KR100946800B1 - 엘이디 광원장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 LED를 이용하여 각종 표시장치에 대한 저전력 고효율의 백라이팅을 가능하게 하고 나아가서는 조명용 등기구 등에 적용될 수 있는 엘이디 광원장치 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 LED광원장치는 3각바 또는 4각바 또는 그 이상의 각바 또는 원형바로 형성되며 이러한 바의 길이방향을 따라 빔 출력부(12)가 마련되는 투명수지재의 도광바(11)와, 상기 도광바 상의 빔 출력부를 제외한 나머지 부분에 코팅되어 광반사막을 형성하는 금속코팅막(13)과, 상기 도광바의 길이방향 양단부 또는 한쪽의 단부에 결합되는 LED홀더(14)와, 상기 LED홀더 내에 장착되어 투명수지재의 도광바 내부로 빔을 조사하는 LED(15)와, 상기 LED에 구동전압을 공급하기 위한 LED드라이버(16)를 포함한다.
LED, 도광바, 금속코팅막, 광원, 4각바, 원형바

Description

엘이디 광원장치{Apparatus of LED lighting source}
도 1은 본 발명 장치의 제1실시예로서, 4각 도광바를 이용한 LED광원장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.
도 3은 본 발명 장치의 제2실시예로서, 3각 도광바를 이용한 LED광원장치의 사시도이다.
도 4는 도 2의 B-B선 단면도이다.
도 5는 본 발명 장치의 제3실시예로서, 원형 도광바를 이용한 LED광원장치의 사시도이다.
도 6은 도 5의 C-C선 단면도이다.
도 7은 본 발명 장치의 제4실시예로서, 원형 도광바의 길이방향 일면을 절결시켜 LED빔 출력부를 평면화시킨 LED광원장치의 사시도이다.
도 8은 도 7의 D-D선 단면도이다.
도 9a 및 9b는 본 발명의 장치에서 도광바와 LED홀더내에 장착된 LED와의 다른 결합구조를 설명하기 위한 도광바 부분의 확대도이다.
도 10은 본 발명 장치를 이용한 디스플레이 백라이팅용 면광원장치의 구성예 시도이다.
도 11은 본 발명 장치의 제조공정을 설명하는 공정흐름도이다.
도 12는 본 발명 장치의 제조공정의 다른 예를 설명하는 흐름도이다.
도 13은 본 발명 장치의 제조공정의 또 다른 예를 설명하는 흐름도이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※
10 : 본체 11,11-1,11-2 : 도광바
12,12-1,12-2 : 빔 출력부 13 : 금속코팅막
14,14-1,14-2 : LED홀더 15 : LED
16 : LED드라이버 17 : 요철부
18 : LED단자 19 : LED장착홈
20 : 도광판 21 : 전원부
본 발명은 각종 표시장치에 대한 백라이팅용 광원이나 조명장치의 광원으로 사용할 수 있는 저전력 고효율의 엘이디(LED)광원장치에 관한 것이다.
전통적으로 광고용 간판이나 안내판과 같은 각종 표시장치에 사용되는 면광원 형성용 백라이트장치의 광원으로 FL(형광램프) 또는 CCFL(냉음극형광램프)이 사용되고 있었으나, 최근에 들어 고효율, 저전력의 LED가 출현됨에 따라 기존의 광원 으로서의 형광램프 대신 월등히 긴 수명의 LED가 각종 표시장치의 광원으로 자리 매김하는 추세에 있다.
LED를 이용한 백라이팅 수단으로서 면광원 장치는 평면상의 도광판의 측방에 다수의 LED를 설치하여 LED빔이 도광판 상에서 확산되게 함으로써 얻어진다.
그러나 광원으로서의 LED는 그 하나 하나가 점광원 형태이므로 도광판 상에서 고른 휘도분포를 만들지 못하므로 고품질의 면광원을 구현하는데 어려움이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 출원번호 10-2003-0004704 면광원장치에서는 LED와 오목형상 랜즈를 이용하여 선광원 장치를 만들고 이러한 선광원 장치가 면광원을 만드는 도광판에 빔을 조사하도록 함으로써 고효율, 고휘도의 면광원을 제작할 수 있는 기술을 제안하고 있다.
위의 선행기술의 내용을 구체적으로 살펴보면, 도광체인 라이트 가이드 파이프의 양단부에 발광다이오드를 설치하여 이 발광다이오드에 의한 점상의 광원이 상기 라이트 가이드 파이프에 의해 선광원으로 변환되게 하고 이러한 라이트 가이드 파이프에 의한 선광원의 빔이 면광원 장치인 프론트 라이트에 조사되게 하고 있다.
이때, 상기 라이트 가이드 파이프의 양단부에는 광 배향을 위한 (오목)렌즈부를 구비하여 이 렌즈부에 의해 발광다이오드의 빔이 확산되게 하고, 또한 상기 라이트 가이드 파이프의 빔 출력면 반대쪽에 프리즘을 마련하여 여기에서 발광다이오드의 빔이 반사되게 하며, 또한 이 라이트 가이드 파이프를 리플렉터로 감싸 발광다이오드의 빔이 면 도광판 측으로만 출력되게 하고 있다.
그러나 위의 선행기술에 의한 선광원장치는 라이트 가이드 파이프의 양단부에 별도로 오목렌즈부를 구비하고 있고 또한 라이트 가이드 파이프를 감싸기 위한 리플렉터를 별도로 장착시켜야 하기 때문에 조립작업성과 제품원가의 상승을 초래한다.
특히, 라이트 가이드 파이프를 감싸게 되는 리플렉터는 면광원장치의 조립구조의 설계를 어렵게 만들며 또한 라이트 가이드 파이프의 양단부에 장착되는 발광다이오드의 배선을 어렵게 만든다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 LED를 이용하여 각종 표시장치에 대한 저전력 고효율의 백라이팅을 가능하는 매우 간단한 구조의 LED광원장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 조명용 등기구 등에 적용시킬 경우 조명램프(LED도광바)에 의한 소비전력의 최소화 및 조명램프(LED도광바)의 수명을 반영구적으로 유지 할 수 있는 LED광원장치를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 LED광원장치는 3각바 또는 4각바 또는 그 이상의 각바 또는 원형바로 형성되며 이러한 바의 길이방향을 따라 빔 출력부가 마련되는 투명수지재의 도광바와, 상기 도광바 상의 빔 출력부를 제외한 나머지 부분에 코팅되어 광반사막을 형성하는 금속코팅막과, 상기 도광바의 길이방향 양단부 또는 한쪽의 단부에 결합되는 LED홀더와, 상기 LED홀더 내에 장착되어 투명 수지재의 도광바 내부로 빔을 조사하는 LED와, 상기 LED에 구동전압을 공급하기 위한 LED드라이버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 LED광원장치의 제조방법은 투명수지재를 3각바 또는 4각바 또는 그 이상의 각바 또는 원형바로 형성하는 도광바 제작공정과, 상기 공정에 의해 제작된 도광바에 그의 길이방향을 따라 형성시킬 빔 출력부와 바의 양단부를 마스킹하고 나머지 부분에 광반사용 금속코팅막을 코팅하는 공정과, 상기 금속코팅막 코팅이 마스크된 도광바의 양단부에 LED 및 LED접속단자가 마련된 LED홀더를 장착시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명 장치의 제1실시예로서, 4각 도광바를 이용한 LED광원장치의 사시도를 보이고 있고, 도 2는 상기 도 1의 A-A선 단면도를 나타내고 있다.
여기에서 참고되는 바와 같이, 투명수지재를 이용한 도광바(11)는 4각바 형상으로 제작되고, 이러한 4각 도광바(11)의 양단부에는 각각 LED홀더(14)가 배치되며, 이 LED홀더(14)에 장착된 LED(15)에는 외부로부터 인가되는 동작전압이나 내부장착 배터리 전압을 처리한 LED드라이버(16)의 LED구동전압이 인가되게 연결하여 구성하고 있다.
상기 4각 도광바(11)의 양단부에는 설치되는 LED홀더(14)는 양단부중 어느 한쪽 단부에만 선택적으로 설치될 수 있다.
투명수지재의 상기 4각 도광바(11)의 빔 출력부(12)를 제외한 나머지 부분에는 LED 빔의 반사를 위해 Ni, Al 등의 금속코팅막(13)을 형성시킨다. 이 금속코팅 막(13)은 도광부의 단부측에 설치되는 LED로부터의 모든 빔을 손실없이 빔 출력부(12)로 내보낸다.
또한 상기 4각 도광바(11)의 빔 출력부(12)의 반대쪽면에는 금속막 코팅에 앞서 요철부(17)를 형성하여, 금속코딩 이후 4각 도광바(11)내부에서의 LED빔의 확산이 일어나게 한다. 이러한 요철부는 빔 출력부(12)를 제외한 4각 도광바(11)의 길이방향 모든 면에 형성시킬 수 있다.
또한 LED홀더(14)에도 금속코팅을 실시하되, 4각 도광바(11)의 양단부에 당접되어 LED(15)의 빔이 전달될 면은 제외한다.
도 3은 본 발명 장치의 제2실시예로서, 3각 도광바를 이용한 LED광원장치의 사시도를 보이고 있고, 도 4는 상기 도 3의 B-B선 단면도를 나타내고 있다.
여기에서 참고되는 바와 같이 본 발명의 제2실시예는 3각 도광바(11-1)를 이용한 LED광원장치로서, 앞서 설명한 제1실시예와는 달리 도광바를 3각바 형태로 제작하고 있으며, 그외의 기술적 사항은 제1실시예의 경우와 동일한 구성을 가진다.
도 5는 본 발명 장치의 제3실시예로서, 길이방향 일부면을 빔 출력부로 한정한 원형 도광바를 이용한 LED광원장치의 사시도를 보이고 있고, 도 6은 상기 도 5의 C-C선 단면도를 나타내고 있다.
여기에서 참고되는 바와 같이 본 발명의 제3실시예는 바의 길이방향을 따라 호형을 이루는 빔 출력부(12-2)가 마련된 도광바(11-2)를 이용한 LED광원장치로서, 앞서 설명한 제1실시예와는 달리 도광바를 원형바 형태로 제작하고 있으며, 그외의 기술적 사항은 제1실시예의 경우와 동일한 구성을 가진다.
도 7은 본 발명 장치의 제4실시예로서, 길이방향 절결면을 가지는 원형 도광바를 이용한 LED광원장치의 사시도를 보이고 있고, 도 8은 상기 도 7의 D-D선 단면도를 나타내고 있다.
여기에서 참고되는 바와 같이 본 발명의 제4실시예는 빔 출력부(12-3)가 바의 길이방향을 따라 일부 절결되어 평면상을 이루는 원형 도광바(11-3)를 이용한 LED광원장치로서, 앞서 설명한 제1실시예와는 달리 도광바를 원형바 형태로 제작하고 있으며, 그외의 기술적 사항은 제1실시예의 경우와 동일한 구성을 가진다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 장치에서 도광바와 LED홀더내에 장착된 LED와의 다른 결합구조를 설명하기 위한 도광바 부분의 확대도로서, 4각 도광바 또는 원형 도광바의 양단에 결합될 LED홀더에 2개 이상 다수개의 LED가 장착되는 것을 나타내고 잇다.
여기에서는 상기 도광바(11)의 길이방향 양단부 또는 한쪽 단부에 LED장착홈(19)을 마련하고, 이 LED장착홈에는 LED홀더(14 또는 14-2)로부터 돌출 배치되는 LED(15)의 헤드부가 안착되게 구성하는 것을 보이고 있다.
특히, 상기 LED홀더(14)에 장착되는 LED를 적색, 청색, 녹색의 3종으로 구성하고, 이들 각각의 적색, 청색, 녹색 LED들에 인가되는 전류의 크기는 LED드라이버(16)의 제어출력 값에 의해 결정되게 구성하는 것을 통하여, 상기 적색, 청색, 녹색 LED들의 빔의 조합에 의해 빔 출력부(12)에서 컬러빔이 출력되게 구성한다.
한편 본 발명의 여러 유형의 도광바 상에 마련되는 모든 빔 출력부(12, 12- 1, 12-2, 12-3)는 LED빔의 2차산란을 위해 식각등의 방법을 이용하여 반투명 상태로 만든다. 도광바 상의 빔 출력부(12, 12-1, 12-2, 12-3)의 반투명화는 눈부심, 조명 휘도의 고른분포, 간접조명 효과를 가져오게 구성한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 외부의 인가전압 또는 내부의 배터리전압을 처리하여 가각의 LED홀더(14, 14-1, 14-2, 14-3)내에 장착된 LED(15)에 동작전류를 인가하면 각 LED의 빔은 투명수지재의 각 도광바(11, 11-1, 11-2, 11-3)내부로 전달되며, 이 LED 빔은 도광바의 바깥쪽에 코팅된 금속코팅막(13)에서 반사되어 각각의 빔 출력부(12, 12-1, 12-2, 12-3)로 출력된다.
이때, 도광바의 빔 출력부의 반대쪽 면에 마련되거나 또는 빔 출력부를 제외한 모든 면에 마련된 요철부(17)에서 빔의 산란 및 확산이 일어나 빔 출력부(12, 12-1, 12-2, 12-3)를 통하여 방출되므로 도광바에서 출력되는 LED빔은 고른 분포를 가지게 된다.
특히, 도광바의 단부에 배치되는 LED(15)가 적, 청, 록 3종의 LED이고, 여기에 구동전류를 공급하는 LED드라이버(16)에서 각각의 적, 청, 록 LED마다 서로 다른 전류값을 결정하여 출력한다면 그 전류값에 비례하여 조합된 컬러가 도광바의 빔 출력부에 표출되게 된다. 예를 들어 위 3종의 LED를 모두 동시에 최대전류로 구동시킨다면 도광바의 빔 출력부에서는 백색의 빔을 나타내게 될 것이다.
한편, 도광바와 LED와의 결합에 있어 도 9a 및 도9b에서 보이고 있는 것처럼, 도광바(11)의 길이방향 양단부 또는 한쪽 단부에 LED장착홈(19)을 마련하고, 이 LED장착홈에 LED홀더(14)로부터 돌출 배치되는 LED(15)의 헤드부가 안착되게 구성하는 경우, LED(15)에서 출력되는 빔이 도광바와 LED홀더 사이 접속면에서의 손실없이 전부 도광바로 전달되게 되므로 빔 손실을 최소화 시킬 수 있게 된다.
도 10은 본 발명의 LED광원장치를 이용한 면광원 구성예를 보이고 있다.
여기서는 4각 도광바(11)의 빔 출력부(12)를 도광판(20)의 일측면에 대향시켜 배치시키고 전원부(21)에 의한 외부전원은 LED드라이버(16)에 인가되어 이 LED드라이버에 의해 도광바(11)의 단부에 접속된 LED홀더(14)내의 LED(15)가 구동하도록 구성하고 있다.
이것으로부터 알수 있는 바와 같이, 본 발명의 LED광원장치는 면광원을 형성하기 위한 도광판(20)에 접속될 경우, 선광원장치로서의 기능을 수행하게 된다.
나아가 본 발명의 LED광원장치는 별도의 평면상의 도광판 없이 본 발명장치를 연속 배열시켜 여기에서 만들어지는 평면광을 그대로 평면광원으로 사용할 수도 있다.
도 11은 본 발명 LED광원장치의 제조공정을 설명하는 공정흐름도로서, 그 제조공정의 제1공정에서는 투명수지재를 3각바 또는 4각바 또는 그 이상의 각바 또는 원형바로 형성하여 도광바를 제작한다.
다음, 제2공정에서는 상기 제1공정에 의해 제작된 도광바에 그의 길이방향을 따라 형성시킬 빔 출력부와 바의 양단부를 마스킹하고 나머지 부분에 광반사용 금속코팅막을 코팅한다. 이때, Ni, Al 등을 금속코팅재료로 사용할 수 있다.
제3공정에서는 상기 금속코팅막 코팅시 마스크된 도광바의 양단부에 LED 및 LED접속단자가 마련된 LED홀더를 장착시킨다. 이때, LED홀더도 LED빔 출력면을 제외한 전면을 반사용 금속재로 코팅할 수있다.
도 12는 본 발명 장치의 제조공정의 다른 예를 설명하는 흐름도로써, 위의 LED광원장치 제조공정중에, 투명수지재의 도광바에 그의 길이방향을 따라 형성시킬 빔 출력부를 마스킹한 후 나머지 부분에 광반사용 금속코팅막을 코팅하는 공정과 금속코팅막이 코팅된 도광바의 양단부에 LED장착홈을 형성한 후 여기에 LED 및 LED접속단자가 마련된 LED홀더를 장착시키는 공정을 더 수행될 수 있음을 나타내고 있다.
도 13은 본 발명 장치의 제조공정의 또 다른 예를 설명하는 흐름도로써, 위의 LED광원장치 제조공정중 투명수지재의 도광바에 광반사용 금속코팅막을 코팅하는 공정에 앞서, 도광바 내부에서의 LED빔의 확산을 위해 금속코팅막 코팅부분의 전부 또는 일부분에 요철부를 형성하는 공정과, 상기 빔 출력부 표면을 반투명 상태로 가공하는 공정을 각각 선택적으로 수행하거나 또는 요철부형성공정 및 반투명 가공공정을 모두 수행 할 수 있음을 나타내고 있다. 여기서 도광바에 마련되는 빔 출력부의 반투명화는 통상 식각공정을 통하여 형성할 수 있으며 반투명 접착지를 이용할 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 LED를 이용하여 각종 표시장치에 대한 저전력 고효율의 백라이팅용 평면광원의 제작이 가능하게 되는 특유의 효과를 가져온다.
또한 본 발명의 LED광원장치를 순차배열시키는 것으로 별도의 평면도광판 없이도 매우 간단하게 평면광원을 얻을 수 있는 효과를 가져온다.
또한 본 발명의 LED광원장치를 조명용 등기구 등에 적용시킬 경우 소비전력을 최소화시킬 수 있으며 조명램프(LED도광바)의 수명을 반영구적으로 유지할 수 있다.

Claims (10)

  1. 3각바 또는 4각바 또는 그 이상의 각바 또는 원형바로 형성되며 이러한 바의 길이방향을 따라 빔 출력부(12)가 마련되는 투명수지재의 도광바(11)와, 상기 도광바 상의 빔 출력부를 제외한 나머지 부분에 코팅되어 광반사막을 형성하는 금속코팅막(13)과, 상기 도광바의 길이방향 양단부 또는 한쪽의 단부에 결합되는 LED홀더(14) 및 상기 LED홀더 내에 장착되어 투명수지재의 도광바 내부로 빔을 조사하는 LED(15)와, 상기 LED에 구동전압을 공급하기 위한 LED드라이버(16)를 포함하되, 상기 도광바(11)상의 금속코팅막(13)이 코팅될 부분의 전부 또는 일부분에는 LED빔 확산을 위한 요철부(17)를 형성하고, 상기 도광바(11)의 단부에 결합될 LED(15)는 컬러 표출을 위한 적색, 청색, 녹색의 3종으로 구성하고, 상기 적색, 청색, 녹색 LED들의 조합에 의한 빔 출력부(12)에서의 컬러 표출은 LED드라이버(16)의 제어출력 값에 의해 결정되게 구성하는 것을 특징으로 하는 LED광원장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 도광바(11)의 길이방향을 따라 형성되는 빔 출력부(12)는 빔의 산란을 위해 반투명 가공된 것을 특징으로 하는 LED광원장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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