KR101658869B1 - 방열기능을 갖는 등기구 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방열기능을 갖는 등기구에 관한 것으로, 적어도 하나의 LED 램프가 실장되는 PCB 기판; 상기 PCB 기판을 차폐하고, 투과재로 이루어져 상기 PCB 기판의 LED 램프가 발산하는 조명광을 외부로 투과시키는 투광 커버; 및 상기 투광 커버에 결합하고, 상기 PCB 기판에서 발산되는 열을 전달받아 방열시키는 히트싱크;를 포함하여 구성된다. 본 발명에 의하면, PCB 기판의 LED 램프로부터 발산되는 열을 히트싱크에 효율적으로 신속하게 전달할 수 있다.

Description

방열기능을 갖는 등기구{ILLUMINATING APPARATUS WITH RADIAN HEAT FUNCTION}
본 발명은 방열기능을 갖는 등기구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 PCB 기판의 LED 램프로부터 발산되는 열을 히트싱크에 효율적으로 신속하게 전달하여 주변 온도를 저하시킬 수 있는 방열기능을 갖는 등기구에 관한 것이다.
일반적으로 등기구는 거리에 설치되는 가로등의 조명으로 사용되거나 터널의 내부에 설치되는 조명으로 사용된다. 이와 같이 등기구는 가로등 주변이나 터널 내부를 지나는 보행자나 차량이 안전하게 이동할 수 있도록 주변을 밝히는 광원을 발산한다. 이러한 광원으로는 나트륨등, 수은등, 할로겐등 또는 형광등 등이 사용되고 있으며, 주로 할로겐등이 사용되고 있었다. 이러한 할로겐등은 대부분 조도가 낮고 상당한 열이 발생 됨에 따라 수명이 짧아져 등을 자주 교체해야 하는 문제점이 있었다.
근래에는 전술한 할로겐등을 대신하여 전기 소모량이 적으며, 현저히 높은 강도 및 내구성을 갖는 LED를 사용한 등기구를 제작하고 있다. 이러한 LED 등기구는 등록특허공보 제10-0876121호(2018.12.19)에 개시된 바와 같이 터널에 설치되는 프레임부재, 프레임부재에 설치되는 가이드레일, 다수의 방열판이 돌출 형성되는 쿨링바디 및 광학산부가 형성된 광확산커버로 구성된다. 이와 같이 종래의 등기구는 LED를 광원으로 사용하여 소비전력을 줄이고, 높은 조도를 통해 주변을 환하게 밝히며, 방열판을 통해 열을 방열하는 특징이 있었다.
그러나 종래의 등기구는 하나의 PCB기판에 다수개의 LED가 설치되어 다량의 열을 발산하기 때문에 전술한 방열판만으로는 모든 열을 방열할 수 없는 문제점이 있었다. 결과적으로, 종래의 등기구는 현저히 낮은 방열수준으로 인해 남겨진 잔여열이 LED를 손상시켜 LED의 수명을 현저히 저하시키게 되는 문제점이 있었으며, LED뿐만 아니라 주변의 내장 또는 외장 부품들도 열에 의한 손상이 발생되는 문제점도 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-0876121호(2008.12.19), 발명의 명칭: "엘이디를 이용한 터널등"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, PCB 기판의 LED 램프로부터 발산되는 고온의 열을 방열부재를 통해 외부로 방열시켜 내장 및 외장 부품의 손상을 방지할 수 있는 방열기능을 갖는 등기구를 제공하는데 그 목적이 있다.
또, LED 램프로부터 발산되는 고온의 열을 골고루 분산시켜 외부로 방열시킬 수 있는 방열기능을 갖는 등기구를 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한, LED 램프가 발산하는 조명광을 넓게 확산시켜 주변을 밝힐 수 있는 방열기능을 갖는 등기구를 제공하는데 다른 목적이 있다.
특히, 별도의 열전달부재를 마련하여 LED 램프로부터 발산되는 고온의 열을 효율적으로 방열부재로 전달할 수 있는 방열기능을 갖는 등기구를 제공하는데 다른 목적이 있다.
자세하게는, 작동유체가 구비된 히트파이프를 방열부재에 구비한 상태에서 열에 의한 작동유체의 상변화 과정을 통해 흡수된 열을 방열부재로 확산시켜 주변의 온도를 저하시킬 수 있는 방열기능을 갖는 등기구를 제공하는데 다른 목적이 있다.
그리고, 히트파이프에 면접촉하는 별도의 접촉부재를 통해 히트파이프의 열전도 면적을 확장시켜 다량의 열을 전달할 수 있는 방열기능을 갖는 등기구를 제공하는데 다른 목적이 있다.
게다가, 작동유체가 구비된 공간이 다수로 마련된 평판형 히트파이프를 별개로 마련한 상태에서 열에 의한 작동유체의 상변화 과정을 통해 흡수된 열을 방열부재로 확산시켜 주변의 온도를 저하시킬 수 있는 방열기능을 갖는 등기구를 제공하는데 다른 목적이 있다.
이러한, 상변화 과정을 통해 이동된 작동유체를 원위치시켜 전술한 상변화 과정을 자동적으로 반복수행할 수 있는 방열기능을 갖는 등기구를 제공하는데 다른 목적이 있다.
또, 평판형 히트파이프의 방열 면적을 확장하여 열전달부재로 전달된 열의 일부를 나누어 외부로 방열시키고, 이에 따라 평판형 히트파이프가 과열되는 것을 방지할 수 있는 방열기능을 갖는 등기구를 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한, LED 램프가 발산하는 조명광을 반사시키고, 이에 따른 조도범위의 확장을 통해 넓은 범위를 환하게 밝힐 수 있는 방열기능을 갖는 등기구를 제공하는데 다른 목적이 있다.
그리고, 평판형 히트파이프와 면접촉하는 별도의 전도층을 마련하여 LED 램프로부터 발산되는 열을 신속하게 평판형 히트파이프로 전도시키거나 전도된 열을 신속하게 방열부재로 전도시킬 수 있는 방열기능을 갖는 등기구를 제공하는데 다른 목적이 있다.
또, LED 램프를 커버하는 커버부재를 전술한 방열부재의 설정된 위치에 센터링하여 항시 가고정시킬 수 있는 방열기능을 갖는 등기구를 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한, PCB 기판의 일부분을 눌러 제자리에 고정시킬 수 있는 방열기능을 갖는 등기구를 제공하는데 다른 목적이 있다.
아울러, 전술한 PCB 기판을 차폐하는 별도의 방수부재를 통해 PCB 기판의 내장 부품을 보호할 수 있는 방열기능을 갖는 등기구를 제공하는데 다른 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위환 본 발명의 실시예에 따른 방열기능을 갖는 등기구는 적어도 하나의 LED 램프가 실장되는 PCB 기판; 상기 PCB 기판을 차폐하고, 투과재로 이루어져 상기 PCB 기판의 LED 램프가 발산하는 조명광을 외부로 투과시키는 투광 커버; 및 상기 투광 커버가 결합되고, 상기 PCB 기판에서 발산되는 열을 전달받아 방열시키는 히트싱크;를 포함하여 달성할 수 있다.
상기 히트싱크는 상기 PCB 기판이 안착되고, 상기 투광 커버와 결합되는 판상의 바디; 및 상기 바디에 돌출형성되어 상기 바디의 열을 분산시켜 방열하는 적어도 하나의 방열핀;을 포함한다.
그리고, 상기 투광 커버에 동일체로 마련되고, 상기 PCB 기판의 LED 램프가 발산하는 조명광을 집광하여 외부로 확산시키는 적어도 하나의 렌즈;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 PCB 기판과 상기 히트싱크 사이에 구비되어 상기 PCB 기판의 열을 확산시켜 상기 히트싱크에 전도시키는 스프레더;를 더 포함할 수 있다.
상기 스프레더는 상기 바디의 일측면에 홈형태로 함몰형성되는 적어도 하나의 시트; 및 상기 시트에 설치되고, 내부에 작동유체가 충전되어 작동유체를 통해 상기 PCB 기판의 LED 램프로부터 발산되는 열을 확산시키는 히트파이프;를 포함한다.
상기 스프레더는 상기 시트에 수용된 상기 히트파이프와 LED 램프가 실장된 상기 PCB 기판을 면접촉 상태로 연결하여 열전도 면적을 확장시키는 전도부재;를 더 포함할 수 있다.
상기 전도부재는 상기 시트에 장착되고, 일측이 상기 히트파이프의 적어도 일부를 감싸는 형태로 상기 히트파이프와 면접촉하며, 타측이 상기 PCB 기판과 평행한 상태로 상기 PCB 기판의 일측과 면접촉하여 상기 PCB 기판의 열을 상기 히트파이프로 전도시키는 전도블럭;으로 구성될 수 있다.
한편, 상기 전도부재는, 상기 히트파이프의 일부분을 수용하도록 상기 히트파이프의 일부분에 대응되는 홈으로 구성됨에 따라 상기 시트에 장착되어 상기 히트파이프의 적어도 일부를 감싸며, 상기 히트파이프와 면접촉하는 적어도 하나의 홀더; 및 상기 PCB 기판의 전면에 대응되는 판형태로 형성되고, 상기 홀더와 일체를 이루며, 상기 PCB 기판과 면접촉 상태를 이루어 상기 PCB 기판의 열을 상기 홀더를 통해 상기 히트파이프로 전도시키는 전도판;을 포함할 수 있다.
다른 한편, 상기 전도부재는 상기 시트에 충전되어 상기 시트와 상기 히트파이프 사이의 빈틈을 메우고, 내측으로 상기 히트파이프를 밀폐하여 면접촉 상태를 이루며, 외측으로 상기 PCB 기판과 면접촉 상태를 이루어 상기 PCB 기판의 LED 램프로부터 발산되는 열을 상기 히트파이프로 전도시키는 겔이나 페이스트 형태의 서멀컴파운드;로 구성될 수 있다.
또 다른 한편, 상기 스프레더는 상기 PCB 기판 및 상기 바디에 제각기 면접촉 상태를 이루고, 내부에 작동유체가 충전되는 적어도 하나의 중공이 마련되며, 작동유체를 통해 상기 PCB 기판의 열을 확산시키는 평판형 히트파이프;로 구성될 수 있다.
상기 평판형 히트파이프는 중공의 길이방향을 따라 돌출형성되고, 상기 히트싱크로 열을 전달하면서 액화되는 작동유체를 가이드하여 기화되기 전위치로 회귀시키는 적어도 하나의 윅;을 포함한다.
상기 스프레더는 상기 평판형 히트파이프의 일측 또는 양측 끝단에 마련되어 상기 투광 커버가 위치한 방향으로 경사지게 절곡되고, 흡수된 열의 일부를 전달받아 방열시키는 판형태의 방열윙;을 더 포함할 수 있다.
상기 스프레더는 상기 방열윙의 전면에 마련되어 상기 PCB 기판의 LED 램프가 발산하는 조명광을 반사시켜 조도범위를 확장시키는 반사층;을 더 포함할 수 있다.
상기 스프레더는 상기 평판형 히트파이프의 일측 또는 양측면에 마련되어 상기 PCB 기판의 열을 상기 평판형 히트파이프로 전도시키거나 상기 평판형 히트파이프에 전달된 열을 상기 히트싱크로 전도시키는 전도층;을 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 투광 커버를 상기 바디의 설정된 위치에 가고정시키는 패스너;를 더 포함할 수 있다.
상기 패스너는 상기 바디의 일측 또는 양측에 함몰형성되는 홈형태의 센터링레일; 및 상기 투광 커버에 마련되고, 상기 센터링레일에 대응되는 형태로 돌출형성되며, 상기 센터링레일에 센터링되는 센터링돌기;를 포함한다.
상기 투광 커버는 상기 PCB 기판의 일부분을 눌러 고정시키는 적어도 하나의 고정돌기;를 더 포함할 수 있다.
아울러, 상기 투광 커버에 수용되는 상기 PCB 기판의 테두리를 감싸는 형태로 상기 투광 커버와 상기 PCB 기판 사이를 수밀하는 패킹;을 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 패킹은, 상기 투광 커버 및 상기 히트싱크의 상기 바디 사이에 개재되어 상기 투광 커버 및 상기 PCB 기판 사이를 수밀한다.
한편, 상기 투광 커버는, 상기 PCB 기판이 내측으로 삽입되어 안착되도록 내측의 테두리에 함몰된 단턱 형태로 형성되며, 상기 히트싱크의 상기 바디에 결합되면서 상기 바디에 안착된 상기 PCB 기판을 지지하여 상기 PCB 기판을 상기 바디에 밀착시키는 기판안착부;를 더 포함할 필요가 있다.
상기 투광 커버는, 상기 PCB 기판에 실장된 상기 LED 램프에 대응하고, 상기 LED 램프에서 발산되는 조명광을 집광하면서 확산시켜 투과시키는 적어도 하나의 렌즈;를 더 포함할 필요도 있다.
다른 한편, 상기 패스너는, 상기 센터링레일 및 상기 센터링돌기가 상기 히트싱크에 형성된 상기 방열핀의 길이방향과 평행을 형성하도록 구성될 수 있다.
또, 상기 투광 커버 및 상기 히트싱크의 상기 바디는, 테두리에 플랜지가 제각기 형성되어 볼팅에 의해 서로 결합되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 투광커버는, 상기 바디에 안착된 상기 PCB 기판과 대응하는 내측면이 상기 PCB 기판과 이격되어 상기 PCB 기판 및 상기 내측면 사이에 공간을 제공하도록 구성될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, LED 램프로부터 발산되어 PCB 기판을 통해 발산되는 열이 히트싱크로 전달되어 외부로 방열되므로 고온의 열에 의해 LED 램프는 물론, 주변의 PCB 기판 및 투광 커버의 렌즈 등이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 방열기능을 갖는 등기구의 수명저하를 방지할 수 있다.
또, 히트싱크에 전달된 열은 다수의 방열핀을 통해 골고루 분산되어 방열되므로 다량의 열을 전달받더라도 효율적으로 방열시킬 수 있다.
또한, LED 램프로부터 발산되는 조명광은 투광 커버의 렌즈를 통해 투과되어 외부로 넓게 확산되므로 조도가 향상되는 것은 물론, 넓은 범위를 용이하게 비추어 주변을 밝힐 수 있다. 즉, 방열기능을 갖는 등기구가 설치된 넓은 범위의 주변을 환하게 밝히므로 보행자나 차량이 안전하게 지날 수 있다.
특히, LED 램프로부터 발생되는 열을 히트싱크로 전달하는 별도의 스프레더가 구비되므로 고온의 열을 히트싱크에 더욱 효율적으로 전달할 수 있다.
자세하게는, 스프레더가 작동유체를 포함하는 히트파이프로 구성될 경우, 작동유체의 열에 의한 상변화 과정을 통해 주변의 열을 흡수하여 히트싱크로 확산시켜 전달하므로 주변의 온도를 효율적으로 저하시킬 수 있다.
그리고, 전도부재를 통해 PCB 기판과 히트파이프를 면접촉 상태로 연결하여 열전도 면적을 확장시키므로 PCB 기판의 열을 다량으로 히트파이프에 전도시켜 주변의 열을 효율적으로 저하시킬 수 있다.
또, 전도부재가 바디의 시트에 장착되는 전도블럭으로 구성될 경우, 시트에 구비되는 히트파이프의 개수에 맞추어 개별적으로 장착되므로 전도블럭의 설치가 용이하며, 열전도 면적이 확장되어 주변의 열을 효율적으로 저하시킬 수 있다.
또한, 전도부재가 홀더 및 전도판으로 구성될 경우, 홀더를 통해 히트파이프와 PCB 기판을 열전도 가능하게 연결하고, 전도판을 통해 열전도 면적을 확장시키므로 PCB 기판 전체로부터 다량의 열을 신속하게 전도시킬 수 있다.
아울러, 전도부재가 겔 또는 페이스트 형태의 서멀컴파운드로 구성될 경우, 서멀컴파운트가 히트파이프를 밀폐하는 상태로 면접촉하고, PCB 기판과 면접촉상태로 연결되므로 PCB 기판의 열을 히트파이프에 신속하게 전도시키고, 히트파이프를 통해 열을 신속하게 확산시켜 히트싱크에 전달할 수 있다.
게다가, 전술한 스프레더가 작동유체를 포함한 중공이 다수개 마련되는 평판형 히트파이프로 구성될 경우, 전술한 작동유체의 상변화 과정을 통해 주변의 열을 흡수하여 히트싱크로 확산시켜 전달하므로 다수의 작동유체에 의해 주변의 온도를 더욱 효율적으로 저하시킬 수 있고, 평판형으로 이루어져 전술한 전도부재를 필요로 하지 않기 때문에 원가가 절감되는 효과는 물론, 설치 및 제작이 용이한 효과도 있다.
그리고, 중공에 다수의 윅이 마련될 경우 작동유체의 상변화 과정을 통해 이동된 작동유체를 원위치로 가이드하는 과정을 반복적으로 수행하므로 LED 램프로부터 열이 발산될 때마다 전술한 작동유체의 상변화 과정이 수행되어 주변의 온도를 반복적으로 저하시킬 수 있다.
또, 평판형 히트파이프의 방열면적을 확장시키는 방열윙을 통해 평판형 히트파이프로 전달된 열의 일부를 나누어 방열시키므로 전달받은 열이 작동유체에 과도하게 집중되는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 방열윙에 반사층을 형성하여 LED 램프가 발산하는 조명광을 반사시키므로 반사광에 의해 조명광의 조도를 더욱 향상시킬 수 있다.
이에 더하여, 습기 또는 빗물 등에 의한 액체가 방열윙에 의해 차단되므로 PCB 기판 뿐만 아니라 LED 램프의 쇼트를 방지할 수 있다.
게다가, 평판형 히트파이프와 면접촉 상태를 이루는 별도의 전도층을 통해 LED 램프로부터 발산되는 열을 신속하게 평판형 히트파이프로 전도시키거나 평판형 히트파이프로 전달된 열을 신속하게 히트싱크로 전도시키므로 주변의 열을 신속하게 저하시켜 방열성능을 향상시킬 수 있다.
그리고, 패스너를 통해 투광 커버를 바디의 설정된 위치에 가고정할 수 있으므로 바디와 투광커버의 조립이 용이하다.
자세하게는, 투광 커버를 바디에 위치시키는 것만으로 센터링레일과 센터링돌기가 맞물려 센터링되므로 별도의 위치조절수단 없이도 투광커버와 바디를 설정된 위치에 가고정시킬 수 있다.
또, 투광 커버에 마련되는 고정돌기가 PCB 기판의 일부분을 눌러 별도의 고정수단 없이도 PCB 기판의 움직임을 제한하므로 PCB 기판을 제자리에 고정하여 PCB 기판의 파손을 방지할 수 있다.
아울러, PCB 기판을 외부로부터 차폐하는 패킹을 통해 습기, 빗물 등을 차단할 수 있으므로 방수처리가 용이하여 PCB 기판에 실장되는 LED 램프를 보호할 수 있다.
한편, 투광 커버는 기판안착부가 구비될 경우, 히트싱크의 바디에 결합되면서 기판안착부를 통해 PCB 기판을 지지하여 PCB 기판을 바디에 밀착시킬 수 있다.
그리고, 투광 커버는 렌즈가 구비될 경우, PCB 기판의 LED 램프에서 발산되는 조명광을 집광하면서 확산시켜 투과시킬 수 있다.
또 한편, 투광 커버는 PCB 기판과 대응하는 내측면이 PCB 기판과 이격됨에 따라 전술한 내측면 및 PCB 기판 사이에 공간을 제공한다.
덧붙여, 투광 커버는 히트싱크의 바디와 함께 테두리에 플랜지가 형성되어 테두리의 플랜지를 바디의 테두리에 형성된 플랜지와 접촉시킨 상태로 볼팅에 의해 바디에 결합되므로 플랜지를 통해 바디에 체결될 수 있다.
다른 한편, 패스너의 센터링레일 및 센터링돌기는 히트싱크에 구비된 방열핀의 길이방향과 평행을 형성하도록 형성되므로 방열핀의 길이방향과 직교상태를 이룬다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방열기능을 갖는 등기구의 전체상태를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 'A - A'를 단면한 실시예의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 따른 방열기능을 갖는 등기구를 분해하여 나타낸 분해사시도이다.
도 4는 도 1의 'A - A'를 단면한 다른 실시예의 단면도이다.
도 5는 도 1의 'B - B'를 단면한 실시예의 단면도이다.
도 6은 도 1의 'B - B'를 단면한 다른 실시예의 단면도이다.
도 7은 도 1의 'B - B'를 단면한 또 다른 실시예의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방열기능을 갖는 등기구를 분해하여 나타낸 분해사시도이다.
도 9는 도 8의 구성을 결합하여 단면한 실시예이다.
도 10은 도 8에 방열윙을 추가한 다른 실시예이다.
도 11은 도 9에 반사층을 추가한 다른 실시예이다.
도 12는 도 8에 전도층을 추가한 다른 실시예이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고, 만약 본 명세서에 사용된 용어가 당해 용어의 일반적 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다.
한편, 이하에 기술될 장치의 구성이나 시스템은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 한정하기 위함은 아니며, 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 사용된 참조번호들은 동일한 구성소요들을 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따른 방열기능을 갖는 등기구(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 PCB 기판(110), 투광 커버(130) 및 히트싱크(150)를 포함한다.
PCB 기판(110)은 도 2에 도시된 바와 같이 일측에 적어도 하나의 LED 램프(111)가 실장된다. 이러한 PCB 기판(110)은 전달받은 전원을 실장된 LED 램프(111)에 인가하는 통상적인 것으로, 그 자세한 설명은 생략한다.
PCB 기판(110)은 도 2에 도시된 바와 같이 후술하는 투광 커버(130)의 내측에 수용된다. PCB 기판(110)은 도시된 바와 같이 일부 즉, LED 기판이 실장된 일측면이 투광 커버(130)에 의해 차폐되는 것이 바람직하다. 이에 따라 PCB 기판(110)의 LED 램프(111)가 외력에 의해 파손되거나 손상되는 것을 방지할 수 있다.
투광 커버(130)는 전술한 PCB 기판(110)의 LED 램프(111)가 발산하는 조명광을 외부로 투과시키기 위한 구성요소로 예컨대, 투과재로 이루어진다.
투광 커버(130)는 도 2에 도시된 바와 같이 가로등(10)에 설치되거나 터널(10)의 벽면에 설치되어 고정될 수 있다.
투광 커버(130)는 도 2에 도시된 바와 같이 내부공간이 마련되고, 내측으로 함몰형성되는 단턱 형태의 기판안착부(130b)가 마련된다. 이러한 기판안착부(130b)는 예컨대, PCB 기판(110)의 테두리에 대응되는 둘레를 갖거나 PCB 기판(110)의 테두리보다 큰 둘레를 갖게 형성될 수 있다.
이러한 투광 커버(130)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 테두리에 플랜지가 형성될 수 있다. 그리고, 히트싱크(150)의 바디(151)는 도시된 바와 같이 투광 커버(130)의 플랜지에 대응하는 플랜지가 형성될 수 있다. 따라서, 투광 커버(130)의 플랜지 및 바디(151)의 플랜지는 도시된 바와 같이 볼팅에 의해 서로 결합될 수 있다.
투광 커버(130)는 도 2에 도시된 바와 같이 기판안착부(130b)에 PCB 기판(110)이 수용된다. 이에 따라, 투광 커버(130)는 전술한 바와 같이 PCB 기판(110)의 일부 즉, LED 램프(111)가 실장된 일측면을 차폐한다.
이때, 투광 커버(130)는 도 2에 도시된 바와 같이 후술되는 히트싱크(150)의 바디(151)가 결합됨에 따라, 내측의 테두리에 단턱 형태로 형성된 기판안착부(130b)가 바디(151)에 안착된 PCB 기판(110)을 지지한다. 따라서, 투광 커버(130)는 기판안착부(130b)를 통해 PCB 기판(110)을 바디(151)에 밀착시킨다.
여기서, 전술한 투광 커버(130)와 PCB 기판(110) 사이에는 도 2에 도시된 바와 같이 패킹(300)을 더 포함할 수 있다.
패킹(300)은 투광 커버(130)와 PCB 기판(110) 사이를 수밀하기 위한 구성요소로 예컨대, 고무재질로 이루어질 수 있다. 패킹(300)은 도 2에 도시된 바와 같이 투광 커버(130)에 수용된 PCB 기판(110)의 테두리를 감싸는 형태로 구비된다. 이에 따라 패킹(300)은 투광 커버(130)와 PCB 기판(110) 사이의 빈틈 즉, 간극을 밀폐하여 외부로부터 투광 커버(130)의 내부공간을 완벽히 차단한다.
결론적으로, 패킹(300)은 도 2에 도시된 바와 같이 투광 커버(130) 및 후술되는 히트싱크(150)의 바디(151) 사이에 개재되어 투광 커버(130) 및 PCB 기판(110) 사이를 수밀한다.
투광 커버(130)는 도 2에 도시된 바와 같이 렌즈(131)를 더 포함할 수 있다.
렌즈(131)는 전술한 PCB 기판(110)의 LED 램프(111)가 발산하는 조명광을 집광하여 외부로 확산시키기 위한 구성요소로, 예컨대 도 2에 도시된 바와 같이 오목렌즈(131)로 형성될 수 있다. 렌즈(131)는 도시된 바와 같이 투광 커버(130)의 상부에 동일체로 마련된다. 렌즈(131)는 도시된 바와 같이 다수개로 구성되어 LED 램프 각각에 대응하여 조명광을 투과시키는 것이 바람직하나, 형태에 따라 단일의 렌즈(131)로 구성되어 각각의 LED 램프의 조명광을 한꺼번에 투과시킬 수도 있다.
투광 커버(130)는 도 2에 도시된 바와 같이 고정돌기(130a)를 더 포함할 수 있다.
고정돌기(130a)는 PCB 기판(110)을 고정시키는 구성요소로, 도 2에 도시된 바와 같이 투광 커버(130)의 내측으로 돌출형성되거나, 도 2의 확대도 A에 도시된 바와 같이 돌출형성될 수도 있다. 이에 따라 고정돌기(130a)는 도시된 바와 같이 PCB 기판(110)이 수용될 경우 PCB 기판(110)의 일측 일부분을 누르게 되고, 이때 후술하는 바디(151)가 PCB 기판(110)을 지지하므로 PCB 기판(110)의 움직임을 제한할 수 있다.
투광 커버(130)는 도 2에 도시된 바와 같이 히트싱크(150)의 바디(151)에 안착된 PCB 기판(110)과 대응(대면)하는 내측면이 PCB 기판(110)과 이격되도록 구성된다. 따라서, 투광 커버(130)는 도시된 바와 같이 PCB 기판(110)과 대응하는 내측면 및 PCB 기판(110) 사이에 공간을 제공한다.
히트싱크(150)는 전술한 PCB 기판(110)의 LED 램프(111)로부터 발산되는 열을 전달받아 외부로 방열시키는 구성요소로, 도 2에 도시된 바와 같이 판상의 바디(151) 및 방열핀(153)을 포함한다.
바디(151)는 전술한 투광 커버(130)와 일체를 이루는 구성요소로, 도 2에 도시된 바와 같이 투광 커버(130)의 일측에 마련되고, 예컨대 나사결합 등을 통해 투광 커버(130)와 일체적으로 체결될 수 있다. 이에 따라, 바디(151)는 도 2에 도시된 바와 같이 PCB 기판(110)을 가로막아 외부로부터 완벽히 차폐할 수 있다.
바디(151)는 예컨대, 열전도성이 우수한 알루미늄, 구리 또는 동 등의 금속재질로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 바디(151)는 PCB 기판(110)의 LED 램프(111)로부터 발산되는 열을 간접적으로 전달받거나 도 2에 도시된 바와 같이 전술한 PCB 기판(110)에 면접촉하여 열을 직접적으로 전달받아 후술하는 방열핀(153)으로 전달한다.
방열핀(153)은 전술한 PCB 기판(110)의 LED 램프(111)로부터 발산되는 열을 외부로 방열시키기 위한 구성요소로, 도 2에 도시된 바와 같이 바디(151)의 일측으로 돌출형성된다. 방열핀(153)은 도시된 바와 같이 다수개의 핀으로 구성되고, 이러한 핀은 판형태를 이룬다. 이에 따라, 방열핀(153)은 전술한 PCB 기판(110)의 LED 램프(111)로부터 발산되는 열을 다수개의 방열핀(153)으로 각각 골고루 분산시키므로 과열을 방지하고, 분산된 열을 효율적으로 방열시킬 수 있다.
방열핀(153)은 예컨대, 열전도성이 우수한 알루미늄, 구리 또는 동 등의 금속재질로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 방열핀(153)은 PCB 기판(110)의 LED 램프(111)로부터 발산되는 열을 간접적으로 전달받거나 바디(151)으로 전달된 열을 직접적으로 전달받아 외부로 방열시킨다.
이에 더하여, 본 발명의 실시예에 의한 방열기능을 갖는 등기구(100)는 패스너(200)를 더 포함할 수 있다.
패스너(200)는 전술한 투광 커버(130)와 바디(151)를 가고정시키는 구성요소로, 도 2에 도시된 바와 같이 센터링레일(201) 및 센터링돌기(203)를 포함한다.
센터링레일(201)은 도 2에 도시된 바와 같이 바디(151)의 일측 또는 양측에 홈형태로 함몰형성된다.
센터링돌기(203)는 도 2에 도시된 바와 같이 전술한 센터링레일(201)에 대응되는 형태로 투광 커버(130)의 일측 또는 양측에 돌출형성된다. 센터링돌기(203)는 전술한 투광 커버(130)를 바디(151)의 일측에 위치할 경우, 센터링레일(201)에 맞물려 센터링된다. 이에 따라 투광 커버(130)는 바디(151)의 설정된 위치에 항시 가고정 된다.
여기서, 전술한 센터링돌기(203) 및 센터링레일(201)은 도 3에 도시된 바와 같이 히트싱크(150)에 형성된 방열핀(153)의 길이방향과 평행을 이루도록 형성된다. 즉, 센터링돌기(203) 및 센터링레일(201)은 도시된 바와 같이 방열핀(153)의 형성방향과 직교하는 방향으로 형성된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 의한 방열기능을 갖는 등기구(100)는 전술한 실시예에 스프레더(170)를 추가한 것이 차이점이다.
스프레더(170)는 PCB 기판(110)의 LED 램프(111)로부터 발산되는 열을 히트싱크(150)의 방열핀(153)으로 전달하는 구성요소로, 도 3 및 도 8에 도시된 바와 같이 PCB 기판(110)과 히트싱크(150) 사이에 구비된다. 이러한, 스프레더(170)는 다양한 실시예로 구성될 수 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 다음과 같다.
< 제 1 실시예 >
스프레더(170)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 시트(171) 및 히트파이프(173)를 포함할 수 있다.
시트(171)는 후술하는 히트파이프(173)를 수용하는 구성요소로, 도 3에 도시된 바와 같이 전술한 바디(151)의 일측에 홈형태로 함몰형성된다. 시트(171)는 도시된 바와 같이 복수개로 형성되거나 단일로 형성될 수 있고, 바람직하게는 히프파이프가 마련되는 개수에 대응되는 개수로 형성된다.
시트(171)는 도 4에 도시된 바와 같이 히트파이프(173)의 크기에 대응되는 크기로 형성된다. 이에 따라 시트(171)는 히트파이프(173)를 수용하는 것은 물론, 히트파이프(173)의 요동을 제한할 수 있다.
히트파이프(173)는 PCB 기판(110)의 LED 램프(111)로부터 발산되는 열의 온도를 저하시키는 구성요소로, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 전술한 시트(171)에 수용된다.
히트파이프(173)는 도 3에 도시된 바와 같이 중공을 갖는 관형태를 이루고, 도 4에 도시된 바와 같이 중공의 내부에 작동유체(WF)가 마련되어 진공상태로 밀봉된다.
히트파이프(173)는 예컨대, 열전도율이 우수한 구리나 알루미늄을 주로 사용하고, 경우에 따라 스테인리스 강, 세라믹스 또는 텅스텐 등이 사용될 수 있다. 히트파이프(173)에 마련되는 작동유체(WF)는 예컨대, 메탄올, 아세톤, 물 또는 수은 등이 사용될 수 있다.
히트파이프(173)는 도 4에 도시된 바와 같이 PCB 기판(110)에 맞닿는 일부분에 PCB 기판(110)의 LED 램프(111)로부터 발산되는 열이 가해지면, 가열되는 해당 가열부의 내부 공간에서 작동유체(WF)가 증발되고, 증발된 증기는 열이 가해지지 않는 타측으로 신속히 이동하여 응축함으로써, 작동유체(WF)가 증기화 되면서 흡수한 잠열(latent heat)이 가열부(증발부)에서 응축부로 수송되는 기능을 한다. 부연하자면, 히트파이프(173)는 증발부에 열이 가해지면 증기밀도 및 압력이 증가하게 되어 상대적으로 밀도와 압력이 낮아지는 응축부 방향으로 증기가 이동하게 된다. 이에 따라, 히트파이프(173)는 액체상태의 작동유체(WF)가 기체상태로 상변화 과정을 거치면서 열을 흡수하고, 흡수된 열을 확산시켜 히트싱크(150)로 전달한다. 따라서, 히트파이프(173)는 PCB 기판(110)의 LED 램프(111)에서 발산되는 열의 온도를 저하시킬 수 있다.
한편, 히트파이프(173)는 윅(W)을 더 포함할 수 있다.
윅(W)은 기체상태의 작동유체(WF)가 열을 전달하는 과정을 통해 응축되면서 액체상태의 작동유체(WF)로 변화되는데, 이때 액체상태의 작동유체(WF)를 원위치(가열부)로 회귀시키는 구성요소로, 히트파이프(173)의 중공 내부에 마련될 수 있다.
윅(W)은 모세관 구조로 예컨대, 메쉬(mesh) 또는 그루부(groove)의 형상으로 구성되어 작동유체(WF)의 표면 장력에 의한 모세관 현상을 일으킨다. 이러한 모세관 현상은 통상적인 것으로, 그 자세한 설명은 생략한다.
한편, 윅(W)은 전술한 모세관 구성 외에도 전자기력, 원심력, 삼투압 또는 중력 등을 이용하여 액체상태의 작동유체(WF)를 더욱 효율적으로 회귀시킬 수도 있다. 이에 따라 윅(W)은 액화된 작동유체(WF)를 원위치로 회귀시키고, 히트파이프(173)의 전술한 상변화 과정을 통해 PCB 기판(110)의 LED 램프(111)로부터 발산되는 열의 온도를 다시 저하시킨다. 즉, 윅(W)은 히트파이프(173)를 통한 온도저하 과정을 반복적으로 수행하도록 지원한다.
다른 한편, 스프레더(170)는 전도부재(175)를 더 포함할 수 있다.
전도부재(175)는 히트파이프(173)와 PCB 기판(110)을 면접촉 상태로 연결하여 열전도 면적을 확장시키는 구성요소로, 전술한 시트(171)에 마련될 수 있다. 이러한 전도부재(175)는 다양한 형태로 구성될 수 있고, 자세하게는 도면을 참조하여 다음과 같이 설명할 수 있다.
전도부재(175)는 도 5에 도시된 바와 같이 일측이 전술한 히트파이프(173)의 일부분을 수용하도록 히트파이프(173)의 일부분(외주면)에 대응되는 홈으로 형성되고, 히트파이프(173)의 적어도 일부를 감싸는 형태로 히트파이프(173)와 면접촉하며, 타측이 PCB 기판(110)과 평행한 상태로 PCB 기판(110)의 일측과 면접촉하는 전도블럭으로 구성될 수 있다. 이러한 전도블럭은 별개로 형성되어 도시된 바와 같이 전술한 시트(171)에 제각기 장착될 수 있다. 이에 따라, 전도블럭은 확장된 열전도 면적을 통해 PCB 기판(110)에서 발산되는 열을 다량으로 전달받을 수 있고, 전달된 열은 확장된 열전도 면적을 통해 다량의 열을 히트파이프(173)로 전도한다.
한편, 전도부재(175)는 도 6에 도시된 바와 같이 홀더(175a) 및 전도판(175b)을 포함할 수 있다.
홀더(175a)는 전술한 전도블럭과 동일한 구조 및 기능을 갖는 구성으로, 그 자세한 설명은 생략한다.
전도판(175b)은 전도블럭 또는 홀더(175a)의 타측 즉, PCB 기판(110)과 면접촉하는 열전도 면적을 확장시키는 구성요소로, 도 6에 도시된 바와 같이 홀더(175a)의 일측에 마련되어 홀더(175a)와 일체를 이룬다. 전도판(175b)은 도시된 바와 같이 PCB 기판(110)에 대응되는 둘레를 갖는 크기로 형성될 수 있다. 이에 따라 전도판(175b)은 PCB 기판(110)의 전면에 면접촉 상태를 이루어 PCB 기판(110)에서 발산되는 열을 다량으로 전달받을 수 있고, 전달받은 다량의 열은 홀더(175a)를 통해 히트파이프(173)로 전도된다.
다른 한편, 전도부재(175)는 도 7에 도시된 바와 같이 전술한 시트(171)에 충전되어 시트(171)와 히트파이프(173) 사이의 빈틈을 메우고, 내측으로 히트파이프(173)를 밀폐하여 면접촉 상태를 이루며, 외측으로 PCB 기판(110)과 면접촉 상태를 이루는 서멀컴파운드(TC)로 구성될 수 있다. 이러한 서멀컴파운드(TC)는 예컨대, 겔 이나 페이스트 형태를 갖는 서멀 그리스나 서멀 페이스트 등으로 구성될 수 있다. 이에 따라 서멀컴파운드(TC)는 PCB 기판(110), 히트파이프(173) 및 바디(151)의 면접촉시 공극을 메우므로 열전도성을 향상시킬 수 있다.
< 제 2 실시예 >
스프레더(170)는 평판형 히트파이프(177)로 구성될 수 있다.
평판형 히트파이프(177)는 도 8에 도시된 바와 같이 판형태로 형성되고, 전술한 바디(151)에 대응되는 둘레의 크기로 형성된다. 이에 따라, 평판형 히트파이프(177)는 PCB 기판(110)에서 전달받은 열을 바디(15)에 1:1의 형태로 한꺼번에 전달할 수 있다. 그러나, 평판형 히트파이프(177)은 형태에 따라 바디(151)보다 작은 둘레로 형성되어 전술한 투광 커버(130)에 수용될 수도 있다.
평판형 히트파이프(177)는 일측면이 PCB 기판(110)에 면접촉 상태를 이루고, 타측면이 히트싱크(150)의 바디(151)에 면접촉 상태를 이룬다. 이에 따라, 평판형 히트파이프(177)는 PCB 기판(110)의 LED 램프(111)로부터 발산되는 열을 직접적으로 전달받을 수 있고, 전달받은 열을 히트싱크(150)의 바디(151)에 직접적으로 전달할 수 있다.
평판형 히트파이프(177)는 도 9에 도시된 바와 같이 내부로 작동유체(WF)가 구비된 중공 즉, 채널이 마련된다. 이러한 채널은 작동유체(WF)의 상변화 과정을 통해 열을 흡수하고, 흡수된 열을 히트싱크(150)로 전달하는 구성요소이다. 이와 같은 채널은 도시된 바와 같이 복수로 이루어져 전달받은 열을 나누어 효율적으로 확산시키거나, 형태에 따라 단일의 채널(미도시)로 이루어져 만은 양의 열을 한꺼번에 효율적으로 확산시킬 수도 있다. 즉, 채널은 전술한 제 1 실시예의 히트파이프(173)에 대응되는 구조 및 기능을 갖는 것으로, 그 자세한 설명은 생략한다.
여기서, 채널은 전술한 제 1 실시예의 히트파이프(173)와 마찬가지로 윅(W)을 포함하여 작동유체(WF)의 회귀성을 향상시킬 수 있다. 이러한 윅(W)은 예컨대, 도 9의 확대도에 도시된 바와 같이 중공의 길이방향을 따라 돌출형성될 수 있고, 전술한 제 1실시예에서 설명한 바와 동일한 구조 및 기능을 가질 수도 있다.
한편, 스프레더(170)는 방열윙(179)을 더 포함할 수 있다.
방열윙(179)은 전술한 평판형 히트파이프(177)의 방열 면적을 확장시키는 구성요소이다. 이러한 방열윙(179)는 도 10에 도시된 바와 같이 평판형 히트파이프(177)의 양측에 마련되어 일체를 이룸으로써 방열효과를 향상시킬 수 있고, 형태에 따라 일측에 마련되어 일체를 이룸으로써 열을 효율적으로 방열시킬 수도 있다.
방열윙(179)은 도 10에 도시된 바와 같이 히트파이프(173)의 끝단에 연장형성되고, 전술한 투광 커버(130)가 위치한 방향으로 경사지게 절곡된다. 이에 따라 방열윙(179)은 히트파이프(173)에 전달되거나 흡수된 열의 일부를 전달받아 방열시키는 방열기능과 더불어 습기 또는 우수에 의한 액체를 하방으로 유도하여 투광 커버(130)의 내부로 스며드는 것을 방지하는 방수기능을 가질 수도 있다.
방열윙(179)은 예컨대, 내부에 전술한 채널을 마련하여 방열효과를 더욱 향상시킬 수도 있다.
다른 한편, 스프레더(170)는 반사층(179a)을 더 포함할 수 있다.
반사층(179a)은 전술한 PCB 기판(110)의 LED 램프(111)가 발산하는 조명광을 반사시키는 구성요소로, 도 11에 도시된 바와 같이 방열윙(179)의 일측에 마련된다. 반사층(179a)은 전술한 조명광을 반사시킬 수 있는 재질로 예컨대, 힌색상 계열의 페인트로 구성되어 도포될 수 있고, 반사 가능한 유리나 금속 또는 필름형태로 구성되어 방열윙(179)의 전면에 코팅될 수도 있다. 이에 따라, 반사층(179a)은 PCB 기판(110)의 LED 램프(111)가 발산하는 조명광의 조도를 향상시킬 수 있고, 이때 방열윙(179)이 전술한 바와 같이 경사지게 절곡된 상태를 이루므로 조명광을 넓게 확산시켜 넓은 범위를 환하게 밝힐 수도 있다.
또 다른 한편, 스프레더(170)는 전도층(177a)을 더 포함할 수 있다.
전도층(177a)은 전술한 PCB 기판(110)에서 발산되는 열을 전도시키는 구성요소로, 도 12에 도시된 바와 같이 평판형 히트파이프(177)의 일측 또는 양측에 마련된다. 전도층(177a)은 열전도성이 우수한 재질로 예컨대, 전술한 겔이나 페이스트 형태의 서멀컴파운드(TC)로 구성될 수 있다. 이에 따라, 전도층(177a)은 PCB 기판(110)에서 발산되는 열을 신속하게 평판형 히트파이프(177)로 전도시키거나, 평판형 히트파이프(177)로 전도된 열을 신속하게 히트싱크(150)로 전도시킬 수 있다.
100 : 방열기능을 갖는 등기구 110: PCB 기판
111 : LED 램프 130 : 투광 커버
130a : 고정돌기 130b : 기판안착부
131 : 렌즈 150 : 히트싱크
151 : 바디 153 : 방열핀
170 : 스프레더 171 : 시트
173 : 히트파이프 175 : 전도부재
175a : 홀더 175b: 전도판
177 : 평판형 히트파이프 179 : 방열윙
179a : 반사층 177a : 전도층
200 : 패스너 201 : 센터링레일
203 : 센터링돌기 300 : 패킹
TC : 서멀컴파운드 WF : 작동유체
W : 윅

Claims (8)

  1. 적어도 하나의 LED 램프가 실장되는 PCB 기판;
    상기 PCB 기판을 차폐하고, 투과재로 이루어져 상기 PCB 기판의 LED 램프가 발산하는 조명광을 외부로 투과시키는 투광 커버; 및
    상기 투광 커버가 결합되고, 상기 PCB 기판에서 발산되는 열을 전달받아 방열시키는 히트싱크;를 포함하며,
    상기 히트싱크는,
    상기 PCB 기판이 안착되고, 상기 투광 커버와 결합되는 판상의 바디; 및
    상기 바디에 돌출형성되어 상기 바디의 열을 분산시켜 방열하는 적어도 하나의 방열핀;을 포함하고,
    상기 PCB 기판과 상기 히트싱크 사이에 구비되어 상기 PCB 기판의 열을 확산시켜 상기 히트싱크에 전도시키는 스프레더;를 더 포함하며,
    상기 스프레더는,
    상기 바디의 일측면에 홈형태로 함몰형성되는 적어도 하나의 시트; 및
    상기 시트에 설치되고, 내부에 작동유체가 충전되어 작동유체를 통해 상기 PCB 기판의 LED 램프로부터 발산되는 열을 확산시키는 히트파이프;를 포함하고,
    상기 투광 커버는,
    상기 PCB 기판이 내측으로 삽입되어 안착되도록 내측의 테두리에 함몰된 단턱 형태로 형성되며, 상기 히트싱크의 상기 바디에 결합되면서 상기 바디에 안착된 상기 PCB 기판을 지지하여 상기 PCB 기판을 상기 바디에 밀착시키는 기판안착부;를 더 포함하며,
    상기 투광 커버 및 상기 히트싱크의 상기 바디 사이에 개재되어 상기 투광 커버 및 상기 PCB 기판 사이를 수밀하는 패킹;을 더 포함하고,
    상기 투광 커버는,
    상기 PCB 기판에 실장된 상기 LED 램프에 대응하고, 상기 LED 램프에서 발산되는 조명광을 집광하면서 확산시켜 투과시키는 적어도 하나의 렌즈;를 더 포함하며,
    상기 투광 커버를 상기 바디의 설정된 위치에 가고정시키는 패스너;를 더 포함하고,
    상기 패스너는,
    상기 히트싱크를 구성하는 상기 바디의 일측 또는 양측에 함몰형성되는 홈형태의 센터링레일; 및
    상기 센터링레일에 대응되는 형태로 상기 투광 커버에 돌출형성되어 상기 센터링레일에 삽입되는 센터링돌기;를 포함하며,
    상기 스프레더는,
    상기 시트에 수용된 상기 히트파이프와 LED 램프가 실장된 상기 PCB 기판을 면접촉 상태로 연결하여 열전도 면적을 확장시키는 전도부재;를 더 포함하고,
    상기 전도부재는,
    상기 히트파이프의 일부분을 수용하도록 상기 히트파이프의 일부분에 대응되는 홈으로 구성됨에 따라 상기 시트에 장착되어 상기 히트파이프의 적어도 일부를 감싸며, 상기 히트파이프와 면접촉하는 적어도 하나의 홀더; 및
    상기 PCB 기판의 전면에 대응되는 판형태로 형성되고, 상기 홀더와 일체를 이루며, 상기 PCB 기판과 면접촉 상태를 이루어 상기 PCB 기판의 열을 상기 홀더를 통해 상기 히트파이프로 전도시키는 전도판;을 포함하고,
    상기 패스너는,
    상기 센터링레일 및 상기 센터링돌기가 상기 히트싱크에 형성된 상기 방열핀의 길이방향과 평행을 형성하는 것을 특징으로 하며,
    상기 투광 커버 및 상기 히트싱크의 상기 바디는, 테두리에 플랜지가 제각기 형성되어 볼팅에 의해 서로 결합되는 것을 특징으로 하고,
    상기 투광 커버는,
    상기 바디에 안착된 상기 PCB 기판과 대응하는 내측면이 상기 PCB 기판과 이격되어 상기 PCB 기판 및 상기 내측면 사이에 공간을 제공하는 것을 특징으로 하는 방열기능을 갖는 등기구.
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