KR101351050B1 - 사이드 에지 타입 ｌｅｄ 램프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양쪽 측면으로부터의 빛을 도광판으로 유도하여 전면으로 조사하는 평판형의 LED 램프에 관한 것이다.
본 발명은 LED 소자를 양쪽 측면에 배치하고 도광판으로 빛을 유도하여 전면으로 조사하는 타입을 적용하고, 최적의 도광판 패턴 설계와 최적의 LED 소자 배치 설계를 통해 가림막의 사이즈를 최소화시킨 새로운 형태의 LED 조명 방식을 구현함으로써, 눈부심 현상이나 조도 저하의 문제를 해소하여 안정감이 있는 LED 조명성능을 확보할 수 있음은 물론, 가림막 축소 및 도광판의 빛 유도기능 향상을 통해 광효율을 크게 높일 수 있는 사이드 에지 타입 LED 램프를 제공한다.

Description

사이드 에지 타입 ＬＥＤ 램프{Side edge type LED lamp}

본 발명은 사이드 에지 타입 LED 램프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 양쪽 측면으로부터의 빛을 도광판으로 유도하여 전면으로 조사하는 평판형의 LED 램프에 관한 것이다.

일반적으로 LED는 작은 소비전력과 반영구적인 수명, 내충격성, 고정밀성 등의 장점이 있고, 형광등과 같이 수은이나 방전용 가스를 사용하지 않기 때문에 환경 오염을 유발하지 않으며, 예열시간이 필요하지 않아 빠른 응답속도를 얻을 수 있는 장점이 있는 등 형광등이나 전구를 대체할 광원으로 기대되고 있다.

이렇게 LED가 많은 장점을 가지고 있음에도 불구하고 색상의 다양성 부족, 다른 조명 장치에 비해 휘도가 떨어진다는 단점 때문에 근래까지 주식변동 시세판, 지하철의 전광판, 각종 전기/전자기기의 표시화면 등 일부 디스플레이 영역에서만 주로 사용되었다.

이후 LED의 휘도를 향상시키기 위한 많은 연구를 통해 LED에 관한 기술이 점차적으로 발전함에 따라 고휘도 LED의 개발이 속속 이루어지고 있고, 이와 같은 LED를 램프에 응용하는 기술이 계속적으로 연구되고 있으며, 현재는 고휘도를 갖는 파워 LED가 교통신호등, 자동차의 내부조명 및 브레이크등, 방향표시등, 휴대폰이나 PDA의 백라이트 조명, 기타 장식용 조명, 가정이나 사무실 등의 실내 조명으로 사용되고 있다.

보통 실내 조명을 위한 LED 램프로는 한국등록특허 10-1094143호에 개시되어 있다.

이러한 LED 램프는 톱 뷰 타입(Top view type)의 램프로서, 평면상에 다수의 LED 소자를 배열하여 사용하는 단순한 형태의 것들이 대부분인데, 이러한 LED 램프는 LED 고유의 직진성으로 인해 조명범위가 매우 좁고, 직하 형태로 빛을 조사하기 때문에 눈에 피로를 주며, 빛의 이용과 관련한 효율성이 떨어지는 등 실내 조명으로는 부적합한 면이 있다.

이와 같은 점을 고려하여 한국등록특허 10-1078850호, 한국공개실용신안 20-2009-0008749호에서는 도광판을 이용한 LED 램프를 제시하고 있다.

이러한 LED 램프는 측면에 있는 LED 소자의 빛을 도광판으로 유도한 후에 전면으로 조사하는 사이드 뷰 타입(Side view type)의 램프로서, 광원이 갖는 눈부심 현상과 빛의 직진성이 낮아 조도의 확보에 제약을 받을 수 있는 문제점을 해결하고 있다.

그러나, 상기 LED 램프를 포함하는 기존 사이드 뷰 타입의 램프들은 LED 소자에 근접한 앞쪽 영역, 예를 들면 가림막에 의해 가려져 있는 영역에서 도광판의 패턴으로 인해 반사되는 빛이 빠져나가지 못하고 맴도는 현상이 발생하게 되고, 결국 이러한 맴돌이 현상으로 인해 가림막의 경계부위에 과다한 밝기의 줄무늬가 발생되는 등 눈의 피로 및 외관상 좋지 않고 램프 전체 면적에 걸쳐 조사되는 빛의 균일성이 떨어지는 단점(가장자리 부분은 아주 밝고 상대적으로 가운데 부분은 어두운 단점)이 있으며, 결국 이러한 줄무늬 발생을 방지하기 위해 필요이상으로 가리막을 좀더 길게 내측으로 끌고 나와 연장 형성시켜야 하는 단점이 있다.

이렇게 가림막이 넓어짐에 따라 램프의 전체 조명면적이 줄어들 뿐만 아니라, 과다한 가림막 형성으로 인해 빛의 손실이 많이 발생하게 되는 등, 다시 말해 가림막에 의해 가려져서 전면으로 조사되지 못하고 맴도는 현상의 빛이 많이 발생하게 되는 등 광효율이 크게 떨어지게 되고(보통 60∼80lm/W), 결국 실내 조명용으로 크게 미달되는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, LED 소자를 양쪽 측면에 배치하고 도광판으로 빛을 유도하여 전면으로 조사하는 타입을 적용하고, 최적의 도광판 패턴 설계와 최적의 LED 소자 배치 설계를 통해 가림막의 사이즈를 최소화시킨 새로운 형태의 LED 조명 방식을 구현함으로써, 눈부심 현상이나 조도 저하의 문제를 해소하여 안정감이 있는 균일한 LED 조명성능을 확보할 수 있음은 물론, 가림막 축소 및 도광판의 빛 유도기능 향상을 통해 광효율을 크게 높일 수 있는 사이드 에지 타입 LED 램프를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 사이드 에지 타입 LED 램프는 다음과 같은 특징이 있다.

상기 사이드 에지 타입 LED 램프는 기본적으로 틀 모양의 프레임, 상기 프레임의 안쪽 둘레를 따라 설치되는 LED 모듈, 상기 LED 모듈의 내측에서 그 측면을 통해 접하여 배치되고 전면에 형성되는 패턴을 가지면서 LED 모듈에서 나오는 빛을 균일하게 발산시키는 도광판, 상기 도광판의 후면에 설치되는 반사시트 및 전면에 설치되는 확산판, 상기 반사시트의 뒷쪽으로 배치되면서 프레임측에 고정되는 커버를 포함하는 형태로 이루어진다.

따라서, 본 발명은 이러한 형태의 사이드 에지 타입 LED 램프에서 도광판의 전면 가장자리 부분을 따라 패턴이 존재하지 않는 평면부를 형성하여, LED 모듈에서 나오는 빛이 평면부가 있는 구간에서는 분산이 이루어지지 않도록 하면서 패턴 영역까지 직진성을 유지할 수 있도록 하고, 상기 프레임의 내측 테두리를 따라 형성되는 가림막은 평면부의 폭과 같은 폭을 갖도록 하거나, 또는 평면부의 폭보다 일정 폭 큰 폭을 갖도록 하여, 프레임의 테두리 폭을 최소화할 수 있도록 한 것이 특징이다.

그리고, 상기 사이드 에지 타입 LED 램프에서 도광판의 평면부는 3∼4㎜의 폭으로 설정하고, 상기 프레임의 가림막은 4∼5㎜의 폭으로 설정하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 제공하는 사이드 에지 타입 LED 램프는 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 도광판 패턴의 최적 설계를 통해 빛의 손실을 최소화 함으로써, 광효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다(94∼98lm/W).

둘째, LED 램프의 가장자리 둘레에 만들어지는 가림막 부분을 최대한 줄임으로써, 빛이 나오는 영역을 넓게 확보할 수 있는 등 조명범위를 넓힐 수 있는 장점이 있다.

셋째, 광량 확보에 따른 동일 면적의 LED 램프 대비 LED의 수를 줄일 수 있는 등 비용면에서 경제적인 장점이 있다.

넷째, LED 램프의 테두리 부분 최소화로 램프 디자인 품질을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사이드 에지 타입 LED 램프를 나타내는 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사이드 에지 타입 LED 램프를 나타내는 단면도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사이드 에지 타입의 LED 램프에서 도광판을 나타내는 평면도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사이드 에지 타입 LED 램프의 작동상태를 나타내는 단면도

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사이드 에지 타입 LED 램프를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사이드 에지 타입 LED 램프를 나타내는 단면도이다.

도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 사이드 에지 타입 LED 램프는 램프 가장자리를 통해 낭비되는 빛을 줄이고, 또 램프 테두리 폭을 최소화하여 빛이 나오는 면적으로 충분히 넓게 확보함으로써, LED 램프의 광효율을 향상시킬 수 있으며, 따라서 실내 조명용으로 최적의 성능과 품질을 발휘할 수 있는 형태로 이루어진다.

이를 위하여, 상기 사이드 에지 타입 LED 램프는 부품들을 지지해주는 역할을 하는 프레임(10)을 포함하며, 상기 프레임(10)의 내측으로는 외부의 충격이나 이물로부터 LED 모듈(11)을 보호해주는 커버(16), 램프에서의 광손실을 최소화하기 위한 램프 덮개 역할을 하는 반사시트(14), 도트 프린트(Dot print) 또는 V-커팅(V-cutting)의 패턴(12)을 가지면서 빛의 분산시켜주는 도광판(13), 빛의 확산을 위한 확산판(15)이 위아래로 적층 조합되는 구조로 설치된다.

그리고, 상기 도광판(13)의 측면을 따라 광원으로서의 LED 모듈(11)이 배치된다.

이러한 사이드 에지 타입 LED 램프의 각 부품에 대해 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기 프레임(10)은 부품 전체를 지지해주는 역할을 하는 것으로서, 사각의 틀 모양으로 이루어지고, 사각의 틀 안쪽으로는 후술하는 PCB(11b)의 안착을 위한 홈부(19)가 형성되어, 이곳에 PCB(11b)가 수용되면서 LED 모듈(11) 전체가 안정적으로 지지될 수 있게 된다.

그리고, 상기 프레임(10)의 내측면에는 하단에서 안쪽으로 일정 폭 수평 연장되는 형태의 가림막(18)이 형성되는데, 이때의 가림막(18)은 도광판(13)의 가장자리 둘레 부분을 받쳐주는 역할은 물론, 램프의 테두리 폭을 결정하는데 있어 큰 비중을 차지하게 되며, 이에 대해서는 후술하기로 한다.

상기 LED 모듈(11)은 띠 모양의 기판으로 이루어진 PCB(11b)와 이 PCB(11b)에 전기적으로 연결되면서 부착되는 다수의 LED 소자(11a)로 구성되며, 프레임(10)의 내측면을 따라 나란하게 배치되면서 홈부(19) 내에 옆으로 세워진 자세로 조립 설치되는 한편, 이렇게 옆으로 세워져 있는 PCB(11b)의 전면에 부착되어 있는 LED 소자(11a)는 옆쪽을 향하게 되고, 결국 LED 소자(11a)에서 발하는 빛이 도광판(13)쪽으로 유도될 수 있게 된다.

여기서, 상기 LED 모듈(11)은 프레임(10)의 서로 마주보는 두 변에 설치하는 것이 바람직하다.

특히, 램프의 광확산판이라고도 불리는 도광판(13)은 표면의 패턴을 이용하여 그 측면에 위치되어 있는 LED의 빛을 램프 전체에 고르게 분산시켜주는 역할을 하게 된다.

즉, 상기 도광판(13)은 한 쪽면, 예를 들면 후면에 형성되어 있는 패턴(12)을 이용하여 LED 모듈(11)에서 나오는 빛을 균일하게 분산시키면서 전면을 통해 조사되도록 유도하는 수단으로서, 사각의 판 모양으로 이루어져 사각의 틀 구조인 프레임(10)의 내측 영역에 꼭맞게 끼워지면서 조립되는 구조로 설치된다.

상기 도광판(13)의 조립 예로서, 전면에 부착되는 확산판(15) 및 후면에 부착되는 반사시트(14)와 함께 도광판(13)은 프레임(10)에 있는 가림막(18)에 받쳐지는 구조로 조립 설치될 수 있게 된다.

이렇게 설치되는 도광판(13)의 측면은 LED 모듈(11)의 LED 소자(11a)와 바로 앞에서 접하게 되고, 예를 들면 LED 소자(11a)로부터 약 0.3㎜ 정도의 간격을 두고 접하게 되고, 이에 따라 LED 소자(11a)로부터의 빛이 곧바로 도광판(13)의 측면을 통해 그 내부로 들어와 분산 및 확산되면서 전면으로 조사될 수 있게 된다.

그리고, 상기 도광판(13)의 후면에 형성되는 패턴(12)은 통상의 도트 프린트(Dot print), V-커팅(V-cutting) 등의 형태로 가공된 것을 적용할 수 있으며, 특히 전체 면적에 걸쳐 패턴(12)이 형성되어 있는 종래의 도광판(13)과 달리, 본 발명의 도광판(13)은 패턴(12)이 형성되어 있지 않은 소정의 영역을 갖는 형태로 이루어져, 램프 테두리 폭을 대폭 줄이면서도 광효율을 향상시킬 수 있는 특징을 갖게 된다.

이를 위하여, 상기 도광판(13)에는 후면 가장자리 부분에 패턴(12)이 존재하지 않는 평면부(17)가 형성되고, 이때의 평면부(17)는 도광판 가장자리 부분을 따라가면서 네 변 또는 적어도 두 변에 걸쳐 이어지는 형태로 형성되는 동시에 도광판 끝에서 안쪽으로 일정 폭을 가지는 형태로 형성된다.

예를 들면, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 평면부(17)는 도광판(13)의 후면 가장자리 부분에 형성되면서 끝에서 안쪽으로 들어온 일정 폭을 가지게 되고, 이에 따라 도광판(13)의 후면에 형성되는 패턴(12)은 평면부(17)가 끝나는 안쪽 지점에서부터 내측 면적에 걸쳐 형성될 수 있게 된다.

즉, 도광판(13)의 전체 면적 중에서 가장자리 부분의 평면부(17)에 의해 둘러싸인 안쪽 면적에 패턴(12)이 형성될 수 있게 된다.

이에 따라, LED 모듈(11)에서 나오는 빛은 평면부(17)가 있는 구간에서는 분산이 이루어지지 않고 패턴(12)이 있는 영역까지 직진성을 유지하면서 진행될 수 있게 되고, 결국 평면부(17)를 그대로 통과하여 진행된 빛은 패턴 영역에 도달하여 이곳에서 분산 및 산란을 일으키면서 전면으로 조사될 수 있게 된다.

이렇게 도광판(13)에 패턴(12)이 없는 평면부(17)를 만들어줌으로써, 종전과 같이 도광판 테두리 부분에서 아래로 조사되는 빛을 가림막(18)을 사용하여 막음으로 인한 빛의 손실, 다시 말해 가림막(18)에 의해 막혀서 전면으로 조사되지 못했던 빛의 손실을 줄일 수 있고, 따라서 광효율을 종전의 LED 램프에 비해 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 도광판(13)에 있는 평면부(17)의 영역에서는 빛이 직진성을 발휘하여 그대로 진행되면서 빛의 산란이나 분산이 이루어지지 않게 되므로, 빛의 맴돌이 현상을 말끔히 해소할 수 있고, 따라서 가림막 경계부위(가리막 끝 부분)에서의 줄무늬 발생을 없앨 수 있어 램프 전체 면적에 걸쳐 빛의 균일성을 확보할 수 있게 된다.

이와 더불어, 프레임(10)에 있는 가림막(18)의 경우, 테두리 부분의 맴돌이 빛 차단 역할로부터 벗어나, 단지 도광판(13)을 받쳐주면서 램프 테두리 기능만을 수행하면 되기 때문에 굳이 폭을 넓게 만들지 않아도 되고, 결국 최소한의 폭으로 램프 테두리를 구성할 수 있으므로, 그 만큼 종전 대비 가림막(18)의 폭을 줄일 수 있게 된다.

이에 따라, 빛의 맴돌이 현상이나 줄무늬 발생 문제에 대해 전혀 신경쓰지 않고 상기 도광판(13)의 가림막(18)은 평면부(17)를 가릴 정도의 폭만 있으면 되므로, 예를 들면 평면부(17)의 폭과 같은 폭을 가지거나, 또는 평면부(17)의 폭보다 약간 큰 폭을 가지도록 하면 되므로, 프레임 테두리 폭, 즉 램프의 폭을 최소화시킬 수 있게 된다.

여기서, 상기 도광판(13)의 평면부(17)는 3∼4㎜의 폭으로 이루어질 수 있게 되고, 이와 연계하여 프레임(10)의 가림막(18)은 4∼5㎜의 폭을 갖도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 반사시트(14)와 확산판(15)은 각각 도광판 후면으로 손실되는 빛을 차단하고, 또 도광판 전면으로 조사되는 빛을 폭넓게 확산시키는 역할을 하는 것으로서, 반사시트(14)는 도광판(13)의 후면에 적층 설치되고, 확산판(15)은 도광판(13)의 전면에 적층 설치된다.

특히, 상기 반사시트(14)의 경우 한 쪽면, 즉 도광판(13)과 접하는 면이 요철면(20)으로 되어 있으며, 이에 따라 요철면(20)과 도광판(13)이 함께 빛의 분산 및 산란을 좀더 활성화시킬 수 있고, 결국 광효율을 한층 높일 수 있게 된다.

그리고, 상기 프레임(10)의 후면은 커버(16)에 의해 마감되어, 프레임(10)의 내측으로 속해 있는 반사시트(14) 및 확산판(15)을 포함하는 도광판(13), LED 모듈(11) 등이 외부의 충격이나 이물로부터 보호될 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사이드 에지 타입 LED 램프의 작동상태를 나타내는 단면도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 여기서는 실내 조명용 등으로 사용되는 LED 램프의 작동상태, 즉 점등상태를 보여준다.

전원 ON시 LED 모듈(11)의 LED 소자(11a)에서 나오는 빛은 이와 바로 인접해 있는 도광판(13)으로 진행하게 되고, 계속해서 패턴(12)이 있는 도광판(13)의 내부에서 분산 및 확산되면서 전면으로 조사된다.

여기서, LED 소자(11a)에서 도광판(13)의 측면을 통해 진입하는 빛은 패턴이 없는 평면부(17)를 경유하게 되는데, 이때의 평면부(17)를 지나가는 동안에는 빛의 분산없이(전면으로 조사되는 빛이 없이) 직진성을 유지하면서 빛의 전량이 그대로 지나가게 되므로, 빛의 손실을 막을 수 있게 되고, 결국 광효율 향상으로 이어질 수 있게 된다.

이러한 광효율 증대로 인해 PCB(11b)에 배치되는 LED 소자(11a)의 피치간격을 늘리면서 그 갯수를 줄일 수 있게 되고, 따라서 동일 규격(사양)의 LED 램프 대비 LED 소자를 절약할 수 있는 이점이 있다.

그리고, 프레임(10)에 있는 가림막(18)의 경우에 단지 도광판(13)의 가장자리 부분만을 받쳐주면 되므로, 가림막(18)의 폭을 최소화할 수 있고, 결국 램프의 전체적인 테두리 폭을 줄일 수 있게 되면서 빛이 조사되는 면적을 폭넓게 확보할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명은 조명방식으로 사이드 에지 타입을 적용하면서 패턴 영역과 공간부 영역을 함께 가지는 새로운 도광판 및 이것을 포함하는 LED 램프를 구현함으로써, 광효율 향상을 도모할 수 있는 이점이 있다.

10 : 프레임 11 : LED 모듈
11a : LED 소자 11b : PCB
12 : 패턴 13 : 도광판
14 : 반사시트 15 : 확산판
16 : 커버 17 : 평면부
18 : 가림막 19 : 홈부
20 : 요철면

Claims (3)

1. 틀 모양의 프레임(10)과, 상기 프레임(10)의 안쪽 둘레를 따라 설치되는 LED 모듈(11)과, 상기 LED 모듈(11)의 내측에서 그 측면을 통해 접하여 배치되고 후면에 형성되는 패턴(12)을 가지면서 LED 모듈(11)에서 나오는 빛을 균일하게 발산시키는 도광판(13)과, 상기 도광판(13)의 후면에 설치되는 반사시트(14) 및 전면에 설치되는 확산판(15)과, 상기 반사시트(14)의 뒷쪽으로 배치되면서 프레임(10)측에 고정되는 커버(16)를 포함하며,
   상기 도광판(13)의 후면 가장자리 부분을 따라 패턴(12)이 존재하지 않는 3∼4㎜의 폭으로 된 평면부(17)를 형성하여, LED 모듈에서 나오는 빛이 평면부가 있는 구간에서는 분산이 이루어지지 않도록 하면서 패턴 영역까지 직진성을 유지할 수 있도록 하고,
   상기 프레임(10)의 내측 테두리를 따라 형성되는 가림막(18)은 4∼5㎜의 폭으로 이루어져, 도광판(13)을 받쳐주면서 램프 테두리 기능만을 수행할 수 있는 최소한의 폭으로 램프 테두리를 구성할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 사이드 에지 타입 LED 램프.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 반사시트(14)의 전면은 요철면(20)으로 이루어져 빛의 확산 및 분산을 활성화시켜줄 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 사이드 에지 타입 LED 램프.

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