KR101343028B1

KR101343028B1 - Ｌｅｄ 가로등

Info

Publication number: KR101343028B1
Application number: KR1020120022611A
Authority: KR
Inventors: 민 기 권; 현 규 이; 판 주 최; 호 준 배; 용 진 강; 유 민 최; 정 조 노; 자 연 김
Original assignee: 이온나이스 유한회사; 조선대학교산학협력단
Priority date: 2012-03-06
Filing date: 2012-03-06
Publication date: 2013-12-18
Also published as: KR20130101691A

Abstract

본 발명에 따른 우수한 배광 분포 특성을 가진 LED 가로등이 개시된다. 본 LED 가로등은 하우징, 하우징 내에 설치되는 기판, 기판 위에 설치된 복수의 LED, 및 반사체를 포함한다. 반사체는 복수의 LED를 각각 노출시키기 위한 복수의 관통부, 및 복수의 관통부 둘레에 각각 배치된 복수의 반사 유닛을 포함한다. 복수의 반사 유닛은 각각 복수의 LED로부터 복수의 관통부를 통해 방출된 각각의 광을 반사시키도록 구성된다.

Description

ＬＥＤ 가로등{LED STREETLIGHT}

본 발명은 LED 가로등 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 매우 균일한 배광 특성 및 높은 열 내구성을 가지도록 그 구조가 개선된 LED 가로등 장치에 관한 것이다.

일반적으로 가로등은 길가, 교량 양측, 고속도로의 양측의 갓길에 일정간격으로 배치되어 길을 밝히는 기능을 수행한다. 이러한 가로등의 기능 덕분에 안정한 자동차 주행뿐만 아니라, 도심의 어둠을 밝혀 다양한 효과를 연출하기도 한다.

이와 같은 가로등은 주로 중앙관제에 의해 점등이 제어되며, 그 기능을 충실하게 수행하기 위해서는 최소한의 조도가 확보되어야 한다.

최근에는 최소의 전력량으로 조명할 수 있는 LED를 사용한 가로등이 제안되고 있다.

그러나, 이러한 LED 조명은 소비 전력을 낮출 수 있다는 장점은 있으나, 거리에 따라 조도가 현저히 낮아진다는 단점이 있다. 이러한 단점으로 인해, LED 조명은 가정용 스탠드와 같은 근거리에서는 효과적으로 적용될 수 있으나, 가로등과 같이 비교적 높은 곳에 설치될 경우에는 적합하지 않다.

이러한 단점을 해결하기 위해 1W LED 칩을 패키징한 수개의 모듈을 인쇄기판상에 패키징한 가로등이 제안되었다. 그러나, 이러한 가로등도 여전히 원하는 조도를 얻을 수 없음은 물론, 다수의 LED 칩에서 발생하는 열로 인해 가로등 수명에 치명적인 영향을 미치고 있다.

특허 제10-0973755호는 LED 램프의 빛 확산 각도를 좁혀 빛의 직진성 및 난반사성을 개선할 수 있도록 일정 간격으로 다수개의 반사공을 경사지며 형성하고 금속재로 된 반사판과 렌즈를 적용한 LED 가로등을 제안하였다. 또한, 특허 제10-1000014호는 적절한 지향 각도로 빛이 발산되도록 설계된 광학 렌즈와, 광학 렌즈의 지향각도를 벗어난 빛을 다시 최적의 광 지향각도로 반사하도록 한 반사판을 적용하여, 광효율을 향상시킨 LED 가로등을 제안하였다.

그러나, 상기 특허의 LED 가로등은 모두 광을 지향시키기 위해 광학 렌즈를 포함하는데, 이러한 광학 렌즈는 열에 의한 변형이 쉽게 발생하므로 LED에서 발생되는 열에 취약하다는 문제점이 있다. 또한, 상기 특허의 LED 가로등도 여전히 배광 분포 특성이 충분하지 못하다.

KR

10-0973755

B1

KR

10-1000014

B1

따라서, 열 내구성과 배광 분포 특성이 더 우수한 향상된 LED 가로등에 대한 필요성이 존재한다.

본 발명의 하나의 실시예에 따른 LED 가로등은 하우징, 하우징 내에 설치되는 기판, 기판의 일면에 설치된 복수의 LED; 및 복수의 LED가 설치된 기판의 일면 위에 놓여진 반사체를 포함한다. 반사체는 복수의 LED를 각각 노출시키기 위한 복수의 관통부, 및 복수의 관통부 둘레에 각각 배치된 복수의 반사 유닛을 포함한다. 복수의 반사 유닛 각각은 LED로부터 관통부를 통해 방출된 각각의 광을 각각의 방향으로 지향하도록 배열된다.

바람직하게는, 복수의 반사 유닛은 복수의 LED로부터의 광을 각각 상이한 각도로 지향하도록 배열될 수 있다.

바람직하게는, 기판의 이면에 설치된, 복수의 LED에서 방출되는 열을 배출하기 위한 방열판을 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 복수의 반사 유닛 각각의 방향은 LED 가로등의 설치 후 조절가능할 수 있다.

바람직하게는, 복수의 반사 유닛은 반사체와 일체형으로 형성될 수 있다.

바람직하게는, 기판 및 반사체는 곡면 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 가로등은 열에 취약한 광학 렌즈를 사용하지 않으므로, LED로부터의 발열로 인한 변형 등이 일어나지 않으며, 각각의 LED에 각각의 반사 유닛을 사용함으로써 더욱 균일한 배광 분포 특성을 가질 수 있다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 LED 가로등이 설치될 수 있는 가로등 지주를 도시한다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 LED 가로등의 개략적인 분해도 및 조립된 상태의 LED 가로등의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 LED 가로등의 기판 위에 배열된 LED를 도시한다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 LED 가로등의 기판 및 반사체를 도시한다.
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 LED 가로등에 사용되는 반사체를 도시한다.
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 LED 가로등의 하나의 LED 및 반사 유닛에 대한 측단면도이다.
도 7a는 비교예 1의 가로등에서 나오는 광의 배광 분포를 도시한다.
도 7b는 비교예 1의 가로등의 도로면에 따른 배광 분포를 도시한다.
도 8a는 비교예 2의 가로등에서 나오는 광의 배광 분포를 도시한다.
도 8b는 비교예 2의 가로등의 도로면에 따른 배광 분포를 도시한다.
도 9a는 비교예 3의 가로등에서 나오는 광의 배광 분포를 도시한다.
도 9b는 비교예 3의 가로등의 도로면에 따른 배광 분포를 도시한다.
도 10a는 본 발명에 따른 실시예 1의 가로등에서 나오는 광의 배광 분포를 도시한다.
도 10b는 본 발명에 따른 실시예 1의 가로등의 도로면에 따른 배광 분포를 도시한다.

이제, 도 1을 참조하면, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 LED 가로등(20)이 설치된 가로등 지주(10)를 도시한다.

도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 LED 가로등의 개략적인 분해도 및 조립된 상태의 LED 가로등의 측면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가로등(20)은 방열판(30), 기판(40), 반사체(50), 및 이들을 보호하기 위한 (도시되지 않은) 하우징을 포함한다. 방열판(30)은 기판(40)에서 발생되는 열을 방출한다. 기판(40)은 일정한 패턴으로 배열된 복수의 LED를 포함하고, LED를 구동시키기 위한 주지된 회로를 포함할 수 있다. 예컨대, 기판(40)은 변압회로, 정류회로, 스위칭 회로 등을 포함할 수 있다. 반사체(50)는 기판(40) 위에 놓여 지고, LED를 노출시키기 위한 관통부(51) 및 각각의 LED로부터 방출된 광을 각각의 방향으로 지향시킬 수 있는 복수의 반사 유닛을 포함한다.

도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 LED 가로등의 기판(40) 위에 배열된 LED의 예시적인 패턴을 도시한다. 도시된 바와 같이, 복수의 LED는 LED에서 발생되는 열이 집중되지 않도록 서로 소정의 간격을 유지하면서 기판(40) 위에 배열된다. LED의 배열 패턴은 도 3에 도시된 바와 같이 중앙 부분이 바깥 부분 보다 더 조밀한 간격일 수 있다. 대안으로서, LED의 배열 간격은 모두 동일할 수도 있다. 도시된 배열 패턴은 단지 예시일 뿐이며, 복수의 LED는 임의의 다른 패턴으로 배열될 수 있다.

이제, 도 4 내지 6을 참조한다. 도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 LED 가로등의 기판(40) 및 반사체(50)를 도시한다. 도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 LED 가로등에 사용되는 반사체(50)의 투시도이다. 도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 LED 가로등의 하나의 LED 및 반사 유닛에 대한 측단면도이다.

반사체(50)는 도시된 바와 같이 기판(40) 위에 놓여 진다. 반사체(50)는 각각의 LED를 노출시키기 위한 복수의 관통부(51)를 포함한다. 또한, 반사체(50)는 각각 관통부(51)를 둘러싸는 복수의 반사 유닛을 포함한다. 이러한 반사 유닛들은 일체형으로 형성되어 반사체를 구성한다. 이러한 반사체가 일체형으로 형성되어 있어 반사체를 기판과 결합하는 것이 매우 간편해진다.

각각의 반사 유닛은 LED로부터 방출되어 관통부(51)를 통과하는 광을 각각의 방향으로 지향시킨다. 예컨대, 도 4에 도시된 실시예의 경우, 7×10 총 70개의 LED 및 반사 유닛이 배열되어 있다. 편의상, 각각의 열에 A-G, 각각의 행에 1-10로 번호를 붙였다. A열의 반사 유닛은 좌측으로 15도 기울어진다. B열의 반사 유닛은 좌측으로 10도 기울어진다. C열의 반사 유닛은 좌측으로 5도 기울어진다. D열의 반사 유닛은 측방향으로 기울어지지 않는다. E, F, G의 반사 유닛은 각각 우측으로 5도, 10도, 15도씩 기울어진다. 1, 2, 3, 4, 5행의 반사 유닛은 각각 도면에서 위쪽으로 9, 7, 5, 3, 1도씩 기울어진다. 6, 7, 8, 9, 10행의 반사 유닛은 각각 아래쪽으로 1, 3, 5, 7, 9도씩 기울어진다. 예컨대, 반사 유닛(C3)은 좌측으로 5도, 위쪽으로 5도 기울어진다. 이러한 방식으로 각각의 반사 유닛은 서로 상이한 방향으로 지향될 수 있다. 그러나, 본 예에서 LED 및 반사 유닛의 개수는 단지 예시일 뿐이며, 더 많거나 적은 LED 및 반사 유닛이 사용될 수 있다. 또한, 본 예에서 반사 유닛의 각도는 단지 설명을 위해 제공된 것일 뿐이며, 다른 각도가 사용될 수 있다. 또한, 도시된 실시예에서 기판(40) 및 반사체(50)는 평평하게 도시되어 있으나, 기판(40) 및 반사체(50)는 곡선 형상을 가질 수도 있다.

이러한 구조를 통해, 본 실시예의 가로등은 매우 균일한 배광 분포 특성을 가질 수 있다. 다시 말하자면, 본 실시예에의 LED 가로등은 광학렌즈 및 LED로부터의 광을 전체적으로 반사시키는 반사판을 적용한 종래기술의 LED 가로등과 달리, 각각의 LED로부터의 광을 개별적으로 컨트롤함으로써 더 우수한 배광 분포 특성을 가질 수 있다. 또한, 본 실시예의 가로등은 열에 의해 변형되기 쉬운 광학렌즈를 사용하지 않음으로써 우수한 열 내구성을 가질 수 있다.

(시뮬레이션)

본 출원인은 종래의 LED 가로등(비교예 1, 비교예 2, 및 비교예 3)과 본 발명에 따른 LED 가로등(실시예 1)을 시뮬레이션하였다. 비교예 1의 LED 가로등은 LED만 포함한다. 즉, 비교예 1의 LED 가로등은 렌즈 및 반사판을 포함하지 않는다. 비교예 2의 LED 가로등은 LED와 구형렌즈를 포함하지만, 반사판은 포함하지 않는다. 비교예 3의 LED 가로등은 LED, 광학렌즈 및 반사판을 포함한다. 실시예 1의 가로등은 본 발명에 따른 하나의 실시예의 가로등이다. 즉, 실시예 1의 가로등은 반사 유닛을 구비한 반사판을 포함하지만, 렌즈는 포함하지 않는다.

공통적인 시뮬레이션 조건은, 예컨대, 스태거드 레이아웃(staggered layout)의 등주배열, 14m(차선당 3.5m)의 도로폭, 40m의 등주배열 간격, 4차선, M2, R2의 포장도로 등급, 2m의 등기구 암길이, 1 내지 5의 등기구 각도, 및 0.75의 보정계수 등을 사용하였다. 그 결과, 아래와 같은 결과를 얻었다.

구 분		비교예 1	비교예 2	비교예 3	실시예 1
평균노면조도		37.71	46.81	43.51	51.0
종합조도균제도		0.49	0.26	0.5	0.58
차선축조도균제도	1차선	0.38	0.17	0.49	0.50
	2차선	0.54	0.35	0.57	0.70
	3차선	0.54	0.35	0.53	0.70
	4차선	0.39	0.17	0.45	0.51

표 1에서 알 수 있듯이, 본 발명의 LED 가로등은 종래의 LED 가로등보다 우수한 평균노면조도, 종합조도균제도, 및 차선축조도균제도를 가진다.

도 7a 내지 도 10b는, 상기 시뮬레이션의 결과로서, 각각 비교예 1 내지 3 및 실시예 1의 LED 가로등에서 나오는 광의 배광 분포 및 도로면에 따른 배광 분포를 도시한다.

더욱 상세하게는, 도 7a는 비교예 1의 가로등에서 나오는 광의 배광 분포를 도시한다. 도 7b는 비교예 1의 가로등의 도로면에 따른 배광 분포를 도시한다. 도시된 바와 같이, 비교예 1의 가로등은 광이 중앙으로 집중되고, 배광 분포가 좋지 못하다.

도 8a는 비교예 2의 가로등에서 나오는 광의 배광 분포를 도시한다. 도 8b는 비교예 2의 가로등의 도로면에 따른 배광 분포를 도시한다. 도시된 바와 같이, 비교예 2의 가로등은 광이 중앙으로 집중되고, 배광 분포가 좋지 못하다.

도 9a는 비교예 3의 가로등에서 나오는 광의 배광 분포를 도시한다. 도 9b는 비교예 3의 가로등의 도로면에 따른 배광 분포를 도시한다. 도시된 바와 같이, 비교예 3의 가로등은 광이 좌우로 퍼지고, 비교예 1 및 비교예 2에 비해 배광 분포가 좋다.

도 10a는 본 발명에 따른 실시예 1의 가로등에서 나오는 광의 배광 분포를 도시한다. 도 10b는 본 발명에 따른 실시예 1의 가로등의 도로면에 따른 배광 분포를 도시한다. 본 발명에 따른 실시예 1의 가로등은 광이 좌우로 많이 퍼지고, 배광 분포가 비교예 1, 2, 및 3 보다 더 우수하다.

이와 같이, 본 발명의 가로등은 종래의 가로등보다 우수한 평균노면조도, 종합조도균제도, 차선축조도균제도, 및 배광 분포 특성을 가진다.

본 발명은 본 명세서에서 특정한 실시예에 대하여 설명되었으나, 이는 단지 예시일 뿐이며 본 발명은 서술되거나 도시된 내용으로 한정되지 않는다. 본 발명은 본 명세서를 읽은 당업자들에 의해 다양한 방식으로 수정 및 변형될 수 있다. 당업자들에게 명백한 이러한 모든 수정 및 변형은 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으며, 본 발명의 범위는 아래의 청구항에 의해 정의된다.

10: 지주 20: 가로등
30: 방열판 40: 기판(PCB)
50: 반사체 51: 관통부

Claims

하우징;
상기 하우징 내에 설치된 기판;
상기 기판의 일면에 설치된 복수의 LED; 및
상기 복수의 LED가 설치된 상기 기판의 일면 위에 놓여진 반사체를 포함하고,
상기 반사체는
상기 복수의 LED를 각각 노출시키기 위한 복수의 관통부, 및
상기 복수의 관통부 둘레에 각각 배치된 복수의 반사 유닛을 포함하고,
상기 복수의 반사 유닛 각각은 상기 LED로부터 상기 관통부를 통해 방출된 각각의 광을 각각의 방향으로 지향하도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 가로등.
제 1 항에 있어서, 상기 복수의 반사 유닛은 상기 복수의 LED로부터의 광을 각각 상이한 각도로 지향하도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 가로등.
제 1 항에 있어서, 상기 기판의 이면에 설치된, 상기 복수의 LED에서 방출되는 열을 배출하기 위한 방열판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 가로등.
제 1 항에 있어서, 상기 복수의 반사 유닛 각각의 방향은 상기 LED 가로등의 설치 후 조절가능한 것을 특징으로 하는 LED 가로등.
제 1 항에 있어서, 상기 복수의 반사 유닛은 상기 반사체와 일체형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 가로등.
제 1 항에 있어서, 상기 기판 및 상기 반사체는 곡면 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 LED 가로등.