KR101824986B1

KR101824986B1 - 조명기기

Info

Publication number: KR101824986B1
Application number: KR1020150009068A
Authority: KR
Inventors: 장혁
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2015-01-20
Filing date: 2015-01-20
Publication date: 2018-02-02
Also published as: KR20160089635A

Abstract

실시예에 따른 조명기기는 실시예에 따른 조명기기는 광과 열이 발생되는 광원유닛 및 상기 광원유닛과 열적으로 연결되고 상기 광원유닛을 지지하는 방열 지지체를 포함하고, 상기 방열 지지체는 금속층과, 상기 금속층 보다 열전도도가 높은 방열 기재층을 포함하고, 상기 광원유닛은 상기 방열 기재층과 직접 접촉되는 것을 특징으로 한다.

Description

조명기기{LIGHTING DEVICE}

실시예는 조명기기에 관한 것이다.

일반적으로 실내 또는 실외의 조명등으로 전구나 형광등이 많이 사용된다. 이러한 전구 또는 형광등의 경우 수명이 짧아 자주 교환되어야 하는 문제가 있다. 또한, 종래의 형광등은 그 사용시간이 지남에 따라 열화가 발생하여 조도가 점차 떨어지는 현상이 과도하게 발생할 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 우수한 제어성, 빠른 응답속도, 높은 전기광 변환효율, 긴 수영, 적은 소비전력 및 높은 휘도의 특성 및 감성 조명을 구현할 수 있는 발광 다이오드(LED ; Light Emitting Diode)를 채용하는 여러 가지 형태의 조명 모듈이 개발되고 있다.

발광 다이오드(LED)는 전기 에너지를 빛으로 변환하는 반도체 소자의 일종이다. 발광 다이오드는 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다. 이에 기존의 광원을 발광 다이오드로 대체하기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 이미 발광 다이오드는 실내 외에서 사용되는 각종 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 사용이 증가되고 있는 추세이다.

그러나, 소켓의 규격화로 인해 고출력(150W 이상)이 필요한 경우, 작은 부피의 고출력의 발광 다이오드를 집적하는 경우 열밀도가 높은 문제점이 존재한다.

그리고, 이러한 높은 열 밀도는 발광 다이오드의 수명을 단축시키는 문제가 된다.

실시예에 따른 조명기기는 우수한 냉각성능을 가지고, 고출력을 가지는 것을 목적으로 한다.

실시예에 따른 조명기기는 광과 열이 발생되는 광원유닛 및 상기 광원유닛과 열적으로 연결되고 상기 광원유닛을 지지하는 방열 지지체를 포함하고, 상기 방열 지지체는 금속층과, 상기 금속층 보다 열전도도가 높은 방열 기재층을 포함하고, 상기 광원유닛은 상기 방열 기재층과 직접 접촉되는 것을 특징으로 한다.

실시예는 광원유닛과 방열 기재층이 직접 접촉되어서 효과적인 열전달이 가능한 이점이 존재한다.

또한, 실시예는 에어홀과, 벤트홀의 내부는 외부 보다 높은 온도를 가지게 되어, 에어홀과, 벤트홀 내의 공기는 부력을 받아 상부로 이동하게 되고, 외부의 차가운 공기가 유입되게 되므로,(굴뚝 효과) 조명기기에서 발생되는 열을 효과적으로 방출할 수 있다.

또한, 실시예는 방열핀에 에어 슬릿과, 에어 가이드를 설치하여서, 방열핀의 둘레에서 벤트홀로 유입되는 공기를 지연시키고, 에어 슬릿을 통과하는 공기의 방향을 전환시키므로, 열 방출 효율을 향상시키는 이점이 존재한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명기기를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 실시예에 따른 조명기기를 나타낸 측면도이다.
도 3은 도 1의 실시예에 따른 조명기기의 분해 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명기기를 절단한 단면 사시도이다.
도 4b는 본 발명의 방열 지지체와 광원유닛을 도시한 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열핀의 사시도이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열핀들의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명기기의 작동 중에 공기의 유동을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명기기를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명기기의 작동 중에 공기의 유동을 나타내는 도면이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

또한, 실시예의 구조를 설명하는 과정에서 언급하는 각도와 방향은 도면에 기재된 것을 기준으로 한다. 명세서에서 실시예를 이루는 구조에 대한 설명에서, 각도에 대한 기준점과 위치관계를 명확히 언급하지 않은 경우, 관련 도면을 참조하도록 한다.

이하에서는 도면을 참조하여 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명기기를 나타낸 사시도, 도 2는 도 1의 실시예에 따른 조명기기를 나타낸 측면도, 도 3은 도 1의 실시예에 따른 조명기기의 분해 사시도, 도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명기기를 절단한 단면 사시도, 도 4b는 본 발명의 방열 지지체와 광원유닛을 도시한 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예의 조명기기(100)은 광과 열이 발생되는 광원유닛(110) 및 광원유닛(110)과 열적으로 연결되고 광원유닛(110)을 지지하는 방열 지지체(120)를 포함한다.

또한, 실시예의 조명기기는(100)는 방열 지지체(120) 및/또는 광원유닛(110)의 열을 전달 받아 외부로 방출하는 히트싱크(130)를 더 포함할 수 있다. 물론, 실시예에 따라서는 방열 지지체(120)에 외기와 접촉면적을 확대하는 다양한 구조가 형성될 수도 있다.

또한, 실시예의 조명기기(100)는 전원부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

전원부는 조명기기(100)를 구성하는 각 구성요소에 구동 전원을 공급한다.

예를 들어, 전원부는 110V~220V의 교류 전원을 입력 받고, 이를 이용하여 25V, 50V 및 100V 중 어느 하나의 직류 전원을 공급할 수 있다. 또한, 전원부(150)는 입력된 교류 전원을 이용하여 통신 모듈(미도시)로 3V의 직류 전원을 공급할 수 있다.

광원유닛(110)은 광을 생성하여 방출한다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 조명기기(100)에서 광원유닛(110)의 방향을 하방(L)으로 정의하고, 조명기기(100)에서 히트싱크(130)가 위치된 방향을 상방(H)으로 정의한다. 구체적으로, 광원유닛(110)은 조명기기(100)의 하방(L)단에 위치되어서 광을 출력한다.

광원유닛(110)에서 발생된 열은 광원유닛(110)와 열적으로 연결된 방열 지지체(120)로 전달되게 된다.

그리고, 광원유닛(110)은 광을 생성하는 적어도 하나의 점광원(111)과 점광원(111)이 위치되고 점광원(111)과 전기적으로 연결된 회로기판(112)을 포함한다.

점광원(111)은 적어도 하나의 발광 소자(Light emitting diode)를 포함하며, 발광 소자는 복수의 그룹으로 구분되어 구비될 수 있다. 발광 소자는 적색, 녹색 및 청색 중 어느 하나의 광을 방출할 수 있다.

그리고, 이러한 발광소자는 COB(Chip on board) 또는 패키지 형태로 회로기판(112)에 위치될 수 있다. 구체적으로, 회로기판(112)에는 복수 개의 점광원(111)이 위치된다.

회로기판(112)은 장방형의 사각형 또는 긴 바(bar) 형태로 이루어질 수 있다.

물론, 회로기판(112)은 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)일 수 있다. 다만, 회로기판(112)은 일반 PCB 뿐 아니라, 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 등을 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

회로기판(112)은 방열 지지체(120)와 대응되는 형상을 가진다. 구체적으로, 회로기판(112)은 효과적인 열 전달을 위해 방열 지지체(120)와 면 접촉되는 것이 바람직하다.

도 4를 참조하면, 방열 지지체(120)는 광원유닛(110)과 열적으로 연결되고 광원유닛(110)을 지지한다. 방열 지지체(120)는 광원유닛(110)에서 발생되는 열을 효과적으로 전달 또는 방열한다.

방열 지지체(120)는 소정의 면적을 가지는 판 형상으로, 다층 구조를 가질 수 있다.

예를 들면, 방열 지지체(120)는 금속층(121)과, 금속층(121) 보다 열전도도가 높은 방열 기재층(122)을 포함한다.

금속층(121)은 방열성과 지지력을 갖게 하는 베이스 기재층으로서, 금속층(121)은 예를 들어 금속 필름 및 금속 메시로부터 선택된 하나 이상으로 구성될 수 있다.　 금속층(121)은 구체적으로 금속 필름 또는 금속 메시(mesh)로 구성되거나, 금속 박막과 금속 메시가 혼합 적층되어 구성될 수 있다.　 금속층(121)은, 바람직하게는 금속 필름으로부터 선택될 수 있다.　 이러한 금속층(121)을 구성하는 금속은 열전도성을 갖는 것이면, 그 종류는 제한되지 않는다.　

금속층(121)을 구성하는 금속은, 특별히 한정하는 것은 아니지만 3W/mK 내지 420W/mK의 열전도도를 가지는 금속으로부터 선택될 수 있다.

구체적인 예를 들어, 금속층(121)은 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), 아연(Zn), 텡스텐(W) 및 철(Fe) 등으로 이루어진 군중에서 선택된 하나(단일 금속) 또는 이들로부터 선택된 2 이상의 합금(일례로, 스테인레스)으로 구성될 수 있다.　 이들 중에서 바람직하게는, 중량 및 가격 등에서 유리한 알루미늄(Al) 또는 알루미늄(Al) 합금으로 구성될 수 있다.

또한, 금속층(121)은, 특별히 한정하는 것은 아니지만 0.5mm(마이크로미터) 내지 20mm 두께를 가질 수 있다.　 이때, 금속층(121)의 두께가 0.5mm 미만인 경우 방열성과 지지력이 미미할 수 있고, 20mm를 초과하는 경우 가격 면에서 바람직하지 않을 수 있다.

방열 기재층(122)은 금속층(121)과 함께 방열성을 위한 베이스 기재층으로 작용하며, 이는 열전도도를 가지되, 금속층(121)보다 열전도도가 높은 것이면 본 발명에 포함한다.　

방열 기재층(122)은 제1실시예에서는 금속으로부터 선택될 수 있다.　 방열 기재층(122)을 구성하는 금속은 열전도성을 가지되, 금속층(121)보다 높은 열전도성을 가지는 것이면, 그 종류는 제한되지 않는다.　　 구체적인 예를 들어, 방열 기재층(122)은 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 주석(Sn), 아연(Zn), 텡스텐(W) 및 철(Fe) 등으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나(단일 금속) 또는 이들로부터 선택된 2 이상의 합금으로 구성될 수 있다.　 이들 중에서 바람직하게는, 열전도도가 우수하고, 금(Au)이나 은(Ag) 대비 가격 면에서도 유리한 구리(Cu) 또는 구리(Cu) 합금으로 구성되면 좋다.

방열 기재층(122)은 본 발명의 제2실시예에 따라서 열전도성의 유기소재를 포함할 수 있다.

구체적으로, 방열 기재층(122)은 열전도성의 유기소재 및 바인더(binder)를 포함하는 방열 조성물이 금속층(121) 상에 코팅되어 형성될 수 있다.　 이때, 유기소재는 방열성을 위한 열전도성 유효 물질로 작용하며, 바인더는 입자상의 유기소재 상호간, 그리고 유기소재와 금속층(121)과의 결합력을 도모한다.　

유기소재는 열전도성을 가지되, 금속층(121)보다 높은 열전도도를 갖는 것이면 좋다.　 유기소재는, 바람직하게는 탄소소재로서, 예를 들어 그라파이트(graphite), 그래핀(graphene), 탄소나노튜브(CNT, carbon nano tube) 및 탄소나노섬유(CNF, carbon nano fiber) 등으로 이루어진 군중에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.　 이러한 유기소재는 특별히 한정하는 것은 아니지만, 200㎛ 이하, 구체적으로는 5nm(나노미터) 내지 200㎛의 입자 크기를 가지는 것을 사용할 수 있다.

바인더는 접착성을 가지는 것이면 제한되지 않으며, 천연수지나 합성수지로부터 선택될 수 있다.　 바인더는 예를 들어 아크릴계, 에폭시계, 우레탄계 및 우레아계 등의 수지로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.　

방열 기재층(122)이 유기소재(탄소소재)를 포함하는 경우, 특별히 한정하는 것은 아니지만 바인더 100중량부에 대하여 유기소재 20 ~ 500중량부를 포함하는 액상 또는 페이스트 상의 방열 조성물이 코팅되어 형성될 수 있다.　 이때, 유기소재의 함량이 20중량부 미만으로서 너무 작으면 열전도도가 미미할 수 있고, 500중량부를 초과하여 너무 많으면 코팅성이 떨어지고 상대적으로 바인더의 함량이 작아 결합력이 떨어질 수 있다.　 아울러, 방열 기재층(122)을 형성하기 위한 방열 조성물은 바인더 및 유기소재 이외에, 필요에 따라 광개시제, 경화제, 분산제, 용제, 산화방지제, 소포제 등을 더 포함할 수 있다.　 이러한 방열 기재층(122)은 금속층(121)의 한 면 또는 양면에 코팅되어도 좋다.　 방열 가재층의 코팅은 예를 들어 그라비아(Gravure) 코팅, 마이크로 그라비아(Micro Gravure) 코팅, 키스 그라비아(Kiss Gravure) 코팅, 콤마 나이프(Comma Knife) 코팅, 롤(Roll) 코팅, 스프레이(Spray) 코팅, 메이어 바(Meyer Bar) 코팅, 슬롯 다이(Slot Die) 코팅, 리버스(Reverser) 코팅, 플렉소 방법 및 오프셋(offset) 방법으로부터 선택될 수 있으며, 바람직하게는 그라비아 코팅 방법을 사용할 수 있다.

방열 기재층(122)은 금속층(121)보다 열전도도가 높은 금속 및 유기소재 중에서 다양하게 선택될 수 있으며, 특별히 한정하는 것은 아니지만 3W/mK 이상의 열전도도를 가지는 것을 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 방열 지지체(120)는, 방열성을 위한 베이스 복합 기재로서 한 바와 같은 금속층(121)과 방열 기재층(122)을 적어도 포함한다. 예를 들어, 본 발명에 따른 지지체는 2개의 금속층(121)과 1개의 방열 기재층(122)을 포함할 수 있다.　 다른 예를 들어, 본 발명에 따른 방열 지지체(120)는 2개의 금속층(121)과 2개의 방열 기재층(122)을 포함할 수 있다.　 이때, 이들의 적층 순서는 제한되지 않는다.　 예를 들어, 금속층(121)과 방열 기재층(122)을 각각 2개씩 포함하는 경우, 이들은 금속층(121)//방열 기재층(122)//금속층(121)//방열 기재층(122)의 적층 구조를 가질 수 있다.　

다른 예를 들면, 금속층(121)과 방열 기재층(122)은 접착제에 의해 접합될 수 있다. 접착제는 당업계에서 통상적으로 사용되고 있는 점착제로 구성될 수 있으며, 예를 들어 아크릴계, 우레탄계 및 실리콘계 점착제 등으로부터 선택될 수 있다.　 바람직하게는 아크릴계 점착제로부터 선택될 수 있다.　 또한, 점착제는, 바람직하게는 방열성을 가지면 좋다.

방열 기재층(122)이 유기소재(그래핀)으로 구성되는 경우, 방열 기재층(122) 만으로 구조물의 강도(지지력)를 확보할 수 없는데 이 때, 금속층(121)이 구조물의 강도를 보강하게 된다.

방열 지지체(120)는 광원유닛(110)과 열적으로 연결된다. 구체적으로, 광원유닛(110)은 방열 기재층(122)과 직접 연결된다. 더욱 구체적으로, 광원유닛(110)의 회로기판(112)과 방열 기재층(122)은 면 접촉된다.

열전도성이 뛰어난 방열 기재층(122)과 광원유닛(110)이 직접 접촉되면 효과적인 열 확산 효과를 얻을 수 있다.

히트싱크(130)는 광원유닛(110)에서 발생되는 열을 발산한다. 특히, 히트싱크(130)는 방열 지지체(120)와 열적으로 연결되어서, 방열 지지체(120)를 통해 열을 전달 받는다. 바람직하게는 히트싱크(130)는 방열 기재층(122)과 열적으로 연결된다.

히트싱크(130)는 외부 공기와 접촉 면적을 확대하는 다양한 형상을 가질 수 있다.

예를 들면, 히트싱크(130)는 히트 파이프(131)와, 다수의 방열핀(133)을 포함할 수 있다.

히트 파이프(131)는 열 전도성이 우수한 재질인 금속 또는 수지재질일 수 있다. 구체적으로, 히트 파이프(131)는 내부에 빈 공간을 가지는 관 형상일 수 있다. 히트 파이프(131)의 내부의 공간에는 열을 전달하는 작동액이 수용될 수 있다.

작동액은 열을 전달하는 냉매로써 작용한다. 예를 들면, 작동액은 물 또는 오일을 포함한다.

히트 파이프(131)는 광원유닛(110)에서 생성된 열을 전달 받는다. 히트 파이프(131)는 광원유닛(110) 또는/및 방열 기재층(122)과 연결된다.

히트 파이프(131)는 적어도 1개가 배치될 수 있지만, 4개가 배치되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 히트 파이프(131)의 길이 방향의 일 영역은 방열 기재층(122)과 접촉될 수 있다.

더욱 구체적으로, 히트 파이프(131)는 길이 방향으로 제1영역(131a)과 제2영역(131b)으로 구획된다. 회로기판(112)은 방열 기재층(122)의 하방에 위치되고, 히트싱크(130)의 제1영역(131a)은 방열 기재층(122)의 하면에 접촉된다. 히트싱크(130)의 제2영역(131b)은 제1영역(131a)의 일단에 절곡되어 방열 기재층(122)의 상방으로 연장된다. 히트싱크(130)의 제2영역(131b)에는 다수의 방열핀(133)이 결합된다. 이 때, 회로기판(112)과 방열 지지체(120)에는 히트 파이프(131)가 관통되는 관통홀(120a)이 형성된다.

히트 파이프(131)는 조명기기의 중심축을 기준으로 대칭되게 4~6개가 배치될 수 있다. 여기서, 조명기기의 중심축은 조명기기의 상하방(HL)에 평행하고, 조명기기의 중심을 관통하는 가상의 선을 의미한다.

도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열핀(133)의 사시도, 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열핀(133)들의 단면도이다.

도 2 및 도 5를 참조하면, 방열핀(133)은 히트 파이프(131)에서 전달받은 열을 외기와 접촉하여 발산한다. 방열핀(133)은 히트 파이프(131)와 열적으로 연결되어 복수 개가 배치될 수 있다.

구체적으로, 방열핀(133)들은 조명기기의 하방에서 상방으로 이격되어 적층된다. 즉, 방열핀(133)들은 히트 파이프(131)의 길이방향을 따라 이격되어 적층된다.

이 때, 방열핀(133)들은 히트 파이프(131)의 길이 방향과 수직된 방향으로 길게 형성될 수 있다.

더욱 구체적으로, 서로 인접한 방열핀(133)들은 얇은 판 형상으로 주위의 공기가 조명기기의 좌우방향으로 흐를 수 있는 공간(139)을 정의하게 된다.

또한, 방열핀(133)들은 히트 파이프(131)의 길이방향을 따라 적층되어서, 히트 파이프(131)의 길이 방향을 따라 형성되는 벤트홀(1331a)을 정의할 수 있다. 즉, 벤트홀(1331a)이 형성된 다수개의 방열핀(133)이 히트 파이프(131)의 길이방향으로 적층되어, 히트 파이프(131)의 길이 방향을 따라 공기가 유동되는 공간을 형성한다.

예를 들면, 방열핀(133)들은 벤트홀(1331a)이 형성되는 주판(1331)을 포함할 수 있다.

주판(1331)은 판 형상으로, 방열 지지체(120)와 대응되게 형성되며, 열전도성이 우수한 재질을 포함한다.

서로 인접한 2개의 주판(1331)은 주위의 공기가 조명기기의 좌우방향으로 흐를 수 있는 공간(139, 인접한 방열핀(133)들 사이의 공간)을 형성하게 된다. 서로 인접한 2개의 주판(1331) 사이의 공간(139)을 통해 외기(조명기기의 측방)가 벤트홀(1331a) 방향으로 유입된다.

주판(1331)에는 벤트홀(1331a)이 형성된다. 구체적으로, 벤트홀(1331a)은 주판(1331)의 중앙에 배치된다.

또한, 주판(1331)은 히트 파이프(131)가 관통되어 고정되는 관통홀(1331b)이 형성될 수 있다. 관통홀(1331b)은 히트 파이프(131)에 대응되게 형성될 수 있다.

구체적으로, 주판(1331)은 중앙에 벤트홀(1331a)이 형성되고, 벤트홀(1331a)을 감싸게 관통홀(1331b)이 형성된다. 주판(1331)은 조명기기의 좌우 방향으로 형성된 링 형상일 수 있다.

또한, 방열핀(133)들은 조명기기의 측방에서 유입되는 공기가 벤트홀(1331a)로 유입되는 시간을 지연하고, 간섭하는 다양한 구조를 가져서, 외기와 방열핀(133)의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 방열핀(133)들은 벤트홀(1331a)을 통과하는 공기의 유속을 증가시키는 구조를 가질 수 있다.

예를 들면, 방열핀(133)은 복수의 에어 슬릿(1331c) 또는/및 복수의 에어 가이드(1333)를 더 포함할 수 있다.

복수의 에어 슬릿(1331c)은 벤트홀(1331a)을 감싸게 배치되고, 서로 인접한 방열핀(133)들 사이의 공간(139)을 연통한다. 즉, 복수의 에어 슬릿(1331c)은 주판(1331)을 상하방향으로 관통하여 형성되는 홀이고, 벤트홀(1331a)의 주변을 감싸게 배치된다.

특히, 도 5b를 참고하면, 복수의 에어 슬릿(1331c)은 서로 인접한 방열핀(133)들 사이의 공간(139)을 연통하여서, 조명기기의 측방향에서 유입되는 공기의 난기류를 형성한다. 따라서, 에어홀(170)과, 벤트홀(1331a)에 의해 가열된 공기는 부력에 의해 조명기기의 상방으로 유출되고, 이에 따라서, 조명기기의 측방향에서 벤트홀(1331a)로 외기가 유입된다. 이 때, 복수의 에어 슬릿(1331c)은 외기의 유입을 지연시키고, 유입되는 외기의 경로를 길게 하여서, 열교환 효율을 향상시킨다.

또한, 복수의 에어 슬릿(1331c)은 주판(1331)의 외주에서 벤트홀(1331a) 방향으로 다수 개가 배치된다.

또한, 복수의 에어 가이드(1333)는 조명기기의 측방향에서 유입되는 공기에 간섭하고, 에어 슬릿(1331c)들을 통해 유출되는 공기의 유출방향을 벤트홀(1331a)로 가이드한다.

구체적으로, 복수의 에어 가이드(1333)는 조명기기의 축방향과 수직한 면에서 경사를 가진다. 바람직하게는, 에어 가이드(1333)는 벤트홀(1331a)에서 주판(1331)의 외측으로 진행할 수록 전방으로 기울어진 경사를 가진다. 또한, 복수의 에어 가이드(1333)는 주판(1331)의 외부에서 벤트홀(1331a) 방향으로 다수 개가 배치된다.

에어 가이드(1333)는 주판(1331)과 별개의 부품으로 주판(1331)에 결합될 수 있다. 다만, 실시예에서는, 주판(1331)의 일 영역이 절개되고, 절곡되어 에어 슬릿(1331c)과, 에어 가이드(1333)가 형성될 수 있다.

따라서, 에어 가이드(1333)는 조명기기의 측방향에서 벤트홀(1331a)로 유입되는 공기가 조명기기의 측방향과 후방(R) 사이 방향으로 유동되도록 한다. 따라서, 에어 가이드(1333)는 벤트홀(1331a)을 통과하는 공기의 유속을 가속하고, 방열핀(133)과 외기 사이의 열교환 시간을 증가시킨다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명기기의 작동 중에 공기의 유동을 나타내는 도면이다.

도 6은 실시예의 조명기기의 축방향이 중력방향과 수평되게 설치된 경우를 도시하고 있다. 즉, 도 6은 조명기기의 하방이 중력방향과 일치되게 설치된 것이다.

조명기기가 작동되면, 광원유닛(110)이 가열되고, 광원유닛(110)의 열은 방열 지지체(120)에 전달된다. 방열 지지체(120)로 전달된 열은 히트 파이프(131)를 통해 방열핀(133)으로 전달된다. 특히, 히트 파이프(131)는 방열 기재층(122)과 직접 접촉되어서, 효과적인 열전달이 가능하다.

방열핀(133)들은 히트 파이프(131)에서 전달된 열을 전달 받아 가열된다. 방열핀(133)들이 가열되면, 벤트홀(1331a)로 유입된 공기는 부력에 의해 상방으로 유동된다.

벤트홀(1331a)을 통과하는 공기에 의해 조명기기의 측방향의 외기가 방열핀(133)들 사이의 공간(139)을 통해 유입된다.

이 때, 에어 슬릿(1331c)과, 에어 가이드(1333)는 조명기기의 측방향에서 벤트홀(1331a)로 유입되는 공기가 조명기기의 측방향과 상방 사이 방향으로 유동되도록 한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명기기를 나타내는 개략적인 단면도이다.

도 7을 참고하면, 도 7의 실시예의 조명기기(100A)는 도 1의 실시예와 비교하면, 에어홀(170)을 더 포함한다. 도 7에서는 히트싱크(130)를 생략하고 도시하였다.

에어홀(170)은 방열 지지체(120)에 형성되어 공기가 유동되는 홀이다. 이 때, 광원 유닛의 회로기판(112)은 에어홀(170)의 둘레를 따라 배치되거나, 에어홀(170)이 형성된 방열 지지체(120)에 대응되는 형상을 가질 수 있다.

구체적으로, 에어홀(170)은 방열 지지체(120)의 중앙을 관통하여 형성된다. 그리고, 다수의 점광원(111)은 에어홀(170)을 감싸게 배치된다. 바람직하게는, 에어홀(170)은 방열 지지체(120)의 하방에서 상방으로 관통되어 형성된다.

이러한 에어홀(170)은 다수의 점광원(111)에서 열을 전달받은 방열 지지체(120)에 의해 내부의 공기가 이동하는 통로를 제공한다. 즉, 에어홀(170)의 내부는 조명기기의 작동 중에 열에 의해 가열되어 내부에 위치되는 공기에 부력에 의한 추진력을 부가하게 된다(굴뚝효과).

물론, 에어홀(170)을 통과한 공기가 효율적으로 일 방향으로 유동되기 위해서, 에어홀(170)은 벤트홀(1331a)과 연통된다. 구체적으로, 방열핀(133)들에 정의된 벤트홀(1331a)은 방열 지지체(120)의 에어홀(170)과 동일 축 상에 배치된다. 따라서, 방열 지지체(120)의 하방에서 에어홀(170)로 유입된 공기가 가속되어 벤트홀(1331a)로 유입되게 되고, 벤트홀(1331a)로 유입된 공기는 벤트홀(1331a)을 통과하며 조명기기의 상방으로 가속되어 진행되게 된다. 이 때, 벤트홀(1331a)을 통과하는 공기는 방열핀(133)의 열을 흡수하게 된다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명기기의 작동 중에 공기의 유동을 나타내는 도면이다.

조명기기가 작동되면, 광원유닛(110)이 가열되고, 광원유닛(110)의 열은 방열 지지체(120)에 전달된다. 방열 지지체(120)로 전달된 열은 히트 파이프(131)를 통해 방열핀(133)으로 전달된다. 또한, 방열 지지체(120)의 열에 의해 에어홀(170)의 내부의 공기는 가열된다.

에어홀(170) 내부의 공기가 가열되면 부력에 의해 상방으로 유동되어 벤트홀로 유입된다.

이상에서 실시 예를 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 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 조명기기
110: 광원유닛
130: 히트싱크

Claims

광과 열이 발생되는 광원유닛;
상기 광원유닛과 열적으로 연결되고 상기 광원유닛을 지지하며, 공기가 유동되는 에어홀이 형성된 방열 지지체;
상기 방열 지지체와 열적으로 연결되는 히트싱크를 포함하고,
상기 방열 지지체는,
금속층과, 상기 금속층 보다 열전도도가 높은 방열 기재층을 포함하고,
상기 광원유닛은 상기 방열 기재층과 직접 접촉되는
상기 히트싱크는,
상기 방열 기재층과 접촉되고 내부에 냉매를 수용하는 적어도 하나의 히트 파이프와,
상기 히트 파이프와 연결되는 다수개의 방열핀을 포함하고,
상기 다수 개의 방열핀은 상기 히트 파이프의 길이방향을 따라 이격되어 적층되어 상기 히트 파이프의 길이 방향을 따라 공기가 유동되는 벤트홀을 정의하고,
상기 방열핀은,
상기 벤트홀이 형성된 주판과
상기 벤트홀을 감싸게 상기 주판에 형성되고, 서로 인접한 방열핀들 사이의 공간을 연통하는 복수의 에어 슬릿과,
측방향에서 유입되는 공기에 간섭하고, 상기 에어 슬릿들을 통해 유출되는 공기의 유출방향을 상기 벤트홀로 가이드하는 복수의 에어 가이드를 더 포함하고,
상기 복수의 에어 가이드는 측방향에서 상기 벤트홀로 유입되는 공기를 측방향과 후방(R) 사이 방향으로 유동되게 하고, 상기 벤트홀에서 상기 방열핀의 외측으로 진행할 수록 전방으로 기울어진 경사를 가지고,
상기 에어홀과 상기 벤트홀은 동일축 상에 배치되고, 상기 에어홀을 통과한 공기가 상기 벤트홀로 유입되며,
상기 복수의 에어 슬릿은 상기 벤트홀을 감싸게 배치되고,
서로 다른 층에 위치된 방열핀에 형성되는 각각의 상기 에어 슬릿들은 서로 동일 축 상에 배치되며,
서로 다른 층에 위치된 방열핀에 형성되는 각각의 상기 에어 가이드들은 서로 동일 축 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 조명기기.
제1항에 있어서,
상기 금속층은,
알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), 아연(Zn), 텡스텐(W) 및 철(Fe)로 이루어진 군중에서 선택된 하나 또는 2 이상의 합금인 것을 특징으로 하는 조명기기.
제1항에 있어서,
상기 방열 기재층은 열전도성의 유기소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명기기.
제1항에 있어서,
상기 방열 기재층은 열전도성의 유기소재와 바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명기기.
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 유기소재는 그라파이트, 그래핀, 탄소나노튜브 및 탄소나노섬유로 이루어진 군중에서 선택된 하나 이상 인 것을 특징으로 하는 조명기기.
제1항에 있어서,
상기 금속층과 방열 기재층은 접착제에 의해 접합된 것을 특징으로 하는 조명기기.
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