KR101123790B1

KR101123790B1 - 곡면 발광 ｌｅｄ 등기구

Info

Publication number: KR101123790B1
Application number: KR1020100014945A
Authority: KR
Inventors: 정준호
Original assignee: 정준호
Priority date: 2010-02-19
Filing date: 2010-02-19
Publication date: 2012-03-12
Also published as: KR20110095469A

Abstract

본 발명은 외면이 볼록 곡면으로 형성된 방열부에 물이 수용되고, 방열부의 외면에 곡면으로 형성된 기판이 접촉되어 설치되되 기판의 외면에는 내측으로 홈이 형성되고, 홈의 바닥면에 상기 LED가 접촉되도록 설치되어 넓은 확산 각도로 빛이 출사하거나, 볼록곡면으로 형성된 OLED발광부에서 빛이 출사되도록 하는 LED 등기구이다.

Description

곡면 발광 ＬＥＤ 등기구{LED light for curved surface lighting}

본 발명은 LED가 광원으로 설치되는 LED 등기구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내면과 외면이 곡면으로 형성된 방열부의 내부로 물이 충진되도록 하고, 곡면으로 형성되며, 회로가 인쇄된 기판이 방열부 외측을 감싸듯이 설치되고, 기판에 LED가 설치되도록 하여 빛의 확산각도를 넓히고, 냉각효율을 높이도록 한 LED 등기구에 관한 것이다.

조명등은 전기 에너지가 빛 에너지로 변환되어 빛이 출사되는 장치로, 특히 LED는 소비전력이 낮고, 내구성이 뛰어나고, 수명이 긴 장점으로 인해 기존의 백열등, 형광등 등을 대체하는 조명등기구로 각광받고 있다. 그러나 LED는 빛의 직진성은 강하나 확산성이 약하여 정면영역 이외의 측면영역에는 빛의 출사량이 적은 단점이 있어 LED의 확산 각도를 증가하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.

또한 LED는 작은 소자에서 고휘도의 빛을 발하는 만큼 소자에서 국부적인 열이 발생되고, 특히 소형화된 제품에 밀집되어 설치되는 경우 발생된 열이 원활하게 방열이 이루어지지 않으면 LED 제품에 심각한 성능 저하를 초래하는 문제점이 발생된다. 따라서 LED가 실생활의 조명등으로 사용되기 위해서는 방열효과를 높이는 것은 LED 연구에 있어서 중요한 문제이다.

또한 이러한 문제를 해결하기 위해 공랭식 방열법과 수냉식 방열법의 다양한 연구가 진행되었고, 이 때 수냉식 방열법이 공랭식 방열법에 비해 장시간 동안 방열기능이 지속될 수 있고, 제작이 간편하여 가로등이나 조명등의 방열구조에 적합한 방식으로 연구되고 있다.

특허출원 10-2005-0011445(발명의 명칭: 수랭식 냉각구조를 채용한 조명 유니트)에는 LED로부터 발생되는 열을 냉각시키기 위하여 수냉식 구조를 채용하고 있으나 직사각형의 수용공간에 물이 수용되어 저장되는 물의 양이 적고, 물과 냉각판의 접촉 면적이 작아 방열 효과가 높지 않고, 장시간 동안 동작되는 가로등이나 조명등에 사용될 시 방열에 사용되는 전력소모가 심하여 유지 및 관리 비용이 비싼 문제점이 발생된다.

도 1은 특허등록 10-0900887(발명의 명칭: 고효율 확산형 LED 가로등)에 개시된 LED 등기구의 단면도이다.

LED가 출사될 때 빛의 확산각도가 좁은 문제점을 해결하기 위해 출원된 도 1의 특허등록 10-0900887(발명의 명칭: 고효율 확산형 LED 가로등)의 LED 등기구(100)는 직사각형 형상으로 형성된 회로가 인쇄된 제1 발광판(101)과, 제1 발광판(101)의 양 측면에 테이퍼지게 설치되는 제2, 제3 발광판(103), (105)과, 설치 시 발광판(101), (103), (105)의 하부면에 설치되는 LED(107)들과, 발광판(101), (103), (105)의 외측에 일정거리를 두고 설치되는 커버(111)와, 전원이 인가되는 전원장치(109)와, LED(107)들의 발광으로 인한 열이 방열되도록 하는 방열판(113)으로 이루어진다.

제2, 제3 발광판(103), (105)은 회로가 인쇄된 직사각형 형상의 판으로 형성되고, 제1 발광판(101)의 양 측면에 상향으로 테이퍼지게 설치되고, 설치 시 발광판(101), (103), (105)의 외면에는 LED(107)들이 실장되어 빛이 출사되도록 함으로써 정면 영역뿐만 아니라 측면 영역까지 빛이 출사되어 빛의 확산 각도를 넓히고, 빛의 최소조도에 대한 평균조도의 비인 균제도가 개선되도록 구성된다.

그러나 도 1의 LED 등기구(100)는 LED(107)들이 특정 경사각으로 테이퍼진 제2, 제3 발광판(103), (105)에 실장되어 특정된 측면 영역으로만 빛이 출사되기 때문에 빛의 균제도가 일부 영역만 개선될 뿐 빛이 측면 영역으로 균일하게 출사되지 않는 종래의 LED 조명등의 문제점이 해결되지 않는다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 곡면으로 형성된 기판에 LED가 실장되어 정면영역뿐만 아니라 측면영역에도 빛의 출사량이 증가되고, 방열부는 외면과 내면이 동일 형상의 볼록 곡면으로 형성되며, 방열부 외면에 기판이 부착되고, 방열부 내부로 물이 수용됨으로써 동일체적 대비 많은 양의 물이 저장될 뿐만 아니라 기판에 접촉되는 표면적이 넓어져 열이 효율적으로 냉각되도록 하기 위한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결 수단은 외면에 볼록 곡면이 형성된 방열부; 상기 볼록 곡면의 외측에 접촉되는 기판; 상기 기판에 설치되는 복수의 LED들을 포함하는 것이다.

또한 본 발명에서 상기 방열부의 내부에 냉각유체가 수용되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 기판의 외면에는 복수개의 홈들이 형성되고, 상기 LED들이 상기 홈들에 삽입되어 설치되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 기판은 플렉시블(flexible) 기판, 몰드성형 또는 프레스(Press)공법의 포밍에 의한 경성 재질의 PCB 기판이나 알루미늄등의 금속재질의 기판 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 LED들의 외측으로 확산판이 설치되고, 상기 확산판은 상기 볼록 곡면에 대향하는 곡면으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 방열부는 외면이 상기 볼록 곡면으로 형성되며 내부에 상기 냉각유체가 수용되는 구면 하우징과, 상기 구면 하우징의 상부에 결합되는 덮개 하우징을 포함하며, 상기 구면 하우징의 내부 중심에는 상기 덮개 하우징을 관통하는 전선관이 형성되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 덮개 하우징의 상면에는 관통공이 형성되고, 상기 전선관은 상부에 나사산이 형성되고, 상기 전선관이 상기 관통공으로 관통되어 상기 덮개 하우징의 상부로 돌출되며, 상기 나사산에 너트가 체결됨으로써 상기 구면 하우징이 상기 덮개 하우징에 결합되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 방열부의 내부에는 상기 볼록 곡면과 동일형상으로 이루어진 내면을 포함하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 다른 해결 수단은 외면에 볼록 곡면이 형성된 방열부; 상기 볼록 곡면의 외측에 접촉되는 OLED 발광부를 포함하는 것이다.

상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면, 외면과 내면이 곡면으로 형성된 기판에 홈들이 형성되고, 홈들에 LED들이 실장되도록 하여 LED가 정면 영역뿐만 아니라 측면 영역까지 균일하게 출사되어 빛의 확산각도가 넓어지고, 최소조도에 대한 평균조도의 비인 균제도(uniformity ratio of illuminance)를 개선하는 효과가 있다.

또한 일렬 배치되는 LED와 기판을 따라서 볼록부가 형성된 확산판을 이용하여 LED 확산각도를 더욱 높일 수 있다.

또한 내면이 곡면으로 형성된 구면 하우징 내부에 물이 수용되도록 구성되어 직사각형 형상의 수용공간에 물이 수용되는 것 보다 동일체적 대비 많은 양의 물이 수용될 수 있다.

또한 볼록 곡면으로 형성된 기판이 구면 하우징의 외면에 부착됨으로써 구면 하우징과 플렉시블 기판이 접촉되는 면적이 넓어지도록 구성되어 방열효과를 더욱 높일 수 있다.

도 1은 특허등록 10-0900887(발명의 명칭: 고효율 확산형 LED 가로등)에 개시된 LED 등기구의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 조립 사시도이다.
도 4는 도 2의 공냉 방열부를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 2의 수냉 방열부를 나타내는 조립 사시도이다.
도 6는 도 2의 기판을 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 6의 기판을 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 2실시예를 나타내는 조립 사시도이다.

이하, 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 일실시예를 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예를 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 2를 나타내는 조립 분해도이고, 도 4는 도 2의 공냉 방열부를 나타내는 사시도이고, 도 5는 도 2의 수냉 방열부를 나타내는 조립 사시도이고, 도 6은 도 2의 기판을 나타내는 사시도이고, 도 7은 도 6의 기판을 나타내는 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예인 LED 등기구(1)이고, LED 등기구(1)는 전원 소켓에 결합될 수 있도록 통상의 나선부가 형성된 소켓 결합부(3)와, 소켓 결합부(3)의 하부에 연결되는 공냉 방열부(5)와, 하부의 내면과 외면이 동일한 형상의 곡면으로 형성되어 공냉 방열부(5)의 하부에 설치되는 수냉 방열부(7)와, 수냉 방열부(7)의 하부 외주면을 감싸듯이 외주면에 접촉되도록 설치되는 기판(9)과, 기판(9)의 외측에 설치되는 확산판(11)과, 확산판(11)의 외면을 감싸듯이 설치되는 커버(13)로 이루어진다.

도 4의 공냉 방열부(5)는 소켓 결합부(3)의 하부에 미도시된 나사에 의하여 결합되고, 상부에서 하부로 향할수록 직경이 확대되되 외면에는 상하길이방향으로 방열날개(51)들이 형성된다.

또한 공냉 방열부(5)의 내부에는 LED(15)를 점등시키기 위해 설치되는 회로기판(57)과, 회로기판(57)을 지지하기 위하여 내측으로 돌출된 판 형상의 지지판(53), (55)들이 형성되고, 지지판(53), (55)에는 회로기판이 슬라이드 방식으로 삽입될 수 있도록 슬롯(미도시)들이 형성된다.

도 5의 수냉 방열부(7)는 상부가 공냉 방열부(5)의 하부에 연결되는 덮개 하우징(71)과, 덮개 하우징(71)의 하부에 연결되되 하면이 곡면으로 형성되는 구면 하우징(73)과, 덮개 하우징(71)과 구면 하우징(73)의 사이에 설치되는 수밀패킹(75)으로 형성된다.

덮개 하우징(71)은 측면에 방열날개(79)를 갖는 원통형상으로 이루어지며, 상면에는 냉각 유체, 바람직하게는 물(10)이 투입되도록 물 주입구(83)가 형성되고, 상면 중앙에는 볼트나 나사가 관통되도록 볼트공(89)이 형성된다.

구면 하우징(73)의 외면에는 볼록 곡면이 형성된다. 바람직하게는 볼록 곡면이 구면 하우징(73)의 하향으로 볼록하게 형성되도록 하여 LED 등기구(1)가 지상에 설치될 때 확산각도가 넓어지도록 한다.

또한 구면 하우징(73)의 내면 또한 내부에 물이 다량 수용될 수 있도록 곡면으로 형성되며, 내면의 중앙에는 일정길이를 갖는 전선관(77)이 수직되게 설치된다.

또한 전선관(77)은 내부에 회로 기판(57)과 기판(9)에 연결되는 전선들이 통과되도록 하고, 상단부에는 나사산이 형성되어 덮개 하우징(71)의 볼트공(81)을 관통하여 너트(89)에 체결됨으로써 덮개 하우징(71)에 구면 하우징(73)이 결합된다.

또한 덮개 하우징(71)과 구면 하우징(73)이 결합된 후 덮개 하우징(71)의 물 주입구(83)로 물(10)을 주입시켜 구면 하우징(73)에 수용된 물(10)이 LED에 의하여 발생된 열에 의하여 증발됨으로써 LED를 냉각시키고, 이 과정에서 증발된 물(10)은 보충되도록 한다.

또한 수밀 패킹(75)은 덮개 하우징(71)과 구면 하우징(73) 사이에 설치되어 물(10)이 누설되는 것을 방지한다.

이와 같이 수냉 방열부(7)는 덮개 하우징(71)과 수밀 패킹(75), 구면 하우징(73)이 볼트(85)와 너트(87)에 의해 결합되어 이루어지고, 전선관(77)이 덮개 하우징(71)의 볼트공(81)으로 관통되어 상부에 형성된 나사산이 너트(89)에 체결됨으로써 수면 하우징(73)과 덮개 하우징(71)의 결합력이 증가되도록 한다.

또한 전선관(77)은 덮개 하우징(71)의 상면에 상단부가 노출됨으로써 기판(9)에 연결된 전선이 회로기판(57)에 용이하게 연결되도록 한다.

도 6의 기판(9)은 유연성을 갖도록 플렉시블(flexible) 기판으로 제작될 수 있으며, 몰드성형 또는 프레스(Press)포밍 공법에 의하여 경성(hard)재질의 합성수지에 의하여 제작될 수 있으며, 알루미늄등의 금속재질로 제작된다. 또한 기판(9)은 구면 하우징(73)의 볼록 곡면의 외측에 접착재에 의하여 접착되거나 초음파 용접에 의하여 용접되어 부착됨으로써 외면(91)은 하방으로 볼록하게 형성된 볼록 곡면을 이루어 외부에서 볼 때 반구 형상을 이루며, 외면(91)에는 홈(95)들이 복수개 형성되며, 홈(95)의 바닥면에 LED(15)가 저면이 접촉되어 납땜에 의하여 기판의 배선에 융착되거나 홈에 일부 삽입되어 상면이 홈의 상부에 표출되도록 LED(15)가 삽입되어 설치된다.

볼록 곡면으로 형성된 기판(9)의 외면(91)에 홈(95)을 형성하지 않고 직접 LED(15)를 부착하게 되면 LED(15)의 중앙부만이 외면(91)에 접촉되게 되고, LED(15)의 양측부는 외면(91)과 이격되게 되어 LED(15)와 기판(9)이 견고하게 결합되지 않기 때문에 이러한 문제점을 해결하기 위하여 외면(91)에 홈(95)들을 형성하여 홈(95)내에 또는 홈에 일부 삽입되어 상면이 홈의 상부에 표출되도록 LED(15)를 설치한다. 이 때 홈(95)에는 LED(95)가 견고하게 설치될 수 있도록 걸림턱이나 슬롯들이 형성될 수가 있다.

또한 기판(9)에는 LED(15)들에 전원을 공급하기 전선 패턴이 형성되고, 전선 패턴은 전선관(77)을 관통한 전선에 연결되어 전원을 공급받는다.

확산판(11)은 볼록 곡면으로 형성된 기판(9)의 외면을 감싸듯이 설치되며, LED(15)가 설치된 열을 따라서 볼록부가 복수개 형성되고, 볼록부들 사이에 오목부가 교번적으로 형성되되 볼록부의 정점은 기판(9)에 설치되는 하나의 LED(15)들을 따라서 형성됨으로써 LED(15) 빛의 확산력이 증가되도록 한다.

또한 커버(13)는 확산판(11)의 하부에 일정거리를 두고 설치되고, 확산판(11)이 수용되도록 내면이 곡면으로 형성되고, 투명 또는 반투명 재질로 이루어진다.

이와 같이 본 발명의 일실시예인 LED 등기구(1)는 물(10)이 수용되는 구면 하우징(73)의 내부가 곡면으로 형성됨으로써 평면의 하우징에 물(10)이 저장되는 종래의 LED 등기구(100)에 비해 많은 양의 물(10)이 저장되어 방열효과가 증가된다.

또한 구면 하우징(73)은 외면이 볼록 곡면으로 형성되고, 외면에 LED(15) 발광으로 인해 발생되는 열이 흡수된 기판(9)이 부착됨으로써 접촉 표면적이 증가되어 방열효과가 높아진다.

또한 수냉 방열부(7)의 덮개 하우징(71)과 공냉 방열부(5)에는 방열날개(79), (51)가 형성되도록 함으로써 방열 효과가 더욱 증가될 수 있다.

또한 기판(9)은 내면(93)이 구면 하우징(73)의 볼록 곡면과 동일한 형상의 곡면으로 형성되어 구면 하우징(73)에 밀착되게 부착됨으로써 LED(15) 발광으로 인해 발생된 열이 기판(9)에서 수냉 방열부(7)로 빠르게 전달되도록 구성된다.

또한 LED(15)는 곡면으로 형성된 기판(9)의 외면(91)에 실장되어 기판(9)의 외측을 향하여 출사되기 때문에 LED(15)가 직진 영역뿐만 아니라 측면 영역까지 균일하게 출사됨으로써 종래의 LED 등기구(100)에서 특정 경사각으로만 빛이 출사되는 문제점이 보완된다.

또한 기판(9)의 하부에 설치되는 확산판(11)은 내부에 LED(15)들이 수용될 수 있도록 곡면으로 형성되되 외면에 일자 형상의 오목부와 볼록부가 교번적으로 형성되고, 볼록부의 정점은 기판(9)에 설치되는 LED(15)들을 따라서 형성되어 LED(15)가 출사될 때 빛의 확산각도가 증가되도록 한다.

도 8은 본 발명의 제 2실시예를 나타내는 조립 사시도이다.

도 8의 제 2실시예는 OLED 등기구(200)이고, OLED 등기구(200)는 전원 소켓에 결합되는 소켓 결합부(3)와, 소켓 결합부(3)의 하부에 연결되는 공냉 방열부(5)와, 공냉 방열부(5)의 하부에 설치되는 수냉 방열부(7)와, 수냉 방열부(7)의 하부 외주면에 접촉되도록 설치되는 OLED 발광부(203)와, OLED 발광부(203)의 외측에 설치되는 커버(13)로 이루어진다.

OLED 발광부(203)는 수냉 방열부(7)의 볼록 곡면으로 형성된 외면에 접촉되록 내면이 동일한 형상의 볼록 곡면으로 형성된다.

또한 OLED 발광부(203)는 외면 또한 볼록 곡면으로 형성되어 다양한 방향으로 빛이 출사되도록 한다.

소켓 결합부(3)와 공냉 방열부(5), 수냉 방열부(7), 커버(13)들은 도 2와 구성이 같아 설명을 생략하기로 한다.

이와 같이 본 발명의 제 2실시예는 볼록 곡면으로 형성된 OLED(203) 발광부에서 빛이 출사되기 때문에 직진 영역뿐만 아니라 측면 영역까지 빛이 균일하게 출사됨으써 빛의 균제도가 개선된다.

또한 OLED 등기구(200)는 수냉 방열부(7)의 내면이 볼록 곡면으로 형성되어 냉각효율이 증가된다.

또한 본 발명에서 실시예는 조명원으로 LED(15)와 OLED(203)를 예시적으로 기재하였으나 점광원이나 면광원등 다양한 조명수단들이 적용될 수 있다.

1:LED 등기구 3:소켓 결합부
5:공냉 방열부 7:수냉 방열부
9:기판 10:물
11:확산판 15:LED
13:커버 51:방열날개
53, 55:지지판 57:회로기판
71:덮개 하우징 73:구면 하우징
75:수밀 패킹 77:전선관
95:홈 200:OLED 등기구
203:OLED 발광부

Claims

외면에 볼록 곡면이 형성된 방열부;
상기 볼록 곡면의 외측에 접촉되는 기판;
상기 기판에 설치되는 복수의 LED들;
상기 방열부의 내부에 수용되는 냉각유체을 포함하고,
상기 방열부는 외면이 상기 볼록 곡면으로 형성되며 내부에 상기 냉각유체가 수용되는 구면 하우징과, 상기 구면 하우징의 상부에 결합되는 덮개 하우징을 포함하며, 상기 구면 하우징의 내부 중심에는 상기 덮개 하우징을 관통하는 전선관이 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 등기구.
삭제
청구항 1에서, 상기 기판의 외면에는 복수개의 홈들이 형성되고, 상기 홈들의 바닥면에 상기 LED들의 저면이 접촉되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 LED 등기구.
청구항 1 또는 3에서, 상기 기판은 플렉시블(flexible) 기판, 몰드성형 또는 프레스(Press)공법의 포밍에 의한 경성 재질의 PCB 기판이나 알루미늄등의 금속재질의 기판 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 LED 등기구.
청구항 1에서, 상기 LED들의 외측으로 확산판이 설치되고, 상기 확산판은 상기 볼록 곡면에 대향하는 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 등기구.
삭제
청구항 1에서, 상기 덮개 하우징의 상면에는 관통공이 형성되고, 상기 전선관은 상부에 나사산이 형성되고, 상기 전선관이 상기 관통공으로 관통되어 상기 덮개 하우징의 상부로 돌출되며, 상기 나사산에 수밀패킹과 너트가 체결됨으로써 상기 구면 하우징이 상기 덮개 하우징에 결합되는 것을 특징으로 하는 LED 등기구.
청구항 1에서, 상기 방열부의 내부에는 상기 볼록 곡면과 동일형상으로 이루어진 내면을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 등기구.
삭제