KR102455366B1

KR102455366B1 - 엘이디조명장치

Info

Publication number: KR102455366B1
Application number: KR1020180150679A
Authority: KR
Inventors: 유승범; 오대성
Original assignee: 주식회사 퍼스트옵틱스
Priority date: 2018-11-29
Filing date: 2018-11-29
Publication date: 2022-10-17
Also published as: KR20200064495A

Abstract

본 발명은, 엘이디조명장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엘이디소자를 이용한 엘이디조명장치에 관한 것이다.
본 발명은, 편평한 상면을 가지며 하나 이상의 LED광원(210)이 설치되는 기판(200)과; 기판(200)의 저면에 결합되어 LED광원(210)에서 발생되는 열을 방열하는 방열부(300)와; LED광원(210)의 상측에 설치되어 미리 설정된 광조사패턴으로 광을 유도하는 렌즈부(100)를 포함하며, 렌즈부(100)는, LED광원(210)에 대응되는 위치에서 저면에 입사면(121)이 형성되고 상면이 출사면(122)이 형성된 렌즈부분(120)과; 렌즈부분(120)의 일측에서 렌즈부분(120)과 연결된 상태로 렌즈부분(120)과 일체로 돌출형성되어 렌즈부분(120)을 투과한 광을 LED광원(210)의 광축을 중심을 기준으로 미리 설정된 방향으로 편향시키는 선형광편향부분(100)을 포함하며, 선형광편향부분(110)은, 렌즈부분(120)의 정점보다 높은 위치에서 렌즈부분(120)의 최대폭보다 큰 길이를 가지는 직선의 정점부분(111)과, 정점부분(111)과 연결되며 렌즈부분(120)에 대향되는 이면을 형성하는 이면부분(112)과, 정점부분(111)과 연결되며 렌즈부분(120)을 향하여 하향경사를 이루어 형성되는 경사부분(113)을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디조명장치를 개시한다.

Description

엘이디조명장치 {LED lighting apparatus}

본 발명은, 엘이디조명장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엘이디소자를 이용한 엘이디조명장치에 관한 것이다.

최근에는 전력소비가 낮고 긴 수명을 갖는 LED조명이 주목받고 있으며, LED조명을 광원으로 하는 가로등, 보안등 및 다운라이터 등이 제안되는 추세이다.

한편 LED조명의 빛은 직진성이 강하기 때문에, 빛에너지의 방사형태에 있어서 중심부의 과도한 빛이 사람에게 눈부심 현상을 유발시키는 문제점이 있다.

특히 현재 사용되고 있는 LED조명이 가로등으로 사용되는 경우, LED조명은 조명영역인 도로 쪽만이 아니라 도로의 반대 쪽(건물, 보도)으로 조명하여 건물 내 거주하는 사람 또는 보도를 지나는 행인의 시야를 방해하는 등 불필요한 빛이 방사되어 빛공해(light pollution)현상을 일으키는 문제점이 있다.

이러한 점을 고려하여 한국 도로공사는, 가로등 설치시 도 1과 같은 기준 하에서 빛공해 방지를 위하여 후사광 조도를 기준을 제시하고 있다.

한편 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은, 한국 등록특허 제10-1611463호와 같은 구조의 엘이디조명장치를 제시한 바 있다.

구체적으로 한국 등록특허 제10-1611463호는, 전반사면을 구비한 렌즈를 이용하여 특정영역으로만 조명이 가능, 예를 들면 후사광을 최소화하여 도로 측으로만 조명하도록 구성을 제시하고 있다.

그러나 한국 등록특허 제10-1611463호가 제시한 렌즈구조에 의해서도 엘이디소자에서 발광되는 빛을 전반사에 의하여 모두 차단하는 것이 불가능하여 후사광을 완벽히 차단하지 못하는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 렌즈구조의 변경으로 후사광의 형성을 최소화할 수 있는 엘이디조명장치를 제공하는 데 있다.

본 발명은, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 편평한 상면을 가지며 하나 이상의 LED광원(210)이 설치되는 기판(200)과; 상기 기판(200)의 저면에 결합되어 상기 LED광원(210)에서 발생되는 열을 방열하는 방열부(300)와; 상기 LED광원(210)의 상측에 설치되어 미리 설정된 광조사패턴으로 광을 유도하는 렌즈부(100)를 포함하며, 상기 렌즈부(100)는, 상기 LED광원(210)에 대응되는 위치에서 저면에 입사면(121)이 형성되고 상면이 출사면(122)이 형성된 렌즈부분(120)과; 상기 렌즈부분(120)의 일측에서 상기 렌즈부분(120)과 연결된 상태로 상기 렌즈부분(120)과 일체로 돌출형성되어 상기 렌즈부분(120)을 투과한 광을 상기 LED광원(210)의 광축을 중심을 기준으로 미리 설정된 방향으로 편향시키는 선형광편향부분(100)을 포함하며, 상기 선형광편향부분(110)은, 상기 렌즈부분(120)의 정점보다 높은 위치에서 상기 렌즈부분(120)의 최대폭보다 큰 길이를 가지는 직선의 정점부분(111)과, 상기 정점부분(111)과 연결되며 상기 렌즈부분(120)에 대향되는 이면을 형성하는 이면부분(112)과, 상기 정점부분(111)과 연결되며 상기 렌즈부분(120)을 향하여 하향경사를 이루어 형성되는 경사부분(113)을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디조명장치를 개시한다.

상기 렌즈부(100)는, 상기 LED광원(210)을 중심으로 선대칭 또는 점대칭을 이루어 상기 렌즈부분(120)으로부터 외곽으로 확장되어 일체로 형성되며 일정한 두께를 가지는 본체부분(130)을 포함할 수 있다.

상기 입사면(121) 및 상기 출사면(122)은, 상기 LED광원(210)의 광축을 중심으로 편심되어 형성될 수 있다.

상기 입사면(121)의 정점은, 상기 LED광원(210)의 광축 및 상기 선형광편향부분(110) 사이에 위치되며, 상기 출사면(122)의 정점은, 상기 LED광원(210)의 광축을 중심으로 상기 선형광편향부분(110)에 대향되는 위치에 배치될 수 있다.

상기 입사면(122)은, 상기 렌즈부분(120)의 저면에서 보았을 때 가장자리 선이 하나 이상의 곡률로 형성된 폐곡선으로 이루어질 수 있다.

상기 경사부분(113)은, 하나 이상의 평면 및 하나 이상의 곡면 중 적어도 하나에 의하여 형성될 수 있다.

상기 기판(200)은, 상기 LED광원(210)이 하나 이상의 열로 배치되며, 상기 각 LED광원(210)에 대응되는 렌즈부분(120)은, 상기 LED광원(110)의 배열방향을 따라서 각 열의 상기 LED광원(110)들에 대응되어 일체로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 엘이디조명장치는, LED광원에서 발생된 빛을 가이드하는 렌즈를 구성함에 있어서 LED광원의 상부에 형성된 렌즈부분의 일측에서 렌즈부분을 투과한 광을 미리 설정된 방향으로 편향시키는 선형광편향부분을 형성하고, 선형광편향부분을 렌즈부분의 정점보다 높은 위치에서 직선의 정점부분과, 정점부분과 연결되어 렌즈부분에 대향되는 이면을 형성하는 이면부분)과, 정점부분과 연결되어 렌즈부분을 향하여 하향경사를 이루는 경사부분으로 형성함으로써, 렌즈의 구조변경으로 후사광을 최소화하여 긍극적으로 빛공해를 최소화할 수 있는 이점이 있다.

특히, 본 발명에 따른 엘이디조명장치는, 후사광 차단을 위하여 선형편향부분에 경사부분을 형성함에 있어서 기판의 상면에 대한 경사각의 최적조건을 제시함으로써 선형광편향부분의 반대측으로 광이 조사되는 것을 확실하게 차단할 수 있는 이점이 있다.

도 1은, 후사광 차단 조건의 설정을 위한 가로등 설치 조건의 예를 도시한 개념도이다.
도 2는, 본 발명의 제1실시예에 따른 엘이디조명장치를 보여주는 사시도이다.
도 3은, 도 2의 엘이디조명장치의 분해 사시도이다.
도 4a는, 도 2의 엘이디조명장치의 평면도, 도 4b는, 렌즈부가 제거된 상태의 도 2의 엘이디조명장치의 평면도이다.
도 5a 내지 도 5e는, 도 2 및 도 6에서 Ⅲ-Ⅲ 방향의 단면도들이다.
도 6은, 본 발명의 제2실시예에 따른 엘이디조명장치를 보여주는 사시도이다.
도 7은, 도 4의 엘이디조명장치의 분해 사시도이다.
도 8a 내지 도 8c는, LED광원에서 발생된 광의 일부를 표시한 시뮬레이션 도면들로서, 도 8a는 본 발명에 따른 선형광편향부분이 적용된 경우(경사각도가 15°)를, 도 8b는, 반대방향으로 하향경사를 이루는 경우(경사각도가 -5°)를, 도 8c는, 기판, 즉 본체부분의 상면과 평행한 면이 형성된 경우(경사각도가 0°)를, 도 8d는, 본 발명에 따른 선형광편향부분이 적용된 경우(경사각도가 75°)를, 도 8e는, 본 발명에 따른 선형광편향부분이 적용된 경우(경사각도가 60°)를 보여주는 시뮬레이션 도면이다.
도 9a 및 도 9b는, 도 8a에 도시된 경우의 배광곡선 및 후사광 조도 시뮬레이션 그래프이다.
도 10a 및 도 10b는, 도 8b에 도시된 경우의 배광곡선 및 후사광 조도 시뮬레이션 그래프이다.
도 11a 및 도 11b는, 도 8c에 도시된 경우의 배광곡선 및 후사광 조도 시뮬레이션 그래프이다.
도 12a 및 도 12b는, 도 8d에 도시된 경우의 배광곡선 및 후사광 조도 시뮬레이션 그래프이다.
도 13a 및 도 13b는, 도 8e에 도시된 경우의 배광곡선 및 후사광 조도 시뮬레이션 그래프이다.

이하 본 발명에 따른 엘이디조명장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 제1실시예에 따른 엘이디조명장치는, 도 1 내지 도 5e에 도시된 바와 같이, 편평한 상면을 가지며 하나 이상의 LED광원(210)이 설치되는 기판(200)과; 기판(200)의 저면에 결합되어 LED광원(210)에서 발생되는 열을 방열하는 방열부(300)와; LED광원(210)의 상측에 설치되어 미리 설정된 광조사패턴으로 광을 유도하는 렌즈부(100)를 포함한다.

상기 기판(200)은, 편평한 상면을 가지며 하나 이상의 LED광원(210)이 설치되는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.

먼저 상기 LED광원(210)은, DC전원의 공급에 의하여 발광하는 엘이디소자로서, 백색광을 발광하는 백색엘이디소자, 황색광을 발광하는 황색엘이디소자, 청색엘이디소자, 적색엘이디소자, 녹색엘이디소자, "청색엘이디소자, 적색엘이디소자 및 녹색엘이디소자"가 하나의 칩으로 형성된 삼색 엘이디칩 등 다양한 엘이디소자가 사용될 수 있다.

상기 기판(200)은, 하나 이상의 LED광원(210)이 설치되는 부재로서, LED광원(210)이 설치되는 기판으로서 PCB, FPCB, 메탈PCB 등 엘이디소자가 설치될 수 있는 부재이면 어떠한 부재도 사용이 가능하다.

한편 상기 기판(200)은, 하나의 LED광원(210)보다는 복수의 LED광원(210)들이 설치됨이 바람직하다.

특히 상기 기판(200)은, 복수의 LED광원(210)들이 일정한 간격을 두고 하나 이상의 열로 설치됨이 바람직하다.

상기 방열부(300)는, 기판(200)의 저면에 결합되어 LED광원(210)에서 발생되는 열을 방열하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.

상기 방열부(300)는, 기판(200)의 저면에 결합되어 LED광원(210)에서 발생되는 열의 방출을 위하여 알루미늄 등의 방열효과가 높은 방열부재(미도시)를 포함할 수 있다.

상기 방열부재는, LED광원(210)에서 발생되는 열의 방출을 위한 구성으로 다양한 구조 및 형상을 가질 수 있다.

예로서, 상기 방열부(300)는, 기판(200)의 저면에 결합되는 방열부본체(310)와, 공기와의 접촉면적을 높여 방열효과를 극대화하고자 다수의 방열핀(310)들이 형성될 수 있다.

상기 방열부본체(310)는, 기판(200)의 저면에 결합되는 플레이트부재로서 다양한 구성이 가능하다. 여기서 상기 방열부본체(310)의 상면은 플레이트 형상의 기판(200)과의 원활한 결합을 위하여 평평한 면을 이루는 것이 바람직하다.

상기 방열핀(310)은, 방열부본체(310)와 일체로 형성되거나 결합되어 형성되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.

예로서, 상기 방열핀(310)은, 기판(200)과 결합된 면과 반대쪽에서 하측을 향하여 돌출된 다수의 돌출부들로 구성되는 등 다양한 형상이 가능하다.

한편 상기 방열부(300)는, 후술하는 렌즈부(100)의 결합시 기판(200)으로 물 등이 유입되는 것을 방지하기 위하여 기판(200)의 가장자리를 따라서 설치된 오링(230)을 이용하여 렌즈부(100)와 결합되어 기판(200)을 외부와 격리할 수 있다.

이때 상기 방열부(300)는, 기판(200)의 실링상태에서 외부전원의 공급이 가능한 홀이 형성될 수 있음은 물론이다.

그리고 상기 방열부(300) 및 렌즈부(100)는, 나사에 의하여 결합되는 것이 일반적인바, 렌즈부(100)는 나사가 관통할 수 있는 관통공(131)이 형성되고, 방열부(300)는 나사(390)와의 나사결합을 위한 암나사부(311)가 형성된다.

또한 상기 기판(200)은, 나사에 의하여 방열부(300) 및 렌즈부(100)의 결합을 방해하지 않도록 관통공(131) 및 암나사부(311)에 대응되는 위치에 내측으로 절개된 절개부(220)가 형성된다.

상기 절개부(220)는, 나사에 의하여 방열부(300) 및 렌즈부(100)의 결합을 방해하지 않도록 관통공(131) 및 암나사부(311)에 대응되는 위치에 기판(200)의 내측으로 절개되어 형성된 부분으로서 다양한 형상을 가질 수 있다.

즉, 상기 절개부(220)는, 도 3, 도 4b 및 도 7에 도시된 바와 같이, 기판(200)의 상면에서 보았을 때 변 부분에서는 오목한 반원, 꼭지점 부분에서는 사선 등으로 형성될 수 있다.

한편 상기 방열부(300)는, 히트싱크 구조, 수냉식 구조 등 방열방식에 따라서 도 2 및 도 3, 도 5 및 도 6에 도시된 구조와 다른 구조를 가질 수 있다.

상기 렌즈부(100)는, LED광원(210)의 상측에 설치되어 미리 설정된 광조사패턴으로 광을 유도하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.

상기 렌즈부(100)는, LED광원(210)에서 발생된 광을 투과시킴과 아울러 미리 설정된 광조사패턴으로 유도하기 위한 구성으로서, 렌즈부(100)의 재질은, 광의 투과가 가능하도록 투명한 재질이 사용되며, PC, PMMA 및 PS 재질 중 어느 하나의 재질을 가질 수 있다.

한편, 상기 렌즈부(100)는, 후사광을 최소화하기 위한 구조로서, 도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이, LED광원(210)에 대응되는 위치에서 저면에 입사면(121)이 형성되고 상면이 출사면(122)이 형성된 렌즈부분(120)과; 렌즈부분(120)의 일측에서 렌즈부분(120)과 연결된 상태로 렌즈부분(120)과 일체로 돌출형성되어 렌즈부분(120)을 투과한 광을 LED광원(210)의 광축을 중심을 기준으로 미리 설정된 방향으로 편향시키는 선형광편향부분(110)을 포함할 수 있다.

상기 렌즈부분(120)은, LED광원(210)에 대응되는 위치에서 저면에 입사면(121)이 형성되고 상면이 출사면(122)이 형성되는 부분으로서 요구되는 조명영역에서 일정 조도 이상의 광을 조사하도록 LED광원(210)에서 발생된 광을 미리 설정된 광조사패턴으로 유도하도록 형성된다.

상기 입사면(121)은, LED광원(210)에 대응되는 위치에서 저면에 형성된 면으로서 LED광원(210)에서 발생된 광이 충분히 넓은 영역으로 발산될 수 있도록 LED광원(210)이 내측으로 충분히 삽입될 수 있는 오목한 요홈으로 형성될 수 있다.

그리고 상기 입사면(121), 즉 요홈은, 렌즈부분(120)의 저면에서 보았을 때 가장자리 선이 원, 타원 등 하나 이상의 곡률로 형성된 폐곡선으로 이루어질 수 있다.

그리고 상기 입사면(121), 즉 요홈의 정점은, LED광원(210)의 광축을 기준으로 후사광을 최소화하기 위하여 편심되어 위치, 특히 LED광원(210)의 광축 및 선형광편향부분(110) 사이에 위치됨이 바람직하다.

이때, 후술하는 상기 출사면(122)의 정점은, LED광원(210)의 광축을 중심으로 선형광편향부분(110)에 대향되는 위치에 배치될 수 있다.

상기 출사면(122)은, 렌즈부분(120)의 상면으로서 입사면(121)을 통하여 입사된 LED광원(210)을 입사면(121)의 형상과의 조합에 의하여 요구되는 조명영역에서 일정 조도 이상의 광을 조사하도록 LED광원(210)에서 발생된 광을 미리 설정된 광조사패턴으로 유도하도록 볼록하게 형성된다.

그리고 상기 출사면(122)은, 렌즈부분(120)의 상면에서 보았을 때 가장자리 선이 원, 타원 등 하나 이상의 곡률로 형성된 폐곡선으로 이루어질 수 있다.

구체적 실시예로서, 상기 입사면(121)의 가장자리 및 출사면(122)의 가장자리는, 장축이 서로 교차하는 서로 닮은 꼴의 타원형상을 가질 수 있다.

그리고 상기 출사면(122)의 정점은, LED광원(210)의 광축을 기준으로 후사광을 최소화하기 위하여 편심되어 위치, LED광원(210)의 광축을 중심으로 선형광편향부분(110)에 대향되는 위치에 배치될 수 있다.

한편 상기 렌즈부(100)는, 기판(200)과의 원할한 결합 등을 위하여 LED광원(210)을 중심으로 선대칭 또는 점대칭을 이루어 렌즈부분(120)으로부터 외곽으로 확장되어 일체로 형성되며 일정한 두께를 가지는 본체부분(130)을 포함할 수 있다.

상기 본체부분(130)은, 일정한 두께로 형성되어 하나의 렌즈를 형성하여 오링(230) 등이 개재되어 기판(200)이 중간에 개재된 상태로 방열부(300)와 결합될 수 있다.

상기 선형광편향부분(110)은, 렌즈부분(120)의 일측에서 렌즈부분(120)과 연결된 상태로 렌즈부분(120)과 일체로 돌출형성되어 렌즈부분(120)을 투과한 광을 LED광원(210)의 광축을 중심을 기준으로 미리 설정된 방향으로 편향시키는 부분으로서 앞서 설명한 기판(200)의 상면으로부터 상측으로 돌출된 형상을 가진다.

특히 상기 선형광편향부분(110)은, 렌즈부분(120)의 정점(H₁)보다 높은 위치(H₂)에서 렌즈부분(120)의 최대폭보다 큰 길이(L)를 가지는 직선의 정점부분(111)과, 정점부분(111)과 연결되며 렌즈부분(120)에 대향되는 이면을 형성하는 이면부분(112)과, 정점부분(111)과 연결되며 렌즈부분(120)을 향하여 하향경사를 이루어 형성되는 경사부분(113)을 포함할 수 있다.

상기 정점부분(111)은, 도 2, 도 5a 내지 도 5e 및 도 6에 도시된 바와 같이, 렌즈부분(120)의 일측에서 직선을 이루는 부분으로서 렌즈부분(120)의 정점(H₁)보다 높은 위치(H₂)에서 렌즈부분(120)의 최대폭보다 큰 길이(L)를 가지는 부분이다.

상기 정점부분(111)은, 길이방향과 수직을 이루는 수직단면에서 상측으로 뾰족한 꼭지점을 이루는 부분이다.

상기 이면부분(112)은, 정점부분(111)과 연결되며 렌즈부분(120)에 대향되는 이면을 형성하는 부분으로서, 기판(200)의 상면과 수직을 이루거나 렌즈부분(120)으로부터 더 멀어지는 방향으로 경사를 이룰 수 있다.

특히 상기 이면부분(112)은, 하나의 면으로서 평면 또는 곡면 중 어느 하나의 면을 이룰 수 있으며, 바람직하게는 편평한 평면으로 이루어지며, 본체부분(130)의 상면의 법선에 대하여 이면부분(112)이 이루는 이면경사각은 0°~40°를 이룸이 바람직하다. 이면경사각은 5°~20°를 이루는 것이 더욱 바람직하다.

여기서 상기 이면부분(112)가 곡면을 이루는 경우 이면경사각은, 정점부분(111) 및 이면부분(112)이 본체부분(130)의 상면과 연결되는 부분을 연결하는 선이 본체부분(130)의 상면의 법선과 이루는 각으로 정의된다.

한편 상기 이면부분(112)은, 정점부분(111)과 직접 연결되는 대신에, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 2개 이상의 면들로 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 이면부분(112)은, 정점부분(111)으로부터 제1이면부분(112a) 및 제2이면부분(112b)을 포함할 수 있다.

이때 상기 이면부분(112)을 형성하는 제1이면부분(112a) 및 제2이면부분(112b)은, 평면 또는 곡면 중 적어도 하나의 면을 이룰 수 있으며, 제1이면부분(112a) 및 제2이면부분(112b)는, 불연속 면으로 이루어지는 등 다양하게 서로 연결될 수 있다.

상기 경사부분(113)은, 정점부분(111)과 연결되며 렌즈부분(120)을 향하여 하향경사를 이루어 형성되는 부분으로서, 하나 이상의 면으로 후술하는 본체부분(130)의 상면 또는 렌즈부분(120)의 상면, 즉 출사면(122)과 연결될 수 있다.

구체적으로 상기 경사부분(113)은, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 후술하는 본체부분(130)의 상면 또는 렌즈부분(120)의 상면, 즉 출사면(122)과 곧바로 연결되거나, 도 5c 및 도 5d에 도시된 바와 같이, 2개 이상의 불연속 면으로 본체부분(130)의 상면 또는 렌즈부분(120)의 상면, 즉 출사면(122)과 연결될 수 있다.

그리고 상기 경사부분(113)을 이루는 면은, 하나 이상의 평면 및 하나 이상의 곡면 중 적어도 하나에 의하여 형성될 수 있다.

예로서, 상기 경사부분(113)은, 정점부분(111)과 연결된 부분에 더하여 경사부분(113)과 불연속면으로서 중간부분(114)이 형성될 수 있다.

이때 상기 선형광편향부분(110)의 경사부분(113)의 경사각도(α)는, 도 5a 내지 도 5d에 도시된 바와 같이, 본체부분(130)의 상면 또는 기판(200)의 상면에 대하여 경사부분(113)이 이루는 각도로 정의된다.

특히 상기 경사부분(113)이 곡면인 경우에는, 정점부분(111) 및 경사부분(113)으로서 곡면이 끝나는 부분을 연결하는 선이 본체부분(130)의 상면 또는 기판(200)의 상면에 대하여 경사부분(113)이 이루는 각도로 정의된다.

한편 상기 경사부분(113)은, 정점부분(111)과 연결되어 렌즈부분(120)을 향하여 하향경사를 이룸으로써 도 8a에 도시된 바와 같이, 선형광편향부분(110)의 반대편으로 조사되는 광을 최소화할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 선형광편향부분(110)의 정점이 도 8b 및 도 8c에 도시된 바와 같이, 역으로 하향 경사 부분 또는 편평한 부분(기판의 상면과 평행한 부분)이 형성된 경우 렌즈부분(120)을 투과한 광이 편평한 부분에서 선형광편향부분(110)의 반대편으로 조사되는 광이 상대적으로 많으나, 본 발명과 같이 경사부분(113)에 의하여 도 8a에 도시된 바와 같이, 선형광편향부분(110)의 반대편으로 조사되는 광을 크게 감소시킬 수 있다.

한편 상기 선형광편향부분(110)은, 정점부분(111), 이면부분(112) 및 경사부분(113)에 이루어지며 길이방향과 수직인 수직단면이 상측으로 뾰족하게 형성된 쐐기 형상을 가진다.

즉, 상기 선형광편향부분(110)은, 선형광편향부분(110)의 반대편으로 조사되는 광을 최소화하기 위하여 정점에서 편평한 부분을 이론적으로 없앰으로써 편평한 부분을 통하여 선형광편향부분(110)의 반대편으로 조사되는 광을 최소화하게 된다.

특히 상기 선형광편향부분(110)은, 경사부분(113), 특히 정점부분(111)과 바로 연결된 면의 형성에 의하여 선형광편향부분(110)의 반대편으로 조사되는 광을 최소화할 수 있다.

이를 구체적으로 살펴보면, 표 1 및 도 9a 내지 도 9e에서 볼 수 있듯이 선형광편향부분(110)의 경사부분(113)의 경사각도의 변화에 따라서 후사광 조도 최대값의 변화를 명확하게 확인할 수 있다.

여기서 상기 선형광편향부분(110)의 경사부분(113)의 경사각도(α)는, 도 5a 내지 도 5d에 도시된 바와 같이, 본체부분(130)의 상면 또는 기판(200)의 상면에 대하여 경사부분(113)이 이루는 각도로 정의된다.

즉, 상기 경사각도(α)는, 경사부분(113)이 평면인 경우 본체부분(130)의 상면 또는 기판(200)의 상면에 대하여 경사부분(113)이 이루는 각도, 경사부분(113)이 곡면인 경우 정점부분(111)과 경사부분(113)이 본체부분(130)의 상면 또는 기판(200)의 상면과 연결하는 부분이 본체부분(130)의 상면 또는 기판(200)의 상면에 대하여 이루는 각도로 정의된다.

표 1 및 도 9a 내지 도 13b를 보면, 경사각도(α)가 5°~10°사이에서 후사광 조도의 최대값이 급격히 감소하며, 75 °~80°사에서 후사광 조도의 최대값이 다시 증가함을 확인할 수 있다.

이에 상기 경사각도(α)는, 5°~80°인 것이 바람직하며, 7.5°~77.5°인 것이 보다 바람직하며, 22.5°~77.5°인 것이 더욱 바람직하며, 42.5°~77.5°인 것이 더 더욱 바람직하며, 67.5°~77.5°인 것이 가장 바람직하다.

A1 [deg]	후사광 조도 최대값
-5	2.87
0	2.24
5	2.06
10	1.89
15	1.88
20	1.91
25	1.78
30	1.71
35	1.82
40	1.71
45	1.65
50	1.64
55	1.66
60	1.53
65	1.51
70	1.33
75	1.26
80	1.85
85	3.22

한편 상기 렌즈부(100)는, LED광원(210)을 중심으로 선대칭 또는 점대칭을 이루어 렌즈부분(120)으로부터 외곽으로 확장되어 일체로 형성되며 일정한 두께를 가지는 본체부분(130)을 포함할 수 있다.

상기 본체부분(130)은, LED광원(210)을 중심으로 선대칭 또는 점대칭을 이루어 렌즈부분(120)으로부터 외곽으로 확장되어 일체로 형성되며 일정한 두께를 가지는 부분이다.

특히 상기 본체부분(130)은, 복수의 LED광원(210)에 대응되어 형성되는 렌즈부분(120)과 일체로 이루어질 수 있도록 서로 연결하는 부분으로서 앞서 설명한 기판(200)과 거의 유사한 형상으로 형성될 수 있다.

또한 상기 본체부분(130)은, 앞서 설명한 바와 같이 방열부(300)와의 결합을 위한 관통공(131)이 형성될 수 있다.

한편 상기 기판(200)은, 앞서 설명한 바와 같이, LED광원(210)이 하나 이상의 열로 배치될 수 있으며, 이때 며, 각 LED광원(210)에 대응되는 렌즈부분(120)은, LED광원(110)의 배열방향을 따라서 각 열의 LED광원(110)들에 대응되어 일체로 형성될 수 있다.

그리고 상기 선형광편향부분(110)은, 광차단방향을 고려하여 렌즈부분(120)의 일측에 렌즈부분(120)와 직접 연결되거나 일정한 간격을 두고 형성될 수 있다.

이때 상기 선형광편향부분(110)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 렌즈부분(120)의 배열방향을 따라서 일체로 형성되거나, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 하나의 렌즈부분(120)에 대응되어 각각 형성될 수 있다.

여기서 상기 선형광편향부분(110)은, 하나의 렌즈부분(120) 대신에 2개 이상의 렌즈부분(120)에 대응되어 일체로 연결되어 형성될 수도 있음은 물론이다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

100 : 렌즈부 200 : 기판
300 : 방열부

Claims

편평한 상면을 가지며 하나 이상의 LED광원(210)이 설치되는 기판(200)과;
상기 기판(200)의 저면에 결합되어 상기 LED광원(210)에서 발생되는 열을 방열하는 방열부(300)와;
상기 LED광원(210)의 상측에 설치되어 미리 설정된 광조사패턴으로 광을 유도하는 렌즈부(100)를 포함하며,
상기 렌즈부(100)는,
상기 LED광원(210)에 대응되는 위치에서 저면에 입사면(121)이 형성되고 상면이 출사면(122)이 형성된 렌즈부분(120)과;
상기 렌즈부분(120)의 일측에서 상기 렌즈부분(120)과 연결된 상태로 상기 렌즈부분(120)과 일체로 돌출형성되어 상기 렌즈부분(120)을 투과한 광을 상기 LED광원(210)의 광축을 중심을 기준으로 미리 설정된 방향으로 편향시키는 선형광편향부분(110)을 포함하며,
상기 선형광편향부분(110)은,
상기 렌즈부분(120)의 정점보다 높은 위치에서 상기 렌즈부분(120)의 최대폭보다 큰 길이를 가지는 직선의 정점부분(111)과,
상기 정점부분(111)과 연결되며 상기 렌즈부분(120)에 대향되는 이면을 형성하는 이면부분(112)과, 상기 정점부분(111)과 연결되며 상기 렌즈부분(120)을 향하여 하향경사를 이루어 형성되는 경사부분(113)을 포함하며,
상기 선형광편향부분(110)은,
상기 출사면(122)과 상기 정점부분(111)이 상기 경사부분(113)을 포함한 2개 이상의 불연속 면으로 연결되도록 상기 경사부분(113)과 상기 출사면(122) 사이에 상기 경사부분(113)과 불연속면으로 구비되는 중간부분(114)을 포함하며,
상기 경사부분(113)은, 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 엘이디조명장치.
청구항 1에 있어서,
상기 렌즈부(100)는,
상기 LED광원(210)을 중심으로 선대칭 또는 점대칭을 이루어 상기 렌즈부분(120)으로부터 외곽으로 확장되어 일체로 형성되며 일정한 두께를 가지는 본체부분(130)을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디조명장치.
청구항 2에 있어서,
상기 입사면(121) 및 상기 출사면(122)은, 상기 LED광원(210)의 광축을 중심으로 편심된 것을 것을 특징으로 하는 엘이디조명장치.
청구항 2에 있어서,
상기 입사면(121)의 정점은, 상기 LED광원(210)의 광축 및 상기 선형광편향부분(110) 사이에 위치되며,
상기 출사면(122)의 정점은, 상기 LED광원(210)의 광축을 중심으로 상기 선형광편향부분(110)에 대향되는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 엘이디조명장치.
청구항 1에 있어서,
상기 입사면(121)은,
상기 렌즈부분(120)의 저면에서 보았을 때 가장자리 선이 하나 이상의 곡률로 형성된 폐곡선인 것을 특징으로 하는 엘이디조명장치.
삭제
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 기판(200)은, 상기 LED광원(210)이 하나 이상의 열로 배치되며,
상기 각 LED광원(210)에 대응되는 렌즈부분(120)은, 상기 LED광원(210)의 배열방향을 따라서 각 열의 상기 LED광원(210)들에 대응되어 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 엘이디조명장치.