JP5649916B2 - 照明装置 - Google Patents

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Description

実施例は、照明装置に関するものである。
発光ダイオード(ＬＥＤ)は、電気エネルギーを光に変換する半導体素子の一種である。電球の寿命は長くなく、使用時間によって寿命がさらに短くなって周期的にチェックして入れ替らなければならないので、電球入れ替え費用及び管理費用が発生されて運営費用がさらに発生される問題点がある。発光ダイオードは蛍光灯、白熱灯など既存の光源に比べて低消費電力、半永久的な寿命、早い応答速度、安全性、環境親和性の長所を有するので、既存の光源を発光ダイオードで取り替えるための多い研究が進行しており、発光ダイオードは室内外で使用される各種ランプ、液晶表示装置、電光板、街灯などの照明装置の光源として通常の電球を取り替えている状況である。しかし、ＬＥＤは作動時に発生する熱に脆弱な傾向があるので、大部分のＬＥＤ照明装置では効率的な放熱のために多様な方法を使っている。特許文献１は、街灯用パワーＬＥＤモジュールに対するものとして、放熱板１４０などを通じて高熱を放出するようになっており、特許文献２で提示された従来技術には放熱フィンが形成されている放熱体を使っており、請求項に記載された発明では２重で配列された放熱体を使っている。
韓国公開特許１０-２００９-０１３０４７３号 韓国公開特許１０-２００９-００９５８３１号
実施例の目的は、放熱効率が著しく向上することができる照明装置を提供することにある。
一実施例による照明装置は、光を放出するための発光部；ベース部、該ベース部に延長された円筒形状のボディー部を含み、前記発光部の一側に配置される放熱体；及び前記放熱体の外郭面と所定間隔離隔されて、前記放熱体を取り囲む外部ケースを含む。
実施例によると、照明装置１内部で加熱された空気が上昇して外部に流出されても外部から流入される新しい空気が既存に上昇した空気を取り替えるようになって、放熱体１５０を放熱させることができる新しい空気が照明装置１内に連続的に流入されるようになる。このように新しい外部空気が照明装置１内部で連続的に流動して抜け出ながら放熱体１５０を冷却させるので、既存のＬＥＤ照明装置に比べて放熱効率が著しく向上することができる。
実施例による照明装置を下から眺めた斜視図である。 図１の照明装置を上から眺めた斜視図である。 図１の照明装置の分解斜視図である。 図１の照明装置の長さ方向断面図である。 図１の照明装置の放熱体１５０を下から眺めた斜視図である。 図１の照明装置の放熱体１５０を上から眺めた斜視図である。 図５のＡ-Ａ'断面を示す断面図である。 ３．５Ｗの電力を消費する照明装置に使用される放熱体の平面図である。 ５Ｗまたは８Ｗの電力を消費する照明装置に使用される放熱体の平面図である。 １５Ｗの電力を消費する照明装置に使用される放熱体の平面図である。 図１の照明装置の発光部１３０及び密閉リングの結合斜視図である。 図１１のＢ-Ｂ'断面を示す断面図である。 密閉リングを含まない照明装置の長さ方向断面の左側を示した図面である。 放熱体のベース部の下面に第１締結部材が形成された照明装置の長さ方向断面の左側を示す図面である。 放熱体とガイド部材がピンまたはネジなしに結合される照明装置の長さ方向断面の左側を示した図面である。 図１の照明装置のガイド部材１００の斜視図である。 図１６のガイド部材１００の底面図である。 図１の照明装置の他の実施例によるガイド部材１００Ａの斜視図である。 図１の照明装置のまた他の実施例によるガイド部材１００Ｂの斜視図である。 図１６のガイド部材１００のカバー部が透明な場合の一変形例である。 図１６のガイド部材１００のカバー部が透明な場合の他の変形例である。 図１６のガイド部材１００のカバー部が透明な場合のまた他の変形例である。 図１６のガイド部材１００のカバー部が透明な場合のまた他の変形例である。 図１６のガイド部材１００のベース部１０８に第１放熱ホール１０２がない場合の一変形例である。 図１６のガイド部材１００のベース部１０８に第１放熱ホール１０２がない場合の他の変形例である。 図１６のガイド部材１００のベース部１０８に第１放熱ホール１０２がない場合のまた他の変形例である。 図１の照明装置の内部ケースの斜視図である。 放熱体１５０のベース部１５６上端に支持部１５９が形成された実施例による照明装置下端部の長さ方向断面図である。 放熱体１５０のベース部１５６上端に電源制御部１６０結合用溝が掘られている支持部１５９が形成された実施例による照明装置下端部の長さ方向断面図である。 図２８に示された照明装置に使用される放熱体１５０の平面図である。 図２８に示された照明装置に使用される放熱体１５０の変形例の平面図である。 図２９に示された照明装置に使用される放熱体１５０の平面図である。 図２９に示された照明装置に使用される放熱体１５０の変形例の平面図である。 図１の照明装置の外部ケース１８０の斜視図である。 図１の照明装置の外部ケース１８０の一変形例の斜視図である。 図１の照明装置の外部ケース１８０の他の変形例の斜視図である。 図１の照明装置の外部ケース１８０のまた他の変形例の斜視図である。 図１の照明装置の外部ケース１８０のまた他の変形例の斜視図である。 図１の照明装置内部への空気流動を示す拡大断面図である。 他の実施例による照明装置内部への空気流動を示す拡大断面図である。 図１の照明装置を下から眺めた空気流入口の面積を示した図面である。 図１の照明装置を上から眺めた空気流入口の面積を示した図面である。 煙突効果が強化された照明装置の斜視図である。 図４３の実施例による照明装置に使用される放熱体１５０の正面図である。 図４４の放熱体１５０の長さ方向断面図である。 ベルヌーイ定理と非圧縮性流動の連続方程式を説明するための図面である。 発光部の基板の断面図である。 基板の第１導体層(Ｌ１)の模様を説明するための図面である。 実施例による照明装置１に搭載された前記発光素子１３１の側断面図である。
以下、添付された図面を参照して実施例を詳しく説明するようにする。
実施例の説明において、各層の上または下に対する基準は特別な言及がなければ、発光部１３０がある方を下、端子部１７５がある方を上で想定する。但し、図１１及び図１２では発光素子１３１が形成されている面を上面で想定して説明するようにする。図面で各層の厚さや大きさは説明の便宜及び明確性のために誇張されるか、または省略されるか、または概略的に示された。また、各構成要素の大きさは実際大きさを全面的に反映するものではない。
図１は、実施例による照明装置１を下から眺めた斜視図であり、図２は照明装置１を上から眺めた斜視図であり、図３は照明装置１の分解斜視図であり、図４は照明装置１の長さ方向断面図である。
図１ないし図４を参照すれば、照明装置１はガイド部材１００、レンズ１１０、密閉リング１２０、発光部１３０、放熱板１４０、放熱体１５０、電源制御部１６０、内部ケース１７０及び外部ケース１８０を含む。
以下、実施例による照明装置１に対して各構成要素を中心に詳しく説明して、実施例による照明装置１で優秀な放熱効率が達成される原理に対して説明することにする。
<放熱体１５０>
図５は、放熱体１５０を下から眺めた斜視図であり、図６は放熱体１５０を上から眺めた斜視図であり、図７は、図５のＡ-Ａ'断面を示す断面図である。
図４ないし図７を参照すれば、放熱体１５０は貫通ホール１５３を有するベース部１５６とベース部１５６に垂直して延長された円筒形状のボディー部１５７及びボディー部１５７の外周面に形成された放熱フィン１５８を含む。
放熱体１５０は発光部１３０及び電源制御部１６０を収容して、発光部１３０または/及び電源制御部１６０で生成された熱を放出させる役割をする。放熱体１５０の上面には電源制御部１６０が配置される第１収納溝１５１が形成されて、下の面には発光部１３０が配置される第２収納溝１５２が形成されることができる。但し、第１収納溝１５１は電源制御部１６０の収納と配置のために必ずなければならないが、図１３の実施例のように第２収納溝１５２は形成されないこともあって、この場合発光部１３０が放熱体１５０の下面に接触して配置されるか、または密着して配置されることができる。第１、第２収納溝１５１、１５２の幅及び深さは電源制御部１６０及び発光部１３０の幅及び厚さによって変化されることができる。
図５及び図６を参照すれば、ボディー部１５７の外周面には少なくとも一つ以上の放熱フィン１５８が所定空間を置いて配置されることができ、それぞれの放熱フィン１５８は放熱体１５０の上または下で見た時所定の幅を有しているし、放熱体１５０の側面で見た時は板材形状としてボディー部１５７の上から下に長さ方向に沿って形成されることができる。このような放熱フィン１５８は放熱体１５０の上または下で見た時歯車形状のように見えるか、または放熱体１５０ボディー部１５７のまわりに沿って凹凸が一定間隔を置いて形成されたように見えるようになる。望ましくは、図５ないし図１０で示された放熱体１５０のように、放熱フィン１５８は空気との接触面積を広げて放熱効率を高めるために放熱体１５０の長さ方向と垂直な方向で曲がった円弧形状に形成されることができる。また望ましくは、放熱体１５０の長さ方向と垂直した方向に沿ってサイン(sine)曲線を描く形状に形成されることもできる(図示せず)。このような放熱フィン１５８によって放熱体１５０の表面積が増加して放熱効率が向上することができる。
放熱フィン１５８の個数をふやせば放熱体１５０が空気と接触する面積が増えるので放熱効率が向上することはするが、反面に、生産単価が上昇して構造的脆弱性をもたらすことができる短所がある。一方、照明装置の電力容量によって発熱量も変わるようになるので、電力容量による適切な放熱フィン１５８の個数を決める必要がある。
上面から見た時ボディー部１５７が円形の断面を有している放熱体１５０を基準で説明することにする。図８及び図１０を参照すれば、放熱フィン１５８の最外郭末端でボディー部１５７の円の中心を向けて延ばした線を l 、そして隣接した放熱フィン１５８でこのような方法で延ばした線をl'として、 l と l 'がなす鋭角をθ、ボディー部１５７の外径をφとすれば、３．５Ｗの電力を消費する照明装置の場合は、θは、２０°、φは３５．３０ｍｍ、放熱フィン１５８の個数は１８個、放熱フィン１５８の間の間隔は３．５９ｍｍ、それぞれの放熱フィン１５８がボディー部１５７に接する部分の厚さは３．５９ｍｍになる時、５Ｗまたは８Ｗの電力を消費する照明装置の場合は、θは、１７．１４２８５°、φは５５．００ｍｍ、放熱フィン１５８の個数は２１個、放熱フィン１５８の間隔は２．７７ｍｍ、それぞれの放熱フィン１５８がボディー部１５７に接する部分の厚さは３．７７ｍｍになる時、１５Ｗの電力を消費する照明装置の場合は、θは、１１．２３５°、φは７７．００ｍｍ、放熱フィン１５８の個数は３２個、放熱フィン１５８の間隔は３．６５ｍｍ、それぞれの放熱フィン１５８がボディー部１５７に接する部分の厚さは３．９０ｍｍになる時、生産単価を低めながらも放熱効率を確保することができた。但し、放熱体１５０材料の剛性、破裂強度、熱的特性、加工性などによって、このような数値は変化されることができる。
また、放熱体１５０は熱放出効率がすぐれた金属材質または樹脂材質に形成されることができ、例えば、放熱体１５０は鉄(Ｆｅ)、アルミニウム(Ａｌ)、ニッケル(Ｎｉ)、銅(Ｃｕ)、銀(Ａｇ)、スズ(Ｓｎ)、マグネシウム(Ｍｇ)などの材質に形成されることができ、これらのうちで少なくとも一つ以上を含む合金材質に製作されることができる。炭素鋼、ステンレス材質も採用可能で熱伝導性に影響を与えない範囲内で表面に腐食防止コーティングまたは絶縁コーティングをすることもできる。
図４及び図５を参照すれば、放熱体１５０の底面には貫通ホール１５３が形成されることができ、発光部１３０は貫通ホール１５３を通過する第２配線１６５によって電源制御部１６０と電気的に連結されることができる。望ましくは、貫通ホール１５３には保護リング１５５が形成されて、発光部１３０及び放熱体１５０の間に水分及び異物が浸透することを防止して、第２配線１６５が放熱体１５０と接触することで発生することができる電気的ショート、ＥＭＩ、ＥＭＳなどの問題を防止することができ、耐電圧特性を優秀にすることができる。保護リング１５５はゴム材質、合成樹脂材質、シリコン材質またはその他電気絶縁材質に形成されることができる。
図５及び図６を参照すれば、放熱体１５０の下部側面にはガイド部材１００を堅く結合するために第１締結部材１５４が形成されることができる。第１締結部材１５４には、ネジが挿入されることができるホールまたはピン結合されるようにピンホールが形成されることができ、ネジまたはピンでガイド部材１００を放熱体１５０に堅く結合させることができる。
図７を参照すれば、ガイド部材１００が容易に結合されるように、ガイド部材１００が結合される放熱体１５０の下部領域の第１幅(Ｄ１)は放熱体１５０の他の領域の第２幅(Ｄ２)に比べて狭いことがある。
図７及び図１４を参照すれば、放熱体１５０のベース部１５６下面に第１締結部材１５４が形成されることもできる。
<発光部１３０及び密閉リング１２０>
図１１は、発光部１３０及び密閉リング１２０の結合斜視図であり、図１２は図１１のＢ-Ｂ'断面を示す断面図である。図１１及び図１２では発光素子１３１が形成されている面を上面で想定して説明するようにする。
発光部１３０は、基板１３２と、基板１３２に搭載される一つ以上の発光素子１３１を含むことができる。
基板１３２は、絶縁体に回路パターンが印刷されたものであることができ、例えば、一般印刷回路基板(ＰＣＢ:Printed Circuit Board)、メタルコア(Metal Core)ＰＣＢ、軟性(Flexible)ＰＣＢ、セラミックスＰＣＢなどを含むことができる。
また、基板１３２は光を効率的に反射する材質に形成されるか、または表面は光が効率的に反射されるカラー、例えば、白色、シルバーなどに形成されることができる。
基板１３２上には一つ以上の発光素子１３１が搭載されることができる。一つまたは複数の発光素子１３１それぞれは少なくとも一つの発光ダイオード(ＬＥＤ:Light Emitting Diode)を含むことができる。発光ダイオードは赤色、緑色、青色または白色の光をそれぞれ発光する赤色、緑色、青色または白色など多様な色相の発光ダイオードであることができる。
一方、一つまたは複数の発光素子１３１の配置に対しては限定しない。但し、実施例では基板１３２の下面に第２配線１６５が付着されている領域があって、これに対応する基板１３２の上面には発光素子１３１が搭載されないこともある。例えば、図１１及び図１２に示された実施例では第２配線１６５が基板１３２の下面中心部に付着されていて、これに対応する基板１３２の上面中央部には発光素子１３１が搭載されないし、基板１３２の上面中央部を除いたままそのまわり領域に発光素子１３１が搭載されている。
図４、図１２ないし図１５を参照すれば、発光部１３０は放熱体１５０の第２収納溝１５２に配置されるか、または放熱体１５０に第２収納溝１５２が形成されない場合には、発光部１３０はガイド部材１００によって放熱体１５０の下面に堅く固定されることができる。密閉リング１２０は発光部１３０のまわりに結合される。
密閉リング１２０は、ガイド部材１００と発光部１３０との間に水分や異物が浸透することを防止すると同時に、発光部１３０の外側面と放熱体１５０の第２収納溝１５２内側面の間を離隔させて発光部１３０が放熱体１５０と直接接触することを防止することで、照明装置１の電気的ショート、ＥＭＩ、ＥＭＳなどの問題を防止することができ、耐電圧特性を優秀にすることができる。
密閉リング１２０はゴム材質、合成樹脂材質、シリコン材質またはその他電気絶縁材質で形成されることができ、前記発光部１３０のまわりに結合されることができる。具体的には、図１２に示されたところのように、密閉リング１２０は内側下端に段差１２１を含むことができ、段差１２１に発光部１３０の側面領域及び上面のまわり領域が接触することができる。また、密閉リング１２０の内側上端は発光部１３０の配光を向上させるために傾斜１２２を有するように形成されることもできる。
また、密閉リング１２０は発光部１３０を堅く固定して、外部の衝撃から保護することで、照明装置１の信頼性を向上させることができる。
また、図１４及び図１５を参照すれば、密閉リング１２０上にレンズ１１０が配置される場合、密閉リング１２０によってレンズ１１０が発光部１３０上に第１距離(ｈ)離隔されるように配置されることができ、これによって照明装置１の配光調節がさらに容易になることができる。
<放熱板１４０>
図１２を参照すれば、発光部１３０で発光素子１３１が配置された面の反対面には放熱板１４０が付着されることができる。放熱板１４０は図７に示された第２収納溝１５２に付着されることができる。放熱体１５０に第２収納溝１５２が形成されない場合には、放熱板１４０が放熱体１５０の下面に密着して配置されることができる。一方、発光部１３０と放熱板１４０は一体に形成されることもできる。
放熱板１４０は熱伝導率がすぐれた熱伝導シリコンパッドまたは熱伝導テープなどに形成されることができ、基本的には発光部１３０で生成された熱を放熱体１５０に伝達させる役割をして、以外にも実施例では放熱板１４０を絶縁体材質で製作して、発光部１３０が直接放熱体１５０と接触することで発生することができる電気的ショート、ＥＭＩ、ＥＭＳなどの問題を防止することができ、耐電圧特性を優秀にすることができる。
<ガイド部材１００>
図１６は、図１の照明装置１のガイド部材１００の斜視図であり、図１７は図１６のガイド部材１００の底面図である。
図４、図１６及び図１７を参照すれば、ガイド部材１００は発光部１３０から放出される光を照明装置１の下端で見られるように開口部１０１を有するベース部１０８とベース部１０８と垂直して延長されるように形成されたカバー部１０９を含むことができ、ベース部１０８またはカバー部１０９に一つ以上の第１放熱ホール１０２及び放熱体１５０との結合のための締結溝１０３を含むことができる。
ガイド部材１００は、円形のリング(ring)形態に示されたが、多角形、卵円形のリング形態を有することもできる。
一つ以上の第１放熱ホール１０２は、照明装置１内部に空気が流動することができる空気流入口の役割をすることができる。しかし、図３９及び図４０で示された実施例を参照すれば、ガイド部材１００が第１放熱ホール１０２を有するものとは無関に、外部空気が波線で表現された矢印に沿って外部ケース１８０と放熱体１５０の最外側端によって区画される空間に流入された後照明装置１の外部に抜け出ることができる。
一方、ガイド部材１００の空気流入構造の形態はこれに限定されなくて、多様に変形されることができる。例えば、図１８及び図１９に示されたように、ガイド部材１００Ａ、１００Ｂは内側または外側カバー部１０９のうち少なくともある一側のカバー部１０９には一つ以上の放熱溝１０５が形成されて、これを通じて空気(AIR)が流入されることもできる。
一方、図２０で示されたように、ガイド部材１００が透明で発光部１３０から放出される光がガイド部材１００のベース部１０８を透過することができる場合には、ガイド部材１００は開口部１０１を持たないこともある。
放熱体１５０に第２収納溝１５２が形成されている場合には、ガイド部材１００は発光部１３０のまわり面を放熱体１５０の第２収納溝１５２に圧搾したまま、図３９で示されたように、放熱フィン１５８の下端まわり面の外側を囲みながら発光部１３０を固定させるか、または図１４に示されたように、放熱体１５０のベース部１５６に固定させる。
または放熱体１５０に第２収納溝１５２が形成されない場合にはガイド部材１００が発光部１３０を放熱体１５０のベース部１５６に圧迫して密着させたまま、図４０で示されたように、放熱フィン１５８の下端まわり面の外側を囲みながら発光部１３０を固定させるか、または図１３に示されたように、放熱体１５０のベース部１５６に固定させる。
ガイド部材１００と発光部１３０との間には、レンズ１１０及び密閉リング１２０のうち少なくとも一つが含まれることができる。勿論、図２０ないし図２３に示されたガイド部材１００のように、ガイド部材１００が透明な場合にはガイド部材１００のベース部１０８がレンズ１１０の役割をすることもできるので、レンズ１１０が必要ではないこともあって、図１３を参照すれば、ガイド部材１００と発光部１３０との間に密閉リング１２０を含まないこともある。本実施例でガイド部材１００は絶縁体材質に製作されることが望ましい。ガイド部材１００が絶縁体材質に製作される場合には、密閉リング１２０がなしにガイド部材１００自体だけでも発光部１３０の外側面が放熱体１５０と直接接触することを防止することができ、照明装置１の電気的ショート、ＥＭＩ、ＥＭＳなどの問題を防止することができ、耐電圧特性を優秀にすることができる。
ガイド部材１００は発光部１３０を第２収納溝１５２に圧搾するか、または放熱体１５０のベース部１５６下端に密着させて接触させなければならないので、開口部１０１の幅は発光部１３０の幅よりは小さなことが望ましい。この場合ベース部１０８がレンズ１１０、密閉リング１２０及び発光部１３０のまわり領域に圧力を充分に加えることができ、レンズ１１０、密閉リング１２０及び発光部１３０を放熱体１５０に堅く固定させることができるので、照明装置１の信頼性が向上することができる。
締結溝１０３を通じてガイド部材１００を放熱体１５０に結合させることができる。例えば、図４及び図１４に示されたように、放熱体１５０の第１締結部材１５４のホールとガイド部材１００の締結溝１０３を対向させた後、第１締結部材１５４のホール及び締結溝１０３にネジまたはピンを挿入することでガイド部材１００及び放熱体１５０を結合させることができる。
図１５、図２１、図２３、図２４及び図２６を参照すれば、締結溝１０３の代りに放熱体１５０の第２収納溝１５２の外周面にネジ山が形成されて、ガイド部材１００のカバー部１０９の内周面にもネジ山が形成されて放熱体１５０とガイド部材１００はピンまたはネジなしに締結されることもできる。
<レンズ１１０>
図４、図１４、及び図１５を参照すれば、レンズ１１０は発光部１３０下に配置されて発光部１３０から放出される光の配光を調節する。
レンズ１１０は多様な形状を有することができるが、例えば、レンズ１１０はパラボラ形態のレンズ、フレネルレンズ、凸型レンズまたは凹型レンズのうちで少なくとも一つを含むことができる。
レンズ１１０は発光部１３０下に第１距離(ｈ)離隔されるように配置されることができ、第１距離(ｈ)は照明装置１の設計によって０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることがある。
第１距離(ｈ)は発光部１３０とレンズ１１０との間に配置される密閉リング１２０によって維持されることができる。または、放熱体１５０の第２収納溝１５２にレンズ１１０を支持することができる別途の支持部を形成することで、密閉リング１２０がなくても発光部１３０とレンズ１１０との間に第１距離(ｈ)が維持されることができる。
また、レンズ１１０はガイド部材１００によって固定されることができる。図４及び図１４ないし図１７を参照すれば、ガイド部材１００のベース部１０８がレンズ１１０と接触して、ガイド部材１００のベース部１０８によってレンズ１１０及び発光部１３０は放熱体１５０の第２収納溝１５２に圧着されて固定されるか、または第２収納溝が形成されない場合にはガイド部材１００のベース部１０８がレンズ１１０及び発光部１３０を圧搾して放熱体１５０のベース部１５６に固定させる。
レンズ１１０はガラス、ＰＭＭＡ(Polymethylmethacrylate)、ＰＣ(Polycarbornate)などの材質に形成されることができる。また、照明装置１の設計によって、レンズ１１０は蛍光体を含むように形成されるか、またはレンズ１１０の入射面または出射面に蛍光体を含む光励起フィルム(ＰＬＦ:Photo Luminescent Film)が付着されることもできる。蛍光体によって発光部１３０から放出される光は波長が変化されて出射されるようになる。
図２０ないし図２３のガイド部材１００のように、ガイド部材１００が透明な材質である場合には、ガイド部材１００のベース部１０８がレンズ１１０の役割をすることができて、この時、レンズ１１０に対する説明はガイド部材１００のベース部１０８にも同じく適用される。
<内部ケース１７０>
図２７は、図１の照明装置１の内部ケース１７０の斜視図である。
図４及び図２７を参照すれば、内部ケース１７０は端子部１７５と端子部１７５の一側から延長されて放熱体１５０内部に挿入される円筒形状の内部ボディー部１７４及び端子部１７５に隣接した円筒形状の内部ボディー部１７４外周面に垂直方向に形成された第１ガイド部１７２を含むことができる。
内部ケース１７０は絶縁性及び耐久性がすぐれた材質に形成されることができ、例えば、合成樹脂材質に形成されることができる。
内部ボディー部１７４は、内部ケース１７０の下部領域に形成されて、内部ボディー部１７４は放熱体１５０の第１収納溝１５１に挿入されて電源制御部１６０と放熱体１５０との間に配置されるので、二人の間の接触を阻んで、電気的ショート、ＥＭＩ、ＥＭＳなどの問題を防止することができ、照明装置１の耐電圧特性を優秀にすることができる。
内部ケース１７０の上部領域に形成される端子部１７５は、例えば、ソケット(socket)方式で外部電源に連結されることができる。すなわち、端子部１７５は頂点に第１電極１７７、側面部に第２電極１７８及び第１電極１７７と第２電極１７８との間に位置する絶縁部材１７９を含むことができ、第１、第２電極１７７、１７８は、外部電源によって電源の提供を受けることができる。但し、端子部１７５の形態は照明装置１の設計によって多様に変形されることができる。
第１ガイド部１７２は内部ボディー部１７４と端子部１７５の境界面に形成されて放熱体１５０の第１収納溝１５１の直径よりさらに広い直径を有するようになって、内部ケース１７０の内部ボディー部１７４部分だけ第１収納溝１５１に収納されることができるようになる。
第１ガイド部１７２は一つ以上の第１結合ホール１７３を有することができ、一つ以上の第１結合ホール１７３にネジまたはピンなどが挿入されて内部ケース１７０と外部ケース１８０を結合させることができる。
また、内部ケース１７０には複数の第２放熱ホール１７６が形成されて、内部ケース１７０内部の放熱効率を向上させることができる。
<電源制御部１６０>
図３、図４及び図７を参照すれば、電源制御部１６０は放熱体１５０の第１収納溝１５１に位置して、放熱体１５０のベース部１５６に開いている貫通ホール１５３を通過する第２配線１６５によって発光部１３０と電気的に連通されて、電源の提供を受けることで駆動されることができる。
電源制御部１６０は支持基板１６１と、支持基板１６１上に搭載される複数の部品１６２を含むことができるが、複数の部品１６２は、例えば、外部電源から提供される交流電源を直流電源に変換する直流変換装置、発光部１３０の駆動を制御する駆動チップ、発光部１３０を保護するためのＥＳＤ(Electro Static discharge)保護素子などを含むことができる。
電源制御部１６０は内部ケース１７０の端子部１７５及び発光部１３０とそれぞれ第１配線１６４及び第２配線１６５によって電気的に連結されることができる。具体的には、第１配線１６４は端子部１７５の第１電極１７７及び第２電極１７８と連結されて、外部電源から電源の供給を受けることができる。もちろん第１配線１６４の代りに支持基板１６１上に直接第１電極１７７、第２電極１７８と連結されることができる電源連結端子が形成されることもできる(図示せず)。また、第２配線１６５は放熱体１５０の貫通ホール１５３を通過して電源制御部１６０及び発光部１３０をお互いに電気的に連結させる。一方、発光素子１３１、基板１３２、電源制御部１６０が一つでモジュール化されて、発光部１３０を形成することもできて、この場合には電源制御部１６０が放熱体１５０の下部に位置することもできる。この時、第２配線１６５は必要ではなくて、第１配線１６４またはこれに相当する支持基板１６１上の電源連結端子さえあれば充分である。
支持基板１６１が内部ケース１７０の内部ボディー部１７４内に水平方向で配置されても電源制御部１６０が発光部１３０を駆動させることはできる。しかし、図２７ないし図２９を参照すれば、支持基板１６１は内部ケース１７０内の空気流れを円滑にするために垂直方向に立てられて配置されることが望ましい。支持基板１６１が垂直方向に配置される場合には内部ケース１７０内部に上下方向で対流現象による空気流れが発生できるようになることがあるので、水平方向に配置される場合に比べて、照明装置１の放熱効率が向上されることができ、特に、電源制御部１６０の放熱効率向上に役に立つ。
しかし、支持基板１６１が内部ケース１７０に必ず垂直方向に配置されなくても、内部ボディー部１７４内で空気が放熱体１５０の上、下方向で流動することができたら、支持基板１６１を垂直方向に配置したことと対等な効果を見られる。したがって、支持基板１６１が垂直方向で一側にすこし傾いた状態に配置されても関係ない。
支持基板１６１によって内部ボディー部１７４の内部で上方向への空気の流れが支えなかったら相変らず電源制御部１６０の放熱効率を高めることができる。例えば、支持基板１６１に貫通孔があったら、支持基板１６１が放熱体１５０のベース部１５６と水平方向に配置されても支持基板１６１を通過して、内部ボディー部１７４内部で空気が上、下方向で流動することができる。または、支持基板１６１が水平方向に配置されたが、支持基板１６１の形状がボディー部１７４の水平方向断面形状と違うか、または形状は同じであっても支持基板１６１の直径がボディー部１７４の内径より小さな場合なら内部ボディー部１７４内部で空気が上、下方向に流動することができる。結局、ボディー部１７４の内部が上から下に、または下から上に遮蔽されなかったら、内部ボディー部１７４内で空気が流れることができるので、照明装置１の放熱効率が向上することができ、特に、電源制御部１６０の放熱効率向上に役に立つ。
支持基板１６１が内部ケース１７０内に垂直方向に立てられて配置されるか、または垂直ですこし傾いて配置される場合、照明装置１を長期間使用するようになれば電源制御部１６０の自体荷重のために電源制御部１６０の位置が下方に移動して第２配線１６５が支持基板１６１に押されて損傷される問題が発生することがあるし、放熱体１５０の下端に形成されている貫通ホール１５３の直径が狭い場合には照明装置１を組立てる過程で第２配線１６５が支持基板１６１に押されて、支持基板１６１と放熱体１５０のベース部１５６との間に挟まるようになって損傷される問題が発生することがある。
図２８に示された実施例では、図２８に示すように放熱体１５０のベース部１５６に貫通ホール１５３の周りに支持部１５９を形成して、支持部１５９が支持基板１６１を支持すると同時に第２配線１６５の損傷を防止することができる。図３０を参照すれば、支持部１５９は貫通ホール１５３周りを取り囲んでベース部１５６上部に突き出された円筒形状に形成されることもできて、図３１を参照すれば、ベース部１５６の上面に横になっている棒形状に形成されることもできる。以外にも放熱体１５０のベース部１５６と支持基板１６１を離隔させることができる形状ならどのような形状に形成されても関係ない。図３０に示された実施例で、貫通ホール１５３の直径は図４に示された実施例と同一に狭く維持して発光部１３０から電源制御部１６０に伝達される熱を減らすことができ、支持部１５９は貫通ホール１５３の直径よりさらに広い直径を有するようにして第２配線１６５が支持基板１６１に押されて損傷されることを防止することができる。図３１に示された実施例では支持部１５９を貫通ホール１５３と所定距離を離隔させたまま配置することで図３０の実施例と対等な効果を見られる。
図２８、図３０及び図３１の実施例らのように、支持部１５９を貫通ホール１５３の直径より大きいように離隔を置いたままベース部１５６上部に配置することが、支持部１５９を貫通ホール１５３の直径に合わせてベース部１５６上部に配置することに比べて照明装置１が故障された場合、特に、発光部１３０と第２配線１６５の不良な連結によって故障された場合に故障排除のための作業においての作業性を向上させることができる追加的な効果も見られる。
一方、図２９、図３２及び図３３に示された実施例のように支持部１５９に電源制御部１６０結合用溝がほられていれば、支持基板１６１が溝に挟まれるようになって、電源制御部１６０が第１収納溝１５１内で動くことを防止して支持基板１６１が固定されることができる。また、電源制御部１６０結合用溝と支持基板１６１の結合をさらに強くするか、または外部の衝撃から電源制御部１６０を保護するために、また放熱体１５０から直接伝導される熱を減らすために、ゴムまたは合成樹脂材質の密封部材が電源制御部１６０結合用溝と支持基板１６１との間に介されることができる。これを通じて照明装置１の信頼性をさらに向上させることができる。
<外部ケース１８０>
図３４ないし図３８は、外部ケース１８０を上から見た斜視図である。図４に示されたところのように、外部ケース１８０は内部ケース１７０と結合されて放熱体１５０、発光部１３０、電源制御部１６０などを収納して、照明装置１の外観をなすことができる。外部ケース１８０は絶縁性及び耐久性がすぐれた材質に形成されることができ、例えば、合成樹脂材質に形成されることができる。図３及び図３４ないし図３８を参照すれば、外部ケース１８０は円形の断面を有するものとして示されたが、多角形、卵円形などの断面を有するように設計されることもできる。外部ケース１８０が放熱体１５０を取り囲むので、照明装置１の修理または交換時に駆動時発生した熱によるやけど事故及び感電事故を防止することができる。
図４、図２７及び図３４を参照すれば、外部ケース１８０は放熱体１５０と所定間隔を置いて放熱体１５０を取り囲む外壁部１８１と第１ガイド部１７２に直接接触する環形状の第２ガイド部１８７及び外壁部１８１と第２ガイド部１８７を連結する少なくとも一つ以上の突出部１８８を含むことができる。
この時、外部ケース１８０は所定間隔を置いて放熱体１５０を取り囲んで、図１３ないし図１５に示された実施例のように、放熱体１５０のボディー部１５７の外周面に放熱フィン１５８が形成されている場合には、放熱体の凹(ｂ)、凸(ａ)のうちで点線に表示された放熱フィンの凸(ａ)と所定間隔を置いて放熱体１５０を取り囲むようになる。照明装置１の内部と外部との間で空気が流動するように、外部ケース１８０は外壁部１８１と第２ガイド部１８７との間空間である一つ以上の通風ホール１８２を有して、これは照明装置１内で空気流れを円滑にさせて照明装置１の放熱効率を向上させることができる。
図３４で示されたように、一つ以上の通風ホール１８２は外部ケース１８０の上面のまわり領域に開けることができ、通風ホール１８２の最外側と最内側がすべて弧を描く形状を有することができるが、以外にも円形、卵円形、多角形などの形状を取っていることもある。または、通風ホール１８２は外壁部１８１の上端に形成されることもできる(図示せず)。
図３４及び図３５を参照すれば、外部ケース１８０と内部ケース１７０を締結するための第２結合溝１８３は第２ガイド部１８７または一つ以上の突出部１８８上に形成されることができる。
図３７を参照すれば、外部ケース１８０は、第２ガイド部１８７はなくて、放熱体１５０を取り囲む外壁部１８１及び外壁部１８１と第１ガイド部１７２を連結するための少なくとも一つ以上の突出部１８８を含むことができる。突出部１８８は、図２７に示された第１ガイド部１７２と結合のための第２結合溝１８３を有することができる。
この時、外部ケース１８０は所定間隔を置いて放熱体１５０を取り囲んで、図１３ないし図１５に示された実施例のように、放熱体１５０のボディー部１５７の外周面に放熱フィン１５８が形成されている場合には、放熱体の凹(b)、凸(ａ)のうちで点線に表示された放熱フィンの凸(ａ)と所定間隔を置いて放熱体１５０を取り囲むようになる。
図２、図２７及び図３４を参照すれば実施例では、内部ケース１７０に外部ケース１８０を内部ケース１７０の端子部１７５方向で着せて、第２結合溝１８３にネジまたはピンが挿入されることで、一つ以上の突出部１８８と第１ガイド部１７２との間に第２ガイド部１８７が介されたまま締結されて、外部ケース１８０及び内部ケース１７０がお互いに結合されることができる。
または外部ケース１８０の上方向で内部ケース１７０の内部ボディー部１７４を外部ケース１８０の開口部を通過して挟みこんで、第１結合溝１７３と第２結合溝１８３を対向させたまま、第１結合溝１７３にネジまたはピンが挿入されることで外部ケース１８０及び内部ケース１７０がお互いに結合されることもできる。
図２７及び図３７を参照すれば、上とは違い外部ケース１８０に第２ガイド部１８７がない実施例であるので、一つ以上の突出部１８８と第１ガイド部１７２が直接接触したまま締結されて外部ケース１８０及び内部ケース１７０がお互いに結合されることができる。
図２、図４、図６及び図７を参照すれば、放熱体１５０のボディー部１５７上面にはネジホールまたはピンホールが開けていて、このネジホールまたはピンホール、第１結合溝１７３及び第２結合溝１８３を対向させたままネジまたはピンを挿入して、外部ケース１８０、内部ケース１７０、放熱体１５０を結合させることができる。
しかし、必ず図４に示されたように、外部ケース１８０、内部ケース１７０、放熱体１５０を一度に結合しなければならないものではない。例えば、内部ケース１７０と放熱体１５０を先ずネジまたはピンを利用して結合した後、内部ケース１７０と外部ケース１８０は別途のネジまたはピンを利用して結合することができ、または外部ケース１８０と放熱体１５０を先にネジまたはピンを利用して結合した後、外部ケース１８０と内部ケース１７０は別途のネジまたはピンを利用して結合することができる。
放熱体１５０のボディー部１５７上面にあるネジホールまたはピンホール、第１結合溝１７３及び第２結合溝１８３に挟まれるネジまたはピンは必ず別途の部材にならなければならないものではなくて、放熱体１５０のボディー部１５７上面に一体に形成されたピン、第１ガイド部１７２に一体に形成されたピン、または第２ガイド部１８７に一体に形成されたピンであっても構わなくて、この場合、圧嵌方式で放熱体１５０、内部ケース１７０、外部ケース１８０が結合されるようになる。
以外にも、放熱体１５０のボディー部１５７上面に上方向にネジが一体に形成されて、ネジに第１結合溝１７３及び第２結合溝１８３を対向させて、内部ケース１７０、外部ケース１８０を放熱体１５０の上面方向に押し入れて密着させた後に、ネジにナットを締結して放熱体１５０、ケース１７０、外部ケース１８０を結合させることができる。
照明装置１、特に、ＬＥＤ照明装置で外部ケース１８０があれば一般的に放熱効率が下がることがある。しかし、図１３ないし図１５の実施例のように、放熱体１５０と内部ケース１７０と外部ケース１８０を結合するようになれば煙突効果を通じて放熱効率を充分に高めることができ、放熱体１５０と外部ケース１８０との接触面積を最小化することで、放熱体１５０から外部ケース１８０に伝達される熱を最小化できる。煙突効果を通じて優秀な放熱効果が表れる原理は、以下別途の目次で詳しく説明することにする。
結局、照明装置１が駆動中であっても照明装置１を修理、交換する時主に手で握るようになる外部ケース１８０を人体が熱いと感じる温度以下で維持されることができるために取り扱いにおいて容易である。既存の照明装置は取り扱いの容易性を確保するために放熱効率における低下を甘受するか、または高い放熱効率を確保するために取り扱いの容易性低下を甘受するしかなかった。したがって、図１３ないし図１５で示された実施例は、高い放熱効率と取り扱いの容易性をすべて確保したという点で既存の照明装置と差別性がある。
図３４、図３５及び図３７を参照すれば、外部ケース１８０の側面には放熱効率を向上させるための一つ以上のホール１８４及び照明装置１の取り扱いを容易にするためのマーキング溝１８５のうち少なくとも一つが形成されることができ、一つ以上のホール１８４及びマーキング溝１８５の形状は実施例で示された形状以外に多様な形状を取ることができる。但し、図３６及び図３８に示された実施例のように、一つ以上のホール１８４及びマーキング溝１８５は形成されないこともある。
<放熱効果が優れていることについての説明>
今まで提示された多くの実施例は、既存のＬＥＤ照明装置に比べて放熱効果が著しく優秀であるが、このような効果は煙突効果を通じて達成されるものである。煙突効果とは、建物内部と外部空気との間の温度差による密度差、すなわち浮力差によって建物の垂直空間を通じた煙-空気の流動を言って、建物建築などで主に考慮される原理である。
図３、図１３ないし図１５、図３９ないし図４２を参照して原理を説明するようにする。ＬＥＤ照明装置を駆動させれば、発光部１３０の作動によって発生した熱が放熱体１５０に直接伝達されるか、または放熱体１５０と発光部１３０との間に介された放熱板１４０を通じて放熱体１５０に伝達されて、放熱体１５０から放熱体１５０と外部ケース１８０との間に形成されている空間の間に位置している空気に熱が伝達されるようになって空気が加熱される。加熱された空気は加熱されない外部空気に比べて密度が低くなるので、浮力差が発生して上に上昇するようになる。加熱されて上昇した空気は、図４２で、Ｓ２で表示された、放熱体１５０のボディー部１５７上端外側面と外部ケース１８０の上端によって区画されて、外気と流体的に連通されている開放された空間を通過して抜け出る。
本実施例でガイド部材１００に第１放熱ホール１０２が形成されている場合には、この放熱ホールが照明装置内部に外部空気を流入することができるようにしてくれる通路の役割をするようになる。仮に、ガイド部材１００に第１放熱ホール１０２が形成されていない場合でも図１３ないし図１５に示された実施例のように、外部ケース１８０下端と放熱体１５０のボディー部１５７の外周面下端の間を通じて空気が流入されることができる通路が形成されることができる。すなわち、照明装置１内部で加熱された空気が上昇して外部に流出されても外部から流入される新しい空気が既存に上昇した空気を取り替えるようになって、放熱体１５０を放熱させることができる新しい空気が照明装置１内に連続的に流入されるようになる。このように新しい外部空気が照明装置１内部で連続的に流動して抜け出ながら放熱体１５０を冷却させるので、既存のＬＥＤ照明装置に比べて放熱効率が著しく向上することができる。
図３９及び図４０を参照すれば、放熱フィン１５８が外部ケース１８０と離隔されていて、このような配置を通じて放熱体１５０から外部ケース１８０に伝達する熱を減少させる効果まで達成することができる。
図４３ないし図４５には、照明装置の外部ケース１８０の幅が外部ケース１８０の下端から上端側へ行くほど細くなる実施例が示されている。図４５で示される放熱体１５０の断面は、外部ケース１８０と平行になるように台形の形状をなしているし、図４４で示される放熱フィン１５８の側面末端も外部ケース１８０と平行になるように形成されている。本実施例では図４１及び図４２で示されたＳ１、Ｓ２を順に通過する空気の流動がさらに円滑になって放熱効率をさらに向上させることができる。
図４６を参照して、ベルヌーイ定理と非圧縮性流動の連続方程式を根拠で放熱効率の向上に対して説明するようにする。
ベルヌーイ定理は下の<数学式１>のとおりである。
<数学式１>で、Ｐは圧力、ρは密度、υは速度、ｇは重力加速度、ｈは高さであり、図４６を基準にする時、下添え字１は下を、下添え字２は上を示す。
非圧縮性流動の連続方程式は下の<数学式２>のとおりである。
<数学式２>で、Ａは断面積、υは速度であり、図４６を基準にする時、下添え字１は下を、下添え字２は上を示す。
<数学式２>で流体が通過する下端の断面積(Ｓ１)が上端の断面積(Ｓ２)より大きいために(Ｓ１>Ｓ２)下端より上端の流速が早くなる(Ｖ２>Ｖ１)。<数学式１>を整理すれば下の<数学式３>のとおりである。
地表面から上端の高さが下端より高いので、<数学式３>で右項は正数になる。結局、下端での圧力が上端での圧力より高くなって(Ｐ１>Ｐ２)、これは上端と下端の高さの差が大きいほど、流体が通過する下端の断面積が上端の断面積より大きいほど、下端の圧力が上端の圧力より高くなって流動はさらに円滑になることを意味する。
図４１及び図４２を参考して再び説明すれば、放熱体１５０の下端と外部ケース１８０によって区画される空間を放熱体１５０の長さ方向と垂直な方向に切断した面の断面積をＳ１といって、放熱体１５０の上端と外部ケース１８０によって区画される空間を放熱体１５０の長さ方向と垂直な方向に切断した面の断面積をＳ２とした時、結局断面積をＳ１で有している空気流入部での圧力が断面積をＳ２で有している空気流出部での圧力より高くなって、煙突効果による空気の流動が発生する場合に流動をさらに促進させるようになる。
図４７は、発光部の基板の断面図である。
図４７を参照すれば、基板１３２は複数の発光素子１３１が配列されて、放熱体１５０の第２収納溝１５２に収容される。このような基板１３２は第１導体層(Ｌ１)、第１絶縁層(Ｐ１)、ＦＲ４銅箔積層板(Ｃ)、第２絶縁層(Ｐ２)、第２導体層(Ｌ２)を含む。そして、第１絶縁層(Ｐ１)とＦＲ４銅箔積層板(Ｃ)の間に形成された第３導体層(Ｌ３)とＦＲ４銅箔積層板(Ｃ)と第２絶縁層(Ｐ２)の間に形成された第４導体層(Ｌ４)をさらに含むことができる。すなわち、第３導体層(Ｌ３)と第４導体層(Ｌ４)は省略されても関係ない。
第１導体層(Ｌ１)上には複数の発光素子１３１が円形に配置される。第１導体層(Ｌ１)下には第１絶縁層(Ｐ１)が配置される。
基板１３２の中心軸から第１導体層(Ｌ１)の最外角端までの長さは基板１３２の中心軸から第１絶縁層(Ｐ１)の最外角端までの長さより所定長さ(Ｄ)程度短い。ここで、前記中心軸は円形の基板１３２で中心を貫通する軸を言う。前記基板１３２は図９に示されたところのような円形だけではなく、三角形、四角形などのような多角形形態でも具現されることができるので、本明細書上で前記中心軸が円の中心を貫通する軸に限定しない。
このように基板１３２の中心軸から第１導体層(Ｌ１)の最外角端までの長さが基板１３２の中心軸から第１絶縁層(Ｐ１)の最外角端までの長さより短ければ、第１導体層(Ｌ１)が第２収納溝によって形成された放熱体１５０の内周面部への距離が遠くなるために、放熱体１５０との電気的ショックを防止することができる。したがって、照明装置１の耐電圧を向上させることができる。
第１導体層(Ｌ１)は銅などのような熱伝導度と電気伝導度が高い物質でなされることが望ましい。
第１絶縁層(Ｐ１)は第１導体層(Ｌ１)と第３導体層(Ｌ３)との間に配置される。第１絶縁層(Ｐ１)には第１導体層(Ｌ１)と第３導体層(Ｌ３)を電気的に連結するためのビア(Ｈ)が形成される。ビア(Ｈ)には銅のような熱伝導度と電気伝導度が高い物質でなされることが望ましい。
第１絶縁層(Ｐ１)はプリプレグ(PREPREG、樹脂浸透加工材)でなされることが望ましい。
ＦＲ４銅箔積層板(Ｃ)は第３導体層(Ｌ３)と第４導体層(Ｌ４)との間に配置される。ＦＲ４銅箔積層板(Ｃ)には第３導体層(Ｌ３)と第４導体層(Ｌ４)を電気的に連結するためのビア(Ｈ)が形成される。
第２絶縁層(Ｐ２)は第４導体層(Ｌ４)と第２導体層(Ｌ２)との間に配置される。第２絶縁層(Ｐ２)には第４導体層(Ｌ４)と第２導体層(Ｌ２)を電気的に連結するためのビア(Ｈ)が形成される。ビア(Ｈ)には銅のような導体で満たされることが望ましい。第２絶縁層(Ｐ２)は第１絶縁層(Ｐ１)と同じくプリプレグ(PREPREG、樹脂浸透加工材)でなされることが望ましい。
第２導体層(Ｌ２)は第２絶縁層(Ｐ２)下に配置される。
基板１３２の中心軸から第２導体層(Ｌ２)の最外角端までの長さは、基板１３２の中心軸から第２絶縁層(Ｐ２)の最外角端までの長さより所定長さ(Ｄ)程度短い。ここで、前記中心軸は図９に示されたところのように、円形の基板１３２で中心を貫通する軸を言う。前記基板１３２は図９に示されたところのような円形だけではなく、三角形、四角形などのような多角形形態でも具現されることができる。
このように基板１３２の中心軸から第２導体層(Ｌ２)の最外角端までの長さが基板１３２の中心軸から第２絶縁層(Ｐ２)の最外角端までの長さより短ければ、第２導体層(Ｌ２)が第２収納溝によって形成された放熱体１５０の内周面部への距離が遠くなるために、放熱体１５０との電気的ショックを防止することができる。したがって、照明装置１の耐電圧を向上させることができる。
ショルダーマスク(Ｓ)は、第１導体層(Ｌ１)で複数の発光素子１３１が配置される領域を除いた残りの領域と第１絶縁層(Ｐ１)で第１導体層(Ｌ１)が配置された領域を除いた残りの領域上に形成される。
また、ショルダーマスク(Ｓ)は、第２絶縁層(Ｐ２)で第２導体層(Ｌ２)が配置された領域を除いた残りの領域下に形成される。このようなショルダーマスク(Ｓ)は、複数の発光素子１３１から発光される光を反射することが容易であるように白色系列の色相を有することが望ましい。
図４８は、図４７に示された第１導体層(Ｌ１)の模様を説明するための図面である。
図４８を参照すれば、第１導体層(Ｌ１)は、複数の発光素子１３１がそれぞれ配置される領域(Ｚ)があらかじめ分けられている。発光素子１３１が配置される領域(Ｚ)は直四角形形状の第１領域(Ｚ１)と菱形の第２領域(Ｚ２)で構成される。第１領域(Ｚ１)と第２領域(Ｚ２)で発光素子１３１が配置される領域は第２領域(Ｚ２)である。
前で上述したところのように、基板１３２の中心軸から第１導体層(Ｌ１)の最外角端までの長さは基板１３２の中心軸から第１絶縁層(Ｐ１)の最外角端までの長さより所定長さ(Ｄ)程度短い。ここで、所定長さ(Ｄ)は少なくとも５ｍｍ以上であることが望ましい。
下の<表１>は、前記所定長さ(Ｄ)による耐電圧特性実験データである。
<表１>の実験データは、本発明の照明装置１が１５ワット(Ｗ)級として、発光モジュール基板１３０のサイズを６９パイ(φ)、放熱パッド１５０のサイズを７０パイ(φ)、放熱パッド１５０の厚さを０．４ｍｍ、貫通ホール１５３のサイズを１５パイ(φ)で固定して、所定間隔(Ｄ)のみを異にした。実験時、放熱体１５０と発光モジュール基板１３０と連結される配線ライン１６４に高電圧(最大４．０ＫＶまで)と高電流(最大１００ｍＡ)を１分間印加した。前記条件を耐えると耐電圧特性が良いものとして判断を受ける。
実験結果、所定長さ(Ｄ)が１ｍｍである場合に２．０ＫＶで放熱体１５０と発光モジュール基板１３０が電気的に短絡されて耐電圧特性を満足することができなかった(ＦＡＩＬ)。しかし、所定長さ(Ｄ)が５ｍｍである場合に４．０ＫＶで放熱体１５０と発光モジュール基板１３０に電気的なショートが生じないことが分かった(ＰＡＳＳ)。
したがって、第１及び第２導体層(Ｌ１、Ｌ２)は第１及び第２絶縁最外角端から少なくとも５ｍｍ以上であることが望ましい。
結局、図４７ないし図４８に示されたところのように、基板１３２の第１ないし第４導体層(Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４)がビア(Ｈ)を通じて電気的に連結されれば複数の発光素子１３１から放出された熱を放熱体１５０に容易に伝達することができ、第１及び第２導体層(Ｌ１、Ｌ２)の大きさが違う層より小さく形成されることで、放熱体１５０との電気的ショックを防止することができ、耐電圧を向上させることができる。
図４９は、実施例による照明装置１に搭載された前記発光素子１３１の側断面図である。
図４９を参照すれば、前記発光素子１３１は、胴体２０と、該胴体２０に設置された第１電極層３１及び第２電極層３２と、前記胴体２０、前記第１電極層３１及び前記第２電極層３２のうちいずれか一つの上に設置されて、前記第１電極層３１及び第２電極層３２と電気的に連結されて光を放出する発光チップ１０を含むことができる。
前記胴体２０は、ポリフタルアミド(ＰＰＡ:Polyphthalamide)のような樹脂材質、シリコン(Ｓｉ)、金属材質、ＰＳＧ(photo sensitive glass)、サファイア(Ａｌ２Ｏ３)、印刷回路基板(ＰＣＢ)のうち少なくとも一つに形成されることができる。
前記胴体２０の上面の形状は、前記発光素子１３１の用途及び設計によって四角形、多角形、円形など多様な形状を有することができる。
前記胴体２０には上部が開放されるようにキャビティ(cavity)が形成されることができる。前記キャビティはコップ形状、凹型容器形状などに形成されることができ、前記キャビティの内側面は底に対して垂直な側面であるか、または傾いた側面になることができる。前記キャビティを上から眺めた形状は円形、四角形、多角形、卵円形などの形状であることができる。
前記第１電極層３１及び第２電極層３２はお互いに電気的に分離されるように離隔されて前記胴体２０に設置される。前記第１電極層３１及び前記第２電極層３２は、前記発光チップ１０に電気的に連結されて、前記発光チップ１０に電源を供給することができる。
前記第１、第２電極層３１、３２は金属材質、例えば、チタン(Ｔｉ)、銅(Ｃｕ)、ニッケル(Ｎｉ)、金(Ａｕ)、クロム(Ｃｒ)、タンタル(Ｔａ)、白金(Ｐｔ)、スズ(Ｓｎ)、銀(Ａｇ)、燐(Ｐ)のうち少なくとも一つを含むことができる。また、前記第１、第２電極層３１、３２は、単層または多層構造を有するように形成されることができ、これに対して限定しない。
前記第１電極層３１及び第２電極層３２の一端は、前記胴体２０のキャビティ内に配置されて、他端は前記胴体２０の外側に露出されるように配置されることができる。但し、前記第１、第２電極層３１、３２の形状に対して限定しない。
前記発光チップ１０は、前記胴体２０、前記第１電極層３１及び前記第２電極層３２のうちいずれか一つの上に設置されることができ、前記第１、第２電極層３１、３２に電気的に連結されて、電源の供給を受けることで光を生成することができる。前記発光チップ１０で生成される熱は、前記第１、第２電極層３１、３２に伝達して外部に放出されることができる。
前記発光チップ１０は、例えば、少なくとも一つの発光ダイオード(ＬＥＤ:Light Emitting Diode)を含むことができ、前記発光ダイオードは赤色、緑色、青色、白色などの光を放出する有色発光ダイオードまたは紫外線を放出するＵＶ(Ultra Violet)発光ダイオードであることができるが、これに対して限定しない。
前記発光チップ１０は、示されたところのようにワイヤボンディング(wire bonding)方式によって前記第１、第２電極層３１、３２と電気的に連結されるか、またはフリップチップ(flip chip)、ダイボンディング(die bonding)方式などで前記第１、第２電極層３１、３２と電気的に連結されることができる。
前記胴体２０のキャビティ内には前記発光チップ１０を密封して保護するように封止材４０が形成されることができ、前記封止材４０は蛍光体を含むことができる。
前記封止材４０はシリコンまたは樹脂材質に形成されることができる。前記封止材４０は前記キャビティ内に前記シリコンまたは樹脂材質を充填した後、これを硬化する方式に形成されることができるが、これに対して限定しない。
前記蛍光体は、前記封止材４０内に添加されることができ、前記発光チップ１０から放出される第１光によって励起されて第２光を生成することができる。例えば、前記発光チップ１０が青色発光ダイオードで前記蛍光体が黄色蛍光体である場合、前記黄色蛍光体は青色光によって励起されて黄色光を放出することができ、前記青色光及び黄色光が混色されることによって前記発光素子１３１は白色光を提供することができる。但し、これに対して限定しない。
以上で実施例に説明された特徴、構造、効果などは本発明の少なくとも一つの実施例に含まれて、必ず一つの実施例のみに限定されるものではない。延いては、各実施例で例示された特徴、構造、効果などは実施例が属する分野の通常の知識を有する者によって他の実施例に対しても組合または変形されて実施可能である。したがって、このような組合と変形に係る内容は、本発明の範囲に含まれるものとして解釈されなければならないであろう。
また、以上で実施例を中心に説明したが、これは単に例示であるだけで、本発明を限定するものではなくて、本発明が属する分野の通常の知識を有した者なら本実施例の本質的な特性を脱しない範囲で以上に例示されないさまざまの変形と応用が可能であることが分かるであろう。例えば、実施例に具体的に示された各構成要素は変形して実施することができるものである。そして、このような変形と応用に係る差異は添付された請求範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものとして解釈されなければならないであろう。
１ 照明装置
１００ ガイド部材
１１０ レンズ
１２０ 密閉リング
１３０ 発光部
１４０ 放熱板
１５０ 放熱体
１６０ 電源制御部
１７０ 内部ケース
１８０ 外部ケース

Claims (14)

  1. 光を放出するための発光部；
    ベース部、該ベース部に延長された円筒形状のボディー部を含んで、前記発光部の一側に配置される放熱体；
    前記放熱体の外郭面と所定間隔が離隔されて前記放熱体を取り囲む外部ケース；及び
    前記放熱体と結合し、第１ガイド部を有する内部ケースを含み、
    前記外部ケースは、前記放熱体と所定間隔を置いて前記放熱体を取り囲む外壁部、前記第１ガイド部に直接接触する環形状の第２ガイド部、前記外壁部と前記第２ガイド部を連結する少なくとも一つの突出部を含むことを特徴とする照明装置。
  2. 前記放熱体は、前記ボディー部の外周面上に一つ以上の放熱フィンを含むことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
  3. 前記発光部が前記ベース部に固定されるように前記放熱フィンの外側下端を取り囲んで、
    前記外部ケースと前記放熱体との間の空間と外部を連通させる一つ以上のホールを表面に有するガイド部材をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
  4. 前記発光部と前記ガイド部材との間が密閉されるように前記発光部のまわりを囲むリングをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
  5. 前記ガイド部材は開口部を有するベース部及び前記ベース部に垂直方向に延長されたカバー部を含んで、
    前記ベース部及び/または前記カバー部に前記一つ以上のホールを有することを特徴とする請求項３または４に記載の照明装置。
  6. 前記発光部は複数の発光素子、前記複数の発光素子が配列された多層構造を有する基板を含んで、
    前記基板は、
    上側部と下側部にそれぞれ配置された導体層と該導体層の間に配置された絶縁層を含んで、
    前記基板の中心軸から前記導体層の最外角端までの長さは、前記基板の中心軸から前記絶縁層の最外角端までの長さより短いことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の照明装置。
  7. 前記導体層の最外角端までの長さは、前記絶縁層の最外角端までの長さより少なくとも５ｍｍ以上短いことを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
  8. 前記基板は、
    前記複数の発光素子が配列される第１導体層；
    前記第１導体層の下部に配置される第１絶縁層；
    前記第１絶縁層の下部に配置されるＦＲ４銅箔積層板(Copper Clad Laminate sheet、ＣＣＬ)；
    前記ＦＲ４銅箔積層板の下部に配置される第２絶縁層；
    前記第２絶縁層の下部に配置されて、前記収納溝の底面上に配置される第２導体層；及び
    前記第１導体層と前記第２導体層を電気的に連結するために前記第１絶縁層、前記ＦＲ４銅箔積層板及び前記第２絶縁層を貫通して形成されたビア、
    を含むことを特徴とする請求項６または７に記載の照明装置。
  9. 前記基板は、
    前記第１絶縁層と前記ＦＲ４銅箔積層板との間に配置される第３導体層；及び
    前記ＦＲ４銅箔積層板と前記第２絶縁層との間に配置される第４導体層、
    をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
  10. 前記基板は、
    前記上側部に配置された導体層で前記複数の発光素子が配置される領域を除いた残りの領域と前記絶縁層で前記上側部に配置された導体層が配置された領域を除いた残りの領域上に形成されたショルダーマスクをさらに含むことを特徴とする請求項６ないし9のいずれか一項に記載の照明装置。
  11. 前記内部ケースは、
    端子部と該端子部の一側から延長された内部ボディー部を含み、
    前記第１ガイド部は、該内部ボディー部外周面に垂直方向に延長されることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の照明装置。
  12. 前記放熱体と前記外部ケースとの間の距離は前記光が外部に放出する方向に増加するか、減少することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の照明装置。
  13. 前記発光部が前記ベース部に固定されるように前記放熱フィンの外側下端を取り囲むガイド部材をさらに含んで、
    前記ガイド部材は開口部を有するベース部と該ベース部に垂直方向に延長されたカバー部を含んで、
    前記カバー部は、前記外部ケースと前記放熱体との間の空間と外部を連通させる一つ以上の溝を有することを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
  14. 前記発光部と前記ガイド部材との間が密閉されるように前記発光部のまわりを囲む密閉手段をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の照明装置。
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