KR20170112165A - 색온도 가변형 미술관 및 박물관용 led 조명 장치 - Google Patents

색온도 가변형 미술관 및 박물관용 led 조명 장치 Download PDF

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안종욱
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Abstract

본 발명은 색온도 가변형 미술관 및 박물관용 LED 조명 장치에 관한 것으로서, 직선방향으로 길게 연장된 막대 형상의 회로 기판부; 회로 기판부에 장착되어서 일렬로 정렬되는 다수의 단위 엘이디 광원; 회로 기판부 상에 형성되며 상기 다수의 단위 엘이디 광원을 둘러싸는 마스크부; 및 마스크부 내부 공간에 채워진 충진 형광체를 포함하며, 단위 엘이디 광원은 회로 기판부에 COB(chip on board) 방식으로 실장되는 엘이디칩, SMD 또는 LAMP 타입 중 하나이며, 엘이디칩, SMD 또는 LAMP은 웜(Warm)과 쿨(cool)이 교차하여 실장되며, 엘이디칩, SMD 또는 LAMP에 인가되는 제어신호는 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 신호이며, 마이크로 컨트롤러를 이용한 상기 PWM 전류제어방식으로 Warm White와 Cool White의 전류 level을 조절하며, 제어신호는 블루투스 모듈에 의해서 제어된다.
본 발명에 의하면, PWM(Pulse Width Modulation) 및 블루투스 모듈을 이용하여 LED 모듈의 색온도를 가변적으로 변경할 수 있다.

Description

색온도 가변형 미술관 및 박물관용 LED 조명 장치{Lightening LDE device}
본 발명은 색온도 가변형 미술관 및 박물관용 LED 조명 장치에 관한 것으로서, LED 모듈의 온도를 가변적으로 조절할 수 있는 색온도 가변형 미술관 및 박물관용 LED 조명 장치에 관한 것이다.
최근 들어 반도체 발광소자를 이용한 LED (Light Emitting Diode) 소자의 조명장치의 실용화 기술로서, 반도체 발광소자 (LED Chip)의 표면에 형광체를 도포하고, LED 발광소자를 구성하는 수지 중에 형광체 분말을 소정의 중량% 함유 시키며, 반도체 발광소자 본래의 청색 발광색 이외의 발광색, 예를 들면 백색 발광을 얻는 것이 실용화되고 있다.
또한, 근래에 LED(Light Emitting Diode)를 이용하여 기존의 백열등이나 형광등과 같은 조명을 대체하는 친환경 기술이 등장하였고, 이에 따라 기존의 전구 대신 간단히 이를 갈아끼우는 것만으로 친환경, 저전력의 LED를 조명으로 사용할 수 있는 LED 전구가 개발되었다. 게다가, 최근에는 이러한 LED 전구의 색상과 조도를 스마트폰에 의해 무선으로 제어할 수 있는 스마트 전구 기술이 개발되었다.
그러나, 이러한 스마트 전구는 SMD 타입의 LED를 사용함에 따라 광변환 효율 및 방열 문제로 인하여 고출력 특성을 얻기 어렵고, 또한, 와이파이(Wi-Fi) 및 지그비(Zigbee) 통신을 이용하여 LED 전구를 제어함에 따라 별도의 브릿지 장치 및 와이파이 공유기 등이 필요하므로 이에 따른 설치의 불편이나 단가의 상승 등의 문제가 있었다.
또한, 백색 LED를 구현하기 위하여 황색의 형광체를 사용하는 기존 LED 조명에서는 초고연색성을 얻기 어려운 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 PWM(Pulse Width Modulation) 및 블루투스 모듈을 이용하여 LED 모듈의 색온도를 가변적으로 변경할 수 있는 색온도 가변형 미술관 및 박물관용 LED 조명 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 자연스러운 조도의 표현과 미세한 색온도 구현이 가능하도록 온(warm) 백색광원과 냉(cool) 백색광원이 배치되어 있는 색온도 가변형 미술관 및 박물관용 LED 조명 장치를 제공하는 것이다.
상기와 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 색온도 가변형 미술관 및 박물관용 LED 조명 장치는 직선방향으로 길게 연장된 막대 형상의 회로 기판부; 회로 기판부에 장착되어서 일렬로 정렬되는 다수의 단위 엘이디 광원; 회로 기판부 상에 형성되며 상기 다수의 단위 엘이디 광원을 둘러싸는 마스크부; 및 마스크부 내부 공간에 채워진 충진 형광체를 포함하며, 단위 엘이디 광원은 회로 기판부에 COB(chip on board) 방식으로 실장되는 엘이디칩, SMD 또는 LAMP 타입 중 하나이며, 엘이디칩, SMD 또는 LAMP은 웜(Warm)과 쿨(cool)이 교차하여 실장되며, 엘이디칩, SMD 또는 LAMP에 인가되는 제어신호는 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 신호이며, 마이크로 컨트롤러를 이용한 상기 PWM 전류제어방식으로 Warm White와 Cool White의 전류 level을 조절하며, 제어신호는 블루투스 모듈에 의해서 제어된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 색온도 가변형 미술관 및 박물관용 LED 조명 장치는 온 백색광원과 냉 백색광원을 포함하며, 상기 온 백색광원과 냉 백색광원을 중심으로 방사상의 복수 영역을 형성하며, 상기 온 백색광원 및 냉 백색광원은 상호 교차한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의한 색온도 가변형 LED 조명 장치는 온 백색광원과 냉 백색광원을 중심으로부터 형성되어 있는 방사상의 복수의 영역에 교차되도록 배치시킴으로써 온 백색광원과 냉 백색광원이 모듈의 중심으로부터 퍼져 나가게 되므로 자연스러운 조도의 표현 및 미세한 색온도의 구현이 가능하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 PWM(Pulse Width Modulation) 및 블루투스 모듈을 이용하여 LED 모듈의 색온도를 가변적으로 변경할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 색온도 가변형 미술관 및 박물관용 LED 조명 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 LED 조명 장치의 횡단면 구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 LED 조명 장치의 일부를 확대하여 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 색온도 가변형 미술관 및 박물관용 LED 조명 장치의 온 백색광원과 냉 백색광원의 배치를 보여주는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
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 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 색온도 가변형 미술관 및 박물관용 LED 조명 장치는 회로 기판부(110), 다수의 단위 엘이디 광원(120), 마스크부(130), 충진 형광체(140)를 포함한다. 이제, 조명용 엘이디바 장치(100)의 구성하는 각 구성요소를 상세히 설명한다.
회로 기판부(110)는 베이스 기판(111)과, 접착시트(112)와, 회로부(113)를 구비한다. 본 실시예에서는 회로 기판부(110)가 통상적인 MCPCB 구조를 갖는 것으로 설명한다. MCPCB는 금속 기반 기판에 유전체를 형성하고 그 위에 회로 패턴을 형성한 것으로서, COB(Chip on Board) 패키지 기술에서 널리 사용되고 있는 기판이다.
베이스 기판(111)은 알루미늄 기반 기판이다. 본 실시예에서는 베이스 기판(111)은 Al 1085로 이루어지는 것으로 설명한다. 베이스 기판(111)은 얇은 막대 형태로서 직선으로 길게 연장된다.
접착시트(bonding sheet))(112)는 베이스 기판(111) 위에 위치한다. 접착시트(112)는 베이스 기판(111) 위에 회로부(113)를 접착시킨다.
회로부(113)는 접착시트(112)에 의해 베이스 기판(111) 상에 접착되어 형성된다. 회로부(113)는 유전체층(114)과, 제1 배선부(113a)와, 제2 배선부(113b)와, 다수의 제3 배선부(113c)와, 포토솔더레지스트(PSR : Photo solder resist)인쇄층(117)을 구비한다.
유전체층(114)은 접착시트(112) 위에 접착되어서 형성된다. 본 실시예에서는 유전체층(114)이 비티레진(BT resin)으로 이루어지는 것으로 설명한다.
제1 배선부(113a)는 유전체층(114) 상에서 일측에 길게 연장되어서 형성된다. 제1 배선부(113a)는 유전체층(114) 위에 형성되는 구리층(115)과, 구리층(115) 위에 형성된 니켈-은 합금층(116)을 구비한다. 니켈-은 합금층은 도금에 의해 형성될 수 있다.
제2 배선부(113b)는 유전체층(114) 상에서 제1 배선부(113a)의 반대편 타측에 길게 연장되어서 형성된다. 제1 배선부(113a)의 단면구조는 제1 배선부(113a)의 단면구조와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
다수의 제3 배선부(113c)는 유전체층(114) 상에서 제1 배선부(113a)와 제2 배선부(113b)의 사이에 일렬로 정렬되어서 위치한다. 다수의 제3 배선부(113c)는 유전체층(114) 상에 형성되며 그 단면구조는 제1 배선부(113a)의 단면구조와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 각 제3 배선부(113c)는 엘이디칩(LED chip)인 엘이디 광원(120)이 장착되는 칩 패드로서 기능한다.
PSR 인쇄층(117)은 회로부(113) 위에 형성된다. PSR 인쇄층(117)은 다수의 제3 배선부(113c) 전체와, 제1 배선부(113a)에서 다수의 제3 배선부(113c)와 인접하는 부분과, 제2 배선부(113b)에서 다수의 제3 배선부(113c)와 인접하는 부분에는 형성되는 않는다. 그에 따라, 제1 배선부(113a)에는 제1 노출부(113a1)이 형성되고, 제2 배선부(113b)에는 제2 노출부(113b1)가 형성된다. 제1 노출부(113a1)에는 측면 바깥쪽으로 더 확장되어서 노출된 2개의 제1 단자부(1162a, 1162b)가 형성된다. 제2 노출부(113a2)에는 측면 바깥쪽으로 더 확장되어서 노출된 2개의 제2 단자부(1161a, 1161b)가 형성된다.
다수의 단위 엘이디 광원(120)은 베어칩(bare chip) 형태의 엘이디칩 또는 SMD 또는 LAMP 타입이다. 각 엘이디칩(120)은 칩 패드 역할을 하는 다수의 제3 배선부(113c)에 각각 COB 방식으로 실장된다. 베어칩 형태의 엘이디칩(120)이 바로 장착되므로 엘이디바 장치(100)가 비약적으로 소형화되고, 실장효율도 크게 증가한다. 이때, 엘이디칩(120)은 웜(Warm)(120a)과 쿨(cool)(120b)이 교차하여 회로기판부(110)에 실장 된다. 또한, 회로기판부(110)에는 SMD 또는 LAMP 타입의 소자가 더 실장될 수 있다.
또한, 엘이디 광원(120)이 SMD 또는 LAMP 타입의 소자로 형성되는 경우에도, 웜(Warm)(120a)과 쿨(cool)(120b)이 교차하여 회로기판부(110)에 실장 된다.
여기서, 엘이디칩(120)에 인가되는 제어신호는 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 신호이다. 제어신호는 마이크로 컨트롤러를 이용한 PWM 전류제어방식으로 Warm White와 Cool White의 전류 level을 조절하여 다양한 색온도를 구현할 수 있다. 이때, 제어신호는 블루투스 모듈에 의해서 제어될 수 있다.
마스크부(130)는 다수의 엘이디 광원(120)을 둘러싸도록 접착시트(118)에 의해 회로부(113) 위에 고정된다. 마스크부(130)는 내부 영역에는 다수의 엘이디 광원(120)과 제1 노출부(113a1)와, 제2 노출부(113a2)가 외부로 노출된다. 마스크부(130)의 바깥쪽에는 2개의 제1 단자부(1162a, 1162b)를 노출시키는 2개의 제1 노출 홈(132a, 132b)와, 2개의 제2 단자부(1161a, 1161b)를 노출시키는 2개의 제2 노출 홈(131a, 131b)이 마련된다.
충진 형광체(140)는 마스크부(130)의 내부 공간(110a)에 채워진다.
본 발명은 우수한 연색지수를 갖는 멀티 칩 방식의 엘이디바 장치를 제공하기 위하여, 440 내지 475nm 파장대를 갖는 하나 이상의 청색칩; 500 내지 510nm 파장대를 갖는 하나 이상의 청녹색칩; 및 상기 청녹색칩 및 청녹색칩으로 발광하는 빛에 의하여 여기되어 발광하는 형광체(140)를 포함한다. 여기에서 형광체(140)는 적색, 황색 및 녹색빛을 발광하는 적색, 황색 및 녹색 형광체가 혼합된 복합 형광체일 수 있다.
도 4를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 색온도 가변형 미술관 및 박물관용 LED 조명 장치는, 온 백색광원(10)과 냉 백색광원(20)을 포함하며, 온 백색광원(10)과 냉 백색광원(20)은 중심으로부터 형성되어 있는 방사상의 복수의 영역에 서로 교차되도록 배치된다.
종래의 일자형의 패턴으로 구비되어 있는 LED 모듈(1)에 비하여 본 발명의 일 실시예에 따라 중심을 기점으로 방사상의 복수의 영역에 서로 교차되도록 마련되어 있는 복수의 온 백색광원(10)과 냉 백색광원(20)은 광원이 중심으로부터 퍼져나가게 되므로 각각의 온 백색광원(10)과 냉 백색광원(20) 사이에 단절감이 없어 자연스러운 조도 및 미세한 색온도의 구현이 가능하다는 장점이 있다.
아울러, 본 실시예에서는 도시되어 있지 않지만, 온 백색광원(10)과 냉 백색광원(20)은 본 실시예서와 같은 다트판 모양의 방사형뿐만 아니라 거미줄 형상과 같이 복합적인 교차형태가 되도록 배치될 수도 있다.
또한, 상기에서 예를 들어 설명한 것과 같이 온 백색광원(10)은 3,000K, 냉 백색광원(20)은 6,000K의 색온도를 사용하여 온 백색광원(10)만 구동시켰을 경우에는 3,000K가 구현되고, 냉 백색광원(20) 각각 정해진 색온도를 사용할 수도 있으며, 온 백색광원(10)과 냉 백색광원(20)을 모두 구동시키면 중간값인 4,500K를 구동시킬 수 있다. 이와 덧붙여 본 발명의 일 실시예에 따른 색온도 가변형 COB 모듈(100)은 더욱 미세한 색온도를 구현을 위하여 온 백색광원(10)과 냉 백색광원(20)의 색온도를 예를 들어 3,000K ~ 6,000K 사이의 값으로 좀 더 세분화하여 교차시킬 수도 있다.
이상, 본 발명에 따른 색온도 가변형 미술관 및 박물관용 LED 조명 장치는, 종래의 발광 다이오드가 가지는 문제를 해결하여, 미술 및 박물관 조명용 특성을 만족시킬 수 있다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
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. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 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.

Claims (2)

  1. 직선방향으로 길게 연장된 막대 형상의 회로 기판부; 회로 기판부에 장착되어서 일렬로 정렬되는 다수의 단위 엘이디 광원; 회로 기판부 상에 형성되며 상기 다수의 단위 엘이디 광원을 둘러싸는 마스크부; 및 마스크부 내부 공간에 채워진 충진 형광체를 포함하며,
    단위 엘이디 광원은 회로 기판부에 COB(chip on board) 방식으로 실장되는 엘이디칩, SMD 또는 LAMP 타입 중 하나이며, 엘이디칩, SMD 또는 LAMP은 웜(Warm)과 쿨(cool)이 교차하여 실장되며, 엘이디칩, SMD 또는 LAMP에 인가되는 제어신호는 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 신호이며,
    마이크로 컨트롤러를 이용한 상기 PWM 전류제어방식으로 Warm White와 Cool White의 전류 level을 조절하며, 제어신호는 블루투스 모듈에 의해서 제어되는,
    색온도 가변형 미술관 및 박물관용 LED 조명 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED 조명 장치는,
    온 백색광원과 냉 백색광원을 포함하며, 상기 온 백색광원과 냉 백색광원을 중심으로 방사상의 복수 영역을 형성하며, 상기 온 백색광원 및 냉 백색광원은 상호 교차하는,
    색온도 가변형 미술관 및 박물관용 LED 조명 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102018115155A1 (de) 2017-09-01 2019-03-07 Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. Verfahren zum Vorhersagen von Anlagendaten und Vorrichtung, die es verwendet

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DE102018115155A1 (de) 2017-09-01 2019-03-07 Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. Verfahren zum Vorhersagen von Anlagendaten und Vorrichtung, die es verwendet

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