KR20150117939A - 조명 장치 - Google Patents

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조한규
박선정
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Abstract

실시 예는, 회로기판, 상기 회로기판 상에 열(array)을 이루며 배치된 복수의 광원 및 상기 복수의 광원 각각에 배치되며, 상기 회로기판의 길이 방향으로 제1 폭을 가지며, 상기 길이 방향과 직교하는 상기 회로기판의 폭 방향으로 상기 제1 폭보다 좁은 제2 폭을 가지며, 상기 광원의 중심에 대응하는 수직축 선상에 최저점을 갖는 함몰 영역이 형성된 렌즈를 포함하고, 상기 함몰 영역에서, 상기 길이 방향으로 상기 최저점을 지나는 제1 곡선의 곡률은, 상기 폭 방향으로 상기 최저점을 지나는 제2 곡선의 곡률보다 작은 조명 장치를 제공한다.

Description

조명 장치{Lighting apparatus}
실시 예는, 조명 장치에 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.
시각신호 용도로만 사용되어지던 LED가 LED 조명으로 사용되어지고 있다.
LED 조명은 높은 신뢰성과, 휘도 등으로 각광 받는 조명이기 하지만, 점광원으로써의 한계도 존재한다.
최근들어, 복수 개의 LED 사이의 이격 공간에 발생되는 암부를 방지하기 위한 연구가 진행 중에 있다.
실시 예에 따른 조명 장치는, 복수의 광원 사이에 발생되는 암부를 방지하며, 복수의 광원에 대한 수량 및 소비 전력을 최소화하기 위한 것을 목적으로 한다.
실시 예에 따른 조명 장치는, 회로기판, 상기 회로기판 상에 열(array)을 이루며 배치된 복수의 광원 및 상기 복수의 광원 각각에 배치되며, 상기 회로기판의 길이 방향으로 제1 폭을 가지며, 상기 길이 방향과 직교하는 상기 회로기판의 폭 방향으로 상기 제1 폭보다 좁은 제2 폭을 가지며, 상기 광원의 중심에 대응하는 수직축 선상에 최저점을 갖는 함몰 영역이 형성된 렌즈를 포함하고, 상기 함몰 영역에서, 상기 길이 방향으로 상기 최저점을 지나는 제1 곡선의 곡률은, 상기 폭 방향으로 상기 최저점을 지나는 제2 곡선의 곡률보다 작을 수 있다.
실시 에에 따른 조명 장치는, 광원 상에 배치되는 렌즈를 통하여 광의 지향각을 양측면 방향으로 확대할 수 있으며, 렌즈의 중앙 및 측면 방향으로 방출되는 광의 광량을 유사하게 할 수 있는 이점이 있다.
또한, 인접한 광원들 사이의 이격거리를 확대할 수 있으므로, 광원의 수량, 제조비용 및 이에 소비되는 전력을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 실시 예에 따른 조명장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 조명장치를 간략하게 나타낸 분해사시도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 광원유닛의 상면을 나타낸 상면도이다.
도 4는 도 3에 나타낸 광원 및 렌즈를 길이 방향(x)으로 절취한 단면도이다.
도 5는 도 3에 나타낸 광원 및 렌즈를 폭 방향(y)으로 절취한 단면도이다.
도 6은 실시 예에 따른 렌즈를 통하여 방출되는 광의 분포를 나타낸 광 분포도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 실시 예에 따른 조명장치를 나타낸 사시도 및 도 2는 도 1에 나타낸 조명장치를 간략하게 나타낸 분해사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 조명장치는 광원유닛(110), 광원유닛(110)을 수용하고 적어도 일단에 개구(129)를 가지는 광학 하우징(120), 광학 하우징(120)의 개구(129)를 차폐하는 앤드 캡(130) 및 광학 하우징(120)에 결합되며 광원유닛(110)에서 발생된 열을 흡수 방열하는 방열 유닛(150)을 포함할 수 있다.
또한, 조명장치는 광원유닛(110)으로 전원을 공급하는 전원유닛(미도시)을 포함할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
광원유닛(110)은 복수의 광원(미도시)을 포함할 수 있다.
상기 복수의 광원은 균일한 광을 방출하기 위하여 일정한 피치(pitch)를 가지고 배열될 수 있다.
상기 복수의 광원은 조명장치의 광도를 고려하여, 그 피치 및 개수가 설정될 수 있다. 또한, 상기 복수의 광원은 모두 백색의 광을 방출하거나, 인접한 광원들에서 방출되는 광이 혼색되어 백색의 광을 출광할 수 있다.
상기 복수의 광원은 발광다이오드 또는 레이저 다이오드일 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
광원유닛(110)에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
광학 하우징(120)은 외부의 충격, 습기 등에서 광원유닛(110)을 보호 및 지지하고, 광원유닛(110)에서 생성된 광을 확산한다.
광학 하우징(120)은 내부에 광원유닛(110)이 수용되고, 양단의 개구(129)를 통해 광원유닛(110)과 전원유닛이 연결되는 구조를 가진다.
예를 들면, 광학 하우징(120)은 길이 방향의 양단이 개방되고, 내부에 빈 공간을 가지는 형상일 수 있다. 구체적으로, 광학 하우징(120)은 도 1과 같이 길이 방향으로 원통형상일 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
광학 하우징(120)의 내면 일측에는 광원유닛(110)이 위치되고, 광원유닛(110)과 중첩되는 광학 하우징(120)의 외면에는 방열유닛(150)이 위치될 수 있다.
광학 하우징(120)의 내면 및 외면 중 적어도 하나에는 광원유닛(110)에서 방출되는 광에 의한 눈부심을 방지하고, 외부로 광을 균일하게 방출할 수 있는 확산 입자 및 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 광학 하우징(120)의 내면 및 외면 중 적어도 하나에는 프리즘 패턴 등이 형성될 수 있다.
광학 하우징(120)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylen Terephthalate; PET), 폴리카보네이트(Polycarbonate; PC) 또는 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl Methacrylate; PMMA) 등을 포함하는 재질로 형성될 수 있다.
방열 유닛(150)은 광학 하우징(120)의 강성을 증대시키고, 광학 하우징(120)에서 발생되는 열을 외부로 전달하기 위해서, 광학 하우징(120) 보다 강성이 우수하고, 열 전도성이 우수한 금속재질일 수 있다. 예를 들면, Cu, Al, Ti, Mg, Fe 중 선택되는 물질 또는 이들의 합금을 이용하여 형성될 수 있다.
도 3은 도 2에 나타낸 광원유닛의 상면을 나타낸 상면도, 도 4는 도 3에 나타낸 광원 및 렌즈를 길이 방향(x)으로 절취한 단면도, 도 5는 도 3에 나타낸 광원 및 렌즈를 폭 방향(y)으로 절취한 단면도 및 도 6은 실시 예에 따른 렌즈를 통하여 방출되는 광의 분포를 나타낸 광 분포도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 광원유닛(110)은 회로기판(112), 회로기판(112) 상의 길이 방향(x)으로 열 배치된 복수의 광원(114) 및 복수의 광원(114) 각각에 배치된 렌즈(216)를 포함할 수 있다.
여기서, 회로기판(112)은 예를 들어 인쇄회로기판(PCB), 연성인쇄회로기판(FPCB) 및 메탈코어 인쇄회로기판(McFCB) 등일 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
실시 예에서, 회로기판(112)은 FR4 재질의 인쇄회로기판인 것으로 설명한다.
회로기판(112)은 비전도성 베이스층(미도시), 동박층(미도시) 및 절연층(미도시)을 포함할 수 있다.
회로기판(112)은 복수의 광원(114)에서 광이 방출되게 구동전원을 공급할 수 있다.
여기서, 복수의 광원(114)은 발광소자 또는 발광소자를 포함하는 발광소자 패키지일 수 있으며, 실시 예에서는 발광소자 패키지인 것으로 설명한다.
렌즈(216)는 투명 재질이거나, 광을 확산시키는 확산입자 및 형광입자를 포함하는 투명 재질일 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 광원(114)은 발광소자(210), 발광소자(210)와 전기적으로 연결된 제1, 2 리드프레임(212, 214), 제1, 2 리드프레임(212, 214) 상에 캐비티(s)를 형성하는 몸체(220)를 포함할 수 있다.
몸체(220)는 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 알루미늄 나이트라이드(AlN), AlOx, 액정폴리머(PSG, photo sensitive glass), 폴리아미드9T(PA9T), 신지오택틱폴리스티렌(SPS), 금속 재질, 사파이어(Al2O3), 베릴륨 옥사이드(BeO), 세라믹, 및 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
또한, 몸체(220)는 사출 성형, 에칭 공정 등에 의해 형성될 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
제1, 2 리드프레임(212, 214)는 금속 재질, 예를들어, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P), 알루미늄(Al), 인듐(In), 팔라듐(Pd), 코발트(Co), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 하프늄(Hf), 루테늄(Ru) 및 철(Fe) 중에서 하나 이상의 물질 또는 합금을 포함할 수 있다.
또한, 캐비티(s)는 형광체 및 확산입자 중 적어도 하나를 포함하는 수지물이 충진될 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
렌즈(216)는 도 4에 나타낸 바와 같이 회로기판(112)의 길이 방향(x)으로 제1 폭(d1)을 가지며, 도 5에 나타낸 바와 같이 길이 방향(x)과 직교하는 회로기판(112)의 폭 방향(y)으로 제1 폭(d1) 보다 좁은 제2 폭(d2)을 가질 수 있다.
여기서, 제1 폭(d1)은 제2 폭(d2) 대비 2배 내지 3배일 수 있으며, 제2 폭(d2) 대비 2배 미만 또는 3배 보다 크면, 인접한 광원(114) 방향으로 방출되는 광의 광도가 높아지거나 또는 낮아져 암부가 발생될 수 있다.
먼저, 도 4에 나타낸 렌즈(216)에 대하여 설명한다.
렌즈(216)는 발광소자(210) 상면의 수직축(z) 선상에 최저점(Lp)을 가지는 함몰영역 및 최저점(Lp)을 기준으로 길이 방향(x)으로 서로 대칭되는 제1, 2 정점(Hp1, Hp2)을 갖는 제1, 2 돌출영역을 포함할 수 있다.
실시 예에서, 제1 돌출영역(Hs1)은 1개의 제1 정점(Hp1) 및 제2 돌출영역(Hs2)은 1개의 제2 정점(Hp2)을 가지는 것으로 나타내고 설명하였으나, 정점의 개수에 대하여 한정을 두지 않는다.
상기 함몰영역은 길이 방향(x)으로 최저점(Lp)을 지나는 제1 곡선(sp1)이 제1 곡률을 형성하며, 도 5에 나타낸 폭 방향(y)으로 최저점(Lp)을 지나는 제2 곡선(sp2)이 제2 곡률을 형성한다.
여기서, 상기 제1 곡률은 상기 제2 곡률보다 작을 수 있다.
즉, 상기 함몰영역은 발광소자(210)의 중심에 위치한 최저점(Lp)에서 길이 방향(x)으로 가장 작은 상기 제1 곡률을 갖도록 형성하며, 폭 방향(y)으로 가장 큰 상기 제2 곡률을 갖도록 형성될 수 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 렌즈(216)는 길이 방향(x)으로 '8'자 모양으로 형성됨으로써, 상기 함몰영역을 상부에서 바라보면 반 타원형상을 가지는 것을 알 수 있다.
이때, 최저점(Lp)과 제1 정점(Hp1)을 연결하는 임의의 경사선은 발광소자(210)의 상면 또는 회로기판(112)의 상면과 20°내지 50°의 경사각(θ1)을 이룰 수 있으며, 광원(114)의 지향각을 150°내지 160°로 유지할 수 있다.
또한, 상기 함몰 영역은 최저점(Lp)에서 제1 두께(b1)로 형성되고, 상기 제1, 2 돌출 영역 중 적어도 하나는 제1, 2 정점(Hp1, Hp2) 중 적어도 하나에서 제2 두께(b2)로 형성될 수 있다.
여기서, 제2 두께(b2)는 제1 두께(b1) 대비 1.1배 내지 1.8배일 수 있다.
제2 두께(b2)는 제1 두께(b1) 대비 1.1배 미만이면 광원(112)의 중심부과 측면부보다 광도가 높아져 핫스팟이 발생되며, 제1 두께(b1) 대비 1.8배 보다 두꺼우면 렌즈(216)의 사이즈가 전체적으로 두꺼워질 수 있다.
도 5를 설명하면, 도 5는 도 4과 다르게 회로기판(112)의 폭 방향(y)으로 절취한 단면도이다.
여기서, 렌즈(216)는 발광소자(210) 상면의 수직축(z) 선상에 최저점(Lp)을 가지는 함몰영역 및 최저점(Lp)을 기준으로 길이 방향(x)으로 서로 대칭되는 제1, 2 보조정점(Hp1_1, Hp1_2)을 포함하는 제1 정점을 갖는 제1 돌출영역을 포함할 수 있다.
최저점(Lp)과 제1 보조정점(Hp1_1)을 연결하는 임의의 경사선은 발광소자(210)의 상면 또는 회로기판(112)의 상면과 40°내지 60°의 경사각(θ2)을 이룰 수 있으며, 광원(114)의 지향각을 150°내지 160°로 유지할 수 있다.
즉, 경사각(θ1, θ2)는 하나의 렌즈(216)의 사이즈 및 지향각을 결정할 수 있는 요인이며, 렌즈(216)의 사이즈 및 조향각에 따라 조절가능하다.
실시 예에서, 렌즈(216)는 광원(114)에 접촉되는 것으로 나타내었으나, 광원(114)과 이격될 수 있다.
즉, 렌즈(216)는 광원(114)이 내부에 배치될 수 있는 홈이 형성될 수 있으며, 광원(114)가 이격되게 회로기판(112)에 접촉되는 돌기가 형성될 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
또한, 렌즈(216)의 함몰영역에는 발광소자(210)에서 방출되는 광을 제1, 2 돌출 영역으로 반사하는 반사부재가 배치 또는 도포될 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
도 6을 참조하면, 렌즈(216)는 함몰 영역의 중심에서 광 분포가 줄어들고, 제1, 2 돌출영역으로 갈수록 곡률에 의해 지향각을 150° 내지 160°로 형성되는 것을 확인 할 수 있다.
또한, 렌즈(216)는 함몰 영역 및 제1, 2 돌출영역을 통하여 방출되는 광에 대한 광량이 균일하게 분포되는 것을 알 수 있다.
본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 회로기판;
    상기 회로기판 상에 열(array)을 이루며 배치된 복수의 광원; 및
    상기 복수의 광원 각각에 배치되며, 상기 회로기판의 길이 방향으로 제1 폭 및 상기 길이 방향과 직교하는 상기 회로기판의 폭 방향으로 상기 제1 폭보다 좁은 제2 폭을 가지며, 상기 광원의 중심에 대응하는 수직축 선상에 최저점을 갖는 함몰 영역이 형성된 렌즈;를 포함하고,
    상기 함몰 영역에서,
    상기 길이 방향으로 상기 최저점을 지나는 제1 곡선의 곡률은,
    상기 폭 방향으로 상기 최저점을 지나는 제2 곡선의 곡률보다 작은 조명 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈의 하면은,
    상기 광원에 접촉 배치된 조명 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈는,
    상기 함몰 영역을 기준으로 상기 길이 방향으로 서로 대칭되는 제1, 2 돌출 영역을 포함하고,
    상기 제1 돌출 영역은,
    적어도 하나의 정점을 갖는 조명 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 렌즈는,
    상기 최저점에서 제1 두께로 형성되고, 상기 정점에서 상기 제1 두께 대비 1.1배 내지 1.8배의 제2 두께로 형성된 조명 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 최저점과 상기 정점을 연결하는 임의의 경사선은,
    상기 회로기판의 상면과 20°내지 50°의 경사각을 이루는 조명 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 폭은,
    상기 제2 폭 대비 2배 내지 3배인 조명 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈는,
    투명 재질인 조명 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈는,
    확산입자 및 형광입자 중 적어도 하나를 포함하는 조명 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 회로기판에서 발생된 열을 흡수 방열하는 방열 유닛을 더 포함하는 조명 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 회로기판이 결합되며, 상기 복수의 광원에서 방출된 광을 확산시키는 광학 하우징을 더 포함하는 조명 장치.
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KR20110109767A (ko) * 2010-03-29 2011-10-06 에버라이트 일렉트로닉스 컴패니 리미티드 발광 장치 및 그 렌즈
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