KR102277125B1

KR102277125B1 - 광원 모듈, 조명 장치 및 조명 시스템

Info

Publication number: KR102277125B1
Application number: KR1020140069233A
Authority: KR
Inventors: 지원수; 박헌용; 하상우
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2014-06-09
Filing date: 2014-06-09
Publication date: 2021-07-15
Anticipated expiration: 2034-06-09
Also published as: US20150354786A1; JP6041450B2; US9593827B2; DE102015101557A1; KR20150141220A; JP2015233124A; CN105221982A; DE102015101557B4

Abstract

본 발명의 일 실시 형태에 따른 광원 모듈은, 발광소자; 및 상기 발광소자 상에 배치되며 광축이 지나는 중앙이 광출사 방향으로 함몰된 홈부를 갖는 제1면과, 상기 제1면과 반대에 배치되며 상기 홈부를 통해 입사된 광이 굴절되어 외부로 방출되는 제2면을 갖는 광학소자를 포함하며, 상기 광학소자는 상기 제2면에 배치되며 상기 광축에서 상기 제1면과 연결되는 테두리 방향으로 주기적으로 배열된 복수의 요철부를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

광원 모듈, 조명 장치 및 조명 시스템{LIGHT SOURCE MODULE, LIGHTING DEVICE AND LIGHTING SYSTEM}

본 발명은 광원 모듈, 조명 장치 및 조명 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 발광다이오드(LED)용 렌즈는 원가 절감을 위해 플라스틱 사출성형 방법으로 제작되는데, 광학 설계도를 참조하여 금형을 제작하고 이것을 이용하여 렌즈를 대량생산한다. 이는 유리 가공 렌즈에 비해 정밀도가 낮지만 최근 슬림화 요구가 강화되면서 보다 정밀한 가공을 요하고 있다. 특히, 슬림화에 따른 미세한 사출성형 조건에 따라 렌즈의 성능이 결정되는데, 동일한 금형을 사용하더라도 사출성형 조건에 따라서 성능 차이가 나타나는 어려움이 있다. 그리고, 비록 렌즈별 미세한 차이라 할지라도 복수개가 조립되어 배열되는 경우 각 특성에 의해 조명 장치 또는 디스플레이 장치에서 얼룩(mura)과 같은 광 균일도(Optical Uniformity)불량이 발생할 수 있다.

이에, 당 기술분야에서는 얼룩의 발생을 방지하고 광 분포를 균일하게 할 수 있는 방안이 요구되고 있다.

다만, 본 발명의 목적은 이에만 제한되는 것은 아니며, 명시적으로 언급하지 않더라도 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 이에 포함된다고 할 것이다.

본 발명의 일 실시 형태에 따른 광원 모듈은, 발광소자; 및 상기 발광소자 상에 배치되며 광축이 지나는 중앙이 광출사 방향으로 함몰된 홈부를 갖는 제1면과, 상기 제1면과 반대에 배치되며 상기 홈부를 통해 입사된 광이 굴절되어 외부로 방출되는 제2면을 갖는 광학소자를 포함하며, 상기 광학소자는 상기 제2면에 배치되며 상기 광축에서 상기 제1면과 연결되는 테두리 방향으로 주기적으로 배열된 복수의 요철부를 가질 수 있다.

상기 복수의 요철부는 각각 상기 광축을 기준으로 동심원을 이루며 배열될 수 있다.

상기 복수의 요철부는 상기 광축을 중심으로 나선형 배열을 가질 수 있다.

상기 주기는 0.01mm 내지 0.04mm 사이의 범위를 가질 수 있다.

상기 제2면은 광이 진행하는 방향으로 볼록하게 돌출되며, 상기 광축이 지나는 중앙이 상기 홈부를 향해 오목하게 함몰된 변곡점을 가지는 구조를 가질 수 있다.

상기 제2면은 상기 광축을 따라 상기 홈부를 향해 함몰되어 오목한 곡면을 가지는 오목부와, 상기 오목부의 가장자리로부터 상기 광학소자의 테두리까지 연속하여 연장되는 볼록한 곡면을 가지는 볼록부를 포함할 수 있다.

상기 홈부는 상기 발광소자 상부에서 상기 발광소자와 마주하도록 배치될 수 있다.

상기 홈부는 상기 제1면으로 노출되는 단면의 크기가 상기 발광소자의 발광면보다 클 수 있다.

상기 광학소자는 상기 제1면이 상기 발광소자와 마주하고, 상기 발광소자의 상면과 적어도 동일한 레벨에 위치하도록 상기 발광소자 상부에 배치될 수 있다.

상기 제1면에는 상기 발광소자의 빛 중 상기 제2면에서 전반사되어 상기 제1면으로 향하는 빛을 재반사시켜 상기 제2면을 통해 외부로 방출되도록 하는 반사홈부가 더 구비될 수 있다.

상기 반사홈부는 상기 제1면의 가장자리 부근에서 중앙의 상기 홈부를 둘러싸는 구조로 구비되며, 상기 광축을 기준으로 회전대칭을 이룰 수 있다.

상기 반사홈부는 정점이 상기 홈부보다 낮는 높이에 위치하는 구조를 가지도록 형성되며, 상기 정점과 상기 제1면을 연결하는 경사면과, 상기 정점과 상기 테두리를 연결하는 반사면을 포함할 수 있다.

상기 반사면은 완만한 곡면을 가질 수 있다.

상기 제1면에는 상기 광학소자를 지지하는 지지부가 더 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 따른 조명 장치는, 전기 연결 구조를 갖는 하우징; 및 상기 하우징에 장착되는 적어도 하나의 광원 모듈을 포함할 수 있다.

상기 하우징에 장착되며 상기 적어도 하나의 광원 모듈을 덮는 커버를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 따른 조명 시스템은, 주변의 온도 및 습도 중 적어도 하나의 공기 조건을 측정하는 센싱부; 상기 센싱부에 의해 측정된 적어도 하나의 공기 조건을 설정값과 비교하는 제어부; 전원을 공급하는 구동부; 및 적어도 하나의 조명 장치를 포함하며, 상기 구동부에서 공급하는 전원에 따라 구동하는 조명부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 비교 결과를 통해 상기 조명부의 색온도를 결정할 수 있다.

상기 적어도 하나의 조명 장치는 전기 연결 구조를 갖는 하우징과, 상기 하우징에 장착되는 적어도 하나의 광원 모듈을 포함하며, 상기 적어도 하나의 광원 모듈은, 발광소자; 및 상기 발광소자 상에 배치되며 광축이 지나는 중앙이 광출사 방향으로 함몰된 홈부를 갖는 제1면과, 상기 제1면과 반대에 배치되며 상기 홈부를 통해 입사된 광이 굴절되어 외부로 방출되는 제2면을 갖는 광학소자를 포함하며, 상기 광학소자는 상기 제2면에 배치되며 상기 광축에서 상기 제1면과 연결되는 테두리 방향으로 주기적으로 배열된 복수의 요철부를 가질 수 있다.

상기 조명부는 제1 색온도를 갖는 제1 광을 방출하는 제1 조명 장치와 제2 색온도를 갖는 제2 광을 방출하는 제2 조명 장치를 포함하며, 상기 제어부는 상기 제1 광과 제2 광을 혼합하여 상기 결정된 상기 조명부의 색온도를 갖는 광을 구현할 수 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 얼룩의 발생을 방지하고 광 분포를 균일하게 할 수 있는 광원 모듈, 조명 장치 및 조명 시스템이 제공될 수 있다.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 광원 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 광원 모듈의 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 광원 모듈에 채용된 광학소자의 일 예를 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 광원 모듈에 채용될 수 있는 광학소자의 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 2의 광원 모듈에서 빛의 광경로를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은 요철부를 통과하는 빛의 광경로를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 형태에 광원 모듈을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 광원 모듈에서 빛의 광경로를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 9a 및 도 9b는 각각 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 광원 모듈을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 10은 광학소자를 제조하는데 사용되는 금형의 일 예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 11a 및 도 11b는 도 10에 도시된 금형을 가공하는 과정을 개략적으로 나타내는 평면도 및 단면도이다.
도 12a 및 도 12b는 광학소자를 제조하는데 사용되는 금형의 다른 예를 개략적으로 나타내는 평면도 및 단면도이다.
도 13은 툴의 종류와 가공 피치에 따른 광 특성을 실험적으로 얻은 사진이다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 광원 모듈에 채용될 수 있는 발광소자의 다양한 예를 나타내는 단면도이다.
도 16은 CIE1931 좌표계이다.
도 17 내지 도 19는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 광원 모듈에 채용될 수 있는 발광다이오드 칩의 다양한 예를 나타내는 단면도이다.
도 20은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 조명 장치(벌브형)를 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.
도 21은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 조명 장치(L램프형)를 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.
도 22는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 조명 장치(평판형)를 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.
도 23은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 조명 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 24는 도 23에 도시된 조명 시스템의 조명부의 상세 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 25는 도 23에 도시된 조명 시스템의 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 26은 도 23에 도시된 조명 시스템을 개략적으로 구현한 사용 예시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 본 명세서에서, '상', '상부', '상면', '하', '하부', '하면', '측면' 등의 용어는 도면을 기준으로 한 것이며, 실제로는 소자나 구성요소가 배치되는 방향에 따라 달라질 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 광원 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 광원 모듈의 단면도이다.

도 1 및 도 2에서 도시하는 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 광원 모듈(10)은 발광소자(100) 및 상기 발광소자(100) 상에 배치되는 광학소자(200)를 포함하여 구성될 수 있다.

발광소자(100)는 외부에서 인가되는 구동 전원에 의해 소정 파장의 광을 발생시키는 광전소자일 수 있다. 예를 들어, n형 반도체층 및 p형 반도체층과 이들 사이에 배치된 활성층을 갖는 반도체 발광다이오드(LED) 칩 및 이를 구비한 패키지를 포함할 수 있다.

상기 발광소자(100)는 함유되는 물질 또는 형광체와의 조합에 따라서 청색 광, 녹색 광 또는 적색 광을 발광할 수 있으며, 백색 광, 자외 광 등을 발광할 수도 있다.

상기 발광소자(100)로는 다양한 구조의 발광다이오드(LED) 칩 또는 이러한 LED 칩을 내부에 구비하는 다양한 형태의 LED 패키지가 사용될 수 있다. 상기 발광소자의 구체적인 구성 및 구조에 대해서는 추후 설명한다.

광학소자(200)는 상기 발광소자(100) 상에 배치되어 상기 발광소자(100)에서 방출되어 외부로 조사되는 광의 지향각을 조절할 수 있다. 상기 광학소자(200)는 상기 광을 확산시켜 넓은 지향각을 구현하는 광(廣)지향각 렌즈를 포함할 수 있다.

상기 광학소자(200)는 상기 발광소자(100) 상에 배치되는 제1면(201)과, 상기 제1면(201)과 반대에 배치되며 상기 발광소자(100)의 광이 굴절되어 외부로 방출되는 제2면(202)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 광학소자(200)는 상기 제1면(201)이 상기 발광소자(100)와 마주하고, 상기 발광소자(100)의 상면과 적어도 동일한 레벨에 위치하도록 상기 발광소자(100) 상부에 배치될 수 있다. 물론, 실시 형태에 따라서 상기 제1면(201)이 상기 발광소자(100)의 상면보다 상측에 위치하거나, 하측에 위치하도록 배치되는 것도 가능하다.

상기 제1면(201)은 상기 발광소자(100)와 마주하는 면으로 상기 광학소자(200)의 바닥면에 해당되며, 전체적으로 평평한 원 형상의 단면 구조를 가질 수 있다. 광축(Z)이 지나는 상기 제1면(201)의 중앙에는 광출사 방향으로 함몰된 홈부(210)가 구비될 수 있다.

상기 홈부(210)는 상기 광학소자(200)의 중심을 지나는 광축(Z)에 대해 회전대칭을 이루는 구조를 가지며, 그 표면은 상기 발광소자(100)의 광이 입사되는 입사면으로 정의될 수 있다. 따라서, 상기 발광소자(100)에서 발생된 광은 상기 홈부(210)를 통과하여 상기 광학소자(200) 내부로 진행하게 된다.

상기 홈부(210)는 상기 제1면(201)으로 노출되는 단면의 크기가 상기 발광소자(100)의 발광면보다 크도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 발광소자(100)를 덮는 형태로 상기 발광소자(100)의 상부에서 상기 발광소자(100)와 마주하여 배치될 수 있다.

상기 제2면(202)은 상기 홈부(210)을 통해 상기 광학소자(200) 내부로 들어온 광이 외부로 방출되는 광출사면으로 상기 광학소자(200)의 상면에 해당된다. 상기 제2면(202)은 전체적으로 상기 제1면(201)과 연결되는 테두리로부터 상부 방향으로 돔 형태로 돌출되고, 상기 광축(Z)이 지나는 중앙이 상기 홈부(210)를 향해 오목하게 함몰되어 변곡점을 가지는 구조를 가질 수 있다.

구체적으로, 상기 제2면(202)은 상기 광축(Z)을 따라 상기 홈부(210)를 향해 함몰되어 오목한 곡면을 가지는 오목부(220)와, 상기 오목부(220)의 가장자리로부터 상기 테두리까지 연속하여 연장되는 볼록한 곡면을 가지는 볼록부(230)를 포함할 수 있다.

한편, 상기 제2면(202)에는 상기 광축(Z)에서 상기 제1면(201)과 연결되는 광학소자(200)의 테두리 방향으로 복수의 요철부(240)가 주기적으로 배열될 수 있다.

도 3은 도 1에 도시된 광원 모듈에 채용된 광학소자의 일 예를 나타내는 평면도이다. 도 3에서 도시하는 바와 같이, 상기 복수의 요철부(240)는 각각 상기 광학소자(200)의 수평 단면형상에 대응하는 링 형상을 가질 수 있으며, 각각 상기 광축(Z)을 기준으로 동심원을 이룰 수 있다. 그리고, 상기 광축(Z)을 중심으로 상기 제2면(202)의 오목부(220)와 볼록부(230)의 표면을 따라 주기적인 패턴을 이루며 방사상으로 확산되는 구조로 배열될 수 있다.

한편, 도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 광원 모듈에 채용될 수 있는 광학소자의 다른 예를 나타내는 평면도이다. 도 4에서 도시하는 바와 같이, 광학소자(200')에 구비되는 복수의 요철부(240')는 광축(Z)을 중심으로 상기 광학소자(200')의 테두리 방향을 향해 연속하여 연장되는 나선형 구조 또는 코일 구조로 가지도록 형성될 수 있다. 도면부호 210'는 홈부를 나타낸다.

상기 복수의 요철부(240)는 각각 일정한 주기(pitch)(P)로 이격되어 패턴을 이룰 수 있다. 이 경우, 상기 복수의 요철부(240) 사이의 주기(P)는 0.01mm 내지 0.04mm 사이의 범위를 가질 수 있다.

상기 복수의 요철부(240)는 광학소자(200)를 제조하는 과정에서 발생할 수 있는 미세한 가공 오차로 인하여 광학소자들 간의 성능의 차이를 상쇄할 수 있으며, 이를 통해 광 분포의 균일도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 얼룩의 발생을 방지할 수 있다.

도 5에서는 상기 광원 모듈에서 상기 광학소자를 통과하는 빛의 광경로를 개략적으로 나타내고 있다. 그리고, 도 6에서는 상기 제2면에서 상기 요철부(240)를 통과하여 외부로 방출되는 빛의 광경로를 개략적으로 나타내고 있다. 도 5 및 도 6에서와 같이, 발광소자(100)의 빛은 광학소자(200)의 홈부(210)를 통해 광학소자(200)의 내부로 진행하고, 광학소자(200)의 제2면(202)에서 굴절되어 광학소자(200)의 측방향으로 넓게 퍼지는 광 분포를 구현 수 있다. 특히 요철부(240)를 통과하는 빛은 요철부(240)의 구조적 특징에 의해 일부 빛(L1)은 광학소자(200)의 측방향으로 굴절되고, 다른 일부 빛(L2)은 광학소자(200)의 광축방향으로 굴절될 수 있다. 즉, 미시적인 관점에서 동일면을 통과하는 빛(L1, L2)이 다양한 방향으로 굴절되는 광 분포를 구현하기 때문에 거시적인 관점에서 광 출사면, 즉 제2면(202)의 전체에 걸쳐서 균일한 광 분포를 나타낼 수 있다. 이에 반해, 요철부(240)가 없는 경우의 제2면을 통과하는 빛은 특정한 방향, 즉 측방향으로만 굴절되는 광 분포를 구현하며, 따라서 광학소자의 설계 오차가 발생하는 경우 편중된 광 분포를 가질 수 있으며, 광 균일도 불량이 발생할 수 있다.

도 7에서는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 광원 모듈을 개략적으로 나타내고 있다. 도 7에서 도시하는 실시 형태에 따른 광원 모듈을 구성하는 구성은 상기 도 1 내지 도 2에 도시된 실시 형태와 기본적인 구조는 실질적으로 동일하다. 다만, 광학소자의 구조가 상기 도 1 내지 도 2에 도시된 실시 형태와 다르기 때문에 이하에서는 앞서 설명한 실시 형태와 중복되는 부분에 관한 설명은 생략하고 광학소자에 관한 구성을 위주로 설명한다.

도 7에서 도시하는 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 광원 모듈(20)은 발광소자(100) 및 상기 발광소자(100) 상에 배치되는 광학소자(300)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 발광소자(100)는 외부에서 인가되는 구동 전원에 의해 소정 파장의 광을 발생시키는 광전소자일 수 있다. 예를 들어, n형 반도체층 및 p형 반도체층과 이들 사이에 배치된 활성층을 갖는 반도체 발광다이오드(LED)를 포함할 수 있다.

상기 발광소자(100)로는 다양한 구조의 발광다이오드(LED) 칩 또는 이러한 LED 칩을 구비하는 다양한 형태의 LED 패키지가 사용될 수 있다. 상기 발광소자의 구체적인 구성 및 구조에 대해서는 추후 설명한다.

상기 광학소자(300)는 상기 발광소자(100) 상에 배치되는 제1면(301)과, 상기 제1면(301)과 반대에 배치는 제2면(202)을 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 상기 광학소자(300)는 상기 제1면(301)이 상기 발광소자(100)와 마주하고, 상기 발광소자(100)의 상면과 적어도 동일 레벨에 위치하도록 상기 발광소자(100) 상부에 배치될 수 있다.

상기 제1면(301)은 상기 발광소자(100)와 마주하는 면으로 상기 광학소자(300)의 바닥면에 해당되며, 전체적으로 평평한 원 형상의 단면 구조를 가질 수 있다. 상기 제1면(301)의 중앙에는 상기 광학소자(300)의 광축(Z)을 따라 상부를 향해 함몰된 홈부(310)가 구비될 수 있다.

상기 홈부(310)는 상기 광학소자(300)의 중심을 지나는 광축(Z)에 대해 회전대칭을 이루는 구조를 가지며, 그 표면은 상기 발광소자(100)의 광이 입사되는 입사면으로 정의될 수 있다. 따라서, 상기 발광소자(100)에서 발생된 광은 상기 홈부(310)를 통과하여 상기 광학소자(300) 내부로 진행하게 된다.

상기 홈부(310)는 상기 제1면(301)으로 노출되는 단면의 크기가 상기 발광소자(100)의 발광면보다 크도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 발광소자(100)를 덮는 형태로 상기 발광소자(100)의 상부에서 상기 발광소자(100)와 마주하여 배치될 수 있다.

한편, 상기 제1면(301)에는 상기 발광소자(100)의 빛 중 상기 제2면(302)에서 전반사되어 상기 제1면(301)으로 향하는 빛을 재반사시켜 상기 제2면(302)을 통해 외부로 방출되도록 하는 반사홈부(350)가 구비될 수 있다.

상기 반사홈부(350)는 상기 광축(Z)을 기준으로 회전대칭을 이루며, 상기 제1면(301)의 가장자리 부근에서 중앙의 상기 홈부(310)를 둘러싸는 구조로 구비될 수 있다.

상기 반사홈부(350)는 정점이 상기 홈부(310)보다 낮은 높이에 위치하는 구조를 가지도록 형성되며, 상기 정점과 상기 제1면(301)을 연결하는 경사면(351)과, 상기 정점과 상기 테두리를 연결하는 반사면(352)을 포함할 수 있다.

상기 경사면(351)은 상기 반사홈부(350)의 정점에서 상기 홈부(310)를 향해 경사진 구조로 구비될 수 있다. 상기 반사면(352)은 상기 정점에서 상기 광학소자(300)의 테두리를 향해 연장되며, 완만한 곡면을 가지는 구조로 구비될 수 있다.

상기 제2면(302)은 상기 홈부(310)을 통해 상기 광학소자(300) 내부로 들어온 광이 외부로 방출되는 광출사면으로 상기 광학소자(300)의 상면에 해당된다. 상기 제2면(302)은 전체적으로 상기 제1면(301)과 연결되는 테두리로부터 상부 방향으로 돔 형태로 돌출되고, 상기 광축(Z)이 지나는 중앙이 상기 홈부(310)를 향해 오목하게 함몰되어 변곡점을 가지는 구조를 가질 수 있다.

구체적으로, 상기 제2면(302)은 상기 광축(Z)을 따라 상기 홈부(310)를 향해 함몰되어 오목한 곡면을 가지는 오목부(320)와, 상기 오목부(320)의 가장자리로부터 상기 테두리까지 연속하여 연장되는 볼록한 곡면을 가지는 볼록부(330)를 포함할 수 있다.

상기 제2면(302)에는 상기 광축(Z)에서 상기 광학소자(300)의 테두리 방향으로 복수의 요철부(340)가 주기적으로 배열될 수 있다. 상기 복수의 요철부(340)는 각각 상기 광학소자(300)의 수평 단면형상에 대응하는 링 형상을 가질 수 있으며, 각각 상기 광축(Z)을 기준으로 동심원을 이루며 상기 제2면(302)의 오목부(320)와 볼록부(330) 상에 형성되어 배열될 수 있다.

상기 복수의 요철부(340)는 각각 일정한 주기(pitch)(P)로 이격되어 패턴을 이룰 수 있다. 이 경우, 상기 복수의 요철부(P) 사이의 주기는 0.01mm 내지 0.04mm 사이의 범위를 가질 수 있다.

도 8에서는 상기 광원 모듈(20)에서의 광 경로를 개략적으로 나타내고 있다. 렌즈와 같은 광학소자는 굴절을 이용하여 중심부에서 빛을 균일하게 확산시키는데 용이하지만 일부 굴절 조건을 벗어나게 되면(예를 들어, 전반사) 빛이 손실될 수 있다. 이러한 굴절 조건은 빛이 광학소자(300)에서 공기로 진행할 때 그 경계면인 광학소자(300)의 광출사면, 즉 제2면(302)과 이루는 각도에 의해 결정될 수 있다.

광학소자(300)의 설계에 따라서 제2면(302)의 일부 영역에서는 빛이 외부로 투과되지 못하고 다시 내부로 반사되는 경우가 존재할 수 있다. 이러한 전반사에 의해 광학소자(300)의 외부로 진행되지 못하고 손실되는 빛은 광원 모듈(20)의 광 효율을 저하시키는 원인이 될 수 있으며, 조명 장치나 디스플레이 장치에서 휘도 저하 및 광 균일도 불량을 유발하는 원인이 될 수 있다.

도면에서와 같이, 본 실시 형태에 따른 광학소자(300)는 제2면(302)에서 전반사되어 제1면(301)으로 진행하는 빛(L3)을 반사면(352)을 통해 재반사시켜 상기 제2면(302)을 통해 외부로 방출되도록 할 수 있다. 이를 통해 빛이 손실되는 것을 방지하여 광 효율을 향상시킬 수 있다.

도 9에서는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 광원 모듈을 개략적으로 나타내고 있다. 도 9에서 도시하는 실시 형태에 따른 광원 모듈을 구성하는 구성은 상기 도 1 내지 도 8에 도시된 실시 형태와 기본적인 구조는 실질적으로 동일하다. 다만, 광학소자의 구조가 상기 도 1 내지 도 8에 도시된 실시 형태와 다르기 때문에 이하에서는 앞서 설명한 실시 형태와 중복되는 부분에 관한 설명은 생략하고 광학소자에 관한 구성을 위주로 설명한다.

도 9에서 도시하는 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 광원 모듈(30)은 발광소자(100) 및 상기 발광소자(100) 상에 배치되는 광학소자(400, 400')를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 광학소자(400, 400')는 상기 발광소자(100)의 빛이 입사되는 제1면(401, 401')과, 상기 제1면(401,401')을 통해 입사된 상기 발광소자(100)의 빛을 외부로 방출하는 제2면(402, 402')을 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 상기 광학소자(400, 400')는 상기 제1면(401, 401')이 상기 발광소자(100)와 마주하고, 상기 발광소자(100)의 상면과 적어도 동일 레벨에 위치하도록 상기 발광소자(100) 상부에 배치될 수 있다.

상기 제1면(401, 401')은 상기 발광소자(100)와 마주하는 면으로 상기 광학소자(400, 400')의 바닥면에 해당되며, 전체적으로 평평한 원 형상의 단면 구조를 가질 수 있다. 상기 제1면(401, 401')의 중앙에는 상기 광학소자(400, 400')의 광축(Z)을 따라 상부를 향해 함몰된 홈부(410, 410')가 구비될 수 있다.

상기 홈부(410, 410')는 상기 광학소자(400, 400')의 중심을 지나는 광축(Z)에 대해 회전대칭을 이루는 구조를 가지며, 그 표면은 상기 발광소자(100)의 광이 입사되는 입사면으로 정의될 수 있다. 따라서, 상기 발광소자(100)에서 발생된 광은 상기 홈부(410, 410')를 통과하여 상기 광학소자(400, 400') 내부로 진행하게 된다.

상기 제1면(401,401')에는 상기 광학소자(400, 400')가 상기 발광소자(100)의 상부에 배치되도록 지지하는 지지수단(460, 460')이 더 구비될 수 있다. 상기 지지수단(460, 460')은 복수개가 상기 홈부(410, 410')의 둘레를 따라 서로 이격되어 배치될 수 있다.

상기 발광소자(100)가, 예를 들어, 회로기판 상에 장착되는 경우, 상기 광학소자(400, 400')는 상기 지지수단(460, 460')을 통해 상기 제1면(401, 401')이 상기 발광소자(100)와 마주하는 구조로 상기 회로기판 상에 장착될 수 있다.

한편, 도 9b에서 도시하는 바와 같이, 상기 제1면(401')에는 상기 발광소자(100)의 빛 중 상기 제2면(402')에서 전반사되어 상기 제1면(401')으로 향하는 빛을 재반사시켜 상기 제2면(402')을 통해 외부로 방출되도록 하는 반사홈부(450')가 구비될 수 있다.

상기 반사홈부(450')는 상기 광축(Z)을 기준으로 회전대칭을 이루며, 상기 제1면(401')의 가장자리 부근에서 중앙의 상기 홈부(410')를 둘러싸는 구조로 구비될 수 있다.

상기 제2면(402, 402')에는 상기 광축(Z)에서 상기 광학소자(400, 400')의 테두리 방향으로 복수의 요철부(440, 440')가 주기적으로 배열될 수 있다. 상기 복수의 요철부(440, 440')는 각각 상기 광학소자(400, 400')의 수평 단면형상에 대응하는 링 형상을 가질 수 있으며, 각각 상기 광축(Z)을 기준으로 동심원을 이루며 상기 제2면(402, 402')의 오목부(420, 420')와 볼록부(430, 430') 상에 형성되어 배열될 수 있다.

상기 복수의 요철부(440, 440')는 각각 일정한 주기(pitch)(P)로 이격되어 패턴을 이룰 수 있다. 이 경우, 상기 복수의 요철부(440, 440') 사이의 주기(P)는 0.01mm 내지 0.04mm 사이의 범위를 가질 수 있다.

상기 광학소자(200, 300, 400, 400')는 투광성을 갖는 수지 재질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 아크릴(acrylic) 등을 포함할 수 있다. 또한, 글라스 재질로 이루어질 수도 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.

상기 광학소자(200, 300, 400, 400')에는 광분산 물질이 대략 3% 내지 15% 사이의 범위 내에서 함유될 수 있다. 상기 광분산 물질로는, 예를 들어, SiO₂, TiO₂ 및 Al₂O₃로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다. 광분산 물질이 3%보다 적게 함유되는 경우에는 광이 충분히 분산되지 않아 광분산 효과를 기대할 수 없다는 문제가 발생한다. 그리고, 광분산 물질이 15% 이상 함유되는 경우에는 상기 광학소자(200)를 통해 외부로 방출되는 광량이 감소하게 되어 광추출 효율이 저하되는 문제가 발생한다.

도 10에서는 상기 광학소자를 제조하는 방법을 개략적으로 나타내고 있다. 도 10에서 도시하는 바와 같이, 상기 광학소자(200)는 용기(C1) 내의 유동성의 용제(R)를 금형(M1, M2)의 홀(H)에 삽입된 관(C2)을 통해 내부로 주입하고 고형화하는 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 인젝션 몰딩(injection molding), 트랜스퍼 몰딩(transfer molding), 컴프레션 몰딩(compression molding) 등의 방식이 포함될 수 있다.

상기 광학소자(200)를 형성하는데 사용하는 금형(M1, M2)은, 예를 들어, STAVAX 금속을 재질로 하여 DTM(Diamond Turning Machine), 절삭기, 연삭기 등으로 가공하는 방식으로 제조할 수 있다. 이를 통해 금형(M1, M2)에는 상기 광학소자(200)의 형상과 대응되는 형상을 갖는 공간(S)이 형성될 수 있다.

도 11에서 도시하는 바와 같이, 금속을 가공하는데 사용되는 툴(T)에 의해 공간을 이루는 금형(M1)의 표면에는 툴 자국(t)이 생기게 된다. 이러한 툴 자국(t)은 상기 공간내의 표면의 중앙을 기준으로 복수의 링 형상이 동심원을 이루는 구조로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 툴 자국(t)이 이루는 복수의 링 형상은 각각 일정한 주기로 형성되어 일정한 패턴을 이루며 상기 표면의 중앙에서 가장자리까지 방사상으로 확대되는 구조로 형성될 수 있다.

또한, 상기 툴 자국(t')은 도 12에서와 같이 상기 금형(M1')의 공간내의 표면의 중앙을 기준으로 가장자리를 향해 연속하는 나선형 구조 또는 코일 구조로 형성될 수 있다. 마찬가지로, 나선형 구조 또는 코일 구조의 툴 자국(t')은 일정한 주기로 이격되어 일정한 패턴을 이루도록 형성될 수 있다.

따라서, 상기 금형(M1, M2)의 공간 내에 유동성의 용제(S)를 주입하고, 이를 고형화하여 제조되는 광학소자(200)는 상기 툴 자국(t)에 대응하는 복수의 요철부(240)가 상기 제2면(202)에 형성될 수 있다. 상기 복수의 요철부(240)는 상기 금형(M1)의 표면을 가공하는데 사용되는 툴(T)의 종류에 따라서 다양한 형태와 크기로 형성될 수 있으며, 또한 피치를 조절할 수 있다. 따라서, 사용자는 금형(M1)을 가공하는데 사용되는 툴(T)을 통해 광학소자(200)의 제2면(202)에 형성되는 복수의 요철부(240)가 다양한 조건을 만족하도록 조절할 수 있다.

도 13은 툴(T)의 종류와 가공 피치(P)에 따른 광 특성을 실험적으로 얻은 사진이다. 툴의 경우 직경이 0.3mm, 0.4mm, 0.5mm, 0.7mm, 1.0mm, 1.5mm를 갖는 툴이 사용되었으며, 각 직경을 갖는 툴을 사용하여 각각 0.01mm, 0.02mm, 0.03mm, 0.04mm, 0.05mm, 0.1mm의 피치를 갖는 툴 자국이 형성된 금형을 가공하였다. 그리고, 이러한 금형을 사용하여 광학소자를 제조하고, 각 광학소자에서의 광 특성을 검사하였다.

도면에서 도시하는 바와 같이, 직경이 0.3mm 내지 0.5mm 사이의 범위를 갖는 툴을 사용하여 0.01mm 내지 0.04mm 사이의 범위로 피치를 가공한 경우에서 광 분포의 균일도가 높아지는 것을 확인할 수 있다. 구체적으로, 직경이 0.3mm인 툴을 사용하는 경우 피치는 0.01mm 내지 0.04mm 사이의 범위로 가공할 때 광 분포의 균일도가 높아지는 것을 확인할 수 있다. 또한, 직경이 0.4mm인 툴을 사용하는 경우에는 피치가 0.01mm 내지 0.03mm 사이의 범위로 가공할 때 광 분포의 균일도가 높아지고, 직경이 0.5mm인 툴을 사용하는 경우에는 피치가 0.01mm 내지 0.02mm 사이의 범위로 가공할 때 광 분포의 균일도가 높아지는 것을 확인할 수 있다.

이와 같이, 본 실시 형태에 따른 광원 모듈(10)을 구성하는 광학소자(200)는 광이 출사되는 표면에 광축(Z)에 대해 동심원을 이루는 링 형상의 패턴 또는 나선형의 코일 형상의 패턴이 주기적으로 형성되도록 하는데 특징이 있다. 이를 통해 동일한 금형(M1, M2)에서 제조되는 광학소자(200)에 가공 오차에 따른 광 특성의 미세한 차이가 발생하더라도 광학소자(200)의 표면에 형성되는 주기적인 패턴을 통해 이를 상쇄할 수 있다. 따라서, 광 분포의 균일도를 향상시킬 수 있다.

특히, 이러한 주기적인 패턴은 광학소자(200)를 제조하는데 사용하는 금형(M1)을 가공하는 과정에서 발생하는 툴 자국(t)을 역으로 이용하여 형성할 수 있다. 따라서, 금형(M1)의 표면을 매끄럽게 하기 위해 폴리싱(polishing)과 같은 추가적인 작업이 진행되었던 종래와 달리 본 실시 형태에서는 이러한 추가 작업을 진행할 필요가 없어 제조 공정이 보다 간단해지고, 비용 절감 및 생산성이 향상되는 효과를 기대할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 광원 모듈에 채용될 수 있는 발광소자에 대해 설명한다. 도 14 및 도 15에서는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 광원 모듈에 채용될 수 있는 발광소자를 개략적으로 나타내고 있다.

도 14에서 도시하는 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 발광소자(100)는 반사컵(121)을 갖는 몸체(120) 내에 LED 칩(110)이 실장된 패키지 구조를 가질 수 있다.

상기 몸체(120)는 상기 LED 칩(110)이 실장되어 지지되는 베이스 부재에 해당하며, 광 반사율이 높은 백색 성형 복합재(molding compound)로 이루어질 수 있다. 이는 LED 칩(110)에서 방출되는 광을 반사시켜 외부로 방출되는 광량을 증가시키는 효과가 있다. 이러한 백색 성형 복합재는 고 내열성의 열경화성 수지 계열 또는 실리콘 수지 계열을 포함할 수 있다. 또한, 열 가소성 수지 계열에 백색 안료 및 충진제, 경화제, 이형제, 산화방지제, 접착력 향상제 등이 첨가될 수 있다. 또한, FR-4, CEM-3, 에폭시 재질 또는 세라믹 재질 등으로도 이루어질 수 있다. 또한, 알루미늄(Al)과 같은 금속 재질로 이루어지는 것도 가능하다.

상기 몸체(120)에는 외부 전원과의 전기적 연결을 위한 리드 프레임(122)이 구비될 수 있다. 상기 리드 프레임(122)은 전기 전도성이 우수한 재질, 예를 들어, 알루미늄, 구리 등의 금속 재질로 이루어질 수 있다. 만일, 상기 몸체(120)가 금속 재질로 이루어지는 경우에는 상기 몸체(120)와 상기 리드 프레임(122) 사이에는 절연 물질이 개재될 수 있다.

상기 몸체(120)에 구비되는 상기 반사컵(121)은 상기 LED 칩(110)이 실장되는 바닥면으로 상기 리드 프레임(122)이 노출될 수 있다. 그리고, 상기 LED 칩(110)은 상기 노출된 리드 프레임(122)과 전기적으로 접속될 수 있다.

상기 반사컵(121)의 상기 몸체(120)의 상면으로 노출되는 단면의 크기는 상기 반사컵(121)의 바닥면의 크기보다 큰 구조를 가질 수 있다. 여기서, 상기 반사컵(121)의 상기 몸체(120)의 상면으로 노출되는 단면은 상기 발광소자(100)의 발광면을 정의할 수 있다.

한편, 상기 LED 칩(110)은 상기 몸체(120)의 반사컵(121) 내에 형성되는 봉지재(130)에 의해 밀봉될 수 있다. 상기 봉지재(130)에는 파장변환물질이 함유될 수 있다.

파장변환물질로는, 예컨대 상기 LED 칩(110)에서 발생된 광에 의해 여기되어 다른 파장의 광을 방출하는 형광체가 적어도 1종 이상 함유될 수 있다. 이를 통해 백색 광을 비롯해 다양한 색상의 광이 방출될 수 있도록 조절할 수 있다.

예를 들어, LED 칩(110)이 청색 광을 발광하는 경우, 황색, 녹색, 적색 또는 오랜지색의 형광체를 조합하여 백색 광을 발광하도록 할 수 있다. 또한, 보라색, 청색, 녹색, 적색 또는 적외선을 발광하는 발광소자 중 적어도 하나를 포함하게 구성할 수도 있다. 이 경우, LED 칩(110)은 연색성(CRI)을 나트륨(Na)등(연색지수 40)에서 태양광(연색지수 100) 수준으로 조절할 수 있으며, 또한, 색온도를 2000K에서 20000K 수준으로 다양한 백색 광을 발생시킬 수 있다. 또한, 필요에 따라서는 보라색, 청색, 녹색, 적색, 오랜지색의 가시광 또는 적외선을 발생시켜 주위 분위기 또는 기분에 맞게 색을 조정할 수 있다. 또한, 식물 성장을 촉진할 수 있는 특수 파장의 광을 발생시킬 수도 있다.

상기 청색 LED에 황색, 녹색, 적색 형광체 및/또는 녹색, 적색 LED의 조합으로 만들어지는 백색 광은 2개 이상의 피크 파장을 가지며, 도 16에서 도시하는 CIE 1931 좌표계의 (x, y) 좌표가 (0.4476, 0.4074), (0.3484, 0.3516), (0.3101, 0.3162), (0.3128, 0.3292), (0.3333, 0.3333)을 잇는 선분 상에 위치할 수 있다. 또는, 상기 선분과 흑체 복사 스펙트럼으로 둘러싸인 영역에 위치할 수 있다. 상기 백색 광의 색 온도는 2000K ~ 20000K사이에 해당한다.

형광체는 다음과 같은 조성식 및 컬러(color)를 가질 수 있다.

산화물계 : 황색 및 녹색 Y₃Al₅O₁₂:Ce, Tb₃Al₅O₁₂:Ce, Lu₃Al₅O₁₂:Ce

실리케이트계 : 황색 및 녹색 (Ba,Sr)₂SiO₄:Eu, 황색 및 등색 (Ba,Sr)₃SiO₅:Ce

질화물계 : 녹색 β-SiAlON:Eu, 황색 La₃Si₆N₁₁:Ce, 등색 α-SiAlON:Eu, 적색 CaAlSiN³:Eu, Sr₂Si₅N₈:Eu, SrSiAl₄N₇:Eu

플루오라이트(fluoride)계 : KSF계 적색 K₂SiF₆:Mn4+

형광체 조성은 기본적으로 화학양론(Stoichiometry)에 부합하여야 하며, 각 원소들은 주기율표상 각 족들 내 다른 원소로 치환이 가능하다. 예를 들어 Sr은 알카리토류(II)족의 Ba, Ca, Mg 등으로, Y는 란탄계열의 Tb, Lu, Sc, Gd 등으로 치환이 가능하다. 또한, 활성제인 Eu 등은 원하는 에너지 준위에 따라 Ce, Tb, Pr, Er, Yb 등으로 치환이 가능하며, 활성제 단독 또는 특성 변형을 위해 부활성제 등이 추가로 적용될 수 있다.

또한, 형광체 대체 물질로 양자점(Quantum Dot, QD) 등의 물질들이 적용될 수 있으며, 형광체와 QD를 혼합 또는 단독으로 사용될 수 있다.

QD는 CdSe, InP 등의 코어(Core)(3~10nm)와 ZnS, ZnSe 등의 셀(Shell)(0.5 ~ 2nm) 및 Core, Shell의 안정화를 위한 리간드(ligand)의 구조로 구성될 수 있으며, 사이즈에 따라 다양한 컬러를 구현할 수 있다.

아래 표 1은 청색 LED 칩(440 ~ 460nm)을 사용한 백색 발광소자의 응용분야별 형광체 종류이다.

용도	형광체
LED TV BLU	β-SiAlON:Eu2+ (Ca, Sr)AlSiN₃:Eu2+ La₃Si₆N₁₁:Ce3+ K₂SiF₆:Mn4+
조명	Lu₃Al₅O₁₂:Ce3+ Ca-α-SiAlON:Eu2+ La₃Si₆N₁₁:Ce3+ (Ca, Sr)AlSiN₃:Eu2+ Y₃Al₅O₁₂:Ce3+ K₂SiF₆:Mn4+
Side View (Mobile, Note PC)	Lu₃Al₅O₁₂:Ce3+ Ca-α-SiAlON:Eu2+ La₃Si₆N₁₁:Ce3+ (Ca, Sr)AlSiN₃:Eu2+ Y₃Al₅O₁₂:Ce3+ (Sr, Ba, Ca, Mg)2SiO4:Eu2+ K₂SiF₆:Mn4+
전장 (Head Lamp, etc.)	Lu₃Al₅O₁₂:Ce3+ Ca-α-SiAlON:Eu2+ La₃Si₆N₁₁:Ce3+ (Ca, Sr)AlSiN₃:Eu2+ Y₃Al₅O₁₂:Ce3+ K₂SiF₆:Mn4+

본 실시 형태에서는 상기 발광소자(100)가 LED 칩(110)이 반사컵(121)을 갖는 몸체(120) 내부에 구비된 패키지 구조인 것을 예시하고 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 도 15에서와 같이, 상기 발광소자(100')는 상기 LED 칩(110')이 상기 몸체(120')의 상면에 실장된 칩온보드(COB) 구조일 수 있다. 이 경우, 상기 몸체(120')는 회로배선이 형성된 회로기판일 수 있으며, 상기 봉지재(130')는 상기 몸체(120')의 상면 상에 돌출되어 상기 LED 칩(110')을 덮는 렌즈 구조로 구비될 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 상기 발광소자(100)가 패키지 단품인 것을 예시하고 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 발광소자(100)는 상기 LED 칩(110) 자체일 수도 있다.

도 17 내지 도 19를 참조하여 발광소자에 채용될 수 있는 LED 칩의 다양한 실시예를 개략적으로 나타내고 있다. 도 17 내지 도 19는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 광원 모듈에 채용될 수 있는 발광다이오드 칩의 다양한 예를 나타내는 단면도이다

도 17을 참조하면, LED 칩(110)은 성장 기판(111)상에 순차적으로 적층된 제1 도전형 반도체층(112), 활성층(113) 및 제2 도전형 반도체층(114)을 포함할 수 있다.

성장 기판(111) 상에 적층되는 제1 도전형 반도체층(112)은 n형 불순물이 도핑된 n형 질화물 반도체층일 수 있다. 그리고, 제2 도전형 반도체층(114)은 p형 불순물이 도핑된 p형 질화물 반도체층일 수 있다. 다만, 실시 형태에 따라서 제1 및 제2 도전형 반도체층(112, 114)은 위치가 바뀌어 적층될 수도 있다. 이러한 제1 및 제2 도전형 반도체층(112, 114)은 Al_xIn_yGa_(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x＜1, 0≤y＜1, 0≤x+y＜1)을 가지며, 예컨대, GaN, AlGaN, InGaN, AlInGaN 등의 물질이 이에 해당될 수 있다.

제1 및 제2 도전형 반도체층(112, 114) 사이에 배치되는 활성층(113)은 전자와 정공의 재결합에 의해 소정의 에너지를 갖는 광을 방출한다. 활성층(113)은 제1 및 제2 도전형 반도체층(112, 114)의 에너지 밴드 갭보다 작은 에너지 밴드 갭을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 도전형 반도체층(112, 114)이 GaN계 화합물 반도체인 경우, 활성층(113)은 GaN의 에너지 밴드 갭보다 작은 에너지 밴드 갭을 갖는 InGaN계 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 또한, 활성층(113)은 양자우물층과 양자장벽층이 서로 교대로 적층된 다중 양자우물(Multiple Quantum Wells, MQW) 구조, 예컨대, InGaN/GaN 구조가 사용될 수도 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니므로 상기 활성층(113)은 단일 양자우물 구조(Single Quantum Well, SQW)가 사용될 수도 있다.

상기 LED 칩(110)은 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층(112, 114)과 각각 전기적으로 접속하는 제1 및 제2 전극 패드(115a, 115b)를 구비할 수 있다. 상기 제1 및 제2 전극 패드(115a, 115b)는 동일한 방향을 향하도록 노출 및 배치될 수 있다. 그리고, 와이어 본딩 또는 플립 칩 본딩 방식으로 기판과 전기적으로 접속될 수 있다.

도 18에 도시된 LED 칩(110')은 성장 기판(111) 상에 형성된 반도체 적층체를 포함한다. 상기 반도체 적층체는 제1 도전형 반도체층(112), 활성층(113) 및 제2 도전형 반도체층(114)을 포함할 수 있다.

상기 LED 칩(110')은 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층(112, 114)에 각각 접속된 제1 및 제2 전극 패드(115a, 115b)를 포함한다. 상기 제1 전극 패드(115a)는 제2 도전형 반도체층(114) 및 활성층(113)을 관통하여 제1 도전형 반도체층(112)과 접속된 도전성 비아(1151a) 및 도전성 비아(1151a)에 연결된 전극 연장부(1152a)를 포함할 수 있다. 도전성 비아(1151a)는 절연층(116)에 의해 둘러싸여 활성층(113) 및 제2 도전형 반도체층(114)과 전기적으로 분리될 수 있다. 도전성 비아(1151a)는 반도체 적층체가 식각된 영역에 배치될 수 있다. 도전성 비아(1151a)는 접촉 저항이 낮아지도록 개수, 형상, 피치 또는 제1 도전형 반도체층(112)과의 접촉 면적 등을 적절히 설계할 수 있다. 또한, 도전성 비아(1151a)는 반도체 적층체 상에 행과 열을 이루도록 배열됨으로써 전류 흐름을 개선시킬 수 있다. 상기 제2 전극 패드(115b)는 제2 도전형 반도체층(114) 상의 오믹 콘택층(1151b) 및 전극 연장부(1152b)를 포함할 수 있다.

도 19에 도시된 LED 칩(110'')은 성장 기판(111)과, 상기 성장 기판(111) 상에 형성된 제1 도전형 베이스층(1171)과, 상기 제1 도전형 베이스층(1171) 상에 형성된 복수의 나노 발광구조물(117)을 포함한다. 그리고, 절연층(118) 및 충진부(119)를 더 포함할 수 있다.

나노 발광구조물(117)은 제1 도전형 반도체 코어(117a)와 그 코어(117a)의 표면에 셀층으로 순차적으로 형성된 활성층(117b) 및 제2 도전형 반도체층(117c)을 포함한다.

본 실시예에서, 나노 발광구조물(117)은 코어-셀(core-shell) 구조로서 예시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 피라미드 구조와 같은 다른 구조를 가질 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체 베이스층(1171)은 나노 발광구조물(117)의 성장면을 제공하는 층일 수 있다. 상기 절연층(118)은 나노 발광구조물(117)의 성장을 위한 오픈 영역을 제공하며, SiO₂ 또는 SiN_x와 같은 유전체 물질일 수 있다. 상기 충진부(119)는 나노 발광구조물(117)을 구조적으로 안정화시킬 수 있으며, 빛을 투과 또는 반사하는 역할을 수행할 수 있다. 이와 달리, 상기 충진부(119)가 투광성 물질을 포함하는 경우, 충진부(119)는 SiO₂,SiNx, 탄성 수지, 실리콘(silicone), 에폭시 수지, 고분자 또는 플라스틱과 같은 투명한 물질로 형성될 수 있다. 필요에 따라, 상기 충진부(119)가 반사성 물질을 포함하는 경우, 충진부(119)는 PPA(polypthalamide) 등의 고분자 물질에 고반사성을 가진 금속분말 또는 세라믹 분말이 사용될 수 있다. 고반사성 세라믹 분말로서는, TiO₂, Al₂O₃, Nb₂O₅, Al₂O₃ 및 ZnO로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있다. 이와 달리, 고반사성 금속이 사용될 수도 있으며, Al 또는 Ag와 같은 금속일 수 있다.

상기 제1 및 제2 전극 패드(115a, 115b)는 나노 발광구조물(117)의 하면에 배치될 수 있다. 상기 제1 전극 패드(115a)는 제1 도전형 반도체 베이스층(1171)의 노출된 상면에 위치하고, 제2 전극 패드(115b)는 나노 발광구조물(117) 및 충진부(119)의 하부에 형성되는 오믹 콘택층(1153b) 및 전극 연장부(1154b)를 포함한다. 이와 달리, 오믹 콘택층(1153b)과 전극 연장부(1154b)는 일체로 형성될 수도 있다.

도 20에서는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 조명 장치를 개략적으로 나타내고 있다.

도 20을 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 조명 장치(1000)는 벌브형 램프일 수 있으며, 실내 조명용, 예를 들어, 다운라이트(downlight)로 사용될 수 있다. 조명 장치(1000)는 전기 연결 구조(1030)를 갖는 하우징(1020)과 상기 하우징(1020)에 장착되는 적어도 하나의 광원 모듈(1010)을 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 상기 하우징(1020)에 장착되어 상기 적어도 하나의 광원 모듈(1010)을 덮는 커버(1040)를 더 포함할 수 있다.

상기 광원 모듈(1010)은 상기 도 1 내지 도 9의 광원 모듈과 실질적으로 동일하며, 따라서 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 상기 광원 모듈(1010)은 복수개가 회로기판(1011)상에 장착될 수 있다. 상기 광원 모듈(1010)의 개수는 필요에 따라서 다양하게 조절될 수 있다.

상기 하우징(1020)은 상기 광원 모듈(1010)을 지지하는 프레임으로서의 기능과, 상기 광원 모듈(1010)에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 히트 싱크로서의 기능을 수행할 수 있다. 이를 위해 상기 하우징(1020)은 열전도율이 높고 견고한 재질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 알루미늄(Al)과 같은 금속 재질, 방열 수지등으로 이루어질 수 있다.

하우징(1020)의 외측면에는 공기와의 접촉면적을 증가시켜 방열 효율이 향상되도록 하기 위한 복수의 방열핀(1021)이 구비될 수 있다.

상기 하우징(1020)에는 상기 광원 모듈(1010)과 전기적으로 연결되는 전기 연결 구조(1030)가 구비된다. 상기 전기 연결 구조(1030)는 단자부(1031)와, 상기 단자부(1031)를 통해 공급되는 구동 전원을 상기 광원 모듈(1010)로 공급하는 구동부(1032)를 포함할 수 있다.

상기 단자부(1031)는 조명 장치(1000)를, 예컨대 소켓 등에 장착하여 고정 및 전기적으로 연결될 수 있도록 한다. 본 실시 형태에서는 단자부(1031)가 슬라이딩 삽입되는 핀 타입의 구조를 가지는 것으로 예시하고 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 필요에 따라서 상기 단자부(1031)는 나사산을 가져 돌려서 끼워지는 에디슨 타입의 구조를 가지는 것도 가능하다.

상기 구동부(1032)는 외부의 구동 전원을 상기 광원 모듈을 구동시킬 수 있는 적정한 전류원으로 변환시켜 제공하는 역할을 한다. 이러한 구동부(1032)는, 예를 들어 AC-DC 컨버터, 정류회로 부품, 퓨즈 등으로 구성될 수 있다. 또한, 경우에 따라 원격 제어를 구현할 수 있는 통신 모듈을 더 포함할 수도 있다.

상기 커버(1040)는 상기 하우징(1020)에 장착되어 상기 적어도 하나의 광원 모듈(1010)을 덮으며, 볼록한 렌즈 형상 또는 벌브 형상을 가질 수 있다. 상기 커버(1040)는 광 투과성 재질로 이루어질 수 있으며, 광 분산물질을 함유할 수 있다.

도 21은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 조명 장치를 개략적으로 나타내는 분해사시도이다. 도 21을 참조하면, 조명 장치(1100)는 일 예로서 바(bar) 타입 램프일 수 있으며, 광원 모듈(1110), 하우징(1120), 단자(1130) 및 커버(1140)를 포함하여 구성될 수 있다.

광원 모듈(1110)은 상기 도 1 내지 도 9의 광원 모듈이 채용될 수 있다. 따라서, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 상기 광원 모듈(1110)은 복수개가 회로기판(1111) 상에 실장될 수 있으며, 실장되는 개수는 필요에 따라서 다양하게 조절될 수 있다.

하우징(1120)은 일면(1122)에 상기 광원 모듈(1110)을 탑재하여 고정시킬 수 있으며, 상기 광원 모듈(1110)에서 발생되는 열을 외부로 방출시킬 수 있다. 이를 위해 상기 하우징(1120)은 열전도율이 우수한 재질, 예컨대 금속 재질로 이루어질 수 있으며, 양 측면에는 방열을 위한 복수의 방열 핀(1121)이 돌출되어 형성될 수 있다.

상기 광원 모듈(1110)은 복수개가 회로기판(1111) 상에 실장되어 배열된 상태로 상기 하우징(1120)의 일면(1122)에 장착될 수 있다.

커버(1140)는 광원 모듈(1110)을 덮을 수 있도록 하우징(1120)의 걸림 홈(1123)에 체결된다. 그리고, 상기 광원 모듈(1110)에서 발생된 광이 외부로 전체적으로 균일하게 조사될 수 있도록 반원 형태의 곡면을 가질 수 있다. 커버(1140)의 바닥면에는 하우징(1120)의 걸림 홈(1123)에 맞물리는 돌기(1141)가 길이 방향을 따라서 형성될 수 있다.

단자(1130)는 하우징(1120)의 길이 방향의 양 끝단부 중 개방된 적어도 일측에 구비되어 광원 모듈(1110)에 전원을 공급할 수 있으며, 외부로 돌출된 전극 핀(1133)을 포함할 수 있다.

도 22는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 조명 장치를 개략적으로 나타내는 분해사시도이다. 도 22를 참조하면, 조명 장치(1200)는 일 예로서 면 광원 타입의 구조를 가질 수 있으며, 광원 모듈(1210), 하우징(1220), 커버(1240) 및 히트 싱크(1250)를 포함하여 구성될 수 있다.

광원 모듈(1210)은 상기 도 1 내지 도 9의 광원 모듈이 채용될 수 있다. 따라서, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 상기 광원 모듈(1210)은 복수개가 회로기판(1211) 상에 실장되어 배열될 수 있다.

하우징(1220)은 상기 광원 모듈(1210)이 탑재되는 일면(1222)과 상기 일면(1222) 둘레에서 연장되는 측면(1224)을 포함하여 박스형 구조를 가질 수 있다. 하우징(1220)은 상기 광원 모듈(1210)에서 발생되는 열을 외부로 방출시킬 수 있도록 열전도율이 우수한 재질, 예컨대 금속 재질로 이루어질 수 있다.

상기 하우징(1220)의 일면(1222)에는 추후 설명하는 히트 싱크(1250)가 삽입되어 체결되는 홀(1226)이 상기 일면(1222)을 관통하여 형성될 수 있다. 그리고, 상기 일면(1222)에 탑재되는 상기 광원 모듈(1210)이 실장된 회로기판(1211)은 부분적으로 상기 홀(1226)상에 걸쳐져서 외부로 노출될 수 있다.

커버(1240)는 상기 광원 모듈(1210)을 덮을 수 있도록 상기 하우징(1220)에 체결될 수 있다. 그리고, 전체적으로 편평한 구조를 가질 수 있다.

히트 싱크(1250)는 하우징(1220)의 타면(1225)을 통해 상기 홀(1226)에 체결될 수 있다. 그리고, 상기 홀(1226)을 통해 상기 광원 모듈(1210)과 접촉하여 상기 광원 모듈(1210)의 열을 외부로 방출할 수 있다. 방열 효율의 향상을 위해 상기 히트 싱크(1250)는 복수의 방열 핀(1251)을 구비할 수 있다. 상기 히트 싱크(1250)는 상기 하우징(1220)과 같이 열전도율이 우수한 재질로 이루어질 수 있다.

발광소자를 이용한 조명 장치는 그 용도에 따라 크게 실내용(indoor) 과 실외용(outdoor)으로 구분될 수 있다. 실내용 LED 조명 장치는 주로 기존 조명 대체용(Retrofit)으로 벌브형 램프, 형광등(LED-tube), 평판형 조명 장치가 여기에 해당되며, 실외용 LED 조명 장치는 가로등, 보안등, 투광등, 경관등, 신호등 등이 해당된다.

또한, LED를 이용한 조명 장치는 차량용 내외부 광원으로 활용 가능하다. 내부 광원으로는 차량용 실내등, 독서등, 계기판의 각종 광원등으로 사용 가능하며, 차량용 외부 광원으로 전조등, 브레이크등, 방향지시등, 안개등, 주행등 등 모든 광원에 사용 가능하다.

아울러, 로봇 또는 각종 기계 설비에 사용되는 광원으로 LED 조명 장치가 적용될 수 있다. 특히, 특수한 파장대를 이용한 LED 조명은 식물의 성장을 촉진시키고, 감성 조명으로서 사람의 기분을 안정시키거나 병을 치료할 수도 있다.

도 23 내지 도 26을 참조하여 상술한 조명 장치를 채용한 조명 시스템을 설명한다. 본 실시 형태에 따른 조명 시스템(2000)은 주변 환경(예를 들어, 온도 및 습도)에 따라 색온도를 자동적으로 조절 가능하며, 단순한 조명의 역할이 아니라 인간의 감성을 충족시킬 수 있는 감성 조명으로써 조명 장치를 제공할 수 있다.

도 23은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 조명 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이다.

도 23을 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 조명 시스템(2000)은 센싱부(2010), 제어부(2020), 구동부(2030) 및 조명부(2040)를 포함할 수 있다.

센싱부(2010)는 실내 또는 실외에 설치될 수 있으며, 온도센서(2011) 및 습도센서(2012)를 구비하여 주변의 온도 및 습도 중 적어도 하나의 공기 조건을 측정한다. 그리고, 상기 센싱부(2010)는 전기적으로 접속된 상기 제어부(2020)로 상기 측정한 공기 조건, 즉 온도 및 습도를 전달한다.

제어부(2020)는 측정된 공기의 온도 및 습도를 사용자에 의해 미리 설정된 공기 조건(온도 및 습도 범위)과 비교하고, 그 비교 결과, 상기 공기 조건에 상응하는 조명부(2040)의 색온도를 결정한다. 상기 제어부(2020)는 상기 구동부(2030)와 전기적으로 접속되며, 상기 결정된 색온도로 상기 조명부(2040)를 구동할 수 있도록 상기 구동부(2030)를 제어한다.

조명부(2040)는 상기 구동부(2030)에서 공급하는 전원에 따라 동작한다. 상기 조명부(2040)는 상기 도 20 내지 도 22에서 도시한 조명 장치를 적어도 하나 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 조명부(2040)는 도 24에서 도시하는 바와 같이, 서로 다른 색온도를 갖는 제1 조명 장치(2041) 및 제2 조명 장치(2042)로 구성될 수 있으며, 각 조명 장치(2041, 2042)는 동일한 백색광을 발광하는 복수의 발광소자를 구비할 수 있다.

제1 조명 장치(2041)는 제1 색온도의 백색광을 방출하며, 제2 조명 장치(2042)는 제2 색온도의 백색광을 방출하며, 제1 색온도가 제2 색온도보다 낮을 수 있다. 또는, 반대로 제1 색온도가 제2 색온도보다 높을 수도 있다. 여기서, 상대적으로 색온도가 낮은 백색은 따뜻한 백색에 해당하고, 상대적으로 색온도가 높은 백색은 차가운 백색에 해당한다. 이러한 제1 및 제2 조명 장치(2041, 2042)에 전원이 공급되면, 각각 제1 및 제2 색온도를 갖는 백색광을 방출하고, 각 백색광은 서로 혼합되어 제어부(2020)에서 결정된 색온도를 갖는 백색광을 구현할 수 있다.

구체적으로, 제1 색온도가 제2 색온도보다 낮을 경우, 제어부(2020)에서 결정된 색온도가 상대적으로 높게 결정되면, 제1 조명 장치(2041)의 광량을 감소시키고, 제2 조명 장치(2042)의 광량을 증가시켜 혼합된 백색광이 상기 결정된 색온도가 되도록 구현할 수 있다. 반대로, 결정된 색온도가 상대적으로 낮게 결정되면, 제1 조명 장치(2041)의 광량을 증가시키고, 제2 조명 장치(2042)의 광량을 감소시켜 혼합된 백색광이 상기 결정된 색온도가 되도록 구현할 수 있다. 이때, 각 조명 장치(2041, 2042)의 광량은 전원을 조절하여 전체 발광소자의 광량을 조절하는 것에 의해 구현되거나, 구동되는 발광소자 수를 조절하는 것에 의해 구현될 수 있다.

도 25는 도 23에 도시된 조명 시스템의 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 25를 참조하면, 먼저 사용자가 제어부(2020)를 통해 온도 및 습도 범위에 따른 색온도를 설정한다(S10). 설정된 온도 및 습도 데이터는 제어부(2020)에 저장된다.

일반적으로 색온도가 6000K 이상이면 청색 등의 체감적으로 시원한 느낌의 색상을 연출할 수 있으며, 색온도가 4000K 이하이면, 적색 등의 체감적으로 따뜻한 느낌의 색상을 연출할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는 사용자가 제어부(2020)를 통해 온도 및 습도가 20도 및 60%를 넘는 경우, 조명부(2040)의 색온도가 6000K 이상으로 점등되도록 설정하고, 온도 및 습도가 10도 ~ 20도 및 40% ~ 60%인 경우, 조명부(2040)의 색온도가4000 ~ 6000K 사이로 점등되도록 설정하고, 온도 및 습도가 10도 이하 및 40% 이하인 경우, 조명부(2040)의 색온도가 4000K 이하로 점등되도록 설정한다.

다음으로, 센싱부(2010)는 주변의 온도 및 습도 중 적어도 하나의 조건을 측정한다(S20). 센싱부(2010)에서 측정된 온도 및 습도는 제어부(2020)로 전달된다.

이어서, 제어부(2020)는 센싱부(2010)로부터 전달된 측정값과 설정값을 비교한다(S30). 여기서, 측정값은 센싱부(2010)에서 측정한 온도 및 습도 데이터이며, 설정값은 사용자가 제어부(2020)에 미리 설정하여 저장된 온도 및 습도 데이터이다. 즉, 제어부(2020)는 상기 측정된 온도 및 습도와 미리 설정된 온도 및 습도를 비교한다.

비교결과, 측정값이 설정값 범위를 만족하는지 판단한다(S40). 측정값이 설정값 범위를 만족하면 현재 색온도를 유지하고, 다시 온도 및 습도를 측정한다(S20). 한편, 측정값이 설정값 범위를 만족하지 못할 경우, 측정값에 해당하는 설정값을 검출하고, 이에 해당하는 색온도를 결정한다(S50). 그리고, 제어부(2020)는 결정한 색온도로 조명부(2040)가 구동되도록 구동부(2030)를 제어한다.

그러면, 구동부(2030)는 상기 결정된 색온도가 되도록 조명부(2040)를 구동한다(S60). 즉, 구동부(10030)는 결정된 색온도를 구동하기 위해 필요한 전원을 조명부(2040)에 공급한다. 이로써, 조명부(2040)는 주변의 온도 및 습도에 따라 사용자가 미리 설정한 온도 및 습도에 해당하는 색온도로 조절될 수 있다.

이로써, 조명 시스템은 주변의 온도 및 습도 변화에 따라 자동적으로 실내 조명부의 색온도를 조절할 수 있으며, 이로써 자연 환경 변화에 따라 달라지는 인간의 감성을 충족시킬 수 있고, 또한, 심리적 안정감을 줄 수 있다.

도 26은 도 23에 도시된 조명 시스템을 개략적으로 구현한 사용 예시도이다. 도 26에 도시된 바와 같이, 조명부(2040)는 실내 조명등으로써 천장에 설치될 수 있다. 이때, 센싱부(2010)는 실외의 외기 온도 및 습도를 측정하기 위해, 별도의 개별 장치로 구현되어 외부 벽에 설치될 수 있다. 그리고, 제어부(2020)는 사용자의 설정 및 확인이 용이하도록 실내에 설치될 수 있다. 하지만, 본 발명의 조명 시스템은 이에 한정되는 것은 아니며, 인테리어 조명을 대신하여 벽에 설치되거나, 스탠드등과 같이 실내외에서 사용할 수 있는 조명등에 모두 적용될 수 있다.

LED를 이용한 상술한 조명 장치는 제품 형태, 장소 및 목적에 따라 광학 설계가 변할 수 있다. 예컨대, 상술한 감성 조명과 관련하여 조명의 색, 온도, 밝기 및 색상을 컨트롤하는 기술 외에 스마트폰과 같은 휴대기기를 활용한 무선(원격) 제어 기술을 이용하여 조명을 제어하는 기술을 들 수 있다.

또한, 이와 더불어 LED 조명 장치와 디스플레이 장치들에 통신 기능을 부가하여 LED 광원의 고유 목적과 통신 수단으로서의 목적을 동시에 달성하고자 하는 가시광 무선통신 기술도 가능하다. 이는 LED 광원이 기존의 광원들에 비해 수명이 길고 전력 효율이 우수하며 다양한 색 구현이 가능할 뿐만 아니라 디지털 통신을 위한 스위칭 속도가 빠르고 디지털 제어가 가능하다는 장점을 갖고 있기 때문이다.

가시광 무선통신 기술은 인간이 눈으로 인지할 수 있는 가시광 파장 대역의 빛을 이용하여 무선으로 정보를 전달하는 무선통신 기술이다. 이러한 가시광 무선통신 기술은 가시광 파장 대역의 빛을 이용한다는 측면에서 기존의 유선 광통신기술 및 적외선 무선통신과 구별되며, 통신 환경이 무선이라는 측면에서 유선 광통신 기술과 구별된다.

또한, 가시광 무선통신 기술은 RF 무선통신과 달리 주파수 이용 측면에서 규제 또는 허가를 받지 않고 자유롭게 이용할 수 있다는 편리성과 물리적 보안성이 우수하고 통신 링크를 사용자가 눈으로 확인할 수 있다는 차별성을 가지고 있으며, 무엇보다도 광원의 고유 목적과 통신기능을 동시에 얻을 수 있다는 융합 기술로서의 특징을 가지고 있다.

이상에서 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

100... 발광소자 110... LED 칩
120... 몸체 121... 반사컵
122... 리드 프레임 130... 봉지재
200... 광학소자 201... 제1면
202... 제2면 210... 홈부
220... 오목부 230... 볼록부
240... 요철부

Claims

발광소자; 및
상기 발광소자 상에 배치되며 광축이 지나는 중앙이 광출사 방향으로 함몰된 홈부를 갖는 제1면과, 상기 제1면과 반대에 배치되며 상기 홈부를 통해 입사된 광이 굴절되어 외부로 방출되는 제2면을 갖는 광학소자를 포함하며,
상기 광학소자는 상기 제2면에 배치되며 상기 광축에서 상기 제1면과 연결되는 테두리 방향으로 주기적으로 배열된 복수의 요철부를 갖고,
상기 제2면은 상기 광축을 따라 상기 홈부를 향해 함몰되어 오목한 곡면을 가지는 오목부와, 상기 오목부의 가장자리로부터 상기 광학소자의 테두리까지 연속하여 연장되는 볼록한 곡면을 가지는 볼록부를 포함하고,
상기 복수의 요철부는 상기 광축을 중심으로 상기 제2면의 상기 오목부와 상기 볼록부의 표면 전체를 따라 0.01 mm 내지 0.04 mm 사이 범위의 주기를 가지며 방사상으로 확산되는 구조로 배열되는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
제1항에 있어서,
상기 복수의 요철부는 각각 상기 광축을 기준으로 동심원을 이루며 배열되는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
제1항에 있어서,
상기 복수의 요철부는 상기 광축을 중심으로 나선형 배열을 가지는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제2면은 광이 진행하는 방향으로 볼록하게 돌출되며, 상기 광축이 지나는 중앙이 상기 홈부를 향해 오목하게 함몰된 변곡점을 가지는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
삭제
제1항에 있어서,
상기 홈부는 상기 발광소자 상부에서 상기 발광소자와 마주하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
제1항에 있어서,
상기 홈부는 상기 제1면으로 노출되는 단면의 크기가 상기 발광소자의 발광면보다 큰 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
제1항에 있어서,
상기 광학소자는 상기 제1면이 상기 발광소자와 마주하고, 상기 발광소자의 상면과 적어도 동일한 레벨에 위치하도록 상기 발광소자 상부에 배치되는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제1면에는 상기 발광소자의 빛 중 상기 제2면에서 전반사되어 상기 제1면으로 향하는 빛을 재반사시켜 상기 제2면을 통해 외부로 방출되도록 하는 반사홈부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
제10항에 있어서,
상기 반사홈부는 상기 제1면의 가장자리 부근에서 중앙의 상기 홈부를 둘러싸는 구조로 구비되며, 상기 광축을 기준으로 회전대칭을 이루는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
제10항에 있어서,
상기 반사홈부는 정점이 상기 홈부보다 낮은 높이에 위치하는 구조를 가지도록 형성되며, 상기 정점과 상기 제1면을 연결하는 경사면과, 상기 정점과 상기 테두리를 연결하는 반사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
제12항에 있어서,
상기 반사면은 완만한 곡면을 가지는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제1면에는 상기 광학소자를 지지하는 지지부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
발광소자; 및 상기 발광소자 상에 배치되며 광축이 지나는 중앙이 광출사 방향으로 함몰된 홈부를 갖는 제1면과, 상기 제1면과 반대에 배치되며 상기 홈부를 통해 입사된 광이 굴절되어 외부로 방출되는 제2면을 갖는 광학소자를 포함하며, 상기 광학소자는 상기 제2면에 배치되며 상기 광축에서 상기 제1면과 연결되는 테두리 방향으로 주기적으로 배열된 복수의 요철부를 갖는 것을 특징으로 하는 광원 모듈; 및
전기 연결 구조를 갖는 하우징을 포함하되,
상기 하우징에 적어도 하나의 상기 광원 모듈이 장착되고,
상기 제2면은 상기 광축을 따라 상기 홈부를 향해 함몰되어 오목한 곡면을 가지는 오목부와, 상기 오목부의 가장자리로부터 상기 광학소자의 테두리까지 연속하여 연장되는 볼록한 곡면을 가지는 볼록부를 포함하고,
상기 복수의 요철부는 상기 광축을 중심으로 상기 제2면의 상기 오목부와 상기 볼록부의 표면 전체를 따라 0.01 mm 내지 0.04 mm 사이 범위의 주기를 가지며 방사상으로 확산되는 구조로 배열되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제15항에 있어서,
상기 하우징에 장착되며 적어도 하나의 상기 광원 모듈을 덮는 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
주변의 온도 및 습도 중 적어도 하나의 공기 조건을 측정하는 센싱부;
상기 센싱부에 의해 측정된 적어도 하나의 공기 조건을 설정값과 비교하여 비교 결과를 도출하는 제어부;
전원을 공급하는 구동부; 및
적어도 하나의 조명 장치를 포함하며, 상기 구동부에서 공급하는 전원에 따라 구동하는 조명부를 포함하며,
상기 제어부는 상기 비교 결과를 통해 상기 조명부의 색온도를 결정하고,
상기 적어도 하나의 조명 장치는 전기 연결 구조를 갖는 하우징과, 상기 하우징에 장착되는 적어도 하나의 광원 모듈을 포함하며,
상기 적어도 하나의 광원 모듈은,
발광소자; 및
상기 발광소자 상에 배치되며 광축이 지나는 중앙이 광출사 방향으로 함몰된 홈부를 갖는 제1면과, 상기 제1면과 반대에 배치되며 상기 홈부를 통해 입사된 광이 굴절되어 외부로 방출되는 제2면을 갖는 광학소자를 포함하며,
상기 광학소자는 상기 제2면에 배치되며 상기 광축에서 상기 제1면과 연결되는 테두리 방향으로 주기적으로 배열된 복수의 요철부를 갖고,
상기 제2면은 상기 광축을 따라 상기 홈부를 향해 함몰되어 오목한 곡면을 가지는 오목부와, 상기 오목부의 가장자리로부터 상기 광학소자의 테두리까지 연속하여 연장되는 볼록한 곡면을 가지는 볼록부를 포함하고,
상기 복수의 요철부는 상기 광축을 중심으로 상기 제2면의 상기 오목부와 상기 볼록부의 표면 전체를 따라 0.01 mm 내지 0.04 mm 사이 범위의 주기를 가지며 방사상으로 확산되는 구조로 배열되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
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제17항에 있어서,
상기 복수의 요철부는 각각 상기 광축을 기준으로 동심원을 이루며 배열되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
제17항에 있어서,
상기 조명부는 제1 색온도를 갖는 제1 광을 방출하는 제1 조명 장치와 제2 색온도를 갖는 제2 광을 방출하는 제2 조명 장치를 포함하며,
상기 제어부는 상기 제1 광과 제2 광을 혼합하여 상기 결정된 상기 조명부의 색온도를 갖는 광을 구현하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.