KR20130078348A - 조명 장치 - Google Patents

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KR20130078348A
KR20130078348A KR1020110147248A KR20110147248A KR20130078348A KR 20130078348 A KR20130078348 A KR 20130078348A KR 1020110147248 A KR1020110147248 A KR 1020110147248A KR 20110147248 A KR20110147248 A KR 20110147248A KR 20130078348 A KR20130078348 A KR 20130078348A
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홍종파
이관수
송진혁
손중곤
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명의 일실시예는 배광 균일성을 향상시킬 수 있는 조명 장치에 관한 것이다. 특히, 직관형 타입의 형광등에서 LED 패키지 모듈의 발광 소자를 적용할 경우, 도광 부재의 굴절율을 위치에 따라 변경하여 원형의 면광원 특성을 효과적으로 구현할 수 있다.

Description

조명 장치 {LIGHTING DEVICE}
본 발명은 조명 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배광의 균일성을 향상시킬 수 있는 조명 장치에 관한 것이다.
발광소자(LED, Light Emitting Diode)는 전류가 흐를 때 빛을 발산하는 반도체 소자이며, 갈륨비소(GaAs), 갈륨 나이트라이드(GaN) 광 반도체로 이루어진 PN 접합 다이오드로서 전기에너지를 빛에너지로 바꾸어 주는 전자부품이다.
최근에, 물리적, 화학적 특성이 우수한 질화물을 이용하여 구현된 청색 LED 및 자외선 LED가 등장하였고, 또한 청색 또는 자외선 LED와 형광 물질을 이용하여 백색광 또는 다른 단색광을 만들 수 있어 발광소자의 응용 범위가 확대되고 있다.
발광소자는 수명이 길고, 소형화 및 경량화가 가능하며, 빛의 지향성이 강하여 저전압 구동이 가능하다는 장점이 있으며, 또한 충격 및 진동에 강하고, 예열 시간과 복잡한 구동이 불필요하기 때문에 여러 가지 용도로 적용이 가능하다. 예를 들면, 최근 LED의 적용 범위는 모바일 단말기의 소형 조명에서 실내와 실외의 일반 조명, 자동차 조명, 대형 LCD용 백라이트 등에 이르기까지 그 적용 범위가 확대되고 있다.
한편, LED를 이용한 조명장치는 LED의 고출력화 및 고효율화로 인하여 광출력은 기존의 일반적인 조명 장치를 대체할 수 있는 수준으로 발전하였다. 하지만, LED의 배광 분포가 기존 조명과 다름으로 인해 광학계 적용은 필수적이다. 특히, 직관형 형광등의 경우에는 원형의 면광원 특성을 LED로 구현하는 것이 매우 어려운 문제가 있다.
본 발명의 실시예는, 발광소자를 이용하여 원형의 균일한 면광원 특성을 구현할 수 있는 조명 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예는, 배광의 균일성을 향상시킬 수 있는 조명 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예는, 다양한 배광 조건에 용이하게 적용할 수 있고, 설계 자유도를 향상시킬 수 있는 조명 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 조명 장치 본체, 상기 조명 장치 본체 내의 양단부 중 적어도 하나에 구비된 발광 소자, 및 상기 발광 소자에서 방출된 광선을 외부로 균일하게 배광시키기 위하여 상기 조명 장치 본체의 양단부 사이에 배치된 도광 부재를 포함하는 조명 장치를 포함한다. 여기서, 상기 도광 부재의 굴절률은 상기 발광 소자로부터 멀어짐에 따라 감소될 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 도광 부재는 굴절률이 상이한 복수개의 도광 소재를 접합하여 형성될 수 있다.
예를 들면, 상기 발광 소자는 상기 조명 장치 본체의 양단부에 각각 배치될 수 있다. 그리고, 상기 도광 부재는, 상기 발광 소자의 광선이 입사되도록 상기 조명 장치 본체의 양단부에 배치된 제1 도광 소재, 및 상기 제1 도광 소재들의 사이에 배치되어 상기 제1 도광 소재들과 양단부가 접합되고 상기 제1 도광 소재보다 낮은 굴절률을 갖도록 형성된 제2 도광 소재를 구비할 수 있다.
또는 상기와 다르게, 상기 발광 소자는 상기 조명 장치 본체의 일단부에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 도광 부재는, 상기 발광 소자의 광선이 입사되도록 상기 조명 장치 본체의 일단부에 배치된 제1 도광 소재, 상기 제1 도광 소재의 단부에 접합되고 상기 제1 도광 소재보다 낮은 굴절률을 갖도록 형성된 제2 도광 소재, 및 상기 제2 도광 소재의 단부에 접합되고, 상기 조명 장치 본체의 타단부에 배치되며 상기 제2 도광 소재보다 낮은 굴절률을 갖도록 형성된 제3 도광 소재를 구비할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 도광 부재의 표면에는 상기 도광 부재의 배광 특성을 향상시키기 위하여 상기 광선을 산란 또는 반사시키는 요철부가 형성될 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 도광 부재의 내부에는 상기 도광 부재의 배광 특성을 향상시키기 위하여 상기 광선을 산란 또는 반사시키는 기포체 또는 반사체 중 적어도 하나가 구비될 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 도광 부재의 내부에는 상기 도광 부재의 배광 특성을 향상시키기 위하여 상기 발광 소자의 광선을 산란 또는 반사시키는 기포체 또는 반사체 중 적어도 하나가 구비될 수 있으며, 상기 기포체 또는 상기 반사체 중 적어도 하나는 상기 도광 부재의 위치에 따라 굴절률이 변경되도록 상기 도광 부재의 위치에 따라 밀도가 다르게 형성될 수 있다.
상기 기포체 또는 상기 반사체 중 적어도 하나의 밀도는 상기 발광 소자로부터 멀어짐에 따라 감소될 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 도광 부재는 상기 발광 소자로부터 멀어짐에 따라 유효 굴절률이 감소되도록 상기 발광 소자에서 멀어짐에 따라 두께가 감소되는 방향으로 경사지게 형성될 수 있다.
상기 도광 부재는 원뿔 형상 또는 다각뿔 형상으로 형성될 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 조명 장치 본체는, 상기 발광 소자와 상기 도광 부재를 내부에 수용하는 형광관, 및 상기 형광관의 양단부에 결합되고 상기 발광 소자와 상기 도광 부재를 지지하는 지지 부재를 구비할 수 있다. 여기서, 상기 발광 소자는 단색광을 방출하도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 형광관에는 상기 발광 소자의 단색광을 백색광으로 바꾸는 형광체가 구비될 수 있다.
상기 형광체는 상기 형광관의 내부에 포함될 수 있다. 또는 상기와 다르게, 상기 형광체는 상기 형광관의 표면에 층 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 조명 장치 본체, 상기 조명 장치 본체 내의 양단부 중 적어도 하나에 구비되고 단색광을 방출하도록 형성된 발광 소자, 및 상기 발광 소자에서 방출된 광선을 외부로 균일하게 배광시키기 위하여 상기 조명 장치 본체의 양단부 사이에 배치된 도광 부재를 포함하는 조명장치를 제공한다. 여기서, 상기 조명 장치 본체는, 상기 발광 소자와 상기 도광 부재를 내부에 수용하고 상기 발광 소자의 단색광을 백색광으로 바꾸는 형광체가 구비된 형광관, 및 상기 형광관의 양단부에 결합되고 상기 발광 소자와 상기 도광 부재를 지지하는 지지 부재를 구비할 수 있다.
상기 형광체는 상기 형광관의 내부에 포함될 수 있다. 또는, 상기 형광체는 상기 형광관의 표면에 층 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 조명 장치는, 도광 부재의 굴절률을 발광 소자로부터 멀어짐에 따라 감소시킴으로써, 도광 부재의 모든 부위에서 광선을 고르게 배광시킬 수 있으며, 그로 인하여 조명 장치의 배광 균일성을 향상시킬 수 있다. 특히, 직광등 타입의 형광등에 적용할 경우, 원형의 면광원 특성을 간편하게 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 조명 장치는, 굴절률이 다른 복수개의 소재를 접합하여 도광 부재를 형성함으로써, 굴절률이 위치에 따라 다른 도광 부재를 간편하게 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 조명 장치는, 도광 부재의 표면에 요철부를 형성하거나 또는 도광 부재의 내부에 기포체 또는 반사체를 형성함으로써, 광선의 산란 현상과 반사 현상을 이용하여 도광 부재의 배광 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 조명 장치는, 도광 부재의 내부에 형성된 기포체 또는 반사체의 밀도를 조절함으로써, 굴절률이 위치에 따라 다른 도광 부재를 간편하게 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 조명 장치는, 발광 소자로부터 멀어짐에 따라 도광 부재의 두께를 경사지게 감소시키는 구조로 형성함으로써, 도광 부재의 유효 굴절률을 위치에 따라 간편하게 변경할 수 있다. 특히, 도광 부재의 표면에 형성된 경사면의 각도를 위치에 따라 적절히 조절하거나 또는 도광 부재와 형광관의 사이에 주입되는 기체의 종류를 변경하여, 도광 부재의 유효 굴절률을 간편하게 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 조명 장치는, 단색광을 방출하는 발광 소자 및 단색광을 백색광으로 변경하는 형광체가 구비된 형광관을 포함함으로써, 도광 부재에서 백색광이 분리되는 형상을 방지할 수 있으며, 그로 인하여 조명 장치의 배광 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 조명 장치가 도시된 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 조명 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 도광 부재의 제1 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 도광 부재의 제2 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 도광 부재의 제3 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 장치가 도시된 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치가 도시된 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치가 도시된 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 도광 부재를 나타낸 단면도이다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 조명 장치(100)가 도시된 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 조명 장치(100)의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 그리고, 도 3은 도 2에 도시된 도광 부재(130)의 제1 실시예를 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 도광 부재(130)의 제2 실시예를 나타낸 단면도이며, 도 5는 도 2에 도시된 도광 부재(130)의 제3 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 조명 장치(100)는 조명 장치 본체(110), 발광 소자(120), 및 도광 부재(130)를 포함한다.
조명 장치 본체(110)는 형광관(112) 및 지지 부재(114)를 구비할 수 있다.
형광관(112)은 발광 소자(120)와 도광 부재(130)를 내부에 수용하는 관 형상의 부재이다. 이하, 본 실시예에서는 형광관(112)이 원형의 통 형상으로 길게 형성된 것으로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 조명 장치(100)의 설계 조건 및 상황에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있다,
상기와 같은 형광관(112)은 도광 부재(130)로부터 발출된 광선이 투과되도록 투명 소재로 형성될 수 있다. 예를 들면, 형광관(112)는 투명한 유리 소재나 플라스틱 소재로 형성될 수 있다.
한편, 형광관(112)에는 발광 소자(120)의 단색광을 백색광으로 바꾸는 형광체(미도시)가 구비될 수도 있다. 즉, 후술하는 바와 같이 발광 소자(120)가 단색광을 생성하도록 형성되면, 형광관(112)의 형광체는 도광 부재(130)에서 방출되는 단색광과 반응하여 백색광을 생성할 수 있다.
상기와 같이 형광체가 배치되면, 형광체와 발광 소자(120)가 소정 거리로 이격될 수 있다. 따라서, 발광 소자(120)의 열에 의한 형광체의 열화가 방지될 수 있으며, 도광 부재(130)를 거친 광선이 형광관(112)을 통과하는 과정에서 더욱 균일하게 배광될 수 있다. 뿐만 아니라, 형광관(112)을 통해 방출되는 광선이 균일하게 배광되므로, 조명 장치(100)의 핫스팟(hot spot) 현상도 방지될 수 있다.
또한, 형광체의 배합 비율을 조절하여 색온도가 다른 광선을 복합적으로 제공할 수 있다. 예를 들면, 형광관(112)의 양단부의 색온도가 중간부보다 높도록 형광체의 배합 비율을 조절하면, 조명 장치(100)의 광선이 전체적으로 따뜻하고 부드러운 느낌으로 제공될 수 있다. 한편, 광선의 색온도가 형광체의 배합 비율에 따라 조절되는 이유는, 발광 소자(120)과 형광체가 서로 이격됨과 아울러 형광관(112)의 형광면이 발광 소자(120)의 발광면 전체에 배치된 구조이기 때문이다.
여기서, 형광체는 형광관(112)의 내부에 포함될 수 있다. 즉, 형광관(112)의 원재료에 형광체를 배합한 다음에 형광관(112)을 성형할 수 있다. 따라서, 형광체와 형광관(112)은 일체로 형성될 수 있다.
또는, 형광체는 형광관(112)의 표면에 층 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 형광체가 미포함된 재료로 형광관(112)을 성형한 다음에 형광관(112)의 표면에 형광체를 도포할 수 있다. 따라서, 형광체는 형광관(112)의 표면에 얇은 층상으로 형성될 수 있다.
이하, 본 실시예에서는 형광체가 형광관(112)의 내부에 포함된 것으로 설명하지만, 도면에 형광체를 도시하거나 참조번호를 부여하지는 않는다.
지지 부재(114)는 발광 소자(120)와 도광 부재(130)를 지지하는 부재이다. 즉, 지지 부재(114)는 형광관(112)의 양단부에 결합될 수 있으며, 발광 소자(120) 또는 도광 부재(130)는 지지 부재(114)에 연결될 수 있다. 또한, 지지 부재(114)와 형광관(112)는 발광 소자(120)와 도광 부재(130)를 수용하는 밀폐 공간을 형성한다.
상기와 같은 지지 부재(114)에는 발광 소자(120)에 외부 전원을 제공하는 전원핀(116)이 형성될 수 있다. 즉, 전원핀(116)으로 입력된 전원은 발광 소자(120)로 전달될 수 있다. 또한, 전원핀(116)은 직관형 형광등과 같은 조명 장치(100)를 외부 구조물에 고정하는 역할도 수행할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 발광 소자(120)는 형광관(112)의 양단부에 배치될 수 있다. 즉, 발광 소자(120)는 형광관(112)과 지지 부재(114)에 의해 형성된 밀폐 공간의 내부에 배치될 수 있으며, 지지 부재(114)에 근접하게 배치될 수 있다. 형광관(112)의 양단부에 배치된 발광 소자(120)는 지지 부재(114)의 전원핀(116)과 각각 연결될 수 있다.
발광 소자(120)는 다양한 종류의 광원이 사용될 수 있다. 예를 들면, 발광 소자(120)는 단색광 또는 백색광을 방출하는 LED 패키지 모듈일 수 있으며, 그 중에서도 단색광을 방출하는 LED 패키지 모듈이 사용될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 발광 소자(120)의 단색광이 형광관(112)의 형광체에 의해 백색광으로 전환될 수 있도록 발광 소자(120)로 청색이나 자외선을 방출하는 LED 패키지 모듈이 사용되는 것으로 설명한다.
상기와 같이 단색광을 방출하는 LED 패키지 모듈이 사용되면, 도광 부재(130)에서 프리즘 현상에 의해서 발광 소자(120)의 광선이 다양한 종류의 단색광으로 분리되는 문제를 방지할 수 있다. 따라서, 단색광을 방출하는 LED 패키지 모듈의 사용으로 인하여, 광분리 현상의 우려없이 도광 부재(130)를 자유롭게 배치 및 가공할 수 있다.
그에 반하여, 백색광을 방출하는 LED 패키지 모듈이 사용되면, 백색광은 도광 부재(130)에서 굴절, 산란 또는 반사되면서 프리즘 현상에 의해 다양한 종류의 단색광으로 분리될 수 있으며, 그로 인하여 조명 장치(100)의 배광 특성이 저하될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 도광 부재(130)는 발광 소자(120)에서 방출된 광선을 형광관(112)에 균일하게 배광시키는 부재이다. 도광 부재(130)는 형광관(112)과 지지 부재(114)에 의해 형성된 밀폐 공간의 내부에 배치될 수 있다. 또한, 도광 부재(130)는 형광관(112)의 양단부에 배치된 발광 소자(120)들의 사이에 배치될 수 있으며, 도광 부재(130)의 단부는 발광 소자(120)에 직접 연결되거나 또는 근접하게 배치될 수 있다.
상기와 같은 도광 부재(130)는 발광 소자(120)의 광선을 배광시키도록 투명 소재로 형성될 수 있다. 예를 들면, 도광 부재(130)는 투명한 유리 소재나 플라스틱 소재로 형성될 수 있다.
한편, 도광 부재(130)는 발광 소자(120)로부터 멀어지는 방향(A)을 따라 굴절률이 감소되도록 형성될 수 있다. 즉, 도광 부재(130)의 굴절률을 위치에 따라 서로 다르게 형성시킴으로써, 도광 부재(130)의 모든 위치에서 배광되는 광선의 조도를 균일하게 제어할 수 있다. 특히, LED 패키지 모듈의 광선은 직진성이 매우 높으므로, 발광 소자(120)와 가까운 위치일수록 도광 부재(130)의 굴절률을 높게 형성하여 도광 부재(130)에 의해 굴절되는 광선의 양을 증대시킬 수 있다.
상기와 같이 도광 부재(130)의 굴절률을 위치에 따라 상이하게 형성하는 방법으로 조명 장치(100)의 배광 균일성을 향상시킬 수 있다. 도 3 내지 도 5에는 본 실시예에 따른 도광 부재(130)의 다양한 실시예가 도시되어 있다.
도 3에 따르면, 도광 부재(132)의 제1 실시예는 굴절률이 상이한 복수개의 도광 소재(132a, 132b)를 접합하여 형성될 수 있다. 구체적으로 설명하면, 도광 부재(132)의 제1 실시예는, 발광 소자(120)의 광선이 입사되도록 형광관(112)의 양단부에 배치된 제1 도광 소재(132a)들, 및 제1 도광 소재(132a)들의 사이에 배치되고 제1 도광 소재(132a)보다 낮은 굴절률을 갖도록 형성된 제2 도광 소재(132b)를 구비할 수 있다.
제1 도광 소재(132a)들은 형광관(112)의 양단부에 배치된 발광 소자(120)들에 직접 연결되거나 또는 발광 소자(120)들에 근접하게 배치될 수 있다. 제2 도광 소재(132b)의 양단부는 제1 도광 소재(132a)들에 접합될 수 있다. 하지만, 본 실시예의 도광 부재(132)는 제1 도광 소재(132a)들 및 제2 도광 소재(132b)로 한정되는 것은 아니며, 조명 장치(100)의 설계 조건 및 상황에 따라 도광 소재(132a, 132b)의 굴절률, 개수, 접합면 형상을 다양하게 변형할 수 있다.
도 4에 따르면, 도광 부재(134)의 제2 실시예는 광선을 산란 또는 반사시키는 요철부(135)가 표면에 형성될 수 있다. 요철부(135)의 형상은 조명 장치(100)의 설계 조건 및 상황에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들면, 요철부(135)는 다각형이나 반원형의 단면을 갖는 홈과 돌기로 형성될 수 있으며, 요철부(135)는 도광 부재(134)의 표면에 다양한 패턴으로 형성될 수 있다.
도 4에 도시된 도광 부재(134)의 제2 실시예는 도 3의 도광 부재(132)에 삼각형의 요철부(135)가 추가로 형성된 것을 특징으로 한다. 상기와 같이 도광 부재(134)의 표면에 요철부(135)를 형성하면, 도광 부재(134)에서 방출되는 광선이 산란 또는 반사되어 도광 부재(134)의 배광 특성이 더욱 향상될 수 있다.
요철부(135)는 다양한 방법으로 도광 부재(134)의 표면에 형성할 수 있다. 예를 들면, 도광 부재(134)의 표면을 직접 가공하여 요철부(135)를 형성하거나, 요철부(135)가 형성된 금형을 이용하여 요철부(135)가 형성된 도광 부재(134)를 성형하거나, 또는 요철부(135)를 별도의 공정으로 제조한 후 도광 부재(134)의 표면에 부착할 수 있다.
도 5에 따르면, 도광 부재(136)의 제3 실시예는 광선을 산란 또는 반사시키는 기포체(137) 또는 반사체(미도시) 중 적어도 하나가 내부에 구비될 수 있다. 기포체(137)는 공기로 형성된 방울이다. 반사체는 빛의 반사율이 높은 금속으로 형성될 수 있다. 이와 같은 기포체(137)와 반사체는 도광 부재(136)의 성형시 도광 부재(136)의 원재료에 배합 또는 형성될 수 있다.
기포체(137) 또는 반사체의 형상, 크기 또는 이격 거리는 조명 장치(100)의 설계 조건 및 상황에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들면, 기포체(137) 또는 반사체는 구, 뿔, 기둥 등의 형상으로 형성될 수 있으며, 기포체(137) 또는 반사체는 도광 부재(136)의 내부에 다양한 패턴으로 분포될 수 있다.
도 5에 도시된 도광 부재(136)의 제3 실시예는 도 3에 도시된 도광 부재(132)의 제1 실시예에 기포체(137)가 일정한 간격으로 형성된 것이다. 상기와 같이 도광 부재(136)의 내부에 기포체(137)를 형성하면, 도광 부재(136)의 내부를 따라 이동되는 광선이 산란 또는 반사되어 도광 부재(136)의 배광 특성이 더욱 향상될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치(100)의 작동을 살펴보면 다음과 같다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여 도 3에 도시된 도광 부재(130)가 조명 장치(100)에 사용된 것으로 한정하여 설명한다.
먼저, 조명 장치(100)에 전원을 제공하면, 전원은 전원핀(116)을 통해서 형광관(112)의 양단부에 배치된 발광 소자(120)에 전달되어 발광 소자(120)가 작동된다.
발광 소자(120)는 도광 부재(130)를 향해 단색광을 방출한다. 이와 같은 발광 소자(120)의 광선은 도광 부재(130)의 양단부를 통해 도광 부재(130)의 내부에 입사될 수 있다.
발광 소자(120)의 광선은 도광 부재(130)의 양단부에 배치된 제1 도광 소재(132a)를 통과할 수 있으며, 그 과정에서 제1 도광 소재(132a)는 형광관(112)의 양단 부분을 향해 발광 소자(120)의 광선을 제1 굴절률로 굴절시킬 수 있다.
그리고, 제1 도광 소재(132a)를 통과한 광선은 도광 부재(130)의 중간부에 배치된 제2 도광 소재(132b)를 통과할 수 있으며, 그 과정에서 제2 도광 소재(132b)는 형광관(112)의 중간 부분을 향해 제1 도광 소재(132a)를 통과한 광선을 제2 굴절률로 굴절시킬 수 있다.
이때, 제1 굴절률이 제2 굴절률보다 크게 형성되므로, 발광 소자(120)에서 방출되는 높은 직진성의 광선을 원활하게 굴절시킬 수 있으며, 이 과정에서 제1 도광 소재(132a)로 전달되는 광선의 직진성도 감소시킬 수 있다. 따라서, 제2 도광 소재(132b)의 제2 굴절률은 제1 굴절률보다 작게 설정되더라도, 제1 도광 소재(132a)와 동일 유사하게 광선을 굴절시킬 수 있다.
상기와 같이 도광 부재(130)에서 형광관(112)으로 방출되는 광선은, 도광 부재(130)의 모든 부분에서 균일한 조도로 방출될 수 있으며, 형광관(112)을 통과하는 과정에서 형광체에 의해 백색광으로 변환될 수 있다.
한편, 발광 소자(120)에서 방출되는 광선은 단색광이므로, 도광 부재(130)에 의해 굴절되는 과정에서 광선이 여러 개의 단색광으로 분리되는 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 조명 장치(100)의 배광 안정성 및 설계 자유도가 향상될 수 있다. 뿐만 아니라, 도광 부재(130)에 도 4의 요철부(135), 또는 도 5의 기포체(137)나 반사체를 추가하여 도광 부재(130)의 배광 특성을 향상시키는 경우에도, 광선이 산란 또는 반사되는 과정에서 광선이 여러 개의 단색광으로 분리되는 현상을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 장치(200)가 도시된 도면이다. 참고로, 도 6에서 도 1 내지 도 2에 도시된 참조부호와 동일 유사한 참조부호는 동일한 부재를 나타내며, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 이하에서는 도 1 내지 도 2에 도시된 조명 장치(100)와 상이한 점을 중심으로 서술하도록 한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명장치(200)가 도 1과 도 2의 조명 장치(100)와 다른 점은, 도광 부재(230)의 내부에 구비된 기포체(237) 또는 반사체(미도시) 중 어느 하나의 밀도를 조절하여 도광 부재(230)의 굴절률을 위치에 따라 다르게 형성한 점이 상이하다.
즉, 도광 부재(230)의 내부에는 도광 부재(230)의 배광 특성을 향상시키기 위하여 발광 소자(120)의 광선을 산란 또는 반사시키는 기포체(237) 또는 반사체 중 적어도 하나가 구비될 수 있다. 여기서, 기포체(237)와 반사체는 도 5에 도시된 기포체(137)와 반사체와 동일 유사한 구성이므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 도광 부재(230)의 내부에 기포체(237)만 구비된 것으로 설명한다.
기포체(237)의 밀도가 증가되면 광선의 굴절률이 향상될 수 있으며, 기포체(237)의 밀도가 감소되면 광선의 굴절률이 저하될 수 있다. 따라서, 기포체(237)의 밀도는 발광 소자(120)로부터 멀어짐에 따라 감소되도록 형성될 수 있다.
구체적으로, 도 6의 도광 부재(230)는 발광 소자(120)와의 이격 거리를 기준으로 복수개의 부분(232, 234)으로 구획할 수 있고, 구획된 부분들의 기포체(237)의 밀도를 상이하게 형성할 수 있다. 따라서, 도 3에 도시된 도광 부재(130)와 같이 굴절률이 다른 복수개의 도광 소재(132a, 132b)를 접합하는 방법 대신에, 본 실시예는 도광 부재(230)를 복수개의 부분(232, 234)으로 나누어 기포체(237) 또는 반사체 중 적어도 하나의 밀도를 서로 다르게 적용하는 방법으로 도광 부재(230)의 굴절률을 조절할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치(300)가 도시된 도면이다. 참고로, 도 7에서 도 1 내지 도 2에 도시된 참조부호와 동일 유사한 참조부호는 동일한 부재를 나타내며, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 이하에서는 도 1 내지 도 2에 도시된 조명 장치(100)와 상이한 점을 중심으로 서술하도록 한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명장치(300)가 도 1과 도 2의 조명 장치(100)와 다른 점은, 도광 부재(330)가 발광 소자(120)에서 멀어짐에 따라 두께가 감소되는 방향으로 경사지게 형성된 점이 상이하다.
즉, 도광 부재(330)는 발광 소자(120)로부터 멀어짐에 따라 유효 굴절률이 감소되도록 형성될 수 있다. 도광 부재(330)의 유효 굴절률은 발광 소자(120)로부터 형광관(112)에 도달될 때까지의 모든 굴절률의 평균값이다. 구체적으로 설명하면, 발광 소자(120)의 광선은 도광 부재(330)를 통과하는 과정에서 1차로 굴절될 수 있고, 도광 부재(330)와 형광관(112)의 사이 공간을 통과하는 과정에서 2차로 굴절될 수 있다. 상기와 같은 1차 굴절률과 2차 굴절률을 평균한 값이 유효 굴절률이다. 한편, 유효 굴절률은 형광관(112)과 지지 부재(114)의 내부에 주입되는 기체의 종류에 따라 변경될 수 있다.
본 실시예에서는 도광 부재(330)의 두께가 발광 소자(120)와의 거리에 따라 상이하므로, 도광 부재(330)와 형광관(112) 사이의 공간도 상이하며, 그로 인하여 도광 부재(330)의 위치에 따라 유효 굴절률이 상이할 수 있다. 반면에, 도 1 내지 도 2에 도시된 조명 장치(100)는 도광 부재(330)의 두께가 발광 소자(120)와의 거리에 따라 일정하므로, 도광 부재(330)와 형광관(112) 사이의 공간도 항상 일정하다. 따라서, 본 실시예의 조명 장치(300)에서는 유효 굴절률을 이용하여 설계하는 것이 바람직하지만, 도 1 내지 도 2의 조명 장치(100)에서는 유효 굴절률의 개념이 불필요하다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 도광 부재(330)는 원뿔 형상 또는 다각뿔 형상으로 형성될 수 있다. 도광 부재(330)는 형광관(112)의 양단부에 배치된 발광 소자(120)들에 각각 배치될 수 있다. 즉, 도광 부재(330)는 형광관(112)의 일단부에 배치된 발광 소자(120)에 배치되는 제1 도광 부재(332), 및 형광관(112)의 타단부에 배치된 발광 소자(120)에 배치되는 제2 도광 부재(334)를 구비할 수 있다.
도광 부재(330)의 꼭지점 부분은 발광 소자(120)로부터 멀어지는 방향을 향하도록 배치될 수 있으며, 도광 부재(330)의 밑면 부분은 발광 소자(120)에 직접 연결되거나 근접되게 배치될 수 있다. 이때, 제1 도광 부재(332) 및 제2 도광 부재(334)의 꼭지점 부분은 서로 연결되거나, 또는 소정의 간격으로 분리될 수 있다.
한편, 발광 소자(120)의 광선은 도광 부재(330)의 경사면(332a, 334a)에서 굴절될 수 있다. 즉, 도광 부재(330)의 경사면(332a, 334a)은 발광 소자(120)의 광선을 형광관(112)으로 굴절시키는 굴절면에 해당된다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치(400)가 도시된 도면이고, 도 9는 도 8에 도시된 도광 부재(430)를 나타낸 단면도이다.
참고로, 도 8 및 도 9에서 도 1 내지 도 2에 도시된 참조부호와 동일 유사한 참조부호는 동일한 부재를 나타내며, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 이하에서는 도 1 내지 도 2에 도시된 조명 장치(100)와 상이한 점을 중심으로 서술하도록 한다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명장치(400)가 도 1과 도 2의 조명 장치(100)와 다른 점은, 발광 소자(120)가 형광관(112)의 일단부에만 배치된 점이 상이하다.
따라서, 본 실시예의 도광 부재(430)는, 발광 소자(120)의 광선이 입사되도록 조명 장치 본체(410)의 형광관(112)의 일단부에 배치된 제1 도광 소재(432), 제1 도광 소재(432)의 단부에 접합되고 제1 도광 소재(432)보다 낮은 굴절률을 갖도록 형성된 제2 도광 소재(434), 및 제2 도광 소재(434)의 단부에 접합되고 형광관(112)의 타단부에 배치되며 제2 도광 소재(434)보다 낮은 굴절률을 갖도록 형성된 제3 도광 소재(436)를 구비할 수 있다.
한편, 형광관(112)의 타단부에는 도 1과 도 2에 도시된 지지 부재(114)와 다른 종류의 지지 부재(114)가 장착될 수 있다. 즉, 도 8에 도시된 지지 부재(114)는 발광 소자(120)에 전원을 제공할 필요성이 없으므로, 도 1과 도 2에 도시된 전원핀(116)이 생략되고, 전원핀(116)과 유사한 형상의 돌기부(416)가 돌출되게 형성될 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100, 200, 300, 400: 조명 장치
110, 410: 조명 장치 본체
112: 형광관
114, 414: 지지 부재
120: 발광 소자
130, 132, 134, 136, 230, 330, 430: 도광 부재
135: 요철부
137, 237: 기포체

Claims (16)

  1. 조명 장치 본체;
    상기 조명 장치 본체 내의 양단부 중 적어도 하나에 구비된 발광 소자; 및
    상기 발광 소자에서 방출된 광선을 외부로 균일하게 배광시키기 위하여 상기 조명 장치 본체의 양단부 사이에 배치된 도광 부재;를 포함하고
    상기 도광 부재의 굴절률은 상기 발광 소자로부터 멀어짐에 따라 감소되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도광 부재는 굴절률이 상이한 복수개의 도광 소재를 접합하여 형성된 조명 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 발광 소자는 상기 조명 장치 본체의 양단부에 각각 배치되고,
    상기 도광 부재는,
    상기 발광 소자의 광선이 입사되도록 상기 조명 장치 본체의 양단부에 배치된 제1 도광 소재; 및
    상기 제1 도광 소재들의 사이에 배치되어 상기 제1 도광 소재들과 양단부가 접합되고, 상기 제1 도광 소재보다 낮은 굴절률을 갖도록 형성된 제2 도광 소재;
    를 구비한 조명 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 발광 소자는 상기 조명 장치 본체의 일단부에 배치되고,
    상기 도광 부재는,
    상기 발광 소자의 광선이 입사되도록 상기 조명 장치 본체의 일단부에 배치된 제1 도광 소재;
    상기 제1 도광 소재의 단부에 접합되고, 상기 제1 도광 소재보다 낮은 굴절률을 갖도록 형성된 제2 도광 소재; 및
    상기 제2 도광 소재의 단부에 접합되고, 상기 조명 장치 본체의 타단부에 배치되며, 상기 제2 도광 소재보다 낮은 굴절률을 갖도록 형성된 제3 도광 소재;
    를 구비한 조명 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 도광 부재의 표면에는 상기 도광 부재의 배광 특성을 향상시키기 위하여 상기 광선을 산란 또는 반사시키는 요철부가 형성된 조명 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 도광 부재의 내부에는 상기 도광 부재의 배광 특성을 향상시키기 위하여 상기 광선을 산란 또는 반사시키는 기포체 또는 반사체 중 적어도 하나가 구비된 조명 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 도광 부재의 내부에는 상기 도광 부재의 배광 특성을 향상시키기 위하여 상기 발광 소자의 광선을 산란 또는 반사시키는 기포체 또는 반사체 중 적어도 하나가 구비되고,
    상기 기포체 또는 상기 반사체 중 적어도 하나는 상기 도광 부재의 위치에 따라 굴절률이 변경되도록 상기 도광 부재의 위치에 따라 밀도가 다르게 형성된 조명 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기포체 또는 상기 반사체 중 적어도 하나의 밀도는 상기 발광 소자로부터 멀어짐에 따라 감소되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 도광 부재는 상기 발광 소자로부터 멀어짐에 따라 유효 굴절률이 감소되도록 상기 발광 소자에서 멀어짐에 따라 두께가 감소되는 방향으로 경사지게 형성된 조명 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 도광 부재는 원뿔 형상 또는 다각뿔 형상으로 형성된 조명 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명 장치 본체는,
    상기 발광 소자와 상기 도광 부재를 내부에 수용하는 형광관; 및
    상기 형광관의 양단부에 결합되고, 상기 발광 소자와 상기 도광 부재를 지지하는 지지 부재;를 구비하며,
    상기 발광 소자는 단색광을 방출하도록 형성되고,
    상기 형광관에는 상기 발광 소자의 단색광을 백색광으로 바꾸는 형광체가 구비된 조명 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 형광체는 상기 형광관의 내부에 포함된 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 형광체는 상기 형광관의 표면에 층 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  14. 조명 장치 본체;
    상기 조명 장치 본체 내의 양단부 중 적어도 하나에 구비되고, 단색광을 방출하도록 형성된 발광 소자; 및
    상기 발광 소자에서 방출된 광선을 외부로 균일하게 배광시키기 위하여 상기 조명 장치 본체의 양단부 사이에 배치된 도광 부재;를 포함하고,
    상기 조명 장치 본체는,
    상기 발광 소자와 상기 도광 부재를 내부에 수용하고, 상기 발광 소자의 단색광을 백색광으로 바꾸는 형광체가 구비된 형광관; 및
    상기 형광관의 양단부에 결합되고, 상기 발광 소자와 상기 도광 부재를 지지하는 지지 부재;를 구비한 조명 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 형광체는 상기 형광관의 내부에 포함된 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 형광체는 상기 형광관의 표면에 층 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 조명 장치.
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