KR101040318B1

KR101040318B1 - 조명 장치

Info

Publication number: KR101040318B1
Application number: KR1020100032064A
Authority: KR
Inventors: 강석진
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2010-04-07
Filing date: 2010-04-07
Publication date: 2011-06-10

Abstract

실시예는 조명 장치에 관한 것이다.
실시예에 따른 조명 장치는 빛을 방출하기 위한 발광부; 베이스부와 상기 베이스 부에 수직하여 연장된 원통형상의 바디부를 포함하며, 상기 발광부 상측에 배치되는 방열체; 단자부와 상기 단자부의 일 측으로부터 연장되어 상기 원통형상의 바디부 내부에 삽입되는 원통형상의 내부 바디부 및 상기 단자부에 인접한 상기 원통형상의 내부 바디부 외주면에 수직방향으로 형성된 제1 가이드부를 포함하는 내부 케이스; 상기 방열체와 소정 간격을 두고 상기 방열체를 둘러싸는 외벽부, 상기 제1 가이드부에 직접 접촉하는 고리형상의 제2 가이드부, 상기 외벽부와 상기 제2 가이드부를 연결하는 적어도 하나 이상의 돌출부를 포함하는 외부 케이스를 포함한다.

Description

조명 장치{LIGHTING DEVICE}

본 발명은 조명 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LED 조명 장치에 관한 것이다.

발광 다이오드(LED)는 전기 에너지를 빛으로 변환하는 반도체 소자의 일종이다. 전구의 수명은 길지 않고, 사용시간에 따라 수명이 더 짧아져 주기적으로 체크하고 교체해야 되므로, 전구 교체비용 및 관리비용이 발생되어 운영비용이 더 발생되는 문제점이 있다. 발광 다이오드는 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가지므로 기존의 광원을 발광 다이오드로 대체하기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 발광 다이오드는 실내외에서 사용되는 각종 램프, 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 통상의 전구를 대체하고 있는 추세이다. 그러나, LED는 작동시 발생하는 열에 취약한 경향이 있으므로 대부분의 LED 조명장치에서는 효율적인 방열을 위하여 다양한 방법을 사용하고 있다.

LED는 낮은 전력으로도 광을 발산할 수 있어 저비용으로 운영할 수 있지만, LED 자체에서 발생되는 열이 전구에 비해 고열이기 때문에, 제어회로 기판이나 LED가 구동시 발생하는 열에 의하여 파손되는 문제점이 있고, 이를 극복하기 위해서 효율적인 LED 구동 회로나 방열구조 등을 개발하고 있는 실정이다. 이미 방열을 위한 방열체를 LED에 부착한 조명장치는 다수 생산되고 있으나, LED에서 발생한 열이 그대로 방열체에 전달되며 방열체가 외부에 노출되어 있으므로 LED조명 장치의 외부도 상당한 고열로 가열될 수 밖에 없어서, LED조명 장치를 교환, 수리 등을 하는 데에 있어서 불편하였다. 따라서, 수리를 용이하게 하기 위하여 방열체를 케이스 등으로 덮게 되는데, 고열의 방열체에서 전달되는 열에 의해 케이스도 뜨거워져서 맨손으로 수리, 교환등을 하는 것은 어렵게 될 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 케이스를 두껍게 만들거나 방열체의 외면 전체를 둘러싸게 만드는 경우에는 취급은 용이할 수 있으나 방열효율이 떨어지는 문제점이 발생하였다. 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위한 것으로, 그 목적은 이렇듯 상충되는 두 가지 요구, 즉, 취급의 용이성과 우수한 방열특성을 모두 갖고 있는 LED 조명 장치를 제공하는 것에 있다.

실시예에 따른 조명 장치는, 빛을 방출하기 위한 발광부; 베이스부와 베이스 부에 수직하여 연장된 원통형상의 바디부를 포함하며, 발광부 상측에 배치되는 방열체; 단자부와 상기 단자부의 일 측으로부터 연장되어 상기 원통형상의 바디부 내부에 삽입되는 원통형상의 내부 바디부 및 단자부에 인접한 원통형상의 내부 바디부 외주면에 수직방향으로 형성된 제1 가이드부를 포함하는 내부 케이스; 방열체와 소정 간격을 두고 방열체를 둘러싸는 외벽부, 제1 가이드 부재와의 결합을 위해 외벽부의 일측으로부터 돌출된 적어도 하나 이상의 돌출부를 포함하는 외부 케이스를 포함한다.

다른 실시예에 따른 조명 장치는, 빛을 방출하기 위한 발광부; 베이스부와 베이스 부에 수직하여 연장된 원통형상의 바디부를 포함하며, 발광부 상측에 배치되는 방열체; 단자부와 상기 단자부의 일 측으로부터 연장되어 원통형상의 바디부 내부에 삽입되는 원통형상의 내부 바디부 및 단자부에 인접한 원통형상의 내부 바디부 외주면에 수직방향으로 형성된 제1 가이드부를 포함하는 내부 케이스;

방열체와 소정 간격을 두고 방열체를 둘러싸는 외벽부, 제1 가이드부에 직접 접촉하는 고리형상의 제2 가이드부, 외벽부와 제2 가이드부를 연결하는 적어도 하나 이상의 돌출부를 포함하는 외부 케이스를 포함한다.

실시예에 따른 조명 장치는 기존의 LED 조명 장치에 비해서 방열 효율을 현저하게 향상시킬 수 있다.

실시예에 따른 조명 장치는 방열체로부터 외부 케이스로 열이 전달되는 접촉 면적을 최소화 할 수 있다.

실시예에 따른 조명 장치는 LED조명 장치를 교환, 수리 등을 할 때 잡게 되는 외부 케이스가 뜨겁지 않아서 취급이 용이하게 된다.

도 1은 실시예에 따른 조명 장치를 아래에서 바라본 사시도.
도 2는 도 1의 조명 장치를 위에서 바라본 사시도.
도 3은 도 1의 조명 장치의 분해 사시도.
도 4는 도 1의 조명 장치의 길이방향 단면도.
도 5는 도 1의 조명 장치의 방열체(150)를 아래에서 바라본 사시도.
도 6은 도 1의 조명 장치의 방열체(150)를 위에서 바라본 사시도.
도 7은 도 5의 A-A' 단면을 나타내는 단면도.
도 8은 3.5W의 전력을 소비하는 조명 장치에 사용되는 방열체의 평면도.
도 9는 5W 또는 8W의 전력을 소비하는 조명 장치에 사용되는 방열체의 평면도.
도 10은 15W의 전력을 소비하는 조명 장치에 사용되는 방열체의 평면도.
도 11은 도 1의 조명 장치의 발광부(130) 및 밀폐링의 결합 사시도.
도 12는 도 11의 B-B' 단면을 나타내는 단면도.
도 13은 밀폐링을 포함하지 않는 조명 장치의 길이 방향 단면의 좌측을 나타낸 도면.
도 14는 방열체의 베이스부의 하면에 제1 체결부재가 형성된 조명 장치의 길이 방향 단면의 좌측을 나태낸 도면.
도 15는 방열체와 가이드 부재가 핀 또는 나사없이 결합되는 조명 장치의 길이 방향 단면의 좌측을 나타낸 도면.
도 16은 도 1의 조명 장치의 가이드 부재(100)의 사시도.
도 17은 도 16의 가이드 부재(100)의 저면도.
도 18은 도 1의 조명 장치의 다른 실시예에 따른 가이드 부재(100A)의 사시도.
도 19는 도 1의 조명 장치의 또 다른 실시예에 따른 가이드 부재(100B)의 사시도.
도 20은 도 16의 가이드부재(100)의 커버부가 투명한 경우의 일 변형례.
도 21은 도 16의 가이드부재(100)의 커버부가 투명한 경우의 다른 변형례.
도 22는 도 16의 가이드부재(100)의 커버부가 투명한 경우의 또 다른 변형례.
도 23은 도 16의 가이드부재(100)의 커버부가 투명한 경우의 또 다른 변형례.
도 24는 도 16의 가이드부재(100)의 베이스부(108)에 제1 방열홀(102)이 없는 경우의 일 변형례.
도 25는 도 16의 가이드부재(100)의 베이스부(108)에 제1 방열홀(102)이 없는 경우의 다른 변형례.
도 26은 도 16의 가이드부재(100)의 베이스부(108)에 제1 방열홀(102)이 없는 경우의 또 다른 변형례.
도 27은 도 1의 조명 장치의 내부 케이스의 사시도.
도 28은 방열체(150)의 베이스부(156)상단에 지지부(159)가 형성된 실시예에 따른 조명 장치 하단부의 길이 방향 단면도.
도 29는 방열체(150)의 베이스부(156)상단에 전원 제어부(160) 결합용 홈이 파져 있는 지지부(159)가 형성된 실시예에 따른 조명 장치 하단부의 길이 방향 단면도.
도 30은 도 28에 도시된 조명 장치에 사용되는 방열체(150)의 평면도.
도 31은 도 28에 도시된 조명 장치에 사용되는 방열체(150)의 변형례의 평면도.
도 32는 도 29 에 도시된 조명 장치에 사용되는 방열체(150)의 평면도.
도 33은 도 29에 도시된 조명 장치에 사용되는 방열체(150)의 변형례의 평면도.
도 34는 도 1의 조명 장치의 외부 케이스(180)의 사시도.
도 35는 도 1의 조명 장치의 외부 케이스(180)의 일 변형례의 사시도.
도 36은 도 1의 조명 장치의 외부 케이스(180)의 다른 변형례의 사시도.
도 37은 도 1의 조명 장치의 외부 케이스(180)의 또 다른 변형례의 사시도.
도 38은 도 1의 조명 장치의 외부 케이스(180)의 또 다른 변형례의 사시도.
도 39는 도 1의 조명 장치 내부로의 공기 유동을 나타내는 확대 단면도.
도 40은 다른 실시예에 따른 조명 장치 내부로의 공기 유동을 나타내는 확대 단면도.
도 41은 도 1의 조명장치를 아래에서 바라본 공기 유입구의 면적을 나타낸 도면.
도 42는 도 1의 조명장치를 위에서 바라본 공기 유입구의 면적을 나타낸 도면.
도 43은 굴뚝효과가 강화된 조명 장치의 사시도.
도 44는 도 43의 실시예에 따른 조명장치에 사용되는 방열체(150)의 정면도.
도 45는 도 44의 방열체(150)의 길이 방향 단면도.
도 46은 베르누이 정리와 비압축성 유동의 연속 방정식을 설명하기 위한 도면.

실시예들의 설명에 있어서, 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 특별한 언급이 없으면, 발광부(130)가 있는 쪽을 아래, 단자부(175)가 있는 쪽을 위로 상정한다. 다만, 도 11 및 도 12 에서는 발광 소자(131)가 형성되어 있는 면을 상면으로 상정하여 설명하도록 한다. 도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.

도 1은 실시예에 따른 조명 장치(1)를 아래에서 바라본 사시도이고, 도 2는 조명 장치(1)를 위에서 바라본 사시도이고, 도 3은 조명 장치(1)의 분해 사시도이고, 도 4는 조명 장치(1)의 길이방향 단면을 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 조명 장치(1)는 가이드 부재(100), 렌즈(110), 밀폐링(120), 발광부(130), 방열판(140), 방열체(150), 전원 제어부(160), 내부 케이스(170) 및 외부 케이스(180)를 포함한다.

이하, 실시예에 따른 조명 장치(1)에 대해 각 구성 요소를 중심으로 상세히 설명하며, 실시예에 따른 조명 장치(1)에서 우수한 방열 효율이 달성되는 원리에 대해서 설명하기로 한다.

<방열체(150)>

도 5는 방열체(150)를 아래에서 바라본 사시도이고, 도 6은 방열체(150)를 위에서 바라본 사시도이고, 도 7은 도 5의 A-A' 단면을 나타내는 단면도이다.

도 4 내지 도 7을 참조하면, 방열체(150)는 관통홀(153)을 갖는 베이스부(156)와 베이스부(156)에 수직하여 연장된 원통형상의 바디부(157) 및 바디부(157)의 외주면에 형성된 방열핀(158)을 포함한다.

방열체(150)는 발광부(130) 및 전원 제어부(160)를 수용하며, 발광부(130) 또는/및 전원 제어부(160)에서 생성된 열을 방출시키는 역할을 한다. 방열체(150)의 윗면에는 전원 제어부(160)가 배치되는 제1 수납홈(151)이 형성되고, 아랫면에는 발광부(130)가 배치되는 제2 수납홈(152)이 형성될 수 있다. 다만 제1 수납홈(151)은 전원 제어부(160)의 수납과 배치를 위하여 반드시 있어야 하나, 도 13의 실시예처럼 제2 수납홈(152)은 형성되지 않을 수 있으며, 이 경우 발광부(130)가 방열체(150)의 하면에 접촉하여 배치되거나 밀착하여 배치될 수 있다. 제1,2 수납홈(151,152)의 너비 및 깊이는 전원 제어부(160) 및 발광부(130)의 너비 및 두께에 따라 변화될 수 있다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 바디부(157)의 외주 면에는 적어도 하나 이상의 방열핀(158)이 소정 공간을 두고 배치될 수 있으며, 각각의 방열핀(158)은 방열체(150)의 위 또는 아래에서 보았을 때 소정의 폭을 갖고 있고, 방열체(150)의 측면에서 보았을 때는 판재 형상으로서 바디부(157)의 위에서 아래로 길이 방향을 따라 형성될 수 있다. 이러한 방열핀(158)은 방열체(150)의 위 또는 아래에서 보았을 때 톱니바퀴의 형상처럼 보이거나, 방열체(150) 바디부(157)의 둘레를 따라서 요철이 일정 간격을 두고 형성된 것으로 보이게 된다. 바람직하게는 도 5 내지 도 10 에서 나타난 방열체(150)와 같이, 방열핀(158)은 공기와의 접촉 면적을 넓혀서 방열효율을 높이기 위하여 방열체(150)의 길이 방향과 수직한 방향으로 구부러진 원호 형상으로 형성될 수 있다. 또한 바람직하게는 방열체(150)의 길이 방향과 수직한 방향을 따라 사인(sine)곡선을 그리는 형상으로 형성될 수도 있다.(미도시) 이러한 방열핀(158)으로 인하여 방열체(150)의 표면적이 증가하여 방열 효율이 향상될 수 있다.

방열핀(158)의 개수를 늘리면 방열체(150)가 공기와 접촉하는 면적이 늘어나므로 방열 효율이 향상되기는 하지만 반면에 생산단가가 상승하고 구조적 취약성을 초래할 수 있는 단점이 있다. 한편, 조명장치의 전력용량에 따라 발열량도 달라지게 되므로 전력용량에 따른 적절한 방열핀(158)의 개수를 정할 필요가 있다.

상면에서 보았을 때 바디부(157)가 원형의 단면을 갖고 있는 방열체(150)를 기준으로 설명하기로 한다. 도 8 및 도 10를 참조하면, 방열핀(158)의 최외곽 끝단에서 바디부(157)의 원의 중심을 향하여 연장한 선을 ℓ, 그리고 인접한 방열핀(158)에서 이와 같은 방법으로 연장한 선을 ℓ'라 하고, ℓ 과 ℓ'가 이루는 예각을 θ, 바디부(157)의 외경을 ø라고 하면, 3.5W의 전력을 소비하는 조명 장치의 경우는 θ는 20°, ø는 35.30mm, 방열핀(158)의 개수는 18개, 방열핀(158) 사이의 간격은 3.59mm, 각각의 방열핀(158)이 바디부(157)에 접하는 부분의 두께는 3.59mm가 될 때, 5W 또는 8W의 전력을 소비하는 조명장치의 경우는 θ는 17.14285°, ø는 55.00mm, 방열핀(158)의 개수는 21개, 방열핀(158) 사이의 간격은 2.77mm, 각각의 방열핀(158)이 바디부(157)에 접하는 부분의 두께는 3.77mm가 될 때, 15W의 전력을 소비하는 조명장치의 경우는 θ는 11.235°, ø는 77.00mm, 방열핀(158)의 개수는 32개, 방열핀(158) 사이의 간격은 3.65mm, 각각의 방열핀(158)이 바디부(157)에 접하는 부분의 두께는 3.90mm가 될 때 생산단가를 낮추면서도 방열효율을 확보할 수 있었다. 다만, 방열체(150) 재료의 강성, 파열강도, 열적특성, 가공성등에 따라 이와 같은 수치는 변화될 수 있다.

또한, 방열체(150)는 열 방출 효율이 뛰어난 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 방열체(150)는 철(Fe), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 주석(Sn), 마그네슘(Mg)등의 재질로 형성될 수 있으며, 이들 중 적어도 하나 이상을 포함하는 합금재질로 제작될 수 있다. 탄소강, 스테인레스 재질도 채용 가능하며 열전도성에 영향을 주지 않는 범위 내에서 표면에 부식방지 코팅 또는 절연코팅을 할 수도 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 방열체(150)의 바닥면에는 관통홀(153)이 형성될 수 있으며, 발광부(130)는 관통홀(153)을 통과하는 제2 배선(165)에 의해 전원 제어부(160)와 전기적으로 연결될 수 있다. 바람직하게는 관통홀(153)에는 보호링(155)이 형성되어, 발광부(130) 및 방열체(150) 사이로 수분 및 이물질이 침투하는 것을 방지하고, 제2 배선(165)이 방열체(150)와 접촉함으로써 발생할 수 있는 전기적 쇼트, EMI, EMS 등의 문제를 방지할 수 있으며, 내전압 특성을 우수하게 할 수 있다. 보호링(155)은 고무 재질, 합성수지 재질, 실리콘 재질 또는 기타 전기 절연 재질로 형성될 수 있다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 방열체(150)의 하부 측면에는 가이드 부재(100)를 견고히 결합하기 위해 제1 체결부재(154)가 형성될 수 있다. 제1 체결부재(154)에는 나사가 삽입될 수 있는 홀 또는 핀결합 되도록 핀홀이 형성될 수 있으며, 나사 또는 핀으로 가이드 부재(100)를 방열체(150)에 견고히 결합시킬 수 있다.

도 7을 참조하면, 가이드 부재(100)가 용이하게 결합되도록, 가이드 부재(100)가 결합되는 방열체(150)의 하부 영역의 제1폭(D1)은 방열체(150)의 다른 영역의 제2폭(D2)에 비해 좁을 수 있다.

도 7 및 도 14를 참조하면, 방열체(150)의 베이스(156)부 하면에 제1 체결부재(154)가 형성 될 수도 있다.

<발광부(130)및 밀폐링(120)>

도 11은 발광부(130)및 밀폐링(120)의 결합 사시도이고, 도 12는 도 11의 B-B' 단면을 나타내는 단면도이다. 도 11및 도 12에서는 발광 소자(131)가 형성되어 있는 면을 상면으로 상정하여 설명하도록 한다.

발광부(130)는 기판(132)과, 기판(132)에 탑재되는 하나 이상의 발광 소자(131)를 포함할 수 있다.

기판(132)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있으며, 예를 들어, 일반 인쇄회로기판(PCB : Printed Circuit Board), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB 등을 포함할 수 있다.

또한, 기판(132)은 빛을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면은 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등으로 형성될 수 있다.

기판(132) 상에는 하나 이상의 발광 소자(131)가 탑재될 수 있다. 하나 또는 복수의 발광 소자(131) 각각은 적어도 하나의 발광 다이오드(LED : Light Emitting Diode)를 포함할 수 있다. 발광 다이오드는 적색, 녹색, 청색 또는 백색의 빛을 각각 발광하는 적색, 녹색, 청색 또는 백색 등 다양한 색상의 발광 다이오드일 수 있다.

한편, 하나 또는 복수의 발광 소자(131)의 배치에 대해서는 한정하지 않는다. 다만, 실시예에서는 기판(132)의 하면에 제2 배선(165)이 부착되어 있는 영역이 있고, 이에 대응하는 기판(132)의 상면에는 발광 소자(131)가 탑재되지 않을 수도 있다. 예를 들어, 도 11 및 도 12에 도시된 실시예에서는 제2 배선(165)이 기판(132)의 하면 중심부에 부착되어 있고, 이에 대응하는 기판(132)의 상면 중앙부에는 발광 소자(131)가 탑재되지 않으며, 기판(132)의 상면 중앙부를 제외한 채 그 둘레 영역에 발광 소자(131)가 탑재되어 있다.

도 4, 도 12 내지 15 를 참조하면, 발광부(130)는 방열체(150)의 제2 수납홈(152)에 배치 되거나, 방열체(150)에 제2 수납홈(152)이 형성되지 않는 경우에는 발광부(130)는 가이드 부재(100)에 의해 방열체(150)의 하면에 견고히 고정될 수 있다. 밀폐링(120)은 발광부(130)의 둘레에 결합된다.

밀폐링(120)은 가이드 부재(100)와 발광부(130) 사이로 수분이나 이물질이 침투하는 것을 방지하는 동시에, 발광부(130)의 외측면과 방열체(150)의 제2 수납홈(152) 내측면 사이를 이격시켜 발광부(130)가 방열체(150)와 직접 접촉하는 것을 방지함으로써 조명 장치(1)의 전기적 쇼트, EMI, EMS 등의 문제를 방지할 수 있으며, 내전압 특성을 우수하게 할 수 있다.

밀폐링(120)은 고무 재질, 합성수지 재질, 실리콘 재질 또는 기타 전기 절연 재질로 형성될 수 있으며, 상기 발광부(130)의 둘레에 결합될 수 있다. 구체적으로는, 도 12에 도시된 바와 같이, 밀폐링(120)은 내측 하단에 단차(121)를 포함할 수 있으며, 단차(121)에 발광부(130)의 측면 영역 및 상면의 둘레 영역이 접촉할 수 있다. 또한, 밀폐링(120)의 내측 상단은 발광부(130)의 배광을 향상시키기 위해 경사(122)를 가지도록 형성될 수도 있다.

또한, 밀폐링(120)은 발광부(130)를 견고히 고정하고, 외부의 충격으로부터 보호함으로써, 조명 장치(1)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 도 14 및 도 15를 참조하면, 밀폐링(120) 상에 렌즈(110)가 배치되는 경우, 밀폐링(120)에 의해 렌즈(110)가 발광부(130)상에 제1 거리(h) 이격되도록 배치될 수 있으며, 이에 따라 조명 장치(1)의 배광 조절이 더욱 용이해질 수 있다.

<방열판(140)>

도 12를 참조하면, 발광부(130)에서 발광 소자(131)가 배치된 면의 반대면에는 방열판(140)이 부착될 수 있다. 방열판(140)은 도 7에 도시된 제2 수납홈(152)에 부착될 수 있다. 방열체(150)에 제2 수납홈(152)이 형성되지 않는 경우에는 방열판(140)이 방열체(150)의 하면에 밀착하여 배치될 수 있다. 한편, 발광부(130)와 방열판(140)은 일체로 형성될 수도 있다.

방열판(140)은 열 전도율이 뛰어난 열전도 실리콘 패드 또는 열전도 테이프 등으로 형성될 수 있으며, 기본적으로는 발광부(130)에서 생성된 열을 방열체(150)로 전달시키는 역할을 하고, 이외에도 실시예에서는 방열판(140)을 절연체 재질로 제작하여 발광부(130)가 직접 방열체(150)와 접촉함으로써 발생할 수 있는 전기적 쇼트, EMI, EMS 등의 문제를 방지할 수 있으며, 내전압 특성을 우수하게 할 수 있다.

<가이드 부재(100)>

도 16는 도 1의 조명 장치(1)의 가이드 부재(100)의 사시도이고, 도 17은 도 16의 가이드 부재(100)의 저면도이다.

도 4, 도 16 및 도 17을 참조하면, 가이드 부재(100)는 발광부(130)에서 방출되는 빛을 조명 장치(1)의 하단에서 볼 수 있도록 개구부(101)를 갖는 베이스부(108)와 베이스부(108)와 수직하여 연장되도록 형성된 커버부(109)를 포함할 수 있고, 베이스부(108) 또는 커버부(109)에 하나 이상의 제1 방열홀(102) 및 방열체(150)와의 결합을 위한 체결홈(103)을 포함할 수 있다.

가이드 부재(100)는 원형의 링(ring) 형태로 도시되었으나, 다각형, 타원형의 링 형태를 가질 수도 있다.

하나 이상의 제1 방열홀(102)은 조명 장치(1) 내부로 공기가 유동할 수 있는 공기 유입구의 역할을 할 수 있다.

한편, 가이드 부재(100)의 공기 유입 구조의 형태는 이에 한정되지는 않으며, 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 도 18 및 도 19 에 도시된 것처럼, 가이드 부재(100A, 100B)는 내측 또는 외측 커버부(109) 중 적어도 어느 한측의 커버부(109)에는 하나 이상의 방열홈(105)이 형성되어, 이를 통하여 공기(AIR)가 유입될 수도 있다.

한편, 도 20에서 도시된 것처럼, 가이드 부재(100)가 투명하여 발광부(130)로부터 방출되는 빛이 가이드 부재(100)의 베이스부(108)를 투과할 수 있는 경우에는 가이드 부재(100)는 개구부(101)를 갖지 않을 수 있다.

방열체(150)에 제2 수납홈(152)이 형성되어 있는 경우에는, 가이드 부재(100)는 발광부(130)의 둘레면을 방열체(150)의 제2 수납홈(152)에 압착한 채로, 도 39에서 도시된 것처럼, 방열핀(158)의 하단 둘레면 외측을 감싸면서 발광부(130)를 고정시키거나, 도 14에 도시된 것처럼, 방열체(150)의 베이스부(156)에 고정시킨다.

또는 방열체(150)에 제2 수납홈(152)이 형성되지 않는 경우에는 가이드 부재(100)가 발광부(130)를 방열체(150)의 베이스부(156)에 압박하여 밀착시킨 채로, 도 40에서 도시된 것처럼, 방열핀(158)의 하단 둘레면 외측을 감싸면서 발광부(130)를 고정시키거나, 도 13에 도시된 것처럼, 방열체(150)의 베이스부(156)에 고정시킨다.

가이드 부재(100)와 발광부(130)사이에는 렌즈(110) 및 밀폐링(120) 중 적어도 하나가 포함될 수 있다. 물론, 도 20 내지 도 23에 도시된 가이드 부재(100)와 같이, 가이드 부재(100)가 투명한 경우에는 가이드 부재(100)의 베이스부(108)가 렌즈(110)의 역할을 할 수도 있으므로, 렌즈(110)가 필요치 않을 수 있으며, 도 13을 참조하면, 가이드 부재(100)와 발광부(130)사이에 밀폐링(120)을 포함하지 않을 수 있다. 본 실시예에서 가이드 부재(100)는 절연체 재질로 제작되는 것이 바람직하다. 이 경우 밀폐링(120)이 없이 가이드 부재(100) 자체 만으로도 발광부(130)의 외측면이 방열체(150)와 직접 접촉하는 것을 방지할 수 있고, 조명 장치(1)의 전기적 쇼트, EMI, EMS 등의 문제를 방지할 수 있으며, 내전압 특성을 우수하게 할 수 있다.

가이드 부재(100)는 발광부(130)를 제2 수납홈(152)에 압착하거나, 방열체(150)의 베이스부(156) 하단에 밀착시켜 접촉시켜야 하므로, 개구부(101)의 폭은 발광부(130)의 폭보다는 작은 것이 바람직하다. 이 경우 베이스부(108)가 렌즈(110), 밀폐링(120) 및 발광부(130)의 둘레 영역에 압력을 충분히 가할 수 있으며, 렌즈(110), 밀폐링(120) 및 발광부(130)를 방열체(150)에 견고히 고정시킬 수 있으므로, 조명 장치(1)의 신뢰성이 향상될 수 있다.

체결홈(103)을 통하여 가이드 부재(100)를 방열체(150)에 결합시킬 수 있다. 예를 들어, 도 4 및 도 14에 도시된 것처럼, 방열체(150)의 제1 체결부재(154)의 홀과 가이드 부재(100)의 체결홈(103)을 대향시킨 후, 제1 체결부재(154)의 홀 및 체결홈(103)에 나사 또는 핀을 삽입함으로써 가이드 부재(100) 및 방열체(150)를 결합시킬 수 있다.

도 15, 도 21, 도 23, 도 24 및 도 26를 참조하면, 체결홈(103) 대신에 방열체(150)의 제2 수납홈(152)의 외주면에 나사산이 형성되고 가이드 부재(100)의 커버부(109)의 내주면에도 나사산이 형성되어 방열체(150)와 가이드 부재(100)는 핀 또는 나사 없이 체결될 수도 있다.

<렌즈(110)>

도 4, 도 14, 및 도 15를 참조하면, 렌즈(110)는 발광부(130)아래에 배치되어 발광부(130)에서 방출되는 빛의 배광을 조절한다.

렌즈(110)는 다양한 형상을 가질 수 있는데, 예를 들어, 렌즈(110)는 파라볼라 형태의 렌즈, 프레넬 렌즈, 볼록 렌즈 또는 오목 렌즈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

렌즈(110)는 발광부(130)아래에 제1 거리(h) 이격되도록 배치될 수 있으며, 제1 거리(h)는 조명 장치(1)의 설계에 따라 0mm 초과 50mm 이하일 수 있다.

제1 거리(h)는 발광부(130)와 렌즈(110) 사이에 배치되는 밀폐링(120)에 의해 유지될 수 있다. 또는, 방열체(150)의 제2 수납홈(152)에 렌즈(110)를 지지할 수 있는 별도의 지지부를 형성함으로써, 밀폐링(120)이 없이도 발광부(130)와 렌즈(110) 사이에 제1 거리(h)가 유지될 수 있다.

또한, 렌즈(110)는 가이드 부재(100)에 의해 고정될 수 있다. 즉, 가이드 부재(100)의 베이스부(108)가 렌즈(110)와 접촉하며, 가이드 부재(100)의 베이스부(108)에 의해 렌즈(110) 및 발광부(130)는 방열체(150)의 제2 수납홈(152)에 압착되어 고정되거나, 제2 수납홈이 형성되지 않은 경우에는 가이드 부재(100)의 베이스부(108)가 렌즈(110) 및 발광부(130)를 압착하여 방열체(150)의 베이스부(156)에 고정시킨다.

렌즈(110)는 유리, PMMA(Polymethylmethacrylate), PC(Polycarbornate) 등의 재질로 형성될 수 있다. 또한, 조명 장치(1)의 설계에 따라, 렌즈(110)는 형광체를 포함하도록 형성되거나, 렌즈(110)의 입사면 또는 출사면에 형광체를 포함하는 광여기 필름(PLF:Photo Luminescent Film)이 부착될 수도 있다. 형광체에 의해 발광부(130)에서 방출되는 광은 파장이 변화되어 출사되게 된다.

도 20 내지 23의 가이드 부재(100)처럼, 가이드 부재(100)가 투명한 재질인 경우에는, 가이드 부재(100)의 베이스부(108)가 렌즈(110)의 역할을 할 수 있으며, 이때, 렌즈(110)에 대한 설명은 가이드 부재(100)의 베이스부(108)에도 마찬가지로 적용된다.

<내부 케이스(170)>

도 27은 도 1의 조명 장치(1)의 내부 케이스(170)의 사시도이다.

도 4 및 도 27을 참조하면, 내부 케이스(170)는 단자부(175)와 단자부(175)의 일 측으로부터 연장되어 방열체(150) 내부에 삽입되는 원통형상의 내부 바디부(174) 및 단자부(175)에 인접한 원통형상의 내부 바디부(174) 외주면에 수직방향으로 형성된 제1 가이드부(172)를 포함할 수 있다.

내부 케이스(170)는 절연성 및 내구성이 뛰어난 재질로 형성될 수 있으며, 예를들어, 합성수지 재질로 형성될 수 있다.

내부 바디부(174)는 내부 케이스(170)의 하부 영역에 형성되며, 내부 바디부(174)는 방열체(150)의 제1 수납홈(151)에 삽입되어 전원 제어부(160)와 방열체(150) 사이에 배치되므로, 둘 사이의 접촉을 막아, 전기적 쇼트, EMI, EMS 등의 문제를 방지할 수 있고, 조명 장치(1)의 내전압 특성을 우수하게 할 수 있다.

내부 케이스(170)의 상부 영역에 형성되는 단자부(175)는 예를들어, 소켓(socket) 방식으로 외부 전원에 연결될 수 있다. 즉, 단자부(175)는 정점에 제1 전극(177), 측면부에 제2 전극(178) 및 제1 전극(177)과 제2 전극(178) 사이에 위치하는 절연부재(179)를 포함할 수 있으며, 제1,2 전극(177, 178)은 외부 전원에 의해 전원을 제공받을 수 있다. 다만, 단자부(175)의 형태는 조명 장치(1)의 설계에 따라 다양하게 변형될 수 있다.

제1 가이드부(172)는 내부 바디부(174)와 단자부(175)의 경계면에 형성되며 방열체(150)의 제1 수납홈(151)의 직경보다 더 넓은 직경을 갖게 되어, 내부 케이스(170)의 내부 바디부(174) 부분만 제1 수납홈(151)에 수납될 수 있게 된다.

제1 가이드부(172)는 하나 이상의 제1 결합홀(173)을 가질 수 있으며, 하나 이상의 제1 결합홀(173)에 나사 또는 핀 등이 삽입되어 내부 케이스(170)와 외부 케이스(180)를 결합시킬 수 있다.

또한, 내부 케이스(170)에는 다수의 제2 방열홀(176)이 형성되어, 내부 케이스(170) 내부의 방열 효율을 향상시킬 수 있다.

<전원 제어부(160)>

도 3, 도 4 및 도 7을 참조하면, 전원 제어부(160)는 방열체(150)의 제1 수납홈(151)에 위치하며 방열체(150)의 베이스부(156)에 뚫려있는 관통홀(153)을 통과하는 제2 배선(165)에 의해 발광부(130)와 전기적으로 연통되며, 전원을 제공받음으로써 구동 될 수 있다.

전원 제어부(160)는 지지기판(161)과, 지지기판(161) 상에 탑재되는 다수의 부품(162)을 포함할 수 있는데, 다수의 부품(162)은 예를 들어, 외부 전원으로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 직류변환장치, 발광부(130)의 구동을 제어하는 구동칩, 발광부(130)를 보호하기 위한 ESD(ElectroStatic discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있다.

전원 제어부(160)는 내부 케이스(170)의 단자부(175) 및 발광부(130)와 각각 제1 배선(164) 및 제2 배선(165)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로는, 제1 배선(164)은 단자부(175)의 제1 전극(177) 및 제2 전극(178)과 연결되어, 외부 전원으로부터 전원을 공급받을 수 있다. 물론 제1 배선(164) 대신에 지지기판(161) 상에 직접 제 1 전극(177), 제2 전극(178)과 연결될 수 있는 전원연결 단자가 형성될 수도 있다.(미도시) 또한, 제2 배선(165)은 방열체(150)의 관통홀(153)을 통과하여 전원 제어부(160) 및 발광부(130)를 서로 전기적으로 연결시킨다. 한편, 발광 소자(131), 기판(132), 전원 제어부(160)가 하나로 모듈화 되어 발광부(130)를 형성할 수도 있고, 이 경우에는 전원 제어부(160)가 방열체(150)의 하부에 위치할 수 도 있다. 이 때, 제2 배선(165)은 필요하지 않고, 제 1 배선(164) 또는 이에 상당하는 지지기판(161) 상의 전원연결 단자만 있으면 족하다.

지지기판(161)이 내부 케이스(170)의 내부 바디부(174) 내에 수평 방향으로 배치되더라도 전원 제어부(160)가 발광부(130)를 구동시킬 수는 있다. 그러나 도 27 내지 도 29를 참조하면, 지지기판(161)은 내부 케이스(170) 내의 공기 흐름을 원활히 하기 위해 수직 방향으로 세워져 배치되는 것이 바람직하다. 지지기판(161)이 수직 방향으로 배치되는 경우에는 내부 케이스(170) 내부에 상하 방향으로 대류 현상에 의한 공기 흐름이 발생할 수 있게 되므로, 수평 방향으로 배치되는 경우에 비해, 조명 장치(1)의 방열 효율이 향상될 수 있으며, 특히 전원 제어부(160)의 방열 효율 향상에 도움이 된다.

그러나, 지지기판(161)이 내부 케이스(170)에 반드시 수직 방향으로 배치되지 않더라도 내부 바디부(174) 내에서 공기가 방열체(150)의 상, 하 방향으로 유동할 수 있다면 지지기판(161)을 수직 방향으로 배치한 것과 대등한 효과를 볼 수 있다. 따라서 지지기판(161)이 수직 방향에서 일측으로 다소 기울어진 상태로 배치되어도 무방하다.

지지기판(161)에 의하여 내부 바디부(174) 내부에서 상방향으로의 공기의 흐름이 막히지 않는다면 여전히 전원 제어부(160)의 방열효율을 높일 수 있다. 예를들어, 지지기판(161)에 관통공이 있다면, 지지기판(161)이 방열체(150)의 베이스부(156)와 수평 방향으로 배치되더라도 지지기판(161)을 통과하여 내부 바디부(174) 내부에서 공기가 상, 하 방향으로 유동할 수 있다. 또는 지지기판(161)이 수평 방향으로 배치되었으나, 지지기판(161)의 형상이 바디부(174)의 수평 방향 단면 형상과 다르거나, 형상은 같더라도 지지기판(161)의 직경이 바디부(174)의 내경보다 작은 경우라면 내부 바디부(174) 내부에서 공기가 상, 하 방향으로 유동할 수 있다. 결국, 바디부(174)의 내부가 상에서 하로 또는 하에서 상으로 차폐되지 않는다면 내부 바디부(174) 내에서 공기가 흐를 수 있으므로 조명 장치(1)의 방열 효율이 향상될 수 있으며, 특히 전원 제어부(160)의 방열 효율 향상에 도움이 된다.

지지기판(161)이 내부 케이스(170) 내에 수직 방향으로 세워져 배치되거나, 수직에서 다소 기울어져 배치되는 경우, 조명 장치(1)를 장시간 사용하게 되면 전원 제어부(160)의 자체 하중 때문에 전원 제어부(160)의 위치가 하방으로 이동하여 제2 배선(165)이 지지기판(161)에 눌려 손상되는 문제가 발생할 수 있고, 방열체(150)의 하단에 형성되어 있는 관통홀(153)의 직경이 좁은 경우에는 조명 장치(1)를 조립하는 과정에서 제2 배선(165)이 지지기판(161)에 눌리고, 지지기판(161)과 방열체(150)의 베이스부(156) 사이에 끼이게 되어 손상되는 문제가 발생할 수 있다.

도 28에 도시된 실시예에서는, 도시된 것처럼 방열체(150)의 베이스부(156)에 관통홀(153)의 주위로 지지부(159)를 형성하여, 지지부(159)가 지지기판(161)을 지지하는 동시에 제2 배선(165)의 손상을 방지할 수 있다. 도 30을 참조하면, 지지부(159)는 관통홀(153) 주위를 둘러싸며 베이스부(156) 상부에 돌출된 원통 형상으로 형성될 수도 있고, 도 31을 참조하면, 베이스부(156)의 상면에 누워있는 막대 형상으로 형성될 수도 있다. 이외에도 방열체(150)의 베이스부(156)와 지지기판(161)을 이격시킬 수 있는 형상이라면 어떠한 형상으로 형성되어도 무방하다. 도 30에 도시된 실시예에서, 관통홀(153)의 직경은 도 4에 도시된 실시예와 동일하게 좁게 유지하여 발광부(130)로부터 전원 제어부(160)로 전달되는 열을 줄일 수 있으며, 지지부(159)는 관통홀(153)의 직경보다 더 넓은 직경을 가지도록 하여 제2 배선(165)이 지지기판(161)에 눌려 손상되는 것을 방지할 수 있다. 도 31에 도시된 실시예에서는 지지부(159)를 관통홀(153)과 소정 거리 이격시킨 채로 배치하는 것으로 도 30의 실시예와 대등한 효과를 볼 수 있다..

도 28, 도 30 및 도 31의 실시예들과 같이, 지지부(159)를 관통홀(153)의 직경보다 크도록 이격을 둔채로 베이스부(156) 상부에 배치하는 것이, 지지부(159)를 관통홀(153)의 직경에 맞추어 베이스부(156) 상부에 배치하는 것에 비하여 조명 장치(1)가 고장난 경우, 특히 발광부(130)와 제2 배선(165)의 불량한 연결에 의해 고장난 경우에 고장 배제를 위한 작업에 있어서의 작업성을 향상시킬 수 있는 추가적인 효과도 볼 수 있다.

한편, 도 29, 도 32 및 도 33에 도시된 실시예처럼 지지부(159)에 전원 제어부(160) 결합용 홈이 파져 있으면 지지기판(161)이 홈에 끼워지게 되어, 전원 제어부(160)가 제1 수납홈(151) 내에서 움직이는 것을 방지하고 지지기판(161)이 고정될 수 있다. 또한 전원 제어부(160) 결합용 홈과 지지기판(161)의 결합을 더욱 강하게 하거나, 외부의 충격으로부터 전원 제어부(160)를 보호하기 위해서, 또한 방열체(150)로부터 직접 전도되는 열을 줄이기 위해서, 고무 또는 합성수지 재질의 밀봉부재가 전원 제어부(160) 결합용 홈과 지지기판(161)의 사이에 개재될 수 있다. 이를 통하여 조명 장치(1)의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.

<외부 케이스(180)>

도 34 내지 도 38은 외부 케이스(180)를 위에서 본 사시도이다. 도 4에 도시된 것과 같이, 외부 케이스(180)는 내부 케이스(170)와 결합되어 방열체(150), 발광부(130), 전원 제어부(160) 등을 수납하고, 조명 장치(1)의 외관을 이룰 수 있다. 외부 케이스(180)는 절연성 및 내구성이 뛰어난 재질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 합성수지 재질로 형성될 수 있다. 도 3 및 도 34 내지 도 38을 참조하면, 외부 케이스(180)는 원형의 단면을 가지는 것으로 도시되었으나, 다각형, 타원형 등의 단면을 가지도록 설계될 수도 있다. 외부 케이스(180)가 방열체(150)를 둘러싸므로, 조명 장치(1)의 수리 또는 교환시에 구동시 발생한 열로 인한 화상 사고 및 감전 사고를 방지할 수 있다.

도 4, 도 27 및 도 34를 참조하면, 외부 케이스(180)는 방열체(150)와 소정 간격을 두고 방열체(150)를 둘러싸는 외벽부(181)와 제1 가이드부(172)에 직접 접촉하는 고리형상의 제2 가이드부(187) 및 외벽부(181)와 제2 가이드부(187)를 연결하는 적어도 하나 이상의 돌출부(188)를 포함할 수 있다.

이 때, 외부 케이스(180)는 소정 간격을 두고 방열체(150)를 둘러싸고, 도 13 내지 도 15에 도시된 실시예와 같이, 방열체(150)의 바디부(157)의 외주면에 방열핀(158)이 형성되어 있는 경우에는, 방열체의 요((b)), 철((a))중에서 점선으로 표시된 방열핀의 철((a))과 소정 간격을 두고 방열체(150)를 둘러싸게 된다. 조명 장치(1)의 내부와 외부 사이로 공기가 유동할 수 있도록, 외부 케이스(180)는 외벽부(181)와 제2 가이드부(187)의 사이 공간인 하나 이상의 통풍홀(182)을 가지며, 이는 조명 장치(1) 내에서 공기 흐름을 원활하게 하여 조명 장치(1)의 방열 효율을 향상시킬 수 있다.

도 34에서 도시된 것처럼, 하나 이상의 통풍홀(182)은 외부 케이스(180)의 상면의 둘레 영역에 뚫릴 수 있으며, 통풍홀(182)의 최외측과 최내측이 모두 호를 그리는 형상을 가질 수 있으나, 이외에도 원형, 타원형, 다각형 등의 형상을 취하고 있을 수 있다. 또는 통풍홀(182)은 외벽부(181)의 상단에 형성될 수도 있다.(미도시)

도 34 및 도 35를 참조하면, 외부 케이스(180)와 내부 케이스(170)를 체결하기 위한 제2 결합홈(183)은 제2 가이드부(187) 또는 하나 이상의 돌출부(188) 상에 형성될 수 있다.

도 37을 참조하면, 외부 케이스(180)는 제2 가이드부(187)는 없고, 방열체(150)를 둘러싸는 외벽부(181) 및 외벽부(181)와 제1 가이드부(172)를 연결하기 위한 적어도 하나 이상의 돌출부(188)를 포함할 수 있다. 돌출부(188)는 도 27에 도시된 제1 가이드부(172)와 결합을 위한 제2 결합홈(183)을 가질 수 있다.

이 때, 외부 케이스(180)는 소정 간격을 두고 방열체(150)를 둘러싸고, 도 13 내지 도 15에 도시된 실시예와 같이, 방열체(150)의 바디부(157)의 외주면에 방열핀(158)이 형성되어 있는 경우에는, 방열체의 요((b)), 철((a))중에서 점선으로 표시된 방열핀의 철((a))과 소정 간격을 두고 방열체(150)를 둘러싸게 된다.

도 2, 도 27 및 도 34을 참조하면 실시예에서는, 내부 케이스(170)에 외부 케이스(180)를 내부 케이스(170)의 단자부(175)방향에서 씌우고, 제2 결합홈(183)에 나사 또는 핀이 삽입됨으로써 하나 이상의 돌출부(188)와 제1 가이드부(172) 사이에 제2 가이드부(187)가 개재된 채로 체결되어 외부 케이스(180) 및 내부 케이스(170)가 서로 결합될 수 있다.

또는 외부 케이스(180)의 윗 방향에서 내부 케이스(170)의 내부 바디부(174)를 외부 케이스(180)의 개구부를 통과하여 끼워 넣고, 제1 결합홈(173)과 제2 결합홈(183)을 대향시킨 채로, 제1 결합홈(173)에 나사 또는 핀이 삽입됨으로써 외부 케이스(180) 및 내부 케이스(170)가 서로 결합될 수도 있다.

도 27 및 도 37을 참조하면, 위와는 달리 외부 케이스(180)에 제2 가이드부(187)가 없는 실시예이므로, 하나 이상의 돌출부(188)와 제1 가이드부(172)가 직접 접촉한 채로 체결되어 외부 케이스(180) 및 내부 케이스(170)가 서로 결합될 수 있다.

도 2, 도 4, 도 6 및 도 7을 참조하면, 방열체(150)의 바디부(157) 상면에는 나사홀 또는 핀홀 이 뚫려있고, 이 나사홀 또는 핀홀, 제1 결합홈(173) 및 제2 결합홈(183)을 대향시킨채로 나사 또는 핀을 삽입하여 외부 케이스(180), 내부 케이스(170), 방열체(150)를 결합시킬 수 있다.

그러나, 반드시 도 4에 도시된 것처럼, 외부 케이스(180), 내부 케이스(170), 방열체(150)를 한번에 결합해야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 내부 케이스(170)와 방열체(150)를 먼저 나사 또는 핀을 이용하여 결합한 후에, 내부 케이스(170)와 외부 케이스(180)는 별도의 나사 또는 핀을 이용하여 결합할 수 있고, 또는 외부 케이스(180)와 방열체(150)를 먼저 나사 또는 핀을 이용하여 결합한 후에, 외부 케이스(180)와 내부 케이스(170)는 별도의 나사 또는 핀을 이용하여 결합할 수 있다.

방열체(150)의 바디부(157) 상면에 있는 나사홀 또는 핀홀, 제1 결합홈(173) 및 제2 결합홈(183)에 끼워지는 나사 또는 핀은 반드시 별도의 부재가 되어야만 하는 것은 아니고, 방열체(150)의 바디부(157) 상면에 일체로 형성된 핀, 제1 가이드부(172)에 일체로 형성된 핀, 또는 제2 가이드부(187)에 일체로 형성된 핀이어도 무방하며, 이 경우, 억지끼움 방식으로 방열체(150), 내부 케이스(170), 외부 케이스(180)이 결합되게 된다.

이외에도, 방열체(150)의 바디부(157) 상면에 윗방향으로 나사가 일체로 형성되어, 나사에 제1 결합홈(173) 및 제2 결합홈(183)을 대향시켜, 내부 케이스(170), 외부 케이스(180)를 방열체(150)의 상면 방향으로 밀어넣어 밀착시킨 뒤에, 나사에 너트를 체결하여 방열체(150), 케이스(170), 외부 케이스(180)를 결합시킬 수 있다.

조명 장치(1), 특히 LED 조명 장치에서 외부 케이스(180)가 있으면 일반적으로 방열 효율이 떨어질 수 있다. 그러나 도 13 내지 도 15의 실시예와 같이, 방열체(150)와 내부 케이스(170)와 외부 케이스(180)를 결합하게 되면 굴뚝효과를 통해서 방열효율을 충분히 높일 수 있고, 방열체(150)와 외부 케이스(180)와의 접촉 면적을 최소화 함으로써, 방열체(150)로부터 외부 케이스(180)로 전달되는 열을 최소화 할 수 있다. 굴뚝효과를 통해 우수한 방열효과가 나타나는 원리는 이하 별도 목차에서 자세히 설명하기로 한다.

결국, 조명 장치(1)가 구동중이라도 조명 장치(1)를 수리, 교환할 때 주로 손으로 잡게 되는 외부 케이스(180)가 인체가 뜨겁다고 느끼는 온도 이하로 유지될 수 있기 때문에 취급에 있어서 용이하다. 기존의 조명 장치는 취급의 용이성을 확보하기 위하여 방열효율에 있어서의 저하를 감수하거나, 높은 방열효율을 확보하기 위하여 취급의 용이성 저하를 감수할 수 밖에 없었다. 따라서 도 13 내지 도 15에서 도시된 실시예는, 높은 방열효율과 취급의 용이성을 모두 확보했다는 점에서 기존의 조명 장치와 차별성이 있다.

도 34, 도 35 및 도 37을 참조하면, 외부 케이스(180)의 측면에는 방열 효율을 향상시키기 위한 하나 이상의 홀(184) 및 조명 장치(1)의 취급을 용이하게 하기 위한 마킹홈(185) 중 적어도 하나가 형성될 수 있고, 하나 이상의 홀(184) 및 마킹홈(185)의 형상은 실시예에서 나타난 형상 이외에 다양한 형상을 취할 수 있다. 다만, 도 36 및 도 38에 도시된 실시예와 같이, 하나 이상의 홀(184) 및 마킹홈(185)은 형성되지 않을 수도 있다.

<우수한 방열 효과에 대한 설명 >

지금까지 제시된 여러 실시예는 기존의 LED 조명장치에 비하여 방열효과가 현저하게 우수한데, 이러한 효과는 굴뚝효과를 통해 달성되는 것이다. 굴뚝효과란 건물내부와 외부공기 사이의 온도차에 따른 밀도차 즉 부력차로 인하여 건물의 수직공간을 통한 연기-공기의 유동을 말하며, 건물 건축 등에서 주로 고려되는 원리이다.

도3, 도 13 내지 15, 도 39 내지 42를 참조하여 원리를 설명하도록 한다. LED 조명 장치를 구동시키면, 발광부(130)의 작동으로 인하여 발생한 열이 방열체(150)에 직접 전달되거나 방열체(150)와 발광부(130)의 사이에 개재된 방열판(140)을 통하여 방열체(150)에 전달되며, 방열체(150)로부터 방열체(150)와 외부 케이스(180) 사이에 형성되어 있는 공간 사이에 위치하고 있는 공기로 열이 전달되게 되어 공기가 가열된다. 가열된 공기는 가열되지 않은 외부공기에 비해 밀도가 낮게 되므로 부력차가 발생하여 위로 상승하게 된다. 가열되어 상승한 공기는 도 42에서 S2로 표시된, 방열체(150)의 바디부(157) 상단 외측면과 외부 케이스(180) 상단에 의해 구획되고 외기와 유체적으로 연통되어 있는 개방된 공간을 통과하여 빠져나간다.

본 실시예에서 가이드 부재(100)에 제1 방열홀(102)이 형성되어 있는 경우에는, 이 방열홀이 조명장치 내부로 외부공기를 유입할 수 있게 해 주는 통로의 역할을 하게 된다. 만약, 가이드 부재(100)에 제1 방열홀(102)이 형성되어 있지 않은 경우라도 도 13 내지 도 15에 도시된 실시예에서와 같이, 외부 케이스(180) 하단과 방열체(150)의 바디부(157)의 외주면 하단 사이를 통해 공기가 유입될 수 있는 통로가 형성될 수 있다. 즉, 조명 장치(1) 내부에서 가열된 공기가 상승하여 외부로 유출되더라도 외부에서 유입되는 새로운 공기가 기존에 상승한 공기를 대체하게 되어, 방열체(150)를 방열시킬 수 있는 새로운 공기가 조명 장치(1) 내로 연속적으로 유입되게 된다. 이렇게 새로운 외부 공기가 조명 장치(1) 내부로 연속적으로 유동하여 빠져나가면서 방열체(150)를 냉각시키므로, 기존의 LED 조명 장치에 비하여 방열 효율이 현저하게 향상될 수 있다.

도 39 및 도 40에서는 방열핀(158)이 외부 케이스(180)와 소정의 간격을 두고 배치되도록 도시 되어 있으나, 점선으로 표시된 방열핀의 최외측단(a)과 외부 케이스(180)가 접촉하도록 형성될 수도 있다. 그러나, 외부 케이스(180)에 전달되는 열을 감소시키는 목적까지 달성하기 위해서는 방열핀(158)과 외부 케이스(180)는 소정의 간격을 두고 배치되는 것이 바람직하다.

도 43 내지 도 45에는, 조명장치의 외부 케이스(180)의 폭이 외부 케이스(180)의 하단에서 상단쪽으로 갈수록 좁아지는 실시예가 도시되어 있다. 도 45에서 도시되는 방열체(150)의 단면은 외부 케이스(180)와 평행 하도록 사다리꼴의 형상을 이루고 있고, 도 44에서 도시되는 방열핀(158)의 측면 끝단도 외부 케이스(180)와 평행하도록 형성되어 있다. 본 실시예에서는 도 41 및 도 42에서 도시된 S1, S2를 차례로 통과하는 공기의 유동이 더욱 원활하게 되어 방열 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 46을 참조하여, 베르누이 정리와 비압축성 유동의 연속 방정식을 근거로 방열효율 향상에 대하여 설명하도록 한다.

베르누이 정리는 아래의 <수학식 1>과 같다

<수학식 1> 에서, P는 압력,ρ는 밀도,υ는 속도, g는 중력가속도, h는 높이이며, 도 46을 기준으로 할 때, 아래첨자 1은 아래를, 아래첨자 2는 위를 나타낸다.

비압축성 유동의 연속 방정식은 아래의 <수학식 2>와 같다.

<수학식 2>에서, A는 단면적, υ는 속도이며, 도 46을 기준으로 할 때, 아래첨자 1은 아래를, 아래첨자 2는 위를 나타낸다.

<수학식 2>에서 유체가 통과하는 하단의 단면적(S1)이 상단의 단면적(S2)보다 크기 때문에(S1>S2) 하단보다 상단의 유속이 빠르게 된다.(V2>V1) <수학식 1>을 정리하면 아래의 <수학식 3>과 같다.

지표면으로부터 상단의 높이가 하단보다 높으므로 <수학식 3>에서 우항은 양수가 된다. 결국 하단에서의 압력이 상단에서의 압력보다 높게 되며(P1>P2), 이는 상단과 하단의 높이 차이가 클 수록, 유체가 통과하는 하단의 단면적이 상단의 단면적 보다 클수록, 하단의 압력이 상단의 압력보다 높게 되어 유동은 더욱 원활하게 되는 것을 의미한다.

도 41 및 도 42를 참고하여 다시 설명하면, 방열체(150)의 하단과 외부 케이스(180)에 의해 구획되는 공간을 방열체(150)의 길이방향과 수직한 방향으로 절단한 면의 단면적을 S1이라 하고, 방열체(150)의 상단과 외부 케이스(180)에 의해 구획되는 공간을 방열체(150)의 길이방향과 수직한 방향으로 절단한 면의 단면적을 S2라고 했을 때, 결국 단면적을 S1으로 갖고 있는 공기 유입부에서의 압력이 단면적을 S2로 갖고 있는 공기 유출부에서의 압력보다 높게 되어, 굴뚝효과로 인한 공기의 유동이 발생하는 경우에 유동을 더욱 촉진 시키게 된다.

이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서, 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1 : 조명 장치
100 : 가이드 부재
120 : 제 1 보호링
130 : 발광부
140 : 방열판
150 : 방열체
160 : 전원 제어부
170 : 내부 케이스
180 : 외부 케이스

Claims

빛을 방출하기 위한 발광부;
베이스부와 상기 베이스 부에 수직하여 연장된 원통형상의 바디부를 포함하며, 상기 발광부 상측에 배치되는 방열체;
단자부와 상기 단자부의 일 측으로부터 연장되어 상기 원통형상의 바디부 내부에 삽입되는 원통형상의 내부 바디부 및 상기 단자부에 인접한 상기 원통형상의 내부 바디부 외주면에 수직방향으로 형성된 제1 가이드부를 포함하는 내부 케이스; 및
상기 방열체와 소정 간격을 두고 상기 방열체를 둘러싸는 외벽부, 상기 제1 가이드 부재와의 결합을 위해 상기 외벽부의 일측으로부터 돌출된 적어도 하나 이상의 돌출부를 포함하는 외부 케이스
를 포함하는 조명 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제1 가이드 부재는 제1 결합홈을 갖고, 상기 돌출부는 제2 결합홈을 가지며, 상기 제1 결합홈과 제2 결합홈은 나사 또는 핀으로 결합되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
빛을 방출하기 위한 발광부;
베이스부와 상기 베이스 부에 수직하여 연장된 원통형상의 바디부를 포함하며, 상기 발광부 상측에 배치되는 방열체;
단자부와 상기 단자부의 일 측으로부터 연장되어 상기 원통형상의 바디부 내부에 삽입되는 원통형상의 내부 바디부 및 상기 단자부에 인접한 상기 원통형상의 내부 바디부 외주면에 수직방향으로 형성된 제1 가이드부를 포함하는 내부 케이스; 및
상기 방열체와 소정 간격을 두고 상기 방열체를 둘러싸는 외벽부, 상기 제1 가이드부에 직접 접촉하는 고리형상의 제2 가이드부, 상기 외벽부와 상기 제2 가이드부를 연결하는 적어도 하나 이상의 돌출부를 포함하는 외부 케이스
를 포함하는 조명 장치.
제 3항에 있어서,
상기 제1 가이드 부재는 제1 결합홈을 갖고, 상기 돌출부는 제2 결합홈을 가지며, 상기 제1 결합홈과 제2 결합홈은 나사 또는 핀으로 결합되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 3항에 있어서,
상기 제1 가이드 부재는 제1 결합홈을 갖고, 상기 제2 가이드 부재는 제2 결합홈을 가지며, 상기 제1 결합홈과 제2 결합홈은 나사 또는 핀으로 결합되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.