KR20130073864A - 열 전도성 하우징 및 관련 구조물을 포함하는 조명 장치 - Google Patents

열 전도성 하우징 및 관련 구조물을 포함하는 조명 장치 Download PDF

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KR20130073864A
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light emitter
sidewall
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데 벤 안토니 피. 반
와이 콴 찬
친 와 호
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크리, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명에 따른 조명 장치는 발광기 그리고 발광기로부터 멀어지게 연장되는 측벽을 포함할 수 있다. 추가로, 열 전도성 하우징이 측벽으로부터 이격될 수 있고, 공동이 측벽과 열 전도성 하우징 사이에 형성될 수 있다. 추가로, 렌즈가 발광기로부터 이격될 수 있고, 이 때에 측벽은 발광기에 인접하게 혼합 챔버를 형성하도록 발광기로부터 멀어지게 렌즈로 연장된다. 더욱이, 열 전도성 하우징은 혼합 챔버 외부측에 있을 수 있고, 측벽은 반사성일 수 있다.

Description

열 전도성 하우징 및 관련 구조물을 포함하는 조명 장치{LIGHTING DEVICES INCLUDING THERMALLY CONDUCTIVE HOUSINGS AND RELATED STRUCTURES}
관련출원
본 출원은 2009년 9월 25일자로 출원된 미국 특허 출원 제12/566,857호의 일부-계속-출원(CIP: continuation-in-part)인 2009년 11월 19일자로 출원된 미국 특허 출원 제12/621,970호의 일부-계속-출원이다. 본 출원은 또한 2009년 9월 25일자로 출원된 미국 특허 출원 제12/566,861호 및 2009년 9월 25일자로 출원된 미국 특허 출원 제29/344,218호의 일부 계속 출원이다. 위에서 언급된 출원들의 모두의 개시 내용은 참조로 온전히 여기에 합체되어 있다.
더욱 에너지 효율적인 시스템을 개발하려는 지속적인 노력이 있다. 미국에서 발생되는 전기의 큰 부분(일부 추정치는 25% 정도로 높음)이 조명을 위해 사용되기 때문에, 더 에너지 효율적인 조명을 제공하려는 지속적인 노력이 있다. 고상 발광기(예컨대, 발광 다이오드)는 광이 종래의 백열 또는 형광 전구를 사용하는 대신에 고상 발광기를 사용하여 더 효율적으로 발생되기 때문에 주목을 받고 있다. 더욱이, 고상 발광기의 수명은 종래의 백열 또는 형광 전구의 수명보다 상당히 길 수 있다.
그러나, 종래의 전구는 일반적으로 종래의 전구 상에 제공되는 에디슨 나사 끼움부(Edison screw fitting)를 수용하도록 구성되는 에디슨 설비(Edison fixture)를 통해 제공되는 120 V AC 전력을 사용하여 동작된다. 기존의 건물에는 이처럼 일반적으로 종래의 전구를 수용하도록 구성되는 인클로저(enclosure) 내의 에디슨 설비가 제공되지만, 고상 조명 장치는 DC 전력을 요구할 수 있다. 더욱이, 고상 조명 장치의 성능 및 수명은 적절한 냉각이 제공되지 않으면 악영향을 받을 수 있고, 종래의 조명 설비[예컨대, 조명 캔(lighting can)]에 의해 제공되는 공간은 고상 조명 장치를 위해 전형적으로 제공되는 냉각 구조물을 용이하게 수용하지 못할 수 있다.
따라서, 기존의 AC 조명 설비(AC lighting fixture)와 호환 가능한 더 효율적인 조명 장치에 대한 당업계에서의 필요성이 계속적으로 존재한다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 조명 장치는 발광기 그리고 발광기로부터 멀어지게 연장되는 측벽을 포함할 수 있다. 열 전도성 하우징이 측벽으로부터 이격될 수 있다. 따라서, 공동이 측벽과 열 전도성 하우징 사이에 형성될 수 있다.
열 전도성 하우징은 열 전도성 하우징 내부측의 공동과 열 전도성 하우징 외부측의 공간 사이의 유체 소통을 제공하는 관통 개구를 포함할 수 있다. 추가로, 열 소산 요소가 측벽과 열 전도성 하우징 사이의 공동 내에 제공될 수 있고, 열 소산 요소의 일부가 측벽 및 열 전도성 하우징 양쪽 모두로부터 이격될 수 있다. 열 소산 요소는 열 소산 요소와 측벽 사이의 공동의 일부와 열 소산 요소와 열 전도성 하우징 사이의 공동의 일부 사이의 유체 소통을 가능케 하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 열 전도성 하우징 및 열 소산 요소는 양쪽 모두가 발광기에 열적으로 결합될 수 있다.
렌즈가 발광기로부터 이격될 수 있고, 측벽은 발광기에 인접하게 혼합 챔버를 형성하도록 발광기로부터 멀어지게 렌즈로 연장될 수 있다. 열 전도성 하우징의 외부측 표면의 단면이 조명 장치의 중심 축에 대해 실질적으로 대칭일 수 있고, 발광기에 가장 가까운 제1 폭이 발광기로부터 더 먼 제2 폭보다 작을 수 있다. 열 전도성 하우징의 외부측 표면은 실질적으로 절두원추형의 형상을 형성할 수 있고, 및/또는 열 전도성 하우징의 외부측 표면은 핀(fin)을 갖지 않을 수 있다. 더욱이, 열 전도성 하우징의 외부측 표면의 최대 폭이 약 90 ㎜ 내지 약 110 ㎜의 범위 내에 있을 수 있고, 및/또는 에디슨 나사 끼움부가 발광기에 전기적으로 결합될 수 있고, 이 때에 에디슨 나사 끼움부는 조명 장치의 중심 축과 정렬된다.
본 발명의 일부 다른 실시예에 따르면, 조명 장치는 끼움부 그리고 끼움부에 전기적으로 결합되는 발광기(LED: light emitting device)를 포함할 수 있다. 열 전도성 하우징이 발광기에 열적으로 결합될 수 있다. 열 전도성 하우징은 끼움부로부터 멀어지게 그리고 발광기로부터 멀어지게 연장될 수 있고, 열 전도성 하우징은 핀을 실질적으로 갖지 않는 조명 장치의 외부 표면을 형성할 수 있다.
측벽이 발광기로부터 멀어지게 연장될 수 있고, 이 때에 열 전도성 하우징의 일부가 측벽과 열 전도성 하우징 사이에 공동을 형성하도록 측벽으로부터 이격된다. 기부 하우징이 끼움부와 발광기 사이의 기계적인 결합 및 이격을 제공할 수 있고, 구동 회로(driver circuit)가 끼움부와 발광기 사이의 전기적 결합을 제공할 수 있다. 렌즈가 발광기로부터 이격될 수 있고, 측벽은 발광기에 인접하게 혼합 챔버를 형성하도록 발광기로부터 멀어지게 렌즈로 연장될 수 있다. 열 전도성 하우징의 최대 폭 부분이 약 90 ㎜ 내지 약 110 ㎜의 범위 내에 있을 수 있다.
열 전도성 하우징은 열 전도성 하우징 내부측의 공동과 열 전도성 하우징 외부측의 공간 사이의 유체 소통을 제공하는 관통 개구를 포함할 수 있다. 추가로, 열 소산 요소가 측벽과 열 전도성 하우징 사이의 공동 내에 제공될 수 있다. 열 소산 요소는 발광기와 열적으로 결합될 수 있고, 열 소산 요소의 일부가 측벽 및 열 전도성 하우징 양쪽 모두로부터 이격될 수 있다.
열 소산 요소는 열 소산 요소와 측벽 사이의 공동의 일부와 열 소산 요소와 열 전도성 하우징 사이의 공동의 일부 사이의 유체 소통을 가능케 하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 열 전도성 하우징은 알루미늄 하우징 등의 금속 하우징일 수 있고, 열 소산 요소는 알루미늄 열 소산 요소 등의 금속 열 소산 요소일 수 있다.
도1a, 도1b, 도1c 및 도1d는 본 발명의 일부 실시예에 따른 조명 장치의 각각의 정면도, 우측면도, 좌측면도 및 배면도이다.
도1e 및 도1f는 본 발명의 일부 실시예에 따른 도1a, 도1b, 도1c 및 도1d의 조명 장치의 각각의 평면도 및 저면도이다.
도1g 및 도1h는 본 발명의 일부 실시예에 따른 도1a, 도1b, 도1c 및 도1d의 조명 장치의 사시도이다.
도2a 및 도2b는 본 발명의 일부 실시예에 따른 도1a-도1h의 열 전도성 하우징의 각각의 정면도 및 평면도이다.
도3은 종래의 조명 장치의 최대 치수(예컨대, PAR30L 및/또는 BR30 전구에 대한 최대 치수)와 함께 본 발명의 일부 실시예에 따른 도1a, 도1b, 도1c 및 도1d의 조명 장치의 정면도이다.
도4는 본 발명의 일부 실시예에 따른 섹션 라인 Ⅰ-Ⅰ'을 따라 취해진 도1a, 도1e 및 도1f의 조명 장치의 단면도이다.
도5는 본 발명의 일부 다른 실시예에 따른 조명 장치의 사시도이다.
도6은 본 발명의 일부 실시예에 따른 도5의 조명 장치의 단면도이다.
도7a 및 도7b는 본 발명의 일부 다른 실시예에 따른 도6의 열 소산 요소의 각각의 정면도 및 평면도이다.
도8a 및 도8b는 본 발명의 일부 다른 실시예에 따른 도6의 열 소산 요소의 각각의 정면도 및 평면도이다.
도9는 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치와 사용될 수 있는 전기 끼움부 형상/치수의 예를 도시하고 있다.
도10a 및 도10b는 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치가 호환 가능할 수 있는(예컨대, 그 내에 끼워질 수 있는) 전구 형상/치수의 예를 도시하고 있다.
본 발명의 실시예가 이제부터 다양한 실시예가 도시되어 있는 첨부 도면을 참조하여 더 완전하게 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 많은 상이한 형태로 실시될 수 있고, 여기에 기재된 실시예에 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 오히려, 이들 실시예는 본 발명이 철저하고 완전해지도록 제공되고, 당업자에게 본 발명의 범주를 완전하게 전달할 것이다. 도면에서, 층 및 영역의 크기 및 상대 크기는 명료화를 위해 과장될 수 있다. 동일한 도면 부호는 도면 전체에 걸쳐 동일한 요소를 나타낸다.
여기에서 사용된 용어는 단지 구체적인 실시예를 설명할 목적을 위한 것이고, 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 여기에서 사용된 것과 같이, 단수 형태와 관련된 용어는 그렇지 않은 것으로 명확하게 지시되지 않으면 복수 형태를 또한 포함하도록 의도된다. 용어 "포함하다" 및/또는 "포함하는"은 본원에 사용될 때 언급된 특징부, 단계, 동작, 요소 및/또는 구성 요소의 존재를 특정하고 1개 이상의 다른 특징부, 단계, 동작, 요소, 구성 요소 및/또는 그 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것이 또한 이해될 것이다. 대조적으로, 구성과 관련된 용어 "이루어지는"은 본원에서 사용될 때에 언급된 특징부, 단계, 동작, 요소 및/또는 구성 요소를 특정하고, 추가의 특징부, 단계, 동작, 요소 및/또는 구성 요소를 배제한다.
층, 영역, 기판 또는 요소 등의 요소가 또 다른 요소 "상에(on)" 있는 것으로서 언급될 때에 이 요소는 다른 요소 상에 직접적으로 있을 수 있거나 개재 요소가 또한 존재할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 마찬가지로, 층, 영역, 기판 또는 요소가 또 다른 요소에 "연결(connected to)" 또는 "결합(coupled to)"되는 것으로서 언급될 때에, 이 요소는 다른 요소에 직접적으로 연결 또는 결합될 수 있거나 개재 요소가 존재할 수 있다. 나아가, "아래(beneath)" 또는 "위(overlie)" 등의 상대적인 용어가 도면에 도시된 것과 같이 기판 또는 기부에 대한 또 다른 층 또는 영역에 대한 하나의 층 또는 영역의 관계를 설명하는 데 여기에서 사용될 수 있다. 이들 용어는 도면에 도시된 배향에 추가하여 소자의 상이한 배향을 포함하도록 의도된다는 것이 이해될 것이다. 마지막으로, 용어 "직접적으로(directly)"는 개재 요소가 없다는 것을 의미한다. 여기에서 사용된 것과 같이, 용어 "및/또는"는 관련하여 나열된 항목들 중 1개 이상의 임의의 그리고 모든 조합을 포함하고, "/"로서 축약될 수 있다.
용어 제1, 제2 등은 다양한 요소, 구성 요소, 영역, 층 및/또는 섹션을 설명하는 데 여기에서 사용될 수 있지만 이들 요소, 구성 요소, 영역, 층 및/또는 섹션은 이들 용어에 의해 제한되지 않아야 한다는 것이 이해될 것이다. 이들 용어는 단지 또 다른 영역, 층 또는 섹션으로부터 하나의 요소, 구성 요소, 영역, 층 또는 섹션을 구별하는 데 사용된다. 이와 같이, 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않으면, 아래에서 논의된 제1 요소, 구성 요소, 영역, 층 또는 섹션이 제2 요소, 구성 요소, 영역, 층 또는 섹션으로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예가 본 발명의 이상화된 실시예의 개략도인 단면도 및/또는 다른 도면을 참조하여 여기에서 설명될 것이다. 이와 같이, 예컨대 제조 기술 및/또는 공차의 결과로서의 도면의 형상으로부터의 변화가 예측되어야 한다. 따라서, 본 발명의 실시예는 여기에 도시된 영역의 특정한 형상에 제한되는 것으로서 해석되지 않아야 하고, 예컨대 제조로부터 기인하는 형상 면에서의 편차를 포함하도록 해석되어야 한다. 예컨대, 직사각형으로서 도시 또는 설명되는 영역이 전형적으로 통상적인 제조 공차로 인해 둥근형 또는 곡선형 특징부를 가질 것이다. 따라서, 도면에 도시된 영역은 여기에서 그렇지 않은 것으로 제한되지 않으면 특성 면에서 개략적이고 그 형상은 장치의 영역의 정밀한 형상을 도시하도록 의도되지 않고 본 발명의 범주를 제한하도록 의도되지 않는다. 더욱이, 여기에서 설명된 모든 수치적인 양은 그러한 것으로 언급되지 않으면 대략적이고 정확한 것으로 간주되지 않아야 한다.
여기에서 그렇지 않은 것으로 정의되지 않으면, 여기에서 사용된 (기술 및 과학 용어를 포함하는) 모든 용어는 당업자에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 통상적으로 사용되는 사전에서 정의되는 것들 등의 용어는 관련 기술 및 본 명세서와 관련되는 그 의미와 일관되는 의미를 갖는 것으로서 해석되어야 하고 여기에서 명시적으로 그러한 것으로 제한되지 않으면 이상화되거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다는 것이 또한 이해될 것이다.
여기에서 사용된 것과 같이, 층 또는 영역은 투명 층 또는 영역 상에 충돌되는 복사선(radiation)의 적어도 50%가 투명 층 또는 영역을 통과할 때에 "투명(transparent)"인 것으로 간주된다. 더욱이, 용어 "인광체(phosphor)"는 임의의 파장 변환 재료(들)에 대해 동의어로 사용된다.
여기에서 설명되는 일부 실시예는 실리콘 탄화물(SiC)-계열의 장착 기판 상에 갈륨 질화물(GaN)-계열의 고상 발광 다이오드 등의 발광기를 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예가 장착 기판 및 에피택시얼 층의 다양한 상이한 조합을 기초로 할 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 예컨대, 조합은 GaP 장착 기판 상의 AlGaInP 고상 발광 다이오드; GaAs 장착 기판 상의 InGaAs 고상 발광 다이오드; GaAs 장착 기판 상의 AlGaAs 고상 발광 다이오드; SiC 또는 사파이어(Al2O3) 장착 기판 상의 SiC 고상 발광 다이오드; 및/또는 갈륨 질화물, 실리콘 탄화물, 알루미늄 질화물, 사파이어, 아연 산화물 및/또는 다른 장착 기판 상의 Ⅲ족-질화물-계열의 고상 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 더욱이, 다른 실시예에서, 장착 기판이 완성 제품 내에 존재하지 않을 수 있다. 일부 실시예에서, 고상 발광기는 미국 노스 캐롤라이나주 더햄에 소재한 크리, 인크.(Cree, Inc.)에 의해 제조 및 판매되며, cree.com에 일반적으로 설명되어 있는 갈륨 질화물-계열의 발광 다이오드 소자일 수 있다.
도1a-도1h, 도2, 도3 및 도4는 본 발명의 일부 실시예에 따른 조명 장치(101) 및 그 요소를 도시하고 있다. 구체적으로, 도1a, 도1b, 도1c 및 도1d는 조명 장치(101)의 각각의 정면도, 우측면도, 좌측면도 및 배면도이고, 도1e 및 도1f는 조명 장치(101)의 각각의 평면도 및 저면도이다. 도1g 및 도1h는 조명 장치(101)의 사시도이고, 도2a 및 도2b는 도1a-도1h와 동일한 축척으로의 열 전도성 하우징(107)의 각각의 정면도 및 평면도이고, 도3은 (PAR30L 및/또는 BR30 전구에 대한 최대 치수 등의) 종래의 조명 장치의 최대 치수로 도시된 조명 장치(101)의 정면도이다. 도4는 도1e의 섹션 라인 Ⅰ-Ⅰ'을 따라 취해진 조명 장치(101)의 단면도이다. 더욱이, 조명 장치(101)의 치수가 ㎜ 단위로 도1a, 도1f 및 도2에 도시되어 있다.
도1a-도1h, 도2, 도3 및 도4에 도시된 것과 같이, 조명 장치(101)는 에디슨 나사 끼움부(103), 기부 하우징(105)(예컨대, 플라스틱 기부 하우징), 열 전도성 하우징(107), 렌즈(109) 및 체결구 구멍(111)을 포함할 수 있다. 추가로, [기부 하우징(105) 내의] 구동 회로(119)가 발광기(115)와 에디슨 나사 끼움부(103) 사이에 전기적으로 결합될 수 있다. 도4에 도시된 것과 같이, 복수개의 발광기(115)가 기판(121)(예컨대, 금속 코어 인쇄 회로 기판) 상에 제공될 수 있고, 발광기(115)가 반사 측벽(117) 및 렌즈(109)에 의해 형성되는 혼합 챔버(123)에 인접하게/혼합 챔버(123) 내에 제공될 수 있다. 예컨대, 반사 측벽(117)은 반사 코팅(117b)이 그 상에 있는 플라스틱 측벽(117a)을 사용하여 제공될 수 있거나, 반사 측벽(117)은 자연 반사성 물질을 사용하여 제공될 수 있다.
예컨대 반사 코팅(117b)은 예컨대 "조명 패널 마이크로셀룰러 반사 시트 MCPET를 위한 새로운 재료(New Material for Illuminated Panels Microcellular Reflective Sheet MCPET)"의 명칭을 갖는 데이터 시트[후루까와 전기 컴퍼니 리미티드(Furukawa Electric Co., Ltd.), 2008년 4월 8일자로 갱신]에 그리고 "조명 설비의 투명도 및 효율을 개선하기 위한 후루까와 어메리카 데뷔 MCPET 반사 시트(Furukawa America Debuts MCPET Reflective Sheets to Improve Clarity, Efficiency of Lighting Fixtures)"(LED 메거진, 2007년 5월 23일)의 명칭을 갖는 공개물에 기재된 것과 같은 마이크로-포밍 폴리에틸렌 테레프탈레이트(MCPET: micro-foamed polyethylene terephthalate)를 사용하여 제공될 수 있고, 이들 양쪽 모두의 개시 내용은 여기에 완전하게 기재된 것처럼 온전히 참조로 여기에 합체되어 있다. 추가예에서 또는 대체예에서, 반사 코팅(117b)은 예컨대 "듀폰™ 확산 광 반사기(DuPont™ Diffuse Light Reflector)"(듀폰 공개물 제K-20044호, 2008년 5월)의 명칭을 갖는 데이터 시트에 기재된 것과 같은 확산 반사 재료(DLR: diffuse reflective material)를 사용하여 제공될 수 있으며 이는 역시 diffuselightreflector.dupont.com에 개시되어 있는바, 이들 양쪽 모두의 개시 내용은 여기에 완전하게 기재된 것처럼 온전히 참조로 여기에 합체되어 있다.
조명 장치(101)는 이처럼 종래의 120 V AC 전구 소켓 내로 나사 결합되도록 구성될 수 있고, 구동 회로(119)는 120 V AC 입력을 발광기(115)를 구동시키는 데 적절한 DC 출력(들)으로 변환하도록 구성될 수 있다. 발광기(115)는 특정한 파장의 광을 각각 방출하는 발광 다이오드 및/또는 레이저 다이오드 등의 반도체 고상 발광기일 수 있다. 따라서, 상이한 색상의 발광기 및/또는 인광체가 실질적으로 백색의 광을 발생시키는 데 함께 사용될 수 있다. 실질적으로 백색의 광을 발생시키도록 동일한 조명 장치 내에서 인광체와 함께 상이한 색상의 발광 다이오드를 사용하는 것이 예컨대 미국 특허 제7,213,940호[안토니 폴 반 드 벤(Anthony Paul Van De Ven) 등, 발명의 명칭: "조명 장치 및 방법(Lighting Device and Method)"]에 논의되어 있고, 그 개시 내용은 참조로 온전히 여기에 합체되어 있다. 인광체가 예컨대 발광기(115) 상에 직접적으로 가해지는 코팅 내에, 반사 코팅(117b) 내에/상에 및/또는 렌즈(109) 내에/상에 제공될 수 있다. 발광기(115)로부터의 광은 이처럼 혼합 챔버(123) 내로 진입되고, 반사 코팅(117b)으로부터 반사되고, 조명을 제공하도록 렌즈(109)를 통해 배출된다. 반사 코팅(117b)은, 예컨대 실질적인 반사만을 제공하거나, 반사 및 확산을 제공하거나, 반사 및 인광 발생을 제공하거나, 또는 반사, 확산 및 인광 발생을 제공할 수 있다. 마찬가지로, 렌즈(109)는, 예컨대 실질적인 반사만을 제공하거나, 전달 및 확산을 제공하거나, 전달 및 인광 발생을 제공하거나, 또는 전달, 확산 및 인광 발생을 제공할 수 있다. 코팅(117b) 및/또는 렌즈(109)에서 확산을 제공함으로써, 개별의 발광기가 별개의 광원으로서 보이지 않도록 백색 광의 비교적 균일한 조명이 제공될 수 있다. 렌즈(109)는 광의 집속을 제공하거나 제공하지 않을 수 있다.
발광기(115)의 성능 및 사용 수명은 온도 상승의 결과로서 감소될 수 있고, 발광기(115)는 동작 중에 상당한 열을 발생시킬 수 있다. 따라서, 기판(121)은 발광기(115)로부터 열 전도성 하우징(107)으로 열을 전도하도록 구성될 수 있고, 열 전도성 하우징의 기부(107b)는 기판(121) 뒤에서 연장될 수 있다. 열 전도성 하우징(107)은 이처럼 발광기(115)에 열적으로 결합되는 기부(107b) 그리고 외부측 환경에 노출되는 측벽(107a)을 포함할 수 있다. 따라서, 열 전도성 하우징(107)은 핀을 요구하지 않으면서 발광기(115)에 의해 발생되는 열을 조명 장치(101) 외부측의 환경으로 전달/복사/전도할 수 있다. 열 전도성 하우징(107)의 측벽(107a)의 외부측 표면이 이처럼 실질적으로 매끄러울 수 있고 및/또는 장치의 중심 축(CA: central axis)에 대해 축 방향으로 대칭일 수 있다. 추가로, 열 분산기(125)(예컨대, 알루미늄 판)가 열 전도성 하우징(107)의 기부(107b) 상에 제공될 수 있고, 그에 의해 열 전도성 하우징(107)의 기부(107b)가 열 분산기(125)와 기판(121) 사이에 개재될 수 있다. 열 분산기(125)는 이처럼 발광기(115)로부터 멀어지게 열 전달하도록 열 저항을 더욱 감소시킬 수 있다. 추가로, 그래파이트 시트가 그 사이의 열 저항을 감소시키도록 기판(121)과 열 전도성 하우징(107)의 기부(107b) 사이에 및/또는 기부(107b)와 열 분산기(125) 사이에 제공될 수 있다.
도4에 추가로 도시된 것과 같이, 반사 측벽(117)은 발광기(115)로부터 멀어지게 연장될 수 있고, 열 전도성 하우징(107)의 측벽(107a)은 반사 측벽(117)과 열 전도성 하우징(107)의 측벽(107a) 사이에 공동(131)을 형성하도록 반사 측벽(117)으로부터 이격될 수 있다. 따라서, 반사 측벽(117)은 반사 코팅(117b)이 그 상에 있는 비교적 비싸지 않고 가벼운 중량으로 성형되는 플라스틱 측벽(117a)을 사용하여 제공될 수 있고, [측벽 및 기부(107a, 107b)를 포함하는] 열 전도성 하우징(107)은 알루미늄 등의 비교적 가벼운 중량의 열 전도성 금속을 사용하여 제공될 수 있다. 도1a-도1h, 도2a-도2b 또는 도3에 도시되어 있지 않지만, 열 전도성 하우징(107)의 측벽(107a)은 공동(131)과 외부측 환경 사이에 유체 소통(예컨대, 통기)을 제공하는 관통 구멍을 포함할 수 있어, 열 전도성 하우징(107)으로부터의 열의 제거를 더욱 향상시킬 수 있다. 이러한 구멍을 통한 공기의 대류는 이처럼 열 전도성 하우징(107)의 외부측 표면으로부터의 열의 제거를 보충하도록 열 전도성 하우징(107)의 내부측 표면으로부터의 열의 제거를 향상시킬 수 있다.
열 전도성 하우징(107)의 실질적으로 매끄러운 측벽(107b)으로부터의 충분한 열 전달/복사/대류를 제공함으로써, 조명 장치(101)는 PAL30L 및/또는 BR30 타입 전구에 적합한 설비 등의 종래의 설비에서 사용되도록 구성될 수 있다. 예컨대 도1a 및 도1f는 본 발명의 일부 실시예에 따른 조명 장치(101)의 치수를 도시하고 있고, 도3은 종래의 전구에 대해 허용되는 최대 프로파일 내에서의 조명 장치(101)의 윤곽을 도시하고 있다. 모든 치수는 ㎜ 단위이고, 도3의 모든 치수는 조명 장치(101)의 치수와 대조적으로 최대의 종래 프로파일에 대해 기재되어 있다. 열 전도성 하우징(107)의 최대 폭은 약 90 ㎜ 내지 약 110 ㎜의 범위 내에 있을 수 있고, 도1a 및 도1f에 도시된 것과 같이, 열 전도성 하우징의 최대 폭은 약 100 ㎜일 수 있다. 더욱이, 열 전도성 하우징(107)의 외부 표면은 약 145˚를 초과하는 중심 축(CA)에 대한 각도로 테이퍼질 수 있고, 도1a에 도시된 것과 같이, 열 전도성 하우징(107)의 외부 표면은 약 150˚의 각도로 테이퍼질 수 있다. 더욱이, 기부 하우징(105)의 외부 표면은 에디슨 나사 끼움부(103)와 대략 동일하거나 약간 큰 폭(예컨대, 약 33 ㎜)으로 열 전도성 하우징(105)의 외부 표면과 동일한 테이퍼 각도를 따라 계속될 수 있고, 에디슨 나사 끼움부(103)는 약 27 ㎜의 폭을 가질 수 있다.
도1a-도1h, 도2a-도2b, 도3 및 도4의 조명 장치(101)는 이처럼 기부 하우징(105) 및 반사 측벽(117)에 대해 비교적 비싸지 않고 가벼운 중량의 플라스틱을 사용하여 조립될 수 있고, 열 전도성 금속(예컨대, 알루미늄)이 열 전도성 하우징(107)에 대해 사용될 수 있다. 기부 하우징(105), 열 전도성 하우징 및 반사 측벽(117)을 관통하는 정렬된 체결구 구멍(111)은 예컨대 나사, 스냅 끼움부 등을 사용하여 효율적인 조립을 제공할 수 있다. 알루미늄의 [측벽(107a) 및 기부(107b)를 포함하는] 연속 열 전도성 하우징(107)이 이처럼 비용 및/또는 중량을 크게 증가시키지 않으면서 효율적인 열 전달/복사/대류를 제공할 수 있다. 더욱이, 핀 없이 열 전도성 하우징(107)을 통해 열 전달/복사/대류를 제공함으로써, 조명 장치(101)는 발광기(115)의 성능 및/또는 수명을 상당히 감소시키지 않으면서 종래의 설비 내의 종래의 전구를 위한 대체물로서 적합할 수 있다.
도1a-도1h, 도2a-도2b, 도3 및 도4에 도시된 것과 같이, 열 전도성 하우징(107)의 단면은 조명 장치(101)의 중심 축(CA)에 대해 실질적으로 대칭일 수 있고, 이 때에 발광기(107)에 가장 가까운 제1 폭이 발광기(107)로부터 더 먼 제2 폭보다 작다. 더 구체적으로, 열 전도성 하우징의 측벽(107a)은 더 넓은 부분으로부터 더 좁은 부분으로 실질적으로 선형의 경사를 갖는 실질적으로 절두원추형의 형상을 형성할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 측벽(107a)의 단면 프로파일은 (종의 하부 부분과 같은) 오목 경사부 또는 (종의 상부 부분과 같은) 볼록 경사부를 가질 수 있다.
더욱이, 렌즈 보유부(141)가 렌즈(109)와 열 전도성 하우징(107) 사이의 기계적인 결합을 제공할 수 있고, 렌즈(109)는 유리 또는 플라스틱 등의 투명/반투명 재료로 형성될 수 있다. 위에서 언급된 것과 같이, 렌즈(109)는 광 전달에 추가하여 확산 및/또는 인광 발생을 제공할 수 있다. 광 확산은 (예컨대, 범프, 리지 등으로) 렌즈(109)의 표면을 미세하게 패터닝함으로써, 렌즈(109)의 표면 상에 광 확산 필름을 제공함으로써, 렌즈(109)의 체적 전체에 걸쳐 광 확산 입자를 분산시킴으로써 등의 방식으로 제공될 수 있다. 인광 발생은 렌즈(109)의 체적 전체에 걸쳐 및/또는 렌즈(109)의 표면 상의 필름 내에 인광 입자(예컨대, 인)를 제공함으로써 제공될 수 있다.
도5 및 도6은 본 발명의 추가 실시예에 따른 조명 장치(101')의 사시도 및 단면도이다. 조명 장치(101')는 열 전도성 하우징(107')이 그 측벽(107a')을 관통하는 개구(151)를 포함한다는 점 그리고 추가의 열 소산 요소(155)가 반사 측벽(117)과 열 전도성 하우징(107') 사이의 공동 내에 포함된다는 점을 제외하면 조명 장치(101)와 동일하다. 조명 장치(101')의 나머지 요소는 조명 장치(101)에 대해 위에서 논의된 것들과 동일하고, 요소들이 동일한 경우에, 동일한 도면 부호가 사용된다. 조명 장치(101)에 대해 변화되지 않은 요소의 추가 논의가 간결성을 위해 생략될 수 있다.
개구(151)는 이처럼 냉각을 더욱 용이하게 하도록 열 전도성 하우징(107') 내부측의 공동(131)과 열 전도성 하우징(107') 외부측의 공간 사이의 유체 소통(예컨대, 통기)을 제공할 수 있다. 더 구체적으로, 열 전도성 하우징(107')을 통한 유체 소통(예컨대, 공기 유동)을 가능케 함으로써, 열 전도성 하우징(107')의 측벽(107a')의 외부측 및 내부측 표면 양쪽 모두의 냉각이 용이해질 수 있다. 열 전도성 하우징(107')을 통한 유체 소통은 또한 공동(131) 내의 열 소산 요소(155)를 통한 냉각을 용이하게 할 수 있다.
도6에 도시된 것과 같이, 열 소산 요소(155)는 반사 측벽(117)과 열 전도성 하우징(107') 사이의 공동(131) 내에 제공될 수 있다. 더욱이, 열 소산 요소(155)의 기부(155b)가 발광기(115)와 열적으로 결합될 수 있고, 열 소산 요소(155)의 측벽(155a)이 반사 측벽(117) 및 열 전도성 하우징(107') 양쪽 모두로부터 이격될 수 있다. 특히, 열 소산 요소(155)는 알루미늄 등의 비교적 가벼운 열 전도성 금속으로 형성될 수 있다. 열 전도성 하우징(107')의 측벽(107a')을 관통하는 개구(151)는 이처럼 열 전도성 하우징(107) 및 열 소산 요소(155) 양쪽 모두로부터의 열의 소산을 용이하게 할 수 있다. 따라서, 열 소산 요소(155)는 발광기(115)로부터의 열이 소산될 수 있는 표면적을 효과적으로 증가시킬 수 있다.
도6에 도시된 것과 같이, [측벽 및 기부(155a, 155b)를 포함하는] 열 소산 요소(155)는 열 전도성 하우징(107')과 별개로 형성될 수 있고, 그 다음에 [기부 하우징(105), 열 전도성 하우징(107'), 열 소산 요소(155) 및 반사 측벽(117)의] 체결구 구멍(111)을 정렬시키고 체결구를 가함으로써 조립된다. 열 소산 요소(155)는 이처럼 도2a 및 도2b에서의 열 전도성 하우징(107)에 대해 도시된 것과 유사한 형상을 가질 수 있고, 이때의 주요 차이점은 열 소산 요소(155)의 치수가 열 소산 요소(155)가 도6에 도시된 것과 같이 공동(131) 내에 끼워지게 할 정도로 충분히 축소된다는 것이다. 바꿔 말하면, [관통하는 체결구 구멍(111)을 포함하는] 기부(155b)의 일부가 기판(121)(예컨대, 금속 코어 인쇄 회로 기판)과 열 전도성 하우징(107')의 기부(107b') 사이에 제공될 수 있고, 열 소산 요소(155)의 측벽(155a)이 열 전도성 하우징(107')의 측벽(107a')을 통해 개구(151)를 거쳐 통기되는 공동(131) 내로 연장될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 열 전도성 하우징(107') 및 열 소산 요소(155)는 단일의 기부를 공유하는 단일의 금속(예컨대, 알루미늄) 편으로서 제공될 수 있다. 더 구체적으로, 열 전도성 하우징(107')의 기부(107b')는 기판(121)과 알루미늄 판(125) 사이에 제공될 수 있고, 열 소산 요소(155)의 측벽(155a)은 열 전도성 하우징(107')의 기부(107b')의 내부로부터 직접적으로 연장될 수 있다. 발광기(115)와 열 전도성 하우징(107')의 측벽(107a') 사이의 열 저항은 이처럼 별개의 기부(155b, 107b') 사이의 열 계면을 감소시킴으로서 감소될 수 있다.
열 전도성 하우징(107) 및 열 소산 요소(155)의 단면은 조명 장치(101')의 중심 축(CA)에 대해 실질적으로 대칭일 수 있고, 이 때에 발광기(115)에 가장 가까운 그 외부측 표면의 폭이 발광기(115)로부터 더 먼 외부측 표면의 폭보다 작다. 더 구체적으로, 열 소산 요소(155)의 측벽(155a) 그리고 열 전도성 하우징(107')의 측벽(107a')은 양쪽 모두가 실질적으로 절두원추형의 형상을 가질 수 있고, 열 소산 요소(155)의 측벽(155a)은 열 전도성 하우징의 측벽(107a')보다 수직의 경사를 가질 수 있다. 도7a 및 도7b는 본 발명의 일부 실시예에 따른 실질적으로 절두원추형의 형상을 갖는 열 소산 요소(155)의 각각의 정면도 및 평면도이다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 열 전도성 하우징(107')의 측벽(107a') 및/또는 열 소산 요소(155)의 측벽(155a)의 단면 프로파일은 (종의 하부 부분과 같은) 오목 경사부 또는 (종의 상부 부분과 같은) 볼록 경사부를 가질 수 있다.
도6에 도시된 것과 같이, 열 소산 요소(155)의 측벽(155a)의 길이는 열 소산 요소(155)와 반사 측벽(117) 사이의 공동(131)의 일부와 열 소산 요소(155)와 열 전도성 하우징(107') 사이의 공동(131)의 일부 사이의 유체 소통(예컨대, 통기)을 가능케 하도록 열 전도성 하우징(107)의 측벽(107a')의 길이보다 작을 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 열 소산 요소(155)와 반사 측벽(117) 사이의 공동(131)의 일부와 열 소산 요소(155)와 열 전도성 하우징(107') 사이의 공동(131)의 일부 사이의 유체 소통은 열 소산 요소의 측벽(155a)을 관통하는 개구 및/또는 열 소산 요소의 측벽(155a) 내의 간극을 사용하여 제공될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 열 소산 요소(155)의 측벽(155a)은 이격된 리프(leaf)들로서 제공될 수 있고, 이때 리프들 사이의 간극은 리프들 아래에서, 리프들 주위에서 및/또는 리프들 사이에서의 유체 소통을 가능케 한다. 도8a 및 도8b는 본 발명의 일부 다른 실시예에 따른 열 소산 요소(155')의 각각의 정면도 및 평면도이다. 기부(155b')가 도7a 및 도7b의 기부(155b)에 대해 변화되지 않을 수 있지만, 측벽(155a')이 연속 절두원추형 형상을 제공하는 대신에 복수개의 이격된 리프를 포함할 수 있다.
많은 상이한 실시예가 위의 설명 및 도면과 연계하여 여기에서 개시되었다. 이들 실시예의 모든 조합 및 하위 조합을 그대로 설명 및 예시하기 위해 과도하게 반복적이고 불명료할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 도면을 포함하는 본 명세서는 여기에서 설명된 실시예의 모든 조합 및 하위 조합의 그리고 이들을 제조 및 사용하는 방식 및 과정의 완전하게 기재된 설명을 구성하도록 해석될 것이고, 임의의 이러한 조합 및 하위 조합에 대해 특허청구범위를 뒷받침할 것이다.
도면 및 명세서에서, 본 발명의 실시예가 개시되었고, 특정한 용어가 채용되었지만, 이들은 제한의 목적이 아닌 단지 일반적이고 설명적인 의미로 사용되고, 본 발명의 범주는 다음의 특허청구범위에 기재되어 있다. 에디슨 나사 끼움부가 예로서 논의되었고, 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치는 나사 끼움부(screw fitting)(예컨대, E11, E12, E17, E26, E39, E39D, P40s, E26/59x39 등), 캔 끼움부(can fitting)[예컨대, 캔 DC 베이, 캔 SC 베이 B15 등], 슬리브 끼움부(sleeve fitting)(예컨대, B22d, B22-3, P28s 등), 포스트 끼움부(post fitting)[예컨대, 모굴 바이포스트(Mogul BiPost) G38, 메드 바이포스트(Med BiPost) 등], 접촉 끼움부(contact fitting)(예컨대, 나사 단자, 디스크 기부, 단일 접촉부 등), 측면 프롱 끼움부(side prong fitting), 단부 프롱 끼움부(end prong fitting)[예컨대, 외부 모그 단부 프롱(Ext. Mog End Prong), 모그 단부 프롱(Mog End Prong) 등] 등의 (기부로서 또한 호칭되는) 다른 전기 끼움부와 사용될 수 있다. 도9는 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치와 사용될 수 있는 전기 끼움부 형상/치수의 예를 도시하고 있다. 마찬가지로, PAR30 및 BAR30과 호환 가능한 치수를 갖는 조명 장치가 예로서 논의되었지만, 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치는 A 시리즈 전구 형상(예컨대, A-15, A-19, A-21, A-23 등), B 시리즈 전구 형상(예컨대, B-10½, B-13, BA-9, BA-9½ 등), C-7/F 시리즈 전구 형상(예컨대, F-10, F-15, F-20 등), G 시리즈 전구 형상(예컨대, G-16½, G-25, G-40 등), P-25/PS-35 전구 형상(예컨대, P-25, PS-35 등), BR 시리즈 전구 형상(예컨대, BR-25, BR-30, BR-40 등), R 시리즈 전구 형상(예컨대, R-20, R-30, R-40 등), RP-11/S 시리즈 전구 형상(예컨대, RP-11, S-6, S-11, S-14 등), PAR 시리즈 전구 형상(예컨대, PAR-16, PAR-20, PAR-30S, PAR-30L, PAR-38, PAR-64 등) 및/또는 T 시리즈 전구 형상(예컨대, T-4½, T-5, T-6, T-8, T-10 등) 등의 다른 전구 형상/치수와 호환 가능한 치수를 가질 수 있다. 도10a 및 도10b는 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치가 호환 가능할 수 있는 전구 형상/치수의 예를 도시하고 있다. 전기 끼움부, 전구 형상 및 전구 치수는 예컨대 "조명 참조 문헌, 공통 전구 용어, 전구 형상, 용어집(Lighting Reference, Common Light Bulb Terms, Bulb Shapes, Glossary)"[벌보라마(Bulborama), http://www.bulborama.com/reference.html]에 논의되어 있고, 그 개시 내용은 참조로 온전히 여기에 합체되어 있다.
101: 조명 장치
103: 에디슨 나사 끼움부
105: 기부 하우징
107: 열 전도성 하우징
109: 렌즈
111: 체결구 구멍
115: 발광기
117: 반사 측벽
119: 구동 회로
121: 기판

Claims (23)

  1. 조명 장치이며,
    발광기와;
    발광기로부터 멀어지게 연장되는 측벽과;
    측벽으로부터 이격되는 열 전도성 하우징으로서, 공동이 측벽과 열 전도성 하우징 사이에 형성되는, 열 전도성 하우징을 포함하는
    조명 장치.
  2. 제1항에 있어서, 열 전도성 하우징은 열 전도성 하우징 내부측의 공동과 열 전도성 하우징 외부측의 공간 사이의 유체 소통을 제공하는 관통 개구를 포함하는 조명 장치.
  3. 제2항에 있어서, 측벽과 열 전도성 하우징 사이의 공동 내의 열 소산 요소로서, 열 소산 요소의 일부가 측벽 및 열 전도성 하우징 양쪽 모두로부터 이격되는, 열 소산 요소를 추가로 포함하는 조명 장치.
  4. 제3항에 있어서, 열 소산 요소는 열 소산 요소와 측벽 사이의 공동의 일부와 열 소산 요소와 열 전도성 하우징 사이의 공동의 일부 사이의 유체 소통을 가능케 하도록 구성되는 조명 장치.
  5. 제3항에 있어서, 열 전도성 하우징 및 열 소산 요소는 양쪽 모두가 발광기에 열적으로 결합되는 조명 장치.
  6. 제1항에 있어서, 측벽과 열 전도성 하우징 사이의 공동 내의 열 소산 요소로서, 열 소산 요소의 일부는 측벽 및 열 전도성 하우징 양쪽 모두로부터 이격되는, 열 소산 요소를 추가로 포함하는 조명 장치.
  7. 제1항에 있어서, 발광기로부터 이격되는 렌즈로서, 측벽은 발광기에 인접하게 혼합 챔버를 형성하도록 발광기로부터 멀어지게 렌즈로 연장되는, 렌즈를 추가로 포함하는 조명 장치.
  8. 제7항에 있어서, 열 전도성 하우징은 측벽 및 렌즈에 의해 형성되는 혼합 챔버 외부측에 있는 조명 장치.
  9. 제1항에 있어서, 열 전도성 하우징의 외부측 표면의 단면이 조명 장치의 중심 축에 대해 실질적으로 대칭이고, 발광기에 가장 가까운 제1 폭이 발광기로부터 더 먼 제2 폭보다 작은, 조명 장치.
  10. 제9항에 있어서, 열 전도성 하우징의 외부측 표면은 실질적으로 절두원추형의 형상을 형성하는 조명 장치.
  11. 제9항에 있어서, 열 전도성 하우징의 외부측 표면은 핀을 갖지 않는 조명 장치.
  12. 제11항에 있어서, 열 전도성 하우징의 외부측 표면의 최대 폭이 약 90 ㎜ 내지 약 110 ㎜의 범위 내에 있는 조명 장치.
  13. 제12항에 있어서, 발광기에 전기적으로 결합되는 에디슨 나사 끼움부로서, 에디슨 나사 끼움부는 조명 장치의 중심 축과 정렬되는, 에디슨 나사 끼움부
    를 추가로 포함하는 조명 장치.
  14. 제1항에 있어서, 측벽은 반사 측벽을 포함하는 조명 장치.
  15. 조명 장치이며,
    끼움부와;
    끼움부에 전기적으로 결합되는 발광기(LED)와;
    발광기에 열적으로 결합되는 열 전도성 하우징을 포함하고,
    열 전도성 하우징은 끼움부로부터 멀어지게 그리고 발광기로부터 멀어지게 연장되고, 열 전도성 하우징은 핀을 실질적으로 갖지 않는 조명 장치의 외부 표면을 형성하는,
    조명 장치.
  16. 제15항에 있어서, 발광기로부터 멀어지게 연장되는 측벽으로서, 열 전도성 하우징의 일부는 측벽과 열 전도성 하우징 사이에 공동을 형성하도록 측벽으로부터 이격되는, 측벽을 추가로 포함하는 조명 장치.
  17. 제16항에 있어서, 끼움부와 발광기 사이의 기계적인 결합 및 이격을 제공하는 기부 하우징과;
    끼움부와 발광기 사이의 전기적 결합을 제공하는 구동 회로를 추가로 포함하는 조명 장치.
  18. 제16항에 있어서, 발광기로부터 이격되는 렌즈로서, 측벽은 발광기에 인접하게 혼합 챔버를 형성하도록 발광기로부터 멀어지게 렌즈로 연장되는, 렌즈를 추가로 포함하는 조명 장치.
  19. 제16항에 있어서, 열 전도성 하우징의 외부측 표면의 최대 폭 부분이 약 90 ㎜ 내지 약 110 ㎜의 범위 내에 있는 조명 장치.
  20. 제16항에 있어서, 열 전도성 하우징은 열 전도성 하우징 내부측의 공동과 열 전도성 하우징 외부측의 공간 사이의 유체 소통을 제공하는 관통 개구를 포함하는 조명 장치.
  21. 제20항에 있어서, 측벽과 열 전도성 하우징 사이의 공동 내의 열 소산 요소로서, 열 소산 요소는 발광기와 열적으로 결합되고, 열 소산 요소의 일부는 측벽 및 열 전도성 하우징 양쪽 모두로부터 이격되는, 열 소산 요소
    를 추가로 포함하는 조명 장치.
  22. 제21항에 있어서, 열 소산 요소는 열 소산 요소와 측벽 사이의 공동의 일부와, 열 소산 요소와 열 전도성 하우징 사이의 공동의 일부 사이의 유체 소통을 가능케 하도록 구성되는 조명 장치.
  23. 제15항에 있어서, 끼움부는 에디슨 나사 끼움부를 포함하는 조명 장치.
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