KR102471945B1 - 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

실시 예는 보드, 상기 보드의 제1 영역에 배치되는 적어도 하나의 발광 소자, 상기 보드의 제2 영역에 배치되는 상기 적어도 하나의 발광 소자를 구동하는 구동 소자를 포함하는 발광 모듈, 상기 보드의 하부면 아래에 배치되는 방열 부재, 및 상기 보드와 상기 방열 부재 사이에 배치되는 방열 패드를 포함하며, 상기 방열 패드는 상기 방열 부재의 상부면에 배치되는 방열 플레이트, 및 상기 방열 플레이트의 상부면으로부터 돌출되고, 상기 보드의 제1 영역의 하부면을 지지하는 돌출부를 포함하며, 상기 보드의 하부면은 상기 방열 플레이트로부터 이격한다.

Description

조명 장치{ILLUMINATION APPARATUS}
실시 예는 조명 장치에 관한 것이다.
일반적으로 AC 구동의 LED 발광 모듈을 포함하는 조명 장치는 기판에 배치되는 복수의 LED 소자들, LED 소자들에 인접하여 배치되는 적어도 하나의 구동 소자(예컨대, 드라이버 IC, 브릿지 다이오드, 및 콘덴서)를 포함할 수 있다.
LED 발광 모듈의 광원은 패키지 타입일 수 있는데, 이 경우에 방열 효율이 안 좋을 수 있고, 비용이 증가할 수 있다. 또한 LED 소자들에 인접하여 배치되는 구동 소자가 빛을 흡수할 수 있기 때문에 광 손실이 발생할 수 있다.
또한 LED 소자들로부터 발생하는 열로 인하여 LED 소자들 주위에 배치되는 구동 소자들이 열적 데미지(thermal demage)를 받을 수 있다.
실시 예는 발광 소자로부터 발생하는 열로 인한 구동 소자의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있고, 발광 소자로부터 발생하는 열로 인한 구동 소자의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있으며, 보드 하부면에 본딩된 구동 소자들 간의 전기적인 쇼트를 방지할 수 있는 조명 장치를 제공한다.
실시 예에 따른 조명 장치는 보드, 상기 보드의 제1 영역에 배치되는 적어도 하나의 발광 소자, 상기 보드의 제2 영역에 배치되는 상기 적어도 하나의 발광 소자를 구동하는 구동 소자를 포함하는 발광 모듈; 상기 보드의 하부면 아래에 배치되는 방열 부재; 및 상기 보드와 상기 방열 부재 사이에 배치되는 방열 패드를 포함하며, 상기 방열 패드는 상기 방열 부재의 상부면에 배치되는 방열 플레이트; 및 상기 방열 플레이트의 상부면으로부터 돌출되고, 상기 보드의 제1 영역의 하부면을 지지하는 돌출부를 포함하며, 상기 보드의 하부면은 상기 방열 플레이트로부터 이격한다.
상기 구동 소자는 상기 보드의 하부면에 본딩되며, 상기 구동 소자와 상기 보드의 하부면이 본딩된 부분은 상기 방열 플레이트의 상부면으로부터 이격될 수 있다.
상기 보드는 상부면 및 하부면 각각에 회로 패턴을 갖는 양면 인쇄회로기판일 수 있다.
상기 방열 패드는 상기 돌출부와 이격하도록 상기 방열 플레이트의 상부면에 배치되고, 상기 보드의 가장 자리를 지지하는 지지 돌기들을 더 포함할 수 있다.
상기 지지 돌기들 각각은 상기 보드의 가장 자리를 지지하는 단턱을 구비할 수 있다.
상기 지지 돌기들 각각은 상부면, 및 상기 상부면과 수직 방향의 단차를 갖는 평평한 면인 단차부를 포함하며, 상기 단차부는 상기 보드의 가장 자리를 지지할 수 있다.
상기 방열 패드는 상기 지지 돌기들 각각과 상기 방열 플레이트를 관통하는 제1 통공을 더 포함할 수 있다.
상기 지지 돌기들 각각은 상부면과 단차부 사이에는 배치되는 단차면을 가지며, 상기 제1 통공은 상기 단차면과 상기 단차부 사이의 경계면에 형성될 수 있다.
상기 제1 통공에 대응하는 상기 보드의 가장 자리에는 반원의 제2 통공이 마련될 수 있다.
상기 조명 장치는 상기 제1 통공 및 제2 통공을 통과하고, 상기 보드와 상기 방열 플레이트를 결합시키는 제1 결합 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 보드의 제1 영역에는 제3 통공이 마련되고, 상기 방열 패드의 돌출부 에는 상기 제3 통공에 대응하는 결합 홈이 마련될 수 있으며, 상기 조명 장치는 상기 제3 통공을 통과하여 상기 결합 홈에 결합하는 제2 결합 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 방열 플레이트의 상부면을 기준으로 상기 단차부의 높이는 상기 돌출부의 상부면의 높이와 동일할 수 있다.
상기 조명 장치는 상기 보드와 상기 방열 패드 사이에 배치되는 절연 시트를 더 포함할 수 있다. 상기 절연 시트는 상기 보드의 제1 영역에 대응하는 개구부를 가지며 상기 보드의 제2 영역과 상기 방열 플레이트 사이에 배치되고, 상기 돌출부는 상기 절연 시트의 개구부를 통과하여 상기 보드의 제1 영역의 하부면과 접촉할 수 있다.
실시 예는 발광 소자로부터 발생하는 열로 인한 구동 소자의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있으며, 보드 하부면에 본딩된 구동 소자들 간의 전기적인 쇼트를 방지할 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 조명 장치의 분해 사시도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 조명 장치의 결합 제1 사시도를 나타낸다.
도 3은 도 1에 도시된 조명 장치의 결합 제2 사시도를 나타낸다.
도 4는 도 2에 도시된 조명 장치의 AB 방향의 단면도를 나타낸다.
도 5a는 도 1에 도시된 발광 모듈의 일 실시 예에 따른 사시도를 나타낸다.
도 5b는 도 5a에 도시된 보드를 구분하는 영역들을 나타낸다.
도 5c는 도 5a에 도시된 발광 모듈의 저면도를 나타낸다.
도 5d는 도 5c에 도시된 보드의 CD 방향의 단면도를 나타낸다.
도 6은 도 1에 도시된 방열 부재의 제1 사시도이다.
도 7은 도 1에 도시된 방열 부재의 제2 사시도이다.
도 8은 도 6에 도시된 방열 부재의 CD 방향의 단면도를 나타낸다.
도 9는 도 1에 도시된 방열 패드를 나타낸다.
도 10은 도 1에 도시된 발광 모듈, 방열 패드, 및 방열 부재의 분리 사시도를 나타낸다.
도 11은 도 1의 발광 모듈과 방열 플레이트의 결합 단면도를 나타낸다.
도 12는 다른 실시 예에 따른 조명 장치의 분해 사시도를 나타낸다
도 13은 또 다른 실시 예에 따른 조명 장치의 분해 사시도를 나타내다.
도 14는 다른 실시 예에 따른 절연 시트를 나타낸다.
도 15는 실시 예에 따른 조명 장치의 발광 소자들 및 구동 소자의 온도를 측정한 실험 결과를 나타낸다.
이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 또한 동일한 참조 번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다.
도 1은 실시 예에 따른 조명 장치(100)의 분해 사시도를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 조명 장치(100)의 결합 제1 사시도를 나타내고, 도 3은 도 1에 도시된 조명 장치(100)의 결합 제2 사시도를 나타내고, 도 4는 도 2에 도시된 조명 장치(100)의 AB 방향의 단면도를 나타낸다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 조명 장치(100)는 발광 모듈(110), 방열 부재(120), 하우징(Housing, 130), 확산 플레이트(140), 방열 패드(160), 및 결합 부재(170)를 포함한다.
발광 모듈(110)은 빛을 발생한다.
도 5a는 도 1에 도시된 발광 모듈(110)의 일 실시 예에 따른 사시도를 나타낸다.
도 5a를 참조하면, 발광 모듈(110)은 보드(board, 112), 적어도 하나의 발광 소자(114), 및 구동 소자(116)를 포함할 수 있다.
보드(112)는 실리콘 재질, 합성 수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있다.
예컨대, 보드(112)는 Al 등과 같은 방열이 잘되는 도전형 재질을 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 발광 소자(114)와 구동 소자(116) 간의 전기적 단락을 방지하기 위하여 보드(112) 표면에는 절연층(미도시)이 코팅될 수 있다.
또한 예컨대, 보드(112)는 적어도 하나의 발광 소자(114)와 구동 소자(116) 사이를 전기적으로 연결할 수 있는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board)을 포함할 수 있다. 예컨대, 보드(112)는 FR4, 또는 CEM-1 PCB를 포함하는 인쇄회로기판일 수 있다.
예컨대, 보드(112)는 상부면과 하부면 각각에 회로 패턴 또는 배선 패턴이 마련되는 양면 인쇄회로기판일 수 있다.
보드(112)의 가장 자리에는 결합 부재(170)가 통과하는 통공(h)이 마련될 수 있다. 예컨대, 통공(h)은 보드(112)의 에지로부터 함몰된 형태일 수 있으며, 반원 형상일 수 있다. 통공(h)을 보드(112)의 에지에 형성시킴으로써, 통공(h)이 차지하는 면적을 줄일 수 있고, 이로 인하여 보드(112)의 면적을 줄일 수 있다. 또한 보드(112)의 면적이 고정 또는 일정한 조건에서, 발광 소자들 및 구동 소자를 배치시킬 수 있는 면적을 상대적으로 증가시킬 수 있어, 발광 소자들 및 구동 소자의 배치의 자유도를 향상시킬 수 있다.
적어도 하나의 발광 소자(114) 및 구동 소자(116)는 보드(112)의 상부면(112-1)에 배치된다. 예컨대, 적어도 하나의 발광 소자(114)는 보드(112)의 상부면(112-1)에 본딩 또는 납땜될 수 있다.
구동 소자(116)를 구성하는 소자들 중 적어도 하나는 보드(112)를 관통하여 보드(112)의 하면에 납땜 또는 본딩되는 방식으로 보드에 실장될 수 있는데, 이러한 소자들은 본딩을 위한 다리들을 구비할 수 있다. 여기서 구동 소자(116)의 소자들의 다리들은 보드(112)의 하부면에 형성되는 회로 패턴 또는 배선 패턴과 전기적으로 연결되는 소자의 패드, 접속 단자, 또는 도전선일 수 있다.
예컨대, 실시 예에서 발광 소자(114)의 수는 복수 개일 수 있다.
복수의 발광 소자들((114-1 내지 114-n, n>1인 자연수) 각각은 빛을 발생하는 발광 다이오드(light emitting diode)일 수 있으며, 칩 타입(chip type) 또는 패키지 타입(package type)일 수 있다.
도 5b는 도 5a에 도시된 보드(112)를 구분하는 영역들을 나타낸다.
도 5b를 참조하면, 및 구동 소자(116)가 위치하는 보드(112)의 영역들(112a 내지 112d)을 나타낸다.
보드(112)는 발광 소자들(114-1 내지 114-n, n>1인 자연수)이 배치되는 제1 영역(112a), 구동 소자(116)가 배치되는 제2 영역(112b), 제1 영역(112a)과 제2 영역(112b) 사이에 위치하는 제3 영역(112c), 및 제2 영역(112b)과 에지 사이에 위치하는 제4 영역(112d)을 포함할 수 있다.
발광 소자들((114-1 내지 114-n, n>1인 자연수)은 보드(112)의 제1 영역(112a)의 상부면에 배치될 수 있고, 구동 소자(116)는 보드(112)의 제2 영역(112b)의 상부면에 배치될 수 있다.
보드(112)의 제1 영역(112a)은 보드(112)의 중앙(101)을 포함하며, 보드(112)의 중앙(101)을 기준으로 일정 범위 이내인 보드(112)의 중앙 영역일 수 있다. 예컨대, 보드(112)의 제1 영역(112a)은 원형, 타원형 또는 다각형의 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
보드(112)의 제2 영역(112b)은 보드(112)의 제1 영역(112a)으로부터 제1 거리(d1) 만큼 이격되며, 보드(112)의 에지로부터 제2 거리(d2)만큼 이격되는 영역일 수 있다. 예컨대, 보드(112)의 제2 영역(112b)은 링(ring) 또는 원형의 띠 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
보드(112)의 제3 영역(112c)은 제1 영역(112a)과 제2 영역(112b) 사이에 위치하는 영역일 수 있다.
보드(112)의 제4 영역(112d)은 보드(112)의 가장 자리(edge)를 포함하고, 보드(112)의 가장 자리와 제2 영역(112b) 사이에 위치하는 영역일 수 있다.
보드(112)의 제1 영역(112a)의 면적은 배치되는 발광 소자들(114-1 내지 114-n, n>1인 자연수)의 수에 비례하여 결정될 수 있다. 예컨대, 보드(112)의 제1 영역(112a)의 직경(D1)은 25mm ~ 35mm일 수 있다. 또한 예컨대, 보드(112)의 제1 영역(112a)의 직경(D1)은 30mm일 수 있다. 또한 예컨대, 다른 실시 예에서 보드(112)의 제1 영역(112a)의 직경(D1)은 20mm ~ 30mm일 수 있다. 또한 예컨대, 또 다른 실시 예에서 보드(112)의 제1 영역(112a)의 직경(D1)은 35mm ~ 50mm일 수도 있다.
보드(112)의 제2 영역(112b)의 면적은 배치되는 구동 소자(116)의 수에 비례하여 소자들 간의 전기적인 배선이 용이하도록 결정될 수 있다. 예컨대, 보드(112)의 제2 영역(112b)의 폭(W1)은 15mm ~ 20mm일 수 있다. 예컨대, 보드(112)의 제2 영역(112b)의 폭(W1)은 17.5mm일 수 있다.
발광 소자들(114-1 내지 114-n, n>1인 자연수)로부터 발생하는 열이 구동 소자로 전달되는 것을 억제함과 도잇에 보드(112)의 사이즈를 줄이기 위하여,
보드(112)의 제1 영역(112a)의 직경(D1)은 보드(112)의 제2 영역(112b)의 폭(W1)보다 클 수 있다(D1>W1).
제1 이격 거리(d1)는 제2 이격 거리보다 길 수 있다(d1>d2).
제1 이격 거리(d1)는 10mm ~ 15mm일 수 있다. 예컨대, 제1 이격 거리(d1)는 12mm일 수 있다.
제2 이격 거리(d1)는 3mm ~ 7mm일 수 있다. 예컨대, 제2 이격 거리(d2)는 5mm일 수 있다.
복수의 발광 소자들(114-1 내지 114-n, n>1인 자연수)은 서로 이격하여 보드(112)의 제1 영역(112a) 내에 배치될 수 있다.
예컨대, 복수의 발광 소자들(114-1 내지 114-n, n>1인 자연수)은 서로 이격하여 보드(112)의 제1 영역(112a)의 상부면(112-1)에 배치될 수 있고, 보드(112)의 제1 영역(112a)의 상부면(112-1)에 본딩 또는 납땜될 수 있다.
발광 소자들(114-1 내지 114-n, n>1인 자연수)은 서로 전기적으로 직렬 연결될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시 예에서 발광 소자들(114-1 내지 114-n, n>1인 자연수)은 병렬 연결 또는 직병렬 연결될 수도 있다.
구동 소자(116)는 교류 전원을 이용하여 발광 소자들(114-1 내지 114-n, n>1인 자연수)을 구동시킬 수 있다. 예컨대, 구동 소자(116)는 교류 전원을 정류하여 직류 전원으로 변환하고, 변환된 직류 전원을 발광 소자들(114-1 내지 114-n, n>1인 자연수)에 제공할 수 있다.
예컨대, 구동 소자(116)는 발광 소자들(114-1 내지 114-n, n>1인 자연수)에 직류를 제공하는 파워 서플라이 유닛(power supply unit)을 포함할 수 있다.
예컨대, 구동 소자(116)는 브릿지 다이오드(Bridge Diode, 116-1), 전압 변환기(116-2), 콘덴서(116-3), 드라이버 IC(116-4), 다이오드(116-5), 제1 인덕터(116-6), 제2 인덕터(116-7), 및 FET 트랜지스터(116-8) 등을 포함할 수 있다.
브릿지 다이오드(116-1)는 교류 전원을 정류한다.
콘덴서(116-3) 및 인덕터들(116-6,116-7)은 평활 회로를 구성할 수 있으며, 정류된 교류 전원을 직류 전원으로 변환할 수 있다.
전압 변환기(116-2)는 발광 소자들(114-1 내지 114-n, n>1인 자연수)의 동작 전압에 맞도록 직류 전원의 전압을 변환한다.
드라이버 IC(116-4)는 발광 소자들(114-1 내지 114-n, n>1인 자연수)의 동작을 제어할 수 있다.
다이오드(116-5)는 제너 다이오드일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 다이오드(116-5)는 외부로부터 유입되는 서지(Surge)로부터 발광 소자들((114-1 내지 114-n, n>1인 자연수) 및 구동 소자(116)를 보호할 수 있다.
도 5c는 도 5a에 도시된 발광 모듈(110)의 저면도를 나타내고, 도 5d는 도 5c에 도시된 보드(112)의 CD 방향의 단면도를 나타낸다.
도 5c 및 도 5d를 참조하면, 보드(112)의 제1 영역(112a)의 상부면에는 발광 소자들(114-1 내지 114-2)이 전기적으로 연결되는 제1 회로 패턴 또는 제1 배선 패턴(미도시)이 마련될 수 있다. 또한 보드(112)의 제2 영역(112b)의 상부면에는 구동 소자(116)의 소자들(116-1 내지 116-8) 중 어느 하나가 전기적으로 연결되는 제2 회로 패턴 또는 제2 배선 패턴(미도시)이 마련될 수 있다.
또한 예컨대, 보드(112)의 제2 영역(112b)의 하부면에는 구동 소자(116)의 소자들 중 어느 하나가 전기적으로 연결되는 제3 회로 패턴 또는 제3 배선 패턴(CP)이 마련될 수 있다.
그리고 구동 소자(116)에 포함된 소자들(116-1 내지 116-8) 중 적어도 하나(예컨대, 전압 변환기(116-2) 및 콘덴서(116-3))의 다리들은 보드(112)의 제2 영역(112b)을 관통하고, 보드(112)의 제2 영역(112b)을 관통한 다리들은 보드(112)의 제2 영역(112b)의 하부면(112-2)에 납땜 또는 본딩될 수 있다. 따라서 양면 인쇄회로 기판인 보드(112)의 제2 영역(112b)의 하부면에는 구동 소자들(116)에 포함된 소자들(116-1 내지 116-8) 중 적어도 하나(예컨대, 전압 변환기(116-2) 및 콘덴서(116-3))의 다리들의 납땜 부분(112-5)이 형성될 수 있다. 이러한 납땜 부분(112-5)은 보드(112)의 제2 영역(112b)의 하부면으로부터 돌출된 돌기 형상일 수 있다. 납땜된 부분(112-5)은 보드(112)의 제3 회로 패턴(CP)과 전기적으로 연결될 수 있다.
발광 소자들(114-1 내지 114-n, n>1인 자연수)은 보드(112)의 상부면에 본딩되기 때문에, 보드(112)의 제1 영역(112a)의 상부면에는 납땜된 부분이 존재하지 않는다.
방열 부재(120)는 발광 모듈(110)의 보드(112)의 하부면 아래에 배치되며, 발광 소자들(114-1 내지 114-n, n>1인 자연수)로부터 발생하는 열을 방출한다. 방열 부재(120)는 히트 싱크(Heat sink)라는 용어로 사용될 수도 있다.
도 6은 도 1에 도시된 방열 부재(120)의 제1 사시도이고, 도 7은 도 1에 도시된 방열 부재(120)의 제2 사시도이고, 도 8은 도 6에 도시된 방열 부재(120)의 CD 방향의 단면도를 나타낸다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 방열 부재(120)는 베이스(base, 122a), 코어(core, 122b), 및 방열핀(122c)을 포함할 수 있다.
베이스(122a)는 보드(112)에 대응하는 판 형상일 수 있으며, 열전도성이 좋은 금속 물질, 예컨대, 알루미늄(Al)으로 형성될 수 있다. 예컨대, 베이스(122a)는 보드(112)의 형상과 일치하는 형상을 가질 수 있으며, 균일한 두께를 가질 수 있다. 또한 베이스(122a)는 하나의 판으로 이루어지거나 또는 2개 이상의 판들(plates)이 적층된 구조일 수도 있다.
베이스(122a)의 전면(122a1)은 보드(112)의 하부면과 마주보도록 위치할 수 있다. 베이스(122a)의 전면(122a1)에는 발광 모듈(110)의 보드(112)가 배치될 수 있다. 베이스(122a)는 하우징(130)과의 결합을 위하여 결합 부재(170)가 결합하는 통공(201)이 마련될 수 있다.
코어(122b)는 베이스(122a)의 하부면(122a2)과 연결되고, 보드(112)의 제1 영역(112a)에 대응 또는 정렬하는 위치에 배치된다. 이는 보드(112)의 제1 영역(112a)에 위치하는 발광 소자들(114-1 내지 114-n, n>1인 자연수)로부터 발생하는 열을 바로 코어(122b)를 통하여 방출하기 위함이다.
예컨대, 코어(122b)의 중앙(301)은 베이스(122a)의 중앙(401)에 정렬될 수 있다. 또한 예컨대, 코어(122b)의 중앙(301)은 보드(112)의 제1 영역(112a)의 중앙(101)에 정렬될 수 있다.
방열핀(122c)은 코어(122b)의 측면(122b1)과 베이스(122a)의 하부면(122a2)에 연결될 수 있고, 코어(122b)로부터 전달되는 열을 발산시킬 수 있다.
예컨대, 방열핀(122c)은 판 형상일 수 있으며, 복수 개일 수 있고, 코어(122b)를 기준으로 방사형으로 서로 이격하여 배열될 수 있다. 복수 개의 방열핀들(122c) 각각의 일단은 코어(122b)의 측면(122b1)에 연결될 수 있고, 나머지 일단은 베이스(122a)의 하부면(122a2)의 에지(edge)에 접할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 열 방출을 효율을 향상시키기 위하여 코어(122b)의 두께(T1)는 베이스(122a)의 두께(T2)보다 두껍다. 코어(112b)가 발광 소자들(114-1 내지 114-n, n>1인 자연수)이 위치하는 보드(112)의 제1 영역(112a)에 정렬되고, 코어(122b)의 두께(T1)가 베이스(112a)의 두께(T2)보다 두껍기 때문에, 발광 소자들(114-1 내지 114-n, n>1인 자연수)로부터 발생하는 열은 코어(122b)를 통하여 방열핀(122c)으로 잘 전달될 수 있고, 이로 인하여 방열 효율을 향상시킬 수 있다.
방열 패드(160)는 발광 모듈(110)의 보드(112)와 방열 부재(120) 사이에 배치된다. 예컨대, 방열 패드(160)는 발광 모듈(110)의 보드(112)의 하부면(112-2)과 방열 부재(120)의 베이스(122a)의 상부면(122a1) 사이에 배치될 수 있다.
방열 패드(160)는 발광 소자(114)로부터 방열 부재(120)로의 열 전달을 향상시킬 수 있는 열전도성이 좋은 금속 물질, 예컨대 ,알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag) 등으로 이루어질 수 있다.
도 9는 도 1에 도시된 방열 패드(160)를 나타내며, 도 10은 도 1에 도시된 발광 모듈(110), 방열 패드(160), 및 방열 부재(120)의 분리 사시도를 나타내고, 도 11은 도 1의 발광 모듈(110)과 방열 플레이트(160)의 결합 단면도를 나타낸다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 방열 패드(160)는 방열 플레이트(162), 방열 플레이트(162)의 상부면으로부터 돌출되는 돌출부(164), 및 방열 플레이트(162)의 상부면(162a)에 배치되는 지지 돌기들(166-1 내지 166-4)을 포함한다.
방열 플레이트(162)는 보드(112) 또는 방열 부재(120)의 베이스(122a)와 일치 또는 동일한 형상을 갖는 평판일 수 있다. 방열 플레이트(162)의 하부면은 방열 부재(120)의 베이스(122a)의 상부면과 접촉할 수 있다.
돌출부(164)는 보드(112)의 제1 영역(112a) 및 방열 부재(120)의 코어(122b)에 대응 또는 정렬하는 방열 플레이트(162)의 상부면(162a)의 중앙 영역에 위치할 수 있다. 예컨대, 돌출부(164)의 중앙은 수직 방향으로 보드(112)의 제1 영역(112a)의 중앙에 정렬될 수 있다. 또한 돌출부(164)의 중앙은 수직 방향으로 방열 부재(120)의 코어(122b)의 중앙에 정렬될 수 있다.
방열 플레이트(162)의 상부면(162a)을 기준으로 돌출부(164)의 측면(164a)은 일정한 기울기를 갖는 경사면일 수 있다.
돌출부(164)의 상부면은 편평할 수 있으며, 돌출부(164)의 상부면(164b)은 보드(112)의 제1 영역(112a)의 하부면과 접촉할 수 있다. 돌출부(164)의 상부면(164b)의 형상은 보드(112)의 제1 영역(112a)의 형상과 일치하거나 동일한 형상, 예컨대, 원형, 타원형, 또는 다각형을 갖는 평면일 수 있다. 여기서 돌출부(164)의 상부면(164b)은 보드(112)의 하부면을 마주보는 면일 수 있다.
예컨대, 돌출부(164)의 직경(R)은 돌출부(164)의 상부면으로부터 하부면으로 향하는 방향으로 점차 증가할 수 있다. 돌출부(164)의 상부면으로부터 하부면으로 향하는 방향으로 돌출부(164)의 직경이 점차 증가하기 때문에, 발광 모듈(110)로부터 방열 부재(120)의 코어(122b)로 열 전달을 향상시킴으로써, 실시 예는 발광 소자들(114-1 내지 114-n)의 발광시 구동 소자(116)의 온도가 상승하는 것을 억제하여 구동 소자(116)를 보호할 수 있다.
돌출부(164)의 상부면(164b)의 직경(또는 면적)은 보드(112)의 제1 영역(112a)의 직경(또는 면적)과 동일하거나 작을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시 예에서는 열전도를 향상시키기 위하여 돌출부(164)의 상부면(164b)의 직경(또는 면적)은 보드(112)의 제1 영역(112a)의 직경(또는 면적)보다 클 수 있다.
돌출부(164)의 하부면은 방열 부재(120)의 코어(122b)의 형상과 일치하거나 동일한 형상을 가질 수 있다. 돌출부(164)의 하부면의 직경(또는 면적)은 방열 부재(120)의 코어(122b)의 직경(또는 면적)과 동일하거나 작을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시 예에서는 열전도를 향상시키기 위하여 돌출부(164)의 하부면의 직경(또는 면적)은 방열 부재(120)의 코어(122b)의 직경(또는 면적)보다 클 수 있다.
돌출부(164)는 보드(112)의 제1 영역(112a)에 배치되는 발광 소자들(114-1 내지 114-n)로부터 발생하는 열을 방열 부재(120)의 코어(122b)로 빠르게 전달함으로써, 보드(112)의 제2 영역(112b)에 배치되는 구동 소자(116)로 열이 전달되는 것을 억제하는 역할을 한다.
돌출부(164)의 상부면(164b)이 보드(112)의 제1 영역(112a)의 하부면과 접촉하고, 돌출부(164)가 보드(112)의 제1 영역(112a)을 지지하기 때문에, 보드(112)는 방열 패드(160)의 방열 플레이트(162)로부터 이격하여 위치할 수 있다.
즉 돌출부(164)에 의하여 보드(112)의 제1 영역(112a)은 방열 플레이트(162)의 상부면(162a)으로부터 이격하여 위치할 수 있다. 또한 돌출부(164)에 의하여 보드(112)의 제2 영역(112b)의 하부면에 형성되는 납땜 부분(112-5)이 방열 플레이트(162)의 상부면(162a)으로부터 이격될 수 있다.
납땜 부분(112-5)이 방열 플레이트(162)의 상부면(162a)으로부터 이격될 수 있도록 하기 위하여, 돌출부(164)의 높이(H)는 2.5mm ~ 5mm일 수 있다. 돌출부(164)의 높이가 2.5mm 미만인 경우에는 납땜 부분(112-5)과 방열 플레이트(162)의 상부면(162a) 간의 안정적인 이격을 확보할 수 없고, 5mm를 초과하는 경우에는 보드(112)와 방열 부재(120) 간의 이격 거리가 너무 증가하여 방열 효율이 오히려 떨어질 수 있다. 예컨대, 다른 실시 예에서는 돌출부(164)의 높이(H)는 3mm ~ 3.5mm일 수 있다.
지지 돌기들(166-1 내지 166-4)은 돌출부(164)와 이격하도록 방열 플레이트(160)의 상부면(162a) 상에 서로 이격하여 배치될 수 있으며, 보드(112)의 가장 자리를 지지한다.
지지 돌기들(166-1 내지 166-4) 각각은 보드(112)의 가장 자리를 지지하는 단턱을 구비할 수 있다. 예컨대, 지지 돌기들(166-1 내지 166-4) 각각은 상부면(168a)과 수직 방향의 단차를 갖는 평평한 면인 단차부(168b)을 구비할 수 있다. 예컨대, 단차부(168b)는 지지 돌기(166-1 내지 166-4)의 상부면과 평행할 수 있다.
보드(112)를 안정적으로 지지하기 위하여 방열 플레이트(162)의 상부면을 기준으로 단차부(168b)의 높이는 돌출부(164)의 상부면의 높이(H)와 동일할 수 있다.
지지 돌기들(166-1 내지 166-4)의 단차부(168b)들은 돌출부(164)를 마주보도록 위치할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 단차부(168b)와 상부면(168a) 사이에는 단차면(168c)이 존재할 수 있다.
보드(112)의 가장 자리는 지지 돌기들(166-1 내지 166-4) 각각의 단차부(168b)에 의하여 지지될 수 있다. 예컨대, 지지 돌기들(166-1 내지 166-4) 각각의 단차부(168b)는 보드(112)의 제4 영역(112d)의 하면과 접할 수 있으며, 보드(112)의 제4 영역(112d)을 지지할 수 있다.
보드(112)의 제4 영역(112d)의 하면은 지지 돌기(166-1 내지 166-4)의 단차부(168b)에 접촉하고, 보드(112)의 에지는 지지 돌기(166-1 내지 166-4)에 접촉되기 때문에, 보드(112)가 더욱 안정적으로 지지될 수 있다.
방열 패드(160)는 각각의 지지 돌기(166-1 내지 166-4) 및 방열 플레이트(162)를 관통하는 통공(167)을 구비할 수 있다. 예컨대, 통공(167)은 지지 돌기의 단차면(168c)과 단차부(168b) 사이의 경계면에 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예컨대, 통공(167)은 단차면(168c)에서 함몰된 형태일 수 있고, 단차부(168b), 단차면(168c), 및 상부면(168a)에 걸쳐서 형성될 수 있다. 보드(112)의 통공(h)은 단차부(168b)에 정렬될 수 있다. 예컨대, 반원 형상인 보드(112)의 통공(h)은 단차부(168b)에 형성되는 통공(167)의 일부에 정렬될 수 있다.
보드(112)의 통공(h), 방열 패드(160)의 통공(167), 및 방열 부재(120)의 통공(201)의 서로 수직 방향으로 정렬되도록 위치할 수 있다. 결합 부재(170)는 방열 부재(120)의 통공(201), 방열 패드(160)의 통공(167), 보드(112)의 통공(h)을 통과하여 하우징(130)에 결합될 수 있다. 예컨대, 결합 부재(170)는 나사 또는 못 등의 체결구일 수 있다.
일반적으로 구동 소자가 보드의 하부면에 납땝되는 경우, 보드의 하부면에는 납땜 부분이 돌기 형태로 형성되는데, 이러한 납땜 부분은 전도성 금속 물질인 방열 패드에 접촉할 수 있고, 이로 인하여 구동 소자들 간의 전기적인 쇼트(short)가 발생할 수 있다. 또한 이러한 납땝 부분으로 인하여 보드의 하부면의 평탄도가 떨어지게 되어 보드와 방열 패드 간의 접착력이 약화될 수 있으며, 이로 인하여 방열 효율이 떨어질 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 실시 예에 따른 방열 패드(160)는 돌출부(164)를 구비함으로써, 발광 소자들(114-1 내지 114-n)로부터 발생하는 열을 방열 부재(120)의 코어(122b)로 신속하게 전달하여 방열 효율을 향상시킬 수 있다.
도 15는 실시 예에 따른 조명 장치(110)의 발광 소자들 및 구동 소자(116)의 온도를 측정한 실험 결과를 나타낸다. Ts1은 중앙에 배치된 어느 하나의 발광 소자의 표면 온도를 나타내고, Ts2는 중앙에 배치된 다른 어느 하나의 발광 소자의 표면 온도를 나타낸다. 외기는 조명 장치(100) 주위의 온도를 나타낸다.
도 15를 참조하면, 다이오드(116-5)를 제외하고는 발광 소자의 표면 온도(Ts1, Ts2)에 비교할 때, 구동 소자(116)의 소자들(116-1 내지 116-4, 116-6 내지 116-8)의 측정 온도가 낮다.
또한 돌출부(164) 및 지지 돌기들(166-1 내지 166-4)에 의하여 보드(112)의 제2 영역(112b)의 하부면에 형성되는 납땜 부분(112-5)을 방열 패드(160)와 이격시켜 방열 패드(160)와 접촉하는 것을 방지할 수 있고, 이로 인하여 구동 소자들 간의 전기적인 쇼트(short) 발생을 방지할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(130)은 결합 부재(170)에 의하여 보드(112), 방열 패드(160), 및 방열 부재(120)와 연결되며, 발광 모듈(110) 및 방열 패드(160)를 수용하는 제1 부분(130-1), 및 제1 부분(130-1)의 일단과 연결되고 측방향 또는 수평 방향으로 돌출되는 돌출부를 갖는 제2 부분(130-1)을 포함할 수 있다. 하우징(130)은 금속 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 하우징(140)의 제1 부분(130-1)은 원통 형상일 수 있고, 제2 부분(130-2)은 판 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태로 구현 가능하다.
도 4를 참조하면, 하우징(130)의 제1 부분(130-1)은 제1 개구(131), 제2 개구(132), 및 제1 개구(131)와 제2 개구(132) 사이의 반사면(133)을 포함하는 반사부(130a)를 구비할 수 있다.
제1 개구(131)는 반사면(133)의 일단에 마련되며, 보드(112)의 제1 영역(112a)에 대응 또는 정렬되며, 발광 소자들(114-1 내지 114-n)을 노출할 수 있다.
하우징(130)의 반사면(133)은 발광 소자들(114-1 내지 114-n)로부터 조사되는 빛을 반사할 수 있다. 반사면(132)은 보드(112)의 상부면을 기준으로 일정 각도만큼 경사질 수 있다. 하우징(130)의 제2 개구(132)는 반사면(133)의 타단에 마련된다.
예컨대, 하우징(130)의 반사면(133)의 수평 방향으로의 직경은 제1 개구(131)에서 제2 개구(132) 방향으로 진행할수록 증가할 수 있다. 예컨대, 하우징(130)의 반사면(133)은 원뿔대 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
구동 소자(116)는 하우징(130)의 내주면(138)과 반사부(130a) 사이에 배치될 수 있다. 즉 구동 소자(116)와 발광 소자들(114-1 내지 114-n) 사이에는 반사부(130a)의 반사면(133)이 위치하고, 반사면(133)은 발광 소자들(114-1 내지 114-n)로부터 조사되는 빛을 반사하기 때문에, 반사부(130a)는 구동 소자(116)가 빛을 흡수하는 것을 차단할 수 있고, 조명 장치(100)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
확산 플레이트(140)는 하우징(140) 상에 배치되며, 발광 소자들(114-1 내지 114-n)로부터 조사되는 빛을 확산시킨다. 예컨대, 확산 플레이트(140)는 하우징(130)의 제2 개구(132)를 덮도록 배치될 수 있다.
조명 장치(100)는 확산 플레이트(140)를 하우징(130)에 고정시키는 확산 플레이트 고정부(145)를 더 포함할 수 있다. 확산 플레이트 고정부(145)는 하우징(130)과 결합되는 적어도 하나의 지지부(146)를 구비할 수 있다. 예컨대, 지지부(146)의 개수는 복수 개일 수 있고, 복수의 지지부들(146) 각각은 하우징(130)의 내측면에 마련된 돌출부(138)에 걸릴 수 있도록 끝단이 고리 또는 후크(hook) 형상으로 절곡될 수 있다.
코어(122b)의 직경(D2)과 보드(112)의 제1 영역(112a)의 직경(D1)의 비율(D2/D1)은 5/7 ~ 8/5일 수 있다. 예컨대, D2/D1은 5/6 ~ 4/3일 수 있다.
예컨대, D2/D1이 5/6보다 작거나, D2/D1이 4/3보다 크면, 콘덴서의 온도의 증가로 인하여 콘덴서(116-2, 116-3)의 수명이 단축될 수 있다.
구동 소자(116)의 수명은 구동 소자(116)의 표면 온도, 및 구동 소자(116)의 표면 온도와 조명 장치(100)의 주위 온도와의 차이에 영향을 받을 수 있다. 구동 소자(116)의 표면 온도가 높을 경우에 구동 소자(116)의 수명(life time)은 감소할 수 있다. 실시 예는 발광 소자들(114-1 내지 114-n)의 발광시에 발광 소자들(114-1 내지 114-n)에 의하여 발생하는 열을 방열 부재(120)를 통하여 방출하여 구동 소자(116)로 발생한 열이 전달되는 것을 억제함으로써 구동 소자(116), 예컨대, 콘덴서(116-3)의 온도가 증가하는 것을 억제할 수 있고, 이로 인하여 구동 소자(116)의 수명을 향상시킬 수 있다.
도 12는 다른 실시 예에 따른 조명 장치(200)의 분해 사시도를 나타낸다. 도 1과 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 나타내며, 동일한 구성에 대해서는 설명을 간략하게 하거나 생략한다.
도 9 및 도 12를 참조하면, 도 12에 도시된 방열 패드(160a)는 도 1에 도시된 방열 패드(160)에서 지지 돌기들(166-1 내지 166-4)이 생략되며, 통공(167)을 대신하여 방열 플레이트(162)만을 관통하는 통공(h3)을 갖는다.
또한 도 12에 도시된 방열 패드(160a)의 돌출부(164)의 상부면(164b)에는 결합 홈(h2)이 마련된다. 또한 보드(112)에는 방열 패드(160)의 돌출부(164)에 마련된 결합 홈(h2)에 대응 또는 정렬하는 통공(h1)이 마련될 수 있다. 통공(h1)은 관통 홀 형태이며, 보드(112)의 제1 영역(112a) 내에 위치할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
결합 부재(172)는 보드(112)의 통공(h1)을 통과하여 돌출부(164)에 마련된 결합 홈(h2)과 결합할 수 있다. 결합 부재(172)는 나사 또는 못 등의 체결구일 수 있다.
도 12의 방열 패드(160a)는 지지 돌기들(166-1 내지 166-4)이 생략된 대신에 결합 부재(172)에 의하여 보드(112)와 방열 패드(160)의 돌출부(164)를 고정함으로써, 보드(112)와 방열 패드(160) 간의 결합력이 향상될 수 있다.
도 13은 또 다른 실시 예에 따른 조명 장치(300)의 분해 사시도를 나타낸다. 도 1과 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 나타내며, 동일한 구성에 대해서는 설명을 간략하게 하거나 생략한다.
도 13을 참조하면, 조명 장치(300)는 도 1의 실시 예에 절연 시트(180)를 더 포함한다.
절연 시트(180)는 보드(112)와 방열 패드(160) 사이에 배치될 수 있으며, 납땜 부분(112-5)과 방열 패드(160) 간의 전기적 접촉을 방지하여 양자 간의 절연성을 향상시킨다.
도 14는 다른 실시 예에 따른 절연 시트(185)를 나타낸다.
도 14를 참조하면, 절연 시트(185)는 보드(112)의 제1 영역(112a)에 대응하는 개구부(190)를 가지며, 보드(112)의 제2 영역(112b)과 방열 플레이트(162) 사이에 배치될 수 있다.
방열 패드(160)의 돌출부(164)는 절연 시트(185)의 개구부(190)를 통과하여 보드(112)의 제1 영역(112a)의 하부면과 직접 접촉으로써 방열 효율을 향상시킬 수 있다. 이와 동시에 보드(112)의 제2 영역(112b)에 형성되는 납땝 부분(112-5)은 절연 시트(185)에 의하여 방열 플레이트(162)로부터 절연되므로, 납땜 부분(112-5)과 방열 패드(160) 간의 전기적 접촉을 방지하여 양자 간의 절연성을 향상시킨다.
도 13의 절연 시트(180), 및 도 14의 절연 시트(185)는 도 12의 실시 예에도 적용될 수 있다. 즉 다른 실시 예에서는 절연 시트(180, 또는 185)는 도 13의 보드(112)와 방열 패드(160a) 사이에 추가적으로 배치될 수도 있다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 발광 모듈 120: 방열 부재
130: 하우징 140: 확산 플레이트.
160: 방열 패드.

Claims (14)

  1. 보드, 상기 보드의 제1 영역에 배치되는 적어도 하나의 발광 소자, 상기 보드의 제2 영역에 배치되는 상기 적어도 하나의 발광 소자를 구동하는 구동 소자를 포함하는 발광 모듈;
    상기 보드의 하부면 아래에 배치되는 방열 부재; 및
    상기 보드와 상기 방열 부재 사이에 배치되는 방열 패드를 포함하며,
    상기 방열 패드는,
    상기 방열 부재의 상부면에 배치되는 방열 플레이트;
    상기 방열 플레이트의 상부면으로부터 돌출되고, 상기 보드의 제1 영역의 하부면을 지지하는 돌출부; 및
    상기 돌출부와 이격하도록 상기 방열 플레이트의 상부면에 배치되고 상기 보드의 가장 자리를 지지하는 지지 돌기들을 포함하고,
    상기 지지 돌기들 각각은 상부면, 및 상기 상부면과 수직 방향의 단차를 갖는 평평한 면인 단차부를 포함하며, 상기 단차부는 상기 보드의 가장 자리를 지지하고,
    상기 보드의 하부면은 상기 방열 플레이트로부터 이격하는 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동 소자는 상기 보드의 하부면에 본딩되며,
    상기 구동 소자와 상기 보드의 하부면이 본딩된 부분은 상기 방열 플레이트의 상부면으로부터 이격되는 조명 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지지 돌기들 각각은 상기 보드의 가장 자리를 지지하는 단턱을 포함하는 조명 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 방열 패드는 상기 지지 돌기들 각각과 상기 방열 플레이트를 관통하는 제1 통공을 포함하고,
    상기 제1 통공에 대응하는 상기 보드의 가장 자리에는 반원의 제2 통공이 마련되고,
    상기 제1 통공 및 제2 통공을 통과하고 상기 보드와 상기 방열 플레이트를 결합시키는 제1 결합 부재를 더 포함하는 조명 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 보드의 제1 영역에는 제3 통공이 마련되고, 상기 방열 패드의 돌출부 에는 상기 제3 통공에 대응하는 결합 홈이 마련되며,
    상기 제3 통공을 통과하여 상기 결합 홈에 결합하는 제2 결합 부재를 더 포함하는 조명 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 방열 플레이트의 상부면을 기준으로 상기 단차부의 높이는 상기 돌출부의 상부면의 높이와 동일한 조명 장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
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