KR100961676B1 - 배광을 원하는 대로 구현할 수 있는 엘이디 조명등용 렌즈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배광을 원하는 대로 구현할 수 있는 엘이디 조명등용 렌즈에 관한 것으로서, 더욱 상세히 설명하면 가로등. 보안등, 터널 등에 주로 사용하는 발광모듈의 렌즈는 평면부에 내측으로 형성된 요홈부의 바닥면에 브이 컷팅부를 형성하고, 상기 브이 컷팅부의 경사면과 경사면이 만나는 직선부의 각도에 따라 빛의 굴절 각도 및 방향을 조절하여 배광(빛의 투사면 밝기 및 빛의 량 평탄도) 값을 원하는 대로 구현함으로 인해 조사되는 지역에 그늘짐이 없이 사각형상으로 배광되는 것을 특징으로 한다.

비구면(非球面), 발광모듈, 렌즈, 가로등, 배광(配光)(빛의 투사면 밝기 및 빛의 량 평탄도)

Description

배광을 원하는 대로 구현할 수 있는 엘이디 조명등용 렌즈{Lens for LED light light to realize distribution}

본 발명은 조명등용 렌즈에 관한 것으로서, 더욱 상세히 설명하면 가로등. 보안등, 터널등에 주로 사용하는 발광모듈을 렌즈의 평면부에서 내측으로 형성된 요홈부의 상부로 부착하면, 상기 요홈부의 바닥면에 형성된 브이 컷팅부의 경사면과, 상기 경사면이 만나는 직선부의 경사각도에 따라 배광값을 원하는 대로 구현함으로 인해 조사되는 지역에 그늘짐이 없이 사각형상으로 배광을 원하는 대로 구현할 수 있는 엘이디 조명등용 렌즈에 관한 것이다.

일반적으로 가로등을 포함한 보안등, 터널등은 장식성을 가미한 다양한 선형의 구조물을 지주 또는 전봇대에 등을 설치한 것으로서, 그 구조는 하부가 개방된 내부로 램프가 설치된 보디와, 상기 개방된 보디의 하부를 밀폐하도록 글러브가 결합되고, 또한, 보디의 일측에는 지주 또는 전봇대에 체결할 수 있도록 글러브 내부에는 구조물이 형성된 구조로 이루어진다.

그러나 가로등은 어두운 지역을 밟게 조명하기 위해 내부에 램프를 설치하고, 상기 램프의 광원으로는 백열등, 고압 수은등, 형광등, 나트륨 등을 광원으로 사용하였으나, 전기 소비 전력이 높고 지속적으로 램프를 교체해야하는 불편함이 있다.

따라서 최근에 광원으로 엘이디를 많이 사용하고 있는 추세이며, 엘이디는 발광효율이 높고 저 전류에서 고출력을 얻을 수 있으며, 수명이 길고 소비전력이 적은 장점 때문에 여러분야에서 널리 사용되고 있다.

최근에는 정부의 에너지 절약정책 사업으로 엘이디를 광원으로 많이 사용하고 있는 추세이며, 또한 엘이디는 발광효율이 높고 저전류에서 고출력을 얻을 수 있으며, 수명이 길고 소비전력이 적은 장점 때문에 여러분야에서 널리 사용되고 있다.

특히, 최근에 많이 사용되고 있는 엘이디 칩구조의 개선에 의해 고출력 조명용 엘이디가 개발되어 가로등, 정원등, 공원등으로 사용범위가 급격히 증가하고 있다.

한편, 상기 가로등은 엘이디에서 조사되는 빛의 조사범위가 120°정도를 유지하나, 측면으로 조사되는 빛이 시야에 장해를 주며 필요없는 허공으로 넓게 조사되어 빛의 손실이 많아서, 빛의 광도(cd/칸데라)와 조도(lux/룩스)가 약하기 때문에 빛의 세기를 높이기 위해 엘이디 칩 자체만을 사용하지 않고, 렌즈를 부착하여 사용한다.

따라서 상기 렌즈는 가로등의 상부에 위치한 구조물에 바로 설치하거나 또는 방열전도판을 베이스에 체결한 발광모듈을 설치한다.

또한, 가로등의 상부에 위치한 구조물에는 렌즈가 결합된 발광모듈을 하나 또는 다수개를 설치한 상태로 사용한다.

그러나 상기와 같이 가로등을 포함한 보안등, 터널등에 설치하여 사용하는 발광모듈에 부착하는 렌즈의 구조는 표면이 일면은 평면부이고, 타면은 반구형의 돔형으로 볼록하게 돌출된 볼록부와, 상기 볼록부의 가장자리 부분은 걸림턱이 형성된 구조로 이루어진다.

따라서 도 1에서 도시한 바와 같이 인도(11)와 차도 사이에 가로등(9)을 설치하면 빛(7)이 조사되는 배광범위는 인도(11)와 인접한 2차선(14)과 인도(11) 일부에만 주로 조사되어 빛(7)이 필요한 위치(17)인 1차선(13)과 중앙선 (15)부분에는 전혀 조사되지않아 운전자의 시야 확보를 원활하게 할 수 없어 안전운행을 저해하는 문제점이 있다.

그 이유는 종래의 렌즈(1)는 평면부(4)를 통해 입사된 빛(7)을 볼록부(3)를 통해 굴절시키기 때문에 운전자에게 필요하지 않은 위치(18)(인도 및 노견)로 가는 빛(7)을 운전자에게 필요한 위치(17)로 가는 1차선(13)과 중앙선(15) 부근으로 빛(7)을 조사할 수가 없기 때문이다.

또한, 도 2 그래프에서 도시한 것처럼 30m 간격으로 가로등(9)을 설치한 상태에서 엘이디 칩을 통해 발광하는 빛(7)을 렌즈(1)를 통해 조사하면 가로등(9) 주 변으로 조도 밝기에 따라 색상을 달리하여 둥글게 배광범위를 형성한다.

그러나 가로등(9)은 조사되는 범위가 그래프에서 확인 가능하듯 가장자리의 파란색 부분이 배광범위의 경계를 나타내고 있어, 각각의 가로등(9) 사이가 하나로 연결되어 그늘짐이 없어야 하나 배광범위가 단절된 상태를 나타내고 있다.

즉, 종래의 가로등(9)은 발광모듈(10)에서 조사되는 빛(7)이 단순히 배광범위 안에서 확산되는 역할만을 가지고 있어 필요한 위치에는 빛이 조사되지않고, 필요하지않는 위치로 빛이 조사되는 문제점이 있다.

상기와 같은 이유는 렌즈(1)를 통해 굴절된 빛(7)은 원형으로 배광되고, 상기 원형의 배광범위에는 조도차이에 의해 가장자리에 음영이 발생함으로 인해 1, 2차선 전체를 균일하게 배광하지 못하고 일정한 위치만 거리를 두고 집중적으로 조사하기 때문에 음영이 발생하여 가로등(9)으로서 기능이 저하되는 문제점이 있다.

따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 가로등을 포함한 보안등, 터널등에 주로 사용하는 엘이디 칩이 부착된 발광모듈을 표면이 일면은 평면부이고 타면은 반구형의 돔형으로 볼록하게 돌출된 볼록부와, 상기 볼록부의 가장자리 부분은 걸림턱이 형성되고, 상기 평면부의 내측으로 요홈부가 형성된 렌즈에 밀착한다.

상기 렌즈의 평면부에 형성된 요홈부로 밀착 또는 인접된 렌즈는 요홈부의 바닥면에 형성된 브이 컷팅부를 통해 발광되는 빛을 조사하면, 브이 컷팅부의 경사 면과 직선부의 경사각도에 의해 빛이 굴절되어 도로면을 기준으로 배광값을 원하는 대로 구현할 수 있도록 전후와 좌우로 폭을 확대할 수 있는 렌즈를 제공한다.

따라서 본원발명은 렌즈의 요홈부에 형성된 브이 컷팅부에 의해 필요없는 위치로 조사되는 빛의 일부 또는 전체를 필요한 위치로 굴절시켜 배광할 수 있도록 하여 가로등 사이에 배광범위가 단절되지않고 연결되도록 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 렌즈의 요홈부 바닥면에 형성된 브이 컷팅부의 경사면과 직선부의 경사각도에 의해 종래의 배광범위와 달리 필요한 위치로 빛을 굴절시켜 보낼 수 있도록 광학배광을 구현함으로 인해 배광(광균제도(光均制度)을 원하는 대로 구현할 수 있는 효과가 있다.

따라서 본 발명은 종래의 배광범위와 달리 사각형상으로 조사하여 가로등과 가로등 사이의 배광범위가 단절되지않고 도로변에 일정간격으로 세워진 가로등의 배광범위를 사각형상으로 연결하여 배광하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 가로등에 렌즈가 결합된 발광모듈을 한개 또는 여러개를 설치하여도 광폭은 차이가 없고 조도차이만 발생하는 효과가 있다.

따라서, 본 발명은 가로등을 포함한 보안등, 터널등에 사용함으로 인해 도로상에는 음영이 발생하지않아 차량의 안전운행을 도모할 수 있도록 운전자의 시야를 확보할 수 있는 것은 물론 보행자에게도 안전을 제공하는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면에 의해 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명 렌즈를 도시해 보인 사시도이고, 도 4는 본 발명 렌즈를 도시해 보인 저면 사시도 이며, 도 6은 본 발명 렌즈를 부분 절개하여 요홈부의 다른 실시 예를 도시해 보인 단면도이다.

본 발명 조명등용 렌즈(1)는 발광모듈(10)의 엘이디 칩에서 발광하는 빛(7)을 굴절시켜 배광(광균제도(光均制度)을 원하는 대로 구현할 수 있도록 한다.

따라서 렌즈(1)를 통해 배광값을 원하는 대로 구현하기 위해서는 표면이 일면은 평면부(4)이고 타면은 반구형의 돔형으로 볼록하게 돌출된 볼록부(3)와, 상기 볼록부(3)의 가장자리 부분은 걸림턱(5)이 형성된 구조에서 평면부(4)에는 내측으로 반구형상의 요홈부(2)가 형성되고, 상기 요홈부(2)의 바닥면에는 필요한 위치(17)로 빛(7)을 굴절시켜 조사할 수 있도록 브이 컷팅부(8)가 형성된다.

상기 브이 컷팅부(8)는 요홈부(2)의 바닥 중심에서 내측으로 길이방향을 따라 브이커팅된 경사면(19)을 하부 방향으로 형성하고, 상기 경사면(19)이 교차되는 교차점에는 직선부(6)가 형성된다.

따라서 렌즈(1)의 평면부(4)에서 내측에는 반구형상으로 형성된 요홈부(2)의 바닥면에 브이자 형상으로 형성된 경사면(19)과 경사면(19)이 교차하는 직선부(6)에 의해 볼록부(3)를 직진하는 빛을 전ㆍ후ㆍ좌ㆍ우로 굴절되도록 유도한다.

그러면 렌즈(1)의 요홈부(2)를 통해 입사된 빛(7)중 일부는 요홈부(2)의 내주면을 통해 굴절되고, 일부는 브이 컷팅부(8)의 경사면(19)과 직선부(6)를 통해 굴절되어 조사되는 배광범위는 사각형상으로 이루어진다.

즉, 상기 브이 컷팅부(8)의 경사면(19)은 좌우 양측으로 굴절하여 확대하고, 직선부(6)는 전후로 빛을 조사하여 배광범위를 확대한다.

따라서 본 발명 렌즈(1)는 브이 컷팅부(8)의 경사면(19)과 직선부(6)의 경사각도를 통해 전ㆍ후ㆍ좌ㆍ우로 굴절각도를 조절할 수 있다.

도 6은 본 발명 렌즈를 부분 절개하여 요홈부를 도시해 보인 사시도이다.

본 발명 렌즈(1)는 표면이 일면은 평면부(4)이고 타면은 반구형의 돔형으로 볼록하게 돌출된 볼록부(3)와, 상기 볼록부(3)의 가장자리 부분은 걸림턱(5)이 형성된 렌즈(1)의 평면부(4)는 내측으로 요홈부(2)를 형성하고, 상기 요홈부(2)의 바닥면에는 내측으로 브이 커팅부(8)를 형성하고, 상기 브이 커팅부(8)의 경사면(19)은 좌ㆍ우로 빛(7)을 굴절시키고, 직선부(6)는 전ㆍ후로 빛(7)을 굴절시킬 때 직선부(6)의 전방과 후방 높이를 달리하여 후방보다 전방의 높이를 더 높게 하여 경사각도를 형성하면 직선부(6)가 일직선상으로 수평 하게 형성한 것보다 전방을 향해 더 멀리 빛을 굴절시켜 조사할 수 있다.

따라서 브이 컷팅부(8)에서 직선부(6)의 전후방 높이를 달리하여 직선부(6)의 후방에서 전방으로 경사각도를 형성하여 빛(7)이 굴절되도록 한다.

도 7은 본 발명 렌즈를 부분 절개하여 요홈부의 다른 실시 예를 도시해 보인 사시도면으로, 본 발명 렌즈(1)는 표면이 일면은 평면부(4)이고 타면은 반구형의 돔형으로 볼록하게 돌출된 볼록부(3)와, 상기 볼록부(3)의 가장자리 부분은 걸림턱(5)이 형성된 렌즈(1)의 평면부(4)는 내측으로 요홈부(2)를 형성하고, 상기 요홈부(2)의 바닥면에는 브이 컷팅부(8)가 형성되고, 상기 브이 컷팅부(8)는 경사면(19)이 내측으로 형성되어 교차되면, 교차되는 점에는 길이방향으로 수평하게 직선부(6)를 형성하여 전ㆍ후로 빛(7)을 굴절한다.

도 8은 렌즈 평면부에 형성된 요홈부(2)로 엘이디 칩이 삽입된 상태에서 엘이디 칩에서 발광하는 빛(7)은 요홈부(2)를 통해 전ㆍ후ㆍ좌ㆍ우로 굴절되고, 또한 요홈부(2)의 하부로 향하는 빛(7)은 브이 컷팅부(8)의 경사면(19)과 직선부(6)를 통해 굴절된다.

상기 경사면(19)은 좌ㆍ우로 굴절하여 빛(17)을 필요한 위치로 보낼 수 있어 배광범위 안에는 조도차이가 없이 균일하게 빛(7)을 조사할 수 있다.

따라서 본 발명은 경사면(20)과 직선부를 통해 경사각도를 달리하여 빛(7)의 굴절각도를 조절하여 배광범위를 조절할 수 있다.

또한, 상기 요홈부(2)에는 반사체(16)를 설치하여 인도(11)로 조사되는 빛(7)의 일부 또는 전체를 브이 컷팅부(8)로 반사시키면, 브이 컷팅부(8)는 빛(7)이 조사되지않는 1차선(13)과 중앙선(15)으로 굴절시켜 사각형상으로 배광한다.

도 9는 본 발명 렌즈를 가로등에 설치하였을 때 배광범위를 도시해 보인 측면도이다.

본 발명은 방열전도판에 피시비와 엘이디 칩이 배열된 발광모듈(10)을 렌즈(1)의 평면부(4)에 형성된 요홈부(2)에 삽입된 상태에서 요홈부(2)의 바닥에 는 브이 컷팅부(8)가 형성되고, 상기 요홈부(2)의 내주면중 일부에는 반사체(16)가 부착되어 가로등(9)의 상부에 경사지게 형성된 구조물에 설치한다.

상기 렌즈(1)에 형성된 요홈부(2)의 바닥에 형성된 브이 컷팅부(8)는 양측으로 경사면(19)을 형성하고, 상기 경사면(19)이 교차된 교차점에는 길이방향으로 직선부(6)를 형성한다.

또한, 상기 직선부(6)는 후방보다 전방이 더 높도록 경사각도를 형성하여 전방을 향해 더 멀리 빛을 굴절시켜 조사할 수 있도록 한다.

따라서 가로등(9)의 지주 상부에 설치된 가로등(9)의 구조물에 렌즈(1)와 발광모듈(10)을 부착된 상태에서 엘이디 칩에서 발광하는 빛(7)은 요홈부(2)의 내주면을 통해 전ㆍ후ㆍ좌ㆍ우로 굴절되면, 요홈부(2)의 내주면 일측에는 반사체(16)가 부착되어 있어 빛(7)이 필요하지않는 위치인 인도/노견(11)으로 진행하는 빛(7)을 차단하여 빛(7)이 필요한 위치인 1차선(13)과 중앙선(15)으로 반사한다.

따라서 요홈부(2)의 바닥면으로 진행하는 빛(7)은 브이 컷팅부(8)의 경사면(19)과 직선부(6)를 통해 굴절되어 갓길(12), 2차선(14), 1차선(13), 중앙선(15)으로 조사되어 배광범위가 형성된다.

그 이유는 렌즈(1)에 형성된 요홈부(2)의 경사면(20)을 통해 광합배광을 하는 것으로 필요하지않은 위치(18)인 인도(11) 및 노견을 향해 조사되는 빛을 반사체로 차단하여 반사하면 필요한 위치(17)인 1차선(13) 일부와 중앙선(15)으로 굴절시켜 배광범위를 확대하고, 엘이디 칩에서 발광하는 나머지 빛은 볼록부(3)를 통해 갓길(12), 2차선(14), 1차선(13)으로 조사되어 배광범위가 사각형상으로 이루어진다.

도 10은 본 발명 렌즈를 가로등에 설치하였을 때 배광범위를 도시해 보인 측 면도이다.

본 발명은 렌즈(1)의 평면부(4) 내측으로 형성된 요홈부(2)의 바닥면에는 브이 컷팅부(8)를 형성하고, 상기 브이 컷팅부(8)는 경사면(19)과 직선부(6)로 이루어진다.

따라서 상기 렌즈(1)의 평면부(4)에는 발광모듈(10)이 수평하게 삽입되고, 내주면(6) 둘레중 일부에는 반사체(16)가 밀착된 상태에서 지주 상부에 경사지게 위치한 가로등(9)의 구조물에 설치한다.

그러면 인도(11) 및 노견은 도면에서와 같이 빛이 필요하지 않은 위치이기 때문에 발광모듈(10)에서 발광하는 빛(7)중 일부만 인도(11) 및 노견으로 조사되도록 차단하여 반사하고, 반사체(16)에서 차단된 빛(7) 일부는 요홈부(2)와 브이 커팅부(8)를 통해 2차선(14) 일부와 1차선(13) 및 중앙선(15)으로 굴절시켜 조사한다.

또한, 상기 브이 컷팅부(8)는 반사체(16)에서 굴절된 빛(7)과 볼록부(3)의 전방으로 향하는 빛(7)은 경사면을 통해 좌ㆍ우로 굴절시키고, 직선부(6)는 전ㆍ후로 굴절시켜 갓길(12), 2차선(14), 1차선(13), 중앙선(15)으로 조사되어 배광범위가 사각형상으로 이루어진다.

따라서 빛이 필요하지않는 위치(18)인 인도(11) 및 노견에서 빛이 필요한 위치(17)인 1차선(13) 및 중앙선(15)으로 굴절시켜 조사한다.

한편, 본 발명 렌즈(1)는 가로등의 구조물에 렌즈(1)가 결합된 발광모듈(10)를 한개를 설치하거나 또는 여러개 설치하여도 광폭은 차이가 없고 조도차이만 발 생하는 효과가 있다.

도 11은 본 발명 렌즈의 배광범위를 도시해 보인 그래프로, 도로변에 30m 간격으로 형성된 가로등(9)에서 빛(7)을 조사하면 종래처럼 가로등(9) 주변에는 원형으로 배광범위가 형성되어 서로 단절된 상태가 아니라, 본원 발명의 렌즈(1)는 가로등에서 조사되는 배광범위가 서로 단절되지않고 연결되어 음영 및 그늘짐이 없도록 하여 사각형상을 이룬다.

따라서 본원발명은 인도(11) 및 노견을 포함하여 2차선(14) 및 1차선(13)과 중앙선(15)에 사각형상으로 배광범위가 밝게 형성되어 운전자가 안전운행을 할 수 있도록 유도한다.

한편, 본 발명은 가로등(9)에 한정하여 설명을 하였으나 보안등, 터널등에 설치하였도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 가로등에 종래의 렌즈가 부착되어 빛의 굴절범위를 도시해 보인 측면도.

도 2는 도 1의 배광범위를 도시해 보인 그래프.

도 3은 본 발명 렌즈를 도시해 보인 사시도.

도 4는 본 발명 렌즈를 도시해 보인 저면 사시도.

도 5는 본 발명 렌즈를 부분 절개하여 요홈부를 도시해 보인 단면도.

도 6은 본 발명 렌즈를 부분 절개하여 요홈부를 도시해 보인 사시도.

도 7은 본 발명 렌즈를 부분 절개하여 요홈부의 다른 실시 예를 도시해 보인 사시도.

도 8은 본 발명 렌즈에서 빛의 조사범위를 도시해 보인 정면도.

도 9는 본 발명 렌즈를 가로등에 설치하였을 때 배광범위를 도시해 보인 측면도.

도 10은 본 발명 렌즈를 가로등에 설치하였을 때 배광범위를 도시해 보인 측면도.

도 11은 본 발명 렌즈의 배광범위를 도시해 보인 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 렌즈 2: 요홈부

3: 블록부 4: 평면부

5: 걸림턱 6: 직선부

7: 빛 8: 브이 컷팅부

9: 가로등 10: 발광모듈

11: 인도/노견 12: 갓길

13: 1차선 14: 2차선

15: 중앙선 16: 반사체

17: 필요한 위치 18: 필요하지않는 위치

19: 경사면

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 표면의 일면은 평면부(4)이고, 타면은 반구형의 돔형으로 볼록하게 돌출된 볼록부(3)와; 상기 평면부의 내측으로는 반구형상으로 형성된 요홈부(2)와; 상기 요홈부(2)의 바닥면에는 내측으로 길이방향을 따라 양측으로 경사면(19)을 형성하고, 상기 경사면(19)이 교차하는 지점을 따라 직선부(6)를 형성한 브이 컷팅부(8)와; 상기 볼록부(3)의 가장자리 부분은 걸림턱(5)이 형성된 렌즈(1)에 있어서,

   상기 렌즈(1)의 브이 커팅부(8)는 브이 커팅된 경사면(19)의 경사각도를 달리하여 좌ㆍ우로 조사되는 빛의 굴절각도를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 배광을 원하는 대로 구현할 수 있는 엘이디 조명등용 렌즈.
4. 표면의 일면은 평면부(4)이고, 타면은 반구형의 돔형으로 볼록하게 돌출된 볼록부(3)와; 상기 평면부의 내측으로는 반구형상으로 형성된 요홈부(2)와; 상기 요홈부(2)의 바닥면에는 내측으로 길이방향을 따라 양측으로 경사면(19)을 형성하고, 상기 경사면(19)이 교차하는 지점을 따라 직선부(6)를 형성한 브이 컷팅부(8)와; 상기 볼록부(3)의 가장자리 부분은 걸림턱(5)이 형성된 렌즈(1)에 있어서,

   상기 브이 커팅부(8)의 직선부(6)는 전방과 후방의 높이 차이에 의해 경사각도를 달리하여 전방 및 후방으로 조사되는 빛의 굴절각도를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 배광을 원하는 대로 구현할 수 있는 엘이디 조명등용 렌즈.
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