KR102173796B1 - 스크린 골프장용 조명 장치 - Google Patents

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KR102173796B1
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Abstract

본 발명에 따른 스크린 골프장용 조명 장치는, 중앙에 원형의 관통구가 형성되고, LED가 상기 관통구 둘레를 따라 원형으로 배치되어 결합되는 알루미늄 재질의 LED 기판; 상기 LED 기판상에 배치되어 상기 LED에서 발생되는 열을 방열하는 방열판; 상기 방열판의 반대편 LED 기판측에 결합되고, 상기 LED가 수용되고, 상기 LED에서 출사되는 광이 옆으로 퍼지는 것을 방지하기 위한 원통형의 격벽이 형성된 LED 수용부; 및 상기 LED 수용부에 삽입되어 상기 LED에서 출사되는 광이 확산되도록 하는 확산 렌즈를 포함하고, 상기 렌즈는, 상기 LED가 삽입되는 오목부가 형성되고, LED에서 출사되는 광이 입사되는 입사면; 및 상기 입사면을 통해 입사된 광이 출사되는 출사면을 포함하고, 상기 입사면은 지름이 동일한 원통형의 형상이고, 상기 출사면은 하부면으로 갈수록 폭이 넓어지는 측부출사면과 상기 측부출사면과 일체로 형성되어 렌즈의 덮개를 이루는 하부출사면을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

스크린 골프장용 조명 장치{LIGHT FOR SCREEN GOLF}
본 발명은 스크린 골프장용 조명 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 방열 효율을 높이면서 내구성이 강하고 조도가 높은 스크린 골프장용 조명 장치에 관한 것이다.
골프가 대중화됨에 따라 실내에서 즐길 수 있는 스크린 골프장이 많이 증가하고 있다.
스크린 골프장인 실내 골프장에 비해 저렴한 비용으로 이용할 수 있으며 다양한 형태로 개발되고 있다. 스크린 골프장은 사용자가 타격한 골프공의 탄도, 방향, 거리, 스피드, 회전 등을 판독하여 데이터화하는 센서와 필드의 가상 골프 영상을 투영하는 프로젝터, 골프공을 표시하는 스크린, 시뮬레이터 등 다양한 시설이 구비되어 있다.
스크린 골프장은 대부분 초고속 카메라로 측정되기 때문에 카메라 셔터가 열려 있는 시간이 매우 짧다(100us~400us). 이 짧은 시간에 피사체를 촬영하기 위한 강한 조도를 제공하는 것이 중요하다. 따라서 조명 장치가 필수적이다.
하지만, 종래의 조명 장치는 발열로 인해 고장이 잦을 뿐만 아니라 낮은 조도 때문에 카메라의 디지털 게임(GAIN)을 올려야 하고 이 때문에 품질이 낮은 영상을 얻게 되어 센싱 성능에도 영향을 미친다. 품질과 조도가 낮은 LED 설치로 유지 보수에도 어려움이 있다.
(01) 대한민국 등록특허 제10-2001444호, 스크린 골프장 LED 조명 장치, 등록일 : 2019.07.12.
본 발명은 고출력의 LED를 사용하여 불량률을 줄이고 시간이 경과하여도 일정한 출력을 유지할 수 있는 스크린 골프장용 조명 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 좁은 지역을 집중적으로 조사할 수 있는 스크린 골프장용 조명 장치를 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 스크린 골프장용 조명 장치는, 중앙에 원형의 관통구가 형성되고, LED가 상기 관통구 둘레를 따라 원형으로 배치되어 결합되는 알루미늄 재질의 LED 기판; 상기 LED 기판상에 배치되어 상기 LED에서 발생되는 열을 방열하는 방열판; 상기 방열판의 반대편 LED 기판측에 결합되고, 상기 LED가 수용되고, 상기 LED에서 출사되는 광이 옆으로 퍼지는 것을 방지하기 위한 원통형의 격벽이 형성된 LED 수용부; 및 상기 LED 수용부에 삽입되어 상기 LED에서 출사되는 광이 확산되도록 하는 확산 렌즈를 포함하고,
상기 렌즈는, 상기 LED가 삽입되는 오목부가 형성되고, LED에서 출사되는 광이 입사되는 입사면; 및 상기 입사면을 통해 입사된 광이 출사되는 출사면을 포함하고, 상기 입사면은 지름이 동일한 원통형의 형상이고,
상기 출사면은 하부면으로 갈수록 폭이 넓어지는 측부출사면과 상기 측부출사면과 일체로 형성되어 렌즈의 덮개를 이루는 하부출사면을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 하부출사면은 상기 LED 수용부의 끝단과 평형을 이루는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 하부출사면의 지름은 상기 측부출사면의 지름보다 크게 형성되어, 하부출사면의 테두리는 돌출면을 형성하고, 상기 LED 수용부의 끝단에는 단턱이 형성되어 있으며, 상기 테두리가 상기 단턱에 안착되어 렌즈가 LED 수용부에 끼움 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 LED 수용부의 끝단에는 오목홈이 형성되어 있어, 상기 하부출사면과 공간을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 시간이 경과되어도 조명 장치의 LED가 손상되어 출력이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 고출력의 LED를 사용할 수 있어 강한 조도를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 골퍼가 위치하는 특정 위치를 집중으로 조사할 수 있다. 따라서 소요되는 LED 개수를 줄일 수 있어 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 스크린 골프장용 조명 장치의 사시도를 나타낸 것이다.
도 2는 발명에 따른 스크린 골프장용 조명 장치의 분해도를 나타낸 것이다.
도 3은 발명에 따른 스크린 골프장용 조명 장치의 LED 기판을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 스크린 골프장용 조명 장치의 렌즈를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 스크린 골프장용 조명 장치의 LED 기판 부분 확대 사진을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스크린 골프장용 조명 장치와 종래기술에 따른 조명 장치의 효능 시험 결과를 나타낸 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 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.
이하 첨부된 도면을 참조하면 본 발명의 실시예에 대해 상세히 살펴본다.
도 1은 본 발명에 따른 스크린 골프장용 조명 장치의 사시도를 나타낸 것이고, 도 2는 도 1의 조명 장치의 분해도를 나타낸 것이고, 도 3은 도 2의 LED 기판을 나타낸 것이고, 도 4는 도 3의 적용된 렌즈만을 확대하여 나타낸 것이고, 도 5는 렌즈가 부착된 상태의 LED 기판을 나타낸 것이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스크린 골프장용 조명 장치와 종래기술에 따른 조명 장치의 성능시험 결과를 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 스크린 골프장용 조명 장치는 다수의 LED가 결합되는 lED 기판(100)과 상기 LED 기판(100)의 상부에 결합되는 방열판(200)으로 구성된다.
상기 LED 기판(100)은 중앙에 원형의 관통구가 형성되고, LED가 상기 관통구 둘레를 따라 원형으로 배치되어 결합될 수 있다. LED 기판(100)의 재질은 방열이 용이한 알루미늄 재질로 사용될 수 있다.
상기 관통구에는 브라켓(10)이 결합될 수 있다. 브라켓(10)은 천장에 조명 장치를 부착하기 위해 사용된다. 또한, 상기 관통구에는 카메라가 장착될 수 있다.
본 발명에서 상부는 조명 장치가 천장에 부착되었을 때를 기준으로 위쪽을 의미한다. 따라서 브라켓(10) 방향의 상부이고 덮개(30) 방향이 하부이다.
상기 방열판(200)은 상기 LED 기판의 상부에 배치되어 상기 LED에서 발생되는 열을 방출하기 위한 것으로 LED 기판(100)의 동일한 소재인 알루미늄 소재로 이루어진다. 상기 방열판(200)의 상부에는 방열 효율을 높이기 위해 다수의 돌기(210)가 형성될 수 있으며, 방열팬(미도시)이 부착될 수 있다.
상기 LED 기판(200)의 하부에는 덮개(30)가 결합될 수 있다. 상기 덮개(30)는 LED 기판의 보호하는 기능을 한다.
상기 방열판(200)과 덮개(30)의 측면에는 나사공이 형성되어 있어 덮개(30)가 방열판(200)에 결합될 수 있다.
그리고 상기 LED 기판(100)과 방열판(200) 사이에는 방열패드(20)가 결합될 수 있다.
상기 방열 패드(20)는 LED 기판(100)의 열이 방열판(200)으로 전달되도록 한다. 방열 패드(20)로 인해 LED 기판의 온도가 급격히 올라가는 것을 방지하여 LED 기판이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
상기 방열판(200)의 안쪽 관통공 부분과 테두리 부분은 방열 패드가 결합될 수 있도록 약간 돌출되어 있다. 따라서 방열 패드(20)가 오목한 부분에 안착되어 돌출된 부분에 의해 안정적으로 방열판에 결합될 수 있다.
상기 LED 기판(100)의 앞면에는 LED가 수용되고, 상기 LED에서 출사되는 광이 옆으로 퍼지는 것을 방지하기 위한 원통형의 격벽(111)이 형성된 LED 수용부(110)가 결합된다. 그리고 LED 수용부(110)의 중앙에 LED(120)가 결합된다.
그리고 LED 수용부(110)의 끝단에는 렌즈(130)가 결합된다. 렌즈(130)는 투명소재이므로 도 3에서는 잘 표시되지 않았으나, 도 4 및 도 5를 참조하면 렌즈(130)의 구체적인 형상 및 결합 상태를 확인할 수 있다.
상기 렌즈(130)는 LED가 수용되는 오목부(131)가 형성되어 있고, 상기 오목부에 형성되어 LED에서 출사되는 광입 입사되는 입사면(132)과 상기 입사면을 통해 입사된 광이 출사되는 출사면(133)을 포함한다.
상기 오목부(131)는 지름이 동일한 원형의 형상이다. 따라서 입사면(132)은 지름이 동일한 원통형의 곡면을 이룬다.
상기 출사면(133)은 하부면으로 갈수록 폭이 넓어지는 측부출사면(134)과 상기 측부출사면과 일체로 형성되어 렌즈의 덮개를 이루는 하부출사면(135)으로 구성된다.
상기 측부출사면(134)은 아래와 갈수록 폭이 넓어지되 표면은 활모양이 곡선을 이루어 볼록한 형상이다.
상기 하부출사면(135)은 상기 LED 수용부의 끝단과 평형을 이루고 평평하게 형성된다. 상기 하부출사면(135)의 지름은 상기 측부출사면의 지름보다 크게 형성되어, 하부출사면의 테두리는 연결부위의 측부출사면(134)에 비해 바깥으로 돌출되어 돌출면(136)을 형성한다.
상기 LED 수용부(110)의 격벽(111)에는 단턱(112)이 형성되다. 따라서 상기 하부출사면(135)의 돌출된 테두리가 상기 단턱에 안착되어 렌즈(130)가 LED 수용부(110)에 끼움 결합될 수 있다.
이때 상기 격벽(111) 끝단에는 오목홈(113)이 형성되어 있어, 상기 하부출사면(135)과 공간을 형성한다. 상기 오목홈(113)의 깊이는 하부출사면(135)의 두께보다 깊게 형성되어 렌즈(130)가 결합된 후에 렌즈의 하부출사면(135)과 격벽(111) 사이에는 공간이 형성된다. 이러한 공간 형성으로 인해, 렌즈(130)를 분리할 필요가 있을 때 드라이버와 같은 라드를 삽입하여 용이하게 분리할 수 있다. 상기 오목홈(113)은 상부로 갈수록 계단식으로 좁아지는 형상이다. 따라서 일(-)자 드라이버 뿐만 아니라 십(+)자 드리이버를 이용할 수도 있다.
일반적으로 LED용 확산 렌즈는 LED 광이 최대한 넓게 확산시키는 것을 목적으로 한다. 따라서 대부분 입사면이 종형의 곡선을 이루고 하부출사면 역시 볼록한 형상의 곡선을 이루는 것이 일반적이다.
하지만, 스크린 골프장의 경우 골퍼가 있는 특정 부분만을 집중해서 조사하면 되기 때문에 광을 넓게 확산시킬 필요가 없다. 빛이 불필요하게 넓게 확산되는 경우 원하는 조도를 얻기 위해서는 더 많은 LED를 장착해야 한다.
본 발명에서와 같은 렌즈와 LED 수용부 내에 LED를 삽입할 경우, 빛이 불필요하게 확산되는 것을 방지하고 좁은 영역에 집중되도록 할 수 있다. 확산각은 대략 56°정도로 골퍼가 위치하는 부분을 집중적으로 조사할 수 있다.
그리고 본 발명에서와 같이 LED 수용부를 사용하는 경우 고출력(high power)의 LED를 사용할 수 있다.
종래의 골프장용 LED 조명 장치는 저출력의 LED를 사용하는 경우 LED 숫자가 많아지게 되고, 많은 수의 LED들이 각각 순반향 전압(VF)이 달라져 불량율의 발생이 높아지게 된다. 저출력 LED의 경우 단가가 싼 장점이 있지만, 순방향 전압(VF)이 일정하지 않은 단점이 있다. 따라서 많은 수의 LED가 부착되지만 개개의 LED의 순방향 전압을 일정하게 맞출 수 없어 사용 기간이 경과함에 따라 불량이 많이 발생하게 된다.
예를 들어, 종래 특허문헌1에 사용되는 LED는 5파이 LED가 상요되는데, 이러한 LED는 출력이 대략 0.14W 정도이고, 한 개의 LED 기판에 대략 288개의 LED가 사용된다. 하나의 LED 기판에 많은 LED가 사용되지만, 이들 LED의 순방향 전압은 1.2V~1.8V 로 오차 범위가 0.6V 정도이다. 따라서 모든 LED가 켜지도록 하기 위해서는 순방향이 높은 LED를 기준으로 전압을 공급하게 되는데, 이때 순방향 전압이 낮은 LED의 경우 시간이 지남에 따라 과부하로 손상될 우려가 높다.
하지만 고출력 LED를 사용할 경우 이러한 문제점을 해결할 수 있다. 고출력 LED를 사용할 경우, 한 개의 LED 기판에 소요되는 LED의 개수를 줄일 수 있다. 예를 들어, 1. 12W LED를 사용하는 경우 20 개 정도의 LED 만을 체결해도 비슷한 조도를 낼 수 있다. 고출력 LED의 경우 순방향 전압이 1.4~1.6 정도로 비교적 일정한다. 따라서 시간 경과에 따른 불량률을 줄일 수 있다.
하지만, 단순히 LED를 고출력의 LED로 교체한다고 해도 LED 간의 간접과 확산 문제 등으로 원하는 부분에 집중적으로 조명할 수 없다.
본 발명에서는 LED가 필요한 부분에 미리 LED 수용부를 설치하고, 해당 부분에 LED를 디지털 방식으로 자동으로 삽입하는 것이 가능하다. 따라서 공정 효율을 높일 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 LED 조명 장치와 종래 기술(등록특허 10-2001444호)에 따른 LED 조명 장치의 성능 비교 실험을 나타낸 것이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 LED 조명 장치는 시간이 지나도 출력을 95% 이상으로 높게 유지하는 것을 확인할 수 있다.
종래기술에 의하면 일부 구간(대략 600 시간)에서 본 발명 보다 출력이 다소 높게 나오는 구간이 있으나, 이후 출력이 급격히 감소하는 것을 확인할 수 있다.
하지만, 본 발명의 경우 시간이 경과함에 따라 출력이 곡선이 완만이 낮아지면서 1000시간이 경과하여도 96.65%의 출력을 유지할 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : LED 기판 110 : LED 수용부
111 : 격벽 112 : 단턱
113 : 오목홈 120 : LED
130 : 렌즈 131 : 오목부
132 : 입사면 133 : 출사면
134 : 측부출사면 135 : 하부출사면
136 : 돌출면

Claims (4)

  1. 중앙에 원형의 관통구가 형성되고, LED가 상기 관통구 둘레를 따라 원형으로 배치되어 결합되는 알루미늄 재질의 LED 기판;
    상기 LED 기판상에 배치되어 상기 LED에서 발생되는 열을 방열하는 방열판;
    상기 방열판의 반대편 LED 기판측에 결합되고, 상기 LED가 수용되고, 상기 LED에서 출사되는 광이 옆으로 퍼지는 것을 방지하기 위한 원통형의 격벽이 형성된 LED 수용부; 및
    상기 LED 수용부에 삽입되어 상기 LED에서 출사되는 광이 확산되도록 하는 확산 렌즈를 포함하고,
    상기 렌즈는,
    상기 LED가 삽입되는 오목부가 형성되고, LED에서 출사되는 광이 입사되는 입사면; 및
    상기 입사면을 통해 입사된 광이 출사되는 출사면을 포함하고,
    상기 입사면은 지름이 동일한 원통형의 형상이고,
    상기 출사면은 렌즈가 상기 LED 수용부에 부착되어 있을 때 하부로 갈수록 폭이 넓어지는 측부출사면과 상기 측부출사면과 일체로 형성되어 렌즈의 덮개를 이루는 하부출사면을 포함하고,
    상기 하부출사면의 지름은 상기 측부출사면의 지름보다 크게 형성되어, 하부출사면의 테두리는 돌출면을 형성하고,
    상기 LED 수용부의 끝단에는 단턱이 형성되어 있으며,
    상기 테두리가 상기 단턱에 안착되어 렌즈가 LED 수용부에 끼움 결합되고,
    상기 LED 수용부의 끝단에는 상부로 갈수록 계단식으로 좁아지는 오목홈이 형성되어 있어, 상기 하부출사면과 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 스크린 골프장용 LED 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하부출사면은 상기 LED 수용부의 끝단과 평형을 이루는 것을 특징으로 하는 스크린 골프장용 LED 조명 장치.



  3. 삭제
  4. 삭제
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KR102478571B1 (ko) * 2022-02-18 2022-12-19 주식회사 비와이티이씨 방열이 우수한 led 조명기구

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