KR101609539B1 - Led 램프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED 램프에 관한 것으로서, 단색광 또는 백색광 LED와, 고정 필터와, 적어도 두 개의 색온도 변환용 가동 필터로 구성되고, 상기한 고정 필터에 대한 상기한 적어도 두 개의 색온도 변환용 가동 필터 상호간의 오버랩 영역을 점진적 및 가역적으로 확장 및 축소 가능하게 구성함으로써 사용자가 원하는 색온도 및 연색성을 가지는 조명광을 구현할 수 있어 높은 사용 편의성 및 경제성을 가진다.

Description

LED 램프{LED LAMP}
본 발명은 LED(Light Emitting Diode) 램프에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 단색광 또는 백색광 LED와, 고정 필터와, 복수의 가동 필터로 구성되고, 상기한 고정 필터와 복수의 가동 필터 상호간의 오버랩(overlap) 영역을 독립적으로 점진적 및 가역적으로 확장 및 축소하는 것에 의해 사용자가 분위기 또는 상황에 따라 원하는 색온도 및 연색성을 가지는 조명광을 자유롭게 구현할 수가 있는 LED 램프에 관한 것이다.
최근 들어 LED는 광 변환 효율이 높고 소비전력이 매우 낮으며 수명이 반영구적이고 소형화 및 경량화에 적합하며 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 백색 LED는 실내외 고급 조명용으로 매우 유용하므로 그 사용 빈도가 급격히 증대되고 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.
여기서, 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, 색온도 변환 LED 램프 스탠드에서 일단부에 소켓이 형성된 스탠드 헤드 저면에 색온도 6,000~8,000K의 주광색(natural white) 제1 백색 LED와 색온도 2,300~4,000K의 온백색(warm white) 제2 백색 LED를 적절한 수의 분산 조합비로 다수개 분산 배열한 다음, 이들 제1 및 제2 LED의 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 임의의 색온도 및 연색성을 가지는 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 다양한 연색성(color rendering property)의 조명을 선택할 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 첫 번째 내지 네 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 양태에 따르면, 고정 필터가 장착된 일정한 색온도를 지니는 LED 광원 모듈과; 개방 또는 폐쇄가 조리개 형태로 점진적으로 이루어지며 서로 상이한 종류의 형광체를 포함하는 색온도 변환 가동 필터를 각각 가지는 적어도 두 개의 색온도 변환 모듈로 구성되며: 여기서, 상기한 색온도 변환 모듈 각각은 하부에 복수의 걸림턱이 형성된 림과, 내측에 제1 중앙 개구를 가지며 외측 가장자리에 복수의 환형돌기가 상호 이격하여 형성되고 내측 가장자리에 복수의 제1 고정 돌기가 상호 이격하여 형성된 웨브(web)를 가지는 외측 히트싱크와; 상호 이격하여 위치하는 복수의 환형 수평 돌출부가 형성된 상부 플랜지와, 복수의 상호 이격한 제2 고정 돌기와 상기한 복수의 환형돌기가 각각 끼워지는 복수의 상호 이격한 환형 가이드 슬롯을 가지며 내측에 제2 중앙 개구를 가지는 내향 테두리와, 상기한 내향 테두리와 상기한 상부 플랜지를 일체로 연결하며 내측에 적어도 하나의 수직 돌출턱이 형성되어 있는 환형 측벽으로 일체로 구성되고, 상기한 복수의 환형 수평 돌출부가 상기한 림의 외부로 돌출되게 상기한 외측 히트싱크 내에 장착되는 내측 히트싱크와; 일측 단부에 상기한 제1 고정 돌기가 삽입되는 홀과 연결 돌기를 각각 가지는 복수의 필터편으로 구성되어 조리개 구조를 형성하는 색온도 변환용 가동 필터와; 상기한 복수의 필터편 각각의 연결 돌기와 상기한 복수의 제2 고정 돌기 각각을 링크 연결하는 복수의 링크로 구성되고: 상기한 적어도 두 개의 색온도 변환 모듈 중 상기한 LED 광원 모듈로부터 이격하여 최상측에 위치하는 색온도 변환 모듈은 내측에 제3 중앙 개구를 가지며 상기한 수직 돌출턱이 맞물리는 적어도 하나의 톱니부가 측벽의 외주연부에 형성되어 있는 오목부와, 상기한 오목부 상부의 플랜지를 가지는 커버를 가지며: 상기한 외측 히트싱크와 커버는 고정 수단에 의해 함께 고정되는 한편, 상기한 외측 히트싱크의 환형 돌기가 끼워진 상기한 내측 히트싱크의 환형 가이드 슬롯의 길이 내에서 상기한 내측 히트싱크가 정역 회전운동 가능함과 아울러, 상기한 내측 히트싱크의 수직 돌출턱과 상기한 커버의 톱니부의 맞물림 이동에 의해 내측 히트싱크의 정역 회전이 미세 조정 가능하고, 상기한 내측 히트싱크의 정역 미세 회전에 따른 상기한 외측 히트싱크의 제1 고정 돌기와 상기한 내측 히트싱크의 제2 고정 돌기에 연결된 상기한 복수의 필터편의 조리개 운동에 의하여, 상기한 적어도 두 개의 색온도 변환 모듈 각각의 색온도 변환 가동 필터의 상호 독립적인 개방 또는 폐쇄 정도에 따라, 상기한 색온도 변환 가동 필터 상호 간 및 상기한 고정 필터에 대한 오버랩(overlap) 영역의 점진적인 확장 및 축소에 의해 자유로운 색온도 및 연색성 변환이 가능한 LED 램프가 제공된다.
여기서, 상기한 적어도 두 개의 색온도 변환 모듈 중 상기한 LED 광원 모듈에 인접하거나 또는 중간부에 위치하는 색온도 변환 모듈은, 내측에 제3 중앙 개구를 가지며 상기한 수직 돌출턱이 맞물리는 적어도 하나의 톱니부가 측벽의 하방 외주연부에 형성되고 상기한 측벽의 상방 외주연부에 일측단이 개방된 개방단을 가지며 상기한 개방단으로부터 이격할수록 높이가 점차 낮아지며 내측 상면에 톱니부가 형성되어 있는 적어도 하나의 계합공이 형성되어 있어서 상기한 적어도 두 개의 색온도 변환 모듈중 상측의 색온도 변환 모듈의 외부 히트싱크의 림 하부에 형성되는 복수의 걸림턱이 상기한 계합공에 끼워지고 상기한 톱니부에 의해 견고히 고정될 수 있다.
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또한 상기한 커버는 상기한 복수의 제1 고정 돌기가 각각 끼워지는 복수의 상호 이격한 환형 가이드 슬롯이 형성된 레일부를 가지며, 상기한 레일부는 상기한 오목부의 저면 외주연부로부터 하향 연장된 다음 내향 만곡 형성될 수 있다.
또한 상기한 커버 상에 루프가 체결되고, 상기한 루프의 외주연과 상기한 커버의 플랜지의 내주연 사이에 이격 공간부가 형성될 수 있다.
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상기한 LED 광원 모듈의 LED가 백색 LED, 청색 LED, 보라색 LED, 또는 자외선 LED이고; 상기한 고정 필터가 투명 유리 또는 형광체 코팅 유리 또는 형광체 포함 몰딩 수지 또는 형광체 코팅 수지이며; 상기한 적어도 두 개의 색온도 변환 모듈 각각의 색온도 변환 가동 필터의 형광체가 황색 형광체, 적색 형광체, 녹색 형광체 및 청색 형광체로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 서로 상이한 종류의 형광체이다.
위에서, 상기한 황색 형광체는 250~450nm에서 여기되어 (YGd)3Al5O12: Ce, (YGd)3(AlGa)5O12: Ce, Sr2Ga2S5:Eu2 +, Sm3Al5O12:Ce, Tb3Al5O12:Ce, (Sr1 -x-yBaxCay)2SiO4:Eu2+F(0≤x≤0.8, 0≤y≤0.8), (Y1-rSmr, Gd1-rSmr)3 (Al1-sGas)5O12:Ce(0≤r＜1, 0≤s≤1), (Y1-x-y-zCexTbyGdz)3Al5O12(0.008≤x≤0.05, 0.005≤y≤0.06, 0.01≤z≤0.06, x+y+z＜0.21), (Sr1-xy(Mg,Ca,Ba)x)2SiO4:Euy, (Sr1-x-y(Mg,Ca,Ba,Ra)x)2 iO2:Euy 0≤x<1, 0.001≤y≤0.3, z 1~5), Ca0.75Eu0.25Si8.625Al3.375O1.125N14.87, (Ca,Sr,Mg,Ln)iAlNw-δOδ :Ce3+(W=3, 0≤δ＜3) 및, (Mn,Ce,Eu,Gd,Tb,Yb,Lu)La3Si8N11O4로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 황색 형광체이고; 상기한 적색 형광체는 250~450nm에서 여기되어 630~700nm범위의 파장을 방사하는 Y2O2S:Eu,Gd, Li2TiO3:Mn, LiAlO2:Mn, 6MgOㆍAs2O5:Mn4 +, 3.5MgO0 .5MgF2ㆍGeO2:Mn4 +, Ba1 .746Ca2 .134Si6N10 .08O0 .92:Eu0 .04, Ce0.08Sr3SiO5:Eu, CaS:Eu, SrxBayCa1 -x- yAlSiN3:Eu(0≤x+y≤1, 0≤x,y≤1), SrxBayCa2 -x-yS:Eu(0≤x+y≤2), Y(Ba,Sr,Ca)1-xEuxaSibOcNd(0<x<1, 1.8<a<2.2, 4.5<b<5.5, 0≤c<8, 0<d≤8 및 0<c+d≤8)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 형광체이며; 상기한 녹색 형광체는 250~450nm에서 여기되어 500~540nm 범위의 파장을 방사하는 ZnS:Cu,Al, Ca2MgSi2O7:Cl, Y3(GaxAl1-x)5O12: Ce(0<x<1), La2O3ㆍ11Al2O3: Mn, Ca8Mg(SiO4)4Cl2: Eu, Mn, Sr2SiO4:Eu, Ba2SiO4:Eu, Ca2SiO4:Eu, SrGa2S4:Eu, BaGa2S4:Eu, CaGa2S4:Eu, Sr2Ga2S5:Eu, SrAl2S4:Eu, BaAl2S4:Eu, Sr2Al12S5:Eu, Ba2MgSi2O7:Eu, Ba2ZnSi2O7:Eu, BaAl2O4:Eu, SrAl2O4:Eu, BaMgAl10O17:Eu, Mn2+, 및 BaMg2Al16O27:Eu,Mn2+, (Ca,Sr,Mg,Ln)SiAlN2O:Ce3+, Eu0.0029Si0.40427Al0.0121O0.02679N0.5539로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 형광체이고; 상기한 청색 형광체는 250~450nm에서 여기되어 420~480nm범위의 파장을 방사하는 Sr3MgSi2O8:Eu, Ba3MgSi2O8:Eu, SrS:Ce, CaS:Ce, CaAl2S4:Eu, (Sr,Ba,Ca)5(PO4)3Cl:Eu, BaMg2Al16O27:Eu, Sr4Al14O25:Eu, BaAl8O13:Eu, (Sr,Mg,Ca,Ba)5(PO4)3Cl:Eu, BaMgAl10O17:Eu, Sr2Si3O82SrCl2:Eu 및, Ce0.000951Si0.40894Al0.021715O0.0014265N0.566968로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 형광체일 수 있다.
상기한 LED 광원 모듈은 COB 안착부를 가지는 히트싱크와, COB와, 고정 필터와, 상부 커버로 구성되고: 상기한 상부 커버가 중앙 개구가 형성된 돌출부와 플랜지를 가지며, 상기한 돌출부의 외주연부에는 복수의 방열공과, 일측단이 개방된 개방단을 가지며 상기한 개방단으로부터 이격할수록 높이가 점차 낮아지며 내측 상면에 톱니부가 형성되어 있는 적어도 하나의 계합공이 형성되어 있어서, 상기한 LED 광원 모듈에 인접한 색온도 변환 모듈의 외부 히트싱크의 림 하부에 형성되는 복수의 걸림턱이 상기한 계합공에 끼워지고 상기한 톱니부에 의해 견고히 고정될 수 있다.
상기한 LED 램프에는 배광 모듈로서 렌즈 또는 리플렉터가 부착될 수 있다.
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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 색온도 및 연색성을 가지는 백색 조명광으로 간단하고 자유롭게 변환할 수가 있어 높은 사용 편의성을 가짐과 아울러, 사용자가 원하는 임의의 색온도 및 연색성(color rendering property)을 연속적인 점진적 변환에 의해 용이하게 얻을 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 램프 및 그 조립 모듈에 대한 사시도이다.
도 2는 LED 광원 모듈의 사시도이다.
도 3은 도 2의 측면도이다.
도 4는 도 2의 분해 사시도이다.
도 5는 상부 또는 최상부 색온도 변환 모듈의 사시도이다.
도 6은 도5의 하방 사시도이다.
도 7은 도 5의 평면도이다.
도 8은 도 5의 측면도이다.
도 9는 도 5의 저면도이다.
도 10은 도 5의 분해 사시도이다.
도 11은 도 5의 일부 분해 사시도이다.
도 12는 도 5의 일부 분해 하방 사시도이다.
도 13은 색온도 변환 가동 필터의 최대 개방 상태 사시도이다.
도 14은 색온도 변환 가동 필터의 중간 개방 상태 사시도이다.
도 15는 색온도 변환 가동 필터의 밀폐 상태 사시도이다.
도 16 내지 도 18은 각각 도 13 내지 도 15의 평면도이다.
도 19 내지 도 21은 각각 도 13 내지 도 15의 상부 커버 장착 상태의 평면도이다.
도 22는 하부 또는 중간부 색온도 변환 모듈의 사시도이다.
도 23은 도 22의 측면도이다.
도 24는 LED 광원 모듈과 하부의 색온도 변환 모듈의 조립 상태 설명 사시도이다.
도 25는 LED 광원 모듈과 하부의 색온도 변환 모듈의 조립 상태 설명 하방 사시도이다.
도 26은 LED 광원 모듈과 색온도 변환 모듈의 조립 상태 설명도이다.
도 27은 배광 모듈이 렌즈인 경우의 사시도이다.
도 28은 도 27의 하방 사시도이다.
도 29는 배광 모듈이 렌즈인 경우의 도 27의 분해 사시도이다.
도 30은 배광 모듈이 리플렉터인 경우의 분해 사시도이다.
도 31은 배광 모듈의 조립 상태 설명 사시도이다.
도 32는 배광 모듈의 조립 상태 설명 하방 사시도이다.
도 31은 종래의 LED 램프이다.
이하, 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 색온도 변환이 자유로운 LED 램프 및 그 조립 모듈에 대한 사시도인 도 1에 개괄적으로 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 램프(1)는 기본적으로 고정 필터(11)를 가지는 LED 광원 모듈(10)과 색온도 변환 가동 필터(21; 도 22의 도면부호 21a 아울러 참조)를 가지는 적어도 두 개의 색온도 변환 모듈(20,20a)로 구성되며, 선택적으로는 이에 더하여 본 발명에 따른 LED 램프(1a)는 배광 모듈(30)을 더욱 포함하는 것일 수 있으며, 상기한 배광 모듈(30)은 도 1의 좌측에 나타낸 바와 같은 리플렉터(reflector) 또는 우측에 나타낸 바와 같은 렌즈(lens)일 수 있다.
본 발명에 따른 자유로운 색온도 변환이 가능한 LED 램프(1)는 기본적으로 고정 필터(11)가 장착된 LED 광원 모듈(10)과, 오버랩(overlap) 영역의 점진적인 확장 및 축소가 가능한 색온도 변환 가동 필터(21; 도 22의 도면부호 21a 아울러 참조)를 가지는 적어도 두 개의 색온도 변환 모듈(20,20a)로 구성되며, 선택적으로는 상기한 배광 모듈(30)이 더욱 장착될 수도 있으며, 상기한 색온도 변환 가동 필터(21; 도 22의 도면부호 21a 아울러 참조) 상호간 및 상기한 고정 필터(11)에 대한 오버랩 영역의 점진적인 확장 및 축소에 의해 색온도 변환 및 연색성 변환이 가능하게 된다.
비록 도 1에서는 색온도 변환 모듈(20,20a)이 두 개로 구성되는 예를 도시하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 3개, 4개, 또는 5개 등으로 구성할 수도 있음은 물론이며, 이 또한 본 발명의 영역 내이다.
또한 본 발명에 있어서는 상기한 색온도 변환 가동 필터(21,21a)는 복수개의 필터편(210; ; 도 22의 도면부호 210a 아울러 참조)으로 구성되는 조리개 구조를 형성하며, 여기서 상기한 펄터편은 상호 간에 중첩되지 않는다.
이어서, 본 발명에 따른 LED 램프(1)의 LED 광원 모듈(10)에 대하여, 각각 그 사시도, 측면도 및, 분해 사시도인 2 내지 도 4를 참조하여 함께 설명하기로 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, 상부 커버(14)로 구성되어 있다.
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 림(121)과 COB 안착부(122)를 가지며, 알루미늄 또는 마그네슘 합금과 같은 열전도성이 우수한 금속을 다이캐스팅하여 제조될 수 있으며, 상기한 상부 커버(14)는 열가소성 또는 열경화성 수지를 사출성형하여 제조될 수 있다.
도시된 예에서는 상기한 히트싱크(12)가 상부 커버(14)를 고정하기 위한 고정공(124)을 가지는 내향 돌출부(123)와, 고정공(도면부호 미부여)이 형성된 바닥부(125)를 가지며, 상기한 COB 안착부(122)는 상기한 바닥부(125)로부터 상방으로 돌출되게 형성되는 한편, 그 하방은 오목부(미도시)로 형성하고, 상기한 오목부를 덮는 바닥판(127)을 고정수단(16)으로 체결할 수 있다.
COB(13)는, 예컨대, 고정수단(17)으로 COB 안착부(122) 상에 장착되며, 실리콘 링과 같은 완충재(15)를 개재하여 상기한 고정 필터(11)가 장착된다.
한편, 상기한 상부 커버(14)는 중앙 개구(142)가 형성된 돌출부(141)와 플랜지(143)를 가지며, 상기한 돌출부(141)의 외주연부에는 복수의 방열공(144)과, 일측단이 개방된 개방단(146)을 가지며 상기한 개방단(146)으로부터 이격할수록 높이가 점차 낮아지며 내측 상면에 톱니부(147)가 형성되어 있는 적어도 하나의 계합공(145)이 형성된다.
상기한 계합공(145)에는 후술하는 색온도 변환 모듈(20)의 외측 히트싱크(22)의 림(221) 하부에 형성되는 복수의 걸림턱(222)이 끼워지며, 이 때 상기한 톱니부(147)에 의해 상기한 걸림턱(222)은 견고히 고정된다.
도시된 예에서는 상기한 방열공(144)과 계합공(145)이 상호 교대하여 위치하는 경우를 나타내고 있지만, 그 수효 및 형성 위치는 본 발명에 있어서 임의선택적이며 제한적인 것은 아니다.
상기한 상부 커버(14)와 완충재(15)에 의해 고정 필터(11)는 안정하고 견고하게 고정된다.
상기한 상부 커버(14)의 다리부(148)에는 나사공(미도시)이 형성될 수 있으며, 상기한 나사공은 히트싱크(12)의 바닥부(125)에 형성되는 고정공(도면부호 미부여)을 통하여 체결되는 고정수단(16)에 의하여 고정되며, 상부 커버(14)의 고정공(149)과 히트싱크(12)의 내향 돌출부(123)에 형성되는 고정공(124)은 별도의 상방으로부터의 고정 수단(미도시)에 의하여 견고히 결합될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 자유로운 색온도 변환이 가능한 LED 램프(1)의 상부 또는 최상측의 색온도 변환 모듈(20)을 도 5 내지 도 12를 참조하여 구체적으로 설명하기로 하며, 여기서 도 5 내지 도 10은 순서대로 각각 색온도 변환 모듈(20)의 사시도, 하방 사시도, 평면도, 측면도 및, 저면도이고, 도 10은 도 5의 분해 사시도이며, 도 11은 일부 분해 사시도이고, 도 12는 일부 분해 하방 사시도로서, 설명의 편의상 함께 언급하기로 한다.
상기한 색온도 변환 모듈(20)의 전체적인 개괄적 구성은 외부적으로는 외측 히트싱크(22), 내측 히트싱크(23), 커버(25) 및, 루프(26)로 이루어지며, 내부의 주요 구성은 복수의 필터편(210)으로 구성되는 색온도 변환 가동 필터(21)와, 상기한 색온도 변환 가동 필터(21)를 조리개 운동시키기 위한 링크(24) 및, 내측 히트싱크(23)의 환형 수평 돌출부(232) 등을 들 수 있다.
여기서, 상기한 외측 히트싱크(22), 커버(25) 및, 루프(26)는 고정수단에 의하여 상호 견고하게 고정되는 반면, 환형 수평 돌출부(232)를 가지는 내측 히트싱크(23)는 소정 범위 내에서 복수의 필터편(210)으로 구성되는 색온도 변환 가동 필터(21)를 조리개 운동시키기 위한 정역 회전이 가능하게 구성된다.
또한 상기한 루프(26)의 외주연과 상기한 커버(25)의 플랜지(154)의 내주연 사이에는 후술하는 배광 모듈(30)을 체결하기 위한 이격 공간부(228)를 형성할 수 있다.
여기서 상기한 내외측 히트싱크(22,23)는 알루미늄 또는 마그네슘 합금과 같은 열전도성이 우수한 금속을 다이캐스팅하여 제조될 수 있으며, 상기한 커버(25) 및 루프(26)는 열가소성 또는 열경화성 수지를 사출성형하여 제조될 수 있다.
상기한 외측 히트싱크(22)는 하부에 복수의 걸림턱(222)이 형성된 림(221)과, 내측에 제1 중앙 개구(224)를 가지며 외측 가장자리에 복수의 환형돌기(225)가 상호 일정 거리 이격하여 형성되고 내측 가장자리에 복수의 제1 고정 돌기(226)가 상호 일정 거리 이격하여 형성된 웨브(web)(223)를 가진다.
여기서, 상기한 림(221)의 외표면은 방열 특성 향상을 위한 요철면(227)으로 형성될 수 있으며, 도시된 예에서는 수직으로 된 미세한 라운드형 방열핀 구조로 되어 있는 경우를 나타내고 있으나, 상기한 외표면의 형상은 본 발명에 있어서 제한적이지 않다.
또한 도시된 예에서는 상기한 웨브(223)에는 복수의 고정공(229)을 형성하여 고정수단(27)에 의한 커버(25)와 루프(26)를 고정할 수 있도록 되어 있다.
한편, 내측 히트싱크(23)는 상기한 외측 히트싱크(22) 내에 장착되며, 상기한 내측 히트싱크(23)는 상호 일정 거리 이격하여 위치하는 복수의 환형 수평 돌출부(232)가 형성된 상부 플랜지(231)와, 복수의 상호 일정 거리 이격하여 위치하는 제2 고정 돌기(234)와 상기한 복수의 환형돌기(225)가 각각 끼워지는 복수의 상호 일정 거리 이격하여 위치하는 환형 가이드 슬롯(235)을 가지며 내측에 제2 중앙 개구(236)를 가지는 내향 테두리(233)와, 상기한 내향 테두리(233)와 상기한 상부 플랜지(231)를 일체로 연결하며 내측에 적어도 하나의 수직 돌출턱(238)이 형성되어 있는 환형 측벽(237)으로 일체로 구성된다.
상기한 외측 히트싱크(22)의 림(22)의 외측으로 돌출된 상기한 내측 히트싱크(23)의 복수의 환형 수평 돌출부(232)에 의해 사용자는 손 또는 다른 구동 수단을 이용하여 내측 히트싱크(23)를 고정된 외측 히트싱크(22)와 커버(25)에 대하여 소정 범위 내에서 정역 회전시킬 수 있게 된다.
한편, 색온도 변환용 가동 필터(21)는 복수의 필터편(210)으로 구성되며, 각가의 필터편(210)은 일측 단부에 상기한 외측 히트싱크(22)의 제1 고정 돌기(226)가 삽입되는 홀(211)과 링크(24)의 일단부에 결합되는 연결 돌기(212)를 가지며, 상기한 복수의 필터편(210)은 조리개 구조를 형성한다.
본 발명에 있어서, 상기한 필터편(210)의 수효 및 형상은 제한적이지 않으며, 임의선택적이기는 하지만, 3~12개, 특정하게는 3~8개 정도로 형성할 수 있다.
복수의 링크(24) 각각은 전체적으로 환형으로 형성되며, 일단부는 필터편(210)의 연결 돌기(212)에 링크 연결되고, 타단부는 상기한 내측 히트싱크(23)의 내향 테두리(233)에 형성된 제2 고정 돌기(234)에 링크 연결된다.
상기한 링크(24)의 수효는 필터편(210)의 수에 대응한다.
이어서, 커버(25)는 내측에 제3 중앙 개구(252)를 가지며 내측 히트싱크(23)의 수직 돌출턱(238)이 맞물리는 적어도 하나의 톱니부(253)가 외주연부에 형성되고 상부에 플랜지(254)가 형성된 오목부(251)와, 상기한 오목부(251)의 저면 외주연부로부터 하향 연장된 다음 내향 만곡 형성되고 외측 히트싱크(22)의 복수의 제1 고정 돌기(226)가 각각 끼워지는 복수의 상호 일정 거리 이격한 환형 가이드 슬롯(257)이 형성된 레일부(255)를 가진다.
또한 상기한 제3 중앙 개구(252) 외측의 오목부(251) 바닥에는 복수의 고정공(256)이 형성될 수 있다.
마지막으로, 루프(26)에는 제4 중앙 개구(262)가 형성되며, 고정을 위한 나사공이 형성된 복수의 다리부(261)를 형성할 수도 있다.
전술한 바와 같은 구성요소에 의해 이루어지는 색온도 변환 모듈(20)은, 상기한 루프(26)의 다리부(261)에 형성된 나사공(미도시)과 상기한 커버(25)의 고정공(256)을 통하여 외측 히트싱크(22) 하방으로부터의 고정 수단(27)에 의해 상기한 루프(26), 커버(25) 및, 외측 히트싱크(22)가 함께 고정되며, 이 때 상기한 내측 히트싱크(23)는, 상기한 외측 히트싱크(22)의 환형돌기(225)가 끼워진 상기한 내측 히트싱크(23)와 커버(25)의 환형 가이드 슬롯(235,257)의 길이 범위 내에서 상기한 내측 히트싱크(23)의 환형 수평 돌출부(232)에 의한 정역 회전운동이 가능하게 지지된다.
상기한 내측 히트싱크(23)의 환형 수평 돌출부(232)의 정역 회전은, 외측 히트싱크(22)의 제1 고정 돌기(226)를 중심으로, 필터편(210)의 연결돌기(212)에 일단부가 링크 연결되고 타단부가 내측 히트싱크(23)의 제2 고정 돌기(234)에 링크 연결된 링크(24)에 의해 복수의 필터편(210)에 의한 조리개 운동이 가능하게 된다.
이어서, 도 13은 색온도 변환 모듈(20)의 색온도 변환 가동 필터(21)의 최대 개방 상태 사시도이고, 도 14는 중간 개방 상태 사시도이며, 도 15는 밀폐 상태 사시도이고, 도 16 내지 도 18은 각각 도 13 내지 도 15의 평면도이며, 도 19 내지 도 21은 각각 도 13 내지 도 15의 상부 커버 장착 상태의 저면도로서, 색온도 변환 가동 필터(21)의 조리개 개폐 동작을 설명하기로 한다.
도 13 내지 도 21로 환원하여 설명하면 다음과 같다.
색온도 변환 가동 필터(21)의 완전 개방 상태를 나타내는 도 13, 도 16 및, 19에서는 외측 히트싱크(22)의 환형돌기(225)가 스톱퍼로서 기능하여 내측 히트싱크(23)의 환형 가이드 슬롯(235)의 일단에 접하여 위치하므로 내측 히트싱크(23)의 시계 방향으로의 더 이상의 회전은 불가능한 상태로 된다.
이 상태에서는, 필터편(210)의 연결돌기(212)에 일단부가 링크 연결되고 타단부가 내측 히트싱크(23)의 제2 고정 돌기(234)에 링크 연결된 링크(24)는 내측 히트싱크(23)의 내향 테두리(233)에 형성된 만입부(도면부호 미부여) 내에 안착되어 내측 히트싱크(23)의 내주연과 대략 동일 방향을 유지하게 된다.
이어서, 사용자가 손 또는 다른 구동 수단을 이용하여 내측 히트싱크(23)의 환형 수평 돌출부(232)를 반시계 방향으로 약간 회전시킨, 색온도 변환 가동 필터(21)의 중간 정도 개방 상태를 나타내는 도 14, 도 17 및, 20에서는 외측 히트싱크(22)의 환형돌기(225)가 내측 히트싱크(23)의 환형 가이드 슬롯(235)의 중간 부분에 위치하게 된다.
이 상태에서는, 내측 히트싱크(23)의 제2 고정 돌기(234)에 일단부가 연결된 링크(24)가 반시계 방향으로 이동함에 따라, 회전 중심축으로서 작용하는 외측 히트싱크(22)의 제1 고정 돌기(226)를 중심으로 필터편(210)은 약간 내측으로 회전 이동하게 되며, 그에 따라 필터편(210)의 연결돌기(212)도 내측 히트싱크(23)의 중심을 향하여 약간 이동하게 되므로 결과적으로 연결 돌기(212)에 연결된 링크(24)의 일단부 역시 약간 내측으로 회전한 상태가 된다.
이 상태에서 사용자가 손 또는 다른 구동 수단을 이용하여 내측 히트싱크(23)의 환형 수평 돌출부(232)를 반시계 방향으로 더욱 회전시킨 상태를 나타내는, 색온도 변환 가동 필터(21)의 완전 폐쇄 상태를 나타내는 도 15, 도 18 및, 21에서는 외측 히트싱크(22)의 환형돌기(225)가 스톱퍼로서 기능하여 내측 히트싱크(23)의 환형 가이드 슬롯(235)의 타단에 접하여 위치하므로 내측 히트싱크(23)의 반시계 방향으로의 더 이상의 회전은 불가능한 상태로 되며, 이제는 개방을 위한 시계 방향으로의 회전만 가능하게 된다.
이 상태에서는, 내측 히트싱크(23)의 제2 고정 돌기(234)에 일단부가 연결된 링크(24)가 반시계 방향으로 더욱 이동함에 따라, 회전 중심축으로서 작용하는 외측 히트싱크(22)의 제1 고정 돌기(226)를 중심으로 필터편(210)은 내측으로 더욱 회전 이동하게 되어, 연결 돌기(212)에 연결된 링크(24)의 일단부는 내측으로 최대로 회전한 상태가 되며, 복수의 필터편(210)은 상호 접하는 상태로 폐쇄된다.
완전 폐쇄 상태에서는, 더 이상 반시계 방향으로의 회전은 불가능하게 되므로 이제부터는 시계 방향으로의 회전에 의한 개방이 가능하게 되며 그 순서는 위에서 설명한 것과 역순 대로이다.
도 22는 하부 또는 중간부 색온도 변환 모듈(20a)의 사시도이고, 도 23은 도 22의 측면도이며, 도 24는 LED 광원 모듈(10)과 하부의 색온도 변환 모듈(20a)의 조립 상태 설명 사시도이고, 도 25는 LED 광원 모듈(10)과 하부의 색온도 변환 모듈(20a)의 조립 상태 설명 하방 사시도이며, 도 26은 LED 광원 모듈(10)과 상하부 색온도 변환 모듈(20,20a)의 조립 상태 설명도로서, 설명의 편의상 함께 언급하기로 한다.
도시된 하부 또는 중간부 색온도 변환 모듈(20a)의 구조는 커버(28)를 제외하고는 상부 또는 최상부 색온도 변환 모듈(20)의 구조와 본질적으로 동일하므로, 그 차이점에 대해서만 설명하기로 한다.
상기한 하부 또는 중간부 색온도 변환 모듈(20a)의 커버(28) 구조는 다른 적어도 하나 이상의 중간부 색온도 변환 모듈(미도시)과의 체결을 위한 것으로서, 그 기본 구조는 LED 광원 모듈(10)의 상부 커버(14)의 그것과 실질적으로 유사하다.
구체적으로는 도시된 하부 또는 중간부 색온도 변환 모듈(20a)의 커버(28)의 하부 구조는 도 5에서 설명한 바와 본질적으로 동일하며, 상부 구조는 도 22 및 도 23에 나타낸 바와 같이, 플랜지(286)로부터 상향 측벽(도면부호 미도시)에 개방단(281)을 경유하여 높이가 점차적으로 낮아지는 계합공(283)이 형성되며 상기한 계합공(283)의 상단부에는 톱니부(282)가 형성되고, 상기한 상향 측벽에는 상면(284)가 형성되며 그 중앙부에는 제3 중앙 개구(285)가 형성된다.
따라서 다른 중간부 색온도 변환 모듈(미도시) 또는 상부 또는 최상부 색온도 변환 모듈(20)의 외측 히트싱크(22a)의 걸림턱(222)이 상기한 계합공(283) 내에 체결되며 상기한 톱니부(282)에 의해 견고하게 고정될 수 있다.
전술한 바와 같이, LED 광원 모듈(10)의 상부 커버(14)에는 일측단에 개방단(146)을 가지며 상기한 개방단(146)으로부터 이격할수록 높이가 점차 낮아지며 내측 상면에 톱니부(147)가 형성되어 있는 적어도 하나의 계합공(145)이 형성되어 있으므로, 하부 색온도 변환 모듈(20a)의 외측 히트싱크(22a)의 림 하부에 형성되는 걸림턱(222)을 상기한 개방단(146)에 위치시킨 다음, 외측 히트싱크(22a)를 회전시키면 상기한 톱니부(147)에 의해 걸림턱(222)이 견고히 고정되며, 이에 의해 상기한 LED 광원 모듈(10)과 하부 색온도 변환 모듈(20a)은 상호 견고히 고정될 수 있다.
마찬가지 구조에 의해 상기한 LED 광원 모듈(10)에 결합된 하부 색온도 변환 모듈(20a)의 커버(28)의 계합공(283)에 상부 색온도 변환 모듈(20)의 외측 히트싱크(22)의 걸림턱(222)이 체결됨으로써, 도 26에 도시한 바와 같은 구조로 견고하게 체결될 수 있다.
여기서, 상기한 도 13 내지 도 21에는 LED 광원 모듈(10)에 고정된 고정 필터(11)를 도시하고 있지는 않지만, 고정 필터(11)에 대한 상부 및 하부 색온도 변환 모듈(20,20a)의 색온도 변환 가동 필터(21,21a)의 조리개 운동에 의한 오버랩(overlap) 영역의 점진적인 확장 및 축소에 따른 오버랩 면적의 변화는 다양한 형광체의 여기(excitation)에 의한 색온도 저하 및 연색성 변화를 초래하게 되므로, LED 광원 모듈(10)로부터의 광이 색온도 5,500~8,000K의 주백색 또는 그 이상인 경우 색온도 변환 가동 필터(21,21a)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 변환 가동 필터(21,21a)의 완전 개방시에는 이를 그대로 유지하나, 개방 정도가 작아짐에 따라 색온도는 더욱 내려가며, 완전 폐쇄 시에는 색온도 2,300~3,500K의 온백색으로 색온도 변환이 점진적으로 가능하며, 그 역도 가능함은 물론이다.
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 변환 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.
여기서, 상기한 적어도 두 개(상부, 하부, 또는 중간부)의 색온도 변환 모듈 각각의 색온도 변환 가동 필터의 형광체는 황색 형광체, 적색 형광체, 녹색 형광체 및 청색 형광체로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 서로 상이한 임의의 형광체로서, 상기한 황색 형광체의 예로서는 250~450nm에서 여기되어 (YGd)3Al5O12: Ce, (YGd)3(AlGa)5O12: Ce, Sr2Ga2S5:Eu2+, Sm3Al5O12:Ce, Tb3Al5O12:Ce, (Sr1-x-yBaxCay)2SiO4:Eu2+F(0≤x≤0.8, 0≤y≤0.8), (Y1-rSmr, Gd1-rSmr)3 (Al1-sGas)5O12:Ce(0≤r＜1, 0≤s≤1), (Y1-x-y-zCexTbyGdz)3Al5O12(0.008≤x≤0.05, 0.005≤y≤0.06, 0.01≤z≤0.06, x+y+z＜0.21), (Sr1-xy(Mg,Ca,Ba)x)2SiO4:Euy, (Sr1-x-y(Mg,Ca,Ba,Ra)x)2 iO2:Euy 0≤x<1, 0.001≤y≤0.3, z 1~5), Ca0.75Eu0.25Si8.625Al3.375O1.125N14.87, (Ca,Sr,Mg,Ln)iAlNw-δOδ :Ce3+(W=3, 0≤δ＜3) 및, (Mn,Ce,Eu,Gd,Tb,Yb,Lu)La3Si8N11O4로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 황색 형광체일 수 있으며, 상기한 적색 형광체의 예로서는 250~450nm에서 여기되어 630~700nm범위의 파장을 방사하는 Y2O2S:Eu,Gd, Li2TiO3:Mn, LiAlO2:Mn, 6MgOㆍAs2O5:Mn4+, 3.5MgO0.5MgF2ㆍGeO2:Mn4+, Ba1.746Ca2.134Si6N10.08O0.92:Eu0.04, Ce0 .08Sr3SiO5:Eu, CaS:Eu, SrxBayCa1 -x- yAlSiN3:Eu(0≤x+y≤1, 0≤x,y≤1), SrxBayCa2 -x- yS:Eu(0≤x+y≤2), Y(Ba,Sr,Ca)1-xEuxaSibOcNd(0<x<1, 1.8<a<2.2, 4.5<b<5.5, 0≤c<8, 0<d≤8 및 0<c+d≤8)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 형광체일 수 있고, 상기한 녹색 형광체의 예로서는 250~450nm에서 여기되어 500~540nm 범위의 파장을 방사하는 ZnS:Cu,Al, Ca2MgSi2O7:Cl, Y3(GaxAl1-x)5O12: Ce(0<x<1), La2O3ㆍ11Al2O3: Mn, Ca8Mg(SiO4)4Cl2: Eu, Mn, Sr2SiO4:Eu, Ba2SiO4:Eu, Ca2SiO4:Eu, SrGa2S4:Eu, BaGa2S4:Eu, CaGa2S4:Eu, Sr2Ga2S5:Eu, SrAl2S4:Eu, BaAl2S4:Eu, Sr2Al12S5:Eu, Ba2MgSi2O7:Eu, Ba2ZnSi2O7:Eu, BaAl2O4:Eu, SrAl2O4:Eu, BaMgAl10O17:Eu, Mn2+, 및 BaMg2Al16O27:Eu,Mn2+, (Ca,Sr,Mg,Ln)SiAlN2O:Ce3+, Eu0.0029Si0.40427Al0.0121O0.02679N0.5539로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 형광체일 수 있으며, 상기한 청색 형광체의 예로서는 250~450nm에서 여기되어 420~480nm범위의 파장을 방사하는 Sr3MgSi2O8:Eu, Ba3MgSi2O8:Eu, SrS:Ce, CaS:Ce, CaAl2S4:Eu, (Sr,Ba,Ca)5(PO4)3Cl:Eu, BaMg2Al16O27:Eu, Sr4Al14O25:Eu, BaAl8O13:Eu, (Sr,Mg,Ca,Ba)5(PO4)3Cl:Eu, BaMgAl10O17:Eu, Sr2Si3O82SrCl2:Eu 및, Ce0.000951Si0.40894Al0.021715O0.0014265N0.566968로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 형광체일 수 있다.
이어서, 본 발명에 있어서의 선택적 구성 요소인 배광 모듈(30)에 대하여 도 27 내지 도 32를 참조하여 설명하기로 한다.
여기서, 도 27 및 도 28은 각각 배광 모듈(30)의 사시도 및 하방 사시도이며, 도 29 및 도 30은 각각 배광 모듈(30)이 렌즈 및 리플렉터인 경우에 대한 분해 사시도이며, 도 31 및 도 32는 각각 배광 모듈(30)의 조립 상태 설명 사시도 및 조립 상태 설명 하방 사시도이다.
배광 모듈(30)은 바닥판(31), 배광 부재(member)(32) 및, 상부 고정부(33)로 구성되며, 상기한 바닥판(31)과 상부 고정부(33)는 제한적인 것은 아니지만 열가소성 또는 열경화성 수지의 사출 성형에 의하여 제조될 수 있다.
여기서, 상기한 바닥판(31)은 중앙 개구(314)를 형성하는 시트부(311) 및 림(312)과 웨브(313)로 구성되며, 상기한 림(312)에 인접한 웨브(313)에는 복수의 관통 슬롯(315)이 형성되어 있고, 상기한 웨브(313)의 저면에는 방사상으로 상호 이격한 복수의 환형 돌출부(316)과 걸림턱(317)이 형성된다.
또한 상기한 배광 부재(32)가 렌즈 또는 리플렉터일 수 있음은 전술한 바와 같다.
한편, 상부 고정부(33)는 상단 내주연에 고정 단턱(331)이 형성되고 상단부에 복수의 체결편(332)이 하방으로 길게 연장되어 상기한 바닥판(31)에 형성되어 있는 관통 슬롯(315)을 통하여 상기한 바닥판(31)에 체결됨으로써 상기한 배광 부재(32)는 견고하게 고정된다.
상기한 배광 모듈(30)이 렌즈인 경우, 상기한 렌즈의 형상은 본 발명에 있어 제한적인 것은 아니지만, 특정하게는 전체적으로 단면이 상광하협의 형상으로서, 하부에 반구형 오목부가 형성되고, 상부 중앙부에 반구형 돌출부(321)를 가지며 상면의 형태가 상기한 반구형 돌출부(321)의 외주연으로부터 렌즈의 상면 외주연 단부로 갈수록 높이가 증가하는 형상의 환형 오목면(322)으로 형성되어 있을 수 있다.
LED 광원 모듈(10)과 적어도 두 개의 색온도 변환 모듈(20,20a)로 구성되는 본 발명의 LED 램프(1)에 대한 배광 부재(30)의 결합은, 배광 부재(30)의 바닥판(31)에 형성되는 환형 돌출부(316) 및 걸림턱(317)이, 상부 또는 최상부 색온도 변환 모듈(20)의 루프(26)의 외주연과 커버(25)의 플랜지(254)의 내주연 사이에 형성되는 이격 공간부(228)에 끼워짐과 동시에, 상기한 걸림턱(317)은 상기한 루프(26)의 외주연의 내측 저면에 체결됨으로써, 배광 부재(30)가 결합된 본 발명의 LED 램프(1a)(도 1 참조)가 형성된다.
이어서, 본 발명에 따른 LED 램프를 이용한 조명광 색온도 및 연색성 변환 방법에 대하여 간략히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 LED 램프를 이용한 조명광 색온도 빛 연색성 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, 적어도 두 개의 색온도 변환 가동 필터(21,21a)를 가지는 색온도 변환 모듈(20,20a)을 조립하는 단계; 및
(B) 색온도 및 연색성 변환 단계:
상기한 고정 필터(11)에 대한 상기한 적어도 두 개의 색온도 변환 가동 필터(21,21a) 상호 간의 오버랩(overlap) 영역을 독립적으로 점진적으로 확장하거나 또는 축소함으로써 원하는 색온도 및 연색성을 가지는 조명을 구현한다.
여기서, 상기한 단계 (B)에서의 상기한 고정 필터(11)에 대한 상기한 적어도 두 개의 색온도 변환 가동 필터(21,21a)의 오버랩(overlap) 영역의 점진적인 확장 또는 축소가 상기한 적어도 두 개의 색온도 변환 가동 필터(21,21a)의 조리개 운동에 의하여 구현된다.
상기한 본 발명에 따른 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 또는 전조등, 스튜디오 조명등, 가로등, 또는 랜턴 등과 같은 다양한 종류 및 장소의 조명에 효과적으로 적용될 수 있다.
1,1a: 본 발명에 따른 색온도 및 연생성 변환 가능한 LED 램프
10: LED 광원 모듈
11: 고정 필터
12: 히트싱크
121: 림 122: COB 안착부
123: 내향 돌출부 124: 고정공
125: 바닥부 127: 바닥판
13: COB(Chip on Board)
14: 상부 커버
141: 돌출부 142: 중앙 개구
143: 플랜지 144: 방열공
145: 계합공 146: 개방단
147: 톱니부 148: 다리부
149: 고정공
15: 완충재
16,17: 고정수단
20: 상부(또는 최상부) 색온도 변환 모듈
20a: 하부(또는 중간부) 색온도 변환 모듈
21,21a: 색온도 변환 가동 필터
210,201a: 필터편
211: 홀 212: 연결돌기
22,22a: 외측 히트싱크
221: 림 222,222a: 걸림턱
223: 웨브 224: 제1 중앙 개구
225: 환형돌기 226: 제1 고정 돌기
227: 요철면 228: 이격 공간부
229: 고정공
23,23a: 내측 히트싱크
231: 상부 플랜지 232,232a: 환형 수평 돌출부
233: 내향 테두리 234: 제2 고정 돌기
235: 환형 가이드 슬롯 236: 제2 중앙 개구
237: 환형 측벽 238: 수직 돌출턱
24: 링크
25: 커버
251: 오목부 252: 제3 중앙 개구
253: 톱니부 254: 플랜지
255: 레일부 256: 고정공
257: 환형 가이드 슬롯
26: 루프
261: 다리부 262: 제4 중앙 개구
27: 고정수단
28: 커버
281: 개방단 282: 톱니부
283: 계합공 284: 상면
285: 개구부 286: 플랜지부
30: 배광 모듈
31: 바닥판
311: 시트부 312:림
313: 웨브 314: 중앙 개구
315: 관통 슬롯 316: 환형 돌출부
317: 걸림턱
32: 배광 부재
321: 반구형 돌출부 322: 환형 오목면
33: 상부 고정부
331: 고정 단턱 332: 체결편
40: 고정수단

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  6. 삭제
  7. 고정 필터가 장착된 일정한 색온도를 지니는 LED 광원 모듈과;
    개방 또는 폐쇄가 조리개 형태로 점진적으로 이루어지며 서로 상이한 종류의 형광체를 포함하는 색온도 변환 가동 필터를 각각 가지는 적어도 두 개의 색온도 변환 모듈로 구성되며:
    여기서, 상기한 색온도 변환 모듈 각각은
    하부에 복수의 걸림턱이 형성된 림과, 내측에 제1 중앙 개구를 가지며 외측 가장자리에 복수의 환형돌기가 상호 이격하여 형성되고 내측 가장자리에 복수의 제1 고정 돌기가 상호 이격하여 형성된 웨브(web)를 가지는 외측 히트싱크와;
    상호 이격하여 위치하는 복수의 환형 수평 돌출부가 형성된 상부 플랜지와, 복수의 상호 이격한 제2 고정 돌기와 상기한 복수의 환형돌기가 각각 끼워지는 복수의 상호 이격한 환형 가이드 슬롯을 가지며 내측에 제2 중앙 개구를 가지는 내향 테두리와, 상기한 내향 테두리와 상기한 상부 플랜지를 일체로 연결하며 내측에 적어도 하나의 수직 돌출턱이 형성되어 있는 환형 측벽으로 일체로 구성되고, 상기한 복수의 환형 수평 돌출부가 상기한 림의 외부로 돌출되게 상기한 외측 히트싱크 내에 장착되는 내측 히트싱크와;
    일측 단부에 상기한 제1 고정 돌기가 삽입되는 홀과 연결 돌기를 각각 가지는 복수의 필터편으로 구성되어 조리개 구조를 형성하는 색온도 변환용 가동 필터와;
    상기한 복수의 필터편 각각의 연결 돌기와 상기한 복수의 제2 고정 돌기 각각을 링크 연결하는 복수의 링크로 구성되고:
    상기한 적어도 두 개의 색온도 변환 모듈 중 상기한 LED 광원 모듈로부터 이격하여 최상측에 위치하는 색온도 변환 모듈은 내측에 제3 중앙 개구를 가지며 상기한 수직 돌출턱이 맞물리는 적어도 하나의 톱니부가 측벽의 외주연부에 형성되어 있는 오목부와, 상기한 오목부 상부의 플랜지를 가지는 커버를 가지며:
    상기한 외측 히트싱크와 커버는 고정 수단에 의해 함께 고정되는 한편, 상기한 외측 히트싱크의 환형돌기가 끼워진 상기한 내측 히트싱크의 환형 가이드 슬롯의 길이 내에서 상기한 내측 히트싱크가 정역 회전운동 가능함과 아울러, 상기한 내측 히트싱크의 수직 돌출턱과 상기한 커버의 톱니부의 맞물림 이동에 의해 내측 히트싱크의 정역 회전이 미세 조정 가능하고,
    상기한 내측 히트싱크의 정역 미세 회전에 따른 상기한 외측 히트싱크의 제1 고정 돌기와 상기한 내측 히트싱크의 제2 고정 돌기에 연결된 상기한 복수의 필터편의 조리개 운동에 의하여, 상기한 적어도 두 개의 색온도 변환 모듈 각각의 색온도 변환 가동 필터의 상호 독립적인 개방 또는 폐쇄 정도에 따라, 상기한 색온도 변환 가동 필터 상호 간 및 상기한 고정 필터에 대한 오버랩(overlap) 영역의 점진적인 확장 및 축소에 의해 자유로운 색온도 및 연색성 변환이 가능한
    LED 램프.
  8. 제7항에 있어서, 상기한 적어도 두 개의 색온도 변환 모듈 중 상기한 LED 광원 모듈에 인접하거나 또는 중간부에 위치하는 색온도 변환 모듈은, 내측에 제3 중앙 개구를 가지며 상기한 수직 돌출턱이 맞물리는 적어도 하나의 톱니부가 측벽의 하방 외주연부에 형성되고 상기한 측벽의 상방 외주연부에 일측단이 개방된 개방단을 가지며 상기한 개방단으로부터 이격할수록 높이가 점차 낮아지며 내측 상면에 톱니부가 형성되어 있는 적어도 하나의 계합공이 형성되어 있어서 상기한 적어도 두 개의 색온도 변환 모듈중 상측의 색온도 변환 모듈의 외부 히트싱크의 림 하부에 형성되는 복수의 걸림턱이 상기한 계합공에 끼워지고 상기한 톱니부에 의해 견고히 고정되는 LED 램프.
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서, 상기한 커버가 상기한 복수의 제1 고정 돌기가 각각 끼워지는 복수의 상호 이격한 환형 가이드 슬롯이 형성된 레일부를 가지며, 상기한 레일부는 상기한 오목부의 저면 외주연부로부터 하향 연장된 다음 내향 만곡 형성되어 있는 LED 램프.
  11. 제7항에 있어서, 상기한 커버 상에 루프가 체결되고, 상기한 루프의 외주연과 상기한 커버의 플랜지의 내주연 사이에 이격 공간부가 형성되어 있는 LED 램프.
  12. 삭제
  13. 제7항에 있어서, 상기한 LED 광원 모듈의 LED가 백색 LED, 청색 LED, 보라색 LED, 또는 자외선 LED이고; 상기한 고정 필터가 투명 유리 또는 형광체 코팅 유리 또는 형광체 포함 몰딩 수지 또는 형광체 코팅 수지이며; 상기한 적어도 두 개의 색온도 변환 모듈 각각의 색온도 변환 가동 필터의 형광체가 황색 형광체, 적색 형광체, 녹색 형광체 및 청색 형광체로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 서로 상이한 종류의 형광체인 LED 램프.
  14. 제13항에 있어서,
    상기한 황색 형광체가 250~450nm에서 여기되어 (YGd)3Al5O12: Ce, (YGd)3(AlGa)5O12: Ce, Sr2Ga2S5:Eu2 +, Sm3Al5O12:Ce, Tb3Al5O12:Ce, (Sr1 -x-yBaxCay)2SiO4:Eu2+F(0≤x≤0.8, 0≤y≤0.8), (Y1-rSmr, Gd1-rSmr)3 (Al1-sGas)5O12:Ce(0≤r＜1, 0≤s≤1), (Y1-x-y-zCexTbyGdz)3Al5O12(0.008≤x≤0.05, 0.005≤y≤0.06, 0.01≤z≤0.06, x+y+z＜0.21), (Sr1-xy(Mg,Ca,Ba)x)2SiO4:Euy, (Sr1-x-y(Mg,Ca,Ba,Ra)x)2 iO2:Euy 0≤x<1, 0.001≤y≤0.3, z 1~5), Ca0.75Eu0.25Si8.625Al3.375O1.125N14.87, (Ca,Sr,Mg,Ln)iAlNw-δOδ :Ce3+(W=3, 0≤δ＜3) 및, (Mn,Ce,Eu,Gd,Tb,Yb,Lu)La3Si8N11O4로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 황색 형광체이고;
    상기한 적색 형광체가 250~450nm에서 여기되어 630~700nm범위의 파장을 방사하는 Y2O2S:Eu,Gd, Li2TiO3:Mn, LiAlO2:Mn, 6MgOㆍAs2O5:Mn4 +, 3.5MgO0 .5MgF2ㆍGeO2:Mn4+, Ba1 .746Ca2 .134Si6N10 .08O0 .92:Eu0 .04, Ce0 .08Sr3SiO5:Eu, CaS:Eu, SrxBayCa1 -x-yAlSiN3:Eu(0≤x+y≤1, 0≤x,y≤1), SrxBayCa2 -x- yS:Eu(0≤x+y≤2), Y(Ba,Sr,Ca)1-xEuxaSibOcNd(0<x<1, 1.8<a<2.2, 4.5<b<5.5, 0≤c<8, 0<d≤8 및 0<c+d≤8)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 형광체이며;
    상기한 녹색 형광체가 250~450nm에서 여기되어 500~540nm 범위의 파장을 방사하는 ZnS:Cu,Al, Ca2MgSi2O7:Cl, Y3(GaxAl1 -x)5O12: Ce(0<x<1), La2O3ㆍ11Al2O3: Mn, Ca8Mg(SiO4)4Cl2: Eu, Mn, Sr2SiO4:Eu, Ba2SiO4:Eu, Ca2SiO4:Eu, SrGa2S4:Eu, BaGa2S4:Eu, CaGa2S4:Eu, Sr2Ga2S5:Eu, SrAl2S4:Eu, BaAl2S4:Eu, Sr2Al12S5:Eu, Ba2MgSi2O7:Eu, Ba2ZnSi2O7:Eu, BaAl2O4:Eu, SrAl2O4:Eu, BaMgAl10O17:Eu, Mn2+, 및 BaMg2Al16O27:Eu,Mn2+, (Ca,Sr,Mg,Ln)SiAlN2O:Ce3+, Eu0.0029Si0.40427Al0.0121O0.02679N0.5539로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 형광체이고;
    상기한 청색 형광체가 250~450nm에서 여기되어 420~480nm범위의 파장을 방사하는 Sr3MgSi2O8:Eu, Ba3MgSi2O8:Eu, SrS:Ce, CaS:Ce, CaAl2S4:Eu, (Sr,Ba,Ca)5(PO4)3Cl:Eu, BaMg2Al16O27:Eu, Sr4Al14O25:Eu, BaAl8O13:Eu, (Sr,Mg,Ca,Ba)5(PO4)3Cl:Eu, BaMgAl10O17:Eu, Sr2Si3O82SrCl2:Eu 및, Ce0.000951Si0.40894Al0.021715O0.0014265N0.566968로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 형광체인 LED 램프.
  15. 제7항에 있어서, 상기한 LED 광원 모듈이 COB 안착부를 가지는 히트싱크와, COB와, 고정 필터와, 상부 커버로 구성되고: 상기한 상부 커버가 중앙 개구가 형성된 돌출부와 플랜지를 가지며, 상기한 돌출부의 외주연부에는 복수의 방열공과, 일측단이 개방된 개방단을 가지며 상기한 개방단으로부터 이격할수록 높이가 점차 낮아지며 내측 상면에 톱니부가 형성되어 있는 적어도 하나의 계합공이 형성되어 있어서, 상기한 LED 광원 모듈에 인접한 색온도 변환 모듈의 외부 히트싱크의 림 하부에 형성되는 복수의 걸림턱이 상기한 계합공에 끼워지고 상기한 톱니부에 의해 견고히 고정되는 LED 램프.
  16. 제7항에 있어서, 상기한 LED 램프에 배광 모듈로서 렌즈 또는 리플렉터가 부착되어 있는 LED 램프.



  17. 삭제
  18. 삭제
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