KR20110021324A - 발광장치 - Google Patents

Abstract

방열 효율이 향상된 발광장치가 개시된다. 발광장치는 광을 발생시키는 발광유닛 및 히트싱크를 포함한다. 히트싱크는 수납몸체 및 복수의 방열핀들을 구비한다. 수납몸체는 발광유닛을 수용하기 위해 일측이 오픈된 수납공간을 갖는다. 방열핀들은 수납몸체의 외측면에 일정한 간격으로 병렬로 형성되고 각각이 동일한 크기와 두께의 판 형상을 갖는다. 이때, 방열핀들 각각의 두께 및 방열핀들 간의 간격은 1 : 2.5 ~ 3.5의 비율로 형성된다. 따라서, 방열핀들 각각의 두께 및 방열핀들 간의 간격이 1 : 2.5 ~ 3.5의 비율로 형성됨으로써, 발광장치의 방열 특성을 향상시킬 수 있다.

Description

발광장치{LIGHT EMITTING DEVICE}

본 발명은 발광장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일반 조명용으로 사용될 수 있는 발광장치에 관한 것이다.

일반적으로, 발광 다이오드(light emitting diode: LED) 등의 발광소자는 발광효율이 높고, 소비전력이 낮으며, 친환경적이라는 많은 장점들을 가지고 있어서 상기 발광소자를 사용하는 기술분야가 점점 증가하고 있는 추세이다.

상기 발광소자를 광원으로 사용하는 발광장치는 상기 발광소자에서 발생되는 열을 상기 발광장치의 외부로 방출시키도록 히트싱크를 포함하여 구성하게 된다. 그리고, 상기 히트싱크는 열 전도성이 우수한 금속물질로 형성되어 상기 발광소자의 일면에 배치되거나 상기 발광소자를 수용하는 몸체 및 상기 몸체의 외측면에 형성되는 복수의 방열핀들을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 히트싱크는 상기 발광소자의 하부에 배치되거나, 상기 발광소자를 수용하여 상기 발광소자에서 발생된 열을 상기 발광장치의 외부로 방출시킨다. 만약, 상기 히트싱크가 배치되지 않는다면, 상기 발광소자에서 발생되는 열로 인해 상기 발광소자의 수명 및 효율이 저하되어 결과적으로 상기 발광장치의 신뢰성을 저하시키는 문제점이 발생하게 된다.

또한, 상기 히트싱크는 상기 몸체와 상기 방열핀들이 다양하게 형성되어 사용되는데, 다양하게 형성된 상기 히트싱크마다 방열 특성에서 차이점이 발생된다. 그러므로, 상기 발광장치의 방열특성을 향상시킬 수 있는 상기 히트싱크에 관해서 지금도 많은 사람들이 연구하고 있다.

따라서 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명은 방열 특성이 향상되도록 방열핀들을 효율적으로 배치한 히트싱크를 구비하는 발광장치에 관한 것이다.

본 발명의 일 특징에 따른 발광장치는 발광유닛 및 히트싱크를 포함한다. 상기 발광유닛은 광을 발생시킨다. 상기 히트싱크는 수납몸체 및 복수의 방열핀들을 구비한다. 상기 수납몸체는 상기 발광유닛을 수용하기 위해 일측이 오픈된 수납공간을 갖는다. 상기 방열핀들은 상기 수납몸체의 외측면에 일정한 간격으로 병렬로 형성되고 각각이 동일한 크기와 두께의 판 형상을 갖는다. 이때, 상기 방열핀들 각각의 두께 및 상기 방열핀들 간의 간격은 1 : 2.5 ~ 3.5의 비율로 형성될 수 있다.

상기 수납몸체는 상기 발광유닛이 배치되는 바닥판 및 상기 바닥판의 단부에 형성된 적어도 하나의 측벽을 포함할 수 있고, 상기 방열핀들은 상기 측벽의 외측면에 형성될 수 있다.

상기 바닥판은 평면적으로 보았을 때, 실질적으로 다각형 형상을 가지고, 상기 측벽은 상기 다각형의 각 변에 대응되는 상기 바닥판의 각 단부마다 형성될 수 있다. 또한, 상기 바닥판은 평면적으로 보았을 때, 실질적으로 원형 형상을 가지고, 상기 측벽은 상기 원형의 원주에 대응되는 상기 바닥판의 단부를 따라 둘러싸 도록 형성될 수 있다.

상기 방열핀들 각각의 상기 측벽을 기준으로 하는 높이는 상기 바닥판에서 상기 수납공간의 오픈부위를 향하는 방향으로 갈수록 점점 증가할 수 있다. 이때, 상기 방열핀들 각각은 실질적으로 삼각형의 판 형상을 가질 수 있다. 그리고, 상기 측벽과 마주하는 상기 삼각형의 밑변은 12 ~ 13mm의 길이를 갖고, 상기 삼각형의 높이는 7 ~ 9mm의 길이를 가질 수 있다.

또한, 상기 발광장치는 상기 수납몸체와 결합되어 상기 수납공간의 오픈부위를 커버하는 렌즈부를 더 포함할 수 있다.

이와 같은 발광장치에 따르면, 방열핀들 각각의 두께 및 방열핀들 간의 간격이 1: 2.5 ~ 3.5의 비율로 형성됨으로써, 발광유닛에서 발생되는 열을 발광장치의 외부로 신속하게 방출시켜 발광장치의 방열 특성이 향상될 수 있다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하 나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 I-I'선을 따라 절단한 단면을 도시한 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 발광장치는 발광유닛(100) 및 히트싱크(200)를 포함한다.

상기 발광유닛(100)은 인쇄회로기판(110) 및 상기 인쇄회로기판(110)에 실장되어 광을 발생시키는 적어도 하나의 발광소자(120)를 포함한다.

상기 인쇄회로기판(110)은 평면적으로 보았을 때, 제1 방향(D1)으로의 길이보다 제2 방향(D2)으로의 길이가 길게 연장된 형상, 즉 직사각형 형상을 가질 수 있다. 이때, 상기 제1 및 제2 방향(D1,D2)들은 서로 직교하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 인쇄회로기판(110)은 구동전원을 후술될 상기 발광소자(120)로 전달하기 위한 복수의 배선들(미도시)를 갖는다. 상기 배선들은 상기 인쇄회로기판(110)의 상면, 하면 또는 상하면에 형성될 수 있다. 상기 인쇄회로기판(110)의 하면에 상기 배선들이 형성된 경우, 상기 인쇄회로기판(110)의 하면은 상기 히트싱크(200)와 접촉할 수 있으므로 상기 인쇄회로기판(110)과 상기 히트싱크(200) 사이에 절연성 물질이 형성될 수 있다.

또한, 상기 인쇄회로기판(110)의 하면에는 제1 전원 인가패드 및 제2 전원 인가패드(112,114)가 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 전원 인가패드(112,114)들은 외부에서 제공되는 제1 도전성 와이어(130) 및 제2 도전성 와이어(140)를 통하여 외부에서 제공되는 구동전압을 전달받을 수 있다. 이때, 상기 제1 전원 인가패드(112)와 상기 제2 전원 인가패드(114)에 인가되는 상기 구동전압은 서로 다른 극성을 가질 수 있다.

상기 발광소자(120)는 상기 인쇄회로기판(110)의 하면과 대향되는 상기 인쇄회로기판(110)의 상면 상에 실장되어 상기 배선들과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 발광소자(120)는 상기 인쇄회로기판(110)의 상기 배선들로부터 상기 구동전원을 전달받아 광을 발생시킬 수 있다. 상기 발광소자(120)는 광을 발생시키는 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 발광소자(120)는 백색 발광 다이오드를 포함하거나, 적색 발광 다이오드, 녹색 발광 다이오드 및 청색 발광 다이오드를 포함할 수 있다.

상기 히트싱크(200)는 수납몸체(210) 및 복수의 방열핀(220)들을 구비한다. 상기 히트싱크(200)는 상기 발광유닛(100)에서 발생된 열을 상기 발광장치의 외부로 방출시켜서 상기 발광유닛(100)에서 발생된 열로 인해 상기 발광유닛(100)의 기능이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 상기 히트싱크(200)는 열 전도율이 우수한 금속물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 구리, 알루미늄, 스테인리스 스틸 또는 알루미늄 합금 등으로 이루어질 수 있고, 바람직하게 알루미늄 합금 다이캐스팅(aluminium alloy die castings: ALDC)으로 이루어질 수 있다.

상기 수납몸체(210)는 상기 발광유닛(100)을 수용하기 위해 일측이 오픈된 수납공간(210a)을 갖는다. 즉, 상기 수납몸체(210)는 상기 수납공간(210a)을 형성하기 위해, 상기 인쇄회로기판(110)이 배치되는 바닥판(212) 및 상기 바닥판(212)의 단부에 형성된 적어도 하나의 측벽(214)을 포함할 수 있다. 상기 수납공간(210a)을 통해 상기 발광유닛(100)에서 발생된 광이 외부로 방출될 수 있다.

상기 바닥판(212)은 평면적으로 보았을 때, 실질적으로 다각형 형상을 가지 고, 상기 측벽(214)은 상기 다각형의 각 변에 대응되는 상기 바닥판(212)의 각 단부마다 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 바닥판(212)은 평면적으로 보았을 때, 상기 제1 및 제2 방향(D1,D2)들을 따라 연장된 직사각형 형상을 가져서, 상기 측벽(214)이 상기 바닥판(214)의 네 단부에 각각 형성될 수 있다.

또한, 상기 수납몸체(210)는 상기 제1 및 제2 전원 인가패드(112,114)들에 각각 상기 구동전원을 인가하기 위한 상기 제1 및 제2 도전성 와이어(130,140)들이 통과하는 적어도 하나의 고정홀(210b)이 형성될 수 있다. 상기 고정홀(210b)은 도면과 같이 상기 제1 및 제2 전원 인가패드(112,114)들 각각과 대응되는 위치에 형성되어, 상기 고정홀(210b)들 각각에 상기 제1 도전성 와이어(130) 또는 상기 제2 도전성 와이어(140)가 통과될 수 있다. 도시되지 않았지만, 상기 수납몸체(210)에 하나의 상기 고정홀(210b)이 형성되어 상기 고정홀(210b)에 상기 제1 및 제2 도전성 와이어(130,140)들이 모두 통과되어 상기 제1 및 제2 전원 인가패드(112,114)들로 각각 상기 구동전원을 전달할 수 있다. 이때, 상기 제1 및 제2 도전성 와이어(130,140)들은 서로 접촉할 수 있으므로, 절연성 물질로 표면이 코팅될 수 있다.

상기 방열핀(220)들은 상기 수납몸체(210)의 외측면에 일정한 간격으로 병렬로 형성되고 각각이 동일한 크기와 두께의 판 형상을 갖는다. 즉, 상기 방열핀(220)들은 상기 측벽(214)의 외측면에 형성될 수 있다. 상기 방열핀(220)들 각각은 상기 측벽(214)의 외측면과 접촉하는 면을 상기 방열핀(220)의 내측면(222)이라 정의하고, 상기 내측면(222)과 연결되고 상기 내측면(222)의 단부에서 수직으로 돌출되어 상기 측벽(214)의 단부와 평행한 면을 상기 방열핀(220)의 바닥면(224)이 라 정의한다.

상기 방열핀(220)들은 상기 내측면(222)의 폭, 즉 상기 방열핀(220)들 각각의 두께 및 상기 바닥면(224)과 인접한 상기 바닥면(224) 사이의 거리, 즉 상기 방열핀(220)들 간의 간격은 약 1 : 2.5 ~ 3.5의 비율로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 방열핀(220)들 각각의 상기 측벽(214)을 기준으로 하는 높이는 상기 바닥판(212)에서 상기 수납공간(210a)의 오픈부위를 향하는 방향으로 갈수록 점점 증가할 수 있다. 즉, 상기 방열핀(220)들 각각의 단면은 실질적으로 삼각형의 판 형상을 가질 수 있다.

예를 들어, 각각의 상기 방열핀(220)들의 단면에서, 상기 삼각형의 밑변에 해당하는 상기 방열핀(220)의 밑변의 길이(H1)는 상기 내측면(222)의 길이로 정의하고, 상기 삼각형의 높이에 해당하는 상기 방열핀(220)의 높이의 길이(H2)는 상기 바닥면(224)의 길이로 정의할 수 있다. 이때, 상기 방열핀(220)의 밑변의 길이(H1)는 약 12 ~ 13mm의 길이를 갖고, 상기 방열핀(220)의 높이의 길이(H2)는 약 7 ~ 9mm의 길이를 가질 수 있다.

이하, 상기 방열핀(220)들 각각의 두께 및 상기 방열핀(220)들 간의 간격 비율에 따른 상기 히트싱크(200)의 방열 효율에 대해 표 1을 참조하여 설명한다.

표 1은 상기 히트싱크(200)의 방열 효율에 대해 나타낸 표이다.

두께	1	1	1	1	2	2
간격	1	3	4	5	2	4
측정포인트	온도	온도	온도	온도	온도	온도
Hot source	79.2	75.4	77.4	78.5	77.0	77.4
Top base	76.7	72.9	74.9	75.9	74.5	74.8
Wall	75.2	71.2	73.2	72.1	72.9	71.6
Inside air	65.1	61.9	63.5	64.2	63.3	63.5
Ambient	25.0	25.0	25.0	25.0	25.0	25.0

표 1을 참조하면, 상기 발광유닛(100)에서 발생되는 열을 측정한 ‘hot source’의 온도를 살펴보면 상기 방열핀(220)들 각각의 두께 및 상기 방열핀(220)들 간의 간격이 약 1 : 3의 비율로 형성된 경우, 온도가 가장 낮은 것으로 측정되었다. 또한, 상기 바닥판(212)의 온도를 측정한 ‘top base’의 온도와 상기 측벽(214)의 온도를 측정한 ‘wall’의 온도 및 상기 수납몸체(210)의 내부, 즉 상기 수납공간(210a)의 온도를 측정한 ‘inside air’의 온도를 살펴보면, 상기 방열핀(220)들 각각의 두께 및 상기 방열핀(220)들 간의 간격이 약 1 : 3의 비율로 형성된 경우, 온도가 가장 낮은 것으로 측정되었다. 따라서, 상기 히트싱크(200)에서 상기 방열핀(220)들 각각의 두께 및 상기 방열핀(220)들 간의 간격은 약 1 : 3의 비율로 형성되는 것이 바람직하다. 표 1에서, 상기 방열핀(220)의 밑변의 길이(H1)는 약 12 ~ 13mm의 길이를 갖고, 상기 방열핀(220)의 높이의 길이(H2)는 약 7 ~ 9mm의 길이를 가지는 상기 히트싱크(200)를 대상으로 온도를 측정하였다.

한편, 상기 발광장치는 상기 수납몸체(210)와 결합되어 상기 수납공간(210a)의 오픈부위를 커버하는 렌즈부(300)를 더 포함할 수 있다. 상기 렌즈부(300)는 상기 측벽(214)의 단부에 형성된 단턱에 의해 고정되고, 상기 발광소자(120)에서 발생되는 광의 특성을 향상시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광장치를 도시한 사시도이다. 본 실시예에 의한 발광장치는 히트싱크의 일부를 제외하면, 도 1에 도시된 발광장치와 실질적으로 동일하므로, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하며 그와 관련된 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광장치에서 상기 바닥판(212)은 평면적으로 보았을 때, 실질적으로 원형 형상을 가지고, 상기 측벽(214)은 상기 원형의 원주에 대응되는 상기 바닥판(212)의 단부를 따라 둘러싸도록 형성될 수 있다. 이때, 상기 방열핀(220)들 각각의 두께 및 상기 방열핀(220)들 간의 간격이 약 1 : 2.5 ~ 3.5의 비율로 형성되고, 상기 방열핀(220)의 밑변의 길이(H1)는 약 12 ~ 13mm의 길이를 갖고, 상기 방열핀(220)의 높이의 길이(H2)는 약 7 ~ 9mm의 길이를 가진다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 상기 방열핀(220)의 밑변의 길이(H1)는 약 12 ~ 13mm의 길이를 갖고, 상기 방열핀(220)의 높이의 길이(H2)는 약 7 ~ 9mm의 길이를 가지도록 상기 방열핀(220)들을 형성하고, 상기 방열핀(220)들 각각의 두께 및 상기 방열핀(220)들 간의 간격을 1 : 2.5 ~ 3.5의 비율로 형성함으로써, 상기 발광유닛(100)에서 발생되는 열을 상기 발광장치의 외부로 신속하게 방출시켜 상기 발광장치의 방열 특성이 향상될 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이다. 따라서, 전술한 설명 및 아래의 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어져야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광장치를 도시한 사시도이다.

도 2는 도 1의 I-I'선을 따라 절단한 단면을 도시한 단면도이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광장치를 도시한 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 발광유닛 110: 인쇄회로기판

120: 발광소자 200: 히트싱크

210: 수납몸체 220: 방열핀들

Claims (8)

1. 광을 발생시키는 발광유닛; 및

   상기 발광유닛을 수용하기 위해 일측이 오픈된 수납공간을 갖는 수납몸체, 및 상기 수납몸체의 외측면에 일정한 간격으로 병렬로 형성되고 각각이 동일한 크기와 두께의 판 형상을 갖는 복수의 방열핀들을 구비하는 히트싱크를 포함하고,

   상기 방열핀들 각각의 두께 및 상기 방열핀들 간의 간격은 1 : 2.5 ~ 3.5의 비율로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 수납몸체는 상기 발광유닛이 배치되는 바닥판, 및 상기 바닥판의 단부에 형성된 적어도 하나의 측벽을 포함하고,

   상기 방열핀들은 상기 측벽의 외측면에 형성된 것을 특징으로 하는 발광장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 바닥판은 평면적으로 보았을 때, 실질적으로 다각형 형상을 가지고,

   상기 측벽은 상기 다각형의 각 변에 대응되는 상기 바닥판의 각 단부마다 형성된 것을 특징으로 하는 발광장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 바닥판은 평면적으로 보았을 때, 실질적으로 원형 형 상을 가지고,

   상기 측벽은 상기 원형의 원주에 대응되는 상기 바닥판의 단부를 따라 둘러싸도록 형성된 것을 특징으로 하는 발광장치.
5. 제2항에 있어서, 상기 방열핀들 각각의 상기 측벽을 기준으로 하는 높이는

   상기 바닥판에서 상기 수납공간의 오픈부위를 향하는 방향으로 갈수록 점점 증가하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 방열핀들 각각은

   실질적으로 삼각형의 판 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 발광장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 측벽과 마주하는 상기 삼각형의 밑변은 12 ~ 13mm의 길이를 갖고,

   상기 삼각형의 높이는 7 ~ 9mm의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 발광장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 수납몸체와 결합되어 상기 수납공간의 오픈부위를 커버하는 렌즈부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.

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