KR20100101454A - 발광다이오드 조명장치 - Google Patents

Abstract

발광다이오드로부터 발생되는 열을 효과적으로 낮출 수 있게 한 발광다이오드 조명장치에 관한 것이다. 이를 위한, 발광다이오드 조명장치는, 전원을 공급받는 접속부가 형성된 하우징과, 상기 하우징 내에 배치된 것으로, 적어도 하나의 발광다이오드가 배열된 기판과, 상기 기판에 열적으로 접하고 내부에 냉매가 채워진 저장탱크와, 양단이 상기 저장탱크에 연통하는 파이프를 포함하여 상기 저장탱크의 냉매가 파이프를 통해 순환하는 제1 방열부재를 포함한다. 이에 따라, 단순한 구조로 이루어지면서 자연 대류에 의한 순환만으로 효과적인 방열을 달성할 수 있다.

Description

발광다이오드 조명장치{ＬＥＤ lighting appratus}

본 발명은 조명장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 광원으로부터 나온 빛으로 어두운 곳을 밝히는 발광다이오드 조명장치에 관한 것이다.

발광다이오드 조명장치는 백열등, 형광등, 할로겐등, 수은등을 사용하는 조명장치와 비교하여 저전력이면서 휘도가 밝은 장점이 있다. 그러나 이러한 발광다이오드는 점등 시에 150℃ 이상의 열이 발생하게 된다. 이 경우, 발광다이오드 조명장치는 상기 열에 의해 발광다이오드가 실장된 기판이 열화되어 휘도가 낮아지거나 수명이 단축될 수 있다.

이를 해결하고자, 온도센서와, 냉매가 채워진 저장탱크와, 펌프를 이용하여 냉매를 강제 순환시키는 수냉식 방열 시스템을 갖춘 발광다이오드 조명장치가 알려져 있다. 상기 온도센서는 저장탱크 내의 온도를 측정하고, 측정된 온도 정보는 제어부로 전달된다. 제어부는 저장탱크 내의 온도가 특정 온도 이상이면 펌프를 동작시켜서 냉매를 히트 파이프로 순환시켜서 방열시킨다. 이 같은 발광다이오드 조명장치는 방열하는데 있어서 효율적이기는 하나 온도센서, 제어부, 펌프 등의 부품이 구비되어야 하므로 부피가 크고, 구조가 복잡하여 일반적인 조명장치로는 사 용하기 어려운 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 발광다이오드로부터 발생되는 열을 효과적으로 낮출 수 있게 한 발광다이오드 조명장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

더 나아가, 본 발명은 구조를 단순하게 하고 크기를 소형화하여 일반적인 백열구 형태의 발광다이오드 조명장치에 적합한 방열방식을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 전원을 공급받는 접속부가 형성된 하우징과, 상기 하우징 내에 배치된 것으로, 적어도 하나의 발광다이오드가 배열된 기판과, 상기 기판에 열적으로 접하고 내부에 냉매가 채워진 저장탱크와, 양단이 상기 저장탱크에 연통하는 파이프를 포함하여 상기 저장탱크의 냉매가 파이프를 통해 순환하는 제1 방열부재를 포함하는 발광다이오드 조명장치를 제공한다.

본 발명에 따른 발광다이오드 조명장치는 온도센서와 펌프 등의 복잡한 구성이 불필요하고 자연 대류에 의한 순환만으로 효과적인 방열을 달성할 수 있다.

이하 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 발광다이오드 조명장치(100)를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 발광다이오드 조명장치(100)는 하우징(110)과, 기판(120)과, 저장탱크(130)와, 제1 방열부재(140)를 구비한다.

하우징(110)에는 전원을 공급받는 접속부(111)이 형성된다. 상기 접속부(111)는 도 1에 도시된 바와 같이 소켓일 수 있다. 단, 상기 접속부(111)가 소켓인 것으로 한정하지는 않으며, 핀, 배선 등 전기적으로 연결될 수 있는 것이면 어느 것을 사용하여도 무방하다. 상기 하우징(110) 내에는 후술할 기판(120)과 저장탱크(130)와 제1 방열부재(140)가 배치된다.

기판(120)은 상기 하우징(110) 내에 배치된 것이다. 기판(120)에는 적어도 하나의 발광다이오드(121)가 배열된다. 기판(120)은 하우징(110)의 소켓(111)과 전기적으로 연결되어 소켓(111)에 전달된 전원을 공급받는다. 발광다이오드(121)는 하우징(110)의 외부를 향하도록 배치되어 빛이 외부로 조사될 수 있게 한다. 이를 위해 하우징(110)의 일측에는 투광판(113)이 배치될 수 있다. 투광판(113)은 발광다이오드(121)로부터 발생된 빛이 외부로 조사될 수 있게 한다.

저장탱크(130)는 상기 기판(120)에 열적으로 접하게 배치된 것이다. 저장탱크(130) 내부에는 냉매가 채워진다. 상기 냉매는 저장탱크(130) 내에 1/10정도 덜 채워진 것이 바람직하다. 이는, 발광다이오드가 가열되어 냉매가 가열되는 경우 저장탱크(130) 내의 상측에 기화된 냉매가 형성될 수 있게 하기 위함이다.

그리고, 상기 저장탱크(130) 자체는 방열 역할을 할 수 있다. 이를 위한 저장탱크(130)의 재질은 구리, 알루미늄 등 열전도성이 우수한 재질로 이루어질 수 있다. 상기 저장탱크(130)의 외면에는 복수의 방열핀(134)이 형성될 수 있다. 이러한 방열핀(134)은 저장탱크(130)에 전달된 열을 효율적으로 방산될 수 있게 한다. 상기와 같은 저장탱크(130)는, 내부의 냉매가 유실되지 않도록 밀폐된 것이 바람직하다.

제1 방열부재(140)는 냉매를 순환시켜서, 냉매에 포함된 열을 방산하는 역할을 한다. 이를 위한 제1 방열부재(140)는, 양단이 상기 저장탱크(130)에 연통되는 파이프를 포함한다. 이러한 제1 방열부재(140)의 일단은 저장탱크(130)의 상측에 연통되고, 타단은 저장탱크(130)의 저면에 인접하게 위치하도록 형성된 것이 바람직하다. 이는, 저장탱크(130)와 제1 방열부재(140) 내에서 자연 대류가 자연스럽게 이루어질 수 있게 하기 위함이다. 이유인 즉, 저장탱크(130) 내에서 가열된 냉매는 기화되어 저장탱크(130)의 상측에 모이게 되므로, 상기 기화된 냉매가 제1 방열부재(140)로 용이하게 유입될 수 있기 때문이다. 또한, 제1 방열부재(140)를 통해 온도가 낮아진 냉매는 저장탱크(130)의 하측에 재공급되어 저장탱크(130) 내부의 냉매의 온도를 낮출 수 있기 때문이다.

상기와 같은 구조로 이루어진 발광다이오드 조명장치(100)는, 발광다이오드(121)가 점등되면, 저장탱크(130)에 저장된 냉매가 가열되고, 가열된 냉매는 기화되어 파이프를 따라 이송된다. 상기 냉매로부터 제1 방열부재(140)로 전달된 열은 외부로 방산되고, 냉매의 온도는 낮아지게 된다. 냉매의 온도가 특정 온도 이하로 낮아지게 되면, 상기 냉매는 액화되고, 액화된 냉매는 제1 방열부재(140)를 따라 이동되어 저장탱크(130)로 공급된다. 이와 같이, 상기 발광다이오드 조명장 치(100)는 종래의 발광다이오드 조명장치와 다르게 온도센서와 펌프 등의 복잡한 구성이 불필요하여 그 크기가 종래의 발광다이오드 조명장치에 비해 소형이고, 자연 대류에 의한 순환만으로 효과적인 방열을 달성할 수 있다.

또한, 상기 발광다이오드 조명장치(100)는 발광다이오드(121)에서 발생된 열에 의해 기판(120)이 열화되거나 파손되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 상기 제1 방열부재(140)는 상기 파이프가 코일형상으로 적어도 한번 이상 감기면서 이루어진 방열부(141)를 포함할 수 있다. 이러한 방열부(141)는 냉매를 더욱 오랜 시간 방열함으로써, 상기 냉매의 온도를 더욱 낮게 낮출 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 방열부(141)의 단면 전체의 형상이 역삼각형으로 이루어지는 것도 가능하고, 도 2에 도시된 바와 같이, 방열부(141)의 단면 전체의 형상이 직사각형으로 이루어지는 것도 가능하다. 도 2에 도시된 방열부(141)는 도 1에 도시된 방열부(141)보다 길게 이루어져 있으므로 냉매가 방열되는 시간을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 제1 방열부재(140)에서의 방열 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 저장탱크(130)의 상부 내벽(232)은 제1 방열부재(140)의 파이프를 향하여 경사지게 형성될 수 있다. 이는, 기화된 냉매가 파이프로 용이하게 모이게 할 수 있다. 또한, 기화된 냉매가 상기 저장탱크(130)의 상부 내벽에 접촉되어 물방울 형태로 달라붙게 되는 경우, 상기 물방울이 경사면을 따라 흘러내리게 할 수 있다.

한편, 상기 발광다이오드 조명장치(100)는 제1 방열판(150)을 더 포함할 수 있다. 제1 방열판(150)은 상기 제1 방열부재(140)의 파이프에 교차되도록 형성된다. 그리고, 제1 방열판(150)은 복수개로 이루어진다. 제1 방열판(150)은 대기와 접촉되는 면적이 넓으므로, 상기 냉매에 포함된 열은 더욱 빠르게 방열될 수 있다.

한편, 상기 방열부(141)에 인접한 상기 하우징(110)의 적어도 일부 영역에는 복수의 공기통공(112)들이 형성될 수 있다. 발광다이오드(121)가 점등되어 열이 발생되는 경우, 하우징(110) 내부의 공기의 온도는 하우징(110) 외부의 공기의 온도보다 높다. 상기 공기통공(112)들은 하우징(110) 외부의 상대적으로 낮은 온도의 공기들이 하우징(110) 내부로 유입될 수 있게 한다. 이에 따라, 하우징(110) 외부의 공기에 의해 상기 방열부(141)가 더욱 빠르게 방산되어 냉매의 온도를 더욱 낮출 수 있다. 더욱 바람직하게, 상기 공기통공(112)들은 상기 하우징(110)에서 상기 방열부(141)와 대응되는 위치에 형성되는 것이 방열부(141)에서 열을 방산시키는데 있어서 더욱 유리하다.

한편, 상기 저장탱크(130)의 저면에는 다수의 방열핀(131)이 형성될 수 있다. 상기 방열핀(131)은 상기 기판(120)의 저면으로부터 일방향, 상방으로 돌출형성된 것이다. 저장탱크(130) 전체 영역 중에서도 특히 기판(120)과 맞닿아있는 저면은 다른 영역보다 온도가 높다. 상기 방열핀(131)은 기판(120)의 저면에서 발생된 열이 저장탱크(130)의 냉매와 더욱 넓은 면적으로 접촉되게 한다. 즉, 방열핀(131)은 기판(120)에 전달된 열이 더욱 효율적으로 방산될 수 있게 한다. 한편, 상기 기판(120)에서 상기 방열핀(131)이 형성된 위치는 발광다이오드(121)와 대응되는 위치에 형성되는 것이 더욱 바람직하다. 이는 발광다이오드(121)로부터 발생 된 열이 방열핀(131)으로 전달되어 더욱 빠르게 방열될 수 있게 하기 위함이다.

한편, 상기 저장탱크(130)에는 냉매 보충홀(133)이 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 저장탱크(130)는 개폐용 캡(132)을 포함할 수 있다. 상기 개폐용 캡(132)은 상기 냉매 보충홀(133)을 개폐할 수 있도록 형성된 것이다. 발광다이오드 조명장치(100)가 장시간 사용되어 저장탱크(130) 내의 냉매가 유실될 가능성이 있다. 이 경우, 사용자는 개폐용 캡(132)을 열고, 상기 냉매 보충홀(133)을 통해 냉매를 보충할 수 있다.

한편, 발광다이오드 조명장치(300)는 제2 방열부재(160)를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 방열부재(160)는 지지축(161)과, 복수개의 제2 방열판(162)들을 포함한다. 지지축(161)은 저장탱크(130)와 기판(120) 사이에 수직방향으로 개재된 것이다. 제2 방열판(162)들은 상기 지지축(161)의 길이방향을 따라 형성된다. 제2 방열판(162)들은 대기와 넓은 접촉면적을 갖는다. 제2 방열판(162)들은 지지축(162)으로 전달된 열을 전달받아 대기중으로 상기 열을 방열시킨다. 발광다이오드 조명장치(100)는 제2 방열부재(160)에 의해 발광다이오드(121)에서 발생되는 열을 더욱 효율적으로 낮출 수 있다.

한편, 상기 발광다이오드 조명장치(400)의 다른예로 가로로 길게 형성될 수 있다.

상기 발광다이오드 조명장치(400)는, 기판(420)과 저장탱크(430)와, 하우징(410)이 가로방향으로 길게 형성되고, 복수의 발광다이오드(121)들은 기판(120) 의 길이방향을 따라 배치된다. 그리고, 소켓(411)은 하우징(110)의 측면에 형성된다. 상기와 같은 구조로 이루어진 발광다이오드 조명장치(400)는 전술한 발광다이오드 조명장치(100)보다 더욱 넓은 면적을 밝힐 수 있으므로, 책상 전체를 환하게 비추는데 사용되는 탁상 스탠드 등에 적용될 수 있다. 단, 상기 발광다이오드 조명장치(100)를 탁상 스탠드에 적용하는 것으로 한정하지는 않는다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 방열부(541)의 변형예로, 파이프의 일부분이 복수개로 나뉘어서 갈라졌다가 재차 하나로 합쳐지도록 형성될 수 있다. 이러한 방열부(541)는 냉매가 복수개로 나뉘어진 상태로 이송될 수 있게 함으로서 냉매에 포함된 열이 더욱 효율적으로 방열될 수 있게 한다.

그리고, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 방열부(641, 741)의 다른 변형예로, 파이프의 일부분이 지그재그를 그리도록 형성될 수 있다. 상기와 같은 형태는 파이프의 전체 길이를 증가시킴으로써, 냉매가 방열되는 시간을 증가시킬 수 있다. 따라서, 제1 방열부재의 방열 성능이 더욱 향상될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 발광다이오드 조명장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 일실시예에 따른 발광다이오드 조명장치에서 저장탱크와 방열부의 변형예를 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 발광다이오드 조명장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 발광다이오드 조명장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 5 내지 도 7은, 도 1 내지 도 4에 도시된 발광다이오드 조명장치에서 방열부의 변형예를 도시한 평면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 발광다이오드 조명장치 110,410: 하우징

111: 소켓 112: 공기통공

113: 투광판 120,420: 기판

121: 발광다이오드 130,230,430: 저장탱크

131: 방열핀 132: 개폐용 캡

140: 제1 방열부재 141,241,441,541,641,741: 방열부

150: 제1 방열판 160: 제2 방열부재

161: 지지축 162: 제2 방열판

Claims (8)

1. 전원을 공급받는 접속부가 형성된 하우징;

   상기 하우징 내에 배치된 것으로, 적어도 하나의 발광다이오드가 배열된 기판;

   상기 기판에 열적으로 접하고 내부에 냉매가 채워진 저장탱크; 및

   양단이 상기 저장탱크에 연통하는 파이프를 포함하여 상기 저장탱크의 냉매가 파이프를 통해 순환하는 제1 방열부재;

   를 포함하는 발광다이오드 조명장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 방열부재는

   상기 파이프가 코일형상으로 적어도 한번 이상 감기면서 이루어진 방열부를 포함하는 발광다이오드 조명장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1 방열부재는,

   상기 파이프가 복수개로 나뉘어서 갈라졌다가 재차 하나로 합쳐지도록 형성된 방열부를 포함하는 발광다이오드 조명장치.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,

   상기 제1 방열부재의 파이프에 교차되도록 형성된 복수개의 제1 방열판을 더 포함하는 발광다이오드 조명장치.
5. 제2항 또는 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 방열부에 인접한 상기 하우징의 적어도 일부 영역에는 복수의 공기통공들이 형성된 발광다이오드 조명장치.
6. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 기판에 대응되는 상기 저장탱크의 저면에는 다수의 방열핀이 형성된 발광다이오드 조명장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 저장탱크와 기판 사이에 수직방향으로 개재된 지지축과, 상기 지지축의 길이방향을 따라 형성된 복수개의 제2 방열판들을 포함하는 제2 방열부재를 더 포함하는 발광다이오드 조명장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 저장탱크에는 냉매 보충홀이 형성되고,

   상기 저장탱크는, 상기 냉매 보충홀을 개폐할 수 있도록 형성된 개폐용 캡을 포함하는 발광다이오드 조명장치.

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