KR20070090486A

KR20070090486A - 색온도 변경이 가능한 발광장치

Info

Publication number: KR20070090486A
Application number: KR1020060020253A
Authority: KR
Inventors: 김용식; 최석문; 이영기; 신상현
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2006-03-03
Filing date: 2006-03-03
Publication date: 2007-09-06

Abstract

엘이디에서 발광되는 빛의 색온도를 변경시킬 수 있도록 구성되는 발광장치가 제공된다.

본 발명에 의한 발광장치는, 엘이디를 포함하는 광원부; 상기 광원부가 안착되는 본체; 상기 광원부를 덮도록 착탈 가능한 구조로 상기 본체에 결합되는 렌즈; 및 상기 광원부와 렌즈 사이에 마련되는 형광물질을 포함하여 구성된다.

본 발명에 의한 발광장치는, 일부 구성만을 교체함으로써 발광되는 빛의 색상 및 색온도를 변경시킬 수 있으므로 보다 다양한 발광 효과를 얻을 수 있고, 발광되는 빛의 색상 및 색온도 변경이 매우 간편해지며, 직접렌즈 손상 시 렌즈만을 교체할 수 있으므로 유지비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다.

엘이디, 발광, 형광물질, 색온도, 렌즈, 착탈

Description

색온도 변경이 가능한 발광장치{Light emitting device capable of changing color temperature}

도 1은 본 발명에 의한 발광장치의 분해사시도이다.

도 2는 본 발명에 의한 발광장치의 단면도이다.

도 3은 본 발명에 의한 발광장치의 결합홈과 결합돌기의 결합 구조를 도시하는 단면도이다.

도 4는 본 발명에 의한 발광장치의 제2 실시예 단면도이다.

도 5는 본 발명에 의한 발광장치의 제3 실시예 단면도이다.

도 6은 본 발명에 의한 발광장치의 제4 실시예 분해사시도이다.

도 7은 본 발명에 의한 발광장치의 제5 실시예 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 광원부 110 : 기판

120 : 엘이디 200 : 본체

210 : 결합홈 212 : 인입부

214 : 고정부 320 : 암나사산

300 : 렌즈 310 : 결합돌기

320 : 수나사산 400 : 히트싱크

500 : 형광물질 510 : 형광필터

본 발명은 엘이디를 이용하여 빛을 발광하는 발광장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 엘이디에서 발광되는 빛의 색온도를 변경시킬 수 있도록 구성되는 발광장치에 관한 것이다.

최근에 전세계적으로 활발하게 진행되고 있는 질화갈륨(GaN)계 백색 엘이디(Light Emitting Diode) 발광장치의 제작방법은 단일 칩 형태의 방법으로 청색이나 UV 엘이디 칩 위에 형광물질을 결합하여 백색을 얻는 방법과 멀티 칩 형태로 두 개나 혹은 세 개의 엘이디 칩을 서로 조합하여 백색을 얻는 두 가지 방법으로 크게 나뉜다.

이때 멀티 칩 형태로 백색 엘이디 발광장치를 구현하는 대표적인 방법은 RGB(Red, Green, Blue)의 3개 칩을 조합하여 제작하는 것인데, 이와 같은 멀티 칩 형태는 백색 엘이디 발광장치의 구현보다는 회로 구성을 통해 각각의 엘이디 밝기를 조절하여 다양한 색상의 연출을 필요로 하는 특수 조명 목적에 적합하다. 따라서 일반적으로 백색 엘이디 발광장치의 구현 방법으로는, 비교적 제작이 용이하고 효율이 우수한 청색 발광 엘이디와, 상기 청색 발광 엘이디에 의해 여기되어 황색을 발광하는 형광체를 조합한 바이너리 시스템(binary system)이 대표적으로 이용되고 있다. 바이너리 시스템은, 청색 엘이디를 여기 광원으로 사용하고, 희토류 3가 이온인 Ce³⁺을 활성제로 이용하는 이트륨알루미늄 가넷계(YAG:Yttrium Aluminum Garnet)형광체, 즉 YAG:Ce 형광체를 상기 청색 엘이디에서 출사되는 여기광으로 여기시키는 형태로 구성되어 있다.

또한, 백색 엘이디 발광장치는 그 이용분야에 따라 여러 가지 형태의 패키지를 사용하고 있으며, 대표적으로 핸드폰의 백라이팅(backlighting)에 적용되는 표면실장형(SMD:Surface Mounting Device)형태인 초소형 엘이디(Chip LED) 소자와 전광판 및 고체 표시 소자나 화상 표시용의 버티컬 램프 타입으로 대별된다.

한편, 백색광의 특성을 분석하는데 있어서 사용되는 지표로는, 상관 색온도(CCT:Correlated Color Temperature)가 있는데, 상관 색온도(CCT)는 물체가 가시광선을 내며 빛나고 있을 때 그 색이 어떤 온도의 흑체가 복사하는 색과 같아 보일 경우, 그 흑체의 온도와 물체의 온도가 같다고 보고 그 온도를 의미한다. 색온도가 높을수록 눈이 부시고 푸른색을 띠는 백색이 된다. 즉, 같은 백색광이라도 색온도가 낮으면 그 색이 좀 더 따뜻하게 느껴지며, 색온도가 높으면 차게 느껴진다. 따라서, 색온도를 조절함으로써 다양한 색감을 요구하는 특수 조명의 특성까지도 만족시킬수 있다.

이때, 종래의 백색 엘이디 발광장치는 실장되는 엘이디와 형광체의 종류에 따라 결정되므로, 발광되는 빛의 색온도가 하나의 값으로 고정된다. 따라서 색온도를 변경시키고자 하는 경우에는 색온도 값이 다르도록 제작된 즉, 엘이디와 형광체의 사양이 상이한 또 다른 백색 엘이디 발광장치 전체를 구매하여야 하므로 사용이 불편할 뿐만 아니라 비용이 많이 소요된다는 문제점이 있다. 또한, 종래의 백색 엘이디 발광장치는 제작자에 의해 색온도 및 색상이 사전에 결정되므로, 사용자는 자신이 원하는 색온도로 백색 엘이디 발광장치를 조정할 수 없고, 색상 조정도 불가하다는 단점이 있다.

또한, 엘이디를 덮는 렌즈가 고정 결합되므로, 렌즈가 손상되거나 파손되었을 때 렌즈만을 교체하지 못하고 발광장치 전체를 폐기해야 한다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 발광되는 빛의 색온도 변경이 가능하며, 렌즈의 교체가 가능하도록 구성되는 발광장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 발광장치는,

엘이디를 포함하는 광원부;

상기 광원부가 안착되는 본체;

상기 광원부를 덮도록 착탈 가능한 구조로 상기 본체에 결합되는 렌즈; 및

상기 광원부와 렌즈 사이에 마련되는 형광물질;

을 포함하여 구성된다.

상기 형광물질은 상기 렌즈의 내측면에 코팅된다.

상기 형광물질은 상기 렌즈와 별도로 형성되어 상기 광원부 상측에 위치된다.

상기 본체는 상기 광원부가 안착되는 부위의 측부에 결합홈이 형성되며,

상기 렌즈는 상기 결합홈에 인입되어 결합되는 결합돌기가 형성된다.

상기 결합홈은, 수직방향으로 형성되는 인입부와, 상기 인입부의 하단에서 수평방향으로 연장되는 고정부를 포함하여 구성된다.

상기 본체와 상기 렌즈는 나사결합 구조로 결합된다.

상기 엘이디와 상기 형광물질은, 렌즈 외부로 백색광이 발산되도록 구성된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 색온도 변경이 가능한 발광장치의 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 발광장치의 분해사시도이고, 도 2는 본 발명에 의한 발광장치의 단면도이며, 도 3은 본 발명에 의한 발광장치의 결합홈과 결합돌기의 결합 구조를 도시하는 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 발광장치는, 엘이디(120)를 포함하는 광원부(100)와, 상기 광원부(100)가 안착되는 본체(200)와, 상기 광원부(100)를 덮도록 착탈 가능한 구조로 상기 본체(200)에 결합되는 렌즈(300)와, 상기 광원부(100)에서 발생하는 열을 본체(200) 외부로 방출시키기 위한 히트싱크(400)와, 상기 광원부(100)와 렌즈(300) 사이에 마련되는 형광물질(500)을 포함하여 구성된다.

상기 광원부(100)는, 평판 형상으로 형성되어 본체(200)의 상면 가운데 부위에 안착되는 기판(110)과, 빛을 발광하도록 구성되어 상기 기판(110)의 상면에 결합되는 다수의 엘이디(120)를 포함하여 구성된다. 기판(110)의 상면에는 엘이디(120)가 동작될 수 있도록 상기 엘이디(120)에 전류를 인가하기 위한 패턴이 형성된다. 이와 같은 기판(110)의 구조 및 다수의 엘이디(120)가 기판(110)에 결합되는 구조는 종래의 발광장치에도 적용되고 있는 구조이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 본체(200)는 광원부(100)를 보다 안정적으로 안착시킬 수 있도록 상기 광원부(100)가 안착되는 부위가 오목하게 형성되고, 상기 광원부(100)에서 발생되 는 빛을 외부로 방출할 수 있도록 저면에는 히트싱크(400)가 마련되어 있다. 상기 히트싱크(400)의 형상 및 결합위치는 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에 한정되지 아니하고, 사용자의 선택에 따라 자유롭게 변경될 수 있다.

상기 렌즈(300)는 광원부(100)를 보호하는 역할 뿐만 아니라 광원부(100)에서 발광되는 빛의 방향을 가이드하기 위한 부재로서, 상기 광원부(100)에서 발광되는 빛이 투과할 수 있는 물질이라면 세라믹, 실리콘, 메탈, 레진, 합성수지, 유리 등 다양한 물질로 제작될 수 있다. 즉, 렌즈(300)로 제작되는 물질은 종래의 렌즈 제조에 사용되고 있는 물질 중 어떠한 것으로도 적용될 수 있다. 또한, 렌즈(300)의 내측면에는 상기 엘이디(120)의 빛에 의해 여기되는 형광물질(500)이 코팅되어, 엘이디(120)에서 발광되는 빛은 형광물질(500)을 지나면서 색상 및 색온도가 변경된 후 렌즈(300) 외부로 방출된다.

엘이디(120)와 형광물질(500)의 종류 및 사양은 사용자가 어떠한 종류의 빛이 발광되기를 원하는가에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 백색광이 발광되기는 원하는 경우, 상기 엘이디(120)는 블루 엘이디(120)로 적용되고, 상기 형광물질(500)은 옐로우 형광체로 적용될 수 있다.

또한, 형광물질(500)이 코팅되는 두께를 변경시킴으로써 엘이디(120)에서 발광되는 빛의 색온도를 조절할 수 있는데, 형광물질(500)의 코팅 두께 변경시킴으로써 색온도가 변경되는 효과는 상기와 같이 발광장치가 백색광을 발광하도록 구성되는 경우 보다 명확하게 나타나고, 색온도 조정은 발광되는 빛이 백색광일 때 민감하게 요구되는 사항이므로, 본 발명에 의한 발광장치에 적용되는 엘이디(120)와 형 광물질(500)은 렌즈(300) 외부로 백색광을 발광하도록 구성됨이 바람직하다.

본 발명의 가장 큰 특징 중 하나는 상기 렌즈(300)가 사용자의 선택에 따라 착탈 가능한 구조로 본체(200)에 결합된다는 구성에 있는 바, 이와 같은 결합이 가능할 수 있도록 상기 본체(200)에는 결합홈(210)이 형성되고, 상기 렌즈(300)에는 상기 결합홈(210)에 인입 가능한 결합돌기(310)가 형성되어있다.

상기 결합홈(210)은 광원부(100)가 안착되는 지점의 측부에 복수 개 형성되며, 도 3에 도시된 바와 같이 렌즈(300)가 결합되는 방향 즉, 수직방향으로 형성되는 인입부(212)와, 상기 인입부(212)의 하단부에서 측방향으로 연장되도록 형성되는 고정부(214)를 포함하여 형성된다. 따라서 사용자가 상기 결합홈(210)과 상기 결합돌기(310)가 대응되도록 렌즈(300)를 위치시킨 후 렌즈(300)를 하향으로 이동시키면 상기 결합돌기(310)는 인입부(212)의 상측 끝단으로부터 결합홈(210) 내부로 인입되고, 결합돌기(310)가 인입부(212)의 하측에 위치되었을 때 사용자가 렌즈(300)를 회전시키면 상기 결합돌기(310)는 고정부(214)를 따라 측방향으로 이동하게 된다. 이와 같이 결합홈(210)에 결합돌기(310)가 결합되면, 발광장치가 기울어지거나 거꾸로 뒤집어지더라도 결합돌기(310)는 결합홈(210) 외부로 이탈되지 아니하므로, 렌즈(300)는 본체(200)로부터 분리되지 아니하게 된다.

본 실시예에서는 결합홈(210)의 절곡 각도 즉, 인입부(212)와 고정부(214)가 이루는 각도가 직각으로 형성되어 있으나, 결합홈(210)의 절곡 각도는 이에 한정되지 아니하고 발광장치가 뒤집어지거나 기울어지더라도 상기 결합돌기(310)가 결합 홈(210)으로부터 이탈되지 아니하는 형상이라면 변경 가능하다. 또한, 상기 결합돌기(310)가 결합홈(210)에 억지 끼워맞춤 방식으로 결합된다면, 상기 결합홈(210)은 절곡되지 아니하고 직선 형상으로 형성될 수 있다.

상기 언급한 바와 같이, 본 발명에 의한 발광장치는 간단한 조작을 통해 렌즈(300)를 본체(200)에 결합 및 분리시킬 수 있으므로, 사용자는 외부로 발광되는 빛의 색상이나 색온도를 변경시키고자 하는 경우 기존에 본체(200)에 결합되어 있던 렌즈(300)를 내측면에 코팅된 형광물질(500)의 종류 및 두께가 상이한 다른 렌즈로 교체함으로써 외부로 발광되는 빛의 색상이나 색온도를 조정할 수 있게 된다. 즉, 사용자는 발광장치를 여러 개 구비하지 아니하더라도 형광물질(500)의 사양이 상이한 렌즈를 여러 종류 구비함으로써 발광되는 빛을 변경시킬 수 있으므로 경제적이며, 발광장치 전체를 교체하지 아니하고 렌즈(300)만을 갈아 끼움으로써 발광되는 빛을 변경시킬 수 있으므로 사용이 간편해진다는 이점이 있다.

또한 사용자는 렌즈(300)가 손상된 경우 발광장치 전체를 교체하지 아니하고 렌즈(300)만을 별도로 교체할 수 있으므로, 발광장치의 유지 및 보수비용을 절감시킬 수 있다는 장점이 있다.

도 4는 본 발명에 의한 발광장치의 제2 실시예 단면도이고, 도 5는 본 발명에 의한 발광장치의 제3 실시예 단면도이다.

본 발명에 적용되는 렌즈(300)는, 본체(200)와 결합되는 부위 즉, 결합돌기 (310)가 형성된 부위의 크기 및 형상만 동일하다면 다른 부위의 형상에 관계없이 대체될 수 있다.

따라서 광원부(100)에서 발광되는 빛을 사방으로 넓게 퍼뜨리고자 하는 경우에는 도 4에 도시된 바와 같이 상면이 구(球)형상으로 형성된 렌즈(300)를 본체(200)에 결합시키고, 광원부(100)에서 발광되는 빛을 일정한 방향으로 가이드하고자 하는 경우에는 도 5에 도시된 바와 같이 상면이 평평하게 형성된 렌즈(300)를 본체(200)에 결합시킴으로써, 하나의 발광장치로 다양한 효과를 얻을 수 있다.

즉, 본 발명에 적용되는 렌즈(300)는, 용도 및 사용자의 선택에 따라 본 실시예에 도시된 형상 이외에 여러 종류의 형상으로 변경될 수 있다.

본 발명에 의한 발광장치에 적용되는 렌즈(300)와 본체(200)의 결합구조는, 사용자가 용이하게 렌즈(300)와 본체(200)를 착탈시킬 수 있는 구조라면 어떠한 구조로도 대체될 수 있다.

즉, 본체(200)와 렌즈(300)는 도 1 내지 도 3에 도시된 실시예와 같이 결합돌기(310)와 결합홈(210)을 이용하여 상호 결합되는 구성 이외에, 도 6에 도시된 바와 같이 렌즈(300)의 외측면 중 본체(200)와 접촉되는 부위 즉, 렌즈(300)의 하단부 외측면에 수나사산(320)을 형성하고, 본체(200)의 상부 중 상기 수나사산(320)과 대응되는 부위 즉, 측벽 내측면에 암나사산(220)을 형성함으로써, 상기 본체(200)와 렌즈(300)를 나사결합 방식으로 결합되도록 구성될 수도 있다. 이때 본 실시예에서는 렌즈(300)에 수나사산(320)이 형성되고 본체(200)에 암나사산(220)이 형성되도록 구성되고 있으나, 상기 수나사산(320)과 암나사산(220)의 형성위치는 서로 바뀔 수 있다.

이와 같이 본체(200)와 렌즈(300)가 나사결합 방식으로 결합되도록 구성되면, 결합돌기(310)를 결합홈(210)에 맞추는 노력 없이 보다 용이하게 렌즈(300)를 본체(200)에 결합시킬 수 있게 된다는 장점이 있다.

또한, 렌즈(300)의 하단부 외측면이 본체(200)의 측벽 내측면에 압착되는 형상 및 크기로 형성되는 경우, 상기 렌즈(300)와 본체(200)는 도 6에 도시된 암나사 및 수나사 없이 억지 끼워맞춤 방식으로 결합되도록 구성될 수도 있다.

이와 같이 상기 렌즈(300)와 본체(200)가 억지 끼워맞춤 방식으로 결합되도록 구성되면, 렌즈(300)와 본체(200) 간의 조립공차가 큰 경우 결합력이 떨어질 수 있고 조립공차가 너무 작은 경우 결합이 어려울 수 있으나, 결합돌기(310) 및 결합홈(210), 암나사산(220) 및 수나사산(320)을 형성할 필요가 없으므로 부품의 형상 및 제조공정의 단순화를 통해 제조원가를 절감할 수 있다는 장점이 있다.

도 7은 본 발명에 의한 발광장치의 제5 실시예 단면도이다.

본 발명에 적용되는 형광물질(500)은 앞선 실시예와 같이 렌즈(300)의 내측면에 코팅되도록 형성될 수도 있고, 도 7에 도시된 바와 같이 판 형상의 형광필터(510)로 형성되어 광원부(100)와 렌즈(300) 사이 즉, 광원부(100)의 상측에 위치되 도록 고정될 수도 있다. 이때 본체(200)의 상면에는 형광필터(510)를 거치시키기 위한 지지블록이 형성됨이 바람직하다.

이와 같이 형광물질(500)이 렌즈(300)와 별도로 형성되는 형광필터(510)로 제작되면, 발광되는 빛의 색상 및 색온도를 변경시키고자 하는 경우 형광필터(510)만을 교체하고 렌즈(300)는 공용으로 사용할 수 있으므로, 비용절감 효과를 보다 증대시킬 수 있다는 이점이 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

Claims

엘이디(120)를 포함하는 광원부(100);

상기 광원부(100)가 안착되는 본체(200);

상기 광원부(100)를 덮도록 착탈 가능한 구조로 상기 본체(200)에 결합되는 렌즈(300); 및

상기 광원부(100)와 렌즈(300) 사이에 마련되는 형광물질(500);

을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
제1항에 있어서,

상기 형광물질(500)은 상기 렌즈(300)의 내측면에 코팅되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
제1항에 있어서,

상기 형광물질(500)은 상기 렌즈(300)와 별도로 형성되어 상기 광원부(100) 상측에 위치되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
제1항에 있어서,

상기 본체(200)는 상기 광원부(100)가 안착되는 부위의 측부에 결합홈(210)이 형성되며,

상기 렌즈(300)는 상기 결합홈(210)에 인입되어 결합되는 결합돌기(310)가 형성되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
제4항에 있어서,

상기 결합홈(210)은, 수직방향으로 형성되는 인입부(212)와, 상기 인입부(212)의 하단에서 수평방향으로 연장되는 고정부(214)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
제1항에 있어서,

상기 본체(200)와 상기 렌즈(300)는 나사결합 구조로 결합되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
제1항에 있어서,

상기 엘이디(120)와 상기 형광물질(500)은, 렌즈(300) 외부로 백색광이 발산 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 발광장치.