KR100865478B1 - Ｌｅｄ를 이용한 가로등 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발광다이오드(LED : light-emitting diode, 이하 LED 라 함)을 이용한 가로등에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전력소모가 낮고 발열량이 적으면서도 높은 조도를 얻을 수 있는 LED를 이용한 가로등에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 상부에 방열부가 구비된 덮개와, 상기 덮개와 결합 되어 수용공간을 형성하고, 다수의 조사공이 형성된 받침판을 포함한 케이스; 상기 조사공 각각에 배치되며 상기 덮개에 고정 결합 되고, PCB에 실장 된 LED로 이루어진 발광부재; 상기 LED에서 조사된 빛을 외부로 확산하고, 상기 조사공의 외부로 돌출되게 위치하는 확산렌즈; 상기 확산렌즈가 결합하는 결합공이 형성되고, 상기 받침판과 결합하는 결합면에 패킹부재가 구비되고, 상기 결합공이 대응하는 위치의 조사공의 형성 각도에 따라 상향 경사 또는 하향 경사지게 형성된 몸체와, 상기 확산렌즈가 안치되고 상기 몸체의 내측에 결합 되는 안치부재와, 상기 안치부재와 상기 확산렌즈 사이에 확산시트가 더 포함되며 상기 덮개의 내측에 고정되는 고정부재; 및 상기 다수의 조사공은 중심에 배치된 조사공을 기준으로 양측에 배치되는 조사공은 상향 경사지게 형성되고, 후방에 배치되는 조사공은 하향 경사지게 형성되어 확산렌즈를 통과한 빛이 외부를 향하여 둔각으로 조사되도록 하는 것을 특징으로 한다.
LED, 가로등, 경사각, 확산렌즈, 조도
Description
본 발명은 발광다이오드(LED : light-emitting diode, 이하 LED 라 함)을 이용한 가로등에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전력소모가 낮고 발열량이 적으면서도 높은 조도를 얻을 수 있는 LED를 이용한 가로등에 관한 것이다.
일반적으로 사용되고 있는 가로등은 거리, 도로등에 설치되어 전력을 공급받아 야간, 우천, 안개와 같은 시간 및 날씨에 따라 설치된 주변을 비추는데 사용하는 것으로서, 수은등이나 형광등 또는 나트륨등 등을 광원으로 하고 전원공급장치에 의한 전원공급과 타이머와 조도감지센서 및 이를 제어하는 제어부와 광원을 제어하는 중앙제어부에 의하여 점등되게 함으로서, 설치된 인접지역을 일정 조도 이상 밝혀 보행자 및 운전자등에게 정보를 제공하는데 사용된다.
이러한 가로등의 현재 설치기준에 의하면, 가로등이 지상으로부터 높이 10M 지점에 설치되는 경우, 가로등과 직각을 이루는 직선상의 기준점에서 좌우측 10M 떨어진 지면까지 가로등에서 조사된 조도는 20Lux까지 발광되어야 한다.
그러나, 종래의 수은등, 형광등, 나트륨등은 상기와 같은 조도를 이루기 위해서 높은 전력을 소비해야 하며 이에 따른 발열문제 및 제품의 수명시간에 문제점이 있어 근래에는 소비전력이 낮고, 발열양이 적으면서도 높은 조도를 얻을 수 있는 LED를 이용한 가로등이 증가하고 있는 추세이다.
상기 LED를 이용한 가로등은 소비전력 및 조사되는 빛의 밝기(조도)에서는 종래 사용되던 광원에 비해서는 우수성을 가지나, 조사되는 빛이 직진성을 지니고 있으며 단순한 반원이나 구형상의 기구물에 장착하여 사용함으로서, LED에서 측면으로 조사되는 빛을 차단하는 문제점이 발생하여 가로등의 설치기준에 적합한 20Lux의 측면 조도를 얻기에는 어려움이 있었다.
이러한 상기 문제점을 해결하기 위한 종래의 기술로는 등록특허 제10-0754973호 (등록일자 2007년08월28일), " 경사각을 이용한 엘이디 가로등 " (이하 종래기술 1 이라 함)이 제안되었는데,
상기 종래기술1을 살펴보면, 4각형태의 볼록몸체로 중심평면을 제외한 나머지 4면을 경사면으로 구성하고 상기 볼록몸체의 측면에 광원장착용 기구물에 설치가능하도록 체결부가 구비된 다면프레임과; 상기 다면프레임의 각 면에 체결 조립되고 각각 분리 가능한 조각기판이며 다수 사용되는 LED광원의 전기적인 연결을 위한 연결회로패턴이 형성된 PCB타입의 광원장착기판과; 상기 광원장착기판에 다수가 장착되며 둘 이상의 LED개체가 직렬로 조합된 하나의 제1LED군과 또 다른 하나의 제2LED군을 병렬로 연결시키는 직렬과 병렬이 병합된 연결구조를 갖는 LED광원을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 종래기술 1은 광원장착기판이 볼록몸체의 경사면에 결합 되어 측면을 조사하는 것으로서, 경사면이 형성된 볼록몸체에 상기 광원장착기판을 결합하는 별도의 작업이 필요하며, 결합 되는 광원장착기판에 구비된 LED에서 조사된 빛이 외부로 그대로 노출되어 보행자 및 운전자에게 글레어(GLARE : 눈 부심) 현상을 유발할 수 있어 사고가 발생할 염려가 있었다.
또한, 가로등의 설치기준에 필요한 조도를 얻기 위해서 많은 양의 LED가 필요하게 되어 제조비용이 상승하게 되며, 이에 따른 유지보수비용도 같이 상승하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 제안되는 것으로서, 소비전력이 낮고, 발열량이 적으며 높은 조도를 갖춘 LED를 광원으로 하고, 상기 LED에서 조사되는 빛이 일정 거리 떨어진 측면에도 조사될 수 있도록 상기 LED에서 조사된 빛을 확산하는 확산렌즈와 상기 확산렌즈가 결합 되는 조사공을 형성하며, 상기 조사공이 중심에 배치된 조사공을 기준으로 양측에 배치되는 조사공은 상향 경사지게 형성되고, 후방에 배치되는 조사공은 하향 경사지게 형성되어 확산렌즈를 통과한 빛이 외부를 향하여 둔각으로 조사되어 가로등 설치기준을 만족하는 조도를 얻을 수 있는 LED를 이용한 가로등을 제공하는데 목적이 있다.
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이때, 상기 상향 경사진 각도는 대략 25~35도이고, 하향 경사진 각도는 25~35도로 이루어져 있는 LED를 이용한 가로등을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명의 발광부재에서 조사된 빛을 외부로 확산시키는 확산렌즈는 비(非)정원의 반원형으로 이루어지고 글레어(GLARE : 눈 부심) 현상을 방지하기 위한 불규칙 패턴부가 더 형성되어 있는 LED를 이용한 가로등을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명의 고정부재는 상기 확산렌즈가 결합하는 결합공이 형성된 몸체와, 상기 확산렌즈의 위치 이탈을 방지함과 동시에 안정적인 고정 상태를 유지할 수 있는 안치부재를 더 포함하고, 상기 확산부재와 발광부재 사이에 확산시트가 더 구비되어 글레어 현상을 방지하고 동시에 조사된 빛의 각도를 넓게 형성할 수 있도록 하는 LED를 이용한 가로등을 제공하는데 목적이 있다.
아울러, 상기 발광부재에 전원을 공급하는 전원부는 정전류IC로 이루어져 일정한 전류를 지속적으로 전달하고, 순간적으로 과전압이 걸리는 것을 방지하여 LED를 보호할 수 있으며, 기존의 정전압IC회로에서 필요한 별도의 변환회로가 없어도 안정적인 전원을 공급할 수 있는 LED를 이용한 가로등을 제공하는데 목적이 있다.
나아가, 상기 확산렌즈는 상기 발광부재와 접하는 접면에 조사된 빛을 원활하게 확산시킬 수 있도록 확산홈을 형성한 LED를 이용한 가로등을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상부에 방열부가 구비된 덮개와, 상기 덮개와 결합 되어 수용공간을 형성하고, 다수의 조사공이 형성된 받침판을 포함한 케이스; 상기 조사공 각각에 배치되며 상기 덮개에 고정 결합 되고, PCB에 실장 된 LED로 이루어진 발광부재; 상기 LED에서 조사된 빛을 외부로 확산하고, 상기 조사공의 외부로 돌출되게 위치하는 확산렌즈; 상기 확산렌즈가 결합하는 결합공이 형성되고, 상기 받침판과 결합하는 결합면에 패킹부재가 구비되고, 상기 결합공이 대응하는 위치의 조사공의 형성 각도에 따라 상향 경사 또는 하향 경사지게 형성된 몸체와, 상기 확산렌즈가 안치되고 상기 몸체의 내측에 결합 되는 안치부재와, 상기 안치부재와 상기 확산렌즈 사이에 확산시트가 더 포함되며 상기 덮개의 내측에 고정되는 고정부재; 및 상기 다수의 조사공은 중심에 배치된 조사공을 기준으로 양측에 배치되는 조사공은 상향 경사지게 형성되고, 후방에 배치되는 조사공은 하향 경사지게 형성되어 확산렌즈를 통과한 빛이 외부를 향하여 둔각으로 조사되도록 하는 것을 특징으로 한다.
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이때, 상향 경사진 각도는 25~35도이고, 하향 경사진 각도는 25~35도인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 확산렌즈는 반원형으로 이루어지되 비(非)정원을 이루고, 상기 발광부재와 접하는 접면은 조사된 빛에 의한 글레어(GLARE) 현상을 방지하기 위한 불규칙 패턴부가 형성된 것을 특징으로 한다.
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아울러, 상기 케이스에 형성된 수용공간에는 상기 발광부재에 전원을 공급하는 전원부가 구비되되, 상기 전원부는 정전류(定電流)IC(Integrated Circuit)로 이루어진 것을 특징으로 한다.
나아가, 상기 확산렌즈는 상기 발광부재와 접하는 접면에 확산홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 이루어진 본 발명은 소비전력이 낮고, 발열량이 적으면서도 높은 조도를 얻을 수 있는 LED를 이용하여 설치기준에 적합한 가로등을 제공할 수 있으며, 보행자 및 운전자에게 눈부심 현상을 일으키지 않아 사고에 대한 염려를 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 일정한 전류를 지속적으로 공급함과 동시에 과전압을 방지하여 제품의 수명을 연장하며 이에 따른 유지보수비용을 절감할 수 있는 경제성이 우수한 효과가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 LED를 이용한 가로등의 바람직한 구현예를 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 LED를 이용한 가로등을 설명함에 있어서, 도 1을 참조하여 방향기준을 특정하면,
발광부재에서 조사된 빛이 비추는 쪽을 하부 또는 하측이라 하고,
상기 발광부재에서 발생한 열을 외부로 발산하는 방열부가 구비된 쪽을 상부 또는 상측이라 한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 LED를 이용한 가로등(1)은 상부에 방열부(12)가 구비된 덮개(11)와, 상기 덮개(11)와 결합 되어 내측으로 수용공간(S)을 형성하며, 다수의 조사공(14)이 하측을 향하여 형성된 받침판(13)을 포함하여 이루어진 케이스(10)와 상기 다수의 조사공(14) 각각에 배치되며 상기 덮개(11)에 고정 결합 되고, PCB(21)에 실장 된 LED(22)로 이루어진 발광부재(20)와 상기 LED(22)에서 조사된 빛을 외부로 확산하고, 상기 조사공(14)의 외부로 돌출되게 위치하는 확산렌즈(30)와 상기 확산렌즈(30)가 결합 되고, 상기 덮개(11)의 내측에 고정되는 고정부재(40)로 이루어진다.
이때, 상기 다수의 조사공(14)은 확산렌즈(30)를 통과한 빛이 외부를 향하여 둔각을 이루면서 조사되도록 상호 소정각도를 이루고 있는데,
상기 조사공(14)중에서 중심에 배치된 조사공(14a)을 기준으로 각각의 조사공(14)을 살펴보면,
상기 중심에 배치된 조사공(14a)의 양측에 배치되는 조사공(14b)은 상향 경사지게 형성되고,
후방에 배치되는 조사공(14c)은 하향 경사지게 형성된다.
이를 도 3을 참조하여 다시 살펴보면, 중심에 배치된 조사공(14a)과 전방에 배치된 조사공(14d)은 가로등(1)이 설치된 장소의 직선상 지면(A)을 비추게 되고,
양측에 배치되는 조사공(14b)은 상향 경사지게 형성되어 가로등(1)이 설치된 장소에서 (B) 지점을 비추게 되고,
후방에 배치된 조사공(14c)은 하향 경사지게 형성되어 가로등(1)이 설치된 장소에서 (C) 지점을 비추게 되는 것이다.
이때, 양측의 조사공(14b) 및 후방의 조사공(14c)은 각각 25~35도의 각도를 가지며 상향 또는 하향 경사지게 되는데, 25도 미만의 경사각으로 형성될 경우 조사되는 빛의 각도가 좁아지며, 35도 초과되어 경사각이 형성될 경우 조사되는 빛의 각도는 넓어지나 조도가 낮아지게 된다.
조사되는 빛의 각도 및 조도를 고려할 때, 양측의 조사공(14b)이 형성되는 각도는 30도, 후방에 조사공(14c)의 각도는 25도를 이루는 것이 가장 바람직하며, 이때 상기 후방에 조사공(14c)의 양측의 조사공(14b)은 30도를 이루는 것이 바람직하다.
상기 발광부재(20)를 이루는 LED(22)는 주입된 전자와 정공이 재결합할 때 과잉의 에너지를 빛으로 방출하는 다이오드로서, GaAsP등을 이용한 적색 발광다이오드, GaP등을 이용한 녹색 발광다이오드, InGaN/AlGaN 더블헤테로 구조를 이용한 청색 발광다이오드 등이 사용될 수 있는 것이다.
또한, 상기 LED(22)가 실장 된 PCB(21)는 열전도력과 열방출력이 우수한 메탈PCB(METAL PCB)로 이루어져 상기 LED(22)에서 발산된 열을 외부로 방출하는 것이다.
나아가 상기 발광부재(20)가 고정 결합 되는 덮개(11)의 상부에는 수용공간(S)에서 발산되는 열을 외부로 발산하여 내부온도를 낮추기 위한 방열부(12)가 구비되어 장시간 사용시 수용공간(S)에 존재하는 열을 제거할 수 있 는 것이다.
아울러, 상기 PCB(21)에는 전원부(50)와 통전되기 위한 컨넥터(23)가 구비되는데, 상기 컨넥터(23)는 상기 PCB(21)의 일단에 구비되고, 상기 컨넥터(23)와 암수결합하는 대응컨넥터(도면 중 미도시됨)가 구비된 전원선(도면 중 미도시됨)이 상기 전원부(50)와 결합 된다.
제품의 수명이 끝난 LED(22)를 교체하거나 고장이 발생하는 경우 상기 대응컨넥터를 분리하고, 고장이 발생한 LED(22)가 포함된 PCB(21)를 교체하도록 하여 유지보수가 간단한 것이다.
상기 LED(22)에서 조사된 빛을 외부로 확산하는 확산렌즈(30)는 상기 조사공(14)의 외부로 돌출되게 위치하며, 조사된 빛에 의하여 보행자 및 운전자의 시야에 글레어(GLARE) 현상을 일으키는 것을 방지하기 위한 불규칙 패턴부(32)가 상기 LED(22)와 접하는 접면(31)에 형성된다.
상기 불규칙 패턴부(32)는 LED(22)에서 조사된 빛을 굴절 및 산란시키기 위한 것으로, 상기 접면(31)에 빛이 투과되는 미세한 알갱이들을 압착하여 형성할 수도 있다.
또한, 상기 확산렌즈(30)는 조사된 빛이 넓은 조사각도를 이룰 수 있도록 비(非)정원의 반원형으로 이루어지는데, 중앙부(34)가 좌측부(35) 및 우측부(35)에 비해 돌출된 타원형으로 이루어지는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 확산렌즈(30)는 상기 발광부재(20)와 접하는 접면(31)에 확산홈(33)이 더 형성되어 넓은 각도의 조사각을 얻을 수 있는 것이다.
상기 확산렌즈(30)를 결합하는 결합공(43)이 형성된 고정부재(40)는 상기 결합공(43)이 형성된 몸체(41)와 상기 확산렌즈(30)가 안치되는 안치부재(42)로 이루어지고, 상기 확산렌즈(30)와 안치부재(42)의 사이에는 확산시트(44)를 더 구비하여 조사되는 빛의 조사각을 넓게 형성할 수 있는 것이다.
또한, 상기 고정부재(40)는 상기 받침판(13)에 고정볼트(B)에 의해 고정 결합되고, 이때 상기 받침판(13)과 맞닿는 결합면에 패킹부재(45)가 구비되어 내부로 이물질 및 습기가 유입되는 것을 방지하게 된다.
상기 덮개(11)와 받침판(13)이 결합하여 형성하는 수용공간(S)에는 상기 발광부재(20)에 전원을 공급하는 전원부(50)가 구비되되, 상기 전원부(50)는 정전류IC로 이루어져 상기 발광부재(20)에 항상 일정한 전류를 공급하고 과전압을 방지하여 제품의 수명을 연장하게 된다.
상기 정전류IC는 인가되는 전류를 원하는 값 수준에서 일정하게 유지하는 회로로서, 극단적인 부하 변동에 대해서도 일정한 전류를 유지할 수 있고, 나아가 인가되는 전류의 양에 따라 상기 LED(22)가 조사되는 양(광량(光量))도 조절할 수 있는 것이다.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 LED를 이용한 가로등을 설명하였으나, 본 발명은 이러한 설명에 의하여 한정되지 않고 첨부된 특허청구범위가 갖는 사상의 범주 내에서 당업자에 의해서 다양한 변형 및 변경이 가능하며 이러한 변형 및 변경 또한 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 구현예를 도시한 사시도.
도 2a 는 도 1의 횡단면도.
도 2b 는 확산렌즈의 실시예를 도시한 단면도.
도 3 은 도 1의 분해사시도.
도 4a, 4b, 4c 는 사용상태를 나타낸 개략도.
< 도면 중 주요부호에 대한 설명 >
1 : 가로등 10 : 케이스 11 : 덮개 12 : 방열부
13 : 받침판 14 : 조사공
20 : 발광부재 21 : PCB 22 : LED 23 : 컨넥터
30 : 확산렌즈 31 : 접면 32 : 불규칙 패턴부 33 : 확산홈
34 : 중앙부 35 : 좌/우측부
40 : 고정부재 41 : 몸체 42 : 안치부재 43 : 결합공
44 : 확산시트 50 : 전원부
S : 수용공간 B : 고정볼트
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- 상부에 방열부가 구비된 덮개와,상기 덮개와 결합 되어 수용공간을 형성하고, 다수의 조사공이 형성된 받침판을 포함한 케이스;상기 조사공 각각에 배치되며 상기 덮개에 고정 결합 되고, PCB에 실장 된 LED로 이루어진 발광부재;상기 LED에서 조사된 빛을 외부로 확산하고, 상기 조사공의 외부로 돌출되게 위치하는 확산렌즈;상기 확산렌즈가 결합하는 결합공이 형성되고, 상기 받침판과 결합하는 결합면에 패킹부재가 구비되고,상기 결합공이 대응하는 위치의 조사공의 형성 각도에 따라 상향 경사 또는 하향 경사지게 형성된 몸체와, 상기 확산렌즈가 안치되고 상기 몸체의 내측에 결합 되는 안치부재와, 상기 안치부재와 상기 확산렌즈 사이에 확산시트가 더 포함되며 상기 덮개의 내측에 고정되는 고정부재;로 이루어지며,상기 케이스에 형성된 다수의 조사공은,중심에 배치된 조사공을 기준으로, 양측에 배치되는 조사공은 상향 경사지게 형성되고, 후방에 배치되는 조사공은 하향 경사지게 형성되어 확산렌즈를 통과한 빛이 외부를 향하여 둔각으로 조사되도록 하고,상기 확산렌즈는,반원형으로 이루어지되 비(非)정원을 이루고,상기 발광부재와 접하는 접면은 조사된 빛에 의한 글레어(GLARE) 현상을 방지하기 위한 불규칙 패턴부가 형성되며, 조사된 빛을 원활하게 확산시킬 수 있는 확산홈이 형성된 것을 특징으로 하는 LED를 이용한 가로등.
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