KR102100041B1 - 엘이디 가로등 렌즈 - Google Patents

Abstract

엘이디 가로등 렌즈에 관한 발명이 개시된다. 개시된 엘이디 가로등 렌즈는; 다수 렌즈부를 배열되고 렌즈부의 높이보다 더 높고, 렌즈부의 외각에 위치하여 렌즈부를 둘러싸는 형상을 가지는 차단부로 구성되는 엘이디 가로등 렌즈로 광원에서 출사된 빛이 입사면을 통해 렌즈로 입사되고, 출사면을 통해 렌즈 외부로 출사되며, 출사된 빛 중 빛공해 발생시키는 빛을 차단부의 외측면에서 반사 또는 흡수를 통해 빛을 차단하여 빛공해를 제거하며, 차단부의 높이를 렌즈부의 높이보다 높게하며, 기울어진 상단면을 통해 렌즈 내부에서 프레넬 반사되어 상단면에서 렌즈 외부로 출사될 때 빛공해를 발생시키는 광을 제거하는 것을 특징으로 한다.

Description

엘이디 가로등 렌즈 {LED STREET LIGHT LENS}

본 발명은 엘이디 가로등 렌즈에 관한 것으로, 별도의 구조물 없이 빛공해를 발생시키는 노이즈광을 차단할 수 있는 엘이디 가로등 렌즈에 관한 것이다.

가로등은 도로나 보도와 같은 길에서 운전자나 보행자의 시야 확보를 하기 위해 사용되는 것이다. 특히 종래의 가로등은 할로겐 램프, 수은등 등이 많이 사용되었으나, 최근에는 전력 소비가 낮고 긴 수명을 갖는 엘이디를 광원으로 적용한 가로등이 사용되고 있다.

엘이디 가로등 렌즈는 엘이디에서 나온 빛을 렌즈로 굴절시켜, 균일한 밝기로 도로를 조명 해준다. 렌즈를 통해 출사된 빛 중, 조명 하고자 하는 도로나 보도 이외의 영역에도 빛들이 도달하여, 주거 생활에 영향 또는 보행자의 눈부심 등의 빛공해가 발생된다. 종래에는 이러한 빛공해를 제거하기 위해, 별도의 구조물을 설치하게 되며, 이로 인해 가로등 구조물의 크기가 커지며, 가격이 비싸게 된다.

본 발명의 목적은 별도의 구조물 없이, 빛공해를 발생시키는 노이즈광을 차단하는 구조를 가지는 엘이디 가로등 렌즈에 관한 것으로, 일반적인 가로등은 도로나 보도 이외의 영역에 빛을 조사하여, 빛공해를 발생시킨다. 종래에는 이를 극복하고자, 가로등에 별도의 빛 차단을 위한 구조물을 설치하여, 가로등의 부피가 증가되며 가격을 상승시키는 문제점을 가지고 있다.

이러한 별도의 구조물 없이, 빛공해를 발생시키는 빛을 차단하며, 균일한 도로 조명을 구현 하는 것에 본 발명의 목적이 있다.

엘이디 가로등 렌즈에 있어서, 배열되는 렌즈부와 배열된 렌즈부의 외각에 위치하여 렌즈부를 둘러싸는 형상을 가진 차단부로 구성되며, 상기 렌즈부는 광원에서 출사된 빛을 렌즈부 내부로 입사시키는 입사면과 렌즈부 외부로 출사시키는 출사면으로 구성되고, 상기 차단부는 렌즈부에서 출사된 빛 중 일부를 차단하는 외측면과 상단면으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 광원 중심에서 차단부의 상단면까지의 수평거리가 D1인 지점의 수직거리는 A1, D2인 지점의 수직거리는 A2라 했을 때, 다음 조건을 만족하는 것을 특징으로 한다.

D1<D2 일 때, A1<A2

또한, 광원의 발광면을 원점으로 상기 렌즈부의 높이를 H1, 차단부의 높이를 H2라 할 때, H1<H2를 만족하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차단부의 외측면은 빛을 흡수 또는 반사시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차단부의 외측면은 인쇄, 스프레이, 진공 증착, 스퍼터링, 도금, 코팅 등으로 구현 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 엘이디 가로등 렌즈는; 빛공해를 발생시키는 빛을 차단하는 형상을 가지는 렌즈로, 별도의 구조물 없이 렌즈 하나만으로 균일한 도로 조명 구현 및 빛공해 방지를 동시에 할 수 있는 엘이디 가로등 렌즈를 구현할 수 있다.

도 1은 기존 조명등의 광경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 기존 가로등의 빛공해를 발생시키는 광경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 기존 가로등의 조명 분포를 설명하기 위한 간략한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 가로등 렌즈의 단면을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 가로등 렌즈의 평면을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 빛공해 발생 광이 차단부의 외측면에서 반사되어 차단되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 빛공해 발생 광이 차단부의 외측면에서 흡수되어 차단되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단부의 높이에 대한 조건을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차단부의 높이에 대한 조건이 맞지 않을 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 차단부의 상단면에서 빛공해 발생되는 광이 출사되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 차단부의 상단면에서 빛공해 발생되는 광이 출사되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 차단부의 상단면의 구성조건에 대해 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 엘이디 가로등 렌즈의 일 실시예를 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 가로등 렌즈(100)는 다수의 렌즈부(110)들이 배열되며, 최외각에 차단부(120)가 배치되는 것을 특징으로 한다.

도 1 내지 도 2 에서 도시된 바와 같이, 기존 가로등의 광학계는 광원들과 렌즈를 배열한 형상으로 구성된다. 렌즈 내부에서의 프레넬 반사된 빛이 발생하는데, 프레넬 반사된 빛은 렌즈 내부를 무작위로 돌아다니다가 렌즈 외부로 출사되어 노이즈 광을 만들어낸다.

도 3 에서 도시된 바와 같이, 가로등이나 보안등은 빛을 하방 투사시켜 아래를 조명하게 되는데, 이러한 노이즈광은 바닥과 평행한 방향 또는 상방으로 투사되어, 본래 조명하고자 하는 곳이 아닌 곳에 빛을 투사시켜 빛 공해를 유발한다.

이러한, 빛 공해를 해결하고자 기존 가로등에 빛공해 발생시키는 광들을 차단하는 구조물을 추가적으로 설치한다. 하지만, 별도의 구조물에 의해 가로등의 부피 증가 및 가격 상승이 발생한다.

도 4 내지 도 5에서 도시된 바와 같이, 엘이디 가로등 렌즈(100)는 빛공해를 발생시키는 노이즈광을 차단하기 위하여, 다수의 렌즈부(110)를 배열하고, 배열된 렌즈부(110) 외각에 차단부(120)를 위치하는 것을 특징으로 한다.

도 6 내지 도 7에서 도시된 바와 같이, 광원에서 출사된 빛이 렌즈부(110)의 입사면(111)에 의해 입사된 빛이 출사면(112)에 의해 엘이디 가로등 렌즈(100) 외부로 출사되는 빛은 동시에 렌즈 내부로 프레넬 반사되며, 반복적인 프레넬 반사로 인하여 빛공해를 발생시키는 노이즈광이 생성된다. 이러한 노이즈광을 차단부(120)의 외측면(121)에서 반사 또는 흡수시켜 빛공해를 방지할 수 있다.

도 8에서 도시된 바와 같이, 광원의 발광면을 원점으로 렌즈부(110)의 높이를 H1, 차단부(120)의 높이를 H2라 할 때, H1<H2가 되어야 한다.

H1>H2 일 경우, 도 9에서 도시된 바와 같이, 노이즈광을 차단하지 못하게 된다. 따라서, 차단부(120)의 높이가 렌즈부(110)의 높이보다 더 높게 구성하여, 노이즈광을 제거하며 빛공해를 방지할 수 있다.

도 10에서 도시된 바와 같이, 렌즈부(110)에 입사된 빛 중 일부는 엘이디 가로등 렌즈(100)의 내부로 프레넬 반사되어 차단부(120)의 상단면(122)에 의해 외부로 출사된다. 프레넬 반사되던 빛이 외부로 출사 될 때, 상단면(122)과 거의 평행한 방향으로도 노이즈광이 출사 될 수 있다. 만약 상단면(122)이 바닥과 완전한 수평인 이상적인 굴절면이라고 가정할 경우, 스넬의 법칙에 의해 상단면(122)에서 출사된 노이즈광 중 상단면(122)과 평행하거나 상방으로 투사되는 빛은 존재 할 수 없지만, 0.01도 사잇각을 가진 빛은 존재하게 된다. 하지만, 현실에선 제작 공차 및 렌즈 조립 공차가 존재하므로, 상단면(122)을 바닥과 평행하게 할 경우 실질적으로 상방으로 향하는 노이즈광이 존재하게 된다.

이를 방지하기 위해 도 11 내지 도 12에서 도시된 바와 같이, 광원 중심에서 차단부(120)의 상단면(122)까지의 수평거리가 D1인 지점의 수직거리는 A1, D2인 지점의 수직거리는 A2라 했을 때, 'D1<D2 일 때, A1<A2'를 만족하게 하여, 상단면(122)에 의해 출사되는 빛이 하방투사 되도록 광경로를 변경하여 빛공해가 제거된다.

상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 가로등 렌즈(100)에 의하면, 광원에서 출사된 빛을 엘이디 가로등 렌즈(100) 내부로 입사시키는 입사면(111)과 입사된 빛을 외부로 출사시키는 출사면(112)으로 구성되는 렌즈부(110)를 배열하고, 배열된 렌즈부(110)의 외각에 위치하여 렌즈부(110)보다 더 높이가 높고, 렌즈부(110)를 둘러 싸는 형상으로 빛공해를 발생시키는 일부 빛들을 반사 또는 흡수하는 외측면(121)과 엘이디 가로등 렌즈(100) 내부에서 프레넬 반사되는 빛이 하방투사 되도록 기울어진 상단면(122)으로 구성하는 차단부(120)가 위치하는 것을 특징으로 한다. 이로 인해 빛공해를 발생시키는 빛을 차단하여, 별도의 구조물 없이 빛공해를 제거하는 엘이디 가로등 렌즈를 제공할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

100 : 엘이디 가로등 렌즈
110 : 렌즈부
111 : 입사면 112 : 출사면
120 : 차단부
121 : 외측면 122 : 상단면

Claims (5)

1. 엘이디 가로등 렌즈에 있어서,
   배열되는 렌즈부;
   배열된 렌즈부의 외각에 위치하여 렌즈부를 둘러싸는 형상을 가지는 차단부;
   상기 렌즈부는 광원에서 출사된 빛을 렌즈부 내부로 입사시키는 입사면과 렌즈부 외부로 출사시키는 출사면;
   상기 차단부는 렌즈부에서 출사된 빛 중 일부를 차단하는 외측면과 상단면으로 구성되는 것을 특징으로 하고,
   또한, 광원중심에서 차단부의 상단면까지의 수평거리가 D1인 곳의 수직거리를 A1, 상기 광원중심으로부터 D1과 동일한 수평방향이면서 다른 거리에 위치한 차단부의 상단면까지의 수평거리 D2인 곳의 수직거리를 A2라고 하면, D1<D2 일 때, A1<A2 을 만족하는 것을 특징으로 하고,
   또한, 광원의 발광면을 원점으로 상기 렌즈부의 높이를 H1, 차단부의 높이를 H2라 할 때, H1<H2를 만족하는 것을 특징으로 하고,
   또한, 상기 차단부의 외측면은 빛을 흡수 또는 반사시키는 것을 특징으로 하는 엘이디 가로등 렌즈.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 차단부의 외측면은 인쇄, 스프레이, 진공 증착, 스퍼터링, 도금, 코팅 중 하나의 방법으로 구현 하는 것을 특징으로 하는 엘이디 가로등 렌즈.

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