KR101255221B1 - Ｌｅｄ 방폭등 방열 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LED 방폭등 방열장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 LED 광원 및 상기 LED 광원이 실장되는 기판으로 이루어진 LED 방폭등에 있어서, 상기 기판과 결합되는 상판; 상기 상판과 일정 간격 이격되고 일측면에 방열핀이 구비되는 하판; 상기 상판 및 하판과 수직되게 결합되어 내부에 일정 크기의 공간을 형성하는 측면판; 및 코일 형태로 이루어져 상기 상판 및 하판과 번갈아 결합되며, 단부가 각각 밀폐되고 내부에 작동유체가 채워지는 모세관을 포함하는 LED 방폭등 방열장치를 제공하는 것을 특징으로 하며, 이를 통해 조명 방향과 무관하게 효과적인 방열이 가능하도록 하여 방폭등의 성능과 수명 향상의 효과가 있다.

Description

ＬＥＤ 방폭등 방열 장치{An apparatus for radiating heat of LED explosion-proof lamp}

본 발명은 LED 방폭등 방열 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 방열 장치를 밀폐된 구조의 LED 방폭등에 적용함으로써 효과적인 방열이 가능하도록 하는 LED 방폭등 방열 장치에 관한 것이다.

일반적으로 가연성 가스 및 증기 또는 분진에 의한 폭발 위험 분위기가 형성되는 곳에는 화재, 폭발 및 열 발생으로 인한 위험성이 높아 사용되는 전기기구는 대개 방폭 구조를 가지도록 규정되어 있으며, 이러한 방폭 구조를 가지는 방폭등은 가연성 가스 등에 의한 폭발 우려를 없애기 위하여 방폭등을 반드시 밀폐하여야 한다.

한편, 종래 방폭등은 일반적으로 백열등, 형광등, 삼파장등 등을 광원으로 사용하기 때문에 부피가 크고 전력소비가 많은 문제점이 있어 현재 LED(Light Emitting Diode)를 광원으로 한 방폭등이 사용되고 있으나, 상기 LED를 광원으로 사용할 경우에도 사용 전력의 상당량이 열로 발생하기 때문에 효과적인 방열이 이루어지도록 하는 것이 중요하다.

도 1은 이와 같이 LED 방폭등의 방열 문제를 해결하기 위하여 10-2007-62870호로 특허출원된 것으로, 도시된 바와 같이 상기 방폭등에는 방폭등을 고정시키는 거치대의 일단에 결합되는 제1하우징(100)과 상기 제1하우징에 결합되며 내부에 전원공급장치가 내장되는 제2하우징(200)이 구비되고, 그 외주면에 내부 열을 방출하기 위한 방열판(210)이 구비되어 있다.

상기 방폭등의 경우 하우징 외주면 전체에 표면적을 극대화시킨 방열판(210)을 통하여 내부에 발생되는 열을 배출할 수 있다는 이점은 있으나, 방폭등 특성상 밀폐 구조로 이루어져 있어 방열판(210)만으로는 내부의 열을 방출하는데 한계가 있고, 또한 조명 방향에 따라서 방열에 많은 차이가 있게 되는 등 내부에 발생하는 열을 효과적으로 외부로 방출되도록 하는데 많은 어려움이 존재하게 된다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위해서 안출된 것으로, 밀폐된 환경에서 내부에 발생하는 열이 방폭등 외부로 효과적으로 방열되도록 하면서 동시에 조명 방향과 무관하게 방열이 가능하도록 하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 방열 장치에 의해서 발생되는 공간에다 전원 공급부를 배치하도록 하여 효율적인 공간 배치를 통한 방폭등 구조의 간소화가 가능하도록 하는데도 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 보다 구체적으로 LED 광원 및 상기 LED 광원이 실장되는 기판으로 이루어진 LED 방폭등에 있어서, 상기 기판과 결합되는 상판; 상기 상판과 일정 간격 이격되고 일측면에 방열핀이 구비되는 하판; 상기 상판 및 하판과 수직되게 결합되어 내부에 일정 크기의 공간을 형성하는 측면판; 및 코일 형태로 이루어져 상기 상판 및 하판과 번갈아 결합되며, 단부가 각각 밀폐되고 내부에 작동유체가 채워지는 모세관을 포함하는 LED 방폭등 방열장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 상판 및 하판에는, 상기 모세관과 결합되기 위한 요홈부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 상판 및 하판은, 알루미늄 재질인 것을 특징으로 한다.

이상에서 상술한 바와 같이, 밀폐 구조에서 발생되는 내부 열을 방열핀을 통하여 효과적으로 방열이 이루어지게 되어 방폭등의 성능과 수명을 높일 수가 있게 되며, 아울러 효율적인 공간 배치를 통하여 구조의 간소화가 가능함으로써 방폭등의 이동과 설치가 자유롭게 되어 다양한 산업 현장에서의 작업 활용도를 높일 수 있게 된다.

도 1은 종래의 방폭등을 도시하는 분리 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED 방폭등 방열 장치를 도시하는 단면도.
도 3은 도 2의 "A" 부분 확대도.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 LED 방폭등 방열 장치를 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED 방폭등 방열 장치를 도시하는 단면도이고, 도 3은 도 2의 "A" 부분 확대도이다.

본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이, 종래 LED 광원(100) 및 상기 LED 광원이 실장되는 기판(200)으로 이루어진 LED 등에 크게, 상판(10) 및 하판(20), 측면판(30), 그리고 모세관(40)을 포함하여 이루어진다.

상기 LED 광원(100)은 통상의 발광다이오드(Light Emitting Diode) 또는 내부에 LED 칩을 포함하는 형태로 형성되며 기판(200)에 필요에 따라 여러 가지 방식으로 배열되게 된다.

상기 기판(200)은 LED 광원(100)이 실장되는 일종의 고정판으로 절연체의 고정판 또는 인쇄 회로 기판으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 기판(200)이 인쇄 회로 기판으로 형성되는 경우에 LED 광원(100)은 기판(200)에 의해 전원이 공급될 수 있다.

이와 같은 LED 광원(100) 및 기판(200), 그리고 전원 공급 장치 등은 종래 LED 조명기구로 널리 알려져 있는 것이며, 본 발명은 방열 장치에 관한 것이어서 이하 방열 장치를 중심으로 보다 자세히 설명하고자 한다.

먼저, 상기 기판(200)은 일정 크기의 평판으로 이루어진 상판(10)과 결합되며, 상기 상판(10)에는 일정 간격 이격되고 역시 일정 크기의 평판으로 이루어진 하판(20)이 구비되게 된다.

여기서, 상기 상판(10) 및 하판(20)은 발생한 열을 효과적으로 방출하기 위하여 열전도도가 높은 알루미늄 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 경우 LED 방폭등을 상향 조명하는 것을 바람직한 실시예로 하여 상부측을 상판(10), 그리고 그 하부측을 하판(20)으로 하였으나, 하향 조명을 하는 경우에는 상, 하판이 반대로 되므로 LED 광원(100)측을 상판으로, 그리고 그 반대측을 하판으로 지칭하는 것으로 이해해야 한다.

상기 상판(10)과, 상기 상판(10)과 일정 간격을 두고 이격되는 하판(20) 사이에는 측면판(30)이 구비되게 되는데, 상기 측면판(30)은 상기 상판(10) 및 하판(20)과 수직되게 결합되어 내부에 일정 크기의 공간을 형성하게 된다.

즉, 상기 측면판(30)은 상판(10) 및 하판(20) 사이의 공간을 둘러 감싸는 형태로 결합되게 되며, 따라서 본 발명에 따른 LED 방폭등은 상판(10) 및 하판(20), 그리고 측면판(30)에 의해서 일정 공간을 구비한 밀폐 형태의 구조를 가지게 된다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 상판(10) 및 하판(20) 사이에는 모세관(40)이 구비되게 되는데, 상기 모세관(40)은 1~2mm 내경의 관을 여러 번 구부려 코일 형태로 이루어져 상기 상판(10) 및 하판(20)과 번갈아 결합되는 형태를 취하게 된다.

즉, 상기 모세관(40)은 구부려 여러 번 감아서 사각형으로 감은 코일 형태를 띠게 되는데, 코일 형태는 반드시 이에 한정되는 것이 아니며, 원형 또는 타원형 등 다양한 형상이 가능함은 물론이다.

상기 상판(10) 및 하판(20)에는 이와 결합되는 모세관(40)과의 접촉 면적을 높이기 위하여 도 3에 도시된 바와 같이 요홈부(22)가 형성되도록 하는 것이 바람직하며, 상기 모세관(40)과 요홈부(22) 사이에는 열전도율이 높은 접착 물질에 의해 결합되게 된다.

한편, 상기 모세관(40)의 일측 단부는 공기가 유입되지 못하게 밀폐시키게 되고, 모세관(40)의 타측 단부에서는 관 내부에 존재하던 공기를 모두 뽑아내고 작동 유체를 일정량 주입하여 내부의 작동 유체가 대기 중으로 나오지 못하게 하여 완전히 밀봉하도록 함으로써 단부가 각각 밀폐되는 형태를 이루게 된다.

상기 하판(20)의 일측면, 즉 모세관(40)과 결합되는 반대측면에는 방열핀(25)이 구비되며, 상기 방열핀(25)에 의해 내부 열을 최종적으로 외부로 방출되므로 상기 방열핀(25)은 공기와의 접촉면적을 증가시켜 효과적인 방열이 이루어질 수 있도록 핀이 조밀하게 형성되는 것이 바람직하다.

이상과 같이 본 발명의 모세관(40)은 가능한 LED 광원과 최대한 가깝게 배치되는 가열 부분과 방열핀(25)과 최대한 가깝게 배치되는 냉각 부분으로 구분되는데, 상기 가열 부분은 LED 광원(100)이 실장된 기판(200)과 면 접촉을 하고 있는 상판(10)과 직접 접촉되도록 하고, 상기 냉각 부분은 방열핀(25)과 면 접촉을 하고 있는 하판(20)과 직접 접촉되도록 할 수 있다.

이렇게 구성될 경우, LED 방폭등에 의해 가열 부분에서 모세관(40)들이 뜨거워지면 내부 작동 유체가 증발하고 동시에 방열핀(25)에 의해 냉각 부분에서 이 증기는 응축한다.

즉, 가열 부분과 냉각 부분에 온도차가 발생하게 되면 냉각 부분 내부의 압력 불균형에 의하여 기포는 급격히 성장하게 되고, 이에 따라 기포가 인접한 액체를 밀어내면 모세관(40) 내부의 연속적으로 존재하는 기포가 연쇄적으로 진동하게 된다. 이와 같은 과정을 통하여 작동 유체는 냉각 부분으로 열을 전달한 후 다시 가열 부분으로 이동하게 된다.

이와 같이 상기 모세관(40) 내부 가열 부분과 냉각 부분의 온도 차이에 의해 발생되는 압력 차이를 구동력으로 하여 작동 유체의 지속적인 왕복 유동이 유도되므로, 외부의 추가적인 동력 없이도 모세관(40)의 온도차로 발생되는 지속적인 작동 유체의 왕복 유동에 의해서 LED 방폭등에서 발생하는 내부 열은 설치 방향과 무관하게 매우 빠르게 방열핀(25)으로 전달되어 최종적으로 외부로 방열되게 된다.

통상 상기 작동 유체는 다양한 형태의 것이 알려져 있으나, 본 발명에서는 기화과정에서의 증발 잠열과 현열에 의하여 냉각 부분으로 열을 전달하고 가열 부분으로 이동하는 효과를 극대화하기 위하여 상기 작동 유체를 R-123으로 할 경우에 이의 효과가 가장 바람직한 것으로 나타났다. 즉, 상기 R-123은 상온, 상압 중에 액체형태의 냉매 가운데 온도 변화에 따른 증기압의 변화가 매우 크기 때문이다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 LED 방폭등 방열 장치의 경우 LED 광원(100)에 의해 발생된 열은 기판(200)을 통해 열전도도가 높은 알루미늄 재질의 상판(10) 전체로 전달되게 되며, 이렇게 전달된 열은 모세관(40)을 통해 역시 알루미늄 재질의 하판(20)으로 전달되어 최종적으로 하판(20)과 면접촉을 하고 있는 방열핀(25)을 통해 대기로 방출되게 된다.

이때, 상판(10) 및 하판(20)에는 접촉 면적을 높이기 위하여 별도로 요홈부(22)가 형성되어 있으므로 이를 통해 상기 모세관(40)과 전열 면적이 극대화되어 빠른 열의 방출을 기대할 수가 있다.

따라서, 방폭등 특성상 밀폐된 구조 때문에 내부 발생열이 외부로 효과적으로 방출되지 못하는 문제점을 해결할 수 있을 뿐 아니라, 종래의 방열 장치가 설치 방향에 따라 방열 성능이 저하되는 문제점을 본 발명의 방열 장치의 우수한 방열 성능을 통해서 그 문제점을 해결할 수 있게 된다.

더군다나, 본 발명에 따른 방열 장치의 경우 상판(10) 및 하판(20)과 측면판(30)으로 이루어지는 밀폐된 내부 공간에다 모세관(40)이 형성되도록 하기 때문에 상기 공간에다 전원 공급부(미도시)를 배치하도록 할 경우 효율적인 공간 배치가 가능하므로 방폭등 구조의 간소화도 가능하게 된다.

그 결과, 방폭등의 이동과 설치가 자유롭게 되어 다양한 산업 현장에서의 작업 활용도를 높일 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명은 효과적인 방열이 가능하도록 하는 LED 방폭등의 방열 장치를 기본적인 기술적 사상으로 하며, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것인바, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.

10: 상판 20: 하판
30: 측면판 40: 모세관

Claims (3)

1. LED 광원(100) 및 상기 LED 광원이 실장되는 기판(200)으로 이루어진 LED 방폭등에 있어서,
   상기 기판과 결합되는 상판(10);
   상기 상판과 일정 간격 이격되고 일측면에 방열핀(25)이 구비되는 하판(20);
   상기 상판 및 하판과 수직되게 결합되어 내부에 일정 크기의 공간을 형성하는 측면판(30); 및
   코일 형태로 이루어져 상기 상판 및 하판과 번갈아 결합되며, 단부가 각각 밀폐되고 내부에 작동유체가 채워지는 모세관(40)을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 방폭등 방열 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 상판 및 하판에는, 상기 모세관과 결합되기 위한 요홈부(22)가 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 방폭등 방열 장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 상판 및 하판은, 알루미늄 재질인 것을 특징으로 하는 LED 방폭등 방열 장치.

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