KR102352820B1

KR102352820B1 - 고효율 방열 기능을 구비한 히트싱크 부착형 조명기기

Info

Publication number: KR102352820B1
Application number: KR1020210072234A
Authority: KR
Inventors: 김경태
Original assignee: (주)비제이라이팅
Priority date: 2021-06-03
Filing date: 2021-06-03
Publication date: 2022-01-18

Abstract

본 발명은 히트싱크 부착형 조명기기에 관한 것으로, 일 실시예에서, 발광부재를 구비한 칩온보드(COB); 상기 COB의 발광부재에서 발생하는 열을 외부로 방출하기 위해 상기 COB에 물리적으로 및 열적으로 부착된 히트싱크 어셈블리; 및 상기 COB의 주위를 둘러싸며 상기 COB에서 발산하는 광을 소정 방향으로 반사하는 반사판을 구비한 조명기기 케이스;를 포함하고, 상기 히트싱크 어셈블리가, 상기 COB가 상부면에 실장되는 원판 형상의 열전도성의 상부 확산판; 상부 확산판의 하부면에 부착되는 원판 형상의 열전도성의 하부 확산판; 각각이, 상부 확산판과 하부 확산판 사이에 개재된 수평 구간 및 이 수평 구간에서 연장되어 수직 하방으로 절곡되어 소정 길이 뻗어있는 수직 구간으로 구성된, 복수개의 제1 히트 파이프; 상기 복수개의 제1 히트 파이프의 각각의 수직 구간에 부착된 방열핀 유닛; 표면에 다수의 관통 영역이 형성된 디스크 형상이며 상기 복수개의 방열핀 유닛의 각각의 상부와 체결되는 상부 프레임; 표면에 다수의 관통 영역이 형성된 디스크 형상이며 상기 복수개의 방열핀 유닛의 각각의 하부와 체결되는 하부 프레임; 및 상기 상부 프레임과 하부 프레임 사이를 연결하는 하나 이상의 측면 프레임;을 포함하는 히트싱크 부착형 조명기기를 개시한다.

Description

고효율 방열 기능을 구비한 히트싱크 부착형 조명기기 {Lighting device having heat sink assembly with high efficiency heat dissipation performance}

본 발명은 조명기기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 발광부재의 열을 효과적으로 방출할 수 있는 히트싱크 어셈블리를 구비한 조명기기에 관한 것이다.

LED를 이용한 조명기기는 복수개의 LED들로 전원이 공급되면 LED들이 발광하여 공간을 밝히는 수단이다. LED를 이용한 조명기기는 수명이 길고 전력소비가 낮으며 조도가 높아 종래의 전구, 형광등과 같은 조명기기를 대체하고 있다.

그러나 LED를 이용한 조명기기는 LED들의 발열량이 높아 방열판 등의 구성이 필수적으로 요구된다. 종래 방열판은 복수개의 방열판이 직선형태로 나란하게 구비되어 공기와 접촉하며 LED에서 발생되는 열을 외부로 방출하고 있다. 그러나 1200W 램프와 같은 전력소모가 큰 조명기기의 경우 단순히 평행하게 배치된 복수개의 방열판이 공기와 접촉하는 것만으로는 LED에서 발생되는 열을 충분히 냉각할 수 없는 한계가 있다.

특허문헌1: 한국 등록특허 제10-1113292호 (2012년 2월 24일 공고) 특허문헌2: 한국 등록특허 제10-1967438호 (2019년 4월 10일 공고)

본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, LED 등의 발광부재에서 발생하는 열을 최대한 신속하고 효율적으로 전달하여 방출할 수 있는 히트싱크 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 히트싱크 부착형 조명기기로서, 발광부재를 구비한 칩온보드(COB); 상기 COB의 발광부재에서 발생하는 열을 외부로 방출하기 위해 상기 COB에 물리적으로 및 열적으로 부착된 히트싱크 어셈블리; 및 상기 COB의 주위를 둘러싸며 상기 COB에서 발산하는 광을 소정 방향으로 반사하는 반사판을 구비한 조명기기 케이스;를 포함하고, 상기 히트싱크 어셈블리가, 상기 COB가 상부면에 실장되는 원판 형상의 열전도성의 상부 확산판; 상부 확산판의 하부면에 부착되는 원판 형상의 열전도성의 하부 확산판; 각각이, 상부 확산판과 하부 확산판 사이에 개재된 수평 구간 및 이 수평 구간에서 연장되어 수직 하방으로 절곡되어 소정 길이 뻗어있는 수직 구간으로 구성된, 복수개의 제1 히트 파이프; 상기 복수개의 제1 히트 파이프의 각각의 수직 구간에 부착된 방열핀 유닛; 표면에 다수의 관통 영역이 형성된 디스크 형상이며 상기 복수개의 방열핀 유닛의 각각의 상부와 체결되는 상부 프레임; 표면에 다수의 관통 영역이 형성된 디스크 형상이며 상기 복수개의 방열핀 유닛의 각각의 하부와 체결되는 하부 프레임; 및 상기 상부 프레임과 하부 프레임 사이를 연결하는 하나 이상의 측면 프레임;을 포함하는 히트싱크 부착형 조명기기를 개시한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 조명기기의 히트싱크 어셈블리를 구성하는 모든 구성요소, 즉 상부 확산판, 하부 확산판, 제1 및 제2 히트 파이프, 방열핀 유닛, 상부 프레임, 하부 프레임, 및 측면 프레임 등의 모든 구성요소가 열 방출에 기여하도록 구성되어 칩온보드(COB)의 LED 발광부재에서 발생하는 적어도 2개의 방열 경로를 따라 히트싱크 어셈블리의 하부측으로 신속히 이동하여 배출할 수 있으며 종래 히트싱크 구조에 비해 발광부재의 열을 더 신속하고 효율적으로 방출할 수 있는 기술적 효과를 가진다.

특히 본 발명의 일 실시예에서, 제1 히트 파이프를 상부 확산판과 하부 확산판이 아래 위에서 감싸는 구조로 구성하여 발광부재의 열을 제1 히트 파이프로 더 빨리 전달할 수 있으며, 방열핀 유닛에서 각각의 외측 방열핀과 내측 방열핀이 세로로 세워져서 방사상 외측 및 내측을 향하는 방향으로 배치되어 있으므로 제1 히트 파이프의 수직 구간의 전체 길이에 걸쳐 방열핀이 제1 히트 파이프와 접촉하고 있어서 제1 히트 파이프로부터의 열을 방열핀으로 더 효과적으로 전달할 수 있다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트싱크 부착형 조명기기의 사시도,
도2는 일 실시예에 따른 히트싱크 부착형 조명기기의 측면도,
도3은 일 실시예에 따른 히트싱크 부착형 조명기기의 분해도,
도4는 일 실시예에 따른 히트싱크 어셈블리의 분해사시도,
도5는 일 실시예에 따른 히트싱크 어셈블리의 사시도,
도6은 일 실시예에 따른 상부 확산판을 설명하는 도면,
도7은 일 실시예에 따른 히트싱크 어셈블리의 단면도,
도8은 일 실시예에 따른 히트싱크 어셈블리의 상부 일부의 단면도,
도9는 일 실시예에 따른 방열핀을 설명하는 도면,
도10은 일 실시예에 따른 히트싱크 어셈블리의 방열 경로를 설명하는 도면이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서 어떤 제1 구성요소가 제2 구성요소에 연결(또는 결합, 체결, 부착 등)된다고 언급하는 경우, 특별히 명시적인 제한이 없는 한, 제1 구성요소와 제2 구성요소 사이에 제3의 구성요소를 개재하여 간접적으로 연결(또는 결합, 체결, 부착 등)되는 경우도 포함한다.

본 명세서의 도면들에 있어서 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 또한 본 명세서의 도면들에 있어서 구성요소들의 길이, 넓이, 부피, 크기, 또는 두께 등은 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서에서 "제1", "제2" 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '~를 포함한다', '~로 구성된다', 및 '~으로 이루어진다'라는 표현은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트싱크 부착형 조명기기의 사시도, 도2는 히트싱크 부착형 조명기기의 측면도, 그리고 도3은 히트싱크 부착형 조명기기의 분해도를 각각 개략적으로 도시하였다.

도1 내지 도3을 참조하면, 일 실시예에 따른 히트싱크 부착형 조명기기는 히트싱크 어셈블리(100), COB(칩온보드)(210), 케이스(220), 및 보호커버(230)로 구성될 수 있다. COB(210)는 기판 위에 LED와 같은 발광부재를 실장하고 그 위에 형광체 및 봉지재를 충진하여 구성된 패키지이며 히트싱크 어셈블리(100)의 상부 표면(도1에서 히트싱크 어셈블리(100)의 오른쪽 표면)에 부착될 수 있다.

케이스(220)는 COB(210)의 주위를 둘러싸도록 구성되고 COB(210)의 발광부재에서 방사되는 빛을 특정 방향으로 방사하거나 방사각을 조절하는 부재이다. 일 실시예에서 케이스(220)는 대략 원통 형상으로 구성되되 단면 직경이 히트싱크 어셈블리(100)에서 멀어지는 방향으로 점차 커지도록 구성될 수 있다. 케이스(220)의 소직경측 단부가 히트싱크 어셈블리(100)의 상부 확산판(도4의 110) 및/또는 측면 프레임(도4의 180)에 결합되어 히트싱크 어셈블리(100)와 물리적으로 및 열적으로 결합될 수 있다.

케이스(220)의 대직경측 단부에는 보호커버(230)가 부착될 수 있다. 보호커버(230)는 케이스(220)의 적어도 일부를 가릴 수 있도록 구성되고 이물질에 의해 COB(210)가 오염되는 것을 방지하거나 햇빛 등에 의해 COB(210)의 발광 시인성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

이러한 조명기기(200)의 사용시 COB(210)의 발광부재에서 많은 열이 발생하기 때문에 열을 신속히 외부로 방출하는 것이 필요하며, 본 발명의 일 실시예에 따른 히트싱크 어셈블리(100)는 COB(210)의 발광부재에서 발생되는 열을 외부로 빠르게 방출시키도록 구성된다.

이하에서는 도4 내지 도10을 참조하여 히트싱크 어셈블리(이하 간단히 "히트싱크"라고도 함)에 대해 설명하기로 한다.

도4는 일 실시예에 따른 히트싱크 어셈블리(100)의 분해사시도이고 도5는 사시도, 도6은 상부 확산판을 설명하는 도면, 도7은 히트싱크 어셈블리의 단면도, 도8은 히트싱크 어셈블리의 상부 일부의 단면도, 그리고 도9는 일 실시예에 따른 방열핀과 하부 확산판을 각각 개략적으로 나타내었다.

도4 내지 도9를 참조하면, 일 실시예에 따른 히트싱크 어셈블리(100)는 상부 확산판(110), 하부 확산판(120), 제1 히트 파이프(130), 제2 히트 파이프(140), 방열핀 유닛(150), 상부 프레임(160), 하부 프레임(170), 및 측면 프레임(180)을 포함할 수 있다.

본 발명의 설명의 목적을 위해서, COB(210)가 부착되는 상부 확산판(110)측이 히트싱크 어셈블리(100)의 상부이고 하부 프레임(170)측을 히트싱크 어셈블리(100)의 하부라고 정하기로 한다.

일 실시예에서 상부 확산판(110)은 발광부재를 구비한 COB(210)가 상부면에 실장되는 부재이며 대략 원판 형상의 열전도성의 재질로 구성된다. 예를 들어 상부 확산판(110)은 열전도도가 높은 금속 또는 합금 소재로 구성되고, 바람직하게는 알루미늄으로 형성될 수 있다.

도5에 도시한 것처럼 상부 확산판(110)은 원판 형상의 본체(111) 및 본체(111)에서 방사상 방향으로 연장되어 돌출된 복수개의 결합부(112)로 구성된다. 결합부(112)는 폭이 상이한 제1 결합부(112a)와 제2 결합부(112b)를 포함할 수 있다. 각각의 결합부(112)에는 상부 확산판(110)을 상부 프레임(160)과 결합하기 위한 체결부재(115)가 관통하는 관통구가 형성될 수 있다. 체결부재(115)는 예컨대 볼트일 수 있으나 이는 예시적인 것이며 공지의 다양한 결합방식에 의해 상부 확산판(110)과 상부 프레임(160)이 결합될 수 있음은 물론이다.

도6은 일 실시예에 따른 상부 확산판(110)의 하부면을 개략적으로 도시하였다. 도6에 도시한 것처럼 상부 확산판(110)의 하부면에는 히트 파이프를 수용하기 위한 하나 이상의 수용홈(113)이 형성되어 있다. 일 실시예에서 각각의 수용홈(113)에는 제2 히트 파이프(140)가 하나씩 수용되어 상부 확산판(110)과 밀착하여 배치될 수 있다.

하부 확산판(120)은 예컨대 도5, 도7 내지 도9에 도시한 것처럼 상부 확산판(110)의 하부면에 밀착하여 부착되는 원판 형상의 열전도성 부재이다. 하부 확산판(120)은 열전도도가 높은 금속 또는 합금 소재로 구성될 수 있고 예컨대 알루미늄으로 형성될 수 있다.

하부 확산판(120)은 상부면에 히트 파이프를 수용하기 위한 복수개의 수용홈(122)이 형성되어 있다. 각각의 수용홈(122)은 하부 확산판(120)의 중심에서부터 방사상 외측으로 향하는 방향으로 형성된다. 일 실시예에서 각각의 수용홈(122)에는 제1 히트 파이프(130)의 수평 구간(130a)이 수용되어 하부 확산판(120)과 밀착하여 배치될 수 있다.

제1 히트 파이프(130)와 제2 히트 파이프(140)는 열을 신속하고 효율적으로 전달할 수 있는 부재이며 공지의 히트 파이프로 구현될 수 있다. 예를 들어 제1 및 제2 히트 파이프(130,140)의 각각은 내부에 빈 공간이 형성되고 그 안에 열전달 매개체인 작동유체가 봉입되어 있다. 히트 파이프의 일부 영역에 높은 온도가 가해지면 내부의 작동유체가 기화하여 해당 영역의 내부 압력이 높아지고 자연적으로 낮은 압력의 다른 영역으로 기체가 흘러가서 열을 방출하고 액화되며 이와 같은 흐름을 반복함으로써 히트 파이프 일부 고온 영역의 열을 저온 영역으로 빠르게 전달할 수 있다.

복수개의 제2 히트 파이프(140)는 소정 길이를 갖는 막대 형상의 히트 파이프이며 각각의 제2 히트 파이프(140)가 상부 확산판(110)의 하부면의 수용홈(113)에 수용되어 결합된다. 이에 따라 도7과 도8에서 알 수 있듯이 각각의 제2 히트 파이프(140)의 측면과 상부면은 상부 확산판(110)과 밀착하여 상부 확산판(110)에 물리적으로 열적으로 부착되고, 제2 히트 파이프(140)의 하부면은 하부 확산판(120)의 상부면과 제1 히트 파이프(130)에 밀착하여 물리적으로 열적으로 부착된다.

이와 같이 제2 히트 파이프(140)를 구비함으로써 상부 확산판(110)에 부착된 COB(210)에서 발생하는 열을 아래쪽의 제1 히트 파이프(130)로 전달할 뿐만 아니라 상부 확산판(110)의 방사상 방향으로 신속히 확산시킬 수 있다. 즉 도8에 도시한 것처럼, 각각의 제2 히트 파이프(140)를 수용하는 수용홈(113)이 서로 완전히 밀착하여 형성되지 않고 서로 이웃하는 수용홈(113) 사이마다 소정 폭의 이격 영역(114)이 존재한다. 따라서 상부 확산판(110)의 열의 일부는 제2 히트 파이프(140)를 따라 상부 확산판(110)의 방사상 방향으로 수평으로 확산되고 나머지 열은 이격 영역(114)을 통해 하부 확산판(120)과 제1 히트 파이프(130)로 직접 전달되므로, 이와 같이 서로 이격되어 수평으로 배치되는 복수개의 제2 히트 파이프(140)로 인해, 상부 확산판(110)의 열을 방사상 수평방향과 아래쪽(즉, 하부 확산판(120)과 제1 히트 파이프(130)측) 방향으로 골고루 전달할 수 있다.

도9에 도시한 실시예에서, 제1 히트 파이프(130)의 각각은 수평 구간(130a) 및 이 수평 구간(130a)에서 연장되어 수직 하방으로 절곡되어 소정 길이 뻗어있는 수직 구간(130b)으로 구성될 수 있다. 제1 히트 파이프(130)의 수평 구간(130a)은 하부 확산판(120)의 수용홈(122)에 끼워져서 밀착 결합된다. 이에 따라, 복수개의 제1 히트 파이프(130)의 각각의 수평 구간(130a)이 하부 확산판(120)의 중심(121)에서부터 방사상 외측 방향으로 뻗어나가는 방사상 구조로 배치되되 서로 일정한 각도씩 이격되어 배치된다.

제1 히트 파이프(130)의 수직 구간(130b)에는 방열핀 유닛(150)이 결합된다. 방열핀 유닛(150)은 제1 히트 파이프(130)의 수직 구간(130b)이 끼워져서 결합되도록 세로 방향의 관통구가 형성된 결합부(153), 및 결합부(153)를 중심으로 히트싱크 어셈블리(100)의 방사상 외측 방향으로 뻗어있는 외측 방열핀(151)과 내측 방향으로 뻗어있는 내측 방열핀(152)으로 구성될 수 있다. 외측 방열핀(151), 내측 방열핀(152), 및 결합부(153)는 일체로 제작될 수 있고, 열전도도가 높고 무게가 가벼운 알루미늄과 같은 경량 금속재질로 구성될 수 있다.

외측 방열핀(151)은 대략 사각형 판재 형상의 부재이며 세로로 세워져서 결합부(153)와 일체로 형성되되 방사상 외측 방향으로 뻗어있다. 각각의 방열핀(151)의 표면에는 공기가 통과할 수 있도록 복수개의 관통구(154)가 형성되어 있다. 또한 도시한 실시예에서, 방열핀의 표면적을 넓히기 위해, 하나의 외측 방열핀(151)이 서로 이격되어 세로로 나란히 배치된 제1 외측 방열핀(151a) 및 제2 외측 방열핀(151b)으로 구성될 수 있다. 제1 및 제2 외측 방열핀(151a,151b)은 서로 동일한 구조를 가진다. 외측 방열핀(151)은 상단부에 체결구멍(155)을 포함할 수 있다. 도시한 실시예에서 제1 외측 방열핀(151a)과 제2 외측 방열핀(151b)의 각각의 상단부에 제1 체결구멍(155a)과 제2 체결구멍(155b)이 각각 형성되어 있다. 체결구멍(155)을 통해 볼트와 같은 체결부재(도4의 165)가 체결될 수 있으며, 따라서 체결부재(165)에 의해 상부 프레임(160)의 하부와 방열핀 유닛(150)의 상단부가 일체로 결합될 수 있다.

또한 도면에 도시하지 않았지만 외측 방열핀(151)의 하단부에도 체결구멍(도시 생략)이 형성되어 있으며, 볼트와 같은 체결부재(도4의 175)에 의해 각각의 외측 방열핀(151)이 하부 프레임(170)과 체결되어 일체로 결합될 수 있다.

한편 도9의 실시예에서 내측 방열핀(152)은 대략 사각형 판재 형상의 부재이며 세로로 세워져서 결합부(153)와 일체로 형성되되 방사상 내측 방향으로 뻗어있다. 도시한 실시예에서 하나의 내측 방열핀(152)은 서로 이격되어 세로로 나란히 배치된 제1 내측 방열핀(152a), 제2 내측 방열핀(152b), 및 제3 내측 방열핀(152c)으로 구성되어 방열핀의 표면적을 넓힐 수 있다. 도시한 실시예에서는 하나의 내측 방열핀(152)을 3개의 방열핀(152a,152b,152c)으로 구성하였지만 구체적 실시 형태에 따라 방열핀의 개수가 달라질 수 있음은 물론이고 각 방열핀의 폭(방사상 내측 방향으로 뻗어있는 길이)도 달라질 수 있음을 이해할 것이다.

도시한 실시예에서 측면 프레임(180)은 상부 프레임(160)과 하부 프레임(170) 사이를 연결하는 부재이다. 히트싱크 어셈블리(100)는 중심에서 방사상으로 소정 각도씩 이격되어 배치되는 복수개의 측면 프레임(180)을 구비할 수 있다.

도시한 실시예에서 측면 프레임(180)은 단면적이 상대적으로 넓은 제1 측면 프레임(180a)과 단면적이 상대적으로 좁은 제2 측면 프레임(180b)을 포함할 수 있다. 한 쌍의 제1 측면 프레임(180a)이 히트싱크 어셈블리(100)의 중심부에 대해 대칭인 위치에서 서로 마주보도록 배치될 수 있고, 제1 측면 프레임(180a)의 외주면이 예컨대 브라켓(도2의 250)과 체결됨으로써 히트싱크 어셈블리(100)가 외부의 임의의 장치나 프레임에 설치될 수 있다.

측면 프레임(180)의 상단부와 하단부는 각각 볼트와 같은 체결부재에 의해 상부 프레임(160)과 하부 프레임(170)에 각각 체결된다. 이 때 측면 프레임(180) 상부의 경우, 상부 확산판(110)의 방사상 연장된 결합부(112)의 체결구멍과도 위치가 정렬되어 있으며 따라서 체결부재(115)에 의해 상부 확산판(110), 상부 프레임(160), 및 측면 프레임(180)이 일체로 결합될 수 있다.

상부 프레임(160)은 표면에 다수의 관통 영역이 형성된 디스크 형상의 부재이다. 도4에 도시한 것처럼 상부 프레임(160)의 중앙부에는 하부 확산판(120)의 직경보다 큰 내경의 제1 관통 영역(162)이 형성되고 이 관통 영역(162)과 상부 프레임(160)의 외주면 사이의 영역에 작은 크기의 다수의 제2 관통 영역(163)이 형성되어 있다. 제1 관통 영역(162)으로 인해, 상부 확산판(110)과 하부 확산판(120) 및 이들 사이에 개재되어 있는 제1 및 제2 히트 파이프(130,140)가 상부 프레임(160)에 의해 간섭받지 않고 서로 밀착하여 결합될 수 있다. 도4에서 알 수 있듯이 제2 관통 영역(163)의 바로 아래에는 외측 방열핀(151)이 위치하고 있으며, 따라서 제2 관통 영역(162)을 통해 공기가 외측 방열핀(151)으로 흐를 수 있다.

상부 프레임(160)의 제1 관통 영역(162)과 제2 관통 영역(163) 사이에는 체결부재(165)가 관통하는 체결구멍이 형성되어 있으며 각각의 체결구멍은 방열핀 유닛(150)의 각각의 체결구멍(155)과 대응된다. 따라서 볼트와 같은 체결부재(165)에 의해 상부 프레임(160)의 하부면과 방열핀 유닛(150)의 상단부를 일체로 결합할 수 있다.

하부 프레임(170)은 표면에 다수의 관통 영역이 형성된 디스크 형상의 부재이고, 도4에 도시한 것처럼 하부 프레임(170)의 중앙부에서부터 방사상 외측방향을 따라 차례로 제1 관통 영역(172), 제2 관통 영역(172), 및 제3 관통 영역(174)이 형성되어 있다. 제1 관통 영역(172)은 하부 프레임(170)의 중심부에 형성되며 따라서 공기가 히트싱크 어셈블리(100)의 내부 중앙부로 유입될 수 있다.

제2 관통 영역(173)과 제3 관통 영역(174)은 각각 원주 방향을 따라 복수개 형성되어 있다. 제2 관통 영역(173)과 제3 관통 영역(174)의 바로 위쪽에는 각각 외측 방열핀(151)과 내측 방열핀(152)이 위치하고 있으며 따라서 제2 및 제3 관통 영역(173,174)을 통해 공기가 방열핀(150)의 사이사이로 흐를 수 있다.

하부 프레임(170)의 제2 관통 영역(173)과 제3 관통 영역(174) 사이에는 원주 방향을 따라 체결부재(175)가 관통하는 체결구멍이 형성되어 있으며 체결부재(175)에 의해 하부 프레임(170)의 상부면과 방열핀 유닛(150)의 하단부가 일체로 결합된다.

이제 본 발명의 일 실시예에 따른 히트싱크 어셈블리에서의 방열 경로를 도10을 참조하여 설명하기로 한다. 도10은 일 실시예에 따른 히트싱크 어셈블리(100)의 측단면 일부를 개략적으로 도시하였다.

위에서 설명한 것처럼 상부 확산판(110)의 상부면에 COB(210)가 부착되어 있고, 상부 확산판(110)과 하부 확산판(120)이 서로 밀착하여 결합하고 있다. 또한 상부 확산판(110)과 하부 확산판(120) 사이에 제1 히트 파이프(130)의 수평 영역(130a)과 제2 히트 파이프(140)가 개재되어 있다.

상부 프레임(160)이 체결부재(115,165) 등에 의해 상부 확산판(110), 복수개의 방열핀 유닛(150), 및 측면 프레임(180)과 결합되어 있는데, 도8에 도시한 것처럼, 상부 프레임(160)의 상부면이 상부 확산판(110)의 하부면에 완전히 밀착하고 하부면이 측면 프레임(180)의 상부면 및 외측 방열핀(151)의 상부면에 완전히 밀착하여 물리적으로 열적으로 결합될 수 있다. 또한 하부 프레임(170)의 하부면은 체결부재(175,176) 등에 의해 측면 프레임(180)의 하부면 및 방열핀 유닛(150)의 하부면에 완전히 밀착하여 물리적으로 열적으로 결합될 수 있다.

이러한 구성에 의하면 본 발명의 히트싱크 어셈블리(100)는 적어도 2개의 방열 경로를 통해 COB(210)의 열을 히트싱크 어셈블리(100)의 아래쪽으로 흘려 보내어 열을 외부로 방출할 수 있다. 제1 방열 경로는 도10에 점선 화살표로 표시한 경로로서, COB(210)에서 발생한 열이 상부 확산판(110)과 제1 히트 파이프(130)를 거쳐 방열핀 유닛(150)으로 전달되고 외측 방열핀(151)과 내측 방열핀(152)으로 확산된 후 공기와 열교환되어 방출될 수 있다. 또한 방열핀 유닛(150)에 일부 남은 열은 하부 프레임(170)으로도 전달되어 하부 프레임(170)에서 공기로 방출될 수 있다.

제2 방열 경로는 도10에 실선 화살표로 표시한 경로이며, COB(210)에서 발생한 열이 제2 히트 파이프(140)를 통해 우선 상부 확산판(110)에서 방사상 수평 방향으로 퍼진 후 상부 프레임(160)으로 전달되고 그 후 상부 프레임(160)에서 방열핀 유닛(150)과 측면 프레임(180)으로 열이 각각 전달된다. 이렇게 전달된 열은 방열핀(151,152)과 측면 프레임(180)에서 공기와 열교환되어 방출될 수 있고 일부 나머지 하부 프레임(170)으로도 전달되어 하부 프레임(170)에서 외부로 방출될 수도 있다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 히트싱크 어셈블리(100)는 어셈블리(100)를 구성하는 모든 구성요소, 즉 상부 확산판(110), 하부 확산판(120), 제1 및 제2 히트 파이프(130,140), 방열핀 유닛(150), 상부 프레임(160), 하부 프레임(170), 및 측면 프레임(180)이 열 방출에 기여하도록 구성함으로써 COB(210)에서 발생하는 열을 적어도 2개의 방열 경로를 따라 히트싱크 어셈블리(100)의 하부측으로 신속히 이동하여 배출할 수 있어 종래 히트싱크 구조에 비해 COB(210)의 열을 더 신속하고 효율적으로 방출할 수 있다.

이상과 같이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 것이다. 예를 들어, 도시한 실시예에서는 히트싱크 어셈블리(100)의 상부 및 하부 확산판(110,120), 상부 및 하부 프레임(160,170) 등이 대략 원 형상의 평면을 갖는 것으로 도시하였지만 이는 예시적인 구성일 뿐이며 경우에 따라 이러한 확산판(110,120)이나 프레임이 사각형 판재 형상으로 형성될 수도 있음은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 히트싱크 어셈블리 110: 상부 확산판
120: 하부 확산판 130: 제1 히트 파이프
140: 제2 히트 파이프 150: 방열핀 유닛
160: 상부 프레임 170: 하부 프레임
180: 측면 프레임 200: 조명기기
210: 칩온보드(COB) 220: 케이스
230: 보호커버

Claims

히트싱크 부착형 조명기기로서,
발광부재를 구비한 칩온보드(COB)(210); 및
상기 COB의 발광부재에서 발생하는 열을 외부로 방출하기 위해 상기 COB에 물리적으로 및 열적으로 부착된 히트싱크 어셈블리(100);를 포함하고,
상기 히트싱크 어셈블리가,
상기 COB(210)가 상부면에 실장되는 원판 형상의 열전도성의 상부 확산판(110);
상부 확산판(110)의 하부면에 부착되는 원판 형상의 열전도성의 하부 확산판(120);
각각이, 상부 확산판과 하부 확산판 사이에 개재된 수평 구간(130a) 및 이 수평 구간에서 연장되어 수직 하방으로 절곡되어 소정 길이 뻗어있는 수직 구간(130b)으로 구성된, 복수개의 제1 히트 파이프(130);
상기 상부 확산판(110)의 하부면의 수용홈에 수용되어 서로 나란히 배치된 복수개의 제2 히트 파이프(140);
상기 복수개의 제1 히트 파이프(130)의 각각의 수직 구간(130b)에 부착된 방열핀 유닛(150);
표면에 다수의 관통 영역이 형성된 디스크 형상이며 상기 복수개의 방열핀 유닛의 각각의 상부와 물리적으로 및 열적으로 결합되는 상부 프레임(160);
일단이 상기 상부 프레임에 물리적으로 및 열적으로 결합되고 상기 방열핀 유닛(150)에 나란한 방향으로 배치된 하나 이상의 측면 프레임(180);을 포함하고,
상기 복수개의 제1 히트 파이프(130)의 각각의 수평 구간(130a)이 상기 하부 확산판의 중심에서부터 방사상 외측 방향으로 뻗어나가는 방사상 구조로 배치되되 서로 일정한 각도씩 이격되어 배치되고,
각각의 제2 히트 파이프(140)의 측면과 상부면은 상기 상부 확산판(110)과 밀착하여 열적으로 결합되고 제2 히트 파이프(140)의 하부면은 상기 하부 확산판(120) 또는 제1 히트 파이프(130)에 밀착하여 열적으로 결합되고,
상기 방열핀 유닛(150)의 각각은, 제1 히트 파이프의 상기 수직 구간(130b)이 관통하여 끼워지는 세로 방향의 관통구가 형성된 결합부(153), 상기 결합부와 일체로 형성되고 방사상 외측에서 세로 방향으로 뻗어있는 외측 방열핀(151), 및 상기 결합부와 일체로 형성되고 방사상 내측 에서 세로 방향으로 뻗어있는 내측 방열핀(152)을 포함함으로써,
상기 COB에서 발생한 열이, 상기 상부 확산판(110), 제1 히트 파이프(130), 및 상기 방열핀 유닛(150)으로 이동하는 제1 방열 경로, 및 제2 히트 파이프(140), 상기 상부 확산판(110), 상기 상부 프레임(160), 및 상기 방열핀 유닛(150)과 상기 측면 프레임(180)으로 이동하는 제2 방열 경로를 따라 이동하면서 방열되는 것을 특징으로 하는, 히트싱크 부착형 조명기기.
제 1 항에 있어서,
상기 COB의 주위를 둘러싸며 상기 COB에서 발산하는 광을 소정 방향으로 반사하는 반사판을 구비한 조명기기 케이스(220)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 히트싱크 부착형 조명기기.
제 1 항에 있어서,
상기 상부 확산판(110), 하부 확산판(120), 및 각각의 방열판 유닛(150)이 알루미늄으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 히트싱크 부착형 조명기기.