KR20090020181A - 발광 다이오드 조명 장치 - Google Patents

Abstract

개시된 발광 다이오드 조명 장치는 광원과, 광원을 수용하는 바디부 및 바디부에 내장되며, 광원에서 발생된 열을 흡수하여 외부로 방출하는 히트 파이프를 구비한 방열부를 포함할 수 있다. 이와 같은 구조의 발광 다이오드 전원 장치에 의하면, 발광 다이오드 조명 장치의 동작 시, 광원에서 발생되는 대부분의 열을 광원에 근접하거나 접해있는 히트 파이프가 흡수하여 외부로 방열할 수 있으므로 발광 다이오드 조명 장치의 광효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

발광 다이오드, 조명 장치, 히트 파이프

Description

발광 다이오드 조명 장치{LIGHTING APPARATUS USING LIGHT EMITTING DIODE}

본 발명은 조명 장치에 관한 것으로서, 특히 광원으로 발광 다이오드를 사용한 발광 다이오드 조명 장치에 관한 것이다.

조명이란 빛을 인간 생활에 유용하게 사용하는 기술로, 자연 광원인 태양광을 이용한 주광 조명과 전등 등의 인공 광원을 이용한 인공 조명으로 구분할 수 있다.

상기 인공 조명으로는 백열등, 수은등, 형광등 등이 있는데, 상기와 같은 인공 조명의 발명은 인간의 삶을 풍요롭게 하는 원동력이 되었다.

최근에는 종래의 조명보다 광효율이 우수한 발광 다이오드를 이용한 조명 장치가 출현하였다.

도 1은 종래 발광 다이오드 조명 장치를 나타낸 단면도이다.

도 1을 참조하면, 발광 다이오드 조명 장치(10)는 전원 바디(power source body;11)와, 렌즈 바디(lens body;13) 및 히트 싱크(heat sink;16)를 포함한다.

상기 전원 바디(11)는 플라스틱 또는 금속 재질로, 내부에 전원 장치(12)가 설치된다.

상기 렌즈 바디(13)는 상기 전원 바디(11) 상부에 결합되거나, 전원 바디(11)와 일체로 마련되며, 상부에 렌즈(14)가 마련되고, 내부에 발광원인 발광 다이오드(15)가 설치된다.

상기 히트 싱크(16)는 발광 다이오드 조명 장치(10)의 작동 시, 발광 다이오드(15)에서 발생된 열을 외부로 방열시키기 위한 것으로, 렌즈 바디(13)의 외면에 설치된다.

상기와 같은 구조의 발광 다이오드 조명 장치(10)는 발광 다이오드(15)에서 발생된 열(H)이 히트 싱크(16)가 설치된 렌즈 바디(13) 측으로뿐만 아니라 전원 바디(11) 측으로도 전달된다.

상기 렌즈 바디(13) 측으로 전달된 열의 경우, 히트 싱크(16)에 의하여 외부로 방열될 수 있으나, 전원 바디(11) 측으로 전달된 열은 거의 외부로 방열되지 못하여, 발광 다이오드(15)에 대한 열저항을 증가시켜 광효율을 저하시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 발광 다이오드로부터 발생된 열의 방열 효율을 증가시켜 상기 발광 다이오드의 광효율을 증가시킬 수 있는 발광 다이오드 조명 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 발광 다이오드 조명 장치는 광원과, 상기 광원을 수용하는 바디부 및 상기 바디부에 내장되어 상기 광원으로부터 발생된 열을 방열하는 히트 파이프를 구비한 방열부를 포함할 수 있다.

상기 광원으로는 발광 다이오드를 사용할 수 있다.

상기 바디부는 상기 광원이 장착되도록 일측이 개구인 광원 바디 및 상기 광원 바디 타측에 결합한 전원 바디를 포함할 수 있다.

상기 방열부의 히트 파이프는 일측이 상기 광원에 근접하거나 접하도록 상기 광원 바디에 삽입될 수 있다.

상기 히트 파이프는 광원으로부터 발생된 열의 방열 효율을 향상시키기 위해 히트 파이프에서 열이 방출되는 부분에 대응하여 전원 바디의 외면에 히트 싱크가 더 결합할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 발광 다이오드 조명 장치의 동작 시, 발광 다이오드에서 발생되는 대부분의 열을 상기 발광 다이오드에 근접하거나 접해 있는 히트 파이프가 흡수 및 외부로 방열할 수 있으므로 발광 다이오드 조명 장치의 광효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 장치를 나타낸 단면도이고, 도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ´에 따른 단면도를 나타낸 것이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 발광 다이오드 조명 장치(100)는 광원(110)과, 바디부(120) 및 방열부(130)를 포함할 수 있다.

상기 광원(110)은 인쇄회로기판(112) 등에 발광 다이오드(111)가 실장된 것으로, 상기 발광 다이오드는 R(red), G(green), B(blue) 세가지 칩(chip)으로 이루어질 수도 있고, 세가지 칩 중 두가지 칩을 조합하여 이루어질 수도 있으며, 단일 칩에 의하여 빛을 발광할 수도 있다.

상기 바디부(120)는 상기 광원(110)을 수용하며, 광원 바디(121) 및 전원 바디(122)를 포함할 수 있다.

상기 광원 바디(121)는 일측에 개구부가 형성되고, 상기 개구부의 전방에는 렌즈(140)가 결합할 수 있으며, 타측 면에는 광원(110)이 안착될 수 있다.

상기 광원 바디(121)의 내벽면은 상기 광원(110)으로부터 발광된 빛 중 일부 빛의 경로를 변경하여 광원 바디(121)의 전방에 마련된 렌즈(140)로 집광되도록 소정 각도 경사진 형태를 가진 반사판(121a)일 수 있다.

상기 광원 바디(121)는 절연체에 의해 마련할 수 있는데, 이는 발광 다이오드 조명 장치(100)의 작동 시, 발광 다이오드(111)에서 나오는 열이 광원 바 디(121)에 흡수되지 않게 하기 위함이다.

상기 전원 바디(122)는 상기 광원 바디(121)의 타측에 결합할 수 있으며, 전원 장치(123)를 내장할 수 있다.

상기 전원 바디(122)는 열전도체로 마련할 수 있으며, 내장된 전원 장치(123)와 전원 바디(122) 사이에는 단열막(124)이 개재될 수 있다.

이는 전원 바디(122)로 전도된 열이 전원 장치(123)로 전도되어, 상기 전원 장치(123)를 손상시키는 것을 방지하기 위함이다.

상기 방열부(130)는 복수개의 히트 파이프(heat pipe;131) 및 복수개의 히트 싱크(132)를 포함할 수 있다.

상기 히트 파이프(131)는 일측이 광원 바디(121)에 삽입되고, 타측이 전원 바디(122)에 내장될 수 있다.

상기 히트 파이프(131)는 도면과 달리 바디부(120) 내에만 위치할 수 있다.

구체적으로, 히트 파이프(131)의 일측이 광원 바디(121)의 타측, 즉 광원(110)의 하부에 방사형으로 삽입되고, 타측이 전원 바디(122)의 외측에 내장될 수 있다.

즉, 히트 파이프(131) 중 광원 바디(122)의 하부에 위치한 일측 부분은 수평의 방사형으로 배치되고, 타측 부분이 전원 바디에 내장될 수 있도록 일 방향으로 꺽여 전체적으로 "ㄱ"자 형상을 가질 수 있다.

상기 광원 바디(122)에 삽입된 부분의 히트 파이프(131)는 발광 다이오드(111)가 실장된 인쇄회로기판(112)에 근접하거나 접할 수 있다.

상기와 같이 하는 이유는 발광 다이오드(111)에서 발생된 열을 히트 파이프(131)에서 잘 흡수하기 위한 것이다. 즉, 히트 파이프(131)에서의 열 흡수량을 증가시키기 위함이다.

상기 히트 파이프(131)의 작동 원리는 내부의 밀폐된 공간에서 순환하는 작동 유체가 연속적으로 액체-증기간의 상변화 시, 동반하는 잠열을 이용하여 열을 이동시키는 것이다.

구체적으로, 히트 파이프(131)는 증발부(미도시)와 응축부(미도시)를 구비하는데, 상기 증발부는 히트 파이프(131) 중 광원 바디(121)에 삽입된 부분이고, 상기 응축부는 전원 바디(122)에 내장된 부분 중 증발부와 거리가 먼쪽의 부분일 수 있다.

상기 발광 다이오드(111)에서 발생된 열이 상기 히트 파이프(131)의 증발부에 흡수되면, 열전도에 의해 외벽을 통해 내부에 있는 액체 상태의 작동 유체에 전달된다.

상기 작동 유체는 평행 상태로 존재하다가 전달된 열에 의해 액체-증기간의 경계면에서 증발이 일어나는데, 상기 증발부 내부의 증기 영역은 새로 발생한 증기량에 의해 국부적인 밀도와 압력이 증가한다.

즉, 온도 차에 의해 압력 구배가 유발되며, 이에 의해 증기는 응축부쪽으로 이동하게 된다.

응축부쪽으로 이동한 증기는 응축부의 액체보다 온도가 높은 상태에 있으므로, 열을 방출한 후 다시 액체 상태로 응축된다.

상기 히트 파이프(131)에서 방출된 열은 열전도체이며, 광원 바디(121)보다 면적이 넓은 전원 바디(122)의 표면을 통해서 외부로 방열될 수 있다.

상기 전원 바디(122)의 표면을 통해 외부로 방열 시, 상기 방열을 촉진시키기 위하여 전원 바디(122) 외면에는 복수개의 히트 싱크(132)가 더 결합할 수 있다.

상기 히트 싱크(132)는 전원 바디(122)의 타측단부, 즉 발광 다이오드(111)와 먼쪽에 집중적으로 결합하는데, 이는 발광 다이오드(111)로부터 흡수된 열의 대부분이 히트 파이프(131)의 타측단부 근방에서 방출되기 때문이다.

상기와 같은 구조의 발광 다이오드 조명 장치(100)에 의하면, 발광 다이오드(111)에서 발생된 열을 히트 파이프(131)에서 거의 대부분을 흡수하여 외부로 방열하므로, 열에 의한 발광 다이오드(111)의 광효율 저하를 방지할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 발광 다이오드 조명 장치를 나타낸 단면도.

도 2는 본 발명의 발광 다이오드 조명 장치를 나타낸 단면도.

도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ´에 따라 나타낸 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100... 발광 다이오드 조명 장치 110... 광원

111... 발광 다이오드 120... 바디부

121... 광원 바디 122... 전원 바디

123... 전원 장치 124... 단열막

130... 방열부 131... 히트 파이프

132... 히트 싱크

Claims (12)

1. 광원;

   상기 광원을 수용하는 바디부; 및

   상기 바디부에 내장되며, 상기 광원에서 발생된 열을 흡수하여 외부로 방출하는 히트 파이프를 구비한 방열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 바디부는 상기 광원이 장착되도록 일측이 개구된 광원 바디 및 상기 광원 바디 타측에 일측단부가 결합되며, 전원 장치를 내장한 전원 바디를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 광원 바디의 내벽면은 상기 광원으로부터 발광된 빛이 전방으로 반사되도록 경사진 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.
4. 제2항에 있어서,

   상기 광원 바디는 절연체인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.
5. 제2항에 있어서,

   상기 전원 바디는 열전도체인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.
6. 제2항에 있어서,

   상기 전원 장치와 상기 전원 바디 사이에는 단열막이 개재된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.
7. 제2항에 있어서,

   상기 바디부에 삽입된 히트 파이프는 방사형으로 복수개가 삽입된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.
8. 제2항에 있어서,

   상기 히트 파이프의 일측은 상기 광원 바디에 삽입된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.
9. 제1항에 있어서,

   상기 히트 파이프의 일측은 상기 광원과 접하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.
10. 제2항에 있어서,

    상기 방열부는 상기 전원 바디의 외면에 결합된 복수의 히트 싱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.
11. 제10항에 있어서,

    상기 복수의 히트 싱크는 상기 전원 바디의 타측단부에 밀집된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.
12. 제2항에 있어서,

    상기 히트 파이프에서 외부로의 방열은 상기 광원 바디보다 면적이 넓은 상기 전원 바디의 표면을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.

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