KR101934427B1 - 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 연성인쇄회로기판 상에 형성되고 하나 이상의 측면발광형 LED 및 상부발광형 LED로 이루어진 발광유닛, 상기 연성인쇄회로기판 상에 형성되어 상기 발광유닛을 매립하는 레진층을 포함하는 조명장치를 제공함으로써, 면발광과 점발광을 하나의 장치로 구현할 수 있는 효과, 전체 두께를 감소시킬 수 있는 효과 및 디자인 자유도를 향상시킬 수 있는 효과를 갖게 된다.

Description

조명 장치{ILLUMINATING DEVICE}
본 발명은 조명장치 기술분야에 관한 것이다.
LED(Light Emitted Diode) 소자는 화합물 반도체 특성을 이용하여 전기신호를 적외선 또는 빛으로 변환시키는 소자로서, 형광등과 달리 수은 등의 유해물질을 사용하지 않아 환경오명 유발원인이 적고, 종래의 광원에 비해 수명이 오래가는 장점을 가지고 있다. 또한, 종래 광원과 비교하여 저전력을 소비하고, 높은 색온도로 인해 시인성이 우수하며 눈부심이 적은 장점을 갖고 있다.
따라서 현재의 조명장치는 종래의 백열전구나 형광등과 같은 전통적인 광원을 이용하는 형태에서 상술한 LED소자를 광원으로 이용하는 형태로 발전하고 있으며, 특히 한국공개특허 제10-2012-0009209호에 개시된 바와 같은, 도광판을 이용함으로써 면발광 기능을 수행하는 조명장치가 제공되고 있다.
도 1 및 도 2는 면발광 기능을 수행하는 종래의 조명장치(1)를 개략적으로 도시한 것이다. 도 1 및 2를 참조하면, 종래의 조명장치(lamp device)(1)는 기판(20) 상에 평탄한 도광판(30)이 배치되고 이 도광판(30)의 측면에는 복수의 측면형 LED(10)(하나만 도시)가 어레이 형태로 배치된다.
LED(10)에서 도광판(30)으로 입사된 빛(L)은 도광판(30)의 밑면에 제공된 미세한 반사 패턴 또는 반사 시트(40)에 의해 상부로 반사되어 도광판(30)에서 출사된 다음 도광판(30) 상부로 출사됨으로써 투명재질의 외부 하우징(50) 등을 통해 외부에 광을 제공하게 된다. 이러한 조명장치(1)에는 도 2에 도시된 개념도와 같이, 도광판(30)과 외부 하우징(50) 사이에 확산시트(31)나 프리즘 시트(32, 33), 보호시트(34) 등의 복수의 광학시트를 더 부가하는 구조로 형성될 수 있다.
상술한 조명장치(1)는 외부로 고르게 광을 공급하는 역할을 하며, 도광판(30)은 조명장치(1)의 휘도향상 및 균일한 광을 공급하는 기능을 수행하는 부품으로서 광원(LED)에서 발산되는 광을 균일하게 전달하는 플라스틱 성형렌즈의 하나이다. 따라서 이러한 도광판(30)은 기본적으로 이러한 종래 조명장치(1)의 필수적인 부품으로 사용되지만, 도광판(30) 자체의 두께로 인해 전체적인 제품의 두께를 박형화할 수 있는데 한계를 나타내고 있으며, 도광판(30) 자체 재질이 유연하지 못함에 따라 굴곡이 형성된 외부 하우징(50) 등에는 적용하기 어려운 단점, 이에 따라 제품설계 및 디자인 변형이 용이하지 못한 문제점을 내포하고 있었다.
또한, 종래의 조명장치(1)의 경우, 측광형 LED(10)만을 광원으로 이용하는 바, 면발광 이외에 추가적인 점발광을 수행할 수 없어, 별도의 시그널을 표시하기 위해서는 추가적인 조명장치가 필요한 단점도 내포하고 있었다.
한국공개특허 제10-2012-0009209호
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 도광판을 사용하지 않고 레진층을 이용하여 발광유닛에서 출사되는 광을 외부로 유도하도록 함으로써, 전체 두께를 박형화하고, 유연성 확보를 통해 제품디자인의 자유도를 향상시키면서도 신뢰성을 확보할 수 있는 조명장치 구조를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 서로 상이한 타입의 LED를 발광유닛으로 사용함으로써 면발광과 점발광을 동시에 수행할 수 있는 조명장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 조명장치는, 연성인쇄회로기판 상에 형성되고 하나 이상의 측면발광형 LED 및 상부발광형 LED로 이루어진 발광유닛; 상기 발광유닛 상에 형성되어 상기 발광유닛을 매립하는 레진층을 포함할 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 레진층은, 상기 측면발광형 LED 전부와 상기 상부발광형 LED 일부 또는 전부를 매립하는 구조로 형성될 수 있다.
본 발명의 조명장치는, 상기 레진층의 상면에 형성되어 출사되는 광을 분산하는 제1광학시트를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 상부발광형 LED는, 상기 레진층 상부로 일부 돌출형성되어 상기 제1광학시트 하부에 삽입될 수 있다.
본 발명의 조명장치는, 상기 제1광학시트 상에 형성된 제2광학시트를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 조명장치는, 상기 제1광학시트와 상기 제2광학시트 사이에 형성된 접착층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 접착층은, 열경화 PSA, 열경화접착제, UV 경화 PSA 타입의 물질 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 접착층에는 제1에어갭이 형성될 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 제1광학시트 상면 또는 상기 제2광학시트 하면에는 출사되는 광을 차광 또는 반사하는 광학패턴이 형성될 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 광학패턴은, TiO2, CaCO3, BaSO4, Al2O3, Silicon 중 선택되는 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 차광잉크를 이용하여 형성된 확산패턴과, Al 또는 Al과 TiO2의 혼합물질을 포함하는 차광잉크를 이용하여 형성된 차광패턴의 중첩구조로 이루어질 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 확산패턴은, 상기 차광패턴의 상면 및 하면 중 적어도 어느 한 면에 인쇄된 구조로 형성될 수 있다.
본 발명의 조명장치는, 상기 레진층 상측에 형성된 확산판을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 레진층과 상기 확산판 사이에는 제2에어갭이 형성될 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 제2에어갭의 높이는 0 초과 30mm 이하의 범위에서 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 조명장치는, 상기 연성인쇄회로기판 상에 형성되고, 상기 발광유닛에 의해 관통되는 구조로 이루어진 반사시트를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 반사시트 상에는 반사패턴이 형성될 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 반사패턴은, TiO2, CaCo3, BaSo4, Al2O3 , Silicon, PS 중 어느 하나를 포함하는 반사잉크로 형성될 수 있다.
상술한 본 발명의
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 레진층은, 올리고머를 포함하는 자외선경화수지로 이루어질 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 올리고머는, Urethane Acrylate, Epoxy Acrylate, polyester Acrylate, Acrylic Acrylate 중 선택되는 어느 하나의 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 레진층은, 실리콘(sillicon), 실리카(silla), 글라스버블(glass bubble), PMMA, 우레탄(urethane), Zn, Zr, Al2O3, 아크릴(acryl) 중 선택되는 어느 하나로 이루어진 비드를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 도광판을 제거하고, 레진층을 이용하여 광을 유도하도록 함으로써, 발광유닛의 수를 절감할 수 있는 효과, 조명장치의 전체적인 두께를 박형화할 수 있는 효과를 갖게 된다.
또한 본 발명에 따르면, 연성인쇄회로기판 및 레진층을 이용하여 조명장치를 형성함으로써 유연성을 확보할 수 있게 되어 제품 디자인의 자유도를 높일 수 있는 효과가 있다.
아울러 본 발명에 따르면, 발광유닛에서 출사되는 광을 효율적으로 반사시킬 수 있는 구조물인 반사시트 및 반사패턴을 구비함으로써, 광의 반사율 향상과 함께 휘도향상을 극대화할 수 있는 효과 및 균일한 면광원을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 광학패턴을 구비하는 제1광학기판 또는 제2광학기판을 형성하되, 접착층에 에어갭을 구비하도록 함으로써, 차광패턴부분에 발생하는 핫스팟의 발생 및 암부의 발생을 제거할 수 있으며, 접착층과 접착되는 부품간의 신뢰성이 확보됨과 동시에 광학적 특성의 유의차가 없는 조명장치를 구현할 수 있는 효과, 부품간의 정밀한 어라인(align)이 가능한 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 조명장치 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 조명장치 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 조명장치 중, 발광유닛 배치에 대한 예시를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 조명장치를 차량용 헤드라이트에 적용한 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다. 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
본 발명에 따른 조명장치는 조명이 필요로 하는 다양한 램프장치, 이를테면 차량용 램프, 가정용 조명장치, 산업용 조명장치에 적용이 가능하다. 예컨대 차량용 램프에 적용되는 경우, 헤드라이트, 차량실내조명, 도어스카프, 후방라이트 등에도 적용이 가능하다. 추가적으로 본 발명의 조명장치는 액정표시장치에 적용되는 백라이트 유닛 분야에도 적용 가능하며, 이외에도 현재 개발되어 상용화되었거나 향후 기술발전에 따라 구현 가능한 모든 조명관련 분야에 적용 가능하다고 할 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 조명장치의 구조를 개략적으로 도시한 것으로서, 보다 구체적으로 도 3의 (a)는 상부발광형 LED가 레진층에 의해 완전매립되는 구조의 조명장치(100a), 도 3의 (b)는 상부발광형 LED가 레진층 상부로 돌출되는 구조의 조명장치(100b)를 도시한 것이다.
도 3의 (a)를 참조하면, 본 발명에 따른 조명장치(100a)는 유연성을 갖는 연성인쇄회로기판(FPCB, 110) 및 연성인쇄회로기판(110)상에 형성되고 하나 이상의 측면발광형 LED(Side view type LED, 131) 및 상부발광형 LED(Top view type LED, 133)로 이루어진 발광유닛(130)과, 연성인쇄회로기판(110) 상에 형성되어 발광유닛(130)을 매립하고, 출사되는 광을 상부로 유도하는 레진층(150)을 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 연성회로기판(110) 상에는 반사시트가 더 형성될 수 있으며, 레진층(150) 상부에는 제1광학시트(170), 제2광학시트(190)가 더 형성될 수 있다. 아울러, 레진층(150) 상측에는 입사광을 균일하게 확산하여 외부로 발산하는 확산판(290)이 더 구비될 수 있다.
발광유닛(130)은 연성인쇄회로기판(110) 상에 하나 이상의 개수로 배열되어 광을 출사하는 부분으로서, 본 발명의 발광유닛(130)은 하나 이상의 측면발광형 LED(131) 및 하나 이상의 상부발광형 LED(133)로 이루어질 수 있다. 측면발광형 LED(131)는 출사되는 광의 방향이 바로 상부로 직진하는 것이 아니라 측면을 향해서 출사하는 구조의 LED이며, 상부발광형 LED(133)는 출사되는 광이 바로 상부로 직진하는 구조의 LED이다. 본 발명에 따르면 상술한 바와 같이 발광유닛(130)을 측면발광형 LED(131) 뿐만 아니라 상부발광형 LED(133)도 포함하도록 구성함으로써, 별도의 추가적 조명장치 없이도 면발광뿐만 아니라 추가적으로 점발광도 구현할 수 있는 이점, 면발광 및 점발광의 조합에 의해 다양한 형상의 출사광을 구현할 수 있는 이점을 갖게 된다.
레진층은(150)은 연성인쇄회로기판(110)상에 형성되어 발광유닛(130)을 매립함으로써 레진층(150)은 발광유닛(130)에서 출사되는 광을 전방으로 확산 유도하게 된다. 즉, 종래의 도광판의 기능을 레진층(150)에서 수행하게 된다. 레진층(130)의 형태는 주로 판상형으로 이루어지고, 발광유닛(130)과 밀착하는 구조로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 적절히 설계변경 가능하다.
이러한 도광판의 기능을 대신하는 본 발명의 레진층(150)은, 기본적으로 광을 확산할 수 있는 재질의 수지로 이루어질 수 있다. 예컨대 본 발명의 레진층(150)은 올리고머를 포함하는 자와선경화수지로 이루어질 수 있으며, 보다 구체적으로 레진층(150)은 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 주원료로 하는 레진을 이용하여 형성될 수 있다. 이를테면, 합성올리고머인 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 폴리아크릴인 폴리머 타입을 혼합한 수지를 사용할 수 있다. 물론, 여기에 저비점 희석형 반응성 모노머인 IBOA(isobornyl acrylate), HPA(Hydroxylpropyl acrylate, 2-HEA(2-hydroxyethyl acrylate) 등이 혼합된 모노머를 더 포함할 수 있으며, 첨가제로서 광개시제(이를 테면, 1-hydroxycyclohexyl phenyl-ketone 등) 또는 산화방지제 등을 혼합할 수 있다. 다만, 상술한 내용은 하나의 예시일 뿐이며, 이외에도 현재 개발되어 상용화되었거나 향후 기술발전에 따라 구현 가능한, 광 확산기능을 수행할 수 있는 모든 수지로 본 발명의 레진층(150)을 형성할 수 있다고 할 것이다.
한편, 본 발명의 레진층(150)에는 내부에 중공(또는 공극)이 형성된 다수의 비드(bead, 151)가 혼합 및 확산된 형태로 더 포함될 수 있으며, 이러한 비드(151)는 광의 반사 및 확산특성을 향상시키는 역할을 한다. 예컨대, 발광유닛(130)에서 출사된 광이 레진층(150) 내부의 비드(151)에 입사하게 되면, 광은 비드(151)의 중공에 의해 반사 및 투과되어 확산 및 집광되고 레진층(150) 상부로 출사된다. 이때, 비드(151)에 의해 광의 반사율 및 확산율이 증가하게 되어 추후 외부로 출사되는 광의 광량 및 균일도가 향상되고, 결과적으로 조명장치의 휘도를 향상시키는 효과를 거둘 수 있게 된다.
이러한 비드(bead, 151)의 함량은 원하는 광 확산효과를 얻기 위하여 적절히 조절될 수 있으며, 보다 구체적으로는 전체 레진층(150) 중량 대비 0.01~0.3% 범위에서 조절될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 발광유닛(130)에서 측방향으로 출사되는 광은 레진층(150)과 비드(151)를 통해 확산 및 반사되어 상부방향으로 진행할 수 있게 된다. 이러한 비드(151)는 실리콘(sillicon), 실리카(silica), 글라스버블(glass bubble), PMMA, 우레탄(urethane), Zn, Zr, Al2O3, 아크릴(acryl) 중 선택되는 어느 하나로 구성될 수 있으며, 비드(151)의 입경은 1㎛~555557ㅎ 77의 범위에서 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
특히 본 발명의 레진층(150)은 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 측면발광형 LED(131) 및 상부발광형 LED(133)의 높이 이상으로 형성됨으로써 측면발광형 LED(131) 및 상부발광형 LED(133) 전부를 매립할 수 있다. 또한, 레진층(150)의 형성두께차이, 예컨대 레진의 코팅 정도에 따라 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 레진층(150)을 측면발광형 LED(131)의 높이 이상 및 상부발광형 LED(135)의 높이 미만으로 형성함으로써 측면발광형 LED(131) 전부 및 상부발광형 LED(135) 일부를 매립할 수도 있다. 이와 같이 레진층(150)의 두께를 조절하여 상부발광형 LED(133, 135)의 매립 정도를 조절할 수 있으며, 결과적으로 외부로 공급되는 점발광의 형태를 다양하게 구현할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따르면, 레진층(150)의 존재로 인해 종래의 도광판의 차지하던 두께를 혁신적으로 감소시킬 수 있게 되어, 전체 제품의 박형화를 구현할 수 있게 되고, 연성의 재질을 가지게 되는바 굴곡면에도 용이하게 적용할 수 있는 이점, 디자인의 자유도를 향상시킬 수 있는 이점 및 기타 플렉서블 디스플레이에도 응용적용이 가능한 이점을 갖게 된다.
한편, 연성인쇄회로기판(110)의 상면에는 반사시트(120)가 더 형성될 수 있으며, 이러한 반사시트(120)는 발광유닛(130)에 의해 관통되는 구조로 이루어질 수 있다. 본 발명의 반사시트(120)는 반사효율의 높은 재질로 형성됨으로써 발광유닛(130)에서 출사되는 광을 레진층(150)의 상부방향으로 반사시켜 광손실을 줄이는 역할을 한다. 본 발명의 반사시트(120)는 필름형태로 이루어질 수 있으며, 빛의 반사특성 및 빛의 분산을 촉진하는 특성을 구현하여 위하여 백색안료를 분산 함유하는 합성 수지를 포함하여 형성될 수 있다. 예컨대 백색안료로서는 산화티탄, 산화알루미늄, 산화아연, 탄산연, 황산바륨, 탄산칼슘 등이 이용될 수 있으며, 합성 수지로서는 폴리에틸엔 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 아크릴수지, 콜리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리올레핀, 셀룰로소스 아세테이트, 내후성 염화비닐 등이 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 반사시트(120)의 표면에는 반사패턴(121)이 형성될 수 있으며, 반사패턴(121)은 입사되는 광을 산란 및 분산시킴으로써 레진층(150) 상부로 출사되는 광의 균일도를 향상시키는 역할을 한다. 반사패턴(121)의 형성은 TiO2, CaCo3, BaSo4, Al2O3 , Silicon, PS 중 어느 하나를 포함하는 반사잉크를 이용하여 반사시트(120) 표면에 인쇄함으로써 이루어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 반사패턴(121)의 구조는 복수의 돌출된 패턴을 구비하는 구조로 이루어지며, 빛의 산란효과를 증대시키기 위하여 프리즘 형상, 렌티큘러 형상, 렌즈형상 또는 이들의 조합형상으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 또한 반사패턴(121)의 단면 형상은 삼각형, 사각형, 반원형, 사인파형 등 다양한 형상을 갖는 구조로 이루어질 수 있다. 아울러, 반사패턴(121)의 밀집도 또는 패턴크기는 발광유닛(130)과의 이격된 정도에 따라 변화될 수도 있다.
본 발명의 조명장치(100a, 100b)는 레진층 상면(150)에 형성된 제1광학시트(170), 제1광학시트(170) 상에 형성된 제2광학시트(190) 및 제1광학시트(170)와 제2광학시트(190) 사이에 형성된 접착층(180)을 더 포함하여 형성될 수 있으며, 접착층(180)에는 제1에어갭(181)이 더 형성될 수 있다. 즉 접착층(180)은, 광학패턴(183) 주위에 이격된 공간(제1에어갭, 181)을 형성하고, 그 외 부분에는 접착물질을 도포하여 제1광학시트(170) 및 제2광학시트(190)를 상호 접착하는 구조로 구현될 수 있다. 또한 제1광학시트(170)의 상면 또는 제2광학시트(190)의 하면에는 광학패턴(183)이 더 형성될 수 있으며, 제2광학시트(190) 상에 추가적으로 하나 이상의 광학시트를 더 형성하는 것도 가능하다. 제1광학시트(170), 제2광학시트(190), 접착층(180) 및 광학패턴(183)을 포함하는 구조는 광학패턴층(A)으로 정의 가능하다.
광학패턴(183)은 발광유닛(130)에서 출사하는 광의 집중을 막기 위해 형성되는 차광패턴으로 형성될 수 있으며, 이를 위해서는 광학패턴(183)과 발광유닛(130)의 위치 사이에 어라인(align)이 필요하며, 어라인 이후 고정력을 확보하기 위한 접착층(180)를 이용하여 제1광학시트(170) 및 제2광학시트(190)를 접착하게 된다.
제1광학시트(170) 및 제2광학시트(190)는 광투과율이 우수한 재질을 이용하여 형성할 수 있으며, 일례로 PET를 이용할 수 있다.
한편, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 상부발광형 LED(135)가 레진층(150) 상부로 일부 돌출된 경우, 즉 레진층(150)에 의해 상부발광형 LED(135)의 일부만이 매립된 경우, 상부발광형 LED(135)의 돌출된 부분은 제1광학시트(170) 하부에 삽입될 수 있다. 이러한 경우, 필요에 따라 외부로 공급되는 점광원의 광 밀집도를 향상시킬 수 있는 이점을 갖게 된다.
제1광학시트(170)와 제2광학시트(190) 사이에 배치되는 광학패턴(183)은 기본적으로 발광유닛(130)에서 출사되는 광이 집중되지 않도록 하는 기능을 한다. 이러한 광학패턴(153)은 빛이 강도가 과하게 강하여 광학특성이 나빠지거나 황색광이 도출(yellowish)되는 현상을 방지하기 위하여 일정 부분 차광효과가 구현될 수 있도록 차광패턴으로 형성될 수 있으며, 이러한 차광패턴은 차광잉크를 이용하여 제1광학시트(170) 상면 또는 제2광학시트(190) 하면에 인쇄공정을 수행함으로써 형성될 수 있다.
광학패턴(183)은 광을 완전차단하는 기능이 아니라, 광의 일부 차광 및 확산의 기능을 수행할 수 있도록 하나의 광학패턴으로 광의 차광도나 확산도를 조절할 수 있도록 구현할 수 있다. 나아가 더욱 구체적으로는 본 발명에 따른 광학패턴(183)은 복합적인 패턴의 중첩인쇄구조로 구현할 수도 있다. 중첩인쇄의 구조란 하나의 패턴을 형성하고, 그 상부에 또 하나의 패턴형상을 인쇄하여 구현하는 구조를 말한다.
일례로는 광학패턴(183)을 구현함에 있어서, 광의 출사방향으로 고분자필름(예컨대 제2광학시트)의 하면에 TiO2, CaCO3, BaSO4, Al2O3, Silicon 중 선택되는 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 차광잉크를 이용하여 형성되는 확산패턴과, Al 또는 Al과 TiO2의 혼합물질을 포함하는 차광잉크를 이용하여 형성된 차광패턴의 중첩구조로 구현할 수 있다. 즉 고분자필름의 표면에 확산패턴을 화이트인쇄 하여 형성한 후, 그 위에 차광패턴을 형성하거나, 이와 반대의 순서로 2중 구조로 형성하는 것도 가능하다. 물론 이러한 패턴의 형성 디자인은 광의 효율과 강도, 차광율을 고려하여 다양하게 변형할 수 있음은 자명하다 할 것이다. 또는, 순차 적층구조에서 가운데층에 금속패턴인 차광패턴을 형성하고, 그 상부와 하부에 각각 확산패턴을 구현하는 3 중구조로 형성하는 것도 가능하다. 이러한 3 중구조에서는 상술한 물질을 선택하여 구현하는 것이 가능하며, 바람직한 일례로서는 굴절율이 뛰어난 TiO2를 이용하여 확산패턴 중 하나를 구현하고, 광안정성과 색감이 뛰어난 CaCO3를 TiO2와 함께 사용하여 다른 확산패턴을 구현하며, 은폐가 뛰어난 Al을 이용하여 차광패턴을 구현하는 구조의 3 중 구조를 통해 빛의 효율성과 균일성을 확보할 수 있다. 특히 CaCO3는 황색광의 노출을 차감하는 기능을 통해 최종적으로 백색광을 구현하도록 하는 기능을 하여 더욱 안정적인 효율의 광을 구현할 수 있게 되며, CaCO3이외에도 BaSO4, Al2O3, Silicon 비드 등의 입자 사이즈가 크고, 유사한 구조를 가진 무기 재료들을 활용할 수도 있다. 아울러, 광학패턴(183)은 상기 발광유닛(130)의 출사방향에서 멀어질수록 패턴밀도가 낮아지도록 패턴밀도를 조절하여 형성함이 광효율의 측면에서 바람직하다.
접착층(180)은 광학패턴(183)의 주변부를 포위하고 이외 부분에 제1에어갭(181)을 형성하는 구조 또는 광학패턴(183)의 주변부에 제1에어갭(181)을 형성하는 구조로 형성될 수 있으며, 이에 따라 두 광학시트(170, 190)를 접착하여 어라인(align)을 구현할 수 있게 된다. 즉, 제1광학시트(170) 및 제2광학시트(190)의 접착구조는 인쇄된 광학패턴(183)을 고정하는 기능을 아울러 구현할 수 있게 된다.
이때 접착층(180)은, 열경화 PSA, 열경화접착제, UV 경화 PSA 타입의 물질을 이용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
확산판(290)은 레진층(150)의 상측에 형성될 수 있으며, 상술한 제1광학시트(170) 및 제2광학시트(190)가 더 형성된 경우, 제2광학시트(190) 상측에 형성될 수 있다. 이러한 확산판(290)은 레진층(150)을 통과하여 출사되는 광을 전면에 걸쳐 균일하게 확산시키는 역할을 하며, 일반적으로 아크릴 수지로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 이외에도 폴리스티렌(PS), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 환상 올레핀 코폴리(COC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 레진(resin)과 같은 고투과성 플라스틱 등 확산기능을 수행할 수 있는 모든 재질로 이루어질 수 있다고 할 것이다.
이때 확산판(290)과 레진층(150) 사이에는 에어층(제2에어갭, 280)을 더 형성할 수 있으며, 제1광학시트(170) 및 제2광학시트(190)가 더 형성된 경우, 상술한 제2에어갭(280)은 제2광학시트(190)와 확산판(290) 사이에 형성될 수 있다.
이러한 제2에어갭(280)의 존재로 인해 확산판(290)에 공급되는 광의 균일도를 증가시킬 수 있게 되고, 결과적으로 확산판(290)을 통과하여 확산 및 출사되는 광의 균일도(uniformity)를 향상시키는 효과를 구현할 수 있게 된다. 이때, 레진층(150)을 투과한 광의 편차를 최소화 하기 위해, 제2에어갭(280)의 높이(H1)는 0 초과 30mm 이하의 범위에서 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 적절히 설계변경 가능하다고 할 것이다.
도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 조명장치 중, 발광유닛 배치에 대한 예시를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 조명장치에 포함된 발광유닛은, 도 3의 설명에서 상술한 바와 같이 측면발광형 LED(131) 및 상부발광형 LED(133)로 이루어질 수 있으며, 이의 배치는 도 4에 도시된 바와 같이 연성인쇄회로기판(110) 상에 측면발광형 LED(131)가 2열 이상의 형태로 배치되고, 측면발광형 LED(131)의 열 사이에 상부발광형 LED(133)가 배치되는 구조로 이루어질 수 있다. 다만 이는 하나의 예시일 뿐이며, 이외에도 필요에 따라 상부발광형 LED(133)의 배치 및 측면발광형 LED(131)의 배치를 적절히 변경할 수 있다고 할 것이다. 이러한 본 발명에 따르면, 별도의 추가적 조명장치 없이도 측면발광형 LED 및 레진층을 이용하여 면발광을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 추가적으로 상부발광형 LED를 통해 점발광도 구현할 수 있는 이점을 갖게 되며, 면발광 및 점발광의 조합에 의해 다양한 형상의 출사광을 구현할 수 있는 이점을 갖게 됨은 상술한 바와 같다.
도 5는 본 발명에 따른 조명장치를 차량용 헤드라이트에 적용한 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 조명장치(100a)는 연성회로기판 및 레진층을 사용하여 형성되는 바, 그 자체가 일정 유연성을 갖게 된다. 따라서 도 5에 도시된 바와 같이 굴곡이 형성된 차량용 헤드라이트 하우징(300)에도 용이하게 장착 가능하며, 이에 따라 하우징과 결합한 완제품의 디자인 자유도를 향상시킬 수 있는 효과 및 디자인 자유도 향상에도 불구하고 균일한 휘도 및 조도를 확보할 수 있는 효과를 거둘 수 있게 된다. 한편, 도 5에는 도 3의 (a)에 도시된 조명장치가 장착된 것으로 표시되어 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며 도 3의 (b)에 도시된 조명장치가 장착될 수도 있다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것은 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함 없이 본 발명에 대해 다수의 적절한 변형 및 수정이 가능함을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변형 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
110: 연성인쇄회로기판
120: 반사시트
121: 반사패턴
130: 발광유닛
131: 측면발광형 LED
133, 135: 상부발광형 LED
150: 레진층
151: 비드
170: 제1광학기판
180: 접착층
181: 제1에어갭
183: 광학패턴
190: 제2광학기판
280: 제2에어갭
290: 확산판
300: 하우징

Claims (20)

  1. 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판 상에 배치되는 발광유닛; 및
    상기 인쇄회로기판 상에 배치되어 상기 발광유닛을 매립하는 레진층을 포함하며,
    상기 발광유닛은 복수개의 측면발광형 LED 및 복수개의 상부발광형 LED를 포함하고,
    상기 인쇄회로기판의 상면을 기준으로 상기 레진층의 상면까지의 높이는 상기 상부 발광형 LED의 상면까지의 높이보다 작고,
    상기 인쇄회로기판의 상면을 기준으로 상기 레진층의 상면까지의 높이는 상기 측면발광형 LED의 상면까지의 높이보다 큰 조명장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수개의 상부발광형 LED는 상기 레진층 상부로 돌출형성되어 제1광학시트 내부에 일부가 배치되는 조명장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 레진층 상에 배치되는 광학패턴층을 더 포함하고,
    상기 광학패턴층은 상기 레진층의 상면에 배치되는 제1광학시트와, 상기 제1광학시트 상에 배치되는 제2광학시트와, 상기 제1광학시트 및 상기 제2광학시트 사이에 배치되는 광학패턴 및 접착층과, 상기 광학패턴층 주변에 배치되어 상기 접착층과 상기 광학패턴을 이격시키는 제1에어갭을 포함하고,
    상기 접착층은 열경화 PSA, 열경화접착제, UV 경화 PSA 타입의 물질 중 어느 하나로 형성되며,
    상기 광학패턴은 상기 제1광학시트 상면 또는 상기 제2광학시트 하면에 배치되어 출사되는 광을 차광 또는 반사시키고,
    상기 광학패턴은 TiO2, CaCO3, BaSO4, Al2O3, Silicon 중 선택되는 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 차광잉크를 이용하여 형성된 확산패턴과, Al 또는 Al과 TiO2의 혼합물질을 포함하는 차광잉크를 이용하여 형성된 차광패턴의 중첩구조로 이루어지며,
    상기 확산패턴은 상기 차광패턴의 상면 및 하면 중 적어도 어느 한 면에 인쇄된 구조로 형성되고,
    상기 광학패턴의 일부는 상기 인쇄회로기판의 상면에 수직한 방향으로 상기 측면발광형 LED와 오버랩되는 조명장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 광학패턴층 상에 배치되는 확산판을 더 포함하고,
    상기 광학패턴층과 상기 확산판 사이에는 제2에어갭이 배치되며,
    상기 제2에어갭은, 0 초과 30mm 이하의 범위에서 형성된 조명장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 인쇄회로기판 상에 배치되는 반사유닛을 더 포함하고,
    상기 반사유닛은 상기 발광유닛이 배치되어 관통하는 홀을 포함하며,
    상기 반사유닛 상에는 반사패턴이 형성되고,
    상기 반사패턴은, TiO2, CaCo3, BaSo4, Al2O3, Silicon, PS 중 어느 하나를 포함하는 반사잉크로 형성된 조명장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 청구항 1, 청구항 3, 청구항 4, 청구항 9 및 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레진층은 올리고머를 포함하는 자외선경화수지로 이루어지며,
    상기 올리고머는 Urethane Acrylate, Epoxy Acrylate, polyester Acrylate, Acrylic Acrylate 중 선택되는 어느 하나의 물질을 포함하고,
    상기 레진층은 실리콘(sillicon), 실리카(silla), 글라스버블(glass bubble), PMMA, 우레탄(urethane), Zn, Zr, Al2O3, 아크릴(acryl) 중 선택되는 어느 하나로 이루어진 비드를 더 포함하는 조명장치.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
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