KR101043911B1 - 발광다이오드램프의 방열장치 - Google Patents

발광다이오드램프의 방열장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발광다이오드(LED)램프가 발광할 때 발생하는 열은 외부로 방출하기 위한 방열장치에 관한 것으로서, 열전도율이 우수한 구리와 상기 구비보다는 열전도율이 떨어지나 가격이 저렴한 알루미늄을 사용하되, 상기 구리는 열전도체로서 발광다이오드(LED) 소자와 맞닿도록 하고, 상기 알루미늄은 방열체로서 외부 공기와 접하도록 하며, 상기 구리를 알루미늄의 중심부에 결하이되도록 하고, 상기 알루미늄의 외표면에는 여러 개의 방열판을 형성함으로 1차적으로 구리가 발광다이오드(LED) 소자의 열을 빠르게 흡수하여 방열체인 알루미늄에 전달하고, 알루미늄은 방열판에 의하여 열을 발산시키도록 함으로 본 발명의 목적을 달성하는 것이다.
상기와 같은 본 발명은 발광다이오드(LED) 소자에서 발생하는 열을 빠르게 방열체로 전달시키고 방열체에 형성된 방열판에 의하여 열 방출시간을 단축시킴으로 발광다이오드(LED) 소자가 안정적인 온도를 유리하도록 함으로 발광다이오드(LED) 소자의 수명을 연장시킬 수 있을 뿐만 아니라 전력소모를 최소화할 수 있는 장점을 가지고, 발광다이오드(LED)에서 발생하는 열을 방출하기 위하여 부가적인 구조가 필요없어 저렴한 가격을 유지할 수 있으며, 방열구조의 크기를 소규모로 할 수 있어 발광다이오드(LED) 램프의 크기를 작게할 수 있는 장점을 가지는 것이다.
발광다이오드(LED), 방열판

Description

발광다이오드램프의 방열장치{a cooling device}
본 발명은 발광다이오드(LED)램프가 발광할 때 발생하는 열은 외부로 방출하기 위한 방열장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열전도율이 우수한 구리와 알루미늄을 이용하여 발광소자인 발광다이오드(LED)가 발광할 때 발생하는 열을 신속하게 외부로 배출함으로 발광다이오드(LED)의 수명과 전기적 안정성을 가지도록 하는 발광다이오드(LED)램프의 방열장치에 관한 것이다.
일반적으로 발광다이오드(LED)를 이용한 램프는 기존의 형광등이나 수은 및 할로겐 램프보다 적은 전력소모와 긴수명을 가지고 특히 환경오염물질인 가스를 사용하지 않아 친환경적이고 에너지 절약제품으로 지구온난화를 방지하기 위한 대체 광원으로 각광을 받고 있는 실정이다.
따라서, 전 세계적으로 발광다이오드(LED)를 이용한 램프의 개발이 진행되오 있고 몇몇 제품에서는 개발이 완료되어 상용화 되고 있는 실정으로서, 이러한 발광다이오드(LED) 램프의 개발은 광원인 발광다이오드(LED) 소자의 개발과 더불어 이를 이용한 고효율 램프의 개발을 진행하고 있는 실정이다.
그리고, 상기와 같은 발광다이오드(LED)의 안정적인 수명으로서는 25℃에서 가장 안정적이고 오랜 수명을 가지는 것으로 알려져 있고 이러한 온도를 유지하기 위한 기술적 구성의 개발을 진행하고 있는 실정이다.
그러나, 발광다이오드(LED)를 이용한 램프의 한계성으로서는 소규모 전력(5W 미만)에서는 광원인 발광다이오드(LED)가 발광을 할 때 그다지 많은 열을 발생하지 않음으로 상기 온도인 25℃를 유지할 수 있으나, 소비전력이 10W 이상으로 사용을 할 때에는 발광다이오드(LED)에서 발생하는 열이 많아지게되어 이러한 열을 외부로 방출을 시키기 위해서 방열기술을 요구한다.
따라서, 이러한 방열을 위해서 알루미늄을 방열판으로 사용하고 방열판의 표면적을 높이기 위하여 방열판의 표면에 많은 주름을 형성하고 있으나 상기 방열판이 발광다이오드(LED)에서 발생하는 열을 효율적으로 외부로 방출시키지 못하여 발광다이오드(LED) 램프의 온도가 상승하여 발광다이오드(LED) 소자의 수명을 단축시키고 높은 전력소모를 가지는 문제점이 발생하였고, 종래에 고용량으로 사용되는 발광다이오드(LED) 램프에는 발광소자인 발광다이오드(LED) 보다 방열판의 크기가 상당히 커서 발광다이오드(LED) 램프의 전체적인 크기가 기존의 램프보다 크게되는 문제점이 발생하였다.
그러므로, 상기 알루미늄을 이용한 방열판에서 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 발광다이오드(LED)가 발광을 할때 발생하는 열을 외부로 방출하기 위하여 열전달이 우수한 히트파이프를 발광다이오드(LED)소자와 방열판의 사이에 구비하여 발광다이오드(LED) 소자에서 발생하는 열을 빠르게 방열판에 전달하여 발광다이오드(LED) 소자의 온도를 낮추는 구조가 개발되었으나, 이러한 구성은 부가적인 열 전달 수단을 사용하게 됨으로 구조적인 복잡성 및 가격상승을 가져오는 문제점이 발생하였다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 발광다이오드(LED) 램프에서 발광소자에서 발생하는 열을 방열하기 위한 방열판에서 발생한 문제점을 해결기위한 발명으로서, 열전도율이 우수한 구리와 구리보다 가격 및 경량인 알루미늄을 이용하여 발광소자인 발광다이오드(LED)에서 발생하는 열을 외부로 보다 빠르게 전달시킴으로 방열성을 높이고자하는 방열장치를 제공하는데 본 고안의 목적이 있는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 해결수단으로서, 열전도율이 우수한 구리와 상기 구비보다는 열전도율이 떨어지나 가격이 저렴한 알루미늄을 사용하되, 상기 구리는 열전도체로서 발광다이오드(LED) 소자와 맞닿도록 하고, 상기 알루미늄은 방열체로서 외부 공기와 접하도록 하며, 상기 구리를 알루미늄의 중심부에 결하이되도록 하고, 상기 알루미늄의 외표면에는 여러 개의 방열판을 형성함으로 1차적으로 구리가 발광다이오드(LED) 소자의 열을 빠르게 흡수하여 방열체인 알루미늄에 전달하고, 알루미늄은 방열판에 의하여 열을 발산시키도록 함으로 본 발명의 목적을 달성하는 것이다.
상기와 같은 본 발명은 발광다이오드(LED) 소자에서 발생하는 열을 빠르게 방열체로 전달시키고 방열체에 형성된 방열판에 의하여 열 방출시간을 단축시킴으로 발광다이오드(LED) 소자가 안정적인 온도를 유리하도록 함으로 발광다이오드(LED) 소자의 수명을 연장시킬 수 있을 뿐만 아니라 전력소모를 최소화할 수 있는 장점을 가지고, 발광다이오드(LED)에서 발생하는 열을 방출하기 위하여 부가적인 구조가 필요없어 저렴한 가격을 유지할 수 있으며, 방열구조의 크기를 소규모로 할 수 있어 발광다이오드(LED) 램프의 크기를 작게할 수 있는 장점을 가지는 것이다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시 내용을 첨부된 도면과 같은 실시 예를 통해서 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부된 도면 도 1은 본 발명에 의한 실시예의 구성을 나타낸 분해사시도이고, 도 2는 도 1의 결합상태를 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 결합단면도이고, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예를 나타낸 결합단면도이다.
따라서, 본 발명의 구성을 첨부된 도면 도 1과 도 2를 참고하여 상세히 설명하면,
한개 또는 복수개의 발광다이오드(LED) 소자(10)를 고정하는 금속기판(20)의 상부에 방열판(50)을 구비하는 발광다이오드(LED) 램프(1)에 있어서,
상기 금속기판(20)의 상면에 발광다이오드(LED) 소자(10)가 위치하는 곳으로 열전도율이 높은 재질의 금속으로 형성한 열전도체(30)와;
상기 열전도체(30)를 중심부위에 고정하고, 열전도체보다 열전도율이 낮은 금속으로 형성한 방열체(40)와;
상기 방열체(40)의 외표면에 표면적을 높이기 위하여 얇은 금속판으로된 방열판(50)을 구비한 것이다.
이때, 상기 열전도체(30)의 재질로서는 열전도율이 우수한 구리를 사용하는 것이 바람직하며, 열전도체(30)의 하부면적은 금속기판(20)에 고정된 발광다이오드(LED) 소자(10)와 동일 또는 약간 큰 크기의 것이 바람직하다.
그리고, 상기 방열체(40)의 재질로서는 열전도율이 구리보다 낮으나 경량인 알루미늄을 사용하는 것이 바람하며, 방열체(40)의 하부 면적의 크기는 금속기판(20)과 동일한 크기가 바람직하다.
따라서, 상기 열전도체(30)는 도 2에 도시한 바와 같이 방열체(40)의 중심에 열전도체(30)가 삽입되는 삽입공(41)을 형성하여 결합된 것으로, 상기 삽입공(41)은 열전도체(30)의 직경보다 작게하여 열전도체(30)를 방열체(40)의 삽입공(41)에 억지끼워맞춤으로 결합한 것이고, 열전도체(30)와 방열체(40)의 다른결합방법으로서는 도 3에 도시한 바와 같이 열전도체(30)에 숫나사산을 형성하고 상기 방열체(40)의 삽입공(41)에는 암나사산을 형성하여 나사결합을 하여도 무방하다.
그리고, 도 4에 도시한 바와 같이 열전도체(30)를 복수의 수로 형성하고 방열체(40)에는 열전도체(30)의 갯수와 동일한 삽입공(41)을 형성하여 열전도체(30)를 방열체(40)에 결합한 것이다.
또한, 상기 방열판(50)은 방열체(40)의 외표면에 구비되어 방열판(50)의 외표면의 면적을 많게하는 것으로 방열판(50)과 일체로 가공을 하거나 방열판(50)의 외표면에 결합홈(51)을 형성하여 방열판(50)을 결합홈(51)에 끼워 결합할 수 있다.
이때, 상기 방열판(50)의 재질로서는 방열체(40)와 동일하게 알루미늄을 사용할 수 있고, 다른 재질로서는 열전도체(30)와 동일한 재질인 구리를 사용할 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 실시 예로서 도 5에 도시한 바와 같이 방열체(40)에 별도의 방열판(50)을 형성하지 않고 방열체(40)의 표면에 일체형으로 방열판(51)을 형성하였을 경우에도 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있는 것이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
발광다이오드(LED) 램프(1)를 밝히기 위하여 도시하지 않은 전원장치로 발광다이오드(LED) 소자(10)에 전원을 인가하면 발광다이오드(LED) 소자(10)가 발광을 하고, 이러한 발광다이오드(LED) 소자(10)의 발광으로 인하여 높은 열이 발생하면 금속기판(20)의 상부에 구비된 방열체(40)에 의하여 열을 외부로 발산한다.
이때, 상기 금속기판(20)의 상면에는 열전도율이 우수한 구리를 재질로하는 열전도체(30)가 구비되어 있어 상기 열전도체(30)의 우수한 열전도율로 발광다이오드(LED) 소자(10)에서 발생하는 열을 1차적으로 흡수하여 빠르게 방열체(40)에 전달을 하고 방열체(40)는 2차적으로 방열체(40)의 열을 전달받아 외표면에 형성된 방열판(50)에 전달하며, 방열판(50)은 3차적으로 높은 표면적으로 열기를 외부로 방출하게 됨으로 발광다이오드(LED) 소자(10)를 빠르게 흡수시켜 안정적인 온도를 유지시킬 수 있는 것이다.
이때, 상기 열전도체(30)는 금속기판(20)에 발광다이오드(LED) 소자(10)가 위치하는 곳에 놓여 발광다이오드(LED) 소자(10)의 열을 가장 빠르게 흡수하는 것이고, 이러한 열전도체(30)가 방열체(40)의 중심에 결합되어 있어 열전도체(30)가 방열체(40)의 열을 전달받아 외부로 방출하는 것이다.
그리고, 방열체(40)의 외표면에 형성된 방열판(50)의 재질을 방열체(40) 보다 열전도율이 우수한 구리로 형성하면 보다 우수한 방열효과를 기대할 수 있는 것으로서, 열을 1차로 전달하는 열전도체(30)와 2차적으로 열을 전달하는 방열체(40) 및 3차적으로 열을 방출하는 방열판(50)의 열전달 속도를 차등으로 주게되어 마치 방열체(40)가 진공상태와 같은 효과를 가지게 함으로 열전도율이 낮은 방열체(40)에서의 열전도율을 높여주어 우수한 방열효과를 가질 수 있는 것이다.
이는 수압이 높은곳에서 낮은 곳으로 흐른 후 다시 높은 곳으로 흐를 때 중간단계인 낮은 곳에서도 높은 수압을 유지할 수 있는 원리와 동일한 것으로, 열전도체(30)와 방열판(50)을 높은 열전도율을 가지는 금속으로 형성하고 그 사이에 위치하는 방열체(40)를 비교적 낮은 열전도율을 가지는 금속으로 형성하였을 때 방열체(40)에서도 높은 열전도율을 가질 수 있는 효과를 가지는 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 실시예의 구성을 나타낸 분해사시도.
도 2는 도 1의 결합상태를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 결합사시도.
도 4는 본 발명의 제 2 실시 예를 나타낸 결합단면도.
도 5는 본 발명의 제 3 실시 예를 나타낸 결합단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1, 발광다이오드(LED) 램프 10, 발광다이오드(LED) 소자
20, 금속기판 30, 열전도체
40, 방열체 50, 방열판

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 한개 또는 복수개의 발광다이오드(LED) 소자(10)를 고정하는 금속기판(20)의 상부에 방열판(50)을 구비하는 발광다이오드(LED) 램프(1)에 있어서,
    상기 금속기판(20)의 상면에 발광다이오드(LED) 소자(10)가 위치하는 곳으로 열전도율이 높은 재질의 금속인 구리로 이루어진 열전도체(30)와;
    상기 열전도체(30)를 중심부위에 고정하기 위한 삽입공(41)을 열전도체(30)의 외경보다 작은 내경을 가지도록 형성하여 열전도체(30)가 억지끼움으로 결합되고, 재질이 열전도체보다 열전도율이 낮은 금속인 알루미늄으로 이루어진 방열체(40)와;
    상기 방열체(40)의 외표면에 표면적을 높이기 위하여 얇은 금속판으로된 방열판(50)을 구비한 것을 특징으로 하는 발광다이오드램프의 방열장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 열전도체(30)에 숫나사산을 형성하고 상기 방열체(40)의 삽입공(41)에는 암나사산을 형성하여 나사결합한 것을 특징으로 하는 발광다이오드램프의 방열장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 열전도체(30)를 복수의 수로 형성하고 방열체(40)에는 열전도체(30)의 갯수와 동일한 삽입공(41)을 형성하여 열전도체(30)를 방열체(40)에 결합한 것을 특징으로 하는 발광다이오드램프의 방열장치.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 방열판(50)은 방열체(40)와 일체로 가공을 하거나 방열체(40)의 외표면에 결합홈(51)을 형성하여 방열판(50)을 결합홈(51)에 끼워 결합한 것을 특징으로 하는 발광다이오드램프의 방열장치.
  8. 삭제
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