KR101883170B1 - 방열성능을 향상시킨 의료용 간이 조명장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방열성능을 향상시킨 의료용 간이 조명장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이동이 가능하도록 하단부에 이동바퀴가 구비되어 일정 높이로 설치되는 스탠드와, 외부 전원을 공급받아 충전이 이루어져 외부 전원공급 없이 일정시간 조명등에 전원공급이 가능하도록 상기 스탠드의 일측에 구비되는 전원공급부와, 상기 전원공급부에서 공급된 전원에 의해 발광이 이루어져 환자의 환부를 비춰주도록 스탠드의 상단 일측에 설치되는 엘이디조명등을 포함하되, 상기 엘이디조명등은 다수개의 엘이디소자가 일정간격으로 실장된 PCB기판과, 빛이 발광되는 상기 엘이디소자의 외주연을 감싸도록 구성되어 일정한 광원이 조사되도록 하는 투광렌즈와, 상기 투광렌즈의 하단 외주연을 감싸면서 투광렌즈를 PCB기판에 고정하도록 엘이디소자에서 일정 거리 이격된 주변으로 설치되는 투광렌즈 고정용 하우징과, 상기 PCB기판의 배면에서 각각의 엘이디소자와 투광렌즈 고정용 하우징 사이 또는 다수개의 엘이디소자 사이에 일정 간격으로 형성되는 다수개의 관통홀과, 상기 다수개의 관통홀에 삽입되어 각각의 엘이디소자에서 발생되는 열을 흡수하여 외부로 방출할 수 있도록 다수개의 방열핀이 일정 높이로 형성되어 상기 PCB기판의 배면에 결합되는 히트싱크(Heatsink);를 포함하여 이루어지는 특징으로 구성된다.

Description

방열성능을 향상시킨 의료용 간이 조명장치{Led light device for medical usage improving radiant heatcapacity}

본 발명은 방열성능을 향상시킨 의료용 간이 조명장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엘이디로 구성되는 의료용 조명등에서 발광되는 엘이디 사이로 방열핀이 삽입되는 히트싱크를 설치하여 다수의 엘이디에서 방출되는 열을 효과적으로 방열시킬 수 있도록 구성되는 방열성능을 향상시킨 의료용 간이 조명장치에 관한 것이다.

의료용 조명등은 시술이 이루어지는 수술실 등 천정에 설치되는 고정식과, 진찰실이나 응급실 등에서 간단히 환자의 환부 확인 및 진찰을 위해 사용되는 간이 이동식으로 구분될 수 있다.

일반적으로 의료용으로 사용되는 조명등은 그림자가 생기지 않도록 색온도와 색지수 등을 고려하여 특수하게 제작되어 사용되고 있는데, 종래의 의료용 조명등은 할로겐램프와 플라즈마 램프 방식이 주로 적용되어 왔으나, 할로겐 램프의 경우 조사되는 광에 의해 발생되는 열이 너무 많아 장시간 환자의 환부에 조사하여 수술등을 진행할 경우 환자의 환부에 악영향을 미치거나 수술자의 작업 피로도를 증가시키는 요인으로 작용하였다.

따라서, 이러한 할로겐램프 방식을 이용할 경우 할로겐램프에서 출사되는 광중 가시광선 이외의 광을 차단하여 사용하는 경우가 많으나, 이럴 경우 램프의 구조로가 복잡해지고 광이용 효율성이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 플라즈마 램프 방식은 가격이 비싸고 구조가 복잡한 단점이 있었다.

이러한 종래의 의료용 조명등의 복잡한 구조와 가격이 고가인 단점을 극복하기 위해 근래에는 엘이디를 이용한 조명등으로 대체되고 있는 추세에 있다.

엘이디를 이용한 의료용 조명등은 광 이용효율성이 높고 가격이 저렴한 장점을 구비하고 있지만, 엘이디에서 발생되는 열이 많아 효율적인 방열구조를 갖추는 것이 필요하다.

이와 같이 엘이디를 이용하여 의료용 조명등을 구성할 경우, 방열성능을 향상시키기 위해 다양한 형태의 방열구조, 즉 대기를 이용한 공랭식과 냉각수를 이용한 수냉식이 채택되고 있다.

그 일례로 특허등록 제10-1202817호(등록일:2012.11.13)의 ‘수냉식 방열부가 구비된 치과 수술용 엘이디 조명장치’가 안출된 바 있다.

상기 엘이디 조명장치는 그 냉각수단으로 엘이디지지체의 중공부에 수냉식 냉각부를 구비한 수냉식 방열부를 포함하는 구성으로 이루어져 있으나, 수냉식 방열부를 구성하기 위해 냉각수저장탱크, 냉각수유입관 및 냉각수유출관, 순환펌프 및 라디에타 등을 구비하여야 하기에 그 구성 및 구조가 복잡해지는 단점이 있었다.

또 다른 실시예로, 특허공개 제10-2008-38696호(공개일:2008.05.07)의 ‘엘이디 조명 모듈의 방열장치’가 개시된 바 있다.

상기 ‘엘이디 조명 모듈의 방열장치’는 기판에 접속되어 열을 발생시키는 소자의 주위에 열전달 효율이 높은 방열체를 설치하여 소자로부터 발생된 열을 신속하게 분산 및 방열시키는 구조로 이루어져 있으나, 방열체를 소자와 접촉면에 공기층이 형성되어 방열의 효율성이 저하되는 문제점이 있었다.

- 특허공개 제10-2008-38696호(공개일: 2008.05.07, 발명의 명칭: 엘이디 조명 모듈의 방열장치) - 특허등록 제10-1202817호(등록일: 2012. 11. 13, 발명의 명칭: 수냉식 방열부가 구비된 치과 수술용 엘이디 조명장치) - 실용신안등록 제20-463715호(등록일: 2012. 11. 14, 고안의 명칭: 의료용 조명등의 조립구조)

본 발명은 종래의 엘이디를 이용한 의료용 조명등의 방열구조를 개선하여 효율적인 방열구조의 채택으로 엘이디소자의 수명을 연장하고, 방열구조를 간단히 하여 조명장치의 구성을 간단히 하여 생산 및 조립성을 향상시키면서 단가를 낮출 수 있도록 하는 방열성능을 향상시킨 의료용 간이 조명장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 방열성능을 향상시킨 의료용 간이 조명장치는 하단부에 이동바퀴가 구비된 일정 높이의 스탠드와, 충전된 전력으로 일정시간 엘이디조명등에 전원을 공급하도록 상기 스탠드의 일측에 구비되는 전원공급부와, 상기 전원공급부에서 공급된 전원으로 발광되도록 상기 스탠드의 상단 일측으로 엘이디조명등이 구비되되, 상기 엘이디조명등은 다수개의 엘이디소자가 일정간격으로 실장된 PCB기판; 빛이 발광되는 상기 엘이디소자의 외주연을 감싸도록 구성되어 일정한 광원이 조사되도록 하는 투광렌즈; 상기 투광렌즈의 하단 외주연을 감싸면서 투광렌즈를 PCB기판에 고정하도록 엘이디소자 주변을 감싸도록 설치되는 투광렌즈 고정용 하우징; 상기 PCB기판의 배면에서 각각의 엘이디소자와 하우징 사이 또는 다수개의 엘이디소자 사이에 일정 간격으로 상하 관통되는 다수개의 관통홀; 상기 다수개의 관통홀에 삽입되어 각각의 엘이디소자에서 발생되는 열을 흡수하여 외부로 방출할 수 있도록 다수개의 방열핀이 일정 높이로 형성되고 상기 방열핀의 대향측에 방열부가 형성되어 상기 PCB기판의 배면에 결합되는 히트싱크(Heatsink);를 포함하고, 상기 히트싱크의 상부에 방열팬이 추가로 설치된 구조로 이루어지되, 상기 PCB기판의 배면에는 히트싱크가 결합되면서 공기층이 발생되는 것을 방지하면서 방열 표면적을 늘릴 수 있도록 써멀그리스(Thermal Grease)가 일정 두께로 도포되고, 상기 히트싱크의 방열핀은 PCB기판의 관통홀을 통과하여 엘이디소자가 형성된 PCB기판의 전면으로 일정 길이 돌출 형성된 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방열성능을 향상시킨 의료용 간이 조명장치.기 엘이디소자에서 발생되는 열을 효과적으로 방열시킬 수 있는 구조로 이루어진다.

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상술한 본 발명에 따른 방열성능을 향상시킨 의료용 간이 조명장치는 발광이 이루어지는 엘이디소자 근처에 방열핀이 설치되어 발열이 이루어지는 엘이디소자로부터 직접 열을 흡수하여 외부로 신속하게 방열시킬 수 있도록 함으로써 엘이디소자에서 발생되는 고열로 인해 엘이디소자는 물론 회로부에서 발생되는 고장을 미연에 방지할 수 있도록 하여 조명장치의 내구성을 향상시킬 수 있도록 한다.

특히, 본 발명은 엘이디소자에서 발생되는 열을 방열시키기 위한 방열구조가 종래의 엘이디조명장치에 설치되는 방열구조에 비하여 구성과 구조가 비교적 간단하여 조명장치의 조립 생산성을 높일 수 있음은 물론 조명장치의 단가를 낮춰 저렴한 의료용 조명장치를 제공할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 의료용 간이 조명장치의 외관 상태도,
도 2는 본 발명의 특징부에 대한 발췌 분리상태도,
도 3은 본 발명의 특징부에 대한 결합상태도,
도 4는 본 발명의 특징부에 대한 일측 수직 절단단면도이다.

본 발명에 따른 방열성능을 향상시킨 의료용 간이 조명장치(이하, ‘의료용 간이 조명장치’로 약칭함)는 빛을 발광하는 다수개의 엘이디소자가 실장된 PCB기판의 배면에 히트싱크(Heat sink)가 결합되어 엘이디소자에서 방열되는 열을 효율적으로 방출시킬 수 있도록 구성된다.

특히, PCB기판에 실장되는 다수개의 엘이디소자의 주변으로 소정의 관통홀을 형성시키고, PCB기판의 배면에 결합되는 상기 히트싱크의 일측면에 상기 관통홀에 삽입되도록 일정 길이의 바늘 또는 핀(Pin) 형상의 방열핀이 다수개 구비된 구성으로 이루어져 상기 엘이디소자에서 발생되는 열을 신속하게 외부로 방출시킬 수 있도록 구성되어 엘이디소자의 수명뿐만 아니라 조명장치 전체의 내구성을 크게 향상시킬 수 있도록 구성된다.

또한, PCB기판과 히트싱크 사이에는 열 방출을 방해하는 공기층이 존재하지 않도록 하면서 PCB기판에서 발생된 열이 히트싱크 측으로 신속하게 이동되어 방열이 이루어질 수 있도록 PCB기판과 히트싱크의 접촉면에는 써멀그리스(Thermal grease)가 일정 두께로 도포된 구성으로 이루어진다.

특히, 상기 PCB기판에 형성된 관통홀에 삽입되는 방열핀은 엘이디소자가 형성된 PCB기판의 전면으로 일정길이 돌출된 구조로 이루어져 PCB기판을 통한 간접적인 열방출이 이루어지는 것은 물론 엘이디소자에서 발생되는 열이 직접 방열핀에 전도되어 곧바로 히트싱크를 통해 외부로 방출되는 구조로 이루어져 신속한 방열이 가능한 구조를 제공하도록 구성된 특징으로 이루어진다.

이와 더불어 상기 히트싱크의 상부에는 전원공급부에서 공급된 전원에 의해 일정한 속도로 회전이 이루어지면서 히트싱크의 방열부에 전도된 열을 식혀주기 위한 방열팬의 추가로 더 설치되어 방열부의 열을 더욱 신속하게 식혀줄 수 있도록 구성될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고하면서 본 발명에 대해서 상세하게 설명하되, 일반적으로 당업에 속하는 기술분야에서 널리 공지된 기술 및 그 주변기술에 대해서는 가급적 상세한 설명을 생략하고 본 발명의 특징부 위주로 상세한 설명을 한다.

도 1은 본 발명에 따른 의료용 간이 조명장치(100)의 전체 구성을 도시한 외관 상태도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 의료용 간이 조명장치(100)는 하단에 복수개의 이동바퀴(10)가 구비되어 일정 높이로 설치되는 지주 형태의 스탠드(stand,20)와, 전원선(35)을 통해 외부로부터 공급된 전원을 통해 충전이 이루어진 후에 자체 충전된 전원으로 일정시간 엘이디조명등(40)에 전원을 공급하도록 상기 스탠드(20)에 일체로 전원공급부(30)가 구비되는 구성으로 이루어진다.

상기 전원공급부(30)에는 도면에 도시되어 있지 않지만 외부에서 공급되는 전원으로 충전이 이루어지는 충전배터리와, 상기 충전배터리에서 엘이디조명등(40)으로 공급되는 전원을 제어하는 조명등제어부와, 상기 충전배터리에 전원이 충전되어 저장되도록 외부 상용전력을 공급받아 충전배터리에 적합한 전원으로 변환, 공급되도록 하는 컨버터 및 과충전방지장치 등이 더 포함되어 있다.

이와 더불어 상기 엘이디조명등(40)은 상기 전원공급부(30)에서 공급된 전원에 의해 발광되어 진료시 환자의 환부를 비춰주도록 다수개의 엘이디소자가 실장되어 상기 스탠드(20)의 상단 일측에 설치되는 구조로 이루어진다.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 특징부에 대한 일부 구성의 발췌된 분리상태도와 결합상태도 및 일측 수직 절단단면도를 각각 도시하고 있다.

본 발명의 특징부는 엘이디조명등(40) 특히, 엘이디소자(42)가 실장된 PCB기판(41)과, 상기 PCB기판(41)에 결합되어 엘이디소자(42) 및 PCB기판(41)에서 발생되는 열을 방출시키는 히트싱크(50)의 구성 및 그 결합구조에 그 특징이 있다.

따라서, 이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하면서 본 발명의 특징부에 대해서 더욱 상세하게 설명한다.

즉, 도 2는 본 발명에 따른 의료용 간이 조명장치에서 엘이디조명등(40)의 주요 구성을 분리 도시한 상태도로서, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 엘이디조명등(40)은 다수개의 엘이디소자(42)가 일측면에서 상호 일정간격 유지되게 실장되어 일정크기로 구성되는 PCB기판(41)과, 상기 PCB기판(41)의 배면에 밀착되게 결합되도록 PCB기판(41)과 동일한 크기로 이루어지는 히트싱크(50)가 구비된다.

또한, 상기 히트싱크(50)로 전도된 열을 신속하게 식힐 수 있도록 히트싱크(50)의 방열부(54) 상면에 고정 설치되어 공급된 전원에 의해 회전이 이루어지는 방열팬(60)이 더 구비된 구성으로 이루어진다.

특히, 상기 엘이디소자(42)가 실장된 PCB기판(41)에는 다수개의 관통홀(45)이 일정간격 유지되도록 상하로 관통 형성되어 있는데, 상기 관통홀(45)은 엘이디소자(42)를 보호하는 하우징(44)의 내측은 물론 하우징(44)의 외부로 각각 형성되어 엘이디소자(42)에서 발생된 열 뿐만 아니라 엘이디소자(42)에서 PCB기판(41)으로 전달된 열이 방출될 수 있는 통로 역할을 하게 된다.

또한, 상기 PCB기판(41)의 배면에 결합되는 히트싱크(50)는 PCB기판(41)의 배면과 접촉되는 저면에 바늘이나 핀(pin) 형상을 갖는 일정길이의 방열핀(52)이 PCB기판(41)에 형성된 관통홀(45)과 일치되는 갯수와 간격으로 다수개가 형성되어 PCB기판(41)의 배면에 안착시 상기 관통홀(45)의 내측으로 삽입될 수 있도록 구성된다.

이와 더불어, 상기 방열핀(52)은 그 높이가 PCB기판(41)의 두께보다 더 높게 형성되어 상기 관통홀(45)에 삽입된 후 PCB기판(41)의 전면(도면에서 저면)으로 일정길이 노출될 수 있도록 구성된다.

그리고, 상기 히트싱크(50)의 상부에 형성되는 다수개의 방열부(54)는 그 저면의 방열핀(52)을 통해 흡수된 열이 전도되어 외기와의 접촉으로 신속하게 방열될 수 있도록 얇은 판재형으로 이루어져 일정 높이 돌출되게 구성되며, 특히 열전도성이 높은 재질로 구성되는 것이 더욱 바람직하다.

한편, 상기 PCB기판(41)의 일측면에 구비되는 다수개의 엘이디소자(42)는 엘이디소자(42)에서 발광된 빛이 균일하게 조사되도록 투광렌즈(43)에 의해 감싸인 형태로 구성되며, 상기 투광렌즈(43)는 원통형 하우징(44)에 의해 PCB기판(41)의 상면에 결합되어 엘이디소자(42)의 보호 및 엘이디소자(42)에서 발광되는 빛의 조사성능을 향상시킬 수 있도록 한다.

더욱이, 상기 엘이디소자(42)를 보호하는 하우징(44)의 내측으로도 관통홀(45)이 형성되고, 상기 관통홀(45)로 히트싱크(50)의 방열핀(52)이 삽입 설치되어 하우징(44)과 투광렌즈(43)에 의해 밀폐되어 고열을 유지하는 엘이디소자 설치 공간부의 내부열을 신속하게 외부로 방출시킬 수 있도록 구성된다.

한편, 상기 히트싱크(50)와 PCB기판(41)이 접촉되는 결합면에 열전도 테이프를 이용하여 히트싱크(50)를 PCB기판(41)에 고정하기보다는 고정스크류(도시 생략)나 소정의 체결구를 구성하여 강제 결합을 통해 조립되는 구조로 이루어지는 것이 더욱 바람직하며, 상기 히트싱크의 상부에 설치되는 방열팬(60)과 함게 일체로 고정 설치되는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 다수개의 방열핀(52)이 구비된 히트싱크(50)의 저면 또는 다수개의 관통홀(45)이 형성된 PCB기판(41)의 상면 중 어느 일면에는 일정 두께의 써멀그리스(Thermal Grease,46)가 도포되어 PCB기판(41)과 히트싱크(50)가 긴밀한 밀착상태가 유지되면서 견고히 결합됨은 물론 그 결합면에 공기층이 형성되는 것을 방지하여 방열핀(52) 및 PCB기판(41)을 통해 히트싱크(50)로 열의 전도가 더욱 원활하게 이루어져 방열성능이 향상될 수 있도록 구성된다.

한편, 도 3 및 도 4는 상술한 본 발명의 특징부인 엘이디조명등(40)의 결합상태 및 일측 수직절단 단면도가 각각 도시되어 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 방열핀(52)이 구비된 히트싱크(50)의 일측면 또는 PCB기판(41)의 배면 중 어느 일측면에 일정 두께의 써멀그리스(46)를 도포한 상태에서 히트싱크(50)의 방열핀(52)이 PCB기판(41)의 관통홀(45)로 삽입하면서 그 결합면에 공기층이 존재하지 않도록 PCB기판(41)의 배면에 히트싱크(50)를 압착시킨 상태에서 히트싱크(50)의 상부에 방열팬(60)을 위치하여 고정나사(부호생략) 등으로 고정함으로써 엘이디조명등(40)의 조립이 간단하게 이루어진다.

이와 같이 조립된 엘이디조명등(40)은 도 4의 수직절단단면도에 도시된 바와 같이, 히트싱크(50)의 방열핀(52)이 PCB기판(41)의 관통홀(45)을 통과하여 PCB기판(41)의 전면(저면)으로 일정 길이 돌출된 상태로 조립이 이루어진다.

따라서, 전원공급부에서 공급된 전원에 의해 발광되는 엘이디소자(42)에서 빛이 발광되면서 일정한 열이 발생되고, 이때 발생된 열은 엘이디소자(42) 주변으로 노출된 방열핀(52) 및 방열핀(52)이 관통하는 관통홀(45) 내측으로 채워진 써멀그리스(46)로 전도되어 히트싱크(50)의 방열부(54)를 거쳐 외부로 빠져나가게 된다.

또한, 엘이디소자(42)에서 발생되는 열은 PCB기판(41)측으로도 전달되는데, PCB기판(41)으로 전달된 열은 그 배면에 도포된 써멀그리스(46)를 히트싱크(50)로 전도되면서 방열부(54)를 거쳐 외부로 방출되게 된다.

따라서, 일정한 광도와 색지수 등을 위해 엘이디소자(42)를 감싸고 있는 투광렌즈(43) 및 하우징(44)으로 밀폐되어 고온상태가 유지되는 엘이디소자(42) 설치공간부 내측의 고열이 방열핀(52) 및 관통홀(45)에 채워진 써멀그리스(46)를 통해 신속하게 열전도가 이루어지면서 외부로 방출되므로 고열에 의한 엘이디소자(42)의 수명이 단축되거나 PCB기판(41)에 실장된 회로 등이 열화되어 고장이 발생되는 것을 방지함으로써 엘이디조명등(40)의 전체 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.

10 : 이동바퀴 20 : 스탠드
30 ; 전원공급부 35 : 전원선
40 : 엘이디 조명등 41 : PCB기판
42 : 엘이디소자 43 : 투광렌즈
44 : 하우징 45 : 관통홀
46 : 써멀그리스
50 : 히트싱크 52 : 방열핀
54 : 방열부 55 : 고정공
56 : 고정나사
60 : 방열팬
100 : 의료용 간이 조명장치

Claims (3)

1. 하단부에 이동바퀴(10)가 구비된 일정 높이의 스탠드(20)와, 충전된 전력으로 일정시간 엘이디조명등에 전원을 공급하도록 상기 스탠드(20)의 일측에 구비되는 전원공급부(30)와, 상기 전원공급부(30)에서 공급된 전원으로 발광되도록 상기 스탠드(20)의 상단 일측으로 엘이디조명등(40)이 구비되되, 상기 엘이디조명등(40)은 다수개의 엘이디소자(42)가 일정간격으로 실장된 PCB기판(41); 빛이 발광되는 상기 엘이디소자(42)의 외주연을 감싸도록 구성되어 일정한 광원이 조사되도록 하는 투광렌즈(43); 상기 투광렌즈(43)의 하단 외주연을 감싸면서 투광렌즈(43)를 PCB기판(41)에 고정하도록 엘이디소자(42) 주변을 감싸도록 설치되는 투광렌즈 고정용 하우징(44); 상기 PCB기판(41)의 배면에서 각각의 엘이디소자(42)와 하우징(44) 사이 또는 다수개의 엘이디소자(42) 사이에 일정 간격으로 상하 관통되는 다수개의 관통홀(45); 상기 다수개의 관통홀(45)에 삽입되어 각각의 엘이디소자(42)에서 발생되는 열을 흡수하여 외부로 방출할 수 있도록 다수개의 방열핀(52)이 일정 높이로 형성되고 상기 방열핀의 대향측에 방열부(54)가 형성되어 상기 PCB기판(41)의 배면에 결합되는 히트싱크(Heatsink,50);를 포함하고, 상기 히트싱크(50)의 상부에 방열팬(60)이 추가로 설치된 구조로 이루어지되,
   상기 PCB기판(41)의 배면에는 히트싱크(50)가 결합되면서 공기층이 발생되는 것을 방지하면서 방열 표면적을 늘릴 수 있도록 써멀그리스(Thermal Grease,46)가 일정 두께로 도포되고,
   상기 히트싱크(50)의 방열핀(52)은 PCB기판(41)의 관통홀(45)을 통과하여 엘이디소자(42)가 형성된 PCB기판(41)의 전면으로 일정 길이 돌출 형성된 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방열성능을 향상시킨 의료용 간이 조명장치.
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