KR20090076545A - 방열성능을 향상시킨 전구형 엘이디 조명기구 - Google Patents

방열성능을 향상시킨 전구형 엘이디 조명기구 Download PDF

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본 발명은 열기정체를 방지하고 통기가 원활하게 이루어지는 방열구조로 히트싱크의 내ㆍ외주면 전체가 유효 열교환면적으로 작동하여 방열효율이 현저히 향상됨으로써 엘이디 조명기구의 수명과 품질특성을 극대화하도록 하는 방열성능을 향상시킨 전구형 엘이디 조명기구에 관한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은 하나 이상의 엘이디(LED: Light Emitting Diode) 및 엘이디탑재 피씨비를 포함하는 광원부와 상기 피씨비에 접합되어 광원부의 열기를 방출하기 위한 방열수단 및 상기 방열수단과 결합되고 전구식 전원연결부가 구비된 하우징을 포함하여 구성되는 엘이디 조명기구에 있어서,
상기 방열수단은 피씨비에 접하는 원통형 몸체로 구성되되, 피씨비에 직접 또는 간접 접합되는 기저부의 상부 설정 영역에 방열통로가 설정 간격으로 트임 형성된 개구형 히트싱크를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

Description

방열성능을 향상시킨 전구형 엘이디 조명기구{A LED LIGHTING FITTING IMPROVEMENTED IN HEAT RELESE FUNCTION}
본 발명은 엘이디 조명기기에 관한 것으로서, 특히 열기정체를 방지하고 통기가 원활하게 이루어지는 방열구조로 히트싱크의 내ㆍ외주면 전체가 유효 열교환면적으로 작동하여 방열효율이 현저히 향상됨으로써 엘이디 조명기구의 수명과 품질특성을 극대화하도록 하는 방열성능을 향상시킨 전구형 엘이디 조명기구에 관한 것이다.
엘이디(LED: Light Emitting Diode)는 종래의 광원에 비하여 소형이고 수명이 길뿐만 아니라 전기에너지가 빛에너지로 직접 변환되기 때문에 전력이 적게 소모되어 에너지 효율이 우수한 고광도를 발하는 특성을 지니고 있다.
따라서, 이러한 엘이디를 광원으로 하는 다양한 조명기구가 개발되고 있으며, 근래에는 기존의 전구용 소켓(Receptacle)에 장착가능하게 전구식 전원연결부가 구비된 엘이디 조명기구가 호응을 얻고 있다.
한편으로 엘이디는 점등시 열이 많이 발생되고, 방열이 원활하게 되지 못할 경우 엘이디의 수명을 단축시키고 조도가 떨어지게 되므로 엘이디 조명기구의 상기 장점은 엘이디의 발열이 원활하게 방열되는 조건을 전제하고 있으며, 엘이디 점등이 원활하게 이루어지는 온도 상한선은 60℃ 내외로서 엘이디 조명기구의 성패는 방열과 직결된다고 할 수 있다.
종래기술의 전구형 엘이디 조명기구(100)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 피씨비(113)에 복수의 엘이디(111)가 설치되는 광원부(110)와 상기 피씨비에 접합되는 방열수단(130) 및 상기 광원부 및 방열수단을 수용지지하며 전구식 전원연결부(151)가 구비된 하우징(150)으로 구성된다.
그리고 상기 방열수단(130)은 하우징의 둘레를 감싸는 원통형 몸체에 방열핀(133)이 방사상으로 돌출형성되어 방열핀(133)과 방열핀 틈새공간(131)이 교호로 요철배치되어 구성된다.
이와 같이 원통형 몸체의 외주면에 방열핀(133)이 돌출형성되는 종래기술의 방열수단(130)은 표면적이 확장됨으로써 통풍이 원활하게 이루어지는 환경에서는 방열이 효과적으로 이루어진다.
그러나, 조명기구가 예컨대 천장에 형성된 요입홀에 삽입 설치되는 경우와 같이 통풍이 자연적으로 이루어지지 못하는 환경에서는 하우징(150)과 방열수단 원통형 몸체 내주면(133c)의 온도가 거의 같으며, 피씨비(113)에 인접하는 하부지점(133a)과 피씨비로부터 가장 먼 상부 지점(133b) 간의 온도차 및 방열핀 외주면(133d)과 틈새공간(131)의 온도차가 10％ 미만에 그친다(도 6, 7 참조).
이와 같이 피씨비의 열기로 가열되는 하우징(150)과 피씨비의 열기를 흡열 발산하는 방열수단 내주면(133c)의 온도가 거의 같다는 것은 열기가 원통형 몸체 내부에서 정체되어 내주면(133c)이 열교환기능을 전혀 수행하지 못한다는 것을 의미한다.
또한, 방열핀 외주면(133d)과 틈새공간(131)의 온도차가 10％ 미만에 그치는 것에서 알 수 있듯이 방열핀 사이 틈새공간(131)에 체류하는 공기가 열기를 머금은 채 정체상태에 있기 때문에 방열핀(133)의 외주면(133d)과 방열핀의 틈새공간(131) 중에서 공기가 스치는 정도의 극히 제한된 깊이의 최외곽 일부분을 제외한 나머지 부분(131a)은 사실상 방열기능을 수행하지 못하여 통풍이 이루어지는 않는 환경에서는 방열핀(133)과 틈새공간(131)에 의한 방열핀에 의한 표면적 확장을 아무리 크게 형성할지라도 실제 방열에 기여하는 유효 열교환면적은 확장되지 않아 방열성능을 전혀 발휘하지 못한다.
즉, 종래기술은 무풍 환경에서는 열기가 정체되는 문제로 인하여 방열수단의 내주면과 함께 방열핀 틈새공간의 방열성능이 사장되고 유효 열교환면적이 방열핀의 외주면과 방열핀 외주면에 인접하는 일부분에 지나지 않아 방열효율이 매우 낮아 피씨비(113)의 온도가 상온보다 무려 53℃나 상승하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서,
본 발명의 목적은 열기정체를 방지하고 통기가 원활하게 이루어지는 방열구조로 히트싱크의 내ㆍ외주면 전체가 유효 열교환면적으로 작동하여 방열효율이 현저히 향상됨으로써 엘이디 조명기구의 수명과 품질특성을 극대화하도록 하는 방열성능을 향상시킨 전구형 엘이디 조명기구를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하는 본 발명에 따른 방열성능을 향상시킨 전구형 엘이디 조명기구는
하나 이상의 엘이디(LED: Light Emitting Diode) 및 엘이디탑재 피씨비를 포함하는 광원부와 상기 피씨비에 접합되어 광원부의 열기를 방출하기 위한 방열수단 및 상기 방열수단과 결합되고 전구식 전원연결부가 구비된 하우징을 포함하여 구성되는 엘이디 조명기구에 있어서,
상기 방열수단은 피씨비에 접하는 원통형 몸체로 구성되되, 피씨비에 직접 또는 간접 접합되는 기저부의 상부 설정 영역에 방열통로가 설정 간격으로 트임 형성된 개구형 히트싱크를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 구성을 지닌 본 발명에 따른 방열성능을 향상시킨 전구형 엘이디 조명기구는 열기정체를 방지하고 통기가 원활하게 이루어지는 방열구조로 히트싱크의 내ㆍ외주면 전체가 유효 열교환면적으로 작동하여 방열효율이 현저히 향상됨으로써 엘이디 조명기구의 수명과 품질특성이 획기적으로 향상되는 뛰어난 효과가 있다.
이하, 본 발명의 방열성능을 향상시킨 전구형 엘이디 조명기구에 대한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예의 구성을 보이는 사시도, 도 2는 도 1의 개방형 방열수단의 사시도, 도 3은 도 1의 종단면도, 도 4는 도 1의 평면도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 일 실시예의 방열성능을 향상시킨 전구형 엘이디 조명기구(1)는 하나 이상의 엘이디(LED: Light Emitting Diode)(11) 및 엘이디탑재 피씨비(13)를 포함하는 광원부(10)와 상기 피씨비(13)에 접합되어 광원부(10)의 열기를 방출하기 위한 방열수단(T) 및 상기 방열수단과 결합되고 전구식 전원연결부(51)가 구비된 하우징(50)을 포함하여 구성되는 엘이디 조명기구에 있어서, 상기 방열수단(T)은 피씨비(13)에 접하는 원통형 몸체로 구성되되, 피씨비(13)에 직접 또는 간접 접합되는 기저부(31)의 상부 설정 영역에 방열통로(331)가 설정 간격으로 트임 형성된 개구형 히트싱크(30)를 포함하여 구성됨이 바람직하다.
여기서, 상기 개구형 히트싱크(30)는 기저부(31)와 방열통로(331)가 형성되 는 연장부(33)로 되고, 연장부(33) 영역이 전체 높낮이의 1/2 이상으로 형성됨이 바람직하다.
또한, 상기 개구형 히트싱크(30)는 기저부(31)에서 연장부(33)의 선단에 이르기까지의 외경 또는 내경이 연장부(33) 영역 선단을 향하여 점차 커져 두께가 얇아지게 형성될 수 있다.
이러한 구성은 특히 연장부(33)의 내주면(333)이 경사형성되는 구조로서, 유효방열면적을 보다 확장시키며 방열 통풍을 원활하는 동시에 몰딩 제조시 취출이 용이토록 한다.
또한, 상기 개구형 히트싱크(30)는 원통형 몸체가 상기 하우징(50)의 동심원상 외곽으로 이격 설치됨이 바람직하다.
따라서, 상부가 반구형으로 되는 하우징(50)과 개구형 히트싱크(30) 사이에는 기저부(31)를 포함하는 하방에서는 간극이 작게 형성되어 기저부 안쪽에서 흡열이 이루어지고 밖으로 방열이 이루어지는 한편, 상부로 향할수록 하우징과(50)의 간극이 커져 방열 통기가 원활하게 이루어지는 구조이다.
또한, 상기 방열수단(T)은 상기 개구형 히트싱크(30)와 피씨비(13)에 접하고 상기 개구형 히트싱크(30)가 밀접결합되는 디스크형 히트싱크(40)로 구성되며, 상기 디스크형 히트싱크(40)는 피씨비(10)에 접하는 흡열부(41)와 상기 흡열부(41)에서 수직 단차부(42)를 통하여 높낮이가 낮아지는 원반형 방열부(43)로 구성되고, 상기 개구형 히트싱크(30)는 기저부(31)에 디스크형 히트싱크의 수직 단차부(42) 외연에 밀착결합되는 접속부(311)가 형성됨이 바람직하다. 상기 디스크형 히트싱 크(40)는 방열부 표면에 미세요철(431)이 형성됨이 바람직하다.
또한, 상기 개구형 히트싱크(30)는 도 5에 도시된 바와 같이 연장부(33)에는 건축물 천장에 형성되어 있는 기존의 할로겐 램프 설치홀에 탄력적으로 버팀지지되는 착탈수단(70)이 설치되는 구조로 형성될 수 있다.
도면 중 미설명 부호 '53'은 전원공급 구동부, '60'은 엘이디를 보호하는 동시에 빛을 확산시키는 보호커버이다.
이와 같은 구성을 지닌 본 발명에 따른 방열성능을 향상시킨 전구형 엘이디 조명기구(1)의 작용상태를 살펴본다.
본 발명의 상기 개구형 히트싱크(30)는 원통형 몸체에 방열통로(331)가 빙 둘러 트임 형성됨으로써 방열통로(331)를 통하여 방열 통기순환이 원활하게 이루어지므로 열기가 정체되는 것이 방지되어 전체 외표면이 유효열교환 면적으로 작동하는 것이다.
즉, 상기 개구형 히트싱크(30)는 연장부의 내주면(333)과 하우징(50)과의 간극이 크게 되고 방열통로(331)를 통하여 열교환공기가 원활하게 유통되는 구조로 되어 원통형 몸체의 내주면(333)을 포함하는 전체 외표면이 고스란히 유효열교환 면적으로 작동되는 것이다.
이와 같은 본 발명은 주로 5W급 이하의 소형 엘이디 조명기구에 적용되는 것으로서, 상기 구성의 개구형 히트싱크(30)는 방열통로가 없는 단순 원통형태로 형성되는 경우에 비하여 하우징(50)의 온도가 5℃ 이상 낮아지며, 이때 피씨비는 상 온 보다 16℃ 정도 높은 온도를 띠게 된다.
이것은 방열핀이 방사상으로 돌출형성되는 종래기술(도 6,7 참조)에서, 피씨비의 온도가 상온 보다 53℃나 상승되는 것에 비하여 방열이 획기적으로 탁월하게 이루어짐을 알 수 있는 것이다.
한편, 상기 개구형 히트싱크(30)에 전등갓 형태로 되어 역시 열기정체가 방지되는 디스크형 히트싱크(40)가 결합됨으로써 방열성능을 배가시킬 수 있다.
이와 같은 본 발명은 열기정체를 방지하고 통기가 원활하게 이루어지는 방열구조로 유효 열교환면적을 극대화시켜 통풍이 없는 무풍공간에서도 방열이 효과적으로 이루어짐으로써 엘이디 조명기구의 수명과 품질특성을 극대화하도록 하는 뛰어난 효과가 있다.
이상 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 도면에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예의 구성을 보이는 사시도
도 2는 도 1의 개방형 방열수단의 사시도
도 3은 도 1의 종단면도
도 4는 도 1의 평면도
도 5는 본 발명에 따른 일 실시예의 구성도
도 6은 종래기술의 구성도
도 7은 도 6의 저면도
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1: 본 발명의 방열성능을 향상시킨 전구형 엘이디 조명기구.
10: 광원부 11: 엘이디 13: 피씨비
T: 방열수단 30: 개구형 히트싱크 31: 기저부
33: 연장부 331: 방열통로 40: 디스크형 히트싱크
41: 흡열부 42: 수직 단차부 43: 방열부
50: 하우징 51: 전구식 전원연결부 53: 전원공급 구동부
60: 보호커버 70: 착탈수단

Claims (5)

  1. 하나 이상의 엘이디(LED: Light Emitting Diode)(11) 및 엘이디탑재 피씨비(13)를 포함하는 광원부(10)와 상기 피씨비(13)에 접합되어 광원부(10)의 열기를 방출하기 위한 방열수단(T) 및 상기 방열수단과 결합되고 전구식 전원연결부(51)가 구비된 하우징(50)을 포함하여 구성되는 엘이디 조명기구에 있어서,
    상기 방열수단(T)은 피씨비(13)에 접하는 원통형 몸체로 구성되되, 피씨비(13)에 직접 또는 간접 접합되는 기저부(31)의 상부 설정 영역에 방열통로(331)가 설정 간격으로 트임 형성된 개구형 히트싱크(30)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 방열성능을 향상시킨 전구형 엘이디 조명기구.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 개구형 히트싱크(30)는 기저부(31)와 방열통로(331)가 형성되는 연장부(33)로 되고, 연장부(33) 영역이 전체 높낮이의 1/2 이상으로 형성됨을 특징으로 하는 방열성능을 향상시킨 전구형 엘이디 조명기구.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 개구형 히트싱크(30)는 기저부(31)에서 연장부(33)의 선단에 이르기까 지의 외경 또는 내경이 연장부(33) 영역 선단을 향하여 점차 커져 두께가 얇아지게 형성됨을 특징으로 하는 방열성능을 향상시킨 전구형 엘이디 조명기구.
  4. 청구항 1에 있어서
    상기 개구형 히트싱크(30)는 원통형 몸체가 상기 하우징(50)의 동심원상 외곽으로 이격 설치됨을 특징으로 하는 방열성능을 향상시킨 전구형 엘이디 조명기구.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 방열수단(T)은 상기 개구형 히트싱크(30)와 피씨비(13)에 접하고 상기 개구형 히트싱크(30)가 밀접결합되는 디스크형 히트싱크(40)로 구성되며,
    상기 디스크형 히트싱크(40)는 피씨비(10)에 접하는 흡열부(41)와 상기 흡열부(41)에서 수직 단차부(42)를 통하여 높낮이가 낮아지는 원반형 방열부(43)로 구성되고,
    상기 개구형 히트싱크(30)는 기저부(31)에 디스크형 히트싱크의 수직 단차부(42) 외연에 밀착결합되는 접속부(311)가 형성됨을 특징으로 하는 방열성능을 향상시킨 전구형 엘이디 조명기구.
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