KR101279944B1 - 냉각장치가 구비된 ｌｅｄ 조명 장치 - Google Patents

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    • Y10S362/80—Light emitting diode

Abstract

본 발명은 냉각장치가 구비된 LED 조명 장치에 관한 것이며, 상세하게는 열분포도가 높은 쪽으로 공기가 더 많이 유동되도록 하여 발광부의 냉각효율을 향상시킬 수 있는 냉각장치가 구비된 LED 조명 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각장치가 구비된 LED 조명 장치는 전원인가시 발광되는 LED 소자가 구비된 발광부; 발광부 상에 구비되어, 발광부의 발광시 발광부에서 발열된 열을 전달받아 LED 소자의 발열면적보다 넓은 면적으로 열이 분산되도록 제공된 열분산부; 열분산부 상에 구비되어, 열분산부로 공기를 제공토록 제공된 공기공급부; 및 열분산부와 공기공급부 사이에 위치되어, 공기공급부에서 토출된 공기가 열분산부로 분산되도록 제공된 공기분산부를 포함하는 것이 바람직하다.

Description

냉각장치가 구비된 ＬＥＤ 조명 장치{ＬＥＤ LIGHTENING APPARATUS PROVIDED WITH A COOLING DEVICE}
본 발명은 냉각장치가 구비된 LED 조명 장치에 관한 것이며, 상세하게는 열분포도가 높은 쪽으로 공기가 더 많이 유동되도록 하여 발광부의 냉각효율을 향상시킬 수 있는 냉각장치가 구비된 LED 조명 장치에 관한 것이다.
일반적으로 조명등은 전기에너지를 빛에너지로 변환하여 야간에 실내나 실외에서 물체를 식별할 수 있도록 광을 제공하거나 물체를 조사하기 위해 사용되며, 최근에는 실내 장식이나 다양한 색 연출을 위하여 조명을 이용하는데, 대체로 백열등, 형광등, 할로겐등, 메탈할라이드등, 수은등, 나트륨등을 사용한다.
그러나, 백열등은 가격은 저렴하나 수명이 짧고, 발광효율이 떨어지며, 휘도가 높아 눈부심을 일으키고, 많은 열이 발생하며, 형광등은 백열 전구보다 에너지 효율이 높아 전력소비는 적으나, 점등대기 시간이 길고, 수명이 짧다. 또한 나트륨등, 수은등, 메탈하라이드등은 전력소비가 크며, 눈부심을 일으킬 수 있으며, 수명 또한 길지 못한 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점 때문에 최근에는 수명이 반 영구적이고, 소비전력이 적으면서 고효율의 조도를 얻을 수 있는 LED(lighting emitting diode)를 이용한 조명등이 다양한 용도로 개발되고 있다.
LED 조명등은 빠른 처리속도와 낮은 전력소모 등의 장점을 가지며, 친환경적이고 에너지 효율이 높아서 이용도가 점차 늘어가는 추세이다. 또한, LED를 이용한 조명등은 일반 조명등에 비해 60∼80%의 전력이 절감되며 50,000시간 이상의 반영구적인 수명을 가지며 눈부심이 발생하지 않기 때문에 조명등으로 각광을 받고 있다.
그러나, 이와 같은 LED 조명등은 인쇄회로기판에 여러 개의 LED를 실장하여 사용하기 때문에 발열량이 크므로, 일정 시간 사용시에 내부에서 발생되는 열을 원활하게 배출시키거나 제거시키지 못하면 효율이 저하되고, 장시간 계속 사용시에는 수명이 단축되는 문제점이 있다.
한국 공개특허공보 2011-0032397(2011.03.30. 공개)
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 공기공급부에서 토출된 공기가 히트 파이프에 전체적으로, 그리고, 발광부에 인접한 히트 파이프로 더 많은 양의 공기가 유동되도록 하여 발광부의 냉각효율을 향상시킬 수 있는 냉각장치가 구비된 LED 조명 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 공기공급부에서 토출된 토출공기가 공기분산부에 의해 형성된 토출유로를 경유하면서 상기 히트 파이프에 쌓인 먼지를 제거할 수 있도록 제공된 냉각장치가 구비된 LED 조명 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 냉각장치가 구비된 LED 조명 장치는 전원인가시 발광되는 LED 소자가 구비된 발광부; 발광부 상에 구비되어, 발광부의 발광시 발광부에서 발열된 열을 전달받아 LED 소자의 발열면적보다 넓은 면적으로 열이 분산되도록 제공된 열분산부; 열분산부 상에 구비되어, 열분산부로 공기를 제공토록 제공된 공기공급부; 및 열분산부와 공기공급부 사이에 위치되어, 공기공급부에서 토출된 공기가 열분산부로 분산되도록 제공된 공기분산부를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에서, 열분산부는 발광부의 상부에 설치되어, 발광부의 발광시 발열된 열이 분산되도록 제공된 히트 스프레더; 및 상호 간에 소정의 간격으로 이격되어 공기공급부를 둘러싸도록 히트 스프레더 상에 배치된 복수 개의 히트 파이프를 구비하여, 발광부에서 발열된 열이 히트 스프레더와 복수 개의 히트 파이프로 전달되면서 발광부의 발열면적보다 넓은 면적으로 분산되도록 제공된 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에서, 공기분산부는 발광부에 인접한 위치로 갈수록 더 많은 양의 공기가 열분산부로 토출되는 구조를 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에서, 공기분산부의 외주면에는 토출공기가 방사형으로 토출되도록 구비된 복수 개의 토출개구가 형성된 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에서, 공기분산부는 복수 개의 토출개구가 공기분산부의 상단에서 발광부에 근접하게 위치된 공기분산부의 하단 방향으로 내려갈수록 토출개구의 직경이 커지는 구조를 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에서, 공기공급부는 상부에 공기공급노즐이 구비되고, 복수 개의 히트 파이프에 의해 둘러싸이도록 히트 스프레더 중앙에 위치된 공기공급몸체; 및 공기공급몸체 내부에 내장되어, 수축 이완운동을 반복하면서 공기가 소정의 압력을 가진 상태로 공기공급노즐을 통해 토출되도록 제공된 공기공급부재를 포함하되, 공기공급부재의 작동시 공기공급노즐을 통해 공기공급몸체의 상부에서 하부방향으로 공기가 토출되도록 작동되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에서, 공기공급몸체의 외주에는, 공기공급몸체를 둘러싸는 형상으로 공기분산부가 공기공급몸체와 복수 개의 히트 파이프 사이에 위치되어, 공기공급노즐에서 토출된 공기가 공기분산부를 경유하면서 열분산부의 측방향으로 유동되어 열분산부의 열과 먼지를 제거하는 것이 바람직하다.
본 발명은 공기공급부에서 토출된 공기가 히트 파이프에 전체적으로, 그리고, 발광부에 인접한 위치의 히트 파이프로 더 많은 양의 공기가 토출되도록 하여, 발광부에서 히트 스프레더와 히트 파이프로 전달된 열이 토출공기에 의해 냉각될 수 있도록 하는 것이다.
또한, 본 발명은 공기공급부에서 토출된 공기가 히트 파이프의 길이 방향에 대해 수직방향으로 토출되는 토출유로를 형성하여, 토출공기가 공기분산부에 의해 형성된 토출유로를 경유하면서 상기 히트 파이프에 쌓인 먼지를 제거할 수 있다.
아울러, 본 발명은 공기공급부에서 토출된 공기를 통해 열분산부에 쌓인 먼지를 제거할 수 있어, 먼지가 쌓여 발생가능한 열분산부의 발열성능 저하를 방지할 수 있고, 더불어, 이로 인해 장치의 사용수명을 연장시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 공기공급부에서 토출된 공기를 통해 열분산부에 쌓인 먼지를 제거할 수 있어, 별도로 장치 내부를 청소하지 않아도 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각장치가 구비된 LED 조명 장치의 구성도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서, 상부에 구비된 히트 스프레드를 제거한 상태에서, 냉각장치가 구비된 LED 조명 장치를 상부에서 바라본, 열분산부, 공기공급부, 그리고 공기분산부의 결합구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기분산부의 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉각장치가 구비된 LED 조명 장치에 대해 상세하게 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각장치가 구비된 LED 조명 장치(100)는 발광부(110), 열분산부(120), 공기공급부(130) 및 공기분산부(140)를 포함한다.
본 발의 일 실시예에 따른 발광부(110)는 전원인가시 발광되는 LED(Light Emitting Diode) 소자(111)와, 상기 LED 소자(111)가 설치되는 PCB기판(112)으로 이루어진다. PCB기판(112)의 하면에는 LED 소자(111)가 구비되고, PCB기판(112)의 상면에는 열분산부(120), 공기공급부(130) 및 공기분산부(140)가 구비된다.
한편, LED소자(111)와 PCB기판(112)은 공지된 부품이 사용가능하며, 이에, 본 발명의 일 실시예에서는 LED 소자(111)와 PCB기판(112)의 형상, 종류, 기능 등에 대해 특별하게 한정하지 않기로 한다.
또한, 발광부(110)는 LED 소자(111)의 빛을 집중시키도록 반사부(미도시)가 구비될 수 있고, 조명등의 용도에 따라 다양한 변경이 가능하다. 이하에서는, 발광부(110)에서 발생된 열을 냉각토록 제공된 열분산부(120), 공기공급부(130)와 공기분산부(140)에 대해 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 열분산부(120)는 히트 스프레더(121)와 히트 파이프(122)를 포함한다. 여기서, 히트 스프레더(121)는 PCB 기판(112)의 상면에 구비된다. 이때, 히트 스프레더(121)는 금속 용접결합 방식을 통해 PCB 기판(112)에 결합되는 것이 바람직하다.
LED 소자(111)에 전원이 인가되어 LED 소자(111)가 점등된 경우에 점등시간이 길어지면 길어질수록, LED 소자(111)에서 발열이 일어난다. 본 실시예에 따른 냉각장치가 구비된 LED 조명 장치(100)에는 LED 소자(111)에서 발생된 열을 냉각시키기 위한 부재로서, 열분산부(120), 공기공급부(130) 및 공기분산부(140)가 구비된다. 여기서, 열분산부(120)는 히트 스프레더(121)와 히트 파이프(122)로 이루어진 부재로서, 발광부(110) 상에 구비된다.
본 발명의 일 실시예에서, 히트 스프레더(121)는 PCB 기판(112) 상에 고정된다. 본 실시예에서는 히트 스프레더(121)의 재질에 대해 특별히 한정하지 않기로 한다. 다만, LED 소자(111)의 발광시 발생된 열이 PCB기판(112)을 통해 히트 파이프(122)로 용이하게 전달되도록 열전도율이 높은 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에서, 발광부(110)의 발열이 잘 이루어질 수 있도록, 히트 스프레더(121)의 면적은 PCB 기판(112)의 면적보다 넓은 것이 바람직하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 히트 파이프(122)는 복수 개가 구비될 수 있으며, 복수 개의 히트 파이프(122)는 토출공기가 용이하게 유동될 수 있도록 상호 간에 소정의 간격으로 이격되어, 공기공급부(130)와 공기분산부(140)를 둘러싸도록 히트 스프레더(121) 상에 설치된다.
본 발명의 일 실시예에서, 히트 파이프(122)는 히트 스프레더(121) 상에서, 히트 스프레더(121)에 용접결합되어 고정된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 히트 파이프(122)는 히트 스프레더(121)를 통해 발광부(110)에서 발열된 열이 고온에서 저온 방향으로 용이하게 전달되도록, 열전도율이 높은 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
LED 소자(111)에서 발열된 열은 PCB 기판(112), 히트 스프레더(121), 그리고 히트 파이프(122)를 순차적으로 전달되면서 넓은 면적으로 분산되면서 방출되기 시작한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 냉각장치가 구비된 LED 조명 장치(100)는 열분산부(120)로 전달된 열이 보다 빠르게 냉각되도록, 히트 파이프(122)로 공기를 공급하기 위해 제공된 공기공급부(130)와, 공기공급부(130)에서 토출된 공기를 히트 파이프(122)로 분산시키기 위한 공기분산부(140)를 구비한다.
여기서, 공기공급부(130)는 양측의 히트 스프레더(121) 사이에 설치된다. 공기공급부(130)는 히트 파이프(122)로 공기를 제공하여 열분산부(120)가 냉각되도록 제공된 부재이다. 또한, 공기공급부(130)는 발광부(110)의 상부에서, 히트 스프레더(121)의 중앙에 위치되어, 중앙에서 외측으로 방사형으로 공기를 토출토록 제공된 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공기공급부(130)는 공기공급노즐(132)이 구비된 공기공급몸체(131)와, 공기공급몸체(131) 내에 내장되어 공기공급노즐(132)로 공기를 제공하는 공기공급부재(133)를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 공기공급몸체(131)는 상부면이 폐쇄되고 내부가 중공된 원통형 형상을 가진다. 그리고, 공기공급몸체(131)는 상부외주면에 공기공급몸체(131)의 내부와 연통되는 공기공급노즐(132)이 구비된다. 본 발명의 일 실시예에서는 공기공급노즐(132)의 형상, 종류 등에 대해서는 특별하게 한정하지 않기로 한다.
본 발명의 일 실시예에서, 공기공급부재(133)는 공기공급몸체(131)의 내주면과 소정의 간격만큼 이격되도록 상기 공기공급몸체(131)의 내부에 설치된다. 공기공급부재(133)는 허파구조를 가진다.
공기공급부재(133)는 상하운동으로 공기를 흡입하고, 내부로 흡입된 공기를 배출토록 작동되어, 외부에서 흡입된 공기가 공기공급노즐(132)을 통해 소정의 압력을 가진 상태로 토출되도록 제공된 것이다. 공기공급부재(133)로는 누벤틱스(Nuventix)사의 신젯(SYNJET)®이 사용될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 공기공급노즐(132)로부터 토출된 토출공기는 화살표방향을 따라 공기분산부(140)를 경유하여 히트 파이프(122)로 유동되면서, 히트 파이프(122)를 냉각시킴으로써, 결과적으로는 발광부(110)를 냉각시키는 냉각제로서 역할을 하게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서, 공기분산부(140)는 공기공급부(130)에서 토출된 토출공기가 히트 파이프(122)에 전체적으로 분산되도록, 공기공급부(130)와 히트 파이프(122) 사이에 설치된다. 이때, 공기분산부(140)의 하단은 히트 스프레더(121)에 용접결합되어 고정된 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에서, 공기분산부(140)의 외주면에는 토출공기가 방사형으로 토출되도록 구비된 복수 개의 토출개구(141)가 형성된 것이 바람직하다. 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 복수 개의 토출개구(141)는 공기분산부(140)의 상단에서 공기분산부(140)의 하단으로 내려갈수록 토출개구(141)의 직경이 커지는 구조를 가진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공기분산부(140)는 발광부(110)에 인접할수록 더 많은 공기가 히트 파이프(122)로 유동될 수 있도록 하여, 즉 열분포도가 높은 히트 파이프(122)의 하부로 더 많은 공기가 유동되도록 하여, 토출공기를 효율적으로 분산시킬 수 있다.
이로 인해, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각장치가 구비된 LED 조명 장치(100)는 공기공급노즐(132)을 통해 동일한 양의 공기가 토출된 경우, 공기분산부(140)가 공기공급부(130)와 히트 파이프(122) 사이에 설치된 경우가 설치되지 않은 경우보다 토출공기를 효율적으로 분산시켜, 구체적으로 공기분산부(140)는 히트 파이프(122)의 열분포도가 높은 쪽으로 더 많은 양의 공기가 유동되는 구조를 가짐으로써 효율적으로 발광부(110)를 냉각시킬 수 있다.
그리고, 공기분산부(140)는 토출공기가 히트 파이프(122)의 길이방향에 대해 수직하게 히트파이프(122)로 유동될 수 있도록 토출유로를 형성함으로써, 토출공기로 하여금 히트 파이프(122)를 냉각시킬 뿐 아니라, 히트 파이프(122)에 쌓인 먼지를 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 냉각장치가 구비된 LED 조명 장치(100)는 공기분산부(140)를 통해 히트 파이프(122)에 쌓인 먼지를 자동으로 제거할 수 있는 구조를 가져 발광부(110)의 냉각효율을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 장치의 사용수명을 연장시킬 수 있다.
위에 설명된 예시적인 실시예는 제한적이기보다는 본 발명의 모든 관점들 내에서 설명적인 것이 되도록 의도되었다. 따라서 본 발명은 본 기술 분야의 숙련된 자들에 의하여 본 명세서 내에 포함된 설명들로부터 얻어질 수 있는 많은 변형 및 상세한 실행이 가능하다. 다음의 청구범위에 의하여 한정된 바와 같이 이러한 모든 변형 및 변경은 본 발명의 범위 및 사상 내에 있는 것으로 고려되어야 한다.
100: 냉각장치가 구비된 LED 조명 장치 110: 발광부
120: 열분산부 130: 공기공급부
140: 공기분산부

Claims (7)

  1. 전원인가시 발광되는 LED 소자가 구비된 발광부;
    상기 발광부 상에 구비되어, 상기 발광부의 발광시 상기 발광부에서 발열된 열을 전달받아 상기 LED 소자의 발열면적보다 넓은 면적으로 열이 분산되도록 제공된 열분산부;
    상기 열분산부 상에 구비되어, 상기 열분산부로 공기를 제공토록 제공된 공기공급부; 및
    상기 열분산부와 상기 공기공급부 사이에 위치되어, 상기 공기공급부에서 토출된 공기가 상기 열분산부로 분산되도록 제공된 공기분산부;
    를 포함하며,
    상기 공기분산부는 상기 발광부에 인접한 위치로 갈수록 상기 공기가 토출되는 면적을 크게 형성한 토출개구;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치가 구비된 LED 조명 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 열분산부는
    상기 발광부의 상부에 설치되어, 상기 발광부의 발광시 발열된 열이 분산되도록 제공된 히트 스프레더; 및
    상호 간에 소정의 간격으로 이격되어 상기 공기공급부를 둘러싸도록 상기 히트 스프레더 상에 배치된 복수 개의 히트 파이프;
    를 구비하여, 상기 발광부에서 발열된 열이 상기 히트 스프레더와 상기 복수 개의 히트 파이프로 전달되면서 상기 발광부의 발열면적보다 넓은 면적으로 분산되도록 제공된 것을 특징으로 하는 냉각장치가 구비된 LED 조명 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 토출개구는 상기 발광부에 인접한 위치로 갈수록 더 많은 양의 공기가 상기 열분산부로 토출되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 냉각장치가 구비된 LED 조명 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 토출개구는 상기 토출공기가 방사형으로 토출되도록 복수 개가 형성된 것을 특징으로 하는 냉각장치가 구비된 LED 조명 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 토출개구는 상기 공기분산부의 상단에서 상기 발광부에 근접하게 위치된 상기 공기분산부의 하단 방향으로 내려갈수록 토출개구의 직경이 커지는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 냉각장치가 구비된 LED 조명 장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 공기공급부는
    상부에 공기공급노즐이 구비되고, 상기 복수 개의 히트 파이프에 의해 둘러싸이도록 상기 히트 스프레더 중앙에 위치된 공기공급몸체; 및
    상기 공기공급몸체 내부에 내장되어, 수축 이완운동을 반복하면서 공기가 소정의 압력을 가진 상태로 상기 공기공급노즐을 통해 토출되도록 제공된 공기공급부재;
    를 포함하되, 상기 공기공급부재의 작동시 상기 공기공급노즐을 통해 상기 공기공급몸체의 상부에서 하부방향으로 공기가 토출되도록 작동되는 것을 특징으로 하는 냉각장치가 구비된 LED 조명 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 공기공급몸체의 외주에는, 상기 공기공급몸체를 둘러싸는 형상으로 상기 공기분산부가 상기 공기공급몸체와 상기 복수 개의 히트 파이프 사이에 위치되어,
    상기 공기공급노즐에서 토출된 공기가 상기 공기분산부를 경유하면서 상기 열분산부의 측방향으로 유동되어 상기 열분산부의 열과 먼지를 제거하는 것을 특징으로 하는 냉각장치가 구비된 LED 조명 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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