KR101609538B1 - 자유로운 색온도 변환이 가능한 led 램프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자유로운 색온도 변환이 가능한 LED 램프에 관한 것으로서, 단색광 또는 백색광 LED와, 고정 필터와, 색온도 변환용 가동 필터로 구성되고, 상기한 고정 필터에 대한 상기한 색온도 변환용 가동 필터의 오버랩 영역을 쌍 미닫이문 구조에 의해 점진적 및 가역적으로 확장 또는 축소 가능하게 구성함으로써 사용자가 원하는 색온도 및 연색성을 가지는 조명광을 구현할 수 있어 높은 사용 편의성 및 경제성을 가진다.

Description

자유로운 색온도 변환이 가능한 LED 램프{LED LAMP FREELY CONVERTIBLE COLOR TEMPERATURE}
본 발명은 자유로운 색온도 변환이 가능한 LED(Light Emitting Diode) 램프 에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 단색광 또는 백색광 LED와, 고정 필터와, 가동 필터로 구성되고, 상기한 고정 필터에 대하여 쌍 미닫이문 구조의 상기한 가동 필터 에 의한 오버랩(overlap) 영역을 점진적 및 가역적으로 확장 및 축소 가능하게 함으로써 사용자가 분위기 또는 상황에 따라 원하는 색온도 및 연색성을 가지는 조명광을 구현할 수가 있는 자유로운 색온도 변환이 가능한 LED 램프에 관한 것이다.
LED는 광 변환 효율이 높고, 소비전력이 매우 낮으며, 수명이 반영구적이고, 응답 속도가 매우 신속하며, 소형화 및 경량화에 적합하고, 빛 떨림이 없어 시신경 피로가 상대적으로 낮으며, 내충격성이 크고, 방전용 기체를 사용치 않아 친환경적이라는 등의 장점으로 인하여, 오늘날 고급 실내외 조명용 및 차량용 등으로 널리 사용되고 있으며, 특히 종래 LED 램프의 일반적인 문제점이었던 저휘도 문제를 개선한 고휘도 LED가 상업적 규모 시판됨으로 인하여 그 용도 및 사용처는 급속히 확대되고 있는 추세에 있다.
특히 백색 LED는 실내외 고급 조명용으로 매우 유용하므로 그 사용 빈도가 급격히 증대되고 있어 형광등에 의한 백열전구의 시장 축출과 마찬가지로 머지않은 장래에 형광등을 대체하여 조명등의 대부분을 차지할 것으로 예상되고 있다.
상기한 백색 LED는 청색 LED, 보라색 LED, 자외선 LED 등의 단색 LED 칩의 표면에 형광체를 직접 코팅하거나 또는 단색 LED 칩을 몰딩하여 형성되는 렌즈 내에 형광체를 균질하게 분산시킴으로써 단색 LED 칩에 의한 1차 발광의 일부와 형광체에 의해 파장 변환된 2차 발광의 혼색에 의해 백색을 구현하는 방식이 주로 이용되고 있다.
그러나 이러한 방법은 청색, 보라색, 또는 자외선 LED의 표면에 직접 형광체를 코팅하거나 또는 그 주변부나 렌즈부에 형광체를 혼합하여 몰딩(molding)하는 방법을 사용하고 있으므로, 방열 특성이 저하되어 LED의 수명이 현저히 단축된다는 문제점이 있다.
상기한 바와 같이 백색 LED는 단색 LED에 특정한 단일 형광체 또는 여러 종류의 조합 형광체를 코팅하거나 또는 몰딩하여 상기한 단색 LED로부터의 발광되는 1파장역의 단색광을 형광체의 여기(exciting)에 의한 2 파장역 또는 3 파장역의 복합광으로 합성하여 보강간섭(complementary)시킴으로써 인간의 눈에 백색광으로 인식되도록 한 것이다.
그러나 통상적으로 상기한 바와 같은 LED의 백색광은 완전한 상보 관계에 있지 않은 2 또는 3 파장의 광이 혼합된 것으로서 가시광선 영역의 일부 스펙트럼만을 보유할 뿐이므로 연색성이 통상적으로 60~75 정도, 높을 경우 75~85 정도로서 전체적으로 자연광에 가까운 충분히 만족스러운 정도의 백색광으로 인식되지 못한다는 문제점이 있다.
백색 LED소자로부터 방출되는 백색광의 특성에 영향을 미치는 요소로서는, 예컨대, LED로부터의 방출광의 세기, LED로부터의 방출광과 형광체에 의해 형광 변환된 광의 조합 적성, 형광체의 성분 및 함량과 형광체의 분산 상태 등을 들 수 있으며, 이들 요소에 의해 방출광은 상당한 영향을 받으며, 특히 근래의 온백색 LED, 냉백색 LED 및, 주백색 LED는 형광체의 성분 및 함량을 조절하는 다양한 공지된 방법에 의하여 형광 변환된 광의 조합 적성을 변환시킴으로써 얻어지고 있다.
한편, 우수한 발광 특성을 갖는 백색 LED를 얻기 위해서는 형광체가 투광성 매트릭스 수지 중에 균질하게 분산되어야 하나, 제조 과정에서 매트릭스 수지가 완전히 경화되기도 전에 비중이 훨씬 큰 형광체(형광체의 종류에 따라 다르나 비중은 약 3.8~6.0)가 비중이 작은 투광성 매트릭스 수지(에폭시 수지의 경우 비중 약 1.1~1.5)의 하부에 침전되므로 우수한 광 특성을 갖는 백색광을 얻기 곤란하며, 형광체의 분산도를 정밀하게 제어하는 것과 2종 이상의 형광체를 혼합 사용할 경우 전체적으로 균질한 혼합 분포를 달성한다는 것이 결코 용이하지 않으므로 양질의 백색 LED 장치를 제조하기가 용이하지 않으며 제조 재현성도 좋지 않다는 문제점이 있다.
또한 고출력 및 고효율의 백색 LED 조명 램프는 고유의 높은 발열 특성으로 인하여 광학 출력 특성이나 효율의 저하 및, 수명 단축과 주변 부품이나 소자의 열화를 초래하게 되므로 히트싱크(heat sink) 또는 히트스프레더(heat spreader)에 의한 충분한 방열이 중요한 문제로 대두되고 있으며, 따라서 LED 조명 램프는 방열성 향상을 위하여 히트싱크나 히트스프레더를 본체 외표면에 노출시키는 한편, 그 크기 또는 면적을 증대시키는 방식을 채택하고 있기는 하나, 청색, 보라색, 또는 자외선 LED의 표면에 형광체를 직접 도포하거나 또는 그에 직접 몰딩 형성시킨 렌즈 중에 균질하게 혼입시킴으로써 백색광을 구현하는 구조로서는 칩의 방열 특성 저하로 인한 LED 칩의 열화와 수명 단축은 불가피한 것으로 인식되어 왔다.
종래, 색온도 변환이 가능한 LED 램프의 전형적인 예로서는, 한국 등록 특허 제0723912호(2007.05.25. 등록) 및 한국 특허공개 제2008-0087242호(2008.10.01. 공개)를 들 수 있으며, 도 15에 도시한 바와 같은 색온도 변환 LED 램프 스탠드(1′)에서 일단부에 소켓(12′)이 형성된 스탠드 헤드(10′) 저면에 색온도 6,000~8,000K의 주광색(natural white) 제1 백색 LED(4a′)와 색온도 2,300~4,000K의 온백색(warm white) 제2 백색 LED(4a″)를 적절한 수의 분산 조합비로 다수개 분산 배열한 다음, 이들 제1 및 제2 LED(4a′, 4a″)의 점등 수효 제어 및 입력 전류값을 조절하는 것에 의해 사용자가 원하는 색온도 및 연색성을 얻을 수 있도록 하고 있다.
그러나 이러한 종래의 색온도 변환이 가능한 LED 램프는 색온도가 상이한 여러 종류의 LED를 혼합 배열 설치하고 특정한 위치에 특정한 색온도의 LED를 선택하여 조립하여야 하므로 그 구조가 복잡하고 조립이 번거로울 뿐만 아니라, 특정 배열 및 위치에 있는 소정 수효의 LED를 선택적으로 ON/OFF 제어함과 아울러 입력 전류값을 변경시키기 위한 제어 회로의 도입 및 제어 프로그램이 필요함과 아울러, 원하는 색온도 및 연색성을 가지는 조명광의 선택이 미리 설정된 단속적인 값에 한정되므로 제한적이며, 백색 LED를 사용하고 있으므로 전술한 바와 같이 형광체의 균질한 분산 제어상의 어려움과 단색광 LED 상에 코팅된 형광체로 인한 방열성 저하로 인한 수명 단축 문제가 있다.
한국 등록특허 제0723912호(2007.05.25. 등록) 한국 특허공개 제2008-0087242호(2008.10.01. 공개)
따라서 본 발명의 첫 번째 목적은, 복수의 색온도를 가지는 LED의 조합을 이용함이 없이, 특정한 단일 색온도를 가지는 단색광 또는 백색광 LED의 색온도를 사용자가 필요에 따라 원하는 색온도의 백색광으로 간단하고 용이하게 변환할 수가 있어 높은 사용 편의성을 가짐과 아울러, 연속적으로 자유로운 색온도 변환이 가능한 LED 램프를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 두 번째 목적은 상기한 첫 번째 목적에 더하여 색온도의 연속적인 점진적 변환에 의하여 향상된 연색성(color rendering property)을 부여할 수가 있는 LED 램프를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 세 번째 목적은 사용자가 원하는 색온도의 백색광을 구현함에 있어 복잡한 구조 또는 제어 회로 없이 간단한 물리적 수단에 의해 효과적으로 수행할 수가 있는 LED 램프를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 네 번째 목적은, 선택적으로 상대적으로 단수명이고 고가인 고휘도 백색 LED의 사용 필요성 없이, 상대적으로 장수명이면서도 저가인 고휘도 청색 LED나 보라색 LED 또는 자외선 LED로부터 간단하고도 저렴하게 원하는 색온도를 가지는 조명용 백색광을 얻을 수가 있어 높은 경제적 효용성을 지니는 LED 램프를 제공하기 위한 것이다.
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상기한 본 발명의 제반 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 양태에 따르면, 고정 필터가 장착된 일정한 색온도를 지니는 LED 광원 모듈과 색온도 변환 모듈로 구성되며: 여기서, 상기한 색온도 변환 모듈은 하부에 걸림턱이 형성되고 상부에 상호 대향하는 한 조의 가이드 바가 형성된 웨브(web)와, 상호 대향하는 한 조의 윈도우를 가지는 프레임으로 이루어지는 하부 몸체와; 상기한 한 조의 가이드 바 사이에서 쌍 미닫이문 구조를 형성하는 한 조의 필터편으로 이루어지는 색온도 변환용 가동 필터와; 상기한 윈도우를 통하여 적어도 일부가 외부로 노출되게 배치되며 크랭크축에 고정되는 크랭크와; 상기한 크랭크의 외주연부에 인접한 부분에 위치하는 연결축과 상기한 필터편 일측의 연결축을 연결하는 커넥팅 핀과; 제2 중앙 개구를 가지는 상부 커버로 구성되고: 상기한 윈도우를 통하여 노출된 상기한 크랭크를 정역 회전 운동시키는 것에 의해 상기한 커넥팅 핀에 연결된 상기한 쌍 미닫이문 구조의 한 조의 필터편을 개방 및 폐쇄시키며, 이에 의해 상기한 색온도 변환용 가동 필터의 상기한 고정 필터에 대한 오버랩 영역의 점진적인 확장 및 축소에 의해 자유로운 색온도 변환이 가능한 LED 램프가 제공된다.
여기서, 상기한 상부 커버는 하부에 가이드 프레임이 설치될 수 있다.
상기한 상부 커버에는 긴 슬롯 형상의 복수의 방열공이 형성될 수 있다.
한편, 상기한 LED 광원 모듈의 LED는 백색 LED, 청색 LED, 보라색 LED, 또는 자외선 LED이다.
상기한 고정 필터는 투명 유리 또는 형광체 코팅 유리, 또는 형광체 포함 몰딩 수지 또는 형광체 코팅 수지이고, 상기한 색온도 변환용 가동 필터는 형광체 포함 몰딩 수지 또는 형광체 코팅 수지이다.
또한 상기한 광원 모듈은 COB 안착부를 가지는 히트싱크와, COB와, 고정 필터와, 커버로 구성될 수 있다.
또한 상기한 히트싱크는 프레임과 COB 안착부를 가지며; 상기한 커버는 중앙 개구가 형성된 돌출부와 플랜지를 갖고 있고: 상기한 돌출부의 외주연부에는 적어도 하나의 계합공이 형성되어 있어서, 상기한 색온도 변환 모듈의 하부 몸체의 프레임 하부에 형성되는 걸림턱이 상기한 계합공에 체결될 수 있다.
또한 상기한 LED 램프에는 배광 모듈로서 렌즈 또는 리플렉터를 부착할 수도 있음은 물론이다.
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본 발명에 따른 LED 램프에 따르면, 다양한 색온도를 가지는 LED의 복잡한 조합을 이용함이 없이, 일정한 단일 색온도를 가지는 단색광 또는 백색광 LED의 색온도를 LED 램프 자체의 기능을 이용하여 사용자가 필요에 따라 원하는 색온도의 백색광으로 간단하고 자유롭게 변환할 수가 있어 높은 사용 편의성을 가짐과 아울러, 색온도의 연속적인 점진적 변환에 의하여 향상된 연색성(color rendering property)을 부여할 수가 있으며, 선택적으로는 상대적으로 단수명이고 고가인 고휘도 백색 LED의 사용 필요성 없이, 상대적으로 장수명이면서도 저가인 고휘도 청색 LED나 보라색 LED 또는 자외선 LED로부터 간단하고도 저렴하게 원하는 색온도를 가지는 조명용 백색광을 얻을 수가 있어 높은 경제적 효용성을 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 LED 램프의 사시도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 도 1의 측면도이다.
도 4는 LED 광원 모듈과 색온도 변환 모듈의 분해 사시도이다.
도 5는 LED 광원 모듈의 사시도이다.
도 6은 도 12의 측면도이다.
도 7은 도 12의 분해 사시도이다.
도 8은 색온도 변환 모듈의 사시도이다.
도 9는 도8의 하방 사시도이다.
도 10은 도 8의 분해 사시도이다.
도 11은 도 8의 역방향 분해 사시도이다.
도 12는 가동 필터의 최대 개방 상태 작동 설명도이다.
도 13은 가동 필터의 중간 개방 상태 작동 설명도이다.
도 14는 가동 필터의 밀폐 상태 작동 설명도이다.
도 15는 종래의 LED 램프의 저면도이다.
이하, 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 도 1 내지 도 3은 각각 본 발명에 따른 자유로운 색온도 변환이 가능한 LED 램프(1)의 사시도, 평면도, 측면도이고, 도 4는 LED 광원 모듈(10)과 색온도 변환 모듈(20)의 분해 사시도로서, 편의상 함께 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 자유로운 색온도 변환이 가능한 LED 램프(1)는 기본적으로 고정 필터(도 14의 도면부호 11 참조)를 가지는 LED 광원 모듈(10)과 색온도 변환용 가동 필터(도 10에서의 도면부호 21 참조)를 가지는 색온도 변환 모듈(20)로 구성되며, 선택적으로는 이에 더하여 리플렉터(reflector) 또는 렌즈(lens)를 더욱 포함할 수도 있다.
보다 구체적으로는, 본 발명에 따른 자유로운 색온도 변환이 가능한 LED 램프(1)는 기본적으로 고정 필터가 장착된 LED 광원 모듈(10)과, 상기한 고정 필터에 대한 오버랩(overlap) 영역의 점진적인 확장 및 축소가 가능한 색온도 변환용 가동 필터를 가지는 색온도 변환 모듈(20)로 구성된다.
또한 본 발명에 있어서는 상기한 색온도 변환용 가동 필터(도 7에서의 도면부호 21 참조)는 쌍 미닫이문 구조의 한 조의 필터편(210)으로 구성된다.
여기서, 상기한 LED 광원 모듈(10)은 히트싱크(12)와 커버(14)로 구성되고, 상기한 색온도 변환 모듈(20)은 윈도우(227)가 형성된 상호 대향하는 한 쌍의 볼록부(226)를 가지는 프레임(221)과 제2 중앙 개구(231)를 가지는 상부 커버로 구성되며, 상기한 윈도우(227)를 통하여 크랭크(25)의 일부분이 외부로 노출되게 위치한다.
본 발명에 따른 LED 램프(1)를 구성하는 LED 광원 모듈(10)을 도 5 내지 도 7을 참조하여 구체적으로 설명하기로 하며, 여기서 도 5 및 도 6은 각각 LED 광원 모듈(10)의 사시도 및 하방 사시도이고, 도 7은 그 분해 사시도로서, 설명의 편의상 함께 언급하기로 한다.
도시된 예에서는, 상기한 LED 광원 모듈(10)은 COB(Chip on Board) 안착부(122)를 가지는 히트싱크(12)와, COB(13)와, 고정 필터(11)와, 커버(14)로 구성된다.
여기서, 상기한 LED 광원 모듈(10)의 COB(13) 상에는 복수의 LED(미도시)가 설치되며, 상기한 복수의 LED는 일정한 색온도를 가지는 동종류의 백색 LED, 청색 LED, 보라색 LED, 또는 자외선 LED일 수 있으며, 상기한 백색 LED는, 예컨대, 5,500~8,000K의 주백색 LED이거나 또는 경우에 따라서는 3,800~4,800K의 냉백색 LED일 수 있다.
또한 상기한 고정 필터(11)는 투명 유리 또는 형광체 코팅 유리, 또는 형광체 포함 몰딩 수지 또는 형광체 코팅 수지로 형성되며, 광 여기용 형광체는 매우 다양한 것들이 당분야에 공지되어 있으므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
상기한 히트싱크(12)는 프레임(121)과 COB 안착부(122)를 가지며, 알루미늄 또는 마그네슘 합금과 같은 열전도성이 우수한 금속을 다이캐스팅하여 제조될 수 있고, 상기한 커버(14)는 열가소성 또는 열경화성 수지를 사출성형하여 제조될 수 있다.
도시된 예에서는 상기한 히트싱크(12)가 커버(14)를 고정하기 위한 고정공(124)을 가지는 내향 돌출부(123)와, 고정공(도면부호 미부여)이 형성된 바닥부(도면부호 미부여)를 가지며, 상기한 COB 안착부(122)는 상기한 바닥부로부터 상방으로 돌출되게 형성되는 한편, 그 하방은 오목부(미도시)로 형성하고, 상기한 오목부를 덮는 바닥판(도면부호 미부여)을 고정수단(도면부호 미부여)으로 체결할 수도 있다.
COB(13)는, 예컨대, 고정수단(도면부호 미부여)에 의하여 COB 안착부(122) 상에 장착되며, 실리콘 링과 같은 완충재(15)를 개재하여 상기한 고정 필터(11)가 장착된다.
한편, 상기한 커버(14)는 중앙 개구(142)가 형성된 돌출부(141)와 플랜지(143)를 가지며, 상기한 돌출부(141)의 외주연부에는 적어도 하나의 계합공(144)이 형성된다.
상기한 계합공(145)에는 후술하는 색온도 변환 모듈(20)의 하부 몸체(22)의 프레임(221) 하부에 형성되는 걸림턱(222)이 끼워져 고정된다.
계합공(145)의 수효 및 형상은 본 발명에 있어서 임의선택적이며 제한적이지 않다.
상기한 커버(14)와 완충재(15)에 의해 고정 필터(11)는 안정하고 견고하게 고정된다.
또한 커버(14)에는 나사공이 형성된 다리부(도면부호 미부여)를 형성하여 히트싱크(12)에 고정될 수 있다.
도면 중 미설명 부호 145는 고정공이다.
이어서, 본 발명에 따른 LED 램프(1)를 구성하는 색온도 변환 모듈(20)을 도 8 내지 도 11을 참조하여 구체적으로 설명하기로 하며, 여기서 도 8 및 도 9는 각각 색온도 변환 모듈(20)의 사시도 및 하방 사시도이고, 도 10 및 도 11은 각각 분해 사시도 및 역방향 분해 사시도로서, 설명의 편의상 함께 언급하기로 한다.
상기한 색온도 변환 모듈(20)의 전체적인 구성은 외부적으로는 하부 몸체(22)와 상부 커버(23)로 이루어지며, 내부 구성은 한 조의 필터편(210)으로 구성되는 색온도 변환용 가동 필터(21)와, 상기한 색온도 변환용 가동 필터(21)를 구성하는 한 조의 필터편(210)을 쌍 미닫이 운동시키기 위한 크랭크(25) 및 커넥팅 핀(24)으로 이루어지는 구조이다.
여기서, 하부 몸체(22)와 상부 커버(23)는 고정수단(도면부호 미부여)에 의하여 상호 견고하게 고정되는 반면, 상기한 크랭크(25)는 회전 운동이 자유롭게 설치됨과 아울러, 한 조의 필터편(210)으로 구성되는 색온도 변환용 가동 필터(21)는 쌍미닫이(double sliding) 운동 가능하게 설치된다.
상기한 색온도 변환 모듈(20)의 하부 몸체(22)는 하부에 복수의 걸림턱(222)과 복수의 돌출편(225)이 형성되고 상부에 상호 대향하는 한 조의 가이드 바(228)와 제1 중앙 개구(224)가 형성된 웨브(web)와, 상호 대향하는 한 조의 윈도우(227)를 가지는 볼록부(226)가 형성된 프레임(221)으로 구성된다.
여기서, 상기한 하부 몸체(22)에는 복수의 고정공(229)이 형성될 수 있다.
상기한 하부 몸체(22)는 히트싱크(12)와 같은 금속 소재의 다이캐스팅 또는 수지의 사출성형에 의하여 제조될 수 있다.
또한 상기한 색온도 변환 모듈(20)의 상부 커버(23)는 제2 중앙 개구(231)를 가지며, 하부에 나사공(234)을 가지는 다리부(233)가 형성되고, 긴 슬롯 형상의 복수의 방열공(235)이 형성되며, 하부 몸체(22)의 볼록부(226)에 대응하는 위치에 볼록부(236)가 형성된다.
또한 상기한 상부 커버(23)의 저면에는 가이드 바(228)가 형성되어 있어서, 하부 몸체(22)의 가이드 바(228)와 함께, 한 조의 필터편(210)의 원활한 쌍미닫이 운동이 가능하도록 안내한다.
상기한 상부 커버는 전술한 LED 광원 모듈(10)의 커버(14)와 마찬가지로 수지의 사출성형에 의하여 제조될 수 있다.
한편, 색온도 변환용 가동 필터(21)는 상기한 하부 몸체(22)의 한 조의 가이드 바(228) 사이에서 쌍 미닫이문 구조를 형성하는 한 조의 필터편(210)으로 구성된다.
또한 크랭크(25)는 상기한 하부 몸체(22)의 윈도우(227)를 통하여 적어도 일부가 외부로 노출되게 배치되고, 하부 몸체(22)의 크랭크축(도 12에서의 도면부호 251 참조)에 고정된다.
여기서, 커넥팅 핀(24)은 상기한 크랭크(25)의 외주연부에 인접한 부분에 위치하는 연결축(252)과 상기한 필터편(210) 중앙부 일측의 돌출부(도면부호 미부여)에 위치하는 연결축(21)을 연결한다.
따라서 상기한 윈도우(227)를 통하여 노출된 상기한 크랭크(25)를 정역 회전 운동시키는 것에 의해 상기한 커넥팅 핀(24)에 연결된 상기한 쌍 미닫이문 구조의 한 조의 필터편(210)은 직선 운동에 의한 개방 또는 폐쇄운동이 가능하게 되며, 이에 의해 상기한 색온도 변환용 가동 필터(21)의 상기한 고정 필터(11)에 대한 오버랩 영역의 점진적인 확장 및 축소가 가능해지고, 이에 의해 자유로운 색온도 변환이 가능하게 된다.
도 12 내지 도 14는 색온도 변환용 가동 필터(21)의 작동 상태 설명도로서, 도 12는 완전 개방 상태를, 도 13은 중간 개방 상태를, 그리고 도 14는 완전 폐쇄 상태를 나타낸다.
비록, 상기한 도 12 내지 도 14에는 LED 광원 모듈(10)에 고정된 고정 필터(11)를 도시하고 있지는 않지만, 고정 필터(11)에 대한 색온도 변환 모듈(20)의 한 조의 필터편(210)으로 구성되는 색온도 변환용 가동 필터(21)의 쌍미닫이 운동에 의한 오버랩(overlap) 영역의 점진적인 확장 및 축소에 따른 오버랩 면적의 변화는 다양한 형광체의 여기(excitation)에 의한 색온도 저하량 변화를 초래하게 되므로, LED 광원 모듈(10)로부터의 광이 색온도 5,500~8,000K의 주백색인 경우 색온도 변환용 가동 필터(21)의 완전 개방시에는 이를 그대로 유지하나, 중간 정도 개방 상태에서는 색온도 3,800~4,800K의 냉백색으로, 그리고 완전 폐쇄 시에는 색온도 2,300~3,500K의 온백색으로 색온도 변환이 가능하며, LED 광원 모듈(10)로부터의 광이 색온도 3,800~4,800K의 냉백색인 경우 색온도 변환용 가동 필터(21)의 완전 개방시에는 이를 그대로 유지하나, 개방 정도가 작아짐에 따라 색온도는 더욱 내려가며, 완전 폐쇄 시에는 색온도 2,300~3,500K의 온백색으로 색온도 변환이 가능하다.
한편, LED 광원 모듈(10)의 LED가 백색광인 경우 고정 필터(11)는 투명 유리 또는 수지로 형성할 수 있으며, 청색 LED와 같은 단색광 LED인 경우에는 이를 백색 광원화하기 위한 형광체를 코팅하거나 또는 균질하게 혼합하여 성형한 것일 수 있다.
결과적으로 고정 필터(11)에 대한 색온도 변환용 가동 필터(21)의 개방 또는 폐쇄 정도에 따른 오버랩 면적의 변화는 조명광의 색온도 변화를 가져오게 되며, 사용자가 원하는 상황에 따라 온백색과 냉백색이 혼합된 조명광, 또는 냉백색과 주백색이 혼합된 조명광, 또는 온백색과 주백색이 혼합된 임의의 색온도를 가지는 다양한 조명광을 간단하고 용이하게 실시간으로 구현할 수가 있게 된다.
다시 도 12 내지 도 14로 환원하여 설명하면 다음과 같다.
색온도 변환용 가동 필터(도 10에서의 도면부호 21 참조)의 완전 폐쇄 상태를 나타내는 도 12에서는 하부 몸체(22)의 크랭크축(251)에 회전이 자유롭게 고정된 크랭크(25)의 외주연부에 인접하게 위치하는 연결축(252)과 필터편(210)의 중앙부 일측의 돌출부에 위치하는 연결축(212)을 연결하는 커넥팅 핀(24)(도면에서 점선부 참조)과 크랭크축(25)이 수직으로 위치하며, 이 상태에서는 한 조의 필터편(210)이 상호 접촉하게 된다.
이 상태에서 도 13에 도시한 바와 같이, 사용자가 손 또는 다른 구동 수단을 이용하여 상기한 크랭크(25)를 시계 방향 또는 반시계방향으로 약간 회전시키면(도 13에서는 시계방향으로의 회전을 도시) 상기한 연결축(252)이 시계 방향으로 회전하여 외측 방향으로 이동함에 따라 필터편(210)의 연결축(212)을 외측으로 끌어당기게 되어 상기한 색온도 변환용 가동 필터의 부분적인 개방 상태를 이루게 되며, 이 때 상기한 커넥팅 핀(24)는 대각선 방향으로 위치하게 된다.
이 상태에서 사용자가 손 또는 다른 구동 수단을 이용하여 상기한 크랭크(25)를 시계 방향 또는 반시계방향으로 약간 회전시키면(도 14에서는 시계방향으로의 회전을 도시), 도 14에 나타낸 바와 같이, 한조의 필터편(210)은 상호 완전 개방 상태를 이루게 되며, 하부 몸체(22)의 크랭크축(251)에 회전이 자유롭게 고정된 크랭크(25)의 외주연부에 인접하게 위치하는 연결축(252)과 필터편(210)의 중앙부 일측의 돌출부에 위치하는 연결축(212)을 연결하는 커넥팅 핀(24)(도면에서 점선부 참조)이 거의 수평 내지는 약간 상방으로 치켜진 상태가 되고, 연결축(212)이 크랭크축(251)과 접하게 되고 상방으로의 이동을 제한하게 되므로 더 이상의 개방은 불가능하게 되고, 전술한 바의 역순에 따른 폐쇄만 가능하게 된다.
지금까지 상기한 쌍 미닫이문 구조를 가지는 상기한 색온도 변환용 가동 필터(21)의 점진적인 개방 및/또는 폐쇄가 크랭크(25)와 커넥팅 핀(24) 구조를 가지는 경우에 대하여 구체적으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 비록 도시하지는 않았지만 스프링과 같은 탄성 수단이 구비된 캠 로드와 캠 구조에 의하여 수행될 수도 있으며, 크랭크(25)와 캠은 양자 공히 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 기계적 구조라는 점에서 실질적으로 동일하며, 상기한 캠 구조 역시 본 발명의 영역 내이다.
이어서, 본 발명에 따른 LED 램프를 이용한 색온도 변환 방법에 대하여 간략히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 LED 램프를 이용한 색온도 변환 방법은 하기의 단계로 구성된다.
(A) LED 광원 모듈과 색온도 변환 모듈의 조립 단계:
고정 필터(11)가 장착된 일정한 색온도를 가지는 LED 광원 모듈(10)에, 색온도 변환용 가동 필터(21)를 가지는 색온도 변환 모듈(20)을 조립한다.
(B) 색온도 변환 단계:
상기한 고정 필터에 대한 상기한 색온도 변환 가동 필터의 오버랩(overlap) 영역의 점진적인 확장 또는 축소가 쌍 미닫이문 구조의 점진적인 개방 또는 폐쇄 운동에 의해 이루어지도록 함으로써 원하는 색온도를 가지는 조명을 구현한다.
여기서, 상기한 단계 (B)에서의 상기한 색온도 변환용 가동 필터의 점진적인 개방 및 폐쇄는 커넥팅 핀이 연결된 크랭크의 회전 운동에 의해 쌍 미닫이문 구조의 상기한 색온도 변환용 가동 필터의 직선적인 개방 또는 폐쇄운동에 의하여 수행될 수 있다.
상기한 본 발명에 따른 자유로운 색온도 변환이 가능한 LED 램프는 다양한 색온도를 가지는 LED의 복잡한 조합을 이용함이 없이, 일정한 단일 색온도를 가지는 단색광 또는 백색광 LED의 색온도를 LED 램프 자체의 기능을 이용하여 사용자가 필요에 따라 원하는 색온도 및 연색성을 가지는 백색광으로 간단하고 자유롭게 변환할 수가 있어 높은 사용 편의성 및 경제적 효용성을 가지므로, 일반 주거용 및 상업용 조명등, 차량용 실내등, 스튜디오 조명등과 같은 다양한 종류 및 장소의 조명에 효과적으로 적용될 수 있다.
1: 본 발명에 따른 자유로운 색온도 변환이 가능한 LED 램프
10: 광원 모듈
11: 고정 필터
12: 히트싱크
121: 프레임 122: COB 안착부
123: 내향 돌출부 124: 고정공
13: COB(Chip on Board)
14: 커버
141: 돌출부 142: 중앙 개구
143: 플랜지 144: 계합공
145: 고정공
15: 완충재
20: 색온도 변환 모듈
21: 색온도 변환용 가동 필터
210: 필터편
211: 돌출부 212: 연결축
22: 하부 몸체
221: 프레임 222: 걸림턱
223: 웨브 224: 제1 중앙 개구
225: 돌출편 226: 볼록부
227: 윈도우 228: 가이드 바
229: 고정공
23: 상부 커버
231: 제2 중앙 개구 232: 가이드 프레임
233: 다리부 234: 나사공
235: 방열구 236: 볼록부
24: 커넥팅 핀
25: 크랭크(crank)
251: 크랭크축 252: 연결축

Claims (14)

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  6. 고정 필터가 장착된 일정한 색온도를 지니는 LED 광원 모듈과 색온도 변환 모듈로 구성되고:
    여기서, 상기한 색온도 변환 모듈은
    하부에 걸림턱이 형성되고 상부에 상호 대향하는 한 조의 가이드 바가 형성된 웨브(web)와, 상호 대향하는 한 조의 윈도우를 가지는 프레임으로 이루어지는 하부 몸체와;
    상기한 한 조의 가이드 바 사이에서 쌍 미닫이문 구조를 형성하는 한 조의 필터편으로 이루어지는 색온도 변환용 가동 필터와;
    상기한 윈도우를 통하여 적어도 일부가 외부로 노출되게 배치되며 크랭크축에 고정되는 크랭크와;
    상기한 크랭크의 외주연부에 인접한 부분에 위치하는 연결축과 상기한 필터편 일측의 연결축을 연결하는 커넥팅 핀과;
    제2 중앙 개구를 가지는 상부 커버로 구성되며:
    상기한 윈도우를 통하여 노출된 상기한 크랭크를 정역 회전 운동시키는 것에 의해 상기한 커넥팅 핀에 연결된 상기한 쌍 미닫이문 구조의 한 조의 필터편을 개방 및 폐쇄시키며, 이에 의해 상기한 색온도 변환용 가동 필터의 상기한 고정 필터에 대한 오버랩 영역의 점진적인 확장 및 축소에 따라 자유로운 색온도 변환이 가능한
    LED 램프.
  7. 제6항에 있어서, 상기한 상부 커버가 하부에 가이드 프레임이 설치되고, 상기한 상부 커버에 긴 슬롯 형상의 복수의 방열공이 형성되어 있는 LED 램프.
  8. 제6항에 있어서, 상기한 LED 광원 모듈의 LED가 백색 LED, 청색 LED, 보라색 LED, 또는 자외선 LED인 LED 램프.
  9. 제6항에 있어서, 상기한 고정 필터가 투명 유리 또는 형광체 코팅 유리, 또는 형광체 포함 몰딩 수지 또는 형광체 코팅 수지이고, 상기한 색온도 변환용 가동 필터가 형광체 포함 몰딩 수지 또는 형광체 코팅 수지인 LED 램프.
  10. 제6항에 있어서, 상기한 LED 광원 모듈이 COB 안착부를 가지는 히트싱크와, COB와, 고정 필터와, 커버로 구성되어 있는 LED 램프.
  11. 제10항에 있어서, 상기한 히트싱크가 프레임과 COB 안착부를 가지며, 상기한 커버가 중앙 개구가 형성된 돌출부와 플랜지를 갖고 있고; 상기한 커버의 돌출부의 외주연부에 적어도 하나의 계합공이 형성되어 있어서, 상기한 색온도 변환 모듈의 하부 몸체의 프레임 하부에 형성되는 걸림턱이 상기한 계합공에 체결되는 LED 램프.
  12. 제6항에 있어서, 상기한 LED 램프가 배광 모듈로서 렌즈 또는 리플렉터가 부착되어 있는 LED 램프.
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