KR20100003457A - 형광등을 대체할 수 있는 ｌｅｄ램프와 이를 포함하는조명장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원통형 광튜브의 일단 또는 양단에 설치된 LED광원부를 구비하는 LED램프와 이를 포함해서 이루어지는 조명장치에 관한 것으로, 직하구조가 아닌 측면발광을 적용하여 훨씬 저렴하면서도 불량의 위험을 대폭 줄여 제품의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있게 된다.

Description

형광등을 대체할 수 있는 ＬＥＤ램프와 이를 포함하는 조명장치{LED lamp substitutable for fluorescent lamp and lighting apparatus having the same}

본 발명은 형광등을 대체할 수 있으며 다수의 발광다이오드(Light Emitting Diode:이하 LED)를 갖춘 램프와 이를 포함하는 조명장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 본 발명은 다수의 LED와, 이들 LED가 실장되는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board:이하 PCB), 상기 LED를 덮어씌우는 렌즈, PCB에서 LED 및 렌즈의 반대쪽에 장착되는 히트싱크(Heatsink) 등을 구비한 하나의 완성된 LED광원부를 광튜브의 끝단에 구비하며, 이 광튜브에 빛을 반사시키는 반사부재와 빛의 밝기를 더욱 증대시켜주는 확산부재를 더 포함하여서, 직하구조가 아닌 측면발광을 적용하여 훨씬 저렴하면서도 불량의 위험을 대폭 줄여 제품신뢰성을 향상시킬 수 있도록 된 LED램프에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 LED램프를 포함하는 조명장치에 관한 것이다.

반도체의 빛나는 성질을 이용한 LED는 현재 액정표시장치나 전광판, 계기판 등에 쓰이고 있으며, 자동차나 간판, 일반 조명 등에도 널리 사용될 수 있게 개발되고 있다.

그 중에서, 대부분의 가정이나 사무실 등에서 사용되는 기존의 형광등이 갖고 있는 문제점을 해소하기 위해 개발된 LED램프는, 형광물질을 사용하는 기존의 형광등보다 전력 소비량이 20%에 불과하다. 또한, 10년에 달하는 긴 수명과 더불어, 기존의 형광등과 달리 납이나 수은 등과 같은 중금속을 사용하지 않아 환경을 파괴하지 않는다는 장점을 갖고 있다.

이러한 LED램프는 직하구조로 이루어진다. 즉, 평면의 회로기판에다 다수의 LED를 길이방향을 따라 배치하여 결선시킨 후 유리로 된 조명튜브에 삽입한 구성을 갖추어, 상기 회로기판의 LED실장면에 대해 수직인 방향으로 빛을 발산하는 구조로 되어 있다.

이와 같은 종래기술에 의한 LED램프의 한 예가 도 1에 도시되어 있는바, 이는 양단이 차폐되도록 양단에 각각 캡(2)이 끼워진 조명튜브(1)와; 이 조명튜브(1)의 내부에서 발광하도록 상기 조명튜브(1) 내에 삽입되고, 양단은 조명튜브(1)의 상기 캡(2)에 고정되며, 다수의 LED(4)가 실장된 회로기판(3);으로 구성된다.

이렇게 구성된 종래기술에 의한 LED램프는, 회로기판(3)의 길이를 따라 길게 배열된 상기 다수의 LED(4)가 조명튜브(1)의 내부에서 발광함에 따라 그 빛이 기존의 형광등과 같이 상기 조명튜브(1)의 길이 전체에 걸쳐, 도 1에서 아래쪽으로 발산되는 효과가 있다.

그러나, 상기와 같은 직하구조의 LED램프는, 최대한의 발광효과를 보기 위해서 상기 조명튜브(1)의 길이를 따라 예컨대 수십 개의 LED(4)를 좁은 간격으로 설치하여야 하므로, 상기 LED(4)가 매우 많이 필요하게 된다는 문제점이 있다. 더욱 이, 용량에 따라서는 LED램프의 길이가 길어져야 하는데, 이와 같은 경우에는 더욱 많은 수의 LED(4)가 소요되게 된다. 이러한 문제점은 곧 제품 가격의 상승과 직결되기 때문에, 실질적으로 채택율이 현저하게 떨어지는 결과를 초래하게 된다.

또한, 이러한 LED램프에서는, 일정한 회로를 꾸밀 때 다수의 LED(4)를 직렬로 결선하게 되는데, 만일 어느 하나의 LED가 불량이거나 손상되면 나머지 LED는 구동할 수 없게 되는 치명적인 문제점이 종종 발생하게 된다. 이러한 불량의 위험성은 제품 전체적으로 신뢰성을 크게 떨어뜨리는 결과를 야기한다.

더구나, 전술된 LED램프의 구조에서는, 상기 회로기판(3)이 길게 형성되어야 하는 단점과, 제조시 회로기판(3)의 양단을 상기 조명튜브(1)의 양단에 각각 끼워지는 캡(2)에다 일일이 고정하여야 하는 불편함도 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 본 발명은 다수의 LED와, 이들 LED가 실장되는 PCB, 상기 LED를 덮어씌우는 렌즈, PCB에서 LED 및 렌즈의 반대쪽에 장착되는 히트싱크 등을 구비한 하나의 완성된 LED광원부를 광튜브의 끝단에 구비하며, 이 광튜브에 빛을 반사시키는 반사부재와 빛의 밝기를 더욱 증대시켜주는 확산부재를 더 포함하여서, 직하구조가 아닌 측면발광을 적용하여 훨씬 저렴하면서도 불량의 위험을 대폭 줄여 제품신뢰성을 향상시킬 수 있도록 된, 형광등을 대체할 수 있는 LED램프와 이를 포함하는 조명장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 성취하기 위해서, 본 발명의 LED램프는 원통형의 광튜브와, 이 광튜브의 일단 또는 양단에 설치된 LED광원부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 조명장치는, 인가되는 고전압의 교류전원을 저전압의 직류전원을 만들어주는 전원공급장치와; 이 전원공급장치로부터 전원을 받아들여 빛을 내도록, 원통형의 광튜브와, 이 광튜브의 일단 또는 양단에 설치된 LED광원부로 구성되는 LED램프;를 포함해서 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 본 발명에 의하면, LED램프의 용량이 커져야 하는 경우에 큰 용량의 LED를 사용하면 되고 LED의 수량이 변하지 않기 때문에, 비용 면에서 상당히 저렴하게 되는 효과가 있게 된다. 또, 적은 수의 LED를 갖추고서 최소의 크기로 된 LED광원부를 사용함으로써, 광량이 밀집되어 램프의 길이가 길거나 짧아도 동일한 조명 효과를 낼 수 있다.

또한, 종래기술에서는 많은 LED가 소요되고 이에 따라 LED의 수가 많으면 많을수록 불량확률이 높게 될 위험성이 커지게 되지만, 본 발명에 의하면 예컨대 하나의 LED광원부가 5개의 LED로 구성된 경우에, 1개의 LED가 점등이 되지 않더라도 나머지 4개의 LED 구동에 영향을 미치지 않아서, 제품 전체가 완전히 기능을 상실할 우려가 없게 되는 효과가 있게 된다. 따라서 미점등에 대한 안정적인 방안이 마련되어 있으므로 전체 제품의 신뢰성이 높게 되는 것이다.

더구나, 각각의 LED광원부는 독립으로 작동가능하여서 전체 광량이 높을 경우에는 어느 한쪽을 미점등하여 절전 효과를 누릴 수 있으며, 각각의 LED광원부가 색상의 구현을 달리할 수도 있어 필요시 분위기 있는 조명 효과를 줄 수 있는 부가적인 장점도 얻게 된다.

덧붙여, 문제 발생시 LED광원부만 바꾸어 현장에서 즉시 보수할 수 있으며, 수명이 다하면 기존의 형광등처럼 LED램프만 구입해 교체할 수 있는 편의성도 갖는다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판 단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 LED램프를 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 LED램프가 조립되는 과정을 도시한 단면도들이며, 도 4는 도 2에 도시된 LED광원부에 구비되는 LED패키지를 도시한 평면도 및 저면도이고, 도 5는 도 2에 도시된 LED광원부에 구비되는 PCB를 도시한 평면도이며, 도 6은 도 2에 도시된 LED광원부의 캡을 도시한 단면도 및 평면도이고, 도 7은 도 2에 도시된 광튜브의 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 LED램프(100)는 원통형의 광튜브(10)와, 이 광튜브(10)의 양단에 설치된 LED광원부(50)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

LED광원부(50)는, 다수의 LED(40)를 탑재한 LED패키지(41)와, 이 LED패키지(41)를 일면에 실장하고서 다수의 와이어(31)가 연결된 PCB(30), 이 PCB(30)의 LED패키지(41)를 실장한 표면상에 위치되는 렌즈홀더(46)에 장착되어 상기 LED패키지(41)를 덮어씌우도록 설치되는 렌즈(45), 상기 PCB(30)에서 LED패키지(41)의 반대쪽에 장착된 히트싱크(25) 및, 일측에는 상기 PCB(30)와 상기 히트싱크(25)를 관통하는 고정구(35)에 의해 PCB(30) 및 히트싱크(25)와 체결되고 체결수단에 의해 광튜브(10)와 체결되며 타측에는 한 쌍의 지지핀(21)이 밖으로 돌출되게 삽입된 캡(20)을 포함하고 있다.

LED패키지(41)는 예컨대 방열성이 뛰어난 고온동시소성세라믹(HTCC)과 같은 소재를 기반으로 하고서 다수의 LED(40)를 탑재한 것으로, 예컨대 도 4에 상세히 도시된 바와 같이 5개의 1 ~ 3W급 LED가 배열될 수 있다. 여기서, 각각의 채널은 1개의 LED(40)가 점등되지 않더라도 나머지 다른 4개의 LED(40)가 발광하는 데에 영향을 끼치지 않게 되어 있으며, 연색성 및 색온도(예컨대 2000 ~ 9000K)를 자유롭게 조정할 수 있는 구조로 되어 있다.

PCB(30)는 예컨대 알루미늄 등과 같은 재질로 이루어진 고(高) 방열성의 메탈 PCB로서, 높은 열전도성과, 손쉬운 가공성, 자기(磁氣) 차폐성, 내열 충격성 등과 같은 특성을 살린 기판이다. 이러한 PCB(30)의 한쪽 표면에는 상기 LED패키지(41)가 실장됨과 더불어 렌즈홀더(46)를 매개로 하여 렌즈(45)가 장착되어 상기 LED패키지(41)를 덮어씌우게 되는 한편, 반대쪽 표면에는 히트싱크(25)가 장착되는데, 상기 PCB(30)에는 도 5에 도시된 바와 같이 히트싱크(25) 및 후술하는 캡(20)에 고정되도록 PCB(30)를 관통하는 예컨대 나사와 같은 고정구(35)를 위한 관통구멍(36)이 형성되어 있다. 또, LED패키지(41)의 원하는 채널에 대해 병렬 또는 직렬로 구동 가능하도록 상기 PCB(30)에는 다수의 와이어(31)가 결선되어 있다.

렌즈(45) 및 렌즈홀더(46)는 시중에서 구입할 수 있는바, 적절한 형태의 것을 선택해서 상기 LED패키지(41)를 덮어씌우도록 설치하면 된다. 렌즈(45)는 UV실리콘 등으로 성형되며, 렌즈홀더(46)에 접착된다. 이에 덧붙여, 렌즈(45)를 보호할 수 있는 투명한 보호캡을 추가로 구비할 수도 있다.

히트싱크(25)는 LED패키지(41) 및 PCB(30)로부터 전달되는 과잉열을 발산시키기 위한 부재로서, 전술한 바와 같이 캡(20)에 고정될 수 있도록 히트싱크(25)를 관통하는 예컨대 나사와 같은 고정구(35)를 위한 관통구멍(37)이 형성되어 있다.

도 6에 상세히 도시되어 있는 캡(20)은 알루미늄이나 구리와 같은 방열성이 좋은 금속으로 된 케이스로서, 그 일측에 PCB(30) 및 히트싱크(25)를 수용하는 중공부(22)와, 타측으로 한 쌍의 지지핀(21)이 삽입되게 이 중공부(22)와 연통되는 한 쌍의 삽입공(23)이 형성되어 있다. 또한, 상기 캡(20)의 중공부(22) 내에는 상기 고정구(35)가 삽입되는 고정구멍(38)이 형성되어 있고, 중공부(22)의 내주면에는 캡(20)의 반경방향으로 적어도 하나의 열통풍구(24)가 형성되어 있다. 이렇게 해서, 상기 삽입공(23)에는 지지핀(21)이 삽입되게 되며, 이 지지핀(21)은 접착제에 의해 삽입공(23) 내에 접착고정됨과 동시에 캡(20) 밖으로 돌출되게 된다. 여기서, 상기 지지핀(21)은 조명장치의 소켓에 LED램프(100)를 장착할 때 소켓에 끼워지는 지지부재로 작용한다. PCB(30) 및 히트싱크(25)를 관통한 고정구(35)가 캡(20)의 고정구멍(38)에 체결됨으로써, 상기 PCB(30)와 상기 히트싱크(25) 및 캡(20)이 조립체를 구성하게 된다.

이에 덧붙여, 캡(20)의 중공부(22)의 내벽에는 후술하는 광튜브(10)와 체결되기 위한 체결수단으로서 소정 깊이의 체결홈(26)을 구비하는데, 이 체결홈(26)은 상기 내벽의 원주방향으로 소정 길이를 갖도록 대략 ㄴ자 형상으로 형성되어 광튜브(10)의 체결돌기(15)가 삽입된 후 소정 각도만큼 캡(20) 및 광튜브(10)가 서로 상대회전되면서 끼워맞춰져 캡(20) 즉 LED광원부(50)와 광튜브(10)가 간단하게 조립될 수 있는 구조로 되어 있다. 물론, 여기에 접착제가 도포되어도 좋다.

상기와 같이 구성된 LED광원부(50)가 광튜브(10)의 양단에 구비되는 경우에, 전체 광원에 대한 광량이 높을 때에는 독립적으로 구성된 LED광원부(50)들 중 어느 한쪽을 소등하여 절전 효과를 누릴 수 있게 할 수 있으며, 반대로 어느 한쪽 LED광원부가 고장 등의 이유로 점등되지 않을 때에는 다른 한쪽 LED광원부만으로도 조명 효과를 발휘할 수 있다고 하는 장점이 있다. 더구나, 양쪽 LED광원부(50)의 색상 구현을 각각 다르게 그리고 다양하게 할 수 있는 디밍(Dimming) 기술을 적용하면 예컨대 취침시에 요구되는 부드러운 조명 효과 등도 창출할 수 있게 된다.

본 발명의 제1실시예에 따른 LED램프(100)에 구비되는 원통형의 광튜브(10)는, 각각 반원 단면을 가진 2개의 절반부(11,12)가 결합수단에 의해 조립되어 이루어지는 것을 특징으로 하는바, 이들 절반부(11,12)는 기본적으로 아세탈 또는 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate:이하 PMMA)와 같은 수지(樹脂)로 만들어지며, 이와 같이 본 발명의 제1실시예에 따른 LED램프(100)는 유리가 아닌 수지로 광튜브가 만들어지므로, 제조 및 사용에 있어서 취급이 용이하고 내구성이 우수하게 되는 장점이 있게 된다.

여기서, 도 7에 상세히 도시된 바와 같이, 한쪽 절반부의 양측 길이방향 선단에는 대략 T형상의 결합홈(13)이 형성되어 있는 반면에, 다른쪽 절반부의 양쪽 길이방향 선단에는 대략 T형상의 결합돌기(14)가 형성되어 있어, 결합수단을 이루는 이들 결합홈(13) 및 결합돌기(14)가 끼워맞춰짐으로써 하나의 원통형 광튜브(10)가 구성되게 된다. 또한, 각 절반부(11,12)는 길이방향 양끝단에 소정 길이를 가진 체결돌기(15)가 뻗어 있어서, 전술한 바와 같이 하나의 원통형 광튜브(10)에 구비된 체결돌기(15)가 상기 체결홈(26)에 삽입된 후 소정 각도만큼 서로 상대회전되면서 끼워맞춰져 캡(20) 즉 LED광원부(50)와 광튜브(10)가 간단하게 조립될 수 있게 되어 있다.

더불어, 도 7에서와 같이 한쪽 절반부, 바람직하기로 상부쪽 절반부(11)는 그 내주면에 반사부재(16)를 구비하는데, 이 반사부재(16)는 예컨대 반사시트를 부착하거나, 도광판을 접착하는 등의 방법으로 설치되어서, 빛이 광튜브(10)의 상부쪽으로 빠져나가는 것을 방지할 수 있도록 되어 있다.

또한, 다른쪽 절반부, 바람직하기로 하부쪽 절반부(12)는 그 내주면 및 외주면에 각각 확산부재(17) 및 백광은분층(18)을 구비하는데, 확산부재(17)는 내주면에 예컨대 확산시트 또는 칼라시트를 부착하거나, 확산제를 코팅해서 이루어지며, 백광은분층(18)은 외주면에다 빛을 난반사시키는 백광은분을 도포함으로써 이루어진다. 이러한 확산부재(17) 및 백광은분층(18)은 빛의 손실을 방지하게 됨은 물론, 빛의 세기를 더욱 증대시켜주는 역할을 하게 된다.

광튜브(10)가 한 쌍의 긴 절반부로 구성된 이유는, 전술한 바와 같은 반사부재와 확산부재 등을 광튜브의 내부에 배치해야 하는데, 통상 광튜브가 가늘고 길게 된 형상이기 때문에 반사부재와 확산부재 등의 설치가 매우 곤란하여서, 이러한 문제점을 해결하기 위해 제1실시예의 광튜브(10)는 일체형이 아닌 조립형으로 형성된 것이다.

따라서, 이상과 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 LED램프(100)는, 적은 수의 LED를 갖춘 LED광원부를 광튜브의 양단에 설치하여 직하구조가 아닌 측면발광을 적용함에도 불구하고, 빛의 손실이 없을 뿐만 아니라 훨씬 저렴하면서도 불량의 위험이 대폭 줄어들어 제품신뢰성이 크게 향상될 수 있게 되어 있다.

도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 LED램프를 도시한 단면도로서, 이 제2실시예의 LED램프(100)는 그 광튜브(10)가 시중에서 구입할 수 있는 일체형 광파이프로 형성되는 것을 제외하고, 상기 제1실시예의 구성과 동일하다. 따라서, 제1실시예와 동일한 부분은 단지 도 8에다 동일한 참조부호로 표시하고서 이들에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

광파이프는 광원으로부터 멀리 떨어진 곳까지 빛을 옮기는 관(管)을 뜻하는 것으로, 최근에 투명한 아크릴 또는 폴리카보네이트와 같은 재질로 만들어지고서 한쪽 면에는 매우 정교한 프리즘이 배열되어 있고 다른쪽 면은 매끈한 형태로 된 필름으로 이루어진 광파이프가 알려져 있다. 이 광파이프는 광원으로부터 나온 빛의 입사각에 따라 투명한 창이 되기도 하고 거울이 되기도 하는 특성을 지니고 있는데, 이때 반사되는 빛의 입사각은 27.6°이내이고, 반사율은 99%에 이른다. 따라서, 빛이 광파이프를 따라 매우 효율적으로 이동할 수 있다.

이러한 광파이프로 구성된 제2실시예의 광튜브(10)는, 상기 제1실시예와 동일한 체결수단(즉 체결홈 및 체결돌기)에 의해 LED광원부(50)의 캡(20)에 체결되거나, 접착제에 의해 LED광원부(50)에 접착고정될 수 있다. 또한, 광튜브(10)의 내부에는 별도의 반사부재를 추가로 구비할 수도 있다.

도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 LED램프를 도시한 단면도로서, 이 제3실시예의 LED램프(100)는 그 광튜브(10)가 시중에서 구입할 수 있는 금속으로 된 일체형 파이프로 형성되는 것을 제외하고, 상기 제1실시예의 구성과 동일하다. 따라서, 제1실시예와 동일한 부분은 단지 도 9에다 동일한 참조부호로 표시하고서 이들 에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

예컨대 스테인리스강과 같은 금속으로 된 제3실시예의 광튜브(10)는, 크롬이나 알루미늄 등으로 도금되고서 그 길이방향의 중간에 절개된 개방부(19)를 갖추어, 이 개방부(19)를 통해 광튜브(10) 내의 광원으로부터 나온 빛이 반사되고 방출될 수 있는 구조로 되어 있다. 또, 상기 광튜브(10)의 내부에는 별도의 반사부재가 더 구비될 수 있다. 이러한 광튜브(10)는, 상기 제1실시예와 동일한 체결수단에 의해 LED광원부(50)의 캡(20)에 체결될 수 있다.

도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 LED램프를 도시한 단면도이고, 도 11은 도 10에 도시된 LED광원부가 조립되는 과정을 도시한 단면도들이다.

제4실시예의 LED램프(100)에서 LED광원부(50)는, 다수의 LED(40)를 탑재한 LED패키지(41)와, 이 LED패키지(41)를 일면에 실장하고서 와이어(31)가 연결된 PCB(30), 이 PCB(30)의 LED패키지(41)를 실장한 표면상에 위치되는 렌즈홀더(46)에 체결되어 상기 LED패키지(41)를 덮어씌우도록 설치되며 광튜브(10)와 결합되는 렌즈(45), 상기 PCB(30)에서 LED패키지(41)의 반대쪽에 PCB(30)를 관통하는 고정구(35)에 의해 결합되는 히트싱크(25) 및, 일측은 상기 히트싱크(25)에 끼워지고서 타측에는 한 쌍의 지지핀(21)이 밖으로 돌출되게 삽입된 캡(20)을 포함하고 있다.

PCB(30)의 한쪽 표면에 LED패키지(41)가 실장되고, 이 LED패키지(41) 주변에 금속으로 된 렌즈홀더(46)가 부착되며, 예컨대 폴리카보네이트와 같은 수지로 된 렌즈(45)가 렌즈홀더(46)를 매개로 하여 장착되는데, 렌즈홀더(45)의 측면 외주에는 나사산부가 형성되어 있고, 렌즈(45)의 내주면 일부에도 나사산부가 형성되어 있어 렌즈(45)와 렌즈홀더(46)가 서로 나사체결되게 되어 있다.

이러한 렌즈홀더(46)는 빛을 확산시킴과 동시에 방열시키는 작용을 하는 한편, 상기 렌즈(45)는 빛을 모아주는 역할을 한다. 또, 상기 렌즈(45)는 나사산부의 반대쪽으로 길게 뻗은 원통형상의 연장부(47)가 형성되어 있어서, 나중에 조립되는 광튜브(10) 내에 압입되어 고정되면서 광튜브(10)의 내주면을 지지하게 된다.

히트싱크(25)는 LED패키지(41) 및 PCB(30)로부터 전달되는 과잉열을 발산시키기 위한 부재로서, 제4실시예에서는 전체적으로 고리형상을 하고 있으며, 고정구(35)가 삽입되는 관통구멍(37)이 형성되어 있어서, 상기 고정구(35)가 PCB(30)의 관통구멍(36)과 히트싱크(25)의 관통구멍(37)에 체결되면서 상기 PCB(30)와 상기 히트싱크(25)가 조립되는 한편, 반대쪽으로는 한 쌍의 지지핀(21)을 갖춘 캡(20)이 히트싱크(25) 내에 끼워지게 된다.

이에 덧붙여, 히트싱크(25)의 PCB(30) 쪽 표면에는 PCB(30)에 연결된 와이어(31)가 통과할 수 있는 소정 깊이의 관통홈(27)을 구비하는데, PCB(30)에 연결된 와이어(31)는 상기 PCB(30)와 상기 히트싱크(25)가 조립될 때 상기 관통홈(27)을 통해 히트싱크(25) 내로 삽입되어 캡(20)의 지지핀(21)과 결선될 수 있게 되어 있다.

제4실시예의 캡(20)은 알루미늄으로 된 대략 원판형 부재로서, 한 쌍의 지지핀(21)이 결합고정됨과 동시에 캡(20) 밖으로 돌출되게 되어 있다. 또, 상기 히트싱크(25)의 관통홈(27)과 대응되는 위치에 상기 와이어(21)가 지나갈 수 있는 통로홈(28)이 형성되어 있다.

전술한 바와 같이, 상기 PCB(30)에 연결된 와이어(31)가 관통홈(27) 및 통로홈(28)으로 이루어진 공간을 통해 지지핀(21)에 결선됨으로써, 상기 지지핀(21)은 조명장치의 소켓에 LED램프를 장착할 때의 지지부재로 작용함과 더불어, 전원공급장치와 접속되어 LED램프에 전원을 인가하는 접속단자로 작용하는 기능을 갖게 된다.

제4실시예의 광튜브(10)는 체결돌기가 없는 것을 제외하고, 상기 제1실시예의 광튜브(10)의 구성과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 12는 본 발명의 제5실시예에 따른 LED램프를 도시한 단면도로서, 이 제5실시예의 LED램프(100)는 제4실시예로 설명된 LED광원부(50)와, 제2실시예에서와 같이 시중에서 구입할 수 있는 일체형 광파이프로 형성된 광튜브(10)로 구성된 것이다. 제5실시예의 광튜브(10)는 체결돌기가 없는 것을 제외하고, 상기 제2실시예의 광튜브(10)의 구성과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 13은 본 발명의 제6실시예에 따른 LED램프를 도시한 단면도로서, 이 제6실시예의 LED램프(100)는 제4실시예로 설명된 LED광원부(50)와, 제3실시예에서와 같이 시중에서 구입할 수 있는 예컨대 스테인리스강 등의 금속으로 되고서 도금처리된 일체형 광튜브(10)로 구성된 것이다. 제6실시예의 광튜브(10)는 체결돌기가 없는 것을 제외하고, 상기 제3실시예의 광튜브(10)의 구성과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 14는 본 발명에 따른 LED램프를 포함하는 조명장치의 한 예를 개략적으로 나타낸 구성도이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 조명장치는 인가되는 상용의 고전압(110 ~ 220V)의 교류전원을 이용하여 LED를 구동하는 데에 필요한 저전압(예컨대 5V 정도)의 직류전원을 만들어주는 전원공급장치(200)와, 이 전원공급장치(200)로부터 전원을 받아들여 빛을 내는 LED램프(100)로 구성된다. 여기서, 이 LED램프(100)는 전술한 본 발명의 제1실시예 내지 제6실시예 중 어느 하나에 따른 LED램프로 될 수 있다.

전원공급장치(200)로는 어댑터 또는 스위칭 모드 파워 서플라이(Switching Mode Power Supply:SMPS)를 사용하여 고전압의 교류전압을 저전압의 직류전원으로 만들 수 있다. 이와 같이 저전압의 직류전압이 인가되기 때문에 감전의 위험성이 상당히 낮아지고, 전력 소비량을 대폭 낮출 수 있게 된다. 또, 기존의 형광등용 조명장치에 비해 안정기가 필요 없는 등 그 구성이 단순하여서, 제조시 그 비용과 시간 및 노동력이 절감되고, 생산성 뿐만 아니라 설계 자유도가 크게 향상되는 장점이 있게 된다.

또한, 상기 전원공급장치(200)가 정전류 드라이버(210)를 포함할 수 있어서, 고휘도 LED의 전류를 제한할 수 있고 일정한 전류를 LED에 공급할 수 있다. 이에 따라 LED의 수명을 연장하고 조명의 깜박거림을 최소화할 수 있다.

상기와 같은 조명장치의 구성은 기존의 형광등용 조명장치와 같이 단순한 백광조명을 위해 이용될 수 있다. 하지만, 본 발명에 따른 LED램프(100)는 전술한 바와 같이 LED광원부(50)들이 각각 독립적으로 작동가능하여서 전체 광량이 높을 경우에는 어느 한쪽을 미점등하여 절전 효과를 누릴 수 있으며, 각각의 LED광원부(50)가 색상의 구현을 달리할 수도 있어 필요에 따라 분위기 있는 조명 효과를 줄 수 있는 기능이 있으므로, 이러한 기능을 충분히 발휘하기 위해서는 조명장치에 일부 구성이 추가될 수 있다.

예를 들어, 도 15는 본 발명에 따른 LED램프를 포함하는 조명장치의 변형예를 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 16은 도 15에 도시된 조명장치의 작동을 개략적으로 나타낸 흐름도인바, 이들 도면에 도시된 바와 같이 제어기 및 외부입력장치를 추가로 구비하고 있다.

제어기(220)는 외부입력장치(230)로부터의 입력조건을 탐지하고, 이에 따라 펄스 폭 변조 신호를 출력하여, LED램프(100)의 밝기를 자유롭게 조정할 수 있으며 다양한 색상을 연출할 수 있다. 예컨대, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 한쪽 LED광원부(50)에 5개씩 총 10개의 채널로 구성된 경우에, 일부 LED는 온(ON)시키고 나머지 LED는 오프(OFF)시키거나, 듀티비(Duty Ratio)를 100%로 하는 최대 밝기부터 0%로 하는 오프상태의 사이에서 밝기를 조절하는 방법이 있을 수 있다. 또한, 백색 LED 뿐만 아니라 적색, 청색, 녹색 LED를 같이 사용하여 다양한 색상으로 표현할 수 있는데, 예컨대 총 10개의 채널 중 2개의 채널을 적색 LED로 하면 따뜻한 분위기의 조명을 연출할 수 있고, 청색 LED로 하면 시원한 분위기의 조명을 연출할 수 있게 된다.

외부입력장치(230)는 요구에 맞게 조명을 조절하기 위한 수단으로서, 이러한 외부입력장치(230)로는 리모컨이나, 스위치, 센서, 무선 통신 시스템 등이 이용될 수 있다.

따라서, 전원공급장치(200)로 상용 전원이 인가되면 정전류 드라이버(210)가 LED램프(100)의 각 LED광원부(50)에 있는 각 채널의 LED(40)에 일전한 전류를 보내주게 되고, 이에 따라 LED(40)가 발광을 하면서 조명하게 된다.

이때, 조명의 밝기를 조정하거나 다양하게 색상을 변화시키기 위해서, 리모컨이나, 스위치, 센서 등과 같은 외부입력장치(230)로부터 제어기(220)가 입력신호를 받으면, 제어기(220)는 이에 대응되는 펄스 폭 변조 신호를 내보내어 스위칭소자 등을 이용해서 원하는 조명 효과를 얻게 되는 것이다. 이러한 작동관계가 개략적으로 도 16에 나타나 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

예를 들어, 본 발명에서는 LED패키지(41)를 사용하는 것으로 기술하였지만, 이 대신에 COB(Chip On Board)형 LED를 채택하면 LED가 PCB(30)에 바로 실장될 수 있어서, LED광원부(50)의 크기를 더욱 집적화 및 소형화시킬 수 있게 된다.

또, 본 발명에서는 정전류 드라이버(210)가 전원공급장치(200)에 포함되는 것으로 기술하였지만, 정전류 드라이버가 LED램프(100)에, 더욱 구체적으로는 PCB(30)에 설치될 수도 있다. 본 발명의 제4 ~ 제6실시예에서는 PCB에 정전류 드라이버가 구비되는 형태가 바람직하다.

더불어, 본 발명에서는 주로 광튜브(10)의 양단에 LED광원부(50)를 배치한 것으로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고 광튜브(10)의 일단에만 LED광원부(50)를 갖추고서 소형으로 된 LED램프의 구성도 가능하다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예들에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 종래기술에 의한 LED램프의 한 예를 도시한 사시도이다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 LED램프를 도시한 단면도이다.

도 3은 도 2에 도시된 LED램프가 조립되는 과정을 도시한 단면도들이다.

도 4는 도 2에 도시된 LED광원부에 구비되는 LED패키지를 도시한 평면도 및 저면도이다.

도 5는 도 2에 도시된 LED광원부에 구비되는 PCB를 도시한 평면도이다.

도 6은 도 2에 도시된 LED광원부의 캡을 도시한 단면도 및 평면도이다.

도 7은 도 2에 도시된 광튜브의 단면도이다.

도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 LED램프를 도시한 단면도이다.

도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 LED램프를 도시한 단면도이다.

도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 LED램프를 도시한 단면도이다.

도 11은 도 10에 도시된 LED광원부가 조립되는 과정을 도시한 단면도들이다.

도 12는 본 발명의 제5실시예에 따른 LED램프를 도시한 단면도이다.

도 13은 본 발명의 제6실시예에 따른 LED램프를 도시한 단면도이다.

도 14는 본 발명에 따른 LED램프를 포함하는 조명장치의 한 예를 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도 15는 본 발명에 따른 LED램프를 포함하는 조명장치의 변형예를 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도 16은 도 15에 도시된 조명장치의 작동을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.

Claims (26)

1. 원통형의 광튜브와, 이 광튜브의 일단 또는 양단에 설치된 LED광원부를 구비하는 LED램프.
2. 제1항에 있어서, 상기 LED광원부는, 다수의 LED와, 이들 LED를 일면에 실장하고서 다수의 와이어가 연결된 PCB, 이 PCB의 LED를 실장한 표면상에 위치되는 렌즈홀더에 장착되어 상기 LED를 덮어씌우도록 설치되는 렌즈, 상기 PCB에서 LED 및 렌즈의 반대쪽에 장착된 히트싱크 및, 일측에는 상기 PCB와 상기 히트싱크를 관통하는 고정구에 의해 PCB 및 히트싱크와 결합되고 체결수단에 의해 광튜브와 체결되며 타측에는 한 쌍의 지지핀이 밖으로 돌출되게 삽입된 캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED램프.
3. 제2항에 있어서, 상기 다수의 LED는 고온동시소성세라믹(HTCC)을 기반으로 하는 LED패키지에 탑재되어 PCB에 실장되고,

   상기 다수의 LED는 각각 개별적으로 점등가능한 것을 특징으로 하는 LED램프.
4. 제2항에 있어서, 상기 렌즈는 이를 보호할 수 있는 투명한 보호캡을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 LED램프.
5. 제2항에 있어서, 상기 캡은 그 일측에 PCB 및 히트싱크를 수용하는 중공부와, 타측으로 한 쌍의 지지핀이 삽입되게 이 중공부와 연통되는 한 쌍의 삽입공이 형성되어 있으며,

   상기 중공부에는, 상기 PCB 및 상기 히트싱크를 관통한 고정구가 삽입되는 고정구멍이 형성되어 있는 한편, 중공부의 내주면에는 캡의 반경방향으로 적어도 하나의 열통풍구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 LED램프.
6. 제5항에 있어서, 상기 지지핀은 삽입공에 삽입되고서 접착제에 의해 삽입공 내에 접착고정됨과 동시에 캡의 밖으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 LED램프.
7. 제5항에 있어서, 상기 캡의 중공부의 내벽에는 체결홈을 구비하고,

   광튜브의 끝단에는 체결돌기가 형성되어 있어서,

   상기 체결홈과 상기 체결돌기가 체결수단을 이루어 끼워맞춰지면서 LED광원부와 광튜브가 조립되는 것을 특징으로 하는 LED램프.
8. 제1항에 있어서, 상기 LED광원부는, 다수의 LED와, 이들 LED를 일면에 실장하고서 와이어가 연결된 PCB, 이 PCB의 LED를 실장한 표면상에 위치되는 렌즈홀더에 체결되어 상기 LED를 덮어씌우도록 설치되며 광튜브와 결합되는 렌즈, 상기 PCB에서 LED 및 렌즈의 반대쪽에서 PCB를 관통하는 고정구에 의해 결합되는 히트싱크 및, 일측은 상기 히트싱크에 끼워지고서 타측에는 한 쌍의 지지핀이 밖으로 돌출되게 삽입된 캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED램프.
9. 제8항에 있어서, 상기 렌즈홀더의 측면 외주에는 나사산부가 형성되어 있고,

   상기 렌즈의 내주면 일부에도 나사산부가 형성되어 있어서,

   상기 렌즈홀더와 렌즈가 서로 나사체결되게 되어 있는 것을 특징으로 하는 LED램프.
10. 제9항에 있어서, 상기 렌즈는 나사산부의 반대쪽으로 길게 뻗은 연장부가 형성되어 있어서, 이 연장부가 광튜브 내에 끼워져 광튜브의 내주면을 지지하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 LED램프.
11. 제8항에 있어서, 상기 히트싱크는 고리형상을 하고 있으며,

    상기 고정구가 삽입되는 고정구멍이 형성되어 있어서,

    상기 PCB를 관통한 고정구가 이 고정구멍에 체결되어 상기 PCB와 상기 히트싱크가 결합되는 것을 특징으로 하는 LED램프.
12. 제11항에 있어서, 상기 히트싱크의 PCB 쪽 표면에는 PCB에 연결된 와이어가 통과할 수 있는 관통홈을 구비하여서, 상기 PCB와 상기 히트싱크가 조립될 때 와이어가 관통홈을 통해 히트싱크 내로 삽입되어 캡의 지지핀과 결선될 수 있게 되는 것을 특징으로 하는 LED램프.
13. 제8항에 있어서, 상기 다수의 LED는 COB(Chip On Board)형 LED여서, PCB에 바로 실장되는 것을 특징으로 하는 LED램프.
14. 제8항에 있어서, 상기 다수의 LED는 고온동시소성세라믹을 기반으로 하는 LED패키지에 탑재되어 PCB에 실장되는 것을 특징으로 하는 LED램프.
15. 제1항에 있어서, 상기 광튜브는 각각 반원 단면을 가진 2개의 절반부가 결합수단에 의해 조립되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED램프.
16. 제15항에 있어서, 상기 절반부들은 아세탈 또는 폴리메틸메타크릴레이트와 같은 수지(樹脂)로 만들어지는 것을 특징으로 하는 LED램프.
17. 제15항에 있어서, 한쪽 절반부의 양측 길이방향 선단에 결합홈이 형성되는 반면에, 다른쪽 절반부의 양측 길이방향 선단에 결합돌기가 형성되어 있어, 이들 결합홈 및 결합돌기가 결합수단을 이루어 끼워맞춰짐으로써, 하나의 광튜브로 조립되는 것을 특징으로 하는 LED램프.
18. 제15항에 있어서, 한쪽 절반부는 그 내주면에 반사시트나 도광판으로 된 반 사부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 LED램프.
19. 제15항에 있어서, 다른쪽 절반부는 그 내주면에 확산시트나 칼라시트 또는 확산제로 된 확산부재를 구비하고, 그 외주면에는 백광은분이 도포된 백광은분층을 구비하는 것을 특징으로 하는 LED램프.
20. 제1항에 있어서, 상기 광튜브는, 한쪽 면에는 정교한 프리즘이 배열되어 있고 다른쪽 면은 매끈한 형태로 된 필름으로 이루어진 광파이프인 것을 특징으로 하는 LED램프.
21. 제1항에 있어서, 상기 광튜브는, 금속으로 된 일체형 파이프로 형성되고 도금처리되되, 그 길이방향의 중간에 절개된 개방부를 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 LED램프.
22. 인가되는 고전압의 교류전원을 저전압의 직류전원을 만들어주는 전원공급장치와;

    이 전원공급장치로부터 전원을 받아들여 빛을 내도록, 원통형의 광튜브와, 이 광튜브의 일단 또는 양단에 설치된 LED광원부로 구성되는 LED램프;를 포함하는 조명장치.
23. 제22항에 있어서, 상기 전원공급장치는 정전류 드라이버를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 조명장치.
24. 제22항에 있어서, 상기 LED램프는 정전류 드라이버를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 조명장치.
25. 제23항 또는 제24항에 있어서, 외부입력장치로부터의 입력조건을 탐지하고, 이에 따라 펄스 폭 변조 신호를 출력하는 제어기를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
26. 제25항에 있어서, 상기 외부입력장치로는 리모컨이나, 스위치, 센서, 무선 통신 시스템 중 하나로 될 수 있는 것을 특징으로 하는 조명장치.

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