KR20150129397A - 조명 장치 - Google Patents

Abstract

일 측면에 따른 조명 장치는, 발광모듈; 상기 발광모듈로 전원을 공급하기 위한 전원모듈; 상기 발광모듈로부터 이격되어 배치되며, 상기 발광모듈로부터 조사된 빛을 1차적으로 반사시키기 위한 제 1 반사부재; 및 상기 발광모듈의 측면 방향을 따라 연장되며, 적어도 상기 제 1 반사부재에서 반사된 빛을 반사시키는 제 2 반사부재; 상기 발광모듈로부터 조사되는 빛이 반사되며, 상기 제 1 반사부재와 상기 제 2 반사부재 중 어느 하나 또는 모두의 표면에 도포되어, 상기 발광모듈로부터 조사되는 빛의 색온도를 보정하는 도색층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

조명 장치{Lighting apparatus}

본 발명은 조명 장치에 관한 것이다.

기존에 형광등이나 백열전구 등 조명에 일반적으로 사용되는 광원은 효율이 낮고, 발열 문제가 크며, 형광등의 경우 수은 사용으로 인한 환경오염 문제가 발생할 수 있다는 단점이 있다. 이러한 광원들의 단점들을 해결하기 위하여 LED(Light Emitting Diode: LED) 조명이 대체 가능한 광원으로 주목 받고 있다.

LED 조명은 발광 다이오드 칩으로 빛을 내는 조명으로, 발광 다이오드(LED)는 순방향으로 전압을 가했을 때 발광 다이오드에서 전자가 이동하면서 빛을 내는 반도체 소자이다. LED 조명은 백열전구나 형광등에 비하여 수명이 길어 유지관리 비용이 대폭 절감되고, 자외선과 같은 유해파 방출이 적고 수은 및 방전용 가스를 사용하지 않아 환경 친화적이며, 형광등이나 백열전구에 비하여 소비 전력이 낮다. 또한, 예열 시간이 없어 빠른 응답 속도를 가질 뿐만 아니라 조명의 소형화 및 경량화가 용이하며, 점멸 성능이 우수하고 충격에 강한 특성을 가진다.

이와 같이 다양한 장점을 가지는 LED는 컴퓨터 본체에서 하드디스크가 돌아갈 때 깜빡이는 작은 녹색 불빛이나 도심의 빌딩 위에 설치된 대형 전광판, 핸드폰의 반짝이는 불빛을 내는 등 다양한 분야에서 폭 넓게 이용된다.

LED는 어떤 화합물 반도체(GaP, GaAs)를 쓰느냐에 따라 빛의 색이 달라진다. LED는 적색-녹색-청색 순으로 개발 되었는데 이는 파장이 짧을수록 빛을 만들어 내는 화합물 반도체의 개발이 어렵기 때문이다.

총천연색을 만들기 위해서는 적색, 녹색, 청색의 세 가지 빛이 있어야 가능하기 때문에, 청색 LED가 개발되기 전까지는 LED를 통해 총천연색을 구현하지 못했다. 그러나 청색 LED가 개발된 이후로는 모든 색깔의 빛을 만들어 낼 수 있는 RGB(Red/Green/Blue) 방식을 통해 완벽한 컬러 전광판을 볼 수 있게 되었다.

LED 가 단순한 디스플레이 용도에서 일반 조명으로 적용 영역을 확대할 수 있었던 것은 백색 LED의 개발이 있었기 때문인데, 백색 LED(흰빛을 내는 발광 다이오드)를 구현하는 방법으로는 청색 또는 자색 LED 칩에 형광 물질을 결합하여 백색을 얻는 단일 칩 방법과 서로 보색 관계에 있는 2개의 LED를 결합하거나 몇 개의 LED 칩을 조합하여 백색을 얻는 멀티칩 방법이 있다. 이 중에서도 청색 또는 자색 LED 칩에 형광 물질을 결합하여 백색을 얻는 단일 칩 방법이 조명 제작 비용 절감에 있어서 유리하다.

한편, LED 조명 장치의 제조 과정에서 특정 색온도를 갖는 LED 패키지를 외부에서 구입하여 장착하는 경우가 많다. 그러나, 조명 장치 설계자가 원하는 색온도 값을 제원으로 하는 LED 패키지를 구입하여 장착하더라도, 반사판의 재질이나 외부 온도 등 기타 영향으로 완성된 조명 장치의 색온도 값은 구입한 LED 패키지의 색온도 제원과 다른 색온도에 대응하는 빛이 방출될 수 있다. 그 결과, 최종적으로 완성된 조명 장치로부터 조사되는 빛의 색깔이 지정된 색깔과 상이하게 되는 문제점이 있다.

본 발명에서는 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것이다.

일 측면에 따른 조명 장치는, 발광모듈; 상기 발광모듈로 전원을 공급하기 위한 전원모듈; 상기 발광모듈로부터 이격되어 배치되며, 상기 발광모듈로부터 조사된 빛을 1차적으로 반사시키기 위한 제 1 반사부재; 및 상기 발광모듈의 측면 방향을 따라 연장되며, 적어도 상기 제 1 반사부재에서 반사된 빛을 반사시키는 제 2 반사부재; 상기 발광모듈로부터 조사되는 빛이 반사되며, 상기 제 1 반사부재의 반사면과 상기 제 2 반사부재의 반사부 중 어느 하나 또는 모두에 도포되어, 상기 발광모듈로부터 조사되는 빛의 색온도를 보정하는 도색층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제안되는 실시예에 의하면, 광원 자체의 성질을 바꾸지 않고 반사면에 특정 색을 도포함으로써 조명 장치가 제작자가 원하는 색온도 값을 갖도록 조절할 수 있으므로, 광원 자체의 성질을 조절하는 것에 비하여 비용절감 측면에서 유리하다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치의 구조에 따르면, 히트싱크를 통과하는 외부공기의 유동경로 및 체류시간을 증가시켜 조명 장치의 방열효과를 높일 수 있다.

또한, 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치의 구조는 조립 및 분해가 용이하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 각 구성요소의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 각 구성요소가 분리된 상태의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치를 구성하는 제 1 반사부재의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치조명 장치 값이 색좌표계 상에서 이동하는 모습을 나타내는 개념도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 각 구성요소의 분해 사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 각 구성요소가 분리된 상태의 측면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치(100)는, 발광모듈(140)과, 상기 발광모듈(140)로 전원을 공급하기 위한 전원모듈(170)을 포함한다. 상기 발광모듈(140)로 전원이 공급되면, 상기 발광모듈(140)로부터 빛이 조사됨과 동시에 열이 발생하게 된다.

또한, 상기 조명 장치(100)는, 상기 발광모듈(140) 또는 상기 전원모듈(170)과 연결되며, 상기 발광모듈(140)에서 발생하는 열의 방출을 돕는 히트싱크(110)를 더 포함할 수 있다.

상기 발광모듈(140)은, 상기 히트싱크(110)에 장착되는 회로기판(141) 및 상기 회로기판(141)에 실장된 LED를 포함하는 발광 소자(142)를 포함하며, 상기 발광 소자(142)는 상기 회로기판(141)에 복수로 구비될 수 있다.

또한, 상기 발광모듈(140)은 상기 히트싱크(110)에 장착될 수도 있고, 후술할 제 2 반사부재(150)에 장착될 수도 있다.

상기 전원모듈(170)은 상기 발광모듈(140)로 전원을 공급하기 위한 전장부(171)와 상기 전장부(171)를 둘러싸며 상기 히트싱크(110)에 장착되는 케이스(172) 및 상기 케이스(172)에 장착되는 전원소켓(173)을 포함할 수 있다.

상기 전원소켓(173)에는 외부 전원(도시되지 않음)과 전기적으로 접속될 수 있도록 돌출된 형상을 갖는 복수의 단자(174)가 마련될 수 있다.

상기 전장부(171)와 상기 발광모듈(140)은 전기적으로 연결되며, 일 실시태양으로, 상기 전장부(171)와 상기 발광모듈(140)은 케이블(C)을 통해 연결될 수 있고, 상기 케이블(C)은 플렉서블 회로기판(FPCB)일 수도 있다.

상기 히트싱크(110)에는 복수의 방열핀(130)과 상기 복수의 방열핀(130) 사이에 형성되는 복수의 방열홀이 각각 마련되며, 외부공기는 상기 방열홀을 통해 상기 히트싱크(110)의 내부 및 외부로 유동이 가능하다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치의 단면도에서 발광모듈로부터 조사된 빛이 반사되는 경로를 보여주는 도면이다.

상기 조명 장치(100)에서 방출된 빛은 소정의 빔 앵글(beam angle)을 가질 수 있고, 제 2 반사부재(150)의 전 영역에 걸쳐 균일하게 반사된 후 방출될 수 있어야 한다.

이를 위해서 상기 조명 장치(100)는 상기 발광모듈(140)로부터 조사된 빛을 1차적으로 반사시키는 제 1 반사부재(160)와, 상기 제 1 반사부재(160)에서 반사된 빛 및 상기 발광모듈(140)로부터 조사된 빛 중 적어도 하나 이상의 빛을 조명 장치(100) 외부로 반사시키는 기능을 수행하는 제 2 반사부재(150)를 포함한다.

상기 제 1 반사부재(160)는 상기 발광모듈(140)에서 조사된 빛을 반사하는 반사면(161)을 포함하며, 상기 조명 장치(100)가 작동 중인 상태에서 눈부심을 방지하기 위하여 상기 발광모듈(140)이 점 광원의 형태로 보이지 않도록 하는 기능을 수행한다.

상기 제 1 반사부재(160)는 상기 발광모듈(140)로부터 조사되는 빛을 제 2 반사부재(150)로 반사시키는 기능을 수행하므로, 상기 제 1 반사부재(160)는 상기 발광모듈(140)로부터 소정 간격(d)으로 이격 배치된다.

상기 조명 장치(100)는 상기 제 1 반사부재(160)를 상기 발광모듈(140)로부터 소정의 간격(d)으로 이격시키기 위한 연결부재(180)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 연결부재(180)는 광투과성 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제 1 반사부재(160)는 상기 발광모듈(140)과의 간격이 조절 가능하게 마련될 수 있으며, 이러한 경우 제 1 반사부재(160)와 상기 발광모듈(140)과의 간격(d)에 따라 상기 조명 장치(100)의 빔 앵글(beam angle)이 조절될 수 있다.

또한, 상기 제 1 반사부재(160)는 직경이 상기 발광모듈(140)의 직경보다 크게 형성될 수 있으며, 구체적으로 상기 제 1 반사부재(160)는 직경이 상기 발광 소자(142)의 직경보다 크게 형성될 수 있다.

이러한 구조에 따르면, 외부에서 상기 조명 장치(100)를 관찰하는 경우, 상기 제 1 반사부재(160)에 의하여 상기 발광 소자(142)가 외부로 노출되지 않으며, 빛이 사용자의 눈에 직접 조사되어 발생할 수 있는 눈부심을 방지할 수 있다.

또한, 상기 제 1 반사부재(160)는 상기 연결부재(180)의 높이 방향을 따라 승강 가능하게 장착될 수 있다.

상기 제 2 반사부재(150)는 상기 발광모듈(140)의 측면 방향을 따라 연장되는 반사부(152)와 상기 반사부(152)의 둘레에 형성되는 림(rim)부(153)를 포함할 수 있다.

상기 림부(153)에는 둘레방향을 따라 복수의 유동홀(154)이 각각 마련될 수 있다.

또한, 상기 반사부(152)는 상기 발광모듈(140)에서 멀어질수록 단면적이 증가하는 반구 형상을 가질 수 있다.

또한, 상기 반사부(152)에는 반사율을 높이기 위하여 알루미늄 증착층이 마련될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치를 구성하는 제 1 반사부재의 단면도이다.

도 5를 참조하면, 상기 제 1 반사부재(160)는 상기 반사면(161)에 도료가 착색되어 형성되는 도색층(162)을 포함된다.

상기 도색층(162)은 도료가 착색된 층으로, 상기 발광모듈(140)에서 조사된 빛에서 특정 색의 파장을 흡수하거나 반사하는 기능을 수행하여, 상기 조명 장치(100)에서 방출되는 빛의 색온도를 변경시킬 수 있다.

또한, 상기 반사면(161)은 상기 발광모듈(140)의 광축(L)을 기준으로 대칭된 형상을 가질 수 있다.

또한, 상기 반사면(161)은 중심으로부터 빛의 이동 방향으로 점진적으로 확산되는 형상을 이룰 수 있다.

도 5의 (a)는 상기 반사면(161)이 상기 발광모듈(140)을 향하여 볼록한 형상을 갖는 경우를 나타낸다. 즉, 상기 제 1 반사부재(160)가 광축(L)으로부터 소정 곡률로 볼록하게 라운드지는 보울(bowl) 형상을 갖는 경우를 나타낸다.

도 5의 (b)는 상기 반사면(161)이 상기 발광모듈(140)에 대하여 오목한 형상을 갖는 경우를 나타낸다. 즉, 상기 제 1 반사부재(160)가 광축(L)으로부터 소정의 곡률로 오목하게 라운드지는 원뿔 형상을 갖는 경우를 나타낸다.

또한, 도 5의 (c)는 상기 반사면(161)이 상기 발광모듈(140)로 갈수록 그 직경이 선형적으로 감소하는 삼각형 단면 형상을 갖는 경우를 나타낸다. 즉, 상기 제 1 반사부재(160)가 원뿔 형상을 갖는 경우를 나타낸다.

이와 같이, 상기 제 1 반사부재(160)는 상기 발광 모듈(140)로부터 방출되는 빛이 상기 제 2 반사부재(150) 쪽으로 균일하게 반사되도록 하는 다양한 형상의 반사면(161)을 가질 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치의 색온도 값이 색좌표계 상에서 이동하는 모습을 나타내는 개념도이다.

색온도란, 광원의 빛을 수치적으로 표시하는 방법이다. 어떤 물체가 빛을 띄고 있을 때, 이 빛과 같은 빛을 띄는 흑체의 온도를 이용하여 물체의 색온도를 결정한다

일반적으로, 조명 장치 제작 시 설계자가 원하는 색온도 값을 갖는 광원을 이용하더라도 반사판의 재질이나 외부 온도 등 기타 영향으로 완성된 조명 장치의 색온도 값은 LED 등 광원의 색온도 값과 달라질 수 있다.

이때, 별도의 광원을 이용하여 색온도 값을 보정할 수 있으나, 광원 자체를 변경하지 않고도 조명 장치가 설계자가 목표한 색온도 값을 표현할 수 있도록 제작할 필요가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 조명 장치(100)는, 빛이 물체에 반사될 때 물체가 일부 파장의 빛만 반사하고 다른 파장의 빛은 흡수하여 반사된 빛의 색온도가 변경되는 원리를 이용한 것이다. 구체적으로, 상기 조명 장치(100)는, 상기 제 1 반사부재(160)의 반사면(161)에 특정 색의 파장을 흡수하거나 반사할 수 있는 도료가 착색되어 상기 조명 장치(100)의 외부로 조사되는 빛의 색온도를 조절할 수 있다.

다만, 상기 조명 장치(100)의 외부로 조사되는 빛의 색온도 값은 상기 반사면(161)에 착색되는 색뿐만 아니라, 상기 반사면(161)의 재질, 발광 모듈(140)과 상기 반사면(161)과의 거리, 온도 등 다수의 인자에 의하여 영향을 받는다. 따라서, 상기 반사면(161)에 착색되는 색만을 변경하여 빛의 색온도 값을 조절하려면 이론적인 방법만으로는 어려우며, 다수의 실험을 통하여 상기 반사면(161)에 착색되는 색을 선정하여야 한다.

상기 반사면(161)에 착색되는 색을 실험적으로 선정하는 방법의 일례로, 설계자가 원하는 조명 장치의 색온도 값이 백색광 영역에 포함되는 경우에 상기 발광 소자(142)에서 조사되는 빛의 색상과 보색관계에 해당하는 색상을 상기 반사면(161)에 착색하는 방법이 있다.

보색관계란, 임의의 2가지 색광을 일정 비율로 혼색하여 백색광이 되는 경우의 두 색의 관계를 말한다. 또한, 색상환에서 마주보는 색채를 보색으로 정의할 수 있다. 일례로 Red 컬러의 보색은 BG(Blue Green)이다.

이와 같은 보색의 성질에 따라서, 상기 발광 소자(142)에서 조사되는 빛의 색상과 보색에 해당하는 색상을 상기 반사면(161)에 착색하면, 상기 조명 장치(100)의 외부로 조사되는 빛은 백색광이 될 수 있다. 또한, 상기 반사면(161)에 착색되는 색의 명도 또는 채도에 따라 외부로 조사되는 빛의 색온도 값이 조절될 수 있다.

위와 같은 원리로, 상기 발광 소자(142)에서 조사되는 빛의 색이 이미 백색광 영역에 해당하는 경우라도, 상기 반사면(161)에 착색되는 색에 따라 일부 파장이 흡수되어 반사된 빛의 색온도는 백색광 영역 내에서 조정될 수 있다.

이하에서는 도 6의 색좌표계를 참조하여, 상기 반사면(161)에 착색되는 색상을 선정하는 구체적인 과정에 대하여 설명한다.

도 6에서, 상기 제 1 반사부재(160)의 반사면(161)에 특정 색의 도료가 착색되기 전의 조명 장치(100)에서 조사되는 빛의 색온도 값의 분포를 다수의 A` 중 하나라고 하고, 조명 장치의 설계자가 원하는 색온도 값의 분포를 A 라고 하자.

먼저, 상기 조명 장치(100)의 구조적 설계가 완료되면, 상기 조명 장치(100)에서 외부로 조사되는 빛의 색온도 값의 분포(A`)를 구한다. 그리고, 그 분포가 설계자가 원하는 색온도 값을 갖는 백색광 영역(A)과 비교하여 얼마나 떨어져 있는지 측정한다.

측정 결과 색온도 값의 분포가 목표 값에 비하여 일측으로 벗어난 경우에는, 색온도 값의 분포가 목표 값에 가까워지도록 이동시킬 필요가 있다. 이때, 상기 제 1 반사부재(160)의 반사면(161)에 상기 조명 장치(100)에서 외부로 조사되는 빛의 색상의 보색에 해당하는 색을 착색하면, 반사된 빛의 색온도 분포가 화살표 방향을 따라 설계자가 원하는 색온도 값을 갖는 백색광 영역(A)으로 이동할 수 있다.

위와 같은 원리로, 다수의 실험을 통하여 상기 반사면(161)에 착색되는 색의 색상, 명도 또는 채도를 변경하면서 상기 조명 장치(100)에서 조사되는 빛의 색온도를 측정하여, 상기 조명 장치(100)에서 조사되는 빛이 특정 색온도 값을 가질 수 있도록 상기 반사면(161)에 착색되는 색을 정할 수 있다.

한편, 다른 실시예로서, 상기 제 2 반사부재(150)의 반사부(152)에 도료를 착색하여 색온도 보정 효과를 얻을 수 있다.

또 다른 실시예로 상기 제 1 반사부재(160)의 반사면(161) 및 상기 제 2 반사부재(150)의 반사부(152) 모두에 도료를 착색하여 색온도 보정 효과를 얻을 수 있다.

다만, 상기 제 2 반사부재(150)의 반사부(152)는 제품의 외관을 이루지만 상기 제 1 반사부재(160)는 외관으로 드러나지 않는다. 그러므로, 본 발명의 제 1 실시예와 같이 상기 제 1 반사부재(160)의 반사면(161)에 도료를 착색하면 제품의 외관은 기존의 램프와 동일한 색을 가질 수 있어, 기존 제품과의 이질감을 방지하는 효과를 기대할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치는, 조명기구의 광원 자체의 성질을 바꾸지 않고 반사부재의 반사면에 특정 색을 도포함으로써 완성된 조명 장치가 제작자가 목표하는 색온도 값을 갖도록 조절할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치는, 발광모듈에서 조사된 빛이 특정 영역으로만 방출되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (5)

1. 발광모듈;
   상기 발광모듈로 전원을 공급하기 위한 전원모듈;
   상기 발광모듈로부터 이격되어 배치되며, 상기 발광모듈로부터 조사된 빛을 1차적으로 반사시키기 위한 제 1 반사부재; 및
   상기 발광모듈의 측면 방향을 따라 연장되며, 적어도 상기 제 1 반사부재에서 반사된 빛을 반사시키는 제 2 반사부재;
   상기 발광모듈로부터 조사되는 빛이 반사되며, 상기 제 1 반사부재의 반사면과 상기 제 2 반사부재의 반사부 중 어느 하나 또는 모두에 도포되어, 상기 발광모듈로부터 조사되는 빛의 색온도를 보정하는 도색층;을 포함하는 조명 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 도색층이 형성되는 상기 제 1 반사부재의 반사면은, 광축(L)으로부터 빛의 이동 방향으로 점진적으로 확산되는 형상을 이루는 조명 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 도색층이 형성되는 상기 제 1 반사부재의 반사면은, 광축(L)으로부터 소정 곡률로 볼록하게 라운드지는 보울(bowl) 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 도색층이 형성되는 상기 제 1 반사부재의 반사면은, 광축(L)으로부터 소정의 곡률로 오목하게 라운드지는 원뿔 형상을 이루는 조명 장치.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 도색층이 형성되는 상기 제 1 반사부재의 반사면은, 원뿔 형상을 이루는 조명 장치.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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