KR20100066685A - 조명장치 - Google Patents

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KR20100066685A
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한국광기술원
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Abstract

방열판(heat sink)과 케이스 내외부에 방열홀들을 구비하여 방열효과를 향상시키고 발광다이오드(light emitting diode: LED)들을 축대칭으로 배열하여 배광효율을 높인 조명장치가 개시된다. 발광다이오드 조명장치는 발광부로부터 발생하는 광을 확산 유도하기 위해 렌즈부를 구비하며 조명장치를 구성하는 구동부의 제어회로는 외부 이물질 유입, 감전사고 및 전자파 발생을 방지하기 위한 차폐(shielding)를 하였다.
발광다이오드(LED), 조명장치, 방열판(heat sink), 축대칭, 배광

Description

조명장치{ILLUMINATOR}
본 발명은 조명장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방열 및 배광효율을 높인 조명장치에 관한 것이다.
일반적으로 실내외의 조명을 위하여 전구나 형광등이 많이 사용되고 있으나 이러한 전구와 형광등은 전력소비가 많고 수명이 짧아 자주 교환해 주어야 한다. 또한, 형광등의 경우에는 내부에 수은(Hg)을 사용하여 심각한 환경문제를 야기하고 있다.
이와 함께 지구온난화 현상의 원인인 이산화탄소 배출을 억제하기 위하여 다수의 국가들이 백열등의 사용을 금지하는 법안을 시행하고 있다.
이러한 종래의 조명등 사용으로 인한 문제들을 해결하기 위해 발광다이오드를 이용한 조명장치가 개발되고 있다.
발광다이오드는 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 높은 광 변환효율, 안정성 및 환경친화성의 장점을 구비하고 있다.
그러나, 발광다이오드는 발광시에 많은 열이 발생하며 그로 인한 온도 상승시 허용 전류와 광출력이 감소하는 단점이 있다.
이를 해결하기 위한 발광다이오드 조명장치들이 개발되고 있으나, 방열성능이 낮고 효과적이지 못한 문제가 있다.
또한, 발광다이오드 조명장치의 배광효율이 낮은 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 발광부로부터 발생되는 열을 효과적으로 방출시킬 수 있는 방열구조를 구비하는 조명장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 발광다이오드들을 축대칭으로 배치하여 배광효율을 높일 수 있는 조명장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치는 발광부로부터 방출되는 광을 확산 유도시켜 배광효율을 높이기 위한 렌즈부, 상기 렌즈부에 연결되는 발광부, 상기 발광부에 연결되는 방열부, 상기 방열부에 연결되는 구동부, 및 상기 구동부에 형성되는 소켓부를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 렌즈부는 광을 효과적으로 확산 유도시키기 위하여 벌브(bulb) 형상으로 형성될 수 있으며, 확산판을 성형하여 제조될 수 있다.
상기 발광부는 다수 개의 발광다이오드들과 인쇄회로기판으로 구성되며, 발광다이오드들은 축대칭으로 배치될 수 있다.
상기 방열부는 방열케이스와 방열케이스 내부에 방열판 및 패널을 구비할 수 있으며, 방열케이스는 내외부를 관통하여 제1 방열홀이 형성될 수 있다.
상기 구동부는 구동케이스와 제어회로를 구비하며 구동케이스는 내외부를 관통하여 제2 방열홀을 구비할 수 있다.
상기 구동부를 구성하는 제어회로는 외부 이물질의 침입을 방지하고 감전사고 및 전자파 발생으로부터 차단하기 위해 차폐(shielding)용 부재를 구비할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 조명장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상이 있다.
첫째, 조명장치를 구성하는 케이스 내부에 방열판을 형성하고 케이스 내외부에 방열홀을 형성함에 의해 발광다이오드 조명장치의 방열효율를 극대화시킬 수 있다.
둘째, 조명장치를 구성하는 발광부의 발광다이오드들을 축대칭으로 배치하여 배광효율을 극대화시킬 수 있다.
셋째, 조명장치에 렌즈부를 구비하여 광을 효과적으로 확산 배광시킬 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있 을 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조명장치를 상세히 설명하기로 한다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1, 도 2 및 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 조명장치를 도시한 사시도, 도 1의 II-II 선에 따른 단면도 및 분해 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 조명장치는 렌즈부, 발광부, 방열부, 구동부 및 소켓부 등을 포함하여 구성될 수 있다.
렌즈부(10)는 발광부(20)에서 방출되는 광을 효과적으로 확산 유도하여 발광효율을 높이기 위한 것으로, 확산판(diffusion plate)을 벌브(bulb) 형태로 성형 하여 제작된다.
렌즈부(10)를 구성하는 확산판은 폴리카보네이트 또는 아크릴(PMMA : Poly Methyl Methacrylate) 수지등이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 아크릴 수지가 사용될 수 있다.
또한, 렌즈부(10)는 확산판인 화이트 아크릴 판을 굴곡시켜 제작하거나 사출 성형하여 제작할 수 있다.
이 경우 발광부(20)에 구비되는 다수 개의 발광다이오드(21)들로부터 방출된 광은 점광원 형태이므로 렌즈부(10)에 의해 확산 유도되어 조명장치의 용도에 적합하게 면광 형태로 실내외를 조명하게 된다.
렌즈부(10)는 렌즈부(10)에 연결되는 방열케이스(35)와 착탈이 가능할 수 있도록, 렌즈부(10) 일단에 나선형의 홈을 구현하여 방열케이스(35)의 대응하는 반대 형상의 나선형 홈과 체결이 될 수 있다.
또한, 렌즈부(10)와 방열케이스(35) 간의 결합은 나선형 홈 뿐만 아니라 착탈될 수 있는 형태라면 어떤 형태로도 이루어 질 수 있다.
발광부(20)는 렌즈부(10)에 연결되며, 발광다이오드(21)와 인쇄회로기판(23)으로 구성된다.
발광다이오드(21)는 조명장치의 광원을 제공하는 장치이며 하부에 인쇄회로기판(23)과 결합이 된다.
또한, 발광다이오드(21)는 다수 개가 구비될 수 있으며, 발광다이오드(21) 하단에 인쇄회로기판(23)과 납땜 또는 무연납땜 등에 의해 결합될 수 있다.
또한, 발광다이오드(21)와 인쇄회로기판(23) 간의 바람직한 결합은 무연납땜에 의해 형성될 수 있다.
도 4는 발광부를 구성하는 발광다이오드들이 인쇄회로기판 상에 X, Y 축을 기준으로 축대칭으로 배치되는 것을 도시한 도면이다.
발광다이오드(21)들이 인쇄회로기판(23)상에 X,Y 축을 기준으로 축대칭 배열됨으로써 발광부(20)의 광학적 성능 뿐만 아니라 조명장치의 방열성능도 높아지게 된다.
도 4에 도시된 바와 같은, 본 발명의 일 실시예에서는 직경 63mm인 인쇄회로기판에 14개의 발광다이오드들을 축대칭으로 배열을 하여 우수한 배광을 실현할 수 있다.
또한, 14개의 발광다이오드(21)들을 배열함에 있어 직렬 및 병렬 연결을 함으로써 어느 1개의 발광다이오드(21)가 단선되는 경우에도 다른 발광다이오드(21)가 발광할 수 있다.
이 경우 축대칭 배광을 실현하기 위해 인쇄회로기판(23) 상에 배치된 발광다이오드(21)들의 좌표는 [표 1]에 나타내었다.
Figure 112008084958590-PAT00001
다만, [표 1]에 나타낸 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드(21)들의 배치는 예시적인 것이며, 조명장치의 용도 및 조도에 따라 발광다이오드(21)의 개수 및 축대칭의 구성 및 배열을 적절하게 조합함으로써 다양한 형태로 조명장치를 구성할 수 있다.
방열부(30)는 발광부(20)에 연결이 되는 방열판(31)(heat sink), 방열판(31) 하부에 결합되는 패널(33) 및 방열판(31) 및 패널(33)을 수용하는 플라스틱 케이스(35)로 구성될 수 있다.
방열판(31)은 발광부(20)로부터 방출되는 열을 소멸시키기 위하여 발광부(20)를 구성하는 인쇄회로기판(23)과 접촉하게 된다.
도 2에 도시된 바와 같이 방열판(31)과 인쇄회로기판(23)과의 결합은 방열판(31)과 인쇄회로기판(23)에 다수 개의 홀을 형성하여, 방열판(31)과 인쇄회로기판(23)을 볼트 등의 체결수단을 사용하여 형성된다.
도 5a는 방열부를 구성하는 방열판의 사시도이며, 도 5b는 도 5a의 저면도이다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 방열판(31)은 하부에 다수 개의 방열핀(31a) 들을 구비하며 방열핀(31a) 들의 단부에 수개의 홀(34)들을 형성하여 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 패널(33)과 볼트 등의 체결수단을 이용하여 결합이 되게 된다.
방열패널(33)은 방열판(31)과 결합되며 일단에 나선형 홈을 형성하여 구동부(40)를 구성하는 구동케이스(43)와 나사결합이 되게 된다.
또한, 본 발명에 의한 조명장치의 경우 방열부(30)에 방열패널(33)을 구비하는 것으로 구성하였으나 방열패널(33)을 구비하지 않고 구성될 수도 있다
이 경우에는 방열케이스(35)와 구동케이스(43) 간에 홀들을 형성하고 볼트등의 체결수단을 이용하여 조명장치가 결합될 수도 있다.
또한, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 방열케이스(35)는 발광부(20)에서 발생하는 열을 효과적으로 방출시키기 위하여, 방열케이스(35) 내외면을 관통하여 길이방향으로 스트라이프 형태의 제1 방열홀(37)들을 일정한 간격을 두고 구비할 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 방열케이스(35)에 형성되는 제1 방열홀(37)을 스트라이프 형태로 구현하였으나, 방열케이스(35) 길이방향으로 작은 원형의 홀들을 형성하여 제1 방열홀(37)을 형성할 수도 있다.
또한, 방열케이스(35)는 광원으로부터 발생되는 열에 의해 화상을 입지 않도록 하고, 조명장치와 외부전원과의 체결을 용이하게 하기 위하여 열가소성 또는 열경화성의 플라스틱 소재로 제작이 될 수 있다.
구동부(40)는 방열부(30)에 연결되고 구동케이스(43)와 제어회로를 구비한다. 제어회로는 발광부(20)에 전원을 공급하기 위한 것으로 인쇄회로기판(23) 상에 트랜스포머, 콘덴서, 저항 등의 회로소자를 구비하며 정전압 방식으로 구동된다.
전력공급을 담당하는 제어회로는 일반적인 기술사항이므로 상세한 도시 및 설명을 생략한다.
제어회로는 발광부(20)를 구성하는 인쇄회로기판(23)과 전선등에 의해 전기적으로 연결이 된다.
도 6a 및 도 6b는 구동부를 구성하는 구동케이스의 단면도 및 저면도이다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 구동부(40)를 구성하는 구동케이스(43)는 제어회로에서 발생하는 열을 외부로 방출시키기 위하여 구동케이스(43) 내외면을 관통하여 스트라이프 형태의 제2 방열홀(45)을 구비하게 된다.
구동케이스(43)는 내부에 구비되는 제어회로 내의 전자 소자들로부터 절연이 되도록 구동케이스(43) 내외면에 절연코팅을 형성하는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 구동케이스(43)는 내부에 구비되는 전자 소자들로부터 절연을 위하여 내외면에 알루마이트(alumite) 등의 코팅처리를 하게 된다.
또한, 구동케이스(43)의 재질은 열전도성 금속으로 이루어 질 수 있으며 바람직하게는 알루미늄으로 구성될 수 있다.
또한, 제어회로는, 외부 이물질의 침입을 방지하고 감전사고 및 전자파 발생으로부터 차단하기 위하여 차폐용 부재(47)를 구비할 수 있다.
이 경우 차폐 부재는 실리콘 절연지, 테프론 절연지 또는 종이 절연시트(insulating sheet)를 사용할 수 있다.
소켓부(50)(socket)는 외부전원으로부터 구동부(40)의 내부에 구비되는 제어회로에 전원을 공급하기 위해 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 나선형의 돌출부를 구비한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 조명장치에서, 발열은 먼저 발광다이오드(21)에서 발생하여 인쇄회로기판(23)을 통하여 방열판(31)으로 전달이 되고 방열판(31)으로부터 방열케이스(35) 또는 구동케이스(43)로 전달이 되어 케이스들에 각각 형성된 방열홀(37, 45)들을 통해서 외부로 방출이 되게 된다.
또한 본 발명에 따른 조명장치는 발광부(20)를 구성하는 발광다이오드(21)들을 축대칭으로 배치함으로써 발광부(20)의 광학적 성능 뿐만 아니라 조명장치의 방열성능도 높아지게 된다.
본 발명의 일 실시예에 의한 조명장치는 광원으로 백열전구 대신에 다수 개의 발광다이오드(21)들을 구성하여 배광을 함으로써 실내용 조명기구의 리플렉터(reflector) 교체없이 종래의 백열전구를 대체할 수가 있다.
또한, 다수개의 발광다이오드(21)들을 사용함에 따른 발열문제를 해결하기 위해, 조명장치에 방열판(31)과 스트라이프 형태의 방열홀(37, 45)들을 구성하여 방열성능을 최적화 시켰다.
이와 같이 방열성능을 최적화 시킴으로써, 일반적인 발광다이오드(21)를 사용하는 경우 뿐만 아니라 고출력의 발광다이오드(21)를 사용하는 경우에도 본 발명에 의한 조명장치가 효과적으로 사용될 수 있다.
또한, 발광부(20)로부터 방출되는 광을 조명장치 용도에 적합하도록 확산시키기 위해 확산판을 이용한 렌즈부(10)를 구성함으로써 배광효율을 높였다.
또한, 본 발명에 따른 조명장치는 제어회로에 이물질의 침입을 방지하고 감전사고 예방 및 전자유도를 차단하기 위해 회로부를 차폐함으로써 안정성을 구비하였다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1, 도2 및 도3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 조명장치를 도시한 사시도, 도 1의 II-II 선에 따른 단면도 및 분해 단면도이다.
도 4은 발광부를 구성하는 발광다이오드들의 축대칭 배열을 도시한 평면도이다.
도 5a는 방열부를 구성하는 방열판의 사시도이다.
도 5b는 도 5a의 저면도이다.
도 6a는 구동부를 구성하는 구동케이스의 단면도이다.
도 6b는 도 6a의 저면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 렌즈부 20 : 발광부
21 : 발광다이오드 23 : 인쇄회로기판
25, 34 : 홀 30 : 방열부
31 : 방열판 31a : 방열핀
33 : 방열패널 35 : 방열케이스
37 : 제1 방열홀 40 : 구동부
43 : 구동케이스 45 : 제2 방열홀
47 : 차폐용 부재 50 : 소켓부

Claims (13)

  1. 광을 방출하는 발광부;
    상기 발광부와 결합되며, 상기 발광부로부터 방출되는 열을 외부로 방출하는 방열부;
    상기 방열부와 결합되며, 상기 발광부에 전원을 공급하는 구동부; 및
    상기 구동부와 결합되며, 상기 구동부에 외부전원을 연결하는 소켓부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 발광부는,
    적어도 하나의 발광다이오드; 및
    상기 발광다이오드가 실장되며, 상기 발광다이오드에 전원을 공급하는 인쇄회로기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 발광다이오드는 상기 인쇄회로기판상에 축대칭으로 배치되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 방열부는,
    상기 발광부와 연결되는 방열판; 및
    상기 방열판을 수납하며, 상기 구동부와 결합하는 방열케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 방열부는,
    상기 방열판의 하부에 연결되어, 상기 구동부와 결합되는 방열패널을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 방열케이스는 상기 발광부로부터 방출되는 열을 방열시키도록 제1 방열홀을 적어도 하나 구비하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 방열홀은 상기 방열케이스에 스트라이프 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 구동부는,
    상기 발광부에 전원을 공급하는 제어회로; 및
    상기 제어회로를 수납하며, 상기 방열부와 결합되는 구동케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 구동케이스는 상기 제어회로로부터 방출되는 열을 방열시키도록 제2 방열홀을 적어도 하나 구비하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제2 방열홀은 상기 구동케이스에 스트라이프 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 구동부는,
    상기 제어회로를 감싸도록 구비되며, 상기 제어회로에 이물질 침입을 방지하고 감전사고 및 전자파 발생으로부터 차단하는 차폐용 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광부를 감싸도록 구비되며, 상기 발광부로부터 방출되는 광을 확산시키는 렌즈부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 렌즈부는 상기 발광부로부터 방출되는 광을 확산시키는 확산판으로 구성된 것을 특징으로 하는 조명장치.
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