KR102373190B1 - 조명 장치 - Google Patents

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KR102373190B1
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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Abstract

본 발명은, 인접층과 갭을 형성하는 돌출 광학패턴을 포함하는 광 가이드층, 상기 광 가이드층을 관통하는 복수의 발광유닛, 상기 광 가이드층과 복수의 발광유닛 상에 형성되는 레진층;을 포함하며, 상기 복수의 발광유닛에서 출사되는 광이 적어도 하나 이상 중첩되는 조명장치를 제공함으로써 다양한 기하학적 광패턴을 구현하여 광원을 바라보는 시야각에 따라 빛의 형상이 변할 수 있는 효과, 전체 두께를 감소시킬 수 있는 효과 및 유연성 확보에 따라 제품 설계시 디자인 자유도를 향상시킬 수 있는 효과를 갖게 된다.

Description

조명 장치{ILLUMINATING DEVICE}
본 발명은 조명장치 기술분야에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 도광판 구조를 제거하여 전체 두께를 박형화하고 광효율을 확보하며, 돌출 광학패턴의 형성과 출사 광이 중첩되도록 발광유닛을 어레이함으로써 시야각에 따라 빛의 형상과 입체감이 바뀌는 효과를 구현할 수 있는 조명장치 구조에 관한 것이다.
LED(Light Emitted Diode) 소자는 화합물 반도체 특성을 이용하여 전기신호를 적외선 또는 빛으로 변환시키는 소자로서, 형광등과 달리 수은 등의 유해물질을 사용하지 않아 환경오염 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(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 문제점과 기하학적 입체감을 구현하기 힘든 문제점을 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 박형화할 수 있는 조명장치 구조를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 레진층과 반사부재 사이에 돌출 광학패턴이 구비된 광 가이드층을 형성하여 기하학적 입체감을 구현하고, 출사되는 광이 중첩되도록 발광유닛을 배치함으로써 다양한 집광 형상을 구현할 수 있는 조명장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 조명장치는, 인접층과 갭을 형성하는 돌출 광학패턴을 포함하는 광 가이드층; 상기 광 가이드층을 관통하는 복수의 발광유닛; 상기 광 가이드층과 복수의 발광유닛 상에 형성되는 레진층;을 포함하며, 상기 복수의 발광유닛에서 출사되는 광이 적어도 하나 이상 중첩될 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 복수의 발광유닛은, 소정 간격을 두고 일렬로 어레이될 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 복수의 발광유닛은, 제 1 광원 어레이 내지 제 N 광원 어레이로 이루어질 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 제 1 광원 어레이 내지 제 N 광원 어레이는, 전기적으로 절연되어 개별 구동할 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 제 1 내지 제 N 광원 어레이 중 적어도 어느 하나의 광원 어레이에 포함되는 발광유닛들은, 동일한 이격 간격으로 배치될 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 제 1 내지 제 N 광원 어레이 중 적어도 어느 하나의 광원 어레이에 포함되는 발광유닛들은, 광 출사 방향이 동일할 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 제 M 광원 어레이에 포함되는 발광유닛들과 제 M+1 광원 어레이에 포함되는 발광유닛들은, 지그재그로 배치될 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 제 M 광원 어레이에 포함되는 발광유닛들과 제 M+1 광원 어레이에 포함되는 발광유닛들은, 일대일 대응되어 배치될 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 제 M 광원 어레이에 포함되는 발광유닛들과 제 M+1 광원 어레이에 포함되는 발광유닛들은, 광 출사 방향이 동일할 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 제 M 광원 어레이에 포함되는 발광유닛들과 제 M+1 광원 어레이에 포함되는 발광유닛들은, 광 출사 방향이 서로 반대일 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 광 가이드층은, 다수의 단위 프리즘 렌즈 패턴을 구비한 프리즘 시트, 마이크로렌즈 어레이 시트 내지 렌티큘러 렌즈 시트 중 어느 하나 또는 이들의 조합일 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 돌출 광학패턴은, 상기 레진층과 접하는 상기 광 가이드층의 타표면에 형성될 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 광 가이드층의 하부에 형성되는 인쇄회로기판을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 인쇄회로기판과 상기 광 가이드층 사이에 형성되는 반사부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 광 가이드층과 상기 반사부재 사이에 접착패턴이 형성될 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 반사부재 상에는 반사패턴이 형성될 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 반사패턴은, TiO2, CaCO3, BaSO4, Al2O3, silicon, PS(Poly Stylen) 중 어느 하나를 포함하는 반사잉크로 형성될 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 레진층의 상면에 형성되어 출사되는 광을 분산하는 제 1 광학시트를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 제 1 광학시트 상에 형성된 제 2 광학시트를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 제 1 광학시트 상면 또는 상기 제 2 광학시트 하면에 출사되는 광을 차광 또는 반사하는 광학패턴이 형성될 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 광학패턴은, TiO2, CaCO3, BaSO4, Silicon 중 선택되는 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 차광잉크를 이용하여 형성된 확산패턴과, Al 또는 Al과 TiO2의 혼합물을 포함한느 차광잉크를 이용하여 형성된 차광패턴이 중첩구조로 이루어질 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 제 2 광학시트 상부에 배치되는 투명렌즈를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 투명렌즈는, 상기 제 2 광학시트와 대향하는 일면에 투명패턴이 형성될 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 투명패턴의 단면은, 다각형, 원형, 타원형, 볼록렌즈, 오목렌즈 형상 중 어느 하나 또는 이들의 조합일 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 제 2 광학시트와 상기 투명렌즈 사이에 이격부가 형성될 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 레진층은, 올리고머를 포함하는 자외선 경화수지로 이루어질 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 올리고머는, Urethane Acrylate, Epoxy Acrylate, Polyester Acrylate, Acrylic Acrylate 중 선택되는 어느 하나의 물질을 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 레진층은, 실리콘(silicon), 실리카(silica), 글라스 버블(glass bubble), PMMA, 우레탄(urethane), Zn, Zr, Al2O3, 아크릴(acryl) 중 선택되는 어느 하나로 이루어진 비드를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 발광유닛은, 측면형(side view type) 발광다이오드로 이루어질 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 상기 인쇄회로기판은, 연성인쇄회로기판으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 조명장치에 있어서, 기판; 상기 기판 상에 배치되는 반사부재; 상기 기판과 연결되고, 상가 반사부재를 관통하도록 배치된 복수개의 발광유닛; 상기 기판 상에 배치된 레진층; 및 상기 레진층 상에 배치되는 광 가이드층을 포함하고, 상기 광 가이드층은 상기 레진층과 마주보는 일면의 반대면인 타면에 형성되는 복수개의 돌출광학패턴을 포함하고, 상기 복수개의 발광유닛은 제1 광원 어레이 및 상기 제1 광원 어레이와 다른 행에 배치된 제2 광원 어레이로 이루어진다.
상기 복수개의 발광유닛은 상기 제1 광원 어레이와 상기 제2 광원 어레이각각에서 동일한 간격으로 이격되어 일렬로 배치될 수 있다.
상기 복수개의 발광유닛은 상기 제1 광원 어레이에서의 제1 광 출사 방향과 상기 제2 광원 어레이에서의 제2 광 출사 방향이 대향하고, 상기 복수개의 발광유닛은 Side View Type의 LED를 포함할 수 있다.
상기 복수개의 발광유닛은 상기 제1 광원 어레이에서 제2 광 출사 방향과 오버랩되지 않고, 상기 제2 광원 어레이에서 제1 광 출사 방향과 오버랩되지 않을 수 있다.상기 반사부재 상에 배치되는 복수개의 반사패턴을 더 포함하고, 상기 복수개의 반사패턴은 도트(dot) 패턴 형상일 수 있다.
상기 제1 광 출사 방향 또는 제2 광 출사 방향은 상기 돌출광학패턴의 길이 방향과 수직일 수 있다.
상기 레진층은 올리고머를 포함하는 자외선 경화수지로 이루어질 수 있다.
상기 올리고머는 Urethane Acrylate, Epoxy Acrylate, Polyester Acrylate, Acrylic Acrylate 중 선택되는 어느 하나의 물질을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 레진층은 실리콘(silicon), 실리카(silica), 글라스 버블(glass bubble), PMMA, 우레탄(urethane), Zn, Zr, Al2O3, 아크릴(acryl) 중 선택되는 어느 하나로 이루어진 비드를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 돌출 광학패턴이 형성된 광 가이드층을 구비하고 출사 광이 중첩되도록 발광유닛을 어레이함으로써 시야각에 따라 빛의 형상과 입체감이 바뀌는 효과, 광 가이드층과 반사부재 사이에 접착패턴을 형성하여 기하학 광패턴의 형상 변형이 가능한 효과, 심미감이 향상된 조명장치를 제공할 수 있는 효과 및 다양한 종류의 조명장치에 응용적용 가능한 이점을 갖는다.
또한, 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.
도 1 및 도 2는 종래의 조명장치 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 조명장치의 요부를 도시한 것이다.
도 5는 도 3에 도시된 본 발명의 조명장치에 광학시트를 부가한 구조를 도시한 것이다.
도 6은 도 5에 도시된 본 발명의 조명장치에 투명렌즈를 부가한 구조를 도시한 것이다.
도 7 내지 도 9는 발광유닛이 배치되는 구조에 대한 실시예에 대한 평면도 및 실제 작동상태 이미지를 도시한 것이다.
도 10 내지 도 12는 발광유닛이 배치되는 구조에 대한 다양한 실시예를 도시한 평면도이다.
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 발명은 조명장치에 관한 것으로서, 도광판을 제거하고 이를 레진층으로 대체 형성하되, 반사시트와 레진층 사이에 돌출 광학패턴이 광 가이드층을 더 형성하고, 발광유닛에서 출사되는 광이 중첩되도록 발광유닛을 어레이함으로써 단순 면 발광이 아닌 기하학적 형상 구현으로 다양한 어플리케이션 적용이 가능한 조명장치 구조를 제공하는 것을 요지로 한다.
아울러, 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 요부를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 조명장치는 인쇄회로기판(110), 상기 인쇄회로기판(110) 상에 형성된 복수의 발광유닛(130)과, 상기 복수의 발광유닛(130)을 관통하는 구조로 상기 인쇄회로기판(110) 상에 형성된 반사부재(120)와 돌출 광학패턴이 구비된 광 가이드층(210)이 순차적으로 형성되어 있으며, 발광유닛(130)을 매립하고, 출사되는 광을 전방으로 유도하는 레진층(150)을 포함하여 구성될 수 있다.
인쇄회로기판(110)은 기판 상에 회로패턴이 형성된 기판, 즉 PCB를 의미하며, 특히 본 발명에서는 일정 유연성을 확보하기 위하여 연성인쇄회로기판(FPCB)로 형성 가능하다.
발광유닛(130)은 인쇄회로기판(110) 상에 복수의 광원이 배열되어 광을 출사하는 부분으로서, 본 발명의 발광유닛(130)은 측면형(side view type) 발광다이오드로 이루어질 수 있다. 즉 출사되는 광의 방향이 바로 상부로 직진하는 것이 아니라 측면을 향해서 출사하는 구조의 발광다이오드를 본 발명의 발광유닛(130)으로서 이용할 수 있다. 이에 따르면 본 발명의 조명장치는 측면형 발광다이오드로 이루어진 발광유닛(130)을 직하형으로 배치하게 되는바, 광확산 및 반사기능을 구현하는 이하에서 설명할 레진층을 활용하여 상부 방향으로 광을 확산 및 유도함으로써, 전체 광원의 개수를 감소시킬 수 있게 되고, 조명장치의 전체 무게 및 두께를 혁신적으로 줄일 수 있게 된다. 또한, 본 발명은 발광유닛(130)에서 출사되는 광이 적어도 하나 이상 중첩되도록 복수의 발광유닛(130)을 어레이함으로써 다양한 집광 형상을 구현하고 이에 따라 이하에서 설명할 다양한 기하학적 광 디자인 형상을 발휘할 수 있게 된다. 발광유닛(130)의 배치 구조에 대해서는 이하 도 7 내지 도 12에서 상세히 설명하기로 한다.
레진층(150)은 반사부재(120) 및 발광유닛(130) 상부에 형성되며 이러한 레진층(150)은 발광유닛(130)에서 출사되는 광을 전방으로 확산 유도하게 된다. 즉, 레진층(150)은 발광유닛(130)을 매립하는 구조로 형성됨으로써, 발광유닛(130)에서 측방향으로 출사하는 광을 분산시키는 기능을 수행하게 된다. 즉 종래의 도광판의 기능을 레진층(150)에서 수행할 수 있게 된다.
이러한 본 발명의 레진층(150)은, 기본적으로 광을 확산할 수 있는 재질의 수지로 이루어질 수 있다. 예컨대 본 발명의 레진층(150)은 올리고머를 포함하는 자외선 경화수지로 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.
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.
반사부재(120)는 인쇄회로기판(110)의 상면에 형성되며, 발광유닛(130)이 관통 형성되는 구조로 이루어진다. 이러한 본 발명의 반사부재(120)는 반사효율이 높은 재질로 형성됨으로써 발광유닛(130)에서 출사되는 광을 상부로 반사시켜 광손실을 줄이는 역할을 한다. 이러한 반사부재(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, 본 발명의 조명장치는, 반사부재(120)의 표면에 형성되는 반사패턴(121)을 더 포함할 수 있다. 반사패턴(121)은 입사되는 광을 산란 및 분산시킴으로써 상부에 광이 균일하게 전달되도록 하는 역할을 한다. 반사패턴(121)의 형성은 TiO2, CaCO3, BaSO4, Al2O3, Silicon, PS(Polystyrene) 중 어느 하나를 포함하는 반사잉크를 이용하여 반사부재(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 도트(dot) 패턴 형상, 프리즘 형상, 렌티큘러 형상, 렌즈형상 또는 이들의 조합형상으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 반사패턴(121)의 단면 형상은 삼각형, 사각형, 반원형, 사인파형 등 다양한 형상을 갖는 구조로 이루어질 수 있다.
광 가이드층(210)은 반사부재(120)와 레진층(150) 사이에 형성되며, 반사부재(120)를 향하는 면에 돌출 광학패턴이 형성된 구조로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 광 가이드층(210)은 다수의 단위 프리즘 렌즈 패턴을 구비한 프리즘 시트, 마이크로렌즈 어레이 시트 내지 렌티큘러 렌즈 시트 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 도면에서 알 수 있듯이, 돌출광학패턴에 의해 상기 광 가이드층(210)과 반사부재(120) 사이에는 갭(230)이 형성되거나, 상기 돌출광학패턴에 대응되는 형상으로 접착패턴(220)이 형성되어 광 가이드층(210)과 반사부재(120)를 접착한다. 접착패턴(220)이 형성되는 부위에는 갭(230)이 형성되지 않게 된다. 이와 같이 단순한 면발광이 아닌 돌출 광학패턴이 형성된 프리즘 시트 등의 광 가이드층(210)을 구비함으로써 기하학적 광패턴을 형성시켜 시야각에 따라 빛의 형상과 입체감이 바뀌는 효과를 구현할 수 있게 된다. 이때, 반사부재(120)에 반사잉크를 이용한 반사패턴(121)을 형성하면 빛의 강도를 조절할 수 있으며, 반사부재(120)와 광 가이드층(210) 사이의 접착패턴(220)을 이용하여 기하학 광패턴의 형상을 변형시킬 수 있게 된다.
도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 조명장치에 비드를 부가한 구조를 도시한 것이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 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 상부로 출사된다. 이때, 비드(151)에 의해 광의 반사율 및 확산율이 증가하게 되어 추후 상부 방향으로 공급되는 출사광의 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㎛~20㎛의 범위에서 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5는 도 3에 도시된 본 발명의 조명장치에 광학시트를 부가한 구조를 도시한 것이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 조명장치는 레진층 상면(150)에 형성된 제1광학시트(170) 및 제1광학시트(170) 상에 형성된 제2광학시트(190)를 더 포함하여 형성될 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)의 상면 또는 제2광학시트(190)의 하면에 형성된 광학패턴(183)은 발광유닛(130)에서 출사하는 광의 집중을 막기 위해 형성되는 차광패턴으로 이루어질 수 있으며, 이를 위해서는 발광유닛(130)의 상부에 형성되도록 얼라인(align)되는 것이 필요하다.
제1광학시트(170) 및 제2광학시트(190)는 광투과율이 우수한 재질을 이용하여 형성할 수 있으며, 일례로 PET를 이용할 수 있다.
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.
또한, 도면에는 미도시하였으나, 필요에 따라 제 2 광학시트(190) 상에 추가적으로 하나 이상의 광학시트가 더 형성될 수도 있으며, 도 4와 같이 레진층에 비드가 포함될 수 있다.
도 6은 도 5에 도시된 본 발명의 조명장치에 투명렌즈를 부가한 구조를 도시한 것이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 조명장치는, 제 2 광학시트(190) 상부에 형성된 투명렌즈(270)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 투명렌즈(270)는 아크릴, PMMA, PC 등의 재질로 이루어질 수 있으며, 제 2 광학시트(190)와 대향하는 면에는 투명패턴(275)이 형성되어 상기 돌출 광학패턴에 의해 구현되는 입체적 광 형상을 극대화시킬 수 있다. 이때, 상기 투명패턴(275)의 단면은 삼각형, 사각형 등의 다각형, 원형, 타원형, 볼록렌즈 형상, 오목렌즈 형상 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으며 이에 한정되지 않고 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 투명렌즈(270)와 제 2 광학시트(190) 사이에는 이격부(280)가 더 형성될 수 있는데, 이로 인해 구현되는 입체적 광 형상을 더욱 극대화시킬 수 있게 된다.
도 7 내지 도 12는 발광유닛이 배치되는 구조에 대한 실시예에 대한 평면도와 실제 작동상태 이미지를 도시한 것이다.
도 7을 참조하면, 복수의 발광유닛(130)은 하나의 광원 어레이(X1)로 이루어질 수 있다. 이때 광원 어레이(X1)에 포함되는 복수의 발광유닛(130)들은 도 7(a)에서와 같이 동일한 이격 간격을 두고 일렬로 배치될 수 있으며, 상기 광원 어레이(X1)에 포함되는 발광유닛(130)들의 광 출사 방향은 모두 기판(110)의 측방향으로 이루어져 출사 광이 중첩될 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시일 뿐 복수의 발광유닛들이 도면과 달리 상이한 이격 간격으로 배치될 수 있으며, 복수의 발광유닛들은 서로 상이한 방향으로 광을 출사하지만 출사하는 광이 적어도 어느 하나 중첩될 수도 있다. 또한, 광원 어레이(X1)에 포함되는 복수의 발광유닛(130)들은 동시에 구동되거나, 전기적으로 절연되어 개별적으로 구동될 수 있으며, 발광유닛(130)에서 출사되는 광량에 따라 발광유닛(130) 사이의 간격을 조절할 수 있다. 도 7에서처럼 하나의 광원 어레이(X1)만으로 이루어진 경우는 폭이 좁은 광원이나 기판에 이용되는 것이 바람직하다.
도 8을 참조하면, 복수의 발광유닛은 1~N개(N은 2이상의 자연수)의 광원 어레이로 이루어질 수 있는데, 도 8에서는 복수의 발광유닛(130)이 제 1 광원 어레이(X1) 및 제 2 광원 어레이(X2)로 이루어져 있음을 예시로 하였다.
서로 인접하는 제 1 광원 어레이(X1)와 제 2 광원 어레이(X2)는 서로 전기적으로 절연되고, 각각 개별 구동할 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 광원 어레이(X1, X2)에 포함되는 발광유닛(130)들도 서로 전기적으로 절연되고, 각각 개별 구동될 수 있다. 예를 들면, 제 1 광원 어레이(X1)에 포함되는 발광유닛(130)들은 서로 전기적으로 연결되고, 동시에 구동되지만, 제 2 광원 어레이(X2)에 포함되는 발광유닛(130)들은 서로 전기적으로 절연되어 개별적으로 구동될 수 있으며, 이와는 반대로 제 2 광원 어레이(X2)에 포함되는 발광유닛(130)들은 서로 전기적으로 연결되어 동시에 구동되지만, 제 1 광원 어레이(X1)에 포함되는 발광유닛(130)들은 서로 전기적으로 절연되어 개별적으로 구동될 수 있음은 물론이며, 제 1 및 제 2 광원 어레이(X1, X2)에 포함되는 발광유닛들 모두가 동시에 구동되거나, 개별적으로 구동될 수도 있다.
상기 제 1 및 제 2 광원 어레이(X1, X2)에 포함되는 복수의 발광유닛(130)들은 각각 동일한 이격 간격을 두고 기판(110)에 지그재그로 배치되는 구조로 이루어져 있으며, 제 1 광원 어레이(X1)와 제 2 광원 어레이(X2)에 포함되는 발광유닛(130)들은 광 출사 방향이 서로 대향하도록, 즉 반대가 되도록 기판(110)의 중앙으로 광을 출사할 수 있다. 하지만, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 도면에는 도시하지 않았지만 복수의 발광유닛(130)들이 상이한 이격 간격으로 배치되거나 제 1 및 제 2 광원 어레이에 포함되는 발광유닛의 광 출사 방향이 동일할 수 있을 뿐 아니라, 도 7에서 상술한 바와 같이 출사되는 광이 적어도 어느 하나가 중첩된다면 복수의 발광유닛들은 서로 상이한 방향으로 광을 출사할 수도 있다. 또한, 도 8에서와는 달리 제 1 및 제 2 광원 어레이에 포함되는 발광유닛들이 서로 일대일 대응되어 배치될 수도 있다.
제 1 및 제 2 광원 어레이(X1, X2)에 포함되는 발광유닛(130)들로부터 출사되는 광량은 서로 동일할 수도 상이할 수도 있다. 즉, 제 1 광원 어레이(X1)에 포함되는 발광유닛(130)들의 광량과 제 2 광원 어레이(X2)에 포함되는 발광유닛(130)들의 광량은 동일할 수도 있지만 서로 상이할 수도 있다. 또한, 제 1 광원 어레이(X1)에 포함되는 발광유닛(130)들의 광량이 모두 동일할 수도 있지만 상이할 수도 있으며, 제 2 광원 어레이(X2)에 포함되는 발광유닛(130)들의 광량도 모두 동일할 수도 있지만 상이할 수도 있다.
도 9를 참조하면, 복수의 발광유닛(130)은 X1 내지 X4의 광원 어레이로 이루어질 수 있으며, 제 1 광원 어레이(X1)와 제 2 광원 어레이(X2)에 포함되는 발광유닛(130)들이 서로 지그재그로 배치되고, 제 3 광원 어레이(X3)와 제 4 광원 어레이(X4)에 포함되는 발광유닛(130)들이 서로 지그재그로 배치될 수 있다. 또한, 제 1 및 제 3 광원 어레이(X1, X3)에 포함되는 발광유닛(130)들의 광 출사 방향은 기판의 좌측 방향으로 동일하고, 제 2 및 제 4 광원 어레이(X2, X4)에 포함되는 발광유닛(130)들의 광 출사 방향은 기판의 우측 방향으로 동일할 수 있다.
이때, 발광유닛(130)의 광량에 따라 광원의 배치가 좌우로 편향되어 변경될 수 있고, 지그재그가 아닌 일대일 대응되는 방식으로 배치될 수 있음은 도 8에서 설명한 바와 같다.
상술한 발광유닛의 배치 구조를 적용한 도 7(b), 도 8(b) 및 도 9(b)에서의 조명장치 점등시의 실제 이미지를 통하여 시야각에 따라 빛의 형상과 입체감이 바뀌는 것을 확인할 수 있다.
도 10을 참조하면, 도 9와 유사하게 발광유닛은 4개의 광원 어레이(X1, X2, X3, X4)로 이루어져 있으며, 제 1 광원 어레이(X1)와 제 2 광원 어레이(X2)에 포함되는 발광유닛(130)들이 서로 지그재그로 배치되고, 제 3 광원 어레이(X3)와 제 4 광원 어레이(X4)에 포함되는 발광유닛(130)들이 서로 지그재그로 배치되지만, 도 9와는 달리 발광유닛(130)들의 광 출사 방향이 기판의 하부 또는 상부를 향한다.
상기 도 7 내지 도 10과는 달리 발광유닛에서 출사되는 광이 하나 이상 중첩된다면 도 11에서와 같이 복수의 발광유닛(130)들이 불규칙적으로 배치되더라도 무방하다.
또한, 도 12와 같이 원형의 인쇄회로기판(110)이라도 무방하며, 조명장치의 구조에는 제한이 없다. 본 발명은 레진층과 연성인쇄회로기판에 의해 연성의 재질을 가지게 되는바 굴곡면에도 용이하게 적용할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 조명장치는 구조적 제한없이 어떠한 형상에도 발광유닛을 다양하게 배치할 수 있어 디자인의 자유도를 향상시킬 수 있게 된다.
이와 같은 발광유닛의 배치구조와 돌출 광학패턴이 형성된 광 가이드층을 통해 다양한 집광이 가능해져 기하학적인 광 형상의 변형을 구현할 수 있게 된다.
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: 인쇄회로기판
120: 반사부재
121: 반사패턴
130: 발광유닛
150: 레진층
151: 비드
170: 제 1 광학시트
183: 광학패턴
190: 제 2 광학시트
210: 광 가이드층
220: 접착패턴
230: 갭
270: 투명렌즈
275: 투명패턴
280: 이격부

Claims (12)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되는 반사부재;
    상기 기판과 연결되고, 상기 반사부재를 관통하도록 배치된 복수개의 발광유닛;
    상기 반사부재 상에 배치되고, 상기 복수개의 발광유닛의 일 영역을 덮는 레진층; 및
    상기 복수개의 발광유닛으로부터 출사된 광을 가이드하는 광 가이드층;을 포함하고,
    상기 광 가이드층은 길이를 갖는 복수개의 돌출 광학패턴을 포함하고,
    상기 복수개의 발광유닛의 광 출사 방향과 상기 돌출 광학패턴의 길이방향은 서로 수직하고,
    상기 복수개의 발광유닛에서 출사되어 상기 돌출 광학패턴을 통과한 광의 형상은 상기 돌출 광학패턴에 의해 복수개의 선 형태의 패턴을 갖고,
    상기 복수 개의 선 형태의 패턴은 기하학적 광패턴을 갖는 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 돌출 광학패턴은 상기 광 가이드층의 일면에 배치되는 조명 장치.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    상기 광 가이드층은 상기 일면과 마주보는 타면을 포함하고,
    상기 광 가이드층의 상기 타면은 상기 레진층과 접촉하는 조명 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 광 가이드층은 상기 반사부재와 상기 레진층 사이에 배치되고,
    상기 복수개의 돌출 광학패턴은 상기 반사부재와 마주보는 조명 장치.
  6. 삭제
  7. 기판;
    상기 기판 상에 배치되는 반사부재;
    상기 기판과 연결되고, 상가 반사부재를 관통하도록 배치된 복수개의 발광유닛;
    상기 반사부재 상에 배치되고, 상기 복수개의 발광유닛의 일 영역을 덮는 레진층; 및
    상기 레진층 상에 배치되는 투명렌즈를 포함하고,
    상기 투명렌즈는 일 방향으로 돌출된 복수개의 패턴을 포함하고,
    상기 복수개의 패턴의 길이 방향과 상기 복수개의 발광유닛의 광 출사 방향은 수직이고,
    상기 복수개의 발광유닛에서 출사되어 상기 투명렌즈를 통해 방출되는 광의 형상은 상기 복수개의 패턴에 의해 기하학적 광패턴 형상을 갖는 조명 장치.
  8. 제1항 또는 제7항에 있어서,
    상기 복수개의 발광유닛은 상기 기판의 일측 끝단 영역에 배치되는 제1 광원 어레이 및 상기 기판의 타측 끝단 영역에 배치되는 제2 광원 어레이로 이루어지고,
    상기 복수개의 발광유닛은 상기 제1 광원 어레이와 상기 제2 광원 어레이 각각에서 동일한 간격으로 이격 배치되는 조명 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 광원 어레이의 제1 광 출사 방향과 상기 제2 광원 어레이의 제2 광 출사 방향이 서로 반대인 조명 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 광원 어레이 상의 복수개의 발광유닛은 상기 제2 광원 어레이 상의 복수개의 발광유닛과 상기 제1 광 출사 방향으로 오버랩 되지 않는 조명 장치.
  11. 삭제
  12. 기판;
    상기 기판 상에 배치되는 반사부재;
    상기 기판과 연결되고, 상기 반사부재를 관통하도록 배치된 발광유닛;
    상기 반사부재 상에 배치되고, 상기 복수개의 발광유닛의 일 영역을 덮는 레진층; 및
    상기 발광유닛으로부터 출사된 광을 가이드하는 광학 패턴층;을 포함하고,
    상기 발광유닛은 상기 레진층의 서로 마주보는 끝단 영역 각각에 복수개의 LED가 일렬로 배치된 제1 광원 어레이와 제2 광원 어레이를 포함하고,
    상기 광학 패턴층은 상기 복수개의 발광유닛의 광 출사 방향과 수직한 방향으로 연장되는 복수개의 패턴을 포함하고,
    상기 광학 패턴층을 통과한 광 패턴은 복수개의 선 패턴에 의해 입체감을 갖는 조명 장치.
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