KR20190043904A

KR20190043904A - Led 조명장치

Info

Publication number: KR20190043904A
Application number: KR1020170135988A
Authority: KR
Inventors: 김용관
Original assignee: (주)하우스앤비욘드
Priority date: 2017-10-19
Filing date: 2017-10-19
Publication date: 2019-04-29
Also published as: PH12018000309A1

Abstract

본 발명은 LED 조명장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 LED 광원의 고조도 및 고휘도의 광효율을 극대화시킨 LED 조명장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 LED 조명장치는, 압출 성형된 프레임; 상기 프레임의 내측에 위치되며 PBA(PCB BOARD ASSEMBLY)와 전기적으로 연결되어 LED를 제어하고, 외부의 전원과 연결되는 컨트롤러 보드; 다수개의 LED가 배열된 전기회로기판인 PBA 보드; 상기 다수개의 LED의 수 및 형성된 위치에 대응하여 형성된 갓을 포함하며, 상기 갓은 상기 LED 방향으로 돌출된 형상을 가지며 외측 개구원과 상기 외측 개구원 보다 작은 내측 개구원이 서로 다른 곡률반경을 갖는 곡률면으로 연결되는 광효율부재; 및 최외측에 결합되는 투명 또는 불투명의 전면커버;를 포함하여 이루어질 수 있다.

Description

LED 조명장치{LED LIGHTING DEVICE}

본 발명은 LED 조명장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 LED 광원의 고조도 및 고휘도의 광효율을 극대화시킨 LED 조명장치에 관한 것이다.

조명기구는 실내 또는 실외에서 천정이나 지지물에 설치되어 주변을 조명한다.

이러한 조명기구의 광원은 저전력, 반영구적인 수명, 높은 조도(고휘도) 등 여러 장점을 갖는 LED(발광다이오드)가 대세이다.

LED는 직진성이 강하고 조도(휘도)가 높은 만큼 빛이 시야로 직접 조사되면 눈부심을 유발하고, 지속적 반복적으로 빛이 시야로 직접 조사되면 시력저하와 시신경 손상을 유발할 수 있다.

등록실용신안 제385056호에는 "형광등 콘센트에 장착되는 LED 조명등"이 개시되며, LED의 전방에는 LED의 빛을 확산시켜 발산하는 확산커버가 구비된다.

그러나 확산커버는 LED 빛의 조도(휘도)를 줄여 주변을 그만큼 밝게 조명하지 못하는 단점을 갖는 데, 이러한 확산 커버는 눈부심이나 시력저하를 예방하기 위해 LED의 장점 중 하나인 고조도(고휘도)를 희생하고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 대한민국 공개특허 10-2011-0059146에는 'LED 조명용 고조도 반사갓'이 개시되어 있다.

대한민국 공개특허 10-2011-0059146은 LED에서 발산되는 빛을 전방으로 반사시켜 LED 빛의 소실을 방지하여 주변을 보다 밝게 조명하되, LED의 빛이 직접 사람의 시야로 조사되지 않도록 하여 눈부심이나 시력저하가 발생되는 것을 방지한 구조이긴 하지만, LED 광원의 특성을 고려할 때 빛의 퍼짐(확산) 현상은 그 만큼 빛의 광효율을 떨어트릴 수 밖에 없기 때문에 광효율 개선면에서는 여전히 부족한 부분이 존재하는 게 사실이다.

1. 특허문헌 : 대한민국 등록실용신안 20-0385056 2. 특허문헌 : 대한민국 공개특허 10-2011-0059146

상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 과제는 LED 조명기구의 광효율을 개선하기 위한 LED 조명기구 구조를 개선하고자 한다.

또한, 압출 프레임을 이용하여 PCB, 컨트롤러, 광효율부재, 커버를 슬라이드 탈착식으로 제작하여 조립이 용이한 LED 조명장치를 제공하고자 한다.

또한, 야외에서 사용이 가능하도록 실링 가스켓 구조의 방수형 LED 조명장치를 제공하고자 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 LED 조명장치는, 압출 성형된 프레임; 상기 프레임의 내측에 위치되며 PBA(PCB BOARD ASSEMBLY)와 전기적으로 연결되어 LED를 제어하고, 외부의 전원과 연결되는 컨트롤러 보드; 다수개의 LED가 배열된 전기회로기판인 PBA 보드; 상기 다수개의 LED의 수 및 형성된 위치에 대응하여 형성된 갓을 포함하며, 상기 갓은 상기 LED 방향으로 돌출된 형상을 가지며 외측 개구원과 상기 외측 개구원 보다 작은 내측 개구원이 서로 다른 곡률반경을 갖는 곡률면으로 연결되는 광효율부재; 및 최외측에 결합되는 투명 또는 불투명의 전면커버;를 포함하여 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 광효율부재는 전면 플레이트와, 상기 전면 플레이트로부터 직각 방향으로 꺾인 양측의 측면 플레이트와, 상기 전면 플레이트에 형성된 갓을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 갓의 곡률면은 2개의 곡률반경을 갖으며, 상기 외측 개구원과 연결되는 곡률면의 곡률 반경이 상기 내측 개구원과 연결되는 곡률면의 곡률 반경 보다 작도록 형성하는 것이 광효율에 있어서 바람직하다.

여기서, 상기 갓과 상기 LED는 서로 일정한 거리만큼 이격된 갭(Gap)을 갖ㅇ을 수 있다.

여기서, 상기 프레임의 양측으로는 측면 커버가 볼트 체결되며, 상기 측면 커버의 내측 외곽에는 실링을 위한 실링 가스켓이 결합될 수 있다.

여기서, 상기 프레임은 내하측에 상기 컨트롤러 보드가 측면 슬라이드 결합되도록 길이방향으로 컨트롤러 보드 연결홈이 형성되고, 외측의 양선단부의 측단에는 상기 PBA 보드가 측면 슬라이드 결합되도록 길이방향으로 PBA 보드 연결홈이 형성되며, 외측의 양선단부의 상단에는 상기 전면 커버가 측면 슬라이드 결합되도록 길이방향으로 T자형의 전면커버 연결홈이 형성될 수 있다.

여기서, 상기 광효율부재는 전면 플레이트와, 상기 전면 플레이트로부터 직각 방향으로 꺾인 양측의 측면 플레이트를 포함하며, 상기 양측의 측면 플레이트의 외측면은 상기 프레임의 상측 선단면과 맞닿고, 선단면은 상기 PBA 보드의 전면과 맞닿아 고정되는 구조를 갖을 수 있다.

상술한 본 발명의 구성에 따르면, 확산 집광판을 이용하여 LED 광원의 직진성을 높이고 LED 광원의 확산성을 높여 LED 조명기구의 광효율을 개선한 LED 조명장치를 제공하는 것이 가능하게 된다.

또한, 압출 프레임을 이용하여 PCB, 컨트롤러, 광효율부재, 커버를 슬라이드 탈착식으로 제작하여 조립이 용이하고, 야외에서 사용이 가능하도록 실링 가스켓 구조의 방수형 LED 조명장치를 제공하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 LED 조명장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 LED 조명장치의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 LED 조명장치의 측면 결합 구조를 보인 도면이다.
도 4은 본 발명에 따른 LED 조명장치 중에서 PBA 보드와 광효율부재의 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 광효율부재의 단위셀 갓과 LED의 평면도 및 단면도이다.
도 6는 본 발명의 다른 LED 조명장치에서 광효율부재에 의한 광의 확산 및 집광도를 보인 예시이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 LED 조명장치의 구조 및 작용 효과를 살펴본다.

첨부 도면에 도시된 특정 실시예에 대한 상세한 설명은, 그에 수반하는 도면들과 연관하여 읽히게 되며, 도면은 전체 발명의 설명에 대한 일부로 간주된다. 방향이나 지향성에 대한 언급은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 어떠한 방식으로도 본 발명의 권리범위를 제한하는 의도를 갖지 않는다.

구체적으로, "아래, 위, 수평, 수직, 상측, 하측, 상향, 하향, 상부, 하부" 등의 위치를 나타내는 용어나, 이들의 파생어(예를 들어, "수평으로, 아래쪽으로, 위쪽으로" 등)는, 설명되고 있는 도면과 관련 설명을 모두 참조하여 이해되어야 한다. 특히, 이러한 상대어는 설명의 편의를 위한 것일 뿐이므로, 본 발명의 장치가 특정 방향으로 구성되거나 동작해야 함을 요구하지는 않는다.

또한, "장착된, 부착된, 연결된, 이어진, 상호 연결된" 등의 구성 간의 상호 결합 관계를 나타내는 용어는, 별도의 언급이 없는 한, 개별 구성들이 직접적 혹은 간접적으로 부착 혹은 연결되거나 고정된 상태를 의미할 수 있고, 이는 이동 가능하게 부착, 연결, 고정된 상태뿐만 아니라, 이동 불가능한 상태까지 아우르는 용어로 이해되어야 한다.

각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 LED 조명장치의 사시도이며, 도 2는 본 발명에 따른 LED 조명장치의 분해 사시도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 조명장치(10)는 프레임(11), 고정 브라켓(12), 전면 커버(13), 광효율부재(14), 측면 커버(15) 및 PBA(PCB BOARD ASSEMBLY) 보드(16)를 포함하여 이루어진다.

프레임(11)은 금속재 또는 합성수지재로 이루어질 수 있으며, 압출성형에 의해 제작될 수 있으며, 압출성형 제작에 따라 그 길이를 수요자가 요구하는 길이에 맞출 수 있게 된다.

프레임(11)은 LED 조명장치(10)의 몸체를 이루며, 후면으로는 고정을 위한 고정 브라켓(12)이 체결되고, 전면 커버(13), PBA 보드(16) 및 DC/DC 컨트롤러 보드(17)들이 사이드에서 슬라이드되어 착탈되는 형태로 결합되며, 양측단에 측면 커버(15)가 체결될 수 있다.

고정 브라켓(12)은 벽면이나 고정물체에 체결되어 LED 조명장치(10)는 고정할 수 있으며, 상하 회전이 될 수 있는 구조를 갖을 수 있다.

전면 커버(13)는 투명 또는 불투명재질의 아크릴로 제작될 수 있고 LED 조명장치(10)의 전면 커버 역할을 할 수 있다.

광효율부재(14)는 금속재로 이루어지고 내부에 LED 수에 대응되는 위치에 대응되는 숫자만큼의 조명갓이 형성될 수 있다.

PBA 보드(16)는 다수의 LED(21)가 배열되는 전기회로기판이다.

DC/DC 컨트롤러 보드(17)는 PBA 보드(16)와 연결되어 전기적으로 LED를 컨트롤할 수 있으며 외측으로는 케이블 러버(19)를 통과하여 전원과 연결될 수 있다.

실링 가스켓(18)과 측면 커버(15)는 프레임(11)의 양측단에 각각 볼트에 의해 체결될 수 있다.

전면 커버(13)가 프레임(11)의 최외각에서 측면 슬라이드 결합된 상태에서 실링 가스켓(18)이 매개되고 다시 측면 커버(15)에 의해 양측단이 모두 밀봉되는 구조를 가지므로 방수방진 IP65 등급(한국산업규격 KS C IEC 60529, 국제규격 IEC 60529)을 유지할 수 있다.

도면 기호 20은 조도센서로서, 조도를 감지할 수 있는 센서를 부착하여 외부의 조도에 따라 LED를 자동으로 온-오프할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 LED 조명장치의 측면 결합 구조를 보인 도면이다.

본 발명의 LED 조명장치(10)의 프레임(11)은 압출성형에 의해 제작될 수 있으므로, 그 길이의 제한이 사실성 없으며 수요자가 원하는 길이만큼 절단하여 사용하는 것이 가능하다.

프레임(11)은 연속적으로 연결된 바디(111)로 이루어지며, 프레임(11)의 측면(또는 단면)은 측면 커버(15)와 결합될 수 있는 볼팅체결부(112)가 4군데의 모서리에 형성될 수 있으며, 내측 하부로는 DC/DC 컨트롤러 보드(17)가 측면 슬라이딩 체결될 수 있는 컨트롤러 연결홈(113)이 양단에 길이방향으로 형성될 수 있다.

프레임(11)의 상측단에는 PBA 보드(16)가 측면 슬라이딩 체결될 수 있는 PBA 보드 연결홈(114)이 양단에 길이방향으로 형성되고, PBA 보드 연결홈(114)의 내측 상방향으로는 T자홈 형태의 전면커버 연결홈(115)이 형성될 수 있으며, 전면커버 연결홈(115) 역시 양단에 길이방향으로 형성될 수 있다.

광효율부재(14)는 전면 커버(13)와 PBA 보드(16) 사이에 위치되며, 그 단면이 'ㄷ'자를 옆으로 누여놓은 형태를 취할 수 있다.

광효율부재(14)의 양측의 측면 플레이트(14b)의 선단면은 PBA 보드(16)의 면과 맞닿고, 양측의 포스크(14b)의 외측면 각각은 프레임(11)의 선단 측면과 맞닿는 형태로 결합이 되어 흔들임 없이 쉽게 고정이 가능한 구조를 갖는다.

도 4은 본 발명에 따른 LED 조명장치 중에서 PBA 보드와 광효율부재의 사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 광효율부재의 단위셀 갓과 LED의 평면도 및 단면도이다.

도 4의 (A)와 (B)는 PBA 보드(16)와 광효율부재(14)의 결합 구조이고, 서로 다른 각도에서 본 사시도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 광효율부재(14)는 일종의 반사갓 또는 조명갓의 일종일 수 있으며, 전면 플레이트(14a)에 다수개의 갓(141)이 배열되어 있고, 그 재질은 금속재로 이루어질 수 있다.

PBA 보드(16)에는 광원을 발광하는 LED(21)가 다수개 배열되며, LED(21)의 갯수에 대응되는 수만큼 갓(141)이 형성되고, LED(21)와 갓(141)은 정배열 위치에 놓이게 된다.

광효율부재(14)는 전면 플레이트(14a)를 기준으로 양단에서 직각 방향으로 꺾인 양측의 측면 플레이트(14b)로 이루어지고, 전면 플레이트(14a)의 복수의 개소에는 갓(141)이 형성된다.

갓(141)은 전면 플레이트(14a)를 기준으로 LED(21)가 위치한 방향으로 굴곡된 형상을 가지며, 굴곡된 부분은 복수개의 곡률 반경(R1, R2)을 갖을 수 있고, 2개의 곡률 반경의 접선에서 서로 연결될 수 있다.

갓(141)의 선단부는 LED(21)가 위치한 부분으로부터 일정한 갭(Gap)을 유지한 채 형성된다.

갭(Gap)은 양측의 측면 플레이트(14b)에 의해 유지되며, 측면 플레이트(14b)는 갭(Gap)을 유지하는 것과 함께 광효율부재(14)를 고정시키는 역할을 담당할 수 있다.

갓(141)의 외측원과 내측원이 존재하며, 외측원이 내측원에 비해 상대적으로 그 직경이 크게 형성되며, R1이 R2 보다 큰 반경을 갖는 곡률반경을 유지하며, 바람직하게는 R1=6mm, R2=5mm로 설계되는 것이 바람직하다.

갓(141)의 형상(2개의 개구원과 2개의 곡률반경)과 갭(Gap)의 유지는 LED(21)로부터 발광되는 광원을 집광하면서 확산시키고 이를 다시 직진성을 유지하면서 외부로 발광하는 역할을 가지도록 설계된다.

도 6는 본 발명의 다른 LED 조명장치에서 광효율부재에 의한 광의 확산 및 집광도를 보인 예시이다.

도 6의 (A)는 셀단위의 갓과 LED의 단면도에서 LED의 광원이 발광하는 형태를 도시한 것이며, (B)는 발광된 광원이 피사면을 발광된 형태를 표시한 것이고, (C)는 광효율부재(14)를 통해 전체 셀에서 갓(141)을 통해 LED(21) 광원이 발광된 광원 형태(142)를 모식적으로 도시한 것이다.

도 6에 도시된 바와 같이, LED(21)로부터 발현된 광원은 갓(141)의 곡률면을 따라 수집 및 확산이 이루어지고 갓(141)의 외측 개구원을 통해 직진성을 확보하면서 외부로 발광될 수 있다.

이러한 갓(141)의 형상과 갓(141)과 LED(21)의 위치 관계로부터 LED(21) 광원은 광효율부재(14)가 없을 때와 비교하여 광효율면에서 30% 정도의 개선 효과가 있음을 확인할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면을 기초로 설명하였지만, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 특허 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러나 그와 같은 단순한 수정 및 변형은 본 발명의 권리 범위에 벗어날 수 없음이 명백하다.

10 : LED 조명장치 11 : 프레임
12 : 고정 브라켓 13 : 전면 커버
14 : 광효율부재 14a : 전면 플레이트
14b : 측면 플레이트 15 : 측면 커버
16 : PBA 보드 17 : DC/DC 컨트롤러 보드
18 : 실링 가스켓 19 : 케이블 러버
20 : 조도 센서 21 : LED
111 : 바디 112 : 볼팅 체결부
113 : 컨트롤러 보드 연결홈 114 : PBA 보드 연결홈
115 : 전면커버 연결홈

Claims

압출 성형된 프레임;
상기 프레임의 내측에 위치되며 PBA(PCB BOARD ASSEMBLY)와 전기적으로 연결되어 LED를 제어하고, 외부의 전원과 연결되는 컨트롤러 보드;
다수개의 LED가 배열된 전기회로기판인 PBA 보드;
상기 다수개의 LED의 수 및 형성된 위치에 대응하여 형성된 갓을 포함하며, 상기 갓은 상기 LED 방향으로 돌출된 형상을 가지며 외측 개구원과 상기 외측 개구원 보다 작은 내측 개구원이 서로 다른 곡률반경을 갖는 곡률면으로 연결되는 광효율부재; 및
최외측에 결합되는 투명 또는 불투명의 전면커버;를 포함하는, LED 조명장치.
제1항에 있어서,
상기 광효율부재는 전면 플레이트와, 상기 전면 플레이트로부터 직각 방향으로 꺾인 양측의 측면 플레이트와, 상기 전면 플레이트에 형성된 갓을 포함하는, LED 조명장치.
제1항에 있어서,
상기 갓의 곡률면은 2개의 곡률반경을 갖으며, 상기 외측 개구원과 연결되는 곡률면의 곡률 반경이 상기 내측 개구원과 연결되는 곡률면의 곡률 반경 보다 작은, LED 조명장치.
제1항에 있어서,
상기 갓과 상기 LED는 서로 일정한 거리만큼 이격된 갭(Gap)을 갖는, LED 조명장치.
제1항에 있어서,
상기 프레임의 양측으로는 측면 커버가 볼트 체결되며, 상기 측면 커버의 내측 외곽에는 실링을 위한 실링 가스켓이 결합되는, LED 조명장치.
제1항에 있어서,
상기 프레임은 내하측에 상기 컨트롤러 보드가 측면 슬라이드 결합되도록 길이방향으로 컨트롤러 보드 연결홈이 형성되고, 외측의 양선단부의 측단에는 상기 PBA 보드가 측면 슬라이드 결합되도록 길이방향으로 PBA 보드 연결홈이 형성되며, 외측의 양선단부의 상단에는 상기 전면 커버가 측면 슬라이드 결합되도록 길이방향으로 T자형의 전면커버 연결홈이 형성되는, LED 조명장치.
제1항에 있어서,
상기 광효율부재는 전면 플레이트와, 상기 전면 플레이트로부터 직각 방향으로 꺾인 양측의 측면 플레이트를 포함하며,
상기 양측의 측면 플레이트의 외측면은 상기 프레임의 상측 선단면과 맞닿고, 선단면은 상기 PBA 보드의 전면과 맞닿아 고정되는, LED 조명장치.