KR20140144844A - 방열특성을 향상시킨 led 램프장치 - Google Patents

방열특성을 향상시킨 led 램프장치 Download PDF

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Abstract

방열특성을 향상시킨 LED 램프장치가 개시된다. 상기 램프장치는, 하면에 다수의 볼트가 돌출 연장되고, 상면에 LED 기판이 장착된 지지 부재; 상기 볼트가 외부로 돌출되도록 상기 지지 부재가 수납되고 전면이 개구된 하우징; 각각 상기 볼트에 끼워지는 다수의 방열 구멍이 형성된 방열 핀이 다수 적층되어 이루어진 방열 부재; 및 상기 방열 부재를 덮도록 상기 하우징에 결합하는 커버를 포함하며, 상기 방열 부재는 상기 하우징의 외부에 장착된다.

Description

방열특성을 향상시킨 LED 램프장치{LED LAMP DEVICE HAVING IMPROVED RADIATION PROPERTY OF HEAT}
본 발명은 LED 램프장치에 관한 것으로, 특히 방열특성을 향상시킨 LED 램프장치에 관한 것으로, 사용환경에 대한 적응성을 구비한 LED 램프장치에 관련한다.
발광다이오드(Light Emitting Diode: LED)를 이용한 LED 램프는 기존의 램프에 비해 전력 소모량은 현저히 낮으면서도 동일 이상의 밝기를 가질 뿐만 아니라, 수명도 몇 배 이상 길기 때문에 관리 비용도 크게 줄일 수 있어 사용이 증가하고 있다.
이와 같은, 고휘도와 낮은 소비전력 및 긴 수명의 장점으로 인해 LED 램프는 가로등, 실내 조명, 장식 조명, 또는 차량 조명 등 다양한 분야에서 그 사용이 크게 늘어나고 있는 실정이다.
그러나, 이러한 장점에도 LED로부터 발생하는 열을 항상 문제가 되기 때문에 열을 얼마나 신속하게 효율적으로 방출하느냐가 LED 램프가 직면한 과제이다.
통상, 종래의 LED 램프는 LED를 실장한 기판, 기판에 접촉하여 열을 외부로 방출하기 위한 방열블록, 및 이들을 수납하는 하우징으로 이루어지는데, LED로부터 발생하는 열은 기판을 통하여 방열블록에 전달되어 외부로 방출된다.
이러한 종래의 LED 램프에 의하면 아래와 같은 문제점을 갖는다.
먼저, 방열블록을 통한 열 전달이 신속하지 못하고 부피 대비 효율성이 떨어진다는 문제점이 있다.
또한, 방열블록이 크기가 일정하게 정해지기 때문에 주변환경이나 주변온도, 그리고 제품의 크기에 대응하여 유연하게 사용되지 못한다는 문제점이 있다.
또한, 공기 흐름에 의하여 열 방출을 가속시키는데 한계가 있으며, 공기 흐름을 적용하더라도 구조가 복잡하다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 부피 대비로 열 방출이 신속하고 효율적으로 이루어지는 LED 램프장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 주변환경이나 주변온도, 또는 제품의 크기에 대응하여 유연하게 적용할 수 있는 LED 램프장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 공기 흐름에 의한 열 방출을 최대화할 수 있는 LED 램프장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적은, 하면에 다수의 볼트가 돌출 연장되고, 상면에 LED 기판이 장착된 지지 부재; 상기 볼트가 외부로 돌출되도록 상기 지지 부재가 수납되고 전면이 개구된 하우징; 각각 상기 볼트에 끼워지는 다수의 방열 구멍이 형성된 방열 핀이 다수 적층되어 이루어진 방열 부재; 및 상기 방열 부재를 덮도록 상기 하우징에 결합하는 커버를 포함하며, 상기 방열 부재는 상기 하우징의 외부에 장착되는 것을 특징으로 하는 방열특성을 향상시킨 LED 램프장치에 의해 달성된다.
바람직하게, 상기 하우징의 전면에 분리가능하게 압입 장착되고, 확산판이 결합된 리플렉터를 추가로 포함한다.
바람직하게, 상기 지지 부재의 상면에는 단차에 의해 움푹 꺼진 바닥부와 상기 바닥부의 가장자리를 따라 링 형상으로 이루어진 접촉부로 구성되고, 상기 접촉부를 따라 상기 LED 기판과의 결합을 위한 나사구멍이 형성된다. 더욱이, 상기 바닥부에 다수의 공기유입구멍이 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 하우징의 하부에는 상기 지지 부재의 바닥부가 끼워지는 개구가 형성되고, 상기 개구의 가장자리를 따라 형성된 플랜지에 상기 지지 부재의 접촉부가 안착된다.
바람직하게, 상기 지지 부재의 볼트의 형성 위치에 대응하도록 상기 방열 핀의 방열 구멍은 상기 방열 핀의 중심으로부터 방사상으로 형성된다.
바람직하게, 상기 지지 부재의 볼트는, 상기 적층된 방열 핀을 고정하는 고정 볼트와, 상기 고정 볼트를 에워싸도록 배치되어 상기 커버와 결합하는 결합 볼트로 구성되고, 상기 고정 볼트의 길이가 상기 결합 볼트의 길이보다 작게 형성되어 상기 고정볼트는 상기 커버 외부로 돌출되지 않는다.
바람직하게, 상기 방열 핀의 상면과 하면에서 상기 방열 구멍의 가장자리에 링 형상의 돌기가 형성되고, 상기 적층시 상기 돌기가 서로 맞닿아 상기 방열 핀 사이에 공간이 형성된다.
상기한 구조에 의하면, 방열 부재가 차지하는 부피 대비로 열 방출이 신속하고 효율적으로 이루어지며, 방열 핀의 적층 구조를 적절히 변경하여 주변환경이나 주변온도, 또는 제품의 크기에 대응하여 유연하게 적용할 수 있다.
또한, 커버의 바닥과 측벽에 형성된 방열 구멍을 통하여 공기가 유입되거나 유출되어 공기 흐름이 쉽게 형성됨으로써, 하우징의 외부에 장착된 방열 부재로 전달된 열이 외부로 신속하고 효율적으로 방출되도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 LED 램프장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 LED 램프장치의 외관도이다.
도 3은 도 1의 A-A를 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 적용되는 방열 핀의 다른 조립 구조를 보여준다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 LED 램프장치를 나타내는 분해 사시도이고, 도 4는 도 1의 LED 램프장치의 외관도이다.
LED 램프장치(10)는, 리플렉터(reflector, 100), 확산판(200), LED 기판(300), 지지 부재(400), 하우징(500), 방열부재(600), 및 커버(700)로 구성된다.
LED 램프장치(10)는, 가령 도 2와 같은 상태로 실내 천장에 매립되어 설치될 수 있으며, 설치 형태는 이에 한정되지 않으며, 도 1에서는 구조적 이해가 쉽게 되도록 거꾸로 도시되어 있다.
리플렉터 (100)
리플렉터(100)는 링 형상으로 하우징(500)의 전면에 분리가능하게 결합되는데, 측벽 하단을 따라 일정한 간격으로 수직방향으로 삽입 홈(110)이 형성되고 삽입 홈(110)과 연결되는 슬롯(112)이 수평방향으로 형성된다.
후술하는 것처럼, 삽입 홈(110)을 통하여 슬롯(112)에는 확산판(200)의 돌기(210)가 끼워지고 삽입 홈(110)에는 하우징(500)의 측벽 내측에서 돌출한 보스(518)가 끼워져 보스(518)가 스토퍼의 역할을 한다.
또한, 리플렉터(100)의 측벽 내측에는 걸림 턱(120)이 형성되어 확산판(200)의 가장자리가 이 걸림 턱(120)에 안착된다.
확산판 (200)
확산판(200)은 LED 기판(300)으로부터 방출되는 빛이 확산되도록 하는 부재로 선택적으로 설치될 수 있으며, 가장자리를 따라 돌기(210)가 돌출되는데, 상기한 리플렉터(100)의 삽입 홈(110)에 대응하는 위치에 형성된다.
따라서, 확산판(200)의 돌기(210)는 리플렉터(100)의 삽입 홈(110)에 끼워진 후 일정 각도로 회전함으로써 슬롯(112)에 단단하게 끼워진다.
LED 기판(300)
LED 기판(300)에는 다수의 LED(310)가 실장되며, 후술하는 지지 부재(400)에 고정하기 위한 나사 구멍이 다수 개 형성된다.
지지 부재(400)
지지 부재(400)는 원판 형상의 단일체로 이루어지며, 도면과 같이, 몸체(410)와 몸체(410)의 하면에서 수직으로 연장하는 다수의 볼트(412)로 구성된다. 볼트(412)가 형성되는 위치는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게 후술하는 방열 핀(610)의 방열 구멍(612)의 형성 위치에 대응하도록 형성하여 방열 핀(610)의 확장 기능에 이용될 수 있다.
지지 부재(400)의 상면에는 단차에 의해 움푹 꺼진 원형의 바닥부(416)와 가장자리를 따라 링 형상으로 이루어진 접촉부(418)로 구성되며, 접촉부(418)를 따라 나사구멍(418a)이 형성되어 상기한 LED 기판(300)이 나사구멍(418a)에 의해 접촉부(418) 위에 고정된다.
따라서, LED(310)로부터 발생하여 LED 기판(300)에 전달된 열은 지지 부재(400)의 넓은 면적을 갖는 접촉부(418)와 접촉함으로써 열을 지지 부재(400)에 신속하게 전달할 수 있으며, 바닥부(416)가 움푹 꺼져 있어 LED 기판(300)과의 사이에 공간을 형성한다.
이와 같이, LED 기판(300)과 지지 부재(400) 사이에 공간을 형성하고, 더욱이 지지 부재(400)의 바닥부(416)에 공기 유입구멍(414)을 형성함으로써 공간에서 공기가 흐르도록 하여 방열 효율을 높일 수 있다.
또한, 한 예로, 바닥부(416)에 의해 형성되는 공간에 열전시트나 열전재료를 충진하여 열 전달 효율을 향상시킬 수 있다.
볼트(412)에는 후술하는 방열 부재(600)의 방열 핀(610)의 방열 구멍(612)에 끼워지고 너트(미도시)가 체결되어 방열 핀(610)을 고정함과 동시에 볼트(412)를 통하여 열을 방열 핀(610)에 전달한다.
변형 예로, 지지 부재(400)의 중심에 형성된 볼트(412)(고정 볼트)를 다른 볼트(412)(결합 볼트)보다 작게 형성하여 중심에 형성된 볼트(412)만 다수의 방열 핀(610)을 고정하는데 사용할 수 있다.
하우징 (500)
하우징(500)을 단일체의 전면이 개구된 용기 형상으로 하부에 개구(512)가 형성되며, 전면 가장자리를 따라 외측으로 플랜지(510)가 형성된다. 하부에 형성된 개구(512)는 선택적인 구성으로 형성되지 않을 수도 있지만, 열 전달 특성을 향상시키기 위해 형성될 수 있다.
하부의 개구(512) 가장자리에는 내부로 플랜지(513)가 돌출되고, 플랜지(513)에는 지지 부재(400)의 볼트(412)가 관통하는 볼트 구멍(514)이 형성된다.
개구(512)는 지지 부재(400)의 바닥부(416)가 끼워질 정도의 크기를 구비하여, 후술하는 것처럼, 지지 부재(400)가 하우징(500) 내에 수납되면, 바닥부(416)가 개구(512)에 끼워져 외부로 노출되어 방열 부재(600)의 방열 핀(610)과 직접 접촉되어 열 전달 특성이 향상될 수 있다.
또한, 측벽의 내측에는 상기한 것처럼 보스(518)가 돌출되고 측벽의 내측 중간에는 걸림 턱(516)이 형성되어 리플렉터(100)의 결합 깊이를 제어한다. 다시 말해, 보스(518)가 리플렉터(100)의 삽입 홈(110)에 끼워지거나, 리플렉터(100)의 단부가 걸림 턱(516)이 접촉하여 더 이상이 삽입되지 않도록 한다.
방열 부재(600)
방열 부재(600)는 다수의 방열 핀(610)이 적층되어 이루어지며, 각 방열 핀(610)에는 방열 구멍(612)이 방사상으로 형성된다.
방열 부재(600)는 하우징(500)의 외부에서 지지 부재(400)에 의해 하우징(50)과 접촉하면서 결합된다. 이와 같이, 하우징(500)의 외부에 설치되기 때문에 공기의 유입이 용이하다는 이점이 있다.
도 3은 도 1의 A-A를 따라 절단한 단면도이다.
예를 들어, 이 실시 예에서는 4개의 방열 핀(610, 620, 630, 640)이 적층되어 방열 부재(600)를 구성하는데, 각 방열 핀(610, 620, 630, 640)은 중심을 기준으로 방사상으로 형성된 방열 구멍(612)을 구비하는데, 상면과 하면에서 각 방열 구멍(612)의 가장자리에는 링 형상의 돌기(614)가 형성된다. 그 결과, 각 방열 핀(610, 620, 630, 640)의 돌기(614)가 서로 맞닿아 방열 핀(610, 620, 630, 640) 사이에 공간(616)을 형성한다.
이러한 구조에 의하면, 방열 핀(610, 620, 630, 640) 사이로 외부의 공기가 유입되어 흐를 수 있어 방열 핀(610, 620, 630, 640)으로 전달되는 열을 신속하게 외부로 방출할 수 있다.
한편, 방열 핀의 개수는 주변 환경이나 주변 온도에 따라 가감될 수 있다. 즉, 주변 환경이 열대지역인 경우나 주변 온도가 높은 경우에는 방열 핀의 개수를 늘려 방열 성능을 높일 수 있으며, 그 반대의 경우에는 방열 핀의 개수를 줄여 방열 성능을 줄일 수 있다. 다시 말해, 주변 환경과 주변 온도에 따라 적절한 개수의 방열 핀을 적용함으로써 방열 효율성을 높이고 제조원가를 적절하게 할 수 있다.
또한, 상기한 것처럼, 각 방열 핀(610, 620, 630, 640)에는 중심을 기준으로 방사상으로 방열 구멍(612)이 형성되는데, 이러한 구조에 의해 방열 부재(600)의 확장 기능을 구현할 수 있는바 이에 대해 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 적용되는 방열 핀의 다른 조립 구조를 보여준다.
상기의 실시 예에서는 각 방열 핀(610, 620, 630, 640)이 중심이 일치하도록 적층됨으로써 방열 부재(600)는 어느 하나의 방열 핀의 크기와 같다.
반면, 방열 핀(610, 620, 630, 640)의 배치를 달리함으로써, 제품의 크기에 대응할 수 있다.
도 4를 참조하면, 각 방열 핀(610, 620, 630, 640)은 그 중심이 각각 외측으로 이동된 상태로 결합될 수 있다. 즉, 상기한 것처럼, 지지 부재(400)의 볼트(412)가 중심을 기준으로 방사상 위치에 형성되고, 각 방열 핀(610, 620, 630, 640)에는 중심을 기준으로 방사상으로 방열 구멍(612)이 형성되므로 방열 구멍(612)을 적절하게 조정하여 도 4와 같이 배치할 수 있다.
이러한 배치에 의하면, 작은 직경의 방열 핀(610, 620, 630, 640)을 이용하여 도 4에 점선으로 나타낸 것처럼 훨씬 더 큰 직경의 방열 부재(600)를 구성할 수 있기 때문에 큰 사이즈의 제품에도 작은 직경의 방열 핀(610, 620, 630, 640)을 적용할 수 있다.
커버(700)
커버(700)는 용기 형상으로 바닥과 측벽에는 서로 다른 형상의 방열 구멍(710, 712)이 형성된다.
따라서, 방열 핀(610, 620, 630, 640)에 끼워진 볼트(612) 중 일부가 방열 및 볼트 구멍(712)에 끼워져 단부에 너트가 체결됨으로써 하우징(500)에 결합한다.
상기와 같은 구조를 갖는 LED 램프장치의 조립에 대해 이하 설명한다. 조립방법은 다양하게 있을 수 있으며, 이하의 설명은 그 한 예를 설명하는 것으로 이에 한정되지는 않는다.
먼저, 리플렉터(100)의 후방으로부터 확산판(200)을 삽입하여 확산판(200)의 돌기(210)가 리플렉터(100)의 삽입 홈(110)에 삽입되도록 위치를 조정한 다음, 확산판(200)을 돌려 돌기(210)가 슬롯(112)에 끼워지도록 하면, 확산판(200)은 리플렉터(100)에 단단하게 결합된다.
다음, LED 기판(300)을 지지 부재(400) 위에 놓고 결합을 하는데, 상기한 것처럼, LED 기판(300)에 형성된 나사 구멍과 지지 부재(400)의 접촉부(418)에 형성된 나사 구멍(418a)을 맞춘 후 나사를 이용하여 결합한다.
이에 따라, 상기한 것처럼, LED 기판(300)은 지지 부재(400)의 접촉부(418) 위에만 안착되어 LED 기판(300)의 하면과 지지 부재(400)의 바닥부(416) 사이에 공간이 형성된다.
LED 기판(300)이 결합된 지지 부재(400)의 볼트(412)를 하우징(500)의 플랜지(513)에 형성된 볼트 구멍(514)에 끼워 볼트(412)가 하우징(500)의 외부로 돌출되도록 하면, 상기한 것처럼, 지지 부재(400)의 바닥부(416)는 하우징(500)의 개구(512)에 끼워져 바닥부(416)의 하면이 외부로 노출되며, 결과적으로 지지 부재(400)의 접촉부(418)의 하면과 하우징(500)의 플랜지(513)가 접촉하게 된다.
이어, 확산판(200)이 결합된 리플렉터(200)의 삽입 홈(210)에 하우징(500)의 보스(518)가 끼워지도록 위치를 맞추어 압입하면, 리플렉터(200)는 하우징(500)에 강제로 끼워져 결합된다.
상기한 것처럼, 하우징(500)의 하부로 지지 부재(400)의 볼트(412)가 돌출되는데, 여기에 방열 부재(600)의 방열 핀(610)을 끼운다. 이 예에서는, 다수의 방열 핀(610, 620, 630, 640)이 중심이 일치하도록 적층되는데, 각 방열 핀(610, 620, 630, 640)의 중심에 형성된 방열 구멍(612)에는 지지 부재(400)의 중심에 형성된 볼트(412)가 끼워지고, 나머지 방열 구멍(612)에는 다른 볼트(412)가 적절히 끼워진다.
이때, 상기한 것처럼, 지지 부재(400)의 중심에 형성된 볼트(412)를 다른 볼트(412)보다 작게 형성하여 중심에 형성된 볼트(412)의 단부에만 너트(미도시)를 체결하여 방열 핀(610, 620, 630, 640)이 단단하게 적층되도록 할 수 있다.
이후, 커버(700)가 방열 부재(600)를 덮도록 장착하면, 지지 부재(400)의 볼트(412)(결합 볼트)는 커버(700)의 바닥에 형성된 볼트 구멍(712)에 관통하여 돌출되고, 그 단부에 너트를 체결함으로써 커버(700)를 하우징(500)에 결합한다.
필요한 경우, LED를 구동하기 위한 인버터 등의 전자부품은 커버(700)의 외면에 장착할 수 있다.
미설명부호 720은 LED 램프장치(10)를 천장에 설치할 때 천장에 지지되도록 장착되는 다양한 구조의 지지물을 거치하기 위한 브래킷으로 커버(700)의 측벽 외측에 설치될 수 있다.
상기와 같이 조립된 LED 램프장치(10)는 커버(700)의 바닥과 측벽에 형성된 방열 구멍(710, 712)을 통하여 공기가 유입되거나 유출되어 공기 흐름이 쉽게 형성됨으로써, 하우징(500)의 외부에 장착된 방열 부재(600)로 전달된 열이 외부로 신속하고 효율적으로 방출되도록 한다.
또한, 방열 부재(600)가 차지하는 부피 대비로 열 방출이 신속하고 효율적으로 이루어지며, 방열 핀(610)의 적층 구조를 적절히 변경하여 주변환경이나 주변온도, 또는 제품의 크기에 대응하여 유연하게 적용할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경을 가할 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시 예에 한정되어 해석될 수 없으며, 이하에 기재되는 특허청구범위에 의해 해석되어야 한다.
10: LED 램프장치
100: 리플렉터
110: 삽입 홈
112: 슬롯
200: 확산판
210: 돌기
300: LED 기판
310: LED
400: 지지 부재
410: 몸체
412: 볼트
414: 공기유입구멍
416: 바닥부
418: 접촉부
418a: 나사 구멍
500: 하우징
510, 513: 플랜지
512: 개구
514: 볼트 구멍
516: 걸림 턱
518: 보스
600: 방열 부재
610: 방열 핀
612: 방열 구멍
700: 커버
710, 712: 방열 구멍

Claims (8)

  1. 하면에 다수의 볼트가 돌출 연장되고, 상면에 LED 기판이 장착된 지지 부재;
    상기 볼트가 외부로 돌출되도록 상기 지지 부재가 수납되고 전면이 개구된 하우징;
    각각 상기 볼트에 끼워지는 다수의 방열 구멍이 형성된 방열 핀이 다수 적층되어 이루어진 방열 부재; 및
    상기 방열 부재를 덮도록 상기 하우징에 결합하는 커버를 포함하며,
    상기 방열 부재는 상기 하우징의 외부에 장착되는 것을 특징으로 하는 방열특성을 향상시킨 LED 램프장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징의 전면에 분리가능하게 압입 장착되고, 확산판이 결합된 리플렉터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방열특성을 향상시킨 LED 램프장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지 부재의 상면에는 단차에 의해 움푹 꺼진 바닥부와 상기 바닥부의 가장자리를 따라 링 형상으로 이루어진 접촉부로 구성되고,
    상기 접촉부를 따라 상기 LED 기판과의 결합을 위한 나사구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는 방열특성을 향상시킨 LED 램프장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 바닥부에 다수의 공기유입구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는 방열특성을 향상시킨 LED 램프장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 하우징의 하부에는 상기 지지 부재의 바닥부가 끼워지는 개구가 형성되고,
    상기 개구의 가장자리를 따라 형성된 플랜지에 상기 지지 부재의 접촉부가 안착되는 것을 특징으로 하는 방열특성을 향상시킨 LED 램프장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지 부재의 볼트의 형성 위치에 대응하도록 상기 방열 핀의 방열 구멍은 상기 방열 핀의 중심으로부터 방사상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방열특성을 향상시킨 LED 램프장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지 부재의 볼트는, 상기 적층된 방열 핀을 고정하는 고정 볼트와, 상기 고정 볼트를 에워싸도록 배치되어 상기 커버와 결합하는 결합 볼트로 구성되고,
    상기 고정 볼트의 길이가 상기 결합 볼트의 길이보다 작게 형성되어 상기 고정볼트는 상기 커버 외부로 돌출되지 않는 것을 특징으로 하는 방열특성을 향상시킨 LED 램프장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 방열 핀의 상면과 하면에서 상기 방열 구멍의 가장자리에 링 형상의 돌기가 형성되고, 상기 적층시 상기 돌기가 서로 맞닿아 상기 방열 핀 사이에 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 방열특성을 향상시킨 LED 램프장치.
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