KR101968660B1 - 조명 장치 - Google Patents

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사다오 타카노
이와오 쇼지
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시 예는 조명 장치에 관한 것이다.
실시 예에 따른 조명 장치는, 캐비티를 갖는 하우징, 상기 캐비티 내부에 배치된 발광 소자 및 상기 발광 소자 상에 배치되고 상기 캐비티를 메우는 몰딩부를 포함하는 발광 모듈; 상기 발광 모듈 상에 배치되고, 하나 이상의 구면을 갖는 렌즈; 상기 하우징 상에 배치되고, 상기 렌즈를 상기 몰딩부의 표면으로부터 일정 간격 이격시키고, 탄성을 갖는 부재; 및 상기 발광 모듈과 상기 렌즈 사이에 배치되고, 상기 부재에 의해 가이드되고, 열에 의해 체적이 증가하는 유체;를 포함하고, 상기 유체는 상온에서 액체 상태이고, 상기 열에 의해 가열되면 기화되는 물질이다.

Description

조명 장치{LIGHTING DEVICE}
실시 예는 조명 장치에 관한 것이다.
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 실내외에서 사용되는 각종 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 사용이 증가되고 있는 추세이다.
실시 예는 광의 배광을 조절할 수 있는 조명 장치를 제공한다.
또한, 실시 예는 내부에서 전반사의 발생을 최대한 줄일 수 있는 조명 장치를 제공한다.
또한, 실시 예는 방출되는 광의 배광을 확산 또는 집광할 수 있는 조명 장치를 제공한다.
실시 예에 따른 조명 장치는, 발광 소자 및 상기 발광 소자 상에 배치된 몰딩부를 포함하는 발광 모듈; 상기 몰딩부 상에 배치되고, 상기 발광 소자와 대응되는 구면을 갖는 렌즈; 상기 몰딩부와 상기 렌즈의 구면 사이에 배치되고, 기화 또는 액화되는 유체; 및 상기 유체를 상기 몰딩부와 상기 렌즈 사이에 가두고, 탄성을 갖는 부재;를 포함한다.
실시 예에 따른 조명 장치는, 캐비티를 갖는 하우징, 상기 캐비티 내부에 배치된 발광 소자 및 상기 발광 소자 상에 배치되고 상기 캐비티를 메우는 몰딩부를 포함하는 발광 모듈; 상기 발광 모듈 상에 배치되고, 하나 이상의 구면을 갖는 렌즈; 상기 하우징 상에 배치되고, 상기 렌즈를 상기 몰딩부의 표면으로부터 일정 간격 이격시키고, 탄성을 갖는 부재; 및 상기 발광 모듈과 상기 렌즈 사이에 배치되고, 상기 부재에 의해 가이드되고, 열에 의해 체적이 증가하는 유체;를 포함한다.
실시 예에 따른 조명 장치는, 발광 소자 및 상기 발광 소자 상에 배치된 몰딩부를 포함하는 발광 모듈; 상기 몰딩부 상에 배치되고, 물보다 어는점이 낮고, 상기 물보다 끓는점이 낮은 유체; 상기 유체 상에 배치되고, 상기 유체의 체적 증가에 따라 상기 유체 위로 이동하는 렌즈; 및 상기 하우징과 상기 렌즈를 연결하고, 상기 유체를 가이드하고, 상기 렌즈의 이동을 제한하는 부재;를 포함하고, 상기 렌즈는 입사면을 갖고, 상기 입사면은 상기 렌즈의 내측으로 파지고 상기 유체로 채워지는 공동을 갖는다.
실시 예에 따른 조명 장치를 사용하면, 광의 배광을 조절할 수 있는 이점이 있다.
또한, 내부에서 전반사의 발생을 최대한 줄일 수 있는 이점이 있다.
또한, 광의 배광을 확산 또는 집광할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 실시 예에 따른 조명 장치의 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 조명 장치의 유체의 일부가 기체 상태로 변화된 경우의 단면도.
도 3은 도 1에 도시된 조명 장치의 배광을 보여주는 도면.
도 4는 도 2에 도시된 조명 장치의 배광을 보여주는 도면.
도 5는 다른 실시 예에 따른 조명 장치의 단면도
도 6은 도 5에 도시된 조명 장치의 유체가 액체 상태로 존재할 때의 도면.
도 7은 도 5에 도시된 조명 장치의 유체의 일부가 기체 상태로 존재할 때의 도면.
도 8은 또 다른 실시 예에 따른 조명 장치의 단면도.
도 9는 도 8에 도시된 조명 장치의 유체의 일부가 기체 상태로 변환된 경우의 단면도.
도 10은 도 1에 도시된 조명 장치가 상온 상태에 있을 때의 광선 추적 모델링.
도 11은 도 1에 도시된 조명 장치의 유체의 일부가 액체에서 기체로 기화된 때의 광선 추적 모델링.
도 12는 도 1에 도시된 조명 장치가 상온 상태에 있을 때의 광선 추적 모델링.
도 13은 도 1에 도시된 조명 장치의 유체의 일부가 액체에서 기체로 기화된 때의 광선 추적 모델링.
도 14는 도 6에 도시된 조명 장치의 광선 추적 모델링.
도 15는 도 7에 도시된 조명 장치의 광선 추적 모델링.
도 16은 도 9에 도시된 조명 장치의 광선 추적 모델링.
도 17은 또 다른 실시 예에 따른 조명 장치의 단면도.
도 18은 도 1에 도시된 조명 장치를 이용한 또 다른 실시 예에 따른 조명 장치의 단면도.
도 19는 도 18에 도시된 조명 장치를 사용한 예를 설명하기 위한 도면.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 element가 다른 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)(on or under)”으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 실시 예에 따른 조명 장치를 설명한다.
도 1은 실시 예에 따른 조명 장치의 단면도이다.
도 1에 도시된 조명 장치는 상온 상태에서의 모습을 보여준다.
도 1을 참조하면, 실시 예에 따른 조명 장치는, 발광 모듈(100), 유체(300), 부재(500), 렌즈(700) 및 히터(heater, 900)를 포함할 수 있다.
발광 모듈(100)은 광을 방출하는 발광 소자(130)를 갖는다.
발광 모듈(100)은 발광 소자(130)가 설치될 수 있는 다양한 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 발광 모듈(100)은 하우징(110), 발광 소자(130) 및 몰딩부(150)를 포함할 수 있다.
하우징(110)은 발광 소자(130)가 배치되는 캐비티(cavity)를 갖는다. 상기 캐비티에 의해 하우징(110)은 바닥면과 측벽을 가질 수 있다. 상기 바닥면 상에는 발광 소자(130)가 배치된다. 상기 측벽의 내면은 발광 소자(130)로부터 방출된 광을 반사할 수 있도록 소정의 경사를 가질 수 있다. 상기 바닥면과 상기 측벽의 내면은 발광 소자(130)로부터의 광을 반사할 수 있도록 흰색이나 빛 반사 물질로 코팅될 수 있다.
도면에 도시하지 않았으나, 상기 바닥면과 발광 소자(130) 사이에는 두 개의 리드 프레임(lead frame)들이 배치될 수 있다. 두 개의 리드 프레임들 중 하나의 리드 프레임은 와이어를 통해 발광 소자(130)의 일 전극과 전기적으로 연결되고, 다른 하나의 리드 프레임은 와이어를 통해 발광 소자(130)의 다른 일 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
발광 소자(130)는 하우징(110)의 캐비티에 배치된다. 구체적으로, 하우징(110)의 바닥면에 배치될 수 있다.
발광 소자(130)는 청색(Blue), 적색(Red) 및 녹색(Green)의 광을 방출하는 발광 다이오드 칩이거나 백색(White)의 광을 방출하는 발광 다이오드 칩일 수 있다. 뿐만 아니라, 발광 소자(330)는 UV를 방출하는 발광 다이오드 칩일 수 있다. 여기서, 발광 다이오드 칩은 수평형(Lateral Type)일 수도 있고, 수직형(Vertical Type)일 수 있다.
몰딩부(150)는 발광 소자(130)를 덮도록 하우징(110)의 캐비티에 배치된다. 이러한 몰딩부(150)는 발광 소자(130)를 고정 및 보호하는 역할을 한다. 몰딩부(150)는 실리콘 수지 또는 에폭시 수지와 같은 투광성 수지일 수 있다.
몰딩부(150)는 형광체를 가질 수 있다. 형광체는 투광성 수지에 전체적으로 또는 부분적으로 분산되어 배치될 수 있다. 형광체는 발광 소자(130)로부터 방출된 광 중 일부 광에 의해 여기되어, 발광 소자(130)에서 방출된 광의 파장과 다른 파장을 갖는 광을 방출한다.
형광체는 가넷(Garnet)계(YAG, TAG), 실리케이드(Silicate)계, 나이트라이드(Nitride)계 및 옥시나이트라이드(Oxynitride)계 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 투광성 수지에 황색 계열의 형광체만을 포함되도록 하여 자연광(백색광)을 구현할 수 있지만, 연색지수의 향상과 색온도의 저감을 위해 녹색 계열의 형광체나 적색 계열을 형광체를 더 포함할 수 있다.
몰딩부(150)에 여러 형광체들이 혼합된 경우, 형광체의 색상에 따른 첨가 비율은 적색 계열의 형광체보다는 녹색 계열의 형광체를, 녹색 계열의 형광체보다는 황색 계열의 형광체를 더 많이 사용할 수 있다.
몰딩부(150)는 복수의 층들로 나눠질 수 있다. 예를 들어, 몰딩부(150)는 적색 계열의 형광체를 갖는 층, 녹색 계열의 형광체를 갖는 층 및 황색 계열의 형광체를 갖는 층들이 적층된 것일 수 있다.
유체(300)는 액체 상태와 기체 상태를 아우르는 표현이다. 이러한 유체(300)는 발광 모듈(100) 상에 배치된다. 구체적으로, 유체(300)는 발광 모듈(100)의 몰딩부(150) 상에 배치된다.
유체(300)는 발광 모듈(100), 부재(500) 및 렌즈(700)에 의해 둘러싸여 외부로부터 밀폐된다. 이러한 유체(300)는 부재(500)에 의해 가이드되어 발광 모듈(100) 상에 배치될 수 있다.
유체(300)의 굴절률은 몰딩부(150)의 굴절률과 동일할 수 있다. 또한, 유체(300)의 굴절률은 렌즈(700)의 굴절률과 동일할 수 있다. 유체(300), 몰딩부(150) 및 렌즈(700)의 굴절률이 동일하면, 발광 소자(130)로부터 방출된 광의 경로가 렌즈(700) 내부로 입사될 때까지 변하지 않는 이점이 있다.
유체(300)는 액체 상태로도 존재할 수 있고, 기체 상태로도 존재할 수 있으며, 액체 상태와 기체 상태가 혼합된 상태로도 존재할 수도 있다. 유체(300)는 소정의 온도(예를 들면, 상온)에서 액체 상태이고, 외부의 열원에 의해 가열되면 기화될 수 있는 물질이다. 일 예로 유체(300)는 어는점이 물보다 낮고, 끓는점도 물보다 낮은 물질일 수 있다.
부재(500)는 유체(300)를 가이드하도록 발광 모듈(100) 상에 배치된다. 구체적으로, 부재(500)는 하우징(110)의 측벽 상에 배치된다.
부재(500)는 발광 모듈(100)과 렌즈(700) 사이에 배치되어 발광 모듈(100)과 렌즈(700) 사이에 유체(300)가 배치될 수 있는 공간을 제공한다.
부재(500)는 탄성을 갖는 재질일 수 있다. 즉, 부재(500)는 유체(300)가 액체에서 기체로 기화되면 늘어나고, 유체(300)가 기체에서 액체로 액화되면 원상태로 수축한다. 여기서, 부재(500)는 복원력을 가질 수 있다.
부재(500)는 렌즈(700)를 지지하고, 렌즈(700)의 움직임을 제한할 수 있다. 구체적으로, 부재(500)는 상온에서는 렌즈(700)를 지지하고, 일정 온도 이상에서는 렌즈(700)를 붙잡아 렌즈(700)의 움직임을 제한한다.
부재(500)는 열 전도율이 높은 물질일 수 있다. 구체적으로, 부재(500)는 히터(900)로부터 제공된 열을 유체(300)로 가능한 빨리 전달하기 위해 높은 열 전도율을 갖는 물질일 수 있다.
부재(500)는 투수율이 낮은 물질 물질일 수 있다. 이는 유체(300)가 부재(500)를 관통하여 빠져나가는 것을 막기 위함이다.
렌즈(700)는 유체(300) 및 부재(500) 상에 배치된다. 구체적으로, 렌즈(700)는 부재(500)에 지지되어 유체(300) 상에 배치된다.
렌즈(700)는 발광 소자(130)로부터 방출된 광을 확산 또는 집광할 수 있다.
렌즈(700)는 발광 소자(130)로부터 방출된 광이 입사되는 입사면(또는 저면)(710)과 광을 방출하는 방출면(또는 표면)(730)을 갖는다.
렌즈(700)의 입사면(710)은 유체(300)와 부재(500) 상에 배치된다. 입사면(710)의 중앙부는 유체(300)와 접촉되고, 입사면(710)의 외곽부는 부재(500)와 접촉할 수 있다.
렌즈(700)의 입사면(710)은 구면(715)을 갖는다. 구면(715)은 렌즈(700)의 입사면(710)의 중앙부에서 렌즈(700)의 내측으로 파진 홈을 형성한다. 구면(715)은 상온에서 액체 상태의 유체(300)와 접촉하고, 일정 온도 이상에서 기체 상태의 유체(300)와 접촉할 수 있다.
렌즈(700)는 유체(300)의 상태 변화에 따라 상하로 움직일 수 있다. 구체적으로, 유체(300)가 액체 상태에서 기체 상태로 변하여 유체(300)의 체적이 증가하면 렌즈(700)는 위로 이동한다. 이에 따라 부재(500) 위로 늘어난다. 반대로, 유체(300)가 기체 상태에서 액체 상태로 변하여 유체(300)의 체적이 감소하면 렌즈(700)는 아래로 이동한다.
렌즈(700)는 부재(500)에 의해서 움직임이 제한된다. 렌즈(700)가 발광 모듈(100) 위로 움직일 수 있는 최대 이동 거리는 부재(500)의 최대 신축력에 따라 결정된다. 또한, 렌즈(700)의 제자리 복귀도 부재(500)의 복원력에 따라 결정된다.
히터(900)는 외부에서 입력되는 제어 신호에 따라 열을 방출한다. 히터(900)는 유체(300)로 열을 제공하여 유체(300)의 상태가 변화되도록 한다.
히터(900)는 유체(300)로 열을 제공하기 위해, 부재(500)와 인접하게 배치될 수 있다. 이 경우 부재(500)는 열 전도율이 높은 물질일 수 있다. 여기서, 히터(900)의 위치가 부재(500) 근처에 배치되는 것으로 한정하는 것은 아니다. 히터(900)는 발광 모듈(100)의 하우징(110)의 아래에 배치될 수도 있고, 렌즈(700) 측부에 배치될 수도 있다.
도 1에 도시된 조명 장치는, 온도 변화에 따라 렌즈(700)가 움직이고, 이에 따라 도 1에 도시된 조명 장치에서 방출되는 광의 배광 분포가 달라질 수 있다. 아래의 도면들을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 2는 도 1에 도시된 조명 장치의 유체의 일부가 기체 상태로 변화된 경우의 단면도이다.
도 2에 도시된 조명 장치는, 도 1에 도시된 조명 장치에서 히터(900)의 가동으로 인해 렌즈(700)가 발광 모듈(100) 위로 이동한 상태이다.
구체적으로, 히터(900)에서 방출된 열에 의해 유체(300)의 일부가 액체 상태에서 기체 상태로 기화되어, 유체(300)의 체적이 증가하고, 유체(300)의 체적 증가로 렌즈(700)가 발광 모듈(100) 위로 이동하였고, 렌즈(700)의 이동으로 탄성을 갖는 부재(500)는 위로 늘어난 상태이다. 부재(500)는 렌즈(700)를 붙잡아 렌즈(700)가 더 이상 발광 모듈(100) 위로 이동하는 것을 제한한다. 그리고, 렌즈(700)가 발광 모듈(100) 위로 이동하면서 렌즈(700)의 구면(715)과 유체(300) 사이에 기체 상태의 유체(300)로 채워지는 공동(空洞, 350)이 형성된다.
도 3 내지 도 4를 참조하여, 실시 예에 따른 조명 장치의 배광 분포를 설명하도록 한다.
도 3은 도 1에 도시된 조명 장치의 배광을 보여주는 도면이고, 도 4는 도 2에 도시된 조명 장치의 배광을 보여주는 도면이다. 여기서, 도 1에 도시된 조명 장치의 몰딩부(150), 유체(300) 및 렌즈(700)의 굴절률은 동일한 것으로 가정한다.
도 3을 참조하면, 발광 모듈(100)의 발광 소자(130)에서 방출된 광은 몰딩부(150), 유체(300) 및 렌즈(700)를 통과하여 외부로 방출된다. 여기서, 몰딩부(150), 유체(300) 및 렌즈(700)의 굴절률은 동일하므로, 발광 소자(130)에서 방출된 광은 렌즈(700)의 방출면(730)을 통과할 때까지 굴절되지 않는다.
도 4를 참조하면, 발광 모듈(100)의 발광 소자(130)에서 방출된 광은 몰딩부(150), 유체(300), 공동(350) 및 렌즈(700)를 통과하여 외부로 방출된다. 여기서, 공동(350)의 굴절률은 유체(300)의 굴절률과 다르기 때문에, 발광 소자(130)에서 방출된 광은 유체(300)와 공동(350)의 계면에서 1차로 굴절된다. 또한, 공동(350)과 렌즈(700)의 계면인 렌즈(700)의 구면(715)에서 2차로 굴절된다.
따라서, 실시 예에 따른 조명 장치는, 상온 상태에서 방출하는 광의 배광 분포와, 유체(300)의 일부가 기체 상태로 존재하는 상태에서 방출하는 광의 배광 분포는 다르다. 이상적으로는, 유체(300)의 일부가 기체 상태로 존재하는 상태에서 방출하는 광의 배광 각도는 상온 상태에서 방출하는 광의 배광 각도보다 더 클 수 있다. 따라서, 유체(300)의 일부가 기체 상태로 존재하는 상태에서의 광의 배광 분포는 상온 상태에서의 광의 배광 분포보다 더 넓을 수 있다.
여기서, 공동(350)과 유체(300)의 계면에서 전반사가 쉽게 일어날 수 있기 때문에, 유체(300)의 일부가 기체 상태로 존재하는 상태에서의 광의 배광 분포는 상온 상태에서의 광의 배광 분포보다 더 작을 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 조명 장치를 이하의 도면에서 설명하도록 한다.
도 5는 다른 실시 예에 따른 조명 장치의 단면도이다.
도 5에 도시된 다른 실시 예에 따른 조명 장치의 몰딩부(150’)는 도 1에 도시된 조명 장치의 몰딩부(150)와 다른 구조를 갖는다. 이외의 구성을 도 1에 도시된 조명 장치의 구성과 동일하므로, 이외의 구성에 대한 설명은 생략하도록 한다.
도 1에 도시된 몰딩부(150)의 표면(또는 상면)은 전부 평탄하지만, 도 5에 도시된 몰딩부(150’)는 곡면(155’)을 갖는다. 상기 곡면(155’)은 구면(155’)일 수도 있다.
구면(155’)은 몰딩부(150’)의 표면의 중앙부에서 바깥으로 돌출된다. 구면(155’) 아래에는 발광 소자(130)가 배치되고, 구면(155’) 상에는 렌즈(700)의 구면(715)이 배치된다.
몰딩부(150’)의 구면(155’)의 제1 곡률 반경(R1)은 렌즈(700)의 구면(715)의 제2 곡률 반경(R2)보다 클 수도 있고 작을 수도 있다.
몰딩부(150’)의 구면(155’)에 의해서, 공동(350)과 유체(300)의 계면에서 나타날 수 있는 전반사를 대부분 제거할 수 있다. 도 6 내지 도 7을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 6은 도 5에 도시된 조명 장치의 유체가 액체 상태로 존재할 때의 도면이고, 도 7은 도 5에 도시된 조명 장치의 유체의 일부가 기체 상태로 존재할 때의 도면이다.
도 6 및 도 7에 도시된 조명 장치에 있어서, 몰딩부(150’)의 구면(155’)의 제1 곡률 반경(R1)은 렌즈(700)의 구면(715)의 제2 곡률 반경(R2)보다 크고, 몰딩부(150’), 유체(300) 및 렌즈(700)의 굴절률은 모두 동일하다.
도 6을 참조하면, 발광 모듈(100)의 발광 소자(130)에서 방출된 광은 몰딩부(150’), 유체(300) 및 렌즈(700)를 통과하여 외부로 방출된다. 여기서, 몰딩부(150’), 액체 상태의 유체(300) 및 렌즈(700)의 굴절률은 동일하므로, 발광 소자(130)에서 방출된 광은 렌즈(700)의 방출면(730)을 통과할 때까지 굴절되지 않는다.
도 7을 참조하면, 발광 모듈(100)의 발광 소자(130)에서 방출된 광은 몰딩부(150’), 유체(300), 공동(350) 및 렌즈(700)를 통과하여 외부로 방출된다. 여기서, 공동(350)의 굴절률은 몰딩부(150’)의 굴절률과 다르기 때문에, 발광 소자(130)에서 방출된 광은 몰딩부(150’)의 구면(155’)와 공동(350)의 계면에서 1차로 굴절된다. 그리고, 공동(350)과 렌즈(700)의 계면인 렌즈(700)의 구면(715)에서 2차로 굴절된다.
도 7과 도 4를 비교하면, 도 5에 도시된 다른 실시 예에 따른 조명 장치는 몰딩부(150’)가 구면(155’)을 갖기 때문에, 아직 기체로 기화되지 않은 유체(300)의 대부분은 구면(155’) 위에 배치되지 못하고, 몰딩부(150’)의 평면 상에 배치된다. 따라서, 도 5에 도시된 다른 실시 예에 따른 조명 장치는 몰딩부(150’)의 구면(155’)과 공동(350) 사이에 액체 상태의 유체(300)가 거의 존재하지 않으므로, 도 4에 도시된 바와 같은, 액체 상태의 유체(300)와 공동(350)의 계면이 거의 존재하지 않아 전반사가 거의 발생하지 않는다.
따라서, 도 5에 도시된 다른 실시 예에 따른 조명 장치에서 방출되는 광의 배광 분포는 유체(300)와 공동(350)의 계면에서 전반사가 거의 발생하지 않고, 제1 곡률 반경(R1)이 제2 곡률 반경(R2)보다 크기 때문에, 도 1에 도시된 실시 예에 따른 조명 장치에서 방출되는 광의 배광 분포보다 더 넓은 배광 분포를 가질 수 있다.
한편, 도 5에 도시된 바와 달리, 몰딩부(150’)의 구면(155’)의 제1 곡률 반경(R1)은 렌즈(700)의 구면(715)의 제2 곡률 반경(R2)보다 작을 수도 있다. 도 8 내지 도 9를 참조하여 설명하도록 한다.
도 8은 또 다른 실시 예에 따른 조명 장치의 단면도이고, 도 9는 도 8에 도시된 조명 장치의 유체(300)의 일부가 기체 상태로 변환된 경우의 단면도이다.
도 8에 도시된 조명 장치는, 몰딩부(150’)의 구면(155’)의 제1 곡률 반경(R1)이 렌즈(700)의 구면(715)의 제2 곡률 반경(R2)보다 작은 것을 제외하고는 도 5에 도시된 조명 장치와 동일한 구성을 갖는다.
도 9를 참조하면, 도 8에 도시된 조명 장치는 제1 곡률 반경(R1)이 제2 곡률 반경(R2)보다 작으므로, 도 8에 도시된 조명 장치의 렌즈(700)에서 방출된 광의 배광 각도는 도 5에 도시된 조명 장치의 렌즈(700)에서 방출된 광의 배광 각도보다 작다. 따라서, 도 8에 도시된 조명 장치에서 방출되는 광의 배광 분포는 도 5에 도시된 조명 장치에서 방출되는 광의 배광 분포보다 작을 수 있다.
도 10은 도 1에 도시된 조명 장치가 상온 상태에 있을 때의 광선 추적 모델링이고, 도 11은 도 1에 도시된 조명 장치의 유체의 일부가 액체에서 기체로 기화된 때의 광선 추적 모델링이다.
도 10 및 도 11에 있어서, 렌즈(700)의 구면(715)과 방출면(730)의 곡률 반경은 3.5mm로 설정하였고, 몰딩부(150), 유체(300) 및 렌즈(700)의 굴절률(n)은 1.5로 설정하였고, 몰딩부(150)의 두께를 0.6mm로 설정하였으며, 유체(300)의 두께도 0.6mm로 설정하였다. 그리고, 발광 소자에서 방출되는 광선들의 최대 지향각(beam angle)은 기준축(A)을 기준으로 ±60도(°) 범위를 갖는 것으로 가정하였다. 마지막으로, 도 11에 있어서 공동(350)의 굴절률은 1로 가정하였다.
실험 결과, 도 11을 참조하면, 유체(300)와 공동(350)의 계면에서 광선들 중의 일부가 상기 계면을 지나가지 못하고 있음을 확인할 수 있었다. 이는 상기 계면에서 전반사가 일어나고 있음을 확인시켜준다. 따라서, 도 11에 도시된 광선들의 최대 지향각은 도 10에 도시된 광선들의 최대 지향각보다 작을 수 있음을 확인할 수 있다.
도 12는 도 1에 도시된 조명 장치가 상온 상태에 있을 때의 광선 추적 모델링이고, 도 13은 도 1에 도시된 조명 장치의 유체의 일부가 액체에서 기체로 기화된 때의 광선 추적 모델링이다.
도 12 및 도 13의 모델링은 도 10 및 도 11에 도시된 모델링에서, 발광 소자에서 방출되는 광선들의 최대 지향각(beam angle)을 기준축(A)을 기준으로 ±30 도(°) 범위로 변경한 것이다. 최대 지향각을 줄인 이유는 유체(300)와 공동(350)의 계면에서의 전반사가 거의 나타나지 않게 하기 위함이다. 여기서, 발광 소자에서 방출되는 광선들의 최대 지향각은 기준축(A)을 기준으로 ±40도 이하일 수 있다. 최대 지향각은 기준축(A)을 기준으로 ±40 이하일 때, 전반사의 발생 빈도가 낮은 이점이 있다.
실험 결과, 도 12의 렌즈(700)를 출사한 광선들이 최대 지향각은 24.97도로 확인되었고, 도 13의 렌즈(700)를 출사한 광선들의 최대 지향각은 34.68도로 확인되었다. 이를 통해, 유체(300)와 공동(350)의 계면에서 전반사가 일어나지 않는 조건에서는 렌즈(700)에서 방출되는 광의 배광 분포가 더 확산됨을 알 수 있었다.
도 14는 도 6에 도시된 조명 장치의 광선 추적 모델링이고, 도 15는 도 7에 도시된 조명 장치의 광선 추적 모델링이고, 도 16은 도 9에 도시된 조명 장치의 광선 추적 모델링이다.
도 14 내지 도 16에 있어서, 몰딩부(150’), 유체(300) 및 렌즈(700)의 굴절률(n)은 1.5로 설정하였고, 몰딩부(150’)의 두께를 0.6mm로 설정하였으며, 유체(300)의 두께도 0.6mm로 설정하였다. 그리고, 발광 소자에서 방출되는 광선들의 최대 지향각(beam angle)은 기준축(A)을 기준으로 ± 60 도(°) 범위를 갖는 것으로 가정하였다. 도 15 및 도 16에 있어서 공동(350)의 굴절률은 1로 가정하였고, 도 15에 있어서 몰딩부(150’)의 구면(155’)의 곡률 반경을 2.5mm로 설정하고, 렌즈(700)의 구면(715)의 곡률 반경을 3.5mm로 설정하였다. 도 16에 있어서, 몰딩부(150’)의 구면(155’)의 곡률 반경을 2.0mm로 설정하고, 렌즈(700)의 구면(715)의 곡률 반경을 6.5mm로 설정하였다.
실험 결과, 도 14의 렌즈(700)에서 방출되는 광의 최대 지향각은 기준축(A)을 기준으로 ±55.67도로 확인되었고, 도 15의 렌즈(700)에서 방출되는 광의 최대 지향각은 기준축(A)을 기준으로 ±69.32도로 확인되었으며, 도 16의 렌즈(700)에서 방출되는 광의 최대 지향각은 기준축(A)을 기준으로 ±41.1도로 확인되었다.
이를 통해, 몰딩부(150’)가 구면(155’)을 가지면, 발광 소자에서 방출되는 광선들의 최대 지향각이 기준축(A)을 기준으로 ±60도 범위 내에 있더라도 전반사가 거의 발생하지 않음을 확인할 수 있었다.
또한, 몰딩부(150’)의 구면(155’)의 곡률 반경이 렌즈(700)의 구면(715)의 곡률 반경보다 크면, 렌즈(700)에서 방출되는 광선들의 최대 지향각은 발광 소자에서 방출되는 광선들의 최대 지향각보다 더 넓어지고, 몰딩부(150’)의 구면(155’)의 곡률 반경이 렌즈(700)의 구면(715)의 곡률 반경보다 작으면, 렌즈(700)에서 방출되는 광선들의 최대 지향각은 발광 소자에서 방출되는 광선들의 최대 지향각보다 더 좁아짐을 확인할 수 있었다.
도 17은 또 다른 실시 예에 따른 조명 장치의 단면도이다.
도 17에 도시된 조명 장치의 부재(500’)의 구조는 도 1에 도시된 조명 장치의 부재(500)의 구조와 다르다.
도 17을 참조하면, 부재(500’)는 발광 모듈(100)의 하우징(110)의 외벽에 일단이 연결되고, 렌즈(700)에 타단이 연결되는 구조를 가질 수 있다.
이러한 부재(500’)를 갖는 조명 장치는, 도 1에 도시된 조명 장치보다 유체(300)를 더 많이 가질 수 있고, 렌즈(700)를 더 많이 이동시킬 수 있다. 또한, 히터(900)의 설치에 따른 제약이 덜 한 이점이 있을 수 있다.
도 18은 도 1에 도시된 조명 장치를 이용한 또 다른 실시 예에 따른 조명 장치의 단면도이다.
도 18에 도시된 또 다른 실시 예에 따른 조명 장치는, 도 1에 도시된 조명 장치에 반사체(1000)를 더 결합한 것일 수 있다. 반사체(1000)는 렌즈(700) 상에 배치된다.
유체(300)의 특성 상, 도 1에 도시된 조명 장치는 광이 위로 방출되도록 사용해야 하는 제약이 있다. 따라서, 도 18에 도시된 조명 장치는, 렌즈(700) 상에 반사체(1000)를 이용하여 렌즈(700)를 통해 방출된 광을 원하는 방향으로 보낼 수 있다.
상기 반사체는 도 5 및 도 8에 도시된 조명 장치들에도 적용될 수 있음은 당연하다.
도 19는 도 18에 도시된 조명 장치를 사용한 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 19에 도시된 사용 예는 도 8에 도시된 조명 장치와 도 18에 도시된 반사체(1000) 및 센서(미도시)를 함께 사용한 것일 수 있다.
센서(미도시)는 인간 또는 물체의 접근을 인식하여 도 8에 도시된 히터(900)의 동작을 제어할 수 있다. 인간 또는 물체를 접근하는 센서는 널리 알려진 공지의 기술이므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 19를 참조하면, 센서(미도시)가 현관에 설치되면, 센서(미도시)는 인간 또는 물건의 접근을 센싱한다. 만약, 인간 또는 물체가 현관으로 접근하면, 센서(미도시)는 도 8에 도시된 히터(900)를 가동시켜 렌즈(700)를 통해 방출되는 광의 배광을 좁힌다. 반면, 인간 또는 물건의 접근이 없으면, 렌즈(700)를 통해 방출되는 광의 배광을 다시 초기 배광으로 넓힌다.
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.
100: 발광 모듈
300: 유체
500, 500’: 부재
700: 렌즈
900: 히터
1000: 반사체

Claims (18)

  1. 삭제
  2. 캐비티를 갖는 하우징, 상기 캐비티 내부에 배치된 발광 소자 및 상기 발광 소자 상에 배치되고 상기 캐비티를 메우는 몰딩부를 포함하는 발광 모듈;
    상기 발광 모듈 상에 배치되고, 하나 이상의 구면을 갖는 렌즈;
    상기 하우징 상에 배치되고, 상기 렌즈를 상기 몰딩부의 표면으로부터 일정 간격 이격시키고, 탄성을 갖는 부재; 및
    상기 발광 모듈과 상기 렌즈 사이에 배치되고, 상기 부재에 의해 가이드되고, 열에 의해 체적이 증가하는 유체;
    를 포함하고,
    상기 유체는 상온에서 액체 상태이고, 상기 열에 의해 가열되면 기화되는 물질인, 조명 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 몰딩부의 표면은 구면을 가지고,
    상기 몰딩부의 구면은 상기 발광 소자 상에 배치되고,
    상기 렌즈의 구면은 상기 몰딩부의 구면 상에 배치되고,
    상기 렌즈의 구면과 상기 몰딩부의 구면의 곡률 반경은 서로 다르고,
    상기 발광 소자에서 방출되는 광의 최대 지향각은 기준축을 기준으로 ±60도 이하인 조명 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 몰딩부의 구면의 곡률 반경이 상기 렌즈의 구면의 곡률 반경보다 더 크면, 상기 렌즈에서 방출되는 광의 최대 지향각은 상기 발광 소자에서 방출되는 광의 최대 지향각보다 크고,
    상기 발광 소자에서 방출되는 광의 최대 지향각은 기준축을 기준으로 ±40도 이하인 조명 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 몰딩부의 구면의 곡률 반경이 상기 렌즈의 구면의 곡률 반경보다 더 작으면, 상기 렌즈에서 방출되는 광의 최대 지향각은 상기 발광 소자에서 방출되는 광의 최대 지향각보다 작고,
    상기 발광 소자에서 방출되는 광의 최대 지향각은 기준축을 기준으로 ±40도 이하인 조명 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 캐비티를 갖는 하우징, 발광 소자 및 상기 발광 소자 상에 배치된 몰딩부를 포함하는 발광 모듈;
    상기 몰딩부 상에 배치되고, 물보다 어는점이 낮고, 상기 물보다 끓는점이 낮은 유체;
    상기 유체 상에 배치되고, 상기 유체의 체적 증가에 따라 상기 유체 위로 이동하는 렌즈; 및
    상기 하우징과 상기 렌즈를 연결하고, 상기 유체를 가이드하고, 상기 렌즈의 이동을 제한하는 부재;를 포함하고,
    상기 렌즈는 입사면을 갖고, 상기 입사면은 상기 렌즈의 내측으로 오목하고 상기 유체로 채워지는 공동을 갖고,
    상기 몰딩부는 상기 공동과 대응되는 돌출부를 가지고,
    상기 공동과 상기 돌출부는 반구 형상을 갖고,
    상기 공동의 곡률 반경과 상기 돌출부의 곡률 반경은 서로 다른 조명 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 6 항, 제 7 항 및 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체에 열을 제공하는 히터;
    상기 히터를 구동시키는 센서; 및
    상기 렌즈 상에 배치된 반사체;를 더 포함하고,
    상기 유체는 기체 상태의 굴절률과 액체 상태의 굴절률이 서로 다르고,
    상기 몰딩부와 상기 렌즈의 굴절률은 상기 액체 상태의 유체와 동일한 조명 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102110477B1 (ko) * 2013-11-26 2020-05-13 엘지이노텍 주식회사 발광 소자 및 이를 구비한 조명시스템
KR102182022B1 (ko) * 2014-06-18 2020-11-23 엘지이노텍 주식회사 발광 소자 패키지 및 발광 모듈
KR102659369B1 (ko) * 2016-03-23 2024-04-22 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드 광학 모듈

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004526182A (ja) 2001-01-26 2004-08-26 ３エム イノベイティブ プロパティーズ カンパニー 自動熱焦点調整付きレンズ・アセンブリ
JP2007311707A (ja) * 2006-05-22 2007-11-29 Ushio Inc 紫外線発光素子パッケージ
KR101119560B1 (ko) 2009-04-01 2012-03-07 경북대학교 산학협력단 액체렌즈 및 그의 제조방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101265642B1 (ko) * 2007-07-23 2013-05-22 엘지전자 주식회사 발광 소자 패키지 및 그 제조방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004526182A (ja) 2001-01-26 2004-08-26 ３エム イノベイティブ プロパティーズ カンパニー 自動熱焦点調整付きレンズ・アセンブリ
JP2007311707A (ja) * 2006-05-22 2007-11-29 Ushio Inc 紫外線発光素子パッケージ
KR101119560B1 (ko) 2009-04-01 2012-03-07 경북대학교 산학협력단 액체렌즈 및 그의 제조방법

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