KR20190082580A - 분할형 방열구조를 갖는 조명장치 - Google Patents

Abstract

분할형 방열구조를 갖는 조명장치가 개시된다. 본 발명에 따른 분할형 방열구조를 갖는 조명장치는, 종형상으로 이루어지고, 측면둘레를 따라 다수의 측방통기홀이 이격형성된 열전도성 소재의 상단커버; 상기 상단커버의 하단부와 결합하고, 다수의 LED소자가 실장된 기판이 하단면에 결합되며 가운데에 중앙통기홀이 구비된 열전도성 소재의 방열바디; 및 상기 LED소자에 전원을 제공하기 위한 컨버터를 탑재한 상태에서 상기 상단커버의 내측에 구비되는 하우징을 포함하여, 상기 컨버터 및 상기 LED소자에 대한 방열은, 상기 하우징에 의해 각각 상기 상단커버의 상부 및 상기 측방통기홀을 통해 구별되게 이루어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 상단커버와 방열바디가 이루는 공간 내에 위치한 하우징을 기준으로 발열원인 LED소자와 컨버터가 서로 차폐된 상태로 각각 상단커버의 서로 다른 영역을 통해 방열되도록 함과 동시에 외부 수분이나 먼지 등과 같은 이물질의 적층이 저감되도록 상단커버, 방열바디 및 하우징 등이 상호 유기적으로 구조화됨에 따라 조명장치의 방열효율이 효과적으로 증대될 수 있게 된다.

Description

분할형 방열구조를 갖는 조명장치{LIGHTING DEVICE HAVING STRUCTURE FOR RADIATING HEAT INTO DIVIDED AREAS}

본 발명은 분할형 방열구조를 갖는 조명장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, LED소자에 전원을 제공하는 컨버터와 LED소자 자체의 사용으로 인해 발생하는 열이 각각 서로 다른 영역을 통해 방열되도록 함으로써, 조명장치의 방열효율을 증대함은 물론, 저비용으로 조명장치의 생산성을 향상시킬 수 있는 조명장치에 관한 것이다.

발광다이오드(LED, Light Emitting Diode)는 기존의 다른 광원에 비해 크기가 작고 소비전력이 낮으며 수명이 반영구적이고 환경친화적인 이점에 따라 최근 조명광원으로 널리 사용되고 있다.

이러한 LED소자의 사용이 증대됨으로 인해, LED소자 또는 모듈은 서울시 등의 지자체나 도로공사 등의 발주처에 의해 채택된 가로등, 보안등, 터널등에 대한 표준화 항목에 주요 부품으로 지정되어 관리되고 있는 실정이다.

즉, 용도나 장소별 표준화에 따라 LED 표준모듈의 크기, 소비전력, 정격입력전류 등과 같은 세부사항들이 모두 일정범위 내에서 규격화되어 조명장치의 시공에 적용되고 있는 것이다.

이에 따라 LED소자나 모듈은 필요한 광량이나 조도의 구현을 위해, 조명장치 내부의 한정된 공간에서 일방향을 향해 밀집된 형태로 기판에 실장한 다음, 먼지나 수분 등과 같은 이물질의 적층이나 침투를 방지하기 위한 커버를 기판의 상단부에 결합시키 방식으로, LED 조명장치를 일반적으로 제작하고 있다.

이때, 밀집된 형태로 실장된 LED소자에서 발생된 다량의 열은, LED소자의 수명을 저하시키고 조명장치 전체의 고장이나 불량을 초래하게 된다는 점에서 이러한 열을 주변으로 신속하게 확산시켜 온도상승을 저감시킬 수 있도록 하는 적절한 방열구조에 대한 연구와 개발이 LED를 이용하는 조명장치에 있어서 가장 큰 이슈가 되고 있다.

위와 같은 LED소자를 이용한 조명장치의 방열구조와 관련하여 일반적으로 다수의 방열핀이 형성된 다양한 형상의 히트싱크를 조명장치에 장착하여 열 문제를 부분적으로 해소하거나 대한민국등록특허 제10-1695129호(등록일: 2017.01.04)에서 제시하고 있는 바와 같이 소정의 길이를 갖는 방열봉을 통해 열 문제를 해소하고자 하고 있다.

그러나 이러한 방열핀 구조의 히트싱크의 경우, 방열효율의 증대를 위해 알루미늄과 같은 방열소재를 이용하여 다이케스팅 방식으로 제작되는 관계상, 제조비용이 과다함은 물론, 조명장치의 다양한 형상에 대응한 신속한 제조가 어렵고, 소정의 부피물이어서 동일소재로 제조시 판재로 가공된 히트싱크에 비해 경량화하기가 곤란한 문제가 있다.

또한, 냉각 또는 방열효율 증대를 위해 방열핀 구조의 히트싱크를 공기순환이 상대적으로 원활한 외부에 노출된 형태로 설치하는 경우, 외부 먼지 등과 같은 이물질의 적층으로 인한 방열효율의 저하가 필연적으로 발생하게 되며, 반대로 조명장치 내부에 설치한 경우, 공기순환이 이루어지지 않아 방열성능이 떨어지는 문제가 있었다.

따라서 이러한 종래 LED소자를 이용한 조명장치의 방열구조와 관련하여 발생되는 다양한 문제를 근본적으로 해소하기 위한 다각적이고 구조적이며 통합적인 개선 내지 개량이 필요한 실정이다.

대한민국등록특허 제10-1695129호(등록일: 2017.01.04)

본 발명의 목적은, 다수의 LED소자를 이용한 조명장치의 생산성을 향상하고 제조비용을 절감할 수 있는 경량화된 방열구조를 제시하는 한편, 외부 수분이나 먼지 등과 같은 이물질의 적층에 따른 방열효율의 저하가 감소될 수 있으며, LED소자 자체에 대한 방열과 이에 전원을 공급하는 컨버터에 대한 방열이 각각 서로 다른 영역을 통해 분리된 형태로 이루어지도록 함으로써, 방열효율의 증대를 꾀할 수 있는 분할형 방열구조를 갖는 조명장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 종형상으로 이루어지고, 측면둘레를 따라 다수의 측방통기홀이 이격형성된 열전도성 소재의 상단커버; 상기 상단커버의 하단부와 결합하고, 다수의 LED소자가 실장된 기판이 하단면에 결합되며 가운데에 중앙통기홀이 구비된 열전도성 소재의 방열바디; 및 상기 LED소자에 전원을 제공하기 위한 컨버터를 탑재한 상태에서 상기 상단커버의 내측에 구비되는 하우징을 포함하여, 상기 컨버터 및 상기 LED소자에 대한 방열은, 상기 하우징에 의해 각각 상기 상단커버의 상부 및 상기 측방통기홀을 통해 구별되게 이루어지는 것을 특징으로 하는 분할형 방열구조를 갖는 조명장치에 의해 달성될 수 있다.

상기 하우징은, 상기 컨버터가 탑재되는 상방 개구형 내측공간이 구비된 수납부; 및 상기 중앙통기홀과 상기 측방통기홀 간을 연통시키는 방사형 공기유로가 형성되도록 상기 수납부의 중앙부에서 하향돌출된 깔때기형의 유로형성부를 포함할 수 있다.

상기 조명장치는, 상기 LED소자에 대한 방열효율의 증대를 위해, 상기 방열바디의 상단부에 결합되는 열전도성 소재의 방열핀구조체를 더 포함하되, 상기 방열핀구조체는, 상기 공기유로에 대응하도록, 판금프레스 공정을 통해 상향경사지게 절단 및 절곡형성된 다수의 방열핀이 방사형으로 배치되어 이루어질 수 있다.

상기 상단커버는, 위쪽에서 낙하되는 수분이나 먼지와 같은 이물질이 상기 측방통기홀로 유입되는 것을 방지할 수 있도록, 상기 측방통기홀의 상부에 처마형상으로 형성된 가림재를 더 포함하고, 상기 상단커버는, 판금프레스 공정을 통해 상기 측방통기홀 및 상기 가림재와 함께 일체로 제작되어 종형상을 이룰 수 있다.

상기 조명장치는, 상기 컨버터에 대한 방열효율의 증대를 위해, 상기 상단커버의 상단부에 결합되는 열전도성 소재의 틸팅브라켓을 더 포함할 수 있다.

상기 하우징은, 상기 측방통기홀의 위쪽에 위치한 상기 상단커버의 내측면과 상기 수납부 사이에 개재되어 상기 내측공간을 밀폐시키는 차폐부를 더 포함할 수 있다.

상기 차폐부는, 탄성변형이 가능한 소재로 제작되고, 상기 수납부의 상단부 둘레를 따라 끼워지는 끼움고정부; 상기 끼움고정부에서 상향돌출되어 상기 상단커버의 내측면에 밀착되는 제1 밀착부; 상기 끼움고정부에서 측방으로 돌출형성되어 상기 상단커버와의 결합시 아래쪽으로 탄성변형되는 수평돌기체; 및 상기 수평돌기체에서 적어도 하나 이상이 상향돌출되어 상기 상단커버의 내측면에 밀착되는 제2 밀착부를 포함할 수 있다.

상기 하우징은, 상기 방열바디의 지지를 위해, 상기 수납부에서 하향돌출된 지지프레임을 더 포함할 수 있다.

상기 조명장치는, 상기 중앙통기홀과 연통되는 커버홀이 구비되고, 상기 방열바디의 하단부에 결합되어 상기 LED소자로부터 방사되는 빛을 조절하며 투광시키는 렌즈커버를 더 포함할 수 있다.

상기 조명장치는, 상기 렌즈커버와 상기 방열바디 사이에서 상기 중앙통기홀의 둘레 및 상기 방열바디의 가장자리 둘레를 따라 각각 배치되는 제1,2 실링부를 더 포함하여, 외부 수분이나 이물질로부터 상기 기판이 차폐되도록 할 수 있다.

본 발명에 의하면, 상단커버와 방열바디가 이루는 공간 내에 위치한 하우징을 기준으로 발열원인 LED소자와 컨버터가 서로 차폐된 상태로 각각 상단커버의 서로 다른 영역을 통해 방열되도록 함과 동시에 외부 수분이나 먼지 등과 같은 이물질의 적층이 저감되도록 상단커버, 방열바디 및 하우징 등이 상호 유기적으로 구조화됨에 따라 조명장치의 방열효율이 효과적으로 증대될 수 있게 된다.

그리고 이러한 방열효율의 증대로 인해 조명장치의 고장이나 불량이 저감됨에 따라 안정적이고 지속적인 조명장치의 사용이 담보될 수 있게 된다.

또한, 판상의 열전도성 방열소재를 이용하여 제작되는 상단커버, 방열바디 및 방열핀구조체가 판금프레스 공정에 의해 저비용으로 신속하게 제작됨에 따라 조명장치의 경량화, 생산성 향상 및 제조비용의 절감이 도모될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 분할형 방열구조를 갖는 조명장치를 상단부에서 바라본 사시도 및 아래쪽에서 바라본 사시도이다.
도 2a는 도 1(a)의 분해사시도이다.
도 2b는 도 1(b)의 분해사시도이다.
도 3은 도 1의 절단선에 따른 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 조명장치의 분할형 방열구조에 따른 방열작용을 구체적으로 살펴보기 위한 사용상태도이다.
도 5는 도 1에 도시된 조명장치의 이물질 침투방지구조를 구체적으로 도시한 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 분할형 방열구조를 갖는 조명장치를 상단부에서 바라본 사시도 및 아래쪽에서 바라본 사시도이고, 도 2a는 도 1(a)의 분해사시도이고, 도 2b는 도 1(b)의 분해사시도이고, 도 3은 도 1의 절단선에 따른 단면도이고, 도 4는 도 1에 도시된 조명장치의 분할형 방열구조에 따른 방열작용을 구체적으로 살펴보기 위한 사용상태도이고, 도 5는 도 1에 도시된 조명장치의 이물질 침투방지구조를 구체적으로 도시한 단면도이다.

발명의 설명 및 청구범위 등에서 방향을 지칭하는 상(위쪽), 하(아래쪽), 좌우(옆쪽 또는 측방), 전(정,앞쪽), 후(배,뒤쪽) 등은 권리의 한정의 용도가 아닌 설명의 편의를 위해서 도면 및 구성간의 상대적 위치를 기준으로 정한 것으로, 이하에서 설명되는 각 방향은 이와 다르게 특별히 한정하는 경우를 제외하고, 이에 기초한 것이다.

본 발명에 따른 분할형 방열구조를 갖는 조명장치(100)는, 조명장치의 주발열원인 LED소자(124a)와 컨버터(131)에 대한 방열효율을 효과적으로 증대하면서도, 다이캐스팅 방식으로 제작되던 방열부품 등을 포함하던 종래의 조명장치 대비 경량화, 생산성 향상 및 제조비용의 절감 등을 두루 도모하기 위해 안출된 발명이다.

여기서 방열효율의 효과적 증대는, 조명장치(100) 내에 설치되는 LED소자(124a)와 컨버터(131)가 서로 구획되며 차폐된 상태로 각각 서로 다른 영역을 통해 방열되도록 하는 분할형 방열구조(즉, 상단커버(110)의 상부를 통한 컨버터(131)의 방열 및 측방통기홀(112)을 통한 LED소자(124a)의 방열이 각각 하우징(130)에 의해 구획되어 구별되게 이루어지는 구조)에 의해 이루어지게 된다.

그리고 조명장치(100)의 경량화, 생산성 향상 및 제조비용의 절감 등은, 상단커버(110), 방열바디(120) 및 방열핀구조체(140) 등을 얇은 판상의 열전도성 방열소재를 사용하여 판금프레스 공정에 의해 저비용으로 신속하게 제작함으로써 이루어지게 된다.

상술한 바와 같은 기능 내지 작용 등을 구체적으로 구현하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 분할형 방열구조를 갖는 조명장치(100)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상단커버(110), 방열바디(120) 및 하우징(130)을 기본적으로 포함하여 구성될 수 있고, 추가적으로 방열핀구조체(140), 틸팅브라켓(150) 및 렌즈커버(160) 등을 더 포함하여 구성될 수 있다.

이하에서는 상술한 각 구성들에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

상단커버(110)는, 열전도성의 판상 소재를 종형상으로 제작되어 본 발명의 상단부 외관을 구성하고, 그 자체로 LED소자(124a)와 컨버터(131)에 대한 방열기능을 동시에 수행하는 구성요소로서, 도 1에 도시된 바와 같이 종형상의 외주면에는 그 측면둘레를 따라 다수의 측방통기홀(112)이 이격형성될 수 있다.

여기서 상단커버(110)를 종형상으로 제작하는 이유는, 위쪽에서 낙하되는 수분이나 먼지와 같은 이물질이 종형상의 경사면을 타고 미끄러질 수 있게 하여 상단커버(110) 위쪽에 이물질이 적층되는 것을 방지 내지 최소화하는 한편, 외부 공기와의 접촉면적의 증대를 통해 방열효율을 더욱 증대하기 위한 것이다.

이때, 종형상의 측면둘레를 따라 다수 개로 형성되는 측방통기홀(112)은, 본 발명에 따른 조명장치(100) 내부에 탑재되는 LED소자(124a)로부터 발생되는 열을 외부로 원활히 배출하기 위해 마련된 구성요소로서, 단순한 구멍형태로 이루어질 수도 있지만, 위쪽에서 낙하되는 수분이나 먼지와 같은 이물질이 조명장치(100) 내부로 직접 유입되는 것을 방지할 수 있도록, 상부에 처마형상의 가림재(113)가 구비되도록 하는 것이 바람직하다.

위와 같은 구조로 이루어진 상단커버(110)는, 열전도성의 판상 소재, 즉 열전도율이 우수한 알루미늄이나 구리 등을 소재로 한 금속판을 프레스 장치를 이용한 판금공정을 통해 측방통기홀(112) 및 가림재(113)와 함께 일체로 제작되어 종형상을 이루는 것이, 제조비용이나 생산성 측면에서 바람직하다.

다만, 이와 달리 열전도성 복합고분자 소재를 사용하여 사출성형을 통해 제작될 수도 있음은 물론이다.

여기서 열전도성 복합고분자 소재란, 금속입자, 탄소재료나 세라믹과 같은 열전도성 필러와 우수한 성형성와 접착성이 있고, 저비용, 경량화가 가능한 합성수지를 서로 혼합하여 이루어진 복합소재로서, 일반적인 합성수지와 달리 투입된 필러로 인해 열전도성이 우수한 특징이 있다.

이때, 열전도도를 향상시키기 위해 사용되는 금속 입자들은 Al, Ag, Cu, Ni 등이 있고, 높은 열전도도와 절연특성을 가지고 있어 주로 전자재료용 소재로서 광범위하게 사용되는 세라믹은 AlN, Al2O3, BN, SiC, BeO 등이 있으며, 우수한 열전도도 및 기계적 물성을 갖고 가벼운 탄소소재로는 그라파이트(graphite), 탄소나노튜브(carbon nanotube), 탄소섬유(carbon fiber), 그래핀(graphene) 등일 수 있다.

방열바디(120)는, 상술한 상단커버(110)의 하단부와 결합하여 조명장치(100)의 전체 프레임을 이루고, 그 자체로 LED소자(124a)에 대한 방열기능을 수행하는 열전도성 소재로 제작된 판상의 구성요소로서, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 가운데에 중앙통기홀(122)이 형성되고, 다수의 LED소자(124a)가 실장된 기판(124)이 하단면에 결합되어 이루어지게 된다.

여기서 방열바디(120)는, 상단커버(110)와 마찬가지로 열전도성의 판상 소재, 즉 열전도율이 우수한 알루미늄이나 구리 등을 소재로 한 금속판을 프레스 장치를 이용한 판금공정을 통해 소정의 판상으로 제작될 수 있고, 이와 달리 열전도성 복합고분자 소재를 사용하여 사출성형을 통해 제작될 수도 있다.

기판(124)은 합성수지판이나 합판에 회로배선을 프린팅한 일반적인 기판과 달리 실장되는 LED소자(124a)의 원활한 방열을 위해 열전도율이 우수한 금속이나 세라믹으로 제조된 것을 사용하게 되며, 방열바디(120)의 중앙통기홀(122)과 연통되는 구멍이 중앙부에 형성된다.

여기서 LED소자(124a)는, 빛을 방사하는 발광원으로서 본 발명에 따른 조명장치(100)의 고휘도 구현을 위해 중앙부의 구멍을 제외한 기판(124) 전체에 다수 개가 이격된 형태로 실장될 수 있다.

중앙통기홀(122)은, 외부의 차가운 공기가 본 발명의 조명장치(100) 내부로 유입될 수 있도록 하기 위해 마련된 구성요소로서, 도시된 바와 같이 다수 개의 통기홀을 방사형태로 배치하여 이루어질 수 있고, 또는 이와 달리 하나의 통기홀 형태로 이루어질 수도 있다. 이때, 중앙통기홀(122)의 크기는 조명장치(100)에 요구되는 방열성능에 따라 적절하게 증감될 수 있다.

하우징(130)은, LED소자(124a)에 전원을 제공하기 위한 컨버터(131)를 탑재한 상태에서 상단커버(110)의 내측에 구비되어 아래쪽에 위치하게 되는 LED소자(124a)와 상단부에 탑재되는 컨버터(131)가 서로 차폐되며 각각 서로 다른 영역을 통해 방열되도록 하는 구성요소이다.

위와 같은 기능을 수행하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 하우징(130)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 수납부(132), 유로형성부(134), 지지프레임(138) 및 차폐부(136) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서 컨버터(131)는, LED소자(124a)가 빛을 방사하도록 외부 상용전원을 적절한 전원 형태로 변환하여 LED소자(124a)에 제공하는 다양한 회로소자로 구성된 집합체로서, 일반적으로 그 작동에 따라 열이 발생되는 관계상 LED소자(124a)의 보호와 안정적인 작동을 위해 방열의 주요 대상이 된다.

본 발명에 사용되는 컨버터(131)는, 기판(124)상에 다수 개로 실장된 LED소자(124a)에 대하여 안정적인 전원제공기능을 수행할 수 있는 유닛이면 충분하고, 그 구체적 구조나 구성은 본 발명의 요지와 무관하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

수납부(132)는 하우징(130)의 상단부를 이루며 상방이 개구되고 내측공간이 마련된 그릇형상의 구성요소로서, 그 내측공간에 컨버터(131)가 탑재되게 된다.

유로형성부(134)는, 하우징(130)의 아래쪽에 위치하게 되는 중앙통기홀(122)과 하우징(130)의 측방에 위치하게 되는 측방통기홀(112) 간을 연통시키기 위해 마련된 구성요소로서, 이로 인해 중앙통기홀(122)을 통해 유입되어 측방통기홀(112)로 배출되는 공기의 흐름 내지 유동(FA)이 자연스럽게 유도될 수 있게 된다.(도 4의 참조)

즉, 유로형성부(134)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 하단의 중앙통기홀(122)에서부터 상술한 상단커버(110)에 형성된 다수의 측방통기홀(112) 각각에 이르는 방사형의 공기유로가 형성되도록 하기 위해, 수납부(132)의 중앙부에서 깔때기형상으로 하향돌출되어 이루어지게 된다.

지지프레임(138)은, 아래쪽에 위치하는 방열바디(120)를 지지하기 위해 마련된 구성요소로서, 수납부(132)에서 하향돌출되어 이루어지되, 상술한 유로형성부(134)의 주변 둘레를 따라 적어도 2개 이상이 대칭형태로 이격배치될 수 있다.

위와 같은 구조의 지지프레임(138)은 후술할 방열핀구조체(140) 및 방열바디(120, 기판(124) 포함)로 이루어진 모듈을 관통하는 볼트와의 체결을 통해 방열핀구조체(140) 및 방열바디(120)와 견고한 결합을 이루며 지지할 수 있게 된다.

위에서 언급된 구성들로 이루어지는 하우징(130)은, 각각 독립하여 발열하는 LED소자(124a)와 컨버터(131) 간에 열적 혼합이나 교류가 없도록 열전도율이 낮은 비전도성 소재로 제작될 수 있다. 다만, 필요에 따라 하우징(130)은 컨버터(131)에 대한 방열효율의 증대를 위해 열전도율이 우수한 금속이나 세라믹으로 제조되거나 열전도성 복합고분자 소재를 사용하여 사출성형을 통해 제작될 수도 있다.

한편, 어느 하나의 지지프레임(138)에는, 컨버터(131)와 LED소자(124a) 간을 전기적으로 연결하여 전원이 인가되도록 하는 전선이 통과하도록 이루어진 배선홀이 형성될 수 있다.

차폐부(136)는, 컨버터(131)가 탑재된 수납부(132)의 내측공간을 외부로부터 밀폐시켜 컨버터(131)에서 발생된 열이 상단커버(110)의 상단부(즉, 측방통기홀(112)을 기준으로 위쪽에 구비되는 상단커버(110)의 위쪽 영역)를 통해서만 방열되도록 하기 위해 마련된 구성요소로서, 측방통기홀(112)의 위쪽에 위치한 상단커버(110)의 내측면과 수납부(132) 사이에 링형상으로 개재되는 패킹부재로 이루어질 수 있다.

이러한 차폐부(136)는 상단커버(110)의 내측면과 수납부(132) 사이를 빈틈없이 차폐할 수 있도록, 실리콘이나 고무 등과 같이 탄성변형이 가능한 소재로 제작하되, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 끼움고정부(136a), 제1 밀착부(136b), 수평돌기체(136c) 및 제2 밀착부(136d) 등을 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.

여기서 끼움고정부(136a)는 수납부(132)의 상단부 둘레를 따라 끼워지는 구성요소로서, 이로 인해 수납부(132) 상단에 차폐부(136)가 견고하게 고정될 수 있다. 그리고 제1 밀착부(136b)는 끼움고정부(136a)에서 상향돌출되어 상단커버(110)의 내측면에 대하여 탄성변형되며 밀착되는 구성요소이다.

그리고 수평돌기체(136c)는 끼움고정부(136a)에서 측방으로 돌출형성되어 상단커버(110)와의 결합시 아래쪽으로 탄성변형되는 구성요소로서, 탄성변형에 따른 탄성복원력을 후술할 제2 밀착부(136d)에 전달하여 제2 밀착부(136d)에 의한 밀폐력이보다 증대되도록 하는 기능을 수행하게 된다.

그리고 제2 밀착부(136d)는 수평돌기체(136c)에서 적어도 하나 이상이 상향돌출되어 상단커버(110)의 내측면에 대하여 역시 탄성변형되며 밀착되는 구성요소로서, 그 형성 개수에 비례하여 제2 밀착부(136d)에 의한 밀폐력이 증대되게 된다.

이렇게 탄성변형되며 상단커버(110)의 내측면과 이중으로 밀착되는 차폐부(136)를 통해 아래쪽에 구비된 LED소자(124a)로부터 발생된 열과 수납부(132)의 내측공간에 구비된 컨버터(131)로부터 발생된 열은, 상호 간에 열혼합 없이 상단커버(110)의 구별된 서로 다른 영역에서 각각 독립적으로 방열될 수 있게 됨에 따라 조명장치(100) 전체의 방열효율이 더욱 증대될 수 있게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 조명장치(100)는, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 방열바디(120)의 상단부에 결합되는 열전도성 소재의 방열핀구조체(140)를 더 포함할 수 있는데, 이는 상술한 방열바디(120)를 통한 LED소자(124a)에 대한 방열효율을 보다 증대하기 위한 것이다.

이러한 방열핀구조체(140)는, 종래 다이캐스팅 방식으로 제작되던 방열핀 구조의 히트싱크와는 다르게 경량화, 생산성 향상 및 제조비용의 절감 등을 위해 상단커버(110)나 방열바디(120)와 마찬가지로 열전도성 금속판을 소재로 프레스 장치를 이용한 판금공정을 통해 제작될 수 있다.

이때, 방열핀구조체(140)는, 판금프레스 공정에 의해 상향경사지게 절단 및 절곡형성된 다수의 방열핀(142)이 중앙통기홀(122)과 연통되는 가운데 구멍을 기준으로 방사형으로 배치됨으로써 이루어지게 된다.

여기서 다수의 방열핀(142)을 상향경사지게 형성하면서 방사형으로 배치한 이유는, 방열핀(142) 각각이 공기유로에 대응한 위치에서 중앙통기홀(122)로부터 유입되는 공기와 보다 넓은 면적에서 접촉이 이루어지도록 하기 위한 것이다.

이러한 방열핀(142)의 배치구조로 인해 LED소자(124a)에서 발생된 열은, 방열바디(120)를 거쳐 표면적을 증대한 방열핀구조체(140)에 전달된 후 공기유로를 통해 유동하는 공기 즉, 중앙통기홀(122)로부터 유입되어 측방통기홀(112)로 유출되는 공기(FA)에 의해 효과적으로 제거 내지 방열될 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 조명장치(100)는, 컨버터(131)에 대한 방열효율의 증대를 위해, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 상단커버(110)의 상단부에 결합되는 열전도성 소재의 틸팅브라켓(150)을 더 포함할 수 있다.

여기서 틸팅브라켓(150)은, 기본적으로 본 발명에 따른 조명장치(100)가 벽이나 천장에 견고하게 고정되도록 다양한 형상의 연결브라켓(미도시)과 결합을 이루는 한편, 그 자체로 방열핀과 같은 역할을 수행하는 구성요소이다.

이러한 틸팅브라켓(150)은, 상단커버(110)와 동일한 재질의 열전도성 금속판으로 제작한 후 상방으로 돌출된 형태로 상단커버(110)와 일체를 이루도록 함으로써, 상단커버(110)의 상단부를 통해 이루어지는 컨버터(131)의 방열효과를 보다 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 틸팅브라켓(150)의 하단부와 상단커버(110)의 상단부 내측면이 이루는 빈공간에는, 앞서 기술한 열전도성 복합고분자 소재가 충진될 수 있다.

이는 해당 빈공간의 공기(공기의 열 전도성은 0.03W/m.K으로 매우 낮음)에 의한 열적 이동의 단절 없이 컨버터(131)로부터 방사된 열이 온전히 틸팅브라켓(150)의 하단부를 거쳐 상단커버(110)의 상부로 보다 원활하게 이동될 수 있도록 하기 위한 것으로, 이로 인해 컨버터(131)에 대한 방열이 더욱 신속하게 이루어질 수 있게 된다.

이때, 열전도성 복합고분자 소재의 충진은, 상단커버(110)와 틸팅브라켓(150)의 돌출된 상단부 사이의 틈새로 용융된 상태의 열전도성 복합고분자 소재를 주입하는 방식으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 조명장치(100)는, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이 방열바디(120)의 하단부에 결합되어 LED소자(124a)로부터 방사되는 빛을 조절하며 투광시키는 렌즈커버(160)를 더 포함할 수 있다.

여기서 렌즈커버(160)는, 투명 또는 반투명의 합성수지를 소재로 하여 사출성형을 통해 제작될 수 있으며, 중앙부에는 상술한 중앙통기홀(122)과 연통되는 커버홀(162)이 구비될 수 있다.

이때, 렌즈커버(160)와 방열바디(120) 사이에는, 중앙통기홀(122)의 둘레 및 방열바디(120)의 가장자리 둘레를 따라 각각 배치되는 제1,2 실링부(S1,S2)가 더 구비될 수 있는데, 이는 외부 수분이나 이물질로부터 기판(124)이 완전히 차폐되도록 함으로써, 누전 등에 의한 전기적 사고가 방지 내지 저감될 수 있도록 하기 위함이다.

나아가 기판(124), 방열바디(120) 및 하우징(130)의 지지프레임(138) 간의 견고한 결합을 위해 볼트가 사용되는 경우, 볼트와의 체결이 이루어지는 체결공의 둘레에는 외부 수분이나 이물질 등이 유입을 방지하는 오링(S3)이 설치될 수 있다.

이상에서 살펴본 본 발명의 실시예에 따른 조명장치(100)의 분할형 방열구조에 의한 방열작용을 도 4를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 조명장치(100)에 외부 상용전원을 인가하여 작동시키게 되면, 컨버터(131) 및 LED소자(124a)로부터 각각 열이 발생하게 된다.

이때, 컨버터(131)에서 발생된 열은, 도 4에 도시된 바와 같이, 열전도율이 낮은 비전도성 소재의 하우징(130)과 차폐부(136)로 인해 수납부(132)의 측방이나 하방으로 발산이 억제된 상태에서 상방으로만 유도 상승된 후, 열전도성 상단커버(110)의 위쪽 영역 및 동일 소재의 틸팅브라켓(150)을 통해 외기로의 방열(RC)이 중단없이 연속적으로 이루어지게 된다.

그리고 LED소자(124a)에서 발생된 열은, 기판(124)과, 그 상부에서 면접촉하는 방열바디(120)와, 방열바디(120)의 상부에서 면접촉하는 방열핀구조체(140)를 순차로 거친 후, 아래쪽 영역의 상단커버(110), 방열바디(120) 및 하우징(130)의 유로형성부(134)에 의해 구획되는 방사형 공기유로 상으로 발산된다.

이렇게 공기유로 상으로 발산된 LED소자(124a)에서 발생된 열은, 공기유로 상의 주변 공기를 가열 및 팽창시킴에 따라 공기의 자연스러운 상승을 유도하게 되며, 이때, 상승된 공기유로 상의 가열된 공기는 유로형성부(134)의 하부면을 따라 자연스럽게 측방통기홀(112)로 유도되면서 외기로의 방열(RL)이 이루어지게 된다.

한편, 공기유로 상으로 발산된 열에 의해 가열 및 팽창된 공기는, 중앙통기홀(122)의 아래쪽에 위치하는 낮은 온도의 외기보다 상대적으로 저기압상태에 놓이게 되는 관계상 중앙통기홀(122)의 아래쪽 외기를 중앙통기홀(122)로 흡인시키는 구동력으로 작용하게 된다.

결국, 이렇게 중앙통기홀(122)로 흡인된 낮은 온도의 외기는, 방열핀구조체(140) 등을 냉각시키는 한편, 공기유로 상의 가열된 공기와 함께 유로형성부(134)의 하부면을 따라 자연스럽게 상승하면서 측방통기홀(112)로 배출 내지 유동(FA)하게 된다. 이러한 연속적인 공기의 유동(FA) 내지 순환을 통해 LED소자(124a)에 대한 방열효율은 극대화될 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 상단커버(110)와 방열바디(120)가 이루는 공간 내에 위치한 하우징(130)을 기준으로 발열원인 LED소자(124a)와 컨버터(131)가 서로 차폐된 상태로 각각 서로 다른 영역을 통해 독립적으로 방열(RL,RC)되는 한편, 중앙통기홀(122)로부터 유입된 낮은 온도의 외기가 공기유로를 따라 측방통기홀(112)로 배출 내지 유동(FA)하는 반복적 순환이 이루어짐에 따라 본 발명에 따른 조명장치(100) 전체의 방열효율은, 효과적으로 증대될 수 있는 것이다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

100: 분할형 방열구조를 갖는 조명장치
110: 상단커버 112: 측방통기홀
113: 가림재 120: 방열바디
122: 중앙통기홀 124: 기판
124a: LED소자 130: 하우징
131: 컨버터 132: 수납부
134: 유로형성부 136: 차폐부
136a: 끼움고정부 136b: 제1 밀착부
136c: 수평돌기체 136d: 제2 밀착부
138: 지지프레임 140: 방열핀구조체
142: 방열핀 150: 틸팅브라켓
160: 렌즈커버 162: 커버홀
S1,S2,S3: 제1 실링부, 제2 실링부, 오링
RC: 컨버터의 방열 RL: LED소자의 방열

Claims (10)

1. 종형상으로 이루어지고, 측면둘레를 따라 다수의 측방통기홀이 이격형성된 열전도성 소재의 상단커버;
   상기 상단커버의 하단부와 결합하고, 다수의 LED소자가 실장된 기판이 하단면에 결합되며 가운데에 중앙통기홀이 구비된 열전도성 소재의 방열바디; 및
   상기 LED소자에 전원을 제공하기 위한 컨버터를 탑재한 상태에서 상기 상단커버의 내측에 구비되는 하우징을 포함하여,
   상기 컨버터 및 상기 LED소자에 대한 방열은, 상기 하우징에 의해 각각 상기 상단커버의 상부 및 상기 측방통기홀을 통해 구별되게 이루어지는 것을 특징으로 하는 분할형 방열구조를 갖는 조명장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 하우징은,
   상기 컨버터가 탑재되는 상방 개구형 내측공간이 구비된 수납부; 및 상기 중앙통기홀과 상기 측방통기홀 간을 연통시키는 방사형 공기유로가 형성되도록 상기 수납부의 중앙부에서 하향돌출된 깔때기형의 유로형성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 분할형 방열구조를 갖는 조명장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 조명장치는,
   상기 LED소자에 대한 방열효율의 증대를 위해, 상기 방열바디의 상단부에 결합되는 열전도성 소재의 방열핀구조체를 더 포함하되,
   상기 방열핀구조체는,
   상기 공기유로에 대응하도록, 판금프레스 공정을 통해 상향경사지게 절단 및 절곡형성된 다수의 방열핀이 방사형으로 배치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 분할형 방열구조를 갖는 조명장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 상단커버는,
   위쪽에서 낙하되는 수분이나 먼지와 같은 이물질이 상기 측방통기홀로 유입되는 것을 방지할 수 있도록, 상기 측방통기홀의 상부에 처마형상으로 형성된 가림재를 더 포함하고,
   상기 상단커버는, 판금프레스 공정을 통해 상기 측방통기홀 및 상기 가림재와 함께 일체로 제작되어 종형상을 이루는 것을 특징으로 하는 분할형 방열구조를 갖는 조명장치.
5. 제3항에 있어서,
   상기 조명장치는,
   상기 컨버터에 대한 방열효율의 증대를 위해, 상기 상단커버의 상단부에 결합되는 열전도성 소재의 틸팅브라켓을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 분할형 방열구조를 갖는 조명장치.
6. 제2항에 있어서,
   상기 하우징은,
   상기 측방통기홀의 위쪽에 위치한 상기 상단커버의 내측면과 상기 수납부 사이에 개재되어 상기 내측공간을 밀폐시키는 차폐부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분할형 방열구조를 갖는 조명장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 차폐부는,
   탄성변형이 가능한 소재로 제작되고,
   상기 수납부의 상단부 둘레를 따라 끼워지는 끼움고정부; 상기 끼움고정부에서 상향돌출되어 상기 상단커버의 내측면에 밀착되는 제1 밀착부; 상기 끼움고정부에서 측방으로 돌출형성되어 상기 상단커버와의 결합시 아래쪽으로 탄성변형되는 수평돌기체; 및 상기 수평돌기체에서 적어도 하나 이상이 상향돌출되어 상기 상단커버의 내측면에 밀착되는 제2 밀착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 분할형 방열구조를 갖는 조명장치.
8. 제2항에 있어서,
   상기 하우징은,
   상기 방열바디의 지지를 위해, 상기 수납부에서 하향돌출된 지지프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분할형 방열구조를 갖는 조명장치.
9. 제3항에 있어서,
   상기 조명장치는,
   상기 중앙통기홀과 연통되는 커버홀이 구비되고, 상기 방열바디의 하단부에 결합되어 상기 LED소자로부터 방사되는 빛을 조절하며 투광시키는 렌즈커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분할형 방열구조를 갖는 조명장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 조명장치는,
    상기 렌즈커버와 상기 방열바디 사이에서 상기 중앙통기홀의 둘레 및 상기 방열바디의 가장자리 둘레를 따라 각각 배치되는 제1,2 실링부를 더 포함하여,
    외부 수분이나 이물질로부터 상기 기판이 차폐되도록 한 것을 특징으로 하는 분할형 방열구조를 갖는 조명장치.
    

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