KR101413241B1 - 측광렌즈가 구비된 엘이디 조명장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수의 엘이디 칩이 실장 된 엘이디 조명장치 상에 빛의 측방향 반사가 가능한 측광렌즈가 일체로 구비됨에 따라 TV와 같은 디스플레이의 백라이트유닛으로 사용시 별도의 플라스틱 렌즈를 설치할 필요가 없어 광량의 감소가 없고 생산시 추가 공정과 그에 따른 비용을 절감할 수 있어 경제적이며, 측광렌즈의 형상을 조절함으로써 측광 분포를 용이하게 제어할 수 있는 측광렌즈가 구비된 엘이디 조명장치에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 측광렌즈가 구비된 엘이디 조명장치는 기판과, 상기 기판 상에 점멸 가능하게 실장되는 다수의 엘이디 칩과, 상기 엘이디 칩들이 그 내부에 위치되도록 상기 기판상에 형성되는 봉지재층과, 상기 봉지재층 상에 형성되되 하부면은 상기 봉지재층과 밀착되고 상부면에는 내향 오목한 홈이 형성되며 상기 엘이디 칩으로부터 발생 된 빛이 하부면을 통해 상부면으로 유도되도록 하는 측광렌즈와, 상기 측광렌즈의 상부면에 형성되어 상기 측광렌즈에 의해 상부면까지 유도된 빛이 투과되지 않고 상기 측광렌즈의 측방으로 반사되도록 유도하는 반사층이 포함되는 것을 특징으로 한다.

Description

측광렌즈가 구비된 엘이디 조명장치{LED LIGHTING APPARATUS HAVING LIGHT DISTRIBUTION LENS}

본 발명은 측광렌즈가 구비된 엘이디 조명장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 다수의 엘이디 칩이 실장 된 엘이디 조명장치 상에 빛의 측방향 반사가 가능한 측광렌즈가 일체로 구비됨에 따라 TV와 같은 디스플레이의 백라이트유닛으로 사용시 별도의 플라스틱 렌즈를 설치할 필요가 없어 광량의 감소가 없고 생산시 추가 공정과 그에 따른 비용을 절감할 수 있어 경제적이며, 측광렌즈의 형상을 조절함으로써 측광 분포를 용이하게 제어할 수 있는 측광렌즈가 구비된 엘이디 조명장치에 관한 것이다.

일반적으로, 실내 또는 실외의 조명등으로 전구나 형광등이 많이 사용되고 있는데, 이러한 전구나 형광등은 수명이 짧아 자주 교환하여야 하는 문제가 있으며 또한, 종래의 형광등은 그 사용시간 경과에 따른 열화로 인해 조도가 점차 떨어지는 현상이 과도하게 발생하는 문제점이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 엘이디 칩을 사용한 조명장치가 개발되고 있는데 엘이디는 그 우수한 제어성, 빠른 응답속도, 높은 전기/광 변환효율, 긴 수명, 적은 소비전력 및 높은 휘도의 특성이 있으며, 최근에는 액정표시장치(Liquid Crystal Displat:LCD)의 백라이트 유니트(back light unit)으로 사용되고 있다.

액정표시장치는 경박단소하고 저전압구동 및 저전력 소모라는 장점을 바탕으로 CRT를 대체하는 표시소자로서 개발되었으며, 특히 박막트랜지스터 액정표시장치는 CRT에 필적할만한 고화질화, 대형화, 컬러화 등을 실현하여 최근 여러 분야에서 다양하게 사용되고 있다. 이러한 액정표시장치는 CRT와는 달리 스스로 빛을 내는 표시장치가 아니므로, 액정패널의 배면에 화상을 시각적으로 표현하기 위해 별도의 빛이 구비된다. 액정표시장치의 빛으로서는 현재 램프, 또는 엘이디 칩이 사용되며, 이러한 빛을 구비한 백라이트 유니트(back light unit)가 액정패널에 면광을 조사하게 된다.

또한 원가 절감 차원에서 엘이디 칩의 개수를 줄이기 위한 노력이 지속되고 있는데, 엘이디 칩의 개수를 줄일 경우 빛의 직진성은 좋지만 측면 배광은 좋지 못한 단점을 보완하기 위해서 플라스틱 렌즈를 설치하고 있는 실정이며, 이와 관련된 종래기술로는 대한민국 특허등록 제10-10013960000호(2010.12.08) "백라이트 어셈블리"가 있다.

하지만 이러한 종래기술의 경우 별도의 시트나 렌즈가 설치됨에 따라 추가적인 비용 및 작업 프로세스가 발생 되고, 빛이 시트나 렌즈를 통과하면서 그 광량이 감소되는 문제점이 있었다. 또한 플라스틱 렌즈의 경우 그 형상 변형을 위해서는 별도의 금형제작이 필요한바 비용이 많이 소요되어 경제적이지 못한 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 측광렌즈가 구비된 엘이디 조명장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 다수의 엘이디 칩이 실장 된 엘이디 조명장치 상에 빛의 측방향 반사가 가능한 측광렌즈가 일체로 구비됨에 따라 TV와 같은 디스플레이의 백라이트유닛으로 사용시 별도의 플라스틱 렌즈를 설치할 필요가 없어 광량의 감소가 없고 생산시 추가 공정과 그에 따른 비용을 절감할 수 있어 경제적이며, 측광렌즈의 형상을 조절함으로써 측광 분포를 용이하게 제어할 수 있는 측광렌즈가 구비된 엘이디 조명장치에 관한 것이다.

전술한 본 발명의 목적은 기판과, 상기 기판 상에 점멸 가능하게 실장되는 다수의 엘이디 칩과, 상기 엘이디 칩들이 그 내부에 위치되도록 상기 기판상에 형성되는 봉지재층과, 상기 봉지재층 상에 형성되되 하부면은 상기 봉지재층과 밀착되고 상부면에는 내향 오목한 홈이 형성되며 상기 엘이디 칩으로부터 발생 된 빛이 하부면을 통해 상부면으로 유도되도록 하는 측광렌즈와, 상기 측광렌즈의 상부면에 형성되어 상기 측광렌즈에 의해 상부면까지 유도된 빛이 투과되지 않고 상기 측광렌즈의 측방으로 반사되도록 유도하는 반사층이 포함되는 것을 특징으로 하는 측광렌즈가 구비된 엘이디 조명장치를 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면 전술한 측광렌즈의 상부면은 그 종단면이 중앙을 향해 하향 경사지는 경사면을 이루도록 형성되거나, 중앙을 향해 하향 굴곡지는 곡면을 이루도록 형성되는 것으로 한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면 전술한 반사층은 상기 측광렌즈의 상부면을 따라 코팅 처리되거나 상기 측광렌즈의 상부면 홈 내에 디스펜싱 처리되는 것으로 한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면 전술한 반사층은 재반사를 통해 도달된 빛이 균일하게 분포될 수 있도록 흰색으로 형성되는 것으로 한다.

이상에서와 같은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 측광렌즈가 구비된 엘이디 조명장치는 다수의 엘이디 칩이 실장 된 엘이디 조명장치 상에 빛의 측방향 반사가 가능한 측광렌즈가 일체로 구비됨에 따라 TV와 같은 디스플레이의 백라이트유닛으로 사용시 별도의 플라스틱 렌즈를 설치할 필요가 없어 광량의 감소가 없고 생산시 추가 공정과 그에 따른 비용을 절감할 수 있어 경제적이며, 측광렌즈의 형상을 조절함으로써 측광 분포를 용이하게 제어할 수 있는 탁월한 장점을 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 측광렌즈가 구비된 엘이디 조명장치의 사시도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 측광렌즈가 구비된 엘이디 조명장치의 단면도.
도 3은 도 2a를 이용한 작동 설명도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 측광렌즈가 구비된 엘이디 조명장치의 단면도.
도 5a 및 도 5b은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 측광렌즈가 구비된 엘이디 조명장치의 단면도.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 측광렌즈가 구비된 엘이디 조명장치의 사시도가 도시되고, 도 2a 및 도 2b에는 본 발명의 일 실시예에 따른 측광렌즈가 구비된 엘이디 조명장치의 단면도가 도시되며, 도 3에는 도 2a를 이용한 작동 설명도가 도시되고, 도 4에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 측광렌즈가 구비된 엘이디 조명장치의 단면도가 도시되며, 도 5a 및 도 5b에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 측광렌즈가 구비된 엘이디 조명장치의 단면도가 도시된다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 측광렌즈가 구비된 엘이디 조명장치(1)는 기판(10)과, 상기 기판(10) 상에 점멸 가능하게 실장되는 다수의 엘이디 칩(20)과, 상기 엘이디 칩(20)들이 그 내부에 위치되도록 상기 기판(10)상에 형성되는 봉지재층(30)과, 상기 봉지재층(30) 상에 형성되되 하부면은 상기 봉지재층(30)과 밀착되고 상부면에는 내향 오목한 홈이 형성되며 상기 엘이디 칩(20)으로부터 발생 된 빛이 하부면을 통해 상부면으로 유도되도록 하는 측광렌즈(40)와, 상기 측광렌즈(40)의 상부면에 형성되어 상기 측광렌즈(40)에 의해 상부면까지 유도된 빛이 투과되지 않고 상기 측광렌즈(40)의 측방으로 반사되도록 유도하는 반사층(50)이 포함된다.

이하에는 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 측광렌즈가 구비된 엘이디 조명장치(1)의 구성부재 및 그 작동방법에 대해 상세하게 설명한다.

여기서 기판(10)은 추후에 설명될 구성부재들이 그 상부에 설치되는 역할을 하는 것으로 플레이트 형상으로 형성되되 조명장치에 따라 다양한 크기로 변경실시 가능하다. 이와 같은 기판(10)에는 그 상부에 실장될 엘이디 칩(20)이 점멸 가능하도록 전극 및 회로가 형성되는데 종래기술에 따른 PCV(PRINTED CIRCUIT BOARD)와 동일한 것으로 하여 더 이상의 상세한 설명은 명세서의 간략화를 위해 생략하기로 한다.

그리고 전술한 기판(10) 상에는 다수의 엘이디 칩(20)이 점멸 가능하게 실장 되는데, 이 엘이디 칩(20)은 반도체의 p-n 접합구조를 이용하여 주입된 소수캐리어(전자 또는 정공)를 만들어내고, 이들의 재결합(再結合)에 의한 원리로 발광되는 것이다. 그리고 전술한 엘이디 칩(20)은 조명장치의 크기에 따라 2개 이상이 선택적으로 실장 될 수 있다. 이와 같은 엘이디 칩(20)은 전술한 기판(10)과 같이 종래기술에 따른 엘이디 칩(20)과 동일한 것으로 하여 더 이상의 상세한 설명은 명세서의 간략화를 위해 생략하기로 한다.

한편, 전술한 기판(10) 상에 실장된 엘이디 칩(20) 상에는 봉지재층(30)이 형성되는데 이 봉지재층(30)은 엘이디 칩(20)을 습기와 외부 충격으로부터 보호하는 역할을 하는 것으로 이를 위해 엘이디 칩(20)들이 그 내부에 위치되도록 기판(10)상에 형성된다. 이와 같은 봉지재층(30)의 상부면은 추후에 설명될 측광렌즈(40)가 밀착 위치될 수 있도록 평평하게 형성되어야 하며 그 재질은 실리콘, PMMA, 폴리카보네이트, 유리 등과 같은 투명한 물질로 이루어지는 것으로 한다. 이와 같은 봉지재층(30)은 전술한 기판(10) 및 엘이디 칩(20)과 같이 종래기술에 따른 봉지재와 동일한 것으로 하여 더 이상의 상세한 설명은 명세서의 간략화를 위해 생략하기로 한다.

그리고 전술한 봉지재층(30) 상에는 측광렌즈(40)가 부착 구비되는데, 이 측광렌즈(40)는 봉지재층(30)을 통해 엘이디 칩(20)의 빛을 하부면으로 전달받아 상부면으로 유도되게 하는 역할을 하는 것으로, 그 하부면은 봉지재층(30)과 밀착되게 부착되고 상부면에는 내향 오목한 홈이 형성된다. 이때 측광렌즈(40)는 전술한 봉지재층(30)과 동일한 재질로 이루어지도록 해 봉지재층(30)으로부터 빛이 전달되는 과정에서의 광량 감소 현상이 방지된다. 그리고 백라이트 유닛 설치시 별도의 플라스틱 렌즈가 필요없어 이를 설치하기 위한 추가공정이 필요없고 그 만큼의 생산원가가 절감될 수 있다.

전술한 측광렌즈(40)의 상부면은 도 1 내지 도 3에 도시되는 바와 같이 종단면이 중앙을 향해 하향 경사지는 경사면을 이루도록 형성되거나, 도 4에 도시되는 바와 같이 중앙을 향해 하향 굴곡지는 곡면을 이루어진다. 따라서 엘이디 칩(20)으로부터 발생되는 빛은 측광렌즈(40)의 상부면에서 일부는 투과되고 일부는 전반사 된다. 이때 전술한 측광렌즈(40)의 상부면은 접선의 각도가 1도 이상에서 89도 이하가 되도록 설계되며 이 각도 내에서라면 어떠한 형상으로든 변경 실시될 수 있으며 또한 다수의 면이나 곡면으로도 변경 실시될 수 있다. 이와 같이 측광렌즈(40)는 봉지재층(30)과 동일한 재질로 형성되며 그 형상 변경이 비교적 용이해 형상 변경시마다 고가의 금형을 제작해야 하는 종래의 플라스틱 렌즈에 비해 경제적인 장점을 갖게 된다.

한편 전술한 측광렌즈(40)의 상부면에는 반사층(50)이 형성되는데 이 반사층(50)은 측광렌즈(40)의 상부면에서 투과되는 빛이 측방으로 반사되도록 유도해 특정 공간 내에서 엘이디 칩(20)의 빛이 골고루 배광 될 수 있게 해주는 역할을 하는 것이다.

이와 같은 반사층(50)은 종래기술에 따른 반사도료용액 중에서 선택된 하나인 것으로 하되, 측광렌즈(40)의 상부면을 따라 코팅 처리되거나, 측광렌즈(40)의 상부면 홈 내에 디스펜싱 처리된다. 즉, 측광렌즈(40)를 형성하는 반사도료용액의 점도가 낮은 경우 도 2a에 도시되는 바와 같이 붓이나 스프레이를 이용해 코팅처리되고, 점도가 높을 경우 도 2b에 도시되는 바와 같이 디스펜싱 처리되는데 스크린 프린트를 이용해 충전될 수도 있다. 또한 전술한 반사층(50)은 재반사를 통해 도달된 빛이 균일하게 분포될 수 있도록 흰색으로 형성되는 것으로 한다. 그리고 도 5a 및 5b에 도시되는 바와 같이 반사층(50)이 측광렌즈(40) 보다 더 넓은 범위를 차지할 수 있도록 측광렌즈(40)의 가장자리보다 반경방향 외측으로 연장 형성될 수도 있다.

본 발명은 특허청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고도 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 본 발명의 기술보호범위는 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 않는다.김

1 : 측광렌즈가 구비된 엘이디 조명장치
10 : 기판
20 : 엘이디 칩
30 : 봉지재층
40 : 측광렌즈
50 : 반사층

Claims (4)

1. 기판;
   상기 기판 상에 점멸 가능하게 실장되는 다수의 엘이디 칩;
   상기 엘이디 칩들이 그 내부에 위치되도록 상기 기판상에 형성되는 봉지재층;
   상기 봉지재층 상에 형성되되 하부면은 상기 봉지재층과 밀착되고 상부면에는 내향 오목한 홈이 형성되며 상기 엘이디 칩으로부터 발생 된 빛이 하부면을 통해 상부면으로 유도되도록 하는 측광렌즈; 및
   상기 측광렌즈의 상부면에 형성되어 상기 측광렌즈에 의해 상부면까지 유도된 빛이 투과되지 않고 상기 측광렌즈의 측방으로 반사되도록 유도하며 상기 측광렌즈의 가장자리보다 반경방향 외측으로 더 넓은 범위로 연장형성되는 반사층;이 포함되는 것을 특징으로 하는 측광렌즈가 구비된 엘이디 조명장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 측광렌즈의 상부면은 그 종단면이 중앙을 향해 하향 경사지는 경사면을 이루도록 형성되거나, 중앙을 향해 하향 굴곡지는 곡면을 이루도록 형성되는 것을 특징으로 하는 측광렌즈가 구비된 엘이디 조명장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 반사층은 상기 측광렌즈의 상부면을 따라 코팅 처리되거나 상기 측광렌즈의 상부면 홈 내에 디스펜싱 처리되는 것을 특징으로 하는 측광렌즈가 구비된 엘이디 조명장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 반사층은 재반사를 통해 도달된 빛이 균일하게 분포될 수 있도록 흰색으로 형성되는 것을 특징으로 하는 측광렌즈가 구비된 엘이디 조명장치.

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