KR101885627B1 - 고반사 기능이 구비된 led 등기구 - Google Patents

고반사 기능이 구비된 led 등기구 Download PDF

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Abstract

본 발명의 특징에 따르면, 내부공간이 마련되고 하부에 광확산판(151)이 수평 장착된 바디프레임(150); 상기 내부공간 내에 수평배치되는 PCB(111) 및, 상기 PCB(111)의 저면에 장착되어 조명광을 하향 발산하는 복수의 LED칩(112)을 포함하는 LED모듈(110); 각 LED칩(112)마다 하부에 배치되며, 하향 볼록한 렌즈형상으로 이루어지고 광투과성 재질로 이루어져 LED칩(112)의 조명광을 확산시켜 조사하는 복수의 확산렌즈(120); 및 수평배치된 판형상으로 이루어져 상기 PCB(111)의 하부에 장착되고, 폴리카보네이트(Polycarbonate) 계열의 수지로 사출성형성되어 상기 광확산판(151)의 상면에 반사되면서 상향 입사된 조명광(A)을 하향 반사시키기 위한 고반사 반사면(135)이 저면에 형성된 반사플레이트(130);를 포함하는 고반사 기능이 구비된 LED 등기구가 제공된다.

Description

고반사 기능이 구비된 LED 등기구{LED LIGHTING APPARATUS WITH HIGH REFLECTION FUNCTION}
본 발명은 고반사 기능이 구비된 LED 등기구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리카보네이트 재질로 사출형성되면서 저면에 고반사 반사면이 형성된 반사플레이트를 PCB의 하부에 장착하여 각 LED칩의 하부에 배치되는 각 확산렌즈들을 동시에 장착시킬 수 있으며 상향 입사된 반사광을 하향 반사시켜 광효율을 대폭 증대시킨 고반사 기능이 구비된 LED 등기구에 관한 것이다.
일반적으로 LED 등기구는 LED칩이 실장된 PCB의 저면에 반사도료를 도포하거나 반사시트를 부착하여 LED칩에서 발산된 조명광이 등기구 내에서 반사되면서 상향 입사되는 경우 이를 조명영역으로 하향 반사시켜 광효율이 증대되도록 하고 있다. 그러나 반사도료나 반사시트는 LED칩이 실장된 후에 후공정으로 PCB의 저면에 도포되거나 부착되기 때문에 제조공정이 난해하고 제조비용이 상승하는 문제점이 있었다. 또한, LED칩은 고휘도로 발광하면서 PCB를 고열로 가열시키는데 이로 인해 장기간 고열에 노출되면서 반사도료나 반사시트의 색상이 변색되거나 접착력이 저하되어 부분적인 박리현상이 발생하거나 반사효율이 저감되는 문제점이 있었다.
한편, 배광범위를 더욱 증대시키기 위해 PCB에 실장된 LED칩을 둘러싸는 형태로 PCB에 장착되는 확산렌즈를 이용하기도 하였다. 이러한 확산렌즈를 PCB에 장착하기 위해 본딩하거나 체결나사로 각각의 확산렌즈를 나사결합하는 방식이 이용되었는데, 통상 LED 등기구에는 다수의 LED칩이 배열되기 때문에 확산렌즈를 각 LED칩별로 장착하는데 많은 작업시간이 소요되며 작업공정이 번거로운 문제점이 있었다.
이를 위해 다수의 확산렌즈가 일체로 형성된 확산렌즈판을 이용하여 판자체를 PCB에 장착하는 것만으로 각 확산렌즈가 LED칩의 하부에 배치되도록 설치할 수 있었다. 그러나 등기구를 사용하는 다양한 설계목적에 따라 확산렌즈를 이용하여 서로 다른 배광범위를 갖는 등기구를 제조하고자 하는 경우 각 등기구별로 확산렌즈판을 각각 제조해야 하기 때문에 제조비용이 상승하게 되고 다양한 배광범위를 구현하기가 제한되는 문제점이 있었다.
등록특허공보 제10-1625352호(2016.05.23), 비구면 광 확산렌즈. 공개특허공보 제10-2017-0072844호(2017.06.27), 방열 기능이 강화된 엘이디 조명램프.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 폴리카보네이트 재질로 사출성형된 반사플레이트를 PCB의 하부에 장착하는 것으로 반사플레이트의 저면에 형성된 고반사 반사면으로 상향 입사된 조명광을 하향 반사시킬 수 있어 장기간의 이용에 따른 변색이나 부분적 박리 현상을 미연에 방지할 수 있으며 상기 반사플레이트에 형성된 렌즈공을 이용하여 다수의 확산렌즈를 한 번의 조립공정으로 장착할 수 있어 조립성이 우수한 고반사 기능이 구비된 LED 등기구를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 특징에 따르면, 내부공간이 마련되고 하부에 광확산판(151)이 수평 장착된 바디프레임(150); 상기 내부공간 내에 수평배치되는 PCB(111) 및, 상기 PCB(111)의 저면에 장착되어 조명광을 하향 발산하는 복수의 LED칩(112)을 포함하는 LED모듈(110); 각 LED칩(112)마다 하부에 배치되며, 하향 볼록한 렌즈형상으로 이루어지고 광투과성 재질로 이루어져 LED칩(112)의 조명광을 확산시켜 조사하는 복수의 확산렌즈(120); 및 수평배치된 판형상으로 이루어져 상기 PCB(111)의 하부에 장착되고, 폴리카보네이트(Polycarbonate) 계열의 수지로 사출성형성되어 상기 광확산판(151)의 상면에 반사되면서 상향 입사된 조명광(A)을 하향 반사시키기 위한 고반사 반사면(135)이 저면에 형성된 반사플레이트(130);를 포함하는 고반사 기능이 구비된 LED 등기구가 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 확산렌즈(120)는 하향 볼록한 렌즈형상의 렌즈부(121) 및 상기 렌즈부(121)의 둘레에 측방으로 연장된 지지부(122)를 포함하고, 상기 반사플레이트(130)는 각 확산렌즈(120)를 사이에 두고 상기 PCB(111)와 상하로 대향배치되며, 각 확산렌즈(120)와 대응되는 위치에는 렌즈부(121)가 관통삽입되는 복수의 렌즈공(131)이 상하로 개구되어 형성되고, 각 지지부(122)를 상향 지지하면서 LED모듈(110)의 하부에 장착되어 각 확산렌즈(120)를 PCB(111)의 저면에 밀착되게 고정시키며, 상부면에는 상기 렌즈공(131)과 측방으로 연통되고 하향 오목한 홈형태로 이루어지며 바닥면이 평평한 안착홈(132)이 형성되고, 상기 PCB(111)는 소폭의 띠형상으로 이루어지며 저면에 복수의 LED칩(112)이 일렬로 정렬되어 상호 이격배치된 복수의 PCB유닛(113)로 이루어지며, 상기 안착홈(132)은 지지부(122)의 상하 두께와 상기 PCB유닛(113)의 상하 두께의 합과 동일한 크기의 높이를 가지고, 각 PCB유닛(113)은 저면에 상기 확산렌즈(120)의 상부면이 밀착된 상태로 상기 안착홈(132)에 함께 삽입되어 장착되는 것을 특징으로 하는 고반사 기능이 구비된 LED 등기구가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 확산렌즈(120)의 상부면에는 하향 오목하게 함몰되어 LED칩(112)이 삽입되는 공간부(124)가 형성되고, 상기 확산렌즈(120)는, 상기 하향 돌출된 렌즈부(121)의 형상, 상기 렌즈부(121)의 크기, 상기 공간부(124)의 형상, 상기 공간부(124)의 크기, 상기 렌즈부(121)의 굴절률 또는 상기 렌즈부(121)의 투과색상 중 어느 하나 이상의 가변요소에 따라 서로 다른 광확산 특성을 갖는 복수의 규격으로 제조되어 서로 다른 복수의 규격을 갖는 확산렌즈(120)들이 상기 반사플레이트(130)에 장착되면서 조명광의 전체적인 배광이 조절되는 것을 특징으로 하는 고반사 기능이 구비된 LED 등기구가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 확산렌즈(120)는, 조명광을 차단하는 재질 또는 조명광을 차단할 수 있는 두께로 이루어지며 상기 공간부(124) 내면의 일부에 선택적으로 배치되어 LED칩으로부터 발산되는 조명광의 발산각을 조절하는 발산각조절막(125)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고반사 기능이 구비된 LED 등기구가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 확산렌즈(120)는, 상부가 PCB(111)의 저면에 밀착되도록 평탄한 상부면이 형성되고, 상기 렌즈부(121)가 렌즈공(131)에 하향 관통삽입된 상태에서 지지부(122)가 상기 안착홈(132)의 바닥면에 지지되어 상기 반사플레이트(130)에 안착되는 것을 특징으로 하는 고반사 기능이 구비된 LED 등기구가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 지지부(122)의 저면과 상기 안착홈(132)의 바닥면 중 어느 하나의 면에는 상하방향으로 함몰된 고정홈(133)이 형성되고 다른 하나의 면에는 상기 고정홈(133)과 치합되도록 상하방향으로 돌출된 고정돌기(123)가 형성되며, 상기 확산렌즈(120)는 고정홈(133)과 고정돌기(123)의 상하 치합되는 구조에 의해 상기 렌즈공(131)과 안착홈(132) 내에서 수평방향으로 회전하지 않도록 고정되는 것을 특징으로 고반사 기능이 구비된 LED 등기구가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 PCB(111)의 상면에 밀착되도록 수평배치되며 PCB(111)의 발열을 흡수하여 외부로 방출하는 방열판(140);을 더 포함하며, 상기 반사플레이트(130)는 방열판(140)과 반사플레이트(130)에 나사결합되는 체결나사(134)에 의해 상기 방열판(140)에 지지되어 LED모듈(110)의 하부에 장착되는 것을 특징으로 하는 고반사 기능이 구비된 LED 등기구가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 바디프레임(150)은 내부에 상향 오목한 반구형상의 반구홈(152)이 형성되고, 상기 반구홈(152)의 내면에는 표면이 매끄럽게 광택처리된 유광의 반사면(153)이 형성되며, 상기 반사면(153)에는 평단면이 상기 반구홈(152)의 중앙을 향해 측방으로 개구된 호형상이면서 상기 반구홈(152)의 하부에서 상향 연장된 다수의 반사골(154)이 둘레를 따라 연이어 형성되고, 상기 반구홈(152)의 둘레를 따라 각 반사골(154)이 밀착되게 연이어 배치되면서 인접된 두 반사골(154) 사이에는 뾰족하게 융기된 반사산(155)이 형성되며, 상기 LED모듈(110)은 반구홈(152)의 하단 둘레를 따라 배치되어 상기 반사면(153)을 향해 조명광을 발산하되, 상기 PCB(111)는 바디프레임(150)의 하부 위치에서 반구홈(152)의 둘레를 따라 연장되어 수평배치되고, 상기 LED칩(112)은 상기 PCB(111)의 상부면을 따라 이격배치되어 상향 발광하며, 각 LED칩(112)은 상기 반사산(155)과 대향하는 위치에 중앙부가 정렬하도록 PCB(111) 상에 각각 배치되어 발산하는 조명광이 반사산(155)을 기준으로 양분되면서 상기 반사산(155)의 양 측에 배치된 두 반사골(154a,154b)에 각각 입사되되, 하나의 LED칩(112)이 배치된 반사산(155)과 인접된 양측의 두 반사산(155)에는 다른 LED칩(112)이 배치되지 않는 것을 특징으로 하는 고반사 기능이 구비된 LED 등기구가 제공된다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면,
첫째, 폴리카보네이트 재질로 사출성형된 반사플레이트(130)를 PCB(111)의 하부에 장착하는 것으로 반사플레이트(130)의 저면에 형성된 고반사 반사면(135)으로 상향 입사된 조명광(A)을 하향 반사시킬 수 있으므로 장기간의 이용에 따른 변색이나 부분적 박리 현상 및 반사율 저감 현상을 미연에 방지할 수 있으며, 상기 반사플레이트(130)에 형성된 렌즈공(131)을 이용하여 다수의 확산렌즈(120)를 한 번의 조립공정으로 장착할 수 있어 조립성이 우수한 효과를 구현할 수 있다.
둘째, 하향 돌출된 렌즈부(121)의 형상, 상기 렌즈부(121)의 크기, 상기 공간부(124)의 형상, 상기 공간부(124)의 크기, 상기 렌즈부(121)의 굴절률 또는 상기 렌즈부(121)의 투과색상 중 어느 하나 이상의 가변요소에 따라 서로 다른 광확산 특성을 갖는 복수의 규격으로 제조된 확산렌즈(120) 중 등기구의 배광 설계목적에 부합되는 임의 규격을 갖는 확산렌즈(120)를 선택적으로 반사플레이트(130)의 렌즈공(131)에 안착시켜 LED모듈(110)의 하부에 장착함으로써 다양한 배광범위를 갖는 등기구의 제조가 용이하며 종래의 확산렌즈판을 이용하는 경우와 비교하여 제조비용을 대폭 절감할 수 있다.
셋째, 각 확산렌즈(120)는 반사플레이트(130)에 삽입된 상태에서 본딩되거나 나사결합되지 않으며 반사플레이트(130)과 PCB(111)의 상하 조립구조에 의해 두 부재 사이에 밀착되도록 고정될 수 있으므로 반사플레이트(130)를 PCB(111)로부터 분리하고 각 확산렌즈(120)를 교체하여 다른 배광범위의 등기구 전환이 용이한 효과를 구현할 수 있다.
넷째, 확산렌즈(120)의 둘레에 외향 연장된 지지부(122)의 저면과 반사플레이트(130)의 렌즈공(131) 둘레에 형성된 안착홈(132)의 바닥면 중 어느 하나의 면에는 상하방향으로 함몰된 고정홈(133)이 형성되고 다른 하나의 면에는 상기 고정홈(133)과 치합되도록 상하방향으로 돌출된 고정돌기(123)가 형성되며, 상기 확산렌즈(120)는 고정홈(133)과 고정돌기(123)의 상하 치합되는 구조에 의해 상기 렌즈공(131)과 안착홈(132) 내에서 수평방향으로 회전하지 않도록 고정시킬 수 있으므로, 비구면 형태를 갖는 렌즈부(121)가 구비된 확산렌즈(120)를 설계방향에 일치되도록 용이하게 조립할 수 있으며 반사플레이트(130)와 PCB(111) 사이에 장착된 확산렌즈(120)가 외부 진동이나 가압에 의해 수평방향으로 회전하여 의도하지 않은 방향으로 배광범위가 변형되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
다섯째, 상기 PCB(111)는, 소폭의 띠형상으로 이루어지며 저면에 복수의 LED칩(112)이 일렬로 정렬되어 상호 이격배치된 복수의 PCB유닛(113)로 이루어지고, 상기 안착홈(132)은 지지부(122)의 상하 두께와 상기 PCB유닛(113)의 상하 두께의 합과 동일한 크기의 높이를 가지며, 각 PCB유닛(113)은 저면에 상기 확산렌즈(120)의 상부면이 밀착된 상태로 상기 안착홈(132)에 함께 삽입되어 장착될 수 있으므로 내부공간의 면적을 갖는 PCB에 전체 LED칩이 실장된 경우와 비교하여 PCB(111)를 제조하는데 소요되는 재료를 대폭 절감할 수 있다. 특히, 고가의 메탈 PCB를 이용하는 경우 재료비를 절감함으로써 제품단가를 대폭 낮출 수 있다.
여섯째, 상향 발광된 LED광을 조명영역에 하향 반사하여 조명광을 제공하는 간접조명방식의 구조로 이루어져 LED광이 바로 하향 조사되는 종래의 직하형 조명방식과 비교하여 배광범위를 대폭 증가시키면서도 조명영역에 전체적으로 균일한 광도의 조명광을 조사할 수 있어 조명균제도를 증대시킬 수 있고 부드러운 조명효과를 구현할 수 있으며, 광원이 외부에서 시인되지 않아 광원에 의한 눈부심을 억제할 수 있다.
일곱째, 표면이 매끄럽게 광택처리된 유광의 반사면(153)을 사용하여 광효율을 증대시킬 수 있으면서 측방으로 개구된 호형상의 반사골(154)에 상향 발광된 LED광이 입사되어 넓은 범위로 확산되고, 각 LED칩(112)이 반사산(155)에 대향배치되어 발산하는 조명광이 반사산(155)을 기준으로 양분되어 두 반사골(154a,154b)에 각각 입사되면서 중심광도가 낮아진 상태로 하향 반사되기 때문에 LED칩 형상의 도트광이 하부에서 시인되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 상기 반사면(153)을 반구홈(152)의 내면에 도포된 백색의 유광도료(Gloss)로 형성하더라도 LED칩(112)의 도트광이 시인되지 않으면서도 98% 이상의 높은 반사율을 구현하여 LED광의 전체적인 광효율을 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고반사 기능이 구비된 LED 등기구의 하부 구성을 나타낸 저면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고반사 기능이 구비된 LED 등기구의 구성을 나타낸 측단면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반사플레이트에 확산렌즈가 안착되는 구성을 나타낸 사시도,
도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PCB가 복수의 PCB유닛으로 이루어진 구성을 나타낸 저면도 및 측단면도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 확산렌즈가 서로 다른 광확산 특성을 갖는 복수의 규격으로 제조된 상태를 나타낸 측면도,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발산각조절막의 구성을 나타낸 측면도,
도 8 및 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED칩에서 발산된 LED광이 두 반사골에 양분되어 입사되는 구성을 나탄내 사시도,
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED칩이 반사산에 대향배치된 구조를 나타낸 저면도이다.
상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고반사 기능이 구비된 LED 등기구(100)는, 폴리카보네이트(Polycarbonate) 재질로 사출형성되면서 저면에 고반사 반사면(135)이 형성된 반사플레이트(130)를 PCB(111)의 하부에 장착하여 각 LED칩(112)의 하부에 배치되는 각 확산렌즈(120)들을 동시에 장착시킬 수 있으며 상향 입사된 반사광을 하향 반사시켜 광효율을 대폭 증대시킬 수 있는 조명장치로서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 바디프레임(150), LED모듈(110), 확산렌즈(120) 및 반사플레이트(130)를 포함한다.
먼저, 상기 바디프레임(150)은 각 구성품들을 수용하는 케이스 부재로서 내부공간이 마련되고 하부에는 LED모듈(110)에서 하향 발산된 LED광을 확산투과시키는 광확산판(151)이 수평 장착된다. 여기서, 상기 바디프레임(150)은 도 2에서와 같이 천장면(10)에 매립되어 조명장소에 설치될 수 있으나 이에 한정되지 않으며 브라켓이나 별도의 프레임 또는 벽면 상에도 설치될 수 있다. 또한, 도면에는 사각 프레임 구조인 것을 예시하였으나 원형이나 다각형 등 그 형상에는 제한이 없다.
상기 LED모듈(110)은 조명광을 제공하는 발광수단으로서 바디프레임(150)의 내부공간 내에 수평배치되며 회로패턴이 형성된 PCB(111) 및, 상기 PCB(111)의 저면에 상호 이격되도록 장착되며 PCB(111)에 인가되는 구동전원에 따라 조명광을 하향 발산하는 복수의 LED칩(112)을 포함한다.
상기 확산렌즈(120)는 LED칩(112)의 조명광을 확산시키기 위한 광학부재로서 각 LED칩(112)마다 하부 위치에 배치되며 하향 볼록한 렌즈형상으로 이루어지고 광투과성 재질로 이루어져 LED칩(112)의 조명광을 확산시켜 조사한다. 여기서, 상기 확산렌즈(120)의 상부면에는 하향 오목하게 함몰되어 LED칩(112)이 삽입되는 공간부(124)가 형성되며, 이러한 공간부(124)는 크기나 형상을 변경함으로써 확산렌즈(120)의 광학특성을 조절할 수 있는 가변요소로 이용될 수 있다.
상기 반사플레이트(130)는 내부공간 내에서 상향 입사된 조명광(A)을 조명영역으로 하향 반사시켜 LED 등기구(100)의 광효율을 증대시키기 위한 반사부재로서, 수평배치된 판형상으로 이루어져 상기 PCB(111)의 하부에 장착되고, 폴리카보네이트(Polycabonate) 재질로 이루어져 저면에는 상향 입사된 조명광(A)을 하향 반사시키기 위한 고반사 반사면(135)이 형성된다. 여기서, 상기 반사플레이트(130)는 표면이 매끄럽도록 폴리카보네이트 계열의 수지조성물로 사출성형하거나 표면을 연마가공하여 광택처리된 반사면을 형성할 수 있다. 상기 폴리카보네이트 수지 조성물에 대해서는 후술하기로 한다. 또한, 상기 반사플레이트(130)는 고반사의 반사면을 제공하는 기능이외에 각 확산렌즈(120)를 LED모듈(110)의 하부에 설치하기 위한 체결수단으로도 이용할 수 있다.
이를 위해, 상기 확산렌즈(120)는 하향 볼록한 렌즈형상의 렌즈부(121) 및 상기 렌즈부(121)의 둘레에 측방으로 연장된 지지부(122)를 포함하고, 상기 반사플레이트(130)는 각 확산렌즈(120)를 사이에 두고 상기 PCB(111)와 상하로 대향배치되며, 각 확산렌즈(120)와 대응되는 위치에는 렌즈부(121)가 관통삽입되는 복수의 렌즈공(131)이 상하로 개구되어 형성되고, 각 지지부(122)를 상향 지지하면서 LED모듈(110)의 하부에 장착되어 각 확산렌즈(120)를 PCB(111)의 저면에 밀착되게 고정시킬 수 있다. 이러한 반사플레이트(130)의 각 렌즈공(131)에 확산렌즈(120)를 삽입하여 안착시킨 상태에서 상기 반사플레이트(130)를 PCB(111)의 하부에 장착하는 한 번의 조립공정으로 다수의 확산렌즈(120)를 LED칩(112)의 하부에 설치할 수 있어 작업공정을 간소화할 수 있으며 작업시간을 대폭 단축시킬 수 있다.
여기서, 상기 반사플레이트(130) 상에서 렌즈공(131)의 둘레에는 렌즈공(131)과 측방으로 연통되고 하향 오목한 홈형태로 이루어지며 바닥면이 평평한 안착홈(132)이 형성되고, 상기 렌즈부(121)가 렌즈공(131)에 하향 관통삽입된 상태에서 지지부(122)가 상기 안착홈(132)의 바닥면에 지지되어 상기 반사플레이트(130)에 안착된다. 또한, 상기 확산렌즈(120)는 상단에 평탄한 상부면이 형성되어 상부가 PCB(111)의 저면에 밀착될 수 있다.
또한, 확산렌즈(120)의 둘레에 외향 연장된 지지부(122)의 저면과 반사플레이트(130)의 렌즈공(131) 둘레에 형성된 안착홈(132)의 바닥면 중 어느 하나의 면에는 상하방향으로 함몰된 고정홈(133)이 형성되고 다른 하나의 면에는 상기 고정홈(133)과 치합되도록 상하방향으로 돌출된 고정돌기(123)가 형성되며, 상기 확산렌즈(120)는 고정홈(133)과 고정돌기(123)의 상하 치합되는 구조에 의해 상기 렌즈공(131)과 안착홈(132) 내에서 수평방향으로 회전하지 않도록 고정시킬 수 있으므로, 비구면 형태를 갖는 렌즈부(121)가 구비된 확산렌즈(120)를 설계방향에 일치되도록 용이하게 조립할 수 있으며 반사플레이트(130)와 PCB(111) 사이에 장착된 확산렌즈(120)가 외부 진동이나 가압에 의해 수평방향으로 회전하여 의도하지 않은 방향으로 배광범위가 변형되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
더불어, 상기 LED모듈(110)의 상부에는 PCB(111)의 상면에 밀착되도록 수평배치되며 PCB(111)의 발열을 흡수하여 외부로 방출하는 방열판(140)이 배치될 수 있으며, 상기 반사플레이트(130)는 방열판(140)과 반사플레이트(130)에 나사결합되는 체결나사(134)에 의해 상기 방열판(140)에 지지되어 LED모듈(110)의 하부에 장착될 수 있다. 이러한 방열판(140)과 반사플레이트(130)의 조립구조로 인해 방열판(140)에 의한 방열성을 증대시킬 수 있으면서도 반사플레이트(130)를 등기구 상에 견고하게 조립할 수 있다.
한편, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 PCB(111)는, 소폭의 띠형상으로 이루어지며 저면에 복수의 LED칩(112)이 일렬로 정렬되어 상호 이격배치된 복수의 PCB유닛(113)로 이루어지고, 상기 안착홈(132)은 지지부(122)의 상하 두께와 상기 PCB유닛(113)의 상하 두께의 합과 동일한 크기의 높이를 가지며, 각 PCB유닛(113)은 저면에 상기 확산렌즈(120)의 상부면이 밀착된 상태로 상기 안착홈(132)에 함께 삽입되어 장착될 수 있다. 따라서, 도 1에 도시된 바와 같이 대면적의 면적을 갖는 PCB에 전체 LED칩이 실장된 경우와 비교하여 PCB(111)를 제조하는데 소요되는 재료를 대폭 절감할 수 있다. 특히, 고가의 메탈 PCB를 이용하는 경우 재료비를 절감함으로써 제품단가를 대폭 낮출 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 확산렌즈(120)는, 상기 하향 돌출된 렌즈부(121)의 형상, 상기 렌즈부(121)의 크기, 상기 공간부(124)의 형상, 상기 공간부(124)의 크기, 상기 렌즈부(121)의 굴절률 또는 상기 렌즈부(121)의 투과색상 중 어느 하나 이상의 가변요소에 따라 서로 다른 광확산 특성을 갖는 복수의 규격으로 제조되어 서로 다른 복수의 규격을 갖는 확산렌즈(120)들이 상기 반사플레이트(130)에 장착되면서 조명광의 전체적인 배광이 조절될 수 있다. 이로 인해 다양한 배광범위를 갖는 등기구의 제조가 용이하며 종래의 확산렌즈판을 이용하는 경우와 비교하여 제조비용을 대폭 절감할 수 있다.
더불어, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 확산렌즈(120)는, 조명광을 차단하는 재질 또는 조명광을 차단할 수 있는 두께로 이루어지며 상기 공간부(124) 내면의 일부에 선택적으로 배치되어 LED칩으로부터 발산되는 조명광의 발산각(θ)을 조절하는 발산각조절막(125)을 더 포함할 수 있다. 이러한 발산각조절막(125)을 통해 LED칩으로부터 발산되는 조명광의 발산각을 조절할 수 있으므로 등기구의 설계목적에 맞추어 의도하지 않은 방향으로 조명광이 제공되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고반사 기능이 구비된 LED 등기구(100)의 각 구성 및 기능에 의해, 폴리카보네이트 재질로 사출성형된 반사플레이트(130)를 PCB(111)의 하부에 장착하는 것으로 반사플레이트(130)의 저면에 형성된 고반사의 반사면으로 상향 입사된 조명광(A)을 하향 반사시킬 수 있으므로 장기간의 이용에 따른 변색이나 부분적 박리 현상을 미연에 방지할 수 있으며, 상기 반사플레이트(130)에 형성된 렌즈공(131)을 이용하여 다수의 확산렌즈(120)를 한 번의 조립공정으로 장착할 수 있어 조립성이 우수한 효과를 구현할 수 있다.
또한, 반사기능을 제공하는 반사플레이트(130)를 이용하여 반사플레이트(130)의 각 렌즈공(131)에 확산렌즈(120)를 삽입하여 안착시킨 상태에서 상기 반사플레이트(130)를 PCB(111)의 하부에 장착하는 한 번의 조립공정으로 다수의 확산렌즈(120)를 LED칩(112)의 하부에 설치할 수 있어 작업공정을 간소화할 수 있으며 작업시간을 대폭 단축시킬 수 있는 효과를 동시에 구현할 수 있다. 더불어, 각 확산렌즈(120)는 반사플레이트(130)에 삽입된 상태에서 본딩되거나 나사결합되지 않으며 반사플레이트(130)과 PCB(111)의 상하 조립구조에 의해 두 부재 사이에 밀착되도록 고정될 수 있으므로 반사플레이트(130)를 PCB(111)로부터 분리하고 각 확산렌즈(120)를 교체하여 다른 배광범위의 등기구 전환이 용이한 효과를 구현할 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고반사 기능이 구비된 LED 등기구(100)는, 상향 발광된 LED광을 조명영역으로 하향 반사하는 간접조명 방식으로 조명광을 제공하여 배광범위를 대폭 증가시키면서도 조명영역에 전체적으로 균일한 광도의 조명광을 조사하여 조명균제도를 증대시킬 수 있다.
이를 위해, 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 바디프레임(150)은 천장면에 고정설치되고 상기 LED모듈(110), 확산렌즈(120) 및 홀더플레이트(130)가 장착되기 위한 공간을 제공하는 바디프레임(150)을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 바디프레임(150)은 내부에 상향 오목한 반구형상의 반구홈(152)이 형성되고, 상기 반구홈(152)의 내면에는 표면이 매끄럽게 광택처리된 유광의 반사면(153)이 형성되며, 상기 반사면(153)에는 평단면이 상기 반구홈(152)의 중앙을 향해 측방으로 개구된 호형상이면서 상기 반구홈(152)의 하부에서 상향 연장된 다수의 반사골(154)이 둘레를 따라 연이어 형성될 수 있다.
더불어, 도 8의 확대도에서와 같이 상기 반구홈(152)의 둘레를 따라 각 반사골(154)이 밀착되게 연이어 배치되면서 인접된 두 반사골(154) 사이에는 뾰족하게 융기된 반사산(155)이 형성된다. 그리고, 상기 LED모듈(110)은 반구홈(152)의 하단 둘레를 따라 배치되어 상기 반사면(153)을 향해 조명광을 상향 발산하되, 상기 PCB(111)는 바디프레임(150)의 하부 위치에서 반구홈(152)의 둘레를 따라 연장되어 수평배치되고, 상기 LED칩(112)은 PCB(111)의 상부면을 따라 이격배치되어 상향 발광한다.
또한, 도 9의 확대도 및 도 10에 도시된 바와 같이, LED칩(112)은 상기 반사산(155)과 대향하는 위치에 중앙부가 정렬하도록 PCB(111) 상에 각각 배치되어 발산하는 조명광이 반사산(155)을 기준으로 양분되어 상기 반사산(155)의 양 측에 배치된 두 반사골(154a,154b)에 각각 입사되되, 하나의 LED칩(112)이 배치된 반사산(155)과 인접된 양측의 두 반사산(155)에는 다른 LED칩(112)이 배치되지 않도록 구비되며, 이에 따라 LED칩(112)으로부터 발산된 LED광의 중심광도를 절반수준으로 감소시킬 수 있으며 각 LED칩(112)의 반사방향이 일정하여 일측으로 반사광이 편중되는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 폴리카보네이트 수지 조성물의 기술적 특징에 대해 설명한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폴리카보네이트 수지 조성물은, 폴리카보네이트 수지, 스티렌계 공중합체, 및 폴리메틸메타크릴레이트 수지를 기초 수지로 포함하는 폴리카보네이트 수지 조성물로서, 디엔계-메틸메타크릴레이트 공중합체, 및 아크릴-스티렌아크릴로니트릴 공중합체 중에서 선택된 1종 이상, 및 UV 안정제를 포함할 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지는 일례로, 상기 기초 수지 100 중량%중 40 내지 85 중량%, 혹은 41 내지 75 중량%를 포함하고, 이 범위 내에서 스티렌계 공중합체 및 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 및 폴리메틸메타크릴레이트 수지 등과 얼로이를 구성하기가 적합하며 얼로이 조성물 내 강성을 유지하게 하는 효과를 제공한다. 상기 폴리카보네이트 수지는 일례로, 중량평균 분자량이 30,000 내지 80,000 g/mol이고, 바람직하게는 40,000 내지 70,000 g/mol일 수 있다. 상기 중량평균 분자량 범위에서 내화학성, 기계적 물성, 성형가공성 및 내충격성이 우수한 효과를 구현한다.
상기 스티렌계 공중합체는 일례로, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 및 고무 변성된 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 여기서 상기 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체는 스티렌 단량체와 아크릴로니트릴 단량체 총 98 내지 100 중량%에 첨가제로서 항산화제 0 내지 2중량%의 괴상 공중합체 혹은 현탁 공중합체일 수 있다. 상기 고무 변성된 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체는 코어-쉘 구조의 직경이 100 내지 350nm로 메틸 메타크릴레이트 단량체, 디엔계 단량체 및 스티렌계 단량체의 총량이 98 내지 100 중량% 및 항산화제와 같은 첨가제 0 내지 2 중량%의 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체일 수 있다. 상기 평균직경 범위에서 본 발명인 열가소성 폴리카보네이트 수지 조성물의 충격강도, 성형성뿐만 아니라 표면특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
상기 스티렌계 공중합체는 일례로, 상기 기초 수지 100 중량%중 8 내지 16중량%, 혹은 12 내지 16 중량%를 포함하고,이 범위 내에서 폴리카보네이트 수지 및 폴리메틸메타크릴레이트 수지 등과 얼로이를 구성하기가 적합하며 사용량을 낮추고 저감된 함량만큼 상승효과를 갖는 물질들을 포함할 수 있다. 상기 폴리메틸메타크릴레이트 수지는 일례로, 상기 기초 수지 100 중량%중 1 내지 40 중량%, 혹은 10 내지 35 중량%를 포함하고, 이 범위 내에서 충격강도를 유지하면서 내스크래치성 등을 충분히 개선시킬 수 있다.
상기 디엔계-메틸메타크릴레이트 공중합체는 일례로, 디엔계 고무에 메틸 메타크릴레이트 화합물이 그라프트된 코어/쉘 그라프트 공중합체일 수 있으며, 상기 디엔계 고무는 20 내지 80중량% 함량으로, 그리고 상기 메틸 메타크릴레이트 화합물은 5 내지 40 중량% 함량으로 각각 포함될 수 있다. 상기 메틸 메타크릴레이트 화합물은 일례로, 비닐방향족 탄화수소 화합물, 및.또는 시안화 비닐화합물를 혼합하여 사용될 수 있다. 상기 디엔계-메틸메타크릴레이트 공중합체는 구체적인 예로, 디엔계 고무가 에틸벤젠에 결합되어 있고, 여기에 방향족 비닐 화합물과 메틸 메타크릴레이트 화합물이 그라프트된 코어/쉘 그라프트 공중합체일 수 있다.
상기 디엔계-메틸메타크릴레이트 공중합체는 일례로, 기초 수지 100 중량부 기준, 11.5 중량부 이하, 1 내지 12 중량부, 혹은 4 내지 12 중량부를 포함하고, 이 범위 내에서 UV 안정제와 병용하여 내광성, 내스크래치성 및 내열성 등의 개선된 물성을 제공할 수 있다. 상기 알킬 아크릴레이트는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 포함하는 아크릴레이트일 수 있고, 디비닐벤젠은 가교성 단량체로서 상기 아크릴-스티렌아크릴로니트릴 공중합체를 구성하는 전체 단량체 총 100 중량% 중 1 내지 5 중량% 범위 내로 포함될 수 있다.
상기 아크릴-스티렌아크릴로니트릴 공중합체는 일례로, 부틸아크릴레이트-아크릴로니트릴-스티렌-디비닐벤젠 공중합체일 수 있다. 상기 아크릴-스티렌아크릴로니트릴 공중합체는 일례로, 상기 기초 수지 100 중량부 기준, 10.5 중량부 이하, 혹은 1 내지 10.5 중량부를 포함하고, 이 범위 내에서 UV 안정제와 병용하여 내광성, 내스크래치성 및 내열성 등의 개선된 물성을 제공할 수 있다.
상기 UV 안정제는 일례로, 트리스아릴 1,3,5-트리아진 화합물 혹은 벤조트리아졸 화합물을 사용할 수 있다. 상기 UV 안정제는 일례로, 상기 기초 수지 100 중량부 기준, 0.1 내지 1.5 중량부, 혹은 0.5 내지 0.9 중량부를 포함하고, 이 범위 내에서 디엔계-메틸메타크릴레이트 공중합체, 및/또는 아크릴-스티렌아크릴로니트릴 공중합체와 병용하여 내광성, 내스크래치성 및 내열성 등의 개선된 물성을 제공할 수 있다.
상기 기초 수지는, 나아가 고유점도(η)가 0.7 내지 1.4 dl/g, 혹은 0.8 내지 1.2 dl/g일 수 있고, 상기 고유점도 범위에서, 본 발명의 얼로이 조성물의 기계적 물성이 저감되는 것을 방지할 수 있고, 또한 유동 특성이 떨어져 성형 가공성이 낮아지는 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
100...LED 등기구 110...LED모듈
111...PCB 112...LED칩
120...확산렌즈 121...렌즈부
122...지지부 125...발산각조절막
130...반사플레이트 131...렌즈공
135...고반사 반사면 140...방열판

Claims (4)

  1. 내부공간이 마련되고 하부에 광확산판(151)이 수평 장착된 바디프레임(150); 상기 내부공간 내에 수평배치되는 PCB(111) 및, 상기 PCB(111)의 저면에 장착되어 조명광을 하향 발산하는 복수의 LED칩(112)을 포함하는 LED모듈(110); 각 LED칩(112)마다 하부에 배치되며, 하향 볼록한 렌즈형상으로 이루어지고 광투과성 재질로 이루어져 LED칩(112)의 조명광을 확산시켜 조사하는 복수의 확산렌즈(120); 및 수평배치된 판형상으로 이루어져 상기 PCB(111)의 하부에 장착되고, 폴리카보네이트(Polycarbonate) 계열의 수지로 사출성형성되어 상기 광확산판(151)의 상면에 반사되면서 상향 입사된 조명광(A)을 하향 반사시키기 위한 고반사 반사면(135)이 저면에 형성된 반사플레이트(130);를 포함하며,
    상기 확산렌즈(120)는 하향 볼록한 렌즈형상의 렌즈부(121) 및 상기 렌즈부(121)의 둘레에 측방으로 연장된 지지부(122)를 포함하고,
    상기 반사플레이트(130)는 각 확산렌즈(120)를 사이에 두고 상기 PCB(111)와 상하로 대향배치되며, 각 확산렌즈(120)와 대응되는 위치에는 렌즈부(121)가 관통삽입되는 복수의 렌즈공(131)이 상하로 개구되어 형성되고, 각 지지부(122)를 상향 지지하면서 LED모듈(110)의 하부에 장착되어 각 확산렌즈(120)를 PCB(111)의 저면에 밀착되게 고정시키며, 상부면에는 상기 렌즈공(131)과 측방으로 연통되고 하향 오목한 홈형태로 이루어지며 바닥면이 평평한 안착홈(132)이 형성되고,
    상기 PCB(111)는 소폭의 띠형상으로 이루어지며 저면에 복수의 LED칩(112)이 일렬로 정렬되어 상호 이격배치된 복수의 PCB유닛(113)로 이루어지며,
    상기 안착홈(132)은 지지부(122)의 상하 두께와 상기 PCB유닛(113)의 상하 두께의 합과 동일한 크기의 높이를 가지고,
    각 PCB유닛(113)은 저면에 상기 확산렌즈(120)의 상부면이 밀착된 상태로 상기 안착홈(132)에 함께 삽입되어 장착되는 것을 특징으로 하는 고반사 기능이 구비된 LED 등기구.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 확산렌즈(120)의 상부면에는 하향 오목하게 함몰되어 LED칩(112)이 삽입되는 공간부(124)가 형성되고,
    상기 확산렌즈(120)는,
    상기 하향 볼록한 렌즈부(121)의 형상, 상기 렌즈부(121)의 크기, 상기 공간부(124)의 형상, 상기 공간부(124)의 크기, 상기 렌즈부(121)의 굴절률 또는 상기 렌즈부(121)의 투과색상 중 어느 하나 이상의 가변요소에 따라 서로 다른 광확산 특성을 갖는 복수의 규격으로 제조되어 서로 다른 복수의 규격을 갖는 확산렌즈(120)들이 상기 반사플레이트(130)에 장착되면서 조명광의 전체적인 배광이 조절되는 것을 특징으로 하는 고반사 기능이 구비된 LED 등기구.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 확산렌즈(120)는,
    조명광을 차단하는 재질 또는 조명광을 차단할 수 있는 두께로 이루어지며 상기 공간부(124) 내면의 일부에 선택적으로 배치되어 LED칩으로부터 발산되는 조명광의 발산각을 조절하는 발산각조절막(125)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고반사 기능이 구비된 LED 등기구.
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