KR20150045799A

KR20150045799A - 조명기기

Info

Publication number: KR20150045799A
Application number: KR20130125507A
Authority: KR
Inventors: 김봉호; 장혁; 정제현
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2013-10-21
Filing date: 2013-10-21
Publication date: 2015-04-29

Abstract

실시예에 따른 조명기기는 광축(Ax)에 위치되어 광을 생성하는 광원부, 접시 형상으로 내부에 상기 광원부가 위치되고, 상기 광원부에서 입사된 광을 광축(Ax)의 전방으로 반사시키는 후방 리플렉터 및 상기 후방 리플렉터의 내부에 위치되고, 상기 광원부에서 광축(Ax)의 전방으로 위치되어 상기 광원부에서 입사된 광을 상기 후방 리플렉터 방향으로 반사시키는 전방 리플렉터를 포함하고, 상기 전방 리플렉터는 적어도 상기 광원부를 차폐하고, 상기 후방 리플렉터는 광축(Ax)에서 인접한 제1반사영역과, 광축(Ax)에서의 거리가 상기 제1반사영역 보다 먼 제2반사영역으로 구획되고, 상기 제1반사영역은 하나의 초점을 가지는 포물면(Paraboloid) 형상의 반사면을 가지고, 상기 제2반사영역은 임의의 자유곡면이 복수의 세그먼트로 구획되고, 상기 세그먼트 들에 위치되어 입사되는 광을 광축(Ax)의 전방으로 반사시키는 반사면을 가지는 반사셀을 포함한다.

Description

조명기기{LIGHTING DEVICE}

실시예는 조명기기에 관한 것이다.

일반적으로 실내 또는 실외의 조명등으로 전구나 형광등이 많이 사용된다. 이러한 전구 또는 형광등의 경우 수명이 짧아 자주 교환되어야 하는 문제가 있다. 또한, 종래의 형광등은 그 사용시간이 지남에 따라 열화가 발생하여 조도가 점차 떨어지는 현상이 과도하게 발생할 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 우수한 제어성, 빠른 응답속도, 높은 전기광 변환효율, 긴 수영, 적은 소비전력 및 높은 휘도의 특성 및 감성 조명을 구현할 수 있는 발광 다이오드(LED ; Light Emitting Diode)를 채용하는 여러 가지 형태의 조명 모듈이 개발되고 있다.

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 실내 외에서 사용되는 각종 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 사용이 증가되고 있는 추세이다.

조명기기의 한층 더한 박형화(薄型化) 등의 엄격한 형상 제약 조건이 요구되고 있다. 이 경우, 예컨대 단일 촛점 포물면을 반사면의 기본 형상으로 한 반사경을 이용하면, 램프의 두께를 충분히 저감시킬 수 없어 상기한 조명기기의 박형화 등과 같은 형상 제약 조건을 만족하는 것이 곤란하다.

또한, 반사면의 기본 형상을 형상 제약 조건 등을 만족하도록 작성된 자유곡면(自由曲面)으로 하는 반사경이 제안되고 있다. 자유곡면을 이용하는 경우에는 그 설계상의 자유도로 인해 램프의 박형화 등과 같은 형상 제약조건을 충족시키는 것이 비교적 용이하지만, 다초점을 구현해야 하기 때문에 반사면을 세그먼트 별로 다르게 하는 구성을 사용하고 있다.

그러나, 사용자의 눈부심을 저감하고, 광원부에 외부에 들어나지 않기 위해 광원부를 차폐하는 전방 리플렉터를 사용하는 경우, 전방 리플렉터에서 반사되는 광과 광원부에서 입사되는 광에 의해 광의 균일성이 저하되고, 할로(Halo) 형태의 무늬가 나타나는 문제점이 존재한다.

실시예에 따른 조명기기는 두께를 슬림화 할 수 있고, 광의 균일성을 확보하는 것을 목적으로 한다.

여기서, 상기 전방 리플렉터는 상기 광원부 방향으로 돌출된 정점을 구비하는 원추형 형태를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 전방 리플렉터의 정점은 상기 광축(Ax)에 위치될 수 있다.

한편, 상기 반사셀 들의 반사면은 서로 다른 초점을 가지는 포물면(Paraboloid)을 형성할 수 있다.

또한, 상기 제1반사영역과 상기 제2반사영역의 경계는 광축(Ax) 대해 수직하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1반사영역과 상기 제2반사영역의 경계는 광축(Ax) 상에서 상기 전방 리플렉터의 상면보다 후방에 위치될 수 있다.

한편, 상기 후방 리플렉터의 중심은 광축(Ax) 상에 위치될 수 있다.

그리고, 상기 제1반사영역과 상기 제2반사영역의 경계는 광축(Ax) 상에서 상기 후방 리플렉터의 중심 보다 전방에 위치될 수 있다.

또한, 상기 전방 리플렉터를 후방 리플렉터에서 일정한 거리로 이격되도록 지지하는 지지부재를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 전방 리플렉터 또는 후방 리플렉터는 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene), 폴리카보네이트, 아크릴 레이트, 폴리머 물질, 알루미늄, 알루미늄 합금 및 마그네슘 합금으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.

실시예는 후방 리플렉터를 2개의 영역으로 분할한 후, 광원부에서 배광되는 대부분의 광이 반사되는 제1반사영역은 하나의 초점을 가지는 포물면(Paraboloid) 형상으로 형성하여서, 할로(Halo) 형태의 무니 없이 광의 균일성을 확보할 수 있다. 그리고, 광원부에서 거기 라 멀어 광원부에서 배광되는 광 중 적은 양이 반사되는 제2반사영역은 임의의 자유곡면이 복수의 세그먼트로 구획되고, 상기 세그먼트 들에 위치되어 입사되는 광을 광축(Ax)의 전방으로 반사시키는 반사면을 가지는 반사셀을 포함할 수 있도록 구성하여서, 조명기기를 박형화 할 수 있는 자유곡면을 사용하여서, 조명기기를 박형화 할 수 있고, 광원부에서 생성된 광 중 작인 비율만이 제2반사영역으로 입사하므로, 세그먼트 형상의 무늬가 나타나지 않는 이점이 있다.

또한, 실시예는 광원부는 차폐하는 전방 리플렉터를 포함하여서, 사용자가 눈부심을 줄일 수 있고, 광원부가 외부에 노출되지 않아 디자인적 미감을 향상시킬 수 있다.

또한, 실시예는 반사영역을 2개로 구획하여서, 다양한 설계가 가능하므로, 다양한 형상의 조명기기를 제조하면서, 광의 균일성을 확보하는 이점이 있다.

도 1 은 일 실시예의 조명기기의 사시도,
도 2 는 일 실시예의 조명기기의 분해사시도,
도 3 은 도 1의 조명기기의 단면도,
도 4 는 일 실시예의 전방 리플렉터와 후방 리플렉터를 자세히 설명하기 위한 개념도,
도 5는 일 실시예의 후방 리플렉터를 상측에서 바라본 평면도,
도 6은 비교예의 조명기기의 광분포 도면,
도 7은 일 실시예의 조명기기의 광분포 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

또한, 실시예의 구조를 설명하는 과정에서 언급하는 각도와 방향은 도면에 기재된 것을 기준으로 한다. 명세서에서 실시예를 이루는 구조에 대한 설명에서, 각도에 대한 기준점과 위치관계를 명확히 언급하지 않은 경우, 관련 도면을 참조하도록 한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하에서는 도면을 참조하여 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

도 1 은 일 실시예의 조명기기의 사시도, 도 2 는 일 실시예의 조명기기의 분해사시도, 도 3 은 도 1의 조명기기의 단면도, 도 4 는 일 실시예의 전방 리플렉터와 후방 리플렉터를 자세히 설명하기 위한 개념도, 도 5는 일 실시예의 후방 리플렉터를 상측에서 바라본 평면도이다.

도면에서 X, Y, Z의 좌표축을 도시한 바와 같이, 조명기기(100)의 평면 방향을 X축 및 Y축, 램프의 광축(Ax) 방향인 전후 방향을 Z축으로 한다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 광축(Ax)에 위치되어 광을 생성하는 광원부(130), 접시 형상으로 내부에 광원부(130)가 위치되고, 광원부(130)에서 입사된 광을 광축(Ax)의 전방으로 반사시키는 후방 리플렉터(120) 및 후방 리플렉터(120)의 내부에 위치되고, 광원부(130)에서 광축(Ax)의 전방으로 위치되어 광원부(130)에서 입사된 광을 후방 리플렉터(120) 방향으로 반사시키는 전방 리플렉터(160)를 포함한다.

조명기기(100)는 광원부(130)를 지지하는 몸체(110)와 광원부(130)에서 발생하는 열을 외부로 전달하는 히트싱크(180)를 더 포함할 수 있다.

광원부(130)는 몸체(110)에 배치된다. 예를 들면, 광원부(130)는 몸체(110)의 일 면에 배치되어 몸체(110)에 의해 지지될 수 있다.

예를 들면, 광원부(130)는 기판(133)과 기판(133) 상에 배치되고, 기판(133)과 전기적으로 연결된 발광소자(131)를 포함한다.

기판(133)은 몸체(110)의 일 면에 배치된다. 이러한 기판(133)은 몸체(110)의 일 면에 대응하여 원형 형상을 갖지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 다각형 형상, 타원 형상 등 다양한 형상일 수 있다.

기판(133)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있으며, 예를 들어, 일반 인쇄회로기판PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB 등일 수 있다.

여기서, 광원부(130)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(133)의 상면(도 4기준)은 광을 효율적으로 반사할 수 있는 재질로 코팅될 수 있다. 예를 들면, 기판(133)의 상면은 백색 또는 은색의 물질로 코팅될 수 있다.

기판(133)은 광원(130)과 와이어로 전기적으로 연결될 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다.

발광소자(131)는 하나 또는 복수 개가 배치될 수 있다. 또한, 복수의 발광소자(131)가 배치되는 경우, 각각의 발광소자(131)는 서로 다른 색을 출광하거나, 서로 다른 색온도를 가질 수도 있다.

광원부(130)는 광축(Ax)에 위치되어 광을 생성한다. 여기서, 광축(Ax)은 조명기기(100)의 광이 출광되는 주된 방향을 의미한다. 조명기기(100)에서 출광되는 광은 광축(Ax)을 기준으로 방사형 또는 광축(Ax)과 평행하게 형성될 수 있다.

구체적으로, 광원부(130)의 광원점(F)이 광축(Ax) 상의 소정의 위치에 위치되도록 한다. 더욱 구체적으로, 광원부(130)가 다수의 발광소자(131)를 포함하는 경우, 발광소자(131)들의 배치의 중심을 광원점(F)으로 정의하고, 이 광원점(F)을 광축(Ax) 상에 위치시킬 수 있다.

광원부(130)는 후방 리플렉터(120)의 내부에 위치될 수 있다.

구체적으로, 광원부(130)는 후방 리플렉터(120)의 중심(F)에 광원부(130)의 광원점(F)이 일치되게 위치될 수 있다.

더욱 구체적으로, 발광소자(131)는 후방 리플렉터(120)에 형성된 광원홀(125)의 내부를 관통하여 후방 리플렉터(120)의 내부에 노출되고, 기판(133) 후방 리플렉터(120)의 외부에 배치될 수 있다.

몸체(110)는 광원부(130)로부터 발생된 열을 전달받아 방열한다. 이를 위해, 몸체(110)는 열 방출 효율이 뛰어 난 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.

예를 들어, 몸체(110)의 재질은 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 주석(Sn) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 몸체(110)는 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 액정폴리머(PSG, photo sensitive glass), 폴리아미드9T(PA9T), 신지오택틱폴리스티렌(SPS), 금속 재질, 사파이어(Al2O3), 베릴륨 옥사이드(BeO), 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board), 세라믹 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 몸체(110)는 사출 성형, 에칭 공정 등에 의해 형성될 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.

몸체(110)는 광원부(130)가 위치되는 공간을 제공하고, 전원부(미도시)가 내부에 위치하는 다양한 형상을 가질 수 있다.

몸체(110)는 내부에 수납부(미도시)를 갖는다. 수납부는 몸체(110)의 일측에서 내부로 함몰되어 형성될 수 있다.

몸체(110)의 수납부는 전원부를 수납할 수 있다.

전원부는 지지기판(미도시)과, 지지기판 상에 탑재되는 다수의 부품(미도시)을 포함할 수 있다. 상술한 다수의 부품(미도시)은 예를 들어, 외부 전원으로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 직류변환장치, 광원부(130)의 구동을 제어하는 구동칩, 광원부(130)를 보호하기 위한 ESD(ElectroStatic discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.

몸체(110)는 광원부(130), 후방 리플렉터(120) 및 히트싱크(180)를 지지할 수 있다.

구체적으로, 몸체(110)에 발광소자(131)가 결합된 기판(133)이 지지되고, 후방 리플렉터(120)의 광원홀(125)을 통해 발광소자(131)가 후방 리플렉터(120)의 내부에 위치되며, 후방 리플렉터(120)의 후방(Z축 기준)에 몸체(110)의 테두리가 결합될 수 있다. 또한, 히트싱크(180)는 후방 리플렉터(120)의 후방 외면을 감싸게 배치될 수 있다.

더욱 구체적으로, 반사 성능 향상을 위해, 후방 리플렉터(120)의 광원홀(125)의 크기는 발광소자(131)가 배치되는 영역의 크기에 대응되는 크기를 가지고, 기판(133)은 광원홀(125) 보다 큰 폭을 가질 수 있다.

몸체(110)의 일면에는 소켓부가 결합된다.

소켓부는 몸체(110)의 내부의 전원부와 전기적으로 연결되고, 외부전원에 결합하는 형상을 가질 수 있다.

구체적으로, 소켓부는 외부전원과의 결합을 위해, 나사산 또는 나사홈 구조를 가질 수 있다.

히트싱크(180)는 광원부(130)와 열적으로 연결되고, 후방 리플렉터(120)의 외면을 감싸게 배치될 수 있다.

히트싱크(180)는 열전도도가 높은 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 히트싱크(180)는 금속으로 형성될 수 있으며, 실시예에 따라 알루미늄(Al)으로 형성될 수 있다. 히트싱크(180)는 광원(130)에서 발생된 열을 전달받을 수 있다

구체적으로, 히트싱크(180)는 공기와의 큰 접촉면적을 가지는 형상을 구비할 수 있다. 예를 들면, 히트싱크(180)는 다수의 방열핀을 포함하는 구조를 가질 수 있다.

전방 리플렉터(160)는 후방 리플렉터(120)의 내부에 위치되고, 광원부(130)에서 광축(Ax)의 전방으로 이격되어 위치되어 광원부(130)에서 입사된 광을 후방 리플렉터(120) 방향으로 반사시킨다.

전방 리플렉터(160)는 적어도 광원부(130)를 차폐하는 크기를 가질 수 있다. 구체적으로, 전방 리플렉터(160)는 반구형 후방 리플렉터(120)의 내부의 공간에서, 광원부(130)에서, 광축(Ax)의 전방(Z축 방향)으로 이격되어 위치되고, 후방 리플렉터(120)에서 광원부(130)가 위치되는 영역 보다 넓은 단면적(X-Y축 단면)을 가질 수 있다.

더욱 구체적으로, 전방 리플렉터(160)는 반구형 후방 리플렉터(120)의 반사면과 일정거리 이격되어 광원부(130)에서 생성된 광이 출광되는 공간을 형성될 수 있다.

전방 리플렉터(160)는 지지부재(170)에 의해 후방 리플렉터(120)에서 일정한 거리로 이격되도록 지지된다.

지지부재(170)는 다양한 형상이 가능하지만, 원통형 형상으로 일측은 후방 리플렉터(120)에 고정되고, 타측은 전방 리플렉터(160)에 고정될 수 있다.

지지부재(170)는 광투과성을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 지지부재(170)는 내광성, 내열성, 충격강도 등의 특성이 우수한 물질일 수 있다. 예를 들어, 지지부재(170)는 유리, 플라스틱 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE) 또는 광확산용 폴리카보네이트(PC) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

실시예에 따라 지지부재(170)는 형광체(미도시)를 포함할 수 있다. 형광체(미도시)는 광원부(130)에서 방출된 광에 의해 여기되어 여기광을 방출할 수 있다. 형광체는 황색, 적색 및 녹색 형광체 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 형광체는 가넷(Garnet)계(YAG, TAG), 실리케이드(Silicate)계, 나이트라이드(Nitride)계 및 옥시나이트라이드(Oxynitride)계 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

전방 리플렉터(160)는 광원부(130)에서 입사된 광을 후방 리플렉터(120) 방향(광축(Ax)의 후방)으로 반사키는 형상을 가질 수 있다.

예를 들면, 전방 리플렉터(160)는 광축(Ax)의 전방에서 보면 X-Y축의 평면 형상은 광원부(130)가 위치되는 영역에 대응 되는 형상을 가질 수 있다. 바람직하게는 전방 리플렉터(160)는 광축(Ax)의 전방에서 보면 X-Y축의 평면 형상은 원형일 수 있다.

또한, 전방 리플렉터(160)의 광축(Ax) 후방에는 광원부(130)에서 입사된 광을 후방 리플렉터(120) 방향으로 반사시키는 전방 광 반사면(151,152)이 형성될 수 있다.

구체적으로, 전방 리플렉터(160)는 광축(Ax)(즉, 회전면)에 대해 그 평면의 호(arc)를 회전시키는 것에 의해 한정된 전방 광 반사면(151,152)을 포함할 수 있다.

더욱 구체적으로, 전방 광 반사면(151,152)은 광축(Ax)의 후방(광원부(130) 방향)으로 향하는 정점(153)을 구비하는 원추형 형태이며, 그 원추형 면은 오목한 형태이다.

바람직하게는, 전방 리플렉터(160)의 정점(153)은 광축(Ax)에 위치될 수 있고, 전방 리플렉터(160)의 형상은 광축(Ax)을 기준으로 대칭되게 형성될 수 있다. 따라서, 광원부(130)에서 입사된 광은 균일하게 후방 리플렉터(120)(광축(Ax) 후방) 방향으로 반사될 수 있다.

후방 리플렉터(120)는 접시 형상으로 내부에 광원부(130)가 위치되고, 광원부(130)와 전방 리플렉터(160)에서 입사된 광을 광축(Ax)의 전방으로 반사시킨다.

후방 리플렉터(120)는 대략적으로 광축(Ax) 방향으로 오픈된 반구 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 후방 리플렉터(120)의 중심(F)은 광축(Ax) 상에 위치된다. 후방 리플렉터(120)의 중심(F)에는 광원부(130)의 광원점(F)이 위치될 수 있다.

더욱 구체적으로, 후방 리플렉터(120)는 광축(Ax)에 대해 수직인 X-Y축 방향으로 방사형으로 연장되어 광축(Ax)의 전방으로 경사진 형태를 가질 수 있다.

후방 리플렉터(120)는 내부에 형성된 광원홀(125)을 통해 광원부(130)가 노출되게 형성된다. 또한, 후방 리플렉터(120)는 전방 리플렉터(160)가 내부에 위치되는 크기를 가질 수 있다.

예를 들면, 후방 리플렉터(120)는 광축(Ax)에서 인접한 제1반사영역(S1)과, 광축(Ax)에서의 거리가 제1반사영역(S1) 보다 먼 제2반사영역(S2)으로 구획될 수 있다.

제1반사영역(S1)과 제2반사영역(S2)의 경계(V)는 광축(Ax) 대해 수직하게 형성될 수 있다. 여기서, 수직이란 수학적 의미의 완전한 수직을 의미하는 것은 아니고, 공학적 의미에서 오차를 포함하는 수직을 의미할 것이다.

구체적으로, 제1반사영역(S1)과 제2반사영역(S2)의 경계(V)는 X-Y축 평면에 평행하게 형성될 수 있다. 물론, 제1반사영역(S1)과 제2반사영역(S2)의 경계(V)는 직선 또는 곡선 형태를 포함할 수도 있다.

또한, 제1반사영역(S1)과 제2반사영역(S2)의 경계(V)는 광축(Ax) 상에서 전방 리플렉터(160)의 상면(도 4기준)보다 광축(Ax)의 후방에 위치되고, 광축(Ax) 상에서 후방 리플렉터(120)의 중심(F) 보다 전방에 위치될 수 있다.

제1반사영역(S1)은 하나의 초점을 가지는 포물면(Paraboloid) 형상의 반사면(121)을 포함할 수 있다. 또한, 제1반사영역(S1)은 회전 포물면(paraboloid of revolution) 형상의 반사면(121)을 가질 수 있다.

구체적으로, 제1반사영역(S1)은 광축(Ax)을 중심으로 대칭되게 형성된 포물면(Paraboloid) 형상이고, 광축(Ax) 상에 포물면(Paraboloid)의 초점이 위치될 수 있다. 따라서, 광원부(130)와 전방 리플렉터(160)에서 입사된 광은 광축(Ax) 전방으로 균일하게 배광될 수 있다.

제2반사영역(S2)은 임의의 자유곡면(122)이 복수의 세그먼트로 구획되고, 세그먼트 들에 위치되어 입사되는 광을 광축(Ax)의 전방으로 반사시키는 반사면(123a)을 가지는 반사셀(123)을 포함할 수 있다.

자유곡면(20)은 반사면의 기본 형상을 지정하는 것으로서 반사면 형상 결정에 이용되는 곡면이며, 기본 형상으로서 단일의 회전 포물면(paraboloid of revolution)을 이용하지 않고서 형상 제약 조건을 만족하는 등 일정한 설계조건을 만족하는 곡면이 자유곡면(122)으로서 선별된다.

반사셀(123)은 그 기본 형상인 자유곡면(122)을 도 5에 도시한 바와 같은 일정한 배열 형태로 분할하여 얻은 각 세그먼트가 할당되고, 세그먼트 내에 반사셀(123)이 위치된다.

각 세그먼트의 형상은 Z축 방향에 서 보아 같은 형태의 직사각형 모양이 되도록, 상호 수직인 X축 방향 및 Y축 방향에 대해서 각각 일정한 피치(pitch)의 세그먼트로 분할된 구조로 구성된다.

반사셀(123)의 형상은 세그먼트 형상에 대응되게 형성될 수 있다. 구체적으로, 반사셀(123)의 형상은 Z축 방향에 서 보아 같은 형태의 직사각형 모양이 되도록, 상호 수직인 X축 방향 및 Y축 방향에 대해서 각각 일정한 피치(pitch)로 형성될 수 있다.

반사셀(123)의 반사면은 광원부(130) 및 전방 리플렉터(160) 에서 입사된 광을 광축(Ax) 전방으로 반사키는 형상을 가질 수 있다.

구체적으로, 반사셀(123)의 반사면(123a)은 평면, 볼록면 및 오목면 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 반사셀(123)의 반사면(123a)의 형상이 오목한 경우 조명기기(100)에서 출광되는 광은 광 집중성이 향상되고, 반사셀(123)의 반사면(123a)이 볼록한 경우, 조명기기(100)에서 출광되는 광의 지향각이 커진다.

더욱 구체적으로, 반사셀(123) 들의 반사면(123a)은 서로 다른 초점을 가지는 포물면(Paraboloid)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 각각의 반사셀(123)의 반사면은 반사셀(123)의 위치와 광원부(130)의 위치관계를 고려하여 광원부(130) 및 전방 리플렉터(160)에서 입사된 광을 광축(Ax)의 전방으로 반사시키도록 하는 초점이 설정될 수 있다. 따라서, 단일 초점을 포물면 형상을 사용하는 것 보다 다양한 형상의 리플렉터를 설계할 수 있고, 조명기기(100)를 슬림(Slim)화할 수 있다.

또한, 후방 리플렉터(120)의 중심(F)에는 광원부(130)가 노출되는 광원홀(125)이 형성될 수 있다.

구체적으로, 발광소자(131)가 결합된 기판(133)은 몸체(110)에 지지되고, 발광소자(131)는 광원홀(125)을 통해 후방 리플렉터(120)의 내부로 노출된다. 기판(133)의 폭(면적)은 광원홀(125) 보다 크게 형성되어서 광원부(130)에서 생성된 광이 후방 리플렉터(120)의 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있다.

더욱 구체적으로, 반사 성능 향상을 위해, 후방 리플렉터(120)의 광원홀(125)의 크기는 발광 소자가 배치되는 영역의 크기에 대응되는 크기를 가질 수 있다.

조명기기(100)의 한층 더한 박형화(薄型化) 등의 엄격한 형상 제약 조건이 요구되고 있다. 이 경우, 예컨대 단일 촛점 포물면을 반사면의 기본 형상으로 한 반사경을 이용하면, 램프의 두께를 충분히 저감시킬 수 없어 상기한 조명기기(100)의 박형화 등과 같은 형상 제약 조건을 만족하는 것이 곤란하다.

그러나, 사용자의 눈부심을 저감하고, 광원부(130)에 외부에 들어나지 않기 위해 광원부(130)를 차폐하는 전방 리플렉터(160)를 사용하는 경우, 전방 리플렉터(160)에서 반사되는 광과 광원부(130)에서 입사되는 광에 의해 광의 균일성이 저하되고, 할로(Halo) 형태의 무늬가 나타나는 문제점이 존재한다.

따라서, 실시예는 후방 리플렉터(120)를 2개의 영역으로 분할한 후, 광원부(130)에서 배광되는 대부분의 광이 반사되는 제1반사영역(S1)은 하나의 초점을 가지는 포물면(Paraboloid) 형상으로 형성하여서, 할로(Halo) 형태의 무늬 없이 광의 균일성을 확보할 수 있다. 그리고, 광원부(130)에서 거기라 멀어 광원부(130)에서 배광되는 광 중 적은 양이 반사되는 제2반사영역(S2)은 임의의 자유곡면이 복수의 세그먼트로 구획되고, 세그먼트 들에 위치되어 입사되는 광을 광축(Ax)의 전방으로 반사시키는 반사면(123a)을 가지는 반사셀(123)을 포함할 수 있도록 구성하여서, 조명기기(100)를 박형화 할 수 있는 자유곡면(122)을 사용하여서, 조명기기(100)를 박형화 할 수 있고, 광원부(130)에서 생성된 광 중 작인 비율만이 제2반사영역(S2)으로 입사하므로, 세그먼트 형상의 무늬가 나타나지 않는 이점이 있다.

도 6은 비교예의 조명기기(100)의 광분포 도면, 도 7은 일 실시예의 조명기기(100)의 광분포 도면이다.

도 6을 참조하면, 비교예의 조명기기(100)의 광분포를 보면, 할로(Halo) 형태의 무늬가 관측되면서, 광의 균일성이 저하된 모습을 보여주고 있다. 비교에는 후방 리플렉터(120)의 모든 영역에 반사셀(123)이 형성되는 구성을 가진다.

도 7을 참고하면, 실시예의 조명기기(100)의 경우 할로(Halo) 형태의 무늬가 관측되지 않고, 광의 균일성이 향상된 모습을 보여주고 있다.

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: 조명기기
110: 몸체
180: 히트싱크
130: 광원부

Claims

광축(Ax)에 위치되어 광을 생성하는 광원부;
접시 형상으로 내부에 상기 광원부가 위치되고, 상기 광원부에서 입사된 광을 광축(Ax)의 전방으로 반사시키는 후방 리플렉터; 및
상기 후방 리플렉터의 내부에 위치되고, 상기 광원부에서 광축(Ax)의 전방으로 위치되어 상기 광원부에서 입사된 광을 상기 후방 리플렉터 방향으로 반사시키는 전방 리플렉터를 포함하고,
상기 전방 리플렉터는 적어도 상기 광원부를 차폐하고,
상기 후방 리플렉터는,
광축(Ax)에서 인접한 제1반사영역과, 광축(Ax)에서의 거리가 상기 제1반사영역 보다 먼 제2반사영역으로 구획되고,
상기 제1반사영역은 하나의 초점을 가지는 포물면(Paraboloid) 형상의 반사면을 가지고,
상기 제2반사영역은 임의의 자유곡면이 복수의 세그먼트로 구획되고, 상기 세그먼트 들에 위치되어 입사되는 광을 광축(Ax)의 전방으로 반사시키는 반사면을 가지는 반사셀을 포함하는 조명기기.
제1항에 있어서,
상기 전방 리플렉터는,
상기 광원부 방향으로 돌출된 정점을 구비하는 원추형 형태를 포함하는 조명기기.
제2항에 있어서,
상기 전방 리플렉터의 정점은 상기 광축(Ax)에 위치되는 조명기기.
제1항에 있어서,
상기 전방 리플렉터는,
상기 광원부가 위치되는 영역 보다 넓은 단면적을 가지는 조명기기.
제1항에 있어서,
상기 반사셀의 반사면은 평면, 볼록면 및 오목면 중 어느 하나를 포함하는 조명기기.
제1항에 있어서,
상기 반사셀 들의 반사면은 서로 다른 초점을 가지는 포물면(Paraboloid)을 형성하는 조명기기.
제1항에 있어서,
상기 제1반사영역과 상기 제2반사영역의 경계는 광축(Ax) 대해 수직하게 형성되는 조명기기.
제7항에 있어서,
상기 제1반사영역과 상기 제2반사영역의 경계는 광축(Ax) 상에서 상기 전방 리플렉터의 상면보다 후방에 위치되는 조명기기.
제8항에 있어서,
상기 후방 리플렉터의 중심은 광축(Ax) 상에 위치되는 조명기기.
제9항에 있어서,
상기 제1반사영역과 상기 제2반사영역의 경계는 광축(Ax) 상에서 상기 후방 리플렉터의 중심 보다 전방에 위치되는 조명기기.
제9항에 있어서,
상기 전방 리플렉터를 후방 리플렉터에서 일정한 거리로 이격되도록 지지하는 지지부재를 더 포함하는 조명기기.
제11항에 있어서,
상기 광원부는,
적어도 하나 이상의 발광소자와,
상기 발광소자와 전기적으로 연결된 기판을 포함하는 조명기기.
제12항에 있어서,
상기 광원부와 열적으로 연결되고, 상기 후방 리플렉터의 외면을 감싸는 히트싱크를 더 포함하는 조명기기.