KR102035897B1 - 조명장치 - Google Patents

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KR102035897B1
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한국광기술원
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Abstract

본 발명은 조명의 배광패턴을 횡단보도 방향으로 형성하여 보행자의 식별이 용이하고, 운전자의 눈부심을 최소화할 수 있는 조명장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해, 본 발명은 조명장치로서, 복수의 LED 칩이 일렬로 배치된 광원이 렌즈의 제2 기준선에서 일측으로 편심(偏心)되어 설치되고, 상기 광원이 임의의 어레이 패턴으로 배열된 광원부; 상기 광원이 배열된 패턴에 대응하여 설치되고, 상기 광원에서 출력되는 빛이 임의의 배광 패턴을 형성하도록 렌즈를 구비한 렌즈 어레이부; 및 상기 광원부의 저면과 밀착되어 상기 광원부에서 발생되는 열을 흡수하여 방출하는 방열부를 포함하고, 상기 조명장치는 빛이 조명장치의 수직방향 및 조명장치의 전측방향으로 확산되는 배광각을 형성하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명은 조명의 배광패턴을 횡단보도 방향으로 형성하여 보행자의 식별이 용이하고, 운전자의 눈부심을 최소화할 수 있고, 횡단보도의 가장자리에서 중앙을 향해 빛이 분포되도록 하여 광원의 위치가 축 비대칭으로 위치할 수 있으며, 수직방향으로의 조도를 균일하게 제공할 수 있는 장점이 있다.

Description

조명장치{LIGHTING DEVICE}
본 발명은 조명장치에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 조명의 배광패턴을 횡단보도 방향으로 형성하여 보행자의 식별이 용이하고, 운전자의 눈부심을 최소화할 수 있는 조명장치에 관한 것이다.
횡단보도 조명등은 횡단보도를 조명하여 운전자의 눈부심을 최소화하고, 보행자를 식별하기에 유리하도록 하여 보행자가 안전하게 횡단보도를 안전하게 건널 수 있게 한다.
이러한 횡단보도 조명등은 신호기 부착형과 신호기 철주형으로 구분되며, 신호기 부착형은 신호등 하단부에 조명등이 설치되는 형태이며, 신호기 철주형은 가로등기둥에 조명등이 설치되는 타입이다.
횡단보도 조명등에 관한 종래기술은, 한국 특허등록공보 등록번호 제10-0900815호에서 다수개의 조명등을 각기 다른 지향각을 이루는 가로등을 기술하고 있으며, 한국 등록실용신안공보 등록번호 제20-0367375호에서는 횡단보도를 조명하는 다수의 조명등과, 횡봉의 하측에 설치된 복수개의 램프가 내장된 보조횡봉을 구비한 기술을 개시하고 있다.
또한, 신호기 철주형 타입은 등주, 보행자 신호등, LED조명부, 타이머 및 제어부를 포함하여, 보행 허가 주기에 따른 LED 조면부의 색상을 변경하는 기술을 개시하고 있다.
또한, 기둥에 고정되어 횡단보도의 설정된 영역을 배광할 수 있는 백플레이트와, 상기 백플레이트의 전면에 각각 각도조절 가능하도록 서로 인접하게 설치되는 복수의 램프설치패널을 포함하여 조사된 빛이 분산되지 않으며, 각각의 광원이 정해진 영역을 비추도록 하는 LED램프가 적용된 횡단보도용 조명등과, LED 램프들이 설치되는 부분인 각각의 설정각도로 섹션되어진 조명지지판을 기술 등이 공지되어 있다.
도 1은 횡단보도 조명등의 설치 규정을 나타낸 것으로서, 도 1에서 도시한 바와 같이, 신호기 부착형은 횡단보도(5) 꼭지점 인근에 지주(1)가 위치하며, 상기 지주(1)에서 높이 5미터에 횡주(2)가 체결되며, 상기 횡주(2)에 설정된 길이별로 2개의 횡단보도 조명등(10)을 신호등 하단부에 부착되어 폭이 6m인 횡단보도(5)를 조명하게 된다.
그러나 종래의 횡단보도 조명등에 관한 종래기술은 지주(1)가 횡단보도 가장자리 중심부에 위치할 경우를 가상한 결과가 대부분이며, 한국산업표준 KS C 7717 LED 횡단보도 조명등에 관한 규정을 충족하지 못하는 문제점이 있다.
문헌 1. 한국 특허등록공보 등록번호 제10-0900815호 문헌 2. 한국 등록실용신안공보 등록번호 제20-0367375호
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 조명의 배광패턴을 횡단보도 방향으로 형성하여 보행자의 식별이 용이하고, 운전자의 눈부심을 최소화할 수 있는 조명장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 조명장치로서, 복수의 LED 칩이 일렬로 배치된 광원이 렌즈의 제2 기준선에서 일측으로 편심(偏心)되어 설치되고, 상기 광원이 임의의 어레이 패턴으로 배열된 광원부; 상기 광원이 배열된 패턴에 대응하여 설치되고, 상기 광원에서 출력되는 빛이 임의의 배광 패턴을 형성하도록 렌즈를 구비한 렌즈 어레이부; 및 상기 광원부의 저면과 밀착되어 상기 광원부에서 발생되는 열을 흡수하여 방출하는 방열부를 포함하고, 상기 조명장치는 빛이 조명장치의 수직방향 및 조명장치의 전측방향으로 확산되는 배광각을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 조명장치는 빛이 조명장치의 수직방향으로 출력되고, 상기 조명장치의 후측방향으로 확산되는 빛은 컷오프되는 배광각을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 조명장치는 렌즈 어레이부와 방열부 사이를 밀폐하는 실링부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 광원은 이웃한 광원과 평행하게 배치되거나 또는 지그재그형으로 배치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 광원은 제1 LED 칩과 제2 LED 칩을 포함하고, 상기 제1 및 제2 LED 칩은 서로 다른 광량을 출력하거나 또는 소비 전력이 차별되도록 하여 조광면의 균제도를 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제1 및 제2 LED 칩은 CSP(Chip Scale Package)인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 렌즈는 길이방향 곡률은 제1 기준선을 기준으로 대칭이고, 폭방향 곡률은 제2 기준선을 기준으로 비대칭으로 이루어진 입사면과, 외부 곡면이 반구형 타원형상으로 이루어진 출사면을 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 입사면은 제2 기준선을 기준으로 제1 입사면의 곡률이 제2 입사면의 곡률보다 크게 이루어지고, 상기 제1 및 제2 입사면으로 입사된 빛은 상기 제2 기준선을 기준으로 상기 제1 입사면의 출력측 방향으로 진행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 조명장치는 횡단보도 안내등, 투광등, 보안등, 벽면 투사등, 간판 표시등 중 적어도 하나에 설치한 것을 특징으로 한다.
본 발명은 조명의 배광패턴을 횡단보도 방향으로 형성하여 보행자의 식별이 용이하고, 운전자의 눈부심을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 횡단보도의 가장자리에서 중앙을 향해 빛이 분포되도록 하여 광원의 위치가 축 비대칭으로 위치할 수 있으며, 수직방향으로의 조도를 균일하게 제공할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 일정방향으로 균일한 조도를 제공함으로써, 투광등, 보안등, 벽면 투사등, 간판 등 다양한 조명장치에 사용할 수 있는 장점이 있다.
도 1 은 횡단보도 조명등의 설치 규정을 개략적으로 나타낸 예시도.
도 2 는 본 발명에 따른 조명장치를 나타낸 사시도.
도 3 은 도 2에 따른 조명장치의 구성을 나타낸 분해 사시도.
도 4 는 도 2에 따른 조명장치의 렌즈를 나타낸 사시도.
도 5 는 도 4에 따른 렌즈의 단면을 나타낸 단면도.
도 6 은 도 2에 따른 조명장치의 구조를 나타낸 A-A 단면도.
도 7 은 도 2에 따른 조명장치의 구조를 나타낸 B-B 단면도.
도 8 은 도 2에 따른 조명장치의 배광을 나타낸 그래프.
도 9 는 도 2에 따른 조명장치의 배광 데이터를 이용한 조명 시뮬레이션 결과를 나타낸 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 조명장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 조명장치를 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2에 따른 조명장치의 구성을 나타낸 분해 사시도이며, 도 4는 도 2에 따른 조명장치의 렌즈를 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 4에 따른 렌즈의 단면을 나타낸 단면도이며, 도 6은 도 2에 따른 조명장치의 구조를 나타낸 A-A 단면도이고, 도 7은 도 2에 따른 조명장치의 구조를 나타낸 B-B 단면도이다.
도 2 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 조명장치는 광원부(110)와, 렌즈 어레이부(120)와, 방열부(130)와, 실링부(140)와, 체결부(150)를 포함하여 구성된다.
상기 광원부(110)는 빛을 발광하는 구성으로서, 복수의 LED 칩이 일렬로 배치된 광원(112)이 렌즈(121)의 제2 기준선(R2)에서 일측으로 편심(偏心)되어 설치되고, 상기 광원(112)이 임의의 어레이 패턴으로 배열되며, 상면에 임의의 회로가 형성된 기판(111)과 광원(112)을 포함하여 구성된다.
상기 광원(112)은 렌즈(121)의 제2 기준선(R2)에서 일측으로 편심되어 설치됨으로써, 광원(112)에서 발광된 빛이 렌즈 어레이부(120)를 투과하여 상기 제2 기준선(R2)을 기준으로 일측 방향(예를 들면, 렌즈 어레이부(120)의 전측 방향)으로 집중되는 배광 패턴이 형성될 수 있게 한다.
또한, 상기 광원(112)은 한 쌍의 제1 LED 칩(112a)과 제2 LED 칩(112b)을 포함하고, 상기 제1 및 제2 LED 칩(112a, 112b)은 일정 간격으로 일렬 배치된 어레이 구조로 설치되며, 상기 어레이 구조로 배열된 광원(112)은 이웃한 광원(112')들과 평행하게 배치되거나 또는 지그재그 패턴으로 배치될 수 있다.
상기 광원(112)을 지즈재그 패턴으로 배치하여, 광원부(110)의 상부에 설치되는 렌즈 어레이부(120)의 렌즈(121) 위치를 효율적으로 배치할 수 있다.
또한, 상기 광원(112)은 제1 및 제2 LED 칩(112a, 112b)이 서로 다른 광량을 출력하는 LED 칩을 설치하거나 또는 제1 및 제2 LED 칩(112a, 112b)이 각각 사용하는 소비 전력이 차별되도록 구성하여 차별된 광량을 통한 빛이 도달하는 조광면의 균제도가 조절될 수 있도록 하며, 상기 제1 및 제2 LED 칩(112a, 112b)은 바람직하게 CSP(Chip Scale Package)로 이루어지고, 더욱 바람직하게는 광량이 증가될 수 있도록 상기 제1 및 제2 LED 칩(112a, 112b)은 5면 발광 LED 칩으로 이루어진다.
즉 원거리에 빛을 조사하는 LED 칩의 광량은 증가시키고, 근거리에 빛을 조사하는 LED 칩의 광량은 상대적으로 감소시켜 수직방향의 전체적인 조도가 균일하게 유지될 수 있도록 한다.
상기 렌즈 어레이부(120)는 광원부(110)의 상부에 설치되며, 기판(111)에 설치된 광원(112)의 배열 패턴에 대응하여 위치하고 상기 광원(112)에서 출력되는 빛이 임의의 배광 패턴을 형성하도록 렌즈(121)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 렌즈 어레이부(120)는 실리콘, 에폭시, 폴리카보네이트 및 PMMA 수지 중 적어도 하나를 이용하여 구성된다.
상기 렌즈(121)는 길이방향(좌/우방향) 곡률이 제1 기준선(R1)을 기준으로 대칭이고, 폭방향(전/후방향) 곡률이 제2 기준선(R2)을 기준으로 비대칭으로 이루어진 입사면(121a)과, 상기 렌즈(121)의 외부 곡면이 반구형 타원형상으로 이루어진 출사면(121b)을 포함하여 구성된다.
즉 상기 렌즈(121)는 전체적인 외부 형상은 반구의 타원 형상으로 이루어지고, 내측의 입사면(121a)은 조개 형상의 아치를 이루는 구조로 이루어진다.
또한, 상기 입사면(121a)의 전/후방향 곡률은 제2 기준선(R2)을 기준으로 제1 입사면(121a')의 곡률(렌즈의 전측방향 곡률)이 제2 입사면(121a")의 곡률(렌즈의 후측방향 곡률)보다 크게 이루어지고, 상기 제1 및 제2 입사면(121a', 121a")으로 입사된 빛은 상기 제2 기준선(R2)을 기준으로 렌즈의 전측방향으로 진행되도록 구성된다.
이러한 입사면(121a)과 출사면(121b) 구조를 갖는 렌즈(121)는 광원(112)에서 출력된 빛이 렌즈(121)의 길이방향 양측 즉, 제1 기준선(R1)을 기준으로 대칭으로 구성된 입사면(121a)과 출사면(121b)을 통과하여 렌즈(121)의 길이방향 양측으로 조사되는 배광각을 형성함으로써, 렌즈(121)의 좌/우 방향으로 확산되는 배광 패턴을 형성한다.
또한, 상기 입사면(121a)과 출사면(121b) 구조를 갖는 렌즈(121)는 제2 기준선(R2)을 기준으로 큰 곡률 값을 갖는 제1 입사면(121a')과 상기 제1 입사면(121a')의 곡률보다 상대적으로 작은 곡률 값을 갖는 제2 입사면(121a")을 구비하고, 광원(112)에서 출력된 빛이 렌즈(121)의 제1 입사면(121a')과 제2 입사면(121a")으로 입사되면, 렌즈(121)의 수직방향과 상기 수직방향의 일측으로 확산되어 증가하는 배광각, 예를 들면, 상기 제2 기준선(R2)을 기준으로 제1 입사면(121a')과, 상기 제1 입사면(121a')의 수직방향으로 굴절되는 배광각이 형성되도록 하여 렌즈(121)의 전측방향으로 출력되는 광량이 증가되도록 한다.
즉, 상기 렌즈(121)는 예를 들면, 도 7의 도면상에서 제2 기준선(R2)의 좌측 및 제1 입사면(121'a)의 상방향으로 출력되는 배광각의 빛을 굴절시켜 조명장치의 전측방향(도 7의 도면상 좌측방향)과 조명장치의 아래방향(도 7의 도면상 수직 상방향)으로 확산하는 배광 패턴이 형성되도록 한다.
또한, 상기 렌즈(121)는 렌즈(121)의 수직방향 타측, 예를 들면, 도 7의 도면상에서 제2 기준선(R2)의 우측에 위치한 제2 입사면(121a")의 우측방향으로 발산되는 배광각은 상기 제2 입사면(121a")에서 전반사를 통해 제1 입사면(121a')방향으로 굴절되어 상기 제2 입사면(121a") 방향으로 출력되는 빛은 컷오프되도록 하여빛이 조명장치의 후측방향(도 7의 도면상 우측방향)으로 확산되는 것을 차단하고, 조명장치의 아래방향(도 7의 도면상 수직 상방향)한다.
이러한, 렌즈(121)의 구성을 통해, 도 8 및 도 9와 같이, 횡단보도의 가장자리에 설치된 조명장치(100)에서 횡단보도의 중앙인 조명장치(100)의 전측 및 아래방향으로 확산되는 빛의 광량을 증가시키는 배광 패턴을 이룰수 있게 된다.
상기 방열부(130)는 광원부(110)에서 발생되는 열을 흡수하여 대기중으로 방출시킴으로써, 열 발생으로 인한 광원부(110)의 열화를 방지하고, 상기 방열부(130)의 일측에는 복수의 방열핀(131)이 일정 간격으로 설치된다.
또한, 상기 방열부(130)는 광원부(110)와 방열부(130) 사이에 설치되어 상기 광원부(110)의 저면과 균일한 압착이 이루어질 수 있게 밀착 구조를 형성함으로써, 상기 광원부(110)에서 발생된 열이 방열부(130)에 효과적으로 전도되도록 하여 열 전달 효율이 개선될 수 있도록 방열패드(미도시)가 추가 설치될 수도 있다.
상기 실링부(140)는 렌즈 어레이부(120)와 방열부(130) 사이를 밀폐하여 외부의 습기, 이물질 등이 광원부(110)로 침투하는 것을 방지하는 구성으로서, 고무, 합성수지, 실리콘 등으로 이루어진다.
따라서 횡단보도의 가장자리에서 중앙을 향해 빛이 분포되도록 하여 광원의 위치를 축 비대칭으로 위치시킬 수 있고, 수직방향으로의 조도를 균일하게 제공할 수 있으며, 조명의 배광패턴을 횡단보도 방향으로 형성하여 보행자의 식별이 용이하고, 운전자의 눈부심을 최소화할 수 있고, 투광등, 보안등, 벽면 투사등, 간판 등과 같이, 일정방향으로 균일한 조도의 제공이 요구되는 다양한 조명장치에 사용할 수 있게 된다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있으며, 상술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 해석은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
100 : 조명장치
110 : 광원부
111 : 기판
112, 112' : 광원
112a : 제1 LED 칩
112b : 제2 LED 칩
120 : 렌즈 어레이부
120a : 렌즈 어레이부 체결공
121 : 렌즈
121a : 입사면
121b : 출사면
130 : 방열부
131 : 방열핀
132 : 방열부 체결공
140 : 실링부
141a : 실링부 체결공
150 : 체결부

Claims (9)

  1. 조명장치로서,
    복수의 LED 칩이 일렬로 배치된 광원(112)이 제2 기준선(R2)을 기준으로 제1 입사면(121a')과 제2 입사면(121a")으로 이루어진 렌즈(121)의 전측 방향으로 집중되는 배광 패턴이 형성되도록 상기 제1 입사면(121a')측으로 편심(偏心)되어 설치되고, 상기 광원(112)이 임의의 어레이 패턴으로 배열된 광원부(110);
    상기 광원(112)이 배열된 패턴에 대응하여 설치되고, 상기 제2 기준선(R2)을 기준으로 제1 입사면(121a')의 곡률이 제2 입사면(121a")의 곡률보다 큰 입사면(121a)을 갖는 렌즈(121)를 구비하여 상기 광원(112)에서 입력되는 빛이 상기 렌즈(121)의 전측 방향으로 집중되는 배광 패턴을 형성하도록 이루어진 렌즈 어레이부(120); 및
    상기 광원부(110)의 저면과 밀착되어 상기 광원부(110)에서 발생되는 열을 흡수하여 방출하는 방열부(130)를 포함하고,
    상기 렌즈(121)의 길이방향 곡률은 제1 기준선(R1)을 기준으로 대칭이며, 폭방향 곡률은 제2 기준선(R2)을 기준으로 제1 입사면(121a')과 제2 입사면(121a")이 비대칭으로 구성된 입사면(121a)과, 외부 곡면이 반구형 타원형상으로 이루어진 출사면(121b)을 구비하고,
    상기 제1 및 제2 입사면(121a', 121a")으로 입사된 빛은 상기 제2 기준선(R2)을 기준으로 상기 제1 입사면(121a')과 상기 제1 입사면(121a')의 수직방향으로 굴절되도록 출력하여 상기 렌즈(121)의 수직 방향 및 전측 방향으로 확산하는 배광각이 형성되도록 하며,
    상기 제2 기준선(R2)의 우측에 위치한 제2 입사면(121a")의 우측방향으로 발산되는 배광각은 상기 제2 입사면(121a")에서 전반사를 통해 제1 입사면(121a')방향으로 굴절되어 상기 제2 입사면(121a") 방향으로 출력되는 빛을 컷오프하여 후측 방향으로 확산되는 것을 차단하도록 이루어진 조명장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명장치는 렌즈 어레이부(120)와 방열부(130) 사이를 밀폐하는 실링부(140)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 광원(112)은 이웃한 광원(112')과 평행하게 배치되거나 또는 지그재그형으로 배치하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 광원(112)은 제1 LED 칩(112a)과 제2 LED 칩(112b)을 포함하고, 상기 제1 및 제2 LED 칩(112a, 112b)은 서로 다른 광량을 출력하거나 또는 소비 전력이 차별되도록 하여 조광면의 균제도를 조절하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 LED 칩(112a, 112b)은 CSP(Chip Scale Package)인 것을 특징으로 하는 조명장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명장치는 횡단보도 안내등, 투광등, 보안등, 벽면 투사등, 간판 표시등 중 적어도 하나에 설치한 것을 특징으로 하는 조명장치.
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