JP2010103454A - ナノスプレッダーを利用した円形構造のｌｅｄ発光照明灯 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱効率を最大化し、放熱板が外部に露出しないようにして防水及び防塵も共になされ、高容量でありながらも放熱板の大きさが大きくならないようにした、ナノスプレッダーを利用した円形構造のＬＥＤ発光照明灯を提供する。
【解決手段】円形構造のＬＥＤ発光照明灯は、ＬＥＤ１１０と、前記ＬＥＤ１１０が取り付けられるＬＥＤ取付基板１２０と、前記ＬＥＤ取付基板１２０と一側が接触し、他側は一定の長さが延長されて出た延長部１３３で形成されたナノスプレッダー１３０と、前記ナノスプレッダー１３０の延長部１３３と内部の内側放熱ピン１４１が接触する上部蓋１４０と、前記上部蓋１４０の上側段に結着される上部キャップ１５０と、前記上部蓋１４０の内側に挿入され内側面は前記ナノスプレッダーの延長部１３３と接触し、外側段は前記上部蓋１４０の内側面と接触する下部放熱部材１６０と、前記下部放熱部材１６０の底部に結着される下部レンズ１７０とを含む構成からなることを特徴とする。
【選択図】図３ｃ

Description

本発明はＬＥＤ発光照明灯に関し、より詳しくは熱拡散が速やかなナノスプレッダーを長く延ばして円形構造の上部蓋の内部に取り付け、前記ナノスプレッダーの延長部全体が両側方向に放熱部位と接触されるようにして二重の放熱構造を有し、放熱面積を拡大することにより放熱効率を最大化し、放熱部材の外側に上部蓋を被せて結着することにより、放熱板の外部露出を防いで放熱効率の上昇及び寿命の向上を図ることができるナノスプレッダーを利用した円形構造のＬＥＤ発光照明灯に関する。

一般に、自動車のヘッドランプやリアコンビネーションランプ及び街灯を含む各種の照明灯はバルブ（Ｂｕｌｂ）を光源に用いている。しかし、従来のバルブは使用寿命が短く耐衝撃性が劣るので、最近には使用寿命が大きく延長されながらも耐衝撃性に優れた高光度のＬＥＤ（Light Emitting Diode）を光源に用いる傾向である。特に、前記高光度のＬＥＤは前述したように、車両のヘッドランプやリアコンビネーションランプ、及び室内灯と街灯を含む各種の照明灯の光源に使用できるものであって、その適用範囲が広い。

前記高光度のＬＥＤは点灯時に非常に高い熱が発生するので、このような高い発熱温度によりＬＥＤの適用及び設計時に多くの困難が伴うことになる。特に屋外用に用いられる高容量のＬＥＤ発光照明灯の場合、放熱板の大きさが非常に大きくなるので設置及び使用上の不便が伴い、設置される放熱板がさらに外部に露出されることにより、外部の異物が積もって放熱効率が低下されるなどの問題点がある。

本発明は、前記のような従来の問題点を解決するためのものであり、熱拡散が速やかなナノスプレッダーを長く延ばして円形構造の上部蓋の内部に取り付け、前記ナノスプレッダーの延長部が両側方向に放熱部位と接触されるようにして二重の放熱構造を有し、放熱部材の外側に上部蓋を被せて結着することにより、放熱板の外部露出を防ぎ放熱効率の上昇及び寿命の向上を図ることができる、ナノスプレッダーを利用した円形構造のＬＥＤ発光照明灯を提供することに目的がある。

本発明のナノスプレッダーを利用した円形構造のＬＥＤ発光照明灯は、ＬＥＤ１１０と、前記ＬＥＤ１１０が取り付けられるＬＥＤ取付基板１２０と、前記ＬＥＤ取付基板１２０と一側が接触し、他側は一定の長さが延長して出た延長部１３３で形成されたナノスプレッダー１３０と、前記ナノスプレッダー１３０の延長部１３３と内部の内側放熱ピン１４１が接触する上部蓋１４０と、前記上部蓋１４０の上側段に結着される上部キャップ１５０と、前記上部蓋１４０の内側に挿入され、内側面は前記ナノスプレッダー延長部１３３と接触し、外側段は前記上部蓋１４０の内側面と接触する下部放熱部材１６０と、前記下部放熱部材１６０の底部に結着される下部レンズ１７０を含む構成でなる。

本発明の前記上部キャップ１５０と前記上部蓋１４０との間、前記上部蓋１４０と前記下部放熱部材１６０との間、及び前記下部放熱部材１６０と前記下部レンズ１７０との間にシーリング部材１８１、１８３、１８５を挿着させて防水性が向上するようにするのが好ましい。

本発明の前記ナノスプレッダー１３０は、前記ＬＥＤ取付基板１２０と一側が接触する下段部１３１と、前記下段部１３１を基点に分岐され上部に多数の分岐に延長して出た延長部１３３でなる構成を有するようにする。

前記ナノスプレッダーの延長部１３３は、その上側段が前記上部蓋１４０の上段部位まで延長して出るようにし、放熱部の面積が増加するようにするのが好ましい。

前記上部蓋１４０の外側ハウジング１４３の下段部に一定の間隔に貫通溝１４５が形成され、外部空気の流入がなされるようにするのが好ましい。

本発明の前記上部蓋１４０は、外部ハウジング１４３の上部中央の一定の部位が下部に凹んだ陥没部を形成し、前記陥没部の周りに沿って外側放熱ピン１４７が形成されるようにして上部蓋１４０を介した放熱がより効果的になされるようにする。

本発明の前記下部放熱部材１６０は、内部が空いている円筒状部材１６１と、前記円筒状部材１６１の周りに沿って一定の間隔に設けられた複数の放熱板１６３とを含み、前記上部蓋１４０が結着される場合、上部蓋１４０と前記放熱板１６３との間に放熱通路（Ｒ１）が形成されるようにするのが好ましい。

前記放熱通路（Ｒ１）は、前記上部蓋１４０の下部から上部へ行くほど通路の大きさが小さくなるようにし、放熱通路（Ｒ１）を介して流れる内部空気の流速が上部に行くほど速やかになるようにする。

前記した本発明のナノスプレッダーを利用した円形構造のＬＥＤ発光照明灯によれば、熱拡散の速やかなナノスプレッダーを長く延ばして円形構造の上部蓋内に取り付け、前記ナノスプレッダーの延長部が両側方向に放熱部位と接触されることにより放熱面積の拡大を介して放熱効率が向上し、放熱部材の外側に円形構造の上部蓋が被せられて放熱板が外部に露出しないことにより、防水及び防塵が共になされ放熱効率の低下を防ぐと共に、ＬＥＤ発光照明灯の寿命が向上するとの効果を奏する。

併せて、高容量のＬＥＤ発光照明灯でありながらも、従来の放熱板の大きさに比べサイズを増加しなくとも良いので、ＬＥＤ発光照明灯の設置及び使用が便利な長所を有する。

本実施形態に係るナノスプレッダーを利用した円形構造のＬＥＤ発光照明灯の斜視図である。 前記図１の分解斜視図である。 前記図１の平面図である。 前記図１の側面図である。 前記図１の断面図である。 本実施形態に係るＬＥＤ発光照明灯の上部蓋の内部にナノスプレッダーと下部放熱部材が挿着されて組み立てられた状態を示す図である。 本実施形態に係るＬＥＤ発光照明灯の上部蓋の内部にナノスプレッダーと下部放熱部材が挿着されて組み立てられた状態を示す図である。 本実施形態に係るＬＥＤ発光照明灯の上部蓋の内部にナノスプレッダーと下部放熱部材が挿着されて組み立てられた状態を示す図である。

以下、本実施形態に係るナノスプレッダーを利用した円形構造のＬＥＤ発光照明灯に対し詳しく説明する。

図１は、本実施形態に係るナノスプレッダーを利用した円形構造のＬＥＤ発光照明灯の斜視図であり、図２は、前記図１の分解斜視図であり、図３ａ〜図３ｃは、前記図１の平面図、側面図及び断面図であって、図３ｃは前記図３ａのＡ−Ａ線に沿う断面図である。

さらに、図４ａ〜図４ｃは本実施形態の上部蓋の内部にナノスプレッダーと下部放熱部材が挿着されて結着した状態を示す図であって、図４ａと４ｂは組立状態の斜視図であり、図４ｃは組立状態の断面図である。

前記図を共に参照すれば、本実施形態に係るナノスプレッダー１３０を利用した円形構造のＬＥＤ発光照明灯１００は、熱拡散の速やかなナノスプレッダー１３０を長く延ばして上部蓋１４０の内部に取り付けさせた構造である。

本実施形態のナノスプレッダーを利用した円形構造のＬＥＤ発光照明灯１００は、ＬＥＤ１１０と、前記ＬＥＤ１１０が取り付けられるＬＥＤ取付基板１２０と、前記ＬＥＤ取付基板１２０と一方の側が接触し、他方の側は一定の長さが延長して出た延長部１３３で形成されたナノスプレッダー１３０と、前記ナノスプレッダー１３０の延長部１３３と内部の内側放熱ピン１４１が接触する上部蓋１４０と、前記上部蓋１４０の上側段に結着、固定される上部キャップ１５０と、前記上部蓋１４０の内部に挿入され内側面は前記ナノスプレッダー１３０の延長部１３３と接触し、外側面は前記上部蓋１４０の外部ハウジング１４３の内側面と接触する下部放熱部材１６０と、前記下部放熱部材１６０の底部に結着、固定される下部レンズ１７０を含む構成からなる。

前記構成で、上部キャップ１５０と上部蓋１４０との間、及び前記下部放熱部材１６０と上部蓋１４０との間、及び前記下部レンズ１７０と前記下部放熱部材１６０との間にシーリング部材１８１、１８３、１８５を挿着させて密封性が向上するようにし、前記シーリング部材にはオーリングを用いる。

本実施形態に適用される前記ナノスプレッダー１３０は、基本構造が平板形部材の形状でなるものであり、前記平板形の部材を延長及び折り曲げさせて本実施形態の円形構造の上部蓋１４０に合う形状に製造されたものである。

即ち、図２に例示された本実施形態のナノスプレッダー１３０は、前記ＬＥＤ取付基板１２０と一側面が接触する下段部１３１と、前記下段部１３１を基点に上部に分岐されて出た複数の延長部１３３でなり、全体の形状が恰も鉤状のように形成される。

参照に、ナノスプレッダーは熱伝逹効率に優れた特性を有する部品で、熱源部から発生した熱を他に望む任意の場所に速やかに移動させることができる長所を有する。

さらに、ナノスプレッダーは前述したように、基本構成が平板形部材で形成され、その外被は銅板で形成され、前記銅板の内部に超微細構造の網（ナノ間隔の微細網）が取り付けられ、前記超微細網を基準に純水Ｈ_２Ｏと蒸気が区分されて内蔵される構成からなり、外部の一方の側の銅板が熱源と接触して伝達された熱により内部の純水Ｈ_２Ｏが蒸気に変換され、変換された蒸気は速やかな速度で移動する過程で熱を外部へ放出させた後、再び純水Ｈ_２Ｏに変換される過程を繰り返すことになる。このような過程を介して前記ナノスプレッダー１３０は、熱伝逹効率が他の製品に比べ遙かに良好な特性を表わすことになる。

前記ナノスプレッダーに関する技術は公知のもので、これに対する詳細な説明は省略する。

本実施形態で適用される前記ナノスプレッダー１３０は、前記図２と図３ｃに示されているように、熱源部であるＬＥＤ取付基板１２０とナノスプレッダー１３０の下段部１３１と接触し、前記下段部１３１から上部に分岐されて出た各延長部１３３は、その両側面全てが放熱部位と接触するように構成される。例えば、図３ｃに示されているように、前記ナノスプレッダーの延長部１３３はその内側面が上部蓋１４０の内部に形成された内側放熱ピン１４１の外側面と接触し、ナノスプレッダーの延長部１３３の外側面は前記下部放熱部材１６０の内側面と接触している。

前記ナノスプレッダーの延長部１３３は、その上側段が前記上部蓋１４０の上段部位まで延長されて出るようにし放熱面積が広くなるようにする。

したがって、前記ナノスプレッダー１３０は、下段部１３１がＬＥＤ取付基板１２０と接触して伝達された熱をナノスプレッダーの延長部１３３に沿って速やかに移動させ、ナノスプレッダーの各延長部１３３の両側面を介して二重に放熱されるようにする。

本実施形態の上部蓋１４０は、その内部に円筒状の内側放熱ピン１４１が形成され、前記内側放熱ピン１４１の外側に一定の間隔に離隔され外部ハウジング１４３が形成されており、前記外部ハウジング１４３の上側は図４ａと図４ｂに示されているように、中央の一定の部位が下部に挿入されて凹んだ陥没部が形成され、前記陥没部上には突出して出た形態の多数の外側放熱ピン１４７が形成されている。

前記上部蓋１４０の内部の内側放熱ピン１４１の周りには前記ナノスプレッダーの延長部１３３が接触し、前記外部ハウジング１４３の内側面には下部放熱部材１６０の周りに形成された放熱板１６３が接触することになる。

このとき、前記上部蓋１４０の外部ハウジング１４３と下部放熱部材１６０の放熱板１６３が接触することにより、放熱板１６３と放熱板１６３の隙間の空間は放熱通路（図３ｃのＲ１）となる。前記放熱通路（Ｒ１）は上部キャップ１５０の周りに形成された空間部（Ｒ２）と連結され、放熱通路（Ｒ１）を流れる内部の空気が前記上部キャップ１５０に形成された空間部（Ｒ２）を介して外部に放出されることになる。

一方、前記上部蓋１４０の外部ハウジング１４３は、その下段部の周りに沿って一定の間隔に貫通溝１４５が形成されており、この貫通溝１４５を介して外部の空気が流入し、流入した空気は前記放熱通路（Ｒ１）と上部キャップの空間部（Ｒ２）を経て上部キャップ上に形成された排出孔（図示省略）を介して外部へ抜け出ることになる。

このとき、前記放熱通路（Ｒ１）は、図３ｃに示されているように、下部から上部へ行くほど放熱通路（Ｒ１）の大きさが変化するようにするのが好ましい。例えば、前記放熱通路（Ｒ１）は下部から上部へ行くほどさらに狭くなるようにし、上部へ行くほど流れる空気の速度が早くなるようにする。

参考に、前記放熱通路（Ｒ１）の大きさを変化させるためには、上部蓋１４０の内部に形成された内側放熱ピン１４１の内部空間の大きさが上部から下部へ下るほど減少するようにし、外部ハウジング１４３は上部から下部へ下るほど内部の空間が大きくなるようにする形状に形成すればよい。この場合、上部蓋１４０の内部の内側放熱ピン１４１の外側傾斜面と、外部ハウジング１４３の内側傾斜面の傾斜は互いに逆になる。

本実施形態の上部キャップ１５０は上部蓋１４０の上段に結着され、上部蓋１４０との結着時に側面部内側に空間部（図３ｃのＲ２）が形成され、この空間部（Ｒ２）は底部の放熱通路（Ｒ１）と連結され、放熱通路（Ｒ１）の内部を流れる空気が前記空間部（Ｒ２）を経て上部キャップ１５０に形成された排出孔（図示省略）を介して外部へ排出される。本実施形態のＬＥＤ取付基板１２０は平板形部材であって、多数のＬＥＤ１１０が一定の間隔に付着される。

本実施形態の下部放熱部材１６０は、図２と図３ｃに示されているように、内部が空いている円筒状部材１６１と、前記円筒状部材１６１の外側面の周りに沿って一定の間隔に設けられた複数の放熱板１６３とでなり、前記円筒状部材１６１の内部空間に前記ＬＥＤ取付基板１２０とナノスプレッダー１３０が挿入される。

前記下部放熱部材１６０の底部には下部レンズ１７０が結着され、前記下部レンズ１７０は上側段が前記上部蓋１４０の外部ハウジング１４３の下段と結合され、結合部位には前記外部ハウジング１４３の下段に形成された貫通溝１４５により一定の空間が開放され、この貫通溝１４５を介して外部の空気が流入される。

本実施形態の前記構成部品が全て組み立てられた状態では、図１と図３ｃに示されているように、ＬＥＤ発光照明灯１００の全体の外観が円筒状の形状をなすことになる。

以上で説明したように、本実施形態に係るナノスプレッダーを利用した円形構造のＬＥＤ発光照明灯は、熱拡散の速やかなナノスプレッダーを内部に取り付け、ナノスプレッダーを上部に長く延長させて円形構造の上部蓋の内側に取り付けさせることにより速やかな熱伝逹がなされ、放熱面積が増大することにより放熱効果を最大化させることができる。さらに、放熱部材の放熱板が上部蓋により外部に露出されないので、長期間の使用時にも塵及び異物の付着、及びこれによる放熱板の効率の低下を防ぐことができる。さらに、本実施形態に係るＬＥＤ発光照明灯は、放熱面積が非常に広い構造の高容量であって、屋外用に使用可能であり、高容量にも拘らず放熱板の大きさがそれほど大きくならないとの長所がある。併せて、放熱板にファンやその他の消耗性部品を取り付けない単なる構造をなし、ＬＥＤ電灯の長い寿命を維持することができるようになる。

１００ ＬＥＤ発光照明灯
１１０ ＬＥＤ
１２０ ＬＥＤ取付基板
１３０ ナノスプレッダー
１４０ 上部蓋
１５０ 上部キャップ
１６０ 下部放熱部材
１７０ 下部レンズ
１８１、１８３、１８５ シーリング部材

Claims (9)

1. ＬＥＤと、
   前記ＬＥＤが取り付けられるＬＥＤ取付基板と、
   前記ＬＥＤ取付基板１２０と一側が接触し、他側は一定の長さが延長して出た延長部で形成されたナノスプレッダーと、
   前記ナノスプレッダーの延長部と内部の内側放熱ピンが接触する上部蓋と、
   前記上部蓋の上側段に結着される上部キャップと、
   前記上部蓋の内側に挿入され、内側面は前記ナノスプレッダーの延長部と接触し、外側段は前記上部蓋の内側面と接触する下部放熱部材と、
   前記下部放熱部材の底部に結着される下部レンズと
   を含む、ナノスプレッダーを利用した円形構造のＬＥＤ発光照明灯。
2. 前記上部キャップと前記上部蓋との間、前記上部蓋と前記下部放熱部材との間、及び前記下部放熱部材と前記下部レンズとの間に挿着されるシーリング部材をさらに含む、請求項１記載のナノスプレッダーを利用した円形構造のＬＥＤ発光照明灯。
3. 前記ナノスプレッダーは、前記ＬＥＤ取付基板と一側が接触する下段部と、前記下段部を基点に分岐され上部に多数の分岐に延長して出た延長部でなる、請求項１記載のナノスプレッダーを利用した円形構造のＬＥＤ発光照明灯。
4. 前記ナノスプレッダーの延長部は、その上側段が前記上部蓋の上段部位まで延長して出る長さに形成された、請求項３記載のナノスプレッダーを利用した円形構造のＬＥＤ発光照明灯。
5. 前記上部蓋は、その内部に形成された円筒状の内側放熱ピンと、前記内側放熱ピンの外側に一定の間隔に離隔して形成された外部ハウジングを含む、請求項１記載のナノスプレッダーを利用した円形構造のＬＥＤ発光照明灯。
6. 前記上部蓋の外部ハウジングの下段部に一定の間隔に貫通溝が形成されて外部空気の流入がなされるようにした、請求項５記載のナノスプレッダーを利用した円形構造のＬＥＤ発光照明灯。
7. 前記上部蓋の外部ハウジングは、上部中央の一定の部位が下部に凹んだ陥没部を形成し、前記陥没部の周りに沿って外側放熱ピンが形成された、請求項５記載のナノスプレッダーを利用した円形構造のＬＥＤ発光照明灯。
8. 前記下部放熱部材は、内部が空いている円筒状部材と、前記円筒状部材の周りに沿って一定の間隔に設けられた複数の放熱板とを含み、前記上部蓋が前記放熱板に結着されるとき、前記上部蓋と前記放熱板との間に放熱通路が形成される、請求項１記載のナノスプレッダーを利用した円形構造のＬＥＤ発光照明灯。
9. 前記放熱通路は、前記上部蓋の下部から上部へ行くほど通路の大きさが小さくなるように形成された、請求項８記載のナノスプレッダーを利用した円形構造のＬＥＤ発光照明灯。

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