KR101081232B1 - 직하광원 방식의 엘이디 조명장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 면광원의 형태로 제작되는 조명에 LED가 적용될 때 LED에서 출사된 빛이 최대한 넓은 각도로 확산방출되도록 하며, 확산방출된 빛을 반사시켜 목적하는 지점으로 조사할 수 있도록 구성하여 단위 면적당 보다 적은 개수의 LED를 설치한 구성으로도 높은 조도의 조명을 구현할 수 있도록 한 직하광원 방식의 LED 조명장치에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 다수의 LED가 인쇄회로기판에 배치되어 빛이 출사되고, 각 LED에서 출사된 빛이 투과커버를 통과함에 의해 취합되고 확산되어 조명을 연출하는 LED 조명기구에 있어서, 상기 LED의 빛이 출사되는 측 전방에 결합되어 LED에서 출사된 빛을 외측으로 확산방출하는 비구면렌즈와; 상기 비구면렌즈에 의해 확산방출된 빛을 반사시켜 투과커버 측으로 진행시키기 위해 LED의 빛이 출사되는 후방에 배치되고, 비구면렌즈에서 방출된 빛을 반사시키기 위해 비구면렌즈의 측면으로 절곡되며 연장형성된 반사부재를 포함하여 구성된다.

직하광원, LED

Description

직하광원 방식의 엘이디 조명장치{LED lighting apparatus of directly under lighting}

본 발명은 직하광원 방식의 LED 조명장치에 관한 것이다.

상세하게 본 발명은, 면광원의 형태로 제작되는 조명에 LED가 적용될 때 LED에서 출사된 빛이 최대한 넓은 각도로 확산방출되도록 하며, 확산방출된 빛을 반사시켜 목적하는 지점으로 조사할 수 있도록 구성하여 단위 면적당 보다 적은 개수의 LED를 설치한 구성으로도 높은 조도의 조명을 구현할 수 있도록 한 직하광원 방식의 LED 조명장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 빛의 확산방출에 의해 장치의 두께 최소화 및 LED의 개수 감축에 따른 장치의 무게 및 단가를 낮출 수 있게 됨과 동시에 장치를 구매자의 취향에 따라 다양한 형태로 제작할 수 있도록 구성된 직하광원 방식의 LED 조명장치에 관한 것이다.

실내의 메인 조명을 구현하기 위한 조명기구는 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.

그러나, 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 조명기구를 LED를 광원으로 하는 형태의 구성으로 대체되고 있다. 즉, 이와 같은 LED 광원은 소모전력이 적고, 다양한 색상의 조명연출이 가능하다.

특히, 실내의 메인등으로 적용되는 직하광원 방식의 LED 조명기구는 상당개수의 LED가 실장되는 단일평면의 인쇄회로기판을 프레임의 내부에 설치하고, LED에서 빛이 출사되는 방향의 전방에 빛을 투과시기 위한 투과커버가 장착되어 구성된다.

이와 같은 LED 조명기구는 주로 평면 상 사각의 케이스를 제작하여 다수의 LED를 사각의 배치를 갖는 열과 행으로 배열하여 실장하게 된다. 따라서, 상기 투과커버도 케이스의 형태에 따라 주로 사각형태로 장착되어 조명기구 자체가 사각등기구의 형태로 제시된다.

상기와 같은 종래 LED를 광원으로 하는 조명은 주로 디스플레이 장치의 소형 조명으로 적용되거나, 실내 조명으로 적용될 경우 단지 국지적인 지점에서 빛을 발광하여 실내의 심미감을 제공하는 인테리어 조명으로 적용된다. 그러나, 이와 같은 LED 조명은 실내의 메인조명으로 적용하기에 상당한 무리가 있다.

이는, 상기 LED 조명이 실내 메인조명으로 적용되기 위한 광량을 만족시키기 위해서는 상당한 개수의 LED가 내측에 설치되어야 하는데, 이와 같은 다수의 LED 설치는 제품의 단가를 상승시키게 되어 설치시의 경제적 부담을 가중시키게 된다. 특히, 상기 LED 조명은 LED 자체가 점광원이기 때문에 LED의 대략 중심지점에서 출사된 빛은 고휘도이고, 그 주변은 그 휘도가 다소 낮아 면광원의 구간마다 다소 불균일한 휘도의 빛이 출사되는 문제점이 발생된다.

또한, 본 발명은 LED의 점광원 특성에 의해 LED 빛의 확산각도를 고려하면, LED와 투과커버는 상당한 거리를 유지해야 하기 때문에 케이스 자체가 두껍게 구성되며, 이에 따라 조명기구 자체의 크기를 대형화해야 하는 문제점이 노출된다. 동시에, 상기 조명기구는 상당개수의 LED를 배치하기 가장 손쉬운 사각의 형태만을 유지하기 때문에 다양한 구매자의 취향을 충족시키기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 발명한 것이다.

이에 본 발명은, LED에서 출사된 빛이 최대한 넓은 각도로 확산방출되도록 한 비구면렌즈를 적용하고, 비구면렌즈를 통해 확산방출된 빛을 반사시켜 목적하는 지점으로 조사할 수 있도록 구성하여 단위 면적당 보다 적은 개수의 LED를 설치한 구성으로도 높은 조도의 조명을 구현할 수 있도록 하고, 이에따라 장치의 케이스를 보다 얇게 구성함과 동시에 장치의 무게 및 단가를 낮출 수 있도록 한 LED 조명장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 확산방출된 LED 빛을 반사시킬 수 있도록 한 수단의 평면상 형태를 자유롭게 구현하여 장치의 형태를 단순 사각에서 다양한 형태의 다각형 또는 원형으로 구성할 수 있도록 한 LED 조명장치를 제공함에 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 아래의 구성을 갖는다.

본 발명은, 다수의 LED가 인쇄회로기판에 배치되어 빛이 출사되고, 각 LED에서 출사된 빛이 투과커버를 통과함에 의해 취합되고 확산되어 조명을 연출하는 LED 조명기구에 있어서, 상기 LED의 빛이 출사되는 측 전방에 결합되어 LED에서 출사된 빛을 외측으로 확산방출하는 비구면렌즈와; 상기 비구면렌즈에 의해 확산방출된 빛을 반사시켜 투과커버 측으로 진행시키기 위해 LED의 빛이 출사되는 후방에 배치되고, 비구면렌즈에서 방출된 빛을 반사시키기 위해 비구면렌즈의 측면으로 절곡되며 연장형성된 반사부재를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 반사부재는 길이방향을 갖도록 형성되고 길이방향을 따라 다수의 LED가 수용되도록 배치되어 광원부를 구성하고, 상기 광원부를 연접 또는 목적하는 배열로 배치하여 구성된다. 특히, 상기 반사부재는 반사율을 갖는 박형의 금속판을 절곡하여 형성된다.

또한, 상기 비구면렌즈는 다수 배치된 LED의 선단 또는 각 LED의 선단에 결합되며, LED에서 방출되는 빛이 선단에서 내측으로 함몰된 확산경사부를 통해 반사, 회절, 굴절되어 외측으로 확산방출되도록 형성된다. 나아가, 상기 비구면렌즈는 확산경사부의 표면이 반사코팅되어 LED에서 방출된 빛이 적어도 180°각도 이상으로 최대 250°각도로 확산방출되도록 형성된다.

상기 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명은 아래의 구성을 갖는다.

본 발명은, 상기 반사부재를 평면상 라운드 형태로 만곡 또는 목적하는 각도로 절곡시키고, 그 내측에 LED 및 비구면렌즈가 수용되며 배치되어 광원부가 구성되고, 상기 광원부가 평면상 원형 또는 다각형태의 케이스 내부에서 목적하는 배열로 배치되어 원형 또는 다각형태의 장치로 구성된다.

이상에서와 같이 본 발명은, 비구면렌즈에 의해 LED에서 출사된 빛이 최대한 넓은 각도로 확산방출되도록 하여 단위 면적당 보다 적은 개수의 LED가 요구되어 장치의 무게 및 단가를 낮출 수 있는 효과를 얻게 된다. 또한, 본 발명은 확산방출된 빛을 반사시켜 투과커버의 전구간에 걸쳐 균일한 빛이 방출되도록 하므로써 높은 조도의 조명을 구현하여 우수한 제품을 얻을 수 있는 효과를 얻게 된다. 특히, 본 발명은 빛의 확산방출에 의해 LED와 투과커버의 간격을 보다 좁게 유지시킬 수 있게 되어 케이스를 보다 얇게 구성할 수 있으므로써 장치를 보다 소형화하여 제작할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 확산방출된 LED 빛을 반사시킬 수 있도록 한 반사부재를 다각형태 또는 원형으로 배치할 수 있도록 하여 평면상 장치의 형태를 다양하게 구현할 수 있게 되므로써 구매자의 다양한 취향에 부합될 수 있도록 한 효과를 얻게 된다.

상기와 같은 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 LED 조명장치의 분해사시도, 도 2는 본 발명에 의한 LED 조명장치의 단면도, 도 3은 본 발명에 의한 LED 조명장치의 주요구성 확대사시도, 도 4는 본 발명에 의한 LED 조명장치의 사용상태 단면도, 도 5는 본 발명에 의한 LED 조명장치의 비구면렌즈 빛 방출그래프이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 의한 LED 조명장치는 LED 조명을 실, 내외부의 메인 조명으로 구현하기 위한 구성을 제시한다. 이를 위해 상기 LED 조명장치는 LED(L)와 LED(L)를 구동하기 위한 다수의 전기, 전자 소자가 인쇄회로기판(P) 상에 실장되어 구성됨은 주지된 것과 같다.

특히, 상기 LED 조명장치는 LED(L)가 실장된 인쇄회로기판(P)이 내부에 수용되기 위한 케이스(1)와 케이스(1)의 LED(L) 빛이 출사되는 전방에 투과커버(2)를 장착하여 구성된다. 여기서, 상기 투과커버(2)는 전술된 것과 같이 LED(L)에서 출사된 빛이 투과커버(2)를 통과함에 의해 취합되고 확산되며 방출되도록 한 것임은 주지된 것과 같다.

상기와 같은 구성에서, 본 발명에 의한 LED 조명장치는 비구면렌즈(10)와 반사부재(20)를 부가하여 구성된다.

상기 비구면렌즈(10)는 LED(L)의 빛이 출사되는 측 전방에 결합되어 LED(L)에서 출사된 빛을 외측으로 확산방출하기 위한 구성이다. 이와 같은 비구면렌즈(10)는 도면상 일렬 배치 상태에 기인하여 길이방향을 갖는 형태로 형성되어 LED(L)의 선단에서 결합되며, LED(L)에서 방출되는 빛이 선단에서 내측으로 함몰된 확산경사부(11)를 통해 반사, 회절, 굴절되어 외측으로 확산방출되도록 형성된다.

이때, 상기 비구면렌즈(10)는 LED(L)에서 출사된 빛의 일부가 외측으로 유출됨을 방지하기 위해 LED(L)가 비구면렌즈(10) 내측으로 끼워지도록 형성된다. 또한, 상기 비구면렌즈(10)의 확산경사부(11)는 렌즈(10)의 외주단에서 중심측으로 라운드 형태로 경사형성된 구성이다.

도 5의 그래프는 전술된 것과 같이 LED(L)에서 방출된 빛을 외측으로 확산방출시키게 된다. 이와 같이 확산방출된 빛은 후술할 반사부재(20)에 의해 반사되어 투과커버(2)를 통해 목적하는 지점으로 방출되는 것이다.

참고적으로, 상기 비구면렌즈(10)의 확산경사부(11)가 내측으로 좁아지는 경사각도는 비구면렌즈(10)의 전체 폭 11(mm), 높이 5.5(mm)의 크기에 대해 일측기준 수평면에서 38°내지 42°의 각도로 형성하며, 40°의 각도를 유지함이 바람직하다. 또한, 상기 곡면부(24)는 R6 ~ R9(mm)의 곡률로 형성하며, R8의 곡률을 유지함이 바람직하다.

또한, 상기 비구면렌즈(10)를 제작하기 위한 원료수지는 투명성질을 갖는 합성수지물을 제작할 수 있는 실리콘, 에폭시, PMMA, PC, PVC, ABS, PS 등의 수지 중 1종 이상을 혼합하거나 단독으로 선택하여 적용할 수 있다.

상기 반사부재(20)는 비구면렌즈(10)에 의해 확산방출된 빛을 반사시켜 투과커버(2) 측으로 진행시키기 위해 LED(L)의 빛이 출사되는 후방에 배치되어 구성된다. 즉, 도면에서와 같이 상기 반사부재(20)는 인쇄회로기판(P)의 일면 상에 LED(L)가 실장되고, 이들 LED(L)에 비구면렌즈(10)가 결합된 구성을 감안할 때 인쇄회로기판(P)의 이면에 결합된 구성이다.

이와 같은 반사부재(20)는 비구면렌즈(10)에서 확산방출된 빛을 투과커버(2) 측으로 반사시키기 위해 비구면렌즈(10)의 양측으로 절곡되며 연장형성되어 구성된다. 이러한 구성을 충족시키기 위해 상기 반사부재(20)는 높은 반사율을 갖는 박형의 알루미늄 또는 알루미늄, 니켈 등으로 코팅된 금속판을 절곡하여 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 반사부재(20)는 길이방향을 갖도록 형성되고 길이방향을 따라 다수의 LED(L)가 수용되도록 배치되어 광원부(30)가 구성된다. 이와 같은 광원부(30)는 다수의 LED(L)가 배치된 1군의 구성으로 이와 같은 광원부(30)는 전체 조명장치 를 구성하기 위해 광원부(30)를 도 4에서와 같이 연접 또는 목적하는 배열로 배치하여 구성된다.

<다른 실시예1>

도 6은 본 발명의 다른 실시예1 단면도, 도 7은 다른 실시예1의 비구면렌즈 빛 방출그래프이다.

도면을 참조하면, 다른 실시예1의 LED 조명장치는 상기 비구면렌즈(10)를 통해 확산방출되는 빛의 확산각도를 더욱 향상시키기 위한 구성을 제시한다.

이를 위해, 상기 비구면렌즈(10)는 확산경사부(11)의 표면을 반사코팅하여 반사코팅부(12)가 구성된다. 이때, 상기 반사코팅부(12)는 일정 색체의 고 반사율을 갖는 도료를 확산경사부(11)의 표면에 박막층으로 형성하여 구성된다. 이때, 상기 도료는 은, 알루미늄, 금, 크롬, 스테인레스, 황동, 아연, 마그네슘 합금 등을 예시할 수 있다.

특히, 상기와 같은 반사코팅부(12)는 확산경사부(11)의 표면에 박막층으로 형성되기 위해 통상의 여러 고정을 통해 형성될 수 있지만 대표적인 공정을 예시하면, 화이트 코팅, 미러코팅, 전기도금, 진공증착 등의 공정을 예시할 수 있다.

도 7을 참조하면, 상기 반사코팅부(12)가 적용된 비구면렌즈(10)의 빛 확산정도는 적어도 180°각도 이상으로 최대 250°각도를 갖는다. 이로인해 상기 광원부(30)의 반사부재(20)는 보다 더 넓은 구간에 걸쳐 제작되어 LED(L)의 개수 감수와 제작단가를 더욱 낮출 수 있게 된다.

<다른 실시예2>

도 8은 본 발명의 다른 실시예2 사시도, 도 9는 본 발명의 다른 실시예2 평면도이다.

도면을 참조하면, 다른 실시예2의 LED 조명장치는 장치의 형태를 다양하게 구현할 수 있도록 한 구성을 제시한다. 도면에서 상기 장치는 케이스(1)가 원형을 유지하지만 후술할 구성에 기인하여 여러 다각형태로 구현될 수 있음을 밝혀둔다.

상기 LED 조명장치는 반사부재(20)를 평면상 라운드 형태로 만곡 또는 목적하는 각도로 절곡시키고, 그 내측에 LED(L) 및 비구면렌즈(10)가 수용되며 배치되어 광원부(30)가 구성된다.

이와 같은 구성에서 상기 광원부(30)는 도 9에서와 같이 평면상 원형 또는 다각형태의 케이스(1) 내부에서 목적하는 배열로 배치되어 원형 또는 다각형태의 장치로 구성된다.

이러한 LED 조명장치는 단순 사각의 단조로운 제품의 형태에서 다양한 형태의 제품을 구현할 수 있게 된다.

<다른 실시예3>

도 10은 본 발명의 다른 실시예3 사시도이다.

도면을 참조하면, 다른 실시예3의 LED 조명장치는 원실시예에서의 비구면렌즈(10)의 형태를 각 LED(L) 마다 개별적으로 적용할 수 있도록 한 형태의 비구면렌 즈(40)로 구현한 구성을 제시한다.

이때, 상기 비구면렌즈(40)는 원통형태로 전체적인 외관을 유지하며, 원실시예의 것과 같이 렌즈(40)의 외주단에서 중심측으로 라운드 형태로 경사형성된 확산경사부(41)를 포함한다.

이와 같은 다른 실시예3의 LED 조명장치는 다른 실시예2에서와 같이 여러 형태의 조명장치를 구현할 때 길이방향을 갖는 원실시예의 비구면렌즈(10)와 함께 더욱 다양한 형태의 조명장치를 구현할 수 있도록 한 구성이다.

도 1은 본 발명에 의한 LED 조명장치의 분해사시도.

도 2는 본 발명에 의한 LED 조명장치의 단면도.

도 3은 본 발명에 의한 LED 조명장치의 주요부분 확대사시도.

도 4는 본 발명에 의한 LED 조명장치의 사용상태 단면도.

도 5는 본 발명에 의한 LED 조명장치의 비구면렌즈 빛 방출그래프.

도 6은 본 발명의 다른 실시예1 단면도.

도 7은 다른 실시예1의 비구면렌즈 빛 방출그래프.

도 8은 본 발명의 다른 실시예2 사시도.

도 9는 본 발명의 다른 실시예2 평면도.

도 10은 본 발명의 다른 실시예3 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 케이스 2: 투과커버

10, 40: 비구면렌즈 11: 확산경사부

20: 반사부재 30: 광원부

Claims (6)

1. 다수의 LED(L)가 인쇄회로기판(P)에 배치되어 빛이 출사되고, 각 LED(L)에서 출사된 빛이 투과커버(2)를 통과함에 의해 취합되고 확산되어 조명을 연출하는 LED 조명기구에 있어서,

   상기 LED(L)의 빛이 출사되는 측 전방에 결합되어 LED(L)에서 출사된 빛을 외측으로 확산방출하는 비구면렌즈(10)와;

   상기 비구면렌즈(10)에 의해 확산방출된 빛을 반사시켜 투과커버(2) 측으로 진행시키기 위해 LED(L)의 빛이 출사되는 후방에 배치되고, 비구면렌즈(10)에서 방출된 빛을 반사시키기 위해 비구면렌즈(10)의 측면으로 절곡되며 연장형성된 반사부재(20)를 포함하며,

   상기 반사부재(20)는, 길이방향을 갖도록 형성되고 길이방향을 따라 다수의 LED(L)가 수용되도록 배치되어 광원부(30)를 구성하고, 상기 광원부(30)를 연접 또는 목적하는 배열로 배치하여 구성되며, 반사율을 갖는 박형의 금속판을 절곡하여 형성되며,

   상기 비구면렌즈(10)는, 다수 배치된 LED(L)의 선단 또는 각 LED(L)의 선단에 결합되며, LED(L)에서 방출되는 빛이 선단에서 내측으로 함몰된 확산경사부(11)를 통해 반사, 회절, 굴절되어 외측으로 확산방출되도록 형성되며, 확산경사부(11)의 표면이 반사코팅되어 LED(L)에서 방출된 빛이 적어도 180°각도 이상으로 최대 250°각도로 확산방출되도록 형성되며,

   상기 반사부재(20)를 평면상 라운드 형태로 만곡 또는 목적하는 각도로 절곡시키고, 그 내측에 LED(L) 및 비구면렌즈(10)가 수용되며 배치되어 광원부(30)가 구성되고, 상기 광원부(30)가 평면상 원형 또는 다각형태의 케이스(1) 내부에서 목적하는 배열로 배치되어 원형 또는 다각형태의 장치로 구성된 것을 특징으로 하는 직하광원방식의 LED 조명장치.
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