KR102320079B1 - Led 조명 시스템 - Google Patents

Abstract

LED 조명 시스템은, 램프 구조물에 안정적으로 결합될 수 있는 베이스(2), 하나 이상의 LED(4)를 위한 지지체(3), 상기 지지체(3)를 상기 베이스(2)에 착탈 가능하게 체결하기 위한 수단(18), 상기 베이스(2)와 상기 지지체(3)를 전기적으로 접속시키기 위한 수단(21)으로, 상기 수단(21)은 수 커넥터(19)와 암 커넥터(20)를 포함하고, 상기 수 커넥터(19)는 상기 베이스(2)와 상기 지지체(3) 중 어느 하나에 고정되어 있으며, 상기 암 커넥터(20)는 수 커넥터가 고정되어 있지 않은 상기 베이스(2)와 상기 지지체(3) 중 어느 하나에 고정되어 있는, 수단(21), 상기 하나 이상의 LED(4)가 ON 상태에 있는 동안에, 발생된 열을 방출하기 위한 방열 수단(24)을 포함한다.

Description

LED 조명 시스템 {LED LIGHTING SYSTEM}

본 발명은 조명 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 발광 다이오드(LED)를 사용하는 조명 시스템에 관한 것이다.

LED가 종래의 백열등, 네온등 및 할로겐등에 비해 많은 이점을 구비함에 따라, 최근에, 조명 시스템에 LED를 상당히 많이 사용하고 있다.

LED 조명 전구의 평균 가격이 종래의 조명 전구에 비해 비싸지만, LED 조명 전구의 평균 수명은 확실히 길며, 50,000 시간 이상까지 무난하게 사용할 수 있다.

또한, 백열 조명 전구는 필라멘트가 끊어지면 갑자기 모든 작동이 멈추지만, LED는 광의 강도가 지나치게 소실되지 않으면서 서서히 수명을 다해 감에 따라, 그 사용 수명이 다 되어 감을 인식할 수 있어서, 갑작스럽게 조명이 완전히 소실되는 위험이 없이 교체 계획을 수립할 수 있다.

그러나 LED 조명 전구의 거침없는 확산은 거의 LED 조명 전구의 에너지 효율에 기인하는 것이다. 종래의 조명 전구들에 비해 주변으로 열이 덜 배출되고 적외선 형태로 덜 소모되기 때문에, 실제로 LED 조명 전구는 필라멘트 조명 전구보다도 (혹은 할로겐에 비해서도) 더 효율적이다.

이에 따라 조명 전구 제조업자들은, LED 조명 전구가 종래의 조명 전구들을 대체하여 설치되는 데에 적당하게 되도록, 표준 커넥터를 구비하는 LED 조명 전구를 제조하기 시작하였다.

그러나 LED 기술이 꾸준하게 성장함에 따라, 새로운 제품을 생산함에 있어 소요되는 최소 시간과 투자로 인해, 산업적 생산이 새로운 개발에 보조를 맞출 수가 없다.

실제로, 신규하고 성능이 우수한 LED를 개발함으로써, 시장에 존재하는 LED 조명 전구가 급속하게 구식으로 되고 있다.

또한, 작동의 융통성 측면에서, 시장에서 구매할 수 있는 LED 조명 전구는 현재 전자의 측면에서 쉽게 관리되지 않는다. 이는 LED 조명 전구가 양극과 음극에 대응하는 2개의 전극만을 구비하고 있기 때문이다.

시장에서 구매할 수 있는 LED 조명 전구가 안고 있는 또 다른 단점은 열 발산 능력을 제한하는 물리적 한계에 의한 것이다. 실제로, LED 조명 전구들은 보통 중간 정도의 와트수 조명에 적합하게 설계되기 때문에, 예를 들어 상가 윈도우를 조명하기 위해 필요한 것과 같이 와트수가 높은 LED는 그러한 조명 전구에 장착될 수 없다. 이는 이러한 LED가 발생하는 열을 소산시킬 수 없기 때문이다.

결국 전술한 단점들은 램프 디자인 업계에서 심각하게 느끼게 되는 문제가 되는데, 이는 정확하게는 LED 전구들을 사용할 수 없는 기술 개발(기능적인 측면뿐만 아니라 치수적인 측면에서)을 예측하기가 어렵기 때문이다. 다시 말하면, 램프 또는 조명기구를 설계할 때, 예를 들면 램프 또는 조명기구가 생산된 후에 1년도 지나지 않아 시장에 등장할 수 있는 성능이 더 우수한 또는 더 강력한 LED 전구의 크기를 예측하기가 매우 어렵다.

본 발명의 목적은 종래 기술이 안고 있는 단점을 극복할 수 있으며, 실용적으로 사용할 수 있고 제조가 간단한 LED 조명 시스템을 제공하는 것이다.

전술한 목적들과 관련된 본 발명의 기술적 특징들이 아래의 특허청구범위에 명확하게 기재되어 있으며, 본 발명의 실시예인 비-한정적인 실시형태를 설명하고 있는 도면들을 참고로 하여 아래의 상세한 설명을 읽으면 본 발명의 이점들이 보다 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 LED 조명 시스템의 바람직한 실시형태에 대한 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 LED 조명 시스템의 개략적인 입면도이다.
도 3은 도 2에서 라인 Ⅲ-Ⅲ을 따르는 단면도이다.
도 4 및 도 5는 위와 아래쪽에서 개략적인 사시도를 바라볼 때, 일부가 분해되어 있는 선행하는 도면들의 조명 시스템을 도시하는 도면이다.
도 6은 선행하는 도면들에 도시되어 있는 조명 시스템에서 일부를 좀 더 잘 설명하기 위해, 일부분이 절개되어 있는, 위쪽에서 바라 본 개략적인 사시도이다.

도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 도면부호 1은 본 발명에 따라 제조된 LED 조명 시스템 전체를 지시한다.

본 발명에 따른 시스템(1)은, 도면에 도시되어 있지 않은, 시스템을 지지할 수 있는 구조물이 장착되어 있는 램프에 통합될 수 있도록 되어 있다.

비-제한적인 실시 예로, 도면에 도시되어 있는 시스템(1)을 통합하기에 적합한 도시되어 있는 않은 램프는 베이스와 상기 시스템(1)을 지지하기 위한 하나 이상의 로드를 포함한다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 LED 조명 시스템은 도시되어 있지 않은 램프의 구조물(도시되지 않음)에 안정적으로 결합될 수 있는 베이스(2)를 포함한다.

시스템(1)은 하나 이상의 LED(4)를 위한 지지체(3)를 또한 포함한다.

LED(4)는, 표면 실장 장치(surface mount device)의 약자인 SMD로 잘 알려져 있는 플레이트 또는 보드 위에 장착되는 형태인 것이 유리하다.

첨부된 도면들 특히 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 지지체(3)는 축대칭이며, 원통형 내벽(5)과 원통형 외벽(6)을 구비하고 있다. 원통형 내벽(5)과 원통형 외벽(6)은 지지체(3)의 공통 중심축선(C)에 대해 서로가 동축으로 되어 있다.

원통형 내벽(5)과 원통형 외벽(6) 사이에, 고리모양의 빈 공간(V)이 있으며, 이 빈 공간은 원통형 크라운 형상의 갭을 획정한다.

원통형 외벽(6)은 중심축선(C)과 종 방향으로 평행하게 연장하는 복수의 제1 개구부(7)를 구비한다.

제1 개구부(7)들은 고리모양의 공간(V)이 외부 환경과 연통하여 고리모양의 공간과 외부 환경 사이에서 공기가 유동할 수 있도록 설계되어 있다.

도 6을 참조하면, LED(4)는 지지체(3)의 상부면(3a) 위에 장착되어 있으며, 고정링(8)에 의해 상부면에 고정되어 있다.

고정링(8)은 2개의 스크루(9)에 의해 지지체(3)에 착탈 가능하게 체결되어 있다.

도시되어 있지 않은 다른 실시형태에서, 고정링(8)은 슬롯형 조인트에 의해 지지체(3)에 착탈 가능하게 체결되어 있다.

지지체(3)의 상부면(3a)과 LED(4) 사이에, 열전도성 페이스트 층이 위치하여 LED(4)에 의해 발생된 열이 지지체(3)로 전도되어 방열될 수 있도록 한다. 열전도성 페이스트 층은 도면에 도시되어 있지 않다.

도 3 및 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 지지체(3)는 원통형 외벽(6) 위에 원형의 나사형 상부 림(10)을 구비한다.

시스템(1)은 LED(4)에 의해 광을 방출시키기 위한 디퓨저 요소(11)를 또한 포함한다.

디퓨저 요소(11)는 유리 재질인 것이 유리하지만, 반드시 유리로 제작되어야 하는 것은 아니다.

도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 디퓨저 요소(11)는, 디퓨저 요소(11)의 말단부에 위치하는 나사형 링(12)을 포함한다.

시스템(1)에서, 나사형 링(12)은 나사형 상부 림(10)과 함께 디퓨저 요소(11)와 지지체(3)를 착탈 가능하게 결합시키는 나사형 체결 수단(13)을 획정한다.

도 3 및 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 지지체(3)는, 원통형 외벽(6) 위에 원형의 나사형 하부 림(14)을 구비한다.

특히 도 5 및 도 6을 참조하면, 베이스(2)는 축대칭이며, 원형부(15)와 그 원형부(15)에 회전 가능하게 결합되어 있는 나사형 링(16)을 포함한다.

원형부(15)는 전술하였으며 도시되어 있지 않은 램프의 구조물과 나사에 의해 체결되도록 설계되어 있는 중앙부분(15a)을 구비하는 것이 유리하다. 다만, 반드시 구비해야 하는 것은 아니다.

원형부(15)는 원주부를 따라 소정의 각으로 이격되어 있는 복수의 제2 개구부(17)를 구비하는 외부 고리모양 부분(15b)을 또한 구비한다.

도 1 내지 도 3에 명확하게 도시되어 있는 바와 같이, 베이스(2)의 나사형 링(16)은 지지체(3)의 나사형 하부 림(14)과 나사로 체결되게 설계되어 있다.

이에 따라, 시스템(1)에서 나사형 링(16)과 나사형 하부 림(14)은 베이스(2)와 지지체(3)가 착탈 가능하게 결합되도록 하는 수단(18)을 획정한다.

도 3, 도 4 및 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 수(male) 전기 커넥터(19)가 지지체(3)의 안쪽에 장착되어 있고, 암(female) 전기 커넥터(20)는 베이스(2)의 원형부(15)에 고정되어 있다.

시스템(1)에서, 수 전기 커넥터(19)와 암 전기 커넥터(20)는 베이스(2)와 지지체(3)를 전기적으로 접속시키는 수단(21)을 획정한다.

도 3에 명확하게 도시되어 있는 바와 같이, 원통형 내벽(5)은 전기 접속 수단(21)을 수용하기 위한 요소를 획정한다.

지지체(3)와 베이스(2)가 서로 조립되면, 전기 접속 수단(21)을 수용하기 위한 요소를 획정하는 원통형 내벽(5)은 수단(21)의 보호부를 구성한다.

유리하기로는, 바람직하기만 배타적이지 않은 첨부된 도면에 도시되어 있는 실시형태에서, 수 전기 커넥터(19)와 암 전기 커넥터(20)는 복수의 극(pole)을 포함한다. 보다 상세하게는, 도면에는 5개의 극이 도시되어 있으며, 이들 모두는 참조부호 P로 지시되어 있다.

극(P)은 수 전기 커넥터(19) 위에서 복수의 돌출 핀에 의해 획정되어 있고, 암 전기 커넥터(20) 위에서는 그 돌출 핀을 수용하기 위한 대응 소켓으로 획정되어 있다.

2개 이상의 폴(P)이 존재함에 따라 LED(4)에 전력을 공급할 뿐만 아니라, LED(4)를 위한 전자 제어 특성도 제공하게 된다.

유리하기로는, 이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 시스템(1)은 폴(P)에 연결되어 있는 제어 회로를 포함하며, 이 제어 회로는 디지털 제어 프로토콜에 의해 LED(4)를 제어하도록 구성되어 있다.

유리하기로는, 전술한 그리고 도시되어 있지 않은 제어 회로의 적어도 일부분은 베이스(2) 내에서 암 전기 커넥터(20)에 의해 획정되는 원통형 공간 내에 수용되어 있다.

가장 널리 사용되고 있는 디지털 제어 프로토콜은 DALI(Digital Addressable Lighting Interface)와 DMX(Digital Multiplex Signal)로 알려져 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 수 전기 커넥터(19)는 폴(P)을 획정하는 핀들과 편심된 위치에서 이들 핀들과 평행하게 그리고 그 보다 더 돌출되어 있는 기준 핀(22)을 포함하고, 암 전기 커넥터(20)는 그 핀(22)을 수용하기 위한 소켓(23)을 포함한다. 기준 핀(22)과 그와 연관된 소켓(23)은, 시스템(1)에서, 2개의 수 전기 커넥터(19)와 암 전기 커넥터(20)가 신속하면서도 견고하게 서로에 대해 자리를 잡을 수 있도록 하는 수단을 획정한다.

첨부된 도면들에 도시되어 있는 바와 같이, 시스템(1)에서, 원통형 외벽(6) 위에 형성되어 있는 전술한 제1 개구부(7)는, 베이스(2)의 원형부(15)의 고리모양 부분(15b) 내에 형성되어 있는 전술한 제2 개구부(17)와 함께, LED(4)가 ON 상태에 있는 동안에 LED(4)에 의해 발생된 열을 방출시키기 위한 방열 수단(24)을 획정한다. LED(4)가 ON 상태에 있다는 것은 LED가 켜 있는 상태를 유지하고 있음을 의미한다.

좀 더 상세하게 살펴보면, 조립된 상태에서, 특히 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 베이스(2)의 원형부(15)가 지지체(3)의 원통형 내벽(5)과 동축으로 위치하고 있고, 원형부(15) 내에 형성되어 있는 제2 개구부(17)는 전술한 고리모양의 공간(V) 내로 개방되어서 지지체(3)를 냉각시키기 위해 공기 유동이 순환할 수 있도록 하는 각 채널을 형성한다.

환언하면, 첨부된 도면에서 예시적으로 도시되어 있는, 제2 개구부(17)는 각 원형 홀로 구성되어 있으며, 제2 개구부(17)를 통해 고리모양의 공간(V) 내로 흡인된 찬 공기에 의해 안쪽에서 대류 운동이 일어나도록 하는 동일 수량의 덕트를 획정한다. 한편, 뜨거워진 공기의 대응 유동은 제1 개구부(7)를 통해 배출된다.

명확하게는, 전술한 유동은 첨부된 도면에 도시되어 있는 바와 같은 시스템(1)의 구성에 관한 것이다.

다시 말하면, 지지체(3)와 베이스(2) 내에 형성되어 있는 제1 개구부(7)와 제2 개구부(17)에 의해 획정되는 순환 채널들에 의해, 시스템(1)의 냉각 능력이 상당히 개선된다.

실제로, 제2 개구부(17)를 통해 아래에서부터 찬 공기를 흡입하여 대류 운동이 일어나고, 지지체(3)의 원통형 내벽(5)과 원통형 외벽(6)과 접촉하면서 이 공기를 덥혀서 덥혀진 공기를 제1 개구부(7)를 통해 배출시킴에 따라, 고온의 공기가 LED(4) 근방에 잔류하지 못하도록 하며, 더욱 효과적으로 열 교환이 이루어지도록 함으로써, 시스템(1) 전체가 냉각되게 한다.

다른 장치, 예를 들어 베이스(2)가 위쪽을 향하는 장치(램프가 천정에 매달려 있는 경우와 같이)는 전술한 것과 동일한 대류 유동을 발생시키되 방향이 반대로 됨에 따라, 찬 공기가 제1 개구부(7)를 통해 고리모양의 공간(V) 내로 흡입되고, 고온의 대응 유동이 베이스(2)의 원형부(15) 내에 형성되어 있는 제2 개구부(17)를 통해 외부 환경으로 배출되게 된다.

본 발명은 전술한 바와 같은 조명 시스템(1)에서 LED(4)를 효과적으로 교체하는 방법에도 관한 것이다.

이 방법은, 착탈 가능한 체결 수단(18)을 조작하여 즉 나사형 링(16)의 나사를 풀러 각 베이스(2)로부터 지지체(3)를 분해하는 단계를 포함한다.

그런 다음, 특정 경우에서는, 나사(9)를 풀고 고정 링(8)을 들어올려 지지체(3)로부터 LED(4)를 분리시키는 단계를 수행한다.

이 방법의 다른 단계는 새로운 LED(4)를 지지체(3) 위에 자리 잡히고 필요한 전기 접속을 시키는 단계를 수반한다.

마지막으로, 본 발명에 따른 방법은 체결 수단(18)을 사용하여 즉 나사형 링(16)을 조여서 각 베이스(2)에 지지체(3)를 체결하는 단계를 포함한다.

본 발명은 상당한 이점들을 제공한다.

본 발명에 따른 LED 조명 시스템을 사용함에 의해 얻을 수 있는 첫 번째 이점은, LED(4)를 매우 쉽게 교체할 수 있어서, 현재 이용 가능한 조명 기술에 비해 램프와 조명 시스템의 기능성(functionlity)을 최적화할 수 있다는 것이다.

이와 같이 기능성을 최적화할 수 있다는 것은, 예를 들면 디스플레이 윈도우에서 최첨단 그리고 하이 레벨의 기술을 사용하는 것이 매우 중요한 상점에 있어서 특히 환영받을만한 것이다.

본 발명에 의해 얻을 수 있는 다른 이점은, LED(4)를 효과적으로 냉각시킬 수 있는 것으로, 와트수가 높은 조명의 경우에서도 방열 수단(24)에 있어서 특출난 구조와 구성에 의해 효과적인 냉각이 보장된다는 것이다.

또 다른 이점은, 본 발명에 따른 조명 시스템(1)을 채용하는 조명 설계자가 설계함에 있어서 조명 전구의 선택을 추후의 단계까지로 연기할 수 있다는 것이다. 이는 지지체(3)가 매우 다양한 종류의 LED(4)에 조립될 수 있기 때문이다. 다시 말하면, 본 발명에 따른 조명 시스템(1)의 채택은, 새로운 램프를 개발할 때에 종래의 조명 전구를 사용하는 것과 같이, 설계자들을 구속하지 않는다.

이와 같이 위에서 설명하고 도시한 본 발명이, 위에서 설정한 목적을 달성한다.

Claims (10)

1. LED 조명 시스템으로,
   - 램프 구조물에 견고하게 결합될 수 있는 베이스(2),
   - 하나 이상의 LED(4)를 위한 지지체(3),
   - 상기 지지체(3)를 상기 베이스(2)에 착탈 가능하게 체결하기 위한 수단(18),
   - 상기 베이스(2)와 상기 지지체(3)를 전기적으로 접속시키기 위한 수단(21)으로, 상기 수단(21)은 수 커넥터(19)와 암 커넥터(20)를 포함하고, 상기 수 커넥터(19)는 상기 베이스(2)와 상기 지지체(3) 중 어느 하나에 고정되어 있으며, 상기 암 커넥터(20)는 수 커넥터가 고정되어 있지 않은 상기 베이스(2)와 상기 지지체(3) 중 어느 하나에 고정되어 있는, 수단(21),
   - 상기 하나 이상의 LED(4)가 ON 상태에 있는 동안에, 발생된 열을 방출하기 위한 방열 수단(24)을 포함하고,
   상기 지지체(3)는 상기 전기 접속 수단(21)을 수용하기 위한 원통형 내벽(5)과 외벽(6)을 포함하고, 상기 원통형 내벽(5)과 외벽(6) 사이에는 고리모양의 빈 공간(V)이 형성되어 있으며, 상기 방열 수단(24)은 상기 외벽(6)에 형성되어서, 상기 고리모양의 공간(V)과 외부 환경 사이에서 공기 유동할 수 있도록 하는 복수의 제1 개구부(7)를 포함하고,
   실제 사용 시에, 상기 베이스(2)는 상기 원통형 내벽(5)과 동축으로 위치하는 원형부(15)를 포함하고, 상기 방열 수단(24)은 상기 원형부(15)에 형성되어 있으며, 상기 지지체(3)를 냉각시키기 위한 공기 유동을 순환시키기 위한 각 채널들을 형성하는 상기 고리모양의 공간(V) 내로 개방되어 있는 복수의 제2 개구부(17)를 포함하며,
   상기 채널들은, 공기가 상기 제2 개구부(17)를 통해 상기 고리모양의 공간(V) 내로 흡입되고, 상기 제1 개구부(7)를 통해 배출될 수 있게 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 조명 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   조명 시스템이 상기 LED(4)에서 배출된 광을 위한 디퓨저 요소(11)를 포함하되, 상기 디퓨저 요소(11)는 상기 지지체(3)에 착탈 가능하게 체결되는 것을 특징으로 하는 LED 조명 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   조명 시스템이 상기 디퓨저 요소(11)와 상기 지지체(3)를 나사 체결하기 위한 수단(13)을 포함하되, 상기 수단(13)은 상기 디퓨저 요소(11) 위에 위치하는 나사형 링(12)을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명 시스템.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 수 커넥터(19) 및 암 커넥터(20)가 복수의 극(P)을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명 시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 수 커넥터(19) 및 암 커넥터(20)가 3개 이상의 극(P)을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명 시스템.
6. 제5항에 있어서,
   조명 시스템이 제어 회로를 포함하고, 상기 3개 이상의 극(P)이 상기 제어 회로에 연결되어 있으며, 상기 제어 회로는 디지털 제어 프로토콜에 따라 LED(4)를 제어하는 것을 특징으로 하는 LED 조명 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제어 회로의 적어도 일부분이 베이스(2) 내에 수용되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 조명 시스템.
8. 제1항에 따른 조명 시스템에서 LED를 교체하는 방법으로, 다음의 단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 교체 방법.
   - 상기 착탈 가능한 체결 수단(18)을 조작하여 각 베이스(2)로부터 상기 지지체(3)를 해제시키는 단계,
   - 지지체(3)로부터 LED(4)를 분리시키는 단계,
   - 새로운 LED(4)를 지지체(3) 위에 자리 잡히고, LED(4)에 전력을 공급하기 위해, 상기 지지체(3)를 각 베이스(2)에 전기적으로 연결하는 단계,
   - 상기 체결 수단(18)을 사용하여 각 베이스(2) 위에 상기 지지체(3)를 체결하는 단계.
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