KR101571830B1 - 엘이디 조명기구 - Google Patents

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이세용
서태범
김철숙
이진규
조지현
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태원전기산업(주)
인하대학교 산학협력단
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
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    • F21Y2101/00—Point-like light sources

Abstract

본 발명은 엘이디 조명기구에 관한 것이다. 본 발명은 렌즈 하우징; 상기 렌즈 하우징에 결합되는 렌즈: 상기 렌즈 하우징 내부에 설치되고, 복수개의 엘이디 소자가 실장된 엘이디 모듈; 상기 엘이디 모듈의 일면과 밀착되어 상기 엘이디 모듈에서 발생된 열을 전달받는 히트싱크; 상기 히트싱크와 일단이 접촉되고, 타단은 상기 렌즈 하우징의 내면을 향하여 연장되는 열전도부; 및 상기 열전도부의 적어도 일부를 감싸도록 구비되고, 잠열을 가지고 있는 상변화물질을 포함할 수 있다.

Description

엘이디 조명기구{LED lighting apparatus}
본 발명은 엘이디 조명기구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엘이디 모듈이 소등된 이후에도 소정의 온도 이하로 떨어지지 않도록 하여 내부에 습기가 차는 것을 방지할 수 있는 엘이디 조명기구에 관한 것이다.
엘이디(LED)는 에너지를 절감하는 친환경적인 광원으로 각광받고 있다. 이러한 엘이디 광원은 기존의 광원에 비하여 낮은 전력 소모량, 긴 수명, 작은 크기 등의 장점을 가지고 있으며, 그 용도로는 백라이트, 전광판, 자동차용 브레이크나 방향지시등, 가로등, 집어등, 각종 전자제품의 표시등, 선박이나 항공기 점멸 등에 활용되고 있다.
한편, 상기한 바와 같은 엘이디 광원에서는 많은 전류량에 의하여 높은 열이 발생하고, 이와 같이 발생된 열에 의하여 엘이디 모듈 전체의 온도가 상승하게 되며, 이로 인하여 여러 가지 문제점이 발생하게 된다. 따라서 엘이디 모듈에서 방출된 열을 신속하고 효율적으로 냉각시키기 위하여, 상기 엘이디 모듈의 배면에는 히트 싱크(Heat sink)와 같은 방열장치가 구비되는 것이 일반적이었다.
이러한 엘이디 모듈을 점등하게 되면, 발열로 인하여 내부의 공기가 과열되고 과열된 공기는 포화수증기량이 높아진 상태로 존재할 수 있다. 이때, 엘이디 모듈의 주변에 눈과 비와 같이 급격히 냉각이 되는 현상이 발생하면 엘이디 조명기구 내부의 과열증기의 포화수증기는 이슬점 온도 이하로 내려가 엘이디 조명기구의 렌즈 내면에 습기가 찰 수 있다. 이와 같이 발생된 습기는 광학기구에 맺혀 광학 효율을 저하시키고 전자소자에 악영향을 미쳐 엘이디 조명기구의 수명을 단축시키는 원인이 될 수 있다. 또한, 엘이디 조명기구의 렌즈 면에 습기가 발생되면 미관 상으로 좋지 않고, 사용자는 제품의 불량을 제기하는 문제도 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1297340호(2013.08.09. 등록)
본 발명은 엘이디 모듈이 소등된 이후에도 소정의 온도 이하로 떨어지지 않도록 하여 내부에 습기가 차는 것을 방지할 수 있는 엘이디 조명기구를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 엘이디 조명기구는 렌즈 하우징; 상기 렌즈 하우징 내부에 설치되고, 복수개의 엘이디 소자가 실장된 엘이디 모듈; 상기 엘이디 모듈의 일면과 밀착되어 상기 엘이디 모듈에서 발생된 열을 전달받는 히트싱크; 상기 히트싱크와 일단이 접촉되고, 타단은 상기 렌즈 하우징의 내면을 향하여 연장되는 열전도부; 및 상기 열전도부의 적어도 일부를 감싸도록 구비되고, 잠열을 가지고 있는 상변화물질을 포함할 수 있다.
상기 열전도부는 상기 엘이디 모듈의 가장자리를 감싸도록 구비될 수 있다.
상기 열전도부는 히트파이프로 구성되는데, 상기 히트파이프는, 상기 히트싱크의 표면에 결합되는 흡열부; 상기 렌즈 하우징의 내면에 인접하게 배치되는 발열부; 및 상기 흡열부 및 발열부의 사이를 연결하는 연결부를 포함할 수 있다.
상기 히트파이프는 폭방향으로 복수개가 결합되어 하나의 조립체를 형성할 수 있다.
상기 발열부에는 상변화물질이 감싸도록 구비될 수 있다.
상기 상변화물질이 상기 발열부를 감싼 상태에서 상기 상변화물질을 커버하는 커버가 더 구비될 수 있다.
상기 히트싱크에는 상기 흡열부가 안착되는 안착홈이 형성될 수 있다.
상기 히트싱크의 측면에는 상기 흡열부가 삽입되는 안착슬롯이 요입되어 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 열전도부(히트파이프)의 주위를 상변화물질로 감싸도록 하여 엘이디 모듈이 소등된 이후에도 소정의 온도 이하로 떨어지지 않기 때문에 엘이디 조명기구 내부에 습기가 차는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명기구를 개략적으로 보인 사시도.
도 2는 히트싱크에 엘이디 모듈이 결합된 상태를 보인 단면도.
도 3은 히트싱크에 히트파이프가 결합된 상태를 보인 단면도.
도 4는 히트싱크에 흡열부가 결합된 상태를 예시적으로 보인 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명기구를 위에서 본 사진.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 의한 엘이디 조명기구의 일 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명기구를 개략적으로 보인 사시도이고, 도 2는 히트싱크에 엘이디 모듈이 결합된 상태를 보인 단면도이며, 도 3은 히트싱크에 히트파이프가 결합된 상태를 보인 단면도이고, 도 4는 히트싱크에 흡열부가 결합된 상태를 예시적으로 보인 단면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명기구를 위에서 본 사진이다.
이에 도시된 바에 따르면, 본 발명에 의한 엘이디 조명기구는 렌즈 하우징(40); 상기 렌즈 하우징(40) 내부에 설치되고, 복수개의 엘이디 소자(18)가 실장된 엘이디 모듈(13); 상기 엘이디 모듈(13)의 일면과 밀착되어 상기 엘이디 모듈(13)에서 발생된 열을 전달받는 히트싱크(10); 상기 히트싱크(10)와 일단이 접촉되고, 타단은 상기 렌즈 하우징(40)의 내면을 향하여 연장되는 열전도부(20); 및 상기 열전도부(20)의 적어도 일부를 감싸도록 구비되고, 잠열을 가지고 있는 상변화물질(30)을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 엘이디 조명기구의 외관은 렌즈 하우징(40)과 히트싱크(10)가 형성하는데, 이는 일 예로 제시한 것에 불과하고 렌즈 역할을 하는 하우징 이외에 별도의 하우징이 더 구비될 수도 있다.
히트싱크(10)는 납작한 플레이트 형상을 가지며, 열전도성이 좋은 금속 재질로 만들어질 수 있다. 히트싱크(10)는 엘이디 모듈(13, 도 3 참조)에서 발생하는 열을 외부로 방출시키기 위한 부분으로서, 본 도면에서는 엘이디 모듈(13)의 상면에 밀착되어 열을 방출시키게 된다.
도 2를 참조하면, 엘이디 모듈(13)은 히트싱크(10)와 직접 밀착되는 기판(14)을 포함한다. 그리고, 기판(14)의 표면에는 유전체층(16)이 구비되고, 유전체층(16)의 표면에 엘이디 소자(18)가 구비될 수 있다. 엘이디 모듈(13)은 이미 당해 기술분야에서 공지된 기술이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다시 도 1 및 도 3을 참조하면, 엘이디 모듈(13)의 가장자리를 감싸도록 열전도부(20)가 구비된다. 열전도부(20)는 히트싱크(10)에서 흡수한 열을 전달받아 렌즈 하우징(40) 내부로 다시 방출시키는 역할을 한다.
보다 구체적으로 설명하면, 엘이디 조명기구를 사용함에 있어서 엘이디 조명기구의 주변에 눈과 비와 같이 급격히 냉각이 이루어지는 현상이 발생할 수 있다. 이때, 엘이디 조명기구의 내부, 즉, 렌즈 하우징(40) 내부의 과열증기의 포화수증기가 이슬점 온도 이하로 내려가 렌즈 하우징(40) 내부에 습기가 차게 된다. 이와 같이 렌즈 하우징(40) 내부에 습기가 차게 되면 엘이디 소자(18)에서 발생되는 광의 조사효율이 떨어지기 때문에, 본 실시예에서는 이를 해결하기 위해 열전도부(20)가 구비되도록 한 것이다.
결국, 열전도부(20)는 렌즈 하우징(40)의 내면을 향해 연장되어 열을 방출함으로써, 내부 수증기가 이슬점 이하의 온도로 내려가는 것을 방지하여 렌즈 하우징(40) 내부에 습기가 차는 것을 방지할 수 있다. 즉, 열전도부(20)의 일단은 히트싱크(10)와 접촉하여 열을 전달받고 타단은 렌즈 하우징(40)의 내면을 향해 연장되어 열을 방출하는 것이다.
열전도부(20)는 히트싱크(10)로부터 열전도가 효율적으로 이루어질 수 있도록 열전도도가 높은 금속으로 구성될 수 있다. 즉, 열전도부(20)는 알루미늄, 구리 등의 금속 플레이트 또는 히트파이트 등의 형상으로 만들어질 수 있다.
도 3에서는 열전도부(20)가 히트파이프로 구성된 것에 대하여 구체적으로 도시하였다. 열전도부(20)는 실질적으로 히트파이프와 동일한 구성이기 때문에 이하에서는 동일한 도면부호를 부여하고 설명하기로 한다.
히트파이프(20)는 히트싱크(10)의 표면에 결합되는 흡열부(22); 상기 렌즈 하우징(40)의 내면에 인접하게 배치되는 발열부(24); 및 상기 흡열부(22) 및 발열부(24)의 사이를 연결하는 연결부(26)를 포함할 수 있다. 흡열부(22)는 예를 들어, 써멀 테이프(thermal tape), 써멀 그리스(thermal grease)에 의해 히트싱크(10)의 표면에 결합될 수 있다.
상술한 흡열부(22), 발열부(24) 및 연결부(26)는 실질적으로 일체로 형성되는 것으로서, 각각의 구성은 서로 절곡되어 연결될 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 흡열부(22)는 히트싱크(10)의 표면을 따라 소정의 길이만큼 연장되고, 흡열부(22)의 끝단에서 연결부(26)가 대략 직교하게 연장(반드시 직교하게 연장될 필요는 없고 도 1과 같이 경사지게 연장될 수도 있음)되며, 연결부(26)의 끝단에서 발열부(24)가 대략 직교하게 연장될 수 있다. 이러한 연결구조는 복수개가 반복하여 연결될 수 있다. 전체적으로 보면, 히트파이프(20)는 복수개의 골(흡열부(22) 부분)과 산(발열부(24) 부분)이 반복하여 나타나도록 구성된다.
흡열부(22)는 히트싱크(10)의 표면에 결합되므로 직접적으로 열을 전달받게 되고, 전달된 열은 연결부(26)를 통해 발열부(24)에서 방출된다. 발열부(24)는 렌즈 하우징(40)의 내면에 인접하게 배치되므로, 보다 효과적으로 렌즈 하우징(40)의 내면에 습기가 차는 것을 방지할 수 있다.
또한, 발열부(24)에는 잠열을 가진 상변화물질(30)이 감싸도록 구비될 수 있다. 상변화물질(30)은 엘이디 조명기구가 소등된 이후에도 소정의 온도, 예를 들어, 40 내지 70℃를 유지할 수 있도록 하여 렌즈 하우징(40) 내부에 습기가 차는 것을 방지하게 된다. 또한, 발열부(24)에 상변화물질(30)이 감싸진 후, 상변화물질(30)을 커버하기 위한 커버(32)가 더 구비될 수 있다. 커버(32)는 플라스틱 하우징 등으로 구성될 수 있으며, 히트파이프(20) 전체를 감싸지 않고 발열부(24)에만 감싸도록 하여 전체적인 비용을 절감할 수 있다.
한편, 렌즈 하우징(40)은 엘이디 소자(18)에서 발생되는 광이 투과되는 부분으로서, 투명 또는 반투명 재질로 만들어질 수 있다.
본 실시예에서는 이와 같이 열전도부(20)를 히트파이프로 구성함으로써 히트싱크(10)에서 외부로 버려지는 폐열을 활용하여 엘이디 조명기구의 내부에 습기가 차는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 히트파이프(20)는 도 5에 도시된 바와 같이 폭방향으로 복수개가 결합되어 하나의 조립체를 형성할 수 있다. 이와 같이 히트파이프가 조립체를 형성하게 되면 열전달 효율이 향상될 수 있다.
한편, 도 4를 참조하면, 히트싱크(10)와 히트파이프(20)의 결합에 있어서, 흡열부(22)는 히트싱크(10)에 형성된 안착홈(50)에 안착될 수 있다. 또한, 흡열부(22)는 히트싱크(10)의 측면에서 소정의 깊이로 요입되어 형성된 안착슬롯(52)에 삽입될 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 특정의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 히트싱크 13 : 엘이디 모듈
14 : 기판 16 : 유전체층
18 : 엘이디 소자 20 : 열전도부(히트파이프)
22 : 흡열부 24 : 발열부
26 : 연결부 30 : 상변화물질
32 : 커버 40 : 렌즈 하우징
50 : 안착홈 52 : 안착슬롯

Claims (8)

  1. 렌즈 하우징;
    상기 렌즈 하우징 내부에 설치되고, 복수개의 엘이디 소자가 실장된 엘이디 모듈;
    상기 엘이디 모듈의 일면과 밀착되어 상기 엘이디 모듈에서 발생된 열을 전달받는 히트싱크;
    상기 히트싱크와 일단이 접촉되고, 타단은 상기 렌즈 하우징의 내면을 향하여 연장되는 열전도부; 및
    상기 열전도부의 적어도 일부를 감싸도록 구비되고, 잠열을 가지고 있는 상변화물질을 포함하고,
    상기 열전도부는 히트파이프로 구성되는데,
    상기 히트파이프는,
    상기 히트싱크의 표면에 결합되는 흡열부;
    상기 렌즈 하우징의 내면에 인접하게 배치되는 발열부; 및
    상기 흡열부 및 발열부의 사이를 연결하는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기구.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열전도부는 상기 엘이디 모듈의 가장자리를 감싸도록 구비되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기구.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 히트파이프는 폭방향으로 복수개가 결합되어 하나의 조립체를 형성하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기구.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 발열부에는 상변화물질이 감싸도록 구비되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기구.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 상변화물질이 상기 발열부를 감싼 상태에서 상기 상변화물질을 커버하는 커버가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기구.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 히트싱크에는 상기 흡열부가 안착되는 안착홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기구.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 히트싱크의 측면에는 상기 흡열부가 삽입되는 안착슬롯이 요입되어 형성되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기구.
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