KR20110040324A - 냉각장치가 구비된 고효율 파워 엘이디 조명등 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘이디 모듈에서 발생되는 고열을 그라파이트 전도판과 마그네슘 방열판을 통해 신속히 방출시켜 고효율을 구현할 수 있도록 한 냉각장치가 구비된 고효율 파워 엘이디 조명등에 관한 것으로, 본 발명의 구체적인 수단은 알루미늄판에 LED 회로를 형성시킨 PCB와 PCB의 회로에 접속 배치된 다수의 LED를 갖는 LED모듈판과; 상기 LED모듈판의 전면에 배치되어 상기 LED의 광원을 확산시키는 배광렌즈와; 상기 LED모듈판의 배면에 밀착된 그라파이트 전도판과; 일면에 하나 이상의 전선 도피홈이 형성되어 상기 그라파이트 전도판의 배면에 밀착 배치되고 타면에 입설된 다수의 방열핀을 갖는 마그네슘 방열판과; 상기 마그네슘 방열판이 지지 설치되는 등커버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

엘이디, LED, 조명등, 그라파이트 전도판, 마그네슘 방열판

Description

냉각장치가 구비된 고효율 파워 엘이디 조명등{Power LED lighting lamp having cooling unit}

본 발명은 고효율 파워 엘이디 조명등에 관한 것으로, 특히 엘이디 모듈에서 발생되는 고열을 그라파이트 전도판과 마그네슘 방열판을 통해 신속히 방출시켜 고효율을 구현할 수 있도록 한 냉각장치가 구비된 고효율 파워 엘이디 조명등에 관한 것이다.

엘이디 조명등에 사용되는 엘이디(LED:light-emitting diode) 소자는 N형 반도체와 P형 반도체를 접합한 광전변환소자로서 전력소비가 작고 고휘도로서 가로등 등의 조명장치에 유용하게 활용되고 있다. 그러나 엘이디 조명등은 점등효율과 수명을 향상시키기 위해 방열 처리가 요구된다.

통상 엘이디(LED) 조명에 있어서 높은 열을 제어하지 못하는 제품 들의 특징은 저전류 엘이디를 수십개 이상 다수를 설치하여 제조하는 방식을 채택하고 있다.

그러나 방열 처리를 위해 방열팬 또는 방열핀을 추가로 설치하는 경우가 있다. 방열팬의 경우 방열팬의 수명에 따라 LED 수명이 크게 단축되며 소음이 발생되 는 단점을 가진다. 방열핀을 사용하는 경우 방열량의 한계를 가지므로 새로운 구조가 개발되고 있는 실정이다.

한국 특허 등록번호 제10-0909366호(발명의 명칭: 방열구조 엘이디모듈)의 경우 회로패턴이 인쇄되어 있는 기판을 알루미늄재의 방열기판에 밀착시키고, 방열기판의 상,하부면에 도포된 실리콘수지 또는 에폭시 수지의 열전이매체를 통하여 방열시키는 구조를 갖는다. 그러나 이 특허의 경우 실리콘수지 또는 에폭시 수지를 도포시켜야 하는 별도의 제작 공정이 추가된다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 창출된 것으로, 방열팬을 사용하지 않으며, 열전도성과 방출성이 뛰어난 소재를 선택 구조적으로 모듈화시켜 방열이 뛰어나고, PCB에 빗물의 침투가 이루어질 수 없도록 하여 전기적 불량을 없애고 수명이 향상되도록 한 냉각장치가 구비된 고효율 파워 엘이디 조명등을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은,

알루미늄판에 LED 회로를 형성시킨 PCB와 PCB의 회로에 접속 배치된 다수의 LED를 갖는 LED모듈판과;

상기 LED모듈판의 전면에 배치되어 상기 LED의 광원을 확산시키는 배광렌즈와;

상기 LED모듈판의 배면에 밀착된 그라파이트 전도판과;

일면에 하나 이상의 전선 도피홈이 형성되어 상기 그라파이트 전도판의 배면에 밀착 배치되고 타면에 입설된 다수의 방열핀을 갖는 마그네슘 방열판과;

상기 마그네슘 방열판이 지지 설치되는 등커버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면,

상기 방열핀은 그 표면에 코팅된 카본 나노 튜브 코팅층이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면,

상기 등커버는,

상기 마그네슘 방열판의 방열핀을 삽통시키는 방열구멍과 방열구멍의 둘레에 마그네슘 방열판을 지지시켜 놓기 위한 상부 견착부와 상부 견착부에 설치된 방수용 패킹을 갖는 상부 덮개와;

상기 배광렌즈를 노출시키는 렌즈개구부과 상기 상부 견착부에 대응되는 하부 견착부와 상기 하부 견착부에 설치된 방수용 패킹을 갖고 상기 상부 덮개에 결합되는 하부 덮개가 포함된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 냉각장치가 구비된 고효율 파워 엘이디 조명등에 따르면, LED모듈판에서 발생된 고열을 중간의 그라파이트 전도판을 매개로 신속히 마그네슘 방열판에 확산시키고, 마그네슘 방열판은 방열핀의 탄소난노튜브 코팅층을 통해 전도 및 대류현상을 극대화시켜 방열이 극대화되므로 45℃~55℃의 상온을 유지할 수 있다. 따라서 LED의 수명이 향상 유지된다.

한편, 상부 덮개로 빗물이 유입되더라도 상부 견착부 및 하부 견착부에 설치된 이중의 고무패킹에 의해 LED모듈판으로 유입되는 것을 차단하여 방수가 효과적으로 이루어져 고장 발생이 없어진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2에서와 같이 고효율 파워 엘이디 조명등(10)에는 알루미늄판에 LED 회로를 형성시킨 PCB(22)와 PCB(22)의 회로에 접속 배치된 다수의 LED(24)를 갖는 LED모듈판(20)이 구비된다. 도 4에는 LED모듈판(20)의 사시도가 나타나 있다.

LED모듈판(20)의 전면에는 LED(24)의 광원을 확산시키는 배광렌즈(30)가 배치된다. 배광렌즈(30)는 유리 등의 투명체로 제작된 반구형의 형태가 될 수 있다.

LED모듈판(20)의 배면에는 LED모듈판(20)에서 발생된 고열을 전도받는 그라파이트(Graphite) 전도판(40)이 접착되어 있다. 그라파이트 전도판(40)은 그라파이트로 제작되어 LED모듈판(20)의 국부적인 열을 후술할 마그네슘 방열판(50)의 넓은 면적에 신속히 전달하는 역할을 한다.

그라파이트 전도판(40)의 배면에는 마그네슘 방열판(50)이 접착되어 있다. 마그네슘 방열판(50)은 일면에 LED모듈판(20)에서 인출된 전선을 포설하기 위해 하나 이상의 전선 도피홈(52)이 형성되어 있고 타면에 입설된 다수의 방열핀(54)이 구비되어 있다.

여기서 방열핀(52)은 그 표면에 카본 나노 튜브(CNT)가 150㎛~200㎛로 코팅된 코팅층이 더 형성될 수 있다. 여기서, 카본 나노 튜브 코팅층은 속이 비어 있는 구조로서 그 자체에 의해 열전도성과 대류 현상으로 방열작용을 촉진시킨다. 이는 카본 나노 튜브(CNT)의 코팅 두께를 150㎛ 이하로 하면 방열 성능의 향상이 미미하고, 200㎛ 이상으로 하면 벗겨짐이 발생되기 때문이다.

마그네슘 방열판(50)은 마그네슘(Mg)으로 제작된 것으로 알루미늄보다 30% 정도 가볍고 열전도성도 50%내외의 뛰어난 성질을 가지고 있다.

마그네슘 방열판(50)은 등커버(60)에 지지 설치된다. 등커버(60)는 상부 덮개(62)와 하부 덮개(64)를 포함한다.

상부 덮개(62)는 마그네슘 방열판(50)의 방열핀(54)을 삽통시키는 방열구멍(62a)과 방열구멍(62a)의 둘레에 마그네슘 방열판(50)을 지지시켜 놓기 위한 상부 견착부(62b)와 상부 견착부(62b)에 설치된 방수용 패킹(63)을 갖고 있다.

하부 덮개(64)는 상기 배광렌즈(30)를 노출시키는 렌즈개구부(64a)와 상기 상부 견착부(62b)에 대응되는 하부 견착부(64b)와 상기 하부 견착부(64b)에 설치된 방수용 패킹(65)을 갖고 상기 상부 덮개(62)에 결합되어 있다.

이와 같이 구성된 고효율 파워 엘이디 조명등(10)은 일례로 도 3과 같이 배광렌즈(30)가 3행 4열로 설치될 수 있다. 이때 각 열의 배광렌즈(30)는 렌즈 덮개(32)통하여 설치될 수 있다. 또한 각 열마다 하나씩의 마그네슘 방열판(50)이 설치된다.

이때 그라파이트 전도판(40)과 마그네슘 방열판(50)은 나사(70)를 통하여 상부 덮개(62)의 상부 견착부(62b)의 밑면에 고정 설치된다.

이와 같이 구성된 본 실시예의 작용을 설명한다.

다수의 LED(24)에 전원이 공급되면 LED모듈판(20)에서 발생된 고열은 그라파이트로 제작된 그라파이트 방열판(40)에 신속히 흡수된다. 그라파이트 방열판(40)에 흡수된 국부열은 이보다 더 넓은 면적을 갖는 마그네슘 방열판(50)에 전달된다.

마그네슘 방열판(50)에 전이된 열은 방열핀(54)의 표면을 통하여 방출이 되며, 이때 방열핀(54)에 코팅된 카본 나노 튜브 코팅층에 의해 전도 및 대류 현상의 촉진으로 방열이 극대화된다.

이와 같이 본 발명은 LED모듈판(20)에서 발생된 고열을 중간의 그라파이트 전도판(40)을 매개로 신속히 마그네슘 방열판(50)에 확산시키고, 마그네슘 방열판(50)은 방열핀(54)의 탄소난노튜브 코팅층을 통해 전도 및 대류현상을 극대화시켜 방열이 극대화되므로 45℃~55℃의 상온을 유지할 수 있다. 따라서 LED의 수명이 향상 유지된다.

한편, 상부 덮개(62)로 빗물이 유입되더라도 상부 견착부(62b) 및 하부 견착 부(64b)에 설치된 이중의 고무패킹(63,65)에 의해 LED모듈판(20)으로 유입되는 것을 차단하여 방수가 효과적으로 이루어져 고장 발생이 없어진다.

이같이 본 발명의 고효율 파워 엘이디 조명등(10)은 열전도성이 뛰어나 소형 제작이 가능하여 풍속 및 중량에 의한 파손 우려가 없어지므로 예로, 가로등에 설치할 수 있는 이점을 제공한다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 발명에 따른 고효율 파워 엘이디 조명등의 사시도.

도 2는 도 1의 A-A선 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 고효율 파워 엘이디 조명등의 광원 배열을 나타낸 사시도.

도 4는 본 발명에 적용되는 LED 모듈판의 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

20: LED 모듈판

22: PCB

24: LED

30: 배광렌즈

40: 전도판

50: 방열판

54: 방열핀

60: 등커버

62a: 방열구멍

62b: 상부 견착부

64: 하부덮개

64b: 하부 견착부

Claims (3)

1. 알루미늄판에 LED 회로를 형성시킨 PCB(22)와 PCB(22)의 회로에 접속 배치된 다수의 LED(24)를 갖는 LED모듈판(20)과;

   상기 LED모듈판(20)의 전면에 배치되어 상기 LED(24)의 광원을 확산시키는 배광렌즈(30)와;

   상기 LED모듈판(20)의 배면에 밀착된 그라파이트(Graphite) 전도판(40)과;

   일면에 하나 이상의 전선 도피홈(52)이 형성되어 상기 그라파이트 전도판(40)의 배면에 밀착 배치되고 타면에 입설된 다수의 방열핀(54)을 갖는 마그네슘 방열판(50)과;

   상기 마그네슘 방열판(50)이 지지 설치되는 등커버(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치가 구비된 고효율 파워 엘이디 조명등.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 방열핀(52)은 그 표면에 코팅된 카본 나노 튜브 코팅층이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각장치가 구비된 고효율 파워 엘이디 조명등.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 등커버(60)는,

   상기 마그네슘 방열판(50)의 방열핀(54)을 삽통시키는 방열구멍(62a)과 방열 구멍(62a)의 둘레에 마그네슘 방열판(50)을 지지시켜 놓기 위한 상부 견착부(62b)와 상부 견착부(62b)에 설치된 방수용 패킹(63)을 갖는 상부 덮개(62)와;

   상기 배광렌즈(30)를 노출시키는 렌즈개구부(64a)과 상기 상부 견착부(62b)에 대응되는 하부 견착부(64b)와 상기 하부 견착부(64b)에 설치된 방수용 패킹(65)을 갖고 상기 상부 덮개(62)에 결합되는 하부 덮개(64)가 포함된 것을 특징으로 하는 냉각장치가 구비된 고효율 파워 엘이디 조명등.

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