KR20190012707A - 진공을 이용한 led 조명용 방열기구 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수용공간을 덮는 마감덮개를 강제 끼움 방식으로 고정하므로, 마감덮개의 조립 효율을 높이면서도 기밀 유지 성능을 높여 안전하게 사용할 수 있게 한다. 특히, 본 발명은 마감덮개와 수용공간의 바닥 사이에 지지 관을 갖춰 수용공간 안으로 열매체 주입과 마감덮개를 지지할 수 있게 구성하므로, 수용공간 내부의 압력 변화 등이 발생하더라도 마감덮개가 변형되는 것을 최소화하여 안전하고 편리하게 사용할 수 있게 한다. 그리고, 본 발명은 마감덮개의 가장자리 전체를 꺾어서 플랜지를 구성하고, 이 플랜지가 변형되면서 수용공간의 내면과 밀착하게 하고, 또한 플랜지 끝에 실링을 통해 기밀 작용을 할 수 있게 구성하므로, 구조가 간단하면서도 열매체가 새지 않게 하여 안전하면서도 방열 효과를 높일 수 있게 한다.

Description

진공을 이용한 LED 조명용 방열기구{HEAT RADIATION MEMBER FOR LED LIGHTINGS USING VACUUM}
본 발명은 진공을 이용한 LED 조명용 방열기구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열매체를 저장하는 수용공간을 마감하는 마감덮개를 강제 끼움 방식으로 마감하고, 특히 마감덮개와 수용공간의 바닥면 사이에 열매체를 주입할 때 사용하는 지지 관을 갖춤으로써, 기밀 효과를 높여 열매체가 누설되는 것을 막을 수 있을 뿐만 아니라 열매체가 상변화를 일으키더라도 마감덮개의 변형을 지지 관을 통해 방지할 수 있게 구성하여 안전하면서도 편리하게 사용할 수 있게 한 것이다.
LED를 이용한 조명은 효율이 우수한 조명으로 알려졌으나, LED에서 발생하는 고열을 효과적으로 방열하지 못하면 반대로 효율이 떨어질 우려가 있다. 이에, LED에서 발생한 열을 효과적으로 방열하기 위해, 아래의 특허문헌 1 내지 특허문헌 3과 같이, 열매체를 이용한 방열 방식을 많이 사용한다.
(특허문헌 1) 한국등록특허 제1508958호
히터파이프형 방열체를 구비한 LED 조명등에 있어서, FR-4 소재의 상하부에 동(Cu)박면이 부착된 양면기판과 상기 양면기판의 상부 동박면에 파워 LED의 리드 프레임을 고정할 수 있는 솔더 패드를 구비하고, 상기 양면기판에는 LED가 위치하는 곳마다 비아홀을 상부 동박면에서 하부 동박면까지 관통되도록 형성하고, 상기 비아홀에는 열전달 매체를 개재하되, 열전달 매체의 일측은 LED의 발열부위 방열점에 접촉되고 타측은 하부 동박면의 비아홀에 노출되게 형성되어 상기 파워 LED와 양면기판 및 열전달 매체를 하나로 패키지화하여 구성되어 상기 파워 LED와 양면기판 및 열전달 매체를 하나로 패키지화하여 구성되는 PCB어셈블리와, 상기 PCB 어셈블리의 배면에 결합되는 베이스판과, 상기 베이스판 상에 직립으로 결합되는 다 수개의 방열판과, 각 방열판의 일정 높이에 결합공이 형성되고 상기 결합공에는 히터파이프가 관통 결합하도록 구성된 방열체에 의해 LED에서 발생하는 고열이 신속하게 방열됨은 물론 방열체가 균일하게 방열되도록 한 것이다.
(특허문헌 2) 한국공개특허 제10-2015-0132354호
패키징된 칩-온-보드 (COB) LED 어레이들은 제공되며, 이때 색 변환 매체는 색 변환 매체의 동작 온도를 줄이고, 손상을 피하면서 광 출력을 증가시키기 위해, 실리콘보다는 오히려 유리 격벽 플레이트 내에서 분포된다. 칩-온-보드 (COB) 발광 다이오드 (LED) 광원, 광원 봉합재, 분포된 색 변환 매체, 및 유리 격벽 플레이트를 포함한 조명 디바이스가 제공된다. COB LED 광원은 열 히트 싱크 프레임워크 및 적어도 하나의 LED를 포함하며, 그리고 광원 봉합재가 LED 상에 분포되는 광원 봉합재 캐비티를 정의한다. 유리 격벽 플레이트는 광원 봉합재 캐비티 상에 위치하며, 그리고 분포된 색 변환 매체를 포함한다. 광원 봉합재는, LED를 봉합하고 봉합재 열 전도 경로들을 정의하기에 충분한 두께로 LED 상에 분포된다.
(특허문헌 3) 한국등록특허 제1693827호
고효율 방열기구를 구비한 엘이디 조명장치에 관한 것으로, 베이스판에 엘이디 소자가 장착되어 빛을 조사하는 엘이디와, 베이스판을 일측에 설치하고, 엘이디 소자에서 발생된 열을 베이스판을 거쳐 저장된 열매체를 통해 전달하는 베이퍼챔버와, 베이퍼챔버의 타측에 구비되어 전달된 열을 외부로 방출하는 방열핀;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
하지만, 기존 열매체를 이용한 LED 조명은 다음과 같은 문제가 발생한다.
(1) 열매체를 별도로 제작한 히트 파이프 형태로 제작하여 LED 조명에 장착하는 경우가 많아 제조비용이 많이 든다.
(2) 특히, 열매체를 사용하려면 진공 상태에서 열매체를 수용공간 안에 집어넣고 수용공간을 마감해야 하는 데, 수용공간을 덮는 마감덮개를 장착하는 데 어려움이 있다.
(3) 즉, 기존 LED 조명은 열매체를 수용하는 공간을 마감덮개로 덮어서 마감하는데 이때 마감덮개는 용접 등의 방법으로 고정하므로, 마감덮개의 용접에 오랜 시간이 걸릴 뿐만 아니라 열매체가 새지 않도록 용접하려면 어느 정도 이상의 숙련도가 필요하다.
(4) 이에, 조립 효율이 떨어질 뿐만 아니라 잘못 조립하면 열매체가 새어 나와 열효율이 떨어지는 문제가 발생한다.
한국등록특허 제1508958호 (등록일 : 2015.03.31) 한국공개특허 제10-2015-0132354호 (공개일 : 2015.11.25) 한국등록특허 제1693827호 (등록일 : 2017.01.02)
본 발명은 이러한 점을 고려한 것으로, 열매체를 수용하는 수용공간을 덮는 마감덮개를 강제 끼움 방식으로 끼워서 고정하므로, 마감덮개의 조립 효율을 높이면서도 기밀 유지 성능을 높여 쉽고 편리하게 제작하여 안전하게 사용할 수 있게 한 진공을 이용한 LED 조명용 방열기구를 제공하는 데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명은 이러한 마감덮개와 수용공간의 바닥 사이에 지지 관을 갖추고, 이 지지 관을 통해 수용공간 안으로 열매체 주입과 더불어 마감덮개를 지지할 수 있게 구성하므로, 방열 작용에 따라 수용공간 내부의 압력 변화 등이 발생하더라도 마감덮개가 변형되는 것을 최소화하여 안전하고 편리하게 사용할 수 있게 한 진공을 이용한 LED 조명용 방열기구를 제공하는 데 다른 목적이 있다.
그리고, 본 발명은 마감덮개의 가장자리 전체를 꺾어서 플랜지를 구성하고, 이 플랜지가 변형되면서 수용공간의 내면과 밀착하게 하고, 또한 플랜지 끝에 실링을 통해 기밀 작용을 할 수 있게 구성하므로, 구조가 간단하면서도 열매체가 새지 않게 하여 안전하면서도 방열 효과를 높일 수 있게 한 진공을 이용한 LED 조명용 방열기구를 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 진공을 이용한 LED 조명용 방열기구는, LED를 탑재한 기판(S)에서 발생한 열을 전달받아 외부로 전달하여 방출하는 열매체를 수용할 수 있도록 용기 형상으로 이루어진 수용공간(110)을 갖춘 방열 기구에서, 상기 수용공간(110)에는 개방된 입구 부분에 마감덮개(120)를 억지 끼움 방식으로 장착하고;, 상기 마감덮개(120)와 수용 공간(110)의 바닥 사이에는 외주에 유체 구멍(131)을 관통 성형한 실린더 형상으로 이루어진 지지 관(130)을 갖추며;, 상기 마감 덮개(120)에는 지지 관(130)과 접하는 부분에 되메움 구멍(122)을 관통 성형한 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 마감덮개(120)는, 열간 압입 또는 냉각 압입하여 억지 끼움 한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 마감덮개(120)는, 상기 수용공간(110)의 개방한 입구 형상의 판 형태로 이루어지고, 가장자리 전체가 미리 정한 폭으로 수용공간(110)의 안쪽으로 향하도록 꺾여서 밀착하도록 플랜지(121)를 형성한 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 수용 공간(110)에는, 상기 지지 관(130)의 한쪽 끝이 끼워져서 고정할 수 있도록 고정 돌기(111)를 돌출 성형한 것을 특징으로 한다.
마지막으로, 상기 방열 기구에는, 상기 마감덮개(120)의 가장자리가 맞닿는 수용 공간(110)의 개방한 입구 부분에 자리 면(140)을 형성하고, 이 자리 면(140)에 실링(141)을 갖춰 마감 덮개(120)를 억지 끼움 함에 따라 압착되게 한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 진공을 이용한 LED 조명용 방열기구는 다음과 같은 효과가 있다.
(1) 억지 끼움 방식으로 마감덮개를 방열 기구에 장착하여 수용공간을 구성하므로, 쉽고 편리하게 마감덮개로 마감할 수 있어 작업효율을 높일 수 있다.
(2) 특히, 마감덮개의 가장자리 전체에 플랜지를 형성하여 수용공간의 내면과 밀착할 수 있게 구성하므로, 수용공간과 마감덮개 사이의 밀착력을 높여 수용공간에 수용한 열매체가 새는 것을 방지하여 방열 효과를 더욱 높일 수 있다.
(3) 또한, 마감덮개에는 수용공간의 바닥까지 닿을 수 있게 연장한 지지 관을 구성하므로, 열매체를 주입할 때는 주입 통로로 사용하고, 방열 작용을 할 때는 마감덮개가 수용공간 안으로 휘는 등의 변형이 발생할 때 변형을 최소화하여 열매체가 새는 것을 방지할 수 있게 하여 방열 효과를 높일 수 있다.
(4) 방열 기구에 마감덮개의 가장자리와 접하는 부분에 실링을 설치하므로, 마감부재를 억지 끼움 방식으로 장착한 상태에서 실링을 통해 기밀 작용을 높일 수 있게 되어 열매체가 새는 것을 막아 방열 효과를 더욱 높일 수 있다.
(5) 방열 기구와 마감덮개의 재질에 따라 냉간 압입 방식이나 열간 압입 방식을 통해 억지 끼움 방식으로 마감덮개를 고정하므로, 재질에 따라 적절한 억지 끼움 방식을 선택하여 안전하면서도 쉽고 편리하게 마감덮개를 장착할 수 있다.
[도 1]은 본 발명에 따른 방열 기구를 적용한 LED 조명의 한 가지 예를 보여주는 사시도이다.
[도 2]는 본 발명에 따른 방열 기구를 적용한 LED 조명의 장착 구조를 보여주기 위한 단면도이다.
[도 3]은 본 발명에 따른 방열 기구를 적용한 LED 조명의 결합 구조를 보여주기 위해 분해한 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최고의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 한가지 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형례가 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
(구성)
본 발명에 따른 진공을 이용한 LED 조명용 방열기구(100)는, [도 1] 내지 [도 3]과 같이, 수용공간(110), 마감덮개(120), 그리고 지지 관(130)을 포함한다.
특히, 상기 마감덮개(120)는 용기 형상으로 이루어진 수용공간(110)의 개방한 입구 부분에 억지 끼움 방식으로 끼워서 열매체가 새지 않게 구성하여 쉽고 저렴하게 제작하면서도 방열 효과가 떨어지는 것을 방지할 수 있게 한 것이다.
또한, 상기 지지 관(130)은 마감덮개(120)와 수용공간(110) 사이에 장착하게 구성하므로, 밀폐된 수용공간(110) 안에서 압력 변화가 발생하더라도 마감덮개(120)가 수용공간(110) 안으로 밀려드는 등의 변형 발생을 최소화할 수 있게 한 것이다.
그리고, 상기 마감덮개(120)에는 가장자리 전체에 플랜지(121)를 형성하므로, 억지 끼움 할 때 이 플랜지(121)가 쉽게 변형되면서 수용공간(110) 안에 견고하게 밀착하여 열매체가 새는 것을 방지할 수 있게 한 것이다.
이하, 이러한 구성에 관해 첨부도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. 여기서, 미설명 도면부호 "100'"는 방열 기구의 외주에 형성한 방열 핀을, "R"은 LED에서 생성한 빛을 투과하는 투광판을, "B"는 투광판을 고정하는 브래킷을 각각 나타낸다.
수용공간(110)은, [도 1] 내지 [도 3]과 같이, 방열 기구(100)에 용기 형상으로 형성하여 그 안에 열매체를 저장할 수 있게 형성한다. 여기서, 열매체는 열량 운반을 목적으로 사용하는 통상의 기술로 제작한 것을 말하며, 특히 히트 파이프 등에 사용하는 열전달용 매체를 말한다. 도면에서, 수용공간(110)은 종 형상으로 형성한 예를 보여준다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 수용공간(110)에는, [도 2]와 같이, 고정 돌기(111)를 돌출 성형하는 것이 바람직하다. 고정 돌기(111)는 후술할 지지 관(130)의 한쪽 끝이 끼워져서 움직이지 않게 지지하기 위한 돌기를 말한다. 이러한 고정 돌기(111)는 지지 관(130)의 외관을 따라 미리 정한 간격으로 여러 개의 돌기를 돌출 성형할 수도 있고, 링 형태로 하나의 돌기를 돌출 성형하게 구성할 수도 있다.
마감덮개(120)는, [도 2] 및 [도 3]과 같이, 상술한 수용공간(110)의 개방한 입구 부분을 마감하여 수용공간(110)에 저장한 열매체가 외부로 새지 않게 막아주는 덮개를 말한다.
이러한 마감덮개(120)는, [도 2]와 같이, 한쪽 면에 되메움 구멍(122)을 관통 성형한다. 되메움 구멍(122)은 마감덮개(120)를 수용공간(110)의 입구 부분을 마감한 다음 진공 상태에서 수용공간(110) 안으로 열매체를 주입하게 하고, 열매체를 주입한 다음에는 이 되메움 구멍(122)을 고주파 융착 등의 방법으로 마감하여 열매체가 새지 않게 구성한다. 이러한 되메움 구멍(122)은 마감덮개(120)의 중간 부분에 관통 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 마감덮개(120)는, [도 2] 및 [도 3]과 같이, 가장자리 전체에 플랜지(121)를 형성한다. 이때, 플랜지(121)는 마감덮개(120)를 수용공간(110)에 장착할 때 그 가장자리가 수용공간(110)의 안쪽을 향하도록 구성함으로써, 마감덮개(120)를 수용공간(110)에 장착할 때 이 플랜지(121)가 쉽게 변형되면서 수용공간(110)의 안쪽 면에 긴밀하게 밀착하여 열매체가 새는 것을 방지할 수 있게 구성한다. 그리고,플랜지(121)는 통상 판체 형태로 제작하는 마감덮개(120)의 구조적 강성을 보강하기도 한다.
또한, 상기 마감덮개(120)는, [도 2] 및 [도 3]과 같이, 수용공간(110)의 입구 부분에 마감할 때 억지 끼움 방식을 통해 마감함으로써 쉽고 편리하게 마감하면서도 긴밀하게 밀착 고정하게 하여 열매체가 새지 않게 장착한다. 이때의 억지 끼움 방식은 다양한 방법을 이용할 수 있으나, 바람직하게는 열간 압입 또는 냉각 압입 방식으로 억지 끼움 하는 것이 바람직하다. 이러한 열간 압입과 냉각 압입은 방열 기구(100)와 마감덮개(120)의 재질에 따른 열팽창계수를 이용하여 선택할 수 있음을 본 발명이 속한 기술 분야의 종사자라면 누구든지 쉽게 알 수 있을 것이다. 예를 들어서, 방열 기구(100)로 알루미늄을 사용하고 마감덮개(120)로 금속판을 사용할 때는 열간 압입 방식을 채택하여 열팽창계수가 큰 방열 기구(100)를 가열한 상태에서 마감덮개(120)를 덮음에 따라 방열 기구(100)가 식으면서 긴밀하게 억지 끼움이 이루어지게 한다. 반대로, 방열 기구(100)보다 마감덮개(120)의 열팽창계수가 크면 냉각 압입 방식으로 억지 끼움 하게 된다.
이처럼 이루어진 마감덮개(120)는, [도 2] 및 [도 3]과 같이, 평면 형태로 제작하여 LED를 탑재한 기판(S)과 접촉 면적을 늘릴 수 있게 구성하여 방열 효과를 높일 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.
이러한 마감덮개(120)는 평면 형태로 제작한 것을 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정하지 않고 변형이 우려될 때는 두꺼운 부재로 제작하거나 리브 등을 돌출 성형하여 구조적 강성을 보강할 수 있게 구성할 수 있음을 본 발명이 속한 기술 분야의 종사자라면 누구든지 쉽게 알 수 있을 것이다.
지지 관(130)은, [도 2] 및 [도 3]과 같이, 상술한 마감덮개(120)의 한쪽 면에서 수용공간(110)의 바닥까지 맞닿을 수 있는 길이로 별도 구성한다. 이러한 지지 관(130)은 마감덮개(120)로 마감하여 밀폐된 수용공간(110) 내부의 압력 변화 등이 발생하더라도 마감덮개(120)가 변형되는 것을 최소화하여 내구성을 높이면서 열매체가 새어나가지 못하게 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 지지 관(130)은, [도 2] 및 [도 3]과 같이, 외주에 유체 구멍(131)을 관통 성형함으로써, 상술한 마감덮개(120)에 열매체 주입을 위해 관통 성형한 되메움 구멍(122)을 통해 주입한 열매체를 충전하는 통로로 활용할 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.
이러한 지지 관(130)은, [도 2]와 같이, 마감덮개(120)의 중심 부분에 오도록 상술한 고정 돌기(111)에 끼워서 고정함으로써, 마감덮개(120) 전체에 대하여 변형이 쉽게 일어나지 않게 하면서도 쉽고 편리하게 열매체를 주입할 수 있게 구성하는 것이 좋다. 또한, 마감덮개(120)에도 이 지지 관(130)과 접하는 부분이 돌출하게 하여 지지 관(130)에 끼워지게 구성하여 마감덮개(120)에서 지지 관(130)이 미끄러지거나 빠지지 않게 구성하는 것이 좋다.
이상과 같이 이루어진 본 발명은 수용공간(110)의 개방된 입구 부분을 마감덮개(120)를 이용하여 억지 끼움 방식으로 긴밀하게 밀폐되도록 마감하므로, 쉽고 편리하게 마감할 수 있을 뿐만 아니라 지지 관(130)을 통해 마감덮개(120)가 지지가 되게 구성하므로 밀폐된 수용공간(110) 내에서의 압력 변화에도 마감덮개(120)가 쉽게 변형되지 않게 하여 내구성을 높일 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 방열 기구(100)는, [도 2]와 같이, 상술한 마감덮개(120)로 수용공간(110)을 마감할 때 실링(141)을 통해 더욱 긴밀하게 마감할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 상기 방열 기구(100)에는 실링(141)을 설치할 수 있도록 수용공간(110)의 입구 부분의 안쪽에 전체 둘레에 걸쳐 자리 면(140)을 형성하고, 이 자리 면(141)에 실링(141)이 빠지지 않게 걸쳐지게 하고 마감덮개(120)를 억지 끼움 함에 따라 플랜지(121)의 가장자리가 이 실링(141)을 가압하여 긴밀하게 밀폐 작용하게 하는 것이 바람직하다.
100 : 방열 기구
110 : 수용공간
120 : 마감덮개
121 : 플랜지
130 : 지지 관
131 : 유체 구멍

Claims (5)

  1. LED를 탑재한 기판(S)에서 발생한 열을 전달받아 외부로 전달하여 방출하는 열매체를 수용할 수 있도록 용기 형상으로 이루어진 수용공간(110)을 갖춘 방열 기구에서,
    상기 수용공간(110)에는 개방된 입구 부분에 마감덮개(120)를 억지 끼움 방식으로 장착하고,
    상기 마감덮개(120)와 수용 공간(110)의 바닥 사이에는 외주에 유체 구멍(131)을 관통 성형한 실린더 형상으로 이루어진 지지 관(130)을 갖추며,
    상기 마감 덮개(120)에는 지지 관(130)과 접하는 부분에 되메움 구멍(122)을 관통 성형한 것을 특징으로 하는 진공을 이용한 LED 조명용 방열기구.
  2. 제1 항에서,
    상기 마감덮개(120)는,
    열간 압입 또는 냉각 압입하여 억지 끼움 한 것을 특징으로 하는 진공을 이용한 LED 조명용 방열기구.
  3. 제1 항에서,
    상기 마감덮개(120)는,
    상기 수용공간(110)의 개방한 입구 형상의 판 형태로 이루어지고, 가장자리 전체가 미리 정한 폭으로 수용공간(110)의 안쪽으로 향하도록 꺾여서 밀착하도록 플랜지(121)를 형성한 것을 특징으로 하는 진공을 이용한 LED 조명용 방열기구.
  4. 제1 항에서,
    상기 수용 공간(110)에는,
    상기 지지 관(130)의 한쪽 끝이 끼워져서 고정할 수 있도록 고정 돌기(111)를 돌출 성형한 것을 특징으로 하는 진공을 이용한 LED 조명용 방열기구.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에서,
    상기 방열 기구에는,
    상기 마감덮개(120)의 가장자리가 맞닿는 수용 공간(110)의 개방한 입구 부분에 자리 면(140)을 형성하고, 이 자리 면(140)에 실링(141)을 갖춰 마감 덮개(120)를 억지 끼움 함에 따라 압착되게 한 것을 특징으로 하는 진공을 이용한 LED 조명용 방열기구.
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