KR20120022288A - Ｌｅｄ 조명장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회로기판에 복수 개 배열되는 LED, 및 상기 LED의 전방에 위치한 확산집광부를 포함하여, 측면에서의 눈부심 현상을 방지할 수 있는 LED 조명장치에 관한 것이다.

Description

ＬＥＤ 조명장치{Lighting apparatus using LED}

본 발명은 LED 조명장치에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 방출되는 광의 시야각을 조절하여 측면에서 눈부심을 방지할 수 있는 LED 조명장치에 관한 것이다.

발광다이오드(light emitting diode; 이하 'LED'라 함)는 화합물 반도체에 전압을 가할 때 발광 현상이 일어나는 특성을 이용하여 개발되었으며, 종래의 광원에 비해 소형이고, 수명이 길며, 전기 에너지를 빛 에너지로 변환시키는 효율이 뛰어나다.

최근에 반도체 기술의 발전으로 고휘도의 백색 LED에 대한 상용화가 이루어짐에 따라, 이를 이용한 다양한 조명 장치가 등장하고 있다.

그러나 LED를 이용한 조명은 정면뿐 아니라 측면에서도 휘도가 강한 빛을 방출하므로 측면에서 조명을 바라볼 때 눈부심이 강하여 불쾌감을 주는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, LED의 시야각을 조절하여 측면에서의 눈부심을 방지할 수 있는 LED 조명장치를 개시한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 특징은 회로기판에 복수 개 배열되는 LED, 및 상기 LED의 전방에 위치한 확산집광부를 포함한다.

이때 확산집광부는 확산판과 상기 확산판의 광방출면에 형성되는 집광 패턴으로 이루어질 수 있다.

그리고 집광패턴은 렌즈 형상으로 형성되는 경우 렌즈의 지름은 15 ~ 480㎛로 제작될 수 있으며, 프리즘 형상으로 형성되는 경우에는 프리즘의 폭은 10 ~ 420㎛로 제작될 수 있다.

또한, 확산집광부는 상기 LED의 전방에 이격된 확산판과, 상기 확산판과 이격된 집광판으로 이루어지며, 상기 집광판의 적어도 일면에는 집광패턴이 형성될 수도 있다.

그리고 회로기판상에는 반사판이 적층되고, 상기 반사판에는 상기 LED를 노출시키는 반사홀이 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면 LED 조명 측면의 빛의 세기가 감소되어 측면에서의 눈부심 현상을 방지할 수 있다.

또한 LED 조명의 측면으로 방출되는 빛의 세기를 감소하는 만큼 상대적으로 정면에서의 휘도가 증가되어 전체적인 조명의 밝기를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명장치의 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명장치의 렌즈 형상 직경 변화에 따른 휘도 증가량을 보여주는 그래프이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명장치의 광시야각 및 휘도를 측정한 결과이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명장치의 집광패턴 변형예이고,
도 5는 도 4의 집광패턴 변형예에 따른 LED 조명장치의 프리즘 형상의 폭 변화에 따른 휘도의 증가량을 보여주는 그래프이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명장치의 변형예이고,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED 조명장치의 단면도이고,
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED 조명장치의 집광패턴 변형예이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한 본 출원에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.

이제 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 LED 조명장치는 회로기판에 복수 개 배열되는 LED(100), 및 상기 LED(100)의 전방에 위치한 확산집광부(200)를 포함한다.

상기 LED(100)는 인쇄회로기판(110)에 복수개가 형성되고 LED 조명장치의 실시 형태에 따라 다양한 배치를 가질 수 있다.

예를 들면, LED 조명장치는 직관램프의 구조를 갖는 경우 상기 인쇄회로기판(110)은 일방향으로 길게 연장 형성되고, 상기 LED(100)는 일렬 또는 복수개가 모듈화되어 상기 인쇄회로기판(110)의 연장방향으로 복수 개가 형성될 수도 있다.

또는 LED 조명장치가 판상으로 형성되는 경우에는 판상의 인쇄회로기판(110)에 LED(100)가 복수 개 실장될 수도 있다.

상기 LED(100)의 전방에는 상기 LED(100)에서 방출되는 광을 확산 및 집광시키는 확산집광부(200)가 형성된다.

상기 확산집광부(200)는 확산기능과 집광기능을 동시에 수행하는 복합필름으로 형성될 수도 있고, 각각의 확산판과 집광판이 서로 이격되어 형성될 수도 있다.

먼저 확산집광부(200)가 하나의 플레이트로 형성되어 확산기능과 집광기능을 동시에 수행하는 경우를 설명한다.

도 1을 참고할 때 상기 확산집광부(200)는 확산판 상에 집광패턴(211)이 형성되어 구성될 수 있고, 이때 상기 확산판의 구성은 일반적인 확산판과 동일하므로 더 이상의 설명은 생략한다.

상기 집광패턴(211)은 상기 확산집광부(200)의 광방출면에 반구 또는 반타구 형상의 렌즈 또는 프리즘 형상의 패턴으로 형성될 수 있다.

도 2를 참조할 때 집광패턴(211)의 형상이 렌즈 형상인 경우 직경이 15 ~ 480㎛인 것이 바람직하다. 렌즈의 직경이 15㎛이하인 경우에는 렌즈에 의한 굴절이 미약하여 측면으로도 밝은 광을 방출하여 눈부심을 초래하는 문제가 있고,

렌즈 지름이 480㎛이상인 경우에는 에어(Air)가 렌즈 내에 갇히는 트랩(trap)현상이 발생하게 되어 휘도가 감소하고 좋은 품질의 조명을 구현하기 어렵기 때문이다.

도 3을 참고할 때 상기 렌즈형상의 집광패턴(211)에 의하여 광시야각이 약 120°이하로 좁아진 것을 확인할 수 있다. 이때 도 3에서 파란색 선(B)은 눈부심 방지를 위해 요구되는 조명의 확산 정도이고, 빨간색 선(R)으로 표현한 부분은 본 발명을 통해 달성된 조명의 확산 정도이다.

이때 집광패턴(212)은 도 4와 같이 프리즘 형상으로 구현될 수도 있으며, 상기 프리즘 형상의 집광패턴(212)의 폭은 도 5를 참조할 때 10㎛이하의 경우에는 집광효과가 나타나지 않고, 420㎛이상인 경우에는 에어(Air)가 렌즈 내에 갇히는 트랩(trap)현상이 발생하게 되어 더 이상 휘도가 증가하지 않는 것을 알 수 있다.

따라서 상기 집광패턴(212)이 프리즘 형상인 경우에 그 폭은 10 ~ 420㎛인 것이 바람직하다. 이때 상기 프리즘 형상은 삼각기둥 형상 또는 삼각뿔 형상으로 다양하게 구현될 수 있다.

도 6을 참조할 때, 상기 인쇄회로기판(110)과 확산집광부(200) 사이에는 반사판(120)이 더 형성될 수 있다.

상기 반사판(120)은 소정의 두께로 제작되어 상기 인쇄회로기판(110)에 부착될 수 있으며, 부착방법은 접착제 또는 나사 결합 등 제한이 없다.

상기 반사판(120)에는 상기 인쇄회로기판(110)에 실장된 LED(100)와 대응되는 반사홀(121)이 형성되어 있다. 상기 반사홀(121)에 의하여 상기 LED(100)는 외부로 노출된다.

상기 반사홀(121)은 테이퍼지게 형성되고 내부면에는 반사코팅이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 반사판(120)은 상기 반사홀(121)의 끝단과 상기 LED(100)의 중심부를 연결하는 가상선(P2)이 상기 LED(100)의 광축(P1)과 40° ~ 50°의 각도(θ)를 갖도록 제작되는 것이 바람직하다.

이때 상기 가상선(P2)과 상기 LED(100)의 광축(P1)이 40° ~ 50°의 각도(θ)를 이루는 경우 LED(100)에서 광축(P1)과 50°이상의 각을 갖고 방출되는 광은 상기 반사판(120)에 의하여 반사된다.

앞서 설명한 바와 같이 상기 반사판(120)은 테이퍼지게 형성되어 광이 반사된 각도는 최초 LED(100)로부터 방출된 각도보다 작아지게 된다. 따라서 광시야각은 더욱 효과적으로 줄어들어 측면에서의 눈부심 현상이 현저히 줄어들게 된다.

이때 상기 가상선(P2)과 상기 LED(100)의 광축(P1)이 50°이상인 경우에는 상기 반사판(120)에 의하여 반사되는 광이 미비하여 집광효과가 떨어지고, 상기 가상선(P2)과 상기 LED(100)의 광축(P1)이 40°이하인 경우에는 LED(100)에서 방출되는 광의 시야각이 너무 좁아져 LED(100)와 LED(100) 사이에 다크 영역이 발생하는 문제가 있다.

또한 상기 확산집광부(200)의 광방출면(210a)은 곡률을 갖도록 구성되고, 상기 집광패턴(211)은 상기 곡률을 따라 형성될 수 있다.

이때 상기 집광패턴(211)은 상기 곡률이 형성된 광방출면(210a)을 따라 형성되므로 볼록렌즈 형상으로 형성되어 소정의 각도를 갖고 입사되는 광의 굴절이 효과적인 장점이 있다.

따라서 먼저 상기 반사판(120)에 의하여 광축에서 크게 벗어난 광의 방출각이 줄어들고, 상기 집광패턴(211)은 상기 곡률면(210a)을 따라 형성되므로 각각의 집광효과 이외에도 전체적으로 볼록렌즈의 역할을 수행하게 되므로 광의 집광을 유도하게 된다.

따라서 측면에서의 눈부심이 제거되는 한편 정면에서의 광량이 증가하여 전체적인 LED 조명장치의 휘도가 상승하게 된다.

그러나 상기 확산집광부(200)는 다양하게 변형되어 실시 가능하다. 예를 들면, 도 7 및 도 8과 같이 확산판(210)과 집광판(220)으로 구성될 수 있고, 상기 집광판(220)은 확산판(210)과 소정의 거리로 이격되어 형성될 수 있다.

상기 집광판(220)의 광방출면에는 렌즈 또는 프리즘 형상의 집광패턴(221)이 형성되며, 상기 집광패턴의 종류 및 구조는 앞서 설명한 바와 동일하므로 더 이상의 자세한 설명은 생략한다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100: LED 110: 인쇄회로기판
120: 반사판 200: 확산집광부
211: 집광패턴

Claims (12)

1. 회로기판에 복수 개 배열되는 LED; 및
   상기 LED의 전방에 위치한 확산집광부;를 포함하는 LED 조명장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 확산집광부는 확산판의 광방출면에 집광패턴이 형성되는 LED 조명장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 집광패턴은 렌즈 형상으로 형성되고, 상기 렌즈의 지름은 15 ~ 480㎛인 LED 조명장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 집광패턴은 프리즘 형상으로 형성되고, 상기 프리즘의 폭은 10 ~ 420㎛인 LED 조명장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 확산집광부는 상기 LED의 전방에 형성된 확산판과 집광판을 포함하며, 상기 집광판의 광방출면에는 집광패턴이 형성된 LED 조명장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 집광패턴은 렌즈 형상으로 형성되고, 상기 렌즈의 지름은 15 ~ 480㎛인 LED 조명장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 집광패턴은 프리즘 형상으로 형성되고, 상기 프리즘의 폭은 10 ~ 420㎛인 LED 조명장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 회로기판 상에 반사판이 적층되고, 상기 반사판에는 복수 개의 반사홀이 형성되어 상기 LED가 외부로 노출되는 LED 조명장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 반사홀의 끝단과 상기 LED의 중심부를 연결하는 가상선은 상기 LED의 광축과 40° ~ 50°의 각도를 갖는 LED 조명장치.
10. 제8항에 있어서, 상기 반사홀은 테이퍼진 LED 조명장치.
11. 제2항에 있어서, 상기 확산집광부의 광방출면은 곡률을 갖고, 상기 집광패턴은 상기 곡률을 따라 형성된 LED 조명장치.
12. 제5항에 있어서, 상기 집광판의 광방출면은 곡률을 갖고, 상기 집광패턴은 상기 곡률을 따라 형성된 LED 조명장치.

Images