KR101752463B1 - 엣지타입의 도광판 구조를 갖는 led 조명등 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엣지타입의 도광판 구조를 갖는 LED 조명등에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LED 조명등의 가장자리에 인입되어 설치되는 도광판이 보조 반사시트 및 반사시트와 상호 반사작용을 이루어 광 감쇄(減殺)없이 LED 광원의 확산 작용을 배가시키는 엣지타입의 도광판 구조를 갖는 LED 조명등에 관한 것이다.
본 발명에 따른 엣지타입의 도광판 구조를 갖는 LED 조명등은 광원을 전달하는 도광판을 LED 조명등의 내측에만 인입되게 설치하여, LED 조명등의 크기와는 관계없이 도광판의 면적을 줄일 수 있어 제조 단가를 낮출 수 있는 효과가 있다. 또한, 보조 반사시트와 도광판 및 반사시트가 상호 반사작용을 이루어 광 감쇄없이 LED 광원의 확산 작용을 증가시키는 효과도 있다.

Description

엣지타입의 도광판 구조를 갖는 LED 조명등{LED illumination having an edge type light guide plate structure}
본 발명은 엣지타입의 도광판 구조를 갖는 LED 조명등에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LED 조명등의 가장자리에 인입되어 설치되는 도광판이 보조 반사시트 및 반사시트와 상호 반사작용을 이루어 광 감쇄(減殺)없이 LED 광원의 확산 작용을 배가시키는 엣지타입의 도광판 구조를 갖는 LED 조명등에 관한 것이다.
최근에는 각종 조명장치의 광원으로 LED(발광 다이오드) 소자가 각광을 받고 있으며, 이러한 LED 소자는 백열등, 형광등과 같은 기존의 조명장치의 광원에 비하여 발열량과 소비전력이 적고, 내구성이 우수하며, 수명이 길다는 장점이 있다.
또한, LED 조명등은 형광등과 같은 수은이나 방전용 가스를 사용하지 않으므로 환경오염 문제를 유발시키지 않는 장점들도 있는데, 이 같은 LED 소자는 적절한 전원공급과 방열수단을 제공할 경우에는 약 10만 시간 이상을 사용할 수 있다.
이와 같이, 다른 광원에 비하여 상대적으로 긴 수명을 갖기 때문에 형광등을 대체하여 각종 조명등의 광원으로 널리 사용되고 있으며, 최근에는 어두운 실내에 직접 조사되는 조명등은 물론, 조명에 의한 실내장식 효과를 높이기 위하여 조명등을 구성하는 틀체의 내측면에 별도의 도광판을 매개로 간접적으로 빛을 조사시킬 수 있도록 하기 위한 조명등 장치가 개발되어 사용되고 있다.
이 같은 조명등 장치는 통상적으로 4개의 직선형 프레임들이 'ㄱ'자형 코너 연결편에 의해 서로 연결되고, 상기 각 프레임의 내측면에는 LED 모듈이 수평방향으로 빛을 조사하도록 설치되며, 상기 4개의 프레임에 의하여 형성되는 공간부에는 4각의 도광판이 끼워진 상태에서 각각의 프레임상에 설치된 LED 모듈에 밀착되도록 함으로써, 상기 LED 모듈을 구성하는 LED로부터 발광된 도광판을 통하여 상부 또는 하부쪽으로 간접 조사되도록 구성된다.
이와 같은 조명등 장치의 종래 기술로서는 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1160816호(명칭: 엣지형 발광다이오드 조명장치, 이하 '선행기술'이라 한다)가 제안되었다.
상기 선행기술은 '적어도 두 개 이상의 프레임의 조합을 통해 프레임 사이에 조명공간을 구성하여 천장에 설치되는 틀체와; 회로기판상에 LED가 연속 배치되어 상기 프레임의 내측면에 각각 설치되는 발광수단과; 외주면부가 상기 프레임에 지지되어 상기 틀체와 조명공간 내에 배치되며, 상기 발광수단의 빛을 유도 확산시키는 도광판 및 상기 도광판을 프레임에 고정하도록 도광판의 배면측에 배치되어 상기 틀체에 고정되는 커버플레이트를 포함하며, 상기 두 개 이상의 프레임은 각 단부가 마찰교반용접(FSW: Friction Stir Welding)으로 고정되어 일체로 구성되는 것'을 그 기술적 요지로 하는 것이다.
그러나, 상기한 선행기술은 빛이 발산되는 조명공간 면적 전체에 도광판을 사용함으로써 제작비용이 증가하고, 이로 인하여 생산성이 저하되는 문제점이 발생한다.
한국 등록특허 제10-1160816호(2012.06.29.) 한국 공개실용신안 제20-2008-0003933호(2008.09.19.)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하고자 안출(案出)된 것으로, 본 발명의 목적은 LED 조명등에서 빛을 균일하게 확산시키도록 사용되는 비교적 고가인 도광판을 LED 조명등의 가장자리에만 설치함으로써 제조비용을 낮추고, 보조 반사시트와 도광판 및 반사시트가 상호 반사작용을 이루도록 하여 광 감쇄없이 LED 광원의 확산 작용을 효율적으로 하는데에 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 엣지타입의 도광판 구조를 갖는 LED 조명등은
단일의 프레임(12)이 서로 연결되어 내측 안쪽에 광원 조사공간이 형성되도록 평면 상 'ㅁ' 형상을 이루는 틀체(10);
상기 프레임(12)과 상응되는 길이로 프레임(12) 내측에 끼움 결합되고, 기판(22) 상에 일정 간격으로 LED(24)가 연속 배치되는 LED 모듈(20);
상기 LED 모듈(20)과 상응되는 길이로 프레임(12) 내측에서 LED 모듈(20) 하부에 끼움 결합되고, 광원 조사공간과 마주보지 않는 타면에 절곡부가 형성되며, 광원을 대각측을 향해 균일하게 전달하는 도광판(30);
상기 틀체(10)의 개방된 공간을 밀폐하고 각 끝단은 프레임(12)에 형성된 걸림턱과 고정 결합되는 마감패널(40); 및
상기 마감패널(40) 하부에 고정 배치되고, 도광판(30)에서 전달된 광원이 하방으로 고르게 분사되도록 하는 반사시트(50);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 LED 모듈(20)은 프레임(12) 내측의 상부 또는 하부에 1개가 끼움 결합되거나 또는 상부와 하부에 동시에 끼움 결합되어 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 도광판(30)은 단면이 직육면체 형상 또는 조사공간과 마주보는 면이 하방으로 경사지게 형성되는 사다리꼴 직육면체 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 반사시트(50)는 평평하게 형성되거나 또는 중심부 방향으로 하향 경사지게 형성되어 θ값(경사값)을 갖도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반사시트(50)의 외주면은 'V' 홈 또는 물결무늬 홈이 규칙적으로 굴곡되는 것을 특징으로 한다.
상기 반사시트(50)의 양 끝단에는 광원을 유도하도록 하는 빛유도 경사판(34)이 추가로 더 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 절곡부는 그 단면이 '>,<' 형상 또는 물결무늬 형상으로 수직 상 규칙적인 배열을 이루는 것을 특징으로 한다.
상기 도광판(30)과 프레임(12)이 내접되는 부위에 보조 반사시트(32)를 추가로 더 설치하여 반사효율을 증대시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 엣지타입의 도광판 구조를 갖는 LED 조명등은 광원을 전달하는 도광판을 LED 조명등의 내측에만 인입되게 설치하여, LED 조명등의 크기와는 관계없이 도광판의 면적을 줄일 수 있어 제조 단가를 낮출 수 있는 효과가 있다.
또한, 보조 반사시트와 도광판 및 반사시트가 상호 반사작용을 이루어 광 감쇄없이 LED 광원의 확산 작용을 증가시키는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 엣지타입의 도광판 구조를 갖는 LED 조명등을 도시한 전체 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 엣지타입의 도광판 구조를 갖는 LED 조명등을 도시한 부분 절개 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 엣지타입의 도광판 구조를 갖는 LED 조명등을 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 엣지타입의 도광판 구조를 갖는 LED 조명등을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엣지타입의 도광판 구조를 갖는 LED 조명등을 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 엣지타입의 도광판 구조를 갖는 LED 조명등의 요부 개념도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 엣지타입의 도광판 구조를 갖는 LED 조명등의 요부 개념도이다.
본 발명의 명칭은 "엣지타입의 도광판 구조를 갖는 LED 조명등" 으로 통상의 기술자가 쉽게 알 수 있도록 구체적인 내용을 기재하고 충분히 유추 가능한 별도의 기재는 생략한다. 또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석하지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하, 본 발명의 엣지타입의 도광판 구조를 갖는 LED 조명등(이하 'LED 조명등'이라 한다)에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 LED 조명등은 단일의 프레임(12)이 서로 연결되어 내측 안쪽에 광원 조사공간이 형성되도록 평면 상 'ㅁ' 형상을 이루는 틀체(10);와 상기 프레임(12)과 상응되는 길이로 프레임(12) 내측에 끼움 결합되고, 기판(22) 상에 일정 간격으로 LED(24)가 연속 배치되는 LED 모듈(20)과 상기 LED 모듈(20);과 상기 LED 모듈(20)과 상응되는 길이로 프레임(12) 내측에서 LED 모듈(20) 하부에 끼움 결합되고, 광원 조사공간과 마주보지 않는 타면에 절곡부가 형성되며, 광원을 대각측(사선방향)을 향해 균일하게 전달하는 도광판(30);과 상기 틀체(10)의 개방된 공간을 밀폐하고 각 끝단은 프레임(12)에 형성된 걸림턱(도면부호 미도시)과 고정 결합되는 마감패널(40); 및 상기 마감패널(40) 하부에 고정 배치되고, 도광판(30)에서 전달된 광원이 하방으로 고르게 분사되도록 하는 반사시트(50);를 포함하여 이루어진다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 상기 틀체(10)는 단일체의 프레임(12)이 서로 연결되어 내부에는 광원 조사공간이 형성되어지는 사각 형상으로 이루어진다.
상기 프레임(12)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 그 단부가 LED 모듈(20)과 도광판(30)이 끼움 결합될 수 있도록 홈이 형성된다.
한편, 상기 프레임(12)은 LED 조명등의 주 몸체를 이루는 것으로 이러한 프레임(12) 내측에는 SMPS와 전기적으로 연결되어 빛을 발산하는 LED 모듈(20)을 구성하게 된다. 상기 SMPS는 직류 안정화 전원 장치로써, 일반적으로 사용되는 구성 중에 하나이므로 도면 및 자세한 설명은 생략하도록 한다.
여기서, 바람직하게는 상기 LED 모듈(20)이 프레임(12) 내측 상부에 끼움 결합되어 이루어질 수 있으나, 밝기의 세기 정도에 따라 상부와 하부에 1개가 끼움 결합되거나 또는 상부와 하부에 동시에 끼움 결합되어 설치될 수 있음은 물론이다.
상기 LED 모듈(20)은 각종 전자 부분품 등이 집적되어 있는 기판(22)과 상기 기판(22)과 전기적 신호를 빛에너지로 변환시켜, 광원을 조사하는 LED(24)를 포함하여 이루어진다. 상기 LED(24)는 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(22) 하부에 일정 간격으로 연속 배치될 수 있다.
한편, 상기 LED 모듈(20) 하부의 광원 조사공간과 마주보지 않는 타면에는 LED(24)를 통해 조사되는 광원의 반사효율을 높여주는 보조 반사시트(32)가 설치된다. 이 경우에는 보조 반사시트(32)가 반사율이 높은 스테인리스 재질로 이루어질 수 있으며, 또는 반사필름이 코팅된 박판으로 이루어질 수 있다.
상기 광원 즉, 빛은 직진성을 띄는 물질 중 하나로써, 기울어진 면에 조사된 광원은 90° 의 각도로 회귀한다. 따라서, 상층부에서 최초로 조사된 광원은 전달 매개체에 닿으면, 직각으로 회귀함으로 기울어진 면의 각도에 따라 반사시트(50)로 광원을 전달할 수 있는 것이다. 여기서, 광원은 공기중에서 직진성을 상실할 수 있는 예기치 못한 조건으로 방향이 왜곡될 수 있으므로, 상기 LED 모듈(20)에서 발산되는 광원을 상측(반사시트가 배치된 지점)을 향해 균일하게 전달해주는 전달 매개체, 즉 도광판(30)이 설치된다.
상기 도광판(30)은 광원 조사공간과 마주보지 않는 타면에 단면이 '>,<' 형상 또는 물결무늬 형상으로 수직 상 규칙적인 배열을 이루는 절곡부가 형성될 수 있다. 상기와 같이 형성된 절곡부는 전술한 바와 같이, 단면이 이루는 형상의 영향으로 광원을 대각측을 향해 균일하게 전달할 수 있게 한다.
참고로, 도광판(Light Guide Plate)은 LED TV, 형광등, 데코램프 LED 등의 선광원이나 점광원을 면광원화 해주는 소재로써 백라이트의 슬림화를 가능하게 하며, 빛의 균일도를 극대화시켜주는 역할을 하는 핵심부품으로 주로 사용된다. 이와 같은 도광판의 원리는 LED에서 발산되는 광원을 확산잉크로 패턴이 인쇄된 도광판에 삽입하여 그 광원을 원하는 범위만큼 균일하게 펼치는 것이라 할 수 있다. 일반적으로, 도광판은 광원의 전달효율을 높이기 위해 외부틀 내부 면적에 상응되는 크기로 설치되나, 본 발명에서는 상기 도광판의 외형을 이루는 프레임(12) 내측에만 수용시켜 설치함으로써, 면적을 줄일 수 있고, 보조 반사시트(32)와 도광판(30)이 상호 반사 작용을 이루어 광원의 확산범위는 증가함으로 종래 기술과 대비하면, 제조 단가는 현저하게 낮출 수 있으면서 품질은 더욱 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
상기 도광판(30)의 형상은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 프레임(12)의 길이와 상응되게 형성되되, 상기 프레임(12)의 너비보다 좁게 형성되고, 단면은 직육면체 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 도광판(30)의 형상은 상기 설명한 일례에 한정되는 것은 아니며, 발산되는 광원을 확산시켜줄 수 있는 구조라면 다양한 형상으로 변경 적용할 수 있음은 물론이다. 예컨대, 도 5에 도시한 바와 같이, 단면이 상협하광의 사다리꼴 형상으로 이루어지는 구조로 변경 적용될 수 있다.
상기 틀체(10)에 개방된 공간에는 마감패널(40)이 설치된다. 상기 마감패널(40)은 틀체(10)의 개방된 공간을 밀폐하고, 각 끝단은 프레임(12)에 형성된 걸림턱(도면부호 미도시)과 고정 결합된다.
상기 마감패널(40) 하부에는 외주면에 'V' 홈이 규칙적으로 굴곡된 반사시트(50)가 접착되어 부착된다. 참고로, 도면 상에서는 상기 반사시트(50)가 비교적 두껍게 도시되었지만, 이는 광원 확산의 매커니즘을 쉽게 설명하기 위해 두껍게 도시한 것이며, 바람직하게는 상기 반사시트(50)의 두께가 0.01mm 내지 0.1mm로 매우 얇게 형성될 수 있다. 또한, 그 재질은 광원의 확산을 용이하게 하기 위해 스테인리스로 이루어지는게 바람직하나, 상기 스테인리스와 동등한 기능을 수행하는 재질이면 대체하여 사용할 수 있다.
도 5를 참조하여 설명하면, 일측에 설치된 LED 모듈(20)은 도광판(30)을 매질로 광원을 이동하게 된다. 상기 광원이 상기 LED 모듈(20) 일면에 형성된 절곡부 등의 표면에 맞닿게 되면 광원이 반사 또는 굴절을 하게 된다. 이러한 반사 또는 굴절을 하는 광원의 일부는 도광판(30) 내부로 들어가게 되고, 다른 일부는 공기 중으로 퍼지게 된다. 이 경우 상기 도광판(30) 내부로 들어간 광원은 도광판(30) 내부에서 투과 및 반사를 반복해가며 여러 갈래의 광원으로 나눠지게 된다. 다시 말해서, 광원의 확산이 이루어지는 것이다. 이와 같은 광원의 반사, 투과 및 굴절 등의 성질을 이용함에 따라 LED 모듈(20)에 발산되는 광원을 보다 효율적으로 확산시킬 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면으로 상기 도면에 도시된 바와 같이, 반사시트(50)는 중심부 방향으로 하향 경사지게 형성되어 θ값(경사값)을 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 반사시트(50) 외주면에 물결무늬 홈을 규칙적으로 절곡하여 형성할 수 있다. 한편, 상기 θ값은 0° 내지 90° 범위로 반사시킬 수 있음은 자명하다.
다시 도 5를 참조하면 설명하면, 반사시트(50)로 전달된 광원은 대부분 하방향을 향해서 확산되어지나, 공기 중으로 퍼지게 되는 일부 광원이 하방향 이외의 지점으로 이탈되어 새어 나갈수도 있다. 따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 역경사지게 형성된 빛유도 경사판(34)을 추가 설치하여, 이탈되어 새어나가는 광원도 자연스럽게 상기 반사시트(50)로 유도시켜 상쇄된 광원 지점이 발생되지 않도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 LED 조명등은 도광판(30)을 외형을 이루는 프레임(12) 내부에만 수용시켜 설치함으로써, 그 만큼 설치되는 면적이 줄어들어 제조 단가를 현저하게 낮출 수 있다. 또한, 보조 반사시트(32)와 도광판(30) 및 반사시트(50)가 상호 반사작용을 이룸으로써 광 감쇄없이 LED 광원의 확산 작용을 증가시킨다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었지만, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10 : 틀체 30 : 도광판
12 : 프레임 32 : 보조 반사시트
20 : LED 모듈 34 : 빛유도 경사판
22 : 기판 40 : 마감패널
24 : LED 50 : 반사시트

Claims (8)

  1. LED 점광원에서 발생하는 광원을 확산하기 위한 도광판이 설치되는 LED 조명등에 있어서,
    단일의 프레임(12)이 서로 연결되어 내측 안쪽에 광원 조사공간이 형성되도록 평면 상 'ㅁ' 형상을 이루는 틀체(10);
    상기 프레임(12)과 상응되는 길이로 프레임(12) 내측에 끼움 결합되고, 기판(22) 상에 일정 간격으로 LED(24)가 연속 배치되는 LED 모듈(20);
    상기 LED 모듈(20)과 상응되는 길이로 프레임(12) 내측에서 LED 모듈(20) 하부에 끼움 결합되고, 광원 조사공간과 마주보지 않는 타면에 절곡부가 형성되며, 광원을 대각측을 향해 균일하게 전달하는 도광판(30);
    상기 틀체(10)의 개방된 공간을 밀폐하고 각 끝단은 프레임(12)에 형성된 걸림턱과 고정 결합되는 마감패널(40); 및
    상기 마감패널(40) 하부에 고정 배치되고, 도광판(30)에서 전달된 광원이 하방으로 고르게 분사되도록 하는 반사시트(50);를 포함하여 이루어지고,
    상기 반사시트(50)의 양 끝단에는 광원을 유도하도록 하는 빛유도 경사판(34)이 설치되는 것을 특징으로 하는 엣지타입의 도광판 구조를 갖는 LED 조명등.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 LED 모듈(20)은 프레임(12) 내측의 상부 또는 하부에 1개가 끼움 결합되거나 또는 상부와 하부에 동시에 끼움 결합되어 설치되는 것을 특징으로 하는 엣지타입의 도광판 구조를 갖는 LED 조명등.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 도광판(30)은 단면이 직육면체 형상 또는 조사공간과 마주보는 면이 하방으로 경사지게 형성되는 사다리꼴 직육면체 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 엣지타입의 도광판 구조를 갖는 LED 조명등.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 반사시트(50)는 평평하게 형성되거나 또는 중심부 방향으로 하향 경사지게 형성되어 θ값(경사값)을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 엣지타입의 도광판 구조를 갖는 LED 조명등.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 반사시트(50)의 외주면은 'V' 홈 또는 물결무늬 홈이 규칙적으로 굴곡되는 것을 특징으로 하는 엣지타입의 도광판 구조를 갖는 LED 조명등.
  6. 삭제
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 절곡부는 그 단면이 '>,<' 형상 또는 물결무늬 형상으로 수직 상 규칙적인 배열을 이루는 것을 특징으로 하는 엣지타입의 도광판 구조를 갖는 LED 조명등.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 도광판(30)과 프레임(12)이 내접되는 부위에 보조 반사시트(32)를 추가로 더 설치하여 반사효율을 증대시키는 것을 특징으로 하는 엣지타입의 도광판 구조를 갖는 LED 조명등.
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