KR20090041480A - 확산 구조를 갖는 램프형 엘이디 조명등 - Google Patents

확산 구조를 갖는 램프형 엘이디 조명등 Download PDF

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Abstract

본 발명은 확산 구조를 갖는 램프형 엘이디 조명등에 관한 것으로, 좀더 상세하게는, 엘이디(LED)에서 발광하는 빛을 이중의 확산 렌즈를 통해 확산시켜 일반 조명등과 유사한 빛의 확산 각을 갖도록 하고, 엘이디(LED)의 발광에 의해 발생하는 열을 최적으로 방열시킬 수 있는 구조를 갖는 확산 구조를 갖는 램프형 엘이디 조명등에 관한 것이다.
상기와 같은 본 발명에 따른 확산 구조를 갖는 램프형 엘이디 조명등은 표면에 나사산을 갖는 소켓부와; 상기 소켓부와 접속되는 외관체와; 상기 외관체의 내부에 구비되어 상기 소켓부와 전기적 접속이 이루어지고, 전원 변환을 통한 전원 공급과 전원 제어 및 방열을 하는 전원부와; 상기 외관체의 상부에 결합하여 빛을 확산시키는 외부 확산 렌즈부와; 상기 외부 확산 렌즈부의 내부에 구비되고, 열을 방열하는 히트 파이프; 및 상기 전원부와 전기적 접속을 이루어 상기 히트 파이프와 결합하고, 상기 전원부의 전원 공급 및 전원 제어를 통해 빛을 발광하는 엘이디 장치부;로 구성되는 것을 특징으로 한다.
엘이디, LED, 램프, 조명등, IR, 렌즈

Description

확산 구조를 갖는 램프형 엘이디 조명등{LED Lamp Having the Diffusion Structure Type Of Light}
본 발명은 확산 구조를 갖는 램프형 엘이디 조명등에 관한 것으로, 좀더 상세하게는, 엘이디(LED)에서 발광하는 빛을 이중의 확산 렌즈를 통해 확산시켜 일반 조명등과 유사한 빛의 확산 각을 갖도록 하고, 엘이디(LED)의 발광에 의해 발생하는 열을 최적으로 방열시킬 수 있는 구조를 갖는 확산 구조를 갖는 램프형 엘이디 조명등에 관한 것이다.
일반적으로, 조명등은 광원으로부터의 빛을 반사·굴절·투과시켜서 조명의 목적을 달성시키는 것으로, 백열등과 형광등 및 할로겐등이 많이 이용되고 있다.
백열등은 동작 속도가 빠른 장점이 있으나 필라멘트를 가열하여 빛을 발생시키는 방식으로 효율성이 떨어지는 단점이 있으며, 형광등은 형광체를 발광시키는 방식으로 빛을 발생시키는 것으로 백열등에 비해 전력소모가 적은 장점이 있으나 내부에 형광체로 사용되는 수은(Ag)이 환경 유해물질이어서 그 적용범위가 줄어들고 있는 추세이다.
한편, 근래에는 종래 조명등으로 사용하던 백열등이나 형광등 등의 조명등 대신에 엘이디(LED)를 이용한 조명기술이 크게 발전하고 있으며, 이를 이용한 기술적 연구가 많이 행해지고 있다. 엘이디(LED)는 수명이 길고 전력 소모량이 적으면서 색상 구현능력이 뛰어나서 광도와 효율이 높은 특성이 있어, 이를 이용한 제품이 크게 증가하고 있으며, 조명등 시장에서도 엘이디(LED)를 이용하는 기술 개발이 많이 이루어지고 있는 추세이다. 엘이디(LED)를 이용한 조명은 일반 형광등에 비해 수명이 3배 이상 길며, 밝기에 있어서도 형광등에 준하는 밝기를 가지므로 차기 조명소재로 우수한 성능을 가지고 있다.
그러나, 엘이디(LED)는 광원에서 밝기는 뛰어나지만 광원이 작고 시야각이 크게 작아 조명으로 사용하기에는 어려움이 있으며, 엘이디 칩의 발열 문제로 인해 조명으로의 이용이 극히 제한적인 문제점이 있다.
따라서, 조명등으로 엘이디(LED)의 사용범위가 점차 증가하고 있는 추세에 있는 상황에서 엘이디(LED)를 이용한 조명등의 문제점인 열 발산을 효과적으로 할 수 있는 구조와 엘이디(LED)를 이용하여 조명등의 특징인 빛의 확산성을 개선시켜, 엘이디(LED)를 이용하여 조명등으로 적극 사용할 수 있도록 하는 기술적 개발의 필요성이 요구되고 있다.
상기와 같은 필요성의 요구에 의한 본 발명은 고휘도 엘이디의 휘도 상승에 따른 발열을 효율적으로 제거하는 방열 구조를 갖는 가지며, IR 송수신에 따른 엘이디의 발광 빛의 색상을 조절할 수 있으며, 엘이디의 빛을 확산시켜 확산각을 크게 한 확산 구조를 갖는 램프형 엘이디 조명등을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 확산 구조를 갖는 램프형 엘이디 조명등은 표면에 나사산을 갖는 소켓부와; 상기 소켓부와 접속되는 외관체와; 상기 외관체의 내부에 구비되어 상기 소켓부와 전기적 접속이 이루어지고, 전원 변환을 통한 전원 공급과 전원 제어 및 방열을 하는 전원부와; 상기 외관체의 상부에 결합하여 빛을 확산시키는 외부 확산 렌즈부와; 상기 외부 확산 렌즈부의 내부에 구비되고, 열을 방열하는 히트 파이프; 및 상기 전원부와 전기적 접속을 이루어 상기 히트 파이프와 결합하고, 상기 전원부의 전원 공급 및 전원 제어를 통해 빛을 발광하는 엘이디 장치부;로 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 전원부는 상기 소켓부를 통해 공급되는 교류전원을 직류전원으로 변환하는 직류전원장치를 포함하는 전원회로부와; 상기 직류전원장치를 통해 변환된 직류전원을 상기 엘이디 장치부 측으로 공급하고 제어하는 중앙처리장치를 포함하는 제어회로부; 상기 히트 파이프의 상단에 결합하고, 외부에서 송신되는 IR 신호를 수신하여 상기 제어회로부 측으로 송신하는 IR 수신센서부; 및 상기 엘이디 장치부에 의해 상기 히트 파이프의 내부에 발생하는 열을 방열하는 방열부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
더 바람직하게는, 상기 방열부는 다수의 핀 구조로 방열 접촉 면적을 넓혀주는 방열판; 및 상기 방열판에 접촉하여 회전 방향과 수직으로 바람이 방출되도록 하는 방열팬;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
좀더 바람직하게는, 상기 방열판은 알루미늄 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 바람직하게는, 상기 외부 확산 렌즈부는 육각형 단면의 형상을 갖는 다수의 오목 렌즈가 상호 이웃하여 연결되는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 엘이디 장치부는 상기 히트 파이프의 표면에 일정 간격으로 결합하고, 상기 전원부를 통해 공급되는 전원에 의해 빛을 발광하는 다수의 엘이디 모듈; 상기 다수의 엘이디 모듈과 각각 결합하는 회로기판; 및 상기 다수의 엘이디 모듈의 외부에 각각 결합하여 상기 엘이디 모듈로부터 나오는 빛을 확산시키는 내부 확산 렌즈;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
더 바람직하게는, 상기 내부 확산 렌즈는 육각형 단면의 형상을 갖는 하나 이상의 오목 렌즈가 상호 이웃하여 연결되는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
또 한편, 바람직하게는, 상기 램프형 엘이디 조명등은 상기 엘이디 장치부에 의해 발광하는 빛의 색상을 제어하기 위한 IR 신호를 상기 전원부 측으로 송신할 수 있는 IR 송신장치를 더 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 히트 파이프는 내측에 회로기판 수용부가 형성되고, 내부 공간을 갖는 육각 기둥 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 확산 구조를 갖는 램프형 엘이디 조명등에 의하면, 엘이디의 빛을 확산시켜 확산각을 크게 함으로써 직접 조명등 및 간접 조명등으로 적용할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 엘이디에 의해 발생하는 열을 효과적으로 방열시킬 수 있으며, 다양한 색상의 빛을 구현할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 확산 구조를 갖는 램프형 엘이디 조명등에 대해 상세히 설명하고자 한다. 첨부 도면 중, 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 확산 구조를 갖는 램프형 엘이디 조명등의 사시도이며, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 엘이디 및 확산 렌즈에 의한 빛의 확산 원리를 보여주는 도면이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 엘이디 조명등의 내부 구조를 보여주는 도면이다.
상기 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 엘이디 조명등(100)은 소켓부(110)와, 외관체(120)와, 전원부(130)와, 외부 확산 렌즈부(140)와, 히트 파이프(150) 및 엘이디 장치부(160)로 구성된다.
상기 소켓부(110)는 일반 조명 램프의 수용 소켓(미도시)에 결합하여 사용할 수 있도록 표면에 나사산이 형성된다. 그리고, 상기 소켓부(110)의 상부에는 내부 공간을 갖는 외관체(120)가 형성되며, 이 외관체(120)에는 후술할 전원부(130) 및 엘이디 장치부(160)가 수용된다.
상기 전원부(130)는 외관체(120)의 내부에 구비되며, 상기 소켓부(110)와 전기적 접속이 이루어져, 전원 변환을 통한 전원 공급과 전원 제어 및 방열을 하는 곳으로, 이는 소켓부(110)를 통해 공급되는 교류전원을 직류전원으로 변환하는 직류전원장치(미도시)를 포함하는 전원회로부(131)와, 상기 직류전원장치를 통해 변환된 직류전원을 엘이디 모듈(161)에 공급하고 이 직류전원의 공급을 제어하는 중앙처리장치(미도시)를 포함하는 제어회로부(132)와, 상기 히트 파이프(150)의 상단에 결합하여 외부에서 송신되는 IR 신호를 수신하여 제어회로부(132) 측으로 송신하는 IR 수신센서부(130a, 도 4참조), 및 상기 엘이디 모듈에 의해 히트 파이프(150)의 내부에 발생하는 열을 방열하는 방열부(133)를 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 직류전원장치는 상용 전원으로부터 공급되는 AC전원을 엘이디 모듈(161)에 적용되는 DC전원으로 변경하는 장치이다. 일반적으로 소켓부(110)를 통해 공급되는 전원은 교류전원인 220V가 입력되는데, 엘이디 모듈(161)은 직류전원인3.3V ~ 5V에서 동작을 함으로 직류전원장치를 통해서 전원 변환이 이루어져야 한다.
또한, 상기 제어회로부(132)는 엘이디 모듈(161)의 ON/OFF를 제어함과 동시에 히트 파이프(150)의 상단에 구비되는 IR 수신센서부(130a, 도 4참조)를 통해 외부 IR 송신장치(미도시)에서 조작되는 IR 신호를 수신하여 엘이디 모듈(161)에 의 해 발광하는 빛의 색상을 조절할 수 있게 된다.
엘이디(LED) 소자는 분광에너지의 특성에 따라 피크 파장을 기준으로 적색, 녹색, 및 청색의 빛을 발광할 수 있는데, 별도로 구비되는 IR 송신장치(리모컨)를 통해 사용자가 원하는 색상을 선택하게 되면, IR 신호처리되어 IR 수신센서부(130a, 도 4참조)에서 신호감지 후, 제어회로부(132) 측으로 신호 전달이 이루어지게 되고 제어회로부(132)는 엘이디 모듈(161) 중 신호 수신되는 색상의 엘이디 모듈(161)에 전원 공급이 이루어지도록 하는 것이다.
상기 IR 수신센서부(130a, 도 4참조)는 히트 파이프(150)의 상단에 결합하는 것이 바람직한데, 이는 히트 파이프(150)의 다른 부분에 설치될 경우 엘이디(LED) 빛의 확산 효과에 의해 빛의 산란이 발생하여 IR 수신센서부(130a, 도 4참조)에서 오작동을 일으킬 수 있기 때문이다. 따라서, 히트 파이프(150)의 상단은 엘이디(LED) 빛이 도달되지 않는 사각지대를 형성하여 IR 신호 수신에 유리한 위치로 작용한다.
상기 방열부(133)는 다수의 핀 구조로 방열 접촉 면적을 넓혀주는 방열판(133a), 및 상기 방열판(133a)에 접촉하여 회전 방향과 수직으로 바람이 방출되도록 하는 방열팬(133b)으로 구성된다. 이는 엘이디 모듈(161)이 결합한 히트 파이프(150)의 내부에 발생하는 열을 냉각시켜주는 역할을 한다. 한편, 상기 방열판(133a)은 99%의 순도를 갖는 알루미늄 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 외부 확산 렌즈부(140)는 후술할 히트 파이프(150)를 덮는 렌즈 구조물 로서, 이는 육각형 단면의 형상을 갖는 다수의 오목 렌즈(141)가 상호 이웃하여 연결되는 구조를 갖는다. 후술할 내부 확산 렌즈(163)를 통해 엘이디 모듈(161)의 발광 빛이 1차적으로 확산되고, 내부 확산 렌즈(163)를 통과하는 빛은 외부 확산 렌즈부(140)를 통과하면서 더욱 확산되어 본래의 엘이디 모듈(161)에 의한 발광 빛의 확산 각이 커지게 되는 것이며, 이는 확산형 조명 램프의 기능을 수행하게 하는 것이다.
첨부 도면 중, 도 2는 이러한 빛의 확산 방식과 확산 렌즈에 의한 확산 원리를 나타내고 있다.
한편, 상기 외부 확산 렌즈부(140)는 내부 확산 렌즈(163)로부터 약 10~20㎜의 거리만큼 이격시켜 설치하는 것이 바람직하며, 오목 렌즈(141)의 두께는 약 1~1.5㎜의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
상기 히트 파이프(150)는 다수의 엘이디 모듈(161)이 결합하는 곳으로, 전체적으로 내부 공간을 갖는 육각 기둥 형상으로 형성되며, 히트 파이프(150)의 내측에는 엘이디 모듈(161)이 결합하는 회로기판(162)이 삽입/고정되는 수용부(151)를 형성한다. 상기 수용부(151)는 회로기판(162)을 고정시켜 주는 기능도 하지만, 이 수용부(151)가 다수의 핀 구조를 가져 열 접촉 면적이 넓어짐으로써 상기 방열팬(133b)의 작동에 의해 엘이디 모듈(161)의 열냉각이 용이하게 이루어지게 된다.
상기 엘이디 장치부(160)는 히트 파이프(150)의 표면에 일정 간격으로 결합 하고, 상술한 전원부(130)를 통해 공급되는 전원에 의해 빛을 발광하는 다수의 엘이디 모듈(161)과, 이 엘이디 모듈(161)과 각각 결합하는 회로기판(162), 및 다수의 엘이디 모듈(161)의 외부에 각각 결합하여 엘이디 모듈(161)로부터 나오는 빛을 확산시키는 내부 확산 렌즈(163)로 구성된다.
상기 내부 확산 렌즈(163)는 육각형 단면의 형상을 갖는 오목 렌즈(163a)가 다수 상호 이웃하여 연결된 구조를 갖는다. 이 내부 확산 렌즈(163)는 엘이디 모듈(161)에 의해 발광하는 빛과의 거리는 약 2~3㎜ 정도 이격시키는 것이 바람직하다.
한편, 상술한 외부 확산 렌즈부(140)와 내부 확산 렌즈(163)에 사용되는 오목 렌즈(141, 163a)는 육각형 단면 형상을 갖는데, 이는 엘이디 모듈(161)에 의한 빛이 확산되는 각도가 60˚가 될 수 있도록 한다. 따라서, 오목 렌즈(141, 163a)를 통과하면서 확산된 빛이 인접한 오목 렌즈에서 발생하는 빛과 혼합이 되도록 하여 시각적으로 색상의 단차를 없애도록 하게 된다.
이하, 첨부 도면 중, 도 2를 참고하여 상술한 본 발명의 실시 예에 따른 확산 구조를 갖는 램프형 엘이디 조명등(100)에 의한 엘이디 빛의 확산 원리를 설명하고자 한다.
엘이디 모듈(161)에 의해 발광되는 빛은 약 140˚의 각도(α)를 가지며, 이 빛이 육각형 단면 형상의 오목 렌즈(163a)로 이루어진 내부 확산 렌즈(163)를 통과하면서 넓어진 각도(β)로 확산되고, 내부 확산 렌즈(163)를 통해 확산된 빛은 외 부 확산 렌즈부(140)의 오목 렌즈(141)를 통과하면서 더욱 넓어진 각도(γ)로 확산이 되는 것이다.
또한, 별도로 구비되는 IR 송신장치(리모컨)을 통해 사용자가 원하는 색상의 빛을 선택하게 되면, IR 수신센서부(130a, 도 4참조)는 이 IR 신호를 수신하게 되고, 이 IR 신호는 제어회로부(132) 측으로 보내지게 되며, 제어회로부(132)의 중앙처리장치는 전원회로부(131)를 통해 변환된 전원을 제어하여 선택된 엘이디 모듈(161) 측으로 전원 공급이 이루어지게 되고, 결과적으로 선택된 빛을 발광하는 엘이디 모듈(161)이 점등하게 되는 것이다.
이와 같이, 본 발명인 엘이디 조명등(100)은 IR 송수신 장치를 이용하여 다양한 색상의 빛을 구현할 수 있으며, 확산 렌즈를 이용함으로써 간접 조명등으로서의 엘이디 조명등으로 사용할 수 있을 뿐 아니라 직접 조명등으로도 사용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 확산 구조를 갖는 램프형 엘이디 조명등의 사시도;
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 엘이디 및 확산 렌즈에 의한 빛의 확산 원리를 보여주는 도면;
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 엘이디 조명등의 내부 구조를 보여주는 도면이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100: 엘이디 조명등 110: 소켓부
120: 외관체 130: 전원부
130a:IR 수신센서부 131: 전원회로부
132: 제어회로부 133: 방열부
133a: 방열판 133b: 방열팬
140: 외부 확산 렌즈부 141, 163a: 오목 렌즈
150: 히트 파이프 151: 수용부
160: 엘이디 장치부 161: 엘이디 모듈
162: 회로기판 163: 내부 확산 렌즈
α: 엘이디 모듈 빛의 각도
β: 내부 확산 렌즈에 의해 확산된 빛의 각도
γ: 외부 확산 렌즈부에 의해 확산된 빛의 각도

Claims (9)

  1. 표면에 나사산을 갖는 소켓부와;
    상기 소켓부와 접속되는 외관체와;
    상기 외관체의 내부에 구비되어 상기 소켓부와 전기적 접속이 이루어지고, 전원 변환을 통한 전원 공급과 전원 제어 및 방열을 하는 전원부와;
    상기 외관체의 상부에 결합하여 빛을 확산시키는 외부 확산 렌즈부와;
    상기 외부 확산 렌즈부의 내부에 구비되고, 열을 방열하는 히트 파이프; 및
    상기 전원부와 전기적 접속을 이루어 상기 히트 파이프와 결합하고, 상기 전원부의 전원 공급 및 전원 제어를 통해 빛을 발광하는 엘이디 장치부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 확산 구조를 갖는 램프형 엘이디 조명등.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전원부는 상기 소켓부를 통해 공급되는 교류전원을 직류전원으로 변환하는 직류전원장치를 포함하는 전원회로부와;
    상기 직류전원장치를 통해 변환된 직류전원을 상기 엘이디 장치부 측으로 공급하고 제어하는 중앙처리장치를 포함하는 제어회로부;
    상기 히트 파이프의 상단에 결합하고, 외부에서 송신되는 IR 신호를 수신하여 상기 제어회로부 측으로 송신하는 IR 수신센서부; 및
    상기 엘이디 장치부에 의해 상기 히트 파이프의 내부에 발생하는 열을 방열 하는 방열부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 확산 구조를 갖는 램프형 엘이디 조명등.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 방열부는 다수의 핀 구조로 방열 접촉 면적을 넓혀주는 방열판; 및 상기 방열판에 접촉하여 회전 방향과 수직으로 바람이 방출되도록 하는 방열팬;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 확산 구조를 갖는 램프형 엘이디 조명등.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 방열판은 알루미늄 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 확산 구조를 갖는 램프형 엘이디 조명등.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 외부 확산 렌즈부는 육각형 단면의 형상을 갖는 다수의 오목 렌즈가 상호 이웃하여 연결되는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 확산 구조를 갖는 램프형 엘이디 조명등.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 엘이디 장치부는 상기 히트 파이프의 표면에 일정 간격으로 결합하고, 상기 전원부를 통해 공급되는 전원에 의해 빛을 발광하는 다수의 엘이디 모듈; 상 기 다수의 엘이디 모듈과 각각 결합하는 회로기판; 및 상기 다수의 엘이디 모듈의 외부에 각각 결합하여 상기 엘이디 모듈로부터 나오는 빛을 확산시키는 내부 확산 렌즈;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 확산 구조를 갖는 램프형 엘이디 조명등.
  7. 6항에 있어서,
    상기 내부 확산 렌즈는 육각형 단면의 형상을 갖는 하나 이상의 오목 렌즈가 상호 이웃하여 연결되는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 확산 구조를 갖는 램프형 엘이디 조명등.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 램프형 엘이디 조명등은 상기 엘이디 장치부에 의해 발광하는 빛의 색상을 제어하기 위한 IR 신호를 상기 전원부 측으로 송신할 수 있는 IR 송신장치를 더 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 확산 구조를 갖는 램프형 엘이디 조명등.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 히트 파이프는 내측에 회로기판 수용부가 형성되고, 내부 공간을 갖는 육각 기둥 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 확산 구조를 갖는 램프형 엘이디 조명등.
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