KR20130003383A - 에지형 다운 라이트 엘이디 조명장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에지형 다운 라이트 엘이디 조명장치에 관한 것으로 더 상세하게는 LED소자로부터 발광 되는 편향성 광을 도광판을 통해 통합적으로 조정하여 최종 조명광선에 잔상이 남지 않고 고르고 균일한 조명 분포 영역을 나타내는 에지형 다운 라이트 엘이디 조명장치에 관한 것이다.
본 발명은, 전면 마스크(310), 마스크(310)를 따라 도광판(200)의 외형에 대응되는 단턱(320)을 갖으며 도광판(200)의 표면이 마스크(310) 표면으로 노출되도록 하는 공간부(330)가 형성된 하우징(300); 상기 도광판(200)의 측면 두께 면을 따라 LED소자(110)가 배열된 인쇄회로기판(100)을 밀착시켜 결합하기 위하여 수직벽면(340)과 도광판(200)의 측벽(210) 사이에 형성되는 간극(400); 상기 하우징(300)의 마스크(310) 이면부를 따라 일체형으로 형성되는 방열핀(350); 상기 하우징(300)의 단턱(320)을 따라 안착된 도광판(200)의 이탈을 막고 LED소자(110) 및 인쇄회로기판(100)을 보호하기 위하여 상기 하우징(300)에 결합되는 백커버(500);로 이루어지며, 상기 도광판(200)은, 전면측이 광 투과가 가능한 투명 패널(220)로 구성되고, 그 후면은 광 투과를 차단하는 불투명체로 된 바디(230)가 일체형으로 조합되어 구성되는 한편 상기 바디(230)의 표면에는 중심부(S1)를 기준으로 외곽 방향으로 방사상으로 뻗은 에지(240)가 돌출된 것을 특징으로 한다.

Description

에지형 다운 라이트 엘이디 조명장치{DOWN LIGHT ILLUMINATION APPARATUS USING LIGHTING EMITTING DIODE}

본 발명은 에지형 다운 라이트 엘이디 조명장치에 관한 것으로 더 상세하게는 LED소자로부터 발광 되는 편향성 광을 도광판을 통해 통합적으로 조정하여 최종 조명광선에 잔상이 남지 않고 고르고 균일한 조명 분포 영역을 나타내는 에지형 다운 라이트 엘이디 조명장치에 관한 것이다.

일반적으로 형광램프는 형광물질을 바르고 그 속에 아르곤 가스와 수은증기를 넣어서 밀봉한 관체 형상이다. 관체에 전기가 공급되면 점등관 속의 바이메탈이 뜨겁게 달구어져 서로 붙어 점등된다. 방전이 시작되면 관 전류가 점점 증가하여 전극을 파괴하므로 전류를 어느 값 이하로 제한하기 위하여 초크코일 등의 안정기를 사용한다.

형광등의 주파수 영역은 60Hz를 사용하여 구동하므로 형광등의 빛이 초당 약 60회 정도의 깜빡임을 발생하고 이로 인해 장시간 사용시 눈의 피로감이 커지고 자체 발열로 인해 주변온도를 상승시켜 전력손실을 초래하며 과열시 형광램프가 파손되는 단점이 있다. 형광등과 같은 조명등은 온도상승과 전력손실이 클 뿐만 아니라 수명도 짧다.

광원으로 LED소자를 활용하는 조명장치는 형광등이나 백열등 등의 광원에 비해 전력을 빛으로 변환시키는 효율이 뛰어나고 단위 전력 대비 광 효율이 높아 경제성이 좋다. 저전압으로도 원하는 만큼의 광량을 얻을 수 있어 안정성이 뛰어나 조명등으로 사용이 증가하고 있다.

LED조명등은 형광물질을 사용하는 형광등에 비해 전력소비가 약 20%에 불과하다. 대략 10여 년에 달하는 수명과 납이나 수은 같은 중금속을 사용하지 않아 친환경적이다.

LED는 전력을 빛으로 변환시키는 효율이 좋은데 비해 발광부위가 반도체 소자로 이루어져 있으므로 필라멘트를 사용하는 백열등이나 음극선을 이용한 형광등 등의 발광소자에 비해 상대적으로 열에 취약한 단점이 있다.

그리고, 장시간 사용시 발광소자로부터 발생 되는 자체 열에 의한 열적 스트레스로 인해 열화 되어 성능이 떨어질 가능성도 있다. 따라서 LED에 대용량 전류를 흘려 보내주기 위해서는 발생 되는 열을 효과적으로 방출하기 위한 방열구조는 중요한 요소가 된다.

한편 LED소자를 이용하는 조명장치는 광원으로 사용하는 LED소자의 빔 확산 방식에 따라 크게 형광등형 또는 다운 라이트형으로 구분할 수 있으며, 형광등형은 빔 확산 유도가 전방위적으로 나타나고 다운 라이트형은 빔 확산이 한쪽 면을 중심으로 나타나도록 유도하는 면발광 방식이다.

엘이디 조명장치와 관련하여 대한민국 특허공보에 개시된 기술들을 나열하면 다음과 같다.

등록특허 등록번호 제1032606호는, 엘이디 조명모듈에 관한 기술로서, 사이드라이트 방식이고 엘이디를 사각형으로 배치하여 도광판에 광을 조사하도록 한 기술이다.

공개특허 공개번호 제2009-0017916호는, 조립형 엘이디 조명구조에 관한 기술로서, 도광판이 슬라이딩 방식으로 프레임에 삽입되도록 하여 간단한 조립과 효율적인 방열이 되도록 한 기술이다.

등록특허 등록번호 제0906087호는, 엘이디 램프에 관한 기술로서, 엘이디의 빛을 하향 경사방향으로 손실을 최소화하여 조사되도록 엘이디를 하우징 상부에서 디스듬한 경사방향으로 조사되도록 방열수단에 배치한 기술이다.

등록특허 등록번호 제0924856호는, 엘이디 도광판에 장착하는 구조를 간소화한 면 발광 조명장치에 관한 기술로서, 면발광 도광판과 도광판의 측면에 PCB를 효과적으로 고정시키기 위한 기술이다.

공개특허 공개번호 제2011-0040695호는, 엘이디 조명장치에 관한 기술로서, 눈부심이 적은 부드러운 조명을 위하여 다각형 반사통과 반사 다면체 그리고 확산용 조명커버를 결합한 기술이다.

공개특허 공개번호 제2010-0009739호는, 엘이디 다운 라이트에 관한 기술로서, 원형 방열판, 광확산 폴리카보네이트가 장착된 다이캐스팅 커버를 결합한 기술이다.

종래의 엘이디 조명장치들은 이와 같이 다양한 형식과 구조로 알려져 있는 바, 예를 들면, LED소자로부터 방사되는 빔을 손실 없이 제어하는 것, 고열을 차폐하거나 방열하기 위한 것, 개별 부품의 효과적 패키지를 위한 것, 그리고 내구성과 디자인 개선을 포함하여 조립 및 생산성을 높이기 위한 기술 등으로 제시되었다.

다운 라이트 방식의 조명장치는 면광원 특성 때문에 전방위 방사 형식에 비해 빔의 조사 영역을 자유롭게 선택하고 설계할 수 있는 장점을 갖는다. 예를 들면, 엘이디 소자의 자유로운 배치가 가능하다. 방열판의 대면적화가 가능하다. 실내 조명등에 부합되는 디자인 설계가 가능하다. 면발광 영역에 대응되는 패키지 설계와 부품 모듈화가 가능한 점 등이다.

엘이디 소자로부터 발광 되는 광은 직진 특성을 나타낸다. 모든 조명용 소자에서 광의 직진성은 눈부심의 원인이 된다. 면광원 조명장치에서 광 확산용 도광판을 적용한 사례가 알려져 있다. 그러나, 도광판을 통해 광확산을 일차적으로 유도할 수 있으나 조명소자의 광 직진성 그리고 광량 분포를 균일화시키기는 구조적으로 어렵다.

도 1은 도광판(10)을 활용하는 면발광 다운 라이트형 엘이디 조명장치의 예로서, 면광원이 되는 도광판(10)의 측면에 여러 개의 LED소자(20)를 배열한 인쇄회로기판(30)을 위치시키고 도광판(10)의 면적에 대응되는 반사시트(40)를 도광판(10)의 이면부에 놓이도록 구성한 예이다. 이 구조는 별도의 도광판(10)의 측면을 커버하기 위한 별도의 마감재(50)를 부착해야 하고, 반사시트(40)를 필요로 한다.

도 2는 종래의 도광판(10)을 활용하는 면발광 다운 라이트형 엘이디 조명장치의 또 다른 예로서, 도광판(10)과 LED소자(20)들이 배열된 인쇄회로기판(30)의 측면 결합 구조의 예이다. 이 구조는 도광판(10)에 랜딩홈(11)을 형성하여 LED소자(20)가 이곳에 정착되도록 한 것이지만 인쇄회로기판(20)을 고정시키기 위한 다수의 볼트(31) 및 패널(32)이 필요하고 이를 위한 복잡한 작업공정이 필요하다.

참고로, 도 1 및 도 2는 도광판(10)과 인쇄회로기판(30)의 결합 구조를 중심으로 나타낸 것으로 LED소자(20)의 방열을 위한 방열재 및 기타 관련구조는 생략되었는 바, 예를 들면 LED소자의 방열을 위한 방열판 및 그 결합 구조 그리고 전원공급을 위한 SMPS(Switching Mode Power Supply), 제어를 위한 LED드라이버 등이 생략되었다.

한편, 도광판(10)을 적용한 종래의 면발광 다운 라이트 엘이디 조명장치는 공통적으로 도 3과 같은 광 특성 경로를 나타낸다. 즉 LED소자(20)에서 조사되는 광은 직접 도광판(10)의 평면을 투과하지 않는다. LED소자(20)를 도광판(10)의 평면에 놓지 않고 도광판(10)의 측면을 통해 광을 조사하여 반사시트(40)에 의한 광 굴절을 통해 다시 평면광으로 바꿔 면발광을 유도하는 형식이다. 여기서, 반사시트(40)는 광 반사와 확산 그리고 분포에 영향을 미친다.

도광판(10)을 적용한 종래의 면발광 다운 라이트 엘이디 조명장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 도 1 및 도 2와 같이, 구조적으로 도광판(10)과 인쇄회로기판(30) 그리고 방열구조를 독립된 모듈로 구성하여도 이들을 상호 조합하기 위한 마감재 및 광 반사를 일으키는 반사시트(40) 그리고 모듈들의 상호 조합을 위한 체결제 등을 필요로 한다. 방열판은 별도로 제작되어 결합 공정이 추가된다. 따라서 전체적으로 제조 공정이 복잡하고 부품 소요가 많다.

둘째, 도 1 및 도 2와 같이, 제작에서 부품 모듈화에 의하더라도 원터치 결합이 불가능하여 제조가 어렵고 대량으로 규격화된 품질을 얻기 어려우며 불량률이 높다.

셋째, 도 3과 같이, LED소자(20)로부터 입사되는 1차측 입사광(R1)이 반사시트(40)를 거쳐 그 일부가 도광판(10)의 2차측 출사광(R2)으로 표면을 통해 출사 되는 광 이동경로를 나타내는 동시에 1차측 입사광(R1)의 일부는 반사시트(40)를 거치지 않고 직접 출사광(R2)으로 조사된다. 따라서 도광판(10)의 표면적 상에서의 광량과 광도 분포는 일정하게 나타나지 않고 불균일하게 나타나 도광판(10)을 통해 조사되는 광은 부분적 음영 또는 광량 차이를 만들게 되어 부드러우면서 고른 분포의 조명광을 나타내지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서 LED소자로부터 입사되는 입사광을 별도의 반사체 없이 직접 도광판을 통해 광량을 분해하고 조절하여 도광판의 표면적에 균등하게 확산 되어 출사광으로 조사되도록 유도함으로서 고르고 균일한 조명광을 구현하는 에지형 다운 라이트 엘이디 조명장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 다운 라이트 엘이디 조명장치를 제조하는데 있어서 부품수를 줄여 제조 공정을 단순화할 수 있는 에지형 다운 라이트 엘이디 조명장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 면광원 다운 라이트 엘이디 조명장치의 제작에서 조립 공정을 단순화하여 규격화된 고품질의 에지형 다운 라이트 조명장치를 대량으로 제조할 수 있도록 하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에지형 다운 라이트 엘이디 조명장치는,

인쇄회로기판에 배열되어 광을 방사하는 LED소자와, 상기 LED소자의 열적 스트레스를 낮추 열화를 제어하기 위해 LED소자 주변부에 위치하는 방열판과, 상기 LED소자로부터 방사되는 광을 유도하여 면광원으로 변환시키는 도광판과, 상기 LED소자와 접속되어 외부전원을 공급하고 점등을 제어하는 SMPS 및 LED드라이버로 이루어지는 다운 라이트 엘이디 조명장치에 있어서,

전면 마스크, 이 마스크를 따라 상기 도광판을 평면적으로 안착시키기 위하여 마스크의 배후면에 도광판의 외형에 대응되는 단턱을 갖으며 이 단턱에 안착된 도광판의 표면이 마스크 표면으로 노출되도록 하는 공간부가 형성된 하우징;

상기 하우징의 단턱에 안착 되는 도광판의 측면 두께면을 따라 LED소자가 배열된 인쇄회로기판을 밀착시켜 결합하기 위하여 상기 단턱의 수직벽면과 도광판 사이에 형성되는 간극;

상기 하우징의 마스크면 이면을 따라 일체형으로 형성되는 방열핀;

상기 하우징의 단턱을 따라 안착된 도광판의 이탈을 막고 LED소자 및 인쇄회로기판을 보호하기 위하여 상기 하우징에 결합되는 백커버;로 이루어지며,

상기 도광판은,

표면을 형성하는 전면 측이 광 투과가 가능한 투명 패널로 구성되고, 그 후면은 광 투과를 차단하는 불투명체로 된 바디가 일체형으로 조합되어 구성되는 한편 상기 바디의 표면에는 중심부를 기준으로 외곽 방향으로 방사상으로 뻗은 에지가 돌출된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하우징에 뚫려져 형성되는 공간부는 정육각형이거나 또는 정오각형, 정사각형, 정삼각형 들중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하우징의 마스크의 형상은 진원형이거나 또는 타원형, 육각형, 오각형, 사각형, 삼각형들 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하우징의 마스크 이면부를 따라 형성되는 일체형 방열핀은 이면부의 안쪽 영역으로 뻗어서 단턱 경계면 근방까지 연속적으로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하우징의 마스크 이면부에는 구조물에 하우징을 장착하여 고정하기 위한 장착용 클립이 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하우징의 마스크 이면부에 형성되는 단턱은, 수직벽면이 외부로 돌출되어 있고 그 수직벽면의 주변부를 따라 체결홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 백커버는,

상기 하우징에 형성된 단턱의 수직벽면을 따라 결합 되도록 수직벽면의 체결홈에 센터링된 체결홈이 형성된 본체로 이루어지고,

상기 본체는 다수의 통풍구가 뚫려져 있으며 방열을 위한 방열핀을 구비하는 동시에 인쇄회로기판측에 외부 전원을 공급하기 위하여 인쇄회로기판과 연결되는 리드와이어 통과홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 도광판의 바디에 형성되는 에지는 적어도 한 개 이상 양 방향 대칭적으로 바디의 표면을 따라 돌출되며, 에지의 돌출 높이는 외곽이 높고 중심부로 향하면서 점진적으로 낮아지는 기울기를 갖도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 LED소자로부터 입사되는 입사광을 별도의 반사체 없이 직접 도광판을 통해 광량을 분해하고 조절하여 도광판의 표면을 통해 균등하게 확산 되어 조사되도록 함으로서 고르고 균일한 조명광을 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 부품수를 줄여 제조 공정을 단순화하고, 다운 라이트 엘이디 조명장치의 제작에서 부품 모듈화를 통해 조립 공정을 단순화하여 규격화된 고품질의 에지형 다운 라이트 조명장치를 제작할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 다운 라이트 엘이디 조명장치를 설명하기 위한 분해 사시도.
도 2는 종래의 다른 다운 라이트 엘이디 조명장치를 설명하기 위한 사시도.
도 3은 종래의 다운 라이트 엘이디 조명장치에 따른 광 확산 도식도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 에지형 다운 라이트 엘이디 조명장치의 표면 구조도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 에지형 다운 라이트 엘이디 조명장치의 배면 구조도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄회로기판과 LED소자의 배열 상태 설명도.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 하우징의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 백커버의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 도광판의 표면도.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 도광판 및 하우징 그리고 인쇄회로기판 과 백커버의 조립상태를 순서적으로 나타낸 것으로, (a)는 하우징에 도광판이 결합 된 상태고, (b)는 하우징에 인쇄회로기판이 안착된 상태, (c)는 하우징과 백커버의 결합 상태를 나타낸 도면.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 에지형 도광판의 정면 광 확산 도식도.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 에지형 도광판의 표면 광 확산 도식도.

이하, 도면을 참고로 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 에지형 다운 라이트 엘이디 조명장치의 표면 구조도 이다. 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 에지형 다운 라이트 엘이디 조명장치의 배면 구조도 이다. 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄회로기판과 LED소자의 배열 상태 설명도 이다. 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 하우징의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 백커버의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 도광판의 표면도 이다. 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 도광판 및 하우징 그리고 인쇄회로기판 과 백커버의 조립상태를 순서적으로 나타낸 것으로, (a)는 하우징에 도광판이 결합 된 상태고, (b)는 하우징에 인쇄회로기판이 안착된 상태, (c)는 하우징과 백커버의 결합 상태를 나타낸 도면이다. 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 에지형 도광판의 정면 광 확산 도식도 이다. 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 에지형 도광판의 표면 광 확산 도식도 이다.

본 발명에 따른 에지형 다운 라이트 엘이디 조명장치는, 도 4 내지 도 10에 나타낸 바와 같이, 인쇄회로기판(100)에 배열되어 광을 방사하는 LED소자(110)와, 상기 LED소자(110)의 열적 스트레스를 낮추 열화를 제어하기 위해 LED소자(110) 주변부에 위치하는 방열부와, 상기 LED소자(110)로부터 방사되는 광을 유도하여 면광원으로 변환시키는 도광판(200)과, 상기 LED소자(110)와 접속되어 외부전원을 공급하고 점등을 제어하는 SMPS/LED드라이버(560)로 구성된다.

주요 부분은, LED소자(110)로부터 발광 되는 빛을 유도 확산시키는 에지형 도광판(200), 도광판(200)을 포함하여 LED소자(110)가 배열된 인쇄회로기판(100)을 안착시켜 실장하는 하우징(300), 외부 케이싱을 위한 백커버(500)의 조합으로 구성된다.

하우징(300)은, 전면 마스크(310)와 이 마스크(310)를 따라 도광판(200)을 평면적으로 안착시키기 위하여 마스크(310)의 이면부에 도광판(200)의 외형에 대응되는 단턱(320)을 갖는다. 그리고, 단턱(320)에 안착된 도광판(200)의 표면이 마스크(310) 표면으로 노출되도록 하는 공간부(330)로 구성된다.

그리고, 하우징(300)의 단턱(320)에 안착 되는 도광판(200)의 측면 두께 면을 따라 LED소자(110)가 배열된 인쇄회로기판(100)을 밀착시켜 결합하기 위하여 단턱(320)의 수직벽면(340)과 도광판(200)의 측벽(210) 사이에는 간극(400)을 형성하도록 구성된다.

그리고, 하우징(300)의 전면 마스크(310) 이면부를 따라 방열핀(350)이 일체형으로 형성된다. 방열핀(350)은 하우징(300)의 형상을 통해 얻는 것으로 금형을 통한 일체형 제작으로 제작 가능하다.

그리고, 백커버(500)는, 하우징(300)의 단턱(320)을 따라 안착된 도광판(200)의 이탈을 막고 LED소자(110) 및 인쇄회로기판(100)을 보호하기 위하여 하우징(300)의 외부에서 결합 가능하도록 구성된다.

그리고, 도광판(200)은, 표면을 형성하는 전면 측이 광 투과가 가능한 투명 패널(220)로 구성되고, 그 후면은 광 투과를 차단하는 불투명체로 된 바디(230)가 일체형으로 조합되어 구성되는 한편 바디(230)의 표면에는 중심부(S1)를 기준으로 외곽 방향으로 방사상으로 뻗은 에지(240)를 돌출시켜 구성된다.

또한, 하우징(300)에 뚫려져 형성되는 공간부(330)는 도면 도 7에 나타낸 바와 같이, 정육각형 형상으로 형성된다. 이것은 도광판(200)의 형상이 육각형인 것을 조건으로 형성된 것이지만, 도광판(200)의 형상에 따라 정오각형, 정사각형, 정삼각형들 중 선택된 어느 하나로 구성된다.

여기서, 각 변의 길이와 면적은 대칭적으로 형성하는 것이 바람직하다. 각 변의 길이와 면적을 대칭적으로 형성하는 이유는 LED소자(110)로부터 조사되는 광량을 일정하게 도광판(200)의 각 변에 동일한 광량으로 조사하기 위한 것이다.

또한, 하우징(300)의 마스크(310) 형상은 도면에 나타낸 바와 같이, 진원형이거나 또는 타원형, 육각형, 오각형, 사각형, 삼각형들 중 자유롭게 선택하여 구성된다.

또한, 하우징(300)의 마스크(310) 이면부를 따라 형성되는 일체형 방열핀(350)은 이면부의 안쪽 영역으로 뻗어서 단턱(320)의 경계면 근방까지 연속적으로 형성하여 구성된다. 이렇게 하우징(300)이 자체적으로 직접 방열핀(350)을 갖도록 성형함으로서 방열을 위한 별도의 방열부재를 장착하거나 조립하지 않아도 된다.

또한, 하우징(300)의 마스크(310) 이면부에는 구조물에 하우징(300)을 장착하여 고정하기 위한 장착용 클립(510)을 설치하여 구성된다. 여기서, 장착용 클립(510)은 탄력을 갖는 스프링에 의해 탄지 되어 방향성 탄력이 작용되도록 구성되어 구조물에 하우징(300)을 별도의 결합 수단 없이 장착할 수 있도록 하는 기능을 한다.

또한, 하우징(300)의 마스크(310) 이면부에 형성되는 단턱(320)은, 수직벽면(340)이 외부로 돌출되어 있고 그 수직벽면(340)의 주변부를 따라 체결홈(360)이 형성되어 백커버(500)를 외부에서 조립할 수 있도록 구성된다.

또한, 백커버(500)는, 하우징(300)에 형성된 단턱(320)의 수직벽면(340)을 따라 결합 되도록 체결홈(360)에 센터링된 대응되는 체결홈(520)이 형성된 본체(530)로 구성되고, 이 본체(530)는 다수의 통풍구(540)가 뚫려져 있으며 방열을 위한 방열핀을 구비하는 동시에 인쇄회로기판(100)측에 외부 전원을 공급하기 위하여 인쇄회로기판(100)과 연결되는 리드와이어 통과홀(550)을 형성하여 구성된다.

여기서, 리드와이어 통과홀(550)을 관통하여 외부로 드러나는 리드와이어(570)는, 도 4 및 도 5에 나타나 있는 바와 같이, 리드와이어 통과홀(550)을 관통하여 외부로 드러나는 리드 와이어(570)의 일단에는 잭(580)이 연결되어 있고, 잭(580)을 통해 SMPS/LED드라이버(560)의 커넥터(590)에 전기적 통전이 가능하도록 연결된다.

또한, 도광판(200)의 바디(230)에 형성되는 에지(240)는 도 9 및 도 11에 나타나 있는 바와 같이, 적어도 한 개 이상 양 방향 대칭적으로 바디(230)의 표면을 따라 돌출되며, 에지(240)의 돌출 높이는 외곽이 높고 중심부로 향하면서 점진적으로 낮아지는 기울기θ°를 갖도록 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 작용효과를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

광 직진성을 낮추고 균일한 광 확산 분포를 나타내도록 하는 다운 라이트 엘이디 조명장치는, 도광판을 통한 면광원을 얻는 방식으로서 LED소자로부터 조사되는 광을 골고루 확산시켜 균일한 광 분포로 조사되도록 하는 것이 중요하다.

본 발명에 따른 에지형 다운 라이트 엘이디 조명장치는, 인쇄회로기판(100)에 배열되어 광을 방사 하는 LED소자(110), LED소자(110)의 열적 스트레스를 낮추 열화를 제어하기 위한 방열부, LED소자(110)로부터 방사되는 광을 유도하여 면광원으로 변환시키는 도광판(200), LED소자(110)에 외부전원을 공급하고 제어하는 SMPS/LED드라이버(560)로 되어 있다.

인쇄회로기판(100)과 도광판(200)을 별도의 조립수단 없이 원터치로 조립할 수 있도록 만들어진 하우징(300) 구조체, 그리고 하우징(300)에 결합 되어 회로 및 전기적 부품을 케이싱으로 보호하는 백커버(500)로 되어 있다.

SMPS/LED드라이버(560)를 통해 외부 전원이 인쇄회로기판(100)에 공급되면 여기에 배열된 LED소자(110)가 점등된다.

LED소자(110)에서 방사되는 광은 도광판(200)을 통해 입사되어 도광판(200)의 표면광으로 출사 되고 이는 최종적으로 조명광으로 조사된다. 이때 도광판(200)은 출사 광을 구조적으로 제어하게 되는데 주로 광의 집중과 불균일 분포를 완화시켜 표면적 기준으로 균일하고 일정한 분포로 출사 되도록 한다.

다운 라이트 면광원 엘이디 조명장치에서 인쇄회로기판(100)과 도광판(200) 그밖에 몇 가지의 회로부품들을 보호하기 위한 케이싱이 필수적이다. 경우에 따라 하우징을 사용하지 않고 부품이 드러나는 형태로 구조물에 설치할 수 있으나 이는 본 발명과 직접 관련이 없는 것이므로 예외로 한다. 본 발명은 완제품 상태의 엘이디 조명장치의 제공을 목적으로 구성된 것으로 이를 위한 패키지 기술이 포함되어 있다.

이 분야 통상적인 패키지 구조는 하우징과 방열핀 그리고 도광판을 포함한 인쇄회로기판 및 LED소자의 실장이 각각 별개의 부품들의 조합으로 복잡한 조립 공정을 통해 제작되도록 되어 있다.

본 발명은 하우징(300)에 도광판(200)을 안착한 상태에서 하우징(300)과 도광판(200)의 각 변이 단턱(320)을 통해 't1'의 간극(400)을 형성하도록 되어 있어 이곳에 인쇄회로기판(100)을 삽입하는 것으로 조립이 완료되며 조립 위치를 중심으로 LED소자(110)에서 방사되는 광이 도광판(200)의 측벽(210)으로 바로 입사되도록 조정된다. 따라서, LED소자(110)의 광 조사 위치를 세팅하기 위한 별도의 위치 보정이나 간극 조정 작업이 불필요하여 작업성이 개선될 뿐만 아니라 정교한 조립이 가능하여 조립불량이 거의 없다.

본 발명의 하우징(300)은 도광판(200)의 표면, 즉 투명 패널(220) 부분이 마스크(310) 표면으로 노출되도록 하는 기능을 하는 동시에 하우징(300)에 실장된 LED소자(110)의 방열을 위하여 직접 방열핀(350)을 하우징(300) 자체 형상으로 제작하여 LED조자(110)의 방열을 위한 별도의 방열부재 조립을 필요로 하지 않고 자체적인 방열 기능을 갖도록 되어 있다. 따라서, 별도의 방열부재의 조립과 제작이 필요 없으며 그만큼 조립이 쉬워지고 제작 단가도 낮다. (도 10의 (a)(b)(c)에는 하우징(300)과 도광판(200) 그리고 인쇄회로기판(100)의 설치 및 조립 공정이 구체적으로 나타나 있다.)

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 에지형 다운 라이트 엘이디 조명장치의 패키지 상태를 나타낸 것으로, 도면을 참조하면 전장 부품들의 외부 노출이 없고 모두 하우징(300) 및 백커버(500)에 의해 하우징(33) 내부 실장으로 처리되었다.

도 6은 LED소자(110)가 배열된 6개의 인쇄회로기판(100)을 대칭적으로 연결한 상태로서 이는 정육각형 도광판(200)을 기준으로 각 변이 되는 측벽(210)에 일치되는 인쇄회로기판(100)의 회로 결선 상태이다. 이러한 인쇄회로기판(100)의 회로 결선은 도 7과 같이 하우징(300)에 마련되는 간극(400)에 그대로 삽입되어 안착된다.

도 7은 하우징(300)의 이면부를 평면적으로 나타낸 것으로 6개의 간극(400)이 단턱(320)에 의해 마련되어 있는 것이 나타나 있다. 인쇄회로기판(100)은 이곳에 끼우는 식으로 조립된다. 따라서 전술한 바와 같이 간격 조정이나 위치 보정 작업이 필요 없이 정확하게 도광판(200)의 각 변인 측벽(210)에 대응하는 위치에 LED소자(110)가 세팅된다.

도 8은 하우징(300)의 이면부에 결합되는 백커버(500)의 표면 구조를 나타낸 것으로, 통풍구(540)가 있어 하우징(300) 내부 온도의 급격한 상승을 막는다. 그리고 리드와이어 통과홀(550)이 뚫려 있어 이곳을 통해 리드와이어(570)를 인쇄회로기판(100)에 연결하도록 되어 있어 내부 실장부품들은 밖으로 드러나지 않으며 완벽하게 보호된다.

도 9는 본 발명의 에지형 도광판(200)이다. 이 도광판(200)은 전면부가 투명 패널(220)로 처리되어 있고 뒷면은 불투명체인 바디(230)로 구성되어 있다. 전체적으로 전면에 놓이는 투명 패널(220)이 바디(230)에 형합된 형상으로서 제조과정에서 바디(230)측에 투명 패널(220)을 접합하여 제작한 형태이다.

LED소자(110)에서 방사되는 광 'L1'은 투명 패널(220)과 바디(230)가 형합된 측벽(210)을 따라 입사되며, 입사광은 투명 패널(220)을 투과하여 중심부(S1)측으로 광 이동 경로를 갖게 되고 이 과정에서 입사광들은 바디(230)의 표면을 따라 전면 패널(220)측으로 반사되어 출사광 R1,R2,R3...RN으로 조사된다.

바디(230)의 표면을 따라 반사되는 입사광은 바디(230)의 표면부에 돌출 형성된 에지(240)에 의해 분기 되어 최종적으로 중심부(S1)를 향하는 광 경로를 나타낸다. 도 9는 정육각형 도광판(200)의 각 변이 만나는 꼭지점을 축으로 중심부(S1)를 가로지르도록 에지(240)가 돌출된 상태를 나타낸 것이다.

에지형 도광판(200)에 의한 광 경로를 도 11 및 도 12를 통해 구체적으로 살펴보면, 먼저 LED소자(110)로부터 방사되는 일차측 광 'L1'은 에지(240)에 의해 이웃하는 다른 광원들과 섞이지 않고 분기 되어 바디(230)의 표면 중심부(S1)에서 혼합된다.

에지(240)에 의한 광 분기는 바디(230)의 표면적을 기준으로 각각의 변부에 위치하는 광원 즉 LED소자(110)들이 발광하는 광량이 그대로 바디(230)의 표면 영역에 도달하도록 하여 광량 분포를 균일하게 유지시킨다.

이에 따라 바디(230) 표면 영역에서 방향을 달리하는 광원의 광량 차이 없이 원래 광원이 갖는 고유 광량이 그대로 바디(230) 표면 영역에 도달되도록 함으로서 광원 위치에 따른 광 손실과 특정 영역에 집중되는 집중 현상을 없애고 고르고 안정된 상태로 투명 패널(220)로 조사되도록 한다.

도광판(200)의 바디(230)에 형성되는 에지(240)는 바디(230)의 표면을 따라 돌출되며, 에지(240)의 돌출 높이는 외곽이 높고 중심부로 향하면서 점진적으로 낮아지는 기울기θ°를 갖도록 하는 것이 바람직하다. 이를 통해 초기 광원, 즉 위치가 다르게 도광판(200)의 각 변에 균등하게 할당된 LED소자(110)들을 통해 조사되는 광량을 그대로 보존하면서 점진적으로 중심부(S1) 근처에서 광 혼합을 유도하여 전체적으로는 고른 조명 분포를 얻는다.

이와 같이 본 발명은 도면 및 명세서를 통하여 발명의 일 실시 예를 참고로 설명하였으나 예시이다. 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시가 가능하다.

100: 인쇄회로기판(PCB)
110: LED소자
200: 도광판
210: 측벽
220: 투명패널
230: 바디
240: 에지
300: 하우징
310: 마스크
320: 단턱
330: 공간부
340: 수직벽면
350: 방열핀
360: 체결홈
400: 간극
500: 백커버
510: 장착용클립
520: 체결홈
530: 본체
540: 통풍구
550: 통과홀
560: SMPS/LED드라이버

Claims (8)

1. 인쇄회로기판(100)에 배열되어 광을 방사하는 LED소자(110)와, 상기 LED소자(110)의 열적 스트레스를 낮추고 열화를 제어하기 위해 LED소자(110) 주변부에 위치하는 방열부와, 상기 LED소자(110)로부터 방사되는 광을 유도하여 면광원으로 변환시키는 도광판(200)과, 상기 LED소자(110)와 접속되어 외부전원을 공급하고 점등을 제어하는 SMPS/LED드라이버(560)로 이루어지는 다운 라이트 엘이디 조명장치에 있어서,
   전면 마스크(310), 이 마스크(310)를 따라 상기 도광판(200)을 평면적으로 안착시키기 위하여 마스크(310)의 이면부에 도광판(200)의 외형에 대응되는 단턱(320)을 갖으며 이 단턱(320)에 안착된 도광판(200)의 표면이 마스크(310) 표면으로 노출되도록 하는 공간부(330)가 형성된 하우징(300);
   상기 하우징(300)의 단턱(320)에 안착 되는 도광판(200)의 측면 두께 면을 따라 LED소자(110)가 배열된 인쇄회로기판(100)을 밀착시켜 결합하기 위하여 상기 단턱(320)의 수직벽면(340)과 도광판(200)의 측벽(210) 사이에 형성되는 간극(400);
   상기 하우징(300)의 마스크(310) 이면부를 따라 일체형으로 형성되는 방열핀(350);
   상기 하우징(300)의 단턱(320)을 따라 안착된 도광판(200)의 이탈을 막고 LED소자(110) 및 인쇄회로기판(100)을 보호하기 위하여 상기 하우징(300)에 결합되는 백커버(500);로 이루어지며,
   상기 도광판(200)은,
   표면을 형성하는 전면 측이 광 투과가 가능한 투명 패널(220)로 구성되고, 그 후면은 광 투과를 차단하는 불투명체로 된 바디(230)가 일체형으로 조합되어 구성되는 한편 상기 바디(230)의 표면에는 중심부(S1)를 기준으로 외곽 방향으로 방사상으로 뻗은 에지(240)가 돌출된 것을 특징으로 하는 에지형 다운 라이트 엘이디 조명장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 하우징(300)에 뚫려져 형성되는 공간부(330)는 정육각형이거나 또는 정오각형, 정사각형, 정삼각형 등 중 선택된 어느 하나인 것을 하는 에지형 다운 라이트 엘이디 조병장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 하우징(300)의 마스크(310) 형상은 진원형이거나 또는 타원형, 육각형, 오각형, 사각형, 삼각형들 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 에지형 다운 라이트 엘이디 조명장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 하우징(300)의 마스크(310) 이면부를 따라 형성되는 일체형 방열핀(350)은 이면부의 안쪽 영역으로 뻗어서 단턱(320)의 경계면 근방까지 연속적으로 형성된 것을 특징으로 하는 에지형 다운 라이트 엘이디 조명장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 하우징(300)의 마스크(310) 이면부에는 구조물에 하우징(300)을 장착하여 고정하기 위한 장착용 클립(510)이 설치된 것을 특징으로 하는 에지형 다운 라이트 엘이디 조명장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 하우징(300)의 마스크(310) 이면부에 형성되는 단턱(320)은, 수직벽면(340)이 외부로 돌출되어 있고 그 수직벽면(340)의 주변부를 따라 체결홈(360)이 형성된 것을 특징으로 하는 에지형 다운 라이트 엘이디 조명장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 백커버(500)는,
   상기 하우징(300)에 형성된 단턱(320)의 수직벽면(340)을 따라 결합 되도록 상기 체결홈(360)에 센터링된 체결홈(520)이 형성된 본체(530)로 이루어지고,
   상기 본체(530)는 다수의 통풍구(540)가 뚫려져 있으며 방열을 위한 방열핀을 구비하는 동시에 인쇄회로기판(100)측에 외부 전원을 공급하기 위하여 인쇄회로기판(100)과 연결되는 리드와이어 통과홀(550)이 형성된 것을 특징으로 하는 에지형 다운 라이트 엘이디 조명장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 도광판(200)의 바디(230)에 형성되는 에지(240)는 적어도 한 개 이상 양 방향 대칭적으로 바디(230)의 표면을 따라 돌출되며, 에지(240)의 돌출 높이는 외곽이 높고 중심부로 향하면서 점진적으로 낮아지는 기울기θ°를 갖는 것을 특징으로 하는 에지형 다운 라이트 엘이디 조명장치.

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