KR20170129520A - 장식렌즈 및 이를 구비한 직하형 led 면조명 장치 - Google Patents

장식렌즈 및 이를 구비한 직하형 led 면조명 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 장식렌즈 및 이를 구비한 직하형 LED 면조명 장치에 관한 것이다. 상기 장치는, 면광 전환 부재와, 상기 면광 전환 부재의 일면 측에 배치되는 복수의 LED 소자를 포함하는 직하형 LED 면조명 장치에 있어서, 상기 면광 전환 부재는 판형의 투명판으로 이루어지고, 상기 투명판은, 상면에서 상기 복수의 LED 소자 각각에 대응되어 형성되되 하방으로 경사진 평면 또는 곡면 형태의 경사면으로 이루어진 제1 반사면이 구비된 복수의 반사홈; 및 하면에서 형성되어 상기 복수의 LED 소자 각각를 수용하는 복수의 수용홈;을 구비하고, 상기 투명판의 하면 중 상기 수용홈을 제외한 영역에 대해 점형 또는 선형의 반사 패턴이 가공되고, 상기 복수의 LED 소자 각각의 직하방향을 따라 상기 투명판에 탈부착 가능한 복수의 장식렌즈가 구비되되, 상기 복수의 장식렌즈 각각의 출사면 측은 중앙에 첨형의 피크가 구비된 종모양의 오목 단면 프로파일로 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

장식렌즈 및 이를 구비한 직하형 LED 면조명 장치{DECORATIVE LENS AND DIRECT-TYPE LED PLANAR LIGHTING DEVICE PROVIDED WITH THE SAME}
본 발명은 LED 소자를 이용한 면조명 장치에 관한 것으로, 특히 직하형 LED 면조명 장치에 관한 것이다.
일반적으로 LED 소자를 이용한 면조명 장치는 출사면에 대한 LED 소자의 배치 형태에 따라 에지형(Edge type)과 직하형(Direct type)으로 구분되며, 에지형과 직하형 모두 LED 점광원을 면광원으로 전환시키기 위한 도광판 또는 확산판과 같은 면광 전환 부재를 구비하고 있다.
종래 일반적인 에지형 면조명 장치는 면광 전환 부재인 도광판의 측면에 LED 소자가 배치된 구조로서, LED 소자로부터 도광판의 측면으로 입사된 광은 도광판 내부에서 전반사 과정을 거쳐 도광판의 상하면을 각각 반사면과 출사면으로 하여 면광으로 조사되는 방식이고, LED 점광원 조사방향과 전환 출사되는 면광원 조사방향은 서로 수직하다. 이러한 에지형 면조명 장치는 대체로 균일한 조도를 가지며 박형으로 제작될 수 있는 장점은 있으나, 광 전환 효율이 낮고, 균일한 조도에 불구하고 출사면 중심부보다 가장자리(Edge)에서의 조도가 상대적으로 높아 빛샘 현상이 발생하고 이에 따라 베젤 두께가 상대적으로 커야 하는 단점이 있다. 또한, 출사면으로 출사광을 유도하기 위한 도광판을 비롯한 관련 부품이 상대적으로 많아 조립이 난해하고 비용이 증가되는 문제도 있다.
한편 도 1을 참조할 때, 종래 직하형 면조명 장치(1)는 인쇄회로기판(4)에 일정한 배열로 장착된 LED 소자(3)가 면광 전환 부재인 확산판(2)의 배면에 배치되고, 별도로 제공되는 외곽 프레임(5)의 주연부는 상방으로 절곡되어 전체적인 외형을 형성한다. 이 경우, 인쇄회로기판(4)은 외곽 프레임(5)의 바닥면에 장착되고 확산판(2) 및 투명커버(6)가 외곽 프레임(5)의 상단측에 지지 고정되고, 확산판(2)은 광의 산란 및 확산을 유도하기 위해 그 내부에 비드 등의 입자(도면 미도시)가 포함되어 있는 구조이다. LED 소자(3)로부터 확산판(2)의 배면으로 입사된 광은 확산판에 의해 확산된 후 확산판의 상면을 출사면으로 하여 면광으로 조사되는 방식이고, LED 점광원 조사방향과 전환 출사되는 면광원 조사방향은 서로 동일하다.
이러한 종래 직하형 LED 면조명 장치(1)는 비교적 간단한 구조를 가져 저비용으로 용이하게 조립 가능한 한편 광 전환 효율이 높은 장점이 있으나, 부품 수가 여전히 많은 문제가 있다. 또한 직하형 LED 면조명 장치(1)는, 확산판(2) 내부에서의 비드에 의한 광량 손실이 불가피하고, 점광원인 LED 소자(3)와 면광 전환 부재인 확산판(2)의 간격에 따라 출사광의 조도 균일성에 대한 편차가 크다. 즉, 확산판(2)과 LED 소자(3)간의 간격을 크게 하는 경우, 휘도 균일성은 개선될 수 있으나 박형 제작이 어렵고 광 전환 효율이 상대적으로 낮다. 반대로, 확산판(2)과 LED 소자(3)간 간격이 작으면 LED 광은 확산판(2)을 통과하여 출사되더라도 국부적으로 조사 강도가 큰 출사광을 형성함으로써 휘도 균일성이 과도하게 저해된다. 또한 종래 직하형 LED 면조명 장치(1)는, 박형 제작시 증가되는 국부적인 LED 직접출사광에 의해 최종 출사면인 확산판(2) 표면에서의 조명 외관이 나빠지는 문제를 억제하기 어렵다.
본 발명은, 장치에 대한 박형화 및 소형화가 도모되면서도, 우수한 조도 균일성 및 광 전환 효율을 갖는 것과 동시에, 최종 출사면에서의 조명 외관이 개선된 직하형 LED 면조명 장치를 제공하는 것이다.
본 발명자는, 상기 해결과제와 관련된 직하형 LED 면조명 장치를 개발하는 과정에서, 투명판을 포함하는 면광 전환 부재 내측으로 LED 소자를 배치하여 장치의 박형화를 도모하는 것에 착안하는 한편, LED 소자로부터 조사된 광 중 일부를 면광 전환 부재로서 투명판 자체에 대한 구조 개선을 통해 반대방향으로 역반사 및 재반사시킴으로 LED 소자가 배치된 영역 외에서도 출사광을 유도함으로써 장치 전체에 대해 우수한 조도 균일성 및 광 전환 효율이 확보될 수 있는 것을 착안하고, 최종 출사면에서의 조명 외관을 개선하기 위해 복수의 LED 소자 각각으로부터의 직접 조사광을 개별적으로 제어할 수 있는 수단으로서 LED 소자 직하 방향을 따라 상기 투명판에 탈부착 가능한 장식렌즈을 부가하는 방식을 지견하고, 관련된 기구적 설계를 더욱 구체화함으로써 본 발명에 도달하였다. 이와 같은 착안 및 상기 해결과제에 대한 인식에 기초한 본 발명의 요지는 아래와 같다.
(1) 면광 전환 부재와, 상기 면광 전환 부재의 일면 측에 배치되는 복수의 LED 소자를 포함하는 직하형 LED 면조명 장치에 있어서, 상기 면광 전환 부재는 판형의 투명판으로 이루어지고, 상기 투명판은, 상면에서 상기 복수의 LED 소자 각각에 대응되어 형성되되 하방으로 경사진 평면 또는 곡면 형태의 경사면으로 이루어진 제1 반사면이 구비된 복수의 반사홈; 및 하면에서 형성되어 상기 복수의 LED 소자 각각를 수용하는 복수의 수용홈;을 구비하고, 상기 투명판의 하면 중 상기 수용홈을 제외한 영역에 대해 점형 또는 선형의 반사 패턴이 가공되고, 상기 복수의 LED 소자 각각의 직하방향을 따라 상기 투명판에 탈부착 가능한 복수의 장식렌즈가 구비되되, 상기 복수의 장식렌즈 각각의 출사면 측은 중앙에 첨형의 피크가 구비된 종모양의 오목 단면 프로파일로 형성되는 것을 특징으로 하는, 직하형 LED 면조명 장치.
(2) 상기 수용홈의 내측 상면에는 상기 LED 소자 측으로 돌출 형성된 돌출부가 구비되고, 상기 돌출부에는 하방으로 경사진 평면 또는 곡면 형태의 제2 반사면이 구비된 것을 특징으로 하는 상기 (1)의 직하형 LED 면조명 장치.
(3) 상기 반사패턴에 반사잉크가 일체로 코팅된 것을 특징으로 하는 상기 (1)의 직하형 LED 면조명 장치.
(4) 상기 오목 단면 프로파일(210)은 상기 피크를 중심 정점으로 하여 두개의 변곡점을 갖는 곡면 형태인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나의 직하형 LED 면조명 장치.
(5) 상기 복수의 장식렌즈 각각은 복수로 분할 제공되는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나의 직하형 LED 면조명 장치.
(6) 상기 복수의 장식렌즈 각각은 상기 오목 단면 프로파일을 포함하는 확산부와, 상기 투명판에 장착되는 베이스부와, 상기 확산부와 베이스부 사이에 결합되는 하나 이상의 연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 (5)의 직하형 LED 면조명 장치.
(7) 상기 복수의 장식렌즈 각각의 측면은 다각 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나의 직하형 LED 면조명 장치.
(8) 상기 장식렌즈의 하면 주연에는 체결돌기가 구비되고, 상기 투명판의 반사홈 주연에는 체결홈이 구비되어, 상기 체결돌기와 체결홈이 맞물려 끼워지는 방식으로 탈부착 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나의 직하형 LED 면조명 장치.
(9) 상기 복수의 장식렌즈 각각은 그 하면에 상기 반사홈의 형상에 일치되도록 돌출 형성된 볼록부를 구비된 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나의 직하형 LED 면조명 장치.
(10) 복수의 LED 소자를 포함하는 직하형 LED 면광원 장치에 구비된 투명판에 탈부착되는 장식렌즈로서, 상기 복수의 LED 소자 각각의 직하방향을 따라 장착되며, 그 출사면 측은 중앙에 첨형의 피크가 구비된 종모양의 오목 단면 프로파일로 형성되는 것을 특징으로 하는 장식렌즈.
(11) 상기 오목 단면 프로파일을 포함하는 확산부와, 상기 투명판에 장착되는 베이스부와, 상기 확산부와 베이스부 사이에 결합되는 하나 이상의 연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 (10)의 장식렌즈.
(12) 측면이 다각 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 상기 (10) 또는 (11)의 장식렌즈.
(13) 하면에 볼록부가 구비된 것을 특징으로 하는 상기 (10) 또는 (11)의 장식렌즈.
본 발명에 따른 LED 면조명 장치는, 면광 전환 부재로서 투명판에 대한 구조 및 LED 소자와 배치 형태를 개선하여 박형 및 소형이면서도 우수한 조도 균일 성 및 광 전환 효율을 갖는 것과 동시에, LED 소자 직하방향을 따라 상기 투명판에 탈부착 가능한 장식렌즈를 복수의 LED 소자 각각에 대해 부가하여 LED 소자로부터의 직접 출사광을 개별적으로 제어함으로써 최종 출사면에서의 조명 외관을 개선하고 샹들리에와 같은 다양한 장식효과를 동시에 부여할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 LED 면조명 장치는, 면광 전환 부재에 대한 구조 및 LED 소자를 탑재한 PCB 구조에 대한 개선을 통해 구성 부품을 최소화하여 조립성을 향상시키고 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 직하형 LED 면조명 장치의 구조도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 직하형 LED 면조명 장치의 분해 사시도.
도 3은 상기 도 2의 실시예에 따른 직하형 LED 면조명 장치의 구조도.
도 4는 상기 도 2의 실시예에서 광 경로에 대한 모식도.
도 5는 상기 도 2의 실시예에 따른 장식렌즈의 종단면도 및 평면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 장식렌즈의 종단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 장식렌즈의 제품 사진.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예의 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명의 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 한편, 도면에서 동일 또는 균등물에 대해서는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하였으며, 또한 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 직하형 LED 면조명 장치(이하, ‘장치’로 약칭함)의 분해 사시도, 도 3은 상기 장치에 따른 직하형 LED 면조명 장치의 구조도를 나타내고, 도 4는 상기 장치에서 A 부분을 확대하여 도시된 광 경로에 대한 모식도를 나타낸다. 도 5는 장치에 부가되는 장식렌즈의 종단면도 및 평면도를 나타낸다.
상기 장치(10)는 인쇄회로기판(400)에서 어레이 형태로 규칙적으로 배열되어 실장된 복수의 LED 소자(300) 군과 면광 전환 부재를 포함하여 구성되며, 복수의 LED 소자(300) 각각으로부터 방출되는 점상 광원은 면광 전환 부재에 의해 면상 광원으로 전환된다. 이 경우 복수의 LED 소자(300)는 면광 전환 부재의 일면 측에 배치되어, 각각의 LED 소자(300)의 점광원 조사방향과 면광 전환 부재를 통해 출사되는 면광원 조사방향이 서로 동일한 직하형 구조이다. 또한 상기 장치(10)는 면광 전환 부재에 장착되되, 상기 복수의 LED 소자(300) 각각의 직하방향을 따라 탈부착 가능한 도 5에 도시된 복수의 장식렌즈(200)가 구비된 것이 특징이다.
도 2의 실시예에서 상기 면광 전환 부재는 판형의 투명판(100)으로 구성되고, 투명판(100)의 하면은 상기 인쇄회로기판(400)의 상면에 밀착된다. 투명판(100)은 아크릴 수지, 유리와 같이 투명성 재질이며 특별히 제한되지 않는다. 투명판(100)의 상면 및 하면 각각에는 반사홈(110)과 수용홈(120)이 일체로 가공 형성되어 있으며, 투명판(100)의 하면 중 상기 수용홈(120)을 제외한 영역에 대해 반사패턴(130)이 형성되어 있다. 투명판(100) 내부에는 종래 직하형 LED 면조명 장치에서와 같이 광의 산란 및 확산을 유도하기 위한 비드 등의 입자 형성은 불필요하다.
상기 반사홈(110)은 상기 복수의 LED 소자(300) 각각에 대응 형성되며, 실시예에서 원뿔형으로 음각 성형됨으로써 반사홈(110)에는 하방으로 예각 경사진 제1 반사면(112)이 구비된다. 상기 제1 반사면(112)은 LED 소자(300)로부터 조사되는 광 중 일부를 반대방향 즉 투명판(100)의 하면 쪽으로 역반사하게 되고, 역반사된 조사광은 투명판(100)의 하면에 가공 형성된 반사패턴(130)에 의해 재반사되어 투명판(100)의 상면으로 유도 출사된다.
이에 따라, 투명판(100)의 상면으로 출사되는 광은 LED 소자(300)로부터 직접 출사되는 광 외에 투명판(100)의 내부에서 역반사 및 재반사 과정을 통해 산란 확산되어 간접 출사되는 광이 혼합됨으로써 전체적으로 균일한 조도를 갖는 면상 광으로 구현된다.
상기 수용홈(120)은 상기 복수의 LED 소자(300) 각각을 수용하며, LED 소자(300)가 간섭없이 수용되어 투명판(100)의 하면이 인쇄회로기판(400)의 상면에 기밀하게 밀착될 수 있도록 충분한 공간으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 수용홈(120)의 내측 상면에는 도면에 도시된 바와 같이 상기 LED 소자(300) 측으로 반원형으로 돌출 형성된 돌출부(121)가 선택적 구비될 수 있다. 상기 돌출부(121)에는 하방으로 예각 경사진 제2 반사면(122)이 곡면 형태로 구비된다. 제2 반사면(122)은, 상기 제1 반사면(112)와 마찬가지로, LED 소자(300)로부터 조사되는 광 중 일부를 반대방향 즉 투명판(100)의 하면 쪽으로 역반사하게 되고, 제2 반사면(122)에 의해 역반사된 조사 광은 투명판(100)의 하면에 가공 형성된 반사패턴(130)에 의해 재반사되어 투명판(100)의 상면으로 유도 출사된다.
이 경우, 투명판(100)의 상면으로 출사되는 광은 LED 소자(300)로부터 조사된 광이 투명판(100)을 투과하는 직접 출사 광과, 제2 반사면(122)과 반사패턴(130) 상호간의 역반사 및 재반사에 의한 간접 출사 광과, 제1 반사면(112)과 반사패턴(130) 상호간의 역반사 및 재반사에 의한 간접 출사 광이 혼합된 광으로서, 상기 제1 반사면(112)에 의해 유도된 간접 출사되는 광에 더불어 상기 제2 반사면(122)에 의해 유도된 간접 출사되는 광에 의해 광의 산란 확산 내지 혼합 효과는 증진되어 전체적으로 더욱 균일한 조도를 갖는 면상 광으로 구현될 수 있다.
상기 반사패턴(130)은 제1 반사면(112) 및 제2 반사면(122)에 의해 역반사된 광과, 투명판(100) 상부 경면으로부터 전반사된 광을 전반사 임계각 이상으로 재반사하여 투명판(100) 상면으로 유도 출사시키고 내부에서의 산란 및 확산 광을 유도하기 위한 요소로서, 점형 또는 선형 요철 형상일 수 있다. 이 경우, 점형 요철 형상은 예컨대 샌드 블래스팅 가공을 통해 형성될 수 있고, 선형의 요철 형상은 예컨대 단면 V자 형상의 선형 패턴이 규칙 격자 형태로 커팅 가공될 수 있다.
선택적으로, 상기 투평판(100)의 반사패턴(130)에는 스크린 인쇄 또는 스프레이 방식으로 반사잉크(140)가 일체로 코팅될 수 있다. 상기 반사잉크(140)는 상기 제1 반사면(112) 및 제2 반사면(122)에 의해 역반사된 광이나 투명판(100) 내부에서 전반사된 광이 상기 반사패턴(130)의 존재에 불구하고 투명판(100) 하면으로 출사되거나 소멸되는 광을 최소화하여 광 전환 효율 및 출사되는 면상 광의 휘도를 극대화하는 한편, LED 소자(300)를 실장한 인쇄회로기판(400)이 광에 직접적으로 노출되어 열화되거나 변형되는 것을 억제하게 된다.
상기 인쇄회로기판(400)의 주연부는 상방으로 절곡되어 프레임 일체의 구조를 형성된다. 이를 위해, 인쇄회로기판(400)은 메탈층(410)에 수지층(420)이 적층된 구조이고, 수지층에 상기 LED 소자(300)와 전기적으로 접속되는 회로가 패턴 가공된 구조의 소위 메탈 PCB일 수 있다. 이에 따라 인쇄회로기판(400) 메탈층(410)은 장치(10)의 외곽 프레임을 형성하고, 종래 인쇄회로기판과 외장 프레임을 별도 부품 요소를 하는 것을 단순화시킴으로써 장치(10)의 박형화 및 경량화가 가능하고 조립성을 향상시킬 수 있다.
이 경우, 상기 인쇄회로기판(400)의 주연부가 절곡되는 크기는 투명판(100)의 두께에 대체로 일치되도록 하고, 투명판(100)이 주연부가 절곡된 인쇄회로기판(400)의 내부 수용공간에 완전히 밀착되도록 함으로써 투명판(100)의 상부 출사면에 대한 베젤 영역을 최소화하는 것이 바람직하다. 프레임 일체형 인쇄회로기판(400)과 투명판(100)의 결합은 인쇄회로기판(400)의 하면과 투명판(100) 상면 사이에서 에폭시 등의 접착제(도면 미도시)를 이용하여 부착된 구조일 수 있고, 도면에 도시되지는 않았지만 볼트 등을 이용하여 체결된 구조일 수 있다.
또한, 본 발명의 경우 LED 소자(300)는 투명판(100)의 수용홈(120) 내부에 완전히 수용되어 장치(10) 전체에 대한 두께 증가를 유발하지 않는 동시에 외부와 차단될 수 있는 구조이기 때문에, 상기 투명판(100)은 종래 LED 면광원 장치에서의 보호 커버 역할을 겸할 수 있고 이에 따라 장치(10)를 직하형으로 구성하는 경우에 있어 박형화에 더욱 유리할 수 있다.
한편, 도 5에 도시된 상기 장식렌즈(200)는 복수의 LED 소자 각각으로부터의 직접 조사광을 개별적으로 제어하는 역할을 하며, 투명판(100)의 상면에 탈부착 가능하게 제공된다. 이 경우, 상기 장식렌즈(200)는 복수로 제공되어 각각은 상기 투명판(100)의 복수의 반사홈(110) 각각에 대응하도록 장착된다.
도 4 및 도 5를 참조할 때, 상기 장식렌즈(200)의 출사면 측은 중앙에 첨형의 피크(P)가 구비된 종(bell)모양의 오목 단면 프로파일(210)로 형성된다. 이러한 오목 단면 프로파일(210)은 상기 피크(P)를 관통하는 가상의 회전축으로 하여 해당 단면 프로파일(210)을 회전시킴으로써 형성될 수 있다. 상기 피크(P)는 LED로부터의 출사광의 직진성을 최소화함으로써 LED 직하 방향에서의 국부적인 조도 집중을 억제하는 역할을 한다. 상기 오목 단면 프로파일(210)은 상기 피크(P)를 중심 정점으로 하여 외측으로 두개의 변곡점(IP1, IP2)을 갖는 곡면 형태로 이루어진다. 이에 따라 오목 단면 프로파일(210)은, 중앙에서 외측 방향으로 순차적으로, 피크(P)로부터 제1 변곡점(IP1)에 이르는 제1 영역, 제1 변곡점(IP1)에서 제2 변곡점(IP2)에 이르는 제2 영역, 제2 변곡점(IP2)에서 경계에 이르는 제3 영역으로 구분되된다. 제1 영역 및 제3 영역에 대응되는 오목 단면 프로파일(210)의 곡면은 경사가 상대적으로 크기 때문에 LED 직진 출사광에 대해 상대적으로 예각으로 확산 반사시키게 되고, 제2 영역에 대응되는 오목 단면 프로파일(210)의 곡면은 경사가 상대적으로 완만하기 때문에 LED 직진 출사광에 대해 상대적으로 둔각으로 확산 반사시키게 된다. 이에 따라 장식렌즈(200)를 통과하여 확산 및 산란되는 LED 출사광은 대한 광범위한 시야각에서 시인성이 확보될 수 있어 우수한 장식효과를 구현하게 된다.
도 5의 장식렌즈(200)의 평면도를 참조할 때, 상기 장식렌즈의 측면은 다각 형상으로 제공됨으로써 모서리 부분에서의 반짝임을 더할 수 있고, 각각의 측면을 통해 시인되는 상기 오목 단면 프로파일(210)에 대해 복수의 맺힘 상을 제공함으로써 미려한 장식효과를 배가시킬 수 있다.
상기 복수의 장식렌즈(200) 각각은 상기 투명판(100)에 착탈 가능하게 제공되며, 이를 위해 도 2 및 도 5를 참조할 때 각각의 장식렌즈 (200) 하면 주연에는 체결돌기(260)가 구비되고, 이러한 체결돌기(260)는 투명판(100)의 반사홈(110) 주연에 구비된 체결홈(160)에 맞물려 끼워진다. 체결 요소로서 체결돌기(260) 및 체결홈(160)은, 장식렌즈(200)가 투명판(100)에 결합된 상태에서 은폐되기 때문에 출사광에 의한 조명 외관을 해치지 않을 수 있다. 한편, 체결 요소로서 체결돌기(260)는 장식렌즈(200)의 하면 주연을 따라 일정한 간격을 가지고 이격된 형태로 제공될 수 있지만 연속된 형태로 형성될 수도 있고 이에 대응되는 체결홈(160)도 불연속 또는 연속된 형태로 제공될 수 있다. 나아가 장식렌즈(200)의 체결 및 탈부착 방식과 관련하여, 제시된 실시예에 따른 억지끼워맞춤 방식 외에, 장식렌즈(200)의 하단 주연에 플랜지를 형성하고 해당 플랜지를 투명판에 볼트 체결하는 방식으로 하는 것도 가능하다.
또한 상기 복수의 장식렌즈(200) 각각은 그 하면에 돌출 형성된 볼록부(221)를 구비된다. 이 경우, 상기 볼록부(221)는 상기 제1 반사면(112)와 동일한 반사각도로 LED 소자(300) 광에 대한 재반사를 수행할 수 있도록 상기 반사홈(110)의 형상에 일치되도록 형성되는 것이 바람직하다. 볼록부(221)에는 하방으로 예각 경사진 제3 반사면(222)이 구비된다. 장식렌즈(200)는 상기 볼록부(221)가 상기 반사홈(110)에 대응하도록 장착된다. 상기 제3 반사면(222)은 투과한 LED 소자(300) 광 중 일부를 투명판(100)의 하면 쪽으로 역반사하는 역할을 함으로써, 반사패턴(130)과의 사이에서의 역반사 및 재반사 과정과 이에 따른 광의 산란 확산 내지 혼합 효과을 증가시키게 된다.
도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 장식렌즈(200)의 단면 구조도를 나타낸다. 도 6의 실시예에 따른 장식렌즈(200)는 구성 각부가 분할 제공되는 것을 특징으로 한다. 예컨대 도면에 도시된 바와 같이, 장식렌즈(200)의 구성 각부는 상기 종형의 오목 단면 프로파일(210)을 포함하는 확산부(230)와, 상기 투명판(100)에 장착되는 베이스부(220)와, 상기 확산부(230)와 베이스부(220) 사이에 결합되는 연장부(240)을 포함한다. 이러한 장식렌즈(200)의 분할 구성에 의해, 투명판(100)에 장착되는 장식렌즈(200)가 투명판(100) 외측으로 돌출되는 길이는 가변될 수 있다. 예컨대, 장식렌즈(200)를 확산부(230)와 베이스부(220)만으로 구성하여 짧게 구성하거나, 하나 이상의 연장부(240)를 개재시켜 길게 구성함으로써, 장식렌즈(200)의 길이에 따른 다양한 장식효과를 제공하는 것이 가능하고 또한 정해진 길이의 장식렌즈(200)를 별도로 제작할 필요가 없어 제조비용도 절감할 수 있다.
도 6의 실시예에서, 장식렌즈(200)를 구성하는 확산부(230), 베이스부(220) 및 연장부(240)은 상호간에 탈부착이 가능하도록 억지끼워맞춤 방식으로 결합될 수 있고, 필요에 따라 접착제를 이용할 수도 있다. 또한 도 6의 실시예에서, 투명판(100)의 체결홈(160)과 맞물리는 체결돌기(260)는 베이스부(130)의 하면 주연에 형성된다.
도 7은 본 발명에 따른 장식젤즈(200)가 구비된 장치(10)의 제품 사진을 나타낸다. 상기 장치(10)는 프레임 일체형 인쇄회로기판(400)과 투명판(100)만으로 부품 구성을 최소화하고 박형으로 제작될 수 있고, 천장면에 거의 밀착되어 설치될 수 있고, 이 경우 투명판(100)과 인쇄회로기판(400)의 소정 영역을 관통하는 볼트 등을 이용하여 천장면에 고정 설치하게 된다. 점등된 상태에서 장치(10)로부터 출사되는 면상 광은 박형으로 제작된 것에 불구하고 고휘도로 균일한 출사 품질을 가지며, 종래 직하형 LED 면조명 장치(도 1의 1)에서 균일한 조도 형성을 위해 불가피하게 후형으로 제작됨에 따라 장치의 부피가 커져 외관이 조악해지고 광 전환 효율 및 휘도가 저하되는 문제를 효과적으로 해결할 수 있다. 또한 투명판(100)의 출사면 가장자리로는 베젤 영역을 최소화함으로써 내부 인테리어 효과도 극대화할 수 있다. 특히, 상기 장식렌즈(200)에 의해 박형 제작에 따라 증가되는 LED 소자 직하 영역에 대응되는 출사면에서의 LED 직접 출사광은 상기 장식렌즈(200)에 의해 확산 및 산란됨으로써 최종 출사면인 투명판(100) 표면에서의 조명 외관을 개선하고 샹들리에와 같이 반짝이는 장식효과를 동시에 부여하게 된다. 상기 장식렌즈(200)는 광투과형 재질이면 특별히 제한되지 않으며, 장식렌즈(200)에 의한 확산 및 산란효과를 높이기 위해서는, 그 내부에는 비드와 같은 확산 입자(도면 미도시)가 포함될 수 있고, 사출과 같은 제작과정에서 색채가 부여될 수도 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 장식렌즈가 부가된 LED 면조명 장치는, 면광 전환 부재로서 투명판(100)에 대한 구조 및 LED 소자(300)와 배치 형태를 개선하여 박형 및 소형이면서도 우수한 조도 균일성 및 광 전환 효율을 갖는 것과 동시에, LED 소자(300) 직하방향을 따라 상기 투명판(100)에 탈부착 가능한 장식렌즈(200)를 복수의 LED 소자(300) 각각에 대해 부가하여 LED 소자(300)로부터의 직접 출사광을 개별적으로 제어함으로써 최종 출사면인 투명판(100) 표면에서의 조명 외관을 개선하고 샹들리에와 같은 장식효과를 동시에 부여할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 LED 면조명 장치(10)는, 면광 전환 부재인 투명판(100)에 대한 구조 및 LED 소자(300)를 탑재한 인쇄회로기판(400) 구조에 대한 개선을 통해 구성 부품을 최소화하여 조립성을 향상시키고 비용을 절감할 수 있다.
이상의 설명은, 본 발명의 구체적인 실시예에 관한 것이다. 본 발명에 따른 상기 실시예는 설명의 목적으로 개시된 사항이나 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되지는 않으며, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질을 벗어나지 아니하고 다양한 변경 및 수정이 가능한 것으로 이해되어야 한다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, 투명판(100)의 반사홈(110)은 원뿔형으로 음각 성형되고 반사홈(110)에 구비된 제1 반사면(112)은 직선형인 것을 예시하고 있으나, 제1 반사면(112)이 LED 소자(300)로부터 입사된 광을 투명판(100)의 하면으로 역반사할 수 있도록 하방으로 경사진 면 요소를 구비한 경우라면 반사홈(110) 및 제1 반사면(112)의 형상은 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 반사홈(110)은 다각뿔형 또는 반원형으로 형성되는 것도 가능하며 제1 반사면(112)은 평면 및 곡면 형태로 구현하는 것도 가능하다.
또한 도 2의 실시예에서, 수용홈(120)의 내측 상면에 형성된 돌출부(121)는 대체로 반원형으로 양각 성형되어 곡면 형태의 제2 반사면(122)을 구비한 것으로 예시하고 있으나, 돌출부(121)가 형성되는 경우라도 제2 반사면(122)이 LED 소자(300)로부터 입사된 광을 투명판(110)의 하면으로 역반사할 수 있도록 하방으로 경사진 면 요소를 구비한 경우라면 돌출부(121) 및 제2 반사면(122)의 형상은 특별히 제한되지 않으며 제2 반사면(122)은 평면 및 곡면 형태로 구현하는 것도 가능하다. 한편, 투명판(100)에 제1 반사면(112)이 구비된 경우에 있어서 제2 반사면(122) 내지 돌출부(121)의 형성은 선택적이며, 이 경우 수용홈(120)의 내측 상면은 단순한 수평면 또는 광 조사방향으로 오목하게 함몰된 형상일 수도 있다.
따라서, 이러한 모든 수정과 변경은 특허청구범위에 개시된 발명의 범위 또는 이들의 균등물에 해당하는 것으로 이해될 수 있다.
10: LED 면조명 장치 100: 투명판
110: 반사홈 112: 제1반사면
120: 수용홈 121: 돌출부
122: 제2반사면 130: 반사패턴
140: 반사잉크 150: 수용홀
160: 체결홈
200: 장식렌즈
210: 종형의 오목 단면 프로파일
220: 베이스부 221: 볼록부
222: 제3 반사면 230: 확산부
221: 볼록부 240: 연장부
260: 체결돌기 300: LED 소자
400: 인쇄회로기판 410: 메탈층
420: 수지층
P: 피크
IP1, IP2: 변곡점

Claims (13)

  1. 면광 전환 부재와, 상기 면광 전환 부재의 일면 측에 배치되는 복수의 LED 소자를 포함하는 직하형 LED 면조명 장치에 있어서,
    상기 면광 전환 부재는 판형의 투명판으로 이루어지고,
    상기 투명판은, 상면에서 상기 복수의 LED 소자 각각에 대응되어 형성되되 하방으로 경사진 평면 또는 곡면 형태의 경사면으로 이루어진 제1 반사면이 구비된 복수의 반사홈; 및 하면에서 형성되어 상기 복수의 LED 소자 각각를 수용하는 복수의 수용홈;을 구비하고,
    상기 투명판의 하면 중 상기 수용홈을 제외한 영역에 대해 점형 또는 선형의 반사 패턴이 가공되고,
    상기 복수의 LED 소자 각각의 직하방향을 따라 상기 투명판에 탈부착 가능한 복수의 장식렌즈가 구비되되, 상기 복수의 장식렌즈 각각의 출사면 측은 중앙에 첨형의 피크가 구비된 종모양의 오목 단면 프로파일로 형성되는 것을 특징으로 하는, 직하형 LED 면조명 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수용홈의 내측 상면에는 상기 LED 소자 측으로 돌출 형성된 돌출부가 구비되고, 상기 돌출부에는 하방으로 경사진 평면 또는 곡면 형태의 제2 반사면이 구비된 것을 특징으로 하는 직하형 LED 면조명 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 반사패턴에 반사잉크가 일체로 코팅된 것을 특징으로 하는 직하형 LED 면조명 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오목 단면 프로파일(210)은 상기 피크를 중심 정점으로 하여 두개의 변곡점을 갖는 곡면 형태인 것을 특징으로 하는 직하형 LED 면조명 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 장식렌즈 각각은 복수로 분할 제공되는 것을 특징으로 하는 직하형 LED 면조명 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 복수의 장식렌즈 각각은 상기 오목 단면 프로파일을 포함하는 확산부와, 상기 투명판에 장착되는 베이스부와, 상기 확산부와 베이스부 사이에 결합되는 하나 이상의 연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 직하형 LED 면조명 장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 장식렌즈 각각의 측면은 다각 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 직하형 LED 면조명 장치.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장식렌즈의 하면 주연에는 체결돌기가 구비되고, 상기 투명판의 반사홈 주연에는 체결홈이 구비되어, 상기 체결돌기와 체결홈이 맞물려 끼워지는 방식으로 탈부착 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 직하형 LED 면조명 장치.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 장식렌즈 각각은 그 하면에 상기 반사홈의 형상에 일치되도록 돌출 형성된 볼록부를 구비된 것을 특징으로 하는 직하형 LED 면조명 장치.
  10. 복수의 LED 소자를 포함하는 직하형 LED 면광원 장치에 구비된 투명판에 탈부착되는 장식렌즈로서, 상기 복수의 LED 소자 각각의 직하방향을 따라 장착되며, 그 출사면 측은 중앙에 첨형의 피크가 구비된 종모양의 오목 단면 프로파일로 형성되는 것을 특징으로 하는 장식렌즈.
  11. 제10항에 있어서, 상기 오목 단면 프로파일을 포함하는 확산부와, 상기 투명판에 장착되는 베이스부와, 상기 확산부와 베이스부 사이에 결합되는 하나 이상의 연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장식렌즈.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 측면이 다각 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 장식렌즈.
  13. 제10항 또는 제11항에 있어서, 하면에 볼록부가 구비된 것을 특징으로 하는 장식렌즈.
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