KR101194760B1 - 배광과 조도를 향상시킨 다각 분할 돔형 투광등 - Google Patents

배광과 조도를 향상시킨 다각 분할 돔형 투광등 Download PDF

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Abstract

본 발명은 돔형 본체의 측면을 8각 내지 16각과 같은 다각으로 분할한 후 각 단위 경사면의 내측 면에 다수의 엘이디 기판을 부착한 것으로서 종래에 비하여 배광이나 조도 분포가 향상되고, 저전력 구현이 가능하며 부피가 작고 중량이 가벼운 투광등에 관한 것이다.
본 발명에서는, 상단에 다각형의 평탄면을 가지고 상기 평탄면의 중앙부에는 전선 통과공을 가지는 결합단이 형성되며, 하단에 상기 평탄면보다 직경이 큰 하단 테두리를 가지며, 측방에는 상기 평탄면과 상기 하단 테두리를 연결하는 측면이 원주방향을 따라 다각으로 구획되도록 다수의 단위 경사면이 원주방향으로 연속하여 배치되는 것으로서 그 내부가 오목한 중공부를 형성하도록 일체로 성형 되는 돔형 본체; 및 상기 돔형 본체의 내부 중공부의 각 단위 경사면의 내측 면에 부착되는 엘이디 기판과 상기 엘이디 기판에 장착되는 다수의 엘이디; 를 포함하여 구성함으로써 배광과 조도를 향상시킨 다각 분할 돔형 투광등을 제안한다.

Description

배광과 조도를 향상시킨 다각 분할 돔형 투광등{A multi-lateral dome type flood light with improved distribution and intensity of illumination}
본 발명은 다각 분할(예를 들어 8각 내지 16각으로 분할)된 투광등에 관한 것으로서 분할된 돔형 투광등의 내벽 경사면에 각 LED 기판을 분할 배치하고, 돔형 투광등의 외벽에 방열핀을 일체로 형성함으로써 LED 광원으로부터 조사되는 빛의 배광과 조도를 향상시킴으로써 결과적으로 소비전력을 줄일 수 있도록 된 다각 분할 돔형 투광등에 관한 것이다.
투광등은 실내 또는 실외에 설치되어 건물이나 조경수 등을 조명하거나 다양한 색상을 연출함으로써 야간 조명으로 사용하기 위한 것을 말한다.
종래의 투광등은 전구식 광원을 사용하였으나 전력소비가 크고 수명이 짧은 문제가 있어 최근에는 대부분의 투광등에 고휘도 LED를 채택하여 사용하고 있는 실정이다.
이러한 고휘도 엘이디를 적용한 투광등에 관한 것으로서 등록특허 10-0951781호 "엘이디 투광등"과 공개특허 제10-2011-0115809호 "엘이디 투광등"이 공지된 바 있으며, 아울러 고휘도 엘이디를 적용한 가로등에 관한 것으로서 등록특허 제10-0754973호 "경사각을 이용한 엘이디 가로등", 등록특허 제10-0808266호 "파워 엘이디를 사용한 가로등", 등록특허 제10-0930228호 "엘이디 가로등" 및 등록특허 제10-1081154호 "열발산 구조를 갖춘 엘이디 가로등 장치"와 같은 것들이 공지되어 있다.
전기의 등록특허 10-0951781호와 공개특허 제10-2011-0115809호의 경우는 엘이디와 기판이 모두 돔형 반사갓 또는 본체의 상단 중앙부에 마련되고, 돔형 본체의 외측 상단에 엘이디에서 방출하는 열을 냉각시키기 위한 방열핀 구조를 채택하고 있다.
그런데 이러한 종래의 투광등 구조에서는 엘이디 광원이 돔형 본체의 중공부 내부 상단 중앙에만 장착되어 있어 엘이디 광원에 의한 배광이 좋지 못할 뿐 아니라 복잡한 구조의 방열핀들을 돔형 본체의 상단에 별도로 장착해야 하므로 장치의 사이즈와 중량이 커지고 제작단가가 높다는 문제가 있다.
한편, 등록특허 제10-0754973호에서는 볼록한 경사면을 가지는 다면 프레임의 외측 면에 다수의 엘이디를 장착함으로써 가로등의 배광 문제를 해결하고 있는데, 이러한 구조 역시 각 면에 장착되는 다수의 엘이디 광원이 조사되는 과정에서 상호 중첩되거나 보강되지 못하고 발산하는 문제가 있어 전력 소비가 크다는 단점이 있다.
등록특허 제10-1081154호의 경우에는 삿갓을 뒤집어 놓은 형상의 본체 프레임의 외측면에 다수의 엘이디 기판 및 엘이디를 장착하고 그 외측에 경사 투과부를 형성한 것인데 이 역시 각 면에 장착되는 엘이디 광원의 빛이 서로 중첩 및 보강되지 않고 서로 다른 방향으로 발산하게 되어 전력낭비가 여전히 존재하며, 별도의 방열핀 구조를 필요로 한다는 단점이 있다.
등록특허 10-0951781호 "엘이디 투광등"(2010.04.15) 공개특허 제10-2011-0115809호 "엘이디 투광등"(2011.10.24) 등록특허 제10-0754973호 "경사각을 이용한 엘이디 가로등"(2007.09.04) 등록특허 제10-0808266호 "파워 엘이디를 사용한 가로등"(2008.02.29) 등록특허 제10-0930228호 "엘이디 가로등"(2009.12.09) 등록특허 제10-1081154호 "열발산 구조를 갖춘 엘이디 가로등장치"(2011.11.07)
본 발명은 전술한 종래의 투광등의 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 돔형 본체의 측면을 다각으로 분할한 후 내측의 경사면에 다수의 엘이디 기판을 배치함으로써 엘이디 광원에서 조사되는 빛의 중첩 및 보강 효과로 인하여 배광과 조도가 개선되도록 하며, 이에 따라 동일한 밝기의 조도 형성을 위하여 소요되는 엘이디의 개수를 절감하고 광효율을 증대시킴으로써 전력 소비효율을 향상시키는 것이다.
또한, 본 발명에서는 알루미늄이나 그 합금과 같이 열전도성과 반사 특성이 우수한 금속 박판을 이용하여 돔형 본체 및 방열핀을 일체로 구성한 후 여기에 다수의 엘이디 기판을 적용하도록 함으로써 구조를 단순화하면서도 방열 냉각 효과도 우수한 투광등을 제공하고자 한다.
전술한 목적의 달성을 위하여 본 발명에서는, 상단에 다각형의 평탄면을 가지고 상기 평탄면의 중앙부에는 전선 통과공을 가지는 결합단이 형성되며, 하단에 상기 평탄면보다 직경이 큰 하단 테두리를 가지며, 측방에는 상기 평탄면과 상기 하단 테두리를 연결하는 측면이 원주방향을 따라 다각으로 구획되도록 다수의 단위 경사면이 원주방향으로 연속하여 배치되는 것으로서 그 내부가 오목한 중공부를 형성하도록 일체로 성형 되는 돔형 본체; 및 상기 돔형 본체의 내부 중공부의 각 단위 경사면의 내측 면에 부착되는 엘이디 기판과 상기 엘이디 기판에 장착되는 다수의 엘이디; 를 포함하여 구성함으로써 배광과 조도를 향상시킨 다각 분할 돔형 투광등을 제안한다.
여기서, 상기 엘이디 기판의 표면에는 반사층이 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 돔형 본체 측방의 각 단위 경사면의 외측 면 중 인접하는 단위 경사면과의 경계 부위에는 상기 평탄면과 하단 테두리를 연결하는 분할 지지벽이 판면에서 상향 돌출하여 형성될 수 있다.
이때, 상기 분할 지지벽과 인접하는 분할 지지벽 사이의 단위 경사면의 외측 면에는 다수의 방열핀이 돔형 본체와 일체로 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 엘이디 기판은 중앙에 편평한 마루면이 형성되고, 상기 마루면의 양 측단에서 경사지게 형성되는 경사면을 각각 가지도록 형성되어 상기 마루면과 양 측단 경사면에 각각 다수의 엘이디가 장착되도록 할 수 있다.
또한, 상기 각 단위 경사면의 내측 면에 부착되는 엘이디 기판과 인접하는 단위 경사면의 내측 면에 부착되는 엘이디 기판의 사이에는 반사층이 형성되도록 하는 것이 바람직하다.
추가적으로 상기 하단 테두리의 하방으로는 하단 테두리보다 직경이 큰 전등 갓이 하향 연장하도록 형성될 수 있다.
본 발명의 다각 분할 돔형 투광등에 의하면 돔형 본체 측방의 경사면이 8각 내지 16각과 같은 다각형으로 분할 및 구획되고 그 내면에 각각 엘이디 기판과 엘이디가 장착되므로 각 엘이디 광원으로부터 조사되는 빛이 상호 간에 중첩되고 보강되어 결과적으로 빛의 발산을 최소화하고 빛을 조사면에 집중할 수 있게 되어 배광과 조도가 향상된다.
또한 고휘도 엘이디를 사용하는 경우 효과적인 방열을 위하여 돔형 본체의 외측 경사면에 일체로 방열핀을 형성하므로 종래와 같은 별도의 원통형 방열체를 돔형 본체의 상단에 복잡하게 장착할 필요가 없게 되고 그 결과 장치의 구조가 단순화되어 제작이나 조립이 간단해진다는 장점이 있다.
그리고, 본 발명과 같은 구조를 가지는 투광등의 경우 각 엘이디의 외측에 적절한 조사각을 가지는 렌즈를 별도 부착함으로써 배광과 조도 분포를 최적화시킬 수 있게 된다.
도1은 본 발명의 제1실시예에 의한 투광등을 각 방향에서 관찰한 도면.
도2는 본 발명의 제2실시예에 의한 투광등을 각 방향에서 관찰한 도면.
도3은 도2의 절단선 III-III에 따른 엘이디 기판의 단면도.
도4는 본 발명의 제3실시예에 의한 투광등을 각 방향에서 관찰한 도면.
도5 내지 도7은 본 발명의 제1 내지 제3실시예에 의한 투광등의 배광분포 및 조도분포를 측정한 시험 결과 그래프.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 관하여 상술한다.
도1은 본 발명의 제1실시예에 의한 투광등을 각 방향에서 관찰한 도면이다. 본 발명의 배광과 조도를 향상시킨 다각 분할 돔형 투광등(100,이하 간략히 투광등이라고 약칭한다)은 전체적으로 각진 돔 형상을 가지며, 돔 형상의 본체의 내주면에 다수의 엘이디 기판(150)이 부착된다.
상기 투광등(100)의 돔형 본체(101)는 그 측면이 일정한 면각을 가지는 다수의 경사면으로 분할 구획되는데 본 실시예에서는 측방면이 8각으로 분할 구획되는 경우를 예로 들어 설명한다.
돔형 본체(101)는 열전도율과 미감이 우수한 알루미늄이나 합금 박판으로 형성되는 것이 바람직하여, 상단에는 8각형의 평탄면(110)이 형성되고 하단에는 원형의 하단 테두리(130)가 형성되며, 상기 평탄면(110)과 하단 테두리(130)를 연결하는 측면이 8각으로 구획된다.
상기 돔형 본체(101)의 8각으로 분할된 측면을 단위 경사면(120)이라고 정의하며, 각 단위 경사면은 밑변(S1)이 윗변(S2)보다 큰 등변(h1,h2) 사다리꼴의 형상을 가진다. 따라서 돔형 본체(101)의 측면은 8개의 단위 경사면(120)이 하단 테두리(130)의 원주방향으로 연속하여 배치되어 구성된다.
상기 8각의 평탄면(110)의 중앙부에는 전선 통과공(141)을 가지는 결합단(140)이 돌출하여 형성되며, 상기 결합단(140)에는 엘이디 기판(150)에 전기적으로 연결되는 제어부 또는 안정기가 결합한다.
상기 돔형 본체(101)의 측면을 구성하는 단위 경사면(120)의 내측 면에는 도시한 바와 같이 다수의 엘이디(151)가 장착되는 엘이디 기판(150)이 부착된다. 상기 엘이디 기판(150)은 배면이 상기 단위 경사면(120)의 내측 면에 직접 접촉하여 부착되도록 함으로써 엘이디(151)에서 발생하는 고열을 효과적으로 방열할 수 있도록 한다.
도시한 실시예에서는 각 단위 경사면(120)의 형상에 대응하는 형상을 가지는 엘이디 기판(150)을 부착하고, 각 엘이디 기판(150)에는 제1 및 제2열 엘이디(151a,151b)가 일렬로 배열된다.
이때 상기 엘이디 기판(150)에서 엘이디(151)가 부착되는 부분인 전면에는 은나노 증착층, 알루미늄 아노다이징 처리 또는 진공 증착이나 도금에 의한 반사층을 형성하는 것이 바람직하다.
상기 각 엘이디(151)의 외측에는 도시하지는 않았으나, 별도의 공지 렌즈를 추가적으로 장착하는 것이 바람직하다. 기본적으로 엘이디(151)의 조사면에 대한 조사각은 약 120°인데, 렌즈를 엘이디(151)의 바깥에 부착함으로써 엘이디 광원의 조사각을 20~70°의 범위로 조절할 수 있다.
상기 엘이디(151)와 렌즈를 구비한 본 발명의 투광등(100)에 대한 배광 분포와 조도 분포를 시험한 결과를 후술할 도5에 나타내었다.
본 발명의 투광등(100)은 돔형 본체(101)의 내부 중앙부에 오목한 중공부가 형성되며, 상기 중공부의 내벽면인 다각으로 분할 구획된 단위 경사면(120)의 내측 면에 다수의 엘이디(151)를 부착하게 되는데, 각 단위 경사면(120)에 부착되는 각 엘이디 기판(150)은 맞은편의 엘이디 기판(150)과 대칭이 되도록 위치한다. 즉 각 단위 경사면(120)에 장착되는 엘이디 기판(150)과 대칭되는 엘이디 기판(150)이 존재하게 된다.
이러한 대칭 구조의 결과 각 엘이디 기판(150)에 장착되는 엘이디(151)에서 조사되는 빛이 투광등(100)의 바깥으로 발산하여 소산되는 비율을 줄이고, 이웃하는 단위 경사면과 맞은편 단위 경사면들에 의하여 반사되어 결과적으로 빛이 일부 중첩되고 보광되어 배광과 조도 분포가 개선된다.
도2는 본 발명의 제2실시예에 의한 투광등을 각 방향에서 관찰한 도면이고, 도3은 도2의 절단선 III-III에 따른 엘이디 기판의 단면도이다.
본 실시예의 투광등(100) 역시 전술한 실시예와 마찬가지로 돔형 본체(101)의 측면이 8각으로 분할 구획되는 것으로 하였다.
본 실시예에서는 전술한 실시예와 기본적인 구성은 유시하나, 단위 경사면(120)의 외측 면에 다수의 분할 지지벽(121)과 방열핀(122)이 일체로 형성되는 특색이 있다.
상기 분할 지지벽(121)은 8각으로 분할되는 각 단위 경사면(120)과 이웃하는 단위 경사면(120) 간의 경계 부위에 판면에서 돌출하도록 형성되는 것으로서 알루미늄과 같은 박판의 금속재로 상기 돔형 본체(101)를 일체로 성형하는 경우 돔형 본체(101)에 강성을 부여하여 뒤틀어지는 것을 방지하기 위한 것이다.
상기 각 분할 지지벽(121) 사이의 단위 경사면(120)의 외측 면에는 다수의 방열핀(122)이 형성되는데, 바람직하게는 상기 평탄면(110)과 하단 테두리(130)를 연결하도록 상하로 길게 형성한다.
상기 돔형 본체(101)의 내측면인 각 단위 경사면(120)의 내측 면에는 다수의 엘이디(151)가 전기적으로 연결되는 엘이디 기판(150)이 부착된다.
상기 엘이디 기판(150)은 도3에 도시한 바와 같이 엘이디(151)가 부착되는 쪽인 전면이 다각의 평면을 가지도록 형성되고 반대 측인 배면은 편평하게 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 엘이디 기판(150)의 전면은 중앙의 평탄면인 마루면(150a)과 상기 마루면(150a)의 양 측단에서 하향 경사지게 형성되는 좌?우측 경사면(150b,150c)으로 이루어지도록 할 수 있다. 상기 마루면(150a), 좌측 경사면(150b) 및 우측 경사면(150c)에는 각각 제1열 내지 제3열 엘이디(151a,151b,151c)가 각각 일렬로 배치된다.
상기 각 단위 경사면(120)에 부착되는 각 엘이디 기판(150)과 인접하는 단위 경사면(120)에 부착되는 엘이디 기판(150) 사이에는 반사층(160)이 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 반사층은 빛을 잘 반사시킬 수 있는 재질이면 무관하며, 돔형 본체(101)를 알루미늄이나 그 합금으로 일체로 성형하는 경우에는 단위 경사면(120)의 내측면을 아노다이징 처리하거나 진공 증착하여 반사층(160)을 형성할 수 있다.
이와 같이 엘이디 기판(150)의 전면을 다각으로 구획하여 형성하면 각 면의 엘이디 광원에서 조사되는 빛이 조사면에 골고루 비춰지게 되어 배광 및 조사 분포가 균일해지는 장점이 있다.
도4는 본 발명의 제3실시예에 의한 투광등을 각 방향에서 관찰한 도면이다. 본 실시예는 전술한 제2실시예와 기본적인 구성은 유사하나, 하단 테두리(130)의 하방으로 중공 원뿔대 형상의 전등갓(170)이 더 형성된다. 상기 전등갓(170)은 상기 돔형 본체(101)와 일체로 성형하거나 별도로 제작한 후 하단 테두리(130)에 결합한다.
본 실시예의 돔형 본체(101)의 경우 측면의 상하 폭의 중간 지점에서 판면이 한번 꺾이도록 형성할 수 있는데 도면 부호 123은 이러한 측면의 꺾인선을 나타낸다.
상기 꺾인선(123) 상부의 단위 경사면(120)의 내측 면에는 제1엘이디 기판(155)을 부착하고 그 하부의 단위 경사면(120)의 내측 면에는 제2엘이디 기판(156)을 부착할 수 있다. 도면에서 미설명부호 155a 및 156a는 각각 엘이디를나타낸다.
도5 내지 도7은 본 발명의 제1 내지 제3실시예에 의한 투광등의 배광분포 및 조도분포를 측정한 시험 결과 그래프이다.
도시한 그래프는 출원인이 엘이디 해양 융합기술연구센터에 성능 분석을 의뢰한 결과인데, 시험 환경은 온도 25±0.3℃, 상대습도: 45±15% R.H 하에서 상기 제1 내지 제3실시예의 투광등의 각 엘이디 패키지의 반치폭을 변화시켜 시뮬레이션 한 후 광 효율과 배광을 비교한 것이다. 실험에서는 각 엘이디의 외측에 조사각이 45°인 렌즈를 부착한 후 측정하였다. 조명과 지표면의 거리는 5m, 조사되는 바닥 면적은 10mx10m로 하여 실험하였다.
도시한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 투광등의 경우 배광이 비교적 고르게 분포하는 것을 알 수 있으며, 조도 분포 역시 조사 대상 영역의 전 영역에서 고르게 나타나는 것을 알 수 있다.
따라서 본 발명의 다각 분할 돔형 투광등에 의하면 배광과 조도 분포가 현저히 개선되며, 그에 따라 동일한 영역을 조사하기 위하여 필요한 엘이디의 개수와 전력 소요를 줄일 수 있게 되고 그 결과 동일한 밝기의 조명을 위하여 필요한 전력 소비를 낮출 수 있게 되는 것이다.
또한, 본 발명의 경우에는 투광등 본체의 상부에 별도의 복잡하고 무거운 방열핀 구조가 필요 없이 열전도율이 우수한 알루미늄과 같은 금속재의 돔형 본체가 직접 방열핀의 역할을 겸하여 수행하므로 부피가 작아지고 전체적인 필요 중량이 작아지는 이점이 있다.
본 발명은 조명이나 조경 등을 위한 투광등에 관한 것으로서 종래에 비하여 저전력의 구현이 가능하고, 배광이나 조도 분포가 우수하며, 장치의 부피나 중량이 작은 구조이므로 조명 관련 분야에 적극 채택하여 적용할 필요가 있을 것이다.
100: 투광등 101: 돔형 본체
110: 평탄면 120: 단위 경사면
121: 분할 지지벽 122: 방열핀
130: 하단 테두리 140: 결합단
141: 전선 통과공 150: 엘이디 기판
151: 엘이디 160: 반사층
170: 전등갓

Claims (7)

  1. 상단에 다각형의 평탄면을 가지고 상기 평탄면의 중앙부에는 전선 통과공을 가지는 결합단이 형성되며, 하단에 상기 평탄면보다 직경이 큰 하단 테두리를 가지며, 측방에는 상기 평탄면과 상기 하단 테두리를 연결하는 측면이 원주방향을 따라 다각으로 구획되도록 다수의 단위 경사면이 원주방향으로 연속하여 배치되는 것으로서 그 내부에 오목한 중공부가 형성되는 금속 박판의 돔형 본체; 및
    상기 돔형 본체의 내부 중공부의 각 단위 경사면의 내측 면에 부착되는 엘이디 기판과 상기 엘이디 기판에 장착되는 다수의 엘이디;를 포함하여 구성되되,
    상기 돔형 본체에 강성을 부여하여 뒤틀어지는 것을 방지하기 위하여, 상기 돔형 본체 측방의 각 단위 경사면의 외측 면 중 인접하는 단위 경사면과의 경계 부위에는 상기 평탄면과 하단 테두리를 연결하는 분할 지지벽이 판면에서 상향 돌출하도록 상기 돔형 본체와 일체로 형성되고,
    상기 분할 지지벽과 인접하는 분할 지지벽 사이의 단위 경사면의 외측 면에는 상기 분할 지지벽보다 두께가 얇은 다수의 방열핀이 상기 돔형 본체와 일체로 형성되며,
    상기 각 단위 경사면의 내측면에 장착되는 상기 엘이디 기판은 중앙에 편평한 마루면이 형성되고, 상기 마루면의 양 측단에서 하향 경사지게 형성되는 경사면을 각각 가지도록 형성되어 상기 마루면과 양 측단 경사면에 각각 다수의 엘이디가 장착되도록 하고,
    상기 각 단위 경사면의 내측 면에 부착되는 엘이디 기판과 인접하는 단위 경사면의 내측 면에 부착되는 엘이디 기판의 사이에는 반사층을 형성시켜, 배광과 조도를 향상시킨 다각 분할 돔형 투광등.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 엘이디 기판의 표면에는 반사층이 형성되는 것을 특징으로 하는 배광과 조도를 향상시킨 다각 분할 돔형 투광등.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항 또는 제2항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 하단 테두리의 하방으로는 하단 테두리보다 직경이 큰 전등 갓이 하향 연장하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 배광과 조도를 향상시킨 다각 분할 돔형 투광등.
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