KR20180056440A - 렌즈형 led 모듈 및 이를 적용한 엣지 라이트 간판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 렌즈형 LED 모듈 및 이를 구비한 엣지 라이트 간판에 관한 것으로,
장방형으로 이루어지는 하부케이스와, 복수의 LED가 길이방향을 따라 소정간격으로 실장되어 상기 하부케이스에 탑재되는 인쇄회로기판 및 상기 복수의 LED로부터 조사되는 빛을 길이방향으로는 광각으로 조사시키고 폭방향으로는 협각으로 조사시키는 실린더형 렌즈로 구성되어, 도광판이나 반사판 없이 광고판넬을 균일하게 조사하도록 된 것을 특징으로 하는 렌즈형 LED 모듈에 관한 것이다.
또한, 상기 렌즈형 LED 모듈이 길이방향을 따라 소정 간격으로 적어도 하나이상 설치되고, 루프형으로 이루어진 엣지프레임의 양측면에 광고판넬이 각각 결합되어 박스형으로 형성되어 상기 렌즈형 LED 모듈이 광고판넬을 조사하도록된 렌즈형 LED 모듈을 구비한 엣지라이트 간판에 관한 것이다.

Description

렌즈형 LED 모듈 및 이를 적용한 엣지 라이트 간판{lens type LED module and edge light sign using the same}

본 발명은 렌즈형 LED 모듈 및 이를 적용한 엣지 라이트 간판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 특수 배광을 갖는 렌즈형 LED 모듈 및 이를 구비한 광고용 간판에서 광고판넬 전체를 밝게 조사할 수 있도록 하는 렌즈형 LED 모듈 및 이를 적용한 엣지라이트 간판에 관한 것이다.

일반적으로 사용 되어온 간판은 불투명 아크릴 간판의 내부에 형광등을 내장시켜 필요시 점등하는 형광등 조명간판이나 네온사인 간판 등이 주종을 이루고 있다.

그러나, 형광등 조명간판의 경우, 내부에 형광등과 안정기를 내장하고 있으므로 상당한 두께를 가질 뿐만 아니라 형광등 전구의 내구성이 짧아 자주 교체해 주어야 하는 문제점을 안고 있으며, 네온사인 간판의 경우, 은은한 조명효과와 같은 고품질의 조명효과를 기대할 수는 있지만, 정교한 도형을 표시할 수 없어서 근거리의 소형간판에는 매우 조악한 형태로 나타날 뿐만 아니라, 설치비용 및 전력소모가 과다하므로 수요자에게 적지 않은 부담을 주고 있다.

따라서 현재는 LED(Light-Emitting Diode; 발광소자) 모듈을 이용한 LED 간판사용이 점차 증가되고 있는 추세이며, 이와 같은 LED 모듈을 이용한 간판은 내구성이 좋고 설치비용 및 전력소모가 적은 장점을 갖고 있다.

일반적으로 LED 간판에 사용되는 LED는 특허문헌 1과 같이 LED 백라이트 방식이 주로 사용되어 왔으나, LED 백라이트 방식은 조사하기 위한 LED 광원이 판넬의 후면에 존재하게 되며, 균일도를 유지하면서 조사를 가능하도록 하기 위해 다수의 광원을 사용하게 되고, LED 광원에서 빛을 발생시켜 나오는 빛이 광고판넬에 골고루 퍼져 조사되도록 확산 도광판이 구비되어야 하므로 백라이트 유닛의 전체 두께를 슬림하게 하는데 한계가 있다.

또한 광원과 광고판넬과의 거리를 유지하여야 균일도를 유지하는 것이 가능하므로 판넬의 슬림화가 불가능하게 되는 문제가 있었다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 특허문헌 2와 같이 무도광판 에지형 백라이트 유닛 및 이를 채용한 디스플레이 장치를 개발하는 연구가 진행되어 왔다.

그러나, 백라이트 유닛이 디스플레이 판넬의 일 측면에 설치되어 광을 발생하는 광원과, 상기 광을 상기 디스플레이 판넬로 제공하기 위한 상부 광학시트와, 상기 상부 광학시트와 소정간격 이격설치되며 일면에 산란반사 패턴이 형성되는 하부 광학시트를 포함으로써, 도광판을 생략하면서도 측면에 위치한 엘이디 광원으로부터 조사되는 광의 균일도를 유지할 수는 있으나, 광학시트, 반사시트를 여전히 포함하고 있어, 구조가 복잡하고 제품을 보다 슬림하게 하는데 있어 한계가 있어 간판을 소형화 시키는 것에 대한 문제점이 여전히 남아 있게 된다.

또한, LED 간판의 LED 광원은 불빛이 형광등과 같이 360ㅀ로 밝게 비추지 못하고 전방을 향해 직진성의 불빛을 발광하는 특성이 있으므로, 상기 특허문헌 1, 2와 같이 간판의 광고판넬 전체를 밝게 조명하기 위해서 광고판넬 이면에 많은 개수의 LED 광원을 종횡으로 배열하는 구조로 설치하여야 하기 때문에 간판의 제작비용이 비싸지게 될 뿐 아니라 많은 개수의 LED 광원의 사용으로 인해 전력소비도 커지게 되는 문제점이 있다.

공개실용신안공보 20-2012-0008543(2012.12.12. 공개) 등록특허공보 10-1187748(2012.10.09. 공고)

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 발명된 것으로서, 하부케이스에 LED가 실장된 인쇄회로기판을 탑재하고, 상기 인쇄회로기판을 밀봉하도록 렌즈를 하부케이스에 융착하여 LED에 빗물이 유입되는 것을 방지할 수 있도록 하고, LED에 특수배광을 갖는 렌즈가 부착된 렌즈형 LED 모듈을 제공하고자 함에 발명의 목적이 있다.

또한, 대형, 소형등의 모든 간판에 상기 렌즈형 LED 모듈을 사용함으로써 간판의 광고판넬 전체를 균일한 밝기로 조사할 수 있도록 제안된 것으로서, 루프형으로 이루어진 엣지프레임 내측면에 소정간격으로 복수의 LED 모듈을 설치하고, 상기 복수의 LED 모듈 각각에 렌즈가 구비되어, 도광판 및 반사판이 없어도 간판의 광고판넬 전체를 균일한 밝기로 조사할 수 있도록 된 렌즈형 LED 모듈을 구비한 엣지 라이트 간판을 제공하고자 함에 발명의 목적이 있다.

본 발명에 의한 렌즈형 LED 모듈은 장방형으로 이루어지는 하부케이스와, 복수의 LED가 길이방향을 따라 소정간격으로 실장되어 상기 하부케이스에 탑재되는 인쇄회로기판 및 상기 복수의 LED로부터 조사되는 빛을 길이방향으로는 광각으로 조사시키고 폭방향으로는 협각으로 조사시키는 실린더형 렌즈로 구성되어, 도광판이나 반사판 없이 광고판넬을 균일하게 조사하도록 된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 렌즈는 폭방향의 양측에서 중앙방향으로 하향경사지게 형성되는 제1 경사부와 폭방향의 중앙에 M자형의 단면구조를 가지면서 양단이 각각 상기 제1 경사부에서 하향경사진 단부와 맞닿아 형성되는 제2 경사부로 이루어 진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 렌즈는 복수의 LED로부터 조사되는 빛이 길이방향으로는 50~90℃, 폭방향으로는 5~30℃로 조사시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 렌즈는 상기 렌즈 하측의 둘레를 따라 돌출되도록 플렌지부가 형성되고, 상기 플렌지부가 상기 하부케이스에 융착되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 렌즈형 LED 모듈을 구비한 엣지라이트 간판은 렌즈형 LED 모듈이 길이방향을 따라 소정 간격으로 적어도 하나이상 설치되고, 루프형으로 이루어진 엣지프레임의 양측면에 광고판넬이 각각 결합되어 박스형으로 형성되어 상기 렌즈형 LED 모듈이 광고판넬을 조사하도록된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 LED 모듈은 엣지프레임의 내측면에 길이방향을 따라 70 내지 200 mm 간격으로 상호 이격되도록 배치된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 렌즈형 LED 모듈은 인쇄회로기판이 탑재된 하부케이스에 실린더형 렌즈가 융착되어 빗물등 LED 모듈 내부로 유입되는 것이 방지되어 방수효과가 탁월하고, 상기 실린더형 렌즈가 LED로부터 조사되는 빛을 광각, 협각으로 조사시켜 반사판 및 도광판이 없어도 특수 배광을 구현할 수 있는 렌즈형 LED 모듈을 제공한다.

또한, 상기 렌즈형 LED 모듈을 적용한 엣지 라이트 간판은 광고판넬 전체가 균일한 밝기로 조사될 수 있으며, 반사판 및 도광판이 필요 없어 간판을 슬림화 할 수 있다.

도 1는 본 발명에 따른 렌즈형 LED 모듈의 분해 사시도.
도 2은 도 1에 도시된 렌즈형 LED 모듈의 렌즈의 확대사시도.
도 3(a)는 도 2에 도시된 렌즈의 A-A'단면에서 LED의 협각 조사각도를 설명하는 도면이고, 도 3(b)는 도 2에 도시된 렌즈의 B-B'단면에서 LED의 광각 조사각도를 설명하는 도면.
도 4은 본 발명에 따른 렌즈형 LED 모듈을 구비한 엣지 라이트 간판의 분해 사시도.
도 5(a)는 본 발명에 따른 렌즈형 LED 모듈의 엣지라이트에 의한 광각 조사각도를 설명하는 도면이고, 도 5(b)는 본 발명에 따른 렌즈형 LED 모듈의 엣지라이트에 의한 협각 조사각도를 설명하는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 렌즈형 LED 모듈의 조도를 나타내는 도면.

이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 구성 및 작용에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 렌즈형 LED 모듈의 분해 사시도를 나타낸다.

도 1에 도시된 바와 같이, LED 모듈(30)은 장방형으로 이루어지고 내측에 소정의 공간이 형성되어 있는 하부케이스(32)와, 복수의 LED가 길이 방향을 따라 소정간격으로 실장되어 상기 하부케이스(32)의 내측 공간에 탑재되는 인쇄회로기판(34) 및 상기 복수의 LED로부터 조사되는 빛을 LED 모듈(30)의 길이방향으로는 광각으로 조사시키고 폭방향으로는 협각으로 조사시키는 실린더형 렌즈(36)로 이루어져 있다.

상기 실린더형 렌즈(36)는 도 2에 도시된 바와 같이, 실린더형 렌즈(36)의 폭방향의 양측에서 중앙방향으로 하향경사지게 형성되는 제1 경사부(360a, 360b)와 폭방향의 중앙에 M자형의 단면구조를 가지면서 양단이 각각 상기 제1 경사부(360a, 360b)에서 하향경사진 단부와 맞닿아 형성되는 제2 경사부(362)로 이루어 진 것이 바람직하고, 상기 제1 경사부(360a, 360b)와 제2 경사부(362) 내부는 모두 비어있는 형태로 이루어져 있어 특수 배광을 구현할 수 있는 것이다.

상기 특수 배광은 실린더형 렌즈(36)의 폭 방향으로는 협각의 배광을 길이방향으로는 광각의 배광을 구현할 수 있다.

이를 좀더 구체적으로 설명하기 위해 도 3(a), (b)에 나타냈다.

도 3(a)는 상기 도 2에 도시된 렌즈의 A-A'단면에서 LED 협각 조사각도를 설명하기 위한 도면으로, 폭방향의 단면에서 보면 LED에서 발산하여 실린더형 렌즈(36) 내부로 입사한 빛이 제1 경사부(360a, 360b)와 제2 경사부(362)에 의해 굴절이 되어 직진성의 빛을 효과적으로 모아 협각의 배광을 구현하는 것을 알 수 있다.

도 3(b)는 도 2에 도시된 렌즈의 B-B'단면에서 LED의 광각 조사각도를 설명하는 도면으로서, 길이방향의 단면에서 보면 LED에서 발산하여 실린더형 렌즈(36) 내부로 입사한 빛이 제2 경사부(362)에 의해 굴절이 된다. LED에서 발산되는 빛이 실린더형 렌즈(36)에 입사되어 빛이 실린더형 렌즈(36)의 상면 통과하면서 빛이 확산되는 구조로, 이것으로 조사되는 빛을 모아서 광각의 배광을 구현하는 것을 알 수 있다.

도 3(a), (b)에 도시된 바와 같이 상기 실린더형 렌즈(36)는 복수의 LED로부터 나오는 각각의 빛을 모아주는 효과를 가지고 있다.

이러한 원리로 반사판 및 도광판 없이 특수 배광을 구현할 수 있으며, 특히 소형 슬림박스 채널 등에 적용하여 균일한 배광 및 조도를 구현할 수 있게 된다.

또한, 상기 LED 모듈(30)에서 실린더형 렌즈(36)는 하측의 둘레를 따라 돌출되도록 플렌지부(37)가 형성되어 있고, 상기 플렌지부(37)가 하부케이스(32)에 융착되어, 상기 플렌지부(37)와 상기 하부케이스(32)가 접촉되는 부분에서 수밀이 유지되도록 형성됨으로써, 상기 LED 모듈이 간판에 사용될 때 간판을 건물의 외부 벽면에 부착 설치하였을 경우 비가 오게 되더라도 빗물이 LED 모듈(30) 내부로 유입 내지 스며들지 않게 한다.

상기 실린더형 렌즈(36)의 제1 경사부(360a, 360b)와 제2 경사부(362)에 의해 LED에서 발광되는 각각의 빛이 광각 및 협각으로 조사할 수 있도록 구성되어 있으며, 이와 같은 상기 실린더형 렌즈(36)에 의해 광각 및 협각으로 조사되는 복수의 LED는 서로 이웃하는 LED 각각에서 발광하는 빛과의 간섭작용에 의하여 도 4에 도시된 광고판넬(20a, 20b) 전체에 균일한 밝기로 조사할 수 있게 된다. 이와 같이 균일한 밝기로 조사되는 것을 도 6에 도시하였다.

본원발명의 렌즈형 LED 모듈은 도 4에 도시된 바와 같이 루프형으로 이루어진 엣지프레임(10)을 포함하는 엣지 라이트 간판(1)에 사용될 수 있으며, 상기 루프형으로 이루어진 엣지프레임(10)은 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형 또는 기타의 형상 중에서 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.

이하에서 본 발명의 구현예로 상기 엣지프레임(10)의 형상 중에서 정사각형, 직사각형과 같은 박스형인 것으로 설명되나, 본 발명은 이에 국한되는 것이 아니다.

본 발명의 LED 모듈(30)은 박스형 간판 하단 또는 측면에 부착하여 한면 또는 양면에 적용하여 사용할 수 있는데, 특히 루프형으로 이루어진 엣지프레임(10)의 개방된 양 측면에 광고판넬(20a, 20b)이 각각 결합되고, 상기 엣지프레임(10) 내측면에 복수의 LED 모듈(30)이 엣지프레임(10)의 길이방향을 따라 소정 간격으로 설치되어 양면의 광고판넬(20a, 20b)을 조사하도록 이루어진 엣지 라이트 간판인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 렌즈형 LED 모듈을 간판의 엣지부분에 설치했을 때 LED 모듈로부터 방출되는 빛의 조사각도를 도 5(a), (b)에 나타냈다.

먼저 도 5(a)는 루프형으로 이루어진 엣지프레임(10) 내측면에서 복수의 LED 모듈(30)이 엣지프레임(10)의 길이방향을 따라 소정 간격으로 설치되어 있으며, 상기 각 LED 모듈(30)의 길이방향으로는 실린더형 렌즈(36)에 의해 광각으로 조사되는 것을 도시한 것이고, 상기 실린더형 렌즈(36)에 의해 광각으로 조사되는 조사각도는 50~90℃인 것이 바람직하다.

도 5(b)는 루프형으로 이루어진 엣지프레임(10) 내측면에 엣지프레임(10)의 길이방향을 따라 설치된 복수의 LED 모듈(30)들에서 폭방향으로 협각으로 빛이 조사되는 것을 도시한 것이고, 상기 실린더형 렌즈(36)에 의해 협각으로 조사되는 조사각도는 5~30 ℃인 것이 바람직하다.

만약 상기 광각 및 협각의 조사각도의 수치 범위이내일 경우 간판의 균일한 조도를 구현할 수 있으며 빛의 사각지대를 최소화 시켜 음영이 지는 것을 방지할 수 있으나, 광각 및 협각의 조사각도의 수치 범위를 벗어나면 균일한 조도를 구현할 수 없어 간판에 광원부가 미치지 못하는 부분에 음영이 지는 문제가 발생하며, 광원부가 미치는 곳은 도트가 보이게 되어(빛이 진하게 표현되어) 간판의 기능을 상실하게 된다.

이와같은 상기 실린더형 렌즈(36)가 구비된 본원발명의 복수의 LED 모듈(30)은 엣지프레임(10)의 내측면에 길이방향을 따라 70 내지 200 mm 간격으로 상호 이격되도록 설치하는 것이 바람직한데, 상기 70 내지 200 mm 간격으로 상호 이격되도록 설치됨으로써 상기 광각 및 협각으로 조사되는 LED 모듈(30)이 도광판이나 반사판을 사용하지 않아도 균일한 조도를 구현할 수 있고 빛의 사각지대를 최소화 시킬 있으며, 상기 엣지프레임(10)에 설치되는 간격은 간판의 크기 및 형태에 따라 간격이 변동 될 수 있다.

1: 간판 10: 엣지프레임
20a, 20b: 광고판넬 30: LED 모듈
32: 하부케이스 34: 인쇄회로기판
36: 렌즈 37: 플렌지부
360(a), 360(b): 제1 경사부 362: 제2 경사부

Claims (6)

1. 장방형으로 이루어지는 하부케이스와, 복수의 LED가 길이방향을 따라 소정간격으로 실장되어 상기 하부케이스에 탑재되는 인쇄회로기판 및 상기 복수의 LED로부터 조사되는 빛을 길이방향으로는 광각으로 조사시키고 폭방향으로는 협각으로 조사시키는 실린더형 렌즈로 이루어진 것을 특징으로 하는 렌즈형 LED 모듈.
2. 제1항에 있어서,
   상기 렌즈는 폭방향의 양측에서 중앙방향으로 하향경사지게 형성되는 제1 경사부와 폭방향의 중앙에 M자형의 단면구조를 가지면서 양단이 각각 상기 제1 경사부에서 하향경사진 단부와 맞닿아 형성되는 제2 경사부로 이루어진 것을 특징으로 하는 렌즈형 LED 모듈.
3. 제1항에 있어서,
   상기 렌즈는 복수의 LED로부터 조사되는 빛이 길이방향으로는 50~90℃, 폭방향으로는 5~30℃로 조사되는 것을 특징으로 하는 렌즈형 LED 모듈.
4. 제1항에 있어서,
   상기 렌즈는 하측의 둘레를 따라 돌출되도록 플렌지부가 형성되고, 상기 플렌지부가 상기 하부케이스에 융착되는 것을 특징으로 하는 렌즈형 LED 모듈.
5. 제1항에 따른 렌즈형 LED 모듈이 길이방향을 따라 소정 간격으로 적어도 하나이상 설치되고, 루프형으로 이루어진 엣지프레임의 양측면에 광고판넬이 각각 결합되어 박스형으로 형성되어 상기 렌즈형 LED 모듈이 광고판넬을 조사하도록된 렌즈형 LED 모듈을 구비한 엣지라이트 간판.
6. 제5항에 있어서,
   상기 LED 모듈은 엣지프레임의 내측면에 길이방향을 따라 70 내지 200 mm 간격으로 상호 이격되도록 배치된 것을 특징으로 하는 렌즈형 LED 모듈을 구비한 엣지라이트 간판.
   
   

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