로 구성된 형태를 갖게 되는데, 이때 상기한 한 쌍의 탄성형 연결구(14a)는 소정 폭과 길이를 갖도록 절단한 철판을 "U"자 형상으로 절곡 성형하되, 저부에는 상기 방열형 함체(6)의 고정구 결합구(6d)가 끼워져 고정되는 결합구 고정부(14b)를 일체로 구비하고 상기 방열형 함체(6)의 고정구 결합구(6d)에 착탈 가능하게 결합되는 형태를 갖는다.
또, 상기 지지구(14c)는 소정 폭과 길이를 갖도록 절단한 철판을 "ㄷ"자 형상으로 절곡 형성시킨 형태를 갖고 양 단부에 일체로 절곡 형성된 고정편(14c-1)이 상기 탄성형 연결구(14a)들의 자유 단부 틈새에 끼워져 볼트(14e)와 나비 너트(14f)를 통해 각도 조절 가능하게 결합되는 형태를 가지며, 상기 고정판(14d)는 지지구(14c)의 중앙에 착탈 가능하게 고정되어 LED 조명 모듈을 포함하여 빛 각도 조절수단(14) 자체를 벽과 같은 고정구에 착탈 가능하게 고정시켜 주는 기능을 갖는다.
이와 같은 상기 빛 각도 조절수단(14)은 한 쌍의 탄성형 연결구(14a)와 지지구(14c)의 연결부에 설치된 나비 너트(14f)를 푼 다음 LED 조명 모듈 자체를 볼트(14e)를 힌지로 이용하여 도 15와 같이 원하는 각도로 조절시켜 원하는 빛 조사각을 설정한 다음 다시 나비 너트(14f)를 조여주면 되므로 본 발명의 LED 조명 모듈이 적용된 각종 종면등 기구 중 간판 간접 조명등이나 경관조명등 등에 적용하면 좋다.
한편, 도 16의 (a)는 본 발명의 LED 조명 모듈들을 이용하여 원형 반사갓을 갖는 투광등인 공장 및 고천정 고정등 등을 제조한 상태의 저면도를 예시한 것이고, 도 16의 (b)는 본 발명의 LED 조명 모듈들을 이용하여 사각형 투광등인 운동장이나 골프장, 항구 및 무대 조명등 등을 제조한 상태의 저면도를 예시한 것이다.
상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
1 : 빛 투광 또는 확산판 1a : LED 기판 수납홈
1b :방수 링 삽입홈 1c : 스크류 결합홈
2 : LED 기판 2a : LED
3 : 방열체 3a : 유선형 방열봉
3b : 방열돌기 3c : 가이드 홈
3d : 방열 겸 전선 통과봉
4 : 방수 링
5a : 전류 제한기 또는 컬러 제어기 및 전원 공급용 컨버터
5b : 전원 공급용 컨버터
6 : 방열형 함체 6a : 방열돌출부
6b : 가이드 봉 6c : 방열 겸 전선 통과봉 결합홈
6d : 고정구 결합구 61 : 뚜껑체
61a : 측판 61b : 기판 가이드 홈
61c : 절연 차단막 61d : 전원공급단자 설치공
62 : 콘넥터 결합용 전원공급단자
7 : 방수 패킹
8 : 모듈 고정판 8a : 방열체 통과공
9 : 스크류 10 : 콘넥터
11 : 나선형 소켓 결합구
12 : 소켓 결합겸 통풍 지지구 12a : 나선형 소켓 결합구
12b : 통풍 지지구 12b-1 : 몸체
12b-2 : 다리 12b-3 : 스크류 통과공
13 : 탄성 고정구 13a : 탄성 고정편
13d : 평판부 13c : 판 스프링부
13d : 공구 결합공 13e : 탄성 걸림고리
13f : 평면부 13g : 간격 유지부
13h : 스프링부
14 : 빛 각도 조절수단 14a : 탄성형 연결구
14b : 결합구 고정부 14c : 지지구
14c-1 고정편 14d : 고정판
14e : 볼트 14f : 나비 너트

Claims (23)

  1. 단독으로 조명등 기능을 수행하거나, 소정 면적을 갖는 모듈 고정판에 수개가 고정 설치하여 원하는 출력을 갖는 각종 조명등 기구를 구성하는데 사용되는 LED 조명 모듈을 구성함에 있어서,
    사각 또는 원판형상을 갖고 배면에는 LED 기판 수납홈과 방수 링 삽입홈이 형성된 형태에서 LED들에서 발생되는 빛은 투과 또는 확산시키고 외부에서 유입되는 각종 이물질과 우수의 유입은 차단하는 빛 투광 또는 확산판과;
    상기 빛 투광 또는 확산판의 LED 기판 수납홈 내에 설치되어 전류 제한기 또는 컬러 제어기 및 전원 공급용 컨버터의 제어를 받아 조명에 필요한 빛을 발생시켜 주는 LED 기판과;
    다이케스팅을 통해 사방으로 공기가 유통될 수 있도록 수개의 유선형 방열봉들이 상면에 일체로 돌출 형성되도록 경금속계열 합금으로 성형한 구성을 갖고 상기 LED 기판의 배면에서 빛 투광 또는 확산판의 배면에 저면이 밀착된 형태로 착탈 가능하게 고정 설치되어 발광다이오드에서 발생되는 열을 방열시켜 주는 방열체와;
    상기 빛 투광 또는 확산판 배면의 방수 링 삽입홈에 삽입 설치되어 상기 빛 투광 또는 확산판의 배면과 방열체 사이의 기밀을 유지시켜 주는 방수 링;으로 구성한 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명 모듈.
  2. 단독으로 조명등 기능을 수행하거나, 소정 면적을 갖는 모듈 고정판에 수개가 고정 설치하여 원하는 출력을 갖는 각종 조명등 기구를 구성하는데 사용되는 LED 조명 모듈을 구성함에 있어서,
    사각 또는 원판형상을 갖고 배면에는 LED 기판 수납홈과 방수 링 삽입홈이 형성된 형태에서 LED들에서 발생되는 빛은 투과 또는 확산시키고 외부에서 유입되는 각종 이물질과 우수의 유입은 차단하는 빛 투광 또는 확산판과;
    상기 빛 투광 또는 확산판의 LED 기판 수납홈 내에 설치되어 전원 공급용 컨버터로부터 전원전압이 공급되면 조명에 필요한 빛을 발생시켜 주는 LED 기판과;
    다이케스팅을 통해 사방으로 공기가 유통될 수 있도록 수개의 유선형 방열봉들이 상면에 일체로 돌출 형성되도록 경금속계열 합금으로 성형한 구성을 갖고 상기 LED 기판의 배면에서 빛 투광 또는 확산판의 배면에 저면이 밀착된 형태로 착탈 가능하게 고정 설치되어 발광다이오드에서 발생되는 열을 방열시켜 주는 방열체와;
    상기 빛 투광 또는 확산판 배면의 방수 링 삽입홈에 삽입 설치되어 상기 빛 투광 또는 확산판의 배면과 방열체 사이의 기밀을 유지시켜 주는 방수 링과;
    뚜껑체가 구비된 사각 함체 형상을 갖도록 전도성/고분자 방열 수지재로 사출 성형된 형태를 갖고 상기 방열체의 상면에 착탈 가능하게 고정 설치되어 그 내부로 수납되는 전원 공급용 컨버터에서 발생되는 열을 포함하여 방열체를 통해 전달되는 LED의 일부 잔열을 방열시켜 주는 방열형 함체와;
    상기 방열형 함체 내에 수납된 상태에서 LED 기판에 설치된 LED의 구동에 필요한 전원전압을 공급시켜 주는 전원 공급용 컨버터;로 구성한 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명 모듈.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경금속계열 합금은,
    열 확산 계수가 1.3-1.4[㎠/sec]이고, 열 전도도는 60-90[W/mK]이며, 밀도는 1.8±0.3[g/㎤]이고, 용융온도가 595[℃]이며, 비열이 1.02-1.05[J/gK]인 마그네슘 합금을 포함하는 것을 특징으로하는 발광다이오드 조명 모듈.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경금속계열 합금은,
    베릴륨과 티타늄, 두랄루민 및 탄소-알루미늄 복합소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명 모듈.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방열체의 상면에 돌출 성형된 유선형 방열봉의 외주면에는 방열 표면적을 증대시켜 주기 위해 수개의 방열돌기를 정해진 간격을 두고 더 돌출 성형한 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명 모듈.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 전도성/고분자 방열 수지재는,
    열 확산 계수가 0.75-0.8[㎠/sec]이고, 열 전도도는 90-150[W/mK]이며, 밀도는 1.4±0.2[g/㎤]이고, 용융온도가 105-160[℃]이며, 비열이 1.1±0.4[J/gK]인 탄소나노튜브(CNT)가 함유된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명 모듈.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 방열형 함체의 뚜껑체 저면 양측에는 전원 공급용 컨버터의 양측면이 끼워져 걸려지는 기판 가이드 홈을 구비하고 방열형 함체의 내부로 삽입되는 측판을 더 구비시킨 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명 모듈.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 방열형 함체의 뚜껑체에 돌출 형성된 측판의 배면에는 전원 공급용 컨버터의 납땜 부분과 방열형 함체 사이에서 누전이 발생되는 것을 위한 절연 차단막을 더 일체로 형성한 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명 모듈.
  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 방열형 함체의 상면 개구부 주연부와 뚜껑체의 저면 사이에는 외부로부터 방열형 함체의 내부로 습기를 포함하여 각종 이물질이 유입되지 않도록 하는 방수 패킹을 더 설치한 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명 모듈.
  10. 청구항 2에 있어서,
    상기 방열형 함체의 뚜껑체 상에는 전원 공급용 컨버터에 교류전원을 공급하기 위한 전원공급단자를 설치하기 위하여 한 쌍 또는 두 쌍의 전원공급단자 설치공을 형성한 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명 모듈.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 방열형 함체의 뚜껑체 상에 형성시킨 전원공급단자 설치공이 한 쌍인 경우, 교류전원 공급선 및 점프선이 일체로 구비된 콘넥터를 이용하여 LED 조명 모듈의 방열형 함체 외부에서 서로 인접된 LED 조명 모듈에 교류전원을 점프시켜 주기 위해 콘넥터 결합용 전원공급단자를 설치한 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명 모듈.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 방열형 함체의 뚜껑체 상에 형성시킨 전원공급단자 설치공이 두 쌍인 경우, 서로 인접된 LED 조명 모듈에 교류전원 공급선을 점프시켜 주기 위해 각 쌍에 "ㄷ"자 형상으로 절곡 성형한 전원공급단자를 설치한 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명 모듈.
  13. 청구항 2에 있어서,
    상기 방열형 함체의 뚜껑체 상면 중앙에는 전원 공급용 컨버터에 교류전압을 공급시켜 줌은 물론 LED 조명 모듈 자체를 일반전구와 같이 소켓에 나사 결합시킬 수 있도록 하는 나선형 소켓 결합구를 더 고정 설치한 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명 모듈.
  14. 청구항 2에 있어서,
    상기 방열형 함체의 전,후 표면에도 정해진 간격을 두고 방열 표면적을 넓혀주기 위한 방열돌출부들을 더 돌출 성형한 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명 모듈.
  15. 청구항 2에 있어서,
    상기 방열체의 유선형 방열봉 중 일측 중심선 상에서 서로 대향된 위치에 있는 두 개의 유선형 방열봉 상면에 가이드 홈을 형성하고, 상기 방열형 함체의 저면 중 일측 중심선 상에서 양측에는 방열형 함체를 방열체의 상면에 올려놓고 스크류로 고정 설치할 때 상기 유선형 방열봉의 가이드 홈에 끼워져 방열형 함체가 회동되지 않도록 하는 가이드 봉을 더 돌출되게 설치한 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명 모듈.
  16. 청구항 2에 있어서,
    상기 방열체의 중앙에 돌출 성형된 방열 겸 전선 통과봉을 장방형으로 형성하고, 상기 방열형 함체의 저면 중앙에 평단면이 장방형 형상을 갖는 상기 방열 겸 전선 통과봉의 상단 일부가 끼워져 방열형 함체의 오결합을 방지함은 물론 방열형 함체가 회동되지 않도록 하는 방열 겸 전선 통과봉 결합홈을 더 형성한 설치한 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명 모듈.
  17. 청구항 1 또는 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빛 투광 또는 확산판의 주연부에서 소정 간격을 두고 또는 각 모서리에는 각종 조명등 기구의 모듈 고정판에 천공된 방열체 통과공에 방열체를 끼운 상태에서 방열체 통과공의 주연부에 걸려진 빛 투광 또는 확산판 자체를 스크류로 고정시키기 위해, 또는 소정 형상을 갖는 소켓 결합겸 통풍 지지구를 스크류를 통해 빛 투광 또는 확산판에 고정시켜 주기 위한 스크류 결합홈을 더 천공한 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명 모듈.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 소켓 결합겸 통풍 지지구는,
    전원 공급용 컨버터에 교류전압을 공급시켜 줌은 물론 LED 조명 모듈 자체를 일반전구와 같이 소켓에 나사 결합시킬 수 있도록 하는 나선형 소켓 결합구와;
    상기 나선형 소켓 결합구의 저면에 일체로 고정 설치되는 몸체의 주연부에서 정해진 간격을 두고 하방부를 향해 돌출 형성되되, 저단부에는 상기 빛 투광 또는 확산판에 형성된 스크류 결합홈에 결합되는 스크류가 통과되는 스크류 통과공이 천공된 형태를 갖는 수개의 다리가 일체로 구비되도록 합성수지재를 이용하여 사출 성형한 통풍 지지구;로 구성한 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명 모듈.
  19. 청구항 2에 있어서,
    상기 방열형 함체의 양측면 저부에는 수개의 LED 조명 모듈을 모듈 고정판에 고정 설치하여 각종 조명등 기구를 제작하고자 할 때 소정 형상을 갖는 탄성 고정구를 결합시키거나, 또는 LED 조명 모듈 자체의 빛 조사각도를 조절하기 위해 빛 각도 조절수단을 결합시키기 위하여 평단면이 "ㄷ"자 형상을 갖는 고정구 결합구를 일체로 더 돌출 성형한 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명 모듈.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 탄성 고정구는,
    소정 폭과 길이를 갖도록 절단한 철판을 이용하여 절곡 성형하되, 상부 평판부를 중심으로 그 내측에는 상기 고정구 결합구 내측에 끼워져 탄력적으로 걸려지는 "π" 형상의 탄성 고정편을 일체로 형성하고, 외측에는 상기 고정구 결합구 외측을 덮는 형태로 지나 그 저단부 일부가 만곡지게 절곡된 형태에서 모듈 고정판의 내면 일부까지 탄력적으로 밀착된 형태를 갖는 판 스프링부를 일체로 형성하되, 상기 판 스프링부의 상부에는 분해용 공구를 결합하기 위한 공구 결합공을 천공한 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명 모듈.
  21. 청구항 19에 있어서,
    상기 탄성 고정구는,
    소정 지름과 길이를 갖는 강선을 이용하여 상부 내측에는 상기 고정구 결합구 내측에 끼워져 탄력적으로 걸려지는 한 쌍의 탄성 걸림고리를 형성하고, 상부에는 고정구 결합구의 상면부를 감싸는 평면부를 형성하며, 상기 평면부의 외측에서 하방부를 향해서는 상기 탄성 걸림고리의 간격을 유지시켜 주도록 서로 대향되게 한 쌍의 간격 유지부를 절곡 형성하고, 상기 간격 유지부의 저부로는 상기 고정구 결합구 외측을 지나 그 저단부 일부가 만곡지게 절곡된 형태에서 모듈 고정판의 내면 일부까지 탄력적으로 접촉된 형태를 갖는 스프링부를 일체로 형성한 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명 모듈.
  22. 청구항 19에 있어서,
    상기 빛 각도 조절수단은,
    소정 폭과 길이를 갖는 철판을 "U"자 형상으로 절곡 성형하되, 저부에는 상기 방열형 함체의 고정구 결합구가 끼워져 고정되는 결합구 고정부를 일체로 구비하고 상기 방열형 함체의 고정구 결합구에 착탈 가능하게 결합되는 한 쌍의 탄성형 연결구와;
    소정 폭과 길이를 갖는 철판을 "ㄷ"자 형상으로 절곡 형성시킨 형태를 갖고 양 단부에 일체로 절곡 형성된 고정편이 상기 탄성형 연결구들의 자유 단부 틈새에 끼워져 볼트와 나비 너트를 통해 각도 조절 가능하게 결합되는 지지구와;
    상기 지지구의 중앙에 착탈 가능하게 고정되어 LED 조명 모듈을 포함하여 빛 각도 조절수단 자체를 벽과 같은 고정구에 착탈 가능하게 고정시켜 주는 고정판;으로 구성한 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명 모듈.
  23. 청구항 1 또는 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LED 조명 모듈을 이용하여 제작되는 각종 조명등 기구는,
    계단 조명등, 투광등, 보안등, 경관조명등, 하우스나 축사 또는 공장용 조명등, 거실등, 간판 간접 조명등 및 다운 라이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명 모듈.













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