KR101126313B1

KR101126313B1 - 편향된 조사구조를 지닌 엘이디 조명

Info

Publication number: KR101126313B1
Application number: KR1020110105145A
Authority: KR
Inventors: 이봉주; 이경태; 신경준; 성대군
Original assignee: 인타스(주); 이봉주; 이경태; 신경준
Priority date: 2011-10-14
Filing date: 2011-10-14
Publication date: 2012-03-22

Abstract

본 발명은 장방형영역(11)의 적어도 일측 코너에 수평상태로 설치되어 장방형영역(11)에 집중적으로 조사하는 조명등(15)에 있어서: 상기 조명등(15)에 수평으로 설치되는 LED램프(22); 상기 장방형영역(11)의 4변부를 벗어나서 조사되지 않도록 LED램프(22)의 하방향으로 절곡구조의 반사면(31)(32)(33)(34)을 구비하는 내부리플렉터(30); 및 상기 LED램프(22)와 내부리플렉터(30)를 감싸도록 축방향으로 절단된 실린더형의 내면(41)을 구비하고, 내면(41)을 통과한 빛을 장방형영역(11) 내에 균일하게 산포하도록 자유곡면과 비구면의 외면(45)을 구비하는 렌즈(25);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 횡단보도를 비롯한 장방형의 설정영역에 집중적으로 조명하여 눈부심을 방지하면서 점광원의 특성을 배제한 균일한 조도의 배광상태를 유지하는 효과가 있다.

Description

편향된 조사구조를 지닌 엘이디 조명{LED lighting having deflection construction}

본 발명은 편향된 조사구조를 지닌 LED 조명에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 횡단보도를 비롯한 장방형의 설정영역에 집중적으로 조명하여 눈부심을 방지하면서 점광원의 특성을 배제한 균일한 조도의 배광상태를 유지하기 위한 편향된 조사구조를 지닌 LED 조명에 관한 것이다.

LED 조명은 장 수명, 무 수은, 저 전력의 친환경 조명으로서 주요 선진국에서 차세대 핵심산업 중의 하나로 선정되는 동시에 국내에서는 공공기관을 필두로 하여 민간부문으로 확산되고 있다. 이러한 추세에 따라 근래에 조명 업계에서는 다양한 용도에 맞추어 LED 조명의 배광을 조절하려는 시도가 이어지고 있다. 이와 관련하여 한국 등록특허공보 제0927868호의 "LED 램프가 적용된 횡단보도용 조명등, 한국 등록특허공보 제1062839호의 "넓고 균일한 배광을 가지는 LED 조명"등의 선행특허가 알려져 있다.

한국 등록특허공보 제0927868호는 기둥(10)과, 분할된 영역이 각각 가상으로 분할되는 횡단보도상의 각 영역을 향하도록 형성되어 상기 기둥에 설치되는 조명지지판과, 상기 조명지지판에 설치되고 횡단보도를 비추는 복수의 LED램프를 포함하고, 상기 조명지지판은, 상기 기둥에 고정되는 백플레이트와, 가상으로 분할된 횡단보도상의 각각의 영역을 향하도록 배치되고, 상기 백플레이트의 전면에 각각 각도조절 가능하도록 서로 인접하게 설치되는 복수의 램프설치패널을 포함하는 구성을 제안한다. 이에 따라, 횡단보도의 일부영역으로 조명이 집중되거나, 횡단보도상의 일 영역에서 음영이 발생하지 않도록 하는 효과를 기대한다.

한국 등록특허공보 제1062839호는 광을 방출하는 복수의 LED가 실장되는 PCB, PCB의 LED가 실장된 면에 대향되고, 소정의 각이 형성되어 LED에서 출사되는 광을 소정의 각에 상응하는 서로 다른 주 배광 방향으로 확산시키는 평판형의 투광부, PCB를 지지하는 PCB 지지부, LED에 전원을 공급하는 전원 공급 수단을 포함하는 구성을 제안한다. 이에 따라, 넓은 영역을 균일하게 조사할 수 있으므로, 가정, 사무실과 같은 실내뿐만 아니라 실외에서 종래의 조명을 대체하여 사용될 수 있는 효과를 기대한다.

그러나, 전자의 선행특허에 의하면 LED의 점광원 특성을 그대로 드러내어 횡단보도와 같은 정해진 영역에서 균일한 조도의 배광을 이루기 미흡하고 후자의 선행특허에 의하면 조사 영역을 넓게 확산함을 요지로 하므로 횡단보도에 적용시 정해진 영역 외에서 불필요한 눈부심을 초래한다.

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 횡단보도를 비롯한 장방형의 설정영역에 집중적으로 조명하여 눈부심을 방지하면서 점광원의 특성을 배제한 균일한 조도의 배광상태를 유지하기 위한 편향된 조사구조를 지닌 LED 조명를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 장방형영역의 적어도 일측 코너에 수평상태로 설치되어 장방형영역에 빛을 조사하는 조명등에 있어서: 상기 조명등에 수평으로 설치되는 LED램프; 상기 장방형영역에 빛을 진행하도록 LED램프의 하방향으로 설치되고, 4개의 반사면을 4각형으로 연결하여 구성되는 내부리플렉터; 및 상기 LED램프와 내부리플렉터를 감싸도록 반원통형으로 형성된 실린더형의 내면을 구비하고, 내면을 통과한 빛을 장방형영역 내에 균일하게 산포하도록 자유곡면과 비구면으로 형성된 외면을 구비하는 렌즈;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 LED램프는 발광칩을 복렬로 배치한 멀티어레이 구조로서 조명등에 외부리플렉터를 개재하여 복수로 설치되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 렌즈의 실린더형 내면은 그 중심선을 외면의 중심선에 대하여 편심되도록 형성한 것을 특징으로 한다.

삭제

또, 본 발명에 따르면 상기 렌즈의 실린더형 내면은 일단에서 타단에 이르면서 반경과 폭이 변화되도록 구배를 지니는 반원통형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 횡단보도를 비롯한 장방형의 설정영역에 집중적으로 조명하여 눈부심을 방지하면서 점광원의 특성을 배제한 균일한 조도의 배광상태를 유지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 LED 조명의 설치상태를 나타내는 모식도
도 2는 본 발명에 따른 LED 조명의 배광을 비교하여 나타내는 도표
도 3은 본 발명에 따른 LED 조명등의 요부를 분해하여 나타내는 사시도
도 4는 본 발명에 따른 내부리플렉터를 4측면과 함께 나타내는 구성도
도 5는 본 발명에 따른 렌즈의 세부 구성을 나타내는 3면도
도 6은 본 발명에 따른 조명의 편향작용을 나타내는 모식도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 장방형영역(11)의 적어도 일측 코너에 수평상태로 설치되어 장방형영역(11)에 빛을 조사하는 조명등(15)에 관련된다. 장방형영역(11)은 횡단보도를 의미하는 것이지만 터널안이나 기타 특수한 용도에도 적용될 수 있다. 통상적으로 횡단보도용 조명등(15)은 지주(13) 상에 수평으로 설치되는 것이 좋다. 조명등(15)이 지면과 경사각을 이루면 횡단보도의 일부만 국부적으로 밝아지고 불필요하게 확산되어 주행 또는 대기중인 운전자, 심하면 부근에 거주하는 주민들의 시선에 빛이 도달하여 눈부심을 초래한다.

도 2(a)는 종래의 일반적인 조명등에 의한 배광 상태이고 도 2(b)는 본 발명의 조명등(15)에 의한 배광 상태이다. 본 발명의 경우 지주(13)가 세워진 좌표 (0, 0)의 원점을 기준으로 넓은 영역에서 상대적으로 고른 조도를 유지하고 있음을 알 수 있다. 도 2(a)의 경우 조명등이 수평이 아닌 경사를 이루고 있기 때문에 불필요한 영역에서 눈부심을 초래한다.

이때, 본 발명을 횡단보도에 적용하는 상기한 장방형영역(11)은 2개의 장변부(11a)(11c)와 2개의 단변부(11b)(11d)를 포함한다. 장변부(11a)(11c)는 횡단보도(정지선 포함)와 차도를 구분하는 경계선을 의미하고, 단변부(11b)(11d)는 횡단보도와 보도를 구분하는 경계선을 의미한다. 조명등(15)은 장방형영역(11)의 일측 코너 또는 대각선 방향의 코너 2개소에 설치되어 장방형영역(11)을 조사한다.

본 발명에 따르면 상기 조명등(15)에 LED램프(22)가 수평으로 설치되는 구조이다. LED램프(22)는 발광칩(다이오드를)을 탑재한 것으로서 점광원을 이루는 특성이 있으므로 횡단보도의 코너에 설치되어 장방형영역(11)을 조사하기 위한 조명등(15)에 있어서 빛의 편향을 유도해야 한다.

이때, 상기 LED램프(22)는 발광칩을 복렬로 배치한 멀티어레이 구조로서 조명등(15)에 외부리플렉터(35)를 개재하여 복수로 설치되는 것이 좋다. 장방형영역(11)의 조사를 위하여 LED램프(22)는 12개의 발광칩(다이오드)을 지닌 어레이를 1~4열로 배치하여 총 12~48개 발광칩을 지닌 LED모듈(20)로 구성한다. 그리고 이와 같은 LED모듈(20)은 하나의 조명등(15)에 2~10개의 범위로 배치한다. 왕복 4차선의 도로를 기준으로 할 때 장방형영역(11)의 대각선 코너 2지점에 각각 4.5m의 높이로 조명등(15)을 설치한다면 각 조명등(15)에 6개의 LED모듈(20)을 설치하여 전체적으로 78~100W 범위를 유지할 수 있다. 외부리플렉터(35)는 완만한 경사를 지닌 반사면과 급한 경사를 지닌 반사면을 파형으로 연결한 구조를 지니며 다수의 LED모듈(20)의 빛을 장방형영역(11)으로 보낸다.

한편, 도 3에서, LED모듈(20)은 케이스(21), LED램프(22), 내부리플렉터(30), 렌즈(25)를 주요 구성으로 한다. 케이스(21)와 렌즈(25) 사이에는 패킹(27)이 개재되고, 케이스(21)에 주요 구성품을 적층한 후에 밴드(28)로 결속한다. 이와 같은 LED모듈(20) 및 후술하는 내부리플렉터(30)의 구성은 본 출원인에 의한 특허출원(번호 제2011-58121호)에서 상세하게 밝히고 있다.

또, 본 발명에 따르면 4개의 반사면(31)(32)(33)(34)을 4각형으로 연결하여 구성되는 내부리플렉터(30)가 상기 장방형영역(11)에 빛을 진행하도록 LED램프(22)의 하방향으로 설치된다. 내부리플렉터(30)는 제1반사면(31), 제2반사면(32), 제3반사면(33), 제4반사면(34)이 절곡되면서 이어져 마치 상하면이 개방된 상자형을 이루고 LED램프(22)의 빛을 장방형영역(11)으로 조사한다. 일측 코너의 조명등(15)을 기준으로 할 때 가까운 측에는 부호 11a의 장변부와 부호 11b의 단변부가 위치하고 먼 측에는 부호 11c의 장변부와 부호 11d의 단변부가 위치한다. 제1반사면(31)은 빛이 가까운 측의 장변부(11a)를 벗어나지 않도록 하고, 제2반사면(32)은 빛이 가까운 측의 단변부(11b)를 벗어나지 않도록 하고, 제3반사면(33)은 빛이 먼 측의 장변부(11c)를 벗어나지 않도록 하고, 제4반사면(34)은 빛이 먼 측의 단변부(11d)를 벗어나지 않도록 한다. 물론 일측 코너의 조명등(15)에 의한 빛은 먼측의 장변부(11c)와 단변부(11d)에서 상대적으로 조도가 약화되나 타측 코너의 조명등(15)이 설치되는 경우 중첩에 의하여 장방형영역(11)을 명확하게 구성한다.

이때, 상기 내부리플렉터(30)는 제1반사면(31)과 제2반사면(32)의 경사각을 제3반사면(33)과 제4반사면(34)의 경사각보다 크게 형성한다. 수평면을 기준으로 할 때 제1반사면(31)과 제2반사면(32)의 경사각은 70~80˚를 유지하고 제3반사면(33)과 제4반사면(34)의 경사각은 30~45˚의 경사각을 유지한다. 이와 같은 구조에 의하면 일측 조명등(15)에서 제1반사면(31)과 제2반사면(32)에 의하여 가까운 측의 장변부(11a)와 단변부(11b)를 명확하게 형성할 수 있다. 먼측의 장변부(11c)와 단변부(11d)는 타측 조명등(15)에서 제1반사면(31)과 제2반사면(32)에 의하여 명확하게 형성할 수 있다. 상기 각도 범위의 중간값은 조명등(15)의 4.5m 높이를 기준으로 하는 것으로서 높이에 비례하여 증감하는 것이 좋다.

또, 본 발명에 따르면 렌즈(25)가 상기 LED램프(22)와 내부리플렉터(30)를 감싸도록 반원통형으로 형성된 실린더형의 내면(41)을 구비하고, 내면(41)을 통과한 빛을 장방형영역(11) 내에 균일하게 산포하도록 자유곡면과 비구면으로 형성된 외면(45)을 구비하는 구조이다. 내부리플렉터(30)의 반사면(31)(32)(33)(34)은 경사각과 꼭지점 높이가 다른 상자형 구조이고, 렌즈(25)의 내면(41)은 이러한 내부리플렉터(30)를 감싸도록 1/2 크기로 절단된 실린더형 단면을 지닌다. 렌즈(25)의 외면은 자유곡면과 비구면으로 하여 주변부 테두리까지 빛을 편향하는 용도로 사용하므로 장방형영역(11)에서 전반적으로 조도를 높이면서 균일한 배광을 이룬다.

이때, 상기 렌즈(25)의 실린더형 내면(41)은 그 중심선(A2)을 외면(45)의 중심선(A1)에 대하여 편심(S)되도록 형성한 구조이다. 도 6에서, 렌즈(25)의 내면(41)의 중심선(A2)이 외면(45)의 중심선(A1)과 편심(S)을 이루면 렌즈의 중심부와 주변부에서 두께가 변화되어 LED램프(22)의 빛을 보다 수평에 가까운 방향으로 굴절하여 편향하는 정도를 심화한다. LED램프(22)에서 조사된 빛은 제4반사면(34)에서 반사되고 렌즈(25)의 두꺼운 부분을 통과한 후에 외부리플렉터(35)의 완만한 반사면에 의하여 하방향으로 굴절되어 장방형영역(11)에서 고른 배광을 형성한다. 제4반사면(34)의 반대측에 있는 제2반사면(32)을 통과한 빛은 렌즈(25)의 얇은 부분을 통과한 후에 외부리플렉터(35)의 급한 경사면에 의하여 하방향으로 굴절되어 장방형영역(11)의 단변부(11b)에서 후사광을 형성하고 보행자에게 적절한 조도를 제공할 수 있다.

왕복 4차선의 도로를 기준으로 할 때 장방형영역(11)의 대각선 코너 2지점에 각각 4.5m의 높이로 조명등(15)을 설치한다면 24개의 발광칩을 지닌 LED램프(22)를 탑재한 LED모듈(20)은 렌즈(25)의 내면(41)과 외면(45)의 편심량을 약 10㎜ 정도로 하는 것이 장방형영역(11)에 대한 고른 배광을 유지하는데 적절하다.

한편, 상기 렌즈(25)의 실린더형 내면(41)은 일단에서 타단에 이르면서 반경(R1)(R2)과 폭(W1)(W2)이 변화되도록 구배를 지니는 반원통형으로 형성한다. 도 5에서, 폭(W1)과 반경(R1)이 큰 부분은 제2반사면(32)이 수용되고, 폭(W2)과 반경(R2)이 작은 부분은 제4반사면(34)이 수용된다. 실린더형 내면(41)의 일단과 타단에서 렌즈(25)의 두께가 유사하게 유지되고 중간부에서 두꺼워진다. 이와 같은 방식으로 렌즈(25)의 외면(45)은 비구면을 형성한다.

본 발명은 도 1처럼 조명등(15)의 설치 상태에서 우측으로 편향되는 LED모듈(20)에 대하여 도시하고 설명하였으나, 설치현장의 여건에 따라서는 좌측으로 편향되는 LED모듈(20)을 사용하는 것도 가능하다. 이 경우 LED모듈(20)의 구성품은 도 3과 동일하지만 내부리플렉터(30)와 렌즈(25)는 각각 선대칭을 이루는 형태로 설계를 변경해야 한다.

미설명 부호 46은 렌즈(25)의 외면(45)의 4개소에 형성된 절개부로서 특별한 광학적 기능보다는 렌즈(25)의 가공 또는 취급시 안정적인 지지를 위한 용도에 의미를 둔다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

11: 장방형영역 11a, 11c: 장변부
11b, 11d: 단변부 15: 조명등
20: LED모듈 22: LED램프
25: 렌즈 30: 내부리플렉터
31, 32, 33, 34: 반사면 35: 외부리플렉터
41: 내면 R1, R2: 반경
W1, W2: 폭 45: 외면
46: 절개부

Claims

장방형영역(11)의 적어도 일측 코너에 수평상태로 설치되어 장방형영역(11)에 빛을 조사하는 조명등(15)에 있어서:
상기 조명등(15)에 수평으로 설치되는 LED램프(22);
상기 장방형영역(11)에 빛을 진행하도록 LED램프(22)의 하방향으로 설치되고, 4개의 반사면(31)(32)(33)(34)을 4각형으로 연결하여 구성되는 내부리플렉터(30); 및
상기 LED램프(22)와 내부리플렉터(30)를 감싸도록 반원통형으로 형성된 실린더형의 내면(41)을 구비하고, 내면(41)을 통과한 빛을 장방형영역(11) 내에 균일하게 산포하도록 자유곡면과 비구면으로 형성된 외면(45)을 구비하는 렌즈(25);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 편향된 조사구조를 지닌 LED 조명.
제1항에 있어서,
상기 LED램프(22)는 발광칩을 복렬로 배치한 멀티어레이 구조로서 조명등(15)에 외부리플렉터(35)를 개재하여 복수로 설치되는 것을 특징으로 하는 편향된 조사구조를 지닌 LED 조명.
삭제
제1항에 있어서,
상기 렌즈(25)의 실린더형 내면(41)은 그 중심선(A2)을 외면(45)의 중심선(A1)에 대하여 편심(S)되도록 형성한 것을 특징으로 하는 편향된 조사구조를 지닌 LED 조명.
제1항에 있어서,
상기 렌즈(25)의 실린더형 내면(41)은 일단에서 타단에 이르면서 반경(R1)(R2)과 폭(W1)(W2)이 변화되도록 구배를 지니는 반원통형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 편향된 조사구조를 지닌 LED 조명.