KR20120019597A - 조명 장치 - Google Patents

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KR20120019597A
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Abstract

실시예는 광원; 상기 광원과 접하는 제1 히트 싱크부; 및 연결 핀을 통하여 상기 제1 히트 싱크부와 접하고, 상기 제1 히트 싱크부에 결합 및 분리가 가능한 제2 히트 싱크부를 포함하고, 상기 제2 히트 싱크부는 적어도 2개의 히트 싱크를 포함하고, 상기 각각의 히트 싱크는 상기 연결 핀을 수용하는 삽입 홈과 상기 삽입 홈과 연결된 몸체 및 상기 몸체의 적어도 일측면에 구비된 연장부를 포함하고, 서로 이웃한 상기 각각의 히트 싱크의 연장부는 서로 맞물리는 조명장치를 제공한다.

Description

조명 장치{Illumination Device}
실시예는 발광소자가 구비된 조명장치에 관한 것이다.
일반적으로 등기구의 광원으로는 백열등, 고압 수은등, 형광등, 및 나트륨등과 같은 다양한 종류가 사용되지만, 이들은 밝기에 비하여 에너지 소비가 크고, 수명이 짧다.
광원으로 백열등, 고압 수은등, 형광등, 및 나트륨등을 사용하는 조명 기구는 수명이 짧기 때문에 주기적인 교체가 필요하다. 그러나 접근이 어려운 경우(예를 들어, 둥근 천장, 교각, 고층 빌딩, 교통 터널) 또는 교체 비용이 극히 비싼 경우에 교체의 어려움이 발생할 수 있다.
조명 기구 중에서 다운라이트(Down Light)는 천장에 작은 구멍을 뚫고 그 속에 광원을 매입하는 조명 방식이다. 다운라이트는 전반조명용 외에 기능과 용도에 따라 월워셔(wall washer) 다운라이트, 다운스포트(down spot) 등으로 구분되는데, 조명 기구의 노출이 거의 없어 천장면이 잘 정돈되어 보이는 것이 이점이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기 신호를 적외선, 가시광선과 같은 빛의 형태로 변환시키는 발광소자로서, 부피가 작고 소비 전력이 적으며 낮은 열 방출 특성과 타 조명 장치에 비하여 상대적으로 수명이 길다. 이러한 장점으로 인하여 발광 다이오드는 기계 장치의 표시용 소자, 자동차의 외장에 들어가는 조명이나 내부의 기기, 전광판, 및 다운라이트 등에 널리 사용되고 있다.
실시예는 열 방출효율이 뛰어난 발광소자를 제공하고자 한다.
실시예는 광원; 상기 광원과 접하는 제1 히트 싱크부; 및 연결 핀을 통하여 상기 제1 히트 싱크부와 접하고, 상기 제1 히트 싱크부에 결합 및 분리가 가능한 제2 히트 싱크부를 포함하고, 상기 제2 히트 싱크부는 적어도 2개의 히트 싱크를 포함하고, 상기 각각의 히트 싱크는 상기 연결 핀을 수용하는 삽입 홈과 상기 삽입 홈과 연결된 몸체 및 상기 몸체의 적어도 일측면에 구비된 연장부를 포함하고, 서로 이웃한 상기 각각의 히트 싱크의 연장부는 서로 맞물리는 조명장치를 제공한다.
다른 실시예는 광원; 상기 광원과 접하고, 상기 광원의 열을 흡수하는 제1 히트 싱크부와 상기 제1 히트 싱크부의 열을 하기의 제2 히트 싱크부로 전달하는 연결 핀 및 상기 전달 받은 열을 방출하는 제2 히트 싱크부를 포함하는 방열부; 상기 방열부와 상기 광원을 수용하고, 상기 방열부의 열을 외부로 방출하는 제1 공기 유동구가 구비된 하우징; 및 상기 방열부와 상기 광원을 상기 하우징에 결합하고, 상기 광원의 열을 방출하는 제2 공기 유동구가 구비된 홀더를 포함하는 조명 장치를 제공한다.
여기서, 상기 제2 히트 싱크부는 상기 연결 핀을 통하여 상기 제1 히트 싱크부에 결합 및 분리가 가능할 수 있다.
그리고, 상기 제2 히트 싱크부는 적어도 2개의 히트 싱크를 포함하고, 상기 각각의 히트 싱크는 상기 연결 핀을 수용하는 삽입 홈과 상기 삽입 홈과 연결된 몸체 및 상기 몸체의 적어도 일측면에 구비된 연장부를 포함하고, 서로 이웃한 상기 각각의 히트 싱크의 연장부는 서로 맞물릴 수 있다.
그리고, 상기 제1 히트 싱크부는 원기둥 형상이고, 상기 원기둥은 상기 광원과 멀어질수록 직경이 감소할 수 있다.
그리고, 상기 원기둥은 상기 광원과 반대 방향의 면이 오픈될 수 있다.
그리고, 상기 제1 히트 싱크부는 측면에 홀이 형성되어,상기 제1 히트 싱크부는 측면에 홀이 형성되어, 상기 제1 히트 싱크부 내부의 열을 상기 제2 히트 싱크부로 전달할 수 있다.
그리고, 상기 연결 핀은 상기 제1 히트 싱크부에 삽입되어 체결될 수 있다.
또한, 상기 제2 히트 싱크부는 압출 성형하여 제조될 수 있다.
실시예에 따른 조명장치는 열방출 효율이 뛰어나다.
도 1은 실시예에 따른 발광소자의 사시도이고,
도 2는 도 1의 조명장치의 방열부의 저면도이고,
도 3은 도 1의 조명장치의 방열부의 측단면도이고,
도 4는 도 2의 'B' 영역의 열 흐름을 나타낸 도면이고,
도 5는 도 1의 조명장치의 발광소자 패키지의 단면도이다.
이하 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 1은 실시예에 따른 발광소자의 사시도이다. 이하에서, 도 1을 참조하여 실시예에 따른 발광소자를 설명한다.
실시예에 따른 조명 장치는 광을 투사하는 광원(100)과 상기 광원(100)이 내장되는 하우징(300)과 상기 광원(100)의 열을 방출하는 방열부(200) 및 상기 광원(100)과 방열부(200)를 상기 하우징(300)에 결합하는 홀더(10)를 포함하여 이루어진다.
상기 하우징(300)은 전기 소켓(미도시)에 결합되는 소켓 결합부(310)와, 상기 소켓결합부(310)와 연결되고 광원(100)이 내장되는 몸체부(320)를 포함한다. 몸체부(320)에는 제1 공기유동구(330)가 관통하여 형성될 수 있다.
도 1에서는 상기 하우징(300)의 몸체부(320) 상에 복수 개의 제1 공기유동구(330)가 구비되어 있는데, 상기, 제1 공기유동구(330)는 하나의 공기유동구로 이루어지거나, 복수 개의 유동구를 도시된 바와 같은 방사상 배치 이외의 다양한 배치도 가능하다.
그리고, 상기 광원(100)은 기판(110) 상에 복수 개의 발광소자 패키지(150)가 구비된다. 여기서, 상기 기판(110)은 상기 하우징(300)의 개구부에 삽입될 수 있는 형상일 수 있으며, 후술하는 바와 같이 방열부(200)로 열을 전달하기 위하여 열전도율이 높은 물질로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 광원의 하부에는 홀더(10)가 구비되는데 상기 홀더(10)는 프레임(11)과 제2 공기 유동구(12)를 포함한다. 여기서, 상기 프레임(11)의 상부는 상기 하우징(300) 하부의 개구부에 삽입될 수 있는 형상이어야 하고, 상기 제2 공기 유동구(12)는 하나의 공기유동구로 이루어지거나, 복수 개의 유동구를 도시된 바와 같은 방사상 배치 이외의 다양한 배치도 가능하다. 상기 홀더(10)는 상기 방열부(200)와 광원(100)을 상기 하우징(300)과 체결할 수도 있다.
그리고, 도시되지는 않았으나 상기 광원(100)의 하부에는 광학 부재가 구비되어 상기 광원(100)의 발광소자 패키지(150)에서 투사되는 빛을 확산, 산란 또는 수렴시킬 수 있다.
도 2는 도 1의 조명장치의 방열부의 저면도이고, 도 3은 도 1의 조명장치의 방열부의 측단면도 즉, A-A' 방향의 단면도이다. 단, 도 3은 설명의 편의를 위하여 도 1에서 광원(100)과 방열부(200)과 결합한 상태에서의 A-A' 방향의 단면도를 도시하였다.
이하에서, 도 2 및 도 3을 참조하여 실시예에 따른 조명장치의 방열부의 구성을 상세히 설명한다.
방열부(200)는 상기 광원(100)과 접하는 제1 히트 싱크부(210)와 상기 제1 히트 싱크부(210)에 결합 및 분리가 가능한 제2 히트 싱크부(220)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 제1 히트 싱크부(210)는 상기 광원(100)과 접촉하여 상기 광원(100)의 열을 직접 흡수할 수 있고, 상기 제2 히트 싱크부(220)는 상기 제1 히트 싱크부(210)의 열을 외부로 방출할 수 있다.
상기 제1 히트 싱크부(210)는 원기둥과 유사한 형상인데, 도 3에 도시된 바와 같이 광원(100)과 멀어질수록 직경이 감소할 수 있는데, 상기 하우징(300) 내로 방열부(200)가 삽입될 수 있기 위함이다. 그리고, 상기 원기둥 형상의 제1 히트 싱크부(210)는 상기 광원(100)과 반대 방향의 면, 즉 상기 하우징(300) 방향의 면이 오픈될 수 있는데, 이러한 구조로 인하여 상기 제1 히트 싱크부(210)로 전달된 열이 대류에 의하여 상기 하우징(300) 방향으로 전달된 후 상기 제1 공기유동구(330)으로 방출될 수 있다.
또한, 상기 제1 히트 싱크부(210)는 측면에 홀(212)이 구비될 수 있다. 상기 홀(212)은 상기 제1 히트 싱크부(210)로 전달된 열이 대류에 의하여 하기의 연결 핀(230)과 상기 제2 히트 싱크부(220)로 전달될 수 있게 한다.
그리고, 상기 제1 히트 싱크부(210)과 제2 히트 싱크부(220) 및 연결 핀(230)은 열전도율이 뛰어난 은(Ag), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al) 등의 금속으로 이루어질 수 있다.
그리고, 제2 히트 싱크부(220)는 도 2에 도시된 바와 같이 복수 개의 히트 싱크(221, 222)로 이루어져 있다. 그리고, 각각의 히트 싱크(221, 222)는 상기 연결 핀(230)이 삽입되는 삽입 홈(221a, 222a)이 중심 방향에 구비되어 있다. 그리고, 상기 히트 싱크(221, 222)의 몸체(221b, 222b)는 상기 삽입 홈(221a, 222a)과 연결되고, 상기 몸체와 교차하여 연장부(212c, 222c)가 구비되어 있다.
상기 삽입 홈(221a, 222a)에는 상기 연결 핀(230)이 삽입되어, 상기 방열부(200) 내의 제1 히트 싱크부(210)와 제2 히트 싱크부(220) 및 연결 핀(230)의 고정 및 열 전도를 용이하게 할 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 연결 핀(230)의 내측부(232)는 상기 제1 히트 싱크부(210) 내부로 삽입되어 고정되고, 상기 제2 히트 싱크부(220)는 상기 제1 히트 싱크부(210)의 외부로 노출되어 구비된다.
도시된 바와 같이 이웃한 히트 싱크(221, 222)에 각각 구비된 연장부(212c, 222c)는 서로 맞물리고 있다. 이러한, 구성은 제2 히트 싱크(220) 내의 각각의 히트 싱크(221, 222)의 표면적을 넓혀서 열 전도를 촉진할 수 있다. 또한, 이러한 구성은 서로 이웃한 히트 싱크(221, 222)의 방열부(200)의 중심으로부터의 거리가 가깝고 멀기를 반복하게 된다. 이러한, 복잡한 구조의 제2 히트 싱크부(220)의 각각의 히트 싱크는 압출 성형으로 제조될 수 있다.
그리고, 도시된 바와 같이 상기 연결 핀(230)은 상기 제1 히트 싱크부(210)의 주위에 삽입된 복수 개의 핀(231, 232)으로 이루어진다. 여기서, 상기 제1 히트 싱크부(210)와 연결 핀(230) 및 제2 히트 싱크부(220)는 접촉하므로, 광원(100)에서 방출된 열이 전도를 통하여 상기 하우징(300) 방향으로 방출될 수 있다.
도 4는 도 2의 'B' 영역의 열 흐름을 나타낸 도면이다. 직접 접촉하는 상기 제1 히트 싱크부(210)와 연결 핀(230) 및 제2 히트 싱크부(220) 간에 열 전도가 발생하고, 상기 제1 히트 싱크부(210)의 홀(212)에서 방출된 더운 공기가 화살표 방향을 따라 이동하여 열대류가 일어날 수 있다.
도 5는 도 1의 조명장치의 발광소자 패키지의 단면도이다.
도시된 바와 같이, 실시예에 따른 발광소자 패키지는 패키지 몸체(170)와, 상기 패키지 몸체(170)에 설치된 제1 전극층(151) 및 제2 전극층(152)과, 상기 패키지 몸체(170)에 설치되어 상기 제1 전극층(151) 및 제2 전극층(152)과 전기적으로 연결되는 실시예에 따른 발광소자(154)와, 상기 발광소자(154)를 포위하는 충진재(158)를 포함한다.
상기 패키지 몸체(170)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 발광소자(154)의 주위에 경사면이 형성되어 광추출 효율을 높일 수 있다.
상기 제1 전극층(151) 및 제2 전극층(152)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광소자(154)에 전원을 제공한다. 또한, 상기 제1 전극층(151) 및 제2 전극층(152)은 상기 발광소자(154)에서 발생된 광을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 상기 발광소자(154)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
상기 발광소자(154)는 상기 패키지 몸체(170) 상에 설치되거나 상기 제1 전극층(151) 또는 제2 전극층(152) 상에 설치될 수 있다.
상기 발광소자(154)는 상기 제1 전극층(151) 및 제2 전극층(152)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다. 도시된 실시예에서는 솔더층(156)을 통하여 제2 전극층(152)와 통전되고 있다.
상기 충진재(158)는 상기 발광소자(154)를 포위하여 보호할 수 있다. 또한, 상기 충진재(158)에는 형광체가 포함되어 상기 발광소자(154)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
상기 발광소자 패키지는 상기 기판(150)에 하나 또는 복수개로 탑재할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 기판(110) 상의 발광소자 패키지에 전류가 인가되면 도 1을 기준으로 아래로 주로 광이 투사되고, 상기 기판(110)에서는 열이 발생한다. 이때, 상기 기판(110)에서 아래로 방출되는 열은 상기 홀더(10) 개구부를 통하여 방출된다.
그리고, 상기 기판(110)의 윗방향으로 방출되는 열은 열전도를 통하여 상기 방열부(200)의 상기 기판(110)과 접촉하는 제1 히트 싱크(210)와 연결핀(230) 및 제2 히트 싱크부(220)로 전달되고, 상기 하우징(300)의 제1 공기유동구(330) 등을 통하여 조명장치 외부로 방출될 수 있다.
그리고, 상기 기판(110)에서 방출된 열은 원기둥 형상의 제1 히트 싱크부(210) 측면의 홀(212) 및 상기 원기둥 상단의 오픈 공간으로 열 대류에 의하여 방출될 수도 있다.
또한, 통상적으로 가열된 공기는 주위보다 가벼워지므로 열대류에 의하여 상기 하우징(300) 내의 제1 공기유동구(330)로 방출될 수 있다. 그리고, 차가운 공기는 상대적으로 밀도가 낮아서 낮은 곳에 위치할 수 있으므로, 상기 홀더(10)에 구비된 개구부 및 제2 공기유동구(12)를 통하여 조명장치 내로 유입되어 상기 기판(110)의 온도를 낮추어줄 수 있다.
실시예에 따른 조명장치는 램프, 가로등을 포함할 수 있으며, 건물의 벽면, 자동차의 정면이나 후면 등에 수평으로 설치될 수 있고, 전기스탠드 등에 다양한 각도로 설치될 수도 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 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, 실시예에 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.
10 : 홀더 11 : 프레임
12 : 제2 공기유동구 100 : 광원
110 : 기판 150 : 발광소자 패키지
151 : 제1 전극층 152 : 제2 전극층
154 : 발광소자 155: 와이어
156: 솔더층 157 : 렌즈
158 : 충진재 200 : 방열부
210 : 제1 히트 싱크부 212 : 홀
220 : 제2 히트 싱크부 221, 222 : 제2 히트 싱크
221a, 222a : 삽입 홈 221b, 222b : 몸체
221c, 222c : 연장부 230 : 연결 핀
232 : 내측부 234 : 외측부
300 : 하우징 310 : 소켓 결합부
320 : 몸체부 330 : 제1 공기유동구

Claims (9)

  1. 광원;
    상기 광원과 접하는 제1 히트 싱크부; 및
    연결 핀을 통하여 상기 제1 히트 싱크부와 접하고, 상기 제1 히트 싱크부에 결합 및 분리가 가능한 제2 히트 싱크부를 포함하고,
    상기 제2 히트 싱크부는 적어도 2개의 히트 싱크를 포함하고, 상기 각각의 히트 싱크는 상기 연결 핀을 수용하는 삽입 홈과 상기 삽입 홈과 연결된 몸체 및 상기 몸체의 적어도 일측면에 구비된 연장부를 포함하고, 서로 이웃한 상기 각각의 히트 싱크의 연장부는 서로 맞물리는 조명장치.
  2. 광원;
    상기 광원과 접하고, 상기 광원의 열을 흡수하는 제1 히트 싱크부와 상기 제1 히트 싱크부의 열을 하기의 제2 히트 싱크부로 전달하는 연결 핀 및 상기 전달 받은 열을 방출하는 제2 히트 싱크부를 포함하는 방열부;
    상기 방열부와 상기 광원을 수용하고, 상기 방열부의 열을 외부로 방출하는 제1 공기 유동구가 구비된 하우징; 및
    상기 방열부와 상기 광원을 상기 하우징에 결합하고, 상기 광원의 열을 방출하는 제2 공기 유동구가 구비된 홀더를 포함하는 조명 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 히트 싱크부는 상기 연결 핀을 통하여 상기 제1 히트 싱크부에 결합 및 분리가 가능한 조명장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 히트 싱크부는 적어도 2개의 히트 싱크를 포함하고, 상기 각각의 히트 싱크는 상기 연결 핀을 수용하는 삽입 홈과 상기 삽입 홈과 연결된 몸체 및 상기 몸체의 적어도 일측면에 구비된 연장부를 포함하고, 서로 이웃한 상기 각각의 히트 싱크의 연장부는 서로 맞물리는 조명장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 히트 싱크부는 원기둥 형상이고, 상기 원기둥은 상기 광원과 멀어질수록 직경이 감소하는 조명장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 원기둥은 상기 광원과 반대 방향의 면이 오픈된 조명장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 히트 싱크부는 측면에 홀이 형성되어, 상기 제1 히트 싱크부 내부의 열을 상기 제2 히트 싱크부로 전달하는 조명장치.
  8. 제 1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 연결 핀은 상기 제1 히트 싱크부에 삽입되어 체결되는 조명장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제2 히트 싱크부는 압출 성형하여 제조된 조명장치.
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