KR102170910B1 - 비대칭 배광의 led 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

비대칭 배광의 LED 조명 장치가 개시된다. 비대칭 배광의 LED 조명 장치는 복수의 LED 광원들; 및 상기 LED 광원들로부터 출력되는 광을 반사시키는 반사경을 포함하고, 상기 반사경의 상면은, 상기 광을 바닥면 방향으로 반사시키는 곡선 형태를 가지고, 상기 반사경의 양측면들은, 상기 광을 전방 방향으로 반사시키는 형태를 가진다.

Description

비대칭 배광의 LED 조명 장치{LED ILLUMINATING APPARATUS FOR ASYMMETRICAL LIGHT DISTRIBUTION}
아래의 실시예들은 비대칭 배광의 LED 조명 장치에 관한 것이다.
스포츠 경기에서 선수와 관중에게 광원이 직접 보이게 되 면 눈부심이 발생하여 화이트 아웃 현상이 나타나게 된다. 이는 선수들의 운동 능력을 저하시키고, 선수들이 경기에 집중하는 데 방해가 될 수 있으므로 광원이 직접 노출되지 않도록 비대칭 배광을 갖는 스포츠 조명이 요구된다. 특히 공이 빠르게 움직이는 스포츠 중 하나인 테니스는 공에 따라 선수 및 관중들의 시선이 이동하기 때문에 적절한 조명을 설계 및 배치하는 것이 필수적이다. 이 문제점을 해결하기 위하여 기존에 비대칭 배광을 갖는 스포츠 조명이 사용되고 있으나, 기존에 사용되고 있는 비대칭 배광의 스포츠 조명은 메탈 할라이드를 광원으로 사용하고 있기 때문에 유지보수 비용과 전력 소모량이 높다는 단점이 있다. 이와 같은 한계점을 보완할 수 있는 연구가 필요하다.
일 실시예에 따른 비대칭 배광의 LED 조명 장치는, 복수의 LED 광원들; 및 상기 LED 광원들로부터 출력되는 광을 반사시키는 반사경을 포함하고, 상기 반사경의 상면은, 상기 광을 바닥면 방향으로 반사시키는 곡선 형태를 가지고, 상기 반사경의 양측면들은, 상기 광을 전방 방향으로 반사시키는 형태를 가질 수 있다.
상기 반사경은, 제1 방향으로의 형상이 제1 범위 내에 포함되는 반지름을 가지는 다항 곡선(polynomial curve)의 형태를 가지고, 제2 방향으로의 형상은 편평하거나 또는 제2 범위 내에 포함되는 반지름의 커브 형태로 구성될 수 있다.
상기 반사경의 상면의 에지 부분은, 상기 복수의 LED 광원들로부터 출력되는 광을 상기 LED 조명 장치를 고정시키는 폴대의 하단 영역으로 반사시킬 수 있다.
상기 반사경의 상면은, 서로 다른 기울기를 가지는 복수의 파트들을 함할 수 있다.
상기 반사경의 양측면들은, 대칭적인 곡선의 형태를 가질 수 있다.
상기 LED 조명 장치에 있어서, 상기 반사경의 양측면들 간의 거리는 전방 방향으로 갈수록 멀어지는 형태를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면 비대칭 배광의 LED 조명 장치는 조명 장치를 기울일 필요없이 경기장에 설치할 수 있어 대칭 배광의 조명 장치보다 간편하게 설치할 수 있다.
일 실시예에 따르면 비대칭 배광의 LED 조명 장치는 스포츠 경기장에 설치되었을 경우, 선수와 관중이 광원을 직접적으로 바라보게 되는 문제점을 해결하는 것과 동시에, 빛을 원하는 영역으로 조사되게 할 수 있다.
일 실시예에 따르면 비대칭 배광의 LED 조명 장치는 광원이 LED로 되어 있어 광원으로 메탈 할라이드를 사용할 때보다 유지보수 비용과 전력 소모량을 낮출 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 비대칭 배광의 LED 조명 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2a는 일 실시예에 따른 광을 발산 각도 55°로 반사시키는 반사경의 상면의 기울기를 도시하는 도면이다.
도 2b는 일 실시예에 따른 반사경의 상면이 기울어진 LED 조명 장치의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이다.
도 2c는 일 실시예에 따른 반사경의 상면이 기울어진 LED 조명 장치의 배광 도표를 도시하는 도면이다.
도 3a는 일 실시예에 따른 반사경의 상면에 상면과 기울기가 상이한 에지 부분이 추가된 반사경을 도시하는 도면이다.
도3b는 일 실시예에 따른 광을 반사경의 폴대 영역에 조사하도록 설계된 반사경의 상면의 에지 부분의 각도를 도시하는 도면이다.
도 3c는 일 실시예에 따른 반사경의 상면에 상면과 기울기가 상이한 에지 부분이 추가된 반사경을 도시하는 도면이다.
도 3d는 일 실시예에 따른 반사경의 상면에 에지 부분이 추가된 LED 조명 장치의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이다.
도 4a는 일 실시예에 따른 광이 평행광으로 반사되도록 하는 반사경의 측면의 기울기를 도시하는 도면이다.
도 4b는 일 실시예에 따른 광이 평행광으로 반사되도록 하는 반사경의 측면 기울기를 가진 반사경을 도시하는 도면이다.
도 4c는 일 실시예에 따른 광이 평행광으로 반사되도록 하는 반사경의 측면 기울기를 가진 LED 조명 장치의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이다.
도 5a는 일 실시예에 따른 비대칭 배광을 형성하는 반사경을 도시하는 도면이다.
도 5b는 일 실시예에 따른 비대칭 배광의 LED 조명 장치의 배광 도표를 도시하는 도면이다.
도 5c는 일 실시예에 따른 비대칭 배광의 LED 조명 장치의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 비대칭 배광의 LED 조명 장치가 설치된 테니스 경기장을 도시하는 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 일 실시예에 따른 비대칭 배광의 LED 조명 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 비대칭 배광의 LED 조명 장치(100)는 광원(110)과 반사경(120)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 광원(110)은 복수의 LED 광원들을 포함할 수 있고, 광원(110)으로부터 광(또는 빛)이 출력될 수 있다. 또한, 광원(110)은 예를 들어, 발산각 120°, 광량 8W, 발광면 사이즈 5mm*5mm를 가지는 XHP50-2가 될 수 있고, 광원(110)은6*12로 배열되어 72개로 구성될 수 있으며, 각각의 광원들 사이의 간격은 가로 13mm, 세로 10.8mm로 설정될 수 있다.
반사경(또는 리플렉터, 120)는 광원(110)으로부터 출력되는 광을 반사시킨다. 예를 들어, 반사경(120)은 광원(110)에 포함된 복수의 LED 광원들로부터 출력된 각각의 광을 동일한 비대칭 각도로 반사시킬 수 있다. 반사경(120)의 상면은 광원(110)으로부터 출력된 광을 바닥면 방향으로 반사시키는 곡선 형태를 가지고, 반사경(120)의 양측면들은 광원(110)으로부터 출력된 광을 전방 방향으로 반사시키는 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 반사경(120)의 상면은 서로 다른 기울기를 가지는 복수의 파트들을 포함할 수 있고, 반사경(120)의 상면의 에지(edge) 부분은 복수의 LED광원들로부터 출력되는 광을 LED 조명 장치(100)를 고정시키는 폴대의 하단 영역으로 반사시킬 수 있다. 반사경(120)의 양측면들은 대칭적인 곡선의 형태를 가지고, 양측면들 간의 거리는 전방 방향으로 갈수록 멀어지는 형태를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 반사경(120)은 알루미늄 소재가 사용될 수 있고, 가시광선 영역에서 반사율 90%가 적용될 수 있다. 광원(110)들로부터 출력된 빛을 일정한 비대칭 각도로 반사시킬 수 있도록 반사경(120)에 포함된 상면과 측면은 곡선 형태로 기울어져 있을 수 있다. 여기서, 반사경(120)의 상면은 광원(110)으로부터 출력되는 빛의 조사 영역에 반사되는 비대칭 각도를 결정하고, 측면은 조사 광원(110)으로부터 출력되는 광을 미리 정해진 조도 분포로 조사시키는 기울기를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 반사경(120)은 비대칭 반사경으로서, 제1 방향으로의 형상이 제1 범위 내에 포함되는 반지름을 가지는 다항 곡선(polynomial curve)의 형태를 가지고, 제2 방향으로의 형상은 편평하거나 또는 제2 범위 내에 포함되는 반지름의 커브 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 반사경(120)은 한쪽 방향으로 350~450(mm)의 반지름(sphere fit radius)을 가지는 다항 곡선의 형태를 가지고, 다른 수직 방향으로는 플레이트(plate) 형태로 편평하거나 또는 1000(mm) 이상의 반지름을 가지는 커브 형태로 구성될 수 있다.
일반적으로 테니스 코트에 설치된 조명에서 후방으로 조사되는 빛인 후사광은 조명 인접 시설에 빛 공해로 작용할 수 있고, 코트 주변의 관중들이 경기를 관람하는 데에 방해가 될 수 있다. 따라서 비대칭 배광의 LED 조명 장치(100)는, 반사경(120)의 상면을 늘려 에지 부분을 추가함으로써, 후사광을 제어할 수 있다. 에지 부분은 광원(110)으로부터 출력되는 빛을 반사경(120)의 폴대 영역으로 조사할 수 있도록 반사경(120)의 상면의 기울기와는 상이한 기울기를 가질 수 있다. 예를 들어, 상면은 곡선 형태로 기울어질 수 있고, 에지 부분은 상면의 곡선과는 또 다른 기울기로 기울어져 있을 수 있다. 반사경(120)은 상면을 늘려 에지 부분을 추가하여, 위쪽으로 향하는 빛을 후사광으로써 반사경(120)의 폴대 영역으로 조사할 수 있고, 이를 통해 빛의 조도를 균일하게 할 수 있다.
비대칭 배광의 LED 조명 장치(100)는 반사경(120)을 통해 광원(110)으로부터 출력되는 빛을 비대칭 배광으로 반사시킬 수 있다. 이러한 기능을 통해 비대칭 배광의 LED 조명 장치(100)는 테니스 코트와 같은 스포츠 경기장에 설치되어, 광원에서 출력되는 빛을 선수 및 관중들의 눈에 직접적으로 노출시키지 않는 것과 동시에, 원하는 영역에 빛이 조사되게 할 수 있다.
다른 실시예에서, 미리 정해진 영역에 균일한 조도로 빛이 조사되어야 하는 다양한 경우에, 비대칭 배광의 LED 조명 장치(100)가 활용될 수 있다. 비대칭 배광의 LED 조명 장치(100)는 용도에 따라 반사경(120)의 상면의 기울기, 측면의 기울기, 광원(110)의 종류 및 광원(110)의 개수 등이 조절될 수 있다.
도 2a는 일 실시예에 따른 광을 발산 각도 55°로 반사시키는 반사경의 상면의 기울기를 도시하는 도면이다.
도 2a를 참조하면, 일 실시예에서, 반사경의 상면은 상면의 각 지점의 기울기를 나타내는 직선을 기준으로
Figure 112019026218373-pat00001
각도로 기울어져 있을 수 있다. 또한, 광원(220)으로부터 출력된 빛은 반사되지 않고 나아가는 빛(201, 202, 203, 204, 205 및 206)이 있고, 반사경에 반사되는 빛(207, 208, 209, 210, 211 및 212)이 있을 수 있다. 여기서, 반사경에 반사되는 빛(207, 208, 209, 210, 211 및 212)의 비대칭 각도는 모두 동일하게
Figure 112019026218373-pat00002
각도가 될 수 있다. 비대칭 각도는 반사경에 반사되는 빛(207, 208, 209, 210, 211 및 212)이 반사경의 상면과 맞닿는 부분에 지면을 기준으로 수직인 선을 그었을 때의 각도가 될 수 있다.
비대칭 각도는 다음과 같은 수학식으로 표현될 수 있다.
Figure 112019026218373-pat00003
여기서,
Figure 112019026218373-pat00004
는 상면의 기울기,
Figure 112019026218373-pat00005
는 광원의 출사각,
Figure 112019026218373-pat00006
는 광원의 발산각을 의미할 수 있다.
위 실시예에서,
Figure 112019026218373-pat00007
는 55°로 설정되어 반사경에 반사되는 빛(207, 208, 209, 210, 211 및 212)은 모두 55°의 비대칭 각도로 반사될 수 있다. 반사경의 상면은 반사되는 빛(207, 208, 209, 210, 211 및 212)이 모두 55°의 비대칭 각도를 가질 수 있도록 곡선으로 기울어져 있을 수 있다.
Figure 112019026218373-pat00008
의 값이 55°로 설정된 경우, 상면의 기울기
Figure 112019026218373-pat00009
는 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112019026218373-pat00010
도 2a에서, 상면을 통해 반사되지 않고 나아가는 빛(201, 202, 203, 204, 205 및 206)은 발산각의 범위가 -60°와 60° 사이일 수 있다. 반사되지 않고 나아가는 빛(201, 202, 203, 204, 205 및 206)은 상면에 반사되지 않기 때문에 상면의 기울기에는 영향을 주지 않을 수 있다. 반면에 반사경의 상면에 반사되는 빛(207, 208, 209, 210, 211 및 212)은 상면의 기울기에 영향을 줄 수 있는데, 반사경의 상면에 반사되는 빛(207, 208, 209, 210, 211 및 212)의 발산각의 범위는 5°에서 60° 사이가 될 수 있다. 이 범위 사이에 있는 각도들을 1° 간격으로 분류하여 총 56개의 발산각에 대응하는 상면의 각도를 구할 수 있다. 예를 들어, 빛의 발산각이 60°인 경우, 빛의 비대칭 각도가 55°가 되기 위해서는 상면의 각도가 12.5°가 될 수 있고, 발산각이 59°인 경우, 빛의 비대칭 각도가 55°가 되기 위해서는 상면의 각도가 12°가 될 수 있다. 같은 방법으로 56개의 발산각으로 출력되는 빛을 비대칭 각도 55°로 반사시킬 수 있는 상면의 각도를 계산하여 점으로 표시를 할 수 있다. 이 점들을 모두 연결하면 상면이 곡선 형태로 되어 상면은 광원(220)에 포함된 복수의 LED 광원들로부터 출력된 빛들을 같은 비대칭 각도로 반사시킬 수 있다.
여기서, 반사경의 상면에 대응하는 곡선은 다음과 같은 수학식으로 표현될 수 있다.
Figure 112019026218373-pat00011
수학식 3에서, y는 반사경의 상면의 절단면의 형상에 대응하는 곡선을 나타내고, x는 상기 상면의 절단면의 x 축 방향의 위치로의 x 좌표 위치 값을 나타낸다. e는 자연상수 또는 오일러 상수를 나타낸다.
도 2b는 일 실시예에 따른 반사경의 상면이 기울어진 LED 조명 장치의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이고, 도 2c는 일 실시예에 따른 반사경의 상면이 기울어진 LED 조명 장치의 배광 도표를 도시하는 도면이다.
여기서, 도 2c의 배광 도표는 배광 곡선을 그래프로 나타낸 것으로, 배광 곡선은 평면상에서 광원을 중심으로 모든 방향의 광도 분표를 표시하는 곡선이 될 수 있다.
도 2b를 참조하면, LED 광원의 특성상 점광원이 아닌 면광원이므로 비대칭 각도 주변의 배광을 형성하는 것을 확인할 수 있다. 반사경의 폴대 영역(230)에는 조사되는 빛이 적다는 점이 확인될 수 있다. 또한, 도 2c를 참조하면, 비대칭 각도가 55° 이상인 부분에 대응하는 곡선(240)과 비대칭 각도가 55° 이하인 부분에 대응하는 곡선(250)의 배광이 다른 것으로 보아 조도가 균일하지 않다는 것을 알 수 있다.
도 3a는 일 실시예에 따른 반사경의 상면에 상면과 기울기가 상이한 에지 부분이 추가된 반사경을 도시하는 도면이다.
도 3a를 참조하면, 광원을 통해 출력되는 빛 중에서 반사되지 않는 빛(310)은 직접광으로 조사될 수 있다. 그러나, 에지 부분을 통해 반사된 빛(320)은, 에지 부분이 없을 경우, 위쪽 방향으로 조사가 되거나 손실될 수 있어, 미리 정해진 영역에 미리 정해진 조도만큼의 빛이 조사되지 못해, 스포츠 경기 중 선수나 관중의 시야를 방해할 수 있다. 또한, 도2a와 도 2b를 참조하면, 도 3a와 같은 에지 부분이 없을 경우, 반사경의 폴대 영역에는 빛의 양이 적어 조도가 균일하지 않게 빛이 조사될 수도 있고, 반사경의 상면에 반사되지 못하고 위쪽으로 향하게 되는 빛은 손실될 수도 있다.
Figure 112019026218373-pat00012
의 각도로 반사경의 상면에서 연장된 에지 부분을 통해 반사된 빛(320)은 반사경의 폴대 영역에 조사될 수 있다. 에지 부분은 에지 부분을 통해 반사된 빛(320)을 통해 후사광을 제어하는 기능을 할 수 있고, 반사경의 폴대 영역에도 빛을 조사함으로써 빛을 균일하게 조사하게 되는 효과를 가질 수 있다.
도3b는 일 실시예에 따른 광을 반사경의 폴대 영역에 조사하도록 설계된 반사경의 상면의 에지 부분의 각도를 도시하는 도면이다.
도 3b를 참조하면, Ri는 입사각을 의미할 수 있고, Ro는 출사각을 의미할 수 있다. 또한, 에지 부분의 각도를 의미하는
Figure 112019026218373-pat00013
는 다음과 같은 수학식을 통해 산출될 수 있다.
Figure 112019026218373-pat00014
수학식에서,
Figure 112019026218373-pat00015
는 광원(330)의 발산각을, h는 바닥면으로부터 광원(330)까지의 높이를, h'는 광원(330)으로부터 상면 끝점까지의 높이를 의미할 수 있다. 또한 z는 반사경의 길이를 의미할 수 있다. 에지 부분에 반사된 빛이 반사경의 폴대 영역(340)에 조사되어 빛의 조도를 균일하게 할 수 있다.
예를 들어, h’는 20 mm, z는 290 mm이며 h를 12,065mm라고 하였을 때, 반사경의 에지 부분을 통해 반사되는 빛은 발산각 120° 중 -5°부터 5° 사이에 해당된다. 발산각
Figure 112019026218373-pat00016
가 이 범위 사이에 있는 각도들을 1° 간격으로 분류하여 총 11개의 발산각에 대응하는 에지 부분의 기울기를 수학식 4를 통해 구할 수 있다. 예를 들어 빛의 발산각이 5°인 경우, 발산각 5°에 대응되는 빛이 에지 부분에 반사되는 각도는 43.2°가 될 수 있다. 각각의 발산각에 대응하는 에지 부분의 각도를 표시하여 선으로 연결하면 발산각이 -5°에서 5° 사이인 빛을 폴대 영역으로 조사할 수 있는 에지 부분을 설계할 수 있다.
도 3c는 일 실시예에 따른 반사경의 상면에 상면과 기울기가 상이한 에지 부분이 추가된 반사경을 도시하는 도면이다. 도 3c를 참조하면, 첫 번째 그림은 반사경의 형상을 옆에서 본 측면도를 나타내고, 두 번째 그림은 반사경의 형상을 위에서 본 평면도를 나타내며, 세 번째 그림은 반사경의 형상에 대한 사시도(perspective view)를 나타낸다. 일 실시예에서, 반사경의 상면(350)은 수학식 3를 통해 기울기가 표현될 수 있고, 에지 부분(360)은 수학식 4를 통해 기울기가 표현될 수 있다.
도 3d는 일 실시예에 따른 반사경의 상면에 에지 부분이 추가된 LED 조명 장치의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이다. 도 3d를 참조하면, 반사경의 상면에 에지 부분이 추가됨으로써 반사경의 상면이 후사광을 제어할 수 있게 되고, 폴대 영역(370)에도 빛을 조사할 수 있게 되었음을 확인할 수 있다. 이를 통해 에지 부분이 추가된 반사경을 통해 빛이 조사된 영역의 조도가 도 2b에서 볼 수 있는 반사경을 통해 빛이 조사된 영역의 조도보다 균일해 졌음을 알 수 있다.
도 4a는 일 실시예에 따른 광이 평행광으로 반사되도록 하는 반사경의 측면의 기울기를 도시하는 도면이다.
도 4a를 참조하면, 일 실시예에서, 광원을 통해 출력된 빛이 반사경의 측면을 통해 반사되지 않고 직접광으로 미리 정해진 영역에 조사될 수 있고, 광원을 통해 출력된 빛이 반사경의 측면을 통해 반사되어 미리 정해진 영역에 조사될 수도 있다. 반사경의 측면은 반사경의 측면을 통해 반사되는 빛을 평행광으로 반사시킬 수 있도록
Figure 112019026218373-pat00017
의 각도로 기울어질 수 있다. 여기서,
Figure 112019026218373-pat00018
'는 평행광의 각도를 의미할 수 있으며, 수학식 1에서 비대칭 각도를 의미하는
Figure 112019026218373-pat00019
과 같은 값이 될 수 있다. 평행광의 각도는 90°가 될 수 있다. 반사경의 측면이 기울어진 각도를 의미하는
Figure 112019026218373-pat00020
는 다음의 수학식으로 표현될 수 있다.
Figure 112019026218373-pat00021
수학식 5에서
Figure 112019026218373-pat00022
는 빛의 발산각을 의미할 수 있다.
위 실시예에서, 발산각이 -60°와 -20° 사이에 있거나, 20°와 60° 사이인 빛은 반사경의 측면을 통해 반사될 수 있다. 반사경의 측면은 발산각이 -60°와 -20° 사이에 있거나, 20°와 60° 사이인 빛을 비대칭 각도가 90°에 대응하는 평행광으로 반사시킬 수 있도록 설계될 수 있다. 이 범위 사이에 있는 각도들을 1° 간격으로 분류하여 반사경의 한 쪽 측면은 총 41개에 대응하는 각도를 구할 수 있고, 양쪽 측면은 총 82개에 대응하는 각도를 구할 수 있다. 예를 들어, 발산각이 59°일 경우, 측면의 각도는 29.5°가 될 수 있다. 같은 방법으로 82개의 발산각으로 출력되는 빛을 평행광으로 반사시킬 수 있는 측면의 각도를 계산하여 점으로 표시를 할 수 있다. 이 점들을 모두 연결하면 측면은 광원들로부터 출력된 빛들을 평행광으로 반사시킬 수 있도록 설계될 수 있다.
도 4b는 일 실시예에 따른 광이 평행광으로 반사되도록 하는 반사경의 측면 기울기를 가진 반사경을 도시하는 도면이다.
도 4b를 참조하면 반사경의 측면(410)은 반사경의 측면(410)을 통해 반사되는 빛을 평행광으로 반사시킬 수 있는 각도로 기울어짐으로써 빛을 미리 정해진 영역에 균일한 조도로 조사시킬 수 있다. 반사경은 빛을 평행광으로 반사시킬 수 있는 각도로 기울어진 반사경의 측면(410)을 통해 빛의 조도를 제어할 수 있다.
도 4c는 일 실시예에 따른 광이 평행광으로 반사되도록 하는 반사경의 측면 기울기를 가진 LED 조명 장치의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이다. 도 4c를 참조하면, 도 4c는 도 2b 및 도 3d보다 조명 장치의 전방 영역(420)에 빛이 더 조사된 것을 확인할 수 있다.
도 5a는 일 실시예에 따른 비대칭 배광을 형성하는 반사경을 도시하는 도면이다.
도 5a를 참조하면, 첫 번째 그림은 반사경의 형상을 옆에서 본 측면도를 나타내고, 두 번째 그림은 반사경의 형상을 위에서 본 평면도를 나타내며, 세 번째 그림은 반사경의 형상에 대한 사시도를 나타낸다. 일 실시예에서, 반사경은 상면(510)과 측면(520)을 포함할 수 있다. 상면(510)은 광원으로부터 출력된 빛이 미리 정해진 영역에 조사될 수 있는 비대칭 각도로 빛을 반사시킬 수 있다.
일 실시예에서, 반사경의 상면(510)은 복수의 LED 광원들로부터 출력되는 각각의 빛을 동일한 비대칭 각도로 반사시킬 수 있는 기울기를 모두 만족시키기 위하여 곡선 형태를 가질 수 있다. 또한, 조명 장치의 후방으로 조사되는 빛인 후사광은 조명 장치의 인접한 시설들이나 사람들에게 오히려 빛 공해로 작용할 수 있기 때문에 상면(510)은 후사광을 최소화할 수 있는 형태로 설계될 수 있다. 조명 장치의 후방으로 조사되는 후사광은 최소화해야 하나, 조명 장치의 폴대 영역으로 조사되는 후사광은 조도를 균일하게 할 수 있는 기능을 하기 때문에, 적절한 후사광의 제어가 필요할 수 있다. 상면(510)의 끝 부분에 기존의 상면(510)과는 기울기가 상이한 에지 부분을 연장함으로써 후사광이 제어될 수 있다. 기존의 상면(510)의 기울기는 수학식 3로 표현될 수 있고, 연장된 에지 부분의 기울기는 수학식 4으로 표현될 수 있다. 상면(510)의 에지 부분은 상면(510)을 통해 반사되지 못하고 조명 장치의 위쪽으로 조사되는 빛을 조명 장치의 폴대 영역으로 조사할 수 있도록 기능할 수 있다.
위 실시예에서, 반사경의 측면(520)은 반사되는 빛이 평행광으로 나갈 수 있는 기울기로 설계되어 있을 수 있다. 반사경의 측면(520)이 평평한 형태일 경우, 빛을 멀리 보내는 데에 한계가 있을 수 있다. 빛이 멀리 나가지 못하고 바닥면에 입사될 경우에는 조명 배치 시 조도의 균일도 향상에 어려움이 있을 수 있다. 따라서, 반사경의 측면(520)은 빛이 평행광으로 멀리 나갈 수 있는 기울기로 설계될 수 있다.
도 5b는 일 실시예에 따른 비대칭 배광의 LED 조명 장치의 배광 도표를 도시하는 도면이고, 도 5c는 일 실시예에 따른 비대칭 배광의 LED 조명 장치의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이다. 도 5b와 도 5c를 참조하면, 미리 정해진 영역에서 빛의 조도가 균일하게 나타나는 것을 확인할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 비대칭 배광의 LED 조명 장치가 설치된 테니스 경기장을 도시하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에서, 비대칭 배광의 LED 조명 장치는 미리 정해진 영역에 해당하는 테니스 경기장에 균일한 조도로 빛을 조사할 수 있다. 또한, 비대칭 배광의 LED 조명 장치는 비대칭 배광의 LED 조명 장치의 후방으로 조사되는 후사광을 최소화함으로써 관중들이 경기를 관람하는 데 방해되는 빛을 최소화할 수 있다. 반면에, 비대칭 배광의 LED 조명 장치는 비대칭 배광의 LED 조명 장치의 폴대 영역으로 후사광이 조사될 수 있도록 반사경의 상면을 설계하여 빛의 조도를 균일하게 할 수 있다.
위 실시예에서, 비대칭 배광의 LED 조명 장치는 테니스 경기에 적합하도록 선수의 양 사이드에 설치될 수 있다. 테니스 경기장의 크기인 36m X 18m에 해당되는 영역에 비대칭 배광의 LED 조명 장치가 설치될 수 있는 폴대는 코트 양 사이드에 24m 간격으로 설치될 수 있고, 하나의 폴대에는 5개의 반사경이 배치될 수 있다. 비대칭 배광의 LED 조명 장치가 설치된 테니스 경기장의 표면에서 측정된 수평 조도 평균값의 최소 허용치를 의미하고, 조명 장치의 배치 각도 및 높이에 영향을 받는 평균 수평 조도는 829lux가 될 수 있다. 또한, 전체 경기장 영역표면에서 측정된 수평 조도 분포의 균일한 정도를 의미하는 균제도는 0.79라는 결과가 나올 수 있다. 이는 유럽 실내 테니스 조명등급 Class 1에 만족하는 결과일 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (5)

  1. 비대칭 배광의 LED 조명 장치에 있어서,
    복수의 LED 광원들; 및
    상기 LED 광원들로부터 출력되는 광을 반사시키는 반사경을 포함하고,
    상기 반사경의 상면은, 상기 광을 바닥면 방향으로 반사시키는 곡선 형태를 가지고,
    상기 반사경의 양측면들은, 상기 광을 전방 방향으로 반사시키는 형태를 가지는 것을 특징으로 하고,
    상기 LED 조명 장치는,
    상기 반사경의 상면의 기울기와는 상이한 기울기를 가지는 에지 부분을 포함하고,
    상기 반사경의 상면의 에지 부분은,
    후사광을 제어하고, 상기 복수의 LED 광원들로부터 출력되는 광을 상기 LED 조명 장치를 고정시키는 폴대의 하단 영역으로 반사시키는 것을 특징으로 하고,
    상기 반사경의 양측면들은, 대칭적인 곡선의 형태를 가지는 것을 특징으로 하는,
    LED 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반사경은,
    제1 방향으로의 형상이 제1 범위 내에 포함되는 반지름을 가지는 다항 곡선(polynomial curve)의 형태를 가지고, 제2 방향으로의 형상은 편평하거나 또는 제2 범위 내에 포함되는 반지름의 커브 형태로 구성된 것을 특징으로 하는, LED 조명 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반사경의 상면은, 서로 다른 기울기를 가지는 복수의 파트들을 포함하는,
    LED 조명 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 LED 조명 장치에 있어서, 상기 반사경의 양측면들 간의 거리는 전방 방향으로 갈수록 멀어지는 형태를 가지는 것을 특징으로 하는,
    LED 조명 장치.
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