KR20130088950A - 조명 장치 - Google Patents

Abstract

실시 예는 조명 장치에 관한 것이다.
실시 예에 따른 조명 장치는, 실시 예에 따른 조명 장치는, 원 형상의 일 면을 갖는 베이스; 상기 베이스의 일 면 상에 배치된 발광 소자; 및 상기 베이스와 결합하고, 상기 발광 소자 상에 배치된 광학부;를 포함하고, 상기 광학부는 상기 발광 소자와 소정 간격 이격되어 배치되고 속이 빈 구의 일 부분을 갖는 제1 광학부와, 상기 제1 광학부를 지지하는 제2 광학부를 갖는다.

Description

조명 장치{LIGHTING DEVICE}

실시 예는 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.

실시 예는 측면 배광을 향상시킬 수 있는 조명 장치를 제공한다.

또한, 실시 예는 광 변환 효율이 좋은 조명 장치를 제공한다.

또한, 실시 예는 측면 배광을 제어할 수 있는 조명 장치를 제공한다.

실시 예에 따른 조명 장치는, 원 형상의 일 면을 갖는 베이스; 상기 베이스의 일 면 상에 배치된 발광 소자; 및 상기 베이스와 결합하고, 상기 발광 소자 상에 배치된 광학부;를 포함하고, 상기 광학부는 상기 발광 소자와 소정 간격 이격되어 배치되고 속이 빈 구의 일 부분을 갖는 제1 광학부와, 상기 제1 광학부를 지지하는 제2 광학부를 갖는다.

실시 예에 따른 조명 장치는, 원 형상의 일 면을 갖는 베이스; 상기 베이스의 일 면 상에 배치되고, 미리 결정된 지향각(θ)을 갖는 발광 소자; 및 구의 일 부분을 갖고, 상기 발광 소자 위의 미리 결정된 지점에 배치된 광학부;를 포함하고, 상기 구의 일 부분의 겉넓이는 가상의 원의 면적과 동일하고, 상기 가상의 원의 면적은 두 교점 사이의 거리를 지름으로 하고, 상기 두 교점은 상기 지향각을 갖는 두 선분들과 상기 지점을 지나는 선분이 교차하는 점이다.

실시 예에 따른 조명 장치는, 원 형상의 일 면을 갖는 베이스; 상기 베이스의 일 면 상에 배치되고, 미리 결정된 지향각(θ)을 갖는 발광 소자; 및 구의 일 부분을 갖고, 상기 발광 소자 상에 배치된 광학부;를 포함하고, 상기 구의 중심에서 상기 구의 일 부분에 접하는 접선들 중 최대로 이격된 두 접선 사이의 각도는 상기 발광 소자의 지향각과 같다.

실시 예에 따른 조명 장치를 사용하면, 측면 배광을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 광 변환 효율이 좋은 이점이 있다.

또한, 실시 예는 측면 배광을 제어할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 실시 예에 따른 조명 장치의 단면도,
도 2는 하나의 발광 소자와 대응되는 광학부의 정면도,
도 3은 하나의 발광 소자와 광학부의 관계를 설명하기 위한 도면,
도 4는 도 1에 도시된 광원부를 위에서 바라본 도면,
도 5 및 도 6은 n/m가 0.65 미만일 때 도 1에 도시된 조명 장치에서 방출되는 광의 배광을 보여주는 배광 분포도,
도 7 및 도 8은 n/m가 0.65 이상일 때 도 1에 도시된 조명 장치에서 방출되는 광의 배광을 보여주는 배광 분포도,
도 9는 도 1에 도시된 광학부의 단면도,
도 10은 도 9에 도시된 광학부를 설명하기 위한 도면,
도 12 내지 도 15는 h의 변화에 따른 조명 장치의 배광 분포도들.

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 예의 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 실시 예에 따른 조명 장치를 설명한다.

도 1은 실시 예에 따른 조명 장치의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 실시 예에 따른 조명 장치는 벌브(Bulb) 타입의 조명 장치일 수 있다.

실시 예에 따른 조명 장치는, 히트 싱크(heat sink, 100), 베이스(200), 광원부(300), 광학부(400), 커버부(500), 전원부(600), 내부 케이스(700) 및 소켓부(800)를 포함할 수 있다.

히트 싱크(100)는 광원부(300)와 전원부(600)로부터 발생된 열을 전달받아 외부로 방출한다. 따라서, 히트 싱크(100)는 열 방출 효율이 뛰어난 금속 재질 또는 수지 재질일 수 있다. 예를 들어, 히트 싱크(100)는 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 주석(Sn) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

히트 싱크(100)는 베이스(200)가 배치되는 배치부(110)를 갖는다. 배치부(110)는 히트 싱크(100)의 평평한 하나의 면일 수 있다. 히트 싱크(100)의 배치부(110)의 일 부분은 전원부(600)로부터의 전원을 광원부(300)로 전달하는 전선(wire) 또는 핀(pin)에 의해 관통된다.

도면에서는 히트 싱크(100)와 베이스(200)를 별개의 구성요소로 표현되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 즉, 히트 싱크(100)와 베이스(200)가 일체로서, 히트 싱크(100)가 베이스(200)와 같은 돌출부를 가질 수 있다.

히트 싱크(100)는 전원부(600)와 내부 케이스(700)를 수납하는 수납부(150)를 갖는다. 수납부(150)는 히트 싱크(100) 내부에 형성된 홈(recess)일 수 있다.

히트 싱크(100)는 커버부(500)와 결합한다. 히트 싱크(100)와 커버부(500)의 결합은 회전 결합 방식, 억지끼움 방식 등 다양한 방식을 통해 결합될 수 있다.

히트 싱크(100)는 내부 케이스(700)와 결합한다. 히트 싱크(100)와 내부 케이스(700)의 결합은 나사 등을 이용한 체결 방식 등 다양한 방식을 통해 결합될 수 있다.

베이스(200)는 히트 싱크(100)의 배치부(110) 상에 배치된다. 특히, 베이스(200)는 히트 싱크(100)의 배치부(110)의 중앙부에 배치된다.

베이스(200)는 광원부(300)를 커버부(500)의 내부 중심부에 인접하도록 배치시킨다. 베이스(200)에 의해, 광원부(300)는 커버부(500)의 내부 중심부에 인접하여 배치되고, 광원부(300)로부터 방출된 광은 사방으로 방출될 수 있다.

베이스(200)는 소정의 높이를 갖는 부재일 수 있다. 일 예로, 베이스(200)는 소정의 높이를 갖고, 배치부(110)에 인접한 하단부의 직경이 광원부(300)가 배치된 상단부의 직경보다 큰 부재일 수 있다.

베이스(200) 상에는 복수의 광원부(300)들이 배치된다. 구체적으로, 베이스(200)의 상단부는 배치부(210)를 갖고, 배치부(210) 상에 복수의 광원부(300)들이 배치된다.

베이스(200)는 광학부(400)와 결합한다. 베이스(200)와 광학부(400)의 결합에 의해, 광원부(300)는 외부에 노출되지 않는다. 즉, 베이스(200)의 배치부(210)와 광학부(400)는 광원부(300)를 밀폐한다.

베이스(200)의 내부는 전원부(600)로부터의 전선 등에 의해 관통된다.

베이스(200)의 재질은 히트 싱크(100)의 재질과 동일할 수 있다. 즉, 광원부(300)로부터 발생된 열을 히트 싱크(100)로 전달할 수 있는 재질일 수 있다.

베이스(200)의 외면은 광원부(300)와 커버부(500)로부터의 광을 용이하게 반사하는 반사막으로 코팅될 수 있다. 여기서, 반사막은 백색 도료일 수도 있고, 거울면일 수도 있다.

도면에서, 베이스(200)는 히트 싱크(100)와 별개의 구성요소로 표현되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 즉, 베이스(200)는 히트 싱크(100)와 일체일 수 있다. 구체적으로, 베이스(200)가 히트 싱크(100)의 일부 구성요소일 수 있다.

광원부(300)는 기판(310)과 발광 소자(330)를 포함할 수 있다. 광원부(300)는 전원부(600)로부터의 전선 등과 전기적으로 연결된다.

기판(310)은 베이스(200)의 배치부(210) 상에 배치되고, 기판(310) 위에는 발광 소자(330)가 배치된다. 도 1에서, 하나의 기판(310) 위에 하나의 발광 소자(330)가 배치된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 다른 예로, 하나의 기판(310) 위에 복수의 발광 소자(330)들이 배치될 수 있다.

기판(310)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있으며, 예를 들어, 일반 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB 등을 포함할 수 있다. 여기서, 기판(310)은 인쇄회로기판 위에 패키지 하지 않은 LED 칩을 직접 본딩할 수 있는 COB(Chips On Board)일 수 있다. COB는 세라믹 재질을 포함하여 열에 대한 내열성 및 절연성을 확보할 수 있다.

기판(310)은 광을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 일 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색 또는 은색 도료 등으로 코딩될 수 있다.

발광 소자(330)는 기판(310) 상에 배치된다. 뿐만 아니라, 발광 소자(330)는 기판(310) 상에 복수로 배치될 수 있다.

발광 소자(330)는 청색(Blue), 적색(Red) 및 녹색(Green)의 광을 방출하는 발광 다이오드 칩이거나 백색(White)의 광을 방출하는 발광 다이오드 칩일 수 있다. 뿐만 아니라, 발광 소자(330)는 UV를 방출하는 발광 다이오드 칩일 수 있다. 여기서, 발광 다이오드 칩은 수평형(Lateral Type)일 수도 있고, 수직형(Vertical Type)일 수 있다.

발광 소자(330)는 렌즈에 의해 몰딩될 수 있다. 렌즈는 발광 소자(330)로부터 방출된 광의 지향각이나 광의 방향을 조절할 수 있다. 렌즈는 반구 타입으로 빈공간 없이 내부가 전체적으로 실리콘 수지 또는 에폭시 수지와 같은 투광성 수지로 채워진 것일 수 있다.

여기서, 투광성 수지는 전체적으로 또는 부분적으로 분산된 형광체를 포함할 수도 있다. 발광 소자(330)가 청색광을 방출하는 발광 다이오드일 경우, 투광성 수지에 포함된 형광체는 가넷(Garnet)계(YAG, TAG), 실리케이드(Silicate)계, 나이트라이드(Nitride)계 및 옥시나이트라이드(Oxynitride)계 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 투광성 수지에 황색 계열의 형광체만을 포함되도록 하여 자연광(백색광)을 구현할 수 있지만, 연색지수의 향상과 색온도의 저감을 위해 녹색 계열의 형광체나 적색 계열을 형광체를 더 포함할 수 있다.

투광성 수지에 여러 종류의 형광체들이 혼합된 경우, 형광체의 색상에 따른 첨가 비율은 적색 계열의 형광체보다는 녹색 계열의 형광체를, 녹색 계열의 형광체보다는 황색 계열의 형광체를 더 많이 사용할 수 있다.

투광성 수지는 복수의 층들로 나눠질 수 있다. 예를 들어, 투광성 수지는 적색 계열의 형광체를 갖는 층, 녹색 계열의 형광체를 갖는 층 및 황색 계열의 형광체를 갖는 층들이 적층된 것일 수 있다.

발광 소자(330)는 광학부(400)와 소정의 관계를 가질 수 있다. 발광 소자(330)의 개수에 따라 광학부(400)의 구조는 달라질 수 있다. 도 2 내지 도 3을 참조하여 설명하도록 구체적으로 설명하도록 한다.

도 2는 하나의 발광 소자와 대응되는 광학부의 정면도이고, 도 3은 하나의 발광 소자와 광학부의 관계를 설명하기 위한 도면이다.

도 2에 도시된 광학부(400’)의 구조는, 도 1에 도시된 하나의 발광 소자(330) 하나와 대응되는 구조이다. 참고로, 도 1에 도시된 광학부(400)의 구조는 복수의 발광 소자(330)들과 대응되는 구조이다. 이에 대해서는 추후에 설명하도록 한다.

도 2를 참조하면, 하나의 발광 소자(330)와 대응되는 광학부(400’)는 속이 빈 구의 일 부분인 제1 광학부(410’)와 상기 제1 광학부(410’)를 지지하는 제2 광학부(430’)를 포함한다.

제1 광학부(410’)는 반지름이 R인 구의 일 부분이다. 그리고, 상기 반지름이 R인 구의 중심에서 제1 광학부(410’)와 접하는 두 접선 사이의 각도는 발광 소자(330)의 지향각(beam angle)과 같다. 여기서, 상기 두 접선은 반지름이 R인 구의 중심에서 제1 광학부(410’)에 접하는 여러 접선들 중 거리가 가장 먼 두 개의 접선이다.

제2 광학부(430’)는 제1 광학부(410’)가 발광 소자(330) 위에 일정 간격 떨어져 배치되도록 제1 광학부(410’)를 지지한다. 또한, 제2 광학부(430’)는 발광 소자(330)를 둘러싸도록 배치된다.

제2 광학부(430’)는 상단부와 하단부를 가질 수 있는데, 제2 광학부(430’)의 상단부는 제1 광학부(410’)와 결합하고, 제2 광학부(430’)의 하단부는 도 1에 도시된 베이스(200)와 결합할 수 있다.

제2 광학부(430’)는 제1 광학부(410’)와 일체로 제작될 수도 있고, 별개로 제작되어 접착제 등을 통해 제1 광학부(410’)와 결합할 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하여 상기 제1 광학부(410’)를 설계하는 방법을 설명하도록 한다.

도 3에서는 설명의 편의를 위해, 도 2에 도시된 제1 광학부(410’)를 실선으로 표현하였고, 제1 광학부(410’)를 XY 평면 상에 배치시켰으며, XY 평면의 원점에 발광 소자(330)를 위치시켰다. 여기서, XY 평면 상에 도시된 제1 광학부(410’)는 곡선으로 표현되는데, 곡선은 도 2에 도시된 제1 광학부(410’)의 곡면을 표현한 것이다. 제1 광학부(410’)를 나타내는 실선은 도 2에 도시된 제1 광학부(410’)의 외면 또는 내면 중 어느 하나를 표현하는 실선일 수 있다.

상기 제1 광학부(410’)의 설계하는 방법을 설명함에 있어서, 두 가지 값이 미리 결정된 것으로 가정한다. 미리 결정된 값들은 1) 발광 소자(330)의 지향각(θ)과 2) 발광 소자(330)에서 제1 광학부(410’)의 최고 정점 사이의 거리(h)이다.

상기 제1 광학부(410’)는 다음과 같은 과정에 의해 설계될 수 있다.

x축과 평행하고 (0, h)을 지나는 직선과, 발광 소자(330)의 지향각 선분들(BS1, BS2)이 교차하는 두 교점을 계산한다. 그리고, 상기 두 교점 사이의 거리(d)를 지름으로 하는 가상의 원의 면적(A)을 계산한다.

그리고, 도 2에 도시된 제1 광학부(410’)의 반지름(R)을 계산한다. 상기 반지름(R)은 상기 원의 면적(A)과 상기 제1 광학부(400’)의 겉넓이(B)가 같을 때의 값이다. 제1 광학부(410’)의 반지름(R)이 계산되면, 제1 광학부(410’)를 설계할 수 있다.

정리하면, 제1 광학부(410’)의 구조는 발광 소자(330)의 지향각과, 발광 소자(330)와 제1 광학부(410’) 사이의 이격 거리에 의해 결정된다.

다시 도 1을 참조하면, 발광 소자(330)는 복수로 배치부(210) 또는 기판(310) 상에 배치될 수 있다. 여기서, 복수의 발광 소자(330)들은 배치부(210) 또는 기판(310)과 소정의 관계를 가질 수 있다. 도 4를 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.

도 4는 도 1에 도시된 광원부(300)를 위에서 바라본 도면이다.

도 4를 참조하면, 발광 소자(330)들은 배치부(210)의 가상의 자취 P 상에 배치된다. 구체적으로, 각 발광 소자(330)들의 중심이 상기 자취 P 상에 배치된다.

자취 P는 배치부(210)의 형상에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 도면에서는 배치부(210)가 원형의 일 면이므로, 자취 P는 원 형상을 갖는다. 그러나, 자취 P가 이에 한정하는 것은 아니고, 배치부(210)의 형상이 타원 형상이면 자취 P는 타원 형상을 갖고, 배치부(210)의 형상이 다각형상이면 자취 P는 다각형상일 수 있다.

자취 P와 배치부(210)는 소정의 관계를 갖는다. 이의 설명을 위해, 배치부(210)의 직경을 m라하고, 원 P의 직경을 n라 가정한다. 그리고, 자취 P와 배치부(210)와의 관계는, 도 1에 도시된 광학부(400)가 구 형상인 것일 때를 가정한다. 또한, 자취 P는 배치부(210)가 아닌 발광 소자(330)가 배치될 수 있는 하나의 기판 위에 그려질 수도 있다.

m에 대한 n의 비(n/m)는 0.65 이상 1 미만이다. 즉, m가 1일 경우, n는 0.65 이상 1 미만이다.

또한, 광원부(300)의 중심(O)에서 배치부(210)의 최외곽까지의 거리에 대한 광원부(300)의 중심(O)에서 발광 소자(330)까지의 거리의 비는 0.65 이상 1 미만일 수 있다. 여기서, 광원부(300)의 중심(O)은 발광 소자(330)들의 중심으로서, 발광 소자(330)들로의 거리가 일정한 가상의 점을 의미한다.

n/m가 0.65 이상 1 미만이면, 도 1에 도시된 커버부(500)에서 방출되는 광의 측 배광이 강화될 수 있다. 도 5 내지 도 8을 참조하여 설명하도록 한다.

도 5 및 도 6은 n/m가 0.65 미만일 때 도 1에 도시된 조명 장치에서 방출되는 광의 배광을 보여주는 배광 분포도이다. 구체적으로, 도 5는 n/m가 0.35일 때이고, 도 6은 n/m가 0.5일 때이다.

도 7 및 도 8은 n/m가 0.65 이상일 때 도 1에 도시된 조명 장치에서 방출되는 광의 배광을 보여주는 배광 분포도이다. 구체적으로, 도 7은 n/m가 0.65일 때이고, 도 8은 n/m가 0.8일 때이다.

도 5 내지 도 8을 참조하면, n/m가 커질수록 측 배광이 강화됨을 확인할 수 있다. 특히, n/m가 0.65 이상일 때, 측 배광이 최적화됨을 확인할 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 광학부(400)는 베이스(200) 상에 배치된다. 구체적으로, 광학부(400)는 광원부(300) 상에 배치되고, 베이스(200)와 결합할 수 있다.

도 1에 도시된 광학부(400)는 도 2에 도시된 광학부(400’)와 같은 원리로 제작된 것이다. 도 1에 도시된 광학부(400)의 구조가 도 2에 도시된 광학부(400’)의 구조와 다른 이유는 발광 소자(330)의 개수에 의한 것이다. 도 1에 도시된 광학부(400)의 구조를 도 9 및 도 10을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.

도 9는 도 1에 도시된 광학부(400)의 단면도이다.

도 9를 참조하면, 광학부(400)는 제1 광학부(410)와 제2 광학부(430)를 포함한다.

제1 광학부(410)는 속이 빈 구의 일 부분들(411, 415)을 포함한다.

상기 일 부분들(411, 415)의 개수는 도 1에 도시된 발광 소자(330)들의 개수와 동일할 수 있다. 즉, 상기 일 부분들(411, 415)은 발광 소자(330)들과 일대일 대응할 수 있다.

상기 일 부분들(411, 415)은 모두 동일한 형상일 수도 있고, 서로 다른 형상일 수도 있다. 도 2에 도시된 발광 소자(330)들이 모두 같은 종류의 제품이라면, 상기 일 부분들(411, 415)은 동일한 형상이다.

상기 일 부분들(411, 415)은 서로 연결된다. 여기서, 상기 일 부분들(411, 415)은 일체로 제작된 것일 수 있다.

제1 광학부(410)는 제2 광학부(430) 상에 배치된다. 제1 광학부(410)는 제2 광학부(430)의 상단부에 연결된다. 제1 광학부(410)는 제2 광학부(430)와 일체일 수도 있고, 접착제 등에 의해서 제2 광학부(430)에 연결될 수 있다.

제2 광학부(430)는 제1 광학부(410) 아래에 배치된다. 제2 광학부(430)는 제1 광학부(410)가 도 2에 도시된 발광 소자(330)들 상에 일정 간격 이격되어 배치되도록 제1 광학부(410)를 지지한다. 여기서, 제2 광학부(430)는 제1 광학부(410)를 지지하는 부재로 명명될 수도 있다.

제2 광학부(430)는 상단부와 하단부를 갖는데, 상단부는 제1 광학부(410)의 일 부분들(411, 415)과 연결되고, 하단부는 도 1에 도시된 베이스(200)와 결합할 수 있다.

제2 광학부(430)의 내면과 외면은 곡면일 수도 있고, 평면일 수도 있다.

도 10을 참조하여, 제1 광학부(410)와 제2 광학부(430)를 설명하도록 한다.

도 10은 도 9에 도시된 광학부를 설명하기 위한 도면이다.

도 10에 있어서, 설명의 편의를 위해, 도 9에 도시된 제1 및 제2 광학부(410, 430)를 XY 평면 상에 배치시켰고, XY 평면의 원점에 제1 발광 소자(331)를 위치시켰고, XY 평면의 원점에서 n만큼 떨어진 X축 위에 제5 발광 소자(335)를 위치시켰다. 또한, 제1 및 제2 광학부(410, 430)를 실선으로 표현하였다.

여기서, XY 평면 상에 도시된 제1 광학부(410)는 곡선으로 표현되는데, 곡선은 도 9에 도시된 제1 광학부(410)의 곡면을 표현한 것이다. 제1 및 제2 광학부(410, 430)를 나타내는 실선은 도 9에 도시된 제1 및 제2 광학부(410, 430)의 외면 또는 내면 중 어느 하나를 표현하는 실선일 수 있다.

도 10을 참조하면, 제1 광학부(410)의 제1 부분(411)은 제1 발광 소자(331)와 대응하고, 제2 부분(415)은 제5 발광 소자(335)와 대응한다.

제1 및 제2 부분(411, 415)은 도 2 내지 도 3에서 상세히 설명한 과정에 의해 설계될 수 있다. 즉, 제1 부분(411)은 제1 발광 소자(331)의 지향각(θ)과 제1 발광 소자(331)에서 제1 부분(411) 사이의 거리(h)에 의해 설계되고, 제2 부분(415)은 제5 발광 소자(335)의 지향각(θ)과 제5 발광 소자(335)에서 제2 부분(415) 사이의 거리(h)에 의해 설계된다. 제1 발광 소자(331)와 제5 발광 소자(335)가 동일한 제품이라면, 제1 및 제2 부분(411, 415)는 동일한 형상으로 제작될 것을 예상할 수 있다.

제2 광학부(430)는 제1 광학부(410)의 끝단에 연결되도록 설계될 수 있다. 제2 광학부(430)와 X축이 이루는 각도(α)는 (180-θ)/2도 보다는 크고 180도 보다는 작은 각도일 수 있다. 여기서, θ는 발광 소자(330)의 지향각이다.

제2 광학부(430)의 하단부의 직경(m)은 발광 소자(330)들의 자취(P)의 지름보다 크다.

h는 제2 광학부(430)의 하단부의 직경(m)과 소정의 관계를 가질 수 있다. 여기서, m은 도 1에 도시된 베이스(200)의 배치부(210)의 직경일 수도 있고, 복수의 발광 소자(330)들이 배치되는 하나의 기판의 직경일 수도 있다.

도 11은 h의 변화에 따른 광학부(400)의 광 변환 효율을 보여주는 그래프이다. 도 11의 그래프는 m과 n을 미리 결정된 값으로 설정한 상태에서 h의 변화에 따른 광학부(400)의 광 변환 효율(lm/Wrad)을 보여주는 실험 그래프이다. m은 21mm, n은 10mm로 설정하였다.

도 12 내지 도 15는 h의 변화에 따른 조명 장치의 배광 분포도들이다. 도 12는 m에 대한 h의 비(h/m)가 0.6일 때이고, 도 13은 h/m가 0.8일 때이고, 도 14는 h/m가 1.0일 때이고, 도 15는 h/m가 1.2일 때이다.

도 11 및 도 12를 참조하면, h/m가 0.8 이상 1.2 이하의 범위에서 측면 배광이 향상됨으로 확인할 수 있고, 광 변환 효율도 높음을 확인할 수 있다. 또한, h/m의 값을 조절하여 설계자가 원하는 측면 배광을 얻을 수 있다.

다시, 도 1 및 도 2를 참조하면, 광학부(400, 400’)는 형광체를 가질 수 있다. 광학부(400, 400’)는 황색 형광체, 녹색 형광체 및 적색 형광체 중 적어도 하나를 가질 수 있다. 황색 형광체, 녹색 형광체 및 적색 형광체는 광원부(300)에서 방출되는 청색광에 여기되어 황색광, 녹색광 및 적색광을 방출한다. 좀 더 구체적으로, 황색 형광체는 청색광(430nm ~ 480nm)에 응답하여 540nm부터 585nm 범위에서 주 파장을 갖는 광을 방출한다. 상기 녹색 형광체는 청색광(430nm ~ 480nm)에 응답하여 510nm부터 535nm 범위에서 주 파장을 갖는 광을 방출한다. 상기 적색 형광체는 청색광(430nm ~ 480nm)에 응답하여 600nm부터 650nm 범위에서 주 파장을 갖는 광을 방출한다. 상기 황색 형광체는 실리케이트계 또는 야그계의 형광체일 수 있고, 상기 녹색 형광체는 실리케이트계, 나이트라이드계 또는 설파이드계 형광체일 수 있고, 상기 적색 형광체는 나이트라이드계 또는 설파이드계 형광체일 수 있다.

도 1을 참조하면, 커버부(500)는 히트 싱크(100)와 결합하고, 히트 싱크(100)의 배치부(110) 상에 배치된다.

커버부(500)는 히트 싱크(100)의 배치부(110)와 베이스(200) 및 광학부(400)를 둘러싼다.

커버부(500)의 내면은 유백색 도료로 코팅될 수 있다.

커버부(500)는 광학부(400)로부터의 광을 확산시키기 위한 확산 물질을 가질 수 있다.

커버부(500)의 재질은 유리(class)일 수 있다. 유리는 무게나 외부 충격에 약한 문제점이 있기 때문에, 커버부(500)는 플라스틱, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE) 및 폴리카보네이트(PC) 중 어느 하나일 수 있다. 여기서, 폴리카보네이트(PC)는 내광성, 내열성, 충격강도 특성이 좋다.

커버부(500)의 내면의 표면 거칠기는 커버부(500)의 외면의 표면 거칠기보다 클 수 있다. 이 경우, 광학부(400)에서 방출된 광이 커버부(500)의 내면에 조사되어 외부로 방출될 때, 커버부(500)의 내면에 조사된 광이 충분히 산란 및 확산되어 외부로 방출될 수 있다. 따라서, 조명 장치의 발광 특성이 향상될 수 있다.

커버부(500)는 광의 지향각을 넓힐 수 있는 블로우(blow)성형을 통해 형성될 수 있다.

전원부(600)는 내부 케이스(700)에 수납되어 히트 싱크(100)의 수납부(150)에 수용된다. 이러한 전원부(600)는 지지기판과, 상기 지지기판 상에 탑재되는 다수의 부품들을 포함할 수 있다. 상기 다수의 부품들은 예를 들어, 외부 전원으로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 직류변환장치, 광원부(300)의 구동을 제어하는 구동칩, 광원부(300)를 보호하기 위한 ESD(ElectroStatic discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.

전원부(600)는 소켓부(800)로부터 외부 전원을 제공받고, 제공받은 외부 전원을 이용하여 광원부(300)를 구동하기 위한 전원을 생산하고, 생산된 전원을 전선 등을 이용하여 광원부(300)로 전달한다.

내부 케이스(700)는 전원부(600)을 수납하는 상단부와 소켓부(800)와 결합되는 하단부를 갖는다. 내부 케이스(700)의 상단부는 히트 싱크(100)의 수납부(150)에 수납된다. 내부 케이스(700)의 하단부는 소켓부(800)와의 결합을 위해, 나사산/나사홈 구조를 가질 수 있다.

내부 케이스(700)의 상단부와 하단부는 일체로서, 전기가 도통하지 못하는 플라스틱 계열 혹은 수지 계열의 절연물질로 이루어진다. 내부 케이스(700)는 히트 싱크(100)와 전원부(600) 사이의 전기적 접촉을 방지하고, 히트 싱크(100)와 소켓부(800) 사이의 전기적 접촉을 방지한다.

소켓부(800)는 외부 전원과 전기적으로 연결되는 구성으로서, 내부 케이스(700)의 하단부에 결합된다. 소켓부(800)와 내부 케이스(700)의 결합은 나사산/나산홈 구조에 의한 회전 결합 방식으로 결합될 수 있다. 소켓부(800)는 전원부(600)와 전선 등을 통해 전기적으로 연결된다.

이상에서 실시 예를 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 예에 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: 히트 싱크
200: 베이스
300: 광원부
400: 광학부
500: 커버부
600: 전원부
700: 내부 케이스
800: 소켓부

Claims (17)

1. 원 형상의 일 면을 갖는 베이스;
   상기 베이스의 일 면 상에 배치된 발광 소자; 및
   상기 베이스와 결합하고, 상기 발광 소자 상에 배치된 광학부;를 포함하고,
   상기 광학부는 상기 발광 소자와 소정 간격 이격되어 배치되고 속이 빈 구의 일 부분을 갖는 제1 광학부와, 상기 제1 광학부를 지지하는 제2 광학부를 갖는 조명 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 광학부와 상기 제2 광학부는 일체인 조명 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 발광 소자와 상기 제1 광학부는 복수이고,
   상기 복수의 발광 소자들은 가상의 원을 그리는 자취 위에 배치되고,
   상기 복수의 발광 소자들과 상기 복수의 제1 광학부들은 일대일 대응하는 조명 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제2 광학부는 상기 복수의 제1 광학부들과 연결되는 상단부와, 상기 베이스와 결합하는 하단부를 포함하고,
   상기 하단부의 직경은 상기 자취의 지름보다 큰 조명 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 하단부의 직경에 대한 상기 발광 소자와 상기 제1 광학부 사이의 거리의 비는 0.8 이상 1.2 이하인 조명 장치.
6. 원 형상의 일 면을 갖는 베이스;
   상기 베이스의 일 면 상에 배치되고, 미리 결정된 지향각(θ)을 갖는 발광 소자; 및
   구의 일 부분을 갖고, 상기 발광 소자 위의 미리 결정된 지점에 배치된 광학부;를 포함하고,
   상기 구의 일 부분의 겉넓이는 가상의 원의 면적과 동일하고,
   상기 가상의 원의 면적은 두 교점 사이의 거리를 지름으로 하고,
   상기 두 교점은 상기 지향각을 갖는 두 선분들과 상기 지점을 지나는 선분이 교차하는 점인 조명 장치.
7. 원 형상의 일 면을 갖는 베이스;
   상기 베이스의 일 면 상에 배치되고, 미리 결정된 지향각(θ)을 갖는 발광 소자; 및
   구의 일 부분을 갖고, 상기 발광 소자 상에 배치된 광학부;를 포함하고,
   상기 구의 중심에서 상기 구의 일 부분에 접하는 접선들 중 최대로 이격된 두 접선 사이의 각도는 상기 발광 소자의 지향각과 같은 조명 장치.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
   상기 광학부 아래에 배치되고, 상기 광학부가 상기 발광 소자 상에 배치되도록 지지하는 부재를 갖는 조명 장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 부재는 상기 광학부와 연결되는 상단부와, 상기 베이스와 결합하는 하단부를 포함하고,
   상기 하단부와 상기 베이스의 일 면이 이루는 각도는 (180-2θ)/2도 보다 크고 180도 보다 작은 조명 장치.
10. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 발광 소자와 상기 광학부는 복수이고,
    상기 복수의 발광 소자들은 가상의 원을 그리는 자취 위에 배치되고,
    상기 복수의 발광 소자들과 상기 복수의 광학부들은 일대일 대응하는 조명 장치.
11. 제 1 항, 제 6 항 및 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 소자는 복수이고, 상기 복수의 발광 소자들은 상기 베이스의 일 면 상의 가상의 원을 그리는 자취 위에 배치되고,
    상기 베이스의 일 면의 지름에 대한 상기 자취의 지름의 비는 0.65 이상 1 미만인 조명 장치.
12. 제 1 항, 제 6 항 및 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학부는 상기 발광 소자로부터 방출된 일부 광에 의해 여기된 여기광을 방출하는 조명 장치.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 광학부는 형광체를 갖는 조명 장치.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 형광체는 황색 형광체, 녹색 형광체 및 녹색 형광체 중 하나 이상을 갖는 조명 장치.
15. 제 1 항, 제 6 항 및 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 아래에 배치된 히트 싱크를 더 포함하고,
    상기 히트 싱크는 수납부를 갖고,
    상기 히트 싱크의 수납부에 배치되는 전원부;
    상기 전원부와 전기적으로 연결되는 소켓부; 및
    상기 전원부를 수납하고 상기 히트 싱크의 수납부에 배치되는 상단부와, 상기 소켓부와 결합되는 하단부를 갖는 절연체의 내부 케이스;를 더 포함하는 조명 장치.
16. 제 1 항, 제 6 항 및 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학부를 둘러싸는 커버부를 더 포함하는 조명 장치.
17. 제 16 항에 있어서,
    상기 커버부는 상기 광학부에서 방출되는 광을 확산하는 확산 물질을 갖는 조명 장치.

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