KR101514642B1 - 환경에 따른 색온도 가변수단을 갖는 엘이디 등기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가로등이나 보안등 또는 경관등에 사용되는 엘이디 등기구에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 엘이디 등기구에 포그센서 및 습도센서와 조도센서로 구성되는 센서부를 형성하고, 상기 센서부로 습득된 등기구 주변 상황에 대한 데이터를 제어부로 전달하여 상기 제어부를 통해 엘이디 광원의 점멸과 동시에 엘이디 광원의 하부에 위치하는 색온도 가변수단이 작동되게 하되, 상기 색온도 가변수단은 엘이디 광원판의 하부에 위치한 색온도 필터부재가 구동모터에 의해 권취 이송되면서 백색광이나 황색광 또는 청색광이 연출되게 함으로써,
맑은 날씨에서의 이른 새벽이나 초저녁인 경우 또는 안개가 낀 날씨인 경우 또는 비가 오거나 눈이 내리는 경우 또는 깊은 밤중인 경우와 같이 주변 환경을 습득하여 기존의 백색 계열의 색온도로 조명이 이루어지도록 하거나, 단파장의 푸른 계열 색온도를 갖고 조명되도록 하거나, 장파장의 붉은 계열 색온도를 갖고 조명되도록 함에 따라 기존의 일률적인 조명등 또는 단순 가변식 등기구에 비하여 더욱 우수한 시인성 및 넓고 선명한 시야 확보가 가능한 것이고, 기존의 엘이디 등기구에 대해서도 색온도 가변수단만을 적용할 수 있으므로 기존 가로등이나 보안등 또는 경관조명등의 경우에도 더욱 효율적인 역할과 목적을 달성할 수 있는 것이다.

Description

환경에 따른 색온도 가변수단을 갖는 엘이디 등기구 {LED lighting}

본 발명은 가로등이나 보안등 또는 경관등에 사용되는 엘이디 등기구에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 포그센서 및 습도센서와 조도센서를 통해 엘이디 등기구가 설치된 주변의 환경을 인식하여 이로부터 엘이디 등기구에 대한 점멸 및 조도 조정이 이루어지도록 하는 것은 물론 안개나 우천시와 같은 상황이 인식되면 색온도 필터를 가변 적용시켜 더욱 우수한 시야 확보가 이루어지도록 한 엘이디 등기구에 관한 것이다.

보편적으로 가로등 조명은 도로, 공원 등 주로 차나 사람의 통행을 위하여 시야 확보에 주안점을 두는 조명을 말하고, 경관 조명이란 빛에 의한 경관 형성에 주안점을 두어 도시를 구성하는 다양한 빛의 관계성을 체계화하여 낮의 경관에서는 발견할 수 없는 빛 환경을 표현한 조명을 말하는 것이며, 보안등이라 함은 골목이나 어두운 장소에서의 범죄 예방을 목적으로 설치되는 조명을 말하는 것이다.

이러한 가로등 조명이나 경관 조명 및 보안 조명(이하, 등기구라 함)을 위해 종래에는 주로 백열등 또는 수은 램프나 나트륨 램프 등이 이용되었으나, 그 수명이 짧고 조도가 낮은 단점이 있어 근래에 들어서는 이들을 엘이디 등으로 교체 적용하고 있는 실정이다.

이와 같은 엘이디 등기구에 의한 가로등은 도 1의 도시와 같이 지상으로부터 수직으로 세워 설치되는 등주(100)와, 등주(100) 선단에 일방향 또는 양방향으로 연결 고정되는 가로대(110)를 갖고 있으며, 상기 가로대(110)의 끝단에는 내장된 엘이디 광원을 갖는 엘이디 등기구(120)가 장착되어 있는 것이다.

상기의 엘이디 등기구는 사용 수명이 길고 소비 전력이 낮아 매우 경제적인 특징을 갖고 있으나, 엘이디의 발열 특성으로 인해 방열 대책이 수립되어야 하는 문제점을 동반하고 있어, 엘이디 등기구의 경우 통상적으로 알루미늄과 같이 성형성이 우수하면서도 방열성이 좋은 재질을 이용하여 등기구 본체를 형성한 후, 상기 등기구 본체 내에 엘이디 광원판을 내장시킨 상태에서 투명도가 우수한 커버체 또는 반투명의 확산 커버체를 수밀 결합시킴에 따라 엘이디 등기구의 사용 수명을 연장시키고 있는 것이다.

그러나 상기의 기존 등기구 및 엘이디 등기구의 경우 설정된 전압을 이용하여 설정된 시간 또는 설정된 조도에서 자동으로 점등되도록 설계되어 있으므로 맑은 상태의 야간인 경우에는 도로 및 가로등 주변이 밝게 조명될 수 있어 아무런 문제가 되지 않을 것이나, 주간에도 기상 변화에 의해 어두워지는 경우가 있고 새벽이나 초저녁인 경우에는 가로등이 미점등 되는 경우도 있으며, 안개가 짙게 발생한 날씨 또는 비가 내리는 상황에서는 맑은 날과 동일한 조도를 갖고 점등되는 가로등으로는 충분한 조명이 되지 못하고 있는 것이 사실이다.

즉, 통상의 엘이디 등기구는 백색 엘이디를 사용함에 따라 밝은 야간 날씨에서는 우수한 조명 효과를 연출하겠지만 흐리거나 안개가 낀 야간 또는 새벽의 경우 통상 5000k(켈빈) 정도의 색온도를 갖고 있는 엘이디 등기구는 안개로 인한 간섭으로 인해 파장의 변화가 발생하게 되고 그로 인해 점등 빛의 산란 및 확산과 흡수로 인해 충분한 조명이 이루어지지 못하는 폐단을 갖고 있는 것이다.

반대로, 아주 맑은 상태의 새벽 또는 초저녁인 경우에는 가로등이 점등된다 하더라도 태양광과의 혼합광이 연출되면서 높은 연색지수로 인해 가로등의 점등 상태를 인지하지 못하거나 가로등의 점등 효과가 크게 떨어지는 문제점을 갖고 있는 것이다.

따라서, 근자에 들어서는 상기의 엘이디 등기구에 대한 개선방안으로서 황색이나 청색 및 백색 엘이디가 혼재하여 실장된 상태의 광원판을 사용하거나 레드 및 블루 계열의 보조 엘이디가 함께 내재된 상태로 만들어지는 멀티 엘이디를 엘이디 등기구의 광원으로 사용함에 따라 포그센서에 의한 안개 감지를 통해 레드 계열의 높은 색온도를 갖는 컬러 엘이디가 점등되도록 함에 따라 우천시 또는 안개가 발생한 때에 색온도를 가변시켜 더욱 우수한 시야 확보가 이루어질 수 있도록 개선되고 있는 실정이다.

이렇게 엘이디 등기구의 색온도 조정을 통해 조명 효율을 향상시키기 위한 방법은, 공개특허 10-2012-0050781호와 같이 적어도 3개의 발광 소자를 구비하고 각 발광 소자의 피크 파장이 특정 범위로 한정됨에 따라 특정 파장의 빛을 발광하는 소자의 상대적인 크기를 조절하여, 높은 연색지수(Color Rendering Index: CRI)와 넓은 색온도(Correlated color temperature: CCT) 범위를 갖는 자연광에 근접한 백색광이 구현되도록 하고, 사용 시간 및 사용 환경에 따라 다수의 동작 모드를 설정하여, 각 동작 모드 별로 서로 다른 색온도를 갖는 백색광을 제공함으로써, 감성 조명의 기능도 수행할 수 있도록 한 바 있다.

또한, 등록특허 제10-0545335호의 경우에도 430 ~ 470nm의 청색 영역에 발광 피크 파장을 조정한 주광원 엘이디와, 상기 주광원 엘이디 군 안에 적절히 분산 배치되며 자외영역에 발광 피크 파장을 조정한 보조 엘이디와, 상기 주광원 엘이디에 의해 여기되어 530~570nm의 황록색 영역에서 피크 파장을 가지는 형광을 발하는 YAG 형광체와, 상기 보조 엘이디에 의해 여기되어 430~490nm의 청색 영역에서 피크 파장을 가지는 형광을 발하는 형광체와 590 ~ 700nm의 주황색 내지 적색 영역에서 피크 파장을 가지는 형광을 방사하는 형광체를 함유하며 상기 엘이디를 덮는 필터로 이루어지고, 상기 주광원 엘이디 강도 및 상기 보조 엘이디 강도를 조정하여, 상기 필터에 의해 필터 투과광의 파장의 색온도를 3000 ~ 8000 켈빈의 범위에서 조정할 수 있게 구성한 엘이디등을 안출한 바 있다.

또한, 이들과는 달리 등록특허 10-0932917호와 같이 가로등의 등기구와는 별도로 안개 조명등을 부착 형성함에 따라 안개가 발생한 때에는 상기 안개 조명등을 점등시켜 더욱 우수한 시야 확보가 이루어질 수 있도록 한 것이고, 이때의 안개 조명등은 백색 조명에 비하여 파장이 긴 황색 계열의 색온도를 갖도록 만들어져 있는 것이다.

이처럼 상기의 선행 특허들은 공통적으로 안개가 발생한 상황에서 파장이 긴 적색 및 황색 계열의 색온도를 갖고 조명이 연출되도록 함에 따라 더욱 우수한 시야 확보가 이루어질 수 있도록 하고, 가로등 및 경관등이나 보안등이 본래의 목적을 더욱 충실히 수행할 수 있도록 만들어지게 된다.

그러나, 전기한 종래의 가변식 색온도를 갖는 엘이디 등기구는 백색 엘이디 또는 적색이나 청색 엘이디 및 녹색 엘이디 자체를 혼용하여 이들의 조합 점등을 통해 색온도를 가변하는 형태로 만들어지기 때문에 동일 면적 대비 주광원인 백색 엘이디의 적용 개체수가 현저히 떨어지게 되는 것이고, 별도의 엘이디 안개등을 추가로 장착하는 경우 과도한 경제적 지출이 예상되면서도 외관상으로도 간결하지 못한 문제점이 발생하게 된다.

즉, 동일의 크기 및 엘이디 광원의 수용 공간이 동일한 상태에서 전기와 같이 다양한 발광색을 갖는 엘이디를 혼용하여 제작하는 경우에는 주광원으로 사용되는 백색 엘이디의 실장 면적 및 실장 개체수가 줄어들게 되므로 비례적으로 광량이 부족하게 될 것이고 이를 위해 고효율의 엘이디를 사용하여야 하거나 등기구의 크기를 키워야 하는 불합리성을 갖게 된다.

또한, 안개 발생시 효과적인 황색 계열의 색온도를 유지하기 위해서 백색 엘이디와 동일 개체수의 황색 엘이디를 실장시켜야 하기 때문에 이러한 종래의 엘이디 등기구는 기존의 등기구에 비하여 매우 큰 형태로만 제작되거나, 경관등 또는 보안등과 같이 비교적 광량이 적어도 되는 형태의 등기구에만 한정적으로 적용되는 문제점을 갖고 있는 것이다.

반면, 초저녁이나 새벽과 같이 태양광이 엘이디 등기구의 점등 빛과 혼합되는 상황인 경우에는 연색지수가 태양광에 가깝게 설계된 엘이디 등기구의 점등 빛이 태양광으로 인해 시각적으로 상쇄되는 현상이 발생하면서 조도가 떨어지는 현상을 느끼게 되는데 이러한 현상으로 인해 초저녁이나 새벽의 경우 엘이디 등기구가 점등된 상태라 하더라도 보다 환한 느낌을 얻지 못하므로 시야 확보에 어려움을 겪는 경우가 발생할 수 있을 것이다.

본 발명은 전기한 바와 같은 문제점을 개선한 것으로서, 엘이디 등기구에 포그센서 및 습도센서와 조도센서로 구성되는 센서부를 형성하고, 상기 센서부로 습득된 등기구 주변 상황에 대한 데이터를 제어부로 전달하여 상기 제어부를 통해 엘이디 광원의 점멸과 동시에 엘이디 광원의 하부에 위치하는 색온도 가변수단이 작동되게 하되, 상기 색온도 가변수단은 엘이디 광원판의 하부에 위치한 색온도 필터부재가 구동모터에 의해 권취 이송되면서 백색광이나 황색광 또는 청색광이 연출되게 함으로써,

맑은 날씨이거나 안개 또는 비가 내리는 경우 또는 새벽이나 초저녁인 경우 각기 색온도를 달리하여 조명이 연출되도록 함에 따라 색온도에 따른 파장의 가변으로 인해 가로등 본연의 목적을 충실히 달성할 수 있도록 하는 것은 물론 보행자나 운전자가 시야 확보를 원활하게 할 수 있도록 한 특징을 갖는 환경에 따른 색온도 가변수단을 갖는 엘이디 등기구를 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 등기구 본체의 내부에 엘이디 광원판이 장착되고 등기구 본체의 하측에는 투광커버가 결합 형성된 엘이디 등기구에 있어서, 상기 엘이디 등기구에는 엘이디 등기구 주위의 환경을 감지하는 센서부와, 상기 엘이디 광원판을 점멸시키는 제어부가 형성되고, 상기 엘이디 등기구의 내부에는 엘이디 광원판의 하측에 위치하는 가변필터부를 형성하되,

상기 가변필터부는 센서부에 의한 제어부로부터 신호를 전달받아 엘이디 광원판의 하부에서 유동하여 엘이디 광원판의 점등시 색온도가 가변되도록 구성하여 이루어지는 것이다.

본 발명은, 맑은 날씨에서의 이른 새벽이나 초저녁인 경우 또는 안개가 낀 날씨인 경우 또는 비가 오거나 눈이 내리는 경우 또는 깊은 밤중인 경우와 같이 주변 환경을 습득하여 기존의 백색 계열의 색온도로 조명이 이루어지도록 하거나, 단파장의 푸른 계열 색온도를 갖고 조명되도록 하거나, 장파장의 붉은 계열 색온도를 갖고 조명되도록 함에 따라 기존의 일률적인 조명등 또는 단순 가변식 등기구에 비하여 더욱 우수한 시인성 및 넓고 선명한 시야 확보가 가능한 것이고, 기존의 엘이디 등기구에 대해서도 색온도 가변수단만을 적용할 수 있으므로 기존 가로등이나 보안등 또는 경관조명등의 경우에도 더욱 효율적인 역할과 목적을 달성할 수 있는 것이다.

도 1은 일반적인 등기구의 전체 구성도
도 2는 본 발명에 따른 엘이디 등기구의 전체 구성도
도 3은 본 발명에 따른 엘이디 등기구의 상세 단면도
도 4는 본 발명에 따른 엘이디 등기구의 저면 전체도
도 5는 본 발명에 따른 엘이디 등기구의 가변필터에 대한 전체 설명도
도 6은 본 발명에 따른 엘이디 등기구의 가변필터에 대한 다른 실시예도
도 7은 도 6에 대한 측면 구성도
도 8은 본 발명에 따른 엘이디 등기구에 대한 다른 실시예도

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 일반적인 엘이디 등기구의 전체 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 엘이디 등기구의 전체 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 엘이디 등기구의 상세 단면도, 도 4는 본 발명에 따른 엘이디 등기구의 저면 전체도이다.

도시와 같이 본 발명에 따른 엘이디 등기구(10)는 지상으로부터 세워 설치되는 등주(100) 상에 가로대(110)를 형성하고 상기 가로대(100)의 끝단부에 엘이디 등기구(10)를 결합 형성한 형태의 가로등이나 보안등 또는 경관 조명 등으로 이용되는 것으로 필요에 따라 상기의 가로대(100)는 일방향 또는 양방향이거나 사방으로 형성될 수 있을 것이고, 경우에 따라서는 등주(100) 선단에 엘이디 등기구(10)가 직접 연결 형성될 수도 있을 것이다.

이와 같은 형태의 엘이디 등기구(10)는 방열 효율이 우수한 재질을 이용하여 만들어지는 등기구 본체(11)를 구비하고 있고, 상기 등기구 본체(11)의 내부에는 엘이디 광원판(12)이 장착되어 있는 것으로, 상기 등기구 본체(11)는 하측을 향하여 개구된 상태로 만들어지고 상기 엘이디 광원판(12)은 하측인 지상을 향하여 엘이디의 점등 빛이 발광되도록 장착되어 있게 된다.

이어, 상기 등기구 본체(11)의 하측에는 투광커버(13)가 수밀 상태로 등기구 본체(11)와 결합되어 있는 것으로 상기 투광커버(13)는 엘이디 광원판(12)을 보호하는 동시에 엘이디 광원판(12)의 점등 빛이 고르게 확산되도록 하는 역할을 하는 것이다.

이러한 엘이디 등기구(10)에는 센서부(20)와 제어부(30)가 연결 형성되는 것인데, 상기의 센서부(20)는 포그센서와 습도센서 및 조도센서로 이루어져 있어 이들 각각의 센서를 통해 엘이디 등기구(10)의 주변 환경을 빠르게 습득할 수 있을 것이다.

여기서, 포그센서는 잘 알려진 바와 같이 정전류원에 의해 전류가 공급되어 일정한 밝기를 갖는 포그센서 내 LED의 불빛이 공기 중의 안개로 인해 분산 흡수되어 감쇠되는 정도를 측정하는 것으로, 포토TR에 흐르는 전류가 감소하여 저항에서 강하되는 전압이 줄어 측정점에서의 전압이 일정 값 이상이 되면 제어부(30)에서는 안개가 있는 것으로 판단하게 될 것이고, 측정점에서의 전압에 따라 안개 레벨을 설정하여 미약한 안개시에는 백색계열의 색온도가 그대로 연출되게 하는 반면 안개레벨이 높은 경우 또는 설정치 이상인 경우에 비로소 가변필터부(40)의 작동을 통해 적색이나 황색계열의 색온도를 갖고 조명이 연출되도록 하는 것이다.

또한, 습도 센서는 포그센서의 신뢰도를 높이기 위한 보조 수단으로 함께 운용될 수 있는 것으로, 설정된 습도 이상이 감지되면 비가 오는 것으로 인식하여 역시 황색계열의 색온도를 갖는 조명이 연출되도록 하여 원활한 시야 확보가 이루어질 수 있도록 한 것이고, 조도 센서의 경우 엘이디 등기구가 주변의 조도를 지속적으로 확인하여 조도가 떨어지면 엘이디 등기구가 점등되게 하고 조도가 설정값이 이상이면 엘이디 등기구가 소등될 수 있도록 한 것으로, 주간 및 야간은 물론 흐리거나 안개나 비 또는 눈으로 인해 시야 확보에 어려움이 있는 경우에도 엘이디 등기구가 자동으로 점등될 수 있도록 한 것이다.

이때, 이들 포그센서 및 습도센서와 조도센서에 의한 센서부(20)는 엘이디 등기구(10)의 상부에 형성함에 따라 엘이디 등기구의 점등 유무와 관계없이 주변 상황을 지속적으로 검출할 수 있도록 한 것으로 예컨데 엘이디 등기구(10)의 점등 빛이 영향을 끼치지 않는 등기구 본체(11)의 상면에 조도센서를 장착함에 따라 엘이디 등기구(10)의 점등 상태에서 날이 밝거나 태양이 뜨게 되면 자동으로 엘이디 등기구가 소등될 수 있도록 한 것이고, 포그센서 및 습도센서도 마찬가지로 등기구 본체(11)의 상부에 배치함에 따라 엘이디 광원판(12)에 의한 점등 열이 이들 포그센서 및 습도센서에 영향을 미치지 않도록 하여 더욱 정확한 주변 상황을 검출하여 제어부(30)로 보낼 수 있도록 한 것이다.

이와 같이 상기의 센서부(20)를 통해 얻어진 주변 정보가 제어부(30)로 전달되면 상기 제어부(30)는 안개 유무 및 습도 설정값 그리고 설정된 조도에 따라 엘이디 광원판(12)에 대한 점등 또는 소등이 이루어질 수 있도록 하는 동시에 엘이디 등기구(10)에 내장된 가변필터부(40)에 전원을 공급하여 현재 주변 상황과 알맞은 색온도를 갖고 조명이 연출될 수 있도록 하는 것이다.

또한, 상기 가변필터부(40)는 등기구 본체(11)의 내부에 장착되는 것으로 서로 이격된 구동모터(41)(41')를 갖고 있고 이들 각각의 구동모터(41)(41')에는 회전축(42)(42')이 결합 형성되어 있으며, 서로 이격된 회전축(42)(42')에는 필름 형태로 된 가변필터(43)가 권취되어 있는 것이다.

이때, 상기의 가변필터(43)는 도 5의 도시와 같이 중앙의 백색부(43a)와 양측의 황색부(43b) 그리고 청색부(43c)로 구분되어 있는 것으로 이들 백색부(43a)와 황색부(43b) 및 청색부(43c)의 면적은 가변필터(43)의 상부에 위치하는 엘이디 광원판(12)의 면적과 동일하거나 다소 큰 형태를 갖고 있어야 할 것이다.

또한, 상기의 백색부(43a)는 투명한 상태로 이루어져 있어 백색계열의 엘이디 광원판(12)의 점등 빛이 그대로 투과될 수 있도록 만들어져 있고, 상기 황색부(43b)는 엘이디 광원판(12)의 점등 빛이 황색부(43b)를 투과하여 황색 또는 적색 계열의 색온도가 연출되도록 만들어져 있으며, 상기 청색부(43c) 역시 엘이디 광원판(12)의 점등 빛이 청색부(43c)를 투과하여 청색 혹은 녹색 계열의 색온도가 연출되도록 만들어져 있는 것이다.

이때, 상기 백색부(43a)를 투과한 상태의 점등 빛은 5000K 내외의 색온도가 연출되도록 하고 연색지수 80 이상이 유지될 수 있도록 하는 것이 바람직할 것이고, 황색부(43b)를 투과한 상태의 점등 빛은 2800K 내외의 색온도와 역시 연색지수 80 이상이 유지되어야 할 것이며, 청색부(43c)에 의해서는 7000K 내외의 색온도 및 80 이상의 연색지수를 갖고 조명이 연출되어야 할 것이다.

이러한 가변필터(43)에 의한 색온도 가변방법은, 가변필터에 광을 흡수하는 염료를 도포 또는 혼합하여 적색계열 또는 청색계열의 발광 다이오드 점등 빛을 흡수시켜 이를 통해 비흡수된 색온도를 갖는 점등 빛만이 투과 및 연출되도록 하는 염료에 의한 가변방법이 있을 수 있고, 투명의 필름에 AlGaAs 또는 GaP 또는 GaAs로 된 물질을 도포한 후 이들 화합물반도체에 미세전류를 흘려보내 적색계열의 점등 빛이 연출되면서 엘이디 광원판(12)과의 백색 점등 빛과 혼합된 상태로 지상 조명이 연출되도록 하거나, 투명의 필름에 GaAsP 또는 GaP로 된 물질을 도포한 후 이들 화합물반도체에 미세전류를 흘려보내 황색계열의 점등 빛이 연출되도록 하거나, GaP로 된 화합물반도체를 이용하여 녹색계열의 자체 발광의 점등 빛이 연출되도록 할 수도 있을 것이다.

또 다른 방법으로서, 우레탄 아크릴레이트 올리고머 97~99.8 중량% 및 광중합 개시제 0.2~3 중량%를 포함하는 광중합 조성물에 자외선을 500~5000 mJ/㎠의 조사량으로 조사하여 경화시키는 단계; 및 경화된 광중합 조성물을 열처리하는 단계; 상기 단계의 열처리는 경화된 광중합 조성물을 80~120℃에서 1차로 열처리하는 단계와 140~160℃에서 2차로 열처리하는 단계로 구성되며, 상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 주쇄에 우레탄 결합을 포함하며 2 내지 12개의 아크릴 관능기수를 갖도록 하여 가변필터(43)가 컬러필름의 형태로 만들어지면서, 각기 백색부(43a)와 황색부(43b) 및 청색부(43c)를 형성함에 따라 이들 구간을 통과하는 점등 빛이 각기 다른 색온도를 갖고 지상을 조명할 수 있을 것이다.

본 발명에서는 상기의 다양한 실시예 중 광을 흡수하는 염료를 이용하여 만들어지는 가변필터(43)에 대하여 간략하게 기재하면, 본 발명에서의 가변필터(43)는 엘이디 광원판(12)에서의 발광 다이오드 출사광의 400nm 내지 500nm 구간에서 광투과율 기울기가 0.2 ~ 0.7이고, 500nm 이하의 광을 흡수하는 염료 또는 안료 0.0001 중량% ~ 0.06중량%와 나머지는 열 또는 광으로 경화시키는 경화성 수지나 열가소성 수지를 포함하는 재료로 이루어진다.

이에, 광투과율 기울기가 0.38인 발광 다이오드 가변필터(43)를 이용하면 5000K 색온도를 갖는 LED를 다른 추가적인 LED를 이용하지 않고도 8000K 색온도를 갖는 LED로 변환시킬 수 있어 청색계열의 색온도를 갖는 조명이 연출될 수 있는 것이고, 광투과율 기울기가 0.64인 발광 다이오드 가변필터(43)를 사용하면 2700K 색온도로 변환된 붉은 계열의 색온도를 갖는 조명을 얻을 수 있다.

여기서, 상기 염료는 아세테이트 염료, 안트라퀴논계 염료 및 아조계 염료 중 어느 하나가 선택되며, 상기 안료는 크롬산납계, 황색산화철계, 카드뮴계, 티타늄계 등의 무기 안료 또는 아조계 안료 및 프탈로시아닌계 안료 중 어느 하나가 선택될 것이고, 상기 열 또는 광으로 경화되는 수지는 아크릴레이트(acrylate) 수지 또는 에폭시(epoxy) 수지를 이용하며, 상기 열가소성 수지는 폴리카보네이트(Polycarbonate) 또는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 이용한다.

또한, 아조계 염료의 함량비 변화에 따른 420nm에서의 광투과율 500nm에서의 광투과율 및 420nm~500nm 구간에서의 광투과율 기울기 값이 알려져 있는바, 420nm에서 아조계 염료의 함량이 0.01 중량%일 경우 광투과율은 20.74%, 0.005 중량%일 경우 광투과율은 45.17%, 0.0025 중량%일 경우 광투과율은 58.95%로 나타난다고 알려져 있다. 이어 500nm에서 아조계 염료의 함량이 0.01 중량%일 경우 광투과율은 76.41%이고, 0.005 중량%일 경우 광투과율은 83.46%, 0.0025 중량%일 경우 광투과율은 86%로 나타난다고 알려져 있다. 상기의 광투과율 기울기를 살펴보면, 아조계 염료의 함량이 0.01 중량%일 경우 광투과율 기울기는 0.69, 0.005 중량%일 경우 광투과율 기울기는 0.47이고, 0.0025중량%일 경우 광투과율 기울기는 0.33으로 나타난다.

이처럼 본 발명에서는 가변필터(43)에 적용되는 아조계 염료의 함량을 통해 각기 황색부(43b)와 청색부(43c)로 구분 형성한 것으로, 황색부(43b)에 의해서 엘이디 광원판(12)에 실장된 발광 다이오드의 청색 빛을 흡수시킴에 따라 결과적으로 황색 또는 흡수량에 따라 적색 계열의 색온도를 갖는 조명이 연출될 것이고, 청색부(43c)의 경우에는 역시 가변필터(43)에 적용되는 아조계 염료의 함량을 통해 발광 다이오드의 황색 빛은 흡수시킴에 따라 역시 쾌청한 북녘 하늘과 같은 청색계열의 색온도를 갖는 조명이 연출될 수 있는 것이다.

이때, 통상적으로 조명에 사용되는 LED는 5,000~8,000K 사이의 색온도를 가지는 빛을 방출하는 주광색(Pure White) 계열의 LED와, 3,500~4,500K 사이의 색온도를 가지는 빛을 방출하는 주백색 (Natural white) 계열의 LED와, 2,500~3,500K 사이의 색온도를 가지는 빛을 방출하는 온백색 (Warm White) 계열의 LED가 주로 사용된다. 이러한 LED들은 주로 450㎚~480㎚ 대역의 청색 빛을 방출하는 청색 LED에 YAG 계열의 노란색 형광체를 조합하여 구현되는데, 청색 분광영역(450㎚~480㎚) 부근에서 제일 높은 피크 전력(Peak power)을 가지며, 녹색(520㎚~580㎚)과 붉은색(610㎚~680㎚) 영역 대에서 순차적으로 높은 피크 전력(Peak power)을 가지는 분광 특성을 보인다.

따라서, 센서부(20)로부터 등기구 주변의 기상 상황이나 조도 등을 습득하여 이를 제어부(30)로 전달하면 상기 제어부(30)는 엘이디 등기구(10)의 점등이 필요한 경우 엘이디 광원판(12)에 전원을 인가시키고, 이와 동시에 가변필터부(40)로 전원을 인가시켜 가변필터부(40)에 의해 주변 환경 상황에 적합한 색온도를 갖고 조명이 연출될 수 있도록 한 것이다.

예컨데, 동이 틀 무렵이나 해가 질 무렵에는 태양광과 엘이디 광원판(12)의 점등 빛이 서로 유사한 연색지수(통상적으로 엘이디 광원판의 연색지수를 태양광이 100이라 가정할 경우 80 이상으로 설계하여야 조명등으로 적합)를 갖고 있기 때문에 아침이나 저녁의 경우 엘이디 등기구(10)가 점등되더라도 조명 효과가 떨어지므로 시야를 원활하게 확보하는데 어려움을 겪게 된다.

따라서, 이와 같은 경우에는 가변필터부(40)의 구동모터(41)(41')를 작동시켜 가변필터(43)의 청색부(43c)가 엘이디 광원판(12) 하측에 위치되도록 함에 따라 엘이디 광원판(12)의 점등 빛은 청색부(43c)를 통해 투과되면서 청색계열의 색온도를 갖고 지상을 조명하게 된다. 이때, 상기의 청색계열 색온도는 파장이 짧은 반면 높은 상관색온도를 갖고 있어 시인성을 향상시키는데 이바지할 수 있게 된다.

또한, 맑은 기상 상태에서의 밤이 되면 역시 기변필터부(40)를 작동시켜 엘이디 광원판(12)의 하측으로 가변필터(43)의 백색부(43a)가 위치되도록 함에 따라 엘이디 광원판(12)이 갖고 있는 본래의 연색지수 그대로 지상에 대한 조명이 이루어질 수 있도록 함에 따라 태양광과 가까운 연색지수의 조명으로 인해 운전자 또는 보행자 등은 눈의 피로감 없이 시야 확보를 할 수 있는 것이다.

반면, 상기 센서부(20)의 포그센서에 의해 안개가 끼인 날씨이거나 습도센서에 의해 비가 내리는 날씨 등으로 인지되면 가변필터부(40)의 작동을 통해 가변필터(43)의 황색부(43b)가 엘이디 광원판(12)의 하측에 위치되도록 함에 따라 엘이디 광원판(12)의 점등 색은 황색계열의 낮은 색온도를 갖고 지상을 비추게 될 것이고, 황색계열의 색온도는 청색계열의 색온도에 비하여 상대적으로 긴 파장을 갖고 있으면서도 투과성이 좋으므로 안개 또는 비가 내리더라도 백색계열이나 청색계열의 색온도에 비하여 등기구 주변의 사물에 대한 조명 효과 및 도로 및 통행로의 시야 확보면에서 더욱 유리하게 될 수 있는 것이다.

이때, 상기의 가변필터부(40)는 구동모터(41)(41')의 작동 및 회전축(42)(42')의 회전 작용에 의해 필름 형태로 된 가변필터(43)의 이동을 통해 엘이디 광원판(12)의 색온도가 변경될 수 있도록 하는 것으로, 구동모터(41)(41')의 작동량에 따라 엘이디 광원판(12)의 하측으로 백색부(43a)와 황색부(43b)가 함께 위치될 수 있도록 하거나, 백색부(43a)와 청색부(43c)가 함께 엘이디 광원판(12)의 하측에 위치될 수 있도록 하여, 청색계열 및 황색계열의 색온도에 대한 미세 조정이 가능할 수도 있어 기상 상황에 따라 더욱 세밀한 색온도의 조정을 통해 가로등 본연의 목적을 더욱 충실히 수행할 수 있도록 제어부(30)에 의한 컨트롤이 가능한 것이다.

또한, 상기의 가변필터(43)를 형성함에 있어 다른 예시로서 도 6의 도시와 같이 백색부(43a)는 투명의 필름이 아닌 관통부(44)로 형성함에 따라 필름에 의한 빛의 손실을 최대한 억제한 것이고, 이들 각각의 백색부(43a)와 황색부(43b) 및 청색부(43c)에 인식점(45a)(45b)(45c)을 형성하고, 이들 인식점(45a)(45b)(45c)을 도 7의 도시와 같이 엘이디 등기구(10) 내에 위치한 감지센서(46)가 인지하도록 구성함으로써, 상기 구동모터(41)(41')의 작동으로 인해 가변필터(43)가 이동하다가 인식점(45a)(45b)(45c)이 감지센서(46)에 의해 검출되면 구동모터(41)(41')의 작동을 중단시켜 상기 백색부(43a) 또는 황색부(43b) 및 청색부(43c)가 엘이디 광원판(12)의 하측에 정확하게 위치할 수 있도록 구성한 것이다.

더불어, 상기 엘이디 광원판(12)의 발열 효율을 향상시키기 위한 방안으로 도 8의 도시와 같이 엘이디 등기구(10)의 등기구 본체(11)와 엘이디 광원판(12)의 사이에 발열 및 냉각이 동시에 이루어지는 펠티어 소자(50)를 밀착 형성한 것으로, 상기 펠티어 소자(50)의 냉각면은 엘이디 광원판(12)과 밀착되도록 하고 펠티어 소자(50)의 발열면은 등기구 본체(11)에 밀착되도록 하여 넓은 면적의 등기구 본체(11)를 통해 펠티어 소자(50)의 발열부에 대한 냉각이 빠르게 이루어지도록 함에 따라 펠티어 소자(50)의 냉각 효율이 상승되면서 엘이디 광원판(12)에 대한 열기를 빠르게 해소시킬 수 있는 것이다.

이에 따라 본 발명의 엘이디 등기구(10)는 등기구에 대한 점등 상황이 발생하면 주변부의 습도나 조도 및 안개 유무 등을 빠르게 검출하여 가장 최선의 색온도를 갖는 조명이 연출되도록 함에 따라 운전자 및 보행자의 시야 확보가 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 것이다.

이상과 같은 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

10 : 엘이디 등기구 11 : 등기구 본체
12 : 엘이디 광원판 13 : 투광커버
20 : 센서부
30 : 제어부
40 : 가변필터부 41,41' : 구동모터
42,42' : 회전축 43 : 가변필터
44 : 관통부 46 : 감지센서
50 : 펠티어 소자

Claims (7)

1. 등기구 본체(11) 내부에 엘이디 광원판(12)이 장착되고 등기구 본체(11) 하측에는 투광커버(13)가 결합 형성된 엘이디 등기구(10)에 엘이디 등기구(10)의 주위 환경을 감지하는 센서부(20)와, 상기 엘이디 광원판(12)을 점멸시키는 제어부(30)가 형성되고, 상기 엘이디 등기구(10)의 내부에는 엘이디 광원판(12)의 하측에 위치하는 가변필터부(40)를 형성하되,
   상기 가변필터부(40)는 센서부(20)에 의한 제어부(30)로부터 신호를 전달받아 엘이디 광원판(12)의 하부에서 유동하여 엘이디 광원판(12)의 점등시 색온도가 가변되도록 구성한 환경에 따른 색온도 가변수단을 갖는 엘이디 등기구에 있어서,
   상기 가변필터부(40)는 등기구 본체(11)에 이격 내장된 한 쌍의 구동모터(41)(41')와; 이들 구동모터(41)(41')에 의해 회전되는 회전축(42)(42') 및 상기 회전축(42)(42')을 연결하여 상호 권취된 상태인 가변필터(43)로 이루어짐에 따라, 상기 구동모터(41)(41')의 작동에 의해 가변필터(43)가 엘이디 광원판(12)의 하부에서 이동되도록 구성함을 특징으로 하는 환경에 따른 색온도 가변수단을 갖는 엘이디 등기구.
   
2. 제 1항에 있어서,
   가변필터(43)는 중앙의 백색부(43a)와 양측의 황색부(43b)와 청색부(43c)로 이루어져, 엘이디 광원판(12)의 하부에 위치되는 가변필터(43)의 위치에 따라 엘이디 등기구(10)의 점등시 색온도가 가변되도록 구성함을 특징으로 하는 환경에 따른 색온도 가변수단을 갖는 엘이디 등기구.
   
3. 제 2항에 있어서,
   가변필터(43)의 백색부(43a)는 관통부(44)로 이루어짐을 특징으로 하는 환경에 따른 색온도 가변수단을 갖는 엘이디 등기구.
   
4. 제 2항에 있어서,
   가변필터(43)에는 백색부(43a)와 황색부(43b)와 청색부(43c)에 각기 인식점(45a)(45b)(45c)이 표시되고, 상기 인식점(45a)(45b)(45c) 중 하나 이상의 인식점(45a)(45b)(45c)과 대응하는 엘이디 등기구(10)의 내부에는 감지센서(46)를 형성하여 상기 감지센서(46) 및 인식점(45a)(45b)(45c)에 의해 가변필터(43)의 이동량이 일정하게 유지될 수 있도록 구성함을 특징으로 하는 환경에 따른 색온도 가변수단을 갖는 엘이디 등기구.
   
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