KR20130018032A

KR20130018032A - 광 반도체 기반 조명장치

Info

Publication number: KR20130018032A
Application number: KR1020110080859A
Authority: KR
Inventors: 김동수
Original assignee: 주식회사 포스코엘이디
Priority date: 2011-08-12
Filing date: 2011-08-12
Publication date: 2013-02-20

Abstract

본 발명은 소켓 베이스 상에 하우징이 마련되고, 하우징에 반도체 광소자가 어레이되고, 광학 부재가 하우징에 높낮이 조절 가능하게 장착되며, 렌즈 조립체가 반도체 광소자와 이격 거리가 조정 가능한 구조로부터 렌즈와 광원까지의 거리를 조정함으로써 배광 특성의 자유로운 변경이 가능하도록 하는 광 반도체 기반 조명장치에 관한 것이다.

Description

광 반도체 기반 조명장치{OPTICAL SEMICONDUCTOR BASED ILLUMINATING APPARATUS}

본 발명은 광 반도체 기반 조명장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 렌즈와 광원까지의 거리를 조정함으로써 배광 특성의 자유로운 변경이 가능하도록 하는 광 반도체 기반 조명장치에 관한 것이다.

엘이디 또는 엘디 등과 같은 광 반도체는 백열등과 형광등에 비하여 전력 소모량이 적으면서도 사용 수명이 길며 내구성도 뛰어남은 물론 훨씬 높은 휘도로 인하여 최근 조명용으로 널리 각광받고 있는 부품 중의 하나이다.

전술한 광 반도체는 최근 할로겐 램프 또는 백열등과 같이 기존의 소켓 연결부에 결합되어 조명 기능을 할 수 있도록 제작된 제품이 출시되고 있다.

즉, 전술한 광 반도체를 기반으로 하는 조명장치는 할로겐 램프 또는 백열등과 동일한 형상의 소켓 베이스에 히트 싱크 등이 구비된 하우징에 광원으로서의 광 반도체를 어레이하고, 하우징에 벌브(bulb)가 탑재된 구조로 된 것이 대부분이다.

그러나, 이러한 광 반도체 기반의 조명장치는 하우징에 벌브 및 광 반도체가 고정된 상태로 출고되는 것이므로, 설치되는 조명 환경에 따른 배광 특성을 감안하여 설치하는 것이 힘든 문제가 있었다.

공개특허 제10-2002-0009201호(2002.02.01) 공개특허 제10-2005-0048555호(2005.05.24) 등록특허 제10-0764542호(2007.10.01) 등록특허 제10-0625519호(2006.09.12) 공개특허 제10-2011-0022555호(2011.03.07) 등록실용 제20-0388392호(2005.06.21)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 된 것으로, 렌즈와 광원까지의 거리를 조정함으로써 배광 특성의 자유로운 변경이 가능하도록 하는 광 반도체 기반 조명장치를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 소켓 베이스와, 소켓 베이스의 상측에 마련되며 방열핀이 형성된 하우징과, 하우징의 상부측에 형성되는 적어도 하나의 반도체 광소자와, 하우징의 상부측에 높낮이 조절 가능하게 장착되고 반도체 광소자를 감싸는 광학 부재와, 반도체 광소자와 이격하여 광학 부재에 내장되고 광학 부재의 이동에 따라 반도체 광소자와의 거리가 가변되는 렌즈 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치를 제공할 수 있을 것이다.

여기서, 하우징의 상면으로부터 돌출되어 외주면에 나사산이 돌출된 결합부가 더 구비되고, 결합부는 광학 부재의 하단부 가장자리 내주면과 나사 결합되는 것이 바람직하다.

이때, 반도체 광소자는 하우징의 상면에 복수로 어레이되는 구조의 실시예를 적용할 수도 있음은 물론이다.

그리고, 렌즈 조립체는 광학 부재의 내측면을 따라 돌출된 제1 단턱과, 제1 단턱에 가장자리가 안착되는 렌즈와, 제1 단턱과 평행하게 광학 부재의 내측면을 따라 돌출되어 렌즈의 상부 가장자리를 고정하는 제2 단턱을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 전술한 구조의 실시예 외에도 소켓 베이스와, 소켓 베이스의 상측에 마련되며 방열핀이 형성된 하우징과, 하우징 상면의 중앙으로부터 방사상으로 어레이되는 복수의 반도체 광소자와, 하우징의 상부측에 높낮이 조절 가능하게 장착되고 반도체 광소자를 감싸는 광학 부재와, 반도체 광소자 각각에 대응하는 복수의 렌즈를 구비하며 반도체 광소자 각각과 이격하여 광학 부재에 내장되고 광학 부재의 이동에 따라 반도체 광소자와의 거리가 가변되는 렌즈 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치를 제공할 수도 있음은 물론이다.

이때, 렌즈 조립체는 광학 부재의 내측면을 따라 돌출된 제3 단턱과, 제3 단턱에 가장자리가 안착되고 렌즈가 반도체 광소자의 위치에 대응되게 배열된 렌즈몸체와, 제3 단턱과 평행하게 광학 부재의 내측면을 따라 돌출되어 렌즈몸체의 상부 가장자리를 고정하는 제4 단턱을 포함하며, 하우징에 대하여 정, 역회전하는 광학 부재와 연동하는 렌즈는 항상 반도체 광소자 각각과 일직선상에 배치되는 것이 바람직하다.

이를 위하여 하우징에는 하우징 상면의 중앙으로부터 최외곽에 어레이된 반도체 광소자 각각에 대응되게 최외곽에 어레이된 반도체 광소자 외측에 표시된 내측 눈금과, 광학 부재의 내측면에 내측 눈금과 대응되게 표시되는 외측 눈금을 포함하는 구조의 실시예를 적용할 수 있다.

그리고, 하우징에는 하우징 상면의 중앙으로부터 최외곽에 어레이된 반도체 광소자 각각에 대응되게 최외곽에 어레이된 반도체 광소자 외측으로부터 연장된 확인 돌기와, 광학 부재의 내측면에 확인 돌기와 대응되게 형성되는 확인 홈을 포함하는 구조의 실시예를 적용할 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 광 반도체 기반 조명장치는 전술한 실시예 외에도 하우징의 상면으로부터 돌출된 결합부와, 결합부의 외면에 상하 방향으로 마련된 적어도 하나 이상의 래칫과, 래칫에 대응되게 배치되어 광학 부재에 회동 가능하게 결합되는 래칫 핀과, 광학 부재에 장착되어 래칫 핀을 탄성 지지하는 스프링을 더 구비하는 구조의 실시예를 적용할 수도 있음은 물론이다.

아울러, 청구범위 및 상세한 설명에 기재된 '반도체 광소자'는 발광다이오드 칩 등과 같은 광 반도체를 포함하거나 이용하는 소자를 의미한다.

이러한 '반도체 광소자'는 전술한 발광다이오드 칩을 포함한 다양한 종류의 광 반도체를 내부에 포함하는 패키지 레벨의 것이라 하겠다.

상기와 같은 구조의 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.

우선, 본 발명은 기존의 백열등과 램프류와 같이 벌브(bulb) 형태의 광학 부재에 렌즈 조립체가 장착되고, 광학 부재는 하우징에 대하여 높낮이 조절이 가능한 구조를 채택함으로써 렌즈와 광원까지의 거리를 조정함에 따른 배광 특성의 자유도를 대폭 향상시킬 수 있게 된다.

그리고, 본 발명은 기존의 전기 배선 및 조명기구의 장착에 필요한 소켓 등의 설비를 대폭 교체하거나 재시공할 필요없이 그대로 사용할 수 있으므로, 새로운 조명 환경의 구현에 따른 비용을 큰 폭으로 줄일 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 반도체 기반 조명장치의 전체적인 구조를 나타낸 단면 개념도
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 반도체 기반 조명장치의 전체적인 구조를 나타낸 단면 개념도
도 3은 도 2의 A 시점에서 바라본 일부 평면 개념도
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 반도체 기반 조명장치의 전체적인 구조를 나타낸 단면 개념도
도 5 및 도 6은 도 4의 B 시점에서 바라본 일부 평면 개념도
도 7은 본 발명의 기타 실시예에 따른 광 반도체 기반 조명장치의 전체적인 구조 및 작동 과정을 나타낸 단면 개념도

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 반도체 기반 조명장치의 전체적인 구조를 나타낸 단면 개념도이다.

본 발명은 도시된 바와 같이 소켓 베이스(100) 상에 하우징(200)이 마련되고, 하우징(200)에 반도체 광소자(300)가 형성되고, 광학 부재(400)가 하우징(200)에 높낮이 조절 가능하게 장착되며, 렌즈 조립체(500)가 반도체 광소자(300)와 이격 거리가 조정 가능한 구조임을 파악할 수 있다.

우선, 소켓 베이스(100)는 기존의 백열등과 할로겐 램프 등과 같은 조명기구의 소켓 베이스와 동일한 것으로, 기존 설비를 그대로 활용할 수 있도록 한다.

하우징(200)은 소켓 베이스(100)의 상측에 마련되며 방열핀(201)이 형성되고, 반도체 광소자(300)는 하우징(200)의 상부측에 형성되어 광원의 역할을 수행한다.

광학 부재(400)는 투명 또는 반투명한 소재로 제작되는 것으로 하우징(200)의 상부측에 높낮이 조절 가능하게 장착되고 반도체 광소자(300)를 감싸며, 반도체 광소자(300)로부터 조사되는 빛을 확산 또는 축소시키고 반도체 광소자(300)를 보호하는 역할 또한 수행하는 것이다.

렌즈 조립체(500)는 반도체 광소자(300)와 이격하여 광학 부재(400)에 내장되고 광학 부재(400)의 높낮이 조절에 연동하여 반도체 광소자(300)와의 거리가 가변되는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 구조의 실시예를 적용할 수 있으며, 다음과 같은 다양한 실시예의 적용 또한 가능함은 물론이다.

우선, 하우징(200)에는 광학 부재(400)의 높낮이 조절을 위하여 하우징(200)의 상면으로부터 돌출되어 외주면에 나사산이 돌출된 결합부(210)가 더 구비되는 것이 바람직하다.

여기서, 결합부(210)는 광학 부재(400)의 하단부 가장자리 내주면과 나사 결합됨으로써 높낮이 조절이 가능하게 되는 것이다.

이때, 렌즈 조립체(500)는 도시된 바와 같이 광학 부재(400)의 내측면을 따라 돌출된 제1 단턱(510)에 렌즈(520)의 가장자리가 안착되고, 제1 단턱(510)과 평행하게 광학 부재(400)의 내측면을 따라 돌출되는 제2 단턱(530)이 렌즈(520)의 상부 가장자리를 고정하는 구조를 적용할 수 있다.

그리고, 렌즈 조립체(500)는 도면상에서는 상면이 볼록한 볼록렌즈로 도시되어 있으나, 이에 국한되지 아니하며 오목렌즈 등과 같이 상면이 오목한 형상의 것 또한 적용할 수 있음은 물론이다.

또한, 반도체 광소자(300)는 도시된 바와 같이 단일 개체를 하우징(200) 상부에 어레이하여 광원으로 활용할 수 있음은 물론, 도 2 및 도 3과 같이 하우징(200)의 상면에 복수의 행과 열을 이루며 어레이되도록 하는 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.

한편, 본 발명은 전술한 실시예의 적용이 가능하며, 도 4 및 도 5와 같이 하우징(200) 상에 반도체 광소자(600)가 방사상으로 어레이되도록 하는 구조의 실시예를 적용할 수 있을 것이다.

즉, 본 발명은 도시된 바와 같이 소켓 베이스(100)의 상측에 방열핀(201)이 형성된 하우징(200)이 마련되고, 하우징(200) 상면의 중앙으로부터 복수의 반도체 광소자(600)가 방사상으로 어레이되도록 배열하여 더욱 넓은 면적에 걸친 빛의 조사 범위를 획득할 수 있다.

여기서, 렌즈 조립체(700)는 반도체 광소자(600) 각각에 대응하는 복수의 렌즈(701)를 구비하며 반도체 광소자(600) 각각과 이격하여 광학 부재(400)에 내장되고, 광학 부재(400)의 이동에 따라 반도체 광소자(600)와의 거리가 가변되는 구조의 실시예를 적용할 수도 있음은 물론이다.

이때, 광학 부재(400)는 하우징(200)의 상면으로부터 돌출되어 외주면에 나사산이 돌출된 결합부(210)와 하단부 가장자리 내주면과 나사 결합되어 전술한 실시예와 같이 높낮이 조절이 가능하게 된다.

또한, 렌즈 조립체(700)는 광학 부재(400)의 승강에 따른 배광 특성의 변경을 위하여 광학 부재(400)의 내측면을 따라 돌출된 제3 단턱(710)에 렌즈몸체(720)의 가장자리가 안착되는 구조를 적용할 수 있다.

렌즈몸체(720)는 반도체 광소자(600)의 위치에 대응되게 렌즈(701)가 배열된 구조이며, 이러한 렌즈몸체(720)는 제3 단턱(710)과 평행하게 광학 부재(400)의 내측면을 따라 돌출되는 제4 단턱(730)에 의하여 상부 가장자리가 고정되는 것이다.

여기서, 렌즈(701)는 하우징(200)에 대하여 정, 역회전하는 광학 부재(400)와 연동하면서 항상 반도체 광소자(600) 각각과 일직선상에 배치되는 메카니즘을 구현하는 것이 바람직하다.

한편, 하우징(200)에는 작업자가 소켓(이하 미도시)에 소켓 베이스(100)를 장착하고 반도체 광소자(600)로부터 렌즈 조립체(700) 사이의 거리를 조정하면서도 반도체 광소자(600) 각각과 렌즈 조립체(700)의 렌즈(701)가 항상 일직선상에 배치되도록 육안으로 식별 가능하게 내측 눈금(220)과 외측 눈금(420)을 형성하는 것이 바람직하다.

즉, 내측 눈금(220)은 도 5와 같이 하우징(200) 상면의 중앙으로부터 최외곽에 어레이된 반도체 광소자(600') 각각에 대응되게 최외곽에 어레이된 반도체 광소자(600') 외측에 표시되고, 외측 눈금(420)은 광학 부재(400)의 내측면에 내측 눈금(220)과 대응되게 표시되는 것이다.

따라서, 도 5와 같이 최외곽에 어레이된 반도체 광소자(600')가 기판(601) 상에서 90도 간격으로 이격된 경우, 작업자는 광학 부재(400)를 정, 역회전시켜내측 눈금(220)과 외측 눈금(420)을 일치시키면서 반도체 광소자(600) 및 렌즈(701) 사이의 거리를 정확하고 일정하면서도 미세하게 조정할 수 있게 된다.

여기서, 최외곽에 어레이된 반도체 광소자(600')의 갯수가 도 5와 같이 네 개인 경우 외에도 더욱 많은 수의 반도체 광소가(600')가 어레이된다면 그에 따라 내측 눈금(220)과 외측 눈금(420)의 갯수 또한 늘어날 수도 있음은 물론이다.

이때, 도 5에 도시된 실시예는 광학 부재(400)가 투명할 경우 사용자가 육안으로 식별할 수 있으나, 광학 부재(400)가 반투명 또는 불투명한 경우 도 6과 같이 확인 돌기(230)와 확인 홈(430)을 형성하는 것이 바람직하다.

즉, 확인 돌기(230)는 도시된 바와 같이 하우징(200) 상면의 중앙으로부터 최외곽에 어레이된 반도체 광소자(600') 각각에 대응되게 최외곽에 어레이된 반도체 광소자(600') 외측으로부터 연장되고, 확인 홈(430)은 광학 부재(400)의 내측면에 확인 돌기(230)와 대응되는 형상으로 형성되는 것이다.

따라서, 도 6과 같이 최외곽에 어레이된 반도체 광소자(600')가 기판(601) 상에서 90도 간격으로 이격된 경우, 작업자는 광학 부재(400)를 정, 역회전시켜 확인 돌기(230)와 확인 홈(430)이 맞물리는 느낌을 확인하면서 반도체 광소자(600) 및 렌즈(701) 사이의 거리를 정확하고 일정하면서도 미세하게 조정할 수 있게 된다.

여기서, 최외곽에 어레이된 반도체 광소자(600')의 갯수가 도 6과 같이 네 개인 경우 외에도 더욱 많은 수의 반도체 광소가(600')가 어레이된다면 그에 따라 확인 돌기(230)와 확인 홈(430)의 갯수 또한 늘어날 수도 있다.

한편, 본 발명에 따른 광 반도체 기반 조명장치는 전술한 실시예 외에도 도 7과 같이 광학 부재(400)가 하우징(200)과 나사 결합 이외의 방법으로 상호 체결되어 높낮이 조절 가능한 실시예를 적용할 수도 있음은 물론이다.

즉, 하우징(200)의 상면에는 결합부(250)가 돌출되고, 결합부(250)의 외면에는 상하 방향으로 복수의 톱니가 형성된 래칫(260)이 마련되고, 광학 부재(400)에는 래칫(260)에 대응되게 배치되는 래칫 핀(270)이 힌지축(271)을 기준으로 회동 가능하게 결합된다.

그리고, 광학 부재(400)에는 힌지축(271)을 기준으로 스프링(280)이 더 장착되어 래칫 핀(270)을 탄성 지지하는 것이다.

따라서, 사용자는 광학 부재(400)의 높낮이를 조절하고자 하면 래칫 핀(270)의 단부와 래칫(260)과의 결합을 해제하기 위하여 ①과 같이 래칫 핀(270)의 일측을 화살표 방향으로 누르면 스프링(280)이 힌지축(271)을 기준으로 탄성 변형을 허용하면서 ②와 같이 래칫 핀(270)의 단부가 래칫(260)으로부터 분리가 된다.

이후, 사용자는 광학 부재(400) 및 래칫 핀(270)을 화살표 방향으로 누른 상태에서 결합부(250)의 형성 방향을 따라 적절히 높낮이 조절한 다음 래칫 핀(270)에 가해진 힘을 해제하면 래칫 핀(270)은 다시 래칫(260)에 걸림 고정됨으로써 광학 부재(400)와 결합부(250)의 체결 상태가 유지되는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 렌즈와 광원까지의 거리를 조정함으로써 배광 특성의 자유로운 변경이 가능하도록 하는 광 반도체 기반 조명장치를 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론일 것이다.

100...소켓 베이스 200...하우징
300, 600...반도체 광소자 400...광학 부재
500, 700...렌즈 조립체

Claims

소켓 베이스;
상기 소켓 베이스의 상측에 마련되며 방열핀이 형성된 하우징;
상기 하우징의 상부측에 형성되는 적어도 하나의 반도체 광소자;
상기 하우징의 상부측에 높낮이 조절 가능하게 장착되고 상기 반도체 광소자를 감싸는 광학 부재;
상기 반도체 광소자와 이격하여 상기 광학 부재에 내장되고 상기 광학 부재의 이동에 따라 상기 반도체 광소자와의 거리가 가변되는 렌즈 조립체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
청구항 1에 있어서,
상기 하우징의 상면으로부터 돌출되어 외주면에 나사산이 돌출된 결합부가 더 구비되고, 상기 결합부는 상기 광학 부재의 하단부 가장자리 내주면과 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
청구항 1에 있어서,
상기 반도체 광소자는 상기 하우징의 상면에 복수로 어레이되는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
청구항 1에 있어서,
상기 렌즈 조립체는,
상기 광학 부재의 내측면을 따라 돌출된 제1 단턱과,
상기 제1 단턱에 가장자리가 안착되는 렌즈와,
상기 제1 단턱과 평행하게 상기 광학 부재의 내측면을 따라 돌출되어 상기 렌즈의 상부 가장자리를 고정하는 제2 단턱을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
소켓 베이스;
상기 소켓 베이스의 상측에 마련되며 방열핀이 형성된 하우징;
상기 하우징 상면의 중앙으로부터 방사상으로 어레이되는 복수의 반도체 광소자;
상기 하우징의 상부측에 높낮이 조절 가능하게 장착되고 상기 반도체 광소자를 감싸는 광학 부재;
상기 반도체 광소자 각각에 대응하는 복수의 렌즈를 구비하며 상기 반도체 광소자 각각과 이격하여 상기 광학 부재에 내장되고, 상기 광학 부재의 이동에 따라 상기 반도체 광소자와의 거리가 가변되는 렌즈 조립체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
청구항 5에 있어서,
상기 하우징의 상면으로부터 돌출되어 외주면에 나사산이 돌출된 결합부가 더 구비되고, 상기 결합부는 상기 광학 부재의 하단부 가장자리 내주면과 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
청구항 5에 있어서,
상기 렌즈 조립체는,
상기 광학 부재의 내측면을 따라 돌출된 제3 단턱과,
상기 제3 단턱에 가장자리가 안착되고 상기 렌즈가 상기 반도체 광소자의 위치에 대응되게 배열된 렌즈몸체와,
상기 제3 단턱과 평행하게 상기 광학 부재의 내측면을 따라 돌출되어 상기 렌즈몸체의 상부 가장자리를 고정하는 제4 단턱을 포함하며,
상기 하우징에 대하여 정, 역회전하는 상기 광학 부재와 연동하는 상기 렌즈는 항상 상기 반도체 광소자 각각과 일직선상에 배치되는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
청구항 7에 있어서,
상기 하우징에는,
상기 하우징 상면의 중앙으로부터 최외곽에 어레이된 반도체 광소자 각각에 대응되게 상기 최외곽에 어레이된 반도체 광소자 외측에 표시된 내측 눈금과,
상기 광학 부재의 내측면에 상기 내측 눈금과 대응되게 표시되는 외측 눈금을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
청구항 7에 있어서,
상기 하우징에는,
상기 하우징 상면의 중앙으로부터 최외곽에 어레이된 반도체 광소자 각각에 대응되게 상기 최외곽에 어레이된 반도체 광소자 외측으로부터 연장된 확인 돌기와,
상기 광학 부재의 내측면에 상기 확인 돌기와 대응되게 형성되는 확인 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
청구항 1에 있어서,
상기 광 반도체 기반 조명장치는,
상기 하우징의 상면으로부터 돌출된 결합부와,
상기 결합부의 외면에 상하 방향으로 마련된 적어도 하나 이상의 래칫과,
상기 래칫에 대응되게 배치되어 상기 광학 부재에 회동 가능하게 결합되는 래칫 핀과,
상기 광학 부재에 장착되어 상기 래칫 핀을 탄성 지지하는 스프링을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.