KR101021245B1 - 발광다이오드 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광다이오드 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광원에 대해 2차 광학계를 정밀하고 간편하게 위치시킬 수 있는 발광다이오드장치에 관한 것이다.

본 발명에 의한 발광다이오드 장치는, 광원; 상기 광원이 전기적으로 접속되는 회로기판; 상기 광원을 보호하고, 상기 광원의 초기 방사각도를 조절하는 1차 광학계; 상기 광원에서 발생된 열을 방출하는 방열구조; 및 상기 1차 광학계의 상부에 배치되고, 상기 회로기판에 끼움결합되는 2차 광학계를 포함한다.

발광다이오드, 장치, 광원, 2차, 광학계

Description

발광다이오드 장치{LED DEVICE}

본 발명은 발광다이오드 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광원에 대해 2차 광학계를 정밀하고 간편하게 위치시킬 수 있는 발광다이오드장치에 관한 것이다.

현재까지 발광다이오드(이하, 'LED'라 함)는 그 특유의 저항성을 이용하여 신호 또는 광고 용도의 조명으로 그 역할을 담당하여 왔다. 하지만, 소자의 개발이 발전함에 따라 일반적인 조명으로 활용될 가능성이 증가하고 있는 추세이다.

일반적인 LED 장치는, 도 1에 예시된 바와 같이 반도체 칩(예: Si, InGaN) 등과 같은 광원(1), 광원(1)이 전극선(2, lead)를 통해 접속되는 회로기판(3), 광원(1)을 외부 환경조건(예: 습도)으로부터 보호하며 동시에 발광의 초기 방사각도를 조절하여 주는 돔렌즈 등과 같은 1차 광학계(4), 광원(1)에서 발생된 열을 방출시키는 세라믹 재질의 방열구조(5) 등을 포함한다. 이러한 LED 장치의 외형구조는 종류마다 다르나 대략 렌즈의 직경은 약 5~6mm, 몸체(Body)의 크기는 약 7mm x 8mm로 소형이다.

이와 같은 LED의 광학특성은 광원(Lambertian 분포)에서 발광되는 빛의 방사 각도(90%의 방사밀도)가 약 120°~160°(±60°~±80°)의 각으로 퍼진다. 이와 같이 넓은 각도로 퍼져 나아가는 빛은 일부 손실이 될 수 있으므로, 도 2에 도시된 바와 같이 반사경, 콜리메이터, 프리즘 등과 같은 2차 광학계(6)를 사용함으로써 좁은 폭의 각(예: 15°, 60° 등의 시야각)으로 퍼지게 하는 빔(Beam)을 형성할 수 있다. 이에 따라, 광의 강도를 높임으로써 선정된 일정 조사면의 면적을 용도별로 제한함과 더불어 조도를 높일 수 있다.

이러한 2차 광학계(6)는 LED 장치의 회로기판(3) 위에 설치된다. 그리고, 2차 광학계(6)의 광학축(X)은 효율을 극대화하기 위하여 광원(1)의 광학축(Y, 도 1참조)과 일치하여야 하고, 서로의 위치가 엇갈리지 않도록 고정되어야 한다.

한편, 2차 광학계(6)는 그 일측 외주면에 돌출테두리(6a)가 형성되고, 2차 광학계(6)의 돌출테두리(6a)가 도 3에 예시된 바와 같이 방열케이스(7)의 지지턱(7a)에 지지되며, 2차 광학계(6)의 상부에 외측 투명덮개(8)가 설치됨으로써 2차 광학계(6)는 LED장치 내에 설치된다. 하지만, 이와 같은 2차 광학계(6)의 조립방식은 광원(1)에 대한 2차 광학계(6)의 상대적 위치가 정밀하게 유지되지 못하여 그 발광효율 또는 배광효율이 저하될 수 있고, 또한 조립의 정밀성을 위하여 비경제적인 조립공정이 요구되어 그 경제성이 저하되는 단점이 있었다.

또한, 종래에는 2차 광학계(6)가 별도의 지지체(9)에 결합된 상태로 LED장치의 방열케이스(7) 내에 설치된 구조가 있었다. 특히, 지지체(9)를 이용할 경우, 2차 광학계(6)의 기울어짐과 상대적 변위를 최소화할 수 있다. 하지만, 이와 같은 2차 광학계(6)의 조립구조는 그 조립부품이 많이 요구되고, 구조적 복잡성으로 인해 그 경제성이 저하되는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 2차 광학계의 조립 내지 설치구조를 단순화함으로써 그 제조단가를 대폭 절감시킬 수 있는 LED 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 광원의 축과 2차 광학계의 축을 정확하게 일치시킬 수 있고, 또한 광원에 대한 2차 광학계의 상대적 위치를 정밀하게 유지할 수 있는 LED 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 LED 장치는,

광원;

상기 광원이 전기적으로 접속되는 회로기판;

상기 광원을 보호하고, 상기 광원의 초기 방사각도를 조절하는 1차 광학계;

상기 광원에서 발생된 열을 방출하는 방열구조; 및

상기 1차 광학계의 상부에 배치되고, 상기 회로기판에 끼움결합되는 2차 광학계를 포함한다.

상기 회로기판은 하나 이상의 조립공을 가지고, 상기 2차 광학계는 그 저면에 하나 이상의 조립돌기를 가지며, 상기 조립돌기가 상기 조립공에 개별적으로 끼움결합되는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 별도의 지지구조 내지 조립구조가 필요없이 조립돌기 및 조립공 만을 이용하여 2차 광학계를 회로기판 측에 조립함으로써, 광원과의 정확한 상대적 위치에 2차 광학계를 보다 정밀하고 간편하게 설치할 수 있다. 이에 따라, LED 장치의 구조적 간편성 및 그 제조공정 상의 경제성을 도모할 수 있고, 광원과 2차 광학계를 광학적으로 정밀하게 상대적으로 위치시킴으로써 광학적 수행능력을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

그외에도, 본 발명은 2차 광학계를 이용하는 제반 제품에 유용하게 응용될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 장치를 도시한다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 LED장치는 반도체 칩(예: Si, InGaN) 등과 같은 광원(10), 광원(10)이 전극선 등을 통해 접속되는 회로기판(30), 광원(10)을 외부 환경조건(예: 습도)으로부터 보호하며 동시에 발광의 초기 방사각도를 조절하여 주는 돔렌즈 등과 같은 1차 광학계(40), 광원(10)에서 발생된 열을 방출시키는 세라믹 재질의 방열구조(50), 1차 광학계(40)의 상부에 배치되는 2차 광학계(70)를 포함한다.

특히, 본 발명의 2차 광학계(70)는 그 저면에 하나 이상의 조립돌기(75)를 가지고, 회로기판(30)은 하나 이상의 조립공(35)을 가지며, 2차 광학계(70)의 조립 돌기(75)가 회로기판(30)의 조립공(35)에 끼움결합됨에 따라, 2차 광학계(70)가 회로기판(30)측에 간편하게 조립될 수 있어 그 조립 내지 제조를 더욱 간편하게 진행할 수 있다.

또한, 이러한 2차 광학계(70)의 끼움결합구조에서, 2차 광학계(70)의 조립돌기(75)와 회로기판(30)의 조립공(35)은 2차 광학계(70)의 광학축과 광원(10)의 광학축이 서로 일치하도록 그 형성위치가 적절히 조절된다. 이에 따라, 광원(10)과 2차 광학계(70) 사이의 위치변위 또는 각 광학축의 기울어짐 등을 방지함으로써 2차 광학계(70)와 광원(10)의 상대적 광학위치가 정밀하게 유지될 수 있다.

또한, 2차 광학계(70)의 조립돌기(75)는 회로기판(30)의 조립공(35)에 억지 끼움결합구조로 이루어질 수도 있고, 이와 달리 조립돌기(75)가 조립공(35)에 삽입된 후에 접착제 등을 통해 고정시킬 수도 있다.

그리고, 본 발명은 종래기술과 달리 광원(10)에서 발생하는 열을 방출시키기 위한 방열케이스 또는 이 방열케이스에 밀착되는 외측 덮개 등이 필요 없으므로 그 조립부품이 감소하여 그 제조원가를 절감할 수도 있다. 즉, 본 발명은 2차 광학계(70)측에 조립 내지 지지구조가 일체형으로 형성됨으로써 2차 광학계(70)의 광학위치를 정밀하게 유지할 뿐만 아니라 그 조립성을 대폭 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 발광다이오드 장치를 도시한 단면도이다.

도 2는 2차 광학계가 적용된 종래의 발광다이오드 장치를 예시한 단면도이다.

도 3은 종래의 발광다이오드 장치를 도시한 제1예시도이다.

도 4는 다른 종래의 발광다이오드 장치를 도시한 제2예시도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 장치를 도시한 분해사시도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 장치를 도시한 결합사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 *

10: 광원 30: 회로기판

35: 조립공 40: 1차 광학계

50: 방열구조 70: 2차 광학계

Claims (2)

1. 삭제
2. 광원; 상기 광원이 전기적으로 접속되는 회로기판; 상기 광원을 보호하고, 상기 광원의 초기 방사각도를 조절하는 1차 광학계; 상기 광원에서 발생된 열을 방출하는 방열구조; 및 상기 1차 광학계의 상부에 배치되고, 상기 회로기판에 끼움결합되는 2차 광학계;를 포함하는 발광다이오드 장치에 있어서,

   상기 회로기판은 하나 이상의 조립공을 가지고, 상기 2차 광학계의 저면에는 하나 이상의 조립돌기가 형성되며, 상기 2차 광학계는 상기 조립돌기가 상기 조립공에 삽입된 후에 접착제에 의해 고정됨으로써 상기 2차 광학계측의 광학위치를 정밀하게 유지함과 더불어 조립성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 장치.

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