JP5496368B2 - Ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ照明装置に関する。

ＬＥＤ照明装置からは、ＬＥＤの発熱により多量の熱が発生する。一般的にＬＥＤ照明装置が過熱すると、誤作動が発生したり、損傷を受けたりすることがあるため、過熱を防止するための放熱構造が必須に要求される。

これにより、従来、放熱フィンを備えたＬＥＤ照明装置が開示されている。放熱フィンを備えたＬＥＤ照明装置は、光源の周りを取り囲む円筒状の胴部に放熱フィンが付着された形態であって、表面積を拡大する構造を有する。しかし、放熱フィン構造は、表面積を拡大するのに限界があり、放熱フィンの間隙に滞留する空気が熱気を帯びたまま停滞するので、表面積に比して放熱の効率が低いという問題があった。

これを改善するために、韓国公開特許２００９−００９５９０３には、光源を取り囲んだ胴部の外周面に線形の放熱部材を配設する構造が開示されている。しかし、このような構造も熱気を帯びた空気が胴部の外周に停滞し、放熱の効率が低くなるという問題があった。また、光源で発生した熱が円筒状の胴部に閉じ込められ、放熱部材に迅速に伝達されない、熱伝逹のボトルネック現象が発生するという問題もあった。

一方、韓国公開特許２００９−００７６５４５には、空気の流れをより円滑にするために、ヒットシンクに開口型の放熱通路を形成したＬＥＤ照明装置が開示されている。しかし、この構造もヒットシンクの端部のみで空気の流れが制限的に改善されるだけで、熱気を帯びた空気の停滞による問題は解決できず、放熱に用いられる有効放熱面積が大きくないという問題は依然として残っている。

本発明は、放熱部材の周りの空気の流れを活性化することにより、放熱効率を高めることができるＬＥＤ照明装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面によれば、ＬＥＤ光源を備えた光源モジュールと、上記光源モジュールに結合され、上記光源モジュールで発生した熱が伝達されるサーマルベースと、上記サーマルベースの縁領域に結合され、上記サーマルベースから伝達された熱を放出し、外部との通気が円滑になるように上記サーマルベースの中央領域を開放させる、通気部が形成された放熱部材と、を含むＬＥＤ照明装置が提供される。

上記ＬＥＤ光源は、複数であり、上記複数のＬＥＤ光源を、上記サーマルベースの縁領域に対応して配置することができる。

上記放熱部材は、線形部材からなり、上記サーマルベースの縁領域に結合され、熱が伝達される吸熱部と、上記吸熱部から離隔し、吸熱された熱を放出する放熱部とが繰り返されて形成された、螺旋状構造を有する放熱ループを含むことができる。

上記の放熱ループは、作動流体が注入される細管状のヒートパイプループを含むことができる。

上記サーマルベースには、トレンチ（ｔｒｅｎｃｈ）形状の伝熱溝が形成されており、上記放熱ループは、上記伝熱溝に挿入配置されることができる。

上記放熱部材は、上記サーマルベースの縁領域に結合され、内側への空気の流動が可能となるように、複数の貫通孔が形成された、中空型の放熱フェンスを含むことができる。

上記放熱フェンスは、複数個であり、上記サーマルベースに複列構造で結合されてもよい。

上記放熱部材は、上記サーマルベースの縁領域に結合され、熱が伝達される吸熱部と、上記吸熱部から離隔し、吸収された熱を放出する放熱部とを備えた複数の線形部材を含むことができる。

上記サーマルベースには、空気の流動が可能となるように、貫通孔が形成されてもよい。

本発明によれば、ＬＥＤ照明装置の通気性が極大化され、放熱部材の周りの空気が停滞することなく、円滑に流れるようにして、放熱効率を高めることができる。

また、ＬＥＤで発生した熱が広い方向に広がる経路を有することで、熱伝逹が遅延することを防止でき、放熱効率を高めることができる。

本発明の一実施例に係るＬＥＤ照明装置を示す分解斜視図である。 本発明の一実施例に係るＬＥＤ照明装置を示す斜視図である。 本発明の一実施例に係るＬＥＤ照明装置のサーマルベースを示す斜視図である。 本発明の一実施例に係るＬＥＤ照明装置のサーマルベースでの熱伝逹の経路を説明するための図面である。 本発明の一実施例に係るＬＥＤ照明装置における空気の流れを説明するための図面である。 本発明の一実施例に係るＬＥＤ照明装置のヒートパイプループを示す斜視図である。 本発明の他の実施例に係るＬＥＤ照明装置を示す分解斜視図である。 本発明の他の実施例に係るＬＥＤ照明装置の放熱フェンス構造を説明するための図面である。

以下に、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例に係るＬＥＤ照明装置を示す分解斜視図であり、図２は、本発明の一実施例に係るＬＥＤ照明装置を示す斜視図である。

本発明の一実施例に係るＬＥＤ照明装置は、光源モジュール５、サーマルベース１０及び放熱部材２０、３０を含む。

光源モジュール５は、電気エネルギーを用いて光を発散するＬＥＤ光源６を備えることにより、照明に必要な光を発生するものである。図１に示すように、本実施例の光源モジュール５は、ＬＥＤ光源６及びＬＥＤ光源６の装着されるモジュール基板７を含む。

サーマルベース１０は、ＬＥＤ光源６で発生した熱が伝達され、後述する放熱部材に熱を伝達するものである。このために、サーマルベース１０の一側には、ＬＥＤ光源６が、熱伝逹ができるように結合され、サーマルベース１０の縁領域には、放熱部材が、熱伝逹ができるように結合される。これにより、サーマルベース１０に吸収された熱は、放熱部材に円滑に伝達されることができる。

図３は、本発明の一実施例に係るＬＥＤ照明装置のサーマルベースを示す斜視図であり、図４は、本発明の一実施例に係るＬＥＤ照明装置のサーマルベースでの熱伝逹経路を説明するための図面である。

図４に示すように、サーマルベース１０に吸収された熱の大部分は、放熱部材が結合されている縁領域に向けて広がることになる。これにより、サーマルベース１０には、経路に沿って断面積が増加する熱伝逹経路が形成される。断面積が増加すると、熱伝逹の速度が増加するので、サーマルベース１０に吸収された熱は停滞することなく、迅速に放熱部材に伝達され、放熱効率を高めることができる。

このとき、ＬＥＤ光源６が複数である場合には、複数のＬＥＤ光源６をサーマルベースの縁領域に対応して配置することにより、熱伝逹経路を短縮し、放熱部材への熱伝逹の速度をさらに高めることができる。

図１に示すように、本実施例では、円形のサーマルベース１０の一面に、円形で配置された複数のＬＥＤ光源６を備えた光源モジュール５が装着され、他面の縁には円柱状の放熱部材が結合される。そして、図３に示すように、サーマルベース１０の中心部には、光源モジュール５に電気を供給する電源ケーブル８が挿入される貫通孔１４が形成されている。

放熱部材２０、３０は、サーマルベース１０の縁領域に結合され、サーマルベース１０から伝達された熱を放出するものである。特に、本実施例の放熱部材２０、３０には、外部との通気を円滑にするためにサーマルベース１０の中央領域を開放させながらも、空気の流動を自由にする通気部２２、３２が形成される。

図５は、本発明の一実施例に係るＬＥＤ照明装置での空気の流れを説明するための図面である。

図５に示すように、本実施例のＬＥＤ照明装置は、サーマルベース１０の中央領域が開放されるように、最大限に内部が空になった形態に形成され、内部の空の空間は通気部を介して外部との通気が自由となる。これにより、ＬＥＤ照明装置の通気性が極大化され、放熱部材の周りの空気が停滞することなく、円滑に流れるようになり、放熱効率が向上する。つまり、通気性を高めて、放熱部材の周りにおける空気の流れが常に行われるようにすることで、熱気を帯びた空気の停滞による放熱性能の低下を防止することができる。

また、内側へ通気された空気は、放熱部材の放熱だけでなく、サーマルベース１０に吸収された熱も直ちに放熱させるので、放熱効率をさらに高めることができる。 つまり、サーマルベース１０の表面も放熱に有効な放熱面積として機能することになる。一方、サーマルベース１０には、通気のための貫通孔が形成されることにより、ＬＥＤ照明装置の通気性をさらに高めることができる。

具体的に、図１及び図２に示すように、本実施例の放熱部材は、サーマルベース１０の縁領域に結合され、熱が伝達される吸熱部２０ａと、吸熱部２０ａから離隔し、吸収された熱を放出する放熱部２０ｂとが繰り返されて形成された、線形部材からなった螺旋状構造の放熱ループ２０を含むことができる。つまり、放熱ループ２０は、サーマルベース１０に結合された部分とサーマルベース１０から離隔した部分とが繰り返されて往復する螺旋状構造を有する。これにより、放熱ループ２０の螺旋の間の空間が通気部２２となり、該通気部２２を介して外部と自由に通気される。そして、放熱部材が螺旋構造を有することにより、限定された空間内での放熱に必要な表面積を最大限確保することができる。

また、図３に示すように、サーマルベース１０には、トレンチ（ｔｒｅｎｃｈ）すなわち、溝形状の伝熱溝１２が形成されており、図２に示すように、放熱ループ２０は、伝熱溝に連続的に挿入されて結合されることになる。これにより、放熱ループ２０を挿入した後には伝熱溝１２にソルダなどを充填することにより、放熱ループ２０を、サーマルベース１０に容易に結合できるようになる。そして、螺旋状に形成された放熱ループ２０の各ループの相互間には弾性力が作用し、伝熱溝１２に挿入された放熱ループ２０の各ループは、隣接したループと相互離隔され、弾性力により挿入された状態が維持できる。

このとき、図４に示すように、伝熱溝１２に挿入された放熱ループ２０の各ループは、伝熱溝１２に傾斜して配置されることで、放熱ループ２０の配置密度を高め、サーマルベース１０との接触面積を増加させることができる。

また、放熱ループ２０は、作動流体２６が注入される細管状のヒートパイプループ２５を含むことができる。

図６は、本発明の一実施例に係るＬＥＤ照明装置のヒートパイプループを示す斜視図である。

図５に示すように、本実施例のヒートパイプループ２５は、振動細管型のヒートパイプが螺旋状構造に形成されたものであり、振動細管型のヒートパイプは、細管の内部に作動流体２６及び気泡２７が所定の割合で注入された後に細管の内部が外部から密閉される構造を有する。これにより、振動細管型のヒートパイプは、気泡２７及び作動流体２６の体積膨脹及び凝縮により、熱を潜熱形態で大量に輸送する熱伝逹サイクルを有する。これにより、放熱部材の放熱性能を極大化することができる。

このとき、ヒートパイプループ２５は、全体的に板状に形成されてもよい。板状に形成されたヒートパイプループ２５は、環状に巻かれ、ヒートパイプループ２５の両端がジョイント２８により結合されて、円柱状に形成されることができる。円柱状のヒートパイプループ２５は、環状の伝熱溝１２に容易に挿入され、放熱に必要な空気の流動がさらに自由になり、放熱効率をさらに高めることができる。

一方、線形部材からなった放熱部材は、螺旋状のループ状に限定されず、サーマルベース１０の縁領域に結合され、熱が伝達される吸熱部と、吸熱部から離隔し、吸収された熱を放出する放熱部とを備えた複数の線形部材が、並んで配置される形態など、多様に変形を加えて実施することができる。

また、放熱部材は、線形部材以外の様々な形態に実施されることもできる。

図７は、本発明の他の実施例に係るＬＥＤ照明装置を示す分解斜視図であり、図８は、本発明の他の実施例に係るＬＥＤ照明装置の放熱フェンス構造を説明するための図面である。

図７に示すように、本実施例の放熱部材は、サーマルベース１０の縁領域に結合され、内側への空気の流動が可能となるように複数の貫通孔が形成された中空型の放熱フェンス３０を含む。これにより、放熱フェンス３０に形成された複数の貫通孔が通気部３２となり、本実施例のＬＥＤ照明装置の内側は、貫通孔を介して外部と自由に通気可能となる。

特に、本実施例の放熱フェンス３０は、作製及びサーマルベース１０との結合が非常に容易であるとの長所がある。また、図８に示すように、サーマルベース１０に複数の放熱フェンス３０が多層に配列される複列構造に結合されて、放熱能力をさらに高めることができる。

上記では、本発明の実施例に基づいて説明したが、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば、下記の特許請求の範囲に記載した本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることができることを理解できよう。

上述した実施例以外の多くの実施例が本発明の特許請求範囲内に存在する。

５ 光源モジュール
６ ＬＥＤ光源
７ モジュール基板
８ 電源ケーブル
１０ サーマルベース
１２ 伝熱溝
２０ 放熱ループ
２０ａ 吸熱部
２０ｂ 放熱部
２２、３２ 通気部
２５ ヒートパイプループ
３０ 放熱フェンス

Claims (4)

1. ＬＥＤ光源を備えた光源モジュールと、
   前記光源モジュールに結合され、前記光源モジュールで発生した熱が伝達されるサーマルベースと、
   前記サーマルベースの縁領域に結合され、前記サーマルベースから伝達された熱を放出し、外部との通気が円滑になるように前記サーマルベースの中央領域を開放させる、通気部が形成された放熱部材と、を含み、
   前記放熱部材は、
   線形部材からなり、前記サーマルベースの縁領域に結合され、熱が伝達される吸熱部と、前記吸熱部から離隔し、吸熱された熱を放出する放熱部とが繰り返されて形成された、螺旋状構造を有する放熱ループを含み、
   前記放熱ループは、作動流体が注入される細管状のヒートパイプループを含むことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
2. 前記ＬＥＤ光源は、複数個であり、
   前記複数のＬＥＤ光源は、前記サーマルベースの縁領域に対応して配置されたことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
3. 前記サーマルベースには、トレンチ形状の伝熱溝が形成されており、
   前記放熱ループは、前記伝熱溝に挿入配置されたことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
4. 前記サーマルベースには、空気の流動が可能となるように、貫通孔が形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＬＥＤ照明装置。

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