KR100991760B1 - 발광 다이오드를 이용한 조명 장치 - Google Patents
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Abstract
LED를 사용한 조명장치가 개시된다. 개시된 조명 장치는 기준면에 대해 각각 다른 경사각으로 기울어진 복수의 경사면을 가지는 몸체부; 상기 복수의 경사면에 각각 마련된 광원장착기판; 상기 광원장착기판에 결합되어 광을 조사하는 것으로, LED 칩을 구비하는 복수의 광원 유닛;을 포함하며, 상기 기준면과 나란한 일면에서의 조도가 균일하도록 상기 복수의 광원 유닛의 배열 개수가 정해지는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 발광 다이오드(Light emitting diode: 이하 “LED"라 한다)를 이용한 조명장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수직면 및 측면에서의 조명광 세기와 양이 조절되어 바닥면에서의 조도 균일성이 개선된 가로등에 관한 것이다.
LED는 GaAs, AlGaN, AlGaAs등의 화합물 반도체를 이용하여 발광원을 구성함으로써 다양한 색의 빛을 발생시키는 반도체 발광소자로서, 고수명, 에너지 절약, 친환경 등의 우수성을 가지고 있어 다양한 분야에서 조명용 광원으로 각광받고 있다.
최근, LED를 이용한 조명 장치가 개발되고 있으며, 예를 들어, 가로등이나 보안등에 LED를 적용하는 기술이 시도되고 있다.
가로등은 교통의 안전을 위해 차도에 설치되며, 이와 유사한 보안등의 경우 거리조명을 위해 보도에 설치한 조명을 말한다. 일반적으로 가로등이나 보안등 등은 주로 메탈이나 나트륨 램프, 수은등을 광원으로 사용하고 있으나, 밝기에 비해 에너지 소비가 크며, 수명이 짧아 시간 경과에 따라 광량이 급격하게 저하된다는 단점이 있다. 특히, 수은가스를 이용하고 있어 폐기시 환경오염의 원인으로 작용하는 문제점이 있다.
LED는 여타의 광원에 비해 효율이 우수하며 친환경적인 광원으로 상기한 문제점을 해결하기에 적합하나, LED의 특징인 직진성에 의해, 수직면의 조도가 측면 조도에 비해 상당히 높다는 것아 가로등이나 보안등에 적용시 어려움이 되고 있다.
기존 광원의 경우 전면 발광이므로 반사갓의 설계가 배광 특성을 결정하는 중요한 요소가 되지만, LED 광원 적용시에는 반사갓의 의미가 없어지므로 LED 광을 배광 특성에 맞게 분산시키는, 즉 반사갓과 동일 기능을 수행할 수 있는 구조물 및 LED 배열구조에 대한 개발이 필요하다.
본 발명은 상술한 필요성에 따라 안출된 것으로, LED 가로등이 비추는 바닥면에서의 조도가 균일하게 나올 수 있도록 배광 특성이 개선된 조명장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상 상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치는 기준면에 대해 각각 다른 경사각으로 기울어진 복수의 경사면을 가지는 몸체부; 상기 복수의 경사면에 각각 마련된 광원장착기판; 상기 광원장착기판에 결합되어 광을 조사하는 것으로, LED 칩을 구비하는 복수의 광원 유닛;을 포함하며, 상기 기준면과 나란한 일면에서의 조도가 균일하도록 상기 복수의 광원 유닛의 배열 개수가 정해지는 것을 특징으로 한다.
상기 경사면의 경사각에 따라 상기 경사면 위에 배열되는 광원 유닛의 개수가 다르게 형성될 수 있다.
상기 경사면이 경사각이 클수록 상기 경사면 위에 배열되는 광원 유닛의 개수가 많게 형성될 수 있다.
상기 경사면의 경사각 범위는 5˚ 에서 70˚ 사이가 될 수 있다.
상기 광원 유닛으로부터 출사되는 광의 지향각 범위는 120˚ 보다 작은 것을 특징으로 하는 조명장치.
상기 광원장착기판은 열전도테잎을 이용하여 상기 경사면에 접합될 수 있다.
상기 광원 유닛은,
베이스; 상기 베이스 위에 마련된 LED 칩; 상기 LED 칩을 둘러싸며 상기 LED칩을 보호하기 위해 마련된 것으로, 렌즈의 역할을 수행하도록 형상이 정해진 충진부재;를 포함하여 형성될 수 있다.
상기 광원 유닛은, 베이스; 상기 베이스 위에 마련된 LED칩; 상기 LED 칩을 둘러싸며 상기 LED칩을 보호하기 위해 마련된 충진부재; 상기 충진부재와 마주하게 배치된 집광 렌즈;를 포함하여 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 조명장치는 LED를 사용함으로써 고수명, 에너지 절약, 친환경 등의 우수성에 의해 경제적, 환경적 측면에서 이점을 가진다.
또한, 수직면과 측면쪽을 향하는 조명광의 세기와 양이 조절된 구조로서, 조명되는 바닥면에서 균일한 조도를 형성하는 가로등으로 활용될 수 있다.
또한, 광원장착기판을 경사각 별로 나누어 설치하고 있으므로, 광원의 부분적인 교체가 가능해 유지보수가 용이하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 조명장치의 개략적인 구조를 보이는 도면이며, 도 1의 조명장치의 몸체부 구조를 보이는 도면이다.
도면들을 참조하면, 본 발명의 조명장치(100)는 복수의 경사면(120a)을 가지는 몸체부(120), 복수의 경사면에 각각 마련된 광원장착기판(130), 상기 광원장착기판에 결합되어 광을 조사하는 복수의 광원 유닛(140)을 포함한다.
몸체부(120)를 이루는 복수의 경사면들은 기준면(S)에 대해 각각 다른 경사각을 가지며, 예를 들어, 몸체부(120)는 원통면 또는 다면체 통과 같은 형상을 가질 수 있다. 도시된 경사면의 개수는 예시적인 것이며, 배광패턴을 조절하기에 적절한 범위에서 그 개수가 정해질 수 있다. 서로 다른 경사각을 갖는 경사면의 개수는 세 개 이상으로 하는 것이 좋다. 도면에서, 경사면(120a, 120b, 120c, 120d)은 기준면(S)과 이루는 각이 각각 a,b,c,d이며, a<b<c<d인 관계를 만족한다. 경사면들의 경사각은 예를 들어, 5˚ 에서 70˚ 사이의 범위를 가질 수 있다.
복수의 경사면 위에는 각각 광원장착기판(130)이 마련되고, 광원장착기판(130) 상에 광을 조사하는 복수의 광원유닛(140)이 결합된다.
상기 각각의 경사면 위에 위치하는 복수의 광원유닛(140)은 상기 기준면과 나란한 일면에서의 조도가 균일하도록 그 개수가 정해진다. 이를 위하여, 광원유닛(140)이 위치한 경사면의 경사각에 따라 그 경사면 위에 위치하는 광원유닛(140)의 개수는 다르게 형성될 수 있으며, 예를 들어, 광원유닛(140)이 놓인 경사면의 경사각이 클수록 광원유닛(140)의 개수가 많아진다. 도면에서는 경사면(120a,120b,120c)들의 경사각이 a<b<c인 관계를 만족하고, 상기 경사면에 각각 마련된 광원유닛(140)의 개수를 Na,Nb,Nc라 하면, Na>Nb>Nc를 만족하고 있다.
이와 같은 구성은, 조명장치가 예를 들어, 가로등으로 응용될 때, 가로등이 비추는 바닥면에서의 조도가 균일하게 형성되도록 하기 위한 것이다. 즉, 가로등의 수직 하부에 위치하는 바닥면을 향하는 광량을 이에 비해 상대적으로 거리가 먼 측면 쪽의 바닥면을 향하는 광량보다 적게 형성하여, 조명장치의 수직면 및 측면쪽으로 향하는 조명광의 세기와 양을 조절하고 있다. 이에 의해 바닥면에서의 조도를 가능한 균일하게 형성하는 것이다. 이와 같이 조명광의 세기와 양을 조절함에 있어서, 각각의 광원유닛으로부터 출사되는 광의 지향각 범위는 120˚ 보다 작게 형성하는 것이 좋으며, 이를 위해 본 발명의 조명장치에 채용되는 광원유닛은 렌즈부를 구비하게 된다.
도 3은 본 발명의 조명장치에 채용되는 광원유닛(140)의 실시예를 보인다. 광원유닛(140)은 LED 칩(144)과 LED칩(144)에서 발광되는 광을 모으는 렌즈부를 포함한다. 예를 들어, 광원유닛(140)은 베이스(142)와 베이스(142) 위에 마련된 LED 칩(144)과, LED 칩(144)을 둘러싸며 LED칩(144)을 보호하기 위해 마련되고 렌즈부의 역할을 하도록 구성된 충진부재(146)를 포함한다. 렌즈부를 이루는 충진부재(146)는 렌즈의 역할을 하도록 재질과 형상이 정해지며, 예를 들어, 굴절률이 1보다 큰 투명부재로서, 에폭시 수지, 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 아크릴 수지, 실리콘 수지 등이 사용될 수 있다. 또한, 도시된 충진부재(146)의 형상은 구면으로 도시되었지만 이는 예시적인 것이며, 적절한 지향각 특성을 갖도록 형상이 정해질 수 있다.
도 4는 본 발명의 조명장치에 채용되는 광원유닛(140’)의 다른 실시예를 보인다. 광원유닛(140’)은 LED 칩(144)과 LED칩(144)에서 발광되는 광을 모으는 렌즈부를 포함한다. 광원유닛(140’)은 예를 들어, 베이스(142), 베이스(142) 위에 마련된 LED 칩(144), LED 칩(144)을 둘러싸며 상기 LED칩(144)을 보호하기 위해 마련된 충진부재(147), 충진부재(147)와 마주하게 배치된 집광 렌즈(149)를 포함한다. 충진부재(147)로는 실리콘이나 에폭시 재질이 채용될 수 있다. 도시된 집광렌즈(149)의 형상은 예시적인 것이며, 적절한 지향각 특성을 갖도록 형상이 정해질 수 있다.
상술한 광원유닛(140,140’)의 실시예와 달리, 렌즈부를 구비하지 않는 경우의 일반적인 지향특성은 대략 120˚ 정도로서, 이러한 경우는 기존 가로등의 배광패턴과 유사한 배광패턴을 얻기 어렵다.
도 5는 본 발명의 조명장치에 채용되는 광원장착기판(130)의 실시예를 보인다. 광원장착기판(130)은 전기, 기구적 연결 측면에서 가로등의 유지보수에 유리한 측면에서 설계되었다. 기판과 기판 또는 기판과 회로부를 전기적 연결하는 커넥터(135)를 구비하여 설치 및 유지보수가 용이해지도록 한다. 기구적 연결에 있어서, 몸체부(120)의 경사면과 광원장착기판(130) 사이에 스크류(Screw)(137)를 체결해 유지보수를 용이하게 하였다. 또한, 상기 경사면에 광원장착기판(108)을 연결시 두 기구 사이의 미세한 공기층을 없애고 열전도를 높여 열방출 효과를 극대화하기 위해 열전도 테잎(133)을 사용하고 있다.
도 6은 기존 가로등의 배광패턴을 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 의한 조명장치의 배광패턴을 나타낸 도면이며, 도 8은 일반적인 LED 가로등의 배광패턴을 나타낸 도면이다.
도면들을 참조하면, 도 7의 본 발명의 실시예에 의한 조명장치의 배광패턴은 도 6의 기존 가로등의 배광패턴과 유사하게 나타난다. 또한, 본 발명의 실시예에 의한 조명장치의 배광패턴은 도 8의 일반적인 LED 가로등, 즉, LED를 평면상에 배열한 구조의 가로등의 경우 수직 아래 부분에 빛이 집중되는 배광특성을 보이는 것과 차이가 있으며, 개선된 배광특성을 나타냄을 알 수 있다.
이러한 본원 발명인 LED를 이용한 조명장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 조명장치의 개략적인 구조를 보이는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 조명장치의 몸체부의 구조를 보이는 도면이다.
도 3은 본 발명의 조명장치에 채용되는 광원유닛의 실시예를 보이는 도면이다.
도 4는 본 발명의 조명장치에 채용되는 광원유닛의 다른 실시예를 보이는 도면이다.
도 5은 본 발명의 조명장치에 채용되는 광원장착기판의 실시예를 보인다.
도 6은 기존 가로등의 배광 패턴을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 조명장치의 배광 패턴을 나타낸 도면이다.
도 8는 일반적인 LED 가로등의 배광 패턴을 나타낸 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100...조명장치 120...몸체부
120a,120b,120c...경사면 130...광원장착기판
133...열전도테잎 135...커넥터
137...스크류 142...베이스
144...LED 칩 146,147...충진부재
149...집광렌즈 140,140'...광원유닛
Claims (8)
- 기준면에 대해 각각 다른 경사각으로 기울어진 복수의 경사면을 가지는 몸체부;상기 복수의 경사면에 각각 마련된 광원장착기판;상기 광원장착기판에 결합되어 광을 조사하는 것으로, LED 칩을 구비하는 복수의 광원 유닛;을 포함하며,상기 몸체부는, 상기 복수의 경사면이 인접한 순서대로, 상기 복수의 경사면의 경사각이 점점 작아지거나 또는 점점 커지는 형상을 포함하며,상기 기준면과 나란한 일면에서의 조도가 균일하도록, 상기 경사면의 경사각이 커질수록 상기 경사면 위에 배열되는 광원 유닛의 개수가 많아지는 것을 특징으로 하는 조명장치.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,상기 경사면의 경사각 범위는 5˚ 에서 70˚ 사이인 것을 특징으로 하는 조 명장치.
- 제1항에 있어서,상기 광원 유닛으로부터 출사되는 광의 지향각 범위는 120˚ 보다 작고 0˚보다 큰 것을 특징으로 하는 조명장치.
- 제1항에 있어서,상기 광원장착기판은 열전도테잎을 이용하여 상기 경사면에 접합되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
- 제1항, 제4항, 제5항, 제6항 중 어느 한 항에 있어서,상기 광원 유닛은,베이스;상기 베이스 위에 마련된 LED 칩;상기 LED 칩을 둘러싸며 상기 LED칩을 보호하기 위해 마련된 것으로, 굴절률이 1보다 큰 투명부재로 이루어진 충진부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
- 제1항, 제4항, 제5항, 제6항 중 어느 한 항에 있어서,상기 광원 유닛은,베이스;상기 베이스 위에 마련된 LED칩;상기 LED 칩을 둘러싸며 상기 LED칩을 보호하기 위해 마련된 충진부재;상기 충진부재와 마주하게 배치된 집광 렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
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