KR100573388B1 - Ｌｅｄ 조명장치 - Google Patents

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KR100573388B1
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Abstract

본 발명은 발광부로 사용되는 LED를 2층 구조로 배열함으로써 500 내지 3000개와 같이 다량의 LED가 사용되어도 조명장치의 크기를 최소화시킬 수 있는 LED 조명장치에 관한 것이다. 본 발명의 주요구성은 소정형상의 기판에 사각형상으로 배열된 제 1 LED층 및 제 1 LED층이 배열된 사각형상의 중앙 상부에 각각 배열된 상태에서 기판에 장착되는 제 2 LED층으로 이루어진 2층 구조인 발광부 및 발광부에 전원을 공급하는 전원부가 내장된 외함으로 이루어진 통상의 LED 조명장치에 있어서, 전면에 투사렌즈가 장착되고 후면이 외함의 전면에 길이조정이 가능하게 결합되는 렌즈부와, 외함의 전면의 일측면에는 결합볼트가 형성되고, 렌즈부의 후면의 일측면에는 외함의 결합볼트가 결합되는 슬라이딩부가 형성되며, 슬라이딩부를 따라 렌즈부의 길이가 좌우로 이동되는 것을 특징으로 한다.
LED 조명장치, 2층구조, LED칩, 캐패시터 뱅크, 적외선 필터

Description

ＬＥＤ 조명장치{LED Flash}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조명장치의 사시도.
도 2는 도 1의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 2층 구조를 갖는 발광부의 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 전원부의 블록도.
도 5는 본 발명에 다른 펄스구동에 따른 전류 감쇄율에 대한 그래프.
도 6은 본 발명에 다른 실시예에 따른 LED 조명장치의 단면도.
도 7a는 도 6에 따른 발광부의 사시도.
도 7b는 도 6에 따른 발광부의 설치상태도.
도 8은 도 6에 따른 또다른 발광부의 사시도.
<도면의 간단한 설명>
1 : LED 조명장치 2 : 외함
3 : 고정볼트 11 : 렌즈부
12 : 투사렌즈 13 : 슬라이딩부
14 : 막이창 31 : 발광부
33 : 제 1 LED층 34 : 제 2 LED층
41 : 전원부 42 : 밧데리
43 : LED 전원연결부 44 : 캐패시터 충전회로
45 : 캐패시터 뱅크 53 : LED 보드
54 : 반사판 55 : LED 칩
58 : 히트싱크 59 : 수렴렌즈
본 발명은 LED 조명장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조명장치에서 발생된 광원의 초점거리를 임의적으로 조절할 수 있으며, 다량의 LED에 전원이 인가될 때 감소되는 전류 감쇠값을 보존하기 위하여 캐패시터 뱅크를 구비함으로써, 밧데리 또는 A.C전원공급기로부터 전류를 공급받아 저장하여 순간적으로 많은 전류가 필요하여도 안정적으로 LED에 제공할 수 있는 LED 조명장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 조명장치의 발광부를 LED 칩만을 연속으로 기판상에 배열함으로써 기존의 LED가 배열에 필요한 공간을 축소시켜 500 내지 3000개와 같이 다량의 LED가 사용되어도 조명장치의 크기를 최소화시킬 수 있는 LED 조명장치에 관한 것이다.
일반적으로 지능형 교통 시스템 및 이동식 고정식 과속단속 카메라의 조명으로 사용되는 제논 램프는 점광원이며 자연광에 가까운 스펙트럼을 가지고 있어 방전시 충분한 광량을 얻을 수 있으며, 야간에도 자연색 색상을 요구하는 일반 카메라에 야간 촬영용으로 가장 많은 사용도를 갖고 있는 램프이다.
그러나, 이러한 제논 램프는 방전관 특성상 고가의 특수 램프도 10만회 정도 방전회수의 제한이 있어서 사용용량보다 월등히 큰 램프를 낮은 전력으로 기동하여 수명을 40만회 정도로 늘려서 사용하며 2개의 램프를 교체하여 80만회 정도 사용 할 수 있는 방법이 이용되었으나, 차량인식장치에 야간 촬영용으로 사용시에는 별도의 적외선 필터를 사용하기 때문에 적외선 필터를 통과한 광을 사용하여 촬영가능하기 위해서는 적외선 필터에 의해 손실되는 광량만큼을 보충해야 하기 때문에 높은 조도를 갖는 램프를 사용할 필요가 있다. 그러나, 제논 램프는 높은 조도를 갖도록 설정할 때에는 수명이 낮으며 이로 인하여 잦은 교체가 필요하여 결국 보수비용 증가 등 치명적인 문제점이 있다.
이러한 제논 램프의 단점을 보안하기 위하여 수명이 5만 시간에서 10만 시간 정도로서 파장이 700nm 에서 850nm인 적외선 LED를 사용하여 잦은 교체가 필요한 램프의 단점을 개선한 LED 프레쉬(flash)를 사용하였다. 그러나, 이러한 LED 조명장치는 높은 광량이 필요하기 때문에 500 내지 3000개와 같이 다량의 LED을 PCB 기판에 평면 배치하여 사용하였다. 그러나, 많은 수의 LED를 기판에 배치하면 LED의 기본 부피가 있기 때문에 완성된 조명장치의 광원 면적이 커져서 실용화하기 어려운 문제가 있다.
상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 본 발명의 목적은 조명장치에서 발생된 광원의 초점거리를 임의적으로 조절할 수 있으며, 다량의 LED에 전원이 인가될 때 감소되는 전류 감쇠값을 보존하기 위하여 캐패시터 뱅크를 구비함으로써, 밧데리 또는 A.C전원공급기로부터 전류를 공급받아 저장하여 순간적으로 많은 전류가 필요하여도 안정적으로 LED에 제공할 수 있는 LED 조명장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 LED 조명장치의 발광부를 LED 칩만을 연속으로 기판상에 배열함으로써 기존의 LED가 배열에 필요한 공간을 축소시켜 500 내지 3000개와 같이 다량의 LED가 사용되어도 조명장치의 크기를 최소화시킬 수 있는 LED 조명장치를 제공함에 있다.
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상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 LED 조명장치는 소정형상의 기판에 사각형상으로 배열된 제 1 LED층 및 제 1 LED층이 배열된 사각형상의 중앙 상부에 각각 배열된 상태에서 기판에 장착되는 제 2 LED층으로 이루어진 2층 구조인 발광부 및 발광부에 전원을 공급하는 전원부가 내장된 외함으로 이루어진 통상의 LED 조명장치에 있어서, 전면에 투사렌즈가 장착되고 후면이 외함의 전면에 길이조정이 가능하게 결합되는 렌즈부와, 외함의 전면의 일측면에는 결합볼트가 형성되고, 렌즈부의 후면의 일측면에는 외함의 결합볼트가 결합되는 슬라이딩부가 형성되며, 슬라이딩부를 따라 렌즈부의 길이가 좌우로 이동되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 발광부는 소정형상의 기판과, 상기 기판에 접착되고 상부 일부가 내부로 함몰되고, 함몰된 부분에 반사판이 부착된 다수의 LED 보드와, LED 보드의 반사판에 장착되는 LED 칩과, LED 보드와 LED 칩에 전선으로 연결되어 전류가 공급되는 것을 특징으로 한다
바람직하게, 상기 전원부는 전류를 공급하는 밧데리 또는 A.C전원공급기와, 상기 밧데리에서 공급된 전압을 이용하여 LED칩에 전압을 공급하는 LED 전원부와, 상기 밧데리와 LED 전원부 사이에 위치하며 상기 LED 전원부에서 공급된 전압으로 LED를 구동시킬 때 감소되는 전류 감쇠값을 보상하기 위하여 밧데리 또는 A.C전원공급기로부터 전류를 공급받아 저장하는 캐패시터 뱅크로 이루어진 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 LED 전원부와 캐패시터 뱅크 사이에 위치하여 상기 LED 전원부에 공급하는 전압의 구동방식을 펄스구동 또는 연속구동으로 조절하는 구동스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조명장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 2층 구조를 갖는 발광부의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 전원부의 블록도이고, 도 5는 본 발명에 다른 펄스구동에 따른 전류 감쇄율에 대한 그래프, 도 6은 본 발명에 다른 실시예에 따른 LED 조명장치의 단면도이고, 도 7a는 도 6에 따른 발광부의 사시도이고, 도 7b는 도 6에 따른 발광부의 설치상태도이며, 도 8은 도 6에 따른 또다른 발광부의 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, LED 조명장치(1)는 빛을 발생시키는 발광부(31) 및 발광부(31)에 전원을 공급하는 전원부(41)가 내장된 외함(2)과, 전면에 투사렌즈(12)가 장착되고 후면에 외함(2)의 전면에 결합되는 렌즈부(11)로 이루어진다.
외함(2)의 전면은 관통된 형상으로 표면에는 렌즈부(11)를 고정시키는 고정볼트(3)가 형성되고, 후면에는 외부전원이 공급되는 입출력코드(5) 및 작동스위치(6)가 위치한다.
렌즈부(11)는 전면에 LED에서 발생된 측면광을 집광 사용하여 광 손실을 줄일 수 있도록 투사렌즈(12)가 장착되고, 후면은 외함(2)에 결합되며, 후면의 일측 표면에는 외함(2)의 표면에 형성된 결합볼트(3)가 내부에서 결합되는 슬라이딩부(13)가 형성된다. 이에 따라 렌즈부(11)는 슬라이딩부(13)를 따라 좌우로 이동하면서 투사렌즈(12)의 초점거리를 조절할 수 있다.
그리고, 렌즈부(11)의 전면에는 투사렌즈(12)로 빗물이 직접 닿지 않도록 유리와 같은 투명재료로 이루어진 막이창(14)이 형성된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 발광부(31)는 외함(2)의 내부 전면에 위치하며, 소정형상의 기판(32)에 사각형상의 배열로 장착되는 제 1 LED층(33)과, 사각형상으로 배열된 제 1 LED층(33)의 중앙 상부에서 각각 위치하여 다시 사각형상의 배열로 기판에 장착되는 제 2 LED층(34)으로 이루어진 2층 구조로 형성된다.
이에 따라 LED에서 발생되는 광은 전방으로 발산되므로 사각형상으로 배열된 제 1 LED층(33)에서 발생된 광은 사각형의 꼭지점부분에서 전방으로 발산되고, 각 LED 사이의 중앙에는 광이 발산되지 않는다. 한편, 제 2 LED층(34)은 제 1 LED층(33)에서 광이 발산되지 않는 LED의 중앙 상부에 위치하여 광을 전방으로 발산하게 되어 제 1 LED층(33)과 제 2 LED층(34)으로 배열된 각각의 LED들은 서로 광이 겹치지 않은 상태에서 자신의 조도를 그대로 유지할 수 있다. 따라서, LED가 2개의 층으로 이루어진 발광부(31)는 광원으로 500 내지 3000개와 같이 다량의 LED가 장착되는 기판의 크기를 약 1/2로 절약할 수 있으므로 이러한 기판을 사용하는 조명장치의 넓이를 크게 줄일 수 있다.
한편, 전원부(41)는 도 4에 도시된 회로와 같이 밧데리(42)와, 밧데리(42)에서 공급된 전압을 이용하여 LED에 전압을 공급하는 LED 전원연결부(43)와, 밧데리(42)와 LED 전원연결부(43) 사이에 위치하며 LED의 작동시 감소되는 전류 감쇠값을 보상하기 위하여 밧데리(42) 또는 A.C 전원공급기로부터 전압을 공급받아 저장하는 캐패시터 충전회로(44)와 캐패시터 뱅크(45) 및 LED 전원연결부(43)에 공급하는 전압의 구동방식을 펄스구동 또는 연속구동으로 조절하는 펄스조절스위치(46)를 포함한다.
밧데리부(42)는 외부로부터 DC 전원으로부터 공급받아 사용하며, 컨버터를 구비하여 A.C 전원공급기로부터 전원이 인가될 때에는 DC 전원으로 전환하여 사용할 수 있다.
LED 전원연결부(43)는 기판에 장착된 제 1 LED층(33)과 제 2 LED층(34)을 형성하는 각각의 LED에 밧데리(42)에서 연결된 전원을 공급한다.
캐패시터 충전회로(44)와 캐패시터 뱅크(45)는 밧데리(42)와 LED 전원연결부 (43) 사이에 위치하며 다량의 LED가 작동될 때 감소되는 전류 감쇠율을 보상하기 위하여 밧데리(42)로부터 전압을 공급받아 저장한다. 이러한 캐패시터 뱅크(45)의 용량은 전원이 다량의 LED에 인가될 때에는 수백 암페이가 순간적으로 인가될 때 감소되는 전류 감쇠율을 보상해야 하므로
Figure 112005052267618-pat00001
을 갖도록 설계된다. 이러한 캐패시터 뱅크(45)는 후술하는 펄스구동방식으로 전원이 인가될 때에는 필수적인 요소라 할 수 있다.
그리고, 펄스조절스위치(46)는 캐패시터 충전뱅크(45)와 LED 전원연결부(43) 사이에 위치하며 LED 전원연결부에 공급하는 전류의 구동방식을 LED에 공급되는 전류가 단속없이 연속 공급하는 연속구동방식 또는 LED에 공급되는 전류를 단속시켜 펄스형태로 공급하는 펄스구동방식으로 조절한다. 이때, 도 5에 도시된 바와 같이, LED에 연속구동방식으로 전원이 인가되면 정격전류만 흘릴 수 있어서 조도는 높지 않으나 연속촬영이 필요할 때 사용되고 LED 자체의 온도가 증가되는 단점이 있으며, 펄스구동방식으로 전류가 인가되면 5% 듀티에서 정격전류의 15배에서 20배까지 순간전류를 흘릴 수 있어 전류와 조도가 비례하는 LED특성상 순간 최대 조도가 필요한 촬영에 사용한다 주기적으로 온오프되기 때문에 LED에서 발생되는 온도는 온기간 동안 전류의 평균값만큼 온도가 상승하므로 최대조도를 얻을 수 있는 장점이 있다.
한편, 도 6, 도 7a, 도 7b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 조명장치(1)의 발광부(51)는 소정형상의 기판(52)과, 육각형상으로 하부가 기판의 상부에 접착된 다수의 LED 보드(53)와, LED 보드의 일측에 장착되는 LED 칩 (55)과, LED 보드(53)와 LED 칩(55)에 전원을 연결하는 전원연결부(56) 및 LED 칩(55)을 보호하기 위한 몰딩부(57)로 이루어진다.
그리고, LED 보드(53)는 열용량과 열전도성이 우수한 알루미늄 기판을 사용하는 것이 바람직하며, LED 칩에서 발생된 열을 외부로 신속하게 발산시키기 위한 히트싱크(58)가 설치된다. LED 칩은 전도성 접착제를 이용하여 LED 보드에 부착한다.
한편, 몰딩부(57)의 상부에는 LED 칩(55)에서 발생된 광이 전방으로 수렴되도록 수렴렌즈(59)가 장착된다. 수렴렌즈(59)는 입사되는 광의 각도에 관계없이 전방으로 광을 수렴시키는 비구면 렌즈를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, LED 칩(55)에서 발생된 광의 확산각이 약 140° 내지 180° 이므로 비구면 렌즈(59)에 의해 광의 확산각을 좁혀 전방으로 많은 량의 광이 발산시킬 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, LED 보드(53)의 일측에는 반사판(54)을 형성하고, 반사판(54)의 중앙에는 LED 칩(55)을 형성하여 LED 칩(55)에서 발생되는 측면광이 반사판(54)에 반사되어 전방으로 직진시키는 것이 바람직하다.
이와 같은 발광부(51)는 종래의 500 내지 3000개와 같이 다량의 LED를 직접 보드에 부착할 때 넓은 면적이 소요되는 문제점을 해결할 수 있다. 즉, 기판에 LED 칩만을 연속적으로 부착시키면 불필요한 면적을 줄일 수 있다.
또한, LED 칩만을 연속으로 기판상에 배열시켜 LED 발광부를 형성하여 일반적인 LED와 동일한 광량을 갖으면서 불필요한 부피를 제거할 수 있어 조명장치의 크기를 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 첨부된 청구범위에 정의된 본 발 명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 본 발명을 여러 가지로 설계 변경하거나 또는 변형하여 실시할 경우 모두 본 발명의 범주에 속한다 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 LED 조명장치는 광원부의 전면에서 슬라이딩방식으로 이동되는 렌즈부에 의해 광원의 초점거리를 임의적으로 조절할 수 있는 장점이 있다.
또한, 캐패시터 뱅크에 의해 LED에 많은 량의 전류가 인가되면서 감소되는 전류 감쇠값을 보존할 수 있어 지속적으로 동일한 광량을 갖으면서 안정적인 광량을 얻을 수 있는 장점이 있다.
또한, LED 칩만을 연속으로 기판상에 배열시켜 LED 발광부를 형성하여 일반적인 광량을 갖으면서 불필요한 부피를 제거할 수 있어 조명장치의 크기를 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 지능형 교통시스템에 사용되는 차량인식 장치, 이동식, 고정식 단속 카메라 등 부피가 작으며 많은 광원이 필요한 곳에 사용할 수 있는 장점이 있다.
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Claims (10)

  1. 소정형상의 기판에 사각형상으로 배열된 제 1 LED층 및 상기 제 1 LED층이 배열된 사각형상의 중앙 상부에 각각 배열된 상태에서 기판에 장착되는 제 2 LED층으로 이루어진 2층 구조인 발광부 및 상기 발광부에 전원을 공급하는 전원부가 내장된 외함으로 이루어진 통상의 LED 조명장치에 있어서,
    전면에 투사렌즈가 장착되고 후면이 상기 외함의 전면에 길이조정이 가능하게 결합되는 렌즈부와,
    상기 외함의 전면의 일측면에는 결합볼트가 형성되고, 상기 렌즈부의 후면의 일측면에는 상기 외함의 결합볼트가 결합되는 슬라이딩부가 형성되며, 상기 슬라이딩부를 따라 상기 렌즈부의 길이가 좌우로 이동되는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
  2. 빛을 발생시키는 발광부 및 발광부에 전원을 공급하는 전원부가 내장된 외함으로 이루어진 통상의 LED 조명장치에 있어서,
    상기 발광부는 소정형상의 기판과;
    상기 기판에 접착되고 상부 일측에 LED 칩이 부착되는 다수의 LED 보드; 및
    LED 보드와 LED 칩에 전선으로 연결되어 전류가 공급되는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 LED 보드는 상부 일부가 내부로 함몰되고, 함몰된 부분에 반사판이 부착되며, 상기 반사판의 중앙에 LED 칩이 장착되는 것을 특징으 로 하는 LED 조명장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 기판의 하부에는 LED 칩에서 발생된 열을 외부로 신속하게 발산시키기 위한 히트싱크가 설치된 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 LED 보드와 LED 칩에 전원을 연결하는 전원연결부 및 LED 칩을 보호하기 위한 몰딩부가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 몰딩부의 상부에는 LED 칩에서 발생된 광이 전방으로 수렴되도록 수렴렌즈가 형성된 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 외함에는 전면에 투사렌즈가 장착되고 후면이 외함의 전면에 길이조정이 가능하게 결합되는 렌즈부가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 외함의 전면의 일측면에는 결합볼트가 형성되고, 상기 렌즈부의 후면의 일측면에는 상기 외함의 결합볼트가 결합되는 슬라이딩부가 형성되며, 슬라이딩부를 따라 상기 렌즈부의 길이가 좌우로 이동되는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
  9. 제 2 항에 있어서, 상기 전원부는 전류를 공급하는 밧데리와;
    상기 밧데리에서 공급된 전압을 이용하여 LED칩에 전압을 공급하는 LED 전원부 및
    상기 밧데리와 LED 전원부 사이에 위치하며 상기 LED 전원부에서 공급된 전압으로 LED를 구동시킬 때 감소되는 전류 감쇠값을 보상하기 위하여 밧데리로부터 전류를 공급받아 저장하는 캐패시터 뱅크로 이루어진 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 LED 전원부와 캐패시터 뱅크 사이에 위치하여 상기 LED 전원부에 공급하는 전압의 구동방식을 펄스구동 또는 연속구동으로 조절하는 구동스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
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KR200445822Y1 (ko) * 2008-12-16 2009-09-03 (주)경동기술공사 터널 조명등기구의 소켓구조

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