KR20130033217A

KR20130033217A - 광 반도체 기반 조명장치

Info

Publication number: KR20130033217A
Application number: KR1020110097164A
Authority: KR
Inventors: 이수운; 김승기
Original assignee: 주식회사 포스코엘이디
Priority date: 2011-09-26
Filing date: 2011-09-26
Publication date: 2013-04-03

Abstract

본 발명은 반도체 광소자를 포함하고, 반도체 광소자와 대면하는 광학 부재가 개구부에 장착된 하우징과, 광학 부재의 가장자리를 따라 개구부와 결합되어 에어의 배출 방향을 바꾸어 광학 부재측으로 이물질이 유입 또는 흡착되는 것을 차단하는 방오 유닛을 포함하는 구조로부터 이물질의 유입 및 흡착을 차단하여 광량의 저하를 미연에 방지할 수 있고, 내부 발열을 해소할 수 있도록 하는 광 반도체 기반 조명장치에 관한 것이다.

Description

광 반도체 기반 조명장치{OPTICAL SEMICONDUCTOR BASED ILLUMINATING APPARATUS}

본 발명은 광 반도체 기반 조명장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이물질의 유입 및 흡착을 차단하여 광량의 저하를 미연에 방지할 수 있도록 하는 광 반도체 기반 조명장치에 관한 것이다.

엘이디와 같은 광 반도체는 백열등과 형광등에 비하여 전력 소모량이 적으면서도 사용 수명이 길며 내구성도 뛰어남은 물론 훨씬 높은 휘도로 인하여 최근 조명용으로 널리 각광받고 있는 부품 중의 하나이다.

특히, 이러한 광 반도체를 광원으로 사용한 조명장치는 실내 조명은 물론 실외의 경관 조명용이나 보안등 및 가로등의 용도로도 활용됨은 물론, 현재 제철소나 대형 공장 등과 같이 분진의 비산이 심한 극한 환경에서 공장등의 용도로도 활용되고 있는 추세라 할 수 있다.

여기서, 이러한 광 반도체를 광원으로 사용한 조명장치는 광원을 외부로부터 보호하는 유리 또는 합성수지재의 광학 부재가 노출되어 있다.

그러나, 전술한 바와 같은 극한 환경에서는 광학 부재에 분진을 포함하여 비산하는 각종 이물질이 시간의 경과에 따라 지속적으로 광학 부재에 흡차되면서 광량의 저하 또한 동반하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 이물질의 유입 및 흡착을 차단하여 광량의 저하를 미연에 방지할 수 있도록 하는 광 반도체 기반 조명장치를 제공하기 위한 것이다.

그리고, 본 발명은 내부 발열을 해소할 수 있도록 하는 광 반도체 기반 조명장치에 관한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 반도체 광소자를 포함하고, 반도체 광소자와 대면하는 광학 부재가 개구부에 장착된 하우징과, 광학 부재의 가장자리를 따라 개구부와 결합되어 에어의 배출 방향을 바꾸어 광학 부재측으로 이물질이 유입 또는 흡착되는 것을 차단하는 방오 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치를 제공할 수 있다.

아울러, 청구범위 및 상세한 설명에 기재된 '반도체 광소자'는 발광다이오드 칩 등과 같은 광 반도체를 포함하거나 이용하는 소자를 의미한다.

이러한 '반도체 광소자'는 전술한 발광다이오드 칩을 포함한 다양한 종류의 광 반도체를 내부에 포함하는 패키지 레벨의 것이라 하겠다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.

우선, 본 발명은 하우징의 개구부에 장착된 방오 유닛에 의하여 외부로부터 유입된 에어가 광학 부재의 가장자리로 배출되도록 함으로써 이물질의 유입 및 흡착을 차단하여 광량의 저하를 미연에 방지할 수 있게 된다.

그리고, 본 발명은 하우징의 내측에 공냉 유닛과 냉각 유닛을 광학 부재측을 향하여 순차적으로 배치함으로써 하우징에 내장된 반도체 광소자로부터 발생되는 열을 효과적으로 배출시키고 냉각시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 반도체 기반 조명장치의 전체적인 구조를 나타낸 단면 개념도
도 2는 도 1의 B-B'선으로부터 A 시점에서 바라본 도면
도 3 및 도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 광 반도체 기반 조명장치의 주요부인 방오 유닛의 구조를 나타낸 개념도

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 반도체 기반 조명장치의 전체적인 구조를 나타낸 단면 개념도이며, 도 2는 도 1의 B-B'선으로부터 A 시점에서 바라본 도면이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 광 반도체 기반 조명장치의 주요부인 방오 유닛의 구조를 나타낸 개념도이다.

본 발명은 도시된 바와 같이 반도체 광소자(500)가 포함된 하우징(100)의 개구부(101)측으로 에어를 배출시키는 방오 유닛(400)을 포함하는 구조임을 파악할 수 있다.

하우징(100)은 반도체 광소자(500)를 포함하고, 반도체 광소자(500)와 대면하는 광학 부재(600, globe)가 개구부(101)에 장착된 것으로, 내부에 SMPS(700, Switched-Mode Power Supply) 등을 포함한 각종 부품이 장착되는 내부 공간을 제공하는 것이다.

방오 유닛(400)은 광학 부재(600)측으로 이물질이 유입 또는 흡착되는 것을 차단하기 위하여, 광학 부재(600)의 가장자리를 따라 개구부(101)와 결합되어 에어의 배출 방향(점선으로 표시된 화살표)을 바꾸는 역할을 수행하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 실시예의 적용이 가능하며 다음과 같은 다양한 실시예의 적용도 가능함은 물론이다.

하우징(100)은 전술한 바와 같이 반도체 광소자(500)가 장착되는 내부 공간이 형성된 것으로, 하우징(100)에는 하우징(100)의 일측으로부터 에어를 강제 흡입하여 광학 부재(600)의 가장자리를 통해 배출시키는 공냉 유닛(200)과 함께 일정한 패턴의 유로를 따라 순환하는 냉각 유체가 반도체 광소자(500)를 냉각시키는 냉각 유닛(300)이 더 포함되는 구조의 실시예가 가능하다.

여기서, 공냉 유닛(200) 및 냉각 유닛(300)은 광학 부재(600)측을 향하여 순차적으로 배치되는 것이 바람직하다.

따라서, 도 1과 같이 도면의 상측을 천장부이라 가정하고 하우징(100)을 설치하였을 때 에어는 점선으로 표시된 화살표 방향과 같이 강제 흡입되고 배출되면서 하우징(100)의 내부 발열을 해소함과 아울러 방오 유닛(400)에 의한 이물질의 유입 또는 흡착을 차단할 수도 있게 되는 것이다.

이하, 공냉 유닛(200)과 냉각 유닛(300) 및 방오 유닛(400)의 각 구성부에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다.

우선, 공냉 유닛(200)은 전술한 바와 같이 하우징(100)의 외부로부터 강제로 에어를 흡입하여 배출시킴으로써 반도체 광소자(500) 및 SMPS(700) 등과 같은 발열체를 냉각시키는 것으로, 하우징(100)의 일측에 내장된 SMPS(700)과 대응하는 외면을 따라 관통된 다수의 슬릿(110)으로부터 에어를 흡입하여 광학 부재(600)측으로 배출하는 팬(210)을 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 슬릿(110)이 형성된 하우징(100)의 내측면에는 특별히 도시하지는 않았으나, 탈착 가능한 분진 필터가 더 구비되는 것이 바람직하다.

분진 필터는 HEPA 필터 또는 SEPA 필터 등과 같은 것을 적용하여 단순히 분진 뿐 아니라, 다양한 유해 물질의 여과도 도모할 수 있을 것이다.

한편, 냉각 유닛(300)은 전술한 바와 같이 냉각 유체를 이용하여 반도체 광소자(500) 및 SMPS(700)에 직접 접촉되어 냉각 작용을 구현하기 위한 것으로, 공냉 유닛(200)과 인접한 제1 냉각 어셈블리(310)와, 제1 냉각 어셈블리(310) 및 반도체 광소자(500)와 인접한 제2 냉각 어셈블리(320)를 포함하는 구조임을 파악할 수 있다.

제1 냉각 어셈블리(310)는 공냉 유닛(200), 즉 팬(210)에 인접하게 배치되어 흡입되는 에어와 접촉하고 냉각 유체가 순환하는 제1 냉각 배관(312)을 포함하는 것으로, 다수의 금속 박판이 이격된 방열체(314)를 포함하고, 제1 냉각 배관(312)이 방열체(314) 각각을 관통하여 배치되는 것이다.

제1 냉각 배관(312)의 형성 방향 및 구조는 최대한 냉각 유체가 오랫동안 많은 지점을 통과하면서 방열체(314) 주변을 냉각시킬 수 있게 설계할 수 있다.

제2 냉각 어셈블리(320)는 제1 냉각 어셈블리(310)와 인접하게 배치되어 광학 부재(600)와 대면되고, 반도체 광소자(500)가 안착되며 냉각 유체가 순환하는 제2 냉각 배관(322)을 포함하는 것으로, 방열 플레이트(324)와 냉각 블럭(326)을 포함하는 구조임을 알 수 있다.

방열 플레이트(324)는 반도체 광소자(500)가 안착되며 광학 부재(600)와 대면되는 평판 형상의 것으로, 열전도성이 뛰어난 구리 또는 알루미늄과 같은 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

냉각 블럭(326)은 방열 플레이트(324) 상에 구비되어 일체를 이루는 것으로, 제1 냉각 어셈블리(310)와 인접하고, 반도체 광소자(500)에 근접하게 배치되는 제2 냉각 배관(322)이 관통하는 것이다.

여기서, 냉각 유체는 HFC134a 등과 같은 프레온 대체 냉매를 포함한 냉각 성능을 발휘할 수 있고 안정적이며 환경에 영향을 거의 주지 않는 물질이라면 어떠한 것도 사용할 수 있을 것이다.

한편, 방오 유닛(400)은 전술한 바와 같이 광학 부재(600)의 가장자리로부터 배출되는 에어를 광학 부재(600)의 중심측을 향하여 배출되도록 함으로써 이물질의 유입 또는 흡착을 방지하기 위한 것으로, 제1 링(410)에 연장된 벤트 가이드(420)를 포함하는 구조임을 파악할 수 있다.

제1 링(410)은 도 1 및 도 2를 참고로 하면, 하우징(100)의 개구부(101) 가장자리를 따라 결합되고 광학 부재(600)의 가장자리에 평행하게 복수의 제1 슬릿(411)이 관통되는 것이다.

그리고, 벤트 가이드(420)는 도 1 및 도 3을 참고로 하면, 제1 링(410)의 외측 가장자리를 따라 연장되어 광학 부재(600)와 경사를 이루는 것이다.

따라서, 벤트 가이드(420)의 위와 같은 구조로부터 에어가 배출되는 방향을 광학 부재(600)에 대하여 경사지게 함으로써 슬릿(110)으로부터 강제 흡입되어 제1 슬릿(411)을 통해 배출되는 에어 자체는 이물질의 유입 또는 흡착을 차단하는 에어 커튼의 역할을 수행할 수 있게 되는 것이다.

한편, 방오 유닛(400)은 도 2 내지 도 4와 같이 제1 링(410)으로 마감되고 광학 부재(600)의 가장자리를 따라 정, 역회전 가능한 제2 링(430)을 더 포함하는 구조의 실시예를 적용할 수 있을 것이다.

즉, 제2 링(430)은 구체적으로는 광학 부재(600)의 외측 가장자리를 따라 장착되고 제1 링(410)으로 마감되며, 제1 슬릿(411)에 대응되는 형상의 제2 슬릿(431)이 관통되어 제1 링(410)에 대하여 광학 부재(600)의 외측 가장자리에서 정, 역회전하는 제2 링(430)을 포함하는 구조임을 알 수 있다.

여기서, 벤트 가이드(420)의 단부에서 연장된 가상의 직선(ℓ)이 광학 부재(600)와 만나는 점(p)으로부터 개구부(101) 가장자리까지의 거리(d)는 제1 링(410)의 내측 가장자리로부터 개구부(101) 가장자리까지의 거리(d')보다 길거나 같은 것이 바람직하다.

이때, 거리 d에 대하여 거리 d'는 이물질의 유입 또는 흡착 차단 효과를 구현하기 위한 한계라 할 수 있다.

또한, 제2 링(430)은 광학 부재(600)의 가장자리를 따라 정, 역회전이 가능하도록 도 3과 같이 돌기(432)를 더 마련할 수도 있을 것이다.

즉, 돌기(432)는 제2 슬릿(431)과 인접한 제2 슬릿(431) 사이로부터 돌출되며, 돌기(432)의 단부는 하우징(100)의 외측에 노출되고, 돌기(432)의 노출된 단부는 특별히 도시하지 않았으나, 하우징(100)의 외측에서 기어나 링크 등의 부품과 연결되어 왕복하면서 도 2의 (a)에서 (b)와 같이 에어의 배출량을 조절할 수 있을 것이다.

또한, 벤트 가이드(420)는 도 4와 같이 광학 부재(600)에 대한 경사각을 조절할 수 있을 것이다.

여기서, 미설명 부호로 410'는 제1 링의 결합부이며, 450은 도 4의 실시예에 따른 제1 링을 나타낸다.

즉, 벤트 가이드(420)는 복수의 가이드편(422) 각각을 제1 와이어(424)로 연결하고, 제1 와이어(424)로부터 하우징(100)까지 연결된 탄성 부재(426)가 배출되는 에어의 풍량 및 풍압에 따라 자연스레 경사각이 조절되게 탄성 변형을 허용하게 되는 것이다.

또한, 벤트 가이드(420)는 도시된 실시예 외에도 복수의 가이드편(422) 각각이 제1 와이어(424)로 연결되어지되, 제1 와이어(424)에 별도의 와이어를 연결하여 하우징(100)의 외측에 연통시킨 후 별도의 와이어를 구동모터로 정, 역회전하는 스풀에 권취시켜 원격 제어하는 등의 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.

이상과 같이 본 발명은 이물질의 유입 및 흡착을 차단하여 광량의 저하를 미연에 방지할 수 있고, 내부 발열을 해소할 수 있도록 하는 광 반도체 기반 조명장치를 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.

100...하우징 200...공냉 유닛
300...냉각 유닛 400...방오 유닛
500...반도체 광소자 600...광학 부재

Claims

반도체 광소자를 포함하고, 상기 반도체 광소자와 대면하는 광학 부재가 개구부에 장착된 하우징; 및
상기 광학 부재의 가장자리를 따라 상기 개구부에 형성되어 에어의 배출 방향을 바꾸어 상기 광학 부재측으로 이물질이 유입 또는 흡착되는 것을 차단하는 방오 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
청구항 1에 있어서,
상기 방오 유닛은,
상기 하우징의 개구부 가장자리를 따라 결합되고 상기 광학 부재의 가장자리에 평행하게 복수의 제1 슬릿이 관통되는 제1 링을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
청구항 2에 있어서,
상기 방오 유닛은,
상기 제1 링의 외측 가장자리를 따라 연장되어 상기 광학 부재와 경사를 이루는 벤트 가이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
청구항 2에 있어서,
상기 방오 유닛은,
상기 광학 부재의 외측 가장자리를 따라 장착되고 상기 제1 링으로 마감되며, 상기 제1 슬릿에 대응되는 형상의 제2 슬릿이 관통되어 상기 제1 링에 대하여 상기 광학 부재의 외측 가장자리에서 정, 역회전하는 제2 링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
청구항 1에 있어서,
상기 하우징의 일측으로부터 에어를 흡입하여 상기 광학 부재의 가장자리를 통해 배출시키는 공냉 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
청구항 1에 있어서,
상기 하우징에 내장되어 상기 반도체 광소자를 냉각시키는 냉각 유체가 순환하는 일정한 패턴의 냉각용 유로를 포함하는 냉각 유닛이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
청구항 1에 있어서,
상기 하우징의 내부에는,
상기 하우징의 일측으로부터 에어를 흡입하여 상기 광학 부재의 가장자리를 통해 배출시키는 공냉 유닛과,
상기 반도체 광소자를 냉각시키는 냉각 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
청구항 5에 있어서,
상기 공냉 유닛은,
상기 하우징의 일측에 내장된 SMPS과 대응하는 외면을 따라 에어를 흡입하여 상기 광학 부재측으로 배출하는 팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
청구항 7에 있어서,
상기 냉각 유닛은,
상기 공냉 유닛에 인접하게 배치되어 흡입되는 에어와 접촉하고 상기 냉각 유체가 순환하는 제1 냉각 배관이 구비된 제1 냉각 어셈블리를 포함하며,
상기 에어는 상기 반도체 광소자와 대면하는 광학 부재의 가장자리를 통하여 배출되는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
청구항 9에 있어서,
상기 냉각 유닛은,
상기 제1 냉각 어셈블리와 인접하게 배치되고, 상기 냉각 유체가 순환하는 제2 냉각 배관이 구비된 제2 냉각 어셈블리를 포함하며,
상기 제2 냉각 어셈블리는 상기 반도체 광소자와 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
청구항 8에 있어서,
상기 슬릿이 형성된 상기 하우징의 내측면에는 탈착 가능한 분진 필터가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
청구항 9에 있어서,
상기 제1 냉각 어셈블리는,
다수의 금속 박판이 이격된 방열체를 포함하며,
상기 제1 냉각 배관이 상기 방열체 각각을 관통하여 배치되는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
청구항 10에 있어서,
상기 제2 냉각 어셈블리는,
상기 반도체 광소자가 안착되며 상기 광학 부재와 대면되는 방열 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
청구항 10에 있어서,
상기 제2 냉각 어셈블리는,
상기 반도체 광소자가 안착되며 상기 방열 플레이트 상에 구비되어 제1 냉각 어셈블리와 인접하고, 상기 반도체 광소자에 근접하게 배치되는 제2 냉각 배관이 관통하는 냉각 블럭을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
청구항 3에 있어서,
상기 벤트 가이드의 단부에서 연장된 가상의 직선이 상기 광학 부재와 만나는 점으로부터 상기 하우징의 개구부 가장자리까지의 거리는 상기 제1 링의 내측 가장자리로부터 상기 개구부 가장자리까지의 거리보다 길거나 같은 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
청구항 3에 있어서,
상기 벤트 가이드는 상기 제1 링의 외측 가장자리를 따라 회동 가능하게 장착되는 복수의 가이드편을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
청구항 16에 있어서,
상기 벤트 가이드는,
상기 가이드편 각각을 상호 연결하는 제1 와이어로부터 연장되고 상기 하우징에 연결되는 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
청구항 4에 있어서,
상기 제2 링은,
상기 제2 슬릿과 인접한 제2 슬릿 사이로부터 돌출되는 돌기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.