KR200466198Y1 - 고출력 엘이디 조명등용 방사형 방열유닛 - Google Patents

고출력 엘이디 조명등용 방사형 방열유닛 Download PDF

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KR200466198Y1
KR200466198Y1 KR2020110010904U KR20110010904U KR200466198Y1 KR 200466198 Y1 KR200466198 Y1 KR 200466198Y1 KR 2020110010904 U KR2020110010904 U KR 2020110010904U KR 20110010904 U KR20110010904 U KR 20110010904U KR 200466198 Y1 KR200466198 Y1 KR 200466198Y1
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Abstract

본 고안에 따른 고출력 LED 조명등용 방사형 방열유닛은, 내측에 LED가 배치되며 배면에 열방출면이 형성된 조명등본체와, 상기 조명등본체의 배면에 고정되는 전면방열프레임판과, 상기 전면방열프레임판에 고정설치되며 내부에는 감압된 냉매가 순환되게 충진되어 장방형의 순환루프가 형성되는 다수의 장방형 히트파이프가 방사상으로 배치된 방열히트파이프집합체와, 상기 방열히트파이프집합체상의 후면에 설치된 후면방열프레임판으로 구성되어, 조명등본체의 후방에 방사형으로 형성되며 냉매가 순환되는 장방형 히트파이프가 방사상으로 배치되어 발열된 열이 히트파이프를 순환하는 냉매에 의하여 균일하고 빠른 시간에 냉각되는 것이 가능하다.

Description

고출력 엘이디 조명등용 방사형 방열유닛{ A radial shape type radiate heat }
본 고안은 고출력 LED 조명등용 방사형 방열유닛에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하면, 고출력 LED 조명등에서 발생되는 많은 발열량의 원활한 방열(냉각)을 위하여 조명등본체의 후방에 방사형으로 형성되며 냉매가 순환되는 장방형 히트파이프가 방사상으로 다수 개가 배치되어 히트파이프를 순환하는 냉매에 의하여 원활하게 LED에서 발열된 열이 흡수되어 냉매의 순환에 의하여 빠른 시간에 냉각되는 것이 가능한 고출력 LED 조명등용 방사형 방열유닛에 관한 것이다.
일반적으로, 엘이디(LED), 즉 발광 다이오드는 다수의 캐리어(Carrier)가 전자인 N형 반도체 결정과 다수의 캐리어가 정공인 P형 반도체 결정이 서로 접합된 구조를 가지는 광전변환 반도체 소자로서, PN접합에 주입된 전자와 정공이 재결합(再結合)할 때에 발생하는 자연방출광을 이용한 반도체 발광소자이다. 이러한 엘이디는 광전변환효율이 높기 때문에 소비전력이 보통 5W로 매우 낮고 예열시간이 불필요하여 점등 및 소등속도가 빠르다. 또한, 가스나 필라멘트가 없기 때문에 충격에 강하고 안전하며, 사용수명이 반영구적이면서 다양한 색상의 조명효과를 낼 수 있는 장점이 있다.
최근에는 이러한 장점을 갖는 엘이디를 이용한 실내외용 조명램프가 개발/시판되고 있는데, 그중의 하나가 대한민국 등록실용신안 제20-0302769호에 개시되어 있다. 상기 고안에 개시된 엘이디형 조명기구는, 도 1에 도시한 바와 같이, 외주면에 방열핀(104)과 원주를 등분한 곳에 핑거좌(105)가 마련되고 내부에는 LED좌가 형성되며 목(107)에는 전선공(108)과 나사공(113)이 뚫린 알루미늄 갓(100)과; 전선공(112)이 천공된 기판(109)의 표면에 LED(110)이 부착된 통상의 LED조립체(102)와; 상기 알루미늄 갓(100)의 선단에 씌우는 볼록렌즈형 커버(103)로 구성되어, 상기의 엘이디형 조명기구는 외주면에 방열핀(104)이 형성된 알루미늄 갓(100)에 형성된 LED좌(106)에 LED(110)가 부착된 LED조립체(102)를 안장하고, 알루미늄 갓(100)의 앞에는 볼록렌즈형 커버(103)를 씌운 것으로, 할로겐 램프를 사용하는 조명기구에 비해 전력소모가 아주 적어 에너지비용이 절약되고 소형화가 가능한 장점이 있으나 종래 엘이형 조명기구에서는 LED조립체(102)를 배치하며 방열을 위한 알루미늄 갓(100)이 마련되는데, 이러한 방열핀(104) 및 핑거좌(105)가 형성된 알루미늄 갓(100)이 정밀주조법의 일종인 다이캐스팅으로 제작됨으로써 제조비용이 상당하게 발생되는 것은 물론이며 조명기구의 상당한 중량을 차지하는 단점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 대한민국 등록특허 제10-0939231호에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 소켓결합부(210)가 돌출되게 마련되며, 내부에는 외부로부터 전원을 공급받아 구동에 필요한 전원으로 공급하기 위한 전원공급회로가 배치되는 원통형의 램프베이스(200)와; 상기 램프베이스(200)의 하단부가 수용 설치되어 결합되는 대경부와, 상기 대경부에서 직경이 축소되어 아래측으로 연장된 소경부가 일체로 이루어진 방열본체(300)와; 금속박판으로 이루어지며 내측이 상기 방열본체(300)의 대경부 외벽과 접하는 상측방열부와, 내측이 상기 방열본체(300)의 소경부 외벽과 접합는 중간방열부와, 내측이 상기 중간방열부의 가장자리에서 아래측으로 연장된 하측방열부로 정의되는 방열핀(410)들이 상기 방열본체(300)의 외벽을 따라 등간격으로 배치되어 이루어진 방열유닛(400)과; 상기 방열유닛(400)을 이루는 상기 방열핀(410)들의 하측방열부 하부를 떠받치도록 상기 방열본체(300)의 소경부 밑면에 스크루를 통해 결합되는 원형의 지지플레이트(500)와; 상기 지지플레이트(500)의 하면에 배치되며 상기 전원공급회로로부터 전원을 공급받아 구동하는 다수의 엘이디가 탑재된 엘이디기판(600)을; 구비하는 엘이디 조명램프에 의하여 방열본체 및 이의 방열구조를 개선하여 이들의 조립작업을 용이하게 할 수 있으며 방열(냉각)이 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 것이 제안되어 있으나, 상기의 발명은 그 용량이 작은 엘이디 조명램프에 사용되었으며, 용량이 큰 고출력의 엘이디 조명램프에는 발열량이 많게 되어 적용할 수 없는 문제점이 있었다.
대한민국 등록실용신안 제20-0302769호, 대한민국 등록특허 제10-0939231호
본 고안의 목적은, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고출력 LED 조명등에서 발생되는 많은 발열량의 원활한 방열(냉각)을 위하여 조명등본체의 후방에 방사형으로 형성되며 냉매가 순환되는 장방형 히트파이프가 방사상으로 다수 개가 배치되어 히트파이프를 순환하는 냉매에 의하여 원활하게 LED에서 발열된 열이 흡수되어 냉매의 순환에 의하여 빠른 시간에 냉각되는 것이 가능한 고출력 LED 조명등용 방사형 방열유닛을 제공하는 것이다.
본 고안의 이러한 목적은, 내측에 LED가 배치되며 배면에 열방출면이 형성된 조명등본체와, 상기 조명등본체의 배면에 고정되는 전면방열프레임판과, 상기 전면방열프레임판에 고정설치되며 내부에는 감압된 냉매가 순환되게 충진되어 장방형의 순환루프가 형성되는 다수의 장방형 히트파이프가 방사상으로 배치된 방열히트파이프집합체와, 상기 방열히트파이프집합체상의 후면에 설치된 후면방열프레임판을 포함하는 본 고안에 따른 고출력 LED 조명등용 방사형 방열유닛에 의하여 달성된다.
본 고안에 따른 고출력 LED 조명등용 방사형 방열유닛은, 내측에 LED가 배치되며 배면에 열방출면이 형성된 조명등본체와, 상기 조명등본체의 배면에 고정되는 전면방열프레임판과, 상기 전면방열프레임판에 고정설치되며 내부에는 감압된 냉매가 순환되게 충진되어 장방형의 순환루프가 형성되는 다수의 장방형 히트파이프가 방사상으로 배치된 방열히트파이프집합체와, 상기 방열히트파이프집합체상의 후면에 설치된 후면방열프레임판으로 구성되어, 조명등본체의 후방에 방사형으로 형성되며 냉매가 순환되는 장방형 히트파이프가 방사상으로 배치되어 발열된 열이 히트파이프를 순환하는 냉매에 의하여 균일하고 빠른 시간에 냉각되는 것이 가능하다는 우수한 효과가 있다.
도 1은 종래의 등록실용신안 제20-0302769호에 개시된 엘이디형 조명기구의 분해 사시도
도 2는 종래 등록특허 제10-0939231호에 개시된 엘이디형 조명기구의 분해 사시도
도 3은 본 고안의 제1실시예에 따른 고출력 LED 조명등용 방사형 방열유닛의 분해사시도
도 4는 본 고안의 제1실시예에 따른 고출력 LED 조명등용 방사형 방열유닛의 사시도
도 5는 본 고안의 제1실시예에 따른 고출력 LED 조명등용 방사형 방열유닛의 I-I선을 따라 취한 종단면도
도 6은 본 고안의 제1실시예에 따른 고출력 LED 조명등용 방사형 방열유닛의 히트파이프내의 순환을 도시한 히트파이프의 정단면도
도 7은 본 고안의 제2실시예에 따른 고출력 LED 조명등용 방사형 방열유닛의 사시도
본 고안의 제1실시예에 따른 고출력 LED 조명등용 방사형 방열유닛(A)은, 도 3내지 도 4에 도시된 바와 같이, 내측에 LED(11)가 배치되며 배면에 열방출면(12)이 형성된 조명등본체(1)와, 상기 조명등본체(1)의 배면의 열방출면(12)에 고정되는 전면방열프레임판(2)과, 상기 전면방열프레임판(2)에 고정설치되며 내부에는 감압된 냉매가 순환되게 충진되어 장방형의 순환루프가 형성되는 다수의 장방형 히트파이프(31)가 방사상으로 배치된 방열히트파이프집합체(3)와, 상기 방열히트파이프집합체(3)상의 후면에 설치된 후면방열프레임판(4)을 포함한다.
본 고안의 제1실시예에서 사용되는 '고출력'이라는 용어는 일반적인 LED 조명등이 5W~10W의 것이 주로 사용되나 본 고안의 대상인 조명등은 일반 메탈등이나 소듐등의 250W ~ 400W 에 해당되는 LED 조명등으로서는 150W ~ 250W 가 사용되므로 이를 고출력이라는 용어를 택하였으며, 이와 같은 고출력이므로 LED에서 방출되는 열이 대단히 높고 이러한 높은 방출열을 용이하고 신속하게 냉각시키기 위한 구조가 필요하여서 본 고안이 고안된 것이다.
본 실시예에서 상기 전면방열프레임판(2)과, 방열히트파이프집합체(3), 후면방열프레임판(4)은 모두 열전도성이 우수한 구리로 제조되었으나, 이에 제한되는 것은 아니고 알루미늄이나 열전도성이 우수한 다른 재질이 사용될 수 있음은 물론이라고 할 것이다.
상기 전면방열프레임판(2)은 본 실시예에서 중앙에 통공부(21)가 형성되고 상기 통공부(21)의 가장자리에 내측 링(22)이 형성되고 외측 가장자리에 외측 링(23)이 형성되며 상기 내측 링(22)과 외측 링(23)을 연결시키는 방사상으로 연장된 복수의 방사상 연장대(24)가 형성되었으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 도 7에 도시된 바와 같이, 중앙에 통공부(21)가 형성된 도너츠형 전면방열프레임판(2)이 형성되는 것도 가능하고 다양한 변경과 실시예가 수행될 수도 있을 것이다.
상기 연장대(24)의 후면에는 접하는 히트파이프(31)가 삽입되는 안내돌조(24a)가 절곡되어 있다.
상기 방열히트파이프집합체(3)는, 본 실시예에서 24개의 히트파이프(31)가 방사상으로 배치되어 있으나, 그 수는 증감변동이 가능하다고 할 것이다.
상기 히트파이프(31)내에는 냉매로서 물이 대기압보다 감압된 상태로 충진되어있어 냉매가 빠르고 용이하게 가열, 순환하게 되어 있으며, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 히트파이프(31)는 장방형의 루프형태로 형성되어 있으며, 전면방열프레임판(2)에 접하는 하부측 루프(31a)와 내측 링(22)측의 통공부(21)내에 위치되는 내측 루프(31b)의 내경이 상부측 루프(31c)나 외측 루프(31d)의 내경보다 작아 전면방열프레임판(2)에 의한 가열시에 하부측 루프(31a)와 내측 루프(31b)의 내경이 작은 부분의 물이 더 빨리 가열되어 상승하게 되므로 히트파이프(31)내의 물은 화살표방향으로 순환되게 되는 것이다. 따라서, 하부측 루프(31a)에서 가열된 물은 상부측 루프(31c)와 외측 루프(31d)를 순환하면서 냉각되어 하부측 루프(31a)의 시점에서는 냉각된 상태로 다시 유입되게 되는 것이다.
상기 후면방열프레임판(4)은 상기 전면방열프레임판(2)과 거의 동일한 구조로서, 중앙에 통공부(41)가 형성되고 상기 통공부(41)의 가장자리에 내측 링(42)이 형성되고 외측 가장자리에 외측 링(43)이 형성되며 상기 내측 링(42)과 외측 링(43)을 연결시키는 방사상으로 연장된 복수의 방사상 연장대(44)가 형성되고, 상기 연장대(44)의 전면에는 접하는 히트파이프(31)가 삽입되는 안내돌조(44a)가 형성된 구조이나, 이에 제한되는 것은 아니고, 도 7에 도시된 바와 같이, 중앙에 통공부가 형성된 도너츠형 후면방열프레임판(4)이 형성되는 것도 가능하고 다양한 변경과 실시예가 수행될 수도 있을 것이다.
이와 같은 구성을 갖는 본 고안에 따른 고출력 LED 조명등용 방사형 방열유닛(A)의 작동을 이하에 설명한다.
우선은 조명등본체(1)의 LED(11)가 점등되면 상기 LED(11)에서 배출되는 열이 배면의 열방출면(12)으로 배출되고, 상기 열방출면(12)에 접하는 전면방열프레임판(2)으로 전열되게 되고, 이와 같이 전면방열프레임판(2)으로 전열된 열은 전면방열프레임판(2)의 연장대(24)와 연장대(24)에서 절곡된 안내돌조(24a)에 접하는 히트파이프(31)로 전열된다.
이와 같이 히트파이프(31)의 하부측 루프(31a)로 전달된 열은 하부측 루프(31a)내의 냉매를 가열시키게 되므로, 히트파이프(31)내에 감압된 상태로 충진된 냉매는 즉각적으로 가열되어 순환되게 되는 상태로 되는 것이다. 이와 같이 가열된 하부측 루프(31a)내의 냉매는 내경이 작으므로 차가운 장소로 순환이동되는 힘을 받게 되므로, 자연적으로 순환이동이 되게 되는 것이다. 이러한 히트파이프(31)내의 냉매의 순환이동은, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 히트파이프(31)는 장방형의 루프형태로 형성되어 있으므로, 전면방열프레임판(2)에 접하는 하부측 루프(31a)와 내측 링(22)측의 통공부(21)내에 위치되는 내측 루프(31b)의 내경이 상부측 루프(31c)나 외측 루프(31d)의 내경보다 작아 전면방열프레임판(2)에 의한 가열시에 하부측 루프(31a)와 내측 루프(31b)의 내경이 작은 부분의 냉매가 더 빨리 가열되어 상승하게 되므로 히트파이프(31)내의 냉매는 화살표방향으로 순환되게 되어, 하부측 루프(31a)에서 가열된 냉매는 상부측 루프(31c)와 외측 루프(31d)를 순환하면서 냉각되어 하부측 루프(31a)의 시점에서는 냉각된 상태로 다시 유입되게 되므로, 상기 LED(11)에서 배출된 열은 다수의 히트파이프(31)를 순환하면서 용이하게 배출되고, 히트파이프(31)의 상부측 루프(31c)와 접하는 후면방열프레임판(4)에 의하여도 전열되어 배출되게 되므로 용이하게 상기 LED(11)에서 배출되는 열이 냉각되게 되는 것이다. 특히 본 방사형 방열유닛은 고출력 LED 가 부착되어있는 조명등 본체의 크기에 따라 루프형 방열유닛의 개수 및 크기를 조절할 수 있으며, 국부적인 부분을 냉각시킬 수 있는 일반 히트파이프와 달리 대면적의 발열부분 전체를 균일하게 효율적으로 냉각 시킬 수 있는 것이 특징이다.
본 고안에 따른 고출력 LED 조명등용 방사형 방열유닛은 일반적인 LED 조명등 제조산업에서 동일한 제품을 반복적으로 제조하는 것이 가능하다고 할 것이므로 산업상 이용가능성이 있는 고안이라고 할 것이다.
1. 조명등본체 2. 전면방열프레임판
3. 방열히트파이프집합체 4. 후면방열프레임판
11. LED 12. 열방출면
21. 통공부 22. 내측 링
31. 히트파이프

Claims (3)

  1. 고출력 LED 조명등용 방사형 방열유닛(A)에 있어서,
    상기 고출력 LED 조명등용 방사형 방열유닛(A)은, 내측에 LED(11)가 배치되며 배면에 열방출면(12)이 형성된 조명등본체(1)와,
    상기 조명등본체(1)의 배면의 열방출면(12)에 고정되는 전면방열프레임판(2)과,
    상기 전면방열프레임판(2)에 고정설치되며 내부에는 감압된 냉매가 순환되게 충진되어 장방형의 순환루프가 형성되는 다수의 장방형 히트파이프(31)가 방사상으로 배치된 방열히트파이프집합체(3)와,
    상기 방열히트파이프집합체(3)상의 후면에 설치된 후면방열프레임판(4)을 포함하는 것을 특징으로 하는 고출력 LED 조명등용 방사형 방열유닛
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방열히트파이프집합체(3)의 각 히트파이프(31)는 장방형의 루프형태로 형성되어 있으며, 전면방열프레임판(2)에 접하는 하부측 루프(31a)와 전면방열프레임판(2)의 중앙에 형성된 통공부(21)상에 직립으로 위치되는 내측 루프(31b)의 내경이 상부측 루프(31c)나 외측 루프(31d)의 내경보다 작게 형성된 것을 특징으로 하는 고출력 LED 조명등용 방사형 방열유닛
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 히트파이프(31)내에는 감압상태의 냉매가 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 고출력 LED 조명등용 방사형 방열유닛














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