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KR20180119538A - 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명 및 형광체 인쇄형 조명 - Google Patents

형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명 및 형광체 인쇄형 조명 Download PDF

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KR20180119538A
KR20180119538A KR1020180122332A KR20180122332A KR20180119538A KR 20180119538 A KR20180119538 A KR 20180119538A KR 1020180122332 A KR1020180122332 A KR 1020180122332A KR 20180122332 A KR20180122332 A KR 20180122332A KR 20180119538 A KR20180119538 A KR 20180119538A
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KR
South Korea
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phosphor
printed
reflector
fluorescent
led package
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KR1020180122332A
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Inventor
김복덕
Original Assignee
주식회사 소룩스
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Publication date
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Abstract

본 발명은 형광체 인쇄형 반사판, 형광체 인쇄형 조명, 그리고, 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, LED 패키지에서 조사된 광원에 대한 반사판에 인쇄된 형광체를 활용하여 연색성을 개선하도록 하기 위한 형광체 인쇄형 반사판, 형광체 인쇄형 조명, 그리고, 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명에 관한 것이다.

Description

형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명 및 형광체 인쇄형 조명{lighting apparatus based on fluorescent printed reflector and lighting apparatus based on printing fluorescent}
본 발명은 형광체 인쇄형 조명, 그리고, 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, LED 패키지에서 조사된 광원에 대해 반사판에 인쇄된 형광체를 활용하여 연색성을 개선하도록 하기 위한 형광체 인쇄형 조명, 그리고, 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명에 관한 것이다.
각종 조명장치의 광원으로 LED(발광 다이오드) 소자가 각광을 받고 있으며, 이러한 LED 소자는 백열등, 형광등과 같은 기존의 조명장치의 광원에 비하여 발열량과 소비전력이 적고, 내구성이 우수하며, 수명이 길다는 장점이 있다.
또한, LED 조명등은 형광등과 같은 수은이나 방전용 가스를 사용하지 않으므로 환경오염 문제를 유발시키지 않는 장점들도 있는데, 이 같은 LED 소자는 적절한 전원공급과 방열수단을 제공할 경우에는 약 10만 시간 이상을 사용할 수 있다.
이와 같이, 다른 광원에 비하여 상대적으로 긴 수명을 갖기 때문에 형광등을 대체하여 각종 조명등의 광원으로 널리 사용되고 있으며, 평판 조명뿐만 아니라, 최근에는 어두운 실내에 직접 조사되는 조명등은 물론, 조명에 의한 실내장식 효과를 높이기 위하여 조명등을 구성하는 내측면에 별도의 도광판을 매개로 간접적으로 빛을 조사시킬 수 있도록 하기 위한 조명등 장치인 엣지 조명 등이 개발되어 사용되고 있다.
대한민국 특허출원 출원번호 제10-2014-0122190호 "조명 장치(LIGHTTING DEVICE)"
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, LED 패키지에서 조사된 광원에 대한 반사판에 인쇄된 형광체를 활용하여 연색성을 개선하도록 하기 위한 형광체 인쇄형 반사판, 형광체 인쇄형 조명, 그리고, 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 형광체 인쇄형 반사판의 도트 오염 현상 방지를 위한 형광체 인쇄형 반사판, 형광체 인쇄형 조명, 그리고, 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 평판 조명 및 엣지 조명에 선택적으로 부착가능한 프레임 구조를 제공할 뿐만 아니라, 조명의 직접 광원에 의한 눈부심이 덜하면서도 연색성을 개선시킬 뿐만 아니라, 반사 효율을 향상시키도록 하기 위한 형광체 인쇄형 반사판, 형광체 인쇄형 조명, 그리고, 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명을 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명은, 복수의 LED 패키지(160u)로 형성되는 LED 패키지 어레이부(160); 및 베이스 플레이트(110)의 전면과 도광판(130)의 후면 사이에 적층되어 형성되며, 도광판(130)의 측부로 입사되는 LED 패키지 어레이부(160)의 광원이 도광판(130) 내부에서 광원의 굴절에 의해 도광판(130) 후면으로 향하는 광원을 반사시며, 일부 영역에 N(행)×M(열)(N, M은 2 이상으로 서로 같거나 다른 자연수)의 격자 구조로 인쇄되는 형광체 도트(120a)가 인쇄된 형광체 인쇄형 반사판(120); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 형광체 도트(120a)는, 적색인 것을 특징으로 한다.
또한, 각 형광체 도트(120a)는, LED 패키지 어레이부(160)를 형성하는 LED 패키지(160u)의 개수와 동일한 열의 개수로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 형광체 도트(120a)는, 평면상에서 원형, 삼각, 사각, 다각형 형상 중 하나로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명은, 평판 조명으로 형성되어 각 LED 패키지(160u)의 LED 베어칩(162)과, 형광체 인쇄형 반사판(120)의 형광체 도트(120a)까지의 길이가 동일한 경우, 형광체 인쇄형 반사판(120)의 형광체 도트(120a)가 정배열로 동일한 직경을 갖도록 인쇄되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명은, 엣지 조명으로 형성되어 LED 패키지(160u)의 LED 베어칩(162)과, 형광체 인쇄형 반사판(120)의 형광체 도트(120a)까지의 길이가 서로 다른 경우에는 광체 인쇄형 반사판(120)의 형광체 도트(120a)가 정배열로 동일한 직경을 갖도록 인쇄되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명은, 엣지 조명으로 형성되어 LED 패키지(160u)의 LED 베어칩(162)과, 형광체 인쇄형 반사판(120)의 적색(R) 형광체 도트(120a)까지의 길이가 N(행)의 위치에 따라 차이가 나는 경우, 1열부터 M열까지에 위치한 M개의 형광체 도트(120a)의 직경이 각 행에 따른 길이 차이값에 비례하게 인쇄되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명은, 엣지 조명으로 형성되어 LED 패키지(160u)의 LED 베어칩(162)과, 형광체 인쇄형 반사판(120)의 적색(R) 형광체 도트(120a)까지의 길이가 N(행)의 위치에 따라 차이가 나는 경우, 1열부터 M열까지에 위치한 M개의 형광체 도트(120a)의 직경이 1행부터 N행 중 중간에 해당하는 하나 또는 두 개의 행(중간 행, K행)을 중심으로 양측으로 갈수록 점차적으로 직경이 길이에 비례하여 작아지게 인쇄되는 것을 특징으로 한다.
또한, 형광체 인쇄형 반사판(120)은, 형광체 도트(120a)로 제 1 형 형광체 인쇄면(120b-1), 그리고 제 2 형 형광체 인쇄면(120b-2)에 해당하는 다른 밀도와 두께를 갖도록 상부가 인쇄되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 1 형 형광체 인쇄면(120b-1)은, 제 2 형 형광체 인쇄면(120b-2)에 비해 형광체 밀도가 작거나 얇은 두께로 도포되며, LED 패키지(160u)의 직하방이 아닌 영역에 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 실시예에 따른 형광체 인쇄형 조명은, 복수의 LED 패키지(160u)로 형성되는 LED 패키지 어레이부(160); 및 베이스 플레이트(110), 반사판(120), 도광판(130), 확산판(140)이 차례로 적층되어 형성되는 경우, 도광판(130)의 측부로 입사되는 LED 패키지 어레이부(160)의 광원이 도광판(130) 내부에서 광원의 굴절에 의해 도광판(130) 후면으로 향하는 광원을 반사시며, 일부 영역에 N(행)×M(열)(N, M은 2 이상으로 서로 같거나 다른 자연수)의 격자 구조로 인쇄되어 반사판(120), 도광판(130), 확산판(140) 중 적어도 하나 이상에 형광체가 인쇄되어 형성되는 형광체 도트; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 형광체 인쇄형 반사판, 형광체 인쇄형 조명, 그리고, 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명은, LED 패키지에서 조사된 광원에 대한 반사판에 인쇄된 형광체를 활용하여 연색성을 개선할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 형광체 인쇄형 반사판, 형광체 인쇄형 조명, 그리고, 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명은, 형광체 인쇄형 반사판의 도트 오염 현상 방지 효과를 제공한다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 형광체 인쇄형 반사판, 형광체 인쇄형 조명, 그리고, 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명은, 평판 조명 및 엣지 조명에 선택적으로 부착가능한 프레임 구조를 제공할 뿐만 아니라, 조명의 직접 광원에 의한 눈부심이 덜하면서도 연색성을 개선시킬 뿐만 아니라, 반사 효율을 향상시키는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명(100)을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명(100) 중 조명 본체 모듈(100a)의 구성요소를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명(100)이 평판 조명으로 형성된 경우의 조명 본체 모듈(100a)의 단면을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명(100)이 엣지 조명인 경우 측부 프레임(150), LED 패키지 어레이부(160) 간의 체결 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명(100)의 단면도로 형광체 인쇄형 반사판(120)에 인쇄되는 형광체 도트(120a)의 다양한 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명(100)의 단면도로 형광체 인쇄형 반사판(120)에 인쇄되는 형광체 도트(120a)를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명(100) 중 LED 패키지 어레이부(160)에서 LED 패키지(160u)의 구조를 설명하기 위한 횡단면도이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명(100)인 평판 조명인 경우의 구분된 형광체 인쇄면에 대한 구조를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석 되어야하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
한편, 본 발명은 복수의 LED 패키지(160u)로 형성되는 LED 패키지 어레이부(160); 및 베이스 플레이트(110), 반사판(120), 도광판(130), 확산판(140)이 차례로 적층되어 형성되는 경우, 도광판(130)의 측부로 입사되는 LED 패키지 어레이부(160)의 광원이 도광판(130) 내부에서 광원의 굴절에 의해 도광판(130) 후면으로 향하는 광원을 반사시며, 일부 영역에 N(행)×M(열)(N, M은 2 이상으로 서로 같거나 다른 자연수)의 격자 구조로 인쇄되어 반사판(120), 도광판(130), 확산판(140) 중 적어도 하나 이상에 형광체가 인쇄되어 형성되는 형광체 도트 또는 형광체층; 을 포함함으로써, 반사판(120), 도광판(130), 확산판(140)에 각각 형광체 도트에 의한 연색성을 개선할 수 있으나, 이하에서는 설명의 편의를 위해 반사판(120)을 중심으로 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명(100)을 나타내는 도면이다. 도 2는 도 1의 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명(100) 중 조명 본체 모듈(100a)의 구성요소를 나타내는 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명(100)이 평판 조명으로 형성된 경우의 조명 본체 모듈(100a)의 단면을 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명(100)이 엣지 조명인 경우 측부 프레임(150), LED 패키지 어레이부(160) 간의 체결 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 5 내지 도 7은 본 발명의 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명(100)의 단면도로 형광체 인쇄형 반사판(120)에 인쇄되는 형광체 도트(120a)의 다양한 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명(100)의 단면도로 형광체 인쇄형 반사판(120)에 인쇄되는 형광체 도트(120a)를 설명하기 위한 도면이다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명(100) 중 LED 패키지 어레이부(160)에서 LED 패키지(160u)의 구조를 설명하기 위한 횡단면도이다. 도 10 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명(100)인 평판 조명인 경우의 구분된 형광체 인쇄면에 대한 구조를 설명하기 위한 도면이다.
한편, 이하에서는
복수의 LED 패키지(160u)로 형성되는 LED 패키지 어레이부(160); 및 베이스 플레이트(110), 반사판(120), 도광판(130), 확산판(140)이 차례로 적층되어 형성되는 경우, 도광판(130)의 측부로 입사되는 LED 패키지 어레이부(160)의 광원이 도광판(130) 내부에서 광원의 굴절에 의해 도광판(130) 후면으로 향하는 광원을 반사시며, 일부 영역에 N(행)×M(열)(N, M은 2 이상으로 서로 같거나 다른 자연수)의 격자 구조로 인쇄되어 반사판(120), 도광판(130), 확산판(140) 중 적어도 하나 이상에 형광체가 인쇄되어 형성되는 형광체 도트(120a); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
먼저, 도 1 및 도 3을 참조하면, 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명(100)은 본 발명의 일 실시예로 도 1과 같은 엣지 조명 형태로 형성되거나, 엣지 조명 형태가 아닌 단면이 도 3과 같은 LED 패키지 집합의 배면에 형광체 인쇄형 반사판(120)이 부착되고 전면에 도광판(130) 또는 확산판(140)이 부착되는 구조의 일반적인 평판 조명 등에도 적용될 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해 엣지 조명 형태를 중심으로 평판 조명으로 구성시의 차이점에 대해서도 살펴보도록 한다.
형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명(100)은 베이스 플레이트(110), 형광체 인쇄형 반사판(120), 도광판(130), 확산판(140)으로 형성되는 조명 본체 모듈(100a) 외에 측부 프레임(150), 및 LED 패키지 어레이부(160)를 포함할 수 있고, 연색성의 향상을 위해 테두리형 여기부(170)를 더 포함할 수 있다.
베이스 플레이트(110)는 박막 형태로, 반사판(120)의 후면에 형성되어 반사판(120)의 평탄도를 보정하는 기능을 수행할 수 있으며, 측부 프레임(150)을 구성하는 제 2 측부 프레임(150b)에 얹혀지는 구조로 형성될 수 있다.
형광체 인쇄형 반사판(120)은 베이스 플레이트(110)의 전면과 도광판(130)의 후면 사이에 적층되어 형성됨으로써, 도광판(130)의 측부로 입사되는 LED 패키지 어레이부(160)의 광원이 도광판(130) 내부에서 광원의 굴절에 의해 도광판(130) 후면으로 향하는 광원을 반사시켜 도광판(130) 전면으로 향하도록 하여 후면으로 향하여 소실되는 광원을 최소화하는 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로, 도 3과 같은 엣지 조명 형태가 아닌 LED 패키지 집합의 배면에 형광체 인쇄형 반사판(120)이 부착되고 전면에 도광판(130) 또는 확산판(140)이 부착되는 구조의 일반적인 조명인 경우, 형광체 인쇄형 반사판(120)은 LED 패키지 집합의 광원이 도광판(130) 내부에서 광원의 굴절에 의해 도광판(130) 후면으로 향하는 광원을 다시 도광판(130)을 향하여 반사시켜 도광판(130) 전면으로 향하도록 하는 경우, 형광체 인쇄형 반사판(120)에 의해 반사 효율 향상을 위해 형광체 인쇄형 반사판(120)은 LED 패키지 집합과 이격 거리가 형성되며, 도광판(130)은 LED 패키지 집합의 각 LED 패키지와 밀착되거나 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 한편, 도면에서는 인쇄형 반사판(120)이 LED 패키지의 상면에 배치되어 있지만, 하면에 배치되는 것이 더 바람직할 수 있음은 물론이다.
도광판(130)은 형광체 인쇄형 반사판(120)의 전면과 확산판(140)의 후면 사이에 형성되며, LED 패키지 어레이부(160)의 LED 패키지(160u)와 높이 방향에서 대칭되는 두께로 형성되거나 미리 설정된 오차 범위 내의 높이로 형성됨으로써, 내부에 형성된 인쇄패턴 또는 레이저 패턴(Laser Pattern: LP)에 의해 LED 패키지(160u)로부터 조사된 광원을 굴절시켜, 전면에 형성된 확산판(140)이 위치한 방향으로 조사되도록 하는 기능을 수행할 수 있다. 본 발명의 일 실시예로, 도광판(130)은 광원에 대한 굴절 기능을 제공시 LED 패키지(160u) 자체의 구조에 의해 1차로 여기된 광원이 테두리형 여기부(170)에 의해 2차로 광원이 여기된 상태로 수행하며, 테두리형 여기부(170)에 의한 효과를 제공받지 않기 위해서는 테두리형 여기부(170)와 동일한 형상을 갖는 더미 몸체(dummy body)로 투명의 폴리카보네이트 재질로 형성하여 부착된 상태로 LED 패키지(160u) 자체 구조에 의해 1차 여기된 광원에 대해 광원의 굴절 기능과 함께, 형광체 인쇄형 반사판(120)의 적색(R) 형광체에 의한 기작에 의해 마치 테두리형 여기부(170)와 유사한 연색성 개선 효과를 위한 2차 여기된 광원이 제공되도록 할 수 있다.
확산판(140)은 LED 패키지 어레이부(160)의 LED 패키지(160u)로부터 조사된 직접적으로 2차 여기된 광원이 도광판(130)에 의해 직접 산란되어 나오거나, 형광체 인쇄형 반사판(120)에 의해 굴절되어 형광체 인쇄형 반사판(120)을 통해 2차 여기된 광원이 조사되면, 2차 여기된 광원에 대해 전면으로 균일하게 확산시키는 기능을 수행하기 위해 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명(100)의 가장 전면에 형성될 수 있다.
측부 프레임(150)은 제 1 측부 프레임(150a) 및 제 2 측부 프레임(150b)으로 구분될 수 있으며, 제 1 측부 프레임(150a) 및 제 2 측부 프레임(150b)은 반사판(120), 도광판(130), 확산판(140)을 측면에서 수용하도록 한다.
이러한 구조의 측부 프레임(150)은 LED 패키지 어레이부(160) 및 2차 여기부(170)를 측부에 수용하고, 베이스 플레이트(110), 반사판(120), 도광판(130), 확산판(140)이 순차적으로 적층되어 내부에 수용된 상태에서 도광판(130)의 높이에 LED 패키지 어레이부(160)의 각 LED 패키지(160u)의 높이가 일치하도록 고정하는 기능을 제공할 수 있다.
이러한 구조에 측부 프레임(150)은 LED 패키지 어레이부(160)와, 테두리형 여기부(170) 또는 더미 몸체(dummy body)를 측부에 수용하고, 베이스 플레이트(110), 형광체 인쇄형 반사판(120), 도광판(130), 확산판(140)이 순차적으로 적층되어 내부에 수용된 상태에서 도광판(130)의 높이에 LED 패키지 어레이부(160)의 각 LED 패키지(160u)의 높이가 일치하도록 고정하는 기능을 제공할 수 있다.
동일한 측부 프레임(150)을 엣지 조명과 평판 조명에 호환하여 사용하기 위해서는 엣지 조명의 조명 본체 모듈(100a)의 전체 높이보다 평판 조명의 조명 본체 모듈(100a)의 높이가 상대적으로 짧도록 구조적으로 설계되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 실시예로, 측부 프레임(150)은 LED 패키지 어레이부(160)의 전면으로 여기부 고정단(150a-2)을 고정시키는 경우, 고정된 테두리형 여기부(170)에 의한 적색(R) 또는/및 녹색(G) 형광체에 의한 여기(Excitation) 작용을 통해 각 LED 패키지(160u)에 의해 출력된 광원이 도광판(130)을 통해 조사시 연색지수(Ra)를 75 이상의 고연색성으로 개선하는 역할을 할 수 있는 구조도 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예로, 측부 프레임(150)을 구성하는 제 1 측부 프레임(150a)은 2개로 형성될 수 있으며, 도 1 및 도 7과 같이 각각 LED 패키지 어레이부(160)가 삽입된 형태로 형성되거나, 도 5 및 도 6과 하나의 제 1 측부 프레임(150a)에만 LED 패키지 어레이부(160)를 삽입하는 형태로도 형성될 수 있다.
또한, 제 2 측부 프레임(150b)에도 LED 패키지 어레이부(160) 및 테두리형 여기부(170)를 추가할 수 있으며 이 경우, 제 2 측부 프레임(150b)의 구조상 LED 패키지 어레이부(160) 상부로 테두리형 여기부(170)가 접착층을 갖는 시트로 형성되어 표면의 이형지를 제거한 뒤 LED 패키지 어레이부(160)에 부착될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
LED 패키지 어레이부(160)는 도 9과 같이 복수의 LED 패키지(160u)가 직렬로 연결되어 PCB(160) 상부에 형성되며, 각 LED 패키지(160u)는 LED 베어칩(162), 칩 반사부(163), 형광체층(164)으로 구분되어 형성될 수 있다. 본 발명에서 LED 패키지(160u)의 개수와 간격은 변형되어 적용될 수 있다.
여기서, PCB(160)는 LED 베어칩(162)을 실장할 수 있는 기판이면 어느 것이나 가능하다. PCB(160)는 직선형 플레이트로 이루어질 수 있으며, 칩 반사부(163)는 LED 베어칩(162) 주위를 감싸는 형태로 형성되며, 형광체층(164)은 칩 반사부(163)의 형태에 따라 LED 베어칩(162)으로부터 거리가 멀어질수록 직경이 커지는 도 8과 같은 사각 형상의 충전층으로 형성될 수 있다. 한편, LED 베어칩(162)이 사각이 아닌 원형인 경우 형광체층(164)은 원추 형상으로 형성되거나 LED 베어칩(162)의 형태에 따라 삼각, 그 밖의 다각 형상의 충전층으로 형성할 수 있다.
그리고 칩 반사부(163)는 상술한 형광체 인쇄형 반사판(120)과 동일한 원리로 각도와 형상만 다르게 형성되어 LED 베어칩(162)의 광원의 초기 조사 범위를 제한하기 위해 LED 베어칩(162)이 향하는 광원이 빛의 굴절에 의해 LED 베어칩(162)의 전면을 향하도록 하여 광효율을 증가시키는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 칩 반사부(163)는 LED 베어칩(162)과의 거리가 멀어질수록 직경이 커지는 사각 형상의 음각 형태나 원추, 삼각, 그 밖의 다각형의 음각 형태로 형성될 수 있다.
LED 베어칩(162)은 PCB(160)에 실장되는 청색(B) 발광 LED 칩으로서, 430nm 내지 480nm의 파장을 발광하는 반도체 성분으로 이루어질 수 있다. 다만, LED 베어칩(162)은 다른 컬러광을 출사하는 LED 베어칩이 사용될 수 있으며, 본 발명의 범위가 특정 LED 베어칩으로 제한되는 것은 아니다.
형광체층(164)은 LED 베어칩(162)으로부터 출사된 광원을 1차적으로 여기되도록 한다. 이때, 형광체층(164)은 주로 여기되어 방출되는 파장이 적색(R) 및 녹색(G)인 형광체를 주성분으로 하여 제조될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예는 LED 베어칩(162)이 청색(B)의 광원을 출력하는 경우, 백색광(W)으로의 1차 여기를 위한 형광체층(164)을 구성하는 경우에 해당하지만, LED 베어칩(162)이 녹색(G) 또는 적색(R) 광원을 출력하는 경우 형광체는 각각 청색(B) 및 적색(R)이거나 청색(B) 및 녹색(R)의 형광체를 사용할 수도 있다.
한편, 형광체 인쇄형 반사판(120)은 전체에 형광체가 인쇄되거나 또는 일부에 적색(R) 형광체 도트(120a)가 인쇄되어 형성되며, 도 1 및 도 2와 같이 N(행)×M(열)(N, M은 2 이상으로 서로 같거나 다른 자연수로 도 1 및 도 2에서는 N은 7, M은 6으로 도시) 격자 구조로 N(행)의 개수가 LED 패키지 어레이부(160)를 형성하는 LED 패키지(160u)의 개수와 동일한 개수의 열로 형성될 수 있다. 그리고, 적색(R) 형광체 도트(120a)는 도 1 및 도 2에서는 원형으로 형성되나 삼각, 사각, 그 밖의 다각 형상으로 인쇄될 수 있다.
그리고, 도 3과 같이, 평판 조명으로 형성되어 각 LED 패키지(160u)의 LED 베어칩(162)과, 형광체 인쇄형 반사판(120)의 적색(R) 형광체 도트(120a)까지의 길이가 동일한 경우, 형광체 인쇄형 반사판(120)의 적색(R) 형광체 도트(120a)가 정배열로 동일한 직경을 갖도록 인쇄되는 것이 반사효율이 균일하여 최종적으로 조사되는 광원의 분포가 고르게 된다.
그러나, 도 1, 도 5, 도 6, 도 7와 같은 엣지 조명으로 형성되어 LED 패키지(160u)의 LED 베어칩(162)과, 형광체 인쇄형 반사판(120)의 적색(R) 형광체 도트(120a)까지의 길이가 서로 다른 경우에는 도 5와 같이 형광체 인쇄형 반사판(120)의 적색(R) 형광체 도트(120a)가 정배열로 동일한 직경을 갖도록 인쇄될 수 있으나 이는 광원의 차이에 따라 한 측으로만 반사효율을 높아서 최종적으로 조사되는 광원의 분포가 고르지 못한 한계점이 있다.
이에 따라 본 발명에서는, 도 6 및 도 7과 같이 LED 베어칩(162) 어레이와 적색(R) 형광체 도트(120a)까지의 길이(이하, 길이 차이값)가 N(행)의 위치에 따라 차이가 나는 경우, 1열부터 M열까지에 위치한 M개의 적색(R) 형광체 도트(120a)의 직경을 각 행에 따른 길이 차이값에 비례하게 인쇄하여 형성하는 것이 최종적으로 조사되는 광원의 분포가 고르게 함에 있어서 효율적이다.
즉, 도 5와 같이 하나의 제 1 측부 프레임(150a)에만 LED 패키지 어레이부(160)가 삽입되는 형태에는 M개의 적색(R) 형광체 도트(120a) 집합 각각은 1행부터 N행으로 갈수록 점차적으로 직경이 길어지며, 도 6과 같이 두 개의 제 1 측부 프레임(150a) 모두에 LED 패키지 어레이부(160)가 삽입되는 형태에는 M개의 적색(R) 형광체 도트(120a) 집합 각각은 1행부터 N행 중 중간에 해당하는 하나 또는 두 개의 행(중간 행, K행)을 중심으로 양측으로 갈수록 점차적으로 직경이 길이에 비례하여 작아지게 인쇄하여 형성하는 것이 최종적으로 조사되는 광원의 분포가 고르게 함에 있어서 효율적이다.
또한, 조명에서 형광체가 시간이 지남에 따라 변색되거나, 형광 및 반사 성능이 떨어져서 조사되는 광원의 왜곡 현상 또는 난반사를 유발하는 도트 오염 현상 방지를 위해 형광체 인쇄형 반사판(120)에 있어서, 도 1, 도 2, 도 3, 도 5 내지 도 8과 같은 단일 토트형인 적색(R) 형광체 도트가 아닌 도 10과 같이 제 1 형 형광체 인쇄면(122), 그리고 제 2 형 형광체 인쇄면(121)으로 구분되는 형광체 인쇄 시트(120a)로 형성될 수 있다.
즉, 제 1 형 형광체 인쇄면(122)은 상부에 위치하는 LED 패키지 집합 몸체(160b)의 LED 패키지(160u)에 대한 대응되는 형광체 인쇄형 반사판(120) 상의 위치 지정에 있어서, LED 패키지(160u)의 직하방이 아닌, 즉 상하로 포개지지 않는 위치에 제 2 형 형광체 인쇄면(121)의 적색(R) 형광체의 밀도 보다 작거나 도포 두께를 얇게 형성되는 것이 바람직하다.
제 1 형 형광체 인쇄면(122)과 제 2 형 형광체 인쇄면(121) 상에서 산란 입자들에 해당하는 적색(R) 형광체는 미리 설정된 의의 적합한 농도를 가질 수 있다. 바람직하게는, 제 1 형 형광체 인쇄면(122)에 포함된 제 1 형광체는 베이스수지상에서 1.1 내지 2.2g/cm3의 밀도, 제 2 형 형광체 인쇄면(120b-2)에 포함된 제 2 형광체는 2.5 내지 3.2/cm3의 밀도를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 밀도 분포를 갖는 제 1 형 형광체 인쇄면(122)의 제 1 두께와 제 2 형 형광체 인쇄면(121)의 제 2 두께간의 길이비는 1 : 1.2 내지 1.5를 갖는 실험예의 경우 하기의 표 1과 같은 대조군 1 내지 6에 비해 향상된 적색광 및 색상 균일성, 증가된 휘도, 적은 청색(B) 누설, 그리고 감소된 색온도가 확인되었다.
구분 제 1 형광체 밀도 제 2 형광체 밀도 길이비
실험예 1.1 내지 2.2g/cm3 2.5 내지 3.2/cm3 1 : 1.2 내지 1.5
대조군 1 0.1 내지 1.0/cm3 2.5 내지 3.2/cm3 1 : 1.2 내지 1.5
대조군 2 2.3 내지 3.3/cm3 2.5 내지 3.2/cm3 1 : 1.2 내지 1.5
대조군 3 1.1 내지 2.2g/cm3 0.1 내지 2.4/cm3 1 : 1.2 내지 1.5
대조군 4 1.1 내지 2.2g/cm3 3.3 내지 5.5/cm3 1 : 1.2 내지 1.5
대조군 5 1.1 내지 2.2g/cm3 2.5 내지 3.2/cm3 0.1 내지 0.9 : 1.2 내지 1.5
대조군 6 1.1 내지 2.2g/cm3 2.5 내지 3.2/cm3 1 : 1.6 내지 2.9
이와 같이, 제 1 형 형광체 인쇄면(122)과 제 2 형 형광체 인쇄면(121)의 밀도 또는/및 도포 두께 차이로 인해 형광체 인쇄형 반사판(120) 중 LED 패키지(160u)의 위치와 직하방으로 매칭되는 위치에는 제 2 형 형광체 인쇄면(121)의 영역이 형성되며, 직하방으로 겹치지 않는 위치에는 제 1 형 형광체 인쇄면(122)에 의한 반사면 영역(Ra)이 도 12와 같이 형성된다.
이에 따라, 각 LED 패키지(160u)에 의해 조사된 광원은 제 2 형 형광체 인쇄면(121)에 해당하는 영역에서 반사 효율이 제 1 형 형광체 인쇄면(122)에 비해 향상되면서도 LED 패키지(160u)의 배면에 주로 형성됨으로써, 눈부심이 덜하면서도 연색성을 개선시킬 수 있다.
또한, 제 1 형 형광체 인쇄면(122) 영역은 LED 패키지(160u)에 의해 가려지지 않는 영역을 형성하고, 제 2 형 형광체 인쇄면(121)에 비해 반사 효율이 낮아서 눈부심이 덜하면서도 연색성을 개선하는데, 이는 LED 패키지(160u)의 광원 조사 영역에 제 2 형 형광체 인쇄면(121)의 반사에 의한 광원 조사 확장 영역(Ea)에 의해 육안으로 도트를 거의 식별할 수 없어서 상술한 도트 오염 방지 효과도 함께 제공할 수 있다.
즉, 상술한 형광체 인쇄형 반사판(120)은 LED 패키지(160u)의 광원에 대한 반사에 의한 2차 여기를 통한 연색성 개선을 수행할 수 있는데, 본 발명에서의 연색(color rendering)의 개념에 대해서 살펴보면, 조명광이 물체색의 보임에 미치는 영향을 연색이라고 하며, 광원이 조명된 피사체의 색 재현 충실도를 나타내는 광원의 성질을 연색성이라 한다. 광원이 색에 미치는 효과인 연색성을 평가하는 단위는 연색지수(Ra)로 나타내며 연색지수는 물건의 색이 자연광 아래서 본 경우와 어느 정도 유사한가를 수치로 나타낸 것이다. 연색지수가 100에 가까울수록 연색성이 좋은 것을 의미한다.
본 발명에서 2차 여기를 통한 연색성 개선을 위해 테두리형 여기부(170) 또는 형광체 인쇄형 반사판(120)을 선택적으로 또는 둘 다 적용할 수 있다.
형광체 인쇄형 반사판(120)을 중심으로 보다 구체적으로 살펴보면, LED 패키지 어레이부(160)를 구성하는 각 LED 패키지(160u)의 색변환을 통해 상술한 연색성을 개선하기 위해 적색(R) 형광체를 포함하여 형성되거나, 본 발명의 다른 실시예로 녹색(G) 형광체를 포함하여 형성될 수 있다.
형광체 인쇄형 반사판(120)은 도광판(130)에 의해 굴절되어 입사하는 광원에 대한 2차 여기(Excitation) 작용을 통해 각 LED 패키지(160u)의 형광체층(164)에 의해 1차의 백색(W)으로 여기된 광원이 도광판(130)을 통해 조사시 연색지수(Ra)를 75 이상의 고연색성으로 개선함과 함께, 반사광에 대해서만 적색(R) 형광체를 통해 여기시킴으로써, 등기구가 전체적으로 붉은빛으로 보이는 것을 저감할 수 있다.
그리고 본 발명에서 형광체 인쇄형 반사판(120)은 서로 다른 크기의 색온도 대역을 갖는 복수의 규격으로 제조되어 요구되는 색온도 대역의 규격을 갖도록 선택적으로 장착되며, 각 규격은 베이스수지에 함유되는 형광체의 배합비율에 따라 투과되는 조명광의 색온도값(K) 및 연색지수(Ra)가 정해지게 된다.
그리고 본 발명에서 형광체 인쇄형 반사판(120)의 형광체 도트(120a)는 서로 다른 크기의 색온도 대역을 갖는 복수의 규격으로 제조되어 요구되는 색온도 대역의 규격을 갖도록 선택적으로 장착되며, 각 규격은 베이스수지에 함유되는 형광체의 배합비율에 따라 투과되는 조명광의 색온도값(K) 및 연색지수(Ra)가 정해지게 된다.
여기서, 형광체의 배합비율에 따라 2,700K 대역, 3,000K 대역, 3,500K 대역, 4,000K 대역, 4,500K 대역, 5,000K 대역, 5,700K 대역의 7개 규격으로 구분되고, 2,700K 대역의 규격은 베이스수지 100 중량부에 대해 형광체 0.0015 내지 0.0024 중량부가 혼합되어 성형되며, 형광체는 적색(R) 형광체와 녹색(R) 형광체가 8.5 : 1.5의 중량 비율로 배합되어 2,700K 대역의 색온도와 75이상의 연색지수(Ra)를 구현할 수 있다.
또한, 3,000K 대역의 규격은 베이스수지 100 중량부에 대해 형광체 0.0018 내지 0.0024 중량부가 혼합되어 성형되며, 형광체는 적색(R) 형광체와 녹색(G) 형광체가 8.9 : 1.1의 중량 비율로 배합되어 3,000K 대역의 색온도와 75이상의 연색지수(Ra)를 구현할 수 있다.
또한, 3,500K 대역의 규격은 베이스수지 100 중량부에 대해 형광체 0.0027 내지 0.0030 중량부가 혼합되어 성형되며, 형광체는 적색(R) 형광체와 녹색(G) 형광체가 8.8 : 1.2의 비율로 배합되어 3,500K 대역의 색온도와 75이상의 연색지수(Ra)를 구현할 수 있다.
또한, 4,000K 대역의 규격은 베이스수지 100 중량부에 대해 형광체 0.0018 내지 0.0028 중량부가 혼합되어 성형되되 형광체는 적색(R) 형광체와 녹색(G) 형광체가 7.4 : 2.6의 비율로 배합되어 4,000K 대역의 색온도와 75이상의 연색지수(Ra)를 구현할 수 있다.
또한, 4,500K 대역의 규격은 베이스수지 100 중량부에 대해 형광체 0.0023 내지 0.0030 중량부가 혼합되어 성형되며, 형광체는 적색(R) 형광체와 녹색(G) 형광체가 7.7 : 2.3의 비율로 배합되어 4,500K 대역의 색온도와 75이상의 연색지수(Ra)를 구현할 수 있다.
또한, 5,000K 대역의 규격은 베이스수지 100 중량부에 대해 형광체 0.0030 내지 0.0038 중량부가 혼합되어 성형되며, 형광체는 적색(R) 형광체만을 사용하여 5,000K 대역의 색온도와 75이상의 연색지수(Ra)를 구현할 수 있다.
또한, 5,700K 대역의 규격은 베이스수지 100 중량부에 대해 형광체 0.0029 내지 0.0032 량부가 혼합되어 성형되며, 형광체는 적색(R) 형광체와 녹색(G) 형광체 외에 노랑(Y) 형광체가 7.5 : 1.5 : 1.5의 비율로 배합되어 5,700K 대역의 색온도와 75이상의 연색지수(Ra)를 구현할 수 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100 : 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명
110 : 베이스 플레이트
120 : 형광체 인쇄형 반사판
120a : 형광체 도트
130 : 도광판
140 : 확산판
150 : 측부 프레임
160 : LED 패키지 어레이부
170 : 테두리형 여기부

Claims (11)

  1. 복수의 LED 패키지(160u)로 형성되는 LED 패키지 어레이부(160); 및
    상기 LED 패키지 어레이부(160)의 광원을 반사시키는 반사판(120)을 포함하고,
    상기 반사판(120)은 일부 영역에 N(행)×M(열)(N, M은 2 이상으로 서로 같거나 다른 자연수)의 격자 구조로 인쇄되는 형광체 도트(120a) 또는 형광체 층이 인쇄된 것을 특징으로 하는 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 반사판(120)은 베이스 플레이트(110)의 전면과 도광판(130)의 후면 사이에 적층되어 형성되며, 도광판(130)의 측부로 입사되는 LED 패키지 어레이부(160)의 광원이 도광판(130) 내부에서 광원의 굴절에 의해 도광판(130) 후면으로 향하는 광원을 반사시키는 것을 특징으로 하는 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명.
  3. 청구항 1에 있어서, 각 형광체 도트(120a)는,
    LED 패키지 어레이부(160)를 형성하는 LED 패키지(160u)의 개수와 동일한 열의 개수로 형성되는 것을 특징으로 하는 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명.
  4. 청구항 1에 있어서, 형광체 도트(120a)는,
    평면상에서 원형, 삼각, 사각, 다각형 형상 중 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명.
  5. 청구항 1에 있어서,
    평판 조명으로 형성되어 각 LED 패키지(160u)의 LED 베어칩(162)과, 형광체 인쇄형 반사판(120)의 형광체 도트(120a)까지의 길이가 동일한 경우, 형광체 인쇄형 반사판(120)의 형광체 도트(120a)가 정배열로 동일한 직경을 갖도록 인쇄되는 것을 특징으로 하는 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명.
  6. 청구항 1에 있어서,
    엣지 조명으로 형성되어 LED 패키지(160u)의 LED 베어칩(162)과, 형광체 인쇄형 반사판(120)의 형광체 도트(120a)까지의 길이가 서로 다른 경우에는 광체 인쇄형 반사판(120)의 형광체 도트(120a)가 정배열로 동일한 직경을 갖도록 인쇄되는 것을 특징으로 하는 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명.
  7. 청구항 1에 있어서,
    엣지 조명으로 형성되어 LED 패키지(160u)의 LED 베어칩(162)과, 형광체 인쇄형 반사판(120)의 적색(R) 형광체 도트(120a)까지의 길이가 N(행)의 위치에 따라 차이가 나는 경우, 1열부터 M열까지에 위치한 M개의 형광체 도트(120a)의 직경이 각 행에 따른 길이 차이값에 비례하게 인쇄되는 것을 특징으로 하는 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명.
  8. 청구항 1에 있어서,
    엣지 조명으로 형성되어 LED 패키지(160u)의 LED 베어칩(162)과, 형광체 인쇄형 반사판(120)의 적색(R) 형광체 도트(120a)까지의 길이가 N(행)의 위치에 따라 차이가 나는 경우, 1열부터 M열까지에 위치한 M개의 형광체 도트(120a)의 직경이 1행부터 N행 중 중간에 해당하는 하나 또는 두 개의 행(중간 행, K행)을 중심으로 양측으로 갈수록 점차적으로 직경이 길이에 비례하여 작아지게 인쇄되는 것을 특징으로 하는 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명.
  9. 청구항 1에 있어서, 형광체 인쇄형 반사판(120)은,
    형광체 도트(120a)로 제 1 형 형광체 인쇄면(120b-1), 그리고 제 2 형 형광체 인쇄면(120b-2)에 해당하는 다른 밀도와 두께를 갖도록 상부가 인쇄되는 것을 특징으로 하는 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명.
  10. 청구항 9에 있어서, 제 1 형 형광체 인쇄면(120b-1)은,
    제 2 형 형광체 인쇄면(120b-2)에 비해 형광체 밀도가 작거나 얇은 두께로 도포되며, LED 패키지(160u)의 직하방이 아닌 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 형광체 인쇄형 반사판 기반의 조명.
  11. 복수의 LED 패키지(160u)로 형성되는 LED 패키지 어레이부(160); 및
    베이스 플레이트(110);, 반사판(120);, 도광판(130); 및 확산판(140);이 차례로 적층되어 형성되고,
    도광판(130)의 측부로 입사되는 LED 패키지 어레이부(160)의 광원이 도광판(130) 내부에서 광원의 굴절에 의해 도광판(130) 후면으로 향하는 광원을 반사시며, 일부 영역에 N(행)×M(열)(N, M은 2 이상으로 서로 같거나 다른 자연수)의 격자 구조 또는 연속으로 반사판(120), 도광판(130), 확산판(140) 중 적어도 하나 이상에 형광체가 인쇄되는 것을 특징으로 하는 형광체 인쇄형 조명.
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