KR102160766B1 - 조명 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 인쇄회로기판, 상기 인쇄회로기판 상에 형성되는 광원유닛, 상기 인쇄회로기판 상에 형성되어 상기 광원유닛을 매립하는 레진층, 상기 인쇄회로기판과 상기 레진층 사이에 형성되고, 상기 광원유닛에 의해 관통되는 구조로 이루어진 반사시트를 포함하며, 상기 광원유닛은 복수의 광원들이 배치되는 광원 어레이를 적어도 하나 이상 포함하는 조명장치를 제공함으로써 전체 두께를 감소시킬 수 있는 효과 및 유연성 확보에 따라 제품 설계시 디자인 자유도가 향상되는 효과 뿐 아니라 광속과 지향각에 따른 광원의 다양한 배치가 가능하게 됨으로써 면광원 전체의 균일도가 극대화되는 효과를 갖는다.
Description
본 발명은 조명장치 기술분야에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 도광판 구조를 제거하여 전체 두께를 박형화하고 광효율을 확보하며, 광원의 다양한 어레이 배치로 핫 스팟을 제어하고 광원 전체의 균일도를 극대화할 수 있는 조명장치의 구조에 관한 것이다.
LED(Light Emitted Diode) 소자는 화합물 반도체 특성을 이용하여 전기신호를 적외선 또는 빛으로 변환시키는 소자로서, 형광등과 달리 수은 등의 유해물질을 사용하지 않아 환경오염 유발원인이 적고, 종래의 광원에 비해 수명이 오래가는 장점을 가지고 있다. 또한, 종래 광원과 비교하여 저전력을 소비하고, 높은 색온도로 인해 시인성이 우수하며 눈부심이 적은 장점을 갖고 있다.
따라서 현재의 조명장치는 종래의 백열전구나 형광등과 같은 전통적인 광원을 이용하는 형태에서 상술한 LED소자를 광원으로 이용하는 형태로 발전하고 있으며, 특히 한국공개특허 제10-2012-0009209호에 개시된 바와 같은, 도광판을 이용함으로써 면발광 기능을 수행하는 조명장치가 제공되고 있다.
도 1 및 도 2는 면발광 기능을 수행하는 종래의 조명장치(1)를 개략적으로 도시한 것이다. 도 1 및 2를 참조하면, 종래의 조명장치(1)는 기판(20) 상에 평탄한 도광판(30)이 배치되고 이 도광판(30)의 측면에는 복수의 측면형 LED(10)(하나만 도시)가 어레이 형태로 배치된다.
LED(10)에서 도광판(30)으로 입사된 빛(L)은 도광판(30)의 밑면에 제공된 미세한 반사 패턴 또는 반사 시트(40)에 의해 상부로 반사되어 도광판(30)에서 출사된 다음 도광판(30) 상부로 출사됨으로써 투명재질의 외부 하우징(50) 등을 통해 외부에 광을 제공하게 된다. 이러한 조명장치(1)에는 도 2에 도시된 개념도와 같이, 도광판(30)과 외부 하우징(50) 사이에 확산시트(31)나 프리즘 시트(32, 33), 보호시트(34) 등의 복수의 광학시트를 더 부가하는 구조로 형성될 수 있다.
상술한 조명장치(1)는 외부로 고르게 광을 공급하는 역할을 하며, 도광판(30)은 조명장치(1)의 휘도향상 및 균일한 광을 공급하는 기능을 수행하는 부품으로서 광원(LED)에서 발산되는 광을 균일하게 전달하는 플라스틱 성형렌즈의 하나이다. 따라서 이러한 도광판(30)은 기본적으로 이러한 종래 조명장치(1)의 필수적인 부품으로 사용되지만, 도광판(30) 자체의 두께로 인해 전체적인 제품의 두께를 박형화할 수 있는데 한계를 나타내고 있으며, 도광판(30) 자체 재질이 유연하지 못함에 따라 굴곡이 형성된 외부 하우징(50) 등에는 적용하기 어려운 단점, 이에 따라 제품설계 및 디자인 변형이 용이하지 못한 문제점을 내포하고 있었다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 도광판을 사용하지 않고 레진층을 이용하여 광원유닛에서 출사되는 광을 외부로 유도하도록 함으로써 전체 두께를 박형화하고, 광원의 지향각 및 광분포를 고려한 광원의 배치를 통해 광원 전체의 균일도를 극대화하여 최적의 면발광 화질을 구현할 수 있는 조명장치 구조를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 조명장치 자체가 유연성을 갖도록 하여 제품 디자인의 자유도를 향상시키면서도 신뢰성을 확보할 수 있는 조명장치 구조를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
실시예는 기판; 상기 기판 상에 배치되는 제1 광원 어레이 및 제2 광원 어레이; 상기 기판 상에 배치되는 레진층; 및 상기 기판과 상기 레진층 사이에 배치되는 반사시트를 포함하고, 상기 제1 광원 어레이는 상기 기판 일측에 인접하여 일렬로 배치되는 복수개의 광원을 포함하고, 상기 제2 광원 어레이는 상기 기판 일측의 반대측인 타측에 인접하여 일렬로 배치되는 복수개의 광원을 포함하고, 상기 제1 광원 어레이의 복수개의 광원은 상기 기판의 타측 방향으로 광을 출사하고, 상기 제2 광원 어레이의 복수개의 광원은 상기 기판의 일측 방향으로 광을 출사하고, 상기 제1 광원 어레이의 복수개의 광원 중 적어도 하나는 나머지와 광속이 상이하고, 상기 제2 광원 어레이의 복수개의 광원 중 적어도 하나는 나머지와 광속이 상이한 조명장치를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 도광판을 제거하고, 레진층을 이용하여 광을 유도하도록 함으로써, 광원의 수를 절감할 수 있는 효과, 조명장치의 전체적인 두께를 박형화할 수 있는 효과를 갖게 된다.
또한 본 발명에 따르면, 연성인쇄회로기판 및 레진층을 이용하여 조명장치를 형성함으로써 유연성을 확보할 수 있게 되고 광원의 다양한 배치가 가능하게 됨으로써 면광원 전체의 균일도가 극대화될 뿐 아니라 제품 디자인의 자유도를 높일 수 있는 효과가 있다.
아울러 본 발명에 따르면, 광원유닛에서 출사되는 광을 효율적으로 반사시킬 수 있는 구조물인 반사시트 및 반사패턴을 구비함으로써, 광의 반사율 향상과 함께 휘도향상을 극대화할 수 있는 효과 및 균일한 면광원을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 조명장치 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 조명장치의 요부를 도시한 것이다.
도 4 내지 도 10은 광원들이 배치되는 구조에 대한 실시예들을 도시한 평면도이다.
도 11은 도 3에 도시된 본 발명의 조명장치에 확산판을 부가한 구조를 도시한 것이다.
도 12는 도 11에 도시된 본 발명의 조명장치에 반사패턴을 부가한 구조를 도시한 것이다.
도 13은 도 12에 도시된 본 발명의 조명장치에 광학기판을 부가한 구조를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 조명장치의 요부를 도시한 것이다.
도 4 내지 도 10은 광원들이 배치되는 구조에 대한 실시예들을 도시한 평면도이다.
도 11은 도 3에 도시된 본 발명의 조명장치에 확산판을 부가한 구조를 도시한 것이다.
도 12는 도 11에 도시된 본 발명의 조명장치에 반사패턴을 부가한 구조를 도시한 것이다.
도 13은 도 12에 도시된 본 발명의 조명장치에 광학기판을 부가한 구조를 도시한 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다. 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
본 발명은 LED를 광원으로 이용하는 조명장치에 관한 것으로서, 도광판을 제거하고, 이를 레진층으로 대체 형성함으로써 조명장치의 전체 두께를 감소시키는 한편, 유연성을 확보하고, 광원수를 절감할 수 있는 구조를 제공하는 것을 요지로 한다.
아울러, 본 발명에 따른 조명장치는 조명이 필요로 하는 다양한 램프장치, 이를테면 차량용 램프, 가정용 조명장치, 산업용 조명장치에 적용이 가능하다. 예컨대 차량용 램프에 적용되는 경우, 헤드라이트, 차량실내조명, 도어스카프, 후방라이트 등에도 적용이 가능하다. 추가적으로 본 발명의 조명장치는 액정표시장치에 적용되는 백라이트 유닛 분야에도 적용 가능하며, 이외에도 현재 개발되어 상용화되었거나 향후 기술발전에 따라 구현 가능한 모든 조명관련 분야에 적용 가능하다고 할 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 조명장치의 요부를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 조명장치(100a)는 인쇄회로기판(PCB, 110) 및 인쇄회로기판(110)상에 형성된 다수의 광원(130)으로 이루어지는 광원유닛과, 광원유닛 상에 형성되어 광원유닛을 매립하고, 출사되는 광을 확산판(290)으로 유도하는 레진층(150) 및 상기 인쇄회로기판(110)과 레진층 사이에 형성되고, 상기 광원유닛에 의해 관통되는 구조로 이루어진 반사시트(120)를 포함하여 이루어질 수 있다.
인쇄회로기판(110)은 기판 상에 회로패턴이 형성된 기판, 즉 PCB를 의미하며, 특히 본 발명에서는 일정 유연성을 확보하기 위하여 연성인쇄회로기판(FPCB)로 형성 가능하다.
광원유닛은 인쇄회로기판(110) 상에 다수의 광원(130)이 배열되어 광을 출사하는 부분으로서, 본 발명의 광원(130)은 측면형(side view type) 발광다이오드로 이루어질 수 있다. 즉 출사되는 광의 방향이 바로 상부로 직진하는 것이 아니라 측면을 향해서 출사하는 구조의 발광다이오드를 본 발명의 광원(130)으로서 이용할 수 있다. 이에 따르면 본 발명의 조명장치(100a)는 측면형 발광다이오드로 이루어진 광원유닛을 직하형으로 배치하게 되는바, 광확산 및 반사기능을 구현하는 레진층을 활용하여 확산판(290) 방향으로 광을 확산 및 유도함으로써, 전체 광원의 개수를 감소시킬 수 있게 되고, 조명장치의 전체 무게 및 두께를 혁신적으로 줄일 수 있게 된다. 또한, 본 발명은 광원(130)의 배치구조를 다양하게 형성함으로써 광원(130)의 광속 및 광분포를 최대한 활용하면서 핫 스팟(hot spot)을 제어하고 광원(130) 전체의 균일도를 극대화할 수 있게 된다. 광원(130)의 배치 구조에 대해서는 이하의 도 4 내지 도 10에서 상세히 설명하기로 한다.
레진층(150)은 인쇄회로기판(110) 및 광원유닛(130) 상부에 형성되며 이러한 레진층(150)은 광원유닛에서 출사되는 광을 전방으로 확산 유도하게 된다. 즉, 레진층(150)은 광원유닛을 매립하는 구조로 형성됨으로써, 광원유닛에서 측방향으로 출사하는 광을 분산시키는 기능을 수행하게 된다. 즉 종래의 도광판의 기능을 레진층(150)에서 수행할 수 있게 된다.
이러한 본 발명의 레진층(150)은, 기본적으로 광을 확산할 수 있는 재질의 수지로 이루어질 수 있다. 예컨대 본 발명의 레진층(150)은 올리고머를 포함하는 자와선경화수지로 이루어질 수 있으며, 보다 구체적으로 레진층(150)은 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 주원료로 하는 레진을 이용하여 형성될 수 있다. 이를테면, 합성올리고머인 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 폴리아크릴인 폴리머 타입을 혼합한 수지를 사용할 수 있다. 물론, 여기에 저비점 희석형 반응성 모노머인 IBOA(isobornyl acrylate), HPA(Hydroxylpropyl acrylate, 2-HEA(2-hydroxyethyl acrylate) 등이 혼합된 모노머를 더 포함할 수 있으며, 첨가제로서 광개시제(이를 테면, 1-hydroxycyclohexyl phenyl-ketone 등) 또는 산화방지제 등을 혼합할 수 있다. 다만, 상술한 내용은 하나의 예시일 뿐이며, 이외에도 현재 개발되어 상용화되었거나 향후 기술발전에 따라 구현 가능한, 광 확산기능을 수행할 수 있는 모든 수지로 본 발명의 레진층(150)을 형성할 수 있다고 할 것이다.
한편, 본 발명의 레진층(150)에는 내부에 중공(또는 공극)이 형성된 다수의 비드(bead, 151)가 혼합 및 확산된 형태로 더 포함될 수 있으며, 이러한 비드(151)는 광의 반사 및 확산특성을 향상시키는 역할을 한다. 예컨대, 광원유닛에서 출사된 광이 레진층(150) 내부의 비드(151)에 입사하게 되면, 광은 비드(151)의 중공에 의해 반사 및 투과되어 확산 및 집광되고 상부(도 11의 경우 확산판)로 출사된다. 이때, 비드(151)에 의해 광의 반사율 및 확산율이 증가하게 되어 추후 확산판으로 공급되는 출사광의 광량 및 균일도가 향상되고, 결과적으로 조명장치의 휘도를 향상시키는 효과를 거둘 수 있게 된다.
이러한 비드(bead, 151)의 함량은 원하는 광 확산효과를 얻기 위하여 적절히 조절될 수 있으며, 보다 구체적으로는 전체 레진층(150) 중량 대비 0.01~0.3% 범위에서 조절될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 광원(130)에서 측방향으로 출사되는 광은 레진층(150)과 비드(151)를 통해 확산 및 반사되어 상부방향으로 진행할 수 있게 된다. 이러한 비드(151)는 실리콘(sillicon), 실리카(silica), 글라스버블(glass bubble), PMMA, 우레탄(urethane), Zn, Zr, Al2O3, 아크릴(acryl) 중 선택되는 어느 하나로 구성될 수 있으며, 비드(151)의 입경은 1㎛~20㎛의 범위에서 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따르면, 레진층(150)의 존재로 인해 종래의 도광판의 차지하던 두께를 혁신적으로 감소시킬 수 있게 되어, 전체 제품의 박형화를 구현할 수 있게 되고, 연성의 재질을 가지게 되는바 굴곡면에도 용이하게 적용할 수 있는 이점, 디자인의 자유도를 향상시킬 수 있는 이점 및 기타 플렉서블 디스플레이에도 응용적용이 가능한 이점을 갖게 된다.
반사시트(120)는 인쇄회로기판(110)의 상면에 형성되며, 광원유닛이 관통 형성되는 구조로 이루어진다. 이러한 본 발명의 반사시트(120)는 반사효율이 높은 재질로 형성됨으로써 광원(130)에서 출사되는 상부로 반사시켜 광손실을 줄이는 역할을 한다. 이러한 반사시트(120)는 필름형태로 이루어질 수 있으며, 빛의 반사특성 및 빛의 분산을 촉진하는 특성을 구현하여 위하여 백색안료를 분산 함유하는 합성 수지를 포함하여 형성될 수 있다. 예컨대 백색안료로서는 산화티탄, 산화알루미늄, 산화아연, 탄산연, 황산바륨, 탄산칼슘 등이 이용될 수 있으며, 합성 수지로서는 폴리에틸엔 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 아크릴수지, 콜리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리올레핀, 셀룰로소스 아세테이트, 내후성 염화비닐 등이 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 반사시트(120)의 표면에는 반사패턴이 형성될 수 있는데, 반사패턴에 대해서는 이하 도 12에서 설명하기로 한다.
도 4 내지 도 10은 광원들이 배치되는 구조에 대한 실시예들을 도시한 평면도이다.
도 4를 참조하면, 광원 유닛은 복수의 광원(130)들로 이루어지며, 상기 복수의 광원(130)들이 배치되는 광원 어레이를 적어도 하나 이상 포함하고 있다. 광원유닛은 1~N개(N은 2이상의 자연수)의 광원 어레이로 이루어질 수 있으며, 도 4에서는 광원 유닛이 제 1 광원 어레이(X1) 및 제 2 광원 어레이(X2)로 이루어져 있음을 예시로 하였다.
서로 인접하는 제 1 광원 어레이(X1)와 제 2 광원 어레이(X2)는 서로 전기적으로 절연되고, 각각 개별 구동할 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 광원 어레이(X1, X2)에 포함되는 광원(130)들도 서로 전기적으로 절연되고, 각각 개별 구동될 수 있다. 예를 들면, 제 1 광원 어레이(X1)에 포함되는 광원(130)들은 서로 전기적으로 연결되고, 동시에 구동되지만, 제 2 광원 어레이(X2)에 포함되는 광원(130)들은 서로 전기적으로 절연되고 동시에 구동될 수 있으며, 이와는 반대로 제 2 광원 어레이(X2)에 포함되는 광원(130)들은 서로 전기적으로 연결되어 동시에 구동되지만, 제 1 광원 어레이(X1)에 포함되는 광원(130)들은 서로 전기적으로 절연되어 동시에 구동될 수 있음은 물론이며, 제 1 및 제 2 광원 어레이(X1, X2)에 포함되는 광원들 모두가 동시에 구동되거나, 개별적으로 구동될 수도 있다.
상기 제 1 및 제 2 광원 어레이(X1, X2)에 포함되는 복수의 광원(130)들은 각각 소정 간격을 두고 기판(110)의 상·하 끝단부에 일렬로 배치되는 구조로 이루어져 있으며, 제 1 광원 어레이(X1)와 제 2 광원 어레이(X2)에 포함되는 광원(130)들은 기판(110)의 중앙으로 광을 출사한다. 제 1 및 제 2 광원 어레이(X1, X2)에 포함되는 광원(130)들의 광속은 서로 동일할 수도 상이할 수도 있다. 즉, 제 1 광원 어레이(X1)에 포함되는 광원(130)들의 광속과 제 2 광원 어레이(X2)에 포함되는 광원(130)들의 광속은 동일할 수도 있지만 서로 상이할 수도 있다. 또한, 제 1 광원 어레이(X1)에 포함되는 광원(130)들의 광속이 모두 동일할 수도 있지만 상이할 수도 있으며, 제 2 광원 어레이(X2)에 포함되는 광원(130)들의 광속도 모두 동일할 수도 있지만 상이할 수도 있다.
제 1 광원 어레이(X1)에 포함되는 광원들과 제 2 광원 어레이(X2)에 포함되는 광원(130)들의 좌우 위치가 일치하지 않고, 서로 엇갈린 형태 즉, 지그재그로 배치될 수 있다. 이로 인하여, 광원(130)의 개수를 감소시키면서도 광의 균일도를 향상시킬 수 있게 된다. 이때, 제 1 광원 어레이(X1)와 제 2 광원 어레이(X2)는 일정 간격(d2)만큼 이격될 수 있으며, 상기 간격(d2)은 10 내지 30mm일 수 있다. 또한, 상기 제 1 및 제 2 광원 어레이(X1, X2)에 포함된 광원(130)들 사이의 거리(d1)는 12 내지 30mm일 수 있다. d1이 12mm미만이고 d2가 10mm 미만인 경우에는 배치되는 광원의 개수가 증가하고, d1 및 d2가 30mm를 초과하는 경우에는 발광면에 어두운 부분이 형성되어 균일도를 저하시키게 된다.
도면에서는 제 2 광원 어레이(X2)에 포함되는 광원(130)들이 제 1 광원 어레이(X1)에 포함되는 광원(130)들 사이의 연장선 중 중앙의 수직선 상에 배치되지만, 광원(130)의 광속에 따라 그 배치는 좌우로 편향되어 변경될 수 있다.
물론, 도면에는 도시하지 않았지만 도 4에서와는 달리 제 1 및 제 2 광원 어레이에 포함되는 광원들이 서로 일대응 대응되어 배치될 수도 있다.
도 5를 참조하면, 광원유닛은 X1 내지 X4의 광원 어레이로 이루어져 있으며, 상기 도 4와 유사하게 제 1 광원 어레이(X1)와 제 2 광원 어레이(X2)에 포함되는 광원(130)들이 서로 지그재그로 배치되고, 제 3 광원 어레이(X3)와 제 4 광원 어레이(X4)에 포함되는 광원(130)들이 서로 지그재그로 배치될 수 있다. 이때, 광원(130)의 광속에 따라 광원의 배치가 좌우로 편향되어 변경될 수 있고, 지그재그가 아닌 일대일 대응되는 방식으로 배치될 수 있음은 도 4에서 설명한 바와 같다.
도 6을 참조하면, 광원유닛은 하나의 광원 어레이(X1)로 이루어질 수 있다. 이때 광원 어레이(X1)는 복수의 광원(130)들이 소정 간격을 두고 일렬로 배치될 수 있으며, 상기 광원 어레이(X1)에 포함되는 광원(130)들의 광 출사 방향은 기판(110)의 측방향으로 이루어질 수 있다. 또한, 광원(130)의 광속에 따라 광원(130) 사이의 간격을 조절할 수 있다. 이와 같이 하나의 광원 어레이(X1)만으로 이루어진 경우는 폭이 좁은 광원이나 기판에 이용되는 것이 바람직하다.
도 7을 참조하면, 도 5와 유사하게 광원유닛은 4개의 광원 어레이(X1, X2, X3, X4)로 이루어져 있으며, 제 1 광원 어레이(X1)와 제 2 광원 어레이(X2)에 포함되는 광원(130)들이 서로 지그재그로 배치되고, 제 3 광원 어레이(X3)와 제 4 광원 어레이(X4)에 포함되는 광원(130)들이 서로 지그재그로 배치되지만, 도 5와는 달리 광원의 광 출사 방향이 동일하다. 즉, 도 7에서의 광원(130)들의 광 출사면은 모두 기판(110)의 측 방향을 향하고 있다. 이때, 광원(130)들 사이의 간격은 광원(130)의 광속과 지향각에 따라 조절될 수 있으며, 광원(130)의 광 출사 방향은 도 7에서의 광 출사 방향과는 반대 방향으로 향할 수도 있으며, 광원(130)의 광속과 지향각에 따라 광 출사면이 상부 또는 하부쪽으로 기울어져 광 출사 방향을 변경할 수 있다. 도 7에서는 짝수 개의 광원 어레이를 포함하는 광원유닛을 도시하였지만, 광원유닛이 홀수 개의 광원 어레이를 포함할 수 있으며, 이 뿐 아니라 광원유닛이 5개 이상의 광원 어레이를 포함할 수 있음은 당업자에게 자명하다 할 것이다.
도 8을 참조하면, 도 7과 유사하게 광원유닛은 4개의 광원 어레이(X1, X2, X3, X4)로 이루어져 있으며, 제 1 광원 어레이(X1)와 제 2 광원 어레이(X2)에 포함되는 광원(130)들이 서로 지그재그로 배치되고, 제 3 광원 어레이(X3)와 제 4 광원 어레이(X4)에 포함되는 광원(130)들이 서로 지그재그로 배치되지만, 도 7에서의 광원의 광 출사 방향과는 상이하다. 즉, 도 7에서 제 1 및 제 3 광원 어레이(X1, X3)에 포함되는 광원(130)들의 광 출사면은 기판(110)의 우측 방향을, 제 2 및 제 4 광원 어레이(X2, X4)에 포함되는 광원(130)들의 광 출사면은 기판(110)의 좌측 방향을 향하고 있다. 이때, 광원(130)들 사이의 간격은 광원(130)의 광속과 지향각에 따라 조절될 수 있으며, 광원(130)의 광 출사 방향은 도 8에서의 광 출사 방향과는 반대 방향으로 향할 수도 있으며, 광원(130)의 광속과 지향각에 따라 광 출사면이 상부 또는 하부쪽으로 기울어져 광 출사 방향을 변경할 수 있음은 상술한 바와 같다. 도 8에서는 짝수 개의 광원 어레이를 포함하는 광원유닛을 도시하였지만, 광원유닛이 홀수 개의 광원 어레이를 포함할 수 있으며, 이 뿐 아니라 광원유닛이 5개 이상의 광원 어레이를 포함할 수 있음은 당업자에게 자명하다 할 것이다.
도 9를 참조하면, 비정형의 기판에서 광원유닛은, 소정 간격을 두고 복수의 광원(130)들이 일정하게 배치된 제 1 광원 어레이(X1)와 복수의 광원(130)들이 불규칙하게 배치된 제 2 광원 어레이(X2)로 이루어질 수 있다. 본 발명에 따른 조명장치는 도광판을 대체하는 레진층과 연성인쇄회로기판을 이용함으로써 도 9와 같은 비정형의 형상에도 용이하게 적용할 수 있게 된다. 광원(130)의 광속과 지향각에 따라 제 1 및 제 2 광원 어레이(X1, X2)에 포함된 광원들의 배치를 조절하여 광 효율을 극대화할 수 있다.
도 10을 참조하면, 도 4와 유사하게 광원유닛은 제 1 및 제 2 광원 어레이(X1, X2)로 이루어져 복수의 광원들이 기판(110)의 상·하 끝단부에 지그재그 형식으로 배치되어 있지만, 도 10에서의 기판에는 굴곡면이 형성되어 있다. 이와 같이 본 발명은 레진층과 연성인쇄회로기판에 의해 연성의 재질을 가지게 되는바 굴곡면에도 용이하게 적용할 수 있으며, 디자인의 자유도를 향상시킬 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 조명장치는 구조적 제한없이 어떠한 형상에도 광원을 다양하게 배치할 수 있고, 광원의 광속 및 광분포를 활용하여 다양하게 광원을 배치함으로써, 핫 스팟을 제어하고 광원 전체의 균일도를 극대화시켜 최적의 면발광 화질을 구현할 수 있게 된다.
도 11은 도 3에 도시된 본 발명의 조명장치에 확산판을 부가한 구조(100b)를 도시한 것이다.
도 3 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 조명장치(100b)는 레진층(150)의 상부에 형성되며, 레진층(150)을 통과하여 출사되는 광을 전면에 걸쳐 균일하게 확산시키는 확산판(290)을 더 포함할 수 있으며, 도면에는 미도시 하였으나, 확산판(290)의 상부 또는 하부에는 프리즘시트 및 보호시트 등이 더 구비될 수 있다. 이러한 확산판(290)은 일반적으로 아크릴 수지로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 이외에도 폴리스티렌(PS), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 환상 올레핀 코폴리(COC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 레진(resin)과 같은 고투과성 플라스틱 등 확산기능을 수행할 수 있는 모든 재질로 이루어질 수 있다고 할 것이다.
이때 확산판(290)과 레진층(150) 사이에는 에어층(제1에어갭, 280)을 더 형성할 수 있으며, 제1에어갭(280)의 존재로 인해 확산판(290)에 공급되는 광의 균일도를 증가시킬 수 있게 되고, 결과적으로 확산판(290)을 통과하여 확산 및 출사되는 광의 균일도(uniformity)를 향상시키는 효과를 구현할 수 있게 된다. 이때, 레진층(150)을 투과한 광의 편차를 최소화 하기 위해, 제1에어갭(280)의 두께는 0 초과 20mm의 범위에서 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 적절히 설계변경 가능하다고 할 것이다.
도 12는 도 11에 도시된 본 발명의 조명장치에 반사패턴을 부가한 구조(100b)를 도시한 것이다.
도 3, 도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 조명장치(100b)는, 반사시트(120) 상에 형성된 반사패턴(121)을 더 포함하여 이루어질 수 있다. 이러한 반사패턴(221)은 입사되는 광을 산란 및 분산시킴으로써 확산판(290)에 광이 균일하게 전달되도록 하는 역할을 한다. 반사패턴(121)의 형성은 TiO2, CaCo3, BaSo4, Al2O3, Silicon, PS(Polystyrene) 중 어느 하나를 포함하는 반사잉크를 이용하여 반사시트(120) 표면에 인쇄함으로써 이루어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 반사패턴(121)의 구조는 복수의 돌출된 패턴을 구비하는 구조로 이루어지며, 빛의 산란효과를 증대시키기 위하여 프리즘 형상, 렌티큘러 형상, 렌즈형상 또는 이들의 조합형상으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 반사패턴(121)의 단면 형상은 삼각형, 사각형, 반원형, 사인파형 등 다양한 형상을 갖는 구조로 이루어질 수 있다.
도 13는 도 12에 도시된 본 발명의 조명장치에 광학시트를 부가한 구조(100d)를 도시한 것이다. 이하에서는 도 12에 도시된 구조에 광학시트가 부가된 것으로 설명하나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 반사시트가 구비되지 않은 구조인 도 11에 도시된 조명장치에 광학시트가 부가될 수도 있다.
도 3 및 도 11 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 조명장치(100d)는 레진층(150)과 확산판(290) 사이에 형성되고, 레진층 상면(150)에 형성된 제1광학시트(170), 제1광학시트(170) 상에 형성된 제2광학시트(190) 및 제1광학시트(170)와 제2광학시트(190) 사이에 형성된 접착층(180)을 더 포함하여 형성될 수 있으며, 접착층(180)에는 제2에어갭(181)이 더 형성될 수 있다. 즉 접착층(180)은, 광학패턴(183) 주위에 이격된 공간(제2에어갭, 181)을 형성하고, 그 외 부분에는 접착물질을 도포하여 제1광학시트(170) 및 제2광학시트(190)를 상호 접착하는 구조로 구현될 수 있다. 또한 제1광학시트(170)의 상면 또는 제2광학시트(190)의 하면에는 광학패턴(183)이 더 형성될 수 있으며, 제2광학시트(190) 상에 추가적으로 하나 이상의 광학시트를 더 형성하는 것도 가능하다. 제1광학시트(170), 제2광학시트(190), 접착층(180) 및 광학패턴(183)을 포함하는 구조는 광학패턴층(A)으로 정의 가능하다.
광학패턴(183)은 광원유닛에서 출사하는 광의 집중을 막기 위해 형성되는 차광패턴으로 형성될 수 있으며, 이를 위해서는 광학패턴(183)과 광원(130)의 위치 사이에 어라인(align)이 필요하며, 어라인 이후 고정력을 확보하기 위한 접착층(180)를 이용하여 제1광학시트(170) 및 제2광학시트(190)를 접착하게 된다.
제1광학시트(170) 및 제2광학시트(190)는 광투과율이 우수한 재질을 이용하여 형성할 수 있으며, 일례로 PET를 이용할 수 있다.
제1광학시트(170)와 제2광학시트(190) 사이에 배치되는 광학패턴(183)은 기본적으로 광원(130)에서 출사되는 광이 집중되지 않도록 하는 기능을 한다. 이러한 광학패턴(183)은 빛이 강도가 과하게 강하여 광학특성이 나빠지거나 황색광이 도출(yellowish)되는 현상을 방지하기 위하여 일정 부분 차광효과가 구현될 수 있도록 차광패턴으로 형성될 수 있으며, 이러한 차광패턴은 차광잉크를 이용하여 제1광학시트(170) 상면 또는 제2광학시트(190) 하면에 인쇄공정을 수행함으로써 형성될 수 있다.
광학패턴(183)은 광을 완전차단하는 기능이 아니라, 광의 일부 차광 및 확산의 기능을 수행할 수 있도록 하나의 광학패턴으로 광의 차광도나 확산도를 조절할 수 있도록 구현할 수 있다. 나아가 더욱 구체적으로는 본 발명에 따른 광학패턴(183)은 복합적인 패턴의 중첩인쇄구조로 구현할 수도 있다. 중첩인쇄의 구조란 하나의 패턴을 형성하고, 그 상부에 또 하나의 패턴형상을 인쇄하여 구현하는 구조를 말한다.
일례로는 광학패턴(183)을 구현함에 있어서, 광의 출사방향으로 고분자필름(예컨대 제2광학시트)의 하면에 TiO2, CaCO3, BaSO4, Al2O3, Silicon 중 선택되는 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 차광잉크를 이용하여 형성되는 확산패턴과, Al 또는 Al과 TiO2의 혼합물질을 포함하는 차광잉크를 이용하여 형성된 차광패턴의 중첩구조로 구현할 수 있다. 즉 고분자필름의 표면에 확산패턴을 화이트인쇄 하여 형성한 후, 그 위에 차광패턴를 형성하거나, 이와 반대의 순서로 2중 구조로 형성하는 것도 가능하다. 물론 이러한 패턴의 형성 디자인은 광의 효율과 강도, 차광율을 고려하여 다양하게 변형할 수 있음은 자명하다 할 것이다. 또는, 순차 적층구조에서 가운데층에 금속패턴인 차광패턴을 형성하고, 그 상부와 하부에 각각 확산패턴을 구현하는 3 중구조로 형성하는 것도 가능하다. 이러한 3 중구조에서는 상술한 물질을 선택하여 구현하는 것이 가능하며, 바람직한 일례로서는 굴절율이 뛰어난 TiO2를 이용하여 확산패턴 중 하나를 구현하고, 광안정성과 색감이 뛰어난 CaCO3를 TiO2와 함께 사용하여 다른 확산패턴을 구현하며, 은폐가 뛰어난 Al을 이용하여 차광패턴을 구현하는 구조의 3 중 구조를 통해 빛의 효율성과 균일성을 확보할 수 있다. 특히 CaCO3는 황색광의 노출을 차감하는 기능을 통해 최종적으로 백색광을 구현하도록 하는 기능을 하여 더욱 안정적인 효율의 광을 구현할 수 있게 되며, CaCO3이외에도 BaSO4, Al2O3, Silicon 비드 등의 입자 사이즈가 크고, 유사한 구조를 가진 무기 재료들을 활용할 수도 있다. 아울러, 광학패턴(183)은 상기 LED 광원의 출사방향에서 멀어질수록 패턴밀도가 낮아지도록 패턴밀도를 조절하여 형성함이 광효율의 측면에서 바람직하다.
접착층(180)은 광학패턴(183)의 주변부를 포위하고 이외부분에 제2에어갭(181)을 형성하는 구조 또는 광학패턴(183)의 주변부에 제2에어갭(181)을 형성하는 구조로 형성될 수 있으며, 이에 따라 두 광학시트를 접착하여 어라인을 구현할 수 있게 된다. 즉, 제1광학시트(170) 및 제2광학시트(190)의 접착구조는 인쇄된 광학패턴(183)을 고정하는 기능을 아울러 구현할 수 있게 된다.
이때 접착층(180)은, 열경화 PSA, 열경화접착제, UV 경화 PSA 타입의 물질을 이용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이때 도 11의 설명에서 상술한 제1에어갭(280)은 제2광학시트(190)과 확산판(170) 사이에 형성될 수 있으며, 있으며, 제1에어갭(280)의 존재로 인해 확산판(290)에 공급되는 광의 균일도를 증가시킬 수 있게 되고, 결과적으로 확산판(290)을 통과하여 확산 및 출사되는 광의 균일도(uniformity)를 향상시키는 효과를 구현할 수 있게 된다. 이때, 레진층(150)을 투과한 광의 편차를 최소화 하기 위해, 제1에어갭(280)의 두께는 0 초과 20mm의 범위에서 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 적절히 설계변경 가능함은 도 11의 설명에서 상술한 바와 같다.
또한, 도면에는 미도시하였으나, 필요에 따라 광학패턴층(A) 상에 추가적으로 하나 이상의 광학시트가 더 형성될 수도 있음은 상술한 바와 같다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것은 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함 없이 본 발명에 대해 다수의 적절한 변형 및 수정이 가능함을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변형 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
110: 인쇄회로기판
120: 반사시트
121: 반사패턴
130: 광원
150: 레진층
151: 비드
170: 제1광학시트
180: 접착층
181: 제2에어갭
183: 광학패턴
190: 제2광학시트
280: 제1에어갭
290: 확산판
120: 반사시트
121: 반사패턴
130: 광원
150: 레진층
151: 비드
170: 제1광학시트
180: 접착층
181: 제2에어갭
183: 광학패턴
190: 제2광학시트
280: 제1에어갭
290: 확산판
Claims (9)
- 기판;
상기 기판 상에 배치되는 제1 광원 어레이 및 제2 광원 어레이;
상기 기판 상에 배치되는 레진층; 및
상기 기판과 상기 레진층 사이에 배치되는 반사시트를 포함하고,
상기 제1 광원 어레이는 상기 기판 일측에 인접하여 일렬로 배치되는 복수개의 제1 광원을 포함하고,
상기 제2 광원 어레이는 상기 기판 일측의 반대측인 타측에 인접하여 일렬로 배치되는 복수개의 제2 광원을 포함하고,
상기 제1 광원 어레이의 복수개의 제1 광원은 상기 기판의 타측 방향으로 광을 출사하고,
상기 제2 광원 어레이의 복수개의 제2 광원은 상기 기판의 일측 방향으로 광을 출사하고,
평면에서 보았을 때, 상기 복수개의 제1 광원은 상기 복수개의 제2 광원과 지그재그 형태로 엇갈려 배치되고,
상기 복수개의 제1 광원 사이의 간격은 12mm 내지 30mm이고,
상기 복수개의 제2 광원 사이의 간격은 상기 복수개의 제1 광원 사이의 간격과 동일한 조명장치. - 제1 항에 있어서,
상기 기판의 일측은 제1 굴곡면을 포함하고,
상기 기판의 타측은 제2 굴곡면을 포함하고,
상기 복수개의 제1 광원 중 적어도 하나는 다른 상기 제1 광원과 다른 방향으로 광을 출사하고,
상기 복수개의 제2 광원 중 적어도 하나는 다른 상기 제2 광원과 다른 방향으로 광을 출사하는 조명장치. - 제1 항에 있어서,
상기 복수개의 제1 광원은, 서로 동일한 광속을 가지거나, 적어도 하나의 상기 제1 광원이 나머지 상기 제1 광원과 상이한 광속을 가지고,
상기 복수개의 제2 광원은, 서로 동일한 광속을 가지거나, 적어도 하나의 상기 제2 광원이 나머지 상기 제2 광원과 상이한 광속을 가지는 조명장치. - 제3 항에 있어서,
상기 복수개의 제1 광원의 광속과 상기 복수개의 제2 광원의 광속은 서로 상이한 조명장치. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 광원 어레이 및 상기 제2 광원 어레이는 서로 전기적으로 절연되어 개별 구동하는 조명장치. - 제5 항에 있어서,
상기 제 1 광원 어레이의 복수개의 제1 광원 각각은 개별 구동되고,
상기 제2 광원 어레이의 복수개의 제2 광원 각각은 개별 구동되는 조명장치. - 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수개의 제1 광원 및 상기 복수개의 제2 광원은 측면형(side view type) 발광 다이오드를 포함하는 조명장치. - 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반사시트 상에 배치되는 복수개의 반사패턴을 포함하는 조명장치. - 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레진층은 실리콘(silicon), 실리카(silica), 글라스 버블(glass bubble), PMMA, 우레탄(urethane), Zn, Zr, Al2O3, 아크릴(acryl) 중 선택되는 어느 하나로 이루어진 비드를 더 포함하는 조명장치.
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