KR101823135B1 - 조명 장치 - Google Patents

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박기만
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시 형태는 조명 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시 형태에 따른 조명 장치는, 상면과 저면을 포함하는 하부 케이스; 상기 하부 케이스의 상면 상에 배치된 기판 및 상기 기판 상에 배치된 복수의 발광 소자를 포함하는 발광 모듈; 상기 발광 모듈을 덮고, 투광성 재질을 갖는 렌즈 구조물; 상기 렌즈 구조물 덮고, 상기 렌즈 구조물을 통해 방출되는 광이 외부로 방출되기 위한 개구를 갖고, 상기 하부 케이스와 결합하는 상부 케이스; 및 상기 렌즈 구조물과 상기 상부 케이스 사이에 배치된 패킹 구조물;을 포함하고, 상기 하부 케이스의 저면은 방열체와 결합하기 위한 함몰부를 갖는 안착부를 포함하고, 상기 함몰부는 상기 하부 케이스의 저면에서 일 부분이 소정 깊이로 파진 홈 형태이고, 상기 패킹 구조물은 탄성 물질이고, 상기 상부 케이스와 상기 렌즈 구조물에 의해 압박된다.

Description

조명 장치{LIGHTING DEVICE}
본 발명의 실시 형태는 조명 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED)는 전기 에너지를 빛으로 변환하는 반도체 소자의 일종이다. 발광 다이오드는 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다. 이에 기존의 광원을 발광 다이오드로 대체하기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 이미 발광 다이오드는 실내외에서 사용되는 각종 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 사용이 증가되고 있는 추세이다.
하지만 발광 다이오드가 기존의 광원들을 완전히 대체하기 위해서는 높은 가격, 열이나 습도에 대한 취약성, 낮은 연색성, 낮은 휘도 등의 문제점을 극복해야 한다.
본 발명의 실시 형태는 새로운 형상의 조명 장치를 제공한다.
또한, 소형화된 조명 장치를 제공한다.
또한, 생산 비용을 줄일 수 있는 조명 장치를 제공한다.
또한, 유지 또는 보수가 용이한 조명 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 조명 장치는, 발광 모듈 및 열 전도성 물질이고, 상면에 상기 발광 모듈이 배치되며, 저면에 방열체를 배치하기 위한 돌출부 또는 함몰부를 가지는 안착부를 갖는 하부 케이스를 포함하며, 상기 안착부는 상기 하부 케이스를 기준으로 상기 발광 모듈과 마주보도록 배치된다.
본 발명의 실시 형태에 따른 조명 장치를 사용하면, 소형화가 가능한 이점이 있다.
또한, 생산 비용을 줄일 수 있는 이점이 있다.
또한, 유지 또는 보수가 용이한 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 조명 장치를 위에서 바라본 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 조명 장치의 분해 사시도,
도 3은 도 1에 도시된 조명 장치를 아래에서 바라본 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 조명 장치에서, 하부 케이스와 방열체의 분해 사시도,
도 5는 도 4에 도시된 조명 장치의 다른 실시 형태를 보여주는 분해 사시도.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
본 발명에 따른 실시 형태의 설명에 있어서, 어느 한 element가 다른 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)(on or under)”으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 따른 조명 장치를 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 조명 장치를 위에서 바라본 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 조명 장치의 분해 사시도이고, 도 3은 도 1에 도시된 조명 장치를 아래에서 바라본 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 조명 장치에서, 하부 케이스와 방열체의 분해 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 조명 장치의 다른 실시 형태를 보여주는 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 형태에 따른 조명 장치는 상부 케이스(100), 패킹 구조물(200), 렌즈 구조물(300), 발광 모듈(400) 및 하부 케이스(500)를 포함할 수 있다.
상부 케이스(100)는 하부 케이스(500)와 결합나사(B) 등과 같은 체결수단에 의해 서로 결합 및 고정되어 본 발명의 실시 형태에 따른 조명 장치의 몸체를 이룬다. 상부 케이스(100)와 하부 케이스(500)는 결합나사(B)에 의해 결합 또는 분리될 수 있으므로, 상기 조명 장치 내부에 고장이 발생한 경우, 상기 결합나사(B)를 풀어 상기 조명 장치의 내부를 용이하게 유지 또는 보수할 수 있다.
상부 케이스(100)와 하부 케이스(500)가 결합될 경우, 결합된 상부 케이스(100)와 하부 케이스(500)는 직육면체 형상일 수 있다. 여기서, 서로 결합된 상부 케이스(100)와 하부 케이스(500)의 형태는 직육면체에 한정되지 않으며, 원형 또는 다각형 형태로 다양하게 변형될 수 있다.
상부 케이스(100)와 하부 케이스(500) 사이에는 소정의 수납 공간이 형성된다. 상기 수납 공간에는 패킹 구조물(200), 렌즈 구조물(300) 및 발광 모듈(400)이 수납된다. 즉, 하부 케이스(500) 상에 발광 모듈(400)이, 발광 모듈(400) 상에 렌즈 구조물(300)이, 렌즈 구조물(300) 상에 패킹 구조물(200)이, 패킹 구조물(200) 상에 상부 케이스(100)가 순차적으로 배치된다.
하부 케이스(500)의 재질은 양호한 방열 특성을 가지는 재질일 수 있다.. 예를 들어, 금속 재질일 수 있으며, 구체적으로 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Au), 주석(Sn) 중 적어도 하나일 수 있다. 또한, 하부 케이스(500)의 표면에는 도금될 수 있다.
상부 케이스(100)의 재질은 하부 케이스(500)와 같이 양호한 방열 특성을 가지는 재질일 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 상부 케이스(100)의 재질은 방열 특성이 없는 일반적인 플라스틱 재질일 수 있다.
상부 케이스(100) 또는 하부 케이스(500)는 발광 모듈(400)로부터 발생되는 열을 방열체(600)로 전달하거나 자체 방열한다. 여기서, 상/하부 케이스(100, 500)는 상기 열의 방열을 더 효율적으로 하기 위해, 복수의 방열핀(미도시)들을 가질 수 있다. 방열핀(미도시)은 상/하부 케이스(100, 500)의 표면적을 넓혀주어 발광 모듈(400)에서 발생하는 열을 효과적으로 전달 또는 방열할 수 있다.
상부 케이스(100)는 렌즈 구조물(300)을 통해 방출되는 광이 외부로 방출되기 위한 개구(H)를 갖는다.
하부 케이스(500)는 체결부(510)을 갖는다. 체결부(510)는 하부 케이스(500)의 모서리에서 상측 방향으로 돌출된 것일 수 있다. 도 1 내지 도 4에서는 체결부(510)가 하부 케이스(500)의 각 모서리에 형성된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정하지 않고, 하부 케이스(500)의 일부 모서리에만 형성될 수 있고, 하부 케이스(500)의 모서리가 아닌 하부 케이스(500)의 둘레의 소정 영역에 형성될 수 있다.
체결부(510)는 상부 케이스(100)를 관통한 체결나사(B)가 삽입되어 고정되는 제1 체결공(511)을 갖는다. 체결나사(B)가 상부 케이스(100)를 관통하여 상기 제1 체결공(511)에 삽입되면, 상부 케이스(100)와 하부 케이스(500)는 서로 결합된다. 이러한 제1 체결공(511)은 체결부(510)에서 하부 케이스(500)의 내측 방향으로 돌출된 형상을 가질 수 있다.
하부 케이스(500)의 저면에는 방열체(600)가 배치되기 위한 안착부(530)를 갖는다. 구체적으로 도 3 내지 도 4를 함께 참조하여 설명하도록 한다.
하부 케이스(500)의 저면은 안착부(530)를 갖는다. 안착부(530)에는 방열체(600)가 장착된다. 안착부(530)는 하부 케이스(500)의 저면에서 일부분이 소정 깊이로 파진 홈 형태, 즉 함몰부일 수 있다.
안착부(530)의 위치는 하부 케이스(500)의 저면에서 발광 모듈(400)과 마주보는 위치에 배치될 수 있다. 도면에서 안착부(530)는 하부 케이스(500)에서 중앙부에 위치된다. 이는 하부 케이스(500)의 상면 중앙부에 발광 모듈(400)이 장착되기 때문이다. 주로 열이 발생되는 곳은 발광 모듈(400)이므로, 하부 케이스(500)의 저면에서 발광 모듈(400)과 가장 가까운 중앙부에 안착부(530)가 위치하도록 배치한다.
여기서, 안착부(530)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 하부 케이스(500)의 저면에서 외부로 돌출된 형상, 즉 돌출부일 수도 있다. 이 경우, 방열체(600)는 외부로 돌출된 안착부(530)에 끼워질 수 있는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 방열체(600)는 상기 돌출된 안착부(530)을 수용할 수 있는 끼움홈(미도시)을 가질 수 있다.
방열체(600)는 하부 케이스(500)의 안착부(530)에 장착된다. 여기서, 방열체(600)는 하부 케이스(500)의 안착부(530)에 별도의 체결수단없이 용이하게 장착된다. 또한, 방열체(600)는 하부 케이스(500)로부터 용이하게 탈착가능하다.
이렇게, 본 발명의 실시 형태에 따른 조명 장치는 하부 케이스(500)의 안착부(530)에 의해, 방열체(600)를 별도의 체결수단 없이 용이하게 장착 또는 분리시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 형태에 따른 조명 장치는, 종래의 조명 장치에서 주된 무게와 두께를 담당하던 방열체가 필요없다. 따라서, 본 발명의 실시 형태에 따른 조명 장치는 소형화가 가능하고, 무게가 획기적으로 줄어들 수 있는 이점이 있다. 그리고, 방열체에 드는 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 조명 장치는, 하나의 방열체(600)를 반영구적으로 이용할 수 있는 부가적인 효과를 가질 수 있다.
한편, 방열체(600)는 복수의 방열핀(610)들의 집합으로 구성될 수 있다. 방열체(600)가 복수의 방열핀(610)들로 이루어지면, 표면적이 넓어져 방열 효율이 향상되는 효과가 있다.
다시 도 1 내지 도 2를 참조하여, 패킹 구조물(200), 렌즈 구조물(300)과 발광 모듈(400)을 설명하도록 한다..
발광 모듈(400)은 하부 케이스(500) 위에 배치되며, 기판(410)과 상기 기판(410) 상에 배치된 복수의 발광 소자(430)를 포함할 수 있다.
기판(410)은, 도면에 도시된 바와 같이, 원판 형태일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 기판(410)은 절연체에 회로가 인쇄된 것으로, 알루미늄 기판, 세라믹 기판, 메탈 코아 PCB, 일반 PCB 일 수 있다.
기판(410)은 하부 케이스(500)의 상면 위에 배치된다.
기판(410)의 일 면에는 복수의 발광 소자(430)들이 배치된다. 기판(410)의 일 면은 광이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 흰색으로 형성될 수 있다.
기판(410)에는 교류를 직류로 변환하여 공급하는 직류 변환 장치나, 상기 조명 장치를 정전기 방전 현상(ESD) 또는 서지(Surge) 현상 등으로부터 보호하는 보호 소자 등이 더 형성될 수 있다.
기판(410)의 저면에는 방열판(미도시)이 부착될 수 있다. 상기 방열판(미도시)은 발광 모듈(400)에서 발생하는 열을 효율적으로 하부 케이스(500)로 전달할 수 있다. 방열판(미도시)은 열전도성을 가지는 재질로서 예를 들어, 열전도 실리콘 패드 또는 열전도 테이프 중 어느 하나일 수 있다.
발광 소자(430)는 복수로 상기 기판(410) 상에 배치된다. 여기서, 복수의 발광 소자(430)들은 상기 기판(410) 상에 어레이 형태로 탑재될 수 있으며, 상기 복수의 발광 소자(430)들의 형태와 개수는 필요에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
발광 소자(430)는 발광 다이오드(LED)일 수 있다. 발광 소자(430)는 적색 LED, 청색 LED, 녹색 LED 또는 백색 LED 중 적어도 어느 하나를 선택적으로 사용할 수 있으며, 이외에도 다양하게 변형되어 사용될 수 있다.
렌즈 구조물(300)은 상기 발광 모듈(400) 상에 배치되고, 렌즈(310)와 외곽부(330)를 포함할 수 있다. 이러한 렌즈 구조물(300)은 투광성 재질을 이용하여 사출 성형될 수 있으며, 그 재질은 글래스 또는 PMMA(Poly methyl methacrylate), PC(Polycarbonate) 등과 같은 플라스틱 재질로 구현될 수 있다.
렌즈 구조물(300)은 돔 형태의 렌즈(310)가 복수로 설치된 형태로 도시되어 있으나, 이에 한정하지 않으며, 필요에 따라 반구형, 오목 및 볼록 등 다양한 형태로 변형될 수 있다. 여기서, 도면에 특별히 도시하지는 않았지만, 렌즈 구조물(300)이 반구형인 경우, 반구형 렌즈 구조물(300)의 저면 즉, 입사면에는 광추출 효율을 높이고 원하는 배광 분포를 얻기 위해, 요철이나 프리즘 형태 등이 형성될 수 있다.
렌즈(310)는 복수로 렌즈 구조물(300)의 상면에 배치된다. 이러한 렌즈(310)는 돔 형상일 수 있다.
렌즈(310)는 발광 모듈(400)에서 방출되는 광을 조절한다. 여기서, 광을 조절한다는 의미는 발광 모듈(400)로부터의 광을 확산 또는 집광함을 의미한다. 여기서, 렌즈(310)는 발광 모듈(400)의 발광 소자(430)가 발광 다이오드인 경우, 상기 발광 소자(430)로부터의 광을 확산할 수 있다. 하지만, 렌즈(310)는 발광 모듈(400)로부터의 광을 확산하지 않고 집광을 할 수 있다.
렌즈(310)는 발광 모듈(400)의 발광 소자(430)와 일대일로 대응할 수 있다. 즉, 렌즈(310)의 개수는 발광 소자(430)의 개수와 동일하다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 8개의 발광 소자(430)들이 기판(410)에 배치된 경우, 8개의 렌즈(310)들은 8개의 발광 소자(430)들과 일대일로 대응되도록 배치될 수 있다.
렌즈(310)는 형광체(미도시)를 포함할 수 있다. 형광체는 황색 계열, 녹색 계열 또는 적색 계열의 형광체를 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 특히, 발광 모듈(400)의 발광 소자(430)가 청색 발광 다이오드인 경우, 렌즈(310)에는 황색, 녹색 및 적색의 형광체를 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 렌즈(310)에 형광체가 포함되면, 발광 소자(430)에서 방출된 광의 연색지수를 향상시킬 수 있다.
외곽부(330)는 렌즈(310)와 발광 모듈(400)의 발광 소자(430)를 일정 간격 이격시킨다. 이러한 외곽부(330)에 의해, 렌즈(310)와 발광 소자(430) 사이에 소정의 공간이 형성된다. 이는 발광 모듈(400)의 발광 소자(430)가 발광 다이오드인 경우, 상기 발광 소자(430)에서 방출되는 광의 배광 각도는 대략 120°를 가지는데, 이러한 광을 이용하여 원하는 배광 분포를 얻기 위해서는 상기 발광 모듈(400)과 상기 렌즈(310) 사이에 상기 일정 간격(G1)이 필요하게 되기 때문이다.
외곽부(330) 위에는 패킹 구조물(200)이 배치된다. 이를 위해, 외곽부(330)는 패킹 구조물(200)이 온전히 안착되도록 평탄한(flat) 형태를 가질 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니고, 외곽부(330)는 평탄하지 않고, 내측 또는 외측으로 경사진 형태일 수 있다. 또한, 패킹 구조물(200)이 소정의 홈을 가진 경우, 외곽부(330)는 상기 소정의 홈에 맞춰 끼워질 수 있는 돌출부(미도시)를 가질 수 있다. 이와 같이, 외곽부(330)는 패킹 구조물(200)이 용이하게 장착될 수 있는 다양한 예들의 형태를 포함한다.
패킹 구조물(200)은 상부 케이스(100)와 렌즈 구조물(300) 사이에 배치되어, 상부 케이스(100)와 하부 케이스(500) 사이의 수납공간 내부로 수분과 이물질이 침투하지 못하도록 한다.
도 2를 참조하면, 패킹 구조물(200)은 렌즈 구조물(300)의 외곽부(330)를 감싸도록 원형의 링 형태일 수 있다.
패킹 구조물(200)은 수분이 투과되지 않는 재질일 수 있다. 예를 들어 방수용 고무 또는 실리콘 재질 등으로 형성될 수 있다. 여기서, 패킹 구조물(200)이 고무 또는 실리콘 재질의 탄성 물질로 이루어진 경우, 상부 케이스(100)와 렌즈 구조물(300)에 의해 압박될 수 있다.
패킹 구조물(200)은 상부 케이스(100)와 렌즈 구조물(300) 사이의 공간을 채우게 되므로, 상부 케이스(100)와 하부 케이스(500) 사이의 수납 공간으로 수분과 이물질이 침투하지 못하여, 상기 조명 장치의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.
이상에서 실시 형태를 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, 실시 형태에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 상부 케이스
200: 패킹 구조물
300: 렌즈 구조물
400: 발광 모듈
500: 하부 케이스
600: 방열체

Claims (8)

  1. 상면과 저면을 포함하는 하부 케이스;
    상기 하부 케이스의 상면 상에 배치된 기판 및 상기 기판 상에 배치된 복수의 발광 소자를 포함하는 발광 모듈;
    상기 발광 모듈을 덮고, 투광성 재질을 갖는 렌즈 구조물;
    상기 렌즈 구조물 덮고, 상기 렌즈 구조물을 통해 방출되는 광이 외부로 방출되기 위한 개구를 갖고, 상기 하부 케이스와 결합하는 상부 케이스; 및
    상기 렌즈 구조물과 상기 상부 케이스 사이에 배치된 패킹 구조물;
    을 포함하고,
    상기 하부 케이스의 저면은 방열체와 결합하기 위한 함몰부를 갖는 안착부를 포함하고,
    상기 함몰부는 상기 하부 케이스의 저면에서 일 부분이 소정 깊이로 파진 홈 형태이고,
    상기 패킹 구조물은 탄성 물질이고, 상기 상부 케이스와 상기 렌즈 구조물에 의해 압박되는, 조명 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈 구조물은, 상기 복수의 발광 소자와 대응되는 복수의 렌즈와 상기 기판의 외주면을 둘러싸는 외곽부를 포함하고,
    상기 패킹 구조물은, 상기 렌즈 구조물의 외곽부를 덮는, 조명 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 케이스는 상기 상부 케이스와 체결나사를 통해 결합하기 위한 체결부를 포함하고,
    상기 체결부는 상기 하부 케이스의 각 모서리에서 상측 방향으로 돌출된, 조명 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 렌즈는, 상기 복수의 발광 소자와 일대일 또는 다수로 대응하여 상기 복수의 발광 소자로부터의 광을 확산 또는 집광하는, 조명 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 렌즈 구조물의 외곽부는, 상기 하부 케이스의 상면에 배치되어 상기 복수의 렌즈를 상기 복수의 발광 소자로부터 소정 간격 이격시키는, 조명 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 렌즈는 형광체를 포함하는 조명 장치.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 패킹 구조물은,
    고무 또는 실리콘 재질인, 조명 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 모듈과 상기 하부 케이스의 상면 사이에 배치된 방열판을 더 포함하는 조명 장치.
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