KR100933784B1

KR100933784B1 - 반사판 일체형 에폭시수지 렌즈 제조방법 및 이를 이용한 엘이디 조명장치

Info

Publication number: KR100933784B1
Application number: KR1020090064992A
Authority: KR
Inventors: 김두희
Original assignee: (주)원반도체
Priority date: 2009-07-16
Filing date: 2009-07-16
Publication date: 2009-12-24

Abstract

본 발명은 반사판 일체형 에폭시수지 렌즈 제조방법 및 이를 이용한 엘이디 조명장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엘이디 조명장치에 이용되는 렌즈를 에폭시수지를 구성하고 내부에 반사판이 매립하여 일체형으로 구성한 것으로, 이를 위하여 본 발명은 엘이디 조명장치에 있어서, 전방이 개구된 수용공간이 형성되고 후방에 전원플러그베이스가 구비된 하우징과 상기 하우징의 개구부 측에 전방을 향하도록 설치되어 전원 공급에 따라 외부로 빛을 발산하는 LED모듈과 상기 LED모듈에서 발산된 빛을 반사 및 확산하기 위하여 전방에 위치하며 에폭시 수지 혼합물로 구성되고 내부에 반사판이 매립되어 일체형으로 이루어진 반사판 일체형 에폭시수지 렌즈와 상기 하우징의 개구된 전방에 탈부착이 가능하도록 결합하여 상기 LED모듈과 반사판 일체형 에폭시수지 렌즈가 안착할 수 있도록 대응되는 안착부가 형성되며 있는 안착소켓과 상기 안착소켓의 전방에 끼움되는 결합을 고정하고, 중앙에 관통부가 형성된 하우징커버를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

에폭시수지 렌즈, 반사판, 확산제, 일체형

Description

반사판 일체형 에폭시수지 렌즈 제조방법 및 이를 이용한 엘이디 조명장치{ EPOXY LENS MANUFACTURING METHOD AND LED LIGHTING DEVICE THEREFOR}

본 발명은 반사판 일체형 에폭시수지 렌즈 제조방법 및 이를 이용한 엘이디 조명장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 빛을 발산하는 LED모듈을 전방에 위치하는 렌즈를 기존에 유리 또는 플라스틱 재질로 구성하던 것을 에폭시수지에 경화제 및 확산제를 혼합 교반한 혼합물을 이용하여 방출되는 빛을 확산시키고 균일한 색을 구현할 수 있는 볼록한 반원 형상으로 렌즈를 구성하고, 또한, 상기 렌즈 내부에 반사판을 마운팅하여 일체형으로 구성하여 구조를 보다 간단하게 할 뿐만 아니라, LED모듈을 이용한 조명장치의 눈부심 발생을 줄이는 동시에 효율을 증대할 수 있는 반사판 일체형 에폭시수지 렌즈 제조방법 및 이를 이용한 엘이디 조명장치에 관한 것이다.

종래 조명장치는 백열등, 텅스텐, 할로겐 등이었으나, 최근 들어 가정이나 사무실과 같이 실내에서나 가로등이나 보안등과 같은 실외에서 전력소모가 적고 경제적이며, 높은 시인성으로 조명효과를 극대화하기 위하여 LED를 이용한 조명장치를 이용하는 추세이다.

LED(Light Emitting Diode:발광다이오드)는 화합물 반도체에 전압을 가할 때 발광 현상이 일어나는 특성을 이용하여 개발되었으며, 종래의 광원에 비해 소형이고 수명이 길며 효율이 뛰어난 반도체 발광소자이다.

LED는 광전변환 효율이 높기 때문에 소비전력이 5W로 매우 낮아 열발생이 적고, 열 방전에 의한 발광이 아니기 때문에 여열시간이 불필요하여 점등 및 소등 속도가 빠르다.

또한, 가스나 필라멘트가 없기 때문에 충격에 강하고 안전하며, 안정적인 직류 점등방식의 채택으로 전력소모가 적고 반복, 펄스 동작이 가능하고 시신경의 피로를 줄일 수 있으며, 사용 수명이 반영구적이면서 경제적으로 뛰어난 장점이 있다.

이러한 장점이 있는 LED 모듈을 이용한 조명장치는 일반적으로 빛을 발생시키는 LED모듈을 광 조사방향으로 고정해주도록 끼움되는 하우징과 조사방향 전방에 반사판과 투명한 렌즈를 구성하고, 상기한 결합을 고정해주는 커버로 구성되는 것이 일반적이다.

이와 같은 구성으로 인하여 LED모듈의 발광부분을 광 조사 방향으로 향하게 배치하여 광원으로부터 발생하는 빛을 직접 조사하도록 설계되는데, 광원으로서 LED는 직진성이 강하여 사람이 직접 LED를 보았을 때 눈부심이 강하고, 잔상 또한 오래도록 남아 있게 된다.

더욱이 LED는 그 특성상 전원이 인가된 이후 광 출력이 점점 향상되기 때문에 이에 따라 눈부심 현상도 더욱 가중되게 되며, 직진성이 강하기 때문에 좁은 지 역만을 비출 수 있어서, 넓은 영역을 비추기 위한 조명장치를 제작하고자 할 경우에는 더 넓은 기판에 더 많은 LED를 배열한 모듈을 구성하여야 하기 때문에 비용이 증가하는 문제가 생기게 된다.

또한, 상기와 같이 발광을 위한 LED모듈은 그 사용목적에 따라 다양한 형태의 기판을 형성하게 되는데, 상기 LED모듈의 전방에 구성되는 기존의 렌즈는 투명한 재질의 유리 또는 플라스틱 재질로 구성되어 내부의 모습이 그대로 보이게 되는데, 상기한 LED모듈은 복잡하고, 미적인 요소를 고려하지 않고 제작되기 때문에 심미적인 요소를 감퇴하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 에폭시수지에 경화제 및 확산제를 혼합 교반한 혼합물을 이용하여 반투명한 형태의 볼록한 반원형상으로 렌즈를 구성하고, 또한 렌즈의 제조과정에 내부에 빛을 반사할 수 있는 반사판을 매립하여 일체형으로 구성하여 LED모듈에 의한 눈부심 현상을 줄이고, 보다 넓은 영역에 빛을 비출 수 있는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 엘이디 조명장치에 있어서, 전방이 개구된 수용공간이 형성되고 후방에 전원플러그베이스가 구비된 하우징과 상기 하우징의 개구부 측에 전방을 향하도록 설치되어 전원 공급에 따라 외부로 빛을 발산하는 LED모듈과 상기 LED모듈에서 발산된 빛을 반사 및 확산하기 위하여 전방에 위치하며 에폭시 수지 혼합물로 구성되고 내부에 반사판이 매립되어 일체형으고 이루어진 반사판 일체형 에폭시수지 렌즈와 상기 하우징의 개구된 전방에 탈부착이 가능하도록 결합하여 상기 LED모듈과 반사판 일체형 에폭시수지 렌즈가 안착할 수 있도록 대응되는 안착부가 형성되며 있는 안착소켓과 상기 안착소켓의 전방에 끼움되는 결합을 고정하고 중앙에 관통부가 형성된 하우징커버를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 반사판은 직경이 점점 넓어지는 반사면이 전방을 향해 벌어지도록 구성된 도넛 형태로서, 반사면의 외측각이 90 ~ 160°로 구성되는 것이 바람직 하다.

또한, 에폭시수지와 경화제 및 확산제를 배합하여 이루어진 반투명한 혼합물로 구성되며, 반치각이 10 ~ 90°로 구성되는 볼록부와 LED모듈에서 발산하는 빛이 입사하는 평면부를 갖는 볼록한 반원 형상으로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 엘이디 조명장치에 이용되는 반사판 일체형 에폭시수지 렌즈에 있어서, 에폭시수지 30 ~ 50 중량%와 경화제 30 ~ 50 중량%와 확산제 0.1 ~ 20중량%를 혼합 교반한 혼합물을 제조하는 단계와 반원 형상의 성형홈에 이형제를 살포한 금형 준비단계와 상기 성형홈의 내측 둘레에 반사판이 수평이되도록 마운팅하는 단계와 상기 혼합물을 금형 성형홈에 채운 후 커버를 덮고 100 ~ 150℃의 온도로 가열하여 성형하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 반사판 일체형 에폭시수지 렌즈 제조방법 및 이를 이용한 엘이디 조명장치에 따라, 비용부담을 줄이기 위하여 보다 넓은 영역으로 빛을 비출 수 있도록 볼록한 형태로 구성하여 최대한 외부로 조사시킬 수 있는 발광 구조와, 빛을 확산할 수 있는 확산제를 이용하여 반투명한 렌즈로 인하여 눈부심 현상을 줄일 수 있어 발광 효율이 개선되어 소비 전력 대비 조명 성능이 뛰어난 LED를 이용한 조명 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 반사판 일체형 에폭시수지 렌즈 제조방법 및 이를 이용한 엘이디 조명장치의 구성 및 작용에 대하여 첨부된 도면을 참조하면서 상세하 게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 분리 사시도로서, 엘이디를 이용한 조명장치에 구성함에 있어서, 전방이 개구된 수용공간이 형성되는 하우징(10)과 상기 하우징의 개구된 전방에 탈부착이 가능하도록 결합하는 안착소켓(50)과 전원 공급에 따라 전방을 향하여 빛을 발산하는 상기 안착소켓 내부에 끼움되는 LED모듈(20)과 상기 LED모듈에서 발산된 빛을 반사 및 확산하기 위하여 전방에 위치하며 에폭시 수지 혼합물로 구성되고 내부에 반사판(33)이 매립되어 일체형으로 이루어진 반사판 일체형 에폭시수지 렌즈(30)와 상기 안착소켓의 전방에 끼움되는 결합을 고정하는 하우징커버(60)를 포함하여 이루어진 본 발명을 나타낸다.

도 2는 본 발명의 분리 단면도이며, 도 3은 본 발명의 결합 단면도로서, 본 발명에 대한 보다 상세한 설명을 도면을 참고하면서 하단에 기술한다.

상기 하우징(10)은 전방의 개구부 내측둘레부에는 안착소켓(50)의 탈부착이 가능하도록 나사산이 형성되어 있으며, 개구된 전방의 반대방향에는 전원을 인가받기 위하여 전원인가소켓에 결합하는 전원플러그베이스(11)가 구비되어 있는 원통형의 몸체에 내부에 공간부가 형성되어 있다.

또한, 상기 하우징(10)의 개구부에 대응되는 나사산이 일단 외측둘레에 형성되어 끼움과 분리가 가능한 안착소켓(50)은 내부에 LED모듈(20)과 반사판 일체형 에폭시수지 렌즈(30)를 각각 안착하기 위하여 안착부(51,52)가 형성되어 있다.

이때, 상기 안착부(51,52)는 도면에 도시된 바와 같이 직경이 상이한 형태로 구성되는 걸림턱으로서, 즉 LED모듈(20)이 안착되는 안착부(51)의 직경이 반사판 일체형 에폭시수지 렌즈(30)이 안착되는 안착부(52)보다 작게 구성하여, LED모듈(20)에서 발산되는 빛이 반사판(33)의 영향권 내에 위치하도록 하였으며, 이러한 구성은 한 실시예이며 필요에 따라서는 달리할 수도 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 LED모듈(20)은 전원을 공급받아 빛을 발산하기 위한 것으로, 이는 와트당 100lm(루멘: 빛의 밝기 단위) 이상을 발산할 수 있는 고출력 LED가 기판에 부착된 형태이며, 기판에 부착된 LED의 수는 사용에 따라 다양하게 구성할 수 있다고 할 것이며, 상기 LED에 전원을 인가하기 위해 전원플러그베이스(11)에 연결되는 한쌍의 리드선은 도면에 도시하지 않고 생략하였다.

또한, 상기 반사판 일체형 에폭시수지 렌즈(30)은 상기 LED모듈(20)의 전방에 위치하여, 방사되는 빛을 반사 및 확산하기 위한 것으로, 도면에 도시된 바와 같이 전방을 향해 벌어지도록 직경이 점점 넓어지는 형태의 반사면(34)을 갖는 도넛 형태의 반사판(33)이 내부에 매립되어 있으며, 상기 반사판(33)은 LED모듈(20)에서 측면으로 방사되는 빛을 반사시키며, 반사판에서 반사된 빛은 평행광선을 이루어 전면으로 조사된다.

이때, 반사면(34)과 반사판 일체형 에폭시수지 렌즈의 평면부(32)와 이루는 각으로서 반사면의 외측각(α)이 90 ~ 160°로 사용자의 필요와 요청에 따라 다양한 실시예로 구성할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 반사판 일체형 에폭시수지 렌즈(30)는 LED모듈에서 발생되는 빛을 입사하는 평면부(32)와, 입사된 빛을 외부로 확산하여 발산하는 볼록부(31)로 이루어진 볼록한 반원 형상의 렌즈를 구성하게 되는데, 이때, 입사되는 빛과 볼록 부(31)가 이루는 각인 반치각(β)이 10 ~ 90°로 구성되도록 한다.

그리고, 상기한 안착소켓(50) 내부에 LED모듈(20)과 반사판 일체형 에폭시수지 렌즈(30)를 안착한 후에 하우징커버(60)를 안착소켓의 일단에 체결하여, 상기한 결합이 밀착된 상태로 고정되게 하고, 또한, 상기한 하우징커버(60)의 중앙에는 관통부(61)가 형성되어, 반사판 일체형 에폭시수지 렌즈(30)의 일부가 돌출되도록 구성한다.

이때, 상기한 것과 같은 형태로 반사판 일체형 에폭시수지 렌즈(30)를 구성하기 위하여, 에폭시수지와 경화제 및 확산제를 배합한 혼합물을 성형하여 제조하게 되는데, 하단에 도 4 본 발명에 의한 반사판 일체형 에폭시수지 렌즈의 제조순서를 참고하면서 상세히 설명하도록 한다.

먼저, 에폭시수지 30 ~ 50 중량%와 경화제 30 ~ 50 중량%와 확산제 0.1 ~ 20중량%를 혼합 교반한 혼합물(200)을 제조한다.

이때, 상기한 혼합물(200)은 확산제의 혼합량에 따라 반투명한 정도를 달리하게 되는데, 이러한 우유빛이 띄는 반투명의 성질에 의하여 LED모듈에서 발산하는 빛은 통과하여 넓은 영역에 빛을 확산하고 균일한 색을 구현하여 눈부심 발생을 줄일 수 있으며, 또한, 복잡하고 미적인 요소를 고려하지 않고 제작되는 LED모듈의 내부모습을 가려 미적인 요소를 고려하도록 구성하였다.

또한, 상기한 혼합물(200)을 부을 반원 형상의 성형홈(110)이 형성된 금형(100)에 성형 완료 후 디캡(DECAP)이 잘 될 수 있도록 이형제(120)를 살포하여 반사판 일체형 에폭시수지 렌즈(30)를 제조하기 위한 금형(100)을 준비한다(도 3(A)).

상기 금형의 상부면에 형성된 성형홈(110) 내측 둘레에 반사판(33)을 마운팅하며, 이때, 상기 반사판이 수평이되도록 하는 것이 바람직하다(도 3(B)).

상기 혼합물(200)을 금형 성형홈(110)에 채운 후(도 3(C)), 커버(300)를 덮고 100 ~ 150℃ 의 온도로 약 1시간 정도 가열하여 성형하는 단계를 거친 뒤(도 3(D)), 상기한 것과 같은 특징을 갖는 반사판 일체형 에폭시수지 렌즈(30)을 디캡(DECAP)하여 얻을 수 있게 된다(도 3(E)).

이와 같은 제조방법으로 구성되는 반사판 일체형 에폭시수지 렌즈(30)를 이용한 엘이디 조명장치는 도 5는 본 발명의 상태도에서와 같은 외관을 갖게 되며, 이와 같이, 본 발명은 상기한 것과 같은 구성으로 또한 렌즈의 제조과정에 내부에 빛을 반사할 수 있는 반사판을 매립하여 일체형으로 구성하여 LED모듈에 의한 눈부심 현상을 줄이고, 보다 넓은 영역에 빛을 비출 수 있는 반사판 일체형 에폭시수지 렌즈 제조방법 및 이를 이용한 엘이디 조명장치로서 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변형 실시 될 수 있는 것이 바람직할 것이며, 당업자로서는 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 설명을 고려하여 충분히 변경, 변환, 치환 및 대체할 수 있을 것이고, 상술한 실시예에만 한정되지는 않는다.

도 1은 본 발명의 분리 사시도

도 2는 본 발명의 분리 단면도

도 3은 본 발명의 결합 단면도

도 4는 본 발명에 의한 반사판 일체형 에폭시수지 렌즈의 제조순서

도 5는 본 발명의 상태도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10:하우징 11:전원플러그베이스

20:LED모듈 30:반사판 일체형 에폭시수지 렌즈

31:볼록부 32:평면부

33:반사판 34:반사면

50:안착소켓 51,52:안착부

60:하우징커버 61:관통부

100:금형 110:성형홈

120:이형제 200:혼합물

300:커버

Claims

엘이디 조명장치에 이용되는 반사판 일체형 에폭시수지 렌즈의 제조방법에 있어서,

에폭시수지 30 ~ 50 중량%와 경화제 30 ~ 50 중량%와 확산제 0.1 ~ 20중량%를 혼합 교반한 혼합물을 제조하는 단계;

반원 형상의 성형홈에 이형제를 살포한 금형 준비단계;

상기 성형홈의 내측 둘레에 반사판이 수평이 되도록 마운팅하는 단계;

상기 혼합물을 금형 성형홈에 채운 후 커버를 덮고 100 ~ 150℃ 의 온도로 가열하여 성형하는 단계;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반사판 일체형 에폭시수지 렌즈 제조방법.
엘이디 조명장치에 있어서,

전방이 개구된 수용공간이 형성되고 후방에 전원플러그베이스(11)가 구비된 하우징(10);

상기 하우징의 개구부 측에 전방을 향하도록 설치되어 전원 공급에 따라 외부로 빛을 발산하는 LED모듈(20);

상기 LED모듈에서 발산된 빛을 반사 및 확산하기 위하여 전방에 위치하며 상기 제1항의 제조방법에 의해 제조된 반사판 일체형 에폭시수지 렌즈(30);

상기 하우징의 개구된 전방에 탈부착이 가능하도록 결합하여 상기 LED모듈과 반사판 일체형 에폭시수지 렌즈가 안착할 수 있도록 대응되는 안착부(51,52)가 형성되며 있는 안착소켓(50);

상기 안착소켓의 전방에 끼움되는 결합을 고정하고, 중앙에 관통부(61)가 형성된 하우징커버(60);

를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반사판 일체형 에폭시수지 렌즈를 이용한 엘이디 조명장치.
제2항에 있어서, 상기 반사판(33)은

직경이 점점 넓어지는 반사면(34)이 전방을 향해 벌어지도록 구성된 도넛 형태로서, 반사면의 외측각(α)이 90 ~ 160°로 구성되는 것을 특징으로 하는 반사판 일체형 에폭시수지 렌즈를 이용한 엘이디 조명장치.
제2항에 있어서, 상기 반사판 일체형 에폭시수지 렌즈(30)는

반치각(β)이 10 ~ 90°로 구성되는 볼록부(31)와 LED모듈에서 발산하는 빛이 입사하는 평면부(32)를 갖는 볼록한 반원 형상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 반사판 일체형 에폭시수지 렌즈를 이용한 엘이디 조명장치.