KR100552927B1

KR100552927B1 - 엘이디 조명등

Info

Publication number: KR100552927B1
Application number: KR1020050042473A
Authority: KR
Inventors: 이충식
Original assignee: 이충식
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2005-05-20
Publication date: 2006-02-22

Abstract

본 발명은 지상 조형물이나 구조물 또는 분수등의 조명, 또는 무대 조명을 위해 지상이나 지중 또는 수중에 설치 사용할 수 있도록 된 엘이디 조명등을 제시하기 위한 것이며, 엘이디 모듈을 이용한 조명등을 구성함에 있어서, 방수구조를 갖는 통형 케이스 바닥부에 복수의 엘이디가 기판상에 배열되어 구동회로에 의해 발광하는 구조의 엘이디 모듈을 설치하고, 상기 엘이디 모듈의 상부에는 구면(球面) 렌즈로 이루어진 집광장치를 설치하며, 케이스의 투광부에는 투광부 렌즈를 설치한 구조로 이루어져 엘이디 모듈에 포함된 각 엘이디 광원으로부터의 빛을 집광장치의 구면렌즈로 집광하고 이를 투광부 렌즈를 통하여 투사하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.

조명등, 지중등, 수중등, 엘이디, 구면렌즈

Description

엘이디 조명등{ LED LAMP }

도 1은 본 발명의 기본 구성도

도 2는 엘이디 모듈에 의한 빛의 구면렌즈에 의한 집광과 투광부렌즈에 의한 직진 및 분산 상태도

도 3은 구면렌즈로 반구형렌즈와 구형렌즈를 사용한 실시 예도

도 4는 엘이디 모듈과 그에 대응되는 구면렌즈의 배치를 보인 실시 예도

도 5는 집광장치와 투광부렌즈의 간격조절이 가능한 실시 예로서 각기 투광부렌즈를 평면 투광렌즈, 볼록렌즈, 오목렌즈로 구성한 실시 예도

도 6은 지중등 및 수중등으로 본 발명에 의한 조명등을 설치한 상태도

*주요부호의 설명

10.케이스 11.부라켓

20.엘이디 모듈 21.기판 22.엘이디 23.케이블

30.집광장치 31.구면렌즈 32.렌즈틀 33.조절나사

40.투광부 렌즈 41.렌즈틀 42.조절나사

본 발명은 지상 조형물이나 구조물 또는 분수등의 조명, 또는 무대 조명을 위해 지상이나 지중 또는 수중에 설치 사용할 수 있도록 된 엘이디 조명등에 관한 것이며, 더욱 상세히는 다수의 엘이디를 광원으로 한 조명등을 구성함에 있어서 각각의 엘이디로 분산된 광원을 구면렌즈로 구성된 집광장치로 모으고, 이를 투광부 렌즈에 의해 직진 또는 분산형태로 발산되게 구성함으로써 다양한 색상의 빛을 연출하여 조명에 이용할 수 있도록 한 엘이디 조명등에 관한 것이다.

엘이디(LED)는 P형과 N형 반도체의 접합구조를 가지고, 전압을 가하면 전자와 정공의 결합으로 반도체의 밴드갭(bandgap)에 해당하는 에너지의 빛을 방출하는 광전자 소자이며, 반응시간이 일반 전구에 비하여 빠르고, 소비전력이 20% 수준으로 낮아 고 효율의 조명수단을 포함하여 다방면에 활용되고 있다.

엘이디를 이용한 투광조명은 다수의 고휘도 엘이디 또는 파워 엘이디를 기판에 조립한 모듈을 광원으로 활용하고 있으며, 간판이나 구조물 조명, 다리 등의 장식 또는 음악분수와 같은 분수등의 조명 수단으로 활용되고 있다.

그러나 복수의 엘이디로 이루어진 발광체는 그 특성상 입사 광속이 여러 개로 분산되어 있어 투광렌즈 등을 사용함으로써 균일한 조명도를 발휘하는 투광조명은 가능하나 거리가 멀어질수록 조명도(illuminance)가 낮아지기 때문에 높이가 있는 구조물의 조명이나 원거리 구조물의 조명, 스포트라이트와 같은 무대조명 또는 높게 솟구치는 분수를 조명하기 위해 수중에 설치하는 경우와 같이 국부조명 또는 전반조명과 혼합된 형태의 국부조명이 필요한 경우에는 이용이 제한되는 단점이 있다. 이러한 이유로 이들 분야의 조명에는 소비전력이 높고 수명이 짧으며, 다양한 색상의 빛을 연출하기 부적합함에도 불구하고 대부분 네온램프, 수은등 또는 할로겐 램프 등의 기존 광원에 의존할 수밖에 없었다.

본 발명은 근거리 배경 조명 위주로만 사용되는 엘이디 조명을 서치 라이트와 같은 중 원거리 조명이 가능하도록 집광수단을 결합하여 구조물이나 상징물 등의 조명, 고압 분수등의 수중 조명에 활용할 수 있도록 하여 엘이디 조명의 특성인 다양한 빛을 연출할 수 있고, 수명이 길며, 소비전력을 절감할 수 있게 할 목적을 갖는다.

이를 위하여 본 발명은 복수의 엘이디로부터 발산되는 분산된 광속을 구면렌즈로 이루어진 집광장치에 의해 집광하고 이를 투광부 렌즈를 통하여 투사하는 조명을 제시한다.

상기한 조명등은 방수구조를 갖고 내부가 반사면으로 처리된 케이스 바닥부에 복수의 엘이디가 기판상에 배열되어 구동회로에 의해 발광하는 구조의 엘이디 모듈을 설치하고, 상기 엘이디 모듈의 상부에는 구면(球面) 렌즈로 이루어진 집광장치를 설치하여 엘이디 모듈에 포함된 각 엘이디 광원으로부터의 빛을 집광장치에 의해 집광하고, 투광부에 설치한 투광부렌즈에 의해 투사하는 구조를 갖는다.

상기한 조명등에서 엘이디 모듈은 단일 기판에 RGB 삼색 광을 발하는 엘이디 를 각기 혼합한 구조로 이루어질 수 있고, R, G, B 색상을 포함하는 1개 이상의 모듈과 각 모듈과 짝을 이루는 집광장치로 구성할 수 있다.

또한, 상기 케이스의 출구 투광부에 볼록렌즈나 오목렌즈 또는 평면투광렌즈로 이루어진 투광부렌즈를 결합할 수 있으며, 그 경우 상기 집광장치를 구성하는 구형렌즈와 상기 투광부렌즈의 위치를 임으로 조절할 수 있도록 구성하여 조명 대상물의 거리에 따른 조명도를 자체적으로 조절할 수 있도록 구성할 수 있다.

이하 첨부된 도면에 의한 실시 예에 의해 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 기본 구성을 도시한 것으로, 수밀 구조의 케이스(10) 내부 하부에 기판(21)에 복수의 엘이디(22)를 배열한 구조의 엘이디 모듈(20)이 설치되고, 그 상부에 반구형(半球形)의 구면렌즈(31)와 상기 집광렌즈를 케이스(10)에 고정하는 렌즈틀(32)로 이루어진 집광장치(30)가 설치되며, 케이스의 출구부에 투광부렌즈(40)가 설치된 구조를 갖는다.

상기에서 케이스는 통 형상으로 이루어지고, 방수구조이며, 케이스 본체에 시설물 등에 고정하기 위한 브라켓(11)을 설치한 구조이다.

엘이디 모듈(20)은 RGB 엘이디(22)를 반사면이 형성된 기판(21)에 배열 조립한 구조로서 외부의 엘이디구동회로(도시되지 않았음)와 케이블(23) 의해 연결되어 프로그램에 따라 엘이디구동회로가 상기한 RGB로 구분되는 각 엘이디를 발광시킴으 로써 RGB 삼색의 조합에 의한 다양한 색상의 빛을 연출할 수 있도록 구성된 것이다.

집광장치는 구면렌즈의 특성을 이용하여 가장 짧은 초점길이 내에 각 엘이디로 부터 발산되는 광속을 모음으로서 하나의 광속이 큰 광원을 사용한 것과 같은 효과를 얻기 위한 것이다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이 엘이디 모듈은 여러 개의 엘이디에 의한 빛을 발광원으로 하기 때문에 각각의 엘이디에 의한 광속이 분산되며, 그에 따라 원거리에까지 충분한 조명도를 제공할 수 없으나 구면렌즈에 의해 아주 짧은 위치의 초점에 광속이 합쳐지고, 초점위치에서 강력한 광원이 형성된다. 이와 같은 강력한 광원은 다음에 예시된 바와 같은 투광부에 형성한 다양한 형태의 투광부 렌즈에 의해 서치라이트와 같은 원거리 국부조명이나 근거리의 전반조명등 다양한 형태로 이용할 수 있게 된다.

도 2에서 (가)는 투광부 렌즈를 볼록렌즈로 구성하여 초점 안쪽으로 접근한 경우로 입사된 광속은 볼록렌즈의 특성에 의해 좁은 범위로 집중되어 직진 됨으로써 원거리에까지 투사되며, (나)는 오목렌즈를 초점 안쪽으로 접근시킨 경우로 입사된 광속은 오목렌즈의 특성에 의해 밖으로 굴절되어 넓은 범위로 확산한다.

도 3은 복수의 엘이디 모듈과 그에 대응하는 집광장치를 사용하여 조명등을 구성하고, 집광을 위한 렌즈로 반구형 렌즈를 사용한 실시 예((가)) 및 구형렌즈를 사용한 실시 예((나))를 도시한 것으로 반구형과 구형렌즈는 빛의 집광 성능에는 거의 차이가 없으나 반구형은 엘이디 모듈과 렌즈 사이의 거리를 짧게 구성할 수 있어 조명등의 케이스 높이를 줄일 수 있는 장점이 있다.

도 4는 엘이디 모듈과 구면렌즈의 다양한 배치 구성을 도시한 것으로, 상기 엘이디 모듈 및 구면렌즈는 각기 하나만 사용하거나((가)), 두 개를 사용((나))할 수 있으며, 또한 3개를 사용하거나((다)) 그 이상을 사용할 수 있다.

특히, (다)와 같이 3개의 엘이디 모듈과 그에 대응하는 3개의 집광렌즈를 사용한 경우에는 각 엘이디 모듈을 R, G, B 엘이디 군(群)으로 나누어 구성할 수 있으며, 그에 따라 하나의 조명등 내에서 3개의 각기 다른 색상의 엘이디 모듈을 독립하여 구동할 수 있다. 따라서, 각 색상의 엘이디 모듈을 조합 구동하여 다양한 색상의 빛을 연출할 수 있다. 또한, 음악분수의 수중 조명등으로 구성한 경우에는 분수 구동 프로그램에 연계함으로써 음악의 리듬과 분수의 높낮이에 대응하는 빛의 연출이 가능해 진다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예로서 엘이디 모듈(20)과 구면렌즈(31)의 거리를 조절할 수 있도록 한 집광장치(30)와, 상기 집광렌즈와의 거리를 조절할 수 있도록 한 투광부렌즈(40)로 조명등을 구성한 실시 예이며, 투광부렌즈로 평면투광렌즈를 사용한 경우((가)), 볼록렌즈를 사용한 경우((나)), 오목렌즈를 사용한 경우((다))를 각기 도시한 것이다.

상기 구성에서 엘이디 모듈과 구면렌즈의 거리를 조절할 수 있도록 한 집광장치는 다양하게 실시할 수 있으며, 도시된 실시 예는 집광장치의 렌즈틀(32)과 케이스(10)를 조절나사(33)로 연결하여 조절나사를 조이거나 풀어 엘이디 모듈과 구면렌즈의 거리를 조절할 수 있도록 한 구조를 보인 것이다.

구면렌즈와의 거리를 조절할 수 있도록 한 투광부렌즈의 구조 또한 다양하게 구성할 수 있으며, 도시된 실시 예는 케이스 상부의 외 측 테두리를 밀착하여 감싸도록 투광부렌즈(40)와 일체로 결합한 렌즈틀(41)을 구성하여 상기 렌즈틀을 조절나사(42)에 의해 케이스에 결합함으로써 나사를 조이거나 푸는 방법으로 구면렌즈와의 거리를 조절할 수 있도록 한 구조를 보인 것이다.

구면렌즈가 엘이디 모듈로부터 가까워지면 도 2에 의해 설명한 바와 같이 구면렌즈에서보다 많은 빛을 수용할 수 있고 초점이 케이스 내부 안쪽으로 이동하므로 투광부렌즈와의 거리는 길어져 넓은 폭으로 광속을 투사시켜 조명이 확산하는 효과를 제공하고, 엘이디 모듈로부터 멀어지면 투광부렌즈와의 거리가 짧고 초점이 투광부렌즈에 가깝게 형성됨으로 광속을 좁은 폭으로 집중시켜 원거리의 집중 조명할 수 있게 된다.

구면렌즈와 투광부렌즈의 상대 거리 또한 상기한 구면렌즈가 엘이디 모듈과의 거리 조절에서와 같은 동일한 효과를 제공한다.

상기한 구면렌즈 및 투광부렌즈는 어느 한쪽만 위치를 조절할 수 있도록 구성할 수 있고, 실시 예와 같이 양쪽 모두 조절할 수 있도록 구성할 수 있으며 그 경우보다 다양한 조합이 가능하고, 빛을 조여(집중시켜) 원거리 조명을 하거나 빛을 풀어 근거리 확산 조명을 하는 등 조명 목적에 맞게 다양한 조명방법을 사용할 수 있게 된다.

투광부렌즈는 일반 평면렌즈 또는 빛을 균일하게 투과시키는 투광렌즈로 구성하거나 볼록렌즈 또는 오목렌즈로 구성할 수 있다.

볼록렌즈는 구면렌즈를 통과한 광속을 조여 가늘고 멀리 투사시킬 때 유용하게 사용되고, 오목렌즈는 빛을 넓게 확산시켜 안개와 같은 빛의 연출이 필요한 경우에 유용하게 사용할 수 있다.

도 6a는 본 발명에 지중에 지중등설치구(100)을 형성하여 조명등을 지중에 매설하는 지중등으로 사용하는 사용상태를 도시한 것이고, 도 6b는 분수(200)의 조명을 위해 수중등으로 사용한 사용상태를 도시한 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 분산된 엘이디 광원을 구면렌즈로 집광하여 조명도가 높은 단일 광원과 같이 활용함으로써 엘이디에 의한 원거리 국부조명이 가능하고, 투광부렌즈에 의해 균일하게 조명하거나 또는 원거리까지 집중조명하거나 또는 넓은 범위로 확산 조명할 수 있다. 또한, 소비전력이 낮고, 수명이 길며, 프로그램 구동에 의해 다양한 색상의 빛을 연출할 수 있는 엘이디 모듈을 활용하여 다리와 같은 구조물, 탑과 같은 조형물 또는 분수의 조명에 이용하는 수중등과 같은 다양한 조명에 이용할 수 있다.

Claims

엘이디 모듈을 이용한 조명등을 구성함에 있어서, 방수구조를 갖는 통형 케이스 바닥부에 복수의 엘이디가 기판상에 배열되어 구동회로에 의해 발광하는 구조의 엘이디 모듈을 설치하고 상기 엘이디 모듈의 상부에는 구형렌즈 또는 반구형렌즈와 같은 구면(球面) 렌즈로 이루어진 집광장치를 설치하되 상기 엘이디 모듈은 R에 속하는 엘이디군과 G에 속하는 엘이디군과 B에 속하는 엘이디군으로 각기 분리 구성한 복수의 엘이디 모듈로 이루어지게 하고 상기 집광장치는 각각의 엘이디 모듈에 대응하는 수의 구면렌즈로 구성하며, 케이스의 외측 투광부에는 투광부 렌즈를 설치한 구조로 구성하여 엘이디 모듈에 포함된 각 엘이디 광원으로부터의 빛을 집광장치의 구면렌즈로 집광하고 이를 투광부 렌즈를 통하여 투사하도록 한 것을 특징으로 하는 엘이디 조명등.
삭제
삭제
제1항에 있어서, 투광부렌즈는 평면렌즈, 볼록렌즈 또는 오목렌즈 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 엘이디 조명등.
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삭제
삭제
삭제
제1항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 투광부 렌즈에 집광장치를 구성하는 구면렌즈와의 간격을 조절할 수 있는 간격조절수단이 포함된 것을 특징으로 하는 엘이디 조명등.