KR20160143340A - 광원장치 - Google Patents

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KR20160143340A
KR20160143340A KR1020150079899A KR20150079899A KR20160143340A KR 20160143340 A KR20160143340 A KR 20160143340A KR 1020150079899 A KR1020150079899 A KR 1020150079899A KR 20150079899 A KR20150079899 A KR 20150079899A KR 20160143340 A KR20160143340 A KR 20160143340A
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condenser lens
roughness
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KR1020150079899A
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조문성
박선정
이상철
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엘지전자 주식회사
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Abstract

실시예에 따른 광원장치는 광축의 후방에서 입사되는 광을 광축 전방의 일 공간으로 집광하고, 상기 광축과 교차되는 후방면을 가지는 집광렌즈, 상기 집광렌즈를 기준으로 상기 광축의 후방에 배치되는 점광원 및 상기 점광원에서 제공된 광의 파장을 변환하여 상기 집광렌즈의 후방면에 제공하는 형광체를 포함하고, 상기 집광렌즈의 후방면에는 러프니스가 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

광원장치{LIGHTING SOURCE DEVICE }
실시예는 광원장치에 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.
일반적으로, 발광 다이오드를 사용하는 광원장치는 고효율 및 고휘도의 백색광을 생성하기 위해 청색 발광 다이오드와 청색 다이오드에서 생성된 광을 백색으로 변환하는 형광체를 사용하게 된다.
그러나, 형광체를 발광 다이오드 패키지 내에 몰딩하는 구조는 발광정면과 발광측면 사이에 색 편차가 발생하게 된다.
도 4는 종래기술에 따른 광원장치의 광 방출 모습을 도시한 도면이다.
특히, 도 4a는 광원장치에서 방출되는 광을 광축과 수평한 방향에서 바라본 모습이고, 도 4b는 광원장치에서 방출되는 빛을 광축 방향에서 바라본 모습을 도시한다.
종래 기술에 따른 광원장치는 청색 발광 다이오드와 황색 형광체를 사용하여 백색광을 생성하게 된다. 그러나, 청색 발광 다이오드에서 생성된 빛이 황색 형광체를 통과하는 경로의 길이 차이에 의해 색 편차가 발생하게 된다.
도 4b를 참조하면, 방출광의 중앙부(S1)와, 주변부(S2) 사이에 색 편차가 발생하게 된다. 구체적으로, 주변부(S2)는 중앙부(S1) 보다 노란색이 강화된 빛이 방출된다.
따라서, 종래기술에 따른 광원장치는 백색 빛을 방출하지 못하고, 색 편차가 존재하는 빛을 방출하게 되는 문제점이 존재한다.
실시예는 효율 및 방출되는 빛의 컬러 균일성이 향상된 광원장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
실시예에 따른 광원장치는 광축의 후방에서 입사되는 광을 광축 전방의 일 공간으로 집광하고, 상기 광축과 교차되는 후방면을 가지는 집광렌즈, 상기 집광렌즈를 기준으로 상기 광축의 후방에 배치되는 점광원 및 상기 점광원에서 제공된 광의 파장을 변환하여 상기 집광렌즈의 후방면에 제공하는 형광체를 포함하고, 상기 집광렌즈의 후방면에는 러프니스가 형성되는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예의 광원장치는 광축의 후방에서 입사되는 광을 광축 전방의 일 공간으로 집광하는 적어도 2개의 집광렌즈와, 상기 집광렌즈들이 위치되는 지지판을 가지는 렌즈모듈 및 상기 집광렌즈를 기준으로 상기 광축의 후방에 상기 집광렌즈와 대응되게 배치되는 적어도 2개의 점광원과, 상기 점광원에서 제공된 광의 파장을 변환하여 상기 집광렌즈의 후방면에 제공하는 형광체와, 상기 점광원들이 위치되는 회로기판을 가지는 발광모듈을 포함하고, 상기 지지판은 광축과 교차되는 바닥면을 가지며, 상기 바닥면에는 러프니스가 형성되는 것을 특징으로 한다.
실시예에 따르면, 광 집중이 필요한 광원장치에 있어서, 광을 효과적으로 집중하면서, 광의 방출 위치에 따른 색 편차를 줄일 수 있는 이점이 존재한다.
또한, 실시예는 다수의 집광렌즈와 점광원을 모듈 상태로 쉽게 결합할 수 있는 이점이 존재한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원장치의 개념도이다.
도 2a 는 본 발명의 일 실시예에 따른 집광렌즈의 후방면을 도시한 도면이다.
도 2b 내지 도 2d는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 러프니스를 도시한 개념도이다.
도 3a는 종래기술에 따른 광원장치의 광 진행경로를 도시한 도면이다.
도 3b는 실시예에 따른 광원장치의 광 진행경로를 도시한 도면이다.
도 4는 종래기술에 따른 광원장치의 광 방출 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원장치의 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원장치를 포함하는 조명기기를 도시한 단면도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원장치의 개념도이다.
도 1은 본 발명의 광원장치를 광축(Ax)과 수평한 면을 따라 절단한 단면도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원장치(10)는 광축(Ax)의 후방에서 입사되는 광을 광축(Ax) 전방의 일 공간으로 집광하고, 광축(Ax)과 교차되는 후방면(32)을 가지는 집광렌즈(30), 집광렌즈(30)를 기준으로 광축(Ax)의 후방에 배치되는 점광원(20) 및 점광원(20)에서 제공된 광의 파장을 변환하여 집광렌즈(30)의 후방면(32)에 제공하는 형광체(41)를 포함한다.
여기서, 광축(Ax)은 임의의 선으로써, 점광원(20)에서 생성되는 빛이 출력되는 주 방향이다. 또한, 방향을 지칭하는 전방은 도 1을 기준으로, 광축(Ax) 상에서 상대적으로 상부 방향을 의미한다. 후방은 도 1을 기준으로, 광축(Ax) 상에서 상대적으로 하부 방향을 의미하는 것이다.
집광렌즈(30)는 광축(Ax)의 후방에서 입사되는 광을 광축(Ax) 전방의 일 공간으로 집광한다. 집광렌즈(30)는 집광렌즈(30)의 형상과 집광렌즈(30)와 외부 사이의 굴절률 차이로 입사되는 광을 굴절시킨다. 집광렌즈(30)의 굴절율은 1 보다 크고, 바람직하게는 1.5 내지 1.6일 수 있다.
예를 들면, 집광렌즈(30)는 구면렌즈 또는 비구면 렌즈를 포함한다. 바람직하게는, 집광렌즈(30)는 비구면 렌즈로 구현될 수 있다.
집광렌즈(30)는 광축(Ax)의 전방으로 볼록한 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 집광렌즈(30)의 전방면(31)은 비구면 형상을 가진다.
다른 예로, 집광렌즈(30)는 광축(Ax)과 교차되는 후방면(32)과, 집광렌즈(30)의 전방으로 볼록한 전방면(31)을 가질 수 있다.
집광렌즈(30)의 후방면(32)은 점광원(20)에서 생성된 광이 입사되는 공간을 정의한다. 집광렌즈(30)의 후방면(32)은 적어도, 점광원(20)에서 방사형으로 방출된 빛이 입사되는 크기와 형상을 가진다.
집광렌즈(30)의 후방면(32)은 평탄면을 가진다. 구체적으로, 점광원(20)이 패키지 형태로 제작되는 경우, 점광원(20) 패키지의 상면이 평면으로 형성되게 되므로, 결합성 측면에서 유리하다. 바람직하게는, 집광렌즈(30)의 후방면(32)은 광축(Ax)과 수직한 면을 형성한다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
특히, 집광렌즈(30)의 전방면(31)은 광축(Ax)을 정점으로 하는 곡선을 가진다. 상세하게는, 집광렌즈(30)의 전방면(31)은 광축(Ax) 상에 초점을 가지고, 복수 개의 곡률반경을 가지는 곡선을 이룰 수 있다.
이러한, 집광렌즈(30)는 광축(Ax)과 평행하게 입사되는 광을 굴절시켜서 광축(Ax) 전방의 임의의 위치로 집중하게 된다. 집광렌즈(30)는 광을 투과하는 다양한 재질로 이루어진다. 바람직하게는, 집광렌즈(30)는 투명한 실리콘 재질로 이루어진다.
또한, 집광렌즈(30)의 전방면(31)의 초점은 광축(Ax) 상에 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 집광렌즈(30)의 중심은 광축(Ax) 상에 배치되는 것이 바람직하다.
점광원(20)은 전기 에너지를 공급받아 광 에너지로 변환시키고, 이를 통하여 광을 생성한다. 이러한 예로서, 점광원(20)은 초고압 수은 램프(UHV Lamp), 발광다이오드(light emitting diode, LED), 레이저 다이오드(laser diode, LD) 등이 될 수 있다. 바람직하게는, 점광원(20)은 제어성 및 효율이 우수한 발광 다이오드로 구현될 수 있다.
물론, 이러한 점광원(20)은 다양한 전원장치에 의해 전원이 공급될 수 있고, 바람직하게는, 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB 등에 의해 전원이 공급될 수 있다.
점광원(20)은 다양한 색상의 광을 생성할 수 있다. 바람직하게는, 점광원(20)은 효율이 우수한 블루(Blue)계열의 광을 생성한다.
점광원(20)은 집광렌즈(30)를 기준으로 광축(Ax)의 후방에 배치되어 집광렌즈(30)를 통과하는 광을 제공한다. 구체적으로, 점광원(20)은 집광렌즈(30)의 하방에 배치된다.
효율적인 집광을 위해서, 점광원(20)의 중심은 광축(Ax) 상에 배치되는 것이 바람직하다. 따라서, 점광원(20)의 중심과 집광렌즈(30)의 중심은 광축(Ax)에 배치된다.
점광원(20)에서 생성된 광은 집광렌즈(30)의 후방면(32)에 입사되어, 집광렌즈(30)의 전방면(31)으로 방출되면서 집광된다.
점광원(20)에서 생성된 광의 파장을 변환하고, 파장 변환된 광을 집광렌즈(30)로 가이드 하기 위해 패키지 형태로 가공될 수 있다.
예를 들면, 실시예는 점광원(20)에서 생성된 광을 집광렌즈(30)의 후방면(32)으로 가이드하는 리플렉터(50)를 더 포함한다.
리플렉터(50)는 점광원(20)에서 생성된 광을 반사시켜 집광렌즈(30)의 후방면(32)으로 가이드하는 다양한 형상을 가진다.
예를 들면, 리플렉터(50)는 집광렌즈(30) 보다 상대적으로 광축(Ax)의 후방(하방)에 배치되고, 광축(Ax) 전방 방향으로 열린 형상을 가질 수 있다. 이 때, 점광원(20)은 리플렉터(50)의 내부에 수용된다.
구체적으로, 리플렉터(50)는 광축(Ax)과 교차되고, 점광원(20)이 위치되는 바닥면과, 바닥면의 양단에서 연장되고, 광축(Ax) 후방에서 광축(Ax) 전방으로 진행할 수록 확장되는 형상을 가지는 측면을 포함한다.
예를 들면, 리플렉터(50)는 반사면을 가지는 반사층을 포함한다. 여기서, 반사층은 반사특성이 우수한 물질, 예를 들어 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질 중에서 형성될 수 있다.
또한, 반사층은 서로 굴절률이 상이한 복수 개의 층이 교번적으로 적층된 구조를 가질 수도 있다.
리플렉터(50)의 바닥면과 측면에 의해 형성된 공간은 형광체(41)가 위치되는 공간을 제공한다.
형광체(41)는 점광원(20)에서 제공된 광의 파장을 변환하여 집광렌즈(30)의 후방면(32)에 제공한다. 형광체(41)는 점광원(20)에서 방출되는 광의 파장에 따라 종류가 선택되어 광원장치(10)가 백색광을 구현하도록 할 수 있다.
형광체(41)는 점광원(20)에서 방출되는 광의 파장에 따라 청색 발광 형광체, 청록색 발광 형광체, 녹색 발광 형광체, 황녹색 발광 형광체, 황색 발광 형광체, 황적색 발광 형광체, 오렌지색 발광 형광체, 및 적색 발광 형광체 중 하나가 적용될 수 있다.
즉, 형광체(41)는 점광원(20)에서 방출되는 제1 빛을 가지는 광에 의해 여기 되어 제2 빛을 생성할 수 있다. 예를 들어, 점광원(20)이 청색 발광 다이오드이고 형광체(41)가 황색 형광체인 경우, 황색 형광체는 청색 빛에 의해 여기되어 황색 빛을 방출할 수 있으며, 청색 발광 다이오드에서 발생한 청색 빛 및 청색 빛에 의해 여기 되어 발생한 황색 빛이 혼색됨에 따라 광원장치(10)는 백색 빛을 제공할 수 있다.
이러한 형광체(41)는 점광원(20)을 감싸게 배치된다. 또한, 형광체(41)는 단독으로 배치될 수도 있지만, 리플렉터(50)가 형성하는 공간에 충진되는 봉지재(40)에 분산되어 배치될 수 있다.
봉지재(40)는 리플렉터(50)가 형성하는 공간에 충진되어 점광원(20)을 감싸게 배치된다. 봉지재(40)는 투명한 실리콘, 에폭시, 및 기타 수지 재질로 형성될 수 있으며, 캐비티 내에 충진한 후, 이를 자외선 또는 열 경화하는 방식으로 형성될 수 있다.
봉지재(40)는 점광원(20)에서 생성되는 빛의 모두 같은 경로 길이를 가지도록 형성되는 것이 불가능하므로, 봉지재(40) 내의 형광체(41)를 통과하는 빛 사이에 색 편차가 발생된다.
이러한, 색편차를 줄이기 위해, 집광렌즈(30)의 후방면(32)에는 러프니스(33)가 형성된다. 러프니스(33)는 점광원(20)에서 입사되는 광을 다양한 각도로 변경하여 집광렌즈(30)의 내부로 입사시킨다. 따라서, 러프니스(33)는 집광렌즈(30)에 입사되는 광이 집광렌즈(30)의 내부에서 다양한 경로로 진행되게 되고, 색 편차는 줄게 된다.
도 2a 는 본 발명의 일 실시예에 따른 집광렌즈의 후방면을 도시한 도면, 도 2b 내지 도 2d는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 러프니스를 도시한 개념도이다.
도 2를 참고하면, 러프니스(33)(Roughness)는 평탄하지 않는 면 또는 소정의 거칠기를 가지는 면을 의미한다. 구체적으로, 러프니스(33)는 텍스쳐(texture) 패턴, 요철 패턴, 평탄하지 않는 패턴(uneven pattern) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로, 러프니스(33)는 광축(Ax)과 수직한 면과 평행하지 않은 평탄면을 가진다.
러프니스(33)는 측 단면이 원기둥, 다각기둥, 원뿔, 다각뿔, 원뿔대, 다각뿔대 등 다양한 형상을 갖도록 형성될 수 있으며, 바람직하게 뿔 형상을 포함한다. 또한, 러프니스(33)는 하나의 형상이 반복되어 배치될 수도 있고, 다양한 형상이 불규칙적으로 배치될 수 있다.
러프니스(33)는 동일한 크기를 가지는 형상이 배치될 수도 있고, 랜덤한 크기를 가지는 형상이 불규칙하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
러프니스(33)는 에칭을 수행함으로써 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 에칭 과정은 습식 또는/및 건식 에칭 공정을 포함한다. 에칭은 물리적 또는 화학적 에칭을 포함한다.
도 3a는 종래기술에 따른 광원장치의 광 진행경로를 도시한 도면이다.
도 3a를 참조하면, 점광원(20)에서 생성된 제1광(A)은 상대적으로 빛의 경로가 짧은 봉지재(40)의 중앙으로 방출된다. 따라서, 제1광은 상대적으로 백색이 된다. 이러한 제1광은 집광렌즈(30)의 후방면(32)의 중앙으로 입사되고, 집광렌즈(30)의 전방면(31)의 중앙으로 방출된다. 따라서, 집광렌즈(30)의 전방면(31)을 통해 방출되는 제1광(A)은 백색 계열의 빛이 된다.
그러나, 점광원(20)에서 생성된 제2광(B)은 상대적으로 빛의 경로가 긴 봉지재(40)의 주변으로 방출된다. 따라서, 제2광은 상대적으로 형광체(41) 색과 유사한 색(노란색)을 가진다. 이러한 제2광은 집광렌즈(30)의 후방면(32)의 주변으로 입사되고, 집광렌즈(30)의 전방면(31)의 주변으로 방출된다. 따라서, 집광렌즈(30)의 전방면(31)을 통해 방출되는 제2광(B)은 노란색 계열의 빛이 된다.
도 3b는 실시예에 따른 광원장치의 광 진행경로를 도시한 도면이다.
도 3b를 참조하면, 점광원(20)에서 생성된 제1광(A)은 상대적으로 빛의 경로가 짧은 봉지재(40)의 중앙으로 방출된다. 따라서, 제1광은 상대적으로 백색이 된다. 이러한 제1광은 집광렌즈(30)의 후방면(32)의 중앙으로 입사된다. 집광렌즈(30)의 후방면(32)의 중앙으로 입사된 광은 후방면(32)에 형성된 러프니스(33)에 의해 다양한 굴절각을 가지게 된다. 따라서, 집광렌즈(30)의 후방면(32)의 중앙으로 입사된 광은 집광렌즈(30)의 전방면(31)의 중앙과 주변으로 방출된다.
그리고, 점광원(20)에서 생성된 제2광(B)은 상대적으로 빛의 경로가 긴 봉지재(40)의 주변으로 방출된다. 따라서, 제2광은 상대적으로 형광체(41) 색과 유사한 색(노란색)을 가진다. 이러한 제2광은 집광렌즈(30)의 후방면(32)의 주변으로 입사된다. 집광렌즈(30)의 후방면(32)의 주변으로 입사된 광은 후방면(32)에 형성된 러프니스(33)에 의해 다양한 굴절각을 가지게 된다. 따라서, 집광렌즈(30)의 후방면(32)의 주변으로 입사된 광은 집광렌즈(30)의 전방면(31)의 중앙과 주변으로 방출된다.
따라서, 집광렌즈(30)의 전방면(31)의 중앙과 주변으로 방출되는 빛은 제1광과 제2광이 혼색되어 백색 계열이 된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원장치의 개념도이다.
도 5를 참고하면, 다른 실시예에 따른 광원장치(10A)는 광축(Ax)의 후방에서 입사되는 광을 광축(Ax) 전방의 일 공간으로 집광하는 적어도 2개의 집광렌즈(30)와, 집광렌즈(30)들이 위치되는 지지판(70)을 가지는 렌즈모듈 및 집광렌즈(30)를 기준으로 광축(Ax)의 후방에 집광렌즈(30)와 대응되게 배치되는 적어도 2개의 점광원(20)과, 점광원(20)에서 제공된 광의 파장을 변환하여 집광렌즈(30)의 후방면(32)에 제공하는 형광체(41)와, 점광원(20)들이 위치되는 회로기판(60)을 가지는 발광모듈을 포함한다.
발광모듈은 점광원(20)들과, 형광체(41)와, 회로기판(60)을 포함한다. 여기서, 점광원(20)과 형광체(41)는 상술한 리플렉터(50) 내부에 위치되어서 패키지를 형성할 수 있다. 또한, 점광원(20)과 형광체(41) 및 리플렉터(50)에 대한 설명은 상술한 바와 같다.
회로기판(60)은 점광원(20)들이 위치되는 공간을 제공하고, 점광원(20)들에 전기를 공급한다. 회로기판(60)은 점광원(20)들과 전지적으로 연결된다. 바람직하게는, 회로기판(60)은 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB 등에 의해 전원이 공급될 수 있다.
회로기판(60) 상에는 점광원(20)들이 배치된다. 이 때, 점광원(20)들은 각각의 집광렌즈(30)와 광축(Ax) 상에서 중첩되도록 배치된다.
렌즈모듈은 적어도 2개의 집광렌즈(30)를 포함한다. 렌즈모듈은 다수의 집광렌즈(30)가 배치되는 지지판(70)을 포함한다. 지지판(70)은 다수의 집광렌즈(30)의 위치를 고정한다. 지지판(70)은 다수의 집광렌즈(30)의 위치를 결정한다. 지지판(70)은 회로기판(60)과 평행하게 배치된다. 지지판(70)은 회로기판(60)의 상부(광축(Ax)의 전방)에 배치된다.
그리고, 실시예는 지지판(70)과 회로기판(60) 사이를 이격시키는 스페이서(62)를 더 포함할 수 있다. 스페이서(62)의 일단은 회로기판(60)의 상면에 고정되고 타단은 지지판(70)의 하단에 고정된다. 스페이서(62)는 지지판(70)과 회로기판(60)의 거리를 유지시켜서, 점광원(20)을 보호하고, 집광렌즈(30)에서 방출되는 빛이 일정한 광 지향각을 가지게 한다.
집광렌즈(30)는 상술한 바와 같다. 집광렌즈(30)의 후방면(32)은 지지판(70)의 상면에 위치된다.
지지판(70)은 집광렌즈(30)들의 위치를 결정하고, 집광렌즈(30)를 점광원(20) 상에 고정한다. 지지판(70)은 집광렌즈(30)와 같은 재질인 투명한 실리콘 재질로 형성될 수 있다. 지지판(70)은 집광렌즈(30)의 역할을 병행한다.
구체적으로, 지지판(70) 중 집광렌즈(30)와 광축(Ax) 방향으로 중첩되는 영역은 집광렌즈(30)의 하부를 형성한다. 따라서, 지지판(70)은 점광원(20)에서 생성된 빛이 통과되고, 굴절된다.
지지판(70)은 광축(Ax)과 교차되는 바닥면(71)을 가진다. 바람직하게는 지지판(70)의 바닥면(71)은 광축(Ax)과 수직한 면을 형성한다.
지지판(70)의 바닥면(71)에는 러프니스(72)가 형성된다. 러프니스(72)(Roughness)는 도 2에서 설명한 바와 같이, 평탄하지 않는 면 또는 소정의 거칠기를 가지는 면을 의미한다.
러프니스(72)는 지지판(70)의 바닥면(71) 전체에 형성될 수 있다. 또한, 러프니스(72)는 지지판(70) 중 집광렌즈(30)와 광축(Ax) 상에서 중첩되는 영역에만 형성될 수도 있다.
렌즈모듈은 지지판(70)에서 집광렌즈(30) 보다 높게 돌출되는 지지돌기(73)를 더 포함할 수 있다. 지지돌기(73)는 광학장치가 조명기기의 내부에 수용되는 경우, 조명기기의 하우징(200)에 의해 집광렌즈(30)가 파손되는 것을 방지한다. 또한, 지지돌기(73)는 조명기기의 내부에서 광학장치를 고정하는 역할을 한다.
지지돌기(73)의 상부는 탄성재질을 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원장치를 포함하는 조명기기를 도시한 단면도이다.
실시예의 조명기기는 판재로 형성되는 하우징(200), 하우징(200)의 전면에 배치되는 광원장치(10) 및 하우징(200)에 결합되어 광원장치(10)가 위치되는 공간을 정의하고, 광원장치(10)에서 생성된 광을 투과하는 전면커버를 포함한다.
하우징(200)은 광원장치(10)가 위치되는 공간을 제공하고, 광원장치(10)에서 생성되는 방출하는 역할을 한다. 하우징(200)의 재질은 열 전도성이 우수한 알루미늄 등의 금속재질이 사용된다. 하우징(200)은 판 형상으로 형성될 수 있다.
하우징(200)의 저면에는 광원장치(10)가 위치된다. 광원장치(10)의 회로기판(60)과 하우징(200)의 저면이 접촉된다. 하우징(200)이 판재로 형성되므로, 회로기판(60)을 하우징(200)의 저면에 체결하기 위해 볼트홀 등을 형성하며 볼트홀을 통해 누수가 일어나는 문제가 존재한다.
지지돌기(73)는 전면커버에 의해 가압되어 광원장치(10)를 하우징(200)과 전면커버가 형성하는 공간에서 고정시킨다.
지지돌기(73)는 전면커버에 지지되고, 전면커버가 하우징(200)에 결합될 때, 지지돌기(73)를 가압하게 된다.
따라서, 지지돌기(73)를 사용하면, 광원장치(10)를 하우징(200)에 결합 시에 별도의 체결부재가 필요 없는 이점이 존재하고, 체결부재의 결합에 따른 수분 유입을 방지하는 이점이 존재한다.
전면커버는 하우징(200)에 결합되어 광원장치(10)가 위치되는 공간을 정의하고, 광원장치(10)에서 생성된 광을 투과한다.
또한, 전면커버는 하우징(200)에 결합될 때, 광원장치(10)의 지지돌기(73)를 가압하여, 광원장치(10)를 체결부재 없이 고정하게 된다.
예를 들면, 전면커버는 일체로 형성되어 하우징(200)과 결합될 때, 광원장치(10)가 위치되는 영역과 외부를 밀폐하는 구조를 가질 수 있다.
다른 예를 들면, 전면커버는 다수의 구성품으로 구성될 수 있다.
구체적으로, 전면커버는 하우징(200)과 광원장치(10)의 하부를 커버한다.
전면커버는 커버몸체(510)와, 전면커버 결합부재와, 광학 플레이트(550)를 포함한다.
커버몸체(510)는 광원장치(10)를 둘러싸게 형성된다. 구체적으로, 하부에서 보아 커버몸체(510)는 광원장치(10)를 감싸게 배치되고, 광원장치(10)가 위치되는 공간을 정의한다.
더욱 구체적으로, 커버몸체(510)는 링 형상으로 형성된다. 또한, 커버몸체(510)의 하부는 외측으로 확장되는 확장부(440)가 형성된다.
확장부(440)는 광원장치(10)에서 생성되는 빛을 가이드 하게 된다.
또한, 전면커버는 후술하는 밀폐링(560)(또는 광학 플레이트(550))이 안착되는 밀폐링 안착부(530)를 더 포함한다.
밀폐링 안착부(530)는 밀폐링(560)이 안착된다. 구체적으로, 밀폐링 안착부(530)는 커버몸체(510)에서 내측으로 연장되어 형성된다. 즉, 밀폐링 안착부(530)는 커버몸체(510)에서 내측으로 연장된 링 형상을 가진다.
또한, 밀폐링 안착부(530)의 끝은 상부로 밴딩되어 안착된 밀폐링(460)이 이탈되는 것을 방지한다.
전면커버 결합부재는 커버몸체(510)와 하우징(200)을 결합한다.
예를 들면, 전면커버 결합부재는 하우징(200)에 형성되는 후크 홀(217)에 관통되어 결합되는 후크(520)를 포함한다. 후크(520)는 커버몸체(510)의 둘레를 따라 다수 개가 배치될 수 있다.
구체적으로, 후크(520)는 커버몸체(510)에서 상부로 돌출되어 형성된다.
다른 예를 들면, 전면커버 결합부재는 하우징(200)과 커버몸체(510)를 관통하여 체결되는 볼트(미도시)일 수 있다.
광학 플레이트(550)는 광원장치(10)의 하방을 커버하고, 광원장치(10)의 광학적 성질을 변환한다.
또한, 광학 플레이트(550)는 광원장치(10)의 하방을 커버하여서, 외부에서 광원장치(10)를 보호한다.
예를 들면, 광학 플레이트(550)는 광원장치(10)에서 입사되는 광을 면광으로 확산시킬 수 있다.
광학 플레이트(550)의 내부에 광원장치(10)에서 입사된 광을 산란시키는 산란입자를 포함하여서, 광원장치(10)에서 입사되는 점광을 면광으로 변환시킬 수 있다.
실시예에 따라, 광학 플레이트(550)는 PMMA(polymethylmethacrylate)이나 투명 아크릴수지(resin)를 평면형태(flat type)나 쐐기형태(wedge type)로 제작하여 사용할 수 있으며, 유리 재질로 형성하는 것도 가능하고, 플라스틱 재질도 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 광학 플레이트(550)는 판 또는 필름 형태를 가질 수 있다.
바람직하게는, 광학 플레이트(550)는 일정한 강성과, 연성을 가지고 가공성이 좋은 합성수지 재질을 포함할 수 있다.
또한, 광학 플레이트(550)는 광원장치(10)가 위치되는 영역의 형상과 크기에 대응되게 형성된다. 즉, 광학 플레이트(550)는 커버몸체(510)의 내부에 끼움되는 형상을 가질 수 있다.
그리고, 광학 플레이트(550)는 전면커버가 하우징(200)에 결합될 때, 지지돌기(73)를 가압한다.
외부에서 광원장치(10)로 유입되는 수분 또는 이물질을 방지하기 위하여서, 전면커버는 밀폐링(560)을 더 포함할 수 있다.
밀폐링(560)은 광원장치(10)가 위치되는 공간과 외부를 밀폐한다. 구체적으로, 밀폐링(560)은 베이스 플레이트(210)의 하면에서 커버몸체(510)가 정의하는 공간과 외부를 밀폐한다.
또한, 밀폐링(560)은 광학 플레이트(550)가 결합되어 광학 플레이트(550)의 내부와 외부를 밀폐한다.
구체적으로, 밀폐링(560)은 밀폐링 안착부(530)에 안착되도록 링 형상으로 형성된다.
밀폐링(560)은 내부의 공간에 광학 플레이트(550)의 테두리가 끼움된다. 예를 들면, 밀폐링(560)의 내측면이 외부 방향을 함몰되어 링홈(461)이 형성되고, 링홈(461)에는 광학 플레이트(550)의 테두리가 끼움된다.
따라서, 밀폐링(560)에 의해 광원장치(10)가 위치되는 베이스 플레이트(210)의 영역이 외부로 밀폐될 수 있다.
이 때, 전면커버 결합부재는 밀폐링(560)이 형성하는 닫힌 공간의 외부에 위치되어서, 전면커버 결합부재로부터 유입되는 수분 등이 광원장치(10)로 유입되는 것을 더욱 방지하게 된다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
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.
20: 점광원
30: 집광렌즈
40: 봉지재

Claims (12)

  1. 광축의 후방에서 입사되는 광을 광축 전방의 일 공간으로 집광하고, 상기 광축과 교차되는 후방면을 가지는 집광렌즈;
    상기 집광렌즈를 기준으로 상기 광축의 후방에 배치되는 점광원; 및
    상기 점광원에서 제공된 광의 파장을 변환하여 상기 집광렌즈의 후방면에 제공하는 형광체를 포함하고,
    상기 집광렌즈의 후방면에는 러프니스가 형성되는 광원장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 집광렌즈는 상기 광축 전방으로 볼록한 전방면을 가지는 광원장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전방면은 비구면 형상을 가지는 광원장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 집광렌즈와 상기 점광원의 중심은 상기 광축 상에 위치되는 광원장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 러프니스는 불규칙하게 배치되는 광원장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 러프니스는 상기 광축과 수직한 면과 평행하지 않은 평탄면을 가지는 광원장치.
  7. 광축의 후방에서 입사되는 광을 광축 전방의 일 공간으로 집광하는 적어도 2개의 집광렌즈와, 상기 집광렌즈들이 위치되는 지지판을 가지는 렌즈모듈; 및
    상기 집광렌즈를 기준으로 상기 광축의 후방에 상기 집광렌즈와 대응되게 배치되는 적어도 2개의 점광원과, 상기 점광원에서 제공된 광의 파장을 변환하여 상기 집광렌즈의 후방면에 제공하는 형광체와, 상기 점광원들이 위치되는 회로기판을 가지는 발광모듈을 포함하고,
    상기 지지판은 광축과 교차되는 바닥면을 가지고,
    상기 바닥면에는 러프니스가 형성되는 광원장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 집광렌즈와 상기 점광원의 중심은 상기 광축 상에 위치되는 광원장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 러프니스는 불규칙하게 배치되는 광원장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 러프니스는 상기 광축과 수직한 면과 평행하지 않은 평탄면을 가지는 광원장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 지지판과 상기 회로기판 사이를 이격시키는 스페이서를 더 포함하는 광원장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 렌즈모듈은 상기 지지판에서 상기 집광렌즈 보다 높게 돌출되는 지지돌기를 더 포함하는 광원장치.

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