KR101921517B1 - Led 조명 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용도 또는 밝기에 따라 빛을 조사하는 각도를 조절할 수 있도록 하여 LED의 기능적, 미적 기능을 향상시키는 LED 조명 장치에 관한 것으로서, 유연성을 가지는 장방형의 형상으로 이루어지며 일단부가 상기 지주대의 일측에 연결되는 조명프레임; 상기 조명프레임의 저면에 길이방향으로 마련되는 조명어레이; 상기 조명프레임보다 상대적으로 높게 위치하도록 상기 지주대의 타측에 마련되는 스텝모터; 상기 조명프레임의 타단부와 상기 스텝모터의 회전축 사이에 연결되어 상기 스텝모터의 회전 각도에 따라 길이가 가변되는 와이어; 및 상기 스텝모터의 회전 각도를 제어하여 상기 와이어의 길이를 조절하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 기술적 요지로 한다.

Description

LED 조명 장치{LED Lighting Device}

본 발명은 LED 조명 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용도 또는 주변 환경에 따라 빛을 조사하는 각도를 조절할 수 있도록 하여 LED의 기능적, 미적 기능을 향상시키는 LED 조명 장치에 관한 것이다.

일반적으로 가로등은 가로교통의 안전과 보안을 위하여 가로를 따라서 설치한 조명시설로서, 고속도로, 시가지의 주요도로, 상업지구 도로, 주택지구 도로 등 설치 장소에 따라 그에 알맞은 종류가 사용된다. 종래의 가로등은 주로 전구를 광원으로 이용하였는데, 수명이 짧아 주기적인 교체가 필요하고 전력 소모가 많아 유지 보수의 어려운 문제점이 있었다. 하지만, 현재에는 전력소모가 적고 광효율이 높으며 반영구적으로 사용이 가능한 LED를 이용한 가로등이 대체하는 추세이다.

초기의 가로등은 단순히 어둠을 밝히는 기능적인 측면을 중점적으로 고려하여 설치되었다. 반면, 최근에는 가로등의 기능적 요소와 더불어 디자인적인 요소까지 고려하기 시작하여 도시미관을 개선하고, 나아가 지역의 브랜드 역할을 하며 지역특산물을 상징화하기도 한다. 또한, 디자인적 요소가 고려된 가로등은 다양한 분야에서 활용되고 있으며 최근 새로운 조명용 램프로 LED를 접목시키는 추세이다.

이처럼 가로등은 도로나 지면을 주,야간에 이용자의 시각 환경을 개선하여 쾌적하게 도로를 이용할 수 있도록 하는 것이다. 이를 위해서는 가로등의 발광효율과 배광형태 등의 성능적인 측면이 뒷받침되어야 한다. 현재 출시되고 있는 LED 가로등의 경우 광원 램프의 직진성으로 인해 빛이 도로면을 바로 비추어 빛의 손실이 적어 효율이 높은 장점에 비해, 지나친 눈부심, 낮은 광속, 좁은 배광 등의 문제점이 있다. 또한, 조명부와 고정부재의 결합부는 연결부품에 의해 고정되어 있기 때문에 빛의 각도 조절제어가 힘든 구조적 문제점이 있다.

KR 1020130150270 B1 KR 1020150092659 B1

앞선 배경기술에서 도출된 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 용도 또는 주변 환경에 따라 빛을 조사하는 각도를 조절할 수 있도록 하여 LED의 기능적, 미적 기능을 향상시키기 위한 LED 조명 장치를 제공하는 것이다.

한편, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적은, 본 발명의 실시예에 따라, 지면에 수직하는 지주대에 설치되는 LED 조명 장치에 있어서, 유연성을 가지는 장방형의 형상으로 이루어지며 일단부가 상기 지주대의 일측에 연결되는 조명프레임; 상기 조명프레임의 저면에 길이방향으로 마련되는 조명어레이; 상기 조명프레임보다 상대적으로 높게 위치하도록 상기 지주대의 타측에 마련되는 스텝모터; 상기 조명프레임의 타단부와 상기 스텝모터의 회전축 사이에 연결되어 상기 스텝모터의 회전 각도에 따라 길이가 가변되는 와이어; 및 상기 스텝모터의 회전 각도를 제어하여 상기 와이어의 길이를 조절하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명 장치에 의해 달성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 조명프레임은 스테인리스 또는 연성이 있는 금속의 재질로 이루어져 중력이 작용하는 공간에서 연직 방향으로 처짐 현상이 발생하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 조명프레임의 일단부와 상기 지주대의 일측이 일정 간격 이격되도록 연결하는 보조와이어;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 지주대의 일측 내부에 마련되어 상기 보조와이어의 길이를 가변시키는 보조스텝모터;를 더 포함하는 한다.

바람직하게는, 상기 조명어레이는 독립된 모듈 형태의 조명유닛이 길이방향으로 일정 간격을 두고 복수개 배치되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 조명유닛은 복수개의 LED 소자가 점 행렬(dot matrix)로 배치되어 각각의 LED 소자가 선택적으로 발광하는 것을 특징으로 한다.

상기한 실시예에 따른 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

첫째, 기존 전구 램프를 대체한 LED의 사용으로 전력소모가 적고 광효율이 높으며, 소자 사이즈가 작기 때문에 더욱 입체적이면서 유연성을 가지는 디자인이 비교적 자유로울 수 있다.

둘째, 회전 각도를 조절할 수 있어서 가로등으로 사용시 장소와 밝기에 따라 배광 면적을 조절할 수 있다.

셋째, 양측 조명프레임의 상하 휨 반경이 가변됨에 따라 디자인이 조금씩 변경될 수 있기 때문에 연속적으로 배치된 다수의 가로등이 주는 미적 기능 구현도 가능하다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 LED 조명장치를 도시하는 사시도이고,
도2는 도1의 정면도이고,
도3a 내지 도3b는 본 발명의 실시예에 따른 조명장치의 각도 구동 제어를 설명하기 위한 작동 상태도이고,
도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 조명장치를 도시하는 사시도이고,
도5는 도4의 정면도이고,
도6a 내지 도6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명장치의 각도 구동 제어를 설명하기 위한 작동 상태도이고,
도7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 조명장치를 도시하는 사시도이고,
도8은 도7의 정면도이고,
도9a 내지 도9b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명장치의 각도 구동 제어를 설명하기 위한 작동 상태도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 한편, 해당 기술분야의 통상적인 지식을 가진자로부터 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 실시예에 따른 LED 조명 장치는 지면에 수직하는 지주대에 설치되는 것으로, 도1 내지 도2에 도시된 바와 같이, 조명프레임(100), 조명어레이(300), 스텝모터(500), 와이어(700), 및 컨트롤러(900)를 포함한다.

먼저, 조명프레임(100)은 유연성을 가지는 장방형의 형상으로 이루어지며 일단부가 상기 지주대의 일측에 연결된다.

여기서, 도1 및 도2에 예시된 바에 따르면, 조명프레임(100)은 스테인리스 또는 연성이 있는 금속의 재질로 이루어진 것이며, 이러한 조명프레임(100)은 중력이 작용하는 공간에서 연직 방향으로 처짐 현상이 발생하게 된다. 특히, 스테인리스는 내구성 및 내열성이 뛰어나고 저온 강도를 가지며 쉽게 녹이 슬지 않아 본 실시예에 적합하게 사용될 수 있다.

다른 실시예로서, 도4 및 도5에 예시된 바에 따르면, 조명프레임(100)의 일단부와 상기 지주대의 일측이 일정 간격 이격되도록 연결하는 보조와이어(200)를 더 포함할 수 있다. 이와 같이 보조와이어에 의해 연결된 조명프레임은 휨 현상이 없는 곧은 상태를 유지하는 재질로 이루어진다. 따라서, 상술한 처짐 현상이 발생하는 조명프레임과는 차이를 보이며 휨 현상이 배제된 곧은 상태를 유지하면서 조명 각도가 가변될 수 있도록 한다.

또 다른 실시예로서, 도7 및 도8에 예시된 바에 따르면, 상기 지주대의 일측 내부에 마련되어 상기 보조와이어(200)의 길이를 가변시키는 보조스텝모터(600)를 더 포함할 수 있다.

상기 보조와이어(200)의 길이를 가변하여 상기 조명프레임과 상기 지주대 사이의 연결거리를 조절할 수 있다. 이후, 상기 연결거리의 변화는 상기 조명프레임의 휨 반경 현상의 유무에 영향을 줄 수 있다.

예를 들어, 상기 컨트롤러에 의해 상기 보조스텝모터(600)가 제어되어 일정 각도만큼 회전하면서 상기 보조와이어(200)가 일방향으로 감기거나 혹은 그 역방향으로 풀리게 된다.

상기 보조와이어(600)가 일방향으로 감기는 경우, 상기 보조와이어(200)와 연결된 상기 조명프레임(100)의 일단부가 상기 지주대의 일측에 밀착하여 결합하게 된다. 이 상태에서, 상기 스텝모터(500)의 회전각도에 의해 상기 와이어(700)가 가변하면 상기 조명프레임은 도3의 실시예와 같이 휨 현상이 발생하게 된다.

그리고 상기 보조와이어(600)가 역방향으로 풀리는 경우, 상기 보조와이어와 연결된 상기 조명프레임의 일단부는 상기 지주대의 일측과 일정간격 이격하게 되므로, 상기 조명프레임은 도6의 실시예와 같이 휨 현상이 배제된 곧은 형태를 유지하면서 각도를 가변하게 된다.

다음으로, 조명어레이(300)는 상기 조명프레임의 저면에 길이 방향으로 마련된다.

이때, 상기 조명어레이(300)는 독립된 모듈 형태의 조명유닛(300a,300b,300c,300d)이 길이방향으로 일정 간격을 두고 복수개 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 구성의 조명어레이(300)는 처짐 현상이 발생하는 조명프레임(100)에 적합하다.

그리고 상기 조명유닛(300a,300b,300c,300d)은 복수개의 LED 소자가 점 행렬(dot matrix)로 배치되어 각각 LED 소자가 선택적으로 발광 될 수 있다. 즉, 상기 조명 유닛은 RGB(Red-Green-Blue)의 색 표시방식을 이용한 LED를 사용함으로써 더욱 다양한 색상 및 밝기 연출로 여러 용도의 조명 기능을 수행할 뿐만 아니라, 주변환경과 조화되는 색채를 다양하게 표현할 수 있다.

또한, LED를 광원램프로 사용함으로써, 전력소모가 적고 광효율이 높으며, 소자 사이즈가 작기 때문에 더욱 입체적이면서 유연성을 가지는 디자인을 구현할 수 있다.

다음으로, 스텝모터(500)는 상기 조명프레임보다 상대적으로 높게 위치하도록 상기 지주대의 타측에 마련된다. 이러한 스텝모터의 회전축과 상기 조명프레임 사이에는 후술할 와이어가 연결됨으로써 상기 스텝모터의 감김 및 풀림에 따라 상기 조명프레임의 조명각도가 제어될 수 있도록 한다.

여기서, 상기 스텝모터(500)는 특정한 각도 또는 단계(step)로 회전하는 모터로서 신호수에 의한 각도만 회전한다. 즉, 후술할 컨트롤러의 제어신호에 따라 회전각도가 제어되는 것이다. 그리고, 상기한 스텝모터의 내부는 로터의 원주에 일정한 간격으로 강한 영구자석이 축방향으로 마치 이(teeth)처럼 배열되어 원을 이루고 있고, 영구자석은 자신의 폭의 절반에 해당하는 간극을 두고 N극과 S극이 교대로 배치되어 원을 이루고 있다. 이러한 각 자극쌍의 N극과 S극은 서로 마주보도록 설계되어 극성이 제어될 수 있으며, 스테이터에 통합된 이(teeth)는 자극 휠(pole wheel)의 기능을 하도록 분포되어 있다.

다음으로, 상기 와이어(700)는 상기 스텝모터(500)의 회전축과 상기 조명프레임(100)의 타단부와 연결되어 상기 스텝모터의 회전각도에 따라 길이가 가변된다.

여기서, 상기 와이어(700)는 조명프레임을 안전하게 지지하기 위한 금속선으로 이루어지는 것이 바람직하며, 특히 강철 철사를 여러 겹 합쳐 꼬아 만든 구조를 기본으로 하여 강도와 유연성을 증대시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 와이어는 빛을 투과, 산란, 또는 반사할 수 있는 합성수지재로 이루어져 주변의 빛에 의한 다양한 미적 효과를 불러올 수 있다.

다음으로, 상기 컨트롤러(900)는 상기 스텝모터(500)의 회전 각도를 제어하여 상기 와이어(700)의 길이가 조절될 수 있도록 한다.

이러한 컨트롤러(900)는 외부신호를 입력받아 기지정된 알고리즘에 따라 스텝모터에 제어신호를 전송하는 방식을 채택할 수 있다. 상기 전송 방식으로서, 사용자가 필요 사용시 오프라인상에서 직접 컨트롤러를 수동으로 제어하는 작동 방식, 또는 유무선 통신망을 설치하여 원격제어하는 작동방식 등을 활용할 수 있다. 즉, 원격제어 방식은 스마트기기의 운영체제와의 뛰어난 호환성을 활용해 블루투스나 NFC 등과 같은 근거리 통신을 이용하여 스텝모터와 그 외 주변장치를 손쉽게 제어하는 조명 장치를 제공할 수 있다. 특히, NFC의 무선태그 통신기술은 통신거리가 10m 이내로 짧기 때문에 상대적으로 보안이 우수하고 가격이 저렴해 본 실시예에 적합할 수 있다. 기존의 근거리 통신 기술과 비슷하지만 블루투스처럼 기기 간의 설정이 따로 필요하지 않아 데이터를 주고 받기에 더욱 용이할 수 있다.

이하, 상술한 설명을 바탕으로 도3a,b와 도6a,b 및 도9a,b를 참조하여 본 발명의 LED 조명장치의 구동 제어에 따른 작동 상태를 설명하기로 한다.

도3a 및 도3b에 예시된 바에 따르면, 상기 컨트롤러에 의해 상기 스텝모터(500)가 제어되어 일정 각도만큼 회전하면서 상기 와이어(700)가 일방향으로 감기거나 혹은 그 역방향으로 풀리게 된다.

상기 와이어가 일방향으로 감기는 경우, 도3a와 같이 상기 조명프레임의 일단부가 지주대 상위 방향으로 휘어져서 빛의 확산을 유도하고 빛의 면적을 넓힐 수 있게 된다. 반대로 상기 와이어가 역방향으로 풀리는 경우, 도3b와 같이 상기 조명프레임의 일단부가 연직 방향으로 처지게 되어 각도가 좁아지고 그에 따른 면적에 빛의 집중도를 높일 수 있게 된다.

이와 같이, 휘어진 상기 조명프레임은 조명장치의 곡선미를 더해주어 기존의 다소 딱딱한 형상의 가로등 외관에서 탈피할 수 있으며, 미려한 디자인적인 요소가 배가되어 도심의 행사나 축제에 따라 유연하게 활용될 수 있다.

도6a 및 도6b에 예시된 바에 따르면, 상기 도3a 및 도3b와 다른 실시예로서, 조명프레임(100)의 상기 지주대의 일측이 일정간격 이격되도록 연결하는 보조와이어(200)를 더 포함한다. 따라서, 상기 컨트롤러에 의해 상기 스텝모터(500)가 제어되어 일정 각도만큼 회전하면서 상기 와이어(700)가 일방향으로 감기는 경우, 도6a와 같이 휨 현상이 배제된 곧은 상태를 유지하면서 조명 각도가 조절된다. 이에, 상기 조명프레임의 일단부가 지주대 상위 방향으로 곧은 상태로 뻗어 빛의 확산을 유도하게 된다. 반대로 상기 와이어가 역방향으로 풀리는 경우, 도6b와 같이 상기 조명프레임의 일단부가 하위 방향으로 곧게 뻗어 빛의 각도를 좁혀서 빛의 집중도를 높일 수 있게 도와준다.

도9a 및 도9b에 예시된 바에 따르면, 상기한 도3의 실시예와 상기한 도6의 실시예가 동시에 구현될 수 있는 실시예로서, 상기 보조스텝모터(600)가 상기 지주대의 일측 내부에 마련되어 상기 보조와이어(200)의 길이가 가변될 수 있도록 한다. 즉, 상기 보조스텝모터(600)에 의해 상기 보조와이어(200)가 감기게 되면 상기 조명프레임(100)의 일단부가 상기 지주대의 일측에 밀착되고, 상기 보조와이어가 풀리게 되면 상기 조명프레임의 일단부가 상기 지주대로부터 이격되는 것이다. 따라서, 도9a 및 도9b에 예시된 바와 같이, 단순히 조명프레임의 양단부의 각도를 가변시켜 확산광과 집중광을 제어하는 것이 아닌, 상기 조명프레임과 상기 지주대 사이의 개재되는 결합장치 혹은 결합형태에 따라서 상기 조명프레임의 휨 현상과 각도를 다양하게 가변하여 다양한 형상의 조명 효과를 불러올 수 있고, 부분적으로 조명을 다양하게 활용할 수 있게 되는 것이다.

지금까지 설명한 본 발명의 실시예에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

첫째, 기존 전구 램프를 대체한 LED의 사용으로 전력소모가 적고 광효율이 높으며, 소자 사이즈가 작기 때문에 더욱 입체적이면서 유연성을 가지는 디자인이 비교적 자유로울 수 있다.

둘째, 회전 각도를 조절할 수 있어서 가로등으로 사용시 장소와 밝기에 따라 배광 면적을 조절할 수 있다.

셋째, 양측 조명프레임의 상하 휨 반경이 가변됨에 따라 디자인이 조금씩 변경될 수 있기 때문에 연속적으로 배치된 다수의 가로등이 주는 미적 기능 구현도 가능하다.

전술한 내용은 후술할 발명의 청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 상술하였다. 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 조명프레임
200: 보조와이어
300: 조명어레이
300a,300b,300c,300d: 조명유닛
500: 스텝모터
600: 보조스텝모터
700: 와이어
900: 컨트롤러

Claims (6)

1. 지면에 수직하는 지주대에 설치되는 LED 조명 장치에 있어서,
   유연성을 가지는 장방형의 형상으로 이루어지며 일단부가 상기 지주대의 일측에 연결되는 조명프레임;
   상기 조명프레임의 저면에 길이방향으로 마련되는 조명어레이;
   상기 조명프레임보다 상대적으로 높게 위치하도록 상기 지주대의 타측에 마련되는 스텝모터;
   상기 조명프레임의 타단부와 상기 스텝모터의 회전축 사이에 연결되어 상기 스텝모터의 회전 각도에 따라 길이가 가변되는 와이어;
   상기 스텝모터의 회전 각도를 제어하여 상기 와이어의 길이를 조절하는 컨트롤러;
   상기 조명프레임의 일단부와 상기 지주대의 일측이 일정 간격 이격되도록 연결하는 보조와이어; 및
   상기 지주대의 일측 내부에 마련되어 상기 보조와이어의 길이를 가변시키는 보조스텝모터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 조명프레임은 스테인리스 또는 연성이 있는 금속의 재질로 이루어져 중력이 작용하는 공간에서 연직 방향으로 처짐 현상이 발생하는 것을 특징으로 하는 LED 조명 장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 조명어레이는 독립된 모듈 형태의 조명유닛이 길이방향으로 일정 간격을 두고 복수개 배치되는 것을 특징으로 하는 LED 조명 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 조명유닛은 복수개의 LED 소자가 점 행렬(dot matrix)로 배치되어 각각의 LED 소자가 선택적으로 발광하는 것을 특징으로 하는 LED 조명 장치.

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