KR200451042Y1

KR200451042Y1 - 열 대류와 열 전도 효과를 가진 ｌｅｄ 조명 장치 및 방열 조립체

Info

Publication number: KR200451042Y1
Application number: KR2020080011323U
Authority: KR
Inventors: 추 리
Original assignee: 팬 짓 인터내셔날 인크
Priority date: 2008-03-18
Filing date: 2008-08-25
Publication date: 2010-11-19
Also published as: KR20090009585U

Abstract

열 대류와 열 전도 효과를 가지는 LED 조명 장치는 방열 조립체, 기판, 다수의 LED 및 기부를 포함한다. 방열 조립체는 하우징과 외측 덮개를 구비한다. 하우징은 다수의 공기 구멍을 구비한다. 외측 덮개는 하우징의 개방 상부에 장착되고 다수의 관통공과 외부 도관을 구비하며, 외부 도관은 외측 덮개로부터 돌출하고 하우징 내로 연장된다. 기판은 하우징 내에 외측 덮개와 대향하도록 장착되고, 외부 도관이 관통하여 연장될 수 있는 구멍을 구비한다. LED는 기판 상에 장착되고 관통공에 각각 대응한다. 기부는 하우징의 바닥부에 부착된다. 외부 도관은, 가열 공기가 외부 도관을 통해 이동하고 공기 구멍을 통해 하우징으로부터 유출되는 것을 촉진한다. 그와 같은 연속적인 방향성 공기 이동에 의해, LED 조명 장치는 우수한 방열 효율을 나타낸다.

LED 조명 장치, 방열 조립체, 외부 도관, 열 대류, 열 전도

Description

열 대류와 열 전도 효과를 가진 ＬＥＤ 조명 장치 및 방열 조립체{LED LIGHTING DEVICE HAVING HEAT CONVECTION AND HEAT CONDUCTION EFFECTS AND HEAT DISSIPATING ASSEMBLY THEREFOR}

본 고안은 LED 조명 장치, 특히 방향성 대류(directional convection)에 의해 높은 방열 효과를 제공하는 방열 조립체를 구비하는 LED 조명 장치에 관한 것이다.

발광 다이오드(LED)는 전기를 빛으로 변환하고 광원으로 흔히 사용되는 반도체 소자이다. LED 조명 장치는 신속히 점등되고, 백열 램프보다 와트 당 더 많은 빛을 생성하고, 비교적 사용 수명이 길다. 또한, LED 조명 장치는 종래의 형광등과 백열 전구에 비하여 외부 충격에 손상되기 어렵다.

LED 조명 장치의 작동 성능은 주로 주위 온도에 의존한다. 주위 온도가 높은 조건에서 LED 조명 장치가 작동되어 과열되면, 고장이 일어날 수도 있다. 따라서 LED 조명 장치는 긴 사용 수명을 유지하기 위해서 충분한 방열성을 필요로 한다. LED 조명 장치의 방열을 위한 종래의 방법은, LED 조명 장치 주위에 장착된 다수의 금속 핀(fin)을 사용하여 열 전도를 위한 표면적을 증가시키는 것이다. 그러나, 낮 은 열 대류는 핀 주위에 고온의 공기가 형성될 수 있도록 하여 방열 효과를 저하시킨다.

이러한 단점을 해결하기 위하여, 본 고안은 방향성 대류에 의해 방열 효과가 우수한 방열 조립체를 구비한 LED 조명 장치를 제공하여, 전술한 문제점을 완화하거나 제거한다.

본 고안의 주 목적은 방향성 대류에 의해 높은 방열 효과를 제공하는 방열 조립체를 구비하는 LED 조명 장치를 제공하는 것이다.

본 고안에 따른 LED 조명 장치는 방열 조립체, 기판, 다수의 LED 및 기부(base)를 포함한다. 방열 조립체는 하우징과 외측 덮개를 구비한다. 하우징은 하우징에 천공 형성된 다수의 공기 구멍을 구비한다. 외측 덮개는 하우징의 개방 상부에 장착되고, 외측 덮개로부터 돌출하고 하우징 내로 연장된 외부 도관(exterior flue)과 다수의 관통공을 구비한다. 기판은 하우징 내에 외측 덮개와 접촉하도록 장착되고, 외측 덮개의 외부 도관이 통과하여 연장될 수 있도록 하는 구멍을 구비한다. LED는 기판에 장착되고, 외측 덮개의 관통공에 대응한다. 기부는 하우징의 바닥부(bottom)에 부착된다.

LED 조명 장치가 점등되면, 외부 도관은, 적층 효과(stack effect)에 의하여 외부 도관 내로 가열 공기의 강제적인 방향성 이동이 연속적으로 일어나도록 한다. 가열 공기는 하우징 내로 이동하고 최종적으로 공기 구멍을 통해 유출된다. 그와 같은 연속적인 방향성 공기 이동에 의하여, LED 조명 장치는 우수한 방열 효율을 나타낸다.

본 고안의 다른 목적, 장점 및 신규한 특징은, 이하의 상세한 설명과 함께 첨부 도면을 참조하면 더욱 명확해질 것이다.

본 발명에 의하면, 외부 도관은 가열 공기가 외부 도관을 통해 이동하고 공기 구멍을 통해 하우징으로부터 유출되는 것을 촉진한다. 그와 같은 연속적인 방향성 공기 이동에 의해, LED 조명 장치는 우수한 방열 효율을 나타낸다.

도 1, 도 2, 도 4, 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 고안에 따른 LED 조명 장치는 방열 조립체, 기판(30), 다수의 LED(40) 및 기부(base)(50a, 50b)를 포함하고, 제어 모듈(control module)(51), 변환기(70), 접촉 캡(71) 및 다수의 집광기(condenser)(80)를 구비할 수 있다.

방열 조립체는 하우징(10), 외측 덮개(20) 및 선택적인 내측 덮개(60)를 포함한다.

하우징(10)은 열 전도성이고, 개방 상부, 바닥부, 및 하우징(10)에 천공된 다수의 공기 구멍(11)을 포함하며, 금속제의 용기 형상일 수 있고, 알루미늄으로 이루어질 수 있다.

외측 덮개(20)는 열 전도성이고, 하우징(10)의 개방 상부에 장착되고, 다수의 관통공(21)과 외부 도관(exterior flue)(22)을 구비하고, 금속제일 수 있고 알루미늄으로 이루어질 수 있다. 외부 도관(22)은 외측 덮개(20)로부터 돌출하고 하우징(10) 내로 연장되고, 외측 개방 단부(221)와 내측 개방 단부(222)를 구비한다. 외측 개방 단부(221)는 외측 덮개(20)를 통해 형성된다. 내측 개방 단부는 외측 개방 단부(221)의 반대쪽에 위치하고 하우징(10)의 바닥부를 향해 연장된다.

내측 덮개(60)는 열 전도성이고 하우징(10) 내에 장착되고, 외측 덮개(20)에 연결되고 내부 도관(61)을 구비하며, 금속제일 수 있고 알루미늄으로 이루어질 수 있다. 내부 도관(61)은 내측 덮개(60)로부터 돌출하고, 외측 덮개(20)의 외부 도관(22) 주위에 장착되고, 외측 개방 단부(611)와 내측 개방 단부(612)를 구비한다. 외측 개방 단부(611)는 내측 덮개(60)를 통해 형성되고, 외부 도관(22)의 외측 개방 단부(221)에 대응한다. 내측 개방 단부(612)는 내측 덮개(60)의 외측 개방 단부(611)의 반대쪽에 위치하고, 하우징(10)의 바닥부를 향해 연장된다.

기판(30)은 하우징(10) 내에 장착되고, 외측 덮개(20)에 대향하여 배치되고, 외측 덮개(20)와 내측 덮개(60) 사이에 장착될 수 있고, 구멍(31)을 구비한다. 구멍(31)은 기판(30)을 통해 형성되고, 외측 덮개(20)의 외측 개방 단부(221)에 대응하고, 외측 덮개(20)의 외부 도관(22) 주위에 장착된다.

다수의 LED(40)는 기판(30)에 장착되고, 외측 덮개(20)의 관통공(21)에 각각 대응한다. 각 LED는 LED(40) 상에 장착되는 렌즈(41)를 구비할 수 있고, 렌즈는 대응하는 외측 덮개(20)의 관통공(21)과 정렬되고 관통공 내로 연장될 수 있다.

기부(50a, 50b)는 하우징(10)의 바닥부에 부착되고 내측부와 외측부를 구비할 수 있다.

제어 모듈(51)은 기부(50a) 내에 장착되고, 기부(50a)를 통해 연장된 2개의 핀을 구비한다.

변환기(70)는 기부(50)와 하우징(10)의 바닥부 사이에서 기부(50b)의 내측부에 장착되고, LED에 전력을 공급한다.

도 5를 참조하면, 접촉 캡(71)은 기부(50b)의 외측부에 장착되고, 변환기(70)에 전기적으로 접속되고, 외부 전력원에 접속되도록 구성된다. 외부 전력원은 램프 장치(lamp fitting), 스포트라이트 장치, 벽-소켓 장치 등을 통해 접속될 수 있다.

다수의 집광기(80)는 다수의 LED(40) 주위에 각각 장착되어 빛을 집중시키고, 각 집광기(80)는 기판(30) 상에 집광기(80) 주위에 장착된 외각(shell)(81)을 또한 포함한다.

도 3을 또한 참조하면, 외부 및 내부 도관(22, 61)은 적층 효과(stack effect)를 일으킴으로써 효율을 향상시킨다. 구체적으로, LED(40)가 점등되고 외측 덮개(20) 근방에 열을 생성할 경우, 외부 도관(22)의 외측 개방 단부(221)에서의 온도가 내측 개방 단부(222)에서의 온도보다 증가한다. 따라서 외부 도관(22)의 외측 개방 단부(221)에서의 공기 밀도가 외부 도관(22)의 내측 개방 단부(222)에서의 공기 밀도보다 감소한다. 따라서 상대적으로 부력(buoyancy)이 발생하고, 이 부력에 의하여 외측 개방 단부(221)의 공기는 외부 도관(22) 내로 방향성을 가지면서 강제적으로 계속 이동하고 공기 구멍(11)을 통해 하우징(10)으로부터 유출된다. 방열 효율을 위해서는, LED 조명 장치의 방향성 열 대류가 비방향성 대류보다 바람직하다.

또한, 방열 조립체가 금속제일 경우, 예를 들면 알루미늄으로 이루어질 경우에, 열 전도는 방열 효율을 향상시키는 데에 또한 도움이 된다.

전술한 설명에는, 본 고안의 여러 특징과 장점과 더불어, 본 고안의 구조와 구성이 상세히 기재되어 있으나, 이러한 설명은 예시적인 것에 불과하다. 첨부된 청구범위에 표현된 용어의 포괄적이고 일반적인 의미에 의하여 최대한으로 본 고안의 원리 내에서, 세부적인 사항, 특히 부재들의 형상, 크기 및 배치에 관한 사항에 대하여, 변경이 이루어질 수 있다.

도 1은 본 고안에 따른 LED 조명 장치의 분해 사시도.

도 2는 도 1의 LED 조명 장치의 사시도.

도 3은 도 2의 LED 조명 장치의 작용을 나타내는 부분 단면 측면도.

도 4는 본 고안에 따른 LED 조명 장치의 제2 실시 형태의 분해 사시도.

도 5는 도 4의 LED 조명 장치의 사시도.

도 6은 도 5의 LED 조명 장치의 부분 단면 측면도.

<도면 부호의 설명>

10: 하우징 11: 공기 구멍

20: 외측 덮개 21: 관통공

22: 외부 도관 30: 기판

31: 구멍 40: LED

41: 렌즈 50a, 50b: 기부(基部)

51: 제어 모듈 60: 내측 덮개

61: 내부 도관 70: 변환기

71: 접촉 캡 80: 집광기

81: 외각(外殼) 221: 외측 개방 단부

222: 내측 개방 단부 611: 외측 개방 단부

612: 내측 개방 단부

Claims

방열 조립체, 기판, 다수의 LED 및 기부(base)를 포함하며, 열 대류와 열 전도 효과를 가지는 LED 조명 장치로서,

상기 방열 조립체는,

열전도성이고, 개방 상부, 바닥부, 및 천공된 다수의 공기 구멍을 구비하는 하우징과;

열전도성이고 하우징의 개방 상부에 장착된 외측 덮개를 구비하고,

상기 외측 덮개는,

다수의 관통공과;

외측 덮개로부터 돌출하고 하우징 내로 연장된 외부 도관(flue)을 구비하고,

상기 외부 도관은,

외측 덮개를 통해 형성된 외측 개방 단부와;

외측 개방 단부의 반대쪽에 위치하고 하우징의 바닥부를 향해 연장된 내측 개방 단부를 구비하고,

상기 기판은, 하우징 내에 장착되고 외측 덮개에 대향하여 배치되고, 기판에 천공되고 외측 덮개의 외측 개방 단부에 대응하고 외측 덮개의 외부 도관 주위에 장착되는 구멍을 구비하고,

상기 다수의 LED는 기판 상에 장착되고 외측 덮개의 다수의 관통공에 각각 대응하고,

상기 기부는 하우징의 바닥부에 부착된 것을 특징으로 하는 열 대류와 열 전도 효과를 가지는 LED 조명 장치.
제1항에 있어서,

각 LED는, LED 상에 장착되고 외측 덮개의 대응하는 관통공과 정렬된 렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 열 대류와 열 전도 효과를 가지는 LED 조명 장치.
제1항에 있어서,

LED 조명 장치는, 기부 내에 장착되고 기부를 통해 연장된 2개의 핀을 구비하는 제어 모듈(control module)을 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 열 대류와 열 전도 효과를 가지는 LED 조명 장치.
제1항에 있어서,

기부는 내측부와 외측부를 구비하고,

LED 조명 장치는,

기부와 하우징의 바닥부 사이에서 기부의 내측부에 장착되고 LED에 전력을 공급하는 변환기와;

기부의 외측부에 장착되고 변환기에 전기 접속되고 외부 전력원에 접속되도록 구성된 접촉 캡(contact cap)을 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 열 대류와 열 전도 효과를 가지는 LED 조명 장치.
제1항에 있어서,

LED 조명 장치는 다수의 LED 주위에 각각 장착된 다수의 집광기(condenser)를 또한 포함하고,

각 집광기는 기판 상에 집광기 주위에 장착된 외각(shell)을 구비하는 것을 특징으로 하는 열 대류와 열 전도 효과를 가지는 LED 조명 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

방열 조립체는, 하우징 내에 장착되고 외측 덮개에 연결된 내측 덮개를 또한 구비하고,

내측 덮개는, 내측 덮개로부터 돌출하고 외측 덮개의 외부 도관 주위에 장착되는 내부 도관을 구비하고,

내부 도관은,

내측 덮개를 통해 형성되고 외부 도관의 외측 개방 단부에 대응하는 외측 개방 단부와;

내측 덮개의 외측 개방 단부의 반대쪽에 위치하고 하우징의 바닥부를 향해 연장된 내측 개방 단부를 구비하고,

기판은 외측 덮개와 내측 덮개 사이에 장착된 것을 특징으로 하는 열 대류와 열 전도 효과를 가지는 LED 조명 장치.
제2항에 있어서,

LED의 렌즈는, 외측 덮개의 관통공 내로 각각 연장된 것을 특징으로 하는 열 대류와 열 전도 효과를 가지는 LED 조명 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

하우징과 외측 덮개는 금속제인 것을 특징으로 하는 열 대류와 열 전도 효과를 가지는 LED 조명 장치.
제6항에 있어서,

하우징, 외측 덮개 및 내측 덮개는 금속제인 것을 특징으로 하는 열 대류와 열 전도 효과를 가지는 LED 조명 장치.
제1항 내지 제5항에 있어서,

하우징은 알루미늄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 열 대류와 열 전도 효과를 가지는 LED 조명 장치.
제6항에 있어서,

하우징, 외측 덮개 및 내측 덮개는 알루미늄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 열 대류와 열 전도 효과를 가지는 LED 조명 장치.
개방 상부, 바닥부, 및 천공된 다수의 공기 구멍을 구비하는 하우징과; 하우징의 개방 상부에 장착된 외측 덮개와; 하우징에 장착되고 외측 덮개에 연결된 내측 덮개를 포함하며, 열 대류와 열 전도 효과를 가지는 방열 조립체로서,

상기 외측 덮개는,

다수의 관통공과;

외측 덮개로부터 돌출하고 하우징 내로 연장된 외부 도관을 구비하고,

상기 외부 도관은,

외측 덮개를 통해 형성된 외측 개방 단부와;

외측 개방 단부의 반대쪽에 위치하고 하우징의 바닥부를 향해 연장된 내측 개방 단부를 구비하고,

상기 내측 덮개는, 내측 덮개로부터 돌출하고 외측 덮개의 외부 도관 주위에 장착되는 내부 도관을 구비하고,

상기 내부 도관은,

내측 덮개를 통해 형성되고 외부 도관의 외측 개방 단부에 대응하는 외측 개방 단부와;

내측 덮개의 외측 개방 단부의 반대쪽에 위치하고 하우징의 바닥부를 향해 연장된 내측 개방 단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 열 대류와 열 전도 효과를 가지는 방열 조립체.
삭제
제12항에 있어서,

하우징과 외측 덮개는 알루미늄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 열 대류와 열 전도 효과를 가지는 방열 조립체.
제12항에 있어서,

하우징, 외측 덮개 및 내측 덮개는 알루미늄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 열 대류와 열 전도 효과를 가지는 방열 조립체.