KR101348286B1 - 엘이디 광원 어레이의 회전 이동에 따른 잔상효과로 경제적 조명을 구현하는 회전식 엘이디 조명장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 상용 교류 전원으로서 AC 전원 또는 DC 전원을 이용하는 고효율의 엘이디(LED)를 광원으로 사용하되 엘이디를 모터로 구동되며 구동축에 원 둘레 방향으로 장착되어 빠른 속도로 회전하는 일정 간격의 다수 개 회전 날개에 LED에서 출사된 빛이 최대한 넓은 각도로 확산방출되도록 부착하여 회전하는 LED 조명장치를 형성함으로써, 동일한 전류가 균일하게 제공되어 순차적으로 반복하여 점멸하는 엘이디(LED) 광 발산시간과 착시현상에 의한 눈의 잔상 시간 상호 간의 보상 효과가 유기적으로 결합되어 LED가 장착되지 아니한 빈 공간을 보상하는 복합조명효과로 LED 조명장치에 비해 상대적으로 전력소모가 적으면서도 우수한 조도를 가지게 됨으로써 적은 양의 LED로 넓은 조명대상에 균일한 밝기의 조명이 된 것과 동일한 효과를 얻을 수 있어 LED 조명등기구의 수를 감소시킬 수 있고, LED 램프 수량의 감소에 따른 절전효과로 경제적인 조명을 구현할 수 있는 LED광원 어레이의 회전 이동에 따른 잔상효과로 경제적 조명을 구현하는 회전식 LED 조명장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 LED광원 어레이의 회전 이동에 따른 잔상효과로 경제적 조명을 구현하는 회전식 LED 조명장치에 관한 것으로서,
더욱 자세히는 상용 교류 전원으로서 AC 전원 또는 DC 전원을 이용하는 고효율의 엘이디(LED)를 광원으로 사용하되 엘이디를 모터로 구동되며 구동축에 원 둘레 방향으로 장착되어 빠른 속도로 회전하는 일정 간격의 다수 개 회전 날개에 LED에서 출사된 빛이 최대한 넓은 각도로 확산방출되도록 부착하여 회전하는 LED 조명장치를 형성함으로써, 동일한 전류가 균일하게 제공되어 순차적으로 반복하여 점멸하는 엘이디(LED) 광 발산시간과 착시현상에 의한 눈의 잔상 시간 상호 간의 보상 효과가 유기적으로 결합되어 LED가 장착되지 아니한 빈 공간을 보상하는 복합조명효과로 LED 조명장치에 비해 상대적으로 전력소모가 적으면서도 우수한 조도를 가지게 됨으로써 적은 수의 LED로도 넓은 조명대상에 균일한 밝기의 조명이 된 것과 동일한 효과를 얻을 수 있어 LED의 숫자를 감소시킬 수 있고, LED 램프 수량의 감소에 따른 절전효과로 경제적인 조명을 구현할 수 있는 회전식 LED 조명장치에 관한 것이다.
최근 이상기후와 화석에너지 고갈로 인해 온실가스를 줄이기 위하여 세계 각국은 노력하고 있는데 이러한 노력의 일환으로 백열전등을 주축으로 일반조명에 대한 제조 및 판매를 각 나라별로 금지 또는 제한하여 LED 조명으로 대체하는 것이 일반적 추세이다. LED 조명은 이산화탄소 배출이 전혀 없고 기존 조명 대비 약 40%이상의 에너지 절감과 5~10배 수준의 장 수명이 장점으로 각광받고 있는바 특히 최근에는 전기요금 인상 및 조명 관리비 증가에 따라 고효율의 발광다이오드(LED) 램프에 대한 관심이 커지고 있다.
그러나 고휘도 발광다이오드(LED)를 이용한 조명기구는 형광등 조명기구에 비해 긴 수명과 함께 소비전력의 저하로 인해 유지비용을 절감할 수 있기는 하지만, 조명범위가 매우 좁고, 특히 LED는 직진성을 갖는 발광소자이므로 광원 중심 밖 주위로 갈수록 조도가 급격히 떨어지므로 광이 확산범위가 좁아 실내 및 실외의 도로 및 경관 조명 등에 적용하기에 한계점이 있다.
따라서 LED 조명을 효과적으로 실시하기 위해서는 넓은 면적을 균일하게 비추어 줄 조명장치가 필요하다. 그러나, 실제로 조명을 실시함에 있어서는 조명등의 단위당 발생 광량은 한정되어 있으므로, 이와 같이 넓은 면적을 소정의 밝기로 조명하기 위해서는 높은 조도를 유지할 수 있게 많은 수량의 발광다이오드(LED)가 필요하게 되므로 조명하고자 하는 지역의 넓이에 비례하여 발광다이오드(LED)의 수가 증가하게 되고 발광다이오드(LED)를 많이 사용하게 됨에 따라 제조원가가 상승될 뿐 아니라 대전력이 소모되어 비용이 증가하는 문제점이 있다
결국 광 출력 및 효율이나 신뢰성 측면에서 광원으로서 유익한 장점을 가지고 있는 발광다이오드(LED)를 고출력, 고효율 광원으로서 이용할 수 있는 LED 조명장치의 개발이 적극적으로 요구되고 있다.
따라서 본 발명자는 전술한 종래 기술의 LED 조명장치가 가지는 제반 문제점을 해결하여 발상의 전환으로 단위 면적당보다 보다 적은 개수의 LED를 설치한 구성으로도 넓은 면을 고루 밝히는 빛의 퍼짐성으로 높은 조도의 조명을 구현할 수 있게 되므로 LED조명에서 소비되는 소비전력이 최소화되고 전력소비효율도 향상되며 제조원가도 저렴한 LED 광원 어레이의 회전 이동에 따른 잔상효과로 경제적 조명을 구현하는 회전식 LED 조명장치를 개발하고자 예의 노력한 결과 본 발명을 완성하게 된 것이다.
전술한 바와 같이 종래 기술의 LED 조명장치는 제반 문제점을 가지고 있는바,
LED 램프의 광효율은 물론 광원에서 발산되는 빛을 최대한으로 조명 공간에 전달하는 기구 효율과 함께 장식적 디스플레이의 부가기능도 종래 기술에 비하여 대폭 향상된 LED 조명장치를 개발하여야 할 기술적 과제가 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서,
상용 교류 전원으로서 AC 전원 또는 DC 전원을 이용하는 고효율의 엘이디(LED)를 광원으로 사용하되 엘이디를 모터로 구동되며 구동축에 원 둘레 방향으로 장착되어 빠른 속도로 회전하는 일정 간격의 다수 개 회전 날개에 LED에서 출사된 빛이 최대한 넓은 각도로 확산방출되도록 부착하여 회전하는 LED 조명장치를 형성함으로써, 동일한 전류가 균일하게 제공되어 순차적으로 반복하여 점멸하는 엘이디(LED) 광 발산시간과 착시현상에 의한 눈의 잔상 시간 상호 간의 보상 효과가 유기적으로 결합되어 LED가 장착되지 아니한 빈 공간을 보상하는 복합조명효과로 LED 조명장치에 비해 상대적으로 전력소모가 적으면서도 우수한 조도를 가지게 됨으로써 적은 양의 LED로 넓은 조명대상에 균일한 밝기의 조명이 된 것과 동일한 효과를 얻을 수 있어 LED의 수를 감소시킬 수 있고, LED 램프 수량의 감소에 따른 절전효과로 저소비전력/저가격의 경제적인 조명을 구현할 수 있는 회전식 LED 조명장치를 제공하는데 목적이 있다.
또한 본 발명은 하나의 회전축에 직접 다수의 큰 회전날개가 형성된 하나의 개방형 회전식 LED 조명장치 또는 소형 회전날개가 내장된 전구 형태의 소형 회전식 LED 조명장치를 넓은 방향으로 균일하게 빛을 확산시킬 수 있게끔 가로등 헤드에 소정 간격으로 장착하여 가로등을 형성하는 개방형 또는 글로브 내장방식의 확산형 회전식 LED 조명장치를 선택적으로 적용하고 용도별 필요한 광량으로 조명 영역을 확장시키는 방법으로 고효율의 조명기능, 이미지 디스플레이 기능, 장식 기능 등의 복합 기능을 수행하는 LED광원 어레이의 회전 이동에 따른 잔상효과로 경제적 조명을 구현하는 회전식 LED 조명장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
이와 같이 본 발명의 회전식 LED 조명장치는 광원을 최대한 효율적으로 활용하기 위하여 인간의 시각특성인 잔상효과에 의하여 조명 면 전체가 밝게 조명된 것으로 인식되게 하는 회전식의 LED 조명장치로서,
모터에 축 결합되고 다수개의 LED 모듈이 직렬 또는 병렬의 등 간격으로 구비된 다수개의 회전날개가 고속 회전하는 원 회전의 궤적을 이용하여 영상이 실제 사람의 눈 앞에 머문 시간보다 오랜 시간 동안 남아 있게 하는 잔상효과를 구현하되 시간차를 두고 점멸하는 다수 개 엘이디(LED) 광 발산시간과 착시현상에 의한 눈의 잔상 시간 상호 간의 보상 효과가 유기적으로 결합되어 LED가 장착되지 아니한 빈 공간을 보상하는 복합조명효과로 LED 조명장치에 비해 상대적으로 전력소모가 적으면서도 우수한 조도를 가지게 됨으로써 적은 수의 LED로도 원형으로 좁은 범위에서부터 넓은 범위까지의 조명영역에 균일한 밝기의 조명이 된 것과 동일한 효과를 저소비전력/저가격으로 구현할 수 있게 되어 종래의 LED 조명 기구에 비해 LED의 수를 감소시킬 수 있고, 따라서 LED 수량의 감소에 따른 절전효과가 있다.
그리고 본 발명은 하나의 회전축에 직접 다수의 큰 회전날개가 형성된 하나의 개방형 회전식 LED 조명장치 또는 소형 회전날개가 내장된 전구 형태의 소형 회전식 LED 조명장치를 넓은 방향으로 균일하게 빛을 확산시킬 수 있게끔 가로등 헤드에 소정 간격으로 장착하여 가로등을 형성하는 개방형 또는 글로브 내장방식의 확산형 회전식 LED 조명장치를 선택적으로 적용하고 용도별 필요한 광량으로 조명 영역을 확장시키는 방법으로 고효율의 조명기능, 이미지 디스플레이 기능, 장식 기능 등의 복합 기능을 수행할 수 있다.
결국 본 발명은 백열등 또는 형광등을 단순히 대체하는 종래 기술의 LED조명장치 한계를 극복하여 좁은 범위에서부터 넓은 범위까지의 고효율 복합 조명이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 LED조명장치 전체 구성을 도시한 사시도
도 2는 본 발명의 일실시예로서 LED조명장치의 회전날개를 회전시켜 경제적으로 조명하는 동작원리를 나타내기 위한 개념도
도 3은 본 발명의 다른 실시예로서 LED조명장치의 회전날개를 회전시켜 경제적 조명 및 이미지를 디스플레이하는 동작원리를 나타내기 위한 개념도
도 4는 본 발명의 기술적 요부로서 LED 조명장치를 구성하는 블레이드 형태 조명블록 단면 구성도
도 5는 본 발명 LED 조명장치 제어회로의 블록 구성도
도 6은 본 발명 LED 조명장치 회전 날개의 부분 확대도
도 7은 본 발명 LED 조명장치 회전 날개를 구성하는 다수개 조명블록을 길이방향으로 결합하여 넓은 면적의 잔상효과 조명을 구현하게 하는 LED 회전 날개를 구현한 경우를 예시 도면
도 8은 본 발명 LED 조명장치 회전 날개를 구성하는 다수 개 조명블록을 폭 방향으로 결합하여 고밀도 조명을 구현하게 하는 LED 회전 날개를 구현한 경우의 예시 도면
도 9는 본 발명의 실시예로서 하나의 회전축에 직접 다수의 큰 회전날개가 형성된 하나의 개방형 LED 조명장치를 가로등에 장착한 사용 상태도
도 10은 본 발명의 실시예로서 소형 회전날개가 구비된 전구 형태의 소형 회전식 LED 조명장치를 넓은 방향으로 균일하게 빛을 확산시킬 수 있게끔 가로등 헤드에 소정 간격으로 장착하여 가로등에 적용한 사용 상태도
도 2는 본 발명의 일실시예로서 LED조명장치의 회전날개를 회전시켜 경제적으로 조명하는 동작원리를 나타내기 위한 개념도
도 3은 본 발명의 다른 실시예로서 LED조명장치의 회전날개를 회전시켜 경제적 조명 및 이미지를 디스플레이하는 동작원리를 나타내기 위한 개념도
도 4는 본 발명의 기술적 요부로서 LED 조명장치를 구성하는 블레이드 형태 조명블록 단면 구성도
도 5는 본 발명 LED 조명장치 제어회로의 블록 구성도
도 6은 본 발명 LED 조명장치 회전 날개의 부분 확대도
도 7은 본 발명 LED 조명장치 회전 날개를 구성하는 다수개 조명블록을 길이방향으로 결합하여 넓은 면적의 잔상효과 조명을 구현하게 하는 LED 회전 날개를 구현한 경우를 예시 도면
도 8은 본 발명 LED 조명장치 회전 날개를 구성하는 다수 개 조명블록을 폭 방향으로 결합하여 고밀도 조명을 구현하게 하는 LED 회전 날개를 구현한 경우의 예시 도면
도 9는 본 발명의 실시예로서 하나의 회전축에 직접 다수의 큰 회전날개가 형성된 하나의 개방형 LED 조명장치를 가로등에 장착한 사용 상태도
도 10은 본 발명의 실시예로서 소형 회전날개가 구비된 전구 형태의 소형 회전식 LED 조명장치를 넓은 방향으로 균일하게 빛을 확산시킬 수 있게끔 가로등 헤드에 소정 간격으로 장착하여 가로등에 적용한 사용 상태도
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부 도면에 의하여 상세하게 기술하면 다음과 같으며 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략하며 도면 중 동일한 구성요소에 대하여는 같은 참조부호를 부여한다.
본 발명은 LED광원 어레이의 회전 이동에 따른 잔상효과로 경제적 조명을 구현하는 회전식 LED 조명장치(100)에 있어서,
상용 교류 전원(AC 전원)이나 DC전원을 이용하는 모터(10)로 구동되는 회전축(20)에 체결되어 모터(10)의 구동력으로 회전하게끔 원 둘레 방향으로 장착되어 빠른 속도로 회전하는 일정 간격의 다수 개 회전 날개(30)에 광원으로인 다수개의 점멸 LED를 직렬 또는 병렬의 일정 간격 일렬 또는 다열의 어레이 형태로 구비된 LED 조명 패키지 형태 LED 조명블록(40)으로 형성하여 다수 개 회전 날개의 빠른 회전에 의하여 형성되는 회전축 공간위치이동의 실상 및 허상으로 형성되는 LED 조명블록(40)원형 궤적의 점멸하는 LED 잔상효과로 넓은 영역의 조명면(50)을 경제적으로 조명하는 회전식 LED 조명장치(100)로서,
LED 광원을 최대한 효율적으로 활용하기 위하여 상기 LED 조명 블록(40)은 상단에 LED(42)의 빛을 확산 발산하여 빛이 먼 거리까지 도달할 수 있게 하며 조사되는 빛의 투과 효율성, 빛의 산란을 이용한 색 온도, 연색성, 균일도를 동시에 구현하는 광 확산 유도 부재로서 확산렌즈(41), 양면 기판의 상부에 다수개의 LED(42) 하부로는 PCB에서 발생하는 발생 하는 방출열을 효율적으로 발산하는 히트 싱크로서 방열판(cooling system)(44)이 상하 양면에 각각 구비된 제어용 PCB 기판(43), 그리고 AC전류를 DC전류로 변환하여 정 전류, 정 전압을 공급해 주는 컨버터(전용 드라이버 IC)(45) 및 이를 지지하며 패키지 저면 및 측면을 덧씌워서 부품을 보호하는 하우징(46)이 위에서 아래로 순차 구비된 적층체 형상으로 구성하여 시간차를 두고 점멸하는 다수 개 엘이디(LED) 광 발산시간과 착시 현상에 의한 눈의 잔상 시간 상호 간의 보상 효과가 유기적으로 결합되어 LED가 장착되지 아니한 빈 공간을 보상하는 복합조명효과로 종래 LED 조명장치에 비해 상대적으로 전력소모가 적으면서도 우수한 조도를 가짐으로써 적은 양의 LED로도 원형으로 좁은 범위에서부터 넓은 범위까지의 다양한 조명영역에 균일한 밝기의 조명이 된 것과 동일한 조명 및 LED 점멸에 의한 소정 이미지(51) 표출 디스플레이의 복합 효과를 저소비전력/저가격으로 구현할 수 있는 회전식 LED 조명장치(100)이다.
또한 상기 본 발명의 회전식 LED 조명장치(100)는 각 장치의 동작을 전반적으로 제어하는 제어회로(60)가 장착되는데,
상기 제어 회로(60)에는 발광다이오드(LED)(42)의 점멸 동작을 제어하는 운영프로그램이 내장된 마이크로 프로세서가 구비된 제어부(61)를 중심으로, 전원을 공급하는 SMPS(스위칭 모드 파워 서플라이) 방식의 전원부(62), 자동구동과 수동 동작을 선택하는 조절스위치로서 스위치부(63), 시간을 체크하는 타이머부(64), 점멸하는 LED 빛을 조사하는 발광부(65)의 각 주변회로가 구비되어 제어부(61)로부터 출력되는 클럭신호에 따라 본 발명 장치의 모든 동작을 동시 또는 독립적이고 순차적으로 제어 한다.
그리고 상기 LED 조명 블록(40)으로 구성된 회전 날개(30)는 소자형태의 다수 개 LED(42)를 상하 좌우 반복되는 다열 다행으로 구성함으로써 광량을 임의로 조절할 수 있으며, LED 조명 블록(40)에 의한 원형 궤적을 크게 함으로써 조명 영역을 확장시키기 위해서 독립적으로 가동되는 회전식 조명 장치인바, 조명 블록 단독으로 회전 날개를 형성하여 사용할 수도 있으나, 회전 날개(42)를 구성하는 LED 조명 블록(40) 일측면에 일정 길이 일정 폭의 조명블록에 암수 한쌍으로 끼움 결합할 수 있는 결합 부재로서 도 7과 같이 고정돌기(47a)와 체결홈(47b)를 서로 대응 되게 형성하여 다관절의 마디 형태 계속 길이 방향으로 연결하는 끼움 결합식으로 형성하거나 도 8과 같이 조명 블록(40)의 일측면에 횡방향으로 슬라이드 안내홈(48a)과 슬하이드 고정편(48b)을 각각 형성하고 서로 대등 결합시켜 회전 날개의 폭을 넓혀서 연장시키거나 또는 암수 한쌍의 나사에 의한 나사 체결부의 결합에 의한 나사 결합식, 또는 다중으로 접혀지는 힌지 결합식의 다양한 체결 방식으로 회전 날개의 길이를 연장시키는 것이 바람직하다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의하여 상세히 설명한다.
본 발명은 전술한 바와 같이 상용 교류 전원(AC 전원)이나 DC전원을 이용하는 모터(10)로 구동되는 회전축(20)에 모터(10)의 구동력으로 회전하게끔 원 둘레 방향으로 하나 이상 다수개의 회전 날개(30)가 체결되어 있으며, 상기 회전 날개(30)에는 다수개의 점멸 LED(42)가 직렬 또는 병렬의 일정 간격 일렬 또는 다열의 어레이 형태로 구비된 LED 조명 패키지형태 LED 조명 블록(40)이 형성되어, 모터(10)의 구동력으로 회전 날개(30)가 빠른 속도로 회전하여 회전축(20)에 의한 광원 어레이 형태의 LED 조명 블록(40) 공간위치이동에 의하여 LED 광원 어레이의 회전 이동에 의하여 실상 및 허상으로 형성되는 원형 궤적으로 점멸하는 LED 잔상효과에 의하여 넓은 조명영역을 경제적으로 조명하는 회전식 LED 조명장치(100)로서 에너지 효율과 광 효율이 향상된 고휘도 고출력의 LED(42)에 의하여 조명 면(50)을 밝히는 조명효과와 소정의 이미지(51)를 표출시키는 디스플레이효과를 동시에 구현한다.
즉, 본 발명은 일반적으로 사용되는 AC 전원이나 DC전원을 이용하는 엘이디(LED)(42)를 광원으로 사용함과 동시에, 엘이디가 부착되는 LED 조명 블록(40)으로 구성되는 다수개의 회전 날개(30)가 소음 및 진동이 발생하지 않게 적절한 밸런스로 고속 회전이 가능하게 견고하고 내구성 있게 형성됨으로써, 빠르게 회전하는 잔상효과를 이용한 조명으로 1/60초 간격으로 조명 면(50)에 연속하여 반복조명이 실시되므로 인간의 시각 특성인 잔상효과에 의하여 조명 면 전체가 밝게 조명된 것으로 인식됨으로써 기존의 직하 조명 방식 백열등이나 형광등 또는 통상의 LED 조명장치에 비해 상대적으로 전력소모가 적으면서도 우수한 조도를 구현하게 된다.
상기한 모터(10), 회전축(20), 회전 날개(30)로 이루어지는 기계적 회전 동력전달 메카니즘의 구성에서 전원 인가시 모터(10)의 동력으로 구동되는 하나의 수직 회전축(20)에 다수의 회전체인 회전날개(30)를 균형있게 방사형으로 형성함에 있어서, 회전 날개(30)에 회전력을 전달하는 상기 회전축(20)은 비행기 날개 또는 선풍기 날개처럼 서로 일정 각도 이격된 회전익 형상을 하는 회전날개(30)의 유동방향에 대하여 수직으로 배치되며, 균형있게 설치된 회전날개(30)에 회전력을 전달하는 기능을 수행하게 되는데 회전하는 위치변동 광원으로 LED가 장착된 LED 조명 블록(40)으로 이루어지는 상기 회전날개(30)와 상기 회전축(20) 사이에는 기어나 벨트 등의 동력전달 수단(미도시함)과 동력 차단수단이 장착될 수 있으며 회전축(20)은 조명 대상별 용도에 따라 수직축 도는 수평축 모두 형성할 수 있다.
또한 상기 회전날개(30)를 독립형 조립 개체로서 하나의 LED 조명 블록(40)으로 구성된 회전 날개로 형성하는 것 이외에 도 7과 같이 다수 개의 LED 조명 블록(40) 일측면에 고정돌기(47a)와 체결홈(47b)를 서로 대응 되게 형성하여 다관절의 마디 형태 계속 길이 방향으로 연결하는 끼움 결합식으로 형성하거나 도 8과 같이 조명 블록(40)의 일측면에 횡방향으로 슬라이드 안내홈(48a)과 슬하이드 고정편(48b)을 각각 형성하고 서로 대등 결합시켜 회전 날개의 폭을 넓혀서 연장시키게 하는 것이 바람직한데,
상기 회전 날개(30)를 구성하는 LED 조명 블록(40)을 일정 길이와 폭의 조립 개체로 형성하게 되면 표준화되는 균일한 품질로 대량생산이 가능하며 뛰어난 확장성으로 설치공간의 제약 없이 원하는 임의의 장소에서 원하는 모양의 크기로 간단하면서도 견고하게 조립설치가 가능하게 되는 것으로서 도시의 편의상 LED가 다수 개 일렬로 형성된 길다란 막대 형상으로 도시하였으나 이에 한정되지 않으며 회전날개에 장착되는 LED의 배열은 1열 2열 등 등 간격으로 소비전력에 따라 다양한 배열로 구성이 가능함은 물론 회전날개의 회전속도 및 날개 간격의 피치 각 변동에 따라 점멸하는 LED 광량 조절 및 이미지 조절이 가능하며 본 발명의 LED 조명 장치(100)가 장착되는 실내 천정 및 실외 가로등 지주의 높이에 따라 LED 개수를 달리하여 구성하면 된다.
또한 본 발명의 회전날개를 구성하게 되는 LED 조명 패키지 형태의 상기 LED 조명 블록(40)은 확산 렌즈 없이 LED가 외부로 돌출되게 구성할 수도 있으나, 상기 LED 조명 블록(40) 상단에 확산렌즈(41), 양면 기판을 사이에 두고 상부에 다수개의 LED(42) 하부로는 히트 싱크로서 방열판(cooling system)(43)이 상하 양면에 각각 구비된 제어용 PCB 기판(43), 컨버터(44) 또는 전용 드라이버 IC(미도시함) 및 상기 각 부품들을 지지하며 저면 및 측면을 덧씌워서 부품을 보호하는 하우징(46)이 위에서 아래로 순차 구비된 적층체 형상으로 구성하는 것이 바람직하다.
또한 광투과성 및 광확산성으로 더 많은 빛을 방출하게 되는 광 확산 유도 부재로서 상기 확산렌즈(41)는 LED(42)의 발광 빛을 소정각도로 변환시켜 넓은 지향각으로 빛을 확산 발산하여 빛이 먼 거리까지 도달할 수 있게 하며 조사되는 빛의 투과 효율성, 빛의 산란을 이용한 색 온도, 연색성, 균일도를 동시에 구현하게 된다.
그리고 광원으로서 상기 LED(42)는 저 전력과 열 방출이 적은 고효율 고휘도의 광원으로 기능하게 되며 다수개의 엘이디(42)가 상호 간에 전기적으로 직렬연결되어 있으며, 방열판(cooling system)(44)은 PCB 기판(43)에서 발생하는 방출열을 효율적으로 발산하게 되는데 LED가 장착된 회전날개(30)는 고속 회전으로 광 방출이 종료된 직후에도 인간의 시각으로는 광이 방출되는 것으로 인지하는 잔상 인지 구간이 존재함으로써 잔상효과를 구현하게 된다.
그리고 상기 LED는 백색광 이외에 빨강, 녹색, 청색광 등의 다색으로 발광할 수 있도록 여러 가지 색상을 조명할 수 있는 LED가 사용될 수 있는데, 이를 구현하기 위해 발광소자로서 상기 LED(42)는 각각 R(Red), G(Green), B(Blue)의 색상을 발광하는 LED를 구비하고 서로 다른 빛이 여러 가지의 점멸패턴으로 동작되게 함으로써 모든 LED가 동시에 점등하지 않고 적절한 시간 간격의 선택적인 발광으로 색상별로 또는 순차적으로 다양하게 동작하게 할 수 있다.
리드선에 전기적으로 연결된 SMPS(스위칭 모드 파워 서플라이) 방식의 컨버터(또는 전용 드라이버 IC)(45)는 AC전류를 DC전류로 변환하여 정 전류, 정 전압을 공급하게 되며, 하단의 하우징(46)은 LED 조명 블록(40)의 저면 및 측면을 덧씌워서 부품을 보호함으로써 전류를 균일하게 제공하고 방열을 조절하여 전력손실 및 발열을 최소화시켜 조명 장치의 열화를 방지하게 된다.
상기 PCB 기판(43)은 소정 프로그램이 내장된 마이크로 프로세서(미도시함)의 제어로 데이터 입력 또는 키 입력에 의하여 타이머의 작동으로 기기를 제어하는 전자회로 또는 집적회로를 포함하는 회로 기판으로서 제어회로(60)가 내장되는데 제어회로는 제어부(61)를 중심으로, 전원을 공급하는 SMPS(스위칭 모드 파워 서플라이) 방식의 전원부(62), 조절스위치로서 스위치부(63), 타이머부(64), 발광부(65)의 각 주변회로가 구비되어 제어부(60)로부터 출력되는 제어신호에 따라 본 발명 장치의 모든 동작을 동시 또는 독립적이고 순차적으로 제어한다.
상기한 바와 같이 길다란 막대 형상의 다수 개 방사상 회전 날개(30)에 각각 구비된 LED 조명 장치(100)는 마이크로 프로세서가 구비된 제어회로(60)의 제어로 구동되는 회전축(20)의 회전 동작과 소자 형태 다수의 LED(42)를 개별적으로 점등 또는 소등시켜 발생하는 원형 궤적의 점멸하는 LED 잔상효과로 넓은 영역을 경제적으로 조명하게 된다.
결국 본 발명은 구조적으로 안정된 회전체로서 방사상 회전 날개에 각각 다수 개 구비되어 순차적으로 반복하여 점멸하는 엘이디(LED)의 광 발산시간과 착시현상에 의한 눈의 잔상 시간 상호 간의 보상 효과가 유기적으로 결합되어 모든 회전 구간에서 LED가 장착되지 아니한 빈 공간을 보상하는 복합조명효과로 종래 LED 조명장치에 비해 상대적으로 전력소모가 적으면서도 우수한 조도를 가지게 됨으로써 적은 양의 LED로도 넓은 조명대상에 균일한 밝기의 조명이 된 것과 동일한 효과를 얻을 수 있어 조명등기구의 수를 감소시킬 수 있고, LED 램프 수량의 감소에 따른 절전효과로 저소비전력/저가격의 경제적인 조명을 구현할 수 있게 되는 것이다.
그리고 본 발명은 LED가 고정 설치되어 있지는 않으나 항상 그곳에서 조명이 이루어지고 있는 효과를 내므로 LED가 설치되어 있지 않은 부분도 같은 조도를 유지하게 하는 상기 LED 회전에 의한 조명 효과 이외에 회전 날개에 구비된 LED의 점멸에 의하여 문자 도형 등 이미지를 형성하는 부대효과로서 광고 효과를 구현하게 되는데 고속회전으로 눈에 잔상을 남기는 잔상시간보다 짧은 시간 간격의 발광 패턴으로 LED조명이 점멸을 반복함으로써 LED조명장치에서 소비되는 소비전력을 최소화시키게 된다.
결국 본 발명은 최소한의 LED를 사용하여 최대한의 조명 효과를 얻을 수 있는 것으로서 협소한 공간에 상당히 많은 LED 소자를 배열하여야만 원하는 광량을 얻을 수 있는 종래 LED 램프에 비하여 LED 소자 및 모듈 패키지가 줄어들어서 컨버터 및 구동드라이버 IC 등의 용량을 줄일 수 있게 되므로 소비 전력 및 발열이 최소화되고 따라서 에너지 비용 및 제작 비용이 절감되는 효과가 있다.
이와 같이 본 발명은 위치변동 광원에서 표출되는 최대광속의 변동에 의하여 충분한 광량의 조도가 확보되어 종래 LED 조명장치보다 LED 수량을 줄여 에너지 효율성이 향상되고 제작 비용도 절감할 수 있어 원형 궤적의 점멸하는 LED 잔상효과로 넓은 영역을 경제적으로 조명하게 되는 것이다.
도 9는 본 발명의 일실시예로서 하나의 회전축(20)에 직접 다수의 큰 회전날개가 형성된 하나의 LED 조명장치(100)를 가로등에 장착한 사용 상태도인바,
도 9에 따르면 본 발명의 LED 조명장치(100)가 가로등 형상의 등주(80) 상단에 풍차 형태로 장착된 가로등을 형성함으로써 전체적인 도시 미관 향상에 기여하는 미적 조형물과 시민의 안전한 야간활동과 안전을 보장하는 가로등 및 이미지를 디스플레이하여 홍보 효과를 극대화시킬 수 있게 하는 광고장치로서 조형성과 기능성을 동시에 구현하게 된다,
또한 도 10은 본 발명의 다른 실시예로서 소형 회전날개(30a)가 구비된 전구 형태의 소형 회전식 LED 조명장치(100a)를 넓은 방향으로 균일하게 빛을 확산시킬 수 있게끔 가로등 헤드(220)에 소정 간격으로 장착하여 가로등(200)에 적용한 사용 상태도인데,
지주형태의 가로등 등주(210) 측면으로 지지대가 구비된 헤드(220)가 결합 형성된 가로등의 헤드(220)에 내부에 다수개의 LED(42a)가 장착된 소형의 회전 날개(30a)를 구비하는 글로브(70)가 외부의 모터(10a)에 회전축(20a)으로 축 결합되어 모터(10a)의 회전에 의하여 회전 잔상에 의한 조명 효과 및 광의 평면 분포가 최대화됨으로써 관찰자에게 뚜렷한 가시성을 제공해주는 이미지 디스플레이 효과를 동시에 구현하는 램프 형태의 가로등 장착 LED 조명장치(200)를 구현하게 된다.
상기한 전구형 램프 형태의 가로등 장착 LED 조명장치(200)를 가로등 헤드(220)에 다수 개 장착하여 배광이 겹쳐지는 복합적 광 출력 구조로 동일 면적 대비 광츨력 면적이 극대화되는 고밀도의 광출력 구조를 형성함으로써 직하 조도 대비 측면조도 편차도 감소시키고 조도도 향상시키는 방법으로 배광범위의 경제적인 확장으로 넓은 면적에 걸쳐서 적절하고 균일한 빛을 조명할 수 있게 되어 광 효율이 향상됨으로써 에너지가 절감될 수 있게끔 구성한 것이다.
또한 상기한 글로브(70)는 확산렌즈로 형성됨으로써 엘이디(LED)에서 발생되는 빛의 진로를 휘어지게 하여 넓은 방향으로 균일하게 빛을 확산시키는 확장성이 향상되며, 이렇게 형성된 본 발명의 가로등 장착 LED 조명장치(200)는 우수한 광투과성, 광 확산성 및 고 휘도 레벨을 유지할 수 있게 되며 필요에 따라 조명 면의 기준조도 확보에 필요한 등수로 배열 형성하여 통행하는데 지장이 없게 함으로써 시민의 안전한 야간활동과 안전을 보장하는 가로등 기능을 효과적으로 수행할 수 있게 되는 것이다.
그리고 본 발명에 있어서 광원으로서 엘이디(LED) 대신에 광원 없이 빛을 투과시키는 유기 발광 다이오드(OLED)램프를 사용할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변경이 가능하므로 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
100: 회전식 LED 조명장치
10:모터 20:회전축
30:회전 날개 40: 조명블록
41:확산 렌즈 42: LED
43:PCB기판 44:방열판
45:컨버터 46:하우징
60:제어회로 61:제어부
62:전원부 63:스위치부
64:타이머부 65:발광부
70:글로브 80:등주
200:가로등 210:가로등 등주
220:헤드
10:모터 20:회전축
30:회전 날개 40: 조명블록
41:확산 렌즈 42: LED
43:PCB기판 44:방열판
45:컨버터 46:하우징
60:제어회로 61:제어부
62:전원부 63:스위치부
64:타이머부 65:발광부
70:글로브 80:등주
200:가로등 210:가로등 등주
220:헤드
Claims (4)
- 상용 교류 전원(AC 전원)이나 직류 전원을 이용하는 모터(10)로 구동되는 회전축(20)에 체결되어 모터(10)의 구동력으로 회전하게끔 원 둘레 방향으로 장착되어 빠른 속도로 회전하는 일정 간격의 다수 개 회전 날개(30)에 광원으로 다수개의 점멸 LED(42)를 직렬 또는 병렬의 일정 간격 일렬 또는 다열의 어레이 형태로 구비된 LED 조명 패키지로 형성하여 다수 개 회전 날개(30)의 빠른 회전에 의하여 형성되는 회전축 공간위치이동의 실상 및 허상으로 형성되는 원형 궤적의 점멸하는 LED 잔상효과로 넓은 영역을 경제적으로 조명하는 광원으로서 LED와 광 확산 유도 부재로서 확산렌즈(41)를 이용한 회전식 LED 조명장치에 있어서,
상기 LED 조명 장치(100)는 상단에 확산렌즈(41), 양면 기판의 상부에 다수개의 LED(42) 하부로는 PCB기판(43)에서 발생하는 발생 하는 방출열을 효율적으로 발산하는 히트 싱크로서 방열판(cooling system)(44)이 상하 양면에 각각 구비된 제어용 PCB 기판(43), 그리고 AC전류나 DC전류를 정 전류, 정 전압으로 공급해 주는 컨버터(전용 드라이버 IC)(45) 및 이를 지지하며 패키지 저면 및 측면을 덧씌워서 부품을 보호하는 하우징(46)이 위에서 아래로 순차 구비된 적층체 형상으로 구성하여 시간차를 두고 점멸하는 다수 개 엘이디(LED) 광 발산시간과 착시 현상에 의한 눈의 잔상 시간 상호 간의 보상 효과가 유기적으로 결합되어 LED가 장착되지 아니한 빈 공간을 보상하는 복합조명효과를 구현함을 특징으로 하는 LED광원 어레이의 회전 이동에 따른 잔상효과로 경제적 조명을 구현하는 회전식 LED 조명장치 - 삭제
- 제 1항에 있어서,
LED 조명 패키지 형태로 구성된 회전 날개(30)는 LED(42)를 상하 좌우 반복되는 다열로 구성함으로써 광량을 임의로 조절할 수 있으며, 원형 궤적을 크게 하여 조명 영역을 확장시키기 위해서 독립적으로 가동되는 조명 패키지로서 일정 길이 일정 폭의 회전 날개(30)에 암수 한 쌍으로 끼움 결합할 수 있는 결합부를 형성하여 다관절의 마디를 계속 연결하는 끼움 결합식으로 폭을 넓혀서 회전 날개의 길이를 연장시키거나 나사 체결부의 결합에 의한 나사 결합식, 또는 다중으로 접혀지는 힌지 결합식의 다양한 체결 방식으로 회전 날개의 길이를 연장시킴을 특징으로 하는 LED광원 어레이의 회전 이동에 따른 잔상효과로 경제적 조명을 구현하는 회전식 LED 조명장치 - 제 1항에 있어서,
회전식 LED 조명장치는 회전식 LED 조명장치(100)가 가로등 등주(70) 상단에 LED 개방형의 풍차 형태로 장착된 가로등을 형성하거나 또는 가로등의 헤드(220)에 내부에 다수개의 LED(42a)가 장착된 소형의 회전 날개(30a)를 구비하는 글로브(70)가 외부의 모터(10a)에 회전축(20a)으로 축결합된 전구 형태의 소형 회전식 LED 조명장치(100a)를 넓은 방향으로 균일하게 빛을 확산시킬 수 있게끔 가로등 헤드(220)에 소정 간격으로 장착된 가로등(200)을 형성함을 특징으로 하는 LED광원 어레이의 회전 이동에 따른 잔상효과로 경제적 조명을 구현하는 회전식 LED 조명장치
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| KR1020110099638A KR101348286B1 (ko) | 2011-09-30 | 2011-09-30 | 엘이디 광원 어레이의 회전 이동에 따른 잔상효과로 경제적 조명을 구현하는 회전식 엘이디 조명장치 |
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| KR1020110099638A KR101348286B1 (ko) | 2011-09-30 | 2011-09-30 | 엘이디 광원 어레이의 회전 이동에 따른 잔상효과로 경제적 조명을 구현하는 회전식 엘이디 조명장치 |
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| KR20130035384A KR20130035384A (ko) | 2013-04-09 |
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- 2011-09-30 KR KR1020110099638A patent/KR101348286B1/ko not_active IP Right Cessation
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|---|---|
| KR20130035384A (ko) | 2013-04-09 |
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