KR101442516B1 - 반사판과 렌즈를 구비한 ｌｅｄ 조명모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반사판과 렌즈를 구비한 LED 조명모듈에 관한 것으로서, 기 설정된 간격과 배열의 패턴으로 형성된 다수의 통공(11)에 LED(20)를 실장하는 PCB(10); PCB(10)의 통공(11)에 각각 실장되어 직하형으로 빛을 조사하는 LED(20); PCB(10)에 형성된 통공(11)을 제외한 저면에 설치되어, LED(20)로부터의 직하형으로 방출되는 빛 중에서 그 외측으로 산란되는 빛을 반사시키는 반사판(30); 및 PCB(10) 및 반사판(30)의 일단과 타단의 통공에 실장된 LED(20)를 에두르도록 설치되어 LED(20)의 조사각을 확장시키는 확산렌즈(40);를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 반사판넬의 통공의 양 끝열에 지향각을 확장시키는 확산렌즈를 부착함으로써, 구성된 LED모듈에 의해 직진성이 뛰어나면서도 균제도가 떨어지는 LED의 단점을 극복하고, LED조명기구를 적절한 수량만을 사용하고도 높은 균제도를 확보할 수 있고, 기존의 형광등기구와 대응하는 높이(35mm 수준)의 슬림한 직하형 LED조명기구를 제작하더라도, 높은 휘도로 인해 발생하는 눈부심과 높은 반사율을 통해 LED칩이 위치한 부분과 그렇지 않은 부분간 광도차이를 최소화시킴으로써, PCB위에 실장시키는 LED칩수를 늘리지 않고도 도트현상을 억제하는 효과가 있다.

Description

반사판과 렌즈를 구비한 ＬＥＤ 조명모듈{LED LIGHTING MODULE FOR INCLUDING REFLECTOR AND LENS}

본 발명은 반사판과 렌즈를 구비한 LED 조명모듈에 관한 것으로써, LED의 높은 직진성으로 인해 나타나는 균제도의 저하를 방지하고, 인쇄회로기판상의 LED칩과 LED칩이 위치하지 않은 부분과의 광도차이에 의해 발생하는 직하형 면광원의 도트현상을 방지하는 기술에 관한 것이다.

LED는 다른 종류의 광원에 비해 높은 효율과 장수명을 구현하는 고효율의 차세대 광원으로 주목을 받고 있으며, LED 광원을 이용한 조명장치는 인쇄회로기판(이하, PCB)의 일면에 다수의 LED를 특정 배열로 실장하여 PCB로 전원을 공급함에 따라 LED에서 빛을 방출하도록 한 조명모듈(이하, LED 조명모듈)의 상태로 구현되고 있다.

특히, LED 조명기구는 실내에서는 기존의 형광등기구를 매우 빠른 속도로 대체하고 있으며, 제품의 규격(사이즈 또는 부피) 또한 기존의 형광등기구와 동일한 규격으로 제작되고 있는 실정이다.

그러나, 전술한 바와 같은 LED는 매우 높은 직진성으로 인하여 다른 광원에 비해 지향각이 낮고 이에 따라 설치장소의 균제도가 떨어진다는 단점을 가지고 있다.

참고로, 조명은 광원의 발산면적 조절과 빛의 고른 분포가 관건인데, 직진성이 강한 LED조명의 경우 눈부심 현상이 일어난다는 문제점을 안고 있었다.(실내조도에 있어서 빛의 고른 분포는 매우 중요한 요인이다. 그러나 위와 같이 직진성이 강한 LED조명기구를 적용할 경우 균제도를 향상시키기 위해서는 조명기구를 많이 설치할 수 밖에 없으며, 이는 전력소모량의 증가로 이어지기 때문에 저전력 고효율의 차세대 광원의 장점을 활용할 수 없게 된다.)

이와 동시에 LED의 높은 휘도와 직진성으로 인하여 직하형 조명기구의 경우, LED칩에서부터 광확산면까지의 거리가 일정수준이상 확보되지 않으면 LED칩이 광확산면에 힌 점형태로 나타나는 도트현상이 발생함으로써, 눈부심과 조명기구의 미관을 해친다는 문제점이 있다.

특히, LED실내조명은 기존의 실내에 적용된 형광등기구를 대체하는 형태로 기존 제품과 동일한 규격으로 제작되는 경우가 매우 많은데, 조명기구가 설치되는 천장의 구조와 특성 때문에 조명기구의 높이는 45mm미만의 슬림한 형태로 제작해야만 한다.

대한민국 공개특허 제2009-0061682호(면조명 광원장치 및 이것을 이용한 면조명장치)에는, 제1 내지 제2 방사측 반사수단과 제1 내지 제3 반사면을 통해 바깥쪽 반사부는 일부 광을 투과, 반사 및 난반사시키는 구성이 개시되어 있다.

그러나, 조명기구의 높이가 낮아지면 LED발광부에서 광확산면까지의 거리가 짧아지게 되어 점등시 LED칩이 하얗게 나타나는 도트현상이 발생하는 문제점이 있다. 이는 LED칩이 위치한 부분과 그렇지 않은 부분과의 광도차이가 크기 때문에 나타나는 현상이다.

이를 방지하기 위해서는 인쇄회로기판에 실장된 LED수를 크게 늘려야 하나, LED칩간 거리를 촘촘하게 배치해야만 하는 문제점이 있다.

하지만, LED는 점등시 상당한 열이 발생하게 되고, 이는 LED와 인쇄회로기판(PCB)에 전기적 스트레스를 발생시키게 되어 제품의 수명을 단축하게 하고 LED조명기구의 신뢰성을 저하시키는 요인이 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 인쇄회로기판 위에 알루미늄 반사판넬을 설치하고, 알루미늄반사판 양끝의 LED칩이 돌출되는 통공에는 조사각을 확장시키기 위한 확산렌즈를 부착하여 LED모듈에서 방출되는 빛이 기존보다 더 넓은 조사각을 갖도록 함으로써, LED조명기구의 균제도를 높이는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 고조도 저휘도 알루미늄 반사판넬을 인쇄회로기판의 형태에 대응하도록 제작하고 PCB 위에 LED칩 높이만큼의 두께로 위치시켜, LED 사이에서 산란되는 빛이 반사되어 더 높은 밝기를 구현하는 것과 동시에 직하형 LED조명의 높은 휘도로 인해 발생하는 눈부심과 높은 반사율을 통해 LED칩이 위치한 부분과 그렇지 않은 부분간 광도차이를 최소화시킴으로써, PCB위에 실장시키는 LED칩수를 늘리지 않고도 도트현상을 억제하는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명은 알루미늄 반사판넬은 PCB에 실장된 LED에서 점등시 발생되는 열을 효과적으로 방출함으로써, LED의 내구성과 제품의 신뢰성을 확보하는데 그 목적이 있다.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 반사판과 렌즈를 구비한 LED 조명모듈은, 기 설정된 간격과 배열의 패턴으로 형성된 다수의 통공(11)에 LED(20)를 실장하는 PCB(10); PCB(10)의 통공(11)에 각각 실장되어 직하형으로 빛을 조사하는 LED(20); PCB(10)에 형성된 통공(11)을 제외한 저면에 설치되어, LED(20)로부터의 직하형으로 방출되는 빛 중에서 그 외측으로 산란되는 빛을 반사시키는 반사판(30); 및 PCB(10) 및 반사판(30)의 일단과 타단의 통공에 실장된 LED(20)를 에두르도록 설치되어 LED(20)의 조사각을 확장시키는 확산렌즈(40);를 포함한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 반사판넬의 통공의 양 끝열에 지향각을 확장시키는 확산렌즈를 부착함으로써, 구성된 LED모듈에 의해 직진성이 뛰어나면서도 균제도가 떨어지는 LED의 단점을 극복하고, LED조명기구를 적절한 수량만을 사용하고도 높은 균제도를 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 반사율 93% 이상의 고조도 저휘도 알루미늄 반사판넬을 인쇄회로기판의 형태에 대응하도록 제작하고 PCB 위에 LED칩 높이만큼의 두께로 위치시킴으로써, LED 사이에서 산란되는 빛이 반사되어 더 높은 밝기를 구현하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 기존의 형광등기구와 대응하는 높이(35mm 수준)의 슬림한 직하형 LED조명기구를 제작하더라도, 높은 휘도로 인해 발생하는 눈부심과 높은 반사율을 통해 LED칩이 위치한 부분과 그렇지 않은 부분간 광도차이를 최소화시킴으로써, PCB위에 실장시키는 LED칩수를 늘리지 않고도 도트현상을 억제하는 효과가 있다.

그리고, 본 발명에 따르면, 알루미늄 반사판넬에 LED가 실장되는 위치에 LED의 규격과 동일하게 통공을 형성하고 LED조명기구 조립과정에서 PCB위에 반사판넬을 체결함으로써, LED에서 점등시 발생되는 열을 효과적으로 방출시켜 LED의 장수명을 구현하고, 점등시 발생되는 전기적 스트레스를 감소시켜 제품의 내구성과 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 반사판과 렌즈를 구비한 LED 조명모듈을 도시한 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 반사판과 렌즈를 구비한 LED 조명모듈의 세부구성을 도시한 도면.
도 3a는 본 발명에 따른 반사판과 렌즈를 구비한 LED 조명모듈에 설치된 한 개의 LED에 확산렌즈가 설치된 것을 도시한 도면.
도 3b는 본 발명에 따른 반사판과 렌즈를 구비한 LED 조명모듈의 반사판 중심부에 위치한 LED에 확산렌즈가 설치된 것을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 반사판과 렌즈를 구비한 LED 조명모듈의 반사판 일단과 타단에 설치된 LED에 확산렌즈가 설치된 것을 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 반사판과 렌즈를 구비한 LED 조명모듈에 확산판을 추가한 것을 도시한 도면.
도 6은 종래의 LED 조명모듈과 본 발명에 따른 반사판과 렌즈를 구비한 LED 조명모듈의 균제도 차이를 도시한 예시도.

본 발명의 구체적인 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 반사판과 렌즈를 구비한 LED 조명모듈(M)을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 반사판과 렌즈를 구비한 LED 조명모듈(M)은, PCB(10), LED(20), 반사판(30) 및 확산렌즈(40)를 포함하여 구성된다.

구체적으로, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 반사판과 렌즈를 구비한 LED 조명모듈(M)의 세부구성에 대해 살피면 아래와 같다.

먼저, PCB(10)는 기 설정된 간격과 배열의 패턴으로 형성된 다수의 통공(11)에 LED(20)를 실장하도록 구성된다.

또한, LED(20)는 PCB(10)의 통공(11)에 각각 실장되어 그 저면으로(직하형으로) 빛을 조사하도록 구성된다.

또한, 반사판(30)은 PCB(10)에 형성된 통공(11)을 제외한 저면에 설치되어, LED(20)로부터의 직하형으로 방출되는 빛 중에서 그 외측으로 산란되는 빛을 반사시킨다.

이때, 반사판(30)은 LED(20)가 실장된 PCB(10)와 대응하는 크기를 갖도록 PCB(10)와 동일한 위치에 통공(31)을 형성하고, LED(20)가 PCB(10)에 실장된 높이와 대응하는 두께로 형성된다.

또한, 반사판(30)은 PCB(10)와 대향되도록 결합되어 그 저면은 LED(20)의 직하형 조명에 따른 고 휘도로 인해 발생하는 눈부심과 도트현상을 억제하도록 고조도 저휘도 알루미늄 재질로 구성되나, 본 발명의 반사판이 상기 재질에 국한되는 것은 아니다.

아울러, 반사판(30)은 LED(20)가 실장되는 위치에 LED(20)와 동일한 규격으로 형성된 통공(31)에 의해 LED(20)의 발광에 따라 발생되는 열을 방출시킴에 따라 LED(20)의 내구성과 제품의 신뢰성을 확보하도록 구성된다.

그리고, 확산렌즈(40)는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, LED(20)중 어느 하나를 에두르도록 설치되어 LED(20)의 조사각을 확장시키도록 구성된다.

또한, 확산렌즈(40)는 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 반사판(30)의 중심부에 위치한 LED(20)를 에두르도록 설치되어 LED(20)의 조사각을 확장시키도록 구성될 수 있다.

바람직하게, 본 발명에 따른 확산렌즈(40)는 도 4에 도시된 바와 같이, PCB(10) 및 반사판(30)의 일단과 타단의 통공에 실장된 LED(20)를 에두르도록 설치되어, LED(20)의 조사각을 확장시켜 도트현상을 억제하고 균제도를 개선하도록 구성될 수 있다.

이때, 본 발명에 의해 확산렌즈(40)가 배치되는 위치와 개수는 LED(20)의 조사각 확장 여부에 따라 작업자에 의해 용이하게 변경하여 설치될 수 있다.

아울러, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 반사판과 렌즈를 구비한 LED 조명모듈(M)은, 반사판(30) 외측으로 소정거리 이격되어 PCB(10) 및 LED(20)를 수용하는 확산판(50)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 도 6에 도시된 바와 같이, LED(20)가 PCB(10) 및 반사판(30)의 통공에 실장되고, 반사판(30)이 LED(20)로부터의 직하형으로 방출되는 빛 중에서 그 외측으로 산란되는 빛을 반사시키는 구성에 의해, 높은 균제도를 확보할 수 있고, 확산판(50) 외측으로 LED(20) 외관이 점 형태로 투영되는 도트현상을 방지하며, LED(20) 발광에 따른 열을 효과적으로 방출할 수 있다.

따라서, 반사판(30)과 확산판(50)간의 이격거리는 45mm 내지 35mm 바람직하게는 38mm 이격되도록 구성될 수 있다.

아울러, 본 발명에 따른 확산렌즈(40)를 통해 종래의 120도인 LED의 지향각을 156도 까지 확산시킬 수 있다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등 물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

M: 반사판과 렌즈를 구비한 LED 조명모듈
10: PCB 11: 통공
20: LED 30: 반사판
31: 통공 40: 확산렌즈
50: 확산판

Claims (6)

1. LED 조명모듈에 있어서,
   기 설정된 간격과 배열의 패턴으로 형성된 다수의 통공(11)에 LED(20)를 실장하는 PCB(10);
   상기 PCB(10)의 통공(11)에 각각 실장되어 직하형으로 빛을 조사하는 LED(20);
   상기 PCB(10)에 형성된 통공(11)을 제외한 저면에 설치되어, 상기 LED(20)로부터의 직하형으로 방출되는 빛 중에서 그 외측으로 산란되는 빛을 반사시키고, 상기 통공(11)에 의해 상기 LED(20)의 발광에 따라 발생되는 열을 방출시키는 반사판(30);
   상기 LED(20)중 어느 하나를 에두르도록 설치되어 LED(20)의 조사각을 확장시키는 확산렌즈(40);
   상기 반사판(30) 외측으로 소정거리 이격되어 상기 PCB(10), LED(20) 및 확산렌즈를 수용하는 확산판(50)을 포함하되,
   상기 확산렌즈는,
   상기 PCB(10) 및 반사판(30)의 양 끝열에 설치된 LED(20)를 에두르도록 설치되어 상기 LED(20)의 조사각을 확장시킴으로써 인접한 LED 조명모듈과의 사이에 높은 균제도를 확보하는 것을 특징으로 하는 반사판과 렌즈를 구비한 LED 조명모듈.
2. 제1항에 있어서,
   상기 반사판(30)은,
   상기 LED(20)가 실장된 PCB(10)와 대응하는 크기를 갖도록 상기 PCB(10)와 동일한 위치에 통공(31)을 형성하고, 상기 LED(20)가 PCB(10)의 통공(11)에 실장된 높이와 대응하는 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 반사판과 렌즈를 구비한 LED 조명모듈.
3. 제1항에 있어서,
   상기 반사판(30)은,
   상기 PCB(10)와 대향되도록 결합되어 그 저면은 상기 LED(20)의 직하형 조명에 따른 고 휘도로 인해 발생하는 눈부심과 도트현상을 억제하도록 고조도 저휘도 알루미늄 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 반사판과 렌즈를 구비한 LED 조명모듈.
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