KR101045837B1 - Ｌｅｄ 램프용 광굴절 광학부 및 이를 이용한 ｌｅｄ 램프전구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LED를 이용한 전구에 관한 것으로, LED 램프, LED용 기판, 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 전구 베이스부; 상기 전구 베이스부에 접합되고 상기 LED 램프를 외측으로부터 감싸는 유리 벌브부; 상기 LED 램프의 상방으로 설치되고, 상기 LED 램프로부터 출사된 광을 굴절 및 전반사하도록 형성된 광굴절 광학부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

필라멘트, 백열전구, LED, 굴절, 전반사

Description

ＬＥＤ 램프용 광굴절 광학부 및 이를 이용한 ＬＥＤ 램프 전구{LIGHT REFLECTION MEMBER FOR LED LAMP AND LIGHT SORCE WIHT THE SAME}

본 발명은 LED를 이용한 전구에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 후방 조광이 가능하도록 빛의 전반사 및 굴절을 이용한 벌브형 LED 램프 전구에 관한 것이다.

종래 필라멘트를 이용한 백열전구가 알려져 있다. 일반적으로 백열전구는 진공의 유리구 안에 필라멘트선을 넣고 전원을 인가하면 필라멘트선이 고온으로 가열되면서 온도 복사에 의해 빛이 얻어지는 광원인데, 고온에서는 필라멘트가 가늘어져 증발하게 되므로 유리구안에 아르곤과 질소의 혼합 가스를 넣어 증발 작용을 억제시켜 전구의 수명을 연장하고 있다.

통상의 백열등은 자연광에 가까운 빛을 발하여 눈의 피로감을 덜어줄 수 있고 소켓에 용이하게 착탈가능하여 형광등과 함께 오랜 시간동안 널리 사용되고 있 는 조명등 중 하나이지만 대부분의 에너지가 열로 방출되고 일부 에너지만이 빛으로 전화되는 등의 열효율이 극히 낮고, 필라멘트 자체의 수명이 짧기 때문에 장시간 사용할 수 없어 내구성에 단점이 있었다.

최근 들어 전력소모를 낮추고 조도를 높이면서 장시간 사용할 수 있는 내구성이 좋은 전구로서, LED를 광원으로서 사용하려는 시도가 있어 왔다. LED(light emitting diode:발광 다이오드)는 반도체에 전압을 가할 때 발생되는 발광 현상을 이용한 광원으로서, 지난 수년간 기술 발전으로 조명용으로 사용할 수 있을 정도로 밝기가 개선되었으며, 기존 백열전구에 비해 전력 소모량이 극히 적고 수명이 길기 때문에 일반 전구용으로 그 사용이 확산되고 있는 추세이다.

그러나, 기존의 백열등을 대체하기 위한 LED 램프를 채용한 광원의 경우 빛의 직진성으로 인해 LED 램프의 전방 방향으로만 빛이 조사되기 때문에, 종래의 백열전구와 달리 LED 램프의 후방으로는 빛이 조사되지 않아 조광이 부자연스럽다는 문제점이 있었고, 결과적으로 사용자는 이런 문제점으로 인해 LED 램프 전구를 백열전구를 대신하여 사용하기 꺼려하는 경향이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존의 백열 전구용 소켓에 삽입하여 사용할 수 있고, 후방으로의 빛의 조사가 가능한 벌브형 LED 램프용 광굴절 광학부 및 이를 이용한 LED 램프 전구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제1 양태에 따fms벌브형 LED 램프 전구는, LED 램프, LED용 기판, 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 전구 베이스부; 상기 전구 베이스부에 접합되고 상기 LED 램프를 외측으로부터 감싸는 유리 벌브부; 상기 LED 램프의 상방으로 설치되고, 상기 LED 램프로부터 출사된 광을 굴절 및 전반사하도록 형성된 광굴절 광학부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 광굴절 광학부는 종방향을 따라 길죽한 형상으로 이루어지고, 복수개의 립부가 적층된 몸통부와, 상기 LED 램프의 결합 돌기부와 결합되는 투명재질의 결합부를 포함하고, 상기 결합부의 상단은 상기 보호부의 형상에 대응하여 오목한 형태로 이루어지고, 상기 결합부의 하단에는 홈부가 형성되어 있으며, 상기 홈부는 상기 절단부와 함께 에어홀을 형성한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 벌브형 LED 램프 전구는, 백열전구에 비해 사용기간이 길고, 또한 전력 소비가 작으면서, 종래의 백열 전구용 소켓에 삽입되어 사용할 수 있을 뿐만 아니라, LED 램프의 후방으로 빛의 조사가 가능하여 조명은 물론 인테리어 목적 등 다양한 용도에 활용될 수 있다.

이하, 본 명세서에 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다. 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위함이며, 본 발명이 이하의 실시예로 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LED 램프 전구를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 램프 전구(10)는 벌브부(100), 광굴절 광학부(200), 및 전구베이스부(300)로 이루어진다.

상기 벌브부(100)는 유리 등의 재질로 이루어지며, 소켓부(305)의 상단부 끝단 내측으로 결합된다. 또한 상기 실시예에서 벌브부(100)는 구형인 것으로 도시되었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 타원형, 원통형 등과 같이 조명 목적이나 인테리어 목적등에 따라 이의 형상의 것이 사용될 수 있으며, 투명, 불투명 또는 특정 색깔로 채색되어 사용될 수도 있다.

본 실시예에서는 일반적으로 사용되는 백열등을 대체할 목적으로, 상기 벌브부(100)는 내면에 불산 또는 백색 박막 도장으로 표면 처리를 실시하여 불투명하게 함으로써 사용시 눈부심 등을 방지하도록 되어 있다.

전구베이스부(200)의 상단에는 LED 램프가 설치되기 위한 기판(203)이 탑재된다. 상기 기판위에 LED 램프(201)에는 LED 램프(201)를 외부로부터 보호하기 위해 LED 램프(201)를 감싸면 반구형으로 형성된 보호부(202)가 형성된다. 보호부는 투명한 재질로 이루어지며, 실리콘, 아크릴 등으로 형성될 수 있다.

전구베이스부(200)는 또한 그 외주면에 나선형으로 형성된 제1 전극부(205a)와 전구베이스부(200)의 하단에 제1 전극부(205a)와 절연 물체를 매개로 하여 형성된 제2 전극부(205b)로 이루어진 전극부(205)를 포함한다. 이 전극부들은 전구 소켓의 전극에 각각 접촉하여 통전가능한 E26규격을 베이스로 하여 형성되며, 통상적으로 황동이나 알루미늄 등을 이용하여 형성된다.

본 발명에 따른 광굴절 광학부(300)에 대해 도 2의 (a)를 참조하여 설명한다. 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 광굴절 광학부(300)는 종방향을 따라 길죽한 형상으로 형성된다.

광굴절 광학부(300)는 몸통부(301)와 LED 램프와의 결합을 위한 결합부(302) 를 포함한다.

몸통부(301)는 LED 램프로부터 출사된 광의 전반사 및 굴절 효율을 높이기 위해 투명한 아크릴로 만들어진 삿갓형상의 립(笠)부(301a)가 일정간격(d)을 두고 복수개 적층된 형태로 이루어진다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 립부(301a)의 윗면의 지름(r)보다 아랫면의 지름(r')이 긴 형태로 이루어져 광굴절 및 광 전반사 등이 용이하게 일어날 수 있도록 형성된다.

구체적으로, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이 립부(301a)는 광축(X)에 수직한 수평면과의 경사각(θ)이 0보다 작은 각도로 이루어져 LED 램프로부터 10도 이상의 각도를 가지는 광에 대해 임계각을 넘지 않도록 구성되는 것이 바람직하다.

더욱 바람직하게, 상기 립부(301a)는 광축(X)에 수직한 수평면과의 경사각(θ)이 0보다 작고 -45도 보다 큰 각도로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 광굴절 광학부(300)는 광축(X)에 수직한 수평면으로부터 램프를 향해 깊이(h)를 갖는 오목한 오목면으로 형성되어 LED로부터 10도 미만의 각도를 가지는 광을 확산하도록 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 몸통부(301)의 재질은 LED 램프로부터 출사되는 광의 효율적인 굴절 및 전반사를 위해 투명 아크릴 재료로 형성되어 있지만, 다른 물질이 아크릴을 대체하여 사용될 수도 있다.

광굴절 광학부(300)의 결합부(302) 역시 LED 램프(201)로부터의 출사광을 상기 몸통부(301)로 최대한 손실을 작게 전달하기 위해 투명한 재질로 이루어지며, 반구 형상의 LED 보호부(202)와의 결합을 위해 그 상단부가 상기 LED 보호부의 형상에 대응하여 상측으로 오목하게 형성된다.

또한, 결합부(302)의 하단의 외주면의 마주보는 위치에는 2개의 홈부가 더 형성되어 후술하는 결합 돌기부(204)와의 결합시 LED로부터의 열을 홈부를 통해 배출할 수 있도록 구성된다.

광굴절 광학부(300)와 LED 램프(201)와의 결합 구조에 대해 도 2의 (a) 내지 (b)를 참조하여 설명한다.

전술한 바와 같이, 광굴절 광학부(300)의 하단의 결합부(302)는 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, LED 보호부(202)의 외측에 형성된 결합 돌기부(204)의 내측으로 삽입되어 끼워진다. 물론, 광굴절 광학부(300)의 하단의 결합부(302)는 결합 돌기부(204)의 외측으로 삽입되어 끼워지도록 구성될 수도 있다.

도 2의 (c)에 도시된 바와 같이 결합 돌기부(204)는 광굴절 광학부의 결합부(302)에 형성된 홈부(302a)에 대응하는 위치에 형성된 절단부(204b)를 포함한다. 따라서, 결합부(302)와 결합돌기부(204)가 결합하더라도 홈부(302a)와 절단부(204b) 사이에 에어홀이 형성되어 LED로부터 발생되는 열이 발산될 수 있을 뿐만 아니라 LED 다리부가 이 에어홀을 통해 외부로 연결되기 때문에 광굴절 광학부(300)를 결합돌기부(204)에 결합하더라도 기판 상면을 지나는 LED 다리부와의 간섭이 방지될 수 있다.

또한, 상기 LED 보호부(202)의 외주를 둘러싼 결합 돌기부(204)의 재질은 상기 결합부(302)와 동일한 투명한 아크릴 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명에 따른 광굴절 광학부를 채용한 LED 램프 전구에서의 일부 광의 굴절을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 3에 도시한 바와 같이, LED 램프(201)로부터 출사된 일부의 광무리(L)는 투명 보호부(202)와 투명 결합부(302)를 지나 몸통부(301)로 진입하게 된다. 몸통부(301)의 립부(301a)로 광무리가 경로 L을 따라 입사하게 되면, 광무리 중 립부(301a)로의 입사각에 따라 일부의 광무리는 립부(301)에서 굴절되어 경로 L1을 따라 광경로가 변경된다.

한편, 몸통부(301)의 립부(301a)로 입사된 광무리(L) 중 립부(301a)로의 입사각도에 따라 다른 일부의 광무리는 경로 L2를 따라 광경로가 변경되게 된다.

경로 L2를 따른 광무리는 지점 P2에서의 매질에 대한 굴절 한계 각도(임계각도) 이내에 있는 광무리는 경로 L3을 향해 굴절되는 반면, 지점 P2에서 매질에 대한 굴절 한계 각도(임계각도)를 넘어선 광무리는 경로 L4를 향해 전반사되게 되어, LED 램프의 후방으로 빛이 조사되는 것이 가능하다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 게시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 벌브형 LED 램프 전구를 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 벌브형 LED 램프 전구에서 광굴절 광학부와 LED 램프와의 결합관계를 개략적으로 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 벌브형 LED 램프 전구에서 광의 굴절 및 전반사를 나타낸 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100: 벌브부 200: 전구 베이스부

300: 광굴절 광학부 301: 몸체부

302: 결합부 302a: 홈부

Claims (13)

1. LED 램프, LED용 기판, 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 전구 베이스부;

   상기 전구 베이스부에 접합되고 상기 LED 램프를 외측으로부터 감싸는 유리 벌브부;

   상기 LED 램프의 상방으로 설치되고, 상기 LED 램프로부터 출사된 광을 굴절 및 전반사하도록 형성된 광굴절 광학부를 포함하고,

   상기 광굴절 광학부는, 종방향을 따라 길죽한 원통형상으로 이루어지고, 복수개의 립부가 적층된 몸통부와, 상기 LED 램프의 결합 돌기부와 결합되는 투명재질의 결합부를 포함하고,

   상기 LED로부터 출사된 광은 상기 광굴절 광학부를 통과함에 따라 광굴절 광학부로의 입사 각도에 따라 광굴절되고, 광굴절된 광 중 상기 립부의 굴절 임계 각도를 초과한 광이 상기 립부에 의해 LED 하방으로 전반사되는 것을 특징으로 하는 벌브형 LED 램프 전구.
2. 제1항에 있어서,

   상기 전구 베이스부는, 상기 LED 램프를 보호하기 위해 상기 LED 램프를 감싸며 형성된 투명재질로 만들어진 반구 형상의 보호부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벌브형 LED 램프 전구.
3. 제2항에 있어서,

   상기 전구 베이스부는, 상기 보호부의 외측으로 돌출하여 형성된 결합돌기부를 더 포함하고, 상기 결합돌기부에는 절단부가 형성된 것을 특징으로 하는 벌브형 LED 램프 전구.
4. 제3항에 있어서,

   상기 광굴절 광학부의 몸통부의 상단은 LED 램프의 광축으로부터 10도 이내의 광을 굴절시키도록 하방으로 오목한 형태의 오목면을 갖고, 상기 결합부의 하단은 상기 보호부의 형상에 대응하여 상방으로 볼록한 형태로 이루어지고, 상기 결합부의 하단에는 홈부가 형성되어 있으며, 상기 홈부는 상기 절단부와 함께 에어홀을 형성하는 것을 특징으로 하는 벌브형 LED 램프 전구.
5. 삭제
6. 제4항에 있어서,

   상기 광굴절 광학부는 아크릴로 이루어진 것을 특징으로 하는 벌브형 LED 램프 전구.
7. 제6항에 있어서,

   상기 복수의 립부는 각각 일정 간격을 두고 형성된 것을 특징으로 하는 벌브형 LED 램프 전구.
8. 제4항에 있어서,

   상기 립부는 LED 램프의 광축에 수직한 수평면과의 경사각도가 -45도 보다 크고 0도 보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 벌브형 LED 램프 전구.
9. 벌브형 LED 전구의 상방에 설치되어 LED로부터 출사된 광을 굴절 및 전반사하도록 형성된 광굴절 광학부로서,

   상기 광굴절 광학부는, 종방향을 따라 길죽한 원통형상으로 이루어지고, 복수개의 립부가 적층된 투명재질의 몸통부와, 상기 LED 램프와의 결합을 위한 투명재질의 결합부를 포함하고,

   상기 LED로부터 출사된 광은 상기 광굴절 광학부를 통과함에 따라 광굴절 광학부로의 입사 각도에 따라 광굴절되고, 광굴절된 광 중 상기 립부의 굴절 임계 각도를 초과한 광이 상기 립부에 의해 LED 하방으로 전반사되고,

   상기 몸통부의 상단은 LED 램프의 광축으로부터 10도 이내의 광을 굴절시키도록 하방으로 오목한 형태의 오목면을 갖고, 상기 결합부의 하단은 LED가 결합부의 하단에 위치되도록 상방으로 볼록한 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 벌브형 LED 램프용 광굴절 광학부.
10. 삭제
11. 제9항에 있어서,

    상기 광굴절 광학부는 아크릴로 이루어진 것을 특징으로 하는 벌브형 LED 램프용 광굴절 광학부.
12. 제11항에 있어서,

    상기 복수의 립부는 각각 일정 간격을 두고 형성된 것을 특징으로 하는 벌브형 LED 램프용 광굴절 광학부.
13. 제9항에 있어서,

    상기 립부는 LED 램프의 광축에 수직한 수평면과의 경사각도가 -45도 보다 크고 0도 보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 벌브형 LED 램프용 광굴절 광학부.

Images