KR101069693B1 - 측광원에 의해 발광하는 비구면렌즈를 이용한 엘이디 조명장치 - Google Patents

측광원에 의해 발광하는 비구면렌즈를 이용한 엘이디 조명장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 간접조명방식의 조명장치를 구현할 때 빛을 출사하기 위한 광원으로 적용되는 LED가 최대한 케이스의 외측으로 배치될 수 있도록 한 구성을 제시하여 열이 외부로 전도될 수 있는 거리를 대폭 감축시킴에 의해 방열효율을 향상시키고, 동시에 재료의 사용량을 감축시키며 이에 따라 장치의 경량화 및 구동부 측으로 열전단이 차단되도록 하여 구동부를 안정화시킬 수 있도록 한 측광원에 의해 발광하는 비구면 렌즈를 이용한 LED 조명장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 일면에는 반사면이 형성되고, 그 타측면이 출사면으로 형성되며, 반사면에는 양측에서 입사된 빛을 출사면 측으로 집중반사시킬 수 있도록 하기 위해 반사면에서 라운드 형태로 형성된 렌즈면이 양측으로 형성된 비구면렌즈부가 형성된 렌즈 또는 도광판과; 상기 렌즈 또는 도광판의 측면에 LED가 배치되어 렌즈 또는 도광판의 내측으로 빛을 입사시키도록 하고, 상기 LED가 인쇄회로기판 상에 실장되어 구동하도록 하는 광원과; 상기 LED의 양측에 밀착되어 외측에 설치되며, LED에 밀착된 양측면에는 LED에서 방출된 열을 전달받아 방열하기 위한 방열부재가 장착된 케이스를 포함하여 구성된다.
비구면렌즈, 도광판, LED

Description

측광원에 의해 발광하는 비구면렌즈를 이용한 엘이디 조명장치{LED lighting apparatus using aspherics}
본 발명은 측광원에 의해 발광하는 비구면렌즈를 이용한 LED 조명장치에 관한 것이다. 상세하게 본 발명은, 간접조명방식의 조명장치를 구현할 때 빛을 출사하기 위한 광원으로 적용되는 LED가 최대한 케이스의 외측으로 배치될 수 있도록 한 구성을 제시하여 열이 외부로 전도될 수 있는 거리를 대폭 감축시킴에 의해 방열효율을 향상시키고, 동시에 재료의 사용량을 감축시키며 이에 따라 장치의 경량화 및 구동부 측으로 열전단이 차단되도록 하여 구동부를 안정화시킬 수 있도록 한 측광원에 의해 발광하는 비구면 렌즈를 이용한 LED 조명장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 빛을 집중하여 출사시킬 수 있도록 한 비구면렌즈가 적용된 렌즈 또는 도광판을 적용하여 간접조명방식으로 조명이 구현되도록 하므로써 렌즈 또는 도광판을 통해 출사되는 빛의 휘도특성을 향상시킬 수 있도록 한 측광원에 의해 발광하는 비구면 렌즈를 이용한 LED 조명장치에 관한 것이다.
실내의 메인 조명을 구현하기 위한 조명기기는 다양한 형태를 갖추고 있다. 특히, 형광등 또는 할로겐 램프 등에 의해 제작되는 조명은 형광등, 할로겐 램프 자체가 외부로 노출되어 형광등, 할로겐 램프에서 조사되는 빛에 의해 실내를 밝히거나, 형광등, 할로겐 램프의 빛이 출사되는 전방에 특정의 커버를 배치하여 사용자가 목적하는 색상 또는 빛의 밝기로 실내를 조명하도록 하고 있다.
이와 같은 조명방식은 직접조명방식으로 구분되며, 상기와 같은 형광등이나 할로겐 등의 경우 소모되는 전력량이 많고, 다양한 소비자의 조명색상 등의 요구에 만족시키기 어려우며, 조명기구 자체를 형광등이나 할로겐 램프의 크기에 기인하여 대체로 대형화되기 때문에 실내, 외부의 인테리어 조명등으로 구현되기에는 상당한 불편함이 발생된다.
이에, 종래에는 상기 형광등이나 할로겐 램프를 광원으로 하는 조명장치는 LED를 광원으로 하는 형태의 구성으로 대체되고 있다. 즉, 이와 같은 LED 광원은 소모전력이 적고, 다양한 색상의 조명연출이 가능하며, 특히, LED 소자의 크기에 기인하여 소형의 조명기기를 제작할 수 있다.
따라서, 상기 LED 광원을 이용한 조명기구는 실내의 인테리어 조명 또는 다양한 제품에 적용되는 차세대 조명으로 대단히 각광받고 있다.
특히, 상기와 같은 LED 조명장치는 형광등이나 할로겐 등과 같은 직접조명방식이 아닌 LED 광원에서 출사된 빛을 렌즈나 도광판 등의 내부로 입사시키고, 그 내측에서 빛을 산란 및 반사시켜 목적하는 방향으로 조사하도록 한 간접조명방식으 로 제작하기 유리하다.
이와 같은 간접조명은 대체로 렌즈나 도광판 상에서 면발광되는 은은한 조명이기 때문에 각종 인테리어 조명으로 적용된다.
상기와 같은 간접조명방식의 조명장치는 면발광을 수행하기 위한 렌즈 또는 도광판의 측방향 일측 또는 양측에 광원이 배치되고, 광원에서 입사된 빛이 렌즈 또는 도광판으로 입사되면 렌즈 또는 도광판의 내측에서 빛이 산란 및 반사되어 렌즈 또는 도광판의 출사면으로 빛이 방출된다.
여기서, 상기 렌즈 및 도광판은 빛을 일정한 투과율 및 반사율로 투과시키기 위한 합성수지 재질이며, 그 형상이 대략 사각 판체의 형태로 형성된다. 또한, 상기 렌즈 및 도광판은 출사면의 반대측면에 입사된 빛을 출사면 측으로 반사시키기 위한 반사층이 형성되어 빛의 반사효율을 최대화하도록 구성된다.
상기와 같은 종래의 간접조명방식의 조명장치는 LED가 적용될 경우, LED의 구동시 소자특성상 상당한 열이 발생된다. 이와 같은 열은 주로 인쇄회로기판에 실장되는 LED 및 LED를 구동시키기 위한 각종 소자에 악영향을 제공하게 되어 LED 회로의 오동작을 야기시키는 문제점이 노출된다.
또한, 상기와 같은 조명장치는 렌즈 또는 도광판의 반사층이 평면으로 형성되기 때문에 도광판의 광원에서 상당한 거리의 도광판 일측(일측 광원일 경우) 또는 도광판의 중심측(양측 광원일 경우)에는 암역구간이 형성되어 전체면에 대해 균일한 휘도의 빛이 출사되지 못하는 문제점이 노출된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 발명한 것이다.
이에 본 발명은, 간접조명방식의 조명장치를 구현할 때 광원으로 적용되는 LED에서 발생되는 열이 보다 신속하게 방열되도록 하고, 방열재료의 사용량을 감축시키며, 이에 따른 경량화와 구동부로 열의 전달을 원천적으로 차단할 수 있도록 LED가 최대한 케이스의 외측으로 배치될 수 있도록 한 구성을 구현하여서 된 조명장치를 제공함에 첫번째 목적이 있다.
본 발명은, 렌즈 또는 도광판의 반사면에 비구면렌즈부를 형성하여 측면의 광원에서 입사되는 빛이 출사면 측으로 집중되어 출사될 수 있도록 하므로써, 출사면을 통해 방출되는 빛의 휘도를 향상시키고 빛이 출사면의 전체구간에 걸쳐 균일 하게 방출될 수 있도록 한 조명장치를 제공함에 두번째 목적이 있다.
상기 첫번째 목적을 달성하기 위해 본 발명은 아래의 구성을 갖는다.
본 발명은, 일면에는 반사면이 형성되고, 그 타측면이 출사면으로 형성되며, 반사면에는 양측에서 입사된 빛을 출사면 측으로 집중반사시킬 수 있도록 하기 위해 반사면에서 라운드 형태로 형성된 렌즈면이 양측으로 형성된 비구면렌즈부가 형성된 렌즈 또는 도광판과; 상기 렌즈 또는 도광판의 측면에 LED가 배치되어 렌즈 또는 도광판의 내측으로 빛을 입사시키도록 하고, 상기 LED가 인쇄회로기판 상에 실장되어 구동하도록 하는 광원과; 상기 LED의 양측에 밀착되어 외측에 설치되며, LED에 밀착된 양측면에는 LED에서 방출된 열을 전달받아 방열하기 위한 방열부재가 장착된 케이스를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 반사면은 반사필름이 증착되어 부착되거나, 반사도료를 코팅하여 형성된다.
상기 두번째 목적을 달성하기 위해 본 발명은 아래의 구성을 갖는다.
본 발명은, 상기 렌즈면이 렌즈 또는 도광판의 중심을 기점으로 광원이 배치된 끝단에서 출사면 측으로 경사형성되며 라운드 형성되거나 또는 렌즈 또는 도광판의 중심을 기점으로 단면상 양측으로 동일한 구배의 라운드 형태가 돌출형성된다.
상기 출사면에는 출사면을 통해 출사되는 빛을 수렴하여 출사시킬 수 있도록 한 수렴돌기가 일부구간 또는 전체구간에 걸쳐 형성된다. 또는, 상기 출사면에는 출사면을 통해 출사되는 빛을 수렴하여 출사시킬 수 있도록 한 돌출렌즈면이 형성되며, 상기 돌출렌즈면은 렌즈 또는 도광판의 외주단부에서 중심측으로 돌출되는 곡률을 갖도록 형성될 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명은, 간접조명방식의 조명장치에서 LED의 배치구성이 최대한 케이스의 외측으로 배치될 수 있도록 구성되어 LED에서 발생된 열이 보다 신속하게 방열되도록 하므로써 장치의 오동작을 최소화하도록 한 효과를 얻게 된다. 또한, 본 발명은 구성이 대폭 단순화되고 비교적 얇은 렌즈 또는 도광판의 측방향으로 방열부재를 설치하여 방열재료의 사용량을 감축시켜 재료절감에 따른 제작비용을 절약할 수 있는 효과가 있다. 동시에 본 발명은 LED의 측방향 배치에 의해 주로 케이스의 상측에 배치되는 구동부로 열이 전달됨을 미연에 차단할 수 있기 때문에 장치의 구동 안정성을 얻을 수 있게 된다.
또한, 본 발명은, 비구면렌즈부의 구성에 의해 측면의 광원에서 입사되는 빛이 출사면 측으로 집중되어 출사될 수 있도록 하므로써, 출사면을 통해 방출되는 빛의 휘도를 향상시키고 빛이 출사면의 전체구간에 걸쳐 균일하게 방출될 수 있는 효과를 얻게 된다.
도 1은 본 발명에 의한 조명장치 사시도, 도 2는 본 발명에 의한 조명장치 단면도, 도 3은 본 발명에 의한 조명장치 중 렌즈의 렌즈면 형태 단면도, 도 4는 본 발명에 의한 조명장치 중 렌즈의 여러형태 사시도이다.
도면을 참조하면, 본 발명에 의한 조명장치는 렌즈 또는 도광판(10), 광원(40), 케이스(C)로 이루어진다. 이때, 상기 케이스(C)는 렌즈 또는 도광판(10)에 광원(40)이 배치된 구성에서 광원(40)의 양측과 렌즈 또는 도광판(10)의 도면상 상측부 외측에 설치된 것이며, 그 상측에 조명장치를 구동시키기 위한 각종 회로, 예컨데 SMPS 등의 구동부(D)가 장착된다.
상기와 같은 구성에서 상기 렌즈 또는 도광판(10)은 일면에 반사면(11)이 형성되고, 그 타측면이 출사면(12)으로 형성됨은 주지된 것과 같다. 여기서, 본 발명에 의한 조명장치의 렌즈 또는 도광판(10)의 반사면(11)에는 양측에서 입사된 빛을 출사면(12) 측으로 집중반사시킬 수 있도록 하기 위해 반사면(11)에서 라운드 형태로 형성된 렌즈면(14)이 양측으로 형성된 비구면렌즈부(13)가 형성된다.
이때, 상기와 같은 라운드 형태의 렌즈면(14)은 도 3에서와 같이 2가지 형태로 제시될 수 있다.
상기 렌즈면(14)은 렌즈 또는 도광판(10)의 중심을 기점으로 광원(40)이 배치된 끝단에서 출사면(12) 측으로 경사형성되며 라운드 형성되어 구성될 수 있다. 또는 상기 렌즈면(14)은 도광판(10)의 중심을 기점으로 단면상 양측으로 동일한 구 배의 라운드 형태가 돌출형성될 수도 있다.
이와 같은 라운드 형태의 렌즈면(14)은 양측에서 입사되는 빛을 최대한 출사면(12)측으로 반사시키기 위한 구성으로, 그 곡률은 도광판(10)의 양측에 배치된 광원(40)의 종류, 광원(40)에서 출사된 빛의 휘도나 광원(40)이 설치되는 개수 및 각도에 대응하여 적절히 선택된다.
또한, 상기 반사면(11)에는 빛의 반사효율을 최대화하기 위해 반사필름(11a)을 증착하여 부착하거나(본 실시예의 채택 구성), 반사도료를 반사면(11)에 미러 또는 화이트 코팅하여 구성된다.
특히, 상기 렌즈 또는 도광판(10)의 반사면(11)에는 도 2의 원내 도면에서와 같이 반사면(11)의 일부 또는 전구간에 걸쳐 반사그루우브(15)가 형성된다. 이때, 상기 반사그루우브(15)는 반사면(11)의 내측으로 함몰되어 광원(40)에서 입사된 빛을 산란시켜 반사시키기 위한 구성이다. 이를 위해 상기 반사그루우브(15)는 라운드 형태로 함몰되거나 단면상 삼각형태로 함몰된 형태를 유지할 수 있다.
상기와 같은 구성에서 상기 렌즈 또는 도광판(10)은 평면상 원형 또는 다각형으로 형성된 구성을 제시한다. 이때, 상기 렌즈 또는 도광판(10)은 도면의 (a), (b), (c)와 같이 원형, 사각, 육각으로 형성되고, 반사면(11)에 비구면렌즈부(13)가 형성되어짐은 당연하다.
상기 광원(40)은 LED(L)가 인쇄회로기판(P) 상에 실장된 구성이다. 이때, 상기 인쇄회로기판(P)에는 LED(L) 외에도 LED(L)를 구동시키기 위한 각종 소자가 실 장됨은 당연하다.
이와 같은 광원(40)은 렌즈 또는 도광판(10)의 측면에 LED(L)가 배치되어 렌즈 또는 도광판(10)의 내측으로 빛을 입사시키도록 구성된 것이며, 바람직하게 상기 LED(L)는 주로 SMD 형태로 인쇄회로기판(P)의 표면에 실장되는 형태의 것이 적용된다.
상기 케이스(C)는 광원(40)으로 적용된 LED(L)의 양측에 밀착되어 외측에 설치된다. 즉, 상기 케이스(C)는 전술한 것과 같이 광원(40)의 양측과 렌즈 또는 도광판(10)의 도면상 상측부 외측에 설치되어 구성된 것이다.
이러한 케이스(C)는 LED(L)에 밀착된 양측면에 LED(L)에서 방출된 열을 전달받아 방열하기 위한 방열부재(60)가 장착된다. 이때, 상기 방열부재(60)는 주로 알루미늄 재질로 제작되며, 케이스(C)를 통해 전달된 LED(L)의 열의 방열면적을 확장시키기 위해 외측으로 다수의 방열핀(61)이 형성되어 구성된다.
상기와 같은 구성에 의해 LED(L)에서 발생된 열은 케이스(C) 내에서 잔류하는 거리가 극히 짧아져 보다 신속한 방열이 수행되며, 특히, 방열부재(60)가 설치된 지점의 면적을 감소시켜도 높은 방열효율을 가질 수 있기 때문에 방열부재(60)를 절감할 수 있게 된다. 또한, 상기와 같이 양측으로 열을 전달시켜 방출시키는 구성에 의해 케이스(C)의 상부에 장착된 구동부(D)로 전달되는 열은 무시해도 될 정도로 미미하여 장치의 구동안정성을 얻을 수 있게 된다.
<다른 실시예1>
도 5는 본 발명의 다른 실시예1 예시도이다.
도면을 참조하면, 다른 실시예1의 조명장치는 출사면(12)을 통해 출사되는 빛을 수렴하여 출사시킬 수 있도록 한 수렴돌기(12a)가 출사면(12)의 일부구간 또는 전체구간에 걸쳐 형성된 구성을 제시한다.
이와 같은 수렴돌기(12a)는 주로 볼록렌즈 형태의 반구면 형태로 형성하여 출사면(12) 상으로 출사되는 빛을 여러지점에서 집중시켜 출사시킬 수 있도록 한 구성이다.
<다른 실시예2>
도 6은 본 발명의 다른 실시예2 예시도이다.
도면을 참조하면, 다른 실시예2의 조명장치는 출사면(12)을 통해 출사되는 빛을 수렴하여 출사시킬 수 있도록 한 돌출렌즈면(12b)이 출사면(12)에 형성된 구성을 제시한다.
이러한 돌출렌즈면(12b)은 렌즈 또는 도광판(10)의 외주단부에서 중심측으로 돌출되는 곡률을 갖도록 형성된 구성으로, 상기 돌출렌즈면(12b)은 외측의 출사면(12)의 빛을 중앙지점으로 수렴하여 출사면(12)의 중심지점에서 최대의 효율특성을 얻도록 한 구성이다.
도 1은 본 발명에 의한 조명장치 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 조명장치 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 조명장치 중 렌즈의 렌즈면 형태 단면도.
도 4는 본 발명에 의한 조명장치 중 렌즈의 여러형태 사시도이다.
도 5는 본 발명에 의한 다른 실시예1 예시도.
도 6은 본 발명에 의한 다른 실시예2 예시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 렌즈 또는 도광판 11: 반사면
12: 출사면 12a: 수렴돌기
12b: 돌출렌즈면 40: 광원
60: 방열부재

Claims (5)

  1. 일면에는 반사면(11)이 형성되고, 그 타측면이 출사면(12)으로 형성되며, 반사면(11)에는 양측에서 입사된 빛을 출사면(12) 측으로 집중반사시킬 수 있도록 하기 위해 반사면(11)에서 라운드 형태로 형성된 렌즈면(14)이 양측으로 형성된 비구면렌즈부(13)가 형성된 렌즈 또는 도광판(10)과;
    상기 렌즈 또는 도광판(10)의 측면에 LED(L)가 배치되어 렌즈 또는 도광판(10)의 내측으로 빛을 입사시키도록 하고, 상기 LED(L)가 인쇄회로기판(P) 상에 실장되어 구동하도록 하는 광원(40)과;
    상기 LED(L)의 양측에 밀착되어 외측에 설치되며, LED(L)에 밀착된 양측면에는 LED(L)에서 방출된 열을 전달받아 방열하기 위한 방열부재(60)가 장착된 케이스(C)를 포함하며,
    상기 출사면(12)에는, 출사면(12)을 통해 출사되는 빛을 수렴하여 출사시킬 수 있도록 한 수렴돌기(12a)가 일부구간 또는 전체구간에 걸쳐 형성된 것을 특징으로 하는 측광원에 의해 발광하는 비구면렌즈를 이용한 엘이디 조명장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈면(14)은
    렌즈 또는 도광판(10)의 중심을 기점으로 광원(40)이 배치된 끝단에서 출사면(12) 측으로 경사형성되며 라운드 형성되거나 또는 렌즈 또는 도광판(10)의 중심을 기점으로 단면상 양측으로 동일한 구배의 라운드 형태가 돌출형성된 것을 특징으로 하는 측광원에 의해 발광하는 비구면렌즈를 이용한 엘이디 조명장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 반사면(11)은
    반사필름(11a)이 증착되어 부착되거나, 반사도료를 코팅하여 형성된 것을 특징으로 하는 측광원에 의해 발광하는 비구면렌즈를 이용한 엘이디 조명장치.
  4. 삭제
  5. 일면에는 반사면(11)이 형성되고, 그 타측면이 출사면(12)으로 형성되며, 반사면(11)에는 양측에서 입사된 빛을 출사면(12) 측으로 집중반사시킬 수 있도록 하기 위해 반사면(11)에서 라운드 형태로 형성된 렌즈면(14)이 양측으로 형성된 비구면렌즈부(13)가 형성된 렌즈 또는 도광판(10)과;
    상기 렌즈 또는 도광판(10)의 측면에 LED(L)가 배치되어 렌즈 또는 도광판(10)의 내측으로 빛을 입사시키도록 하고, 상기 LED(L)가 인쇄회로기판(P) 상에 실장되어 구동하도록 하는 광원(40)과;
    상기 LED(L)의 양측에 밀착되어 외측에 설치되며, LED(L)에 밀착된 양측면에는 LED(L)에서 방출된 열을 전달받아 방열하기 위한 방열부재(60)가 장착된 케이스(C)를 포함하며,
    상기 출사면(12)에는, 출사면(12)을 통해 출사되는 빛을 수렴하여 출사시킬 수 있도록 한 돌출렌즈면(12b)이 형성되며, 상기 돌출렌즈면(12b)은 렌즈 또는 도광판(10)의 외주단부에서 중심측으로 돌출되는 곡률을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 측광원에 의해 발광하는 비구면렌즈를 이용한 엘이디 조명장치.
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