KR20170032248A - 조광 조절 렌즈 및 방열 홀 구조의 반도체 소자 형태의 조명 모듈 - Google Patents

조광 조절 렌즈 및 방열 홀 구조의 반도체 소자 형태의 조명 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 조광 조절 렌즈 및 방열 홀 구조의 반도체 소자 형태의 조명 모듈에 관한 것이고, 구체적으로 발광 모듈의 배치에 따라 투과 렌즈의 구조를 조절하면서 배치 기판에 방열 홀을 형성하는 것에 의하여 조광 효율 및 방열 효율이 향상된 조광 조절 렌즈 및 방열 홀 구조의 반도체 소자 형태의 조명 모듈에 관한 것이다. 조광 조절 렌즈 및 방열 홀 구조의 반도체 소자 형태의 조명 모듈은 조광 평면에 대하여 서로 다른 각도의 연장 면을 가지는 베이스 기판(11a, 11b, 11c); 베이스 기판(11a, 11a, 11c)의 배치 면에 대하여 수직이 되는 방향으로 광이 조사되도록 배치되는 다수 개의 발광 모듈(LM1, LM2, LM3); 각각의 발광 모듈(LM1, LM2, LM3)로부터 조사되는 소자 광을 미리 결정된 방향으로 투과시키는 조절 렌즈(12); 베이스 기판(11a, 11b, 11b)에 결합되는 방열 모듈(14); 및 베이스 기판(11a, 11b, 11c)에 형성된 적어도 하나의 방열 홀(161, 162)을 포함한다.

Description

조광 조절 렌즈 및 방열 홀 구조의 반도체 소자 형태의 조명 모듈{A Semiconductor Element Type of a Lighting Module Having a Structure of a Lighting Regulating Lens and a Radiating Hole}
본 발명은 조광 조절 렌즈 및 방열 홀 구조의 반도체 소자 형태의 조명 모듈에 관한 것이고, 구체적으로 발광 모듈의 배치에 따라 투과 렌즈의 구조를 조절하면서 배치 기판에 방열 홀을 형성하는 것에 의하여 조광 효율 및 방열 효율이 향상된 조광 조절 렌즈 및 방열 홀 구조의 반도체 소자 형태의 조명 모듈에 관한 것이다.
엘이디 소자를 포함하는 다양한 형태의 반도체 소자 형태의 발광 소자가 다양한 산업 분야에 적용되고 있다. 예를 들어 낮은 전압 구동 특성 또는 작은 소비 전력을 비롯한 다양한 장점으로 인하여 빛을 방출하는 반도체 소자에 해당하는 엘이디 소자가 조명 분야에서 적용 범위가 점차로 확대되고 있다. 엘이디 조명은 일반적으로 발광 층을 형성하기 위한 칩 공정, 칩을 인쇄회로기판에 배치시키는 패키지 형성 공정 및 패키지를 구동회로와 연결시키는 모듈 공정을 통하여 만들어질 수 있다. 또한 엘이디 패키지는 SMD(Surface Mounted Devices) 방식과 COB(Chip on Board) 방식으로 만들어질 수 있고, 방열 기능 및 장기간에 걸쳐 높은 전력이 요구되는 야외 조명의 경우 COB 방식이 유리한 것으로 알려져 있다. 이러한 엘이디 조명 모듈과 관련하여 방열 특성 및 집광 효율을 향상시키기 위한 다양한 기술이 공지되어 있다.
특허등록번호 제10-1408824호는 다수 개의 방열 핀 및 베이스의 위쪽 면에 열 접착제가 도포되어 방열 핀이 열 접착제에 의하여 베이스에 부착 및 고정되는 엘이디 투광등에 대하여 개시한다. 특허공개번호 제10-2012-0011690호는 렌즈의 결합 부분이 기판과 방열판에 형성된 결함 홈을 관통하여 고정 부분에 체결되어 렌즈, 기판 및 방열판이 일체로 결합된 엘이디 무영등에 대하여 개시한다. 그리고 특허등록번호 제10-1256348호는 방열 몸체의 크기를 유지하면서 방열 몸체와 외부 공기 사이의 접촉 면적이 증가되도록 하는 LED 직관형 램프에 대하여 개시한다.
상기 선행기술은 엘이디 조명 모듈의 집광 효율을 높이기 위하여 렌즈가 적용되면서 방열 효율의 향상을 위하여 공기에 대한 접촉 면적을 향상시키는 방법에 대하여 개시한다. 그러나 집광은 렌즈와 함께 발광 모듈의 조사 방향이 조절되는 효율이 향상될 수 있다. 또한 방열은 열 발생원의 열이 신속하게 외부로 방출되는 경우 특성이 향상될 수 있지만 상기 선행기술은 이와 같은 구조를 가지는 엘이디 조명 모듈에 대하여 개시하지 않는다.
본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
선행기술 1: 특허등록번호 제10-1408824호(2014년06월19일 공고, 주식회사 트루와이드) 엘이디 투광등 및 이의 제조방법 선행기술 2: 특허공개번호 제10-2012-0011690호(제이더블유바이오사이언스 주식회사, 2012년02월08일 공개) 방열판 직결식 렌즈를 사용한 LED 무영등 선행기술 3: 특허등록번호 제10-1256348호(이민수, 2013년04월25일 공고) 렌즈형 커버와 반개방형 방열 구조를 갖는 LED 직관형 램프
본 발명의 목적은 다수 개의 엘이디 소자와 같은 반도체 발광 소자가 서로 다른 방향으로 조사가 되어 조절 렌즈에 의하여 조광 영역이 조절되면서 방열 홀의 형성에 의하여 방열 특성이 향상된 조광 조절 렌즈 및 방열 홀 구조의 반도체 소자 형태의 조명 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 조광 평면에 대하여 서로 다른 각도의 연장 면을 가지는 베이스 기판; 베이스 기판의 배치 면에 대하여 수직이 되는 방향으로 광이 조사되도록 배치되는 다수 개의 발광 모듈; 각각의 발광 모듈로부터 조사되는 소자 광을 미리 결정된 방향으로 투과시키는 조절 렌즈; 베이스 기판에 결합되는 방열 모듈; 및 베이스 기판에 형성된 적어도 하나의 방열 홀을 포함한다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 베이스 기판은 플렉시블 기판이 되거나, 각도 조절이 가능한 다수 개의 서브 베이스로 이루어진다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 베이스 기판에 결합되는 방열 모듈의 고정을 위한 전달 기판을 더 포함하고, 전달 기판은 열 변형 소재로 형성된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 조절 렌즈는 각각의 발광 모듈에 대하여 서로 다른 투과 각을 가진다.
본 발명에 따른 조명 모듈은 반도체 소자 형태의 발광 모듈이 조광 평면에 대하여 원형으로 배치되면서 발광 모듈의 조사 방향에 따라 조절 렌즈에서 투과 방향이 조절되도록 하여 집광 효율이 향상되도록 한다. 본 발명에 따른 조명 모듈은 발광 모듈의 배치 위치에 따라 조사 방향이 조절되도록 하는 것에 의하여 용도에 적합한 조광이 이루어지도록 한다. 또한 본 발명에 따른 조명 모듈은 베이스 기판 또는 소자 배치 기판에 방열 홀이 형성되어 냉각 공기가 유입되도록 하는 것에 의하여 방열 효율이 높아지도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 소자 형태의 조명 모듈에서 다수 개의 발광 모듈의 배치 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 조명 모듈에서 베이스 기판에 배치되는 방열 홀의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 조명 모듈에 적용되는 방열 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 조명 모듈에서 서로 다른 조사 방향을 가지는 발광 모듈이 조절 렌즈에서 집광이 조절되는 실시 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 조명 모듈의 구조적 특성의 실시 예를 도시한 것이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 소자 형태의 조명 모듈에서 다수 개의 발광 모듈의 배치 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 조광 조절 렌즈 및 방열 홀 구조의 반도체 소자 형태의 조명 모듈은 조광 평면(IA)에 대하여 서로 다른 각도의 연장 면을 가지는 베이스 기판(11a, 11b, 11c); 베이스 기판(11a, 11a, 11c)의 배치 면에 대하여 수직이 되는 방향으로 광이 조사되도록 배치되는 다수 개의 발광 모듈(LM1, LM2, LM3); 각각의 발광 모듈(LM1, LM2, LM3)로부터 조사되는 소자 광을 미리 결정된 방향으로 투과시키는 조절 렌즈(12); 베이스 기판(11a, 11b, 11b)에 결합되는 방열 모듈(14); 및 베이스 기판(11a, 11b, 11c)에 형성된 적어도 하나의 방열 홀(161, 162)을 포함한다.
베이스 기판(11a, 11b, 11c)은 인쇄회로기판 또는 이와 유사한 회로 기판을 포함할 수 있고, 각각의 반도체 소자의 구동을 제어할 수 있는 다양한 전기 소자, 전기 부품 또는 이들을 전기적으로 연결시키는 회로 패턴을 포함할 수 있다. 또한 베이스 기판(11a, 11b, 11c)에 발광 모듈의 작동을 위한 제어 유닛이 배치될 수 있다.
베이스 기판(11a, 11b, 11c)은 조광 평면(IA)에 대하여 서로 각도의 연장 면을 가질 수 있고, 조광 평면(IA)은 예를 들어 엘이디 소자와 같은 반도체 소자에 의하여 조명이 되는 평면 영역을 의미한다. 서로 다른 각도의 연장 면은 베이스 기판(11a, 11b, 11c)이 플렉시블 소재로 만들어지거나, 서로 다른 각도로 결합되는 다수 개의 베이스 기판에 의하여 이루어질 수 있다. 플렉시블 소재로 기판이 만들어지는 경우 플렉시블 소재가 전체적으로 곡면 형상으로 만들어지거나 서로 다른 지점에서 꺾인 구조로 만들어질 수 있다. 다수 개의 서브 베이스 기판에 의하여 베이스 기판(11a, 11b, 11c)이 형성되는 경우 도 1에 도시된 것처럼, 각각의 베이스 기판(11a, 11b, 11c)이 서로 다른 각도를 가지도록 연결될 수 있다. 구체적으로 1 베이스 기판(11a)은 조광 평면(IA)에 대하여 평행하도록 연장되고, 2 베이스 기판(11b)은 1 베이스 기판(11a)과 다른 각도를 가지면서 연장되도록 1 베이스 기판(11a)에 결합될 수 있다. 그리고 3 베이스 기판(11c)은 2 베이스 기판(11b)과 동일 또는 서로 다른 각도로 연장되도록 1 베이스 기판(11a)에 결합될 수 있다. 그리고 이와 같이 적어도 하나의 조광 평면(IA)에 대하여 서로 다른 각도로 연장되는 부분을 가지는 베이스 기판(11a, 11b, 11c)에 발광 모듈(LM1, LM2, LM3)이 배치될 수 있다.
각각의 발광 모듈(LM1, LM2, LM3)은 적어도 하나의 엘이디 소자를 포함할 수 있고, 각각의 발광 모듈(LM1, LM2, LM3)에서 조사되는 소자 광은 배치되는 평면에 대하여 수직이 될 수 있다. 이에 의하여 각각의 발광 모듈(LM1, LM2, LM3)은 서로 다른 방향으로 소자 광을 조사하게 된다.
각각의 발광 모듈(LM1, LM2, LM3)은 적어도 하나의 반도체 소자를 포함할 수 있고, 반도체 소자는 리드 프레임에 배치되거나 독립적으로 배치될 수 있다. 본 명세서에서 반도체 소자는 전력 에너지를 빛으로 변환시키는 다양한 형태의 반도체 발광 소자를 포함할 수 있고, 예를 들어 엘이디 발광 소자를 포함한다. 그리고 발광 모듈(LM1, LM2, LM3)은 적어도 하나의 반도체 발광 소자를 포함하면서 패키지 형태로 만들어진 유닛을 의미한다. 예를 들어 각각의 발광 모듈(LM1, LM2, LM3)은 COB(Chip-On-Board) 구조로 기판에 일체화가 된 형태로 만들어질 수 있다. 또한 발광 모듈(LM1, LM2, LM3)은 반사체 조명(MR), 다운 라이트 조명, 보안 조명, 가로등 조명, 터널 등 조명, 산업용 조명, 실내용 조명 또는 공원 등 조명과 같이 다양한 용도를 가질 수 있고, 본 발명에 따른 엘이디 조명 모듈은 다양한 용도로 사용될 수 있다.
각각의 발광 모듈(LM1, LM2, LM3)로부터 조사된 소자 광은 조절 렌즈(12)의 서로 다른 위치로 입사될 수 있다. 조절 렌즈(12)는 유리 또는 이와 유사한 소재로 만들어질 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 예를 들어 조절 렌즈(12)는 조립 편의성을 위하여 투명 플라스틱과 같은 소재로 만들어질 수 있다. 조절 렌즈(12)는 서로 다른 부분에서 서로 다른 두께를 가지거나, 서로 다른 초점 거리를 가지거나 또는 서로 다른 곡률 반지름을 가질 수 있다. 조절 렌즈(12)는 예를 들어 발광 모듈(LM1, LM2, LM3)의 개수에 대응하는 서로 다른 초점을 가질 수 있다. 다만 엘이디 조명 모듈의 용도 또는 조광 평면(IA)의 특성에 따라 그 이상의 서로 다른 초점 개수를 가질 수 있다.
베이스 기판(11a, 11b, 11c)은 적절한 배치 프레임(13)에 고정될 수 있고, 배치 프레임(13)에 보호 케이스(15)가 결합될 수 있다. 배치 프레임(13)은 베이스 기판(11a, 11b, 11c)을 고정시키면서 방열 모듈(14)과 구조적으로 연결시키는 다양한 구조로 만들어질 수 있다. 보호 케이스(15)는 내부에 베이스 기판(11a, 11b, 11c), 발광 모듈(LM1, LM2, LM3) 및 조절 렌즈(12)가 수용될 수 있는 구조로 만들어질 수 있다. 또한 보호 케이스(15)의 내부 면은 반사 코팅 또는 확산 코팅이 될 수 있다. 보호 케이스(15)의 외부 면은 오염 방지 코팅이 되면서 빗물의 내부 유입이 방지될 수 있는 구조로 만들어질 수 있다.
보호 케이스(15)의 위쪽 또는 배치 프레임(13)의 위쪽에 방열 모듈(14)이 결합될 수 있다. 방열 모듈(14)은 각각의 발광 모듈(LM1, LM2, LM3)에서 설치된 히터 싱크(heat sinker)의 여부와 관계없이 배치될 수 있다. 다만 각각의 발광 모듈(LM1, LM2, LM3)에 히터 싱크가 설치되어 있다면, 이와 연동되는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어 히터 싱크로부터 유도된 고온의 공기가 방열 모듈(14)로 유도되는 구조로 방열 모듈(14)이 만들어질 수 있다. 방열 모듈(14)의 구조는 아래에서 다시 설명이 된다.
도 1의 오른쪽 위쪽 부분에 도시된 실시 예를 참조하면, 1 베이스 기판(11a)의 양쪽 부분에 2 베이스 기판(11b) 및 3 베이스 기판(11c)이 각각 연결 조절 유닛(111, 112)에 의하여 결합될 수 있다. 2, 3 베이스 기판(11b, 11c)은 각각 1, 2 연결 조절 유닛(111, 112)에 의하여 각 조절이 가능하도록 1 베이스 기판(11a)에 결합될 수 있다. 각각의 베이스 기판(11a, 11b, 11c)에 고정되는 발광 모듈(LM1, LM2, LM3)은 각각의 베이스 기판(11a, 11b, 11c)의 평면에 대하여 수직 방향으로 조명 광(R1, R2, R3)을 조사하도록 배치될 수 있다. 베이스 기판(11a, 11b, 11c)의 아래쪽에 배치되는 조절 렌즈(12)는 서로 다른 방향으로 방출되는 조명 광(R1, R2, R3)이 미리 결정된 방향으로 유도되도록 하는 기능을 가질 수 있다. 예를 들어 조절 렌즈(12)는 중앙 부분이 상대적으로 두꺼우면서 작은 곡률 반지름을 가지고, 양쪽 부분이 상대적으로 작은 두께를 가지면서 큰 곡률 반지름을 가지도록 만들어질 수 있다. 만약 조절 렌즈(12)가 전체적으로 원형이 되는 경우 전체적으로 중앙 부분이 오목한 구면이 되면서 중심으로부터 멀어질수록 큰 곡률 반지름을 가지도록 형성될 수 있다.
각각의 베이스 기판(11a, 11b, 11c)에 방열 홀(161, 162)이 형성될 수 있고, 방열 홀(161, 162)은 베이스 기판(11a, 11b, 11c)을 관통하는 구조로 만들어질 수 있다. 또한 방열 홀(161, 162)은 베이스 기판(11a, 11b, 11c)의 평면에 대하여 경사진 구조로 형성될 수 있다. 이러한 경사지 형상의 방열 홀(161, 162)은 조절 렌즈(12)와 베이스 기판(11a, 11b, 11c)에 의하여 형성되는 공간에서 위쪽 부분의 뜨거운 공기가 천천히 방열 홀(161, 162)을 따라 유동되도록 하면서 아래쪽 부분의 기체층이 안정적으로 유지되도록 한다.
도 1의 오른쪽 아래에 제시된 실시 예를 참조하면, 2 베이스 기판(11b)과 3 베이스 기판(11c)은 연결 조절 유닛(111, 112)에 의하여 위쪽 방향으로 경사지도록 결합될 수 있고, 각각의 발광 모듈(LM1, LM2, LM3)로부터 조명 광(R1, R2, R3)은 각각의 베이스 기판(11a, 11b, 11c)의 평면에 대하여 수직 방향으로 방출될 수 있다. 방열 홀(161, 162)은 베이스 기판(11a, 11b, 11c)의 평면에 대하여 경사진 방향으로 형성될 수 있고, 경사는 다양한 각도 또는 다양한 방향이 될 수 있다. 이와 같이 조명 광(R1, R2, R3)이 발산되는 형태로 방출되는 경우 조명 모듈의 용도에 따라 조절 렌즈(12)의 양쪽 끝 또는 조절 렌즈(12)가 원형이 되는 경우 조절 렌즈(12)의 원형 가장자리 부분에 방출 제한 부분(17a, 17c)이 형성될 수 있다. 위에서 설명된 것처럼, 조절 렌즈(12)는 도달되는 조명 광(R1, R2, R3)의 방향에 따라 서로 다른 두께를 가지거나, 서로 다른 곡률 반지름을 가지거나 또는 서로 다른 초점 거리를 가질 수 있다.
베이스 기판(11a, 11b, 11c) 또는 조절 렌즈(12)는 조광 평면(IA)에 따라 다양한 구조로 만들어질 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 2는 본 발명에 따른 엘이디 조명 모듈에서 베이스 기판에 배치되는 방열 홀의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 베이스 기판(11)의 위쪽에 전달 기판(21)이 배치될 수 있고, 전달 기판(21)에 방열 모듈(14)이 결합될 수 있다. 또한 베이스 기판(11)에 발광 모듈(LM)이 배치될 수 있다. 다수 개의 방열 홀(231 내지 23N)이 베이스 기판(11)과 전달 기판(21)을 관통하는 구조로 배치될 수 있다. 각각의 방열 홀(231 내지 23N)은 동일하거나 서로 다른 구조로 만들어질 수 있다. 또한 각각의 방열 홀(231 내지 23N)은 원뿔 또는 이와 유사한 형상이 될 수 있고, 베이스 기판(11)의 아래쪽으로부터 전달 기판(21)의 위쪽 면으로 갈수록 단면적이 작아지는 구조로 만들어질 수 있다. 또한 베이스 기판(11)과 전달 기판(21)의 둘레 면을 따라 유도 경로(22)가 형성될 수 있다. 유도 경로(22)는 베이스 기판(11)의 둘레 면 아래쪽으로부터 베이스 기판(11)의 둘레 면을 따라 수직으로 공기가 유도되어 수평 방향 따라 방열 구조로 유도되도록 형성될 수 있다.
전달 기판(21)은 열팽창 소재로 만들어질 수 있고, 발광 모듈(LM)의 작동에 의하여 열이 발생되고 이에 의하여 베이스 기판(11) 또는 전달 기판(21)의 온도가 상승되면 열팽창 소재가 팽창될 수 있고, 이에 따라 방열 홀(231 내지 23N)의 위쪽 부분이 열리면서 공기 유동이 가능한 구조로 만들어질 수 있다.
도 2의 오른쪽 부분에 제시된 실시 예를 참조하면, 연결 조절 유닛(111)은 판 형상으로 연장되면서 임의의 각도로 휘어질 수 있는 조절 부재(111a), 조절 부재(111a)의 양쪽 가장자리에 실린더 형상으로 연장되는 고정 지그(111b, 111c)로 이루어질 수 있다. 각각의 고정 지그(111b, 111c)에 실린더 형상의 길이 방향을 따라 둘레 면에 삽입 고정 홈이 형성될 수 있다. 각각의 삽입 고정 홈에 베이스 기판(11a, 11b)의 한쪽 가장자리 부분이 삽입되어 고정될 수 있다. 그리고 조절 부재(111a)를 임의의 각도로 휘어지도록 하는 것에 의하여 1 베이스 기판(11a)에 대하여 2 베이스 기판(11b)이 임의의 각도로 결합될 수 있다. 위에서 설명된 3 베이스 기판도 또한 동일 또는 유사한 구조를 가지는 연결 조절 유닛에 의하여 임의의 각도로 1 베이스 기판(11a)에 결합될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시 예에 따르면, 베이스 기판(11a, 11b)의 위쪽 부분 또는 전달 기판(21b, 24a)의 아래쪽에 유입 홀(251, 252)이 형성될 수 있다. 그리고 방열 홀(231 내지 23N 또는 241 내지 24K)은 유입 홀(251, 252)로부터 전달 기판(21b, 24a)의 위쪽 부분으로 폭이 좁아지는 원뿔 또는 이와 유사한 형상으로 형성될 수 있다. 전달 기판(21b, 24a)은 열팽창 소재로 만들어질 수 있고, 발광 모듈(LM)의 작동에 의하여 베이스 기판(21b, 24a)의 온도가 상승되면, 열팽창 소재로 만들어진 전달 기판(21b, 24a)이 팽창하게 된다. 이에 따라 외부의 차가운 공기가 유입 홀(251, 252)을 따라 외부로부터 유입되어 베이스 기판(11a, 11b) 또는 전달 기판(21b, 24a)을 냉각시키고 방열 모듈(14)로 배출될 수 있다.
연결 조절 유닛(111)은 다양한 구조로 만들어질 수 있고, 유입 홀(251, 252)은 외부로부터 공기의 유입이 가능한 다양한 방향으로 다수 개가 형성될 수 있고, 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 3은 본 발명에 따른 엘이디 조명 모듈에 적용되는 방열 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 방열 모듈(14)은 전달 기판(21)의 위쪽에 배치될 수 있고, 방열 모듈(14)의 위쪽에 고정 부재(31)가 결합되어 조명 모듈에 구조물에 고정될 수 있도록 한다. 구체적으로 고정 부재(31)가 체결 브래킷(33)이 결합되고, 체결 브래킷(33)에 고정 수단(34)이 결합되는 것에 의하여 조명 모듈이 천정 또는 설치 포스트에 결합될 수 있다. 만약 고정 모듈이 실외에 설치된다면 빗물 또는 다른 이물질이 조명 모듈의 내부로 유입되는 것을 방지하는 보호 수단(32)이 형성될 수 있다. 보호 수단(32)은 전체적으로 지붕 형상이 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 대안으로 고정 부재(31)가 보호 수단(32)의 기능을 할 수 있다.
방열 모듈(14)은 서로 병렬로 배치된 다수 개의 방열 기판(141 내지 14N)을 포함할 수 있고, 각각의 방열 기판(141 내지 14N)은 아래쪽 부분의 면적이 크고 위쪽 부분은 면적이 작은 구조로 만들어질 수 있다. 구체적으로 방열 기판(141 내지 14N)은 일정한 폭을 가지는 사각 판형의 유도 부분(141a) 및 유도 부분(141a)의 한쪽 끝으로부터 폭이 작아지면서 연장되는 배출 부분(141b)으로 이루어질 수 있다. 이와 같은 방열 기판(141 내지 14N)의 구조에 의하여 아래쪽 부분의 고온의 공기가 빠르게 위쪽으로 유도되어 외부로 방출될 수 있도록 한다.
위에서 설명된 것처럼, 전달 기판(21)의 아래쪽에 유입 홀(251)이 형성될 수 있고, 전달 기판(21)을 관통하여 형태로 다수 개의 방열 홀(231 내지 23K)이 형성될 수 있다. 각각의 방열 홀(231 내지 23K)은 두 개의 방열 기판(141 내지 14N)의 사이에 위치할 수 있다.
방열 모듈(14)은 다양한 구조를 가질 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 4는 본 발명에 따른 조명 모듈에서 서로 다른 조사 방향을 가지는 발광 모듈이 조절 렌즈에서 집광이 조절되는 실시 예를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 발광 모듈(LM1, LM2, LM3)에 의하여 서로 다른 방향으로 방출된 소자 광(R11, R21, R31)은 조절 렌즈(12)를 투과하면서 서로 평행한 조절 광(R12, R22, R32)으로 만들어질 수 있다.
조절 렌즈(12)는 각각의 발광 모듈(LM1, LM2, LM3)로부터 방출되는 소자 광(R11, R21, R31)이 도달하는 영역으로 구분될 수 있다. 다만 각각의 발광 모듈(LM1, LM2, LM3)로부터 방출되는 소자 광(R11, R21, R31)은 조절 렌즈(12)의 모든 영역에 도달될 수 있다. 그러므로 영역의 구분은 예를 들어 광 에너지 또는 조도를 기준으로 50 내지 70 %가 도달하는 영역으로 구분될 수 있다.
조절 렌즈(12)는 전체적으로 곡면 형상으로 만들어질 수 있고, 구분 영역(D1, D2, D3)에서 서로 다른 초점 거리를 가지도록 만들어질 수 있다. 또는 1 구분 영역(D1)은 볼록 렌즈 형태로 만들어지고, 2, 3 구분 영역(D2, D3)에서 오목 렌즈 형상으로 만들어질 수 있다. 그리고 이와 같은 구조에 의하여 각각의 구분 영역(D1, D2, D3)을 투과한 조절 광(R12, R22, R23)이 전체적으로 평행 광이 되도록 할 수 있다. 조절 렌즈(12)는 다양한 형상을 가질 수 있고, 예를 들어 전체적으로 원형 구조가 되는 경우 2, 3 구분 영역(D2, D3)은 중심으로부터 동일한 거리에 있는 동일 영역이 될 수 있다. 다만 베이스 기판의 경사도가 서로 다른 경우 서로 다른 영역이 될 수 있다. 이에 비하여 조절 렌즈(12)가 전체적으로 다각형 구조가 되는 경우 2, 3 구분 영역(D2, D3)은 서로 다른 영역이 될 수 있다.
발광 모듈(LM1, LM2, LM3)의 경사도 또는 조절 렌즈(12)의 곡면 형상은 조명 모듈의 용도 또는 조광 영역의 설정에 따라 다양한 방법으로 설정될 수 있고, 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 5는 본 발명에 따른 조명 모듈의 구조적 특성의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 베이스 기판(11)의 위쪽에 방열 모듈(14)이 배치될 수 있다. 베이스 기판(11), 발광 모듈 및 방열 모듈(14)은 하나의 독립된 1 서브 프레임으로 만들어질 수 있다. 그리고 1 서브 프레임이 수용되어 내부에 결합되는 2 서브 프레임이 독립적으로 제조될 수 있다. 2 서브 프레임은 예를 들어 조절 렌즈(12); 조절 렌즈(12)가 결합되는 보호 커버(52); 보호 커버(52)가 결합되는 하우징(51); 하우징(51)의 위쪽에 결합되는 고정 부재(31)를 포함할 수 있다.
반도체 소자 발광 패키지 또는 방열 모듈(14)을 포함하는 1 서브 프레임은 독립된 제조 공정에 의하여 만들어질 수 있다. 2 서브 프레임을 형성하는 예를 들어 하우징(51), 보호 커버(52); 및 고정 부재(31)가 합성수지 소재로 만들어져 서로 결합되는 방식으로 만들어질 수 있다. 그리고 1 서브 프레임이 하우징(51)의 내부에 수용되고, 합성수지 소재의 조절 렌즈(12)가 보호 커버(52)에 결합되는 것에 의하여 조명 모듈이 완성될 수 있다. 이와 같이 2 서브 프레임이 합성수지 소재로 만들어지는 것에 의하여 조명 모듈의 외관이 미려해지고, 다양한 구조로 조명 모듈이 만들어질 수 있도록 한다. 또한 위에서 설명된 것처럼, 외부에서 강제적으로 냉각 공기가 유입되도록 하거나 방열 홀을 통하여 공기가 유동되도록 하는 것에 의하여 방열 효율이 향상될 수 있다.
본 발명에 따른 조명 모듈은 다양한 소재에 의하여 다양한 조립 방식으로 만들어질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 조명 모듈은 발광 모듈이 조광 평면에 대하여 원형으로 배치되면서 발광 모듈의 조사 방향에 따라 조절 렌즈에서 투과 방향이 조절되도록 하여 집광 효율이 향상되도록 한다. 본 발명에 따른 조명 모듈은 발광 모듈의 배치 위치에 따라 조사 방향이 조절되도록 하는 것에 의하여 용도에 적합한 조광이 이루어지도록 한다. 또한 본 발명에 따른 조명 모듈은 베이스 기판 또는 엘이디 배치 기판에 방열 홀이 형성되어 냉각 공기가 유입되도록 하는 것에 의하여 방열 효율이 높아지도록 한다. 추가로 본 발명에 따른 조명 모듈은 외부 프레임 또는 조절 렌즈가 예를 들어 플라스틱과 같은 소재로 만들어지는 것에 의하여 다양한 외관을 가지면서 조립 편의성이 향상되도록 할 수 있다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
11: 베이스 기판 11a, 11b, 11c: 1, 2, 3 베이스 기판
12: 조절 렌즈 13: 배치 프레임
14: 방열 모듈 15: 보호 케이스
17a, 17c: 방출 제한 부분 21: 전달 기판
21b, 24a: 전달 기판 22: 유도 경로
31: 고정 부재 32: 보호 수단
33: 체결 브래킷 34: 고정 수단
51: 하우징 52: 보호 커버
111, 112: 연결 조절 유닛 111a: 조절 부재
111b, 111c: 고정 지그 141 내지 14N: 방열 기판
141a: 유도 부분 141b: 배출 부분
161, 162: 방열 홀 231 내지 23N: 방열 홀
241 내지 24K: 방열 홀 251, 252: 유입 홀
D1, D2, D3: 1, 2, 3 구분 영역 IA: 조광 평면
LM: 발광 모듈 LM1, LM2, LM3: 발광 모듈
R1, R2, R3: 조명 광 R11, R21, R31: 소자 광
R12, R22, R32: 조절 광

Claims (4)

  1. 조광 평면에 대하여 서로 다른 각도의 연장 면을 가지는 베이스 기판(11a, 11b, 11c);
    베이스 기판(11a, 11a, 11c)의 배치 면에 대하여 수직이 되는 방향으로 광이 조사되도록 배치되는 다수 개의 발광 모듈(LM1, LM2, LM3);
    각각의 발광 모듈(LM1, LM2, LM3)로부터 조사되는 소자 광을 미리 결정된 방향으로 투과시키는 조절 렌즈(12);
    베이스 기판(11a, 11b, 11b)에 결합되는 방열 모듈(14); 및
    베이스 기판(11a, 11b, 11c)에 형성된 적어도 하나의 방열 홀(161, 162)을 포함하는 반도체 소자 형태의 조명 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서, 베이스 기판(11a, 11b, 11b)은 플렉시블 기판이 되거나, 각도 조절이 가능한 다수 개의 서브 베이스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 형태의 조명 모듈.
  3. 청구항 1에 있어서, 베이스 기판(11a, 11b, 11b)에 결합되는 방열 모듈(14)의 고정을 위한 전달 기판(21)을 더 포함하고, 전달 기판(21)은 열 변형 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 형태의 조명 모듈.
  4. 청구항 1에 있어서, 조절 렌즈(12)는 각각의 발광 모듈(LM1, LM2, LM3)에 대하여 서로 다른 투과 각을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 형태의 조명 모듈.
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