KR100974568B1 - 고휘도 ｌｅｄ조명등을 이용한 균일조명기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고휘도 LED조명등을 이용한 균일조명기구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 고휘도 LED조명등을 직ㆍ병렬 스트링(String)방식에 의한 매트릭스 구조로 배열하되, 서로 상이한 각도를 갖는 다수의 고휘도 LED조명등 군을 다수의 열과 행으로 배열하고 각도 조절을 통해 공간면적 내에 LED조명등의 광원(빛)이 서로 중첩되도록 한 고휘도 LED조명등을 이용한 균일조명기구에 관한 것이다.

본 발명에 의하면, 전용 드라이브 회로가 설치된 인쇄회로기판(PCB)에 다수의 고휘도 LED조명등을 직ㆍ병렬 스트링 방식에 의한 매트릭스 구조로 배열한 조명기구에 있어서, 상기 매트릭스 배열 구조는, 상이한 각도를 갖는 다수의 고휘도 LED조명등을 제1열에는 3개의 LED조명등을 하나의 군으로 하고, 그 다음 열부터 제9열까지는 5개의 LED조명등을 하나의 군으로 하되, 90°각도 LED조명등을 중심으로 좌우 각각에 2개의 45°각도 조명등이 한 쌍을 이루어 마주보는 방향으로 배열하거나, 90°각도 LED조명등을 중심으로 좌우 각각에 2개의 45°각도 조명등이 한 쌍을 이루어 상기 2개의 45°각도 조명등이 상기 90°각도 LED조명등과 서로 반대 방향으로 배열되는 것을 포함하며, 또한, 상기 2개의 45°각도 조명등 사이마다 하나의 90°각도 조명등을 좌측에서 우측방향으로 순차 배열하여 상기 90°각도 조명등이 좌우 대칭구조를 이루어 하나의 다이아몬드 형태가 되어 사용자가 원하는 공간면적 내에 LED조명등의 광원(빛)이 서로 중첩되는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고휘도 LED조명등을 이용한 균일조명기구를 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 서로 상이한 각도를 갖는 다수의 고휘도 LED조명등 군을 다수의 열과 행으로 배열하고 각도 조절을 통해 LED조명등의 광원(빛)을 서로 중첩시킴으로써 빛이 닫는 공간면적 내에 균일한 조도를 얻을 수 있는 효과가 있다.

고휘도, LED조명등, 매트릭스 배열, 각도조절, 중첩, 균일조명

Description

고휘도 ＬＥＤ조명등을 이용한 균일조명기구{Illumination Apparatus for flat by using LED}

본 발명은 고휘도 LED조명등을 이용한 균일 조명기구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 고휘도 LED조명등을 직ㆍ병렬 스트링(String)방식에 의한 매트릭스 구조로 배열하되, 서로 상이한 각도를 갖는 다수의 고휘도 LED조명등 군을 다수의 열과 행으로 배열하고 각도 조절을 통해 공간면적 내에 LED조명등의 광원(빛)이 서로 중첩되도록 한 고휘도 LED조명등을 이용한 균일조명기구에 관한 것이다.

최근에는 실내외 조명등으로 기존의 백열전구나 형광등 대신에 열화를 줄이고 사용 시간을 늘린 고휘도 LED조명등을 많이 사용하고 있다. 즉, LED는 우수한 제어성, 빠른 응답속도, 높은 전기-광 변환효율, 긴 수명, 적은 소비전력 및 높은 휘도의 특성을 갖고 있다. 이러한 장점에도 불구하고 소비전력과 고열을 줄이고자 사용하는 1~3W급의 LED는 출력 그 자체가 약하기 때문에 광원(빛)의 확산 거리가 길어질 경우 원하는 조명 공간면적 내에 만족할 만한 조도[lx]를 얻을 수가 없게 된다.

이러한 문제점을 극복하기 위해 고출력의 LED조명등을 적용한 조명기구가 개발되고 있으나, LED에서 발생되는 고열을 방지하기 위해 방열판(핀)과 송풍 팬 등을 포함하는 복잡한 구조의 방열 장치가 별도로 요구되어 제품 단가가 상승하고 장시간 사용에 따른 전기적인 효율이 떨어지고 있다.

또한, 원하는 공간면적 내에 균일한 조도를 얻기 위해 렌즈나 각도를 이용한 확산 기술이 일부 공개되어 있으나 LED에서 방사되는 빛이 LED에서부터 직접 확산되기 때문에 광 감쇠가 일어나 공간면적 내에 충분한 조도를 확보하지 못하고 있다.

한편, 대한민국 공개특허 제10-2008-0040086호의 고휘도 엘이디를 이용한 조명기구에 의하면, 다수의 고휘도 LED를 직렬 및 병렬로 연결한 매트릭스 배열과 전용 드라이브 회로에 의해 구동하되, 광학용 아크릴 사출 렌즈를 사용하여 배광특성을 보이도록 한 기술이 제안된 바 있다. 특히, 이 기술에는 조명의 배광각도를 개선하기 위하여 LED(10)가 배열된 인쇄회로기판과 반사판(70)을 방사 형상으로 절곡하거나 절단하여 다수 개의 절곡면(21)이 형성되도록 가공하여 더욱 넓은 조명공간을 형성할 수 있도록 하고 있다(본 발명의 도 1 참조).

그러나 상기 기술의 절곡면(21)은, 조명기구 내에 장착된 다수의 LED조명등 중 좌우측면의 LED조명등만을 소정의 경사각으로 절곡한 것으로서, LED조명등의 광원(빛)이 중앙으로 집광되어 모이지 못하고 단순히 좌우측 공간으로만 보다 더 넓게 확산시킬 수 있을 뿐, 사용자가 원하는 공간면적(예를 들어, 사방 바닥면적)내 에 균일한 조도를 얻을 수 없는 문제점이 여전히 남아 있다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 서로 상이한 각도를 갖는 다수의 고휘도 LED조명등 군을 다수의 열과 행으로 배열하고 각도 조절을 통해 원하는 공간면적 내에 LED조명등의 광원(빛)이 서로 중첩되도록 한 고휘도 LED조명등을 이용한 균일조명기구를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 전용 드라이브 회로가 설치된 인쇄회로기판(PCB)에 다수의 고휘도 LED조명등을 직ㆍ병렬 스트링 방식에 의한 매트릭스 구조로 배열한 조명기구에 있어서, 상기 매트릭스 배열 구조는, 상이한 각도를 갖는 다수의 고휘도 LED조명등을 제1열에는 3개의 LED조명등을 하나의 군으로 하고, 그 다음 열부터 제9열까지는 5개의 LED조명등을 하나의 군으로 하되, 90°각도 LED조명등을 중심으로 좌우 각각에 2개의 45°각도 조명등이 한 쌍을 이루어 마주보는 방향으로 배열하거나, 90°각도 LED조명등을 중심으로 좌우 각각에 2개의 45°각도 조명등이 한 쌍을 이루어 상기 2개의 45°각도 조명등이 상기 90°각도 LED조명등과 서로 반대 방향으로 배열되는 것을 포함하며, 또한, 상기 2개의 45°각도 조명등 사이마다 하나의 90°각도 조명등을 좌측에서 우측방향으로 순차 배열하여 상기 90°각도 조명등이 좌우 대칭구조를 이루어 하나의 다이아몬드 형태가 되어 사용자가 원하는 공간면적 내에 LED조명등의 광원(빛)이 서로 중첩되는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고휘도 LED조명등을 이용한 균일조명기구를 제공할 수 있다.

바람직한 실시예에서, 상기 LED조명등은 반원형의 단면을 갖는 렌즈를 갖는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 LED조명등에서 발열되는 고열을 외부로 발산시키기 위한 다수의 방열판은 휠(wheel) 구조를 갖는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 조명기구 내에 설치되는 90°각도 LED조명등은 10개인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 조명기구 내에 설치되는 45°각도 LED조명등은 38개인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 조명기구 내에 설치되는 LED조명등은 전체 48개인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 조명기구 내에 설치되는 조명기구 커버는 LED조명등에서 발광된 빛을 집광하고 확산거리를 길게 할 수 있도록 반원형의 단면을 갖는 렌즈 형상을 갖는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 다수의 고휘도 LED조명등은 3W급 LED 1개당 800mA 정전류 제어로 소비전력 115.2W에 10lx 밝기를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 전용 드라이브 회로가 설치된 인쇄회로기판(PCB)에 다수의 고휘도 LED조명등을 직ㆍ병렬 스트링 방식에 의한 매트릭스 구조로 배열한 조명기구에 있어서, 상기 매트릭스 배열 구조는, 상기 조명기구 내에 설치되는 고휘도 LED조명등 48개를 다수의 열과 행으로 배열하되, 5개의 고휘도 LED조명등을 하나의 군으로 하여, 90°각도 LED조명등을 중심으로 좌우 각각에 2개의 45°각도 LED조명등이 한 쌍을 이루어 마주보게 배열하거나, 90°각도 LED조명등을 중심으로 좌우 각각에 2개의 45°각도 조명등이 한 쌍을 이루어 상기 2개의 45°각도 LED조명등이 상기 90°각도 LED조명등을 중심으로 서로 반대방향으로 배열되는 구조를 포함하며, 또한, 하나의 90°각도 LED조명등마다 2개의 45°각도 LED조명등을 좌측에서 우측방향으로 순차 배열하되, 상기 45°각도 LED조명등 군이 3개의 90°각도 LED조명등을 감싸는 듯이 하나의 타원형태가 되어 사용자가 원하는 공간면적 내에 LED조명등의 광원(빛)이 서로 중첩되는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고휘도 LED조명등을 이용한 균일조명기구를 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

본 발명에 의하여, 서로 상이한 각도를 갖는 다수의 고휘도 LED조명등 군을 다수의 열과 행으로 배열하고 각도 조절을 통해 LED조명등의 광원(빛)을 서로 중첩시킴으로써 사용자가 원하는 공간면적 내에 균일한 조도를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 고휘도 LED조명등을 이용한 균일조명기구를 도심지 및 공원 가로등에 적용할 경우 빛이 닫는 공간면적 내에 균일한 조도를 얻을 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소 들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 종래의 고휘도 LED를 이용한 조명기구를 나타낸 도면, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고휘도 LED조명등을 이용한 균일조명기구의 단면도를 나타낸 도면, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상이한 각도를 갖는 다수의 LED조명등을 통해 공간면적 내에 광원이 중첩되는 모습을 나타낸 도면, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공지의 직ㆍ병렬 스트링 방식을 응용한 매트릭스 배열 구조를 나타낸 도면, 도 5는 4에 따른 상이한 각도를 갖는 LED조명등을 매트릭스 구조로 배열한 모습을 알기 쉽게 숫자로 나타낸 도면, 도 6은 도 5에 따른 공간면적 내에 LED조명등의 광원(빛)이 중첩되어 균일조도를 구현하는 모습을 입체적으로 나타낸 도면, 도 7은 도 4 내지 도 6에 따른 광원을 포함하는 공간면적 내에서의 각 방향으로의 광도분포를 나타내는 배광곡선, 도 8은 도 4 내지 도 6에 따른 공간면적 내에서의 조도레벨을 한국전기전자시험연구소(KETI)에서 테스트한 데이터, 도 9는 도 7의 데이터를 보다 확대하여 나타낸 조도레벨 값, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 상이한 각도를 갖는 LED조명등을 매트릭스 구조로 배열한 모습을 알기 쉽게 숫자로 나타낸 도면, 도 11은 도 10에 따른 공간면적 내에 LED조명등의 광원(빛)이 중첩되어 균일조도를 구현하는 모습을 입체적으로 나타낸 도면, 도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED조명등 구동회로를 나타낸 도면 및 도 13은 도 10 및 도 11에 대한 균일조명을 나타낸 분포 그래프를 각각 나타낸다.

먼저, 도 2를 참조하여, 본 발명의 고휘도 LED조명등을 이용한 균일조명기구를 설명하면, 상기 조명기구(200) 내에는 3W급 고휘도 LED조명등(210, 220), LED조명등 받침대(230), LED조명등 고정 핀(240), 각도조절 판(250), 방열판(260), 조명기구 커버 받침대(270), 조명기구 커버(280) 및 조명기구 고정대(290)로 구성되어 있다.

상기 3W급 고휘도 LED조명등(210, 220)은, 90°각도 조명등(210)과 45°각도 LED조명등(220)으로 구성하되, 하나의 90°각도 LED조명등(210)을 중심으로 좌우에 2개의 45°각도 LED조명등(220)이 한 쌍을 이루어 상기 하나의 90°각도 LED조명등(210)과 마주보도록 배열한 다수의 열과 행으로 구성한다.

또한, 도 2에서는 본 발명의 조명기구(200)의 단면도를 나타내고 있는데, 이를 기준으로 설명하면, 상기 하나의 90°각도 LED조명등(210)을 중심으로 좌우에 한 쌍의 45°각도 LED조명등(220)이 각각 2개로 하여 5개의 고휘도 LED조명등이 하나의 군으로 형성하며, 전체는 48개의 LED조명등이 상기 조명기구(200) 내에 설치되는 것으로 한다.

여기서 상기 고휘도 LED조명등의 렌즈는 기본적으로 수지 또는 유리로 하되, 광원(빛)의 집광 및 확산거리를 길게 하기 위하여 반원형의 단면을 갖는 렌즈를 갖는 것을 더 구비할 수 있다.

또한, 상기 LED조명등 받침대(230)는, 상기 LED조명등(210, 220)을 장착하기 위한 받침대로 상기 LED조명등과 상기 방열판(260)을 연결하며 상기 각도조절 판(250)의 경사각에 알맞게 절곡되고 상기 LED조명등 고정 핀(240)을 내장할 수 있는 홈(미도시)으로 구비되어 있다.

또한, LED조명등 고정 핀(240)은, 상기 LED조명등(210, 220)과 상기 각도조절 판(250)을 상기 LED조명등 받침대(230)에 고정하기 위한 수단이다.

또한, 상기 각도조절 판(250)은, 상기 LED조명등(210, 220)의 각도를 조절하기 위한 수단으로 상기 LED조명등 고정 핀(240)과 연결되어 상기 LED조명등 받침대(230) 상에 위치하고 있다.

또한, 상기 방열판(260)은, 상기 LED조명등에서 발생된 고열을 외부로 발산하기 위한 수단으로, 본 발명에서는 3W급 고휘도 LED조명등을 하나의 조명기구(200) 내에 전체 48개를 설치하므로, 상기 방열판(260)은 신속한 방열과 발산효과를 극대화하기 위하여 조명기구 후면에 다수의 휠(wheel) 구조로 형성하며, 상기 LED조명등(210, 220)과, LED조명등 받침대(230), LED조명등 고정 핀(240) 및 각도조절 판(250)과 일체화되어 구성되어진다.

또한, 상기 조명기구 커버 받침대(270)는, 조명기구 커버(280)를 지지하기 위한 수단으로, 조명기구(200)를 고정하기 위한 고정대(290)와 대향하는 다소 어긋난 일직선축으로 하여 상기 2개의 45°각도 LED조명등 사이에 설치하여 방열효과를 극대화한다.

또한, 상기 조명기구 커버(280)는, 상기 조명기구(200) 내의 LED조명등을 보호하고 휘도를 조절하는 수단을 기본 원칙으로 하여 수지 또는 유리로 제작하되, 상기 조명기구(200) 내에 설치된 상기 LED조명등(210, 220)에서 발광된 빛을 집광 하고 확산거리를 길게 할 수 있도록 반원형의 단면을 갖는 렌즈 형상으로 제작할 수도 있다.

또한, 상기 조명기구 고정대(290)는, 상기 조명기구(200)를 고정하기 위한 수단으로 조명기구(200)의 후면부 소정 위치의 2곳에 설치되는 것으로 한다.

도 3을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상이한 각도를 갖는 LED조명등을 통해 공간면적 내의 광원(빛)의 중첩 모습을 설명하면, 90°각도 LED조명등(210) 중심으로 한 쌍의 좌우 45°각도 LED조명등(220)이 마주보도록 각도 조절되어 공간면적 내의 광원(빛)이 중첩된 조도값을 보여주고 있는데, 실제 한국전기전자시험연구소(KETI)에서 테스트한 결과를 후술하는 도 8 및 도 9와 관련하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 4를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공지의 직ㆍ병렬 스트링 방식을 응용한 매트릭스 배열 구조를 설명하면, 본 발명에서는 조명기구(200) 내에 고휘도 LED조명등(210, 220)을 전체 48개를 설치하되, 좌측에서 우측방향으로 제1열에는 3개의 LED조명등을 하나의 1군으로, 제2열부터 5개의 LED조명등을 하나의 1군으로 하여 9개 군이 직ㆍ병렬 스트링(String) 방식으로 연결되어 매트릭스 배열 구조를 갖고 있다. 직ㆍ병렬 스트링(String) 결선방법은 LED분야에서 널리 공지된 기술로 모든 행과 열에서 극성이 동일 방향으로 갖도록 연결한다. 즉, 다수의 LED를 직렬(310)로 연결하여 LED 스트링을 다수 구성하고 이를 다시 병렬(320)이 되도록 연결선을 연결함으로써 일부의 LED가 고장이 발생하더라도 전체 LED 스트링에는 영향을 미치지 않고 발광이 이루어지도록 하는 것을 말한다.

도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상이한 각도를 갖는 LED조명등의 매트릭스 구조와 공간면적 내에서의 LED조명등 광원(빛)이 중첩되어 균일조도를 구현하는 모습을 설명하면,

먼저 도 5에서, 90°각도 LED조명등(210)을 표시한 녹색부분(도 5 및 도 6의 번호 02,06,11,16,21,26,31,36,41,46 참조) 10개를 중심으로 좌우 45°각도 LED조명등(220)이 한 쌍을 이루어 90°각도 LED조명등(210)을 마주보도록 38개가 조명기구(200) 내에 실장 된다. 또한, 도 6은 도 5에 따른 이해를 돕고자 입체적으로 그래픽 처리한 것으로, 90°각도 LED조명등(210)을 중심으로 좌우 45°각도 LED조명등(220)이 한 쌍을 이루어 광원(빛)이 중첩되는 각도의 모습을 보여주고 있다. 본 발명에서는 상기 LED조명등(210, 220)의 각도조절 판(250)을 통해 각도 조절이 가능하도록 고안되어 있어, 이 각도조절 판(250)을 통해 사용자가 원하는 공간면적 내에 광원(빛)을 중첩되도록 하여 균일한 조도를 구현할 수 있게 된다.

도 7 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광원을 포함하는 공간면적 내에서의 각 방향으로 광도분포를 나타내는 배광곡선과 균일조도 레벨을 실제 한국전기전자시험연구소(KETI)에서 테스트한 결과를 설명하면, 먼저 도 7의 배광곡선으로부터, 본 발명에서는 9O°각도 내에 45°각도를 중첩하였을 때 가장 이상적인 균일조도가 이루어짐을 알 수 있다.

또한, 도 3과 도 8 및 도 9를 통해 공간면적 내에 광원이 닿은 조도값을 살펴보면, 하나의 LED조명등 광원 밝기는 렌즈의 가공형태에 따라 달라질 수 있으나, 통상적으로 중심보다는 중심에서 약간 벗어난 곳이 더 밝으므로, A지점 및 B지점은 9O°각도 LED조명등에서 방사된 광원(빛) 중심으로 좌우측면의 한 쌍의 45°각도 LED조명등(220)에서 방사된 가장 밝은 부분의 광원과 중첩된 곳이며, C지점은 9O°각도 LED조명등(210)과 좌우측면의 한 쌍의 45°각도 LED조명등(220)과 광원이 중첩되었으나, 상기 A지점 및 B지점보다 광원의 밝기가 다소 어두운 부분이 중첩된 것이고, D지점과 E지점은 45°각도 LED조명등(220)의 좌우측면의 다소 어두운 광원의 조도값을 각각 나타낸다. 즉, A지점의 최고 조도값은 45.7lx, B지점은 52.1lx, C지점의 조도값은 21.3lx, 그리고 45°각도 LED조명등(220)의 좌우측면의 D지점 및 E지점은 10.7lx와 8.07lx로 각각 나타났다. 이러한 조도값의 차이는 9O°각도 LED조명등(210)의 광원 중심으로 좌우측면의 한 쌍의 45°각도 LED조명등(220)의 광원(빛)과 중첩됨으로써 얻어진 결과로, 45°각도 LED조명등(220)을 상기 각도조절 판(240)을 통해 얼마만큼 미세하게 조절하느냐에 따라 공간면적 내에 닿는 조도값이 달라질 수 있음을 확인할 수가 있는 것이다.

이와 같이 본 발명에서는 독특하게 고안된 고휘도 LED조명등을 이용한 균일조명기구, 즉 상기한 시제품의 테스트를 통해 얻어진 결과를 토대로 90°각도 LED조명등(210)을 중심으로 좌우측면의 한 쌍의 45°각도 LED조명등(220)을 마주보도록 미세한 각도조절을 통해 방사된 광원을 중첩시킴으로써 사용자가 원하는 공간면적 내에 균일한 조도를 얻을 수 있는 특징을 갖는다.

한편, 도 10 및 도 11을 참조하여, 원하는 공간면적 내에서의 보다 더 균일한 조도를 얻기 위한 또 다른 실시예를 설명한다.

먼저, 도 10에서 조명기구(200) 내에 전용 드라이브 회로가 설치된 인쇄회로 기판(PCB) 상에 3W급 고휘도 LED조명등(210, 220)이 직ㆍ병렬 스트링(String) 방식으로 연결되어 전체 48개가 매트릭스 구조로 배열되어 있다.

상기 매트릭스 배열 구조를 살펴보면, 상이한 각도를 갖는 다수의 고휘도 LED조명등(210, 220)을 좌측에서 우측방향으로 배열하되, 제1열에는 3개(도 10 및 도 11의 번호 10,20,30 참조)의 LED조명등(210, 220)을 하나의 군으로 하고, 제2열부터는 5개(도 10 및 도 11의 번호 1,11,21,31,40 내지 9,19,29,39,48 참조)의 LED조명등(210, 220)을 하나의 군으로 하여 9개 군을 형성하며, 상기 90°각도 LED조명등(210)을 중심으로 좌우 각각에 2개의 45°각도 LED조명등(220)이 한 쌍을 이루어 마주보는 방향(410)으로 배열되거나(도 11 참조), 90°각도 LED조명등을 중심으로 좌우 각각에 2개의 45°각도 LED조명등(220)이 한 쌍을 이루어 상기 2개의 45°각도 LED조명등(220)은 상기 90°각도 LED조명등(210)과 서로 반대방향(420)으로 향하도록 배열되는(도 11 참조) 구조로 형성되어 광원(빛)이 서로 중첩되도록 한다.

또 다른 매트릭스 배열 구조는, 2개의 45°각도 LED조명등(220) 사이마다 하나의 90°각도 LED조명등(210)을 좌측에서 우측방향으로 순차 배열하여 상기 90°각도 LED조명등(210)이 좌우 대칭구조를 이루어 하나의 다이아몬드 형태(430)(도 10의 번호 3,12,15,24)가 되어 사용자가 원하는 공간면적 내에 LED조명등의 광원(빛)이 서로 중첩되는 구조를 갖도록 하고 있다.

또 다른 매트릭스 배열 구조는, 하나의 90°각도 LED조명등(210)마다 2개의 45°각도 LED조명등(220)을 좌측에서 우측방향으로 순차 배열하되, 상기 45°각도 LED조명(220)등이 3개의 90°각도 LED조명등(210)을 감싸는 듯이 하나의 타원형태(440)를 이루도록 배열한다. 즉, 45°각도 LED조명등(도 10 및 도 11의 번호 7,8,16,17,19,25,26,28,29,34,35,37,38,45,46 참조)이 90°각도 LED조명등(도 10 및도 11의 번호 18,27,36 참조)을 감싸는 하나의 타원형태가 되어 사용자가 원하는 공간면적 내에 LED조명등의 광원(빛)이 서로 중첩되는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

도 12를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED조명등 구동회로를 설명하면, 본 발명에 사용된 LED 구동회로는 미국 CREE사의 DC3.5V/3W급 직렬 6EA, 병렬 6회로를 제어할 수 있는 구동회로를 사용하여 전체 48개의 고휘도 LED조명등을 제어할 수 있도록 설계 변경되어 있다. 특히 이 구동회로는 LED 1개당 800mA의 전류를 정전류로 인가함으로써 사용 전력이 3W급이지만 실제 사용되는 전력은 2.2W로 통전하여 자기효율이 75%에 구동하므로 긴 수명과 안정적인 발열로 전기적 효율이 매우 높다는 게 장점이다. 또한 전류제어를 DC-DC전류제어용 회로를 사용하고(도 12 참조) 있다.

여기서 DC-DC전류제어는 LED구동용 반도체소자가 전압과 전류를 제어하고 FET(Field-Effect Transistor)를 통한 미세전류 제어로 입력된 수치의 전류만 통전함으로써 정전류제어가 가능하여 광원의 밝기를 제어부(500)가 제어하게 되는 것이다. 특히 본 발명에서는 최대 3W급 고휘도 LED를 사용하여도 LED 1개당 800mA 정전류제어가 가능함으로써 전체 소비전력은 115.2W에 불과하고 그 밝기는 10lx를 갖는다. 이는 타사의 1W급 고휘도 LED를 사용하고도 소비전력 180W, 7lx 밝기를 내는 것에 비하면 소비전력은 약 37%가 절약되며 그 밝기는 약 30%가 더 밝은 편이다.

그리고 도 13은 도 10 및 도 11에 대한 균일조명을 나타낸 분포도를 그래프로 나타낸 것으로, 본 발명의 고휘도 LED조명등을 이용한 균일조명기구는 조명기구(200) 내에 설치된 다수의 상이한 각도를 갖는 LED조명등(210, 220)에 대하여 각도조절을 위한 각도조절 판(250)을 통해 미세한 각도 조절까지 가능하여 얼마든지 사용자가 원하는 공간면적 내에 균일한 조도를 구현할 수 있게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 종래의 고휘도 LED를 이용한 조명기구를 나타낸 도면

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 각도조절이 가능한 고휘도 LED조명등을 이용한 균일조명기구를 나타낸 도면

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상이한 각도를 갖는 LED조명등을 통해 공간면적에 닿는 빛이 중첩되는 모습을 나타낸 도면

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공지의 직ㆍ병렬 스트링 방식을 응용한 매트릭스 배열 구조를 나타낸 도면

도 5는 4에 따른 상이한 각도를 갖는 LED조명등을 매트릭스 구조로 배열한 모습을 알기 쉽게 숫자로 나타낸 도면

도 6은 도 5에 따른 공간면적 내에서의 LED조명등 빛이 중첩되어 균일조도를 구현하는 모습을 입체적으로 그래픽처리한 도면

도 7은 도 4 내지 도 6에 따른 광원을 포함하는 공간면적 내에서의 각 방향으로의 광도분포를 나타내는 배광곡선

도 8은 도 4 내지 도 6에 따른 공간면적 내에서의 조도레벨을 한국전기전자시험연구소(KETI)에서 테스트한 데이터

도 9는 도 7의 데이터를 보다 확대하여 나타낸 조도레벨 값

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 상이한 각도를 갖는 LED조명등을 매트릭스 구조로 배열한 모습을 알기 쉽게 숫자로 나타낸 도면

도 11은 도 10에 따른 공간면적 내에서의 LED조명등 빛이 중첩되어 균일조도를 구현하는 모습을 입체적으로 그래픽처리한 도면

도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED조명등 구동회로를 나타낸 도면

도 13은 도 10 및 도 11에 대한 균일조명을 나타낸 분포 그래프

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

200: 조명기구 210: 90°각도 LED조명등

220: 45°각도 LED조명등 230: LED조명등 받침대

240: LED조명등 고정 핀 250: 각도조절 판

260: 방열판 270: 조명기구 커버 받침대

280: 조명기구 커버 290: 조명기구 고정대

310: 직렬연결 320: 병렬연결

410 내지 440: 광원중첩 500: 제어부

Claims (9)

1. 전용 드라이브 회로가 설치된 인쇄회로기판(PCB)에 다수의 고휘도 LED조명등을 직ㆍ병렬 스트링 방식에 의한 매트릭스 구조로 배열한 조명기구에 있어서,

   상기 매트릭스 구조는, 상이한 각도를 갖는 다수의 고휘도 LED조명등을 제1열에는 3개의 LED조명등을 하나의 군으로 하고, 그 다음 열부터 제9열까지는 5개의 LED조명등을 하나의 군으로 하되, 90°각도 LED조명등을 중심으로 좌우 각각에 2개의 45°각도 조명등이 한 쌍을 이루어 마주보는 방향(310)으로 배열하거나, 90°각도 LED조명등을 중심으로 좌우 각각에 2개의 45°각도 조명등이 한 쌍을 이루어 상기 2개의 45°각도 조명등이 상기 90°각도 LED조명등과 서로 반대방향(320)으로 배열되는 것을 포함하며,

   또한, 상기 2개의 45°각도 조명등 사이마다 하나의 90°각도 조명등을 좌측에서 우측방향으로 순차 배열하여 상기 90°각도 조명등이 좌우 대칭구조를 이루어 하나의 다이아몬드 형태가 되어 사용자가 원하는 공간면적 내에 LED조명등의 광원(빛)이 서로 중첩되는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고휘도 LED조명등을 이용한 균일조명기구
2. 제1항에 있어서, 상기 LED조명등은 반원형의 단면을 갖는 렌즈를 갖는 것을 특징으로 하는 고휘도 LED조명등을 이용한 균일조명기구
3. 제2항에 있어서, 상기 조명기구는 다수의 LED조명등에서 발열되는 고열을 외부로 발산시키기 위한 다수의 방열판이 휠(wheel) 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고휘도 LED조명등을 이용한 균일조명기구
4. 제3항에 있어서, 상기 조명기구 내에 설치되는 90°각도 LED조명등은 10개인 것을 특징으로 하는 고휘도 LED조명등을 이용한 균일조명기구
5. 제4항에 있어서, 상기 조명기구 내에 설치되는 45°각도 LED조명등은 38개인 것을 특징으로 하는 고휘도 LED조명등을 이용한 균일조명기구
6. 제5항에 있어서, 상기 조명기구 내에 설치되는 LED조명등의 전체 숫자는 48개인 것을 특징으로 하는 각도조절이 가능한 고휘도 LED조명등을 이용한 균일조명기구
7. 제6항에 있어서, 상기 조명기구 내에 설치되는 조명기구 커버는 LED조명등에서 발광된 빛을 집광하고 확산거리를 길게 할 수 있도록 반원형의 단면을 갖는 렌즈 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 고휘도 LED조명등을 이용한 균일조명기구
8. 제7항에 있어서, 상기 다수의 고휘도 LED조명등은 3W급 LED 1개당 800mA 정전류 제어로 소비 전력 115.2W에 10lx 밝기를 갖는 것을 특징으로 하는 고휘도 LED조명등을 이용한 균일조명기구
9. 전용 드라이브 회로가 설치된 인쇄회로기판(PCB)에 다수의 고휘도 LED조명등을 직ㆍ병렬 스트링 방식에 의한 매트릭스 구조로 배열한 조명기구에 있어서,

   상기 매트릭스 배열 구조는, 상기 조명기구 내에 설치되는 고휘도 LED조명등 48개를 다수의 열과 행으로 배열하되, 5개의 고휘도 LED조명등을 하나의 군으로 하여, 90°각도 LED조명등을 중심으로 좌우 각각에 2개의 45°각도 LED조명등이 한 쌍을 이루어 마주보게 배열하거나, 90°각도 LED조명등을 중심으로 좌우 각각에 2개의 45°각도 조명등이 한 쌍을 이루어 상기 2개의 45°각도 LED조명등이 상기 90°각도 LED조명등을 중심으로 서로 반대 방향으로 배열되는 구조를 포함하며,

   또한, 하나의 90°각도 LED조명등마다 2개의 45°각도 LED조명등을 좌측에서 우측방향으로 순차 배열하되, 상기 45°각도 LED조명등 군이 3개의 90°각도 LED조 명등을 감싸는 듯이 하나의 타원형태가 되어 사용자가 원하는 공간면적 내에 LED조명등의 광원(빛)이 서로 중첩되는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고휘도 LED조명등을 이용한 균일조명기구

Images