KR20200037515A - 조명 장치 - Google Patents

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KR20200037515A
KR20200037515A KR1020180116811A KR20180116811A KR20200037515A KR 20200037515 A KR20200037515 A KR 20200037515A KR 1020180116811 A KR1020180116811 A KR 1020180116811A KR 20180116811 A KR20180116811 A KR 20180116811A KR 20200037515 A KR20200037515 A KR 20200037515A
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엄동일
박훈
장재혁
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시예에 따른 조명 장치는 기판과, 상기 기판 상에 소정 간격으로 배치되는 복수의 광원과, 상기 기판 및 상기 광원 상에 배치되는 레진층과, 상기 레진층 상에 배치되는 형광체층과, 상기 복수개의 광원 중 두 개의 광원 사이에 적어도 하나가 배치되는 복수개의 광변환 부재를 포함하고, 상기 광변환 부재는 상기 광변환 부재의 측면으로 입사된 광이 상부로 발광되도록 기울기를 갖는 경사면을 포함하고, 상기 복수의 광변환 부재는 서로 이격 배치될 수 있다.
실시예는 광원들 사이에 광변환 부재를 형성함으로써, 면균일도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

조명 장치{LIGHTING APPARATUS}
실시예는 광 효율을 향상시키기 위한 면발광 조명 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 발광 소자 예컨대, 발광 다이오드(LED)는 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성 등의 장점이 있다. 이러한 발광 다이오드는 각종 표시 장치, 실내등 또는 실외등과 같은 각종 조명장치에 적용되고 있다.
최근에는 차량용 광원으로서, 발광 소자를 채용하는 램프가 제안되고 있다. 백열등과 비교하면, 발광 소자는 소비 전력이 작다는 점에서 유리하다. 발광 소자는 사이즈가 작기 때문에 램프의 디자인 자유도를 높여줄 수 있고 반 영구적인 수명으로 인해 경제성도 있다.
이러한 차량용 조명 장치는 면광원의 조명 장치가 사용되고 있으며, 이로 인해 차량용 램프의 입체감 및 독특한 심미감을 창출하게 된다.
종래 차량용 조명 장치는 면광원을 구현하기 위해 광원 사이의 거리가 고정된 상태에서 복수의 광원을 배치하고 있다.
하지만, 면광원의 조명 장치가 점점 커짐에 따라 광원 사이의 거리가 상당히 좁기 때문에 광원의 개수도 점점 늘어나고 있다. 이로 인해 제조 비용 등이 상승하게 된다.
또한, 광원이 개수가 늘어남에 따라 소비 전력도 높기 때문에 발열에 의해 고장이 발생되거나 높은 소비 전력을 공급하기 위한 전원의 제어도 어려워지는 문제점이 발생된다.
실시예는 조명 장치의 면적이 커짐에 따라 광원의 개수가 현저하게 늘어나는 것을 방지하기 위한 조명 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 실시예는 조명 장치의 제조 비용이 증가되는 것을 방지하기 위한 조명 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 실시예는 소비 전력이 상승되는 것을 방지하기 위한 조명 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
실시예에 따른 조명 장치는 기판과, 상기 기판 상에 소정 간격으로 배치되는 복수의 광원과, 상기 기판 및 상기 광원 상에 배치되는 레진층과, 상기 레진층 상에 배치되는 제1 형광체층과, 상기 복수의 광원 사이에 배치되어 상기 광원으로부터 입사된 광의 파장을 변환시키는 파장 변환층을 포함할 수 있다.
상기 광원의 상면에는 상기 광원의 상면으로 출사되는 광의 일부를 상기 광원의 측면으로 반사시키는 반사층이 더 배치될 수 있다. 상기 파장 변환층과 상기 광원의 일측 사이의 거리는 4mm 내지 6mm일 수 있다. 상기 파장 변환층은 다각의 뿔 형상을 포함할 수 있다.
상기 파장 변환층은 상기 복수의 광원에 대향 배치되는 복수의 측면을 포함할 수 있다. 상기 측면은 곡면을 포함할 수 있다.
상기 광원을 둘러싸는 제2 형광체층을 더 포함하고, 상기 제2 형광체층은 상기 광원에서 출사되는 광의 파장을 변환시킬 수 있다.
상기 파장 변환층은 최외곽에 배치된 상기 광원과 상기 레진층의 측면에 배치된 상기 형광체층 사이에 더 배치되고, 상기 파장 변환층은 상기 형광체층과 일체로 형성될 수 있다. 상기 파장 변환층은 상기 레진층의 모서리 영역에 배치될 수 있다. 상기 파장 변환층은 레드 형광체층 또는 레드 잉크층을 포함할 수 있다.
실시예는 광원들 사이에 광변환 부재를 형성함으로써, 면균일도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 실시예는 광원을 둘러싸도록 레드 형광체층을 형성함으로써, 광 균일도를 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 실시예는 광원과 형광체층의 측면 사이에 제3 광변환 부재를 더 형성함으로써, 암부가 발생되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 조명 장치를 나타낸 개략 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A 단면도이다.
도 3은 도 1의 평면도이다.
도 4는 제1 실시예에 따른 조명 장치의 광 이동 경로를 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6은 제1 실시예에 따른 조명 장치의 광변환 부재의 변형 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 제2 실시예에 따른 조명 장치를 나타낸 단면도이다.
도 8은 제2 실시예에 따른 조명 장치의 광 이동 경로를 나타낸 도면이다.
도 9 및 도 10은 제3 실시예에 따른 조명 장치를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 사용된 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B,C 중 적어도 하나(또는 한개이상)"로 기재되는 경우, A,B,C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A,B,(a),(b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 '연결','결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우 뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결','결합' 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우 뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 조명 장치를 나타낸 개략 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A 단면도이고, 도 3은 도 1의 평면도이고, 도 4는 제1 실시예에 따른 조명 장치의 광 이동 경로를 나타낸 도면이고, 도 5 및 도 6은 제1 실시예에 따른 조명 장치의 광변환 부재의 변형 예를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 제1 실시예에 따른 조명 장치(1000)는 사각 형상을 포함할 수 있다. 조명 장치(1000)는 다면 발광이 가능한 구조로 형성될 수 있다. 예컨대, 조명 장치(1000)의 네 측면 및 상면으로부터 광이 출사될 수 있다. 조명 장치(1000)는 하부를 통해 광이 출사될 수도 있다.
상기에서는 조명 장치(1000)를 사각 형상으로 형성하였지만, 이에 한정되지 않고 다각, 원 형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 조명 장치(1000)는 플랫한 형상 또는 1개 이상의 곡면을 가지는 구조로 형성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1 실시예에 따른 조명 장치(1000)는 기판(100)과, 상기 기판(100) 상에 배치되어 상면에 반사층(600)이 형성된 복수의 광원(200)과, 상기 광원(200) 상에 배치된 레진층(300)과, 상기 레진층(300) 상에 배치된 형광체층(400)과, 상기 레진층(300)과 상기 형광체층(400) 사이에 배치된 광변환 부재(500)를 포함할 수 있다.
기판(100)은 절연성 재질 또는 도전성 재질을 포함할 수 있다. 기판(100)은 리지드 하거나 플렉시블한 재질로 형성될 수 있다. 기판(100)은 투명하거나 불투명한 재질로 형성될 수 있다. 기판(100)의 일면에는 도전성 패턴의 전극 패드가 형성될 수 있다.
광원(200)은 기판(100)의 장축(열) 방향으로 N개의 광원(200)이 배치될 수 있으며, 기판(100)의 단축(행) 방향으로 M개의 광원(200)이 배치될 수 있다. 광원(200)은 대각 방향으로 이격 배치될 수 있다. 기판(100)의 장축 방향으로 배치된 N개의 광원(200)들은 서로 동일하거나 서로 다른 이격 거리를 가지도록 형성될 수 있다.
이와 마찬가지로 기판(100)의 단축 방향으로 배치된 M개의 광원(200)들은 서로 동일하거나 서로 다른 이격 거리를 가지도록 형성될 수 있다. 광원(200) 사이의 이격 거리는 면광원을 효과적으로 구현하기 위해 적절하게 설계될 수 있다.
광원(200)은 발광 소자를 포함할 수 있다. 광원(200)은 청색, 녹색, 적색, 백색, 적외선 또는 자외선의 광을 발광할 수 있다. 실시예에 따른 광원(200)은 예컨대, 420nm 내지 470nm 범위의 청색 광을 발광할 수 있다.
광원(200)은 화합물 반도체로 제공될 수 있다. 광원(200)은 예로서 2족-6족 또는 3족-5족 화합물 반도체로 제공될 수 있다. 예로서, 상기 광원(200)은 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 인(P), 비소(As), 질소(N)로부터 선택된 적어도 두 개 이상의 원소를 포함하여 제공될 수 있다.
광원(200)은 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층은 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층은 예컨대 InxAlyGa1 -x- yN (0=x≤=1, 0≤=y≤=1, 0≤=x+y≤=1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층은 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층은 Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑된 n형 반도체층일 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층은 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑된 p형 반도체층일 수 있다.
활성층은 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 상기 활성층은 예로서 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 활성층이 다중 우물 구조로 구현된 경우, 상기 활성층은 교대로 배치된 복수의 우물층과 복수의 장벽층을 포함할 수 있고, InxAlyGa1 -x- yN (0=x≤=1, 0≤=y≤=1, 0≤=x+y≤=1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 활성층은 InGaN/GaN, GaN/AlGaN, AlGaN/AlGaN, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN, AlGaAs/GaAs, InGaAs/GaAs, InGaP/GaP, AlInGaP/InGaP, InP/GaAs을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
광원(200)의 상부에는 반사층(600)이 형성될 수 있다. 반사층(600)은 투명 재질 또는 반투명 재질로 형성될 수 있다. 반사층(600)은 화이트 잉크를 포함할 수 있다. 반사층(600)은 TiO2, Al2O3, BaSO4 등의 재질을 포함할 수 있다. 반사층(600)은 광원(200)으로부터 출사되는 광의 일부는 반사층(600)의 상면으로 출사시키고, 광의 일부는 광원(200)의 측면으로 반사시킬 수 있다.
기판(100)의 상부에는 반사 부재(미도시)를 더 형성될 수 있다. 반사 부재는 광원(200)에서 발생된 광을 상부로 유도하는 역할을 한다. 반사 부재는 화이트 재질을 포함할 수 있다. 반사 부재는 수지 재질을 포함할 수 있다. 반사 부재는 실리콘, 에폭시 등을 포함할 수 있다. 반사 부재에는 반사 물질 예컨대 TiO2가 포함될 수 있다.
레진층(300)은 기판(100) 및 광원(200) 상에 배치될 수 있다. 레진층(300)은 복수 개의 광원(200)의 상면과 이격 배치될 수 있다. 레진층(300)은 복수개의 광원(200)의 측면을 덮도록 형성될 수 있다. 레진층(300)은 투명한 수지 재질 예컨대, UV(Ultra violet) 레진(Resin), 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지 재질일 수 있다.
UV 레진은 예컨대, 주재료로서 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 주원료로 하는 레진(올리고머타입)을 이용할 수 있다. 이를테면, 합성올리고머인 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 이용할 수 있다. 상기 주 재료에 저비점 희석형 반응성 모노머인 IBOA(isobornyl acrylate), HBA(Hydroxybutyl Acrylate), HEMA(Hydroxy Metaethyl Acrylate) 등이 혼합된 모노머를 더 포함할 수 있으며, 첨가제로서 광개시제(이를 테면, 1-hydroxycyclohexyl phenyl-ketone,Diphenyl), Diphwnyl(2,4,6-trimethylbenzoyl phosphine oxide) 등 또는 산화방지제 등을 혼합할 수 있다. 상기 UV 레진은 올리고머 10~21%, 모노머 30~63%, 첨가제 1.5~6% 를 포함하여 구성되는 조성물로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 모노머는 IBOA(isobornyl Acrylate) 10~21%, HBA(Hydroxybutyl Acrylate) 10~21%, HEMA (Hydroxy Metaethyl Acrylate) 10~21%의 혼합물로 구성될 수 있다. 상기 첨가제는, 광개시제 1~5%를 첨가하여 광반응성을 개시하는 기능을 수행하게 할 수 있으며, 산화방지제 0.5~1%를 첨가하여 황변 현상을 개선할 수 있는 혼합물로 형성될 수 있다. 상술한 조성물을 이용한 상기 레진층(300)의 형성은 도광판 대신 UV 레진 등의 레진으로 층을 형성하여, 굴절율, 두께 조절이 가능하도록 함과 동시에, 상술한 조성물을 이용하여 점착특성과 신뢰성 및 양산속도를 모두 충족할 수 있도록 할 수 있다.
레진층(300)은 내부에 내부에 확산제(beads or dispersing agent)를 더 포함할 수 있다. 상기 확산제는 구 형상일 수 있으며, 그 사이즈는 4㎛ 내지 6㎛의 범위일 수 있다. 상기 확산제의 형상 및 사이즈는 이에 한정되지 않는다.
상기에서는 레진층(300)을 하나의 층으로 형성하였지만, 이에 한정되지 않고 레진층(300)은 2개 이상의 층을 포함할 수 있다. 레진층(300)은 불순물이 포함되지 않는 제1 레진층과, 상기 제1 레진층 상에 확산재를 포함하는 제2 레진층을 포함할 수 있다. 이와 다르게, 제2 레진층을 제1 레진층 아래에 형성할 수도 있다.
형광체층(400)은 레진층(300) 상에 형성될 수 있다. 형광체층(400)은 상기 레진층(300)의 상부면 및 측면을 덮도록 배치될 수 있다. 형광체층(400)은 레진층(300)의 상부를 덮는 상부와 상기 레진층(300)의 측면을 덮는 측부를 포함할 수 있다. 형광체층(400)은 투명한 물질을 포함할 수 있다. 상기 형광체층(400)은 투명한 절연물질을 포함할 수 있다.
형광체층(400)은 실리콘 재질일 수 있으며, 서로 다른 화학적 결합을 가지는 실리콘 재질일 수 있다. 실리콘은 무기물인 규소와 유기물인 탄소가 결합된 중합체로서, 무기물의 열안정성, 화학적 안정성, 내마모성, 광택성등과 유기물의 특성인 반응성, 용해성, 탄력성, 가공성 등의 물성을 갖고 있다. 실리콘을 일반 실리콘, 불소 비율을 높인 불소 실리콘을 포함할 수 있다. 불소 실리콘의 불소 비율을 높이면 방습성을 개선시킬 수 있는 효과가 있다.
형광체층(400)은 상기 광원(200)으로부터 방출되는 빛을 입사 받고, 파장 변환된 빛을 제공하는 파장변환 수단을 포함할 수 있다. 예로서, 상기 형광체층(400)은 형광체, 양자점 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 형광체 또는 양자점은 청색, 녹색, 적색의 광을 발광할 수 있다.
형광체는 형광체층(400) 내부에 고르게 배치될 수 있다. 형광체는 불화물(fluoride) 화합물의 형광체를 포함할 수 있으며, 예컨대 MGF계 형광체, KSF계 형광체 또는 KTF계 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 형광체는 서로 다른 피크 파장을 발광할 수 있으며, 상기 광원(200)으로부터 방출된 광을 서로 다른 황색과 적색 또는 서로 다른 적색 피크 파장으로 발광할 수 있다.
상기 형광체가 적색 형광체일 경우, 상기 적색 형광체는 610nm에서 650nm까지의 파장범위를 가질 수 있으며, 상기 파장은 10nm 미만의 폭을 가질 수 있다. 상기 적색 형광체는 플루오라이트(fluoride)계 형광체를 포함할 수 있다.
상기 플루오라이트계 형광체는, KSF계 적색 K2SiF6:Mn4 +, K2TiF6:Mn4 +, NaYF4:Mn4+, NaGdF4:Mn4 +, K3SiF7:Mn4 + 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 KSF계 형광체 예컨대, KaSi1 - cFb:Mn4 + c의 조성식을 가질 수 있으며, 상기 a는 1 = a == 2.5, 상기 b는 5 = b == 6.5, 상기 c는 0.001 = c == 0.1를 만족할 수 있다.
또한, 상기 플루오라이트계 적색 형광체는 고온/고습에서의 신뢰성 향상을 위하여 각각 Mn을 함유하지 않는 불화물로 코팅되거나 형광체 표면 또는 Mn을 함유하지 않는 불화물 코팅 표면에 유기물 코팅을 더 포함할 수 있다. 상기와 같은 플루어라이트계 적색 형광체의 경우 기타 형광체와 달리 10nm 이하의 폭을 구현할 수 있기 때문에, 고해상도 장치에 활용될 수 있다.
실시 예에 따른 형광체 조성은 기본적으로 화학양론(Stoichiometry)에 부합하여야 하며, 각 원소들은 주기율표상 각 족들내 다른 원소로 치환이 가능하다. 예를 들어 Sr은 알카리토류(II)족의 Ba, Ca, Mg 등으로, Y는 란탄계열의 Tb, Lu, Sc, Gd 등으로 치환이 가능하다. 또한, 활성제인 Eu 등은 원하는 에너지 준위에 따라 Ce, Tb, Pr, Er, Yb 등으로 치환이 가능하며, 활성제 단독 또는 특성 변형을 위해 부활성제 등이 추가로 적용될 수 있다.
상기 양자점은 II-VI 화합물, 또는 III-V족 화합물 반도체를 포함할 수 있으며, 적색 광을 발광할 수 있다. 상기 양자점은 예컨대, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, In, Sb, AlS, AlP, AlAs, PbS, PbSe, Ge, Si, CuInS2, CuInSe2 등과 같은 것들 및 이들의 조합이 될 수 있다.
형광체층(400)은 내부에 적색 잉크를 포함할 수 있다. 적색 잉크는 광원(200)이 점등되지 않을 시 조명 장치(1000)의 외부면은 적색으로 보여질 수 있다. 즉, 조명 장치(1000)는 광이 점등되거나 점등되지 않을 경우 모두 적색으로 보여짐으로써, 색상 차에 따른 이질감을 방지할 수 있게 된다.
광변환 부재(500)는 광원(200)들 사이에 배치될 수 있다. 광변환 부재(500)는 광원(200)들 사이에 배치된 반사 부재 상에 배치될 수 있다. 광변환 부재(500)는 광원(200)의 역할을 할 수 있다. 광변환 부재(500)는 광원(200)에서 출사된 광의 파장을 변환시키는 역할을 한다. 광변환 부재(500)는 적색 잉크층 또는 적색 형광체를 포함하는 형광체층을 포함할 수 있다. 광변환 부재(500)는의 높이는 광원(200)의 높이와 대응되거나 낮게 형성될 수 있다. 광변환 부재(500)는 독립된 섬 형상처럼 상기 기판 상에 복수개가 배치 될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 광변환 부재(500)는 행 방향으로 배치된 광원(200)들 사이에 배치될 수 있다. 광변환 부재(500)는 열 방향으로 배치된 광원(200)들 사이에 배치될 수 있다. 복수개의 광원(200)이 M행과 N열로 배치되는 경우, 광변환 부재(500)은 M행에 배치된 광원(200) 사이에만 배치 될 수 있다. 이때, 광변환 부재(500)는 (M-1)XN 행렬로 배치 될 수 있다. 또는 광변환 부재(500)는 N열에 배치된 광원(200) 사이에만 배치 될 수 있으며, 이때 광변환 부재(500)는 MX(N-1) 행렬로 배치될 수 있다.
위와 같은 배치와는 다르게 광변환 부재(500)는 대각선 방향으로 배치된 광원(200)들 사이에만 배치될 수 있다. 이때, 복수개의 광원(200)이 M행과 N열로 배치되는 경우 광변환 부재(500)는 (M-1)행과 (N-1)열로 배치 될 수 있다. 그러므로 광변환 부재(500)는 네 개의 광원(200)들 사이에 배치될 수 있다. 네 개의 광원(200)들 사이에 배치된 광변환 부재(500)는 네 개의 광원(200) 각각과 동일한 거리의 위치 상에 배치될 수 있다.
광원(200)으로부터 출사된 광은 행 방향으로 배치된 광변환 부재(500)에 입사될 수 있다. 광원(200)으로부터 출사된 광은 열 방향으로 배치된 광변환 부재(500)에 입사될 수 있다. 광원(200)으로부터 출사된 광은 대각선 상에 배치되는 광변환 부재(500)에 입사될 수 있다.
광변환 부재(500)은 복수의 광원(200)들 사이에 배치시킴으로써, 광원(200)으로부터 출사되는 광을 효과적으로 입사시킬 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 광변환 부재(500)과 광원(200) 사이의 거리(d2)는 4mm 내지 6mm를 포함할 수 있다. 서로 인접하는 광원(200)들 사이의 거리(d1)는 8mm 내지 12mm를 포함할 수 있다. 종래에는 면광원을 구현하기 위해 서로 인접하는 광원들 사이의 거리가 6mm 전후로 형성하였지만, 실시예에서는 광원(200)들 사이에 광변환 부재(500)을 배치함으로써, 광원(200)들 사이의 거리(d1)가 종래에 비해 50% 이상 늘어난 것을 알 수 있다.
광원(200)으로부터 출사된 제1 광(L11)이 일부는 반사층(600)을 투과하여 출사할 수 있다. 반사층(600)으로부터 출사된 제1 광(L11)은 형광체층(400)에 입사되고, 형광체층(400)은 제1 광(L11)의 파장을 변환시켜 제3 광(L13)을 출사시킬 수 있다. 여기서, 제1 광은 청색 색상일 수 있으며, 제3 광(L13)은 적색 색상일 수 있다.
광원(200)으로부터 출사된 제1 광(L11)의 일부는 반사층(600)에 의해 반사되어 광원(200)의 측면으로 출사될 수 있다. 광원(200)의 측면으로 출사되는 제1 광(L11)은 광변환 부재(500)에 입사될 수 있다. 광변환 부재(500)는 제1 광(L11)의 파장을 변환시켜 제2 광(L12)을 출사시킬 수 있다. 광변환 부재(500)로부터 출사된 제2 광(L12)은 형광체층(400)에 입사될 수 있다. 형광체층(400)은 제2 광(L12)의 파장을 변환시켜 제3 광(L13)을 출사할 수 있다. 여기서, 제1 광(L11)은 청색 색상일 수 있으며, 제2 광(L12)은 청색 색상과 적색 색상이 혼합된 색상일 수 있다. 제3 광(L13)은 완전한 적색 색상일 수 있다.
반사층(600)은 광원(200)으로부터 발생된 제1 광(L11)의 50%를 반사층(600)의 상면으로 출사시킬 수 있다. 반사층(600)은 광원(200)으로부터 발생된 제1 광(L11)의 50%를 반사시켜 광원(200)의 측면으로 출사시킬 수 있다.
반사층(600)의 상면으로 출사되는 광량과 반사층(600)의 측면으로 반사시키는 광량은 반사층(600)의 재질에 따라 변경할 수 있다. 예컨대, 반사층(600)의 상면으로 출사되는 제1 광(L11)은 광원(200)으로부터 발생된 광의 60%이고, 반사층(600)으로부터 반사되는 제1 광(L11)은 광원(200)으로부터 발생된 광의 40%일 수 있다.
상기에서는 광변환 부재(500)를 원형 형상으로 형성하였지만, 이에 한정되지 않고 다음과 같이 형성될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 광변환 부재(500)는 제1 광변환 부재(510)와, 제2 광변환 부재(520)를 포함할 수 있다.
제1 광변환 부재(510)는 행 방향으로 배치된 광원(200)들 사이에 배치될 수 있다. 제1 광변환 부재 (510)는 열 방향으로 배치된 광원(200)들 사이에 배치될 수 있다. 제1 광 변환 부재(510)는 행 또는 열 방향으로 배열된 광원(200) 각각과 동일한 거리의 위치 상에 배치될 수 있다. 제1 광변환 부재 (510)는 반구 형상으로 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제2 광변환 부재(520)는 대각선으로 배치된 광원(200)들 사이에 배치될 수 있다. 제2 광변환 부재(520)는 네 개의 광원(200) 각각과 동일한 거리의 위치 상에 배치될 수 있다. 제2 광변환 부재(520)는 다각의 뿔 형상으로 형성할 수 있다. 제2 광변환 부재(520)는 제1 측면 내지 제4 측면(520a,520b,520c,520d)을 포함할 수 있다. 제1 측면 내지 제4 측면(520a,520b,520c,520d)은 복수의 광원(200)들과 대향하도록 형성될 수 있다. 제1 측면(520a)은 우측 상단에 배치된 광원(200)과 대향되며, 제2 측면(520b)은 우측 하단에 배치된 광원(200)과 대향되며, 제3 측면(520c)은 좌측 하단에 배치된 광원(200)과 대향되며, 제4 측면(520d)은 좌측 상단의 광원(200)과 대향될 수 있다.
제1 측면(520a)은 우측 상단의 광원(200)으로부터 출사되는 광의 방향과 수직으로 형성됨으로써, 우측 상단에 배치된 광원(200)으로부터 출사된 광을 효과적으로 입사받을 수 있다.
제2 측면(520b)은 우측 하단의 광원(200)으로부터 출사되는 광의 방향과 수직으로 형성됨으로써, 우측 하단에 배치된 광원(200)으로부터 출사된 광을 효과적으로 입사받을 수 있다.
제3 측면(520c)은 좌측 하단의 광원(200)으로부터 출사되는 광의 방향과 수직으로 형성됨으로써, 좌측 하단에 배치된 광원(200)으로부터 출사된 광을 효과적으로 입사받을 수 있다.
제4 측면(520d)은 좌측 상단의 광원(200)으로부터 출사되는 광의 방향과 수직으로 형성됨으로써, 좌측 상단에 배치된 광원(200)으로부터 출사된 광을 효과적으로 입사받을 수 있다.
제2 광변환 부재(520)는 광원(200)에 대응되는 면에 대향되는 면을 형성함으로써, 광원(200)에서 출사되는 광을 효과적으로 입사하여 파장을 변환시킬 수 있는 효과가 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 광변환 부재(500)는 제1 광변환 부재(510)와, 제2 광변환 부재(520)를 포함할 수 있다.
제1 광변환 부재(510)는 행 방향으로 배치된 광원(200)들 사이에 배치될 수 있다. 제1 광변환 부재(510)는 열 방향으로 배치된 광원(200)들 사이에 배치될 수 있다. 제1 광변환 부재(510)는 반구 형상으로 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제2 광변환 부재(520)는 대각선으로 배치된 광원(200)들 사이에 배치될 수 있다. 제2 광변환 부재(520)는 다각의 뿔 형상으로 형성할 수 있다. 제2 광변환 부재(520)는 제1 측면 내지 제4 측면(520a,520b,520c,520d)을 포함할 수 있다. 제1 측면 내지 제4 측면(520a,520b,520c,520d)은 복수의 광원(200)들과 대향하도록 형성될 수 있다. 제1 측면(520a)은 우측 상단에 배치된 광원과 대향되며, 제2 측면(520b)은 우측 하단에 배치된 광원과 대향되며, 제3 측면(520c)은 좌측 하단에 배치된 광원과 대향되며, 제4 측면(520d)은 좌측 상단의 광원과 대향될 수 있다.
제1 측면 내지 제4 측면(520a,520c,520c,520d)에 곡선을 포함할 수 있다. 곡선은 제2 광변환 부재(520)의 중심으로 오목하게 형성될 수 있다. 제2 광변환 부재(520)의 하면과 상기 제2 광변환 부재(520)의 측면 각각이 접하는 선은 곡선을 포함할 수 있다. 곡선은 복수의 측면 중 하나와 마주보는 광원을 기준으로 원의 호 형상으로 형성될 수 있다.
곡선이 형성된 제1 측면 내지 제4 측면(520a,520b,520c,520d)은 광원(200)으로부터 출사된 광을 보다 효과적으로 입사받을 수 있는 효과가 있다.
제1 실시예의 조명 장치(1000)는 광원(200)들 사이에 광변환 부재(500)를 배치시킴으로써, 광원(200)들 사이의 거리를 증가시켜 광원(200)의 개수를 줄일 수 있는 효과가 있다.
제1 실시예에 따른 조명 장치(1000)는 광원(200)들 사이에 광변환 부재(500)를 형성함으로써, 면균일도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 7은 제2 실시예에 따른 조명 장치를 나타낸 단면도이고, 도 8은 제2 실시예에 따른 조명 장치의 광 이동 경로를 나타낸 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제2 실시예에 따른 조명 장치(1000)는 기판(100)과, 상기 기판(100) 상에 배치되는 복수의 광원(200)과, 상기 광원(200) 상에 배치된 레진층(300)과, 상기 레진층(300) 상에 배치된 형광체층(400)과, 상기 레진층(300)과 상기 형광체층(400) 사이에 배치된 광변환 부재(500)와 상기 광원(200)을 둘러싸도록 배치된 레드 형광체(700)를 포함할 수 있다.
광변환 부재(500)는 광원(200)들 사이에 배치될 수 있다. 광변환 부재(500)는 광원(200)들 사이에 배치된 반사 부재 상에 배치될 수 있다. 광변환 부재(500)는 적색 잉크층 또는 적색 형광체를 포함하는 형광체층을 포함할 수 있다. 광변환 부재(500)는 행 방향으로 배치된 광원(200)들 사이에 배치될 수 있다. 광변환 부재(500)는 열 방향으로 배치된 광원(200)들 사이에 배치될 수 있다. 광변환 부재(500)는 대각선 방향으로 배치된 광원(200)들 사이에 배치될 수 있다. 광변환 부재(500)는 제1 실시예에 따른 광변환 부재의 구조와 동일하게 형성될 수 있다.
레드 형광체(700)는 광원(200)을 감싸도록 형성될 수 있다. 레드 형광체(700)는 광원(200)의 상면 및 측면들과 접촉될 수 있다. 레드 형광체(700)는 광원(200)으로부터 출사된 광의 파장을 변환시킬 수 있다. 레드 형광체(700)는 광원(200)의 상면 또는 복수의 측면 중 어느 하나 이상의 면에 형성될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 광원(200)으로부터 출사된 제1 광(L21)은 레드 형광체(700)에 입사되고, 레드 형광체(700)는 제1 광(L21)을 제2 광(L22)으로 변환시킬 수 있다. 레드 형광체(700)는 제2 광(L22)의 일부는 레드 형광체(700)의 상부로 출사시키고, 다른 일부는 레드 형광체(700)의 측면으로 출사시킬 수 있다.
레드 형광체(700)의 상부로 출사된 제2 광(L22)은 형광체층(400)에 입사되고 형광체층(400)은 제2 광(L22)의 파장을 변환시켜 제4 광(L24)을 출사시킬 수 있다.
레드 형광체(700)의 측면으로 출사된 제2 광(L22)은 광변환 부재(500)에 입사될 수 있다. 광변환 부재(500)는 제2 광(L22)의 파장을 변환시켜 제3 광(L23)을 출사할 수 있다. 광변환 부재(500)로부터 출사된 제3 광(L23)은 형광체층(400)에 입사될 수 있다. 형광체층(400)은 제3 광(L23)의 파장을 변환시켜 제4 광(L24)을 출사시킬 수 있다.
제1 광(L21)은 청색 색상일 수 있으며, 제2 광(L22)은 청색과 적색 색상이 혼합된 색상일 수 있으며, 제3 광(L23)은 적색 색상에 가까운 색상일 수 있으며, 제4 광(L24)은 완전한 적색 색상일 수 있다.
제2 실시예에 따른 조명 장치(1000)는 광원(200)을 둘러싸도록 레드 형광체(700)를 형성함으로써, 광 균일도를 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 9 및 도 10은 제3 실시예에 따른 조명 장치를 나타낸 도면이다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 제3 실시예에 따른 조명 장치(1000)는 기판(100)과, 상기 기판(100) 상에 배치되며 상면에 반사층(600)이 형성된 복수의 광원(200)과, 상기 광원(200) 상에 배치된 레진층(300)과, 상기 레진층(300) 상에 배치된 형광체층(400)과, 상기 복수의 광원들의 일측에 배치된 광변환 부재(500)를 포함할 수 있다. 여기서, 광변환 부재를 제외한 구성은 제1 실시예의 조명 장치와 동일하므로 그 설명은 생략한다.
광변환 부재(500)는 제1 및 제2 광변환 부재(510,520)와, 제3 광변환 부재(530)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 광변환 부재(510,520)는 광원들 사이의 행 방향, 열 방향 및 대각 선 방향으로 배치될 수 있다. 제1 및 제2 광변환 부재(510,520)는 제1 실시예에 따른 광변환 부재와 동일한 구조일 수 있다.
제3 광변환 부재(530)는 최외곽에 배치된 광원(200)의 일측에 형성될 수 있다. 제3 광변환 부재(530)는 최외곽에 배치된 광원(200)과 형광체층(400)의 측면 사이에 형성될 수 있다. 제3 광변환 부재(530)는 형광체(500)의 내측면과 접촉되도록 형성될 수 있다. 제3 광변환 부재(530)의 하부면은 기판(100)과 접촉될 수 있다. 제3 광변환 부재(530)는 기판(100)과 형광체층(400)의 측부 사이에 배치될 수 있다. 제3 광변환 부재(530)는 레진층(300)의 하단 모서리 영역 상에 형성될 수 있다. 기판과 수직한 제3 광변환 부재(530)의 단면은 부채꼴 형상으로 형성될 수 있다.
최외곽에 배치된 광원(200)과 제3 광변환 부재(530)의 수평 최단 거리는 최외곽에 배치된 광원(200)과 형광체층(400)의 측부의 수평 최단 거리보다 작게 배치될 수 있다. 최외곽에 배치된 광원(200)과 형광체층(400)의 측면 사이의 거리는 광원(200)과 제1 및 제2 광변환 부재(510,520)의 거리보다 멀게 형성되므로, 광원(200)과 형광체층(400)의 측면 사이에는 암부가 발생될 수 있다.
이에 따라 제3 광변환 부재(530)를 광원(200)과 형광체층(400)의 측면 사이에 배치하게 되면, 암부가 발생되는 영역을 제거할 수 있는 효과가 있다.
제3 광변환 부재(530)가 형광체층(400)의 재질과 동일할 경우, 제3 광변환 부재(530)는 형광체층(400)과 일체로 형성할 수 있어 공정 단계를 줄일 수 있는 효과가 있다.
100: 기판
200: 광원
300: 레진층
400: 형광체층
500: 광변환 부재

Claims (15)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 소정 간격으로 배치되는 복수의 광원;
    상기 기판 및 상기 광원 상에 배치되는 레진층;
    상기 레진층 상에 배치되는 형광체층; 및
    상기 복수개의 광원 중 두 개의 광원 사이에 적어도 하나가 배치되는 복수개의 광변환 부재를 포함하고,
    상기 광변환 부재는 상기 광변환 부재의 측면으로 입사된 광이 상부로 발광되도록 기울기를 갖는 경사면을 포함하고,
    상기 복수의 광변환 부재는 서로 이격 배치된 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광변환 부재는 잉크 또는 형광체를 포함하는 섬 형태인 조명 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광변환 부재는 복수의 면을 포함하는 다각형의 뿔 형상인 조명 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광변환 부재의 하면과 상기 복수의 측면 각각이 접하는 선은 곡선인 조명 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 곡선은 상기 복수개의 측면 중 하나와 마주보는 상기 광원을 기준으로 형성된 원의 호 형상인 조명 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 광원은 MXN 행렬을 갖고, 상기 복수개의 광변환 부재는 (M-1)XN 또는 MX(N-1) 행렬을 갖는 조명 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 두 개의 광원 사이는 대각 방향을 포함하는 조명 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 광변환 부재 중 하나는 상기 복수개의 광원 중 네 개의 광원들 사이에 배치되는 조명 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 네 개의 광원들 사이에 배치되는 상기 하나의 광변환 부재는 상기 네 개의 광원 각각과 동일한 거리의 위치 상에 배치되는 조명 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 광변환 부재와 상기 광원의 일측 사이의 거리는 4mm 내지 6mm인 조명 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원의 상면은 상기 레진층과 소정 거리 이격 배치되고, 상기 광원의 상면과 상기 레진층 사이에 배치된 반사층을 더 포함하고, 상기 반사층은 상기 광원으로부터 출사되는 빛의 방향을 변경시키는 조명 장치.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원을 둘러싸는 레드 형광체를 더 포함하고, 상기 레드 형광체는 상기 광원에서 출사되는 광의 파장을 변환시키는 조명 장치.
  13. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 형광체층은 상기 레진층의 상면에 배치되는 상부와 상기 레진층의 측면에 배치되는 측부를 포함하고, 상기 기판과 상기 형광체층의 측부 사이에 배치되는 제3 광변환 부재를 더 포함하는 조명 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 형광체층과 상기 제3 광변환 부재는 일체로 형성되는 조명 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 기판에 수직한 제3 광변환 부재의 단면은 부채꼴 형상으로 형성되고, 상기 복수개의 광원 중 최외곽에 배치된 광원과 상기 제3 광변환 부재의 수평 최단 거리는 상기 복수개의 광원 중 최외곽에 배치된 광원과 상기 형광체층 측부와의 수평 최단 거리보다 작은 조명 장치.
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