特許第5780478号(P5780478)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5780478
(24)【登録日】2015年7月24日
(45)【発行日】2015年9月16日
(54)【発明の名称】LED照明器具用放熱装置
(51)【国際特許分類】
   F21V 29/51 20150101AFI20150827BHJP
   F21V 29/77 20150101ALI20150827BHJP
   F21V 29/503 20150101ALI20150827BHJP
   F21Y 101/02 20060101ALN20150827BHJP
【FI】
   F21V29/51
   F21V29/77
   F21V29/503
   F21Y101:02
【請求項の数】7
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2014-534466(P2014-534466)
(86)(22)【出願日】2012年9月26日
(65)【公表番号】特表2014-532266(P2014-532266A)
(43)【公表日】2014年12月4日
(86)【国際出願番号】KR2012007744
(87)【国際公開番号】WO2013051812
(87)【国際公開日】20130411
【審査請求日】2014年4月8日
(31)【優先権主張番号】20-2011-0008857
(32)【優先日】2011年10月4日
(33)【優先権主張国】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】514084336
【氏名又は名称】セビット テク インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100091683
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼川 俊雄
(74)【代理人】
【識別番号】100179316
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 寛奈
(72)【発明者】
【氏名】キム,ヨン ギル
【審査官】 田中 友章
(56)【参考文献】
【文献】 韓国登録特許第10−1031650(KR,B1)
【文献】 登録実用新案第3146239(JP,U)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F21V 29/51
F21V 29/503
F21V 29/77
F21Y 101/02
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
LED照明器具に結合される支持ユニット;及び
前記支持ユニットに結合される放熱ユニット;を含み、
前記放熱ユニットは、前記LED照明器具で発生する熱を伝達するための媒質、及び赤外線放出特性を有する粉末を含む作動流体が内蔵されている放熱パイプと、前記放熱パイプの外周面上に設置される放熱部材と、を含み、
前記放熱パイプは、パイプ本体部と、前記パイプ本体部から少なくとも一側端が上部方向に曲がっているベンディング部と、を有し、前記放熱部材は、前記ベンディング部上に設置され、
前記支持ユニットは、前記放熱パイプの外側面の形状に対応するパイプ載置部が形成されたベース部材と、前記ベース部材と前記放熱パイプとを結合するための結合部材と、を有し、
前記放熱部材は、前記放熱パイプが貫通しながら密着する放熱ハブと、前記放熱ハブの外周面上の第1の領域から放射状に突出する第1の放熱フィンと、前記第1の放熱フィンと対向し、前記放熱ハブの外周面上の第2の領域から放射状に突出する第2の放熱フィンと、を含み、前記第2の放熱フィンは、前記放熱ハブから延長されるフィン本体と、前記フィン本体から分枝される複数の分枝フィンと、を含むことを特徴とするLED照明器具用放熱装置。
【請求項2】
前記パイプ本体部と前記ベンディング部は、互いに延長形成されてU'字状を有し、前記ベンディング部の端には、前記作動流体を密封するためのパイプ栓が設置されることを特徴とする、請求項1に記載のLED照明器具用放熱装置。
【請求項3】
前記第1の放熱フィン及び前記第2の放熱フィンの少なくとも一部は、前記放熱ユニットを覆いながら設置される放熱ケースの内側空間の形状に対応して切り取られた形状を有することを特徴とする、請求項に記載のLED照明器具用放熱装置。
【請求項4】
前記ベース部材は、前記LED照明器具と直接接触する底プレートを含み、前記底プレートの内部には、外部と連通する放熱空間を形成することを特徴とする、請求項1に記載のLED照明器具用放熱装置。
【請求項5】
前記結合部材は、前記放熱パイプの外周面に対応する陥没部が形成された結合プレートと、前記結合プレート上から突出形成され、前記放熱パイプの熱を外部に放出させる第1の補助放熱フィンと、を含むことを特徴とする、請求項1に記載のLED照明器具用放熱装置。
【請求項6】
前記放熱ユニットは、前記放熱パイプの熱を外部に放出するために前記放熱パイプの外周面上の少なくとも一部領域に巻かれる第2の補助放熱フィンをさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載のLED照明器具用放熱装置。
【請求項7】
前記放熱パイプの内部には、前記作動流体のうち前記ベンディング部で液化された作動流体を前記パイプ本体部に移動させるための復帰流路を形成する流路形成リブが形成されていることを特徴とする、請求項1に記載のLED照明器具用放熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、LED照明器具用放熱装置に関し、より詳細には、LED照明器具で発生する熱を効率的に放熱させ得るLED照明器具用放熱装置に関する。
【背景技術】
【0002】
発光ダイオード、すなわち、LED(Light Emitting Diode)を用いた照明は、近年、環境低負荷技術として大きな関心が注がれている。世界的に白色LED照明市場は、2006年以降に年間50%近く成長しており、LED技術の発展に伴い、今後、LEDが蛍光灯及びその他の光器具に取って代わるものとなるという見込みが漸次現実化されている。
【0003】
一般に、近年のLED照明器具は、多数の低出力LEDを配列するよりは、高出力型である1W級以上のLEDパッケージを用いてLEDの装着個数を減少させようとする傾向を示す。
【0004】
高出力LEDを照明器具に用いる場合、放熱が問題になる。高出力LEDを照明器具に用いると、高出力によってLED自体で多量の熱が発生するようになる。前記LEDで発生する熱を適宜放熱させない場合、すなわち、前記LEDを適宜冷却させない場合、順電圧が低下し、発光効率が悪化するだけでなく、前記LEDの寿命が短縮されるという問題が発生する。特に、街灯や集魚灯などの室外照明の場合、漸次より明るい照明が好まれているので、このような傾向が目立っている。
【0005】
このような放熱問題を解決するために、メタルベース基板を用いるLED照明器具が多く提案されている。しかし、メタルベース基板も、放熱性を十分に確保しにくい状況にある。高出力LED用基板としては、熱伝導率の高いAlN(Aluminum Nitride)板に銀ペーストを印刷したセラミックス基板が広く知られているが、これは、製造費用が高いという短所を有する。
【0006】
本出願人によって発明された韓国登録特許公報10―1031650号には、LED照明器具用冷却装置及びこれを用いたLED冷却器具が開示されている。
【0007】
また、近年は、LEDパッケージの基板構造を改善することによって放熱性を高めようとする試みがある。他の接近方法として、LEDチップの機械的構造を改善することによって放熱性を高めようとする試みも見出されている。しかし、これら方法は、いずれも費用が多くかかるという短所を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明の解決しようとする課題は、構造が簡単でありながらも放熱効率に優れるLED照明器具用放熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上述したような課題を達成するために、本発明は、LED照明器具に結合される支持ユニット、及び前記支持ユニットに結合される放熱ユニットを含み、前記放熱ユニットは、前記LED照明器具で発生する熱を伝達するための媒質、及び赤外線放出特性を有する粉末を含む作動流体が内蔵されている放熱パイプと、前記放熱パイプの外周面上に設置される放熱部材とを含み、前記放熱パイプは、パイプ本体部と、前記パイプ本体部から少なくとも一側端が上部方向に曲がっているベンディング部とを有し、前記放熱部材は、前記ベンディング部上に設置され、前記支持ユニットは、前記放熱パイプの外側面の形状に対応するパイプ載置部が形成されたベース部材と、前記ベース部材と前記放熱パイプとを結合するための結合部材とを有することを特徴とするLED照明器具用放熱装置を提供する。
【0010】
前記パイプ本体部と前記ベンディング部は、互いに延長形成されて‘U'字状を有し、前記ベンディング部の端には、前記作動流体を密封するためのパイプ栓を設置することができる。
【0011】
前記放熱部材は、前記放熱パイプが貫通しながら密着する放熱ハブと、前記放熱ハブの外周面上の第1の領域から放射状に突出する第1の放熱フィンと、前記第1の放熱フィンと対向し、前記放熱ハブの外周面上の第2の領域から放射状に突出する第2の放熱フィンとを含み、前記第2の放熱フィンは、前記放熱ハブから延長されるフィン本体と、前記フィン本体から分枝される複数の分枝フィンとを含むことができる。
【0012】
前記第1の放熱フィン及び前記第2の放熱フィンの少なくとも一部は、前記放熱ユニットを覆いながら設置される放熱ケースの内側空間の形状に対応して切り取られた形状を有することができる。
【0013】
前記ベース部材は、前記LED照明器具と直接接触する底プレートを含み、前記底プレートの内部には、外部と連通する放熱空間を形成することができる。
【0014】
前記結合部材は、前記放熱パイプの外周面に対応する陥没部が形成された結合プレートと、前記結合プレート上から突出形成され、前記放熱パイプの熱を外部に放出させる第1の補助放熱フィンとを含むことができる。
【0015】
本発明の他の実施例によると、前記放熱ユニットは、前記放熱パイプの熱を外部に放出するために前記放熱パイプの外周面上の少なくとも一部領域に巻かれる第2の補助放熱フィンをさらに含むことができる。
【0016】
本発明の更に他の実施例によると、前記放熱パイプの内部には、前記作動流体のうち前記ベンディング部で液化された作動流体を前記パイプ本体部に移動させるための復帰流路を形成する流路形成リブを形成することができる。
【発明の効果】
【0017】
本発明に係るLED照明器具用放熱装置の効果は、以下のように説明する。
【0018】
第一に、放熱パイプがパイプ本体部、及び前記パイプ本体部から両側端が上部方向に曲がっているベンディング部を有するように構成し、前記放熱パイプから放熱部材への熱伝逹を容易にすることによって、構造が簡単でありながらも熱伝逹効率が増加する。
【0019】
第二に、前記放熱部材に第1の放熱フィン及び第2の放熱フィンが備えられ、前記第2の放熱フィンは、放熱ハブから延長されるフィン本体と、前記フィン本体から分枝される複数の分枝フィンとを有するように構成され、前記第2の放熱フィンの少なくとも一部は、前記放熱ユニットを覆いながら設置される放熱ケースの内側空間の形状に対応して切り取られた形状を有するように構成することによって、放熱効果を極大化させると同時に、コンパクトな構造を有することができる。
【0020】
第三に、底プレートの上面には放熱パイプの外側面の形状に対応するパイプ載置部を形成し、前記底プレートの内部には外部と連通する放熱空間を形成することによって、LED照明器具で発生する熱を最大限外部に放熱させることができる。
【0021】
第四に、結合プレートには前記放熱パイプの外周面に対応する陥没部を形成し、前記結合プレートの上面には、前記放熱パイプの熱を外部に放出させる第1の補助放熱フィンを突出形成することによって、前記LED照明器具で発生する熱を最大限外部に放熱させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
図1】本発明に係るLED照明器具用放熱装置がLED照明器具と結合された状態を示す斜視図である。
図2】本発明に係るLED照明器具用放熱装置を示した斜視図である。
図3】本発明に係るLED照明器具用放熱装置に備えられた第1の放熱ユニットの第1の実施例を示した斜視図である。
図4】本発明に係るLED照明器具用放熱装置に備えられた第1の放熱ユニットの第2の実施例を示した斜視図である。
図5】本発明に係るLED照明器具用放熱装置に備えられた第1の放熱ユニットの第3の実施例に係る放熱パイプの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下では、添付の図面を参照して、本発明に係るLED照明器具用放熱装置の実施例を説明する。
【0024】
図1ないし図3を参照して、本発明に係るLED照明器具用放熱装置の一実施例を具体的に説明する。
【0025】
本実施例に係るLED照明器具用放熱装置は、LED照明器具10に結合される支持ユニット100と、前記支持ユニット100に結合される放熱ユニットとを含む。
【0026】
前記LED照明器具10は、1W級以上の高出力LEDモジュール13と、前記LEDモジュール13が設置されたモジュールプレート11と、前記モジュールプレート11と前記支持ユニット100とを結合するための締結ねじ15とを含む。
【0027】
前記放熱ユニットは、前記支持ユニット100に締結される第1の放熱ユニット200及び第2の放熱ユニット300を含む。前記第1の放熱ユニット200と前記第2の放熱ユニット300は実質的に同一の構造を有するので、以下では、前記第1の放熱ユニット200についてのみ説明する。
【0028】
前記第1の放熱ユニット200は、前記LED照明器具10で発生する熱を伝達するための媒質、及び赤外線放出特性を有する粉末を含む作動流体が内蔵されている放熱パイプ210と、前記放熱パイプ210の外周面上に設置される放熱部材220とを含む。
【0029】
前記媒質としては、メチルアルコール、アンモニア、メチルクロロホルムなどを使用することができる。ここで、前記媒質は、常温で水より沸点の低い液体であればいずれの液体であっても構わない。
【0030】
また、前記粉末としては、珪酸塩鉱物を使用することができる。ここで、前記粉末は、加熱されたときに赤外線を放出する鉱物であればいずれの鉱物であっても構わない。
【0031】
前記放熱パイプ210は、パイプ本体部215と、前記パイプ本体部215から少なくとも一側端が上部方向に曲がっているベンディング部213とを含む。
【0032】
具体的に、前記パイプ本体部215と前記ベンディング部213は、互いに延長形成されて‘U'字状を有するようになる。ここで、前記放熱部材220は、前記ベンディング部213上にそれぞれ一対に設置される。
【0033】
特に、前記放熱部材220は、前記ベンディング部213の外側面上に嵌められた後、前記ベンディング部213の拡管によって前記ベンディング部213と堅固に圧着される。例えば、前記ベンディング部213の外側面上に前記放熱部材220を嵌めた後、前記放熱パイプの内部に高圧の流体を供給することによって前記放熱パイプ210を拡管させるようになる。
【0034】
その結果、前記ベンディング部213が拡管されながら、前記放熱部材220が前記ベンディング部213と密着して圧着される。ここで、前記放熱パイプ210はステンレス鋼で製作し、前記放熱部材220はアルミニウムで製作することができる。
【0035】
もちろん、本発明は、上述した実施例に限定されなく、前記放熱部材220と前記ベンディング部213は、接着剤によって結合することもでき、別途の結合手段によって結合することもできる。
【0036】
前記LED照明器具10の発熱前に、前記作動流体は、一次的には前記パイプ本体部215に存在するようになる。その後、前記LED照明器具10で熱が発生すると、前記粉末は、前記LED照明器具10の熱によって赤外線を放出するようになり、前記媒質は気化されはじめる。
【0037】
その後、気化された媒質が前記ベンディング部213に移動しながら、前記熱を前記ベンディング部213に伝達すると同時に、前記粉末と前記媒質は輻射熱を前記ベンディング部213に伝達するようになる。
【0038】
ここで、前記放熱パイプ210の内部で気化された媒質は、上部に移動しようとする性質を有しているので、前記ベンディング部213に移動するようになる。結果的に、前記放熱パイプ210が‘U'字状を有することによって、前記パイプ本体部215から前記ベンディング部213に熱伝達がより効果的に起こるようになる。
【0039】
特に、前記放熱パイプ210の内部圧力が0.001mmhgないし0.0001mmhgの状態にあるので、前記放熱パイプ210内部の媒質及び赤外線放出は相当速い速度で進められる。前記放熱パイプ210の内部は真空状態を維持しているので、前記輻射熱による熱伝逹が大きく起きるようになる。このために、前記ベンディング部213の端には、前記作動流体を密封するためのパイプ栓(図5の250)が設置されている。
【0040】
次に、前記ベンディング部213に伝達された熱は、前記ベンディング部213に結合されている前記放熱部材220に伝導され、前記放熱部材220は外部の冷たい空気によって放熱するようになる。
【0041】
前記放熱部材220は、前記放熱パイプ210が貫通しながら密着する放熱ハブ221と、前記放熱ハブ221の外周面上の第1の領域から放射状に突出する第1の放熱フィン223と、前記第1の放熱フィン223と対向し、前記放熱ハブ221の外周面上の第2の領域から放射状に突出する第2の放熱フィン225とを含む。
【0042】
前記第2の放熱フィン225は、前記放熱ハブ221から延長されるフィン本体225cと、前記フィン本体225cから分枝される複数の分枝フィン225a、225bとを含む。前記複数の分枝フィン225a、225bは、外部の空気と接触する表面積を広げるので、放熱において効果的である。
【0043】
ここで、前記第1の放熱フィン223及び前記第2の放熱フィン225の少なくとも一部は、前記放熱ユニットを覆いながら設置される放熱ケース1の内側空間の形状に対応して切り取られた形状を有する。前記第1の放熱フィン223及び前記第2の放熱フィン225が前記放熱ハブ221から突出した高さは、前記放熱ケース1の形状に応じて異なる高さに製作される。
【0044】
結果的に、前記第1の放熱フィン223及び第2の放熱フィン225は、前記放熱ケース1の内部空間の形状に対応する形状に備えられながらも、外部空気との熱交換面積を最大化させ得る形状を有するようになる。
【0045】
一方、前記支持ユニット100は、ベース部材110と、前記ベース部材110と前記放熱パイプ210とを結合するための結合部材120とを含む。
【0046】
前記ベース部材110は、前記LED照明器具10と直接接触する底プレート111と、前記底プレート111から一定間隔を有しながら突出した側壁113とを含む。
【0047】
前記底プレート111の上面には、前記放熱パイプ210の外側面の形状に対応するパイプ載置部111aが形成されている。前記パイプ載置部111aに前記放熱パイプ210が挿入・設置されると、前記底プレート111の熱が前記放熱パイプ210に伝導される熱交換面積が増加し、その結果、前記底プレート111の熱が前記放熱パイプ210に効果的に伝達されるようになる。
【0048】
また、前記底プレート111の内部には、外部と連通する放熱空間111cが形成されている。結果的に、前記底プレート111の内部空間は、内部の支持リブ111bによって支持されながら外部と連通している。
【0049】
結果的に、前記LED照明器具10と直接接触している前記底プレート自体も、外部空気との熱交換を通じて前記LED照明器具10で発生する熱を外部に放出している。
【0050】
前記側壁113も、前記底プレート111から突出形成されて一つの放熱フィンとしての役割を行うようになる。
【0051】
前記結合部材120は、前記放熱パイプ210の外周面に対応する陥没部121aが形成された結合プレート121と、前記結合プレート121上から突出形成され、前記放熱パイプ210の熱を外部に放出させる第1の補助放熱フィン123と、前記結合プレート121と前記ベース部材110とを結合させるための締結具125とを含む。
【0052】
前記陥没部121aと前記パイプ載置部111aは、互いに対向するように設置されながら前記放熱パイプ210のパイプ本体部215の外周面を完全に覆うようになる。
【0053】
結果的に、前記陥没部121aは、前記放熱パイプ210との熱交換面積を広げるようになり、前記放熱パイプ210から伝達された熱は、前記第1の補助放熱フィン123によって外部に放熱されるようになる。
【0054】
図4を参照して、本発明に係るLED照明器具用放熱装置に備えられた第1の放熱ユニットの第2の実施例を説明する。
【0055】
本実施例に係る第1の放熱ユニットは、上述した実施例に係る第1の放熱ユニットとほぼ類似するので、同一の構成についての詳細な説明は省略する。但し、本実施例に係る第1の放熱ユニットは、上述した実施例とは異なって、放熱パイプ210の熱を外部に放出するために前記放熱パイプ210の外周面上の少なくとも一部領域に巻かれる第2の補助放熱フィン240を含んでいる。
【0056】
前記第2の補助放熱フィン240は、しわ形状を有しながら前記放熱パイプ210の外周面に巻かれる。前記第2の補助放熱フィン240は、前記放熱パイプの外周面に円状に巻くこともでき、螺旋状に巻くこともできる。
【0057】
前記第2の補助放熱フィン240がしわ形状を有することによって外部空気との接触面積が増加するようになり、前記放熱パイプ210の熱を外部に効果的に放出するようになる。
【0058】
もちろん、本発明は、上述した実施例に限定されなく、前記放熱パイプの一部領域で外周面自体をしわ形状に形成することもできる。
【0059】
図5を参照して、本発明に係るLED照明器具用放熱装置に備えられた第1の放熱ユニットの第3の実施例を説明する。図5は、本実施例に係る放熱パイプの断面図を示す。
【0060】
本実施例に係る第1の放熱ユニットに備えられた放熱パイプは、上述した実施例に係る第1の放熱ユニットに備えられた放熱パイプとほぼ類似するので、同一の構成に対する詳細な説明は省略する。但し、本実施例に係る第1の放熱ユニットに備えられた放熱パイプの内部には、上述した実施例とは異なって、作動流体のうちベンディング部213で熱交換を通じて液化された作動流体をパイプ本体部215に移動させるための復帰流路を形成する流路形成リブ211が突出している。
【0061】
具体的に、前記流路形成リブ211は、前記ベンディング部213と前記パイプ本体部215の一部分の内周面上で一定の間隔を有しながら複数設置される。前記各流路形成リブ211間の間隔は、前記作動流体を前記ベンディング部213から前記パイプ本体部の作動流体初期場所Sに移動させる復帰流路を形成するようになる。
【0062】
また、本実施例に係る第1の放熱ユニットには、第1の実施例に係る放熱ユニットで説明したパイプ栓250が設置されている。
【0063】
本発明は、上述した特定の好ましい実施例に限定されなく、実用新案登録請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱しない限り、当該発明の属する技術分野で通常の知識を有する者なら誰でも多様な変形実施が可能であることは当然であって、そのような変更は、特許請求の範囲に記載した範囲内にある。
【産業上の利用可能性】
【0064】
本発明は、高出力LED照明器具に使用される放熱装置に関し、一般道路、官公庁、学校などの街灯のみならず、集魚灯にも使用可能であるので、産業上広く用いることができる。
【符号の説明】
【0065】
1:放熱ケース、10:LED照明器具、100:支持ユニット、110:ベース部材、111:底プレート、113:側壁、120:結合部材、121:結合プレート、123:第1の補助放熱フィン、200:第1の放熱ユニット、210:放熱パイプ、211:流路形成リブ、213:ベンディング部、215:パイプ本体部、220:放熱部材、221:放熱ハブ、223:第1の放熱フィン、225:第2の放熱フィン、240:第2の補助放熱板、250:パイプ栓、300:第2の放熱ユニット
図1
図2
図3
図4
図5