KR101729743B1 - Led 방열구조를 이용한 led 조명등 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED 방열구조를 이용한 LED 조명등에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LED 모듈에서 발생되는 열이 LED 방열구조에 의해 외부로 배출되되, 상기 LED 방열구조를 원통형으로 구성하고, 상기 LED 모듈이 부착되는 상부면으로도 이동통로가 구비된 상기 LED 방열구조의 유체 관통구에 의해, 유체 관통구의 상부면에 유동되는 작동 유체를 통해 빠르게 열이 방열핀으로 전도되고 외부로 배출되어 방열효율을 현저히 증진시킨 LED 방열구조를 이용한 LED 조명등에 관한 것이다.
본 발명인 LED 조명등의 LED 방열구조는: 내부가 비어있는 실린더 형태로, 내벽 및 외벽을 포함하는 원통형 몸체부; 상기 원통형 몸체부의 외부 둘레에는 상기 원통형 몸체부와 일체로 형성된 복수개의 방열핀; 상기 원통형 몸체부의 내벽 및 외벽 사이에는 작동 유체가 채워지고 이동되는 유체 관통구; 상기 유체 관통구의 내부에는 상기 유체 관통구를 분리하는 적어도 하나의 격벽; 상기 유체 관통구의 내부 표면에는 모세관력에 의해 상기 작동 유체의 유동 경로를 제공하는 복수개의 미세 모세관;을 포함하고,
상기 유체 관통구는 하부가 접합되어 상기 작동 유체가 외부로 유출되는 것을 방지하고, 상부는 상기 원통형 몸체부의 내벽을 상단부를 기준으로 2 ~ 6 ㎜ 만큼 제거한 후, 제거된 부분 상부에 커버 하판을 접합하고, 상기 원통형 몸체부의 외벽 상부에 유체 유동 커버를 접합하여, 상기 작동 유체가 상부면으로도 이동되어 방열효율을 증진시키는 것을 특징으로 한다.

Description

LED 방열구조를 이용한 LED 조명등 {LED lighting apparatus using LED radiant heat structure}
본 발명은 LED 방열구조를 이용한 LED 조명등에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LED 모듈에서 발생되는 열이 LED 방열구조에 의해 외부로 배출되되, 상기 LED 방열구조를 원통형으로 구성하고, 상기 LED 모듈이 부착되는 상부면으로도 이동통로가 구비된 상기 LED 방열구조의 유체 관통구에 의해, 유체 관통구의 상부면에 유동되는 작동 유체를 통해 빠르게 열이 방열핀으로 전도되고 외부로 배출되어 방열효율을 현저히 증진시킨 LED 방열구조를 이용한 LED 조명등에 관한 것이다.
발광 다이오드, 즉 LED(Light Emitting Diode)는 반도체의 일종으로서, 전기에너지가 빛에너지 및 열에너지로 변화하여 발광하는 현상을 이용한다. 현재는 전광판, 가로등, 투광등, 집어등 및 항만등 등에 사용되고 있는데, 다양한 색상의 빛을 구현할 수 있다는 장점이 있다.
이러한 LED를 이용한 조명 기구는 LED가 장착된 기판이 하우징의 내부에 내장되고, 하부에는 커버가 설치되며, 지주와 연결되는 부분에는 지지대가 결합되어 있는데, 작동시 고출력 LED에서 발생되는 열과, 태양이나 조명기구 내부의 복사열에 의한 내부열을 외부로 효과적으로 배출시키지 못하는 문제가 있는 바, 이와 같이 조명기구의 내부에 설치된 LED의 온도가 높아지면 순전압이 떨어져 발광효율이 저하될 뿐만 아니라 수명이 짧아지게 된다.
구체적으로 형광등이나 백열등과 같은 일반조명기구는 열과 빛이 함께 발생하지만 LED의 경우 빛은 앞으로 발생하나 열은 뒤쪽으로 발생해 모듈 내부로 향하게 된다. 이 열이 외부로 배출되지 않으면 고스란히 모듈 내부에 머무르게 되고, 이는 LED 칩, PCB 등의 부품의 파손 및 변형을 일으켜 LED 제품의 수명이 줄어들게 된다. 결국 발열은 LED의 단수명화를 초래하게 되는 가장 큰 요인으로, 이때 제품 내부의 열이 신속하게 외부로 배출될 수 있도록 하는 것이 바로 냉각장치(방열판, 히트싱크)의 역할이다.
방열판은 열전도성이 높을수록 효과적이기 때문에 동판을 사용하는 것이 가장 유리하지만 동판의 경우 가격대가 매우 높기에 대체로 알루미늄 소재를 사용하는 경우가 많다. 또한, 외부 공간과의 접촉 면적이 넓을수록 방열 효율이 높기 때문에 방열판의 면적은 넓을수록 좋다. 이에 방열판의 형상은 요철을 포함하는 구조로 이루어진다.
예를 들어, 소형의 휴대 및 정치형 전자시스템에 적용할 수 있는 종래의 냉각장치는 히트 싱크(heat sink), 팬(fan), 및 직경이 3mm급 이상의 원형 단면을 가지는 소형 방열 소자 등을 포함한다.
히트 싱크는 크기 및 두께를 자유롭게 제작할 수 있기 때문에 그동안 냉각수단의 기본적인 형태로써 널리 사용되어져 왔다. 그러나 매우 미소한 크기가 요구되는 경우, 전열면적의 감소에 따라 열 소산률이 상대적으로 작아지는 문제점이 발생된다.
팬은 미소한 크기로 제작하는데 한계가 있고, 신뢰성이 상대적으로 떨어지는 문제점이 있다.
직경이 3mm 이상의 원형의 단면을 갖는 소형 방열장치는 박막구조에 적합하게 압착시켜 사용될 수 있다. 그러나 원형의 단면을 갖는 소형 방열장치는 소형 및 박막 구조의 전자장비에 알맞도록 압착시킬 경우 전열 성능이 크게 감소한다.
대한민국 등록특허 제10-1318141호(2013.10.08.) 대한민국 등록특허 제10-1199592호(2012.11.02.)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, LED 모듈에서 발생되는 열이 LED 방열구조에 의해 외부로 배출되되, 상기 LED 방열구조를 원통형으로 구성하고, 상기 LED 모듈이 부착되는 상부면으로도 이동통로가 구비된 상기 LED 방열구조의 유체 관통구에 의해, 유체 관통구의 상부면에 유동되는 작동 유체를 통해 빠르게 열이 방열핀으로 전도되고 외부로 배출되어 방열효율을 현저히 증진시킨 LED 방열구조를 이용한 LED 조명등을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 LED 방열구조를 이용한 LED 조명등은: 내부가 비어있는 실린더 형태로 내벽 및 외벽을 포함하며 내벽에 의해 둘러싸인 상부는 원판형으로 가로막히도록 구비되고 내벽과 외벽 사이의 상부는 개방되게 구비된 원통형 몸체부와, 상기 원통형 몸체부의 외부 둘레에 상기 원통형 몸체부와 일체로 형성된 복수개의 방열핀과, 상기 원통형 몸체부의 내벽 및 외벽 사이에 형성되어 작동 유체가 채워지고 이동되는 유체 관통구와, 상기 유체 관통구의 내부에 구비되어 상기 유체 관통구를 분리하는 적어도 하나의 격벽과, 상기 유체 관통구의 내부 표면에 형성되어 모세관력에 의해 상기 작동 유체의 유동 경로를 제공하는 복수개의 미세 모세관과, 상기 유체 관통구에 연통되게 상기 원통형 몸체부의 상부에 결합되어 상기 작동 유체가 상기 원통형 몸체부의 상부로 골고루 이동되도록 구비된 유체 유동 커버로 이루어진 LED 방열구조; 상기 LED 방열구조 상측면에 구비되는 LED 모듈; 상기 LED 모듈을 감싸는 형태로 상기 LED 방열구조 상측면에 구비되는 렌즈; 상기 LED 방열구조의 복수개의 방열핀 하부에 구비되되, 상기 유체 관통구 하부를 둘러싸는 하부 고정 브라켓; 및, 상기 하부 고정 브라켓 하부에 구비되는 소켓;을 포함하고, 상기 유체 유동 커버는 중심부에서 방사상으로 상기 원통형 몸체부를 향해 내측으로 돌출 형성된 복수의 방열 살들에 의해 상기 작동 유체가 이동되는 공간인 유동 홈이 중심부에서 방사상 복수로 형성되되, 상기 유동 홈은 상기 원통형 몸체부의 상부에 결합시 천정을 이루는 면이 상기 유체 유동 커버의 중심부로 갈수록 일정한 구배를 갖도록 경사지게 형성되며, 상기 유체 유동 커버의 하부로 돌출된 중심부는 상부로 결합되는 LED 모듈의 하부에 구비된 전열핀이 끼워져 설치되도록 상부 내측으로 함몰 형성된 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 제시된 본 발명에 의한 LED 방열구조를 이용한 LED 조명등은 방열효과를 높이기 위한 작동 유체가 LED 모듈이 설치되는 원통형 몸체부의 상부에서 유동 홈을 통해 원통형 몸체부의 상부로 골고루 이동되는 동안 방열 살들을 통해 열이 효과적으로 전달 및 방출되도록 함으로써, 본 발명에 따른 LED 방열구조의 방열효과가 더욱 증대되도록 할 수 있다.
또한, 유동 홈을 통해 흐르는 작동 유체가 유체 유동 커버의 내부에서 단지 확산 되는 것뿐만 아니라, 돌출 형성된 유체 유동 커버의 중심부에 의해 가로막히게 되어, LED 모듈로부터 열을 흡수해 더워진 작동 유체는 원통형 몸체부의 유체 관통구로 다시 리턴되어 냉각되고, 유체 관통구를 통과하는 동안 차가워진 작동 유체는 대류에 의해 다시 유체 유동 커버의 유동 홈으로 리턴되어 LED 모듈에서 발생되는 열을 순환하며 효과적으로 흡수해 방열효율이 더욱 증대되도록 할 수 있다.
아울러, 상기와 같이 제시된 본 발명에 의한 LED 방열구조를 이용한 LED 조명등은 LED 방열구조를 원통형으로 구성하되, 원통형 몸체부와 상기 원통형 몸체부 외부 둘레에 구비되는 복수개의 방열핀을 압출공정을 통해 일체로 제작함으로써, 제작 공정 단순화 및 제작 비용 절감의 효과가 있다.
또한, 상기 원통형 몸체부와 복수개의 방열핀을 일체로 제작함으로써, 상기 복수개의 방열핀과 원통형 몸체부의 경계면에서 열저항이 제거되거나 줄어들 수 있다는 효과가 있다.
나아가, LED 모듈에서 발생되는 열이 LED 방열구조에 의해 외부로 배출되되, 상기 LED 모듈이 부착되는 상부면으로도 이동통로가 구비된 상기 LED 방열구조의 유체 관통구에 의해, 유체 관통구의 상부면에 유동되는 작동 유체를 통해 빠르게 열이 방열핀으로 전도되고 외부로 배출되어 방열효율을 현저히 증진시킬 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 방열구조를 나타내는 사시도,
도 2는 도 1의 A-A' 절단면을 나타내는 단면도,
도 3은 도 1의 B-B' 절단면을 나타내는 단면도,
도 4는 도 3의 원통형 몸체부의 외벽에 유체 유동 커버가 결합되는 일 예를 나타내는 도면,
도 5는 도 3의 유체 유동 커버를 뒤집어서 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 유체 유동 커버의 측 단면도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 방열구조를 이용한 LED 조명등을 나타내는 사시도,
도 8은 본 발명에 따른 LED 방열구조를 이용한 LED 조명등의 열전소자가 LED 모듈과 유체 유동 커버의 사이에 결합되기 전 상태를 나타낸 분해 측면도,
도 9는 도 8의 열전소자의 사시도,
도 10은 도 2의 또 다른 실시예를 나타낸 도면,
도 11은 도 10의 또 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 권리범위는 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 의한 LED 방열구조(1)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 내부가 비어있는 실린더 형태로 내벽 및 외벽을 포함하며 내벽에 의해 둘러싸인 상부는 원판형으로 가로막히도록 구비되고 내벽과 외벽 사이의 상부는 개방되게 구비된 원통형 몸체부(10)와, 상기 원통형 몸체부(10)의 외부 둘레에 상기 원통형 몸체부(10)와 일체로 형성된 복수개의 방열핀(20)과, 상기 원통형 몸체부(10)의 내벽 및 외벽 사이에 형성되어 작동 유체가 채워지고 이동되는 유체 관통구(30)와, 상기 유체 관통구(30)의 내부에 구비되어 상기 유체 관통구(30)를 분리하는 적어도 하나의 격벽(31)과, 상기 유체 관통구(30)의 내부 표면에 형성되어 모세관력에 의해 상기 작동 유체의 유동 경로를 제공하는 복수 개의 미세 모세관(32)과, 유체 관통구(30)에 연통되게 상기 원통형 몸체부(10)의 상부에 착탈 가능하게 결합되어 상기 작동 유체가 상기 원통형 몸체부(10)의 상부로 골고루 이동되도록 구비된 유체 유동 커버(40)를 포함한다.
상기 LED 방열구조(1)는 LED에서 발생된 열을 배출하되, 상기 LED에서 발생된 열이 LED 방열구조(1) 내부의 작동 유체를 통해 빠르게 복수개의 방열핀(20)으로 전도되어 외부로 배출되게 된다.
이때 상기 원통형 몸체부(10)는 알루미늄, 구리, 스테인리스강, 세라믹스, 텅스텐과 같은 열전도성이 뛰어난 금속으로 이루어질 수 있음은 물론이고, 내부는 진공상태이고, 외부로부터 주입된 작동 유체를 내장하고 있어 방열작용을 하게 된다.
상기 복수개의 방열핀(20)은 압출공정을 통해 상기 원통형 몸체부(10)와 일체로 제작됨으로써, 제작 공정 단순화 및 제작 비용 절감의 효과가 있고, 아울러 상기 복수개의 방열핀(20)과 원통형 몸체부(10)의 경계면에서 열저항이 제거되거나 줄어들 수 있다는 효과가 있다.
또한 상기 복수개의 방열핀(20)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 원통형 몸체부(10)의 높이 방향으로 서로 이격되어 형성되되, 상기 원통형 몸체부(10)의 높이보다 짧게 형성되고, 상기 유체 관통구(30), 격벽(31) 및 미세 모세관(32)과 모두 동일한 방향으로 형성된다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 도 11에 도시된 바와 같이, 방열핀(20)들은 상기 원통형 몸체부(10)의 외주면으로부터 방사상으로 연장되되, 단부에 나뭇가지의 형상으로 동일하게 연장 형성된 형태로 마련되도록 할 수도 있다.
본 발명에 따른 LED 방열구조(1)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 원통형 몸체부(10)의 내주면으로부터 방사상으로 내부로 형성된 내부 방열판(25)을 더 포함할 수 있다.
상기 유체 관통구(30)는 하부가 접합되어 상기 작동 유체가 외부로 유출되는 것을 방지하고, 도 3에 도시된 바와 같이, 상부는 상기 원통형 몸체부(10)의 내벽을 상단부를 기준으로 2 ~ 6 ㎜ 만큼 제거한 후, 내벽에 의해 둘러싸인 상부가 원판형으로 가로막히도록 제거된 부분 상부에 커버 하판(40a)을 접합하고, 상기 원통형 몸체부(10)의 외벽 상부에 유체 유동 커버(40)를 접합하여, 상기 작동 유체가 상부면으로도 이동되어 LED 모듈(2) 부착면과 근접해지므로 방열효율을 현저히 증진시킬 수 있다는 효과가 있다.
이때, 상기 원통형 몸체부(10)의 내벽 제거 시, 제거되는 부분의 길이가 6 ㎜를 초과할 경우, 제거된 길이에 비례하여 방열효율이 현저히 증진되지 않으며, 오히려 상부면에 존재하는 상기 작동 유체의 양이 많아져 방열핀(20)으로의 열전달이 빠르게 이루어지지 않을 수 있고, 제작 비용이 상승할 수 있으며, 상기 제거되는 부분의 길이가 2 ㎜ 미만일 경우, 상부면을 이동하는 상기 작동 유체의 양이 적어져 방열효율이 저하될 수 있다는 문제점이 있다.
또한, 상기 작동 유체는 상변화 물질로 아세톤, 메탄올, 물, 암모니아 중 적어도 어느 하나로 구성되어 열전달의 매질로 사용될 수 있음은 물론이다. 상기 원통형 몸체부(10)의 내부 즉, 상기 유체 관통구(30)가 진공 상태로 유지된 상태에서 작동 유체의 액체-증기 상변화에 의해 열이 방출될 수 있는 것이다.
한편, 커버 하판(40a)과 원통형 몸체부(10)의 내벽 간의 결합은 브레이징(brazing) 접합에 의해 이뤄지고, 유체 유동 커버(40)와 원통형 몸체부(10)의 외벽 간의 결합도 브레이징 접합에 의해 이뤄지는 것이 바람직하다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 유체 유동 커버(40)를 원통형 몸체부(10)에 결합하기 위하여 원통형 몸체부(10)의 외벽 상단부와 유체 유동 커버(40)의 하단부가 서로 맞물려 끼워지도록 양쪽 모두 단턱지게 형성되도록 가공한 뒤에 원통형 몸체부(10) 및 유체 유동 커버(40)의 접합부위 외측에 링 형상의 용가재(100)를 끼우고나서(도 4의 (a) 참고), 이를 진공 상태에서 브레이징 접합시키면 모세관 현상에 의해 원통형 몸체부(10)와 유체 유동 커버(40) 사이의 미세한 틈새(대략 가공 오차 정도의 미세한 틈새임) 사이로 용가재(100)가 녹아 들어가 용착부(200)를 형성하게 된다(도 4의 (b) 참고). 그리고, 커버 하판(40a)과 원통형 몸체부(10)의 내벽 간의 결합도 이와 비슷한 방법으로 이뤄질 수 있다.
본 발명의 일실시예로서, 유체 유동 커버(40)와 커버 하판(40a)은 각각 별개로 마련되어 원통형 몸체부(10)의 외벽과 내벽에 각각 접합 되는 것으로 설명하지만, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 커버 하판(40a)은 유체 유동 커버(40)에 일체로 형성되어 마련되도록 할 수도 있다.
상기 격벽(31)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 유체 관통구(30)의 내부에 구비되어, 상기 유체 관통구(30) 내에 복수개의 유로가 생기도록 상기 유체 관통구(30)를 복수개로 나눠준다.
상기 미세 모세관(32)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 유체 관통구(30)의 내부 표면에 형성되며, 모서리가 있어 요철형 단면을 갖는 다각형 형태로 형성되어, 상기 모서리에 의해 모세관력이 발생하여 상기 작동 유체의 유동 경로를 제공하게 된다. 상기 미세 모세관(32)은 내벽 내부 표면 또는 외벽 내부 표면 중 적어도 어느 한 곳에 형성될 수 있음은 물론이다.
한편, 상기 원통형 몸체부(10)는 원통형 외에도 사각기둥, 육각기둥을 포함하여 좌우가 대칭인 형태 중 어느 하나의 형태로 구성될 수 있는데, 이는 몸체부의 형태만 변형되고 나머지 구성 및 기능은 상기 원통형 몸체부(10)와 동일하다.
상기 유체 유동 커버(40)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 중심부에서 방사상으로 상기 원통형 몸체부(10)를 향해 내측으로 돌출 형성된 복수의 방열 살(41)들에 의해 상기 작동 유체가 이동되는 공간인 유동 홈(43)이 중심부에서 방사상 복수로 형성된다. 이때, 도 7에 도시된 본 발명에 따른 LED 방열구조(1)는 실제 사용시 LED 모듈(2)이 설치되는 상부가 하부로 가도록 뒤집힌 상태로 사용되게 된다.
이에 따라, 방열효과를 높이기 위한 작동 유체가 후술할 LED 모듈(2)이 설치되는 원통형 몸체부(10)의 상부에서 유동 홈(43)을 통해 원통형 몸체부(10)의 상부로 골고루 이동되는 동안 방열 살(41)들을 통해 열이 효과적으로 전달 및 방출되도록 함으로써, 본 발명에 따른 LED 방열구조(1)의 방열효과가 더욱 증대되도록 할 수 있다. 또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 유동 홈(43)을 통해 흐르는 작동 유체가 유체 유동 커버(40)의 내부에서 단지 확산 되는 것뿐만 아니라, 돌출 형성된 유체 유동 커버(40)의 중심부에 의해 가로막히게 되어, LED 모듈(2)로부터 열을 흡수해 더워진 작동 유체는 원통형 몸체부(10)의 유체 관통구(30)로 다시 리턴되어 냉각되고, 유체 관통구(30)를 통과하는 동안 차가워진 작동 유체는 대류에 의해 다시 유체 유동 커버(40)의 유동 홈(43)으로 리턴되어 LED 모듈(2)에서 발생되는 열을 순환하며 효과적으로 흡수해 방열효율이 더욱 증대되도록 할 수 있다.
이때, 도 6에 도시된 바와 같이, 유체 유동 커버(40)의 하부로 돌출된 중심부는 상부로 결합되는 LED 모듈(2)의 하부에 구비된 전열핀(2a)이 끼워져 설치되도록 상부 내측으로 함몰 형성되고, 전열핀(2a)은 알루미늄이나 구리 등과 같은 열 전도성이 우수한 금속재질로 마련되어 LED 모듈(2)에서 발생 되는 열은 전열핀(2a)을 통해 유체 유동 커버(40)로 전달되며 유동 홈(43)을 통해 유동되는 작동 유체로 전달되어 LED 모듈(2)은 냉각되고 작동 유체는 열을 흡수해 가열되어 저온 상태의 작동 유체가 존재하는 원통형 몸체부(10)의 유체 관통구(30)로 이동되는 과정이 반복적으로 순환되어 진다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 유체 유동 커버(40)의 방열 살(41)과 유동 홈(43)이 방사상으로 형성됨으로 인해 유동 홈(43)의 공간이 상기 유체 유동 커버(40)의 중심부로 갈수록 점차 좁아지게 될 수도 있지만, 이를 방지하기 위해, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 유체 유동 커버(40)의 유동 홈(43) 공간의 천정을 이루는 면이 상기 유체 유동 커버(40)의 중심부로 갈수록 일정한 구배를 갖도록 경사지게 형성되도록 함으로써, 작동 유체가 흐르는 유량이 동일해지도록 하여 방열효과가 일정하게 나타나도록 할 수 있다.
이에 따라, 도 6에 도시된 바와 같이, LED 모듈(2)에서 발생 되는 열이 전열핀(2a)을 통해 유체 유동 커버(40)의 돌출된 중심부로 전달되면 유동 홈(43)을 통해 유체 유동 커버(40)의 하부로 돌출된 중심부까지 이동되는 작동 유체는 방열효과가 저하됨이 없이 돌출된 중심부로 갈수록 중심부의 내측 표면에 충분히 접촉되어 열교환 효과가 충분히 나타나도록 할 수 있다.
본 발명의 일실시예로서, 유체 유동 커버(40)의 유동 홈(43)은 상기 원통형 몸체부(10)의 상부에 결합시 천정을 이루는 면이 유체 유동 커버(40)의 중심부로 갈수록 대략 3 °정도의 구배를 갖도록 경사지게 형성된 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 유체 유동 커버(40)의 방열 살(41)과 유동 홈(43)은 LED 방열구조(1)의 방열효과가 극대화될 수 있는 개수를 여러 번의 실험을 통해 찾아 본 결과 대략 20개 정도가 방사상으로 형성되도록 하는 것이 가장 바람직한 것으로 파악되었다.
한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 방열구조(1)는 상기 유체 유동 커버(40)의 상부에서 상기 유체 유동 커버(40)를 감싸도록 구비된 열전소자(50)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
열전소자(50)는, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 펠티에 효과(Peltier effect)를 이용한 펠티에 소자로서, 후술할 LED 모듈(2)에 접촉되는 상부에는 LED 모듈(2)에서 발생되는 열을 흡수하여 식히도록 하는 흡열부(51)가 구비되고, 흡열부(51)의 반대편 하부에는 발열부(53)가 구비된다. 이때, 발열부(53)의 형상은 유체 유동 커버(40)를 감싸는 형상으로 마련되지만, 발열부(53)의 외주면에는 둘레가 확장되게 연장 형성된 복수의 전열 확장핀(55)들이 구비되어 복수의 전열 확장핀(55)들에 의해 발열부(53)의 열이 외부로 방출될 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 LED 방열구조(1)가 적용되는 LED 조명등에서 발생되는 열을 열전소자(50)에 의해 LED 모듈(2)로부터의 열이 직접적으로 식혀지도록 함으로써, 본 발명에 따른 LED 방열구조(1)의 방열효과가 더욱 증대되도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 열전소자(50)를 작동시키는 전원은 LED 모듈(2)로부터 얻도록 할 수 있다.
한편, 본원발명의 또 다른 실시예로 사각기둥 몸체부를 갖는 LED 방열구조를 설명하면, 내부가 비어있는 실린더 형태로, 내벽 및 외벽을 포함하는 사각기둥 몸체부; 상기 사각기둥 몸체부의 외부 둘레에는 상기 사각기둥 몸체부와 일체로 형성된 복수개의 방열핀; 상기 사각기둥 몸체부의 내벽 및 외벽 사이에는 작동 유체가 채워지고 이동되는 유체 관통구; 상기 유체 관통구의 내부에는 상기 유체 관통구를 분리하는 적어도 하나의 격벽; 상기 유체 관통구의 내부 표면에는 모세관력에 의해 상기 작동 유체의 유동 경로를 제공하는 복수개의 미세 모세관;을 포함한다.
상기 유체 관통구는 하부가 접합되어 상기 작동 유체가 외부로 유출되는 것을 방지하고, 상부는 상기 사각기둥 몸체부의 내벽을 상단부를 기준으로 2 ~ 6 ㎜ 만큼 제거한 후, 제거된 부분 상부에 커버 하판을 접합하고, 상기 사각기둥 몸체부의 외벽 상부에 유체 유동 커버를 접합하여, 상기 작동 유체가 상부면으로도 이동되어 LED 모듈 부착면과 근접해지므로 방열효율을 현저히 증진시킬 수 있다는 효과가 있다.
이하, 상기 LED 방열구조(1)를 적용한 본 발명의 LED 방열구조를 이용한 LED 조명등을 도 1 내지 도 11을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 LED 방열구조를 이용한 LED 조명등은: 원통형 몸체부(10), 복수개의 방열핀(20), 유체 관통구(30), 격벽(31), 미세 모세관(32) 및 유체 유동 커버(40)를 포함하는 LED 방열구조(1); 상기 LED 방열구조(1) 상측면에 구비되는 LED 모듈(2); 상기 LED 모듈(2)을 감싸는 형태로 상기 LED 방열구조(1) 상측면에 구비되는 렌즈(3); 상기 LED 방열구조(1)의 복수개의 방열핀(20) 하부에 구비되되, 상기 유체 관통구(30) 하부를 둘러싸는 하부 고정 브라켓(5); 상기 하부 고정 브라켓(5) 하부에 구비되는 소켓(6);을 포함한다.
이때, 상기 LED 방열구조(1)는: 상기에서 설명한 바와 같이, 내부가 비어있는 실린더 형태로, 내벽 및 외벽을 포함하며, 내벽에 의해 둘러싸인 상부는 원판형으로 가로막히도록 구비되고 내벽과 외벽 사이의 상부는 개방되게 구비된 원통형 몸체부(10); 상기 원통형 몸체부(10)의 외부 둘레에는 상기 원통형 몸체부(10)와 일체로 형성된 복수 개의 방열핀(20); 상기 원통형 몸체부(10)의 내벽 및 외벽 사이에는 작동 유체가 채워지고 이동되는 유체 관통구(30); 상기 유체 관통구(30)의 내부에는 상기 유체 관통구(30)를 분리하는 적어도 하나의 격벽(31); 상기 유체 관통구(30)의 내부 표면에는 모세관력에 의해 상기 작동 유체의 유동 경로를 제공하는 복수 개의 미세 모세관(32); 및, 상기 유체 관통구(30)에 연통되게 상기 원통형 몸체부(10)의 상부에 착탈 가능하게 결합되어 상기 작동 유체가 상기 원통형 몸체부(10)의 상부로 골고루 이동되도록 구비된 유체 유동 커버(40);를 포함하고,
상기 유체 유동 커버(40)는 중심부에서 방사상으로 상기 원통형 몸체부(10)를 향해 내측으로 돌출 형성된 복수의 방열 살(41)들에 의해 상기 작동 유체가 이동되는 공간인 유동 홈(43)이 중심부에서 방사상 복수로 형성된다.
한편, 상기 LED 방열구조(1)는 상기 LED 모듈(2)과 상기 유체 유동 커버(40)의 사이에서 상기 유체 유동 커버(40)를 감싸도록 구비된 열전소자(50)를 더 포함할 수 있다.
상기 LED 방열구조(1)의 유체 유동 커버(40) 및 열전소자(50)에 대한 자세한 설명은 앞서 설명된 바와 동일하므로 이하에서는 생략하기로 한다.
한편, 상기 복수 개의 방열핀(20)은 상기 원통형 몸체부(10)의 높이 방향으로 서로 이격되어 형성되되, 상기 원통형 몸체부(10)의 높이보다 짧게 형성되고, 상기 유체 관통구(30), 격벽(31) 및 미세 모세관(32)과 모두 동일한 방향으로 형성되며,
상기 미세 모세관(32)은 모서리가 있는 다각형 형태로 형성된다.
한편, 상기 유체 관통구(30)는 하부가 접합되어 상기 작동 유체가 외부로 유출되는 것을 방지하고, 상부는 상기 원통형 몸체부(10)의 내벽을 상단부를 기준으로 2 ~ 6 ㎜ 만큼 제거한 후, 제거된 부분 상부에 커버 하판(40a)을 접합하고, 상기 원통형 몸체부(10)의 외벽 상부에 유체 유동 커버(40)를 접합하여, 상기 작동 유체가 상부면으로도 이동되어 방열효율을 증진시키도록 할 수도 있다.
이로써 본 발명에 의한 LED 방열구조를 이용한 LED 조명등은 상기 LED 모듈(2)에서 발생되는 열이 상기 LED 방열구조(1)에 의해 외부로 배출되되, 상기 LED 모듈(2)이 부착되는 상부면으로도 이동통로가 구비된 유체 관통구(30)에 의해, 유체 관통구(30)의 상부면에 유동되는 작동 유체를 통해 빠르게 열이 방열핀(20)으로 전도되고 외부로 배출되어 방열효율을 현저히 증진시킬 수 있다는 효과가 있다.
10 : 원통형 몸체부
20 : 방열핀
30 : 유체 관통구
31 : 격벽
32 : 미세 모세관
40 : 유체 유동 커버
41 : 방열 살
43 : 유동 홈
50 : 열전소자
1 : LED 방열구조
2 : LED 모듈
3 : 렌즈
4 : 상부 커버
5 : 하부 고정 브라켓
6 : 소켓

Claims (1)

  1. 내부가 비어있는 실린더 형태로 내벽 및 외벽을 포함하며 내벽에 의해 둘러싸인 상부는 원판형으로 가로막히도록 구비되고 내벽과 외벽 사이의 상부는 개방되게 구비된 원통형 몸체부(10)와, 상기 원통형 몸체부(10)의 외부 둘레에 상기 원통형 몸체부(10)와 일체로 형성된 복수개의 방열핀(20)과, 상기 원통형 몸체부(10)의 내벽 및 외벽 사이에 형성되어 작동 유체가 채워지고 이동되는 유체 관통구(30)와, 상기 유체 관통구(30)의 내부에 구비되어 상기 유체 관통구(30)를 분리하는 적어도 하나의 격벽(31)과, 상기 유체 관통구(30)의 내부 표면에 형성되어 모세관력에 의해 상기 작동 유체의 유동 경로를 제공하는 복수개의 미세 모세관(32)과, 상기 유체 관통구(30)에 연통되게 상기 원통형 몸체부(10)의 상부에 결합되어 상기 작동 유체가 상기 원통형 몸체부(10)의 상부로 골고루 이동되도록 구비된 유체 유동 커버(40)로 이루어진 LED 방열구조(1);
    상기 LED 방열구조(1) 상측면에 구비되는 LED 모듈(2);
    상기 LED 모듈(2)을 감싸는 형태로 상기 LED 방열구조(1) 상측면에 구비되는 렌즈(3);
    상기 LED 방열구조(1)의 복수개의 방열핀(20) 하부에 구비되되, 상기 유체 관통구(30) 하부를 둘러싸는 하부 고정 브라켓(5); 및
    상기 하부 고정 브라켓(5) 하부에 구비되는 소켓(6);
    을 포함하고,
    상기 유체 유동 커버(40)는 중심부에서 방사상으로 상기 원통형 몸체부(10)를 향해 내측으로 돌출 형성된 복수의 방열 살(41)들에 의해 상기 작동 유체가 이동되는 공간인 유동 홈(43)이 중심부에서 방사상 복수로 형성되되,
    상기 유동 홈(43)은 상기 원통형 몸체부(10)의 상부에 결합시 천정을 이루는 면이 상기 유체 유동 커버(40)의 중심부로 갈수록 일정한 구배를 갖도록 경사지게 형성되며,
    상기 유체 유동 커버(40)의 하부로 돌출된 중심부는 상부로 결합되는 LED 모듈(2)의 하부에 구비된 전열핀(2a)이 끼워져 설치되도록 상부 내측으로 함몰 형성되고,
    상기 유체 관통구(30)는 상기 원통형 몸체부(10)의 내벽에 의해 둘러싸인 상부가 원판형으로 가로막히도록, 커버 하판(40a)이 상기 원통형 몸체부(10)의 내벽 상부에 브레이징 접합되고, 상기 원통형 몸체부(10)의 외벽 상부에 상기 유체 유동 커버(40)를 브레이징 접합하여 상기 원통형 몸체부(10)의 내부가 진공상태가 되도록 한 것을 특징으로 하는 LED 방열구조를 이용한 LED 조명등.
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