WO2012161376A1 - 발광체 방열기구 - Google Patents

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WO2012161376A1
WO2012161376A1 PCT/KR2011/006192 KR2011006192W WO2012161376A1 WO 2012161376 A1 WO2012161376 A1 WO 2012161376A1 KR 2011006192 W KR2011006192 W KR 2011006192W WO 2012161376 A1 WO2012161376 A1 WO 2012161376A1
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WO
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side wall
heat dissipation
rear side
plate
contact
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Application number
PCT/KR2011/006192
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English (en)
French (fr)
Inventor
성경아
박상규
고정곤
Original Assignee
픽스테아주식회사
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50Cooling arrangements
    • F21V29/70Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/74Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21KNON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/20Light sources comprising attachment means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21KNON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/20Light sources comprising attachment means
    • F21K9/23Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50Cooling arrangements
    • F21V29/70Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/83Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks the elements having apertures, ducts or channels, e.g. heat radiation holes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2101/00Point-like light sources
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the present invention relates to a light emitting heat dissipation mechanism, and more particularly to a light emitting heat dissipation mechanism for dissipating heat generated by the light emitting body.
  • a light emitting diode is a semiconductor device that emits light when a voltage is applied.
  • the light emitting diode is not only compact and has a long life compared with the conventional light emitting body, but also has low power consumption because electrical energy is directly converted into light energy, and thus has high energy efficiency and high-speed response characteristics. Lighting fixtures are being developed.
  • luminaires employing light emitting diodes generate considerable heat in the light emitting diodes when they are turned on, resulting in lower efficiency and lower lifetime of the light emitting diodes.
  • a heat dissipation mechanism includes: a contact plate having a contact surface in contact with a light emitting substrate formed on a front surface thereof; A front side wall protruding from the contact surface to form a front accommodating space therein; A rear side wall protruding from the rear surface of the contact plate to form a rear accommodation space therein; And a plurality of heat dissipation fins installed around the front side wall and the rear side wall, wherein the contact plate has an inner plate positioned inside the rear side wall and an outer plate positioned outside the rear side wall.
  • the thickness of the outer plate is characterized in that less than the thickness of the inner plate.
  • the thickness of the rear side wall may be smaller than the thickness of the inner plate.
  • the inner plate may have a circular shape
  • the outer plate may have a ring shape disposed around the inner plate
  • the heat dissipation fins may include inner fins having one end surface parallel to an inner surface of the rear side wall and extending outwardly from the rear side wall; And one end surface parallel to an outer surface of the rear side wall, the outer pins extending outwardly from the rear side wall, and the outer pins may be disposed between the inner pins.
  • the heat dissipation fins may each have a cross section of an 's' shape.
  • the heat dissipation fins may be arranged side by side along the longitudinal direction of the front side wall and the rear side wall.
  • the contact plate may have a plurality of protrusions protruding from the contact surface, and the protrusions may extend in a spiral shape from the center of the contact surface.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing a light emitting substrate and a heat radiating mechanism according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a heat dissipation body shown in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the heat dissipation body shown in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a view showing a heat dissipation body shown in FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line II-II 'of FIG. 4.
  • FIG. 7 and 8 are perspective views showing the heat dissipation cap shown in FIG.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line III-III ′ of FIG. 8.
  • FIG. 10 illustrates air circulation through the heat dissipation body and the heat dissipation cap shown in FIG. 1.
  • FIGS. 11 and 12 are views illustrating a state in which a driving substrate is installed in the heat dissipation cap shown in FIGS. 7 and 8, respectively.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line IV-IV 'of FIG. 12.
  • FIGS. 1 and 13 Embodiments of the invention may be modified in various forms, the scope of the invention should not be construed as limited to the embodiments described below. These embodiments are provided to explain in detail the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape of each element shown in the drawings may be exaggerated to emphasize a more clear description.
  • forward means the direction of travel of the light emitted from the light emitter
  • rear means the direction opposite to the traveling direction of the light emitted from the light emitter
  • the heat dissipation mechanism includes a heat dissipation body 20 and a heat dissipation cap 40.
  • the light emitting substrate 12 is accommodated in the heat dissipation body 20, and the heat dissipation body 20 emits heat generated from a light emitting body (not shown) mounted on the light emitting substrate 12.
  • the light emitter may be a light emitting diode (LED).
  • the light emitting substrate 12 applies a current to the light emitting body through a circuit pattern formed on the surface, and the light emitting body emits light through the applied current.
  • the light emitting substrate 12 has a connection hole 13, and a wire may be connected to the light emitting substrate 12 through the connection hole 13.
  • the cover 11 is installed in front of the light emitting substrate 12 and protects the light emitting substrate 12 and the light emitting body contained in the heat dissipation body 20 from the outside.
  • the lens 16 installed in the cover 11 is positioned to correspond to the light emitter, and the lens 16 diffuses the light emitted from the light emitter.
  • cover 11 and the light emitting substrate 12 have cover vent holes 11a and substrate vent holes 12b communicating with the body vent holes 21. Therefore, as will be described later, the outside air can circulate through the cover vent holes 11a and the substrate vent holes 12b, and the body vent holes 21 and the cap vent holes 46, and the heat dissipation fins. Since the field 30 exchanges heat with external air, the heat dissipation fins 30 may quickly release heat.
  • the heat dissipation body 20 has a contact plate 22, a front side wall 24, and heat dissipation fins 30.
  • the front side wall 24 has a cylindrical shape projecting from one surface (contact surface 25 to be described later) of the contact plate 22, the light emitting substrate 12 described above is a space surrounded by the front side wall 24 (for front water) Space) to be in contact with one surface of the contact plate 22.
  • the cover 11 is installed in front of the light emitting substrate 12 to block the front receiving space from the outside.
  • the heat dissipation fins 30 are disposed along the circumference of the front side wall 24 and have an arc shape extending counterclockwise from the outer circumferential surface of the front side wall 24.
  • the contact plate 22 absorbs heat generated from the light emitting substrate 12 (or the light emitter), and the absorbed heat is transferred to the heat dissipation fins 30 through the contact plate 22 (eg, a conduction method). )
  • the heat dissipation fins 30 emit heat absorbed using a large surface area and are cooled by air-cooling.
  • the cap 40 is fastened to the heat dissipation body 20 through the rear end of the heat dissipation body 20, and fixes the rear end of the driving substrate 50 to be described later.
  • the driving substrate 50 is electrically connected to the light emitting substrate 12 to not only apply a current to the light emitting body but also control the operation of the light emitting body.
  • the contact plate 22 has a connection hole 23 formed at the center thereof, and the driving substrate 50 has a light emitting substrate 12 through a wire passing through the connection hole 23. And can be electrically connected.
  • the cap 40 includes a stationary plate 42 and a housing 43, and the stationary plate 42 is ring-shaped connected to the front end of the housing 43.
  • the fixing plate 42 includes a plurality of cap support rods 44, and the cap support rods 44 protrude from one surface of the heat dissipating body 20.
  • the cap support rods 44 are disposed to form a conformal angle (for example, 90 degrees) with respect to the center of the fixed plate 42, and the cap support rods 44 have a through hole 44a.
  • the fastening member S passes through the through-hole 44a, passes through the through-hole 22a formed in the contact plate 22 and the substrate through-hole 12a formed in the light emitting substrate 12, and covers 11 It is inserted into and fastened to the support rod 18 formed at the rear of the (for example, screw thread).
  • the cover 11, the light emitting substrate 12, the light emitting body 20, and the heat dissipation cap 40 may be fastened to each other.
  • FIG. 2 is a view showing the heat dissipation body shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 2.
  • 4 is a perspective view showing the heat dissipation body shown in FIG. 1.
  • the contact plate 22 has a contact surface 25, and the light emitting substrate 12 is provided on the contact surface 25.
  • the contact plate 22 has a plurality of protrusions 25a protruding from the contact surface 25, and the protrusions 25a are spirally formed from the center of the contact plate 22. Can be extended.
  • the light emitting substrate 12 is installed on the contact surface 25 of the contact plate 22, and heat generated from the light emitting substrate 12 is transmitted through the contact surface 25.
  • heat generated from the light emitting substrate 12 may be transferred to the contact plate 22 through the contact surface 25 in a conduction manner, and the heat transfer amount through the conduction is transmitted to the light emitting substrate 12 and the contact plate.
  • (22) is proportional to the actual contact area.
  • heat transfer may not be sufficient.
  • Such a phenomenon may be described as thermal contact resistance, and in particular, when the surface and the surface in contact with the actual contact area is small, heat transfer through conduction cannot be effectively performed.
  • the contact plate 22 enlarges the area of actual contact with the light emitting substrate 12 through the protrusions 25a, and the contact plate 22 generates heat generated by the light emitting substrate 12 through the protrusions 25a. Can be effectively absorbed.
  • a heat conductive sheet may be interposed between the light emitting substrate 12 and the contact plate 22 or a heat dissipation grease may be applied.
  • the heat dissipation body 20 further includes a rear side wall 26 and a plurality of body support rods 28, and the rear side wall 26 and the body support rod 28 are It protrudes from the back side of the contact plate 22.
  • the rear side wall 26 has a cylindrical shape having the same center as the front side wall 24, and the front end portion of the driving substrate 50 described above is accommodated in a space (rear accommodation space) surrounded by the rear side wall 26. At this time, the diameter of the rear side wall 26 (or the volume of the rear accommodation space) is smaller than the diameter of the front side wall 24 (or the volume of the front accommodation space).
  • the body support rod 28 is disposed outside the rear side wall 26 and has a through hole 27 connected to the through hole 22a. As described above, the fastening member S passes through the through hole 44a and then passes through the through hole 27 and the through hole 22a and the substrate through hole 12a to the substrate support rod 18. It is inserted (for example, threaded).
  • the heat dissipation fins 30 are installed around the front side wall 24 and the rear side wall 26, and the heat dissipation fins 30 are the length of the front side wall 24 and the rear side wall 26. It is arranged side by side along the direction. Therefore, the heat dissipation body 20 including the heat dissipation fins 30 may be manufactured through die casting, and mass production is easy.
  • the heat dissipation fins 30 include inner fins 32, outer fins 34, and auxiliary fins 36.
  • the inner pin 32 has one end 33, and the one end 33 is arranged in parallel with the inner side of the rear side wall 26. That is, the inner pin 32 extends from the inner side of the rear side wall 26 in the radially outward direction of the rear side wall 26.
  • the outer pin 34 has one end 35, and the one end 35 is arranged side by side with the outer side of the rear side wall 26. That is, the outer pin 34 extends in the radially outward direction of the rear side wall 26 from the outer side of the rear side wall 26, and one end face 35 of the outer side pin 34 is centered on the rear side wall 26. It is disposed outside the one end surface 33 of the inner pin 32 as a reference.
  • the outer pin 34 is disposed between the inner pins (32).
  • the heat dissipation efficiency of the heat dissipation body 20 may be increased in proportion to the number of the heat dissipation fins 30, but as the number of the heat dissipation fins 30 increases, the heat dissipation fins 30 are densely disposed to hinder the flow of air. Rather, the heat radiation efficiency may be lowered. Accordingly, one end surface 33 of the inner fin 32 and one end surface 35 of the outer fin 34 may be alternately arranged, thereby reducing the dense arrangement of the heat dissipation fins 30.
  • the auxiliary pin 36 has one end surface 37, and the one end surface 37 is disposed side by side with the outer surface of the body support rod 28. That is, the auxiliary pin 36 extends in the radially outward direction of the rear side wall 26 from the outer surface of the body support rod 28, and one end surface 37 of the auxiliary pin 36 is the center of the rear side wall 26. It is disposed outside the one end surface 35 of the outer pin 34 on the basis. Similarly, the auxiliary fins 36 may be disposed between the inner fins 32 to mitigate the dense arrangement of the heat dissipation fins 30.
  • FIG. 5 is a view showing the heat dissipation body shown in FIG. 1, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line II-II 'of FIG. 4.
  • the heat dissipation fins 30 are disposed around the rear side wall 26 and extend along the radially outward direction of the rear side wall 26.
  • the heat radiation fin 30 has a cross-section of the 'S' shape, through which the surface area can be enlarged. That is, the 'S' shape of the heat dissipation fin 30 may have a larger surface area than the straight heat dissipation fin 30.
  • the contact plate 22 has an inner plate 23a and an outer plate 23b.
  • the inner plate 23a is located inside the rear side wall 26 and the outer plate 23b is located outside the rear side wall 26.
  • the thickness of the outer plate 23b may be smaller than the thickness of the inner plate (23a).
  • the inner plate 23a is a region corresponding to the center of the light emitting substrate 12, and the heat generated in the light emitting substrate 12 is mostly absorbed through the inner plate 23a. At this time, since the thickness of the inner plate 23a is proportional to the heat capacity absorbed through the inner plate 23a, when the inner plate 23a is thick, relatively large amount of heat may be absorbed from the light emitting substrate 12. Can be.
  • Heat absorbed through the inner plate 23a is transferred to the heat dissipation fin 30 through the outer plate 23b, and the heat dissipation fin 30 discharges heat to the outside.
  • the heat transfer in the outer plate 23b is made simultaneously in the thickness direction and the longitudinal direction, and when the thickness of the outer plate 23b is thick, the heat is distributed and flows in the thickness direction and the longitudinal direction of the outer plate 23b. Therefore, the speed of heat transfer toward the heat dissipation fins 30 may be slowed down. That is, the speed of heat transfer toward the heat dissipation fin 30 is inversely proportional to the thickness of the outer plate 23b.
  • the heat transfer in the outer plate 23b is mostly concentrated in the direction (or the longitudinal direction) toward the heat dissipation fin 30, thereby dissipating heat quickly through the heat dissipation fin 30. can do.
  • heat absorbed through the inner plate 23a is transferred to the heat dissipation fin 30 through the rear side wall 26, and the heat dissipation fin 30 dissipates heat to the outside.
  • heat transfer in the rear side wall 26 is simultaneously performed in the thickness direction and the longitudinal direction, and when the thickness of the rear side wall 26 is thick, heat is distributed and flows in the thickness direction and the longitudinal direction of the rear side wall 26. Therefore, the speed of heat transfer toward the heat dissipation fins 30 may be slowed down. That is, the speed of heat transfer toward the heat radiating fins 30 is inversely proportional to the thickness of the rear side wall 26.
  • the heat transfer in the rear side wall 26 is mostly concentrated in the direction (or the longitudinal direction) toward the heat dissipation fins 30, thereby dissipating heat quickly through the heat dissipation fins 30. can do.
  • the outer plate 23b has a plurality of body vent holes 21, and the body vent holes 21 are disposed between the heat dissipation fins 30.
  • the body vent holes 21 are connected to the cap vent holes 46 to be described later, and the air introduced through the body vent holes 21 passes between the heat dissipation fins 30 and then the cap vent holes 46. Is discharged to outside. At this time, since the heat dissipation fins 30 exchange heat with the air introduced through the body vent holes 21, the heat dissipation fins 30 may quickly release heat.
  • FIG. 7 and 8 are perspective views illustrating the heat dissipation cap shown in FIG. 1, and FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line III-III ′ of FIG. 8.
  • the heat dissipation cap 40 includes a fixing plate 42 and a housing 43, and the fixing plate 42 has a ring shape connected to the front end of the housing 43.
  • the fixed plate 42 has cap vent holes 46 and air guides 48.
  • the cap vent holes 46 are formed around the center of the fixed plate 42 and communicate with the body vent holes 21 described above. Therefore, the outside air may flow through the cover vent holes 11a and then circulate through the substrate vent holes 12b and the body vent holes 21 and the cap vent holes 46. At this time, the outside air passing through the body vent holes 21 flows along the surface of the heat dissipation fins 30 to exchange heat with the heat dissipation fins 30, whereby the heat dissipation fins 30 can quickly dissipate heat. (Air-cooled).
  • FIG. 10 illustrates air circulation through the heat dissipation body 20 and the heat dissipation cap 40. As shown in FIG. 10, external air passing through the body vent holes 21 flows along the surface of the heat dissipation fins 30 and is discharged to the outside through the cap vent holes 46.
  • the air guide 48 is disposed around the cap vent hole 46, it is formed in a position corresponding to the upper end of the heat radiation fin (30).
  • the air guide 48 guides the air passing between the heat dissipation fins 30 toward the cap vent hole 46, through which air can be smoothly discharged through the cap vent hole 46.
  • the housing 43 provides an inner space in which the driving substrate 50 is accommodated and has an end slot 49 into which the rear end of the driving substrate 50 is inserted.
  • the fixing plate 42 has side slots 47a and 47b into which both sides of the driving substrate 50 are inserted. Therefore, both sides of the driving substrate 50 are fixed while being inserted into the side slots 47a and 47b, and the rear end of the driving substrate 50 is fixed while being inserted into the end slot 49. Through this, the driving substrate 50 may be stably fixed.
  • 11 and 12 are views illustrating a state in which a driving substrate is installed in the heat dissipation cap shown in FIGS. 7 and 8, and FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line IV-IV ′ of FIG. 12.
  • the present invention can be applied to various light emitters including LEDs.

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 방열기구는, 발광기판과 접촉하는 접촉면이 전면에 형성되는 접촉플레이트(contact plate); 상기 접촉면으로부터 돌출되어, 내측에 전방수용공간을 형성하는 전방측벽; 상기 접촉플레이트의 후면으로부터 돌출되어, 내측에 후방수용공간을 형성하는 후방측벽; 그리고 상기 전방측벽 및 상기 후방측벽의 둘레에 설치되는 복수의 방열핀들을 포함하며, 상기 접촉플레이트는 상기 후방측벽의 내측에 위치하는 내측플레이트와 상기 후방측벽의 외측에 위치하는 외측플레이트를 구비하고, 상기 외측플레이트의 두께는 상기 내측플레이트의 두께보다 작은 것을 특징으로 한다.

Description

발광체 방열기구
본 발명은 발광체 방열기구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발광체에서 발생하는 열을 발산하기 위한 발광체 방열기구에 관한 것이다.
발광 다이오드(light emitting diode, LED)란 전압을 가했을 때 발광하는 반도체 소자이다. 발광 다이오드는 종래의 발광체에 비해 소형이면서 긴 수명을 가질 뿐만 아니라, 전기에너지가 빛에너지로 직접 변환되기 때문에 소모전력이 적어 에너지 효율이 우수하며, 고속응답 특성을 지니고 있어 발광 다이오드를 발광체로 하는 다양한 조명기구가 개발되고 있다.
그러나, 발광 다이오드를 채택한 조명기구는 점등시 발광 다이오드에서 상당한 열이 발생하며, 이로 인해 발광 다이오드의 효율 저하와 수명 저하를 초래하게 된다.
본 발명의 목적은 발광체에서 발생하는 열을 효과적으로 발산할 수 있는 발광체 방열기구 및 발광램프 유닛을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 방열기구는, 발광기판과 접촉하는 접촉면이 전면에 형성되는 접촉플레이트(contact plate); 상기 접촉면으로부터 돌출되어, 내측에 전방수용공간을 형성하는 전방측벽; 상기 접촉플레이트의 후면으로부터 돌출되어, 내측에 후방수용공간을 형성하는 후방측벽; 그리고 상기 전방측벽 및 상기 후방측벽의 둘레에 설치되는 복수의 방열핀들을 포함하며, 상기 접촉플레이트는 상기 후방측벽의 내측에 위치하는 내측플레이트와 상기 후방측벽의 외측에 위치하는 외측플레이트를 구비하고, 상기 외측플레이트의 두께는 상기 내측플레이트의 두께보다 작은 것을 특징으로 한다.
상기 후방측벽의 두께는 상기 내측플레이트의 두께보다 작을 수 있다.
상기 내측플레이트는 원형이며, 상기 외측플레이트는 상기 내측플레이트의 둘레에 배치되는 링 형상일 수 있다.
상기 방열핀들은, 상기 후방측벽의 내측면과 나란한 일단면을 가지며, 상기 후방측벽으로부터 외측방향으로 연장되는 내측핀들; 그리고 상기 후방측벽의 외측면과 나란한 일단면을 가지며, 상기 후방측벽으로부터 외측방향으로 연장되는 외측핀들을 구비하며, 상기 외측핀들은 상기 내측핀들 사이에 각각 배치될 수 있다.
상기 방열핀들은 's'자 형상의 단면을 각각 가질 수 있다.
상기 방열핀들은 상기 전방측벽 및 상기 후방측벽의 길이방향을 따라 나란하게 배치될 수 있다.
상기 접촉플레이트는 상기 접촉면으로부터 돌출된 복수의 돌기들을 가지며, 상기 돌기들은 상기 접촉면의 중심으로부터 나선 형상으로 연장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 발광체에서 발생하는 열을 효과적으로 발산할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광기판 및 방열기구를 개략적으로 나타내는 분리사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 방열 몸체를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'를 따라 구성한 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시한 방열 몸체를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 1에 도시한 방열 몸체를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 4의 Ⅱ-Ⅱ'를 따라 구성한 단면도이다.
도 7 및 도 8은 도 1에 도시한 방열캡을 나타내는 사시도이다.
도 9는 도 8의 Ⅲ-Ⅲ'를 따라 구성한 단면도이다.
도 10은 도 1에 도시한 방열 몸체 및 방열캡을 통한 공기 순환을 나타내고 있다.
도 11 및 도 12는 도 7 및 도 8에 도시한 방열캡에 구동기판이 설치된 모습을 각각 나타내는 도면이다.
도 13은 도 12의 Ⅳ-Ⅳ'를 따라 구성한 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도 1 및 도 13을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
한편, 이하에서 사용하는 "전방"은 발광체로부터 발산된 광의 진행방향을 의미하며, "후방"은 발광체로부터 발산된 광의 진행방향과 반대방향을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광기판 및 방열기구를 개략적으로 나타내는 분리사시도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 방열기구는 방열 몸체(20) 및 방열캡(40)을 포함한다. 발광기판(12)은 방열 몸체(20) 내에 수용되며, 방열 몸체(20)는 발광기판(12)에 실장된 발광체(도시안함)에서 발생한 열을 방출한다. 발광체는 발광 다이오드(light emitting diode, LED)일 수 있다. 발광기판(12)은 표면에 형성된 회로패턴을 통해 발광체에 전류를 인가하며, 발광체는 인가된 전류를 통해 광을 발산한다. 발광기판(12)은 연결홀(13)을 가지며, 와이어(wire)는 연결홀(13)을 관통하여 발광기판(12)에 연결될 수 있다.
커버(11)는 발광기판(12)의 전방에 설치되며, 방열 몸체(20) 내에 수용된 발광기판(12) 및 발광체를 외부로부터 보호한다. 커버(11)에 설치된 렌즈(16)는 발광체에 대응되도록 위치하며, 렌즈(16)는 발광체로부터 발산된 광을 확산한다.
한편, 커버(11) 및 발광기판(12)은 몸체통기홀들(21)과 연통하는 커버통기홀들(11a) 및 기판통기홀들(12b)을 가진다. 따라서, 후술하는 바와 같이, 외부 공기는 커버통기홀들(11a) 및 기판통기홀들(12b), 그리고 몸체통기홀들(21) 및 캡통기홀들(46)을 통해 순환할 수 있으며, 방열핀들(30)은 외부공기와 열교환을 하므로, 방열핀들(30)은 빠르게 열을 방출할 수 있다.
방열 몸체(20)는 접촉플레이트(contact plate)(22)와 전방측벽(24), 그리고 방열핀들(30)을 가진다. 전방측벽(24)은 접촉플레이트(22)의 일면(후술하는 접촉면(25))으로부터 돌출되는 원통(cylinder) 형상이며, 앞서 설명한 발광기판(12)은 전방측벽(24)으로 둘러싸인 공간(전방수용공간) 내에 수용되어 접촉플레이트(22)의 일면과 접촉한다. 커버(11)는 발광기판(12)의 전방에 설치되어 전방수용공간을 외부로부터 차단한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 방열핀들(30)은 전방측벽(24)의 둘레를 따라 배치되며, 전방측벽(24)의 외주면으로부터 반시계방향으로 연장된 원호(arc) 형상이다. 접촉플레이트(22)는 발광기판(12)(또는 발광체)에서 발생한 열을 흡수하며, 흡수된 열은 접촉플레이트(22)를 통해 방열핀들(30)에 열전달(예를 들어, 전도(conduction) 방식으로)된다. 방열핀들(30)은 넓은 표면적을 이용하여 흡수된 열을 방출하며, 공랭 방식(air-cooling)으로 냉각된다.
캡(40)은 방열 몸체(20)의 후단을 통해 방열 몸체(20)와 체결되며, 후술하는 구동기판(50)의 후단부를 고정한다. 구동기판(50)은 발광기판(12)에 전기적으로 연결되어 발광체에 전류를 인가할 뿐만 아니라, 발광체의 동작을 제어한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 접촉플레이트(22)는 중앙에 형성된 연결홀(23)을 가지며, 구동기판(50)은 연결홀(23)을 관통하는 와이어(wire)를 통해 발광기판(12)과 전기적으로 연결될 수 있다.
캡(40)은 고정플레이트(42) 및 하우징(43)을 포함하며, 고정플레이트(42)는 하우징(43)의 전단에 연결되는 링 형상이다. 고정플레이트(42)는 복수의 캡지지로드들(44)을 구비하며, 캡지지로드들(44)은 방열 몸체(20)와 대향되는 일면으로부터 돌출된다. 캡지지로드들(44)은 고정플레이트(42)의 중심을 기준으로 등각(예를 들어, 90도)을 이루도록 배치되며, 캡지지로드(44)는 관통홀(44a)을 가진다. 체결부재(S)는 관통홀(44a)을 관통한 후, 접촉플레이트(22)에 형성된 관통홀(22a) 및 발광기판(12)에 형성된 기판관통홀(12a)을 관통하며, 커버(11)의 후면에 형성된 지지로드(18)에 삽입되어 체결된다(예를 들어, 나사체결과 같은). 이와 같은 방법을 통해 커버(11), 발광기판(12), 발광 몸체(20), 그리고 방열캡(40)은 상호 체결될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시한 방열 몸체를 나타내는 도면이며, 도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'를 따라 구성한 단면도이다. 도 4는 도 1에 도시한 방열 몸체를 나타내는 사시도이다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 접촉플레이트(22)는 접촉면(25)을 가지며, 발광기판(12)은 접촉면(25) 상에 설치된다. 이때, 도 3에 도시한 바와 같이, 접촉플레이트(22)는 접촉면(25)으로부터 돌출된 복수의 돌기들(25a)을 가지며, 돌기들(25a)은 접촉플레이트(22)의 중심으로부터 나선 형상으로 연장될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 발광기판(12)은 접촉플레이트(22)의 접촉면(25) 상에 설치되며, 발광기판(12)에서 발생한 열은 접촉면(25)을 통해 전달된다. 이때, 발광기판(12)에서 발생한 열은 전도(conduction) 방식으로 접촉면(25)을 통해 접촉플레이트(22)에 전달될 수 있으며, 이때, 전도를 통한 열전달량은 발광기판(12)과 접촉플레이트(22)가 실제 접촉한 면적에 비례한다. 그러나, 발광기판(12)과 접촉면(25)이 밀착되지 않거나 일부 이격되는 경우, 열전달이 충분하게 이루어질 수 없다. 이와 같은 현상은 열접촉저항(thermal contact resistance)으로 설명될 수 있으며, 특히, 면과 면을 접촉시킬 경우 실제 접촉하는 면적이 작으므로, 전도를 통한 열전달이 효과적으로 이루어질 수 없다.
따라서, 접촉플레이트(22)는 돌기들(25a)을 통해 발광기판(12)과 실제 접촉하는 면적을 확대하며, 접촉플레이트(22)는 돌기들(25a)을 통해 발광기판(12)에서 발생한 열을 효과적으로 흡수할 수 있다. 한편, 본 실시예와 달리, 발광기판(12)과 접촉플레이트(22) 사이에 열전도 시트가 개재되거나 방열용 그리스가 도포될 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 방열 몸체(20)는 후방측벽(26) 및 복수의 몸체지지로드들(28)을 더 구비하며, 후방측벽(26) 및 몸체지지로드(28)는 접촉플레이트(22)의 후면으로부터 돌출된다. 후방측벽(26)은 전방측벽(24)과 동일한 중심을 가지는 원통(cylinder) 형상이며, 앞서 설명한 구동기판(50)의 전단부는 후방측벽(26)으로 둘러싸인 공간(후방수용공간) 내에 수용된다. 이때, 후방측벽(26)의 직경(또는 후방수용공간의 부피)은 전방측벽(24)의 직경(또는 전방수용공간의 부피)보다 작다.
몸체지지로드(28)는 후방측벽(26)의 외측에 배치되며, 관통홀(22a)과 연결되는 관통홀(27)을 가진다. 앞서 설명한 바와 같이, 체결부재(S)는 관통홀(44a)을 관통한 후, 관통홀(27) 및 관통홀(22a), 그리고 기판관통홀(12a)을 관통하여 기판지지로드(18)에 삽입체결된다(예를 들어, 나사체결과 같은).
도 4에 도시한 바와 같이, 방열핀들(30)은 전방측벽(24) 및 후방측벽(26)의 둘레에 설치되며, 방열핀들(30)은 전방측벽(24) 및 후방측벽(26)의 길이방향을 따라 나란하게 배치된다. 따라서, 방열핀들(30)을 포함한 방열 몸체(20)는 다이캐스팅을 통해 제조될 수 있으며, 대량생산이 용이하다.
한편, 방열핀들(30)은 내측핀들(32) 및 외측핀들(34), 그리고 보조핀들(36)을 구비한다. 내측핀(32)은 일단면(33)을 가지며, 일단면(33)은 후방측벽(26)의 내측면과 나란하게 배치된다. 즉, 내측핀(32)은 후방측벽(26)의 내측면으로부터 후방측벽(26)의 반경외측방향으로 연장된다. 외측핀(34)은 일단면(35)을 가지며, 일단면(35)은 후방측벽(26)의 외측면과 나란하게 배치된다. 즉, 외측핀(34)은 후방측벽(26)의 외측면으로부터 후방측벽(26)의 반경외측방향으로 연장되며, 외측핀(34)의 일단면(35)은 후방측벽(26)의 중심을 기준으로 내측핀(32)의 일단면(33) 보다 외측에 배치된다.
한편, 외측핀(34)은 내측핀들(32) 사이에 배치된다. 방열 몸체(20)의 방열효율은 방열핀들(30)의 수에 비례하여 증가할 수 있으나, 방열핀들(30)의 수가 증가할수록 방열핀들(30)이 조밀하게 배치되어 공기의 흐름을 방해하므로, 오히려 방열효율이 저하될 수 있다. 따라서, 내측핀(32)의 일단면(33)과 외측핀(34)의 일단면(35)을 교대로 배치할 수 있으며, 이를 통해 방열핀들(30)의 조밀한 배치를 완화할 수 있다.
보조핀(36)은 일단면(37)을 가지며, 일단면(37)은 몸체지지로드(28)의 외측면과 나란하게 배치된다. 즉, 보조핀(36)은 몸체지지로드(28)의 외측면으로부터 후방측벽(26)의 반경외측방향으로 연장되며, 보조핀(36)의 일단면(37)은 후방측벽(26)의 중심을 기준으로 외측핀(34)의 일단면(35) 보다 외측에 배치된다. 마찬가지로, 보조핀(36)은 내측핀들(32) 사이에 배치되어 방열핀들(30)의 조밀한 배치를 완화할 수 있다.
도 5는 도 1에 도시한 방열 몸체를 나타내는 도면이며, 도 6은 도 4의 Ⅱ-Ⅱ'를 따라 구성한 단면도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 방열핀들(30)은 후방측벽(26)의 둘레에 배치되며, 후방측벽(26)의 반경외측방향을 따라 연장된다. 이때, 방열핀(30)은 'S'자 형상의 단면을 가지며, 이를 통해 표면적을 확대시킬 수 있다. 즉, 'S'자 형상의 방열핀(30)은 직선 형상의 방열핀(30)에 비해 넓은 표면적을 가질 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 접촉플레이트(22)는 내측플레이트(23a)와 외측플레이트(23b)를 구비한다. 내측플레이트(23a)는 후방측벽(26)의 내측에 위치하며, 외측플레이트(23b)는 후방측벽(26)의 외측에 위치한다. 이때, 도 6에 도시한 바와 같이, 외측플레이트(23b)의 두께는 내측플레이트(23a)의 두께보다 작을 수 있다.
내측플레이트(23a)는 발광기판(12)의 중심부에 해당하는 영역이며, 발광기판(12)에서 발생한 열은 내측플레이트(23a)를 통해 대부분 흡수된다. 이때, 내측플레이트(23a)의 두께는 내측플레이트(23a)를 통해 흡수할 수 있는 열용량(heat capacity)과 비례하므로, 내측플레이트(23a)가 두꺼울 경우 발광기판(12)으로부터 비교적 많은 열을 흡수할 수 있다.
내측플레이트(23a)를 통해 흡수된 열은 외측플레이트(23b)를 통해 방열핀(30)에 전달되며, 방열핀(30)은 열을 외부로 방출한다. 이때, 외측플레이트(23b) 내의 열전달은 두께 방향과 길이 방향에 대하여 동시에 이루어지며, 외측플레이트(23b)의 두께가 두꺼울 경우, 열은 외측플레이트(23b)의 두께 방향과 길이 방향에 대하여 분산되어 흐르므로, 방열핀(30)을 향하는 열전달의 속도는 느려질 수 있다. 즉, 방열핀(30)을 향하는 열전달의 속도는 외측플레이트(23b)의 두께에 반비례한다. 따라서, 외측플레이트(23b)의 두께가 작은 경우, 외측플레이트(23b) 내의 열전달은 대부분 방열핀(30)을 향하는 방향(또는 길이 방향)으로 집중되며, 이로 인해 방열핀(30)을 통해 빠르게 열을 방출할 수 있다.
마찬가지로, 내측플레이트(23a)를 통해 흡수된 열은 후방측벽(26)을 통해 방열핀(30)에 전달되며, 방열핀(30)은 열을 외부로 방출한다. 이때, 후방측벽(26) 내의 열전달은 두께 방향과 길이 방향에 대하여 동시에 이루어지며, 후방측벽(26)의 두께가 두꺼울 경우, 열은 후방측벽(26)의 두께 방향과 길이 방향에 대하여 분산되어 흐르므로, 방열핀(30)을 향하는 열전달의 속도는 느려질 수 있다. 즉, 방열핀(30)을 향하는 열전달의 속도는 후방측벽(26)의 두께에 반비례한다. 따라서, 후방측벽(26)의 두께가 작은 경우, 후방측벽(26) 내의 열전달은 대부분 방열핀(30)을 향하는 방향(또는 길이 방향)으로 집중되며, 이로 인해 방열핀(30)을 통해 빠르게 열을 방출할 수 있다.
결론적으로, 내측플레이트(23a)의 두께를 증가시킴으로써 많은 열을 흡수할 수 있도록 하며, 외측플레이트(23b) 및 후방측벽(26)의 두께를 감소시킴으로써 방열핀(30)을 통한 방열을 빠르게 할 수 있다.
한편, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 외측플레이트(23b)는 복수의 몸체통기홀들(21)을 가지며, 몸체통기홀들(21)은 방열핀들(30) 사이에 배치된다. 몸체통기홀들(21)은 후술하는 캡통기홀들(46)과 연결되며, 몸체통기홀들(21)을 통해 유입된 공기는 방열핀들(30) 사이를 통과한 후 캡통기홀들(46)을 통해 외부로 배출된다. 이때, 방열핀들(30)은 몸체통기홀들(21)을 통해 유입된 공기와 열교환을 하므로, 방열핀들(30)은 빠르게 열을 방출할 수 있다.
도 7 및 도 8은 도 1에 도시한 방열캡을 나타내는 사시도이며, 도 9는 도 8의 Ⅲ-Ⅲ'를 따라 구성한 단면도이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 방열캡(40)은 고정플레이트(42) 및 하우징(43)을 포함하며, 고정플레이트(42)는 하우징(43)의 전단에 연결되는 링 형상이다.
도 7 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 고정플레이트(42)는 캡통기홀들(46) 및 에어가이드들(48)을 가진다. 캡통기홀들(46)은 고정플레이트(42)의 중심을 기준으로 둘레에 형성되며, 앞서 설명한 몸체통기홀들(21)과 연통된다. 따라서, 외부 공기는 커버통기홀들(11a)을 통해 유입된 후, 기판통기홀들(12b) 및 몸체통기홀들(21), 그리고 캡통기홀들(46)을 통해 순환할 수 있다. 이때, 몸체통기홀들(21)을 통과한 외부 공기는 방열핀들(30)의 표면을 따라 흐르면서 방열핀들(30)과 열교환을 하며, 이로 인해 방열핀들(30)은 빠르게 열을 방출할 수 있다(공냉식).
도 10은 방열 몸체(20) 및 방열캡(40)을 통한 공기 순환을 나타내고 있다. 도 10에 도시한 바와 같이, 몸체통기홀들(21)을 통과한 외부 공기는 방열핀들(30)의 표면을 따라 흐르며, 캡통기홀들(46)을 통해 외부로 방출된다.
한편, 에어가이드(48)는 캡통기홀(46)의 둘레에 배치되며, 방열핀(30)의 상단과 대응되는 위치에 형성된다. 에어가이드(48)는 방열핀들(30) 사이를 통과한 공기가 캡통기홀(46)을 향해 흐르도록 안내하며, 이를 통해 공기가 캡통기홀(46)을 통해 원활하게 배출될 수 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, 하우징(43)은 구동기판(50)이 수용되는 내부공간을 제공하며, 구동기판(50)의 후단이 삽입되는 엔드슬롯(49)을 가진다. 또한, 고정플레이트(42)는 구동기판(50)의 양측이 삽입되는 사이드슬롯들(47a,47b)을 가진다. 따라서, 구동기판(50)의 양측은 사이드슬롯들(47a,47b)에 삽입된 상태에서 고정되며, 구동기판(50)의 후단은 엔드슬롯(49)에 삽입된 상태에서 고정된다. 이를 통해, 구동기판(50)을 안정적으로 고정할 수 있다. 도 11 및 도 12은 도 7 및 도 8에 도시한 방열캡에 구동기판이 설치된 모습을 각각 나타내는 도면이며, 도 13는 도 12의 Ⅳ-Ⅳ'를 따라 구성한 단면도이다.
본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명은 LED를 포함한 다양한 발광체에 응용될 수 있다.

Claims (7)

  1. 발광기판과 접촉하는 접촉면이 전면에 형성되는 접촉플레이트(contact plate);
    상기 접촉면으로부터 돌출되어, 내측에 전방수용공간을 형성하는 전방측벽;
    상기 접촉플레이트의 후면으로부터 돌출되어, 내측에 후방수용공간을 형성하는 후방측벽; 및
    상기 전방측벽 및 상기 후방측벽의 둘레에 설치되는 복수의 방열핀들을 포함하며,
    상기 접촉플레이트는 상기 후방측벽의 내측에 위치하는 내측플레이트와 상기 후방측벽의 외측에 위치하는 외측플레이트를 구비하고,
    상기 외측플레이트의 두께는 상기 내측플레이트의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 방열기구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 후방측벽의 두께는 상기 내측플레이트의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 방열기구.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 내측플레이트는 원형이며,
    상기 외측플레이트는 상기 내측플레이트의 둘레에 배치되는 링 형상인 것을 특징으로 하는 방열기구.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 방열핀들은,
    상기 후방측벽의 내측면과 나란한 일단면을 가지며, 상기 후방측벽으로부터 외측방향으로 연장되는 내측핀들; 및
    상기 후방측벽의 외측면과 나란한 일단면을 가지며, 상기 후방측벽으로부터 외측방향으로 연장되는 외측핀들을 구비하며,
    상기 외측핀들은 상기 내측핀들 사이에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 방열기구.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 방열핀들은 's'자 형상의 단면을 각각 가지는 것을 특징으로 하는 방열기구.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 방열핀들은 상기 전방측벽 및 상기 후방측벽의 길이방향을 따라 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 방열기구.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 접촉플레이트는 상기 접촉면으로부터 돌출된 복수의 돌기들을 가지며,
    상기 돌기들은 상기 접촉면의 중심으로부터 나선 형상으로 연장되는 것을 특징으로 하는 방열기구.
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