KR20090095045A - 무경계면 ｌｅｄ 조명 유닛 - Google Patents

무경계면 ｌｅｄ 조명 유닛 Download PDF

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KR20090095045A KR1020080020114A KR20080020114A KR20090095045A KR 20090095045 A KR20090095045 A KR 20090095045A KR 1020080020114 A KR1020080020114 A KR 1020080020114A KR 20080020114 A KR20080020114 A KR 20080020114A KR 20090095045 A KR20090095045 A KR 20090095045A
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김대현
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양순모
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주식회사 자화라이텍
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Abstract

본 발명은 대형 조명기구를 형성하기 위해 이어붙이는 방식으로 배치되는 단위 LED 조명 유닛에 관련된 것이다. 본 발명에 의한 이어붙이는 방식으로 배치되는 무경계면 LED 조명 유닛은 바텀 샤시와; 상기 바텀 샤시의 내측부에 설치된 주 광원과; 상기 바텀 샤시의 가장자리 부에 설치된 측벽 광원과; 상기 측벽 광원의 빛을 입사 받아 전면 방향으로 확산하며, 상기 바텀 샤시의 가장자리 부에 장착되는 측벽과; 상기 측벽 위에 상기 바텀 샤시와 평행하게 설치되어, 상기 주 광원으로부터의 빛을 직접 입사 받고, 상기 측벽 광원으로의 빛을 상기 측벽을 통해 입사 받아, 전면에서 빛을 고르게 확산하는 조명판을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의한 LED 조명 유닛을 이용하여 대형 LED 조명 장치를 제조하면, 이어붙인 경계면이 전면 관측자에 의해 인식되지 않는 양질의 LED 조명 장치를 제공한다.
무경계면 조명 유닛, 무경계면 백라이트 유닛, 무경계면 LED 유닛

Description

무경계면 ＬＥＤ 조명 유닛{SEAMLESS LED LIGHT UNIT}
본 발명은 무경계면 LED 조명 유닛에 관련된 것이다. 더 상세하게, 본 발명은 대형 조명기구를 형성하기 위해 이어붙이기 방식으로 배치되는 단위 LED 조명 유닛에서 경계면이 관측되지 않는 무경계면 LED 조명 유닛에 관련된 것이다.
현재 널리 사용하고 있는 대다수의 표시장치(Display) 기술은 투과형을 기반으로 하고 있다. 투과형 표시장치란, 표시할 이미지를 조명하기 위한 백라이트를 필요로 하는 표시장치를 말한다. 통상적인 유형의 투과형 표시장치에는 액정 디스플레이, 광고판, 채널 디스플레이 및 아이콘 디스플레이를 포함한다. 전통적으로 투과형 표시장치는 백열전구 또는 냉음극 형광램프(cold cathod fluroescent lamp : CCFL)를 사용하였다. 최근 유독성의 수은(Hg)을 포함하고 있지 않으며, 색 재현성이 우수하고 저전력 고휘도를 발휘하는 발광다이오드 (LED: Light Emitting Diode)를 개발하여 사용하고 있는 추세이다.
또한, 이와 같은 투과형 표시장치에 사용하는 백 라이트는, 광원의 위치에 따라 측광형과 직하형으로 구분된다. 측광형은 표시 패널에 대해 일측면에 배치된 광원의 빛을 도광판으로 굴절시켜 표시 패널로 공급하는 구조로 되어 있다. 반면, 직하형은 표시 패널의 배면에 복수개의 광원을 배치하여 직접적으로 빛을 표시 패널로 공급하는 구조로 되어 있다.
도 1은 일반적으로 사용되고 있는 직하형 LED 조명 기구의 구조를 나타내는 분해 사시도이다. 직하형 LED 조명 기구는, 바텀 샤시(1)와 상기 바텀 샤시(1)의 가장자리에 조립된 측벽부(3)가 조명 기구의 기본적인 프레임을 구성한다. 상기 바텀 샤시(1)의 윗면에는 광원인 LED를 이용한 LED 광원 모듈(5)이 매트릭스 형식으로 배치된다. 광원인 LED 및 광원 모듈(5)에 대해서는 이미 당해 기술자들에게는 잘 알려진 내용이므로 여기서 상세한 설명은 생략한다. 그리고, 측벽부(3)의 윗면에 조명 기구의 전면에 해당하는 조명판(7)이 부착된다. 조명판(7)은 그 아래에 놓인 광원 모듈(5)에서 출사된 빛을 받아 조명판(7) 전면으로 고르게 빛을 확산해야 하므로, 확산 기능을 갖는 광학 물질로 형성하는 것이 바람직하다. 일례로 조명판(7)은 아크릴 등의 투명 합성수지로 형성할 수도 있고, PMMA(Poly Methyl Meth Acrylate) 등과 같은 도광판 물질에 광산란재나 알루미늄 파티클과 같은 반사입자를 확산시켜 만들 수도 있다. 이와 같이 조명판(7)의 재질도 잘 알려진 여러 물질 중에 선택하여 사용할 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
이와 같은 종래의 직하형 LED 조명 기구를 응용하여, 대형 LED 조명 기구를 만들기 위해서는 대표적인 다음 두 가지 방법 중 어느 하나를 생각할 수 있다. 첫 번째는, LED 조명 기구 자체를 원하는 크기에 맞추어 대형으로 제작하는 것이다. 이 경우는 조명판 자체를 크게 제작하여야 하므로, 제작할 수 있는 크기에 한도가 있다. 두 번째로는, 단위 LED 조명 유닛 여러 개를 타일 붙이듯이 매트릭스 방식 으로 이어 붙여 넓은 발광면적을 갖는 대형 LED 조명 기구를 제작하는 방법이다. 경제적인 측면 및 활용 가능성의 측면에서, 두 번째 방법이 가장 널리 적용되고 있다. 대형 LED 조명 기구에 적용된 예는 아니지만, 액정 모니터와 같은 소형 LCD 제품의 백라이트 시스템에서 이와 같은 방식을 적용한 예가 있다. 타 발명인이 대한민국 특허청에 출원한 출원번호 10-2005-0133532로서, 단위 LED 발광 유닛을 사방 연속으로 배열을 하여 원하는 크기의 백라이트를 형성하였다. 특히, 백라이트 전면에 걸쳐 고른 광 휘도 분포를 갖도록 하기 위해, 단위 LED 발광 유닛의 측벽부를 투명재질로 사용하고, 조립된 백라이트 전면에 광 확산판과 같은 광학 시트를 배치하는 구조를 개시하고 있다. 그러나, 이와 같은 단위 LED 발광 유닛을 조립하는 방식을 본 발명에 관련이 있는 대형 LED 조명 기구를 제조하는데 적용할 수는 없다. 왜냐하면, 상기 발명은 발광면 전면에 고른 광 휘도를 확보하기 위해, 광 확산판을 사용하였는데, 대형 LED 조명기구에서는 결국 광 확산판을 크게 제조해야 한다는 근본적인 문제에 다시 직면하기 때문이다. 하여 광 확산판을 더 추가하지 않으면서도 전면에 광 휘도를 확보하여야 하는 필요성이 생긴다. 도 2a는 종래 기술에 의한 LED 조명 유닛 두 개를 서로 맞붙여 제조한 LED 조명장치에서의 광 휘도 분포를 나타내는 그래프이다. 경계면에서 광휘도가 현저히 떨어지는 것을 알 수 있다. 반면에 도 2b는 측벽부의 재질을 투명한 재질 혹은 도광판의 재질을 사용한 LED 조명장치에서의 광 휘도 분포를 나타내는 그래프이다. 도 2a의 경우보다는 약간 개선은 되어 보이지만, 실제로 거의 차이가 없음을 알 수 있다.
이와 같이, 대형 LED 조명 기구를 제조하기 위해서는, 복수개의 단위 LED 조명 유닛들을 타일을 붙이는 방식으로 이어 붙여서 제작해야 한다. 그러나, 단위 LED 조명 유닛의 측벽부는 중앙부(내측부)에 비해 광 휘도가 현저하게 떨어지는 것이 보통이다. 하여, 단위 LED 조명 유닛들을 이어 붙여 만든 대형 LED 조명 장치는 이어 붙인 부분이 전면에서 쉽게 관측되는 문제점이 발생한다. 이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술에 의한 문제점을 해결하기 위해, 단위 LED 조명 유닛을 이어 붙임에 있어, 이음부가 발생하지 않는 단위 LED 조명 유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 바텀 샤시와; 상기 바텀 샤시의 내측부에 설치된 주 광원과; 상기 바텀 샤시의 가장자리 부에 설치된 측벽 광원과; 상기 측벽 광원의 빛을 입사 받아 전면 방향으로 확산하며, 상기 바텀 샤시의 가장자리 부에 장착되는 측벽과; 상기 측벽 위에 상기 바텀 샤시와 평행하게 설치되어, 상기 주 광원으로부터의 빛을 직접 입사 받고, 상기 측벽 광원으로의 빛을 상기 측벽을 통해 입사 받아, 전면에서 빛을 고르게 확산하는 조명판을 포함하는 것을 특징으로 하는 무경계면 LED 조명 유닛을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 측벽 광원에서 상기 측벽으로 입사된 빛은 상기 전면으로 고르게 확산됨과 동시에, 상기 측벽의 외측면으로도 확산 출사 되는 것을 특 징으로 하는 무경계면 LED 조명 유닛을 제공한다.
상기 본 발명은 복수개의 단위 LED 조명 유닛을 매트릭스 배열식으로 이어 붙여 대형 LED 조명기구를 제조함에 있어, 단위 LED 조명 유닛의 내측부와 경계부에서 광 휘도 분포가 균일한 것을 특징을 한다. 따라서, 본 발명에 의한 LED 조명 유닛을 이용하여 대형 LED 조명 장치를 제조하면, 이어붙인 경계면이 전면 관측자에 의해 인식되지 않는 양질의 LED 조명 장치를 제공한다. 즉, 본 발명에 의한 무경계면 LED 조명 유닛을 사용하면, 크기와 모양에 제한 없이 대형 LED 조명 기구를 제조할 수 있다는 효과가 있다. 또한, 단위 LED 조명 유닛 단위로 제어, 관리를 할 수 있어, 대형 LED 조명 장치를 제조, 관리하는 데 있어 비용이 절감되는 부수적인 효과를 얻을 수 있다.
이하 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다. 도 3은 본 발명에 의한 무경계면 LED 조명 유닛의 구조를 나타내는 단면도이다. 화살표는 빛의 진행 경로를 나타낸 것이다.
본 발명에 의한 매트릭스방식으로 배치되는 무경계면 LED 조명 유닛을 구성하기 위해서는, 단위 LED 조명 유닛의 면적에 상응하는 바텀샤시(101)를 준비한다. 그리고, 상기 바텀 샤시(101)의 윗면에는 조명 장치의 광원인 LED를 포함하는 주 광원모듈(105a)을 매트릭스 형식으로 배열한다. 주 광원 모듈 (105a)들은 하나의 혹은 여러 개의 PCB 기판(109) 위에 배치할 수도 있다. 특히, 본 발명에서는 바텀 샤시 (101)의 가장자리, 즉, 측벽부(103)가 조립될 위치에는 측벽용 광원모듈(105b)을 설치하여야 한다. 그리고, 측벽용 광원모듈(105b) 바로 위에 측벽부(103)를 설치한다. 여기서, 측벽부(103)는 그 바닥면 (205)과 접촉하는 측벽용 광원모듈 (105b)로부터 방사된 빛을 유도하여 윗면(215)로 출사 시킬 수 있어야 한다. 상기 측벽 광원모듈(105b)에서 상기 측벽부(103)로 입사된 빛은 상기 전면으로 고르게 확산됨과 동시에, 상기 측벽부(103)의 외측면으로도 확산 및 출사 되는 것이 더욱 바람직하다. 따라서, 측벽부(103)의 재질은 도광판과 같은 재질을 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 측벽부(103)의 윗면에는 하부의 바텀 샤시 (101)의 크기와 거의 동일한 크기를 갖는 조명판(107)이 부착된다. 상기 조명판 (107)은 그 아래에 놓인 주 광원모듈(105a)에서 출사된 빛을 받아 조명판 (107) 전면으로 고르게 빛을 확산해야하므로, 확산 기능을 갖는 광학 물질로 형성하는 것이 바람직하다. 제조의 편이성을 위해 상기 측벽부(103)와 조명판(107)은 동일한 재질로 형성할 수도 있다. 예를 들어, 상기 측벽부(103) 및 조명판(107)은 투명 플라스틱 혹은 유리로 제작하고, 안쪽 및/또는 바깥쪽 표면에 산란 패턴을 부착하거나 형성할 수 있다. 또는, 확산재가 섞인 투명 플라스틱 혹은 유리로 제작할 수도 있다. 본 발명에 의한 단위 LED 조명 유닛은 정면에서 관찰했을 때, 조명판(107)의 전면에서 내측부 및 가장자리 부분에서 광 휘도가 차이 없이 거의 동일하게 나타난다.
도 4는 본 발명에 의한 무경계면 LED 조명 유닛 두 개를 서로 맞붙여 제조한 LED 조명장치에서의 광 휘도 분포를 나타내는 그래프이다. 도 2a와 도 2b및 도 4 를 비교하면, 본 발명에 의한 LED 조명 유닛을 이어 붙인 경계면에서의 광 휘도는 조명판 중앙부에서의 광 휘도와 차이 없이 LED 조명 장치 전면에 걸쳐 고르게 분포되는 것을 알 수 있다. 본 발명에 의한 무경계면 LED 조명 유닛을 한 평면상에서 타일을 이어 붙이듯이 작업하면, 원하는 크기와 형상을 갖는 대형 LED 조명 장치를 제조할 수 있다. 도 5는 본 발명에 의한 무경계면 LED 조명 유닛 복수개를 매트릭스 형식으로 이어붙여 제조한 대형 LED 조명 장치의 일례를 나타내는 사시도이다.
이하, 본 발명에 의한 무경계면 LED 조명 유닛에 대하여, 제조의 편이성 및 그 특성을 더욱 향상시키기 위해 고려할 수 있는 몇 가지 실시 예들에 대하여 살펴본다. 도 6은 도 3에서의 측벽부(103)와 조명판(107)을 별도로 제작하여 조립하지 않고, 하나의 단일 몸체로 형성한 경우를 나타내는 단면도이다. 이와 같은 구조에서는, 단위 LED 조명 유닛의 면적에 상응하는 바텀 샤시(101)를 준비하고, 상기 바텀샤시(101)의 윗면에는 PCB 기판(109)를 배치하고, PCB 기판(109) 위에 주 광원모듈(105a)을 매트릭스 형식으로 배열한다. 바텀샤시(101)의 가장자리에는 측벽용 광원모듈(105b)을 설치한다. 상판(207)과 상기 상판(207)에 수직한 4개의 측판 (203)들을 포함하는 단일 몸체로 형성된 발광부(201)를 상기 바텀 샤시(101)와 조립한다. 이때, 상기 측판(203)의 바닥면(205)은 상기 측벽용 광원모듈(105b)와 직접 접촉하도록 조립하는 것이 바람직하다.
도 7은 본 발명에 의한 무경계면 LED 조명 유닛에서 생각할 수 있는 것으로, 오목한 그릇 모양의 바텀 샤시를 갖는 LED 조명 유닛의 예를 나타내는 단면도이다. 이 경우는, 바텀 샤시(101)가 평면형상이 아니고, 기저부(101a)와 상기 기저부 (101a)의 가장자리에서 윗 쪽으로 연장된 측면부(101b)가 형성되어 오목한 그릇 구조를 갖는다. 상기 기저부(101a)에는 PCB 기판(109)를 장착하고, 그 위에 복수개의 주 광원모듈(105a)이 배치된다. 또한, 측면부(101b)의 끝단은 다시 기저부 (101a)와 평행한 방향으로 꺾인 플랜지부(101c)를 형성하여 조명판(107)과 조립이 용이하도록 되어 있다. 특히, 이 경우에도 조명판(107)의 가장자리 부분에서도 조명판(107)의 내측부와 거의 동일한 광 휘도를 확보하도록 하기 위해 상기 플랜지부 (101c)에는 측벽용 광원모듈(105b)을 배치하는 것이 바람직하다. 이 경우에는 바텀 샤시(101) 자체가 주 광원모듈(105a)들을 수용할 수 있도록 공간을 확보한 것으로 조명판(107)이 평면판상의 것을 사용하고, 별도의 측벽부(103)를 구비하지 않는 경우를 제시한 것이다.
도 7에서는 조명판(107)이 평면 형상이고, 바텀 샤시(101)가 오목한 그릇 형상인 것을 나타내었다. 그러나, 이 경우에는, 조명판(107)과 측벽용 광원모듈 (105b)이 직접 접촉하고 있어, 측벽용 광원모듈 (105b)에서 방사된 빛이 고르게 확산될 기회가 상당히 적어진다. 따라서, 전면에서 보면, 측벽용 광원모듈(105b)의 LED 모양이 광 휘도 분포의 형상으로 재현되는 문제점이 발생할 수 있다. 즉, LED 부분은 더 밝고, 그 주변은 좀더 어두워 보이는 2차적인 광 휘도의 분포가 불균일 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 2차적인 광 휘도 불균일 문제를 해결하기 위해서는, 측벽용 광원모듈(105b)에서 방사된 빛이 전면으로 출사되기까지 어느 정도 확산하는 것이 필요하다. 하여, 도 7의 경우와 도 6의 경우를 적절히 조합한 구조를 생각할 수 있다. 즉, 도 8에서 나타난 바와 같이, 상판(207)과 측판(203) 이 일체로 형성된 발광부(201)와 오목한 그릇 모양을 갖는 바텀 샤시(101)를 조립한 구조를 생각할 수 있다. 이 경우, 바텀 샤시(101)의 기저부(101a)와 플랜지부 (101c)에 각각 주 광원모듈(105a)와 측벽용 광원모듈(105b)를 배치하여 경계면이 관측되지 않는 LED 조명 유닛을 완성한다.
이상 설명한 바와 같은 실시 예들에서는 광원 모듈의 빛이 직접 측벽부 혹은 측면의 바닥면을 통해 직접 측벽부의 상면부로 광이 전달되는 구조로 되어 있다. 즉, 앞에서 설명한 실시 예들에서는 측벽용 광원모듈(105b)들이 측벽부(103)혹은 측판(203)의 바닥면(205)에 직접 접촉하여 측벽부(103) 혹은 측판 (203) 내부로 광을 입사하고 확산하는 구조로 되어 있다. 따라서, 측벽부(103) 혹은 측판(203)의 정면에서 관측하면, 측벽용 광원모듈(105b)에 부착된 광원 LED의 모양이 그대로 재현되는 문제가 발생한다. 즉, LED의 중앙부는 조금더 밝고 LED 이외의 부분으로 갈수록 광 휘도가 떨어져 보이는 문제가 발생할 수 있다. 이것은, 도 7에서 언급되었던 문제점으로서, 더욱 밝기가 높은 LED를 사용할 경우, 또는 도 8의 경우와 같이 측판(203)의 길이가 짧은 경우 더욱 심하게 나타날 수 있다. 이와 같이 본 발명에 의해 경계부가 관측되지 않도록 설계한 단위 LED 조명 유닛에서도 발생할 수 있는 측벽용 광원모듈(105b) 자체의 광 휘도 불균일성을 더욱 개선하기 위해 측벽용 광원모듈(105b)이 측벽부(103) 혹은 측판(203)의 수직면과 접촉하여, 광이 입사된 후에, 측벽부 (103) 혹은 측판(203) 내부에서 확산을 하도록 하는 것이 더욱 바람직하다.
도 9는 측벽부 혹은 측판에 대응하는 측벽용 광원모듈에서 방사되는 빛이 측 벽부의 바닥면이 아닌 수직면을 통해 입사되는 구조를 갖는 LED 조명 유닛의 확대 단면도이다. 단위 LED 조명 유닛의 면적에 상응하는 바텀 샤시(101)를 준비하고, 상기 바텀 샤시(101)의 윗면에는 PCB 기판(109)를 배치한다. 그리고, PCB 기판 (109) 위에 주 광원 모듈(105a)을 매트릭스 형식으로 배열한다. 이 경우, 바텀 샤시(101)의 가장자리에는 측벽부(103) 혹은 측판(203)과의 조립을 용이하게 하며, 측벽용 광원모듈(105b)을 설치하는 측벽광원 마운팅부(301)를 더 설치한다. 가장 간단하게 형성할 수 있는 측벽광원 마운팅부(301)의 구조는, 삼각 기둥의 형상을 갖는 프로파일로서, 상기 삼각 기둥의 직교하는 두 면중 어느 한 면이 바텀샤시(101)와 접하고, 다른 한 면은 도 3의 측벽부(103) 혹은 도 6의 측판(203)의 안쪽 수직면(305)과 접하며, 빗면이 주 광원 모듈(105a)들이 설치된 쪽을 향하도록 조립한다. 빗면의 경사도는, 본 실시 예에서는 약 45인 경우를 도시하였으나, 20도 내지 70도 사이에서 설계자의 설계의도에 따라 결정한다. 상기 측벽광원 마운팅부 (301)의 빗면 안쪽에는 PCB 기판(109)이 설치되고, PCB 기판(109) 위에 측벽용 광원모듈 (105b)이 설치된다. 특히, 측벽용 광원모듈(105b)는 측벽부(103) 혹은 측판 (203)의 안쪽 수직면(305)과 직접 접촉하여 광을 입사시키도록 한다. 또한 더욱 바람직하게는, 입사된 광을 전면 방향으로 보내기 위해, 측벽부 (103) 혹은 측판 (203)의 외주부에 측벽부 반사면 (211)을 형성하여, 측벽용 광원모듈(105b)로부터 입사된 광을 전면 방향으로 반사시키는 것이 바람직하다. 측벽부 반사면(211)은 고 반사물질을 도포하거나, 반사 시트를 부착하여 형성할 수도 있고, 산란 패턴이나, 그레이팅 패턴을 형성할 수도 있다. 또 다른 방법으로는 측벽 부 반사면(211) 자체를 거울면으로 형성할 수도 있다. 또한, 측벽부 반사면(211)의 경사 각도 역시, 본 실시 예에서는 약 45도인 경우를 예로 보였으나, 이에 한정되는 것이 아니고, 20도 내지 70도의 범위에서 설계자의 의도에 따라 결정하는 것이 바람직하다. 또한, 측벽부 반사면(211)을 형성하기 위해 측벽부(103) 혹은 측판(203)의 아래단을 모따기 하게 된다. 이로써 조립시 견고성이 떨어질 수 있는데, 이를 보완하기 위해 도 9에 도시한 바와 같이 바텀 샤시(101)의 가장자리를 L자 형으로 구부려서 측벽부 (103) 혹은 측판(203)을 지지할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.
결국, 측벽부(103) 혹은 측판(203)의 안쪽 수직면(305)으로 통해 입사한 광은 측벽부 반사면(211)에 의해 반사되고, 측벽부(103) 혹은 측판(203) 내부에서 확산하면서, 전면으로 진행한다. 이와 같이 측벽용 광원 모듈(105b)에서 방사된 빛들은 측벽부(103) 혹은 측판(203) 내부에서 1차적인 확산이 이루어져 LED 형상이 LED 조명 유닛의 관측 정면에서 재현되지 않고 더욱 고르게 확산 되는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 측벽광원 마운팅부(301)의 주 광원모듈(105a)를 바라보는 빗면의 표면에는 반사물질로 주 광원 반사층(301a)을 형성하는 것이 바람직하다. 이는, 주 광원모듈(105a)에서 방사되는 빛을 손실 없이 전면으로 반사시키기 위함이다.
도 10은 측벽용 광원 모듈을 측벽부 혹은 측판과 직접 접촉시키지 않고, 반사광으로 만들어 입사시킴으로써 측벽용 광원 모듈의 LED 형태 재현성을 더욱 감소 시키는 구조를 나타내는 확대 단면도이다. 이 구조에서는, 단위 LED 조명 유닛의 면적에 상응하는 바텀 샤시(101)를 준비하고, PCB 기판(109)를 설치한다. 상기 PCB 기판(109) 위에, 주 광원모듈(105a)을 매트릭스 형식으로 배열한다. 또한, 바텀 샤시(101)의 가장자리에는 측벽용 광원모듈(105b)들을 배치한다. 이 경우에는 주 광원모듈(105a)와 측벽용 광원모듈(105b)는 모두 전면을 향하게 설치한다. 그리고, 측벽용 광원모듈(105b)에서 출사하는 광을 도 3의 측벽부(103) 혹은 도 6의 측판(203)으로 향하게 하기 위해서, 측벽용 광원모듈(105b)을 덮는 측벽광원 반사판(303)을 설치한다. 측벽광원 반사판(303)은 측벽부(103) 혹은 측판(203)의 안쪽 수직면(305)과 바텀 샤시(101)를 연결하는 빗면 형태로 조립하는 것이 바람직하다. 본 실시 예에서는 상기 측벽광원 반사판 (303)의 설치 경사각도를 약 45도인 경우를 예로 들었으나, 이에 한정되는 것이 아니고 20도 내지 70도 사이에서 설계자의 의도에 따라 결정하는 것이 바람직하다. 또한, 측벽광원 반사판(303)의 양면에는 고반사물질로 코팅하거나, 반사시트를 부착하여 주 광원모듈(105a) 및 측벽용 광원모듈(105b)의 빛을 반사시키는 주 광원반사층(301a)과 측벽광원 반사층(301b)을 각각 형성하는 것이 바람직하다. 주 광원반사층 (301a)은 주 광원에서 방사한 빛들을 손실 없이 전면 방향으로 보내기 위한 것이다. 그리고, 측벽광원 반사층(301b)은 측벽용 광원모듈 (105b)에서 방사한 빛을 측벽부(103) 또는 측판(203)의 수직면(305)으로 입사시키기 위한 것이다. 측벽부(103) 또는 측판(203) 안으로 입사된 광을 전면 방향으로 보내기 위해, 측벽부(103) 혹은 측판(203)의 외주부에 측벽부 반사면(211)을 형성하는 것이 바람직하다. 측벽부 반사면 (211)은 고반사물질을 도포하거나, 반사 시트를 부착하여 형성할 수도 있고, 산란 패턴이나, 그레이팅 패턴을 형성할 수도 있다. 또 다른 방법으로는 측벽부 반사면(211) 자체를 거울면으 로 형성할 수도 있다. 또한, 측벽부 반사면(211)의 경사 각도 역시, 본 실시 예에서는 약 45도인 경우를 예로 보였으나, 이에 한정되는 것이 아니고, 20도 내지 70도의 범위에서 설계자의 의도에 따라 결정하는 것이 바람직하다. 이로써, 측벽용 광원모듈(105b)에서 방사된 빛은 전면을 향해 진행하다가 측벽광원 반사판(303)에 의해 반사되어 안쪽 수직면(305)을 통해 측벽부(103) 혹은 측판(203)으로 입사된다. 그리고, 입사한 광은 측벽부 반사면(211)에 의해 반사되어, 측벽부(103) 혹은 측판(203) 내부에서 확산하면서, 전면 방향으로 진행한다. 이와 같이 측벽용 광원모듈(105b)에서 방사된 빛들은 측벽광원 반사판(303)의 측벽광원 반사층(301b)에 의해 반사되면서 1차적으로 확산이 이루어진 후에 측벽부(103) 혹은 측판(203)으로 입사된다. 그리고, 측벽부 반사면(211)에 의해 2차적인 반사와 확산이 이루어져 LED 형상이 전면에서 재현되지 않고 더욱 고르게 확산 되는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 가장 주안점인 개념은 단위 LED 조명 유닛을 여러 개 이어 붙여 제작한 조명 장치를 전면에서 보았을 때, 마치 하나의 LED 조명 장치처럼 전면에 걸쳐 균일한 휘도분포를 확보하는 것이다. 이러한 고른 휘도 분포를 결정하는 요인에는 바텀 샤시(101)에 설치되는 주 광원모듈(105a)들의 배치 간격과, 바텀 샤시(101)과 조명판(107) (혹은 발광부 상판(207))과의 거리 관계에도 밀접한 영향을 받는다. 그 상세한 관계에 대해서는 본 발명의 핵심적 요인이 아니기 때문에 여기서는 생략한다. 다만, 이 관계에 의해 조명판(107) 혹은 발광부 상판(207)과 바텀 샤시(101) 사이의 거리를 충분히 이격시키는 설계가 필요할 경우도 있다. 즉, 도 7 및 8에서 나타난 것과 같은 구조를 갖는 경우가 있을 수 있다. 이러한 경우에, 도 9 및 10과 같은 측벽용 광원(105b)의 LED 형상이 전면에서 재현되지 않도록 하기 위한 구조를 도입하는 것이 더욱 바람직하다. 이 경우에 대해서는 도 11과 12에 나타내었다. 이 경우에 있어서의 기본적인 개념은 바텀샤시(101)가 도 8에서와 같이 오목한 그릇 형상을 가지며, 측벽용 광원의 구조는 도 9 및 도 10에서 설명한 것과 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다. 도 11은 바텀 샤시가 오목한 그릇 형상을 가지며, 측벽용 광원이 측벽부 혹은 측판의 수직면에 직접 접촉하여 입사되는 구조를 나타내는 확대 단면도이다. 도 12는 바텀 샤시가 오목한 그릇 형상을 가지며, 측벽용 광원이 측벽부 혹은 측판의 수직면에 직접 접촉하지 않고, 측벽광원 반사판(303)의 측벽광원 반사층(301b)에 의해 입사되는 구조를 나타내는 확대 단면도이다.
지금까지 본 발명에 의한 LED 조명 유닛 대한 설명은 그 개념을 확실하게 설명하기 위해 가장 단순한 형태인 사각구조를 기준으로 설명하였다. 그러나, 본 발명에 의한 무경계면 LED 조명 유닛은 그 모양을 다양하게 구성할 수 있다. 도 13에는 본 발명에 의해 제조한 다양한 형태를 갖는 무경계면 LED 조명 유닛들의 예를 나타내었다. 그리고, 이 다양한 모양을 갖는 무경계면 LED 조명 유닛들을 타일 붙이듯이 조립하면, 다양한 크기 다양한 형상을 갖는 LED 조명장치를 제작할 수 있으며, 이렇게 제작된 대형 LED 조명장치는 마치 한 개의 LED 조명장치로 제작한 것과 같이 균일한 면 발광 휘도 분포를 갖는다. 도 14에는 본 발명에 의한 다양한 형태를 갖는 무경계면 LED 유닛들을 타일 방식으로 이어 붙임하여 제조한 대형 LED 조명 장치의 예를 나타내었다.
앞에서 설명하고 도면에 나타낸 본 발명의 실시 예들은, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다.
도 1은 종래 기술에 의한 직하형 LED 조명 기구의 구조를 나타내는 분해 사시도
도 2a는 종래 기술에 의한 LED 조명 유닛 두 개를 서로 맞붙여 제조한 LED 조명장치에서의 광 휘도 분포를 나타내는 그래프
도 2b는 종래 기술에 의한 투명한 측벽부를 갖는 LED 조명 유닛 두 개를 서로 맞붙여 제조한 LED 조명장치에서의 광 휘도 분포를 나타내는 그래프
도 3은 본 발명에 의한 무경계면 LED 조명 유닛의 구조를 나타내는 단면도
도 4는 본 발명에 의한 무경계면 LED 조명 유닛 두 개를 서로 맞붙여 제조한 LED 조명장치에서의 광 휘도 분포를 나타내는 그래프
도 5는 본 발명에 의한 무경계면 LED 조명 유닛 복수개를 매트릭스 형식으로 이어붙여 제조한 대형 LED 조명 장치의 일례를 나타내는 사시도
도 6은 측벽부와 조명판을 하나의 단일 몸체로 형성한 발광부를 갖는 LED 조명 유닛의 예를 나타내는 단면도
도 7은 오목한 바텀 샤시를 갖는 LED 조명 유닛의 예를 나타내는 단면도
도 8은 오목한 바텀 샤시와 측벽부와 조명판을 하나의 단일 몸체로 형성한 발광부를 갖는 LED 조명 유닛의 예를 나타내는 단면도
도 9는 측벽용 광원모듈의 광을 측벽부의 측면에 직접 접촉하여 측벽부 내로 광을 입사하는 구조를 갖는 LED 조명 유닛의 예를 나타내는 단면도
도 10은 측벽용 광원모듈의 광을 반사광으로 만들어 측벽부의 측면으로 광을 입사하는 구조를 갖는 LED 조명 유닛의 예를 나타내는 단면도
도 11은 바텀 샤시가 오목한 그릇 형상이고, 측벽용 광원이 측벽부의 수직면에 직접 접촉하여 광을 입사하는 구조를 나타내는 확대 단면도
도 12는 바텀 샤시가 오목한 그릇 형상이고, 측벽용 광원이 측벽부의 수직면에 직접 접촉하지 않고, 광을 입사하는 구조를 나타내는 확대 단면도
도 13은 본 발명에 의한 다양한 형태를 갖는 무경계면 LED 조명 유닛들의 예를 나타내는 도면
도 14는 본 발명에 의한 다양한 형태를 갖는 무경계면 LED 유닛들을 타일 방식으로 이어 붙임하여 제조한 대형 LED 조명 장치의 예를 나타내는 도면
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 101: 바텀 샤시 3, 103: 측벽부 5: 광원 모듈
105a: 주 광원모듈 105b: 측벽용 광원모듈
7, 107: 조명판 109: PCB 기판
101a: 기저부 101b: 측면부 101c: 플랜지 부
201: 발광부 203: (발광부) 측판 207: (발광부) 상판
205: 측벽부 바닥면 211: 측벽부 반사면 215: 측벽부 윗면
301: 측벽광원 마운팅부 303: 측벽광원 반사판 305: (안쪽) 수직면
301a: 주 광원 반사층 301b: 측벽광원 반사층

Claims (10)

  1. 바텀 샤시와;
    상기 바텀 샤시의 내측부에 설치된 주 광원과;
    상기 바텀 샤시의 가장자리 부에 설치된 측벽 광원과;
    상기 측벽 광원의 빛을 입사 받아 전면 방향으로 확산하며, 상기 바텀 샤시의 가장자리 부에 장착되는 측벽과;
    상기 측벽 위에 상기 바텀 샤시와 평행하게 설치되어, 상기 주 광원으로부터의 빛을 직접 입사 받고, 상기 측벽 광원으로의 빛을 상기 측벽을 통해 입사 받아, 전면에서 빛을 고르게 확산하는 조명판을 포함하는 것을 특징으로 하는 무경계면 LED 조명 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측벽 광원에서 상기 측벽으로 입사된 빛은 상기 전면으로 고르게 확산됨과 동시에, 상기 측벽의 외측면으로도 확산 출사 되는 것을 특징으로 하는 무경계면 LED 조명 유닛.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 측벽과 상기 조명판이 한 몸체로 형성된 것을 특징으로 하는 무경계면 LED 조명 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 측벽 광원은 상기 측벽의 바닥면과 직접 접촉하여 광을 상기 측벽 내부로 입사하는 것을 특징으로 하는 무경계면 LED 조명 유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 측벽 광원은 상기 측벽의 바닥면과 수직인 수직면을 통해 상기 측벽 내부로 입사하는 것을 특징으로 하는 무경계면 LED 조명 유닛.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 측벽의 수직면을 통해 상기 측벽 내부로 입사한 광을 상기 전면 방향으로 반사시키는 측벽 반사면이 상기 측벽 외주부에 더 형성된 것을 특징으로 하는 무경계면 LED 조명 유닛.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 측벽 광원은 상기 측벽의 바닥면과 수직인 수직면에 직접 접촉하여 광을 상기 측벽 내부로 입사하는 것을 특징으로 하는 무경계면 LED 조명 유닛.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 측벽 광원은 상기 측벽과 상기 바텀 샤시가 결합하는 부위에서 상기 전면 방향을 향하도록 배치되고;
    상기 측벽 광원의 빛을 상기 측벽으로 향하도록 상기 측벽 광원을 덮는 측벽광원 반사판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무경계면 LED 조명 유닛.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 측벽광원 반사판의 양 표면 중 적어도 어느 한 표면에는 고 반사물질로 형성된 반사층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 무경계면 LED 조명 유닛.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 측벽 광원에서 방사된 빛은 상기 측벽광원 반사판의 표면에서 반사되어 상기 측벽의 수직면을 통해 입사되는 것을 특징으로 하는 무경계면 LED 조명 유닛.
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KR102439200B1 (ko) * 2021-10-29 2022-09-02 고려대학교 세종산학협력단 살균일체형조명시스템

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