KR102208659B1 - 엘이디 조명기구용 렌즈모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인쇄회로기판에 장착된 다수개의 LED칩에 각각 대응되도록 형성된 다수개의 볼록렌즈에 패턴을 형성하여 LED칩으로 인한 글레어 현상과 옐로우링 현상의 발생을 감소시킬 수 있는 엘이디 조명기구용 렌즈모듈에 관한 것이다.
본 발명은 인쇄회로기판(300)의 상부에 일정 간격으로 장착된 다수개의 LED칩(200)이 각각 삽입되도록 삽입홈(120)이 형성된 다수개의 볼록렌즈(110)가 배치되어 판 형상으로 형성되는 엘이디 조명기구용 렌즈모듈에 있어서, 상기 볼록렌즈(110)는, 볼록면인 상부면이 외부로 노출되도록 평면인 하부면에 상기 삽입홈(120)이 형성되어 상기 LED칩(200)과 인접하게 위치되며, 상기 볼록렌즈(110)의 하부면에는, 상기 삽입홈(120)에 삽입된 LED칩(200)과 인접하게 형성되면서 상기 LED칩(200)의 빛을 난반사시켜 상기 볼록렌즈(110)의 상부면에 옐로우링 현상을 방지하도록 0.001mm 내지 5.0mm의 폭과 0.001mm 내지 5.0mm의 깊이를 갖는 다수개의 홈이 형성된 패턴(111)이 형성되고, 상기 패턴(111)의 홈은, 상기 볼록렌즈(110)의 크기에 따라 변경되며, 상기 볼록렌즈(110)의 크기가 클수록 5.0mm에 근접한 폭을 갖고, 상기 볼록렌즈(110)의 크기가 작을수록 0.001mm에 근접한 폭을 갖도록 형성된다.

Description

엘이디 조명기구용 렌즈모듈{LENS MODULE FOR LED LIGHTING APPARATUS}

본 발명은 엘이디 조명기구용 렌즈모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인쇄회로기판에 장착된 다수개의 LED칩에 각각 대응되도록 형성된 다수개의 볼록렌즈에 패턴을 형성하여 LED칩으로 인한 글레어 현상과 옐로우링 현상의 발생을 감소시킬 수 있는 엘이디 조명기구용 렌즈모듈에 관한 것이다.

일반적인 조명기구는 빛을 발생시키는 기구로서, 가정이나 사무실 등의 실내 천장이나 벽체에 설치되어 어두운 실내 또는 실외를 밝게 비춰줄 수 있다.

이러한 조명기구는 백열등, 형광등, 할로겐램프 등이 주로 사용되었지만, 수명이 짧고 열에너지로 유실되는 에너지가 많아 전기에너지를 빛에너지로 완벽하게 변환하여 사용되지 못하고 있다.

최근에는 전기에너지를 빛에너지로 전환하는 효율이 높아 최고 90%까지 에너지를 절감할 수 있는 고에너지 효율과 친환경적인 LED를 사용한 조명기구의 사용이 증가하고 있다.

LED는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기신호를 빛으로 변환시켜 신호를 보내고 받는데 사용되는 반도체의 일종으로서, m 반도체의 p-n 접합구조를 이용하여 소수캐리어(전자 또는 정공)를 주입하고 이들의 재결합에 의하여 발광되며 작은 광원이기 때문에 조명기구를 제조할 경우 소형화, 박형화, 경량화를 할 수 있을 뿐만 아니라 반영구적으로 사용할 수 있다.

그러나 LED 특성상 고휘도, 고발열, 빛의 직진성, 빛의 먼거리를 비추지 못하는 단점이 있다.

이에, 조명기구를 제조할 경우 상기 LED의 단점을 보완하기 위해 등록특허 제10-0960735호(등록일자: 2010년 05월 24일)에 기재된 바와 같이, LED가 수용되는 수용홈을 갖으며, 수용홈 측에서 반대편 단부 측으로 외경이 확장되게 형성되어 이 경사를 따라 광원의 빛이 집광되면서 투과 또는 전반사되는 제1렌즈면과, 상기 제1렌즈면의 단부에 평면으로 형성되어 LED의 빛이 투과되는 제2렌즈면으로 구성되며, 조명장치의 상부에 구성되는 상부커버와, 상기 상부커버의 하부에 설치되는 한편 그 하면에는 다수의 LED가 설치되는 기판과, 상기 LED에 대응한 다수의 집광렌즈가 기판의 하면에 배열되어 설치되는 렌즈군과, 상기 렌즈군의 하면에 설치되는 투과판과, 상기 투과판의 하면에 배치되어 상부커버에 착탈가능하게 결합되는 하부커버가 구성되는 집광렌즈를 이용한 조명장치 등이 개발되고 있는 추세이다.

상기 등록특허 제10-0960735호와 같이 투과판을 구성할 경우 상기 LED의 빛이 상기 투과판을 통과한 후 조사되기 때문에 조도가 저하되어 빛의 손실이 많아 실용성이 저하되는 문제점이 있으며, 상기 등록특허 제10-0960735호와 같이 투과판을 구성하지 않을 경우 상기 LED의 높은 휘도로 인해 글레어 현상이 발생하는 문제점이 있다.

또한, 상기 등록특허 제10-0960735호는 집광렌즈에 수용된 LED가 수용된 집광렌즈에 옐로우링 현상이 발생하여 조명의 성능이 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 조도를 향상시키면서 글레어 현상과 옐로우링 현상이 발생하는 것을 방지하기 위한 조명기구의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 다수개의 LED칩이 장착된 인쇄회로기판에 형성되어 각 LED칩에 대응되어 인접되는 볼록렌즈의 면에 패턴을 형성하여 글레어 현상과 옐로우링 현상을 감소시킬 수 있는 엘이디 조명기구용 렌즈모듈을 제공하는 목적이 있다.

또한, LED칩에서 조사되는 빛을 난반사시키기 위해 별도의 커버를 사용하지 않아 조도를 향상시킬 수 있으며 빛손실을 저하시킬 수 있는 엘이디 조명기구용 렌즈모듈을 제공하는 목적이 있다.

본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 엘이디 조명기구용 렌즈모듈은, 인쇄회로기판(300)의 상부에 일정 간격으로 장착된 다수개의 LED칩(200)이 각각 삽입되도록 삽입홈(120)이 형성된 다수개의 볼록렌즈(110)가 배치되어 판 형상으로 형성되는 엘이디 조명기구용 렌즈모듈에 있어서, 상기 볼록렌즈(110)는, 볼록면인 상부면이 외부로 노출되도록 평면인 하부면에 상기 삽입홈(120)이 형성되어 상기 LED칩(200)과 인접하게 위치되며, 상기 볼록렌즈(110)의 하부면에는, 상기 삽입홈(120)에 삽입된 LED칩(200)과 인접하게 형성되면서 상기 LED칩(200)의 빛을 난반사시켜 상기 볼록렌즈(110)의 상부면에 옐로우링 현상을 방지하도록 0.001mm 내지 5.0mm의 폭과 0.001mm 내지 5.0mm의 깊이를 갖는 다수개의 홈이 형성된 패턴(111)이 형성되고, 상기 패턴(111)의 홈은, 상기 볼록렌즈(110)의 크기에 따라 변경되며, 상기 볼록렌즈(110)의 크기가 클수록 5.0mm에 근접한 폭을 갖고, 상기 볼록렌즈(110)의 크기가 작을수록 0.001mm에 근접한 폭을 갖도록 형성된다.

삭제

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 다수개의 LED칩이 장착된 인쇄회로기판에 형성되어 각 LED칩에 대응되어 인접되는 볼록렌즈의 면에 패턴을 형성함으로써 상기 LED칩에서 조사되는 빛이 난반사되어 글레어 현상과 옐로우링 현상을 감소시킬 수 있어 조명의 품질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 조명의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, LED칩에서 조사되는 빛을 난반사시키기 위한 별도의 커버를 사용하지 않기 때문에 조도를 향상시키며 빛손실을 저하시킬 수 있어 소비전력을 저하시킬 수 있음은 물론 제조단가를 절감시킬 수 있어 실용성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 의한 엘이디 조명기구용 렌즈모듈,
도 2는 본 발명의 일실시 예에 의한 엘이디 조명기구용 렌즈모듈의 단면도,
도 3은 본 발명의 일실시 예에 의한 엘이디 조명기구용 렌즈모듈의 저면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 엘이디 조명기구용 렌즈모듈을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 의한 엘이디 조명기구용 렌즈모듈이고, 도 2는 본 발명의 일실시 예에 의한 엘이디 조명기구용 렌즈모듈의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시 예에 의한 엘이디 조명기구용 렌즈모듈의 저면도이다.

상기 도면의 구성 요소들에 인용부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있으며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, '상부', '하부', '앞', '뒤', '선단', '전방', '후단' 등과 같은 방향성 용어는 개시된 도면(들)의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시 예의 구성요소는 다양한 배향으로 위치설정될 수 있기 때문에 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.

본 발명의 바람직한 일실시 예에 의한 엘이디 조명기구용 렌즈모듈은, 상기 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 외부로부터 전원을 공급받아 빛을 발광하기 위한 다수개의 LED칩(200)이 일정 간격으로 장착된 인쇄회로기판(300)의 상부에 상기 LED칩(200)과 각각 대응되면서 상기 LED칩(200)로부터 조사되는 빛을 확산시키기 위한 다수개의 볼록렌즈(110)가 배치되어 형성된다.

다시 말해, 상기 엘이디 조명기구용 렌즈모듈(100)은 외부로부터 전원을 공급하기 위한 컨버터(미도시)로부터 전원을 공급받아 빛을 발광하기 위한 다수개의 LED칩(200)가 일정 간격으로 장착된 인쇄회로기판(300)의 상부에 장착되어 사용될 수 있도록 상기 LED칩(200)에 대응되는 다수개의 볼록렌즈(110)가 배치되어 판 형상으로 형성된다.

상기 컨버터(미도시)는, 외부로부터 AC전원을 DC전원으로 변환하여 상기 LED칩(200)으로 공급한다. 즉, 상기 컨버터(미도시)는 상기 다수개의 LED칩(200)에 각각 연결되어 외부의 AC전원을 DC전원으로 변환하여 상기 LED칩(200)으로 공급하게 된다.

상기 LED칩(200)은, 상기 컨버터(미도시)를 통해 전원을 공급받아 빛을 발광시키는 것으로, 상기 인쇄회로기판(300)의 상부에 일정간격 이격되어 장착된다.

이때, 상기 LED칩(200)은 다수개의 LED를 기판에 넣어 칩의 형태로 제조할 수 있다. 다시 말해, 상기 인쇄회로기판(300)의 상부에는 상기 다수개의 LED를 기판에 넣어 빛을 발광시킬 수 있는 LED칩(200)을 장착할 수 있다.

상기 인쇄회로기판(300)은, 집적 회로, 저항기 또는 스위치 등의 전기적 부품들이 납땜되는 얇은 판으로, 일정크기를 갖는 원형, 사각형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

상기 인쇄회로기판(300)의 상부는 상기 LED칩(200)이 일정간격으로 장착되어 외부로 노출되도록 위치되고, 상기 인쇄회로기판(300)의 하부는 조명기구의 하우징 내측에 위치되는 것이 바람직하다.

상기 인쇄회로기판(300)의 상부에 장착된 LED칩(200)의 빛을 집광시켜 조도를 향상하기 위해 엘이디 조명기구용 렌즈모듈(100)이 형성된다.

상기 엘이디 조명기구용 렌즈모듈(100)은, 상기 인쇄회로기판(300)과 동일한 형상과 크기로 형성되어야 하며, 상기 인쇄회로기판(300)의 상부에 장착된 다수개의 LED칩(200)과 각각 대응되도록 다수개의 볼록렌즈(110)가 배치되어 형성된다.

다시 말해, 상기 엘이디 조명기구용 렌즈모듈(100)은 상기 볼록렌즈(110)와 상기 LED칩(200)이 1:1로 대응되도록 상기 인쇄회로기판(300)에 장착된 LED칩(200)의 수만큼 상기 볼록렌즈(110)가 형성되어야 하며, 광학용 고분자 중합체, 실리콘 중합체, 폴리카보나이트(PC), 폴리머, 아크릴(PMMA), 에폭시 계열이나 유리, 석영 등을 이용하여 상기 인쇄회로기판(300)과 동일한 형상과 크기로 사출 또는 성형하여 형성될 수 있다.

여기서, 상기 볼록렌즈(110)는 하부면이 평면이고 상부면이 볼록면으로 형성된 단일 렌즈인 평 볼록 렌즈를 사용할 수 있으며, 상기 하부면이 상기 LED칩(200)과 인접하게 위치되고 상기 상부면이 외부로 노출되는 것이 바람직하다.

상기 볼록렌즈(110)는 상기 엘이디 조명기구용 렌즈모듈(300)의 상부에 상기 볼록렌즈(110)의 상부면이 돌출되도록 배치되어야 한다.

상기와 같이 볼록렌즈(110)가 배치된 경우 상기 볼록렌즈(110)의 하부면이 상기 LED칩(200)에 인접될 수 있도록 상기 LED칩(200)을 삽입하기 위한 삽입홈(120)이 형성되어야 한다. 즉, 상기 인쇄회로기판(300)과 인접되는 엘이디 조명기구용 렌즈모듈(100)의 후면에 상기 LED칩(200)을 삽입하기 위한 삽입홈(120)이 형성되어 상기 볼록렌즈(110)의 하부면과 상기 LED칩(200)이 인접될 수 있도록 한다.

상기 삽입홈(120)은, 상기 볼록렌즈(110)의 개수만큼 형성되며, 상기 LED칩(200)이 완전히 삽입되는 경우에 미세한 간격을 갖는 구조로 되어 있다.

상기와 같이 삽입홈(120)에 상기 LED칩(200)이 삽입되어 빛을 발광하게 되면 상기 볼록렌즈(110)를 통해 상기 빛이 집광되어 외부로 확산되기 때문에 조도를 향상시킬 수 있지만, 상기 볼록렌즈(110)의 가장자리에 옐로우링 현상이 발생할 수 있으며, 글레어 현상이 발생하게 되는 문제점이 있다.

상기 문제점을 해소하기 위해 상기 볼록렌즈(110)의 하부면에 패턴(111)을 형성하게 된다. 다시 말해, 상기 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 볼록렌즈(110)의 가장자리에 발생하는 옐로우링 현상을 방지하면서 글레어 현상을 저하시키기 위해 상기 LED칩(200)의 빛을 난반사시킬 수 있도록 상기 볼록렌즈(110)의 하부면을 요철시켜 패턴(111)을 형성한다.

상기 패턴(111)은, 상기 LED칩(200)과 인접하는 볼록렌즈(110)의 하부면에 형성되어 상기 LED칩(200)의 빛을 입사받아 난반사시키기 위해 다수개의 홈이 형성된다.

상기 패턴(111)의 홈은 원형, 지그재그형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

이때, 상기 패턴(111)의 홈은 0.001mm 이상의 폭과 0.001mm 이상의 깊이를 갖도록 형성할 수 있다.

또한, 상기 패턴(111)의 홈은 0.001mm 내지 5.0mm의 폭과 0.001mm 내지 5.0mm의 깊이를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 패턴(111)의 홈이 0.001mm 미만의 폭을 갖거나 깊이가 5.0mm를 초과하였을 경우 상기 볼록렌즈(110)의 하부면에 형성되는 홈의 폭이 좁아 상기 LED칩(200)의 빛이 반사되기 어려우며, 폭이 5.0mm를 초과하거나 깊이가 0.001mm 미만일 경우 상기 볼록렌즈(110)의 하부면이 평면에 가까워지기 때문에 상기 LED칩(200)의 빛에 대한 난반사율이 낮아지는 문제점이 있어 0.001mm 내지 5.0mm의 폭과 0.001mm 내지 5.0mm의 깊이를 갖는 홈이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 패턴(111)의 홈의 크기가 작아질수록 상기 LED칩(200)의 빛에 대한 난반산율이 향상되어 옐로우링 현상과 글레어 현상의 발생율을 저하시킬 수 있으며, 상기 패턴(111)의 홈의 크기가 커질수록 상기 LED칩(200)의 빛에 대한 난반사율이 저하되어 옐로우링 현상과 글레어 현상의 발생율이 높아질 수 있다.

다시 말해, 크기가 큰 홈보다 크기가 작은 홈이 상기 볼록렌즈(110)의 하부면에 더 많이 형성되어 패턴(111)을 이루기 때문에 상기 LED칩(200)의 빛이 여러 방향으로 반사하여 흩어지기 용이해짐으로써 상기 볼록렌즈(110)의 가장자리에 옐로우링 현상이 발생하는 것을 현저히 저하시킬 수 있을 뿐만 아니라 글레어 현상을 저하시킬 수 있게 된다.

여기서, 상기 홈의 크기는 상기 볼록렌즈(110)의 크기에 따라 변경되어야 한다. 다시 말해, 상기 패턴(111)의 홈은 상기 볼록렌즈(110)의 크기가 클수록 5.0mm에 근접한 폭을 갖고, 상기 볼록렌즈(110)의 크기가 작을수록 0.001mm에 근접한 폭을 갖도록 형성되어야 한다.

예를 들어, 상기 볼록렌즈(110)의 크기가 3mm 내지 4mm일 경우 상기 볼록렌즈(110)의 하부면에 0.001mm의 폭과 깊이를 갖는 패턴(111)의 홈을 형성할 수 있다.

상기 패턴(111)을 구성하는 홈의 크기가 상기 볼록렌즈(110)의 크기에 따라 변경됨으로써 상기 LED칩(200)의 난반사율을 조절할 수 있어 상기 LED칩(200)의 빛 손실을 저하시킬 수 있게 된다.

상기와 같이 패턴(111)이 형성된 볼록렌즈(110)의 하부면이 상기 LED칩(200)와 인접되도록 상기 인쇄회로기판(300)의 상부에 상기 엘이디 조명기구용 렌즈모듈(100)이 형성된다.

상기 엘이디 조명기구용 렌즈모듈(100)에 형성된 상기 볼록렌즈(110)의 하부면에 패턴(111)을 형성함으로써 상기 LED칩(200)의 빛이 상기 볼록렌즈(110)를 통과할 경우 난반사되어 외부로 조사되기 때문에 상기 볼록렌즈(110)의 가장자리에 옐로우링 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 글레어 현상을 방지할 수 있다. 이에, 조명의 품질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 조명의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 종래에는 상기 LED로 인한 옐로우링 현상과 글레어 현상을 완화시키기 위해 상기 LED와 볼록렌즈를 커버할 수 있는 외부커버를 구성함으로 인해 상기 LED칩(200)에서 조사되는 빛이 차단되어 약 10 내지 15%의 빛손실이 발생되어 약 10 내지 15%의 조도를 상실하게 되어 실용성이 저하되는 문제점이 있었지만, 상기와 같이 볼록렌즈(110)의 하부면에 패턴(111)을 형성함으로써 상기 LED칩(200)의 빛을 난반사시켜 옐로우링 현상과 글레어 현상을 방지할 수 있으며 상기 LED칩(200)의 빛이 차단되지 않기 때문에 약 10% 정도의 빛손실을 저하시킬 수 있어 조도를 향상시킬 수 있으며 소비전력을 대폭 낮춰줄 수 있게 된다.

또한, 상기 LED로 인한 옐로우링 현상과 글레어 현상을 완화시키기 위해 별도의 외부커버 등과 같은 부재를 사용하지 않기 때문에 제조단가를 절감시킬 수 있음은 물론 실용성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 경우에는 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

100: 렌즈모듈 110: 볼록렌즈
111: 패턴 120: 삽입홈
200: LED칩 300: 인쇄회로기판

Claims (2)

1. 인쇄회로기판(300)의 상부에 일정 간격으로 장착된 다수개의 LED칩(200)이 각각 삽입되도록 삽입홈(120)이 형성된 다수개의 볼록렌즈(110)가 배치되어 판 형상으로 형성되는 엘이디 조명기구용 렌즈모듈에 있어서,
   상기 볼록렌즈(110)는, 볼록면인 상부면이 외부로 노출되도록 평면인 하부면에 상기 삽입홈(120)이 형성되어 상기 LED칩(200)과 인접하게 위치되며,
   상기 볼록렌즈(110)의 하부면에는, 상기 삽입홈(120)에 삽입된 LED칩(200)과 인접하게 형성되면서 상기 LED칩(200)의 빛을 난반사시켜 상기 볼록렌즈(110)의 상부면에 옐로우링 현상을 방지하도록 0.001mm 내지 5.0mm의 폭과 0.001mm 내지 5.0mm의 깊이를 갖는 다수개의 홈이 형성된 패턴(111)이 형성되고,
   상기 패턴(111)의 홈은, 상기 볼록렌즈(110)의 크기에 따라 변경되며, 상기 볼록렌즈(110)의 크기가 클수록 5.0mm에 근접한 폭을 갖고, 상기 볼록렌즈(110)의 크기가 작을수록 0.001mm에 근접한 폭을 갖도록 형성되는 엘이디 조명기구용 렌즈모듈.
2. 삭제

Images