KR101431208B1 - 혼색 ｌｅｄ 모듈 - Google Patents

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김재필
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한국광기술원
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Abstract

본 발명은 복수의 LED 광원에서 출력되는 빛을 광학계를 통해 혼색하여 출력하는 혼색 LED 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 본 발명은 혼색 LED 모듈로서, 복수의 LED 칩을 구비한 광원부; 상기 광원부의 LED 칩 상부에 개별적으로 구성된 원기둥 형상의 제 1 혼색 로드, 제 2 혼색 로드, 제 3 혼색 로드 및 제 4 혼색 로드가 설치되고, 상기 LED 칩으로부터 발광된 빛이 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드에 입사되면, 입사각에 따라 굴절시켜 광 경로에 따라 렌즈부쪽으로 출력하여 다른 빛과 혼합되도록 하는 혼색부; 상기 혼색부의 상부에 설치되어 상기 혼색부에서 혼합된 빛이 임의의 배광을 형성하도록 제어하는 렌즈부; 상기 광원부가 수납되도록 하고, 상기 혼색부가 상기 광원부의 상부에서 고정되도록 지지하는 제 1 하우징; 및 상기 렌즈부가 혼색부의 상부에 일정 거리 이격되어 설치되도록 지지하는 제 2 하우징을 포함한다. 따라서 본 발명은 복수의 LED 광원에서 출력되는 빛을 광학계를 통해 혼색하여 출력함으로써, 근거리에서의 혼색 특성을 향상시켜 혼색율을 개선할 수 있는 장점이 있다.

Description

혼색 ＬＥＤ 모듈{COLOR MIXING LED MODULE}
본 발명은 혼색 LED 모듈에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 복수의 LED 광원에서 출력되는 빛을 광학계를 통해 혼색하여 출력하는 혼색 LED 모듈에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light emitting diode, LED)는 전기 에너지를 광(光)으로 변환하는 고체 소자(solid state device)이며, 일반적으로 반대로 도핑된 층들 사이에 삽입된 반도체 재료로 이루어진 하나 이상의 활성층(active layer)을 포함한다.
상기 도핑된 층들을 가로질러 바이어스가 인가될 때, 활성층으로 정공과 전자가 주입되고 그곳에서 재결합하여 광을 발생시킨다. 광은 활성층과 LED의 모든 표면으로부터 방출된다.
도 1은 일반적인 LED 패키지의 구조를 나타낸 단면도로서, 도 1에 도시된 바와 같이, LED 패키지(10)는 기판상에 형성되는 제 1 리드 프레임(11) 및 제 2 리드 프레임(12)과, 상기 제 1 리드 프레임(11)의 상면에 실장되는 LED 칩(13)과, 상기 제 1 및 제 2 리드 프레임(11, 12)과 LED 칩(13)을 각각 연결하는 와이어(14)와, 상기 제 1 및 제 2 리드 프레임(11, 12)의 상부에 설치되어 상기 LED 칩(130) 주위에 리플렉터를 형성하는 케비티(15)와 상기 케비티(15)의 내측에 형광체가 충전되는 봉지부재(16)를 포함한다.
최근에는 도 1과 같은 LED 패키지를 기판 또는 서브 마운트에 상이한 색의 빛을 방출하는 LED 패키지를 복수개 설치한 LED 디바이스가 제안되고 있다.
대한민국 특허 공개번호 10-2009-5194호(발명의 명칭 : 피제어 색 혼합용 광 디바이스)는 기판과, 상기 기판 상에 마운트되고 각각 상응하는 색의 빛을 방사하는 다수의 발광 다이오드(LED) 다이들과, 상기 다수의 LED 다이들을 커버하는 광 투과 봉지재와, 상기 봉지재를 어버레이하며 상부면과 바닥면을 갖는 적어도 하나의 렌즈를 포함하며, 상기 렌즈의 바닥면은 상기 다수의 LED 다이들 각각으로부터의 빛의 방향을 바꾸는 소정 형상을 포함하여 상기 다수 LED의 조도 및 광도 분포들의 오버랩이 실질적으로 증가되도록 하고, 완전 오버랩으로부터의 편향은 보통 인간의 눈에는 실질적으로 감지되지 않도록 구성되었다.
그러나 이러한 종래기술은 복수의 LED 패키지에서 발광된 빛이 적절히 혼합되지 않으면, 광 출력은 근거리(Near field)와 원거리(far field)에서의 혼색 특성이 매우 다른 특성을 보여 상이한 색으로 나타나는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 복수의 LED 광원에서 출력되는 빛을 광학계를 통해 혼색하여 출력하는 혼색 LED 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 혼색 LED 모듈로서, 복수의 LED 칩을 구비한 광원부; 상기 광원부의 LED 칩 상부에 개별적으로 구성된 원기둥 형상의 제 1 혼색 로드, 제 2 혼색 로드, 제 3 혼색 로드 및 제 4 혼색 로드가 설치되고, 상기 LED 칩으로부터 발광된 빛이 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드에 입사되면, 입사각에 따라 굴절시켜 광 경로에 따라 렌즈부쪽으로 출력하여 다른 빛과 혼합되도록 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드의 상단부가 렌즈부의 중앙을 지향하도록 일정 각도를 형성하며 경사지게 설치한 혼색부; 상기 혼색부의 제 1 내지 제 4 혼색 로드와 억지끼움 결합하는 다수의 혼색 로드 관통공을 형성하여 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드가 일정 배열을 유지하며 고정되도록 지지하는 혼색 로드 지지부; 상기 혼색부의 상부에 설치되어 상기 혼색부에서 혼합된 빛이 임의의 배광을 형성하도록 제어하는 렌즈부; 상기 광원부가 수납되도록 하고, 상기 혼색부가 상기 광원부의 상부에서 고정되도록 지지하는 제 1 하우징; 및 상기 렌즈부가 혼색부의 상부에 일정 거리 이격되어 설치되도록 지지하는 제 2 하우징을 포함한다.
삭제
또한, 본 발명은 혼색 LED 모듈로서, 복수의 LED 칩을 구비한 광원부; 상기 광원부의 LED 칩 상부에 개별적으로 구성된 단면형상이 별(Star)모양 기둥인 제 1 혼색 로드, 제 2 혼색 로드, 제 3 혼색 로드 및 제 4 혼색 로드가 설치되고, 상기 LED 칩으로부터 발광된 빛이 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드에 입사되면, 입사각에 따라 굴절시켜 광 경로에 따라 렌즈부쪽으로 출력하여 다른 빛과 혼합되도록 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드의 상단부가 렌즈부의 중앙을 지향하도록 일정 각도를 형성하며 경사지게 설치한 혼색부; 상기 혼색부의 제 1 내지 제 4 혼색 로드와 치합하여 결합하는 다수의 혼색 로드 관통공을 형성하고, 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드가 일정 배열을 유지하며 고정되도록 지지하는 혼색 로드 지지부; 상기 혼색부의 상부에 설치되어 상기 혼색부에서 혼합된 빛이 임의의 배광을 형성하도록 제어하는 렌즈부; 상기 광원부가 수납되도록 하고, 상기 혼색부가 상기 광원부의 상부에서 고정되도록 지지하는 제 1 하우징; 및 상기 렌즈부가 혼색부의 상부에 일정 거리 이격되어 설치되도록 지지하는 제 2 하우징을 포함한다.
삭제
또한, 본 발명에 따른 상기 혼색부는 중앙에 관통공을 형성한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 혼색 LED 모듈로서, 복수의 LED 칩을 구비한 광원부; 상기 광원부의 LED 칩 상부에 설치되고, 원기둥 형상의 제 1 혼색 로드, 제 2 혼색 로드, 제 3 혼색 로드 및 제 4 혼색 로드와, 상기 LED 칩으로부터 발광된 빛이 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드에 입사되면, 상기 입사된 빛들을 혼합하여 출력하는 출사면을 형성한 혼색부; 상기 혼색부의 상부에 설치되어 상기 혼색부에서 혼합된 빛이 임의의 배광을 형성하도록 제어하는 렌즈부; 상기 광원부가 수납되도록 하고, 상기 혼색부가 상기 광원부의 상부에서 고정되도록 지지하는 제 1 하우징; 및 상기 렌즈부가 혼색부의 상부에 일정 거리 이격되어 설치되도록 지지하는 제 2 하우징을 포함한다.
또한, 본 발명은 혼색 LED 모듈로서, 복수의 LED 칩을 구비한 광원부; 상기 광원부의 LED 칩 상부에 설치되고, 단면형상이 별(Star)모양 기둥인 제 1 혼색 로드, 제 2 혼색 로드, 제 3 혼색 로드 및 제 4 혼색 로드와, 상기 LED 칩으로부터 발광된 빛이 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드에 입사되면, 상기 입사된 빛들을 혼합하여 출력하는 출사면을 형성한 혼색부; 상기 혼색부의 상부에 설치되어 상기 혼색부에서 혼합된 빛이 임의의 배광을 형성하도록 제어하는 렌즈부; 상기 광원부가 수납되도록 하고, 상기 혼색부가 상기 광원부의 상부에서 고정되도록 지지하는 제 1 하우징; 및 상기 렌즈부가 혼색부의 상부에 일정 거리 이격되어 설치되도록 지지하는 제 2 하우징을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 혼색 LED 모듈은 상기 제 2 하우징의 상부에 설치되고, 상기 렌즈부에서 출력되는 빛을 반사하여 임의의 배광 패턴이 형성되도록 반사부를 형성한 제 3 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 LED 칩은 적색을 발광하는 제 1 LED 칩과, 녹색을 발광하는 제 2 LED 칩과, 청색을 발광하는 제 3 LED 칩과, 백색을 발광하는 제 4 LED 칩을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 렌즈부는 중심에 오목부가 형성되고, 주변이 볼록한 곡면을 형성한 것을 특징으로 한다.
본 발명은 복수의 LED 광원에서 출력되는 빛을 광학계를 통해 혼색하여 출력함으로써, 근거리에서의 혼색 특성을 향상시켜 혼색율을 개선할 수 있는 장점이 있다.
도 1 은 일반적인 LED 패키지의 구조를 나타낸 단면도.
도 2 는 본 발명에 따른 혼색 LED 모듈의 제 1 실시예를 나타낸 분해 사시도.
도 3 은 도 2에 따른 혼색 LED 모듈을 결합하여 나타낸 단면도.
도 4 는 본 발명에 따른 혼색 LED 모듈의 근거리와 원거리의 혼색도와 색 분포를 나타낸 예시도.
도 5 는 본 발명에 따른 혼색 LED 모듈의 제 2 실시예를 나타낸 분해 사시도.
도 6 은 본 발명에 따른 혼색 LED 모듈의 제 3 실시예를 나타낸 분해 사시도.
도 7 은 도 6에 따른 혼색 LED 모듈을 결합하여 나타낸 단면도.
도 8 은 본 발명에 따른 혼색 LED 모듈의 제 4 실시예를 나타낸 분해 사시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 혼색 LED 모듈의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
(제 1 실시예)
도 2는 본 발명에 따른 혼색 LED 모듈의 제 1 실시예를 나타낸 분해 사시도이고, 도 3은 도 2에 따른 혼색 LED 모듈을 결합하여 나타낸 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 혼색 LED 모듈의 근거리와 원거리의 혼색도와 색 분포를 나타낸 예시도이다.
도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명은 복수의 LED 광원에서 출력되는 빛을 광학계를 통해 혼색하여 하나의 빛으로 출력하는 혼색 LED 모듈로서, 복수의 LED 칩(120, 130, 140, 150)을 구비한 광원부(100)와, 혼색부(200)와, 렌즈부(300)와, 제 1 하우징(400)과, 제 2 하우징(410)과, 제 3 하우징(420)을 포함하여 구성된다.
상기 광원부(100)는 멀티 셀(Multi-Cell) LED 패키지로서, 기판(110)상에 서로 다른 색상의 빛을 출력하는 복수의 LED 칩(120, 130, 140, 150)이 일정 간격 이격되어 배치되고, 상기 LED 칩(120, 130, 140, 150)은 적색을 발광하는 제 1 LED 칩(120)과, 녹색을 발광하는 제 2 LED 칩(130)과, 청색을 발광하는 제 3 LED 칩(140)과, 백색을 발광하는 제 4 LED 칩(150)을 포함하여 구성된다.
또한, 상기 제 1 내지 제 4 LED 칩(120, 130, 140, 150)은 각각의 LED 칩에서 발광된 빛이 혼색이 잘 이루어질 수 있도록 최소거리(예를 들면, 각 LED 칩 간에 적어도 6mm이상 이격되어 배치되도록 한다.
상기 혼색부(200)는 일정 길이를 갖는 원기둥 형상의 렌즈로서, 광원부(100)의 LED 칩(120, 130, 140, 150) 상부에 개별적으로 각각 설치되며, 제 1 LED 칩(120)의 상부에 설치되는 제 1 혼색 로드(201)와, 제 2 LED 칩(130)의 상부에 설치되는 제 2 혼색 로드(202)와, 제 3 LED 칩(140)의 상부에 설치되는 제 3 혼색 로드(203)와 제 4 LED 칩(150)의 상부에 설치되는 제 4 혼색 로드(204)를 포함하여 구성된다.
상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201, 202, 203, 204)는 지름이 약 5.4mm이고, 길이는 약 8mm가 되도록 형성되고, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 혼색부(200)는 상기 제 1 내지 제 4 LED 칩(120, 130, 140, 150)으로부터 발광된 빛이 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201, 202, 203, 204)의 하단을 통해 각각 입사되면, 빛의 입사각에 따라 전반사를 통해 굴절시켜 광 경로에 따라 렌즈부(300)쪽으로 출력되도록 안내하여 다른 혼색 로드로부터 출력되는 빛과 혼합되도록 한다.
또한, 상기 혼색부(200)는 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201, 202, 203, 204)의 상단부가 렌즈부(300)의 중앙을 지향하도록 일정 각도를 형성하며 경사지게 설치하여 이웃한 다른 혼색 로드로부터 출력되는 빛이 모아지도록 함으로써, 혼색율이 증가될 수 있게 한다.
또한, 상기 혼색부(200)는 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201, 202, 203, 204)가 일정 배열을 유지하며 고정될 수 있도록 혼색 로드 지지부(210)를 포함하여 구성된다.
상기 혼색 로드 지지부(210)는 사각 형상의 판 부재로서, 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201, 202, 203, 204)와 억지끼움 결합하는 다수의 혼색 로드 관통공(220)을 포함하여 구성된다.
상기 렌즈부(300)는 혼색부(200)의 상부에 설치되고, 상기 혼색부(200)에서 혼합된 빛이 임의의 배광을 형성하도록 제어하는 비구면 렌즈로서, 비구면의 곡면(310)과, 플랜지(311)와, 오목부(320)를 포함하고, 실리콘, 에폭시, 폴리카보네이트 및 PMMA 수지 중 적어도 하나를 이용하여 구성되며, 바람직하게는 PMMA 수지를 이용하여 구성된다.
또한, 상기 렌즈부(300)는 혼색부(200)으로부터 출력되는 빛의 분포를 조절하여 균일한 광이 발산될 수 있도록 중심부가 함몰된 오목부(320)를 형성하고, 주변부를 볼록하게 형성한 비구면의 곡면(310)을 통해 상기 렌즈부(300)의 오목부(320)를 중심으로 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201, 202, 203, 204)에서 발광된 빛이 적절하게 혼색하여 발광되도록 함으로써, 근거리 영역에서 균일한 색 혼합이 이루어질 수 있게 한다.
즉 오목부(320) 주변의 곡면(310)은 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201, 202, 203, 204)로부터 출력된 빛이 도달하면 상기 도달된 빛이 볼록한 비구면의 곡면(310)을 통과하면서 예를 들면, 렌즈부(300)의 반경방향으로 굴절되도록 배광 각도를 형성하여 상기 오목부(320)를 중심으로 주변이 밝아지는 원형의 배광 패턴이 형성되도록 한다.
상기 플랜지(311)는 렌즈부(300)가 제 2 하우징(410)에 안착될 수 있도록 곡면(310)으로부터 반경방향으로 일정 길이 연장되어 설치된다.
상기 제 1 하우징(400)은 사각 형상의 부재로서, 내부에는 광원부(100)가 설치되도록 수납 공간(401)이 형성되고, 상기 제 1 하우징(400)의 측벽 상단에는 혼색 로드 지지부(210)가 설치되는 걸림턱(402)이 형성되어 혼색부(200)가 상기 광원부(100)의 상부에서 고정되도록 지지한다.
상기 제 2 하우징(410)은 내부에 관통공(411)을 형성한 사각형상의 부재로서, 제 1 하우징(400)의 상부에 설치되고 상기 제 2 하우징(410)의 측벽 상단에는 렌즈부(300)가 설치되는 렌즈부 걸림턱(412)이 형성되어 상기 렌즈부(300)가 혼색부(200)의 상부에 일정 거리 이격되어 설치되도록 지지한다.
상기 제 3 하우징(420)은 제 2 하우징(410)의 상부에 설치되고, 내부에는 렌즈 관통공(421)이 형성되어 렌즈부(300)의 곡면(310)이 돌출되도록 하며, 상기 렌즈 관통공(421)의 둘레에는 상기 렌즈부(300)에서 출력되는 빛을 반사하여 임의의 배광 패턴이 형성되도록 하는 반사부(422)가 형성된다.
따라서 제 1 내지 제 4 LED 칩(120, 130, 140, 150)으로부터 발광된 빛이 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201, 202, 203, 204)의 하단을 통해 각각 입사되면, 빛의 입사각에 따라 전반사를 통해 광 경로에 따라 렌즈부(300)쪽으로 안내되어 다른 혼색 로드로부터 출력되는 빛과 혼색됨으로써, 도 4 (a)의 원거리에서의 렌즈부(300) 혼색도 및 색 분포와 같이, 도 4 (b)의 근거리에서의 렌즈부(300) 혼색도 및 색 분포가 렌즈부(300)의 오목부(320)를 중심으로 주변이 밝아지는 원형의 배광 패턴이 형성되도록 하여 근거리 영역에서 균일한 색 혼합이 이루어질 수 있게 한다.
(제 2 실시예)
도 5는 본 발명에 따른 혼색 LED 모듈의 제 2 실시예를 나타낸 분해 사시도이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 제 2 실시예에 따른 혼색 LED 모듈은 복수의 LED 광원에서 출력되는 빛을 광학계를 통해 혼색하여 하나의 빛으로 출력되도록 복수의 LED 칩(120, 130, 140, 150)을 구비한 광원부(100)와, 혼색부(200')와, 상기 혼색부(200')의 상부에 설치되어 상기 혼색부(200')에서 혼합된 빛이 임의의 배광을 형성하도록 제어하는 렌즈부(300)와, 상기 광원부(100)가 수납되도록 하고, 상기 혼색부(200')가 상기 광원부(100)의 상부에서 고정되도록 지지하는 제 1 하우징(400)과, 상기 렌즈부(300)가 혼색부(200')의 상부에 일정 거리 이격되어 설치되도록 지지하는 제 2 하우징(410)과, 상기 제 2 하우징(410)의 상부에 설치되고, 내부에는 렌즈 관통공(421)이 형성되어 렌즈부(300)의 곡면(310)이 돌출되도록 하며, 상기 렌즈 관통공(421)의 둘레에는 상기 렌즈부(300)에서 출력되는 빛을 반사하여 임의의 배광 패턴이 형성되도록 하는 반사부(422)가 형성된 제 3 하우징(420)을 포함하여 구성된다.
제 2 실시예에 따른 혼색 LED 모듈의 설명에서 제 1 실시예에 따른 혼색 LED 모듈과 차이점이 있는 혼색부(200')에 대하여 설명하고, 동일한 구성에 대한 설명은 생략한다.
제 2 실시예에 따른 혼색부(200')는 광원부(100)의 제 1 내지 제 4 LED 칩(120, 130, 140, 150) 상부에 개별적으로 구성된 단면형상이 별(Star)모양 기둥인 제 1 혼색 로드(201'), 제 2 혼색 로드(202'), 제 3 혼색 로드(203') 및 제 4 혼색 로드(204')가 설치되고, 상기 LED 칩(120, 130, 140, 150)으로부터 발광된 빛이 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201', 202', 203', 204')에 입사되면, 입사각에 따라 굴절시켜 광 경로에 따라 렌즈부(300)쪽으로 출력하여 다른 빛과 혼합되도록 한다.
본 실시예에서는 단면형상이 별 모양인 기둥을 예를 들어 설명하였지만, 단면형상이 다각형인 각기둥으로 변형하여 실시할 수도 있다.
상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201', 202', 203', 204')는 지름이 약 5.4mm이고, 길이는 약 8mm가 되도록 형성된다.
또한, 상기 혼색부(200')는 상기 제 1 내지 제 4 LED 칩(120, 130, 140, 150)으로부터 발광된 빛이 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201', 202', 203', 204')의 하단을 통해 각각 입사되면, 빛의 입사각에 따라 전반사를 통해 굴절시켜 광 경로에 따라 렌즈부(300)쪽으로 출력되도록 안내하여 다른 혼색 로드로부터 출력되는 빛과 혼합되도록 한다.
또한, 상기 혼색부(200')는 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201', 202', 203', 204')의 상단부가 렌즈부(300)의 중앙을 지향하도록 일정 각도를 형성하며 경사지게 설치하여 이웃한 다른 혼색 로드로부터 출력되는 빛이 모아지도록 함으로써, 혼색율이 증가될 수 있게 한다.
또한, 상기 혼색부(200')는 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201', 202', 203', 204')의 중앙에 관통공(205')을 형성하여 광 경로를 형성할 수도 있다.
또한, 상기 혼색부(200')는 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201', 202', 203', 204')가 일정 배열을 유지하며 고정될 수 있도록 혼색 로드 지지부(210')를 포함하여 구성된다.
상기 혼색 로드 지지부(210')는 사각 형상의 판 부재로서, 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201', 202', 203', 204')와 치합하여 결합할 수 있도록 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201', 202', 203', 204')의 외부 형상과 대응하는 다수의 혼색 로드 관통공(220')을 포함하여 구성된다.
따라서 제 1 내지 제 4 LED 칩(120, 130, 140, 150)으로부터 발광된 빛이 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201', 202', 203', 204')의 하단을 통해 각각 입사되면, 빛의 입사각에 따라 전반사를 통해 광 경로에 따라 렌즈부(300)쪽으로 안내되어 다른 혼색 로드로부터 출력되는 빛과 혼색됨으로써, 렌즈부(300)의 오목부(320)를 중심으로 주변이 밝아지는 원형의 배광 패턴이 형성되도록 하여 근거리 영역에서 균일한 색 혼합이 이루어질 수 있게 한다.
(제 3 실시예)
도 6은 본 발명에 따른 혼색 LED 모듈의 제 3 실시예를 나타낸 분해 사시도이고, 도 7은 도 6에 따른 혼색 LED 모듈을 결합하여 나타낸 단면도이다.
도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 제 3 실시예에 따른 혼색 LED 모듈은 복수의 LED 칩(120, 130, 140, 150)을 구비한 광원부(100)와, 혼색부(200")와, 상기 혼색부(200")의 상부에 설치되어 상기 혼색부(200")에서 혼합된 빛이 임의의 배광을 형성하도록 제어하는 렌즈부(300)와, 상기 광원부(100)가 수납되도록 하고, 상기 혼색부(200")가 상기 광원부(100)의 상부에서 고정되도록 지지하는 제 1 하우징(400)과, 상기 렌즈부(300)가 혼색부(200")의 상부에 일정 거리 이격되어 설치되도록 지지하는 제 2 하우징(410)과, 상기 제 2 하우징(410)의 상부에 설치되고, 내부에는 렌즈 관통공(421)이 형성되어 렌즈부(300)의 곡면(310)이 돌출되도록 하며, 상기 렌즈 관통공(421)의 둘레에는 상기 렌즈부(300)에서 출력되는 빛을 반사하여 임의의 배광 패턴이 형성되도록 하는 반사부(422)가 형성된 제 3 하우징(420)을 포함하여 구성된다.
제 3 실시예에 따른 혼색 LED 모듈의 설명에서 제 1 실시예에 따른 혼색 LED 모듈과 차이점이 있는 혼색부(200")에 대하여 설명하고, 동일한 구성에 대한 설명은 생략한다.
상기 혼색부(200")는 광원부(100)의 제 1 내지 제 4 LED 칩(120, 130, 140, 150) 상부에 설치되어 각 LED 칩(120, 130, 140, 150)으로부터 발광된 빛을 혼색하여 출력하는 구성으로서, 원기둥 형상의 제 1 혼색 로드(201"), 제 2 혼색 로드(202"), 제 3 혼색 로드(203") 및 제 4 혼색 로드(204")와, 상기 제 1 내지 제 4 LED 칩(120, 130, 140, 150)으로부터 발광된 빛이 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201", 202", 203", 204")에 입사되면, 상기 입사된 빛들을 혼합하여 출력하는 출사면(205")을 형성한다.
즉 제 3 실시예에 따른 혼색부(200")는 원기둥 형상의 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201", 202", 203", 204")가 정사면체 형상으로 배치되고, 상부가 일체로 형성되어 제 1 내지 제 4 LED 칩(120, 130, 140, 150)으로부터 발광된 빛이 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201", 202", 203", 204")에 입사되면, 상부의 출사면(205")을 통해 혼색된 빛이 출력되도록 한다.
또한, 상기 혼색부(200")는 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201", 202", 203", 204")가 일정 배열을 유지하며 고정될 수 있도록 혼색 로드 지지부(210")를 포함하여 구성된다.
상기 혼색 로드 지지부(210")는 사각 형상의 판 부재로서, 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201", 202", 203", 204")와 치합하여 결합할 수 있도록 링 형상인 다수의 혼색 로드 관통공(220")이 천공되어 구성된다.
따라서 제 1 내지 제 4 LED 칩(120, 130, 140, 150)으로부터 발광된 빛이 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201", 202", 203", 204")의 하단을 통해 각각 입사되면, 빛의 입사각에 따라 전반사를 통해 광 경로에 따라 이동하여 출사면(205")에서 혼색된 빛이 출력됨으로써, 렌즈부(300)의 오목부(320)를 중심으로 주변이 밝아지는 원형의 배광 패턴이 형성되도록 하여 근거리 영역에서 균일한 색 혼합이 이루어질 수 있게 한다.
(제 4 실시예)
도 8은 본 발명에 따른 혼색 LED 모듈의 제 4 실시예를 나타낸 분해 사시도이다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 제 4 실시예에 따른 혼색 LED 모듈은 복수의 LED 칩(120, 130, 140, 150)을 구비한 광원부(100)와, 혼색부(200'")와, 상기 혼색부(200'")의 상부에 설치되어 상기 혼색부(200'")에서 혼합된 빛이 임의의 배광을 형성하도록 제어하는 렌즈부(300)와, 상기 광원부(100)가 수납되도록 하고, 상기 혼색부(200'")가 상기 광원부(100)의 상부에서 고정되도록 지지하는 제 1 하우징(400)와, 상기 렌즈부(300)가 혼색부(200'")의 상부에 일정 거리 이격되어 설치되도록 지지하는 제 2 하우징(410)과, 상기 제 2 하우징(410)의 상부에 설치되고, 내부에는 렌즈 관통공(421)이 형성되어 렌즈부(300)의 곡면(310)이 돌출되도록 하며, 상기 렌즈 관통공(421)의 둘레에는 상기 렌즈부(300)에서 출력되는 빛을 반사하여 임의의 배광 패턴이 형성되도록 하는 반사부(422)가 형성된 제 3 하우징(420)을 포함하여 구성된다.
제 4 실시예에 따른 혼색 LED 모듈의 설명에서 제 1 실시예에 따른 혼색 LED 모듈과 차이점이 있는 혼색부(200'")에 대하여 설명하고, 동일한 구성에 대한 설명은 생략한다.
상기 혼색부(200'")는 광원부(100)의 LED 칩(120, 130, 140, 150) 상부에 설치되고, 단면형상이 별(Star)모양 기둥인 제 1 혼색 로드(201'"), 제 2 혼색 로드(202'"), 제 3 혼색 로드(203'") 및 제 4 혼색 로드(204'")와, 상기 LED 칩(120, 130, 140, 150)으로부터 발광된 빛이 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201'", 202'", 203'", 204'")에 입사되면, 상기 입사된 빛들을 혼합하여 출력하는 출사면(205'")을 형성한다.
즉 제 4 실시예에 따른 혼색부(200'")는 단면형상이 별 모양인 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201'", 202'", 203'", 204'")가 정사면체 형상으로 배치되고, 상부가 일체로 형성되어 제 1 내지 제 4 LED 칩(120, 130, 140, 150)으로부터 발광된 빛이 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201'", 202'", 203'", 204'")에 입사되면, 상부의 출사면(205'")을 통해 혼색된 빛이 출력되도록 한다.
또한, 상기 혼색부(200'")는 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201'", 202'", 203'", 204'")가 일정 배열을 유지하며 제 1 내지 제 4 LED 칩(120, 130, 140, 150)의 상부에 고정될 수 있도록 지지하는 혼색 로드 지지부(210")를 포함하여 구성된다.
상기 혼색 로드 지지부(210'")는 사각 형상의 판 부재로서, 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201'", 202'", 203'", 204'")와 치합하여 결합할 수 있도록 별 모양인 다수의 혼색 로드 관통공(220'")이 천공되어 구성된다.
따라서 제 1 내지 제 4 LED 칩(120, 130, 140, 150)으로부터 발광된 빛이 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201'", 202'", 203'", 204'")의 하단을 통해 각각 입사되면, 빛의 입사각에 따라 전반사를 통해 광 경로에 따라 이동하여 출사면(205'")에서 혼색된 빛이 출력됨으로써, 렌즈부(300)의 오목부(320)를 중심으로 주변이 밝아지는 원형의 배광 패턴이 형성되도록 하여 근거리 영역에서 균일한 색 혼합이 이루어질 수 있게 한다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있으며, 상술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
100 : 광원부 110 : 기판
120 : 제 1 LED 칩 130 : 제 2 LED 칩
140 : 제 3 LED 칩 150 : 제 4 LED 칩
200 : 혼색부 201 : 제 1 혼색 로드
202 : 제 2 혼색 로드 203 : 제 3 혼색 로드
204 : 제 4 혼색 로드 210 : 혼색 로드 지지부
220 : 혼색 로드 관통공 300 : 렌즈부
310 : 곡면 311 : 플랜지
320 : 오목부 400 : 제 1 하우징
401 : 수납부 402 : 걸림턱
410 : 제 2 하우징 411 : 관통공
412 : 렌즈부 걸림턱 420 : 제 3 하우징
421 : 렌즈 관통공 422 : 반사부

Claims (10)

  1. 복수의 LED 칩(120, 130, 140, 150)을 구비한 광원부(100);
    상기 광원부(100)의 LED 칩(120, 130, 140, 150) 상부에 개별적으로 구성된 원기둥 형상의 제 1 혼색 로드(201), 제 2 혼색 로드(202), 제 3 혼색 로드(203) 및 제 4 혼색 로드(204)가 설치되고, 상기 LED 칩(120, 130, 140, 150)으로부터 발광된 빛이 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201, 202, 203, 204)에 입사되면, 입사각에 따라 굴절시켜 광 경로에 따라 렌즈부(300)쪽으로 출력하여 다른 빛과 혼합되도록 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201, 202, 203, 204)의 상단부가 렌즈부(300)의 중앙을 지향하도록 일정 각도를 형성하며 경사지게 설치한 혼색부(200);
    상기 혼색부(200)의 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201, 202, 203, 204)와 억지끼움 결합하는 다수의 혼색 로드 관통공(220)을 형성하여 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201, 202, 203, 204)가 일정 배열을 유지하며 고정되도록 지지하는 혼색 로드 지지부(210);
    상기 혼색부(200)의 상부에 설치되어 상기 혼색부(200)에서 혼합된 빛이 임의의 배광을 형성하도록 제어하는 렌즈부(300);
    상기 광원부(100)가 수납되도록 하고, 상기 혼색부(200)가 상기 광원부(100)의 상부에서 고정되도록 지지하는 제 1 하우징(400); 및
    상기 렌즈부(300)가 혼색부(200)의 상부에 일정 거리 이격되어 설치되도록 지지하는 제 2 하우징(410)을 포함하는 혼색 LED 모듈.
  2. 삭제
  3. 복수의 LED 칩(120, 130, 140, 150)을 구비한 광원부(100);
    상기 광원부(100)의 LED 칩(120, 130, 140, 150) 상부에 개별적으로 구성된 단면형상이 별(Star)모양 기둥인 제 1 혼색 로드(201'), 제 2 혼색 로드(202'), 제 3 혼색 로드(203') 및 제 4 혼색 로드(204')가 설치되고, 상기 LED 칩(120, 130, 140, 150)으로부터 발광된 빛이 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201', 202', 203', 204')에 입사되면, 입사각에 따라 굴절시켜 광 경로에 따라 렌즈부(300)쪽으로 출력하여 다른 빛과 혼합되도록 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201', 202', 203', 204')의 상단부가 렌즈부(300)의 중앙을 지향하도록 일정 각도를 형성하며 경사지게 설치한 혼색부(200');
    상기 혼색부(200')의 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201', 202', 203', 204')와 치합하여 결합하는 다수의 혼색 로드 관통공(220')을 형성하고, 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201', 202', 203', 204')가 일정 배열을 유지하며 고정되도록 지지하는 혼색 로드 지지부(210');
    상기 혼색부(200')의 상부에 설치되어 상기 혼색부(200')에서 혼합된 빛이 임의의 배광을 형성하도록 제어하는 렌즈부(300);
    상기 광원부(100)가 수납되도록 하고, 상기 혼색부(200')가 상기 광원부(100)의 상부에서 고정되도록 지지하는 제 1 하우징(400); 및
    상기 렌즈부(300)가 혼색부(200')의 상부에 일정 거리 이격되어 설치되도록 지지하는 제 2 하우징(410)을 포함하는 혼색 LED 모듈.
  4. 삭제
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 혼색부(200')는 중앙에 관통공(205')을 형성한 것을 특징으로 하는 혼색 LED 모듈.
  6. 복수의 LED 칩(120, 130, 140, 150)을 구비한 광원부(100);
    상기 광원부(100)의 LED 칩(120, 130, 140, 150) 상부에 설치되고, 원기둥 형상의 제 1 혼색 로드(201"), 제 2 혼색 로드(202"), 제 3 혼색 로드(203") 및 제 4 혼색 로드(204")와, 상기 LED 칩(120, 130, 140, 150)으로부터 발광된 빛이 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201", 202", 203", 204")에 입사되면, 상기 입사된 빛들을 혼합하여 출력하는 출사면(205")을 형성한 혼색부(200");
    상기 혼색부(200")의 상부에 설치되어 상기 혼색부(200")에서 혼합된 빛이 임의의 배광을 형성하도록 제어하는 렌즈부(300);
    상기 광원부(100)가 수납되도록 하고, 상기 혼색부(200")가 상기 광원부(100)의 상부에서 고정되도록 지지하는 제 1 하우징(400); 및
    상기 렌즈부(300)가 혼색부(200")의 상부에 일정 거리 이격되어 설치되도록 지지하는 제 2 하우징(410)을 포함하는 혼색 LED 모듈.
  7. 복수의 LED 칩(120, 130, 140, 150)을 구비한 광원부(100);
    상기 광원부(100)의 LED 칩(120, 130, 140, 150) 상부에 설치되고, 단면형상이 별(Star)모양 기둥인 제 1 혼색 로드(201'"), 제 2 혼색 로드(202'"), 제 3 혼색 로드(203'") 및 제 4 혼색 로드(204'")와, 상기 LED 칩(120, 130, 140, 150)으로부터 발광된 빛이 상기 제 1 내지 제 4 혼색 로드(201'", 202'", 203'", 204'")에 입사되면, 상기 입사된 빛들을 혼합하여 출력하는 출사면(205'")을 형성한 혼색부(200'");
    상기 혼색부(200'")의 상부에 설치되어 상기 혼색부(200'")에서 혼합된 빛이 임의의 배광을 형성하도록 제어하는 렌즈부(300);
    상기 광원부(100)가 수납되도록 하고, 상기 혼색부(200'")가 상기 광원부(100)의 상부에서 고정되도록 지지하는 제 1 하우징(400); 및
    상기 렌즈부(300)가 혼색부(200'")의 상부에 일정 거리 이격되어 설치되도록 지지하는 제 2 하우징(410)을 포함하는 혼색 LED 모듈.
  8. 제 1 항, 제 3 항, 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 혼색 LED 모듈은 상기 제 2 하우징(410)의 상부에 설치되고, 상기 렌즈부(300)에서 출력되는 빛을 반사하여 임의의 배광 패턴이 형성되도록 반사부(422)를 형성한 제 3 하우징(420)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혼색 LED 모듈.
  9. 제 1 항, 제 3 항, 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LED 칩(120, 130, 140, 150)은 적색을 발광하는 제 1 LED 칩(120)과, 녹색을 발광하는 제 2 LED 칩(130)과, 청색을 발광하는 제 3 LED 칩(140)과, 백색을 발광하는 제 4 LED 칩(150)을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 혼색 LED 모듈.
  10. 제 1 항, 제 3 항, 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 렌즈부(300)는 중심에 오목부(320)가 형성되고, 주변이 볼록한 곡면(310)을 형성한 것을 특징으로 하는 혼색 LED 모듈.
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