KR101131317B1 - 반사와 굴절을 이용한 조명장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조명등에 관한 것으로, 광원에서 나오는 빛은 비구면 렌즈를 통하여 평행광선으로 만들어지고, 이 평행광선은 멀리 떨어진 볼록렌즈가 부착된 반사판에 도달하고, 여기서 반사된 광선은 다시 광굴절 관에 의해서 굴절되어 원하는 곳에 조명을 하는 장치이다. 본 발명은 낮은 높이에 설치된 광원으로부터 높은 위치의 가로등과 같은 조명 효과를 얻고자하는 장치이다.

광 굴절관, 비구면 렌즈, 조명, 보안등

Description

반사와 굴절을 이용한 조명장치 {A lighting apparatus using reflection and refraction}

가로등이나 보안등은 대부분 높은 곳에 전등이 설치되어 있고, 높은 곳으로부터 아래로 불빛이 내려오고 있는 형태이다. 본 발명은 전등이 낯은 곳에 설치되고도 조명은 높은 곳에 있는 것과 같은 효과가 있는 기술로서, 일반적인 광원에 의한 직접 조명이 아닌 반사와 굴절을 이용한 반사 조명 장치기술이다.

거리에 있는 가로등이나 보안등의 등 교체를 위해서는 등이 있는 위치에까지 사람이 직접 올라가야만 하는 번거로움이 있다. 일반적으로 인공 광원으로 널리 사용되는 LED등 이나 램프 등에서 광선은 광원으로부터 360도로 발광 되어 분산된다. 그러나 이들은 점광원 형태로서 비구면 렌즈를 사용하게 되면 평행광선으로 변조되어 비교적 멀리 떨어진 곳까지 손실 없이 갈 수 있게 된다. 따라서, 광원을 낮은 곳에 두고 비구면 렌즈를 사용할 경우 높은 곳에서 이를 반사 또는 굴절하여 원하는 곳을 비추어 줄 수 있게 된다. 따라서, 광원을 교체가 쉬운 낮은 곳에 설치하고도 높은 가로등 조명과 같은 효과를 얻는 기술이다.

거리에 있는 가로등이나 보안등의 등의 교체를 위해서는 등이 있는 위치에까지 사람이 직접 올라가야만 하는 번거로움이 있다. 등의 교체를 위해 많은 인력과 노력이 필요한 이유가 등이 높이 있기 때문이다. 등이 사람 손이 닿는 높이에 있다면 쉽게 교체가 가능하고, 유지비용 또한 저렴하게 된다. 그러나 일반적으로 등이 낮게 위치하게 되면, 충분한 조명효과를 얻을 수 없게 된다. 따라서, 등을 낮은 위치에 설치하여 유지 보수를 쉽게 하면서도 높은 곳의 가로등과 같은 효과를 얻을 필요가 있다.

본 발명에서 비구면 렌즈(3)는 광원으로부터 사방으로 발광 되는 광선(9)을 평행광선으로 전환시킴으로서 광원(1)의 빛을 효율적으로 멀리 보낼 수가 있다. 또한, 충분한 높이에 설치된 반사판(5)이 부착된 볼록렌즈(4)는 아래로부터 평행광선을 받아 굴절 반사시킴으로써 원하는 곳(13)에 조명을 비추게 된다. 볼록렌즈(4)는 반사 조절각(10)에 의하여 반사 각도를 조정할 수 있게 된다. 광원(1)의 보호를 위하여 광원 보호커버(6)가 있고, 평행광선은 광도관 또는 광섬유(7)에 의하여 보호되어 있다. [도 1] 상단의 볼록렌즈(4)로부터 나오는 빛은 광 굴절관(8)을 다시 통과하면서 원하는 영역(13)으로 빛의 방향을 조절하게 된다. [도 2]

본 발명에서 광원(1)에 있는 비구면 렌즈(3)는 광원의 빛을 평행광선으로 변 환시켜서 멀리 떨어진 상단의 반사판(5)까지 빛을 효과적으로 보낼 수 있다. 이는 사람 손 가까이에 광원을 설치하고, 멀리 떨어진 상단의 반사판(5)에서 조명 빛을 만들 수 있게 된다. 상단의 반사판(5)이 붙어 있는 볼록렌즈(4)는 일정한 각도로 반사각도(10)를 조절할 수 있고, 광 굴절관(8)을 사용하여 원하는 곳(13)에 빛을 정확히 보낼 수 있게 된다. [도 1]

본 발명에서 점광원 형태의 광원(1)으로부터 발광 되어 나오는 광선(9)은 뒷부분에 있는 광원 반사판(2)을 거처 대부분 비구면 렌즈(3)로 입사하게 된다. 비구면 렌즈(3)를 통과한 광선은 굴절되어 평행광선에 가까운 형태로 멀리 떨어진 볼록렌즈(4))에 도달하게 되는데, 볼록렌즈(4)의 배면에는 반사판(5)이 붙어 있어 굴절 및 반사가 동시에 이루어지면서 광선은 렌즈 외부로 다시 나오게 된다. 볼록렌즈(4)는 광선을 외부로 반사하기 위하여 일정한 반사 조절각도(10)로 기울어질 수 있다. 비구면 렌즈(3)로부터 출사된 평행광선은 광도관(7)에 의하여 볼록렌즈(4)까지 유도되는데, 일부 평행을 이루지 못한 광선들은 이 광도관(7)의 내부에서 전반사되어 볼록렌즈(4)에 까지 유도하여 준다. 볼록렌즈(4) 배면으로부터 반사되어 나오는 광선은 원하는 영역(13)에 조명을 하기 위하여 광 굴절관(8)을 통과할 수 있는데, 이 광 굴절관(8)에는 톱니 모양의 요철이 외부로 일정하게 형성되어서 광선(11)을 다시 한번 굴절시키게 된다. [도 1, 도 2]

[도 1]에서 광원은 메탈 램프를 사용하여 비구면 렌즈(3)의 초점에 설치하고, 2m 떨어진 상단에 초점이 120mm 인 직경 200mm 의 볼록렌즈(4)를 설치 하였다. 직경 200mm 의 광도관(7)과 광굴절관(8)이 사용되어 메탈램프의 빛이 상단의 볼록렌즈(4)로 유도하였다. 반사 조절각(10)은 10도로 조정되어 볼록렌즈(4)에서 나오는 반사 빛은 다시 광 굴절관(8)을 통과하는데, [도 2]에서 광 굴절관(8)의 톱니 요철에 의하여 22도 정도 안쪽으로 굴절시켜 원하는 영역(13)에 조명을 구현 하였다.

도 1 은 광굴절 조명등의 개념도

도 2 는 도 1 (12)의 부분상세도

도 1 및 도 2의 주요 부분에 대한 부호 설명

1: 광원

2: 광원 반사판

3: 비구면 렌즈

4: 볼록렌즈 또는 비구면 렌즈

5: 반사판

6: 광원 보호커버

7: 광도관 또는 광섬유관

8: 광 굴절관

9: 입사 광선

10: 반사 조절각

11: 출사 광선

12: 광 굴절관 부분상세도

13: 원하는 조명 영역

Claims (3)

1. 점 광원 형태로 이루어지는 광원;

   상기 광원의 하측에 구비되는 광원 반사판;

   상기 광원의 상측에 이격되어 구비되는 비구면 렌즈;

   상기 비구면 렌즈 상측에 이격되어 구비되며, 배면에는 반사판이 형성되는 볼록렌즈;

   상기 비구면 렌즈를 통과하여 출사되는 광선을 상기 볼록렌즈로 유도하는 광도관; 및

   상기 광도관에서 연장되어 구비되며, 상기 반사판으로부터 반사되어 나오는 광선을 굴절시키는 광 굴절관;을 포함하여 이루어지며,

   상기 광 굴절관 일단에 볼록렌즈가 위치되어, 원하는 영역으로 광선을 보내며,

   상기 광 굴절관 외주면에는 톱니 모양의 요철이 형성되며,

   상기 광원은 상기 비구면 렌즈의 초점에 구비되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 볼록렌즈는 광선을 외부로 반사하기 위하여, 기울어질 수 있도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 조명장치.

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