KR101664305B1 - 2차 렌즈 플레이트, led 조명장치 및 2차 렌즈 플레이트 제조방법 - Google Patents

2차 렌즈 플레이트, led 조명장치 및 2차 렌즈 플레이트 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 2차 렌즈 플레이트, LED 조명장치 및 2차 렌즈 플레이트 제조방법 에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복합소재를 적용함으로써 방열특성을 높일 수 있는 2차 렌즈 플레이트, LED 조명장치 및 2차 렌즈 플레이트 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 2차 렌즈 플레이트는 서로 이격되어 제공되는 복수의 2차 렌즈; 및 상기 복수의 2차 렌즈 사이에 제공되는 복수의 방열바를 포함할 수 있다.

Description

2차 렌즈 플레이트, LED 조명장치 및 2차 렌즈 플레이트 제조방법 {Secondary lens plate, LED lighting apparatus and Method for manufacturing secondary lens plate}
본 발명은 2차 렌즈 플레이트, LED 조명장치 및 2차 렌즈 플레이트 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복합소재를 적용함으로써 방열특성을 높일 수 있는 2차 렌즈 플레이트, LED 조명장치 및 2차 렌즈 플레이트 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, LED 조명장치는 넓은 장소에 원하는 밝기의 빛을 조사하여 특정 구역을 밝게 비추어 주는 역할을 하기 위해 제작되는 조명 기구의 일종으로서, 각종 경기장, 건물의 외곽 등에 설치하여 사용하거나 터널, 지하 공간, 역이나 항만의 구내, 천장이 높은 공장 등의 옥내에 설치하여 사용하는 등 다양하게 사용되고 있다.
이러한 LED 조명장치는 LED에 의해 고온의 열이 발생하게 되는데, 이렇게 발생된 열이 효과적으로 제거되지 못하는 경우에는 장치의 성능이 저하되거나 오작동이 발생하는 등 문제점을 유발하게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 한국등록특허 제10-1105341호 등에는 LED의 하측에 열전소자를 설치하거나 LED 조명장치의 하부에 방열핀을 형성하는 방법이 제시되어 있으나, 방열 장치가 하측에만 집중되어 있어 상부의 방열이 효과적으로 이루어지지 않으므로 장치의 성능 저하나 오작동을 확실히 방지하지 못하였고, 열전소자를 사용시에는 방열 효율에 비해 과도한 비용이 발생하는 또 다른 문제점이 발생하였다.
한국등록특허공보 제10-1105341호
본 발명은 상부에도 방열 구조를 만들어 효과적으로 방열할 수 있는 2차 렌즈 플레이트, LED 조명장치 및 2차 렌즈 플레이트 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시예들에 따른 2차 렌즈 플레이트는 서로 이격되어 제공되는 복수의 2차 렌즈; 및 상기 복수의 2차 렌즈 사이에 제공되는 복수의 방열바를 포함할 수 있다.
상기 방열바는 투명 고분자 재료와 금속분말을 포함하는 복합재료로 형성될 수 있다.
상면에 상기 복수의 2차 렌즈와 방열바가 제공되는 투명 플레이트를 더 포함할 수 있다.
상기 투명 플레이트는 상기 복수의 방열바에 대응되는 위치에 형성되고, 상기 복합재료로 이루어진 방열 패턴을 포함할 수 있다.
상기 복합재료로 이루어지고, 상기 복수의 2차 렌즈와 방열바의 외측에 제공되는 가장자리부를 더 포함할 수 있다.
상기 가장자리부의 상부면에 형성되고, 상기 복합재료로 이루어진 방열핀을 더 포함할 수 있다.
상기 방열핀의 높이는 상기 가장자리부 내측 영역보다 상기 가장자리부 외측 영역에서 더 높을 수 있다.
상기 방열바는 적어도 일단이 상기 가장자리부에 접촉될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 LED 조명장치는 상기 2차 렌즈 플레이트; 발광다이오드칩 및 상기 발광다이오드칩을 덮는 1차 렌즈를 포함하는 서로 이격된 복수의 발광다이오드를 포함하고, 상기 2차 렌즈 플레이트의 하부에 위치하는 LED 모듈; 및 상기 2차 렌즈 플레이트 및 상기 LED 모듈을 수용하는 하우징을 포함할 수 있다.
상기 하우징의 외부면에 형성된 방열핀을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 2차 렌즈 플레이트 제조방법은 투명 플레이트, 2차 렌즈 및 방열바를 각각 사출하는 단계; 상기 투명 플레이트 상에 복수의 상기 2차 렌즈를 서로 이격하여 본딩하는 단계; 및 상기 2차 렌즈가 본딩된 상기 투명 플레이트 상에 복수의 상기 방열바를 본딩하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방열바는 투명 고분자 재료와 금속분말을 포함하는 복합재료로 사출하여 형성할 수 있다.
상기 투명 플레이트를 사출하는 단계는 투명 고분자 재료와 상기 복합재료를동시에 사출하여 상기 투명 플레이트에 상기 복합재료로 이루어진 방열 패턴을 형성할 수 있다.
상기 방열 패턴은 상기 방열바의 접합 위치에 대응되도록 형성될 수 있다.
상기 2차 렌즈를 본딩하는 단계 및 상기 방열바를 본딩하는 단계는 상기 투명 플레이트의 본딩 위치에 UV 경화수지를 도포하고, 상기 UV 경화수지에 UV광을 조사함으로 경화시켜 상기 2차 렌즈 및 방열바를 본딩할 수 있다.
상기 방열바를 본딩하는 단계는 상기 방열바를 상기 2차 렌즈 사이에 본딩할 수 있다.
상기 복합재료로 이루어진 가장자리부를 사출하는 단계; 및 상기 가장자리부를 상기 투명 플레이트의 외측에 본딩하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 가장자리부의 상부면에 상기 복합재료로 방열핀을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 2차 렌즈 플레이트를 적용한 LED 조명장치에서는 2차 렌즈 플레이트의 상부면에 방열바를 본딩하여 LED에서 발생하는 열을 LED 후방으로 방열하는 외에 발광방향(2차 렌즈 플레이트의 상부 방향)으로도 방열할 수 있다. 또한, 방열바의 소재로 열전도도가 우수하면서도 가벼운 복합재료를 사용하여 방열 특성을 향상시킬 뿐만 아니라 경량화시킬 수 있다.
그리고 2차 렌즈를 통해 2차 렌즈 플레이트가 사용되는 조명장치의 광 특성을 향상시킬 수 있고, 2차 렌즈 플레이트의 상부면 가장자리에 방열핀을 추가로 설치하여 방열 특성을 극대화시킬 수도 있다.
또한, 2차 렌즈 플레이트는 2차 렌즈와 방열바 등을 일체형으로 형성할 수 있어서, LED 조명장치 등에 사용할 경우 간단하게 조립할 수 있기 때문에 사용이 편리하며, 쉽게 교체할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 2차 렌즈 플레이트를 나타낸 분해사시도.
도 2는 열전도도에 따른 열전도 특성을 나타내는 그래프.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 2차 렌즈 및 방열바가 접합된 투명 플레이트를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가장자리부에 방열핀이 형성된 2차 렌즈 플레이트를 나타낸 사시도 및 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 조명장치를 나타낸 분해사시도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 조명장치의 결합상태를 나타내는 사시도 및 단면도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 2차 렌즈 플레이트 제조방법을 설명하기 위한 순서도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하고, 도면은 본 발명의 실시예를 정확히 설명하기 위하여 크기가 부분적으로 과장될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 2차 렌즈 플레이트를 나타낸 분해사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 2차 렌즈 플레이트(100)는 서로 이격되어 제공되는 복수의 2차 렌즈(110); 및 복수의 2차 렌즈(110) 사이에 제공되는 복수의 방열바(120)를 포함할 수 있다. 또한, 상면에 복수의 2차 렌즈(110)와 방열바(120)가 제공되는 투명 플레이트(130)를 포함할 수 있다.
상기 2차 렌즈(110)는 하부에 제공되는 발광다이오드와 대응되게 위치하여 발광다이오드에서 방출되는 빛의 광분포를 조정하는 역할을 하며, 상세하게는 발광다이오드칩에서 방출되는 빛이 발광다이오드의 1차 렌즈를 통해 1차적으로 광분포가 조정되고 상기 2차 렌즈(110)에서 2차적으로 광분포가 조정된다. 2차 렌즈(110)는 성형의 용이성과 광 투과 및 굴절작용을 위해 폴리메틸메타크릴레이트(Poly Methyl Methacrylate; PMMA), 싸이클로올레핀코포리머(Cyclo Olenfin Copolymer; COC), 폴리카보네이트(Poly Carbonate; PC) 등의 투명 고분자 재료로 형성할 수 있다. 그리고 2차 렌즈(110)는 고정밀 금형 사출할 수 있는데, 일반 사출과 다르게 100 ~ 130 ℃의 높은 금형 온도에서 0.5 ~ 50 mm/s의 저속으로 사출하며, 높은 투과율을 위해 기포가 발생하지 않도록 진공에서 사출할 수 있다.
상기 방열바(120)는 길쭉한 막대 형상으로, 상기 복수의 2차 렌즈(110)가 이루는 각 열 사이에 배치될 수 있다. 방열바(120)는 상부로 돌출되도록 제공되어 상부 방향(즉, 발광방향)으로도 효율적인 방열이 가능하게 하며, 이에 따라 발광다이오드에서 발생되는 열이 상부 방향(즉, 발광방향)으로 빠져나가지 못하여 발생하였던 발광다이오드의 성능 저하나 수명 단축의 문제를 해결할 수 있다. 또한, 방열바(120)는 2차 렌즈(110)의 지향각을 고려하여 상단의 폭을 하단의 폭보다 좁게 형성할 수 있다.
그리고 방열바(120)는 투명 고분자 재료와 금속분말을 포함하는 복합재료로 형성될 수 있다. 상기 복합재료는 투명 고분자 재료로 PMMA, PC 등을 사용할 수 있으며, 금속분말로 구리, 알루미늄 등의 나노 금속 분말을 사용할 수 있다. 이때 투명 고분자 재료와 금속분말의 성분비로 복합재료의 특성을 조절할 수 있다. 상기 방열바(120)는 금속 등의 열전도도가 좋은 재료를 사용하여 형성하는 것도 가능하지만, 금속은 투명 고분자 재료와의 이질성으로 열팽창이 서로 달라 온도 상승시 투명 플레이트(130)와 분리되는 문제점이 있다. 반면에, 본 발명에 따른 복합재료는 투명 고분자 재료를 기본으로 하기 때문에 서로 비슷한 열팽창율을 가져 방열바(120)의 온도 상승시에도 투명 플레이트(130)와의 접합을 유지할 수 있고, 이에 따라 상기 복합재료로 방열바(120)를 형성하면 금속으로 방열바(120)를 형성할 때보다 투명 플레이트(130)에 안정적으로 접합될 수 있다. 또한, 상기 복합재료는 금속보다 가벼운 장점이 있어 방열바(120) 등을 상기 복합재료로 형성하면 2차 렌즈 플레이트(100) 및 이를 적용한 LED 조명장치의 경량화를 달성할 수 있다.
상기 투명 플레이트(130)는 얇은 판 형상으로, PMMA, PC 등의 투명 고분자 재료로 사출될 수 있다. 그리고 상기 투명 플레이트(130)에 복수의 2차 렌즈(110)와 방열바(120)를 접합시 UV 공정으로 접합할 수 있는데, 이에 대한 자세한 설명은 2차 렌즈 플레이트 제조방법에서 상술하도록 한다.
한편, 적어도 하나 이상의 2차 렌즈(110)가 구획되어 접합된 소형 투명 플레이트(130)를 기본 셀로 하여 복수의 기본 셀을 접합함으로 2차 렌즈 플레이트(100)의 크기와 모양을 조절할 수 있게 할 수도 있다.
2차 렌즈 플레이트(100)는 복수의 2차 렌즈(110)와 방열바(120)가 접합된 투명 플레이트(130)의 외측에 접합되는 가장자리부(140)를 더 포함할 수 있다.
상기 가장자리부(140)는 중앙에 상기 투명 플레이트(130)가 위치할 수 있는 공간이 생기도록 일정한 폭으로 상기 투명 플레이트(130)의 외측을 두르는 닫힌 형태일 수 있다. 가장자리부(140)는 상기 복합재료로 형성될 수 있는데, 상기 복합재료를 사용하면 2차 렌즈 플레이트(100)의 상부면 가장자리에서도 방열 기능을 수행할 수 있고, 가장자리부(140)가 투명 플레이트(130)와 안정적으로 접합될 수 있다.
그리고 방열바(120)의 적어도 일단이 가장자리부(140)에 접촉될 수 있다. 방열바(120)는 가장자리부(140)의 내측면(투명 플레이트를 향하는 면)에 접촉될 수 있고, 원활한 열전도를 위해 대향하는 상기 내측면에 방열바(120)의 양단이 각각 접촉될 수도 있다. 또한, 방열바(120)는 가장자리부(140)에 접촉되는 면이 모두 가장자리부(140)에 접촉되거나, 가장자리부(140)에 접촉되는 면의 상단 일부가 노출되도록 일부만 접촉될 수 있다. 방열바(120)의 접촉면 모두가 가장자리부(140)에 접촉되면 방열바(120)와 가장자리부(140)가 접촉하는 면적이 넓어져 방열바(120)와 가장자리부(140) 사이에 원활한 열전도가 일어난다. 반면에, 방열바(120)의 접촉면 일부가 노출되면 이에 따라 방열바(120)의 상단부가 가장자리부(140)보다 높아지게 되므로 공기와 접촉하는 면적이 넓어져서 공기와의 열 교환이 잘 일어나고, 공기의 흐름이 원활한 곳에 방열바(120)의 일부가 놓이게 되어 원활한 방열이 이루어진다. 이를 고려하여 방열바(120) 소재의 특성에 맞게 방열바(120)의 형태와 위치를 조정할 수 있다.
도 2는 열전도도에 따른 열전도 특성을 나타내는 그래프이다.
도 2를 참조하면, 두 지점을 연결하는 재료의 열전도도가 클수록 열전달이 용이하여 두 지점의 온도차(T1 - T2)가 줄어드는데, 열전도도가 3 W/m·K 정도까지는 온도차가 급격하게 줄어들고, 열전도도가 3 W/m·K 이상에서는 온도차가 조금씩 줄어들다가 열전도도가 10 W/m·K 이상에서는 거의 줄어들지 않는 것을 알 수 있다.
표 1은 재료별 열전도도를 나타내는 표이다.
재료 단열재 투명 고분자 재료 복합재료 강철 알루미늄 구리 다이아몬드
열전도도
(W/m·K)		 0.02 0.2 3 ~ 20 50 200 400 1500
표 1을 보면, 투명 고분자 재료는 열전도도가 0.2 W/m·K으로, 열전도도가 50 W/m·K 이상인 금속보다 두 지점의 온도차가 크기 때문에 열전도 특성이 금속보다 좋지 않음을 알 수 있다. 반면에, 상기 복합재료는 열전도도가 3 ~ 20 (바람직하게는 10 ~ 20) W/m·K으로, 열전도 특성에서 금속과 거의 차이가 나지 않는다. 한편, 열전도도가 높은 구리, 알루미늄 등의 금속은 열전도 특성이 상기 복합재료보다 조금 좋게 나타나지만 거의 차이가 없고, 투명 고분자 재료와 열팽창율이 달라서 온도 상승시 접합부분이 분리되며, 그 무게가 무거워 2차 렌즈 플레이트(100)의 전체적인 무게가 늘어나는 단점이 있다. 이에 따라 상기 복합재료를 사용하여 방열바(120)를 형성하면 구리, 알루미늄 등의 금속을 사용하지 않고도 거의 동일한 열전도 특성을 얻을 수 있고, 방열바(120)를 투명 플레이트(130)에 안정적으로 접합시킬 수 있으며, 2차 렌즈 플레이트(100)의 무게가 크게 늘어나지 않도록 할 수 있다.
한편, 더욱 효과적인 방열을 위해서는 공기의 대류를 위한 방열바(120)의 디자인 또는 배치도 중요하다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 2차 렌즈 및 방열바가 접합된 투명 플레이트를 나타낸 단면도로, 도 3(a)는 일반 투명 플레이트 상에 2차 렌즈 및 방열바가 접합된 단면도이고, 도 3(b)는 방열 패턴이 형성된 투명 플레이트 상에 2차 렌즈 및 방열바가 접합된 단면도이다.
도 3을 참조하면, 투명 플레이트(130)는 도 3(b)와 같이 상기 복합재료를 사용하여 상기 복수의 방열바(120)가 접합될 위치에 대응되도록 형성된 방열 패턴(131)을 더 포함할 수 있다. 상기 방열 패턴(131)은 하부에 제공되는 발광다이오드와 가까운 하부면이 노출되어 발광다이오드에서 발생하는 열을 열복사와 공기 대류에 의해 전달받아 그 위에 접합될 방열바(120)로 전도시키는 역할을 하며, 투명 플레이트(130)를 사출시 함께 사출하여 형성할 수 있다. 이러한 방열 패턴(131)이 포함된 투명 플레이트(130)는 방열 패턴(131)으로 2차 렌즈(110)가 접합된 투명 영역(132)이 각각 구획되도록 할 수 있고, 방열바(120)가 접합될 위치를 유도할 수 있다. 그리고 상기 방열 패턴(131)은 방열 특성을 지닌 다른 재료로 형성할 수 있으나, 방열바(120) 및 투명 플레이트(130)와의 안정적인 본딩을 위해 상기 복합재료를 사용하는 것이 바람직하다. 투명 플레이트(130)에 방열 패턴(131)을 형성한 후 방열 패턴(131) 상에 방열바(120)를 접합하면 방열바(120)로 열 전달이 잘 되기 때문에 보다 효과적인 방열을 할 수 있다. 한편, 2차 렌즈(110)가 일렬로 접합된 복수의 투명 플레이트(130)를 방열바(120)의 양측면 하단에 각각 접합하여 동일한 효과를 얻을 수도 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가장자리부에 방열핀이 형성된 2차 렌즈 플레이트를 나타낸 사시도 및 단면도로, 도 4(a)는 2차 렌즈 플레이트의 사시도이고, 도 4(b)는 2차 렌즈 플레이트의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 가장자리부(140)의 상부면에 방열핀(141)을 형성할 수 있다. 상기 방열핀(141)은 상기 복합재료로 형성할 수 있는데, 가장자리부(140)를 사출한 후 방열핀(141)을 접합하거나 방열핀(141)을 가장자리부(140)와 함께 한번에 사출하여 일체형으로 형성할 수 있다. 방열핀(141)은 상부 방향(즉, 발광방향)으로 돌출되고, 공기와의 접촉면적을 넓혀서 더욱 효과적인 방열을 할 수 있도록 한다.
그리고 방열핀(141)은 2차 렌즈(110)의 지향각을 고려하여 가장자리부(140)의 내측(투명 플레이트에 접하는 측) 영역에는 낮게 형성하고, 가장자리부(140)의 외측(투명 플레이트에서 먼 측) 영역에는 높게 형성할 수 있다. 이렇게 하면 상부 방향(즉, 발광방향)으로 효과적인 방열을 할 수 있으면서 빛의 출사각에 영향을 주지 않아 넓은 면적에 빛을 비출 수 있다. 또한, 2차 렌즈 플레이트(100) 상부의 공기 흐름을 원활하게 할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 2차 렌즈 플레이트(100)는 2차 렌즈(110), 방열바(120) 및 가장자리부(140)가 일체형으로 이루어져 LED 조명장치에 사용할 경우 간단하게 조립할 수 있기 때문에 사용이 편리하며 쉽게 교체할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 조명장치를 나타낸 분해사시도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 조명장치의 결합상태를 나타내는 사시도 및 단면도로, 도 6(a)는 LED 조명장치의 사시도, 도 6(b)는 LED 조명장치의 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 조명장치(400)는 상기 2차 렌즈 플레이트(100); 2차 렌즈 플레이트(100)의 하부에 위치하는 LED 모듈(200); 및 2차 렌즈 플레이트(100) 및 LED 모듈(200)을 수용하는 하우징(300)을 포함할 수 있다.
상기 LED 모듈(200)은 서로 이격되어 제공되는 복수의 발광다이오드(210)를 포함할 수 있다. 상기 발광다이오드(210)는 발광다이오칩(211) 및 1차 렌즈(212)를 포함할 수 있는데, 발광다이오드칩(211)은 빛을 방출하고, 1차 렌즈(212)는 발광다이오드칩(211)을 덮어 1차적으로 광분포를 조정한다.
상기 2차 렌즈 플레이트(100)는 상술한 2차 렌즈 플레이트(100)와 동일하며, 상기 복수의 발광다이오드(210)에 대응되도록 복수의 2차 렌즈(110)가 위치한다.
2차 렌즈 플레이트(100) 및 LED 모듈(200)은 하우징(300)에 수용되는데, 볼트로 고정시키거나 본드 등으로 접합하여 고정시킬 수 있고, 삽입홈을 형성하여 삽입홈에 삽입하여 고정시킬 수도 있다. 도 5에서는 삽입홈에 삽입하여 고정시킬 수 있는 하우징(300)을 나타내었다. 이러한 방법으로 2차 렌즈 플레이트(100) 및 LED 모듈(200)을 하우징(300)에 결합시키면 쉽게 결합 및 분리가 가능하고, 이에 따라 교체가 필요한 부분만 쉽게 교체할 수 있다.
하우징(300)은 효과적인 방열을 위해 외부면에 방열핀(310)을 형성할 수 있다. 방열핀(310)은 하부면에만 형성할 수 있고, 하부면과 측부면 모두에 형성할 수도 있으며, 높이를 같게 하거나 다르게 형성할 수도 있는데, 그 모양과 위치에 특별히 한정되는 것은 아니다.
또한, 하우징(300)은 하우징 덮개(320)를 포함할 수도 있다. 상기 하우징 덮개(320)는 2차 렌즈 플레이트(100) 및 LED 모듈(200)을 삽입홈에 삽입하여 고정시킬 때 2차 렌즈 플레이트(100) 및 LED 모듈(200)이 빠져나오지 않도록 막아주는 역할을 한다.
본 발명에 따른 LED 조명장치(400)의 방열 과정을 살펴보면, 발광다이오드(210)에서 발생하는 열은 열복사와 공기 대류를 통해 상부 방향(즉, 발광방향)으로 이동하고 투명 플레이트(130)의 방열 패턴(131)으로 전달된다. 그 다음 방열 패턴(131)에서 방열바(120)로 열이 전도되는데, 방열 패턴(131)에서 전도된 열의 일부는 방열바(120)에서 공기로 직접 방열되고, 일부는 가장자리부(140)에 접촉된 방열바(120)의 일단을 통해 가장자리부(140)로 전도된다. 그리고 방열바(120)에서 가장자리부(140)로 전도된 열은 가장자리부(140)의 외부면 또는 가장자리부(140)에 형성된 방열핀(141)을 통해 공기로 방열된다. 또한, 발광다이오드(210)에서 발생하는 열은 LED 모듈(200)을 통해 하측으로도 전달되는데, LED 모듈(200)의 하부면에 접하는 하우징(300)으로 열이 전달되고, 전달된 열은 하우징(300)에서 방열핀(310)이 형성된 외부면을 통해 공기로 방열된다.
따라서, 본 발명에 따른 LED 조명장치(400)는 상부 방향(즉, 발광방향)과 하부 방향으로 동시에 방열할 수 있고, 이에 따라 효과적인 방열이 가능하여 발광다이오드(210)의 성능 저하나 수명 단축의 문제를 해결할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 LED 조명장치(400)는 2차 렌즈(110), 방열바(120) 및 가장자리부(140)가 일체형으로 이루어진 2차 렌즈 플레이트(100)를 사용하기 때문에 2차 렌즈 플레이트(100)를 쉽게 교체하여 사용할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 2차 렌즈 플레이트 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 2차 렌즈 플레이트 제조방법을 보다 상세히 살펴보는데, 2차 렌즈 플레이트와 관련하여 앞서 설명된 부분과 중복되는 사항들은 생략하도록 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 2차 렌즈 플레이트 제조방법은 투명 플레이트(130), 2차 렌즈(110) 및 방열바(130)를 각각 사출하는 단계(S100); 투명 플레이트(130) 상에 복수의 2차 렌즈(110)를 서로 이격하여 본딩하는 단계(S200); 및 2차 렌즈(110)가 본딩된 투명 플레이트(130) 상에 복수의 방열바(120)를 본딩하는 단계(S300)를 포함할 수 있다.
상기 방열바(120)는 투명 고분자 재료에 금속분말을 혼합한 복합재료로 사출하여 형성할 수 있다. 상기 복합재료로 방열바(120)를 형성하면 방열 효율이 우수하고, 투명 플레이트(130)에 안정적으로 접합될 수 있다.
그리고 투명 플레이트(130)는 투명 고분자 재료와 상기 복합재료를 동시에 사출하여 투명 고분자 재료로 이루어진 투명 영역(132)과 상기 복합재료로 이루어진 방열 패턴(131)을 형성할 수 있다. 상기 방열 패턴(131)은 방열바(120)가 접합될 위치에 대응되도록 형성할 수 있는데, 방열바(120)는 방열 패턴(131)에 맞춰 그 위에 접합될 수 있다. 이렇게 되면 열전도가 일어나는 부분이 발열원과 가까워지고 하부에 노출될 수 있어 공기 대류에 의한 열전도가 활발히 일어날 수 있다.
2차 렌즈(110)와 방열바(120)는 UV 경화수지를 이용하여 UV 공정으로 투명 플레이트(130)에 접합할 수 있다. 상기 UV 공정은 접합 위치에 UV 경화수지를 도포하고, 상기 UV 경화수지에 UV광을 조사함으로 UV 경화수지를 경화시켜 두 물체를 접합하는 방식으로, 서로 다른 물질로 된 물체들을 접합시킬 때 유용하다. 또한, UV 공정은 접합시 투명 물질의 투명색상을 유지할 수 있고, 경화 시간이 짧다는 장점이 있다. 한편, 일반 본드를 이용하여 본딩할 수도 있으나, 일반 본드는 동일한 물질로 된 물체들이 아닌 경우에는 접착력이 떨어지기 때문에 UV 공정으로 접합하는 것이 바람직하다.
또한, 방열바(120)는 2차 렌즈(110) 사이에 본딩될 수 있다. 이렇게 되면 발열원인 발광다이오드에 가까이 위치할 수 있고, 2차 렌즈(110)의 지향각에 영향을 주지 않을 수 있다.
그리고 투명 플레이트의 외측(130)에 제공되는 가장자리부(140)를 상기 복합재료로 사출하는 단계(S100); 및 가장자리부(140)를 투명 플레이트(130)의 외측에 본딩하는 단계(S400)를 더 포함할 수 있다.
상기 가장자리부(140)는 2차 렌즈(110)와 방열바(120)가 본딩된 투명 플레이트(130)의 외측에서 상기 투명 플레이트(130)를 보호하고, 방열 기능을 수행할 수도 있다.
또한, 가장자리부(140)의 상부면에 상기 복합재료로 방열핀을 형성할 수 있는데, 가장자리부(140)를 사출한 후 방열핀(141)을 접합하거나 방열핀(141)을 가장자리부(140)와 함께 한번에 사출하여 일체형으로 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 따른 2차 렌즈 플레이트, LED 조명장치 및 2차 렌즈 플레이트 제조방법은 복합재료로 형성한 방열바(120)를 상부면에 접합하여 상부면에서도 효과적인 방열을 수행할 수 있고, 방열바(120)의 소재로 상기 복합재료를 사용하므로 금속을 사용하여 2차 렌즈 플레이트(100)의 무게가 무거워지는 문제를 해결할 수도 있다. 또한, 가장자리부(140)의 상부면에도 방열핀(141)을 형성하여 방열 효율을 극대화시킬 수 있고, 상기 방열핀(141)도 상기 복합재료로 형성하여 2차 렌즈 플레이트(100)의 무게가 크게 늘어나지 않을 수 있다. 그리고 방열핀(141)의 높이를 조정하여 빛이 비치는 면적을 넓게 할 수도 있다. 또한, 2차 렌즈 플레이트(100)는 2차 렌즈(110), 방열바(120) 및 가장자리부(140)가 일체형으로 이루어져 LED 조명장치(400)에 사용할 경우 간단하게 조립할 수 있기 때문에 사용이 편리하며 쉽게 교체할 수도 있다. 한편, 투명 플레이트(130)에 2차 렌즈(110)와 방열바(120)를 접합할 때, UV 공정으로 본딩하여 서로 다른 물질로 된 물체들을 안정적으로 접합할 수 있고, 방열바(120)를 상기 복합재료로 형성하여 금속으로 형성하였을 때보다 안정적으로 투명 플레이트(130)에 접합할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100 : 2차 렌즈 플레이트 110 : 2차 렌즈
120 : 방열바 130 : 투명 플레이트
131 : 방열 패턴 132 : 투명 영역
140 : 가장자리부 141, 310 : 방열핀
200 : LED 모듈 210 : 발광다이오드
211 : 발광다이오드칩 212 : 1차 렌즈
300 : 하우징 320 : 하우징 덮개
400 : LED 조명장치

Claims (18)

  1. 발광다이오드칩과, 상기 발광다이오드칩을 덮는 1차 렌즈를 포함하는 복수의 발광다이오드가 서로 이격되어 배치되는 LED 모듈;
    상기 LED 모듈 상에 제공되는 2차 렌즈 플레이트; 및
    상기 LED 모듈 및 상기 2차 렌즈 플레이트를 수용하는 하우징;을 포함하고,
    상기 2차 렌즈 플레이트는,
    서로 이격되어 제공되는 복수의 2차 렌즈;
    상기 복수의 2차 렌즈 사이에 제공되는 복수의 방열바; 및
    상기 복수의 2차 렌즈와 상기 복수의 방열바의 외측에 제공되어 상기 복수의 방열바에 접촉되고, 그 상부면에 방열핀이 형성된 가장자리부;를 포함하고,
    상기 방열바의 폭은 상단이 하단보다 좁으며,
    상기 가장자리부의 방열핀의 높이는 상기 가장자리부 내측 영역보다 상기 가장자리부 외측 영역에서 더 높은 LED 조명장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 방열바는 투명 고분자 재료와 금속분말을 포함하는 복합재료로 형성되는 LED 조명장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 2차 렌즈 플레이트는 상면에 상기 복수의 2차 렌즈와 방열바가 제공되는 투명 플레이트를 더 포함하는 LED 조명장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 투명 플레이트는 상기 복수의 방열바에 대응되는 위치에 형성되고, 상기 복합재료로 이루어진 방열 패턴을 포함하는 LED 조명장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 방열 패턴의 상부면은 상기 복수의 방열바와 접촉되고, 상기 방열 패턴의 하부면은 노출되는 LED 조명장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 가장자리부는 상기 복합재료로 이루어지는 LED 조명장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 2차 렌즈는 진공에서 사출되는 LED 조명장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징의 외부면에 형성된 방열핀;을 더 포함하는 LED 조명장치.
  11. 투명 플레이트, 2차 렌즈, 방열바 및 가장자리부를 사출하는 단계;
    상기 투명 플레이트 상에 복수의 상기 2차 렌즈를 서로 이격하여 본딩하는 단계; 및
    복수의 상기 방열바를 복수의 상기 2차 렌즈 사이에 본딩하는 단계; 및
    상기 가장자리부를 상기 투명 플레이트의 외측에 복수의 상기 방열바와 접촉되도록 본딩하는 단계;를 포함하고,
    상기 방열바는 상단의 폭이 하단의 폭보다 좁으며,
    상기 가장자리부는 상부면에 방열핀이 형성되고,
    상기 가장자리부의 방열핀의 높이는 상기 가장자리부 내측 영역보다 상기 가장자리부 외측 영역이 더 높은 2차 렌즈 플레이트 제조방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 방열바는 투명 고분자 재료와 금속분말을 포함하는 복합재료로 사출하여 형성하는 2차 렌즈 플레이트 제조방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 투명 플레이트를 사출하는 단계는 투명 고분자 재료와 상기 복합재료를동시에 사출하여 상기 투명 플레이트에 상기 복합재료로 이루어진 방열 패턴을 형성하는 2차 렌즈 플레이트 제조방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 방열 패턴은 상기 방열바의 접합 위치에 대응되도록 형성되는 2차 렌즈 플레이트 제조방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 2차 렌즈를 본딩하는 단계 및 상기 방열바를 본딩하는 단계는 상기 투명 플레이트의 본딩 위치에 UV 경화수지를 도포하고, 상기 UV 경화수지에 UV광을 조사함으로 경화시켜 상기 2차 렌즈 및 방열바를 본딩하는 2차 렌즈 플레이트 제조방법.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 2차 렌즈를 사출하는 단계에서는 100 내지 130 ℃의 온도에서 0.5 내지 50 mm/s의 속도로 사출하는 2차 렌즈 플레이트 제조방법.
  17. 청구항 12에 있어서,
    상기 가장자리부는 상기 복합재료로 이루어진 2차 렌즈 플레이트 제조방법.
  18. 삭제
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002304903A (ja) * 2001-04-04 2002-10-18 Matsushita Electric Works Ltd 照明器具
JP4244688B2 (ja) * 2003-04-22 2009-03-25 パナソニック電工株式会社 照明器具
KR101253266B1 (ko) * 2012-09-24 2013-04-11 주식회사 월드테크 Ｌｅｄ 가로등

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101105341B1 (ko) 2010-01-21 2012-01-16 함광근 투광조명장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002304903A (ja) * 2001-04-04 2002-10-18 Matsushita Electric Works Ltd 照明器具
JP4244688B2 (ja) * 2003-04-22 2009-03-25 パナソニック電工株式会社 照明器具
KR101253266B1 (ko) * 2012-09-24 2013-04-11 주식회사 월드테크 Ｌｅｄ 가로등

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