KR20110000004U

KR20110000004U - 방열시스템이 구비된 ｌｅｄ 조명등

Info

Publication number: KR20110000004U
Application number: KR2020090008241U
Authority: KR
Inventors: 오희택; 김기진
Original assignee: 케이디지전자 주식회사
Priority date: 2009-06-26
Filing date: 2009-06-26
Publication date: 2011-01-03

Abstract

본 고안은 방열 시스템이 구비된 LED 조명등에 관한 것으로, LED 발광소자가 고밀도로 많이 배치되는 큰 규모의 LED 조명등에도 적용할 수 있고, LED 조명등이 설치되기 위한 지주에 특별한 조건이 요구되지 않는 방열시스템이 구비된 LED 조명등을 제공하는 것이 목적이다.

다수의 LED 발광소자(11)와 리플렉터(12), LED 발광소자가 장착되는 메탈 PCB(13), 메탈 PCB에서 열을 받아들이는 히트 싱크(heat sink)(14), 몸체(body)(15) 및 2개의 사이드 커버(16a, 16b)를 포함하는 LED 조명등에 있어서, 하단의 사이드 커버(16a)에는 공기유입구(17a)가, 상단의 사이드 커버(16b)에는 공기유출구(17b)가 각각 설치된 것으로, 수직 또는 비스듬히 설치되어 스위치 온(on)되면, 공기가 공기유입구(17a)로 유입되어 히트 싱크(14)와 몸체(15) 사이에 형성된 공기채널을 통과하면서 히트 싱크로부터 열을 흡수한 후, 공기유출구(17b)로 유출되는 자연대류가 형성되어 내부에서 발생되는 열을 외부로 방열하는 것을 특징으로 하는 방열시스템이 구비된 LED 조명등.

LED 조명등, 방열, 자연 대류, 방열 핀, 히트 싱크

Description

방열시스템이 구비된 ＬＥＤ 조명등{LED lamp equipped with heat radiating system}

본 고안은 LED 조명등, 보다 상세하게는 자연대류에 의한 공기냉각방식의 방열 시스템이 구비된 LED 조명등에 관한 것이다.

최근 들어 LED 조명이 소비전력에 비해 광도가 높아 각광을 받고 있는데 가로등이나 보안등과 같은 큰 LED 조명등에는 좁은 면적에 많은 LED 발광소자가 배치되기 때문에 온도가 높게 올라가는 문제점이 있다.

그리하여 LED 조명등의 온도를 낮추기 위하여 여러 가지 방열구조가 제시되고 있는데, 한국특허공개 10-2009-0045782에는 링 형태로 이루어지는 LED 조명등에 적용하기 위한 것으로, LED 발광소자를 열전도성이 높은 기판에 장착하고 이를 LED 조명등의 원주를 따라 결합된 방열날개에 결합하여 방열시키는 구조가 개시되어 있다. 이는 열의 방출면적을 넓힌 방열 핀(fin)의 한 형태로, 기본적으로 열이 전도에 의해 방출되기 때문에 LED 발광소자가 높은 밀도로 많이 배치되는 경우 좋은 효과를 기대하기 어렵다.

한국등록특허 10-0756897에는 복수의 LED 발광소자가 배치된 알루미늄 기판에 복수의 히트파이프(heat pipe)와 복수의 방열 핀(fin)으로 구성되는 히트싱크(heat sink)를 순차적으로 연결하여, LED 발광소자에서 발생되는 열이 알루미늄 기판으로 전달된 후, 히트파이프를 통하여 히트 싱크로 전달되어 방열되는 구조의 방열시스템이 개시되어 있다. 그러나 이는 LED 조명등 내부에서 방열시키는 구조로 당장 LED 발광소자의 온도를 낮추는 효과는 있을 것이나 사용시간이 길어져 LED 조명등 내부의 온도가 높아지면 방열효율이 떨어질 우려가 있다.

이의 개량발명으로 한국등록특허 10-0767738에는 상기 히트파이프(heat pipe)와 히트싱크(heat sink) 외에 히트싱크에서 LED 조명등의 덮개로 열을 전달하는 히트파이프를 더 설치한 구조의 방열시스템이 개시되어 있는데 이 역시 열이 최종적으로는 덮개에서 대기로 전도에 의해 방열되는 구조로 높은 방열효율을 기대하기는 어렵다.

한국등록특허 10-0898062에는 조명등 지주와 조명등 기구가 일체형으로 된 구조의 LED 조명등이 개시되어 있는데, 공기가 조명등 지주의 하부에 형성되어 있는 공기 유입구로 유입되어 조명등 지주의 내부에 형성된 통기채널을 통과한 후, 조명등 기구로 유입되어 통기채널을 통과하면서 LED가 장착되어 열이 발생되는 PCB 기판과 접촉하면서 열을 흡수하여 대기로 방출되는 것이 특징이다. 이는 조명등 지주와 조명등 기구의 내부에 자연대류에 의해 형성되는 공기흐름을 발생시켜 열을 방출시키는 것으로 전도에 의한 방출보다는 효율적이라 할 수 있으나 조명등 지주 의 공기 유입구로부터 조명등 기구의 공기 유출구까지 거리가 멀어 (가로등이나 보안등인 경우, 적어도 3-4m) 자연대류가 얼마나 이루어질지 의문이며, 이를 적용하기 위해서는 조명등을 설치하기 위한 지주부터 여기에 맞추어 설계되어야만 한다는 것이 단점이다. 다시 말하면, 가로등이나 보안등의 형태로 설치할 때 기존의 지주는 사용할 수 없다는 것이다.

한국등록특허 10-0898062에는 LED와, LED가 장착되는 LED 장착 기판과, LED 장착 기판의 저부에 결착되는 가변형의 방열통로가 구비된 방열부재와, 방열부재의 외측면에 결착되는 상부 캡으로 이루어지는 LED 조명등이 개시되어 있는데 방열부재와 상부 캡 사이에 방열판에 의해 형성되는 가변형 방열로로 공기가 흐르면서 냉각시키는 구조로, 방수효과와 고온의 방열판과의 접촉에 의한 화상방지를 도모할 수 있다는 것이 장점이다. 그러나 발열부가 하단에 있어 공기가 상승하면서 냉각될 것이고 또 공기 이동경로가 짧으므로 자연대류에 의해 형성되는 공기유량이 많지 않아 작은 규모의 원형 LED 조명등에만 적합할 것으로 판단된다.

[문헌1] 한국특허공개 10-2009-0045782

[문헌2] 한국등록특허 10-0756897

[문헌3] 한국등록특허 10-0767738

[문헌4] 한국등록특허 10-0898062

[문헌5] 한국등록특허 10-0898062

본 고안의 목적은 LED 발광소자가 고밀도로 많이 배치되는 큰 규모의 LED 조명등에도 적용할 수 있고, LED 조명등이 설치되기 위한 지주에 특별한 조건이 요구되지 않아 기존의 가로등이나 보안등 지주에 그대로 설치할 수 있는 방열시스템이 구비된 LED 조명등을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 방열시스템이 구비된 LED 조명등은,

다수의 LED 발광소자와 리플렉터, LED 발광소자가 장착되는 메탈 PCB, 메탈 PCB에서 열을 받아들이는 히트 싱크(heat sink), 몸체(body) 및 2개의 사이드 커버를 포함하는 LED 조명등에 있어서, 하단의 사이드 커버에는 공기유입구가, 상단의 사이드 커버에는 공기유출구가 각각 설치되어, 수직 또는 비스듬히 설치되어 온(on)되면, 공기가 공기유입구로 유입되어 히트 싱크와 몸체 사이에 형성된 공기채널을 통과하면서 히트 싱크로부터 열을 흡수한 후, 공기유출구로 유출되면서 내부에서 발생되는 열을 외부로 방열하는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 LED 조명등에서는 물론, 기존의 LED 조명등과 마찬가지로 몸체 등을 통한 방열도 일어나지만 히트 싱크와 몸체 사이에 형성된 공기채널을 통과하면서 가열된 공기가 상승하면서 형성되는 자연대류(natural convection)에 의해 방열이 되는 것이다.

본 고안의 LED 조명등을 공지기술 한국등록특허 10-0898062와 비교하면, 한 국등록특허 10-0898062는 이를 적용하기 위해서는 LED 조명등이 설치되는 지주까지 이에 맞추어 변경되어야 하지만 본 고안의 LED 조명등은 기존의 지주에 그대로 설치할 수 있다는 점이 다르다.

또, 본 고안의 LED 조명등을 공지기술 한국등록특허 10-0898062와 비교하면, 자연대류에 의한 냉각방식이라는 점에서는 동일하지만 적용하는 LED 조명등의 형태가 달라 한국등록특허 10-0898062는 하단부에서만 열이 공급되어 상승하면서 점점 식어 추진력(driving force)이 약해지지만 본 고안은 계속 열이 공급되어 자연대류를 발생시키는 추진력이 점점 커진다는 것이다. 또, 본 고안은 수직 또는 비스듬히 설치될 것을 전제로 하지만 한국등록특허 10-0898062는 수평 또는 비스듬히 설치될 것을 전제로 한다는 점에서도 다르다.

히트 싱크는 공기흐름 방향으로 (골이 형성되도록) 다수의 방열 핀을 형성하면 방열면적을 넓어져 방열이 더욱 효과적으로 일어난다.

본 고안에 의하면 LED 조명등을 켜는 것만으로 자연대류가 형성되어 냉각팬에 의한 강제대류 없이도 발생되는 열을 효과적으로 방열시킬 수 있고, 기존의 지주를 변경하지 않고 제한 없이 설치할 수 있다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안 방열시스템이 구비된 LED 조명등의 일예를 도시한 분해사시도로, 다수의 LED 발광소자(11)와 리플렉터(12), LED 발광소자가 장착되는 메탈 PCB(13), 메탈 PCB에서 열을 받아들이는 히트 싱크(heat sink)(14), 몸체(body)(15) 및 2개의 사이드 커버(16a, 16b)를 포함하는데, 하단의 사이드 커버(16a)에는 공기유입구(17a)가, 상단의 사이드 커버(16b)에는 공기유출구(17b)가 각각 설치된 것이 특징이다.

그리하여, 수직 또는 비스듬히 설치되어 스위치 온(on)되면, 도 2에 도시된 바와 같이, 공기가 공기유입구(17a)로 유입되어 히트 싱크(14)와 몸체(15) 사이에 형성된 공기채널을 통과하면서 히트 싱크로부터 열을 흡수한 후, 공기유출구(17b)로 유출되면서 내부에서 발생되는 열을 외부로 방열하게 된다.

히트 싱크는, 도 3에 도시된 바와 같이, 공기흐름 방향으로 골이 지도록 다수의 방열 핀을 형성하면 공기의 흐름을 방해하지 않고 방열면적이 넓어져 방열이 보다 효율적으로 일어나게 된다.

도 1은 본 고안 방열시스템이 구비된 LED 조명등의 분해사시도이다.

도 2와 도 3은 본 고안 방열시스템이 구비된 LED 조명등의 결합단면도로, 도 2는 공기의 흐름을 도시하기 위한 공기의 흐름방향 단면도이고, 도 3은 공기흐름에 대한 직각방향 단면도이다.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

11: LED 발광소자 12: 리플렉터

13: 메탈 PCB 14: 히트 싱크(heat sink)

14a: 방열 핀(fin) 15: 몸체(body)

16a: 하단 사이드 커버 16b: 상단 사이드 커버

17a: 공기 유입구 17b: 공기 유출구

18: 렌즈 19: 커버

Claims

다수의 LED 발광소자와 리플렉터, LED 발광소자가 장착되는 메탈 PCB, 메탈 PCB에서 열을 받아들이는 히트 싱크(heat sink), 몸체(body) 및 2개의 사이드 커버를 포함하는 LED 조명등에 있어서, 하단의 사이드 커버에는 공기유입구가, 상단의 사이드 커버에는 공기유출구가 각각 설치되어, 수직 또는 비스듬히 설치되어 온(on)되면, 공기가 공기유입구로 유입되어 히트 싱크와 몸체 사이에 형성된 공기채널을 통과하면서 히트 싱크로부터 열을 흡수한 후, 공기유출구로 유출되면서 내부에서 발생되는 열을 외부로 방열하는 것을 특징으로 하는 방열시스템이 구비된 LED 조명등.
제1항에 있어서, 히트 싱크에 공기흐름 방향으로 다수의 방열 핀을 형성하여 방열면적을 넓힌 것을 특징으로 하는 방열시스템이 구비된 LED 조명등.