KR20110054680A - Ｌｅｄ 조명용 확산 부재 및 이를 구비한 ｌｅｄ 조명등 - Google Patents

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KR20110054680A
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Abstract

본 발명은 LED 조명용 확산 부재 및 이를 구비한 LED 조명등에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 커버의 내주면에 단부가 결합되는 확산판이 구비되며, 상기 확산판은 어느 일면에 단경 방향으로 요철이 형성됨으로써, 빛의 확산 효과를 증대시켜 측면에서의 암부 발생을 최소할 수 있고 면광원의 우수한 이미지를 제공할 수 있고, 요철에 의해 광원으로부터 방출되는 빛의 전방 방사 효율을 극대화 할 수 있으며, 광확산제 사용으로 인한 광의 강도 저하를 개선할 수 있는 LED 조명용 확산 부재 및 이를 구비한 LED 조명등에 관한 것이다.
확산 부재, 확산판, LED

Description

ＬＥＤ 조명용 확산 부재 및 이를 구비한 ＬＥＤ 조명등{ILLUMINATING COVER FOR LED AND LED ILLUMINATING LAMP COMPRISING THE SAME}
본 발명은 측면에서의 암부 발생을 최소할 수 있고 면광원의 우수한 이미지를 제공할 수 있고, 요철에 의해 광원으로부터 방출되는 빛의 전방 방사 효율을 극대화 할 수 있으며, 광확산제 사용으로 인한 광의 강도 저하를 개선할 수 있는 LED 조명용 확산 부재 및 이를 구비한 LED 조명등에 관한 것이다.
최근에는 각종 조명 장치의 광원으로서, 반도체에 전압을 가할 때 생기는 발광현상을 이용하여 빛을 발생시키는 발광소자인 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED)가 주목받고 있다.
이러한 LED는 종래의 광원에 비하여 소형이고, 수명이 길며, 전기 에너지가 빛에너지로 직접 변환하기 때문에 에너지 효율이 높음과 동시에 낮은 동작전압을 가진다는 장점이 있어, 각종 표시장치의 광원을 비롯하여 일반 조명장치, 자동차용 헤드라이트 등과 같은 다양한 분야에서 실용화되고 있다.
일반적으로 LED 조명등(100)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 기판(122) 상에 다수개의 LED 소자(121)가 실장된 LED 모듈(120)과, LED 모듈(120)이 내장되는 확산 부재(110)가 구비된다. 또한, 조명등(100)의 양단에 캡(130)이 추가로 설치되어 조명등(100)의 양단을 밀폐하고 전원을 인가할 수 있도록 한다.
LED 소자에서 방출된 광은 직진성이 강하기 때문에 핫-스팟(hot-spot)이 발생하여 출력창에 점광원(dot)이 남아 이미지를 저하시키는 문제가 있다. 이를 개선하기 위하여, 확산 부재의 제조 시 광확산제를 첨가하는 방법이 제안되었다. 그러나, 광확산제는 수지에 분산이 어렵고, 압출 성형 시 입경이 다른 입자들이 서로 응집하기 때문에 빛이 성형품을 투과하거나 확산할 때 얼룩이 생기므로 광확산율이 우수하지 못한 문제가 있다.
본 발명은 커버의 내주면에 단부가 결합되는 확산판이 구비되며, 상기 확산판은 어느 일면에 단경 방향으로 요철이 형성된 LED 조명등용 확산 부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기 LED 조명등용 확산 부재가 구비된 LED 조명등을 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. 커버의 내주면에 단부가 결합되는 확산판이 구비되며, 상기 확산판은 어느 일면에 단경 방향으로 요철이 형성된 것인 LED 조명등용 확산 부재.
2. 위 1에 있어서, 커버와 확산판은 투과율이 서로 같거나 다른 것인 LED 조명등용 확산 부재.
3. 위 1에 있어서, 확산판은 어느 일면의 표면거칠기값(Ra)이 0.4 내지 20㎛인 LED 조명등용 확산 부재.
4. 위 1에 있어서, 커버는 그 단면이 원형, 타원형 또는 이들의 일부 형태인 LED 조명등용 확산 부재.
5. 위 1에 있어서, 요철은 그 단면이 반원형, 반타원형, 다각형 또는 이들의 일부 형태인 LED 조명등용 확산 부재.
6. 위 5에 있어서, 요철은 단축반경에 대한 장축반경의 비(장축/단축)가 3이 하인 타원의 일부 형태인 LED 조명등용 확산 부재.
7. 위 5에 있어서, 요철은 정각이 90 내지 150°인 다각형의 일부 형태인 LED 조명등용 확산 부재.
8. 위 1에 있어서, 요철은 하나의 요철 크기 이하의 이격거리를 두고 주기적으로 배열된 것인 LED 조명등용 확산 부재.
9. 위 1에 있어서, 커버에는 확산판의 양 단부가 끼워질 수 있는 홈이 형성되어 있는 LED 조명등용 확산 부재.
10. 위 1 내지 9 중 어느 한 항의 확산 부재가 구비된 LED 조명등.
본 발명의 LED 조명용 확산 부재는 광원에서 나오는 빛을 수렴시켜 확산 효과를 증대시킴으로써 LED 조명등 특히 형광등 형태의 조명등에 적용 시 측면에서의 암부 발생을 최소화하여 면광원의 우수한 이미지를 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 확산판의 요철 및 표면거칠기에 의해 광원으로부터 방출되는 빛의 전방 방사 효율을 극대화 할 수 있다.
또한 본 발명은 LED 조명용 확산 부재에 함유되는 광확산제 사용으로 인하여 광의 강도가 저하되는 문제를 개선할 수 있다.
본 발명은 측면에서의 암부 발생을 최소할 수 있고 면광원의 우수한 이미지 를 제공할 수 있는 LED 조명용 확산 부재 및 이를 구비한 LED 조명등에 관한 것이다.
이하 본 발명에 따른 LED 조명등용 확산 부재를 상세히 설명한다.
본 발명의 LED 조명등용 확산 부재(이하, '확산 부재'라 함)는 커버의 내주면에 단부가 결합되는 확산판이 구비되며, 상기 확산판은 어느 일면에 단경 방향으로 요철이 형성된 것을 특징으로 한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 확산 부재의 단면도를 나타낸 것이다. 커버(111)의 내주면(113)에 확산판(112)의 단부가 확산판 결합부(116)의 홈에 체결되어 결합된다.
확산판(112)은 LED 소자(121)의 반대방향 상에 요철(115)이 형성된다. 요철(115)은 확산판의 단경 방향으로 형성된다. 도 2의 b는 확산판의 단경 방향으로 형성된 요철의 사시도를 나타낸 것으로, 이를 구비한 확산 부재의 단면은 도 2의 a)의 같이 일정 높이를 갖는 평면으로 나타나게 된다.
구체적으로 LED 소자(121)에서 방출되는 빛을 요철(115)이 형성된 확산판(112)에서 확산하고, 상기 확산판(112)에서 확산된 빛을 커버(111)에서 다시 확산시킨다.
상기 확산 부재는 LED 소자(121)가 실장된 LED 모듈(120)이 내장되며, 방열핀이 형성되어 LED 소자(121)로부터 발생된 열을 방출하는 방열부(117)를 구비할 수 있다. 이외에 통상 LED 조명등용 확산 부재에 요구되는 구성이 추가로 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 확산 부재의 커버는 표면이 모두 일체형으로 연결되어 있는 폐쇄형일 수 있으며, 표면의 일부에 단절된 부분이 존재하는 개방형일 수도 있다.
본 발명에서 '일부'는 전체 확산 부재의 커버 표면 중 이 부분을 제외하여도 LED 조명등용 확산 부재로서의 역할을 수행할 수 있을 정도의 크기를 말한다. 개방형의 단절된 부분은 최대 확산 부재 내에 LED 모듈이 구비되는 높이 정도를 유지하는 것이 좋다.
본 발명에 따른 커버의 단면은 구체적으로 원형, 타원형 또는 이들의 일부 형태 등의 다양한 형상을 나타낼 수 있다.
커버의 내주면에 단부가 결합되는 확산판은 광원으로부터 방출되는 빛의 확산을 수행할 수 있는 것이면 형태 및 커버의 내주면과 확산판 단부의 결합각 등은 특별히 한정하지 않는다. 구체적으로 편평한 판상 및 굴곡면을 갖는 판상 등이 사용될 수 있다.
확산판의 단부와 커버의 내주면의 결합 형태는 특별히 한정하지는 않으나, 확산판과 커버가 일체형 또는 각각 조립형으로 제조될 수 있다. 가공성 및 공정성을 고려하여 일체형으로 제조하는 것이 바람직하며, 조립형으로 제조하는 경우 커버에는 확산판 결합부가 구비된 것이 바람직하다.
확산판 결합부는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지 않으며, 구체적으로 확산판의 양 단부가 끼워질 수 있는 홈이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이때 홈의 모양 및 홈에 확산판의 양 단부를 끼우는 방법은 특별히 한정하지는 않는다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 확산 부재에 결합되는 확산판의 단면을 나타낸 것으로 a)는 확산판의 단부가 커버에 수평으로 결합된 확산 부재이고, b)는 확산판의 단부가 커버에 사선으로 결합된 확산 부재이며 c)는 굴곡면을 갖는 확산판이 결합된 확산 부재다.
본 발명의 확산판은 커버의 크기, 형태 및 광학물성(투과율 등), LED 소자의 광 강도 및 개수 등을 고려하여 커버에 결합되는 확산판의 위치 및 두께를 조절할 수 있다.
본 발명의 확산 부재를 구성하는 커버와 확산판은 투과율이 서로 같거나 다른 것을 사용할 수 있다.
또한 본 발명의 확산판은 소정의 표면거칠기값(Ra)을 갖는 어느 일면을 형성할 수 있다.
표면거칠기값을 갖는 면은 LED 소자에 발생되는 빛을 확산 부재의 전방(커버 방향)으로 난산란하여 커버에 여러 각도로 반사 및 확산시키는 기능을 수행한다.
표면거칠기값은 형태, 크기, 재료의 물성 등에 따라 달라지므로 이를 고려하여 형성하는 것이 바람직하다.
표면거칠기값을 갖는 면은 표면거칠기값 등이 동일하거나 상이하게 확산판의 일면 또는 양면에 형성될 수 있다. 바람직하기로는 가공성 및 공정성을 고려하여 동일한 표면거칠기값을 갖는 것이 좋다.
표면거칠기값(Ra)은 0.4 내지 20㎛, 가공성 및 공정성을 고려하여 4 내지 10㎛ 범위를 유지하는 것이 좋다.
확산판에 단경 방향으로 형성되는 요철은 LED 소자에 발생되는 빛을 확산 부재의 전방(커버 방향)으로 집광하여 커버에 여러 각도로 수렴 및 확산시키는 기능을 수행한다.
요철은 형태, 크기, 재료의 물성(굴절률) 및 배열 간격 등에 따라 확산각이 달라지므로 이를 고려하여 형성하는 것이 바람직하다.
요철은 형태, 크기, 재료의 물성(굴절률) 및 배열간격 등이 동일하거나 상이하게 확산판의 일면에 형성될 수 있다. 바람직하기로는 가공성 및 공정성을 고려하여 동일한 형태, 크기, 재료의 물성 및 배열 간격 등을 사용하는 것이 좋다.
요철은 빛을 수렴 및 확산시킬 수 있는 형태라면 제약을 두지 않으나, 구체적으로 요철의 단면은 반원형, 반타원형, 다각형 또는 이들의 일부 형태인 것을 사용할 수 있다. 바람직하기로는 집광효과가 높은 타원형 또는 이의 일부 형상을 배치하는 것이 좋다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 요철의 형태를 나타낸 것이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 요철의 배열 형태를 나타낸 것으로 a)는 동일한 형태의 요철이 배열된 형태이고, b)는 서로 다른 형태의 요철이 배열된 형태를 나타낸 것이다.
요철은 형태가 반원형, 반타원형 또는 이들의 일부인 경우에는 단축반경에 대한 장축반경의 비(장축/단축)가 3이하의 크기를 유지하는 것이 좋다. 또한 다각형 또는 이들의 일부인 경우에는 확산 부재의 직경에 대하여 1 내지 15 길이% 크기를 유지하고, 렌즈의 정각(최고높이에서 형성된 각도)는 90 내지 150 °인 것이 좋 다.
상기 요철의 크기는 본 발명이 목적으로 하는 효과 달성 및 가공성을 고려하여 제시된 것이다.
확산판의 일면에 형성된 요철은 이격거리 없이 조밀하게 배치될수록 확산효과가 우수하며, 가공성 및 공정성을 고려하여 바람직하기로는 하나의 렌즈(또는 다른 렌즈) 크기 이하의 이격거리를 두고 주기적으로 배열하는 것이 좋다.
본 발명의 확산 부재를 형성하는 수지 조성물은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로, 열가소성수지를 포함하는 조성물을 사용할 수 있다.
확산 부재에 구비된 커버 및 확산판은 동일하거나 상이한 광학 물성을 가질 수 있으므로 목적으로 하는 광학 물성에 적합하도록 수지 조성물의 조성을 적절히 조절할 수 있다.
열가소성수지는 당 분야에서 사용되는 통상의 수지를 모두 사용할 수 있으며, 특히 투명성 또는 반투명성, 광투과성, 내구성, 열안정성 등이 우수한 것이 바람직한 것으로서, 예를 들면 아크릴계 수지, 스티렌-아크릴계 공중합 수지, 스티렌계 수지, 스티렌-아크릴로니트릴계 수지, 폴리카보네이트계 수지 및 올레핀계 수지 중에서 선택된 수지를 단독 또는 2종 이상 사용할 수 있다.
이외에, 목적으로 하는 커버부의 물성을 개선하기 위하여 광확산제, 열안정제, 자외선 안정제 및 형광증백제 등의 성분이 추가로 함유될 수 있다.
광확산제는 우수한 광확산 효과를 발휘하는 것으로서, 구체적으로 실리콘계, 아크릴계, 스티렌계, 메타크릴산메틸·스티렌 공중합물계, 폴리카보네이트계, 올리핀계 가교 또는 미가교의 미립자, 실리카, 탈크, 탄산칼슘, 황산바륨, 이산화티탄(TiO2) 및 유리 등이 사용될 수 있다.
열안정제는 열변형을 방지하기 위한 것으로서, 구체적으로 스테아린산 카드뮴, 라우린산 카드뮴, 리시노레인산 카드뮴, 라우린산 칼슘, 스테아린산 아연 및 옥틸산 아연 등이 사용될 수 있다.
자외선 안정제는 전광선 투과율의 저하를 방지하고 광안정 효과를 부여하는 것으로서, 구체적으로 피페리디닐에스테르계(piperidinyl esters), 옥사졸리딘계(oxazolidines), 피페리디노옥사졸리딘계(piperidinooxazolidines), 피페리딘피로아세탈계(piperidinespiroacetals) 및 디아자시클로알카논계(diazacycloalkanones) 화합물 등이 사용될 수 있다.
형광증백제는 황변이 발생할 수 있으므로 백색도를 향상시키기 위한 것으로서, 구체적으로 벤조트리아졸-페닐코마린계(benzotriazole-phenylcoumarins), 비스-벤즈옥사졸계(bis-benzoxazoles), 트리아진-페닐코마린계(triazinephenylcoumarins), 비스-(스티릴)비페닐계(bis-(styryl)biphenyls), 및 나프토트리아졸-페닐코마린계(naphtotriazolephenylcoumarins)화합물 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 확산 부재는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 방법으로 제조할 수 있으며, 바람직하기로는 일중압출방법 또는 이중압출방법 등의 압출성형법을 이 용하는 것이 좋다.
여기서, 일중압출방법은 확산 부재 조성물을 주입하여 용융혼련한 후 냉각하는 단계를 포함하는 것으로서, 단면이 단층인 확산 부재를 제조한다. 또한, 이중압출방법은 확산 부재 조성물 및 기능성용 수지 조성물을 각각 주입하여 용융혼련한 후 적층시키고 냉각하는 단계를 포함하는 것으로서, 확산 부재의 외측 또는 내측에 다층의 기능성층이 추가로 구비될 수 있다.
본 발명의 LED 조명등은 상기 확산 부재가 구비된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, LED 조명등은 본 발명의 기술분야에서 당업자에게 잘 알려져 있는 것이므로 각 구성에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 1
폴리카보네이트 수지 100 중량부, 트리페닐포스파이트 열안정제 0.10중량부, 피페리디닐에스테르계 자외선안정제 0.05중량부 및 벤조트리아졸-페닐코마린계 형광증백제 0.005중량부를 헨셀 믹서로 혼합하여 전방 커버 투과부용 수지 조성물을 제조하였다. 상기 수지조성물의 굴절률은 1.59이고 상대투과율이 100%(광확산제 함유하지 않음)이었다.
제조된 조성물을 200-260℃로 압출성형하여 커버의 내주면에 단부가 결합되는 확산판이 구비되고, 확산판은 단경방향으로 요철이 형성된 LED 조명등용 확산 부재를 제조하였다.
확산부재의 커버는 직경 25.4㎜, 두께 1.25㎜, 길이 1200㎜인 원통형 관이고, 상기 관의 내주면에는 두께가 1㎜이고 광원으로부터 3.163㎜ 이격되게 확산판이 위치하도록 체결할 수 있는 홈이 형성되어 있다. 확산판은 광원 반대쪽의 일면에 확산판의 단경방향으로 높이가 1㎜이고, 꼭지점의 각도가 90°인 삼각형 형상의 요철이 2㎜ 간격으로 배열되며, 확산판의 단경방향으로 배열된 요철과 다른 배열된 요철 사이에는 서로 이격거리가 없도록 유지하였다.
실시예 2
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 확산제로 평균입경이 5㎛이고 굴절률이 1.49인 아크릴 입자를 포함하는 수지 조성물을 사용하여 확산 부재를 제조하였다.
이때 수지 조성물의 굴절률은 1.59이고 상대투과율(광확산제를 함유하지 않은 수지 조성물의 투과율 100% 기준)은 각각 95%(실시예 2-1), 85%(실시예 2-2) 및 75%(실시예 2-3)으로 달리하여 확산 부재를 제조하였다.
실시예 3
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 확산제를 함유하지 않은 수지 조성물 및 확산제로 평균입경이 5㎛이고 굴절률이 1.49인 아크릴 입자를 포함하는 수지 조성물을 사용하여 확산 부재를 제조하였다.
이때 수지 조성물의 굴절률은 1.59이고 상대투과율(광확산제를 함유하지 않은 수지 조성물의 투과율 100% 기준)은 각각 100%(실시예 3-1), 95%(실시예 3-2), 85%(실시예 3-3) 및 75%(실시예 3-4)으로 달리하여 확산 부재를 제조하였다.
제조된 조성물을 200-260℃로 압출성형하여 커버의 내주면에 단부가 결합되는 확산판이 구비되고, 확산판은 단경방향으로 요철이 형성된 LED 조명등용 확산 부재를 제조하였다.
확산부재의 커버는 직경 25.4㎜, 두께 1.25㎜, 길이 1200㎜인 원통형 관이고, 상기 관의 내주면에는 두께가 1㎜이고 광원으로부터 3.163㎜ 이격되게 확산판이 위치하도록 체결할 수 있는 홈이 형성되어 있다. 확산판은 광원 반대쪽의 일면에 확산판의 단경방향으로 높이가 0.3663㎜이고, 꼭지점의 각도가 120°인 삼각형 형상의 요철이 2㎜ 간격으로 배열되며, 확산판의 단경방향으로 배열된 요철과 다른 배열된 요철 사이에는 서로 이격거리가 없도록 유지하였다.
실시예 4
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 확산제를 함유하지 않은 수지 조성물 및 확산제로 평균입경이 5㎛이고 굴절률이 1.49인 아크릴 입자를 포함하는 수지 조성물을 사용하여 확산 부재를 제조하였다.
이때 수지 조성물의 굴절률은 1.59이고 상대투과율(광확산제를 함유하지 않은 수지 조성물의 투과율 100% 기준)은 각각 100%(실시예 4-1), 95%(실시예 4-2), 85%(실시예 4-3) 및 75%(실시예 4-4)으로 달리하여 확산 부재를 제조하였다.
제조된 조성물을 200-260℃로 압출성형하여 커버의 내주면에 단부가 결합되는 확산판이 구비되고, 확산판은 단경방향으로 요철이 형성된 LED 조명등용 확산 부재를 제조하였다.
확산부재의 커버는 직경 25.4㎜, 두께 1.25㎜, 길이 1200㎜인 원통형 관이고, 상기 관의 내주면에는 두께가 1㎜이고 광원으로부터 3.163㎜ 이격되게 확산판이 위치하도록 체결할 수 있는 홈이 형성되어 있다. 확산판은 광원 반대쪽의 일면에 확산판의 단경방향으로 높이가 0.26795㎜이고, 꼭지점의 각도가 150°인 삼각형 형상의 요철이 2㎜ 간격으로 배열되며, 확산판의 단경방향으로 배열된 요철과 다른 배열된 요철 사이에는 서로 이격거리가 없도록 유지하였다.
실시예 5
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 확산제를 함유하지 않은 수지 조성물 및 확산제로 평균입경이 5㎛이고 굴절률이 1.49인 아크릴 입자를 포함하는 수지 조성물을 사용하여 확산 부재를 제조하였다.
이때 수지 조성물의 굴절률은 1.59이고 상대투과율(광확산제를 함유하지 않은 수지 조성물의 투과율 100% 기준)은 각각 100%(실시예 5-1), 95%(실시예 5-2), 85%(실시예 5-3) 및 75%(실시예 5-4)으로 달리하여 확산 부재를 제조하였다.
제조된 조성물을 200-260℃로 압출성형하여 커버의 내주면에 단부가 결합되는 확산판이 구비되고, 확산판은 단경방향으로 요철이 형성된 LED 조명등용 확산 부재를 제조하였다.
확산부재의 커버는 직경 25.4㎜, 두께 1.25㎜, 길이 1200㎜인 원통형 관이고, 상기 관의 내주면에는 두께가 1㎜이고 광원으로부터 3.163㎜ 이격되게 확산판이 위치하도록 체결할 수 있는 홈이 형성되어 있다. 확산판은 광원 반대쪽의 일면에 확산판의 단경방향으로 높이가 0.5㎜이고, 타원방정식 중 단축반경에 대한 장축반경의 비(장축/단축)가 0.5인 타원의 일부 형상의 요철이 2㎜ 간격으로 배열되며, 확산판의 단경방향으로 배열된 요철과 다른 배열된 요철 사이에는 서로 이격거리가 없도록 유지하였다.
실시예 6
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 확산제를 함유하지 않은 수지 조성물 및 확산제로 평균입경이 5㎛이고 굴절률이 1.49인 아크릴 입자를 포함하는 수지 조성물을 사용하여 확산 부재를 제조하였다.
이때 수지 조성물의 굴절률은 1.59이고 상대투과율(광확산제를 함유하지 않은 수지 조성물의 투과율 100% 기준)은 각각 100%(실시예 6-1), 95%(실시예 6-2), 85%(실시예 6-3) 및 75%(실시예 6-4)으로 달리하여 확산 부재를 제조하였다.
제조된 조성물을 200-260℃로 압출성형하여 커버의 내주면에 단부가 결합되는 확산판이 구비되고, 확산판은 단경방향으로 요철이 형성된 LED 조명등용 확산 부재를 제조하였다.
확산부재의 커버는 직경 25.4㎜, 두께 1.25㎜, 길이 1200㎜인 원통형 관이고, 상기 관의 내주면에는 두께가 1㎜이고 광원으로부터 3.163㎜ 이격되게 확산판이 위치하도록 체결할 수 있는 홈이 형성되어 있다. 확산판은 광원 반대쪽의 일면에 확산판의 단경방향으로 높이가 1㎜이고, 타원방정식 중 단축반경에 대한 장축반경의 비(장축/단축)가 1인 타원의 일부 형상의 요철이 2㎜ 간격으로 배열되며, 확산판의 단경방향으로 배열된 요철과 다른 배열된 요철 사이에는 서로 이격거리가 없도록 유지하였다.
실시예 7
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 확산제를 함유하지 않은 수지 조성물 및 확산제로 평균입경이 5㎛이고 굴절률이 1.49인 아크릴 입자를 포함하는 수지 조성물을 사용하여 확산 부재를 제조하였다.
이때 수지 조성물의 굴절률은 1.59이고 상대투과율(광확산제를 함유하지 않은 수지 조성물의 투과율 100% 기준)은 각각 100%(실시예 7-1), 95%(실시예 7-2), 85%(실시예 7-3) 및 75%(실시예 7-4)으로 달리하여 확산 부재를 제조하였다.
제조된 조성물을 200-260℃로 압출성형하여 커버의 내주면에 단부가 결합되는 확산판이 구비되고, 확산판은 단경방향으로 요철이 형성된 LED 조명등용 확산 부재를 제조하였다.
확산부재의 커버는 직경 25.4㎜, 두께 1.25㎜, 길이 1200㎜인 원통형 관이 고, 상기 관의 내주면에는 두께가 1㎜이고 광원으로부터 3.163㎜ 이격되게 확산판이 위치하도록 체결할 수 있는 홈이 형성되어 있다. 확산판은 광원 반대쪽의 일면에 확산판의 단경방향으로 높이가 0.9325㎜이고, 타원방정식 중 단축반경에 대한 장축반경의 비(장축/단축)가 1.8인 타원의 일부 형상의 요철이 2㎜ 간격으로 배열되며, 확산판의 단경방향으로 배열된 요철과 다른 배열된 요철 사이에는 서로 이격거리가 없도록 유지하였다.
실시예 8
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 확산제를 함유하지 않은 수지 조성물 및 확산제로 평균입경이 5㎛이고 굴절률이 1.49인 아크릴 입자를 포함하는 수지 조성물을 사용하여 확산 부재를 제조하였다.
이때 수지 조성물의 굴절률은 1.59이고 상대투과율(광확산제를 함유하지 않은 수지 조성물의 투과율 100% 기준)은 각각 100%(실시예 8-1), 95%(실시예 8-2), 85%(실시예 8-3) 및 75%(실시예 8-4)으로 달리하여 확산 부재를 제조하였다.
제조된 조성물을 200-260℃로 압출성형하여 커버의 내주면에 단부가 결합되는 확산판이 구비되고, 확산판은 단경방향으로 요철이 형성된 LED 조명등용 확산 부재를 제조하였다.
확산부재의 커버는 직경 25.4㎜, 두께 1.25㎜, 길이 1200㎜인 원통형 관이고, 상기 관의 내주면에는 두께가 1㎜이고 광원으로부터 3.163㎜ 이격되게 확산판이 위치하도록 체결할 수 있는 홈이 형성되어 있다. 확산판은 광원 반대쪽의 일면 에 확산판의 단경방향으로 높이가 0.9325㎜이고, 타원방정식 중 단축반경에 대한 장축반경의 비(장축/단축)가 2인 타원의 일부 형상의 요철이 2㎜ 간격으로 배열되며, 확산판의 단경방향으로 배열된 요철과 다른 배열된 요철 사이에는 서로 이격거리가 없도록 유지하였다.
실시예 9
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 확산제를 함유하지 않은 수지 조성물 및 확산제로 평균입경이 5㎛이고 굴절률이 1.49인 아크릴 입자를 포함하는 수지 조성물을 사용하여 확산 부재를 제조하였다.
이때 수지 조성물의 굴절률은 1.59이고 상대투과율(광확산제를 함유하지 않은 수지 조성물의 투과율 100% 기준)은 각각 100%(실시예 9-1), 95%(실시예 9-2), 85%(실시예 9-3) 및 75%(실시예 9-4)으로 달리하여 확산 부재를 제조하였다.
제조된 조성물을 200-260℃로 압출성형하여 커버의 내주면에 단부가 결합되는 확산판이 구비되고, 확산판은 단경방향으로 요철이 형성된 LED 조명등용 확산 부재를 제조하였다.
확산부재의 커버는 직경 25.4㎜, 두께 1.25㎜, 길이 1200㎜인 원통형 관이고, 상기 관의 내주면에는 두께가 1㎜이고 광원으로부터 3.163㎜ 이격되게 확산판이 위치하도록 체결할 수 있는 홈이 형성되어 있다. 확산판은 광원 반대쪽의 일면에 확산판의 단경방향으로 높이가 0.9325㎜이고, 타원방정식 중 단축반경에 대한 장축반경의 비(장축/단축)가 2.9인 타원의 일부 형상의 요철이 2㎜ 간격으로 배열 되며, 확산판의 단경방향으로 배열된 요철과 다른 배열된 요철 사이에는 서로 이격거리가 없도록 유지하였다.
실시예 10 내지 13 : 확산판과 커버의 투과율이 상이한 확산 부재
실시예 10
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 커버 수지 조성물은 상대투과율(광확산제를 함유하지 않은 수지 조성물의 투과율 100% 기준)이 85%(10-1) 및 75%(10-2)인 것을 사용하고, 확산판의 수지 조성물은 상대투과율이 100%인 것을 사용하여 확산 부재를 제조하였다.
실시예 11
상기 실시예 3과 동일하게 실시하되, 커버 수지 조성물은 상대투과율(광확산제를 함유하지 않은 수지 조성물의 투과율 100% 기준)이 85%(11-1) 및 75%(11-2)인 것을 사용하고, 확산판의 수지 조성물은 상대투과율이 100%인 것을 사용하여 확산 부재를 제조하였다.
실시예 12
상기 실시예 5와 동일하게 실시하되, 커버 수지 조성물은 상대투과율(광확산제를 함유하지 않은 수지 조성물의 투과율 100% 기준)이 85%(12-1) 및 75%(12-2)인 것을 사용하고, 확산판의 수지 조성물은 상대투과율이 100%인 것을 사용하여 확산 부재를 제조하였다.
실시예 13
상기 실시예 7과 동일하게 실시하되, 커버 수지 조성물은 상대투과율(광확산제를 함유하지 않은 수지 조성물의 투과율 100% 기준)이 85%(13-1) 및 75%(13-2)인 것을 사용하고, 확산판의 수지 조성물은 상대투과율이 100%인 것을 사용하여 확산 부재를 제조하였다.
비교예 1
폴리카보네이트 수지 100 중량부, 트리페닐포스파이트 열안정제 0.10중량부, 피페리디닐에스테르계 자외선안정제 0.05중량부 및 벤조트리아졸-페닐코마린계 형광증백제 0.005중량부를 헨셀 믹서로 혼합하여 전방 커버 투과부용 수지 조성물을 제조하였다. 상기 수지조성물의 굴절률은 1.59이고 상대투과율이 100%(광확산제 함유하지 않음)이었다.
제조된 조성물을 200-260℃로 압출성형하여 관상 투광형 부재를 제조하였다. 직경 25.4㎜, 두께 1.25㎜, 길이 1200㎜인 원통형 관인 금형을 이용하였다.
비교예 2
상기 비교예 1과 동일하게 실시하되, 확산제로 평균입경이 5㎛이고 굴절률이 1.49인 아크릴 입자를 포함하는 수지 조성물을 사용하여 관상 투광형 부재를 제조 하였다.
이때 수지 조성물의 굴절률은 1.59이고 상대투과율(광확산제를 함유하지 않은 수지 조성물의 투과율 100% 기준)은 각각 95%(비교예 2-1), 85%( 비교예 2-2) 및 75%(비교예 2-3)으로 달리하여 관상 투광형 부재를 제조하였다.
비교예 3
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 확산제를 함유하지 않은 수지 조성물 및 확산제로 평균입경이 5㎛이고 굴절률이 1.49인 아크릴 입자를 포함하는 수지 조성물을 사용하여 확산 부재를 제조하였다.
이때 수지 조성물의 굴절률은 1.59이고 상대투과율(광확산제를 함유하지 않은 수지 조성물의 투과율 100% 기준)은 각각 100%(비교예 3-1), 95%(비교예 3-2), 85%(비교예 3-3) 및 75%(비교예 3-4)으로 달리하여 확산 부재를 제조하였다.
제조된 조성물을 200-260℃로 압출성형하여 커버의 내주면에 단부가 결합되는 확산판이 구비되고, 확산판은 단경방향으로 요철이 형성된 LED 조명등용 확산 부재를 제조하였다.
확산부재의 커버는 직경 25.4㎜, 두께 1.25㎜, 길이 1200㎜인 원통형 관이고, 상기 관의 내주면에는 두께가 1㎜이고 광원으로부터 3.163㎜ 이격되게 확산판이 위치하도록 체결할 수 있는 홈이 형성되어 있다.
[물성측정방법]
1)광도 측정
상기 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 확산 부재의 광도를 측정함(TOPCON社 BM-7이용). 이때, LED 광원은 550㎚파장이고 지향각 120°이며, LED 광원의 간격이 10㎜이고 120ea(개수)로 모델링하였다.
2)암부 발생 정도 측정
상기 실시예 1 내지 13 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 확산 부재를 하기와 같이 정면 0°, 측면 45°, 측면 90°에서의 암부 발생 정도를 측정함(Hi-Land社 Risa-color8 이용).
Figure 112009070786090-PAT00001
3)광확산 분포 측정
상기 실시예 1 내지 13 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 확산 부재의 길이 방향 및 확산 부재의 길이 방향의 수직 방향으로 광확산 분포를 측정함(TOPCON社 BM-7이용).
도 7a 및 7b의 광확산 분포도는 측정결과를 극좌표계에서 상대분포로 나타낸 것이다(단위간격은 15°).
구분 광도 구분 광도
실시예 1 51.67 실시예 5-3 16.79
실시예 2-1 31.34 실시예 5-4 9.71
실시예 2-2 21.64 실시예 6-1 47.23
실시예 2-3 12.70 실시예 6-2 29.12
실시예 3-1 34.11 실시예 6-3 16.96
실시예 3-2 31.23 실시예 6-4 9.92
실시예 3-3 23.75 실시예 7-1 47.61
실시예 3-4 14.42 실시예 7-2 29.23
실시예 4-1 38.59 실시예 7-3 16.97
실시예 4-2 30.36 실시예 7-4 9.93
실시예 4-3 21.09 실시예 8-1 47.26
실시예 4-4 12.29 실시예 8-2 29.40
실시예 5-1 44.59 실시예 8-3 17.04
실시예 5-2 28.87 실시예 8-4 9.97
비교예 1 34.22 비교예 3-1 45.64
비교예 2-1 32.71 비교예 3-2 29.87
비교예 2-2 29.87 비교예 3-3 18.00
비교예 2-3 25.86 비교예 3-4 10.55
상기 표 1은 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 3의 광도를 측정한 것으로, 확산재를 함유하지 않은 확산 부재에 비해 확산재를 함유한 확산 부재의 광도가 상대적으로 낮음을 확인 할 수 있었다. 또한 확산판은 요철이 없는 것에 비해 요철이 있는 경우 광도가 낮은 것으로 보아 확산효과가 우수한다는 것을 확인할 수 있었다.
도 6의 암부 발생 정도 측정 및 도 7a 및 7b의 광확산 분포 측정은 제조된 확산 부재의 확산 정도를 확인하기 위하여 수행한 것으로 확산판의 유무 및 확산판에 형성되는 요철의 유무에 따라 암부 발생의 정도 및 광확산 분포에 차이를 나타내었다.
구체적으로 확산판이 구비되지 않은 확산 부재에 비해 구비된 확산 부재의 경우 암부 발생 정도가 적어 광이 넓게 확산됨을 확인할 수 있었다.
또한 확산판은 판형 보다는 요철이 구비된 경우 암부 발생 정도가 적고 광이 넓게 확산 된다는 것을 확인할 수 있었다. 요철은 광원에서 발생되는 빛을 집광하여 확산시키므로 전방으로 방사되는 빛의 양이 많고 확산범위도 넓다. 요철은 확산판의 단경방향으로 구비되어 도 7b와 같이 확산부재의 길이방향에 수직인 방향에 큰 영향을 나타내었다.
또한, 확산판의 투과율은 광원으로부터 방출되는 빛을 집광하여 전방으로 확산이 용이하도록 제어하고, 커버의 투과율은 확산판으로부터 확산된 빛을 재확산이 유용하도록 조절하면 LED 조명등용으로 보다 유용하다는 것을 확인할 수 있었다.
도 1은 LED 조명등의 사시도를 나타낸 것이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명등용 확산 부재의 단면도를 나타낸 것이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 확산 부재에 결합되는 요철이 형성된 확산판의 단면을 나타낸 것이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 요철의 형태를 나타낸 것이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 요철의 배열 형태를 나타낸 것이고,
도 6은 본 발명의 실시예 1 내지 8및 비교예 1 내지 3에서 제조된 LED 조명등용 확산부재의 암부 발생 정도의 측정 결과를 나타낸 것으로,
a)는 정면 0°, b)는 측면 45°, c)는 측면 90°에서의 암부 발생 정도를 나타낸 것이고,
도 7a 및 7b는 본 발명의 실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 LED 조명등용 확산부재의 광확산 분포의 측정 결과를 나타낸 것으로, 7a는 확산판의 장경방향이고, 7b는 확산판의 단경방향이고,
도 8은 본 발명의 10 내지 13에서 제조된 LED 조명등용 확산 부재의 암부 발생 정도의 측정 결과를 나타낸 것이고,
도 9는 본 발명의 실시예 10에서 제조된 LED 조명등용 확산 부재의 장경방향(a) 및 단경방향(b)에서의 광확산 분포 측정 결과를 나타낸 것이고,
도 10은 본 발명의 실시예 11에서 제조된 LED 조명등용 확산 부재의 장경방 향(a) 및 단경방향(b)에서의 광확산 분포 측정 결과를 나타낸 것이고,
도 11은 본 발명의 실시예 12에서 제조된 LED 조명등용 확산 부재의 장경방향(a) 및 단경방향(b)에서의 광확산 분포 측정 결과를 나타낸 것이고,
도 12는 본 발명의 실시예 13에서 제조된 LED 조명등용 확산 부재의 장경방향(a) 및 단경방향(b)에서의 광확산 분포 측정 결과를 나타낸 것이다.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
100 : LED 조명등 110 : 확산 부재
111 : 커버 112 : 확산판
113 : 내주면 114 : 외주면
115 : 요철 116 : 확산판 결합부
117 : 방열부 120 : LED 모듈
121 : LED 소자 122 : 기판
130 : 캡

Claims (10)

  1. 커버의 내주면에 단부가 결합되는 확산판이 구비되며, 상기 확산판은 어느 일면에 단경 방향으로 요철이 형성된 것인 LED 조명등용 확산 부재.
  2. 청구항 1에 있어서, 커버와 확산판은 투과율이 서로 같거나 다른 것인 LED 조명등용 확산 부재.
  3. 청구항 1에 있어서, 확산판은 어느 일면의 표면거칠기값(Ra)이 0.4 내지 20㎛인 LED 조명등용 확산 부재.
  4. 청구항 1에 있어서, 커버는 그 단면이 원형, 타원형 또는 이들의 일부 형태인 LED 조명등용 확산 부재.
  5. 청구항 1에 있어서, 요철은 그 단면이 반원형, 반타원형, 다각형 또는 이들의 일부 형태인 LED 조명등용 확산 부재.
  6. 청구항 5에 있어서, 요철은 단축반경에 대한 장축반경의 비(장축/단축)가 3이하인 타원의 일부 형태인 LED 조명등용 확산 부재.
  7. 청구항 5에 있어서, 요철은 정각이 90 내지 150°인 다각형의 일부 형태인 LED 조명등용 확산 부재.
  8. 청구항 1에 있어서, 요철은 하나의 요철 크기 이하의 이격거리를 두고 주기적으로 배열된 것인 LED 조명등용 확산 부재.
  9. 청구항 1에 있어서, 커버에는 확산판의 양 단부가 끼워질 수 있는 홈이 형성되어 있는 LED 조명등용 확산 부재.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항의 확산 부재가 구비된 LED 조명등.
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