KR101629464B1 - 램프캡을 포함하는 led램프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 램프의 배광특성 개선에 관한 것으로서, 광원을 감싸며, 확산부와 반사부를 포함하는 램프캡과, 베이스 상에 배치된 LED; 상기 베이스에 결합하며, 확산부와 반사부를 포함하는 램프캡;을 포함하는 램프 구조에 의해 여러 형태의 배광을 생성할 수 있으며, 특히 백열전구와 유사한 배광을 생성할 수도 있다.

Description

램프캡을 포함하는 LED램프{LED Lamp including Lampcap}
램프의 광학적 특성 중 사람들의 주관적 느낌에 가장 영향을 끼치는 요소는 색온도, 연색성, 그리고 배광이다. 현재 LED램프는 색온도 및 연색성에 있어서 백열전구와 거의 근접해 있는 상태이다. 그러나 배광에 있어서는 큰 차이를 보이고 있다. 백열전구의 경우는 거의 전방향으로 빛을 방사하는 반면 LED 램프는 전면 방향으로 주로 빛을 방사하고 있다.
종래의 LED 램프 후배광 생성을 위한 방법으로 크게 두 가지 방법이 제안되었다.
도 1은 종래에 제안되었던 LED를 수직으로 배열하여 후배광을 만드는 방법의 모식도를 나타내고 있다(US2013/0058083 A1). 그림에서 보는 바와 같이 램프의 중앙 부위에 타워를 세워 4면에 LED를 부착한다. 그렇게 되면 4개의 PCB를 제작하여 4면에 부착하여야 함으로 부품 제조 단가 및 조립 공수가 늘어나 전체 비용의 증가로 이어지게 된다.
뿐만 아니라 도 2에서 보는 바와 같이 수평 배치에 비하여 열이 힛싱크로 전파되는 열 경로가 늘어나 방열 특성이 나빠지게 된다. 도 3은 반사 구조물을 설치하여 후배광을 만드는 종래기술의 모식도를 나타내고 있다(US2013/0107517 A1, US2013/0214666 A1).
도면에서 보는 바와 같이 램프 내에 반사 구조물을 설치하여야 하기 때문에 내부 구조가 복잡하게 된다. 이는 마찬가지로 조립 공수를 늘려 제작 단가의 증가로 이어진다. 뿐만 아니라 경우에 따라서는 구조물이 충격이나 진동에 반사 구조물의 정렬이 틀어져 배광 특성을 나쁘게 할 가능성이 있다.
US2013/0058083 A1 US2013/0107517 A1 US2013/0214666 A1
세계 각국의 에너지 및 환경 규제 제도의 도입으로 기존의 백열전구는 점차적으로 생산 및 판매가 금지되고 있다. 이를 대체할 새로운 광원으로 LED 램프가 주목받고 있다. 램프의 광학적 특성 중 사람들의 주관적 느낌에 가장 영향을 끼치는 요소는 색온도, 연색성, 그리고 배광이다. 현재 LED램프는 색온도 및 연색성에 있어서 백열전구와 거의 근접해 있는 상태이다. 그러나 배광에 있어서는 큰 차이를 보이고 있다. 백열전구의 경우는 거의 전(全)방향으로 빛을 방사하는 반면 LED 램프는 전면(前面) 방향으로 주로 빛을 방사하고 있다. 따라서 후면 쪽으로 방사하는 빛을 늘려 전방향으로 빛을 방사하는 LED램프를 개발할 필요가 있다. 이를 위하여 종래에 몇 가지 방법이 제안되었다. 종래의 방법은 크게 두 가지 부류로 나눌 수 있는데 하나는 LED를 수직방향으로 배열하는 방법이고 다른 하나는 램프 내에 반사 구조물을 설치하는 방법이다. 그러나 두 경우 모두 종래의 수평 PCB에 확산캡(또는 램프캡)을 씌우는 방법에 비하여 제작이 복잡하여 생산비용이 많이 드는 단점이 있다. 특히 LED 수직방향 배열 방법의 경우 열 경로가 길어지고 힛싱크와의 접촉면이 줄어들어 방열에 어려움이 있으며 반사 구조물을 설치하는 경우는 충격이나 진동에 취약한 단점을 추가로 가지고 있다. 따라서 본 발명은 LED를 수평으로 배치하고, 추가적인 구조물을 삽입하지 않으면서도 LED램프가 후배광을 생성하는 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 광원을 감싸며, 확산부와 반사부를 포함하는 램프캡을 본 발명의 실시예로 들 수 있다. 통상, 백열전구형 LED램프는 램프캡, 베이스, LED를 기본적인 구성요소로 한다. 본 발명에 있어서, 반사부(또는 반사면, 반사층 등)와 확산부를 갖는 램프캡의 형상은 타원구, 구를 포함하는 임의의 형상을 가질 수 있다. 반사부의 폭, 위치, 수 등은 LED램프캡의 형상에 따라 달라질 수 있다(도 4 참조).
본 발명의 실시예는, 상기 반사부가 확산부에 코팅된 반사면인 것을 과제해결수단으로 할 수 있다(도 5). 이러한 구조에 의해 여러가지 형태의 배광이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예는, 상기 반사부가 확산부에 부착된 반사테이프인 것을 과제해결수단으로 할 수 있다(도 5). 이러한 구조에 의해 여러가지 형태의 배광이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예는, 상기 반사부와 확산부가 각각 제작되어 결합된 형태인 것을 과제해결수단으로 할 수 있다(도 8). 이러한 구조에 의해 여러가지 형태의 배광이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예는, 상기 광원이 LED인 것을 과제해결수단으로 할 수 있다(도 2). 이러한 구조에 의해 다양한 광원이 적용되는 경우와 같이 여러가지 형태의 배광이 형성될 수 있다.
언급한 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 베이스 상에 배치된 LED; 상기 베이스에 결합하며, 확산부와 반사부를 포함하는 램프캡;을 포함하는 LED램프를 본 발명의 실시예로 들 수 있다. 여러 형태의 배광을 생성하기 위해서도 본 구조를 채용할 수 있으며, 여러 형태의 배광중 특히 백열전구와 유사한 배광을 생성할 수도 있다(도 4).
따라서, 본 발명의 실시예는, 상기 캡에 의해 형성되는 배광이 백열전구와 배광과 같은 것을 과제해결수단으로 할 수 있다(도 6).
본 발명의 실시예는, 상기 LED가 상기 베이스 상에 수평배치되는 것을 과제해결수단으로 할 수 있다. 이러한 실시예는 수평배치된 LED 위에 반사부와 확산부를 갖는 캡을 씌워 열전달면적을 유지하며 특정광원(예시: 백열전구)을 사용하는 경우와 같은 배광을 갖는 LED램프 구조를 실현한다(도 2).
본 발명의 실시예는, 상기 LED가 상기 베이스 상에 수직배치되는 것을 과제해결수단으로 할 수 있다. 이러한 실시예에 의해 수직배치된 LED 위에 반사부와 확산부를 갖는 캡을 씌워 특정광원(예시: 백열전구)을 사용하는 경우와 같은 배광을 갖는 LED램프 구조를 실현한다(도 2).
본 발명의 실시예는, 상기 LED가 상기 베이스 상에 경사배치되는 것을 과제해결수단으로 할 수 있다(도 9 참조). 이러한 실시예에 따라 경사배치된 LED 위에 반사부와 확산부를 갖는 캡을 씌워 특정광원(예시: 백열전구)을 사용하는 경우와 같은 배광을 갖는 LED램프 구조를 실현한다.
본 발명의 실시예는, 상기 확산부의 확산 특성이 램프캡의 부분별로 다른 것을 과제해결수단으로 한다(도 10). 캡을 제조할 때, 확산부1과 확산부2를 따로 사출하여 접합하는 방법을 사용할 수 있으며, 이때 따로 사출하기 때문에 사용된 비드의 농도를 조정하면 확산부1과 확산부2의 확산 특성을 달리할 수 있다. 즉, 배광 조정을 위하여 램프캡의 부위별로 확산특성을 다르게 조정할 수 있다.
현재 상용화하여 사용하고 있는 LED램프는 일반 조명에 요구되는 후배광이 거의 없는 문제가 있었다. 이를 개선하기 위하여 몇 가지 방법이 제안되었지만 구조가 복잡하여 조립 공수가 증가하고 따라서 제작 단가가 높아지는 단점이 있었다. 또한 광학적 특성을 만족시켜도 방열 특성에 문제가 있을 수 있었다. 본 발명에서는 후배광 생성을 위한 추가적인 기구물을 도입하거나 LED를 수직으로 배치하는 등 구조의 복잡성을 증가시키지 않고 후배광을 생성하는 구조를 제안하였다. 따라서 후배광을 생성하면서도 제작 단가가 높아지지 않는 효과를 갖는다. 또한 후배광 생성을 위해 방열 특성을 희생시킬 필요도 없다.
도 1은 종래기술의 예시(US2013/0058083 A1)
도 2는 수평배치와 수직배치의 예시
도 3은 반사구조물의 예시(US2013/0107517 A1, US2013/0214666 A1)
도 4는 본 발명의 실시예인 램프
도 5는 본 발명의 실시예인 캡
도 6은 종래기술과 본 발명의 실시예의 효과비교
도 8은 본 발명의 다른 실시예
도 9는 본 발명의 다른 실시예
도 10은 본 발명의 다른 실시예
이러한 종래의 문제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 조립이 간단하고 방열 특성이 우수한 LED 수평배치 구조를 유지하면서도 캡 이외에 다른 구조물을 램프 내에 설치하지 않는 방법을 제안하고자 한다.
도 4는 본 발명에서 제안한 반사층을 갖는 확산캡 적용 LED 램프의 모식도를 나타내고 있다. 그림에서 보는 바와 같이 LED는 힛싱크의 윗면에 바로 부착한다. LED 램프는 보통 LED에서 출사된 빔을 확산시키고 또한 눈부심을 방지하기 위하여 확산캡을 사용하고 있다. 확산캡은 투명한 PC나 PMMA 같은 광학 플라스틱에 굴절률이 다른 이물질(비드)을 섞어 사출하여 제작하게 된다. 이러한 확산캡을 적용할 경우에는 후배광이 거의 생성되지 않게 된다.
본 발명에서는 도 5에서와 같은 구조를 갖는 캡을 적용하였다. 즉, 그림에서 도시한 것과 같이 확산캡 내부에 일부분을 반사층으로 형성한다. 반사층은 알루미늄과 같은 금속 재질을 코팅하는 방법으로 쉽게 구현할 수 있다. 이렇게 되면 LED에서 방사한 빔 중 일부가 반사층에서 반사되어 후면 쪽으로 향하게 된다. 반사층을 제외한 다른 부분으로 입사되는 경우는 종래와 마찬가지로 확산되게 된다. 이렇게 반사빔과 확산빔이 합해져 백열전구의 배광과 거의 유사한 배광을 만들어 내게 된다. 도 6의 (a)는 종래의 확산캡을 적용하였을 때의 배광을 나타내고 있다. 그림에서 보듯이 거의 후배광이 없음을 확인할 수 있다. 도 6의 (b)는 본 발명에서 제안한 캡을 적용하였을 경우 배광을 나타내고 있다. 후배광이 늘어나 종래의 백열전구 배광과 매우 유사하게 되는 경우이다.
본 발명의 예시로서 캡의 형상을 타원구로 들었으나 도 7과 같이 구 형상 혹은 임의의 형상으로도 구현가능하며 도시된 내용에는 반사층이 단일 띠 모양을 나타내고 있으나 복수의 띠 구조를 가질 수 있다.
반사부와 확산부는 도 8에 도시한 바와 같이 각각 제작되어 결합된 형태의 램프캡일 수 있다. 도 9는 LED가 베이스 상에 경사 배치되는 것을 예시하는 램프의 실시예이다. 도 10은 확산부의 확산 특성이 램프캡의 부분별로 다른 것 램프캡의 실시예이다.
도 10과 도5에는, 상기 베이스에 결합하는 도넛형태 또는 두 개의 동심원사이에 형성된 평평한 고리형태의 확산부1; 상기 확산부1의 주위와 결합하며, 확산부2, 확산부3과 반사부로 분할되어 형성된 반구형 램프캡이 도시되어 있다. 도 4에는 베이스; 상기 베이스의 주변에 하나 이상의 핀을 갖는 방열기구; 상기 핀 사이로 형성된 빛이 통과하는 공간; 이 도시되어 있으며, 이러한 구성이 도 10에서 도시된 확산부1과 반구형 램프캡과 결합한 형태가 표현되어 있다.
도 4의 왼편에 도시된 바에 따르면, 상기 확산부1의 중앙부에 설치된 상기 LED광원의 빛 중 일부는 상기 확산부2와 확산부3을 통과하여 상기 LED광원의 전방을 향하며, 일부는 상기 반사부에서 반사되어 상기 확산부1과 상기 핀 사이를 순차로 통과하여 상기 LED광원의 후방을 향하며, 이에 의해 형성되는 배광이 백열전구의 배광과 같은 형태가 됨을 알 수 있다.

Claims (3)

  1. 베이스;
    상기 베이스의 주변을 따라 형성된 하나 이상의 핀을 갖는 방열기구;
    상기 핀 사이로 형성된 빛이 통과하는 공간;
    상기 베이스에 결합하는, 두 개의 동심원사이에 형성된 평평한 고리형 확산부1;
    상기 확산부1의 주위와 결합하며, 확산부2, 확산부3과 반사부로 분할된 반구형 램프캡;을 포함하며
    상기 확산부1의 중앙부에 평면으로 설치된 LED광원의 빛 중 일부는 상기 확산부2와 확산부3을 통과하여 상기 LED광원의 전방을 향하며,
    상기 빛의 일부는 상기 반사부에서 반사되어 상기 확산부1을 거쳐 상기 핀 사이를 통과하여 상기 LED광원의 후방을 향하며,
    이에 의해 형성되는 배광이 백열전구의 배광과 같은 것을 특징으로 하는 LED램프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 확산부1의 중앙부에 평면으로 설치된 상기 LED광원이 단일 광원인 것을 특징으로 하는 LED램프.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 램프캡의 직경이 상기 베이스의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 LED램프.
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