KR100767738B1 - Ｌｅｄ 발광 조명등 - Google Patents

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KR100767738B1
KR100767738B1 KR1020070067058A KR20070067058A KR100767738B1 KR 100767738 B1 KR100767738 B1 KR 100767738B1 KR 1020070067058 A KR1020070067058 A KR 1020070067058A KR 20070067058 A KR20070067058 A KR 20070067058A KR 100767738 B1 KR100767738 B1 KR 100767738B1
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이남주
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주식회사세오
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Abstract

본 발명은 냉매판과 히트파이프와 히트싱크(Heat Sink)를 이용하여 LED에서 발생하는 열을 효율적으로 외부로 방열할 수 있도록 하며, LED에서 발생하는 열을 냉매판과 히트파이프를 통해서 방열 덮개에 열을 전달함으로써 더욱 효율적으로 방열할 수 있도록 하기에 적당하도록 한 LED 발광 조명등에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, LED 발광 조명등에 있어서, 복수의 LED(102)가 장착되는 알루미늄 기판(110), 상기 알루미늄 기판(110)에 장착되어서, 내부 냉매의 발열작용에 의하여 알루미늄 기판(110)으로부터 전달받은 열을 상부로 방열하는 복수의 냉매판(120), 하단이 상기 냉매판(120)에 장착되어 상기 냉매판(120)으로부터 방열되는 열을 상단으로 전달하여 방열하는 하나 이상의 히트파이프(heat pipe)(130), 상기 히트파이프(130)로부터 이동되는 열을 외부로 방열시키기 위해서 상기 복수의 히트파이프(130)에 결합되는 복수의 '수평 방열핀'(140)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 구성에 의하면, LED 조명등의 방열 효율을 더욱 더 높일 수 있는 이점이 있다.
조명등, LED, 가로등, 방열, 냉매판, 히트파이프, 방열 덮개, 히트싱크

Description

ＬＥＤ 발광 조명등{A LED Lighting Lamp}
본 발명은 조명등에 관한 것으로, 특히 냉매판과 히트파이프와 히트싱크(Heat Sink)를 이용하여 LED에서 발생하는 열을 효율적으로 외부로 방열할 수 있도록 하며, LED에서 발생하는 열을 냉매판과 히트파이프를 통해서 방열 덮개에 열을 전달함으로써 더욱 효율적으로 방열할 수 있도록 하기에 적당하도록 한 LED 발광 조명등에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 헤드램프나 리어 콤비네이션 램프 및 가로등을 포함한 각종 조명등은 일반적인 벌브(Bulb)를 광원으로 사용하고 있다.
그러나, 상기한 바와 같은 벌브는 사용수명이 짧고 내충격성이 떨어지므로, 근자에 들어서는 사용수명이 크게 연장되면서도 내충격성이 뛰어난 고광도의 엘이디(LED)를 광원으로 사용하는 추세에 있다.
특히, 상기한 바와 같은 고광도의 LED는 주지한 바와 같이 자동차의 헤드램프나 리어 콤비네이션 램프 및 가로등을 포함한 각종 조명등의 광원으로 사용될 수 있는 것으로서, 그 적용범위가 매우 광범위하다 할 수 있는 것이다.
상기한 바와 같은 고광도의 LED는 점등시 매우 높은 열이 발생하므로, 고열 의 발열온도에 의해 이를 적용 및 설계하는 데 많은 어려움이 있는 것이다.
따라서, 종래에는 도 1의 도시와 같이 다수개의 LED(2)가 부착된 기판(11)의 배면에 위치하는 덮개(13)를 금속재로 형성하거나, 그 덮개(13)에 복수개의 방열 및 대기순환공(13a)을 형성하여 자연 방열에 의해 LED(2)로부터 발생하는 열을 방열시키고 있는 것이다.
그러나, 상기한 바와 같은 자연 방열에 의한 LED 발광 조명등의 방열 구조는 그 방열량에 한계가 있고, 방열되는 열량보다 LED(2)에서 발생하는 열량이 더 높아 그 조명등이 지속적으로 가온되는 형태를 갖고 있으므로, 제품 설계시 고가의 난연, 불연 재질의 선택은 물론 고온에서도 열변형이나 수축 등이 발생하지 않는 수지 또는 금속재를 사용하여야 하는 비경제적인 문제점이 있었다.
특히, LED 및 각종 전기접속기구 등은 고온으로부터 취약성능을 갖고 있으므로 이들의 사용수명을 단축시키는 원인이 되었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로 본 발명에 의한 LED 발광 조명등의 목적은, 냉매판과 히트파이프와 히트싱크(Heat Sink)를 이용하여 LED에서 발생하는 열을 효율적으로 외부로 방열할 수 있도록 하며, LED에서 발생하는 열을 냉매판과 히트파이프를 통해서 방열 덮개에 열을 전달함으로써 더욱 효율적으로 방열할 수 있도록 하기에 적당하도록 한 LED 발광 조명등을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 LED 발광 조명등은, LED 발광 조명등에 있어서, 복수의 LED가 장착되는 알루미늄 기판, 상기 알루미늄 기판에 장착되어서, 내부 냉매의 발열작용에 의하여 알루미늄 기판으로부터 전달받은 열을 상부로 방열하는 복수의 냉매판, 하단이 상기 냉매판에 장착되어 상기 냉매판으로부터 방열되는 열을 상단으로 전달하여 방열하는 하나 이상의 히트파이프(heat pipe), 상기 히트파이프로부터 이동되는 열을 외부로 방열시키기 위해서 상기 복수의 히트파이프에 결합되는 복수의 '수평 방열핀'을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명인 LED 발광 조명등은, 상기 히트파이프로부터 전달된 열을 원활하게 방출하기 위하여 상기 히트파이프의 상단에 체결되는 히트싱크(heat sink)가 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명인 LED 발광 조명등은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, LED(102)를 충분히 덮어서 커버하는 냉매판(120)을 이용하여 방열함로써 방열 효율을 높이고, 둘째 냉매판(120)과 히트파이프(130)를 이용하여 LED(102)에서 발생하는 열을 효율적으로 동시에 신속하게 방열덮개(160)로 전달할 수 있기 때문에 더욱 효율적으로 방열할 수 있으며, 셋째 알루미늄 기판(110)에 직접(directly) 방열 덮개(160)를 결합함으로써 방열 효율을 더욱 높일 수 있고, 넷째, 셋째 히트파이프(120)에 '수평 방열핀'(140)을 구비하여 방열 효율을 더욱 높일 수 있는 효과가 있으며, 다섯째 히트싱크(150)를 이용하여 LED(102)에서 발생하는 열을 효율적으로 외부로 방열할 수 있는 효과가 있다.
다음은 본 발명인 LED 발광 조명등의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 기초로 상세하게 설명한다.
본 발명에 의한 LED 발광 조명등이 적용되는 기술분야는 자동차의 헤드램프나 리어 콤비네이션 램프를 포함한 각종 LED 발광 조명등으로, 더욱 바람직한 적용 분야는 가로등(즉, LED 가로등) 및 형광등(즉, LED 형광등)이며, 본 발명의 실시예에서는 가로등에 구현된 경우를 예를 들어서 설명한다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 의한 LED 발광 조명등의 단면도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 요부 상세도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 2의 요부 저면도가 도시되어 있다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 LED 발광 조명등은, LED 발광 조명등에 있어서, 고휘도의 광을 조사하는 복수의 LED(102)가 장착되는 알루미늄 기판(110)과, 상기 알루미늄 기판(110)에 장착되어서, 내부 냉매의 발열작용에 의하여 알루미늄 기판(110)으로부터 전달받은 열을 상부로 방열하는 복수의 냉매판(120)과, 하단이 상기 냉매판(120)에 장착되어 상기 냉매판(120)으로부터 방열되는 열을 상단으로 전달하여 방열하는 하나 이상의 히트파이프(heat pipe)(130)와, 상기 히트파이프(130)로부터 이동되는 열을 외부로 방열시키기 위해 서 상기 복수의 히트파이프(130)에 결합되는 복수의 '수평 방열핀'(140)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 냉매판(120)은 내부를 상하로 순환하는 냉매가 기화 응축하면서 알루미늄 기판(110)으로부터 전달받은 열을 상부로 방열하는데, 이러한 냉매판(120)은 예컨대 미국 셀시아(CELSIA) 제품의 Nano Spreaders 등에 의해서 구현가능하며 그 작동 원리 및 구조는 이미 당업자에 있어서 공지된 기술이므로 상세 설명은 생략한다.
그리고, 상기 냉매판(120)은 상기 알루미늄 기판(110)에 체결나사(P1)에 의해서 나사체결된다. 즉, 상기 체결나사(P1)는 알루미늄 기판(110)에 형성된 체결공(110a)과 냉매판(120)에 형성된 체결공(120a)에 나사 체결되어서 상기 알루미늄 기판(110)과 냉매판(120)을 체결한다.
그리고, 상기 '수평 방열핀'(140)의 중앙에는 상기 히트파이프(130)를 삽입 체결하기 위한 삽입공(140a)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 히트파이프(130)는 상기 냉매판(120)에 용접에 의해서 접합되어서 체결된다. 체결 강도를 높일 수 있고, 체결이 간단하여 작업 공수가 적게 소요되는 이점이 있다.
상기 히트파이프(130)는, 상기 복수의 LED(102)의 직상방에 위치하여 장착되는 것이 바람직하다. LED(102)에서 발생하는 열을 더욱 더 효율적으로 외부로 전달할 수 있기 때문이다.
한편, 상기 히트파이프(130)는 본원발명의 출원 전에 당업자에 있어서 공지 된 기술이므로 작동원리 및 구조에 대한 상세 설명은 생략한다.
그리고, 상기 알루미늄 기판(110)에 결합하는 방열 덮개(160)가 더 포함되어서 구성되고, 상기 냉매판(120)으로부터 전달된 열을 상기 방열 덮개(160)로 전달시키기 위해서 상기 히트파이프(130)의 상단은 상기 방열 덮개(160)에 결합되는 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 방열 덮개(160)는 냉매판(120)과 히트파이프(130)를 통해서 전달된 LED(102)의 열을 공랭 방식에 의해서 방열한다.
상기 방열 덮개(160)는 상기 알루미늄 기판(110)에 직접 결합되어 있으므로 1차적으로 알루미늄 기판(110)의 열이 바로 방열 덮개(160)로 전도되어서 방열되고, 2차적으로 상기 히트파이프(130)를 통해서 전달된 열을 방열한다.
상기 방열 덮개(160)는 열전도도가 높은 금속으로 구현함이 바람직하며, 경제성과 열전도 측면을 고려하면 알루미늄으로 구현하여도 좋다.
상기 히트파이프(130)를 방열 덮개(160)에 체결하기 위한 구성으로 본 발명의 일 실시예에서는, 히트파이프(130)의 상단에 체결되는 플랜지(132)와, 상기 플랜지(132)에 형성된 체결공(132a)과 방열 덮개(160)의 내면에 돌출 형성된 보강부(162)의 체결공(162a)에 나사 체결되어서 상기 히트파이프(130)와 방열 덮개(160)를 체결하는 체결나사(P2)를 채용하고 있다.
그리고, 상기 플랜지(132)는 용접에 의해서 상기 히트파이프(130)에 접합 체결될 수 있을 것이다.
도면 부호 (C)는 '커버 렌즈'로서 LED(102)에서 조사되는 빛을 통과시키고 이물질이 조명등 내부로 들어가는 것을 막는 기능을 함은 공지된 바와 같다.
도면부호 (B1)은 조명등을 가로등 지지대와 같은 고정대에 고정하기 위한 고정파이프이다.
도 5에는 본 발명의 다른 실시예에 의한 LED 발광 조명등의 단면도가 도시되어 있고, 도 6에는 도 5의 요부 저면 사시도가 도시되어 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 의한 LED 발광 조명등은, 복수의 LED(102)가 장착되는 알루미늄 기판(110)과, 상기 알루미늄 기판(110)에 장착되어서, 내부 냉매의 발열작용에 의하여 알루미늄 기판(110)으로부터 전달받은 열을 상부로 방열하는 복수의 냉매판(120)과, 하단이 상기 냉매판(120)에 용접에 의해서 접합되어서 장착되어 상기 냉매판(120)으로부터 방열되는 열을 상단으로 전달하여 방열하기 위해서 상기 LED(102)의 직상방에 위치하는 하나 이상의 히트파이프(130)와, 상기 히트파이프(130)로부터 이동되는 열을 외부로 방열시키기 위해서 상기 복수의 히트파이프(130)에 결합되고, 중앙에는 상기 히트파이프(130)를 삽입 체결하기 위한 삽입공(140a)이 형성되어 있는 복수의 '수평 방열핀'(140)으로 구성되는 상기 일 실시예에 있어서, 상기 히트파이프(130)로부터 전달된 열을 원활하게 방출하기 위하여 상기 히트파이프(130)의 상단에 체결되는 히트싱크(heat sink)(150)가 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예에 의한 LED 발광 조명등은, 상기 알루미늄 기판(110)에서 발생하는 열을 직접 외부로 방열시키기 위해서, 상기 알루미늄 기판(110)에 결합하는 방열 덮개(160')가 더 포함되어서 구성된다.
상기 방열덮개(160')는 상기 알루미늄 기판(110)에 직접 결합되어 있으므로 1차적으로 알루미늄 기판(110)의 열이 바로 방열덮개(160')로 전도되어서 방열되고, 2차적으로 상기 히트파이프(130)와 히트싱크(150)를 통해서 전달된 열을 방열한다.
상기 히트싱크(150)는, 상기 히트파이프(130)에 용접에 의하여 접합 체결되는 것이 바람직하다.
상기 히트싱크(150)는, 상기 히트파이프(130)에 체결되는 베이스(151)와, 상기 베이스(151)에 체결되는 복수의 '수직 방열핀'(152)으로 구성된다.
상기 '수직 방열핀'(152)은 상기 박판의 직사각형 형상으로 구현된다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예에 의한 LED 발광 조명등은, 외기가 내부로 유입되고, 내기가 외부로 유출될 수 있도록 하기 위하여 상기 방열덮개(160)의 전방 하부와 측방 하부에 형성된 복수의 공기출입공(160a)과, 외기가 내부로 유입되고, 내기가 외부로 유출될 수 있도록 하기 위하여 상기 방열덮개(160)의 후방에 형성된 복수의 후방 공기출입공(160b)이 더 포함되어서 구성된다.
상기 복수의 공기출입공(160a)과 후방 공기출입공(160b)을 통해서 외기(즉, 외부의 찬공기)가 조명등 내부로 유입되고, 내기 즉, 내부의 뜨거운 공기가 외부로 유출된다.
한편, 후방 공기출입공(160b)을 출입하는 내기 및 외기는 상기 고정파이프(B1)를 통해서 출입이 가능할 것이다.
상기와 같이 공기출입공(160a)을 측방 또는 전방의 하부에 형성하고, 후방 공기출입공(160b)을 방열덮개(140) 내부에 형성함으로써 조명등이 외부에 설치되는 경우 예컨대, 빗물이 흘러 들어오는 것을 방지할 수 있게 된다.
다음은 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명인 LED 발광 조명등의 방열 작용에 대하여 기술한다.
먼저, 도 1 내지 도 4를 기초로 본 발명의 일 실시예에 의한 LED 발광 조명등의 방열 작용에 대하여 기술한다.
LED(102)에서 발생한 열은 알루미늄 기판(110)으로 전달되고, 알루미늄 기판(110)으로 전달된 열은 냉매판(120)으로 전달되고, 알루미늄 기판(110)으로부터 열을 전달받은 냉매판(120)은 내부를 순환하는 냉매의 작용에 의해서 상부로 열을 전달한다.
냉매판(120)의 상부로 전달된 열은 히트파이프(130)의 하단으로 전달되고, 이 때 히트파이프(130)가 작동하면서 열을 상단으로 전달한다.
상기 히트파이프(130)가 작동하면서 상단으로 전달된 열은 방열 덮개(160)로 전도되어서 외부로 방출된다.
그리고, 상기 알루미늄 기판(110)은 상기 방열 덮개(160)에 직접 결합되어 있기 때문에, 상기 알루미늄 기판(110)의 열은 직접 방열 덮개(160)로 전도되어서 외부로 방출되게 된다.
그리고, 상기 히트파이프(120)가 동작하면서 열을 전달하는 과정에서 '수평 방열 핀'(140)은 전달되는 열을 조명등 내부 공간으로 방사하는데, 이렇게 조명등 내부 공간으로 방사된 열은 조명등 고정파이프(B1)를 통해서 외부로 유출된다.
상기 본 발명의 일 실시예에서는 체결체결나사(P1)에 의해서 냉매판(120)과 알루미늄 기판(110)을 체결하였으나 이에 한하는 것은 물론 아니며, 리베팅에 의해서 체결할 수 있음은 물론이며 이 경우에도 본원 발명의 기술적 범위에 속함은 물론이다.
다음으로, 도 5 및 도 6을 기초로 본 발명의 일 실시예에 의한 LED 발광 조명등의 방열 작용에 대하여 기술한다.
LED(102)에서 발생한 열은 알루미늄 기판(110)과 냉매판(120)과 히트파이프(130)으로 각각 전달되고, 상기 히트파이프(130)의 동작에 의하여 상단으로 전달된 열은 히트싱크(150)로 다시 전달된다.
상기 히트싱크(150)는 조명등 내부 공간으로 열을 방사하는데, 이렇게 조명등 내부 공간으로 방사된 열은 복수의 공기출입공(160a)을 통해서 외부로 유출되고, 후방으로는 복수의 후방 공기출입공(160b)과 고정파이프(B1)를 통해서 외부로 유출된다.
한편, 상기와 같이 히트싱크(150)가 방사한 열의 일부는 상기 방열덮개(160')로 전달되는데, 방열덮개(160')는 전달받은 열을 다시 외부로 방출한다.
상기의 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 일실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 발명의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된 실시가 가능함은 물론이다.
도 1은, 종래기술에 의한 LED 발광 조명등의 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 의한 LED 발광 조명등의 단면도이다.
도 3은, 도 2의 요부 상세도이다.
도 4는, 도 2의 요부 저면도이다.
도 5는, 본 발명의 다른 실시예에 의한 LED 발광 조명등의 단면도이다.
도 6은, 도 5의 요부 저면 사시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
102 ; LED 110 ; 알루미늄 기판
120 ; 냉매판 130 ; 히트파이프
132 ;플랜지 140 ; 수평 방열핀
150 ; 히트싱크 151 ; 베이스
152 ; 수직 방열핀 162; 보강부
160, 160'; 방열 덮개 160a; 공기출입공
160b; 후방 공기출입공 P1, P2 ; 체결나사
132a, 162a; 체결공 C ; 커버 렌즈
B1 ; 고정파이프

Claims (11)

  1. LED 발광 조명등에 있어서:
    복수의 LED(102)가 장착되는 알루미늄 기판(110);
    상기 알루미늄 기판(110)에 장착되어서, 내부 냉매의 발열작용에 의하여 알루미늄 기판(110)으로부터 전달받은 열을 상부로 방열하는 복수의 냉매판(120);
    하단이 상기 냉매판(120)에 장착되어 상기 냉매판(120)으로부터 방열되는 열을 상단으로 전달하여 방열하는 하나 이상의 히트파이프(heat pipe)(130); 및
    상기 히트파이프(130)로부터 이동되는 열을 외부로 방열시키기 위해서 상기 복수의 히트파이프(130)에 결합되는 복수의 '수평 방열핀'(140)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 발광 조명등.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 '수평 방열핀'(140)의 중앙에는 상기 히트파이프(130)를 삽입 체결하기 위한 삽입공(140a)이 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 발광 조명등.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 히트파이프(130)는 상기 냉매판(120)에 용접에 의해서 접합되어서 체결되는 것을 특징으로 하는 LED 발광 조명등.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 히트파이프(130)는, 상기 복수의 LED(102)의 직상방에 위치하여 장착되는 것을 특징으로 하는 LED 발광 조명등.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 알루미늄 기판(110)에 결합하는 방열 덮개(160)가 더 포함되어서 구성되고,
    상기 냉매판(120)으로부터 전달된 열을 상기 방열 덮개(160)로 전달시키기 위해서 상기 히트파이프(130)의 상단은 상기 방열 덮개(160)에 결합되는 것을 특징으로 하는 LED 발광 조명등.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 히트파이프(130)의 상단에 체결되는 플랜지(132);
    상기 방열 덮개(160)의 내면에 돌출 형성된 보강부(162); 및
    상기 플랜지(132)에 형성된 체결공(132a)과 보강부(162)에 형성된 체결공(162a)에 나사 체결되어서 상기 히트파이프(130)와 방열 덮개(160)를 체결하는 체결나사(P2)가 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 발광 조명등.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 히트파이프(130)로부터 전달된 열을 원활하게 방출하기 위하여 상기 히 트파이프(130)의 상단에 체결되는 히트싱크(heat sink)(150)가 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 발광 조명등.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 알루미늄 기판(110)에서 발생하는 열을 직접 외부로 방열시키기 위해서, 상기 알루미늄 기판(110)에 결합하는 방열 덮개(160')가 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 발광 조명등.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 히트싱크는, 상기 히트파이프(130)에 용접에 의하여 접합 체결되는 것을 특징으로 하는 LED 발광 조명등.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 히트싱크(150)는,
    상기 히트파이프(130)에 체결되는 베이스(151); 및,
    상기 베이스(151)에 체결되는 복수의 '수직 방열핀'(152)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 발광 조명등.
  11. 청구항 10에 있어서,
    외기가 내부로 유입되고, 내기가 외부로 유출될 수 있도록 하기 위하여 상기 방열덮개(160)의 전방 하부와 측방 하부에 형성된 복수의 공기출입공(160a); 및
    외기가 내부로 유입되고, 내기가 외부로 유출될 수 있도록 하기 위하여 상기 방열덮개(160)의 후방에 형성된 복수의 후방 공기출입공(160b)이 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 발광 조명등.
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