KR101420220B1 - 엘이디 전구용 연질 실리콘 벌브 및 그 엘이디 전구 - Google Patents

엘이디 전구용 연질 실리콘 벌브 및 그 엘이디 전구 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LED(Light Emitting Diode) 전구용 연질 실리콘 벌브(soft silicone bulb) 및 그 엘이디 전구에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 엘이디 전구용 연질 실리콘 벌브는 내열성의 연질 투명 수지인 실리콘 수지에 광학산체, 그리고 선택적으로는 조명색 변환용 형광체 및/또는 안료를 혼입하고, 실리콘 고유의 우수한 성형성을 살려 그 외표면 및/또는 내표면에 음각 또는 양각의 다양한 패턴을 형성하여 성형할 수도 있으며, 본 발명에 의한 엘이디 전구용 연질 실리콘 벌브는 수요자 및 시장의 다양한 기대에 부응하는 각종 조명 효과를 부여할 수 있음은 물론, 반구를 초과하는 구 형태로의 성형이 가능하며, 또한 다양한 안료와의 상용성이 높으므로 다양한 착색 효과를 용이하게 부여할 수가 있음과 아울러, 부주의나 진동 등에 의한 낙하 충격이나 외부 충격에도 파손되지 않고 외부 충격을 효과적으로 완화시킬 수 있으므로 안전성이 높으며, 내열성이 우수하고, 눈부심(光輝: glare) 현상을 효과적으로 완화시켜 보다 온화하고 안락한 조명을 얻을 수가 있으며, 또한 선택적으로는 연질이므로 누구나 간단하고 용이하게 분리하여 내부의 먼지나 하루살이 등과 같은 이물질을 청소한 후 다시 체결할 수 있으므로 사용 편의성이 높다.

Description

엘이디 전구용 연질 실리콘 벌브 및 그 엘이디 전구{Soft Silicone Bulb for LED Light Bulb and LED Light Bulb thereof}
본 발명은 LED(Light Emitting Diode) 전구용 연질 실리콘 벌브(soft silicone bulb) 및 그 엘이디 전구에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 내열성의 연질 투명 수지인 실리콘 수지에 광학산체, 그리고 선택적으로는 조명색 변환용 형광체 및/또는 안료를 혼입하여 성형한 엘이디 전구용 연질 실리콘 벌브에 관한 것으로서, 실리콘 고유의 우수한 성형성에 따라 그 외표면 및/또는 내표면에 음각 또는 양각의 다양한 패턴을 형성함으로써 수요자 및 시장의 다양한 기대에 부응하는 각종 조명 효과를 부여할 수 있음은 물론, 반구를 초과하는 구 형태로의 성형이 가능하며, 또한 다양한 안료와의 상용성이 높으므로 다양한 착색 효과를 용이하게 부여할 수가 있음과 아울러, 부주의나 진동 등에 의한 낙하 충격이나 외부 충격에도 파손되지 않고 외부 충격을 효과적으로 완화시킬 수 있으므로 안전성이 높으며, 내열성이 우수하고, 눈부심(光輝: glare) 현상을 효과적으로 완화시켜 보다 온화하고 안락한 조명을 얻을 수가 있으며, 또한 선택적으로는 연질이므로 누구나 간단하고 용이하게 분리하여 내부의 먼지나 하루살이 등과 같은 이물질을 청소한 후 다시 체결할 수 있으므로 사용 편의성이 높다.
LED는 특정한 화합물로 된 반도체의 특성을 이용하여 전기 에너지를 빛 에너지로 변환시키는 반도체 소자의 일종으로서, 광 변환 효율이 높기 때문에 소비전력이 매우 적으며, 광원이 소형이므로 소형화, 박형화 및, 경량화에 적합하면서도 확장 설치가 가능하고, 수명이 대략 30,000~100,000 시간 정도로서 반영구적으로 매우 길며, 열적 또는 방전 발광이 아니므로 예열이 불필요하여 응답 속도가 대단히 신속하고, 점등회로가 매우 간단하며, 방전용 기체 및 필라멘트를 사용하지 않으므로 내충격성이 크고 안전하며 환경오염 유발 요인이 적고, 고(高)반복 펄스 동작이 가능하며, 시신경의 피로가 덜하고, 풀 칼라의 구현이 가능하다는 장점이 있으므로, 고급 실내외 조명용으로 널리 사용되고 있으며, 특히 종래 LED의 일반적인 문제점이었던 저휘도 문제를 개선한 고휘도 LED가 상업적 규모로 시판됨으로 인하여 그 용도 및 사용처는 급속히 확대되고 있다.
특히 백색 LED는 실내외 조명용으로 매우 유용하므로 그 사용 빈도는 급격히 증대되고 있으며, 종래의 백열전구 및 형광등 시장을 급속히 축출하여 오래지 않아 조명 시장을 석권하게 될 것으로 예상되고 있다.
종래 이러한 LED 전구용 벌브(bulb) 내지 3차원 커버(cover)로서는 주로 높은 강도를 가지는 경질의 내열성 폴리카보네이트 수지가 사용되어 왔으며, 폴리카보네이트 수지는 일반적으로 블로(blow) 성형이 용이하지 않으므로 성형 후 이형 이 가능하도록 하기 위해서는 반구 형태를 넘어서는 구형으로는 제작할 수 없다는 문제점이 있었으며, 안료와의 상용성도 양호한 것은 못되어 다양한 착색 형태로 제작하기가 용이하지 않다는 문제점이 있는 외에, 부주의나 진동 등에 의한 낙하 충격이나 외부 충격에 의해 파손되거나 사람이 다칠 우려가 있었으며, 청소를 위한 분해 및 체결이 그다지 용이하지 않다는 문제점이 있었고, 비록 불가능한 것은 아닐지라도 미세 성형성이 충분히 만족스럽지 못하므로 그 외표면 및/또는 내표면에 음각 또는 양각의 다양한 패턴을 형성하기가 용이하지 않다는 문제점이 있었으므로 수요자 및 시장의 다양한 기대에 부응하는 각종 조명 효과를 부여하기 곤란하였음과 아울러, 상대적으로 고가라는 문제점이 있었다.
한편, 한국등록특허 제0817341호(등록일: 2008.03.20.)는 복수의 형광등이 체결되는 램프 홀더의 하방에 체결되는 평판 상 램프 커버로서 예비 성형, 프레스 성형 및, 열 성형을 거쳐 제조되는 실리콘 커버를 제안하고 있다.
상기한 실리콘 커버는 연질 특성을 지니므로 파손이나 손상의 우려가 없는 점이 장점이기는 하지만, 평판 형태의 유지를 위하여 직물, 유리 섬유, 또는 금속재와 같은 내부 강화재를 프레스 성형 시 포함시키고 있다.
그러나 상기한 실리콘 커버는 가교성 실리콘 레진 중 분자 내에 불포화결합을 도입함과 아울러 유리섬유, 무기충전제(filler), 경화제(硬化劑)를 혼합하여 압축성형에 의해 가열 경화시킨 성형품에 관한 것으로서 실리콘 고무에 관한 것이 아님은 물론, 램프 자체의 커버가 아닌 어디까지나 램프 홀더에 대한 커버이고, 평판 상이며, 광학적 특성을 향상시키기 위하여 커버의 외표면이나 내표면에 미세 요철을 형성하고 있는 것도 아니고, 형광등과는 달리 고휘도로 인한 눈부심 현상이 강하여 커버 자체가 광확산성을 가져야 하는 LED 조명 램프에 관한 것도 아니라는 점에서 기본 소재의 동일성을 제외하고는 본원 발명과 직접적인 관련성은 전혀 없다.
따라서 본 발명의 첫 번째 목적은 파격적 발상의 전환을 통한 연질의 실리콘 벌브(bulb)를 채택함으로써 온화하고 부드러운 질감 및 조명감을 나타내는 전혀 새로운 감성 특성의 발현이 가능한 높은 경제성을 지니는 LED 전구용 연질 실리콘 벌브를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 두 번째 목적은 내열성이 우수하고, 눈부심(光輝: glare) 현상을 효과적으로 완화시켜 보다 온화하고 안락한 조명을 얻을 수가 있는 LED 전구용 연질 실리콘 벌브를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 세 번째 목적은 반구체로부터 구체에 이르기까지의 다양한 형태로의 성형이 가능한 LED 전구용 연질 실리콘 벌브를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 네 번째 목적은 다양한 착색 효과를 용이하게 부여할 수가 있는 LED 전구용 연질 실리콘 벌브를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다섯 번째 목적은 부주의나 진동 등에 의한 낙하 충격이나 외부 충격에도 파손되지 않고 외부 충격을 효과적으로 완화시킬 수 있어 높은 안전성을 지니는 LED 전구용 연질 실리콘 벌브를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 여섯 번째 목적은 연질이므로 누구나 간단하고 용이하게 분리하여 내부의 이물질을 청소 후 다시 체결할 수 있으므로 높은 사용 편의성을 가지는 LED 전구용 연질 실리콘 벌브를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일곱 번째 목적은 표면 패턴에 의해 수요자 및 시장의 다양한 기대에 부응하는 각종 조명 효과를 부여할 수가 있는 LED 전구용 연질 실리콘 벌브를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 여덟 번째 목적은 사용자의 기호 또는 상황에 따라 패턴 형성면을 간단하고도 용이하게 역전(逆轉)시킬 수가 있는 LED 전구용 연질 실리콘 벌브를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 아홉 번째 목적은 전술한 제반 목적에 따른 LED 전구용 연질 실리콘 벌브를 가지는 LED 전구를 제공하기 위한 것이다.
상기한 본 발명의 첫 번째 내지 여섯 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 양태(樣態)에 따르면, 실리콘(silicone) 65~99.9중량%, 바람직하게는 82~99중량%와, 평균 입경 0.2~50㎛, 바람직하게는 0.5~5㎛, 특정하게는 1.0~3.5㎛의 광확산체(light diffusing beads) 0.1~35중량%, 바람직하게는 1~18중량%, 특정하게는 1~3중량%로 구성되고, 일단에 네크와 개구가 형성된 구(球) 형상의 램프 커버로서 백열전구와 유사한 형태를 가지는 LED 전구용 연질(軟質) 실리콘 벌브(soft silicone bulb)가 제공된다.
상기한 본 발명의 첫 번째 내지 여섯 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 다른 바람직한 일 양태에 따르면, 전술한 양태에 있어서 조명색 변환용 형광체를 0.1~30중량%, 바람직하게는 1.0~8중량% 더욱 포함하는 LED 전구용 연질 실리콘 벌브가 제공된다.
상기한 본 발명의 첫 번째 내지 여섯 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 바람직한 일 양태에 따르면, 전술한 양태에 있어서 안료를 0.01~3.0중량%, 바람직하게는 0.1~1.0중량% 더욱 포함하는 LED 전구용 연질 실리콘 벌브가 제공된다.
상기한 본 발명의 첫 번째 내지 여섯 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 바람직한 일 양태에 따르면, 전술한 양태에 있어서 상기한 연질 실리콘 벌브가 상기한 네크의 단부에 플랜지를 가지는 LED 전구용 연질 실리콘 벌브가 제공된다.
상기한 본 발명의 일곱 번째 및 여덟 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 양태에 따르면, 상기한 벌브 표면에 양각, 음각, 또는 양각과 음각의 패턴이 형성되어 있는 LED 전구용 연질 실리콘 벌브가 제공된다.
상기한 본 발명의 일곱 번째 및 여덟 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 양태에 따르면, 상기한 패턴 형성 벌브 표면이 내표면, 외표면, 또는 내표면 및 외표면인 LED 전구용 연질 실리콘 벌브가 제공된다.
상기한 본 발명의 일곱 번째 및 여덟 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 양태에 따르면, 상기한 양각 또는 음각의 패턴이 연속 또는 불연속의 원형, 타원형, 마름모, 사각형, 사디리꼴, 육각형, 팔각형, 또는 십자형의 도트(dot) 형태이거나, 또는 망상 형태, 또는 스트립(strip) 형태인 LED 전구용 연질 실리콘 벌브가 제공된다.
상기한 본 발명의 아홉 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 양태에 따르면, 나사형 소켓 또는 소켓 플러그와, 다수의 개구가 형성된 방열체와 램프 커버로서의 벌브를 가지는 백열전구와 유사한 형태를 가지는 LED 전구에 있어서, 전술한 벌브가 상기한 방열체의 저면에 압입식(끼움식), 접착식, 또는 파스너(fastener) 체결식으로 결합되어 있는 LED 전구가 제공된다.
본 발명에 따른 LED 전구용 연질 실리콘 벌브(soft silicone bulb) 및 그 엘이디 전구에 의하면, 파격적 발상의 전환을 통한 연질의 실리콘 벌브(bulb)를 채택함으로써 온화하고 부드러운 질감 및 조명감을 나타내는 전혀 새로운 감성 특성의 발현이 가능함과 아울러, 높은 경제성을 지니며, 실리콘 고유의 우수한 성형성을 살려 그 외표면 및/또는 내표면에 음각 또는 양각의 다양한 패턴을 형성함으로써 수요자 및 시장의 다양한 기대에 부응하는 각종 조명 효과를 부여할 수 있음은 물론, 반구를 초과하는 구 형태로의 성형이 가능하며, 또한 다양한 안료와의 상용성이 높으므로 다양한 착색 효과를 용이하게 부여할 수가 있음과 아울러, 부주의나 진동 등에 의한 낙하 충격이나 외부 충격에도 파손되지 않고 외부 충격을 효과적으로 완화시킬 수 있으므로 안전성이 높으며, 내열성이 우수하고, 눈부심 현상을 효과적으로 완화시켜 보다 온화하고 안락한 조명을 얻을 수가 있으며, 또한 연질이므로 누구나 간단하고 용이하게 분리하여 내부의 이물질을 용이하게 청소 후 다시 체결할 수 있으므로 사용 편의성이 높다.
도 1a 및 도 1b는 각각 본 발명의 바람직한 일 양태에 따른 연질 실리콘 벌브가 적용된 엘이디 전구의 사시도 및 측면도이고, 도 1c는 연질 실리콘 벌브의 일 예시도이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명의 다른 바람직한 일 양태에 따른 연질 실리콘 벌브가 적용된 엘이디 전구의 사시도 및 측면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 바람직한 일 양태에 따른 연질 실리콘 벌브가 적용된 엘이디 전구의 측면도이다.
도 4의 (a) 내지 (f)는 도 1c의 "A"부 확대 단면도이다.
먼저, 본 발명의 명세서 전반에 걸쳐 사용되는 "벌브(bulb)"라는 용어는 종래의 백열전구와 유사한 형태학적 특징을 지니는 LED 전구의 전면부(달리 표현하자면 저면부)에 장착되는 구 형상의 커버를 지칭하며, 그 형태는 돔형, 반구형, 또는 구형을 포함하는 둥근 형태를 모두 포함하는 의미임은 물론이며, 그 외 다각형 형태의 3차원적 입체 형상을 지니는 형태를 의도적으로 배제하는 것이 아님은 당연하며, 통상의 LED 전구에서 벌브로서의 기능을 수행하는 것이라면 이 또한 포함하는 넓은 의미로 이해되어져야만 한다.
또한 본 발명의 명세서 전반에 걸쳐 사용되는 "연질(soft)"이라는 용어는 인간의 촉수로 촉압(觸壓)할 때 탄성을 지녀 그 외관적 형태가 변형될 수 있는 정도의 질감 및 부드러운 느낌을 주는 재질로서, 우수한 탄성률 및 영구 축소율을 보유하는 것을 의미하는 것으로 정의된다.
아울러 본 발명의 명세서 전반에 걸쳐 사용되는 "실리콘(silicone)"이라는 용어는 규소(silicon) 중합체로서 그 중합도 차이에 따라 실록산 단위체 5,000 미만의 저중합도 선상 폴리올가노실록산(polyorganosiloxane)으로 이루어지는 액상 실리콘 고무(LSR: liquid silicone rubber)와 실록산 단위체 5,000~10,000의 고중합도 선상 폴리올가노실록산으로 이루어지는 미러블(millable) 실리콘 고무의 탄성 경화체를 모두 포함하는 넓은 의미의 실리콘 고무를 의미한다.
상기한 액상 실리콘 고무는 다시 축합형 액상 실리콘 고무와 부가형 액상 실리콘 고무로 대별될 수 있으며, 다르게는 상기한 미러블 실리콘 고무와 일액형 또는 이액형의 부가형 액상 실리콘 고무로 이루어지는 가열 가류형(HTV: high Temperature Vulcanizing) 실리콘 고무와, 일액형 또는 이액형의 축합형 또는 부가형 액상 실리콘 고무로 이루어지는 실온 경화형(RTV: Room Temperature Vulcanizing) 액상 실리콘으로 대별되기도 한다.
구체적으로는 상기한 축합형 액상 실리콘 고무는 일액형 또는 이액형의 액상 실리콘 고무(1 or 2 component condensation curing type liquid silicone rubber)로 나뉘어 질 수 있고, 상기한 일액형의 축합형 액상 실리콘 고무는 공기 중에 방치하면 탈초산, 탈옥심, 탈알코올, 탈아세톤, 탈아민, 또는 탈아미드 축합 가교 반응이 진행되어 고무 탄성체가 얻어지는 타입이고, 축합형 2성분 타입 액상 실리콘 고무는 실리콘 주제(主劑)와 가교경화제의 2성분으로 제공되어 사용 직전에 혼합되면 탈알코올, 탈수소, 탈수, 탈하이드록시아민 가교 반응이 진행되어 양호한 심부 경화도를 나타내는 고무 탄성체가 얻어지는 타입으로서, 이들은 모두 실온에서 경화되기 때문에 실온 가류형 액상 실리콘에 속한다.
또한 상기한 부가형 액상 실리콘 고무(additional curing type liquid silicone rubber)는 촉매제를 이용하여 비닐기를 함유하는 폴리실록산과 Si-H 결합을 갖는 폴리실록산을 부가 반응시키는 하이드록실화 반응에 의하여 실록산 쇄를 가교시킴으로써 얻어지는 고무 탄성체로서, 상기한 가교 반응은 수분이 불필요하고 경화속도는 온도 의존성이 커서 온도의 상응에 따라 단시간에 경화되며, 백금 촉매의 종류나 양의 변화 또는 반응 억제제나 지연제를 사용함으로써 경화속도를 변화시킬 수 있다.
상기한 부가형 액상 실리콘 고무는 경화온도 100-200℃로의 가열에 의해 경화되는 가열 가류형(HTV: high Temperature Vulcanizing)과, 이액형 중 일부가 해당되는 실온 경화형(RTV: Room Temperature Vulcanizing)으로 분류될 수 있다.
전술한 바와 같은 실리콘 고무는 유기합성 고무의 주쇄를 이루는 C-C 결합 에너지 83 Kcal/mol에 비하여 Si-O 주쇄의 결합 에너지는 108 Kcal/mol로서 약 200℃의 우수한 내열성을 보유하며, 내한성 또한 우수하고, 대기 중의 산소, 오존, 자외선 등과 반응하여 균열을 발생케 하는 이중결합이 없으므로 내후성이 우수하며, 난연성이고 할로겐 원소를 함유하지 않으므로 연소 시 유독 가스의 발생이 거의 없으며, 넓은 온도 범위에서 압축과 변형에 대한 우수한 복원성을 보유한다는 장점이 있다.
본 발명에 있어서 실리콘이라는 용어는, 윤활제, 이형제, 소포제, 발수제, 표면 활제, 접착 방지제, 절연제 등으로써 널리 사용되는 순수 실리콘 오일이나 변성 실리콘 오일과 같은 주로 노말 타입의 디메틸 실리콘 오일을 포함하는 액상 실리콘이나, 가교도가 매우 높아 경화 후 단단한 피막을 형성하거나 또는 높은 경화도를 나타내는 니스 도료나 밀폐제 또는 잡착제 등에 주로 사용되는 좁은 의미의 가교성 실리콘 레진은 배제된다.
본 발명에 따른 LED 전구용 연질 실리콘 벌브는 기본적으로 실리콘(silicone: 즉 silicon polymer) 65~99.9중량%, 바람직하게는 82~99중량%와, 평균 입경 0.2~50㎛, 바람직하게는 0.5~5㎛, 특정하게는 1.0~3.5㎛의 광확산체(light diffusing beads) 0.1~35중량%, 바람직하게는 1~18중량%, 특정하게는 1~3중량%로 이루어진다.
여기서, 규소 중합체로서의 실리콘에 대해서는 용어의 정의에서 실리콘 고무임에 대하여 충분히 설명한 바 있으므로 이에 대한 부연은 생략하기로 하며, 그 첨가량은 전 중량 기준으로 65~99.9중량%, 바람직하게는 82~99중량%의 범위이다.
상기한 실리콘의 함량이 전체 중량 기준으로 65중량% 미만인 경우에는 투명성이 열등하게 되고 산란에 의한 후광 효과로 인하여 휘도가 지나치게 저하될 우려가 있으며 성형성이 열등해 질 우려가 있으므로 바람직하지 못하며, 역으로 99.9중량%를 초과하는 경우에는 고휘도로 인한 눈부심 현상의 완화 정도가 충분하지 못하게 되거나 또는 조명색 변환 효과가 미흡하게 될 우려가 있으므로 바람직하지 못하다.
상기한 광확산체의 예로써는, 실리카(silica: 굴절율 1.47), 알루미나(alumina: 굴절율 1.50~1.56), 글래스(glass: 굴절율 1.51), 탄산칼슘(CaCO3: 굴절율 1.51), 탈크(talc: 굴절율 1.56), 마이카(mica: 굴절율 1.56), 황산바륨(BaSO4: 굴절율 1.63), 산화아연(ZnO: 굴절율 2.03), 산화세슘(CeO2: 굴절율 2.15), 이산화티탄(TiO2: 굴절율 2.50~2.71), 산화철(2.90) 등의 무기계 광확산체; 또는 폴리아크릴레이트(polyacrylate: 굴절율 1.49), 폴리우레탄(polyurethane: 굴절율 1.51), 폴리에틸렌(polyethylene: 굴절율 1.54), 폴리프로필렌(polypropylene: 굴절율 1.46), 나일론(Nylon: 굴절율 1.54), 폴리스티렌(polystyrene: 굴절율 1.59), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate: 굴절율 1.49), 폴리카보네이트(polycarbonate: 굴절율 1.59) 등의 호모 중합체나 이들의 단량체의 공중합체 등과 같은 유기계 광확산체; 또는 이들의 임의의 혼합물을 들 수 있으나, 바람직한 것은 내열성 및 난연성 증대 측면에서 무기계 광확산체이다.
상기한 광확산체는 평균 입경 0.2~50㎛, 바람직하게는 0.5~5㎛, 특정하게는 1.0~3.5㎛인 것이 사용되며, 그 첨가량은 전 중량 기준으로 0.1~35중량%, 바람직하게는 1~18중량%, 특정하게는 1.0~3.0중량%이다.
광확산체의 평균 입경이 0.2㎛ 미만일 경우에는 투명성이나 투광성이 열등하게 될 우려가 있어 바람직하지 아니하며 역으로 50㎛를 초과하는 경우에는 조명광의 질감이 불만족스럽거나 또는 균일하지 못하게 될 우려가 있어 마찬가지로 바람직하지 못하다.
상기한 광확산체의 전 조성물에 대한 첨가량이 0.1중량% 미만에서는 눈부심 현상이 발생할 우려가 높아지므로 바람직하지 못하며, 역으로 35중량%를 초과하면 투명성이나 투광성이 열등하게 될 우려가 있음과 아울러 실리콘의 성형성을 열등하게 할 우려가 커지므로 역시 바람직하지 아니하다.
또한 본 발명에 따른 LED 전구용 연질 실리콘 벌브에는 경우에 따라 선택적으로 조명색 변환용 형광체를 0.1~30중량%, 바람직하게는 0.8~12중량%, 특정하게는 1.0~8중량% 더욱 포함시킬 수도 있다.
한편, 본 발명에 적용 가능한 조명색 변환용 형광체로서는, 청색 LED를 이용하는 LED 전구인 경우에는 당업계 공지의 YAG계 황색 형광체만을 이용할 수도 있으나, 바람직하게는 공지의 녹색 형광체 및 적색 형광체를 사용하는 것이 3파장의 자연스러운 백색광을 얻을 수도 있으며, 보라색 LED 또는 자외선 LED를 이용하는 LED 전구인 경우에는 공지의 녹색 형광체 및 적색 형광체와 청색 형광체를 사용할 수도 있다.
청색 LED와 YAG 황색 형광체를 사용할 경우 얻어지는 백색 LED는 Nichia 사가 개발한 (YGd)3Al5O12: Ce가 전형적이며 상기한 YAG 황색 형광체는 550~560㎚에서 여기(exciting)된다.
한편, 청색 LED(425㎚~475㎚ 파장 영역)를 이용하는 LED 전구인 경우, 녹색 형광체 및 적색 형광체와 청색 형광체로서는 당업계 공지의 다양한 것들이 사용될 수 있기는 하지만 430㎚~480㎚의 파장 영역에서 여기될 수 있는 적색 형광체의 예로서는 Y2O2S:Eu,Gd, Li2TiO3: Mn, LiAlO2: Mn, 6MgO · As2O5:Mn4 +, 또는 3.5MgO · 0.5MgF2 · GeO2: Mn4 + 등을 들 수 있으며, 515㎚~520㎚의 파장 영역에서 여기될 수 있는 녹색 형광체의 예로서는 ZnS:Cu,Al, Ca2MgSi2O7:Cl, Y3(GaxAl1-x)5O12: Ce(0<x<1), La2O3 11Al2O3: Mn, Ca8Mg(SiO4)4Cl2: Eu, Mn 등을 들 수 있다.
청색 LED와 적색 및 녹색 형광체를 이용하면 본 발명에 따른 LED 전구용 연질 실리콘 벌브를 이용하면, 청색 LED로부터의 청색광이 LED 전구용 연질 실리콘 벌브 중에 포함된 적색 및 녹색형광체 혼합물을 여기시켜 3 파장 백색 LED 조명광을 조사하게 된다.
또한, 상기한 청색 LED 칩에 의해 여기될 수 있는 적색 및 녹색 형광체는 산화물 형태로서 안정성이 크고 연장된 수명을 갖는다.
본 발명에 있어서는 상기한 녹색 형광체와 적색 형광체를 적절한 비율로 혼합하여 직간접적으로 청색 LED 칩에 직접 코팅하여 3 파장 백색광을 얻는 것이 아니라, LED 와는 직접적인 관련이 없이 그에 별도의 부재(member)로서 장착되는 연질 실리콘 벌브에 의해 3 파장 백색광을 얻는 것임을 유의할 필요가 있다.
상기한 적색 및 녹색 형광체 중 적색 형광체는 발광 피크 파장이 약 659㎚일 경우에는 Li2TiO3:Mn이 바람직하며, 발광 피크 파장이 약 670㎚일 경우에는 LiAlO2:Mn이 바람직하고, 발광 피크 파장이 약 650㎚일 경우에는 6MgO · As2O5:Mn4 +이 바람직하며, 발광 피크 파장이 약 650㎚일 경우에는 3.5MgO · 0.5MgF2 · GeO2:Mn4 +이 바람직하다.
상기한 적색 및 녹색 형광체 중 녹색 형광체는 발광 피크 파장이 약 520㎚일 경우에는 La2O3 · 11Al2O3: Mn이 바람직하고, 발광 피크 파장이 약 516㎚일 경우에는 Y3(GaxAl1-x)5O12: Ce(0<x<1)이 바람직하며, 발광 피크 파장이 약 515㎚일 경우에는 Ca8Mg(SiO4)4Cl2: Eu, Mn이 바람직하다.
상기한 녹색 형광체와 적색 형광체는 다양한 비율로 혼합될 수 있으며 분홍 또는 청백색과 같은 중간색의 조명광을 형성할 수도 있다. 한편, 상기한 청색 LED 칩은 InGaN형, SiC형 또는 ZnSe형일 수 있다.
한편, 보라색 LED 또는 자외선 LED를 사용하는 경우에는, 본 발명에 따른 연질 실리콘 벌브 중에 상기한 녹색 형광체와 적색 형광체 외에, 청색 형광체로서 BaMgAl10O17 또는 (Sr,Ca,BaMg)10(PO4)6Cl2:Eu를 포함시킬 수 있다.
상기한 적색, 청색 및 녹색 형광체의 적절한 배합에 의해 백색광 또는 다양한 색상의 광이나 또는 색 온도가 상이한 다양한 광을 얻을 수가 있다.
얻어지는 백색광은 적색, 청색 및 녹색 형광체의 적절한 배합에 의해 수요자의 요구에 따라 3200~7500K 범위 내에서 적절히 조절될 수 있음은 물론이다.
상기한 적색 형광체, 청색 형광체, 녹색 형광체, 또는 이들의 조합물의 함량은 전 조성물 중량 기준으로 0.1~30중량%, 바람직하게는 0.8~12중량%, 특정하게는 1.0~8중량%이며, 청색 LED에 대하여 적색 형광체와 녹색 형광체를 사용할 경우 그 중량 비율은 1:0.2~1.2의 비율, 바람직하게는 1:0.3~0.8의 비율이며, 보라색 LED 또는 자외선 LED에 대하여 적색 형광체, 청색 형광체 및, 녹색 형광체를 사용할 경우의 그 중량 비율도 1:0.2~1.2:0.2~1.2의 비율, 바람직하게는 1:0.3~0.8:0.3~0.8의 비율이다.
상기한 형광체의 함량은 첨가될 경우, 전 중량 기준으로 0.1중량% 미만인 경우에는 만족스러운 백색광이 얻어지지 않을 우려가 있으며 역으로 30중량%를 초과하면 휘도가 지나치게 저하될 우려가 있음과 아울러 경제적이지 못하므로 바람직하지 못하다.
또한 필요하다면 조명색과 같은 기호도에 따라 무기 또는 유기 안료를 0.01~3.0중량%, 바람직하게는 0.1~1.0중량% 포함시킬 수도 있다.
이러한 안료의 예로서는 니트로계 안료, 아조계 안료, 인단트렌계 안료, 티오인디고계 안료, 페릴렌계 안료, 디옥사진계 안료, 퀴나트리돈계 안료, 프탈로시아닌계 안료, 퀴노프탈론계 안료 공지된 다양한 종류를 사용할 수 있으며, 예컨대, 따뜻한 느낌을 주는 황색 안료의 경우로서는 모노아조, 디아조, 나프탈아조벤젠, 황벽, 황련 또는 이들의 임의의 혼합 안료를 들 수 있으나, 이는 어디까지나 본 발명에 있어서 선택적이다.
이하, 본 발명에 관하여 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 1a 및 도 1b는 각각 본 발명의 바람직한 일 양태에 따른 연질 실리콘 벌브(1)가 적용된 엘이디 전구(10)의 사시도 및 측면도이고, 도 1c는 연질 실리콘 벌브(1)의 일 예시도로서 함께 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 LED 전구용 연질 실리콘 벌브(1)는 반구 내지 구 형태의 본체로서의 구체(2)와 상기한 구체(2)의 일단에 형성된 네크(3)와, 필요하다면 상기한 네크(3)의 단부에 형성되는 플랜지(4)를 구비할 수도 있다.
상기한 LED 전구용 연질 실리콘 벌브(1)의 조성에 대해서는 이미 상세히 언급한 바 있으므로 이에 대한 부연은 생략하기로 한다.
본 발명에 따른 LED 전구용 연질 실리콘 벌브(1)가 적용된 LED 전구(10)의 내부 구조는 모두 공지이며, 도시된 예에서는 나사형 소켓(11)과 다수의 방열용 개구(14)를 가지는 방열체(13)를 가지며, 상기한 방열체의 저부에는 PCB 와 LED 칩(미도시), 그리고 구동부(미도시)가 장착되나 이에 관한 사항은 공지이므로 이에 대한 부연은 생략하기로 한다.
도시된 예에서는 본 발명에 따른 LED 전구용 연질 실리콘 벌브(1)의 내외표면이 평활면으로 형성되어 있는 경우를 예시하고 있다.
본 발명에 따른 LED 전구용 연질 실리콘 벌브(1)는 나사형 소켓(11) 또는 소켓 플러그(도 2a 및 도 2b에서의 도면부호 12 참조)와, 다수의 개구(14)가 형성된 방열체(13)를 가지는 LED 전구(10)의 방열체(13) 저면에 압입식(끼움식), 접착식, 또는 다양한 공지의 체결 수단에 의한 파스너(fastener) 체결식으로 결합될 수 있음은 물론이다.
이어서, 도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명의 다른 바람직한 일 양태에 따른 LED 전구용 연질 실리콘 벌브(1a)가 적용된 엘이디 전구(10)의 사시도 및 측면도로서, 도시된 예에서는 본 발명에 따른 LED 전구용 연질 실리콘 벌브(1a)의 외표면에 양각 패턴(5)이 원형 도트 형상으로 다수 형성된 경우를 예시하고 있음을 제외하고는 그 기본 구성 및 조성은 도 1a 내지 도 1c의 경우와 본질적으로 동일하다.
도 3은 본 발명의 또 다른 바람직한 일 양태에 따른 연질 실리콘 벌브(1b)가 적용된 엘이디 전구(10)의 측면도로서, 도 2a 및 도 2b의 경우와 비교할 때 연질 실리콘 벌브(1b)의 외표면에 망상(網狀)을 이루도록 경위로 다수의 미세 돌출 스트립으로 형성된 패턴(5)을 가지는 점을 제외하고는 본질적으로 동일한 경우를 나타내고 있다.
본 발명에 따른 LED 전구용 연질 실리콘 벌브(1a,1b)에 형성되는 패턴(5)은 상기한 LED 전구용 연질 실리콘 벌브(1a,1b)의 내표면, 외표면, 또는 내외표면 모두에 양각, 음각, 또는 양각과 음각의 혼합형으로 형성될 수 있음은 물론이며, 상기한 양각 또는 음각의 패턴은 연속 또는 불연속의 원형, 타원형, 마름모, 사각형, 사디리꼴, 육각형, 팔각형, 또는 십자형의 도트(dot) 형태이거나, 또는 망상 형태, 또는 스트립(strip) 형태일 수 있으며, 그 구체적인 형상 및 형태학적 등고선(contour), 분포, 밀도, 크기 등은 본 발명에 있어 제한적이거나 절대적인 사항이 아니라 임의 선택적 사항에 불과하며 이러한 사항에 있어서의 다양한 변형이나 수정은 모두 본 발명의 영역 내이다.
도 4의 (a) 내지 (f)는 각각 도 1c의 "A"부 확대 단면 예시도로서, (a)의 경우는 반구형 외부 양각 패턴(5a)이 LED 전구용 연질 실리콘 벌브(1a,1b)의 외표면에만 불연속적으로 형성된 경우를 예시하고 있으며, (b)의 경우는 반구형 내부 양각 패턴(5c)이 LED 전구용 연질 실리콘 벌브(1a,1b)의 내표면에만 불연속적으로 형성된 경우를 예시하고 있고, (c)의 경우는 반구형 외부 양각 패턴(5a)과 반구형 내부 양각 패턴(5c)이 LED 전구용 연질 실리콘 벌브(1a,1b)의 내표면과 외표면의 동일 개소마다에 불연속적으로 형성된 경우를 예시하고 있으며, (d)의 경우는 반구형 외부 양각 패턴(5a)과 반구형 내부 양각 패턴(5c)이 LED 전구용 연질 실리콘 벌브(1a,1b)의 내표면과 외표면의 서로 상이한 개소에 교호적(交互的)으로 불연속적으로 형성된 경우를 예시하고 있고, (e)의 경우는 반구형 내부 음각 패턴(5d)이 LED 전구용 연질 실리콘 벌브(1a,1b)의 내표면에만 불연속적으로 형성된 경우를 예시하고 있으며, (f)의 경우는 반구형 외부 음각 패턴(5b)이 LED 전구용 연질 실리콘 벌브(1a,1b)의 외표면에만 불연속적으로 형성된 경우를 예시하고 있다.
상기한 도 4의 각 경우는 본 발명의 LED 전구용 연질 실리콘 벌브(1a,1b)에 적용 가능한 양각 및/또는 음각 패턴의 예시에 불과하며, 도시된 예 외에도 다양한 변화 및 수정이 가능함은 전술한 바와 같으며 이 또한 본 발명의 영역 내임은 물론이다.
본 발명에 따른 LED 전구용 연질 실리콘 벌브(1,1a,1b)의 제조는 평활면인 경우에는 실온 경화형의 축합형 또는 부가형의 액상 실리콘을 맨드렐에 스핀 코팅하는 것에 의하여 간단하고도 용이하게 형성할 수 있으며, 또는 내표면 또는 외표면 중 어느 일면에만 양각 또는 음각 패턴이 형성되는 경우에는 블로 성형에 의해 외표면에 양각 또는 음각 패턴을 형성한 다음, 외표면에 양각 또는 음각 패턴을 형성한 그 상태 그대로 사용하거나 또는 탄성력을 이용하여 간단히 뒤집음으로써 외표면은 평활하고 내표면에 양각 또는 음각 패턴이 위치하도로 전도시킨 상태로 사용할 수 있고, 또는 사출 성형에 의하여 내표면 또는 외표면만에 또는 내외표면 모두에 양각 또는 음각 패턴을 형성할 수도 있다.
이상, 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 예증하기 위한 것일 뿐 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니며, 당업자에 있어서는 본 발명의 요지 및 범위를 일탈하는 일 없이도 다양한 변화 및 수정이 가능함은 물론이며 이 또한 본 발명의 영역 내이다.
1,1a,1b: 본 발명에 따른 엘이디 전구용 연질 실리콘 벌브
2: 구체 3: 네크
4: 플랜지 5: 패턴
5a: 외부 양각 패턴 5b: 외부 음각 패턴
5c: 내부 양각 패턴 5d: 내부 음각 패턴
10: 엘이디 전구
11: 나사형 소켓 12: 소켓 플러그
13: 방열체 14: 개구

Claims (9)

  1. 실리콘(silicone(silicon polymer)) 65~99.9중량%와;
    평균 입경 0.2~50㎛의 광확산체(light diffusing beads) 0.1~35중량%로 구성되고:
    일단에 네크와 개구가 형성된 구(球) 형상의 램프 커버로서 백열전구와 유사한 형태를 가지는
    LED 전구용 연질(soft) 실리콘 벌브(bulb).
  2. 제1항에 있어서, 조명색 변환용 형광체가 0.1~30중량% 더욱 포함되어 있는 LED 전구용 연질 실리콘 벌브.
  3. 제1항에 있어서, 안료가 0.01~3.0중량% 더욱 포함되어 있는 LED 전구용 연질 실리콘 벌브.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기한 연질 실리콘 벌브가 상기한 네크의 단부에 형성되는 플랜지를 가지는 LED 전구용 연질 실리콘 벌브.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기한 벌브 표면에 양각, 음각, 또는 양각과 음각의 패턴이 형성되어 있는 LED 전구용 연질 실리콘 벌브.
  6. 제5항에 있어서, 상기한 패턴이 형성된 벌브 표면이 내표면, 외표면, 또는 내표면 및 외표면인 LED 전구용 연질 실리콘 벌브.
  7. 제5항에 있어서, 상기한 양각 또는 음각의 패턴이 연속 또는 불연속의 원형, 타원형, 마름모, 사각형, 사디리꼴, 육각형, 팔각형, 또는 십자형의 도트(dot) 형태이거나, 또는 망상(網狀) 형태, 또는 스트립(strip) 형태인 LED 전구용 연질 실리콘 벌브.
  8. 제1항에 있어서, 상기한 실리콘이 가열가류형(HTV: high Temperature Vulcanizing) 또는 실온경화형(RTV: Room Temperature Vulcanizing)의 액상 실리콘 고무(LSR: liquid silicone rubber) 또는 실록산 단위체 5,000~10,000의 미러블(millable) 실리콘 고무인 LED 전구용 연질 실리콘 벌브.
  9. 나사형 소켓 또는 소켓 플러그와, 다수의 개구가 형성된 방열체와, 램프 커버로서의 벌브를 가지는 백열전구와 유사한 형태를 가지는 LED 전구에 있어서,
    상기한 벌브가 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 LED 전구용 연질 실리콘 벌브이고 상기한 방열체의 저면 내주연부에 압입식, 접착식, 또는 파스너 체결식으로 결합되어 있는 LED 전구.
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