KR101174002B1

KR101174002B1 - Ｌｅｄ 조명장치

Info

Publication number: KR101174002B1
Application number: KR1020090133101A
Authority: KR
Inventors: 박기주; 조성남
Original assignee: 주식회사 케이디파워
Priority date: 2009-12-29
Filing date: 2009-12-29
Publication date: 2012-08-16
Also published as: KR20110076399A

Abstract

본 발명은 케이스의 적어도 일측면에 인체감지센서 및 조도센서를 구성하여 점등유지시간 설정을 정밀하게 설정함과 동시에 밝기를 제어하여 전력소모를 줄이도록 한 LED 조명장치에 관한 것으로서, 상부가 개구된 금속 케이스와, 상기 금속 케이스 내부의 저면에 탑제되는 PCB 기판과, 상기 금속 PCB 기판상에 일정한 간격을 갖고 배열되는 다수의 LED와, 상기 각 LED의 상부에 구성되어 상기 LED의 발광시 광을 확산시키는 확산판과, 상기 금속 케이스 상부에 부착되어 인체의 유무 및 동작을 감지하는 인체감지센서와, 상기 금속 케이스 상부에 부착되어 주위의 조도를 감지하는 조도센서와, 상기 금속 케이스의 배면 또는 내면에 구성되어 상기 각 LED에 전원을 공급함과 함께 상기 인체감지센서 및 조도센서로부터 정보를 받아 상기 각 LED의 색온도 또는 밝기를 제어하는 컨버터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

LED, 케이스, 인체감지센서, 조도센서, 반사판, 확산판

Description

ＬＥＤ 조명장치{led illumination lamp}

본 발명은 조명장치에 관한 것으로, 특히 전력 소비를 줄이도록 한 LED 조명장치에 관한 것이다.

일반적으로, 실내 또는 실외의 광고물 또는 간판 등에 설치되어 주간 또는 야간에 이미지를 식별할 수 있도록 여러 가지 조명장치들이 사용되고 있다. 이러한 조명장치들은 필라멘트 전구, 형광등, 네온사인 또는 엘이디(Light Emitting Diode: LED)를 사용하고 있다.

특히 LED를 이용한 조명장치는 LED의 수명이 반영구적이고 가격이 저렴하며, 전력소비가 적은 장점을 가지고 있어 그 사용이 점차 증가하고 있는 추세이다.

여기서, LED란 발광 다이오드 소자를 칭하는 것으로, LED 반도체의 빠른 처리 속도와 낮은 전력소모 등의 장점이 있고, 환경 친화적이면서도 에너지 절약효과가 높아서 차세대 전략제품으로 각광받고 있다.

이러한 LED 소자는 p형과 n형의 반도체의 접합으로 이루어져 있으며, 전압을 가하면 전자(electron)와 정공(hole)의 결합으로 반도체의 밴드갭(bandgap)에 해당하는 에너지를 빛의 형태로 방출하는 일종의 광전자 소자이다.

최근에는 다양한 색상의 LED가 개발되어 천연색의 디스플레이가 가능하여 옥외용 대형 전광판이나, 교통신호등, 자동차 계기판, 가전제품, 네온대체 간판, 의료장비, 경고 및 유도등과 같은 다양한 곳에 적용되고 있다.

또한, LED 조명장치는 기존의 백열등이나 형광등에 비해 약 10% 내지 15%정도의 낮은 전력소모와 100,000 시간 이상의 반영구적인 수명, 환경 친화적인 특성을 가짐으로 인해 조명기구로서도 각광을 받고 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 LED 조명장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.

종래 기술에 의한 LED 조명장치(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 금속 PCB 기판(11)상에 일정한 간격으로 배치된 다수의 LED(12)와, 상기 PCB 기판(11)을 실장하는 금속 케이스(13)를 구비한다.

여기서, 상기 LED(12)에서 방출된 빛 중 하부로 향하는 빛은 상기 PCB 기판(11)에 코팅되어 있는 반사체(도시되지 않음)에 반사되어 상부로 방출된다.

또한, 상기 LED(11)의 측면으로 방출되는 빛은 상기 금속 케이스(13)의 표면에 코팅된 반사체(도시되지 않음)에 반사되어 상부로 방출된다.

이후 도면은 도시하지 않았지만, 상기 금속 케이스(13)의 상부에 확산판을 설치하고, 커버를 덮어 조명장치(10)를 조립한다.

그런데, 상기와 같은 종래 기술에 의한 LED 조명장치은 배열되어 있는 LED가 모두 동시에 점등되므로, LED가 점등되는 형태가 단순할 뿐만 아니라, LED가 초기 점등될 때 순간적으로 밝아지기 때문에 눈부심 등이 유발되는 문제가 발생되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로 케이스의 적어도 일측면에 인체감지센서 및 조도센서를 구성하여 점등유지시간 설정을 정밀하게 설정함과 동시에 밝기를 제어하여 전력소모를 줄이도록 한 LED 조명장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 LED 조명장치는 상부가 개구된 금속 케이스와, 상기 금속 케이스 내부의 저면에 탑제되는 PCB 기판과, 상기 금속 PCB 기판상에 일정한 간격을 갖고 배열되는 다수의 LED와, 상기 각 LED의 상부에 구성되어 상기 LED의 발광시 광을 확산시키는 확산판과, 상기 금속 케이스 상부에 부착되어 인체의 유무 및 동작을 감지하는 인체감지센서와, 상기 금속 케이스 상부에 부착되어 주위의 조도를 감지하는 조도센서와, 상기 금속 케이스의 배면 또는 내면에 구성되어 상기 각 LED에 전원을 공급함과 함께 상기 인체감지센서 및 조도센서로부터 정보를 받아 상기 각 LED의 색온도 또는 밝기를 제어하는 컨버터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 LED 조명장치는 다음과 같은 효과가 있다.

즉, LED가 실장되는 케이스의 적어도 일측면에 구성된 인체감지센서 및 조도센서를 통해 조명등의 점등유지시간 설정을 정밀하게 설정할 수 있으며, 색온도 또 는 밝기를 제어하여 전력소모를 줄일 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 LED 조명장치를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 LED 조명장치를 나타낸 평면도이고, 도 3은 도 2의 Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 본 발명의 제 1 실시예에 의한 LED 조명장치를 나타낸 단면도이다.

본 발명의 제 1 실시예에 의한 LED 조명장치(100)는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 상부가 개구된 사각틀 형상의 금속 케이스(110)와, 상기 금속 케이스(110) 내부의 저면에 탑제되는 금속 PCB 기판(120)과, 상기 금속 PCB 기판(120)상에 일정한 간격을 갖고 배열되는 다수의 LED(130)와, 상기 각 LED(130)의 상부에 구성되어 상기 LED(130)의 발광시 광을 확산시키는 확산판(140)과, 상기 확산판(140)의 가장자리와 상기 금속 케이스(110)의 상부를 고정하는 탑 케이스(150)와, 상기 금속 케이스(110) 상부의 탑 케이스(150) 표면에 부착되어 인체의 유무 및 동작을 감지하는 인체감지센서(160)와, 상기 금속 케이스(110) 상부의 탑 케이스(150) 표면에 부착되어 주위의 조도를 감지하는 조도센서(170)와, 상기 금속 케이스(110)의 배면에 구성되어 상기 각 LED(130)에 전원을 공급함과 함께 상기 인체감지센서(160) 및 조도센서(170)로부터 정보를 받아 상기 각 LED(130)의 색온도 또는 밝기를 제어하는 컨버터(180)를 포함하여 구성되어 있다.

여기서, 상기 확산판(140)과 금속 케이스(110)는 상기 탑 케이스(150)를 사용하여 고정하는 것을 설명하고 있지만, 이에 한정하지 않고 상기 금속 케이스(110)에 슬라이드홈을 구성하고, 상기 슬라이드홈에 상기 확산판(140)을 슬라이딩하여 체결할 수도 있다.

상기 금속 케이스(110)의 내부 표면은 Ag, Al₂O₃, TiO₂, Al, PET 등과 같이 반사효율이 우수한 재질로 백색 코팅이 되어 있고, 상기 금속 케이스(110)는 300㎜×300㎜, 300㎜×600㎜, 600㎜×600㎜ 등과 같이 다양한 사이즈로 제작할 수가 있다.

또한, 상기 금속 케이스(110)는 사각틀 형상 외에 원형, 타원 또는 다각형 등의 다양한 형태로 제작할 수도 있다.

상기 금속 케이스(110)의 내면 중 중심부는 평면 구조를 갖으면서 상기 중심부를 중심으로 양측은 소정의 경사를 갖는 경사면을 갖도록 형성하거나 수직한 형태로 제작할 수 있다.

상기 금속 PCB 기판(120)의 표면은 상기 LED(130)을 제외한 부분이 Ag, Al₂O₃, TiO₂, Al, PET 등과 같이 반사효율이 우수한 재질로 백색 코팅이 되어 있다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 LED 조명장치를 나타낸 평면도이고, 도 5는 도 4의 Ⅲ-Ⅲ'선에 따른 제 2 실시예에 의한 LED 조명장치를 나타낸 단면도이다.

본 발명의 제 2 실시예에 의한 LED 조명장치(200)는 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 다수의 LED(230)가 일정한 간격을 갖고 실장된 금속 PCB 기판(220)과, 상기 금속 PCB 기판(220)을 실장하는 금속 케이스(210)와, 상기 각 LED(230)에 대응하게 홀(241)이 형성되며 상기 금속 PCB 기판(220) 및 상기 금속 케이스(210)의 측면까지 연장되어 상기 각 LED(230)에서 발생된 광을 반사시키는 반사판(240)과, 상기 반사판(240)과 일체형으로 형성되며 상기 각 LED(230)와 인접하게 형성되어 상기 각 LED(230)에서 발생된 광을 다(多)각도로 반사시키는 반사 돌기(242)와, 상기 금속 PCB 기판(220)이 실장된 금속 케이스(210)의 상부에 형성되어 상기 LED(230)에서 발광된 빛을 확산시키어 출사하는 확산판(250)과, 상기 금속 케이스(210)의 상부의 확산판(250) 표면에 부착되어 인체의 유무 및 동작을 감지하는 인체감지센서(260)와, 상기 금속 케이스(210) 상부의 확산판(250) 표면에 부착되어 주위의 조도를 감지하는 조도센서(270)와, 상기 금속 케이스(210)의 배면에 구성되어 상기 각 LED(230)에 전원을 공급함과 함께 상기 인체감지센서(260) 및 조도센서(270)로부터 정보를 받아 상기 각 LED(230)의 색온도 또는 밝기를 제어하는 컨버터(280)를 포함하여 구성되어 있다.

여기서, 상기 반사판(240)에 형성된 상기 홀(241)은 본 발명의 실시예에서는 원형으로 형성하는 것을 설명하고 있지만, 이에 한정하지 않고 사각형, 다각형 중에서 어느 하나로 형성할 수도 있다.

상기 반사판(240)의 두께는 상기 금속 PCB 기판(220)에 실장되어 돌출된 각 LED(230)의 두께보다 낮은 두께로 형성되는데, 상기 홀(241)에 삽입되는 상기 LED(230)는 상기 반사판(240)의 표면보다 더 높게 돌출된 구조를 갖는다.

상기 반사판(240)은 Ag, Al₂O₃, TiO₂, Al, PET 등과 같이 반사효율이 우수한 화이트(white) 재질로 이루어진다.

상기 반사 돌기(242)는 상기 반사판(240)과 일체형으로 형성되면서, 본 발명의 실시예에서는 원뿔 형상으로 이루어지는데, 이에 한정하지 않고 삼각뿔, 사각뿔, 다각뿔 등과 같이 다양한 형태로 뿔 구조로 형성할 수도 있다.

또한, 상기 반사 돌기(242)는 하측에서 상측으로 갈수록 좁아지는 형상으로 이루어져 있다.

도 6은 본 발명의 각 실시예에 따른 LED 조명장치의 컨버터 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.

본 발명의 제 1, 제 2 실시예에 의한 LED 조명장치를 제어하는 컨버터(180,280)는 인체감지센서(160,260) 및 조도센서(170,270)에서 입력되는 신호에 따라 LED(130,230)들을 점멸을 제어하는 컨버터(180,280)가 금속 케이스(110,210)의 내부에 내장되거나 외부에 부착되어 있다.

상기 컨버터(180,280)에 의하여 각 LED(130,230)의 점등유지시간 설정이 정밀하게 설정되고, 페이드 인/아웃(Fade In/Out) 기능이 적용되어 초기 점등시 눈부심 현상이 최소화된다.

구체적으로, 컨버터(180,280)는 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, LED(130,230)들이 일정한 조도로 발광되도록 LED(130,230)들에 전원을 공급하는 LED 드라이버(181: LED Driver)와, 인체의 열 또는 움직임을 감지하는 인체감지센 서(160,260)와, LED 조명장치(100,200)의 주변의 조도를 감지하는 조도센서(170,270)와, 상기 인체감지센서(160,260) 및 조도센서(170,270)의 인체감지신호와 조도감지신호를 제어하고 페이드 인/아웃(Fade In/Out) 기능을 수행하는 마이크로프로세서(182)를 포함한다.

상기 LED 드라이버(181)는 전원공급부(183)를 통하여 외부로부터 공급되는 교류전원을 이용하여 LED(130,230)들을 점등시킬 수 있도록 교류전원을 직류전원으로 변환시킨다.

그리고 상기 LED 드라이버(181)는 상기 전원공급부(183)의 교류입력전원의 변화에 따른 직류전원의 과전압과 과전류에 의하여 LED(130,230)들이 보호되도록 관전압 및 과전류 보호회로가 내장되어 있다.

이에 따라 상기 LED 드라이버(181)에 의하여 안정된 직류전류가 LED(130,230)들에 공급되어 LED(130,230)들이 일정한 밝기로 발광되는 것이다.

또한, 상기 LED 드라이버(181)에서 출력되는 전류는 인체감지센서(160,260) 및 LED(130,230)들에 각각 공급되며, 상기 LED 드라이버(181)로부터 인체감지센서(160,260)로 공급되는 전류가 더욱 안정되게 공급되도록 LED 드라이버(181)의 출력단에는 레귤레이터(184)가 더 마련되어 있다.

이로 인하여 상기 LED 드라이버(181)로부터 인체감지센서(160,260) 및 마이크로프로세서(182)에 공급되는 전원이 상기 레귤레이터(184)를 통하여 인체감지센서(160,260) 및 마이크로프로세서(182)로 더욱 안정되게 공급되는 것이다.

상기 인체감지센서(160,260)는 인체의 열을 감지하는 적외선센서와, 인체의 움직임을 감지하는 동작센서로 구성되어 있으며, 이때, 동작센서는 초음파센서로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 마이크로프로세서(182)는 상기 인체감지센서(160,260)의 인체감지신호와 조도센서(170,270)의 조도감지신호를 비교하는 비교회로의 기능과, 인체감지시 트랜지스터(FET) 소자를 제어하여 상기 LED 드라이버(181)의 직류전원 공급 레벨을 서서히 조절하여 LED(130,230)들의 점등을 페이드 인/아웃(Fade In-Out) 제어하는 점등회로의 기능과, 정확한 점등시간을 설정하는 타이머의 기능을 프로그램화하여 인체감지센서(160,260) 및 조도센서(170,270)의 입력신호에 따른 일련의 동작을 수행하게 된다.

즉, 상기 LED(130,230)의 점등은 다이나믹 점등제어 방식으로 점등되도록 하고, 상기 타이머는 연산프로그램을 이용하여 오차를 최소화하여 카운트다운을 하게 된다.

한편, 상기 컨버터(180,280)는, 상기 금속 PCB 기판(120,220)에 배열되어 있는 다수의 LED(130,230)를 선택적으로 발광시킬 수 있도록 점등모드 설정부(185)를 더 포함하며, 상기 점등모드 설정부(185)는 LED 드라이버(181)에서 엘이디(130,230)들로 인가되는 전원을 선택적으로 제어한다.

따라서 상기와 같이 구성된 컨버터(180,280)는 상기 인체감지센서(160,260) 및 조도센서(170,270)로부터 인체감지신호 및 조도감지신호를 입력받아 상기 LED(130,230)의 밝기 또는 색온도를 제어하여 환경에 따라 최적의 밝기를 갖도록 제어할 수 있고, 불필요한 전력 소모를 최소한으로 줄일 수가 있다.

뿐만 아니라 상기 컨버터(180,280)는 상기 각 LED(130,230)이 발광하였을 때 빛을 감지하지 못할 정도인 약 10%로 색온도 또는 밝기를 제어함으로써 전력 소모를 한층더 줄일 수가 있다.

또한, 상기 컨버터(180,280)는 가변저항(도시되지 않음)을 포함하여 구성되어 상기 인체감지센서(160,260) 및 조도센서(170,270)를 감지시간을 자유롭게 조절할 수도 있다. 즉, 상기 인체감지센서(160,260) 및 조도센서(170,270)가 10초간격으로 인체의 유무 및 동작과 주위의 조도를 감지할 때 상기 가변저항을 상기 컨버터(180,280)를 통해 제어하여 상기 인체감지센서(160,260) 및 조도센서(170,270)가 5초단위로 인체의 유무 및 동작과 주위의 조도를 감지할 수 있도록 한다.

한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

도 1은 종래 기술에 의한 LED를 이용한 조명장치를 개략적으로 나타내는 사시도

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 LED 조명장치를 나타낸 평면도

도 3은 도 2의 Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 본 발명의 제 1 실시예에 의한 LED 조명장치를 나타낸 단면도

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 LED 조명장치를 나타낸 평면도

도 5는 도 4의 Ⅲ-Ⅲ'선에 따른 제 2 실시예에 의한 LED 조명장치를 나타낸 단면도

도 6은 본 발명의 각 실시예에 따른 LED 조명장치의 컨버터 구성을 개략적으로 나타낸 구성도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

110 : 금속 케이스 120 : 금속 PCB 기판

130 : LED 140 : 확산판

150 : 탑 케이스 160 : 인체감지센서

170 : 조도센서 180 : 컨버터

Claims

상부가 개구되고 내면 중 중심부는 평면 구조를 갖으면서 상기 중심부를 중심으로 양측은 소정의 경사를 갖는 경사면을 갖는 금속 케이스와,

상기 금속 케이스 내부의 저면에 탑제되는 금속 PCB 기판과,

상기 금속 PCB 기판상에 일정한 간격을 갖고 배열되는 다수의 LED와,

상기 각 LED의 상부에 구성되어 상기 LED의 발광시 광을 확산시키는 확산판과,

상기 확산판의 가장자리와 상기 금속 케이스의 상부 측면을 고정하는 탑 케이스와,

상기 금속 케이스 상부에 부착되어 인체의 유무 및 동작을 감지하는 인체감지센서와,

상기 금속 케이스 상부에 부착되어 주위의 조도를 감지하는 조도센서와,

상기 금속 케이스의 배면 또는 내면에 구성되어 상기 각 LED에 전원을 공급함과 함께 상기 인체감지센서 및 조도센서로부터 정보를 받아 상기 각 LED의 색온도 또는 밝기를 제어하는 컨버터를 포함하여 구성되고,

상기 금속 케이스의 내부 표면 및 상기 금속 PCB 기판 표면의 상기 LED를 제외한 부분에 Ag, Al₂O₃, TiO₂, Al, PEN, PET 중에서 어느 하나를 사용하여 백색 코팅이 되어 있고,

상기 금속 케이스에 슬라이드홈을 구성하고, 상기 슬라이드홈에 상기 확산판을 슬라이딩하여 체결하고,

상기 컨버터는 가변저항을 포함하여 구성되어 상기 인체감지센서 및 조도센서를 감지시간을 조절하는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
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