KR101158695B1 - 대류 현상을 이용한 공기 순환 냉각 방식의 가로등 및 보안등용 엘이디 조명등 - Google Patents

대류 현상을 이용한 공기 순환 냉각 방식의 가로등 및 보안등용 엘이디 조명등 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기의 대류 현상을 이용하여 LED 광원에서 발생한 열을 방출시키는 공기 순환 냉각 방식의 LED 조명등에 관한 것으로, 조명등 중앙에 위치한 공기 순환 통로(22)를 통해 LED 광원 모듈(30)에 의해 뜨거워진 공기가 상승하면서 공기의 흐름을 형성하고 이렇게 형상된 공기의 대류 현상을 이용해 광원 모듈(30)에서 발생하는 열을 빠르게 제거할 수 있음을 특징으로 한다.

Description

대류 현상을 이용한 공기 순환 냉각 방식의 가로등 및 보안등용 엘이디 조명등 {LED lighting with air cooling system using convection current for street light and guard lamp}
본 발명은 공기의 대류 현상을 이용하여 LED 광원에서 발생한 열을 방출시키는 공기 순환 냉각 방식의 LED 조명등에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 대류 현상에 따른 공기의 순환을 이용하여 LED 조명등의 방열부를 구성하는 하나 이상의 디스크형 방열 팬을 효과적으로 냉각시킬 수 있도록 한 가로등 및 보안등용 LED 조명등에 관한 것이다.
LED 조명은 기존의 조명등과 같이 방전이나 발열에 의해서 빛을 발생하는 것이 아니고 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기에너지를 빛으로 변환시키는 것이기 때문에 발열이 적고, 수명이 길며 전력 소모가 적은 친환경 조명이기 때문에 많은 분야에서 기존의 조명등을 대체하여 적용되고 있으며 또한 기존 조명을 대체하기 위한 노력이 계속 진행되고 있다.
하지만, 이러한 LED 조명을 가로등이나 보안등으로 적용할 경우, LED 광원으로부터 조사된 빛이 원하는 거리까지 도달되지 못하거나 LED 광원이 가지는 지향 특성으로 인해 빛의 조사 범위가 좁게 된다는 문제점을 가진다.
또한, 고휘도 LED 광원이 밀집되어 있는 구조의 LED 조명은 LED 광원에서 발생하는 열이 외부로 쉽게 빠져나가기 힘들기 때문에 내부에 열이 축적되는 축열 현상이 일어나기 쉽고, 이로 인한 LED 광원의 열화 현상이 초래될 수 있다. LED 광원의 열화는 LED 광원이 설치되어 있는 LED 조명등의 휘도 저하 및 수명 단축을 초래하기 때문에 이에 대한 대책이 필요한 실정이다.
기존의 가로등 및 보안등에 사용되는 메탈할라이드 램프나 수은 램프와 같은 고휘도 방전램프를 LED 조명으로 교체함에 있어 LED 조명에서 발생하는 열이 내부에 축적되면서 LED 광원의 열화를 초래시켜 LED 조명의 수명 및 휘도 저하가 발생하게 되며 LED 광원이 가지는 지향 특성으로 인해 LED 조명의 조사 범위가 좁아지게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로, 렌즈와 결합한 하나 이상의 단위 광원 모듈을 조합하여 광원부를 구성함으로써 LED 조명등의 광 조사 면적을 확장하고 공기의 대류 현상을 이용한 방열 시스템을 적용함으로써 LED 광원에서 발생하는 열을 효과적으로 제거할 수 있는 대류 현상을 이용한 공기 순환 냉각 방식의 가로등 및 보안등용 엘이디 조명등을 제공할 수 있도록 함을 그 목적으로 한다.
본 고안에 따른 대류 현상을 이용한 공기 순환 냉각 방식의 가로등 및 보안등용 엘이디 조명등에 대한 효과는 다음과 같다.
첫째, 하나 이상의 단위 광원 모듈을 조합하여 LED 조명등을 제작함으로써 요구되는 배광 특성을 쉽게 구성할 수 있다.
둘째, 하나 이상의 단위 광원 모듈에서 발생하는 열을 공기의 대류 흐름을 고안해 제작된 하나 이상의 방열판을 통해 빠르게 방출시킴으로써 LED 광원부의 열화를 억제하여 LED 조명등의 안정적인 조명 특성 및 수명을 보장할 수 있다.
셋째, 공기의 대류 흐름을 고안해 제작된 하나 이상의 방열판의 구성 및 모양을 변경함으로써 가로등이나 보안등이 설치되는 장소의 특성에 따라 최적화된 LED 조명등을 쉽게 구성할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 대류 현상을 이용한 공기 순환 냉각 방식의 가로등 및 보안등용 엘이디 조명등의 정면도 및 사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 대류 현상을 이용한 공기 순환 냉각 방식의 가로등 및 보안등용 엘이디 조명등의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 대류 현상을 이용한 공기 순환 냉각 방식의 가로등 및 보안등용 엘이디 조명등의 공기 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 의한 대류 현상을 이용한 공기 순환 냉각 방식의 가로등 및 보안등용 엘이디 조명등의 분해도이다.
도 5는 본 발명에 의한 대류 현상을 이용한 공기 순환 냉각 방식의 가로등 및 보안등용 엘이디 조명등의 변형도이다.
본 발명은 LED 조명등을 설계함에 있어 대류 현상에 의한 공기의 흐름을 이용하여 LED 광원에서 발생하는 열을 효과적으로 제거할 수 있도록 하며, 하나 이상의 단위 광원 모듈의 조합을 통해 광원부를 형성함으로써 LED 조명등의 배광 특성을 쉽게 조정할 수 있도록 하였다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안을 설명하면 다음과 같다.
도 1과 도 2는 본 발명에 의한 대류 현상을 이용한 공기 순환 냉각 방식의 가로등 및 보안등용 엘이디 조명등의 정면도 및 사시도와 단면도로써, 하나 이상의 고휘도 LED 소자(31)와 metal PCB(36)로 구성된 LED 모듈(32)과 상기 LED 모듈로부터 방출되는 빛을 멀리 전달시켜주는 비구면 렌즈(33) 및 상기 비구면 렌즈를 잡아주는 렌즈 홀더(34)와 렌즈 홀더 커버(35) 및 렌즈용 오링(37)으로 구성된 단위 광원 모듈(30), 하나 이상의 상기 단위 광원 모듈(30)을 장착하여 광원부(10)를 구성하며 중앙에 공기 순환 통로(22)를 가지고 있는 조명등 상판(11), 상기 하나 이상의 단위 광원 모듈(30)로부터 발생하는 열을 방열부(20)로 전달해주는 하나 이상의 HEAT PIPE(12), 대류에 의한 공기의 순환을 고려하여 중앙에 공기 순환 통로(22)를 가지고 있는 하나 이상의 방열판(21) 및 상기 하나 이상의 방열판(21)에 끼워져 방열판(21)들을 정렬시키는 하나 이상의 가이드핀(23)으로 구성된 방열부(20), 중앙에 공기 순환 통로(22)를 가지고 있는 LED 조명등 하판(40), LED 조명등을 설치하는데 사용되는 브라켓(50)으로 구성되는 대류 현상을 이용한 공기 순환 냉각 방식의 가로등 및 보안등용 엘이디 조명등의 구조를 보여준다.
LED 조명등의 광원으로 사용되는 LED 모듈(32)은 빛을 발광하면서 많은 양의 열을 발산하게 되고 이 열은 알루미늄 재질의 LED 조명등 상판(11) 및 하나 이상의 HEAT PIPE(12)를 통해 하나 이상의 방열판(22)으로 구성된 방열부(20)로 전달되어 외부로 방출된다.
도 3은 본 발명에 의한 대류 현상을 이용한 공기 순환 냉각 방식의 가로등 및 보안등용 엘이디 조명등의 공기 흐름도로써 LED 모듈(32)에서 발생한 열에 의해 뜨거워진 공기가 조명등 상판(11)과 방열부(20) 및 조명등 하판(40)의 공기 순환 통로(22)를 통해 상승하게 된다. 이러한 공기의 흐름은 다시 주변의 차가운 공기를 빨아들이는 역할을 하며 이로써 공기의 흐름은 더욱 가속화된다.
이러한 대류 현상에 기반을 둔 공기의 흐름은 방열부(20)를 구성하는 하나 이상의 방열판(21)을 식혀주며 고르게 퍼져나가며 이를 통해 LED 모듈(32)에서 발생한 열을 빠르게 제거할 수 있다.
도 4는 본 발명에 의한 대류 현상을 이용한 공기 순환 냉각 방식의 가로등 및 보안등용 엘이디 조명등의 분해도로써 조명등의 구성을 보여주고 있다.
도 5는 본 발명에 의한 대류 현상을 이용한 공기 순환 냉각 방식의 가로등 및 보안등용 엘이디 조명등의 변형도로서, 설치되는 장소의 조건에 따라 하나 이상의 단위 광원 모듈(30) 및 하나 이상의 방열판(21) 조합을 변경하여 적용한 예이다.
10: 광원부, 11: 조명등 상판,
12: HEAT PIPE, 20: 방열부,
21: 방열판, 22: 공기 순환 통로,
23: 가이드핀, 30: 단위 광원 모듈,
31: 고휘도 LED 소자, 32: LED 모듈,
33: 비구면 렌즈, 34: 렌즈 홀더,
35: 렌즈 홀더 커버, 36: metal PCB,
37: 렌즈용 오링 40: 조명등 하판,
50: 브라켓,

Claims (3)

  1. 하나 이상의 고휘도 LED 소자(31)와 metal PCB(36)로 구성된 LED 모듈(32)과 상기 LED 모듈로부터 방출되는 빛을 멀리 전달시켜주는 비구면 렌즈(33) 및 상기 비구면 렌즈를 잡아주는 렌즈 홀더(34)와 렌즈 홀더 커버(35)로 구성된 단위 광원 모듈(30); 하나 이상의 상기 단위 광원 모듈(30)을 장착하여 광원부(10)를 구성하는 조명등 상판(11); 상기 하나 이상의 단위 광원 모듈(30)로부터 발생하는 열을 방열부(20)로 전달해주는 하나 이상의 HEAT PIPE(12); 대류에 의한 공기의 순환을 고려하여 중앙에 공기 순환 통로(22)를 가지고 있는 하나 이상의 방열판(21) 및 상기 하나 이상의 방열판(21)에 끼워져 방열판(21)들을 정렬시키는 하나 이상의 가이드핀(23)으로 구성된 방열부(20); LED 조명등 하판(40); LED 조명등을 설치하는데 사용되는 브라켓(50)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 대류 현상을 이용한 공기 순환 냉각 방식의 가로등 및 보안등용 엘이디 조명등.
  2. 제 1항에 있어서,
    하나 이상의 단위 광원 모듈(30)을 조합하여 배치함으로써 요구되는 배광 특성을 쉽게 구성할 수 있음을 특징으로 하는 대류 현상을 이용한 공기 순환 냉각 방식의 가로등 및 보안등용 엘이디 조명등.
  3. 제 1항에 있어서,
    하나 이상의 단위 광원 모듈(30)에서 발생하는 열에 의해 뜨거워진 공기가 하나 이상의 방열판(21) 중앙의 공기 순환 통로(22)를 통해 상승하면서 공기의 흐름을 형성하고 이를 통해 단위 광원 모듈(30)에서 발생하는 열을 빠르게 제거할 수 있음을 특징으로 하는 대류 현상을 이용한 공기 순환 냉각 방식의 가로등 및 보안등용 엘이디 조명등.
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