KR20080003317U

KR20080003317U - 고출력 엘이디램프 가로등의 냉각장치

Info

Publication number: KR20080003317U
Application number: KR2020070002462U
Authority: KR
Inventors: 우상봉; 노수경
Original assignee: 우상봉; 노수경
Priority date: 2007-02-09
Filing date: 2007-02-09
Publication date: 2008-08-13

Abstract

LED램프 조립체의 배면에 열전도성 집열판을 설치하고 상기 열전도성 집열판에 결합되는 열교환통체 내의 열매체를 통하여 고출력 LED램프와의 열교환이 이루어지며, 열교환통체의 바깥둘레면에 구비되어 열교환통체 내의 열매체와 열교환하는 방열판을 통하여 방열이 이루어지도록 함으로써, 고출력 LED램프의 냉각효율을 높일 수 있고, 이로 인하여 과열에 의한 고출력 LED램프 및 주변부품의 고장 및 수명단축을 방지할 수 있는 고출력 LED램프 가로등의 냉각장치에 관한 것이다.

본 고안은, 다수개의 고출력 LED램프가 설치된 LED램프 조립체를 구비하는 고출력 LED램프 가로등의 냉각장치에 있어서, 상기 LED램프 조립체의 고출력 LED램프 반대측에 부착면이 부착되고, 상기 부착면의 반대면에 안착홈부가 형성된 판상의 열전도성 집열판과, 상기 열전도성 집열판의 안착홈부에 결합되고 내부에 상기 열전도성 집열판과 열교환하는 액상의 열매체가 수용된 열교환통체와, 상기 열교환통체의 바깥둘레면에 소정의 간격으로 이격되어 다수 배치되고 얇은 판상으로 형성되어 상기 열교환통체 내의 열전도성 열매체와 열교환하는 방열판을 포함하는 고출력 LED램프 가로등의 냉각장치를 특징으로 한다.

가로등, LED램프, 냉각장치, 열교환통체, 방열판

Description

고출력 엘이디램프 가로등의 냉각장치{Refrigrator of Large output LED Lamp Street Lighting}

도 1은, 본 고안이 적용되는 가로등을 나타낸 측면도이다.

도 2는, 본 고안에 따른 냉각장치가 설치된 전등을 나타낸 단면도이다.

도 3은, 본 고안에 따른 냉각장치를 나타낸 분해사시도이다.

도 4는, 본 고안에 따른 냉각장치의 냉각작용을 나타낸 단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 가로등 10 : 전등

20 : 후면 케이스 21 : 고정부

30 : 투명 커버 40 : LED램프 조립체

50 : 냉각장치 51 : 열전도성 방열판

53 : 열교환통체 55 : 방열판

본 고안은 고출력 엘이디(LED)램프 가로등의 냉각장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 LED램프 조립체의 고출력 LED램프에서 발생하는 고열을 열교환 성능 이 우수한 액상의 열매체를 이용하여 효율적으로 냉각시키기 위한 고출력 LED램프 가로등의 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로, 가로등은 사람과 차량 등이 통행하는 도로 등에 설치되어 조명을 함으로써 야간에 보행과 차량의 통행을 원활하게 한다.

가로등의 조명용 램프로는 할로겐이나 수은등과 같은 종류를 사용하는데 이러한 램프는 수명이 짧아 주기적으로 교환하여야 하기 때문에 유지 및 보수에 상당한 비용과 노력을 필요로 하였다. 그래서 최근에는 전력소비도 절약되고 조명성능도 우수한 고출력 LED램프를 많이 사용하고 있는 추세이다. 고출력 LED램프는 사용수명이 길고 일반적인 할로겐이나 수은등보다 우수한 밝기를 가지면서 사용전력을 현저하게 줄여 에너지를 절감할 수 있는 장점이 있다.

그러나 고출력 LED램프는 사용시 고열을 발생하고, 고열은 고출력 LED램프뿐만 아니라 주변부품까지 영향을 주어 고장을 유발하거나 수명을 단축시키는 문제가 있다. 따라서, 전등내에는 고출력 LED램프로부터 발생하는 고열을 냉각하기 위한 별도의 냉각장치를 구비하고 있다.

즉, 종래의 냉각장치는 LED고정회로기판의 배면에 고출력 LED램프에서 발생하는 고열을 냉각할 수 있도록 히트싱크를 복수개 구비하여 이루어진다. 상기 히트싱크는 판상으로 형성된 베이스에 다수개의 방열핀을 일체로 세워 형성한 구성으로, 고출력 LED램프에서 발생되는 고열을 히트싱크로 흡수하여 방열시킴으로써 고출력 LED램프를 냉각시키도록 된 것이다.

그러나 이러한 히트싱크에 의한 냉각은, 단순히 히트싱크 재질의 열전달 성 능에 의해 고출력 LED램프로부터 히트싱크로 열이 전달되고, 히트싱크로 흡수된 열이 다수의 방열핀에 접하는 공기와 열교환함으로써 방열되는 것이므로, LED램프와 히트싱크 사이의 열교환 성능이 매우 낮아 LED램프를 신속하게 냉각시킬 수 없어 LED램프가 과열되는 단점이 있으며, 냉각효율을 높이기 위해서는 히트싱크의 설치수를 증가시키고 방열핀의 수도 많이 형성해야 하지만, 설치공간이 한정되어 냉각성능을 더 이상 증가시키기 어렵다.

따라서, 고출력 LED램프의 고열을 충분히 냉각시키지 못하게 됨으로써 과열에 의해 고출력 LED램프 및 주변부품의 고장을 유발하고 수명을 단축시키는 문제를 완전히 해소할 수 없었다.

본 고안은, 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, LED램프 조립체의 배면에 열전도성 집열판을 설치하고, 상기 열전도성 집열판에 결합되는 열교환통체 내에 열교환 성능이 우수한 열매체를 저장하여 이 열매체에 의해 고출력 LED램프와의 열교환이 신속하고 효율적으로 이루어지며, 열교환통체의 바깥둘레면에 구비되어 열교환통체 내의 열매체와 열교환하는 방열판을 통하여 신속하고 효율적인 방열이 이루어지도록 함으로써 고출력 LED램프의 냉각효율 및 성능을 높일 수 있고, 이로 인하여 과열에 의한 고출력 LED램프 및 주변부품의 고장 및 수명단축을 방지할 수 있는 고출력 LED램프 가로등의 냉각장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 다수개의 고출력 LED램프가 설치 된 LED램프 조립체를 구비하는 고출력 LED램프 가로등의 냉각장치에 있어서, 상기 LED램프 조립체의 고출력 LED램프 반대측에 부착면이 부착되고, 상기 부착면의 반대면에 안착홈부가 형성된 판상의 열전도성 집열판과, 상기 열전도성 집열판의 안착홈부에 결합되고 내부에 상기 열전도성 집열판과 열교환하는 액상의 열매체가 수용된 열교환통체와, 상기 열교환통체의 바깥둘레면에 소정의 간격으로 이격되어 다수 배치되고 얇은 판상으로 형성되어 상기 열교환통체 내의 열매체와 열교환하는 방열판을 포함하는 고출력 LED램프 가로등의 냉각장치에 특징이 있다.

또한, 상기 방열판은 다수개의 공기유통구멍을 구비하는 고출력 LED램프 가로등의 냉각장치에 특징이 있다.

또한, 상기 열교환통체는 내부가 진공상태로 유지되고, 상기 열매체의 수용량은 열교환통체 내부 체적의 1/10~1/20인 고출력 LED램프 가로등의 냉각장치에 특징이 있다.

이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다. 도 1은, 본 고안이 적용되는 가로등을 나타낸 측면도이고, 도 2는, 본 고안에 따른 냉각장치가 설치된 전등을 나타낸 단면도이며, 도 3은, 본 고안에 따른 냉각장치를 나타낸 분해사시도이다.

먼저, 도 1 및 도 2에서 나타낸 바와 같이 가로등(1)은 길가의 지면에 설치되고 상단에 조명을 비추기 위한 전등(10)이 구비되어 있다. 전등(10)은 수용부(23)을 구비한 상측의 후면케이스(20)와, 후면케이스(20)의 하측 고정부(21)에 설치된 LED램프 조립체(40)와, 후면케이스(20)의 하부에 나사결합되어 LED램프 조 립체(40)를 보호하는 하측의 투명커버(30)를 구비한다. 이때 투명커버(30)는 LED램프 조립체(40)에서 발생되는 빛의 투과가 용이한 재질로 가공 및 코팅 처리하는 것이 바람직하다.

후면케이스(20)는, 소정의 두께를 가지는 타원형상으로써, 하측의 고정부(21)에 LED램프 조립체(40)가 고정 가능한 고정홈(21a)을 구비한다.

LED램프 조립체(40)는, 후면케이스(20)의 고정홈(20a)에 설치되며 전원(도시하지 않음)을 인가하여 고출력 LED램프(43)의 점소등을 제어하는 고정회로기판(41)을 구비한다. LED램프 조립체(40)의 하부에는 다수개의 고출력 LED램프(43)로부터 조사되는 조명의 효율을 높이도록 반사브라켓(45)을 설치한다.

도 2 내지 도 4에서 도시된 바와 같이, 후면케이스(20)의 수용부(23)에는 고출력 LED램프(43)의 고열을 냉각시키기 위한 냉각장치(50)가 구비된다. 냉각장치(50)는, 다수개의 고출력 LED램프(43)가 설치된 LED램프 조립체(40)의 배면에 부착면(51b)이 부착되어 LED램프 조립체(40)에서 발생되는 고열을 흡수하는 판상의 열전도성 집열판(51)이 구비된다. 열전도성 집열판(51)은, 부착면(51b)의 반대면에 안착홈부(51a)가 형성되어 열전도성 집열판(51)과 열교환하는 열매체(H)을 저장하고 있는 열교환통체(53)가 결합된다.

열교환통체(53)는, 소정의 두께를 가지는 통형상의 형상으로써, 열전도성 집열판(51)의 안착홈부(51a)에 결합되고 열교환통체(53)의 내부에는 열전도성 집열판(51)과 열교환하는 액상의 열매체(H)가 수용되며, 열교환통체(53)의 상부에는 액상의 열매체(H)를 투입하기 위한 투입구(53b)가 형성되어 있다. 상기 투입구(53b) 는 마개(54)로 개폐 가능하게 되어 열교환통체(53) 내에 열매체(H)를 진공상태로 저장할 수 있도록 되어 있다.

이때, 열전도성 집열판(51)과 열교환하는 액상의 열매체(H)는, 액체상태에서 열을 흡수하면 일정온도에서 기화하고, 냉각되면 다시 액화하는 특성을 가지는 물질로서 20~400℃의 작동온도 범위내에서 22초/1000㎜ 이내의 열전달속도를 가지는 열교환 성능이 매우 우수한 것으로 알려져 있다. 이러한 물질로서, 특허등록 제10-0654930호에 개시된 디메틸에테르, 클로로포름 및 에탄올을 혼합하여 조성한 열매체를 사용하는 것이 바람직하다. 이외에도 열매체로서 물, 글리세린, 수산화나트륨 수용액 및 프레온계 등을 사용할 수도 있다.

또한, 열매체(H)의 저장량은 열교환통체(53)의 내부를 진공상태를 유지한 상태에서 열교환통체(53) 내부 체적의 1/10~1/20로 하는 것이 바람직하다. 이는, 열매체(H)의 저장량이 1/10보다 많으면 열교환통체(53) 내의 밀도가 너무 높아져 기화된 열매체(H)의 활동성을 저하시키므로 열교환 효율이 저하되고, 1/20보다 적으면 반대로 밀도가 너무 낮아져 열교환량이 감소되어 역시 냉각효율을 저하시키게 된다.

또한, 열교환통체(53)에는 열매체(H)의 고열을 외부로 방출하기 위하여 열교환통체(53)의 바깥둘레면(53a)에 방열판(55)을 구비한다.

방열판(55)은, 열전도율이 높은 재질의 얇은 판상으로 형성되어 열교환통체(53)의 바깥둘레면에 상.하방향으로 다수개 끼워져 조립되고, 열교환통체(53)와 밀착하여 열교환을 더욱 용이하게 하도록 플랜지부(55a)를 일체로 형성하며, 플랜 지부(55a)를 형성함으로써 별도의 스페이서가 필요 없이 방열판(55)과 방열판(55) 사이에 일정한 이격거리가 형성됨으로써 이들 사이로 공기순환이 자유롭도록 되어 있다. 또한, 방열판(55)에는 다수의 공기유통구멍(55b)을 구비하여 공기의 흐름을 더욱 다양화함으로써 열방출 효율을 높이도록 되어 있다.

또한, 후면케이스(20)와 투명케이스(30)의 결합면에 순환구멍(20a,30a)을 구비하여 냉각장치(50)에 의해 냉각되어 방열된 열을 전등(10)의 외부로 배출 시키도록 구성한다.

상기와 같이 구성된 본 고안에 의한 고출력 LED램프 가로등의 냉각장치(50)의 작동을 살펴보면 다음과 같다.

도 4에서 도시된 바와 같이 LED램프 조립체(40)에 전원을 인가하여 고출력 LED램프(43)를 점등시키면, 고출력 LED램프(43)는 빛을 조사함과 동시에 고열을 발생하게 된다. 이때, 고출력 LED램프(43)에서 발생되는 고열은 LED램프 조립체(40)의 반대측에 부착된 열전도성 집열판(51)으로 집열된다.

열전도성 집열판(51)에 집열된 고열은 안착홈부(51a)에 결합되는 열교환통체(53) 내의 열매체(H)와 신속하게 열교환하여 열매체(H)의 온도를 상승시키게 되며, 열매체(H)가 일정온도로 상승되면, 액체상태에서 기체상태로 기화된다. 기화된 열매체(H)는 도 4에서 도시된 화살표 방향과 같이 대류현상에 의해 열교환통체(53) 내에서 상부로 상승한 후 다시 하강하는 순환을 반복하면서, 열교환통체(53)의 바깥둘레면(51a)에 형성된 방열판(55)과 열교환하게 된다.

이로써, LED램프(43)의 고열이 열교환 속도가 매우 빠른 열매체(H)에 의해 신속히 열교환되고, 기화된 열매체(H)는 열교환통체(53)내에서 매우 활발하게 순환하여 방열판(55)과 신속히 열교환하게 되므로, LED램프(43), 열매체(H), 방열판(55)으로 이어지는 열교환 속도가 매우 신속하게 이루어져 LED램프(43)의 냉각성능 및 냉각효율이 현저하게 향상된다.

그리고, 방열판(55)은 소정의 간격으로 이격되어 다수 적층됨과 동시에, 다수의 공기유통구멍(55b)을 형성하고 있기 때문에, 방열판(55) 사이에 여러 방향의 공기 흐름을 유도하여 더욱 효율적인 방열이 이루어지며, 방열판(55)의 플랜지부(55a)는 열교환통체(53)의 바깥둘레면과의 접촉면적을 크게 하므로, 열교환통체(53)과 각각의 방열판(55) 사이의 열교환 성능이 향상되어 효율적인 방열이 이루어지게 된다.

이와 같이, 고출력 LED램프(43)로부터 발생된 고열은 열전도성 집열판(51)을 통해 열교환통체(53) 내의 열교환 성능이 우수한 열매체(H)와 신속히 열교환 한 후 방열판(55)에 의해 신속하게 방열되는 작용을 반복하여 고출력 LED램프(43)를 냉각시킬 수 있고, 이러한 냉각작용은 전등(10)의 좁은 공간내에서 효율적으로 이루어져 냉각성능을 향상시킬 수 있다.

본 고안은 지금까지 설명된 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 고안의 기술적 사상과 실용신안등록청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 고안의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

이상에서와 같이 본 고안에 따른 고출력 LED램프 가로등의 냉각장치에 의하면, 고출력 LED램프에서 발생된 고열이 열전도성 집열판을 통해 열교환통체 내의 열교환 성능이 우수한 열매체와 신속하게 열교환 된 후, 열교환통체의 바깥둘레면에 구비된 방열판을 통하여 열매체의 열이 신속하게 방출되는 것이므로, LED램프에서 발생하는 고열의 열교환 및 열방출 성능 및 효율이 증대되어 LED램프의 냉각성능이 향상되고, 이로써 고출력 LED램프 및 주변부품이 고열에 의해 고장 나거나 수명을 단축시키는 것이 방지되는 유용한 고안인 것이다.

Claims

다수개의 고출력 LED램프가 설치된 LED램프 조립체를 구비하는 고출력 LED램프 가로등의 냉각장치에 있어서,

상기 LED램프 조립체의 고출력 LED램프 반대측에 부착면이 부착되고 상기 부착면의 반대면에 안착홈부가 형성된 판상의 열전도성 집열판과,

상기 집열판의 안착홈부에 결합되고 내부에 상기 열전도성 집열판과 열교환하는 액상의 열매체가 수용된 열교환통체와,

상기 열교환통체의 바깥둘레면에 소정의 간격으로 이격되어 다수 배치되고 얇은 판상으로 형성되어 상기 열교환통체 내의 열매체와 열교환하는 방열판을 포함하는 것을 특징으로 하는 고출력 LED램프 가로등의 냉각장치.
제 1 항에 있어서, 상기 방열판은 다수개의 공기유통구멍을 구비하는 것을 특징으로 하는 고출력 LED램프 가로등의 냉각장치.
제 1항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 열교환통체는 내부가 진공상태로 유지되고, 상기 열매체의 수용량은 열교환통체 내부 체적의 1/10~1/20인 것을 특징으로 하는 LED램프 가로등의 냉각장치.