KR20110042906A - Ｌｅｄ 조명등 - Google Patents

Abstract

본 발명은 빛의 방출각도를 자체적으로 조절함으로써 설치 대상물을 관측하는 각도의 시점에 관계없이 높은 휘도의 빛을 방출시키도록 한 LED 조명등에 관한 것으로서, 금속 PCB 기판과, 상기 금속 PCB 기판상에 일정한 간격을 갖고 배열되는 다수의 LED와, 상기 각 LED의 발광시 발생한 열을 외부로 방출하고 상기 LED를 실장하는 금속 PCB 기판을 수납하는 방열판과, 상기 금속 PCB 기판을 수납한 상기 방열판의 상부에 구성되어 상기 각 LED의 발광시 빛을 확산하여 출사하는 확산판과, 상기 방열판을 내부에 실장하는 금속 케이스와, 상기 금속 케이스의 외측 배면에 상기 방열판의 배면까지 연장되어 구성되고 회전 운동에 의해 상기 방열판의 각도를 임의로 조절하는 각도조절유닛을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

LED, 방열판, PCB 기판, 각도조절, 구동모터, 링크

Description

ＬＥＤ 조명등{led illumination lamp}

본 발명은 조명등에 관한 것으로, 특히 빛의 각도를 조절시킬 수 있도록 한 LED 조명등에 관한 것이다.

일반적으로 형광등은 우리 주변에서 가장 많이 사용되는 것으로 우리에게 가장 친숙한 광원이라고 할 수 있으며, 이러한 형광등은 형광램프와 안정기 등이 별도의 부품으로 구성되어 있다.

이러한 형광램프는 형광물질을 바르고 그 속에 아르곤 가스와 수은증기를 넣고 밀봉한 관 형상이며, 전기가 공급되면 그 전기로 인하여 점등관(바이메탈)이 뜨겁게 달구어져 붙게 되고, 또 형광등은 방전이 시작되면 관전류가 점점 증가하여 전극을 파괴하여 버리므로, 전류를 어느 값 이하로 제한하기 위하여 초크코일 등의 안정기를 사용한다.

상기와 같은 형광등을 조명등으로 대부분 사용하고 있으며, 이러한 종래의 형광등은 주파수가 60Hz를 사용하여 구동하므로 형광등의 빛이 1초에 60회의 깜빡거림으로 인하여 장시간 사용시 사용자가 눈의 피로감을 많이 느낀다.

그리고, 장시간 사용시 자체의 발열로 인해 주변온도를 상승시킴에 따라 높 은 전력손실을 초래하며, 과열 시에는 형광램프가 쉽게 파손되는 단점이 있다.

결국, 종래의 형광등과 같은 조명등은 온도상승 및 높은 전력손실로 인해 사용 수명이 단축되고, 사용되는 부품이 많아 교체 비용이 많이 드는 문제점이 있었다.

이러한 형광등의 대체용으로 사용되는 LED 형광등은 전력을 빛으로 변환시키는 효율이 뛰어나고, 현재 사용되고 있는 일반적 조명기구인 백열등이나 형광등에 비해 단위 전력대비 빛의 효율이 월등히 높아 경제성이 뛰어나다.

또한, 저전압으로도 원하는 만큼의 광량을 얻을 수 있어 안정성이 뛰어나므로 조명등으로 사용이 점차 증가하고 있는 추세이다.

즉, 대부분의 가정이나 사무실 등에서 사용되는 기존의 형광등이 갖고 있는 문제점을 해소하기 위해 개발된 LED 형광등은 형광물질을 사용하는 형광등보다 전력 소비량이 20%에 불과하다.

또한, 10년에 달하는 수명과 납이나 수은 같은 중금속을 사용하지 않아 환경을 파괴하지 않는다는 장점을 갖는다.

상기 LED 형광등에 사용되는 LED는 불순물의 종류와 반도체 재료의 종류에 따라 고유의 빛을 발생한다.

예를 들어, 반도체 재료가 인화갈륨인 경우, 불순물이 아연 및 산소 원자일 때는 적색광(파장 700㎚)을 내고, 불순물이 질소 원자일 때는 녹색광(파장 550㎚)을 낸다.

상기 LED는 종래의 광원에 비해 소형이고, 수명이 길며, 전기에너지가 빛에 너지로 직접 변환하기 때문에 에너지 효율이 높음과 동시에 낮은 동작전압을 갖는다는 장점이 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 LED 조명등을 나타낸 단면도이다.

종래 기술에 의한 LED 조명등(10)은 도 1에 도시된 바와 같이, PCB 기판(11)상에 일정한 간격으로 배열되어 빛을 발광하는 다수의 LED(12)와, 상기 PCB 기판(11)을 실장하는 금속 케이스(13)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 LED(12)에서 방출된 빛 중 하부로 향하는 빛은 상기 PCB 기판(11)에 코팅되어 있는 반사체(도시되지 않음)에 반사되어 상부로 방출된다.

또한, 상기 LED(11)의 측면으로 방출되는 빛은 상기 금속 케이스(13)의 표면에 코팅된 반사체(도시되지 않음)에 반사되어 상부로 방출된다.

이후 도면은 도시하지 않았지만, 상기 금속 케이스(13)의 상부에 확산판을 설치하고, 커버를 덮어 조명장치(10)를 조립한다.

상기와 같은 종래 기술에 의한 LED 조명등은 방열성이 우수한 소재로 이루어진 PCB 기판에 일정한 간격을 갖고 다수의 발광다이오드를 설치하여 발광다이오드의 점등시 발생하는 열을 PCB 기판을 이용하여 냉각시키고 있다.

그러나 상기와 같은 종래 기술에 의한 LED 조명등은 다음과 같은 문제점이 있었다.

즉, 빛이 정면을 향해 방출되기 때문에 정면에서 일정각도로 벗어난 사선측에서 보여지는 설치대상물은 목적하는 색채의 장식효과를 기재하기가 어렵게 된다. 이와 같은 현상은 사선측에서 관측되는 빛의 휘도가 대단히 낮기 때문에 발생되는 현상이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로 빛의 방출각도를 자체적으로 조절함으로써 설치 대상물을 관측하는 각도의 시점에 관계없이 높은 휘도의 빛을 방출시키도록 한 LED 조명등을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 LED 조명등은 금속 PCB 기판과, 상기 금속 PCB 기판상에 일정한 간격을 갖고 배열되는 다수의 LED와, 상기 각 LED의 발광시 발생한 열을 외부로 방출하고 상기 LED를 실장하는 금속 PCB 기판을 수납하는 방열판과, 상기 금속 PCB 기판을 수납한 상기 방열판의 상부에 구성되어 상기 각 LED의 발광시 빛을 확산하여 출사하는 확산판과, 상기 방열판을 내부에 실장하는 금속 케이스와, 상기 금속 케이스의 외측 배면에 상기 방열판의 배면까지 연장되어 구성되고 회전 운동에 의해 상기 방열판의 각도를 임의로 조절하는 각도조절유닛을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 LED 조명등은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 빛의 방출각도 조절이 가능하여 외부에서 관측되는 시점의 각도에 관계없이 고휘도의 빛을 방출할 수 있다.

둘째, 각도 조절이 자유롭고 전력소모가 낮으며 발열량이 적으면서도 조도가 높은 LED를 사용하여 장시간 사용에도 눈부심에 의한 피로도를 줄일 수 있고, 나아가 유지 비용을 줄여 경제적으로 저렴한 비용으로 높은 효율을 얻을 수 있다.

셋째, 빛의 각도 및 밝기를 자유롭게 조절함으로써 최적의 환경에서 최적의 밝기를 통해 작업 능력 또는 학업 능력을 향상시킬 수가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 LED 조명등을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 LED 조명등을 나타낸 평면도이고, 도 3은 도 2의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 LED 조명등을 나타낸 단면도이다.

본 발명에 의한 LED 조명등(100)은 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 금속 PCB 기판(110)과, 상기 금속 PCB 기판(110)상에 일정한 간격을 갖고 배열되는 다수의 LED(120)와, 상기 각 LED(120)의 발광시 발생한 열을 외부로 방출하고 상기 LED(120)를 실장하는 금속 PCB 기판(120)을 수납하는 방열판(130)과, 상기 금속 PCB 기판(120)을 수납한 상기 방열판(130)의 상부에 구성되어 상기 각 LED(120)의 발광시 빛을 확산하여 출사하는 확산판(140)과, 상기 확산판(140)의 가장자리와 상기 방열판(130)의 측면을 고정하는 케이스 탑(150)과, 상기 방열판(130)을 내부에 실장하는 금속 케이스(160)와, 상기 금속 케이스(160)의 외측 배면에 상기 방열판(130)의 배면까지 연장되어 구성되어 회전 운동에 의해 상기 방열판(130)의 각도를 임의로 조절하는 각도조절유닛(170)을 포함하여 구성되어 있다.

여기서, 상기 LED(120)는 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 백색(W) LED 중에서 단독 또는 혼합 구조로 구성되어 있다. 즉 상기 LED(120)는 단색으로 발광하거나 다양한 컬러 색상을 발광시킬 수가 있다.

또한, 상기 방열판(130)은 상기 금속 PCB 기판(110)을 수납할 수 있도록 사각틀 형상으로 이루어져 있고, 상기 방열판(130)의 배면에는 길이 방향을 따라 상기 방열판(130)의 각도가 조절될 때 이를 지지하기 위한 샤프트(161)가 부착되어 있다.

그리고 상기 샤프트(161)는 상기 방열판(130)의 배면에 일정한 간격을 갖는 고정부재(162)를 통해 고정되어 있다.

상기 각도조절유닛(170)은 외부의 조작에 의해 회전 구동하는 구동모터(171)와, 상기 구동모터(171)에 연결되어 상기 구동모터(171)의 회전에 의해 회전하는 나사선(172)과, 상기 나사선(172)을 따라 좌우이동하면서 상기 방열판(130)의 배면에 연결되는 링크부(173)와, 상기 링크부(173)와 연결되어 상기 링크부(173)의 좌우 이동에 따라 상기 방열판(130)의 각도를 조절하는 회동부재(174)를 포함하여 이루어져 있다.

상기 각도조절유닛(170)은 외부의 조작에 의해 상기 방열판(130)의 각도를 조절하는데, 상기 외부의 조작은 온오프 스위치, 리모콘, 통신수단 중에서 어느 하나를 사용할 수 있다.

한편, 상기 방열판(130)의 각도를 조절함으로써 상기 방열판(130)의 내부에 각 LED(120)를 실장한 금속 PCB 기판(110)도 상기 방열판(130)의 각도에 따라 동일하여 각도가 조절되어 빛을 방출 각도를 임의로 조절시킬 수 있다.

또한, 상기 금속 PCB 기판(110)의 표면에 반사물질이 코팅되어 있어 상기 각 LED(120)의 발광시 발생한 빛을 상부로 반사시키고 있다. 즉, 상기 금속 PCB 기판(110)의 표면은 Ag, Al₂O₃, TiO₂, Al, PET 등과 같이 반사효율이 우수한 반사물질로 백색 코팅이 되어 있다.

상기 방열판(130)은 상기 LED(120)에서 발생하는 열을 하측의 금속 케이스(160)를 통해 보다 신속하게 배출하는 역할을 하고 있다.

상기 금속 케이스(160)는 300㎜×300㎜, 300㎜×600㎜, 600㎜×600㎜ 등과 같이 다양한 사이즈로 제작할 수가 있다.

또한, 상기 금속 케이스(160)는 사각틀 형상 외에 원형, 타원 또는 다각형 등의 다양한 형태로 제작할 수도 있다.

상기 금속 케이스(160)의 내면 중 중심부는 평면 구조를 갖으면서 상기 중심부를 중심으로 양측은 소정의 경사를 갖는 경사면을 갖거나 직선면을 갖도록 형성할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 상기 확산판(140)을 상기 케이스 탑(150)을 통해 상기 방열판(130)의 측면에 고정하는 것을 설명하고 있지만, 이에 한정하지 않고 상기 확산판(140)을 상기 방열판(130)과 동일한 형상 즉, 틀 형상으로 주문제작하여 상기 방열판(130)의 측면에 후크 방식 또는 스크류 체결과 같은 방식을 통해 고정시킬 수도 있다.

본 발명에 의한 LED 조명등(100)은 도면에 도시하지 않았지만, 밝기 조절을 위해 자연광에 따른 조도를 측정하기 위한 조도센서와, 상기 각 LED(120)와 연결되며, 상기 LED(120)의 순차 점멸을 구동시키기 위한 스위칭 소자를 포함하고, PWM(pulse width modulation 펄스 폭 변조) 방식이 이용되어 상기 LED(120)로 공급되도록 전류량을 조절하여 전원을 공급하는 전원공급부 및 상기 LED(120)의 순차 점멸시 LED(120)의 잔류광이 사라지는 시점에 측정된 자연광에 따른 조도값을 취합하고, 그 조도 값에 대응하는 밝기의 설정 값에 따라 상기 전원 공급부의 전류 공급량을 제어하는 컨트롤러를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 LED 조명등(100)은 사용자의 감성에 따라 다양한 색상을 발광할 수 있도록 감성조명제어장치를 포함하여 구성될 수도 있다.

상기 금속 케이스(160) 내부에 실장되는 방열판(130)에 다수의 LED(120)를 실장한 금속 PCB 기판(110)을 스크류 체결과 같은 방식을 통해 고정하고, 상기 방열판(130)을 상기 금속 케이스(160)에서 상기 각도조절유닛(170)을 통해 경사 각도를 조절함으로써 원하는 부분의 사전에 대해서 보다 밝은 빛을 공급할 수 있다.

즉, 도 4는 본 발명에 의한 LED 조명등의 각도 조절을 설명하기 위한 단면도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 온/오프 스위치, 리모콘 또는 통신 수단을 이용하여 구동모터(171)를 구동하게 되면, 상기 구동모터(171)는 일방향으로 회전하게 된다.

한편, 상기 구동모터(171)는 외부의 조작에 의해 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있도록 구성되어 있다.

이어서, 상기 구동모터(171)의 회전에 의해 상기 구동모터(171)에 연결된 나사선(172)은 상기 구동모터(171)의 회전방향과 동일한 방향으로 회전하게 되고 상기 나사선(172)에 연결된 링크부(173)는 상기 나사선(172)의 회전에 따라 좌우로 이동하게 된다.

여기서, 상기 링크부(173)는 상기 구동모터(171)의 회전방향에 따라 좌측 또는 우측으로 이동하게 된다.

그리고 상기 링크부(173)의 좌우 이동에 따라 상기 링크부(173)에 연결된 회동부재(174)는 방열판(130)을 상기 금속 케이스(160)의 내부에서 좌측 또는 우측으로 기울기의 각도를 조절할 수가 있다.

한편, 상기 방열판(130)의 내부에 수납되는 금속 PCB 기판(110)은 상기 방열판(130)의 배면으로부터 관통하여 상기 금속 PCB 기판(110)에 까지 이르는 제 1 스크류(181)를 통해 고정할 수가 있고, 각도조절유닛(170)은 제 2 스크류(182)를 이용하여 상기 금속 케이스(160)의 배면에 고정시킬 수 있다.

종래에는 LED 조명등이 한 방향으로만 발광하도록 고정되어 설치되어 있지만, 본 발명에서는 LED 조명등을 사용자가 원하는 방향으로 발광할 수 있도록 각도를 임의로 변경하여 발광시킬 수가 있다.

한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

도 1은 종래 기술에 의한 LED 조명등을 나타낸 단면도

도 2는 본 발명에 의한 LED 조명등을 나타낸 평면도

도 3은 도 2의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 LED 조명등을 나타낸 단면도

도 4는 본 발명에 의한 LED 조명등의 각도 조절을 설명하기 위한 단면도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

110 : 금속 PCB 기판 120 : LED

130 : 방열판 140 : 확산판

150 : 탑 케이스 160 : 금속 케이스

170 : 각도조절유닛

Claims (9)

1. 금속 PCB 기판과,

   상기 금속 PCB 기판상에 일정한 간격을 갖고 배열되는 다수의 LED와,

   상기 각 LED의 발광시 발생한 열을 외부로 방출하고 상기 LED를 실장하는 금속 PCB 기판을 수납하는 방열판과,

   상기 금속 PCB 기판을 수납한 상기 방열판의 상부에 구성되어 상기 각 LED의 발광시 빛을 확산하여 출사하는 확산판과,

   상기 방열판을 내부에 실장하는 금속 케이스와,

   상기 금속 케이스의 외측 배면에 상기 방열판의 배면까지 연장되어 구성되고 회전 운동에 의해 상기 방열판의 각도를 임의로 조절하는 각도조절유닛을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 조명등.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 각도조절유닛은 외부의 조작에 의해 회전 구동하는 구동모터와, 상기 구동모터에 연결되어 상기 구동모터의 회전에 의해 회전하는 나사선과, 상기 나사선을 따라 좌우로 이동하면서 상기 방열판의 배면에 연결되는 링크부와, 상기 링크부와 연결되어 상기 링크부의 좌우이동에 따라 상기 방열판의 각도를 조절하는 회동부재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 LED 조명등.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 외부의 조작은 온오프 스위치, 리모콘, 통신수단 중 에서 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 LED 조명등.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 PCB 기판의 표면에 반사물질이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 조명등.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 확산판의 가장자리와 상기 방열판의 측면을 고정하는 케이스 탑을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 조명등.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 확산판을 상기 방열판의 측면에 후크 방식 또는 스크류 방식으로 고정하는 것을 특징으로 하는 LED 조명등.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 LED는 적색, 녹색, 청색, 백색 LED 중에서 단독 또는 혼합 구조로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 조명등.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 LED는 밝기 조절 또는 색상 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 LED 조명등.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 방열판은 상기 금속 PCB 기판을 수납하기 위해 사각틀 형상으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 LED 조명등.

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