KR100939531B1 - 엘이디 램프의 방열장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엘이디 램프의 방열장치에 관한 것으로, 하우징 내의 엘이디모듈에서 발생하는 더운 공기를 별도의 기구나 외력을 이용하지 않고 내, 외부의 온도차를 이용하여 대류 순환되게 구성하여 방열 효과 및 냉각 효과가 향상되고 수명이 긴 고품질의 엘이디 램프 방열장치를 제공할 목적으로, 본 발명은 전면에 투명렌즈를 가지며 후면은 다공판으로 형성된 하우징과; 상기 하우징 내부에 설치되며 전면에 복수의 엘이디칩이 설치되고 흡,배출용 통기공이 천공된 회로기판과; 회로기판의 뒤에 밀착 결합 되며 회로기판의 통기공과 동일위치에 방사형의 유도홈과 흡,배출용 통기공을 가진 알루미늄 재질의 방열판의 결합으로 이루어지며, 이들 결합체에 의해서 조사실 내의 팽창된 열기는 통기공을 통해서 외부로 방출되고 반대쪽 통기공으로는 외부 공기가 유입되는 대류작용에 의해서 엘이디 램프의 방열작용이 효과적으로 이루어지게 한 것을 특징으로 한 것이다.
엘이디 램프, 금속방열판, 흡배출구멍, 방열장치.

Description

엘이디 램프의 방열장치{An Apparatus For Radiating Heat Of LED Lamp}
본 발명은 엘이디(LED) 램프의 방열장치에 관한 것으로, 하우징 내의 엘이디 모듈에서 발생하는 더운 열은 외부로 방출하고 차가운 외기는 내측으로 유입시키는 연속 대류 순환작용에 의해서 엘이디 램프의 성능과 수명을 향상시키게 한 것이다.
일반적으로 가로등이나 실내등과 같은 조명등은 할로겐이나 백열등 및 형광등과 같은 램프를 사용하였으나, 수명이 짧고 전력소비도 많으며 자주 교환해야하므로 유지 및 보수에 상당한 비용과 노력을 필요로 하였다.
최근에는 전력소비도 절약되고 조명성능도 우수한 고출력 엘이디 램프를 많이 사용하고 있다. 고출력 엘이디 램프는 사용수명이 길고 일반적인 할로겐이나 기타 램프에 비해서 밝기가 우수하면서도 사용전력을 현저하게 줄여 에너지를 크게 절감할 수 있는 장점이 있다.
그러나 엘이디 램프는 동작 시에 다수의 엘이디칩에서 발생하는 열로 인하여 램프의 온도가 상승하고 이로 인하여 램프의 발광성능과 수명을 저하시키는 단점이 있다.
다시 말해서 엘이디칩에서 발생한 열이 그 엘이디칩에 오래 머무르는 경우 엘이디칩을 이루는 결정구조에 전위 및 부정합을 일으키기 때문이다.
이러한 문제점을 해소하고자 엘이디 램프의 하우징 내부에 방열수단을 설치하여 온도를 낮추게 하는 엘이디 램프 전용의 방열구조가 개발되고 있다.
통상의 엘이디 램프는 전면에 투명렌즈가 설치된 하우징 내부에 복수의 엘이디칩이 탑재된 회로기판(PCB)을 설치하여 엘이디 칩에서 발광하는 빛이 전방의 투명렌즈를 통해서 조사가 이루어지도록 하는 것을 기본 구조로 하며, 엘이디 램프 내부에는 방열을 목적으로 하는 방열수단을 설치한다.
상기한 방열수단으로 사용되는 방열판이나 방열기구는 대개 열전도율이 양호한 알루미늄 재질을 이용하고 있다.
방열수단에 대한 선행기술로는 회로기판 뒤에 다수의 방열핀을 가진 방열판을 설치하여 방열면적을 넓혀주고 더운 공기가 방열핀에 접촉하는 중에 열 교환이 이루어져 냉각되게 하는 구조가 알려져 있다.
그러나, 알루미늄으로 형성된 방열판 재질 자체의 방열성능만을 이용하는 단순 구조이기 때문에 더운 공기를 지속적으로 방출시키는 성능이 매우 약하다는 단점이 있다.
다른 기술구조로는 회로기판의 뒤에 송풍팬을 설치하여 더운 공기를 뒤로 흡출시키도록 하는 구조를 생각할 수 있으나, 송풍팬의 부피가 크고 설치면적이 커야 하므로 공간이 좁은 엘이디 램프에는 적용이 부적합한 구조이며, 소음 및 진동이 발생 되고 제조원가 상승의 문제점이 뒤따른다.
또 다른 선행기술의 엘이디 램프 방열수단은 도 1에 도시한 바와 같다.
즉, 엘이디 램프 내부의 광원부에서 발생 되는 열기를 방출하기 위해서, 전면에는 투명렌즈(2)가 설치되고 후면에는 다공판(3)이 형성된 하우징(1) 내부에 다수의 엘이디칩(4)이 탑재된 회로기판(5)이 설치되고, 회로기판(5) 뒤에 알루미늄재질의 방열판(6)을 밀착 결합하여 조사실 공간(8)의 열기가 열교환 작용에 의해서 후방으로 방출되게 하는 구조로 되어 있다.
그러나 상기한 구조는 회로기판(5)과 방열판(6)이 접촉된 상태에서 회로기판(5)의 열기를 방열판(6)이 빼앗는 구조이고, 회로기판(5)과 투명렌즈(2) 사이의 공간(7)에 존재하는 더운 공기가 지속적으로 순환되지 못하고 갇혀진 상태이기 때문에 열교환 및 냉각효과가 크지 못한 것이다.
본 발명의 목적은 엘이디 램프 내부에 발생 되는 더운 공기를 별도의 기구나 외력을 이용하지 않고 내, 외부의 온도차를 이용하여 대류 순환되게 구성하여 방열 효과 및 냉각 효과가 향상되고 수명이 긴 고품질의 엘이디 램프 방열장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 엘이디 램프의 비좁은 공간에 효과적으로 적용할 수 있는 엘이디 램프 전용의 방열장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 전면에 투명렌즈를 가지며 후면은 다공판으로 형성된 하우징과; 상기 하우징 내부에 설치되며 전면에 복수의 엘이디칩이 설치되고 각 엘이디칩 사이에 통기공이 천공된 회로기판과; 회로기판의 뒤에 밀착 결합 되며 회로기판의 통기공과 동일위치에 통기공을 가진 알루미늄 재질의 방열판의 결합으로 이루어지며, 이들 결합체에 의해서 조사실 내의 팽창된 열기는 통기공을 통해서 외부로 방출되고 반대쪽 통기공으로는 외부 공기가 유입되는 대류작용에 의해서 엘이디 램프의 방열작용이 효과적으로 이루어지게 한 것을 특징으로 한 것이다.
본 발명의 방출장치는 별도의 부품 및 기구를 부가설치하지 않는 구조로서
기존 엘이디 램프의 회로기판과 방열판에 열기 배출공과 외기흡인공으로 이루어지 는 대류 순환회로를 구성하여 램프 내외부의 온도차에 의한 공기 대류작용으로 램프 내의 열기를 외부로 원활하게 방출시키는 기술구조를 특징으로 한 것이므로 방열 효과 및 냉각효과가 향상되고 수명이 긴 고품질의 엘이디 램프를 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 방열장치는 설치공간이 비좁은 엘이디 램프의 조건에서 하우징의 규격이나 설계적 변화를 주지 않게 적용 설치할 수 있고 엘이디 램프에는 물론 실내등 및 가로등에 적용하여 기능 및 품질을 크게 향상시킬 수 있다.
본 발명은 전면부에 투명렌즈(2)가 설치되고 후면부에는 다공판(3)으로 형성된 원통형 하우징(1)의 내측에 복수의 엘이디칩(4)이 원형상으로 배열 설치된 회로기판(5)을 설치하고 그 뒷면에 동일 크기로 된 알루미늄재 방열판(6)을 결합 설치하여 이들을 고정볼트로 체결한 구성은 공지한 바와 같다.
본 발명은 회로기판(5)과 방열판(6)에 엘이디 광원부(조사실)의 열기를 밖으로 방출하면서 외부공기를 내부로 흡인하도록 배출수단과 흡인수단을 구비한 방열장치를 구성한 것이 특징이다.
본 발명은 회로기판(5)에 배출수단과 흡인수단으로 사용되는 다수의 내부통기공을 원형배열로 천공하되, 전체 내부통기공의 절반은 직경이 작은 열기배출공 (A1)(A2)(A3)(A4)을 형성하고, 나머지 절반은 직경이 큰 외기흡인공 (A5)(A6)(A7)(A8)을 형성하였다.
상기한 회로기판(5)에 결합 되는 알루미늄재질의 방열판(6)에는 회로기판(5) 의 각 내부통기공 위치와 일치하도록 다수의 유도홈(10)을 방사형 배열로 형성하였다.
유도홈(10)은 일자형 요홈으로서 상측의 내부통기공으로 배출되는 열기를 외부로 유도하는 용도로 사용되는 용기의 기능을 가지며, 각 유도홈(10)의 윗자리에는 흡,배출 기능을 하는 외부통기공을 천공하였다. 상기한 외부통기공은 상측에 위치된 내부통기공의 반대구조를 취하고 있다, 즉, 외부통기공의 절반은 상측 회로기판(5)의 열기배출공(A1)(A2)(A3)(A4)보다 직경이 큰 열기배출공(B1)(B2)(B3)(B4)을 형성하고, 나머지 절반은 상측 회로기판(5)의 외기흡인공(A5)(A6)(A7)(A8)보다 직경이 작은 외기흡인공(B5)(B6)(B7)(B8)을 형성하였다.
상기한 회로기판(5)과 방열판(6)이 결합 된 상태에서는 회로기판(5)의 내부통기공이 유도홈(10)의 아랫자리(M)에 위치되도록 구성함으로써 각각의 흡인공으로 유입된 열기와 냉기가 유도홈을 경유하여 배출공으로 방출되게 한 것이다.
본 발명은 일측의 열기배출공과 타측 외기흡인공의 직경을 차이가 있도록 구성하는 것으로 기재 표시하였으나, 이에 한정하는 것이 아니라 이들의 전체 구멍의 직경을 동일하게 형성하여도 대류 순환작용은 용이한 것이므로 동일 유사한 기술범주에 속하는 것이라 하겠다.
이와 같이 구성된 본 발명은 엘이디 램프를 사용하면 도 2, 도 6, 도 7의 화살표시와 같이 하우징(1) 내부의 회로기판(5) 하방에는 발광부의 광원에 의해서 열기가 발생하며 가열 팽창된 공기는 온도가 낮은 방열판 쪽으로 상승하여 빠져나가려는 작용을 하므로 더운 공기는 직경이 작은 열기배출공(A1)(A2)(A3)(A4)으로 유 입되어 각각의 유도홈(10)으로 빠져나간 후 반대쪽으로 이동하여 상측의 열기배출공 (B1)(B2)(B3)(B4)을 통해서 외부로 방출된다.
이렇게, 밀폐된 조사공간에는 더운 공기가 배출된 만큼 반대쪽에는 흡인력이 작용하고 이 흡인력에 의해서 상측의 외기흡인공(B5)(B6)(B7)(B8)으로 차가운 외기가 유입되며, 유입된 외기는 각각 접속된 유도홈(10)을 경유하여 아래쪽의 외기흡인공 (A5)(A6)(A7)(A8)을 통해서 조사공간으로 유입되어 열기를 식혀 준 후 다시 가열되어 배출되는 대류순환작용이 계속된다.
다시 말해서, 내외측 온도차에 의해서 밀폐공간에는 공기의 흐름이 발생하여 대류작용이 일어나기 때문에, 더운 공기 배출작용과 외기 유입작용은 대류작용에 의해서 계속 원활하게 이루어지므로 열교환 및 방열효과가 크게 향상된다.
도 1은 종래의 엘이디 램프 구조도
도 2는 본 발명의 조립 단면도
도 3은 본 발명 요부구조인 회로기판과 방열판의 분리사시도
도 4는 본 발명 회로기판의 구성을 보인 평면 예시도
도 5는 본 발명 방열판의 구성을 보인 평면 예시도
도 6은 본 발명의 작동 설명을 위한 예시도
도 7은 열기배출부와 외기흡인부의 공기 순환을 보인 개략도
[도면의 중요한 부분에 대한 부호설명]
1: 하우징 2: 투명렌즈
4: 엘이디칩 5: 회로기판
6: 방열판 10: 유도홈
A1~A4: 열기배출공 A5~A8: 외기흡인공
B1~B4: 열기배출공 B5~B8: 외기흡인공

Claims (4)

  1. 전면부에 투명렌즈(2)가 설치되고 후면부에는 다공판(3)으로 형성된 원통형 하우징(1)의 내측에 복수의 엘이디칩(4)이 원형상으로 배열 설치된 회로기판(5)을 설치하고 그 뒷면에 동일 크기로 된 알루미늄재 방열판(6)을 결합 설치한 것에 있어서,
    회로기판(5)에 열기배출공과 외기흡인공으로 이루어진 다수의 내부통기공을 원형배열로 형성하고, 회로기판에 결합되는 알루미늄재질의 방열판(6)에는 회로기판의 각 내부통기공 위치와 일치하도록 다수의 유도홈(10)을 방사형 배열로 형성하며, 각 유도홈의 윗자리에 외기흡인공과 열기배출공으로 이루어진 다수의 외부통기공을 형성하여 내부의 더운 공기는 열기배출공을 통해서 외부로 방출되고 외기흡인공으로는 외기가 유입되게 한 것을 특징으로 하는 엘이디 램프의 방열장치.
  2. 제1항에 있어서, 회로기판(5)에 형성한 내부통기공의 절반은 직경이 작은 열기배출공으로 형성하고, 나머지 절반은 직경이 큰 외기흡인공으로 형성한 것을 특징으로 하는 엘이디 램프의 방열장치.
  3. 제1항에 있어서, 방열판(6)의 유도홈에 형성한 외부통기공의 절반은 직경이 큰 열기배출공으로 형성하고, 나머지 절반은 직경이 작은 외기흡인공으로 형성한 것을 특징으로 하는 엘이디 램프의 방열장치.
  4. 제1항에 있어서, 방열판과 결합된 회로기판(5)의 내부통기공이 유도홈의 아랫자리(M)에 위치되도록 구성한 것을 특징으로 하는 엘이디 램프의 방열장치.
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