KR20110138485A - 조명램프의 냉각구조 - Google Patents

Abstract

다수의 핀을 가진 히트씽크로 구성되는 상부와 LED 램프를 수납하는 커버로 구성하부로 이루어진 동체로 구성되는 헤드 어셈블리의 내부에 설치되는 조명램프의 냉각구조는 단일유니트로써 상부로 가로와 연장되는 다수의 핀과 하부의 중심선을 기준으로 설치된 하나이상의 LED램프, 하부 평탄부의 바로 아래로는 LED램프의 설치부위를 제외하고 간극으로 형성된 공동과 양 측면에는 길이방향의 공동으로 형성되는 통로들로 이루어진 베이스, 베이스의 하부면에 LED램프의 LED구동회로부로 구성시킨 프린트회로기판사이에 인가한 열전달부재, 헤드어셈블리 내로 공기를 유입하도록 설치된 나팔형상의 확장부와 그로부터 외부로 연장되는 연장부로 이루어진 공기 교환유니트와 통로와 연장부들의 단부들이 그의 중간블록을 통과하여 단부블록에 고정되게 한 마운트들로 이루어진다.

Description

조명램프의 냉각구조 {A Cooling Structure for An Illuminating Lamp}

본 발명은 가로등에 설치되는 조명용 파워 LED램프들에 적용되는 방열구조를 가지는 헤드어셈블리에 관한 것으로, 특히 헤드어셈블리의 밀폐내부에 설치된 다수의 LED램프에 의하여 발생된 발열을 효과적으로 분산시켜 냉각하는 조명램프의 냉각구조에 관한 것이다.

통상의 가로등용 헤드어셈블리에서 사용되는 LED램프는 고전압 파워 LED를 다수 개 사용하므로 상당한 열이 발생한다는 것이 문제였고 LED들이 고온에서는 성능이 열화 되었다. 그러므로 이러한 LED성능의 열화를 방지하도록 열 분산을 위한 히트 씽크를 사용하였으나 이 히트 씽크만으로도 발생 열을 분산시키는 것이 제한적이어서 추가의 방열방법을 강구하였다.

그 대표적인 것으로 미국특허 제7,547,124호(2009.06.16)에 굴곡히트파이프를 가진 LED램프냉각장치가 개시되어있다. 이 LED램프냉각장치(1)는 기판(2), 기판(2)과 전기적으로 연결된 다수의 LED(3), 이 LED들에 의하여 발생된 열 분산을 위한 히트 씽크(4)와 이 히트 씽크(4)와 열적으로 연결된 맥동히트파이프(5)들로 구성된다. 여기서 히트씽크(4)는 그 형상과 구조가 다양하고 평탄베이스(4-1)와 이 평탄베이스(4-1)로부터 연장한 다수의 냉각핀(4-2)들로 구성된다. 기판(2)은 물론 매우 높은 열적 도전물질로 만들어지는 금속코어프린트 회로기판이다. 맥동히트파이프(5)는 기판(2)과 평탄베이스(4-1)의 사이에 요홈(6) 내에 매입된다. 반사판(7)은 컵 형상으로 되고 조명하고자 하는 물체를 향하여 LED들에 의하여 방출된 빛을 집속하도록 된다.

또는 맥동히트파이프는 도면에 표시되지 않았으나 다수의 열수용부와 다수의 열반사부들로 구성되고 그 내부에 작동유체가 충진된다. 기판(2)은 맥동히트파이프의 열수용부에 고정되고, 히트씽크(4)는 굴곡히트파이프의 히트방사부에 고정된다. LED들에 의하여 발생된 열은 열수용부로부터 맥동히트파이프의 방열부까지 맥동히트파이프에서 작동유체의 맥동 또는 진동에 의하여 전달된다.

이 LED램프장치는 다수의 LED에 의하여 발생된 열을 효과적으로 히트씽크에 전달하도록 한 것으로 냉각효율을 높이도록 한다. 그러나 이러한 구성의 LED램프냉각장치는 밀폐된 가로등 헤드어셈블리에 적용되어서는 LED램프성능의 열화를 피할 수 없었다.

이러한 점에서 밀폐된 헤드어셈블리 내에서 다수의 LED램프들에 의하여 발생되는 열을 처리하거나 분산시킨다면 LED램프의 성능저하를 막고 수명을 연장시킬 수 있다면 매우 바람직하다 할 수 있다.

미국특허 제7,547,124 “맥동히트파이프를 가진 LED램프냉각장치” 중국특허공개공보 CN101487575A “비 반사 각도 조절 가능한 고 냉각속성 고전원 LED 가로등 캡” 한국등록특허 제10-0857058(2008.09.01) “발광다이오드를 이용한 가로등의 냉각구조”

본 발명의 헤드어셈블리의 밀폐된 내부에 설치된 다수의 LED램프에 의하여 발생된 발열을 효과적으로 분산시켜 냉각하는 조명램프의 냉각구조를 제공하는 것을 그 주목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 헤드어셈블리에 상부가 히트씽크로 되고 이 히트씽크 하부에 인접하여 설치되는 다수의 LED램프들에 의하여 발생되는 열을 대류에 의하여 분산하여 냉각시키는 조명램프의 냉각구조에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 다수의 핀을 가진 히트씽크로 구성되는 상부와 LED 램프를 수납하는 커버로 구성하부로 이루어진 동체로 구성되는 헤드어셈블리의 내부에 설치되는 조명램프의 냉각구조는 단일유니트로써 상부로 가로와 연장되는 다수의 핀과 하부의 중심선을 기준으로 설치된 하나 이상의 LED램프, 하부 평탄부의 바로 아래로는 LED램프의 설치부위를 제외하고 간극으로 형성된 공동과 양 측면에는 길이방향의 공동으로 형성되는 통로들로 이루어진 베이스, 베이스의 하부면에 LED램프의 LED구동회로부로 구성시킨 프린트회로기판사이에 인가한 열전달부재, 헤드어셈블리 내로 공기를 유입하도록 설치된 나팔형상의 확장부와 그로부터 외부로 연장되는 연장부로 이루어진 공기 교환유니트와 통로와 연장부들의 단부들이 그의 중간블록을 통과하여 단부블록에 고정되게 한 마운트들로 이루어진다.

공동의 하부의 내 측면과 통로들의 내부의 일 측면들에는 다수의 배출구들이 형성되고 공기교환 유니트의 확장부에는 연장부로부터 유입되는 공기를 확산 헤드어셈블리의 내부로 유입하는 다수의 구멍이 형성된다.

통로들과 연장부들에는 각기 중간블록을 통과하면서 중간블록의 하부에 형성한 구멍들과 일치하여 연장부의 유입구멍과 통로의 배출 구멍들이 형성된다.

본 발명에 따른 조명램프의 냉각구조는 헤드어셈블리내에 설치된 LED램프에서 발생되는 열을 히트씽크에 의하여 직접 분산시키는 것이 효과적일 뿐만 아니라, 헤드어셈블리 내부의 온도를 낮추도록 내부의 공기와 외부의 공기를 2차적으로 열교환하므로 LED램프의 냉각효율을 높이도록 하므로 장시간에 걸쳐 LED의 정상작동을 하게 한다

도 1은 종래 기술의 냉각구조를 나타내는 단면도이고,
도 2는 본 발명에 따라 축조한 헤드어셈블리의 사시도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 축조한 헤드어셈블리 내부의 전면 단면도이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 축조한 헤드어셈블리 내부의 전면 단면도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 축조한 헤드어셈블리 내부의 배면 단면도이다.

본 발명을 첨부도면에 근거하여 상세히 기술하면 다음과 같다.

도1에 도시와 같이 가로등 헤드어셈블리(20)는 상호밀폐식으로 결합되는 상부(30)와 하부(40)로 이루어진 동체로 구성되는데, 상부(30)가 다수의 핀(32)을 가진 히트씽크(31)로 구성되고, 하부(40)가 LED 램프(50)를 수납하는 커버(42)로 구성된다.

도3 및 도4에는 헤드어셈블리(20)의 내부의 평면 및 수직단면이 도시되어 있다. 헤드어셈블리(20)는 상부(30)를 히트씽크(31)로 구성시키고, 이 히트씽크(31)는 단일유니트로써 상부로 가로와 연장되는 다수의 핀(32)과 LED열을 분산시키는 베이스(33)로 구성된다. 베이스(33)에는 그의 중심선을 기준으로 이후 상세히 기술되는 하나 이상의 LED램프(50)가 설치되며, 열전달부재(34)를 사이에 두고 도면에서와 같이 2개가 설치되어 있다.

베이스(33)는 본 발명의 원리에 따라 그의 평탄부의 바로 아래로는 LED램프(50)설치 부위를 제외하고 간극으로 되는 공동(35)이 형성되고 양 측면에는 길이방향의 공동으로 형성되는 통로(36)가 형성된다. 공동(35)의 하부와 통로(36)의 일측면, 즉 공동의 내 측면으로는 다수의 배출구(37)와 (38)들이 형성된다. 여기서 주목되는 것은 공동(35)의 하부로는 배출구(37)를 형성하지 않아도 된다. 한편 베이스(33)는 공동(35)을 배제하고 통로(36)을 구비 할 수 있다.

LED램프(50)는 다수의 LED(51)들을 실장한 LED구동회로부로 구성시킨 프린트회로기판(52)이 열전달부재(34)를 사이에 두고 베이스(33)에 고정된다. 또 LED램프(50)는 프린트기판(52)상에 LED(51)들의 빛을 확산시키는 렌즈(53)가 설치될 수 있으며 빛을 유도하는 반사판(54)이 깔때기형상으로 넓은 면적을 하향으로 향하도록 하여 설치되고 그 단부에 확산 렌즈거나 확산판(55)이 하부(40)의 커버(42)에 고정되도록 된다.

한편, 본 발명은 도4에 도시와 같이 헤드어셈블리(20)내에서 공기의 내부로 유입하거나 또는 유출시키는 나팔형상의 공기 교환유니트(60)와 히트씽크(31)의 통로(36)를 고정시키는 마운트(70)를 더 구비한다. 즉, 공기 교환유니트(60)는 공기유입을 위하여 헤드어셈블리(20)내부에 나팔형상으로 확장되어 설치되는 확장부(61)와 이 확장부(61)로부터 외부로 연장되는 연장부(62)로 구성되며, 연장부(62)는 그의 단부가 통로(36)의 단부와 함께 마운트(70)에 설치된다.

마운트(70)는 헤드어셈블리(20)를 지주장치(표시 안됨)에 설치될 수 있게 한 중간블록(71)과 단부블록(72)을 구비한다. 그러므로 통로(36)와 연장부(62)들은 그들의 단부들이 중간블록(71)을 통과하여 단부블록(72)에 고정된다. 이 통로(36)들과 연장부(62)들은 각기 중간블록(71)을 통과하면서 중간블록(71)의 하부에 형성한 구멍들과 일치하여 연장부(62)에는 유입구멍(63)과 통로(36)에는 배출구멍(73)들이 형성된다.

그러므로, 헤드어셈블리(20)는 LED램프(50)의 작동에 따라 그 내부의 온도가 상승되게 되고 히트씽크(31)의 다수의 LED(51)들에 의하여 발열된 열을 1차로 핀(32)에 의하여 외부로 방출하는 동시에 헤드어셈블리(20)의 커버(42)내에서 발생된 열들을 공기교환유니트(60)로부터 유입된 외부의 찬 공기에 의하여 열 교환되고 양 통로(36)들의 구멍을 통하며 마운트(70)상에 형성한 배출구멍(73)을 통하여 배출된다.

이와 같이 하므로, 본 발명에 따른 헤드어셈블리(20)내에서의 열 교환 방법은 다수의 LED에 의하여 발생된 열을 2차례에 걸쳐 효과적으로 분산시키도록 한다.

20: 헤드어셈블리 30: 상부 31:히트씽크
36: 통로 40: 하부 50: LED 램프
60: 공기 교환유니트 70: 마운트

Claims (3)

1. 다수의 핀을 가진 히트씽크로 구성되는 상부와 LED 램프를 수납하는 커버로 구성하부로 이루어진 동체로 구성되는 헤드 어셈블리의 내부에 설치되는 조명램프의 냉각구조에 있어서,
   단일유니트로써 상부로 가로와 연장되는 다수의 핀과 하부의 중심선을 기준으로 설치된 하나이상의 LED램프;
   하부 평탄부의 바로 아래로는 LED램프의 설치부위를 제외하고 간극으로 형성된 공동과 양 측면에는 길이방향의 공동으로 형성되는 통로들로 이루어진 베이스; 베이스의 하부면에 LED램프의 LED구동회로부로 구성시킨 프린트회로기판사이에 인가한 열전달부재;
   헤드어셈블리 내로 공기를 유입하도록 설치된 나팔형상의 확장부와 그로부터 외부로 연장되는 연장부로 이루어진 공기 교환유니트와;
   통로와 연장부들의 단부들이 그의 중간블록을 통과하여 단부블록에 고정되게 한 마운트들로 이루어지게 한 것을 특징으로 하는 조명램프의 냉각구조.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   공동의 하부의 내 측면과 통로들의 내부의 일 측면들에는 다수의 배출구들이 형성되고 공기교환 유니트의 확장부에는 연장부로부터 유입되는 공기를 확산 헤드어셈블리의 내부로 유입하는 다수의 구멍들을 형성한 것을 특징으로 하는 조명램프의 냉각구조.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   통로들과 연장부들에는 각기 중간블록을 통과하면서 중간블록의 하부에 형성한 구멍들과 일치하여 연장부의 유입구멍과 통로의 배출 구멍들을 형성한 것을 특징으로 하는 조명램프의 냉각구조.

Images