KR102148934B1 - 냉각모듈을 통해 발열성능을 제고한 led 조명등 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각모듈을 통해 발열성능을 제고한 LED 조명등에 관한 것으로서, 다수의 LED칩을 구비하는 LED 조명등(102); 그 내부에 충전된 액체 이산화탄소를 보관하는 용기(104); 및 LED 조명등(102)에 설치되되, 중공홈(106a) 내측의 중공면(106b)과 소정거리 이격되도록 용기(104)를 수용하여 LED칩으로부터 발생하는 열을 발산시키는 방열판(106)을 포함하되, 용기(104)는 그 외측을 에두르는 복수개의 오링(104a)에 의해 상기 중공면(106b)과 소정간격 이격되어 중공홈(106a) 내부에 공기층이 형성된다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, LED 조명에 사용되는 방열판의 냉각을 종래의 자연 공랭식 구조가 아닌, 초저온 액체 이산화탄소를 이용하여 냉각시는 냉각모듈을 LED 조명등에 설치함으로써, 외부 온도와 실내외 사용 환경에 영향 없이 방열판을 냉각시켜 LED 조명등의 발열성능을 제고하는 효과가 있다.

Description

냉각모듈을 통해 발열성능을 제고한 LED 조명등{LED lamp that improves heat generation performance through cooling module}

본 발명은 냉각모듈을 통해 발열성능을 제고한 LED 조명등에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LED 조명에 사용되는 방열판의 냉각을 종래의 자연 공랭식 구조가 아닌, 초저온 액체 이산화탄소를 이용한 냉각모듈을 통해 냉각시키고, 이 냉각모듈을 LED 조명등에 설치하여 LED 조명등의 발열 성능을 제고하는 기술에 관한 것이다.

LED 조명산업에서 늘 꼬리표처럼 따라다니는 것은 바로 발열 문제다. 발광소자인 동시에 발열소자인 LED는 유입되는 전류 중 30%에 못 미치는 에너지만을 빛에너지로 생성시키고 나머지는 모두 열에너지로 전환된다.

이때 발생되는 열이 신속히 처리되지 않으면 LED칩은 물론 주변 회로에 영향을 미쳐 제품의 신뢰성을 떨어뜨리는 주요인이 된다. 장기간에 걸쳐 누적된 열 쇼크로 인해 제품의 문제가 발생되는 것이다.

실제로 LED조명의 고장 발생에 있어 50%이상이 발열에 의한 문제이고, 나머지는 습도, 진동, 충격, 먼지 등에 의해 나타난다.

따라서, 발열은 LED조명에 있어 최우선적인 해결과제라고 할 수 있다. LED칩의 광효율이 비약적으로 향상될 경우 열에너지로 변환되는 전류량, 즉 발열 자체를 줄일 수 있지만 현재의 기술로는 아직 요원한 일인바, LED조명 업체들은 발열문제 해결을 위해 총력을 기울이고 있다.

종래의 LED 조명의 경우 냉각수단으로 공기에 의하여 열을 주변으로 분산시키는 공랭식 구조를 갖는데, 열을 효과적으로 방열시키기 위하여 아주 다양한 형태의 방열판을 구비한 엘이디 조명등이 개발되어 출시되고 있다.

그러나 이러한 자연 공랭식 구조이기 때문에 충분한 방열이 일어나게 하려면 냉각핀이 아주 크거나 여러 개로 구성해야 하고, 방열판의 부피가 커지고 제작이 난해해지는바, 냉각모듈 제작비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.

이에 본 출원인은 초저온 액체 이산화탄소를 이용한 냉각모듈을 LED 조명등에 설치하여 외부 환경에 영향 없이 방열판의 온도를 일정하게 유지시키고, LED칩의 발열성능을 제고하는 LED 조명등을 제안하고자 한다.

대한민국 공개특허 제10-2010-0098890호(2010.09.10.공개)

본 발명의 목적은, LED 조명에 사용되는 방열판의 냉각을 종래의 자연 공랭식 구조가 아닌, 초저온 액체 이산화탄소가 충전된 냉각모듈을 LED 조명등에 설치하여 냉각시킴으로써, 외부 온도와 실내외 사용 환경에 영향 없이 방열판을 냉각시켜 LED 조명등의 발열성능을 제고하는데 있다.

이러한 특징적인 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 초저온 액체 이산화탄소가 충전된 용기와 이 용기를 에두르는 공기층을 갖는 냉각 모듈을 구성하고, LED 조명등의 방열판 일측에 냉각 모듈을 결합함으로써, 외부 환경에 영향 없이 냉각 모듈의 온도를 일정하게 유지시킴과 동시에 LED칩의 발열을 제고하는데 있다.

이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는 냉각모듈을 통해 발열성능을 제고한 LED 조명등으로서, 다수의 LED칩을 구비하는 LED 조명등(102); 그 내부에 충전된 액체 이산화탄소를 보관하는 용기(104); 및 LED 조명등(102)에 설치되되, 중공홈(106a) 내측의 중공면(106b)과 소정거리 이격되도록 용기(104)를 수용하여 LED칩으로부터 발생하는 열을 발산시키는 방열판(106)을 포함하되, 용기(104)는 그 외측을 에두르는 복수개의 오링(104a)에 의해 상기 중공면(106b)과 소정간격 이격되어 중공홈(106a) 내부에 공기층이 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 방열판(106)은 중공홈(106a) 내측의 공기층이 외기와 맞닿는 것을 차단하도록, 상기 용기(104)가 수용된 중공홈(106a) 타측면을 밀폐시키는 밀폐캡(106c)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

용기(104)의 입구 내측과 결합되고, 그 상부에 형성되어 고압 호스에 의해 눌리는 코어(10a)가 하방으로 인입되면서 방출구(10b)가 개방되어 액체 이산화탄소가 상기 용기(104) 내부로 충전되도록 구성되는 슈레더밸브(10)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

슈레더밸브(10)는, 코어(10a) 상부를 외부와 차단하여 상기 용기(104)에 충전된 액체 이산화탄소의 누출을 방지하고 외부 충격으로부터 보호하는 보호캡(10c)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, LED 조명에 사용되는 방열판의 냉각을 종래의 자연 공랭식 구조가 아닌, 초저온 액체 이산화탄소가 충전된 냉각모듈을 LED 조명등에 설치하여 냉각시킴으로써, 외부 온도와 실내외 사용 환경에 영향 없이 방열판을 냉각시켜 LED 조명등의 발열성능을 제고하는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 초저온 액체 이산화탄소가 충전된 용기와 이 용기를 에두르는 공기층을 갖는 냉각 모듈을 구성하고, LED 조명등의 방열판 일측에 냉각 모듈을 결합함으로써, 외부 환경에 영향 없이 냉각 모듈의 온도를 일정하게 유지시킴과 동시에 LED칩의 발열을 제고가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각모듈을 통해 발열성능을 제고한 LED 조명등을 도시한 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각모듈을 통해 발열성능을 제고한 LED 조명등의 용기를 도시한 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각모듈을 통해 발열성능을 제고한 LED 조명등의 방열판을 도시한 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각모듈을 통해 발열성능을 제고한 LED 조명등의 슈레더밸브를 도시한 구성도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각모듈을 통해 발열성능을 제고한 LED 조명등에 용기를 수용한 방열판이 적용된 것을 도시한 예시도.

본 발명의 구체적인 특징 및 이점들은 첨부 도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 그 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.

도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각모듈을 통해 발열성능을 제고한 LED 조명등(100)은, 내부에 충전된 액체 이산화탄소를 보관하는 용기(102), 및 용기(102)를 일측에 구비된 용기 수용홈(104a)에 수용하여 LED 조명등(1)에 직접 접촉되는 것을 차단하는 방열판(104)을 포함하여 구성되며, 방열판(104)은 그 저면이 LED 조명등(1)에 탈부착 가능하도록 설치되며, 그 양측부에는 LED칩(2)으로부터 발생하는 열을 발산시키는 다수의 방열날개(104b)를 형성하도록 구성된다.

이처럼 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각모듈을 통해 발열성능을 제고한 LED 조명등(100)은 용기(102)를 수용한 방열판(104)으로 구성된 냉각모듈을 구성함에 따라, 용기(102)에 충전된 액체 이산화탄소 및 방열날개(104b)에 의해 LED칩(2)으로부터 발생하는 열을 냉각시킴과 동시에 외부로 발산시킬 수 있다.

이러한 용기(102)를 수용한 방열판(104)으로 구성된 냉각모듈은 가로등, 보안등 또는 투광등 중에 어느 하나를 포함하는 LED 조명등(1)에 설치되어 운용될 수 있다.

구체적으로, 도 2를 참조하면 용기(102)는 액체 이산화탄소 탱크와 연결된 고압 호스를 통해 공급받은 액체 이산화탄소를 내부에 충전하도록 구성되며, 그 입구 내측에 액체 이산화탄소 충전을 위한 매개수단인 슈레더밸브(10)를 수용하도록 구성된다. 이러한 슈레더밸브(10)의 구성에 의하면 필요시에 액체 이산화탄소를 용기(102)에 재충전시킬 수 있다.

또한, 용기(102)는 압력에 강한 스테인리스(stainless steel) 재질로 구성되어 방열판(104)에 형성된 용기 수용홈(104a)에 인입되며, 그 외측을 에두르는 복수개의 오링(102a)에 의해 방열판(104) 내측면(104c)과 소정간격 이격되도록 구성된다.

이처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 용기(102)는 그 외측에 구비된 다수개의 오링(102a)에 의해 방열판(104)의 내측면(104c)과 이격되고, 이로 인해 용기 수용홈(104a) 내부에 공기층을 형성하게 된다. 이때, 오링(102a)은 실리콘 재질로 구성될 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기층에 의하면, -50도 내지 -60도 바람직하게는 -56.2도의 온도를 갖는 액체 이산화탄소가 방열판(104)과 맞닿아 용기(102)의 내부 온도가 방열판(104)에 직접적으로 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 외부 환경에 영향 없이 용기(102)의 온도를 일정하게 유지할 수 있다.

아울러, 본 발명의 일 실시예 따른 액체 이산화탄소는 1기압을 기준으로 고체에서 기체로 승화하기 때문에, 용기(102)에 충전된 이산화탄소가 액체 상태를 유지하기 위한 구조와 압력을 충족하는 것이 자명한바, 그 구체적인 언급을 생략하기로 한다.

도 3을 참조하면, 방열판(104)은 그 저면이 LED 조명등(1)의 상부에 탈부착 가능하도록 설치되며, 그 양측부에는 LED칩(2)으로부터 발생하는 열을 발산시키는 다수의 방열날개(104b)를 구성한다. 이때 방열날개(104b)의 외형은 당업자에게 자명한바, 그 구체적인 언급은 생략하기로 한다.

또한, 방열판(104)의 일측은 그 내측에 용기(102)를 수용하는 용기 수용홈(104a)을 형성하는데, 이 용기 수용홈(104a)을 에두르는 내측면(104c)에는 단열재가 도포되거나 에둘러질 수 있다. 이때, 단열재는 스티로폼(styrofoam) 또는 분말형태의 그라파이트(graphite) 가루 중에 어느 하나로 구성되나, 본 발명의 단열재가 이에 국한되는 것은 아니다.

또한, 방열판(104)은 용기(102)가 수용된 용기 수용홈(104a) 타측을 밀폐시키는 밀폐캡(104d)에 의해 용기 수용홈(104a) 내측의 공기층이 외기와 맞닿는 것을 차단시킨다. 이때, 밀폐캡(104d)은 용기 수용홈(104a) 타측면에 형성된 단차와 맞물려 끼움 결합되거나 나사산에 의한 회동 결합될 수 있다.

이처럼 본 발명의 일 실시예에 따른 방열판(104)에 의하면, 용기 수용홈(104a)에 수용된 용기(102)가 방열판(104)과 직접 접촉하는 것이 아니라, 용기(102)가 공기층에 의해 방열판(104)과 직접 접촉하지 않은 상태로 LED칩(2)으로부터 발생하는 열을 냉각시키게 된다. 따라서, 방열판(104)의 온도나 외부 환경의 영향에 따라 용기(102)의 온도가 변하지 않고 일정하게 유지된다.

이러한, 용기 수용홈(104a)의 내측면은 원통형상 또는 직방형상로 구성될 수 있으나, 본 발명이 이에 국한되는 것은 아니며, 용기(102)의 외형에 따라 설계가 변경될 수 있다.

도 4를 참조하면, 슈레더밸브(10)는 그 외측에 형성된 나사산의 회동에 의해 용기(102)의 입구 내측에 형성된 나사산과 결합되며, 그 상부에 형성된 코어(10a)가 고압 호스와 연결되는 경우, 고압 호스에 의해 눌리는 코어(10a)가 하방으로 인입되면서 방출구(10b)가 개방되어 액체 이산화탄소가 용기(102) 내부로 충전되도록 구성된다.

또한, 슈레더밸브(10)는 코어(10a) 상부를 외부와 차단하여 용기(102)에 충전된 액체 이산화탄소의 누출을 방지하도록 가스켓(gasket) 기능을 수행하고 외부 충격으로부터 보호하는 보호캡(10c)을 더 포함하여 구성된다.

아울러, 슈레더밸브(10)는 그 외측에 형성된 나사산 또는 용기(102)의 입구 내측에 형성된 나사산에 도포되는 액상 씰링제에 의해 용기(102) 내부에 충전된 액체이산화탄소가 외부로 누출되지 않도록 기밀을 유지하도록 구성된다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 이산화탄소를 이용한 냉각모듈은 슈레더밸브, 보호캡 및 액상 씰링제에 의해 3중 기밀구조를 갖는다.

한편, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각모듈을 통해 발열성능을 제고한 LED 조명등에 용기를 수용한 방열판이 적용된 것을 도시한 예시도이다.

전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각모듈을 통해 발열성능을 제고한 LED 조명등(100)은, 도 5에 도시된 바와 같이 용기(102)를 수용한 방열판(104)이 LED 모듈 상부에 설치되어 LED 랜즈의 빛 발산으로 인해 발생하는 열을 빠르고 일정한 온도로 냉각시킬 수 있다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

100: 냉각모듈을 통해 발열성능을 제고한 LED 조명등
102: 용기
102a: 오링
104: 방열판
104a: 용기 수용홈
104b: 방열날개
104c: 내측면
10: 슈레더밸브
10a: 코어
10b: 방출구
10c: 보호캡
1: LED 조명등

Claims (4)

1. 내부에 충전된 초저온 액체 이산화탄소를 보관하는 용기; 및
   상기 용기를 일측에 구비된 용기 수용홈에 수용하여 LED 조명등에 직접 접촉되는 것을 차단하는 방열판을 포함하되,
   상기 용기는 그 외측을 에두르는 복수개의 오링에 의해 상기 방열판 내측면과 소정간격 이격되도록 구성되어 상기 용기 수용홈 내부에 공기층을 형성하고,
   상기 방열판은 그 저면이 LED 조명등에 탈부착 가능하도록 설치되며, 그 양측부에는 LED칩으로부터 발생하는 열을 발산시키는 다수의 방열날개를
   형성하며,
   상기 용기 수용홈 내측의 공기층이 외기와 맞닿는 것을 차단하도록, 상기 용기 수용홈 타측을 밀폐시키는 밀폐캡을
   더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각모듈을 통해 발열성능을 제고한 LED 조명등.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 방열판은,
   그 내측면에 도포되거나 에둘러지는 단열재를
   더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각모듈을 통해 발열성능을 제고한 LED 조명등.
4. 제3항에 있어서,
   상기 단열재는,
   스티로폼(styrofoam) 또는 분말형태의 그라파이트(graphite) 가루 중에 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 냉각모듈을 통해 발열성능을 제고한 LED 조명등.

Images