KR20170037701A - Led 집광 조명장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 서로 이격되게 배치된 전면기판과 후면기판 그리고 상기 전면기판상에 복수개의 LED가 배치되어 전면 방향으로 조명하도록 설치되는 전면 LED 모듈과, 상기 후면기판상에 복수개의 LED가 배치되어 후면 방향으로 조명하도록 설치되는 후면 LED 모듈과, 상기 전면기판과 상기 후면기판 사이에 배치되어 상기 전면 LED 모듈 및 상기 후면 LED 모듈에서 발생된 열을 방출시키는 히트싱크와, 상기 후면기판상에 상기 후면 LED 모듈로부터 멀어질수록 점차적으로 면적이 좁아져 볼록하게 형성되어 상기 후면 LED 모듈의 광을 출광 방향으로 반사시키는 반사체 및 상기 전면기판상에 상기 전면 LED 모듈로부터 멀어질수록 점차적으로 면적이 좁아져 경사지게 형성되어 상기 전면 LED 모듈의 광 및 상기 반사체로부터 반사된 후면 LED 모듈의 광을 집광시켜 출광시키는 추출기를 포함하는 LED 집광 조명장치를 제공한다.

Description

LED 집광 조명장치{LED LIGHTING APPARATUS HAVING OPTICAL CONDENSING MEANS}
본 발명은 LED 집광 조명장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연색성(Ra)이 높고, 방열률 및 광 효율이 향상되며, 제조 시 시설투자비를 저하할 수 있는 LED 집광 조명장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(light emitting diode; LED)는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기적인 신호를 빛으로 변화시키는 소자이다. 발광 다이오드는 기존의 다른 발광체에 비해 수명이 길고, 낮은 전압을 사용하는 동시에 소비 전력이 작으며 소형 경량화가 가능하다는 장점도 가지고 있다. 이로 인해, 최근에는 발광 다이오드 칩을 이용한 조명장치(즉, LED 모듈)가 기존의 조명장치를 대체하는 추세이다.
이러한 LED 모듈은 인쇄 회로 기판에 다수의 발광 소자를 실장하여 구성된다. 이때, 한국등록특허 제10-1483485호에 개시된 LED 모듈과 같이, 기판 위에 직접 발광소자 칩들을 실장하는 COB(chip on board) 방식의 LED 모듈은 비용 등에 있어 유리하기 때문에 많이 이용되고 있다.
또한, LED 모듈은 한국공개특허 10-2010-0021037호에 개시된 LED 모듈과 같이, 회로 기판상에 파워 LED를 실장하여 이루어진 고휘도의 파워 LED가 이용되고 있다.
그러나 상기 LED 모듈은 COB 또는 파워 LED 칩을 사용하기 때문에, 연색성(Ra)이 낮고, 방열 부분의 온도가 높아 방열률이 저하되며, 광 효율이 저하되고 또한, 제조 시 시설투자비가 크다는 문제점이 있다.
KR 10-1483485 B KR 10-2010-0021037 A
본 발명의 목적은, 연색성(Ra)이 높고, 방열률 및 광 효율이 향상되며, 제조 시 시설투자비를 저하할 수 있는 LED 집광 조명장치를 제공함에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 LED 집광 조명장치는 서로 이격되게 배치된 전면기판과 후면기판 그리고 상기 전면기판상에 복수개의 LED가 배치되어 전면 방향으로 조명하도록 설치되는 전면 LED 모듈과, 상기 후면기판상에 복수개의 LED가 배치되어 후면 방향으로 조명하도록 설치되는 후면 LED 모듈과, 상기 전면기판과 상기 후면기판 사이에 배치되어 상기 전면 LED 모듈 및 상기 후면 LED 모듈에서 발생된 열을 방출시키는 히트싱크와, 상기 후면기판상에 상기 후면 LED 모듈로부터 멀어질수록 점차적으로 면적이 좁아져 볼록하게 형성되어 상기 후면 LED 모듈의 광을 출광 방향으로 반사시키는 반사체 및 상기 전면기판상에 상기 전면 LED 모듈로부터 멀어질수록 점차적으로 면적이 좁아져 경사지게 형성되어 상기 전면 LED 모듈의 광 및 상기 반사체로부터 반사된 후면 LED 모듈의 광을 집광시켜 출광시키는 추출기를 포함한다.
또한, 상기 추출기는 상기 집광 효율을 향상시키기 위해, 출광되는 출구부위에 투명봉을 구비할 수 있다.
또한, 상기 반사체는 상기 후면 LED 모듈의 광을 출광 방향으로 반사시키도록, 반구형 형상으로 형성되며, 높이가 상기 반구형 형상의 반지름의 1/2 일 수 있다.
또한, 상기 추출기는 상기 전면 LED 모듈의 광을 출광 방향으로 반사시키도록, 원뿔 형상으로 형성되며, 높이가 상기 원뿔 형상의 바닥부위 반지름의 2/3 일 수 있다.
또한, 상기 전면기판, 상기 후면기판 및 상기 히트싱크 각각은 상기 반사체로부터 반사된 후면 LED 모듈의 광을 집광시켜 출광시키기 위해, 출광되는 광축에 일치되도록 형성된 출광홀을 구비할 수 있다.
또한, 상기 히트싱크는 상기 반사체로부터 반사된 후면 LED 모듈의 광의 확산을 억제하기 위해, 8㎜ ∼ 15㎜의 높이로 배치될 수 있다.
본 발명은, 출광 방향인 전면부위에 형성된 추출기, 후면부위에 형성된 반사체 및, 전면과 후면에 분산 배치된 LED 모듈을 포함함으로써, COB 또는 파워 LED 칩 그리고 렌즈를 사용하지 않기 때문에, 연색성(Ra)이 높고, 광 효율이 향상되며, 조명장치의 소형화로 성능대비 효율 향상 및 제조 시 시설투자비를 저하할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 실시예에 따른 LED 집광 조명장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 실시예에 따른 LED 집광 조명장치의 내부를 나타낸 단면도이다.
도 3은 실시예에 따른 LED 집광 조명장치의 각분포도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.　
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.　
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는"포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.　
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역 및/또는 부위들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부위들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역 또는 부위를 다른 부재, 영역 또는 부위와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역 또는 부위는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역 또는 부위를 지칭할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 실시예에 따른 LED 집광 조명장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 실시예에 따른 LED 집광 조명장치의 내부를 나타낸 단면도이다. 그리고 도 3은 실시예에 따른 LED 집광 조명장치의 각분포도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 LED 집광 조명장치는 대칭되며 서로 이격되게 배치된 전면기판(11)과 후면기판(13) 그리고 전면기판상에 배치된 전면 LED 모듈(15)과 후면기판(13)상에 배치된 후면 LED 모듈(17) 또한, 전면기판(11)과 후면기판(13) 사이에 배치된 히트싱크(19), 후면 LED 모듈(17)을 포함하여 후면기판(13)상에 배치된 반사체(21) 및 전면 LED 모듈(15)을 포함하여 전면기판(11)상에 배치된 추출기(23)를 포함한다.
전면기판(11)과 후면기판(13) 각각은 크기가 약 130 × 130 × 2 mm 이고, 표면이 백색 에나멜으로 도색되며, 반사율이 70% 이고, 흡광도가 30% 일 수 있다.
전면 LED 모듈(15)은 복수개의 LED가 일정간격을 두고 배치되어 전면 방향으로 조명하도록 전면기판(11)상에 설치된다.
후면 LED 모듈(17)은 복수개의 LED가 일정간격을 두고 배치되어 후면 방향으로 조명하도록 후면기판(13)상에 설치된다.
여기서, 전면 LED 모듈(15) 및 후면 LED 모듈(17)은 복수개의 LED를 원형으로 어레이(Array)할 수 있다.
히트싱크(19)는 전면 LED 모듈(15) 및 후면 LED 모듈(17)에서 발생된 열을 방출시키 위해, 서로 이격된 전면기판(11)과 후면기판(13) 사이에 배치된다. 여기서, 히트싱크(19)는 반사체(21)로부터 반사된 후면 LED 모듈(17)의 광의 확산을 억제하기 위해, 8㎜ ∼ 15㎜의 높이로 배치될 수 있다.
반사체(21)는 후면 LED 모듈(17)의 광을 전면 방향인 출광 방향으로 반사시키 위해, 후면기판(13)상에 후면 LED 모듈(17)로부터 멀어질수록 면적이 점차적으로 좁아져 볼록하게 즉 반구형 형상으로 형성된다. 여기서, 반사체(21)는 높이가 상기 반구형 형상의 반지름의 1/2 일 수 있다.
추출기(23)는 반사체의 역할도 하며, 전면기판(11)상에 전면 LED 모듈(15)로부터 멀어질수록 면적이 점차적으로 좁아져 경사지게 형성되고 중심부에 즉 출광되는 출구부위에 구멍이 뚫어져 있어 전면 LED 모듈(15)의 광 및 반사체(21)로부터 반사된 후면 LED 모듈(17)의 광을 집광시켜 출광시킨다. 이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 LED 집광 조명장치는 반사체(21)에 의해 후면 LED 모듈(17)의 광을 전면 방향 쪽에 광원 영역보다 좁은 영역으로 반사시키고, 추출기(23)에 의해 전면 LED 모듈(15)의 광 및 반사체(21)로부터 반사된 후면 LED 모듈(17)의 광을 광원 영역보다 좁은 영역으로 반사시키고 다시 집광하여 출광하기 때문에, 연색성(Ra)이 높고, 광 효율이 향상된다.
여기서, 추출기(23)는 원뿔 형상으로 형성되며, 높이가 상기 원뿔 형상의 바닥부위 반지름의 2/3 일 수 있다.
또한, 추출기(23)는 집광 효율을 향상시키기 위해, 출광되는 출구부위에 투명봉(230)을 포함한다. 여기서, 투명봉(230)은 투명(확산) 아크릴봉 등으로 사용될 수 있다. 또한, 투명봉(230)은 지름 크기가 20ø ~ 30ø 일 수 있다. 또한, 투명봉(230)은 상기 출광되는 출구부위에서 시작하여 후면기판(13)의 끝단까지 배치되거나 상기 출광되는 출구부위에서 시작하여 반사체(21)의 끝단까지 배치될 수 있다.
여기서, 전면기판(11), 후면기판(13) 및 히트싱크(19) 각각은 반사체(21)로부터 반사된 후면 LED 모듈(17)의 광을 집광시켜 출광시키기 위해, 도시하지 않았으나, 상기 출광되는 광축에 일치되도록 형성된 출광홀을 구비할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 LED 집광 조명장치는 후면부위의 반사체(21), LED 모듈(15,17) 및 전면부위에 추출기(23)를 포함함으로써, COB 또는 파워 LED 칩 그리고 렌즈를 사용하지 않기 때문에, 연색성(Ra)이 높고, 광 효율이 향상되며, 조명장치의 소형화로 성능대비 효율 향상 및 제조 시 시설투자비를 저하할 수 있다.
또한, 본 발명의 LED 집광 조명장치는, 후면부위의 반사체(21) 및 전면부위에 추출기(23)를 포함함으로써, 광원 영역보다 넓은 영역으로 반사시킬 수 있지만 광원 영역보다 좁은 영역으로 반사하여 집광시킬 수 없었던 종래 기술과 달리, 반사체(21)에 의해 후면 LED 모듈(17)의 광을 전면 방향 쪽에 광원 영역보다 좁은 영역으로 반사시키고 추출기(23)에 의해 전면 LED 모듈(15)의 광 및 반사체(21)로부터 반사된 후면 LED 모듈(17)의 광을 광원 영역보다 좁은 영역으로 반사시키고 다시 집광시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 LED 집광 조명장치는 전면 LED 모듈(15)이 배치된 전면기판(11)과 후면 LED 모듈(17)이 배치된 후면기판(13) 사이에 배치된 히트싱크(19)를 포함함으로써, 전면 및 후면으로 LED 모듈을 분산 배치함에 따라 조명장치의 소형화에 의한 LED 모듈의 어레이(Array) 문제를 해결할 수 있고 또한, 방열 효과를 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 LED 집광 조명장치에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
11 : 전면기판 13 : 후면기판
15 : 전면 LED 모듈 17 : 후면 LED 모듈
19 : 히트싱크 21 : 반사체
23 : 추출기 230 : 투명봉

Claims (6)

  1. 서로 이격되게 배치된 전면기판과 후면기판;
    상기 전면기판상에 복수개의 LED가 배치되어 전면 방향으로 조명하도록 설치되는 전면 LED 모듈과 상기 후면기판상에 복수개의 LED가 배치되어 후면 방향으로 조명하도록 설치되는 후면 LED 모듈;
    상기 전면기판과 상기 후면기판 사이에 배치되어 상기 전면 LED 모듈 및 상기 후면 LED 모듈에서 발생된 열을 방출시키는 히트싱크;
    상기 후면기판상에 상기 후면 LED 모듈로부터 멀어질수록 점차적으로 면적이 좁아져 볼록하게 형성되어 상기 후면 LED 모듈의 광을 출광 방향으로 반사시키는 반사체; 및
    상기 전면기판상에 상기 전면 LED 모듈로부터 멀어질수록 점차적으로 면적이 좁아져 경사지게 형성되어 상기 전면 LED 모듈의 광 및 상기 반사체로부터 반사된 후면 LED 모듈의 광을 집광시켜 출광시키는 추출기;
    를 포함하는 LED 집광 조명장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 추출기는,
    상기 집광 효율을 향상시키기 위해, 출광되는 출구부위에 투명봉을 구비하는 LED 집광 조명장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 반사체는,
    상기 후면 LED 모듈의 광을 출광 방향으로 반사시키도록, 반구형 형상으로 형성되며, 높이가 상기 반구형 형상의 반지름의 1/2인 LED 집광 조명장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 추출기는,
    상기 전면 LED 모듈의 광을 출광 방향으로 반사시키도록, 원뿔 형상으로 형성되며, 높이가 상기 원뿔 형상의 바닥부위 반지름의 2/3인 LED 집광 조명장치.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 전면기판, 상기 후면기판 및 상기 히트싱크 각각은,
    상기 반사체로부터 반사된 후면 LED 모듈의 광을 집광시켜 출광시키기 위해, 출광되는 광축에 일치되도록 형성된 출광홀을 구비하는 LED 집광 조명장치.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 히트싱크는,
    상기 반사체로부터 반사된 후면 LED 모듈의 광의 확산을 억제하기 위해, 8㎜ ∼ 15㎜의 높이로 배치되는 LED 집광 조명장치.
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