KR101178262B1 - 전구형 ｌｅｄ 조명기구 - Google Patents

전구형 ｌｅｄ 조명기구 Download PDF

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임행철
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김화자
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Abstract

본 발명은 전구형 LED 조명기구에 관한 것으로 보다 상세하게는 다수개의 방열프레임들에 둘러싸여 형성된 공간에 적체된 고온의 열을 상하 좌우 방향으로 배출시켜 냉각함과 방열프레임의 열을 냉각모듈을 이용하여 냉각시켜 냉각 효율을 극대화하고 제품의 수명 및 신뢰성을 향상시킨 전구형 LED 조명기구에 관한 것인바, 본 발명은 배출공이 다수개 형성된 몸체에는 소켓용 나선부가 일체로 형성된 전구소켓과, LED모듈이 설치된 기판과, 고온의 열을 외부의 저온으로 열교환하는 냉각블럭과 상기 기판이 설치되며, 상기 기판이 부착되며 내측에 공간을 구비한 방열프레임으로 이루어진 전구형 LED 조명기구에 있어서, 상기 방열프레임은 클립부를 형성하는 냉각핀이 일체로 형성된 열교환플레이트에는 기판을 탈부착이 가능하게 요홈을 구비하며 열교환플레이트의 끝단부에는 커버부재를 설치하는 설치요홈이 외측방향으로 구비되고 냉각핀이 형성된 방향의 열교환플레이트의 끝단부에는 결합공이 구비되되 열교환플레이트와 열교환플레이트 사이에는 내부와 외부의 에어를 순환시키는 대류순환통로가 형성된 것에 그 특징이 있다.

Description

전구형 ＬＥＤ 조명기구{Bulb-type LED lighting fixtures}
본 발명은 전구형 LED 조명기구에 관한 것으로 보다 상세하게는 다수개의 방열프레임들에 둘러싸여 형성된 공간에 적체된 고온의 열을 상하 좌우 방향으로 배출시켜 냉각함과 방열프레임의 열을 냉각모듈을 이용하여 냉각시켜 냉각 효율을 극대화하고 제품의 수명 및 신뢰성을 향상시킨 전구형 LED 조명기구에 관한 것이다.
일반적으로 광고판이나 간판, 조명 등의 기타 광학적 소재로 많이 사용되고 있는 발광 다이오드(LED)는 종래의 광원에 비하여 소형이고, 수명은 길며, 전기에너지가 빛에너지로 직접 변환하기 때문에 전력이 적게 소모될 뿐만 아니라 광학효율이 뛰어나 일반조명분야에 널리 사용되고 있다.
또한, LED는 전력소모가 적고 절전효과가 있는 특성상 반영구적으로 사용할 수 있어 내구성이 좋으며, 여러 개의 고출력 백색 발광 다이오드들의 빛으로 조명을 실시함에 따라 상기 고출력 백색 발광다이오드의 설치 개수와 공급 전류의 조절 등을 통해 조도를 다양하게 조절할 수 있어 제품 자체의 상품성 및 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
그러나, 이러한 LED는 발광다이오드라는 고전류, 고휘도의 칩으로 인하여 자체 열이 많이 발생하며, 고온에서는 광학특성이 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 일정한 광학특성을 유지하기 위해서는 LED에서 발생되는 열을 충분히 방열하여야 하며, 충분한 방열이 이루어지지 않으면 광학출력특성이 저하되거나, 장기적인 수명단축과 효율저하가 초래되므로, 발광 다이오드와 이들이 장착된 기판의 내부 열을 방출시킬 필요가 있다.
그리하여 대한민국 공개특허 제2011-85117호의 소켓형 LED 조명등기구가 제안된 바 있으며, 상기한 소켓형 LED 조명등기구의 구조는 첨부도면 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 LED 소자(11)가 일측에 부착된 LED 기판(10)이 형성되며, 상기 LED기판(10)의 상부에는 금속재질(일예로 Al)의 방열판(20) 및 방열기구(30)가 부착 설치된다.
한편 상기 방열기구(30)의 구조는 전체적으로는 다각통형상으로서 내부에 방열통(32)의 내외측으로 방열핀(33)을 구비하며 외측 방열핀(34)에는 측면커버(38)가 끼워 설치되는 고리홈부가 형성되되 평평부 외측에는 슬라이드홈부(35)를 형성시켜 LED 기판(10)을 설치한다.
상기 방열기구(30)의 상부에는 통기공(61)(71)이 각각 천공된 연결캡(60)과 컨버터용 PCB(70)가 설치되며 외부 전원과 접속되는 전구 소켓(40)의 내측에 고정 설치되며 전구 소켓(40)에는 내부의 열을 외부로 배출하는 통기홀(42)가 구비되어 이루어진 구조이다.
이러한 구조를 갖는 종래 소켓형 LED 조명등기구는 내부에 방열기구(30)는 방열통(32)이 단면이 4각형의 단일품으로 형성되면서 사방이 폐쇄되어 있고 단지 하부에 설치된 방열판(20)의 통기공에 의하여 외부의 찬 공기가 유입되더라도 내부의 열 방출이 어려워 냉각이 이루어질 수 없는 구조이며, 사방이 막혀 있는 상기 방열통(32)의 상부와 하부에 방열판이 설치되어 있으나 상기 방열판이 대류의 흐름을 차단하는 문제로 인해 방열통 내부 온도가 약90℃까지 올라가는 문제점이 있다.
따라서 근본적으로 방열통 내부의 열을 외부로 배출할 수 없으며 또한 통기공에 의해 고온의 열을 배출한다고 하더러도 그 효과가 미미하여 조명기구의 수명이 단축되는 문제가 있다.
대한민국 공개특허 제2011-85117호 대한민국 특허등록 제1007913호
상기한 종래 문제점을 해소하고자 안출된 본 발명은 내측의 냉각핀을 고정부재의 기능을 할 수 있도록 구조를 변경하여 냉각핀이 히트파이프를 고정하도록 함으로서 열교환이 용이하게 이루어지고, 또한 프레임을 조립식으로 구성하여 방열프레임과 방열프레임의 사이에 대류순환통로를 형성하여 방열프레임의 측면에서 대류의 순환이 가능하여 방열프레임 내부와 외부의 에어 순환이 용이하게 이루어져 냉각효율을 극대화하여 제품의 수명 및 신뢰성을 향상시키는 등의 이점이 있는 전구형 LED 조명기구를 제공하는데 있다.
이러한 본 발명의 목적은 전구형 LED 조명기구에 있어서, 배출공이 다수개 형성된 몸체에는 소켓용 나선부가 일체로 형성된 전구소켓과; 상기 전구소켓의 몸체에 착탈가능하게 부착되는 플레이트의 일면에는 간격을 유지하는 결합공이 관통 형성된 스페이서가 일체로 구비되어 이루어진 배출공간유지부재와; 상기 배출공간유지부재와 연결되는 연결공을 구비하며 다수의 방열핀이 일체로 형성되며 하트파이프가 끼워지는 끼움공을 형성하면서 중앙부에 에어배출통공을 형성한 냉각블럭과; LED모듈이 설치된 제1기판과; 상기 히트파이프를 고정하기 위하여 열교환플레이트에 일체로 형성된 냉각핀의 끝단에 형성된 클립부와, 냉각핀이 형성된 방향의 열교환플레이트 끝단면에는 배출공간유지부재를 관통한 나사의 결합을 위한 결합공과, 냉각핀이 형성된 반대 방향의 열교환플레이트 끝단에는 커버부재를 설치하는 설치요홈과, 상기 설치요홈과 설치요홈 사이에는 전면방향으로 제1기판이 설치되면서 탈부착이 가능하게 요홈을 포함하여 이루어진 방열프레임과; 상기 히트파이프가 끼워지는 끼움요홈을 구비하고 중앙에 결합통공이 구비된 몸체부에는 방열프레임의 결합공과 연결되는 연결통공을 형성하고 커버부재가 끼워 설치되는 설치요홈을 형성하며 커버부재의 처짐을 방지하는 단턱부를 구비한 연결플레이트부재와; 일끝단은 끼움공에 삽입되고 다른 끝단은 끼움요홈에 끼워 설치되며 중간부는 클립부에 끼워져 설치되어 고온의 열을 저온으로 열교환시키는 히트파이프와; 상기 연결플레이트부재의 결합통공과 중심이 일치하는 결합통공을 형성하며 LED모듈이 설치된 제2기판과; 상기 LED모듈이 설치된 제1 및 제2기판을 보호하는 커버부재 및 원형을 형성하도록 일정한 간격으로 이격되어 설치된 방열프레임과 방열프레임의 사이에는 내부와 외부의 에어를 순환시키는 대류순환통로를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전구형 LED 조명기구에 의하여 달성된다.
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삭제
상기 배출공간유지부재와 냉각블럭 사이에는 내부열을 방출하는 배출공간이 형성된 것을 특징으로 하는 전구형 LED 조명기구에 의하여 달성된다.
상기 연결플레이트부재의 단턱부에는 커버끼움홈이 더 형성된 것을 특징으로 하는 전구형 LED 조명기구에 의하여 달성된다.
상기 냉각블럭을 형성하는 냉각핀의 끝단부 길이가 길게 형성되도록 단턱을 형성하여 단턱부 안쪽으로 방열프레임의 상부가 끼워져 고정되는 것을 특징으로 하는 전구형 LED 조명기구에 의하여 달성된다.
상기 히트파이프의 일 끝단이 배출공간유지부재와 냉각블럭 사이에 형성되어 내부열을 외부로 방출하는 배출공간 내에 위치하도록 설치된 것을 특징으로 하는 전구형 LED 조명기구에 의하여 달성된다.
삭제
이와 같은 본 발명의 전구형 LED 조명기구는 내측의 냉각핀을 고정부재의 기능을 할 수 있도록 구조를 변경하여 냉각핀이 히트파이프를 고정하도록 함으로써 열교환이 용이하게 이루어지고, 또한 프레임을 조립식으로 구성하여 방열벽과 방열벽의 사이에 대류순환통로를 형성하여 방열프레임의 측면에서 대류의 순환이 가능하여 방열프레임 내부와 외부의 에어 순환이 용이하게 이루어져 냉각효율을 극대화하여 제품의 수명 및 신뢰성을 향상시키는 등의 효과가 있다.
도 1a는 종래 전구형 LED 조명기구의 구조를 보여주는 사시도.
도 1b는 종래 전구형 LED 조명기구의 구조를 보여주는 단면도.
도 2a는 본 발명의 기술이 적용된 전구형 LED 조명기구의 구조를 보여주는 사시도.
도 2b는 본 발명의 기술이 적용된 전구형 LED 조명기구의 구조를 보여주는 분해사시도.
도 3은 본 발명의 기술이 적용된 전구형 LED 조명기구의 구조를 보여주는 횡단면도.
도 4는 본 발명의 기술의 요지인 방열프레임의 설치구조를 보여주는 종단면도.
도 5는 본 발명의 기술의 요지인 냉각블럭의 구조를 보여주는 사시도.
도 6은 본 발명의 기술의 요지인 배출공간유지부재와 냉각블럭의 결합 구조를 보여주는 확대단면도.
도 7은 본 발명의 기술의 요지인 방열프레임의 구조를 보여주는 사시도.
도 8은 본 발명의 기술의 요지인 냉각블럭과 방열프레임의 결합 구조를 보여주는 확대단면도.
도 9는 본 발명인 전구형 LED 조명기구의 냉각과정을 보여주는 단면도.
이하 본 발명의 상세한 설명을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부도면 도 2a는 본 발명의 기술이 적용된 전구형 LED 조명기구의 구조를 보여주는 사시도이고, 도 2b는 본 발명의 기술이 적용된 전구형 LED 조명기구의 구조를 보여주는 분해사시도이며, 도 3은 본 발명의 기술이 적용된 전구형 LED 조명기구의 구조를 보여주는 횡단면도로써 이에 따른 본 발명의 전구형 LED 조명기구(1)는 배출공(120)이 다수개 형성된 몸체(110)에는 소켓용 나선부(130)가 일체로 형성된 전구소켓(100)의 몸체(110)에 착탈가능하게 부착되는 플레이트(210)의 일면에는 간격을 유지하는 결합공(220a)이 관통 형성된 스페이서(220)가 일체로 구비되어 이루어진 배출공간유지부재(200)가 설치된다.
상기 배출공간유지부재(200)에는 연결공(310)을 구비하며 다수의 방열핀(320)이 일체로 형성되며 히트파이프가 끼워지는 끼움공(330)을 형성하면서 중앙부에 에어배출통공(340)을 형성한 냉각블럭(300)이 연결 설치된다.
한편 첨부도면 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이 상기 배출공간유지부재(200)와 냉각블럭(300) 사이에는 내부열을 방출하는 배출공간(A)이 형성되도록 스페이서(220)에 의해 플레이트(210)와 냉각블럭(300) 사이가 이격되어 있다.
한편 첨부도면 도 7에 도시된 바와 같이 히트파이프(500)를 고정하기 위하여 열교환플레이트(430)에 일체로 형성된 냉각핀(420)의 끝단에 형성된 클립부(410)가 형성되고, 상기 냉각핀(420)이 형성된 방향의 열교환플레이트(430) 끝단면에는 배출공간유지부재(200)를 관통한 나사의 결합을 위한 결합공(430c)을 형성하며, 냉각핀(420)이 형성된 반대 방향의 열교환플레이트(430) 끝단에는 커버부재(700a)를 설치하는 설치요홈(430b)을 형성하되 상기 설치요홈(430b)과 설치요홈(430b) 사이에는 전면방향으로 제1기판(600a)이 설치되면서 탈부착이 가능하게 요홈(430a)을 포함하여 이루어진 방열프레임(400)이 냉각블럭(300)과 연결 설치된다.
첨부도면 도 8에 도시된 바와 같이 상기 냉각블럭(300)을 형성하는 냉각핀(320)의 끝단부 길이가 길게 형성되도록 단턱부(350)를 형성하여 단턱부(650) 안쪽으로 방열프레임(400)의 상부가 끼워져 고정된다. 또한 상기 방열프레임(400)과 방열프레임(400)의 사이에는 내부와 외부의 에어를 순환시키는 대류순환통로(B)가 형성되어 있어 냉각의 효율을 극대화시킨다.
상기 방열프레임(400)의 하단에는 첨부도면 도 9에 도시된 바와 같이 히트파이프(500)가 끼워지는 끼움요홈(810)을 구비하고 중앙에 결합통공(820)이 구비된 몸체부(830)에는 방열프레임(400)의 결합공(430c)와 연결되는 연결통공(830a)을 형성하고 커버부재(700a)가 끼워 설치되는 설치요홈(830b)을 형성하며 커버부재(700a)의 처짐을 방지하는 단턱부(840)를 구비한 연결플레이트부재(800)가 설치된다.
상기 연결플레이트부재(800)의 단턱부(840)에는 커버끼움홈(840a)이 더 형성되며, 일끝단은 상기 끼움공(330)에 삽입되고 다른 끝단은 커버끼움홈(840a)에 끼워 설치되며 중간부는 클립부(410)에 끼워져 설치되어 고온의 열을 저온으로 열교환시키는 히트파이프(500)와, 상기 방열프레임(400)의 외측에 설치되며 LED모듈이 구비된 제1기판(600a) 및 상기 연결플레이트부재(800)의 결합통공(820)과 중심이 일치하는 결합통공을 형성하며 LED모듈이 설치된 제2기판(600b)과, 상기 LED모듈이 설치된 제1 및 제2기판(600a)(600b)을 보호하는 커버부재(800a)(800b)를 포함하여 이루어진 구조이다.
한편 첨부도면 도 6에 도시된 바와 같이 상기 히트파이프(500)의 일 끝단이 배출공간유지부재(200)와 냉각블럭(300) 사이에 형성되어 내부열을 외부로 방출하는 배출공간(A) 내에 위치하도록 설치하는 것이 바람직하다. 그 이유는 외부에 위치하는 저온의 공기가 배출공간(A)을 통해 히트파이프(500)의 고온의 열과 접촉하여 열교환을 시켜 냉각시키기 위함이다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 작동 효과를 설명하면 첨부도면 도 10에 도시된 바와 같이 본 발명인 전구형 LED 조명기구(1)를 사용하기 위해 도면에 미도시된 스위치를 이용하여 전원을 공급하면 제1 및 제2기판(600a)(600b)에 부착된 LED모듈에서 빛이 발산되면서 시간의 경과에 따라 고온의 열이 생성되게 된다.
상기 LED모듈에 의해 생성된 고온의 열은 방열프레임(400)에 부착되어 있어 열교환플레이트(430)에 열이 전달되면서 다수개의 방열프레임(400)이 다각형 본 발명에서는 설명의 편의상 6각 기둥 형태로 배열되어 있기 때문에 방열프레임(400)에 의해 둘러싸여 형성된 공간으로 고온의 열이 전달되므로 방열프레임(400)에 의해 형성된 내측 공간이 가열되며 종래에는 90℃ 정도로 가열된다.
그러나 본 발명에서는 열교환플레이트(430)에 전달된 고온의 열은 일체로 형성된 냉각핀(420)에 전달되며, 이때 냉각핀(420)에 전달된 열은 다시 냉각핀(420) 끝단의 클립부(410)에 끼워진 히트파이프(500)에 전달된다.
상기 히트파이프(500)에 전달된 열은 일부이고 일부는 방열프레임(400) 또는 방열프레임(400)을 구성하는 냉각핀(420) 및 열교환플레이트(430)에 의해 둘러싸여 형성된 공간으로 배출된다.
상기 히트파이프(500)로 전달된 열은 히트파이프(500)에 충입되어 있는 열매체를 가열하여 기화시키며 기화된 열매체가 상부로 이동하게 된다. 상방향으로 이동된 열매체는 히트파이프(500)의 일 끝단이 배출공간(A)의 안쪽에 위치하도록 설치되어 있어 외부에 위치하는 저온의 공기가 배출공간(A)을 통해 히트파이프(500)의 고온의 열과 접촉하여 열교환을 시켜 상기 히트파이프(500)를 냉각시키기 위함이다.
한편 방열프레임(400)에 의해 둘러싸여 형성된 공간의 고온의 열은 상부로 이동되어 냉각블럭(300)에 전달되고 상기 냉각블럭(300)에서 공냉방식으로 냉각이 이루어지며, 또한 상기 배출공간유지부재(200)와 냉각블럭(300) 사이에는 내부열을 방출하는 배출공간(A)으로도 고온의 열이 배출되어 냉각이 이루어진다.
또한 상기 방열프레임(400)과 방열프레임(400)의 사이에는 내부와 외부의 에어를 순환시키는 대류순환통로(B)에 의해서도 고온의 열이 외부로 방출되기 때문에 냉각의 효과가 극대화되어 기판 및 LED모듈을 파손을 방지할 수 있으며, 커버부재(700a)는 설치요홈(430b)에 의해 측면고정, 냉각블럭(300)에 의해 상부 고정, 커버끼움홈(840a)에 의해 하부 고정이 이루어져 탈거가 방지되면서 기판 및 LED모듈의 파손을 방지한다.
상기와 같이 열교환이 이루어지는 본 발명의 전구형 LED 조명기구는 방열프레임(400) 내측의 냉각핀(420)을 고정부재의 기능을 할 수 있도록 구조를 변경하여 냉각핀(420)이 히트파이프(500)를 고정하도록 함으로서 열교환이 용이하게 이루어지고, 또한 방열프레임(400)을 조립식으로 구성하여 방열프레임(400)과 방열프레임(400)의 사이에 대류순환통로(B)를 형성하여 방열프레임(400)의 측면에서 대류의 순환이 가능하여 방열프레임(400) 내부와 외부의 에어 순환이 용이하게 이루어져 방열프레임(400)에 의해 형성된 공간의 내부 온도가 30 ~ 50℃를 형성하도록 함으로 냉각효율을 극대화하여 제품의 수명 및 신뢰성을 향상시키는 등의 효과가 있다.
1 : 전구형 LED 조명기구 100 : 전구소켓
110 : 몸체 120 : 배출공
130 : 소켓용 나선부 200 : 배출공간유지부재
210 : 플레이트 220 : 스페이서
220a : 결합공 300 : 냉각블럭
310 : 연결공 320 : 방열핀
330 : 끼움공 340 : 에어배출통공
350,840 : 단턱부 400 : 방열프레임
410 : 클립부 420 : 냉각핀
430 : 열교환플레이트 430a : 요홈
430b : 설치요홈 430c : 결합공
600a : 제1기판 600b : 제2기판
800 : 연결플레이트부재 810 : 끼움요홈
820 : 결합통공 830 : 몸체부
830a : 연결통공 840a : 커버끼움홈
A : 배출공간 B : 대류순환통로

Claims (7)

  1. 전구형 LED 조명기구에 있어서,
    배출공이 다수개 형성된 몸체에는 소켓용 나선부가 일체로 형성된 전구소켓과;
    상기 전구소켓의 몸체에 착탈가능하게 부착되는 플레이트의 일면에는 간격을 유지하는 결합공이 관통 형성된 스페이서가 일체로 구비되어 이루어진 배출공간유지부재와;
    상기 배출공간유지부재와 연결되는 연결공을 구비하며 다수의 방열핀이 일체로 형성되며 히트파이프가 끼워지는 끼움공을 형성하면서 중앙부에 에어배출통공을 형성한 냉각블럭과;
    LED모듈이 설치된 제1기판과;
    상기 히트파이프를 고정하기 위하여 열교환플레이트에 일체로 형성된 냉각핀의 끝단에 형성된 클립부와, 냉각핀이 형성된 방향의 열교환플레이트 끝단면에는 배출공간유지부재를 관통한 나사의 결합을 위한 결합공과, 냉각핀이 형성된 반대 방향의 열교환플레이트 끝단에는 커버부재를 설치하는 설치요홈과, 상기 설치요홈과 설치요홈 사이에는 전면방향으로 제1기판이 설치되면서 탈부착이 가능하게 요홈을 포함하여 이루어진 방열프레임과;
    상기 히트파이프가 끼워지는 끼움요홈을 구비하고 중앙에 결합통공이 구비된 몸체부에는 방열프레임의 결합공과 연결되는 연결통공을 형성하고 커버부재가 끼워 설치되는 설치요홈을 형성하며 커버부재의 처짐을 방지하는 단턱부를 구비한 연결플레이트부재와;
    일끝단은 끼움공에 삽입되고 다른 끝단은 끼움요홈에 끼워 설치되며 중간부는 클립부에 끼워져 설치되어 고온의 열을 저온으로 열교환시키는 히트파이프와;
    상기 연결플레이트부재의 결합통공과 중심이 일치하는 결합통공을 형성하며 LED모듈이 설치된 제2기판과;
    상기 LED모듈이 설치된 제1 및 제2기판을 보호하는 커버부재 및
    원형을 형성하도록 일정한 간격으로 이격되어 설치된 방열프레임과 방열프레임의 사이에는 내부와 외부의 에어를 순환시키는 대류순환통로를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전구형 LED 조명기구.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배출공간유지부재와 냉각블럭 사이에는 내부열을 방출하는 배출공간이 형성된 것을 특징으로 하는 전구형 LED 조명기구.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결플레이트부재의 단턱부에는 커버끼움홈이 더 형성된 것을 특징으로 하는 전구형 LED 조명기구.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각블럭을 형성하는 냉각핀의 끝단부 길이가 길게 형성되도록 단턱을 형성하여 단턱부 안쪽으로 방열프레임의 상부가 끼워져 고정되는 것을 특징으로 하는 전구형 LED 조명기구.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 히트파이프의 일 끝단이 배출공간유지부재와 냉각블럭 사이에 형성되어 내부열을 외부로 방출하는 배출공간 내에 위치하도록 설치된 것을 특징으로 하는 전구형 LED 조명기구.
  6. 삭제
  7. 삭제
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