KR20130037930A - 조명 장치 - Google Patents

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KR20130037930A
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light
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KR1020110102486A
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김영진
박종찬
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엘지이노텍 주식회사
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    • F21K9/64—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction using wavelength conversion means distinct or spaced from the light-generating element, e.g. a remote phosphor layer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

실시예는 기판 및 상기 기판 상에 배치된 하나 이상의 발광 소자; 및 상기 발광 소자와 이격되고, 상기 기판의 상부 및 상기 발광 소자를 부분적인 구형상으로 둘러싸는 광 여기 판을 포함하며, 상기 광 여기 판의 내부각은 상기 하나 이상의 발광 소자 중 최외곽 발광 소자의 지향각과 동일한 조명 장치를 제공한다.

Description

조명 장치{LIGHTING DEVICE}
실시예는 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 재래식 광원을 발광 다이오드로 대체하기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 발광 다이오드는 실내외에서 사용되는 각종 램프, 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 사용이 증가되고 있는 추세이다.
한국공개특허 제2009-0086455호(공개일: 2009.08.12)
실시예는 광속을 향상시킬 수 있는 조명 장치를 제공한다.
실시예는 발광 소자의 지향각과 동일한 내부각을 갖는 광 여기 판을 갖는 조명 장치를 제공한다.
실시예는 다양한 색구현이 가능한 조명 장치를 제공한다.
실시예에 따른 조명 장치는 기판 및 상기 기판 상에 배치된 하나 이상의 발광 소자; 및 상기 발광 소자와 이격되고, 상기 기판의 상부 및 상기 발광 소자를 부분적인 구형상으로 둘러싸는 광 여기 판을 포함하며, 상기 광 여기 판의 내부각은 상기 하나 이상의 발광 소자 중 최외곽 발광 소자의 지향각과 동일하다.
실시예에 따른 조명 장치는 평평한 면을 갖는 방열체; 상기 방열체의 평평한 면상에 위치하는 기판 및 상기 기판 상에 배치된 하나 이상의 발광 소자; 및 상기 발광 소자와 이격되어 상기 발광 소자로부터의 광을 여기하는 광 여기 판을 포함하며, 상기 하나 이상의 발광 소자 중 최외곽 발광 소자의 배광 곡선과 상기 광 여기 판은 접점을 갖는다.
실시예에 따른 조명 장치를 사용하면, 조명 장치의 광속을 향상시킬 수 있다.
또한, 조명 장치의 다양한 색구현이 가능한 이점이 있다.
도 1은 실시 예에 따른 조명 장치의 단면도.
도 2는 실시예에 따라 발광 소자의 지향각과 동일한 내부각을 갖는 구형상의 광여기 판을 구비한 조명 장치의 단면도.
도 3a 및 도 3b는 발광 소자의 지향각과 구형상의 광여기 판의 내부각이 일치하지 않는 조명 장치의 단면도.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.
또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 구성요소(element)가 다른 구성요소의 " 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 구성요소가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 구성요소가 상기 두 구성요소 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)(on or under)”으로 표현되는 경우 하나의 구성요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예에 따른 조명 장치에 대해 설명한다.
도 1은 실시 예에 따른 조명 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 실시 예에 따른 조명 장치는, 방열체(100), 기판(200), 발광 소자(300a, 300b) 및 광 여기 판(400)을 포함할 수 있다.
방열체(100)는 기판(200)을 통해 발광 소자(300a, 300b)로부터의 열을 전달받고, 이를 방출할 수 있다.
방열체(100)는 발광 소자(300a, 300b)가 구비된 기판(200)이 배치되는 하나의 면을 갖는다. 여기서, 상기 면은 평평한 면일 수도 있고, 소정의 굴곡을 갖는 면일 수도 있다.
방열체(100)는 방열핀(미도시)을 가질 수 있다. 방열핀은 방열체(100)의 일 측에서 외측방향으로 돌출 또는 연장된 것일 수도 있다. 방열핀은 방열체(100)의 방열 면적을 넓힌다. 따라서, 방열핀에 의해 실시 예에 따른 조명 장치는 방열 효율이 향상될 수 있다.
방열체(100)는 열 방출 효율이 뛰어난 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 상기 방열체(100)의 재질은 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 주석(Sn) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
발광 소자(300a, 300b)가 그 위에 위치하는 기판(200)은 방열체(100) 위에 배치된다.
기판(200)은 일반적인 PCB, 금속 코어 PCB(MCPCB), 표준형 FR-4 PCB 또는 유연성 PCB 중 어느 하나일 수 있다. 기판(200)은 방열체(100)와 직접 접촉할 수 있다. 기판(200)은 방열체(100)의 일 면 상에 배치될 수 있다.
기판(200) 상에는 하나 이상의 발광 소자(300a, 300b)들이 배치된다.
기판(200) 상에는 발광 소자(300a, 300b)로부터의 광을 용이하게 반사하기 위해, 광 반사 물질이 코팅 또는 증착될 수 있다.
기판(200)은 구조적 목적상 및/또는 방열체(100)로의 열 전달을 향상시키기 위해 선택적으로 방열 테이프 또는 방열 패드 등을 가질 수 있다.
발광 소자(300a, 300b)는 기판(200) 상에 복수로 배치될 수 있다. 복수의 발광 소자(300a, 300b)들은 같은 파장의 광을 방출할 수 있고, 서로 다른 파장의 광을 방출할 수 있다. 또한, 복수의 발광 소자(300a, 300b)들은 같은 색상의 광을 방출할 수 있고, 서로 다른 색상의 광을 방출할 수 있다.
발광 소자(300a, 300b)는 청색광을 방출하는 청색 발광 소자, 녹색광을 방출하는 녹색 발광 소자, 적색광을 방출하는 적색 발광 소자 및 백색광을 방출하는 백색 발광 소자 중 어느 하나일 수 있다.
발광 소자(300a, 300b)는 발광 다이오드(LED) 칩(chip)을 포함할 수 있다. LED 칩은 가시광 스펙트럼의 청색광을 방출하는 청색 LED 칩, 녹색광을 방출하는 녹색 LED 칩 및 적색광을 방출하는 적색 LED 칩 중 어느 하나일 수 있다. 여기서, 청색 LED 칩은 약 430nm부터 480nm 범위에서 주 파장을 갖고, 녹색 LED 칩은 약 510nm부터 535nm 범위에서 주 파장을 갖고, 적색 LED 칩은 약 600nm부터 630nm 범위에서 주 파장을 갖는다.
발광 소자(300a, 300b)는 형광체(phosphor: 미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 형광체는 용매인 수지에 혼합되어 LED 칩을 덮은 것일 수 있다. 상기 형광체는 황색 형광체, 녹색 형광체 및 적색 형광체 중 어느 하나 이상일 수 있다. 상기 형광체의 색상에 따라 LED 칩으로부터 방출되는 동일한 파장의 광에 응답하여 상기 형광체로부터 방출되는 광의 파장이 다를 수 있다.
구 형상의 광 여기 판(400)은 발광 소자(300a, 300b)로부터 광을 여기 시킨다. 광 여기 판(400)은 발광 소자(300a, 300b)와 이격되어 위치하며, 기판(200)의 상부 및 발광 소자(300a, 300b)를 부분적인 구형상으로 둘러싸도록 형성된다.
부분적인 구형상을 갖는 광 여기 판(400)은 기판(200) 또는 방열체(100)의 외주를 따라 결합될 수 있다.
구 형상의 광 여기 판(400) 내부 공간에는 믹싱(mixing) 공간이 형성될 수 있다. 믹싱 공간은 발광 소자(300a, 300b)에서 방출되는 광이 믹싱되는 공간을 의미한다.
광 여기 판(400)은 황색 형광체, 녹색 형광체 및 적색 형광체 중 적어도 하나 이상을 포함한다. 광 여기 판(400)은 상기 형광체의 색상에 따라 입사되는 광의 파장에 응답하여 서로 다른 파장의 광을 방출한다.
따라서, 발광 소자(300a, 300b)로 사용되는 LED 칩의 색상, 상기 발광 소자(300a, 300b)를 덮고 있는 형광체의 색상, 및/또는 광 여기 판(400)에 포함되는 형광체의 색상의 조합에 따라 필요한 파장 또는 색상의 광을 조명 장치로부터 얻을 수 있다.
이때, 실시예에 따른 광 여기 판(400)의 내부각은 기판(200) 상에 위치하는 복수의 발광 소자 중 최외곽 발광 소자(300a, 300b)의 지향각과 동일하다. 이와 같이 광 여기 판(400)의 내부각과 최외곽 발광 소자(300a, 300b)의 지향각을 동일하게 함으로써 그렇지 않은 경우보다 광속(luminous flux)을 향상시킬 수 있다.
도 2는 실시예에 따라 최외곽 발광 소자(300a, 300b)의 지향각과 동일한 내부각을 갖는 구형상의 광 여기 판(400)을 구비한 조명 장치의 단면도이다.
LED 칩과 같은 발광 소자(300a, 300b)는 빛 지향성에 따라 빛이 사방으로 발산하지 않고 특정한 배광(light distribution) 특성을 갖는다. 발광 소자(300a, 300b)로부터의 빛은 특정한 방향으로 분포할 수 있다. 예컨대, 그 단면에서 발광 소자(300a, 300b)로부터의 빛은 도2에 도시된 배광 곡선 (Ca, Cb)의 형태로 분포할 수 있다. 이는 발광 소자(300a, 300b)의 지향각(α)에 대응하는 배광 곡선을 나타낸다.
여기서, 실시예에 따른 광 여기 판(400)은 기판(200) 상의 발광 소자 중 최외곽 발광 소자(300a, 300b)의 배광 곡선(Ca, Cb)과 접점(t)을 갖도록 구성된다. 이러한 때 광 여기 판(400)의 내부각과 최외곽 발광 소자(300a, 300b)의 지향각이 동일하다고 정의한다.
도 3a 및 도 3b는 최외곽 발광 소자(300a, 300b)의 지향각과 구형상의 광 여기 판(400)의 내부각이 일치하지 않는 조명 장치의 단면도이다. 즉, 도3a 및 도3b의 광 여기 판(400)은 최외곽 발광 소자(300a, 300b)의 배광 곡선(Ca, Cb)과 접점을 갖지 않는다.
도3a는 광 여기 판(400)의 내부각이 최외곽 발광 소자(300a, 300b)의 지향각보다 작은 경우를 나타낸다. 즉, 최외곽 발광 소자(300a, 300b)의 배광 곡선(Ca, Cb)이 구 형상의 광 여기 판(400) 내부에 위치한다.
도3b는 광 여기 판(400)의 내부각이 최외곽 발광 소자(300a, 300b)의 지향각보다 큰 경우를 나타낸다. 즉, 최외곽 발광 소자(300a, 300b)의 배광 곡선(Ca, Cb)의 일부가 구 형상의 광 여기 판(400) 외부에 위치한다.
도3a 및 도3b 중 어느 경우에도 광 여기 판(400)과 최외곽 발광 소자(300a, 300b)의 배광 곡선(Ca, Cb)과 접점을 형성하지 않는다.
도2에 도시된 바와 같이, 최외곽 발광 소자(300a, 300b)의 지향각과 동일한 내부각을 갖는 구형상의 광 여기 판(400)을 사용할 때, 도3a 또는 도3b와 같은 경우에 비해 광속이 10% 내지 15%까지 향상될 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 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, 실시예에 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: 방열체
200: 기판
300a, 300b: 발광 소자
400: 광 여기 판

Claims (7)

  1. 기판 및 상기 기판 상에 배치된 하나 이상의 발광 소자; 및
    상기 발광 소자와 이격되고, 상기 기판의 상부 및 상기 발광 소자를 부분적인 구형상으로 둘러싸는 광 여기 판을 포함하며,
    상기 광 여기 판의 내부각은 상기 하나 이상의 발광 소자 중 최외곽 발광 소자의 지향각과 동일한 조명 장치.
  2. 평평한 면을 갖는 방열체;
    상기 방열체의 평평한 면상에 위치하는 기판 및 상기 기판 상에 배치된 하나 이상의 발광 소자; 및
    상기 발광 소자와 이격되어 상기 발광 소자로부터의 광을 여기하는 광 여기 판을 포함하며,
    상기 하나 이상의 발광 소자 중 최외곽 발광 소자의 배광 곡선과 상기 광 여기 판은 접점을 갖는 조명장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 발광 소자는 LED 칩인 조명장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 발광 소자는 형광체를 더 포함하는 조명장치.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 광 여기 판은 상기 발광 소자로부터 광을 여기시키는 형광체를 포함하는 조명장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 광 여기 판의 내부각이 상기 하나 이상의 발광 소자 중 최외곽 발광 소자의 지향각과 동일한 경우에 그렇지 않은 경우보다 광속이 더 큰 조명장치.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 하나 이상의 발광 소자 중 최외곽 발광 소자의 배광 곡선과 상기 광 여기 판은 접점을 갖는 경우에 그렇지 않은 경우보다 광속이 더 큰 조명장치.
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