KR20170132297A - 히트 싱크를 갖는 led 조명 모듈 및 led 모듈을 교체하는 방법 - Google Patents

히트 싱크를 갖는 led 조명 모듈 및 led 모듈을 교체하는 방법 Download PDF

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KR20170132297A
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애스트리드 마르츄카
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코닌클리케 필립스 엔.브이.
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Abstract

LED 모듈(1)은 히트 싱크 부분(10)과 LED 배열(12)을 조합한다. 히트 싱크 부분(10)은 적어도 제1 부분(10) 및 제2 부분(40)을 갖는 다수 부분 히트 싱크의 제1 부분이다. 히트 싱크 부분(10)은 LED 배열(12)의 동작을 위한 요구된 냉각을 제공하기에는 단독으로 충분하지가 않아서 그것은 작고 낮은 비용일 수 있다. 사용자는 완전한 히트 싱크의 배치의 상당한 낭비 및 비용 없이, 단일 유닛으로서 LED 모듈(1)을 간단히 교체할 수 있다.

Description

히트 싱크를 갖는 LED 조명 모듈 및 LED 모듈을 교체하는 방법
본 발명은 히트 싱크를 포함하는 LED 모듈에 관한 것이다.
많은 LED 조명 응용들은 LED들로부터 열을 발산하기 위한 히트 싱크들을 필요로 한다. LED 모듈들의 긴 서비스 수명을 보장하기 위해, 발생된 열을 멀리 내보내는 것이 중요하다.
LED들을 히트 싱크들과 조합시킨 대부분의 응용들에서, LED 모듈 또는 모듈들은 히트 싱크 상에 장착되고, 또는 그렇지 않으면 그들은 자체가 히트 싱크에 고정된 인쇄 회로 기판(PCB) 상에 장착된다. LED 모듈 또는 LED PCB는 그들의 계면들에서 직접 접촉하는 중간 재료들을 통해 히트 싱크에 접속된다. 예를 들어, 솔더 재료들 또는 열적 계면 재료들은 LED로부터 히트 싱크로의 열 전달을 용이하게 하기 위해서, 어떤 공기 갭을 피하는 계면을 브리지한다. 발생된 열은 계면을 통해 히트 싱크로 유도된 다음에, 예를 들어 히트 싱크의 핀들에 의해 주변들로 통과한다.
LED들, 및 특정한 고 전력 LED들은 제한된 수명을 갖는다. 그러므로 LED들을 교체할 필요가 있을 수 있다. 히트 싱크에 직접 장착된 LED 모듈들에 대해, 이것은 히트 싱크를 교체하는 것을 포함한다. PCB 상에 장착된 LED 모듈들에 대해, 그것은 예를 들어 히트 싱크로부터 LED PCB를 제거하고, LED PCB를 단일 소자로서 교체하는 것을 포함한다. 그러면 LED들 및 그들의 PCB는 단일 유닛으로 고려될 수 있다.
이 동작이 간단하지 않다는 문제가 생긴다. 특히, 열적 계면 재료가 교체될 필요가 있다. 이것은 예를 들어 젤 재료를 포함할 수 있다. LED 교체는 다음에 일반 소비자에 의해 수행되지 않아야 하지만 전문가들에 의해 수행될 필요가 있다. 열적 계면 재료에 의한 LED의 오염은 LED의 광 출력 및 신뢰성에 바람직하지 않은 방식으로 악영향을 줄 것이다. LED를 히트 싱크와 함께 교환하는 대안은 고객에게 받아들일 수 없게 높은 비용을 초래한다.
그러므로 히트 싱크를 교체하는 비용 없이 쉽게 변경될 수 있는 LED 모듈이 있어야 할 필요성이 있다. 이러한 필요성은 부분적으로 예를 들어, WO2012048351A1, JP2011181418A, WO2014083122A1, US20120293652A1, WO2010044011A1, 및 US20110019409A1의 종래 기술에서 다루어졌는데, 그것들은 히트 싱크를 위한 모듈러 개념들을 도입한 것으로, 즉 제1 부분이 다수-부분 히트 싱크의 나머지 부분에 탈착가능하게 고정되는 다수-부분 히트 싱크의 제1 부분 상에 LED들을 장착하는 것이다. 그러나, 이러한 다수-부분 히트 싱크들의 구성은 개선의 여지가 더 남아 있다.
본 발명의 양태에 따른 예들에 따르면, LED 모듈로서,
히트 싱크 부분; 및
LED 장착 표면에서 히트 싱크 부분 상에 장착된 LED 배열을 포함하고,
히트 싱크 부분은 적어도 제1 부분 및 제2 부분을 갖는 다수 부분 히트 싱크의 상기 제1 부분을 구성하고,
히트 싱크 부분은 제2 히트 싱크 부분의 대응하는 수용 개구에서의 수용을 위한 외부 표면을 포함하고,
히트 싱크 부분은 전기적 절연 및 열 전도 서라운드 내에 매립된 도전 캐리어를 포함하는 LED 모듈이 제공된다.
LED 모듈은 LED 배열과 히트 싱크의 부분의 조합을 포함한다. 히트 싱크 부분은 예를 들어 LED 배열의 동작을 위한 요구된 냉각을 제공하기에 충분하지 않다. 대신에, 히트 싱크 부분은 전체적인 냉각 성능을 제공하기 위해 추가의 히트 싱크 부분에 결합될 필요가 있다.
LED 배열을 변경하기 위해서, 모듈을 유닛으로서 변경된다. 이것은 히트 싱크 부분으로부터 LED 배열을 분리할 필요성을 피한다. LED 배열과 히트 싱크 부분 간의 결합은 예를 들어 열적 계면 재료를 포함할 수 있다. 대신에, 사용자는 2개의 히트 싱크 부분 간의 기계적 결합을 간단히 분리시킨다. 이것은 예를 들어 나사들을 조이는 것을 선택적으로 포함하는, 간단한 푸시 핏 결합일 수 있다.
양호하게는, 2개의 히트 싱크 부분 간에 어떤 재료를 제공할 필요가 없고, 2개의 히트 싱크 부분 또는 공기 갭 사이에 표면 접촉이 있을 수 있다. 어떤 열적 계면 재료가 있을 필요가 없다.
히트 싱크 부분은 단지 주 히트 싱크(제2 부분)와의 계면으로서 기능하기 때문에 그것은 비교적 낮은 비용을 갖는다. 그것은 전기적 접속을 위해서만 충분한 작은 금속 함량을 가질 수 있다. 열 전달 기능만이 히트 싱크의 나머지에 열을 전달하기에 충분하도록 설계될 필요가 있다.
히트 싱크 부분은 전기적 절연 및 열 전도 서라운드 내에 매립된 도전 캐리어를 포함한다. 서라운드는 히트 싱크 부분으로부터 제2 히트 싱크 부분으로의 열 전달을 용이하게 한다. 도전 캐리어는 전기적 신호들을 LED 배열에 전송하기 위해 사용될 수 있다.
전기적 절연 및 열 전도 서라운드는 그러므로 도전 캐리어 주위에 몰드될 수 있는 플라스틱을 포함할 수 있다.
도전 캐리어는 적어도 2개의 전기적 분리 부분을 포함할 수 있고, LED 배열은 각각 도전 캐리어의 각각의 부분에 전기적으로 접속된 양극 및 음극을 갖는다. LED 배열은 예를 들어 도전 캐리어 부분들 사이의 접합 위에 장착될 수 있고, 한 측 상에는 양극 접속(또는 접속들)이 있고 다른 측 상에는 음극 접속(또는 접속들)이 있다.
LED 배열에 전기적 신호들을 전송하기 위해서, 도전 캐리어의 전기적 분리 부분들 중 하나 또는 둘 다에 전기적으로 접속되는 전기 접속기가 제공될 수 있다. 이 접속기는 LED 배열과의 외부 접속을 제공한다. 다른 단자가 접지되면 단지 하나의 전기 접속이 있을 수 있고, 또는 그렇지 않으면 전기적 분리 부분들의 둘 다와의 전기적 접속들이 있을 수 있다.
히트 싱크 부분은 베이스 및 LED 장착 표면이 정의되는 상부를 포함할 수 있고, 히트 싱크 부분은 베이스로부터 상부로 테이퍼한다. 이것은 히트 싱크 부분의 그것의 제2 히트 싱크 부분 내로의 정렬을 푸시 핏(push fit)으로서, 간단히 달성하게 한다. 테이퍼는 자기 정렬 특징부로서 기능한다.
LED 모듈은 차량 조명 모듈, 예를 들어 전조등 모듈을 포함할 수 있다. 차량 조명등들을 주기적으로 교체할 필요가 있고, 이 모듈은 이것을 고객이 수행하는 것을 더 쉽게 한다.
본 발명은 또한 LED 시스템으로서,
위에 정의된 것과 같은 LED 모듈; 및
LED 모듈의 히트 싱크 부분을 수용하기 위한 개구를 포함하는 제2 히트 싱크 부분을 포함하는 LED 시스템을 제공한다.
이 LED 시스템은 루미네어, 예를 들어 차량 조명 루미네어의 일부일 수 있다.
제2 히트 싱크 부분의 개구는 테이퍼된 채널을 포함할 수 있다. 이것은 자기 정렬 푸시 결합(self-alignment push coupling)을 구현하기 위해 LED 모듈의 테이퍼된 히트 싱크 부분에 대응한다.
바람직하게는, LED 모듈의 히트 싱크 부분과 제2 히트 싱크 부분은 히트 싱크 부분이 개구 내에 수용될 때 서로 물리적으로 접촉하거나 공기 갭 만큼만 분리된다. 이것은 모듈을 교체할 때 열적 계면 재료 또는 기타 충진 재료를 사용자가 도포할 필요가 없다는 것을 의미한다.
광학 소자가 또한 LED 배열로부터 출력된 광의 빔 형성을 위해 제공될 수 있다. 이것은 예를 들어, 램버트 LED 출력을 예를 들어 자동차 전조등을 위한, 원하는 빔 형상으로 변환하기 위해 사용될 수 있다.
LED 모듈은 제1 접속 특징부들을 포함할 수 있고 광학 소자는 제2 접속 특징부들을 포함할 수 있고, 제1 및 제2 접속 특징부들은 사이에 클램프된 제2 히트 싱크 부분과 함께 접속되도록 구성된다.
이것은 접속 특징부들이 LED 배열과 광학 소자 간의 직접 결합을 정하므로, 그들이 LED 배열과 광학 소자의 상대적 배치에 영향을 주지 않음에 따라, 광학 기능이 최적화되고 제2 히트 싱크 부분에 관련한 어떤 제조 허용오차들이 무시될 수 있다는 것을 의미한다.
LED 모듈 및 제2 히트 싱크 부분은 각각 핀들 및 공기 흐름 채널들의 세트를 포함할 수 있고, LED 모듈 및 제2 히트 싱크 부분의 핀들 및 공기 흐름 채널들은 모듈의 히트 싱크 부분이 제2 히트 싱크 부분의 개구 내에 수용될 때 정렬한다. 2개의 부분은 그러므로 함께 기능하는 히트 싱크 핀들 및 채널들을 정하도록 협력한다.
본 발명은 또한 위에 정의된 것과 같은 LED 시스템을 포함하는 루미네어를 제공하고, LED 모듈은 그것을 제2 히트 싱크 부분 내의 개구로부터 제거하고 새로운 LED 모듈을 그 개구 내로 삽입함으로써 교체가능하다. 이것은 사용자에게 쉬운 교체 동작을 제공한다. 제2 히트 싱크 부분 내의 개구는 히트 싱크의 뒤에(광 출력 전방 면에 대향) 있을 수 있지만, 개구는 대신에 측면에(즉, 광 출력 전방 면에 수직에) 있을 수 있다. 실제로 개구는 전조등 출력 면과 임의의 각도에 있을 수 있다.
본 발명은 위에 정의된 것과 같은 LED 시스템의 LED 모듈을 교체하는 방법으로서,
그것의 히트 싱크 부분을 갖는 LED 모듈을 제2 히트 싱크 부분의 수용 개구로부터 분리하는 단계; 및
새로운 LED 모듈의 히트 싱크 부분을 제2 히트 싱크 부분의 수용 개구 내로 삽입함으로써 새로운 LED 모듈을 제공하는 단계
를 포함하는 방법을 제공한다.
이 방법은 LED가 그것의 히트 싱크 부분으로부터 분리될 필요가 없으므로, 사용자가 구현하기가 쉬우면서도, 그것은 또한 제1 히트 싱크 부분이 완전한 히트 싱크라기보다는 계면 부분만이므로 낭비가 되지 않는다.
본 발명의 예들이 이제부터 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명될 것이다.
도 1은 LED 모듈의 제1 도면을 도시하고;
도 2는 LED 모듈의 제2 도면을 도시하고;
도 3은 도 1 및 2의 LED 모듈을 포함하는 LED 시스템을 제2 히트 싱크 부분 및 빔 형성 소자와 함께 도시한 사시도이고;
도 4는 도 3의 시스템의 또 하나의 도면을 도시하고;
도 5는 절단된 상태에서의 도 3의 시스템의 또 하나의 도면을 도시한다.
본 발명은 부분적 히트 싱크와 LED 배열을 조합한 LED 모듈을 제공한다. 부분적 히트 싱크는 적어도 제1 및 제2 부분들을 갖는 다수 부분 히트 싱크의 제1 부분이다. 부분적 히트 싱크는 LED 배열의 동작을 위한 요구된 냉각을 제공하기에는 단독으로 충분하지가 않아서 그것은 작고 낮은 비용일 수 있다. 사용자는 완전한 히트 싱크의 배치의 상당한 낭비 및 비용 없이, 단일 유닛으로서 모듈을 간단히 교체할 수 있다.
도 1은 히트 싱크 부분(10) 및 LED 장착 표면(14)에서 히트 싱크 부분(10) 상에 장착된 LED 배열(12)을 포함하는 LED 모듈(1)을 도시한다. 히트 싱크 부분(10)은 단지 LED 배열(12)에 필요한 열 발산 기능의 일부를 수행한다.
LED 배열(12)은 하나 이상의 LED를 포함하고, 그들은 장착 표면(14) 상에서 히트 싱크 부분(10)의 상부에 장착된다.
도 2는 절단한 상태에서의 도 1의 LED 모듈(1)을 도시한다. 그것은 히트 싱크 부분(10)이 3D 형상, 본 예에서는 기본적으로 피라미드를 형성하는 형상화된 시트 금속 캐리어(16)를 갖는다. 피라미드는 그 형상이 캐리어(16)의 평탄한 영역(20)에 의해 정의되는 상부에 있는 장착 표면(14)으로 테이퍼하도록 큰 베이스(18)를 갖는다. 전체적인 형상은 그러므로 평탄한 상부를 갖는 절단된 피라미드이다.
원뿔들, 원통형들, 정육면체들 등과 같은 다른 기하구조들이 역시 가능하다. 그러나, 테이퍼된 구조가 특히 관심을 끄는데, 왜냐하면 그것이 간단한 접속 및 자기 정렬을 가능하게 하기 때문이다(아래에 설명). 그러면 상부 영역은 베이스(18)보다 작고, 또한 베이스 상으로 수직으로 투사될 때 베이스 내에 놓인다.
다른 전기적 도전 재료들이 캐리어(16) 용으로 사용될 수 있다.
캐리어는 적어도 2개의 전기적 분리 부분으로서 형성되므로, 그것은 LED 배열(12)과의 접속을 위한 2개의 전기 단자를 정할 수 있다. 2개의 부분 사이의 접합은 참조 번호(22)로 표시된다. LED 배열(12)은 다음에 접합(22) 위에 장착될 수 있고, 한 측 상에는 양극 접속(또는 접속들)이 있고 다른 측 상에는 음극 접속(또는 접속들)이 있다.
LED 배열(12)은 하나 이상의 베어 다이로서 장착 표면(14) 상에 장착될 수 있고, 또는 그렇지 않으면 LED들은 다음에 장착 표면(14)에 부착되는 PCB 상에 장착될 수 있다. 이 부착은 열적 계면 재료들을 사용할 수 있다.
금속 코어 PCB가 사용되면, PCB와 장착 표면 간의 기계적 접속은 또한 요구된 전기적 접속들을 제공할 수 있다. 대안적으로, 와이어본드들이 PCB의 상부 표면으로부터 아래로 장착 표면까지 제공될 수 있다.
베어 LED 다이들이 사용되면, 그들은 장착 표면의 분리된 부분들에 직접 접속하는 그들의 베이스에서 전기적 접점들을 가질 수 있다.
LED들은 대안적으로 열 분산기로서 기능하는 금속 마운트들 상에 장착될 수 있다. LED들 및 그들의 금속 마운트와 캐리어(16) 간의 접속은 분명히 다음에 열 분산 금속 마운트가 캐리어의 상이한 분리된 부분들과 단락하는 것을 피할 필요가 있다.
금속 마운트 상의 LED 다이들 또는 LED PCB 또는 LED를 장착 표면에 접속하는 다양한 방식들이 본 기술 분야의 통상의 기술자들에게 공지되어 있을 것이다.
캐리어(16)는 열 전도 플라스틱과 같은 층의 형태로 또는 그렇지 않으면 다중 층들의 형태로 된, 전기적 절연 열 전달 재료 서라운드(24)에 의해 둘러싸인다. 원하는 열 전도율은 예를 들어 0.2W/mK 내지 50W/mK의 범위에 있을 수 있다.
전기적 절연 및 열 전도 서라운드(24)는 도전 캐리어(16) 상의 얇거나 두꺼운 코팅과 같은 주로 전기적 절연 제1 재료로 이루어질 수 있다. 이 전기적 절연 재료는 다음에 도전 캐리어(16)와 함께 주로 열 전도 제2 재료 내에 매립될 수 있다. 이 방식으로, 서라운드의 2개의 기능, 즉 전기적 절연 및 열 전도가 2개의 별도의 재료에 의해 달성된다.
선택적으로, 열 전도 재료(또는 다중 층 구조)는 다음에 금속 층과 같은, 전기적 도전일 수 있는 추가 열 전도 재료에 의해 둘러싸일 수 있다. 이것은 제2 히트 싱크 부분과의 모듈(1)의 열적 결합을 개선시키기 위해 사용될 수 있다(아래에 설명). 추가 열 전도 층은 다음에 또한 전기적 차폐 기능을 수행할 수 있다. 추가 열 전도 재료는 예를 들어 제2 히트 싱크 부분에 열을 전도하는 모듈의 표면들에만 제공될 수 있다.
서라운드(24)는 단일 층, (열적 요건과 전기적 요건을 분리하기 위한) 한 쌍의 층, 또는 심지어 3개 이상의 층일 수 있다는 것을 알 수 있다. 이들 가능성의 모두가 본 발명의 범위 내에 있다.
열 전달 서라운드(24)는 예를 들어, 하부 평면이 금속이 없이 유지되도록 캐리어(16)를 덮는다. 재료 층 또는 층들은 바람직하게는 캐리어 주위에 몰드된다.
LED 배열에 전기적 신호들을 전송하기 위해서, 캐리어(16)의 다수의 부분과 전기적 접촉하는 전기 접속기(26)가 제공된다. 접속기(26)의 도전 부분들은 캐리어(16)와 그것의 몰드된 커버링(24)이 접속기(26)를 정하도록 캐리어(16)의 부분일 수 있다. 대안적으로, 접속기는 와이어들 또는 다른 접점들에 의해 캐리어(16)의 부분들과 전기적으로 접속되는 별도의 소자일 수 있다. 접속기(26)는 LED 배열(12)과의 착탈가능한 외부 전기적 접속을 제공한다.
접속기(16)는 모듈(1)의 외부 엔벨로프 내에 배치되는 것으로 도시되므로, 그것은 히트 싱크 부분(10) 내에 리세스된 접속기(26)를 정한다. 이것은 공간 절약 개선을 제공한다.
히트 싱크 부분(10)의 베이스(18)는 열 발산 핀들(28)을 갖고, 도시한 예에서 또한 히트 싱크 부분(10)을 통해 연장하는 공기 흐름 채널들(30)이 있다. 이들은 시트 금속 캐리어(16) 내의 홀들을 통해 통과할 수 있고 또는 심지어 모듈(1)의 완전한 측면들이 시트 금속 캐리어(16) 없이 만들어질 수 있다.
도 3은 위에 설명된 것과 같은 LED 모듈(1) 및 제2 히트 싱크 부분(40)을 포함하는 LED 시스템을 도시한다. 제2 히트 싱크 부분(40)은 LED 모듈(1)의 히트 싱크 부분(10)을 수용하기 위한 개구(42)를 갖는다. 이것은 모듈(1)이 수용되는 네거티브로서 기능한다.
제2 히트 싱크 부분(40)은 핀들 및 채널들을 갖는다. 2개의 히트 싱크 부분(10 및 40)의 핀들 및 채널들은 굴뚝 효과에 의해 LED로부터 열을 멀리 전달하는 환기 시스템을 형성하도록 협력한다.
개구(42)는 그러므로 LED 모듈(1)의 히트 싱크 부분(10)의 형상과 대응하는 형상을 갖는 테이퍼된 채널을 포함한다. 모듈(1)은 개구(42) 내로의 푸시 핏이고, 테이퍼는 자기 정렬 기능을 구현한다.
개구(42)는 모듈(1)이 삽입될 때, 장착 표면(14)이 노출되고 LED 배열(12)이 광 출력을 제공하도록 제2 히트 싱크 부분(40)을 통해 연장한다. 빔 형성 광학 소자(44)는 LED 배열(12)로부터의 광 출력의 빔 형성을 위해 사용된다. 이것은 예를 들어 램버트 LED 출력을, 예를 들어 자동차 전조등을 위한, 원하는 빔 형상으로 변환하기 위해 사용될 수 있다.
모듈(1)을 제2 히트 싱크 부분(40)에 고정하기 위해서, 모듈(1)은 가이드 로드들의 형태로 된 접속 특징부들(46)을 갖고 광학 소자(44)는 스레디드 보어들의 형태로 된 대응하는 제2 접속 특징부들(48)을 갖는다. 제1 및 제2 접속 특징부들은 다음에 스레디드 보어들과 계합하는 가이드 로드들 내로 나사들을 삽입함으로써 함께 접속된다. 이들은 상대적 위치 조정을 가능하게 할 수 있고 또는 그렇지 않으면 그들은 부분들을 하나의 고정된 위치 관계로 간단히 클램프할 수 있다. 모듈(1)과 광학 소자(44)는 다음에 그 사이에 삽입된 제2 히트 싱크 부분(40)과 함께 클램프된다.
스냅 핏 접속이 대신에 사용될 수 있어서, 나사들 또는 다른 분리된 접속 부분들의 필요성을 피한다.
이것은 접속이 LED 배열(12)과 광학 소자(44) 사이에 있으므로, 광학 기능이 최적화되고 제2 히트 싱크 부분(40)으로부터 생기는 어떤 제조 허용오차들이 무시될 수 있다는 것을 의미한다.
모듈(1)의 히트 싱크 부분(10)은 단지 주 히트 싱크(제2 부분(40))와의 계면으로서 기능한다. 이것은 그러므로 낮은 비용으로 만들어질 수 있다.
모듈(1)은 종래의 전구와 유사한 방식으로, 외부로부터의 전체적인 조명 시스템 내로 삽입되고 그로부터 제거된다.
도시하지 않았지만, 제거가능한 수밀 커버가 모듈(1)이 삽입된 위치에서 시스템의 외부 위에 장착될 수 있다.
LED 배열(12)이 제2 히트 싱크 부분(40)을 지나 광학 소자(44)의 부분을 형성하는 캐비티 내로 돌출하도록, 개구(42)에서의 제2 히트 싱크 부분(40)의 두께는 모듈 높이보다 작을 수 있다. 그러면 제2 히트 싱크 부분(40)은 광 출력의 어떤 부분도 잘라 내지 않는다. 대안적으로, 제2 히트 싱크 부분(40)은 전체적인 원하는 광학 기능의 일부를 구현하도록 설계될 수 있다.
모듈(1)의 히트 싱크 부분(10)은 개구(42) 내로의 접촉 핏일 수 있고 또는 그렇지 않으면 공기 갭이 둘 사이에 정해질 수 있다. 공기 갭은 예를 들어 일부 조정이 모든 관련된 부분들의 위치 및 제조 허용오차들을 보상하는 것뿐만 아니라, 접속 특징부들(46, 48)을 정렬하게 한다. LED 모듈(1)과 제2 히트 싱크 부분(40) 사이의 공기 갭은 또한 열적 대류에 의한 모듈 주위의 공기의 일부 순환을 가능하게 한다. 이 가열된 공기는 예를 들어 조명 시스템의 외부 커버의 성에를 제거하도록 전달될 수 있다.
도 4는 전방으로부터의 도 3의 시스템을 도시하고 그것은 광학 소자(44) 및 제2 접속 특징부들(48)을 보다 분명히 도시한다.
도 5는 절단된 상태에서의 도 3의 시스템을 도시하고 그것은 모듈(1)의 히트 싱크 부분의 핀들 및 채널들이 그들이 요구된 열적 특성들을 갖는 히트 싱크를 함께 형성하도록 제2 히트 싱크 부분(40)의 핀들 및 채널들과 어떻게 정렬하는지를 분명히 도시한다.
히트 싱크 부분(10)과 광학 배열(44) 사이의 접속 배열의 단지 하나의 예가 위에 도시되었다. 광학계가 계합할 수 있는, LED 배열(12) 옆의 장착 표면(14)에서 통합되는 홀들 또는 핀들과 같은 대안적인 정렬 특징부들이 제공될 수 있다.
모듈(1)의 내부는 LED의 광 출력을 제어하기 위한 추가의 구동기 전자장치를 포함할 수 있고, 또는 그렇지 않으면 모든 구동기 전자장치가 장치와 떨어져 있을 수 있다.
상기 예는 (히트 싱크의 일반적 평면, 즉 베이스(18)의 평면에 수직인) 법선 방향으로 광을 투사하는, 평탄한 면 상에 장착된 LED 배열(12)을 갖는다. LED 배열(12)은 대신에 베이스(18)의 평면으로부터 오프셋된 표면 상에 장착될 수 있다. 예를 들어, LED의 사이드웨이 발광은 예를 들어 돌출 핀 상에, 베이스에 수직인 LED 배열(12)을 장착함으로써 달성될 수 있다. LED 배열(12)은 임의의 미리 정해진 각도로 발광을 가능하게 하기 위해 임의의 원하는 각도로 장착될 수 있다.
상기 예는 특히 평탄한 상부에서, 모듈(1)의 상부 위에 장착된 LED를 갖는다. LED들은 대신에 테이퍼된 측벽들 중 하나 이상 위에 장착될 수 있다. 테이퍼의 목적은 용이한 맞춤(easy fitting)을 가능하게 하는 것이다. LED는 히트 싱크 부분(10)이 제2 히트 싱크 부분(40)에 맞추어질 때, LED 광이 요구된 대로 출력될 수 있는 한, 임의의 위치에 있을 수 있다. 히트 싱크 부분(10) 상의 다수의 위치에, 예를 들어 테이퍼된 측면들 상에 뿐만 아니라, 상부 위에 LED들이 있을 수 있다.
LED를 보호하기 위해 LED 배열(12)이 모듈(1)의 상부에서 노출되지 않도록 보호 커버가 모듈(1)의 상부에 제공될 수 있다. LED 배열(12)은 대신에 수지와 같은 보호 커버 내에 매립될 수 있다. 이것은 LED 배열(12)을 위한 사전 광학계로서 기능하도록 형상화될 수 있다.
LED 배열(12)의 측면은 LED 배열(12)로부터의 측면 방출을 방지하기 위해 반사성 측면 코팅에 의해 덮여질 수 있다. 대안적으로, 열 전도 재료(24)가 반사 재료의 역할을 하기 위해 LED의 측면까지 형상화될 수 있다. LED 모듈(1)의 상부에 있는 시트 금속 캐리어(16)는 열 전도 재료에 의해 거의 완전히 덮여질 수 있다.
LED 모듈(1)을 교체하기 위해서, 모듈(1)은 간단히 (스냅 핏 접속을 해제하거나 나사들을 푸는 것에 의해) 제2 히트 싱크 부분(40)의 수용 개구(42)로부터 분리되고 제2 히트 싱크 부분(40)의 수용 개구(42) 내로 새로운 LED 모듈(1)의 히트 싱크 부분(10)을 삽입함으로써 새로운 LED 모듈(1)을 제공한다. 이 삽입 조작을 가능한 한 쉽게 하고 2개의 부분의 올바른 배향을 보장하는 중요한 특징부들이 있을 수 있다.
이 방법은 LED가 히트 싱크 부분(10)으로부터 분리될 필요가 없으므로, 사용자가 구현하기가 쉬우면서도, 그것은 또한 히트 싱크 부분(10)이 완전한 히트 싱크라기보다는 계면 부분만이므로 낭비가 되지 않는다.
LED 모듈은 전조등 모듈과 같은 차량 조명 모듈을 포함할 수 있다. 차량 조명등들을 주기적으로 교체할 필요가 있고, 이 모듈은 이것을 고객이 수행하는 것을 더 쉽게 한다.
모듈(1)은 사용자에 의한 쉬운 조작을 가능하게 하도록 선택된 크기를 가질 것이다. 그것의 크기는 모듈에 의해 전달된 광원의 광학 전력에 의존할 것이다. 그것은 이 열이 주 히트 싱크 부분으로 통과될 수 있도록 LED에 의해 생성된 열의 적합한 열 관리를 가능하게 하는 크기를 가질 것이다. 이것은 최소 크기를 부과한다. 모듈(1)이 LED 배열이 고장날 때 폐기되므로, 크기는 낭비를 피하도록 낮게 또한 유지되어야 한다.
예로서, 도시한 바와 같이 정사각형 기반 피라미드의 형상의 모듈(1)에 대해, 정사각형 베이스는 비교적 낮은 전력 LED 배열(12)에 대해 35㎜×35㎜일 수 있고 비교적 높은 전력 LED 배열(12)에 대해 50㎜×50㎜일 수 있다. 베이스의 면적은 그러므로 400㎟ 내지 4000㎟의 범위에 있을 수 있다. 제2 히트 싱크 부분(40)은 더 큰 베이스 면적, 예를 들어 적어도 2x, 또는 심지어 적어도 5x 모듈의 베이스의 면적을 가질 것이다.
개시된 실시예들에 대한 다른 변형들이 도면, 개시내용, 및 첨부된 청구범위를 검토한다면, 청구된 발명을 실시하는 기술의 통상의 기술자에 의해 이해되고 이루어질 수 있다. 청구범위에서 단어 "포함하는"은 다른 요소들 또는 단계들을 배제하지 않고, 단수 표현은 복수를 배제하지 않는다. 소정의 수단들이 상호 상이한 종속 청구항에서 나열된다는 사실만으로 이들 수단의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지 않는다. 청구범위 내의 임의의 참조 부호들은 그 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

Claims (14)

  1. LED 모듈(1)로서,
    히트 싱크 부분(heat sink portion)(10); 및
    LED 장착 표면(14)에서 상기 히트 싱크 부분(10) 상에 장착된 LED 배열(12)
    을 포함하고,
    상기 히트 싱크 부분(10)은 적어도 제1 부분(10) 및 제2 부분(40)을 갖는 다수 부분 히트 싱크(multiple part heat sink)의 상기 제1 부분(10)을 구성하고,
    상기 히트 싱크 부분(10)은 상기 제2 히트 싱크 부분(40)의 대응하는 수용 개구(receiving opening)(42)에서의 수용을 위한 외부 표면을 포함하고,
    상기 히트 싱크 부분(10)은 전기적 절연 및 열 전도 서라운드(electrically insulating and thermally conducting surround)(24) 내에 매립된 도전 캐리어(conducting carrier)(16)를 포함하는 LED 모듈(1).
  2. 제1항에 있어서, 상기 전기적 절연 및 열 전도 서라운드(24)는 플라스틱을 포함하는 LED 모듈(1).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도전 캐리어(16)는 적어도 2개의 전기적 분리 부분을 포함하고, 상기 LED 배열(12)은 각각 상기 도전 캐리어(16)의 각각의 부분에 전기적으로 접속된 양극 및 음극을 갖는 LED 모듈(1).
  4. 제3항에 있어서, 상기 LED 배열(12)은 상기 적어도 2개의 전기적 분리 부분 사이의 접합(junction)(22) 위에 장착되는 LED 모듈(1).
  5. 제3항에 있어서, 상기 도전 캐리어(16)의 상기 적어도 2개의 전기적 분리 부분 중 하나 또는 둘 다에 전기적으로 접속되는 전기 접속기(electrical connector)(26)를 포함하는 LED 모듈(1).
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 히트 싱크 부분(10)은 베이스(18) 및 상기 LED 장착 표면(14)이 정의되는 상부를 포함하고, 상기 히트 싱크 부분(10)은 상기 베이스(18)로부터 상기 상부로 테이퍼(taper)하는 LED 모듈(1).
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 차량 조명 모듈을 포함하는 LED 모듈(1).
  8. LED 시스템으로서,
    제1항 또는 제2항에 청구된 것과 같은 LED 모듈(1); 및
    히트 싱크 부분(10)이 제1 부분을 구성하는 다수 부분 히트 싱크의 제2 히트 싱크 부분(40)
    을 포함하는 LED 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2 히트 싱크 부분(40)의 개구(42)는 테이퍼된 채널(tapered channel)을 포함하는 LED 시스템.
  10. 제8항에 있어서, 상기 LED 모듈(1)의 상기 히트 싱크 부분(10)과 상기 제2 히트 싱크 부분(40)은 상기 히트 싱크 부분(10)이 상기 개구(42) 내에 수용될 때 서로 물리적으로 접촉하거나 공기 갭 만큼만 분리되는 LED 시스템.
  11. 제8항에 있어서, 광학 소자(optical component)(44)를 더 포함하고, 상기 LED 모듈(1)은 제1 접속 특징부들(connection features)(46)을 포함하고 상기 광학 소자(44)는 제2 접속 특징부들(48)을 포함하고, 상기 제1(46) 및 제2(48) 접속 특징부들은 함께 접속되도록 적응되는 LED 시스템.
  12. 제8항에 있어서, 상기 LED 모듈(1) 및 상기 제2 히트 싱크 부분(40)은 각각 핀들(28) 및 공기 흐름 채널들(30)의 세트를 포함하고, 상기 LED 모듈(1) 및 상기 제2 히트 싱크 부분(40)의 상기 핀들(28) 및 공기 흐름 채널들(30)은 상기 LED 모듈(1)의 상기 히트 싱크 부분(10)이 상기 제2 히트 싱크 부분(40)의 상기 개구(42) 내에 수용될 때 정렬하는 LED 시스템.
  13. 제8항에 청구된 것과 같은 LED 시스템을 포함하는 루미네어(luminaire)로서, LED 모듈(1)은 교체가능한 루미네어.
  14. 제8항에 청구된 것과 같은 LED 시스템의 LED 모듈(1)을 교체하는 방법으로서,
    히트 싱크 부분(10)을 갖는 상기 LED 모듈(1)을 제2 히트 싱크 부분(40)의 수용 개구(42)로부터 분리하는 단계; 및
    새로운 LED 모듈(1)의 히트 싱크 부분(10)을 상기 제2 히트 싱크 부분(40)의 상기 수용 개구(42) 내로 삽입함으로써 상기 새로운 LED 모듈(1)을 제공하는 단계
    를 포함하는 방법.
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