KR20160081242A

KR20160081242A - 엘이디 조명 장치

Info

Publication number: KR20160081242A
Application number: KR1020140194769A
Authority: KR
Inventors: 박익성; 방연호; 서유진; 박승곤; 신지호
Original assignee: 주식회사 아모센스
Priority date: 2014-12-31
Filing date: 2014-12-31
Publication date: 2016-07-08
Also published as: KR101756331B1

Abstract

본 발명은 투광커버 내에서 적은 함량의 광 확산제 만으로도, 빛의 핫 스팟(hot spot) 현상을 방지할 수 있는 엘이디 조명 장치에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명의 엘이디 조명 장치는 기판과, 기판에 실장된 CSP(Chip Scale Package) 타입의 복수의 엘이디를 포함하는 엘이디 어레이; 엘이디에서 발생되는 열을 방열하기 위한 방열 부재; 및 엘이디로부터 발광된 빛을 산란시키는 광 확산제가 내부에 분포되고, 엘이디 어레이를 커버하도록 방열 부재에 결합되는 투광커버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

엘이디 조명 장치{LED LIGHTING DEVICE}

본 발명은 엘이디 조명 장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 투광커버 내에서 적은 함량의 광 확산제 만으로도, 빛의 핫 스팟(hot spot) 현상을 방지할 수 있는 엘이디 조명 장치에 관한 것이다.

최근에는 조명 장치로서 엘이디 램프의 사용이 증가하고 있다. 이러한 엘이디 램프는 저전압에서 구동할 수 있으며, 다른 조명장치에 비해 긴 수명과 낮은 소비전력, 빠른 응답속도 및 강한 내 충격성을 가지며, 소형 경량화가 가능한 장점을 갖는다. 엘이디를 채택한 조명 장치는 에너지 효율이 높고 기존의 형광등 또는 백열등에 비해 수명 등이 우수한 장점을 가지고 있다.

이에 관련하여, 발명의 명칭이 "먼지 방지 방열구조 및 반사용 코너큐브를 갖는 엘이디 조명등 반사갓 및 그 제조방법"인 한국등록특허 제0938932호가 존재한다. 한국등록특허 제0938932호는 방열부, 방열부를 둘러싸는 반원형의 돔부가 일체로 형성되는 반사갓, 그리고 엘이디 모듈을 포함하는 형광등 타입의 엘이디 조명등을 개시하고 있다.

상술한 선행특허와 종래기술에 따른 엘이디 조명등은 도 7에 도시된 바와 같이, 기판(11)에 다수개의 엘이디(12)가 실장되는데, 이들 엘이디(12)는 일반적으로 약 120°의 지향각 특성을 갖는다. 엘이디(12)의 이러한 지향각 특성으로 인하여, 조명등에 전원이 인가되면, 각 엘이디(10)로부터 발생하는 발광 영역(r10, r20, r30) 간에 중첩 영역(r15, r25)에 광원이 뚜렷하게 보이는 핫 스팟(hot spot) 현상이 발생하게 된다. 이러한 핫 스팟 현상을 제거하기 위해 반사갓(30) 내에 광 확산제를 적용하여 사출함으로써, 엘이디(10)로부터 발광되는 빛을 넓게 산란시키는 기술이 일반적으로 이용되고 있다. 다만, 이러한 방법은 과도한 광 확산제의 적용으로, 반사갓(30)의 투과율을 현격하게 감소시켜, 조명등의 광 효율도 감사되는 문제점이 존재한다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 투광커버 내에서 적은 함량의 광 확산제 만으로도 엘이디로부터 발생하는 빛의 중첩 영역에 의해 발생하는 핫 스팟 현상을 방지할 수 있는 엘이디 조명 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 엘이디 조명 장치는 기판과, 기판에 실장된 CSP(Chip Scale Package) 타입의 복수의 엘이디를 포함하는 엘이디 어레이; 엘이디에서 발생되는 열을 방열하기 위한 방열 부재; 및 엘이디로부터 발광된 빛을 산란시키는 광 확산제가 내부에 분포되고, 엘이디 어레이를 커버하도록 방열 부재에 결합되는 투광커버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 엘이디로부터 발광되는 빛의 지향각은 140°이상, 180°이하일 수 있다.

또한, 광 확산제는 엘이디로부터 발광되는 광의 비중첩 영역 보다 중첩 영역에서 밀도가 더 높을 수 있다.

또한, 투광커버는 적어도 2개의 서브 투광커버를 포함하고, 적어도 2개의 서브 투광커버 내의 광 확산제의 밀도는 서로 다를 수 있다.

또한, 본 발명의 엘이디 조명 장치는 투광커버의 일 단부 및 타 단부에 장착되는 2개의 단부캡들을 더 포함할 수 있고, 단부캡들 중 적어도 하나에는 다수의 단자가 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 엘이디 조명장치는 등기구의 전구 소켓과 접속되어 상기 엘이디에 전원을 공급하고, 상기 방열 부재의 하부에 형성되는 소켓부를 더 포함할 수 있고, 투광커버는 돔 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 엘이디 조명 장치에 따르면 넓은 지향각을 갖는 엘이디의 적용을 통해, 엘이디를 보다 넓게 배치함으로써 기판에 탑재되는 엘이디의 개수를 감소시킬 수 있으며 이를 통해 제품 생산 공정이 단순화되고, 공정 비용 및 재료비 절감을 통한 원가 절감을 도모할 수 있다.

또한, 본 발명은 엘이디의 넓은 지향각 특성으로 인해 핫 스팟 현상이 개선되므로, 광 확산제도 낮은 밀도로 투광커버에 적용될 수 있고, 이를 통해 광효율을 보다 개선시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 엘이디 조명 장치의 개념도.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 엘이디 조명 장치의 개념도.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 엘이디 조명 장치의 개념도.
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 엘이디 조명 장치의 개념도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전구 타입의 엘이디 조명 장치의 사시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 형광등 타입의 엘이디 조명 장치의 단면도.
도 7은 종래기술에 따른 엘이디 조명 장치의 개념도.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

위에서 언급한 것과 같이, 본 발명은 적은 함량의 광 확산제 만으로도, 빛의 핫 스팟(hot spot) 현상을 방지할 수 있는 엘이디 조명 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 이를 위해, 본 발명은 CSP(Chip Scale Package) 타입의 복수의 엘이디를 엘이디 조명 장치에 적용시키는 방식을 제안한다.

도 1에 도시된 바와 같이, CSP 타입의 엘이디(112)는 엘이디 기판(112a), 엘이디 칩(112b), 엘이디 기판(112a)의 하면에 형성되는 엘이디 전극(112c) 및 엘이디 칩(112b)의 상부에 형성되는 형광체(112d)가 패키지의 형태로 제조된 타입으로서, 일반적인 엘이디 패키지에 비해 그 크기가 작다. 또한, CSP는 엘이디 패키지의 측면으로도 빛이 방출될 수 있고, 빛의 방출 각도도 큰 특징을 갖는다. 일반적인 엘이디 패키지들에는 엘이디 주위를 둘러싸는 형상으로 리플렉터가 형성되는데, 이러한 리플렉터는 광을 기설정된 각도로 방출시키는 기능을 한다. 이에 따라, 빛의 지향각은 도 7을 참조로 언급한 것처럼 약 120°정도로 형성된다.

반면, CSP 타입의 엘이디(112)는 그 측면에 별도의 리플렉터가 형성되지 않기 때문에 빛의 방출 범위가 일반적인 엘이디 패키지에 비해 더 넓은(140°이상, 180°이하) 특징을 갖는다. 바람직하게, 엘이디의 지향각은 150°이상, 180°이하일 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따르면 엘이디(112)의 개수가, 일반적인 엘이디 조명 장치에 적용되는 엘이디와 동일 개수로 배치되는 경우, 중첩 영역(r115, r125)이 도 7의 중첩 영역(r15, r25)에 비해 넓게 형성될 수 있게 된다. 이에 따라 중첩 영역에 있어서 그 폭이 좁은 것이 아닌 비교적 넓게 형성될 수 있으므로, 엘이디(112)에 의한 핫 스팟이 개선될 수 있다. 이러한 점에 기인하여, 투광커버(130)에 함유된 광 확산제(131)의 밀도도, 도 7에 도시된 광 확산제(31)보다 적게 형성될 수 있고, 이를 통해 높은 광 효율을 얻을 수 있다. 여기서, 광 확산제(31)는 엘이디로부터 발광되는 광의 비중첩 영역(r110, r120, r130) 보다 중첩 영역(r115, r125)에서 밀도가 더 높을 수 있다. 여기서, 도 1에 도시된 광 확산제(131)는 종래 기술에 따른 광 확산제(31)와의 비교를 위해, 실제보다 적은 밀도로 도시되었다. 즉, 도 1에 도시된 광 확산제(131)의 밀도는 도면에 도시된 정도로 제한되지 않는다.

또한, 본 발명은 CSP 타입의 엘이디를 적용함으로써, 적은 개수의 엘이디(212)로도 엘이디 조명 장치(200)의 구현이 가능하다. 이에 대한 예시는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 엘이디 조명 장치의 개념도를 도시하는 도 2를 참조하자. 즉, 높은 지향각 특성을 갖는 CSP 타입의 엘이디(212)의 배치 간격을 본 발명의 제 1 실시예에 따른 엘이디 조명 장치에 비해 넓게 설계함으로써, 구현이 이루어질 수 있다. 이 경우, 적은 개수의 엘이디(312)로도, 넓은 범위로의 광 방출이 가능하게 되므로, 엘이디로 인한 원가 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

다만, 도 2에 도시된 엘이디 조명 장치(200)는 엘이디(212)의 개수가 감소되는 특징에 기인하여, 중첩 영역(r215)에 핫 스팟 현상이 발생할 가능성이 존재한다. 이에 따라, 본 발명은 도 3에 도시된, 투광커버(330) 내에 상이한 밀도로 광 확산제를 함유시킨 엘이디 조명 장치(300)를 제안한다.

본 발명의 제 3 실시예에 따른 엘이디 조명 장치(300)는, 투광커버(330)에서 비중첩 영역(r310, r320)에 대응하는 위치에는 적은 밀도의 광 확산제가, 그리고 중첩 영역(r315)에 대응하는 위치에는 비중첩 영역(r310, r320)의 대응하는 위치에 비해 높은 밀도의 광 확산제가 함유된 방식이다. 이에 따라, 투광커버(330)에서 핫 스팟 현상을 야기하는 중첩 영역(r315)에만 높은 밀도로 광 확산제가 함유되고, 비중첩 영역(r310, r315)에는 적은 밀도로 광 확산제가 함유되므로, 광효율의 저하 없이 빛을 고르게 분포시킬 수 있는 장점을 갖는다.

여기서, 투광커버는 본 발명의 제 4 실시예를 도시하는 도 4에 도시된 바와 같이, 적어도 2개의 서브 투광커버(430a, 430b, 430c)를 포함할 수 있는데, 이들 서브 투광커버(430a, 430b, 430c) 내의 광 확산제(431) 밀도는 서로 다를 수 있다. 즉, 광의 비중첩 영역에 대응하는 투광커버(430a, 430c)에 비해 광의 중첩 영역에 대응하는 투광커버(430b) 내의 광 확산제 밀도가 더 높을 수 있다.

그리고, 도 4에 도시된 서브 투광커버(430a, 430b, 430c)를 제조한 후, 이들을 하나의 투광커버(430)로 구현하는 방식은 중첩 영역과 비중첩 영역의 대응하는 위치에 서브 투광커버(430a, 430b, 430c)를 배치시킴으로써 이루어질 수 있다. 이렇게 서브 투광커버(430a, 430b, 430c)를 이용하게 되면, 하나의 투광커버에 상이한 비율로 광 확산제를 함유시키는 방식에 비해, 보다 원활한 구현 및 제조가 가능해지는 장점을 갖는다.

상술한 CSP 타입의 엘이디를 적용시킨 본 발명의 엘이디 조명 장치는 특정 종류의 엘이디 장치로 제한되는 것이 아닌 엘이디 전구, 엘이디 형광등, 그리고 FPL(Fluorescent Parallel Lamp) 형 엘이디 램프 등 다양한 조명 장치에 적용될 수 있다. 여기서, 엘이디 전구 타입의 엘이디 조명 장치(500)는 도 5에 도시된다.

도 5에서, 본 발명의 실시예에 따른 전구 타입의 엘이디 조명 장치(500)는 엘이디 어레이(510), 방열 부재(520), 투광커버(530) 및 소켓부(540)를 포함하여 구성될 수 있다.

방열 부재(520)는 소켓부(540)의 상부에 형성되고, 엘이디 어레이(510)에 의해 발생하는 열을 방열하는 기능을 한다. 알려진 바와 같이, 엘이디는 다른 조명장치에 비해 긴 수명과 낮은 소비전력, 빠른 응답속도 및 강한 내 충격성을 가지며, 소형 경량화가 가능한 장점을 갖지만, 높은 열을 초래하므로 방열이 특히 중요하다. 이에 따라, 방열 부재(520)를 통한 방열이 필요하며, 본 발명에서는 방열 부재(520)의 형태 및 재질을 특정한 것으로 제한하지 않는다.

엘이디 어레이(510)는 방열 부재(520)의 상부에 배치될 수 있다. 여기서, 엘이디 어레이(510)는 기판(511)과 기판(511)의 상부에 실장된 복수의 엘이디(512)를 포함하는 것으로 언급된다. 또한, 여기서 복수의 엘이디(512)는 앞서 언급한 바와 같이, CSP 타입일 수 있다.

소켓부(540)는 등기구의 전구 소켓에 결합되고, 엘이디 어레이(510)에 전원을 공급하는 기능을 한다

투광커버(530)는 엘이디 어레이(510)를 커버하도록 방열 부재(520)에 결합되어 형성된다. 여기서, 투광커버(530)는 돔 형으로 형성될 수 있고, 내부에 엘이디(512)로부터 발광된 빛을 산란시키는 광 확산제(531)가 분포된다. 위에서 언급한 바와 같이, 광 확산제(532)는 엘이디(512)로부터 발생한 빛의 비중첩 영역에 비해 중첩 영역에 보다 높은 밀도로 형성될 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 형광등 타입의 엘이디 조명 장치(600)는 도 6에 도시되고, 엘이디 어레이(610), 방열 부재(620) 및 투광커버(630), 단부캡(650)을 포함하여 구성될 수 있다.

방열 부재(620)는 방열 부재(620)에 형성되는 엘이디 어레이(610)에서 발생하는 열을 방열하는 기능을 한다. 또한, 방열 부재(620)의 하면에는 표면적을 넓혀 방열 효율을 보다 높이도록, 길이방향으로 연장하는 요철부가 더 형성될 수 있다.

엘이디 어레이(610)는 기판(611)과, 기판(611)에 실장된 복수의 CSP 타입의 엘이디(612)를 포함할 수 있다.

투광커버(630)는 엘이디 어레이(610)를 커버하도록 방열 부재(620)에 결합되어 형성될 수 있고, 내부에 확산제(631)를 포함할 수 있다. 도 5를 참조로 언급한 투광커버(530)와 유사하게, 확산제(631)의 밀도는 엘이디(612)에서 발광된 광의 비중첩 영역에 비해 중첩 영역이 더 높도록 형성될 수 있다.

단부캡(651, 652)은 투광커버(630)의 일 단부 및 타 단부에 장착되고, 단부캡(651, 652) 중 적어도 하나에는 다수의 단자가 구비될 수 있다. 즉, 본 발명의 형광등 타입의 엘이디 조명 장치(600)는 일반적인 형광등 타입뿐만 아니라. FPL 타입의 조명 장치에도 적용될 수 있다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100 : 엘이디 조명 장치 110 : 엘이디 어레이
111 : 기판 112 : 엘이디
112a : 엘이디 기판 112b : 엘이디 칩
112c : 형광체 112d : 엘이디 전극
130 : 투광커버 131 : 광 확산제

Claims

기판과, 상기 기판에 실장된 CSP(Chip Scale Package) 타입의 복수의 엘이디를 포함하는 엘이디 어레이;
상기 엘이디에서 발생되는 열을 방열하기 위한 방열 부재; 및
상기 엘이디로부터 발광된 빛을 산란시키는 광 확산제가 내부에 분포되고, 상기 엘이디 어레이를 커버하도록 상기 방열 부재에 결합되는 투광커버를 포함하는 것을 특징으로 하는, 엘이디 조명 장치.
제1항에 있어서,
상기 엘이디로부터 발광되는 빛의 지향각은 140°이상, 180°이하인 것을 특징으로 하는, 엘이디 조명 장치.
제1항에 있어서,
상기 광 확산제는 엘이디로부터 발광되는 광의 비중첩 영역 보다 중첩 영역에서 밀도가 더 높은 것을 특징으로 하는, 엘이디 조명 장치.
제3항에 있어서,
상기 투광커버는 적어도 2개의 서브 투광커버를 포함하고, 적어도 2개의 서브 투광커버 내의 광 확산제의 밀도는 서로 다른 것을 특징으로 하는, 엘이디 조명 장치.
제1항에 있어서,
상기 투광커버의 일 단부 및 타 단부에 장착되는 2개의 단부캡들을 더 포함하고, 상기 단부캡들 중 적어도 하나에는 다수의 단자가 구비되는 것을 특징으로 하는, 엘이디 조명 장치.
제1항에 있어서,
등기구의 전구 소켓과 접속되어 상기 엘이디에 전원을 공급하고, 상기 방열 부재의 하부에 형성되는 소켓부를 더 포함하고, 상기 투광커버는 돔 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 엘이디 조명 장치.