KR102215399B1

KR102215399B1 - 빛 굴절판을 이용한 led 램프

Info

Publication number: KR102215399B1
Application number: KR1020190083020A
Authority: KR
Inventors: 지용길
Original assignee: 지용길
Priority date: 2019-07-10
Filing date: 2019-07-10
Publication date: 2021-02-10
Also published as: KR20210007125A

Abstract

본 발명은 빛 굴절판을 이용한 LED 램프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LED 소자가 갖는 빛의 직진 특성을 변화시킬 수 있도록 바람개비 형태로 굴곡진 반사판을 이용하여 불꽃처럼 빛 굴절이 일어나게 하여 조명폭을 대폭 늘리고, 그로 인한 눈부심을 경감시켜 눈의 피로로 증가를 막아 눈 건강에도 도움을 줄 수 있도록 개선된 빛 굴절판을 이용한 LED 램프에 관한 것이다.

Description

빛 굴절판을 이용한 LED 램프{Pyrotechnic LED lamp using light refractor}

백열전구나 전자관 안에서 전류에 의해 가열되어 빛을 발하는 가는 금속선인 필라멘트를 이용한 조명이 발명된 이래로 할로겐 램프(아르곤, 크립톤 등과 같은 비활성가스를 넣고 할로겐 물질인 요오드, 염소 등을 미량 넣은 것) 등과 같이 다양한 형태의 조명이 개발되어 왔다.

하지만, 이러한 백열전구나 할로겐 램프 등은 전력소모 대비 효율이 현저히 떨어져 에너지 낭비가 심하고, 현재 전 지구적으로 이슈가 되고 있는 지구온난화 문제에 역행하는 단점이 있어 최근에는 효율성이 높은 LED 램프로 조명이 대체되어 가고 있다.

LED(light emitting diode)는 반도체에 전압을 가할 때 생기는 발광현상을 이용한 것으로, 반도체를 이루는 물질의 특성에 따라 빛의 색깔이 달라진다.

처음 적색의 LED가 개발된 이후 황색, 녹색, 청색, 백색에 이르기까지 다양한 색상의 LED가 개발되었다.

LED는 특징으로서 저전력과 오랜 수명을 가지며, 전기에너지를 빛에너지로 전환하는 효율이 높은데, 에너지 효율이 5% 정도밖에 되지 않는 백열등ㆍ형광등을 대체할 수 있는 차세대 광원으로 주목되고 있다.

따라서, 현재 우리 생활 곳곳에서 점차 사용량이 늘어나고 있는 추세이다.

그런데, LED 램프는 LED 소자의 특성상 빛의 직진성이 강하기 때문에 조명할 수 있는 폭이 좁아 LED 램프의 직하방 한정된 공간만을 조명할 뿐 폭넓게 조명할 수 없다는 단점이 있다.

때문에, LED 램프 직하방에서는 눈부심이 발생하여 눈의 피로도를 증가시키고, 그 만큼 효율성을 저하시키는 단점으로 작용하게 된다.

대한민국 특허 등록번호 제10-1177937호(2012.08.22.) 중앙 옵티컬 광 가이드를 가진 LED 램프

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, LED 소자가 갖는 빛의 직진 특성을 변화시킬 수 있도록 바람개비 형태로 굴곡진 반사판을 이용하여 불꽃처럼 빛 굴절이 일어나게 하여 조명폭을 대폭 늘리고, 그로 인한 눈부심을 경감시켜 눈의 피로로 증가를 막아 눈 건강에도 도움을 줄 수 있도록 개선된 빛 굴절판을 이용한 LED 램프를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, AC 전원소켓부(SOK)에 접속되는 램프전원소켓(100)과, 상기 램프전원소켓(100)에 조립되는 원뿔대 형상의 방열판(200)과, 상기 방열판(200)의 하단 내주면에 고정된 엘이디칩 모듈기판(300)과, 상기 엘이디칩 모듈기판(300)을 내장하도록 상기 방열판(200)의 하단에 조립 고정된 확산구(400)를 포함하는 LED 램프에 있어서; 상기 확산구(400)의 내부에는 빛 굴절판(410)을 더 탑재하되, 상기 빛 굴절판(410)의 일단은 상기 엘이디칩 모듈기판(300)의 반경방향으로 간격을 두고 원중심이 일치되게 겹쳐 고정되고, 타단은 상기 확산구(400)의 길이방향으로 굴곡지게 연장형성되어 직진성을 갖는 LED 빛을 굴절시켜 조사폭을 넓힌 것을 특징으로 하는 빛 굴절판을 이용한 LED 램프를 제공한다.

이때, 상기 빛 굴절판(410)의 양측면에는 알루미늄 증착층을 더 형성한 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, LED 소자가 갖는 빛의 직진 특성을 변화시킬 수 있도록 바람개비 형태로 굴곡진 반사판을 이용하여 불꽃처럼 빛 굴절이 일어나게 하여 조명폭을 대폭 늘리고, 그로 인한 눈부심을 경감시켜 눈의 피로로 증가를 막아 눈 건강에도 도움을 주는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 빛 굴절판을 이용한 LED 램프의 예시도이다.
도 2는 도 1의 소켓을 발췌하여 보인 예시도이다.
도 3은 도 1의 방열판을 발췌하여 보인 예시도이다.
도 4는 도 1의 엘이디칩 모듈기판을 발췌하여 보인 예시도이다.
도 5는 도 1의 확산구를 발췌하여 보인 예시도이다.
도 6은 도 5의 확산구에 내장되는 빛 굴절판의 설치예를 설명하는 예시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 빛 굴절판을 이용한 LED 램프의 사용예를 보인 예시도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 LED 램프의 다른 예를 보인 예시도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 빛 굴절판을 이용한 LED 램프는 램프전원소켓(100)과, 상기 램프전원소켓(100)에 조립되는 원뿔대 형상의 방열판(200)과, 상기 방열판(200)의 하단 내주면에 고정된 엘이디칩 모듈기판(300)과, 상기 엘이디칩 모듈기판(300)을 내장하도록 상기 방열판(200)의 하단에 조립 고정된 확산구(400)를 포함한다.

이때, 상기 램프전원소켓(100)은 크기나 모양 등에 따라 다양한 형태와 종류가 있을 수 있으나, 보통 소켓의 크기를 기준으로 E12, E14, E17, E26, E36으로 구분되며 이중에서 E12, E26, E36이 가장 많이 사용된다.

이러한 램프전원소켓(100)은 도 2의 (a)와 같이 전형적인 나사산 형태를 취할 수 있다.

그리하여, 안정적인 접속을 통해 AC 전원과의 통전상태를 원활히 함으로써 접촉저항을 최대한 줄이도록 함이 바람직하다.

그런데, 이와 같은 전형적인 나사산 타입은 AC 전원소켓부(SOK)에 초기 조립 위치를 잘못 맞추게 되면 삐딱하게 맞춰져 분리 후 다시 조립해야 하고, 신중을 기해서 조립해야 하므로 불편함 점이 없지 않다.

때문에, (a)와 같은 나사산 타입을 사용해도 무방하지만, 좀 더 바람직하게는 (b)와 같이, 나사산을 없애고 직경방향으로 대향되는 위치에 위치고정돌기(110)를 돌출하고, AC 전원소켓부(SOK)의 대응되는 내주면에는 'ㄱ' 형상으로 꺽인 고정안내홈(HOM)을 형성하여 상기 램프전원소켓(100)의 위치고정돌기(110)를 고정안내홈(HOM)에 맞춘 후 끼워 넣고 일정방향으로 돌리면 아주 쉽고 빠르며 정확하게 위치고정되면서 통전상태를 이루도록 구성할 수 있다.

이렇게 되면, 나사를 체결하듯이 맞춰 끼울 필요가 없어 매우 편리하다.

아울러, 램프전원소켓(100)의 하단에는 스커트 형태로 확경된 네크고정단(120)이 구비되고, 상기 네크고정단(120)에는 상기 방열판(200)의 상단이 나사체결된다.

즉, 본 발명에서는 진공이나 가스를 채우는 구조의 조명이 아니기 때문에 위 설명과 같이 각 부재들을 간단하고 쉽게 체결 고정할 수 있다.

한편, 상기 방열판(200)은 도 3의 예시와 같이, 방열 효과를 높이기 위해 알루미늄으로 제조된 알루미늄 방열판을 사용함이 바람직하며, 둘레를 따라 일정간격을 두고 다수의 방열홈(210)이 요입 형성된 구조를 갖춤이 특히 바람직하다.

이 경우, 상기 방열홈(210)은 대기 순환에 따른 공냉 효과를 높이도록 접촉면적을 크게 하기 위함이다.

특히, 상기 방열판(200)은 LED 칩(310)에서 발생되는 열을 신속히 외부로 방열시켜 LED 칩(310)이 열화되는 것을 최대한 억제하여 장수명화를 달성하도록 구성된다.

이때, 상기 방열홈(210)은 도 3의 변형예와 같이 변형되어 슬롯(SL) 형태로 바뀔 수 있고, 이 슬롯(SL) 형태의 방열홈에 냉각챔버(COL)가 슬라이딩방식으로 조립될 수 있다.

여기에서, 상기 냉각챔버(COL)는 내부에 쿨링액이 채워진 상태로 밀봉된 구조일 수 있으며, 쿨링액으로는 빙초산 40중량%, 리튬브로마이트 20중량% 및 나머지 파라핀오일로 이루어진 일종의 상변화형 냉각재이다. 이를 통해, 냉각효율을 더욱 높일 수 있다.

그리고, 상기 엘이디칩 모듈기판(300)은 도 4 및 도 6의 예시와 같이, 상기 방열판(200)의 하단부 내주면에 조립 고정되는 것으로 상호 열전달 특성을 높이기 위해 방열판(200)과 동일 재질인 알루미늄기판으로 형성됨이 특히 바람직하다.

즉, 엘이디칩 모듈기판(300)은 상기 방열판(200)에 접촉된 상태로 고정되도록 하여 엘이디칩 모듈기판(300)에 실장된 다수의 LED 칩(310)으로부터 발생된 열이 신속하게 전달되어 방열판(200)을 통해 방열되도록 하여야 한다.

아울러, 상기 확산구(400)는 유리로 만들어지며, LED 칩(310)으로부터 발생된 빛이 확산되도록 하기 위한 수단이다.

이때, 상기 확산구(400)의 내부에는 도 5 및 도 6의 예시와 같은 빛 굴절판(410)이 내장된다.

특히, 상기 빛 굴절판(410)은 도 6과 같이 엘이디칩 모듈기판(300) 상에 바람개비 형태로 일단이 고정된 후 타단이 하향연장되되 굴곡을 갖는 형상으로 연장 형성되어 빛이 도 7과 같이 일정각도로 퍼져나갈 수 있도록, 다시 말해 빛이 굴절될 수 있도록 안내하여 조사되는 범위(폭)를 넓히도록 구성된다.

정리하자면, 빛 굴절판(410)의 일단은 상기 엘이디칩 모듈기판(300) 상에 고정되되, 엘이디칩 모듈기판(300)의 반경방향으로 간격을 두고 원중심이 일치되게 겹쳐 고정되고, 타단은 하방향, 다시 말해 확산구(400)의 길이방향으로 연장되되 굴곡지게 연장형성된 구조를 갖는다.

이 경우, 상기 빛 굴절판(410)의 양측면에는 알루미늄 증착층을 더 형성하면 굴절, 반사 효율을 더욱 더 높여 조사범위는 물론 휘도까지 향상시킬 수 있게 된다.

이와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 LED 램프는 도 7과 같은 조립구조와 빛 확산 구조를 갖게 된다.

이에 더하여, 본 발명에서는 도 8 및 도 9의 예시와 같이, 방열판(200)의 상단 둘레에 끼워지는 방향부재(500)를 더 구비할 수 있다.

상기 방향부재(500)는 일정폭의 아웃편(Out Plate)(510)과, 이 아웃편(510)과 거리를 둔 인편(In Plate)(520)과, 아웃편(510) 및 인편(520)의 양단을 서로 접착시키는 접착편(530,532)로 이루어지되, 상기 아웃편(510)들끼리 일정한 간격(D1)을 두고 서로 떨어져 형성되고, 상기 인편(520)들끼리도 일정한 간격(D2)을 두고 떨어져 형성되는데 D1 ＜ D2의 관계를 갖도록 구성되어야 한다.

이것은 인편(520) 쪽으로 말려 원을 그리기 때문에 인편(520) 쪽 간격(D2)가 훨씬 더 넓어야 좁혀지면서 말릴 수 있게 되기 때문이다.

그리고, 원통형태로 바뀌 상기 방향부재(500)는 방열판(200)의 상단 둘레에 끼워지고, 방향성을 발현한다.

이를 위해, 상기 아웃편(510)과 인편(520) 사이에는 구획편(540)이 관통하면서 아웃편(510)과 구획편(540) 혹은 구획편(540)과 인편(520) 사이에 갇힌 공간인 방향챔버를 형성하게 되고, 이 방향챔버에는 방향제 혹은 해충기피제(550)가 장입된 후 방향부재(500)의 상면과 하면이 밀봉됨으로써 이들이 은은하게 발산될 수 있도록 하여 특히, 본 발명 램프가 야외에 설치될 때 해충이 달라들어 램프를 오염시키는 현상을 최소화시켜 장수명화를 유지하고 깨끗한 외관도 제공할 수 있다.

이에 따라, 상기 방향부재(500)는 다공성을 유지하여 방향제 혹은 해충기피제(550)가 발산될 수 있어야 하므로 폴리우레탄에 3차원 망목구조를 갖는 귀양석분말을 15중량%와, 풀러렌 10중량%를 혼합시킨 후 발포 성형한 것을 사용한다.

이 경우, 풀러렌(fullerene)은 탄소의 3번째 동소체로서 탄소의 다른 동소체인 다이아몬드와 흑연의 경우 탄소 원자들이 무한히 배열되어 있는 고체인데 반해, 유한한 분자로 분자식은 C₆₀이고, 20개의 6각형과 서로 접히지 않는 12개의 5각형으로 이루어진 축구공같이 생긴 분자로서 각 탄소는 이들의 꼭지점에 위치하며, 3차원의 유클리드 공간에 존재할 수 있는 가장 대칭성이 좋은 분자로서 공극 유지 및 방향성 물질을 가두어 두는데 매우 효과적이다.

100: 램프전원소켓
200: 방열판
300: 엘이디칩 모듈기판
400: 확산구

Claims

AC 전원소켓부(SOK)에 접속되는 램프전원소켓(100)과, 상기 램프전원소켓(100)에 조립되는 원뿔대 형상의 방열판(200)과, 상기 방열판(200)의 하단 내주면에 고정된 엘이디칩 모듈기판(300)과, 상기 엘이디칩 모듈기판(300)을 내장하도록 상기 방열판(200)의 하단에 조립 고정된 확산구(400)를 포함하는 LED 램프에 있어서;
상기 확산구(400)의 내부에는 빛 굴절판(410)을 더 탑재하되, 상기 빛 굴절판(410)의 일단은 상기 엘이디칩 모듈기판(300)의 반경방향으로 간격을 두고 원중심이 일치되게 겹쳐 고정되고, 타단은 상기 확산구(400)의 길이방향으로 굴곡지게 연장형성되어 직진성을 갖는 LED 빛을 굴절시켜 조사폭을 넓히도록 구성되며;
상기 방열판(200)의 상단 둘레에는 방향제를 탑재할 수 있는 방향부재(500)를 더 구비하되, 상기 방향부재(500)는 일정폭의 아웃편(Out Plate)(510)과, 이 아웃편(510)과 거리를 둔 인편(In Plate)(520)과, 아웃편(510) 및 인편(520)의 양단을 서로 접착시키는 접착편(530,532)으로 이루어지되, 상기 아웃편(510)들끼리 일정한 간격 D1을 두고 서로 떨어져 형성되고, 상기 인편(520)들끼리도 일정한 간격 D2를 두고 떨어지되 D1 ＜ D2의 관계를 갖도록 구성된 것을 특징으로 하는 빛 굴절판을 이용한 LED 램프.
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