KR101595566B1 - LED lighting apparatus - Google Patents

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KR101595566B1
KR101595566B1 KR1020130110064A KR20130110064A KR101595566B1 KR 101595566 B1 KR101595566 B1 KR 101595566B1 KR 1020130110064 A KR1020130110064 A KR 1020130110064A KR 20130110064 A KR20130110064 A KR 20130110064A KR 101595566 B1 KR101595566 B1 KR 101595566B1
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems

Abstract

본 발명의 LED 조명장치는, 하측에 하나 이상의 LED 소자가 장착되는 기판; 상기 기판의 상측에 결합되고 상부로 갈수록 확관되며 서로 다른 단면적을 가진 복수의 방열파이프로 이루어지는 방열부; 및 상기 복수의 방열파이프의 측면에 각각 형성된 복수의 공기유입구를 포함한다.An LED lighting device of the present invention includes: a substrate on which one or more LED elements are mounted on a lower side; A heat dissipation unit coupled to an upper side of the substrate, the heat dissipation unit including a plurality of heat dissipating pipes extending in an upward direction and having different cross sectional areas; And a plurality of air inlets respectively formed on side surfaces of the plurality of heat radiating pipes.

Description

LED 조명장치{LED lighting apparatus}{LED lighting apparatus}
본 발명은 LED 조명장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구조가 간단하여 제작하기 용이하고 방열 성능이 우수한 LED 조명장치에 관한 것이다.The present invention relates to an LED lighting apparatus, and more particularly, to an LED lighting apparatus having a simple structure and being easy to manufacture and having excellent heat radiation performance.
일반적으로 사용되는 조명용 램프는 백열전구, 형광등, PL등 등이 있다.Commonly used illumination lamps include incandescent lamps, fluorescent lamps, PL lamps and the like.
종래의 램프류는 전력 소모가 많고 수명이 짧으며 내충격성이 떨어지는 단점이 있다.Conventional lamps have disadvantages of high power consumption, short life span and low impact resistance.
그래서, 최근에는 전력 소모가 적고 충격에 강하며 수명이 길고 친환경적인 LED(Light Emitting Diode) 램프가 많이 사용되고 있다.Recently, LED (Light Emitting Diode) lamps, which have low power consumption, strong impact, long life and are environmentally friendly, are widely used.
LED는 광도가 높고 크기가 작아 복수의 LED를 배치함에 따라 다양한 형태로 조명장치를 구성할 수 있으므로, 가정용 또는 산업용 조명장치나 상업용 조명장치 등 그 적용분야가 매우 넓다.Since LEDs have a high luminous intensity and a small size and can arrange a plurality of LEDs according to the arrangement of the LEDs, various applications such as home or industrial lighting apparatuses and commercial lighting apparatuses are very wide.
통상적으로 LED 조명 램프는 다수의 LED 소자를 직렬 및/또는 병렬로 동일 평면상에 집적 배열함으로써, LED 조명 램프의 광도 또는 휘도를 획기적으로 증가시킬 수 있다. Generally, an LED illumination lamp can remarkably increase the brightness or brightness of an LED illumination lamp by integrating and arranging a plurality of LED elements in the same plane in series and / or in parallel.
그런데, LED의 집적 밀도가 증대될수록 구동 발생열도 현저히 증가하게 되므로 그에 따른 LED의 광학적 출력 특성의 저하 및 수명 단축과 효율성 저하를 초래하게 된다는 문제점이 심각하게 대두된다.However, as the integrated density of the LEDs increases, the drive generation heat is significantly increased, which results in a problem that the optical output characteristics of the LEDs are deteriorated, the life is shortened, and the efficiency is decreased.
따라서 고출력 및 고효율 LED의 광학 특성을 유지하기 위해서는 LED로부터의 충분한 방열이 필수적이다.Therefore, sufficient heat dissipation from the LED is essential to maintain the optical characteristics of the high-output and high-efficiency LEDs.
상기한 LED의 방열 문제를 해소하기 위하여 열전도성이 우수한 구리나 알루미늄과 같은 금속으로 제작된 넓은 표면적을 가지는 방열체를 사용하여 LED 램프의 반도체 부품에서 발생하는 열을 대기 중으로 방열시키는 방식이 광범위하게 적용되고 있다.In order to solve the heat dissipation problem of the LED, a method of dissipating the heat generated from the semiconductor parts of the LED lamp into the air by using a heat radiator having a large surface area made of a metal such as copper or aluminum, .
이러한 방열 방식을 대별하면, 열전도성이 우수한 금속 소재로 제작되고 다수의 핀 구조를 형성하여 표면적을 증대시킨 방열체를 이용한 통상의 수동형 공랭식 방열 방식과, 전술한 바와 동일한 방열체를 이용하되 팬 등을 이용한 강제 송풍에 의하여 방열성능을 높인 능동형 공랭식 방열 방식과, 물의 온도에 따른 밀도 차이에 의한 자연 대류에 의하여 냉각시키는 수동형 수냉식 방열 방식과, 펌프를 이용하여 물을 강제 순환시키는 능동형 수냉식 방열 방식과, 방열체 내에 열전달 냉매를 저장하여 열전달 냉매가 기화와 액화를 반복하여 순환하면서 방열시키는 히트파이프를 이용한 방열 방식이 있다.Such a heat dissipating method can be roughly divided into a general passive type air-cooling type heat dissipating method using a heat dissipating body made of a metal material having excellent thermal conductivity and having a large number of fin structures to increase the surface area, Active type air cooling type heat radiating system which enhances heat radiation performance by forced air blowing using a fan, passive type water cooling type which cools by natural convection due to density difference according to water temperature, active type water cooling type which forcibly circulates water by using a pump, There is a heat dissipation method using a heat pipe in which heat transfer refrigerant is stored in the heat discharging body so that the heat transfer refrigerant circulates and circulates repeatedly in vaporization and liquefaction.
그러나, LED 조명기기에 별도의 물 순환 파이프 구조를 가지는 수냉식 방열 방식이나 팬을 이용하는 능동형 공랭식 방열 방식을 취할 경우, 조명기기의 중량이 필연적으로 증가하게 되고 그 구조가 복잡하게 되어 제작비 및 유지 보수비가 증가하게 되므로 거의 적용되지 않고 있다.However, when a water-cooled heat radiation system having a separate water circulation pipe structure in an LED lighting device or an active air-cooling heat radiation system using a fan is used, the weight of the lighting equipment necessarily increases and the structure becomes complicated, It is hardly applicable.
그래서, LED 조명기기에서는 대부분 수동형 공랭식 방열 방식을 이용하고 있는데, 종래에 복수의 LED가 장착된 LED모듈에 열전도도가 높은 재질로 방열핀을 형성하여 결합하거나 히트싱크를 결합한 구조가 있다.Therefore, most LED lighting equipment uses a passive air-cooling type heat dissipation method. Conventionally, there is a structure in which a plurality of LED modules are combined with heat dissipation fins formed by a material having high thermal conductivity, or heat sinks are combined.
그러나, 종래의 조명기기는 LED에서 발생하는 열을 전도와 자연 대류에 의해서 방열시키는데, 그 효율이 좋지 않고 효율을 높이고자 방열핀 또는 히트싱크를 크고 복잡하게 만들 경우 제작이 어렵고 제조단가가 증가하는 문제점이 있었다.However, the conventional lighting equipment dissipates the heat generated by the LED by conduction and natural convection. However, when the efficiency of the lighting device is poor and the heat dissipating fin or the heat sink is made large and complicated in order to increase efficiency, it is difficult to manufacture and the manufacturing cost increases .
본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전도와 자연 대류에 방열하는 방열부에서 강제 대류에 필적할 정도로 원활한 공기 대류가 이루어지도록 하여 방열 성능이 매우 우수하고 효율적인 LED 조명장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an efficient LED lighting device having an excellent heat radiation performance by providing air convection smoothly comparable to forced convection in a heat- It has its purpose.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 LED 조명장치는, 하측에 하나 이상의 LED 소자가 장착되는 기판; 상기 기판의 상측에 결합되고 상부로 갈수록 확관되며 서로 다른 단면적을 가진 복수의 방열파이프로 이루어지는 방열부; 및 상기 복수의 방열파이프의 측면에 각각 형성된 복수의 공기유입구를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an LED lighting device comprising: a substrate on which at least one LED element is mounted; A heat dissipation unit coupled to an upper side of the substrate, the heat dissipation unit including a plurality of heat dissipating pipes extending in an upward direction and having different cross sectional areas; And a plurality of air inlets respectively formed on side surfaces of the plurality of heat radiating pipes.
상기 복수의 방열파이프는 서로 소정 간격으로 이격되어 그 사이에 공기 유로를 형성하는 것이 바람직하다.Preferably, the plurality of heat radiating pipes are spaced apart from each other by a predetermined distance to form an air flow path therebetween.
상기 복수의 방열파이프는 하측에 일정한 단면적을 가진 수평관부와 상기 수평관부에서 상측으로 연장되어 단면적이 점점 커지는 확관부를 포함하는 것이 바람직하다.Preferably, the plurality of heat radiating pipes include a horizontal tube portion having a constant cross-sectional area at the lower side and an expansion portion extending upward from the horizontal tube portion and having an increased cross-sectional area.
상기 복수의 방열파이프에 형성되는 복수의 공기유입구의 개수는 중심에서 외측의 방열파이프로 갈수록 점점 증가하는 것이 바람직하다.Preferably, the number of the plurality of air inlets formed in the plurality of heat radiating pipes gradually increases toward the heat radiating pipe outside the center.
상기 복수의 방열파이프에 형성되는 복수의 공기유입구의 크기는 외측에서 중심의 방열파이프로 갈수록 점점 커지는 것이 바람직하다.It is preferable that the sizes of the plurality of air inlets formed in the plurality of heat radiating pipes increase gradually from the outside to the central heat radiating pipe.
상기 복수의 방열파이프는 상기 기판의 상면에 상기 복수의 방열파이프의 단면 형상에 대응하는 형태로 돌출형성된 복수의 장착리브에 하단부 내측면이 접착되어 장착되는 것이 바람직하다.The plurality of heat radiating pipes may be mounted on the upper surface of the substrate by adhering an inner surface of the lower end to a plurality of mounting ribs protruding in a shape corresponding to the sectional shape of the plurality of heat radiating pipes.
상기 복수의 방열파이프는 상기 복수의 장착리브에 열전도성 에폭시 수지에 의해 접착되는 것이 바람직하다.It is preferable that the plurality of heat radiating pipes are bonded to the plurality of mounting ribs by a thermally conductive epoxy resin.
상기 LED 조명장치는 상기 기판의 하부에 복수의 체결부재에 의해 결합되는 반사갓을 더 포함하고, 상기 기판과 상기 반사갓 사이의 체결 부위는 열전도성 에폭시 수지에 의해 밀봉되는 것이 바람직하다.It is preferable that the LED illumination device further includes a reflector coupled to a lower portion of the substrate by a plurality of fastening members, and the fastening portion between the substrate and the reflector is sealed by a thermally conductive epoxy resin.
상기 복수의 방열파이프는 원형의 단면을 갖도록 이루어지고, 상기 복수의 공기유입구는 원형 또는 상하로 긴 장공형인 것이 바람직하다.The plurality of heat radiating pipes may have a circular cross-section, and the plurality of air inlets may have a circular shape or a long and slender shape.
상기 LED 조명장치는 상기 기판의 상면 중앙에 연결되고 내부에 전선이 통과하는 지지파이프를 더 포함하는 것이 바람직하다.The LED lighting device may further include a support pipe connected to a center of an upper surface of the substrate and through which electric wires pass.
상기한 본 발명의 LED 조명장치에 의하면, 방열부가 LED 소자의 발열에 의해 상승 기류가 형성되는 것을 이용하여 원활한 공기 대류를 유도함으로써 방열 성능이 매우 우수하고 효율적이다.According to the LED lighting apparatus of the present invention, the heat radiating part induces a smooth air convection by using the upward air flow formed by the heat generation of the LED element, and thus the heat radiation performance is excellent and efficient.
또한, 우수한 방열 성능에 비해 방열부를 구비하는 조명장치의 구조가 비교적 간단하여 제작하기가 용이하다.In addition, the structure of the lighting apparatus including the heat dissipation unit is relatively simple compared with the excellent heat dissipation performance.
그리고, 각 부품의 결합부위를 열전도도가 높은 에폭시 수지로 접착 또는 밀봉함으로써 열전도가 원활하게 이루어지고 습기가 침투하는 것을 방지할 수 있다.The joining portions of the components are bonded or sealed with an epoxy resin having a high thermal conductivity, so that the heat conduction can be smooth and the moisture can be prevented from penetrating.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 LED 조명장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 단면도이다.
도 3은 제1방열파이프를 나타내는 측면도이다.
도 4는 제2방열파이프를 나타내는 측면도이다.
도 5는 제3방열파이프를 나타내는 측면도이다.
도 6은 제4방열파이프를 나타내는 측면도이다.
도 7은 제5방열파이프를 나타내는 측면도이다.
도 8은 도 2의 LED 조명장치에서 공기 흐름을 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 LED 조명장치의 실험예이다.
1 is a perspective view showing an LED lighting apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of Fig.
3 is a side view showing the first heat-radiating pipe.
4 is a side view showing the second heat-radiating pipe.
5 is a side view showing the third heat-radiating pipe.
6 is a side view showing a fourth heat-radiating pipe.
7 is a side view showing the fifth heat-radiating pipe.
8 is a cross-sectional view showing an air flow in the LED illumination device of FIG.
9 is an experimental example of the LED illumination device of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 LED 조명장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 단면도이다.FIG. 1 is a perspective view showing an LED lighting apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of FIG.
본 발명의 LED 조명장치는, 하측에 하나 이상의 LED 소자(260)가 장착되는 기판(200); 상기 기판의 상측에 결합되고 상부로 갈수록 확관되며 서로 다른 단면적을 가진 복수의 방열파이프로 이루어지는 방열부(100); 및 상기 복수의 방열파이프(110, 120, 130, 140, 150)의 측면에 각각 형성된 복수의 공기유입구(115, 125, 135, 145, 155)를 포함한다.The LED lighting device of the present invention includes: a substrate 200 on which one or more LED elements 260 are mounted; A heat dissipation unit (100) coupled to an upper side of the substrate, the heat dissipation unit (100) comprising a plurality of heat dissipation pipes which are enlarged toward the upper side and have different cross sectional areas; And a plurality of air inlets 115, 125, 135, 145, and 155 formed on side surfaces of the plurality of heat pipes 110, 120, 130, 140, and 150, respectively.
상기 기판(200)은 하면에 하나 이상의 LED 소자(260)가 장착될 수 있도록 하나 이상의 소켓이 구비될 수 있다.The substrate 200 may have one or more sockets to mount one or more LED devices 260 on the bottom surface thereof.
일반적으로 LED 소자(260)는 작으므로 복수의 LED 소자를 소정 형태로 배열한다.Generally, since the LED element 260 is small, a plurality of LED elements are arranged in a predetermined form.
상기 기판(200)에는 상기 복수의 LED 소자 외에도 전기 회로(미도시)가 구비될 수 있다.The substrate 200 may be provided with an electric circuit (not shown) in addition to the plurality of LED elements.
상기 기판(200)의 상측에는 복수의 방열파이프(110, 120, 130, 140, 150)가 결합된다.A plurality of heat pipes 110, 120, 130, 140, and 150 are coupled to the upper surface of the substrate 200.
상기 복수의 방열파이프(110, 120, 130, 140, 150)는 서로 다른 단면적을 갖도록 형성되어 있으며, 상부로 갈수록 확관되는 형태로 이루어진다.The plurality of heat-radiating pipes 110, 120, 130, 140, and 150 are formed to have different cross-sectional areas, and are formed to be enlarged toward the upper part.
상기 복수의 방열파이프(110, 120, 130, 140, 150)의 측면에는 복수의 공기유입구(115, 125, 135, 145, 155)가 형성된다.A plurality of air inlets 115, 125, 135, 145 and 155 are formed on the sides of the plurality of heat pipes 110, 120, 130, 140 and 150.
상기 복수의 공기유입구(115, 125, 135, 145, 155)의 개수와 크기 및 배열 형태는 조명장치 및 방열파이프의 크기와 형태 그리고 조명장치의 발열량 등에 따라 달라질 수 있다.The number, size, and arrangement of the plurality of air inlets 115, 125, 135, 145, and 155 may vary depending on the size and shape of the lighting device and the heat radiation pipe, and the amount of heat generated by the lighting device.
상기 복수의 방열파이프(110, 120, 130, 140, 150)는 서로 소정 간격으로 이격되어 그 사이에 공기 유로를 형성하는 것이 바람직하다.The plurality of heat pipes 110, 120, 130, 140, and 150 may be spaced apart from each other by a predetermined distance to form an air flow path therebetween.
우선, 상기 복수의 방열파이프(110, 120, 130, 140, 150)는 상기 기판(200)의 상면에 결합되는데, 열전도도가 높은 알루미늄 또는 구리와 같은 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.First, the plurality of heat pipes 110, 120, 130, 140, and 150 are coupled to the upper surface of the substrate 200, and may be formed of a material such as aluminum or copper having high thermal conductivity.
상기 기판(200)은 LED 소자와 회로 부품들에서 발생하는 열에 의해 그 위의 공기를 가열하므로, 가열되어 가벼워진 공기가 상승 기류를 형성한다.The substrate 200 heats the air above the LED element and the circuit components due to the heat generated by the LED element and the circuit components, so that the heated and lighter air forms a rising air current.
그래서, 상기 복수의 방열파이프(110, 120, 130, 140, 150) 사이에 서로 이격되어 형성된 공기 유로를 통해 공기가 상승하면서 상기 복수의 방열파이프에 전도된 열을 식히게 된다.Accordingly, the air heated by the plurality of heat-radiating pipes 110, 120, 130, 140, and 150 is cooled by the air flowing through the air channels formed between the heat-radiating pipes 110, 120, 130,
그리고, 상기 복수의 방열파이프(110, 120, 130, 140, 150)는 하단으로부터 상단까지 그 단면적이 계속적으로 커지는 확관일 수도 있으나, 일정한 단면을 가진 부분인 수평관부가 하부에 마련되고 단면적이 점점 커지도록 형성된 확관부가 수평관부의 상부에 일체로 마련되는 것이 바람직하다.The plurality of heat-radiating pipes 110, 120, 130, 140, and 150 may be a widening pipe having a continuously increasing cross-sectional area from the lower end to the upper end, but a horizontal pipe portion having a constant cross- It is preferable that a bulging portion formed to be larger is integrally provided on the upper portion of the horizontal tube portion.
상기 수평관부에는 복수의 공기유입구가 형성되는데, 수평관부가 아니라면 공기유입구를 정확하게 형성하여 제작하기가 어려울 것이다.A plurality of air inlets are formed in the horizontal tube portion. If the horizontal tube portion is not provided, it may be difficult to accurately form an air inlet.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 방열파이프(110, 120, 130, 140, 150)는 상기 기판(200)의 상면에 상기 복수의 방열파이프의 단면 형상에 대응하는 형태로 돌출형성된 복수의 장착리브(210, 220, 230, 240, 250)에 하단부 내측면이 접착되어 장착될 수 있다.2, the plurality of heat pipes 110, 120, 130, 140, and 150 may be formed on the upper surface of the substrate 200 to have a plurality of heat pipes The inner surface of the lower end portion may be adhered to the mounting ribs 210, 220, 230, 240,
특히, 상기 복수의 방열파이프(110, 120, 130, 140, 150)는 상기 복수의 장착리브(210, 220, 230, 240, 250)에 열전도성 에폭시 수지에 의해 접착되는 것이 바람직하다.Particularly, the plurality of heat pipes 110, 120, 130, 140 and 150 are preferably bonded to the plurality of mounting ribs 210, 220, 230, 240 and 250 by a thermally conductive epoxy resin.
본 실시예에서 상기 복수의 방열파이프(110, 120, 130, 140, 150)의 단면은 동심원으로 이루어져 있다.In this embodiment, the cross sections of the plurality of heat pipes 110, 120, 130, 140 and 150 are concentric circles.
그래서, 상기 복수의 장착리브(210, 220, 230, 240, 250)도 동심원을 이루도록 형성된다.Therefore, the plurality of mounting ribs 210, 220, 230, 240, and 250 are also formed concentrically.
예를 들어 설명하면, 상기 제5방열파이프(150)의 하단부 내경은 제5장착리브(250)의 외경보다 약간 크게 형성되고, 그 사이에 열전도성 에폭시 수지(270)를 도포하여 접착한다.For example, the inner diameter of the lower end of the fifth heat dissipation pipe 150 is formed to be slightly larger than the outer diameter of the fifth mounting rib 250, and a thermally conductive epoxy resin 270 is applied therebetween.
에폭시 수지는 분자 내에 에폭시기를 갖는 열경화성 수지이다. 에폭시 수지는 내열성, 접착성, 전기 절연성, 내약품성, 내수성 등이 뛰어난 특성을 갖고 있지만, 단독으로 사용되는 경우는 거의 없고 대부분 경화제와 충전제, 보강제 등과 함께 사용된다.The epoxy resin is a thermosetting resin having an epoxy group in the molecule. Epoxy resins have excellent properties such as heat resistance, adhesiveness, electrical insulation, chemical resistance, and water resistance. However, they are rarely used alone, and most of them are used together with hardeners, fillers and reinforcing agents.
상기 경화제와 충전제, 보강제에 따라 전기 절연성은 그대로 유지하되 열전도도가 높은 에폭시 수지가 개발되어 있다.Epoxy resins which maintain electrical insulation as they are, but have high thermal conductivity have been developed according to the curing agent, filler and reinforcing agent.
본 발명에서는 상기 장착리브와 방열파이프 사이에 열전도성 에폭시 수지를 도포하여 접착함으로써, 전기적으로 절연하면서도 열전도가 매우 잘 이루어지도록 할 수 있으며, 습기 등이 침투하여 회로 소자에 악영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.In the present invention, by applying and bonding a thermally conductive epoxy resin between the mounting rib and the heat radiating pipe, the heat conduction can be performed very well while being electrically insulated, and it is possible to prevent moisture and the like from adversely affecting the circuit element have.
상기 방열파이프는 전기 전도성이 우수한 알루미늄 등의 재질로 이루어질 수 있으나, 상기 에폭시 수지에 의해 절연됨으로써 기판(200)의 전류가 방열파이프로 흐르는 것을 방지할 수 있다.The heat radiating pipe may be made of aluminum or the like, which is excellent in electrical conductivity. However, the current can be prevented from flowing into the heat radiating pipe by being insulated by the epoxy resin.
그리고, 본 발명의 LED 조명장치는 광원의 효율적인 조사를 위해 반사갓(300)을 구비하는데, 상기 반사갓(300)은 기판(200)의 하면에 나사와 같은 체결부재(320)에 의해 체결될 수 있다.The LED illuminating apparatus of the present invention includes a reflector 300 for efficiently illuminating a light source and the reflector 300 may be fastened to a lower surface of the substrate 200 by a fastening member 320 such as a screw .
이때, 상기 기판(200)과 상기 반사갓(300) 사이의 체결 부위도 열전도성 에폭시 수지에 의해 밀봉되는 것이 바람직하다.At this time, the joint between the substrate 200 and the reflector 300 is also preferably sealed with a thermally conductive epoxy resin.
상기 기판(200)과 상기 반사갓(300) 사이를 나사로만 체결할 경우 그 사이의 틈으로 수분이 침투할 우려가 있는바, 열전도성 및 방수성이 우수한 에폭시 수지로 밀봉함으로써 수분 침투를 방지할 수 있다.When the substrate 200 and the reflector 300 are fastened only by screws, moisture may penetrate through the gap between the substrate 200 and the reflector 300, and moisture permeation can be prevented by sealing the substrate 200 with an epoxy resin excellent in thermal conductivity and waterproofness .
한편, 상기 기판(200)의 상면 중앙에는 내부에 전선(450)이 통과하는 지지파이프(400)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the support 200 may further include a support pipe 400 through which electric wires 450 pass.
상기 지지파이프(400)는 LED 조명장치를 매달아 설치할 경우에 조명장치 전체를 지지하고 내부에 통과하는 전선(450)을 보호하는 역할을 한다.The support pipe 400 supports the entire lighting apparatus when the LED lighting apparatus is suspended and protects the electric wire 450 passing through the support pipe 400.
상기 지지파이프(400)는 상기 복수의 방열파이프(110, 120, 130, 140, 150)가 형성하는 상부 윤곽면보다 더 높게 돌출하도록 형성되는 것이 바람직하다.The support pipe 400 may be formed so as to protrude higher than the upper contour surface formed by the plurality of heat pipes 110, 120, 130, 140, 150.
예를 들어, LED 조명장치가 천정에 설치될 경우 상기 복수의 방열파이프(110, 120, 130, 140, 150)의 상단이 천정에 밀착될 경우 상승된 공기가 배출되기 어려울 수 있다.For example, when the LED lighting apparatus is installed on the ceiling, raised air may be difficult to be discharged when the upper ends of the plurality of heat pipes 110, 120, 130, 140, and 150 are closely attached to the ceiling.
따라서, 상기 지지파이프(400)의 길이를 방열파이프의 상하 길이보다 더 길게 형성하여 방열파이프 위로 올라오는 공기가 반경방향으로 원활하게 배출될 수 있도록 할 수 있다.Therefore, the length of the support pipe 400 may be longer than the vertical length of the heat-radiating pipe so that the air flowing over the heat-radiating pipe can be radially discharged smoothly.
다음으로, 도 3 내지 도 7을 참조하여 각 방열파이프의 구체적인 형태를 설명한다.Next, referring to Figs. 3 to 7, a specific form of each heat radiating pipe will be described.
도 3 내지 도 7에는 각각 제5방열파이프 내지 제1방열파이프가 각각 결합된 LED 조명장치의 측면도가 도시되어 있다.3 to 7 are side views of an LED lighting apparatus in which a fifth heat-radiating pipe and a first heat-radiating pipe are respectively coupled.
상기 복수의 방열파이프(110, 120, 130, 140, 150)에 형성되는 복수의 공기유입구(115, 125, 135, 145, 155)의 개수는 중심에서 외측의 방열파이프로 갈수록 점점 증가할 수 있다.The number of the plurality of air inlets 115, 125, 135, 145, and 155 formed in the plurality of heat pipes 110, 120, 130, 140 and 150 may gradually increase toward the outer heat pipe .
그리고, 상기 복수의 방열파이프(110, 120, 130, 140, 150)에 형성되는 복수의 공기유입구(115, 125, 135, 145, 155)의 크기는 외측에서 중심의 방열파이프로 갈수록 점점 커질 수 있다.The sizes of the plurality of air inlets 115, 125, 135, 145, and 155 formed in the plurality of heat pipes 110, 120, 130, 140 and 150 may gradually increase toward the center heat pipe have.
제5방열파이프(150)는 본 발명의 실시예에서 최외곽에 배치되고 가장 큰 방열파이프이다.The fifth heat-radiating pipe 150 is the outermost heat-radiating pipe in the embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제5방열파이프(150)는 상기한 바와 같이 수평관부(152)와 확관부(154)를 포함하고, 상기 수평관부(152)에 하방으로 갈수록 지름이 커지는 장공형의 공기유입구(155)가 2열로 15개씩 총 30개의 공기유입구(155)가 형성될 수 있다.3, the fifth heat-radiating pipe 150 includes a horizontal pipe portion 152 and an expansion pipe portion 154. The horizontal pipe portion 152 has a larger diameter than the horizontal pipe portion 152 A total of 30 air inlets 155 may be formed by 15 air inlets 155 in two rows.
상기 공기유입구(155)는 상부 반원부의 지름이 4mm, 하부 반원부의 지름이 8mm, 전체의 상하 길이가 20mm로 형성될 수 있다.The air inlet 155 may have a diameter of the upper half circle of 4 mm, a diameter of the lower half circle of 8 mm, and a total upper and lower length of 20 mm.
도 4에 도시된 바와 같이, 제4방열파이프(140)는 상기한 바와 같이 수평관부(142)와 확관부(144)를 포함하고, 상기 수평관부(142)에 하방으로 갈수록 지름이 커지는 장공형의 공기유입구(145) 12개가 일렬로 형성될 수 있다.4, the fourth heat-radiating pipe 140 includes a horizontal pipe portion 142 and an expansion pipe portion 144, and the horizontal pipe portion 142 has an elongated shape having a larger diameter as it goes downward, 12 air inlets 145 may be formed in a row.
상기 공기유입구(145)는 상부 반원부의 지름이 5mm, 하부 반원부의 지름이 10mm, 전체의 상하 길이가 25mm로 형성될 수 있다.The air inlet 145 may have a diameter of 5 mm in the upper half-circle, a diameter of 10 mm in the lower half-circle, and a total length of 25 mm.
도 5에 도시된 바와 같이, 제3방열파이프(130)는 마찬가지로 수평관부(132)와 확관부(134)를 포함하고, 상기 수평관부(132)에 원형의 공기유입구(135) 9개가 일렬로 형성될 수 있다.5, the third heat-radiating pipe 130 includes a horizontal tube portion 132 and an expanded tube portion 134. In the horizontal tube portion 132, nine circular air inlets 135 are arranged in a row .
상기 공기유입구(135)는 지름 16mm인 원형 관통공으로 형성될 수 있다.The air inlet 135 may be formed of a circular through-hole having a diameter of 16 mm.
도 6에 도시된 바와 같이, 제2방열파이프(120)는 마찬가지로 수평관부(122)와 확관부(124)를 포함하고, 상기 수평관부(122)에 원형의 공기유입구(125) 6개가 일렬로 형성될 수 있다.6, the second heat-radiating pipe 120 includes a horizontal tube portion 122 and an expanded tube portion 124. In the horizontal tube portion 122, six circular air inlets 125 are arranged in a row .
상기 공기유입구(125)는 지름 20mm인 원형 관통공으로 형성될 수 있다.The air inlet 125 may be formed with a circular through-hole having a diameter of 20 mm.
도 7에 도시된 바와 같이, 제1방열파이프(110)는 마찬가지로 수평관부(112)와 확관부(114)를 포함하고, 상기 수평관부(112)에 원형의 공기유입구(115) 3개가 일렬로 형성될 수 있다.7, the first heat-radiating pipe 110 includes a horizontal tube portion 112 and an expanded tube portion 114. In the horizontal tube portion 112, three circular air inlets 115 are arranged in a row .
상기 공기유입구(115)는 지름 24mm인 원형 관통공으로 형성될 수 있다.The air inlet 115 may be formed of a circular through-hole having a diameter of 24 mm.
이와 같이, 공기유입구의 개수는 중심에서 외측에서 갈수록 점점 많아지지만 공기유입구의 크기는 외측에서 중심으로 갈수록 점점 커진다.As such, the number of air inlets increases from the center toward the outside, while the size of the air inlets increases from the outside to the center.
도시된 실시예에서 원형 또는 장공형의 공기유입구가 형성되어 엄밀하게 그 크기를 비교하지는 않았지만, 대체로 공기유입구가 외측에서 중심으로 갈수록 점점 커지는 것으로 볼 수 있다.In the illustrated embodiment, a circular or elongated air inlet is formed and is not strictly compared in size, but it can be seen that the air inlet is gradually getting larger from the outside to the center.
그럼으로써, 방열부에서 공기의 대류가 더욱 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.Thereby, convection of the air in the heat radiating portion can be performed more smoothly.
마지막으로, 도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 LED 조명장치의 방열 작용 및 그 효과를 설명한다.Finally, referring to Figs. 8 and 9, the heat dissipation function and effect of the LED lighting apparatus of the present invention will be described.
도 8에는 본 발명의 LED 조명장치에서 공기 흐름을 나타내는 단면도가 도시되어 있다.8 is a cross-sectional view showing the air flow in the LED lighting apparatus of the present invention.
우선, 복수의 LED 소자(260)와 전기 회로가 배치된 기판(200)에서 발생되는 열은 장착리브(210, 220, 230, 240, 250)와 방열파이프(110, 120, 130, 140, 150)로 주로 전도에 의해 전달된다.The heat generated from the substrate 200 on which the plurality of LED elements 260 and the electric circuit are disposed passes through the mounting ribs 210, 220, 230, 240 and 250 and the heat radiation pipes 110, 120, 130, 140 and 150 ) Is transmitted mainly by conduction.
이때, 상기 장착리브와 방열파이프 사이는 열전도성이 우수한 에폭시 수지(270)에 의해 접합되어 있으므로, 장착리브로부터 방열파이프로 열이 잘 전달될 수 있다.At this time, since the mounting rib and the heat radiating pipe are joined by the epoxy resin 270 having high thermal conductivity, heat can be transmitted from the mounting rib to the heat radiating pipe well.
또한, 상기 기판(200)에서 발생하는 열에 의해 상기 기판(200) 위의 공기는 가열되면서 가벼워지므로 상승된다.In addition, the air on the substrate 200 is heated by the heat generated in the substrate 200, so that the air is raised because it is light.
그러면, 상승된 부위의 기압이 상대적으로 낮아지므로 상기 제5방열파이프(150)의 공기유입구(155)를 통해 외부 공기가 유입된다.Since the air pressure of the raised portion is relatively low, external air is introduced through the air inlet 155 of the fifth heat-radiating pipe 150.
상기 복수의 공기유입구(155)를 통해 유입된 공기의 일부는 상기 제5방열파이프(150)와 제4방열파이프(140) 사이의 공기 유로를 통해 상승하고 나머지 일부는 상기 제4방열파이프(140)의 공기유입구(145)를 통해 내측으로 유입된다.A part of the air introduced through the plurality of air inlets 155 rises through the air flow path between the fifth heat dissipating pipe 150 and the fourth heat dissipating pipe 140 while the remaining part rises through the fourth heat dissipating pipe 140 Through the air inlet 145 of the air inlet 145.
이어서, 상기 방열부(100)의 내측으로 유입되는 공기의 일부는 상승하고 나머지 일부는 더 내측으로 유입되는 과정이 반복되어 상기 제1방열파이프(110)의 내측까지 유입되어 상승한다.A part of the air flowing into the heat radiating part 100 rises and a part of the air flowing into the heat radiating part 100 flows inward to the inside of the first heat radiating pipe 110 repeatedly.
이때, 각 방열파이프는 상부로 갈수록 확관되어 그 단면적이 커지므로 상승되는 공기의 상승 속도가 더욱 커지게 되어 대류가 활발하게 이루어진다.At this time, each heat radiating pipe is enlarged as it goes to the upper part, and its cross-sectional area becomes larger, so that the ascending speed of the rising air becomes larger, and the convection is vigorously performed.
이렇게 상승되는 공기는 각각 인접하는 방열파이프와 열교환을 하여 열을 전달받고 가열된 공기가 방열부의 상부 및 외측으로 배출된다.The air thus raised exchanges heat with adjacent heat radiating pipes to receive heat, and the heated air is discharged to the upper and outer sides of the heat radiating portion.
그래서, 복수의 방열파이프는 기판으로부터 열을 전달받고 활발하게 대류하는 공기가 방열파이프를 효율적으로 냉각할 수 있다.Thus, the plurality of heat radiating pipes are capable of efficiently cooling the heat radiating pipe by the air convected and actively conveys heat from the substrate.
도 9는 본 발명의 LED 조명장치를 작동하였을 때 시간이 흐름에 따라 기판의 온도 변화를 측정한 실험예를 비교예와 함께 도시한 그래프이다.FIG. 9 is a graph showing an experimental example in which a temperature change of a substrate is measured over time when the LED lighting apparatus of the present invention is operated, together with a comparative example.
비교예의 경우 일반적인 냉각핀을 구비하여 자연 대류에 의해 방열하는 종래의 LED 조명장치를 작동하여 그 온도 변화를 측정한 것이다.In the comparative example, a conventional LED lighting device equipped with a general cooling fin and radiating heat by natural convection was operated to measure the temperature change.
실험은 산업용 100W DC48V LED 투광등을 실내온도 25℃에서 1시간 동안은 열이 전도되는 상황을 실험한 후 그 후부터는 실내온도를 30℃로 설정한 후 1시간 간격으로 24시간 동안의 기판의 온도 변화를 측정함으로써 이루어졌다.Experiments were carried out on an industrial 100W DC48V LED floodlight at room temperature of 25 ° C for 1 hour, and after that, the room temperature was set at 30 ° C, and then the temperature of the substrate for 24 hours .
도 9에 도시된 바와 같이, 비교예의 경우 조명장치 작동 초기인 60분 이내에 온도가 급격히 상승할 뿐만 아니라, 장시간 조명장치를 작동하였을 때 정상 상태의 온도도 90℃로서 상당히 높은 온도를 유지하였다.As shown in FIG. 9, in the comparative example, not only the temperature rapidly increased within 60 minutes, which is the initial stage of operation of the lighting apparatus, but also the temperature of the steady state was 90 ° C. when the lighting apparatus was operated for a long time.
이에 반해, 본 발명의 LED 조명장치를 작동한 경우인 실험예의 경우 작동 초기의 온도 상승이 완만할 뿐만 아니라, 정상 상태 온도가 60℃로서 비교예보다 훨씬 낮은 온도를 유지하였다.On the contrary, in the experimental example in which the LED lighting apparatus of the present invention was operated, the temperature rise at the initial stage of operation was slow and the steady state temperature was maintained at 60 캜, which was much lower than the comparative example.
본 발명의 LED 조명장치에 의하면, LED 기판에서 발생하는 열을 전도와 대류가 매우 원활하게 이루어지도록 함으로써 효율적으로 방열할 수 있다.According to the LED lighting apparatus of the present invention, heat generated in the LED substrate can be efficiently conducted by making conduction and convection very smoothly.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이 같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, Changes will be possible.
100: 방열부
110, 120, 130, 140, 150: 방열파이프
115, 125, 135, 145, 155: 공기유입구
200: 기판
210, 220, 230, 240, 250: 장착리브
270: 에폭시 수지
300: 반사갓
320: 체결부재
370: 에폭시 수지
400: 지지파이프
100:
110, 120, 130, 140, 150: Heat pipe
115, 125, 135, 145, 155: Air inlet
200: substrate
210, 220, 230, 240, 250: mounting ribs
270: Epoxy resin
300: reflector
320: fastening member
370: Epoxy resin
400: Support pipe

Claims (10)

  1. 하측에 하나 이상의 LED 소자가 장착되는 기판;
    상기 기판의 상측에 결합되고 상부로 갈수록 확관되며 서로 다른 단면적을 가진 복수의 방열파이프로 이루어지는 방열부; 및
    상기 복수의 방열파이프의 측면에 각각 형성된 복수의 공기유입구를 포함하되,
    상기 방열부는 내측의 방열파이프를 둘러싸며 외측으로 복수개의 방열파이프가 이격 형성되어, 내측의 방열파이프 외측면과 상기 내측의 방열파이프에 이웃하는 외측의 방열파이프 내측면 사이에 공기유로를 형성하고, 상기 복수의 방열파이프는 하측에 일정한 단면적을 가진 수평관부와 상기 수평관부에서 상측으로 연장되어 단면적이 점점 커지는 확관부를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
    A substrate on which at least one LED element is mounted;
    A heat dissipation unit coupled to an upper side of the substrate, the heat dissipation unit including a plurality of heat dissipating pipes extending in an upward direction and having different cross sectional areas; And
    And a plurality of air inlets respectively formed on side surfaces of the plurality of heat radiating pipes,
    Wherein the heat radiating part surrounds the heat radiating pipe inside and has a plurality of heat radiating pipes spaced apart from each other so as to form an air flow path between the outer side surface of the heat radiating pipe inside and the side surface of the outside heat radiating pipe adjacent to the inside heat radiating pipe, Wherein the plurality of heat radiating pipes include a horizontal tube portion having a constant cross-sectional area at the lower side and an expansion portion extending upward from the horizontal tube portion and having an increased cross-sectional area.
  2. 삭제delete
  3. 삭제delete
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 방열파이프에 형성되는 복수의 공기유입구의 개수는 중심에서 외측의 방열파이프로 갈수록 점점 증가하는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
    The method according to claim 1,
    Wherein the number of the plurality of air inlets formed in the plurality of heat radiating pipes gradually increases from the center toward the outer heat radiating pipe.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 방열파이프에 형성되는 복수의 공기유입구의 크기는 외측에서 중심의 방열파이프로 갈수록 점점 커지는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
    5. The method of claim 4,
    Wherein the plurality of air inlets formed in the plurality of heat radiating pipes are gradually increased in size from the outside to the central heat radiating pipe.
  6. 제1항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 방열파이프는 상기 기판의 상면에 상기 복수의 방열파이프의 단면 형상에 대응하는 형태로 돌출형성된 복수의 장착리브에 하단부 내측면이 접착되어 장착되는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
    The method according to any one of claims 1, 4, and 5,
    Wherein the plurality of heat radiating pipes are mounted on the upper surface of the substrate with a lower end inner side surface being adhered to a plurality of mounting ribs protruding in a shape corresponding to a sectional shape of the plurality of heat radiating pipes.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 방열파이프는 상기 복수의 장착리브에 열전도성 에폭시 수지에 의해 접착되는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
    The method according to claim 6,
    Wherein the plurality of heat radiating pipes are bonded to the plurality of mounting ribs by a thermally conductive epoxy resin.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 LED 조명장치는 상기 기판의 하부에 복수의 체결부재에 의해 결합되는 반사갓을 더 포함하고,
    상기 기판과 상기 반사갓 사이의 체결 부위는 열전도성 에폭시 수지에 의해 밀봉되는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
    8. The method of claim 7,
    Wherein the LED illumination device further comprises a reflector coupled to a lower portion of the substrate by a plurality of fastening members,
    Wherein the fastening portion between the substrate and the reflector is sealed by a thermally conductive epoxy resin.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 방열파이프는 원형의 단면을 갖도록 이루어지고,
    상기 복수의 공기유입구는 원형 또는 상하로 긴 장공형인 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
    The method according to claim 6,
    Wherein the plurality of heat radiating pipes have a circular cross section,
    Wherein the plurality of air inlets are round or vertically elongated.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 LED 조명장치는 상기 기판의 상면 중앙에 연결되고 내부에 전선이 통과하는 지지파이프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
    The method according to claim 6,
    Wherein the LED lighting device further comprises a support pipe connected to the center of the top surface of the substrate and through which electric wires pass.
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