KR20150011540A

KR20150011540A - 광 반도체 조명장치

Info

Publication number: KR20150011540A
Application number: KR1020130086593A
Authority: KR
Inventors: 유민욱; 김진종; 김정화
Original assignee: 주식회사 포스코엘이디
Priority date: 2013-07-23
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2015-02-02

Abstract

본 발명은 기판; 상기 기판의 중앙에 배치되는 구동 IC; 상기 구동 IC를 중심으로 상기 구동 IC와 인접하게 복수의 행과 열을 이루며 상기 기판에 격자 형상으로 배치되는 복수의 반도체 광소자; 상기 기판이 배치되는 비절연체인 히트싱크; 및 상기 히트싱크를 수용하고, 상기 구동 IC와 상기 복수의 반도체 광소자를 내전압(耐電壓)으로부터 보호하는 절연체인 하우징;을 포함하는 것을 특징으로 하여 내전압을 고려하여 회로부품 및 반도체 광소자를 보호하면서도 장치 전체의 컴팩트화 구현이 가능하며 열 발산이 균일하고 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 광 반도체 조명장치에 관한 것이다.

Description

광 반도체 조명장치{OPTICAL SEMICONDUCTOR ILLUMINATING APPARATUS}

본 발명은 광 반도체 조명장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내전압을 고려하여 회로부품 및 반도체 광소자를 보호하면서도 장치 전체의 컴팩트화 구현이 가능하며 열 발산이 균일하고 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 광 반도체 조명장치에 관한 것이다.

엘이디(발광 다이오드), 유기발광 다이오드, 레이저 다이오드, 유기전계 발광 다이오드 등과 같은 광원을 이용하는 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.

전술한 광 반도체를 기반으로 하는 조명장치는 할로겐 램프 또는 백열들과 동일한 형상의 소켓 베이스에 히트싱크를 구비한 하우징을 결합하며, 이러한 하우징에 광원으로서 광 반도체를 어레이하고 하우징에 광 반도체를 감싸는 광학 부재가 탑재된 구조로 된 것도 출시되고 있다.

이러한 조명장치는 이른바 캔들라이트(candle light)라 불리는 소형 전구 타입의 조명장치로 제작될 경우 기판 상에 광 반도체를 어레이할 때 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 히트싱크의 특성상 내전압(耐電壓)의 문제를 고려해야 한다.

그러나, 소형 전구 타입의 조명장치는 좁은 기판 면적 상에 광 반도체를 배치 설계하는 것이 힘들 뿐 아니라, 이러한 구조적 특성상 방열 성능 또한 원활하게 발휘될 수 없는 문제에도 직면하게 된다.

따라서, 한정된 공간과 면적에 회로부품 및 반도체 광소자를 배치함에 있어서 내전압을 고려한 안정적인 배치 설계가 가능하면서도 발열 성능도 원활하게 발휘할 수 있도록 하는 장치의 개발이 절실한 것이다.

특허출원 제10-2010-0123041호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 내전압을 고려하여 회로부품 및 반도체 광소자를 보호하면서도 장치 전체의 컴팩트화 구현이 가능한 광 반도체 조명장치를 제공하기 위한 것이다.

그리고, 본 발명은 열 발산이 균일하고 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 광 반도체 조명장치를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 기판; 상기 기판의 중앙에 배치되는 구동 IC; 상기 구동 IC를 중심으로 상기 구동 IC와 인접하게 하나 이상의 행과 열을 이루며 상기 기판에 격자 형상으로 배치되는 복수의 반도체 광소자; 상기 기판이 배치되는 비절연체인 히트싱크; 및 상기 히트싱크를 수용하고, 상기 구동 IC와 상기 복수의 반도체 광소자를 내전압(耐電壓)으로부터 보호하는 절연체인 하우징;을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 조명장치를 제공할 수 있을 것이다.

여기서, 상기 광 반도체 조명장치는, 상기 기판의 상면에 배치되는 제1 광학 부재와, 상기 히트싱크를 수용하는 하우징의 상측에 결합되고, 하단부 가장자리가 상기 제1 광학부재의 가장자리를 고정하는 절연체인 제2 광학 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제1 광학 부재는 상기 기판을 상기 히트싱크로부터 절연하는 절연체인 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제1 광학 부재는, 상기 기판의 중심부에 대응하여 상하 관통인 벤트홀을 형성하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제1 광학 부재는, 상기 기판의 중심부에 대응하여 상하 관통인 벤트홀을 형성하는 본체와, 상기 본체의 하단부 가장자리로부터 연장되어 상기 기판의 상면 가장자리와 접촉하는 절연 플랜지를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 하우징의 하단부에 소켓 베이스가 결합되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 히트싱크는, 하부측으로 갈수록 점차 좁아지고 하면이 개방된 금속재의 콘과, 상기 콘의 상면에 함몰되어 상기 기판으로부터 연결된 배선이 지나는 안착홈과, 상기 안착홈의 단부에 형성되어 상기 콘의 내부와 연통되는 연결 통공을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 히트싱크는, 하부측으로 갈수록 점차 좁아지고 하면이 개방된 금속재의 콘과, 상기 콘의 상면에 함몰되어 상기 기판 기판으로부터 연결된 배선이 지나는 안착홈을 포함하며, 상기 복수의 반도체 광소자는 상기 콘의 상면 가장자리로부터 이격하여 배치되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 하우징은, 상면이 개방되고, 상기 기판이 배치되는 히트싱크를 수용하는 내부 공간을 형성하며, 하부측으로 갈수록 점차 좁아지는 형상의 수지재인 콘 부와, 상기 콘 부의 하부로부터 연장되어 상기 소켓 베이스가 결합되는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 하우징은, 상기 콘 부의 상측 가장자리에 단차지게 형성되어 상기 히트싱크의 상면 가장자리가 배치되는 단턱부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 히트싱크는, 하부측으로 갈수록 점차 좁아지는 형상인 콘의 상측 가장자리에 단차지게 형성되어 상기 제2 단턱부에 배치되는 슬리브를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

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

이러한 '반도체 광소자'는 전술한 발광다이오드 칩을 포함한 다양한 종류의 광 반도체를 내부에 포함하는 패키지 레벨의 것을 포함한다고 할 수 있다.

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

우선, 본 발명은 기판의 중심에 구동 IC를 배치하되, 복수의 반도체 광소자들은 구동 IC를 중심으로 하여 구동 IC의 둘레에 배치하고 기판의 가장자리로부터 반도체 광소자 각각을 일정 거리 이상 이격되도록 함으로써 내전압을 고려하여 각종 회로부품의 파손 및 오작동을 미연에 방지할 수 있다.

특히, 본 발명은 기판의 상면 가장자리를 제1 광학 부재가 감싸고, 다시 제1 광학 부재의 가장자리는 제2 광학 부재의 가장자리가 고정하며, 제2 광학 부재는 절연체인 하우징에 결합되도록 함으로써 기판이 안착되는 비절연체인 히트싱크와 같은 부품으로부터 기판을 완벽하게 절연하여 내전압을 고려한 배치 및 고정 설계가 가능하게 된다.

또한, 본 발명은 구동 IC를 중심으로 하여 상하 관통인 벤트홀을 구비한 제1 광학 부재에 의하여 균일하고 원활한 열 발산을 통한 방열 성능의 구현이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 반도체 조명장치의 전체적인 구조를 나타낸 분해 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 반도체 조명장치의 전체적인 구조를 나타낸 단면 개념도

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

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 반도체 조명장치의 전체적인 구조를 나타낸 분해 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 반도체 조명장치의 전체적인 구조를 나타낸 단면 개념도이다.

본 발명은 도시된 바와 같이 기판(110)과, 기판(110)의 중앙에 구동 IC(120)가 배치되고, 구동 IC(120)와 인접하게 복수의 반도체 광소자(130)들이 기판(110)에 배치되는 구조임을 알 수 있다.

여기서, 히트싱크(200)는 상면에 기판(110)이 배치되는 비절연체로서 방열 성능을 구현하기 위한 것이고, 하우징(300)은 절연체인 히트싱크(200)를 수용하고 구동 IC(120)와 복수의 반도체 광소자(130)들을 내전압(耐電壓)으로부터 보호하는 절연체이다.

이때, 복수의 반도체 광소자(130)들은 구동 IC(120)를 중심으로 구동 IC(120)와 인접하게 복수의 행과 열을 이루며 기판(110)에 격자 형상으로 배치되는 것이 바람직하다.

따라서, 복수의 반도체 광소자(130)들은 도시된 바와 같이 구동 IC(120)를 중심으로 기판(110)에 밀집하여 배치되는 구조, 즉 기판(110)의 가장자리로부터 일정 간격으로 이격되어 배치됨으로써, 볼트 등과 같이 비절연체인 체결구로 기판을 고정하는 일반적인 조명장치의 구조적 특성상 내전압으로 인한 구동 IC(120) 및 반도체 광소자(130)의 고장 및 오작동을 미연에 방지할 수 있게 된다.

즉, 본 발명과 같이 이른바 캔들라이트(candle light)와 같은 소형 조명기구에서는 통상의 절연타입의 SMPS와 달리, 비절연타입인 SMPS를 통하여 나머지 부품들을 내전압으로부터 보호하는 구조로 설계되어야 할 것이다.

다시말해, 본 발명에서는 전술한 SMPS와 같이 부피와 중량을 차지하는 부품 대신에 구동 IC(120)가 비절연타입의 SMPS 역할을 수행하게 되며, 비절연타입의 구동 IC(120)는 기구적으로 내전압 문제를 해결해야 하는 것이다.

따라서, 절연체인 하우징(300)으로 비절연타입의 구동 IC(120)가 어레이된 기판(110)이 배치된 절연체인 히트싱크(200)를 감싸는 구조로부터 내전압 문제를 해소할 수 있게 되는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 실시예의 적용이 가능하며, 다음과 같은 다양한 실시예의 적용 또한 가능함은 물론이다.

히트싱크(200)는 전술한 바와 같이 방열 성능의 구현을 위한 것으로, 일반적으로 방열 성능이 뛰어난 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등으로 제작된다.

그리고, 히트싱크(200)는 하단부에 소켓 베이스(500)가 결합되는 하우징(300)에 수용되는 것이다.

히트싱크(200)는 더욱 상세하게는 하부측으로 갈수록 점차 좁아지고 하면이 개방된 금속재의 콘(210)과, 콘(210)의 상면에 함몰되어 기판(110)으로부터 연결된 배선(이하 미도시)이 지나는 안착홈(220)과, 안착홈(220)의 단부에 형성되어 콘(210)의 내부와 연통되는 연결 통공(230)을 포함하는 구조임을 파악할 수 있다.

여기서, 복수의 반도체 광소자(130)는 콘(210)의 가장자리로부터 이격하여 배치됨으로써 내전압으로부터 구동 IC(120)와 함께 안전하게 보호될 수 있을 것이다.

이때, 하우징(300)은 크게 콘 부(310)와 연결부(320)를 포함하는 구조임을 알 수 있다.

콘 부(310)는 상면이 개방되고, 기판(110)이 배치되는 히트싱크(200)를 수용하는 내부 공간을 형성하며, 하부측으로 갈수록 점차 좁아지는 형상의 것으로, 후술할 제1, 2 광학 부재(410, 420)들과 함께 기판(110) 상에 배치된 구동 IC(120)와 반도체 광소자(130)들을 내전압으로부터 보호하기 위한 것이다.

연결부(320)는 콘 부(310)의 하부로부터 연장되어 소켓 베이스(500)가 결합되는 것으로 기판(110)과 소켓 베이스(500)를 상호 전기적으로 연결하기 위한 공간을 제공하기 위한 것이다.

하우징(300)에는 히트싱크(200)를 정확하게 체결하고 고정시키는 일련의 작업들에 대한 편의를 제공하기 위한 단턱부(332)를 추가적으로 구비하는 것이 바람직하다.

단턱부(332)는 콘 부(310)의 상측 가장자리에 단차지게 형성되어 히트싱크(200)의 상면 가장자리가 배치되는 것이다.

이때, 히트싱크(200)는 하부측으로 갈수록 점차 좁아지는 형상인 콘(210)의 상측 가장자리에 단차지게 형성되어 단턱부(332)에 배치되는 슬리브(215)를 더 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 반도체 조명장치는 조명장치 본연의 배광 구현을 위한 기능 수행도 함은 물론, 기판(110)을 히트싱크(200) 등과 같은 비절연체로부터 완벽하게 절연하기 위하여 제1, 2 광학부재(410, 420)가 더 구비된다.

절연체인 제2 광학 부재(420)는 하우징(300)의 상측에 결합되고, 절연체인 제1 광학 부재(410)는 제2 광학 부재(420)의 하단부 가장자리에 의하여 기판(110)의 상면 가장자리에 고정되며, 기판(110)을 히트싱크(200)로부터 절연하는 것이다.

여기서, 제1 광학 부재(410)는 원활한 방열 성능 구현을 위하여 열 발산 통로로 기능하는 기판(110)의 중심부에 대응하여 상하 관통인 벤트홀(411)을 형성하는 본체(412)를 포함한다.

그리고, 제1 광학 부재(410)는 제2 광학 부재(420)의 하단부 가장자리에 의하여 고정되도록 본체(412)의 하단부 가장자리로부터 연장되어 기판(110)의 상면 가장자리와 접촉하는 절연 플랜지(414)를 더 구비하는 구조의 실시예를 적용할 수도 있음은 물론이다.

이상과 같이 본 발명은 내전압을 고려하여 회로부품 및 반도체 광소자를 보호하면서도 장치 전체의 컴팩트화 구현이 가능하며, 열 발산이 균일하고 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 광 반도체 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 본 발명에서 기재된 실시예에 한정되는 일이 없이 다른 많은 다양한 응용 및 변형 설계가 가능함 또한 물론일 것이다.

110...기판
120...구동 IC
130...반도체 광소자
200...히트싱크
300...하우징
410...제1 광학 부재
420...제2 광학 부재
500...소켓 베이스

Claims

기판;
상기 기판의 중앙에 배치되는 구동 IC;
상기 구동 IC를 중심으로 상기 구동 IC와 인접하게 하나 이상의 행과 열을 이루며 상기 기판에 격자 형상으로 배치되는 복수의 반도체 광소자;
상기 기판이 배치되는 비절연체인 히트싱크; 및
상기 히트싱크를 수용하고, 상기 구동 IC와 상기 복수의 반도체 광소자를 내전압(耐電壓)으로부터 보호하는 절연체인 하우징;을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 조명장치.
청구항 1에 있어서,
상기 광 반도체 조명장치는,
상기 기판의 상면에 배치되는 제1 광학 부재와,
상기 히트싱크를 수용하는 하우징의 상측에 결합되고, 하단부 가장자리가 상기 제1 광학부재의 가장자리를 고정하는 절연체인 제2 광학 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 조명장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 광학 부재는,
상기 기판을 상기 히트싱크로부터 절연하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 조명장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 광학 부재는,
상기 기판의 중심부에 대응하여 상하 관통인 벤트홀을 형성하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 조명장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 광학 부재는,
상기 기판의 중심부에 대응하여 상하 관통인 벤트홀을 형성하는 본체와,
상기 본체의 하단부 가장자리로부터 연장되어 상기 기판의 상면 가장자리와 접촉하는 절연 플랜지를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 조명장치.
청구항 1에 있어서,
상기 하우징의 하단부에 소켓 베이스가 결합되는 것을 특징으로 하는 광 반도체 조명장치.
청구항 1에 있어서,
상기 히트싱크는,
하부측으로 갈수록 점차 좁아지고 하면이 개방된 금속재의 콘과,
상기 콘의 상면에 함몰되어 상기 기판으로부터 연결된 배선이 지나는 안착홈과,
상기 안착홈의 단부에 형성되어 상기 콘의 내부와 연통되는 연결 통공을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 조명장치.
청구항 1에 있어서,
상기 히트싱크는,
하부측으로 갈수록 점차 좁아지고 하면이 개방된 금속재의 콘과,
상기 콘의 상면에 함몰되어 상기 기판으로부터 연결된 배선이 지나는 안착홈을 포함하며,
상기 복수의 반도체 광소자는 상기 콘의 상면 가장자리로부터 이격하여 배치되는 것을 특징으로 하는 광 반도체 조명장치.
청구항 1에 있어서,
상기 하우징은,
상면이 개방되고, 상기 히트싱크를 수용하는 내부 공간을 형성하며, 하부측으로 갈수록 점차 좁아지는 형상의 수지재인 콘 부와,
상기 콘 부의 하부로부터 연장되어 상기 소켓 베이스가 결합되는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 조명장치.
청구항 9에 있어서,
상기 하우징은,
상기 콘 부의 상측 가장자리에 단차지게 형성되어 상기 히트싱크의 상면 가장자리가 배치되는 단턱부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 조명장치.
청구항 10에 있어서,
상기 히트싱크는,
하부측으로 갈수록 점차 좁아지는 형상인 콘의 상측 가장자리에 단차지게 형성되어 상기 제2 단턱부에 배치되는 슬리브를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 조명장치.