KR20130121602A

KR20130121602A - 발광장치

Info

Publication number: KR20130121602A
Application number: KR1020120044964A
Authority: KR
Inventors: 박종진
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2032-04-27
Also published as: CN103375717B; KR101906893B1; DE102013103936A1; JP2013232644A; TWI599743B; US8920001B2; CN103375717A; TW201344106A; US20130286656A1

Abstract

본 발명의 일 실시형태에 따른 발광장치는, 광원; 상기 광원의 둘레에 배치되어 빛을 반사하는 반사면을 구비하는 반사부; 상기 광원과 상기 반사면 사이에 배치되며, 상기 광원의 빛을 일부 반사시키고 일부는 상기 반사면측으로 투과시키는 확산부;를 포함할 수 있다.

Description

발광장치{LIGHT EMITTING DEVICE}

본 발명은 발광장치에 관한 것이다.

최근 개인 휴대전화나 PDA 등과 같은 이동통신 단말기는 물론 각종 전자제품에는 전기적 신호에 따라 발광이 이루어지도록 하는 발광다이오드(Light Emitting Diode : LED)로 만들어진 발광소자가 발광원으로 널리 사용되고 있다.

LCD와 같은 화상표시장치의 경우 액정패널에 정보를 표시하기 위해서 액정패널의 후방에서 조명하기 위한 백라이트 유닛이 면발광장치로 사용된다. 이와 같은 면발광장치는 빛의 휘도는 높이고, 고른 면광원을 형성하여 액정패널을 균일하게 조사해야 하며, 이는 제품의 품질면에서 매우 중요하다고 할 수 있다. 높은 휘도와 균일한 발광을 위해서는 발광소자의 수를 늘리고, 발광소자를 조밀하게 배치시키는 것을 통해 구현이 가능하다.

그러나, 발광소자의 수가 증가함에 따라 제조비용 또한 상승하게 되는 단점이 있으며, 다량의 발광소자에서 발생하는 열을 방출시키기 위한 별도의 수단이 추가로 필요하여 부품수 증가 및 장치가 복잡해지는 문제가 발생한다.

한편, 균일한 발광 특성과 함께 최근에는 제품의 소형화 및 슬림화 추세에 따라서 제품의 사이즈를 줄이는 방향으로 다양한 기술이 개발되고 있다.

따라서, 당 기술분야에서는 광원으로 사용되는 발광소자의 수량을 줄일 수 있으면서도 휘도 균일도를 향상시킬 수 있으며, 장치의 슬림화가 가능한 발광장치가 요구되고 있다.

또한, 상기 확산부는 기울기를 가지며 상기 광원을 향해 경사진 구조로 배치되며, 상기 기울기의 변경을 통해 투과되는 빛의 양을 조절할 수 있다.

또한, 상기 확산부의 기울기는 상기 반사면의 기울기와 같거나 상대적으로 더 클 수 있다.

또한, 상기 확산부는 실리콘 또는 에폭시 수지에 광 반사성 입자가 분산되어 이루어질 수 있다.

또한, 상기 확산부는 제1 확산부 및 제2 확산부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 반사면과 상기 확산부는 상기 광원의 양 측에 배치되며, 상기 광원을 기준으로 대칭을 이룰 수 있다.

또한, 상기 광원과 확산부 상에 배치되는 확산판을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 확산판은 상기 확산부와 동일한 재질로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 확산부는 상기 투과된 빛을 상기 반사면 측으로 확산시킬 수 있다.

또한, 상기 광원은 기판과, 상기 기판 상에 실장되어 배열되는 복수의 발광소자를 포함할 수 있다.

또한, 상기 광원은 선광원을 포함하며, 적어도 하나가 구비될 수 있다.

또한, 상기 반사부는 금속 재질로 이루어질 수 있다.

광원으로 사용되는 발광소자의 수량을 줄일 수 있으면서도 휘도 균일도가 향상될 수 있고, 장치의 슬림화가 가능한 발광장치가 제공될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 발광장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 단면도이다.
도 3은 도 1의 발광장치에서 확산부의 기울기가 변경되는 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 발광장치에서 광원이 복수개로 구비되는 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 발광장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 도 1의 발광장치가 채용된 화상표시장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 도 1의 발광장치가 채용된 조명장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다.

그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시형태에 따른 발광장치(10)에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 발광장치를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 단면도이며, 도 3은 도 1의 발광장치에서 확산부의 기울기가 변경되는 구조를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 4는 도 1의 발광장치에서 광원이 복수개로 구비되는 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 발광장치(10)는 광원(100), 반사부(200), 확산부(300)를 포함하여 구성되며, 상기 광원(100)과 확산부(300) 상에 배치되는 확산판(400)을 더 포함할 수 있다.

광원(100)은 기판(110)과, 상기 기판(110) 상에 실장되어 배열되는 복수의 발광소자(120)를 포함할 수 있다.

상기 기판(110)은 인쇄회로기판(PCB)의 일종으로 에폭시, 트리아진, 시리콘, 폴리이미드 등을 함유하는 유기 수지 소재 및 기타 유기 수지 소재로 형성될 수 있다. 또한, 상기 기판(110)은 AlN, Al₂O₃ 등의 세라믹 소재로 형성될 수 있고, 금속 및 금속 화합물을 소재로 하여 형성될 수도 있으며, 예를 들어 메탈 PCB, 금속 코어 PCB(MCPCB) 등을 포함할 수 있다. 상기 기판(110)은 소정 길이의 바 형태로 형성될 수 있으며, 이에 따라, 상기 광원(100)은 선광원의 구조를 가질 수 있다.

상기 발광소자(120)는 외부에서 인가되는 전기 신호, 즉 전원에 의해 소정 파장의 빛을 발생시키는 반도체 소자의 일종이며, 발광다이오드(LED)를 포함할 수 있다. 상기 발광소자(120)는 함유되는 물질에 따라서 청색광, 적색광 또는 녹색광을 발생시킬 수 있으며, 백색광을 발생시킬 수도 있다. 상기 발광소자(120)는 복수개가 상기 바 형태의 기판(110) 상에 일렬로 배열되어 선광원을 이룰 수 있다. 이 경우, 상기 발광소자(120)는 동일한 파장의 빛을 발생시키는 동종(同種)이거나 또는 서로 상이한 파장의 빛을 발생시키는 이종(異種)으로 구성될 수 있다. 상기 발광소자(120)는 LED 칩 자체일 수 있고, 또는 LED 칩을 내부에 구비하는 패키지 단품일 수 있다. 상기 발광소자(120)가 LED 칩인 경우 상기 발광소자(120) 상에는 파장변환을 위한 파장변환층(미도시)이 구비될 수 있다.

본 실시형태에서는 상기 광원(100)이 단일로 구비되는 것으로 도시하고 있으나 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 광원(100)은 복수개가 연결되어 하나의 선광원을 이루는 것도 가능하다. 또한, 도 4에서 도시하는 바와 같이, 상기 광원(100)은 1열 이상으로 구비될 수 있다.

반사부(200)는 상기 광원(100)이 놓여 지지되는 박스형 구조물로 일종의 하우징에 해당한다. 상기 반사부(200)는 상기 광원(100)이 놓이는 바닥면(210)과, 상기 광원(100)의 둘레에 배치되어 빛을 반사하는 반사면(220)을 구비할 수 있다.

상기 반사부(200)는 상기 광원(100)을 안정적으로 지지할 수 있고, 상기 광원(100)에서 발생되는 열을 외부로 용이하게 방출할 수 있는 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 예를 들어, 금속 재질로 이루어질 수 있다. 상기 반사부(200)는 광 반사도가 높은 물질로 이루어지는 미도시된 반사층을 내부 표면에 추가로 구비할 수 있다.

상기 반사면(220) 중 상기 광원(100)의 양 측에 각각 배치되어 상기 광원(100)의 길이방향을 따라서 나란하게 연장되는 한 쌍의 반사면(220)은 소정의 기울기(θ1)를 가지며, 상기 광원(100)을 향해 경사진 구조로 배치될 수 있다. 즉, 상기 반사부(200)의 바닥면(210)의 양측 단부로부터 발광 방향인 상부 방향을 향해 연장되는 상기 한 쌍의 반사면(220)은 상기 바닥면(210)에 대해 직각이 아닌 둔각의 기울기로 경사질 수 있다. 그리고, 상기 경사진 한 쌍의 반사면(220)은 상기 광원(100)을 기준으로 대칭을 이룰 수 있다. 이러한 반사면(220)의 구조를 통해 상기 반사부(200)는 일종의 반사컵 구조를 가질 수 있다.

확산부(300)는 상기 광원(100)과 상기 경사진 반사면(220) 사이에 배치되며, 상기 광원(100)에서 조사된 빛을 일부 반사시키고, 일부는 상기 반사면(220)측으로 투과 및 확산시킨다. 상기 확산부(300)는 실리콘 또는 에폭시 수지와 같은 광 투과성을 갖는 재질로 이루어질 수 있으며, 내부에 광 반사성 입자가 분산되어 함유될 수 있다.

도 1 및 도 2에서 도시하는 바와 같이, 상기 확산부(300)는 상기 경사진 반사면(220)과 같이 상기 광원(100)의 양 측에서 상기 광원(100)의 길이 방향을 따라서 나란하게 배치될 수 있다. 그리고, 상기 반사면(220)과 마찬가지로 상기 광원(100)을 기준으로 대칭을 이루도록 한다.

한편, 상기 확산부(300)는 상기 반사부(200)의 바닥면(210)에 대해 둔각의 기울기로 경사질 수 있다. 즉, 상기 반사면(220)과 유사하게 소정 크기의 기울기(θ2)를 가지며, 상기 광원(100)을 향해 경사진 구조로 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 확산부(300)의 기울기(θ2)는 상기 반사면(220)의 기울기(θ1)와 적어도 같거나, 상대적으로 더 큰 기울기 값을 가질 수 있다.

상술한 구조로 배치되는 상기 확산부(300)를 통해 상기 반사부(200)의 중앙 영역에서 가장자리 쪽인 상기 반사면(220) 측으로 조사되는 빛의 일부는 도중에 상기 확산부(300)에 의해 반사되어 외부인 상부 방향으로 진행하게 된다. 그리고, 상기 확산부(300)를 투과한 나머지 빛은 상기 확산부(300)에 의해 굴절 및 확산되고, 상기 반사면(200)에 의해 반사되어 상부 방향으로 진행하게 된다. 즉, 반사부(200)의 중심부에서 가장자리 쪽으로 조사되는 빛의 일부가 가장자리 영역에 인접한 위치에서 확산부(300)를 통해 외부로 방출되록 하고, 나머지 빛을 가장자리 영역에서 반사면(220)을 통해 외부로 방출되도록 하는 것이다. 이와 같이 광원(100)이 위치한 중심 영역에 비해 상대적으로 휘도가 낮은 가장자리 영역에서 빛이 2중으로 방출되도록 함으로써 방출되는 빛의 중첩 등에 의해 가장자리 영역에서의 휘도는 증가될 수 있다. 특히, 확산부(300)를 투과한 후에 반사면(220)에 도달하는 빛은 확산부(300)에 의해 확산된 상태이고, 빛이 보다 균일하게 확산된 상태에서 반사면(220)에 의해 반사되어 외부로 방출되기 때문에 가장자리 영역에서의 휘도는 보다 균일해질 수 있다. 따라서, 반사부(200)의 중앙 영역에서의 휘도와 가장자리 영역에서의 휘도 차이가 줄어들게 되므로, 전체적인 휘도 균일도는 향상될 수 있다.

한편, 확산부(300)를 통해 휘도 균일도가 향상되도록 하기 위해서는 상기 확산부(300)를 투과하는 빛의 양을 적절히 조절하는 것이 중요하다. 즉, 확산부(300)를 투과하는 빛의 양이 너무 적으면 가장자리 영역에서의 휘도는 낮아지게 되며, 따라서 가장자리 영역에서 암부 등이 발생하는 문제가 있을 수 있다. 또한, 확산부(300)를 투과하는 빛이 너무 많으면 확산부(300)에 의해 반사되어 방출되는 빛의 양이 줄어들게 되며, 따라서 가장자리 영역에서의 휘도는 확산부(300)가 생략된 구조에서와 같이 낮아지게 된다. 따라서, 전체적으로 휘도가 균일하지 못한 문제가 발생한다.

이와 같이, 확산부(300)를 투과하는 빛의 양을 적절히 조절하는 것이 중요하며, 도 3에 도시된 바와 같이 본 실시형태에서는 확산부(300)의 기울기(θ2)의 변경을 통해 투과되는 빛의 양을 조절할 수 있다. 구체적으로, 상기 확산부(300)의 기울기(θ2)를 변경시킴으로써 상기 광원(100)에서 방출되어 상기 확산부(300)로 입사되는 빛의 입사각이 변화하게 되며, 이러한 입사각이 변화함에 따라서 빛은 상기 확산부(300)와의 계면에서 전반사되어 외부로 방출되거나, 굴절되어 상기 확산부(300)를 투과할 수 있다. 따라서, 확산부(300)의 기울기(θ2)를 적절히 변경시킴으로써 상기 확산부(300)를 투과하는 빛의 양을 조절한다.

확산판(400)은 상기 광원(100)과 확산부(300) 상에 배치되어 상기 광원에서 방출되는 빛을 직접 투과 및 확산시키거나, 상기 확산부(300)를 통해 반사되어 방출된 빛과 상기 반사면(220)에 의해 반사되어 방출된 빛을 투과 및 확산시킨다. 이를 통해 상기 반사부(200)의 상부로 방출되는 빛이 전체적으로 보다 균일한 휘도로 발광되도록 할 수 있다. 상기 확산판(400)은 상기 확산부(300)와 동일한 재질로 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 확산판(400)과 확산부(300)를 통해 상기 광원(100)을 상부와 측부 쪽에서 입체적으로 감싸는 구조를 이루어 상기 광원(100)에서 방출되는 빛이 전체적으로 확산되도록 할 수 있다.

도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시형태에 따른 발광장치(10')를 설명한다. 도 5에서 도시하는 실시형태에 따른 발광장치를 구성하는 구성은 상기 도 1 내지 도 4에 도시된 실시형태와 기본적인 구조는 실질적으로 동일하다. 다만, 확산부(300')의 구조가 상기 도 1 내지 도 4에 도시된 실시형태와 다르기 때문에 이하에서는 앞서 설명한 실시형태와 중복되는 부분에 관한 설명은 생략하고, 확산부(300')에 관한 구성을 위주로 설명한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 발광장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 5에서 도시하는 바와 같이, 확산부(300')는 제1 확산부(310) 및 제2 확산부(320)를 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우, 제1 확산부(310)와 제2 확산부(320)는 각각 서로 상이한 기울기를 가지며 상기 광원(100)에 대해 경사지게 구비될 수 있다. 이를 통해, 상기 광원(100)에서 반사면(220) 방향을 향해 조사되는 빛을 제1 확산부(310)를 통해 일부는 반사시키고, 일부는 제2 확산부(320)를 향해 투과 및 확산되도록 한다. 그리고, 제2 확산부(320)를 통해 다시 일부는 반사시키고, 일부는 반사면(220)을 향해 투과 및 확산되도록 한다. 이러한 일련의 반사, 투과 및 확산 과정을 거쳐 상기 반사부(200)에서 방출되는 빛은 전체적으로 보다 균일한 휘도로 발광될 수 있다.

도 6은 도 1의 발광장치가 채용된 화상표시장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 7은 도 1의 발광장치가 채용된 조명장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.

상기와 같이 구성되는 발광장치는 도 6 및 도 7에서 도시하는 바와 같이, 화상표시장치(1)나 조명장치(2)의 발광원으로 채용될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 발광장치(10)의 상부에는 액정패널(20)이 배치될 수 있고, 상기 발광장치(10)는 상기 액정패널(20)로 빛을 조명할 수 있다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 발광장치(10)는 히트 싱크(30)와 체결되어 실내등, 차량용 전조등과 같은 조명장치(2)에 사용되어 빛을 조명할 수 있다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다.

따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

100... 광원 110... 기판
120... 발광소자 200... 반사부
210... 바닥면 220... 반사면
300... 확산부 400... 확산판

Claims

광원;
상기 광원의 둘레에 배치되어 빛을 반사하는 반사면을 구비하는 반사부;
상기 광원과 상기 반사면 사이에 배치되며, 상기 광원의 빛을 일부 반사시키고 일부는 상기 반사면측으로 투과시키는 확산부;
를 포함하는 발광장치.
제1항에 있어서,
상기 확산부는 기울기를 가지며 상기 광원을 향해 경사진 구조로 배치되며, 상기 기울기의 변경을 통해 투과되는 빛의 양을 조절하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
제2항에 있어서,
상기 확산부의 기울기는 상기 반사면의 기울기와 같거나 상대적으로 더 큰 것을 특징으로 하는 발광장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 확산부는 실리콘 또는 에폭시 수지에 광 반사성 입자가 분산되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광장치.
제1항에 있어서,
상기 확산부는 제1 확산부 및 제2 확산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
제1항에 있어서,
상기 반사면과 상기 확산부는 상기 광원의 양 측에 배치되며, 상기 광원을 기준으로 대칭을 이루는 것을 특징으로 하는 발광장치.
제1항에 있어서,
상기 광원과 확산부 상에 배치되는 확산판을 더 포함하는 발광장치.
제7항에 있어서,
상기 확산판은 상기 확산부와 동일한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광장치.
제1항에 있어서,
상기 확산부는 상기 투과된 빛을 상기 반사면 측으로 확산시키는 것을 특징으로 하는 발광장치.
제1항에 있어서,
상기 광원은 기판과, 상기 기판 상에 실장되어 배열되는 복수의 발광소자를 포함하는 발광장치.
제10항에 있어서,
상기 광원은 선광원을 포함하며, 적어도 하나가 구비되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
제1항에 있어서,
상기 반사부는 금속 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광장치.