KR100990753B1 - 광 조사각의 조절이 가능한 엘이디 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광 조사각을 조절하여 조사영역의 크기나 형태를 조절할 수 있는 LED모듈을 개시한다. 본 발명의 실시예에 따른 LED모듈은, 기판; 상기 기판의 일면에 탑재되는 엘이디(LED) 소자; 일측에 경사진 반사면을 가지며 상기 반사면이 상기 엘이디소자를 향하도록 상기 기판에 부착된 막대형의 4개의 서브부재로 이루어진 사각형의 반사부재를 포함하며, 상기 각 서브부재의 상기 반사면이 수직선에 대해 이루는 각도를 조절함으로써 상기 엘이디 소자에서 출사되는 빛의 조사영역의 크기나 형태를 조절하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 LED모듈을 이용하면, 반사부재가 다수의 서브부재로 분리되어 있으므로 적어도 하나의 서브부재의 설치각도를 조절하거나, 나머지 것과 다른 각도의 반사면을 가지는 적어도 하나의 서브부재를 부착함으로써 LED소자에서 출사되는 빛의 조사영역의 크기나 형태를 간편하게 조절할 수 있다.

LED 모듈, 반사부재

Description

광 조사각의 조절이 가능한 엘이디 모듈{Light emitting diode module which can adjust light emitting angle}

본 발명은 LED(Light Emitting Diode) 모듈에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 반사부재의 반사면 각도를 조절하여 광 조사각을 임의로 조절할 수 있는 LED모듈에 관한 것이다.

LED는 PN접합 구조를 가지는 반도체에 주입된 소수캐리어의 재결합에 의하여 전기에너지를 빛에너지로 변환시키는 소자이다.

LED는 형광등이나 백열전구와 같은 기존 광원에 비해 전력소비가 적고 에너지효율이 높을 뿐만 아니라 수명이 매우 긴 장점을 가지기 때문에, 실내 조명장치나 자동차 조명장치를 중심으로 그 적용범위가 점차 확대되고 있다. 또한 최근에는 1W이상의 고출력 LED가 상용화되면서 LED를 이용한 가로등, 보안등, 옥외조명장치 등도 선보이고 있다.

도 1은 고출력 LED를 이용한 조명장치 중에서 LED가로등(10)을 예시한 개략 단면도이다. 이를 살펴보면, LED가로등(10)은 바디(20)와, 바디(20)의 저면에 장착되는 LED모듈(30)과, LED모듈(30)을 커버하면서 바디(20)에 결합되는 투명커버(40)를 포함한다.

바디(20)는 일측(도면상 하부방향)으로 개구된 오목부를 가지고 대략 반구형태를 가지는 상부커버(21)와 상부커버(21)의 하부에 결합되는 방열판(22)을 포함한다. 상부커버(21)의 외부면에는 LED모듈(30)에서 발생하는 고열을 방출하기 위한 방열핀(23)이 형성되고, 상부커버(21)의 일측 단부에는 가로등주(미도시)에 고정할 수 있는 구조를 가진 연결부(24)가 형성된다.

LED모듈(30)은 도 2의 분해 사시도에 도시된 바와 같이, 일면에 회로패턴(미도시)이 형성된 기판(31), 기판(31)의 일면에 장착되고 와이어 본딩을 통해 미도시된 회로패턴과 전기적으로 연결되는 하나 이상의 LED칩(32), LED칩(32)의 주변에 설치되고 소정 높이를 가지는 링 형태의 렌즈장착부(33), LED칩(32)의 상부에 도포되는 형광제(예, YAG계 유기물질)(34), LED칩(32)에서 출사되는 빛의 조사각도를 조절하기 위해 렌즈장착부(33)의 상단부에 설치되는 렌즈(37), 렌즈(37)의 주변부를 커버하면서 상기 렌즈장착부(34)에 결합하는 렌즈캡(38)을 포함한다.

렌즈장착부(33)와 렌즈캡(38)에는 서로 대응하는 나사산(36,39)이 형성되며, 기판(31)에서 반사부재(33)의 외측에는 방열판(22)의 저면에 LED모듈(30)을 결합하기 위한 체결홈(35)이 형성된다.

따라서 LED칩(32)에서 출사된 빛은 렌즈(37)를 거치면서 조사각도가 제한되 어 일정한 영역을 조명하게 된다.

그런데 대부분의 LED모듈(30)에는 조사각도를 조절하기 위하여 원형 렌즈(37)가 사용되고 있고 LED칩(32)에서 출사되는 빛은 직진성이 강하기 때문에 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이 가로등(10)에 장착하여 도로(50)상에 설치하면 조사(照射)영역(A)이 원형으로 국한된다.

따라서 가로등(10)의 설치간격이 일정한 상황에서 사각지역 없이 충분한 조사영역(A)을 확보하기 위해서는 가로등(10)의 높이를 높이거나 조사각도가 큰 렌즈(37)를 사용하여야 한다.

그러나 조사영역(A)이 원형으로 형성되기 때문에 렌즈(37)의 조사각도가 커지면 도로인접 지역까지 광범위하게 빛이 도달하여 식물의 생육장애를 초래하거나 불필요한 민원을 야기할 수도 있다.

특히 최근 들어 LED 가로등의 수요가 급증하면서 설치장소에 따라 빛의 조사각도나 조사영역을 설치자나 사용자가 임의로 조절할 필요성이 커지고 있는데, 종래의 LED모듈(30)을 이용하면 렌즈(37)나 LED모듈(30) 자체를 교체해야만 이를 조절할 수 있기 때문에 작업자는 항상 다양한 종류의 렌즈(37)나 LED모듈(30)를 준비해야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, LED소자에서 출사되는 빛의 조사영역이나 조사각도를 간편하게 조절할 수 있는 LED모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여, 기판; 상기 기판의 일면에 탑재되는 엘이디(LED) 소자; 일측에 경사진 반사면을 가지며 상기 반사면이 상기 엘이디소자를 향하도록 상기 기판에 부착된 막대형의 4개의 서브부재로 이루어진 사각형의 반사부재를 포함하며, 상기 각 서브부재의 상기 반사면이 수직선에 대해 이루는 각도를 조절함으로써 상기 엘이디 소자에서 출사되는 빛의 조사영역의 크기나 형태를 조절하는 엘이디 모듈을 제공한다.

또한 본 발명은, 기판; 상기 기판의 일면에 탑재되는 엘이디(LED) 소자; 일측에 경사진 반사면을 가지며 상기 반사면이 상기 엘이디소자를 향하도록 상기 기판에 부착된 막대형의 4개의 서브부재로 이루어진 사각형의 반사부재를 포함하며, 상기 4개의 서브부재 중 적어도 하나는 나머지와 다른 각도의 반사면을 가지는 것을 부착함으로써 상기 엘이디 소자에서 출사되는 빛의 조사영역의 크기나 형태를 조절하는 엘이디 모듈을 제공한다.

상기 엘이디 모듈은 상기 각 서브부재 사이의 간극으로 빛이 새는 것을 방지하기 위하여 상기 간극을 차폐하는 차폐수단을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 LED모듈을 이용하면, 반사부재가 다수의 서브부재로 분리되어 있으므로 적어도 하나의 서브부재의 설치각도를 조절하거나, 나머지 것과 다른 각도의 반사면을 가지는 적어도 하나의 서브부재를 부착함으로써 LED소자에서 출사되는 빛의 조사영역의 크기나 형태를 간편하게 조절할 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 LED모듈(100)의 사시도이고 도 5는 도 4의 I-I' 선에 따른 단면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 LED모듈(100)은, 일면에 회로패턴(미도시)이 형성된 기판(110), 기판(110)의 일면에 장착되고 와이어 본딩을 통해 미도시된 회로패턴과 전기적으로 연결되는 하나 이상의 LED칩(120), LED칩(120)의 주변에 설치되는 사각 형태의 반사부재(130), LED칩(120)의 상부에 도포되는 형광제(예, YAG계 유기물질)(140)를 포함한다.

반사부재(130)는 형광제(140)를 거치면서 산란된 빛을 일정 방향으로 제한하기 위한 것으로서, 내측면이 소정 각도의 반사면(132)으로 형성된다. 사각의 반사부재(130)를 사용하여 LED모듈(100)을 제작하면 빛의 조사영역이 대략 사각으로 형성된다.

따라서 도 6에 도시된 바와 같이 가로등(10)에 장착하여 도로(50)상에 설치 하면 원형렌즈를 이용하는 종래 방식에 비하여 조사영역(A)을 도로와 인도로 용이하게 제한할 수 있고, 인접 가로등(10)의 조사영역과 중복을 최소화하면서도 사각지역을 없앨 수 있는 장점이 있다.

고출력 LED모듈(100)에 사용되는 기판(110)은 방열효율이 높은 알루미늄 등의 금속재질로 제작되며, 기판(110)에서 반사부재(130)가 부착되는 영역의 외측에는 체결홈(150)이 형성된다.

한편 본 발명의 실시예에 따른 LED모듈(100)은 설치장소에 따라 빛의 조사영역이나 조사각도를 임의적으로 조절할 수 있도록 반사부재(130)의 각 변을 분리하여 설치한다.

즉, 반사부재(130)를 각각 그 일측에 반사면(132)을 구비하는 막대 형태의 제1 내지 제4서브부재(130a, 130b, 130c, 130d)로 분할하고, 상기 각 서브부재(130a, 130b, 130c, 130d)의 반사면(132)이 LED칩(120)을 향하도록 기판(110)의 상면에 설치한다.

따라서 LED모듈(100)을 가로등 등의 조명장치에 장착할 때, 각 서브부재(130a, 130b, 130c, 130d)의 반사면(132)의 각도를 필요에 따라 조절하여 LED소자(120)에서 출사되는 빛의 조사영역의 크기나 형태를 임의적으로 조절할 수 있다.

각 서브부재(130a, 130b, 130c, 130d)는 모두 동일한 각도의 반사면(132)을 가질 수도 있고, 각 서브부재(130a, 130b, 130c, 130d) 중 적어도 하나는 나머지 것과 다른 각도의 반사면(132)을 가질 수도 있다.

만일 각 서브부재(130a, 130b, 130c, 130d)가 모두 동일한 각도의 반사면(132)을 가진다면, 예를 들어 도 7에 도시된 바와 같이 제1서브부재(130a)는 밑면 전체를 기판(110)에 부착하여 그 반사면(132)이 수직선에 대하여 θ₁의 각을 이루도록 하고, 제1서브부재(130a)와 대향하는 제3서브부재(130c)는 수직선에 대하여 내측으로 기울어지도록 기판(110)에 부착하여 그 반사면(132)이 수직선에 대하여 θ₂의 각을 이루도록 할 수 있다.

각 서브부재(130a, 130b, 130c, 130d)는 접착제를 이용하여 기판(110)에 부착되므로, 전술한 바와 같이 제3서브부재(130c)를 기울여서 부착하는 경우에는 제3서브부재(130c)의 저면과 기판(110) 사이의 간극은 접착제로 충진한다.

제3서브부재(130c)를 기울여서 그 반사면(132)을 각 θ₂ 로 유지시키는 것이 용이하지 않은 경우에는 반사면(132)의 경사각이 각 θ₂ 로 제작된 별도의 제3서브부재(130c)를 기판(110)에 부착할 수도 있다.

한편 반사부재(130)를 제1 내지 제4 서브부재(130a, 130b, 130c, 130d)로 분할하여 설치하면, 각 서브부재(130a, 130b, 130c, 130d)의 사이에 간극이 발생하여 빛샘 현상이 발생할 수 있다.

이를 방지하기 위해서는 해당 간극에 알루미늄 호일 등을 부착하면 된다. 다른 방법으로서 도 9에 도시된 바와 같이 각 서브부재(130a, 130b, 130c, 130d)의 양 단부 중 적어도 하나의 단부에 얇은 호일 형태의 차폐수단(134)을 형성함으로써 각 서브부재(130a, 130b, 130c, 130d)를 결합할 때 발생하는 간극을 상기 차폐수단(134)이 도 10에 도시된 바와 같이 커버하도록 할 수도 있다.

한편 본 발명의 실시예에 따른 LED모듈(100)은 실내등, 가로등, 보안등, 공원등, 터널등 등 그 종류를 불문하고 LED소자를 광원으로 활용하는 모든 종류의 LED조명장치에 사용될 수 있다. 또한 LED칩이 아닌 다른 형태의 LED소자가 장착된 경우에도 적용될 수 있다.

또한 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고 다양한 형태로 변형 또는 수정되어 실시될 수 있으며, 이와 같이 변형 또는 수정된 실시예가 후술하는 특허청구범위에 포함된 본 발명의 기술적 사상을 포함한다면 본 발명의 권리범위에 속함은 당연하다.

도 1은 종래 LED가로등의 개략 단면도

도 2은 종래 LED모듈의 분해 사시도

도 3은 원형 렌즈가 장착된 경우의 광 조사영역을 나타낸 도면

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 LED모듈의 사시도

도 5는 도 4의 I- I'선에 따른 단면도

도 6은 본 발명의 LED모듈이 장착된 경우의 광 조사영역을 나타낸 도면

도 7은 광 조사영역을 조절하기 위해 하나의 서브부재를 기울여 설치한 모습을 나타낸 도면

도 8은 광 조사영역을 조절하기 위해 각도가 다른 반사면을 가진 서브부재를 설치한 모습을 나타낸 도면

도 9 반사부재의 단부에 차폐수단이 형성된 모습을 나타낸 도면

도 10은 차폐수단이 간극을 커버하여 빛샘을 방지하는 모습을 나타낸 도면

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100: LED모듈 110: 기판

120: LED칩 130: 반사부재

130a, 130b, 130c, 130d: 제1, 제2, 제3, 제4 서브부재

132: 반사면 134: 차폐수단

140: 형광제 150: 체결홈

Claims (3)

1. 기판;

   상기 기판의 일면에 탑재되는 엘이디(LED) 소자;

   일측에 경사진 반사면을 가지며 상기 반사면이 상기 엘이디소자를 향하도록 상기 기판에 부착된 막대형의 4개의 서브부재로 이루어진 사각형의 반사부재;

   상기 각 서브부재 사이의 간극으로 빛이 새는 것을 방지하기 위하여 상기 간극을 차폐하는 차폐수단;

   을 포함하며, 상기 각 서브부재의 상기 반사면이 수직선에 대해 이루는 각도를 조절함으로써 상기 엘이디 소자에서 출사되는 빛의 조사영역의 크기나 형태를 조절하는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈
2. 기판;

   상기 기판의 일면에 탑재되는 엘이디(LED) 소자;

   일측에 경사진 반사면을 가지며 상기 반사면이 상기 엘이디소자를 향하도록 상기 기판에 부착된 막대형의 4개의 서브부재로 이루어진 사각형의 반사부재;

   상기 각 서브부재 사이의 간극으로 빛이 새는 것을 방지하기 위하여 상기 간극을 차폐하는 차폐수단;

   을 포함하며, 상기 4개의 서브부재 중 적어도 하나는 나머지와 다른 각도의 반사면을 가지는 것을 부착함으로써 상기 엘이디 소자에서 출사되는 빛의 조사영역의 크기나 형태를 조절하는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈
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