KR20130081861A - 방열 기능을 향상시킨 조명 장치 - Google Patents

방열 기능을 향상시킨 조명 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시 예는 방열 기능을 향상시킨 조명 장치에 관한 것으로, 적어도 하나 이상의 광원부가 상면에 배치되고 하면에 단차를 갖는 홈이 형성된 기판과, 상기 기판의 홈과 결합되는 결합돌기가 형성된 방열체를 포함하고 있다. 또한, 실시 예의 조명 장치는, 적어도 하나 이상의 광원부가 상면에 배치되고 하면에 단차를 갖는 결합돌기가 형성된 기판과, 상기 기판의 결합돌기와 결합되는 홈이 형성된 방열체를 포함하고 있다.
따라서 실시 예에 따른 조명 장치는, 광원 모듈부의 뒷면에 단차를 갖는 홈(또는 결합돌기)를 형성하고 상기 광원 모듈부와 결합되는 방열체에도 이와 대응되는 형상의 결합돌기(또는 홈)을 형성하여 상기 광원 모듈부와 방열체의 접촉 면적을 넓힘으로써, 방열 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

방열 기능을 향상시킨 조명 장치{LIGHTING DEVICE WITH IMPROVED COOLING FUNCTION}
실시 예는 방열 기능을 향상시킨 조명 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 발광소자(LED, Light Emitting Diode)는 GaAs, AlGaAs, GaN, InGaInP 등의 화합물 반도체(compound semiconductor) 재료의 변경을 통해 발광원을 구성함으로서, 다양한 색의 빛을 구현할 수 있는 반도체 소자를 말한다.
상기 발광소자를 이용한 광원들이 속속 나오는 상황에서 초기 모바일용으로 나오던 소형 패키지가 이제는 대형 TV나 광고판, 조명 등에 사용되면서 점차 대형화가 되고 있는 추세이다.
상기 발광소자를 실장하는 패키지는 고효율, 고신뢰성이 필요하게 되며, 열적, 전기적 신뢰성뿐만 아니라 광학적 특성을 발휘해야 하기 때문에 통상적인 반도체 패키지와는 다른 구조를 가지게 된다.
이러한 패키지는 공통적으로 고효율을 이루기 위해서는 광원에서 출사되는 빛 이외에 발광시 소모전력의 상당 부분이 열로 바뀜에 따라서 발생하는 고온의 열을 효과적으로 방출시켜 주어야 한다. 특히, 고온의 열을 효과적으로 방출시키지 못할 경우 장치의 성능은 물론 수명이 저하되는 문제가 발생하므로 효율적인 방열구조에 대한 설계가 필수적으로 요구된다.
한국 공개특허 제2011-0101936호(공개일: 2011.09.16.)
전술한 문제점을 해결하기 위하여 실시 예가 이루고자 하는 기술적 과제는, 조명장치 등에서 광원으로 사용되는 발광소자와 같은 구동 발열체에 대한 방열특성을 극대화할 수 있는 조명 장치를 제시하는 데 있다.
또한, 실시 예가 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 정해진 패키지 사이즈에서 방열 효율을 향상시킬 수 있는 조명 장치를 제시하는 데 있다.
또한, 실시 예가 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 광원 모듈부의 뒷면에 단차를 갖는 홈(또는 결합돌기)를 형성하고 상기 광원 모듈부와 결합되는 방열체에도 이와 대응되는 형상의 결합돌기(또는 홈)을 형성하여 상기 광원 모듈부와 방열체의 접촉 면적을 넓힘으로써, 방열 효율을 향상시킬 수 있는 조명 장치를 제시하는 데 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 실시 예의 조명 장치는, 적어도 하나 이상의 광원부가 상면에 배치되고 하면에 단차를 갖는 홈이 형성된 기판과, 상기 기판의 홈과 결합되는 결합돌기가 형성된 방열체를 포함하여 구성할 수 있다.
또한, 전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 다른 실시 예의 조명 장치는, 적어도 하나 이상의 광원부가 상면에 배치되고 하면에 단차를 갖는 결합돌기가 형성된 기판과, 상기 기판의 결합돌기와 결합되는 홈이 형성된 방열체를 포함하여 구성할 수 있다.
여기서, 상기 홈은 원형 또는 삼각형, 사각형, 오각형, 팔각형을 포함한 다각형 중 어느 하나의 형상으로 형성될 수 있고, 상기 결합돌기는 상기 홈과 대응되는 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 홈은 일자형 또는 선형의 굴곡으로 형성될 수 있고, 상기 결합돌기는 상기 홈과 대응되는 형상을 가질 수 있다.
상기 기판은 인쇄회로기판(PCB), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB, COB(Chips On Board) 타입의 인쇄회로기판(PCB) 중 어느 하나일 수 있다.
상기 광원부는, 상기 기판 상에 배치된 발광소자와, 상기 발광소자를 덮도록 상기 기판 상에 배치된 렌즈부를 포함할 수 있다.
상기 발광소자는 적색, 녹색, 청색의 광을 방출하는 발광 다이오드(LED) 칩이거나 UV를 방출하는 발광 다이오드(LED) 칩으로 구성될 수 있다.
상기 렌즈부는 반구 타입으로, 내부에 실리콘 수지 또는 에폭시 수지와 같은 투광성 수지를 채워 구성될 수 있다. 이때, 상기 투광성 수지는 전체적으로 또는 부분적으로 분산된 형광체를 포함할 수 있다.
상기 방열체는 둘레에 복수 개의 방열 핀이 형성될 수 있다.
상기 조명 장치는, 상기 방열체 상에 배치되는 커버부와, 상기 방열체의 하부 내측에 설치되며, 상기 광원 모듈부로 전원 공급을 제어하는 전원 제어부가 수납된 내부 케이스와, 상기 내부 케이스 하부에 설치되며, 상기 전원 제어부로 전원을 공급하는 소켓을 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따르면, 조명장치 등에서 광원으로 사용되는 발광소자와 같은 구동 발열체에 대한 방열특성을 극대화할 수 있다.
또한, 정해진 패키지 사이즈에서 방열 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 광원 모듈부의 뒷면에 단차를 갖는 홈(또는 결합돌기)를 형성하고 상기 광원 모듈부와 결합되는 방열체에도 이와 대응되는 형상의 결합돌기(또는 홈)을 형성하여 상기 광원 모듈부와 방열체의 접촉 면적을 넓힘으로써, 방열 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1 내지 및 도 8는 제 1 실시 예에 의한 조명 장치를 나타낸 도면으로,
도 1은 전체 사시도이고,
도 2는 분해 사시도이고,
도 3은 커버부(110)를 제거한 사시도이고,
도 4는 광원모듈부(130)와 방열체(140) 상부 모습을 나타낸 단면도이고,
도 5는 광원모듈부(130)와 방열체(140)의 분해 사시도이고,
도 6은 방열체(140) 상부 모습을 나타낸 사시도이고,
도 7 및 도 8은 광원모듈부(130)의 상면 및 하면 모습을 나타낸 사시도이다.
도 9 내지 및 도 13은 제 2 실시 예에 의한 조명 장치를 나타낸 도면으로,
도 9는 광원모듈부(230)와 방열체(140) 상부 모습을 나타낸 단면도이고,
도 10은 광원모듈부(230)와 방열체(140)의 분해 사시도이고,
도 11은 방열체(140) 상부 모습을 나타낸 사시도이고,
도 12 및 도 13은 광원모듈부(230)의 상면 및 하면 모습을 나타낸 사시도이다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하, 본 발명에서 실시하고자 하는 구체적인 기술내용에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
제 1 실시 예
도 1 내지 및 도 8는 제 1 실시 예에 의한 조명 장치를 나타낸 도면으로, 도 1은 전체 사시도이고, 도 2는 분해 사시도이고, 도 3은 커버부(110)를 제거한 사시도이고, 도 4는 광원모듈부(130)와 방열체(140) 상부 모습을 나타낸 단면도이고, 도 5는 광원모듈부(130)와 방열체(140)의 분해 사시도이고, 도 6은 방열체(140) 상부 모습을 나타낸 사시도이고, 도 7 및 도 8은 광원모듈부(130)의 상면 및 하면 모습을 나타낸 사시도이다.
상기 제 1 실시 예에 의한 조명 장치(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 커버부(110), 광원 모듈부(130), 방열체(140), 전원 회로부(150), 내부 케이스(160), 소켓부(170)를 포함하고 있으며, 상기 광원모듈부(130)의 하면에 결합돌기(도 8의 135 참조)가 형성되어 있고, 상기 방열체(140)의 안착홈(141-1)에 상기 결합돌기(135)와 대응되는 형상을 갖는 홈(141-2)이 형성되어 있다.
상기 광원 모듈부(130)의 결합돌기(135)와 상기 방열체(140)의 홈(141-2)은 상기 광원 모듈부(130)와 상기 방열체(140) 간의 접촉 면적을 최대한 넓히기 위해 형성된 것으로, 상기 광원 모듈부(130)에서 발생한 열이 상기 방열체(140)로 전달이 잘되도록 구조를 변형한 것이다.
이하, 실시예에 따른 조명 장치(100)에 대해 각 구성 요소를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 상기 커버부(110)는 벌브(bulb) 또는 반구의 형상을 가지며, 내부에 공간이 형성되어 있고, 하부가 개구된 형상을 하고 있다. 이러한 형상을 갖는 상기 커버(110)는 블로우(blow) 성형을 통해 형성될 수 있다.
상기 커버부(110)는 상기 광원 모듈부(130)에서 발생하는 광을 확산 및 산란 또는 여기 시키는 역할을 한다. 그리고, 상기 광원 모듈부(130)로부터의 광을 여기시키기 위해, 상기 커버부(110)의 내/외면 또는 내부에 형광체를 가질 수 있다. 또한, 상기 커버부(110)는 내면에 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 여기서, 유백색 도료는 빛을 확산시키는 확산재가 포함될 수 있다.
또한, 상기 커버부(110)는 내면의 표면 거칠기가 외면의 표면 거칠기보다 클 수 있다. 이는 상기 광원 모듈부(130)로부터의 광을 충분히 산란 및 확산시키기 위함이다.
상기 커버부(110)의 재질은 유리(glass), 플라스틱, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등으로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 폴리카보네이트는 내광성과 내열성 및 강도가 우수한 장점이 있다.
또한, 상기 커버부(110)는 투명 재질 또는 불투명 재질로 구성될 수 있다.
한편, 상기 커버부(110)와 상기 방열체(140)의 결합은 상기 커버부(110)의 끝단부가 상기 방열체(140)의 평평한 면 외주를 따라 배치된 홈(142-1)에 삽입된다. 이때, 상기 커버부(110)의 끝단부에 형성된 걸림턱(111)은 상기 방열체(140)의 가이드부(143)의 내면에 형성된 수용부(미도시)에 결합되어 상기 커버부(110)와 상기 방열체(140)를 결합시키게 된다.
상기 걸림턱(111)은 상기 커버부(110)와 상기 방열체(140) 간의 결합시, 상기 커버부(110)가 상하 방향으로 움직임을 방지함과 동시에, 상기 커버부(110)와 상기 방열체(140) 간의 결합력을 증가시키고 결합의 용이성을 더해준다.
또한, 상기 커버부(110)는 끝단부에 형성된 상기 걸림턱(111)의 양 측단부에 홈(110a)이 형성될 수 있다. 상기 홈(110a)은 상기 커버부(110)의 끝단부가 소정의 부분에서 요철형상을 갖게 한다. 이때, 상기 방열체(140)의 평평한 면 외주를 따라 배치된 홈(142-1)은 연속적으로 이루어지지 않고, 소정 부분에서 막히는 구조를 가질 수 있다.
다음으로, 상기 광원 모듈부(130)은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 기판(131)과, 상기 기판(131)의 상면에 배치된 광원부(133)와, 상기 기판(131)의 하면에 돌출 형성된 결합돌기(135)를 포함하고 있다. 상기 광원 모듈부(130)는 도면에 도시된 바와 같이 2개일 수도 있고, 1개일 수도 있으며, 3개 이상일 수도 있다.
상기 기판(131)은 사각 형상을 갖지만 이에 한정되지 않는다. 다만, 실시 예와 같이, 상기 기판(131)이 사각 형상일 경우, 상기 기판(131)은 중심영역에 홀(Hole)(131a)을 갖고, 각 모서리 영역에 비아 홀(131b)을 갖는다. 여기서, 상기 비아 홀(131b)은 상기 방열체(140)에 복수 개의 기판(131)이 배치될 때, 이웃하는 기판과 전기적으로 연결하기 위한 배선이나 커넥터의 연결 통로로 사용되고, 상기 홀(131a)은 상기 광원 모듈부(130)를 상기 방열체(140)에 스크류(140a)로 체결하기 위해 사용된다.
또한, 상기 기판(131)은 하면에 상기 결합돌기(135)가 돌출 형성되어 있다. 상기 결합돌기(135)는 상기 광원 모듈부(130)가 상기 방열체(140)에 결합될 때 상기 방열체(140)와의 접촉 면적을 최대한 넓히기 위해 형성된 것이다. 이를 위해, 상기 방열체(140)에도 상기 기판(131)의 결합돌기(135)와 대응되는 형상을 갖는 홈(141-2)이 형성되어 있다. 이와 같이, 상기 결합돌기(135)와 상기 홈(141-2)은 상기 광원 모듈부(130)와 상기 방열체(140)의 접촉 면적을 넓힘으로써, 상기 광원 모듈부(130)의 광원부(133)에서 발생한 열이 상기 방열체(140)로 더 잘 전달될 수 있도록 한다.
상기 결합돌기(135)는 상기 기판(131)의 하면에 일체로 형성될 수 있으며, 도 8과 같이 원형 형상으로 형성되거나 또는 삼각형, 사각형, 오각형, 팔각형을 포함한 다각형 중 어느 하나의 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 결합돌기(135)는 일자형 또는 선형의 굴곡으로 형성될 수도 있다.
상기 기판(131)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있다. 예를 들어, 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB 등을 포함할 수 있다. 또한, 인쇄회로기판 위에 패키지 하지 않은 LED 칩을 직접 본딩할 수 있는 COB(Chips On Board) 타입을 사용할 수 있다. 또한, 기판(131)은 광을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 광을 효율적으로 반사하는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등으로 코팅될 수 있다.
상기 광원부(133)는 발광소자(133-1)와 렌즈부(133-3)를 포함한다.
상기 발광소자(133-1)는 상기 기판(131)의 일면에 복수개가 배치될 수 있고, 적색, 녹색, 청색의 광을 방출하는 발광 다이오드(LED) 칩이거나 UV를 방출하는 발광 다이오드(LED) 칩일 수 있다. 여기서, 상기 발광 다이오드는 수평형(Lateral Type) 또는 수직형(Vertical Type)일 수 있고, 청색(Blue), 적색(Red), 황색(Yellow), 또는 녹색(Green)을 발산할 수 있다.
또한, 상기 발광 소자(133-1)는 형광체를 가질 수 있다. 상기 형광체는 가넷(Garnet)계(YAG, TAG), 실리케이드(Silicate)계, 나이트라이드(Nitride)계 및 옥시나이트라이드(Oxynitride)계 중 어느 하나 이상일 수 있다. 또는 형광체는 황색 형광체, 녹색 형광체 및 적색 형광체 중 어느 하나 이상일 수 있다.
상기 렌즈부(133-3)는 상기 발광소자(133-1)를 덮도록 상기 기판(131) 상에 배치된다. 상기 렌즈부(133-3)는 상기 발광 소자(133-1)로부터 방출하는 광의 지향각이나 광의 방향을 조절한다. 이때, 상기 렌즈부(133-3)는 반구 타입으로 빈공간 없이 내부가 전체적으로 실리콘 수지 또는 에폭시 수지와 같은 투광성 수지를 채워 구성된다. 상기 투광성 수지는 전체적으로 또는 부분적으로 분산된 형광체를 포함할 수도 있다.
상기 발광 소자(133-1)가 청색 발광 다이오드(LED)일 경우, 상기 렌즈부(133-3)의 투광성 수지에 포함된 형광체는 가넷(Garnet)계(YAG, TAG), 실리케이드(Silicate)계, 나이트라이드(Nitride)계 및 옥시나이트라이드(Oxynitride)계 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 이때, 상기 투광성 수지에 황색 계열의 형광체만을 포함되도록 하여 자연광(백색광)을 구현할 수 있지만, 연색지수의 향상과 색온도의 저감을 위해 녹색 계열의 형광체나 적색 계열을 형광체를 더 포함할 수 있다.
또한, 투광성 수지에 여러 종류의 형광체들이 혼합된 경우, 형광체의 색상에 따른 첨가 비율은 적색 계열의 형광체보다는 녹색 계열의 형광체를, 녹색 계열의 형광체보다는 황색 계열의 형광체를 더 많이 사용할 수 있다.
상기 황색 계열의 형광체로는 가넷계의 YAG, 실리케이트계, 옥시나이트라이드계를 사용하고, 녹색 계열의 형광체로는 실리케이트계, 옥시나이트라이드계를 사용하고, 적색 계열의 형광체는 나이트라이드계를 사용할 수 있다.
상기 투광성 수지에 여러 종류의 형광체들이 혼합된 것 이외에도, 적색 계열의 형광체를 갖는 층, 녹색 계열의 형광체를 갖는 층 및 황색 계열의 형광체를 갖는 층이 각각 별개로 나뉘어 구성될 수도 있다.
다음으로, 상기 방열체(140)는 상기 전원 제어부(150)와 상기 내부 케이스(160)를 내부로 수납하기 위한 수납 홈(미도시)이 하부에 형성되어 있다. 또한, 상기 방열체(140)는 일측이 평평한 원형 면을 갖는 평탄부(142)를 갖고, 상기 원형 면의 외주를 따라 수직방향으로 연장된 가이드부(143)를 포함하고 있다.
상기 방열체의 가이드부(143)는 내면에 수용부(미도시)를 형성하고 있으며, 상기 수용부에 상기 커버부(110)의 끝단부에 형성된 걸림턱(111)이 삽입되어 결합된다.
또한, 상기 방열체(140)는 상기 평평한 원형 면의 중심축을 기준으로 연장된 상단 원통부(145)와 상기 상단 원통부(145)에 연장되어 상기 원형 면의 중심축을 따라 직경이 감소하는 하단 원통부(147)를 포함하고 있다.
상기 상단 원통부(145)의 평탄부(142)는 상기 평평한 원형면의 중심축을 기준으로 돌출된 돌출부(142a)와, 상기 돌출부(142a)에 연장되어 상기 돌출부(142a)보다 낮은 면을 갖는 저면부(142b)가 상기 돌출부(142a)의 주변으로 배치되어 있다. 상기 돌출부(142a) 및 저면부(142b)는 모두 평평한 일 면을 가질 수 있다. 이때, 상기 돌출부(142a)의 일면은 상기 저면부(142b)의 일면에 대해 실질적으로 수직방향으로 연장될 수 있다.
상기 저면부(142b)는 외주를 따라 홈(142-1)이 형성되어 있는데, 상기 홈(142-1)은 소정부분에서 막히게 형성되어 있다. 즉, 상기 저면부(142b)의 일부가 상기 가이드부(143)의 면과 접하도록 형성되어 있다. 이에 따라, 요철형상을 갖는 상기 커버부(110)의 끝단이 상기 홈(142-1)에 삽입되어 상기 커버(110)와 상기 방열체(140)를 결합시키게 된다. 이때, 상기 홈(142-1)에는 접착성 수지와 같은 다양한 수지가 도포되어 상기 커버부(110)와 방열체(140)간의 결합력을 증가시킬 뿐만 아니라 상기 커버부(110)를 상기 방열체(140)에 완전히 밀봉시킨다. 상기 수지는 실리콘을 사용하는 것이 좋다.
상기 돌출부(142a)의 상면에는 적어도 하나 이상의 광원 모듈부(130)가 안착될 수 있는 안착 홈(141-1)이 형성되어 있고, 상기 안착 홈(141-1)의 양쪽에 상기 상단 원통부(145)의 원형 면을 관통하는 제 1 홀(141a)이 형성되어 있다. 또한, 상기 안착 홈(141-1)에는 상기 광원 모듈부(130)의 결합돌기(도 8의 135)와 대응되는 형상을 갖는 홈(141-2)이 형성되어 있고, 상기 상단 원통부(145)의 원형 면을 관통하는 제 2 홀(141b) 및 제 3 홀(141c)이 형성되어 있다.
상기 홈(141-2)은 상기 광원 모듈부(130)의 결합돌기(도 8의 135)와 대응되는 형상을 갖는다. 예를 들어, 상기 광원 모듈부(130)의 결합돌기(135)가 도 8과 같이 원형 형상으로 형성되어 있으면, 도 5 및 도 6과 같이 원형 형상의 홈으로 형성된다. 또한, 상기 광원 모듈부(130)의 결합돌기(135)가 삼각형, 사각형, 오각형, 팔각형을 포함한 다각형 중 어느 하나의 형상으로 형성되거나 또는 일자형 또는 선형의 굴곡으로 형성되어 있으면, 이와 대응되는 형상으로 구성될 수 있다.
상기 제 1 홀(141a)에는 상기 방열체(140)와 내부 케이스(160)를 체결시키는 제 2 스크류(140b)가 삽입된다. 상기 제 2 스크류(140b)는 상기 제 1 홀(141a)을 통해 상기 내부 케이스(160)의 내 측면에 배치된 체결 홀(160a)까지 통과하여 상기 방열체(140)와 내부 케이스(160)를 체결시키게 된다. 그리고, 상기 제 2 홀(141b)에는 상기 광원 모듈부(130)와 상기 방열체(140)를 면접촉되도록 체결시키는 제 1 스크류(140a)가 삽입된다. 상기 제 1 스크류(140a)는 상기 광원 모듈부(130)의 중심부에 배치된 홀(131a)을 통해 상기 제 2 홀(141b)에 체결함으로써, 상기 광원 모듈부(130)와 상기 방열체(140)가 면접촉되도록 체결시킨다. 이에 따라, 상기 광원 모듈부(130)에서 발생된 열을 상기 방열체(140)로 이동시켜 방열 특성을 향상 시킬 수 있게 된다. 상기 제 3 홀(141c)은 상기 전원 제어부(150)로부터 돌출된 전극 핀(150a)이 통과하여 상기 광원 모듈부(130)의 비아 홀(도 7의 131b)에 삽입된다.
한편, 상기 상단 원통부(145)의 원형 면의 넓이 혹은 상기 상단 원통부(145)의 높이는 상기 광원 모듈부(130)의 전체 넓이나 전원 제어부(150)의 전체 길이에 따라 변화 될 수 있다.
상기 상단 원통부(145)는 상기 상단 원통부(145)의 길이 방향으로 표면에 복수 개의 방열 핀(146)을 갖는다. 상기 복수 개의 방열 핀(146)은 상기 상단 원통부(145)의 표면을 따라 방사상으로 배치될 수 있다. 상기 방열 핀(146)은 표면적을 증가시켜 방열 효율을 향상시키게 된다.
또한, 상기 방열 핀(146)은 상기 하단 원통부(147)의 표면까지 형성될 수 있다. 즉, 상기 상단 원통부(145)의 표면에 형성된 복수 개의 방열 핀(146)이 상기 하단 원통부(147)까지 연장되어 형성될 수 있다.
상기 방열체(140)는 열 방출 효율이 뛰어난 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다. 예를 들어, 상기 방열체(140)의 재질은 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 은(Ag), 주석(Sn) 등과 이들 금속들의 합금으로 구성될 수 있다. 또는, 열 전도성을 갖는 열 전도성 플라스틱으로 구성될 수도 있다. 상기 열 전도성 플라스틱은 금속보다 무게가 가볍고, 단방향성의 열 전도성을 갖는 이점이 있다.
도면에는 도시되어 있지 않지만, 상기 광원 모듈부(130)와 상기 방열체(140) 사이에는 방열판(미도시)이 배치될 수 있다. 상기 방열판은 열 전도율이 뛰어난 열전도 실리콘 패드 또는 열전도 테이프 등으로 형성될 수 있으며, 상기 광원 모듈부(130)에서 생성된 열을 상기 방열체(140)로 효과적으로 전달할 수 있다.
상기 방열체(140)는 상기 광원 모듈부(130)와 면접촉을 통하여 방열 효율을 향상시킬 수 있다. 여기서, 상기 광원 모듈부(130)와 상기 방열체(140)는 나사와 같은 구조물을 이용하여 서로 면접촉되도록 결합될 수 있으나, 접착제에 의해 결합될 수도 있다.
또한, 상기 방열체(140)는 하부 내측에 상기 내부 케이스(160)를 수납하기 위한 공간이 형성되어 있다.
상기 내부 케이스(160)는 상기 방열체(140)의 하부 내측에 배치되며 상기 소켓(170)과 결합된다. 상기 내부 케이스(160)에는 상기 광원 모듈부(130)의 전극 단자를 통해 상기 광원 모듈부(130)의 전원을 제어하는 전원 회로부(150)가 수납된다.
상기 내부 케이스(160)는 상기 방열체(140)의 하부에 삽입되는 삽입부(161)와, 상기 소켓부(170)와 연결되는 연결부(163)를 포함할 수 있다. 상기 내부 케이스(160)는 절연성 및 내구성이 뛰어난 재질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 수지 재질로 형성될 수 있다.
상기 삽입부(161)는 속이 비어있는 원통 형상을 가지고 있으며, 상기 삽입부(161)의 내측면 상부에 스크류가 삽입되는 체결홀(160a)이 형성되어 있다. 상기 삽입부(161)는 상기 방열체(140)의 하부에 삽입되어 상기 전원 제어부(150)와 상기 방열체(140) 사이의 전기적 쇼트 등을 방지함으로써 상기 조명 장치(100)의 내전압을 향상시킬 수 있다.
상기 전원 회로부(150)는 상기 내부 케이스(160)의 내측에 설치되며, 상기 소켓(170)을 통해 공급된 전원을 상기 광원 모듈부(130)의 구동 전압에 맞게 변환하여 공급하게 된다. 이를 위해, 상기 전원 회로부(150)는 상기 소켓(170)을 통해 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 직류변환장치와, 상기 광원 모듈(130)의 구동을 제어하는 구동 칩과, 상기 광원 모듈(130)을 보호하기 위한 ESD(ElectroStatic discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 직류변환장치는 교류의 전압이나 전류의 값을 변화시키는 AC-DC 컨버터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전원 제어부(150)는 회로적으로 연결된 지지기판(151)에서 돌출된 전극핀(150a)을 포함하고 있다. 상기 전극 핀(150a)은 상기 방열체(140)의 상단 원통부(145)에 형성된 상기 제 3 홀(141c)을 관통하여 상기 광원 모듈부(130)의 비아홀(도 7의 131b)에 삽입되어 상기 전원 제어부(150)로부터 상기 광원 모듈부(130)에 전원을 공급한다.
상기 소켓부(170)는 상기 내부 케이스(160)의 연결부(163)와 결합 되어 상기 전원 회로부(150)로 전원을 공급하고 상기 조명 장치(100)를 지지하는 역할을 한다. 상기 소켓부(170)는 백열 전구의 소켓과 같이 외주 면에 나사 산과 나사 홈이 형성되어 있으며, 상기 내부 케이스(160)와의 결합에 의해 상기 전원 회로부(150)와 전기적으로 연결된다. 한편, 상기 소켓부(170)는 상기 전원 회로부와 와이어(wire)를 통해 연결되거나 단자를 통해 직접 연결될 수도 있다.
상기 구성을 갖는 제 1 실시 예에 의한 조명 장치는, 상기 광원 모듈부(130)의 하면에 결합돌기(135)를 형성하고, 상기 광원 모듈부(130)와 결합되는 상기 방열체(140)에 상기 결합돌기(135)의 형상과 대응되는 홈(141-2)을 형성하여 상기 광원 모듈부(130)와 상기 방열체(140)의 접촉 면적을 넓힘으로써, 방열 효율을 향상시킬 수 있다.
제 2 실시 예
도 9 내지 및 도 13은 제 2 실시 예에 의한 조명 장치를 나타낸 도면으로, 도 9는 광원모듈부(230)와 방열체(140) 상부 모습을 나타낸 단면도이고, 도 10은 광원모듈부(230)와 방열체(140)의 분해 사시도이고, 도 11은 방열체(140) 상부 모습을 나타낸 사시도이고, 도 12 및 도 13은 광원모듈부(230)의 상면 및 하면 모습을 나타낸 사시도이다.
상기 제 2 실시 예에 의한 조명 장치는 도 9 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 광원모듈부(230)의 하면에 홈(235)이 형성되어 있고, 상기 방열체(140)의 안착홈(241-1)에 결합돌기(241-2)가 형성된 점이 상기 제 1 실시 예와 다르다.
상기 제 1 실시 예와 마찬가지로, 상기 광원 모듈부(130)의 홈(235)과 상기 방열체(140)의 결합돌기(241-2)는 상기 광원 모듈부(130)와 상기 방열체(140) 간의 접촉 면적을 최대한 넓히기 위해 형성된 것으로, 상기 광원 모듈부(130)에서 발생한 열이 상기 방열체(140)로 전달이 잘되도록 구조를 변형한 것이다.
상기 광원 모듈부(230)의 하면에 형성된 상기 홈(235)은 도 9 및 도 13에 도시된 바와 같이 일자형의 홈으로 형성되어 있고, 상기 홈(235)에 결합되는 상기 방열체(140)의 결합돌기(241-2) 역시 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 일자형의 돌기로 형성되어 있다. 하지만, 반드시 이러한 형상에 국한된 것은 아니다. 예를 들어, 상기 광원 모듈부(130)의 홈(235)은 일자형 뿐만 아니라 선형의 굴곡으로도 형성될 수 있고, 원형 형상 또는 삼각형, 사각형, 오각형, 팔각형을 포함한 다각형 중 어느 하나의 형상으로도 형성될 수 있다. 이때, 상기 방열체(140)의 결합돌기(241-2)는 상기 광원 모듈부(130)의 홈(235)과 대응되는 형상을 가질 수 있다.
상기 광원 모듈부(230)는 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 기판(231)과, 상기 기판(231)의 상면에 배치된 광원부(233)와, 상기 기판(231)의 하면에 형성된 홈(235)을 포함하고 있다. 상기 광원 모듈부(230)는 도 10에 도시된 바와 같이 2개일 수도 있고, 1개일 수도 있으며, 3개 이상일 수도 있다.
상기 기판(231)은 사각 형상을 갖지만 이에 한정되지 않는다. 다만, 실시 예와 같이, 상기 기판(231)이 사각 형상일 경우, 상기 기판(231)은 중심영역에 홀(Hole)(231a)을 갖고, 각 모서리 영역에 비아 홀(231b)을 갖는다. 여기서, 상기 비아 홀(231b)은 상기 방열체(140)에 복수 개의 기판(231)이 배치될 때, 이웃하는 기판과 전기적으로 연결하기 위한 배선이나 커넥터의 연결 통로로 사용되고, 상기 홀(231a)은 상기 광원 모듈부(230)를 상기 방열체(140)에 스크류(도 1의 140a 참조)로 체결하기 위해 사용된다.
또한, 상기 기판(231)은 하면에 상기 홈(235)이 형성되어 있다. 상기 홈(235)은 상기 광원 모듈부(230)가 상기 방열체(140)에 결합될 때 상기 방열체(140)와의 접촉 면적을 최대한 넓히기 위해 형성된 것이다. 이를 위해, 상기 방열체(140)에도 상기 기판(231)의 홈(235)과 대응되는 형상을 갖는 결합돌기(241-2)가 안착홈(241-1)에 형성되어 있다. 이와 같이, 상기 홈(235)과 상기 결합돌기(241-2)는 상기 광원 모듈부(230)와 상기 방열체(140)의 접촉 면적을 넓힘으로써, 상기 광원 모듈부(230)의 광원부(233)에서 발생한 열이 상기 방열체(140)로 더 잘 전달될 수 있도록 한다.
상기 홈(235)은 상기 기판(231)의 하면에 일체로 형성될 수 있으며, 도 13과 같이 일자형으로 형성되거나 또는 선형의 굴곡으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 홈(235)은 원형 또는 삼각형, 사각형, 오각형, 팔각형을 포함한 다각형 중 어느 하나의 형상으로 형성될 수도 있다.
상기 기판(231)은 상기 제 1 실시 예와 마찬가지로, 인쇄회로기판(PCB), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB, COB(Chips On Board) 타입의 인쇄회로기판(PCB) 등으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 광원부(233)의 발광소자(233-1)와 렌즈부(233-3)도 상기 제 1 실시 예의 상기 광원부(133)의 발광소자(133-1)와 렌즈부(133-3)와 동일하다.
상기 구성을 갖는 제 2 실시 예에 의한 조명 장치는, 상기 광원 모듈부(230)의 하면에 홈(235)을 형성하고, 상기 광원 모듈부(230)와 결합되는 상기 방열체(140)에 상기 홈(235)과 대응되는 형상을 갖는 결합돌기(241-2)를 형성하여 상기 광원 모듈부(230)와 상기 방열체(140)의 접촉 면적을 넓힘으로써, 방열 효율을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 실시 예에 따른 조명 장치는, 광원 모듈부의 뒷면에 단차를 갖는 홈(또는 결합돌기)를 형성하고 상기 광원 모듈부와 결합되는 방열체에도 이와 대응되는 형상의 결합돌기(또는 홈)을 형성하여 상기 광원 모듈부와 방열체의 접촉 면적을 넓힘으로써, 본 발명의 기술적 과제를 해결할 수가 있다.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 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.
실시 예에서 제안한 기술은 조명 장치 뿐만 아니라 LED, 트랜지스터, CPU 등과 같은 발열체와 히트 싱크(Heat Sink)를 적용하는 모든 장치에 동일하게 적용할 수 있다.
100 : 조명 장치 110 : 커버부
110a : 홈(Groove) 111 : 걸림턱
130 : 광원 모듈부 131 : 기판
131a : 홀(Hole) 131b : 비아 홀(Via Hole)
133 : 광원부 133-1 : 발광소자
133-3 : 렌즈부 135 : 결합돌기
137 : 방열 그리스(Grease) 140 : 방열체
140a : 제 1 스크류 140b : 제 2 스크류
141a : 제 1 홀(Hole) 141b : 제 2 홀(Hole)
141c : 제 3 홀(Hole) 141-1 : 안착 홈
141-2 : 홈(Groove) 142 : 평탄부
142a : 돌출부 142b : 저면부
142-1 : 홈(Groove) 143 : 가이드부
145 : 상단 원통부 146 : 방열핀
147 : 하단 원통부 150 : 전원 제어부
150a, 150b : 전극핀 151 : 지지기판
153 : 부품 160 : 내부 케이스
161 : 삽입부 163 : 연결부
170 : 소켓부 230 : 광원 모듈부
231 : 기판 231a : 홀(Hole)
231b : 비아 홀(Via Hole) 233 : 광원부
233-1 : 발광소자 233-3 : 렌즈부
235 : 홈 241-1 : 안착홈
241-2 : 결합돌기

Claims (11)

  1. 적어도 하나 이상의 광원부가 상면에 배치되고 하면에 단차를 갖는 홈이 형성된 기판; 및
    상기 기판의 홈과 결합되는 결합돌기가 형성된 방열체;
    를 포함하는 조명 장치.
  2. 적어도 하나 이상의 광원부가 상면에 배치되고 하면에 단차를 갖는 결합돌기가 형성된 기판; 및
    상기 기판의 결합돌기와 결합되는 홈이 형성된 방열체;
    를 포함하는 조명 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 홈은 원형 또는 삼각형, 사각형, 오각형, 팔각형을 포함한 다각형 중 어느 하나의 형상으로 형성되고,
    상기 결합돌기는 상기 홈과 대응되는 형상을 갖는 조명 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 홈은 일자형 또는 선형의 굴곡으로 형성되고,
    상기 결합돌기는 상기 홈과 대응되는 형상을 갖는 조명 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판은 인쇄회로기판(PCB), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB, COB(Chips On Board) 타입의 인쇄회로기판(PCB) 중 어느 하나인 조명 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광원부는:
    상기 기판 상에 배치된 발광소자; 및
    상기 발광소자를 덮도록 상기 기판 상에 배치된 렌즈부;
    를 포함하는 조명 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 발광소자는 적색, 녹색, 청색의 광을 방출하는 발광 다이오드(LED) 칩이거나 UV를 방출하는 발광 다이오드(LED) 칩인 조명 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 렌즈부는 반구 타입으로, 내부에 실리콘 수지 또는 에폭시 수지와 같은 투광성 수지를 채워 구성된 조명 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 투광성 수지는 전체적으로 또는 부분적으로 분산된 형광체를 포함하는 조명 장치.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 방열체는 둘레에 복수 개의 방열 핀이 형성된 조명 장치.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 조명 장치는:
    상기 방열체 상에 배치되는 커버부;
    상기 방열체의 하부 내측에 설치되며, 상기 광원 모듈부로 전원 공급을 제어하는 전원 제어부가 수납된 내부 케이스; 및
    상기 내부 케이스 하부에 설치되며, 상기 전원 제어부로 전원을 공급하는 소켓;
    을 더 포함하는 조명 장치.
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