KR101764821B1

KR101764821B1 - 조명장치

Info

Publication number: KR101764821B1
Application number: KR1020150142446A
Authority: KR
Inventors: 김지혜
Original assignee: 동부라이텍 주식회사
Priority date: 2015-10-12
Filing date: 2015-10-12
Publication date: 2017-08-04
Also published as: WO2017065461A1; KR20170043063A

Abstract

조명장치가 개시된다. 본 발명의 조명장치는, 기판 및 기판의 저면에 결합된 다수의 엘이디(LED)를 포함하는 발광모듈; 및 투명하게 이루어지고, 엘이디 쪽을 향하여 돌출된 형태로 형성되되 엘이디가 수용되도록 오목한 집광홈이 구비되는 렌즈가 일체로 형성된 렌즈커버를 포함하고, 집광홈에는 2 이상의 엘이디가 수용되며, 렌즈 및 집광홈은 엘이디의 배열방향을 따라 길게 이루어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 렌즈의 집광홈에 2 이상의 엘이디가 함께 수용되도록 이루어짐으로써, 상대적으로 소비전력이 낮은 엘이디를 이용하여 소형이면서 지향각이 좁은 고출력의 조명장치를 제공할 수 있고, 렌즈 및 집광홈이 원형 고리 형태로 이루어짐으로써 엘이디의 수량에 관계없이 동일한 배광 형상 및 효율 구현이 가능한 조명장치를 제공할 수 있게 된다.

Description

조명장치{LIGHTING APPARATUS}

본 발명은 조명장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 다수의 엘이디를 조명에 이용하고, 각 엘이디의 빛을 집광하기 위하여 렌즈가 구비된 조명장치에 관한 것이다.

발광다이오드(LED)는 종래의 백열전구 또는 형광등에 비해 크기가 소형이고, 수명이 길며 에너지 효율이 좋아 각광받고 있으며, 최근에는, 전기에너지를 이용하는 조명등으로서 발광다이오드(LED)를 광원으로 하는 조명등이 많이 사용되고 있다.

이와 관련하여 한국등록특허 제10-1437881호는 "발광다이오드 조명용 렌즈"를 개시하며, 구체적으로 원통 형상의 집광 홈 천정면에 호형의 굴절 렌즈가 형성된 형태를 갖고 기판에 납땜 고정된 LED에서 발생되는 빛을 원하는 조사각도 범위 내로 조사시켜 주는 발광다이오드 조명용 렌즈에 있어서, 렌즈의 집광 홈 내면에 원통형으로 성형한 고광택 부싱을 일체로 설치하여 LED에서 조사되는 빛이 집광 홈 내면에서 1차 굴절되지 않고 고광택 부싱의 내면에서 굴절 렌즈 측으로 직접 반사되도록 하고 있으며, 이에 의할 때 발광다이오드에서 토출되는 빛이 하측 면으로 누출되는 것을 최소화하고, 렌즈 내부에서 2차 굴절 지점에서의 광 손실을 줄일 수 있으며, 2차 굴절 후 렌즈로부터 방사되는 광 줄기를 1차만 굴절한 후 빛이 렌즈로부터 방사되도록 하여 집광 효율을 향상시킬 수 있다.

이처럼, 발광다이오드를 이용한 조명모듈은 렌즈를 구비하도록 이루어지는데, 렌즈에 집광홈을 형성하고 이러한 집광홈에 발광다이오드가 삽입되도록 하면서, 발광다이오드에서 조사된 빛이 렌즈에 의해 굴절 및 반사되면서 광이 확산되거나 또는 집광되도록 하고 있다.

한국등록특허 제10-1437881호에서 개시되는 렌즈를, 통상 TIR 렌즈라고 한다.

한편 발광다이오드는, 소비전력을 기준으로 0.2W 및 0.5W의 미들파워LED(middle Power LED), 1W, 3W 및 7W의 하이파워LED(High Power LED) 및 10W 이상의 COB LED(Chip on Board LED)로 구분할 수 있는데, 이 중 0.2W 및 0.5W의 미들파워LED는 그 수요가 LED조명뿐만 아니라, LED TV와 같은 디스플레이에서도 사용되고 있으며, 가격대비 성능면에서 경쟁력이 높아지고 있다.

고천장등 및 투광등 제품 개발시 원가경쟁력이 높은 미들파워LED를 적용한 제품들이 다수 개발되고 있으나, 대부분 지향각이 넓은 광각(90~120°) 모델이며, 고천장등은 조명환경 및 설치 높이별 지향각이 좁은 중각(60°)모델의 수요가 상대적으로 큰데, 지향각이 좁은 고천장등을 위하여 미들파워LED를 사용할 경우 부피가 큰 리플렉터를 사용해야하고, 특히 다수의 LED를 사용할 경우 제품의 크기가 커지는 문제점이 있다. 더욱이, 각 렌즈가 LED에 비해 부피가 상당히 크게 이루어지므로, LED 수 증가에 따라 조명장치 크기 확대가 불가피한 문제점이 있다.

(0001) 대한민국등록특허 제10-1437881호(공고일: 2014.09.04)

본 발명의 목적은, 소비전력이 낮은 다수의 엘이디 및 다수의 엘이디의 빛을 집광하는 렌즈가 구비되도록 하면서도, 소형이고 지향각이 좁은 고출력의 조명장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 수평방향으로 편평한 판 형태로 이루어지는 기판, 상기 기판의 중앙에서 상하방향으로 관통된 관통홀 및 상기 관통홀 주변에서 상기 기판의 저면에 결합된 다수의 엘이디(LED)를 포함하는 발광모듈; 및 투명하게 이루어지고, 상기 엘이디 쪽을 향하여 돌출된 형태로 형성되되 상기 엘이디가 수용되도록 오목한 집광홈이 구비되는 렌즈가 일체로 형성되며, 중앙에는 상하방향으로 관통된 중앙유입홀이 형성되는 렌즈커버; 상기 기판 상측에 결합되는 메인바디; 상기 메인바디 상측에서 다수 개로 구비되어 상기 관통홀을 중심으로 원주 방향을 따라 배열되는 방열핀; 및 링 형태로 형성되어 상기 렌즈커버 테두리를 지지하고, 상기 방열핀 사이의 공간과 연통되도록 관통형성된 제1 주변유입홀이 다수 개로 구비되며, 상기 메인바디와 결합되는 하부커버를 포함하고, 상기 집광홈에는 2 이상의 상기 엘이디가 수용되며, 상기 렌즈 및 상기 집광홈은 상기 엘이디의 배열방향을 따라 길게 이루어지고, 상기 중앙유입홀 및 상기 제1 주변유입홀을 통하여 유입된 공기가 상기 방열핀 사이의 공간을 거쳐 외부로 배출될 수 있도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 조명장치에 의해 달성된다.

그리고 상기 렌즈는, 상기 집광홈의 안쪽면을 이루고 상기 엘이디와 마주하는 내부면; 상기 내부면의 어느 한쪽 모서리에서 상기 기판 쪽을 향하여 연장되어 상기 집광홈의 내측 벽면을 이루고, 상기 집광홈 내부에 배열되는 다수의 상기 렌즈의 배열방향을 따라 이루어지는 제1 굴절면; 상기 제1 굴절면의 반대 쪽에 위치하고, 상기 내부면의 다른 한쪽 모서리에서 상기 기판 쪽을 향하여 연장되어 상기 집광홈의 내측 벽면을 이루고, 상기 집광홈 내부에 배열되는 다수의 상기 렌즈의 배열방향을 따라 이루어지는 제2 굴절면; 상기 제1 굴절면에서 절곡되는 형태로 연장되어 상기 렌즈의 외측면을 이루는 제1 반사면; 및 상기 제2 굴절면에서 절곡되는 형태로 연장되어 상기 렌즈의 외측면을 이루는 제2 반사면을 포함하여 이루어질 수 있다.

또한 상기 렌즈 및 상기 집광홈은 원형 고리 형태로 이루어질 수 있다.

또한 다수의 상기 엘이디의 배열은, 서로 동심원인 2 이상의 원형 고리 형태를 이루고, 상기 렌즈는 2 이상으로 구비되어 서로 동심원을 이룰 수 있다.

여기서 다수의 상기 렌즈에서, 횡단면의 모양은 서로 동일하게 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 조명장치에서, 상기 렌즈는 상기 집광홈에서 2열로 배열되어 내측광원과 외측광원으로 구분되도록 이루어질 수 있다.

그리고 상기 내측광원과 상기 외측광원은, 상기 내부면의 중앙을 지나는 렌즈축을 기준으로 서로 대칭인 형태로 이루어질 수 있다.

또한 상기 집광홈에 수용되는 다수의 상기 엘이디가 향하는 방향은 상기 렌즈축과 평행하지 않도록 기울어지도록 이루어질 수 있다.

또한 상기 집광홈에 수용되는 상기 엘이디는 각각, 소비전력이 0.2W 내지 0.5W 범위에서 정하여질 수 있다.

또한 상기 내측광원과 상기 외측광원의 전체 폭은, 상기 내부면의 폭과 같도록 이루어질 수 있다.

본 발명에 의하면, 렌즈의 집광홈에 2 이상의 엘이디가 함께 수용되도록 이루어짐으로써, 상대적으로 소비전력이 낮은 엘이디를 이용하여 소형이면서 지향각이 좁은 고출력의 조명장치를 제공할 수 있고, 렌즈 및 집광홈이 원형 고리 형태로 이루어짐으로써 엘이디의 수량에 관계없이 동일한 배광 형상 및 효율 구현이 가능한 조명장치를 제공할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치를 도시한 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 조명장치를 도시한 분해사시도,
도 3은 도 1에 도시된 조명장치를 도시한 단면도,
도 4는 도 2에 도시된 일부 구성의 저면사시도,
도 5는 도 2에 도시된 렌즈커버를 도시한 평면도,
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명장치의 일부 구성을 도시한 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치(1)를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 조명장치(1)를 도시한 분해사시도이고, 도 3은 도 1에 도시된 조명장치(1)를 도시한 단면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 일부 구성의 저면사시도이고, 도 5는 도 2에 도시된 렌즈커버(40)를 도시한 평면도이며, 도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명장치(1)의 일부 구성을 도시한 단면도이다.

본 발명에 따른 조명장치(1)는 천장 등에 결합되어 아래쪽을 조명하도록 이루어질 수 있으며, 이에 따라 본 발명에 따른 조명장치(1)에 대한 설명은, 도 1에 도시된 형태를 기준으로 상하 방향을 정하여 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 조명장치(1)는, 발광모듈(10) 및 렌즈커버(40)를 포함하여 이루어지고, 보다 완성된 형태의 조명장치(1)를 이루기 위해서 이에 더해 메인바디(20), 방열핀(30) 및 하부커버(50)를 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 상부커버(60), 컨버터하우징(70) 및 쉐이드(80)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

발광모듈(10)은, 발광수단으로서 엘이디(13)가 결합되는 것이며, 기판(11), 관통홀(12) 및 엘이디(13, LED, light emitting diode)를 포함하여 이루어진다.

기판(11)은 수평방향으로 편평한 판 형태로 이루어지며, 평면도상 사각형을 포함한 다각형 형태로 이루어질 수 있으나, 원형 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.

기판(11)은 단일의 판 형태로 이루어질 수 있고(예컨대, 기판(11)은 단일의 원형판 형태로 이루어질 수 있음), 2개 이상의 판이 조합되어 하나의 판 형태로 이루어질 수 있다.(예컨대, 기판(11)은 2개의 반원 형태의 판이 조합되어 하나의 원형판 형태로 이루어질 수 있음)

기판(11)의 중앙에는 상하방향으로 관통된 관통홀(12)이 구비되며, 발광모듈(10)은 관통홀(12)을 중심으로 원주방향 전체에 걸쳐 대칭된 형태를 이루는 것이 바람직하다. 기판(11)이 원판 형태로 형성되는 경우, 관통홀(12) 또한 원형 홀 형태로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에서는, 관통홀(12)의 중앙을 지나는 세로방향의 가상의 축을 중심축(s)으로 칭하도록 한다.

엘이디(13, 13in, 13out)는 관통홀(12)의 주변에서 기판(11)의 저면에 결합된다. 다수 개로 구비되는 엘이디(13)는 서로 이격되며, 일정한 패턴을 형성하거나 일정한 간격을 유지하면서 배열될 수 있다.

다만, 본 발명에 따른 조명장치(1)에서 엘이디(13)는, 기판의 중심(중심축(s))을 중심으로 원형을 이루도록 배열될 수 있으며, 이에 따라 원형 고리(LB) 형태를 이룰 수 있다.

또한, 엘이디(13)는 다수의 원형 고리(LB)를 이루도록 배열될 수 있으며, 이때 엘이디(13)의 배열이 이루는 원형 고리(LB)는 서로 동심원을 이룰 수 있다.

하나의 원형 고리(LB)를 이루는 다수의 엘이디(13)는 하나의 집광홈(44)에 함께 수용될 수 있다. 이때, 하나의 집광홈(44)에 함께 수용되는 각 엘이디(13)는 중심축(s)에서 동일한 거리를 갖고, 서로 간의 이격거리가 동일하게 이루어지는 것이 바람직하다.

또한 이와 달리, 2 개의 원형 고리를 이루는 다수의 엘이디(13)가 하나의 집광홈(44)에 함께 수용될 수 있다. 즉, 상대적으로 직경이 작은 원형 고리를 이루는 다수의 엘이디(13in)와, 상대적으로 직경이 큰 원형 고리를 이루는 다수의 엘이디(13out)가 하나의 집광홈에 함께 수용될 수 있다. 이때, 하나의 집광홈(44)에 함께 수용되면서 상대적으로 직경이 작은 원형 고리를 이루는 엘이디를 내측광원(13in)으로 칭하고, 상대적으로 직경이 큰 원형 고리를 이루는 엘이디를 외측광원(13out)으로 칭하도록 한다.(도 6 및 도 7 참조)

하나의 집광홈(44)에 함께 수용되는 다수의 엘이디(13)는 하나의 그룹을 형성할 수 있고, 이러한 그룹의 수는, 렌즈커버(40)에 형성되는 렌즈(42)의 수와 동일하게 이루어진다.

메인바디(20)는 대체로 수평방향으로 편평한 판 형태로 이루어지며, 기판(11)의 상측에 밀착된 형태로 결합된다. 메인바디(20)는 본 발명에 따른 조명장치(1)의 중심을 이룰 수 있으며, 메인바디(20)의 하측방향으로 발광모듈(10), 렌즈커버(40) 및 하부커버(50)가 결합되고, 메인바디(20)의 상측방향으로 방열핀(30), 컨버터하우징(70) 및 상부커버(60)가 결합된다.

메인바디(20)와 발광모듈(10)의 결합을 위하여, 볼트와 같은 별도의 체결수단이 결합될 수 있으며, 볼트가 기판(11)을 관통하여 메인바디(20)에 나사결합될 수 있다.

메인바디(20)는 발광모듈(10)을 안정적으로 지지하도록 강성을 유지하면서, 아울러 발광모듈(10) 쪽에서 발생되는 열을 효과적으로 전달할 수 있도록 하기 위하여 금속성의 열전도도가 높은 소재로 이루어지는 것이 바람직하며, 이를 위하여 메인바디(20)는 알루미늄 또는 알루미늄합금으로 이루어질 수 있다.

메인바디(20)의 상부면에는 다수의 원형돌기(22a)가 돌출형성되며, 각 원형돌기(22a)는 반구 형태로 형성되고, 중심축(s)을 기준으로 원주방향을 따라 일정한 간격으로 배열된다.

이러한 메인바디(20)는 중앙결합체(21), 주변결합체(22) 및 연결체(23)로 구분될 수 있다.

중앙결합체(21)는 메인바디(20)의 중앙을 이루며, 중심축(s) 상에 위치한다.

그리고 중앙결합체(21)는 평면도상 원형 형태로 형성되고, 중앙결합체(21)의 저면에는 바깥쪽을 향할수록 상측으로 경사진 제2 경사벽(21a)이 형성된다. 이러한 제2 경사벽(21a)은 중심축(s)을 중심으로 원주방향 전체에 걸쳐 형성된다.

제2 경사벽(21a)은, 렌즈커버(40)의 중앙유입홀(41)을 통하여 유입되는 공기가 방열핀(30) 쪽으로 이동할 때 이동경로의 일부(채널의 위쪽 면)를 형성하며, 바깥쪽을 향할수록 위쪽으로 경사진 면을 이룸으로써, 공기가 방열핀(30) 쪽으로 자연스럽게 이동하도록 안내한다.

주변결합체(22)는 중앙결합체(21)를 둘러싸면서 중앙결합체(21)와 이격되고, 기판(11)에 밀착결합되는 부분이다. 상술한 원형돌기(22a)는 이러한 주변결합체(22) 상에 형성된다.

연결체(23)는 중앙결합체(21)와 주변결합체(22)를 서로 연결하며, 다만 중앙결합체(21)와 주변결합체(22) 사이에 연통홀(24)이 구비되도록 양자를 연결한다. 연결체(23)는 중앙결합체(21) 및 주변결합체(22)와 일체로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 연결체(23)는 다수 개로 구비될 수 있으며, 중심축(s)을 중심으로 일정한 간격으로 반복하여 형성될 수 있다.

연통홀(24)은, 발광모듈(10)의 관통홀(12) 및 렌즈커버(40)의 중앙유입홀(41)과 연통되며, 조명장치(1) 내부로 유입된 공기가 방열핀(30) 쪽으로 유입되도록 한다.

방열핀(30)은 메인바디(20) 상측에서 다수 개로 구비되고, 관통홀(12)을 중심으로 원주방향을 따라 배열된다.

방열핀(30)은 메인바디(20) 상측에 밀착되며, 메인바디(20) 쪽(발광모듈(10) 쪽)에서 발생되는 열을 효과적으로 전달받을 수 있도록 하기 위하여 열전도도가 높은 소재로 이루어지는 것이 바람직하고, 이를 위하여 방열핀(30) 또한 알루미늄 또는 알루미늄합금으로 이루어질 수 있다.

방열핀(30)은, 한 쌍의 수직판(31)과 이를 서로 연결하는 수평판(32)으로 구분될 수 있다. 수평판(32)은 메인바디(20)의 상부면에 밀착되는 부분이고, 수직판(31)은 수평판(32)의 단부에서 상측으로 절곡되어 수직방향을 향하는 부분이다.

수평판(32)에는 상하방향으로 관통된 원형홈(32a)이 형성되고, 원형홈(32a)에는 메인바디(20)의 원형돌기(22a)가 꼭 맞게 삽입된다.

이에 따라 방열핀(30)을 메인바디(20)에 결합시, 각 방열핀(30)의 결합위치를 용이하게 확인할 수 있고, 각 방열핀(30) 간의 간격유지가 용이하게 이루어질 뿐 아니라, 방열핀(30)과 메인바디(20) 간의 안정된 결합이 이루어질 수 있게 된다.

방열핀(30)은 내측판(31a) 및 외측판(31b)을 포함하고, 이러한 내측판(31a)과 외측판(31b)은 상술한 수직판(31)을 이룬다. 내측판(31a)과 외측판(31b)은 서로 동일한 평면을 이루면서, 내측판(31a)이 조명장치(1)에서 상대적으로 안쪽에 위치하는 부분이고 외측판(31b)이 상대적으로 바깥쪽에 위치하는 부분이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 내측판(31a)은 중심축(s)을 향할수록 높이가 낮아지는 형태로 이루어지고, 외측판(31b)은 중심축(s)을 향할수록 높이가 높아지는 형태로 이루어진다. 특히, 내측판(31a)의 상단 모서리는, 제1 경사벽(71)의 기울기에 상응하도록 이루어지되, 제1 경사벽(71)과는 약간의 간격을 유지하는 형태로 형성되는 것이 바람직하며, 이에 따라 제1 경사벽(71)을 타고 이동하는 공기가 방열핀(30) 쪽으로 더욱 용이하게 이동할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 조명장치(1)에서, 내측판(31a) 및 외측판(31b) 각각에는 다수의 핀홀(31c)이 관통형성되며, 이에 의하여 각 방열핀(30) 사이의 공간에서 공기 소통이 원활히 이루어질 수 있게 된다.

상부커버(60)는 방열핀(30)을 덮는 형태로 형성되되, 다수의 방열홀(61)이 관통형성되어 방열핀(30) 사이의 공간이 외부와 연통될 수 있도록 이루어진다.

상부커버(60)는, 전체 방열핀(30)이 조합되었을 때, 조합된 방열핀(30)의 크기 및 모양에 상응하는 형태로 이루어진다. 구체적으로, 상부커버(60)의 외측 테두리(62)는 외측판(31b)의 바깥쪽 단부를 둘러싸는 형태로 형성되고, 상부커버(60)의 내측 테두리(63)는 외측판(31b)의 안쪽 단부를 둘러싸는 형태로 형성되며, 외측 테두리(62)와 내측 테두리(63) 사이에서 다수의 리브(64)가 연결되면서 상부커버(60) 상에 다수의 방열홀(61)이 형성되게 된다.

컨버터하우징(70)은, 다수의 방열핀(30)이 조립된 상태에서 다수의 방열핀(30) 중앙에 위치하고, 상측으로 개구된 형태로 형성되어 내부에 전원공급장치(100)가 수용된다. 전원공급장치(100)는 컨버터(converter)를 포함하고, 외부에서 공급된 전기에너지를 제어하여 발광모듈(10)의 엘이디(13)에 안정적으로 전달될 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 조명장치(1)에서 컨버터하우징(70)은, 전원공급장치(100)를 보호하면서 아울러 공기가 자연스럽게 이동하는 통로를 형성하며, 이를 위하여 컨버터하우징(70) 저면에는 바깥쪽을 향할수록 상측으로 경사진 제1 경사벽(71)이 형성된다. 이러한 제1 경사벽(71)은 중심축(s)을 중심으로 원주방향 전체에 걸쳐 형성된다.

제1 경사벽(71)은, 메인바디(20)의 연통홀(24)을 통하여 유입된 공기가 방열핀(30) 쪽으로 이동할 때 이동경로의 일부(채널의 위쪽 면)를 형성하며, 바깥쪽을 향할수록 위쪽으로 경사진 면을 이룸으로써, 공기가 방열핀(30) 쪽(특히 외측판(31b) 쪽)으로 자연스럽게 이동하도록 안내한다.

한편, 본 발명에 따른 조명장치(1)에서, 제2 경사벽(21a)의 바깥쪽 단부는 제1 경사벽(71)의 안쪽 단부보다 안쪽에 위치하거나 일치하도록 이루어진다. 이에 따라, 제2 경사벽(21a)이 이루는 면을 거쳐 조명장치(1) 내부로 유입된 공기는, 바로 제1 경사벽(71)이 이루는 면을 타고 상측으로 이동하게 되며, 조명장치(1) 내부에서 공기의 자연스러운 이동이 이루어짐으로써 방열핀(30) 쪽으로의 신속한 공기 이동이 이루어지게 된다.

렌즈커버(40)의 전체적인 형상은 수평방향으로 편평한 판 형태로 형성되고, 발광모듈(10) 저면에서 발광모듈(10) 쪽으로 결합되고, 특히 엘이디(13)를 덮도록 이루어진다. 렌즈커버(40)는, 엘이디(13)의 빛이 투과되어 조사될 수 있도록 투명한 소재로 이루어지며, 특히 PMMA(Polymethly Methacrylate) 또는 PC(Polycarbonate) 등으로 이루어질 수 있다.

렌즈커버(40)에는 엘이디(13) 쪽을 향하여 돌출된 다수의 렌즈(42)가 일체로 형성되며, 렌즈커버(40)에서 엘이디(13) 반대쪽 면은 편평한 면을 이룬다.

각 렌즈(42)는 엘이디(13) 쪽으로 돌출되면서, 중앙이 오목하게 함몰된 형태(조명장치(1)가 천장에 매달리는 경우, 위쪽을 향하여 개구된 형태)로 형성되어 내부에 엘이디(13)가 수용되는 집광홈(44)이 구비된다.

본 발명에 따른 조명장치(1)에서 렌즈(42)는, 종래의 렌즈(예컨대, TIR 렌즈)와 같이 하나의 렌즈에 하나의 엘이디가 수용되는 형태로 이루어지는 것이 아니고, 상술한 바와 같이 긴 라인을 이루는 하나의 렌즈(42)에 다수의 엘이디(13)가 함께 수용되는 형태로 이루어지고, 렌즈(42) 및 집광홈(44)은 다수의 엘이디(13)의 배열방향을 따라 길게 이루어진다.

구체적으로 렌즈(42)는 렌즈커버(40)의 면에서 돌출되어 기다란 라인을 이루고, 집광홈(44)은 이러한 렌즈(42)의 길이방향을 따라 기다란 골 형태로 이루어질 수 있다.

바람직하게는 렌즈(42) 및 집광홈(44)은 원형의 고리(LB) 형태로 이루어진다. 그리고 렌즈(42)가 다수 개로 구비되는 경우, 각 렌즈(42)는 서로 동심원을 이루는 것이 바람직하다.

구체적으로 렌즈(42)는, 내부면(42a), 제1 굴절면(42b), 제2 굴절면(42c), 제1 반사면(42d), 제2 반사면(42e) 및 출광면(45)을 포함하여 이루어진다.

내부면(42a)은, 집광홈(44)의 안쪽면을 이루는 부분이며, 수평방향으로 편평한 형태로 이루어질 수 있고, 또는 이와 달리 엘이디(13) 쪽을 향하여 볼록한 형태로 이루어질 수 있다. 집광홈(44)의 입구가 상측을 향하여 개구되도록 렌즈(42)를 배치하는 경우, 내부면(42a)은 집광홈(44)의 바닥면을 이루게 된다.

본 발명에 따른 조명장치(1)에서 내부면(42a)이 볼록한 곡면을 이루어 중앙 부분이 엘이디(13) 쪽으로 돌출되고 가장자리 부분이 엘이디(13)에서 멀어지는 형태를 이룰 때, 각 엘이디(13)에서 조사된 빛은 내부면(42a)에서 굴절되어 지향각이 좁아지게 된다.

제1 굴절면(42b)은, 내부면(42a)의 어느 한쪽 모서리에서 기판(11) 쪽을 향하여 연장되는 부분이며, 집광홈(44)의 내측 벽면을 이룬다. 집광홈(44)이 원형의 골 형태로 이루어질 때, 제1 굴절면(42b)는 집광홈(44)의 내측 벽면 중 중심축(s)에 가까운 쪽 벽면을 이룰 수 있다.

제2 굴절면(42c)은, 내부면(42a)의 다른 한쪽 모서리에서 기판(11) 쪽을 향하여 연장되는 부분이며, 집광홈(44)의 또 다른 내측 벽면을 이룬다. 집광홈(44)이 원형의 골 형태로 이루어질 때, 제2 굴절면(42c)는 집광홈(44)의 내측 벽면 중 중심축(s)에 먼 쪽 벽면을 이룰 수 있다. 즉, 제2 굴절면(42c)은 제1 굴절면(42b)의 반대쪽 면을 이루고, 제1 굴절면(42b)과 제2 굴절면(42c) 사이에 다수의 엘이디(13)가 열을 이루면서 위치하게 된다.

제1 굴절면(42b)과 제2 굴절면(42c) 사이의 간격은, 엘이디(13)를 향할수록 그 간격이 확장되는 형태(집광홈(44)이 바깥쪽을 향할수록 벌어지는 형태로 이루어짐)로 이루어질 수 있다.

한편, 제1 굴절면(42b)과 제2 굴절면(42c) 사이의 간격은, 렌즈(42)의 길이방향(중심축(s)을 중심으로 한 원주 방향)을 따라서는 일정하게 이루어지는 것이 바람직하다.

제1 굴절면(42b)은 엘이디(13)에서 조사된 빛이 제1 반사면(42d) 쪽으로 굴절되도록 하고, 제2 굴절면(42c)은 엘이디(13)에서 조사된 빛이 제2 반사면(42e) 쪽으로 굴절되도록 한다.

제1 반사면(42d)은, 제1 굴절면(42b)에서 절곡되는 형태로 연장되어 엘이디(13) 쪽을 향하여 돌출된 외측면을 이루는 부분이며, 렌즈(13)의 바깥쪽 표면을 이룬다.

제1 반사면(42d)은, 렌즈(13) 내부로 입사된 빛을 전반사시키며 출광면(45)을 통하여 조사되도록 한다.

제2 반사면(42e)은, 제2 굴절면(42c)에서 절곡되는 형태로 연장되어 엘이디(13) 쪽을 향하여 돌출된 외측면을 이루는 부분이며, 렌즈(13)의 바깥쪽 표면을 이룬다.

제2 반사면(42e)은, 렌즈(13) 내부로 입사된 빛을 전반사시키며 출광면(45)을 통하여 조사되도록 한다.

즉, 제2 반사면(42e)은 제1 반사면(42d)의 반대쪽 면을 이루고, 제1 반사면(42d)과 제2 반사면(42e) 사이의 간격은, 엘이디(13)를 향할수록 그 간격이 감소하는 형태로 이루어질 수 있다.

한편, 제1 반사면(42d)과 제2 반사면(42e) 사이의 간격은, 렌즈(42)의 길이방향(중심축(s)을 중심으로 한 원주 방향)을 따라서는 일정하게 이루어지는 것이 바람직하다.

출광면(45)은, 렌즈커버(40)에서 내부면(42a)의 반대쪽을 이루는 부분이며, 전체적으로 편평한 면을 이룬다.

본 발명에 따른 조명장치(1)에서 하나의 집광홈(44)에 다수의 엘이디(13)가 수용될 수 있으며(하나의 집광홈(44)에 다수의 엘이디(13)가 1열로 배열됨), 특히 원주방향(중심축(s)을 중심으로 한 원주방향)을 따라 집광홈(44)의 단면이 일정하게 이루어지면서 하나의 그룹을 이루는 다수의 엘이디(13)가 함께 수용됨으로써 각 엘이디(13, 하나의 그룹을 이루는 다수의 엘이디)별 렌즈(42)의 역할을 공유할 수 있고, 렌즈(42)의 수를 증가시킬 필요 없이 엘이디(13)의 수를 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 크기가 소형이면서도 광도(光度)가 우수한 조명장치(1)를 형성할 수 있게 된다.

또한, 소비전력이 낮으면서 효율이 우수한 미들파워LED를 이용하면서도 충분한 광도를 발휘할 수 있는 조명장치(1)를 형성할 수 있게 된다.

또한 렌즈(42) 및 집광홈(44)이 원형 고리(LB) 형태로 이루어짐으로써 엘이디(13)의 수량에 관계없이 동일한 배광 형상 및 효율 구현이 가능한 조명장치를 제공할 수 있게 된다.

한편 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 조명장치(1)에서 하나의 집광홈(44)에는 다수의 엘이디(13)가 2열로 배열되면서 내측광원(13in)과 외측광원(13out)으로 구분될 수 있으며, 이때 내측광원(13in)과 외측광원(13out)은, 내부면(42a)의 중앙을 지나는 렌즈축(x)을 기준으로 서로 대칭으로 이루어질 수 있다.

이처럼, 하나의 집광홈(44)에 다수의 엘이디(13in, 13out)가 2열로 배열되어 수용됨으로써, 각 엘이디(13in, 13out)별 렌즈(42)의 역할을 공유할 수 있고, 렌즈(42)의 수를 증가시킬 필요 없이 엘이디(13)의 수를 증가시킬 수 있으며, 크기가 소형이면서도 광도(光度)가 더욱 우수한 조명장치(1)를 형성할 수 있게 된다.

그리고 이때, 집광홈(44) 내부에 구비되는 내측광원(13in)과 외측광원(13out)의 전체 폭(L1)은, 내부면(42a)의 폭(L2)과 같도록 이루어지는 것이 바람직하다. 즉, 내측광원(13in)과 외측광원(13out)의 외측 단부를 잇는 길이(L1)가 내부면(42a)의 폭(L2)과 같도록 이루어진다.

이에 따라, 각 엘이디(13)에서 전방으로 조사되는 빛이 내부면(42a)을 통하여 렌즈(42) 내부로 최대한 입사되도록 할 수 있으며, 결국 지향각이 좁은 조명장치의 형성에 유리하게 작용할 수 있게 된다.

또한 본 발명에서는, 소비전력이 0.2W 또는 0.5W의 미들파워LED와 같은 저출력의 엘이디를 사용하더라도 복수의 엘이디가 하나의 집광홈(44)을 통하여 굴절 및 반사됨으로써, 우수한 성능의 조명장치를 형성할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 따른 조명장치(1)에서 내측광원(13in)과 외측광원(13out)은, 기판(11)의 면에서 직교하는 방향을 향하도록 형성될 수 있고(도 6 참조), 또는 이와 달리 집광홈(44)에 수용되는 내측광원(13in)과 외측광원(13out)이 향하는 방향은 내부면(42a)의 중앙을 지나는 렌즈축(x)과 평행하지 않도록 기울어지도록 이루어질 수 있다.(도 7 참조)

예컨대, 내측광원(13in)과 외측광원(13out)이 향하는 방향이 렌즈축(x)을 향하도록 기울어질 수 있고, 또는 이와 반대방향으로 기울어지도록 이루어질 수 있다.

하나의 렌즈(42)의 집광홈(44)에 함께 배치되는 내측광원(13in)과 외측광원(13out)이 서로 다른 방향을 향하도록 형성함으로써, 빔각도 제어가 보다 다양하게 이루어지도록 형성할 수 있으며, 이에 따라 동일한 소비전력을 갖는 엘이디(13) 및 집광홈(44)을 이용하더라도 지향각 제어에 더욱 유리한 조명장치(1)를 형성할 수 있게 된다.

렌즈커버(40)의 중앙에는 상하방향으로 관통된 중앙유입홀(41)이 형성되며, 이러한 중앙유입홀(41)은 관통홀(12)과 연통되고, 아울러 방열핀(30) 사이의 공간과 연통된다.

중앙유입홀(41)은 조명장치(1)의 중앙 쪽으로 유입되는 공기의 입구를 이루며, 그 직경은 주변결합체(22)의 내경과 일치하도록 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고 중앙유입홀(41)의 직경은, 충분한 수의 엘이디(13)가 구비되도록 하면서도 원활한 공기 유입을 위하여, 렌즈커버(40) 직경의 1/6~ 1/3의 크기로 이루어지는 것이 바람직하다.

렌즈커버(40)에는 커버연결아암(43)이 형성되며, 커버연결아암(43)은 도넛 형태의 렌즈커버(40) 내측 모서리를 가로지르는 형태로 이루어진다. 커버연결아암(43) 주변에 중앙유입홀(41)이 구비되며, 커버연결아암(43)은 중앙결합체(21)와 결합된다.

커버연결아암(43)의 직경은 중앙결합체(21)의 하단 직경에 상응하도록 이루어지는 것이 바람직하며, 볼트와 같은 별도의 체결수단을 이용하여 커버연결아암(43)과 중앙결합체(21)가 서로 결합되도록 이루어질 수 있다.

하부커버(50)는 링(ring) 형태로 형성되어 조명장치(1)의 하부 테두리를 지지할 수 있도록 이루어진다. 즉, 하부커버(50)는 중앙이 넓게 개구된 형태로 이루어지고, 발광모듈(10), 메인바디(20) 등이 원형으로 이루어지는 경우 하부커버(50) 또한 원형 링 형태로 형성된다.

본 발명에 따른 조명장치(1)에서 하부커버(50)는, 렌즈커버(40)의 바깥쪽 테두리가 내부에 개재된 상태에서 메인바디(20)와 직접 결합될 수 있고, 이에 따라 메인바디(20) 하측에 위치하는 발광모듈(10) 및 렌즈커버(40)가 메인바디(20)에 더욱 견고하게 결합되도록 한다. 하부커버(50)와 메인바디(20)의 결합은, 볼트와 같은 별도의 수단에 의하여 이루어질 수 있다.

하부커버(50)는 조명장치(1) 하단의 지지 및 결합을 위한 수단으로 사용되며, 아울러 방열핀(30) 사이의 공간으로 공기가 원활히 유입될 수 있도록 하기 위한 수단으로 사용된다. 이를 위하여 하부커버(50)에는 제1 주변유입홀(52)이 관통형성되며, 제1 주변유입홀(52)은 하부커버(50) 전체에 걸쳐 형성되고, 원주방향을 따라 일정한 간격으로 이루어진다.

하부커버(50)는, 제1 주변유입홀(52)이 형성되는 부분에서 조명장치(1)의 중앙 쪽을 향할수록 하측으로 경사지게 이루어지며, 이러한 부분이 제1 경사부(51)가 된다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 경사부(51)는 수평방향 또는 수직방향으로 형성되는 것이 아니고 경사진 형태로 형성되고, 이러한 제1 경사부(51) 상에서 제1 주변유입홀(52)이 관통형성된다.

제1 주변유입홀(52)을 통하여 조명장치(1) 내부로 유입되는 공기는 방열핀(30) 사이로 유입되며, 이후 외부로 배출되면서 방열이 이루어진다.

쉐이드(80)는, 본 발명에 따른 조명장치(1)에서 가장 하단 부분을 이루며, 하부커버(50)에서 하측 방향으로 연장되어 발광모듈(10)의 엘이디(13)에서 조사된 빛이 하측 방향으로 조사되도록 함은 물론, 조명장치(1) 내부로 유입되는 공기(방열을 위한 공기)의 가이드 역할을 하게 된다.

이를 위하여 쉐이드(80)는 중심축(s)을 중심으로 원주방향을 따라 일정하게 형성되고, 밀착부(81)와 스커트부(82)로 구분된다.

밀착부(81)는 링(ring) 형태로 형성되어 하부커버(50)에 밀착되어 결합되며, 제1 주변유입홀(52)과 대응되는 위치에서 제2 주변유입홀(84)이 관통형성된다. 제2 주변유입홀(84)은 제1 주변유입홀(52)과 크기 및 모양이 동일하게 이루어지는 것이 바람직하다.

따라서 하부커버(50)와 쉐이드(80)의 결합시, 제1 주변유입홀(52)과 제2 주변유입홀(84)은 서로 일치하면서 연통하게 된다.

그리고 밀착부(81)는, 제2 주변유입홀(84)이 형성되는 부분에서 조명장치(1)의 중앙 쪽을 향할수록 하측으로 경사지게 이루어지며, 이러한 부분이 제2 경사부(83)가 된다. 즉, 제2 경사부(83)는 밀착부(81)의 일부를 이루고, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 경사부(83)는 수평방향 또는 수직방향으로 형성되는 것이 아니고 경사진 형태로 형성되며, 이러한 제2 경사부(83) 상에서 제2 주변유입홀(84)이 관통형성된다.

제2 경사부(83)와 제1 경사부(51)는 서로 밀착된 상태에서 동일한 정도로 경사를 이루는 것이 바람직하다.

스커트부(82)는 밀착부(81)의 외측 단부에서 하측 방향으로 연장되되 하측을 향할수록 직경이 확장되어 경사면을 이룬다.

스커트부(82)의 내측면에는, 효과적인 조명을 위하여, 반사율이 우수한 별도의 수단이 결합되거나 코팅이 이루어질 수 있다.

스커트부(82) 하단 쪽에서 쉐이드(80) 안쪽으로 유입되는 공기는 스커트부(82)의 내측 벽면을 타고 상측으로 이동하게 되고, 제2 경사부(83)까지 이동하면서 제2 주변유입홀(84)을 통하여 조명장치(1) 내부로 유입되게 된다. 이때, 본 발명에 따른 조명장치(1)에서는 제1 주변유입홀(52) 및 제2 주변유입홀(84)을 통한 공기의 이동방향이 스커트부(82)의 내측면의 형성방향에 상응하게 되므로, 공기의 유입시 저항을 최소화할 수 있고 방열핀(30) 사이로 신속하게 공기가 이동할 수 있어, 방열 효율이 우수한 조명장치(1)를 제공할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 조명장치(1)는, 조립이 용이하고 구성 간의 안정된 결합이 유지될 뿐 아니라, 중앙유입홀(41)과 제1 주변유입홀(52) 각각을 통하여 조명장치(1) 내부로 공기가 충분히 유입될 뿐 아니라, 유입된 공기가 방열핀(30) 사이의 공간으로 신속하게 이동하여 외부로 배출되도록 이루어짐으로써, 대류에 의한 공기순환이 원활하게 이루어져 방열 효과가 우수한 조명장치(1)를 제공할 수 있게 된다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

1 : 조명장치 10 : 발광모듈
11 : 기판 12 : 관통홀
13 : 발광소자 20 : 메인바디
21 : 중앙결합체 21a : 제2 경사벽
22 : 주변결합체 22a : 원형돌기
23 : 연결체 24 : 연통홀
30 : 방열핀 31 : 수직판
31a : 내측판 31b : 외측판
31c : 핀홀 32 : 수평판
32a : 원형홈
40 : 렌즈커버 41 : 중앙유입홀
42 : 렌즈 42a : 내부면
42b : 제1 굴절면 42c : 제2 굴절면
42d : 제 반사면 42e : 제2 반사면
43 : 커버연결아암
44 : 집광홈 45 : 출광면
50 : 하부커버 51 : 제1 경사부
52 : 제1 주변유입홀 60 : 상부커버
61 : 방열홀 70 : 컨버터하우징
71 : 제1 경사벽 80 : 쉐이드
81 : 밀착부 82 : 스커트부
83 : 제2 경사부 84 : 제2 주변유입홀
100 : 전원공급장치

Claims

수평방향으로 편평한 판 형태로 이루어지는 기판, 상기 기판의 중앙에서 상하방향으로 관통된 관통홀 및 상기 관통홀 주변에서 상기 기판의 저면에 결합된 다수의 엘이디(LED)를 포함하는 발광모듈; 및
투명하게 이루어지고, 상기 엘이디 쪽을 향하여 돌출된 형태로 형성되되 상기 엘이디가 수용되도록 오목한 집광홈이 구비되는 렌즈가 일체로 형성되며, 중앙에는 상하방향으로 관통된 중앙유입홀이 형성되는 렌즈커버;
상기 기판 상측에 결합되는 메인바디;
상기 메인바디 상측에서 다수 개로 구비되어 상기 관통홀을 중심으로 원주 방향을 따라 배열되는 방열핀; 및
링 형태로 형성되어 상기 렌즈커버 테두리를 지지하고, 상기 방열핀 사이의 공간과 연통되도록 관통형성된 제1 주변유입홀이 다수 개로 구비되며, 상기 메인바디와 결합되는 하부커버를 포함하고,
상기 집광홈에는 2 이상의 상기 엘이디가 수용되며,
상기 렌즈 및 상기 집광홈은 상기 엘이디의 배열방향을 따라 길게 이루어지고,
상기 중앙유입홀 및 상기 제1 주변유입홀을 통하여 유입된 공기가 상기 방열핀 사이의 공간을 거쳐 외부로 배출될 수 있도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제1항에 있어서,
상기 렌즈는,
상기 집광홈의 안쪽면을 이루고 상기 엘이디와 마주하는 내부면;
상기 내부면의 어느 한쪽 모서리에서 상기 기판 쪽을 향하여 연장되어 상기 집광홈의 내측 벽면을 이루고, 상기 집광홈 내부에 배열되는 다수의 상기 렌즈의 배열방향을 따라 이루어지는 제1 굴절면;
상기 제1 굴절면의 반대 쪽에 위치하고, 상기 내부면의 다른 한쪽 모서리에서 상기 기판 쪽을 향하여 연장되어 상기 집광홈의 내측 벽면을 이루고, 상기 집광홈 내부에 배열되는 다수의 상기 렌즈의 배열방향을 따라 이루어지는 제2 굴절면;
상기 제1 굴절면에서 절곡되는 형태로 연장되어 상기 렌즈의 외측면을 이루는 제1 반사면; 및
상기 제2 굴절면에서 절곡되는 형태로 연장되어 상기 렌즈의 외측면을 이루는 제2 반사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제2항에 있어서,
상기 렌즈 및 상기 집광홈은 원형 고리 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제3항에 있어서,
다수의 상기 엘이디의 배열은, 서로 동심원인 2 이상의 원형 고리 형태를 이루고,
상기 렌즈는 2 이상으로 구비되어 서로 동심원을 이루는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제4항에 있어서,
다수의 상기 렌즈에서, 횡단면의 모양은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 조명장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 렌즈는 상기 집광홈에서 2열로 배열되어 내측광원과 외측광원으로 구분되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제6항에 있어서,
상기 내측광원과 상기 외측광원은, 상기 내부면의 중앙을 지나는 렌즈축을 기준으로 서로 대칭인 것을 특징으로 하는 조명장치.
제7항에 있어서,
상기 집광홈에 수용되는 다수의 상기 엘이디가 향하는 방향은 상기 렌즈축과 평행하지 않도록 기울어지는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제2항에 있어서,
상기 집광홈에 수용되는 상기 엘이디는 각각, 소비전력이 0.2W 내지 0.5W 범위에서 정하여 지는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제6항에 있어서,
상기 내측광원과 상기 외측광원의 전체 폭은, 상기 내부면의 폭과 같은 것을 특징으로 하는 조명장치.