KR20110037336A - 광 확산 렌즈가 형성된 ｌｅｄ 조명장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광 확산 렌즈가 형성된 LED 조명장치에 관한 것으로서, 소비전력은 유지하면서도 빛의 확산성을 개선시키고 조도를 향상시킬 수 있는 광 확산 렌즈가 포함된 구성의 LED 조명장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 어느 일 부분에 히트싱크가 형성되고 열전도율이 우수한 금속소재로 이루어진 본체(110)와; 상기 본체(110)의 일면에 위치하고 최소 하나 이상의 LED(121)가 실장된 LED기판(120)과; 상기 LED(121)로부터 빛이 조사되는 일방향 위치하고 각각의 LED(121)에 대응 배치되는 광 확산 렌즈(140);를 포함하는 것으로, 상기 광 확산 렌즈(140)는 투명한 합성수지 또는 유리 소재로 이루어지며, 전체적으로 반구 형상을 갖되, 상부는 만곡되고 둘레는 빛의 굴절을 위해 일정 각도로 깎여진 경사면(141) 다수개가 방사상으로 배치 형성된 것을 특징으로 한다.
광 확산 렌즈, LED 조명장치, 빛의 굴절, 빛의 집광

Description

광 확산 렌즈가 형성된 ＬＥＤ 조명장치 {ILLUMINATING DEVICE USING LIGHT EMITTING DIODE SECONDARY LENS}
본 발명은 광 확산 렌즈가 형성된 LED 조명장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, LED로부터 빛이 조사되는 일 방향에 빛의 확산성을 개선시키고 조도를 향상시킬 수 있는 광 확산 렌즈가 더 포함된 LED 조명장치에 관한 것이다.
기존의 필라멘트 및 방전 발광식 전구는 전력소모가 많고 내구성이 좋지 않은 단점이 있으며, 공급된 전력의 상당 부분이 열로 방출되기 때문에 실제 조명에 이용되는 가시광선으로 출력되는 에너지는 사용된 전력의 5 ~ 28% 정도에 불과하여 에너지 효율이 매우 떨어지는 단점이 있었다.
이에 반해, LED(Light Emitting Diode : 발광다이오드)는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전압을 가하면 빛을 발산하는 반도체 소자로서, 크기 및 소비전력 대비 휘도가 높고, 사용수명이 길며, 제조비용도 저렴한 등 많은 장점이 있어 기존의 전구를 대체하는 조명 또는 표시수단으로 그 사용도가 높아지고 있다. 또한, 이 러한 LED는 통상 50 ~ 60% 정도의 높은 에너지 효율을 갖고 있어 보다 적은 에너지로 양질의 조명을 제공할 수 있기 때문에, 기존의 전구를 대체할 새로운 조명수단으로 각광받고 있다.
그러나, 이와 같은 LED 소자로부터 발광되는 빛은 밝기는 뛰어나지만 빛의 확산폭이 좁고 직진성을 갖기 때문에 조명으로의 이용이 극히 제한적인 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점은 해소하고자, LED 조명장치 내에 빛을 확산시키기 위한 오목렌즈 등을 추가 설치하기도 하였으나 이는 빛의 확산 과정에서 조도가 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 종래에는 LED 조명장치 내에서 LED가 설치된 베이스 자체를 소정 각도로 절곡하거나 측방향으로 추가 설치하는 구조적 변화를 시도하고 있으나, 이와 같이, 측방향으로 절곡되거나 추가설치된 베이스 내에 LED를 설치하는 구조는 부품배치 및 배선연결에 어려움이 있었고, 그로 인해 생산성이 저하되는 문제점도 있었다.
따라서, 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 소비전력은 유지하면서도 빛의 확산성을 개선시키고 조도를 향상시킬 수 있는 광 확산 렌즈가 형성된 LED 조명장치를 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로, 본 발명은 어느 일 부분에 히트싱크가 형성되고 열전도율이 우수한 금속소재로 이루어진 본체와; 상기 본체의 일면에 위치하고 최소 하나 이상의 LED가 실장된 LED기판과; 상기 LED로부터 빛이 조사되는 일방향 위치하고 각각의 LED에 대응 배치되는 광 확산 렌즈;를 포함하는 것으로, 상기 광 확산 렌즈는 투명한 합성수지 또는 유리 소재로 이루어지며, 전체적으로 반구 형상을 갖되, 상부는 만곡되고 둘레는 빛의 굴절을 위해 일정 각도로 깎여진 경사면 다수개가 방사상으로 배치 형성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 광 확산 렌즈는 렌즈고정구로부터 고정 지지되는 것으로, 상기 렌즈고정구 상부에는 광 확산 렌즈의 수량에 대응하는 결합 통공을 형성하여 광 확산 렌즈가 관통 결합하고, 내측에는 LED가 수용 결합되며, 렌즈고정구는 본체 또는 LED기판에 고정되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기의 경사면은 굴곡되지 않은 평평한 면으로 형성되고, 형성된 경사각도는 측방향으로 광을 조사하기 위한 30°~ 65°각도로 형성되는 것을 특 징으로 한다.
본 발명에 따른 광 확산 렌즈가 형성된 LED 조명장치에 의하면, 광 확산 렌즈의 둘레 경사면을 통해 빛이 굴절하여 빛의 확산성을 개선에 따른 광 조사영역이 넓어지고, 광 확산 렌즈의 만곡된 상부를 통해 빛이 집광하여 동일한 소비전력으로 향상된 조도를 얻을 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 광 확산 렌즈가 형성된 LED 조명장치에 대한 분해 사시도이며, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 광 확산 렌즈가 형성된 LED 조명장치에 대한 조립 사시도이다.
또한, 도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 광 확산 렌즈가 형성된 LED 조명장치에 대한 분해 사시도이다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 LED 조명장치(100)는 통상의 LED 조명장치의 구성에서 LED 빛을 측방향으로 굴절시키기 위한 광 확산 렌즈가 더 포함된 것을 요지로 하는 것으로, 도 1 및 도 2는 소켓 결합형 LED 조명램프를 실시예로 도시한 것이며, 도 3은 LED 형광등을 실시예로 도시한 것이다.
상기 제1,2실시예에 따른 LED 조명장치(100)는, 외주면 또는 어느 일면에 히 트싱크가 형성되고 열전도율이 우수한 금속소재로 이루어진 본체(110)와, 상기 본체(110)의 일면에 위치하고 최소 하나 이상의 LED(121)가 실장된 LED기판(120)과, 본체(110)의 일단에서 LED(121)가 실장된 LED기판(120)을 커버하는 캡(130)과, 상기 캡(130)과 LED기판(120) 사이에 수용되며 LED(121)로부터 발광되는 빛을 집광 및 측방향으로 굴절시키는 광 확산 렌즈(140)와, 상기 광 확산 렌즈(140)를 본체(110)로부터 고정 지지하는 렌즈고정구(150)를 포함하여 구성된다.
또한, 본체(110)의 하단 또는 양단에는 동작전원을 공급받는 전원연결부(160)가 형성되고, 공급된 전원을 LED기판(120)에 전달하기 위한 전선(미도시) 등의 내부구성이 더 포함될 수 있으나, 이는 LED 조명장치를 구성하는 공지된 일반적 구성에 해당하므로 이하 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기에서 본체(110)는 열방출을 목적으로하며 어느 일부분에 히트싱크가 형성되고 열전도율이 우수한 금속소재로 이루어지면 그 형상은 한정되지 않고 다양하게 변형 가능한 것이다.
상기에서 캡(130)은 LED(121)가 실장된 LED기판(120) 및 광 확산 렌즈(140) 등의 내부구성을 덮어 보호하는 것으로, 캡(130)은 사용 목적에 따라 다양한 형태로 사용되거나 선택적으로 적용될 수 있는 구성이다.
상기에서 광 확산 렌즈(140)는 상기 LED(121)로부터 빛이 조사되는 일방향 위치하고 각각의 LED(121)에 대응 배치되는 것으로, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광 확산 렌즈를 도시한 확대 사시도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광 확산 렌즈를 도시한 평면도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광 확산 렌즈에서 광 조사방향에 대한 동작 개념도이다.
상기와 같이, 광 확산 렌즈(140)는 투명한 합성수지 또는 유리 소재로 이루어지며, 전체적으로 반구 형상을 갖되, 상부는 만곡되고 둘레는 빛의 굴절을 위해 소정 각도로 깎여진 경사면(141) 다수개가 방사상으로 배치 형성된다. 또한, 상기의 경사면(141)은 굴곡되지 않은 평평한 면으로 형성되고, 형성된 경사각도는 측방향으로 광을 조사하기 위한 30°~ 65°범위에서 형성됨이 바람직하다.
이와 같은, 광 확산 렌즈(140)는 만곡된 상부를 통해 조사되는 빛의 직진성을 유지하면서 집광하여 조도를 향상시킨 것이며, 둘레에 형성된 경사면(141)을 통해서는 빛을 측방향으로 굴절시킴으로 광 조사영역이 넓어지는 것이다.
렌즈고정구(150)는 광 확산 렌즈(140)를 고정 지지하는 것으로, 상부에 광 확산 렌즈(140)의 수량에 대응하는 결합 통공을 형성하여 광 확산 렌즈(140)가 관통 결합하고, 내측에는 공간부를 형성하여 LED(121)가 수용 결합되는 것으로, 이러한 렌즈고정구(150)는 본체(110) 또는 LED기판(120) 측에 고정됨으로 광 확산 렌즈(140)를 함께 고정 지지할 수 있는 것이다.
이하, 광 확산 렌즈가 형성된 본 발명의 LED 조명장치와, 광 확산 렌즈가 형 성되지 않은 종래의 LED 조명장치에 대하여 동일한 조건에서 각각의 성능을 측정한 것으로, 그 결과 다음의 표 1과 같은 차이점을 확인할 수 있었다.
실험조건은 각각의 LED 조명장치에 5개의 LED를 실장하고, 7W의 전력을 공급하였으며, 일정한 거리에서 3회씩 조도를 측정하였다.
표 1은 종래의 LED 조명장치와 본 발명의 LED 조명장치를 각각 발광한 후 1M 거리에서 조도를 측정 비교한 것이다.
거리(1M)

1회
2회
3회

종래의 LED 조명장치
98(lux)
110(lux)
105(lux)

본 발명의 LED 조명장치
495(lux)
500(lux)
510(lux)
상기 표 1과 같이 종래의 LED 조명장치와 본 발명의 LED 조명장치의 조도 측정 비교결과에 의하면, 본 발명에 따른 LED 조명장치에서는 빛의 측방향 굴절에 따른 광 조사영역 확산 뿐 아니라, 일 방향에 대한 집광기능도 향상되어 광 확산 렌즈의 장착여부에 따라 조도값이 5배가량 향상되었음을 알 수 있었다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 기술적 사상을 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 광 확산 렌즈가 형성된 LED 조명장치에 대한 분해 사시도이며,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 광 확산 렌즈가 형성된 LED 조명장치에 대한 조립 사시도이며,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 광 확산 렌즈가 형성된 LED 조명장치에 대한 분해 사시도이며,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광 확산 렌즈를 도시한 확대 사시도이며,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광 확산 렌즈를 도시한 평면도이며,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광 확산 렌즈에서 광 조사방향에 대한 동작 개념도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 조명장치 110 : 본체
120 : LED기판 121 : LED
130 : 캡 140 : 광 확산 렌즈
141 : 경사면 150 : 렌즈고정구
160 : 전원연결부

Claims (3)

  1. 어느 일 부분에 히트싱크가 형성되고 열전도율이 우수한 금속소재로 이루어진 본체(110)와; 상기 본체(110)의 일면에 위치하고 최소 하나 이상의 LED(121)가 실장된 LED기판(120)과; 상기 LED(121)로부터 빛이 조사되는 일방향 위치하고 각각의 LED(121)에 대응 배치되는 광 확산 렌즈(140);를 포함하는 것으로,
    상기 광 확산 렌즈(140)는 투명한 합성수지 또는 유리 소재로 이루어지며, 전체적으로 반구 형상을 갖되, 상부는 만곡되고 둘레는 빛의 굴절을 위해 일정 각도로 깎여진 경사면(141) 다수개가 방사상으로 배치 형성된 것을 특징으로 하는 광 확산 렌즈가 형성된 LED 조명장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 광 확산 렌즈(140)는 렌즈고정구(150)로부터 고정 지지되는 것으로, 상기 렌즈고정구(150) 상부에는 광 확산 렌즈(140)의 수량에 대응하는 결합 통공을 형성하여 광 확산 렌즈(140)가 관통 결합하고, 내측에는 공간부가 형성되어 LED(121)가 수용 결합되며, 렌즈고정구(150)는 본체(110) 또는 LED기판(120)에 고정되는 것을 특징으로 하는 광 확산 렌즈가 형성된 LED 조명장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기의 경사면(141)은 굴곡되지 않은 평평한 면으로 형성되고, 형성된 경사각도는 측방향으로 광을 조사하기 위한 30°~ 65°각도로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 확산 렌즈가 형성된 LED 조명장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101285867B1 (ko) * 2011-05-17 2013-07-12 주식회사 대진디엠피 엘이디 조명 램프
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