KR20130110882A - 엘이디 조명장치 및 조명방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘이디 조명장치 및 조명방법에 관한 것으로, 하향의 개방부를 가지는 몸체부와, 상기 몸체부의 내측에 상하로 다층 적층되며, 각각의 중앙에 통공이 마련되되, 위로 갈수록 상기 통공의 직경이 감소하는 다수의 지지판과, 상기 다수의 지지판 각각의 상부에 고정되며, 각각 다수의 엘이디가 실장된 기판을 포함한다. 본 발명은 빛이 방출되는 방향을 따라 다단으로 엘이디들을 배치하고, 각 단의 엘이디의 광을 빛이 방출되는 방향으로 반사시킴과 아울러 상부의 단에 배치되는 엘이디들의 광을 일부 가두는 역할을 하는 반사판을 구비하여, 표면 발광형의 기존 조명장치들과는 다른 개념의 공간 발광형의 조명장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

엘이디 조명장치 및 조명방법{LED lighting systems and method of illumination}

본 발명은 엘이디 조명장치 및 조명방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조명을 단순 조명의 목적뿐만 아니라 사용자가 조명을 보면서 심미감을 느낄 수 있도록 빛을 디자인한 엘이디 조명장치 및 조명방법에 관한 것이다.

일반적으로 엘이디 조명장치를 포함하는 조명장치들은 기본적으로 확산을 위한 표면(surface)에서 빛을 발산하는 형태를 취하고 있다. 이는 벌브형 조명장치와 면조명장치, 스텐드형 조명장치 모두 공통되는 것이며, 조명의 아름다움은 빛 자체에 있지 않고 조명장치의 외형 디자인의 특이성이나 색감에 의해 결정된다.

이처럼 표면 발광형의 조명장치의 예로서 면조명 장치는 일정 면적의 확산판을 커버로 사용하고 있다. 이러한 예로 등록특허 10-0998980호(등록일자 2010년 12월 1일)를 들 수 있다. 상기 등록특허의 대표도면인 도 4에는 상향으로 광을 방출하도록 다수의 엘이디가 배치된 기판을 실장하고, 그 기판의 상부측에 적어도 한 층 이상의 확산층이 포함되도록 하여, 다수의 엘이디에서 방출된 광들을 확산시켜 특정한 크기의 면 전체에서 일정한 조도로 조명할 수 있도록 한 구성이다.

이와 같은 구성은 앞서 설명한 표면에서 빛을 발산하는 종래의 조명장치의 일반적인 구성이며, 확산판은 광이 일부에서 집중적으로 방출되는 것을 방지하여 눈부심의 발생을 방지하는 효과가 있으나, 광 손실이 많아 광효율이 저하되는 문제점이 있었다. 이러한 광효율의 저하는 동일한 조도의 조명을 위하여 보다 많은 전력을 사용해야 하기 때문에 조명장치의 에너지 소비 효율을 저하시키는 원인이 된다.

즉, 충분한 조도의 면광원을 제공하기 위해서는 필요 이상으로 많은 수의 엘이디를 사용해야 하기 때문에 엘이디 조명의 저전력소모라는 장점이 퇴색하게 되며, 엘이디에서 방출되는 열을 처리하기가 용이하지 않아 그 열에 의해 엘이디의 수명이 단축될 수 있는 문제점이 있었다.

또한 빛의 발산 형태 등에 따라 다양한 패턴으로 빛을 디자인 할 수 있음에도 불구하고, 평판, 벌브 등의 표면에서 광이 방출되는 한계로 인하여 빛이 사람에게 줄 수 있는 심미감이 퇴색되며, 조명을 보는 즐거움을 찾을 수 없는 한계가 있다.

조명을 보는 즐거움을 더하기 위하여, 종래에는 색상을 가지는 표면을 사용하여, 조명장치를 다양한 색상으로 표시하고 있으나, 그러한 색상에 의해 조명영역의 색상도 백색 조명이 아닌 다른 색상으로 조명되어 사물의 색상이 다른 색상으로 보여지게 되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 빛을 표면 발광형이 아닌 공간 발광형으로 발상을 전환하여, 조명장치의 외형 디자인에 의한 심미감의 표현이 아닌 빛 자체로도 사용자들에게 심미감을 줄 수 있는 엘이디 조명장치 및 조명방법을 제공함에 있다.

또한 본 발명의 다른 과제는, 빛을 조명에 이용하는 한계에서 벗어나 빛을 필요에 따라 한정된 공간에 가둘 수 있고, 이 공간의 빛의 색온도 또는 색상을 다양하게 표현할 수 있는 엘이디 조명장치 및 조명방법을 제공함에 있다.

그리고 본 발명의 다른 과제는, 다양한 색상의 빛을 방출하되 조명영역에서는 빛이 가산혼합되도록 하여, 백색 광 조명을 이룰 수 있는 엘이디 조명장치 및 조명방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명 엘이디 조명장치는, 하향의 개방부를 가지는 몸체부와, 상기 몸체부의 내측에 상하로 다층 적층되며, 각각의 중앙에 통공이 마련되되, 위로 갈수록 상기 통공의 직경이 감소하는 다수의 지지판과, 상기 다수의 지지판 각각의 상부에 고정되며, 각각 다수의 엘이디가 실장된 기판을 포함한다.

또한 본 발명 조명방법은, a) 중앙에 통공을 가지는 다수의 지지판을 상하로 배치하되, 상기 통공이 위로 갈수록 직경이 감소하도록 배치하여, 빛 방출 방향을 따라 상하로 배치되는 빛 가둠 영역을 설정하는 단계와, b) 상기 통공을 통해 상기 빛 가둠 영역 각각의 빛이 상기 빛 방출 방향으로 방출시키는 단계와, c) 상기 빛 가둠 영역 각각의 빛들이 방출되면서 상호 혼합되어 조명 영역을 조명하는 단계를 포함한다.

본 발명 엘이디 조명장치 및 조명방법은, 빛이 방출되는 방향을 따라 다단으로 엘이디들을 배치하고, 각 단의 엘이디의 광을 빛이 방출되는 방향으로 반사시킴과 아울러 상부의 단에 배치되는 엘이디들의 광을 일부 가두는 역할을 하는 반사판을 구비하여, 표면 발광형의 기존 조명장치들과는 다른 개념의 공간 발광형의 조명장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명 엘이디 조명장치 및 조명방법은, 앞서 설명한 공간 발광형의 조명을 제공하되, 각 공간에 가두어지는 빛의 색온도에 차이를 두거나, 색상에 차이를 두어 조명장치의 기구적인 디자인에서 느낄 수 있는 심미감이 아닌 빛 자체의 심미감을 높여 조명을 보는 즐거움을 높일 수 있는 효과가 있다.

아울러 본 발명 엘이디 조명장치 및 조명방법은, 앞서 설명한 공간 발광형의 분할된 각 공간의 색상에 차이를 주어 심미감을 높이면서도, 조명 영역에서는 각 색상의 빛이 가산혼합되도록 하여, 일반적인 백색 또는 주광색 조명이 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엘이디 조명장치의 단면 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조명방법을 설명하기 위한 개념설명도이다.
도 3 내지 도 6은 각각 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엘이디 조명장치의 단면 구성도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 엘이디 조명장치 및 조명방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엘이디 조명장치의 단면 구성도이다.

도 1을 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엘이디 조명장치는, 하향의 개방부를 가지는 컵형의 몸체부(10)와, 광방출 방향(L)을 따라 상기 몸체부(10)의 내측 가장자리를 따라 상하 배치되며, 각각의 내경이 상부로 갈수록 단계적으로 좁아지는 제1 내지 제4지지판(11,12,13,14)과, 상기 제1 내지 제4지지판(11,12,13,14)의 상부측에 각각 배치되며, 각각 다수의 엘이디(LED1~LED4)가 실장되는 제1 내지 제4기판(21,22,23,24)을 포함하여 구성된다.

상기 제1 내지 제4기판(21,22,23,24)에 실장된 다수의 엘이디(LED1~LED4) 각각의 광방출면은 상기 광방출 방향(L)의 반대편을 향하도록 배치된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엘이디 조명장치의 구성과 작용에 대하여 보다 구체적이고 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 상기 컵형의 몸체부(10)는 측면부가 광방출 방향(L)과, 평행하게 마련되어 있으며, 적어도 몸체부(10)의 내측은 반사면으로 작용한다.

상기 몸체부(10)의 내경에는 그 몸체부(10)의 하부측 개방부로부터 순차적으로 제1지지판(11), 제2지지판(12), 제3지지판(13) 및 제4지지판(14)이 상호 소정 간격 이격되어 배치된다.

상기 제1 내지 제4지지판(11,12,13,14)의 형상은 몸체부(10)의 형상에 따라 원형 또는 삼각형, 사각형 등의 다각형의 형상이며, 그 중앙부에는 각각 통공이 마련된다.

상기 제1 내지 제4지지판(11,12,13,14)은 모두 빛을 반사하는 반사판이며, 상기 통공은 제1지지판(11)의 크기가 가장 크고, 제2지지판(12)으로부터 제4지지판(14)으로 갈수록 그 통공의 직경이 감소한다.

따라서 제2지지판(12)의 통공 주변부는 제1지지판(11)의 통공을 통해 상기 몸체부(10)의 하부측에서 볼 때 노출된 상태이며, 제3지지판(13)과 제4지지판(14) 역시 통공의 주변부 일부가 노출된 상태가 된다.

상기에서 4개의 지지판을 예로 들어 설명하고 있으나, 그 지지판의 수는 몸체부(10)의 높이에 따라 변경 설치가 가능한 것으로, 본 발명은 지지판의 수에 의해 제한되지 않는다. 즉, 적어도 2개 이상의 지지판을 사용할 수 있다.

상기 제1지지판(11), 제2지지판(12), 제3지지판(13) 및 제4지지판(14)의 상부에는 각각 다수의 엘이디(LED1~LED4)가 실장된 제1 내지 제4기판(21,22,23,24)이 고정 설치된다. 이때 엘이디(LED1~LED4)들의 광방출면은 상향으로 설치되어 각 엘이디(LED1~LED4)의 빛은 그 위치의 상부측의 지지판 또는 몸체의 내측 상부면을 향해 방출된다.

이와 같이 방출되는 엘이디(LED1~LED4)들의 빛이 상기 몸체부(10)와 각 지지판(11,12,13,14)이 이루는 공간 내에서 반사되면서 일부 빛이 가두어지고, 일부 빛은 상기 제1지지판(11), 제2지지판(12), 제3지지판(13) 및 제4지지판(14)의 통공을 통해 상기 광방출 방향(L)을 따라 방출될 수 있으며, 이때의 조명 상태를 보다 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 조명 방법을 설명하기 위한 설명도이다.

도 2를 참조하면 제1지지판(11)의 상면과 제2지지판(12)의 저면 및 제1지지판(11)과 제2지지판(12) 사이의 몸체부(10) 내측면이 이루는 제1공간(31)과, 제2지지판(12)의 상면과 제3지지판(13)의 저면 및 제2지지판(12)과 제3지지판(13) 사이의 몸체부(10) 내측면이 이루는 제2공간(32)과, 제3지지판(13)의 상면과 제4지지판(12)의 저면 및 제3지지판(13)과 제4지지판(14) 사이의 몸체부(10) 내측면이 이루는 제3공간(33)과, 상기 제4지지판(14)의 상면과 그 제4지지판(14)의 상부측 몸체부(10)의 내측면 및 내부의 상부면이 이루는 제4공간(34)으로 분할된다.

상기 제1 내지 제4공간(31~34)은 각각 제1 내지 제4기판(21~24)에 실장된 각 엘이디(LED1~LED4)들에서 방출되는 광이 반사되는 공간을 제공하는 것으로, 제1 내지 제4공간(31~34) 각각에는 그 정도의 차이는 있으나 각 엘이디(LED1~LED4)에서 방출된 광의 일부가 가두어지고, 나머지는 제1 내지 제4지지판(11~14)의 통공을 통해 방출된다.

이때, 상기 제1 내지 제4기판(21~24) 각각에 마련된 엘이디(LED1~LED4)들의 색온도에 차이를 두게 되면, 상기 몸체부(10)의 아래에서 보면 동심원을 이루는 4개의 원(L1~L4)이 각기 색온도에 차이를 나타내는 것을 확인할 수 있다.

즉, 상기 제1공간(31), 제2공간(32), 제3공간(33) 및 제4공간(34)에 가두어진 빛은 색온도가 서로 다른 광으로 직접 조명을 육안으로 보게 되면, 색온도의 차이를 느낄 수 있다.

그러나 상기 제4공간(34)의 빛은 제3공간(33), 제2공간(32) 및 제1공간(31)을 통해 방출되고, 제3공간(33)의 빛은 제2공간(32) 및 제1공간(31)을 통해 방출되는 식으로 각 제1 내지 제4공간(31~34)의 광들은 상호 혼합되어 방출되기 때문에 조명 영역에서는 백색 또는 주광색의 빛이 조명된다.

즉, 직접 본 발명에 따른 엘이디 조명장치를 눈으로 보았을 때는 색온도의 차이가 분명하게 구분되어 보이게 되나, 조명영역인 바닥면을 보았을 때는 색온도의 차이를 느낄 수 없다.

이와 같은 조명 방법은 기존의 표면 발광을 기본으로 하는 조명장치들과는 다르게 각 공간(31,32,33,34)의 광이 혼합 방출되는 공간 발광으로 볼 수 있으며, 조명장치의 외형 디자인의 차이가 아닌 빛 자체 디자인의 차이에 의해 심미감을 줄 수 있으며, 확산판을 사용하지 않기 때문에 광효율의 저하를 방지하고 그에 따른 효과를 예측 가능하다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디 조명장치의 단면 구성도이다.

도 3을 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디 조명장치는, 상기 몸체부(10)의 측면부가 경사진 것으로, 하부측으로 갈수록 내경이 넓어지는 형상이다.

이와 같이 몸체부(10)의 측면을 경사지게 함으로써, 실질적으로 각 공간(31~34)에서 반사되는 빛들의 반사방향을 조절하여, 그 공간내에서 가두어지는 빛과 방출되는 빛의 비율을 충분히 조절할 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디 조명장치의 단면 구성도이다.

도 4를 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디 조명장치는, 상기 도 3의 구조를 바탕으로 상기 제2기판(22), 제3기판(23), 제4기판(24)에 마련된 엘이디(LED2~LED4)에서 방출되는 광을 적색(R), 녹색(G), 청색(B)으로 방출되도록 한 것이며, 또한 몸체부(10)의 측면을 빛을 일부 투과하는 아크릴 수지 등의 재질로 한 경우의 예이다.

상기 제2 내지 제4엘이디(LED2~LED4)의 색상을 변경하여 적용하는 예는, 앞서 설명된 실시예에서도 그대로 적용될 수 있음은 해당 기술분야의 기술자 수준에서는 매우 당연한 것이며, 이러한 색상 변경의 예를 모든 실시예들에 적용한 설명은 생략한다.

상기와 같은 구성에서 제1공간(31)은 백색, 제2공간(32)은 적색, 제3공간(33)은 녹색 및 제4공간(34)은 청색의 빛이 일부 가두어지게 되며, 또한 일부의 광은 몸체부(10)의 측면을 투과하여 외측에서 보이게 된다.

즉, 육안으로 상기 몸체부(10)의 측면을 보면, 아래에서부터 백색, 적색, 녹색, 청색의 광이 보이게 되며, 이는 조명장치를 볼 때 백색, 적색, 녹색 및 청색의 빛들이 적층된 형태의 은은한 조명 상태가 보여 심미감을 주게 된다.

또한 앞서 설명한 실시예에서와 같이 상기 제4공간(34)의 청색 빛은 제3공간(33)의 녹색, 제2공간(32)의 적색 빛과 혼합되며, 역시 제3공간(33)의 녹색 빛은 제2공간(32)의 적색 빛과 혼합되는 식으로 각 공간들(31~34)의 색상이 서로 다른 빛들이 상호 혼합되어 최종 조명 영역은 백색 또는 주광색의 빛으로 조명하게 된다.

이와 같이 본 발명은 조명장치의 등은 여러 색상으로 보이지만, 조명 영역은 이러한 색상과는 무관하게 각 색상이 가산 혼합되어, 백색 또는 주광색의 빛으로 조명 영역을 조명할 수 있게 되기 때문에 엘이디 조명장치의 외면을 빛으로 아름답게 디자인할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디 조명장치의 단면 구성도이다.

도 5를 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디 조명장치는, 빛의 방출이 앞서 설명한 예들과 같이 하향 방출 또는 하향 및 측면에 그치지 않고, 상향의 방출도 함께 이루어지도록 한 구조이다.

즉, 상기 도 1의 구성에서 몸체부(10)의 상면을 전면 개방시키거나 일부 개방시켜 그 상부측의 개방부를 통해 빛이 방출될 수 있도록 하고, 그 상부측에 갓(40)을 부가하여 테이블 스탠드 조명장치 등의 장식을 겸한 조명장치로 활용될 수 있음을 보인 것이다.

상기 도 5의 구조에서 제4엘이디(LED4)의 빛은 직접 상기 갓(40)의 하부로 방출될 수 있으며, 반사체 또는 일부반사체인 갓(40)의 색상에 따라 눈에 보이는 갓의 색상이 결정될 수 있으나, 상기 제4엘이디(LED4)의 색상 또는 그 색상의 변화에 따라 갓(40)의 색상 결정 또는 변화시킬 수 있으며, 이는 제4엘이디(LED)를 제어하여 다양한 조명 효과를 낼 수 있음을 뜻한다.

제4엘이디(LED4)의 빛은 가변 색상으로 하고, 제1 내지 제3엘이디(LED1~LED3)의 빛을 적색, 녹색, 청색으로 하여 몸체부(10)의 측면에서는 적색, 녹색, 청색이 표시되도록 하고, 갓(40)과 몸체부(10)의 사이 및 갓(40) 자체의 색상을 변화시켜 다양한 효과를 줄 수 있으며, 그 몸체부(10)의 하부측으로는 백색 또는 주광색의 조명이 이루어지도록 함으로써 하나의 조명으로 다양한 조명 효과를 줄 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디 조명장치의 단면 구성도이다.

도 6을 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디 조명장치는, 상기 몸체부(10)를 상호 상하로 결합되는 제1 내지 제4몸체부(15 내지 18)로 분할된 구조이다. 따라서 제1몸체부(15)의 내측에는 제1지지판(11)과, 제1기판(21)이 마련되고, 제2몸체부(16)에는 제1몸체부(15)와 유사하게 제2지지판(12) 및 제2기판(22)이 마련되며, 이와 유사하게 제3몸체부(17)와 제4몸체부(18)의 각각에는 제3지지판(13)과 제4지지판(14), 제3기판(23)과 제4기판(24)이 마련되어 있다.

이는 제1 내지 제4기판(21 내지 24)의 설치가 보다 용이하게 됨과 아울러 필요에 따라 결합되는 몸체부의 수를 조절하여 엘이디 조명장치의 높이를 조절할 수 있게 된다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정, 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

10:몸체부 11:제1지지판
12:제2지지판 13:제3지지판
14:제4지지판 15:제1몸체부
16:제2몸체부 17:제3몸체부
18:제4몸체부 21:제1기판
22:제2기판 23:제3기판
24:제4기판 31:제1공간
32:제2공간 33:제3공간
34:제4공간 40:갓

Claims (10)

1. 하향의 개방부를 가지는 몸체부;
   상기 몸체부의 내측에 상하로 다층 적층되며, 각각의 중앙에 통공이 마련되되, 위로 갈수록 상기 통공의 직경이 감소하는 다수의 지지판; 및
   상기 다수의 지지판 각각의 상부에 고정되며, 각각 다수의 엘이디가 실장된 기판을 포함하는 엘이디 조명장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 몸체부는,
   원통형 구조 또는 상부가 막힌 원통형 구조 또는 상부가 일부 개방된 원통형 구조인 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 몸체부는 빛을 반사하는 반사체이거나 빛을 일부 투과시키는 수지재인 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 원통형 구조 또는 상부가 일부 개방된 원통형 구조의 몸체부의 상부에 이격되어 위치하는 갓을 더 포함하는 엘이디 조명장치.
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 몸체부는,
   상하로 결합될 수 있도록 다수로 분할된 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.
   
6. a) 중앙에 통공을 가지는 다수의 지지판을 상하로 배치하되, 상기 통공이 위로 갈수록 직경이 감소하도록 배치하여, 빛 방출 방향을 따라 상하로 배치되는 빛 가둠 영역을 설정하는 단계;
   b) 상기 통공을 통해 상기 빛 가둠 영역 각각의 빛이 상기 빛 방출 방향으로 방출시키는 단계; 및
   c) 상기 빛 가둠 영역 각각의 빛들이 방출되면서 상호 혼합되어 조명 영역을 조명하는 단계를 포함하는 조명방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 빛 방출 방향은,
   하향 또는 상향과 하향인 것을 특징으로 하는 조명방법.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 다수의 지지판이 내측에 마련되는 몸체부를 일부 투광이 가능하도록 하여, 상기 빛 가둠 영역의 측면으로 빛의 일부가 방출되도록 하는 것을 특징으로 하는 조명방법.
   
9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 빛 가둠 영역들 각각의 빛은 각각 색온도 또는 색상이 다른 것을 특징으로 하는 조명방법.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 c) 단계는 빛 가둠 영역들 각각의 빛이 색온도 또는 색상에 차이가 있는 경우에도, 상기 조명 영역에 조명되는 빛은 각 빛 가둠 영역들의 빛들이 상호 혼합되어 백색 또는 주광색인 것을 특징으로 하는 조명방법.

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