KR20070054825A - Ｌｅｄ를 이용한 조명 장치 - Google Patents

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KR20070054825A
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Abstract

본 발명은 다수의 LED를 이용한 조명 장치로서, 상기 다수의 LED를 내측에 장착하고 외측으로 전원 공급용 접속단자를 구비하여, 상기 조명 장치에 장착되는 하나 이상의 LED 모듈; 상기 LED에서 발생하는 광을 굴절시키는 확산 가이드부; 및 상기 확산 가이드부를 외측에서 둘러싸도록 형성되어 상기 LED 모듈과 결합하여 백색광을 도출하기 위한 형광커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED를 이용한 조명 장치에 관한 것이다.
LED, 조명 장치, 휘도

Description

ＬＥＤ를 이용한 조명 장치{Lighting Apparatus with light emitting diode}
도 1은 종래의 LED를 이용한 조명장치를 도시한 예시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 LED를 이용한 조명장치를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED를 이용한 조명장치를 도시한 사시도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10: 소켓 20: 전원 공급부
31,32,33: LED 기판 34,211,311: LED
40: 벌브 340: 연결주
200,300: 조명장치 212,312: LED 모듈
213,314: 중공 214,315: 확산 가이드부
215,313: 형광커버 216,217,316,317: 접속단자
본 발명은 발광다이오드(LED)를 이용한 조명 장치에 관한 것으로, 특히 기존 조명제품에 탈착 가능하고 발광효율이 높은 발광다이오드(LED)를 이용한 조명장치 에 관한 것이다.
최근 들어 고속화, 디지털화, 소형화로 인한 새로운 디스플레이 장치로 TFT LCD, PDP, EL 등이 개발되어 컴퓨터, LCD TV, PDA, 노트북, 모니터, 휴대폰 등에서 널리 사용되고 있지만, 가장 널리 사용되는 LCD는 자가 발광하는 광원이 없기 때문에 반드시 백라이트 유닛(back-light unit)이라는 광원을 필요로 한다.
이러한 면 광원은 대체로 가는 냉음극관(CCFL)과 같은 형광램프를 사용하여 광원을 구성하고 이를 LCD 전면에 밝고 고른 조도를 얻기 위해서 반사판, 도광판, 확산판, 보호판, 프레임 등으로 구성하는데 이러한 광학 부품들은 매우 정밀한 관계로 전체 LCD 모듈 가격의 20~30% 정도를 차지하고 있다.
최근에는, 고휘도의 백색 발광다이오드(LED:light emitting diode)(이하, LED로 지칭함)가 개발됨에 따라 형광램프(CCFL)를 대체하고 있는데 LED 밝기의 한계로 주로 4”이하 급에만 적용되고 있지만, 형광램프 방식에 비해서 인버터가 필요 없고 전류소비가 적고, 수명이 길다는 장점 때문에 널리 사용되고 있다. 그러나, LED 밝기가 형광램프보다 많이 떨어지기 때문에 이 문제가 해결되기까지는 4”이상의 LCD에 적용하는 데는 한계가 있는 실정이다.
즉, LED의 발광 효율을 높이기 위하여 질화물 반도체 계열의 청색 및 녹색 LED와 InGaAlP를 이용한 적색 및 호박색 LED 등이 개발되었지만, 형광램프처럼 일반 조명으로 사용하기 위해서는 대체로 100 루멘(lumen) 이상이 되어야 하는데, 현재 상용화된 백색 LED 칩 하나에서 나오는 광속(luminous flux)은 20mA에서 1.5~2 루멘 정도로 조명으로 사용하기 위해서는 50개 정도가 필요하기 때문에 많은 장점 이 있음에도 아직 형광램프와 같은 조명기구를 대체하지 못하고 있다.
또한, 종래의 LED를 이용한 조명기구에는 도 1에 도시된 바와 같이 통상의 나사산 형태의 소켓과 전구 형태로 이루어진 벌브로 형성된 전구를 예로 들 수 있고, 이 전구는 벌브(40)의 하단부와 소켓(10) 사이에 외부의 상용전원을 입력받아 PWM방식으로 전류를 공급하는 전원 공급부(20), 전원 공급부(20)의 상부에 육각형 형태로 다수의 LED(34)를 구비한 다층의 LED기판(31,32,33), 다층의 LED기판(31,32,33)에 전원을 공급하고 고정 지지하는 연결주(340) 등으로 이루어지는 것이다. 따라서, 고품질의 백색광을 얻기 위한 최소 형태로 최대의 LED를 배치할 수 있는 육각형 구조로 빛의 3원색인 적색, 녹색, 청색 LED를 이용하여 LED모듈을 형성하고 이를 다층으로 적층하여 형성된 전구와 이에 적합한 전원을 공급할 수 있는 전원 공급회로가 내장된 LED모듈을 적층 형성한 전구를 제공한다는 장점을 가지지만, 발열에 의한 수명이 떨어진다는 문제점은 개선되지 않고 있음이 현실이다.
따라서, 재료 기술 만으로는 LED 칩에서 낼 수 있는 광량은 한계가 있을 수 밖에 없으며, 16x16 도트 매트릭스 LED 모듈처럼 256개의 LED 칩을 사용하여 면 광원을 구성하는 것은 충분한 광량을 제공하지만 가격이 비싸져 경쟁력이 없기 때문에 새로운 개념의 LED를 이용한 면 광원 기술이 만들어져야 한다.
특히, LCD TV 등이 40”이상으로 대형화되면서 기존의 형광램프를 수십 개 사용하여 백라이트 유닛을 제작하지만, 형광램프가 가늘고 길어지면서 더 높은 고전압을 요구하게 되고, 램프 조립시 많은 부품을 수반하며 이로 인해 광 특성 조절이 어려워져 냉음극관(CCFL)을 사용하는 데도 발열 등의 문제가 발생하고 있다. 최 근에는 플라즈마 방전을 직접 활용하는 PDP를 이용하여 평면 광원을 연구하고 있지만 구동전압이 높고 두께가 두꺼워 상용화하는데 어려움을 겪고 있다.
본 발명은 LED를 이용하여 기존의 조명장치에 탈착되는 LED 조명 장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 휘도를 개선한 면 광원 장치로 이용되는 LED 조명 장치를 제공하는 데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다수의 LED를 이용한 조명 장치로서, 상기 다수의 LED를 내측에 장착하고 외측으로 전원 공급용 접속단자를 구비하여, 상기 조명 장치에 장착되는 하나 이상의 LED 모듈; 상기 LED에서 발생하는 광을 굴절시키는 확산 가이드부; 및 상기 확산 가이드부를 외측에서 둘러싸도록 형성되어 상기 LED 모듈과 결합하여 백색광을 도출하기 위한 형광커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED를 이용한 조명 장치에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 LED를 이용한 조명장치를 도시한 사시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 LED를 이용한 조명장치(200)는 기존의 형광등 기구에 탈착될 수 있는 구조로 이루어지고, 다수의 LED(211)를 구비한 LED 모듈(212), 통상적인 형광등 콘센트에 접속되도록 LED 모듈(212)에 구비된 접속단자(216,217), 다양한 형태의 요홈이 형성되어 LED(211)에서 조사되는 빛을 굴절하여 확산시키는 원통형의 확산 가이드부(214), 및 확산 가이드부(214)를 외측에서 에워싸고 형광체가 내부에 코팅된 원통형의 형광커버(215)로 구성된다.
LED 모듈(212)은 UV를 발광하는 다수의 LED(211)를 모듈 개념으로 구성한 것이고 집중 조명을 할 수 있도록 다수의 LED(211)가 배열되어 있고, 외측으로 기존의 형광등 콘덴서에 접속되는 접속단자(216,217)가 구비된다. LED(211) 배열 구성 형태는 패키징 구성형태뿐만 아니라 COB(Chip On Board) 형태로 구성될 수 있다. 또한, 부가적으로 적색, 녹색, 청색, 및 황색 등의 필요 파장으로 발광하는 LED가 추가되어 구성될 수 있다.
확산 가이드부(214)는 재질이 다수의 LED(211)에서 발생하는 빛을 굴절시킬 수 있는 PMMA(poly methyl methcrylate) 등으로 이루어지고 직경이 약 3~8cm 인 원통형으로, 외측 길이방향의 중간 부분에는 조밀한 간격으로 V자형 요홈이 원주방향으로 형성되어 LED(211)에서 조사되는 빛이 굴절되는 구조로 형성된다. 여기서, 확산 가이드부(214)는 V자형 요홈이 원주방향으로 형성되거나, 또는 다수의 반구형 요홈이 원주방향 및 길이 방향으로 형성될 수 있다.
형광커버(215)는 중공(213) 측면에 백색광 형광체를 도포한 유리 또는 플라스틱 재질의 중공 원통형으로, 확산 가이드부(214)가 형광커버(215)의 중공(213) 내에 삽입되고 LED 모듈(212)이 형광커버(215)의 양측 단부에 결합하여 장착된다.
이와 같이 구성된 조명장치(200)는 LED(211)에서 발생한 광이 확산 가이드부(214)의 V자형 요홈을 통하여 굴절되어 외부로 조사되고, 확산 가이드부(214)의 V자형 요홈의 깊이와 간격에 따라서 외부로 도출되는 광의 양과 효율의 차이를 갖게 된다. 구체적으로, LED(211)에서 확산 가이드부(214)로 들어가는 광의 초기 입사부분은 많은 양의 광이 입사하기 때문에 초기 입사부분에서는 V자형 요홈 간의 간격이 크며, 중간 부분에는 상대적으로 광의 양이 적어지므로 V자형 요홈 간의 간격을 조밀하게 형성하여 외부로 굴절되는 광의 비중을 높이는 구성으로 이루어진다.
또한, 형광커버(215)의 내측 면에는 확산 가이드부(214)에서 도출되는 광을 백색광으로 변환시켜줄 수 있는 백색광 형광체가 코팅되어 형성되므로, 확산 가이드부(214)에서 균일하게 도출된 광이 형광 커버(215)를 거쳐서 진행할 때 비로소 백색광으로 외부로 도출된다.
본 발명의 일실시예에 따른 LED 모듈을 이용한 조명장치(200)가 기존의 형광등 기구에 탈착되는 일직선의 형태를 가지지만, 여기에 한정되지 않고 확산 가이드부(214)와 형광커버(215)가 소정 형태, 예를 들어 원형 또는 반원형으로 구부러져 이용될 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예로서 예를 들어, LCD의 백라이트 광원 또는 일반 면 광원으로 사용될 수 있는 조명장치를 설명한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED를 이용한 조명장치를 도시한 사시도로서, LED 모듈을 이용한 조명장치(300)는 다수의 LED(311)를 구비한 LED 모듈(312), 외부 전원에 접속되고 LED 모듈(312)에 연결된 접속단자(316,317), 소정 형 태의 요홈이 형성되어 다수의 LED(311)에서 조사되는 광을 굴절하여 확산시키는 판형의 확산 가이드부(315), 및 확산 가이드부(315)를 외측에서 에워싸고 형광체가 내부에 코팅된 직사각형 단면의 형광커버(313)로 구성된다.
LED 모듈(312)은 UV를 발광하는 다수의 LED(311)를 일직선으로 구성한 모듈이고, 도 2의 접속단자(216,217)와 동일하게 외측으로 전원을 공급하기 위한 접속단자(316,317)가 구비된다.
확산 가이드부(315)는 재질이 다수의 LED(311)에서 발생하는 광을 굴절시킬 수 있는 PMMA 등으로 이루어지고 두께가 약 0.5~3cm 인 사각판형으로, LED 모듈(312)의 길이 방향으로 V자형 요홈이 형성되어 LED(311)에서 조사되는 빛이 굴절되는 구조로 형성된다. 여기서, 다수의 V자형 요홈은 확산 가이드부(214)의 중간 부분에 조밀한 간격으로 형성된다.
형광커버(313)는 확산 가이드부(315)가 삽입되는 중공(314)의 일 측면에 백색광 형광체가 코팅된 유리 또는 플라스틱 재질의 직사각형 단면의 평판형으로, 확산 가이드부(315)가 형광커버(313)의 중공(314) 내에 삽입되고 LED 모듈(312)이 형광커버(313)의 양측 단부에 결합하여 장착된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 조명장치(300)는 접속단자(316,317)를 통해 공급된 전원에 의해 LED(311)에서 발생한 광이 확산 가이드부(315)의 V자형 요홈을 통하여 굴절되어 외부로 조사되고, 확산 가이드부(315)의 V자형 요홈의 깊이와 간격에 따라서 외부로 도출되는 광의 양과 효율의 차이를 갖게 된다.
구체적으로, 도 2에 도시된 확산 가이드부(214)와 같이 LED(311)에서 확산 가이드부(315)로 들어가는 광의 초기 입사부분은 많은 양의 광이 입사하기 때문에 초기 입사부분에서는 V자형 요홈 간의 간격이 크며, 중앙 부분에는 상대적으로 광의 양이 적어지므로 V자형 요홈 간의 간격을 조밀하게 형성하여 외부로 굴절되는 광의 비중을 높이는 구성으로 이루어진다.
또한, 형광커버(313)의 내측, 즉 중공(314)의 내측 일면 또는 모든 내측 면에는 확산 가이드부(315)에서 도출되는 광을 백색광으로 변환시켜줄 수 있는 백색광 형광체가 코팅되어 형성되므로, 확산 가이드부(315)에서 균일하게 도출된 광이 형광 커버(315)를 거쳐서 진행할 때 비로소 백색광으로 외부로 도출된다.
종래의 LED는 작은 광전자 소자에 형광물질을 바르기 때문에 형광 효율에 한계가 있지만, 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명장치(300)에서와 같이 다수의 LED 위에 형광체를 코팅한 면을 구비하고 LED에서 나오는 광량들을 넓게 산란시켜 형광 효율을 높이도록 구성하면, 형광램프와 같이 일반 조명으로도 사용될 수 있거나 또는 빛의 휘도와 시야각을 개선하기 위해 확산 판과 프리즘 판을 추가하면 LCD 등의 백라이트 유닛으로도 사용할 수 있다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다.
또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위내에서 다양한 실시가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
상기한 바와 같이 본 발명은 LED 모듈을 이용하여 기존의 조명장치에 탈착되어 형광등을 대신하여 광원으로 이용가능한 LED 조명 장치를 제공할 수 있다.
본 발명은 휘도를 개선한 면광원 장치로 이용되는 LED 조명 장치를 제공하여 LCD 등의 백라이트 유닛으로 사용가능한 면광원 장치를 제공할 수 있다.

Claims (7)

  1. 다수의 LED를 이용한 조명 장치로서,
    상기 다수의 LED를 내측에 장착하고 외측으로 전원 공급용 접속단자를 구비하여, 상기 조명 장치에 장착되는 하나 이상의 LED 모듈;
    상기 LED에서 발생하는 광을 굴절시키는 확산 가이드부; 및
    상기 확산 가이드부를 외측에서 둘러싸도록 형성되어 상기 LED 모듈과 결합하여 백색광을 도출하기 위한 형광커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED를 이용한 조명 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 확산 가이드부는 투광성 재질로 이루어진 원통형의 부재로서,
    일직선 형태 또는 원형으로 구부러진 형태 중 선택된 어느 하나의 형태로 형성되고, 상기 LED에서 발생하는 광을 굴절시키기 위해서 다수의 기설정된 형태의 요홈이 상기 원통형의 길이를 따라 원주방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 LED를 이용한 조명 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 확산 가이드부는 투광성 재질로 이루어진 평판형의 부재로서,
    상기 LED에서 발생하는 광을 굴절시키기 위해서 다수의 기설정된 형태의 요 홈이 상기 평판형의 길이방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 LED를 이용한 조명 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 확산 가이드부의 재질은 PMMA(poly methyl methcrylate)인 것을 특징으로 하는 LED를 이용한 조명 장치.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 기설정된 형태의 요홈은 V자형 요홈 또는 반구형의 요홈중 어느 하나의 형태이며, 상기 확산 가이드부 중간부분에 구비된 상기 요홈 사이의 간격이 상기 LED 모듈 쪽의 요홈 사이의 간격보다 좁은 것을 특징으로 하는 LED를 이용한 조명 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 확산 가이드부는 상기 LED 모듈 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 LED를 이용한 조명 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 형광커버는 유리 또는 플라스틱 재질로 형성되고, 백색광을 도출하기 위해 내측 면에 형광체가 도포된 것을 특징으로 하는 LED를 이용한 조명 장치.
KR1020050112830A 2005-11-24 2005-11-24 Ｌｅｄ를 이용한 조명 장치 KR20070054825A (ko)

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