LIGHTING DEVICE

본 실시 예들은 다른 형태로 변형되거나 여러 실시 예가 서로 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 각각의 실시 예로 한정되는 것은 아니다.

특정 실시 예에서 설명된 사항이 다른 실시 예에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 실시 예에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 실시 예에 관련된 설명으로 이해될 수 있다.

예를 들어, 특정 실시 예에서 구성 A에 대한 특징을 설명하고 다른 실시 예에서 구성 B에 대한 특징을 설명하였다면, 구성 A와 구성 B가 결합된 실시 예가 명시적으로 기재되지 않더라도 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

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 element 사이에 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.

이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

도 1a는 본 발명 실시 예의 조명 장치의 하부 사시도이며, 도 1b는 본 발명 실시 예의 조명 장치의 상부 사시도이다. 도 2a는 본 발명 실시 예의 조명 장치의 하부 분해 사시도이며, 도 2b는 본 발명 실시 예의 조명 장치의 상부 분해 사시도이다. 그리고, 도 2c는 도 2b의 광원 부재의 평면도이다. 그리고, 도 2d는 도 2a의 Ⅰ-Ⅰ'의 단면도로, 제 3 커버와 광원 부재만을 도시하였다.

도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d와 같이, 본 발명 실시 예의 조명 장치는 본체(100)와 제 1 커버(160)에 의해 감싸진 구조이다. 구체적으로, 본 발명 시 예의 조명 장치는 중앙부에 제 1 개구부(100a)를 갖는 본체(100), 본체(100) 상에 배치되어 복수 개의 발광소자(140b)가 실장된 회로 기판(140a)을 포함하는 광원 부재(140), 광원 부재(140) 상에 배치되어 본체(100)와 체결되는 제 1 커버(160)를 포함한다.

회로 기판(140a)은 제 1 개구부(100a)와 중첩되는 적어도 하나의 제 2 개구부(140c)를 포함하며, 제 2 개구부(140c)의 측면에서 제 2 개구부(140c)의 내부 방향을 향해 돌출된 하나 이상의 제 1 돌출부(140d)에 적어도 하나의 발광소자(140b)가 배치될 수 있다.

본체(100)는 가장자리가 원형이며, 외주와 내주를 갖는 링 형상일 수 있다. 이 때, 본체(100)의 형상은 이에 한정하지 않으며, 타원형 또는 다각형으로 형성될 수 있다.

본체(100)는 중앙부에 제 1 개구부(100a)를 가지며, 제 1 개구부(100a)에는 소켓(미도시)이 배치될 수 있다. 소켓(미도시)은 본체(100)와 물리적으로 체결되어, 조명 장치와 전기적 및 물리적으로 연결될 수 있다. 소켓(미도시)은 조명 장치에 전원을 제공함과 동시에 조명 장치를 천장 등에 고정하기 위한 것이다.

본체(100)는 플라스틱 재질일 수 있으며, 사출 방법을 통해 형성될 수 있다. 예를 들어, 본체(100)는 폴리카보네이트(polycarbonate; PC)일 수 있다. 본체(100)가 플라스틱 재질이면, 본체(100)가 금속 재질인 경우보다 무게가 더 가벼우며, 제조 비용을 줄일 수 있다. 본체(100)의 재질은 이에 한정하지 않는다.

구동부(110)는 본체(100)에 수납되어 소켓(미도시)과 전기적으로 연결되어 발광소자(140b)를 구동시킬 수 있다. 구동부(110)는 제 1 개구부(100a)의 주변을 감싸도록 배치될 수 있다. 도면에서는 구동부(110)가 본체(100)와 같이 링 형상인 것을 도시하였으나, 구동부(110)의 형상은 이에 한정하지 않는다.

구동부(110)는 외부 전원으로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 직류 변환 장치, 광원의 구동을 제어하는 구동 칩, 광원을 보호하기 위한 ESD(Electro Static discharge) 보호 소자, 외부 신호를 수신하기 위한 리시버(receiver) 등을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 리시버(receiver)는 광원의 밝기를 제어하기 위해 사용자가 리모컨을 제어할 때, 리모컨의 신호를 수신할 수 있다.

본체(100) 상에는 구동부(110)를 감싸는 제 2 커버(120)가 배치될 수 있다. 제 2 커버(120)는 구동부(110)와 광원 부재(140) 사이의 전기적 단락을 방지할 수 있다. 또한, 제 2 커버(120)는 광원 부재(140)에서 발생하는 열이 구동부(110)로 전달되는 것을 차단하며, 동시에 외부의 이물질 등으로부터 구동부(110)를 보호할 수 있다. 상기와 같은 제 2 커버(120)는 전기 절연성과 내열성을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 2 커버(120)는 플라스틱 재질일 수 있으며, 폴리카보네이트(polycarbonate; PC)일 수 있다. 제 2 커버(120)는 본체(100)와 동일한 재질일 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.

본체(100) 상에는 지지 부재(130), 복수 개의 발광소자(140b)가 실장된 회로 기판(140a)을 포함하는 광원 부재(140) 및 제 3 커버(150)가 차례로 배치될 수 있다.

지지 부재(130)는 제 2 커버(120)를 감싸도록 본체(100) 상에 배치된다. 상기와 같은 지지 부재(130)는 본체(100)와 광원 부재(140) 사이에 배치되어 광원 부재(140)를 지지할 수 있다.

광원 부재(140)는 복수 개의 발광소자(140b)가 실장된 회로 기판(140a)을 포함할 수 있다. 회로 기판(140a)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 구조일 수 있다. 예를 들어, 회로 기판(140a)은 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB), 메탈 코어(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB 등에서 선택될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 특히, 회로 기판(140a)은 발광소자(140b)에서 방출되는 광을 반사시키기 위해, 상부면에 은(Ag), 알루미늄(Ag) 등과 같이 광을 반사시키는 물질 등이 코팅될 수 있으며, 물질은 이에 한정하지 않는다.

회로 기판(140a)은 타원형, 원형 또는 다각형으로 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 실시 예에서는 가장자리가 팔각형인 하나의 회로 기판(140a)이 지지 부재(130)와 제 3 커버(150) 사이에 배치된 것을 도시하였다. 회로 기판(140a)은 실시 예와 같이 하나로 형성되거나 두 개 이상으로 형성되어 서로 결합된 구조일 수 있다.

회로 기판(140a)은 본체(100)의 제 1 개구부(100a)와 중첩되는 적어도 하나의 제 2 개구부(140c)를 포함하며, 제 2 개구부(140c)의 측면에서 제 2 개구부(140c)의 내부 방향으로 돌출된 하나 이상의 제 1 돌출부(140d)를 포함한다. 예를 들어, 회로 기판(140a)이 하나인 경우, 하나의 회로 기판(140a)은 제 2 개구부(140c)를 포함하는 링 형태로 이루어져 제 1 돌출부(140d)와 일체형으로 형성될 수 있다. 이 때, 제 1 돌출부(140d)에는 적어도 하나의 발광소자(140b)가 실장될 수 있다. 제 1 돌출부(140d)에 실장된 발광소자(140b)는 조명 장치의 중앙부의 휘도를 향상시킬 수 있다.

발광소자(140b)는 적색, 녹색, 청색의 광을 방출하는 발광 다이오드(Light Emitting Diode)거나, 자외선 광(Ultraviolet light)를 방출하는 발광 다이오드일 수 있다. 그리고, 발광 다이오드는 수평형(Lateral Type) 수직형(Vertical Type) 또는 플립칩형(Flip-chip Type)일 수 있다.

도면에서는 발광소자(140b)가 3열로 배치된 것을 도시하였으나, 발광소자(140b)의 배열은 이에 한정하지 않고 용이하게 변경 가능하다.

도 3은 일반적인 광원 부재의 평면도이다.

도 3과 같이, 일반적인 광원 부재(10)는 중앙부에 개구부(10a)가 형성된 회로 기판을 포함할 수 있다. 그리고, 발광소자는 회로 기판 상에 실장될 수 있다. 본체의 개구부(10a)와 체결된 소켓은 광원 부재(10)의 중앙부에 형성된 개구부(10a)에서 노출되어 구동부 등에 연결될 수 있다. 따라서, 일반적인 광원 부재(10)가 구동부에 의해 동작할 경우 광원이 배치되지 않은 회로 기판의 개구부(10a)에 암부가 형성될 수 있다.

반면에, 다시 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d를 참조하면, 본 발명 실시 예는 광원 부재(140)의 회로 기판(140a)의 중앙부에 형성된 제 2 개구부(140c)에서 제 2 개구부(140c)의 내부 방향으로 돌출된 제 1 돌출부(140d)에도 발광소자(140b)가 실장된다. 따라서, 광원 부재(140)가 구동될 경우 광원 부재(140)의 주변부, 즉 회로 기판(140a)상에 실장된 복수 개의 발광소자(140b)와 제 1 돌출부(140d)에 실장된 적어도 하나의 발광소자(140b)의 발광에 의해 광원 부재(140)의 중앙부의 암부가 형성되는 것을 방지하고, 중앙부와 주변부의 휘도 균일도가 향상될 수 있다.

구체적으로, 제 1 돌출부(140d)는 제 2 개구부(140c)의 측면에서 회로 기판(140a)의 내부 또는 중앙부 방향을 향해 돌출된다. 이 때, 제 1 돌출부(140d)의 폭(W)이 너무 넓은 경우, 제 2 개구부(140c)를 통해 노출되는 소켓(미도시)의 노출 영역이 충분하지 않을 수 있다. 따라서, 소켓과 조명 장치를 전기적 및 물리적으로 연결하기 어려울 수 있다. 따라서, 제 1 돌출부(140d)의 폭(W)은 최대 30㎜일 수 있으며, 제 1 돌출부(140d)에 실장되는 발광소자(140b)의 크기가 감소할수록 제 1 돌출부(140d)의 폭(W) 역시 좁아질 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.

도 2e는 본 발명의 다른 실시 예의 광원 부재의 평면도이다.

도 2e와 같이, 회로 기판의 제 2 개구부(140c)에 제 1 돌출부(140d)가 형성될 수 있다. 이 때, 제 1 돌출부(140d)는 제 2 개구부(140c)의 일측면의 회로 기판(140a)에서 제 2 개구부(140c)의 타측면의 회로 기판(140a)까지 연장될 수 있다. 예를 들어, 제 1 돌출부(140d)는 마주보는 제 2 개구부(140c)의 측면을 서로 연결하여 형성할 수 있다. 제 1 돌출부(140d)의 형태는 위에서 바라볼 때 직선 형태일 있으나 이에 한정하지 않으며 곡선 형태로 형성될 수도 있다.

또한, 제 1 돌출부(140d)는 회로 기판(140a)에서 연장되어 형성된 것이 아닌 별도의 회로 기판을 회로 기판(140a)의 제 2 개구부(140c) 사이에 배치하여 형성할 수도 있으며 이에 한정하지 않는다.

한편, 다시 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d를 참조하면, 본 발명 실시 예의 조명 장치는 광원 부재(140)와 본체(100) 사이에 배치되는 지지 부재(130) 및 광원 부재(140) 상에 배치되는 제 3 커버(150)를 더 포함할 수 있다.

이 때, 지지 부재(130) 및 제 3 커버(150) 역시 광원 부재(140)의 제 2 개구부(140c)를 노출시키도록 중앙부가 관통된 개구부를 가지는 구조일 수 있다. 그리고, 광원 부재(140)의 하부에 배치되는 지지 부재(130)는 광원 부재(140)의 제 1 돌출부(140d)에 대응되도록 돌출된 제 3돌출부(130a)를 포함할 수 있다. 또한, 광원 부재(140)의 상부에 배치되는 제 3 커버(150) 역시 광원 부재(140)의 제 1 돌출부(140d)에 대응되도록 돌출된 제 2 돌출부(130a, 150a)를 포함할 수 있다.

지지 부재(130)는 광원 부재(140)의 하부면을 지지하며, 본체(100)에 수납된 구동부(110)를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 지지 부재(130)의 가장자리는 제 1 커버(160)가 배치된 상부 방향으로 절곡되도록 형성되어 지지 부재(130) 내부에 광원 부재(140)를 수납할 수 있는 공간을 형성할 수 있다. 이 때, 지지 부재(130)의 제 3 돌출부(130a) 역시 가장자리가 제 1 커버(160)가 배치된 상부 방향으로 절곡되도록 형성되어 광원 부재(140)의 제 1 돌출부(140d)가 지지 부재(130)의 제 3 돌출부(130a)에 수납될 수 있다.

지지 부재(130)는 광원 부재(140)의 구동에 따라 발생하는 열을 방출시키기 위해 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au) 등과 같은 열전도율이 우수한 물질 등을 포함하여 형성되어 히트 싱크(heat sink)로 기능할 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.

제 3 커버(150)는 광원 부재(140)에서 방출되는 광을 확산시키기 위한 것이다. 제 3 커버(150)는 투명한 수지 등으로 이루어져, 광원 부재(140)에서 방출되는 광을 확산시킬 수 있다. 제 3 커버(150)는 발광소자(140b)를 감싸도록 광원 부재(140) 상에 배치될 수 있다. 제 3 커버(150)는 제 1 커버(160)의 형상을 따라 가장자리가 원형으로 형성될 수 있으나, 이에 한정하지 않으며 타원형 또는 다각형으로 형성될 수 있다.

제 3 커버(150)는 회로 기판(140a)에 실장된 발광소자(140b)에서 방출되는 광 및 제 1 돌출부(140d)에 실장된 발광소자(140b)에서 방출되는 광의 광 경로를 변경시킬 수 있다. 예를 들어 제 3 커버(150)는 회로 기판(140a)에 실장된 발광소자(140b)에서 방출되는 광 및 제 1 돌출부(140d)에 실장된 발광소자(140b)에서 방출되는 광을 확산시킬 수 있으며 이에 한정하지 않는다. 예시적으로 제 3 커버(150)는 도 13 내지 도 17에서 설명하는 렌즈 구조를 가질 수도 있다.

제 3 커버(150)는 발광소자(140b)에서 방출되는 광을 투과 또는 확산시키는 투광부(150c)와 제 3 커버(150)를 회로 기판(140a)상에 배치하기 위한 고정부(150d)를 포함할 수 있다.

제 3 커버(150)는 제 1 커버(160)가 배치된 상부 방향으로 볼록하거나 상면의 일부가 평평한 형상일 수 있다. 이에 따라, 제 3 커버(150)는 회로 기판(140a) 상에 실장된 발광소자(140b)를 덮는 형태로 배치될 수 있으며, 제 3 커버(150)의 형상은 이에 한정하지 않는다. 예를 들어, 투광부(150c)는 상면의 일부가 볼록하거나 오목할 수 있으며, 요철 패턴이 더 형성될 수 있다.

그리고, 제 3 커버(150)의 고정부(150d)는 회로 기판(140a)의 상부면의 가장자리와 접하도록 제 3 커버(150)의 외측 방향으로 돌출된 구조일 수 있다. 실시 예에서는 제 3 커버(150)의 고정부(150d)의 일부가 회로 기판(140a)의 외측으로 돌출된 구조인 것을 도시하였다. 제 3 커버(150)의 가장자리의 형상은 이에 한정하지 않는다. 또한, 실시 예에서는 일체형인 하나의 제 3 커버(150)를 도시하였으나, 제 3 커버(150)는 두 개 이상의 제 3 커버(150)가 서로 체결된 구조일 수도 있으며, 이에 한정하지 않는다.

제 3 커버(150)와 지지 부재(130)는 광원 부재(140)가 내부에 실장될 수 있도록 서로 체결될 수 있다. 지지 부재(130)의 가장자리는 제 3 커버(150)와 동일한 형상으로 형성될 수 있으나 이에 한정하지 않는다.

제 3 커버(150)의 일 영역에 제 1 체결부(150b)가 형성되며, 예를 들어, 제 1 체결부(150b)는 투광부(150c)와 고정부(150d)의 경계 영역에 형성될 수 있다. 구체적으로 투광부(150c)와 고정부(150d)의 경계영역에서 투광부(150c)의 내측방향의 영역에 홈이 형성될 수 있다. 그리고, 지지 부재(130)의 가장자리에는 제 2 체결부(130b)가 형성될 수 있다. 회로 기판(140a)의 가장자리에도 회로 기판(140a)의 내측 방향으로 오목한 제 3 체결부(140g)가 형성될 수 있으며, 도시하지는 않았으나, 스크류 등의 체결 부재가 제 1 커버(160)의 상부에서 제 1, 제 2 및 제 3 체결부(150b, 130b, 140g)에 삽입될 수 있다.

실시 예에서는 제 2 체결부(130b) 및 제 3 체결부(140g)가 각각 지지 부재(130) 및 회로 기판(140a)의 내측 방향으로 오목하게 형성되고, 제 1 체결부(150b)가 투광부(150c)와 고정부(150d)의 경계 영역의 일부에 홈 형상으로 형성된 것으로 도시하고 설명하였으나 이에 한정하지 않으며 다양한 형태의 체결부로 형성이 가능하다. 예를 들어 제 1 체결부(150b)는 고정부(150d)의 일 영역에서 외측 방향으로 연장되어 형성되고, 제 2 체결부(130b), 제 3 체결부(140g)는 각각 지지 부재(130)와 회로 기판(140a)의 외측 방향으로 돌출되도록 형성되어 체결 부재로 결합될 수 있다.

본 발명 실시 예의 광원 부재(140)의 회로 기판(140a)은 제 3 개구부(140e) 및 제 4 개구부(140f)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 3 개구부(140e)는 구동부(110)의 상술한 리시버를 노출시키기 위한 것일 수 있다.

리시버가 회로 기판(140a)의 하부에 배치된 경우, 리시버가 외부의 신호를 무선으로 전달받기 어렵다. 따라서, 본 발명 실시 예는 리시버를 노출시키기 위한 제 3 개구부(140e)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 제 4 개구부(140e)는 구동부(110)와 회로 기판(140a)을 연결하기 위한 것일 수 있다.

이를 위해, 광원 부재(140) 하부에 배치된 지지 부재(130) 역시 제 3 개구부(140e) 및 제 4 개구부(140f)에 대응되는 영역에 개구부(130c, 130d)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 회로 기판(140a)과 구동부(110)가 와이어 등을 통해 연결된 경우, 와이어가 지지 부재(130)의 개구부(130d)와 회로 기판(140a)의 제 4 개구부(140e)에 삽입되어 구동부(110)와 광원 부재(140)가 전기적으로 연결될 수 있다.

그리고, 제 1 커버(160)는 제 3 커버(150)를 감싸도록 본체(100)에 체결되어 조명 장치의 외관을 형성할 수 있다. 즉, 제 1 커버(160)와 본체(100) 사이에 구동부(110), 제 2 커버(120), 지지 부재(130), 광원 부재(140) 및 제 3 커버(150)가 배치될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명 실시 예의 조명 장치는 본체(100) 상에 차례로 배치된 지지 부재(130), 광원 부재(140) 및 제 3 커버(150)가 본체(100)의 제 1 개구부(100a)에 대응되는 영역에 개구부가 형성되어 중앙부가 관통된 형태이다. 따라서, 사용자는 지지 부재(130), 광원 부재(140) 및 제 3 커버(150)의 중앙부에 형성된 개구부를 통해 노출된 소켓(미도시)을 조명 장치와 전기적 및 물리적으로 연결할 수 있다.

도 4는 조명 장치를 천장에 설치하기 위한 소켓과 도 2a의 제 3 커버의 배치를 도시한 평면도이다.

일반적으로 천장에는 소켓(200)을 연결하기 위한 배선이 돌출되어 있다. 사용자는 천장에 소켓(200)을 설치한 후, 소켓(200)에 조명 장치를 체결할 수 있다. 조명 장치는 본체(도 2a의 100), 구동부(도 2a의 110), 제 2 커버(도 2a의 120), 지지 부재(도 2a의 130), 광원 부재(도 2a의 140) 및 제 3 커버(150)가 결합된 형태로 소켓(200)과 전기적 및 물리적으로 연결될 수 있다. 소켓(200)은 광원 부재(도 2a의 140)의 제 2 개구부(140c)에 대응하여 개구부가 형성되어 관통된 제 3 커버(150)를 통해 일부가 노출될 수 있으며, 도 4와 같이 사용자는 제 3 커버(150)의 개구부에서 노출된 소켓(200)을 조명 장치에 전기적 및 물리적으로 전기적으로 연결할 수 있다.

따라서, 본 발명 실시 예는 광원 부재(140)의 회로 기판(140a)의 제 2 개구부(140c)에서 제 1 돌출부(140d)가 형성되더라도, 제 2 개구부(140c)에서 소켓(200)을 조명 장치에 연결할 충분한 공간을 확보할 수 있다. 따라서, 본 발명 실시 예의 조명 장치는 기존 소켓(200)과 본체(100)를 이용할 수 있다.

한편, 본 발명 다른 실시 예의 조명 장치는 광원 부재(140)가 제 1, 제 2 회로 기판을 포함할 수 있다.

도 5는 본 발명 또 다른 실시 예의 광원 부재의 평면도이다.

도 5와 같이, 본 발명 또 다른 실시 예의 광원 부재(140)는 제 2 개구부(140c)의 측면에서 회로 기판(140a)의 내부 또는 중앙부 방향을 향해 적어도 두 개의 제 1 돌출부(140d)가 돌출된다. 실시 예에서는 두 개의 제 1 돌출부(140d)를 도시하였다. 이 때, 두 개의 제 1 돌출부(140d)는 서로 마주하도록 제 2 개구부(140c)의 측면에서 회로 기판(140a)의 내부 또는 중앙부 방향을 향해 돌출될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.

제 1 돌출부(140d)제 1 돌출부(140d)도 6a는 일반적인 조명 장치의 발광 사진이며, 도 6b는 본 발명 실시 예의 조명 장치의 발광 사진이다.

상술한 바와 같이, 일반적인 광원 부재는 중앙부에 광원이 없다. 따라서, 도 6a와 같이, 일반적인 광원 부재는 조명 장치의 중앙부와 주변부의 발광 정도가 상이하며 중앙부에 암부가 형성될 수 있다. 따라서, 일반적인 조명 장치는 중앙부와 주변부의 광 균일도가 다를 수 있다.

반면에, 도 6b와 같이, 본 발명 실시 예의 광원 부재는 회로 기판의 제 2 개구부에서 돌출된 제 1 돌출부를 포함하며, 제 1 돌출부에 적어도 하나의 광원이 실장된다. 즉, 본체의 제 1 개구부에 대응되는 영역에도 광원이 배치되므로, 조명 장치의 중앙부의 휘도가 향상될 수 있다. 따라서, 조명 장치의 중앙부와 주변부의 휘도 차이가 극복되어 휘도 균일도가 향상될 수 있다.

도 7a는 도 6a의 휘도 그래프며, 도 7b는 도 6b의 휘도 그래프이다. 그리고, 표 1은 일반적인 조명 장치의 휘도와 본 발명 실시 예의 조명 장치의 휘도를 비교한 표이다.

도 7a와 같이, 일반적인 조명 장치는 중심(거리가 0)의 휘도가 주변부에 비해 매우 낮다. 반면에, 도 7b와 같이, 본 발명 실시 예의 조명 장치는 중심(거리가 0)의 휘도가 향상되어 중앙부와 주변부의 휘도 차이가 거의 없다.

따라서, 본 발명 실시 예의 조명 장치는 중앙부의 휘도가 향상되어, 조명 장치의 전체 휘도 역시 향상될 수 있다. 하기 표 1과 같이, 일반적인 조명 장치의 휘도가 100%인 경우, 본 발명 실시 예의 조명 장치의 휘도는 114%이다.

상술한 바와 같이, 본 발명 실시 예의 조명 장치는 광원 부재가 본체의 제 1 개구부와 중첩되는 영역에도 적어도 하나의 광원이 실장된 회로 기판을 포함하여 이루어진다. 따라서, 조명 장치의 암부를 제거하여 조명 장치의 휘도 균일도가 향상될 수 있다. 더욱이, 조명 장치의 중앙부에 배치된 광원을 통해 조명 장치의 전체 휘도가 향상될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명장치의 사시도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명장치의 분해 사시도이고, 도 10은 기판에 배치된 발광소자를 보여주는 평면도이다.

도 8 및 도 9를 참고하면, 실시 예에 따른 조명장치(1)는 본체(10), 본체(10)상에 배치되는 회로 기판(20), 회로 기판(20)상에 배치되는 복수 개의 발광소자(30), 복수 개의 발광소자(30)를 덮는 제 3 커버(40), 및 본체(10)와 결합하는 제1커버(50)를 포함한다.

본체(10)는 원형, 타원형 또는 다각형 형상을 가질 수 있다. 본체(10)의 형상은 특별히 제한되지 않는다.

본체(10)는 중앙부에 개구부(11)가 형성될 수 있다. 개구부(11)에는 소켓(미도시)이 삽입될 수도 있다. 소켓은 조명장치에 전원을 제공함과 동시에 조명 장치를 천장 등에 고정할 수 있다. 그러나, 본체(10)는 소켓이 삽입되지 않는 구조일 수도 있다.

본체(10)는 플라스틱 재질일 수 있으며, 사출을 통해 형성될 수 있다. 예를 들어, 본체(10)는 폴리카보네이트(polycarbonate; PC)일 수 있다. 본체(10)가 플라스틱 재질이면, 본체(10)가 금속 재질인 경우보다 무게가 더 가벼우며, 제조 비용을 줄일 수 있다. 그러나 본체(10)의 재질은 이에 한정하지 않는다.

본체(10)에는 광원을 구동시키는 구동부(미도시)가 포함될 수 있다. 구동부의 장착 위치는 특별히 한정하지 않는다.

구동부는 외부 전원으로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 직류 변환 장치, 광원의 구동을 제어하는 구동 칩, 광원을 보호하기 위한 ESD(Electro Static discharge) 보호 소자, 외부 신호를 수신하기 위한 수신모듈을 등을 포함할 수 있다.

회로 기판(20)은 본체(10)상에 배치될 수 있다. 회로 기판(20)은 인쇄 회로 기판 (Printed Circuit Board; PCB), 메탈 코어(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB 등에서 선택될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.

회로 기판(20)은 광을 반사시키기 위해 은(Ag), 알루미늄(Ag) 등과 같이 광을 반사시키는 물질 등이 코팅될 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다.

회로 기판(20)은 타원형, 원형 또는 다각형으로 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 실시 예에서는 가장자리가 팔각형인 회로 기판(20)을 도시하였다.

회로 기판(20)은 실시 예와 같이 일체로 형성되거나 두 개 이상으로 형성되어 서로 결합된 구조일 수 있다. 회로 기판(20)은 중앙에 홀(21)이 형성될 수도 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다.

발광소자(30)는 회로 기판(20) 상에 복수 개 배치될 수 있다. 발광소자(30)의 종류는 제한되지 않는다. 발광소자(30)는 적색, 녹색, 청색의 광을 방출하는 발광 다이오드(Light Emitting Diode)거나, 자외선 광(Ultraviolet light)를 방출하는 발광 다이오드일 수 있다.

발광소자(30)는 수평형(Lateral Type), 수직형(Vertical Type), 또는 플립칩형(Flip-chip Type)일 수 있으나, 발광소자의 구조는 특별히 제한하지 않는다. 광원 부재는 회로 기판(20)에 배치된 복수 개의 발광소자(30)를 포함하는 개념일 수 있다.

도 10을 참고하면, 발광소자(30)는 회로 기판(20)의 중심(C)을 둘러싸는 복수 개의 제1발광소자(31), 및 복수 개의 제1발광소자(31)를 둘러싸는 복수 개의 제2발광소자(32)를 포함할 수 있다.

복수 개의 제1발광소자(31)는 중심홀(21)과 제1가상원(C1) 사이에 배치될 수 있다. 복수 개의 제2발광소자(32)는 제2가상원(C2)과 회로 기판(20)의 가장자리(23) 사이에 배치될 수 있다. 이때, 중심홀(21), 제1가상원(C1), 및 제2가상원(C2)의 중심은 회로 기판(20)의 중심(C)과 일치할 수 있다.

복수 개의 제1발광소자(31)는 회로 기판(20)의 중심(C)을 기준으로 최내측의 발광소자일 수 있다. 복수 개의 제2발광소자(32)는 회로 기판(20)의 중심(C)을 기준으로 최외측 발광소자일 수 있다. 이하에서는 기판의 중심(C)을 향하는 방향을 내측으로 정의하고, 기판의 중심(C)에서 멀어지는 방향을 외측으로 정의한다.

복수 개의 제3발광소자(33)는 제1가상원과 제2가상원 사이에 배치될 수 있다. 도면상에서는 3개의 발광소자 라인을 도시하였으나, 이에 한정하지 않는다. 발광소자(30)의 배치 및 배치되는 라인의 개수는 적절히 조절될 수 있다.

예를 들어, 실시 예에서의 발광소자(30)는 기판의 형상에 따라 8각형의 형태로 배치되어 있으나 이에 한정하지 않는다. 발광소자(30)는 원형, 타원형 또는 다각형의 형태로 배치될 수도 있다.

도 9를 참고하면, 제 3 커버(40)는 회로 기판(20)에 결합하여 복수 개의 발광소자(30)를 덮을 수 있다. 제 3 커버(40)는 광을 투과시키는 재질이면 특별히 한정하지 않는다. 제 3 커버(40)는 회로 기판(20)의 형상과 대응되는 형상을 가질 수 있다.

제 3 커버(40)는 발광소자(30)와 마주보는 투광부(41), 투광부(41)의 외측에 연결되는 제1렌즈부(43), 투광부(41)의 내측에 연결되는 제2렌즈부(42)를 포함한다. 투광부(41)는 중앙에 제1홀(46)이 형성된 환형 형상을 가질 수 있다.

제1커버(50)는 본체(10)와 결합하여 회로 기판(20), 발광소자(30), 및 제 3 커버(40)를 수용할 수 있다. 제1커버(50)는 제 3 커버(40)를 통해 출사된 광을 확산시킬 수 있다. 제1커버(50)는 조명장치의 외관을 형성할 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명장치의 광균일도를 보여주는 도면이고, 도 12는 비교 예에 따른 조명장치의 광균일도를 보여주는 도면이다.

도 11을 참고하면, 제1발광소자(31)에서 방출된 광은 내측으로 확산되고 제2발광소자(32)에서 방출된 광은 외측으로 확산될 수 있다. 따라서, 제1 내지 제3발광소자(31, 32, 33)가 배치된 영역을 포함한 전면(W)에 광이 출사되므로 중앙부와 가장자리의 휘도가 개선될 수 있다. 즉, 제 3 커버(40)의 테두리부는 확산 렌즈 기능을 수행할 수 있다.

도 12와 같이 커버(4)가 단순히 발광소자는 보호하는 기능만을 수행한다면 각 발광소자(30)가 배치된 영역(W)에만 광이 출사되어 중앙부와 가장자리는 암부(B)가 형성될 수 있다.

도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명장치의 단면도이고, 도 14는 도 13의 C부분 확대도이고, 도 15는 도 13의 A부분 확대도이고, 도 16은 도 13의 B부분 확대도이다.

도 13 및 도 14를 참고하면, 제 3 커버(40)는 발광소자(30)와 마주보는 투광부(41), 투광부(41)의 내측면에 연결되는 제2렌즈부(42), 투광부(41)의 외측면에 배치되는 제1렌즈부(43), 제1렌즈부(43)를 기판에 고정하는 제1고정부(45), 및 제2렌즈부(42)를 회로 기판(20)에 고정하는 제2고정부(44)를 포함할 수 있다.

투광부(41)는 중앙에 제1홀(46)이 형성된 환형 구조일 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 투광부(41)는 전체적으로 돔(dome) 형상일 수도 있다. 이하에는 투광부(41)가 환형 구조인 것으로 설명한다.

제2렌즈부(42)는 제1발광소자(31)에서 방출되는 광을 내측으로 확산시킬 수 있다. 제2렌즈부(42)는 입사되는 광을 확산시킬 있도록 두께가 조절될 수 있다. 제2렌즈부(42)의 두께는 투광부(41)의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다. 즉, 제2렌즈부(42)는 확산 기능을 가질 수 있다. 예를 들어 제2렌즈부(42)는 확산 렌즈일 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 제2렌즈부(42)에 확산 필름을 부착하거나 확산 입자를 분산시킬 수도 있다.

제1렌즈부(43)는 제2발광소자(32)에서 방출되는 광을 외측으로 확산시킬 수 있다. 예시적으로 제1렌즈부(43)는 두께를 조절하여 입사되는 광을 확산시킬 있다. 제1렌즈부(43)의 두께는 투광부(41)의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다. 즉, 제1렌즈부(43)는 확산 기능을 가질 수 있다. 예를 들어 제1렌즈부(43)는 확산 렌즈일 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 제1렌즈부(43)에 확산 필름을 부착하거나 확산 입자를 분산시킬 수도 있다.

제2렌즈부(42)와 제1렌즈부(43)는 제3발광소자(33)의 광축을 기준으로 서로 대칭되는 형상일 수 있다. 즉, 제1렌즈부(43)와 제2렌즈부(42)는 동일한 형상의 렌즈일 수 있다. 그러나 제1렌즈부(43)와 제2렌즈부(42)는 서로 다른 형상을 가질 수도 있다.

제1렌즈부(43)와 제2렌즈부(42)가 확산 기능을 수행하지 않는 경우 등기구의 중심과 가장자리에서 발생하는 암부를 제거하기 위해 추가적으로 광원을 배치하여야 한다. 예시적으로 기판의 중심에 광원을 더 배치하여 등기구 중심에 발생한 암부를 제거할 수 있다. 그러나, 실시 예에 따르면, 제1렌즈부(43)와 제2렌즈부(42)가 광을 확산시키므로 발광소자의 개수를 줄일 수 있다.

실시 예에 따르면, 도 15와 같이 가장자리의 휘도를 높이기 위해 제1렌즈부(43)의 형상만을 제어하고, 도 16과 같이 중앙부의 휘도를 높이기 위해 제2렌즈부(42)의 형상만을 제어하므로 커버 제작이 용이해진다. 즉, 발광소자의 개수가 많아져 커버가 커지는 경우에도 양 테두리부(42, 43)의 형상만을 고려하면 되므로 제작이 용이하다.

예시적으로 커버에 각 발광소자에 대응되는 렌즈를 형성하는 경우, 발광소자 상에 정확히 매칭되도록 렌즈를 형성해야 하므로 제작 비용이 상승하는 문제가 있다.

도 17은 테두리부의 구조를 보여주는 도면이고, 도 18은 테두리부에 의해 광이 확산되는 상태를 보여주는 도면이고, 도 19는 조명장치에서 출사된 광의 강도를 측정한 그래프이다.

도 17을 참고하면, 제2렌즈부(42)는 투광부(41)에서 멀어질수록 두꺼워지는 제1영역(42a) 및 제1영역(42a)에서 멀어질수록 얇아지는 제2영역(42b)을 포함할 수 있다. 투광부(41)와 제1영역(42a)의 경계는 제1발광소자(31)의 중심에서 수직한 방향인 광축(P1)일 수 있다.

투광부(41)는 일정한 두께(d1)를 갖고 평탄한 제1투광영역(41a), 및 제1투광영역(41a)과 제1영역(42a)을 연결하는 연결부(41b)를 포함할 수 있다. 연결부(41b)의 두께는 제1투광영역(41a)에서 멀어질수록 점차 증가할 수 있다.

이하에서는 예시적으로 제2렌즈부(42)를 기준으로 설명하나 전술한 바와 같이 제2렌즈부(42)는 제1렌즈부(43)와 동일한 구조를 가질 수 있다.

제1영역(42a)과 제2영역(42b)의 경계 지점의 두께(d2)는 투광부(41)의 두께(d1)보다 두꺼울 수 있다. 제1영역(42a)과 제2영역(42b)의 경계 지점과 투광부(41)의 두께비(d2:d1)는 2:1 내지 3:1일 수 있다.

테두리부의 두께는 제1영역(42a)과 제2영역(42b)의 경계 지점에서 가장 두꺼울 수 있다. 이때, 경계 지점을 연장한 가상선(S)은 제1발광소자(31)의 상부면과 33도 내지 55도의 각도(θ)를 가질 수 있다. 상기 각도 범위를 만족하는 경우 조명장치의 중앙과 가장자리에 발생하는 암부를 효과적으로 제거할 수 있다. 확산 효과를 위해 태두리부의 외면에는 요철 형상이 형성될 수 있다.

제2고정부(44)는 나사 등에 의해 회로 기판(20)에 결합됨으로써 제 3 커버(40)를 회로 기판(20)에 고정할 수 있다. 내측 테부리부(42)와 제2고정부(44)의 경계의 두께(d3)는 제1투광영역(41a)의 두께(d1)보다 두꺼울 수 있다.

도 18 및 도 19를 참고하면, 제1발광소자(31)에서 출사되는 빔의 패턴은 테두리부가 두꺼워지는 방향으로 35도 내지 55도를 최대 강도로 하는 빔 형상을 가지며, 최대 강도를 기준으로 점차 강도가 감소하는 형상을 갖는다.

즉, 제1발광소자(31)에서 방출된 광 중에서 상당 부분이 제2렌즈부(42)에 의해 커버의 내측으로 굴절 및/또는 확산되었음을 알 수 있다.

도 13 및 도 17을 참고하면, 제1영역(42a)과 제2영역(42b)의 경계 지점을 연장한 가상선(S)은 제1커버(50)의 높이와 하기 관계식을 만족할 수 있다.

[수학식 1]

0.8(2H/W) < tanθ < 1.2(2H/W)

여기서 θ는 가상선(S)이 발광소자의 상부면과 이루는 각도이고, H는 제1커버(50)의 높이이고, W는 제1발광소자들(31)의 중심 사이의 거리이다. 경계 지점을 연장한 가상선(S)은 기판과 제1커버(51)의 중심을 연결하는 가상의 축(OA)상에서 교차할 수 있다. 예시적으로 가상선(S)은 제1커버(50)의 중심(51)에서 교차할 수 있다.

제1영역(42a)과 제2영역(42b)의 경계 지점을 연장한 가상선(S)의 각도(θ)가 상기 범위를 만족하는 경우 조명장치의 발광면에 전체적으로 광이 고르게 분포하여 광 균일도가 향상될 수 있다.

그러나, 가상선(S)의 각도(θ)가 0.8(2H/W) 미만이거나 1.2(2H/W)를 초과하는 경우에는 조명장치의 중심부와 가장자리에 광을 충분히 확산시키지 못하여 휘선 또는 암부가 발생할 수 있다.

도 20은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명장치의 발광사진이고, 도 21은 도 20의 휘도 그래프이고, 도 22는 일반적인 조명장치의 발광사진이고, 도 23은 도 22의 휘도 그래프이다.

도 20을 참고하면, 실시 예에 따른 조명장치는 발광소자(30)에서 출사된 광이 확산되어 중앙부와 가장자리의 휘도가 향상된 것을 확인할 수 있다. 도 21을 참고하면 중앙부(거리 0)의 휘도가 약 6000cd/m²로 주변과 크게 차이가 없음을 알 수 있다. 따라서, 중앙부의 암부가 개선되었음을 알 수 있다.

이에 비해, 도 22 및 도 23을 참고하면, 일반적인 조명장치는 주변부의 휘도가 약 10000cd/m²인데 반해, 중앙부(거리 0)의 휘도는 약 4000cd/m²로 발광 정도가 크게 차이가 있음을 알 수 있다. 따라서, 중앙부에 암부가 형성될 수 있다.

실시 예에 따르면, 제1렌즈부(43)에 의해 가장자리의 휘도가 상승하고 제2렌즈부(42)에 의해 중심부의 휘도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 조명장치의 전체적인 광 균일도를 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 실시 예의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서의 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.