KR20080088891A - Light emitting diode bulb having light intensity distribution control - Google Patents
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Abstract
Description
도 1 은 종래의 광원과 조사면의 거리를 나타낸 도면.1 is a view showing a distance between a conventional light source and an irradiation surface.
도 2 는 종래의 발광 다이오드의 배광을 나타낸 도면.2 is a view showing a light distribution of a conventional light emitting diode.
도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드 전구의 단면도.3 is a cross-sectional view of a light emitting diode bulb according to an embodiment of the present invention.
도 4a, 도 4b 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈의 형상을 나타낸 도면.Figures 4A and 4B are views showing the shape of a lens according to an embodiment of the present invention.
도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전면케이스와 렌즈가 고정되어 있는 형태를 나타낸 도면.5 is a view illustrating a state in which a front case and a lens are fixed according to an embodiment of the present invention.
도 6 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드의 배광을 나타낸 도면.6 is a view illustrating a light distribution of a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
도 7 은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 확산제를 사용한 렌즈를 갖는 발광 다이오드 전구의 배광을 나타낸 도면.7 is a view illustrating light distribution of a light emitting diode bulb having a lens using a diffusing agent according to another embodiment of the present invention.
도 8, 도 9, 및 도 10 은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 경사면을 갖는 렌즈의 경사각에 따른 발광 다이오드 전구의 배광을 나타낸 도면.FIGS. 8, 9, and 10 are diagrams illustrating light distribution of a light emitting diode bulb according to an inclination angle of a lens having an inclined surface according to another embodiment of the present invention. FIG.
도 11a 와 도 11b 는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 통합 렌즈를 사용한 발광 다이오드 전구의 배광을 나타낸 도면.11A and 11B are diagrams showing light distribution of a light emitting diode bulb using an integrated lens according to another embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> Description of the Related Art
100 : 발광 다이오드 모듈부 110 : 발광 다이오드100: light emitting diode module part 110: light emitting diode
120 : 기판 200 : 전면 케이스부120: substrate 200: front case part
300 : 렌즈부 400 : 열 방출부300: lens part 400: heat releasing part
410 : 히트싱크 420 : 방열케이스410: heat sink 420: heat radiation case
422 : 구동회로 500 : 베이스부422: drive circuit 500: base part
본 발명은 렌즈를 플라스틱 케이스에 고정되어 사용하며, 렌즈의 경사각을 조절하여 발광 다이오드에 입사되는 광을 제어하는 배광 제어가 가능한 발광다이오드 전구에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting diode (LED) bulb capable of controlling light distribution by controlling a light incident on a light emitting diode by adjusting a tilt angle of the lens while fixing the lens to a plastic case.
종래에는 광원에 대한 조사면의 조도는 광원과 조사면의 거리에 따라 결정되며, 조사면의 조도는 거리의 제곱에 비례하여 감소하게 된다. 도 1 을 참조하면, 동일한 광원에서 나온 빛은 동일한 조사면이라고 하더라도 광원의 발산각에 따라 R`가 R보다 거리가 크기 때문에 R`의 거리에 있는 조도가 R의 거리에 있는 조도보다 매우 낮아진다. 동일한 광원과 조사면이라도 조도가 균일하지 않고 차이가 나는 이유이다.Conventionally, the illuminance of the illuminating surface with respect to the light source is determined by the distance between the illuminating source and the illuminating surface, and the illuminance of the illuminating surface is decreased in proportion to the square of the distance. Referring to FIG. 1, even if the light from the same light source is the same illuminance surface, the illuminance at the distance of R 'is much lower than the illuminance at the distance of R because R' is larger than R according to the divergence angle of the light source. This is why the illuminance is not uniform and differs even with the same light source and irradiation surface.
통상의 발광 다이오드 배광은 0도를 기준으로 높은 광도를 가지고 있고 발산 각에 따라 광원과의 거리가 크기 때문에 조사면의 조도 분포가 발산각의 각도에 따라 빛의 감소가 매우 크게 발생하여 조사면의 조도가 매우 불균일하게 되는 단점이 잇다.(도 2 참조)Since the normal light emitting diode light distribution has a high luminous intensity on the basis of 0 degree and the distance from the light source is large according to the divergence angle, the light intensity distribution of the illuminating surface varies greatly depending on the angle of divergence angle, There is a disadvantage in that the roughness becomes very uneven (see Fig. 2).
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 불편함을 해결하기 위하여 렌즈가 발광 다이오드에 접하는 면에는 일정한 경사각을 주어 내부의 흡수 및 반사를 방지하고, 렌즈의 광 출력부에는 바깥쪽 경사면을 이루도록 하여 경사에 따라 배광을 조절하여 배광 제어가 가능한 발광다이오드 전구를 제공하는 데에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to overcome the above-mentioned disadvantages of the related art by providing a lens having a predetermined inclination angle with respect to the light emitting diode to prevent absorption and reflection therein, And to provide a light emitting diode bulb capable of controlling the light distribution by controlling the light distribution according to the inclination.
본 발명의 다른 목적은 평판형 렌즈에서 확산 투과제를 사용하여 전반 배광을 구현하여 각도에 따라 광도를 균일하게 하여 배광 제어가 가능한 발광다이오드 전구를 제공하는 데에 있다.Another object of the present invention is to provide a light emitting diode bulb capable of controlling the light distribution by realizing front light distribution using a diffusing projection in a planar lens and uniformizing brightness according to an angle.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 배광 제어가 가능한 발광다이오드 전구에 있어서, 발광 다이오드에서 방출되는 빛이 조사면에 일정한 크기를 가지고 도달하도록 렌즈를 사용하여 배광을 조절한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a light emitting diode lamp capable of controlling the light distribution, the light distribution of which is controlled by using a lens so that the light emitted from the light emitting diode reaches the irradiation surface with a predetermined size.
본 발명에서 발광 다이오드와 하나 이상의 발광 다이오드가 실장된 기판을 포함하는 발광 다이오드 모듈부를 포함하고, 측면에 균일한 간격으로 형성된 홀을 구비하고, 상기 발광 다이오드 모듈부를 감싸며 보호하는 전면 케이스를 포함하며, 상기 전면 케이스의 상부에 고정되고 탈부착 가능한 렌즈부를 포함한다. 그리고, 상기 기판부의 하면에 형성되어 상기 발광 다이오드에서 발생하는 열을 방출하는 열 방출부를 포함하며, 상기 열 방출부의 하면에 형성되어, 외부 전기장치와 전기적으로 연결되는 베이스부를 포함하는 것이 바람직하다. A front case including a light emitting diode module part including a light emitting diode and a substrate on which at least one light emitting diode is mounted and having a hole formed at a uniform interval on a side surface and surrounding the light emitting diode module part, And a lens unit fixed to an upper portion of the front case and detachably attached thereto. And a base portion formed on a lower surface of the substrate portion and including a heat emitting portion for emitting heat generated in the light emitting diode, the base portion being formed on a lower surface of the heat emitting portion and electrically connected to an external electric device.
본 발명에서 상기 열 방출부는 상기 전면 케이스의 내부에 형성되며, 상기 발광 다이오드에서 방출된 열을 외부로 발생시키는 히트싱크를 포함하고, 상기 전면 케이스의 하부에 형성되며, 내부에 가로 또는 세로로 설치되는 구동회로를 포함하고, 측면에 하나 이상의 홀을 구비하며, 알루미늄 등의 방열재료로 형성된 방열 케이스를 포함하는 것이 바람직하다.The heat discharging unit may include a heat sink formed inside the front case and generating heat radiated from the light emitting diode. The heat sink may be formed at a lower portion of the front case, And a heat dissipation case formed of a heat dissipation material such as aluminum.
본 발명에서 상기 방열 케이스는 상부면에 홀을 구비하는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the heat radiating case has a hole on its upper surface.
본 발명에서 상기 전면 케이스는 플라스틱 등의 비방열 재료로 형성되는 것이 바람직하다.In the present invention, the front case is preferably formed of a non-radiating material such as plastic.
본 발명에서 상기 렌즈부는 확산 투과제를 사용한 평판형 렌즈를 포함하는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the lens unit includes a planar lens using a diffusing projection.
본 발명에서 상기 렌즈부는 상기 발광 다이오드의 위치에 따른 렌즈의 입사 경사각을 조절한 경사각 렌즈를 포함하는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the lens unit includes an inclination angle lens that adjusts an incidence angle of the lens according to the position of the light emitting diode.
본 발명에서 상기 렌즈부는 개별 렌즈 또는 통합 렌즈를 포함하는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the lens unit includes an individual lens or an integrated lens.
본 발명에서 상기 렌즈부는 상기 기판과 접합하는 아랫부분은 경사각을 포함 하며, 윗부분은 모서리의 경사각을 조절하여 상기 발광다이오드에서 출력되는 광을 제어하는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the lower portion of the lens portion, which joins with the substrate, includes an inclination angle, and the upper portion controls the light output from the LED by adjusting the inclination angle of the corner.
본 발명에서 상기 발광 다이오드 모듈부의 기판은 MCPCB 또는 FR4 PCB를 포함하는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the substrate of the light emitting diode module part includes MCPCB or FR4 PCB.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components, and the same reference numerals will be used to designate the same or similar components. Detailed descriptions of known functions and configurations are omitted.
도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드 전구의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a light emitting diode bulb according to an embodiment of the present invention.
도 3 을 참조하면, 발광 다이오드 모듈부(100), 전면 케이스부(200), 렌즈부(300), 열 방출부(400) 및 베이스부(500)를 포함한다. Referring to FIG. 3, the light
상기 발광 다이오드 모듈부(100)는 발광 다이오드(110)와 기판(120)을 포함한다.The light emitting
하나 이상의 발광 다이오드(110)가 기판(120)에 전기적으로 연결되어 빛을 방출하는 데, 상기 기판(120)은 MCPCB 또는 FR4 PCB로 구성된다. One or more
상기 전면 케이스부(200)는 상기 발광 다이오드 모듈부(100)를 감싸면서 형성되어 상기 발광 다이오드 모듈부(100)를 보호한다. 그리고, 절연성 플라스틱 등 의 비방열 재료로 형성되며, 상기 렌즈부(300)의 탈·부착이 가능하다.The
또한, 상기 전면 케이스부(200)는 측면에 균일한 간격으로 홀을 삽입하여, 상기 전면 케이스부(200) 내부의 히트싱크(410)에서 방출되는 열을 외부 공기와 집접 접촉하도록 하여 효율적으로 열을 방출시킨다.In addition, the
상기 렌즈부(300)는 상기 전면 케이스부(200)의 상부에 형성되어 하나 이상의 발광 다이오드를 통합하여 형성되는 통합렌즈와, 상기 발광 다이오드에 개별적으로 각각 형성되는 개별 렌즈를 포함한다.The
상기 렌즈부(300)는 상기 발광 다이오드 모듈부(100)와 접하는 아랫부분은 경사각을 포함하고, 빛이 방출되는 윗부분은 모서리의 경사각을 조절(도 4a 참조)하여 상기 발광 다이오드(110)에서 방출되는 빛이 조사되는 면에 균일하게 분포시킨다.The lower portion of the
또한, 상기 렌즈부(300)는 상기 발광 다이오드(110)의 빛을 효율적으로 방출할 수 있도록, 각각의 발광 다이오드(110)마다 광학렌즈를 설치하고, 상기 광학렌즈의 상하로 일정한 경사각을 갖는 렌즈를 구비하여 조사되는 면의 광분포를 균일하게 한다.(도 4b 참조)The
상기 렌즈부(300)는 통상의 발광 다이오드에서 나오는 중심각의 빛을 아래면 및 윗면의 경사각에 따라 중심각의 빛을 원하는 방향으로 집광시키는 것으로, 도 4b 는 다양한 형태의 렌즈 형상을 통하여 발광 다이오드 전구의 배광을 제어한다.The
본 발명에서는 상기 렌즈부(300)는 상기 전면 케이스부(200)와 고정(도 5 참조)되어 상기 열 방출부(400)의 상부에 형성되어 렌즈의 탈부착을 용이하게 한다. In the present invention, the
본 발명에서는 상기 렌즈부(300)가 상기 발광 다이오드(110)에 접하는 면에 일정한 경사각을 주어서 상기 렌즈부(300) 내부의 빛의 흡수 및 반사를 방지하며, 경사각 및 경사 크기에 따라 배광을 조절할 수 있다. In the present invention, the
발광 다이오드를 조명용으로 사용할 경우에 있어서 중심각의 빛이 측면의 빛보다 매우 높고 발광 다이오드에서 측면으로 조사되는 거리가 중삼각으로 조사되는 거리보다 크기 때문에, 조사되는 측면의 조도가 중심각의 조도보다 매우 낮아지는 문제점이 발생하여 조사되는 면의 조도균일도가 매우 낮아지는 문제점이 있다. When the light emitting diode is used for illumination, the light of the central angle is much higher than the light of the side face, and the distance of the light emitted from the light emitting diode to the side is larger than the distance of the light irradiated by the middle angle. There is a problem that the illumination uniformity of the surface to be irradiated becomes very low.
이때, 렌즈의 경사각을 조절하여 중심각은 낮고 양쪽 측면의 광도가 높도록 배광을 조절하여 확산 배광이 이루어지도록 함에 따라 조사되는 면의 광분포를 균일하게 할 수 있다. (도 6 참조)At this time, by adjusting the inclination angle of the lens, the light distribution is controlled by adjusting the light distribution so that the central angle is low and the light intensity on both sides is high, so that the light distribution on the irradiated surface can be made uniform. (See Fig. 6)
상기의 예와 같이 확산 배광에 따른 광분포는 조명 상황에 따라서 집광되는 각도를 조절하여 조사되는 면의 광분포를 균일하게 하는 효과가 있다.As in the above example, the light distribution according to the diffused light distribution has the effect of making the light distribution on the irradiated surface uniform by adjusting the angle of condensing according to the illumination condition.
또한, 상기 렌즈부(300)가 편판형 렌즈일 경우에는 상기 렌즈부(300)에 확산제를 투과한 유리를 사용하여 전광 조명을 실현시켜, 비교적으로 각도에 대한 광도를 균일하게 한다. (도 7 참조)In the case where the
상기 열 방출부(400)는 히트싱크(410), 방열 케이스(420) 및 구동회로(422)를 포함한다.The
상기 히트싱크(410)는 상기 전면 케이스부(200)의 내부에 형성되어 상기 기판(120)과 전기적으로 연결되어 상기 발광 다이오드(110)에서 방출되는 열을 외부로 방출하며, 내부에 차단층 및 쿨링 팬(Cooling Fan)을 포함하기도 한다. The
상기 방열 케이스부(420)는 상기 히트싱크(410)를 감싸고 있는 상기 전면 케이스부(200)의 하부에 형성되며, 측면에 일정한 간격의 하나 이상의 홀을 구비하고, 상기 홀을 구비함에 따라 열을 외부로 방출시킨다.The heat
또한, 알루미늄, 구리 등의 방열재료로 형성되며, 내부에 상기 구동회로(422)를 포함한다. Further, it is formed of a heat radiating material such as aluminum or copper, and includes the
상기 구동회로(422)는 상기 방열 케이스부(420) 내부에 가로 또는 세로로 설치되어 설치상의 효율성을 증진시킨다.The driving
상기 베이스부(500)는 발광 다이오드 전구가 외부 장치와 전기적으로 연결되도록 한다.The
도 8, 도 9, 및 도 10 은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 경사면을 갖는 렌즈의 경사각에 따른 발광 다이오드 전구의 배광을 나타낸 도면이다.8, 9, and 10 are diagrams illustrating light distribution of a light emitting diode bulb according to an inclination angle of a lens having an inclined surface according to another embodiment of the present invention.
상기의 도면을 참조하면, 굴절매체인 렌즈에 의해 중심부의 빛은 바깥쪽으로, 바깥쪽의 빛은 안쪽으로 반사된다. Referring to the above drawings, the light at the center portion is reflected to the outside and the light at the outside is reflected to the inside by the lens which is a refraction medium.
본 발명에서 상기 렌즈의 아래면 경사의 각도에 따라 발광 다이오드의 중심각에서 발생하는 빛을 굴절시켜 중심각의 빛을 산란시키고, 측면 윗면 경사면의 각도에 의해 상기 산란된 빛을 집광하는 각도가 결정된다. 따라서 상기 렌즈의 아래면과 윗면의 경사면에 의해 빛을 효율적으로 확산시킨다.In the present invention, light generated at a center angle of the light emitting diode is refracted according to an angle of a lower surface inclination of the lens to scatter light at a central angle, and an angle at which the scattered light is condensed is determined by an angle of a side upper surface inclined surface. Therefore, light is efficiently diffused by the inclined surfaces of the lower surface and the upper surface of the lens.
상기 렌즈와 같이 윗면 및 아래면에 일정한 경사각을 형성하여 빛이 조사되는 면의 광분포를 균일하게 한다.As with the above-mentioned lens, the upper surface and the lower surface have a constant inclination angle so as to make the light distribution on the surface irradiated with light uniform.
도 11a 와 도 11b 는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 통합 렌즈를 사용한 발 광 다이오드 전구의 배광을 나타낸 도면으로써, 여러 개의 발광다이오드에 하나의 렌즈를 사용한 경우의 확산 배광을 나타낸 것이다.FIGS. 11A and 11B are diagrams illustrating light distribution of a light emitting diode bulb using an integrated lens according to another embodiment of the present invention. FIG. 11A and FIG. 11B show diffusion light distribution when one lens is used for a plurality of light emitting diodes.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It can be understood that
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 렌즈를 사용하여 발광 다이오드에서 방출되는 빛을 조명상황에 따른 배광 제어가 가능한 효과가 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to control the light distribution of the light emitted from the light emitting diode according to the lighting condition by using the lens.
또한, 렌즈를 통한 확산 배광에 의해 조사되는 면에 광분포가 균일하게 되는 효과가 있다.Further, there is an effect that the light distribution is uniform on the surface irradiated by the diffusion light distribution through the lens.
그리고, 확산제를 사용한 렌즈는 전반 배광에 의해 각도에 대한 광도가 균일하게 나타나는 효과가 있다.Further, the lens using the diffusing agent has the effect of uniformly displaying the luminous intensity with respect to the angle by the front light distribution.
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