KR101003976B1

KR101003976B1 - 조명장치의 방열 시스템

Info

Publication number: KR101003976B1
Application number: KR1020100039607A
Authority: KR
Inventors: 강문식; 장병석
Original assignee: (주) 파루
Priority date: 2010-04-28
Filing date: 2010-04-28
Publication date: 2010-12-31

Abstract

본 발명은 가로등의 광원으로 엘이디를 사용한 상태에서 발생하는 열을 대기 중에 신속하게 방열하여 반도체인 LED의 수명을 늘리고 휘도를 유지하는 조명장치의 방열 시스템에 관한 것으로 특히, 엘이디로 이루어지고 동작전원의 공급에 의하여 빛과 열을 발생하는 엘이디부, 엘이디부의 배면과 나사 결합하고 길이 방향의 레일홈과 반원홈을 복수 형성하며 열을 전달받아 1 단계로 방열하는 하판부, 레일홈과 상응하며 조립과 체결이 용이한 길이 방향의 레일부와 반원홈을 복수 형성하고 중공형 사각 프레임 형상을 하며 2 단계로 방열하는 본체부, 본체부에 나사결합하고 길이 방향의 레일홈과 반원홈을 복수 형성하며 열을 전달받아 3 단계로 방열하는 상판부 및 열을 분산시켜 전달하며 유자(U) 형상을 하는 복수의 히트파이프로 이루어지는 구성을 특징으로 하며, 부품의 숫자가 적고 레일부와 레일홈 구조에 의하여 조립 및 제작이 매우 간단하며, 비숙련공이 낮은 불량발생률 및 높은 수율로 대량 생산하고, 히트파이프를 이용하여 열을 분산시킨 상태에서 방열을 신속하게 진행하며, LED 발광체의 수명을 늘리고 휘도를 일정하게 유지하며, 3 단계에 걸쳐 방열하므로 방열의 시간 및 효율을 높이고, 최소 크기의 방열수단을 이용하여 최대로 발산하며 전체적인 크기를 줄이고, 탄소가스의 발생을 줄이며 전기 에너지의 소모를 줄이는 친환경적인 효과가 있다.

Description

조명장치의 방열 시스템{A heat radiation system of lighting}

본 발명은 전기를 이용하는 조명장치의 방열 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가로등(streetlight)의 광원용 발광체로 엘이디(LED: light emitting diode)를 사용한 상태에서 발생하는 열(heat)을 대기 중에 신속하게 방열하여 반도체인 LED의 수명을 늘리고 휘도를 유지하는 조명장치의 방열 시스템에 관한 것이다.

인간은 다양한 목적에 의한 활동시간과 활동영역이 늘어나면서 어두운 시간대 및 장소에서도 활동을 용이하게 하도록 해당 주변을 밝은 환경으로 바꾸는 광원 또는 발광체 기술을 계속 발전시키고 있다.

이와 같이 어두운 곳을 밝게 비추기 위한 편리한 발광체 중에 하나로 전기(electricity)를 이용하여 빛을 발생하는 백열등, 할로겐등, 형광등, 수은등과 같은 발광체 수단이 일반적으로 사용되었다.

전기를 이용하는 발광체는 빛의 발생에 대한 온/오프(on/off) 제어가 빠르고 밝기 조절이 용이한 장점이 있다.

그러나 전기를 에너지로 이용하는 발광체는 공급되는 전기 에너지 중에서 일 부분을 인간이 활용할 수 있는 가시광선의 빛 에너지로 변환하고 나머지의 에너지는 적외선과 열에너지로 변환하여 소모한다.

발광체의 소재와 관련 기술이 개발되고 발달된 경우에도 빛 에너지로 변환하는 비율과 효율을 개선할 수 있으나, 열로 변환하는 에너지를 근본적으로 없애는 것은 매우 어렵다는 것이 이론적인 분석이다.

그러므로 에너지의 변환 효율이 우수한 새로운 발광체가 개발되는 경우, 해당 발광체의 특성을 보호하면서 발광체로부터 발생된 열을 최적의 상태로 발산시켜 방열의 효율을 높이는 기술을 별도로 개발하여야 한다.

일반적으로 발광체가 발생하는 빛의 휘도(luminance)가 높을수록 즉, 밝을수록 많은 전기를 소모하는 동시에 많은 열을 발생한다.

또한, 전기를 이용하는 조명장치에서 발생한 열은 발광체의 수명을 단축하는 동시에 휘도를 낮추는 것이 일반적이다.

그러므로 전기를 이용하는 현재의 모든 조명장치는 발생된 열을 발산하거나 식히는 방열장치(heat radiation system)를 개발하여 추가할 필요가 있다.

발광체 중에서 엘이디(LED)는 전기 에너지를 빛 에너지로 변환하는 비율 및 효율이 매우 좋은 소재이다.

그러므로 엘이디(LED)를 사용하는 발광체는 적은 전류를 소모하면서도 휘도가 높아 밝은 빛을 발생하므로 차세대 조명수단으로 각광을 받고 있다.

그러나 LED는 반도체로 이루어지고, 반도체는 열에 비교적 취약하며 높은 열이 발생하는 경우 열화에 의하여 특성이 변화하고, 결국 조명장치의 휘도가 떨어지는 동시에 수명이 단축되거나 파괴되는 심각한 문제가 있다.

특히, 가로등(streetlight)과 같이 오랜 시간 동안 높은 휘도의 빛을 발생하는 발광체로 LED를 사용하는 경우, 대량으로 발생되는 열을 효율적으로 식히기 위한 방열장치의 구성이 반드시 추가로 필요하다.

이러한 문제를 일부 해결하기 위한 기술로 특허등록 제859419호(2008.09.12.등록)의 “엘이디를 광원으로 하는 가로등의 방열시스템”이 있다.

도 1 은 종래 기술에 의한 조명장치의 방열 시스템의 기능 구성도 이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면, 엘이디를 발광체로 사용하는 가로등 조명장치의 방열 시스템에 관한 것으로, 엘이디(1), 조명부(2), 조명부 케이스(3), U자형 프레임(4), 1차 방열판(5), 2차 방열판(6), 히트파이프(7), 제1냉각핀(8), 제2냉각핀(9), 제3냉각핀(10)을 포함하는 구성이다.

종래 기술은 엘이디(1)가 발광하면서 함께 발생하는 열을 엘이디(1)에 직접 접촉하는 U자형 프레임(4)의 일측 선단인 1차 방열판(5)과 히트파이프(7)를 통하여 접속된 제1냉각핀(8)에서 1 차적으로 방열한다.

또한, 엘이디(1)가 발생한 열은 히트파이프(7)에 의하여 일부가 제2방열판(6), 제2냉각핀(9), 제3냉각핀(10)에 전달되어 2 차적으로 방열한다.

이러한 종래 기술은 엘이디(1)에서 발생한 열을 1 차적으로 방열하고 또한 2 차적으로 방열하는 장점이 있다.

그러나 히트파이프(7)의 선단부(70)가 엘이디(1)와 직접 접촉하도록 하기 위하여 1차 방열판(5)에 장공(50)을 형성하고, 장공(50)을 통하여 엘이디와 히트파이프(7)를 직접 접촉시키는 동시에 제1냉각핀(8)을 히트파이프(7)에 접촉시켜야 한다.

그러므로 장공(50)을 형성하는 공정, 히트파이프(7)를 엘이디(1)와 직접 접촉시키는 공정, 히트파이프(7)에 제1냉각핀(8)을 접촉시키는 등의 공정이 매우 복잡하고 시간이 많이 소요되며 작업이 어려운 등의 문제가 있다.

그리고 필요한 부품 구성 수가 많고 공정이 복잡하며 작업이 어려우므로 불량 발생률이 높아 생산성이 떨어지는 문제가 있다.

또한, 엘이디(1)에 1차 방열판(5)과 히트파이프(7)를 직접 접촉하므로 엘이디(1) 및 히트파이프(7)가 파손되거나 노후화되는 등의 경우에 유지보수가 매우 어렵고 심각한 문제가 있다.

한편, 히트파이프(7)의 후단부(700)가 제2냉각핀(9) 및 제3냉각핀(10)과 접촉하도록 2차 방열판(6)에 장공(60)을 형성하고, 제3냉각핀(10)은 2차 방열판(6)에 접촉시킨 상태에서 히트파이프(7)를 제3냉각핀(10) 및 제2냉각핀(9)과 접촉시키는 구성이다.

그러므로 장공(60)을 형성하는 공정, 2차방열판(6)에 제3냉각핀(10)을 접촉시키는 공정, 제3냉각핀(10)에 히트파이프(7)를 접촉시키고 다시 히트파이프에 제2냉각핀을 접촉시키는 등의 공정이 매우 복잡한 문제가 있다.

또한, 제조 공정이 복잡하고 생산에 소요되는 부품 수가 많아 관리비용이 많이 소요되며 작업의 난이도가 높아 불량발생률이 높아지고 생산시간이 많이 소요되어 제품 가격이 비싸지는 등의 문제가 있다.

그리고 U자형 프레임(4)에 의하여 공기 흐름이 차단되는 구성이므로 공기의 순환이 어려운 곳에 위치하는 1차 방열판(5), 제1냉각핀(8), 제2냉각핀(9)에 의한 방열효과가 매우 제한되는 문제가 있다.

이러한 종래 기술은 그 구성이 복잡하고 생산을 위한 공정상의 난이도가 높으며, 불량발생률이 높아 대량생산이 어렵고 가격이 비싸지는 등의 문제가 있다.

따라서 가로등과 같이 LED 발광체를 이용하는 조명장치에서 구성을 간단하게 하고 조립 및 생산이 간편하며 불량발생률이 낮아 생산성이 개선되고 방열효과가 우수한 방열 시스템을 개발할 필요가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 및 필요성을 해소하기 위한 것으로 LED 발광체로부터 발생된 열을 방열하는 시스템의 구성 부품 숫자를 줄이고 구조를 단순하게 하여 조립 및 제작이 간편하며 대량생산이 용이한 조명장치의 방열 시스템을 제공하는 것이 그 목적이다.

그리고 본 발명은 구성 부품의 단순성에 의하여 생산 공정이 간단하고 비숙련공이 작업하는 경우에도 불량발생률이 낮아 생산성을 개선하는 조명장치의 방열 시스템을 제공하는 것이 그 목적이다.

또한, 본 발명은 LED 발광체에서 발생한 열을 히트파이프를 사용하여 분산시킨 상태에서 빠르고 효율적으로 방열하는 조명장치의 방열 시스템을 제공하는 것이 그 목적이다.

또한, 본 발명은 LED 발광체로부터 발생된 열을 3 단계에 걸쳐 방열하므로 방열에 소요되는 시간을 줄이고 그 효율을 높이는 조명장치의 방열 시스템을 제공하는 것이 그 목적이다.

한편, 본 발명은 LED 발광체로부터 발생된 열을 최소 크기 및 체적의 방열수단을 통하여 효율적으로 방열하는 조명장치의 방열 시스템을 제공하는 것이 그 목적이다.

또한, 본 발명은 LED 발광체로부터 발생된 열이 효율적으로 방열되는 시스템을 낮은 가격으로 대량생산하여 LED 발광체를 구비하는 조명장치의 보급이 활성화되는 조명장치의 방열 시스템을 제공하는 것이 그 목적이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은 다수의 엘이디로 이루어지고 동작 전원의 공급에 의하여 빛과 열을 발생하는 직사각 형상의 엘이디부, 엘이디부의 배면과 하면으로 나사 결합하고 상면에 길이 방향의 레일홈과 반원홈을 복수 형성하며 열을 전달받아 1 단계로 방열하는 하판부, 하판부의 상면과 하면으로 나사결합하고 레일홈과 상응하며 조립과 체결이 용이한 길이 방향의 레일부와 반원홈을 상면과 하면에 각각 복수 형성하고 중공형 사각 프레임 형상을 하며 상기 열을 전달받아 2 단계로 방열하는 본체부, 본체부의 상면과 나사결합하고 레일부와 반원홈에 상응하는 길이 방향의 레일홈과 반원홈을 복수 형성하며 열을 전달받아 3 단계로 방열하는 상판부 및 하판부와 본체부 사이 및 본체부와 상판부 사이에 각각 게재되고 열을 분산시켜 전달하며 유자(U) 형상을 하는 복수의 히트파이프를 포함하여 이루어지는 조명장치의 방열 시스템을 제시한다.

바람직하게, 하판부는 레일홈과 본체부의 하면에 형성된 레일부를 체결하여 조립되는 구성으로 이루어진다.

그리고 하판부의 반원홈과 본체부 하면의 반원홈은 조립되어 히트파이프의 외경에 밀착하는 원형 홀을 형성하는 구성으로 이루어진다.

한편, 상판부는 레일홈과 본체부의 상면에 형성된 레일부를 체결하여 조립된다.

여기서 상판부의 반원홈과 본체부 상면의 반원홈은 조립되어 히트파이프의 외경에 밀착하는 원형 홀을 형성하는 구성이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은 동작 전원의 공급에 의하여 빛과 열을 발생하는 직사각형의 엘이디부, 엘이디부의 배면과 나사 결합하고 열을 전달받아 1 단계로 방열하는 하판부, 하판부와 결합하는 다수의 날개판을 일정한 간격으로 고정하며 각 날개판에는 다수의 관통공을 형성하고 열을 전달받아 히트파이프로 각 날개판에 고르게 분산하여 2 단계로 방열하는 본체부, 본체부와 결합하고 열을 전달받아 3 단계로 방열하는 상판부 및 본체부의 관통공에 일측 단부를 각각 삽입하고 상기 열을 분산하는 복수의 유자(U)형 히트파이프를 포함하여 이루어지는 조명장치의 방열 시스템을 제시한다.

바람직하게, 본체부는 하판부와 나사 결합으로 면접촉하고 상기 열을 전달받는 하면고정부, 하면고정부에 직각으로 고정되고 열을 전달받아 고르게 분산하며 다수의 관통공을 동일한 위치에 형성하는 날개판을 일정한 간격으로 평행하게 다수 구비한 날개부, 다수의 날개부를 직각으로 고정하고 상판부와 나사 결합으로 면접촉하며 열을 전달받는 상면고정부를 포함하는 구성으로 이루어진다.

또한, 날개부는 인접한 날개판 두께의 2 배 이상을 하는 날개판을 하나 이상 구비하여 하면고정부와 상면고정부를 지지하고 전체 형상을 유지하는 구성으로 이루어진다.

그리고 날개판은, 평편한 것과 울퉁불퉁한 것 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어진다.

한편, 날개부는 사각 형상과 원 형상을 포함하는 다각 형상 중에서 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상으로 구성된다.

여기서 날개부는, 도형화된 아이(I)자 형상으로 구성되어 이루어진다.

또한, 날개부는 히트파이프가 삽입 고정되는 관통공으로부터 외곽끝단까지의 길이를 일정하게 형성한 구성으로 이루어진다.

그리고 길이는, 가장 긴 길이가 가장 짧은 길이의 20 % 이상 길지 않는 구성으로 이루어진다.

상기와 같은 구성의 본 발명은 부품의 구성 숫자가 적고 레일부와 레일홈의 단순한 구조에 의하여 엘이디 조명장치용 방열 시스템의 조립 및 제작이 매우 간단하고 편리하며 용이한 산업적 이용효과가 있다.

또한, 상기와 같은 구성의 본 발명은 적은 부품 숫자와 단순한 구조에 의하여 생산 공정이 간단하고 용이하므로 비숙련공에 의하여 낮은 불량발생률 및 높은 수율로 대량 생산하는 산업적 이용효과가 있다.

그리고 상기와 같은 구성의 본 발명은 LED 발광체에서 발생한 열을 히트파이프를 이용하여 분산시킨 상태에서 방열하므로 방열을 신속하게 진행하는 사용상 편리한 효과가 있다.

한편, 상기와 같은 구성의 본 발명은 구동되는 LED 발광체의 온도를 별도의 구동전원 없이 일정하게 유지하여 LED 발광체의 수명을 늘리고 휘도를 일정하게 유지하는 산업적 이용효과가 있다.

그리고 상기와 같은 구성의 본 발명은 LED 발광체로부터 발생한 열을 3 단계에 걸쳐 방열하므로 방열의 시간 및 효율을 개선하는 사용상 편리한 효과가 있다.

또한, 상기와 같은 구성의 본 발명은 LED 발광체로부터 발생한 열을 최소 크기의 방열수단을 이용하여 최대로 발산하므로 LED 조명장치의 전체적인 크기를 줄이는 산업적 이용효과가 있다.

또한, 상기와 같은 구성의 본 발명은 방열 시스템 사이에 공기의 유통을 원활하게 하여 방열 효율이 높은 사용상 편리한 효과가 있다.

그리고 상기와 같은 구성의 본 발명은 LED 조명장치의 방열 시스템을 낮은 가격으로 대량생산하므로 LED 조명장치의 보급을 활성화시켜 탄소가스의 발생을 줄이고 전기 에너지의 소모를 줄이는 친환경적인 이용효과가 있다.

한편, 상기와 같은 구성의 본 발명은 동일한 체적의 방열수단을 이용하여 더 많은 열을 빠르게 방열하므로 방열수단의 크기를 확장한 것과 같은 결과를 확보하는 사용상 편리한 효과가 있다.

도 1 은 종래 기술에 의한 조명장치의 방열 시스템의 기능 구성도,
도 2 은 본 발명의 제 1 실시 예에 의한 조명장치 방열 시스템의 조립 사시도,
도 3 은 본 발명의 제 1 실시 예에 의한 조명장치 방열 시스템의 조립된 사시도,
도 4 는 본 발명의 제 2 실시 예에 의한 조명장치 방열 시스템의 조립된 사시도,
도 5 는 본 발명의 제 2 실시 예에 의한 조명장치 방열 시스템의 일측면도,
도 6 은 본 발명의 제 3 실시 예에 의한 조명장치 방열 시스템의 조립된 사시도,
도 7 은 본 발명의 제 3 실시 예에 의한 조명장치 방열 시스템의 일측면도,
그리고
도 8 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 조명장치 방열 시스템의 제작된 상태를 촬영한 도시도 이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명과 도면 도시는 생략한다.

히트파이프(heatpipe)는 열전도율이 높아 열을 효율적으로 전도하는 수단으로, 알루미늄, 구리 및 강철 등으로 이루어지는 파이프의 안쪽에 유리 섬유나 동선(銅線)으로 이루어지는 망상(網狀)의 심재(心材)를 붙이고, 프레온, 암모니아 등과 같은 열매체 또는 잠열매체를 채운 후에 공기를 빼내어 밀폐시킨 파이프이다.

이러한 히트파이프는 열전도율이 구리의 약 1,000 ~ 1,500 배로 매우 높은 것이 일반적이고, 발생된 열을 분산키거나 배열(排熱)되는 열의 회수를 위한 장치 등에 주로 많이 사용된다.

전기 에너지를 이용하는 발광체 수단으로 백열전등이 가장 일반적이고, 백열전등의 경우 인가되는 전기 에너지의 약 5%를 가시광선에 의한 빛 에너지로 변환하며 나머지 약 95%는 적외선과 열에너지로 변환하여 발산하는 것이 일반적이므로, 에너지 이용 효율이 매우 낮은 동시에 진동 및 충격에 약하고 크기가 비교적 크며 과열된 열에 의하여 화재 발생의 위험이 높다.

이러한 에너지 이용 효율을 개선한 형광등, 할로겐등과 같은 발광체 수단이 개발되었으나 약 80 % 내지 90 %를 열에너지 등으로 발산하여 여전히 에너지 이용 효율이 낮고, 별도의 구동회로가 필요하며 수은 등의 발광물질에 의하여 2차 환경오염을 발생한다.

반도체(semiconductor)는 극성의 순방향으로 일정 레벨 이상의 전압이 인가되면 전자(electron)의 이동에 의하여 전류가 흐르며, 주변온도가 높아지면 전자의 운동이 활발해져 흐르는 전류의 양이 많아지고, 흐르는 전류의 양이 많아지면 온도가 더욱 높아지며, 온도가 정격 이상으로 계속 높아지면 현저하게 발열하여 수명이 단축되거나 화재를 일으킬 수 있는 등의 특성이 있다.

그러므로 반도체는 일정한 동작온도를 유지시킬 필요가 있으며, 특히 대출력용 반도체의 경우는 동작온도 유지를 위하여 방열판을 사용하는 것이 일반적이다.

방열 방식에는 공기의 흐름에 의하여 열을 식히는 공랭식과 강제 순환의 액체를 이용하여 열을 식히는 수랭식 방식이 있고, 본 발명에서는 주로 공랭식 방식에 관한 것이다.

LED는 P형과 N형 반도체의 접합면에 순방향으로 전압을 인가하였을 때 전류의 흐름에 의하여 빛을 발생하는 것으로, 소모 전력이 작고 크기를 아주 작게 할 수 있으며 온오프 제어속도가 빠르고 지향성이 우수하며 수명이 비교적 긴 등의 장점이 있다.

이러한 LED는 인가되는 전기 에너지의 약 15%를 가시광선에 의한 빛 에너지로 변환하고 나머지 약 85%를 열에너지로 발산하는 것이 일반적이지만 매년 기술 개발에 의하여 그 에너지 변환 효율이 50% 이상 90% 까지 높아지고 있는 현실이다.

반도체 소자의 기술 개발에 의하여 엘이디(LED)가 발생하는 빛을 조명용으로 사용할 수 있게 되었으며, 특히 1 암페어(A) 이상의 전류를 흘려 소비전력이 와트(watt; W)급 단위인 LED는 여러 개를 동시에 사용하여 가로등에 사용할 수 있게 되었다.

또한, 반도체 소자 및 부가되는 재료에 의하여 다양한 색상의 빛 중에서 선택된 색상의 빛을 발광하는 LED를 제조할 수 있다.

엘이디(LED)의 경우에도 일부의 전기 에너지가 열로 변환하여 발열하고 특히, 소모 전력이 큰 와트급 LED의 경우 상대적으로 발열량이 크며 장시간 사용하는 경우에는 발생된 열을 발산하는 방열장치를 구비하여야 한다.

도 2 은 본 발명의 제 1 실시 예에 의한 조명장치 방열 시스템의 조립 사시도 이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면, 제 1 실시 예에 의한 조명장치의 방열 시스템은 엘이디(LED)부(100), 하판부(110), 본체부(120), 상판부(130), 히트파이프(140)를 포함하는 구성이다.

엘이디(LED)부(100)는 필요한 밝기의 휘도에 의한 빛을 발생시키기 위하여 다수의 와트급 엘이디(LED)를 평면에 가로 및 세로 방향으로 반복 배열하여 이루어지고 동작 전원이 인가되면 빛과 열을 발생한다.

엘이디는 직렬 및 병렬 방식으로 반복 연결하여 공급되는 동작전압으로 구동되도록 구성하는 동시에 필요로 하는 밝기의 휘도가 발생되도록 한다.

각각의 엘이디는 제조사의 모델 및 종류에 따라 구동전압에 차이가 있으나 일반적으로 약 1.5 볼트 수준이며, 더 높거나 낮은 전압에서 구동할 수 있다.

엘이디부(100)를 구성하는 각 엘이디가 인가된 동작전압에 의하여 구동된 상태에서 발생된 빛은 지향성이 있고 첨부된 도면에서는 하방향으로 빛을 발산하며, 빛이 발산하는 방향의 반대방향 또는 배면에 하판부(110)가 나사 결합에 의하여 밀착상태로 고정된다.

첨부된 도면에서는 상측부와 하측부에 해당 나사를 각각 하나씩만 도시하여 나사 결합 상태를 용이하게 이해할 수 있으면서 본 발명의 주요부가 아니므로 도면의 도시와 설명을 복잡하지 않게 하기로 하고, 이하 동일하게 적용한다. 또한, 나사 체결 방식과 같은 결과를 확보할 수 있는 다른 체결 방식을 적용할 수 있다.

이때 엘이디부(100)를 구성하는 각 엘이디가 구동되면서 발생한 열은 하판부(110)에 전달되어 1 단계로 방열한다.

엘이디부(100)와 하판부(110)의 하면은 다수의 나사와 나사 공에 의하여 나사결합 방식으로 결합하고 견고하게 밀착 고정되는 동시에 열전도율이 좋은 실리콘 등을 이용하여 틈을 채워주면 열전달이 비교적 빠르다.

즉, 엘이디부(100)의 각 엘이디가 구동되어 빛을 발생하면서 함께 생성된 열은 하판부(110)로 빠르게 전달된다. 여기서 하판부(110)는 1 차 방열수단이 된다.

하판부(110)의 상면에는 레일홈(112)과 반원홈(114)이 일례에 의하여 복수(2 개) 구성되고 필요한 경우 그 숫자를 늘리거나 줄일 수 있다. 이하에서 2 개 또는 복수로 구성하는 것으로 설명하기로 한다.

그리고 본체부(120)는 하면과 상면 각각에 하판부(110)의 레일홈(112)과 반원홈(114)에 상응하는 복수의 레일부(122)와 반원홈(124)을 동일하게 구성한다.

또한, 상판부(130)의 하면에는 본체부(120)의 상면에 형성된 레일부(122) 및 반원홈(124)과 상응하는 복수의 레일홈(132)과 반원홈(134)을 구성한다.

하판부(110)의 레일홈(112)과 본체부(120) 하면의 레일부(122)는 하판부(110)와 본체부(120)를 매우 간편하며 용이하게 일치시킨 상태로 조립 및 결합하도록 한다.

또한, 본체부(120) 상면의 레일부(122)와 상판부(130)의 레일홈(132)은 본체부(120)와 상판부(130)를 매우 간편하며 용이하게 일치시킨 상태로 조립 및 결합하도록 한다.

즉, 레일홈(112)과 레일부(122)의 구성에 의하여 하판부(110)와 본체부(120)의 조립성이 매우 간편하고 손쉬운 장점이 있고, 레일홈(132)과 레일부(122)의 구성에 의하여 상판부(130)와 본체부(120)의 조립성이 매우 간편하고 손쉬운 장점이 있다.

이때, 하판부(110)의 반원홈(114)과 본체부(120) 하면의 반원홈(124) 및 본체부(120) 상면의 반원홈(124)과 상판부(130)의 반원홈(134)은 상호 체결되어 완전한 원형 홀을 형성한다.

이러한 원형 홀의 내경 크기(size)는 히트파이프(140)의 외경 크기와 일치한다.

하판부(110)와 본체부(120) 및 본체부(120)와 상판부(130)는 나사 체결 방식에 의하여 밀착상태로 면결합하고 체결되어 고정되며, 엘이디부(100)와 하판부(110)도 나사 체결 방식에 의하여 체결 및 고정된다.

하판부(110), 본체부(120), 상판부(130)는 알루미늄, 동, 합금 등과 같이 열전달이 빠른 금속 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진다.

여기서 나사 체결하기 전에 반원홈(114)과 반원홈(124)의 사이에 형성되는 원형 홀과 반원홈(124)과 반원홈(134)의 사이에 형성되는 원형 홀에 유(U)자형 히트파이프(140)의 해당 일측 단부를 각각 삽입한다.

원형 홀의 내경과 히트파이프(140)의 외경이 일치하므로 히트파이프(140)는 원형 홀에 삽입되어 면접촉 상태로 밀착 및 고정된다.

또한, 각각 반원홈을 복수 구비하므로 복수의 히트파이프(140)가 삽입된다.

원형 홀의 내경과 히트파이프(140)의 외경이 면접촉된 상태에서 열전달을 빠르게 하기 위하여 실리콘 등으로 틈이 없도록 채워 메우는 것이 매우 바람직하다.

즉, 복수의 유자형 히트파이프(140)의 각 일측 단부는 하판부(110)와 본체부(120)의 하면 사이에 형성된 원형 홀에 밀착된 면접촉 상태로 고정되고 실리콘에 의하여 틈새 없는 상태로 채워지며, 다른 측 단부는 본체부(120)의 상면과 상판부(130) 사이에 형성된 원형 홀에 밀착된 면접촉 상태로 고정되고 실리콘에 의하여 틈새 없는 상태로 채워진다.

그리고 하판부(110)는 엘이디부(100)로부터 전달된 열을 자체적으로 방열하여 1 단계로 방열하는 동시에 일부의 열을 결합한 본체부(120)와 히트파이프(140)에 각각 전달한다.

본체부(120)는 가운데의 내부가 비어있는 사각 통 형상을 하며, 히트파이프(140)에 의하여 일부의 열을 상면으로 전달받는다.

또한, 본체부(120)의 상면에 결합한 상판부(130)는 히트파이프(140)로부터 다시 일부의 열을 전달받는다.

본체부(120)는 히트파이프(140)에 의하여 하면과 상면에서 동시에 열을 전달받아 방열하며, 이러한 방열을 2 단계 방열이라 하고, 본체부(120)는 2 차 방열 수단을 구성한다.

본체부(120)는 하면과 상면을 형성하는 상태에서 사각 통을 포함하는 다각 또는 원 형상 중에서 선택된 어느 하나의 통 형상을 할 수 있다.

그리고 본체부(120)의 비어있는 가운데 부분은 2 단계 방열 효과를 높이기 위하여 다수의 날개 형상을 더 구비할 수도 있다.

또한, 가운데 부분이 비어있지 않고 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상의 금속 또는 냉매 등으로 채워질 수도 있다.

한편, 상판부(130)는 전달받은 열을 방열하고, 이러한 방열을 3 단계 방열이라 하며, 상판부(130)는 3 차 방열 수단을 구성한다.

이러한 구성의 본 발명은 엘이디부(100)가 빛을 발생하면서 함께 발생한 열을 하판부(110)에 의하여 1 단계로 방열하고, 본체부(120)는 상면과 하면으로부터 동시 방열하면서 2 단계로 방열하며, 상판부(130)에 의하여 3 단계로 방열한다.

히트파이프(140)는 알루미늄, 구리, 합금 등으로 이루어지는 파이프 내부에 동선으로 이루어지는 망상의 심재와 열전달이 빠른 매체 또는 잠열매체를 채우고 공기를 제거한 상태로 밀봉한 파이프이며, 열전도율이 구리의 약 1,000 내지 1,500 배이며 특정 위치에서 발생한 열을 다른 위치로 빠르게 분산시키거나 전달하는 구성이다.

히트파이프(140)는 하판부(110)와 본체부(120) 사이의 원형 홀에 일측 단부를 게재하고 나머지 일측 단부는 본체부(120)와 상판부(130) 사이의 원형 홀에 게재하면서 하판부(110)가 전달받은 열의 일부를 빠르게 본체부(120)의 하측과 상측으로 분산하는 동시에 상판부(130)에 전달한다.

그러므로 본체부(120)는 히트파이프(140)에 의하여 하측과 상측으로 분산된 열을 동시에 빠르게 방열한다.

상판부(130)는 히트파이프(140)가 빠르게 전달한 열을 제공받고 방열하므로 식힌다.

도 3 은 본 발명의 제 1 실시 예에 의한 조명장치 방열 시스템의 조립된 사시도 이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면, 엘이디부(100)는 생성된 빛을 발산하지 않는 배면 부분을 하판부(110)와 나사 체결 방식으로 결합한다.

하판부(110)는 복수 히트파이프(140)의 일측 단부를 게재한 상태로 본체부(120)의 하면과 나사 체결하고, 본체부(120)의 상면은 히트파이프(140)의 다른 일측 단부를 게재한 상태로 상판부(130)와 나사 체결한다.

여기서 히트파이프(140)는 일례로 복수가 평행 형상으로 게재된 것으로 도시하고 설명하였으나 3 개 이상 다수를 게재할 수 있고, 엑스자 형상으로 게재될 수도 있다.

이러한 구성의 본 발명은 가로등용 발광체로 사용되는 엘이디부(100)에서 발생된 열을 하판부(110)에서 1 단계로 방열하고, 본체부(120)에서 분산된 상태로 전달받아 2 단계로 방열하며, 상판부(130)에서 분산된 상태로 전달된 열을 3 단계로 방열한다.

이때, 히트파이프(140)에 의하여 하판부(110)의 열을 본체부(120)에 분산하는 동시에 상판부(130)에 빠르게 전달한다.

상기와 같은 구성의 본 발명은 비교적 넓은 체적을 갖는 본체부(120)의 하측부와 상측부에서 분산 상태로 열을 전달받아 동시에 방열하고, 상판부(130)는 분산된 상태로 빠르게 전달된 열을 방열하여 식히므로 전체적인 방열 속도를 높이고 방열되는 열량을 늘리는 장점이 있다.

따라서 본체부(120)는 주어진 체적에서 최대의 방열 효과를 발휘하므로, 설계에 따라 본체부(120)의 크기를 줄이는 동시에 전체의 크기를 줄이는 등의 장점이 있다.

또한, 1 내지 3 단계에 걸쳐 방열하고, 열을 분산시켜 여러 곳에서 동시에 빠르게 방열하므로 방열효과를 더욱 높이며 방열량을 늘리는 장점이 있다.

그리고 상기와 같은 구성의 본 발명은 부품의 구성 숫자가 적은 동시에 조립이 매우 간편하고 신속하며 불량 발생률이 매우 적어 대량 생산에 적합한 장점이 있다.

도 4 는 본 발명의 제 2 실시 예에 의한 조명장치 방열 시스템의 조립된 사시도 이고, 도 5 는 본 발명의 제 2 실시 예에 의한 조명장치 방열 시스템의 일측면도 이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면, 엘이디부(100), 하판부(150), 본체부(160), 상판부(170) 및 히트파이프(145)를 포함하는 구성이다.

엘이디부(100)는 제 1 실시 예의 설명과 동일하므로 중복 설명을 하지 않기로 한다.

하판부(150)는 알루미늄, 구리, 강철, 합금 등이 포함되는 금속 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어지고, 소정의 두께를 하며, 엘이디부(100)와 면접촉하여 발광체인 엘이디가 빛과 함께 발생하는 열을 전달받는다.

엘이디부(100)와 하판부(150)는 나사 결합에 의하여 면접촉 상태로 밀착하여 고정된다.

본체부(160)는 하면고정부(162), 다수로 이루어지는 날개부(164), 상면고정부(166)를 포함하는 구성이다.

하면고정부(162)는 다수의 나사 공을 형성하고 나사에 의하여 하판부(150)와 나사 결합하는 동시에 다수의 날개부(164)를 직각 상태로 고정한다.

다수의 날개부(164)는 하면고정부와 상면고정부의 사이에 게재되고 균일한 간격을 유지한 상태에서 직각으로 접촉하여 고정된다.

각각의 날개부(164)는 복수의 유(U)자형 히트파이프(145)가 삽입되어 고정되는 다수의 관통 공을 동일한 위치에 동일한 형상으로 형성하고, 두께와 모양이 동일하게 일정하며 평편하게 구성된다.

이때, 전체를 구성하는 다수의 날개부(164) 중에서 선택된 어느 하나 이상의 날개부(164)는 인접한 날개부(164)의 두께와 비교하여 2 배 이상의 두께로 구성하므로, 하면고정부(162)와 상면고정부(166)를 견고하게 지지하고 전체 형상이 흐트러지지 않도록 유지한다.

다른 일례로, 각각의 날개부(164)를 평편하지 않고 울퉁불퉁하게 구성하거나 다수의 구멍을 형성하거나 모양을 각각 다르게 형성하거나 이러한 예를 조합하여 방열 효과를 더 높일 수 있다.

히트파이프(145)는 제 1 실시 예에서 상세히 설명한 히트파이프(140)와 비교하여 유(U)자 크기에 차이가 있을 수 있고 동일한 형상, 기능 및 구성을 하므로 반복 설명을 하지 않기로 한다.

상판부(170)는 하판부(150)와 동일한 구성 및 기능과 작용을 하고, 본체부(160)의 상면고정부(166)와 나사 결합으로 고정된다.

나사 결합으로 면접촉하는 것은 열전달 성능을 높이기 위한 것이고, 각 틈새는 열전달 계수가 높은 실리콘으로 메우는 것이 매우 바람직하다.

이러한 구성의 본 발명은, 엘이디부(100)에서 발생된 열을 하판부(150)가 전달받아 방열하므로 1 단계로 방열한다.

하판부(150)는 일부의 열을 본체부(160)로 전달하고, 본체부(160)는 다수의 날개부(164)로 이루어지므로 원활한 공기의 유통에 의하여 방열 성능이 매우 좋다.

또한, 날개부(164)에는 복수의 히트파이프(140)가 게재되어 전달된 열을 분산시키고 분산된 열을 방열하므로 방열의 속도가 매우 빠른 장점이 있다.

특히, 두께가 일정한 다수의 날개부(164) 중에서 선택된 어느 하나 이상의 두께는 인접한 날개부(164)의 2 배 이상의 두께를 하므로 전체적인 형상을 견고하게 유지하면서 하면고정부(162)와 상면고정부(166)를 튼튼하게 지지하는 것으로 확인된다.

이와 같이 하면고정부(162), 다수의 날개부(164), 상면고정부(166)로 이루어지는 본체부(160)는 2 단계로 방열한다.

상판부(170)는 나사 결합된 본체부로부터 열을 전달받고 방열하며, 3 단계로 방열한다.

상기와 같은 구성의 본 발명은 엘이디부로부터 발생된 열을 분산시켜 방열하는 동시에 3 단계로 방열하고 본체부가 다수의 날개부로 이루어지므로, 방열효과가 우수한 동시에 무게가 가벼운 장점이 있다.

도 6 은 본 발명의 제 3 실시 예에 의한 조명장치 방열 시스템의 조립된 사시도 이고, 도 7 은 본 발명의 제 3 실시 예에 의한 조명장치 방열 시스템의 일측면도 이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면, 엘이디부(100), 하판부(150), 본체부(180), 상판부(170) 및 히트파이프(145)를 포함하는 구성이다.

엘이디부(100), 하판부(150), 상판부(170) 및 히트파이프(145)는 제 2 실시 예의 설명과 동일하므로 반복하여 설명하지 않기로 한다.

본체부(180)는 하면고정부(182), 다수의 날개부(184), 상면고정부(186)를 포함한다.

하면고정부(182)와 상면고정부(186)는 각각 다수의 나사 공을 형성하고 하면고정부(182)는 하판부(150)와 나사 결합하며, 상면고정부(186)는 상판부(170)와 나사 결합한다.

다수의 날개부(184)는 하면고정부(182)와 상면고정부(186) 사이에 게재되고 평편하며 균일한 간격을 유지하면서 직각으로 접촉하여 고정된다.

이러한 각 날개부(184)는 절구통 형상 등과 같이 도형화된 아이(I)자 형상을 하고 다수의 관통 공을 동일한 위치에 구비하여 복수의 히트파이프(145)가 삽입 고정된다.

첨부된 도 7을 참조하여 더욱 상세히 설명하면, 날개부(184)에 삽입 고정되는 히트파이프는 날개부의 상측 외곽 끝단으로부터 ℓ1의 길이를 갖고, 측면 끝단으로부터 ℓ2의 길이를 갖으며, 하측 끝단으로부터는 ℓ3의 길이를 갖는다.

이하의 설명에서 길이와 거리와 간격은 같은 의미를 갖는 것으로 사용하기로 한다.

여기서 ℓ1, ℓ2, ℓ3 의 길이는 일정하게 균일한 것이 열을 분산하는 동시에 빠르게 방열하기 위하여 매우 바람직하다.

날개부(184)에 히트파이프(145)가 삽입되어 고정되는 관통 공을 형성하는 과정에 의한 제작상의 오차 또는 설계상의 이유 등에 의하여 각각의 ℓ1, ℓ2, ℓ3 길이에 차이가 있을 수 있으나, 이러한 길이의 오차는 20 % 범위 이내 이도록 하는 것이 매우 바람직하다.

즉, 가장 긴 길이는 가장 짧은 길이와 대비하여 20 % 이상 길지 않도록 한다.

또한, 복수의 히트파이프(145)가 인접하는 거리 ℓ4 는 ℓ1, ℓ2, ℓ3 길이의 평균값의 2 배 내지 3 배 길이 중에서 선택된 어느 하나의 길이를 유지하도록 하는 것이 매우 바람직하다.

상기와 같은 구성을 하는 본 발명의 방열 시스템은 공기의 유통을 매우 활성화 시키는 동시에 방열이 빠르게 진행되고 구성이 비교적 간단하여 대량 생산이 용이한 등의 장점이 있다.

도 8 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 조명장치 방열 시스템의 제작된 상태를 촬영한 도시도 이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면, 도면에서 좌측 하방에 도시된 것이 제 1 실시 예에 의한 조명장치의 방열 시스템을 제작한 상태이고, 우측 상방에 도시된 것이 제 2 실시 예에 의한 조명장치의 방열 시스템을 제작한 상태이다.

첨부된 도면에서의 본 발명에 의한 방열 시스템은 하측에 엘이디부를 구성하므로 동작전원이 인가된 상태에서 발생된 빛을 하측으로 발산하고, 상측에는 각각, 하판부, 본체부, 상판부가 구비되어 발생된 열을 분산하는 동시에 3 단계로 방열하는 상태가 도시되어 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

100 : 엘이디부 110, 150 : 하판부
112, 132 : 레일홈 114, 124, 134 : 반원홈
120, 160, 180 : 본체부 122 : 레일부
130, 170 : 상판부 140, 145 : 히트파이프
162, 182 : 하면고정부 164, 184 : 날개부
166, 186 : 상면고정부

Claims

다수의 엘이디로 구성되고 동작전원의 공급으로 빛과 열을 발생하는 직사각 형상의 엘이디부;
상기 엘이디부와 나사 결합하고 상면에 길이 방향의 레일홈과 반원홈을 복수 형성하며 상기 열을 전달받아 1 단계로 방열하는 하판부;
상기 하판부와 나사결합하고 상기 레일홈과 상응하게 조립하는 길이 방향의 레일부와 반원홈을 상면과 하면에 각각 복수 형성하고 중공형 사각 프레임 형상을 하며 상기 열을 전달받아 2 단계로 방열하는 본체부;
상기 본체부와 나사결합하고 상기 레일부와 반원홈에 상응하는 길이 방향의 레일홈과 반원홈을 복수 형성하며 상기 열을 전달받아 3 단계로 방열하는 상판부; 및
상기 하판부와 본체부 사이 및 상기 본체부와 상판부 사이에 각각 게재되고 상기 열을 분산시켜 전달하며 유자(U) 형상을 하는 복수의 히트파이프; 를 포함하고,
상기 하판부는,
상기 레일홈과 상기 본체부의 하면에 형성된 레일부를 체결하여 조립되는 구성으로 이루어지고,
상기 하판부의 반원홈과 상기 본체부 하면의 반원홈은 조립되어 히트파이프의 외경에 밀착하는 원형 홀을 형성하는 구성으로 이루어지는 조명장치의 방열 시스템.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 상판부는,
상기 레일홈과 상기 본체부의 상면에 형성된 레일부를 체결하여 조립되는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조명장치의 방열 시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 상판부의 반원홈과 상기 본체부 상면의 반원홈은 조립되어 히트파이프의 외경에 밀착하는 원형 홀을 형성하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조명장치의 방열 시스템.
동작전원의 공급에 의하여 빛과 열을 발생하는 직사각형의 엘이디부;
상기 엘이디부의 배면과 결합하고 상기 열을 전달받아 1 단계로 방열하는 하판부;
상기 하판부와 결합하는 다수의 날개판을 일정한 간격으로 고정하며 각 날개판에는 다수의 관통공을 형성하고 상기 열을 전달받아 히트파이프로 각 날개판에 고르게 분산하여 2 단계로 방열하는 본체부;
상기 본체부와 결합하고 상기 열을 전달받아 3 단계로 방열하는 상판부; 및
상기 본체부의 관통공에 일측 단부를 각각 삽입하고 상기 열을 분산하는 복수의 유자(U)형 히트파이프; 를 포함하고,
상기 본체부는,
상기 하판부와 나사 결합으로 면접촉하고 상기 열을 전달받는 하면고정부;
상기 하면고정부에 직각으로 고정되고 상기 열을 전달받아 고르게 분산하며 다수의 관통공을 동일한 위치에 형성하는 날개판을 일정한 간격으로 평행하게 다수 구비한 날개부; 및
상기 다수의 날개부를 직각으로 고정하고 상기 상판부와 나사 결합으로 면접촉하며 상기 열을 전달받는 상면고정부; 를 포함하고,
상기 날개부는,
인접한 날개판 두께의 2 배 이상을 하는 날개판을 하나 이상 구비하여 상기 하면고정부와 상면고정부를 지지하고 전체 형상을 유지하는 구성으로 이루어지는 조명장치의 방열 시스템.
삭제
삭제
삭제
제 6 항에 있어서, 상기 날개부는,
다수의 구멍을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 조명장치의 방열 시스템.
제 6 항에 있어서, 상기 날개부는,
도형화된 아이(I)자 형상으로 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 조명장치의 방열 시스템.
삭제
제 11 항에 있어서, 상기 날개부는,
히트파이프가 삽입 고정되는 관통공으로부터 상측, 측면, 하측 외곽 끝단까지의 길이는 가장 긴 길이가 가장 짧은 길이의 20 % 이상 길지 않도록 일정하게 형성한 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조명장치의 방열 시스템.