KR101218729B1 - 발광 모듈용 방열기구 조립체 및 이를 구비하는 조명 장치 - Google Patents

발광 모듈용 방열기구 조립체 및 이를 구비하는 조명 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발광 모듈의 설치면을 갖는 모듈 홀더와, 상기 모듈 홀더에 결합되는 핀 홀더와, 상기 핀 홀더에 형성되며 상기 모듈 홀더에서 상기 핀 홀더로 전달된 열을 방출시키는 복수의 고정핀, 및 상기 핀 홀더에 회전 가능하게 결합되며 외부 기류에 의해 회전하여 상기 고정핀과 함께 외부 기류와의 간섭을 발생시키는 앵글핀을 포함하는 발광 모듈용 방열기구 조립체 및 이를 구비하는 조명장치에 관한 것으로서, 방열 기구의 외부 기류를 이용하여 방열 성능을 향상시킬 수 있는 구조를 제공한다.

Description

발광 모듈용 방열기구 조립체 및 이를 구비하는 조명 장치{RADIATOR ASSEMBLY FOR LIGHT EMITTING MODULE AND LIGHTING DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 발광 모듈의 열을 외부로 방출하기 위한 방열기구 조립체 및 이를 구비하는 조명 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 조명 장치는 백열전구나 형광등을 광원으로 사용하는 것부터 발광 다이오드(LED; Light Emitted Diode)를 광원으로 사용하는 것까지 다양한 형태로 발전하고 있다. 발광 다이오드를 사용한 조명장치는 환경오염 유발 요인이 적고 수명이 오래가는 장점이 있어 전통적인 광원을 대체할 수 있는 것으로 각광받고 있다.
발광 다이오드는 인가된 전압을 빛으로 변환하는 과정에서 많은 열을 방출하게 되며, 이러한 열은 조명 장치의 수명을 감소시키는 요인이 되고 있다. 따라서, 조명 장치에 방열 기구를 설치하여 발광 다이오드에서 발생하는 열을 외부로 방출시켜 조명 장치의 수명을 연장시키는 효율적인 방법이 요구되는바, 이와 관련하여 다양한 연구가 수행되고 있다.
현재 방열 기술에 대한 연구는 방열판의 핀(fin) 구조 및 그 형상과 관련된 것이 대부분이며, 이를 통해 방열 면적을 높이는 것과 관련된 기술에 치중되어 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 방열 기구의 외부 기류(바람)를 이용하여 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 발광 모듈용 방열기구 조립체의 구조를 제공하기 위한 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명은 발광 모듈의 설치면을 갖는 모듈 홀더와, 상기 모듈 홀더에 결합되는 핀 홀더와, 상기 핀 홀더에 형성되며 상기 모듈 홀더에서 상기 핀 홀더로 전달된 열을 방출시키는 복수의 고정핀, 및 상기 핀 홀더에 회전 가능하게 결합되며 외부 기류에 의해 회전하여 상기 고정핀과 함께 외부 기류와의 간섭을 발생시키는 앵글핀을 포함하는 발광 모듈용 방열기구 조립체 및 이를 구비하는 조명장치를 개시한다.
상기 고정핀 및 앵글핀은 블레이드 형태로 형성될 수 있으며, 상기 핀 홀더의 원주 방향을 따라 번갈아 배치될 수 있다.
상기 핀 홀더는 상기 고정핀의 일단이 고정되는 링 형태의 내부 프레임부와,상기 고정핀의 타단이 고정되는 링 형태의 외부 프레임부를 포함할 수 있다.
상기 앵글핀은 핀 본체와, 상기 외부 프레임에 회전 가능하게 연결되는 제1조인트, 및 상기 내부 프레임에 회전 가능하게 연결되는 제2조인트를 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2조인트는 볼 형태로 형성되며, 상기 외부 및 내부 프레임부에는 상기 제1 및 제2조인트가 볼 조인트 방식으로 결합되는 결합홈이 형성될 수 있다.
상기 외부 및 내부 프레임부에는 상기 앵글핀의 회전을 일정 각도에서 제한하는 측벽이 형성될 수 있다.
상기 모듈 홀더에는 상기 핀 홀더와 함께 상기 제2조인트를 구속하는 플랜지가 형성될 수 있다. 상기 플랜지에는 상기 제2조인트와 면접촉되는 요홈이 형성될 수 있다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 외부 기류에 따른 앵글핀의 회전에 의해 외부 기류와 핀과의 접촉 면적을 증가시킬 수 있으며, 그에 따라 방열 효과를 극대화시킬 수 있다.
또한, 앵글핀과 핀 홀더 사이에 면접촉이 이루어질 수 있도록 앵글핀의 연결 방식을 볼 조인트 방식으로 구현함으로써 우수한 냉각 효율을 얻을 수 있다.
또한, 부품의 제조 과정이 저렴하며 그 조립 과정을 간소화할 수 있어 대량 생산에 적합한 구조를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 모듈용 방열기구 조립체의 사시도.
도 2는 도 1의 방열기구 조립체를 배면에서 바라본 배면 사시도.
도 3은 도 1 및 2에 도시된 방열기구 조립체의 분해 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 핀 홀더를 후면에서 바라본 도면이다.
도 5 및 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 모듈용 방열기구 조립체의 작동 상태를 나타내는 도면들.
이하, 본 발명과 관련된 발광 모듈용 방열기구 조립체 및 이를 구비하는 조명 장치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 모듈용 방열기구 조립체의 사시도이고, 도 2는 도 1의 방열기구 조립체를 배면에서 바라본 배면 사시도이다. 그리고, 도 3은 도 1 및 2에 도시된 방열기구 조립체의 분해 사시도이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 발광 모듈용 방열기구 조립체는 모듈 홀더(110), 핀 홀더(120), 고정핀(130, fixed fin), 및 앵글핀(140, angle fin)을 포함한다.
모듈 홀더(110)는 발광 모듈(10)의 설치를 위한 설치면(111)을 갖는다. 발광 모듈(10)의 내부에는 복수의 발광 소자와, 발광 소자에 전압을 인가하기 위한 회로기구 등이 구비되어 있다. 본 실시예의 경우 발광 소자로서 발광 다이오드(LED)를 사용하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 추후 개발되는 다양한 형태의 발광 소자들에 모두 적용 가능하다 할 것이다. 발광 모듈(10)에서 방출된 열은 열전도에 의해 모듈 홀더(110)로 전달된다. 모듈 홀더(110)는 열전도성이 높은 금속 재질을 가질 수 있다.
핀 홀더(120)는 모듈 홀더(110)에 결합되며, 고정핀(130) 및 앵글핀(140)을 지지하는 기능을 한다. 핀 홀더(120)는 모듈 홀더(110)에 결합되는 내부 프레임부(121)와, 내부 프레임부(121)의 외측에 위치하는 외부 프레임부(122)를 포함할 수 있다. 여기서, 내부 프레임부(121)와 외부 프레임부(122)는 서로 다른 반경을 갖는 링 형태를 가질 수 있으며, 외부 프레임부(122)는 내부 프레임부(121)로부터 그 두께 방향으로 일정 거리만큼 이격되게 위치할 수 있다.
고정핀(130)은 핀 홀더(120)에 복수로 형성되며, 모듈 홀더(110)에서 핀 홀더(120)로 전달된 열을 외부로 방출시키는 기능을 한다. 고정핀(130)은 방열 면적(냉각 면적)을 극대화시킬 수 있도록 블레이드 형상을 가질 수 있다. 고정핀(130)의 일단은 내부 프레임부(121)에 고정되며, 고정핀(130)의 타단은 외부 프레임부(122)에 고정되어 있다. 고정핀(130)은 내부 프레임부(121)의 외주면을 따라 복수로 구비되어 방사형을 이룰 수 있다.
앵글핀(140)은 핀 홀더(120)에 회전 가능하게 결합되며, 외부 기류에 의해 회전하도록 구성된다. 앵글핀(140)의 양단은 내부 및 외부 프레임부(122)에 각각 회전 가능하게 연결되며, 양단을 연결하는 가상의 축을 중심으로 회전 가능하게 구성된다. 앵글핀(140)은 외부 기류에 의해 회전하여 고정핀(130)과 함께 외부 기류와의 접촉율을 증가시키는 기능을 한다.
앵글핀(140)은 고정핀(130)과 마찬가지로 블레이드 형태로 형성될 수 있다. 앵글핀(140)은 고정핀(130)의 일측에 배치되어 고정핀(130)과 함께 외부 기류의 간섭을 일으킨다. 본 실시예는 앵글핀(140)과 고정핀(130)이 핀 홀더(120)의 외주 방향을 따라 번갈아 배치된 것을 예시하고 있다. 본 실시예에 따르면 고정핀(130)과 앵글핀(140)이 동일한 개수로서, 24개의 고정핀(130)과 24개의 앵글핀(140)이 번갈아 배치되어 있다. 다만, 고정핀(130)과 앵글핀(140)의 개수, 상대적인 비율, 배열 형태 등은 다양한 방식으로 변형 실시 가능하다.
앵글핀(140)은 핀 본체(141), 제1조인트(142), 및 제2조인트(143)를 포함한다.
핀 본체(141)는 블레이드 형태로 형성되며, 핀 본체(141)의 양단에 제1 및 제2조인트(142,143)가 각각 형성된다.
제1조인트(142)는 외부 프레임부(122)에 회전 가능하게 연결되며, 제2조인트(143)는 내부 프레임부(121)에 회전 가능하게 연결된다.
제1조인트(142)는 볼 형태로 형성되며, 외부 프레임부(122)에는 제1조인트(142)가 볼 조인트 방식으로 결합되는 결합홈(123)이 형성될 수 있다. 결합홈(123)은 구형 홈의 형태로서 제1조인트(142)와 면접촉될 수 있게 형성된다. 외부 프레임부(122)에는 제1조인트(142)의 조립시 제1조인트(142)가 끼워져 결합홈(123)까지 안내될 수 있도록 하는 가이드홀(129)이 형성될 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 핀 홀더를 후면에서 바라본 도면이다.
제2조인트(143)도 제1조인트(142)와 마찬가지로 볼 형태로 형성 가능하며, 내부 프레임부(121)에는 제2조인트(143)가 결합되는 결합홈(124)이 형성될 수 있다. 내부 프레임부(121)의 결합홈(124) 역시 구형 홈의 형태로서 제2조인트(143)와 면접촉될 수 있게 형성된다.
외부 및 내부 프레임부(122,121)에는 앵글핀(140)의 회전을 일정 각도(예를 들어, 44도)에서 제한하는 측벽(125,126)이 형성된다. 측벽(125,126)은 앵글핀(140)의 회전시 핀 본체(141)와 접촉되는 스토퍼(stopper)로서의 기능을 한다. 이와 같은 구조에 따라 앵글핀(140)이 과도하게 회전하여 고정핀(130)과 접촉되어 소음 및 파손이 일어나는 것을 방지할 수 있다.
모듈 홀더(110)에는 그 반경 방향으로 돌출된 플랜지(113)가 형성된다. 플랜지(113)는 핀 홀더(120)와 결합되어 핀 홀더(120)와 함께 제2조인트(143)를 구속하는 기능을 한다. 플랜지(113)에는 제2조인트(143)와 면접촉되는 요홈(114)이 형성된다. 핀 홀더(120)의 내부 프레임부(121)와 모듈 홀더(110)의 플랜지(113)가 결합됨에 따라, 제2조인트(143)의 한쪽 면은 결합홈(124)에 면접촉되고 다른쪽 면은 요홈(114)에 면접촉되어 볼 조인트 방식의 결합을 이루게 된다.
이와 같이 제1 및 제2조인트(142,143)를 핀 홀더(120)와 면접촉시킨 구조는 열 전도량을 최대화시킬 수 있는바 이로부터 냉각 성능의 향상을 기대할 수 있다.
본 발명과 관련된 발광 모듈용 방열기구 조립체의 제작 과정을 살펴보면, 고정핀(130)이 형성된 핀 홀더(120)와 앵글핀(140)은 방열 효과의 극대화를 위해 금속 재질로 형성하는 것이 바람직하며, 이들은 프레스 금형을 이용하여 제작이 가능하며 대량생산에 용이하다.
앵글핀(140)의 제1조인트(142)를 외부 프레임부(122)의 결합홈(123)에 끼워넣은 후, 제2조인트(143)를 내부 프레임부(121)의 결합홈(124)에 위치시킨 상태에서 내부 프레임부(121)와 모듈 홀더(110)를 체결한다. 여기서, 핀 홀더(120)와 모듈 홀더(110)는 볼트 체결을 통해 체결 가능하다.
이와 같은 제작 방법에 따르면, 주요 구성 부품을 프레스 가공으로 제작할 수 있어 제조 단가를 절감할 수 있으며, 한 번의 체결만으로 조립 가능하기 때문에 조립 공수가 적게 들어 대량 생산에 적합한 이점이 있다.
이와 같이 조립된 발광 모듈용 방열기구 조립체에 발광 모듈(10)을 조립한 후, 그 밖에 적절한 지지구조를 결합시키면 방열 성능을 갖는 조명 장치를 구현할 수 있다. 본 발명은 조명 장치 외부의 기류를 이용하여 방열 효과를 극대화하는 바, 실내 기류, 바람 등이 발생하는 환경에 적용되는 것이 적합하다 할 것이며, 그 일 예로서 옥내·외 조명 장치 등을 들 수 있을 것이다.
도 5 및 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 모듈용 방열기구 조립체의 작동 상태를 나타내는 도면들이다. 화살표는 앵글핀에 접촉되는 외부 기류의 방향을 나타내고 있다.
발광 모듈(10)에서 발생한 열은 모듈 홀더(110) 및 핀 홀더(120)를 거쳐 고정핀(130)을 통해 외부로 방출되게 된다. 앵글핀(140) 또한 발광 모듈(10)에서 발생한 열을 방출시키는 기능을 하나, 방열 기능은 주로 고정핀(130)에서 담당하게 된다.
도 5 및 6의 도시와 같이 앵글핀(140)으로 유입되는 외부 기류의 방향이 바뀌면, 앵글핀(140)은 외부 기류의 방향에 따라 회전하게 된다.
이 과정에서 앵글핀(140)은 그 일측의 고정핀(130)과 가까워지게 되며, 외부 기류가 통과하는 공간(면적)을 감소시키게 된다. 이는 외부 기류의 통과를 방해하는 간섭 효과를 발생시키게 되며, 그에 따라 외부 기류와 고정핀(130)의 접촉량을 보다 증가시킬 수 있게 된다. 따라서, 고정핀(130) 및 앵글핀(140)에서 발생하는 대류의 효과를 보다 증대시킬 수 있어 냉각 성능의 극대화를 이룰 수 있다 할 것이다.
이상에서는 본 발명에 따른 발광 모듈용 방열기구 조립체 및 이를 구비하는 조명 장치를 첨부한 도면들을 참조로 하여 설명하였으나,　본 발명은 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.

Claims (10)

  1. 발광 모듈의 설치면을 갖는 모듈 홀더;
    상기 모듈 홀더에 결합되는 핀 홀더;
    상기 핀 홀더에 형성되며, 상기 모듈 홀더에서 상기 핀 홀더로 전달된 열을 방출시키는 복수의 고정핀; 및
    상기 핀 홀더에 회전 가능하게 결합되며, 외부 기류에 의해 회전하여 상기 고정핀과 함께 외부 기류와의 간섭을 발생시키는 앵글핀을 포함하는 발광 모듈용 방열기구 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고정핀 및 앵글핀은 블레이드 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 모듈용 방열기구 조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고정핀 및 앵글핀은 상기 핀 홀더의 원주 방향을 따라 번갈아 배치되는 것을 특징으로 하는 발광 모듈용 방열기구 조립체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 핀 홀더는,
    상기 모듈 홀더에 결합되며, 상기 고정핀의 일단이 고정되는 링 형태의 내부 프레임부; 및
    상기 내부 프레임부의 외측에 위치하며, 상기 고정핀의 타단이 고정되는 링 형태의 외부 프레임부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 모듈용 방열기구 조립체.
  5. 제4항에 있어서, 상기 앵글핀은,
    핀 본체;
    상기 핀 본체의 일단에 형성되며, 상기 외부 프레임에 회전 가능하게 연결되는 제1조인트; 및
    상기 핀 본체의 타단에 형성되며, 상기 내부 프레임에 회전 가능하게 연결되는 제2조인트를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 모듈용 방열기구 조립체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 및 제2조인트는 볼 형태로 형성되며,
    상기 외부 및 내부 프레임부에는 상기 제1 및 제2조인트가 볼 조인트 방식으로 결합되는 결합홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 모듈용 방열기구 조립체.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 외부 및 내부 프레임부에는 상기 앵글핀의 회전을 일정 각도에서 제한하는 측벽이 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 모듈용 방열기구 조립체.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 모듈 홀더에는 상기 핀 홀더와 함께 상기 제2조인트를 구속하는 플랜지가 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 모듈용 방열기구 조립체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 플랜지에는 상기 제2조인트와 면접촉되는 요홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 모듈용 방열기구 조립체.
  10. 발광 모듈; 및
    제1항 내지 제9항 중 어느 한 항을 따르는 발광 모듈용 방열기구 조립체를 포함하는 조명 장치.
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