KR101132972B1

KR101132972B1 - 방열구조 엘이디 등기구

Info

Publication number: KR101132972B1
Application number: KR1020090132448A
Authority: KR
Inventors: 천기화
Original assignee: (주)한동알앤씨; 에스씨종합건설(주)
Priority date: 2009-12-29
Filing date: 2009-12-29
Publication date: 2012-04-09
Also published as: KR20110075879A

Abstract

본 발명은 방열구조 엘이디 등기구에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 엘이디에서 발생되는 열을 열전소자를 채용하여 신속하게 흡수한 후에, 케이스를 통해 방출시키고, 전기 팬을 사용하지 아니하고 대신에 자연적인 공기의 흐름을 효과적으로 활용하여 케이스의 열을 방출시키는 방열구조 엘이디 등기구에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명은, 케이스(100) 및 커버(200)로 조성한 내부공간(110)을 복수개의 히트싱크(300) 및 복수개의 엘이디모듈(400)을 수용하게 한 방열구조 엘이디 등기구에 있어서, 상기 엘이디모듈(400)은, 엘이디(410)가 실장되는 회로기판(420); 상기 회로기판(420)의 배면에 부착되어서 회로기판(420)의 열을 흡수하는 열전도체(450); 열의 전도를 차단하는 재질로 형성되고 관통되게 조성되는 열전소자 삽입구(471)가 마련되며, 상기 열전도체(450)의 배면에 부착되어서 상기 히트싱크(300)에 면접촉되는 단열판(470); 상기 열전소자 삽입구(471)에 삽입되어서 정면에 배치되는 열전도체(450)의 열을 배면측의 상기 히트싱크(300)에 전달하는 열전소자(460); 를 포함하여 구성되며, 상기 히트싱크(300)는, 상기 단열판(470) 및 열전소자(460)에 면접촉되는 방열판(310); 상기 방열판(310)의 배면에 입설되는 수직방열판(320); 상기 수직방열판(320)의 양면에 각각 형성되며, 수직단면의 형상이 표면에 다수의 돌기(321)를 구비한 수지상(樹枝狀)으로 형성되는 수지상 방열핀(330); 을 포함하여 구성되고, 상기 수직방열판(320)의 배면측 끝단을 케이스(100)에 고정하는 형태로 구성된다.

가로등, 엘이디, 방열구조, 열전소자, 열전모듈, 바람, 히트싱크

Description

방열구조 엘이디 등기구{LED LAMP DEVICE WITH HEAT RADIATING STRUCTURE}

일반적으로, 경기장이나 야외 행사장 등에 사용되는 엘이디 등기구는 일반 조명등보다 많은 광속을 발산하도록 요구되어서, 와트(WATT) 수가 큰 고용량의 엘이디(LED)를 복수개로 배열하여 구성되며, 아울러 복수개의 엘이디를 장착함에 따라 발열량이 증가하게 되므로 적절한 형태의 방열구조를 갖도록 형성된다.

이를 위한 종래기술들로서, 등록특허 제10-0671240호, 등록실용신안 제20-0442041호, 및 등록특허 제10-0923509호 등이 있었으며, 상기 종래기술들은 엘이디에서 발생되는 열을 열전소자(또는 열전모듈)을 이용하여 냉각시키도록 구성되었다.

하지만, 상기 종래기술들은, 열전소자로 흡수한 열을 케이스에 직접 전달하 거나 아니면, 내부에 설치한 히트싱크로 전달하여 전기팬으로 냉각시키도록 구성되어서, 케이스에서의 열방출이 원활하지 아니하면 열전소자의 열전달 성능이 낮아지고, 또한 전기팬으로 냉각시킬 경우에는 전기팬의 잦은 고장으로 유지보수 비용이 증가하기도 하였으며, 더욱이 전기팬이 고장난 상태에서 엘이디를 점등시키는 경우도 발생하여서 엘이디를 손상시키는 문제점이 있었다.

일반적으로, 엘이디 등기구의 케이스는, 내부에 수용된 구성들을 보호하기 위함을 물론이고 미관적 요소를 고려하여, 형상적으로 원하는 형태로 제작하고 외부 충격에도 견딜수 있도록 재질적 및 구조적으로 형성한다. 따라서, 열전소자를 이용하여 케이스에 직접 열을 전달하게 되면, 일반 히트싱크에 비해 열전도율이 낮은 재질로 이루어지는 케이스에서의 열방출이 원활하게 이루어지지 아니하게 된다.

따라서, 열전소자에서 전달되는 열을 신속하게 흡수할 수 있고 흡수한 열을 케이스를 통해 효과적으로 방출하며, 더불어, 전기팬을 장착할 필요가 없는 방열구조가 요구된다.

또한, 열전소자는 전력을 소비하는 소자이므로, 소비전력이 적은 낮은 용량의 열전소자를 채용하더라도 열전달 효율을 높일 수 있는 방열구조도 요구된다.

한편, 엘이디는, 몸체를 이루는 베이스(412)의 상단에 렌즈(411)를 조성하고 측면에 리드프레임(713)을 인출할 형태를 갖으며, 이러한 형태의 엘이디에서 발생되는 열은 대부분 베이스(412)의 저면을 통해 방출되게 하지만, 실제로는 베이스(412)의 측면 및 리드프레임(713)도 가열된다. 따라서, 베이스(412)의 저면만을 냉각시키는 종래기술들의 방열구조로는, 엘이디의 열을 신속하게 방출시키지는 못 하는 한계를 갖는다.

이에, 엘이디에서 발생되는 열을 다각적인 방향에서 신속하게 흡수하는 방열구조가 요구된다.

따라서, 본 발명의 목적은, 엘이디의 열을 신속하게 흡수한 후에 케이스를 통해 효과적으로 방출되게 하며, 저용량의 열전소자를 채용하더라도 효과적으로 방열이 이루어지게 하는 방열구조 엘이디 등기구를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 엘이디의 열을 다각적인 방향에서 동시에 흡수하여 외부로 방출할 수 있는 방열구조 엘이디 등기구를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또다른 목적은, 전기팬을 장착하지 아니하여도 엘이디의 열을 신속하게 방출할 수 있는 방열구조 엘이디 등기구를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 투명커버(210)를 구비한 커버(200)를 배면에 방열핀(120)을 조성한 케이스(100)의 전면 개구부에 고정하여 내부공간(110)을 마련하고, 복수개의 히트싱크(300)를 케이스(100)의 배면측 내면에 고정한 후에 각각의 히트싱크(300)의 정면에 엘이디모듈(400)을 부착하여 엘이디모듈(400)에 장착된 엘이디(410)의 발광빛이 투명커버(210)를 향하게 하고, 아울러 엘이디모듈(400)에 전원을 공급하는 전원공급부(500)도 내부공간(110)에 수용한 방열구조 엘이디 등기구에 있어서, 상기 엘이디모듈(400)은, 엘이디(410)가 실장되는 회로기판(420); 상기 회로기판(420)의 배면에 부착되어서 회로기판(420)의 열을 흡수하는 열전도체(450); 열의 전도를 차단하는 재질로 형성되고 관통되게 조성되는 열전소자 삽입구(471)가 마련되며, 상기 열전도체(450)의 배면에 부착되어서 상기 히트싱크(300)에 면접촉되는 단열판(470); 상기 열전소자 삽입구(471)에 삽입되어서 정면에 배치되는 열전도체(450)의 열을 배면측의 상기 히트싱크(300)에 전달하는 열전소자(460); 를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 히트싱크(300)는, 상기 단열판(470) 및 열전소자(460)에 면접촉되는 방열판(310); 상기 방열판(310)의 배면에 입설되는 수직방열판(320); 상기 수직방열판(320)의 양면에 각각 형성되며, 수직단면의 형상이 표면에 다수의 돌기(321)를 구비한 수지상(樹枝狀)으로 형성되는 수지상 방열핀(330); 을 포함하여 구성되고, 상기 수직방열판(320)의 배면측 끝단을 케이스(100)에 고정하는 형태로 장착되는 것임을 특징으로 한다.

상기 엘이디모듈(400)의 회로기판(420)은, 회로패턴(422)을 배면에 인쇄하고, 엘이디(410) 베이스(412)의 단면보다는 큰 관통 단면을 갖는 엘이디삽입구(421)를 조성하여서, 엘이디(410)를 엘이디(410) 렌즈(411)가 정면을 향하도록 배면측에서 상기 엘이디삽입구(421)에 끼운 후에 회로적으로 실장하고, 엘이디(410) 베이스(412)의 테두리에 맞게 조성된 관통구(441)를 구비한 링커버(440)를 상기 엘이디삽입구(421)의 정면측 입구에 끼워 상기 관통구(441)의 내측에 엘이디(410) 베이스(412)의 전면측 테두리 부위가 밀착되게 하여, 형성되며, 엘이디(410) 베이스(412)가 끼워진 엘이디삽입구(421)의 빈 공간(431)과, 회로기판(420) 및 엘이디(410) 베이스(412)의 배면측(432) 에 열전도성 충진재(430)를 성형한 후에, 상기 열전도체(450)에 부착되게 하는 것일 수도 있음을 특징으로 한다.

상기 케이스(100)의 방열핀(120)에는, 측방향에서 불어오는 바람을 하방으로 안내하는 통풍유도부(700A)를 장착할 수 있되, 하방측으로 안내되는 바람이 상기 방열핀(120)을 향하도록 기울여서 장착하며, 상기 통풍유도부(700A)는, 세운 상태의 복수개 연결판(713)을 상부원판(711) 과 하부원판(712)의 사이에 방사상으로 배치되게 고정하되 외측방향으로 편향되게 배치 고정한 상부유도부(710); 상?하부가 개구된 관의 형태를 갖으며, 상기 하부원판(712)의 저면 중심에 연결되되 상기 하부원판(712)과의 연결 부위(722)를 만곡되게 하고, 상기 상부원판(711)과 하부원판(712)의 사이의 공간을 내부 중공부(721)와 연통되게 한 하부유도부(720): 상기 하부유도부(720)의 하단에 연장되게 조성되어서 방열핀(120)에 고정되는 고정판(730); 상?하부가 개구되며 경사면인 측면이 내측으로 만곡되게 파인 형태의 역 원추대 형상을 갖고, 상기 상부원판(711)의 중심 부위에 원형의 관통구를 조성한 후에 조성된 관통구에 하부 방향으로 돌출되게 끼워지는 형태로 형성되며, 측방향에 통공(742)을 구비한 덮개(741)로 상부의 개구부를 덮은 통풍관(740); 상기 덮개(741)의 상측에 구비되어 바람에 의해 회전하는 외측팬(750); 상기 덮개(741)의 하측에 구비되며, 상기 외측팬(750)과 동일 회전축(761)에 고정되어서, 상기 외측팬(750)의 구동력으로 회전되는 내측팬(760); 을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 케이스(100)의 방열핀(120)에는, 측방향에서 불어오는 바람을 하방으로 안내하는 통풍유도부(700B)를 장착될 수도 있되, 하방측으로 안내되는 바람이 상기 방열핀(120)을 향하도록 기울여서 장착하며, 상기 통풍유도부(700B)는, 세운 상태 의 복수개 연결판(713)을 상부원판(711) 과 하부원판(712)의 사이에 방사상으로 배치되게 고정하되 외측방향으로 편향되게 배치 고정한 상부유도부(710); 상?하부가 개구된 관의 형태를 갖으며, 상기 하부원판(712)의 저면 중심에 연결되되 상기 하부원판(712)과의 연결 부위(722)를 만곡되게 하고, 상기 상부원판(711)과 하부원판(712)의 사이의 공간을 내부 중공부(721)와 연통되게 한 하부유도부(720): 상기 하부유도부(720)의 하단에 연장되게 조성되어서 방열핀(120)에 고정되는 고정판(730); 경사면이 내측으로 만곡된 역원추의 형상으로 형성되어 상기 상부원판(711)의 저면 중심에 조성되는 내부돌출부(770); 를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 케이스(100)의 방열핀(120)에는, 측방향에서 불어오는 바람을 하방으로 안내하는 통풍유도부(700C)를 장착할 수 있되, 하방측으로 안내되는 바람이 상기 방열핀(120)을 향하도록 기울여서 장착하며, 상기 통풍유도부(700C)는, 세운 상태의 복수개 연결판(713)을 상부원판(711) 과 하부원판(712)의 사이에 방사상으로 배치되게 고정하되 외측방향으로 편향되게 배치 고정한 상부유도부(710); 상?하부가 개구된 관의 형태를 갖으며, 상기 하부원판(712)의 저면 중심에 연결되되 상기 하부원판(712)과의 연결 부위(722)를 만곡되게 하고, 상기 상부원판(711)과 하부원판(712)의 사이의 공간을 내부 중공부(721)와 연통되게 한 하부유도부(720): 상기 하부유도부(720)의 하단에 연장되게 조성되어서 방열핀(120)에 고정되는 고정판(730); 상기 상부원판(711)의 상측에 구비되어 바람에 의해 회전하는 외측팬(750); 상기 상부원판(711)의 하측에 구비되며, 상기 외측팬(750)과 동일 회전 축(761)에 고정되어서, 상기 외측팬(750)의 구동력으로 회전되는 내측팬(760); 을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은, 케이스(100)에 면접촉되는 부분과 내부공간(110)의 공기와 넓은 면적으로 접촉되는 수지상 방열핀(330)을 구비하여서, 엘이디(410)의 열을 열전소자(460)를 통해 전달받더라도 효과적으로 함축한 후에 케이스(100)에 전달할 수 있어서, 열전소자(460)의 가동 효율을 높일 수 있는 장점을 갖으며, 이에 따라, 저용량의 열전소자(460)를 채용하더라도 충분한 방열효과를 얻을 수 있어서 열전소자(460)에 의한 전력소비를 낮출 수 있는 이점도 갖는다.

또한 본 발명은, 엘이디(410)의 몸체를 이루는 베이스(412)의 측면의 열과 리드프레임(413)의 열을 열전도성의 충진재(430)를 통해 흡수하므로, 엘이디(410)를 신속하게 냉각시킬 수 있는 효과도 갖는다.

또한 본 발명은, 케이스(100)의 방열핀(120)을 더욱 신속히 냉각시킬 수 있는 통풍유도부(700A, 700B, 700C)를 구비하여서, 전기팬을 구비하지 아니하더라도 방열효과를 높일 수 있는 효과도 얻는다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다. 첨부된 도면들에서 구성에 표기된 참조번호는, 다른 도면에서도 동일한 구성을 표기할 때에 가능한 한 동일한 참조번호를 사용하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방열구조 엘이디 등기구의 정면사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 방열구조 엘이디 등기구의 배면사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방열구조 엘이디 등기구의 평면 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방열구조 엘이디 등기구의 측면 단면도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 있어서, 히트싱크(300)의 사시도(a) 및 단면도(b)이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 있어서, 엘이디모듈(400)의 단면도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 있어서, 엘이디모듈(400)의 분해 사시도이다.

본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 후술하는 투명커버(210)의 배치 방향을 정면으로 정하여 설명하며, 판의 형태로 형성되는 히트싱크(300)의 방열판(310), 및 엘이디모듈(400)의 회로기판(420), 열전도체(450), 단열판(470) 을 설명할 때에도 동일한 기준 방향으로 설명함을 밝혀둔다.

먼저, 상기 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 방열구조 엘이디 등기구는, 정면 방향이 개구되고 직육면체에 가깝게 형성되는 케이스(100)와, 중앙 관통구에 투명커버(210)를 장착한 사각 테의 형태로 이루어지는 커버(200)로 몸체가로 형성된다. 또한, 상기 케이스(100)의 측면에는 등기구를 지지물(미도시)에 고정(141)시키는 'ㄷ'자형의 가이드판(140)의 양 끝단을 고정하기 위해서 힌지연결부(130)를 구비하며, 케이스(100)의 배면에는 복수개의 방열핀(120)이 조성된다.

그리고, 상기 케이스(100)의 정면 개구에 상기 커버(200)를 장착(201, 202)하여서 내부공간(110)을 조성한다. 한편, 상기 케이스(100) 및 커버(200)에 닿는 상기 투명커버(210)의 테두리 부위에는 부싱(220)이 개재되어 있어서, 상기 투명커버(210)의 파손을 방지할 수 있게 하였다.

상기와 같이 조성되는 내부공간(110)에는, 복수개의 히트싱크(300), 상기 히트싱크(300)마다 부착되는 엘이디모듈(400), 전원공급부(500) 및 온도센서(600)가 수용된다.

상기 히트싱크(300)는, 복수개가 마련되어서 케이스(100)의 배면측 내부면에 각각 볼트고정(301, 302)되며, 알루미늄과 같이 열전도율이 높은 금속성 재질로 형성되어서 정면에 부착되는 상기 엘이디모듈(400)의 열을 흡수하여 케이스(100)에 전달한다. 그리고, 상기 히트싱크(300)의 정면측 테두리와 케이스(100)의 내벽 사이에는 단열재(150)가 개재되어 있어서, 후술하는 엘이디모듈(400)의 열이 히트싱크(300)로만 전달되게 한다.

구체적으로 상기 도 5를 참조하면, 상기 히트싱크(300)는, 후술하는 엘이디모듈(400)의 단열판(470) 및 열전소자(460)에 면접촉되는 방열판(310)과; 상기 방열판(310)에 입설되는 수직방열판(320); 상기 수직방열판(320)의 양 측면에 각각 형성되며, 주방열핀(331)의 표면에 복수개의 방열핀(332)을 돌출되게 하여서 단면 형상이 수지상(樹枝狀)으로 형성되는 수지상 방열핀(330); 을 포함하여 구성된다.

바람직하게, 상기 수지상 방열핀(330)의 방열핀(332)은 표면에 다수의 돌기(321)를 구비하여서 내부공간(110)의 공기와 접촉되는 면적을 크게 하며, 상기 돌기(321)를 구비하는 방열핀(332)은 상기 방열판(310)의 표면 중에서 상기 수직방열판(320)이 입설된 표면에도 조성되어서 내부공간(110)의 공기와 접촉되는 면적을 더욱 크게 한다. 또한, 상기 수직방열판(320)의 중도에는 폭 방향으로 관통되는 통공(322)이 조성되어 있고, 조성된 통공(322)의 내면에도 돌기(333)가 조성되어 있어서 공기와 접촉 면적을 크게 한다.

그리고, 상기 방열판(311)에는 전선인입구(311)가 관통되게 조성되어서, 후술하는 엘이디모듈(400)에 전기를 공급할 전선을 상기 전선인입구(311)를 통해 연결할 수 있게 하며, 이와 같이 형성되는 상기 히트싱크(300)는 수직방열판(320)의 끝단(321)을 케이스(100)의 내면에 고정(301, 302)하는 형태로 장착되어 상기 히트싱크(300)의 방열판(310)이 정면 방향, 즉, 투명커버(210)를 향하게 되며, 이에 따라 상기 방열판(310)의 정면에는 후술하는 엘이디모듈(400)를 장착할 수 있게 된다.

상기 엘이디모듈(400)은, 엘이디(410)가 장착되어 있으며, 상기 히트싱트(300)의 개수만큼 마련되어서 상기 히트싱트(300)의 정면, 즉 상기 방열판(310)의 정면에 각각 고정(401, 402)된다.

구체적으로 상기 도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 엘이디모듈(400)은, 엘이디(410)가 정면을 향하여 비추도록 실장되는 회로기판(420)과; 상기 회로기판(420)의 배면에 부착되어서 회로기판(420)의 열을 흡수하는 열전도체(450)와; 열의 전도를 차단하는 재질로 형성되고, 열전소자를 삽입하기 위한 열전소자 삽입구(471)가 관통되게 조성되며, 상기 열전도체(450)의 배면에 부착되어서 상기 히트싱크(300)에 면접촉되는 단열판(470); 상기 열전소자 삽입구(471)에 삽입되어서 정면에 배치되는 열전도체(450)의 열을 배면측의 상기 히트싱크(300)에 전달하는 열전소자(460); 를 포함하여 구성된다.

상기 회로기판(420)에 실장되는 엘이디(410)는, 공지된 바와 같이, 엘이디소자(미도시)가 장착되는 프레임(412)과, 엘이디소자(미도시)의 상측에 조성되는 렌즈(411)과, 엘이디소자(미도시)에 전기적으로 연결되는 리드프레임(413) 을 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 회로기판(420)에는, 배면에 회로패턴(422)이 인쇄되어 있고, 엘이디(410) 베이스(412)의 단면보다는 큰 관통 단면을 갖는 엘이디삽입구(421)가 조성되어 있다. 상기 엘이디삽입구(421)의 직경은 엘이디(410)의 베이스(412)를 여유있게 삽입할 수 있는 정도로 형성되어 있어서, 베이스(412)의 측면과 엘이디삽입구(421)의 내측면의 사이에는 빈 공간이 조성된다. 즉, 상기 엘이디삽입구(421)의 내측면과 베이스(412)의 사이는, 후술하는 충진재(430)를 채울 수 있도록 이격되는 것이다. 또한, 엘이디(410)를 상기 엘이디삽입구(421)에 끼우되, 엘이디(410)의 렌즈(411)가 정면을 향하도록 상기 회로기판(420)의 배면측에서 상기 엘이디삽입구(421)에 끼우며, 엘이디삽입구(421)에 끼워진 엘이디(410)의 리드프레임(413)을 회로패턴(422)에 전기적으로 실장(422a)한다.

한편, 상기 엘이디삽입구(421)의 정면측 입구에는, 링커버(440)가 끼워진다. 상기 링커버(440)는 엘이디(410) 베이스(412)의 테두리에 맞게 조성된 관통구(441)를 구비하여서, 상기 링커버(440)를 상기 엘이디삽입구(421)의 정면측 입구에 끼우면, 상기 관통구(441)의 내측에 엘이디(410) 베이스(412)의 전방측 측면 부위가 밀착되게 하여 끼워진다. 이때, 엘이디(410) 베이스(412)의 측면은, 도 6에 도시된 바와 같이, 전방측 일부분만 상기 관통구(441)의 끼워져서, 상기 관통구(441)에 끼워지지 않는 나머지 면, 즉 후방측 면은 후술하는 충진재(430)에 닿게 된다.

여기서, 상기 링커버(440)는, 상기 엘이디삽입구(421)의 직경보다는 크게 형성되는 노출부(443)의 배면측에 상기 엘이디삽입구(421)의 정면 방향 입구에 끼워지는 삽입부(442)를 형성하고, 상기 삽입부(442) 및 노출부(443)의 중심부를 관통시켜 상기 관통구(441)를 조성한 형태를 갖추며, 이에 따라, 상기 노출부(443)는 회로기판(420)의 정면방향으로 노출된다. 상기 삽입부(442)의 두께는, 도 6에 도시된 바와 같이, 엘이디(410) 베이스(412) 및 회로기판(420)의 두께를 고려하여 엘이디(410) 베이스(412)의 일부만 끼워지도록 정해지는 것이다.

그리고, 이와 같이 회로기판(420)의 정면방향으로 노출되는 상기 링커 버(440)의 노출부(443)에는, 엘이디(410)의 배광범위를 조절하기 위한 램프캡(미도시)을 부착할 수도 있다. 상기 램프캡(미도시)은 엘이디(410)에서 발광되는 빛의 배광범위를 조절하는 볼록랜즈타입이나 또는 오목랜즈타입이나 아니면 편광타입 등으로 이루어질 수 있다.

따라서, 상기 링커버(440)의 배면, 상기 엘이디(410) 베이스(412)의 측면, 및 상기 엘이디삽입구(421)의 내측면의 사이에는 배면이 개구된 빈 공간(431)이 조성되며, 본 발명에서는 상기 빈 공간(431)에 열전도성의 충진재(430)를 채운다. 이때 채워지는 충진재(430)는, 열전도율 및 전기절연율이 높은 공지의 실리콘 수지, 또는 에폭시 수지로 성형하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 실시예에서는, 회로기판(420)의 배면 및 엘이디(410) 베이스(412)의 배면에도 열전도성의 충진재(430)를 도포하여서, 회로기판(420)의 배면과 열전도체(450)의 정면 사이(432)에 충진재(430)가 개재되게 한다. 이때 도포되는 충진재(430)는 상기 엘이디삽입구(421)의 내부 빈 공간(431)을 충진할 때에 함께 적층 것이 바람직하다.

한편, 상기 열전도체(450) 및 단열판(470)에는 전선을 관통시키기 위한 관통구(451, 472)가 조성되며 회로기판(420)에 연결되는 전선(423)을 상기 관통구(451, 472)에 끼운 상태로 상기 충진재(430)를 조성하면 상기 충지재(430)에도 통공(431)이 조성되는 것이며, 상기 열전도체(450)의 테두리면을 따라 단열재(473)가 구비되어서 열전도체(450)의 열이 테두리 방향으로 전도되는 것을 차단할 수 있다. 또한, 상기 회로기판(420)에 연결되는 전선(423)과 상기 열전소자(460)에 연결되는 전 선(461)은, 상기 단열판(470)에 면접촉되는 히트싱크(300)의 방열판(310)의 전선인입구(311)에 끼워진다.

또한, 하나의 엘이디모듈(400)는 도시된 바와 같이 복수개(본 실시예에서는 4개)의 엘이디(410)를 구비하므로, 상기 열전소자(460)를 중심부에 배치하는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에서는, 케이스(100)의 내부공간(110)에 25개의 히트싱크(300)를 장착하므로, 상기 엘이디모듈(400)도 25개가 마련되어 각각의 히트싱크(300)마다 하나씩 장착된다. 그리고, 25개의 엘이디모듈(400) 중에서 어느 하나의 엘이디모듈(400)에는 온도센서(600)가 부착되며, 상기 온도센서(600)는 열전도체(450)에 면접촉되게 장착되고, 방열판(310)의 전선인입구(311)를 통해서 상기 전원공급부(500)에 연결된다.

그리고, 상기 전원공급부(500)는, 전선인입구(311)를 통해 회로기판(420), 열전소자(460) 및 온도센서(600)에 전기적으로 연결되고, 케이스(100)의 배면측에 조성된 전선인입구(101)를 관통하여 인입되는 전선(미도시)을 통해서 외부로부터 전기를 공급받으며, 회로기판(420)에 전기를 공급하여 엘이디(410)를 점등시키고, 상기 온도센서(600)에서 감지된 온도에 따라 미리 설정된 온도에 도달하면 상기 열전소자(460)에도 전기를 공급하여서 엘이디(410)에서 발생되는 열을 외부로 방출시킨다.

다음으로, 엘이디(410)에서 발생되는 열이 어느 경로로 전달되어 외부로 방 출되는 지에 대해 설명한다.

일반적으로, 엘이디(410)에서 발생되는 열은 프레임(412)의 내부에 설치되는 히트슬러그(미도시, heat-slug)에 의해서 배면측으로 대부분 전달되지만, 프레임(412)의 측면 및 리드프레임(413)으로도 전달된다.

이에, 본 발명의 실시예는, 프레임(412)의 측면 및 리드프레임(413)의 주변에 열전도성의 충진재(430)을 채워서, 프레임(412)의 측면 및 리드프레임(413)의 열이 충진재(430)를 경유하여 열전도체(450)에 신속하게 전달되게 한다. 따라서, 본 발명은 엘이디(410)에서 발생되는 열을 열전도체(450)로 신속하게 흡수하여 엘이디(410)의 온도를 충분히 낮출 수 있는 효과를 거두면, 이와 같이 열전도체(450)에 흡수되는 열은 열전소자(460)를 이용하여 히트싱크(460)에게로 신속하게 방출되므로, 열전도체(450)는 열전소자(460)의 가동에 의해 신속하게 냉각된다.

여기서, 상기 열전소자(460)는, 두 종류의 금속을 접합하여 전류를 흘려줄 때에 전류의 방향에 따라 접합부가 뜨거워지거나 또는 냉각되는 펠티에효과(Peltier effect)를 이용한 소자로서, 일반적으로 반도체 소자로 구성된다. 이와 같은 열전소자(460)는, 최근 양면의 온도차를 최대 70°까지 유지할 수 있도록 시판되므로, 본 발명에 적용할 경우에 상기 열전도체(450)를 급속냉각시킬 수 있는 것이다. 그리고, 열전소자(460)는 전력을 소모하므로 상기 열전소자(450)의 전체 면을 덮을 만큼 크게 제작하면 방열효과 대비 전력소모가 커지므로, 본 발명에서는 엘이디(410)의 용량 및 개수에 맞게 적절할 용량의 열전소자(460)를 채용하고 대신에 열전소자(450)의 접촉면 중에서 상기 열전소자(460)를 제외한 나머지 면을 단열 판(470)으로 덮어서, 열전소자(460)를 통해서만 히트싱크(300)에 열이 전달되게 하고, 히트싱크(300)로 전달되는 열이 역으로 열전도체(450)로 반송되는 것을 차단한다. 또한, 열전도체(450)의 테두리를 에워싸는 단열재(473), 및 히트싱크(300)의 방열판(310)의 측면과 케이스(100)의 내벽 사이에 끼워지는 단열재(150)에 의해서, 엘이디(410)의 열이 열전도체(450) 및 열전소자(471)를 통해서만 히트싱크(300)의 방열판(310)에게 전달된다.

한편, 히트싱크(300)의 방열판(310)에 전달된 열은, 수직방열판(320) 및 수지상 방열핀(330)에 분산되어서, 수직방열판(320)의 끝단(321)에 면접촉되는 케이스(100)를 통해 직접 방출되기도 하지만, 수지상 방열핀(330)에 의해서 내부공간(110)의 공기를 경유하여 케이스(100)를 통해 방출되기도 한다. 바람직하게, 상기 수지상 방열핀(330)은 돌기(333)를 구비하여서 내부공간(110)의 공기와 접촉면적이 크게 형성되므로, 방열효과를 높일 수 있다.

하기에서 설명하는 통풍유도부(700A, 700B, 700C)는, 측방향에서 불어오는 바람으을 하방으로 안내하도록 구성되며, 상기 케이스(100)의 방열핀(120)에 장착(731, 732, 121)되어 방열핀(120)의 냉각효과를 높인다. 또한, 상기 통풍유도부(700A, 700B, 700C)는, 도시된 바와 같이 상기 방열핀(120)이 배면 방향으로 돌출되게 형성됨에 따라 케이스(100)의 배면에 수직되게 세워 설치하면 배면측으로 기울여진 형태로 되어서, 안내되는 바람은 정면측의 방열핀(120)을 향하게 된다.

도 8은 본 발명의 실시예에 있어서, 통풍유도부(700A)의 수직 단면도(a) 및 평 단면도(b)이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 있어서, 통풍유도부(700A)의 사시도이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 있어서, 통풍유도부(700A)의 상부유도부(710)의 평 단면도이다.

상기 도 8 내지 도 10을 참조하면, 상기 통풍유도부(700A)는, 측방향에서 불어오는 바람이 유입되는 상부유도부(710)와, 바람을 하부 방향으로 유도하는 하부유도부(720)로 구성되며, 상기 상부유도부(710) 및 하부유도부(720)의 결합에 의해서 내부에는 측방향에서 불어오는 바람을 하부로 유도하는 내부 유도경로(714, 723, 721)가 조성된다.

상기 상부유도부(710)는, 상부원판(711)과 하부원판(712)의 사이에 복수개의 연결판(713)을 테두리쪽(외측방향)에 치우치게 방사상으로 배치하여 고정한 형태를 갖으며, 이때, 상기 연결판(713)은 장방형의 판 형태로 형성되고 장방향이 방사상으로 향하게 세워진 상태에서 상부원판(711)과 하부원판(712)의 사이에 방사상으로 배치된다. 이에 따라 인접하는 연결판(713)의 사이에는 바람이 유입될 수 있는 통풍구(714)가 조성된다.

상기 하부유도부(720)는, 상?하부가 개구된 중공관 형태로 형성되며, 상기 하부원판(712)의 저면 중심에 연결되되, 내부 중공부(721)가 상기 상부원판(711)과 하부원판(712)의 사이의 공간(714)과 연통되고, 상기 하부원판(712)과의 연결 부위(722)를 만곡되게 하여서, 내부에서 보면 부드러운 곡선형태로 모깎기한 모양을 갖게 된다.

그리고, 상기 하부원판(712)의 하단에는 하부 방향으로 연장된 고정판(730)을 2개 구비하여서, 상기 고정판(730)을 케이스(100)의 방열핀(120)의 측면에 고정(731, 732, 121)할 수 있다.

또한, 상기 상부원판(711)의 저면 중심에는, 상?하부가 개구되되 상측 개구부의 직경이 하측 개구부의 직경보다 크게 형성되고 측면을 이루는 경사면이 내측으로 만곡되게 파인 역 원추대 형상의 통풍관(740)을 설치한다. 이때, 상기 통풍관(740)의 설치는, 상기 상부원판(711)의 중앙부분을 상기 통풍관(740)의 상부 개구부의 테두리 만큼 절개하여 원형의 관통구를 조성하고, 조성한 관통구에 상기 통풍관(740)을 삽입하여 상부 개구부의 테두리가 관통구에 끼워진 상태로 이루어진다. 실제 제작할 때에는, 상기 상부원판(711) 및 통풍관(740)을 하나의 주물형태로 할 수 있다.

이와 같이 구성됨에 따라, 측방향에서 불어오는 바람이 통풍구(714)를 통해 유입된 후에, 상기 통풍관(740)의 경사면에 안내되어 하부유도부(720)로 흐르게 된다.

한편, 상기 통풍관(740)의 상부 개구부를 측방향에 통공(742)을 구비한 덮개(741)로 덮으며, 상기 덮개(741)의 상측에 외측팬(750)을 설치하고 상기 덮개(741)의 하측에 내측팬(760)을 설치한다. 이때, 상기 외측팬(750) 및 내측팬(760)을 하나의 회전축(761)에 고정하여서, 외측팬(750)이 바람에 의해 회전하게 되면 내측팬(760)도 상기 회전축(761)에 의해서 같이 회전되게 한다. 바람직하게, 상기 회전축(761)은 상기 덮개(741)를 관통하도록 설치되되, 관통 부위에 베어 링(762)이 개재되어 있어서, 상기 덮개(741)에 지지되어 용이하게 회전가능하게 된다.

따라서, 상기 내측팬(760)은, 바람에 의해 회전하는 상기 외측팬(750)으로부터 구동력을 얻어 회전하여서, 덮개(741)의 통공(742)을 통해 공기를 흡입하여 통풍관(740)을 향해 이송시키므로, 이송된 공기가 하부유도부(720)로 향하게 된다.

결국, 상기 통풍유도부(700)는, 상부유도부(710)의 내부와 하부유도부(720)의 내부로 이루어지는 내부 유도경로(714, 723, 721)를 이용하여서 측방향에서 불어오는 바람을 방열핀(120) 방향으로 안내함은 물론이고, 측방향에서 불어오는 바람을 이용하여 내측팬(760)을 회전시켜 방열핀(120) 방향으로 송풍하여서, 방열핀(120)을 냉각시키는 것이다.

도 11은 본 발명의 실시예에 있어서, 다른 형태의 통풍유도부(700B)의 평 단면도이다.

상기 도 11에 도시된 통풍유도부(700B)는, 상기 도 8 내지 도 10에 도시된 통풍유도부(700A)와는 상이하게, 상부유도부(710), 하부유도부(720) 및 연결판(730)을 구비하지만, 통풍관(740), 외측팬(750) 및 내측팬(760)을 구비하지 아니하며, 대신에, 상부원판(711)의 저면에 내부돌출부(770)를 구비한다. 또한, 통풍관(740)을 조성하기 위해 상부원판(711)의 중심부에 조성하였던 관통구도 조성되지 아니한다.

즉, 상기 내부돌출부(770)는, 경사면(771)이 내측으로 만곡된 역원추의 형상 으로 형성되며 상기 상부원판(711)의 저면 중심에 조성되는 것이다.

이와 같이 형성되는 상기 통풍유도부(700B)는, 바람을 내부 경로(714, 723, 721)를 이용하여 케이스(100)의 방열핀(120)을 향하게 안내하므로, 방열핀(120)의 방열량을 높일 수 있는 것이다.

도 12는 본 발명의 실시예에, 또다른 형태의 통풍유도부(700C)의 평 단면도이다.

상기 도 12에 도시된 통풍유도부(700C)는, 상기 도 11에 도시된 통풍유도부(700B)의 변형된 형태로 구성되며, 내부돌출부(770)를 구비하지 아니하는 대신에, 상기 상부원판(711)의 상측에 구비되어 바람에 의해 회전하는 외측팬(750)과; 상기 상부원판(711)의 하측에 구비되며, 상기 외측팬(750)과 동일 회전축(761)에 고정되어서, 상기 외측팬(750)의 구동력으로 회전되는 내측팬(760);을 구비한다.

이와 같이 구성됨에 따라, 상기 통풍유도부(700C)는 상기 외측팬(750)의 구동력으로 회전하는 내측팬(760)을 이용하여 방열핀(120)으로 이송되는 바람의 풍속을 증가시킬 수 있는 장점을 갖는다.

이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방열구조 엘이디 등기구의 정면사시도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 방열구조 엘이디 등기구의 배면사시도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방열구조 엘이디 등기구의 평면 단면도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방열구조 엘이디 등기구의 측면 단면도

도 5는 본 발명의 실시예에 있어서, 히트싱크(300)의 사시도(a) 및 단면도(b).

도 6은 본 발명의 실시예에 있어서, 엘이디모듈(400)의 단면도.

도 7은 본 발명의 실시예에 있어서, 엘이디모듈(400)의 분해 사시도.

도 8은 본 발명의 실시예에 있어서, 통풍유도부(700A)의 수직 단면도(a) 및 평 단면도(b).

도 9는 본 발명의 실시예에 있어서, 통풍유도부(700A)의 사시도.

도 10은 본 발명의 실시예에 있어서, 통풍유도부(700A)의 상부유도부(710)의 평 단면도.

도 11은 본 발명의 실시예에 있어서, 다른 형태의 통풍유도부(700B)의 평 단면도.

도 12는 본 발명의 실시예에, 또다른 형태의 통풍유도부(700C)의 평 단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 케이스 110 : 내부공간 120 : 방열핀

130 : 힌지연결부 140 : 가이드판 150 : 단열재

200 : 커버 210 : 투명커버 220 : 부싱

300 : 히트싱크 310 : 방열판 320 : 수직방열판

330 : 수지상 방열핀 331 : 방열핀 332 : 돌기

400 : 엘이디모듈 410 : 엘이디 411 : 렌즈

412 : 프레임 413 : 리드프레임 420 : 회로기판

421 : 엘이디삽입구 422 : 회로패턴 430 : 충진재

440 : 링커버 441 : 관통구 442 : 테두리

443 : 삽입부분 450 : 열전도체 460 : 열전소자

470 : 단열판 471 : 열전소자 삽입구 500 : 전원공급부

600 : 온도센서

700A, 700B, 700C : 통풍유도부

710 : 상부유도부 711 : 상부원판 712 : 하부원판

713 : 연결판 714 : 통풍구 720 : 하부유도부

721 : 중공 722 : 연결부 730 : 고정판

740 : 통풍관 741 : 덮개 742 : 통공

750 : 외측팬 760 : 내측팬 761 : 회전축

762 : 베어링 770 : 내부돌출부

Claims

삭제
투명커버(210)를 구비한 커버(200)를 배면에 방열핀(120)을 조성한 케이스(100)의 전면 개구부에 고정하여 내부공간(110)을 마련하고, 복수개의 히트싱크(300)를 케이스(100)의 배면측 내면에 고정한 후에 각각의 히트싱크(300)의 정면에 엘이디모듈(400)을 부착하여 엘이디모듈(400)에 장착된 엘이디(410)의 발광빛이 투명커버(210)를 향하게 하고, 아울러 엘이디모듈(400)에 전원을 공급하는 전원공급부(500)도 내부공간(110)에 수용한 방열구조 엘이디 등기구에 있어서,

상기 엘이디모듈(400)은,

엘이디(410)가 실장되는 회로기판(420);

상기 회로기판(420)의 배면에 부착되어서 회로기판(420)의 열을 흡수하는 열전도체(450);

열의 전도를 차단하는 재질로 형성되고 관통되게 조성되는 열전소자 삽입구(471)가 마련되며, 상기 열전도체(450)의 배면에 부착되어서 상기 히트싱크(300)에 면접촉되는 단열판(470);

상기 열전소자 삽입구(471)에 삽입되어서 정면에 배치되는 열전도체(450)의 열을 배면측의 상기 히트싱크(300)에 전달하는 열전소자(460);

를 포함하여 구성되며,

상기 히트싱크(300)는,

상기 단열판(470) 및 열전소자(460)에 면접촉되는 방열판(310);

상기 방열판(310)의 배면에 입설되는 수직방열판(320);

상기 수직방열판(320)의 양면에 각각 형성되며, 수직단면의 형상이 표면에 다수의 돌기(321)를 구비한 수지상(樹枝狀)으로 형성되는 수지상 방열핀(330); 을 포함하여 구성되고,

상기 수직방열판(320)의 배면측 끝단을 케이스(100)에 고정하는 형태로 장착되되,

상기 엘이디모듈(400)의 회로기판(420)은,

회로패턴(422)을 배면에 인쇄하고, 엘이디(410) 베이스(412)의 단면보다는 큰 관통 단면을 갖는 엘이디삽입구(421)를 조성하여서, 엘이디(410)를 엘이디(410) 렌즈(411)가 정면을 향하도록 배면측에서 상기 엘이디삽입구(421)에 끼운 후에 회로적으로 실장하고, 엘이디(410) 베이스(412)의 테두리에 맞게 조성된 관통구(441)를 구비한 링커버(440)를 상기 엘이디삽입구(421)의 정면측 입구에 끼워 상기 관통구(441)의 내측에 엘이디(410) 베이스(412)의 전면측 테두리 부위가 밀착되게 하여, 형성되며,

엘이디(410) 베이스(412)가 끼워진 엘이디삽입구(421)의 빈 공간(431)과, 회로기판(420) 및 엘이디(410) 베이스(412)의 배면측(432) 에 열전도성 충진재(430)를 성형한 후에, 상기 열전도체(450)에 부착되게 하는 것임을 특징으로 하는 방열구조 엘이디 등기구.
제 2항에 있어서,

상기 케이스(100)의 방열핀(120)에는, 측방향에서 불어오는 바람을 하방으로 안내하는 통풍유도부(700A)를 장착하되, 하방측으로 안내되는 바람이 상기 방열핀(120)을 향하도록 기울여서 장착하며,

상기 통풍유도부(700A)는,

세운 상태의 복수개 연결판(713)을 상부원판(711) 과 하부원판(712)의 사이에 방사상으로 배치되게 고정하되 외측방향으로 편향되게 배치 고정한 상부유도부(710);

상?하부가 개구된 관의 형태를 갖으며, 상기 하부원판(712)의 저면 중심에 연결되되 상기 하부원판(712)과의 연결 부위(722)를 만곡되게 하고, 상기 상부원판(711)과 하부원판(712)의 사이의 공간을 내부 중공부(721)와 연통되게 한 하부유도부(720):

상기 하부유도부(720)의 하단에 연장되게 조성되어서 방열핀(120)에 고정되는 고정판(730);

상?하부가 개구되며 경사면인 측면이 내측으로 만곡되게 파인 형태의 역 원 추대 형상을 갖고, 상기 상부원판(711)의 중심 부위에 원형의 관통구를 조성한 후에 조성된 관통구에 하부 방향으로 돌출되게 끼워지는 형태로 형성되며, 측방향에 통공(742)을 구비한 덮개(741)로 상부의 개구부를 덮은 통풍관(740);

상기 덮개(741)의 상측에 구비되어 바람에 의해 회전하는 외측팬(750);

상기 덮개(741)의 하측에 구비되며, 상기 외측팬(750)과 동일 회전축(761)에 고정되어서, 상기 외측팬(750)의 구동력으로 회전되는 내측팬(760); 을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 방열구조 엘이디 등기구.
제 2항에 있어서,

상기 케이스(100)의 방열핀(120)에는, 측방향에서 불어오는 바람을 하방으로 안내하는 통풍유도부(700B)를 장착하되, 하방측으로 안내되는 바람이 상기 방열핀(120)을 향하도록 기울여서 장착하며,

상기 통풍유도부(700B)는,

세운 상태의 복수개 연결판(713)을 상부원판(711) 과 하부원판(712)의 사이에 방사상으로 배치되게 고정하되 외측방향으로 편향되게 배치 고정한 상부유도부(710);

상?하부가 개구된 관의 형태를 갖으며, 상기 하부원판(712)의 저면 중심에 연결되되 상기 하부원판(712)과의 연결 부위(722)를 만곡되게 하고, 상기 상부원판(711)과 하부원판(712)의 사이의 공간을 내부 중공부(721)와 연통되게 한 하부유 도부(720):

상기 하부유도부(720)의 하단에 연장되게 조성되어서 방열핀(120)에 고정되는 고정판(730);

경사면이 내측으로 만곡된 역원추의 형상으로 형성되어 상기 상부원판(711)의 저면 중심에 조성되는 내부돌출부(770);

를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 방열구조 엘이디 등기구.
제 2항에 있어서,

상기 케이스(100)의 방열핀(120)에는, 측방향에서 불어오는 바람을 하방으로 안내하는 통풍유도부(700C)를 장착하되, 하방측으로 안내되는 바람이 상기 방열핀(120)을 향하도록 기울여서 장착하며,

상기 통풍유도부(700C)는,

세운 상태의 복수개 연결판(713)을 상부원판(711) 과 하부원판(712)의 사이에 방사상으로 배치되게 고정하되 외측방향으로 편향되게 배치 고정한 상부유도부(710);

상?하부가 개구된 관의 형태를 갖으며, 상기 하부원판(712)의 저면 중심에 연결되되 상기 하부원판(712)과의 연결 부위(722)를 만곡되게 하고, 상기 상부원판(711)과 하부원판(712)의 사이의 공간을 내부 중공부(721)와 연통되게 한 하부유도부(720):

상기 하부유도부(720)의 하단에 연장되게 조성되어서 방열핀(120)에 고정되는 고정판(730);

상기 상부원판(711)의 상측에 구비되어 바람에 의해 회전하는 외측팬(750);

상기 상부원판(711)의 하측에 구비되며, 상기 외측팬(750)과 동일 회전축(761)에 고정되어서, 상기 외측팬(750)의 구동력으로 회전되는 내측팬(760); 을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 방열구조 엘이디 등기구.