KR101499002B1 - 조명 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 조명 장치는 빛을 발산하는 광원 모듈, 상기 광원 모듈로부터 발산되는 빛을 반사면을 통해 반사하여 외부로 조사(照射)하는 반사경, 그리고 일측 단부로부터 미리 정해진 길이만큼 함몰된 홈을 형성하여 내측에 상기 반사경이 배치되고, 상기 반사경으로부터 일정 거리 이격되어 상기 홈과 동일한 중심축을 가지도록 상기 광원 모듈이 배치되는 하우징을 포함하되, 상기 광원 모듈은 상기 홈의 함몰된 방향으로 빛을 발산하고, 상기 반사경은 상기 반사면이 상기 광원 모듈의 빛을 발산하는 면과 마주보도록 배치된다.

Description

조명 장치{Illuminating device}

본 발명은 엘이디 모듈이 적용된 조명 장치에 관한 것이다.

엘이디(LED: Light Emitting Diode)는 전류가 가해지면 다양한 색상의 빛을 발생시키기 위한 반도체 장치로서, 필라멘트에 기초한 발광 소자에 비해 긴 수명, 낮은 전원, 우수한 초기 구동 특성, 높은 진동 저항 및 반복적인 전원 단속에 대한 높은 공차 등의 장점을 갖고 있으며, 그 수요가 지속적으로 증가하고 있다.

일반적으로, 엘이디라 함은 조명, 램프, 투광기 등과 같이 빛을 발산하는 조명 장치에 적용되는 패키지 형태의 엘이디 모듈을 의미한다.

엘이디 모듈은 크게 빛을 발산하는 엘이디 칩, 엘이디 칩과 전기적으로 연결되어 엘이디 칩에 전력을 공급하는 회로판, 그리고 엘이디 칩 및 회로판 둘레에 배치되어 엘이디 칩과 회로판을 지지하는 하우징으로 구성된다.

이와 같은, 엘이디 모듈은 조명 장치에 적용되어 조명 장치 내에서 광원의 역할을 수행하게 된다.

더 자세하게는 엘이디 모듈이 적용되는 조명 장치를 살펴보면, 조명 장치는 내부에 빛을 발산하는 엘이디 모듈, 엘이디 모듈의 전방에 배치되어 엘이디 모듈로부터 발산되는 빛을 반사하여 외부로 조사(照射)하는 반사경, 그리고 엘이디 모듈의 후방에 배치되어 엘이디 모듈로부터 발생되는 열을 외부로 방출하는 히트 싱크로 구성된다.

그러나, 상기한 종래의 엘이디 모듈이 적용된 조명 장치는 엘이디 모듈로부터 발산되는 빛이 전부 반사경에 반사될 수 없는 구조를 가지고 있다.

상세하게는, 반사경은 엘이디 모듈의 둘레를 감싸듯 설치되어 엘이디 모듈의 측(側)방향으로 발산되는 빛만을 반사시킴으로써, 전(前)방향으로 발산되는 빛은 반사경을 통해 조사되지 못하여 손실되고, 이에 따라 밝기에 따른 빛의 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

한편, 종래의 조명 장치는 엘이디 모듈의 후방에 배치된 히트 싱크(heat sink) 만을 통해 엘이디 모듈에서 발생하는 열을 방출시키는 구조를 가진다.

그러나, 이는 엘이디 모듈과 히트 싱크 사이에 솔더(solder) 등과 같은 열전도 패드를 부착하여 엘이디 모듈로부터 발생하는 열을 히트 싱크에 직접 전달하여 온도를 낮춤으로써, 적용되는 히트 싱크의 형상 및 구조가 방열에 큰 영향을 미친다. 즉, 히트 싱크의 구조 및 제작이 복잡하여 제품 전체의 생산 원가가 높아지는 문제점이 있었다.

공개특허공보 2009-0004569

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 엘이디 모듈로부터 발산되는 빛의 손실을 최소화하여 외부로 조사함과 동시에, 효율적인 방열구조를 갖는 조명 장치를 제공하는 것이다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 조명 장치는 빛을 발산하는 광원 모듈, 상기 광원 모듈로부터 발산되는 빛을 반사면을 통해 반사하여 외부로 조사(照射)하는 반사경, 그리고 일측 단부로부터 미리 정해진 길이만큼 함몰된 홈을 형성하여 내측에 상기 반사경이 배치되고, 상기 반사경으로부터 일정 거리 이격되어 상기 홈과 동일한 중심축을 가지도록 상기 광원 모듈이 배치되는 하우징을 포함하되, 상기 광원 모듈은 상기 홈의 함몰된 방향으로 빛을 발산하고, 상기 반사경은 상기 반사면이 상기 광원 모듈의 빛을 발산하는 면과 마주보도록 배치된다.

상기 광원 모듈의 외측에는 빛의 발산으로 인해 발생되는 열을 외부로 방출시키는 방열부재가 설치될 수 있다.

상기 방열부재는 복수개로 구비되어 상기 광원 모듈의 외주면을 따라 등간격으로 배치될 수 있다.

상기 방열부재는 히트 파이프(heat pipe)일 수 있다.

상기 하우징은 상기 홈의 입구에 배치되어 상기 광원 모듈 및 상기 방열부재가 안착되는 광원 조절부를 포함할 수 있다.

상기 광원 조절부는 상기 광원 모듈이 안착되는 제1 안착부, 그리고 상기 제1 안착부의 외주면으로부터 방사상으로 연장되어 상기 홈이 형성된 상기 하우징의 내면과 접하여 상기 제1 안착부를 상기 하우징과 연결시키고 상기 방열부재가 안착되는 방열부재 안착홈이 형성되어 상기 방열부재가 안착되는 제2 안착부를 포함할 수 있다.

상기 제2 안착부는 복수개로 구비되어 상기 제1 안착부의 외주면을 따라 등간격으로 배치될 수 있다.

상기 홈이 형성된 상기 하우징의 내면에는 상기 광원 조절부의 이동을 가이드 하는 가이드 홈이 상기 홈의 길이방향으로 형성될 수 있다.

상기 광원 모듈의 내부에는 복수의 엘이디 칩이 부착될 수 있다.

상기 하우징은 방열이 가능한 소재로 형성된 히트 싱크일 수 있다.

상기 방열부재 안착홈은 단부로부터 상기 하우징의 외측 길이방향으로 연장되어 형성되고, 상기 방열부재는 단부로부터 연장되되 상기 방열부재 안착홈에 대응되도록 상기 하우징의 길이방향으로 절곡되어 상기 방열부재 안착홈에 안착될 수 있다.

상기 방열이 가능한 소재는 동 또는 은 중 어느 하나일 수 있다.

본 발명에 의하면, 빛을 발산하는 광원 모듈과 타원형 반사면을 가진 반사경을 서로 마주 보도록 배치하여 광원 모듈로부터 발산되는 빛을 반사면이 모두 반사시켜 외부로 조사시킴으로써, 광원 모듈로부터 발산되는 빛의 손실을 없애고, 밝기에 따른 빛의 효율을 상승시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 광원 모듈의 둘레에 히트 파이프를 배치하고, 하우징을 히트 싱크로 형성함으로써, 이중 방열구조를 가지게 되어 열팽창계수의 상승을 억제시킬 수 있는 효과가 있음은 물론, 방열부재의 안착홈 및 방열부재를 연장하여 결합시킴으로써, 결합력을 높여 방열부재와 하우징 간의 이탈을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 조명 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 조명 장치의 하우징을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 장치를 나타낸 사시도이다.

이하에서 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 조명 장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 II-II의 개략적인 단면도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 조명 장치의 하우징을 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 장치를 나타낸 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치(100)(이하 '조명 장치(100)'라 함)는 광원 모듈(10)을 포함한다.

본 조명 장치(100)에 적용되는 광원 모듈(10)은 빛을 발산하는 엘이디 칩(도시되지 않음), 엘이디 칩과 전기적으로 연결되어 엘이디 칩에 전력을 공급하는 회로판(도시되지 않음), 그리고 엘이디 칩 및 회로판 둘레에 배치되어 엘이디 칩과 회로판을 지지하는 엘이디 모듈 하우징(도시되지 않음)으로 구성된다.

더 자세하게는, 엘이디 칩은 본딩와이어(도시되지 않음) 및 애노드, 캐소드 등과 같은 전극선(도시되지 않음)을 구비하는 통상적인 발광 소자로서, 회로판의 상면에 부착되어 회로판을 통해 전원이 인가되면 발광하게 되고, 이를 통해 열을 발생시킨다. 한편, 엘이디 칩과 회로판의 둘레에는 엘이디 칩과 회로판을 지지하는 엘이디 모듈 하우징이 설치된다. 이때, 엘이디 모듈 하우징은 회로판의 둘레를 감싸 엘이디 칩과 회로판을 지지함과 동시에, 회로판 상부에 부착된 엘이디 칩의 열을 안내하는 역할을 수행할 수 있다. 예를 들면, 회로판을 지지하는 엘이디 모듈 하우징의 상면에는 히트 슬러그(heat slug)(도시되지 않음)와 같은 열전도 물질이 부착되어 엘이디 칩으로부터 발생한 열을 후술할 방열부재(11)에 전달하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 엘이디 모듈 하우징의 상부는 보통 실리콘 재질로 된 봉지재(도시되지 않음)로 밀봉되고, 봉지재의 상부에는 렌즈(도시되지 않음)가 덮여 최종적으로 광원 모듈(10)을 형성할 수 있다.

예시적으로, 광원 모듈(10)은 조도에 따라 적어도 하나 이상의 엘이디 칩이 내부에 부착될 수 있다. 즉, 광원 모듈(10)은 사용상 필요에 따라 일정 밝기 이상의 빛을 발산하기 위하여 내부에 복수의 엘이디 칩이 부착될 수 있다.

이때, 광원 모듈(10)은 엘이디 칩에서 발생하는 열을 흡수하고, 외부로 방출하기 위한 방열부재(11)가 설치되는 구조일 수 있다.

상세하게는, 광원 모듈(10)의 외측에는 빛의 발산으로 인해 엘이디 칩에 발생되는 열을 외부로 방출시키는 방열부재(11)가 설치될 수 있다.

즉, 광원 모듈(10)은 회로판에 직접적으로 연결된 방열부재(11)를 통해 엘이디 칩에서 발생하는 열을 외부로 방출함과 동시에, 광원 모듈(10)의 표면, 즉 엘이디 모듈 하우징 또는 렌즈 등을 통해 소량의 열을 공기 중으로 방출할 수 있다.

도 1을 참조하면, 방열부재(11)는 복수개로 구비되어 광원 모듈(10)의 외주면을 따라 등간격으로 배치될 수 있으며, 이와 같은 방열부재(11)는 히트 파이프(heat pipe)일 수 있다.

예시적으로, 히트 파이프는 원통형 형상으로 내부에는 열의 전도를 용이하게 하기 위한 액상 물질이 삽입되어 있고, 양 단부는 내부의 액상 물질이 외부로 유출되지 않도록 밀봉된 형태일 수 있다. 또한 본 조명 장치(100)의 광원 모듈(10)에 적용되는 히트 파이프는 직선 형태로 적용되는 것이 바람직하나, 히트 파이프는 후술할 하우징(30)의 형상 및 사용상 필요에 따라 벤딩(bending) 과정을 거쳐 'ㄱ', 'ㄴ', 'ㄷ', 'ㅁ' 등과 같은 형상으로 제작되어 적용될 수 있다.

한편, 본 조명 장치(100)는 광원 모듈(10)로부터 발산되는 빛을 반사면(21)을 통해 반사하여 외부로 조사(照射)하는 반사경(20)을 포함한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 반사경(20)은 단면의 형상이 타원 또는 포물선 형태로 형성되어 광원 모듈(10)로부터 발산된 빛이 평행한 광선을 이루도록 반사시킨다. 이때, 반사경(20)은 광원 모듈(10)로부터 발산되는 빛을 최대한 사용하여 광효율을 극대화 할 수 있는 구조로 하우징(30)의 내측에 배치될 수 있다.

더 자세하게는, 반사경(20)은 광원 모듈(10)로부터 일정한 각으로 발산되는 빛을 최대한 수용하여 반사할 수 있도록 광원 모듈(10)과 마주보도록 배치된다. 즉, 본 조명 장치(100)의 반사경(20)은 반사면(21)이 광원 모듈(10)의 빛을 발산하는 면과 마주보도록 하우징(30)의 내측에 배치되고, 발산된 빛을 손실 없이 반사하여 모두 하우징(30) 외부로 조사하게 된다.

예시적으로, 반사경(20)은 깊이 및 지름이 변경되어 적용될 수 있다. 즉, 반사경(20)은 빛의 반사 각 또는 반사되는 빛의 간격 등의 변화를 위하여 깊이 및 지름을 변경하여 적용할 수 있다.

한편, 본 조명 장치(100)는 하우징(30)을 포함한다.

더 자세하게는, 본 조명 장치(100)는 일측 단부로부터 미리 정해진 길이만큼 함몰된 홈(31)을 형성하여 내측에 반사경(20)이 배치되고, 반사경(20)으로부터 일정 거리 이격되어 홈(31)과 동일한 중심축을 가지는 광원 모듈(10)이 배치되는 하우징(30)을 포함한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 하우징(30)은 원통형으로 형성되어 내부에 일측 단부로부터 미리 정해진 길이만큼 함몰된 홈(31)이 형성하는데, 여기서 미리 정해진 길이는 상기한 반사경(20)의 형상과 더불어 빛의 반사 각 또는 반사되는 빛의 간격을 조절하기 위해 반사경(20)과 반사경(20)에 빛을 발산하는 광원 모듈(10) 간의 미리 설정된 거리일 수 있다.

따라서, 하우징(30)에 형성된 홈(31)의 내측에는 반사경(20)이 배치되고, 반사경(20)으로부터 일정 거리 이격된 위치, 즉 빛의 반사 각 또는 반사되는 빛의 간격이 충분히 고려된 위치에는 빛을 발산하는 광원 모듈(10)이 배치된다.

즉, 광원 모듈(10)은 홈(31)의 함몰된 방향으로 빛을 발산하고, 광원 모듈(10)로부터 일정 거리 이격된 하우징(30)의 홈(31) 내측에는 광원 모듈(10)의 빛을 발산하는 면과 마주보는 반사면(21)을 구비한 반사경(20)이 배치되어 광원 모듈(10)로부터 발산되는 빛의 방향과 서로 반대되는 방향으로 발산된 빛을 반사하여 외부로 조사하게 된다.

이때, 하우징(30)에 형성된 홈(31)은 하우징(30)과 동일한 중심축을 가지며, 하우징(30)에 형성된 홈(31)에 배치되는 광원 모듈(10) 역시 하우징(30)과 동일한 중심축을 가진다. 즉, 홈(31), 광원 모듈(10), 그리고 하우징(30)은 모두 동일한 중심축을 가진다.

한편 도 2 및 도 3을 참조하면, 홈(31)이 형성된 하우징(30)의 입구에는 광원 조절부(33)가 배치될 수 있다.

더 자세하게는, 하우징(30)은 홈(31)의 입구에 배치되어 광원 모듈(10) 및 방열부재(11)가 안착되는 광원 조절부(33)를 포함할 수 있다. 광원 조절부(33)는 광원 모듈(10)이 안착되는 제1 안착부(331), 그리고 제1 안착부(331)의 외주면으로부터 방사상으로 연장되어 홈(31)이 형성된 하우징(30)의 내면과 접하여 제1 안착부(331)를 하우징(30)과 연결시키며, 방열부재(11)가 안착되는 제2 안착부(333)를 포함할 수 있다. 이때, 제2 안착부(333)에는 방열부재(11)가 안착되는 방열부재 안착홈(3331)이 형성될 수 있다.

예시적으로, 제1 안착부(331)의 내측에는 광원 모듈(10)의 외주면과 대응되는 크기의 관통 홀이 형성되어 광원 모듈(10)의 외면을 감싸듯 고정시키고, 제2 안착부(333)의 내측에는 방열부재(11)의 폭과 대응되는 크기의 방열부재 안착홈(3331)이 형성되어 방열부재(11)를 고정 시킬 수 있다.

또한, 광원 조절부(33)의 제2 안착부(333)는 복수개로 구비되어 제1 안착부(331)의 외주면을 따라 등간격으로 배치될 수 있다.

즉, 제2 안착부(333)와 방열부재(11)는 서로 대응되는 복수개로 구비될 수 있다.

예시적으로, 본 조명 장치(100)에 적용되는 제2 안착부(333) 및 방열부재(11)는 적어도 3개 이상으로 각각 적용될 수 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 조명 장치(100)의 하우징(30)의 내면에는 광원 조절부(33)의 이동을 가이드 하는 가이드 홈(35)이 형성될 수 있다.

상세하게는, 홈(31)이 형성된 하우징(30)의 내면에는 광원 조절부(33)의 이동을 가이드 하는 가이드 홈(35)이 홈(31)의 길이방향으로 형성될 수 있다.

즉, 광원 조절부(33)는 하우징(30)의 내면에 형성된 가이드 홈(35)을 통해 길이방향으로 이동이 가능하여 하우징(30)의 홈(31) 내측에 설치된 반사경(20)과 광원 모듈(10) 간의 거리를 선택적으로 조절할 수 있다. 이에 따라, 빛의 반사 각이 더 커지거나 더 작아져 외부로 조사되는 빛을 퍼지게 하거나 좁아지게 할 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 장치(100)에 대해 살펴본다.

참고로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 장치(100)를 설명하기 위한 각 구성에 대해서는 설명의 편의상 본 발명의 한 실시예에 따른 조명 장치(100)를 설명하면서 사용한 도면부호를 동일하게 사용하기로 하고, 중복된 설명은 생략하기로 한다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 장치(100)의 하우징(30)은 방열이 가능한 소재로 형성될 수 있다.

더 자세하게는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 장치(100)의 하우징(30)은 히트 싱크일 수 있다.

예시적으로, 하우징(30)은 동 또는 은 중 방열이 가능한 어느 하나의 소재로 형성될 수 있다. 즉, 상기한 하우징(30)은 동 또는 은 중 어느 하나의 소재로 형성되는 히트 싱크로서, 광원 조절부(33)에 결합된 광원 모듈(10)의 엘이디 칩으로부터 발생하는 열을 광원 모듈(10)에 연결된 방열부재(11)와 함께 방열시킴으로써, 방열 효과를 극대화 시킬 수 있다.

또한, 광원 조절부(33)의 제2 안착부(333)에 형성된 방열부재 안착홈(3331)은 단부로부터 하우징(30)의 외측 길이방향으로 연장되어 형성되고, 방열부재(11)는 단부로부터 연장되되, 방열부재 안착홈(3331)에 대응되도록 하우징(30)의 길이방향으로 절곡되어 방열부재 안착홈(3331)에 안착됨으로써, 방열의 기능과 동시에, 광원 모듈(10)을 하우징(30)에 견고하게 고정시킬 수 있다.

이처럼, 본 발명에 의하면, 빛을 발산하는 광원 모듈(10)과 타원형 반사면(21)을 가진 반사경(20)을 서로 마주 보도록 배치하여 광원 모듈(10)로부터 발산되는 빛을 반사면(21)이 모두 반사시켜 외부로 조사시킴으로써, 광원 모듈(10)로부터 발산되는 빛의 손실을 없애고, 빛의 효율을 상승시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 광원 모듈(10)의 둘레에 히트 파이프를 배치하고, 하우징(30)을 히트 싱크로 형성함으로써, 이중 방열구조를 가지게 되어 열팽창계수의 상승을 억제시킬 수 있는 효과가 있음은 물론, 방열부재 안착홈(3331) 및 방열부재(11)를 연장하여 결합시킴으로써, 결합력을 높여 방열부재(11)와 하우징(30) 간의 이탈을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.

100. 조명 장치
10. 광원 모듈 11. 방열부재
20. 반사경 21. 반사면
30. 하우징 31. 홈
33. 광원 조절부
331. 제1 안착부
333. 제2 안착부 3331. 방열부재 안착홈
35. 가이드 홈

Claims (12)

1. 빛을 발산하는 광원 모듈,
   반사면이 상기 광원 모듈의 빛을 발산하는 면과 마주보도록 배치되어 상기 광원 모듈로부터 발산되는 빛을 상기 반사면을 통해 반사하여 외부로 조사(照射)하는 반사경, 그리고
   개방된 일측 단부로부터 미리 정해진 길이만큼 함몰된 홈을 형성하여 내측에 상기 반사경이 배치되고, 상기 반사경으로부터 일정 거리 이격된 상기 홈의 입구에 상기 홈과 동일한 중심축을 가지는 상기 광원 모듈 및 방열부재가 안착되는 광원 조절부가 배치되는 하우징을 포함하고,
   상기 하우징의 내면에는 상기 홈의 길이방향을 따라 상기 광원 조절부의 이동을 가이드 하는 가이드 홈이 형성되고,
   상기 광원 조절부는
   상기 광원 모듈이 안착되는 제1 안착부 및 상기 제1 안착부의 외주면으로부터 방사상으로 연장되어 상기 방열부재가 안착되고 상기 가이드 홈에 결합되어 상기 광원 모듈과 상기 반사경 간의 거리를 선택적으로 조절 가능한 제2 안착부를 포함하는 조명 장치.
2. 제1항에서,
   상기 광원 모듈의 외측에는 빛의 발산으로 인해 발생되는 열을 외부로 방출시키는 방열부재가 설치되는 조명 장치.
3. 제2항에서,
   상기 방열부재는 복수개로 구비되어 상기 광원 모듈의 외주면을 따라 등간격으로 배치되는 조명 장치.
4. 제2항에서,
   상기 방열부재는 히트 파이프(heat pipe)인 조명 장치.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에서,
   상기 제2 안착부는 복수개로 구비되어 상기 제1 안착부의 외주면을 따라 등간격으로 배치되는 조명 장치.
8. 삭제
9. 제1항에서,
   상기 광원 모듈의 내부에는 복수의 엘이디 칩이 부착되는 조명 장치.
10. 제1항에서,
    상기 하우징은 방열이 가능한 소재로 형성된 히트 싱크인 조명 장치.
11. 제1항에서,
    상기 방열부재 안착홈은
    단부로부터 상기 하우징의 외측 길이방향으로 연장되어 형성되고,
    상기 방열부재는
    단부로부터 연장되되 상기 방열부재 안착홈에 대응되도록 상기 하우징의 길이방향으로 절곡되어 상기 방열부재 안착홈에 안착되는 조명 장치.
12. 제10항에서,
    상기 방열이 가능한 소재는 동 또는 은 중 어느 하나인 조명 장치.

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