KR101433319B1 - Led 실내 조명등 - Google Patents

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김성기
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Abstract

본 발명은 LED 모듈의 배치를 이용하여 광효율을 크게 향상시킬 수 있는 동시에 LED 모듈의 발열현상을 효율적으로 방지할 수 있는 LED 실내 조명등에 관한 것이다. 본 발명의 일례와 관련된 LED 실내 조명등은, 길이방향으로 긴 형상으로 이루어진 프레임(20), 상기 프레임(20)의 하면에 상기 길이방향을 따라 형성된 PCB 삽입홈(21), 일면에 복수의 LED 패킷(105)이 설치되어 상기 PCB 삽입홈(21)에 체결되는 PCB(22), 상기 프레임(20)의 상면에 형성되어 복수의 LED 모듈(110)에서 발생되는 열을 외부로 방출하는 히트싱크(30), 일면의 하부에 상기 프레임(20)의 일단의 적어도 일부가 결합될 수 있는 제 1 프레임 결합홈(41)이 형성되고 상면이 상기 천장에 고정되는 제 1 고정부재(40) 및 일면의 하부에 상기 프레임(20)의 타단의 적어도 일부가 결합될 수 있는 제 2 프레임 결합홈(51)이 형성되고 상면이 상기 천장에 고정되는 제 2 고정부재(50)를 포함하되, 상기 PCB(22)는 상기 길이방향으로 긴 형상으로 이루어지고, 상기 PCB(22)의 일면에 설치된 복수의 LED 패킷(105)은 상기 길이방향을 따라 배열되며, 상기 복수의 LED 패킷(105) 각각에는 상기 복수의 LED 모듈(110)이 상기 길이방향을 따라 배열되고, 상기 히트싱크(30)는 결정화 핵제와 PLA(Poly Lactic Acid) 소재를 이용하여 제조된 생분해성 복합 플라스틱으로 이루어질 수 있다.

Description

LED 실내 조명등{LED INDOOR LIGHTING APPARATUS}
본 발명은 LED 실내 조명등에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LED 모듈의 배치를 이용하여 광효율을 크게 향상시킬 수 있는 동시에 LED 모듈의 발열현상을 효율적으로 방지할 수 있는 LED 실내 조명등에 관한 것이다.
각종 조명, 디스플레이 등에 사용되는 발광 다이오드(LED)는 반도체에 전압을 가할 때 생기는 전자와 정공의 결합에 의한 발광현상(전기장 발광이라고도 함)을 이용하여 빛을 발생시키는 소자이다.
이러한, LED의 응용 분야로는 일반 표시 장치에서 디스플레이의 백라이트용 발광원은 물론 백열 전구나 형광 램프, 가로등을 대체할 수 있는 차세대 조명 설비로 점차 그 활용범위가 확대되고 있다.
특히, LED를 이용하는 LED 조명등은 다른 조명등의 광원에 비해 에너지 절감 효과가 뛰어나고 반영구적으로 사용할 수 있어 차세대 광원으로 인식되고 있다.
또한, 최근에는 LED 조명등에 사용되는 LED의 휘도가 낮은 문제점이 크게 개선되고 있어서, LED를 응용한 응용 시장이 산업 전반으로 확산하여 본격적인 LED 시대를 예고하고 있다.
그러나, 이와 같이 사용이 증가추세에 있는 LED는 직진성이 강하기 때문에 이러한 LED를 종래의 형광등과 같은 직관등에 적용하는 경우에 다수의 점광원이 배열되는 형태가 되어 LED의 빛을 확산시키는 확산부가 필요하게 됨으로써 전체적인 광효율이 좋지 못하고, 그렇기 때문에 LED의 빛을 확산시키는 확산부의 제조비도 함께 상승하는 문제점이 있었다.
또한, 점광원에 의해 부분적으로 발열이 집중됨으로써 전체적인 LED 등의 방열이 효과적으로 이루어지지 못한 문제점이 있었으며, 방열을 위한 추가적인 방열판의 두께가 두꺼워짐으로써 제품의 경량화가 어렵고, 전제적이 완제품의 생산성이 경감되는 문제점이 있었다.
또한, 점광원으로 구성되는 직광등 등에서는 직관등의 폭을 좁히는 것에 한계가 있고, 이로 인하여 LED에 결합되는 인쇄회로기판의 면적도 함께 증가함에 따라 제품 전체 부피의 증가 및 생산 비용이 증가되는 문제점이 있었다.
한편, 일반적으로 LED는 주변온도에 민감하게 광도가 변화한다는 단점을 가지고 있으며, 높은 온도에서는 수명이 단축되는 문제점을 가지고 있다. 이러한 LED는 일반적인 환경에서의 수명은 10년으로 보고 있으나, 주차장 등 어두운 실내에서 주로 사용되는 고휘도 LED는 더 큰 발열 문제를 안고 있으며, 특히 다수의 LED가 사용되는 환경에서는 발열문제를 해결하지 않을 경우 LED의 수명이 매우 짧아지는 문제점이 있었다.
이에 따라, LED에 의한 조명의 효율성을 증진시키면서 LED에서 발생되는 열을 외부로 효율적으로 방출할 수 있고 안정적인 사용을 제공할 수 있는 LED 실내 조명등의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-1023961호 대한민국 등록특허 제10-0896768호
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, LED 모듈의 배치를 이용하여 광효율을 크게 향상시킬 수 있는 동시에 LED 모듈의 발열현상을 효율적으로 방지할 수 있는 LED 실내 조명등을 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.
구체적으로, 본 발명은 복수의 LED 모듈을 프레임에 길이방향으로 배열되도록 함으로써 조명의 효율을 대폭 향상시킬 수 있고, 소형으로 제작 가능하며, 조명장치의 제조비용을 절감시킬 수 있고, LED 구동에 따른 발열 현상을 완화시킬 수 있는 LED 실내 조명등을 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 친환경적인 PLA 소재를 이용하여 방사율과 절연기능이 우수한 히트싱크를 구현하는 LED 실내 조명등을 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 복수의 LED 모듈을 히트싱크에 형성된 복수의 리브를 따라 위치하도록 배열함으로써 LED 모듈에서 발생되는 열을 외부로 용이하게 방출할 수 있는 LED 실내 조명등을 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 발열현상으로 인하여 LED 모듈의 수명이 단축되는 현상을 효과적으로 방지하고, LED 모듈의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 LED 실내 조명등을 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 방수부재를 설치하여 외부에서 직접 유입되는 수분 및 외부와 연결된 전선을 따라서 유입될 수 있는 수분을 차단함으로써 전원 공급부의 안정성을 증진시킬 수 있는 LED 실내 조명등을 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
실내 천장에 설치되는 LED 실내 조명등에 있어서, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일례와 관련된 LED 실내 조명등은, 전원공급부(900), 길이방향으로 긴 형상으로 이루어진 프레임(20), 상기 프레임(20)의 하면에 상기 길이방향을 따라 형성된 PCB 삽입홈(21), 일면에 복수의 LED 패킷(105)이 설치되고 상기 복수의 LED 패킷(105)이 설치된 일면이 상기 프레임(20)의 하부를 향하도록 상기 PCB 삽입홈(21)에 체결되는 PCB(22), 상기 프레임(20)의 상면에 형성되어 복수의 LED 모듈(110)에서 발생되는 열을 외부로 방출하는 히트싱크(30), 일면의 하부에 상기 프레임(20)의 일단의 적어도 일부가 결합될 수 있는 제 1 프레임 결합홈(41)이 형성되고 상면이 상기 천장에 고정되는 제 1 고정부재(40) 및 일면의 하부에 상기 프레임(20)의 타단의 적어도 일부가 결합될 수 있는 제 2 프레임 결합홈(51)이 형성되고 상면이 상기 천장에 고정되는 제 2 고정부재(50)를 포함하되, 상기 길이방향은 상기 프레임(20)의 일단으로부터 상기 프레임(20)의 타단을 향하는 방향이고, 기 복수의 LED 모듈(110)은 상기 전원공급부(900)로부터 전원을 공급받아 상기 프레임(20)의 하부를 향하여 빛을 조사하며, 상기 PCB(22)는 상기 길이방향으로 긴 형상으로 이루어지고, 상기 PCB(22)의 일면에 설치된 복수의 LED 패킷(105)은 상기 길이방향을 따라 배열되며, 상기 복수의 LED 패킷(105) 각각에는 상기 복수의 LED 모듈(110)이 상기 길이방향을 따라 배열되고, 상기 히트싱크(30)는 결정화 핵제와 PLA(Poly Lactic Acid) 소재를 이용하여 제조된 생분해성 복합 플라스틱으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 결정화 핵제는, 활성탄의 기공에 나노은을 침투시켜 건조하고, 상기 건조된 활성탄에 에폭시수지를 침투시켜 표면 코팅하며, 상기 코팅된 활성탄을 열경화함으로써 생성될 수 있다.
또한, 상기 히트싱크(30)는, 돌출부(32)와 인입부(33)를 포함하는 물결 형상을 이루며 상기 프레임(20)의 상면에 돌출 형성된 복수의 리브(31)를 더 포함하고, 상기 복수의 리브(31) 각각은 상기 길이방향으로 이어지는 배열을 이루고, 상기 복수의 리브(31)가 이루는 배열은 상기 복수의 LED 모듈(110)의 배열을 따라 위치하도록 배치되며, 상기 복수의 LED 모듈(110) 각각은 상기 돌출부(32)의 중앙에 인접하게 위치하도록 이루어질 수 있다.
또한, 상기 히트싱크(30)는, 중공으로 이루어지거나 열전도율이 기 설정된 수치 이상인 물질로 이루어진 열전달층(34)을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 프레임(20)의 하면을 덮도록 상기 프레임(20)의 하면에 체결됨으로써 상기 PCB(22)를 보호하는 커버부(60)를 더 포함하되, 상기 커버부(60)는 상기 복수의 LED 모듈(110)에서 조사되는 빛을 확산시키거나 상기 복수의 LED 모듈(110)에서 조사되는 빛의 투과량을 조절할 수 있다.
또한, 상기 PCB(22)와 상기 프레임(20)의 하면 사이에 개재되고, 유리 분말의 Si기와 수지의 히드록시기가 탈수축합 또는 수소결합으로 다중 연결된 복합 수지인 연결층을 더 포함하되, 상기 연결층을 이용하여 상기 복수의 LED 모듈(110)에서 발생되는 열의 전도성을 향상시킬 수 있다.
또한, 제 1 고정부재(40) 및 제 2 고정부재(50) 중 적어도 하나와 상기 천장이 고정되는 각도를 조절하여 상기 프레임(20)의 하부를 향하여 조사되는 빛의 양을 조절할 수 있다.
또한, 상기 제 1 고정부재(40)의 일면에 결합되고 제 1 홈(43)이 형성되어 있어 상기 제 1 고정부재(40)의 내외를 연결하는 제 1 전선이 관통될 수 있는 제 1 캡(42), 상기 제 2 고정부재(50)의 일면에 결합되고 제 2 홈(53)이 형성되어 있어 상기 제 2 고정부재(50)의 내외를 연결하는 제 2 전선이 관통될 수 있는 제 2 캡(52), 상기 제 1 캡(42)과 결합 가능하고 상기 제 1 캡(42)의 제 1 홈(43)에 대응되는 위치에 제 1 밀폐홈(45)이 형성되어 상기 제 1 전선이 관통될 수 있는 제 1 방수부재(44) 및 상기 제 2 캡(52)과 결합 가능하며 상기 제 2 캡(52)의 제 2 홈(53)에 대응되는 위치에 제 2 밀폐홈(55)이 형성되어 상기 제 2 전선이 관통될 수 있는 제 2 방수부재(54)를 더 포함하고, 제 1 방수부재(44) 및 제 2 방수부재(54) 중 적어도 하나는 실리콘 재질로 이루어지며, 상기 제 1 방수부재(44)와 결합된 상기 제 1 캡(42)을 상기 제 1 고정부재(40)의 일면에 결합하는 경우, 상기 제 1 방수부재(44)는 상기 제 1 캡(42)과 상기 제 1 고정부재(40)의 결합부분을 밀폐하고, 상기 제 1 밀폐홈(45)은 상기 제 1 전선이 관통된 제 1 홈(43)에 형성된 틈을 밀폐하여 외부의 수분 유입을 차단하며, 상기 제 2 방수부재(54)와 결합된 상기 제 2 캡(52)을 상기 제 2 고정부재(50)의 일면에 결합하는 경우, 상기 제 2 방수부재(54)는 상기 제 2 캡(52)과 상기 제 2 고정부재(50)의 결합부분을 밀폐하고, 상기 제 2 밀폐홈(55)은 상기 제 2 전선이 관통된 제 2 홈(53)에 형성된 틈을 밀폐하여 외부의 수분 유입을 차단할 수 있다.
본 발명은 LED 모듈의 배치를 이용하여 광효율을 크게 향상시킬 수 있는 동시에 LED 모듈의 발열현상을 효율적으로 방지할 수 있는 LED 실내 조명등을 사용자에게 제공할 수 있다.
구체적으로, 본 발명은 복수의 LED 모듈을 프레임에 길이방향으로 배열되도록 함으로써 조명의 효율을 대폭 향상시킬 수 있고, 소형으로 제작 가능하며, 조명장치의 제조비용을 절감시킬 수 있고, LED 구동에 따른 발열 현상을 완화시킬 수 있는 LED 실내 조명등을 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 친환경적인 PLA 소재를 이용하여 방사율과 절연기능이 우수한 히트싱크를 구현하는 LED 실내 조명등을 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 복수의 LED 모듈을 히트싱크에 형성된 복수의 리브를 따라 위치하도록 배열함으로써 LED 모듈에서 발생되는 열을 외부로 용이하게 방출할 수 있는 LED 실내 조명등을 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 발열현상으로 인하여 LED 모듈의 수명이 단축되는 현상을 효과적으로 방지하고, LED 모듈의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 LED 실내 조명등을 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 방수부재를 설치하여 외부에서 직접 유입되는 수분 및 외부와 연결된 전선을 따라서 유입될 수 있는 수분을 차단함으로써 전원 공급부의 안정성을 증진시킬 수 있는 LED 실내 조명등을 사용자에게 제공할 수 있다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시례를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 적용될 수 있는 LED 실내 조명등의 블록 구성도의 일례를 나타낸 것이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일례와 관련된 LED 실내 조명등의 사시도 및 단면도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 LED 실내 조명등에 적용될 수 있는 프레임의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 LED 실내 조명등에 적용될 수 있는 PCB의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 LED 실내 조명등에 적용될 수 있는 LED 패킷의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 LED 실내 조명등에 적용될 수 있는 리브의 형상에 대한 실시례를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 LED 실내 조명등에 적용될 수 있는 방수부재의 구성에 대한 실시례를 나타낸다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시례에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일 실시례는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.
일반적으로 LED 모듈은 우리 일상에 필수불가결한 전자/통신기기에 널리 이용되며 삶의 많은 영역에서 편의를 제공하고 있다.
그러나, 종래의 LED 모듈의 수명은 온도에 민감한 특성을 가지며, 고온의 환경에서 오래 노출되는 경우 수명이 크게 단축될 수 있다는 문제점이 있었다. 또한, LED 모듈의 잦은 교체가 요구되어 설치비용 측면에서 비경제적이었으며, 안정적으로 장기간 사용하는 것이 어렵다는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래 많은 방열장치가 개발되어 왔으나, 복잡한 구성을 가져 과도한 비용을 요구하는 경우가 많았다.
본 발명은 LED 모듈의 배치와 복수의 리브 등을 이용하여 광효율을 크게 증진시킬 수 있고, 방열기능을 대폭 향상시킬 수 있으며, 신뢰성을 향상시킬 수 있는 LED 실내 조명등을 제안하고자 한다.
< LED 실내 조명등의 블록 구성도>
이하에서는, 본 발명이 제안하는 LED 실내 조명등을 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명에 적용될 수 있는 LED 실내 조명등의 블록 구성도의 일례를 나타낸 것이다. 상기 LED 실내 조명등(10)은 출력부(100), 센싱부(200), 사용자 입력부(300), A/V 입력부(400), 제어부(500), 통신부(600), 메모리(700), 인터페이스부(800), 전원공급부(900) 등을 포함할 수 있다. 단, 도 1에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 LED 실내 조명등(10)이 구현될 수도 있다.
이하 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.
출력부(100)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 상기 출력부(100)에는 LED 모듈(110), 디스플레이부(120), 음향출력모듈(130), 알람부(140) 등이 포함될 수 있다.
LED 모듈(110)은 본 발명의 LED 실내 조명등(10)에 이용되는 발광소자로서, 전원공급부(900)로부터 공급받은 전기적 신호를 이용하여 광학적 출력을 발생시킬 수 있다. LED 모듈(110)은 전류를 인가하면 P-N 반도체 접합(P-N junction)에서 전자와 정공이 만나 빛을 발하는 소자이며, 이에 대한 상세한 설명은 통상의 기술자에게 자명한 사항이므로 생략하기로 한다.
디스플레이부(120)는 LED 실내 조명등(10)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, LED 실내 조명등(10)의 LED 모듈(110)이 작동 중이거나 복수의 LED 모듈(110) 중의 일부가 온도가 기준온도를 초과하는 경우, 이와 관련된 UI(User Interface) 또는 GUI(Graphic User Interface)를 표시할 수 있다. 또한, 카메라(410)에서 촬영된 정지영상이나 동영상, 통신부(600)를 통하여 송/수신된 영상, UI, GUI 등을 표시할 수도 있다.
상기 디스플레이부(120)는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(Flexible Display), 3차원 디스플레이(3D Display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
음향출력모듈(130)은 LED 실내 조명등(10)에서 수행되는 기능(예를 들어, LED 모듈의 동작이나 LED 모듈의 이상 감지 등)과 관련된 음향 신호를 출력한다. 이러한 음향출력모듈(130)에는 리시버(Receiver), 스피커(speaker), 버저(Buzzer) 등이 포함될 수 있다.
알람부(140)는 LED 실내 조명등(10)의 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력한다. LED 실내 조명등(10)에서 발생 되는 이벤트의 예로는 LED 실내 조명등(110)의 온도가 기준온도를 초과하는 경우 등이 있다. 알람부(140)는 오디오 신호나 비디오 신호 이외에 다른 형태, 예를 들어 진동으로 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력할 수도 있다. 상기 비디오 신호나 오디오 신호는 디스플레이부(120)나 음향출력모듈(130)을 통해서도 출력될 수 있으므로, 이 경우 상기 디스플레이부(120)나 음향출력모듈(130)은 알람부(140)의 일종으로 분류될 수도 있다.
한편, 센싱부(200)는 LED 모듈(110)의 온도 상태, LED 모듈(110)에서 생성되는 빛의 조도 등과 같이 LED 실내 조명등(10)의 현 상태를 감지하여 LED 실내 조명등(10)의 동작을 제어하기 위한 센싱 신호를 발생시킨다. 또한, 상기 센싱부(200)는 근접 센서(210)를 포함할 수 있다.
센싱부(200)는 조도센서, 음향센서, 인체센서 등을 포함할 수 있다. 조도센서는 주변 환경 내에서의 조도를 감지하는 센서이고, 음향센서는 주변 환경 내에서의 미리 설정된 특정 소리를 감지하는 센서이며, 인체센서는 주변 환경 내에서 열을 감지하여 사람의 존재 여부를 감지하는 센서이다.
한편, 사용자 입력부(300)는 사용자가 LED 실내 조명등(10)의 동작 제어를 위한 입력 데이터를 발생시킨다. 상기와 같은, 사용자 입력부(300)는 방향키, 키 패드(key pad), 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(정압/정전), 조그 휠, 조그 스위치 등으로 구성될 수 있다.
한편, A/V(Audio/Video) 입력부(400)는 오디오 신호 또는 비디오 신호 입력을 위한 것으로, 이에는 카메라(410)와 마이크(420) 등이 포함될 수 있다.
카메라(410)는 LED 실내 조명등(10)가 설치된 주변지역을 촬영하여 얻어지는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(120)에 표시될 수 있다. 카메라(410)에서 처리된 화상 프레임은 메모리(700)에 저장되거나 통신부(600)를 통하여 외부로 전송될 수 있다. 이때, 카메라(410)는 사용 환경에 따라 2개 이상이 구비될 수도 있다.
일례로, 카메라(410)는 LED 실내 조명등(10)이 설치된 지역에서 방범기능을 수행하거나 주정차 단속을 수행하기 위한 단속 카메라로 기능할 수 있다. 주정차 단속을 수행하기 위한 상기 카메라(410)는 주정차 금지구역 내로 진입하는 차량의 검지하는 검지카메라와 팬, 틸트, 줌 동작을 수행하여 주정차 금지구역 내에서 불법으로 주정차하고 있는 차량의 번호판을 촬영하는 단속카메라로 구성될 수 있다. 상기 검지카메라는 어안렌즈(Fisheye Lens)가 장착되어 전방위 영상을 촬영할 수 있도록 구성될 수도 있다.
또한, 카메라(410)는 LED 실내 조명등(10)이 설치된 주차장의 차량 주차 현황을 촬영하기 위한 카메라로 기능할 수도 있다. 이러한 카메라(410)는 어안렌즈(Fisheye Lens)가 장착되어 전방위 영상을 촬영할 수 있도록 구성될 수도 있다.
마이크(420)는 마이크로폰(Microphone)에 의해 외부의 음향 신호를 입력받아 전기적인 음성 데이터로 처리한다. 처리된 음성 데이터는 유/무선 인터넷모듈(610) 또는 근거리통신모듈(620)을 통하여 송신 가능한 형태로 변환되어 출력될 수 있다. 마이크(420)에는 외부의 음향 신호를 입력받는 과정에서 발생되는 잡음(noise)을 제거하기 위한 다양한 잡음 제거 알고리즘이 구현될 수 있다.
제어부(controller)(500)는 통상적으로 LED 실내 조명등 시스템의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어 LED 모듈(110)의 온도 검지, 복수의 LED 모듈(110) 중 일부가 기준온도를 초과하여 동작하는 경우의 조치 등을 위한 관련된 제어 및 처리를 수행한다.
예를 들어, 제어부(500)는 센싱부(200)에 의하여 측정된 LED 모듈(110) 온도를 이용하여 기준온도를 초과하는지 판단하고, LED 모듈(110)의 동작 온도가 기준온도를 초과하는 경우 알람부(140)를 이용하여 관리자에게 이를 인지시킬 수 있다.
통신부(600)는 LED 실내 조명등(10)과 유/무선 통신 시스템 사이 또는 LED 실내 조명등(10)과 LED 실내 조명등(10)이 위치한 네트워크 사이의 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신부(600)는 유/무선 인터넷모듈(610), 근거리통신모듈(620) 및 위치정보모듈(630) 등을 포함할 수 있다.
유/무선 인터넷모듈(610)은 유/무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, LED 실내 조명등 시스템에 내장되거나 외장될 수 있다. 상기 무선 인터넷의 기술로는 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), LTE(Long Term Evolution) 등이 이용될 수 있다.
근거리통신모듈(620)은 근거리 통신을 위한 모듈을 말한다. 상기 근거리 통신(short range communication)의 기술로는 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 등이 이용될 수 있다.
위치 정보 모듈(630)은 LED 실내 조명등(10)의 위치를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로는 GPS(Global Position System) 모듈이 있다. 현재 기술에 의하면, 상기 GPS모듈은 3개 이상의 위성으로부터 떨어진 거리 정보와 정확한 시간 정보를 산출한 다음 상기 산출된 정보에 삼각법을 적용함으로써, 위도, 경도, 및 고도에 따른 3차원의 현 위치 정보를 정확히 산출할 수 있다. 현재, 3개의 위성을 이용하여 위치 및 시간 정보를 산출하고, 또 다른 1개의 위성을 이용하여 상기 산출된 위치 및 시간 정보의 오차를 수정하는 방법이 널리 사용되고 있다. 또한, GPS 모듈은 현 위치를 실시간으로 계속 산출함으로써 속도 정보를 산출할 수 있다.
메모리(700)는 제어부(500)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 메시지, 오디오, 정지영상, 동영상, 송수신 메시지 히스토리 등)의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다. 상기 메모리(700)에는 상기 데이터들 각각에 대한 사용 빈도(예를 들면, 각 메시지, 각 멀티미디어에 대한 사용빈도)도 함께 저장될 수 있다. 또한, 상기 메모리(700)에는 상기 LED 실내 조명등 시스템에서 출력되는 다양한 패턴의 음향에 관한 데이터를 저장할 수도 있다.
상기와 같은 메모리(700)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. LED 실내 조명등(10)은 인터넷(internet)상에서 상기 메모리(700)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작할 수도 있다.
인터페이스부(800)는 LED 실내 조명등 시스템에 연결되는 모든 외부기기와의 통로 역할을 한다. 인터페이스부(800)는 외부 기기로부터 데이터를 전송받거나, 전원을 공급받아 LED 실내 조명등(10) 내부의 각 구성 요소에 전달하거나, LED 실내 조명등(10) 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 한다. 예를 들어, 외부 충전기 포트, 유/무선 데이터 포트, 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트, 오디오 I/O(Input/Output) 포트, 비디오 I/O(Input/Output) 포트 등이 인터페이스부(800)에 포함될 수 있다.
전원공급부(900)는 제어부(500)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다.
전원공급부(900)로부터 스위칭 모드 전원 공급장치(SMPS)로 고전압의 직류가 입력되면, 스위칭 모드 전원 공급장치는 입력되는 고전압 직류를 복수의 LED 모듈(110)의 구동에 필요한 여러 크기의 저전압 직류로 변환하여 출력할 수 있다. 이러한 SMPS는 전력용 트랜지스터 등 반도체 소자를 고속 스위치로 사용하여 직류 입력전압을 구형파 형태의 전압으로 변환하고, 필터를 통하여 정류된 직류전압을 얻는 장치이다. 직류 출력의 제어는 스위치 온/오프 시간을 제어하여 이루어지며, 원하는 출력을 얻기 위해서 다양한 권선비를 갖는 트랜스를 포함하고 있다. 또한 트랜스의 출력전압이 과전압인 경우, 출력전압을 피드백(feedback)시켜 트랜스의 출력을 안정화시킬 수 있다.
예를 들어, 스위칭 모드 전원 공급장치는 400V의 고전압 직류를 입력받아, 12V, 5V 6A, 12V 2.5A의 저전압 직류로 변환하여 복수의 LED 모듈(110)로 출력할 수 있다. 스위칭 모드 전원 공급장치는 공진회로를 포함할 수 있으며, 상기 공진회로의 공진을 이용하여 LED 모듈(110)의 에너지 효율을 대폭 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 역률 보상부(PFC)를 더 포함할 수 있으며, 역률 보상부는 전원공급부(900)로부터 전원을 공급받아 스위칭 모드 전원 공급장치로 전원을 공급할 수 있다. 역률 보상부는 노이즈가 제거된 상용 교류 전원을 정류하고, 안정된 전압을 출력하기 위하여 역률보상을 수행하여 일정 크기를 가지는 고전압 직류를 출력할 수 있다.
예를 들어, 역률 보상부는 110V 또는 220V의 교류 전원을 입력받아 정류 처리 및 역률 보상을 통해 400V의 고전압 직류로 변환하여 안정적으로 출력할 수 있다. 역률 보상부가 400V의 고전압 직류를 스위칭 모드 전원 공급장치로 안정적으로 제공함에 따라, 스위칭 모드 전원 공급장치는 불안정한 입력 전원에 의해 내부 소자가 손상되는 것으로부터 방지될 수 있다.
또한, 역률 보상부에서 역률 보상을 통해 고전압 직류를 출력함에 따라 입력 교류 전원이 특정한 전압에 한정되지 않고 다양한 범위의 상용 교류 전원을 이용할 수 있게 된다. 예를 들어, 110V 또는 220V의 상용 교류 전원 또는 그 이상 그 이하의 교류 전원이 입력된다고 하더라도 출력전압을 일정하게 유지할 수 있음에 따라 사용할 수 있는 상용 교류 전압에 대한 선택의 폭이 넓어질 수 있다.
여기에 설명되는 다양한 실시례는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.
하드웨어적인 구현에 의하면, 여기에 설명되는 실시례는 ASICs (Application Specific Integrated Circuits), DSPs (Digital Signal Processors), DSPDs (Digital Signal Processing Devices), PLDs (Programmable Logic Devices), FPGAs (Field Programmable Gate Arrays, 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 일부의 경우에 본 명세서에서 설명되는 실시례들이 제어부(1000) 자체로 구현될 수 있다.
소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능과 같은 실시례들은 별도의 소프트웨어 모듈들로 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 작동을 수행할 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰인 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리(700)에 저장되고, 제어부(500)에 의해 실행될 수 있다.
< LED 실내 조명등의 구성>
이하에서는, 상기 설시한 구성을 갖는 LED 실내 조명등 시스템의 구조를 도 2a 및 도 2b, 도 3, 도 4를 참조하여 살펴본다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일례와 관련된 LED 실내 조명등의 사시도 및 단면도를 나타낸다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 LED 실내 조명등(10)은 프레임(20), 제 1 고정부재(40), 제 2 고정부재(50), 커버부(60) 등으로 구성될 수 있다. 단, 도 2a 및 도 2b에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 LED 실내 조명등(10)이 구현될 수도 있다.
프레임(20)은 도 2a에 도시된 바와 같이 길이방향으로 긴 형상으로 이루어질 수 있다. 상기 프레임(20)에 대하여 구체적으로 살펴보기 위해 도 3 및 도 4를 우선 참조한다. 도 3은 본 발명의 LED 실내 조명등에 적용될 수 있는 프레임의 일례를 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 LED 실내 조명등에 적용될 수 있는 PCB의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 프레임(20)의 하면에는 프레임(20)의 길이방향을 따라 PCB 삽입홈(21)이 형성되어 있으며, PCB 삽입홈(21)에는 PCB(22)가 체결될 수 있다. 여기서는 세 개의 PCB 삽입홈(21)과 PCB(22)가 적용된 일례를 나타내었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 프레임(20)의 하면에 적어도 하나의 PCB 삽입홈(21)이 형성되고, 각각의 PCB 삽입홈(21)마다 PCB(22)가 체결되는 실시례를 권리범위로 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, PCB(22)의 일면에는 복수의 LED 패킷(105)이 설치되며, LED 패킷(105)에는 복수의 LED 모듈(110)이 설치되어 있다. 상기 복수의 LED 패킷(105)이 설치된 일면은 프레임(20)의 하부를 향하도록 PCB 삽입홈(21)에 체결되게 되므로, 복수의 LED 모듈(110)은 전원공급부(900)로부터 전원을 공급받아 프레임(20)의 하부를 향하여 빛을 조사할 수 있다.
PCB(22)와 LED 패킷(105)은 길이방향으로 긴 형상으로 이루어지고, 상기 PCB(22)의 일면에 설치된 복수의 LED 패킷(105)은 상기 길이방향을 따라 배열된다. 상기 복수의 LED 패킷(105) 각각에는 복수의 LED 모듈(110)이 길이방향을 따라 배열된다. 본 발명은 선광원에 의한 선형형태의 직관등을 형성하기 위해 복수의 LED 패킷(105)을 종래보다 촘촘하게 배열한다. 복수의 LED 패킷(105) 간의 이격간격은 2㎜ 이내로 형성하여 LED 모듈(110)에 의한 빛의 연속성을 보장할 수 있고, 전체적으로 균일하게 빛을 발산할 수 있다.
PCB(22)와 상기 프레임(20)의 접촉부위에는 유리 분말의 Si기와 수지의 히드록시기가 탈수축합 또는 수소결합으로 다중 연결된 복합 수지인 연결층이 개재되어 있을 수 있으며, 상기 연결층은 상기 복수의 LED 모듈(110)에서 발생되는 열의 전도성을 향상시킬 수 있다.
연결층은 액상의 합성 수지 상에 존재하는 반응기에 하이드록실기를 가진 유리 분말을 혼합하고 반응시켜 형성된 공중합체에 탄소 섬유를 연결해 열전도성을 개선한 것이다. 연결층은 복합 수지 또는 복합 수지 조성물로서 복합 수지에 글라스파우더를 반응시켜 Si기를 형성한 공중합체로 극성 및 비극성의 특성을 동시에 발현한다. 연결층은 인쇄회로기판에서 소자와 직접 부착되기 때문에 전기 저항이 109~1012 Ω을 가져 전기 절연성을 유지해야 한다. 이보다 저항이 낮을 경우 연결층을 통해 전기가 흘러 LED 모듈(110)가 손상될 수 있고 이보다 높게 되면 프레임(20)에 별도의 Primer를 처리해 공정이 늘어나게 된다.
특히, 본 발명의 복합 수지 또는 복합 수지 조성물은 모재와 공유 결합 또는 수소 결합으로 부착되기 때문에 프라이머 공정이 필요 없고 기존 도료의 유기 용제 사용의 규제를 극복할 수 뿐만 아니라 공정을 단축할 수 있으며 모재와의 부착성, 방열성, 열전도성이 뛰어난 장점이 있다. 또한, 연결층은 콘크리트와 유사한 강한 결합을 도모하여 구조물의 강도를 지속시키며 방수 구조를 지원한다.
한편, 프레임(20)의 상면에는 히트싱크(30)가 형성되어 복수의 LED 모듈(110)에서 발생되는 열을 외부로 방출할 수 있다. 히트싱크(30)는 방열특성이 좋은 알루미늄이나 알루미늄합금에 의해 형성될 수 있으며, 방열특성이 있는 금속재질이라면 특별히 한정되지 않는다. 히트싱크(30)는 복수의 리브(31)와 열전달층(34) 등을 포함할 수 있다.
복수의 리브(31)는 프레임(20)의 하면에 설치된 복수의 LED 모듈(110)에서 발생되는 열을 외부로 방출할 수 있다. 상기 복수의 리브(31) 각각은 프레임(20)의 길이방향으로 이어지는 배열을 이루며 돌출 형성되며, 도 3에 도시된 것과 같이 복수의 리브(31)가 이루는 각각의 배열은 서로 평행하게 형성될 수 있다.
복수의 리브(31)는 도 3에 도시된 것과 같이 표면이 평평하게 형성될 수 있으나, 복수의 리브(31) 각각에는 추가적으로 복수의 돌기(미도시)가 더 형성될 수도 있다. 상기 복수의 리브(31)에 형성된 복수의 돌기는 공기와의 접촉면적을 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 복수의 LED 모듈(110)에서 발생되는 열의 방출을 더욱 신속하게 할 수 있다. 서로 이웃하는 리브(31)에 형성된 복수의 돌기는 서로 엇갈려 돌출되는 것이 바람직하다. 즉, 서로 마주보는 리브(31)에 형성된 복수의 돌기는 교호적으로 배치되며, 이러한 복수의 돌기의 교호적인 배치구조는 일측으로 유입되어 타측으로 유출되는 공기가 리브(31) 사이를 통과하면서 요동치도록 한다. 다시 말해, 유입된 공기가 일측에서 타측으로 신속하게 빠져나가게 되고, 위아래로 흔들리면서 빠져나가는 과정에서 리브(31)의 전후면에 반복적으로 부딪쳐 열을 보다 많이 빼앗게 된다.
열전달층(34)은 복수의 리브(31)의 하측에 배치되어 복수의 LED 모듈(110)에서 발생되는 열을 복수의 리브(31)로 신속하게 전달할 수 있다. 이러한 열전달층(34)은 중공으로 이루어지거나 열전도율이 기 설정된 수치 이상인 물질로 이루어질 수 있다.
히트싱크(30)는 결정화 핵제와 PLA(Poly Lactic Acid) 소재를 이용하여 제조된 생분해성 복합 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 결정화 핵제는 활성탄의 기공에 나노은을 침투시켜 건조하고, 건조된 활성탄에 에폭시수지를 침투시켜 표면 코팅하며, 코팅된 활성탄을 열경화함으로써 얻어질 수 있다.
구체적으로, 방사율이 우수하고 절연기능을 구비한 생분해성 복합 플라스틱의 제조방법은 활성탄의 기공에 나노은을 침투시키고 건조하는 단계와 건조된 활성탄에 에폭시수지를 침투시키고 표면을 코팅시키는 단계, 코팅된 활성탄을 열경화 시켜 결정화 핵제를 제조하는 단계, 결정화 핵제에 절연전도성 필러(filer)인 질화알루미늄(AlN), 질화붕소(BN), 산화마그네슘(MGO), 질화규소(SIN), 탄화규소(SIC) 및 산화알루미늄(AL2O3) 중 어느 하나 이상을 혼합하여 절연성 결정화 핵제를 생성하는 단계, 절연성 결정화 핵제와 식물성 PLA(Poly Lactic Acid) 소재를 컴파운딩하여 생분해성 복합플라스틱을 생성하는 단계, 생분해성 복합 플라스틱을 트윈스크류를 이용하여 압출 후 펠렛화 하는 단계 등 통해서 이루어진다.
히트싱크(30)의 경우 복사 열전도율이 좋고 전자의 이동이 원활한 그라파이트(Graphite), 탄소나노튜브(CNT), 탄소 섬유(carbon fiber) 등이 사용될 수 있지만, 일정함량 이상을 충전제로 사용하면 절연기능보다는 통전이 되어 효율이 떨어지게 된다. 본 발명에서는 친환경적인 생분해성 복합 플라스틱 제조를 위해 식물베이스 PLA 소재를 사용하고 있으며, PLA 소재의 복사열전도를 높이기 위해 활성탄을 사용하게 된다.
활성탄의 경우 기공이 많아 열전도에 방해가 될 수 있지만 반대로 숯에 비해 비표면적이 많아 자연 대류에 면적을 증가시켜 열을 낮추는데 효과가 있다. 숯과 활성탄의 비표면적은 일반 숯이 50㎡/g이고 활성탄은 1,000㎡/g으로 자신의 무게보다 40%이상의 수분흡수력을 가지고 있으며 비중은 0.45이다.
그러나, 활성탄은 단단하지 못하고 내마모성이 약해서 LED 히트싱크 복합플라스틱 소재로 사용시 표면경도가 약화 될 수 있는 문제가 있지만, 본 발명에서는 강도를 높이기 위해 생분해성 소재인 PLA(Poly Lactic Acid)에 생분해성 소재인 PBAT(Polybutylene adipate-co-terephthalate) 소재를 혼합하여 사용하였다. PBAT 소재 이외에 PBS(Polybutylene succinate), PBSA(Polybutylene succinate adipate), PCL(polycaprolactone), PVA(Polyvinyl alcohol) 등 다른 생분해성 소재를 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에서는 PLA 소재와 PBAT 소재의 혼합비율을 결정하기 위해 충격 실험을 하였으며, 배율에 따른 충격강도는 PLA 90%와 PBAT 10%를 컴파운딩하여 사용하였을 경우 높게 관찰되었다.
그리고, 본 발명에서는 방사율을 증가시기고 PLA 소재에 결정격자 진동을 상승시키기 위해 활성탄의 입자 크기는 1~5㎛인 것을 사용하였다. 일반적으로 활성탄의 방사율은 0.93(93%)으로 0.3(30%)인 알루미늄보다 높은 것으로 알려져 있다.
또한, 활성탄의 기공에 침투시키는 나노은은 에탄올베이스로 활성탄 비중대비 나노은의 입자 침투율은 400~500ppm으로 하였다. 에탄올베이스의 나노은은 활성탄 기공에 수분을 증발시킬 수 있으며, 본 발명에 적용되는 히트싱크(30) 제조의 첫 단계의 건조과정은 열풍건조(90~110℃)로 40~60분간 건조하게 된다. 활성탄 기공에 나노은을 침투시키면 활성탄 기공에 전자 이동을 유도하여 열전도율을 상승시킬 수 있다. 이때 나노은의 입자 침투율이 400ppm 이하는 전자이동이 약할 수 있고, 500ppm 이상은 전자 이동은 활발 하지만, 가격이 비싸져 비경제적일 수 있다. 따라서 본 발명에 서는 나노은의 입자 침투율을 400~500ppm으로 설정하였다. 또한, 열풍건조시간은 나노은이 침투된 활성탄 중량 1000g을 기준으로 하였고, 건조시간 40분 이하는 활성탄 기공에 수분을 충분히 증발시키지 못하여 에폭시 침투 시 접착력을 약화시킬 수 있고, 60분 이상은 접착력은 우수하지만 경제적 측면에서 비효율적이다.
본 발명에 적용되는 히트싱크(30) 제조의 두번째 단계는 건조된 활성탄에 에폭시수지를 침투시키게 되는데, 에폭시수지는 열경화성 수지로 접착력이 우수하고 단단하지 못한 활성탄에 경도를 높이고, 활성탄의 기공속에 침투하여 결정격자 진동을 상승시키는 역할을 하게 된다. 나노은이 침투된 활성탄 무게비 45~50중량%와 에폭시수지 50~55중량% 비율로 혼합한 후 가압리더기로 반응시키게 된다. 이때, 혼합된 나노은이 침투된 활성탄에 에폭시수지를 혼합한 소재의 비중은 0.7~0.8이 되게 한다. 활성탄의 비중은 0.45이며 에폭시수지의 비중은 1.189~1.230이다. 혼합과정에서 에폭시수지의 중량%가 50중량% 미만이면 활성탄의 기공에 에폭시수지가 충분하게 침투되지 않고 활성탄표면에 코팅반응이 약하여 인젝션 몰딩시 활성탄이 깨지는 문제가 발생하게 되며, 에폭시수지의 중량%가 55중량% 이상이면 활성탄 입자가 붙어 덩어리가 될 수 있다.
그리고, 에폭시수지를 침투시킨 활성탄은 가온믹서기에서 온도 100~110℃, 60~100RPM의 속도로 30~40분간 프리 믹서(free mixer)를 수행한 후 150~170℃, 200~250RPM의 속도로 트윈가압리더기에서 경화시키게 된다. 이때 프리 믹서 수행은 활성탄 기공 및 표면에 에폭시 수지를 침투시키고 표면코팅이 진행되는 단계이다.
프리 믹서가 끝나고 코팅된 활성탄을 100중량%로 했을 때, 분산 및 이형제인 스테아린산(Stearic Acid)을 3~5중량% 추가 첨가한 후 가압리더기에서 20~30분 열경화시켜 결정화 핵제를 생성하게 된다. 프리 믹서시 온도를 110℃이상, 40분간 진행하면 표면코팅 및 기공침투가 충분하게 활성화 되지만, 온도와 시간이 높거나 길면 열경화가 가속화 되어 분산 및 이형제인 스테아린산 첨가전에 뭉칠 수 있다.
열경화 과정을 거쳐 생성된 결정화 핵제는 열전도와 복사효과가 있는 소재이다. 히트싱크(30)의 소재로 사용되기 위해서는 절연기능이 있어야 하기 때문에 절연전도성 필러(filer)인 질화알루미늄(AlN), 질화붕소(BN), 산화마그네슘(MGO), 질화규소(SIN), 탄화규소(SIC), 산화알루미늄(Al2O3) 중 하나 이상의 소재를 혼합하게 된다.
또한, 혼합된 절연성 결정화 핵제와 식물성 PLA 소재를 컴파운딩 하게 되는데, 이때 절연성 결정화 핵제가 40중량% 이하이면 방사율이 떨어지고 50중량% 이상이면 충격강도가 약해져 제품 생산시 문제가 될 수 있다. 본 발명에서는 이런 문제점을 해결하기 위해 PLA 소재에 생분해성 소재인 PBAT를 혼합하여 물성을 극복하였다. 그리고 PLA 소재 60중량%와 만들어진 절연성 결정화 핵제 40중량%를 혼합하여 사용하할 수 있다.
다시 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 제 1 고정부재(40)는 일면의 하부에 프레임(20)의 일단의 적어도 일부가 결합될 수 있는 제 1 프레임 결합홈(41)이 형성되어 있고, 상면은 실내 천장에 고정될 수 있다. 제 1 고정부재(40)의 상면에는 제 1 캡(42)이 결합되어 있으며, 제 1 캡(42)에는 제 1 홈(43)이 형성되어 있어 상기 제 1 고정부재(40)의 내외를 연결하는 소정의 전선이 관통될 수 있다.
마찬가지로, 제 2 고정부재(50)는 일면의 하부에 프레임(20)의 타단의 적어도 일부가 결합될 수 있는 제 2 프레임 결합홈(51)이 형성되어 있고, 상면은 실내 천장에 고정될 수 있다. 제 2 고정부재(50)의 상면에는 제 2 캡(52)이 결합되어 있으며, 제 2 캡(52)에는 제 2 홈(53)이 형성되어 있어 상기 제 2 고정부재(50)의 내외를 연결하는 소정의 전선이 관통될 수 있다.
또한, 제 1 고정부재(40)나 제 2 고정부재(50)가 천장에 고정되는 각도를 조절할 수 있으며, 이를 통하여 프레임(20)의 하부를 향하여 조사되는 빛의 양을 증가시킬 수 있다. 상기 천장에 고정되는 각도는 45도 내외의 범위로 하는 경우 조도가 향상되는 것을 발견할 수 있었다. 이러한 각도는 본 발명의 LED 실내 조명등이 설치되는 환경에 따라 적합하게 설정될 수 있다.
프레임(20)의 하면에는 프레임(20)의 하면을 덮을 수 있는 커버부(60)가 체결될 수 있다. 커버부(60)는 프레임(20)의 하면에 설치된 PCB(22), LED 패킷(105), LED 모듈(110) 등을 외부 수분 등의 침투로부터 보호할 수 있다. 커버부(60)는 복수의 LED 모듈(110)에서 조사되는 빛을 확산시키거나 복수의 LED 모듈(110)에서 조사되는 빛의 투과량을 조절할 수 있는 재질로 형성될 수 있다.
커버부(60)는 LED 모듈(110)이 갖는 직진성에 의한 전체적인 광도의 불균일을 방지하기 위해 빛을 확산시키는 역할을 한다. 종래 점광원 형태의 LED등의 경우에는 이러한 커버부(60)의 역할이 더 컸기 때문에 빛을 확산시키는 재질을 다량 포함하는 커버부(60)가 필요하였다. 그러나, 본 발명과 같이 LED 패킷(105)의 배치 및 전극배치의 구조적 변경을 통해 선광원 형태의 LED 모듈(110) 직관등을 형성함으로써, 확산판의 제조비가 50% 이상 절감되는 효과를 가져온다. 그러므로, 커버부(60)의 역할이 줄어든다는 것은 그만큼 LED 모듈(110)에서 나오는 빛의 광도, 즉 광투과율이 더욱 향상됨으로써 광효율도 그만큼 함께 향상되게 된다. 그러므로, LED(13) 직관등 뿐만 아니라, 펑판조명, 비절연 구동방식에도 적용되어 높은 광효율을 얻을 수 있다. 또한, 진열대 등의 LED 바와 같은 다양한 분야에서 본 발명의 기술적인 특징으로 인한 고효율 및 저비용으로 LED등을 구현할 수 있다.
이러한 히트싱크(30)를 사용함에 의하여 종래 주로 알루미늄으로 제작되었던 히트싱크를 방사율과 절열성을 우수한 복합 플라스틱을 이용하여 제조할 수 있다.
한편, 프레임(20)의 하면에는 추가적으로 방열시트가 더 설치될 수 있으며, 상기 방열시트는 복수의 LED 모듈(110)에서 발생되는 열을 복수의 리브(31)로 전달하여 열의 방출을 용이하게 한다. 이러한 방열시트는 알루미늄이나 스테인리스 스틸 재질로 형성될 수 있다. 방열시트의 상면에는 냉온소자가 더 포함될 수 있으며, 냉온소자는 방열시트의 배면에 결합된다. 자기장의 원리를 이용하는 냉온소자는 전원이 공급되면 일반적으로 한쪽 면이 냉각되고, 다른쪽 면은 가열되는 특성을 가진다. 이러한 냉온소자는 대표적으로 펠티어(Peltier) 소자를 제시할 수 있다. 따라서, 냉온소자에 전원이 공급되면, 방열시트에 접하는 면은 냉각되며, 반대면은 가열된다.
또한, 복수의 LED 모듈(110)에는 복수의 반사판이 설치되어 프레임(20)의 하부를 향하여 조사되는 빛의 양을 증가시킬 수 있다. 이러한 반사판은 복수의 LED 모듈(110) 각각을 중심으로 원뿔대 형상으로 설치되어 복수의 LED 모듈(110)에서 발생되는 빛을 집광시킬 수 있다. 또는 상기 반사판의 빛이 반사되는 면은 곡면으로 형성되어 빛을 집광을 더욱 효과적으로 수행할 수도 있으며, 정육각형 형상 연속되도록 형성되는 것도 가능하다. 상기 복수의 반사판은 복수의 LED 모듈(110)에서 생성되는 빛 중에서 프레임(20)의 하부 이외의 방향으로 향하는 빛을 프레임(20)의 하부 방향으로 반사시키며, 이에 따라 조도를 크게 향상시키는 것이 가능하다.
< LED 실내 조명등의 실시례>
이하에서는, LED 실내 조명등 시스템의 실시례에 대하여 도 5a 내지 도 5c, 도 6, 도 7을 참조하여 살펴본다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 LED 실내 조명등에 적용될 수 있는 LED 패킷의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 LED 실내 조명등(10)에 적용될 수 있는 LED 패킷(105)은 LED 모듈(110)과 양전극(113) 및 음전극(114)과의 연결을 위해 제 1 와이어(111) 및 제 2 와이어(112)가 형성될 수 있다. LED 모듈(110)은 양전극(113) 또는 음전극(114)에 어느 쪽에나 형성될 수 있으며, 양전극(113)와 음전극(114)는 전기적 단락을 방지하기 위해 이격을 두고 형성된다. 양전극(113)와 음전극(114)가 이격되어 형성되는 공간에 플라스틱 사출물이 충진될 수있다.
LED 패킷(105)은 LED 모듈(110)의 수분 또는 공기와의 접촉으로부터 보호하기 위해 LED 커버(116)가 LED 모듈(110)를 덮고 있으며, LED 커버(116) 내부표면에 형광물질을 코팅함으로써 LED 모듈(110)의 발광효율을 높이고, 방출되는 빛의 순도를 높일 수 있는 효과가 있다. 여기서는 LED 커버(116)방식으로 형성되지만, 이외에도 내부에 형광물질을 충진시키는 몰딩방식으로 LED 커버(116)를 대체할 수도 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 LED 실내 조명등(10)에 적용될 수 있는 LED 패킷(105)의 베이스(115)는 LED 패킷(105)의 양전극(113) 또는 음전극(114)에 전극홀(114a)이 형성되고, 상기 전극홀(114a)을 통해 플라스틱 수지를 주입하여 형성될 수 있다.
전극홀(114a)은 양전극(113) 또는 음전극(114) 어디에나 형성될 수 있고, 양쪽에 모두 형성될 수도 있다. 전극홀(114a) 내부를 플라스틱 수지로 충진하여 양전극(113)과 음전극(114)상이 LED 패킷(105)의 길이방향으로 형성되고, 상부로 노출되어 돌출되도록 제 1 반사부(116a)와 제 2 반사부(116b)를 형성할 수 있다. 제 1 반사부(116a)와 제 2 반사부(116b)는 LED 모듈(110)에서 발광되는 빛을 반사시킴으로써 더욱 광효율을 향상시킬 수 있다. 제 1 반사부(116a)와 제 2 반사부(116b)는 베이스(115)를 충진하는 수지로서 일체로 형성될 수 있다.
제 1 반사부(116a)와 제 2 반사부(116b) 사이의 공간에 비전도성의 형광물질(117)을 충진함으로써 LED 모듈(110)을 보호함과 동시에 발광효과를 증가시킬 수 있다. 여기서 형광물질(117)은 실리콘과 형광체를 조합하여 형성할 수 있으며, 기타 비전도성의 형광물질을 사용할 수 있음은 물론이다. LED 모듈(110)은 접착제에 의해 양전극(113) 또는 음전극(114)에 부착될 수 있으며, 부착방식은 이에 한정되지 않으며 기타의 방식으로의 접착도 가능함은 물론이다.
도 5c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 LED 실내 조명등(10)에 적용될 수 있는 LED 패킷(105)은 제 1 반사부(116a)와 제2 반사부(116b) 사이에 형광물질이 충진되지 않고, 제 1 반사부(116a)의 노출된 상단과 제 2 반사부(116b)의 노출된 상단부를 덮도록 내부에 형광코팅이 형성된 LED 덮개(116c)를 형성하는 것이다. 기타의 설명은 도 5b에 설명한 바와 동일하다.
한편, 도 6은 본 발명의 LED 실내 조명등에 적용될 수 있는 리브의 형상에 대한 실시례를 나타내는 단면도이다. 프레임(20) 상면의 히트싱크(30)에는 돌출 형성된 복수의 리브(31)가 포함되며, 상기 복수의 리브(31)는 프레임(20)의 하면에 설치된 복수의 LED 모듈(110)에서 발생되는 열을 외부로 방출할 수 있다. 복수의 리브(31) 각각은 프레임(20)의 길이 방향으로 이어지는 배열을 이루며 돌출 형성되며, 복수의 리브(31)가 이루는 각각의 배열은 서로 평행하게 형성될 수 있다.
프레임(20)의 하면에는 복수의 LED 모듈(110)이 배열되며, 복수의 LED 모듈(110)은 프레임(20)의 길이 방향을 따라 배열된다. 복수의 LED 모듈(110)은 복수의 리브(31)가 이루는 배열을 따라 위치하도록 프레임(20)의 하면에 배치되며, 이러한 배치구조는 복수의 LED 모듈(110)에서 발생되는 열의 방출을 대폭 증가시킬 수 있다.
또한, 프레임(20)의 상면에 돌출 형성된 리브(31)는 돌출부(32)와 인입부(33)를 가지는 물결 형상으로 이루어질 수 있다. 리브(31)의 방열기능을 향상시키기 위하여, LED 모듈(110)은 돌출부(32)의 아래에 위치하도록 프레임(20)의 하면에 설치될 수 있다.
한편, 도 7은 본 발명의 LED 실내 조명등에 적용될 수 있는 방수부재의 구성에 대한 실시례를 나타낸다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 캡(42)에는 제 1 고정부재(40)의 내부와 외부를 연결하는 소정의 전선이 관통될 수 있는 제 1 홈(43)이 형성되어 있다. 제 1 캡(42)에는 실리콘 소재의 제 1 방수부재(44)가 결합되며, 제 1 방수부재(44)와 결합된 제 1 캡(42)은 제 1 고정부재(40)에 체결된다.
상기 제 1 방수부재(44)는 제 1 캡(42)과 제 1 고정부재(40)의 체결부분을 밀폐하며, 제 1 캡(42)에 형성된 제 1 홈(43)에 틈이 있는 경우, 제 1 밀폐홈(45)를 이용하여 이를 밀폐할 수 있다.
마찬가지로, 도 7에 도시되지 않았으나, 제 2 캡(52)에는 제 2 고정부재(50)의 내부와 외부를 연결하는 소정의 전선이 관통될 수 있는 제 2 홈(53)이 형성되어 있다. 제 2 캡(52)에는 실리콘 소재의 제 2 방수부재(54)가 결합되며, 제 2 방수부재(54)와 결합된 제 2 캡(52)은 제 2 고정부재(50)에 체결된다.
상기 제 2 방수부재(54)는 제 2 캡(52)과 제 2 고정부재(50)의 체결부분을 밀폐하며, 제 2 캡(52)에 형성된 제 2 홈(53)에 틈이 있는 경우, 제 2 밀폐홈(55)를 이용하여 이를 밀폐할 수 있다.
따라서, 제 1 방수부재(44)와 제 2 방수부재(54)는 외부의 수분 유입을 차단할 수 있다. 특히, 종래의 구조와 달리, 캡에 형성된 홈(43, 53)을 따라 유입되는 수분도 완벽하게 차단할 수 있기 때문에 더욱 안정적인 LED 실내 조명등(10)의 동작을 보장할 수 있다.
상기 실리콘 소재의 방수부재는 제 1 고정부재(40)나 제 2 고정부재(50) 뿐만 아니라, 프레임(20) 등의 본 발명을 구성하는 다른 구성에 모두 적용 가능하며, LED 모듈(110) 등을 외부 수분으로부터 안전하게 보호할 수 있다.
상기 살펴본 본 발명의 LED 실내 조명등에 의하면, 선광원을 구현함으로써 높은 광효율을 얻을 수 있으며, LED 모듈이 일렬로 분산되어 열분산 특성으로 인한 방열장치 크기의 감소 및 재료비의 절감을 가져올 수 있다.
한편, 본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분상방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행할 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시례들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시례들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시례들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
10: LED 실내 조명등
20: 프레임
21: PCB 삽입홈
22: PCB
30: 히트싱크
31: 리브
32: 돌출부
33: 인입부
34: 열전달층
40: 제 1 고정부재
41: 제 1 프레임 결합홈
42: 제 1 캡
43: 제 1 홈
44: 제 1 방수부재
45: 제 1 밀폐홈
50: 제 2 고정부재
51: 제 2 프레임 결합홈
52: 제 2 캡
53: 제 2 홈
54: 제 2 방수부재
55: 제 2 밀폐홈
60: 커버부
105: LED 패킷
110: LED 모듈
900: 전원공급부

Claims (8)

  1. 실내 천장에 설치되는 LED 실내 조명등에 있어서,
    전원공급부(900);
    길이방향으로 긴 형상으로 이루어진 프레임(20);
    상기 프레임(20)의 하면에 상기 길이방향을 따라 형성된 PCB 삽입홈(21);
    일면에 복수의 LED 패킷(105)이 설치되고, 상기 복수의 LED 패킷(105)이 설치된 일면이 상기 프레임(20)의 하부를 향하도록 상기 PCB 삽입홈(21)에 체결되는 PCB(22);
    상기 프레임(20)의 상면에 형성되어 복수의 LED 모듈(110)에서 발생되는 열을 외부로 방출하는 히트싱크(30);
    일면의 하부에 상기 프레임(20)의 일단의 적어도 일부가 결합될 수 있는 제 1 프레임 결합홈(41)이 형성되고, 상면이 상기 천장에 고정되는 제 1 고정부재(40); 및
    일면의 하부에 상기 프레임(20)의 타단의 적어도 일부가 결합될 수 있는 제 2 프레임 결합홈(51)이 형성되고, 상면이 상기 천장에 고정되는 제 2 고정부재(50);를 포함하되,
    상기 길이방향은 상기 프레임(20)의 일단으로부터 상기 프레임(20)의 타단을 향하는 방향이고,
    상기 복수의 LED 모듈(110)은 상기 전원공급부(900)로부터 전원을 공급받아 상기 프레임(20)의 하부를 향하여 빛을 조사하며,
    상기 PCB(22)는 상기 길이방향으로 긴 형상으로 이루어지고, 상기 PCB(22)의 일면에 설치된 복수의 LED 패킷(105)은 상기 길이방향을 따라 배열되며, 상기 복수의 LED 패킷(105) 각각에는 상기 복수의 LED 모듈(110)이 상기 길이방향을 따라 배열되고,
    상기 히트싱크(30)는 결정화 핵제와 PLA(Poly Lactic Acid) 소재를 이용하여 제조된 생분해성 복합 플라스틱으로 이루어지고,
    상기 히트싱크(30)는, 돌출부(32)와 인입부(33)를 포함하는 물결 형상을 이루며 상기 프레임(20)의 상면에 돌출 형성된 복수의 리브(31);를 더 포함하고,
    상기 복수의 리브(31) 각각은 상기 길이방향으로 이어지는 배열을 이루고, 상기 복수의 리브(31)가 이루는 배열은 상기 복수의 LED 모듈(110)의 배열을 따라 위치하도록 배치되며,
    상기 복수의 LED 모듈(110) 각각은 상기 돌출부(32)의 중앙에 인접하게 위치하도록 이루어지고,
    상기 복수의 리브(31) 중 임의로 선택된 하나인 제 1 리브에 형성된 복수의 리브 돌기는, 상기 제 1 리브와 이웃하는 제 2 리브에 형성된 복수의 리브 돌기와 교호적으로 엇갈려 돌출되도록 형성되며,
    상기 프레임(20)의 하면을 덮도록 상기 프레임(20)의 하면에 체결됨으로써 상기 PCB(22)를 보호하는 커버부(60);를 더 포함하고,
    상기 커버부(60)는 상기 복수의 LED 모듈(110)에서 조사되는 빛을 확산시키거나 상기 복수의 LED 모듈(110)에서 조사되는 빛의 투과량을 조절하는 것을 특징으로 하는 LED 실내 조명등.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 결정화 핵제는,
    활성탄의 기공에 나노은을 침투시켜 건조하고, 상기 건조된 활성탄에 에폭시수지를 침투시켜 표면 코팅하며, 상기 코팅된 활성탄을 열경화함으로써 생성되는 것을 특징으로 하는 LED 실내 조명등.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 히트싱크(30)는,
    중공으로 이루어지거나 알루미늄으로 이루어진 열전달층(34);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 실내 조명등.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 PCB(22)와 상기 프레임(20)의 하면 사이에 개재되고, 유리 분말의 Si기와 수지의 히드록시기가 탈수축합 또는 수소결합으로 다중 연결된 복합 수지인 연결층;을 더 포함하되,
    상기 연결층을 이용하여 상기 복수의 LED 모듈(110)에서 발생되는 열의 전도성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 LED 실내 조명등.
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 고정부재(40)의 일면에 결합되고, 제 1 홈(43)이 형성되어 있어 상기 제 1 고정부재(40)의 내외를 연결하는 제 1 전선이 관통될 수 있는 제 1 캡(42);
    상기 제 2 고정부재(50)의 일면에 결합되고, 제 2 홈(53)이 형성되어 있어 상기 제 2 고정부재(50)의 내외를 연결하는 제 2 전선이 관통될 수 있는 제 2 캡(52);
    상기 제 1 캡(42)과 결합 가능하고, 상기 제 1 캡(42)의 제 1 홈(43)에 대응되는 위치에 제 1 밀폐홈(45)이 형성되어 상기 제 1 전선이 관통될 수 있는 제 1 방수부재(44); 및
    상기 제 2 캡(52)과 결합 가능하며, 상기 제 2 캡(52)의 제 2 홈(53)에 대응되는 위치에 제 2 밀폐홈(55)이 형성되어 상기 제 2 전선이 관통될 수 있는 제 2 방수부재(54);를 더 포함하고,
    제 1 방수부재(44) 및 제 2 방수부재(54) 중 적어도 하나는 실리콘 재질로 이루어지며,
    상기 제 1 방수부재(44)와 결합된 상기 제 1 캡(42)을 상기 제 1 고정부재(40)의 일면에 결합하는 경우, 상기 제 1 방수부재(44)는 상기 제 1 캡(42)과 상기 제 1 고정부재(40)의 결합부분을 밀폐하고, 상기 제 1 밀폐홈(45)은 상기 제 1 전선이 관통된 제 1 홈(43)에 형성된 틈을 밀폐하여 외부의 수분 유입을 차단하며,
    상기 제 2 방수부재(54)와 결합된 상기 제 2 캡(52)을 상기 제 2 고정부재(50)의 일면에 결합하는 경우, 상기 제 2 방수부재(54)는 상기 제 2 캡(52)과 상기 제 2 고정부재(50)의 결합부분을 밀폐하고, 상기 제 2 밀폐홈(55)은 상기 제 2 전선이 관통된 제 2 홈(53)에 형성된 틈을 밀폐하여 외부의 수분 유입을 차단하는 것을 특징으로 하는 LED 실내 조명등.
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