KR101509460B1

KR101509460B1 - 고효율과 고방열 및 광균일도 향상을 위한 led 조명

Info

Publication number: KR101509460B1
Application number: KR20130103809A
Authority: KR
Inventors: 현동훈
Original assignee: 한국산업기술대학교산학협력단; 주식회사 케이티앤씨엔지니어링
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2013-08-30
Publication date: 2015-04-10
Also published as: KR20150025783A

Abstract

본 발명은 LED에 기반하는 PAR 타입의 LED 조명에 관한 것으로서, 멀티칩 배열 구성을 갖는 COB형 LED모듈과 히트싱크, 배광 제어용 광학계 및 히트싱크에 내장되는 SMPS를 포함하여 조립구조로 일체 구성함으로써 기존 PAR(포물선형 반사경) 타입의 할로겐램프나 종래 PAR 타입 LED 램프를 대체할 수 있으면서 다양한 배광패턴 구현이 가능하며, LED모듈의 발산광에 대해 배광 제어를 용이하게 실시할 수 있고 교차파동패턴부의 형성에 따라 종래 제안되고 있는 PAR 타입 대체용 LED 조명에서 발생되는 황색 무늬나 얼룩까지 제거할 수 있는 등 고효율과 고방열 및 광균일도의 향상을 구현할 수 있음은 물론 제조비용까지 절감할 수 있으며, 전기적 특성을 갖는 부품인 LED모듈과 SMPS에 대해 독립적으로 교체가 가능한 구조를 갖는 것으로서 문제발생시 단순 부품 교체만으로 손쉬운 해결이 가능할 뿐더러 사용자가 직접 부품 교체를 용이하게 실시할 수 있어 사후 조치 및 유지관리의 편의성을 부여할 수 있는 LED에 기반한 PAR 타입의 LED 조명에 관한 것이다.

Description

고효율과 고방열 및 광균일도 향상을 위한 LED 조명{LED LIGHTING}

본 발명은 LED 조명에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존 PAR(Parabolic Aluminized Reflector; 포물선형 반사경) 타입의 램프를 대체할 수 있는 있도록 하되 배광 제어를 용이하게 수행할 수 있도록 하여 광효율을 높일 수 있도록 하면서 광균일도의 향상을 구현할 수 있도록 하며 방열효율까지 높일 수 있도록 한 LED 조명에 관한 것이다.

일반적으로 조명장치는 각종 광원을 이용하여 주변을 밝게 비춰주기 위한 것으로, 최근 조명장치를 비롯한 산업전반에 걸쳐 광원으로 LED의 적용이 활발히 이루어지고 있을 뿐만 아니라 LED의 효과적인 사용을 위한 조명계의 연구 또한 활발히 진행되고 있다.

더욱이, 전통 조명을 대체하는 개념의 신(新) 조명으로서 LED 조명에 대한 연구가 가장 두각되고 있는데, 아직까지 LED 관련 업체와 관련시장의 실제 대응은 기대치만큼 따라주지 못하고 있는 실정에 있다.

예를 들어, 전통 조명에 있어 할로겐램프의 PAR(Parabolic Aluminized Reflector; 포물선형 반사경) 타입 램프는 포물선형의 반사판을 가지고 있으며, 일종의 렌즈 역할을 하는 유리 덮개로 밀봉된 구조를 갖는다.

부연하여, PAR 타입 할로겐램프들은 별도의 추가장치가 필요없이 케이스에 장착되어 바로 사용될 수 있도록 렌즈와 반사판을 포함하는 구성을 가지며, 주로 백화점 상점의 다운라이트 및 스포트라이트로 사용됨은 물론 스튜디오나 무대 또는 전시장 및 박물관 등에 디스플레이 조명으로 많이 활용되고 있다.

이러한 전통 조명의 PAR 타입 할로겐램프는 내구성이 강하고 보다 강력한 빛을 발산 및 밝은 광량을 필요로 할 때 용이하나 빛의 질이 떨어지고 가격이 비싸며 무게감이 있는 단점을 지니고 있다.

이에 따라, 에너지효율을 증대시키고 사용 수명을 높이기 위해 LED를 광원으로 하여 전통 조명인 PAR 타입 할로겐램프를 대체할 수 있도록 한 PAR 타입 LED 램프가 도 1에 나타낸 예시에서와 같이, 제안 및 출시되어 사용되고 있다.

하지만, 종래 PAR 타입 LED 램프는 칩(chip) 중심의 시장이었던 초기 LED산업에 기초하여 단순히 LED를 광원으로 채택하여 적용한 것에 불과한 기술적 한계를 갖는 것으로서, 눈부심 발생과 광균일도 저하 등의 광효율 문제를 비롯하여 LED의 발열에 의한 기능 저하 및 코스트 등의 문제가 대두되고 있고, LED의 응용분야가 확대되고 있으나 전통 조명을 LED 조명으로 대체함에 있어서는 기술적 한계로 인해 아직 많이 미흡한 실정에 있으며, LED 광원에 대한 효과적인 배광 제어 등 기술 개선이 요구되고 있다.

부연하면, 종래에는 LED의 칩 배열에 있어 간격이 떨어져 있으므로 상호간에 광간섭 및 광중첩 현상이 발생되어 조사면에 황색 무늬나 얼룩이 형성되는 문제점이 있었으며, 칩을 커버하는 봉지재가 대개 반원의 형태를 형성하므로 광확산이 일어나 2차 렌즈에서 배광 제어에 어려움이 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 종래 PAR 타입 LED 램프는 전기적 특성을 갖는 부품인 LED모듈 등에 문제가 발생되는 경우 부품 교체가 어렵고 램프를 통째로 교환하여야 하므로 사후 조치가 용이하지 못한 불편함이 있었다.

한편, LED 조명의 선행기술 관련해서, 국내공개특허 제10-2010-0087711호에서는 "고광도 LED들을 구동하기 위한 효율적이고 소형인 전력 공급 및 제어 컴포넌트들을 열 관리 및 광학 시스템들과 함께 조명 기구 내로 통합시켜 보통의 범용 백열, 형광 및 할로겐 조명 기구들과 동등한 형태 및 기능 적합성을 제공하는 일반 조명을 위한 통합 LED 기반 조명 기구"를 제안하고 있으며,

또한, 국내공개특허 제10-2013-0083845호에서는 "하나 이상의 LED에 의해 생성된 광이 광 도파로의 제1단부에 결합되고 전반사에 의해 광가이드 매체를 통해 LED(들)에서 원격에 위치된 광 방출면으로 도파되는 것으로서, 하나 이상의 포스퍼 물질 또는 광발광 물질은 도파로의 광 방출면 위에 또는 그 인근에 제공되고 LED 광의 일정 비율을 흡수하며 이에 반응하여 상이한 색상(대체로 더 긴 파장)의 광을 방출하고 이 광은 포스퍼에 의해 흡수되지 않는 LED 광과 결합되어 램프에 의해 방출되는 광을 형성하는 LED 기반 램프"를 제안하고 있으나,

이들 선행기술에서는 상술하게 기재한 종래 PAR 타입 LED 램프에서와 같이 전기적 특성을 갖는 부품의 교체가 어렵고 사후 조치가 용이하지 못한 불편함이나 다양한 배광패턴 구현에 어려움을 갖는 등 이하에서 제안하게 되는 본 발명과는 기술적 차이를 갖는다 할 수 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2010-0087711호

대한민국 공개특허공보 제10-2013-0083845호

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해소 및 이를 감안하여 안출된 것으로서, 종래 PAR(Parabolic Aluminized Reflector; 포물선형 반사경) 타입의 할로겐램프 또는 LED 램프를 대체할 수 있는 있도록 하며 고효율과 고방열 및 광균일도의 향상을 구현할 수 있도록 한 LED 조명을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 기존 PAR 30의 용도에 적합하도록 버티컬 칩(Vertical Chip)을 이용한 LED모듈을 제작하여 사용함과 아울러 이를 고려하여 LED 광원에 대한 발산광을 조정 및 제어하기 위한 광학계와 LED모듈 구동용 SMPS(Switching Mode Power Supply; 전원공급장치)를 포함시킨 조립 구성 및 개선된 구조배치설계를 통해 종래 PAR 30 할로겐램프 또는 LED 램프를 대체할 수 있도록 하고, 광효율을 높일 수 있도록 하면서 광균일도의 향상을 구현할 수 있도록 하며 방열효율까지 높일 수 있도록 함으로써 품질은 높이면서 제조비용은 절감할 수 있도록 한 LED 조명을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 배광 제어를 용이하게 실시할 수 있도록 하며, 종래 제안되고 있는 PAR 타입 대체용 LED 램프에서 발생되는 황색 무늬나 얼룩을 제거할 수 있도록 한 LED 조명을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 전기적 특성을 갖는 부품인 LED모듈과 SMPS에 대해 독립적으로 교체가 가능한 구조를 갖게 함으로써 문제발생시 단순 부품 교체만으로 손쉬운 해결이 가능하게 함은 물론 사용자가 직접 부품 교체를 용이하게 실시할 수 있도록 하며 사후 조치 및 유지관리의 편의성을 부여할 수 있도록 한 LED 조명을 제공하는데 그 목적이 있다.

삭제

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다수의 멀티칩 배열 구성을 갖는 LED모듈; 상기 LED모듈의 장착 및 커버로서 기능토록 한 것으로서, 하협상광(下狹上廣)의 포물선형 몸체를 갖되 상단부에 LED모듈을 안착시켜 체결하기 위한 장착홈부가 형성되고, 하단부에 나사결합부가 형성되며, 내부에 SMPS를 삽입 배치하여 일체로 구비하기 위한 SMPS수용공간이 형성되는 히트싱크; 상기 히트싱크의 장착홈부에 체결 조립되어지되 LED모듈의 위에 배치되는 것으로서, 투명의 렌즈구조체로 이루어지되 몸체의 내측라인을 형성하며 산과 골이 깊게 패인 형태로 중심부분에 광조정돌부가 형성되는 아이시클 내면과, 몸체의 외측라인을 형성하며 반구형의 구조배치에서 중심부분을 완만하게 함몰시켜 골을 형성시킨 형상을 갖되 전체면적에 걸쳐 산과 골의 굴곡이 반복되는 사인파형의 파동을 교차 배열시킨 교차파동패턴부가 형성되는 광확산 외면을 포함하는 광조정렌즈; 상기 히트싱크의 내부에 삽입 배치되어 일체 구비되는 것으로서, LED모듈과 소켓베이스에 전기적으로 연결되는 SMPS; 상기 히트싱크의 나사결합부에 결합되는 싱크결합부 및 이에 연장되어 일체 형성되는 베이스결합부를 포함하는 베이스결합체; 상기 베이스결합체의 베이스결합부에 결합되는 소켓베이스; 가 구비되는 다른 실시예에 의한 구성을 특징으로 한다.

삭제

이때, 상기 교차파동패턴부는 아래의 조건식 1을 만족시키도록 구성함이 바람직하다.

조건식 1)

여기서, 상기 Z는 비구면 표면함수, R은 곡률, K는 코닉상수, A는 패턴깊이, b는 패턴주기, D,E,F,G는 비구면 계수임.

또한, 상기 교차파동패턴부는 R(곡률)과 b(패턴주기)에 대한 A(패턴깊이)의 경계조건이 아래의 조건식 2와 조건식 3을 만족시키도록 구성함이 바람직하다.

조건식 2)

조건식 3)

본 발명에 따르면, 종래 PAR(Parabolic Aluminized Reflector; 포물선형 반사경) 타입의 할로겐램프 또는 LED램프를 대체할 수 있되 고효율과 고방열 및 광균일도의 향상을 구현할 수 있어 저가이면서도 품질이 우수한 LED 조명을 제공할 수 있다.

본 발명은 기존 PAR 30의 용도에 맞는 버티컬 칩(Vertical Chip)을 이용한 멀티칩 배열 구성의 LED모듈을 제작하여 사용함과 아울러 이를 고려하여 LED 광원에 대한 발산광을 제어하기 위한 광학계와 LED모듈 구동용 SMPS 및 히트싱크를 일체로 하는 개선된 설계구성을 제공할 수 있으며, 기존 PAR 30 할로겐램프나 종래 PAR 30 LED 램프를 대체할 수 있으면서 광효율과 방열효율은 높이고 광균일도 또한 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 코스트 또한 절감할 수 있는 LED 조명을 제공할 수 있다.

본 발명은 LED모듈과 비구면 광학계와의 매칭 결합을 통해 기존에 비해 배광 제어를 보다 용이하게 실시할 수 있을뿐더러 다양한 배광패턴 구현이 가능하며, 종래 제안되고 있는 PAR 타입 대체용 LED 조명에서 발생되는 황색 무늬 및 얼룩을 제거할 수 있는 유용함을 달성할 수 있다.

마지막으로, 본 발명은 전기적 특성을 갖는 부품인 LED모듈과 SMPS에 대해 독립적으로 교체가 가능한 구조를 갖는 것으로서 문제발생시 단순 부품 교체만으로 손쉬운 해결이 가능하고 사용자가 직접 부품 교체를 용이하게 실시할 수 있어 사후 조치 및 유지관리의 편의성을 부여하는 유용함을 달성할 수 있다.

도 1은 기존 PAR 타입 할로겐램프의 전통 조명을 대체하는 종래 PAR 타입 LED 램프를 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 LED 조명을 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 도 2를 나타낸 분해 사시도.
도 4는 본 발명에 의한 도 2를 나타낸 절개 사시도.
도 5는 본 발명에 포함되는 LED모듈을 설명하기 위해 나타낸 도면으로서, (a)는 버티컬 칩의 예시이고, (b)는 버티컬 칩을 이용하여 제작된 COB LED모듈을 나타낸 것임.
도 6은 본 발명에 포함되는 광조정렌즈를 설명하기 위해 나타낸 상세도.
도 7은 본 발명에 있어 광조정렌즈의 다른 실시예를 설명하기 위해 나타낸 상세도로서, (a)는 교차파동패턴부를 갖는 광조정렌즈의 사시도이고, (b)는 교차파동패턴부를 갖는 광조정렌즈의 정면도임.
도 8은 본 발명에 있어 교차파동패턴부의 조건을 설명하기 위해 나타낸 예시도.
도 9는 본 발명에 있어 도 7의 다른 실시예에 의한 광조정렌즈를 포함하는 LED 조명을 나타낸 절개 사시도.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 LED 조명의 방사특성을 나타낸 시뮬레이션 데이터.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 의한 LED 조명의 RGB 챠트(chart)를 나타낸 시뮬레이션 데이터.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 의한 LED 조명의 방열성능을 테스트한 데이터.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 의한 LED 조명의 방사특성을 나타낸 시뮬레이션 데이터.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 의한 LED 조명의 RGB 챠트(chart)를 나타낸 시뮬레이션 데이터.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 의한 LED 조명의 광분포밀도를 나타낸 시뮬레이션 데이터.

본 발명에 대해 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같으며, 이와 같은 상세한 설명을 통해서 본 발명의 목적과 구성 및 그에 따른 특징들을 보다 잘 이해할 수 있게 될 것이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 고효율과 고방열 및 광균일도 향상을 위한 LED 조명(100)은 도 1 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, LED모듈(110), 히트싱크(120), 광조정렌즈(130), SMPS(전원공급장치)(140), 베이스결합체(150) 및 소켓베이스(160)를 포함하는 구성으로 이루어진다.

상기 LED모듈(110)은 광원으로서, 도 5에 나타낸 예시에서와 같이, PAR 타입(특히, PAR 30)의 용도에 맞는 버티컬 칩(vertical chip)을 활용하여 다수의 멀티칩 배열로 구성한 COB(Chip On Board) LED를 사용함이 바람직하다.

이때, 상기 LED모듈(110)은 PCB에 다수의 버티컬 칩을 좁은 간격으로 배열하여 본딩한 후 수지로 몰딩하여 봉지재를 구성하되 봉지재의 형상을 평평하게 한 COB(Chip On Board) 형태를 갖도록 하되 원형의 모듈로 제작함으로써 광학계와 동일한 형태를 취하여 배광 제어를 보다 용이하게 실시할 수 있도록 한다.

하지만, 상기 LED모듈(110)은 COB LED에 국한되지 않는다 할 것이며, 면광원 형태를 취하는 COM(Chip On Metal) LED 또는 OLED(유기발광다이오드)가 사용될 수도 있다 할 것이다.

상기 히트싱크(120)는 LED모듈(110)에서 발생되는 열을 흡수하여 방출함과 더불어 LED모듈(110)의 장착 및 커버로서의 역할까지 담당하도록 구비된 것으로서, 알루미늄 다이캐스팅으로 제작되며, 몸체의 외면에 방열효과의 증대를 위해 방열핀 구조를 포함되게 한다.

상기 히트싱크(120)는 하협상광(下狹上廣)의 포물선형 몸체(121)를 갖되 상단부에 LED모듈(110)을 안착시켜 체결하기 위한 장착홈부(122)가 형성되고, 하단부에 나사결합부(123)가 형성되며, 내부에 SMPS(140)를 삽입 배치하여 일체로 구비하기 위한 SMPS수용공간(124)이 형성된다.

이때, 상기 히트싱크(120)는 LED모듈(110)과 더불어 SMPS(140)에서 발생되는 열 또한 흡수하여 외부로 방출하는 기능을 발휘하게 된다.

상기 광조정렌즈(130)는 LED모듈(110)이 장착되는 히트싱크(120)의 장착홈부(122)에 체결 조립되어지되 LED모듈(110)의 위에 배치되어 LED모듈(110)에서 발생되는 발산광을 광 조정 및 제어하여주기 위한 광학계이다.

여기서, 상기 광조정렌즈(130)는 도 6에 나타낸 바와 같이, 투명의 렌즈구조체로 이루어지되 몸체의 내측라인을 형성하며 산과 골이 깊게 패인 형태로 중심부분에 광조정돌부(132a)가 형성되는 아이시클 내면(132)과, 몸체의 외측라인을 형성하며 반구형의 구조배치에서 중심부분을 완만하게 함몰시켜 광확산의 확장을 유도하기 위한 광확산 확장유도부(134a)가 형성되는 광확산 외면(134)을 포함하도록 구성될 수 있다.

이때, 상기 아이시클 내면과 광확산 외면은 비구면으로 형성함이 바람직하며, 상기 렌즈구조체는 몸체 전체가 유리, 폴리카보네이트(Poly Carbonate; PC), 폴리메틸메타크릴레이트(Poly Methyl Methacrylate; PMMA), 싸이클로올레핀코폴리머(Cyclo Olenfin Copolymer; COC) 중에서 선택된 어느 1종으로 이루어진다.

여기서, 상기 아이시클 내면(132)은 멀티칩 배열을 갖는 LED모듈(110)의 발산광에 대해 1차적인 광확산을 유도하여 눈부심 현상을 최소화하기 위한 것으로서 내부 반사와 굴절의 동시작용을 통해 고른 광 확산을 유도하는 것이며, 상기 광확산 외면(134)은 2차적인 광확산을 유도 및 보다 넓은 면적에 걸쳐 균일한 광분포를 이루도록 조정하는 것이다.

한편, 상기 광조정렌즈(130)는 도 7의 다른 실시예에 나타낸 바와 같이, 투명의 렌즈구조체로 이루어지되 몸체의 내측라인을 형성하며 산과 골이 깊게 패인 형태로 중심부분에 광조정돌부(132a)가 형성되는 아이시클 내면(132)과, 몸체의 외측라인을 형성하며 반구형의 구조배치에서 중심부분을 완만하게 함몰시켜 골을 형성시킴으로써 광확산 확장유도부를 구비하는 형상을 갖되 전체면적에 걸쳐 산과 골의 굴곡이 반복되는 사인파형의 파동을 교차 배열시킨 요철형 구조의 교차파동패턴부(Cross-wave pattern part)(136a)가 형성되는 광확산 외면(136)을 포함하는 구성으로 이루어지게 할 수 있다.

이때, 상기 교차파동패턴부(136a)는 빛의 조사면에 도달되도록 출사되는 LED모듈(110)의 발산광에 대해 교차 파동에 의한 굴곡 패턴이 사방 굴절작용을 수행함으로써 불연속의 멀티칩 배열구조를 갖는 LED모듈의 방사패턴에 변화를 유도하는 배광 제어를 실시할 수 있으며, 멀티칩 배열을 갖는 LED모듈(110)을 광원으로 사용하였을 때 빛이 도달되는 조사면에 형성될 수 있는 빛의 분리현상에 의한 황색 패턴의 발생을 제거하는 작용을 하게 된다.

덧붙여, 상기 교차파동패턴부(136a)는 그 교차파동의 굴곡 패턴에 대해 아래의 조건식 1(비구면 패턴 수식)을 만족시키도록 형성시킴이 조명효율의 개선을 위해 바람직하다 할 수 있으며, 도 8을 참조하여 아래 조건식들을 설명하기로 한다.

조건식 1)

여기서, 상기 Z는 비구면 표면함수, R은 곡률, K는 코닉상수, A는 패턴깊이, b는 패턴주기, D~G(D,E,F,G)는 비구면 계수임.

나아가, 상기 교차파동패턴부(136a)는 배광패턴의 변화를 최소화함과 아울러 국소적으로 발생될 수 있는 색좌표에 변형에 의한 황색 무늬 및 얼룩만을 제거할 수 있도록 하기 위해, 상기 조건식 1에 있어서 R(곡률)과 b(패턴주기)에 대한 A(패턴깊이)의 경계조건을 갖는 아래 조건식 2와 조건식 3을 만족시키도록 구성함이 더욱 바람직하다 할 수 있다.

조건식 2)

여기서, R(곡률)에 대하여 A(패턴깊이)가 너무 깊게 형성되면 오히려 광 조정에 따른 배광패턴의 변화가 심해지는 문제가 발생되며, 만약 멀티칩 배열을 갖는 LED모듈에 있어 칩 마운팅 상태가 불완전하지 않고 완벽하다면 A(패턴깊이)는 0이 될 수도 있다 할 것이다.

조건식 3)

여기서, b(패턴주기)는 A(패턴깊이)와의 관계에서 너무 넓게 형성되면 상쇠에 의한 광 개선 효과보다는 역효과로 인해 오히려 새로운 패턴이 빛의 조사면에 생성될 수 있으며, 너무 좁게 형성되면 표면에서의 법선 변화가 너무 커져서 광 조정에 따른 배광패턴의 변화가 심하게 되고 광원인 LED모듈의 칩 마운팅 구조에 기인한 조사면의 황색무늬 패턴을 제거하는 기능을 상실하게 된다.

이와 같이, 도 7의 다른 실시예에 나타낸 바와 같은 교차파동패턴부(136a)를 갖는 광조정렌즈(130)를 포함하는 LED 조명은 도 9에서와 같이 구성될 수 있다.

즉, LED모듈(110), 히트싱크(120), 광확산 외면(136)에 형성시킨 교차파동패턴부(136a)를 포함하는 광조정렌즈(130), SMPS(140), 베이스결합부재(150) 및 소켓베이스(160)를 포함하는 구성으로 이루어진다.

상기 SMPS(140)는 히트싱크(120)의 내부 수용공간(124) 상에 삽입 배치되어 일체 구비되는 것으로서, LED모듈(110)과 소켓베이스(160)에 전선 연결을 통해 각각 전기적으로 연결되며, AC 전원을 DC 전원으로 변환하여 LED모듈(110) 측에 구동전원으로 공급한다.

상기 베이스결합체(150)는 히트싱크(120)의 나사결합부(123)에 나사 결합되는 싱크결합부(151) 및 이에 연장되어 일체 형성되는 베이스결합부(152)를 포함하며, 절연성 재질로 구비된다.

상기 소켓베이스(160)는 베이스결합체(150)의 베이스결합부(152)에 결합되며, 등기구의 소켓 측에 대응되는 형상으로 제작되어 기계적 및 전기적인 결합을 이루게 된다.

삭제

한편, 도 12 내지 도 20은 본 발명의 실시예에 따른 LED 조명에 대한 광효율과 방열특성 및 광균일도 등의 성능평가를 나타내는 데이터들이다.

여기서, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 LED 조명의 방사특성을 나타낸 것으로서, 배광패턴에 약간의 편차가 있기는 하나 광확산 작용을 통해 100~130도의 방사각을 형성시키는 방사특성을 보여주고 있다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 의한 LED 조명의 RGB 챠트를 나타낸 것으로서, 빛이 고루 퍼지면서 균일한 밝기를 형성하고 있음을 보여주고 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 의한 LED 조명의 방열성능을 나타낸 것으로서, 대기온도 28℃에서 히트싱크의 몸체(윗쪽에서 두 번째 그래프)와 방열핀(윗쪽에서 세 번째 그래프)의 온도를 측정하였으며, 측정결과 15분 이후에 평균 53℃에서 열평형을 이루는 것을 보여주고 있고 방열효과가 나타남을 보여주고 있다.

도 15는 본 발명의 다른 실시예에 의한 LED 조명의 방사특성을 나타낸 것으로서, 광확산 작용을 통해 100~120도의 방사각을 형성시키고 있으면서 비교적 배광패턴에 편차가 사라진 방사특성을 보여주고 있다.

도 16은 본 발명의 다른 실시예에 의한 LED 조명의 RGB 챠트를 나타낸 것으로서, 빛이 고루 퍼지면서 균일한 밝기를 형성하고 있음을 보여주고 있으며, 분리되거나 분산된 패턴 및 잡광이 제거됨은 물론 황색 얼룩이 나타나지 않는 상태를 보여주고 있다.

도 17은 본 발명의 다른 실시예에 의한 LED 조명의 광분포밀도를 나타낸 것으로서, 전체 면에 걸쳐 고르게 광확산이 이루어지고 있고 광균일도가 우수함을 보여주고 있다.

도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 LED 조명의 방사특성을 나타낸 것으로서, 배광패턴에 편차가 없으며, 40~60도의 방사각을 형성하고 있음을 보여주고 있다.

도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 LED 조명의 RGB 챠트를 나타낸 것으로서, 고른 밝기를 형성하고 있고, 황색 무늬나 얼룩이 나타나지 않음을 보여주고 있다.

도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 LED 조명의 광균일도를 측정한 것으로서, 한국광기술원의 Goniophotometer를 사용하여 측정하였으며, 평균이 147 lux이고 최저가 122 lux로서 광균일도는 82.9%가 되며 이는 정량적 목표인 광균일도 70% 이상을 만족함을 보여주고 있다.

따라서, 본 발명은 기존 PAR 타입의 할로겐램프 또는 종래 LED 램프를 보다 용이하게 대체할 수 있으며, 특히 배광 제어가 가능하고 광균일도를 높이는 등 광효율을 향상시키면서 방열효율까지 높일 수 있으며 저가 구현이 가능한 LED 조명을 제공하는 것이다.

이상에서 설명한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 이러한 실시예에 극히 한정되지 않는다 할 것이며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 기술분야의 당업자에 의하여 다양한 수정과 변형 또는 치환이 이루어질 수 있다 할 것이다.

100: LED 조명 110: LED모듈
120: 히트싱크 121: 몸체
122: 장착홈부 123: 나사결합부
124: SMPS수용공간 130: 광조정렌즈
132: 아이시클 내면 132a: 광조정돌부
134,136: 광확산 외면 134a: 광확산 확장유도부
136a: 교차파동패턴부 140: SMPS
150: 베이스결합체 151: 싱크결합부
152: 베이스결합부 160: 소켓베이스

Claims

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LED에 기반하는 LED 조명에 있어서,
다수의 멀티칩 배열 구성을 갖는 LED모듈;
상기 LED모듈의 장착 및 커버로서 기능토록 한 것으로서, 하협상광(下狹上廣)의 포물선형 몸체를 갖되 상단부에 LED모듈을 안착시켜 체결하기 위한 장착홈부가 형성되고, 하단부에 나사결합부가 형성되며, 내부에 SMPS를 삽입 배치하여 일체로 구비하기 위한 SMPS수용공간이 형성되는 히트싱크;
상기 히트싱크의 장착홈부에 체결 조립되어지되 LED모듈의 위에 배치되는 것으로서, 투명의 렌즈구조체로 이루어지되 몸체의 내측라인을 형성하며 산과 골이 깊게 패인 형태로 중심부분에 광조정돌부가 형성되는 아이시클 내면과, 몸체의 외측라인을 형성하며 반구형의 구조배치에서 중심부분을 완만하게 함몰시켜 골을 형성시킨 형상을 갖되 전체면적에 걸쳐 산과 골의 굴곡이 반복되는 사인파형의 파동을 교차 배열시킨 교차파동패턴부가 형성되는 광확산 외면을 포함하는 광조정렌즈;
상기 히트싱크의 내부에 삽입 배치되어 일체 구비되는 것으로서, LED모듈과 소켓베이스에 전기적으로 연결되는 SMPS;
상기 히트싱크의 나사결합부에 결합되는 싱크결합부 및 이에 연장되어 일체 형성되는 베이스결합부를 포함하는 베이스결합체;
상기 베이스결합체의 베이스결합부에 결합되는 소켓베이스; 가 구비되는 것을 특징으로 하는 LED 조명.
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제 2항에 있어서,
상기 교차파동패턴부는 아래의 조건식 1을 만족시키는 것을 특징으로 하는 LED 조명.
조건식 1)

여기서, 상기 Z는 비구면 표면함수, R은 곡률, K는 코닉상수, A는 패턴깊이, b는 패턴주기, D,E,F,G는 비구면 계수임.
제 5항에 있어서,
상기 R(곡률)과 b(패턴주기)에 대한 A(패턴깊이)의 경계조건이 아래의 조건식 2와 조건식 3을 만족시키는 것을 특징으로 하는 LED 조명.
조건식 2)

조건식 3)
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제 2항에 있어서,
상기 LED모듈은 PCB에 다수의 버티컬 칩을 간격 배열하여 본딩한 후 수지로 몰딩하여 봉지재를 구성하되 형상을 평평하게 한 COB(Chip On Board) 형태이되 원형의 모듈로 제작된 것을 특징으로 하는 LED 조명.
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