KR101123275B1 - 광 확산 렌즈를 갖는 엘이디 고광도 단방향 섬광등 - Google Patents

광 확산 렌즈를 갖는 엘이디 고광도 단방향 섬광등 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광 확산 렌즈를 갖는 엘이디 고광도 단방향 섬광등에 관한 것으로, 내부에 엘이디 램프를 내장하고 전방에 반사판이 형성되며, 그 전면에 다수의 광 확산 렌즈가 수직 일렬로 배열되고, 후면에 방열판이 형성되어 상기 다수의 광 확산 렌즈가 전면을 향하도록 배치된 다수의 광 모듈과, 상기 광 모듈의 상하단에 각각 형성된 상하부 반사 플레이트와, 상기 상부 반사 플레이트의 상단에 제공되며, 중앙부분에 상방향으로 수직봉이 형성되고, 좌우 양측으로 각각 날개부가 형성된 반구형 캡 및 상기 하부 반사 플레이트의 하부에 볼트 결합되어 상부의 구조물을 지지하는 본체 하우징을 포함하되, 다수의 광 모듈은 수직방향의 바형태로 형성되어, 상기 하부 반사 플레이트 위에서 서로 인접한 다른 광 모듈과 나란하지 않도록 적어도 3개 이상의 상기 광 모듈이 지그재그 형상으로 교번 배치되어 일방향을 향하도록 배치함으로써, 엘이디 램프에서 발산되는 빛을 먼거리까지 균일한 휘도로 조사할 수 있고, 배광 특성 및 방열효율을 상승시킨다.

Description

광 확산 렌즈를 갖는 엘이디 고광도 단방향 섬광등{LED HIGH INTENSITY SINGLE-SIDE FLOODLIGHTS HAVING A LIGHT DIFFUSING LENS}
본 발명은 광 확산 렌즈를 갖는 엘이디 고광도 단방향 섬광등에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조명 램프에서 발산되는 동일한 빛의 밝기에서도 그 섬광등에 형성된 광 확산 렌즈에 의해 보다 먼거리까지 균일한 휘도로 조사가 이루어질 수 있도록 함과 아울러, 그 배광 특성을 향상시킨 광 확산 렌즈를 갖는 엘이디 고광도 단방향 섬광등에 관한 것이다.
본 발명의 섬광등이라 함은 선박이나 항공기의 안전한 항해나 항로를 위해 신호를 알리는 등명기 램프나 항공장애등, 표시등 및 비행기 활주로 유도등으로 사용되는 모든 종류의 조명등을 의미한다.
이와 같은 조명등은 고층 빌딩이나 높은 구조물의 옥상이나 외부 측벽에 비행기가 야간에 식별할 수 있도록 의무적으로 설치되고 있는 항공 장애등이나, 바닷가의 인근 해상 등지에 어선 등의 운항이 원활하게 이루어질 수 있도록 부표 등에 설치되는 해상 장애등으로 주로 사용된다.
이렇게, 항공 장애등이나 해상 장애등 등으로 사용되는 조명등은 구조물의 위치나 안전을 위해 식별할 수 있는 용도로 설치되는 것으로, 이는 원거리에서도 용이하게 식별이 이루어질 수 있도록 밝은 빛으로 조사되어 지는 조건을 갖는다.
도 1을 참조하여 상기와 같이 사용되는 종래의 조명등을 좀더 상세하게 설명한다.
도시된 바와 같이, 종래의 조명등(10)은 백열등이나 근래에 들어 발광소자(LED)로 제작된 엘이디(LED) 램프 등과 같은 조명 램프(11)가 내부로 설치되어 구조물의 외부 옥상이나 측벽에 장착되거나 해상의 부표 등에 장착되는 본체 하우징(12)과, 상기 본체 하우징(12)의 상단에 형성된 결합플랜지(14)의 일측에 힌지결합되고 다수의 고정볼트에 의해 체결되는 체결플랜지(15)에 결합되어 상기 조명 램프(11)에서 발산되는 빛을 투과시켜 조사하는 램프커버(13)로 구성된다.
상기 램프커버(13)에는 내측 또는 외측면으로 그 조명 램프(11)에서 발산되어 조사되는 빛을 산란시키도록 다수의 돌기가 형성된 빛 산란 구조를 구비하여 그 외부를 밝히도록 형성되어 있다.
그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 조명등은, 외부에서 식별이 용이하도록 조명 램프에서 발산되는 빛이 최대한 멀리 조사되도록 하여야 하는데, 상기 조명등에 구비되는 램프커버는 단순히 투명체이면서 그 조명 램프에서 발산되는 빛이 램프커버의 전체로 발산됨은 물론 그 램프커버의 내측면이나 외측면에 형성된 빛 산란부에서 빛을 산란시켜 조사함에 따라 상기 램프커버의 주위만 밝히게 되기 때문에 그에 따라 조명등을 설치하고자 하는 목적인 원거리에서도 식별이 용이하게 이루어질 수 있는 근본적인 조건을 충족하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 엘이디 램프에서 발산되는 동일한 빛의 밝기에서도 그 섬광등에 형성된 광 확산 렌즈에 의해 보다 먼거리까지 균일한 휘도로 조사가 이루어질 수 있도록 함과 아울러, 그 배광 특성을 향상시키고, 방열효율을 상승시킨 광 확산 렌즈를 갖는 엘이디 고광도 단방향 섬광등을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 확산 렌즈를 갖는 엘이디 고광도 단방향 섬광등은, 광 확산 렌즈를 갖는 엘이디 고광도 단방향 섬광등 구조에 있어서, 내부에 엘이디 램프를 내장하고 전방에 반사판이 형성되며, 그 전면에 다수의 광 확산 렌즈가 수직 일렬로 배열되고, 후면에 방열판이 형성되어 상기 다수의 광 확산 렌즈가 전면을 향하도록 배치된 다수의 광 모듈; 상기 광 모듈의 상단에 형성되어 상기 다수의 광 모듈의 상부를 지지하며, 상기 광 확산 렌즈로부터 방출되는 빛의 상단을 반사시키는 상부 반사 플레이트; 상기 상부 반사 플레이트의 상단에 제공되며, 중앙부분에 상방향으로 수직봉이 형성되고, 좌우 양측으로 각각 날개부가 형성된 반구형 캡; 상기 광 모듈의 하단에 형성되어 상기 다수의 광 모듈의 하부를 지지하며, 상기 광 확산 렌즈로부터 방출되는 빛의 하단을 반사시키는 하부 반사 플레이트; 및 상기 하부 반사 플레이트의 하부에 볼트 결합되어 상부의 구조물을 지지하는 본체 하우징;을 포함하되, 상기 다수의 광 모듈은, 수직방향의 바형태로 형성되어, 상기 하부 반사 플레이트 위에서 서로 인접한 다른 광 모듈과 나란하지 않도록 적어도 3개 이상의 상기 광 모듈이 지그재그 형상으로 교번 배치되어 일방향을 향하는 것을 특징으로 한다.
삭제
상기 광 확산 렌즈는, 상면에 반구 형상으로 돌출되고, 서로 다른 곡률 반경의 곡면으로 이루어진 투명 재질의 확대부, 상기 확대부의 하면에 형성되며, 상기 엘이디 램프에서 발산된 빛을 그 내측을 통하여 상기 확대부로 전달하는 플렌지부, 및 상기 플렌지부의 저면에 형성되며, 상기 확대부와 반대 방향으로 돌출 형성되어 입사광의 굴절각을 결정하는 보조 확대부를 포함한다. 상기 확대부는, 상부로부터 제1곡면부, 제2곡면부 및 제3곡면부가 순차적으로 형성되되, 상기 제2곡면부는 상기 제1곡면부보다 그 곡률 반경이 크고, 상기 제3곡면부는 상기 제2곡면부보다 그 곡률 반경이 크게 형성된다.
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상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 광 확산 렌즈를 갖는 엘이디 고광도 단방향 섬광등에 의하면, 엘이디 램프에서 발산되는 동일한 빛의 밝기에서도 광 확산 렌즈에 의해 보다 먼 원거리까지 균일한 휘도로 조사가 이루어질 수 있도록 함으로써, 섬광등이 설치된 최대한의 먼거리에서도 식별이 용이함과 아울러, 그 배광 특성이 향상되고, 방열효율이 상승되는 효과가 있다.
도 1은 종래 조명등을 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 광 확산 렌즈를 갖는 엘이디 고광도 단방향 섬광등 을 나타낸 사시도.
도 3은 도 2의 정면도.
도 4는 도 2의 측면도.
도 5는 도 2의 평면도.
도 6은 본 발명에 따른 광 확산 렌즈를 나타낸 사시도.
도 7은 도 6의 측면도.
도 8은 도 6의 일 사용례를 나타낸 측면도.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 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.
도 2는 본 발명에 따른 광 확산 렌즈를 갖는 엘이디 고광도 단방향 섬광등 을 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2의 정면도이고, 도 4는 도 2의 측면도이고, 도 5는 도 2의 평면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명은 다수의 광 확산 렌즈(100), 섬광등(200), 반구형 캡(210), 수직봉(211), 날개부(212), 상부 반사 플레이트(220), 광 모듈(230), 반사판(231), 방열판(232), 하부 반사 플레이트(240), 볼트(241) 및 본체 하우징(250)을 포함한다.
다수의 광 모듈(230)은 내부에 엘이디 램프(미도시)를 내장하고 전방에 반사판(231)이 형성된다. 상기 반사판(231)은 반사율이 높은 금속으로 구성할 수 있다.
또한, 그 전면에 다수의 광 확산 렌즈(100)가 수직 일렬로 배열되고, 후면에 방열판(232)이 형성되어 상기 다수의 광 확산 렌즈(100)가 전면을 향하도록 배치된다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 전방을 향하도록 배치하였다.
상기 방열판(232)은 알루미늄 등의 열전도성이 높은 금속 소재로 구성하여 상기 엘이디 램프로부터 발산되는 열을 효과적으로 방열시킬 수 있도록 한다.
상기 다수의 광 모듈(230)은, 3개 또는 적어도 3개 이상으로 바형태로 형성되어, 상기 하부 반사 플레이트(220) 위에 인접한 다른 광 모듈(230)과 나란하지 않도록 지그재그 형상으로 교번 배치된다.
상기 3개 이상의 광 모듈(230)은, 3, 5, 7, 9 등의 홀수로 형성되는 것이 바람직하다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 실시예에서는 3개의 광 모듈(230)을 전방을 향하도록 지그재그 형태로 배치하였다. 즉, 본 실시예에서는 중앙의 광모듈(230)을 후방에 배치하고, 양측의 광 모듈(230)을 전방에 배치하였다.
따라서, 이러한 지그재그 배치형태를 통하여 수평방향의 일렬 횡대로 나란히 배치할 때보다 방열 효율 및 광효율을 상승시킬 수 있다.
한편, 상부 반사 플레이트(220)는 상기 광 모듈(230)의 상단에 형성되어 상기 다수의 광 모듈(230)의 상부를 지지하며, 상기 광 확산 렌즈(100)로부터 방출되는 빛의 상단을 반사시킨다.
반구형 캡(210)은 상기 상부 반사 플레이트(220)의 상단에 형성된다.
상기 반구형 캡(210)은 그 중앙의 상단으로 수직봉(211)이 형성되고, 좌우 양측으로 각각 날개부(212)가 형성된다.
상기 반구형 캡(210)은 본 발명의 섬광등(200)의 미관을 수려하게 할 뿐아니라 반사효율 및 위치 식별율을 높여줄 수 있다.
하부 반사 플레이트(240)는 상기 광 모듈(230)의 하단에 형성되어 상기 다수의 광 모듈(230)의 하부를 지지하며, 상기 광 확산 렌즈(100)로부터 방출되는 빛의 하단을 반사시킨다.
따라서, 상기 상부 반사 플레이트(220) 및 하부 반사 플레이트(240)에 의하여 상하방향으로 분산되는 빛을 일정 범위로 가이드하여 광 전도 효율을 높일 수 있다.
본체 하우징(250)은 상기 하부 반사 플레이트(240)의 하부에 볼트 결합되어 상부의 구조물을 견고하게 지지한다.
이하에서는 본 발명의 광 확산 렌즈(100)의 작용에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 광 확산 렌즈를 나타낸 사시도이고, 도 7은 도 6의 측면도이고, 도 8은 도 6의 일 사용례를 나타낸 측면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 광 확산 렌즈(100)는 확대부(110), 제1곡면부(111), 제2곡면부(112), 제3곡면부(113), 플렌지부(120) 및 보조 확대부(130)를 포함한다.
본 발명의 광 확산 렌즈(100)는 투명한 재질의 합성수지 또는 유리 등으로 형성된다.
상기 광 확산 렌즈(100)는 빛의 손실을 최소화하기 위하여 무색의 투명한 재질로 형성하는 것이 바람직하나, 엘이디 램프에서 발산된 빛이 다양한 색상을 갖도록 하기 위하여, 색상이 첨가된 투명 재질로 형성하는 것도 무방하다.
그 상면에는 상방으로 돌출된 구면 형상의 확대부(110), 플렌지부(120) 및 보조 확대부(130)가 일체로 형성되어 엘이디 램프에서 발산된 빛이 렌즈(100)를 통과하여 상부로 방출되도록 한다.
상기 확대부(110)는 상면에 상방으로 돌출된 구 형상의 서로 다른 곡률 반경의 곡면이 형성된다.
상기 확대부(110)에 형성된 서로 다른 곡률 반경의 곡면은 유입된 빛이 여러 방향으로 꺾여져 방출되도록 하는 것으로서, 최종적으로 렌즈(100)의 외측으로 방출되는 빛의 면적이 더욱 증대되는 것이다.
상기 플렌지부(120)는 상기 확대부(110)의 하면에 형성되며, 엘이디 램프에서 발산된 빛을 그 내측을 통하여 상기 확대부(110)로 전달한다.
상기 플렌지부(120)의 측면은 빛의 손실을 최소화하면서 빛의 난반사 및 산란 효과가 극대화되도록 하기 위하여 불투명하게 처리될 수 있다.
상기 보조 확대부(130)는 상기 플렌지부(120)의 저면에 형성되며, 상기 확대부(110)와 반대 방향, 즉 하방으로 돌출 형성된다.
상기 플렌지부(120)는 상기 확대부(110)와 반대 방향으로 돌출 형성되어 입사광의 굴절각을 결정한다.
한편, 상기 확대부(110)에 형성된 서로 다른 곡률 반경의 곡면은 상부로부터 하부로 갈수록 그 곡률 반경이 점차 커지도록 구성하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 확대부(110)는, 상부로부터 제1곡면부(111), 제2곡면부(112) 및 제3곡면부(113)가 순차적으로 형성되되, 상기 제2곡면부(112)는 상기 제1곡면부(111)보다 그 곡률 반경이 크고, 상기 제3곡면부(113)는 상기 제2곡면부(112)보다 그 곡률 반경이 크게 형성된다.
특히, 상기 제1곡면부의 곡률 반경은 R22.00 ~ R24.00mm, 상기 제2곡면부의 곡률 반경은 R28.35 ~ R30.35mm, 상기 제3곡면부의 곡률 반경은 R48.70 ~ R50.70mm이고, 상기 보조 확대부의 곡률 반경은 R27.15 ~ R29.15mm인 것이 바람직하다.
일실시예로서, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제1곡면부(111)의 곡률 반경은 R23.00mm, 상기 제2곡면부(112)의 곡률 반경은 R29.35mm, 상기 제3곡면부(113)의 곡률 반경은 R49.70mm이고, 상기 보조 확대부(130)의 곡률 반경은 R28.15mm로 구성함으로써, 엘이디 램프로부터 방출되는 직진성을 갖는 빛이 보다 넓은 면적으로 퍼져나가도록 할 수 있다.
본 발명은 상기 일실시예와 같은 특정 임계값을 렌즈의 곡률반경에 적용함으로써 각각의 5개의 렌즈로부터 조사되는 배광 범위가 서로 단절되지 않고 전체적으로 연결되는 상태를 나타내도록 하여, 종래 일반 렌즈를 사용하였을 때와 대비하여 최소 30% 이상의 배광 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
100 : 광 확산 렌즈 110 : 확대부
111 : 제1곡면부 112 : 제2곡면부
113 : 제3곡면부 120 : 플렌지부
130 : 보조 확대부 200 : 섬광등
210 : 반구형 캡 211 : 수직봉
212 : 날개부 220 : 상부 반사 플레이트
230 : 광 모듈 231 : 반사판
232 : 방열판 240 : 하부 반사 플레이트
241 : 볼트 250 : 본체 하우징

Claims (5)

  1. 광 확산 렌즈를 갖는 엘이디 고광도 단방향 섬광등 구조에 있어서,
    내부에 엘이디 램프를 내장하고 전방에 반사판이 형성되며, 그 전면에 다수의 광 확산 렌즈가 수직 일렬로 배열되고, 후면에 방열판이 형성되어 상기 다수의 광 확산 렌즈가 전면을 향하도록 배치된 다수의 광 모듈;
    상기 광 모듈의 상단에 형성되어 상기 다수의 광 모듈의 상부를 지지하며, 상기 광 확산 렌즈로부터 방출되는 빛의 상단을 반사시키는 상부 반사 플레이트;
    상기 상부 반사 플레이트의 상단에 제공되며, 중앙부분에 상방향으로 수직봉이 형성되고, 좌우 양측으로 각각 날개부가 형성된 반구형 캡;
    상기 광 모듈의 하단에 형성되어 상기 다수의 광 모듈의 하부를 지지하며, 상기 광 확산 렌즈로부터 방출되는 빛의 하단을 반사시키는 하부 반사 플레이트; 및
    상기 하부 반사 플레이트의 하부에 볼트 결합되어 상부의 구조물을 지지하는 본체 하우징;을 포함하되,
    상기 다수의 광 모듈은,
    수직방향의 바형태로 형성되어, 상기 하부 반사 플레이트 위에서 서로 인접한 다른 광 모듈과 나란하지 않도록 적어도 3개 이상의 상기 광 모듈이 지그재그 형상으로 교번 배치되어 일방향을 향하는 것을 특징으로 하는 광 확산 렌즈를 갖는 엘이디 고광도 단방향 섬광등.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 광 확산 렌즈는,
    상면에 반구 형상으로 돌출되고, 서로 다른 곡률 반경의 곡면으로 이루어진 투명 재질의 확대부,
    상기 확대부의 하면에 형성되며, 상기 엘이디 램프에서 발산된 빛을 그 내측을 통하여 상기 확대부로 전달하는 플렌지부, 및
    상기 플렌지부의 저면에 형성되며, 상기 확대부와 반대 방향으로 돌출 형성되어 입사광의 굴절각을 결정하는 보조 확대부를 포함하되,
    상기 확대부는,
    상부로부터 제1곡면부, 제2곡면부 및 제3곡면부가 순차적으로 형성되되, 상기 제2곡면부는 상기 제1곡면부보다 그 곡률 반경이 크고, 상기 제3곡면부는 상기 제2곡면부보다 그 곡률 반경이 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 광 확산 렌즈를 갖는 엘이디 고광도 단방향 섬광등.
  4. 삭제
  5. 삭제
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