KR101608894B1 - 컨버터 공용식 도광판 기반 엘이디 면조명기구 세트 - Google Patents

컨버터 공용식 도광판 기반 엘이디 면조명기구 세트 Download PDF

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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Abstract

컨버터 공용식 도광판 기반 LED 면조명기구 세트가 개시된다. 복수 개의 도광판 기반 LED 면조명기구들이 연결 프레임 부재에 착탈 가능하게 부착되어 전체가 하나의 집합형 LED 면조명기구 세트를 이룬다. 단일 라인으로 배선된 교류 전선을 통해 상용 교류전원을 입력받아 직류 구동전원으로 변환하는 공용 컨버터와, LED 면조명기구의 LED 광원부들을, 정전압 구동을 위해, 공용 컨버터에 대해 병렬로 연결해주어, 그 직류 구동전원이 LED 광원부들 각각에 공급되도록 해주는 병렬연결 배선부도 그 연결 프레임 부재에 장착된다. 공용 컨버터의 사용으로 설치작업의 간소화된다. 연결 프레임 부재에 대한 복수 개의 LED 면조명기구들의 부착 구조는, 광효율성 및 조도균일성 제고를 위해, 복수 개의 LED 면조명기구들의 광축방향 축선들 간의 간격이 LED 면조명기구 세트로부터 멀어짐에 따라 점점 더 벌어지게 한다.

Description

컨버터 공용식 도광판 기반 엘이디 면조명기구 세트 {Light guiding panel based LED surface lighting fixture set with shared converter}
본 발명은 LED를 광원으로 하는 도광판 기반 면조명기구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단일 컨버터로 복수 개의 LED 면조명기구를 구동할 수 있도록 일체로 조합하여 세트화한 컨버터 공용식 도광판 기반 LED 면조명기구 세트에 관한 것이다.
LED를 이용한 조명기구들이 다양한 형태로 개발되고 있다. 하나의 도광판과 이의 측면에 엣지 라이트 방식으로 LED 광원모듈을 배치한 하나의 발광부를 갖추어, LED들이 생성한 빛을 도광판을 통해 출광되도록 한 도광판 기반 LED 면조명기구(이하, 간단히 줄여서 'LED 면조명기구'라 하고, 본 명세서에서 다른 특별한 언급이 없으면 용어 'LED 면조명기구'는 '도광판 기반 LED 면조명기구'를 의미함)도 그 한 예이다. 기존의 LED 면조명기구는 교류전원을 직류전원으로 변환하여(예컨대 100~220V의 상용 교류전압을 직류 저전압 예컨대 직류 24V 또는 직류 48V 등으로 변환함) LED 광원모듈이 필요로 하는 구동전원을 제공하는 컨버터를 자체적으로 내장한다. 그리고 프레임 부재로 이들 도광판, LED 광원모듈, 컨버터를 한 물체로 결합하여, LED 면조명기구로 형성된다. 이처럼 기존의 LED 면조명기구는 도광판과 LED 광원모듈로 구성되는 하나의 하나에 이를 구동하기 위한 컨버터도 전용으로 하나를 구비한 단품형으로 구성되었다.
그런데 이처럼 LED 면조명기구를 단품형으로 만들면, 설치 작업에 있어서 기존의 다른 조명기구에 비해 유리할 것이 없다. 조명기구를 예컨대 천장에 설치하기 위해서는, 전선의 배선작업, 전선과 조명기구의 연결 작업, 조명기구의 부착 작업, 조도의 균일화를 위한 조명기구의 배치 작업 등과 같은 작업들을 수행해야 한다. 이런 작업들의 전체 작업량은 대개는 설치해야 할 조명기구의 개수에 비례한다. 이 점은 LED 면조명기구도 마찬가지이다. 각 LED 면조명기구마다 컨버터가 구비되어 있으므로, 교류전원 공급용 전선을 각 LED 면조명기구까지 일일이 배선해서 컨버터에 연결해야 한다. 조도의 편차를 최소화 할 수 있는 정확한 설치 위치를 선정하는 작업을 해야 한다. 또한, 해당 배치 위치에서 천장 마감재에 고착시키는 작업도 각 조명기구마다 별도로 수행해야 한다. 이런 작업들 역시 조명기구의 개수만큼 작업량이 발생한다.
단품형 LED 면조명기구는 제품의 생산 및 유지보수 비용의 측면에서도 불리하다. 각 LED 면조명기구마다 교류 전원을 LED 구동에 필요한 직류 전원으로 변환하는 컨버터를 채용하여야 하고, 그 컨버터를 수납하여 고정시키기 위한 기구물도 마련해야 한다. 이를 위한 생산 원가가 필수적으로 소요된다. 또한, 컨버터는 LED 소자에 비해 수명이 짧아 더 자주 교체해야 한다. 어떤 실내 공간의 조명을 위해 사용되는 컨버터의 개수가 많을수록 그것의 고장 빈도가 증가하고, 그에 따라 새것으로 교체하는 것에 따른 비용이 늘어나게 된다.
단품형 LED 면조명기구는 조명의 효율성과 조명 분위기의 측면에서도 개선할 점이 있다. 기존의 LED 면조명기구는 광 확산각이 다른 종류의 조명기구에 비해 상대적으로 좁다. 이런 특성은 조도의 균일성과 조명의 효율성을 동시에 향상시키기는 어렵게 한다. 조도가 낮은 영역을 최소화하려면 조명기구의 설치 개수가 많아져야 하나 그렇게 하면 광효율을 떨어뜨리게 된다. 반대로, 광효율을 높이기 위해 조명기구의 설치 개수를 줄이면, 조도의 균일성이 크게 나빠진다. 또한, LED 면조명기구는 그것을 어떻게 배치하는가에 따라 실내 분위기나 인테리어가 받는 영향도 작지 않다. LED 면조명기구의 좁은 광 확산각 특성은 좋은 광 분위기 연출을 하는 데 제약으로 작용한다.
LED 조명기구 분야의 기술자들은 이상과 같은 점들에 대한 종합적인 인식을 결여하고 있다. 설치작업의 단순화, 광 효율성, 조도의 균일성, 그리고 좋은 광분위기 등을 한꺼번에 달성할 수 있는 방안이 아직까지 나타나지 않고 있다.
본 발명은 위에서 언급한 단품형 도광판 기반 LED 면조명기구의 한계나 단점을 극복하기 위한 것으로서, 하나의 연결 프레임 부재에 복수 개의 도광판 기반 LED 면조명기구를 집합적으로 배치하여 한 세트의 조명기구를 구성하면서 각 LED 면조명기구의 광원모듈을 하나의 공용 컨버터로 구동하도록 함으로써, 컨버터 개수 감소에 의한 제조원가 절감, 컨버터 고장 빈도 및 교체 빈도 감소에 의한 유지보수의 비용 절감을 도모할 수 있고, 조명기구의 설치 작업들을 전반적으로 단순화시킴과 동시에 설치 작업량을 감소시켜 설치 작업의 효율성을 높일 수 있도록 설계된 도광판 기반 LED 면조명기구 세트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한, 위 목적과 더불어, 한 세트를 이루는 복수 개의 도광판 기반 LED 면조명기구가 서로 간에 광 중첩을 최소화하고, 최대한 넓은 영역을 광이 고르게 조사하도록 함으로써, 광 효율성과 조도의 균일성을 동시에 높이고, 전체적으로 자연광 분위기를 연출할 수 있도록 설계된 도광판 기반 LED 면조명기구 세트를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명은 또한, 복수 개의 도광판 기반 LED 면조명기구 자체의 뿐만 아니라 이들을 한 세트로 연결시켜주는 광 효율성과 조도의 균일성을 동시에 높이고, 전체적으로 자연광 분위기를 연출할 수 있어 디자인적 가치를 더욱 높일 수 있는 도광판 기반 LED 면조명기구 세트를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 각각이 직류 구동전원에 의해 LED 광원부가 생성한 빛을 도광판을 통해 출광하도록 구성된, 복수 개의 LED 면조명기구; 단일 라인으로 배선된 교류 전선을 통해 상용 교류전원을 입력받아 상기 직류 구동전원으로 변환하는 공용 컨버터; 상기 복수 개의 LED 면조명기구들의 LED 광원부들을, 정전압 구동을 위해, 상기 공용 컨버터에 대해 병렬로 연결해주어, 상기 공용 컨버터가 변환한 상기 직류 구동전원이 상기 LED 광원부들 각각에 공급되도록 해주는 병렬연결 배선부; 및 상기 공용 컨버터와 상기 병렬연결 배선부가 장착되며, 상기 복수 개의 LED 면조명기구가 착탈가능하게 부착될 수 있게 하여, 전체가 하나의 집합형 LED 면조명기구 세트를 이루게 연결해주는 연결 프레임 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 컨버터 공용식 도광판 기반 LED 면조명기구 세트가 제공된다.
상기 LED 면조명기구 세트에 있어서, 상기 연결 프레임 부재에 대한 상기 복수 개의 LED 면조명기구들의 부착 구조는, 상기 복수 개의 LED 면조명기구들의 광축방향 축선들 간의 간격이 상기 LED 면조명기구 세트로부터 멀어짐에 따라 점점 더 벌어지게 하는 구조인 것이 바람직하다.
상기 LED 면조명기구 세트에 있어서, 상기 연결 프레임 부재는, 상기 복수 개의 LED 면조명기구 각각의 광축방향이 상기 LED 면조명기구 세트의 설치면의 직하방향(-z방향)을 기준으로 반경방향으로 소정 각도(α, '경사각'이라 함)만큼 바깥쪽으로 향하도록 상기 복수 개의 LED 면조명기구의 부착 구조를 제공하는 것이 바람직하다.
위와 같은 여러 LED 면조명기구 세트들에 있어서, 상기 연결 프레임 부재는 중심부를 매개로 방사상으로 연장되어 상기 복수 개의 LED 면조명기구들을 부착하기 위한 팔부재들을 포함하며, 상기 팔부재들의 각각은 상기 중심부에서 상기 팔부재들 각각의 말단부 쪽으로 가면서 위쪽으로 경사져서 수평방향에 대해 상기 소정 각도(α)를 이루는 LED 면조명기구 부착면을 포함하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 소정 각도 즉, 경사각(α)은 1°~ 15°의 범위 내에서 정해지는 것이 바람직하다.
위의 여러 LED 면조명기구 세트들에 있어서, 상기 연결 프레임 부재는 중심부를 매개로 방사상으로 연장되어 상기 복수 개의 LED 면조명기구들을 부착하기 위한 팔부재들을 포함하며, 상기 팔부재들 각각은 LED 면조명기구로 덮이는 크기의 설치작업용 개구가 일부 영역에 마련되어 있는 LED 면조명기구 부착면을 포함하며, 각 팔부재의 배면 쪽 상기 개구의 주변에는 적어도 1개의 고정용 브라켓이 마련되어, 상기 고정용 브라켓은 상기 LED 면조명기구 세트의 설치면에 접할 수 있고 볼트 구멍이 적어도 한 개 형성되어 있는 수평부를 포함하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 연결 프레임 부재는, 상기 고정용 브라켓의 상기 수평부가 천장 마감재 표면에 직접 접한 상태에서 복수 개의 볼트가 상기 볼트 구멍을 통해 상기 천장 마감재 표면에 체결되는 것에 의해, 상기 천장 마감재 표면에 고정되는 것이 바람직하다.
상기 병렬연결 배선부는, 상기 공용 컨버터와 상기 LED 광원부들 각각을 전기적으로 연결시켜주는 복수 라인의 전선을 포함하며, 상기 복수 라인의 전선 각각은 상기 공용 컨버터 쪽에 연결되는 제1 전선과 상기 LED 광원부들 쪽에 연결되는 제2 전선을 포함하며, 상기 제1 전선과 상기 제2 전선은 말단에 콘넥터가 마련되어 필요에 따라 콘넥터 접속방식으로 서로 연결되거나 분리되는 것이 바람직하다.
상기 LED 면조명기구 세트에 있어서, 상기 도광판은 한 쪽 표면에 무수히 많은 미세 음각들이 광산란요소로서 형성되어 있는 것이며, 상기 도광판의 가시각(또는 반치각이라 함. θ)은 115° 이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 도광판은 제1 사이즈의 다이어몬드 입자와 상기 제1 사이즈보다 작은 제2 사이즈의 다이어몬드 입자로 한 쪽 표면을 순차적으로 또는 동시에 샌드블라스팅 가공하여 랜덤한 크기와 형상을 갖는 무수히 많은 미세 음각들이 광산란요소로서 형성되어 있는 것이 바람직하다. 나아가, 상기 복수 개의 LED 면조명기구들 각각의 가시각(θ)은 150°~ 170°인 것이 바람직하다.
상기 연결 프레임 부재는 복수 개의 볼트 구멍이 마련되어, 상기 볼트 구멍에 삽입 체결되는 볼트들에 의해 천장 마감재 표면에 그대로 부착될 수 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 복수 개의 LED 면조명기구들 각각은, 측면을 통해 내부로 입사된 광을 산란, 반사시켜 상면을 통해 전방으로 출광되게 해주는 도광판; 상기 도광판의 저면에 덧대어져 그 저면으로 빠져나오는 광을 반사시켜 상기 도광판의 내부로 되돌아가게 하는 광반사시트; 구동전원에 의해 광을 생성하는 복수 개의 LED 소자들과, 상기 복수 개의 LED 소자들이 장착되고 상기 복수 개의 LED 소자들에 대한 구동전원 전달경로를 제공하는 배선판을 구비하며, 상기 복수 개의 LED 소자들이 생성하는 광을 상기 도광판의 측면을 통해 내부로 입사시키는 LED 광원부; 그리고 상기 도광판, 상기 광반사시트, 상기 LED 광원부를 일체로 결합하여 주는 프레임 부재를 구비하는 할 수 있다.
일예에 따르면, 상기 연결 프레임 부재는, 상기 공용 컨버터를 수납하여 외부에서 보이지 않게 안치하는 수납홈과, 상기 수납홈을 중심으로 방사상으로 연장된 복수 개의 팔부재와, 상기 복수 개의 팔부재 각각에 마련되며 상기 복수 개의 LED 면조명기구들을 착탈 가능하게 잡아주는 복수 개의 착탈형 부착수단을 포함할 수 있다. 상기 복수 개의 착탈형 부착수단 각각은, (i) 각 팔부재에 상기 LED 면조명기구가 안치될 수 있도록 마련된 안치부와, 상기 안치부에 장착된 브라켓과, 상기 브라켓에 등간격으로 배치되어 고정된 복수 개의 영구자석을 포함하는 제1 착탈형 부착수단과, (ii) 상기 팔부재에 상기 LED 면조명기구가 안치될 수 있도록 마련된 안치부와, 상기 안치부의 가장자리 둘레의 복수 지점에 마련되며 탄성체로 구성되어 상기 LED 면조명기구가 끼움결합 방식으로 부착될 수 있는 클립형 파지부를 포함하는 제2 착탈형 부착수단 중 어느 한 가지일 수 있다.
상기 LED 면조명기구 세트는, 상기 연결 프레임 부재에 장착되며, 사용자 조작에 의해 인가되는 디밍제어신호에 따라, 상기 공용 컨버터가 공급하는 직류전원의 전력값을 조절하여 상기 LED 광원부의 밝기를 조절하는 디밍제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 하나의 공용 컨버터로 복수 개의 LED 면조명기구를 구동하므로, 단품형 LED 면조명기구에 비해, 설치하는 LED 면조명기구의 개수당 필요한 컨버터 개수를 크게 줄일 수 있어 제조원가를 절감할 수 있다.
또한, LED 광원부에 비해 라이프 사이클이 짧은 컨버터를 적게 채용하므로 컨버터의 고장 빈도 및 교체 빈도를 줄일 수 있고, 그에 따라 유지보수 비용을 절감할 수 있다.본 발명에 따른 도광판 기반 LED 면조명기구는, 공용 컨버터 하나에 한 세트를 구성하는 여러 개의 LED 면조명기구를 병렬 연결하여 정전압 방식으로 구동하도록 구성된다. 따라서 어느 하나의 LED 면조명기구의 LED 광원부에 고장이 생겨도 공용 컨버터가 고장 나지 않은 한 고장부위는 해당 LED 면조명기구에만 국한되고, 다른 나머지 LED 면조명기구는 정상적으로 작동될 수 있다. 고장난 면조명기구만 교체하면 문제가 해결될 수 있다. 또한, 고장난 LED 면조명기구의 교체 작업 또한 병렬연결 배선부의 콘넥터부를 분리/연결하는 간단한 작업을 통해 이루어질 수 있어서, 전기에 대해 전문지식이 없는 사용자도 고장난 면조명기구를 쉽게 교체할 수 있다.
LED 광원부와 컨버터를 일대일로 조합한 LED 면조명기구의 경우, 고장이 발생하였을 때 고장의 원인이 둘 중 어느 쪽인지 사용자가 판별하기가 쉽지 않다. 그 때문에 둘 다를 교체하는 선택을 할 수 있어 과잉 보수의 우려가 있다. 이에 비해, 본 발명처럼 컨버터를 LED 면조명기구로부터 분리하여 공용으로 구성하면, 고장이 발생하였을 때, 그 고장 부위가 공용 컨버터에서 발생한 것인지 아니면 LED 면조명기구에서 발생한 것인지 쉽게 판별할 수 있다. 세트를 구성하는 모든 LED 면조명기구에 불이 들어오지 않으면 공용 컨버터의 고장으로 볼 수 있고, 일부 LED 면조명기구만 불이 들어오지 않으면 공용 컨버터는 정상이고 불이 들어오지 않는 LED 면조명기구만 고장으로 판단할 수 있다. 그러므로 고장 난 부품만 교체하면 되므로, 종래와 같은 과잉 보수의 가능성이 낮다.
본 발명에 따르면, 공용 컨버터로 구동되는 복수 개의 LED 면조명기구가 한 세트로 집합되어 있고, 그 복수 개의 LED 면조명기구와 공용 컨버터는 조명기구 제작 시 미리 전선으로 연결하므로, 설치 시 AC 전원 공급선은 각 LED 면조명기구별로 배선할 필요 없이 세트 당 한 라인만 배선하여 공용 컨버터에 연결하면 된다. 또한, 각 면조명기구를 일일이 따로 설치하는 대신 한 번에 설치할 수 있다. 따라서 조명기구의 설치 작업들이 전반적으로 단순화될 수 있음과 동시에 설치 작업량을 크게 감소시킬 수 있어, 설치 작업의 효율성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 한 세트에 집합된 복수 개의 LED 면조명기구들의 광축방향을 조절하여 국부적인 과잉 조명을 유발하지 않도록 서로 간에 불필요한 광 중첩을 최소화하고 최대한 넓은 영역을 광이 고르게 조사한다. 즉, 한 세트를 이루는 복수 개의 면조명기구가 평행하게 배치되지 않고 기울임 배치에 의해 더 넓은 영역에 광을 조사할 수 있으므로, 광효율을 높일 수 있고 실내 공간의 조도 균일도를 높일 수 있어 자연광 분위기에 가까운 환경을 제공할 수 있다. 이렇게 함으로써, 광 효율성과 조도의 균일성을 동시에 높이고, 넓은 가시각을 제공함으로써 전체적으로 자연광 분위기를 연출할 수 있다.
LED 소자들을 정전류 방식이 아니라 정전압 방식으로 구동함으로써, LED 소자에서 고장 발생 시 고장 부위를 최소화 할 수 있다.
또한, 디밍 제어기를 도입함으로써 필요에 따른 조도를 탄력적 조절할 수 있다.
나아가, 연결 프레임 부재의 구조와 LED 면조명기구들의 형태와 배치 등을 조화롭게 꾸미는 것이 가능하여, 전체적으로 디자인적 가치를 제고할 수 있다. 연결 프레임 부재, 면조명기구 등의 형상을 다양화 할 수 있는 등 장식미 추구를 위한 디자인적 요소가 많아 종래의 조명기구에 비해 인테리어 수단으로서의 효용성이 더 높다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판 기반 4구형 LED 면조명기구 세트의 구성을 발광면 쪽에서 볼 때의 분해사시도이다.
도 2는 도 1의 4구형 LED 면조명기구 세트의 구성을 발광면의 반대 쪽에서 볼 때의 분해사시도이다.
도 3은 도 1의 4구형 LED 면조명기구 세트의 결합상태의 측면도이다.
도 4와 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도광판 기반 4구형 LED 면조명기구 세트의 발광면 쪽과 그 반대 쪽에서 본 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 LED 면조명기구의 분해사시도를 예시한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도광판 기반 3구형 LED 면조명기구 세트의 발광면 쪽에서 본 부분 분해사시도이다.
도 8은 도 7의 3구형 면조명기구 세트를 발광면 반대쪽에서 본 결합상태 사시도이다.
도 9는 도 8의 3구형 면조명기구 세트를 측방에서 본 측면도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시를 위해 좀 더 구체적으로 설명한다.
하나의 컨버터로 복수 개의 LED 면조명기구를 구동하는 방식(이하, '컨버터 공용 방식'이라 함)은 전용의 컨버터를 필요로 하는 단품형 도광판 기반 LED 면조명기구에 비해 설치해야 하는 컨버터의 개수가 줄어들어 그만큼 원가를 줄일 수 있다. 또한, LED 소자에 비해 컨버터의 수명이 많이 짧은 편이어서, 컨버터의 개수가 적을수록 유지보수 비용도 그 만큼 적게 든다. 이런 점을 고려하여, 본 발명자는 복수 개의 LED 면조명기구를 하나의 공용 컨버터로 구동될 수 있도록 전기적으로 연결하면서 이들을 하나의 연결 프레임 부재를 매개로 집합적으로 설치하여 한 세트의 LED 면조명기구(이하에서는 이를 '집합형 LED 면조명기구 세트' 라고 함)를 구성하는 것을 착안하였다. 한 세트를 구성하는 LED 면조명기구의 개수가 예컨대 2개(이하, '2구형'이라 함), 3개(이하, '3구형'이라 함), 또는 4개(이하, '4구형'이라 함)이면, 컨버터의 개수도 1/2, 1/3, 1/4의 비율로 감소할 것이고, 그 만큼 원가와 유지보수 비용도 절감할 수 있을 것이다.
이 뿐만이 아니라, 집합형 LED 면조명기구 세트는 단품형 LED 면조명기구에 비해 설치작업량도 줄일 수 있게 해준다. 예컨대 어떤 실내 공간에 20개의 도광판 기반 LED 면조명기구를 설치한다고 가정할 때, 그 20개를 단품형 LED 면조명기구로 구성하면 20 곳으로 전선을 배선하고 연결하는 작업을 하여야 하는데 비해, 4구형 LED 면조명기구로 구성하면 5곳에만 전선을 배선하여 연결하기만 하면 되므로, 설치 작업량이 거의 1/4 수준으로 줄어들게 되고, 그만큼 설치 작업의 효율성을 높일 수 있다. LED 면조명기구들을 집합형 세트로 구성하는 것과 컨버터 공용 방식은 상호 보완적이면서 상승적 효과를 제공할 수 있다. 별도의 전용 컨버터를 사용하는 복수 개의 단품형 LED 면조명기구를 단순히 한 군데로 모은 형태의 집합형 세트는 설치 작업량을 크게 줄여주지도 못하고, 원가 및 유지보수 비용의 절감 효과도 제공하지 못한다.
집합형 LED 면조명기구 세트를 구성함에 있어서, 한 가지 더 고려하는 것이 바람직한 게 있다. 그것은 바로 광 효율성과 조도의 균일성을 극대화하는 점이다. 이를 위해서는 사용하는 LED 면조명기구의 가시각 특성을 고려한 배치를 할 필요가 있다. 여기서, 조명기구의 배광 특성은 최대 광도를 발산하는 광축방향을 중심으로 좌우 각도에 따라 광도가 감소하는데, 이 때 중심축 방향 최대광도의 50%가 되는 각도를 가시각(또는 반치각이라 함. θ)이라 하며, 최대 광도와 더불어 램프의 발광효율을 결정하는 중요한 요인이다. 이하에서 설명하는 실시예들이 제시하는 복수 개의 LED 면조명기구들이 장착되는 연결 프레임부재의 구조와 그 면조명기구들의 배치는 조도의 균일성과 광 효율성을 최대로 높이기 위한 발명적 고려가 반영된 결과물이다.
(1) 제1 실시예
도 1과 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 집합형 LED 면조명기구 세트(100)의 분해상태를 도시하고, 도 3은 이의 조립상태의 측면을 도시한다. 도시된 면조명기구 세트(100)는, 4 개의 LED 면조명기구(140)가 하나의 공용 컨버터(160)에 의해 구동되도록 전자가 후자에 대해 병렬연결 배선부(180)를 통해 병렬연결되고, 이들 전부가 연결 프레임 부재(110)에 장착되어 한 세트를 이루는 컨버터 공용식 4구형으로 구성된다. 이 LED 면조명기구 세트(100)는, 디밍제어부(170)를 더 포함할 수 있다.
연결 프레임 부재(110)는 예시적으로 도시된 것처럼, 중앙에 공용 컨버터(160)를 안치할 수 있는 수납홈(112)이 마련되고, 그 수납홈(112)을 중심으로 4 개의 조명기구 장착용 팔부재(120)가 4방향으로 연장된 형태로 마련된다. 대표적인 형태로는 예시된 것처럼 90도 간격을 가지면서 반경방향으로 연장되어 십자상을 이룬 형태일 수 있지만, 이런 형태에 반드시 국한되는 것은 아니다. 수납홈(112)의 바닥에는 전선이 통과할 수 있는 통공(114)이 마련된다. 이 통공(114)을 통해 제1 전선(184)과, 제2 전선(180)이 지나간다.
제1 전선(184)은 외부의 AC 전원과 공용 컨버터(160)의 입력단자를 연결해준다. 이 제2 전선(180) 즉, 병렬연결 배선부(180)는 공용 컨버터(160)의 출력단자에 대해 한 세트를 이루는 복수 개의 LED 면조명기구들(140)의 LED 광원부(120)들을 병렬로 연결 해준다. 이런 병련 연결에 의해, 전체 LED 광원부(120)들 각각은 하나의 공용 컨버터(160)로부터 정전압을 공급받아 구동된다. 병렬연결 배선부(180)는 공용 컨버터(160)에서 각 LED 면조명기구(140)까지 연결하는 4 라인의 제2 전선을 포함한다. 이들 4 라인의 제2전선 각각은 구분되어 한 쪽 전선(183)은 공용 컨버터(160)에 연결되고 나머지 한 쪽 전선(155)은 LED 면조명기구(140)에 연결되고, 그 두 전선(183, 155)의 단부에는 콘넥터( 182-2, 156)가 연결된다. 따라서 각 LED 면조명기구(140)는 공용 컨버터(160)와 콘넥터(182-2, 156)를 매개로 연결 또는 분리될 수 있다. 이런 콘넥터 접속방식은 공용 컨버터(160)의 출력전압이 직류 저전압이기에 가능하며, 이런 점 때문에 일반 사용자들도 큰 어려움 없이 LED 면조명기구(140)를 설치, 교체 등을 할 수 있다. 이런 콘넥터 접속방식은 필요에 따라 공용 컨버터(160)에 연결된 전선을 콘넥터(182-1)를 이용하여 복수 가닥으로 분기할 수도 있다.
연결 프레임 부재(110)의 각 팔부재(120)에는 면조명기구(140)가 안치될 수 있는 자리 즉, 안치부(122)가 마련된다. 이 안치부(122)는 예컨대 면조명기구(140)가 안정적으로 안치될 수 있게 홈 형태로 마련될 수 있지만, 반드시 이런 형태적 요소가 아니더라도 면조명기구(140)가 탈부착이 가능한 자리를 제공할 수 있으면 안치부로서 기능할 수 있을 것이다. 이 조명기구 안치부(122)의 바닥에는 공용 컨버터(160)와 LED 광원부(120)를 연결하는 전선이 지나갈 수 있는 통공(124)과, 연결 프레임 부재(110)를 천장이나 벽에 고정하기 위한 나사들이 체결될 수 있는 나사공(126), 그리고 후술하는 착탈형 부착수단을 고정하기 위한 나사공(128)들이 다수 마련된다. 병렬연견 배선부(180)의 분기선(183)과 LED 광원부(120)의 입력선(186)은 커넥터(182-2)로 연결되어 통공(124)을 통과한다.
또한, 이 안치부(122)에는 면조명기구(140)를 착탈 가능하게 잡아주는 착탈형 부착수단이 마련된다. 이 부착수단은 예컨대 안치부(122)의 나사공(128)에 나사로 고정될 수 있도록 나사체결구(134)가 마련된 판형 브라켓(130)과, 이 판형 브라켓(130)에 등간격으로 배치되어 고정된 복수 개의 영구자석(132)으로 구성될 수 있다. 이 경우, 면조명기구(140)의 프레임(144)은 적어도 이들 영구자석(132)과 대면하는 부위를 자성체로 구성할 필요가 있다. 이렇게 하면, 면조명기구(140)를 영구자석(132)에 사용자의 필요에 따라 쉽게 탈부착할 수 있다. 다른 방안으로는 안치부(122)의 가장자리 둘레의 복수 지점에 탄성체로 만든 클립형 파지부(비도시)를 마련할 수도 있을 것이다. 면조명기구(140)를 그 클립형 파지부에 끼움결합 방식으로 부착할 수 있다.
집합형 LED 면조명기구 세트(100)를 구성하는 복수 개의 LED 면조명기구(140)들은 서로 가까이 위치한다. 일반적으로 도광판 기반 LED 면조명기구는 발광부가 평면인 점에서 구형 또는 원통형의 다른 조명기구들에 비해 출력광의 가시각이 상대적으로 좁다. 집합형 LED 면조명기구 세트(100)를 천장에 설치하는 경우, 그 복수 개의 LED 면조명기구(140)들 모두 수직하방(천장의 직하방향(-z방향))으로 향하도록 배치한다면(이하, '수직하향 배치'라 함), 출력광들이 수직하방 영역을 중복적으로 조사하여 그 영역은 매우 밝은 반면 그 영역에서 멀어짐에 따라 조도가 급격하게 낮아져 조도 균일성이 나빠지고, 수직하방 영역에 대한 과잉 조명으로 인해 전체적인 광 효율성이 낮아질 것이다.
본 발명자는 이런 문제를 예방하기 위한 방안으로서, 상기 복수 개의 LED 면조명기구(140)들의 광축방향(즉, 최대 광도를 발산하는 방향) 축선들 간의 간격이 LED 면조명기구 세트(100)로부터 멀어짐에 따라 점점 더 벌어지도록 상기 복수 개의 LED 면조명기구(140)들을 배치하는 방안을 제시한다. 이 방안은 연결 프레임 부재(110)에 대한 복수 개의 LED 면조명기구(140)들의 부착 구조를 통해 실현할 수 있다.
연결 프레임 부재(110)는 자신에 장착되는 LED 면조명기구(140)들의 광 조사영역들 간의 중첩을 줄이면서 전체 출력광의 조사영역이 더 넓어지도록 하는 것이 조명의 효율성 측면에서 유리하다. 이를 위해, 연결 프레임 부재(110)은 자신에 설치되는 전체 LED 면조명기구(140)들 각각의 광축방향들이 설치면의 직하방향(-z방향)을 기준으로 반경방향으로 소정 각도(α)만큼 바깥쪽을 향하도록(도 3 참조) 경사지게 배치하는 부착 구조를 제공하는 것이 바람직하다.
그와 같은 부착 구조를 제공하기 위한 한 가지 방안으로, 도 3에 도시된 것처럼, 연결 프레임 부재(110)의 두께를 이용할 수 있다. 예컨대 도 3에 도시되어 있듯이, 연결 프레임 부재(110)의 4개의 팔부재(120) 각각이 연결 프레임 부재(110)의 중심부 쪽의 두께(t1)에 비해 팔부재(120)의 말단 쪽의 두께(t2)가 더 얇게 만든다(달리 표현하면, 바닥면을 기준으로 할 때, 높이가 더 낮도록 만든다). 도 1의 경우, 연결 프레임 부재(110)의 중앙부의 두께(t1)는 예컨대 31mm로 하고, 팔부재(120)의 말단의 두께(t2)는 예컨대 14mm로 하여, 이런 두께 차이로 구배를 갖도록 한 것이다. 연결 프레임 부재(110)를 이렇게 구배(경사)를 제공하는 구조로 만들면, LED 면조명기구(140)가 부착되는 팔부재(120) 내의 안치부(122)의 표면이 직하방향(-z방향)을 기준으로 소정 각도(α)만큼 바깥쪽을 향하도록 경사지게 배치된다. 그 안치부(122) 상면에 LED 면조명기구(140)를 평행하게 부착하면, 그 LED 면조명기구(140)의 광축방향 역시 상기 직하방향(-z방향)을 기준으로 소정 각도(α)만큼 바깥쪽을 향하도록 경사지게 된다. 다른 방안으로, 착탈형 부착수단을 이용하여 구배를 확보할 수도 있다. 즉, 착탈형 부착수단의 판형 브라켓(130)의 수평 높낮이를 조절하여, 즉 연결 프레임 부재(110)의 중앙 쪽에서 팔부재(120)의 말단 부위로 가면서 판형 브라켓(130)이 원하는 구배를 갖도록 비스듬히 장착되게 함으로써, 각 면조명기구(140)가 더 넓은 영역을 조사할 수 있도록 장착될 수 있다.
LED 면조명기구(140)의 경사각(α)은 LED 면조명기구(140)의 가시각 특성을 고려하여 정하는 것이 바람직하다. 도광판 기반 LED 면조명기구에 있어서, 가시각(θ)은 도광판 유닛에 마련되는 광산란요소들의 광반사 특성에 가장 크게 좌우된다(이에 관한 자세한 사항은 후술한다). 사용하는 도광판의 가시각 특성을 고려하여 LED 면조명기구(140)의 경사각(α)을 정하면 된다. 각 면조명기구(140)의 설치 구배 즉, 경사각(α)은 천장(수평면)에서 수직하방(-z방향)을 기준으로 1~15°의 각도만큼 바깥쪽(반경방향)으로 기울어지게 하는 정도로 마련하는 것이 바람직하다.
이렇게 설치하면, 한 세트를 이루는 복수 개의 면조명기구(140)들은 국부적 과잉 조명을 낳는 그들의 출력광들 간의 불필요한 중첩은 줄어들고 전체 출력광들의 조사영역은 넓어진다. 이에 의해, 광 효율성과 휘도 균일성의 요구를 만족할 수 있다. 나아가, 가시각(θ)이 넓은 도광판을 사용하면서(예컨대 150°~170°정도로 넓은 경우) 위와 같이 설치 구배를 갖도록 하면, 면조명기구의 설치공간 전체를 고르게 비추어주므로 자연광에 가까운 광 분위기를 연출할 수 있다.
본 발명에 따른 LED 면조명기구는 LED 광원부가 생성한 광을 도광판을 통해 바깥으로 나오도록 함으로써 그 도광판이 발광부로서 기능하도록 구성된 것이라면 그 종류에 특별히 제한이 없다. 다만, 본 발명에 따른 집합형 LED 면조명세트들(100, 200, 300)은 설치대상 표면 예컨대 천장마감재의 표면을 따내지 않고 그 표면에 그대로 부착하는 방식으로 설치될 수 있다. 이를 위해서는 전체 무게가 최대한 가벼운 것이 바람직하다. 이런 관점에서 LED 면조명기구(140)도 경량 구조인 것이 바람직하며, 경량화를 위해 박형으로 설계하는 것이 바람직하다. 도 6은 박형 경량 구조로 설계된 LED 면조명기구(140)의 예시적 구성을 도시하는 분해사시도이다.
그에 따르면, LED 면조명기구(140)는 도광판(142), 광반사시트(145), LED 광원부(150), 그리고 프레임(144)을 포함한다. 도광판(142)은 투명 아크릴 판재를 원하는 모양(예컨대 원형)으로 절단하고 그 한쪽 표면에 광산란요소를 형성한다. 띠 모양으로 만들어진 배선기판(154)에 다수의 LED 소자(152)들이 일렬로 배치되고, 그 배선기판(154)은 병렬연결 배선부(180)를 통해 컨버터(160)에 전기적으로 연결되어, LED 소자(152)들의 구동에 필요한 전력을 제공받도록 LED 광원부(150)가 구성된다. 광반사시트(145)가 도광판(142)의 광출력면의 반대쪽 표면에 부가되어, 도광판(142)을 빠져나오는 광을 다시 도광판(142) 안으로 반사시키는 역할을 한다. LED 광원부(150)는 LED 소자(152)들이 도광판(142)의 측면을 따라 적어도 일부 구간에 밀착되도록 배치된다. 도광판(142)의 상면과 광반사시트(145)의 저면에 각각 보호필름(143-1, 143-2)을 부가할 수도 있다. 도광판(142)의 상면에 부가되는 보호필름(143-1)은 소정의 그림이나 사진 등이 인쇄된 광고필름을 겸할 수 있도록 구성할 수도 있다. 도광판(142)의 측면은 LED 소자(152)들과 최대한 밀착되면서 맞물려 배선기판(154)이 요동하지 못하도록, LED 소자(152)들이 위치하는 자리에 요홈이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
LED 면조명기구 세트(100)는 일반적으로 천장마감재에 부착 설치되므로 두께와 무게를 최소화하고, 장식미를 가질 수 있도록 설계되는 것이 바람직하다. 프레임(144)을 비개폐형으로 구성하여 도광판의 모양을 다양하게 만들 수 있고, 경량화 및 박형화 하는 데 유리하다. 프레임(144)은 도광판(142)의 앞면 가장자리 둘레를 덮는 상면커버부(144-1)와 도광판의 배면 쪽을 전부 덮으면서 받쳐주는 배면커버부(144-2)를 포함한다. 상면커버부(144-1)와 배면커버부(144-2)는 예컨대 다수의 볼트로 조립된다. 조립된 프레임(144)은 도광판(142), LED 광원부(150), 광반사시트(145)의 배치 상태를 안정적으로 유치하면서 LED 면조명기구(140)를 구성하는 전체 구성요소들을 하나로 결합시켜준다. 상면커버부(144-1)와 배면커버부(144-2)는 효과적인 열 발산을 위해 금속재로 만든다. 또한, 영구자석을 이용한 탈부착이 가능하도록 배면커버부(144-2)는 자석에 붙는 금속재로 만드는 것이 바람직하다.
LED 면조명기구(140)에 따르면, 컨버터(160)의 전력공급에 의해 구동되는 LED 광원부(150)의 광은 도광판(142)의 측면을 통해 내부로 입사되고, 광산란요소들에 의한 산란, 반사 및 광반사시트(145)에 의한 반사의 과정을 거쳐, 도광판(142)의 전면을 통해 바깥으로 출광된다.
면조명기구(140)는 모양에 어떤 제한을 갖지 않는, 임의의 모양을 가질 수 있다. 도시된 것은 원형이지만, 도광판을 원하는 모양으로 재단하여 만들 수 있기 때문에, 예컨대 다각형, 부채꼴형, 태극무늬형, 별 모양 등으로 만들 수도 있다. 도광판(142)은 투명한 아크릴수지 판재의 절단은 정교성과 생산성이 좋은 레이저절단법이나 컴퓨터수치제어(Computerized Numerical Control) 가공법을 사용하는 것이 더 바람직하다.
도광판(142)의 표면에는 광산란요소들이 형성된다. 광산란요소는 도광판(142)의 저면에 부가되는 광반사시트(145)에 마련할 수도 있다. 도광판(142) 표면에 마련되는 광산란요소는 예컨대 도트 형태로 인쇄된 광산란 잉크, V자 형태로 커팅된 홈, 미세 음각 등과 같이 기존에 알려진 것들 중 어느 한 가지일 수 있다. 그런데, 광산란요소는 발광부 역할을 하므로 그 크기가 육안으로 식별할 수 있는 정도보다 크면 그 광산란요소가 밝은 점박이 형태로 보여 도광판 표면 전체에서 나오는 빛이 거칠게 보여 바람직하지 않다. 도광판 앞면을 확산필름으로 덮으면 이런 문제는 보완할 수 있으나, 확산필름에 의해 광효율이 떨어진다. 그러므로 광산란요소는 육안으로 식별하기 어려운 작은 크기의 음각(미세 음각) 형태로 마련하는 것이 가장 바람직하다. 미세 음각은 예컨대 본 발명자가 개발한 다이어몬드입자 샌드블라스팅 새김 (Diamond Sandblasting Engraving: DSE) 가공방법을 사용하여 도광판의 한쪽 표면에 미세 음각(홈)을 광산란요소로서 가공할 수 있다. LED 광원부(150)로부터 멀어질수록 미세 음각의 밀도 및/또는 크기가 점진적으로 증가하는 그러데이션 패턴(gradation pattern)으로 미세 음각을 형성하는 것이 바람직할 수도 있다. 그 미세 음각은 보통의 사람이 육안으로는 그 모양이나 크기를 식별하기 어려운 정도의 작은 크기이다. 한 가지 종류의 다이아몬드를 사용하여 가공한 도광판 표면의 발광시 가시각(θ)은 대략 115~130°정도가 얻어진다(이에 관한 구체적인 가공기술은 대한민국 공개특허공보 특2003-0079659호 참조).
출력광을 보다 더 부드러운 광으로 만들고 또한 도광판에서 광 확산각을 크게 하기 위해, 큰 사이즈(예: 30-80 메쉬)의 다이어몬드 입자와 이 보다 작은 사이즈(예: 120-250 메쉬)의 다이아몬드 입자로 도광판의 한쪽 표면을 순차적으로 또는 동시에 가공할 수도 있다. 이런 가공에 의하면, 큰 사이즈의 미세 음각들의 내부와 외부에 작은 사이즈의 미세 음각들이 랜덤하게 형성된다. 이런 형태의 미세 음각 프로파일은 단일 사이즈의 다이어몬드 입자로 가공한 미세 음각 프로파일에 비해 입사광을 더 넓은 각도로 산란, 반사시키므로, 가시각(θ)이 대략 150°이상이며 사용하는 다이어몬드 입자의 사이즈와 가공 조건에 따라 대략 170°정도까지 넓게 나타난다(이에 관한 구체적인 가공기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1116175 및 제10-1193562호 참조).
이에 비해, 예를 들어 도광판 표면에 격자모양으로 가공된 V-컷들, 도광판 표면에 코팅된 광산란물질 함유 잉크 도트 패턴과 같은 광산란요소들은 도광판 위에 확산판을 얹어서 조명기구로 사용하기 때문에 가시각(θ)이 상대적으로 좁은 편이고, 그 확산판에 의한 광손실도 상당하다는 약점이 있다.
LED 광원부(150)는 면조명기구(140)의 크기에 따라 수 ~ 수십 개의 LED 소자(152)를 가요성 띠형 배선기판(154)에 일정한 간격으로 일렬로 장착한다. LED 광원부(150)는 프레임(144) 내측에 마련된 광원부수납부(비도시) 안에 수납된다. 배선기판(154)에는 전원 입력단자와, 이것에 LED 소자(152)들을 연결시켜주는 배선회로가 마련되어 있다. 전원 입력단자에는 전선(155)이 연결되고 그 말단은 끼움연결이 가능한 콘넥터(156)로 마감된다. LED 광원부(150)는 요구되는 휘도 수준에 따라 도광판(142) 측면의 전 구간 또는 일부 구간에 밀착 부가되며, LED 광원부(150)가 배치되지 않은 나머지 측면 구간에는 광이 바깥으로 새나가지 않도록 하는 광반사테이프(비도시)가 부착된다.
LED 광원부(150)는 어떤 LED 소자의 고장으로 인한 고장 파급 범위를 그 고장난 소자나 그 소자가 속한 소그룹에만 국한되도록 구성하는 것이 바람직하다. 이는 공용 컨버터(160)가 LED 광원부(150)에 전원을 공급하는 방식이 전체 LED 소자들을 정전압 구동방식으로 구동하도록 하는 것과 조화를 이룬다.
하나의 LED 광원부(150)를 구성함에 있어서, 전체 LED 소자(152)를 모두 병렬로 연결할 수 있다. 이 경우 공용 컨버터(160)는 배선기판(154)에 LED 소자(152) 하나의 동작전압에 상당하는 전압을 공급하면 된다. 이렇게 구성하면, 어떤 특정 LED 소자가 고장을 일으키면, 그 고장난 소자만 작동되지 않고 나머지 LED 소자들은 정상적으로 작동할 수 있다. 다만, 이런 구성을 위해서는 배선기판(154)에 마련해야 하는 회로배선이 복잡해지는 단점이 있다.
다른 방안으로, 전체 LED 소자(152)를 몇 개씩 같은 그룹으로 묶어 그룹들 간에는 병렬연결을 하고 같은 그룹 내의 LED 소자들끼리는 직렬연결이 되도록 구성할 수도 있다. 하나의 LED 소자의 동작전압이 예컨대 3V인 경우, LED 소자를 8개씩 그룹지어 직병렬연결을 하는 경우, 각 LED 소자 그룹에는 24V의 직류전압이 공급되면 된다. 그러므로 이론적으로 공용 컨버터(160)는 같은 그룹에 속하는 전체 LED들의 동작전압(3V)의 합에 상당하는 직류전압 24V를 배선기판(154)에 공급하면 된다. 이런 구성에 따르면, 어떤 LED 소자가 고장이 난 경우, 그 소자가 속한 그룹의 전체 LED 소자가 정상 작동이 불가하게 되고, 나머지 그룹에 속하는 LED 소자들은 정상적으로 작동할 수 있다.
공용 컨버터(160)는, LED 소자가 저전압 직류전원으로 구동되는 조명용 LED 소자이므로, 에너지 효율이 좋은 스위치모드 전원공급기(switched-mode power supply: SMPS)로 구현하는 것이 바람직하다. SMPS는 상용 입력전원(220V 교류전압)을 정류, 필터링, 쵸핑, 변환 등의 처리를 하여 교류전압을 직류전압으로 변환한다.
앞에서 언급하였듯이, 공용 컨버터(160)는 LED 면조명기구 세트(100)에 하나만 채용하여 전체 LED 면조명기구(140)들이 공동으로 사용하는 형태로 구성된다. 공용 컨버터(160)의 출력단과 전체 LED 면조명기구(140)들은 병렬연결 배선부(180)를 통해 병렬 연결된다. 이에 의해, 각 LED 면조명기구(140)는 공히 동일한 직류전압을 공급받게 됨과 동시에 전체 LED 면조명기구(140)들 중 일부에 고장이 발생하더라도 그 고장은 해당 LED 면조명기구(140)에만 국한되고 다른 LED 면조명기구(140)로는 파급되지 않는다. 또한 콘넥터(182-2, 156)로 연결되므로 그들 간의 전기적 연결과 분리가 매우 간편하게 이루어질 수 있다.
공용 컨버터(160)의 출력 직류전압의 크기는 LED 소자의 동작전압의 크기와 소자들의 연결방식에 따라 정해진다. 예컨대 3V의 동작전압을 갖는 LED 소자들 전부를 8개씩 같은 그룹으로 묶어 같은 그룹의 LED 소자들끼리는 직렬로 연결하고 그룹 간에는 병렬로 연결하도록 배선한 경우, 공용 컨버터(160)가 LED 광원부(150)의 입력단자에 제공해야 할 전압은 직류 24V이어야 한다.
한편, 디밍제어부(170)는 공용 컨버터(160)가 공급하는 전원의 크기를 조절하여 LED 광원부(150)의 밝기를 조절해준다. 이 디밍제어부(170)는 공용 컨버터(160)와 각 면조명기구(140)의 LED 광원부(150) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 기구적으로는 예컨대 공용 컨버터(160)와 함께 연결 프레임 부재(110)의 가운데에 마련된 회로 수납홈(112)에 수납하여 고정된다. 사용자는 디밍제어를 벽에 마련되는 면조명기구 온/오프 스위치의 일부로서 마련되는 디밍스위치(비도시)를 통해 하거나 또는 무선 리모콘을 이용하여 할 수 있다. 후자의 경우, LED 면조명기구 세트(100)는 사용자가 조작하는 무선 리모콘의 제어신호를 수신하여 디밍제어부(170)로 제공하는 리모콘 수신부(비도시)를 더 포함해야 한다. 디밍제어부(170)는 예컨대 PWM 변조 방법 또는 순방향 전류를 낮추는 방법을 사용하여 각 면조명기구(140)에 제공되는 전력을 가변시켜 LED 광원부(150)의 조도를 조절한다. 디밍제어부(170)를 제어하기 위한 제어수단은 예컨대 적외선 무선통신방식으로 디밍제어신호를 전송할 수 있는 별도의 전용 무선 제어기일 수 있다. 이의 대안으로, 디밍제어부(170)에 블루투스 통신모듈을 내장시키고, 스마트폰의 블루투스 기능을 이용하여 디밍 제어신호를 디밍제어부(170)로 전송할 수도 있다. 이를 위해선, 디밍제어수단으로 사용할 스마트폰에 디밍제어를 위한 스마트폰용 애플리케이션이 설치될 필요가 있다.
(2) 제2 실시예
다음으로, 도 4와 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 면조명기구 세트(200)의 조립상태의 발광면 쪽과 그 반대쪽을 도시한다. 앞의 실시예와 다른 점은 연결 프레임 부재(210)의 형상이다.
구체적으로, 공용 컨버터(160)와 디밍제어부(170)가 연결 프레임 부재(210)의 배면 쪽에 장착된다. 즉, 연결 프레임 부재(210)의 가운데 부분에 공용 컨버터(160)를 안치하기 위한 별도의 수납홈을 마련하지 않는 대신, 배면 부분에는 연결 프레임 부재(210)의 측벽의 높이를 이용하여 텅 빈 공간이 마련되게 하고 그 공간에 공용 컨버터(160)와 디밍제어부(170)가 배치되도록 한다.
이상에서는 면조명기구가 원형으로 되어 있고, 4개의 면조명기구가 한 세트를 이루는 것을 예로 하여 설명하였지만, 면조명기구의 형상이나 한 세트를 이루는 면조명기구의 개수는 다르게 할 수 있음은 물론이다.
(3) 제3 실시예
도 7 내지 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집합형 LED 면조명기구 세트(300)의 구성을 도시한다. 앞의 두 실시예와 비교할 때, 차이가 있는 점을 중심으로 설명한다.
연결 프레임 부재(310)는 3개의 LED 면조명기구(140)가 장착될 수 있는 3구형이다. 연결 프레임 부재(310)는 3개의 팔부재(320)이 120° 간격으로 벌어져 Y형 연결을 이루고, 이들을 연결하는 중앙부와 각 팔부재(320)의 LED 면조명기구(140)의 부착면에는 LED 면조명기구 세트(300)의 설치작업을 편리하게 하기 위해 소정 크기의 개구(324, 326)가 마련된다. 이들 개구(324, 326)은 각각 덮개부재(312)나 LED 면조명기구(140)로 완전히 덮일 수 있는 크기로 마련하되, 적어도 작업자가 큰 불편 없이 그 개구(324, 326)를 통해 콘넥터(156, 182-2)의 연결과 분리, 브라켓(330)에 볼트 체결을 할 수 있는 정도의 크기로는 만드는 것이 바람직하다.
또한, 앞의 두 실시예와 마찬가지로, 연결 프레임 부재(310)는 자신에 설치되는 전체 LED 면조명기구(140)의 광축방향이 설치면의 직하방향(-z방향)을 기준으로 반경방향으로 소정 각도(α)만큼 바깥쪽을 향하도록 경사지게 배치하는 부착 구조를 제공하기 위해, 도 9의 측면도에 도시된 것처럼, 연결 프레임 부재(310)의 중앙부를 매개로 방사상으로 연장된 각 팔부재(320)는 그 중앙부와의 연결지점에서 절곡되어 수평방향(즉, 가상의 수평면)을 기준으로 상기 소정 각도(α) 만큼 위쪽으로 경사진 형태로 만들어진다.
각 팔부재(320)에 있어서, 팔부재(320)의 배면 쪽 개구(324) 주변에는 브라켓(330)이 적어도 1개가 고정된 형태로 마련된다. 이 브라켓(330)은 직각으로 절곡된 형상으로 연결된 수직부와 수평부를 구비하며, 수직부의 일측은 개구부 주변에 고정되어 수직방향(+z방향 내지 천장방향)으로 연장되고, 수평부는 천장마감재와 같은 설치면에 나란하게(수평방향으로) 연장되어 그 설치면과 접하도록 마련된다. 수평부에는 적어도 한 개 이상의 볼트 구멍이 형성되어 있다. 이런 브라켓(330)이 각 팔부재(320) 마다 적어도 한 개씩 마련되어 있어, 설치와 유지보수 작업이 매우 간편하게 이루어질 수 있도록 해준다. 즉, LED 면조명기구(140)를 팔부재(320)에 부착하기 전에, 각 브라켓(330)의 수평부 볼트 구멍에 볼트를 삽입하여 천장마감재(비도시)에 박음으로써 연결 프레임 부재(310)가 그 천장마감재에 고정된다. 이에 의해 LED 면조명기구 세트(300)는 천장 마감재를 따내지 않고 천장 마감재 표면에 그대로 부착하는 방식으로 고정 설치될 수 있다.
각 팔부재(320)의 앞면 주변에는 복수 개의 영구자석(322)들이 고착되어 있다. LED 면조명기구(140)의 프레임(144)의 배면커버부는 이 영구자석(322)에 탈부착이 가능한 금속재로 만든다.
연결 프레임 부재(310)는 중앙부 개구(326)를 덮는 덮개부재(312)를 더 포함한다. 이 덮개부재(312)는 복수 개의 볼트(314)로 연결 프레임 부재(310)에 고정되거나 분해된다. 이 덮개부재(312)의 배면에는 공용 컨버터(160)와 디밍제어부(170)가 장착 고정된다. 또한, 원격 디밍제어를 위한 무선센서(190)(예를 들어 적외선 센서)가 더 노출 설치될 수 있다. 병렬연결 배선부(180)의 일부 전선은 이 덮개부재(312)에 고정되고, 나머지는 연결 프레임 부재(310)의 배면에 고정된다.
이와 같은 구성은 집합형 LED 면조명기구 세트(300)의 설치와 유지보수 작업을 최대한 간편하게 할 수 있도록 하기 위한 고려가 반영된 것이다. 연결 프레임 부재(310)의 설치는 다음과 같이 아주 간단히 이루어진다. 먼저, 공용 컨버터(160)와 디밍제어부(170)가 장착된 덮개부재(312) 연결 프레임 부재(310)의 중앙부에 결합한다. 그런 다음, 연결 프레임 부재(310)를 천장에 갖다 대면 브라켓(330)의 수평부가 그 천장마감재 표면에 접하게 되는데, 그 상태에서 볼트를 브라켓(330)의 볼트공(331)에 체결한다. 팔부재(320)의 개구(324) 때문에 볼트의 체결 작업에 별다른 어려움이 없다. 그 후, 각 LED 면조명기구(140)를 각 팔부재(320)에 마련된 영구자석(322)들에 부착한다. 이 때, 부착에 앞서, 두 콘넥터(156, 182-2)를 연결하여 LED 면조명기구(140)를 공용 컨버터(160)에 전기적으로 연결하는 작업을 선행시켜야 함은 당연하다.
이렇게 설치된 3구형 LED 면조명기구 세트(300)는, 각 LED 면조명기구(140)가 팔부재(320)의 경사각(θ)만큼 수직하방 기준으로 바깥쪽으로 경사지게 비추므로(도 9 참조), 앞의 두 실시예와 같이 광 효율성과 조도 균일성을 높이면서 보다 넓은 영역을 자연광 분위기로 밝힐 수 있다. 이와 더불어, 공용 컨버터(160)를 사용함과 더불어 설치가 용이하도록 설계된 연결 프레임 부재(310)에 의해, 설치 및 유지보수 작업을 더욱 크게 간소화 할 수 있고, 연결 프레임 부재(310)의 세련되고 슬림화된 디자인을 통한 장식미 제고 등을 실현할 수 있다.
이상에서는 4구형과 3구형 LED 면조명기구 세트를 예로 들어 설명하였지만, LED 면조명기구를 2개 또는 5개 이상을 한 세트로 구성하는 것도 가능함은 물론이다. 한 세트를 구성하는 LED 면조명기구의 개수가 많은 경우 (예컨대 6개 이상) 공용 컨버터를 2개 이상을 채용할 수도 있을 것이다. 그 경우에도 위에서 언급한 본 발명의 장점이나 효과를 거의 그대로 얻을 수 있음은 물론이다.
본 발명에 관한 위의 설명 내용은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과하다. 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있다.
100, 200, 300: LED 면조명기구 세트
110, 210, 310: 연결 프레임 부재
112: 수납홈 120, 320: 조명기구 장착용 팔부재
130: 판형 브라켓 132, 322: 영구자석
140: LED 면조명기구 142: 도광판
144: 프레임 150: LED 광원부
152: LED 소자 154: 배선기판
160: 공용 컨버터 170: 디밍제어부
156, 182-2: 콘넥터 180: 병렬연결 배선부
330: 브라켓

Claims (16)

  1. 복수 개의 도광판을 발광체로서 채용한 LED 면조명기구에 있어서,
    각각이 직류 구동전원에 의해 LED 광원부가 생성한 빛을 도광판 안으로 입사시킨 다음 광산란 과정을 거쳐 상기 도광판의 상면을 통해 전방으로 출광하도록 하여 상기 도광판이 발광체로서 기능하도록 구성된, 복수 개의 LED 면조명기구;
    단일 라인으로 배선된 교류 전선을 통해 상용 교류전원을 입력받아 상기 직류 구동전원으로 변환하는 공용 컨버터;
    상기 복수 개의 LED 면조명기구들의 LED 광원부들을 상기 공용 컨버터에 대해 병렬로 연결해주어, 상기 공용 컨버터가 변환한 상기 직류 구동전원이 상기 LED 광원부들 각각에 공급되도록 해주는 병렬연결 배선부; 및
    상기 공용 컨버터와 상기 병렬연결 배선부가 장착되며, 상기 복수 개의 LED 면조명기구가 착탈가능하게 부착될 수 있게 함과 동시에 자신을 매개로 하여, 상기 복수 개의 LED 면조명기구 전체가 하나의 집합형 LED 면조명기구 세트를 이루게 연결해주며, 천장마감재를 따내지 않고 그 천장마감재 표면상에 직접 부착하기 위한 고정부재가 마련된 연결 프레임 부재를 구비하며,
    상기 연결 프레임 부재는, 상기 연결 프레임 부재에 상기 복수 개의 LED 면조명기구가 부착되었을 때, 상기 복수 개의 LED 면조명기구 각각의 광축방향이 상기 LED 면조명기구 세트의 설치면의 직하방향(-z방향)을 기준으로 반경방향으로 소정 각도(α)만큼 바깥쪽으로 향하도록 자동으로 강제해줌으로써, 상기 복수 개의 LED 면조명기구들의 모든 광축방향 축선들 간의 간격이 상기 LED 면조명기구 세트로부터 멀어짐에 따라 점점 더 벌어지게 하는 부착 구조를 제공하는 것을 특징으로 하는 컨버터 공용식 도광판 기반 LED 면조명기구 세트.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 연결 프레임 부재는 중심부를 매개로 방사상으로 연장되어 상기 복수 개의 LED 면조명기구들을 부착하기 위한 팔부재들을 포함하며, 상기 팔부재들 각각은 상기 중심부에서 상기 팔부재들 각각의 말단부 쪽으로 가면서 위쪽으로 경사져서 수평방향에 대해 소정 각도(α)를 이루는 LED 면조명기구 부착면을 포함하는 것을 특징으로 하는 컨버터 공용식 도광판 기반 LED 면조명기구 세트.
  5. 제1항에 있어서, 상기 소정 각도(α)는 1°~ 15°의 범위 내에서 정해지는 것을 특징으로 하는 컨버터 공용식 도광판 기반 LED 면조명기구 세트.
  6. 제1항에 있어서, 상기 연결 프레임 부재는 중심부를 매개로 방사상으로 연장되어 상기 복수 개의 LED 면조명기구들을 부착하기 위한 팔부재들을 포함하며, 상기 팔부재들 각각은 LED 면조명기구로 덮이는 크기의 설치작업용 개구가 일부 영역에 마련되어 있는 LED 면조명기구 부착면을 포함하며, 각 팔부재의 배면 쪽 상기 개구의 주변에는 적어도 1개의 고정용 브라켓이 마련되어, 상기 고정용 브라켓은 상기 LED 면조명기구 세트의 설치면에 접할 수 있고 볼트 구멍이 적어도 한 개 형성되어 있는 수평부를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨버터 공용식 도광판 기반 LED 면조명기구 세트.
  7. 제6항에 있어서, 상기 연결 프레임 부재는, 상기 고정용 브라켓의 상기 수평부가 천장 마감재 표면에 직접 접한 상태에서 복수 개의 볼트가 상기 볼트 구멍을 통해 상기 천장 마감재 표면에 체결되는 것에 의해, 상기 천장 마감재 표면에 고정되는 것을 특징으로 하는 컨버터 공용식 도광판 기반 LED 면조명기구 세트.
  8. 제1항에 있어서, 상기 병렬연결 배선부는, 상기 공용 컨버터와 상기 LED 광원부들 각각을 전기적으로 연결시켜주는 복수 라인의 전선을 포함하며, 상기 복수 라인의 전선 각각은 상기 공용 컨버터 쪽에 연결되는 제1 전선과 상기 LED 광원부들 쪽에 연결되는 제2 전선을 포함하며, 상기 제1 전선과 상기 제2 전선은 말단에 콘넥터가 마련되어 필요에 따라 콘넥터 접속방식으로 서로 연결되거나 분리되는 것을 특징으로 하는 컨버터 공용식 도광판 기반 LED 면조명기구 세트.
  9. 제1항에 있어서, 상기 도광판은 한 쪽 표면에 무수히 많은 미세 음각들이 광산란요소로서 형성되어 있는 것이며, 상기 도광판의 가시각(θ)은 115° 이상인 것을 특징으로 하는 컨버터 공용식 도광판 기반 LED 면조명기구 세트.
  10. 제1항에 있어서, 상기 도광판은 제1 사이즈의 다이어몬드 입자와 상기 제1 사이즈보다 작은 제2 사이즈의 다이어몬드 입자로 한 쪽 표면을 순차적으로 또는 동시에 샌드블라스팅 가공하여 랜덤한 크기와 형상을 갖는 무수히 많은 미세 음각들이 광산란요소로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 컨버터 공용식 도광판 기반 LED 면조명기구 세트.
  11. 제10항에 있어서, 상기 복수 개의 LED 면조명기구들 각각의 가시각(θ)은 150°~ 170°인 것을 특징으로 하는 컨버터 공용식 도광판 기반 LED 면조명기구 세트.
  12. 제1항에 있어서, 상기 연결 프레임 부재는 복수 개의 볼트 구멍이 마련되어, 상기 볼트 구멍에 삽입 체결되는 볼트들에 의해 천장 마감재 표면에 그대로 부착될 수 있는 것을 특징으로 하는 컨버터 공용식 도광판 기반 LED 면조명기구 세트.
  13. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 LED 면조명기구 각각은, 측면을 통해 내부로 입사된 광을 산란, 반사시켜 상면을 통해 전방으로 출광되게 해주는 도광판; 상기 도광판의 저면에 덧대어져 그 저면으로 빠져나오는 광을 반사시켜 상기 도광판의 내부로 되돌아가게 하는 광반사시트; 구동전원에 의해 광을 생성하는 복수 개의 LED 소자들과, 상기 복수 개의 LED 소자들이 장착되고 상기 복수 개의 LED 소자들에 대한 구동전원 전달경로를 제공하는 배선판을 구비하며, 상기 복수 개의 LED 소자들이 생성하는 광을 상기 도광판의 측면을 통해 내부로 입사시키는 LED 광원부; 그리고 상기 도광판, 상기 광반사시트, 상기 LED 광원부를 일체로 결합하여 주는 프레임 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 컨버터 공용식 도광판 기반 LED 면조명기구 세트.
  14. 제1항에 있어서, 상기 연결 프레임 부재는, 상기 공용 컨버터를 수납하여 외부에서 보이지 않게 안치하는 수납홈과, 상기 수납홈을 중심으로 방사상으로 연장된 복수 개의 팔부재와, 상기 복수 개의 팔부재 각각에 마련되며 상기 복수 개의 LED 면조명기구들을 착탈 가능하게 잡아주는 복수 개의 착탈형 부착수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 컨버터 공용식 도광판 기반 LED 면조명기구 세트.
  15. 제14항에 있어서, 상기 복수 개의 착탈형 부착수단 각각은, (i) 각 팔부재에 상기 LED 면조명기구가 안치될 수 있도록 마련된 안치부와, 상기 안치부에 장착된 브라켓과, 상기 브라켓에 등간격으로 배치되어 고정된 복수 개의 영구자석을 포함하는 제1 착탈형 부착수단과, (ii) 상기 팔부재에 상기 LED 면조명기구가 안치될 수 있도록 마련된 안치부와, 상기 안치부의 가장자리 둘레의 복수 지점에 마련되며 탄성체로 구성되어 상기 LED 면조명기구가 끼움결합 방식으로 부착될 수 있는 클립형 파지부를 포함하는 제2 착탈형 부착수단 중 어느 한 가지인 것을 특징으로 하는 컨버터 공용식 도광판 기반 LED 면조명기구 세트.
  16. 제1항에 있어서, 상기 연결 프레임 부재에 장착되며, 사용자 조작에 의해 인가되는 디밍제어신호에 따라, 상기 공용 컨버터가 공급하는 직류전원의 전력값을 조절하여 상기 LED 광원부의 밝기를 조절하는 디밍제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컨버터 공용식 도광판 기반 LED 면조명기구 세트.
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