KR101253821B1 - 히트싱크와 히트싱크를 포함하는 조명장치 - Google Patents

Abstract

히트싱크(1)가 조명영역을 포함하고, 이 조명영역은 광원(15,16)이 착설되는 광원영역과 광원(15,16)으로부터 방사된 광선을 반사할 수 있게 된 반사영역을 포함한다.

Description

히트싱크와 히트싱크를 포함하는 조명장치 {HEAT SINK AND LIGHTING DEVICE COMPRISING A HEAT SINK}

본 발명은 히트싱크(heat sink)에 관한 것으로, 특히 공기유동발생기로 작동되는 히트싱크와 이러한 히트싱크를 포함하는 조명장치에 관한 것이다.

일반적으로, 고출력광원, 예를 들어 작은 영역에 조립되어 고전력밀도를 갖는 발광다이오드(LED)를 포함하는 고출력광원의 냉각은 바람직하나 이러한 냉각이 이루어지는 것이 어렵다. 더욱이 유효영역이 작은 경우 조명장치의 다른 기능부분, 예를 들어, 하우징, 광학소자, 드라이버기판 등의 다른 기능부분 사이의 유효공간을 효율적으로 이용하는 것이 필요하다. 또한, 잡음이나 뜨거운 공기의 흐름에 관련하여 사용자 친화적인 열관리가 요구된다.

이들 모순된 목표를 달성하기 위하여, 발광다이오드 램프와 같은 잘 알려진 조명장치는 저전력으로 작동되고, 비교적 넓은 영역에 발광다이오드를 배열함으로서 휘도와 전력소산을 분배할 수 있으며, 대부분 수동형 히트싱크를 이용한다. 수동형 히트싱크는 전형적으로 광원의 둘레 또는 아래에 배열되고 자연적인 대류현상이 이루어질 수 있도록 저면으로부터 최상부에 걸쳐 연장된 공기유동채널을 형성하는 비교적 넓은 간격의 냉각핀을 제공하며, 전형적으로 뜨거운 공기의 배기구는 배기되는 뜨거운 공기의 꼬리부분이 중력의 방향에 대하여 반대방향으로 향하도록 핀의 둘레에 놓인다. 그러나, 일부 조명장치는 서브마운트 기판(submount substrate)을 통하여 고온의 광원에 열적으로 연결된 히트싱크측으로 공기유동을 강제하는 능동형 냉각방식을 채택하고 있다. 히트싱크는 별도 제작되어 예를 들어 하우징과 같은 지지구조물에 의하여 규칙적으로 고정되는 요소이다. 능동형 냉각방식을 채택한 종래의 히트싱크는 팬을 향하는 열원의 하측에 장착된다. 특히 콤팩트한 구조의 경우, 여러 부품의 조립과 조절은 복잡하고 비용이 많이 든다.

본 발명의 목적은 콤팩트하고 신뢰가능하며 사용자 친화적이고 조립이 용이한 고출력 조명시스템을 제공하는데 있다.

이러한 목적은 청구범위 제1항에 따른 히트싱크와 청구범위 제38항에 따른 조명장치에 의하여 달성된다.

히트싱크는 조명영역을 포함하며, 이 조명영역은 광원이 착설되는 광원영역과 광원으로부터 방사된 광선을 반사하는 반사영역을 포함한다.

광원기능과 히트싱크를 조합함으로서,제조와 조립의 복잡성 및 비용이 크게 감소된다.

유리하게, 광원은 효과적인 조명과 용이한 조립을 위하여 발광다이오드 서브마운트 또는 발광다이오드 모듈을 포함한다. 발광다이오드 서브마운트(또는 발광다이오드 모듈)는 하나 이상의 단일 발광다이오드 또는 발광다이오드-칩, 예를 들어 여러 색깔의 발광다이오드(적색, 청색, 녹색 발광다이오드, 또는 백색 발광다이오드)의 군집체를 포함하는 기판을 이용한다.

유리하게, 조명영역은 또한 적어도 하나의 광학소자를 고정하기 위한 광학소자고정수단을 포함한다. 이는 조립이 더욱 용이하도록 한다.

유리하게, 광학소자는 프레넬 렌즈, 마이크로 렌즈 어레이, 및 투광형 커버 중 하나 이상을 포함한다.

용이한 제조를 위하여 반사영역은 히트싱크의 광택처리 또는 페인트처리된 면으로 구성되는 것이 유리하다.

그러나, 반사영역은 또한 반사층을 포함할 수 있다.

특히 히트싱크는 캐비티벽이 캐비티 외부의 광원으로부터의 광선을 반사하기 위한 반사영역을 포함하는 것이 유리하다. 유리하게, 캐비티의 적어도 측벽은 반사영역 또는 지역을 포함하는 바, 이러한 반사영역은 대부분 또는 모든 캐비티 측벽이 거의 덮이는 것이 바람직하다. 유리하게, 캐비티 저면은 광원영역을 포함한다.

특히 효과적인 냉각이 이루어지면서 양호한 조명특성을 보일 수 있도록 하기 위하여, 캐비티는 다음과 같은 크기를 갖는 것이 유리한 것으로 확인되었다.

캐비티의 높이 h는 30 mm ~ 80 mm의 범위, 특히 약 60 mm 이다.

캐비티의 저면부의 폭 L1은 20 mm ~ 60 mm의 범위, 특히 약 40 mm 이다.

캐비티 상부의 폭 L2는 80 mm ~ 120 mm의 범위, 특히 약 100 mm 이다.

캐비티 상부의 폭 L2 와 캐비티의 저면부의 폭 L1의 비율 Rt 는 1.25 ≤ Rt ≤ 5 이다.

캐비티 측벽의 두께 Dw 는 0.5 mm ≤ Dw ≤ 10 mm 이다.

유리하게, 히트싱크는 150-240 W/(m·K) 범위의 열전도율을 갖는 물질로 구성된다.

유리하게 이러한 물질은 Cu, Al, Mg, 또는 이들의 합금으로 구성된다.

광원(발광다이오드-칩)으로부터 히트싱크 측으로 양호한 열분배가 이루어질 수 있도록 하기 위하여, 적어도 하나의 발광다이오드 서브마운트의 기판은 240 W/(m·K) 이상의 열전도율을 갖는 물질로 구성되는 것이 바람직하다.

유리하게, 적어도 하나의 발광다이오드 서브마운트의 기판은 재질로서 Cu 나 Cu 합금을 포함한다.

유리하게, 히트싱크는 이러한 히트싱크를 조명장치에 취부하기 위한 장착용 컬럼을 포함한다. 이는 또한 조립과 제조코스트를 떨어뜨리고 조절이 용이하도록 한다.

유리하게, 적어도 3개의 장착용 컬럼이 절단할 수 있도록 비대칭으로 배열된다.

유리하게, 장착용 컬럼은 조명방향에 대하여 반대방향(하측으로)으로 연장된다.

유리하게, 적어도 하나의 장착용 컬럼은 고정요소가 삽입될 수 있게 된 통공을 포함한다.

유리하게, 통공은 용이한 고정을 위하여 적어도 부분적으로 나선부분을 포함한다.

유리하게, 적어도 하나의 장착용 컬럼은 안정된 취부, 낮은 공차, 기계적인 흡수 및 전기적인 절연을 위하여 동축상의 플라스틱 부품 또는 요소가 장착되는 장착영역을 포함한다.

유리하게, 적어도 하나의 장착용 컬럼은 그 단부에 통공의 개방부와 장착부분을 포함한다.

유리하게, 적어도 하나의 장착용 컬럼은 적어도 하나의 인쇄회로기판에 고정될 수 있게 되어 있다. 이는 또한 조립과 제조비용을 줄이고 조절이 용이하도록 한다.

유리하게, 히트싱크는 또한 저면영역과 측부영역을 포함하는 히트싱크의 적어도 외부를 덮는 열확산 및 소산 구조물을 포함한다. 유리하게 이러한 열확산 및 소산 구조물은 조명방향으로의 공기유동을 방지할 수 있도록 상부가 덮인다.

유사하게, 열확산 및 소산 구조물은 저면영역으로부터 측부영역으로 연장된 적어도 하나의 공기유동채널을 포함하고, 공기유동채널은 측부 배기구를 포함한다. 공기유동이 측부영역측으로 향하도록 함으로서, 첫째로, 뜨거운 공기가 발광방향으로 유동하는 것을 피할 수 있고, 둘째로, 발광영역의 크기가 커질 수 있으며, 셋째로, 한정된 최대직경에서 전체 그리드영역이 전면 보다는 측면에서 커져 이로부터 각 그리드 개방부를 통한 공기유동이 적게 이루어지고 이에 따라 잡음이 적게 일어난다는 사실로부터 능동냉각방식을 이용함에도 불구하고 잡음이 완화될 수 있으므로, 콤팩트하고 사용자 친화적인 조명장치를 얻을 수 있다. 이들 이점은 분산구조물을 통한 공기유동이 이루어질 수 있도록 능동냉각발생기(공기유동발생기)를 이용함으로서 강조되고 달성될 수 있다. 그러나, 히트싱크는 또한 자연대류를 위하여 사용될 수 있다.

유리하게, 열확산 및 소산 구조물은 용이한 조립과 강한 공기유동이 이루어질 수 있도록 하는 다수의 수직으로 정렬된 핀을 포함한다.

유리하게, 각 공기유동채널은 적어도 부분적으로 두 개의 인접한 핀과 이러한 두 개의 인접한 핀에 의하여 경계를 이루는 캐비티벽의 일부로 구성된다. 요구되는 경우, 이는 덮이거나 덮이지 않는 측면 개방부를 남긴다.

유리하게, 핀은 균일한 열분포가 이루어질 수 있도록 회전대칭형으로 배열된다.

특히 공기유동에 의한 효과적인 냉각을 위하여 핀은 다음과 같은 크기를 갖는 것이 유리한 것으로 확인되었다.

두 개의 인접한 핀 사이의 원주방향 거리(공기유동채널의 폭)는 0.4 mm ≤ C1 ≤ 8 mm 의 범위이다.

핀의 두께는 0.1 mm ≤ F1 ≤ 3 mm 의 범위이다.

핀의 측방향 길이는 5 mm ≤ F2 ≤ 40 mm 의 범위이다.

공기유동채널의 전체높이 Hc 는 Hb ≤ Hc ≤ h + Hb 의 범위이다.

히트싱크의 열확산 및 소산 구조물은 다음과 같은 크기를 갖는 것이 유리한 것으로 확인되었다.

측방향 공기배출구의 높이 He 는 0.1·Hc ≤ He ≤ 0.6·Hb 의 범위이다.

비록 핀의 형상이 어느 특별한 형상으로 한정되지 않으나, 적어도 부분적으로 핀이 직사각형 단면, 만곡형 단면, 및 첨단부를 갖는 단면(예를 들어 삼각형 단면) 중 하나 이상을 보이는 경우 유리할 수 있다.

유리하게, 캐비티벽의 저면에서 베이스 핀(base fin)이 직선패턴의 방사상 방향으로 연장된다.

또한, 유리하게, 캐비티벽의 저면에서 베이스 핀이 원뿔패턴(squirl pattern)의 방사상 방향으로 연장된다.

유리하게, 히트싱크는 광원영역으로부터 외부로 연장되고 캐비티벽으로부터 돌출된 단일체의 히트싱크 베이스를 포함하며, 열확산 및 소산 구조물이 히트싱크 베이스에 열적으로 연결된다. 이러한 구성으로, 특히 효과적인 열전도 및 분산이 이루어진다. 단일체의 히트싱크 베이스는 열원으로부터 열을 신속히 안내할 수 있는 충분한 공간을 포함한다. 돌출형인 단일체의 히트싱크 베이스와 히트싱크 베이스에 열적으로 연결된 열확산 및 소산 구조물에 의하여, 넓은 영역에서 열확산 및 소산 구조물측으로의 강력한 열전도가 이루어진다.

핀을 향하여 양호한 열분배가 이루어지고 원활한 공기유동의 안내가 이루어질 수 있도록 하기 위하여, 히트싱크 베이스는 유리하게 베이스 부분이 광원영역에 배치되는 테이퍼형의 형상을 갖는다.

유리하게, 히트싱크 베이스의 테이퍼형상은 원추체의 테이퍼형상이다. 일반적으로, 원추체의 베이스는 다양한 형상을 가질 수 있으며, 그 정점부 역시 다양한 위치에 놓일 수 있으나 바람직하게는 중앙에 놓이는 것이 바람직하다. 그러나, 베이스가 한정되고 영이 아닌 면적을 가지며 그 정점부는 베이스의 평면 외측에 놓이는 것을 가정할 수 있다. 원형 원추체와 타원형 원추체는 각각 원형 베이스와 타원형 베이스를 갖는다. 만약 원추체의 축선이 그 베이스에 직각을 이루는 경우 이를 직원뿔이라 하고 그밖에는 빗원뿔이라 한다. 피라미드는 다각형 베이스를 갖는 특별한 형태의 다각뿔이다.

특히 효과적인 열분배가 이루어지면서 원활한 공기안내가 이루어질 수 있도록 하기 위하여, 히트싱크 베이스는 다음과 같은 크기를 갖는 것이 유리한 것으로 확인되었다.

히트싱크 베이스의 베이스 폭 Lt는 L1 ≤ Lt ≤ 1.5·L1 의 범위이다.

히트싱크 베이스의 정점부 폭 Lc는 0 ≤ Lc < L1 의 범위이다.

히트싱크 베이스의 높이 Hb는 0.05·L1 ≤ Hb < 0.5·L1 의 범위이다.

공기의 누설을 방지하여 공기유동채널을 통하여 강력한 공기유동이 이루어질 수 있도록 하기 위하여, 열확산 및 소산 구조물이 공기배플에 의하여 적어도 부분적으로 덮인다.

또한 본 발명의 목적은 상기 언급된 히트싱크를 포함하는 조명장치에 의하여 달성된다. 이러한 조명장치는 고출력형이고 효과적인 냉각이 이루어지며 콤팩트하고 저소음형이다.

특히 조명장치는 히트싱크로 공기를 강제로 공급할 수 있게 된 공기유동발생기, 예를 들어 팬 또는 진동박막으로 구성되는 것이 바람직하다. 공기유동발생기는 공기의 효율적인 냉각이 이루어질 수 있도록 한다.

유리하게, 공기유동발생기는 공기를 공기유동채널의 저면측으로 공급할 수 있게 되어 있다.

유리하게, 공기유동발생기는 히트싱크의 하측에 배치된다.

유리하게, 공기유동발생기는 냉각성능을 떨어뜨릴 수 있고 잡음을 증가시킬 수도 있는 공기의 난류와 분열을 방지하기 위한 공기안내구조물에 의하여 히트싱크로부터 간격을 두고 있다.

유리하게, 이러한 공기안내구조물은 개방공간을 포함한다.

유리하게, 개방공간은 직관형의 기본형상을 갖거나 또는 모래시계의 형상을 가질 수 있다.

고도로 콤팩트한 구조를 얻기 위하여, 적어도 하나의 인쇄회로기판을 지지할 수 있게 된 지지체를 포함한다.

콤팩트한 구조를 얻기 위하여, 지지체는 원형의 형상이고 공기안내구조물과 공기유동발생기중 하나의 둘레에 배치되는 것이 유리하다.

용이한 조립과 정렬을 위하여, 지지체는 장착용 컬럼의 하나가 삽입되는 적어도 하나의 통공을 포함하는 것이 바람직하다.

콤팩트한 구조를 얻기 위하여, 적어도 하나의 인쇄회로기판이 지지체에 수직으로 착설되는 것이 바람직하다.

콤팩트한 구조를 얻기 위하여, 다수의 인쇄회로기판이 조명장치의 종축선을 중심으로 하여 대칭으로 배열된다.

유리하게, 공기유동발생기의 통공과 장착용 컬럼의 통공은 공통의 고정요소가 삽입될 수 있도록 정렬된다.

상기 히트싱크와 조명장치는 높은 통합도(취부부분 및 팬, 전자장치, 광학소자와 같은 기능부분 사이의 통합), 양호한 기계적인 안정성, 효율적인 열분산시스템, 콤팩트한 구조, 히트싱크에 대한 조립의 다양성 및 상호연결성(예를 들어, 설치된 히트싱크의 용이한 조립과 분해), 다기능 고정구조물과, 눈에 띄지 않는 고정구조물에 의하여 상당한 이점을 얻는다.

본 발명은 첨부도면에 의거하여 다음의 예시적인 실시형태에서 상세히 설명된다. 본 발명은 이들 실시형태로 한정되지 않음을 이해하여야 한다.

도 1은 히트싱크의 사시도.
도 2는 도 1의 히트싱크를 반대방향에서 본 사시도.
도 3은 도 1의 히트싱크의 측면도.
도 4는 도 1의 히트싱크의 평면도.
도 5는 도 1의 히트싱크를 포함하는 조명장치의 제1실시형태를 보인 단면도.
도 6은 도 5의 조명장치의 제1실시형태의 다른 단면도.
도 7은 도 5의 조명장치의 제1실시형태의 또 다른 단면도.
도 8은 도 5의 조명장치의 수평단면도.
도 9는 도 8의 부분확대도.
도 10은 도 1의 히트싱크를 포함하는 조명장치의 제2실시형태를 보인 단면도.
도 11은 냉각핀의 형상을 보인 저면도.
도 12는 저면에서 본 냉각핀의 다른 형상을 보인 저면도.
도 13은 조명장치의 제3실시형태의 단면도.
도 14는 도 13의 조명장치에 관련한 치수관계를 보인 설명도.
도 15는 도 13의 조명장치의 부분확대단면도.

도 1 내지 도 4는 냉각특성, 조명특성, 기계적인 고정특성 및 공기안내특성을 갖는 히트싱크(1)를 보이고 있다. 이러한 히트싱크는 각 캐비티벽(히트싱크 동체)(3), 즉, 저면부(13)와 주연의 캐비티 측벽(6)으로 구성되는 컵형의 캐비티(2)를 포함한다.

효과적인 냉각특성을 위하여, 히트싱크(1)는 캐비티벽(3)의 외부, 즉, 저면부(13)와 캐비티 측벽(6)의 외부에 일체로 연결되고 수직으로 정렬된 다수의 핀(날개)(4)를 포함한다. 이들 핀(4)은 히트싱크(1)의 종축선 A에 대하여 회전대칭형으로 벽에 연결된다. 인접한 핀(4) 사이의 각 간극은 각 공기유동채널(26)을 형성한다. 핀(4)의 상부(종축선 A에 대하여)는 원주방향 돌출부(외부의 테두리(5))로 덮여 있다. 핀(4)은 유효공간을 매우 양호하게 이용할 수 있도록 하는 컵형 공간을 채운다. 핀(4)의 두께와 핀(4) 사이의 간극, 거리, 및 채널폭은 이후 상세히 설명되는 바와 같이 열확산능력 및 유용한 냉각표면 사이에서 절충된다.

저면의 캐비티벽(3)의 하측에서, 핀(4)은, 캐비티(2)의 저면으로부터 하측으로 돌출되어 있되 비소멸의 저면구역(히트싱크 베이스 센터(12))을 갖는 공통의 히트싱크 베이스(11)에 접촉하는 것이 아니라 모두 연결되어 있다. 히트싱크 베이스(11)는 활동적인 핀영역측으로 신속한 열의 확산이 이루어질 수 있도록 하고 채널측으로 강제된 공기의 원활한 유동이 이루어질 수 있도록 하여 쓸데없는 난류의 발생을 방지하고 잡음을 줄일 수 있도록 하는 피라밋 단면형상을 갖는다. 폭, 두께, 중앙영역은 열의 확산과 냉각표면(핀 4)으로의 열의 신속한 전달 사이에서 절충된다.

히트싱크 베이스(11)로부터, 핀(4)과 이들 사이의 공기유동채널(26)은 활발한 냉각을 위하여 효율적인 공기냉각이 이루어질 수 있도록 하고 잡음을 최소화할 수 있도록 하는 원활한 공기의 안내가 이루어질 수 있도록 캐비티 측벽(6)(히트싱크 동체)를 따라 측부의 공기배출구(27)까지 연속하여 연장되어 있다. 환언컨데, 공기유동채널(26)은 발광방향으로 뜨거운 공기가 유동하는 것을 방지하기 위하여 뜨거운 공기의 측방향의 반경방향 배출이 이루어질 수 있도록 공기를 측부의 공기배출구(27)측으로 향하게 하는 평활하게 만곡된 채널의 형태로 구성된다. 따라서 회전대칭형의 공기배출구(27)는 입체각에 대하여 유량을 감소시켜 인식할 수 있을 정도의 뜨거운 공기의 유동을 최소화하고 또한 활발한 냉각이 이루어짐에도 불구하고 잡음을 완화시킨다. 동일한 취지에서 핀(4)의 외측변부에서의 단턱(9)에 의하여 이루어지는 공기유동채널(26)의 확장은 선택적인 케이스 그리드를 통한 낮은 압력의 전달을 위하여 제공된다. 핀(4)의 재질은 이러한 핀(4)을 향한 신속한 열의 확산이 이루어질 수 있는 것으로 선택된다.

캐비티 측벽(6) 역시 두 개의 커넥터 절결부(10)와 도시된 장착용 컬럼(8)과 같은 취부구조물에 의한 채널의 단절을 극복하기 위한 열확산층으로서 작용한다. 적어도 캐비티 측벽(6)의 두께는 열확산능력과 공기유동채널의 폭, 즉, 냉각표면 사이에서 절충된다.

조명특성에 관하여, 캐비티(2)의 저면부(13)에는 적어도 하나의 광원, 예를 들어, 하나 이상의 발광다이오드 서브마운트 또는 발광다이오드 모듈이 삽입될 수 있게 되어 있다. 발광다이오드 서브마운트의 두께와 재질의 선택은 비용과 성능 사이에서 절충된다. 발광다이오드 서브마운트로부터 양호한 열의 확산이 이루어질 수 있도록 하기 위하여, 기판(15)의 열전도율은 적어도 히트싱크(1)의 재질의 열전도율 만큼은 높다.

발광다이오드 서브마운트 또는 발광다이오드 모듈의 기판의 열전도율의 계수 λ가 예를 들어 재질로서 Cu 나 Cu 합금을 이용함으로서 250 W/(m·K) 보다 높으면 바람직하다. 그리고 히트싱크 캐비티벽(3)의 열전도율의 계수 λ가 예를 들어 재질로서 Al 또는 Mg, 또는 그 합금을 이용함으로서 150 W/(m·K)와 240 W/(m·K) 사이이면 바람직하다. 또한 이러한 조합은 구리를 제한적으로 이용함으로서 비교적 저렴하다. 물론, 다른 물질, 특히 다른 금속이나 180 W/(m·K)와 190 W/(m·K) 사이의 전형적인 λ를 갖는 AlN과 같은 열전도성 세라믹이 사용될 수 있다. 그 중에서 환경, 유효공간 및 분산될 열의 양에 따라서, 적어도 캐비티벽(3)(또는 히트싱크 1의 통공의 타측부에서)은 바람직하기로는 금속과 같은 양호한 전도성 물질일 수 있으며, 계수 λ는 스테인레스 스틸과 같이 적어도 약 15 W/(m·K), 특히 약 100 W/(m·K), 좋기로는 150 W/(m·K)와 450 W/(m·K) 사이, 더욱 좋기로는 150 W/(m·K)와 250 W/(m·K) 사이이다.

그밖에 발광다이오드 다이가 단 하나의 발광다이오드 서브마운트의 바로 위에 배치되어야 하는 경우, 발광다이오드 서브마운트는 전기적으로 격리되어야 하며 이를 위하여 240 W/(m·K) 보다 작은 열전도율의 물질이 바람직하다. 또한, 발광다이오드 다이의 전기적인 격리가 독립적인 다양한 작동을 위하여 보장되어야 한다. 이를 위하여, 전기적인 절연체로서 작용하는 발광다이오드 패키지나 발광다이오드 다이는 가능한 한 열전도율이 높은 물질, 예를 들어 180 W/(m·K) 범위의 AlN과 같은 물질의 전기적으로 격리된 제1 발광다이오드 서브마운트 상에 배치되어야 한다. 그리고 이러한 발광다이오드 조립체는 제2 발광다이오드 서브마운트에 배치된다. 발광다이오드 조립체와 히트싱크(1) 사이에 제2 발광다이오드 서브마운트를 통합하는 것은 냉각성능과 재료비용 사이에 절충된다.

발광다이오드 서브마운트의 전원라인과 신호라인은 커넥터 절결부(10)를 통하여 안내된다. 내측면에 해당하는 캐비티 측벽(6)은 적어도 부분적으로 반사체로서 작용하고 그 반사영역은 예를 들어 광택처리되거나 도색되거나 거울반사 또는 분산반사용도에 따라 광택처리되거나 도색되거나 반사포일 등을 포함하는 물질이 증착될 수 있다. 아울러, 캐비티 측벽(6)은 이후 상세히 설명되는 바와 같이 광학요소를 고정하기 위한 수용수단을 포함한다. 캐비티 측벽(6)은 최상의 유효공간의 사용을 위하여 컵형의 형상을 갖는다.

기계적인 고정특성에 관련하여, 히트싱크(1)는 또한 이후 상세히 설명되는 바와 같이 이를 조명장치에 고정하기 위한 3개의 장착용 컬럼(8)을 갖는다. 이들 장착용 컬럼(8)은 축선 A에 대하여 대칭으로 배열되지는 않았다.

공기안내특성에 관련하여, 히트싱크(1)는 또한 공기의 흐름이 다른 구성요소, 예를 들어 드라이버기판 측으로 향하도록 하는 공기안내수단을 포함한다.

일반적으로, 히트싱크(1)가 일체형, 예를 들어 단일체로 구성되는 것이 유리하나 필수적인 것은 아니다.

도 5는 하우징(28)내에 도 1 내지 도 4의 히트싱크(1)를 포함하는 조명장치(14)를 보인 것이다.

조명특성에 관련하여, 이 조명장치(14)는 또한 캐비티(2)내에 다수의 발광다이오드(16)를 지지하는 기판(15)을 포함하는 하나의 발광다이오드 서브마운트로 구성되는 조명수단을 포함하며, 발광다이오드 서브마운트는 캐비티(2)의 저면부(13)에 착설된다. 또한 조명수단은 프레넬 렌즈(17)와 그 상부의 마이크로 렌즈 어레이(18)로 구성되는 캐비티(2)의 상부커버를 포함한다. 캐비티 측벽(6), 즉, 캐비티벽(3)의 측부의 내면은 발광다이오드(16)-칩으로부터 발광된 광선을 반사시키기는 반사체로서 작용하며, 이와 같이 함으로서 렌즈(17, 18)를 통과하는 광선의 양을 증강시킨다. 반사체는 자기지지형이거나 별도 구조물은 아니고 다기능 히트싱크(1)의 일부이다.

냉각특성에 관련하여, 하우징(28)은 원주방향으로 핀(4)의 상부영역(출구영역)에 인접하여 측부 배기구(19)를 포함한다. 도시된 실시형태에서, 하우징(28)은 히트싱크(1)내에서의 공기유동에 큰 영향을 주지 않으며 마찬가지로 조명장치(14)에도 큰 영향을 주지 않는다.

히트싱크(1)의 하측에는 유체역학영역이 배치되거나 히트싱크(1)로부터 공기유동발생기, 예를 들어, 팬을 분리하는 공기안내구조물(20)이 배치된다. 본 발명의 경우에 있어서, 공기안내구조물(20)은 개방형 공간으로 구성된다.공기유동발생기와 히트싱크 베이스 사이에서 공기안내구조물(20)은 연속적인 공기의 흐름과 팬의 충분한 출력의 이용을 보장하기 위하여 공기의 강제유동이 이루어질 수 있도록 하는 공간을 제공함은 물론, 공기의 난류에 의한 팬의 잡음을 피할 수 있다. 측벽은 상이한 형상, 예를 들어 냉각공기를 히트싱크 채널측으로 안내하기 위한 직선형 튜브 또는 모래시계형의 형상을 가질 수 있다.

공기안내구조물(20)과 공기유동발생기(21)에 대하여 측부에 인쇄회로기판(PCB)가 배치되고 이 인쇄회로기판에는 예를 들어 발광다이오드 드라이버, 팬 드라이버 등 조명장치(14)의 작동을 제어하는 전기적이고 기계적인 구성요소가 배치된다. 인쇄회로기판(23)은 콤팩트한 구조를 얻고 인쇄회로기판의 충분한 냉각이 이루어질 수 있도록 회전대칭형으로 원형 또는 링형의 지지체(24)상에 수직으로 배치된다. 그리고 링형 지지체(24)는 공기유동발생기(21)의 둘레에 배치되어 고도로 콤팩트한 구조를 얻을 수 있다. 기계적인 고정특성에 관련하여, 히트싱크(1)(히트싱크 구조물)은 이후 상세히 설명되는 바와 같이 하우징에 대한 링형 지지체(24)의 고정과 장착 중 하나 이상을 한다.

히트싱크(1)의 경사진 외주연, 즉, 핀(4)의 경사진 외측변부에는 이를 덮는 에어 배플(25)(선택적임)이 배치된다. 공기안내특성에 관련하여, 이러한 에어 배플(25)은 최상의 효율적인 광원냉각을 위하여 강제로 냉각공기 전체가 공기유동채널(26)측으로 향하게 한다.

하우징(28)은 공기유동발생기(21)의 하측에 원형의 흡기구(22)를 포함하며, 도면에서는 설명을 간단히 하기 위하여 일부의 흡기구에만 번호를 붙였다.

도 6은 도 5의 조명장치를 보인 것으로, 공기유동을 화살표 C 로 표시하고 히트싱크 베이스(11)를 굵은 빗금으로 표시하였으며 핀(4)은 그 윤곽을 점선으로 표시하였고 캐비티 측벽(6)을 굵은 선으로 강조하여 보였다.

조명장치(14)의 작동중에, 공기유동발생기(21)는 하측의 흡기구(22)를 통하여 공기를 흡입하여 하우징(28)내에서 유체역학영역 또는 공기안내구조물(20)을 지나는 공기유동이 이루어질 수 있도록 한다. 공기안내구조물(20)은 대부분 층류의 공기가 히트싱크(1)의 저면영역으로 항하도록 한다. 여기에서, 공기는 인접한 핀(4) 사이에서 각 간극에 의하여 형성된 공기유동채널측으로 유입된다. 히트싱크(1)의 저면영역에서, 공기는 공기안내요소로서 작용하는 히트싱크 베이스(11)의 돌출된 테이퍼형 단면형상 때문에 측방향으로 전향된다. 그리고 공기는 각각 측부 배기구(19)와 공기배출구(27)를 통하여 외부로 방출될 때까지 공기유동채널을 통하여 상향유동한다. 핀(4)은 상부에서 측방향으로 돌출된 히트싱크의 테두리(5)에 의하여 덮여 있다. 회전대칭형인 측부의 공기배출구(27)와 측부 배기구(19)는 각각 구조를 콤팩트하게 하고 발광방향으로 상당히 뜨거운 공기가 유동하는 것을 최소화하며 입체각에 대하여 유량을 감소시켜 활발한 냉각이 이루어짐에도 불구하고 잡음을 완화시키도록 한다. 히트싱크 핀 둘레의 에어 배플(25)은 단순히 선택적인 것이지만, 이들은 최상의 효율적인 광원냉각을 위하여 전체 냉각공기가 히트싱크 채널을 통하여 강제로 유동하도록 한다.

에어 배플(25)이 없으면, 공기안내특성 때문에 히트싱크의 공기유동채널로부터 누설되는 공기에 의하여 인쇄회로기판의 적당한 냉각이 유리하게 이루어진다.

도시된 냉각구조는 핀(4)이 발광다이오드 서브마운트에 양호하게 열접촉하고 있으므로 매우 효율적인 것이다. 이는 첫째로 비교적 긴 길이에 걸쳐 히트싱크 베이스(11)에 핀(4)을 연결하는 한편 동시에 비교적 큰 체적 때문에 히트싱크 베이스(11)가 발광다이오드 서브마운트로부터의 열을 효율적으로 전달함으로서 성취된다. 또한, 캐비티벽(3)은 핀(4)이 부가적으로 이러한 캐비티벽(3)으로부터 상당한 열부하를 가져옴으로서 양호한 열확산특성을 보인다. 이는 특히 커넥터 절결부(10)의 영역에 있는 핀(4)의 경우 각 핀의 깊이와 이에 따른 열확산능력이 크게 감소되나 그래도 핀(4)이 열전달에 기여하는 바가 있으므로 특별히 유용한 것이다. 일반적으로, 히트싱크 베이스(11)의 체적(예를 들어, 그 높이, 폭 및 사이즈)의 크기는 대형 열확산체적에 의하여 이루어지는 강한 열확산특성과 저비용 경량의 조명장치의 구성요구 사이에 균형을 맞춘다.

도 7은 예시적인 구조의 여러 크기를 표기한 도 5 및 도 6의 조명장치(14)를 보인 것이다. 특히 이러한 조명장치(14)는 직경이 10-40 mm 인 조명장치(14)에 전력이 40 W +/- 30% 인 광원을 이용할 수 있도록 설계된 것이다.

광학요소의 영역에서, 캐비티(2)의 저면부(13)의 폭 L1 이 약 40 mm 이고, 캐비티(2) 상부의 폭 L2 가 약 100 mm 이며, 캐비티의 높이 h 가 약 60 mm 일 때, 매우 양호한 조명특성을 보이는 것으로 확인되었다.

또한, 다른 이유로 사용되지 않고 열적인 이유에서 사용되는 경우, 발광다이오드 서브마운트 및 기판(15)의 재질은 히트싱크(1)에 사용된 재질 보다 양호한 열적 성능을 보이는 것으로 확인되었다. 그 폭은 최대 L1 인 것이 유리한 반면에 그 두께(종축선을 따른 두께)는 0.5 mm ~ 3 mm 의 범위인 것이 바람직하다. 열확산코어를 위한 유리한 재질은 구리이다.

절두원추형의 히트싱크 베이스(11)에서, 히트싱크 베이스의 베이스 폭 Lt는 L1 ≤ Lt ≤ 1.5 x L1 의 범위이고, 히트싱크 베이스의 정점부(12)의 폭 Lc는 정점부 ≤ Lc < L1 의 범위이며, 히트싱크 베이스(11)의 높이 Hb는 0.05 x L1 ≤ Hb ≤ 0.5 x L1 의 범위인 것이 유리한 것으로 확인되었다.

도 8과 상세히 보인 도 9는 캐비티(2)의 저면부(13)와 측부 배기구(19) 사이의 수평단면을 보인 것이다. 핀(4)과 이들 사이에 형성된 공기유동채널(26)에서, 핀(4)의 두께 F1 은 0.1 mm ≤ F1 ≤ 3 mm 의 범위이고, 핀(4)의 측방향 길이 F2 는 5 mm ≤ F2 ≤ 40 mm 의 범위이며, 두 개의 인접한 핀 사이의 원주방향 거리(공기유동채널(26)의 두께) C1은 0.4 mm ≤ C1 ≤ 8 mm 의 범위인 것이 유리한 것으로 확인되었다.

다시 도 7로 돌아가서, 공기유동채널(26)의 히트싱크 베이스의 높이 Hc 는 Hb ≤ Hc ≤ h + Hb 의 범위이다. 측부의 공기배출구(27)의 높이 He는 0.1 x Hc ≤ He ≤ 0.6 x Hc 의 범위인 것이 유리한 것으로 확인되었다.

캐비티 측벽(6)의 두께 Dw 는 0.5 mm ≤ Dw ≤ 10 mm 의 범위인 것이 바람직하다.

공기안내구조물의 높이 Hg는 공기유동발생기, 즉 공기유동발생기(21)의 높이의 반과 공기유동발생기의 높이의 두 배 사이의 범위가 바람직하다.

정확한 크기는 유효공간, 광학요소를 위한 공간요구, 드라이버와 요구된 윤곽에 따라서 달라지며, 총출력에 따라서 달라지고, 광원으로부터의 출력밀도가 이에 따라 변화할 수 있다.

도 8은 또한 대칭으로 배열된 5개의 인쇄회로기판(23)과 발광다이오드(16)가 저면부(13)에 배치된 기판(15)에 착설되는 발광다이오드 서브마운트의 위치를 보이고 있다. 커넥터 절결부(10)를 통하여 발광다이오드 서브마운트를 연결하는 전원라인과 신호라인은 도시하지 않았다.

도 9에서 확대하여 보인 바와 같이, 핀은 상이한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 핀(4)은 직사각형의 단면을 가질 수 있으며, 핀(29)은 만곡형이고 테이퍼형의 형상일 수 있거나, 또는 핀(30)이 삼각형의 형상일 수 있다. 또한 본 발명의 범위내에서 다른 형태를 가질 수 있다.

도 10은 도 5와 유사한 조명장치(31)를 보인 것으로 유체역학영역 또는 공기안내구조물(32)의 내부윤곽은 모래시계의 형태로서, 측벽(41)이 중앙(수직 z-방향에 대하여)으로 갈수록 점점 좁아진다.

도 11과 도 12는 저면에서 보았을 때의 핀의 여러 기본적인 만곡형태를 보인 것으로, 핀(4)은 히트싱크 베이스 센터(12)로부터 직선형태로 측방향으로 연장되어 있고 핀(33)은 분수형태로 연장되어 있다. 물론, 히트싱크 베이스 센터(12)의 영역의 크기는 달라질 수 있고 뾰쪽한 형태일 수 있으며 핀(4, 33)의 저면변부 측으로 전혀 연장되지 않을 수도 있다.

도 13은 도 5의 단면과 유사한 조명장치(34)를 보인 것으로, 장착용 컬럼(8)은 하나만 보이고 있다. 도 13의 조명장치(34)는 에어 배플이 없고 히트싱크(1)의 반사영역이 발광다이오드(16)를 포함하는 영역을 제외하고 캐비티벽(3)을 덮는 반사층(35)을 포함하는 점에서 도 5의 조명장치(14)와는 약간 상이하다. 다른 구성요소의 형태나 기능은 동일하다.

조명장치(34)는 예를 들어 공기유동발생기(21)와 같이 조명장치(34)의 다른 구성요소에 대한 구조와 기능으로서 소개되는 구역 A로부터 구역 D 까지 기능별로 나눈 4개의 구역을 통하여 설명된다. 이러한 구역의 개념은 광학영역(구역 A), 열[전도 및 대류]영역(구역 B), 강제공기유동영역(구역 C)와, 예를 들어 인쇄회로기판(23)과 다른 구성요소[예를 들어 공기유동발생기(21)와 강제공기발달영역, 즉, 공기안내구조물(32)]과 고정되는 기계적인 외부공정영역(구역 D)과 같이 많은 상호 연관된 기능을 포함하는 히트싱크(1)의 다기능을 설명하는데 특히 유용하다. 히트싱크(1)는 그 크기를 용이하게 변경시킬 수 있고 콤팩트한 발광다이오드 조명장치(34)로 통합할 수 있다.

도 14에서 개략적으로 도시한 바와 같이, 조명구역 A는 기본적으로 사다리꼴 단면의 히트싱크 캐비티(2)를 포함하며, 여기에서 L1은 광원(36)(예를 들어, 발광다이오드 서브마운트)가 중심이 맞추어져 배치되는 최소단면부분(저면부)이고, L2는 여러 광학층(17, 18)이 조준된 후 최종발광면의 크기이며, L3는 광반사체로서 사용될 수 있도록 구성된 내측부 히트싱크의 캐비티 측벽(6)의 길이이다. Rt는 L2/L1의 비율로서 전형적으로 광원(36)의 크기와 요구된 히트싱크 분산영역에 따라서 1.25 ~ 5의 범위이다(도 14에서 Rt는 요구된 방사패턴과 각 램프규격의 최대크기에 의하여 약 2이다).

냉각구역 B는 구역 A에 발광다이오드 광원(36)이 내부에 배치된 상태가 유지될 수 있도록 하고 효율적인 열분산(수동적이거나 능동적인 열분산)이 이루어질 수 있도록 하는 금속박판형의 히트싱크(1)의 구조를 포함한다. 히트싱크(1)의 측부영역의 두께 DL = F2 + Dw 는 고정형의 윤곽크기에 대하여 유용한 최대영역에 따라서 설계되고 구조적으로 광원(36)의 크기에 관련이 있다. 전형적으로 DL = L1/n 이 유지되며, 여기에서 n 은 광원의 와트수와 크기에 비례하며 전형적으로 0.5, ..., 10의 범위에 놓인다. 와트수가 높은 광원(36)의 경우, n 은 낮은 범위이어야 한다. 예를 들어, 도 14에서 보인 바와 같이, 40 W, L1 = 40 mm, 그리고 n = 2.7인 전원(고출력전원)은 단턱(9)의 하측에서 히트싱크(1)의 측부영역의 하측부에 대하여 적당한 DL은 적어도 약 10 mm 이다.

구역 C(도 13 참조)는 히트싱크(1)에 대한 공기안내구조물(20, 32)로서 이용된다. 이러한 공기안내구조물(20, 32)의 높이는 공기유동발생기(21)로부터 히트싱크(1) 측으로 향하는 공기유동의 층류성정도(laminarity)(레이놀즈수)를 설정토록 조절될 수 있다. 공기안내구조물(20,32)의 높이 Hg는 이러한 공기안내구조물의 하측에 배치된 팬의 높이를 감안하여 최소크기, 예를 들어, 공기유동발생기(21)의 높이의 반이 되는 최소크기가 되도록 조절될 수 있다. 이러한 최소크기는 전이영역의 앞에서 밀도를 최적화하고 레이놀즈수를 유지하는 공기속도의 층류 프로파일(laminar profile)을 형성할 수 있도록 한다. 장착용 컬럼(8)의 길이를 설정함으로서, 히트싱크(1)와 공기유동발생기(21) 사이의 거리가 용이하고 정확하게 설정될 수 있으며 조립중에 조절하는 작업을 피할 수 있다. 이와 같이 장착용 컬럼(8)은 스페이서요소로서도 작용한다.

구역 D에서, 도 15에서 보인 바와 같이, 히트싱크(1)는 외부고정을 위하여 장착용컬럼(8)의 자유단부(헤드부분)에 부가적인 동축상의 플라스틱 절연부재(37)가 배치되어 인쇄회로기판의 지지체(24)를 공차가 적고 기계적인 흡수 및 전기적인 절연이 이루어질 수 있도록 고정함으로서 인쇄회로기판(23)의 안정적인 설치가 이루어지도록 하는 장착용 컬럼(8)을 제공한다. 플라스틱 절연부재(37)는 기계적인 끼워맞춤으로 장착용 컬럼에 고정된다. 이러한 플라스틱 절연부재(37)는 두 가지의 중요한 기능을 보인다. 제1기능은 조명장치(34)의 최종적인 설치(기계적인 끼워맞춤)가 종료되기 전에 동축상의 통공에 의하여 인쇄회로기판(23)을 맞추어 고정시키는 것이다. 제2기능은 히트싱크(1)와 인쇄회로기판(23)(그리고 각 지지체 24) 사이에 전기적인 절연이 이루어질 수 있도록 하는 것으로, 이 경우 플라스틱 절연부재(37)의 두께는 1.2-1.8 mm 의 범위이다. 용이한 조립을 위하여, 지지체(24)는 먼저 플라스틱 절연부재(37)에 대하여 가압되어 하우징(28)의 설치전에 위치가 고정된다. 또한 이러한 장착용 컬럼(8)은 능동적인 열분산을 위한 부가적인 구성요소(예를 들어, 공기유동발생기(21))를 고정하는데 사용될 수 있다. 이를 위하여, 공기유동발생기(21), 플라스틱 절연부재(37)와, 장착용 컬럼(8)은 모두 각각 도시된 바와 같이 서로 정렬되고 예를 들어 볼트 또는 스크류와 같은 고정요소가 삽입될 수 있게 된 통공(38, 39, 40)을 갖는다. 그리고 장착용 컬럼(8)의 통공(40)에는 나선이 형성되는 것이 바람직하다.

물론, 본 발명은 예시된 실시형태로 한정되지 않는다.

예를 들어, 발광다이오드 이외의 광원이 사용될 수 있다. 하나 이상의 발광다이오드 서브마운트가 사용될 수 있다. 베이스는 예를 들어 공기유동발생기에 따라서 다른 형상, 예를 들어 사각형의 단면형상을 가질 수 있다. 또한, 공기유동발생기는 팬이 아닐 수 있으며 예를 들어 진동박막으로 구성될 수 있다. 또한, 공기안내구조물(20)은 구조화된 공기유동채널로 구성될 수 있다.

1: 히트싱크, 2: 캐비티, 3: 캐비티벽, 4: 핀, 5; 테두리, 6: 캐비티 측벽, 8: 장착용 컬럼, 9: 단턱, 10: 커넥터 절결부, 11: 히트싱크 베이스, 12: 히트싱크 베이스 센터, 13: 저면부, 14: 조명장치, 15: 기판, 16: 발광다이오드, 17: 프레넬 렌즈, 18: 마이크로 렌즈 어레이, 19: 측부 배기구, 20: 공기안내구조물, 21: 공기유동발생기, 22: 흡기구, 23: 인쇄회로기판, 24: 지지체, 25: 에어 배플, 26: 공기유동채널, 27: 공기배출구, 28: 하우징, 29, 30: 핀, 31: 조명장치, 32: 공기안내구조물, 33: 핀, 34: 조명장치, 35: 반사층, 36: 광원, 37, 플라스틱 절연부재, 38, 39, 40: 통공, 41: 측벽, L1: 캐비티의 저면부의 폭, L2: 캐비티 상부의 폭, h: 캐비티의 높이, Lt: 히트싱크 베이스의 베이스 폭, Lc: 히트싱크 베이스의 정점부 폭, Hb: 히트싱크 베이스의 높이, F1: 핀의 두께, F2: 핀의 측방향 길이, C1: 두 개의 인접한 핀 사이의 원주방향 거리, Hc: 공기유동채널의 전체높이, He: 측방향 공기배출구의 높이, Dw: 캐비티 측벽의 두께, Hg: 공기안내구조물의 높이.

Claims (15)

1. 캐비티벽(3), 광원이 착설되게 되어있는 광원영역을 포함하는 캐비티의 저면부(13), 및 광원으로부터 방사된 광선을 반사할 수 있게 된 반사영역을 포함하는 캐비티 측벽(6)에 의해 형성된 개방형 캐비티(2); 저면영역과 측부영역을 포함하는 히트싱크(1)의 외부의 적어도 일부분을 덮으며 수직으로 정렬된 다수의 핀(4)을 포함하는 열확산 및 소산 구조물; 히트싱크(1)를 공기유동발생기(21)로부터 분리하고 공기유동을 공기유동발생기(21)로부터 히트싱크(1)로 향하게 하도록 되어 있는 공기안내구조물(20,32)과; 히트싱크(1)를 조명장치(14)에 장착하기 위한 적어도 하나의 장착용 컬럼(mounting column)(8)을 포함함을 특징으로 하는 히트싱크(1).
2. 제1항에 있어서, 광원이 적어도 하나의 발광다이오드 서브마운트를 포함함을 특징으로 하는 히트싱크(1).
3. 제1항에 있어서, 다음의 조건들, 즉
   캐비티(2)의 높이(h)는 30 mm ~ 80 mm의 범위인 조건,
   캐비티의 저면부(13)의 폭(L1)은 20 mm ~ 60 mm의 범위인 조건,
   캐비티(2) 상부의 폭(L2)는 80 mm ~ 120 mm의 범위인 조건,
   캐비티 상부의 폭(L2)과 캐비티의 저면부(13)의 폭(L1)의 비율(Rt)은 1.25 ≤ Rt ≤ 5인 조건, 및
   캐비티 측벽(6)의 두께(Dw)는 0.5 mm ≤ Dw ≤ 10 mm인 조건 중 적어도 하나가 유지됨을 특징으로 하는 히트싱크(1)
4. 제1항에 있어서, 비대칭으로 배열된 적어도 3개의 장착용 컬럼(8)을 포함함을 특징으로 하는 히트싱크(1).
5. 제4항에 있어서, 적어도 하나의 장착용 컬럼(8)이 적어도 하나의 인쇄회로기판(23)을 고정할 수 있게 되어 있음을 특징으로 하는 히트싱크(1).
6. 제1항에 있어서, 열확산 및 소산 구조물이 저면영역으로부터 측부영역으로 연장된 적어도 하나의 공기유동채널(26)을 포함하되, 이 공기유동채널(26)이 측부 배기구(19)를 포함함을 특징으로 하는 히트싱크(1).
7. 제1항에 있어서, 히트싱크(1)가, 광원영역으로부터 외부로 연장되고 캐비티벽(3)으로부터 돌출된 중실의(solid) 히트싱크 베이스(11)를 포함하고; 열확산 및 소산 구조물이 히트싱크 베이스(11)에 열적으로 연결되어 있음을 특징으로 하는 히트싱크(1).
8. 제7항에 있어서, 다음 조건들, 즉
   히트싱크 베이스(11)의 베이스 폭(Lt)은 L1 ≤ Lt ≤ 1.5·L1 의 범위인 조건,
   히트싱크 베이스(11)의 정점부 폭(Lc)은 0 ≤ Lc < L1 의 범위인 조건,
   히트싱크 베이스(11)의 높이(Hb)는 0.05·L1 ≤ Hb < 0.5·L1 의 범위인 조건,
   두 개의 인접한 핀(4) 사이의 원주방향 거리(C1)가 0.4 mm ≤ C1 ≤ 8 mm 의 범위인 조건,
   핀(4)의 두께(F1)가 0.1 mm ≤ F1 ≤ 3 mm 의 범위인 조건, 및
   핀(4)의 측방향 길이(F2)가 5 mm ≤ F2 ≤ 40 mm 의 범위인 조건 중 적어도 하나가 유지됨을 특징으로 하는 히트싱크(1).
9. 제1항에 따른 히트싱크(1)를 포함함을 특징으로 하는 조명장치(14;34).
10. 제9항에 있어서, 공기유동(C)을 히트싱크(1)의 저면영역으로 공급할 수 있게 된 공기유동발생기(21)를 포함하고, 공기유동발생기(21)가 히트싱크(1)의 하측에 배치되고 공기안내구조물(20;32)에 의하여 히트싱크(1)로부터 간격을 두고 있음을 특징으로 하는 조명장치(14;34).
11. 제10항에 있어서, 공기안내구조물(20;32)이 직관(straight tube)의 기본형상을 갖거나 또는 모래시계의 형상인 개방형 공간을 포함함을 특징으로 하는 조명장치(14;34).
12. 제10항에 있어서, 공기안내구조물(20;32)의 높이(Hg)가 공기유동발생기(21)의 높이의 반과 공기유동발생기(21)의 높이의 두 배 사이의 범위 내에 있음을 특징으로 하는 조명장치(14;34).
13. 제9항에 있어서, 적어도 하나의 인쇄회로기판을 지지하도록 된 지지체(24)를 추가로 포함하고, 지지체(24)가 원형의 형상이고 공기안내구조물과 공기유동발생기 중 하나의 둘레에 배치됨을 특징으로 하는 조명장치(14;34).
14. 제13항에 있어서, 적어도 하나의 인쇄회로기판(23)이 지지체(24)에 수직으로 착설됨을 특징으로 하는 조명장치(14;34).
15. 제14항에 있어서, 다수의 인쇄회로기판(23)이 조명장치(14;34)의 종축선(A)을 중심으로 하여 대칭으로 배열됨을 특징으로 하는 조명장치(14;34).

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