KR20100114398A - 엘이디 조명등용 방열장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 히트싱크(heat sink)용 하우징의 바닥면에 장착된 엘이디 조명등으로부터 발생되는 열을 방열시키도록 하우징 상면에 고정되는 다수개의 대롱 형상의 방열핀 방열면적을 증대시키고, 방열핀을 통한 자연 대류현상에 의해 엘이디 조명등으로부터 발생되는 열을 효과적으로 방열시킬 수 있도록 한 것으로,
본 발명의 실시예에 의한 엘이디 조명등용 방열장치는,
엘이디 조명등이 장착된 인쇄회로기판이 바닥면에 고정되고, 가장자리에 환형의 안착홈이 형성되며, 엘이디 조명등으로부터 발생되는 열을 전달하는 유체가 충전되는 공간부가 형성되는 히트싱크용 바텀부재와,
안착홈에 대응되는 돌출부가 가장자리에 형성되고, 안착홈과 돌출부사이에 도포되는 접착제에 의한 상호접착으로 바텀부재에 밀봉상태로 고정되는 히트싱크용 탑부재와,
탑부재의 돌기부 안쪽으로 장착되는 고정판에 고정되고, 탑부재에 바닥면이 밀착되도록 고정되며, 상하단이 개방된 대롱 형상의 방열핀을 포함한다.
엘이디 조명등, 방열장치, 방열핀, 히트싱크, 대류현상

Description

엘이디 조명등용 방열장치{radiant heat apparatus of LED lighting}
본 발명은 가로등 등에 사용되는 엘이디 조명등으로부터 발생되는 열을 대롱형상의 방열핀 및 대류방식에 의해 방열시킬 수 있도록 한 엘이디 조명등용 방열장치에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 히트싱크(heat sink)용 하우징의 바닥면에 장착된 엘이디 조명등으로부터 발생되는 열을 방열시키도록 하우징 상면에 고정되는 다수개의 대롱 형상의 방열핀 방열면적을 증대시키고, 방열핀을 통한 자연 대류현상에 의해 엘이디 조명등으로부터 발생되는 열을 효과적으로 방열시킬 수 있도록 한 엘이디 조명등용 방열장치와 관련된다.
일반적으로, 엘이디(LED; light emitting diode)는 빠른 처리속도와 낮은 전력소모 등의 이점과, 환경 친화적이면서 에너지 절약효과가 높아서 차세대 전략제품으로 각광받고 있으며, 기존의 백열등, 형광등에 비해 약 10 내지 15%정도의 낮은 전력소모와 100,000시간 이상의 반영구적인 사용수명을 갖는다. 반면에 엘이디 조명등은 내부에서 발생되는 열을 원활하게 배출시키지 못해 사용수명이 단축되는 단점을 갖는다.
도 8에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 의한 엘이디 조명등용 방열수단은, 수직통로(1)가 중앙에 관통 형성되는 관상몸체(2)와, 관상몸체(2) 외측면에 판형상으로 형성되는 방열핀(3)으로 구성되는 방열기(4)와,
수직통로(1)의 하단부에 밀착되도록 결합되는 열전도율이 우수한 동(Cu) 재질의 원주형 블록(5)과,
방열기(4)의 바닥면에 고정되고, 엘이디 조명등(6)이 장착되는 인쇄회로기판(PCB)(7)을 포함한다.
전술한 바와 같이 구성되는 엘이디 조명등(6)을 점등할 경우 많은 열이 발생되고, 엘이디 조명등(6)으로부터 발생되는 열은 원주형 블록(5)을 통과해 관상몸체(2)에 전달된다. 이로 인해 엘이디 조명등(6)에서 발생되는 열은 관상몸체(2)에 방사상으로 형성된 방열핀(3)을 통해 대기중으로 방열된다.
종래 기술의 엘이디 조명등용 방열수단에서는, 전술한 엘이디 조명등(6)으로부터 발생되는 열을 열전도율이 우수한 원주형 블록(5) 및 방열핀(3)을 통해 대기중으로 방열시킴에 따라, 원주형 블록(5)에 밀착되는 관상몸체(2) 하단부위의 방열핀과, 원주형 블록(5)으로부터 멀리 떨어진 관상몸체(2) 상단부위의 방열핀사이에 온도편차가 발생된다. 이로 인해 방열기(4)를 이용한 방열 효과가 저하되어 실용성이 떨어지는 문제점을 갖는다.
본 발명의 실시예는, 히트싱크용 하우징의 바닥면에 장착된 엘이디 조명등으로부터 발생되는 열을 방열시키도록 하우징 상면에 고정되는 다수개의 대롱 형상의 방열핀 방열면적을 증대시키고, 방열핀을 통한 자연 대류현상에 의해 엘이디 조명등으로부터 발생되는 열을 효과적으로 방열시킬 수 있도록 한 엘이디 조명등용 방열장치와 관련된다.
본 발명의 실시예는, 엘이디 조명등으로부터 발생되는 열을 유체가 충전된 히트싱크용 하우징에 의해 온도편차 없이 전달함에 따라, 방열 효과를 증대시킬 수 있도록 한 엘이디 조명등용 방열장치와 관련된다.
본 발명의 실시예는, 히트싱크용 하우징에 대해 대롱 형상의 방열핀을 조립식으로 고정하여 작업성을 향상시킬 수 있도록 한 엘이디 조명등용 방열장치와 관련된다.
본 발명의 실시예는, 히트싱크용 하우징에 대해 엘이디 조명등을 용이하게 조립 및 분해할 수 있도록 한 엘이디 조명등용 방열장치와 관련된다.
본 발명의 실시에에 의한 엘이디 조명등용 방열장치는,
엘이디 조명등이 장착된 인쇄회로기판이 바닥면에 고정되고, 가장자리에 환형의 안착홈이 형성되며, 엘이디 조명등으로부터 발생되는 열을 전달하는 유체가 충전되는 공간부가 형성되는 히트싱크용 바텀부재와,
안착홈에 대응되는 돌출부가 가장자리에 형성되고, 안착홈과 돌출부사이에 도포되는 접착제에 의한 상호접착으로 바텀부재에 밀봉상태로 고정되는 히트싱크용 탑부재와,
탑부재의 돌기부 안쪽으로 장착되는 고정판에 고정되고, 탑부재에 바닥면이 밀착되도록 고정되며, 상하단이 개방된 대롱 형상의 방열핀을 포함한다.
바람직한 실시예에 의하면, 전술한 방열핀의 하단부에 형성되는 원통형 고정부에 절개부가 길이방향으로 형성되어, 방열핀이 고정판에 형성된 관통공을 통과함에 따라 관통공에 고정부가 끼워맞춤되어 고정된다.
전술한 방열핀은 대류현상에 의한 방열성을 향상시키도록 방열핀에 개구부가 반경방향으로 형성되어 "C"자 형상으로 형성된다.
전술한 방열핀은 대류현상에 의한 방열성을 향상시키도록 방열핀에 제1,2개구부가 반경방향으로 대향되게 형성된다.
전술한 방열핀은 방열면적을 증대시켜 방열성을 향상시키도록 방열핀을 상단이 개방된 원기둥 형상으로 형성된다.
전술한 방열핀에 형성되는 제1,2개구부 중, 제1개구부는 방열핀의 상단에서 고정판까지 형성되고, 제2개구부는 제1개구부의 길이보다 짧게 방열핀의 상단에서 하측으로 형성된다.
전술한 고정판에 고정되는 방열핀의 길이를 서로 다르게 형성하되, 길이가 길고 짧은 방열핀이 고정판에 불규칙으로 배열되어 고정된다.
위와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 의한 엘이디 조명등용 방열장치는 아래와 같은 이점을 갖는다.
엘이디 조명등이 바닥면에 장착된 히트싱크용 하우징의 상면에 고정되는 방열핀을 대롱으로 형상화하여 방열면적을 증대시키고, 방열핀을 통한 자연 대류현상에 의해 엘이디 조명등으로부터 발생되는 열을 효과적으로 방열시킬 수 있다.
또한, 엘이디 조명등으로부터 발생되는 열을 유체가 충전된 히트싱크용 하우징에 의해 온도편차 없이 방열핀에 전달하여 방열시킴에 따라, 열 평형기능을 갖게되므로 방열 효과를 향상시킬 수 있다.
또한, 히트싱크용 하우징에 대해 대롱 형상의 방열핀을 조립식으로 고정하여 작업성을 향상시키고, 히트싱크용 하우징에 대해 엘이디 조명등을 간편하게 조립 및 분해할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 엘이디 조명등용 방열장치는,
엘이디 조명등(10)이 장착된 인쇄회로기판(PCB)(11)이 바닥면에 고정되고, 가장자리에 환형의 안착홈(12)이 형성되며, 엘이디 조명등(10)으로부터 발생되는 열을 전달하는 유체가 충전되는 공간부(13)가 형성되는 히트싱크용 바텀부재("바텀부재" 라고 함)(열전도율이 뛰어난 동(Cu) 재질이 사용됨)(14)와,
안착홈(12)에 대응되는 돌출부(15)가 가장자리에 형성되고, 안착홈(12)과 돌출부(15)사이에 도포되는 접착제(16)(에폭시 등을 말함)에 의한 상호접착으로 바텀부재(14)에 밀봉상태로 고정되는 히트싱크용 탑부재("탑부재" 라고 함)(열전도율이 뛰어난 동(Cu) 재질이 사용됨)(17)와,
탑부재(17)의 돌기부(14) 안쪽으로 장착되는 고정판(18)(열전도율이 뛰어난 동(Cu) 재질이 사용됨)에 고정되고, 탑부재(17)에 바닥면이 밀착되도록 고정되며, 상하단이 개방된 대롱 형상의 방열핀(19)을 포함한다.
전술한 방열핀(19)은 이의 단면형상을 원형, 타원형, 다각형 등으로 다양하게 변형할 수 있다.
전술한 방열핀(19)의 하단부에 형성되는 원통형 고정부(20)에 절개부(21)가 길이방향으로 형성되어, 방열핀(19)이 고정판(18)에 형성된 관통공(22)을 통과함에 따라 관통공(22)에 고정부(20)가 끼워맞춤되어 고정된다.
전술한 방열핀(19)은 대류현상에 의한 방열성을 향상시키도록 방열핀(19)에 제1,2개구부(24,25)가 반경방향으로 대향되게 형성된다.
전술한 방열핀(19)에 형성되는 제1,2개구부(24,25) 중, 제1개구부(24)는 방열핀(19)의 상단에서 고정판(18)까지 형성되고, 제2개구부(25)는 제1개구부(24)의 길이보다 짧게 방열핀(19)의 상단에서 하측으로 형성된다.
도 4(a-f)에 도시된 바와 같이, 전술한 고정판(18)에 고정되는 방열핀(19)의 길이를 서로 다르게 형성하되, 길이가 길고 짧은 방열핀(19)이 고정판(18)에 불규칙으로 배열되어 고정된다. 즉 고정판(18)에 형성된 관통공(22) 중, 검정색으로 채색된 관통공에 결합되는 방열핀(미 도시됨)의 길이가 짧고, 채색되지않은 관통공(22)에 결합되는 방열핀(미 도시됨)의 길이가 상대적으로 길게 형성된다.
이와 같이 고정판(18)에 길이가 상이하게 형성되는 방열핀을 불규칙으로 배열시킴에 따라, 엘이디 조명등(10)으로부터 발생되는 열을 대류현상에 의해 방열시킬 경우, 압력불균형으로 인해 방열효과를 증대시킬 수 있다.
도면중 미 설명부호 14a는 바텀부재(14)의 상면에 원기둥 형상으로 돌출되고 상단이 개방되는 돌출편이고, 17a는 탑부재(17)의 바닥면에 원기둥 형상으로 돌출되고 하단이 개방되는 돌출편이다.
이하에서, 본 발명의 실시예에 의한 엘이디 조명등용 방열장치의 사용예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1,2,3에 도시된 바와 같이, 전술한 바텀부재(14)의 가장자리에 형성된 안 착홈(12)에 에폭시(epoxy resin) 등의 접착제(16)를 도포시킨 후, 안착홈(12)과 대응되게 탑부재(17)에 형성된 돌출부(15)를 안착홈(12)에 안착시킨다. 이때 바텀부재(14)의 중앙에 돌출된 돌출편(14a)과 탑부재(17)의 중앙에 돌출된 돌출편(17a)사이에 접착제를 도포시킴에 따라, 바텀부재(14) 상에 대해 탑부재(17)를 고정할 수 있다.
전술한 바와 같이 바텀부재(14)와 탑부재(17)사이의 공간부(13)를 밀봉상태로 고정할 수 있다. 이때 바텀부재(14)의 바닥면에 고정된 엘이디 조명등(10)으로부터 발생되는 열을 방열핀(19)에 온도편차없이 전달할 수 있도록 공간부(13)에 유체가 충전된다.
따라서, 전술한 엘이디 조명등(10)(15W - 20W의 정도)을 점등시킬 경우 발생되는 열은 열전도율이 우수한 바텀부재(14)에 전달된다. 바텀부재(14)에 전달되는 열은 바텀부재(14)와 탑부재(17)사이의 공간부(13)에 충전된 유체에 의해 온도편차없이 탑부재(17)에 밀착고정된 방열핀(19)에 전달된다.
이때, 방열핀(19)이 대롱 형상으로 형성되므로 방열면적이 증대된다. 또한 방열핀(19)의 상단이 개방되고, 방열핀(19)에 제1,2개구부(24,25)가 반경방향으로 대향되게 형성됨에 따라, 자연대류 현상에 의해 방열핀(19)을 통한 방열성을 향상시킬 수 있다(종래의 방열핀보다 5 ∼ 10℃이상의 방열효과를 갖게됨).
도 5에 도시된 바와 같이, 전술한 방열핀(19)은 고정판(18)에 형성된 관통공(22)에 끼워맞춤으로 고정할 수 있다. 즉 관통공(22)에 대롱 형상의 방열핀(19)을 고정판(18) 밑에서 결합시킬 경우, 방열핀(19) 하측에 형성된 경사부(26)에 고 정판(18)의 관통공(22)이 안착된다(관통공(22)의 내경이 경사부(26)의 외경보다 작다).
이때 고정판(18)에 대해 방열핀(19)을 조금 더 가압할 경우, 방열핀(19)에 형성된 제2절개부(25) 및 고정부(20)에 형성된 절개부(21)에 의해 방열핀(19)의 고정부(20)가 탄성변형되어 관통공(22)을 통과할 수 있다. 이와 같이 방열핀(19)의 고정부(20)가 관통공(22)에 결합되므로 고정판(18)에 대해 방열핀(19)을 끼워맞춰 고정할 수 있다.
따라서, 전술한 탑부재(17) 상면에 접착제(16)를 도포시킨 후, 다수의 방열핀(19)이 고정된 고정판(18)을 탑부재(17)에 안착시켜 고정할 수 있다. 이때 방열핀(19)의 바닥면에 형성된 환형의 플랜지(27)가 탑부재(17) 상에 밀착되도록 고정된다.
전술한 엘이디 조명등(10)으로부터 발생되어 전달되는 열을 원활하게 방열시킬 수 있도록 방열핀(19)을 상하단이 개방된 대롱 형상으로 형성하여 방열면적을 증대시킬 수 있다. 또한 엘이디 조명등(10)의 열을 자연 대류현상에 의해 방열시킬 수 있도록 방열핀(19)에 제1,2절개부(24,25)가 반경방향으로 대향되게 형성된다.
전술한 제1,2절개부(24,25)의 사이즈가 상이하게 형성된다. 즉 방열핀(19)에 형성된 제1절개부(24)가 상단 개구부에서부터 고정부(20)까지 형성되고, 제2절개부(25)가 제1절개부(24)보다 짧게 방열핀(19)에 형성된다. 이로 인해 자연 대류현상에 의해 엘이디 조명등(10)의 열을 방열시킬 경우 압력불균형으로 인해 방열효과를 증대시킬 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의한 엘이디 조명등용 방열장치는, 전술한 고정판(18)에 고정되는 방열핀(19)은 방열면적을 증대시켜 방열성을 향상시키도록 방열핀(19)을 상단이 개방된 원기둥 형상으로 형성된다.
이때, 방열면적으로 증대시킬 수 있도록 원기둥 형상으로 형성된 방열핀(19)를 제외한 구성은, 본 발명의 일 실시예에 의한 엘이디 조명등용 방열수단의 구성과 실질적으로 동일하게 적용되므로, 이들의 구성 및 사용에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 엘이디 조명등용 방열장치는, 전술한 고정판(18)에 고정되는 방열핀(19)은 대류현상에 의한 방열성을 향상시키도록 상단이 개방된 방열핀(19)에 개구부(23)가 반경방향으로 형성되어 "C"자 형상으로 형성된다.
이때, 개구부(23)가 반경방향으로 형성된 방열핀(19)를 제외한 구성은, 본 발명의 일 실시예에 의한 엘이디 조명등용 방열수단의 구성과 실질적으로 동일하게 적용되므로, 이들의 구성 및 사용에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 엘이디 조명등용 방열장치의 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 엘이디 조명등용 방열장치의 분리사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 엘이디 조명등용 방열장치의 사용상태도,
도 4(a-f)는 본 발명의 일 실시예에 의한 엘이디 조명등용 방열장치에서, 길이가 상이한 방열핀이 고정판에 불규칙으로 배열되는 것을 평면도,
도 5은 본 발명의 일 실시예에 의한 엘이디 조명등용 방열장치에서, 방열핀이 고정판의 관통공에 끼워맞춤되어 고정되는 것을 설명하기 위한 사시도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 엘이디 조명등용 방열장치의 사시도,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 엘이디 조명등용 방열장치의 사시도,
도 8은 종래 기술에 의한 엘이디 조명등용 방열장치의 개략도이다.
*도면중 주요 부분에 사용된 부호의 설명
10; 엘이디 조명등
11; 인쇄회로기판(PCB)
12; 안착홈
13; 공간부
14; 바텀부재
15; 돌출부
16; 접착제
17; 탑부재
18; 고정판
19; 방열핀
20; 고정부
21; 절개부
22; 관통공
23; 개구부
24; 제1개구부
25; 제2개구부

Claims (6)

  1. 엘이디 조명등이 장착된 인쇄회로기판이 바닥면에 고정되고, 가장자리에 환형의 안착홈이 형성되며, 상기 엘이디 조명등으로부터 발생되는 열을 전달하는 유체가 충전되는 공간부가 형성되는 히트싱크용 바텀부재;
    상기 안착홈에 대응되는 돌출부가 가장자리에 형성되고, 상기 안착홈과 돌출부사이에 도포되는 접착제에 의한 상호접착으로 상기 바텀부재에 밀봉상태로 고정되는 히트싱크용 탑부재; 및
    상기 탑부재의 돌기부 안쪽으로 장착되는 고정판에 고정되고, 상기 탑부재에 바닥면이 밀착되도록 고정되며, 상하단이 개방된 대롱 형상의 방열핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명등용 방열장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방열핀의 하단부에 형성되는 원통형 고정부에 절개부가 길이방향으로 형성되어, 상기 방열핀이 상기 고정판에 형성된 관통공을 통과함에 따라 상기 관통공에 고정부가 끼워맞춤되어 고정되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명등용 방열장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 방열핀은 대류현상에 의한 방열성을 향상시키도록 상 기 방열핀에 개구부가 반경방향으로 형성되어 "C"자 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명등용 방열장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 방열핀은 대류현상에 의한 방열성을 향상시키도록 상기 방열핀에 제1,2개구부가 반경방향으로 대향되게 형성되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명등용 방열장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 방열핀은 방열면적을 증대시켜 방열성을 향상시키도록 상기 방열핀을 상단이 개방된 원기둥 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명등용 방열장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 방열핀에 형성되는 제1,2개구부 중, 상기 제1개구부는 상기 방열핀의 상단에서 상기 고정판까지 형성되고, 상기 제2개구부는 상기 제1개구부의 길이보다 짧게 상기 방열핀의 상단에서 하측으로 형성되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명등용 방열장치.
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