KR101377965B1 - 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 조명 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 발광다이오드로부터 조사된 빛을 전방위 영역으로 반사시켜 넓은 범위로 빛을 방사시킬 수 있고, 광원으로부터 멀리 떨어진 조사영역을 보다 밝게 비춰줄 수 있는 조명 장치에 관한 것이다.

Description

조명 장치{Lighting apparatus}
본 발명은 조명 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 발광다이오드로부터 조사된 빛을 전방위 영역으로 반사시켜 넓은 범위로 빛을 균일한 광량으로 방사시킬 수 있고, 광원으로부터 멀리 떨어진 조사영역을 보다 밝게 비춰줄 수 있는 조명 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 조명 산업은 인류 문명과 함께 발전했을 정도로 그 역사가 길며, 인류와 아주 밀접한 관계에 있다.
근래에도 조명 산업은 지속적인 발전이 이루어지고 있으며, 광원, 발광 방식, 구동 방식, 효율 개선 등에 관한 연구가 다양하게 이루어지고 있다.
현재 조명에 주로 사용되는 광원으로는 백열전구, 방전등, 형광등이 주로 쓰이고 있으며, 가정용, 경관용, 산업용 등 다양한 목적으로 사용되고 있다.
이중 백열전구 등의 저항성 광원은 효율이 낮고 발열 문제가 크며, 방전등의 경우 고가격, 고전압의 문제가 있으며, 형광등의 경우 수은 사용에 의한 환경문제를 들 수 있다.
이러한 광원들의 단점들을 해결하기 위해 효율, 색의 다양성, 디자인의 자율성 등 많은 장점을 가지는 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED) 조명에 대한 관심이 증대되고 있다.
발광 다이오드는 순방향으로 전압을 가했을 때 발광하는 반도체 소자로서, 수명이 길고, 소비 전력이 낮으며, 대량 생산에 적합한 전기적, 광학적, 물리적 특성들을 가지며, 백열 전구 및 형광등을 빠르게 대체하고 있다.
한편, 발광 다이오드는 상대적으로 조사각이 작아 배광 특성이 떨어지며 넓은 조사 영역으로 빛을 방사하는데 제한을 가지고 있다. 특히, 발광 다이오드가 장착된 조명 장치는 직진성이 강하고, 조사각이 작아 천장 등에 설치된 조명 장치의 경우 직하방 또는 그 근방으로만 빛을 방사시켜 넓은 범위를 비출 수 없는 문제를 가지고 있으며, 직하방 또는 그 근방 영역에서만 충분한 조도로 구현될 뿐, 상대적으로 먼 공간에는 충분한 조도를 제공하지 못한다.
따라서, 넓은 공간을 충분한 조도로 유지시키기 위해서는 더 많은 조명 장치가 요구되므로, 설치 비용이 증가하는 문제를 가지고 있다.
본 발명은 발광다이오드로부터 조사된 빛을 전방위 영역으로 반사시켜 넓은 범위로 빛을 균일한 광량으로 방사시킬 수 있는 조명 장치를 제공하는 것을 해결하려는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 넓은 조사영역을 균일한 조도로 유지시킬 수 있고 광효율을 최적화할 수 있는 조명 장치를 제공하는 것을 해결하려는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 광원으로부터 멀리 떨어진 조사영역을 보다 밝게 비춰줄 수 있는 조명 장치를 제공하는 것을 해결하려는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 부품 수를 줄일 수 있고, 제조비용을 감소시킬 수 있으며, 양산성을 높일 수 있는 조명 장치를 제공하는 것을 해결하려는 과제로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 히트 싱크와 상기 히트 싱크 상에 배치된 하나 이상의 발광 모듈과 상기 발광 모듈을 둘러싸며 투과영역과 반사영역을 포함하는 벌브 및 상기 벌브 및 히트 싱크에 각각 장착되며, 상기 발광 모듈로부터 출사된 빛을 상기 벌브의 투과영역으로 안내하기 위한 제 1 및 제 2반사부재를 포함하는 조명 장치가 제공된다.
여기서, 상기 벌브의 반사영역은 상기 발광 모듈로부터 출사된 빛이 도달하는 상기 벌브의 중앙영역을 포함하고, 투과영역은 상기 반사영역으로부터 연장되는 상기 벌브의 전방위 측면 영역을 포함한다.
또한, 상기 벌브의 투과 영역을 통해 출사되는 빛은 상기 발광 모듈로부터 출사된 제 1빛과 제 1반사부재로부터 반사된 제 2빛 및 상기 제 1반사부재 및 제 2반사부재로부터 반사된 제 3빛을 포함할 수 있다.
또한, 벌브의 중앙 영역에는 관통홀이 마련되고, 상기 제 1반사부재는 상기 관통홀에 장착되며, 상기 벌브의 반사영역을 형성할 수 있다.
또한, 상기 제 1반사부재는 평면부 및 볼록 또는 오목한 곡면부 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1반사부재는 상기 발광 모듈로부터 출사된 빛을 투과시키기 위한 하나 이상의 투과부를 가질 수 있다.
또한, 상기 제 1반사부재의 투과부는 상기 발광 모듈의 광축과 편심될 수 있다.
또한, 상기 발광 모듈은 상기 벌브의 투과 영역의 하단부와 실질적으로 동일 평면에 위치될 수 있다.
또한, 상기 히트 싱크의 상단부에는 상기 벌브의 투과 영역의 하단부로부터 소정의 높이만큼 돌출된 안착부가 마련되고, 상기 발광 모듈은 상기 안착부에 장착될 수 있다.
또한, 제 2반사부재는 상기 발광 모듈 및 상기 안착부의 측면부를 둘러쌀 수 있다.
또한, 히트 싱크는 외주면에 둘레방향을 따라 이격 배치된 복수의 방열핀을 포함하며, 상기 방열핀의 일 종단부는 상기 벌브의 투과 영역을 통해 출사되는 빛을 산란시키기 위하여 투과 영역의 하단부를 둘러쌀 수 있다.
또한, 상기 방열핀은 일 종단부가 상기 벌브와 접촉될 수 있다.
또한, 상기 방열핀은 상기 벌브 방향으로 갈수록 높이가 높아질 수 있다.
또한, 상기 제 2반사부재는 상기 발광 모듈을 둘러싼 상태로 장착되며, 상기 발광 모듈의 조사 영역을 노출시키기 위한 하나 이상의 홀을 가질 수 있다.
또한, 상기 제 2반사부재의 에지부는 벌브의 투과 영역의 하단부를 향하여 절곡될 수 있다.
또한, 상기 제 2반사부재의 에지부는 벌브의 투과 영역의 하단부와 접촉될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 히트 싱크와 상기 히트 싱크 내부에 수용되는 전원공급장치와 상기 전원공급장치와 전기적으로 연결되며, 상기 히트 싱크 상에 배치된 하나 이상의 발광 모듈과 상기 발광 모듈을 둘러싼 상태로 상기 히트 싱크에 장착되며 투과영역 및 반사영역을 포함하는 벌브 및 상기 발광 모듈로부터 조사된 빛을 상기 벌브의 투과 영역을 거쳐 상기 히트 싱크 방향으로 출사되도록 반사시키기 위한 반사 부재를 포함하는 조명 장치가 제공된다.
여기서, 상기 벌브의 반사영역은 상기 발광 모듈로부터 출사된 빛이 도달하는 상기 벌브의 중앙영역을 포함하고, 투과영역은 상기 반사영역으로부터 연장되는 상기 벌브의 전방위 측면영역 및 상기 히트 싱크를 둘러싸는 하단영역을 포함한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치는 발광다이오드로부터 조사된 빛을 전방위 영역으로 반사시켜 넓은 범위로 빛을 균일한 광량으로 방사시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치는 넓은 조사영역을 균일한 조도로 유지시킬 수 있고 광효율을 최적화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치는 광원으로부터 멀리 떨어진 조사영역을 보다 밝게 비춰줄 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치는 부품 수를 줄일 수 있고, 제조비용을 감소시킬 수 있으며, 양산성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치를 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치의 분리 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치의 일 작동상태를 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치를 구성하는 벌브의 평면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치의 요부 구성 부재를 나타내는 사시도.
도 6은 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치의 일 작동 상태를 나타내는 단면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치를 구성하는 홀더와 반사필름의 분리 사시도.
도 8은 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치를 구성하는 반사 부재와 벌브의 분리 사시도.
도 9는 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치를 구성하는 요부 구성 부재를 나타내는 단면도.
도 10은 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치의 일 작동 상태를 나타내는 단면도.
도 11은 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치를 나타내는 사시도.
도 12 및 도 13은 도 11에 도시된 조명 장치의 요부 구성 부재를 나타내는 단면도.
도 14는 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치를 나타내는 사시도.
도 15는 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치를 구성하는 발광 모듈을 나타내는 개념도.
도 16은 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치의 일 작동상태를 설명하기 위한 그래프.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
한편, 제 1 또는 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들이 상기 용어들에 의해 한정되지 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별시키는 목적으로만 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치의 분리 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치의 일 작동상태를 나타내는 단면도이다.
본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치(1)는 벌브(bulb) 타입 또는 평판 타입의 조명 장치에 모두 적용될 수 있으나, 설명의 편의를 위하여 벌브 타입인 경우를 예로 들어 설명한다.
상기 조명 장치(1)는 히트 싱크(10)와 발광 모듈(40)과 벌브(20)와 제 1반사부재(30) 및 제 2반사부재(50)를 포함한다.
구체적으로, 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 조명 장치(1)는 히트 싱크(10)와 상기 히트 싱크(10) 상에 배치된 하나 이상의 발광 모듈(40)과 상기 발광 모듈(40)을 둘러싸며 투과영역(20b, 20c)과 반사영역(20a)을 포함하는 벌브(20) 및 상기 벌브(20)와 히트 싱크(10)에 각각 장착되며, 상기 발광 모듈(40)로부터 출사된 빛을 상기 벌브(20)의 투과영역(20b, 20c)으로 안내하기 위한 제 1 및 제 2반사부재(30, 50)를 포함한다.
여기서, 상기 벌브(20)의 반사영역은 상기 발광 모듈(40)로부터 출사된 빛이 도달하는 상기 벌브(20)의 중앙영역(20a)을 포함하고, 투과영역은 상기 반사영역(20a)으로부터 연장되는 상기 벌브(20)의 전방위 측면 영역(20b)을 포함한다.
또한, 상기 반사영역(20a)은 빛의 투과보다 반사가 주로 이루어지는 영역을 나타내며, 상기 반사영역(20a)는 90%이상의 반사율을 갖는 것이 바람직하며, 구체적으로 약 550nm 근방의 파장 대역을 갖는 빛에 대하여 90%이상의 반사율을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 발광 다이오드(41)로부터 조사된 빛(L4)은 상기 반사영역(20a)을 통하여 일부 투과될 수도 있다.
상기 벌브의 중앙영역(20a)는 벌브(20)의 중심축(C) 근방의 영역을 포함할 수 있고, 상기 벌브(20)의 중심축(C)은 상기 발광 모듈(40)의 조사 방향과 실질적으로 평행할 수 있다.
또한, 도 2를 참조하면, 상기 벌브(20)의 중앙영역(20a)에는 관통홀(21)이 마련될 수 있고, 상기 제 1반사부재(30)는 상기 관통홀(21)에 장착되며 상기 벌브(20)의 반사영역(20a)을 형성할 수 있다.
또한, 상기 제 2반사부재(30)는 소정의 면적 및 형상을 가지고, 상기 발광 모듈(40)의 전방에 소정의 간격을 두고 이격 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 2에는 제 1반사부재(30)가 벌브(20)의 일부 영역을 형성하는 경우가 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고, 제 1반사부재(30)가 벌브(20)의 내부에 배치될 수도 있다.
상기 발광 모듈(40)은 하나 이상의 발광 다이오드(LED, 41)를 포함할 수 있으며, COB(Chip on board) 타입의 LED 모듈일 수 있다. 도 1 내지 도 13에는 COB타입의 발광 모듈(40, 140)이 도시되어 있다. 또한, 본 문서에서 발광 모듈(40)의 조사 영역이라 함은 상기 발광 다이오드(41)를 지칭하는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 상기 발광 모듈(40)은 수직형(thin GaN) LED일 수 있으며, 수직형 LED는 활성층에서 발광된 빛이 아래 면의 반사판에서 수직으로 반사되어 윗부분으로 방출되며, 방열 특성 및 고출력 특성이 우수하다.
도 15는 본 발명의 일 실시예와 관련된 수직형 LED를 포함하는 발광 모듈(400)을 나타내는 개념도이다. 도 15의 (a)는 에칭이 이루어진 상태를 나타내고, 도 15의 (b)는 패키징이 이루어진 상태를 나타낸다.
도 15를 참조하면, 상기 수직형 LED(400)은 빛을 발광하는 하나의 활성층(409)과 이를 둘러싼 두 개의 양쪽 클래딩층(404, 405)을 포함할 수 있다. 전극(407)에 접한 클래딩층(404, 405)은 p-도핑(404) 되거나 n-도핑(405) 될 수 있다. 또한, 수직형 LED(400)는 서포터(400)와 솔더층(402) 및 보호부재(408) 및 클래딩층(404, 405)의 하부에 마련된 반사층(403)을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 발광 모듈(40, 140, 400)에서는 실리콘 기판, 사파이어 기판, SiC 기판 또는 GaN 기판을 통해 LED를 성장시킬 수 있다. 일예로, 사파이어 기판은 전기 부도체이며, 열전도율이 낮고, 융점이 매우 높아 고온 증착해야 박막의 기판으로 적합하고, 각종 습식 식각에 잘견디는 우수한 물성을 갖는다.
전술한 바와 같이, 발광 다이오드(41)는 상대적으로 조사각이 작아 배광 특성이 떨어지며 넓은 조사 영역으로 빛을 방사하는데 제한을 가지고, 직진성이 강해 사용자가 눈부심 때문에 불편함을 느낄 수 있다.
구체적으로, 상기 발광 모듈(40)의 발광 다이오드(41)는 조사시 직전성이 강하며, 빛이 비춰지는 각도인 배광이 좋지 못하다. 이러한 배광성능이 떨어질 경우 조명 공간에 설치되는 조명 장치 사이의 거리가 좁혀지게 되며, 이에 따라 조명 공간에는 더 많은 개수의 조명 장치가 설치되어야 한다. 또한, 직진성으로 인하여 사용자가 조명 장치(1)를 바라보는 경우에 핫 스팟(Hot spot) 현상 또는 눈부심이 발생할 수도 있다.
이에 본 발명은 발광다이오드(41)로부터 조사된 빛을 전방위 측면 영역으로 반사시켜 넓은 범위로 빛을 방사시킬 수 있는 조명 장치(1)를 제공하며, 제 1반사부재(30)와 제 2반사부재(50)는 발광 다이오드(41)로부터 조사된 빛을 상기 벌브(20)의 전방위 측면 영역(20b)으로 안내하는 기능을 수행한다.
또한, 제 1반사부재(30)와 제 2반사부재(40)는 발광 다이오드(41)로부터 조사된 빛을 상기 벌브(20)의 하단 영역(20c)으로도 안내할 수 있다. 상기 벌브(20)의 하단 영역(20c)은 전방위 측면 영역(20b)과 더불어 벌브(20)의 투과 영역을 형성할 수 있으며, 상기 벌브의 하단 영역(20c)을 통하여 외부로 출사되는 빛을 상기 히트 싱크(10) 측을 향하여 방사될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 벌브(20)의 투과 영역(20b)을 통해 출사되는 빛은 상기 발광 모듈로부터 직접 출사된 제 1빛(L1)과 제 1반사부재(30)로부터 반사된 제 2빛(L2)과 상기 제 1반사부재(30) 및 제 2반사부재(50)로부터 반사된 제 3빛(L3)을 포함할 수 있다.
또한, 전방위(Omnidirectional) 배광이라 함은 배광 각도 135°이상에서 최소 5% 이상의 광속을 확보하고, 0° 내지 135°사이의 배광 각도에서 평균 광속 편차가 20% 이내로 구현되는 기술을 뜻한다. 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치(1)는 상기 제 1반사 부재(30) 및 제 2반사부재(50)에 의하여 전방위 배광이 구현되는 구조를 갖는다.
도 4는 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치를 구성하는 벌브의 평면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치의 요부 구성 부재를 나타내는 사시도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치의 일 작동 상태를 나타내는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 벌브(20)의 투과 영역을 형성하는 제 2반사부재(30)는 상기 발광 모듈(40)로부터 출사된 빛을 투과시키기 위한 하나 이상의 투과부(30b)를 가질 수 있다. 즉, 상기 제 1반사부재(30)는 반사부(30a)와 투과부(30b)를 포함할 수 있으며, 상기 투과부(30b)를 통하여 제 1반사부재(30)는 발광 다이오드(40) 조사시 특정한 문양 또는 패턴광을 형성할 수도 있다. 또한, 상기 투과부(30b)는 조명 장치(1)의 디자인 품질 및 광효율을 높일 수 있다.
한편, 제 1반사부재(30)의 투과부(30b)는 상기 발광 모듈(40)의 광축과 편심될 수 있으며, 이에 따라 핫 스팟 현상 또는 눈부심 현상이 방지될 수 있다.
이하, 제 2반사부재(50)에 대하여 구체적으로 살펴본다.
상기 제 2반사부재(50)는 상기 발광 모듈(40)을 둘러싼 상태로 상기 히트 싱크(10)에 장착되며, 발광 모듈(40)의 조사 영역(발광 다이오드, 41)을 노출시키기 위한 하나 이상의 홀(51)을 갖는 반사 필름일 수 있다. 또한, 제 2반사부재(50)는 약 550nm 근방의 파장 대역의 빛을 90%이상 반사시킬 수 있는 재질로 형성될 수 있다.
또한, 제 2반사부재(50)는 평면부 및 볼록 또는 오목한 곡면부 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으며, 상기 곡면부는 제 2반사부재(50)로 입사된 빛이 일정한 영역으로 반사될 수 있도록 유도하는 기능을 수행할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 제 2반사부재(50)가 반사 필름인 경우에는 가공이 용이하므로, 발광 다이오드(41)가 노출되기 위한 홀(51)을 형성함으로써, 발광 다이오드(41)를 제외한 발광 모듈(40)의 전면을 모두 둘러싸는 구조로 장착될 수 있으므로, 반사 면적을 극대화할 수 있다.
한편, 하나 이상의 발광 다이오드(41)가 실장된 발광 모듈(40)은 작동시에 열이 발생하므로 방열 성능이 높은 히트 싱크(10)에 장착된다. 상기 히트 싱크(10)는 상단부에 소정 형상의 안착부(11)가 구비되며, 상기 안착부(11)에 볼트 등과 같은 체결 부재에 의하여 발광 모듈(40)이 장착될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 안착부(11)는 상기 벌브(20)의 하단 영역(20c) 또는 투과 영역의 하단부로부터 소정의 높이(h)만큼 돌출될 수 있다. 이때, 상기 제 2반사부재(40)는 반사면적을 높이기 위하여 상기 발광 모듈(40) 및 상기 안착부(11)의 측면부를 둘러싸도록 장착될 수 있다.
이와는 다르게, 상기 발광 모듈(40)은 상기 벌브(20)의 투과 영역의 하단부(20c)와 실질적으로 동일 평면에 위치될 수도 있으며, 이와 같은 구조에서는 벌브(20)의 하단 영역(20c)과 발광 모듈(40) 사이에 높이 차가 발생되지 않으므로 벌브(20) 내부 공간이 증가하게 되고, 발광다이오드(40)로부터 조사된 빛은 벌브의 중심축을 기준으로 전방위 측면(20b) 및 하단 영역(20c)을 통과하여 균일한 광량으로 방사될 수 있다.
또한, 반사효율 및 반사면적을 높이기 위하여, 상기 제 2반사부재(50)는 에지부(50a)가 벌브(20)의 투과 영역의 하단부(20c)를 향하여 절곡될 수도 있으며, 이와는 다르게 에지부(50a)가 벌브(20)의 투과 영역의 하단부(20c)와 접촉될 수도 있다.
또한, 제 2반사부재(50)는 상기 히트 싱크(10)의 안착부(11)에 발광 모듈(40)과 함께 스크류 등으로 체결될 수도 있다.
이와 같은 구조에서는 상기 발광 모듈(40)과 제 1반사부재(30) 사이의 간격이 줄어들고, 히트 싱크(10)를 둘러싸는 벌브의 하단 영역(20c)이 증가하므로, 발광다이오드(40)로부터 조사된 빛은 벌브의 중심축(C)을 기준으로 전방위 측면(20b) 및 하단 영역(20c)을 통과하여 균일한 광량으로 방사될 수 있다.
한편, 상기 히트 싱크(10)는 발광 모듈(40)에서 발생한 열이 효과적으로 발산될 수 있도록 금속 재질로 형성될 수 있으며, 상기 히트 싱크(10)의 외주면에는 발열 면적을 높이기 위하여 복수의 방열핀(12)이 구비될 수 있다. 일 실시태양으로, 상기 방열핀(12)은 상기 히트 싱크(10)의 외주면에 둘레방향을 따라 복수로 마련될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 방열핀(12)의 일 종단부(12a)는 상기 벌브의 투과 영역(20b, 20c)을 통해 출사되는 빛을 산란시키기 위하여 투과 영역의 하단부(20c)를 둘러쌀 수 있다. 또한, 상기 방열핀(12)은 방열효과를 높이기 위하여 일 종단부(12a)가 상기 벌브(20)와 접촉될 수 있다.
한편, 벌브(20)의 하단 영역(20c)으로 방사되는 빛을 간섭하지 않고, 방열효과를 높이기 위하여 상기 방열핀(12)은 상기 벌브(20) 방향으로 갈수록 높이가 높아질 수 있다.
이하, 제 1반사부재(30)에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치를 구성하는 홀더와 반사필름의 분리 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치를 구성하는 반사 부재와 벌브의 분리 사시도이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치를 구성하는 요부 구성 부재를 나타내는 단면도이다.
상기 제 1반사부재(30)는 약 550nm 근방 파장 대역의 빛을 90%이상 반사시킬 수 있는 재질로 형성될 수 있으며, 수지 재질의 기판과 상기 기판의 내주면에 형성된 반사층을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 상기 제 1반사부재(30)는 벌브(20)의 반사영역(20a)을 형성한다.
상기 제 1반사 부재(30)는 평면부 및 볼록 또는 오목한 곡면부 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으며, 상기 곡면부는 제 1반사부재(30)로 입사된 빛이 일정한 영역으로 반사될 수 있도록 유도하는 기능을 수행할 수 있다. 일 실시태양으로, 제 1반사부재(30)는 단일의 플레이트 형상을 가질 수도 있고, 오목하거나 볼록한 렌즈 형상을 가질 수도 있다(도 12 및 도 13참조).
도 7을 참조하면, 상기 제 1반사부재(30)는 상기 벌브(20)의 관통홀(21)에 장착되는 홀더(31) 및 상기 홀더(31)의 내부면에 배치되는 반사 필름(35)을 포함할 수 있다.
상기 홀더(31)의 내주면에는 둘레 방향을 따라 복수의 후크(32)가 마련될 수 있으며, 상기 반사 필름(35)의 에지부(35a)는 상기 후크(32)의 내측부(33)에 수용될 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 홀더(31)는 디자인적 요소를 고려하여 원형, 타원형 또는 다각형 형상을 가질 수도 있고, 수지 재질로 형성될 수 있다. 상기 후크(32)는 상기 반사 필름(35)의 에지부(35a)를 지지할 수 있는 다양한 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 홀더(31)와 반사 필름(35)은 양면 테이프를 통하여 접착될 수도 있으며, 이러한 경우에 상기 양면 테이프는 발광 다이오드(41) 조사시 고온의 환경에서도 견딜 수 있는 재질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 벌브(20)는 홀더(31)의 장착을 위한 관통홀(21)을 가지며, 상기 홀더(31)의 후크(32)의 외측부(34)가 상기 벌브(20)의 관통홀(21)의 내주면에 고정될 수 있다.
이와는 다르게, 도 9를 참조하면, 상기 벌브(20)는 홀더(31)의 장착을 위한 관통홀(21)을 가지며, 상기 홀더(31)는 상기 관통홀(21)에 나선 결합될 수도 있다.
구체적으로, 상기 벌브(20)의 관통홀(21)의 내주면에는 제 1나선부(21a)가 마련되고, 상기 홀더(31)의 외주면에는 상기 제 1나선부(21a)에 나선 결합되는 제 2나선부(26)가 마련될 수 있다.
한편, 상기 반사 필름(35)의 직경은 5mm 내지 50mm일 수 있고, 상기 발광 모듈(40)과 반사 부재(30)의 간격은 10mm 내지 30mm일 수 있고, 바람직하게 약 20mm일 수 있다. 그러나, 이와 같은 직경 및 간격은 조명 장치(1)의 전방위 배광 특성과 상관관계를 갖는 것으로 상기와 같은 범위 내에서만 결정되는 것은 아니고, 조명 장치(1)의 전체 스펙 및 설치 공간의 요구 조도 등과 관련하여 실험적으로 결정될 수도 있다.
또한, 전원 공급 장치(60)는 외부 전원을 발광 모듈(40)에서 사용되는 전원으로 변환시키는 기능을 수행할 수 있다. 또한, 상기 전원 공급 장치(60)를 둘러싸는 하우징(70)은 상기 히트 싱크(10)의 내부 공간에 삽입될 수 있으며, 상기 하우징(70)의 종단부에는 외부의 전원 단자와 전기적으로 접속되기 위한 베이스(80)가 장착될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치의 일 작동 상태를 나타내는 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시에와 관련된 조명 장치(1)는 상기 히트 싱크(10)에 마련되는 제 3반사부재(90)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 제 3반사부재(90)는 상기 히트 싱크(10)의 안착부(11)로부터 소정의 높이를 갖도록 벌브(20) 내부로 돌출된 구조를 가질 수 있으며, 일 실시태양으로 상기 제 3반사부재(90)는 반사기둥일 수 있다. 또한, 상기 제 3반사부재(90)는 중심축이 벌브(20)의 중심축(C)과 실질적으로 일치하도록 장착될 수 있다.
이때, 상기 발광 모듈(40)은 상기 제 3반사부재(90)를 중심으로 원주 방향을 따라 배치될 수 있으며, 일 실시태양으로 복수의 발광 모듈(40)이 상기 제 3반사부재(90)를 중심으로 대칭 구조가 되도록 배치될 수도 있고, 비대칭 구조가 되도록 배치될 수 있다.
도 10을 참조하면, 발광 다이오드(40)로부터 조사된 빛은 제 1반사부재(30), 제 2반사부재(50) 및/또는 제 3반사부재(90)에 반사되며, 벌브(20)의 투과 영역, 구체적으로 전방위 측면 영역(20b)과 하단 영역(20c)을 통하여 균일하게 외부로 방사될 수 있다. 한편, 제 3반사부재(90)의 높이 및 직경은 설치 공간의 요구 조도 및 조사 영역의 크기 등을 고려하여 실험적으로 결정될 수 있다.
또한, 제 3반사부재(90)는 제 2반사부재(50)와 일체로 형성될 수 있으며, 이러한 경우에는 제 3반사부재(90)와 제 2반사부재(50)의 경계부까지도 모두 반사영역의 기능을 수행하게 되므로 반사효율을 더욱 높일 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치를 나타내는 사시도이고, 도 12 및 도 13은 도 11에 도시된 조명 장치의 요부 구성 부재를 나타내는 단면도이며, 도 14는 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치를 나타내는 사시도이다.
본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치(100)는 히트 싱크(110)와 상기 히트 싱크 내부에 수용되는 전원공급장치(60, 도 1참조)와 상기 전원공급장치와 전기적으로 연결되며, 상기 히트 싱크(110) 상에 배치된 하나 이상의 발광 모듈(140)과 상기 발광 모듈(140)을 둘러싼 상태로 상기 히트 싱크(110)에 장착되며 투과영역 (120b, 120c) 및 반사영역(120a)을 포함하는 벌브(120) 및 상기 발광 모듈(140)로부터 조사된 빛을 상기 벌브(120)의 투과 영역을 거쳐 상기 히트 싱크(110) 방향으로 출사되도록 반사시키기 위한 반사 부재(130)를 포함한다.
여기서, 상기 벌브(120)의 반사영역은 상기 발광 모듈(140)로부터 출사된 빛이 도달하는 상기 벌브(120)의 중앙영역(120a)을 포함하고, 투과영역은 상기 반사영역으로부터 연장되는 상기 벌브(120)의 전방위 측면영역(120b) 및 상기 히트 싱크(110)를 둘러싸는 하단영역(120c)을 포함한다.
상기 반사부재(130)는 전술한 제 1반사부재(30)와 동일하며, 발광 모듈(140)로부터 조사된 빛을 상기 벌브(120)의 전방위 측면영역(120b)뿐만 아니라 상기 히트 싱크(110)를 둘러싸는 하단영역(120c)으로 방사되도록 반사시키는 기능을 수행한다. 이하, 반사부재(130)에 관한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
또한, 본 실시예와 관련된 조명 장치(100)는 상기 발광 모듈(140)의 발광 다이오드(141)를 노출시킨 상태로 상기 발광 모듈(140) 및 히트 싱크(110)의 상단부를 둘러싸는 제 2반사부재(150)를 포함할 수 있다. 상기 제 2반사부재(150)는 도 2 및 도 3을 통하여 설명한 제 2반사부재(50)와 동일하다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 상기 반사부재(130)는 일 실시태양으로 렌즈와 같은 곡면 형상을 가질 수 있으며, 상기 벌브(120)에 장착된 상태로 반사영역을 형성한다.
도 12에는 반사부재(130)가 발광 다이오드로부터 빛이 조사되는 방향을 기준으로 볼록한 구면부를 갖는 경우가 도시되어 있고, 도 13에는 반사부재(130')가 발광 다이오드로부터 빛이 조사되는 방향을 기준으로 오목한 구면부를 갖는 경우가 도시되어 있다. 특히, 도 13을 참조하면, 오목한 구면부(130')는 전방위 측면(120b)으로 빛을 반사시키는데 보다 유리한 구조일 수 있다.
도 12를 참조하면, 상기 반사부재(130)는 제 1 내지 제 3반사영역(130a 내지 130b)으로 구분될 수 있다.
구체적으로, 제 1반사영역(130a)은 일부 빛을 전방으로 통과시키고, 통과되지 않은 일부 빛을 제 2반사부재(150)로 반사시키거나 산란을 통해 벌브(120)의 전방위 측면 영역(120b)으로 방사시키는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 제 2반사영역(130b)은 도 12를 기준으로 주로 벌브(120)의 우측 후방으로 빛을 반사시키고 상대적으로 적은 양의 빛을 벌브(120)의 좌측 후방으로 반사시키는 기능을 수행하며, 반사되지 않는 일부 빛을 빛이 입사하는 반대방향(좌측 전방위)으로 통과시키는 기능을 수행할 수 있다.
이와는 다르게, 제 3반사영역(130c)은 도 12를 기준으로 주로 벌브(120)의 좌측 후방으로 빛을 반사시키고 상대적으로 적은 양의 빛을 벌브(120)의 우측 후방으로 반사시키는 기능을 수행하며, 반사되지 않는 일부 빛을 빛이 입사하는 반대방향(우측 전방위)으로 통과시키는 기능을 수행할 수 있다.
한편, 상기 발광 모듈(140)은 상기 벌브(120)의 하단 영역(120c)과 실질적으로 동일 평면(M)에 위치될 수 있다. 이와 같은 구조에서는 벌브(120)의 하단 영역(120c)과 발광 모듈(140) 사이에 높이 차가 발생되지 않으므로 벌브(120) 내부 공간이 증가하게 되고, 발광다이오드(40)로부터 조사된 빛은 벌브의 중심축을 기준으로 전방위 측면(120b) 및 하단 영역(120c)을 통과하여 균일한 광량으로 방사될 수 있다.
또한, 본 실시예와 관련된 조명 장치(100)에서는 방열핀(111)이 벌브(120)의 하단 영역(120c)을 둘러싸지 않는 구조를 가지며, 이에 따라 벌브(120)의 하단 영역(120c)을 통해 방사되는 빛의 광량을 충분히 얻을 수 있다.
이와는 다르게, 도 3을 통하여 설명한 바와 같이, 상기 발광 모듈(140)은 상기 벌브(120)의 하단 영역(120c)으로부터 소정의 높이를 갖도록 배치될 수도 있다.
한편,도 14의 (a)를 참조하면, 상기 벌브(220)의 하단 영역(220c)은 발광 모듈(140)로부터 멀어질수록 그 직경이 선형적으로 감소될 수 있다. 즉, 벌브(120)의 하단 영역(120c)은 경사면을 가질 수 있다. 이때, 상기 벌브(220)의 하단 영역은 히트 싱크(110)의 상단부를 둘러싸는 영역으로 정의될 수 있으며, 이러한 경사면은 벌브(220)의 하단 영역(220c)을 통해 반사되는 빛의 산란 특성을 변경시킬 수 있다.
이와는 다르게, 도 14의 (b)를 참조하면, 상기 벌브(320)의 하단 영역(320c)은 발광 모듈(140)로부터 멀어질수록 원주 방향을 따라 소정의 곡률을 갖도록 단면적이 감소될 수 있다. 이때, 상기 벌브(220)의 하단 영역은 히트 싱크(110)의 상단부를 둘러싸는 영역으로 정의될 수 있으며, 이러한 곡률면은 벌브(220)의 하단 영역(220c)을 통해 반사되는 빛의 산란 특성을 변경시킬 수 있으며, 경사면인 경우보다 우수한 배광 특성을 가질 수 있다.
미설명 부호인 220, 330은 반사부재를 나타낸다.
도 16은 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치의 일 작동상태를 나타내는 그래프이며, 도 16의 (a)는 본 발명에서와 같이 반사부재가 적용된 조명 장치의 배광 그래프를 나타내고, 도 16의 (b)는 반사부재가 적용되지 않은 조명 장치의 배광 그래프를 나타낸다.
도 3 및 도 16을 참조하면, 반사부재가 장착되지 않은 경우(도 16의 (b))에는 발광 다이오드의 조사 방향을 기준으로 90°이상의 범위에서는 빛이 방사되지 않는 것을 확인할 수 있으며, 본 발명에서와 같이 반사부재가 장착된 조명 장치에서는 전방위(예를 들어, 0° 내지 135°)에 걸쳐 균일한 조도로 빛이 방사되는 것을 확인할 수 있다. 한편, 도 16의 (a)를 참조하면, 135°내지 180°범위에서는 빛이 나오지 않는 것을 확인할 수 있으며, 이는 히트 싱크(110) 등의 기구부에 의한 것이다.
미설명 부호 M은 발광 모듈(140)의 표면을 나타낸다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치는 발광다이오드로부터 조사된 빛을 전방위 측면 영역으로 반사시켜 넓은 범위로 빛을 방사시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치는 눈부심을 감소시키고 광원으로부터 멀리 떨어진 조사영역을 보다 밝게 비춰줄 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치는 넓은 조사영역을 균일한 조도로 유지시킬 수 있고 광효율을 최적화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 조명 장치는 부품 수를 줄일 수 있고, 제조비용을 감소시킬 수 있으며, 양산성을 높일 수 있다.
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
1: 조명 장치 10: 히트 싱크
20: 확산 커버 30: 제 1반사부재
40: 발광 모듈 50: 제 2반사부재
60: 전원 공급 장치 70: 하우징
80: 베이스

Claims (36)

  1. 히트 싱크;
    상기 히트 싱크 상에 배치된 하나 이상의 발광 모듈;
    상기 발광 모듈을 둘러싸며 투과영역과 반사영역을 포함하는 벌브; 및
    상기 벌브 및 히트 싱크에 각각 장착되며, 상기 발광 모듈로부터 출사된 빛을 상기 벌브의 투과영역으로 안내하기 위한 제 1 및 제 2반사부재를 포함하며,
    상기 벌브의 반사영역은 상기 발광 모듈로부터 출사된 빛이 도달하는 상기 벌브의 중앙영역을 포함하고, 투과영역은 상기 반사영역으로부터 연장되는 상기 벌브의 전방위 측면 영역을 포함하며,
    벌브의 중앙 영역에는 관통홀이 마련되고,
    상기 제 1반사부재는 상기 관통홀에 장착되며, 상기 벌브의 반사영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1반사부재는 상기 발광 모듈로부터 출사된 빛을 투과시키기 위한 하나 이상의 투과부를 갖는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1반사부재의 투과부는 상기 발광 모듈의 광축과 편심된 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 히트 싱크의 상단부에는 상기 벌브의 투과 영역의 하단부로부터 소정의 높이만큼 돌출된 안착부가 마련되고, 상기 발광 모듈은 상기 안착부에 장착되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    제 2반사부재는 상기 발광 모듈 및 상기 안착부의 측면부를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    히트 싱크는 외주면에 둘레방향을 따라 이격 배치된 복수의 방열핀을 포함하며,
    상기 방열핀의 일 종단부는 상기 벌브의 투과 영역을 통해 출사되는 빛을 산란시키기 위하여 투과 영역의 하단부를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2반사부재는 상기 발광 모듈을 둘러싼 상태로 장착되며, 상기 발광 모듈의 조사 영역을 노출시키기 위한 하나 이상의 홀을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2반사부재의 에지부는 벌브의 투과 영역의 하단부를 향하여 절곡된 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1반사부재는,
    상기 벌브의 관통홀에 장착되는 홀더; 및
    상기 홀더의 내주면에 배치되는 반사 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 홀더의 내주면에는 둘레 방향을 따라 복수의 후크가 마련되고,
    상기 반사 필름의 에지부는 상기 후크의 내측부에 수용되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 홀더의 후크의 외측부가 벌브의 관통홀의 내주면에 고정되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 홀더는 벌브의 관통홀에 나선 결합되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 히트 싱크에는 소정의 높이를 갖도록 상기 벌브 내부로 돌출된 제 3반사부재가 마련되며,
    상기 발광 모듈은 상기 제 3반사부재를 중심으로 원주 방향을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  22. 히트 싱크;
    상기 히트 싱크 내부에 수용되는 전원공급장치;
    상기 전원공급장치와 전기적으로 연결되며, 상기 히트 싱크 상에 배치된 하나 이상의 발광 모듈;
    상기 발광 모듈을 둘러싼 상태로 상기 히트 싱크에 장착되며 투과영역 및 반사영역을 포함하는 벌브; 및
    상기 발광 모듈로부터 조사된 빛을 상기 벌브의 투과 영역을 거쳐 상기 히트 싱크 방향으로 출사되도록 반사시키기 위한 반사 부재를 포함하며,
    상기 벌브의 반사영역은 상기 발광 모듈로부터 출사된 빛이 도달하는 상기 벌브의 중앙영역을 포함하고, 투과영역은 상기 반사영역으로부터 연장되는 상기 벌브의 전방위 측면영역 및 상기 히트 싱크를 둘러싸는 하단영역을 포함하며,벌브의 중앙 영역에는 관통홀이 마련되고,
    벌브의 중앙영역에는 관통홀이 마련되고,
    상기 반사부재는 상기 관통홀에 장착되며 상기 벌브의 반사영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
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