KR101295126B1 - 조명장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측에 따른 조명장치는 반구형 등의 형상을 갖는 제1 글로브상에 도전층을 배치한 후 도전층 상에 발광소자를 배치함으로써 사용자의 편의에 따라 배광각도를 조절할 수 있다. 또한, 도전층상에 배치된 개별의 발광소자들을 사용자의 필요에 따라 개별적으로 온/오프(on/off)함으로써 소비전력을 낮출 수 있다.

Description

조명장치{ILLUMINATION DEVICE}
발광소자를 포함하는 조명장치가 개시된다. 더욱 상세하게는, 배광각도의 조절이 가능하고, 소비 전력을 낮출 수 있는 조명장치가 개시된다.
발광소자(Light Emitting Device : LED)는 전류가 흐를 때 빛을 내는 반도체 발광장치이다. 발광소자는 긴 수명, 낮은 소비전력, 빠른 응답속도 및 우수한 초기 구동특성 등으로 인해 조명장치, 전광판, 디스플레이 장치의 백라이트 등에 널리 적용되고 있으며, 그 적용 분야가 점점 확대되고 있다.
발광소자는 종래의 광원에 비하여 소형이고, 전기 에너지가 빛 에너지로 직접 변환되기 때문에 소비 전력이 적게 든다. 최근 들어, 낮은 전력 소모 및 고휘도를 요구하는 일반 가정 및 사무실에서 발광소자를 광원으로 하는 형광등, 백열등의 보급이 증가되고 있다. 특히, 발광소자는 유해물질이 없고, 경량화가 가능하고, 상기와 같이 소비 전력이 낮기 때문에 에너지 절약 관점에서 더욱 주목받고 있다.
예를 들어, 40 ~ 60W의 백열전구의 조도는 약 80개 정도의 발광소자를 이용하여 5 ~ 10W의 전력으로 대체할 수 있으며, 100W의 백열전구는 128개의 발광소자를 이용하여 약 13W의 전력으로 이와 동일한 조도를 구현할 수 있다. 따라서, 발광소자를 이용한 조명장치는 같은 조도 환경을 구현하기 위해 소모되는 전력이 기존의 백열전구에 비해 매우 적게 소모된다.
그러나, 발광소자에서 나오는 광은 직진성이 강하기 때문에 현재 시중에 출시되는 발광소자 램프의 경우 램프의 배면에는 빛이 확산되지 않아서 배광각이 백열 전구에 비해 40% 수준이었다. 즉, 발광소자에서 나오는 광은 직진성으로 인해 조명장치의 후면으로 배광이 이루어지지 못하기 때문에, 국부적인 조명이 아닌 전체적인 조명, 특히 후면배광이 필요한 곳에서는 그 사용이 제한적일 수 있다. 이와 같이, 발광소자를 조명기구에 사용하는 데에 있어서 배광 각도가 작아서 조명기구 아래쪽은 밝지만 구석진 부분은 어둡다는 문제점이 있었다.
배광각도의 조절이 가능하고, 소비 전력을 낮출 수 있는 조명장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치는, 제1 글로브상에 배치되는 도전층, 상기 도전층 상에 배치되는 발광소자, 및 상기 도전층을 통해 상기 발광소자에 전원을 인가하는 전원공급부를 포함하는 램프 본체를 포함한다.
본 발명의 일 측에 따른 조명장치에서, 상기 도전층은 도전성 레일(conductive rail) 형태일 수 있다.
본 발명의 일 측에 따른 조명장치에서, 조명장치는 상기 발광소자를 고정시키는 발광소자 홀더를 더 포함한다.
본 발명의 일 측에 따른 조명장치에서, 상기 발광소자 홀더는 상기 도전층에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 측에 따른 조명장치에서, 상기 발광소자 홀더는 상기 제1 글로브상에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 측에 따른 조명장치에서, 상기 발광소자 홀더는 절연 물질로 제조될 수 있다.
본 발명의 일 측에 따른 조명장치에서, 상기 제1 글로브은 반구형, 타원형, 다각기둥, 원기둥, 다각뿔대 및 원뿔대로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 측에 따른 조명장치에서, 상기 도전층은 복수개로 형성되고, 상기 제1 글로브상에 서로 교차하여 형성될 수 있다.
본 발명의 일 측에 따른 조명장치에서, 상기 제1 글로브의 일 측은 상기 램프 본체와 접촉하며, 상기 램프 본체와 접촉된 상기 제1 글로브의 일 측과 상기 제1 글로브의 타 측에 배치된 상기 도전층에는 상기 발광소자가 분산되어 배치될 수 있다.
본 발명의 일 측에 따른 조명장치에서, 상기 제1 글로브의 일 측은 상기 램프 본체와 접촉하며, 상기 제1 글로브의 타 측에 배치된 상기 도전층에는 상기 발광소자가 밀집되어 배치될 수 있다.
본 발명의 일 측에 따른 조명장치는 반구형 등의 형상을 갖는 제1 글로브상에 도전층을 배치한 후 도전층 상에 발광소자를 배치함으로써 사용자의 편의에 따라 배광각도를 조절할 수 있다. 또한, 도전층상에 배치된 개별의 발광소자들을 사용자의 필요에 따라 개별적으로 온/오프(on/off)함으로써 소비전력을 낮출 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 측에 따른 조명장치의 측면을 나타내는 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 도 1a 및 도 1b에 따른 조명장치의 상면을 나타내는 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 측에 따른 조명장치의 배광 각도를 나타내는 도면이다.
본 발명의 설명에 있어서, 각 제1 글로브, 층 또는 부 등이 각 제1 글로브, 층 또는 부 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
이하에서는 하기의 도면을 참조하여 본 발명에 따른 조명장치에 대해 상세하게 설명한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 측에 따른 조명장치의 측면을 나타내는 도면이다. 도 2a 및 도 2b는 각각 도 1a 및 도 1b에 따른 조명장치의 상면을 나타내는 도면이다.
도 1a 내지 도 2b를 참조하면, 본 발명의 일 측에 따른 조명장치는, 램프 본체(100), 제1 글로브(200), 도전층(300), 발광소자(400), 발광소자 홀더(500) 및 제2 글로브(600)를 포함한다.
램프 본체(100)에는 도전층(300)을 통해 발광소자(400)에 전원을 인가하는 전원공급부(미도시)가 포함될 수 있다. 램프 본체(100)에는 전원공급부(미도시)와 도전층(300)에 연결되어, 발광소자(400)에 전원을 인가 또는 차단하는 회로기판(미도시)이 구비될 수 있다. 전원공급부(100)가 발광소자(400)에 전원을 인가하면 회로를 통해 발광소자(400) 전부 또는 일부가 온/오프(on/off)될 수 있다. 즉, 개개의 발광소자(400) 하부에는 각각의 발광소자(400)를 온/오프할 수 있는 스위치가 구비되어 발광소자(400)의 온/오프를 사용자의 편의에 따라 자유롭게 조절할 수 있다.
제1 글로브(200)는 램프 본체(100) 상에 형성되며, 제1 글로브(200)의 일 측은 램프 본체(100)와 접촉하고 있다. 또한, 제1 글로브(200)의 타 측은 램프 본체(100)와 반대 방향으로 돌출되어 형성될 수 있다. 제1 글로브(200)는 반구형, 타원형, 다각기둥, 원기둥, 다각뿔대 및 원뿔대로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 형상을 가질 수 있다. 제1 글로브(200)는 일 측의 직경이 더 작고 타 측으로 갈수록 직경이 커지는 방망이 형상을 가질 수 있으며, 또한 구형의 일 측이 절단된 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 제1 글로브(200)는 방열 성능을 가질 수 있다. 즉, 제1 글로브(200)는 발광소자(400)로부터 발생된 열을 직접 방출할 수 있도록 열전도도가 높은 재질의 물질로 제조될 수 있다. 나아가, 제1 글로브(200)를 통해 방출된 열은 램프 본체(100)에 형성된 히트 싱크(heatsink, 미도시)를 통해 외부로 직접 방출될 수 있다.
도전층(300)은 제1 글로브(200)에 코팅되어 형성될 수 있다. 도전층(300)은 열 경화성 접착제를 이용하여 제1 글로브(200) 상에 접합될 수 있다. 도전층(300)은 제1 글로브(200)에 직접 코팅되어 형성될 수 있으며, 이와 달리 별도로 제작된 후 제1 글로브(200)에 접합되어 형성될 수 있다. 도전층(300)은 레일(rail) 형태로 형성될 수 있으며, 이때 발광소자(400)는 도전성 레일을 따라 움직일 수 있다. 도전층(300)은 제1 글로브(200)의 외주면을 따라 배치될 수 있으며, 제1 글로브(200)의 외주면이 곡면인 경우 도전층(300)은 곡면을 따라 배치되도록 플렉서블(flexible)한 형태일 수 있다.
도전층(300)은 복수개로 형성될 수 있으며, 제1 글로브(200) 상에 서로 교차하여 배치될 수 있다. 즉, 도전층(300)은 제1 글로브(200) 상에 십자형(+)으로 교차하여 배치될 수 있다. 발광소자(400)가 원하는 배광 각도에 따라 위치되도록, 도전층(300)은 제1 글로브(200) 상에 배치될 수 있다.
도전층(300)은 도전성(conductive) 물질로 제조될 수 있으며, 또한 도전층(300)은 열전도도가 높은 금속 재질의 물질로 제조될 수 있다. 이로 인해, 발광소자(400)에서 발생되는 열이 도전층(300) 및 제1 글로브(200)를 통해 직접 방출될 수 있다. 따라서, 열에 의해 발광소자(400)의 수명이 감소하는 것을 방지할 수 있다.
발광소자(400)는 발광소자 칩, 형광체층, 렌즈를 포함할 수 있다. 발광소자(400)는 패키지 형태로 제1 글로브(300)에 실장되거나, 모듈화되어 제1 글로브(300)에 실장될 수 있다.
발광소자 칩에 대해서 간단히 설명하면, 발광소자 칩은 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층 및 전극을 포함한다.
제1 도전형 반도체층은 n-도핑될 수 있으며, 제1 도전형 반도체층을 통해 전자가 활성층으로 이동된다. 제1 도전형 반도체층 상에 활성층이 형성된다. 활성층은 전자와 정공이 재결합하여 발광하도록 양자장벽층과 양자우물층이 교대로 반복된 적층구조로 형성될 수 있다. 활성층은 원하는 발광 파장에 따라 그 조성이 달라질 수 있다. 활성층 상에 제2 도전형 반도체층이 형성될 수 있다. 제2 도전형 반도체층은 p-도핑될 수 있다. 제2 도전형 반도체층을 통해 정공이 활성층으로 이동된다.
제2 도전형 반도체층 상에 투명 전극이 형성될 수 있다. 투명 전극은 Ni/Au와 같은 투명 금속층으로 형성되거나, ITO와 같은 전도성 산화물로 형성될 수 있다. 투명 전극 상에 p형 전극이 형성되고, 제1 도전형 반도체층 상에 n형 전극이 형성된다. p형 전극 및 n형 전극은 Ti/Al 등 다양한 금속 재료로 형성될 수 있다. p형 전극을 통해 정공이 공급되며, n형 전극을 통해 전자가 공급된다. 이렇게 공급된 정공 및 전자는 활성층에서 결합함으로써 빛 에너지를 발생시킨다.
형광체층은 발광소자 칩 상에 형성되며, 발광소자로부터 나온 빛은 형광체층을 통과하여 렌즈로 나아갈 수 있다. 형광체층은 발광소자에서 나온 빛을 스캐터링하여 색변환을 할 수 있다. 예를 들어, 발광소자로부터 나온 청색 빛이 형광체층을 통과하면서 황색, 녹색 또는 적색으로 변환되어 백색광이 방출될 수 있다. 형광체층은 얇고 균일한 두께로 형성되어, 형광체층을 통과하는 빛이 균일하게 색변환될 수 있다.
발광소자(400)는 사용자가 원하는 배광 각도에 따라 도전층(300) 상에서 위치가 변경될 수 있다. 일 예로, 사용자가 원하는 배광 각도가 넓은 경우, 도 3a에서와 같이, 발광소자(400)는 도전층(300)을 따라 골고루 분산 배치될 수 있다. 이때, 발광소자(400)는 램프 본체(100)와 가까운 거리의 도전층(300)에도 배치됨으로써 배광 각도를 넓힐 수 있다. 즉, 발광소자(400)는 램프 본체(100)와 접촉된 제1 글로브(200)의 일 측과 제1 글로브(200)의 타 측에 형성된 도전층(300)에 골고루 분산 배치됨으로써, 제1 글로브(200)의 후면에도 배광이 가능하다.
또한, 사용자가 원하는 배광 각도가 좁은 경우, 도 3b에서와 같이, 발광소자(400)는 도전층(300)의 일부분에 집중되어 배치될 수 있다. 즉, 램프 본체(100)와 가까운 거리의 도전층(300)에는 발광소자(400)가 배치되지 않으며, 램프 본체(100)와 접촉되지 않은 제1 글로브(200)의 타 측에 배치된 도전층(300)에는 발광소자가 밀집되어 배치될 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 측에 따른 조명장치에서는, 개개의 발광소자(400) 하부에는 각각의 발광소자(400)를 온/오프할 수 있는 스위치가 구비되어, 발광소자(400)의 온/오프를 사용자의 편의에 따라 자유롭게 조절할 수 있다. 예를 들어, 도 3c에서와 같이, 제1 글로브(200)의 일 측에 밀집되어 배치된 발광소자(400) 중 가장자리에 위치한 발광소자(400)를 오프시킴으로써 배광 각도를 조절할 수 있다.
또한, 상기에서 설명한 바와 같이, 도전층(300)이 레일(rail) 형상인 경우, 발광소자(400)가 도전성 레일을 따라 움직일 수 있기 때문에, 사용자가 원하는 사양에 따라 발광소자(400)를 포함하는 조명장치의 배광 각도를 조절할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 측에 따른 조명장치는 사용자의 필요에 따라 배광 각도를 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 개개의 발광소자(400)의 온/오프를 컨트롤(control)함으로써 소비전력을 절감시킬 수 있다.
발광소자 홀더(LED holder, 500)는 발광소자(400)를 고정시키는 역할을 한다. 발광소자 홀더(500)는 제1 글로브(200) 또는 도전층(300) 상에 위치하여 발광소자(400)를 고정시킬 수 있다.
도 1a 및 도 2a에 도시된 바와 같이, 발광소자 홀더(500)는 도전층(300) 상에 위치하여 발광소자(400)를 고정시킬 수 있다. 발광소자 홀더(500)는 원하는 배광 각도에 따라 발광소자(400)가 위치되는 부분의 양 측면에서 발광소자(400)를 고정할 수 있다. 즉, 원하는 배광 각도에 따라 발광소자(400)가 도전층(300) 상에 배치되는 경우, 발광소자 홀더(500)는 그 위치에서 발광소자(400)를 고정할 수 있다.
또한, 도 1b 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 발광소자 홀더(500)는 제1 글로브(200) 상에 고정되어, 발광소자(400)를 양 측면에서 고정할 수 있다. 발광소자 홀더(500)는 솔더링(soldering)에 의해 제1 글로브(200) 상에 고정될 수 있으나, 이외에도 기계적인 체결수단(예를 들어, 나사 등)에 의해 고정되는 등 발광소자 홀더(500)가 제1 글로브(200)에 고정되는 방법은 다양하며, 상기의 방법에 제한되지 않는다.
발광소자 홀더(500)는 절연 물질로 제조될 수 있다. 또한, 발광소자 홀더(500)는 열에 의해 탄성을 갖는 물질로 제조될 수 있다. 발광소자 홀더(500)는 발광소자(400)로부터 발생된 열에 의해 휘어짐으로써, 발광소자(400)를 더 강하게 고정시킬 수 있다. 결국, 발광소자 홀더(500)는 발광소자(400)를 고정시키기 위해서라면, 그 위치, 형상, 재질 등에 있어서 상기의 예에 제한되지 않는다.
제1 글로브(200) 및 발광소자(400) 등을 둘러싸도록 제1 글로브(200)보다 직경이 더 큰 제2 글로브(600)가 형성되며, 제2 글로브(600)를 통해 빛이 외부로 방출된다. 제2 글로브(600)는 외부의 환경으로부터 발광소자(400) 및 제1 글로브(200) 등을 보호할 수 있다.
제2 글로브(600)는 유리, 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 및 실리콘 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 물질로 제조될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 측에 따른 조명장치는 발광소자의 위치 조절이 가능하기 때문에 후면배광도 가능하여 백열전구 수준의 배광 각도를 가질 수 있다. 또한, 불필요한 개별 발광소자들을 전기적으로 조절함에 따라 소비전력을 더욱 낮출 수 있다. 즉, 사용자의 편의에 따라 배광 각도를 자유롭게 조절함은 물론 소비 전력을 효율적으로 낮출 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 램프 본체 200 : 제1 글로브
300 : 도전층 400 : 발광소자
500 : 발광소자 홀더 600 : 제2 글로브

Claims (10)

  1. 제1 글로브상에 배치되는 도전층;
    상기 도전층 상에 배치되는 발광소자; 및
    상기 도전층을 통해 상기 발광소자에 전원을 인가하는 전원공급부를 포함하는 램프 본체;
    를 포함하고,
    상기 도전층은 도전성 레일(conductive rail) 형태인 조명장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자를 고정시키는 발광소자 홀더를 더 포함하는 조명장치
  4. 제3항에 있어서,
    상기 발광소자 홀더는 상기 도전층에 형성되는 조명장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 발광소자 홀더는 상기 제1 글로브상에 형성되는 조명장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 발광소자 홀더는 절연 물질로 제조되는 조명장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 글로브은 반구형, 타원형, 다각기둥, 원기둥, 다각뿔대 및 원뿔대로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 형상을 갖는 조명장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 도전층은 복수개로 형성되고, 상기 제1 글로브상에 서로 교차하여 형성되는 조명장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 글로브의 일 측은 상기 램프 본체와 접촉하며,
    상기 램프 본체와 접촉된 상기 제1 글로브의 일 측과 상기 제1 글로브의 타 측에 배치된 상기 도전층에는 상기 발광소자가 분산되어 배치되는 조명장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 글로브의 일 측은 상기 램프 본체와 접촉하며,
    상기 제1 글로브의 타 측에 배치된 상기 도전층에는 상기 발광소자가 밀집되어 배치되는 조명장치.
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