JP5980473B2 - 発光装置 - Google Patents

Description

本発明は発光ダイオードを含む発光装置に関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）は、ＧａＡｓ系列、ＡｌＧａＡｓ系列、ＧａＮ系列、ＩｎＧａＮ系列及びＩｎＧａＡｌＰ系列などの化合物半導体の材料を用いて発光源を構成することができる。
このような発光ダイオードはパッケージ化されて多様な色を放出する発光装置で用いられていて、照明器具の分野で光源として活発な研究が行われている。

実施例は発光ダイオードを用いた発光装置を提供する。

実施例は照明器具の分野に適用される発光ダイオードを用いた発光装置を提供する。

実施例による発光装置は、フレームに光源が設けられているため、発光ダイオードの交換時に製品全体を分解する必要がなく、フレームの脱着によって容易に光源を交換することができる。

実施例は反射面内に反射突出部を備えて、出射面から光の指向角を調節できる発光装置を提供する。

実施例は回路基板の外側のまわりに放熱部を備えた発光装置を提供する。

実施例による発光装置は、開口部を有するフレーム、前記フレーム上に配置された少なくとも一つ以上の発光ダイオード、前記発光ダイオードから照射された光を反射させ、前記開口部を通じて出射させる反射板及び前記反射板の内面に形成され、前記開口部を通じて出射される光の指向角を決める反射突出部を含む。

実施例による発光装置は、内側に開口部を形成し、外側のまわりに放熱部が形成されたフレーム、前記フレーム上に少なくとも一つ以上の発光ダイオード、前記発光ダイオードから照射された光を反射させ、前記開口部を通じて出射させる反射板及び前記反射板内に形成され、前記開口部を通じて出射された光の指向角を決める反射突出部を含む。

実施例は照明装置の後面に発光される発光ダイオードの光を前面に反射させることによって、照明の均一性を向上させる効果がある。

実施例は散乱シート（ｓｈｅｅｔ）などを用いる必要がなく、光損失を最大限に防止することができて、発光ダイオードの光度を９０％以上に維持することができる効果がある。

実施例は反射面に反射突出部を備えて、照明装置の出射面から光の指向角を調節でき、有効照明面積を調節できる効果がある。

実施例は照明装置のホットスポット（Ｈｏｔ ｓｐｏｔ）を除去することができて、眩しさを防止することができる効果がある。

実施例は反射面の粗さを調節することによって、光を拡散させて光の均一性を向上させることができる効果がある。

実施例は間接照明装置を提供することによって、眩しい現象を減らすことができる効果がある。

実施例は複数個の発光ダイオードのうち何れか一つが点灯不良であっても、照明に大きい変化を与えないため、照明装置の使用期間を延長させる効果があり、製造コストを低減することができる効果がある。

実施例は放熱効率を向上させる効果がある。

実施例による発光装置はフレームに光源が設けられているため、発光ダイオードの交換時に製品全体を分解する必要がなく、フレームの脱着によって容易に光源を交換することができる。

第１実施例による発光装置の分解斜視図である。 第１実施例による発光装置の断面図である。 第１実施例による発光装置の断面図である。 第１実施例による発光装置の底面図である。 第１実施例による発光装置の反射突出部のみを示す拡大図である。 第２実施例による発光装置の断面図である。 第３実施例による発光装置の分解斜視図である。 図６の発光装置の断面図である。

実施例の説明において、各々のパネル、部材、フレーム、シート、板または基板などが各々のパネル、部材、フレーム、シート、板または基板などの「上（ｏｎ）」に、または「下（ｕｎｄｅｒ）」に形成されることで記載する場合において、「上（ｏｎ）」と「下（ｕｎｄｅｒ）」は「直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）」または「他の構成要素を介して（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）」形成されることを全て含む。また、各構成要素の上または下に対する基準は図面を基準にして説明する。図面での各構成要素の大きさは説明のために誇張されることができて、実際に適用される大きさを意味するものではない。

以下、添付された図面を参照して実施例を具体的に説明する。

図１は第１実施例による発光装置の分解斜視図である。図２ａ及び図２ｂは第１実施例による発光装置の断面図であり、図３は第１実施例による発光装置の底面図である。図４は第１実施例による発光装置の反射突出部のみを示す拡大図である。好ましい実施例では、円型のフレームを含んでいるが、当技術分野の当業者であれば前記のフレームの形状が他の形状に変形されることができるということを認知している。

図１から図４を参照すると、実施例による発光装置１００は、開口部１１５を有するフレーム１１０、前記フレーム１１０上に配置された少なくとも一つ以上の発光ダイオード１２０、前記発光ダイオード１２０から照射された光を反射させ、前記開口部１１５を通じて出射させる反射板１３０及び前記反射板１３０の反射面１３０ａ上に形成され、前記開口部１１５を通じて出射された光の指向角を決める少なくとも一つ以上の反射突出部１４０を含む。

前記反射突出部１４０は前記反射板１３０上に一体型で製造されることもできる。他の例で、前記反射突出部１４０は前記反射板１３０上に着脱可能に分離型で製造されることもできる。

前記フレーム１１０は前記開口部１１５を取り囲むリング（ｒｉｎｇ）状からなることができる。前記フレーム１１０は上面１１０ａ、下面１１０ｂ、前記開口部１１５をくるむ内側面１１０ｃ及び外側面１１０ｄを含む。

前記フレーム１１０は脱着が可能であるため、埋め込み型照明に応用される場合、発光ダイオードフレームは製品を埋め込み状態で取り出さなくても、あるいは製品を分離しなくても交換が可能である特徴を有する。従って、実施例による発光装置はフレームに光源が設けられているため、発光ダイオードの交換時に製品全体を分解する必要がなく、フレームの脱着によって容易に光源を交換することができる。

前記発光ダイオード１２０は、前記フレーム１１０の上面１１０ａで互いに所定間隔を置いて搭載されることができる。

前記発光ダイオード１２０は前記フレーム１１０に沿って１列または複数列に配列されることができて、図面では１列に配列されたもので図示した。
一方、前記フレーム１１０上に前記発光ダイオード１２０を保護するためのツェナーダイオード（未図示）が設けられることもできる。

前記発光ダイオード１２０はターゲット光、例えば、白色光を発光したり、複数個の発光ダイオード１２０の光を混色して求める光を具現することができる。また、使用者の用途に応じて多様な色のターゲット光を具現することができる。

前記発光ダイオード１２０は上部発光型であることができるが、前記発光ダイオード１２０の発光タイプに対しては限定しない。
前記発光ダイオード１２０は前記フレーム１１０を通じて電源の供給を受けることができる。

前記フレーム１１０は前記発光ダイオード１２０と電気的に連結された印刷回路基板として動作することができる。

前記フレーム１１０は単層基板または多層基板からなることもでき、前記フレーム１１０の内面または前記フレーム１１０の下面に配線パターンが形成されることもできる。このような発光ダイオード１２０の搭載方式及び搭載形状に対しては限定しない。

前記発光ダイオード１２０から照射される光を反射させるために、光の照射方向に反射板１３０が配置される。

前記反射板１３０は半球形からなることができる。しかし、前記反射板１３０が必ず半球形からなる必要はなく、反射効率及び光均一性を考慮して多様な形状（円錐形、円筒形、砲弾形、多角形など）からなることができる。

前記反射板１３０の凹面は実質的に発光ダイオード１２０から照射された光を反射させる反射面１３０ａで作用する。

前記反射面１３０ａは光反射効率が優れた材質からなることができる。

前記反射板１３０は前記発光ダイオード１２０を内側に置いて前記フレーム１１０の上面１１０ａと結合されることができる。
図示しないが、前記反射板１３０と前記フレーム１１０は締結手段によって結合されることができる。前記締結手段は締結部材または接着部材によってなることができる。

前記反射面１３０ａの一部領域上に少なくとも一つ以上の反射突出部１４０が形成される。

前記反射突出部１４０は前記反射板１３０と一体型で形成されることができて、これと異なって反射突出部１４０が前記反射面１３０ａの一部領域上に付着することもできる。

前記反射突出部１４０の表面は前記反射面１３０ａをなす材質と同一の材質からなることができる。

前記反射突出部１４０は円錐状であることができる。

前記反射突出部１４０の底面は前記反射板１３０と接し、頂点は前記開口部１１５に向いている。

前記反射突出部１４０の軸は前記フレーム１１０の上面１１０ａがなす平面に対して垂直であることができる。

前記反射突出部１４０の底面の中心は、前記フレーム１１０の上面１１０ａがなす平面から垂直方向にもっとも遠い反射面１３０ａの地点であることができる。

前記反射突出部１４０の高さｂ及び前記反射突出部１４０の底面直径ａによって、前記反射面１３０ａで反射されて前記開口部１１５を通じて出射する光の指向角が変わることができる。

前記光の指向角とは、前記フレーム１１０の開口部１１５を通じて出射する光の広がりの角度を言い、光の指向角によって有効照明面積が変わることができる。

例えば、前記反射突出部１４０の高さが高くなると、光の指向角が大きくなり有効照明面積が大きくなることができる。前記反射突出部１４０の高さが低くなると、光の指向角が小さくなり有効照明面積が小さくなることができる。

前記反射板１３０から前記反射突出部１４０の高さｂは前記フレーム１１０から前記反射板１３０のもっとも遠い地点までの垂直高さｃより小さいことができる。
これと異なって、前記反射板１３０から前記反射突出部１４０の高さｂは前記フレーム１１０から前記反射板１３０のもっとも遠い地点までの垂直高さｃより大きいこともできる。

一方、図２ｂでは発光ダイオード１２０の指向角に基づいて好ましい反射突出部１４０の幅及び長さを説明する。

発光ダイオード１２０の指向角が例えば１２０゜だとすると、発光ダイオード１２０が垂直方向に向けて光を照射するため、発光ダイオード１２０の発光領域とフレーム １１０がなす角度は３０゜になる。ここで、フレーム１１０の半径を√３ｄと定義すると、発光領域とフレームによってなされる三角形の領域４００の各辺の長さは夫々２ｄ、ｄと定義される。

反射突出部１４０が円錐形である場合、反射突出部１４０の底面の直径ｘは√３ｄより小さいことが好ましい。

一方、反射板１３０が一定の高さＨを有する場合、反射突出部１４０の高さｙは反射板１３０の高さＨから三角形領域４００の垂直方向の長さｄを差し引いた長さより大きいことが好ましい。即ち、ｙ＞Ｈ−ｄの関係式を満たすことが好ましい。ｙ＜Ｈ−ｄである場合、発光ダイオード１２０から照射された光の一部が反射突出部１４０に反射されないまま直ちに反射板の反対側に入射された後、直ちにフレーム １１０の外に照射されるため、間接照明の効果が落ちるからである。

前記反射突出部１４０の高さｂは０ｍｍを含んでそれ以上の高さを有することができる。すなわち、反射突出部１４０の高さｂは特に限定されない。

前記反射突出部１４０は、反射面１３０ａの表面に形成されることができる光の散乱のための凹凸パターンよりは大きく形成されることができる。
このような構造の発光装置１００は間接照明装置で用いられることができる。

実施例による反射突出部１４０によって光の指向角を調節できることによって、求める有効照明面積を得ることができ、光均一性を改善し、眩しくなる現象を防止することができる。

また、複数個の発光ダイオード１２０のうち何れか一つが点灯不良であっても、照明に大きい変化を与えないため、照明装置の使用期間を延長させる効果があり、製造コストを低減することができる効果がある。

前記反射板１３０の反射面１３０ａ及び前記反射突出部１４０のうち少なくとも一つの表面は粗さを有することができる。前記反射面１３０ａの粗さの程度と前記反射突出部１４０の表面粗さの程度は、照明の特性及び設計によって合異なることもできる。

前記発光ダイオード１２０から照射された光は前記反射板１３０の反射面１３０ａ及び前記反射突出部１４０の粗さによって反射と同時に散乱され、照明の均一性を改善することができる。

これによって、前記発光装置１００によって照射された光の有効照明領域はホットスポット（ｈｏｔ ｓｐｏｔ）が除去され、光の輝度分布が改善される。

図５は第２実施例による発光装置の断面図である。
ここで、図５に図示された発光装置２００は、第１実施例で説明した部分と同一の構成に対して同一の図面符号を付与し、これに対する詳細な説明も省略する。

図５を参照すると、前記反射板１３０の反射面１３０ａ及び前記反射突出部１４０のうち少なくとも一つの表面に凹凸パターン２１０が形成され、粗さを有することができる。前記反射面１３０ａの粗さの程度と前記反射突出部１４０の粗さの程度は、照明の特性及び設計によって相異なることもできる。

前記発光ダイオード１２０から照射された光は前記反射板１３０の反射面１３０ａ及び前記反射突出部１４０の表面に形成された凹凸パターン２１０によって反射と同時に散乱される。

前記発光装置２００は別途の拡散シート、散乱シートなどを必要としないため、発光ダイオード１２０の光度を９０%以上に維持することができる。
これによって、前記発光装置２００によって照射された光の有効照明領域はホットスポット（ｈｏｔ ｓｐｏｔ）が除去され、光の輝度分布が改善される。

図６は第３実施例による発光装置の分解斜視図であり、図７は図６の発光装置の断面図である。

ここで、図６及び図７に図示された発光装置３００は、第１実施例で説明した部分と同一の部分に対して同一の図面符号を付与し、これに対する詳細な説明も省略する。

図６及び図７を参考すると、実施例による発光装置３００は内側に開口部１１５を形成し、外側のまわりに放熱部３３０が形成されたフレーム１１０、前記フレーム１１０上に配置された少なくとも一つ以上の発光ダイオード１２０、前記発光ダイオード１２０から照射された光を反射させ、前記開口部１１５を通じて出射させる反射板１３０及び前記反射板１３０内に形成され、前記開口部１１５を通じて出射された光の指向角を決める反射突出部１４０を含む。

前記フレーム１１０は上面１１０ａ、下面１１０ｂ、内側面１１０ｃ及び外側面１１０ｄからなり、前記放熱部３３０は前記外側面１１０ｄの下端部をくるむように形成される。

前記放熱部３３０は前記フレーム１１０の上面１１０ａと段差を有し、前記外側面１１０ｄから突出されて形成される。

前記放熱部３３０により放熱面積が確保されることによって、発光ダイオード１２０の放熱問題を解決することができ、信頼性を確保することができる。

前記フレーム１１０と前記放熱部３３０は一体に形成されたり、互いに連結された構造で形成されることができる。

前記反射板１３０は半球状であることができ、凹面が反射面１３０ａをなす。

前記反射面１３０ａの一部上に反射突出部１４０が形成される。前記反射突出部１４０の表面は前記反射面１３０ａをなす反射材質と同一の材質からなることができる。

前記反射突出部１４０は円錐状であり、底面は前記反射面１３０ａに接し、頂点は前記開口部１１５に向けることができる。

前記反射板１３０から前記反射突出部１４０の高さｂは前記フレーム１１０から前記反射板１３０のもっとも遠い地点までの垂直高さｃより小さく形成されることができる。

実施例による反射突出部１４０によって光の指向角を調節できることによって、求める有効照明面積を得ることができ、光均一性を改善し、眩しくなる現象を防止することができる。

前記反射突出部１４０の高さｂ及び前記反射突出部１４０の底面直径ａによって、前記反射面１３０ａで反射して前記開口部１１５を通じて出射する光の指向角が変わることができる。

前記反射板１３０の反射面１３０ａ及び前記反射突出部１４０のうち少なくとも一つの表面は粗さを有することができる。前記反射面１３０ａの粗さの程度と前記反射突出部１４０の表面粗さの程度は、照明の特性及び設計によって相異なることもできる。

前記発光ダイオード１２０から照射された光は前記反射板１３０の反射面１３０ａ及び前記反射突出部１４０の表面の粗さによって反射と同時に散乱され、照明の均一性を改善することができる。

これによって、前記発光装置３００によって照射された光の有効照明領域はホットスポット（ｈｏｔ ｓｐｏｔ）が除去され、光の輝度分布が改善することができる。

以上で本発明に対してその好ましい実施例を中心に説明したが、これはただ例示にすぎず、本発明を限定するものではなく、本発明が属する分野の通常の知識を有する者であれば本発明の本質的な特性を外れない範囲内で以上で例示されていない様々な変形と応用が可能であることが分かるであろう。例えば、本発明の実施例に具体的に示された各構成要素は変形して実施することができるものである。そして、このような変形と応用に係る差異点は添付された請求範囲にて規定する本発明の範囲に含まれるものであると解釈されるべきであろう。

Claims (14)

1. 開口部を有するリングの形状のフレーム；
   前記フレーム上に配置された少なくとも一つ以上の発光ダイオード；
   内側に半球の形状の反射面を有し、前記発光ダイオードを覆い、前記発光ダイオードから照射された光を反射させる反射板；及び
   前記反射面の中心から前記開口部に向けて突出された円錐の形状の反射突出部を含み、
   前記発光ダイオードから出射された光は、前記反射板と前記反射突出部によって反射され、前記開口部を介して出射され、
   前記反射突出部の底面の直径は、前記発光ダイオードの中心と前記半球の中心間の距離より小さく、
   以下の式を充足する発光装置。
   
   （ここで、ｙは前記反射突出部の底面から頂点までの高さを表し、Ｈは前記半球の半径を表し、Ｒは前記発光ダイオードの中心と前記半球の中心間の距離を表し、θは前記発光ダイオードの指向角の半分の角度を表す。）
2. 前記少なくとも一つ以上の発光ダイオードによって出射された光は前記開口部を通過する前に前記反射板及び前記反射突出部によって反射されるように、前記反射突出部は前記反射板から前記開口部に向けて突出される請求項１に記載の発光装置。
3. 前記反射突出部は前記反射面と接する請求項１または２に記載の発光装置。
4. 前記反射突出部は前記反射面に形成される請求項１ないし３のいずれか一項に記載の発光装置。
5. 前記反射面及び前記反射突出部の表面のうち少なくとも一つはパターンを有する請求項１ないし３のいずれか一項に記載の発光装置。
6. 前記パターンは凹凸パターンであることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
7. 放熱部をさらに含み、
   前記フレーム及び前記放熱部は円形であり、前記放熱部は前記フレームの外側のまわりをくるむ請求項１ないし６のいずれか一項に記載の発光装置。
8. 前記フレームは前記放熱部と一体に形成したり、互いに連結された構造で形成された請求項７に記載の発光装置。
9. 前記フレームは前記反射板から脱付着が可能である請求項１ないし８のいずれか一項に記載の発光装置。
10. 前記フレームの外側の一部に形成された放熱部をさらに含む請求項１ないし６のいずれか一項に記載の発光装置。
11. 前記フレームは外側面を含み、前記放熱部は前記フレームの前記外側面の外部に突出される請求項１０に記載の発光装置。
12. 前記フレーム及び前記放熱部は円形である請求項１１に記載の発光装置。
13. 前記パターンは粗い面であることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
14. 前記反射突出部は、前記発光ダイオードから直接照射された入射光を前記反射板に反射させ、
    前記入射光は、前記開口部を通過する前に前記反射板によって少なくとも一度以上反射される請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の発光装置。