KR100906986B1 - 직하 발광식 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

직하 발광식 조명 장치는 하우징, 인쇄회로기판, 발광 소자(Light Emitting Device:LED)들 및 확산판을 포함한다. 하우징은 광이 출사되는 개구된 출사면, 및 상기 출사면의 반대측에 위치한 조립면을 갖는다. 인쇄회로기판은 상기 하우징 내에 수용된 복수개의 기판들을 포함한다. 각 기판들은 상기 하우징의 조립면과 이격되어 상기 조립면과의 사이에 방열 공간을 형성하도록 상기 조립면에 독립적으로 착탈 가능하게 조립된다. 발광소자들은 상기 인쇄회로기판 상에 배열되어, 상기 출사면으로 광을 출사한다. 확산판은 상기 출사면에 배치되어, 상기 광을 확산시킨다.

Description

직하 발광식 조명 장치{DIRECT EMISSION TYPE ILLUMINATOR}
본 발명은 직하 발광식 조명 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 발광 소자(Light Emitting Device)를 광원으로 갖는 직하 발광식 조명 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 발광소자는 p형 반도체와 n형 반도체가 접합된 구조를 갖는다. 발광소자는 전압을 발광소자에 인가하는 것에 의해서 전자와 정공의 결합으로 반도체의 밴드갭에 해당하는 에너지를 광으로 방출하는 광전자 소자(photoelectronic device)이다. 이러한 발광소자는 액정표시장치의 백라이트 유닛용 광원, 전광판용 광원, 조명 장치용 광원, 교통 신호등의 광원 등 그 사용 범위가 점차 확대되는 실정이다.
조명 장치는 광원으로서의 발광소자들, 발광 소자들이 배열된 인쇄회로기판, 인쇄회로기판을 수납하는 하우징, 및 하우징에 결합되어 발광소자에서 발생된 광을 균일하게 확산시키는 확산판을 포함한다. 한편, 조명 장치는 발광소자들의 위치에 따라 측면 발광식과 직하 발광식으로 구분할 수 있다.
측면 발광식 조명 장치에서는, 발광 소자들이 하우징의 측면에 배치된다. 따 라서, 측면 발광식 조명 장치는 하우징의 측면에서 중앙으로 광을 유도하기 위한 도광판, 및 도광판 하부로 누설되는 광을 반사시키기 위한 반사판 등을 추가적으로 포함한다.
반면에, 직하 발광식 조명 장치에서는, 발광 소자들이 하우징의 하부에 배치된다. 따라서, 광이 하우징의 전면으로 직접 방출되므로, 도광판과 반사판 등을 직하 발광식 조명 장치에 구비시킬 필요는 없다.
종래의 직하 발광식 조명 장치에서는, 인쇄회로기판이 하나의 단품으로 이루어져 있다. 또한, 하나의 인쇄회로기판이 하우징에 접촉한 상태로 고정되어 있다. 이로 인하여, 발광 소자들 중 어느 하나가 오작동될 경우, 오작동된 발광 소자를 수리 또는 다른 발광 소자로 교체하기 위해서는, 인쇄회로기판 전체를 하우징으로부터 분리해야만 하는 불편함이 있었다. 심지어, 오작동된 발광 소자의 수리나 교체가 곤란한 경우에는, 인쇄회로기판 전체를 폐기처분해야만 하는 문제도 있었다.
본 발명은 우수한 방열 효과를 가지면서 인쇄회로기판을 용이하게 교체할 수 있는 직하 발광식 조명 장치를 제공한다.
본 발명의 일 견지에 따른 직하 발광식 조명 장치는 하우징, 인쇄회로기판, 발광 소자(Light Emitting Device:LED)들 및 확산판을 포함한다. 하우징은 광이 출사되는 개구된 출사면, 및 상기 출사면의 반대측에 위치한 조립면을 갖는다. 인쇄회로기판은 상기 하우징 내에 수용된 복수개의 기판들을 포함한다. 각 기판들은 상기 하우징의 조립면과 이격되어 상기 조립면과의 사이에 방열 공간을 형성하도록 상기 조립면에 독립적으로 착탈 가능하게 조립된다. 발광소자들은 상기 인쇄회로기판 상에 배열되어, 상기 출사면으로 광을 출사한다. 확산판은 상기 출사면에 배치되어, 상기 광을 확산시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하우징은 상기 출사면을 한정하는 제 1 프레임, 및 상기 제 1 프레임에 결합되고 상기 인쇄회로기판이 고정되는 제 2 프레임을 포함할 수 있다.
상기 제 1 프레임은 상기 제 1 프레임의 밑면에 형성되어 상기 제 2 프레임을 수용하는 수용홈, 상기 제 1 프레임의 밑면 양측으로부터 하부를 향해 형성되어 상기 수용홈 내로 상기 제 2 프레임을 안내하는 가이드들, 및 상기 확산판의 가장자리가 삽입되는 삽입홈을 가질 수 있다.
상기 제 2 프레임은 상기 제 1 프레임에 결합되는 결합면, 상기 결합면으로부터 수직하게 연장되어 상기 인쇄회로기판이 고정되는 지지면, 및 상기 지지면으로부터 수평하게 연장된 상기 조립면을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 인쇄회로기판은 상기 방열 공간과, 상기 인쇄회로기판과 상기 확산판 사이의 공간을 연통시키는 복수개의 방열공들을 가질 수 있다. 또한, 상기 기판들은 동일한 크기를 갖는 직사각형 형상을 가질 수 있다. 아울러, 상기 발광 소자들은 상기 직사각형 기판들 각각의 대각선 방향과 평행한 방향을 따라 등간격을 두고 배열될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 직하 발광식 조명 장치는 상기 인쇄회로기판을 상기 조립면으로부터 이격시키면서 상기 조립면에 독립적으로 착탈 가능하게 조립하기 위한 체결부재를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 인쇄회로기판이 하우징에 독립적으로 착탈 가능하게 조립된 복수개의 기판들로 이루어져 있으므로, 기판의 조립 및 분해가 매우 용이하다. 따라서, 발광 소자들 중 어느 하나가 오작동될 경우, 오작동된 발광 소자가 배열된 해당 기판만을 하우징으로부터 분리할 수가 있다. 결과적으로, 발광 소자의 수리 또는 교체가 곤란한 경우라도, 해당 기판만을 폐기처분할 수가 있게 된다. 한편, 인쇄회로기판이 하우징과 이격되어 방열 공간을 형성하게 되므로, 방열 공간 내를 통해 제공될 수 있는 냉각 유체에 의해서 발광 소자에서 발생된 고열이 신속하게 외부로 방출될 수가 있다. 또한, 방열공들을 통해 방열 공간이 인쇄회 로기판의 상부 공간과 연통되어 있으므로, 인쇄회로기판의 상부 공간에서 발생된 고열이 방열공 및 방열 공간을 통해서 효과적으로 방출될 수 있다. 따라서, 비록 인쇄회로기판이 하우징으로부터 이격되어 있더라도, 방열 공간에 의해서 직하 발광식 조명 장치는 우수한 방열 효과를 가질 수가 있게 된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르 게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 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 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 직하 발광식 조명 장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 직하 발광식 조명 장치를 나타낸 분해 사시도이며, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ' 선을 따라 절단한 단면도이고, 도 4는 도 3의 제 1 프레임을 확대해서 나타낸 사시도이며, 도 5는 도 3의 제 2 프레임을 확대해서 나타낸 사시도이고, 도 6은 도 2의 인쇄회로기판과 제 2 프레임 간의 결합 구조를 나타낸 단면도이며, 도 7은 도 2의 인쇄회로기판을 나타낸 평면도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 직하 발광식 조명 장치(100)는 하우징(110), 인쇄회로기판(140), 발광 소자(150)들 및 확산판(160)을 포함한다.
하우징(110)은 인쇄회로기판(140)과 발광 소자(150) 및 확산판(160)을 수용한다. 또한, 하우징(110)은 발광 소자(150)로부터 발생된 광을 출사하는 출사면, 및 출사면의 반대측에 위치한 조립면을 갖는다. 이러한 하우징(110)은 제 1 프레임(120)과 제 2 프레임(130)을 포함한다.
제 1 프레임(120)은 직사각틀 형상을 갖는다. 따라서, 제 1 프레임(120)은 대략 직사각형의 개구부를 갖는다. 상기 개구부가 광을 출사하는 출사면에 해당된다. 제 1 프레임(120)은 수용홈(122), 가이드들(124) 및 삽입홈(126)을 갖는다. 수용홈(122)은 제 1 프레임의 밑면(120) 중앙부에 형성된다. 제 2 프레임(130)이 수용홈(122)에 수용된다. 가이드들(124)은 제 1 프레임(120)의 밑면 양측으로부터 하부를 향해 형성된다. 가이드(124)들은 제 2 프레임(130)이 수용홈(122)의 하부에 정확하게 위치하도록 하여, 제 2 프레임(130)을 수용홈(122) 내로 안내하는 역할을 한다.
삽입홈(126)은 제 1 프레임(120)의 내측면에 형성된다. 확산판(160)의 가장자리가 삽입홈(126)에 삽입된다. 본 실시예에서, 제 1 프레임(120)은 삽입홈(126)을 한정하는 홀딩 블럭(128)을 갖는다. 홀딩 블럭(128)은 제 1 프레임(120)의 표면 중앙으로부터 제 1 프레임(120)의 내측을 향해 연장된 형상을 갖는다. 따라서, 홀딩 블럭(128)의 내측면과 제 1 프레임(120)의 표면이 삽입홈(126)을 한정한다. 부가적으로, 직하 발광식 조명 장치(100)를 외관적으로 얇게 보여지도록 하기 위해서, 슬롯(123)이 제 1 프레임(120)의 표면 중앙을 따라 형성될 수 있다.
제 2 프레임(130)은 결합면(132), 지지면(134) 및 조립면(136)을 갖는다. 결 합면(132)은 제 2 프레임(130)과 평행한 수평 방향을 따라 연장된 형상을 갖는다. 결합면(132)은 가이드(124)들에 의해 안내되어 수용홈(122)에 수용됨으로써, 제 2 프레임(130)과 제 1 프레임(120)이 견고하게 결합된다. 지지면(134)은 결합면(132)의 내측 단부로부터 연직 하방을 향해 연장된다. 인쇄회로기판(140)의 가장자리가 지지면(134)으로 지지된다. 조립면(136)은 지지면(134)의 하단으로부터 수평 방향을 따라 연장된다. 즉, 조립면(136)은 지지면(134)의 하단들을 연결하는 대략 직사각형의 판 형상을 갖는다.
인쇄회로기판(140)은 제 2 프레임(130) 내의 공간에 수용된다. 특히, 인쇄회로기판(140)은 조립면(136)으로부터 이격되어, 인쇄회로기판(140)과 조립면(136) 사이에 공기와 같은 냉각 유체가 흐를 수 있는 방열 공간(180)이 형성된다. 인쇄회로기판(140)의 가장자리는 지지면(134)에 맞대어져서, 견고히 지지된다. 복수개의 방열공(146)들이 인쇄회로기판(140)에 관통 형성된다. 따라서, 방열 공간(180)과 인쇄회로기판(140)의 상부 공간이 방열공(146)들을 통해서 연통된다. 결과적으로, 발열소자(150)들로부터 발생되어 인쇄회로기판(140)의 상부 공간에 분포하는 고열이 방열공(146) 및 방열 공간(180)을 통해서 직하 발광식 조명 장치(100)의 외부로 신속하게 방출될 수 있다.
또한, 인쇄회로기판(140)은 복수개의 기판(141, 142, 143, 144)들을 포함한다. 기판(141, 142, 143, 144)들은 동일한 형상 및 크기를 갖는다. 본 실시예에서, 기판(141, 142, 143, 144)들은 대략 직사각형 형상을 갖는다. 각 기판(141, 142, 143, 144)들은 커넥터(148)들을 가져서, 커넥터(148)들을 매개로 전기적으로 연결 된다. 본 실시예에서, 인쇄회로기판(140)이 4개의 기판(141, 142, 143, 144)들로 이루어진 것으로 예시하였으나, 인쇄회로기판(140)은 2개 또는 6개 등의 기판들로 이루어질 수 있다.
체결부재(170)가 조립면(136)으로부터 인쇄회로기판(140)에 체결된다. 즉, 체결부재(170)는 방열 공간(180)이 형성되도록 인쇄회로기판(140)과 조립면(136) 사이에 간격을 형성하는 스페이서 역할을 한다. 또한, 체결부재(170)는 조립면(136)과 인쇄회로기판(140)에 착탈 가능하게 체결된다. 따라서, 체결부재(170)를 분해하는 간단한 동작만으로 인쇄회로기판(140)을 용이하게 분해할 수가 있다. 본 실시예에서, 체결부재(170)의 예로는 페이스너, 볼트 등을 들 수 있다.
발광 소자(150)들은 인쇄회로기판(140) 상에 배열된다. 발광 소자(150)들은 인쇄회로기판(140)의 대각선 방향과 실질적으로 평행한 방향을 따라 배열된다. 또한, 발광 소자(150)들은 등간격을 두고 배열된다. 따라서, 어느 한 발광 소자(150)를 기준으로 이웃하는 6개의 발광 소자(150)들은 정육각형 형태를 이루게 된다.
전술된 바와 같이, 인쇄회로기판(140)이 복수개의 기판(141, 142, 143, 144)들로 이루어지고, 또한 각 기판(141, 142, 143, 144)들이 체결부재(170)를 매개로 조립면(136)에 착탈 가능하게 조립된다. 따라서, 기판(141, 142, 143, 144)들 중 어느 하나의 기판에 구비된 발광 소자(150)가 고장날 경우, 해당 기판만을 분해하여 고장난 발광 소자(150)를 수리하거나 또는 다른 발광 소자로 교체할 수가 있다.
확산판(160)은 삽입홈(126)에 삽입되어 출사면에 배치된다. 확산판(160)은 발광 소자(150)들로부터 발생된 광을 균일하게 분산시키는 역할을 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 인쇄회로기판이 하우징에 독립적으로 착탈 가능하게 조립된 복수개의 기판들로 이루어져 있으므로, 기판의 조립 및 분해가 매우 용이하다. 따라서, 발광 소자들 중 어느 하나가 오작동될 경우, 오작동된 발광 소자가 배열된 해당 기판만을 하우징으로부터 분리할 수가 있다. 결과적으로, 발광 소자의 수리 또는 교체가 곤란한 경우라도, 해당 기판만을 폐기처분할 수가 있게 된다.
또한, 인쇄회로기판이 하우징과 이격되어 방열 공간을 형성하게 되므로, 방열 공간 내를 통해 제공될 수 있는 냉각 유체에 의해서 발광 소자에서 발생된 고열이 신속하게 외부로 방출될 수가 있다. 방열공들을 통해 방열 공간이 인쇄회로기판의 상부 공간과 연통되어 있으므로, 인쇄회로기판의 상부 공간에서 발생된 고열이 방열공 및 방열 공간을 통해서 효과적으로 방출될 수 있다. 따라서, 비록 인쇄회로기판이 하우징으로부터 이격되어 있더라도, 방열 공간에 의해서 직하 발광식 조명 장치는 우수한 방열 효과를 가질 수가 있게 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 직하 발광식 조명 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 직하 발광식 조명 장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 도 3의 제 1 프레임을 확대해서 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 3의 제 2 프레임을 확대해서 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 2의 인쇄회로기판과 제 2 프레임 간의 결합 구조를 나타낸 단면도이다.
도 7은 도 2의 인쇄회로기판을 나타낸 평면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 : 하우징 120 : 제 1 프레임
130 : 제 2 프레임 140 : 인쇄회로기판
150 : 발광 소자 160 : 확산판

Claims (12)

  1. 광이 출사되는 개구된 출사면, 및 상기 출사면의 반대측에 위치한 조립면을 갖는 하우징;
    상기 하우징 내에 수용된 복수개의 기판들로 이루어지고, 상기 기판들 각각은 상기 하우징의 조립면과 이격되어 상기 조립면과의 사이에 방열 공간을 형성하도록 상기 조립면에 독립적으로 착탈 가능하게 조립되며, 상기 방열 공간과 연통된 복수개의 방열공들을 갖는 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판 상에 배열되어, 상기 출사면으로 광을 출사하는 복수개의 발광 소자(LED)들; 및
    상기 출사면에 배치되어, 상기 광을 확산시키는 확산판을 포함하는 직하 발광식 조명 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징은
    상기 출사면을 한정하는 제 1 프레임; 및
    상기 제 1 프레임에 결합되고, 상기 인쇄회로기판이 조립되는 제 2 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 직하 발광식 조명 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 프레임은 상기 제 1 프레임의 밑면에 형성되어 상기 제 2 프레임을 수용하는 수용홈을 갖는 것을 특징으로 하는 직하 발광식 조명 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 프레임은 상기 제 1 프레임의 밑면 양측으로부터 하부를 향해 형성되어 상기 수용홈 내로 상기 제 2 프레임을 안내하는 가이드들을 갖는 것을 특징으로 하는 직하 발광식 조명 장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 프레임은 상기 확산판의 가장자리가 삽입되는 삽입홈을 갖는 것을 특징으로 하는 직하 발광식 조명 장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 프레임은
    상기 제 1 프레임에 결합되는 결합면;
    상기 결합면으로부터 수직하게 연장되어, 상기 인쇄회로기판의 가장자리를 지지하는 지지면; 및
    상기 지지면으로부터 수평하게 연장된 상기 조립면을 포함하는 것을 특징으로 하는 직하 발광식 조명 장치.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 기판들은 동일한 크기를 갖는 직사각형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 직하 발광식 조명 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 발광 소자들은 상기 직사각형 기판들 각각의 대각선 방향과 평행한 방향을 따라 배열된 것을 특징으로 하는 직하 발광식 조명 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 발광 소자들은 등간격을 두고 배열된 것을 특징으로 하는 직하 발광식 조명 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 인쇄회로기판을 상기 조립면으로부터 이격시키면서 상기 조립면에 독립적으로 착탈 가능하게 조립하기 위한 체결부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직하 발광식 조명 장치.
  12. 광이 출사되는 출사면을 한정하고, 수용홈과 삽입홈을 갖는 제 1 프레임;
    상기 제 1 프레임의 수용홈 내에 수용되는 결합면, 상기 결합면으로부터 수직하게 연장된 지지면, 및 상기 지지면으로부터 수평하게 연장된 조립면을 갖는 제 2 프레임;
    상기 제 2 프레임 내에 수용된 복수개의 기판들로 이루어지고, 상기 기판들 각각은 상기 조립면과 이격되어 상기 조립면과의 사이에 방열 공간을 형성하도록 상기 조립면에 독립적으로 착탈 가능하게 조립되며, 상기 방열 공간과 연통된 복수개의 방열공들을 갖는 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판 상에 배열되어, 상기 출사면으로 광을 출사하는 복수개의 발광 소자(LED)들; 및
    상기 출사면에 배치되도록 상기 삽입홈에 삽입되어, 상기 광을 확산시키는 확산판을 포함하는 직하 발광식 조명 장치.
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