KR20100009686U - 엘이디 조명등용 방열기구 - Google Patents

Abstract

본 고안은 외형적 특징이 제조하기 간편하고 용이하도록 다이캐스팅 가능한 구조이면서도 고효율의 방열 효과를 나타내는 엘이디 조명등용 방열기구에 관한 것이며, 이것은 방열핀(10)이 다수로 수평 배열되고, 그 중심에는 중공축(18)이 수직으로 연장되는 한편, 최 하단에는 엘이디 기판(32)이 장착되는 접촉부(26)를 갖춘 방열판(12)으로 이루어지고, 상기 방열판(12)의 상반부에 배열된 방열핀(10) 사이의 중공축(18) 외주마다 통공(24)을 뚫는 한편, 상기 방열판(12)의 하반부에 배열된 방열핀(10) 중에서 최 하측 방열핀(10)과 상기 접촉부(26) 사이의 중공축(18) 외주에는 하측 통공(28)을 뚫어서, 상기 하측 통공(28)으로부터 중공축(18)의 내부를 경유하여 상기 상반부의 통공(24)으로 이어지는 대류 현상이 일어나게 함과 아울러, 상기 방열판(12)의 하반부에 해당하는 중공축(18)의 외주는 상측이 가늘고 하측으로 갈수록 굵어지는 두께부(22)로 형성하여 엘이디(30)로부터 발생하는 열을 효율적으로 흡수하게 한 구성으로 된다.

엘이디 조명등, 엘이디 조명용 방열판

Description

엘이디 조명등용 방열기구{HEAT SINK FOR LED LAMP}

본 고안은 백열등, 형광등을 대체하는 엘이디 조명등에 적합한 방열기구에 관한 것으로서, 특히 고휘도 엘이디의 점등에 의해 주변 온도가 100℃ 가까이 상승하는 문제를 간단한 구조로 효율 좋게 방열할 수 있는 엘이디 조명등용 방열기구에 관한 것이다.

엘이디 조명등에 사용되는 고휘도 엘이디는 반도체 구조이기 때문에 백열등이나 수은등, 형광등에 비해 전력 소비가 현저하게 낮은 이점이 있는 반면, 하나의 엘이디에서 조사되는 광량은 극히 작아서 다수를 밀집 배열한 구성으로 실용화됨이 일반적이다.

고휘도 엘이디를 밀집 배치하였을 때에 나타나는 문제점은 밀집 효과로 인하여 엘이디의 점등 시에 그 주변 온도가 100℃ 가깝게 상승하는 데에 있으며, 이것은 엘이디의 사용 수명을 현저하게 단축하는 요인으로 작용한다.

종래 실용화된 엘이디 조명등의 경우는, 상술한 온도 상승 문제를 해결하기 위하여 엘이디를 방열시키는 구조를 채택하고 있다.

예로서, 한국 공개특허공보, 공개번호 2008-86182호, 2008-103366호, 한국 등록특허, 등록번호 847875호, 865162호, 880200호, 880262호는 엘이디 조명등을 방열하기 위하여 압출 또는 사출 성형된 새시 형태의 방열판을 개시하고 있고, 또 한국등록특허, 등록번호 879749호는 히트파이프에 의한 방열구조를 예시하고 있으며, 등록번호 883327호는 액냉식 방열구조를 보여주고 있다.

현재까지 공지된 새시 구조의 방열판은 간단한 구조이므로 제조가 용이하여 저렴하게 제공될 수 있지만 방열 효과에는 한계가 있다.

액냉식 방열구조는 뛰어난 방열 효과를 기대할 수 있으나 구조가 복잡하여 원가 비싸지게 되고 특히 누액 발생 시에는 장치 전체의 손상을 초래할 수 있는 단점이 있다.

이와 같은 종래 기술에 비추어, 본 고안은 제조하기가 간편하고 용이한 새시 구조를 취하면서도 구조적으로 고효율의 방열 효과를 기대할 수 있도록 개선하여, 밀집 배열된 고휘도 엘이디의 주변 온도를 60℃ 미만으로 낮출 수 있게 개량한 엘이디 조명등용 방열기구를 제공함에 그 목적이 있다.

본 고안에 관련된 엘이디 조명등용 방열기구는, 방열핀이 다수로 수평배열되고, 그 중심에는 중공축이 수직으로 연장되는 한편, 최 하단에는 엘이디 기판이 장착되는 접촉부를 갖춘 방열판으로 이루어지고, 상기 방열판의 상반부에 배열된 방열핀 사이의 중공축 외주마다 통공을 뚫는 한편, 상기 방열판의 하반부에 배열된 방열핀 중에서 최 하측 방열핀과 상기 접촉부 사이의 중공축 외주에는 하측 통공을 뚫어서, 상기 하측 통공으로부터 중공축의 내부를 경유하여 상기 상반부의 통공으로 이어지는 대류 현상이 일어나게 함과 아울러, 상기 방열판의 하반부에 해당하는 중공축의 외주는 상측이 가늘고 하측으로 갈수록 굵어지는 두께부로 형성하여 엘이 디로부터 발생하는 열을 효율적으로 흡수하게 한 구성으로 된다.

상술한 본 고안의 구성에 있어서, 상기 통공과 하측 통공은 대칭방향으로, 혹은 교차방향으로 형성될 수 있다.

또, 상기 두께부는 그 형태를 전체로 보아 절추형(截錐形: 원추형에서 상단 일부가 절제된 모양)이나 피라미드형, 또는 원추형에 근사한 형태로 할 수 있다.

본 고안에 관련된 엘이디 조명등용 방열기구는, 방열판의 하측 통공으로부터 중공축의 내부를 지나 상측의 통공으로 이어지는 대류 현상으로 인하여 방열핀의 표면을 통한 방열작용이 촉진되는 효과가 있다.

또, 방열판의 하반부에 형성된 두께부는 접촉부를 통하여 전달되는 엘이디 기판으로부터의 열을 신속하게 흡수하여 방열핀으로 분산 전도하는 효과가 있다.

이에 따라 본 고안의 엘이디 조명등용 방열기구에 의하면, 외형적 특징이 알루미늄 다이캐스팅에 적합한 형태로 제조하기가 간편하여 염가로 제공할 수 있는 이점을 갖추면서도, 엘이디의 방열효과는 액냉식 방열판에 뒤지지않는 우수한 효과를 나타내는 특징을 얻을 수 있다.

이하, 본 고안에 관련된 엘이디 조명등을 첨부 도면에 따른 바람직한 실시 예로서 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안이 적용된 전구형 엘이디 조명등의 구조를 나타내는 단면도로서, 적용된 엘이디 조명등은 통상의 전구에 갖추어지는 스템(2)이 상단부에 설치되 어서 외부 전원을 인가받게 되어 있고, 그 하측은 내부가 공간(4)으로 형성된 실드(6)로 연장되어 있으며, 상기 실드(6)의 공간(4)에는 스템(2)을 경유하여 인가되는 220V 교류 전원을 12V의 교류 혹은 직류로 변환시키기 위한 전원회로기판(8)이 수납되어 있다.

상기 실드(6)의 하방에는 본 고안에 관련된 방열기구로서, 방열핀(10)이 수직방향으로 다수 등분 배열된 구성의 방열판(12)이 부착되어 있다.

상기 실드(6)와 방열판(12) 사이의 연결 부착은 이 실시 예에서는 방열판(12)의 상면 외주에 일체로 연장된 플러그(14)를, 실드(6)의 내주 면에 대응하는 위치로 형성된 결착홈(16)으로 삽입시켜서 일체로 부착하게 되어 있으나, 이와 같은 결착구조로 한정되는 것은 아니고 필요에 따라 변경 실시할 수 있음은 물론이다.

다수가 수직으로 등분 배열된 방열핀(10)은 중심의 중공축(18)에 의해 지지되고, 또한 중공축(18)은 상기 전원회로기판(8)에서 도출되는 전원선(20)이 하측으로 연장될 수 있는 통로로 제공된다.

본 고안에서, 중공축(18)의 외경은 상반부(A)와 하반부(B)로 구분하였을 때, 상반부(A)는 일정한 외경으로 되어 있으나 하반부(B)는 경계면에서 하부로 갈수록 외경이 증가하는 형태의 절추형으로 이루어진 두께부(22)로 형성되어 있음과 아울러, 상반부(A)에 배열된 방열핀(10) 사이의 중공축(18)에는 각각 통공(24)이 교차방향으로 4개씩 뚫려 있고, 또 하반부(B)에는 최 하측에 자리하는 방열핀(10)과 그 하방에 형성된 접촉부(26)와의 사이로 자리하는 중공축(18)의 외주에 하측 통 공(28)이 교차방향으로 뚫린 구조로 되어 있다.

상술한 구성으로 된 방열기구의 밑면에는 엘이디(30)가 다수 배열된 엘이디 기판(32)이 부착되고, 그 주위로는 투명 또는 반투명의 조명캡(34)이 씌워져서 하나의 엘이디 조명등을 구성하게 된다.

본 고안의 방열기구는 상술한 구성의 엘이디 조명등에서 엘이디 기판(28)과 맞닿은 접촉부(26)를 통하여 열 교환이 이루어지게 된다.

방열판(12)에서 접촉부(26)에 인접하는 두께부(22)는 질량이 큰 부분이므로 밀집 배열된 엘이디(30)로부터 방사되는 열을 신속하게 흡수할 수 있다.

또, 두께부(22)로 전달된 열량은 중공축(18)을 타고 방열핀(10)으로 전도되어 방열 되기도 하지만, 상기 중공축(18)의 하단부는 직접 엘이디 기판(32)과 접하고 있음에 따라 이 부분에서 가온에 의한 상승 기류가 발생하여, 도 1의 화살표로 나타낸 바와 같이, 중공축(18)의 상방을 향해 기류가 흐르게 되고, 그 결과로 중공축(18)의 하측부 기압이 저하됨에 따라 하측 통공(28)을 통하여 외기가 흘러들어오게 되는 한편, 상승한 기류는 중공축(18)의 상측부에 마련된 각 통공(24)을 통하여 외부로 빠져나가게 되는 대류가 생기게 되고, 이렇게 발생하는 대류는 중공축(18)의 내부에서 방열핀(10)의 표면을 따라 흐르는 경로를 따르는 것이므로 상기 중공축(18)의 내부 온도와 각 방열핀(10)의 표면온도를 크게 낮춰주는 방열작용을 행하여 엘이디 기판(32) 부근의 주변 온도를 60℃ 미만으로 유지시킴에 따라 엘이디(30)의 수명 단축 문제를 해소하게 된다.

상술한 구성의 본 고안 방열기구에 있어서, 상반부(A)의 통공(24)과 하반 부(B)의 하측 통공(28)은 반드시 교차 방향으로 4개씩 뚫어야 하는 것은 아니고, 중공축(18)의 내부에서 대류가 발생할 수 있다면 대칭방향으로 2개씩 형성해도 무방하다.

그리고 하반부(B)의 두께부(22) 형상도 절추형으로 국한되지 않고 예를 들면 피라미드형, 원추형 등과 같이 하측부의 질량을 크게 할 수 있는 형상이라면 어떤 모양이라도 적용될 수 있다.

또, 엘이디 기판(32)은 도 2로 나타낸 바와 같이 엘이디(30)가 배치된 면에 방열공(34)을 보유할 수 있고, 이 경우 방열공(34)에 열전이매체를 충전시켜 두면 더욱 효율적인 방열을 기대할 수 있다.

도 1은 본 고안이 적용된 엘이디 조명등의 일 예를 도시하는 측 단면도.

도 2는 본 고안의 방열기구를 구성하는 방열판의 접촉부와 엘이디 기판과의 접촉 상태를 도시하는 부분확대도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 >

2: 스템 4: 공간

6: 실드 8: 전원회로기판

10: 방열핀 12: 방열판

14: 플러그 16: 결착홈

18: 중공축 20: 전원선

22: 두께부 24: 통공

26: 접촉부 28: 하측 통공

30: 엘이디 32: 엘이디 기판

A: 상반부 B: 하반부

Claims (3)

1. 중심의 중공축(18)을 따라 수직으로 다수 배열되는 방열핀(10)을 갖추고 최 하단은 접촉부(26)로 형성되어 있는 방열판(12);

   상기 방열판(12)의 상반부(A)로 배열된 방열핀(10)의 사이로 위치하는 중공축(18)의 외주에 형성된 통공(24);

   상기 방열판(12)의 하반부(B)에 배열된 방열핀(10) 중의 최 하측 방열핀(10)과 상기 접촉부(26) 사이로 위치하는 중공축(18)의 외주에 형성된 하측 통공(28);

   상기 방열판(12)의 하반부(B)에서 중공축(18)의 외주에 형성되는 두께부(22);

   를 구비한 엘이디 조명등용 방열기구.
2. 제1항에 있어서,

   상기 통공(24)과 하측 통공(28)은 대칭방향으로 2개, 혹은 교차방향으로 4개씩 형성되어 있음을 특징으로 하는 엘이디 조명등용 방열기구.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 두께부(22)는 중공축(18)의 외주에서 최 하측 방열핀(10)에 면하는 부분이 최대 외경으로 되고, 그 상측으로 갈수록 외경이 축소되어 절추형이나 피라미드형, 또는 원추형의 형태로 되어 있음을 특징으로 하는 엘이디 조명등용 방열기 구.

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