KR101658901B1 - 광 반도체 조명장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 베이스; 복수의 반도체 광소자가 제1 간격으로 이격하여 상기 베이스 상에 배치되는 복수의 발광 블록과, 상기 복수의 발광 블록 중 한 발광 블록과 이웃한 발광 블록 사이에 상기 제1 간격보다 큰 제2 간격을 이루는 간격부를 포함하는 발광 모듈; 및 상기 베이스의 저면에 상기 복수의 발광부와 대응되게 형성되고, 복수의 미세한 히트 파이프를 이격하여 형성된 복수의 방열부를 포함하는 히트싱크 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하여, 부피와 하중을 줄여 경량화 및 컴팩트화의 구현을 할 수 있음은 물론, 기존의 히트싱크와 동등 이상의 방열 성능을 발휘할 수 있는 광 반도체 조명장치에 관한 것이다.

Description

광 반도체 조명장치{OPTICAL SEMICONDUCTOR ILLUMINATING APPARATUS}

본 발명은 광 반도체 조명장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 부피와 하중을 줄여 경량화 및 컴팩트화의 구현을 할 수 있음은 물론, 기존의 히트싱크와 동등 이상의 방열 성능을 발휘할 수 있는 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.

통상, 이러한 광 반도체를 이용한 조명기구는 광 반도체로부터의 발열이 불가피하므로, 열이 발생하는 부위에는 반드시 히트싱크를 설치하여 발생한 열을 외부로 방출해주어야 한다.

따라서, 보통 발열 문제의 해결을 위해서는 열전도율이 뛰어난 알루미늄 또는 알루미늄 합금이나 동 또는 동 합금으로 이루어진 히트싱크를 사용하게 되는데, 이러한 금속재의 히트싱크는 전열 면적의 증가를 통한 방열 성능의 향상을 위하여 다양한 형태의 방열핀이 형성된다.

그러나, 이러한 방열핀을 포함한 히트싱크는 압출이나 다이캐스팅으로 제작되는 것이며, 이러한 히트싱크의 부피와 무게는 조명장치의 경량화 및 컴팩트화 구현에 한계가 되는 요인으로 작용하는 것이었다.

따라서, 경량화 및 컴팩트화의 구현이 가능하며 냉각 성능이 적극적이며 지속적으로 이루어지는 장치의 개발이 절실한 것이다.

공개실용신안 제20-2011-0000729호 일본공개특허 특개2005-173496호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 부피와 하중을 줄여 경량화 및 컴팩트화의 구현을 할 수 있음은 물론, 기존의 히트싱크와 동등 이상의 방열 성능을 발휘할 수 있는 광 반도체 조명장치에 관한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 베이스; 복수의 반도체 광소자가 제1 간격으로 이격하여 상기 베이스 상에 배치되는 복수의 발광 블록과, 상기 복수의 발광 블록 중 한 발광 블록과 이웃한 발광 블록 사이에 상기 제1 간격보다 큰 제2 간격을 이루는 간격부를 포함하는 발광 모듈; 및 상기 베이스의 저면에 상기 복수의 발광부와 대응되게 형성되고, 복수의 미세한 히트 파이프를 이격하여 형성된 복수의 방열부를 포함하는 히트싱크 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 조명장치를 제공할 수 있다.

여기서, 상기 발광 블록은 상기 베이스에 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 발광 블록은 원판 형상인 상기 베이스에 등간격으로 이격 배치되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 방열부는 상기 베이스에 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 방열부는 원판 형상인 상기 베이스에 등간격으로 이격 배치되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 히트 파이프는, 상기 베이스의 저면을 지지하는 제1 부와, 상기 제1 부의 단부로부터 연장하여 상기 반도체 광소자와 전기적으로 연결되는 소켓 베이스의 상면에 결합되는 제2 부를 포함하며, 복수의 상기 제1 부가 등간격으로 배치되어 상기 방열부를 형성하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제1 부와 상기 제2 부는 상호 연통하는 내부 유로를 형성하며, 상기 내부 유로에 작동 유체가 수용되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 히트 파이프는, 상기 베이스의 저면과 접촉하는 일정 길이의 접촉 파이프와, 상기 접촉 파이프의 일단부로부터 연장되어 상기 베이스의 상면보다 높거나 같게 돌출된 지지 파이프를 구비한 제1 부와, 상기 접촉 파이프의 타단부로부터 연장되는 제2 부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 접촉 파이프와 상기 지지 파이프 사이에 상기 베이스의 상측을 마감하는 광학 커버의 가장자리가 안착되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 베이스의 가장자리 외측에는, 상기 접촉 파이프의 일단부가 노출되고 상기 지지 파이프로 연결되는 부위가 각각 방사상으로 배치되어 형성된 안착부를 더 포함하며, 상기 안착부에 상기 베이스의 상측을 마감하는 광학 커버가 고정되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 히트 파이프는, 상기 베이스의 저면과 접촉하는 일정 길이의 접촉 파이프와, 상기 접촉 파이프의 일단부로부터 연장되어 상기 베이스의 상면보다 높거나 같게 돌출된 지지 파이프와, 상기 지지 파이프의 단부로부터 연장되는 외부 지지 파이프를 구비한 제1 부와, 상기 접촉 파이프의 타단부로부터 연장되는 제2 부를 포함하며, 상기 제2 부는 상기 외부 지지 파이프에 대하여 상기 베이스 저면의 내측에 배치되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제2 부는 상기 외부 지지 파이프에 대하여 내부 지지 파이프가 되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제1 부는, 상기 외부 지지 파이프에 상기 제2 부를 향하여 원호 형상으로 굴곡되는 형성되는 함몰 곡부와, 상기 함몰 곡부에 고정되며, 상기 베이스의 저면에 방사상으로 배치된 복수의 상기 외부 지지 파이프를 고정하는 고정 링을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 광 반도체 조명장치는, 상기 베이스의 상면을 마감하는 것으로, 상기 베이스의 가장자리 외측에 배치되는 하단부의 가장자리를 포함하는 광학 커버와, 상기 광학 커버의 하단부 가장자리 외측으로부터 돌출되는 고정 리브를 더 포함하며, 상기 고정 리브는 상기 접촉 파이프에 안착되어 상기 지지 파이프에 탈착 가능하게 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 지지 파이프는, 상기 접촉 파이프의 단부로부터 상기 베이스의 가장자리 외측을 향하여 함몰되게 형성되는 리브 고정홈부를 더 포함하며, 상기 리브 고정홈부에 상기 고정 리브가 결합되는 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 발광 모듈이 어레이된 베이스에 복수의 미세한 히트 파이프로 이루어진 방열부를 포함하는 히트싱크 모듈을 포함하는 구조로부터, 부피가 큰 중량물인 기존의 히트싱크에 비하여 부피를 대폭 줄이고 경량화 및 컴팩트화를 구현하면서도 기존의 히트싱크와 동등 이상의 성능을 발휘할 수 있게 된다.

그리고, 본 발명은 방열부를 구성하는 히트 파이프들을 방사상으로 배치하는 등의 다양한 실시예로부터 베이스를 외부 충격으로부터 보호하는 광학 커버의 체결 구조를 제공할 수도 있는 등 조립 체결과 보수 및 교체 등의 유지 관리 측면에도 편의성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 반도체 조명장치의 주요부를 나타낸 사시도
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 반도체 조명장치의 주요부를 나타낸 사시도
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 반도체 조명장치 중 주요부인 베이스 상에 발광 모듈이 어레이된 상태를 나타낸 평면 개념도
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 반도체 조명장치의 주요부인 히트싱크 모듈과 광학 커버와의 결합 관계를 나타낸 단면 개념도
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 반도체 조명장치의 주요부인 히트싱크 모듈과 광학 커버와의 결합 관계를 나타낸 일부 분해 단면도
도 6은 본 발명의 기타 실시예에 따른 광 반도체 조명장치의 주요부인 히트 파이프의 구조를 나타낸 일부 단면 개념도

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다.

상단, 하단, 상면, 하면, 또는 상부, 하부 등의 용어는 구성요소에 있어 상대적인 위치를 구별하기 위해 사용되는 것이다.

예를 들어, 편의상 도면상의 위쪽을 상부, 도면상의 아래쪽을 하부로 명명하는 경우, 실제에 있어서는 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 상부는 하부로 명명될 수 있고, 하부는 상부로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 반도체 조명장치의 주요부를 나타낸 사시도이다.

본 발명은 도시된 바와 같이 베이스(100)와 발광 모듈(200) 및 히트싱크 모듈(300)을 포함하는 구조임을 파악할 수 있다.

베이스(100)는 일정 면적을 가진 것으로, 열전도성이 우수한 MPCB같은 것을 채용할 수도 있다.

발광 모듈(200)은 베이스(100)에 어레이되는 복수의 반도체 광소자(201)들을 포함하며, 복수의 반도체 광소자(201)들 중 일부가 제1 간격(D1)으로 이격하여 형성되는 복수의 발광 블록(202)과, 복수의 발광 블록(202) 중 하나와 이웃한 발광 블록(202) 사이에 제1 간격(D1)보다 큰 제2 간격(D2)으로 이격하여 형성되는 간격부(203)를 포함하는 것이다.

히트싱크 모듈(300)은 베이스(100)의 저면에 복수의 발광 블록(202)과 대응되게 형성되고, 복수의 미세한 히트 파이프(301)를 이격하여 형성된 복수의 방열부를 포함하는 것으로, 압출이나 다이캐스팅으로 제작된 기존의 히트싱크에 비하여 부피와 무게를 대폭 줄여 경량화 및 컴팩트화를 실현하면서 방열 성능을 구현하기 위한 것이다.

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

전술한 발광 블록(202)은 도 1 내지 도 3과 같이 원판 형상의 베이스(100)에 방사상으로 배치되어지되, 등간격으로 이격하여 배치되는 것이 균일한 방열 성능을 구현하는데 유리하며, 발광 블록(202)의 반도체 광소자(201)에 대응되는 방열부는 베이스(100) 저면에 방사상으로 배치되어지되, 등간격으로 이격하여 배치되는 것이 바람직하다.

한편, 히트 파이프(301)는 방열부를 구성하는 것으로, 도 4 내지 도 6을 참조하면 크게 베이스(100)의 저면을 지지하는 제1 부(310)와, 제1 부(310)의 단부로부터 연장하여 반도체 광소자(201)와 전기적으로 연결되는 소켓 베이스(이하 미도시)의 상면에 결합되는 제2 부(320)를 포함하는 것을 알 수 있다.

따라서, 복수의 제1 부(310)가 등간격으로 배치되어 방열부를 형성하는 것이다.

여기서, 제1 부(310)와 제2 부(320)는 상호 연통하는 내부 유로를 형성하며, 방열 효율을 높이기 위하여 전술한 내부 유로에 공기, 증류수, 에탄올, 냉매 등의 작동 유체가 수용될 수 있다.

이때, 제1 부(310)는 더욱 상세하게 살펴보면, 베이스(100)의 저면과 접촉하는 일정 길이의 접촉 파이프(311)와, 접촉 파이프(311)의 일단부로부터 연장되어 베이스(100)의 상면보다 높거나 같게 돌출된 지지 파이프(312)를 포함하는 것을 알 수 있다.

즉, 제2 부(320)는 접촉 파이프(311)의 타단부로부터 연장되는 것이다.

또한, 제1 부(310)는 도시된 바와 같이 지지 파이프(312)의 단부로부터 연장되어 제2 부(320)와 같은 방향으로 형성되는 외부 지지 파이프(314)를 더 포함하며, 제2 부(320)는 외부 지지 파이프(314)에 대하여 베이스(100) 저면의 내측에 배치되고, 제2 부(320)는 외부 지지 파이프(314)에 대하여 내부 지지 파이프(312)가 되어 베이스(100) 및 광학 커버(500)의 하중을 적절히 분산 지지할 수 있다.

한편, 본 발명은 경우에 따라 접촉 파이프(311)와 지지 파이프(312) 사이에 베이스(100)의 상측을 마감하는 광학 커버(500)의 가장자리가 안착될 수 있으며, 구체적으로 살펴보면 베이스(100)의 가장자리 외측에 접촉 파이프(311)의 일단부가 노출되어 지지 파이프(312)로 연결되는 부위가 각각 방사상으로 배치되어 형성된 안착부(313)를 더 구비할 수 있다.

따라서, 안착부(313)에 베이스(100)의 상측을 마감하는 광학 커버(500)가 고정되는 것이다.

여기서, 광학 커버(500)는 베이스(100)의 상면을 마감하며, 베이스(100)의 가장자리 외측, 즉 안착부(313)에 하단부 가장자리가 배치되고, 이러한 광학 커버(500)가 안착부(313)에 고정된 상태를 유지할 수 있도록 광학 커버(500)의 하단부 가장자리 외측으로부터 돌출되는 고정 리브(510)를 더 구비할 수 있다.

이때, 고정 리브(510)는 접촉 파이프(311)에 안착되어 지지 파이프(312)에 탈착 가능하게 고정되는데, 이러한 고정 리브(510)의 체결 고정을 위하여 지지 파이프(312)는 접촉 파이프(311)의 단부로부터 베이스(100)의 가장자리 외측을 향하여 함몰되게 형성되는 리브 고정홈부(317)를 더 구비하는 것이 바람직하다.

따라서, 고정 리브(510)는 도 5 및 도 6과 같이 리브 고정홈부(317)에 결합될 수 있는 것이다.

또한, 제1 부(310)는 리브 고정홈부(317)에 고정 리브(510)가 체결된 상태를 유지하면서 제1, 2 부(310, 320)가 베이스(100)의 반경 외측 방향으로 벌어지는 등의 변형을 방지할 수 있도록 도 6과 같이 함몰 곡부(315)와 고정 링(316)을 더 구비하는 것이 바람직하다.

즉, 함몰 곡부(315)는 외부 지지 파이프(314)에 제2 부(320)를 향하여 원호 형상으로 굴곡되는 형성되는 것이다.

고정 링(316)은 함몰 곡부(315)에 고정되며, 베이스(100)의 저면에 방사상으로 배치된 복수의 외부 지지 파이프(314)를 고정하는 것이다.

따라서, 복수의 제1 부(310)가 베이스(100)의 가장자리 외측에 방사상으로 배치된 상태에서 복수의 함몰 곡부(315)들은 전체적으로 링 형상, 즉 고정 링(316)의 단면에 대응되는 링 형상의 홈을 이루어, 고정 링(316)은 도시된 바와 같이 함몰 곡부(315)에 고정될 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 부피와 하중을 줄여 경량화 및 컴팩트화의 구현을 할 수 있음은 물론, 기존의 히트싱크와 동등 이상의 방열 성능을 발휘할 수 있는 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 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.

100...베이스
200...발광 모듈
201...반도체 광소자
202...발광 블록
203...간격부
300...히트싱크 모듈
301...히트 파이프
310...제1 부
311...접촉 파이프
312...지지 파이프
313...안착부
314...외부 지지 파이프
315...함몰 곡부
316...고정 링
317...리브 고정홈부
320...제2 부
500...광학 커버
510...고정 리브
D1...제1 간격
D2...제2 간격

Claims (16)

1. 베이스;
   복수의 반도체 광소자가 제1 간격으로 이격하여 상기 베이스 상에 배치되는 복수의 발광 블록과, 상기 복수의 발광 블록 중 한 발광 블록과 이웃한 발광 블록 사이에 상기 제1 간격보다 큰 제2 간격을 이루는 간격부를 포함하는 발광 모듈; 및
   상기 베이스의 저면에 상기 복수의 발광부와 대응되게 형성되고, 복수의 미세한 히트 파이프를 이격하여 형성된 복수의 방열부를 포함하는 히트싱크 모듈;
   상기 베이스의 상면을 마감하는 것으로, 하단부 가장자리에 고정 리브가 돌출되고 상기 베이스의 가장자리 외측에 배치되는 광학 커버를 포함하며,
   상기 히트 파이프는 상기 베이스의 저면과 접촉하는 일정 길이의 접촉 파이프와, 상기 접촉 파이프의 일단부로부터 연장되어 상기 베이스의 상면보다 높거나 같게 돌출된 지지 파이프를 구비한 제1 부를 포함하고,
   상기 고정 리브는 상기 접촉 파이프에 안착되어 상기 지지 파이프에 탈착 가능하게 고정되는 것을 특징으로 하는 광 반도체 조명장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 발광 블록은 상기 베이스에 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 광 반도체 조명장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 발광 블록은 원판 형상인 상기 베이스에 등간격으로 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 광 반도체 조명장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 방열부는 상기 베이스에 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 광 반도체 조명장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 방열부는 원판 형상인 상기 베이스에 등간격으로 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 광 반도체 조명장치.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 히트 파이프는,
   상기 제1 부의 단부로부터 연장하여 상기 반도체 광소자와 전기적으로 연결되는 소켓 베이스의 상면에 결합되는 제2 부를 포함하며,
   복수의 상기 제1 부가 등간격으로 배치되어 상기 방열부를 형성하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 조명장치.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 히트 파이프는,
   상기 제1 부의 단부로부터 연장하여 상기 반도체 광소자와 전기적으로 연결되는 소켓 베이스의 상면에 결합되는 제2 부를 포함하며,
   상기 제1 부와 상기 제2 부는 상호 연통하는 내부 유로를 형성하며, 상기 내부 유로에 작동 유체가 수용되는 것을 특징으로 하는 광 반도체 조명장치.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 히트 파이프는,
   상기 접촉 파이프의 타단부로부터 연장되는 제2 부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 조명장치.
   
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 히트 파이프는,
   상기 접촉 파이프의 타단부로부터 연장되는 제2 부를 포함하며,
   상기 접촉 파이프와 상기 지지 파이프 사이에 상기 베이스의 상측을 마감하는 상기 광학 커버의 가장자리가 안착되는 것을 특징으로 하는 광 반도체 조명장치.
   
10. 청구항 8에 있어서,
    상기 베이스의 가장자리 외측에는,
    상기 접촉 파이프의 일단부가 노출되고 상기 지지 파이프로 연결되는 부위가 각각 방사상으로 배치되어 형성된 안착부를 더 포함하며,
    상기 안착부에 상기 베이스의 상측을 마감하는 상기 광학 커버가 고정되는 것을 특징으로 하는 광 반도체 조명장치.
    
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지 파이프는,
    상기 접촉 파이프의 단부로부터 상기 베이스의 가장자리 외측을 향하여 함몰되게 형성되는 리브 고정홈부를 더 포함하며,
    상기 리브 고정홈부에 상기 고정 리브가 결합되는 것을 특징으로 하는 광 반도체 조명장치.
    

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