KR100933630B1 - 발광다이오드를 이용한 조명기구 - Google Patents

발광다이오드를 이용한 조명기구 Download PDF

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김철호
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코스텍알 주식회사
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Abstract

본 발명은 정면과 측면으로 조명할 수 있는 LED 조명기구에 관한 것이다. 상기 LED 조명 기구는, 복수개의 제1 LED들 및 상기 제1 LED들로 전원 및 제어 신호를 공급하는 제1 회로 기판으로 이루어지며, 상기 제1 LED들이 정면으로 빛을 방출하는 정면 조명부; 복수 개의 제2 LED들 및 상기 제2 LED들로 전원 및 제어 신호를 공급하는 제2 회로 기판으로 이루어지며, 상기 정면 조명부의 측면에 설치되어 제2 LED들이 측면으로 빛을 방출하는 측면 조명부; 상기 측면 조명부의 제2 LED들로부터 방출되는 빛이 LED 조명 기구의 측면을 따라 진행하도록 배치되는 반사판; 상기 정면 조명부, 측면 조명부 및 반사판을 고정하는 커버부;를 구비한다.
본 발명에 의하여, 조명등의 정면 방향 뿐만 아니라 조명등의 측면 방향으로도 조명을 제공할 수 있게 된다.
LED 조명기구, 반사판, 발광다이오드

Description

발광다이오드를 이용한 조명기구{Lighting apparatus using LED}
본 발명은 LED를 이용한 조명기구에 관한 것으로서, 구체적으로는 직진성을 갖는 LED를 이용한 실내 조명등이 설치되는 천정의 주변은 매우 어둡게 되는 구조적 단점을 보완하기 위하여, 조명 기구의 전면뿐만 아니라 측면으로도 조명을 제공하여 효율적인 조명을 제공하는 LED 조명기구에 관한 것이다.
LED 조명기구는, 기존의 조명기구의 기능을 LED를 이용하여 구현하는 조명기구이다. 최근, LED를 이용한 조명기구는 낮은 소비 전력 및 뛰어난 내구성으로 인해 각광받고 있으며, 기존 조명기구를 대체하는 다양한 LED 조명기구가 시판되고 있다. 최근에는 LED의 단점인 발열문제를 해결하기 위한 부품소자 분야의 연구와 함께, 소형의 LED 소자의 특성을 이용한 다양한 용도 및 구조를 가진 조명기구가 개발되고 있다.
특히, LED를 이용한 조명등은 형광등이나 백열등을 대체하는 조명기구로서, 집이나 사무실 등의 실내 공간의 조명 및 장식용으로 천정이나 벽 등에 설치되고 있다.
그런데, LED가 갖는 빛의 직진성으로 인하여, LED를 이용한 조명등은 조명등 의 전면으로만 빛을 방사하게 되어, 조명 영역이 매우 좁아지는 한계점을 갖고 있다. 도 6은 종래의 LED를 이용한 조명등을 천정에 설치한 경우의 조명 영역을 예시적으로 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 종래의 LED를 이용한 조명등을 천정 등에 설치하는 경우, 조명등의 전면 영역('a')으로만 빛이 제공되어 조명등의 전면 영역('a')을 제외한 나머지 영역은 어두워지게 된다. 특히, 조명등이 설치된 천정에서 조명등의 주변 영역으로는 빛이 전혀 발산되지 않기 때문에, 매우 어둡게 되는 문제점을 갖고 있다. 이러한 문제점을 갖는 조명등을 천정에 여러개 설치하는 경우, 조명 영역은 넓어지더라도 천정에서 각 조명등의 사이에 위치한 영역들은 여전히 어둡게 되는 문제점이 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 조명등의 전면뿐만 아니라 측면으로도 빛을 발산할 수 있도록 하여 조명등이 설치되는 천정의 주변 영역도 조명할 수 있는 LED 조명 기구를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 LED 조명 기구의 특성에 의해 발생되는 조명의 사각지대에 빛을 제공할 수 있도록 하여, 인테리어 조명기구로서의 활용도를 넓힐 수 있는 LED 조명기구를 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 LED 조명기구는, LED 조명 기구에 있어서, 정면으로 빛을 방출하도록, 복수개의 제1 LED와 상기 제1 LED에 전원 및 제어 신호를 인가하는 제1 회로 기판으로 이루어진 정면 조명부; 측면으로 빛을 방출하도록, 복수 개의 제2 LED와 상기 제2 LED에 전원 및 제어 신호를 인가하는 제2 회로 기판으로 이루어진 측면 조명부; 상기 측면 조명부로부터 방출되는 빛이 상기 LED 조명 기구의 측면을 따라 진행하도록 하는 반사판; 및 상기 정면 조명부, 측면 조명부 및 반사판을 고정하는 커버부를 구비하되, 상기 커버부는 상기 정면 조명부의 후면에 고정되는 후면 커버부, 상기 정면 조명부의 전면에 고정되는 전면 커버부, 및 상기 측면 조명부의 제2 LED들의 빛이 진행하는 방향의 전면에 설치되는 측면 커버부로 이루어지고, 상기 반사판은, 상기 정면 조명부의 측면을 따라 상기 후면 커버부에 설치되는 제1 반사판과, 상기 제1 반사판에 대향되게 설치되는 제2 반사판으로 구성되고, 상기 측면 커버부는 상기 제1 반사판 및 제2 반사판의 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.
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전술한 특징을 갖는 상기 LED 조명 기구는 상기 측면 조명부의 제2 LED들의 정면에 배치되는 집광 렌즈를 더 구비하고, 상기 집광 렌즈는 상기 제2 LED들로부터 방출되는 빛을 상기 LED 조명 기구의 측면으로 집광하도록 배치되는 것이 바람직하다.
전술한 특징을 갖는 상기 LED 조명 기구에 있어서, 상기 커버부는 후면에 상기 정면 조명부와 일정간격 이격되어 결합된 방열 격벽을 더 구비하는 것이 바람직하다.
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이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 조명기구는, 설치 위치 및 조명기구의 종류에 따라 발생하는 조명의 사각지대를 측면 조명부의 적절한 배치설계를 통해 최소화함으로써, 조명의 효율을 높일 수 있고, 인테리어 조명기구로서의 활용의 폭도 증가시킬 수 있다.
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특히, LED 조명 기구의 측면 조명부에 볼록 렌즈형상의 측면 커버부를 더 구비함으로써, 볼록 렌즈에 의한 빛의 굴절 원리에 따라 측면 커버부를 통과하는 측면 조명부의 모든 빛은 천정 방향으로만 조사된다. 즉, 본 발명에 따른 LED 조명 기구는 측면 커버부 및 반사판을 더 구비함으로써, LED 조명 기구의 측면의 넓은 각도로 광이 분포되는 것을 방지하여 측면의 천정 방향으로만 광이 제공될 수 있게 된다.
그 결과, 본 발명에 따른 LED 조명등은 종래의 LED 조명등들이 LED의 빛의 직진성으로 인하여 조명등의 전면 방향으로만 조명할 수 있었던 한계점을 극복할 수 있게 되었다. 또한, 종래의 LED 조명등이 천정 등에 설치되는 경우 조명등 주변의 천정이 어두워지는 문제점도 해결할 수 있게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명기구의 구성 및 동작을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명기구을 전면에서 바라본 도면이고, 도 2는 도 1의 A-A에 따른 단면도를 도시한 것이다.
본 실시예에 따른 LED 조명기구(1)는 제1 회로기판상에 복수개의 제1 LED(11)가 장착된 정면 조명부(10)와, 정면 조명부(10)의 후면에서 정면 조명부(10)를 고정하며 하우징하는 후면 커버부(20)와, 복수개의 제1 LED(11)로부터 방출된 빛을 전면 방향으로 확산시켜 통과시키는 전면 커버부(30)와, 정면 조명부(10)의 측면 방향으로 빛을 방출하는 제2 LED(41)가 제2 회로 기판상에 장착된 측면 조명부(40)와, 측면 조명부(40)의 제2 LED(41)로부터 방출된 빛을 반사시켜 정면 조명부(10)의 측면 방향으로 진행하도록 하는 제1 반사판(50) 및 제2 반사판(60)과, 제1 반사판(50) 및 제2 반사판(60)의 사이에 설치되는 측면 커버부(70)를 구비한다. 전술한 구성을 갖는 본 실시예에 따른 LED 조명기구(1)는, 제1 기판(12)에 설치된 다수개의 제1 LED(11)로부터 방출된 빛을 전면 방향으로 조사하여 주 조명원으로 사용하며, 측면 조명부(40)에 설치된 제2 LED(41)로부터 방출된 빛을 측면방향으로 조사하여 보조 조명원으로 사용한다.
이하, 본 실시예에 따른 LED 조명기구(1)의 각 구성에 대해 각각 살펴본다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여, 정면 조명부(10)에 대해 설명한다. 정면 조명부(10)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 다수 개의 제1 LED들(11)과 상기 제1 LED들로 전원 및 제어 신호를 제공하는 제1 회로 기판(12)으로 이루어지며, 상기 제1 회로 기판(12)의 전면에 상기 복수 개의 제1 LED들이 장착되어 있다. 상기 제1 회로 기판(12)의 후면에는 방열판(13)이 부착되어 있어 제1 회로 기판(12)으로부터 발생되는 열을 방출하는 기능을 수행한다. 여기서, 제1 회로 기판(12)은 발열성능이 좋은 메탈 PCB기판을 사용하는 것이 바람직하다.
다음, 도 3를 참조하여, 후면 커버부(20)에 대해 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 후면 커버부(20)를 전면에서 바라본 도면이다. 후면 커버부(20)는 정면 조명부(10)의 후면에서 정면 조명부(10)를 고정하며 하우징하는 기능을 수행한다. 또한, 후면 커버부(20)의 내부에는 정면 조명부(10)의 후면과 일정간격 이격되는 위치에 배치되는 방열 격벽(21)이 형성되어 있으며, 상기 방열 격벽은 정면 조명부(10)의 측면에 결합된다. 이러한 방열 격벽(21)은 볼트와 같은 결합부재에 의해 방열판(13)과 열접촉하고 있어 방열판(13)에서 발생된 열을 방열 격벽(21)으로 전달한다. 이에 의해 방열 격벽(21)은 방열판(13)에서 발생된 열을 보다 효과적으로 발산시키는 데 기여하게 된다.
여기서, 방열 격벽(21)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 직사각형 모양의 통풍공(22)이 방사형으로 형성되어 있으며, 정면 조명부(10)를 볼트와 같은 결합 부재로 결합시키기 위한 결합홈(23)을 다수개 구비하고 있다. 상기 결합홈(23)은 8개로 마련되어 있다. 통풍공(22)과 상기 결합홈(23)의 모양 및 갯수는 조명등의 성능 향상을 위하여 필요에 따라 임의로 마련될 수 있다.
또한, 후면 커버부(20)는 후술하는 제1 반사판(50)을 고정하기 위한 제1 고 정홈(24)과 후술하는 제2 반사판(60)을 고정하기 위한 제2 고정홈(25)을 구비한다.
다음, 도 1 및 도 2를 참조하여, 전면 커버부(30)를 설명한다.
전면 커버부(30)는 정면 조명부(10)의 제1 LED(11)들로 방출된 빛을 조명기구의 전면 방향으로 확산시켜 통과시키는 기능을 수행한다. 전면 커버부(30)는 주로 광 확산판(Light Diffusion Plate: LDP)을 사용하며, 제1 LED(11)로부터 방출되는 점 광원을 면을 따라 확산시켜 전체적으로 색상 및 밝기가 균일하게 보이도록 해 주는 반투명 부품이다. 만약, 광원으로서 면 광원을 사용하는 경우, 전면 커버부(30)와 같은 광 확산판을 사용하지 않을 수 있다.
다음, 도 1 및 2를 참조하여, 측면 조명부(40)에 대해 설명한다.
상기 측면 조명부(40)는 다수 개의 제2 LED들과 상기 제2 LED들로 전원 및 제어 신호를 제공하는 제2 회로 기판으로 이루어지며, 상기 정면 조명부의 측면에 설치되어 정면 조명부의 측면 방향으로 빛을 제공하게 된다. 전술한 구성을 갖는 측면 조명부(40)는 본 발명의 목적을 달성하기 위한 핵심적인 구성요소로서, 주 조명원으로 이용되는 정면 조명부(10)와 달리 보조 조명원으로 기능을 수행한다.
예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명기구(1)가 천정등으로 사용되는 경우, 정면 조명부(10)의 제1 LED(11)로 방출되는 빛은 위에서 아래로 조사되는 주 조명원의 역할을 수행하게 된다. 이 경우, 측면 조명부(40)의 제2 LED(41)로부터 조사되는 빛은 LED 조명기구(1)가 설치된 천정과 평행한 방향으로 조사되는 보조 조명원의 역할을 수행하게 된다. 이렇게 천정과 평행하게 조사된 빛은 천정을 밝혀 주어 천정의 조도를 향상시키게 된다. 이에 따라 본 실시예에 따른 LED 조명 기구(1)는 전술한 정면 조명부(10)만 사용할 때 측면에 발생된 조명의 사각지대를 줄일 수 있고, 천정용 미적 인테리어 조명기구로서 활용될 수 있다
측면 조명부(40)는 전술한 정면 조명부(10)의 측면 방향으로 빛이 방출되도록, 도 1에 도시된 바와 같이, 정면 조명부(10)의 측면을 따라 설치되며, 복수개의 측면 조명부(40)들 각각의 후면이 정면 조명부(10)의 외주면에 내접하는 다각형 모양으로 설치된다.
정면 조명부(10)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 외주면 모양이 원의 모양으로 되어 있으며, 측면 조명부(40)들에 의해 형성된 모양은 정 10각형의 형태이다. 따라서 측면 조명부(40)의 갯수는 10개가 된다. 이에 의해, 측면 10개 방향으로부터 보조 조명원에 의한 빛이 조사된다.
측면 조명부(40)는 방열판(43) 및 집광렌즈(도시되지 않음)를 더 구비한다. 상기 측면 조명부의 방열판은 정면 조명부의 방열판과 동일한 구조 및 기능으로 이루어진다. 측면 조명부(40)의 집광 렌즈는 제2 LED(41)로부터 방출된 빛이 LED 조명 기구의 측면 방향으로 집광되도록 제2 LED(41) 전면에 배치하는 것이 바람직하며, 집광 렌즈로는 볼록 렌즈를 사용할 수 있다.
다음, 도 4 및 도 5를 참조하여, 제1 반사판(50), 제2 반사판(60)에 대해 설명한다. 도 4 및 도 5를 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 반사판(50) 및 제2 반사판(60)을 전면에서 바라본 도면이다.
도 4에 도시된 제1 반사판(50) 및 제2 반사판(60)은 측면 조명부(40)의 제2 LED(41)로부터 방출된 빛을 반사시켜 정면 조명부(10)의 측면 방향을 따라 진행하 도록 하는 기능을 수행한다.
제1 반사판(50)은 내주면의 테두리가 정면 조명부(10)의 외주면을 따라 전술한 후면 커버부(20)에 접해 있으며, 측면 조명부(40)를 고정하기 위한 리브(51)를 구비한다. 또한, 제1 반사판(50)은 전면 커버부(30)를 고정하기 위해 제1 반사판(50)의 내주면을 따라 형성된 복수개의 돌출편(52)을 구비한다. 상기 돌출편(52)은 중앙부에 홈이 형성된 '凹'의 형태로 이루어져 전면 커버부(30)의 방향으로 돌출되어 형성되어 있으며, '凹'의 형태의 끝단면의 두 곳이 전면 커버부(30)와 접해 있다.
또한, 제1 반사판(50)에는 제1 고정홀(53)과 제2 고정홀(54)이 형성된다. 제1 반사판(50)은 제1 고정홀(53)을 통하여 후면 커버부(20)의 제1 고정홈(24)에 볼트로 고정된다. 제2 고정홀(54)은 후면 커버부(20)의 제2 고정홈(25)을 제2 반사판(60)의 제3 고정홀(61)까지 통과시키는 역할을 수행한다.
그리고, 정면 조명부(10)와 접하는 제1 반사판(50)의 내측면에는 반사율을 높이기 위한 크롬 또는 니켈 코팅이 되어 있다.
도 5에 도시된 제2 반사판(60)은, 전술한 측면 조명부(40) 및 전면 커버부(30)의 외주면과 접해 있으며, 제1 반사판(50)과 결합하여 측면 조명부(40) 및 전면 커버부(30)를 고정시키도록 제1 반사판(50)에 대향하여 마련된다.
또한, 제2 반사판(60)은 제3 고정홀(61)을 형성하고 있다. 제3 고정홀(61)을 통하여 제2 반사판(60)을 후면 커버부(20)의 제2 고정홈(25)에 볼트로 고정시킨다. 그리고, 측면 조명부와 접하는 제2 반사판(60)의 내측면에는 반사율을 높이기 위한 크롬 또는 니켈 코팅이 되어 있다.
도 2를 참조하여, 측면 커버부(70)에 대해 설명한다.
측면 커버부(70)는 측면 조명부의 정면에 배치되며 제1 반사판(50) 및 제2 반사판(60)의 외주면들을 따라 외주면들 사이에 설치된다. 측면 커버부(70)는 볼록 렌즈의 형상으로 구현하여 측면 커버부의 중심축으로부터 아래 방향으로 비춰지는 빛을 천장 방향으로 굴절되도록 한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 조명 기구는 측면 커버부(70)에 의하여 측면 조명부에 의해 조사된 빛이 모두 측면으로만 진행된다.
또한, 측면 커버부(70)는 전면 커버부(30)의 재질과 동일한 광확산판을 사용하는 것이 가능하다.
이와 같이 본 실시예에 따른 LED 조명기구(1)에 따르면, 정면 조명부(10)로부터 전면방향으로 방출되는 주 조명원에 의한 조명효과뿐만 아니라 측면 조명부(40)로부터 측면방향으로 방출되는 보조 조명원에 의해, 주 조명원에 의해서는 조명의 사각지대였던 측면지역에 대한 조명이 가능해지고, 미적 인테리어 조명기구로서의 다양한 응용이 가능해 진다.
본 발명에 따른 LED 조명기구는 조명기구, 인테리어 조명기구 및 건축물 내부의 천정등으로 주로 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명기구를 전면에서 바라본 도면이다.
도 2는 도 1의 A-A에 따른 단면도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 후면 커버부를 전면에서 바라본 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 반사판을 전면에서 바라본 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 반사판을 전면에서 바라본 도면이다.
도 6은 종래의 LED 조명등의 조명 영역을 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 측면 조명부에 집광 렌즈를 사용한 LED 조명 기구의 조명 영역을 도시한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 정면 조명부 20 : 후면 커버부
30 : 전면 커버부 40 : 측면 조명부
50 : 제1 반사판 60 : 제2 반사판
70 : 측면 커버부

Claims (8)

  1. LED 조명 기구에 있어서,
    정면으로 빛을 방출하도록, 복수개의 제1 LED와 상기 제1 LED에 전원 및 제어 신호를 인가하는 제1 회로 기판으로 이루어진 정면 조명부;
    측면으로 빛을 방출하도록, 복수 개의 제2 LED와 상기 제2 LED에 전원 및 제어 신호를 인가하는 제2 회로 기판으로 이루어진 측면 조명부;
    상기 측면 조명부로부터 방출되는 빛이 상기 LED 조명 기구의 측면을 따라 진행하도록 하는 반사판; 및
    상기 정면 조명부, 측면 조명부 및 반사판을 고정하는 커버부를 구비하되,
    상기 커버부는 상기 정면 조명부의 후면에 고정되는 후면 커버부, 상기 정면 조명부의 전면에 고정되는 전면 커버부, 및 상기 측면 조명부의 제2 LED들의 빛이 진행하는 방향의 전면에 설치되는 측면 커버부로 이루어지고,
    상기 반사판은, 상기 정면 조명부의 측면을 따라 상기 후면 커버부에 설치되는 제1 반사판과, 상기 제1 반사판에 대향되게 설치되는 제2 반사판으로 구성되고,
    상기 측면 커버부는 상기 제1 반사판 및 제2 반사판의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 LED 조명 기구.
  2. 제1항에 있어서, 상기 LED 조명 기구는 상기 측면 조명부의 제2 LED들의 정면에 배치되는 집광 렌즈를 더 구비하고, 상기 집광 렌즈는 상기 제2 LED들로부터 방출되는 빛을 상기 LED 조명 기구의 측면으로 집광하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 LED 조명 기구.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 커버부는 후면에 상기 정면 조명부와 일정간격 이격되어 결합된 방열 격벽을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 LED 조명기구.
  5. 제4항에 있어서, 상기 후면 커버부의 방열 격벽은 복수개의 통풍공을 구비하는 것을 특징으로 하는 LED 조명기구.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 반사판은, 상기 측면 조명부를 고정하기 위한 리브와, 상기 전면 커버부를 고정하기 위해 내주면을 따라 중앙에 홈이 형성된 '凹' 모양의 돌출편을 더 구비한 것을 특징으로 하는 LED 조명기구.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 측면 커버부는 볼록 렌즈의 형상으로 이루어져 상기 측면 조명부의 제2 LED들로부터 방출된 빛이 천장 방향으로 굴절되도록 하는 것을 특징으로 하는 LED 조명기구.
  8. 삭제
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