KR100981753B1 - 직하광원 방식의 면광원이 적용된 조명기구 - Google Patents

직하광원 방식의 면광원이 적용된 조명기구 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 전체 면적에 걸쳐 균일한 빛을 출사할 수 있도록 한 직하방식의 면광원 조명을 구현하여 실내 조명의 조사효율을 향상시키고, 광원에서 발생되는 열을 외부로 유도할 수 있도록 한 냉각구조를 구성하여 조명기구를 보다 안정적으로 사용할 수 있도록 한 직하광원 방식의 면광원이 적용된 조명기구에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 다수의 LED가 배치된 광원부의 빛이 출사되는 전방에 직하광원 방식으로 빛을 수광하여 면발광하는 광투과커버가 설치된 조명부와; 상기 광원부에 일 측이 결합되어 광원부에서 발생된 열이 인가되며, 타 측에 광투과커버가 결합되어 광투과커버를 위치고정시키는 방열기구부와; 상기 방열기구부의 외측에 구비되어 외장을 형성하고, 방열기구부와 내측면이 일정한 간격을 유지하며 배치되어 외부의 공기가 방열기구부와 내측면 사이로 통과하며 열교환을 수행하는 열교환통로를 포함하는 방열케이스;를 포함하여 구성된다.
면광원, LED, 직하광원, 조명기구

Description

직하광원 방식의 면광원이 적용된 조명기구{AN ILLUMINATOR APPLIED LIGHT SOURCE OF DIRECTLY UNDER FORM}
본 발명은 직하광원 방식의 면광원이 적용된 조명기구에 관한 것이다. 상세하게 본 발명은, 전체 면적에 걸쳐 균일한 빛을 출사할 수 있도록 한 직하방식의 면광원 조명을 구현하여 실내 조명의 조사효율을 향상시키고, 광원에서 발생되는 열을 외부로 유도할 수 있도록 한 냉각구조를 구성하여 조명기구를 보다 안정적으로 사용할 수 있도록 한 직하광원 방식의 면광원이 적용된 조명기구에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 LED 광원이 SMPS 등의 전용회로구성을 통하지 않고 간소화된 정류회로와 LED의 개수 조절에 의해 교류로 구동할 수 있도록 구성하여 간소화된 정류구성에 의해 제작비용 감소 및 제품 크기를 보다 소형화하여 제작할 수 있도록 한 직하광원 방식의 면광원이 적용된 조명기구에 관한 것이다.
실내의 메인 조명을 구현하기 위한 조명기구는 다양한 형태를 갖추고 있다. 특히, 형광등 또는 할로겐 램프 등에 의해 제작되는 조명은 형광등, 할로겐 램프 자체가 외부로 노출되어 형광등, 할로겐 램프에서 조사되는 빛에 의해 실내를 밝히거나, 형광등, 할로겐 램프의 빛이 출사되는 전방에 특정의 커버를 배치하여 사용자가 목적하는 색상 또는 빛의 밝기로 실내를 조명하도록 하고 있다.
그러나, 상기와 같은 형광등이나 할로겐 등의 경우 소모되는 전력량이 많고, 다양한 소비자의 조명색상 등의 요구에 만족시키기 어려우며, 조명기구 자체를 형광등이나 할로겐 램프의 크기에 기인하여 대체로 대형화되기 때문에 실내, 외부의 인테리어 조명등으로 구현되기에는 상당한 불편함이 발생된다.
이에, 종래에는 상기 형광등이나 할로겐 램프를 광원으로 하는 조명기구를 LED를 광원으로 하는 형태의 구성으로 대체되고 있다. 즉, 이와 같은 LED 광원은 소모전력이 적고, 다양한 색상의 조명연출이 가능하며, 특히, LED 소자의 크기에 기인하여 소형의 조명기구를 제작할 수 있다. 따라서, 상기 LED 광원을 이용한 조명기구는 실내의 인테리어 조명 또는 다양한 제품에 적용되는 차세대 조명으로 대단히 각광받고 있다.
한편, 상기와 같이 LED가 광원으로 적용될 때 LED로 공급되는 전원은 직류전원이 공급되어야 한다. 따라서, 상기 LED가 채용되는 장치에는 SMPS(Switching Mode Power Supply)라 호칭되는 전원공급장치가 적용된다. 이와 같은 SMPS는 교류전원의 주파수를 직류전원의 높은 주파수로 변경하도록 하여 기존의 변압기 등에 비해 소형화/경량화된 컨버팅 회로를 구현하도록 한 것이다.
상기와 같은 LED를 광원으로 하는 조명은 주로 디스플레이 장치의 소형 조명으로 적용되거나, 실내 조명으로 적용될 경우 단지 국지적인 지점에서 빛을 발광하여 실내의 심미감을 제공하는 인테리어 조명으로 적용된다. 그러나, 이와 같은 LED 조명은 실내의 메인조명으로 적용하기에 상당한 무리가 있다. 이는 실내 메인조명으로 적용하기 위한 광량을 만족시키기 위해서는 상당한 개수의 LED가 내측에 설치되어야 하는데, 이와 같은 LED는 소자 특성상 상당한 열을 발생시키기 때문에 방열 수단이 요구된다.
여기서, 현재 LED 소자의 방열은 기판과 히트싱크를 접촉시켜 열 전도에 따른 방열을 수행하는 것이 대부분이기 때문에, 전술한 것과 같이 메인조명의 광량에 대응하는 상당개수의 LED에 대한 방열을 수행하기에는 히트싱크 자체구성 만으로 부족한 현실이다.
또한, 상기 SMPS는 대체로 220V의 교류전원을 12~24V의 직류전원으로 변환시킴에 따른 상당히 많은 전류용량을 요구하게 되어 전력의 소모가 높으며, 상기 높은 전류용량의 SMPS는 LED 조명의 제작비용을 대폭 상승시켜 조명 용도에는 그 적용이 미미한 실정이다. 또한, 상기 SMPS 모듈은 대체로 SMPS 모듈에 비해 더 소형화 제작되는 LED 조명구조에 비해서는 상당히 큰 크기로 제작되기 때문에 LED 모듈의 소형화/경량화에 한계를 보이게 된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 발명한 것이다.
이에 본 발명은, 직하방식의 면광원을 형성하는 조명을 메인 조명등으로 구현할 수 있는 구조를 제안하는데 있어, 광원에서 발생되는 열을 외부로 유도할 수 있도록 한 냉각구조를 구성하여 조명기구를 보다 안정적으로 사용할 수 있도록 한 조명기구를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 SMPS 등의 전용회로구성을 통하지 않고 간소화된 정류회로와 LED의 개수 조절에 의해 LED 광원이 교류로 구동할 수 있도록 구성하여, 간소화된 정류구성에 의한 제작비용 감소, 제품의 소형화를 구현할 수 있도록 한 조명기구를 제공함에 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 아래의 구성을 갖는다.
본 발명은, 다수의 LED가 배치된 광원부의 빛이 출사되는 전방에 직하광원 방식으로 빛을 수광하여 면발광하는 광투과커버가 설치된 조명부와; 상기 광원부에 일 측이 결합되어 광원부에서 발생된 열이 인가되며, 타 측에 광투과커버가 결합되어 광투과커버를 위치고정시키는 방열기구부와; 상기 방열기구부의 외측에 구비되어 외장을 형성하고, 방열기구부와 내측면이 일정한 간격을 유지하며 배치되어 외부의 공기가 방열기구부와 내측면 사이로 통과하며 열교환을 수행하는 열교환통로를 포함하는 방열케이스;를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 방열기구부는, 광원부의 구성으로 LED가 다수 실장된 인쇄회로 기판에 도포되어 LED에서 발생된 열이 인가되는 히트싱크 폴리머와; 상기 광투과커버의 외주면에 일측이 결합되고, 타측이 광원부의 인쇄회로기판 및 인쇄회로기판에 도포된 히트싱크 폴리머와 접촉되도록 결합되어 인쇄회로기판과 히트싱크 폴리머에 인가된 열이 전달되는 히트싱크 프레임;을 포함하여 구성된다.
또한, 상기 방열케이스는, 열교환통로의 입구와 출구에 각각 결합되어 방열기구부와의 결합상태를 유지함과 동시에 공기를 통과시키도록 전면에 걸쳐 다수의 통공이 형성된 펀칭플레이트;를 포함하여 구성된다.
상기 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명은 아래의 구성을 갖는다.
본 발명은, 상기 광원부가, 장치의 구동원이 되는 교류전원을 입력받아 LED를 구동시키기 위한 전원으로 변환하여 출력하는 브릿지 다이오드 정류회로부와; 상기 브릿지 다이오드 정류회로부를 통해 입력된 전원에 의해 발광되기 위해 특정 개수의 LED가 직렬로 연결되어 입력된 전원의 전압강하를 통해 목적하는 전압을 공급받아 발광하는 LED 구동부;를 포함하여 구성된다.
이 때, 상기 광원부는 브릿지 다이오드 정류회로부에 의해 정류되어 입력되는 전원을 항상 일정한 양의 전류로 공급하기 위한 정전류 공급회로부를 더 포함하여 구성된다.
이상에서와 같이 본 발명은, LED 광원에 의한 조명을 메인 조명등으로 구현 할 수 있는 구조를 제안하여 조명의 사용범위를 대폭 확장하며, 이 조명의 광원에서 발생되는 열을 외부로 유도할 수 있도록 한 냉각구조를 구성하여 조명기구를 보다 안정적으로 사용함에 따른 사용만족도를 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 간소화된 정류회로와 LED의 개수 조절에 의해 LED 광원이 교류로 구동할 수 있도록 구성하므로써, 조명의 제작비용 감소 및 이를 적용한 제품의 소형화를 구현할 수 있는 효과를 얻게 된다.
상기와 같은 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 조명기구 사시도, 도 2는 본 발명에 의한 조명기구의 단면도, 도 3은 본 발명에 의한 조명기구의 주요 구성 확대 단면도. 도 4는 본 발명에 의한 조명기구의 사용상태 예시도이다.
도면을 참조하면, 본 발명에 의한 조명기구는 조명부(10), 방열기구부(20), 방열케이스(30)로 이루어진다. 도면에서 상기 조명기구는 정사각의 형태로 예시하였지만, 이는 면발광하는 광투과커버(P)의 면 형상에 따라 원형, 삼각형 또는 그 이상의 다각형태로 제작 가능하다.
상기 조명부(10)는 다수의 LED(L)가 인쇄회로기판(B) 상에 배치된 광원부(11)와, 광원부(11)의 LED(L)에서 빛이 출사되는 전방에 직하광원 방식으로 빛을 수광하여 면발광하는 광투과커버(P)로 구성된다.
이 때, 상기 LED(L)는 직하광원 방식에 적합한 표면실장소자(Surface Mount Devices; SMD) 형태로 적용되며, 상기 직하광원 방식은 광원이 광투과커버(P)의 측부에 설치되지 않고 발광면과 대향되도록 배치되는 형태의 모든 구성을 의미한다.
또한, 상기 광투과커버(P)는 LED(L)에서 방출된 빛에 의해 면발광하는 기능이외에도 광확산을 수행하여 보다 높은 휘도 및 넓은 구간에 걸쳐 빛을 조사할 수 있도록 하기 위해 PC(Polycarbonate)수지, PMMA(Poly Methyl Meta Acrylate)수지 등과 광확산제를 혼합조성하여서 된 광확산 판재로 제공된다.
상기 방열기구부(20)는 광원부(11)에 일측이 결합되어 광원부(11)에서 발생된 열이 인가되며, 타측에 광투과커버(P)가 결합되어 광투과커버(P)를 위치고정시키도록 구성된다. 구체적으로, 상기 방열기구부(20)는 히트싱크 폴리머(21)와, 히트싱크 프레임(22)으로 구성된다.
상기 히트싱크 폴리머(21)는 LED(L)가 다수 실장된 인쇄회로기판(B)에 도포되어 LED(L)에서 발생된 열이 인가되어 외부로 방출하기 위한 수지이다. 이와 같은 히트싱크 폴리머(21)는 열전도율이 높은 실리콘수지, 에폭시수지 등이 적용된다.
상기 히트싱크 프레임(22)은 광투과커버(P)의 외주면에 일측이 결합되고, 타측이 광원부(11)의 인쇄회로기판(B) 및 인쇄회로기판(B)에 도포된 히트싱크 폴리머(21)와 접촉되도록 결합된다. 이러한 히트싱크 프레임(22)은 인쇄회로기판(B)과 히트싱크 폴리머(21)에 인가된 열이 전달되어 외부로 방출되도록 한 구성이다. 특히, 이와 같은 히트싱크 프레임(22)은 열전도율 및 강도가 우수한 알루미늄 재질로 제작되거나, 전술한 히트싱크 폴리머(21)를 고형화시킨 열전도 플라스틱 등으로 제작될 수 있다.
상기 방열케이스(30)는 방열기구부(20)의 외측에 구비되어 외장을 형성하도록 구성된다. 이 때, 상기 방열케이스(30)는 그 내측면이 방열기구부(20)와 일정한 간격을 유지하도록 배치되어 외부의 공기가 방열기구부(20)와 내측면 사이로 통과하며 열교환을 수행하는 열교환통로(31)를 형성하게 된다.
즉, 상기 방열케이스(30)는 조명기구가 도 4에서와 같이 천장에 설치된 상태임을 감안할 때 광투과커버(P)가 결합된 방열기구부(20)의 끝단측에 입구(32)가 형성되고, 방열케이스(30)의 대략 중앙에 출구(33)를 형성하여 구성된다.
여기서, 상기 열교환통로(31)의 입구(32)와 출구(33)에는 각각 펀칭플레이트(34)가 결합되어 구성된다. 이 펀칭플레이트(34)는 방열기구부(20)와의 결합상태를 유지함과 동시에 공기를 통과시키도록 전면에 걸쳐 다수의 통공이 형성되어 구성된다.
도면 중 부호 35는 방열케이스(30)와 방열기구부(20)의 방열프레임(22)을 견고하게 연결하기 위한 결합부재를 나타낸다.
상기와 같은 구성에 의해 LED(L)에서 발생된 열은 광원부(11)에서 히트싱크 폴리머(21)와 히트싱크 프레임(22)을 통해 방열기구부(20)의 외부로 방열되고, 이 때, 상기 방열기구부(20) 외측으로 방열되는 열은 방열케이스(30) 내측에 형성된 열교환통로(31)의 입구(32)로 유입된 공기에 유도되어 방열케이스(30)의 출구(33)로 배출됨에 따라 본 발명에 의한 조명기구는 보다 향상된 냉각효율을 얻을 수 있게 된다.
도 5는 본 발명에 의한 조명기구의 광원부 회로 블록도이다.
도면을 참조하면, 상기 광원부(11)는 LED(L)를 구동시키기 위한 브릿지 다이오드 정류회로부(12)와, LED 구동부(13)로 이루어진 회로 구성을 갖는다. 또한, 상기 광원부(11)는 상기 구성에 정전류 공급회로부(14)를 부가하여 구성된다.
상기 브릿지 다이오드 정류회로부(12)는 장치의 구동원이 되는 교류전원을 입력받아 직류형태의 LED(L)의 구동전원으로 변환하여 출력하기 위한 구성이다. 이와 같은 브릿지 다이오드 정류회로부(12)는 도 3에서와 같이 원칩의 집적소자 형태로 제공될 수 있다.
상기 LED 구동부(13)는 브릿지 다이오드 정류회로부(12)를 통해 입력된 전원에 의해 발광되기 위해 특정 개수의 LED(L)가 직렬로 연결되어 구성된다. 즉, 상기 특정 개수의 LED(L)는 브릿지 다이오드 정류회로부(12)를 통해 입력된 전원의 전압강하를 통해 목적하는 전압을 공급받아 LED(L)가 구동될 수 있도록 구성된 것이다.
이를 구체적으로 예시하면, 상기 LED(L) 한개당 약 3.2V의 순방향 전압을 갖기 때문에 전술한 LED(L)를 60~72개 직렬로 연결하면, 192V~230V 정도가 LED에 의 해 강압된다. 따라서, 본 실시예에서는 정류된 220~300V의 전압에서 192~230V가 빠지고 나머지 전압은 저항(도시하지 않았지만 LED와 함께 직렬로 실장됨)을 통한 전류 설정 용으로 이용하게 되어 RGB LED를 구동시킬 수 있게 되는 것이다.
상기 정전류 공급회로부(14)는 브릿지 다이오드 정류회로부(12)에 의해 정류되어 입력되는 전원을 항상 일정한 양의 전류로 공급하도록 구성된 것이다. 이와 같은 정전류 공급회로부(14)는 트랜지스터 증폭회로, OP앰프 또는 레귤레이터 회로 등의 여러 회로 형태로 구성될 수 있으며, 바람직하게 원칩으로 된 정전류 IC를 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 조명기구의 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 조명기구의 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 조명기구의 주요부분 확대 단면도.
도 4는 본 발명에 의한 조명기구의 사용상태 예시도.
도 5는 본 발명에 의한 조명기구의 광원부 회로 블록도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 조명부 11: 광원부
12: 브릿지 다이오드 정류회로부
13: LED 구동부 14: 정전류 공급회로부
20: 방열기구부 21: 히트싱크 폴리머
22: 히트싱크 프레임 30: 방열케이스
31: 열교환통로 32: 입구
33: 출구 34: 펀칭플레이트

Claims (5)

  1. 다수의 LED(L)가 배치된 광원부(11)의 빛이 출사되는 전방에 직하광원 방식으로 빛을 수광하여 면발광하며, PC(Polycarbonate)수지 또는 PMMA(Poly Methyl Meta Acrylate)수지와 광확산제를 혼합조성한 광확산 판재로 이루어진 광투과커버(P)가 설치된 조명부(10)와;
    상기 광원부(11)에 일 측이 결합되어 광원부(11)에서 발생된 열이 인가되며, 타측에 광투과커버(P)가 결합되어 광투과커버(P)를 위치고정시키는 방열기구부(20)와;
    상기 방열기구부(20)의 외측에 구비되어 외장을 형성하고, 방열기구부(20)와 내측면이 일정한 간격을 유지하며 배치되어 외부의 공기가 방열기구부(20)와 내측면 사이로 통과하며 열교환을 수행하는 열교환통로(31)를 포함하는 방열케이스(30);를 포함하며,
    상기 방열기구부(20)는, 광원부(11)의 구성으로 LED(L)가 다수 실장된 인쇄회로기판(B)에 도포되어 LED(L)에서 발생된 열이 인가되는 히트싱크 폴리머(21)와; 상기 광투과커버(P)의 외주면에 일측이 결합되고, 타측이 광원부(11)의 인쇄회로기판(B) 및 인쇄회로기판(B)에 도포된 히트싱크 폴리머(21)와 접촉되도록 결합되어 인쇄회로기판(B)과 히트싱크 폴리머(21)에 인가된 열이 전달되는 히트싱크 프레임(22)로 이루어지고,
    상기 방열케이스(30)는, 열교환통로(31)의 입구(32)와 출구(33)에 각각 결합되어 방열기구부(20)와의 결합상태를 유지함과 동시에 공기를 통과시키도록 전면에 걸쳐 다수의 통공이 형성된 펀칭플레이트(34)를 포함하며,
    상기 광원부(11)는, 장치의 구동원이 되는 교류전원을 입력받아 LED(L)를 구동시키기 위한 전원으로 변환하여 출력하는 브릿지 다이오드 정류회로부(12)와; 상기 브릿지 다이오드 정류회로부(12)를 통해 입력된 전원에 의해 발광되기 위해 특정 개수의 LED(L)가 직렬로 연결되어 입력된 전원의 전압강하를 통해 목적하는 전압을 공급받아 발광하는 LED 구동부(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 직하광원 방식의 면광원이 적용된 조명기구.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원부(11)는 브릿지 다이오드 정류회로부(12)에 의해 정류되어 입력되는 전원을 항상 일정한 양의 전류로 공급하기 위한 정전류 공급회로부(14)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직하광원 방식의 면광원이 적용된 조명기구.
KR1020080071398A 2008-07-02 2008-07-23 직하광원 방식의 면광원이 적용된 조명기구 KR100981753B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

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