KR101331139B1 - 엘이디 전구의 공기 접촉 냉각형 하우징 - Google Patents

엘이디 전구의 공기 접촉 냉각형 하우징 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기배출공이 형성된 하우징, 엘이디모듈, 엘이디모듈에 직류전류를 공급하는 컨버터 구성된 엘이디 전구의 공기 접촉 냉각형 하우징에 있어서, 하우징은 본체 내부가 원통의 공간으로 형성되는 컨버터안치부와; 컨버터안치부의 하부의 방사상의 직각으로 돌출되고, 일정간격으로 이격 형성되는 다수개의 연결바와; 연결바와 연결바 사이에 형성되고 상하 관통된 다수개의 외부공기접촉구와; 연결바 끝단에 다수의 연결바를 일체형으로 구성되게 하고, 단면이 'ㄱ'형상인 링형상으로 구성되는 연결링과; 연결바의 일부는 하부면에 일체형으로 돌출 구성되고 엘이디기판 또는 흡열판이 결합되고 일정한 높이로 구성되는 안착돌부와; 연결바의 상부면과 본체의 외주 수직면을 일체형으로 연결 구성하고 하부에서 상부로 갈수록 폭이 감소하여 측면이 삼각형 형상의 핀이 구성되어; 엘이디기판 또는 흡열판의 일부가 외부공기접촉구를 통하여 외부공기와 직접 열교환 즉 하우징 외부로 배출되므로 엘이디소자에서 발생되는 열의 일부는 인위적으로 냉각하지 아니하여도 되고, 과열공기 중 일부만 컨버터안치부로 상승되므로 냉각하는 과열공기의 량이 적고, 냉각하는 과열공기의 량이 적으므로 흡열판이 필요없거나 흡열판의 갯수 또는 두께가 감소되고, 과열공기 중 일부만 컨버터안치부로 상승되어 공기배출공으로 유입되므로 컨버터에 전달되는 열이 적은 등의 효과가 있다.

Description

엘이디 전구의 공기 접촉 냉각형 하우징{Air colling type housing of light emitting diode bulb}
본 발명은 엘이디(LED: Light emitting diode: 발광다이오드) 전구의 공기 접촉 냉각형 하우징에 관한 것으로서, 구체적으로는 하우징의 하부에 관통 형성된 외부공기접촉구를 구성하여 엘이디기판 또는 흡열판의 일부가 외부공기접촉구를 통하여 외부공기와 직접 열교환되어 엘이디(LED) 소자에서 발생되는 열이 냉각되는 엘이디 전구의 공기 접촉 냉각형 하우징에 관한 것이다.
현재, 가정이나 사무실 등 실내 조명 광원으로는 형광등, 백열등, 할로겐 램프 등의 방전램프가 사용되고 있다. 이러한 방전램프는 높은 구동 전압을 가지므로 전력의 승압으로 인한 에너지 소모가 크고, 폐기시 인체나 환경에 유해한 수은 등의 방전가스를 배출하므로 환경 오염의 원인이 되고 재활용이 불가능한 문제점이 있다.
특히, 유럽연합(EU)에서는 전기·전자제품에 납·수은·카드뮴·6가 크롬(Cr6+) 등의 중금속과 PBB(PolyBromide Binpenyl)·PBDE(PolyBrominated Diphenyl Ether) 등과 같은 유해물질의 사용을 금하는 특정 유해물질 사용제한 규약(RoHS : Restriting the use of Hazardous Substances)과 폐전기·전자제품의 재활용 비용을 생산자가 부담하도록 하는 전기·전자기기폐기물처리지침(WEEE : Waste Electrical and Electronic Equipment Directive)을 제정하여 2006년 7월 1일부터 이를 시행하고 있다.
이에 따라, 현재 사용되는 백열등, 형광등과 같은 조명기구를 대체할 수 있는 새로운 조명기구에 대한 연구 및 개발의 필요성이 대두되고 있다.
또한, 엘이디(LED: Light emitting diode: 발광다이오드) 관련 기술이 급속히 발전함에 따라, 청색 엘이디와 형광체를 이용하여 백색광을 방출하는 백색 엘이디가 등장하게 되었는데, 이러한 백색 엘이디는 기존의 조명 광원에 비해 극소형이며, 소비전력이 적고, 수명이 반영구적이며, 자외선과 같은 유해파 방출이 없고, 수은 및 방전가스를 사용하지 않는 환경친화적인 조명광원으로, 기존의 조명 광원을 대체할 수 있는 유력한 수단으로 각광받고 있다.
종래기술의 공기순환 냉각형 엘이디 전구를 살펴 보면 공개특허공보 제10-2012-0135756호(2012.12.17)의 엘이디 전구는 반구형의 확산커버, 확산커버에 결합되고 열전도체로 형성된 하우징, 확산커버 및 하우징이 형성하는 내부에 형성되고 엘이디(LED) 소자가 실장된 기판을 포함하는 엘이디모듈, 엘이디모듈에 직류전류를 공급하는 인버터, 하우징과 체결되는 소켓으로 구성된 엘이디 전구에 있어서, 상기 엘이디모듈과 밀착되어 하우징 내부에 형성되고 일정한 두께로 형성된 알루미늄 재질의 흡열판과; 상기 소켓이 결합되는 하우징의 하부 내부는 내주면에 상하로 구성되고 돌출된 한 쌍의 인버터 결합편과; 상기 하우징은 소켓이 결합되는 하부에 인버터 결합편의 상부 전후에 관통된 1쌍의 공기순환공이 구성되고, 방열돌기 및 상부면이 없는 상·하부가 관통된 내부공간을 형성하는 합성수지로 구성되어; 상기 흡열판이 엘이디소자에서 발생되는 열을 흡수하고, 상기 인버터가 인버터 결합편에 삽입되어 하우징 내부공간에서 입설되고, 합성수지 하우징으로 인하여 엘이디 전구의 중량이 감소되고, 하나의 공기순환공을 통하여 하우징 내부로 외부공기가 진입하고, 다른 하나의 공기순환공을 통하여 하우징 내부공기가 외부로 배출하여 하우징의 내부 공기가 순환되는 구성이다.
상기 종래기술의 엘이디 전구는 확산커버 내의 과열공기가 모두 하우징 내부로 상승되어 공기순환공으로 배출되면서 인버터의 소자에 열을 가열하는 문제점이 있다.
또한, 상기 종래기술은 인버터의 입설에 의하여 형성되는 하우징 내의 내부대공간과 내부소공간의 온도차가 크지 아니하여 공기 순환이 원활하지 아니하는 문제점이 있다.
또한, 상기 종래기술은 외부공기가 하우징 내부로 진입하여 외부로 배출 순환될 때 하우징 내부공간에 입설된 인버터 기판이 공기의 순환을 방해하는 문제점이 있다.
또한, 상기 종래기술은 하우징 내부로 진입한 외부공기가 가열되면서 흡열판 부근에 도달하지 전에 상승되어 흡열판과 외부공기가 직접 접촉되지 아니하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 엘이디기판 또는 흡열판이 결합되는 하우징의 하부에 플랜지를 구성하고, 플랜지에 관통 형성된 외부공기접촉구를 구성하여 엘이디기판 또는 흡열판의 일부가 외부공기접촉구를 통하여 외부공기와 직접 접촉으로 열교환되게 하여 외부공기가 엘이디소자에서 발생되는 일부의 열을 직접 냉각하고 엘이디기판 또는 흡열판과 열교환한 일부 공기만 하우징 내부로 상승되어 공기배출공으로 배출되게 하여 하우징의 구조가 간단하면서 냉각 효과가 양호한 엘이디 전구의 공기 접촉 냉각형 하우징을 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 엘이디 전구의 공기 접촉 냉각형 하우징은 공기배출공이 형성된 하우징, 엘이디모듈, 엘이디모듈에 직류전류를 공급하는 컨버터 구성된 엘이디 전구에 있어서, 상기 하우징은 본체 내부가 원통의 공간으로 형성되는 컨버터안치부와; 상기 컨버터안치부의 하부의 방사상의 직각으로 돌출되고, 일정간격으로 이격 형성되는 다수개의 연결바와; 상기 연결바와 연결바 사이에 형성되고 상하 관통된 다수개의 외부공기접촉구가 구성된다.
또한, 본 발명은 상기 연결바는 끝단에 다수의 연결바를 일체형으로 구성되게 하고, 단면이 'ㄱ'형상인 링형상으로 구성되는 연결링이 구성된다.
또한, 본 발명은 상기 연결바의 일부는 하부면에 일체형으로 돌출 구성되고 엘이디기판 또는 흡열판이 결합되고 일정한 높이로 구성되는 안착돌부가 구성된다.
또한, 본 발명은 상기 연결링은 내경이 엘이디기판 또는 흡열판의 직경보다 크게 구성되고, 연결링의 내경과 엘이디기판 또는 흡열판의 직경 사이에 공기유출구가 형성된다.
또한, 본 발명은 상기 연결바의 상부면과 본체의 외주 수직면을 일체형으로 연결 구성하고 하부에서 상부로 갈수록 폭이 감소하여 측면이 삼각형 형상의 핀이 구성된다.
본 발명에 따른 엘이디 전구의 공기 접촉 냉각형 하우징은 엘이디기판 또는 흡열판의 일부가 외부공기접촉구를 통하여 외부공기와 직접 열교환 즉 하우징 외부로 배출되므로 엘이디소자에서 발생되는 열의 일부는 인위적으로 냉각하지 아니하여도 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 외부공기접촉구에 인접한 엘이디기판의 열이 바로 하우징 외부로 배출되고 엘이디기판 또는 흡열판과 열교환된 일부 공기만 컨버터안치부로 상승되어 공기배출공으로 배출 순환되어 냉각하는 과열공기의 량이 적은 효과가 있다.
또한, 본 발명은 냉각하는 과열공기의 량이 적으므로 흡열판이 필요없거나 흡열판의 갯수 또는 두께가 감소되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 확산커버 내의 일부 과열공기가 공기유출구 및 외부공기접촉구를 통하여 바로 하우징 외부로 배출되므로 배출되지 아니하는 확산커버의 일부 과열공기와 엘이디기판 또는 흡열판과 열교환된 일부 공기만 컨버터안치부로 상승되어 공기배출공으로 유입되므로 컨버터에 전달되는 열이 적은 효과가 있다.
또한, 본 발명은 연결바, 본체, 연결링을 일체형으로 형성하는 핀이 외부공기접촉구에서 유출되는 과열공기를 대기로 유도하여 신속하게 냉각되게 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 안착돌부의 돌출 높이에 의하여 연결바의 하면과 엘이기판 또는 흡열판의 상면 사이에 간격이 외부공기접촉구와 연통되어 이 간격으로 과열공기가 유출이 신속하게 되는 효과가 있다.
도 1: 본 발명이 적용된 엘이디 전구의 분해사시도.
도 2: 본 발명 하우징의 사시도.
도 3: 본 발명 하우징의 저면 상태도.
도 4: 본 발명 하우징의 상부 상태도.
도 5: 본 발명 하우징에 엘이디기판이 결합된 상태도.
도 6: 본 발명이 적용된 엘이디 전구의 인버터 측면에서 본 단면 상태도.
도 7: 본 발명이 적용된 엘이디 전구의 인버터 정면에서 본 단면 상태도.
본 발명은 엘이디(LED: Light emitting diode) 전구의 공기 접촉 냉각형 하우징에 관한 것으로서, 엘이디 전구가 확산커버(10), 하우징(20), 엘이디모듈(50), 컨버터(70), 소켓(30), 흡열판(40) 및 결합링(60)의 큰 구성으로 이루어지고, 상기 하우징(20)은 컨버터결합편(28), 공기배출공(24), 외부공기접촉구(23), 연결바(29), 안착돌부(22), 연결링(25), 핀(27) 및 컨버터안치부(26) 등의 작은 구성으로 이루어지고, 흡열판(40)은 유출공(41) 등의 작은 구성으로 이루어진다.
상기 확산커버(10)는 반구형으로 구성되며, 반구형에 의하여 커버내부공간이 형성된다.
상기 확산커버(10)는 엘이디모듈(50)의 전방부에 장착되어 엘이디소자(52)에서 방출되는 빛을 입사시켜 외부로 확산시키며, 엘이디소자(52)는 방전램프와 다르게 빛이 확산되는 각도가 작기 때문에 엘이디모듈(50)의 전방 즉 빛이 방출되는 방향에 볼록한 형태의 확산커버(10)를 장착하여 빛이 조사되는 각도를 확장시킴으로써 조명되는 면적을 증가시켜 더욱 효율적인 조명 효과를 얻을 수 있다.
상기 확산커버(10)의 재질은 빛의 투과율을 향상시키기 위하여 투명한 아크릴(acrylic), 폴리카보네이트(polycarbonate) 또는 유리가 사용될 수 있으나, 눈부심 방지를 위하여 불투명한 아크릴, 폴리카보네이트 또는 유리가 사용될 수도 있다.
상기 확산커버(10)는 다양한 조명효과를 나타낼 수 있도록 다양한 색상의 아크릴, 폴리카보네이트 또는 유리가 사용될 수도 있으며 확산커버(10)는 반구형에 한정되지 아니하고 사각돔, 다각형돔 또는 타원돔형과 같이 다른 형태로도 변형이 가능하다.
상기 하우징(20)은 본체(21)의 내부가 원통의 공간으로 형성되는 컨버터안치부(26)가 구성되고 외부의 전체 형상은 하부로 접근할수록 면적이 넓어지는 나팔관 형상으로 되고 열전도체 합성수지로 구성되어 엘이디 전구의 중량이 감소된다.
상기 컨버터안치부(26)는 컨버터(70)를 삽입할 수 있게 상하부의 직경이 동일하게 형성되나 컨버터(70)의 삽입이 용이하도록 하부로 갈수록 직경을 약간 크게 구성하는 것이 바람직하다.
상기 컨버터안치부(26)의 상부 직경보다 하부 직경을 약간 크게 하여 컨버터(70)가 삽입된 상태에서의 상부는 컨버터(70)에 의하여 여유 폭이 없게 되고 하부로 갈수록 컨버터(70)와 하우징(20)의 내부 폭과의 간격이 약간 넓게 형성하게 하여 컨버터(70)의 삽입이 쉽게 된다.
상기 컨버터안치부(26)의 하부 즉 원통형의 본체(21) 하부 끝단에서 본체(21)와 일체형으로 구성되고, 본체(21)에 대하여 방사상의 직각으로 돌출되고 일정 간격으로 이격 형성되는 다수개의 연결바(29)가 구성된다.
상기 연결바(29)는 각각의 전체 개체가 동일한 형상 즉 동일한 폭으로 구성할 수도 있고, 연결바(29)의 각각의 개체의 폭을 상이하게 구성할 수도 있고, 연결바(29)의 일정 개수는 동일한 폭으로 구성하다가 특정 개체는 폭을 크게 구성할 수도 있다.
상기 연결바(29)는 전체 길이의 폭을 동일하게 할 수 있고 본체(21)에서 방사상으로 멀어질수록 멀어지는 거리에 비례하여 폭을 크게 할 수 있다.
상기 외부공기접촉구(23)는 연결바(29)와 연결바(29) 사이에 형성되고 상하 관통된 다수개로 구성되며 엘이디기판(51) 또는 흡열판(40)의 일부가 상기 외부공기접촉구(23)를 통하여 외부공기와 직접 열교환된다.
상기 연결바(29)와 외부공기접촉구(23)는 하우징(20)의 본체(21) 하부 끝단에 방사상의 직각으로 돌출되는 가상의 플랜지에 구성되되 연결바(29)와 연결바(29) 사이에 외부공기접촉구(23)가 구성되고 외부공기접촉구(23)와 외부공기접촉구(23) 사이에 연결바(29)가 구성되므로 연결바(29)의 폭과 외부공기접촉구(23)의 폭은 반비례 관계를 유지한다.
상기 연결바(29)의 폭이 동일한 경우에는 외부공기접촉구(23)의 폭은 본체(21)에서 방사상으로 멀어질수록 멀어지는 거리에 비례하여 크게 구성되게 되고, 연결바(29)의 폭이 방사상으로 멀어질수록 큰 경우에는 외부공기접촉구(23)의 폭은 본체(21)에서 방사상으로 멀어질수록 멀어지는 거리에 비례하여 작게 구성된다.
상기 연결바(29)는 끝단에 다수의 연결바(29)를 일체형으로 구성되는 링형상으로 구성되고 단면이 'ㄱ'형상으로 구성되는 연결링(25)이 구성된다.
상기 연결링(25)의 'ㄱ' 형상의 일측 끝단에 다수개의 연결바(29)의 일측 끝단이 일체형으로 구성되고, 연결바(29)의 타측 끝단이 하우징(20)의 본체 외주면에 일정간격의 일체형으로 구성되어 외부공기접촉구(23)가 관통된 형상으로 구성된다.
상기 외부공기접촉구(23)는 일정 간격으로 이격 형성되는 연결바(29)와 연결바(29) 사이에 공간으로서 결합링(60)과 연결바(29) 및 본체(21)에 의하여 형성되는 폐쇄형으로 구성되면서 연결링(25)의 'ㄱ' 형상의 일측의 길이만큼 연결링(25)의 내경에서 이격 구성되고, 연결링(25)의 하부 내경에 확산커버(10)가 결합된다.
상기 연결바(29)위 일부는 하부면에 일체형으로 돌출 구성되고 엘이디기판(51) 또는 흡열판(40)이 결합되고 일정한 높이로 구성되는 안착돌부(22)가 구성된다.
종래기술의 엘이디 전구는 엘이디모듈에서 발생하는 열의 냉각을 위하여 흡열판이 구성되어 있으나 본 발명은 엘이디모듈(50)에서 발생하는 열이 외부공기접촉구(23)에서 바로 엘이디 전구의 외부로 배출되므로 냉각효율이 매우 양호하여 종래기술에 구성되는 흡열판(40)이 불필요하게 된다.
즉, 종래기술의 엘이디 전구는 엘이디기판에 흡열판이 결합되고 엘이디기판이 결합된 흡열판을 하우징의 하부면에 결합하는 구성이나, 본 발명은 엘이디기판(51)을 바로 하우징(20)의 하부면에 결합하여도 즉 흡열판(40)의 구성이 불비되어도 엘이디 전구 내의 온도 즉 하우징(20)의 본체 내부의 온도가 종래기술보다 더 저하된다.
그러나, 본 발명도 종래기술의 엘이디 전구와 동일하게 엘이디기판(51)에 흡열판(40)이 결합되고 엘이디기판(51)이 결합된 흡열판(40)을 하우징(20)의 하부면에 결합할 수 있다.
상기 안착돌부(22)의 돌출 높이에 의하여 연결바(29)의 하면과 엘이디기판(51) 또는 흡열판(40)의 상면 사이에 간격이 형성되어 이 간격으로 엘이디소자(52)에서 발생된 열이 공기에 열교환하여 열교환된 과열공기가 유출된다.
상기 연결바(29)의 개체의 폭이 모두 동일한 폭으로 구성된 경우에는 안착돌부(22)가 다수의 연결바(29)에 걸쳐서 구성되어 연결바(29)가 다수의 안착돌부(22)를 일부분을 일체형으로 구성되게 되고, 연결바(29)가 일정 개수는 동일한 폭으로 구성하다가 특정 개체는 폭을 크게 구성된 경우에는 폭이 큰 연결바(29)에 안착돌부(22)를 구성하는 것이 바람직하다.
상기 확산커버(10)와 하우징(20)은 나사체결 또는 원터치 체결방식으로 확산커버(10)와 하우징(20)을 결합할 수 있으며 링 형태의 고정장치 즉 결합링(60)에 의해 서로 결합될 수 있다.
상기 확산커버(10)는 하우징(20)에 직접 결합되거나 확산커버(10)와 하우징(20)의 사이 결합링(60)이 더 구성되어 결합링(60)의 일측에 확산커버(10)가 체결되고 결합링(60)의 타측에 하우징(20)이 체결되어 확산커버(10)와 하우징(20)이 결합되는 형상으로 간접 결합될 수도 있다.
즉, 상기 확산커버(10)와 하우징(20)의 직접결합은 확산커버(10)의 끝단과 하우징(20)의 하부 내면 또는 외면 각각에 암나사 또는 숫나사를 형성하여 확산커버(10)와 하우징(20)을 나사체결로 결합되거나 하우징의 내면 또는 외면에 요홈이 일정간격으로 형성되고 상기 요홈에 결합되는 돌기가 확산커버(10)의 내면, 외면 또는 상부 끝단에 형성된 돌기가 요홈에 원터치 결합한다.
상기 원터치 체결방식의 구성은 확산커버(10)와 하우징(20)을 대면시킨 후, 확산커버(10)와 하우징(20)의 각 끝단에 압력을 작용시키면 하우징(20)에 확산커버(10)가 끼워진다.
상기 결합링(60)에 의하여 확산커버(10)와 하우징(20)의 간접 결합은 하우징(20)의 내벽에 중심을 향하여 일정간격으로 돌출된 나사홈이 형성된 다수개의 나사결합부를 구성하거나 내주면의 둘레에 일정간격으로 내부 방향으로 돌출된 내부플랜지를 구성하여 내부플랜지에 일정간격으로 다수개의 나사홈을 구성할 수도 있다.
상기 결합링(60)과 하우징(20) 결합은 결합링(60)의 내주면에 중심을 향하여 일정간격으로 돌출된 돌출부를 구성하여 결합링(60)의 돌출부에 하우징(20)의 나사결합부 또는 나사홈을 일치시켜 숫나사로서 돌출부와 나사결합부 또는 나사홈의 체결로 결합된다.
상기 결합링(60)과 확산커버(10)의 결합은 결합링(60)과 확산커버(10)의 상부 내면 또는 외면 각각에 암나사 또는 숫나사를 형성하여 결합링(60)과 확산커버(10)를 나사체결로 결합되거나 결합링(60)의 내면 또는 외면에 요홈이 일정간격으로 형성되고 상기 요홈에 결합되는 돌기가 확산커버(10)의 내면, 외면 또는 상부 끝단에 형성되어 돌기가 요홈에 결합하여 원터치 결합된다.
상기 원터치 체결방식의 구성은 결합링(60)과 확산커버(10)를 대면시킨 후, 결합링(60)과 확산커버(10)의 각 끝단에 압력을 작용시키면 결합링(60)에 확산커버(10)가 끼워진다.
상기 엘이디모듈(50)은 램프의 광원으로 사용되며 확산커버(10) 및 하우징(20)이 형성하는 내부에 형성되고 엘이디소자(52)가 실장된 엘이디기판(51)을 포함한다.
상기 엘이디모듈(50)은 엘이디소자(52)를 전기적으로 연결할 수 있도록 전극회로가 형성되어 있는 엘이디기판(51)과, 엘이디기판(51) 하부에 부착되고 전극회로에 의하여 서로 전기적으로 연결되는 다수 개의 엘이디소자(52)로 구성된다.
상기 엘이디기판(51)은 통상적으로 사용되고 있는 수지계열의 재질로 구성되며 중앙에 관통된 기판유출공(53)이 형성 즉 엘이디모듈(50)의 중앙에 관통된 기판유출공(53)이 형성되며, 확산커버(10) 내부의 과열공기의 일부가 기판유출공(53)을 통하여 하우징(20) 내부 상부로 유출된다.
일반적인 엘이디 전구는 흡열판(40)이 구성되나 본 발명은 과열공기의 냉각효과가 크므로 흡열판(40)이 필요하지 아니하여 엘이디모듈(50)에서 발생하는 열의 일부가 직접 외부공기와 열교환하거나 하우징(20)의 본체(21) 내부 공간 즉 컨버터안치부(26)에서 상승하여 공기배출공(24)으로 배출되게 구성된다.
또한, 상기 엘이디기판(51) 또는 흡열판(40)과 열교환된 일부 공기가 컨버터안치부(26)로 상승되어 하우징(20) 본체(21)의 상부에 형성된 공기배출공(24)으로 배출되어 엘이디소자(52)에서 발생되는 열을 냉각한다.
상기 컨버터안치부(26)로 상승되는 과열공기는 엘이디기판(51) 또는 흡열판(40)의 중앙부에서 발생하는 열 즉 엘이디기판(51) 또는 흡열판(40)에서 외부공기접촉구(23)와 인접하지 아니하는 엘이디기판(51) 또는 흡열판(40)의 부분에서 발생하는 열과 열교환된 과열공기이다.
상기 하우징(20)의 하부에 구성된 외부공기접촉구(23)를 통하여 엘이디기판(51)의 일부가 외부공기와 직접 열교환되고 엘이디기판(51)과 열교환된 일부 공기가 하우징(20) 내부로 상승되어 공기배출공(24)으로 배출되어 엘이디소자(52)에서 발생되는 열을 냉각하게 된다.
본 발명은 종래기술의 엘이디 전구와 같이 흡열판(40)을 구성할 수도 있으며 이 경우의 흡열판(40)은 엘이디모듈(50)과 밀착되어 하우징(20) 내부에 형성되고 일정한 두께로 형성되고 알루미늄 등의 재질로 되어 엘이디소자(52) 즉 엘이디모듈(50)에서 발생하는 열을 흡수하는 것으로서 엘이디모듈(50)에서 발생하는 열과 열교환하여 열을 흡수하여 체내에 축적하며 하우징(20) 내부공기와 열교환하여 냉각된다.
상기 흡열판(40)은 엘이디기판(51)의 일면에 밀착되어 하우징(20)에 체결되며 알루미늄 등 열전도성을 갖는 재질의 판으로서 중앙에 관통된 유출공(41)이 형성되고 가장자리에는 흡열판(40)을 하우징(20)에 체결하는 나사가 체결되는 나사홈 또는 나사공이 일정간격으로 형성되어 있다.
상기 확산커버(10) 내부의 일부 과열공기가 기판유출공(53)을 통하여 유출되면서 흡열판(40)의 유출공(41)을 통과하여 하우징(20) 내부 상부로 유출된다.
상기 흡열판(40)은 하우징(20) 내부에 형성되므로 흡열판(40)의 가장자리의 형상과 하우징(20)의 내부 가장자리의 형상이 대응되게 흡열판(40)의 가장자리와 하우징(20)의 내부 가장자리의 형상이 동일하게 구성되며 엘이디소자(52)에서 발생되는 열의 량 즉, 엘이디(LED)의 밝기 다시 말하면 와트(WATT)에 따라 그 두께를 달리할 수 있다.
상기 흡열판(40)은 하우징(20)의 내부 가장자리의 형상이 동일하지 않게 구성할 수 있으나 이렇게 되면 엘이디기판(51)의 열을 모두 흡열판(40)에서 흡열하지 않게 되므로 효율성이 저하되기 때문에 하우징(20)의 내부 가장자리의 형상이 동일하게 되는 것이 바람직하다.
상기 하우징(20)의 하부에 구성된 외부공기접촉구(23)를 통하여 흡열판(40)의 일부 상면이 외부공기와 직접 열교환되고 흡열판(40)과 열교환된 일부 공기는 하우징(20) 내부로 상승되어 공기배출공(24)으로 배출되어 엘이디소자(52)에서 발생되는 열을 냉각하게 된다.
상기 결합링(60)의 내경은 흡열판(40)의 직경보다 크게 구성 즉 흡열판(40)의 직경이 연결링(25)의 내경보다 작게 구성되어 직경 차이 즉 연결링(25)의 내경과 엘이디기판(51) 또는 흡열판(40)의 직경 사이에 간격(c)이 형성되고 이 간격(c)이 공기유출구(b)가 된다.
상기 확산커버(10) 내의 공기는 엘이디소자(52)에서 발생하는 열과 열교환하여 과열공기가 되며 이 확산커버(10) 내의 과열공기 중에서 일부는 공기유출구(b)를 통과하여 외부공기접촉구(23)를 순차 통과하여 대기로 유출된다.
상기 확산커버(10) 내의 나머지 일부 과열공기는 엘이디기판(51)의 기판유출공(53)과 흡열판(40)의 유출공(41)을 순차 통과하여 본체(21)의 내부 즉 컨버터안치부(26)로 유출 상승되어 공기배출공(24)으로 배출되어 엘이디소자(52)에서 발생되는 열을 냉각하게 된다.
상기 일부 과열공기는 주로 확산커버(10) 내에서 가장자리의 과열공기가 대부분이고 나머지 과열공기는 확산커버(10) 내의 중심부의 과열공기가 대부분이 된다.
상기 컨버터결합편(28)은 소켓(30)이 결합되는 하우징(20)의 상부 내부의 내주면에 상하로 구성되고 돌출되어 있으며, 컨버터(70)가 컨버터결합편(28)에 삽입되어 하우징(20) 내부공간(80)에서 입설된다.
상기 컨버터결합편(28)은 좌우측에서 마주보는 쌍으로 구성되고 각 쌍으로 앞뒤에 형성된 결합편으로 구성되어 앞뒤 결합편이 일정간격으로 이격되어 이 이격된 공간이 컨버터삽입홈으로 형성되고 이 컨버터삽입홈에 컨버터(70)가 삽설되는 것이다.
다시 말하면, 상기 컨버터(70)의 상부가 컨버터결합편(28)에 의하여 형성되는 한 쌍의 컨버터삽입홈 내에 삽입되어 좌우로 고정되면서 컨버터(70)의 하부면과 흡열판(40)의 상부면이 결합되어 컨버터(701)가 하우징(20) 내에서 입설되게 된다.
상기 컨버터(70)의 하부면 끝단에는 컨버터(70)와 일체형으로 구성되면서 컨버터(70)의 길이방향으로 돌출되고 일정간격으로 이격된 돌부가 구성된다.
상기 컨버터(70)의 돌부와 대응되는 곳에 엘이디기판(51) 또는 흡열판(40)의 상부면에 일정간격으로 형성된 요홈이 형성되어 있으며 이 요홈에 돌부가 삽입되어 컨버터(70)의 하부면과 엘이디기판(51)의 상부면이 결합 고정되거나 컨버터(70)의 하부면과 흡열판(40)의 상부면이 결합 고정된다.
즉, 컨버터(70)의 상부면은 컨버터결합편(28)에 의하여 형성되는 컨버터삽입홈에 삽입되고, 컨버터(70)의 하부면은 돌부가 엘이디기판(51) 또는 흡열판(40)의 요홈에 삽입되어 컨버터(70)가 하우징(20) 내부공간(80)에서 입설되는 것이다.
상기 하우징(20)에 삽입되는 컨버터(70)는 교류전류를 직류전류로 변환하는 장치로서, 전극선(71)을 통해 소켓(30)으로부터 입력되는 교류전류를 직류전류로 변환하여 엘이디모듈(50)로 제공한다.
상기 하우징(20)의 본체(21) 내부 공간 즉 컨버터안치부(26)은 교류전류를 엘이디 전구에 적합한 직류전류로 변환하면서 엘이디소자(52)를 구동하기 위한 구동회로가 구성된 컨버터(70)가 장착된다.
상기 컨버터(70)는 엘이디모듈(50)에 직류 전류를 공급하며, 하우징(20) 내부에 장착되어 하우징(20) 내부에서 하우징(20) 상측에 형성되어 있는 전극과 전극선(71)에 의하여 전기적으로 연결 구성되며 엘이디모듈(50)과는 배선 등을 통해 전기적으로 연결된다.
상기 소켓(30)은 하우징(20)의 상부에 체결되며 하우징(20)의 상단부에 결합될 수 있도록 외경을 따라 나사산이 형성되어 있고, 상측에는 외부로부터 구동전원을 공급받을 수 있도록 전극이 형성되어 있다.
상기 하우징(20)의 컨버터삽입홈에 컨버터(70) 상부를 삽입하고, 하우징(20)의 나사결합부 또는 내부플랜지의 하부면에 엘이디기판(51) 또는 흡열판(40)을 위치하고, 컨버터(70) 돌부에 엘이디기판(51) 또는 흡열판(40)의 요홈을 일치하여 삽입한다.
상기 엘이디기판(51)의 하부면에 엘이디기판(51)이 접촉되게 엘이디모듈(50)을 안치하거나 흡열판(40)의 하부면에 엘이디기판(51)이 접촉되게 엘이디모듈(50)을 안치하여 흡열판(40) 또는 엘이디기판(51), 하우징(20)의 나사결합부 또는 내부플랜지의 나사홈을 일치시킨 후 나사로서 체결하면 하우징(20)에 컨버터(70) 및 엘이디기판(51)이 결합되거나 하우징(20)에 컨버터(70), 흡열판(40) 및 엘이디기판(51)이 결합된다.
상기 하우징(20)에 컨버터(70)가 입설된 상태로 살펴보면, 컨버터(70)가 엘이디기판(51) 또는 흡열판(40)의 중앙에서 편심되게 구성되고, 하우징(20)의 내부공간은 컨버터(70)가 입설된 전후로 구분되어 컨버터(70) 전면에 형성되는 내부공간은 후면에 형성되는 내부공간보다 크게 구성된다.
상기 컨버터(70)가 엘이디기판(51) 또는 흡열판(40)의 중앙에서 편심되게 구성됨으로써 컨버터(70)는 엘이디기판(51)의 중앙에 형성된 기판유출공(53) 또는 흡열판(40)의 중앙에 형성된 유출공(41)과 이격되게 입설된다.
상기 엘이디기판(51)은 하우징(20)의 내부 가장자리의 형상이 동일하지 않게 구성할 수 있으나 이렇게 되면 엘이디소자(52)에서 발생되는 열의 냉각에 편차가 발생하므로 효율성이 저하되기 때문에 하우징(20)의 내부 가장자리의 형상이 동일하게 되는 것이 바람직하다.
상기 하우징(20)의 하부에 구성된 외부공기접촉구(23)를 통하여 엘이디기판(51)의 일부 상면이 외부공기와 직접 열교환되고 엘이디기판(51)과 열교환된 일부 공기는 하우징(20) 내부로 상승되어 공기배출공(24)으로 배출되어 엘이디소자(52)에서 발생되는 열을 냉각하게 된다.
상기 연결링(25)의 내경은 엘이디기판(51)의 직경보다 크게 구성 즉 엘이디기판(51)의 직경이 연결링(25)의 내경보다 작게 구성되어 직경 차이 즉 연결링(25)의 내경과 엘이디기판(51)의 직경 사이에 간격(c)이 형성되고 이 간격(c)이 공기유출구(b)가 된다.
상기 연결바(29)의 상부면과 본체(21)의 외주 수직면을 일체형으로 연결 구성하고 하부에서 상부로 갈수록 폭이 감소하여 측면이 삼각형 형상의 핀(27)이 구성되어 외부공기접촉구(23)에서 유출되는 과열공기를 대기로 안내한다.
상기 핀(27)은 냉각 기능보다 유도 즉 안내 작용 즉 외부공기접촉구(23)를 통과하는 엘이디기판(51) 또는 흡열판(40)과 열교환한 과열공기가 외부공기접촉구(23)를 통과하여 핀(27)과 핀(27) 사이를 통과하게 되므로 핀(27)은 이 과열공기와 접촉하게 되는데 이 과열공기는 대기보다 온도가 높기 때문에 핀을 냉각할 수 없게 된다.
따라서, 본 발명의 핀(27)은 본체(21)의 열을 흡수하여 대기와 열교환하여 본체(21)를 냉각시키는 냉각 기능보다 외부공기접촉구(23)를 통과하는 과열공기를 안내하는 작용을 하게 된다.
상기 핀(27)과 연결바(29)과 일체형으로 구성되어 구분하기 어려우나 연결링(25)의 'ㄱ'단면에서 일측에 돌출된 두께에 해당하는 높이가 연결바(29)가 되고 이 이상의 높이로 구성되면서 연결바(29)에 연장되는 대략 삼각 형상으로 구성되는 부분이 핀(27)으로 구성되는 것이다.
상기 핀(27)이 연결바(29)에 일체형으로 연장 구성되므로 핀(27)의 두께와 연결바(29)의 두께는 동일하게 구성되며, 핀(27)은 수직 방향의 면이 하우징(20)의 본체(21) 외주면에 일체형으로 구성되고 수평 방향의 면이 연결바(29) 및 연결링(25)의 상부면과 일체형으로 구성되어 핀(27)과 본체(21)와 연결바(29) 및 연결링(25)이 일체형으로 구성된다.
상기 흡열판(40)이 구성된 경우에는 엘이디모듈(50)의 엘이디소자(52)에서 발생하는 열의 일부는 흡열판(40)에 흡열되게 나머지 열은 확산커버(10)가 형성하는 커버내부공간으로 발산하게 되고 커버내부공간의 공기는 엘이디소자(52)에서 발생하는 열에 의하여 온도가 상승하게 된다.
상기 흡열판(40)에 흡수된 열은 하우징(20) 본체(21)의 내부 공간 즉 컨버터안치부(26) 내의 공기와 열교환되어 컨버터안치부(26) 내의 공기의 온도가 상승하게 된다.
상기 흡열판(40)이 구성되지 아니한 경우에는 엘이디모듈(50)의 엘이디소자(52)에서 발생하는 열의 일부는 하우징(20) 본체(21)의 내부 공간 즉 컨버터안치부(26) 내의 공기와 열교환되어 컨버터안치부(26) 내의 공기의 온도가 상승시키게 되고 나머지 열은 확산커버(10)가 형성하는 커버내부공간으로 발산하게 되고 커버내부공간의 공기는 엘이디소자(52)에서 발생하는 열에 의하여 온도가 상승하게 된다.
상기 공기배출공(24)은 하우징(20)의 본체(21) 상부 즉 소켓(30)이 결합되는 부근에 일정간격으로 이격되어 관통 형성되며 하우징(20)의 내부공기가 외부로 배출되게 하는 역할을 하며 컨버터결합편(28)의 상부 전후에 관통되어 이격 구성된다.
상기 공기배출공(24)은 하우징(20)의 본체(21) 상부면에 구성하여도 무방하나 공기순환 냉각 엘이디 전구의 사용시 미관 즉 공기배출공(24)이 시야에서 보이지 않토록 소켓(30)이 결합되는 부근의 하우징(20)의 본체(21)에 설치하는 것이 바람직하다.
상기 결합링(60)이 확산커버(10)와 하우징(20)의 사이 더 구성되는데 결합링(60)은 확산커버(10) 및 하우징(20)과 체결되는 링으로 구성되어 있다.
상기 컨버터(70)와 엘이디모듈(50) 및 전극선(71)의 연결은 한 상태에서 결합링(60)과 하우징(22)을 체결한 후 엘이디모듈(50)을 안치하여 나사 등으로 체결하거나 엘이디모듈(50)을 흡열판(40)에 안치하여 나사 등으로 체결하고 확산커버(10)를 결합링(60)에 원터치 등으로 체결하면 본 발명의 조립이 완성된다.
상기와 같은 본 발명은 확산커버(10)의 내부공간으로 유입된 외부공기의 일부가 공기유출구(d)로 유입되어 외부공기접촉구(23)를 통과할 때 엘이디모듈(50) 및 흡열판(40)의 원주면 일부와 접촉하면서 이들과 일부 열교환을 하여 핀(27)의 안내에 의하여 외부로 배출되어 엘이디기판(51) 또는 흡열판(40)의 온도가 상승하는 것을 방지한다.
상기 확산커버(10)의 내부공간으로 유입된 나머지 외부공기는 엘이디기판(51)의 기판유출공(53) 및 흡열판(40)의 유출공(41)을 통과하여 하우징(22) 본체(21)의 내부공간 즉 컨버터안치부(26)로 유입되어 컨버터안치부(26)의 내부공기와 열교환한다.
상기 엘이디기판(51) 및 흡열판(40)의 상부의 일부 열은 외부공기접촉구(23)에 충진된 외부공기와 열교환하게 되고, 엘이디기판(51) 또는 흡열판(40)의 상부열의 나머지 열은 컨버터안치부(26)로 유입되어 컨버터안치부(26)의 내부공기와 열교환에 의하여 온도가 상승하게 되면서 컨버터안치부(26)의 상부로 상승하여 공기배출공(24)을 통하여 외부로 배출되어 엘이디기판(51) 또는 흡열판(40) 및 컨버터(70)의 온도가 상승하는 것을 방지한다.
다음의 표 1은 5W의 종래기술 공기순환 냉각형 엘이디 전구와 본 발명 공기 접촉 냉각형 하우징이 장착된 엘이디 전구에 대한 자체 실험결과입니다.

두께 4.0mm
흡열판		 종래기술 공기순환 냉각형 엘이디
전구의 하우징 평균온도(℃)		 본 발명 공기 접촉 냉각형 하우징이 장착된 엘이디 전구의 하우징
평균온도 (℃)
외 부 내 부 외 부 내 부
있 음 59.9 66.8 - -
없 음 - - 41.8 50.0
상기 실험결과는 가정용 5W 엘이디 전구의 밝기가 백열등의 60W의 밝기에 해당하므로 5W 엘이디 전구에 대하여 종래기술은 두께 4.0mm 흡열판을 구성하고 본 발명은 흡열판을 구성하지 아니한 상태에서 연속 48시간을 점등한 상태에서 종래기술의 공기순환 냉각형 엘이디 전구와 본 발명 공기 접촉 냉각형 하우징이 장착된 엘이디 전구에 대하여 하우징 내·부 평균온도 및 흡열판의 온도를 측정한 결과이다.
보편적으로 엘이디소자는 허용 사용온도가 85℃ 이내이므로 엘이디소자가 사용되는 분위기 온도가 85℃ 이내가 되면 충분하게 사용할 수 있게 된다.
종래기술은 하우징의 내부 평균온도는 66.8℃로서 엘이디소자의 허용 사용온도 이내이나 보편적으로 높은 온도로서 엘이디소자 등의 수명이 단축될 수 있다.
본 발명은 하우징 내부의 평균온도가 50.2℃로서 종래기술보다 하우징의 내부온도는 16.8℃ 낮게 되고 하우징 외부온도는 18.1℃ 낮게 유지되어 종래기술보다 15~20℃ 더 저하되어 냉각효과가 탁월함을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 엘이디 전구의 공기 접촉 냉각형 하우징은 엘이디기판 또는 흡열판의 일부가 외부공기접촉구를 통하여 외부공기와 직접 열교환 즉 하우징 외부로 배출되므로 엘이디소자에서 발생되는 열의 일부는 인위적으로 냉각하지 아니하여도 되고, 과열공기 중 일부만 컨버터안치부로 상승되므로 냉각하는 과열공기의 량이 적고, 냉각하는 과열공기의 량이 적으므로 흡열판이 필요없거나 흡열판의 갯수 또는 두께가 감소되고, 과열공기 중 일부만 컨버터안치부로 상승되어 공기배출공으로 유입되므로 컨버터에 전달되는 열이 적은 등의 효과가 있다
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 확산커버 20: 하우징
21: 본체 22: 안착돌부
23: 외부공기접촉구 24: 공기배출공
25: 연결링 26: 컨버터안치부
27: 핀 28: 컨버터결합편
29: 연결바 30: 소켓
40: 흡열판 41: 유출공
50: 엘이디모듈 51: 엘이디기판
52: 엘이디소자 53: 기판유출공
60: 결합링 70: 컨버터
71: 전극선 b; 공기유출구
c: 간격

Claims (5)

  1. 공기배출공이 형성된 하우징, 엘이디모듈, 엘이디모듈에 직류전류를 공급하는 컨버터로 구성된 엘이디 전구의 공기 접촉 냉각형 하우징에 있어서,
    상기 하우징은 본체 내부가 원통의 공간으로 형성되는 컨버터안치부와;
    상기 컨버터안치부의 하부 끝단에서 본체와 일체형으로 구성되고, 본체에 대하여 방사상의 직각으로 돌출되고, 일정간격으로 이격 형성된 다수개의 연결바와;
    상기 연결바의 끝단에 다수의 연결바를 일체형으로 구성하고 내경이 엘이디기판 또는 흡열판의 직경보다 크게 구성되는 연결링과;
    상기 연결링의 내경과 엘이디기판 또는 흡열판의 직경 사이에 구성되는 공기유출구와;
    상기 연결바와 연결바 사이에 형성되고 상하 관통되고, 본체와 연결바와 연결링에 의하여 형성되는 폐쇄형으로 구성되는 다수개의 외부공기접촉구가 구성되어;
    상기 외부공기접촉구를 통하여 엘이디기판 또는 흡열판의 일부가 외부공기와 직접 열교환되고, 확산커버 내의 일부 과열공기가 공기유출구 및 외부공기접촉구를 순차 통과하여 대기로 유출되고, 엘이디기판 또는 흡열판과 열교환된 일부 공기가 컨버터안치부로 상승되어 공기배출공으로 배출 순환되어 엘이디소자에서 발생되는 열을 냉각하는 것을 특징으로 하는 엘이디 전구의 공기 접촉 냉각형 하우징.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연결링은 단면이 'ㄱ'형상인 링형상으로 구성되어;
    상기 연결링의 하부에 확산커버가 결합되는 것을 특징으로 하는 엘이디 전구의 공기 접촉 냉각형 하우징.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연결바의 일부는 하부면에 일체형으로 돌출 구성되고 엘이디기판 또는 흡열판이 결합되고 일정한 높이로 구성되는 안착돌부가 구성되어;
    상기 안착돌부의 돌출 높이에 의하여 연결바의 하면과 엘이기판 또는 흡열판의 상면 사이에 간격이 형성되어 이 간격으로 과열공기가 유출되는 것을 특징으로 하는 엘이디 전구의 공기 접촉 냉각형 하우징.
  4. 삭제
  5. 제2항에 있어서,
    상기 연결바의 상부면과 본체의 외주 수직면을 일체형으로 연결 구성하고 하부에서 상부로 갈수록 폭이 감소하여 측면이 삼각형 형상의 핀이 구성되어;
    상기 핀은 외부공기접촉구에서 유출되는 과열공기를 대기로 안내하는 것을 특징으로 하는 엘이디 전구의 공기 접촉 냉각형 하우징.
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