KR101207379B1

KR101207379B1 - Ｌｅｄ 조립체 및 이를 이용한 전구형 ｌｅｄ 조명장치

Info

Publication number: KR101207379B1
Application number: KR1020110004596A
Authority: KR
Inventors: 정상동; 황원철; 신휘철; 고재준
Original assignee: 주식회사 아모럭스
Priority date: 2011-01-17
Filing date: 2011-01-17
Publication date: 2012-12-04
Also published as: KR20120083120A

Abstract

본 발명은 내전압 특성을 개선한 LED 조립체 및 이를 이용한 전구형 LED 조명장치에 관한 것이다.
상기 본 발명은 다수의 LED가 실장된 LED 기판; 일측에 장착된 상기 LED 패키지로부터 발생된 열을 방열시키기 위한 방열하우징; 상기 방열하우징 내에 배치되며 상기 다수의 LED를 구동하기 위한 각종 소자가 실장되는 구동회로기판; 상기 회로기판의 각종 소자와 상기 방열하우징 간의 절연을 위해 상기 회로기판을 감싸는 절연부재; 상기 방열하우징의 타측에 결합되어 상기 LED 패키지로 전원을 인가하기 위한 스크류 캡; 및 상기 LED 기판을 케이싱 처리하기 위해 상기 방열장치의 일측에 결합되는 투명 또는 반투명의 글로브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

ＬＥＤ 조립체 및 이를 이용한 전구형 ＬＥＤ 조명장치{LED assembly and LED lighting apparatus of bulb type using the same}

본 발명은 LED 조립체 및 이를 이용한 전구형 LED 조명장치에 관한 것으로, 특히 방열 특성 및 무게를 유지하면서 처리비용의 상승 없이 내전압 특성을 개선할 수 있는 LED 조립체 및 이를 이용한 전구형 LED 조명장치에 관한 것이다.

일반적으로 조명을 위한 백색 광원으로 LED(Light Emitting Diode)를 사용하기 위해서 적(Red), 녹(Green), 청색(Blue)의 LED를 단일 패키지로 하여 3원광에 의한 백색광을 내거나(이 경우에 각 LED에 인가되는 전압 및 전류를 정밀하게 조정하여 각 빛의 조도가 균일하게 이루어지도록 해야 한다), 청색이나 황색의 LED에서 나오는 빛을 황색이나 청색 형광체를 통과하게 하여 단파장이 여러 가지 장파장의 빛으로 변하게 하여 의사 백색을 얻거나, 근자외선이 형광체를 통과하면서 형광 램프와 같이 백색을 내는 방식을 이용하고 있다.

이 중에서 청색 LED나 자외선 LED와 형광 물질을 조합한 백색 광원이 주류를 이루고 있는 실정이다.

상기 형광 물질은 조명 기구의 반구형 커버에 코팅하거나, 형광체 테이프를 전면에 부착하는 방식을 이용하며, 경우에 따라서는 LED의 표면에 형광체를 코팅하여 구성할 수 있다.

상기와 같은 LED를 이용한 백색 광원은 발광 효율이 매우 우수하면서 광도가 높고, 고속 응답성이 우수하며 수명이 길기 때문에 새로운 조명 광원으로 각광받고 있다. 즉, 40~60W의 백열전구의 조도는 약 80개의 LED를 이용하여 5~10W의 전력으로 대체할 수 있으며, 100W의 백열전구는 128개의 LED를 이용하여 약 13W의 전력으로 같은 조도를 구현할 수 있다. 따라서 같은 조도 환경을 구현하기 위해서 소모되는 전력이 기존 "A" 타입 백열전구는 물론 형광 램프에 비해서도 매우 적게 소모된다.

그런데, 이와 같은 전구형 LED 조명장치는 유럽공동체에 제품의 판매시에 권장되는 유럽연합 통합인증(CE: Communaute Europeenne)에서 요구하는 내전압 규격을 만족하기 위해서 4kV 이상의 내전압을 1분 이상 유지해야 한다.

따라서 종래의 전구형 LED 조명장치는 상기 요구되는 내전압을 만족시키기 위해서는 내부에 설치되는 방열하우징을 대형으로 제작해야 하는 문제가 있었다. 이를 회피하기 위해서는 방열하우징을 열전달 특성이 우수한 알루미늄(Al)으로 제작한 후 그의 표면에 절연성 재료인 알루미나(Al₂O₃)를 형성하는 방법이 사용되고 있었다.

그런데, 이와 같이 Al 방열하우징의 표면을 알루미나와 같은 세라믹으로 처리할 경우 방열 특성이 떨어지고 무게가 더 나가는 것은 물론, 고가의 처리비용이 발생하여 제조비용이 상승에 따라 결과적으로 제품의 가격 경쟁력을 저하시키는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 방열하우징으로서 별도의 절연 처리를 하지 않은 Al 방열하우징을 사용함에 의해 방열 특성 및 무게를 유지하면서 처리비용의 상승 없이 내전압 특성을 개선할 수 있는 LED 조립체 및 이를 이용한 전구형 LED 조명장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 내전압 특성을 보강하도록 절연성 난연수지로 이루어진 기판을 이용하여 LED를 실장함과 동시에 회로패턴과 열전달패턴을 최적화시킨 LED 조립체를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 다수의 LED가 실장된 LED 기판; 일측에 장착된 상기 LED 기판의 LED로부터 발생된 열을 방열시키기 위한 방열하우징; 상기 방열하우징 내에 배치되며 상기 다수의 LED를 구동하기 위한 각종 소자가 실장되는 구동회로기판; 상기 회로기판의 각종 소자와 상기 방열하우징 간의 절연을 위해 상기 회로기판을 감싸는 절연부재; 상기 방열하우징의 타측에 결합되어 상기 구동회로기판으로 외부 전원을 인가하기 위한 스크류 캡; 및 상기 LED 기판을 케이싱 처리하기 위해 상기 방열장치의 일측에 결합되는 글로브를 포함하는 것을 특징으로 하는 전구형 LED 조명장치를 제공한다.

상기 방열하우징은 별도의 절연 처리를 하지 않은 Al 방열하우징을 사용할 수 있으며, 이에 의해 방열 특성 및 무게를 유지하면서 처리비용의 상승을 억제한다.

상기 절연부재는 일측에 절결부가 형성되고, 상기 절결부에는 상기 구동회로기판의 일부에서 발생하는 열을 상기 절연하우징으로 전달하기 위한 열전도체가 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 열전도체는 일측이 상기 구동회로기판 중 발열이 심한 소자 또는 단자에 밀착하고, 타측이 상기 방열하우징 내주면에 밀착되는 것이 바람직하다. 또한 상기 열전도체는 써멀패드(thermal pad)로 이루어질 수 있다.

상기 절연부재는 캡 형상의 PC 사출물로 이루어질 수 있으며, 상기 절연부재는 난연성 합성수지 예를 들면, 폴리카보네이트로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 절연부재는 폴리에틸렌 또는 폴리이미드로 이루어진 테이프로 형성하는 것도 가능하다. 더욱이, 상기 절연부재는 상기 방열하우징과 상기 구동회로기판 사이에 충진되는 실리콘 몰딩으로 이루어지는 것도 물론 가능하다.

상기 LED 기판은 절연성 난연수지로 이루어지며 난연등급이 FR-4에 해당하는 수지인 것이 바람직하다.

상기 LED 기판은, 상기 다수의 LED로 전원을 공급하기 위한 전원배선이 관통하도록 중앙에 배치된 배선구멍; 상기 배선구멍과 간격을 두고 배치되며 LED 기판을 상기 방열하우징에 고정하기 위한 다수의 고정부재가 관통하는 다수의 볼트체결구멍; 상기 배선구멍 및 다수의 볼트체결구멍과 간격을 두고 배치되며 상기 다수의 LED에서 발생하는 열을 상기 방열하우징으로 전달하기 위한 다수의 열전달패턴; 상기 배선구멍 및 다수의 볼트체결구멍과 간격을 두고 배치되며 각각 다수의 열전달패턴과 인접하여 배치되는 다수 쌍의 LED 본딩패드; 및 상기 다수 쌍의 LED 본딩패드에 실장되는 다수의 LED를 직렬 연결하도록 LED 본딩패드를 상호 연결하기 위한 선형상의 다수의 회로패턴;을 포함할 수 있다.

상기 열전달패턴은 상기 LED 기판의 전면 및 배면에 각각 형성되며, 상기 열전달패턴을 관통하는 다수의 도전성 스루홀로 연결할 수 있다. 이 경우, 상기 LED 기판은 적어도 전면 및 배면 중 어느 한 면에 절연용 실리콘이 도포되는 것이 바람직하다.

상기 LED 본딩패드를 상호 연결하기 위한 선형상의 다수의 회로패턴은 상기 배선구멍 및 다수의 볼트체결구멍과 간격을 두고 배치되는 것이 바람직하다.

상기 고정부재는 상기 LED 기판 및 상기 방열하우징을 순차적으로 관통 체결되는 볼트 및 절연와셔를 포함할 수 있다.

또한, 상기 고정부재는 상기 방열하우징에 형성된 다수의 돌기이며, 상기 다수의 돌기는 상기 LED 기판을 관통 삽입한 후 코킹, 리벳팅 및 롤링(rolling) 중 어느 하나로 상기 LED 기판을 상기 방열하우징에 고정하는 것도 물론 가능하다.

상기 방열하우징과 상기 LED 기판 사이에 삽입되는 절연패드를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 절연패드는 실리콘, 아크릴, 우레탄 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 또한 상기 절연패드는 열전도용 필러가 첨가된 것이 바람직하다.

상기 방열하우징은 상기 다수의 LED로 전원을 공급하기 위한 전원배선이 관통하는 배선구멍이 상기 LED 기판의 배선구멍 보다 더 크게 형성되어, 상기 LED 기판의 회로패턴이 상기 방열하우징 간의 사이를 멀리하도록 설정하는 것이 바람직하다.

상기 스크류 캡은 상기 방열하우징과 볼트 연결되며, 상기 볼트 연결부분에는 실리콘이 도포될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 전구형 LED 조명장치용 LED 조립체에 있어서, 다수의 LED; 및 상기 다수의 LED가 실장되며 절연성 난연수지로 이루어진 LED 기판을 포함하며, 상기 LED 기판은, 상기 다수의 LED로 전원을 공급하기 위한 전원배선이 관통하도록 중앙에 배치된 배선구멍; 상기 배선구멍과 간격을 두고 배치되며 LED 기판을 방열하우징에 고정하기 위한 다수의 고정부재가 관통하는 다수의 볼트체결구멍; 상기 배선구멍 및 다수의 볼트체결구멍과 간격을 두고 배치되며 상기 다수의 LED에서 발생하는 열을 상기 방열하우징으로 전달하기 위한 다수의 열전달패턴; 상기 배선구멍 및 다수의 볼트체결구멍과 간격을 두고 배치되며 각각 다수의 열전달패턴과 인접하여 배치되는 다수 쌍의 LED 본딩패드; 및 상기 다수 쌍의 LED 본딩패드에 실장되는 다수의 LED를 직렬 연결하도록 LED 본딩패드를 상호 연결하기 위한 선형상의 다수의 회로패턴;을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조립체를 제공한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 있어서는 절연캡을 통해 구동회로기판에 실장된 각종 소자 및 전원단자가 금속재로 이루어진 방열하우징의 주면에 비접촉시키는 것은 물론 절연을 함께 행하여 내전압을 개선할 수 있다. 이와 함께 절연캡의 절결부를 관통 배치되는 열전달체를 통해 구동회로기판의 고발열 소자에서 발생하는 열을 방열하우징으로 전달함으로써, 내전압 개선과 함께 효율적인 냉각을 실시할 수 있다.

또한, 본 발명은 LED 조립체의 LED 기판을 내전압 특성을 보강하도록 절연성 난연수지(FR-4)로 이루어진 기판을 이용하여 LED를 실장함과 동시에 회로패턴과 열전달패턴의 위치와 크기를 최적화시키는 것은 물론, LED 기판의 회로패턴이 다수의 볼트와 간격을 넓힐 수 있도록 선형으로 형성함으로써 LED 조명장치의 내전압 특성을 개선할 수 있다.

더욱이, 본 발명은 열전도성 필러를 첨가한 절연패드를 발열하우징과 LED 기판 사이에 배치함에 따라, 발열하우징과 LED 기판 간의 내전압 특성을 개선할 수 있다.

아울러, 본 발명은 DC 전원배선이 관통하는 방열하우징의 관통구멍을 넓혀 LED 기판의 회로패턴과 방열하우징 간의 거리를 멀어지게 함으로써 내전압 특성을 개선할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명은 내전압 특성을 개선하면서, 방열 특성 및 무게를 그대로 유지할 수 있고, 방열하우징의 고가의 절연재로 제작할 필요 가 없으므로 제조비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전구형 LED 조명장치를 나타내는 조립 사시도,
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전구형 LED 조명장치를 각각 나타내는 분해 사시도,
도 4는 도 1에 표시된 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 나타내는 종단면도,
도 5는 도 4에 표시된 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 나타내는 횡단면도,
도 6은 LED 기판의 전면에 배치된 회로패턴 및 열전도패턴을 나타내는 LED 조립체의 평면도,
도 7은 도 6의 부분 확대도,
도 8은 도 6에 도시된 LED 조립체의 배면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전구형 LED 조명장치의 구성을 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 실시예의 전구형 LED 조명장치(1)는 예를 들어, 3개의 LED(71)를 사용하며 CE와 같은 안전규격에서 요구하는 4kV 내전압 특성을 만족하는 소비전력 3.5W의 번구형 LED 램프로 구현될 수 있다.

그러나, 본 발명은 상기한 3.5W 램프에만 한정되는 것은 아니고, 전력 용량이 큰 전구형 LED 조명장치, 램프에도 적용 가능하다.

이와 같은 LED 조명장치(1)는 방열하우징(10), 구동회로기판(30), 절연캡(50), 스크류 캡(60), LED 기판(70), 절연패드(80) 및 글로브(90)를 포함한다.

방열하우징(10)은 상부가 개방되며 하부가 폐쇄되고, 내부에 구동회로기판(30)을 삽입하기 위한 대략 원통형상의 공간부(11)가 형성된다. 또한, 방열하우징(10)은 상하방향으로 대략 일정한 두께를 가지고 돌출되며 외주를 따라 균등 각도로 방사상으로 배열된 다수의 방열핀(13)이 일체로 형성된다. 이와 같은 다수의 방열핀(13)은 상측에서 하측으로 갈수록 간격이 넓어지며 LED 기판(70)과 구동회로기판(30)으로부터 방열하우징(10)으로 전도된 열을 다수의 방열핀(13)으로 전달한다.

이 경우, 상기 다수의 방열핀(13)은 수직방향으로 배치됨에 따라, 다수의 LED(71)로부터 발생된 열은 LED 기판(70)의 열전달패턴(78a-78c,74a-74c) 및 절연패드(80)를 통해 방열하우징(10)으로 전도되어 대기에 노출된 다수의 방열핀(13)으로 전도되며, 주변의 상승 공기가 균일하게 다수의 방열핀(13)의 사이를 통과하면서 열교환이 이루어지게 된다. 이와 같이 다수의 방열핀(13)은 수직방향으로 배열되어 있어 더운 공기가 상승하는 자연스런 대류 흐름을 방해하지 않으면서 공랭이 이루어지게 된다.

더욱이, 방열하우징(10)은 하부에 LED 기판(70) 및 절연패드(80)가 볼트(21)에 의해 고정되는 원형 평탄면(15)이 형성되고, 원형 평탄면(15)의 외주변을 따라 글로브(90)의 상단(91)이 삽입되는 환형의 삽입홈(17)이 형성된다. 상기 다수의 방열핀(13)의 하단에 상호 연결되어 형성되는 플랜지부(14)는 그의 내측에 환형의 삽입홈(17)을 형성하도록 원형 평탄면(15)과의 사이에 요홈이 외주변을 따라 형성되어 있으며, 다수의 LED(71)로부터 발생된 열이 원형 평탄면(15)으로 전달된 후, 방열핀(13)의 하단으로 전달되는 경로 역할을 한다.

또한, 상기 방열하우징(10)은 원형 평탄면(15)의 대략 중앙에 DC 전원배선(35a,35b)이 통과하는 관통구멍(19)이 형성된다. 이 경우 방열하우징(10)의 관통구멍(19)은 LED 기판(70)의 DC 전원배선(35a,35b, 도 4 참고)이 통과하는 관통구멍(73)보다 더 크게 형성된다. 이에 따라 LED 기판(70)의 회로패턴(76a-76d, 도 6 참고)과 방열하우징(10) 사이의 간격을 넓힘으로써 본 실시예의 LED 조명장치(1)의 내전압 특성을 상승시킬 수 있다.

구동회로기판(30)은 절연캡(50)에 둘러싸인 상태로 방열하우징(10)의 공간부(11)에 대략 수직으로 삽입된다. 상기 구동회로기판(30)에는 AC/DC 컨버터(converter)용 집적회로(IC), 파워 트랜지스터(power transistor), Al 캐패시터(capacitor), 칩 레지스터(chip resistor) 등 각종 소자(38)가 실장된다.

상기 구동회로기판(30)은, 도 4와 같이, 스크류 캡(60)에 인접한 부분에 AC 전원배선(31a,31b)이 접속되는 AC　전원단자(33a,33b)가 형성되고, LED 기판(70)에 인접한 부분에 DC 전원배선(35a,35b)이 접속되는 DC 전원단자(37a,37b)가 형성된다.

절연캡(50)은 구동회로기판(30)에 실장된 각종 소자(38) 및 전원단자(33a,33b;37a,37b)가 방열하우징(10)의 내주면과 접촉하지 않도록 구동회로기판(30)을 감싸는 상태로 방열하우징(10)의 공간부(11)에 삽입된다. 상기 절연캡(50)은 난연성 합성수지 예를 들면, 폴리카보네이트(PC)로 이루어진 사출물로 제작될 수 있다. 이 경우, 절연캡(50)은 내부 공간에 삽입되는 구동회로기판(30)을 고정하기 위하여 바닥면에 한쌍의 슬롯을 간격을 두고 구비하는 것이 바람직하다(도 5 참조).

한편, 본 실시예에서는 구동회로기판(30)의 각종 소자(38) 및 전원단자(33a,33b;37a,37b)와 방열하우징(10) 간의 절연을 위해 사출물인 상기 절연캡(50)을 예로 들어 설명하지만, 이에 제한되지 않고 절연캡(50) 대신에 폴리에틸렌 또는 폴리이미드로 이루어진 테이프로 구동회로기판(30)을 감싸는 것도 가능하다.

더욱이, 본 발명의 LED 조명장치(1)는 절연캡(50) 및 폴리에틸렌 또는 폴리이미드(PE)로 테이프 대신에, 상기 방열하우징(10)의 내부 공간부(11)에 내장된 구동회로기판(30)에 대한 방수/방진을 위하여 방열하우징(10), 스크류캡(60) 및 연결부재(61)의 내부 공간에 절연재로 실리콘을 충진하는 것도 물론 가능하다.

상기 절연캡(50)은 상부가 개방되고 하부가 폐쇄되는 대략 통형상으로 이루어진다. 절연캡(50)의 개방된 상부는 구동회로기판(30)이 삽입되며, 하부에는 DC 전원배선(35a,35b)이 통과하도록 관통구멍(53, 도 4 참고)이 형성된다.

이 경우, 상기 절연캡(50)은 일주면에 절결부(51)를 형성하며, 절결부(51)에는 열전달체(55)가 배치된다. 상기 열전달체(55)는, 도 4 및 도 5와 같이, 일측이 구동회로기판(30)에 실장된 집적회로(IC)나 파워 트랜지스터와 같은 고발열 소자(39)나 이들의 단자와 밀착하고, 타측이 방열하우징(10)에 밀착되는 예를 들면, 써멀패드(thermal pad)인 것이 바람직하다. 이에 따라 고발열 소자(39) 또는 단자에서 발생하는 열은 열전도체(55)를 통해 방열하우징(10)으로 전달하여 구동회로기판(30)의 냉각을 효율적으로 행할 수 있다.

또한, 상기 절연캡(50)은, 도 5와 같이, 방수/방진을 위해 내부에 에폭시 또는 실리콘(57)으로 충진될 수 있다. 더욱이, 상기 절연캡(50) 대신에 방수/방진을 위해 방열하우징(10) 내부에 에폭시 또는 실리콘(57)만으로 충진될 수 있다.

스크류 캡(또는 베이스)(60)은 예를 들어, 니켈(Ni)과 같은 금속재로 제작될 수 있고, 절연체로 이루어진 연결부재(61)를 통해 방열하우징(10)의 상단에 볼트 결합된다. 이 경우 연결부재(61)는 다수의 볼트(63)가 체결되는 다수의 볼트체결구멍(61a)이 형성되며, 이 경우 볼트체결구멍(61a)에 실리콘 몰딩을 형성하여 LED 조명장치(1)의 내전압 특성을 향상시킬 수 있다.

상기 스크류 캡(60)은 통상적인 소켓에 나사 결합되는 나사산이 형성되어 있다. 또한 스크류 캡(60)은 구동회로기판(30)으로부터 인출되는 AC 전원배선(31a,31b)을 통하여 연결되는 (+) 및 (-) 전원 접점(60a,60b)이 형성된다.

LED 기판(70)은 예를 들어, 3.5W 램프인 경우 전면에 3개의 1W LED(71)가 방사상으로 대략 동일한 각도로 배치되며, 중앙에는 DC 전원배선(35a,35b)이 통과하는 관통구멍(73)이 형성된다. 이 경우 LED 기판(70)은 종래의 금속기판이 아닌 절연성 난연수지로 이루어지며, 난연등급은 FR-4에 해당하는 것이 바람직하다. 이와 같이 LED 기판(70)은 절연 가능한 난연수지로 제작함에 따라 종래의 금속기판을 사용하는 경우에 비해 LED 조명장치(1)의 내전압을 상승시킬 수 있다.

상기 LED 기판(70)은, 도 6 내지 도 8과 같이, 기판의 재질 이외에 LED 본딩패드(72), 회로패턴(76a-76d) 및 열전달패턴(78a-78c,74a-74c)의 디자인을 종래와 달리하여 내전압을 상승시킬 수 있다. 즉, LED 기판(70)은 다수, 예를 들어 3개의 볼트(21)를 볼트체결구멍(75)에 체결함에 의해 방열하우징(10)의 원형 평탄면(15)에 장착되는데, 볼트체결구멍(75)은 LED 기판(70)의 중앙부에 위치한 관통구멍(73)과 LED 기판(70)의 외주부 중간에 배치되는 것이 바람직하다.

상기 열전달패턴(78a-78c,74a-74c)은 3개의 볼트체결구멍(75)과 동일 또는 유사한 원주상에 위치하며 3개의 볼트체결구멍(75) 사이에 배치되는 것이 바람직하며, 열전달패턴(78a-78c)에는 LED(71)의 하측면 중 일부가 장착되어 동작에 따라 발생되는 열이 전달된다. 또한, 상기 LED(71)의 하측면 중 일부가 장착되는 열전달패턴(78a-78c)에 인접하여 LED(71)의 하측면 중 한쌍의 전원패드(도시되지 않음)가 실장되는 한쌍의 LED 본딩패드(72a,72b)가 간격을 두고 배치되어 있다.

3개의 열전달패턴(78a,78b)에 인접하여 배치된 3쌍의 LED 본딩패드(72a,72b)는 4개의 제1 내지 제4 회로패턴(76a-76d)에 의해 상호 연결되어 있으며, 2개의 제1 및 제2 회로패턴(76a,76b)은 2쌍의 LED 본딩패드(72a,72b)를 상호 연결하고, 나머지 2개의 제3 및 제4 회로패턴(76c,76d)은 일단에 관통구멍(73)으로부터 인출된 DC 전원배선(35a,35b)이 각각 연결되는 DC 전원단자(37c,37d)에 연결되고 타단이 LED 본딩패드(72a,72b)에 연결되어 있다.

이때 LED 기판(70)의 전면에 형성되는 4개의 회로패턴(76a-76d)은 관통구멍(73)과 3개의 볼트(21) 사이의 통과하도록 설정되며, 관통구멍(73)과 3개의 볼트(21) 사이의 간격을 최대한 넓힐 수 있도록 회로패턴(76)은 선형 라인으로 형성한다. 이 경우, 상기 4개의 회로패턴(76a-76d)은 3개의 LED(71)를 직렬로 연결하며, 2개의 제3 및 제4 회로패턴(76c,76d)의 일측이 연결된 DC 전원단자(37c,37d)에 관통구멍(73)을 통과한 DC 전원배선(35a,35b)이 연결되면 3개의 LED(71)는 직렬 연결방식으로 DC 전원의 공급이 이루어진다.

또한, 상기 다수의 LED(71)에서 발생하는 열을 상기 방열하우징(10)으로 전달하기 위한 열전달패턴(78a-78c,74a-74c)은 LED 기판(70)의 전면 및 배면에 각각 3개씩 호형 밴드 형상으로 형성되며, 상기 열전달패턴(78a-78c,74a-74c)을 관통하는 다수의 도전성 스루홀(79)로 연결된다.

이 경우, LED 기판(70) 전면의 열전달패턴(78a-78c)은 인접된 볼트(21)와의 사이 간격을 최대한 넓힐 수 있도록 종래의 열전달패턴 보다 작은 면적으로 이루어지며 각 LED(71)가 장착되는 LED 본딩패드(72a,72b)와 인접한 부분에 형성되어, LED(71)에서 발생하는 열을 LED 기판(70) 배면의 열전달패턴(74a-74c)으로 전달 한 후, 절연패드(80)를 통해 방열하우징(10)으로 간접 전달한다.

한편, 상기 절연패드(80)는 방열하우징(10)과 LED 기판(70) 사이의 내전압 개선을 위한 것으로, 방열하우징(10)과 LED 기판(70) 사이에 배치된다. 상기 절연패드(80)는 절연성을 갖는 실리콘, 아크릴 및 우레탄 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 이 경우, 절연패드(80)는 열전달패턴(74a-74c)으로부터 전달된 열을 방열하우징(10)에 효율적으로 전달하기 위해 열전도용 필러를 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 절연패드(80)는 대략 LED 기판(70)의 직경보다 같거나 크게 형성되며, 중앙에 DC 전원배선(35a,35b)이 관통하는 관통구멍(83) 및 다수의 볼트(21)가 관통하는 다수의 볼트체결구멍(85)이 형성된다.

한편, 상기 볼트(21)는 LED 기판(70)에 체결 시 절연와셔(23)를 통해 체결될 수 있고 이에 따라 회로패턴(76a-76d)과 볼트(21)를 절연함으로써 내전압 개선에 일조할 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 LED 기판(70) 및 절연패드(80)를 방열하우징(10)에 고정하기 위한 고정부재로 다수의 볼트(21)를 사용하는 예를 설명하였으나, 이에 제한되지 않고 상기 방열하우징(10)의 원형 평탄면(15)에 일체로 형성된 다수의 돌기(미도시)를 형성하고, 상기 다수의 돌기를 상기 LED 기판(70) 및 절연패드(80)를 관통 삽입한 후 코킹, 리벳팅 및 롤링(rolling) 중 어느 하나로 상기 LED 기판(70) 및 절연패드(80)를 상기 방열하우징(10)에 고정하는 것도 가능하다.

글로브(90)는 투명체 또는 반투명체 글래스로 일측이 개방된 대략 구(球) 형상으로 이루어진다. 상기 글로브(90)는 LED(71) 및 LED 기판(70)을 케이싱 처리하도록 상단(91)이 방열하우징(10)의 삽입홈(17)에 결합된다. 이 경우, 방열하우징(10)의 삽입홈(31d)에는 예를 들어, 에폭시를 이용해 방수를 위한 몰딩 처리를 행할 수 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 있어서는, 다음과 같이 방열 하우징을 Al으로 형성하고 별도의 알루미나 절연처리를 실시하지 않음에 의해 비용절감, 방열특성 개선 및 무게 증가 억제를 도모하면서도 내전압 특성을 상승시킬 수 있다.

즉, 절연캡(50)을 통해 구동회로기판(30)에 실장된 각종 소자(38) 및 전원단자(33a,33b;37a,37b)가 금속재로 이루어진 방열하우징(10) 내주면에 비접촉시키는 것은 물론 절연을 함께 행하여 내전압을 개선할 수 있다. 이와 함께 절연캡(50)의 절결부(51)를 통하여 관통 배치되는 열전달체(55)를 통해 구동회로기판(30)의 고발열 소자(39)에서 발생하는 열을 방열하우징(10)으로 전달함으로써, 내전압 개선과 함께 효율적인 냉각을 실시할 수 있다.

또한, LED 기판(70)을 일반적인 메탈 PCB 대신에 절연성 난연수지(FR-4: 글래스 에폭시)로 제작하는 것은 물론, LED 기판(70)의 회로패턴(76a-76d)이 다수의 볼트(21)와 간격을 넓힐 수 있도록 선형으로 형성함으로써 LED 조명장치(1)의 내전압 특성을 개선할 수 있다.

더욱이, 도전성 필터를 첨가한 절연패드(80)를 발열하우징(10)과 LED 기판(70) 사이에 배치함에 따라, 발열하우징(10)과 LED 기판(70) 간의 내전압 특성을 개선할 수 있다.

아울러, DC 전원배선(37a,37b)이 관통하는 방열하우징(10)의 관통구멍(19)을 넓혀 LED 기판(70)의 회로패턴(76a-76d)과 방열하우징(10) 간의 거리를 멀어지게 함으로써 내전압 특성을 개선할 수 있다.

따라서, 본 발명은 방열하우징의 방열 특성 및 무게를 그대로 유지하면서 내전압 특성을 개선할 수 있고, 아울러 방열하우징에 고가의 세라믹 절연처리를 실시할 필요가 없으므로 제조비용을 절감할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

10: 하우징 11: 공간부
13: 방열핀 15: 원형 평탄면
17: 환형 삽입홈 19,54,73: 관통구멍
21,63: 볼트 23: 절연와셔
30: 구동회로기판 31a,31b: AC 전원배선
33a,33b: AC 전원단자 35a,35b: DC 전원배선
37a-37d: DC 전원단자 38: 소자
14: 플랜지부 50: 절연캡
51: 절결부 55: 열전달체
60: 스크류캡 61: 연결부재
70: LED 기판 71: LED
72a,72b: LED 본딩패드 76a-76d: 회로패턴
78a-78c,74a-74c: 열전달패턴 79: 도전성 스루홀
80: 절연패드 90: 글로브

Claims

다수의 LED가 실장된 LED 기판;
일측에 장착된 상기 LED 기판의 LED로부터 발생된 열을 방열시키기 위한 방열하우징;
상기 방열하우징 내에 배치되며 상기 다수의 LED를 구동하기 위한 각종 소자가 실장되는 구동회로기판;
상기 회로기판의 각종 소자와 상기 방열하우징 간의 절연을 위해 상기 회로기판을 감싸며, 캡 형상의 사출물로 이루어진 절연부재;
상기 방열하우징의 타측에 결합되어 상기 구동회로기판으로 외부 전원을 인가하기 위한 스크류 캡; 및
상기 LED 기판을 케이싱 처리하기 위해 상기 방열하우징의 일측에 결합되는 글로브를 포함하는 것을 특징으로 하는 전구형 LED 조명장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 절연부재는 일측에 절결부가 형성되고, 상기 절결부에는 상기 구동회로기판에서 발생하는 열을 상기 방열하우징으로 전달하기 위한 열전도체가 배치되는 것을 특징으로 하는 전구형 LED 조명장치.
제3항에 있어서, 상기 열전도체는 써멀패드(thermal pad)인 것을 특징으로 하는 전구형 LED 조명장치.
제1항에 있어서, 상기 절연부재는 난연성 합성수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 전구형 LED 조명장치.
제1항에 있어서, 상기 절연부재는 폴리에틸렌 또는 폴리이미드로 이루어진 테이프인 것을 특징으로 하는 전구형 LED 조명장치.
다수의 LED가 실장된 LED 기판;
일측에 장착된 상기 LED 기판의 LED로부터 발생된 열을 방열시키기 위한 방열하우징;
상기 방열하우징 내에 배치되며 상기 다수의 LED를 구동하기 위한 각종 소자가 실장되는 구동회로기판;
상기 회로기판의 각종 소자와 상기 방열하우징 간의 절연을 위해 상기 회로기판을 감싸도록 상기 방열하우징과 상기 구동회로기판 사이에 충진되는 실리콘 몰딩으로 이루어진 절연부재;
상기 방열하우징의 타측에 결합되어 상기 구동회로기판으로 외부 전원을 인가하기 위한 스크류 캡; 및
상기 LED 기판을 케이싱 처리하기 위해 상기 방열하우징의 일측에 결합되는 글로브를 포함하는 것을 특징으로 하는 전구형 LED 조명장치.
제1항에 있어서, 상기 방열하우징은 상기 다수의 LED로 전원을 공급하기 위한 전원배선이 관통하는 배선구멍이 상기 LED 기판의 배선구멍 보다 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 전구형 LED 조명장치.
제1항에 있어서, 상기 LED 기판은 절연성 난연수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전구형 LED 조명장치.
제9항에 있어서, 상기 절연성 난연수지는 난연등급이 FR-4에 해당하는 수지인 것을 특징으로 하는 전구형 LED 조명장치.
제9항에 있어서, 상기 LED 기판은,
상기 다수의 LED로 전원을 공급하기 위한 전원배선이 관통하도록 중앙에 배치된 배선구멍;
상기 배선구멍과 간격을 두고 배치되며 LED 기판을 상기 방열하우징에 고정하기 위한 다수의 고정부재가 관통하는 다수의 볼트체결구멍;
상기 배선구멍 및 다수의 볼트체결구멍과 간격을 두고 배치되며 상기 다수의 LED에서 발생하는 열을 상기 방열하우징으로 전달하기 위한 다수의 열전달패턴;
상기 배선구멍 및 다수의 볼트체결구멍과 간격을 두고 배치되며 각각 다수의 열전달패턴과 인접하여 배치되는 다수 쌍의 LED 본딩패드; 및
상기 다수 쌍의 LED 본딩패드에 실장되는 다수의 LED를 직렬 연결하도록 LED 본딩패드를 상호 연결하기 위한 선형상의 다수의 회로패턴;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전구형 LED 조명장치.
제11항에 있어서, 상기 열전달패턴은 상기 LED 기판의 전면 및 배면에 각각 형성되며, 상기 열전달패턴을 관통하는 다수의 도전성 스루홀로 연결되는 것을 특징으로 하는 전구형 LED 조명장치.
제11항에 있어서, 상기 LED 본딩패드를 상호 연결하기 위한 선형상의 다수의 회로패턴은 상기 배선구멍 및 다수의 볼트체결구멍과 간격을 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 전구형 LED 조명장치.
제11항에 있어서, 상기 고정부재는 상기 LED 기판 및 상기 방열하우징을 순차적으로 관통 체결되는 볼트 및 절연와셔를 포함하는 것을 특징으로 하는 전구형 LED 조명장치.
제11항에 있어서, 상기 고정부재는 상기 방열하우징에 형성된 다수의 돌기이며, 상기 다수의 돌기는 상기 LED 기판을 관통 삽입한 후 코킹, 리벳팅 및 롤링(rolling) 중 어느 하나로 상기 LED 기판을 상기 방열하우징에 고정하는 것을 특징으로 하는 전구형 LED 조명장치.
제1항에 있어서, 상기 방열하우징과 상기 LED 기판 사이에 삽입되는 절연패드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전구형 LED 조명장치.
제16항에 있어서, 상기 절연패드는 실리콘, 아크릴, 우레탄 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전구형 LED 조명장치.
제16항에 있어서, 상기 절연패드는 열전도용 필러가 첨가된 것을 특징으로 하는 전구형 LED 조명장치.
제1항에 있어서, 상기 방열하우징은 Al으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전구형 LED 조명장치.
전구형 LED 조명장치용 LED 조립체에 있어서,
다수의 LED; 및
상기 다수의 LED가 실장되며 절연성 난연수지로 이루어진 LED 기판을 포함하며,
상기 LED 기판은,
상기 다수의 LED로 전원을 공급하기 위한 전원배선이 관통하도록 중앙에 배치된 배선구멍;
상기 배선구멍과 간격을 두고 배치되며 LED 기판을 방열하우징에 고정하기 위한 다수의 고정부재가 관통하는 다수의 볼트체결구멍;
상기 배선구멍 및 다수의 볼트체결구멍과 간격을 두고 배치되며 상기 다수의 LED에서 발생하는 열을 상기 방열하우징으로 전달하기 위한 다수의 열전달패턴;
상기 배선구멍 및 다수의 볼트체결구멍과 간격을 두고 배치되며 각각 다수의 열전달패턴과 인접하여 배치되는 다수 쌍의 LED 본딩패드; 및
상기 다수 쌍의 LED 본딩패드에 실장되는 다수의 LED를 직렬 연결하도록 LED 본딩패드를 상호 연결하기 위한 선형상의 다수의 회로패턴;을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조립체.