KR200471596Y1

KR200471596Y1 - Ｌｅｄ 조명 장치를 위한 방열장치

Info

Publication number: KR200471596Y1
Application number: KR2020120007700U
Authority: KR
Inventors: 안성준; 김용우; 석재원; 배기선
Original assignee: 배기선; (주)어플리컴
Priority date: 2012-08-29
Filing date: 2012-08-29
Publication date: 2014-03-10

Abstract

본 고안에 따르는 LED 조명장치를 위한 방열장치는, 방열소재의 평판으로, 그 평판의 일면은 방열핀이 형성되며 타면은 평면인 제1 및 제2히트싱크; 중간 부분이 소정 각도로 꺽인 평판 형상으로, 꺽인 지점을 기준으로 일부는 상기 제1 및 제2히트싱크 사이에 인입되고 나머지는 발열매체에 연결되는 다수의 히트 파이프; 중간 부분이 소정 각도로 꺽인 평판 형상으로, 꺽인 지점을 기준으로 일부는 상기 제1 및 제2히트싱크 사이에 인입되고 나머지는 발열매체에 연결되는 다수의 스티프너; 상기 제1 및 제2히트싱크의 타면은 서로 마주보며 결합되며, 그 사이에 상기 다수의 히트 파이프와 상기 다수의 스티프너의 일부가 위치함을 특징으로 하는 한다.

Description

ＬＥＤ 조명 장치를 위한 방열장치{HEAT DISSIPATING DEVICE FOR LED LIGHTING APPARATUS}

본 고안은 LED 조명장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 히트 싱크와 히트 파이프를 안정적으로 조합함과 아울러 협소한 공간에 다수를 배치할 수 있게 하여 방열 효과의 향상 및 구조의 안정화를 도모하는 LED 조명장치를 위한 방열장치에 관한 것이다.

LED 모듈을 광원으로 하는 LED 조명장치는 높은 발열이 야기되며 이 발열에 대한 방열이 충분하게 이루어지지 않을 경우에는 LED 모듈의 수명이 저하됨은 물론이고 안정성이 낮아진다.

또한 LED 조명장치는 밝기에 대응되게 LED 모듈의 수와 종류가 결정된다. 즉, 높은 밝기를 요구하는 경우에는 열에 취약한 고출력 LED 광원을 다수 사용하여야 하며, 이에 따라 높은 밝기의 LED 조명장치에 있어 방열 문제는 더욱 큰 문제로 부각되었다.

좀 더 설명하면, 10W급 LED 모듈은 발광 후 5분 이내에 120도에 달하는 열을 발생한다. 이에따라 상기 LED 모듈 다수를 배열하여, 500W급의 고출력 LED 조명장치를 구현하는 경우에는 열 발생에 의한 고열 문제가 야기되었다. 즉, 상기 고출력 LED 조명장치의 고열 발생은 LED 조명장치의 광 효율을 크게 저하시키고 수명을 단축시켰다. 예를 들어, 하루에 8시간씩 사용한다고 가정할 때에 LED 조명장치의 온도를 60도로 유지하면 광 효율은 100%가 되고 수명은 무려 21.9년에 달하지만, 100도로 유지되는 경우에는 광 효율은 53%로 떨어지고, 수명은 6.6년으로 단축된다.

이에 종래에는 LED 조명장치의 방열을 위해 히트 싱크(HEAT SINK)라는 금속 구조체를 사용하였다. 상기 히트 싱크는 좁은 공간에서 금속의 표면적을 넓이는 기술로 발전하여 방열핀(FIN)을 촘촘하게 형성함으로써 표면적을 늘려 그 성능을 개선할 수 있었다. 그러나 이러한 히트 싱크 역시 가공 방식 및 무게, 크기에 따라 제한적인 요소가 있었다.

이러한 LED 조명장치 및 방열 구조를 개시하고 있는 선행기술로는, 대한민국 특허출원 제10-2004-0082752호(방열 구조를 구비한 LED 램프) 및 대한민국 특허출원 제10-2005-0006875호(엘이지 패키지의 열방출 구조 및 그 구조를 구비한 엘이디 패키지)가 있다.

현재 산업조명 및 특수조명, 스포츠 조명에 사용되는 고출력 LED 조명장치는 방열장치의 크기가 크고 무게도 무거워, 제작 단가가 상승되는 문제가 있었다. 이에 종래에는 자연대류 방열구조에서 강제대류 및 수냉식 혹은 여러 가지 방열구조에 대한 연구 개발이 지속되고 있다.

본 고안은 히트 싱크와 히트 파이프를 안정적으로 조합함과 아울러 협소한 공간에 다수를 배치할 수 있게 하여 방열 효과의 향상 및 구조의 안정화를 도모하는 LED 조명장치를 위한 방열장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따르는 LED 조명장치를 위한 방열장치는, 방열소재의 평판으로, 그 평판의 일면은 방열핀이 형성되며 타면은 평면인 제1 및 제2히트싱크; 중간 부분이 소정 각도로 꺽인 평판 형상으로, 꺽인 지점을 기준으로 일부는 상기 제1 및 제2히트싱크 사이에 인입되고 나머지는 발열매체에 연결되는 다수의 히트 파이프; 중간 부분이 소정 각도로 꺽인 평판 형상으로, 꺽인 지점을 기준으로 일부는 상기 제1 및 제2히트싱크 사이에 인입되고 나머지는 발열매체에 연결되는 다수의 스티프너; 상기 제1 및 제2히트싱크의 타면은 서로 마주보며 결합되며, 그 사이에 상기 다수의 히트 파이프와 상기 다수의 스티프너의 일부가 위치함을 특징으로 하는 한다.

상기한 본 고안의 방열장치는 히트 싱크와 히트 파이프를 안정적으로 조합함과 아울러 협소한 공간에 다수를 배치할 수 있게 하여 방열 효과의 향상 및 구조의 안정화를 도모할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 LED 조명장치의 단면도.
도 2는 도 1의 방열장치의 분해사시도 및 결합사시도.
도 3은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 방열장치를 다수 실장한 예를 도시한 도면.

본 고안의 방열장치는 히트 싱크와 히트 파이프를 안정적으로 조합함과 아울러 협소한 공간에 다수를 배치할 수 있게 하여 방열 효과의 향상 및 구조의 안정화를 도모할 수 있다.

상기한 본 고안에 따른 LED 조명장치의 방열장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 고안의 바람직한 실시예에 따른 LED 조명장치의 구조를 도 1을 참조하여 설명한다.

상기 도 1을 참조하면, 상기 LED 조명장치는 하우징(102)과 광학렌즈(104)와 베이스 플레이트(106)와 열전도 구리스(108)와 메탈 PCB(110)와 LED 모듈(112)과 방열장치(114)로 구성된다.

상기 하우징(102)은 상기 LED 조명장치의 외부면을 감싸는 형태이며, LED모듈(112)의 발광면에 대응되는 LED 조명장치의 전면에는 개구가 형성된다.

상기 하우징(102)의 개구에는 상기 광학렌즈(104)가 연결되며, 상기 광학렌즈(104)는 상기 LED 모듈(112)이 발광하는 광에 대해 광학 필터링하여 출사한다.

상기 베이스 플레이트(106)는 상기 하우징(102)의 내부에 안착되어, 메탈 PCB(110)와 방열장치(114)와 결합되어 상기 메탈 PCB(110)와 방열장치(114)를 지지한다. 특히 상기 베이스 플레이트(106)와 상기 메탈 PCB(110) 사이 그리고 상기 베이스 플레이트(106)와 상기 방열장치(114)의 사이에는 열전도 구리스(108)가 도포되어 원활한 열전도를 도모한다.

상기 메탈 PCB(100)의 전면에는 LED 모듈(112)이 다수 설치되며, 상기 메탈 PCB(100)는 상기 LED 모듈(112)로의 구동전원을 공급한다.

상기 방열장치(114)는 히트 싱크와 히트 파이프를 안정적으로 조합하여 형성하며, 협소한 공간에서도 다수 배치될 수 있도록 사선으로 기울어진 형상을 가진다.

<방열장치의 구조>

이러한 방열장치(114)를 도 2를 참조하여 상세히 설명한다. 여기서, 도 2의 (a)는 상기 방열장치(114)의 분해사시도이고, 상기 도 2의 (b)는 상기 방열장치(114)의 결합사시도이다.

상기 방열장치(114)는 제1히트싱크(200)와 제2히트싱크(202)와 제1 내지 제3히트파이프(204,206,208)와 제1 및 제2스티프너(201,212)와 결합부재(220)로 구성된다.

상기 제1 및 제2히트싱크(200,202)는 평판의 일면에는 방열핀이 형성되며 타면은 평면인 히트싱크이며, 상기 제1 및 제2히트싱크(200,202) 각각의 타면은 서로 마주보며 결합되며, 그 사이에 상기 제1 내지 제3히트파이프(204,206,208)와 제1 및 제2스티프너(201,212)의 일부 부분이 위치한다. 상기 제1 및 제2히트싱크(200,202)의 결합상태를 유지하기 위해 상기 제1 및 제2히트 싱크(200,202)의 가장자리는 나사 등의 연결부재(224)에 의해 결착된다.

상기 제1 내지 제3히트파이프(204,206,208) 각각은 중간 부분이 꺽인 평판 형상이며, 꺽인 지점을 기준으로 일부 부분은 상기 제1 및 제2히트싱크(200,202)의 사이에 인입되고, 나머지 부분은 발열매체와 연결된다. 상기 제1 내지 제3히트파이프(204,206,208)는 일반 알루미늄보다 10000배 정도로 열전도가 빠른 중력식 히트파이프로서, 상기 발열매체가 발열하는 열을 상기 제1 및 제2히트싱크(202,202)로 빠르게 전달한다. 여기서, 본 고안의 실시예에서 상기 발열매체는 베이스 플레이트(106)가 된다.

상기 제1 및 제2스티프너(210,212) 각각은 중간부분이 꺽인 평판 형상이며, 꺽인 지점을 기준으로 일부 부분은 상기 제1 및 제2히트싱크(200,202)의 사이에 인입되고, 나머지 부분은 발열매체와 연결된다. 상기 제1 및 제2스티프너(210,212)는 구조적인 강도를 개선하기 위한 것으로, 히트 파이프에 의해 구조가 안정적으로 지지되지 않음을 감안하여 채용된 것이다.

상기 제1 내지 제3히트파이프(204,206,208)와 제1 및 제2스티프너(201,212)의 부분 중 발열매체와 연결되는 부분은 연결매체(220)를 통해 발열매체와 연결된다. 즉, 상기 제1 내지 제3히트파이프(204,206,208)와 제1 및 제2스티프너(201,212) 중 외부로 노출된 부분의 상면에 평판 형태의 연결매체(220)가 올려진 상태에서, 나사 등의 연결부재(222)가 연결매체(220)를 발열매체에 결착시킴으로써, 제1 내지 제3히트파이프(204,206,208)와 제1 및 제2스티프너(201,212) 중 외부로 노출된 부분을 발열매체에 결착시킨다.

<다수의 방열장치를 구비하는 LED 조명장치>

상기한 바와 같은 방열장치는 소정 각도로 꺽인 채로 발열매체와 연결되므로, 하나의 조명장치에 다수를 실장할 수도 있다.

도 3은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 방열장치를 다수 실장한 예를 도시한 것이다. 상기 도 3을 참조하면, 상기 방열매체는 LED 모듈의 실장된 PCB의 배면측에 다수가 세워져 장착된다. 이와 같이 방열매체가 소정각도로 꺽인 상태로 형성됨에 따라 조명장치의 두께는 얇게 할 수 있으면서도 방열효과를 상승시킬 수 있게 한다.

100 : LED 조명장치
102 : 하우징
104 : 광학렌즈
106 : 베이스 플레이트
108 : 열전도 구리스
110 : 메탈 PCB
112 : LED 모듈

Claims

LED 조명장치를 위한 방열장치에 있어서,
방열소재의 평판으로, 그 평판의 일면은 방열핀이 형성되며 타면은 평면인 제1 및 제2히트싱크;
중간 부분이 소정 각도로 꺽인 평판 형상으로, 꺽인 지점을 기준으로 일부는 상기 제1 및 제2히트싱크 사이에 인입되고 나머지는 발열매체에 연결되는 다수의 히트 파이프;
중간 부분이 소정 각도로 꺽인 평판 형상으로, 꺽인 지점을 기준으로 일부는 상기 제1 및 제2히트싱크 사이에 인입되고 나머지는 발열매체에 연결되는 다수의 스티프너;
상기 제1 및 제2히트싱크의 타면은 서로 마주보며 결합되며, 그 사이에 상기 다수의 히트 파이프와 상기 다수의 스티프너의 일부가 위치함을 특징으로 하는 LED 조명장치를 위한 방열장치.
제1항에 있어서,
상기 다수의 히트 파이프와 상기 다수의 스티프너와 상기 발열매체 사이에 도포되어 열을 전달하는 전도성 구리스;를 더 구비함을 특징으로 하는 LED 조명장치를 위한 방열장치.
LED 조명장치에 있어서,
다수의 LED 모듈;
전면에 상기 다수의 LED 모듈이 실장되는 PCB;
전면에 상기 PCB의 배면과 결합되는 베이스 플레이트;
상기 베이스 플레이트의 배면과 결합되는 하나 이상의 방열장치;를 구비하며,
상기 방열장치는,
방열소재의 평판으로, 그 평판의 일면은 방열핀이 형성되며 타면은 평면인 제1 및 제2히트싱크,
중간 부분이 소정 각도로 꺽인 평판 형상으로, 꺽인 지점을 기준으로 일부는 상기 제1 및 제2히트싱크 사이에 인입되고 나머지는 상기 베이스 플레이트에 연결되는 다수의 히트 파이프,
중간 부분이 소정 각도로 꺽인 평판 형상으로, 꺽인 지점을 기준으로 일부는 상기 제1 및 제2히트싱크 사이에 인입되고 나머지는 베이스 플레이트에 연결되는 다수의 스티프너,
상기 다수의 히트 파이프와 상기 다수의 스티프너를 상기 베이스 플레이트에 결착하는 연결매체로 구성되며,
상기 제1 및 제2히트싱크의 타면은 서로 마주보며 결합되며, 그 사이에 상기 다수의 히트 파이프와 상기 다수의 스티프너의 일부가 위치함을 특징으로 하는 LED 조명장치.
제3항에 있어서,
상기 PCB와 상기 베이스 플레이트 사이,
그리고 상기 다수의 히트 파이프와 상기 다수의 스티프너와 상기 베이스 플레이트 사이에 도포되어 열을 전달하는 전도성 구리스;를 더 구비함을 특징으로 하는 LED 조명장치.