KR20140024946A - 광반도체 기반 관형 조명장치 - Google Patents

광반도체 기반 관형 조명장치 Download PDF

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KR20140024946A
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Abstract

광반도체 기반 관형 조명장치가 개시된다. 이 광반도체 기반 관형 조명장치는, 이를 갖는 투광성 튜브와; 상기 투광성 튜브의 단면 둘레를 따라 이격 설치된 복수의 광반도체 모듈을 포함하며, 상기 복수의 광반도체 모듈 각각은 다른 광반도체 모듈과 대향되지 않도록 위치한다.

Description

광반도체 기반 관형 조명장치{OPTICAL SEMICONDUCTOR BASED TUBE TYPE LIGHTING APPARATUS}
본 발명은 광반도체 기반 관형 조명장치에 관한 것이다.
아직까지 조명용 광원으로 형광등과 백열등이 많이 이용되어 왔다. 백열등은, 소비전력이 높아 효율 및 경제성이 떨어지며, 이러한 이유로, 그 수요가 크게 감소되는 추세이다. 이러한 감소 추세는 미래에도 계속될 것으로 예측되고 있다. 반면, 형광등은 소비전력이 백열등 소비전력의 대략 1/3 정도로 효율이 높고 경제적이다. 하지만, 형광등은 높은 인가 전압으로 인해 흑화 현상이 진행되어 수명이 짧다는 문제점을 갖는다. 또한, 형광등은, 아르곤 가스와 함께 유해 중금속 물질인 수은이 주입된 진공 유리관을 이용하므로, 환경 비친화적이라는 단점이 있다.
최근 들어서는 광원으로 엘이디를 포함하는 조명장치, 즉, 엘이디 조명장치의 수요가 급격히 증가하고 있다. 엘이디 조명장치는 수명이 길고 저 전력 구동의 장점을 갖는다. 또한, 엘이디 조명장치는 수은과 같은 환경 유해물질을 이용하지 않으므로 환경 친화적이다.
다양한 종류 그리고 다양한 구조를 갖는 엘이디 조명장치가 개발되고 있으며, 그 중 하나로 형광등 형태를 유사하게 포함하는 형광등 타입 또는 관형의 엘이디 조명장치가 개발된 바 있다.
도 1은 종래의 관형 엘이디 조명장치를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 관형 엘이디 조명장치는, 대략 반원형의 단면을 가지며 상부가 개방된 기다란 투광성 커버(2)와, 상기 투광성 커버의 상부 개방부에 결합된 기다란 엘이디 모듈(4)을 포함한다. 엘이디 모듈(4)은 대략 반원형의 단면을 가지며 기다란 구조를 갖는 히트싱크(4a)와, 상기 히트싱크(4a)의 평평한 면에 부착되는 기다란 PCB(Printed Circuit Board; 4b)와, 상기 PCB (4b) 상에 기다랗게 어레이되는 엘이디(4c)들을 포함한다. 엘이디 모듈(4) 내 엘이디(4c)들은, 조명장치 설치 위치로부터의 전방인 아래쪽으로 광을 발한다.
종래의 엘이디 조명장치는, 투광성 플라스틱 커버(2)의 하부 일정 각도 범위(대략 120~150°)의 원호 영역을 통해서 광이 방출된다. 더 나아가, 종래의 관형 엘이디 조명장치는, 후방이 히트싱크(4a)에 의해 완전히 막혀 있으므로, 투광성 커버(2)의 측방 및 후방으로 광이 전혀 분포되지 않는 배광 특성을 갖는다.
위와 같은 종래의 관형 엘이디 조명장치는 기존 형광등에 비해 배광 특성이 많이 나쁘다. 이 때문에 가정이나 사무실 등에서 많이 사용되어 온 기존 형광등을 종래의 관형 엘이디 조명장치로 대체할 경우, 조명장치의 후방과 측방에 어두운 영역이 생긴다. 이 어두운 영역으로 인해, 사람은 조명장치가 설치된 공간을 상대적으로 더 어둡게 느끼게 된다.
종래 관형 엘이디 조명장치는, 반원형 투광성 커버(2)를 통해서만 광을 확산시켜 내보내므로, 360도 전체 둘레에 투광성의 튜브를 갖는 기존 형광등에 비해 배광 특성이 떨어질 수 밖에 없다. 게다가, 종래의 관형 엘이디 조명장치는, 엘이디(4c) 또는 이를 포함하는 엘이디 모듈이 투광성 커버(2)의 외주면과 히트싱크의 외주면에 의해 한정되는 관 형상의 단면 중앙에 위치하며, 이는 관형 엘이디 조명장치의 정해진 횡단면적 하에서 엘이디(4c)의 광 방출면과 투광성 커버(2) 사이의 거리가 짧게 되는 원인이 된다. 엘이디(4c)의 광 방출면과 투광성 커버(2) 사이의 거리가 짧을수록, 엘이디(4c)로부터 광이 투광성 커버(2)를 통과하는 영역이 작아지므로, 종래 관형 엘이디 조명장치는 측방, 더 나아가서는, 후방으로의 배광 특성이 좋지 않았다.
따라서, 본 발명이 해결하려는 하나의 과제는, 바형의 광반도체 모듈을 투광성 튜브의 벽에 직접 설치하여 반도체 광소자와 투광성 사이의 거리를 늘려 배광 분포를 확장시킨 관형의 광반도체 기반 조명장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명이 해결하려는 다른 과제는 일부분이 투광성 튜브 외부로 노출되도록 바형의 광반도체 모듈을 투광성 튜브의 벽에 직접 설치함에 있어서, 조립성이 향상된 광반도체 기반 조명장치 및 그것의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일측면에 따른 광반도체 기반 관형 조명장치는, 좌우 양측에 가이드 날개가 구비된 히트싱크; 상기 히트싱크의 앞면에 다수의 반도체 광소자가 어레이된 PCB가 배치되는 광반도체 모듈; 길이 방향을 따라 직선형 슬릿이 형성된 투광성 튜브; 및 상기 투광성 튜브의 내주면에 대향하고, 상기 광반도체 모듈의 좌우측 돌출부를 지지하는 후크;를 포함하며, 상기 투광성 튜브의 내주면은 상기 광반도체 모듈의 좌우측 돌출부와 적어도 일 부분이 접촉되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따라, 상기 투광성 튜브는 확장된 상기 직선형 슬릿이 좁아지는 탄성력을 상기 광반도체 모듈의 좌우측 돌출부를 향해 발생시키는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따라, 상기 히트싱크는 배면에 방열 돌출부를 형성하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따라, 상기 방열 돌출부는 상기 광 반도체 기반 관형 조명장치의 외부측에 노출되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따라, 상기 방열 돌출부는 수직으로 이루어진 양측면을 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따라, 상기 광반도체 모듈의 좌우측 돌출부는 상기 히트싱크의 좌우측 가이드 날개와, 상기 PCB의 좌우측 가장자리로 구성되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따라, 상기 후크는 상기 히트싱크의 좌우측 가이드 날개와, 상기 PCB의 좌우측 가장자리를 동시에 지지하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따라, 상기 가이드 날개는 상기 투광성 튜브의 내주면과 같거나, 상기 투광성 튜브의 내주면과 유사한 곡면으로 이루어진 배면을 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따라, 상기 방열 돌출부는 상기 투광성 튜브의 외주면과 같거나, 상기 투광성 튜브의 외주면과 유사한 곡면으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따라, 상기 직선형 슬릿은, 상기 투광성 튜브의 양단부에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광반도체 기반 관형 조명장치는, 투광성 튜브 아래의 전방으로 광을 발하는 제1 광반도체 모듈에 더하여, 투광성 튜브의 상부 후방으로 광을 발하는 제2 및 제3 광반도체 모듈을 포함한다. 따라서, 본 발명에 따른 광반도체 기반 관형 조명장치는 종래 관형 또는 형광등형의 엘이디 조명장치에 있어 투광성 튜브의 상부 후방 영역이 어두워지는 단점을 극복한다.
본 발명에 따르면, 복수의 광반도체 모듈 중 일부 광반도체 모듈의 색 온도를 다르게 설정할 수 있고, 이를 이용함으로써, 간접등으로서의 활용이 가능하다. 본 발명에 따른 광반도체 기반 관형 조명장치는 일반적인 실내 조명용으로는 물론이고 경관 조명용으로도 적합하다는 장정을 갖는다.
본 발명에 따르면, 바형의 광반도체 모듈을 투광성 튜브의 벽에 직접 설치하여 반도체 광소자와 투광성 사이의 거리를 늘려 배광 분포를 확장시킨 관형의 광반도체 기반 조명장치의 구현이 가능하다. 또한, 본 발명에 따르면, 일부분이 투광성 튜브 외부로 노출되도록 바형의 광반도체 모듈을 투광성 튜브의 벽에 직접 설치함에 있어서, 투광성 튜브에 형성한 슬릿을 벌려 광반도체 모듈을 슬라이딩 방식으로 간단하게 조립하는 방식의 채택을 통해, 광반도체 기반 관형 조명장치의 조립성을 크게 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 반도체 기반 조명장치인 엘이디 조명장치를 설명하기 위한 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광반도체 기반 관형 조명장치를 도시한 사시도.
도 3은 도 2의 I-I를 따라 취해진 본 발명의 일 실시예에 따른 광반도체 기반 관형 조명장치의 단면도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시 형태들을 설명하기 위한 도면들.
도 6 내지 도 14는 본 발명의 또 다른 실시예들을 설명하기 위한 도면들.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들을 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광반도체 기반 관형 조명장치를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 I-I를 따라 취해진 단면도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 광반도체 기반 관형 조명장치(1)는 형광등과 유사한 형태를 갖는다. 상기 광반도체 기반 관형 조명장치(1) 길이를 가지며 속이 빈 원형 단면을 갖는 투광성 튜브(20)와, 상기 투광성 튜브(20)의 단면 둘레를 따라 배치된 3개의 광반도체 모듈(40a, 40b, 40c)을 포함한다.
본 실시예에 있어서, 상기 투광성 튜브(20)는 3개의 기다란 슬릿 피스들(20a, 20b, 20c)을 포함한다. 상기 슬릿 피스들(20a, 20b, 20c) 각각은 투광성이 있으며 충격에 강한 플라스틱 재료로 이루어진다. 또한, 상기 슬릿 피스들(20a, 20b, 20c)은 모두 동일한 원호형 단면을 갖는다. 3개의 슬릿 피스들(20a, 20b, 20c)들이 원형의 단면 형태를 구성하도록 배치될 때, 슬릿 피스들(20a, 20b, 20c) 사이에는 3개의 기다란 설치 갭이 형성된다.
이 3개의 설치 갭들 각각에 바형을 갖는 상기 3개의 광반도체 모듈(40a, 40b, 40c)이 각각 설치된다. 이에 의해, 상기 투광성 슬릿(20)의 원 둘레를 따라 3개의 광반도체 모듈(40a, 40b, 40c)이 대략 120도 각도의 등간격으로 위치한다. 따라서, 상기 3개의 광반도체 모듈(40a, 40b, 40c)은 가상의 정삼각형의 세 꼭지점들에 각각 위치한다.
상기 투광성 슬릿(20)의 양단에는 2개의 커넥터(60a, 60b)가 설치된다. 상기 2개의 커넥터(60a, 60b) 모두가 광반도체 모듈들(40a, 40b, 40c)에 전력을 공급하는 전기 접속부의 역할을 할 수 있고, 2개의 커넥터(60a, 60b) 중 하나의 커넥터(60a)만이 전기 접속부의 역할을 할 수 있다. 이 경우, 나머지 다른 커넥터(60b)는 투광성 튜브(20)의 일단을 커넥터 접속장치의 일단에 기구적으로 연결시키는 역할만을 할 것이다. 더 나아가, 2개의 커넥터(60a, 60b) 모두 전기 접속부의 기능을 하지 않고 기구적 접속 기능만을 할 수 있다. 이 경우, 기구적 접속 기능을 하지 않는 별도의 전기접속부가 케이블과 함께 투광성 튜브(20)의 일부 개구된 부분을 통해 인입되어 이용될 수 있다.
*본 명세서에서 전기 접속 기능을 하지 못하고 기구적인 접속 기능만을 하는 커넥터를 '더미 커넥터'라고 정의한다.
상기 투광성 튜브(20)에 대한 상기 3개의 광반도체 모듈들(40a, 40b, 40c)의 설치 각도는 모두 동일한 것이 바람직하다. 상기 설치 각도는 해당 광반도체 모듈의 설치 위치에서의 상기 투광성 튜브(20)에 대한 접선(L)과 해당 광반도체 모듈의 광의 중심축선(C)이 이루는 각도로 정해지며, 본 실시예에 있어서 상기 설치 각도는 90도이다. 본 실시예의 경우, 투광성 튜브(20)가 광반도체 모듈(40a, 40b 또는 40c)의 설치 위치에서 원호 또는 곡선면을 가지므로, 접선(L)과 중심축선(C)이 이루는 각도를 설치 각도로 정하였지만, 투광성 튜브가 광반도체 모듈 설치 위치에 직선면을 갖는 경우, 그 직선면과 광반도체 모듈의 광 중심축선이 이루는 각도를 설치 각도로 한다. 광반도체 모듈의 설치 각도를 다르게 하는 경우, 설계 조건이 복잡해짐으로 인해 원하는 조명장치를 원하는 배광 특성으로 설계하는 것이 어렵게 된다. 또한, 상기 설치 각도를 다르게 할 경우, 단면이 좌우 대칭적인 투광성 튜브(20)에서 한쪽으로 좌우 어느 한 쪽으로 광 분포가 치우질 우려가 많아진다. 그러므로, 광반도체 모듈들(40a, 40b, 40c)의 설치 각도는 모두 동일하게 고정하고, 나머지 조건을 다르게 하여, 원하는 배광 분포를 얻는 것이 바람직하다.
도 3에 잘 도시된 바와 같이, 상기 광반도체 모듈(40a, 40b 또는 40c) 각각은, 히트싱크를 포함하거나 또는 히트싱크의 역할을 하는 기다란 바형의 금속 베이스(42a, 42b 또는 42c)와, 상기 베이스(42a, 42b 또는 42c) 상에 결합된 PCB(44a, 44b 또는 44c)와, 상기 PCB(44a, 44b 또는 44c) 상에 실장된 반도체 광소자(46a, 46b 또는 46c)들의 어레이를 포함한다. 각 PCB(44a, 44b 또는 44c)에 실장된 반도체 광소자들은 길이 방향을 따라 1열 이상으로 배열되어 하나 또는 그 이상의 어레이를 구성할 수 있다. 상기 반도체 광소자(46a, 46b 또는 46c)는 발광다이오드 칩을 내장한 엘이디 패키지인 것이 바람직하며, 발광다이오드 칩으로부터 나온 광을 파장변환하는 파장 변환 재료를 내부에 추가로 포함할 수 있다. 그러나, 반도체 광소자가 발광다이오드 칩이 아닌 다른 광반도체 칩 또는 이를 이용 또는 포함하는 소자일 수도 있다. 상기 금속 베이스(42a, 42b, 42c)는 전술한 설치 갭을 통해 일부분이 투광성 튜브(20)의 외부로 노출되어 있다.
광반도체 모듈(40a, 40b 또는 40c)의 베이스(42a, 42b 또는 42c)는 이웃하는 두 슬릿 피스(20a와 20b, 20b와 20c 또는 20c와 20a)를 연결, 조립하는 수단으로 이용될 수 있다. 본 실시예에 있어서는, 상기 베이스(42a, 42b 또는 42c)의 양 측면에 슬릿 피스(20a, 20b 또는 20c)의 슬릿 모서리들에 대응되는 연결홈(422, 422)이 형성되어 있어, 상기 광반도체 모듈(40a, 40b 또는 40c)의 측면, 특히, 상기 연결홈(422)에 슬릿 피스의(20a, 20b 또는 20c)의 모서리들, 즉, 해당 슬릿의 양측 모서리(또는, 절개면)들이 끼워짐으로써, 상기 슬릿 피스들(20a, 20b, 20c)과 광반도체 모듈들(40a, 40b, 40c)이 조립된다.
상기 3개의 광반도체 모듈(40a, 40b, 40c)들 중 제1 광반도체 모듈(40a)은 투광성 튜브(20)의 원주 상부에 위치하여 아래를 향해 광을 발한다. 본 실시예에 따른 광반도체 기반 관형 조명장치(1)가 천정에 대략 수평으로 설치된다고 가정하면, 상기 제1 광반도체 모듈(40a)의 반도체 광소자(46a)들은, 투광성 튜브(20)의 원주 최상단 부근에 위치하여 조명장치 아래의 실내 공간을 밝히는 주 조명광을 제공한다. 상기 원주 최상단은 천정과 가장 가까운 위치를 말한다.
광반도체 모듈(40a, 40b, 40c)의 120도 등간격 배치에 의해, 상기 제1 광반도체 모듈(40a)과 대향되는 위치에는 어떠한 광반도체 모듈도 존재하지 않는다. 제1 광반도체 모듈(40a) 내 반도체 광소자(46a)들이 대략 120 내지 150도 지향각으로 광을 발하지만 상기 제1 광반도체 모듈(40a)의 직하 영역에 배광량이 가장 많으므로 다른 광반도체 모듈(40b 또는 40c)과 간섭되어 야기되는 광 손실은 거의 없다.
상기 3개의 광반도체 모듈(40a, 40b, 40c)들 중 제2 및 제3 광반도체 모듈(40b, 40c)은 투광성 튜브(20)의 원주 하부의 좌우측에 각각 편심되게 위치하여 그 반대편 상측을 향해 광을 발한다. 상기 제2 및 제3 광반도체 모듈(40b, 40c)의 광반도체 소자(46b, 46c)들로부터 나오는 광은 제1 광반도체 모듈(40a)로부터의 광이 커버하지 못하는 영역, 즉, 조명장치의 후방 영역 및 측방 영역을 커버한다.
광반도체 모듈(40a, 40b, 40c)의 120도 간격 배치에 의해, 상기 2 광반도체 모듈(40b)과 대향되는 위치에는 다른 광반도체 모듈이 존재하지 않고, 상기 제3 광반도체 모듈(40c)과 대향되는 위치에도 광반도체 모듈이 존재하지 않는다. 따라서, 상기 제2 및 제3 광반도체 모듈(40b, 40c) 내 반도체 광소자들(46b, 46c)에서 나온 광은 그 외의 다른 광반도체 모듈에 의해 거의 간섭받지 않고 조명장치의 상부(또는, 후방)를 조명할 수 있다. 조명장치가 천정에 설치되는 경우, 상기 제2 광반도체 모듈(40b) 및 상기 제3 광반도체 모듈(40c)은 천정 부근을 밝게 조명한다.
투광성 튜브(20)의 둘레를 따라 제1, 제2, 제3 광반도체 모듈(40a, 40b, 40c)을 등간격으로 엇갈리게 배치함으로써, 투광성 튜브(20)의 전체 둘레, 즉, 360도 전체 영역에 걸쳐 광이 골고루 분포되는 배광 특성을 얻을 수 있다. 제1 광반도체 모듈(40a)에 대한 인가 전력보다 제2 및 제3 광반도체 모듈(40b, 40c)에 대한 인가 전력을 상대적으로 작게 하여 후방으로 나오는 광의 출력을 상대적으로 작게 조절하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 상기 제2 및 제3 광반도체 모듈(40b, 40c)에 대해서는 소비 전력이 낮은 반도체 광소자를 이용하거나 또는 반도체 광소자를 줄이는 방식이 이용될 수 있다. 이때, 제2 광반도체 모듈(40b)에 대한 인가 전력 및 광 출력과 제3 광반도체 모듈(40c)에 대한 인가 전력 및 광 출력은 같은 것이 바람직하다.
상기 제1 광반도체 모듈(40a) 내 반도체 광소자(46a)들은 의도하고자 하는, 예를 들면, 대략 5000K의 색온도 광을 발하도록 하는 한편, 제2 및 제3 광반도체 모듈(40b, 40c)은 적어도 제1 광반도체 모듈(40a) 내 반도체 광소자(46a)의 광과 색온도가 다른 광을 발하는 반도체 광소자(46b 또는 46c)를 적어도 하나 이상 포함함으로써, 컬러 디밍 기능을 갖는 간접등 형식의 광원이 되도록 할 수 있다.
본 실시예에 따른 광반도체 기반 관형 조명장치(1)는 상기 투광성 튜브(20)의 내주면에 광 확산층(21)을 포함한다. 상기 투광성 튜브(20)의 내주면에 확산 재료를 코팅하거나 또는 확산시트를 상기 투광성 튜브(20)의 내주면에 부착하여 형성될 수 있다. 이 광 확산층(21)은 투광성 튜브(20)를 통과하는 광을 넓게 확산시켜 광반도체 모듈들(40a, 40b, 40c)이 설치되는 영역 주변이 상대적으로 어두워지는 문제점을 보완한다. 대안적으로, 상기 투광성 튜브(20)의 외주면에 광 확산층을 형성할 수 있고, 투광성 튜브(20)를 구성하는 투광성 플라스틱 재료 내에 확산 재료를 개재시키는 것도 고려될 수 있다. 또한, 상기 투광성 튜브(20)는 파장 변환 재료, 더 바람직하게는, 리모트 포스퍼(remote phosphor)를 포함할 수 있으며, 이 리모트 포스퍼는 투광성 튜브(20)의 내주면 및/또는 외주면에 형성될 수 있고, 더 나아가서는, 투광성 튜브(20)를 형성하는 수지 재료 내에 포함되어 형성될 수도 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 다양한 실시 형태를 설명하기 위한 예시도들이다.
*도 4는 대략 타원형인 투광성 튜브(20)의 둘레를 따라 3개의 광반도체 모듈들, 즉, 제1 광반도체 모듈(40a), 제2 광반도체 모듈(40b) 및 제3 광반도체 모듈(40c)이 대략 120도의 간격으로 배치된다. 상기 제1, 제2 제3 광반도체 모듈(40a, 40b, 40c)은 이등변 삼각형의 세 꼭지점에 위치한다. 앞선 실시예와 마찬가지로, 상기 제1 광반도체 모듈(40a)이 전방 아래, 즉, 하부의 실내 공간을 조명하며, 상기 제2 광반도체 모듈(40b) 및 상기 제3 광반도체 모듈(40c)은 조명장치의 상부, 즉, 후방의 천정 부근을 조명한다.
*도 5는 꼭지점 부근에 라운드면을 포함하는 대략 정삼각형 단면의 투광성 튜브(20)의 둘레를 따라 3개의 광반도체 모듈들, 즉, 제1 광반도체 모듈(40a), 제2 광반도체 모듈(40b) 및 제3 광반도체 모듈(40c)이 배치된다. 상기 투광성 튜브(20) 단면에서 하나의 평행한 상변에 제1 광반도체 모듈(40a)이 위치하고, 나머지 두개의 경사진 측변에 제2 광반도체 모듈(40b)과 제3 광반도체 모듈(40c)이 위치한다. 상기 제1 광반도체 모듈(40a)은 전방 아래, 즉, 하부의 실내 공간을 조명하며, 상기 제2 광반도체 모듈(40b) 및 상기 제3 광반도체 모듈(40c)은 조명장치의 상부, 즉 후방 천정 부근을 조명한다. 많은 배광이 요구되는 부분에 꼭지점 또는 첨단 형상이 존재하는 경우, 그 부분에서 광 손실이 발생할 수 있으므로, 전술한 것과 같은 라운드면을 마련하여 이를 방지하는 것이 좋다. 투광성 튜브(20)는 광이 많이 요구되는 부분에 꼭지점, 첨단 또는 다른 뾰족한 형상을 배제하는 것이 바람직하다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 관형 광반도체 기반 조명장치 및 그것의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다. 이하 실시예의 설명에서 설명되지 않는 내용은 앞선 실시예를 따를 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광반도체 기반 관형 조명장치를 조립된 상태로 도시한 사시도이고, 도 7은 도 6의 광반도체 기반 관형 조명장치를 분해된 상태로 도시한 분해사시도이고, 도 8a 및 도 8b는 각각 도 6 및 도 7에 도시된 반도체 기반 관형 조명장치의 일단부를 커넥터를 분리한 상태로 확대하여 서로 다른 각각에도 도시한 확대사시도이며, 도 9는 도 6 내지 도 7과 도 8a 및 도 8b에 도시된 광반도체 기반 관형 조명장치를 도시한 횡단면도이다. 이하 실시예를 설명함에 있어서 앞선 실시예와 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 사용될 수 있다.
도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 광반도체 기반 관형 조명장치(1)는 길이를 가지며 속이 빈 대략 원형 단면을 갖는 플라스틱 재질의 투광성 튜브(20)와, 상기 투광성 튜브(20)의 길이 방향을 따라 설치된 바(bar)형의 광반도체 모듈(40)을 포함한다.
본 실시예에 있어서, 상기 투광성 튜브(20)는 자신의 길이 방향으로 기다랗게 형성된 하나의 설치 갭을 포함한다. 상기 설치 갭을 제외한 나머지 둘레 부분은 연속적으로 연결되어 있다. 상기 설치 갭에 대략 바형의 광반도체 모듈(40)이 끼워져서, 상기 투광성 튜브(20)의 원형 벽에 상기 광반도체 모듈(40)이 고정 설치된다. 상기 광반도체 모듈(40)이 설치된 영역을 제외하고, 상기 투광성 튜브(20)의 모든 벽에는 어떠한 광반도체 모듈(40)도 존재하지 않는다.
상기 투광성 튜브(20)의 양단에는 2개의 커넥터(60a, 60b)가 설치된다. 상기 2개의 커넥터(60a, 60b) 모두가 상기 광반도체 모듈(40)에 전력을 공급하는 전기 접속부의 역할을 할 수 있고, 2개의 커넥터(60a, 60b) 중 하나의 커넥터(60a)만이 전기 접속부의 역할을 할 수 있다. 이 경우, 나머지 다른 커넥터(60b)는 투광성 튜브(20)의 일단을 커넥터 접속장치의 일단에 기구적으로 연결시키는 역할만을 할 것이다. 더 나아가, 2개의 커넥터(60a, 60b) 모두 전기 접속부의 기능을 하지 않고 기구적 접속 기능만을 할 수 있다. 이 경우, 기구적 접속 기능을 하지 않는 별도의 전기접속부가 케이블과 함께 투광성 튜브(20)의 일부 개구된 부분을 통해 인입되어 이용될 수 있다.
도 8b 및 9에 잘 도시된 바와 같이, 상기 광반도체 모듈(40) 각각은, 기다란 형상의 히트싱크(42)와, 상기 히트싱크(42)의 평평한 앞면에 부착된 PCB(44)와, 상기 PCB(44) 상에 실장된 반도체 광소자(46)들의 어레이를 포함한다. 각 PCB(44)에 실장된 반도체 광소자들은 길이 방향을 따라 1열로 배열되어 하나의 어레이를 구성하고 있다. 이때, 상기 PCB(44)는 열전도성이 큰 금속을 기반으로 하는 MCPCB(Metal Core Printed Circuit Board) 또는 MPCB(Metal Printed Circuit Board)인 것이 바람직하다. 상기 히트싱크(42)는 전술한 설치 갭을 통해 일부분이 투광성 튜브(20)의 외부로 노출되어 있다.
이하 자세히 설명되는 바와 같이, 상기 광반도체 모듈(40)은 상기 투광성 튜브(20)의 설치 갭에 길이 방향으로 슬라이딩 방식으로 삽입되어 상기 투광성 튜브(20)에 단단히 결합된다.
상기 투광성 튜브(20)는 상기 설치 갭을 따라 상기 광반도체 모듈(40)을 슬라이딩 삽입을 허용하는 가이드 구조를 포함하며, 상기 광반도체 모듈(40)의 상기 히트싱크(42)와 상기 PCB(44)는 서로 결합된 상태로 상기 가이드 구조에 슬라이딩 방식으로 가이드될 수 있는 형상을 포함한다.
상기 투광성 튜브(20)의 설치 갭과 가이드 구조에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
상기 투광성 튜브(20)는 상기 설치 갭을 만들도록 길이방향을 따라 형성된 직선형의 슬릿(201)을 포함한다. 이하 더 자세히 설명된 바와 같이, 상기 슬릿(201)은 칼날 등의 날카로운 절단 도구 또는 레이저에 의한 절단 가공에 의해 형성될 수 있다. 상기 슬릿(201)에 인접하여 상기 투광성 튜브(20)의 내주면에는 한 쌍의 후크(202, 202)가 서로 마주하게 상기 투광성 튜브(20)의 길이 방향을 따라 형성되며, 상기 후크(202, 202)에 의해 상기 광반도체 모듈(40)이 슬라이딩식으로 가이드되는 하나의 가이드 구조가 형성된다.
이하에서도 설명되는 바와 같이, 상기 후크(202, 202)는 상기 투광성 튜브(20)를 성형할 때 일체로 성형되는 것이 좋다. 그리고, 상기 슬릿(201)은 후크(202, 202)가 형성된 투광성 튜브(20)를 길이 방향을 따라 절개하여 형성된다. 여기에서, 상기 슬릿(201)이 한 쌍의 후크(202, 202) 사이에 있으므로, 외력으로 상기 슬릿(201)을 벌리는 것에 의해 상기 한 쌍의 후크(202, 202) 사이는 벌어질 수 있다.
도 9에 잘 도시된 바와 같이, 상기 히트싱크(42)는 상기 PCB(44)가 부착되는 평평한 앞면을 갖는다. 또한, 상기 히트싱크(42)는 상기 앞면의 뒤쪽으로 좌우 한 쌍의 가이드 날개(422, 422)와, 후방 중앙의 방열 돌출부(424)를 포함한다. 상기 가이드 날개(422)의 배면은 평평한 앞면과 달리 투광성 튜브(20)의 내주 곡면과 같거나 또는 그와 유사한 곡면으로 이루어진다. 상기 방열 돌출부(424)는 상기 히트싱크(42)의 배면 중앙에 길이 방향으로 길게 형성되며, 양 측면은 수직면으로 이루어진다. 상기 방열 돌출부(424)의 배면은 상기 투광성 튜브(20)의 외주 곡면과 같거나 유사한 곡면으로 이루어진다.
상기 PCB(44)는 반도체 광소자(46)들이 어레이되는 중앙을 기준으로 좌우측에 가장자리를 갖는다. 상기 PCB(44)의 좌우측 가장자리는 히트싱크(42)의 좌우측 가이드 날개(422, 422)와 함께 상기 광반도체 모듈(40)의 좌우측으로 돌출된 구조를 이룬다. 상기 히트싱크(42)의 앞면 폭보다 상기 PCB(44)의 폭이 더 큰 것이 바람직하며, 이에 의해, 상기 PCB(44)의 좌우 양측 모서리가 광반도체 모듈(40)의 좌우측으로 가장 멀리 위치한다.
상기 광반도체 모듈(40)이 상기 투광성 튜브(20)의 설치 갭에 슬라이딩식으로 끼워질 때, 좌측의 후크(202)에는 히트싱크(42)의 좌측 날개(422)와 PCB(44)의 좌측 가장자리가 함께 삽입되고 상기 우측의 후크(202)에는 히트싱크(42)의 우측날개(422)와 우측 가장자리가 함께 길이 방향으로 삽입된다. 즉, 상기 한 쌍의 후크(202) 각각은 히트싱크(42)와 상기 PCB(44)의 가장자리를 함께 잡아 유지해준다. 그리고, 한 쌍의 후크(202)가 가이드 구조를 이루므로 상기 광반도체 모듈(40)은 상기 한 쌍의 후크(202)를 따라 슬라이딩 가능하게 삽입될 수 있다.
상기와 같은 광반도체 모듈(40)의 길이 방향 삽입은 투광성 튜브(20)의 슬릿(201)을 강제로 벌린 후 수행되므로, 상기 광반도체 모듈(40)의 삽입 후에는, 상기 슬릿(210)을 좁히는 방향으로 탄성력이 작용하며, 상기 탄성력에 의해, 상기 광반도체 모듈(40)의 설치 갭 내에 단단히 고정되어 있을 수 있다.
상기 한 쌍의 후크(202) 각각에 삽입되는 부분들을 광반도체 모듈(40)의 좌우측 돌출부라 한다면, 상기 좌우측 돌출부 각각은 상기 히트싱크(42)의 가이드 날개(422)와 상기 가이드 날개 상의 PCB(44)의 가장자리를 포함한다. 상기 광반도체 모듈(20)의 후방 돌출부, 즉, 히트싱크(42) 후방의 방열 돌출부(424)는 상기 투광성 튜브(20)의 확장된 슬릿(201)을 통해 상기 투광성 튜브(20)의 외부로 노출된다. 상기 슬릿(201)의 좌우 모서리들, 즉, 좌우 절개면들이 상기 돌출부(424)의 측면과 접하도록 상기 광반도체 모듈의 측면에 끼워진다. 이때, 상기 슬릿(201)의 좁아지려는 탄성력에 의해 상기 모서리들, 즉, 절개면들이 상기 돌출부(424)의 양 측면을 강하게 압박한다.
도 9에 잘 도시된 바와 같이, 상기 투광성 튜브(20)의 내주면에는 광을 넓게 확산시키기 위한 요철형의 광 확산 패턴(29)이 형성된다. 상기 광 확산 패턴(29)은 상기 투광성 튜브(20)를 예를 들면 사출 성형에 의해 형성할 때 그 투광성 튜브(20)의 내주면에 형성될 수 있다.
앞에서 설명한 것과 같은 광반도체 기반 관형 조명장치를 제조하는 일 실시예에 따른 방법을 도 10 및 도 11을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저 도 10을 참조하면, 길이 방향을 따라 길게 연장된 서로 마주하는 한 쌍의 후크(202, 202)를 내주면에 구비한 투광성 튜브(20)가 예를 들면 사출 성형에 의해 준비된다. 다음, 상기 한 쌍의 후크(202, 202) 사이 중앙에 상기 투광성 튜브(20)의 전체 길이에 걸쳐 직선형의 기다란 슬릿(201)이 형성된다. 상기 슬릿(201)은 칼날 또는 레이저 등과 같은 절단 도구로 상기 투광성 튜브(20)를 길이 방향으로 절단 또는 절개하는 것에 의해 형성된다. 상기 슬릿(201)의 형성에 의해, 상기 투광성 튜브(20)는 상기 한 쌍의 후크(202, 202) 사이에 외력에 의해 확장될 수 있는 설치 갭이 형성된다.
다음 도 11을 참조하면, 상기 투광성 튜브(20)에 대해 화살표 방향으로 외력을 가하여, 상기 슬릿(201)의 폭을 강제로 확장시킨다. 다음, 직선형 광반도체 모듈(40)을 상기 슬릿(201)의 확장에 의해 형성된 설치 갭 내로 슬라이딩식으로 삽입한다. 이때, 상기 직선형 광반도체 모듈(40)의 좌우 돌출부는 한 쌍의 후크(202, 202) 각각에 삽입되어 안내내며, 상기 광반도체 모듈(40) 후방의 돌출부는 확장된 슬릿(201)을 따라 슬라이딩식으로 삽입되어 안내된다. 앞에서 언급한 바와 같이, 상기 한 쌍의 후크(202, 202) 각각에 삽입되는 상기 광반도체 모듈(40)의 좌우 돌출부 각각은 PCB의 좌측 또는 우측 가장자리와 상기 히트싱크의 좌측 또는 우측 가이드 날개를 포함한다.
그 다음, 상기 투광성 튜브(20)의 양단 또는 일단을 커넥터로 마감하여 광반도체 기반 관형 조명장치를 완성한다.
앞에서 설명한 것과 같은 광반도체 기반 관형 조명장치를 제조하는 다른 실시예에 따른 방법을 도 12 내지 도 14를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
앞선 실시예와 같은 방법으로 한 쌍의 후크(202. 202)를 내주면에 구비하는 투광성 튜브(20)가 준비된다. 앞선 실시예와 마찬가지로, 상기 한 쌍의 후크(202, 202) 사이 중앙에 상기 투광성 튜브(20)의 길이를 따라 직선형의 기다란 슬릿(201)을 형성하되, 상기 투광성 튜브(20)의 일단 부근에는 슬릿(201)을 형성하지 않고 그대로 남긴다. 본 실시예에서도, 상기 슬릿(201)은 칼날 또는 레이저 등과 같은 절단 도구를 이용하여 형성된다.
다음 도 12를 참조하면, 슬릿이 형성되지 않은 상기 투광성 튜브(20)의 일단 부근을 제외한 나머지 투광성 튜브(20)에 대해 화살표 방향으로 외력을 가하여, 상기 슬릿(201)의 폭을 강제로 확장시킨다. 다음, 앞선 실시예와 같은 방식으로 직선형 광반도체 모듈(40)을 상기 슬릿(201)의 확장에 의해 형성된 설치 갭 내로 슬라이딩식으로 삽입한다.
다음 13을 참조하면, 상기 투광성 튜브(20)의 슬릿(201)이 형성되지 않은 남는 부분(L)을 절단, 제거한다. 이에 의해, 상기 투광성 튜브(20)의 전체 길이에 걸쳐 슬릿(201)이 형성된다. 상기 투광성 튜브(20)의 일부를 제거하는 공정 후에 광반도체 모듈(40)이 덜 삽입되어 있다면, 상기 광반도체 모듈(40)을 직선 방향으로 더 밀어 완전히 삽입시킨다. 본 실시예 따른 방법은 여러 장점을 갖지만. 그 중에서도, 기다란 투과성 튜브(20)의 슬릿(201)을 한쪽만 벌리는 것에 따른 공정상의 편의성과, 투광성 튜브(20)에 복수의 슬릿을 형성하고, 그 복수의 슬릿에 복수의 광반도체 모듈을 설치하여, 예컨대, 도 1 내지 도 5의 실시예에서와 같은 조명장치를 만들 수 있다는 점이다.
위에서는 하나의 광반도체 모듈(40)은 투광성 튜브(20)에 하나의 설치 갭 또는 하나의 슬릿(201)에 삽입 설치되는 구조에 대해 설명되었으나, 도 14에 도시된 실시예에서와 같이, 두 개 이상의 광반도체 모듈(40, 40)이 하나의 설치 갭 또는 하나의 슬릿(201)에 함께 삽입된 구조의 광반도체 기반 관형 조명장치가 고려될 수 있다.
도 14를 참조하면, 두 개의 광반도체 모듈(40, 40)이 이웃하는 측면들끼리 미리 체결된 채 투광성 튜브(20)의 하나의 슬릿(201) 내로 삽입되고 있다. 이때, 두 광 반도체 모듈(40, 40)의 서로 인접해 있지 않은 측면들에 존재하는 돌출부들이 투광성 튜브(20)에 형성된 한 쌍의 후크(202, 202) 각각에 슬라이딩식으로 삽입될 수 있다. 두 광반도체 모듈(40, 40)이 이웃하는 측면들을 결합하는 구조는 다양한 변형이 가능한 것으로 그 구체적인 설명은 생략한다. 그리고, 하나의 슬릿에 함께 삽입되는 두 개의 광반도체 모듈(40, 40)은 동일 직선 상에 있도록 연결될 수 있고, 일정 각도로 교차하듯이 연결될 수도 있다.

Claims (10)

  1. 좌우 양측에 가이드 날개가 구비된 히트싱크;
    상기 히트싱크의 앞면에 다수의 반도체 광소자가 어레이된 PCB가 배치되는 광반도체 모듈;
    길이 방향을 따라 직선형 슬릿이 형성된 투광성 튜브; 및
    상기 투광성 튜브의 내주면에 대향하고, 상기 광반도체 모듈의 좌우측 돌출부를 지지하는 후크;를 포함하며,
    상기 투광성 튜브의 내주면은 상기 광반도체 모듈의 좌우측 돌출부와 적어도 일 부분이 접촉되는 것을 특징으로 하는 광반도체 기반 관형 조명장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 투광성 튜브는 확장된 상기 직선형 슬릿이 좁아지는 탄성력을 상기 광반도체 모듈의 좌우측 돌출부를 향해 발생시키는 것을 특징으로 하는 광반도체 기반 관형 조명장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 히트싱크는 배면에 방열 돌출부를 형성하는 것을 특징으로 하는 광반도체 기반 관형 조명장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 방열 돌출부는 상기 광 반도체 기반 관형 조명장치의 외부측에 노출되는 것을 특징으로 하는 광반도체 기반 관형 조명장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 방열 돌출부는 수직으로 이루어진 양측면을 포함하는 것을 특징으로 하는 광반도체 기반 관형 조명장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 광반도체 모듈의 좌우측 돌출부는 상기 히트싱크의 좌우측 가이드 날개와, 상기 PCB의 좌우측 가장자리로 구성되는 것을 특징으로 하는 광반도체 기반 관형 조명장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 후크는 상기 히트싱크의 좌우측 가이드 날개와, 상기 PCB의 좌우측 가장자리를 동시에 지지하는 것을 특징으로 하는 광반도체 기반 관형 조명장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 가이드 날개는 상기 투광성 튜브의 내주면과 같거나, 상기 투광성 튜브의 내주면과 유사한 곡면으로 이루어진 배면을 포함하는 것을 특징으로 하는 광반도체 기반 관형 조명장치.
  9. 청구항 3에 있어서,
    상기 방열 돌출부는 상기 투광성 튜브의 외주면과 같거나, 상기 투광성 튜브의 외주면과 유사한 곡면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광반도체 기반 관형 조명장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 직선형 슬릿은,
    상기 투광성 튜브의 양단부에 형성되는 것을 특징으로 하는 광반도체 기반 관형 조명장치.
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