KR100799518B1 - 면광(面光) 엘이디 조명기구 - Google Patents

면광(面光) 엘이디 조명기구 Download PDF

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KR100799518B1
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Abstract

본 발명은 점광을 면광으로 바꾸어 눈부심을 방지하고 특정방향으로 빛이 발산되도록 확산 유도하므로 전기에너지 효율이 우수한 엘이디 빛을 눈에 악영향을 주지않는 고급조명으로 구현토록 하는 면광(面光) 엘이디 조명기구에 관한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은 엘이디(LED: Light Emitting Diode)를 광원으로 이용하는 조명기구에 있어서, 피씨비에 설치되는 하나 이상의 엘이디; 상기 엘이디에 대향 설치되는 수광부와 상기 수광부를 통하여 입사된 빛이 면광으로 발산되는 외표면 발광부가 구비된 광유도 확산수단; 및 상기 피씨비에 접속설치되는 방열수단;을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

Description

면광(面光) 엘이디 조명기구{A LED LIGHTING FITTING}
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예의 구성을 보이는 사시도
도 2는 도 1의 광유도 확산수단의 일 사시도
도 3은 도 1의 광유도 확산수단의 일 사시도
도 4는 도 2의 저면도
도 5는 본 발명에 따른 일 실시예의 광유도 확산수단의 반단면도
도 6은 본 발명에 따른 일 실시예의 광유도 확산수단의 반단면도
도 7은 본 발명에 따른 일 실시예의 광유도 확산수단의 단면도
도 8은 본 발명에 따른 일 실시예의 광유도 확산수단의 반단면도
도 9는 본 발명에 따른 일 실시예의 광유도 확산수단의 사시도
도 10은 본 발명에 따른 일 실시예의 구성을 보이는 분해 사시도
도 11은 도 1의 피씨비 저면도
도 12는 본 발명에 따른 일 실시예의 광유도 확산수단의 구성도
도 13은 본 발명에서 광유도 확산수단으로 채용되는 아크릴의 빛 입사 굴절특성도
도 14는 본 발명에 따른 일 실시예의 광유도 확산수단의 빛 굴절 설명도
도 15는 본 발명에 따른 일 실시예의 광유도 확산수단에서 빛이 외주면으로 굴절되는 부분의 굴절을 평면상에서 보는 설명도
도 16은 본 발명에 따른 일 실시예의 구성도
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1: 본 발명의 면광(面光) 엘이디 조명기구 2: 나사결합식 소켓
10: 하우징 11: 나사식 소켓접속부 21: 아답터
23: 피씨비 25: 엘이디 30: 광유도 확산수단
30a: 수광부 30b: 발광부 30c: 내부공간
31: 렌즈부 32: 스크래치 33: 직교방향 홈
34: 바닥면 34a: 빗면 37: 반사시트
40: 방열수단 30s: 멀티 광유도 확산수단
본 발명은 엘이디 조명기구에 관한 것으로서, 특히 점광을 면광으로 바꾸어 눈부심을 방지하고 특정방향으로 빛이 발산되도록 확산 유도하므로 전기에너지 효율이 우수한 엘이디 빛을 눈에 악영향을 주지않는 고급조명으로 구현토록 하는 면광(面光) 엘이디 조명기구에 관한 것이다.
엘이디(LED: Light Emitting Diode)는 종래의 광원에 비하여 소형이고 수명 이 길뿐만 아니라 전기에너지가 빛에너지로 직접 변환되기 때문에 전력이 적게 소모되어 에너지 효율이 우수하며 고속응답 특성을 지니고 있으므로 이러한 엘이디를 광원으로 하는 다양한 조명기구가 개발되고 있다.
그러나, 엘이디는 빛이 한 점에서 '점광(点光)'되는 직진특성으로 인하여 눈부심이 매우 심하므로 시력을 손상시키는 등으로 전시장의 특수 조명 또는 차량의 전조등 등에 사용될 뿐 일반 조명기구로 사용하기에는 문제점이 있었다.
또한, 이러한 눈부심 방지를 위하여 다중의 필터를 설치하기도 하지만 이 경우에는 휘도 및 전기 에너지 효율이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서,
본 발명의 목적은 엘이디의 점광을 면광으로 바꾸어 눈부심을 방지하고 특정방향으로 빛이 발산되도록 확산 유도하므로 전기에너지 효율이 우수한 엘이디 빛을 눈에 악영향을 주지않는 고급조명으로 구현토록 하는 면광(面光) 엘이디 조명기구를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하는 본 발명에 따른 면광 엘이디 조명기구는
피씨비(23)에 설치되는 하나 이상의 엘이디(LED: Light Emitting Diode)(25)를 광원으로 이용하고, 상기 피씨비(23)에 접속설치되는 방열수단(40) 및 엘이디의 빛을 유도하는 광유도 확산수단을 포함하는 조명기구에 있어서,
상기 광유도 확산수단(30)은 몸체가 덩어리형태로 이루어지고 일측에 상기 엘이디(25)에 대향 설치되는 수광부(30a)와 상기 수광부를 통하여 입사된 빛이 몸체인 투광수지체를 통하여 유도되어 면광으로 발산되는 외표면 발광부(30b)가 구비되어 이루어짐을 특징으로 한다.
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이하, 본 발명의 면광 엘이디 조명기구에 대한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예의 구성을 보이는 분해 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 일 실시예의 면광(面光) 엘이디 조명기구(1)는 엘이디(LED: Light Emitting Diode)를 광원으로 이용하는 조명기구에 있어서, 피씨비(23)에 설치되는 하나 이상의 엘이디(25), 상기 엘이디(25)에 대향 설치되는 수광부(30a)와 상기 수광부를 통하여 입사된 빛이 면광으로 발산되는 외표면 발광부(30b)가 구비된 광유도 확산수단(30) 및 상기 피씨비(23)에 접속설치되는 방열수단(40)을 포함하여 구성되는 것이다.
여기서, 상기 광유도 확산수단(30)은 상기 발광부(30b)에 V홈 또는 돗트 또는 샌딩요철된 스크래치(32)가 형성됨이 바람직하다(도 1 내지 도 4 참조).
또한, 상기 광유도 확산수단(30)은 수광부(30a)가 복수의 엘이디(25)에 접하며 내부공간(30c)이 오목 형성된 투광수지체로 형성됨이 바람직하다.
이때, 상기 내부공간(30c)은 도 5를 비롯한 여러 도면에 도시된 바와 같이, 단면상 V형으로 형성됨이 바람직하다.
또한, 상기 광유도 확산수단(30)은 수광부(30a)에 광확산을 위한 렌즈부(31)가 형성될 수 있다.
상기 렌즈부(31)는 오목렌즈 기능의 개별 오목홈(31a)(도 2 참조) 또는 광유도 확산수단의 중심에 대하여 동심원 띠 형태로 형성되는 오목홈(31b)으로 형성된다(도 3 참조).
또한, 상기 광유도 확산수단(30)은 발광 외주면에 엘이디 조사방향에 대하여 직교방향으로 엘이디(25) 빛 확산을 위한 직교방향 홈(33)이 요입형성됨이 바람직하다.
상기 직교방향 홈(33)은 엘이디(25)로부터 멀어질수록 깊이(33d)가 깊어지거나 폭(33a)이 넓어짐이 바람직하다.
이는 직교방향 홈의 깊이(33d)가 깊어질수록 또는 폭(33a)이 넓어질수록 엘이디의 빛을 확산시키는 범위가 확대되어 하부에서는 점광을 볼 수 없는 부드러운 빛을 만든다.
상기 광유도 확산수단(30)은 외형이 원기둥형(도 1 참조) 또는 원추형(도 6 참조) 또는 수광부(30a)에 비하여 바닥면(34)이 넓어지는 원뿔형태(도 7, 8 참조) 등으로 형성된다.
또한, 상기 광유도 확산수단(30)은 발광 바닥면이 경사형성되는 빗면(34a)으로 형성되어도 무방하다(도 9 참조).
그리고, 상기 광유도 확산수단(30)은 상기 내부공간(30c)의 내주면 또는 외표면 일부에 반사시트(37)가 부여될 수 있다.
반사시트(37)가 외표면에 부여되는 경우에는 빛을 어느 일 방향으로 발산시키기 위하여 사용된다.
특히, 임계각 이하로 상기 빗면(34a)에서 반사된 빛은 빗면의 후방으로 방출되므로 빗면으로만 빛을 발산시키고자 할 때는 이 빗면(34a)을 제외한 전둘레에 반사시트(37)를 부여함이 바람직하다(도 9 참조).
본 발명에 따른 일 실시예로서, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 광유도 확산수단(30)은 엘이디 수광부(30a)가 원형으로 형성되고, 하나의 상기 피씨비(23)에 상기 광유도 확산수단(30)이 복수 배설됨이 바람직하다.
이때, 피씨비(23)에는 엘이디가 광유도 확산수단의 배열에 맞추어 설치된다(도 11 참조).
상기 광유도 확산수단(30)은 복수가 단일체로 연결형성되는 멀티 광유도 확산수단(30s)으로 형성되어도 무방하다(도 12 참조).
상기 광유도 확산수단(30)에는 상기 방열수단(40)과의 결합을 위한 걸림부(36)가 구비될 수도 있다.
이와 같은 구성을 지닌 본 발명에 따른 엘이디 조명기구(1)의 작용상태를 살펴본다.
먼저 본 발명에서 광유도 확산수단으로 채용하는 아크릴의 빛 굴절 특성을 도 13을 참고하여 살펴본다.
아크릴의 빛 굴절률 n=1.49이며,
아크릴의 전반사각은 이론적으로 θc=42.155°이 산출된다.
그리고 전반사 조건은 θ>θc이다. 즉 전반사는 굴절각이 42.155°보다 클 경우에 일어난다.
도 13에서 입사각을 α라 할때 '면1'에서의 굴절 법칙은
sin(90-α)= n sin(90-θ)
⇒ cosα= n cosθ
⇒ θ= cos-1(1/nㆍcosθ)
위 식에서 θ의 범위는 0°≤α≤90°에 따라
47.84°≤θ≤90°
따라서 반드시 θ>θc 조건을 만족하므로 아크릴의 경우 항상 전반사가 이루어져 입사된 빛이 '면2'로는 발산되지 않는다. 단 표면에 스크래치가 형성된 경우에는 스크래치 부분을 통하여 빛이 발산된다.
본 발명은 이러한 아크릴의 빛 굴절특성을 이용하여 엘이디의 빛이 직진 조사방향은 물론 직진방향의 360°전둘레 주연부 또는 바닥면(34) 전체로 유도 확산 산란시켜 엘이디의 점광(点光)에 따른 눈부심을 방지하며 원하는 특정방향으로의 면광(面光)으로 바꾸어준다.
더욱이, 본 발명에서는 광유도 확산수단(30)이 엘이디 수광부(30a)에 렌즈부(31)가 형성되고 내부에 오목홈(30c)이 형성됨으로써 직진 조사 특성을 갖는 엘이디의 빛이 렌즈부(31), 외주면과 오목홈(30c) 내주면을 따라 굴절이 연쇄적으로 발생되면서 다수의 엘이디의 빛이 광유도 확산수단의 내주면과 외주면을 휘돌며 굴절 분산이 이루어져 엘이디 본래의 점광을 면광으로 전환한다(도 14, 15 참조).
즉, 엘이디(25)의 빛을 받아들이는 수광부(30a)가 빛을 다각도로 분산 굴절시키는 구조인 오목렌즈기능의 렌즈부(31)를 통하여 빛이 내주면과 외주면으로 분산 입사되고 이 입사된 빛이 원형 내외주면을 따라 굴절이 연쇄적으로 이루어진다.
또한, 상기 단면상 V형태로 형성되는 내부공간(30c)은 엘이디로부터 입사되거나 외주면 둘레에서 들어오는 빛을 다시 굴절시켜 연쇄굴절이 이루어지도록 하는 대단히 중요한 역할을 한다.
여기에 더하여, 상기 광유도 확산수단(30)에는 수광부(30a)에 광확산을 위한 렌즈부(31)가 설치됨으로써 빛이 광유도 확산수단에서 확산각을 크게하여 분산효과를 더욱 높인다.
즉, 엘이디(25)가 접하는 부분 렌즈부(31)가 개별 오목홈(31a)으로 형성될 경우 오목렌즈로 작용하여 빛이 넓게 확산 굴절되면서 광유도 확산수단(30)의 내외주면을 포함하는 전방향으로 굴절 산란이 이루어진다.
또한, 렌즈부(31)가 광유도 확산수단의 중심에 대하여 동심원상으로 띠를 두르듯 형성되는 오목홈(31b)의 경우에는 오목렌즈의 기능과 함께 광유도 확산수단(30)이 하우징(10)에 결합회전시 엘이디(25)를 간섭하지 않도록 배려된 것이다.
또한, 광유도 확산수단(30)의 오목홈(30c)에 반사시트(37)가 부여될 경우 빛이 외주면과 바닥면(34)에서 반사각 이상으로 입사될 경우에도 반사시키게 되어 휘도 손실을 방지한다.
그리고, 광유도 확산수단(30)의 외주면에 V홈 등의 스크래치(32)가 광확산통로로 형성됨으로써 이 스크래치를 통하여 산란되어 빛 분산률이 증대되고 더욱 부드러운 조명을 구현하게 된다.
또한, 광유도 확산수단(30) 외주면에 형성된 직교홈(33)은 내외주면에 반사없이 직진하는 강한 빛을 차단 발산시키는 역할과 동시에 빛의 전달이 일부 단절, 외부로 산란되면서 빛이 더욱 분산되며 은은하게 발산된다.
그리고 상기 직교방향의홈(33)이 엘이디(25)로부터 멀어질수록 점차 깊어지거나 넓게 형성될 경우 빛의 분산이 극대화되어 바닥면(34)에서는 엘이디의 점광을 전혀 찾아볼 수 없으며, 이는 조도가 높으면서도 눈부심은 방지되는 품질이 우수한 빛이 발산되고 있음을 의미한다.
이와 같은 광유도 확산수단(30)은 외주면이 상하가 평행한 원통형으로 형성되거나 도 6처럼 원추형으로 형성되고 외주면과 바닥면에 V홈, 샌딩 요철 등의 스크래치를 내거나 직교방향의 홈(33)이 형성될 경우에는 광유도 확산수단의 360° 전둘레와 바닥면(34), 다시 말하면 등기구 전체 외부면이 빛이 발산되는 발광부가 되며, 원뿔형태(도 7 참조)는 빛이 바닥면(34) 일방향으로만 집중 발산된다. 그리고 원뿔형과 원통형이 복합된 형태로 형성될 경우(도 8 참조)에는 바닥면 방향과 원통부 부분으로 빛을 발산시킬 수 있다.
또한 바닥면이 빗면(34a)으로 경사지게 형성될 경우(도 9 참조), 빗면으로만 빛이 유도확산되므로 일방향으로 빛을 조사시키게 되어 예컨대 스탠드형 조명기구 등과 같이 일방향 집중조명이 필요한 곳에서 효과적이다.
따라서, 이러한 점을 이용하여 조명 용도 또는 설치위치에 따라 광유도수단(30)의 형상을 적절하게 선택할 수 있다.
또한, 상기 광유도 확산수단(30)은 엘이디 수광부로부터 바닥면(34)에 이르는 길이가 길수록 빛의 굴절횟수 및 분산횟수가 많아져 눈부심 방지 조명품질을 높인다.
또한, 본 발명은 피씨비(23)를 크게 형성하고 여기에 광유도 확산수단(30)을 복수 배설함으로써 소형용량부터 대형용량에 이르기까지 조명기구의 규모를 다양하게 형성할 수 있다.
이때, 광유도 확산수단이 상기 멀티 광유도 확산수단(30s)으로 형성될 경우에는 조립성을 향상시킨다.
본 발명은 이와 같이 엘이디(25)의 점광을 면광으로 바꾸어 눈부심을 방지하고 특정방향으로 빛이 발산되도록 확산 유도하므로 전기에너저 효율이 우수한 엘이디 빛을 눈에 악영향을 주지않는 고급조명으로 제공하게 된다.
또한, 소형에서부터 대형에 이르기까지 조명용량에 따른 규모를 자유롭다.
이와 같은 본 발명은 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 피씨비(23)에는 AC전류를 DC전류로 전환하는 아답터(21)가 연결되고 상기 피씨비(23) 및 아답터(21)는 별도의 하우징(10) 내에 설치되며, 상기 하우징(10)은 통상의 AC 전류 통전 나사결합식 소켓(2)에 대응하는 나사식 소켓접속부(11)가 구비될 경우, AC 전류용은 물론 DC 전류를 사용하는 엘이디 조명기구에도 사용이 가능하여 범용성을 갖는다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조로 설명하였다. 여 기서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이상에서 상세히 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 면광(面光) 엘이디 조명기구 엘이디의 점광을 면광으로 바꾸어 눈부심을 방지하고 특정방향으로 빛이 발산되도록 확산 유도하므로 전기에너지 효율이 우수한 엘이디 빛을 눈에 악영향을 주지않는 고급조명으로 구현하는 뛰어난 효과가 있다.

Claims (13)

  1. 피씨비(23)에 설치되는 하나 이상의 엘이디(LED: Light Emitting Diode)(25)를 광원으로 이용하고, 상기 피씨비(23)에 접속설치되는 방열수단(40) 및 엘이디의 빛을 유도하는 광유도 확산수단을 포함하는 조명기구에 있어서,
    상기 광유도 확산수단(30)은 몸체가 덩어리형태로 이루어지고 일측에 상기 엘이디(25)에 대향 설치되는 수광부(30a)와 상기 수광부를 통하여 입사된 빛이 몸체인 투광수지체를 통하여 유도되어 면광으로 발산되는 외표면 발광부(30b)가 구비되어 이루어짐을 특징으로 하는 면광(面光) 엘이디 조명기구.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 광유도 확산수단(30)은 상기 발광부(30b)에 V홈 또는 돗트 또는 샌딩요철된 스크래치(32)가 형성됨을 특징으로 하는 면광(面光) 엘이디 조명기구.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 광유도 확산수단(30)은 수광부(30a)가 복수의 엘이디(25)에 접하며 내부공간(30c)이 오목 형성된 투광수지체로 형성됨을 특징으로 하는 면광(面光) 엘이디 조명기구.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 내부공간(30c)은 단면상 V형으로 형성됨을 특징으로 하는 면광(面光) 엘이디 조명기구.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 광유도 확산수단(30)은 수광부(30a)에 광확산을 위한 렌즈부(31)가 형성됨을 특징으로 하는 면광(面光) 엘이디 조명기구.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 렌즈부(31)는 오목렌즈 기능의 개별 오목홈(31a) 또는 광유도 확산수단의 중심에 대하여 동심원 띠 형태로 형성되는 오목홈(31b)이 형성됨을 특징으로 하는 면광(面光) 엘이디 조명기구.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 광유도 확산수단(30)은 발광 외주면에 엘이디 조사방향에 대하여 직교 방향으로 엘이디(25) 빛 확산을 위한 직교방향 홈(33)이 요입형성됨을 특징으로 하는 면광(面光) 엘이디 조명기구.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 직교방향 홈(33)은 엘이디(25)로부터 멀어질수록 깊이(33d)가 깊어지거나 폭이 넓어짐을 특징으로 하는 면광(面光) 엘이디 조명기구.
  9. 청구항 1 내지 청구항 5, 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광유도 확산수단(30)은 외형이 원기둥형 또는 원추형 또는 수광부(30a)에 비하여 바닥면(34)이 넓어지는 원뿔형태로 형성됨을 특징으로 하는 면광(面光) 엘이디 조명기구.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 광유도 확산수단(30)은 발광 바닥면이 경사형성되는 빗면(34a)으로 형성됨을 특징으로 하는 면광(面光) 엘이디 조명기구.
  11. 삭제
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 광유도 확산수단(30)은 엘이디 수광부(30a)가 원형으로 형성되고,
    하나의 상기 피씨비(23)에 상기 광유도 확산수단(30)이 복수 배설됨을 특징으로 하는 면광(面光) 엘이디 조명기구.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 광유도 확산수단(30)은 복수가 단일체로 연결형성되는 멀티 광유도 확산수단(30s)으로 형성됨을 특징으로 하는 면광(面光) 엘이디 조명기구.
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