KR101266417B1

KR101266417B1 - 히트파이프 방열구조를 가진 가로등기구

Info

Publication number: KR101266417B1
Application number: KR1020110130053A
Authority: KR
Inventors: 심재홍; 안성준
Original assignee: 안성준; 주식회사 이앤씨
Priority date: 2011-12-07
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2013-05-22

Abstract

본 발명에서는 발열부위와 인접 설치된 히트파이프와 하우징카바가 열전달 매체의 기능을 효과적으로 수행함으로써, 자연대류에 의한 가로등기구의 부품 수명을 연장시킬 수 있는 효과를 거둘 수 있는 가로등기구를 제시하고 있으며, 본 발명의 하우징카바는 각종 이물질 유입방지는 물론, 상하면 전체가 방열기능을 모두 수행할 수 있도록 외부 공기와 접촉할 수 있는 구조를 취하므로 한층 방열효과는 뛰어난 이점이 있다. 본 발명의 가로등기구 구조는 매우 구조가 간단하여 생산성과 생산비용을 저감시킬 수 있다.

Description

히트파이프 방열구조를 가진 가로등기구{OUTDOOR LIGHTING}

본 발명은 옥외에 설치되는 가로등기구에 관한 기술로서, 보다 상세하게는 하우징카바 및 내부 발열 부품에 인접설치되는 히트파이프를 접촉시켜, 가로등기구에서 발생되는 열을 보다 효과적으로 방출해 내기 위한 구조를 갖춘 가로등기구에 관한 것이다.

이는 종래 이물질 유입 방지용으로서의 역할만을 하던 가로등의 하우징을 방열구조물의 구성요소로 채용하여 외기와의 접촉을 극대화한 방열 구조를 제시하는것이다.

종래의 가로등은 통상 밝기에 비하여 에너지 소모가 크고 발열이 많이 되어 에너지 효율측면에서 많은 문제점이 지적되어 왔다. 최근에는 LED 조명을 이용한 각종 등기구 제품이 등장하면서 이러한 문제점을 해결해 나가고 있는 실정이다.

LED를 이용한 조명장치는 자체에서 발생되는 열을 방열시키는 문제를 해결하는데 어려움이 있어 주로 저휘도 LED를 이용하고 있었다. 즉 고휘도 LED를 이용할 경우 상당한 열이 발생되는 바 이 열에 의해서 LED 와 주변장치의 손상을 초래하는 등 실질적으로 조명장치의 수명 확보에 치명적인 문제를 발생할 수 있었다.

따라서 LED 를 적용한 가로등 역시 열적 스트레스로 인한 특성 열화, 잦은 고장 등이 문제되어 LED를 채용한 가로등에서도 방열 기능을 갖춘 구조는 지속적으로 미해결 과제인 상태로 남아 있다.

한편, 종래 LED를 이용한 가로등기구의 경우 그 특성상 밀폐를 유지해야만 습기와 이물질을 차단할 수 있어서, 밀폐에 따른 냉각 기능 저하는 피하기 힘든 난제중의 하나에 해당한다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 가로등기구 하우징에 일부 통공을 형성한 기술이 소개되고 있지만 외기와의 접촉면적 상의 제약 등에 의해서 방열이 효과적으로 수행되지 못하고 등기구 내의 부품 수명 단축의 문제를 풀지 못하고 있는 실정이다.
그 예로서, 대한민국 등록특허공보(발명의 명칭:방열장치 및 이를 이용한 가로등, 등록번호 10-0934501, 등록일자 2009년 12월 21일) 에서는 열을 발생시키는 열원의 상부에 설치되어 상기 열원으로부터 발생된 열을 전달받는 베이스플레이트와, 베이스플레이트의 상부에 다수의 방열핀들이 적층되어 형성된 방열핀유니트와, 방열핀유니트를 지지하며 상기 베이스플레이트에서 전달받은 열을 방열핀유니트로 방출하는 다수의 열전달부재와, 방열핀유니트에 형성되어 상기 방열핀유니트의 하부에서 가열된 공기를 상기 방열핀유니트의 상부로 통기시키는 통기수단을 구비하는 기술이 제시되어 있다.

상기 종래의 등기구의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는, 방열 면적을 극대화하기 위한 가로등 구조를 제시하고자 한다.

이러한 목적하에 종전 밀폐 기능만을 수행하던 하우징의 일부(하우징카바)를 방열판 기능을 수행할 수 있도록, 히트소스(heat source)에 인접하게 히트파이프 (heat pipe)를 설치하며, 이러한 히트파이프를 하우징카바와 접촉시킴으로써, 히트파이프 및 하우징카바가 하나의 방열시스템 역할을 할 수 있는 구조의 등기구를 제시함을 목적으로 한다.

또한 하우징카바의 외기노출 면적을 더욱 넓히기 위하여, 하우징카바를 하우징 자체로부터 이격시켜 하우징카바의 전체면이 방열판의 역할을 할 수 있도록 함이 본 발명의 주요 과제에 해당한다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단은 다음과 같다.

즉 히트파이프 방열구조를 가진 가로등기구에 있어서,

하측에 LED모듈을 구비하고, 내부에 PSU가 장착되며, 상부는 통구가 형성되는 하우징(101);

상기 PSU를 감싸면서 PSU에서 발생된 열을 전달받기 위한 U자 형으로 절곡된 히트파이프(300);

상기 히트파이프 하측에 형성되는 LED모듈(400);

을 포함하여 구성되되,

상기 히트파이프의 중간 절곡부 하면에 LED모듈 상측이 접촉되어 열전달되도록 형성되며,

상기 하우징의 통기구를 덮으면서 상기 하우징과 이격되어 결합됨으로써, 소정의 통기구(110a,110b)가 형성되도록 하고, 하면부(104)는 상기 히트파이프의 상측 단부면과 접촉되어 외기로 방열이 이루어지도록 하는 하우징카바(110);

를 더 포함함을 특징으로 한다.

또한, 상기 PSU 하측 및 히트파이프 중간 절곡부 사이에 수평으로 형성됨으로써, 복수의 히트파이프를 고정시킴과 동시에 PSU의 발생된 열을 히트파이프로 전달할 수 있도록 열전달성 금속 재료로 형성된 히트파이프고정부재(350)를 더 포함할 수 있다.

기타 상세한 발명의 구성과 기능은 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서 설명하도록 한다.

본 발명에서는 발열부위와 인접 설치된 히트파이프와 하우징카바가 열전달 매체의 기능을 효과적으로 수행함으로써, 자연대류에 의한 가로등기구의 부품 수명을 연장시킬 수 있는 효과를 거둘 수 있다.

이때 하우징카바는 각종 이물질 유입방지는 물론, 상하면 전체가 방열기능을 모두 수행할 수 있도록 외부 공기와 접촉할 수 있는 구조를 취하므로 한층 방열효과는 뛰어난 이점이 있다.

한편, 본 발명의 가로등기구 구조는 매우 구조가 간단하여 생산성과 생산비용을 저감시킬 수 있다.

도 1은 통상적인 가로등기구의 측면도,
도 2는 본 발명의 가로등기구의 사시도,
도 3은 도 2의 측 단면도,
도 4는 도 2의 분해 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 구체적으로 설명한다. 다만 본 발명의 권리범위는 실시예에 국한되지 아니하며 당업자 수준에서 특허청구범위로부터 파악되는 균등수준의 발명은 모두 본 발명의 권리 범위에 속함을 미리 밝혀 둔다.

도 1을 참조하면 폴(1)의 상단 단부에 발광등이 설치된 하우징(3)이 도시되어 있으며, 본 발명의 경우도 이와 같은 구조를 취하게 되되, 본 발명은 가로등하우징(3)과 그 내부의 방열구조 부분에 기술적 요지가 있다.

제1실시예

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 가로등기구는 전체적으로 하우징(101)과, 그 하측에 장착되는 LED모듈(400)과 전원공급부인 PSU(POWER SUPPLY UNIT, 200) 및 내부 발생된 열을 방출하기 위한 방열부를 포함하여 구성된다.그리고 LED 모듈 하측에는 LED보호를 위하여 LED모듈카바(155)가 형성되어 있다.

여기서 방열부는 LED 및 PSU 그리고 일사광 등에 의해 발생된 열을 하우징 밖으로 인출하기 위한 구성요소들을 말하는 것으로서, 본 발명에서는 히트파이프(300) 및 그에 접촉된 하우징카바(110)를 방열부의 주요 구성요소로 한다.

도 4를 참조하면, 하우징(101)은 일측(좌측)에 가로등 암이 체결되는 암체결부(160)가 형성되어 있으며, 중앙 상부측은 외부와 통공되어 있는 구조를 취한다. 구조적 강도를 확보하기 위하여 내측에는 다수의 보강부재(105)가 형성됨이 바람직하고 전체적인 형상은 주위의 하측방향으로 곡률을 가진 형태로 형성된다.

하우징 내부에는 전원공급을 위한 PSU(200)가 장착이 되는데, PSU는 주요 발명 부품중의 하나에 해당한다.

하우징 중앙 상부의 통기 부분에는 하우징카바(110)가 결합되어진다. 이러한 하우징카바는 도 3에서 도시되어 있듯이 하우징과 밀봉 상태를 이루면서 결합되는 것이 아니라 통기구(110a, 110b)를 이루면서 하우징(101)의 상측으로 이격된 상태로 결합된다.

하우징 내부의 PSU(200) 하측에는 복수개의 히트파이프(300)가 장착된다. 이러한 히트파이프는 U자 형태로 형성됨이 바람직하다. U자 형태의 중간 부분에 상기 PSU(200)가 위치하게 되어, PSU 에서 발생된 열이 히트파이프 쪽으로 열전달 될 수 있는 구조를 취한다.

한편, PSU(200)와 히트파이프(300) 사이에 히트파이프고정부재(350,351)가 더 형성될 수 있으며, 이러한 히트파이프고정부재는 U자형의 히트파이프의 구조적 안정성을 확보하기 위하여, 일측에 단면이 반원인 히트파이프수용부(355)가 요홈형태로 형성되어 있어서 이러한 히트파이프수용부(355)에 히트파이프 일측이 수용될 수 있다.

히트파이프고정부재(350) 및 히트파이프(300)는 구리,알루미늄 기타 열전달 능력이 우수한 금속으로 형성됨이 바람직한데, 이는 히트파이프고정부재(350)가 PSU 와 같은 발열체로부터 히트 파이프로의 열전달 매체역할을 수행할 수 있도록 하기 위함이다.

물론, 히트파이프고정부재(350) 대신에 복수의 히트파이프를 상호 안정적으로 고정시켜 하우징 내부에 안착시킬 수 있는 기타 부재를 사용할 경우라면, 도 4에 도시된 히트파이프고정부재(350)과 다른 형태를 가진 구성요소가 적용될수도 있음은 물론이다.

도 3을 참조하면, 히트파이프 하측에는 LED모듈(400,401)이 형성될 수 있으며, 이러한 LED 또한 발열체 이므로, 히트파이프 하측부와 접촉시켜 열전달이 될 수 있도록 구성하였다.

상기 실시예에서의 히트파이프(300)의 역할을 요약하면 다음과 같다.

즉, LED모듈(400)과 PSU(200)에서 발생된 열을 효과적으로 외기로 유출하기 위하여, 히트파이프의 굽어진(U자) 내측면 상부로는 PSU가, 히트파이프 하측으로는 LED 모듈이 접촉되어져 있다.

다만, LED모듈에서 방열되는 양이 PSU(200)보다 월등히 많이 발열되므로, 히트파이프를 매개로 하여 LED모듈과 PSU 가 상호 열전달되는 것이 바람직하지 않을 수 있다. 즉 LED모듈에서 방출되는 열이 PSU에 전달되어 PSU 자체가 가열되는 것이 바람직하지 않을 수도 있으므로, 히트파이프(300)와 LED 모듈(400)만을 별도로 접촉시켜 방열토록 하고, PSU는 별도의 히트파이프(미도시)와 접촉시켜 독립적인 방열을 시킴으로써, PSU와 LED모듈을 열적으로 분리(thermal separation) 하는 구조도 있을 수 있다.

한편, 도면에서는 도시되지 않았지만, 히트파이프의 중간의 하측 직선 부분의 밑면을 편평하게 형성시켜, 히트파이프와의 LED 모듈의 접촉면적을 높이는 형태를 구비할 수도 있다.

이러한 히트파이프의 상측 단부는 도 3과 같이, 하우징카바 하면부(104)의 편평한 면으로 접촉되도록 형성되어 히트파이프로 전달된 열이 하우징카바(110)의 전체 면으로 전달되도록 한다.

즉 하우징카바(110)의 하측은 히트파이프(300) 상측단부에 접점(106)면을 이루고 , 하우징카바의 상측은 외기에 노출되어져 있다. 하우징카바는 방열기능이 원활히 수행되도록 열전달계수가 높은 알루미늄, 구리 기타 금속 재질로 형성됨이 바람직하다.

하우징카바의 구조는 도 3에서는 내부가 비어있으면서 밀폐된 형태의 쉘(shell) 형상으로 되어있지만, 그외에도 외기와의 접촉면을 증대시키기 위하여 허니콤(벌집) 구조로도 형성할 수 있다. 다만, 도 3과는 달리 하니콤 구조로 형성할 경우에는 도 3의 밀폐구조가 아닌, 외기가 통기될 수 있도록 하니콤 구조는 오픈 되어 있어야 한다.(미도시)

즉 본 실시에서는 상술한 바와 같이 하우징카바가 일종의 방열판 역할을 수행할 수 있다.

그리고 하우징카바(110)가 보다 방열기능을 증대시킬 수 있도록, 하우징카바(110)는 하우징(101) 몸체와 이격시켜 통기구(110a, 110b)를 형성하였다.

즉 통기구(110a, 110b)가 형성되지 않는 밀폐된 구조라면 하우징카바(110)가 실질적으로 외기에 노출된 부분만이 방열판 역할을 할 수 있지만, 통기구(110a, 110b)를 형성하여 외기가 A, A' 방향으로 출입가능하도록 형성된 본 발명에서는 하우징카바 상하면 모두 외기와 대류 열전달 현상이 발생될 수 있는 점도 본 발명의 주요 기술적 요지 중의 하나이다.

본 발명의 히트파이프의 개수, 형태 등은 당업자 수준에서 변형 적용가능함은 물론이며, 여하한 변형된 발명도 모두 본 발명의 권리에 속한다.

한편, 본 발명의 PSU는 하우징 내부에 구비되는데, 그 이유로서는 종래에는 PSU를 폴(도 1 참조,1)에 장착시켜 직류 전원이 긴 도선을 따라 등기구 위치까지 이동함에 따른 전력사용의 비효율성이 발생되던 문제점을 해결하기 위한 목적이다.

제2실시예

본 발명의 제2 실시예는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 하우징카바(110)와 히트파이프(300)는 상호 접촉되지 않고, 히트파이프 단부에 히트싱크를 추가 설치하여 방열이 되도록 형성된 구조이다.

즉, 상기 히트파이프의 U자형 양측 단부들에는 핀구조의 히트싱크(390)를 더 결합하여 상기 통기구(110a,110b)들을 통해 들어오는 외기와의 열전달이 되도록 형성한 것이다. 히트싱크에는 홀(391)이 형성되어 있어서 U자형 단부에 체결가능하며, 그 외에도 히트파이프와 히트싱크의 결합방법은 다양하게 변형 적용 가능하다.

한편, PSU(200)는 히트파이프고정부재와 격리되도록 형성되어, LED모듈(400)의 발생된 열이 PSU로 전달되지 않도록 하고 있다.

본 실시예(도 5, 도 6)에서 하우징카바를 쉘 형상으로 도시하였지만, 그 외에도 실시예 1에서 설명한 바와 같이, 하니콤 구조로도 얼마든지 형성할 수도 있음은 물론이다.

A,A':공기흐름방향
1:폴 3:하우징 2, 4;암
101:하우징 104:하우징카바 하면부
105:보강부재
106:접점
110:하우징카바
110a,110b:통기구
150:하우징하측카바
155:LED모듈카바
160:암체결부 200:PSU
300:히트파이프 355:히트파이프수용부
350,351:히트파이프고정부재
400,401:LED모듈

Claims

히트파이프 방열구조를 가진 가로등기구에 있어서,
하측에 LED모듈을 구비하고, 내부에 PSU가 장착되며, 상부는 통구가 형성되는 하우징(101);
상기 PSU를 감싸면서 PSU에서 발생된 열을 전달받기 위한 U자 형으로 절곡된 히트파이프(300);
상기 히트파이프 하측에 형성되는 LED모듈(400);
을 포함하여 구성되되,
상기 히트파이프의 중간 절곡부 하면에 LED모듈 상측이 접촉되어 열전달되도록 형성되며,
상기 하우징의 통기구를 덮으면서 상기 하우징과 이격되어 결합됨으로써, 소정의 통기구(110a,110b)가 형성되도록 하고, 하면부(104)는 상기 히트파이프의 상측 단부면과 접촉되어 외기로 방열이 이루어지도록 하는 하우징카바(110);
를 더 포함하는
히트파이프 방열구조를 가진 가로등기구.
히트파이프 방열구조를 가진 가로등기구에 있어서,
하측에 LED모듈을 구비하고, 내부 일측에 PSU가 장착되며, 상부는 통구가 형성되는 하우징(101);
상기 하우징 내부에 U자형으로 절곡된 형상을 가지며, 복수개가 병렬적으로 형성되되, 발열부인 LED모듈 상측에 접촉되어 열을 전달하기 위한 히트파이프;
상기 히트파이프 하측에 접촉되어 형성되는 LED모듈(400);
을 포함하여 구성되되,
상기 PSU는 상기 LED모듈과 열전달이 되지 않도록 분리(themal separation)되며,
상기 하우징의 통기구를 덮으면서 상기 하우징과 이격되어 결합됨으로써, 소정의 통기구(110a,110b)가 형성되도록 하고, 하면부(104)는 상기 히트파이프의 상측 단부면과 접촉되어 외기로 방열이 이루어지도록 하는 하우징카바(110);
를 더 포함하는
히트파이프 방열구조를 가진 가로등기구.
히트파이프 방열구조를 가진 가로등기구에 있어서,
하측에 LED모듈을 구비하고, 내부 일측에 PSU가 장착되며, 상부는 통구가 형성되는 하우징(101);
상기 하우징 내부에 U자형으로 절곡된 형상을 가지며, 복수개가 병렬적으로 형성되되, 발열부인 LED모듈 상측에 접촉되어 열을 전달하기 위한 히트파이프;
상기 히트파이프 하측에 접촉되어 형성되는 LED모듈(400);
을 포함하여 구성되되,

상기 하우징의 통기구를 덮으면서 상기 하우징과 이격되어 결합됨으로써, 소정의 통기구(110a,110b)가 형성되도록 하고,
상기 히트파이프의 U자형 양측 단부들에는 핀구조의 히트싱크(390)를 더 결합하여 상기 통기구(110a,110b)를 통해 들어오는 외기와의 열전달이 되도록 형성된, 히트파이프 방열구조를 가진 가로등기구.
청구항 1 내지 2 중 어느 한항에 있어서, 상기 하우징카바는 밀폐된 쉘(shell) 형상 혹은 통기가 되도록 오픈된 하니콤 구조인 것을 특징으로 하는,
히트파이프 방열구조를 가진 가로등기구.
청구항 1 내지 3 중 어느 한항에 있어서, 상기 히트파이프 중간 절곡부 사이에 수평으로 형성됨으로써, 복수의 히트파이프를 고정시키는 히트파이프고정부재(350)를 더 포함하는, 히트파이프 방열구조를 가진 가로등기구.