KR101492581B1 - 엘이디 조명 장치 - Google Patents

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KR101492581B1
KR101492581B1 KR20140082037A KR20140082037A KR101492581B1 KR 101492581 B1 KR101492581 B1 KR 101492581B1 KR 20140082037 A KR20140082037 A KR 20140082037A KR 20140082037 A KR20140082037 A KR 20140082037A KR 101492581 B1 KR101492581 B1 KR 101492581B1
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이민수
이상목
이태일
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(주)인크룩스
(주)루빛
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명 장치는 접속 단자를 통해 외부로부터 전원을 인가받아 빛을 조사하는 적어도 하나의 엘이디 램프를 포함하는 엘이디 모듈; 양측 끝부분에 상기 엘이디 모듈이 배치되고, 상기 엘이디 모듈에 의해 조사되는 빛을 확산시키는 원통형의 디퓨져; 및 상기 디퓨져에 대응되는 원통형의 형상으로서 상기 디퓨져의 내부에 삽입 배치되고, 상기 원통형의 내주면에 형성되어 상기 엘이디 모듈에 의해 조사되는 빛을 전체 면적으로 균일하게 분포시키는 도광판층, 및 상기 원통형의 외주면에 도트 패턴으로 형성되어 상기 디퓨져의 전 영역에서 휘도 분포를 균일하게 하는 광산란층을 포함하는 광학 시트를 포함한다.

Description

엘이디 조명 장치{LED LIGHTING APPARATUS}
본 발명의 실시예들은 조명 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엘이디 조명 장치에 관한 것이다.
일상 생활 속에서 경험하는 정보의 70%는 시각을 통하여 취득하는 것으로 알려져 있으며, 시각을 통하여 인지된 대상의 색상은 사람의 정서에 큰 작용을 하고, 인간은 특정한 색을 통하여 과거의 기억을 회상하거나, 그 사람에게 어떤 감정이 유발되기도 한다. 따라서 일상 생활 속에서 대상의 색상을 결정할 수 있는 조명은 사람의 정서에 매우 중요하며, 그리고 조명환경은 작업자의 뇌파를 변화시킬 수 있기 때문에 조명은 작업자의 피로도에 직접적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.
종래 대표적인 조명기구인 백열등 또는 형광등은 발광 시 가시광선의 흘림 현상이 발생하여 초점이 흐려져 사용자 눈의 피로감이 크게 작용하고, 심한 경우에는 시력을 급속히 저하시키는 문제점 또는 전력소모가 매우 큰 문제점이 발생하여, 최근에는 백열등이나 형광등에 비하여 다양한 효과를 갖는 엘이디로 구현되는 조명등, 혹은 램프가 개발되어 판매되고 있다.
엘이디(LED, Light Emitting Diode)란 빛을 발산하는 반도체 소자인 발광다이오드를 말하는 것으로서, 적색, 녹색, 청색, 황색 등의 다양한 색상의 광을 발산한다. 일반적으로 발광다이오드 즉, 엘이디는 pn접합 구조를 가지며 다이오드에 순방향 전류를 인가하면 칩의 n영역에 있는 전자가 전계에 의해 가속되어 p영역으로 이동하게 되고 p영역에서는 액셉터 준위 또는 가전자대 상태의 정공과 재결합하여 칩의 재료에 따라 그 전위차에 상당하는 에너지를 가진 빛이 방사되는데 이러한 현상을 주입형 전계발광이라 하며, 이러한 소자를 엘이디라고 한다. 이와 같은 대표적인 엘이디 칩의 재료로서는 GaAs, GaAsP, GaP, GaAlAs, SiC 등이 있으며, 이들 재료에 따른 결정 구조로부터 여러 가지의 발광 특성을 나타낸다.
엘이디로 구현되는 조명 장치는 백열등으로 구현되는 종래의 조명 장치에 비하여 약10%의 소비전력만을 필요로 하며, 형광등으로 구현되는 종래의 조명 장치에 비하여 약50%의 소비전력만을 필요로 한다. 엘이디 조명 장치는 장시간 사용으로도 눈의 피로를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 수명도 백열등 조명 장치에 비하여 약10배, 형광등 조명 장치에 비하여 약 8배 정도로 긴 장점을 갖는다.
LED 직하 방식의 튜브타입 형광등 대체용 LED 조명 장치는 다수의 LED를 배면에 직하 방식으로 배치하기 위해 PCB를 설계하고 점(Spot)을 없애기 위해 두꺼운 산광기(Diffuser)를 사용해야 한다. 그리고, 내부에 SMPS 내장으로 인한 발열문제가 있으며, PCB나 산광기로 인한 무거운 중량으로 시간 경과시 쳐짐 현상으로 인한 기구, 전기적 문제가 발생한다.
또한, 배면에 PCB를 장착함에 따라 조사각이 120도 수준에 머물러 360도 조사각을 갖는 형광등에 비해 반사갓 사용 효과가 없어 전체적으로 광효율이 낮아지는 문제가 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해 디퓨져 측면에 파워 엘이디로 빛을 조사하는 방식이 연구되고 있다. 하지만, 디퓨져 양쪽에 구비된 엘이디 모듈이 중심부를 향해 빛을 조사하고 있으나 중심부까지 빛이 온전히 전달되지 못하여 양 측면과 중심부의 빛의 세기가 달라지는 문제점이 발생한다.
관련 선행기술로는 공개특허공보 제2004-0071707호(발명의 명칭: 조명 시스템 및 디스플레이 디바이스, 공개일자: 2004년 08월 12일)가 있다.
본 발명의 일 실시예는 프리즘 시트에 도광판 패턴 가공을 하여 광 직진성과 광 전달성이 확보되는 광학 시트를 디퓨져에 안착하여 광 전달을 극대화할 수 있는(360도 조사각을 갖는) 엘이디 조명 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 광학 시트 내부에 반사판과 확산 다각뿔판을 구비하는 확장판을 내재시킴으로써 엘이디 모듈의 발산 광을 일정 각도 방향 전환하여 확산시켜 광 전달을 극대화할 수 있는 엘이디 조명 장치를 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명 장치는 접속 단자를 통해 외부로부터 전원을 인가받아 빛을 조사하는 적어도 하나의 엘이디 램프를 포함하는 엘이디 모듈; 양측 끝부분에 상기 엘이디 모듈이 배치되고, 상기 엘이디 모듈에 의해 조사되는 빛을 확산시키는 원통형의 디퓨져; 및 상기 디퓨져에 대응되는 원통형의 형상으로서 상기 디퓨져의 내부에 삽입 배치되고, 상기 원통형의 내주면에 형성되어 상기 엘이디 모듈에 의해 조사되는 빛을 전체 면적으로 균일하게 분포시키는 도광판층, 및 상기 원통형의 외주면에 도트 패턴으로 형성되어 상기 디퓨져의 전 영역에서 휘도 분포를 균일하게 하는 광산란층을 포함하는 광학 시트를 포함한다.
상기 광산란층의 도트 패턴은 상기 광학 시트의 길이 방향을 기준으로 양쪽 끝부분으로부터 중앙으로 갈수록 그 직경이 점점 크게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명 장치는 상기 광학 시트의 길이 방향으로 평평하게 형성되는 반사판, 및 상기 반사판의 상면에 복수의 경사면이 다각뿔 형태로 결합되어 구성되는 확산 다각뿔판을 구비하며, 상기 광학 시트의 내부에 삽입 배치되어 상기 엘이디 모듈로부터 조사되는 빛을 상기 광학 시트의 길이 방향에 대하여 일정 각도 방향으로 전환하여 상기 광학 시트로 확산시키는 확산판을 더 포함할 수 있다.
상기 반사판은 백색 불투명 합성수지제로 만든 백색 불투명 반사필름으로서, 상기 백색 불투명 합성수지제는 백색안료의 배합 또는 미세기포의 분산에 의해서 백색을 띠는 합성수지이며, 상기 반사판 제조용 합성수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 아크릴수지, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리올레핀, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리비닐클로라이드로 이루어지는 그룹 중에서 선택된 어느 한 가지이며, 상기 백색안료는 산화티탄, 산화규소, 산화아연, 탄산납, 황산바륨, 탄산칼슘, 산화알루미늄으로 이루어지는 그룹 중에서 선택되는 어느 한 가지일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명 장치는 상기 광학 시트의 내부에서 상기 광학 시트의 길이 방향으로 나선형으로 형성되고, 상기 엘이디 모듈로부터 조사되는 빛의 파장을 변환시키기 위한 파장 변환 물질을 구비하여, 상기 나선형의 개방 공간을 통과한 빛이 상기 파장 변환 물질을 통해 다른 색채의 광으로 변환되도록 하는 광 투과성 섬유를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명 장치는 상기 나선형의 광 투과성 섬유의 압축 정도를 조절하여 상기 나선형의 개방 공간의 크기를 변화시킴으로써, 상기 엘이디 모듈로부터 조사되는 빛의 색채와 상기 광 투과성 섬유에 의해 변환된 광의 색채의 비율을 조정하는 압축 조절부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명 장치는 상기 엘이디 모듈의 뒷면에 배치되고, 상기 엘이디 모듈로부터 발생되는 열을 외부로 방출 또는 분산시키는 방열 커버를 더 포함하고, 상기 방열 커버는 일정 크기의 홀을 복수개 구비하는 원통형의 방열 본체; 및 방열 면적의 증대를 위해 상기 방열 본체의 외주면에 일정 간격 단위로 형성되는 복수의 방열살을 포함할 수 있다.
상기 방열 커버는 상기 방열 본체의 직경보다 작은 직경을 가지는 원통형으로서, 상기 방열 본체 내부에 수용되며, 내주면에 일정 간격 단위로 형성되는 복수의 방열핀을 구비하는 서브 방열체를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명 장치는 상기 디퓨져의 외주면에 상기 디퓨져의 경도 강화를 위해 형성되는 경도 강화층을 더 포함하고, 상기 경도 강화층은 테트라메틸올메탄 테트라아크릴레이트 100중량부에 대하여, 히드록시 에틸 히드록시 프로필 셀룰로오즈 15 ~ 35중량부, 옥타데실 3,5-디-t-부틸-4-하이드록시 하이드로 신나메이트 10 ~ 20중량부, 에틸 2-[3-(6-니트로벤졸[d]티아졸-2-일)우레이도]아세테이트 7 ~ 15중량부를 포함하는 재질로 형성될 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 프리즘 시트에 도광판 패턴 가공을 하여 광 직진성과 광 전달성이 확보되는 광학 시트를 디퓨져에 안착하여 광 전달을 극대화할 수 있다(360도 조사각을 가짐).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광학 시트 내부에 반사판과 확산 다각뿔판을 구비하는 확장판을 내재시킴으로써 엘이디 모듈의 발산 광을 일정 각도 방향 전환하여 확산시켜 광 전달을 극대화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명 장치의 조립 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 광학 시트의 단면도이다.
도 4는 도 2의 광학 시트에 포함된 광산란층의 도트 패턴 형태를 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 2의 확산판의 실시예를 각각 나타낸 도면이다.
도 7은 도 2의 방열 커버의 상세 구성을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디 조명 장치를 설명하기 위해 도시한 분해 사시도이다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명 장치의 조립 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명 장치의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명 장치(100)는 엘이디 모듈(110), 디퓨져(120), 광학 시트(130), 확산판(140), 방열 커버(150), 및 접속 단자(160)를 포함할 수 있다.
상기 엘이디 모듈(110)은 하나 또는 그 이상의 엘이디 소자(LED element)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 상기 엘이디 모듈(110)은 와트수가 높은 하나의 파워 엘이디 소자 또는 와트수가 낮은 여러 개의 엘이디 소자로 구성될 수 있다.
상기 엘이디 모듈(110)은 엘이디 소자가 높은 와트수로 구성될 경우에는 엘이디 소자가 실장된 방열 피시비(PCB) 및 전원 모듈로 구성되는 엘이디 패키지 형태로 구성될 수 있다.
한편, 상기 엘이디 모듈(110)은 엘이디 소자가 낮은 와트수로 구성될 경우에는 하나 이상의 엘이디 소자가 실장된 PCB를 상기 디퓨져(120)의 중심쪽으로 향하도록 구성할 수 있다.
이러한 엘이디 모듈(110)은 상기 접속 단자(160)를 통해 외부로부터 전원을 인가받아 빛을 조사한다. 상기 엘이디 모듈(110)의 후면에는 상기 방열 커버(150)가 배치될 수 있으며, 이러한 방열 커버(150)는 상기 엘이디 소자가 실장된 PCB에 밀착되어 방열할 수 있도록 구성될 수 있다. 상기 방열 커버(150)에 대해서는 뒤에서 자세히 살펴보기로 한다.
상기 디퓨져(120)는 양측 끝부분에 상기 엘이디 모듈(110)이 배치되고, 상기 엘이디 모듈(110)에 의해 조사되는 빛을 확산시키는 역할을 한다. 이때, 상기 디퓨져(120)는 원통형으로 구성되어 상기 엘이디 모듈(110)에 의해 조사되는 빛을 360도 방향으로 확산시킬 수 있다.
상기 디퓨져(120)의 외주면에는 상기 디퓨져(120)의 경도 강화를 위해 경도 강화층(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 경도 강화층은 테트라메틸올메탄 테트라아크릴레이트 100중량부에 대하여, 히드록시 에틸 히드록시 프로필 셀룰로오즈 15 ~ 35중량부, 옥타데실 3,5-디-t-부틸-4-하이드록시 하이드로 신나메이트 10 ~ 20중량부, 에틸 2-[3-(6-니트로벤졸[d]티아졸-2-일)우레이도]아세테이트 7 ~ 15중량부를 포함하는 재질로 형성될 수 있다.
상기 디퓨져(120)의 외주면에 형성된 경도 강화층에 대해서는 뒤에서 실험 예 등을 통해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
상기 광학 시트(130)는 상기 디퓨져(120)에 대응되는 원통형의 형상으로 구성될 수 있다. 상기 광학 시트(130)는 상기 디퓨져(120)의 내부에 삽입 배치될 수 있다. 상기 광학 시트(130)에 대해 도 3 및 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 참고로, 도 3은 도 2의 광학 시트(130)의 단면도이고, 도 4는 도 2의 광학 시트(130)에 포함된 광산란층의 도트 패턴 형태를 나타낸 도면이다.
즉, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 광학 시트(130)는 도광판층(131), 광산란층(132), 및 굴곡층(133)을 포함할 수 있다.
상기 도광판층(131)은 상기 광학 시트(130)의 원통형의 내주면에 형성되어 상기 엘이디 모듈(110)에 의해 조사되는 빛을 전체 면적으로 균일하게 분포시킬 수 있다.
상기 도광판층(131)은 프리즘 시트로 구현될 수 있으며, 상기 엘이디 모듈(110)에 의해 조사되는 빛을 상기 디퓨져(120)를 이용하여 보다 균일한 밝기의 면광원으로 변형시킬 수 있다.
이러한 과정에서 상기 엘이디 모듈(110)로부터 조사된 빛의 효율은 점점 떨어지게 되는데, 이를 보상하기 위해 상기 굴곡층(133)이 측광(side light)을 정면광으로 바꾸고 방사하는 광을 집광시켜 휘도를 높일 수 있게 된다.
하지만, 광의 효율은 빛의 전달 거리가 멀어질수록 약해지고 휘도 균일도의 차이가 생기기 때문에 본 발명의 일 실시예에서는 상기 도광판층(131)의 뒷면에 광산란층(42)을 배치할 수 있다.
상기 광산란층(132)은 상기 광학 시트(130)의 원통형의 외주면에 도트 패턴으로 형성되어 상기 디퓨져(120)의 전 영역에서 휘도 분포를 균일하게 할 수 있다.
여기서, 상기 광산란층(132)의 도트 패턴은 상기 광학 시트(130)의 길이 방향을 기준으로 양쪽 끝부분으로부터 중앙으로 갈수록 그 직경이 점점 크게 형성될 수 있다.
상기 광산란층(132)의 도트 패턴은 상기 도광판층(131)의 뒷면에 원형, 사각형 또는 육각형 등의 일정한 모양의 배열을 이룰 수 있으며, 그 형성 방법으로는 예를 들어 스크린 인쇄로서 상기 도트 패턴을 형성시키는 방식이 적용될 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 확산판(140)은 상기 광학 시트(130)의 내부에 삽입 배치되어 상기 엘이디 모듈(110)로부터 조사되는 빛을 상기 광학 시트(130)의 길이 방향에 대하여 일정 각도 방향으로 전환하여 상기 광학 시트(130)로 확산시킬 수 있다.
이를 위해, 상기 확산판(140)은 상기 광학 시트(130)의 길이 방향의 일정 위치가 굴절된 형태로 경사면(141)을 구비하여, 상기 엘이디 모듈(110)에서 발산된 빛이 상기 광학 시트(130)의 길이방향과 일정 각도 방향으로 전환되도록 구성될 수 있다. 상기 확산판(140)에 대해 도 5 및 도 6을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 참고로, 도 5 및 도 6은 도 2의 확산판(140)의 실시예를 각각 나타낸 도면이다.
즉, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 확산판(140)은 반사판(142) 및 확산 다각뿔판(143)을 포함할 수 있다.
상기 반사판(142)은 상기 광학 시트(130)의 길이 방향으로 평평하게 형성될 수 있다. 상기 반사판(142)은 백색 불투명 합성수지제로 만든 백색 불투명 반사필름으로서, 상기 백색 불투명 합성수지제는 백색안료의 배합 또는 미세기포의 분산에 의해서 백색을 띠는 합성수지이며, 상기 반사판 제조용 합성수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 아크릴수지, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리올레핀, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리비닐클로라이드로 이루어지는 그룹 중에서 선택된 어느 한 가지이며, 상기 백색안료는 산화티탄, 산화규소, 산화아연, 탄산납, 황산바륨, 탄산칼슘, 산화알루미늄으로 이루어지는 그룹 중에서 선택되는 어느 한 가지로 구성될 수 있다.
상기 확산 다각뿔판(143)은 상기 반사판(142)의 상면에 복수의 경사면(141)이 다각뿔 형태로 결합되어 구성될 수 있다. 상기 확산 다각뿔판(143)은 엘이디 모듈(110)에서 발산한 빛을 상기 광학 시트(130)의 길이 방향에 대하여 일정 각도 방향으로 전환시키기 위한 주요 구성으로서, 다각으로 형성된 복수 개의 경사면(141)을 통해 상기 엘이디 모듈(110)에서 발산된 빛의 방향을 다각뿔대의 중심을 기준으로 하여 여러 방향으로 반사(굴절)시킬 수 있다.
따라서, 상기 확산 다각뿔판(143)은 상기 엘이디 모듈(110)에 의하여 발산된 빛을 다양한 방향으로 발산하여 전방 및 측방의 광도가 향상된 형광등형 엘이디 조명 장치를 실현 가능하게 할 수 있다. 이때, 상기 확산 다각뿔대(143)를 구성하는 복수 개 경사면(141)의 기울기는 상기 광학 시트(130)의 내경에 조절 가능하고, 제조 완료된 형광등형 엘이디 조명 장치의 사용 용도에 따라서 한쪽 방향으로 보다 많은 양의 빛이 반사되어 유도될 수 있도록 하는 구성도 가능하다.
또한, 투명한 재질의 상기 확산 다각뿔판(43)은 일정의 내부 공간(145)을 구비함으로써, 상기 엘이디 모듈(110)에서 발산된 빛이 상기 확산 다각뿔판(143)의 일면에서 굴절되어 상기 내부 공간(145)으로 입사되고, 상기 내부 공간(145)에 입사된 빛이 재차 상기 내부 공간(145)의 다른 면에서 굴절되어 상기 확산 다각뿔판(143)의 외부로 발산될 수 있도록 하기 때문에 상기 확산 다각뿔판(143)이 빛을 난반사하는 효과를 얻을 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 방열 커버(150)는 상기 엘이디 모듈(110)의 뒷면에 배치되고, 상기 엘이디 모듈(110)로부터 발생되는 열을 외부로 방출 또는 분산시킬 수 있다. 상기 방열 커버(150)에 대해 도 7을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 참고로, 도 7은 도 2의 방열 커버(150)의 상세 구성을 도시한 도면이다.
즉, 도 7을 참조하면, 상기 방열 커버(150)는 메인 방열체(710), 서브 방열체(720) 및 수용체(730)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 메인 방열체(710)는 일정 크기의 홀(712)을 복수개 구비하는 원통형의 방열 본체(711), 및 방열 면적의 증대를 위해 상기 방열 본체(711)의 외주면에 일정 간격 단위로 형성되는 복수의 방열살(713)을 포함할 수 있다.
상기 서브 방열체(720)는 상기 방열 본체(711)의 직경보다 작은 직경을 가지며, 일정 크기의 홀(722)을 구비하며, 상기 방열 본체(711) 내부에 수용되는 원통형의 방열 몸체(721), 및 상기 방열 몸체(721)의 내주면에 일정 간격 단위로 형성되는 복수의 방열핀(723)을 구비할 수 있다.
상기 수용체(730)는 내부 수용체(731), 상기 내부 수용체(731)의 외측 반경 방향으로 일정 간격을 가진 상태에서 상기 내부 수용체(731)를 둘러싸면서 배치되는 외부 수용체(732), 상기 내부 수용체(731)와 상기 외부 수용체(732)를 관통하는 관통홀(733), 및 상기 내부 수용체(731)의 측벽과 상기 외부 수용체(732)의 측벽 사이에 형성되는 보강 리브(734)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 관통홀(733)은 상기 서브 방열체(720)의 방열 몸체(721)에 형성된 홀(722)과, 상기 메인 방열체(710)의 방열 본체(711)에 형성된 홀(712)과 서로 연통될 수 있다. 또한, 상기 내부 수용체(731)와 상기 외부 수용체(732)는 스테인레스강으로 제작될 수 있으며, 상기 보강 리브(734)는 알루미늄 재질로 제작될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디 조명 장치를 설명하기 위해 도시한 분해 사시도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디 조명 장치(800)는 엘이디 모듈(110), 디퓨져(120), 광학 시트(130), 방열 커버(150), 접속 단자(160), 광 투과성 섬유(810), 및 압축 조절부(820)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 엘이디 모듈(110), 상기 디퓨져(120), 상기 광학 시트(130), 상기 방열 커버(150), 및 상기 접속 단자(160)는 도 1의 구성과 그 구조 및 작용 효과에 있어서 유사 또는 동일하다.
즉, 본 발명의 다른 실시예는 본 발명의 일 실시예의 구성요소 중에서 확산판(도 1의 "140" 참조) 대신에 상기 광 투과성 섬유(810)와 상기 압축 조절부(820)가 추가된 것에 있어서만 차이가 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에서는 본 발명의 일 실시예와는 다른 구성요소인 상기 광 투과성 섬유(810) 및 상기 압축 조절부(820)에 대해서만 자세히 설명하기로 한다.
상기 광 투과성 섬유(810)는 상기 광학 시트(130)의 내부에서 상기 광학 시트(130)의 길이 방향으로 나선형으로 형성될 수 있다. 상기 광 투과성 섬유(810)는 상기 엘이디 모듈(110)로부터 조사되는 빛의 파장을 변환시키기 위한 파장 변환 물질을 구비할 수 있다.
이에 따라, 상기 광 투과성 섬유(810)는 상기 나선형의 개방 공간을 통과한 빛이 상기 파장 변환 물질을 통해 다른 색채의 광으로 변환되도록 할 수 있다. 여기서, 상기 파장 변환 물질은 상기 광 투과성 섬유(810)에 도포되어 작용할 수 있다. 즉, 상기 광 투과성 섬유(810)는 형광 염료, 인광 염료, 또는 안료 등의 파장 변환 물질(wavelength converting material)로 도핑될 수 있다.
여기서, 상기 파장 변환 물질은 양자점(quantum dots) 등의 나노 물질과 인광 물질(phosphors)을 포함하는 인광성 물질일 수 있다. 또한, 파장 변환 물질로는 형광 물질이 사용될 수도 있다.
이러한 광 투과성 섬유(810)는 원통형 코일(cylindrical coil), 또는 소용돌이(spiral), 또는 나선(helix)의 형태로 형성된 광 투과성 섬유(light transmitting fiber)를 포함할 수 있다. 상기 광 투과성 섬유(810)는 투명하거나 반투명한 광-투과성 물질, 예컨대 아크릴로 구현될 수 있다.
상기 압축 조절부(820)는 상기 나선형의 광 투과성 섬유(810)의 압축 정도를 조절하여 상기 나선형의 개방 공간의 크기를 변화시킴으로써, 상기 엘이디 모듈(110)로부터 조사되는 빛의 색채와 상기 광 투과성 섬유(810)에 의해 변환된 광의 색채의 비율을 조정할 수 있다.
이로써, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 다양한 색채의 엘이디 조명 장치를 구현할 수 있으며, 이를 통해서 엘이디 조명 장치의 조명하에서 다양한 분위기의 연출을 할 수 있게 된다.
상기 압축 조절부(820)는 다양한 압축 조절 수단, 예를 들면 볼트-너트 결합과 같은 물리적 수단, 또는 솔레노이드 등의 전기기계적 수단 등을 통해서 상기 광 투과성 섬유(810)의 압축 정도를 조절할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에서는 다양한 색채를 구현할 수 있으므로 이러한 다양한 색채를 오디오 신호와 연동하여 가시광으로 매핑하는 방법에 대해 상세히 설명한다. 본 발명의 다른 실시예에서는 상기 매핑 방법을 통해 오디오 신호를 입력받아 다양한 색채의 조명을 구현할 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 다른 실시예에서는 오디오 입력, 스펙트럼 분석 및 매핑에 관한 구성요소들을 더 포함할 수 있다.
상기 가시광의 주파수는 상기 오디오 신호의 주파수에 비선형적 또는 선형적으로 매핑되고, 상기 오디오 신호의 주파수는 아래의 수학식 1을 기초로 상기 가시광의 주파수에 매핑될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112014062166189-pat00001
여기서, f는 오디오 주파수, fmax는 오디오 주파수의 최대값, F는 가시광 주파수, Fmax는 가시광 주파수의 최대값, Fmin는 가시광 주파수의 최소값, 그리고, μ는 비선형 정도를 나타내는 변수(μ= 2N-1이고, N은 1이상의 정수)를 각각 나타낸다.
0 ~ 20KHz의 오디오 스펙트럼을 6개의 가시광 스펙트럼으로 매핑하는 기법에 대해 예를 들어 설명한다.
여기서, 6개의 가시광 스펙트럼은 LED 조명에서 사용할 빨강, 주황, 노랑, 초록, 파랑, 보라의 6가지 색깔로 상정한다.
오디오 신호 주파수를 가시광 주파수로 매핑하기 위한 방법으로는 선형 매핑도 가능하지만, 비선형 매핑이 더 효과적이다. 왜냐하면, 실제의 오디오 신호(예: 음악)의 주파수 성분에서 10KHz 이상의 고주파수 성분은 저주파수 성분에 비하여 덜 나타나기 때문이다. 비선형 매핑을 위하여 상기와 같은 수학식 1을 이용할 수 있다. 상기 수학식 1은 비선형 매핑 수식 가운데 하나이며, 다른 수학식을 통해 매핑하는 것도 가능함은 물론이다.
상기 수학식 1에서 f는 0 ~ 20KHz의 입력 오디오 주파수이며, fmax는 입력 오디오 주파수의 최대값인 20KHz이다. 또한, F는 출력 가시광 주파수이며, Fmin과 Fmax는 각각 출력 주파수의 최소값과 최대값인 448THz와 790THz이다. 또한, μ는 비선형 정도를 나타내는 변수로서 2N-1의 값을 사용한다. 여기서, N은 1 이상의 정수이다. 따라서, N=2를 사용하면 μ는 3이 된다. μ가 3인 경우 입력 오디오 주파수에 대한 출력 가시광 주파수는 아래의 표 1과 같다.
Figure 112014062166189-pat00002
이와 같은 비선형 매핑을 사용하면, 다음의 표 2와 같이 입력 오디오 주파수 성분을 6개의 색깔로 매핑할 수 있다.
Figure 112014062166189-pat00003
한편, 본 발명의 실시예들에서는 앞서 언급한 바와 같이 상기 디퓨져(120)의 외주면에 경도 강화층을 형성하여 그 경도를 더욱 강화시킬 수 있으며, 이에 따라 외부의 강한 충격에도 상기 디퓨져(120)가 파손되지 않도록 할 수 있다.
아래에서는 상기 경도 강화층의 경도, 투과율, 내열성, 밀착성, 유연성 등을 측정하기 위한 실험을 수행하였다.
1. 시편의 제조
실시예 1로, 테트라메틸올메탄 테트라아크릴레이트 100g, 히드록시 에틸 히드록시 프로필 셀룰로오즈 15g, 옥타데실 3,5-디-t-부틸-4-하이드록시 하이드로 신나메이트 10g, 에틸 2-[3-(6-니트로벤졸[d]티아졸-2-일)우레이도]아세테이트 7g을 아세톤을 이용하여 혼합한 후, 사출 성형으로 두께 20미크론의 시편을 제작하고, 아세톤을 휘발하였다.
실시예 2로, 테트라메틸올메탄 테트라아크릴레이트 100g, 히드록시 에틸 히드록시 프로필 셀룰로오즈 35g, 옥타데실 3,5-디-t-부틸-4-하이드록시 하이드로 신나메이트 20g, 에틸 2-[3-(6-니트로벤졸[d]티아졸-2-일)우레이도]아세테이트 15g을 아세톤으로 혼합하여 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제작하였다.
비교예 1로, 테트라메틸올메탄 테트라아크릴레이트 100g, 히드록시 에틸 히드록시 프로필 셀룰로오즈 40g, 옥타데실 3,5-디-t-부틸-4-하이드록시 하이드로 신나메이트 5g, 에틸 2-[3-(6-니트로벤졸[d]티아졸-2-일)우레이도]아세테이트 10g을 아세톤으로 혼합하여 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제작하였다.
비교예 2로, 테트라메틸올메탄 테트라아크릴레이트 100g, 히드록시 에틸 히드록시 프로필 셀룰로오즈 10g, 옥타데실 3,5-디-t-부틸-4-하이드록시 하이드로 신나메이트 30g, 에틸 2-[3-(6-니트로벤졸[d]티아졸-2-일)우레이도]아세테이트 10g을 아세톤으로 혼합하여 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제작하였다.
비교예 3으로, 테트라메틸올메탄 테트라아크릴레이트 100g, 히드록시 에틸 히드록시 프로필 셀룰로오즈 25g, 옥타데실 3,5-디-t-부틸-4-하이드록시 하이드로 신나메이트 15g, 에틸 2-[3-(6-니트로벤졸[d]티아졸-2-일)우레이도]아세테이트 2g을 아세톤으로 혼합하여 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제작하였다.
비교예 4로, 테트라메틸올메탄 테트라아크릴레이트 100g, 히드록시 에틸 히드록시 프로필 셀룰로오즈 20g, 옥타데실 3,5-디-t-부틸-4-하이드록시 하이드로 신나메이트 10g, 에틸 2-[3-(6-니트로벤졸[d]티아졸-2-일)우레이도]아세테이트 20g을 아세톤으로 혼합하여 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제작하였다.
상기 실시예 1 ~ 2, 비교예 1 ~ 4에서 제시된 조성을 표 3에 정리하였으며, 단위는 그램(g)이다.
구분 실시예 비교예
1 2 1 2 3 4
테트라메틸올메탄 테트라아크릴레이트 100 100 100 100 100 100
히드록시 에틸 히드록시 프로필 셀룰로오즈 15 35 40 10 25 20
옥타데실 3,5-디-t-부틸-4-하이드록시 하이드로 신나메이트 10 20 5 30 15 15
에틸 2-[3-(6-니트로벤졸[d]티아졸-2-일)우레이도]아세테이트 7 15 1 10 2 20
2. 경도 측정 및 평가 방법
상기 실시예 1 ~ 2, 비교예 1 ~ 4에서 제조된 시편에 대해 하기 항목을 평가하였다.
1) 연필경도는 ASTM D3502(연필경도기 테스터기)로 측정하였다.
2) 투과율은 UV-vis 스펙트럼(DARSA PRO-5000 SYSTEM)으로 측정하였다.
3) 내열성은 90℃에서 4시간 동안 방치 후 외관의 크랙 및 휨의 발생을 측정하였다.
4) 밀착성은 시편에 2mm 간격으로 선을 그어 바둑눈을 만든 후 TAPE 접착 후 수직방향으로 강하게 1회 당여서 박리현상이 있는지 여부를 평가하였다.
5) 유연성은 코팅 뒤 12시간 경과 후 180° 굽힘으로 크랙 유무를 판정하였다.
3. 결과 및 분석
평가 결과는 표 4에 나타내었다.
구분 실시예 비교예
1 2 1 2 3 4
연필경도 9H 9H 7H 5H 6H 5H
투과율(%) 91.6 91.4 91.6 91.7 91.5 91.6
내열성 양호 양호 크랙 및 휨 크랙 및 휨 크랙 및 휨 크랙 및 휨
밀착성 100/100 100/100 100/100 100/100 100/100 100/100
유연성 양호 양호 크랙 크랙 크랙 크랙
상기 표 4의 결과에서 볼 수 있는 바와 같이, 실시예 1, 2의 경우 연필경도, 투과율, 내열성, 밀착성, 유연성 모두에서 우수한 특성을 가지는 것을 알 수 있는 반면, 비교예 1 ~ 4의 경우 우수한 투과율과 밀착성을 가지지만 연필경도, 내열성 및 유연성에 있어서 불량한 특성을 가지는 것을 알 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
110: 엘이디 모듈
120: 디퓨져
130: 광학 시트
140: 확산판
150: 방열 커버
160: 접속 단자
810: 광 투과성 섬유
820: 압축 조절부

Claims (9)

  1. 접속 단자를 통해 외부로부터 전원을 인가받아 빛을 조사하는 적어도 하나의 엘이디 램프를 포함하는 엘이디 모듈;
    양측 끝부분에 상기 엘이디 모듈이 배치되고, 상기 엘이디 모듈에 의해 조사되는 빛을 확산시키는 원통형의 디퓨져;
    상기 디퓨져에 대응되는 원통형의 형상으로서 상기 디퓨져의 내부에 삽입 배치되고, 상기 원통형의 내주면에 형성되어 상기 엘이디 모듈에 의해 조사되는 빛을 전체 면적으로 균일하게 분포시키는 도광판층, 및 상기 원통형의 외주면에 도트 패턴으로 형성되어 상기 디퓨져의 전 영역에서 휘도 분포를 균일하게 하는 광산란층을 포함하는 광학 시트; 및
    상기 광학 시트의 길이 방향으로 평평하게 형성되는 반사판, 및 상기 반사판의 상면에 복수의 경사면이 다각뿔 형태로 결합되어 구성되는 확산 다각뿔판을 구비하며, 상기 광학 시트의 내부에 삽입 배치되어 상기 엘이디 모듈로부터 조사되는 빛을 상기 광학 시트의 길이 방향에 대하여 일정 각도 방향으로 전환하여 상기 광학 시트로 확산시키는 확산판
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광산란층의 도트 패턴은
    상기 광학 시트의 길이 방향을 기준으로 양쪽 끝부분으로부터 중앙으로 갈수록 그 직경이 점점 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반사판은
    백색 불투명 합성수지제로 만든 백색 불투명 반사필름으로서, 상기 백색 불투명 합성수지제는 백색안료의 배합 또는 미세기포의 분산에 의해서 백색을 띠는 합성수지이며, 상기 반사판 제조용 합성수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 아크릴수지, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리올레핀, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리비닐클로라이드로 이루어지는 그룹 중에서 선택된 어느 한 가지이며, 상기 백색안료는 산화티탄, 산화규소, 산화아연, 탄산납, 황산바륨, 탄산칼슘, 산화알루미늄으로 이루어지는 그룹 중에서 선택되는 어느 한 가지인 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 장치.
  5. 접속 단자를 통해 외부로부터 전원을 인가받아 빛을 조사하는 적어도 하나의 엘이디 램프를 포함하는 엘이디 모듈;
    양측 끝부분에 상기 엘이디 모듈이 배치되고, 상기 엘이디 모듈에 의해 조사되는 빛을 확산시키는 원통형의 디퓨져;
    상기 디퓨져에 대응되는 원통형의 형상으로서 상기 디퓨져의 내부에 삽입 배치되고, 상기 원통형의 내주면에 형성되어 상기 엘이디 모듈에 의해 조사되는 빛을 전체 면적으로 균일하게 분포시키는 도광판층, 및 상기 원통형의 외주면에 도트 패턴으로 형성되어 상기 디퓨져의 전 영역에서 휘도 분포를 균일하게 하는 광산란층을 포함하는 광학 시트; 및
    상기 광학 시트의 내부에서 상기 광학 시트의 길이 방향으로 나선형으로 형성되고, 상기 엘이디 모듈로부터 조사되는 빛의 파장을 변환시키기 위한 파장 변환 물질을 구비하여, 상기 나선형의 개방 공간을 통과한 빛이 상기 파장 변환 물질을 통해 다른 색채의 광으로 변환되도록 하는 광 투과성 섬유
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 나선형의 광 투과성 섬유의 압축 정도를 조절하여 상기 나선형의 개방 공간의 크기를 변화시킴으로써, 상기 엘이디 모듈로부터 조사되는 빛의 색채와 상기 광 투과성 섬유에 의해 변환된 광의 색채의 비율을 조정하는 압축 조절부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 장치.
  7. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 엘이디 모듈의 뒷면에 배치되고, 상기 엘이디 모듈로부터 발생되는 열을 외부로 방출 또는 분산시키는 방열 커버
    를 더 포함하고,
    상기 방열 커버는
    일정 크기의 홀을 복수개 구비하는 원통형의 방열 본체; 및
    방열 면적의 증대를 위해 상기 방열 본체의 외주면에 일정 간격 단위로 형성되는 복수의 방열살
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 방열 커버는
    상기 방열 본체의 직경보다 작은 직경을 가지는 원통형으로서, 상기 방열 본체 내부에 수용되며, 내주면에 일정 간격 단위로 형성되는 복수의 방열핀을 구비하는 서브 방열체
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 장치.
  9. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 디퓨져의 외주면에 상기 디퓨져의 경도 강화를 위해 형성되는 경도 강화층
    을 더 포함하고,
    상기 경도 강화층은
    테트라메틸올메탄 테트라아크릴레이트 100중량부에 대하여, 히드록시 에틸 히드록시 프로필 셀룰로오즈 15 ~ 35중량부, 옥타데실 3,5-디-t-부틸-4-하이드록시 하이드로 신나메이트 10 ~ 20중량부, 에틸 2-[3-(6-니트로벤졸[d]티아졸-2-일)우레이도]아세테이트 7 ~ 15중량부를 포함하는 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 장치.
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