KR20160131741A - 고 방열 기능을 갖는 조명기구 - Google Patents

Abstract

동판과, 방열 접착제 그리고, 결속 부재를 이용하여 LED 램프에서 발생하는 열을 효과적으로 배출하여, LED 램프의 고장을 줄이고, 수명을 연장시키며 그에 따른 비용을 절감할 수 있는 고 방열 기능을 갖는 조명 기구에 관한 것으로,
그 주요 구성은 LED 램프가 실장된 인쇄회로기판을 구비하고, 본체에는 상기 인쇄회로기판이 수용되는 공간이 마련되며, 이 공간을 막는 유리로 구성된 커버가 갖추어진 조명기구로써, 일측 또는 양면에 열 이동 경로가 형성된 하부 방열판과, 이 하부 방열판의 상면에 위치하는 패드와 패드의 상면에 위치하며 일측면에 열 이동 경로가 형성된 상부 방열판으로 구성되고, 상기 열 이동 경로는 인쇄회로기판에 실장된 LED 램프가 위치하는 열 수용부와, 이 열 수용부와 연결되는 소로와, 대로로 성된 기술적인 특징을 갖는 것으로 달성된다.

Description

고 방열 기능을 갖는 조명기구{Lighting fixtures with high heat dissipation capability}

본 발명은 고 방열 기능을 갖는 조명 기구에 관한 것이다.

더 상세하게는 동판과, 방열 접착제 그리고, 결속 부재를 이용하여 LED 램프에서 발생하는 열을 효과적으로 배출하여, LED 램프의 고장을 줄이고, 수명을 연장시키며 그에 따른 비용을 절감할 수 있는 고 방열 기능을 갖는 조명 기구에 관한 것이다.

일반적으로 조명장치는 실내외에 설치되어 어두운 환경에서 빛을 조사하는 것으로, 램프의 종류와 설치 장소 및 이용 분야에 따라 여러 종류가 있다. 최근에는 수명이 길고, 무공해이며, 저 전력으로 인하여 초기 비용은 물론 유지 보수 비용도 절감할 수 있는 LED 램프가 많이 사용되고 있다.

그런데 이 LED 램프는 많은 장점에도, 플리커 현상 또는 발열이 심한 단점이 있고, 특히 열은 LED 램프의 수명을 단축시키며 동시에 교체 작업을 어렵게 하는 문제가 있다.

국내 특허 10-1452464호는 방열 기능이 강화되도록 하는 것으로,

그 구성은 하부에 개구부가 형성되고, 상면에 방사형태로 다수의 방열핀이 수직으로 돌출 형성되어 상기 방열핀들 사이로 외부공기가 이동가능하도록 공기이동로가 형성된 몸체부재; 상기 몸체부재와 열전도 가능하도록 구비되며, 상기 개구부 방향으로 조명을 조사하는 조명부재; 상기 몸체부재 하부에 구비되어 상기 몸체부재 내부로 이물질의 유입을 방지하고, 상기 조명부재를 외부환경으로부터 보호하는 덮개부재; 상기 몸체부재에 열전도 가능하도록 구비되며, 상기 조명부재에 전원을 인가하고, 상기 몸체부재에 의해 유입되는 외부공기가 와류현상을 일으킬 수 있도록 구비되는 제어부재; 및 상기 제어부재 외부를 감싸도록 상기 몸체부재 상부에 구비되며, 내부에 상기 제어부재에 의해 와류된 외부공기가 더 와류되도록 증대시켜 상기 조명부재와 상기 제어부재에서 발생하는 열을 방열하는 소켓부재;를 포함하는 것이다.

또 다른 예로 국내 특허 10 - 0954997호는, 표면에 0.5∼50㎜ 두께의 나노 세라믹 분말이 코팅된 코팅층을 갖는 금속 PCB 기판과, 상기 금속 PCB 기판상에 일정한 간격을 갖고 실장되는 발광다이오드와, 상기 금속 PCB 기판과 발광다이오드 사이에 형성되는 절연시트와, 상기 발광다이오드가 실장된 상기 금속 PCB 기판의 배면에 형성되어 상기 발광다이오드의 발광시 발생하는 열을 전달하는 동판과, 상기 동판을 통해 전달된 열을 외부로 방출하는 히트싱크와, 상기 발광다이오드를 실장한 금속 PCB 기판을 포함하여 상기 동판 및 히트싱크를 수납하는 금속 재질의 케이스와, 상기 케이스의 상부에 형성되는 확산판을 포함하는 것이다.

그런데 이와 같은 조명기구는 공기가 흐르도록 하거나 동판을 이용하여 방열이 이루어지도록 하는 구성이나, 이러한 구성으로는 효과적인 방열이 어려운 문제가 있다.

즉, 종래의 조명 기구는 인쇄회로기판과 맞대어진 동판을 이용하여 열을 전도하는 것으로 방열이 이루어지도록 하고 있으나, 동판과 맞대어 지는 인쇄회로기판 배면 특히 LED 램프가 실장된 부위가 돌출 구성되어, 동판과 면 접촉을 할 수 없고, 따라서 열전도 효율이 떨어지는 문제가 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 열이 이동하는 열 이동경로가 마련된 방열 모듈을 구비하여 효과적인 방열이 이루어지도록 하는 방열 기능을 조명 기구를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 열 수용 공간을 구비하되, 이 열 수용 공간은 LED 램프의 실장 위치와 동일한 위치 형성되고, 수용된 열을 패드에 전도시킴과 아울러 이 열이 통로를 따라 전도될 수 있도록 함으로써, 고 방열이 가능하도록 한 발명을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 조립이 간편하고, 제작이 용이하며, 고 방열 효과를 가짐으로써, 램프의 수명을 연장시키고, 나아가 비용을 절감할 수 있는 방열 기능을 조명 기구를 제공하는 데 있다.

본 발명은 LED 램프가 실장된 인쇄회로기판을 구비하고, 본체에는 상기 인쇄회로기판이 수용되는 공간이 마련되며, 이 공간을 막는 유리로 구성된 커버가 갖추어진 조명기구로써, 일측 또는 양면에 열 이동 경로가 형성된 하부 방열판과, 이 하부 방열판의 상면에 위치하는 패드와 패드의 상면에 위치하며 일측면에 열 이동 경로가 형성된 상부 방열판으로 구성되고, 상기 열 이동 경로는 인쇄회로기판에 실장된 LED 램프가 위치하는 열 수용부와, 이 열 수용부와 연결되는 소로와, 대로로 성된 기술적인 특징을 갖는 것으로 달성된다.

또한, 본 발명은 상기 하부 방열판의 상면과, 패드의 상면 각각에 방열 접착제가 도포된 것을 포함한다.

본 발명은 첫째, 열 이동 경로를 갖는 방열 모듈을 사용하여 고 방열이면서도 조립은 간편한 발명이다.

둘째, 본 발명은 하부 방열판과 패드, 상부 방열판으로 구성되어 열 전도가 용이하고, 열 수용부와 통로를 형성하여 열이 효과적으로 배출될 수 있도록 하는 발명이다.

셋째, 본 발명은 결속 부재를 이용하여 방열 모듈의 조립이 간편하고, 나아가 제작 시간을 단축하며, 비용을 절감할 수 있는 발명이다.

도 1은 본 발명에 따른 조명 기구의 단면도,
도 2는 본 발명에 적용되는 방열 모듈의 일측면도,
도 3은 본 발명에 적용되는 방열 모듈의 또 다른 일측면도,
도 4는 본 발명에 적용되는 결속 부재의 분해 사시도,
도 5는 본 발명에 적용되는 열 이동 경로를 나타낸 일면도,
도 6은 본 발명에 적용되는 방열판의 단면도,
도 7은 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 일측면도,
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예를 나타낸 단면도.

본 발명을 실시 예들을 설명함에 있어서, 동일부호는 동일한 구성을 의미하고, 중복되거나 발명의 의미를 한정적으로 해석되게 할 수 있는 부가적인 설명은 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 생략될 수 있다.

구체적인 설명에 앞서, 본 명세서상에 비록 단수적 표현으로 기재되어 있을지라도 국어 사용에 있어서 단수/복수를 명확하게 구분 짓지 않고 사용되는 환경과 당해 분야에서의 통상적인 용어 사용 환경에 비추어, 발명의 개념에 반하지 않고 해석상 모순되거나 명백하게 다르게 뜻하지 않는 이상 복수의 표현을 포함하는 의미로 사용된다. 또한, 본 명세서에 기재되었거나 기재될 수 있는 '포함한다', '갖는다', '구비한다', '포함하여 이루어진다.' 등은 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 구성요소 또는 그들 조합의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 첨부된 도 1은 본 발명에 따른 조명 기구의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 적용되는 방열 모듈의 일측면도이며, 도 3은 본 발명에 적용되는 방열 모듈의 또 다른 일측면도를 도시한 것이다.

첨부된 도 4는 본 발명에 적용되는 결속 부재의 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명에 적용되는 열 이동 경로를 나타낸 일면도이며, 도 6은 본 발명에 적용되는 방열판의 단면도를 나타낸 것이다. 또한 도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 조명 기구(100)는 가로등, 경관 조명등, 보안등과 같은 실외 조명등에 적용되는 것이나, 경우에 따라서는 실내 조명등에도 적용될 수 있다.

본 발명의 조명 기구(100)는 LED 램프(10)가 사용되는 것으로, 이 LED 램프(10)가 실장되는 인쇄회로기판(20)과, 이 인쇄회로기판(20)이 수용되는 공간을 갖는 본체(30)와, 이 본체(30)에 설치되는 강화 유리 등으로 구성되어 빛이 조사되도록 하는 커버(40)로 구성된다.

한편, 상기 본체(30)에는 방열 효과를 더 높이기 위해 방열핀(31)이 일체로 성형될 수 있으며, 나아가 별도의 제어부와 송풍 그리고, ON/OFF 스위치가 더 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 조명 기구(100)는 상기한 인쇄회로기판과 본체 그리고 본 발명의 핵심이라 할 수 있는 방열 모듈(200)이 구비된 것이다.

상기 방열 모듈(200)은 하부 방열판(220)과, 패드(240)와, 상부 방열판(260) 및 접착제(280) 그리고, 이들을 결속시키는 결속 부재(300)로 구성된다.

상기 상, 하부 방열판(220)(240)은 열전도율이 높은 금속 예를 들어 동판으로 구성되며, 일면 또는 양면에 열 이동 경로(202)가 형성된다.

상기 패드(240)는 실리콘 또는 유리 섬유로 구성될 수 있으며, 본 발명에서는 저 경도인 실리콘 패드가 사용된다. 여기서 상기 패드(240)는 3∼10mm의 두께로써, 3mm보다 얇으면 열 전도율이 떨어지고, 10mm보다 두꺼우면 방열 모듈 전체 두께가 너무 두터워 실장에 어려움이 있다.

또한, 패드(240)의 열전도율은 1.5 ∼ 7 (W/m-K)이고, ASTM D2240에 따라 측정된 경도(shore 00) 42∼48, 내전압은 (KV/mm) Min.10 (ASTM D257)의 특성을 갖는 패드가 사용된다.

앞서 기술한 바와 같이 본 발명은 가로등과 같은 실외 조명에 적용되고, 따라서 상기 패드(240)의 열전도율은 너무 낮아서는 안 되고, 취급 및 방열판과의 접촉을 위해 너무 단단한 것은 바람직하지 않다. 바람직한 경도는 45가 바람직하다.

상기 접착제(280)는 비철금속 분말을 포함하는 접착제로써, 금속 또는 비금속분말 예를 들어 산화알루미늄, 산화티탄, 산화마그네슘, 탄화 규소 등 1종 또는 2종 이상 혼합되어 방열 기능을 갖는 접착제가 사용된다.

본 발명에 따른 상기 열 이동 경로(202)는 프레스 가공 또는 롤러 가공을 통해 형성될 수 있다. 예를 들어 상하로 구성된 한 쌍의 롤러 사이에 방열판()을 통과시 켜 이 롤러 표면에 돌출된 돌기가 방열판을 압압하여 열 이동 경로(202)가 성형되도록 하는 것이다.

상기 열 이동 경로(202)는 열 수용부(204)와, 소로(206) 그리고 대로(208)로 구성된다.

바람직하기로 상기 열 수용부(204)는 인쇄회로기판(20)에 실장된 LED 램프와 동일한 위치에 성형되어, LED 램프에서 발생하는 열이 수용될 수 있도록 하고, 이 열이 하부 방열판(220)의 상면에 밀착된 패드와 전도되도록 함과 아울러, 소로(208)를 이동할 수 있도록 한다.

한편, 상기 열 수용부(204)는 다이아몬든 형상으로 구성된다. 이는 내면을 각지게 구성하여, 열이 집중되고, 전도되는 면적을 향상시키고자 한 것이다.

상기 소로(208)는 상기 열 수용부(204)에서 줄기처럼 연장되어 대로(206)와 연결되고, 소로(206)보다 열 접촉 면적이 넓은 대로(206), 그리고 열전도율이 높은 패드(240)로 순차 이동하는 것이다.

본 발명에 따른 결속 부재(300)는 상, 하부 방열판(220)(260)과 패드(240)를 결속시키는 것이다.

이 결속 부재(300)는 쇄기(320)와 고정핀(340)으로 구성된다.

상기 고정핀(340)은 적어도 2개 이상으로 구성된 상태에서 도면과 같이 상단 또는 상하단부가 연결띠(360)에 접착 또는 열융착된 연결된 구성으로, 조립 후 이 연결띠는 제거되는 것이다.

다시 말해, 상기 고정핀(340)은 대로(206)에 형성된 구멍 또는 테두리에 천공된 구멍에 끼워지고, 그 안쪽으로 쇄기(320)를 박아 고정하면 각 고정핀(340) 외측면에 돌출된 뾰족 돌기(342)가 동으로 이루어진 방열판에 박히면서 방열 모율을 결속시키는 것이다.

쇄기 고정 후, 작업자는 연결띠(360)에 형성된 절취부(362)를 이용하여 연결띠를 뜯어내는 것이다.

물론 연결띠(360)는 2개 이상의 고정핀이 구멍에 용이하게 끼워지도록 하는 역할도 하지만, 구멍에 끼워졌을 때 고정핀의 위치를 잡아주는 역할도 한다.

다음은 본 발명에 따른 조명 기구의 조립 과정 및 사용 상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명은 하부 방열판(220)의 상면에 접착제(280)가 도포되고, 이 접착제(280) 상에 패드(240)가 안착되며, 이 패드(240)의 상면에 다시 접착제(280)가 도포되고, 상부 방열판(260)이 접착제에 얹혀진 상태에서 상기 결속 부재(300)에 의해 결합되는 것이다.

이 상태에서 하부 방열판(220)과 상부 방열판(260)에 형성된 열 이동 경로(202)는 아래쪽에 위치하여, 인쇄회로기판(20)이 실장된 LED 램프(10)의 일부가 하부 방열판(220)에 형성된 열 수용부(204) 안쪽에 위치할 수 있도록 하고, 상부 방열판(260)에 형성된 열 이동부(202)에는 패드(240)의 상면에 도포된 접착제(280)가 스며들게 되는 것이다.

이러한 구성의 본 발명은 LED 램프(10)에서 발생하는 열이 열 수용부에 1차 열 전도되도록 하고, 이 열의 일부는 접착제와, 패드 그리고 상부 방열판까지 열 전도가 이루어지도록 하며, 또 다른 일부의 열은 소로와 대로 전달되어 외부로 방출하도록 하는 것이다.

첨부된 도 7은 상기 하부 및 상부 방열판(220)(260)에 형성된 열 이동 경로(202)의 다른 형태이다.

이 형태는 열 수용부(204)를 사각형으로 구성하고, 소로(208)를 가로 세로 즉 격자형으로 형성한 것으로, 제작을 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 다른 실시 예를 도 8과 같이 상기 하부 방열판(220)의 테두리에 패드(242)를 구비하는 것이다. 즉 열 이동 경로의 대로(206)와 인접하게 띠 형태의 패드(242)를 접착시켜, 대로로 전도된 열이 더 신속하게 외부로 빠져나갈 수 있도록 하는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : LED 램프 20 : 인쇄회로기판
100 : 조명기구 200 : 방열 모듈
220 : 하부 방열판 240 : 패드
260 : 상부 방열판 300 : 결속 부재

Claims (5)

1. LED 램프가 실장된 인쇄회로기판을 구비하고, 본체에는 상기 인쇄회로기판이 수용되는 공간이 마련되며, 이 공간을 막는 유리로 구성된 커버가 갖추어진 조명기구로써,
   일측 또는 양면에 열 이동 경로가 형성된 하부 방열판과, 이 하부 방열판의 상면에 위치하는 패드와 패드의 상면에 위치하며 일측면에 열 이동 경로가 형성된 상부 방열판으로 구성되고,
   상기 열 이동 경로는 인쇄회로기판에 실장된 LED 램프가 위치하는 열 수용부와, 이 열 수용부와 연결되는 소로와, 대로로 구성된 것을 포함하는 고 방열 기능을 갖는 조명기구.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 열 이동 경로의 열 수용부는 다이아몬드 형태로 구성되어 내면이 각진 형태로 구성되도록 하는 것을 포함하는 고 방열 기능을 갖는 조명기구.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 하부 방열판의 테두리에 상기 패드가 구비되고, 이 패드는 대로와 연결된 것을 포함하는 고 방열 기능을 갖는 조명기구.
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 하부 방열판의 상면과, 패드의 상면 각각에 방열 접착제가 도포된 것을 포함하는 고 방열 기능을 갖는 조명기구.
   
5. 제 4항에 있어서, 상기 접착제는 금속 분말이 혼합된 방열 접착제인 것을 포함하는 고 방열 기능을 갖는 조명기구.
   

Images