KR20120010653A - 조명 장치 - Google Patents

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KR20120010653A
KR20120010653A KR1020100071381A KR20100071381A KR20120010653A KR 20120010653 A KR20120010653 A KR 20120010653A KR 1020100071381 A KR1020100071381 A KR 1020100071381A KR 20100071381 A KR20100071381 A KR 20100071381A KR 20120010653 A KR20120010653 A KR 20120010653A
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송병관
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삼성엘이디 주식회사
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Abstract

조명 장치가 제공된다.
본 발명의 실시예에 따른 조명 장치는 기판과, 상기 기판상에 실장된 하나 이상의 발광소자 패키지를 포함하는 광원 모듈; 중심부에 전면을 향해 개방된 관통홀 및 상기 관통홀의 둘레를 따라서 관통형성되는 복수의 통풍공을 구비하는 방열판과, 상기 방열판의 후면으로 연장되어 상기 방열판의 테두리를 따라 방사상으로 구비되며 상기 복수의 통풍공 사이에 위치하도록 배치되어 상기 통풍공과 연통하는 통풍 유로를 형성하는 복수의 방열핀과, 상기 관통홀 내에 구비되어 상기 광원 모듈이 전면을 향하도록 장착되는 장착판을 포함하는 방열부; 및 상기 광원 모듈과 연결되어 외부로부터 상기 발광소자 패키지로 전원을 공급하는 전기연결부;를 포함할 수 있다.

Description

조명 장치{Illuminating Device}
본 발명은 조명 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광소자를 광원으로 사용하는 조명 장치에 관한 것이다.
발광소자(LED, Light Emitting Device)는 GaAs, AlGaAs, GaN, InGaInP 등의 화합물 반도체(compound semiconductor) 재료의 변경을 통해 발광원을 구성함으로서, 다양한 색의 빛을 구현할 수 있는 반도체 소자를 말한다.
이러한 발광소자는 우수한 단색성 피크 파장을 가지며 광 효율성이 우수하고 소형화가 가능하다는 장점과 친환경, 저소비전력 등의 이유로 TV, 컴퓨터, 조명, 자동차 등 여러 분야에서 널리 사용되고 있으며, 점차적으로 활용분야를 넓혀 나가고 있는 실정이다.
이러한 발광소자를 광원으로 사용하는 조명 장치의 경우 기존의 백열등이나 할로겐 램프에 비해 수명이 길다는 장점때문에 큰 호응을 얻고 있다.
그러나, 발광소자는 인가되는 전류 크기의 증가에 따라서 많은 열을 발생시키는데, 이러한 열은 발광효율의 저하와 수명을 단축시키는 문제를 발생시킨다.
따라서, 조명 장치의 장점인 긴 수명을 유지하기 위해서는 열 방출을 극대화할 수 있는 구조에 대한 연구가 필요하며, 보다 효율적인 방열을 위한 구조 개선에 많은 연구가 진행되고 있다.
본 발명의 목적은 구조가 간단하고, 열 방출 효율을 향상시켜 발광소자의 광출력을 증가시키며, 사용수명을 연장시킬 수 있는 조명 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 조명 장치는 기판과, 상기 기판상에 실장된 하나 이상의 발광소자 패키지를 포함하는 광원 모듈; 중심부에 전면을 향해 개방된 관통홀 및 상기 관통홀의 둘레를 따라서 관통형성되는 복수의 통풍공을 구비하는 방열판과, 상기 방열판의 후면으로 연장되어 상기 방열판의 테두리를 따라 방사상으로 구비되며 상기 복수의 통풍공 사이에 위치하도록 배치되어 상기 통풍공과 연통하는 통풍 유로를 형성하는 복수의 방열핀과, 상기 관통홀 내에 구비되어 상기 광원 모듈이 전면을 향하도록 장착되는 장착판을 포함하는 방열부; 및 상기 광원 모듈과 연결되어 외부로부터 상기 발광소자 패키지로 전원을 공급하는 전기연결부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 방열핀은 단면이 지그재그 형상의 구조를 가질 수 있다.
또한, 상기 방열핀은 상기 관통홀의 지름보다 작은 크기의 지름을 가지는 수용홀을 상기 관통홀 내에 형성하여 상기 광원 모듈을 수용하도록 수평면이 상기 관통홀의 내주면을 따라 일부 노출되어 구비될 수 있다.
또한, 상기 방열핀은 관통홀로 노출되는 상기 수평면이 상기 관통홀의 내주면으로부터 상기 수용홀을 향해 하향경사지게 구비될 수 있다.
또한, 상기 방열핀은 상기 관통홀 내에서 방사상으로 구비되는 상기 수평면 사이의 간격에 의해 형성되는 배기공을 구비할 수 있다.
또한, 상기 배기공은 각각 상기 통풍 유로와 연결될 수 있다.
또한, 상기 방열핀은 상기 수평면의 단부에서 광축방향을 따라 수직하게 연장되는 수직면이 상기 관통홀 및 수용홀의 중심축을 기준으로 방사상으로 일정한 간격으로 이격되어 상기 전기연결부를 수용하는 수용공간을 형성할 수 있다.
또한, 상기 장착판은 상기 수용홀 내에서 상기 수용홀의 중심축에 수직하게 상기 수직면을 가로지르며 구비되어 상기 수용홀과 상기 수용공간을 분리할 수 있다.
또한, 상기 수용공간은 방사상으로 구비되는 상기 방열핀의 수직면 사이의 틈새를 통해 상기 통풍 유로와 연결될 수 있다.
또한, 상기 방열판, 상기 방열핀 그리고 상기 장착판은 일체로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 광원 모듈을 보호하도록 상기 방열판의 관통홀 전면에 구비되는 커버 부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 커버 부재는 각 발광소자 패키지의 위치에 대응하여 상기 커버 부재의 표면에 형성되는 렌즈구조를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 렌즈구조는 상기 각 발광소자 패키지의 직상부에 위치하며, 상기 커버 부재의 외부표면 또는 내부표면 중 어느 한면에 형성되거나, 상기 커버 부재의 외부표면과 내부표면에 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면 별도의 송풍장치 없이 자연대류 방식으로 열방출이 가능하여 장치의 단순화 및 소형화가 용이하다는 장점을 가진다.
또한, 광원 모듈 및 전기연결부가 방사상으로 구비되는 방열핀에 의해 형성되는 공간내에 수용되어 공기순환이 용이하고, 방열핀의 설계변경을 통해 공기와 접촉하는 표면적을 최대화하여 방열효율을 극대화하는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 조명 장치에서 방열부를 나타내는 사시도 및 평편도이다.
도 3은 도 2의 방열부를 AA'라인을 따라 절개한 상태의 사시도이다.
도 4는 도 3의 단면도이다.
도 5는 도 1의 결합상태를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
본 발명의 실시예에 따른 조명 장치에 관한 사항을 도면을 참조하여 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시예는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
따라서, 도면에 도시된 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 도면 상에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 참조부호를 사용할 것이다.
도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 조명 장치에서 방열부를 나타내는 사시도 및 평편도이며, 도 3은 도 2의 방열부를 AA'라인을 따라 절개한 상태의 사시도이고, 도 4는 도 3의 단면도이며, 도 5는 도 1의 결합상태를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치(1)는 광원 모듈(100), 방열부(200), 전기연결부(300)를 포함하며, 상기 광원 모듈(100)을 보호하는 커버 부재(400)를 더 포함할 수 있다.
상기 광원 모듈(100)은 발광소자 패키지(120)와, 상기 발광소자 패키지(120)가 적어도 하나 이상 실장되는 기판(110)을 포함한다.
특히, 상기 광원 모듈(100)은 외부에서 인가되는 전원에 의해 소정 파장의 빛을 출사하는 반도체 소자의 일종인 발광소자(LED)를 광원으로 사용하며, 상기 발광소자 패키지(120)는 상기 발광소자를 내부에 하나 또는 복수개 구비한다.
상기 기판(110)은 인쇄회로기판(PCB)의 일종으로 에폭시, 트리아진, 실리콘, 폴리이미드 등을 함유하는 유기 수지 소재 및 기타 유기 수지 소재로 형성되거나, AlN, Al2O3 등의 세라믹 소재, 또는 금속 및 금속화합물을 소재로 하여 형성될 수 있으며, 구체적으로는 메탈 PCB의 일종인 MCPCB인 것이 바람직하다.
발광소자 패키지(120)가 장착되는 상기 기판(110)의 반대면에는 상기 발광소자 패키지(120)와 전기적으로 연결되는 회로 배선(미도시)이 구비된다.
상기 방열부(200)는 상기 광원 모듈(100)을 수용하여 지지하는 하우징으로서의 기능과, 상기 광원 모듈(100)에서 발생하는 열을 외부로 방출시키는 히트 싱크로서의 기능을 수행한다.
도 1 및 도 2에서와 같이, 상기 방열부(200)는 전면을 향해 개방된 관통홀(211)을 구비하는 방열판(210)과, 상기 방열판(210)의 후면으로 연장되어 상기 방열판(210)의 테두리를 따라 방사상으로 구비되는 복수의 방열핀(220)과, 상기 관통홀(211) 내에 구비되어 상기 광원 모듈(100)이 전면을 향하도록 장착되는 장착판(230)을 포함한다.
그리고, 상기 방열판(210)은 중심부에 구비되는 상기 관통홀(211)의 둘레를 따라서 관통형성되는 복수의 통풍공(212)을 구비하며, 상기 복수의 방열핀(220)은 상기 복수의 통풍공(212) 사이에 위치하도록 배치되어 상기 통풍공(212)과 연통하는 통풍 유로(222)를 형성한다.
따라서, 상기 통풍공(212)을 통해 유입되는 공기 흐름(air flow)은 상기 방열핀(220)들 사이에 형성되는 상기 통풍 유로(222)를 따라서 흐르며 상기 방열핀(220)을 냉각시키게 된다. 특히, 방사상으로 구비되는 통풍 유로(222)는 각각 통풍공(212)과 연통되어 가열된 공기가 정체되지 않고 흐름을 유지할 수 있도록 함으로써 별도의 송풍장치가 필요없는 자연대류를 이용한 열방출이 가능하다는 장점을 가진다.
이 경우, 도 2에서와 같이 상기 방열판(210)의 후면에 대해 수직하게 구비되는 상기 방열핀(220)은 단면이 지그재그 형상의 구조를 가지도록 형성됨으로써 공기와의 접촉면적을 최대한으로 증가시켜 방열효율이 향상될 수 있도록 한다.
상기 방열핀(220)은 상기 방열판(210)의 후면과 접하는 수평면(220a)이 상기 관통홀(211)의 내주면을 따라 일부 노출되도록 구비되며, 상기 관통홀(211)로 노출되는 수평면(220a)은 방사상으로 구비됨으로써 상기 관통홀(211)의 지름보다 작은 크기의 지름을 가지는 수용홀(221)을 상기 관통홀(211) 내에 형성하여 상기 광원 모듈(100)을 그 내부에 수용한다.
여기서, 상기 수용홀(221)의 크기는 상기 기판(110)의 크기와 실질적으로 동일하거나 보다 큰 크기의 지름을 가지도록 형성할 수 있다.
그리고, 상기 방열핀(220)은 상기 관통홀(211)로 노출되는 상기 수평면(220a)이 상기 관통홀(211)의 내주면으로부터 상기 수용홀(221)을 향해 소정 기울기로 하향경사지게 구비되도록 함으로써 상기 경사진 수평면(220a)이 상기 수용홀(221)의 둘레를 따라 구비되어 상기 수용홀(221) 내에 수용되는 상기 광원 모듈(100)에서 발생하는 빛을 반사시키는 반사면으로서 기능을 수행하도록 할 수 있다.
또한, 상기 방열핀(220)은 상기 관통홀(211) 내에서 방사상으로 구비되는 상기 수평면(220a) 사이의 간격에 의해 형성되는 배기공(223)을 상기 수용홀(221)의 둘레를 따라 구비한다. 즉, 상기 수용홀(221)을 이루는 상기 방열핀(220)의 수평면(220a)은 일정한 간격으로 이격되어 상기 관통홀(211)의 내주면을 따라 방사상으로 배열되는데, 상기 배기공(223)은 상기 수평면(220a) 사이의 간격에 의해 형성되는 것이다.
이와 같이 수용홀(221)의 외주면을 따라 배기공(223)을 구비함으로써 상기 수용홀(221) 내에 수용되는 상기 광원 모듈(100)에서 발생하는 열을 상기 관통홀(211) 및 수용홀(221)로부터 외부로 배기시킬 수 있다.
특히, 상기 배기공(223)은 각각 상기 통풍 유로(222)와 연결되어 있어 상기 광원 모듈(100)에서 발생한 열에 의해 가열된 공기는 상기 수용홀(221) 내부에서 상기 배기공(223)을 통해 상기 통풍 유로(222)로 방출될 수 있으며, 따라서 상기 수용홀(221) 내의 온도를 낮춰 상기 광원 모듈(100)을 냉각시키는 것이 가능하다.
한편, 상기 방열핀(220)은 상기 수평면(220a)의 단부에서 광축방향을 따라 수직하게 연장되는 수직면(220b)이 상기 관통홀(211)과 수용홀(221)의 중심축을 기준으로 방사상으로 일정한 간격으로 이격되어 상기 전기연결부(300)를 수용하는 수용공간(224)을 형성한다.
즉, 상기 방열판(210)의 후면에 대해 수직한 상기 방열핀(220)의 수직면(220b)이 상기 중심축으로부터 소정 거리만큼 떨어져 방사상으로 배열됨으로써 상기 수직면(220b)에 의해 둘러싸이는 상기 수용공간(224)을 형성하게 되는 것이다.
도면에서는 상기 수용홀(221)과 연결되는 상기 수용공간(224)이 원형의 단면형상을 가지는 원기둥 형상으로 형성되는 것으로 도시하고 있으나 이에 한정하는 것은 아니며 사각형의 단면형상을 가지도록 형성하는 것도 가능하다.
특히, 상기 수용공간(224)은 방사상으로 구비되는 상기 방열핀(220)의 수직면(220b) 사이의 틈새(225)를 통해 상기 통풍 유로(222)와 각각 연결된다.
따라서, 상기 수용공간(224)에 수용되는 상기 전기연결부(300)는 구동시 발생되는 열이 상기 전기연결부(300)의 둘레를 따라서 구비되는 상기 방열핀(220) 사이의 틈새(225)를 통해 상기 통풍 유로(222)로 방출되어 효과적으로 냉각될 수 있다.
상기 장착판(230)은 상기 수용홀(221) 내에서 상기 수용홀(221)의 중심축에 수직하게 상기 수직면(220b)을 가로지르며 구비되어 상기 수용홀(221) 내에 수용되는 상기 광원 모듈(100)을 일측면에 장착하고, 상기 광원 모듈(100)이 상기 수용홀(221) 내에서 고정될 수 있도록 지지한다.
그리고, 상기 장착판(230)은 상기 수용홀(221)의 지름과 실질적으로 동일하거나 보다 큰 크기의 지름을 갖도록 형성될 수 있다.
상기 장착판(230)의 타측면, 즉 상기 광원 모듈(100)이 장착되는 측면의 반대측면은 상기 수용공간(224)의 바닥면을 이루며, 따라서 상기 수용홀(221)과 상기 수용공간(224)은 상기 장착판(230)에 의해 분리되게 된다.
상기 방열판(210), 상기 방열핀(220) 그리고 상기 장착판(230)은 사출성형 등을 통해 일체로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 전기연결부(300)는 하우징(310)의 내부에 구비되는 전원공급장치(SMPS)(320) 등을 통해 상기 광원 모듈(100)로 전원을 공급한다.
상기 커버 부재(400)는 상기 광원 모듈(100)을 보호하도록 상기 방열판(210)의 관통홀(211)에 장착된다. 이러한 커버 부재(400)는 플라스틱, 실리카, 아크릴, 유리 등의 소재로 형성될 수 있으며, 광투과성을 위해 투명하게 형성되는 것이 바람직하나 이에 한정하는 것은 아니다.
특히, 상기 커버 부재(400)는 각 발광소자 패키지(120)의 위치에 대응하여 상기 커버 부재(400)의 표면에 렌즈구조(410)를 형성하여 구비한다.
상기 렌즈구조(410)는 상기 각 발광소자 패키지(120)의 직상부에 위치하며, 상기 커버 부재(400)의 외부표면 또는 내부표면 중 어느 한면에 형성되거나, 상기 커버 부재(400)의 외부표면과 내부표면에 각각 형성될 수 있다.
상기 렌즈구조(410)는 상기 조명 장치(1)에서 방출되는 빛의 지향각에 따라서 볼록렌즈 혹은 오목렌즈 형상의 구조를 가지도록 형성될 수 있다.
따라서, 방출되는 빛이 넓게 퍼질 수 있도록 넓은 지향각을 갖는 구조로 설계하는 경우 상기 렌즈구조(410)는 볼록렌즈 형상으로 형성될 수 있으며, 특정 영역으로 집중되어 조명할 수 있도록 좁은 지향각을 갖는 구조로 설계하는 경우 상기 렌즈구조(410)는 오목렌즈 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 상기 렌즈구조(410)가 각 발광소자 패키지(120)에 대응하여 형성되는 것으로 도시하고 설명하였으나, 상기 커버 부재(400) 자체를 렌즈구조로 형성하는 것도 가능하다.
그리고, 상기 커버 부재(400)는 상기 발광소자 패키지(120)에서 방출되는 빛의 파장을 변환하는 형광물질을 함유할 수 있으며, 빛의 확산을 위해 광분산재를 함유할 수도 있다.
100...... 광원 모듈 110...... 기판
120...... 발광소자 패키지 200...... 방열부
210...... 방열판 211...... 관통홀
212...... 통풍공 220...... 방열핀
221...... 수용홀 222...... 통풍 유로
223...... 배기공 224...... 수용공간
225...... 틈새 230...... 장착판
300...... 전기연결부 310...... 하우징
320...... 전원공급장치 400...... 커버부재
410...... 렌즈구조

Claims (13)

  1. 기판과, 상기 기판상에 실장된 하나 이상의 발광소자 패키지를 포함하는 광원 모듈;
    중심부에 전면을 향해 개방된 관통홀 및 상기 관통홀의 둘레를 따라서 관통형성되는 복수의 통풍공을 구비하는 방열판과, 상기 방열판의 후면으로 연장되어 상기 방열판의 테두리를 따라 방사상으로 구비되며 상기 복수의 통풍공 사이에 위치하도록 배치되어 상기 통풍공과 연통하는 통풍 유로를 형성하는 복수의 방열핀과, 상기 관통홀 내에 구비되어 상기 광원 모듈이 전면을 향하도록 장착되는 장착판을 포함하는 방열부; 및
    상기 광원 모듈과 연결되어 외부로부터 상기 발광소자 패키지로 전원을 공급하는 전기연결부;
    를 포함하는 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방열핀은 단면이 지그재그 형상의 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방열핀은 상기 관통홀의 지름보다 작은 크기의 지름을 가지는 수용홀을 상기 관통홀 내에 형성하여 상기 광원 모듈을 수용하도록 수평면이 상기 관통홀의 내주면을 따라 일부 노출되어 구비되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 방열핀은 관통홀로 노출되는 상기 수평면이 상기 관통홀의 내주면으로부터 상기 수용홀을 향해 하향경사지게 구비되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 방열핀은 상기 관통홀 내에서 방사상으로 구비되는 상기 수평면 사이의 간격에 의해 형성되는 배기공을 구비하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 배기공은 각각 상기 통풍 유로와 연결되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 방열핀은 상기 수평면의 단부에서 광축방향을 따라 수직하게 연장되는 수직면이 상기 관통홀 및 수용홀의 중심축을 기준으로 방사상으로 일정한 간격으로 이격되어 상기 전기연결부를 수용하는 수용공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 장착판은 상기 수용홀 내에서 상기 수용홀의 중심축에 수직하게 상기 수직면을 가로지르며 구비되어 상기 수용홀과 상기 수용공간을 분리하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 수용공간은 방사상으로 구비되는 상기 방열핀의 수직면 사이의 틈새를 통해 상기 통풍 유로와 연결되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 방열판, 상기 방열핀 그리고 상기 장착판은 일체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 광원 모듈을 보호하도록 상기 방열판의 관통홀 전면에 구비되는 커버 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 커버 부재는 각 발광소자 패키지의 위치에 대응하여 상기 커버 부재의 표면에 형성되는 렌즈구조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 렌즈구조는 상기 각 발광소자 패키지의 직상부에 위치하며, 상기 커버 부재의 외부표면 또는 내부표면 중 어느 한면에 형성되거나, 상기 커버 부재의 외부표면과 내부표면에 형성되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
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