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KR102009058B1 - Led 광원 - Google Patents

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KR102009058B1
KR102009058B1 KR1020147012474A KR20147012474A KR102009058B1 KR 102009058 B1 KR102009058 B1 KR 102009058B1 KR 1020147012474 A KR1020147012474 A KR 1020147012474A KR 20147012474 A KR20147012474 A KR 20147012474A KR 102009058 B1 KR102009058 B1 KR 102009058B1
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led
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스티븐 젠센
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에피스타 코포레이션
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Abstract

본 발명의 실시 예는 LED 광원으로 효과적이고 효율적인 열 관리 시스템을 제공한다. 예를 들면, 본 발명의 실시 예는 종래의 LED 광원과 비교하여 높은 루멘 출력을 갖는 LED 광원을 발생시키기 위해, LED 광원에서 사용된 LED들로부터 열을 효과적으로 전달하기 위한 장치, 시스템, 재료 및 방법을 포함한다. 특히, 본 발명의 실시 예는 LED가 삽입된 투명하거나 반투명한 열 전도성 재료를 포함하는 LED 광원을 제공한다.

Description

LED 광원{LED LIGHT SOURCE}
본 발명은 광원에 대한 것이며, 특히 LED 광원에 대한 것이다.
환경적인 관심 그리고 에너지 효율에 대한 관심으로 인해, 조명 산업은 종래의 백열 전등을 대체할 수 있는 보다 효율적이며 그렇지만 균등한 품질의 조명을 개발하려는 노력을 하고 있다. 종래의 백열 광원은 높은 루멘 출력을 발생시킬 수 있으며 소비자는 그와 같은 높은 루멘 출력에 익숙해 있다. 그러나, 백열 광원은 전력 효율이 낮으며 수명이 짧다.
종래 백열 광원에 의해 제공된 에너지 효율 및 수명 문제를 해결하기 위한 노력으로 여러 대체 광원이 개발되어 왔다. 대체 광원 중 한 예는 LED 광원이다. LED 광원은 백열 광원과 관련한 에너지 효율과 수명 문제를 해결하기 위한 가능성을 갖는다. 그러나 오늘날의 LED 광원은 조명 시장의 대부분에서 백열 광원을 대체하는 데 실패하였다.
LED 광원이 백열 광원을 효과적으로 대체하지 못한 데에는 여러 이유가 있다. 예를 들면, LED 광원이 그 가능성에 도달하지 못한 한 이유는 LED 광원이 심한 열 관리 조건을 갖기 때문이다. 특히, LED가 효율적으로 동작하기 위해서는, LED 자신에 의해 발생 된 열이 매우 효율적으로 관리되어서 LED 동작 온도가 최소 이도록 하여야 한다. 만약 LED가 과열되거나, 너무 높은 동작 온도에서 작동한다면, LED로부터의 광선 출력이 줄어들 것이다. 또한, LED가 과열되면, 그 수명과 광선 출력의 품질이 떨어질 것이다. 따라서, 광원 개발자는 LED에 의해 발생 된 열을 효율적으로 관리할 수 있는 LED 광원 내 열 관리 시스템을 개발하고자 무던히 노력하였다.
LED 광원 내 LED에 의해 발생된 열을 관리하는 종래의 방법은 히트 싱크 사용을 포함한다. 특히, LED는 이 같은 LED로부터 열을 빼내도록 디자인된 하나 또는 둘 이상의 히트 싱크에 장착되는 것이 전형적이다. 히트 싱크 구조의 한 예는 LED로부터 열을 직접 내보내는 데 책임이 있는 LED 기본 구조에 장착된 LED를 포함할 수 있다. 다음에 상기 기본 구조가 이 같은 기본 구조로부터의 열을 결국 광원 구조 자체로부터 내보내도록 하는 2차 구조에 장착된다.
종래 LED 광원에서의 이 같은 히트 싱크는 LED와 광원의 베이스(소켓) 사이에 위치하는 상대적으로 큰 지느러미 형태(finned-type)의 구조를 포함할 수 있다. 상기 열 싱크는 통상적으로 금속, 합성물, 또는 양호한 열 전도성 특성을 갖는 유사 재료로부터 만들어진다. 종래의 LED 광원에서 히트 싱크를 만들기 위해 사용된 재료의 크기 및 타입은 여러 단점을 일으킨다.
먼저, 종래 LED 광원에서 히트 싱크의 크기는 많은 LED 광원이 종래의 백열등 전구의 폼 팩터(form factor)에 매치되지 않도록 하는 문제를 발생시킨다. 세상에는 말 그대로 수 십억의 조명 소켓이 설치되어 있으며, 백열 전구에 대한 어떠한 대체 조명도 표준 백열 전구와 같은 폼 팩터에 근접하여야 한다. LED 광원의 열 관리 조건으로 인해, 열 싱크는 자주 상대적으로 크고, 따라서 많은 LED 광원은 종래의 백열 등과 동등한 폼 팩터를 가질 수 없다.
두 번째로, 적어도 부분적으로 종래의 LED 광원에서 히트 싱크 구조를 만들기 위해 사용된 많은 양의 금속으로 인하여, LED 광원마다 비용이 백열 전구와 비교하여 매우 높다. 예를 들면, 본 발명 출원을 제출하는 시기에 홈 소매 상에서 판매되는 전형적인 LED 광원은 백열 전구의 비용의 약 10 배 내지 20배에 달한다. 히트 싱크를 제조하는데 관련된 비용이 대부분의 소비자가 허용할 수 있는 대체 선택으로 종래의 LED 광원을 선택하는 것을 억눌러 왔다.
세 번째로, 종래의 LED 광원과 관련된 히트 싱크 구조는 열악한 심미적인 외관을 갖는 광원을 발생시킨다. 기본적으로, 많은 종래의 LED 광원은 장식적인 광원이 아니라 기계와 같은 외관을 갖는다. 많은 소비자들은 이 같은 종류의 LED 광원이 조명 기구에서 종래의 LED 광원의 열악한 심미적 외관이 외부로 노출되는 그와 같은 LED 광원의 타입을 설치하는 것을 허용하지 않을 것이다.
종래의 LED 광원에서 히트 싱크 구조의 상기 모든 불리한 점 외에도, 대부분의 종래의 히트 싱크 구조는 여전히 LED에 의해 발생된 열을 효과적으로 관리하여 LED 광원으로부터 60W, 75W, 또는 100W 등가 광원이 발생 될 수 있도록 할 수 없다. 종래의 히트 소스에서 사용된 부피가 크고 가격이 비싼 히트 싱크 구조에도 불구하고, LED의 광선 출력은 여전히 최대화되지 못하는 데, 이는 LED가 과열되어 조명 출력에서 손실을 발생시키고, 수명이 짧으며, 그리고 조명의 질이 떨어지기 때문이다.
따라서, LED로부터 열 전달을 최대화하고, 전형적인 조명 소켓 폼 팩터에 맞으며, 종래의 금속 히트 싱크 구조 보다 저렴하고, 그리고 심미적으로 미려한 광원을 만드는, LED 광원을 위한 보다 나은 열 관리 구조가 필요하다.
본 발명의 실시 예는 효과적이고 효율적인 열 관리 시스템을 LED 광원에 제공한다. 예를 들면, 본 발명의 실시 예는 종래의 LED 광원과 비교하여 높은 루멘 출력을 갖는 LED 광원을 제공하기 위한 장치, 시스템, 재료 및 방법을 포함한다. 특히, 본 발명의 실시 예는 LED가 포함되는 투명하거나 반투명한 열 전도성 재료를 포함하는 LED 광원을 제공한다.
한 실시 예에서, 한 광원이 전기 소스로 연결될 수 있는 소켓 연결을 포함한다. 상기 소켓 연결은 전기적으로 결합된 하나 또는 둘 이상의 LED를 갖는다. 상기 하나또는 둘 이상의 LED는 열 전도성 재료 내에 포함된다. 상기 열 전도성 재료는 투명하거나 반투명하여, 상기 LED로부터 방출된 광선이 열 전도성 재료를 통과할 수 있도록 한다.
또 다른 실시 예에서, 광원은 전원으로 연결될 수 있는 소켓 연결을 포함한다. 하나 또는 둘 이상의 LED를 포함하는 LED 요소는 소켓 연결에 의해 전기를 받는다. 상기 LED 요소는 열 전도성 재료 내에 포함되며, 상기 열 전도성 재료는 광원이 표준 폼 팩터에 맞도록 형상과 크기가 정해진다.
또 다른 실시 예에서, 광원을 만들기 위한 방법이 제공된다. 광원을 만드는 방법은 하나 또는 둘 이상의 LED를 포함하는 구조를 만듦을 포함한다. 다음에, 하나 또는 둘 이상의 LED를 열 전도성 재료 내로 포함시킨다. 그런 다음 열 전도성 재료를 바람직한 크기와 형상으로 만들어서 광원을 제공하도록 한다.
본 발명의 추가 특징 및 장점이 다음의 설명으로부터 명백해지며, 또는 본 발명의 실시에 의해 밝혀진다. 본 발명의 특징과 장점들은 첨부된 청구항에서 특히 기재한 장치 및 조합에 의해 실현되고 얻어질 수 있다. 본 발명의 이들 및 다른 특징은 다음의 설명 및 첨부된 청구항으로부터 명백해 질 것이며, 혹은 하기에서 기재된 본 발명의 실시에 의해 밝혀질 것이다.
도 1A 내지 도 3에서 제공된 다이어그램 및 도면은 LED 광원을 제공하기 위해 사용될 수 있는 다수의 방법, 장치, 시스템, 구성 그리고 컴포넌트를 설명한다.
본 발명의 실시 예는 LED 광원에 효과적이며 효율적인 열 관리 시스템을 제공한다. 예를 들면, 본 발명의 실시 예는 종래의 LED 광원과 비교하여 높은 루멘 출력을 갖는 LED 광원을 발생시키기 위해, LED 광원에서 사용된 LED들로부터 열을 효과적으로 전달시키기 위한 장치, 시스템, 재료 및 방법을 포함한다. 특히, 본 발명의 실시 예는 LED들이 삽입되는 투명하거나 반투명한 열 전도성 재료를 포함하는 LED 광원을 제공한다. 상기 열 전도성 재료는 열 전도성, 열 용량, 크기, LED와 관련된 위치 및 다른 관련 특성과 같은 특성을 가지며, 이는 LED들로부터의 광선 출력이 종래 열 싱크 구조를 사용할 필요 없이 최대가 될 수 있도록 한다.
예를 들면, 상기 열 전도성 재료는 통상적인 백열 전구 폼 팩터의 형상이도록 성형되고 형성될 수 있다. 다시 말하면, 상기 LED가 삽입된 열 전도성 재료는 통상적인 백열 전구 인클로저 형태로 성형될 수 있다. 상기 열 전도성 재료가 투명하거나 반투명하기 때문에, 상기 LED들은 상기 열 전도성 재료 내에 직접 삽입될 수 있으며, 이 같은 LED들로부터 발생된 광선이 효율적으로 상기 열 전도성 재료를 통과할 수 있도록 하여 고 품질 광원을 발생시키도록 한다. 따라서, 열 전도성 재료 자체가 통상적인 백열 전구의 유리 인클로저의 위치를 가질 수 있으며, 필요에 따라 통상적인 백열 전구의 폼 팩터가 거의 정확하게 매치될 수 있도록 한다.
또한, 열 전도성 재료가 상기 LED들로부터 발생된 열을 효과적으로 관리하기 위한 필요한 특성을 가지기 때문에, 상기 LED 광원은 더 이상 종래의 히트 싱크 구조를 가질 필요가 없다. 상기 히트 전도성 재료는 상기 LED들을 완전히 에워싸는 큰 히트 싱크를 제공함에 의해 필요한 히트 관리를 제공한다. 따라서, 종래의 히트 싱크 구조를 위한 필요 없이, 본 발명은 종래의 LED 광원과 비교하여 LED 광원을 생산하기 위한 비용을 크게 줄일 수 있다.
또한, 종래의 히트 싱크 구조가 더 이상 필요하지 않으므로, 본 발명의 실시 예는 심미적으로 바람직한 LED 광원을 제공한다. 기본적으로, 본 발명은 상기 LED 광원이 필요한 광선 출력을 발생시키고 동시에 종래의 히트 싱크 구조에 의해 발생된 크고 기계 같은 외관의 심미감을 필요로 하지 않는 폼 팩터로 남아 있기 때문에, 상기 LED가 장식적인 백열 전원을 진정으로 대체할 수 있도록 한다.
본 발명의 상기 장점에 추가하여, 상기 LED들이 삽입되는 열 전도성 재료는 종래의 히트 싱크 구조와 비교하여 LED들에 의해 발생된 히트를 관리하기 위한 더욱 효율적인 방법을 제공한다. 이 같은 더욱 효율적인 열 관리로 인해, 상기 LED들이 더욱 높은 에너지 레벨로 사용되어 더욱 큰 광선 출력을 제공하도록 한다. 본 발명의 실시 예에 의해 제공된 상기 LED들로부터의 광선 출력 증가는 종래의 백열 전구 광선 출력과 매치할 수 있는 LED 광원을 허용한다.
본 발명의 상기 그리고 추가의 장점은 도면과 관련하여 더욱 설명된다. 본 발명의 한 실시 예가 도 1A에서 도시된다. 도 1A는 실시 예 LED 광원(100)을 설명한다. 상기 LED 광원은 베이스 부분(102)을 포함할 수 있다. 이 같은 베이스 부분(102)은 금속, 세라믹, 또는 다른 적절한 재료로 만들어질 수 있다. 한 실시 예에서, 상기 베이스는 히트 전달 특성을 포함하는 재료로 만들어져서, 상기 히트 전도성 재료롤 통해 전도된 히트(하기에서 더욱 상세히 설명된다)가 효과적으로 베이스 부분(102)으로 전달될 수 있도록 한다.
도 1A에서 설명된 바와 같이, 상기 베이스 부분(102)은 전형적인 백열 전구 폼 팩터와 매치하는 원형의 기하학적 구성을 갖는다. 선택적인 실시 예에서, 상기 베이스 부분(102)은 특정한 적용을 위해 바람직한 어떤 기하학적 구성을 가질 수 있기도 하다. 상기 베이스 부분(102)은 전자 장치(예를 들면, 회로 기판, 전압 제어기/변환기, 등)(도시되지 않음)를 수용하도록 사용될 수 있으며, 이는 상기 LED들에 의해 요구될 수 있는 전류 조건을 정하기 위해 필요할 수 있다. 상기 구성에 따라, 광원(100)은 전자 장치를 포함할 수도 포함하지 않을 수도 있다.
도 1A에서 도시된 바와 같이, 상기 베이스 부분(102)은 소켓(104)을 포함할 수 있다. 도 1A에서 도시된 상기 소켓(104)은 표준 에디슨 타입 소켓에서 사용될 표준 조명 전구 연결이다. 선택적 실시 예에서, 그리고 필요한 광원의 타입에 따라, 상기 소켓 연결은 산업에서 알려져 있는, 또는 산업으로 소개될 수 있는 어떠한 연결일 수도 있다. 실시 예 소켓 연결은 비 제한적으로 바이-핀(bi-pin,), 웨이퍼, 총검 형태 그리고 다른 크기의 에디슨 나사 형 소켓(104)일 수 있다. 적어도 한가지 실시 예에서, 상기 베이스 부분(102)만이 종래의 백열 전구 구성과 매우 유사한 소켓(104)을 포함할 수 있을 뿐이다.
상기 소켓(104)은 LED 유닛(108)으로 전기적 연결을 제공한다. 상기 LED 유닛은 마운트(106)에 의해 베이스 부분(102)에 연결될 수 있다. 여기서 상기 마운트는 필요하지 않을 수도 있으며 광원(100)을 만들기 위해 실시될 수 있는 실시 예 구조로서만 도시되는 것이다. 상기 LED 유닛(108)은 하나 또는 둘 이상의 LED(110)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 그리고 도 1A에서 도시된 바와 같이, 상기 LED 유닛(108)은 다수의 LED(110)가 360도 방향으로 장착될 수 있는 구조를 제공한다.
선택적 실시 예에서, 상기 LED 유닛(108)은 거의 어떠한 구성도 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 LED 유닛(108)은 LED(110)로부터 방출된 광선이 하나 또는 둘 이상의 방향을 향하도록 할 수 있으며, 따라서 그에 따르는 구조를 갖는다. 상기 LED 유닛(108) 구조 및 구성은 본 발명을 제한하는 팩터가 아니며, 산업에서 알려져 있는 어떠한 LED 유닛(108) 구조도 본 발명에서 실시될 수 있다. 또한, 본 발명은 예시적인 LED 유닛(108)을 제공하며, 이때 LED 유닛(108)은 LED(110)가 장착되는 장착 구조를 갖지 않는다. 이 같은 실시 예는 도 2와 관련하여 하기에서 더욱 상세히 설명될 것이다.
광원(100)은 LED 유닛(108)이 삽입되며, 상기 LED 유닛(108)의 상부에 배치되는 열 전도성 재료(112)를 포함한다. 상기 마운트(106)(만약 포함된다면) 또한 도 1A에서 도시된 바와 같이, 열 전도성 재료(112) 내에 포함될 수 있기도 하다. 예를 들면, 상기 열 전도성 재료(112)는 마운트(106)와 베이스 부분(102)에 의해 측면이 접한 공간 사이에서 열 전도성 재료(112)의 일부를 위치시키어서, 열 전도성 재료(112)가 제 위치에 고정될 수 있도록 함에 의해 베이스 및/또는 마운트에 고정되거나 부착되도록 한다. 또한, 예를 들면, 베이스(102)의 부분들이 상기 열 전도성 재료(112) 내에 포함될 수 있기도 하다.
도 1A에서 도시된 바와 같이, 상기 열 전도성 재료(112)는 전형적인 백열 전구 폼 팩터 내로 성형되고 형성될 수 있다. 도 1B 및 1C는 광원(100b, 100c)에 대한 추가의 실시 예를 도시하며, 열 전도성 재료(112b, 112c) 각각이 다양한 다른 표준 조명 전구 폼 팩터로 형성된다. 도 1A 및 1C에서 도시된 실시 예에 추가하여, 상기 열 전도성 재료는 이미 허용된 표준을 포함하는 그리고 고객 타입 및 형상을 포함하는 조명 전구의 어떠한 타입 및 형상을 형성하도록 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 열 전도성 재료(112)는 A19, A14, T8, T4, T3, MR8, MRU, MR16, PAR(포물면 반사경), R(반사경) 그리고 다른 표준 전구 폼 팩터와 매치하는 폼 팩터를 만들도록 성형될 수 있다.
상기 열 전도성 재료(112)는 LED(110)로부터 방출된 광선의 적어도 일부가 열 전도성 재료를 통과할 수 있도록 충분히 투명하거나 반투명하다. 더구나, 상기 열 전도성 재료(112)는 충분히 높은 열 전도 특성을 가져서, LED(110)로부터 발생된 열이 LED(110)로부터 효율적으로 그리고 효과적으로 제거되고 상기 열 전도성 재료(112)를 통해 전달되어서 상기 LED(110)가 광선 출력 성능을 유지할 정도로 충분히 낮은 동작 온도를 가질 수 있도록 한다.
상기 특성에 추가하여, 상기 열 전도성 재료(112)는 고점도 액체(무거운 그리스와 같은)로부터 고체에 이를 수 있다. 일정 실시 예에서, 상기 열 전도성 재료(112)는 고무 타입의 일관성을 가질 수 있으며, 상기 광원(100)이 떨어져서 열 전도성 재료(112)를 깨거나 부서지지 않게 할 수 있도록 한다.
상기 열 전도성 재료(112)가 취하는 형태에 따라, 상기 광원(100)은 상기 재료를 인클로즈하는 인클로저(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 인클로저는 무거운 그리스 타입 열 전도성 재료를 포함하고 형성하도록 사용될 수 있다. 그러나, 도 1A에서 도시된 바와 같이, 상기 광원(100)이 한 인클로저를 포함하고, 이때 상기 열 전도성 재료(112)가 상기 LED 유닛(108) 둘레에서 열 전도성 재료(112)의 형상을 유지하는 물리적인 특성을 갖는다.
열 전도성 재료를 위해 사용될 수 있는 실시 예 재료는 비 제한적으로, 클리어 실리콘계 중합체(clear silicone -based polymers), 장쇄 알칸(long chain alkanes), 투명한 고체 왁스, 투명 세라믹 재료, 또는 충분한 투명 또는 반투명 물질과 결합된 충분한 열 전달 특성을 갖는 유사 물질을 포함한다.
다양한 다른 재료, 예를 들면, 사출 성형 적용에서 사용된 열가소성 플라스틱이 사용될 수 있다. 비 제한적으로 사용될 수 있는 열가소성 플라스틱으로는 에틸렌-비닐 아세테이트 중합체 및 공중합체, 폴리 카프로 락톤 중합체 및 공중 합체, 폴리올레핀계 중합체, 저밀도 폴리에틸렌 또는 폴리 프로필렌과 같은 비정질 폴리올레핀 중합체 및 공중합체, 어택틱 폴리 프로필렌, 산화 폴리에틸렌, 그리고 폴리 부텐-1; 에틸렌 아크릴산 중합체 및 에틸렌-비닐 아세테이트-말레산 무수물, 에틸렌 n-부틸 아크릴 레이트와 같은 에틸렌 아크릴산염(ethyleneacrylate)-무수 말레인산 삼원 공중합체, 에틸렌 아크릴산, 에틸렌-아세트산 에틸; 폴리 아미드 중합체 및 공중합체, 폴리 에스테르 중합체 및 공중합체, 탄 중합체 및 공중 합체, 스티렌 중합체 및 공중합체, 폴리 카보네이트 중합체 및 공중합체, 실리콘 고무 중합체 및 공중합체, 다당류 중합체 및 공중합체, 플루오로 중합체, 폴리피롤 중합체 , 폴리 카보네이트 중합체 및 공중합체, 왁스 성 중합체 및 공중합체, 왁스, 코폴리피돈(copovidones), 폴리 아크릴산 중합체 및 공중합체, 폴리 말레산 중합체 및 공중합체, 폴리이미드, 폴리 염화 비닐 중합체 및 공중합체, 폴리(에틸렌-코메타크릴(comethacrylic)산) 공중 합체, 그리고 유용한 플라스틱, 중합체 및 공중합체 및/또는 이들의 조합이 있다.
플라스틱으로는 열가소성 플라스틱 또는 열경화성 플라스틱이 있다. 이들 중합체들은 직쇄, 공중합체, 또는 같은 메스(mass) 내로 혼입된 중합체 블록 또는 어떤 조합으로 구성될 수 있다. 플라스틱은 다음과 같은 중합체 그룹으로부터 선택될 수 있다: 폴리 아크릴 레이트, 폴리 아미드-이미드, 페놀 수지, 나일론, 니트릴 수지, 불소 수지, 코폴리비돈(copovidones), 에폭시, 멜라민-포름 알데히드, 디 알릴 프탈레이트, 아세탈, 구마론-인덴, 아크릴화, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 알키드, 셀룰로오스, 폴리 부틸렌, 폴리 카보네이트, 폴리 카프로 락톤, 폴리에틸렌, 폴리이미드, 폴리 페닐렌 옥사이드, 폴리 프로필렌, 폴리스티렌, 폴리 우레탄, 폴리 비닐 아세테이트, 폴리 비닐 클로라이드, 폴리 (비닐 알콜-코 에틸렌), 스티렌 아크릴로니트릴, 술폰 중합체, 포화 또는 불포화 폴리 에스테르, 우레아-포름 알데히드, 또는 어떤 유사한 또는 유용한 플라스틱.
추가의 예로서 다음을 포함할 수 있다: 폴리 아크릴 레이트, 폴리 아미드-이미드, 페놀 수지, 나일론, 니트릴 수지, 석유 수지, 불소 수지, 코폴리비돈(copovidones), 에폭시, 멜라민-포름 알데히드, 디 알릴 프탈레이트, 아세탈, 구마론-인덴, 아크릴화, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 알키드, 셀룰로스, 폴리 부틸렌, 폴리 카보네이트, 폴리 카프로 락톤, 폴리에틸렌, 폴리이미드, 폴리 페닐 렌 옥사이드, 폴리 프로필렌, 폴리스티렌, 폴리 우레탄, 폴리 비닐 아세테이트, 폴리 비닐 클로라이드, 폴리 (비닐 알콜-코 에틸렌), 스티렌 아크릴로니트릴, 술폰 중합체, 포화 또는 불포화 폴리 에스테르, 폴리 우레아-포름 알데히드, 또는 어떤 유사한 플라스틱.
또한, 열 전도성 재료는 인광체와 같은 빛 변환 재료와 결합 되어서, LED(110)로부터 방출된 빛이 열 전도성 재료를 통과함에 의해 조정될 수 있도록 한다. 예를 들면, 인광체 물질이 중합체 기반 물질과 결합 되어서, 상기 LED(110)가 청색 빛을 방출하면, 청색 빛이 열 전도성 재료를 통과하는 때 상기 인광체 물질이 청색 빛을 흰색 빛으로 변경시키도록 한다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 상기 열 전도성 재료(112)는 LED(110), LED 유닛(108)과 직접 접촉할 수 있으며, 만약 포함되지 않았으면, 마운트(106)와 직접 접촉할 수 있다. 상기에서 간단히 설명한 바와 같이, 종래의 LED 광원에서는, LED들이 한측면에서 LED 유닛(108) (또는 유사 구조)와 접촉한다. 따라서, 종래의 LED 광원 내 디자인이 LED들로부터 발생된 모든 열을 LED 유닛(108) (또는 유사 구조)을 통해 아래로 그리고 더욱 큰 히트 싱크로 보내도록 실시된다. 그러나, 본 발명은 LED(110)에 의해 발생된 열을 LED 유닛(108)으로 전달되도록 할 뿐 아니라, 열 전도성 재료(112)로 직접 전달되도록 한다. 이는 종래의 LED 광원과 비교하여 더욱 더 많은 추가의 열 전달을 허용하며, 이는 LED(110)가 더 높은 출력 수준으로 사용될 수 있도록 하고, 그리고 따라서 백열 전구를 효과적으로 대체할 수 있는 LED 광원(100)을 발생시키도록 한다.
LED에 의해 발생된 열이 효과적으로 열 전도성 재료로 그리고 이를 통해 전달될 수 있기 때문에, 마운트(106), LED 유닛(108) 또는 유사 타입의 구조와 같은 히트 싱크 타입 구조에 대한 필요가 필수적이지 않게 된다. 예를 들면, 도 2는 어떠한 종래 타입 히트 싱크 구조도 포함하지 않는 광원(200)의 실시 예를 도시한다. 상기 광원(200)은 도 1A와 관련하여 설명된 구조와 유사한 베이스 부분(202) 그리고 소켓(204)을 포함한다.
또한, 광원(200)은 하나 또는 둘 이상의 LED(208)를 포함하는 LED 요소(206)를 포함한다. 예를 들면, 도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 LED 요소는 줄로 연결된 구성으로 다수의 LED(208)를 포함한다. 상기 LED(208) 각각이 상기 열 전도성 재료(210) 내에 완전히 삽입되었다는 사실로 인하여, LED(208)에 의해 발생된 열이 어떠한 추가의 히트 싱크 구조에 대한 필요없이 상기 열 전도성 재료(210)에 의해 LED(208)로부터 효과적으로 그리고 효율적으로 제거된다.
도 2는 한 LED 요소(206)의 한 예를 도시한 것일 뿐이다. 도 2에서 도시된 바와 같이, 상기 LED 요소(206)는 양극 전기 연결(212) 그리고 음극 전기 연결(214)을 포함한다. 다음에 LED(208) 각각이 직렬로 연결되어 다수의 LED(208)들을 갖는 기능적인 LED 요소(206)를 만들도록 한다. 선택적인 실시 예로서, 상기 LED(208)는 병렬로 연결된다. 또한, 도 2에서 도시된 상기 LED 요소(206)는 "U" 자를 뒤집은 모양을 갖는다. 선택적 실시 예에서, 상기 LED 요소(206)는 열 전도성 재료(210) 내 거의 어느 곳에도 배치될 수 있도록 거의 어떠한 구성으로도 구성될 수 있다.
한 실시 예에서, 상기 LED 요소는 단일 LED만을 포함할 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 상기 LED 요소는 LED 어레이를 포함한다. 또 다른 실시 예에서, 상기 광원(200)은 다수의 LED 요소(206)를 포함할 수 있다.
따라서, 도 1A 내지 도 2 그리고 해당하는 상세한 설명은 다수의 다른 컴포넌트, 장치 그리고 LED 광원을 제공하는 설명을 제공한다. 앞선 설명에 추가하여, 본 발명의 실시 예들은 또한 특정 결과를 달성하기 위한 방법에서 하나 또는 둘 이상의 단계를 포함하는 흐름도로 설명될 수 있기도 하다. 예를 들면, 도 3은 LED 광원을 만드는 방법(300)을 설명한다. 도 3의 단계는 도 1A 내지 도 2와 관련하여 설명된 컴포넌트와 관련하여 하기에서 더욱 상세히 설명된다.
예를 들면, 도 3은 하나 또는 둘 이상의 LED들을 포함하는 구조를 얻기 위한 단계(302)를 포함한다. 예를 들면, 도 1A는 하나 또는 둘 이상의 LED들을 포함하는 구조가 LED 유닛(108)을 포함할 수 있음을 도시한다. 또 다른 실시 예에서, 상기 하나 또는 둘 이상의 LED들을 포함하는 구조는 도 2A와 관련하여 설명된 바와 같은 LED 요소(206)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 방법(300)은 하나 또는 둘 이상의 LED들을 열 전도성 재료 내에 삽입시키는 단계(304)를 포함한다. 예를 들면, 도 1A는 LED 유닛(108)이 열 전도성 재료(112) 내에 삽입됨을 설명한다. 도 2에서 도시된 또 다른 실시 예에서, LED 요소(206)는 열 전도성 재료(210) 내에 삽입된다. 예를 들면, 상기 열 전도성 재료는 하나 또는 둘 이상의 LED들을 포함하는 구조가 열 전도성 재료 내로 삽입될 수 있도록 하는 경화되지 않은 상태(가령, 용융 가능한 상태)일 수 있다. 상기 구조가 상기 재료 내에 삽입된 후, 상기 열 전도성 재료는 경화된 상태(가령, 고체 상태)로 변환될 수 있으며, 상기 구조를 상기 열 전도성 재료 내에 고정시킨다. 상기 경화 처리는 온도 경화, 빛 경화, 화학 경화, 또는 어떤 다른 유사한 타입의 메카니즘에 의해 수행될 수 있다. 또한, 만약 LED가 삽입될 열 전도성 재료를 포함하기 위해 인클로저가 사용되면 경화 처리는 발생될 필요가 없다.
또한, 상기 방법(300)은 광원을 발생시키기 위해 바람직한 크기와 형상으로 상기 열 전도성 재료를 형성하는 단계(306)를 포함한다. 예를 들면, 도 1A 내지 1C는 상기 열 전도성 재료가 A19, 촛대 등과 같은 다양한 표준 크기의 광원을 형성시키는 형상 및 크기를 가질 수 있다. 또한, 상기 열 전도성 재료는 광원에 대한 다양한 고객 주문 크기를 형성하는 형상 및 크기를 가질 수 있다.
본 발명은 본 발명의 사상 또는 기본적인 특징을 벗어나지 않는 한도에서 다른 특정 형태로 실시될 수 있기도 하다. 상기 셜명된 실시 예는 설명된 바와 같이 모든 특징에서 고려되어야 하며 그렇지만 비 제한적으로 고려되어야 한다. 따라서 본 발명의 범위는 이전 설명이 아니라 첨부된 청구항에 의해 정해진다. 상기 청구범위의 등가 의미 및 범위 내에 있는 모든 변경은 이 같은 범위에 속하는 것이다.

Claims (19)

  1. 전기 소스로 연결될 수 있는 소켓(104); 상기 소켓(104)에 연결된 베이스(102); LED 유닛(108); 상기 LED 유닛(108)과 상기 베이스(102)를 연결시키는 마운트(106);
    LED 유닛(108) 및 마운트(106)가 매립되는 열 전도성 재료(112)로서, 마운트(106)와 베이스(102) 사이 측면의 공간으로 들어가는 상기 열 전도성 재료를 포함하며,
    상기 열 전도성 재료 일부가 상기 마운트(106)와 베이스(102)에 의해 측면이 접한 공간 사이에 위치하여서 열 전도성 재료(112)를 제 위치에 고정하고, 상기 열 전도성 재료가 투명 또는 반투명하여서 상기 LED 유닛으로부터 방출된 광선이 상기 열 전도성 재료를 통과할 수 있도록 하며,
    상기 LED 유닛이 상기 소켓(104)에 전기적으로 연결되며, 상기 열 전도성 재료(112)는 표준 광원 크기로 형상과 크기가 결정되어 광원이 표준 조명 폼 팩터를 갖도록 하고, 그리고 상기 열 전도성 재료가 열가소성 플라스틱임을 특징으로 하는 광원.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 열 전도성 재료를 둘러싸는 인클로저를 더욱 포함함을 특징으로 하는 광원.
  4. 제1항에 있어서, 상기 열 전도성 재료가 실리콘 기반 재료임을 특징으로 하는 광원.
  5. 제1항에 있어서, 상기 열 전도성 재료가 투명하거나 반투명한 세라믹임을 특징으로 하는 광원.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 광원(100)을 제작하는 방법으로서, 상기 방법은
    소켓(104)에 연결된 베이스(102); LED 유닛(108)과 베이스(102)를 연결시키는 마운트(106)를 포함하는 구조를 획득하는 단계; 그리고
    상기 LED 유닛(108)과 마운트(106)를 열 전도성 재료(112) 속으로 매립시키는 단계를 포함하며,
    열 전도성 재료(112)가 마운트(106)와 베이스(102) 사이 측면의 공간으로 들어가도록 하고, 상기 열 전도성 재료 일부가 상기 마운트(106)와 베이스(102)에 의해 측면이 접한 공간 사이에 위치하여서 열 전도성 재료(112)를 제 위치에 고정시키며,
    상기 LED 유닛이 상기 소켓(104)에 전기적으로 연결되며, 상기 열 전도성 재료(112)는 표준 광원 크기로 형상과 크기가 결정되어 광원이 표준 조명 폼 팩터를 갖도록 하고, 그리고 상기 열 전도성 재료가 열가소성 플라스틱임을 특징으로 하는 광원을 제작하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 매립시키는 단계는 LED 유닛 주위의 열 전도성 재료를 성형하기 위해 주입 몰딩 처리를 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 광원을 제작하는 방법.
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