KR101121023B1

KR101121023B1 - 엘이디 조명장치

Info

Publication number: KR101121023B1
Application number: KR1020100002731A
Authority: KR
Inventors: 박정운; 신상현; 성대현
Original assignee: 우리조명 주식회사
Priority date: 2010-01-12
Filing date: 2010-01-12
Publication date: 2012-03-20
Also published as: KR20110082823A

Abstract

본 개시는, 전원 전달 기판; 전원 전달 기판에 구비되는 엘이디(LED; Light Emitting Diode); 엘이디의 전방에 위치되는 반사 시트; 및 반사 시트가 연신(延伸)되어 형성되며, 엘이디가 위치되는 저면과 저면으로부터 엘이디의 전방으로 연장되는 둘레면을 가지는 압축성형 반사컵;을 포함하는 엘이디 조명장치에 관한 것이다.

Description

엘이디 조명장치{LED LIGHTING APPARATUS}

본 개시는, 엘이디 조명장치에 관한 것으로, 특히 엘이디에서 방출되는 빛을 효과적으로 반사하여 조명 효율을 향상시킬 수 있는 엘이디 조명장치에 관한 것이다.

엘이디는 많은 장점으로 인해 응용분야가 확대되고 있으며, 조명 분야도 예외는 아니다. 특히, 최근 들어 적정한 수의 엘이디를 사용하면서도 조명에 필요한 광속을 얻기 위해 반사판이 이용되는 예가 있었다.

도 1은 미국공개특허 제2009/0021931호에 기재된 엘이디 조명장치의 일 예를 보인 도면으로서, 복수의 엘이디로 구성되는 엘이디 모듈(52,58,62)과, 엘이디 모듈(52,58,62)에서 방출되는 빛의 반사를 위해 엘이디 모듈(52,58,62) 마다 구비되는 반사판(32,34,36)을 보이고 있다.

그러나, 이 경우 하나의 반사판이 복수의 엘이디로부터 방출되는 빛을 반사시키므로 반사판에 의한 광속의 향상이 기대에 못 미치는 문제가 있으며, 결과적으로 적정한 광속을 얻기 위해서는 더 많은 엘이디를 설치해야하는 문제가 있다.

도 2는 미국공개특허 제2008/0219000호에 기재된 엘이디 조명장치의 일 예를 보인 도면으로서, 복수의 엘이디(11)가 설치된 기판(10)과, 각 엘이디(11)에 대응되는 반사컵(13)이 형성된 반사판(12)을 보이고 있다.

여기서, 반사판(12)과 기판(10)의 결합으로 반사컵(13)의 내부에 하나의 엘이디(11)가 위치된다.

또한, 반사컵(13)이 형성된 반사판(12)은, 사출 성형 공정에 의해 제조되며, 사출 성형 공정에 의해 형성된 반사컵(13)의 내면에는 반사물질이 도포되어 구비된다.

이 경우, 하나의 엘이디(11)에 대응되는 반사컵(13)이 구비되므로, 도 1의 경우와 비교해 적은 수의 엘이디(11)로 적정한 광속을 얻을 수 있는 이점을 가질 수 있다.

그러나, 반사컵(13)이 형성된 반사판(12)이 사출 성형 공정에 의해 제조되므로 반사컵(13)의 형상(예를 들어, 전원 전달 기판(110)과 반사컵(13)의 둘레면 사이의 경사, 반사컵(13)의 깊이 등.)이 제한되는 문제가 있다.

또한, 사출 성형에 의해 반사컵(13)이 구비된 반사판(12)을 형성한 후, 반사물질을 도포하는 공정을 더 필요로 하므로, 반사판(12)의 제조 공정이 복잡해지는 문제가 있다.

또한, 반사물질이 도포되므로, 반사물질의 두께가 균일하지 못하거나, 반사물질 표면이 매끄럽지 못해 반사효율이 떨어지는 문제가 있다.

US

2009-0021931

A

US

2008-0219000

A

이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.

여기서는, 본 개시의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 개시의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).

본 개시에 따른 일 태양에 의하면(According to one aspect of the present disclosure), 전원 전달 기판; 전원 전달 기판에 구비되는 엘이디(LED; Light Emitting Diode); 엘이디의 전방에 위치되는 반사 시트; 및 반사 시트가 엘이디 측으로 연신(延伸)되어 형성되는 둘레면을 가지는 압축성형 반사컵;을 포함하는 엘이디 조명장치가 제공된다.

여기서, 반사 시트는 엘이디에서 방출되는 빛을 반사하는 제1 물질층; 및 제1 물질층이 구비되는 베이스 시트;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

이와 달리, 반사 시트는 투명한 재질로 구비되며, 압축성형 반사컵은 반사 시트가 연신되어 형성되는 베이스 반사컵과 베이스 반사컵의 외면에 코팅되는 반사 물질층을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

도 1은 미국공개특허 제2009/0021931호에 기재된 도면,
도 2는 미국공개특허 제2008/0219000호에 기재된 도면,
도 3은 본 개시에 따른 엘이디 조명장치의 일 예를 보인 도면,
도 4는 도 3에서 반사컵의 단면을 보인 도면,
도 5는 반사컵의 형상과 광속의 관계를 보인 그래프,
도 6은 본 개시에 따른 엘이디 조명장치의 다른 예를 보인 도면,
도 7은 도 3에서 반사컵의 다른 예를 보인 도면.

이하, 본 개시를 첨부된 도면을 참고로 하여 자세하게 설명한다(The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing(s)).

도 3은 본 개시에 따른 엘이디 조명장치의 일 예를 보인 도면, 도 4는 도 3에서 반사컵의 단면을 보인 도면으로서, 전원 전달 기판(110), 엘이디(120), 반사 시트(130) 및 압축 성형 반사컵(140)(이하, "반사컵(140)"이라 함.)을 포함한다.

전원 전달 기판(110)은 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB)과 같이 전원 인가를 위한 회로가 형성된 기판이 사용될 수 있다.

엘이디(120)는 전원 전달 기판(110)에 설치되며, 전자와 정공의 재결합에 의해 빛을 생성하는 반도체 발광소자, 예를 들어 3족 질화물 반도체 발광소자, 2족 산화물 반도체 발광소자, GaAs 계 발광소자 등으로 형성될 수 있다.

또한, 엘이디(120)는 패키지 형태로 전원 전달 기판(110)에 설치되며, 표면 실장형 패키지뿐만 아니라 포탄형 패키지 등이 사용될 수 있다.

반사 시트(130)는 전원 전달 기판(110)의 양면 중 엘이디(120)가 설치되는 면(이하, "엘이디(120)의 전방"이라 함.)에 위치되며, 반사 시트(130)에는 반사컵(140)이 구비된다.

반사 시트(130)는 엘이디(120)에서 방출되는 빛을 반사하는 제1 물질층(133)과, 제1 물질층(133)이 구비되는 베이스 시트(135)을 포함하며, 제1 물질층(133)은 베이스 시트(135)에 도포되어 형성되거나 제1 물질로 형성된 시트가 베이스 시트(135)와 합지(laminated paper)되어 형성될 수 있다.

반사컵(140)은 반사 시트(130)가 엘이디(120) 측으로 연신되어 형성되는 둘레면(145)를 가지도록 형성되며, 경우에 따라 전원 전달 기판(110)과 평행한 저면(143)을 가지도록 형성될 수 있다.

그리고, 반사컵(140)의 수평 단면 형상, 즉 엘이디(120)의 전방에서 바라본 반사컵(140)의 형상은 설계 목적에 따라 원형, 타원형, 다각형 등의 형상으로 구비될 수 있다.

또한, 반사컵(140)은 반사 시트(130)가 전원 전달 기판(110)의 전면 쪽으로 연신(延伸)되어 형성되며, 압축 성형 공정에 의해 형성될 수 있다.

이 경우, 반사 시트(130)의 연신 과정에서 제1 물질층(133)과 베이스 시트(135)의 연신율 차이로 제1 물질층(133)이 갈라져 베이스 시트(135)가 노출되고, 결과적으로 반사컵(140)의 기능이 저하되는 문제가 발생될 수 있다.

이를 방지하기 위해, 연신 과정에서 제1 물질층(133)과 베이스 시트(135)의 연신율이 유사하게 유지되는 것이 필요하다.

그 예로 Bayer MaterialScience사에서 제조되는 Makropol DE 1-4 010170가 사용될 수 있다.

여기서, Makropol DE 1-4 010170은, 제1 물질층(133)이 99 GU(gloss unit) 이상의 광택을 가지는 불투명한 백색 물질로 구비되며, 베이스 시트(135)가 Bayer MaterialScience사에서 제조되는 Makrolon Polycarbonate로 구비된 것이다.

아울러, 반사 시트(130)는, 압축 성형 공정에 의한 반사컵(140) 형성을 위해 200um ~ 800um의 두께를 가지는 것이 바람직하다.

한편, 본 예에 따른 엘이디 조명장치(100)는, 케이스(150), 커버(160)가 더 구비될 수 있다.

케이스(150)는, 엘이디(120)가 구비된 전원 전달 기판(110) 및 반사 시트(130)의 수납을 위한 개구를 포함할 수 있다.

커버(160)는, 엘이디(120)의 전방, 즉 반사 시트(130)의 전방에 위치되고, 케이스(150)의 개구에 결합되어 수납된 엘이디(120), 전원 전달 기판(110) 및 반사 시트(130)를 보호하며, 투광성 부재로 구비될 수 있다.

구체적으로, 커버(160)는, 반사 시트(130)의 전방에 위치되어 빛을 투과 및 확산시키는 확산판(161)(diffuser plate), 확산판(161)과 반사 시트(130)의 밀착을 위한 고정링(163), 고정링(163)이 케이스(150)에서 이탈되는 것을 방지하는 커버링(165)을 포함할 수 있다.

또한, 커버링(165)에 의해 확산판(161)이 커버링(165)의 전단으로부터 후퇴되어 위치되므로 확산판(161)을 지난 빛이 옆으로 퍼지는 것이 방지되어 관찰자의 눈부심 현상을 감소시킬 수 있게 된다.

한편, 전원 전달 기판(110)의 후면과 케이스(150)의 내측 바닥면 사이에는 엘이디(120)에서 발생되는 열의 효과적인 방출을 위해 열전달 패드(170)가 더 구비될 수 있다.

또한, 케이스(150)의 외면에는 전원 전달 기판(110)으로 전원 및 작동 신호의 전달을 위한 드라이버(180)가 구비될 수 있다.

한편, 반사컵(140)은 효과적인 빛의 반사을 위해, 반사컵(140)의 저면(143)으로부터 상단(147) 쪽으로 갈수록 반사컵(140)의 수평 단면의 단면적이 점차 증가되는 사다리꼴로 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 도 3과 같이 반사 시트(130)에 복수 개의 반사컵(140)이 구비되는 경우, 콤팩트한 엘이디 조명장치의 제조 및 광속의 향상을 위해 인접하는 반사컵(140)은 각각의 상단이 접하게 위치되는 것이 바람직하다.

특히, 본 예에서 반사컵(140)은 압축 성형 공정과 같이 반사 시트(130)가 연신되어 형성되므로, 두 개의 반사컵(140)의 접하는 부분(이하, "A 부분"이라 함.)이 종래 사출 성형에 의하는 것보다 뾰족하게 형성될 수 있으며, A 부분이 뭉뚝하게 형성됨으로 인해 광속이 저하는 문제가 개선될 수 있다.

도 5는 반사컵의 형상과 광속의 관계를 보인 그래프로서, 가로축은 전원 전달 기판(110)과 반사컵(140)의 둘레면(145)이 이루는 각(α)(이하, "반사컵 각(α)"이라 함.), 세로축은 광속(lm)을 나타내며, 시뮬레이션에서 반사컵(140)은 수평 단면이 원형으로 높이를 4.5mm, 상단 직경이 11.7mm인 것이 사용되었으며, 하단 직경을 변화시켜 각(α)을 조절하였다.

도 5를 참조하면, 반사컵 각(α)이 35°인 경우 최대 광속을 얻을 수 있으며, 10°~ 35°인 경우 광속이 증가되며, 이후에는 감소됨을 알 수 있다.

따라서, 실험상의 오차를 감안할 때, 반사컵 각(α)은 30°~ 40°의 범위 내로 형성되는 것이 바람직하다.

도 6은 본 개시에 따른 엘이디 조명장치의 다른 예를 보인 도면으로서, 도 3의 엘이디 조명장치(200)와 대동소이하나, 반사 시트(230)에 하나의 반사컵(240)이 형성되는 점에서 차이가 있다.

하나의 반사컵(240)에 의해 복수의 개의 엘이디(220)에서 발생된 빛을 반사하므로 광속이 도 3에 경우에 비해 10% 정도 감소되나, 반사컵(240)의 제조 및 엘이디 조명장치(200)의 조립이 간편해지는 이점을 가지게 된다.

한편, 본 예에 따른 엘이디 조명장치(200)는 관찰자의 눈부심 방지를 위해 커버링(265) 이외에 배플(267)(baffle)이 더 구비되는 점에서 도 3의 경우와 차이가 있다.

이는 하나의 반사컵(240)에 의해 복수의 엘이디(220)에서 발생되는 빛을 반사하므로 커버링(265)의 전단으로부터 확산판(261)까지의 거리가 도 3의 경우보다 더 커야하기 때문이다.

한편, 본 예에 따른 엘이디 조명장치(200)는 복수의 엘이디(220)에서 발생되는 열의 효과적인 방출을 위해 케이스(250)의 후면에 방열 부재(290)가 더 구비되는 점에서 차이가 있다.

도 6에서 방열 부재(290)는, 별도로 제작되어 체결 부재(293)에 의해 케이스(250)에 결합되는 것으로 도시하였으나, 방열 부재(290)와 케이스(250)가 일체로 형성될 수 있다.

도 7은 도 3에서 반사컵의 다른 예를 보인 도면으로서, 반사컵(340)은 베이스 반사컵(343)과, 베이스 반사컵(343)의 외면에 도포되는 반사 물질층(345)으로 구비된다.

베이스 반사컵(343)은 투명한 재질로 구비되는 반사 시트가 연신되어 형성되는 것으로, 압축 성형 공정에 의해 형성된다.

한편, 본 예에서 반사 물질층(345)은 베이스 반사컵(343)의 외면 즉, 전원 전달 기판(310)과 대면되는 면에 구비된다.

반사 물질층(345)은 도포 공정 또는 코팅 공정 등에 의해 구비될 수 있다.

이에 의하면, 베이스 반사컵(343)이 투명한 재질로 형성되고, 반사 물질층(345)이 베이스 반사컵(343)의 외면에 형성되므로, 도포 공정 또는 코팅 공정 등에서 발생되는 두께 불균일, 표면 거칠기 등 광속을 저하시키는 문제점이 제거될 수 있다.

또한, 베이스 반사컵(343)이 압축 성형 공정에 의해 형성되므로, 도 4에서와 같이 A 부분이 종래 사출 성형에 의하는 것보다 뾰족하게 형성될 수 있으며, A 부분이 뭉뚝하게 형성됨으로 인해 광속이 저하는 문제가 개선될 수 있다.

이하 본 개시의 다양한 실시 형태에 대하여 설명한다.

(1) 반사 시트는, 엘이디에서 방출되는 빛을 반사하는 제1 물질층; 및 제1 물질층이 구비되는 베이스 시트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.

이는, 제1 물질층이 형성된 반사 시트를 연신하여 압축 성형 반사컵을 형성함으로써, 반사물질의 도포 공정을 제거하고 도포과정에서 발생되는 문제점(예를 들어, 반사물질의 두께 불균일, 반사물질의 과도한 표면 거칠기 등)을 방지하기 위함이다.

(2) 제1 물질층은, 99 GU(gloss unit) 이상의 광택을 가지는 물질인 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.

(3) 반사 시트는, 200 um ~ 800 um의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.

이는, 압축 성형 공정에 의해 압축성형 반사컵이 효율적으로 형성되도록 하기 위함이며, 또한 복수의 압축성형 반사컵을 서로 접하게 위치시키기 위함이다.

(4) 압축성형 반사컵은, 전원 전달 기판과 둘레면 사이의 각(α)이 30°~ 40°인 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.

이는, 압축성형 반사컵을 통해 반사되는 빛의 광속을 최적화하기 위함이다.

(5) 반사 시트는 투명한 재질로 구비되며, 압축성형 반사컵은 반사 시트가 연신되어 형성되는 베이스 반사컵과 베이스 반사컵의 외면에 구비되는 반사 물질층을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.

이는, 반사 물질층을 베이스 반사컵의 외면에 도포함으로써. 반사 물질층의 두께 불균일, 반사 물질층의 과도한 표면 거칠기로 인한 광속의 저하를 방지하기 위함이다.

본 개시에 따른 하나의 엘이디 조명장치에 의하면, 반사을 위한 제1 물질층이 형성된 반사 시트를 연신하여 압축성형 반사컵을 형성, 즉 사출성형 공정이 제거됨으로써, 압축성형 반사컵의 제조 공정이 용이해지며 광속이 향상되는 이점을 얻을 수 있다.

본 개시에 따른 다른 엘이디 조명장치에 의하면, 압축성형 반사컵의 형상이 최적화됨으로써, 압축성형 반사컵을 통해 반사되는 빛의 광속이 보다 향상되는 이점을 얻을 수 있다.

Claims

전원 전달 기판;
전원 전달 기판에 구비되는 엘이디(LED; Light Emitting Diode);
엘이디의 전방에 위치되며, 엘이디에서 방출되는 빛을 반사하는 제1 물질층과, 제1 물질층이 구비되는 베이스 시트를 포함하는 반사 시트; 및
반사 시트가 엘이디 측으로 연신(延伸)되어 형성되는 압축성형 반사컵;으로서, 베이스 시트가 연신되어 형성되는 둘레면을 가지는 베이스 반사컵과, 베이스 시트와 동시에 연신되어 갈라짐 없이 베이스 반사컵에 구비되는 제1 물질층 반사컵을 구비하는 압축성형 반사컵;을 포함하는 엘이디 조명장치.
청구항 1에 있어서,
전원 전달 기판에는 복수 개의 엘이디가 구비되며,
반사 시트에는 각 엘이디에 대응되는 복수 개의 압축성형 반사컵이 구비되고,
인접하는 두 개의 압축성형 반사컵은 각각의 상단이 접하게 위치되며,
제1 물질층은 베이스 반사컵을 따라 연신시 갈라짐이 방지되고, 전원 전달 기판과 둘레면 사이의 각이 압축성형 반사컵의 상단까지 유지되도록 베이스 반사컵의 연신율에 대해 차이가 선택된 연신율을 가지는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.
청구항 2에 있어서, 제1 물질층은,
99 GU(gloss unit) 이상의 광택을 가지는 물질인 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.
청구항 2에 있어서, 반사 시트는,
200 um ~ 800 um의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.
청구항 2에 있어서, 압축성형 반사컵은,
전원 전달 기판과 둘레면 사이의 각(α)이 30°~ 40°인 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.
삭제
청구항 2에 있어서,
엘이디가 구비된 전원 전달 기판 및 반사 시트가 수납되는 케이스; 및
케이스에 결합되며, 반사 시트의 전방에 위치되고 투광성 부재를 포함하는 커버;를 포함하며,
반사 시트의 두께는 200 um ~ 800 um 이고,
제1 물질층은, 99 GU(gloss unit) 이상의 광택을 가지는 물질로 구비되며,
압축성형 반사컵은, 전원 전달 기판과 둘레면 사이의 각(α)이 30°~ 40°인 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.
청구항 1에 있어서,
베이스 시트는 투명한 재질로 구비되며, 제1 물질층은 베이스 반사컵의 외면에 구비되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.
청구항 8에 있어서,
전원 전달 기판과 둘레면 사이의 각(α)이 30°~ 40°인 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.
청구항 9에 있어서,
엘이디가 구비된 전원 전달 기판 및 반사 시트가 수납되는 케이스; 및
케이스에 결합되며, 반사 시트의 전방에 위치되고 투광성 부재를 포함하는 커버;를 포함하며,
반사 시트의 두께는 200 um ~ 800 um 인 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.