KR200201127Y1 - 발광다이오드를 구비한 발광장치 - Google Patents

Abstract

발광다이오드(LED)에서 방출되는 빛을 효과적으로 채집하고 햇빛을 차단하여 가시성을 향상시킬 수 있는 발광장치가 개시된다. 상기 장치는 광원이 되는 발광다이오드, 상기 발광다이오드를 수용하는 홀을 일측에 구비한 광 가이드, 상기 광 가이드의 타측 개구부에 마련되는 볼록렌즈, 햇빛을 차단할 수 있도록 광 가이드 내부에 마련된 내측 차광막과 외측 차광막을 포함한다. 발광다이오드의 빛을 효과적으로 채집하여 종래보다 적은 수의 발광다이오드로써 요구되는 발광량을 낼 수 있으므로 LED를 이용한 종래의 발광장치보다 제조 비용을 절감할 수 있고, 발광장치 구조 자체에 햇빛을 차단할 수 있는 차광막이 마련되어 가시성과 가시거리를 대폭 향상시킬 수 있다.

Description

발광다이오드를 구비한 발광장치{Light emitting device having LED}

본 고안은 발광장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 발광다이오드(Light Emitting Diode; LED)를 광원으로 구비하여 발광다이오드에서 방출되는 빛을 효과적으로 채집하고 햇빛을 차단하여 가시성을 향상시킬 수 있는 발광장치에 관한 것이다.

발광다이오드를 광원으로 하는 발광장치가 적용되는 대표적인 경우는 교통 신호등이다. 일반적으로 교통 신호등과 같은 신호 표시용 발광장치로서 현재 제조되는 전구는 백열 전구로서 많은 소비전력을 필요로 할 뿐만 아니라 그 수명이 지속적인 사용을 할 경우 그리 길지 못한 점 등으로 잦은 정비요인이 발생하여 비용과다 등의 문제가 있다. 이러한 에너지 측면이나 정비성 등의 측면에서 취약한 백열 전구를 보완하기 위해 발광다이오드를 광원으로 채용한 교통 신호등이 대한민국 공개특허 제90-3516호(발명의 명칭; 엘이디 신호등)에 개시되어 있다.

도 1은 상기 특허에 개시된 광원으로서 발광다이오드를 사용한 종래의 교통 신호등의 개략적인 구성을 보인 정면도이다.

도 1을 참조하면, 상기 교통 신호등은 신호등 전체를 감싸는 하우징(2)과 하우징(2) 내부에 광원으로서 발광다이오드(1)가 군집 설치된다.

도 2는 도 1에 도시한 장치 중 발광다이오드 설치부의 부분확대 단면도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 발광다이오드(1)들이 군집 설치되는 기판(5)이 마련되어 있다. 기판(5) 상에는 적색 발광다이오드와 녹색 발광다이오드를 포함하는 발광다이오드(1) 260개 내지 432개 정도가 등간격으로 배열되고, 이들 발광다이오드(1)의 양단은 제어부가 접속되어 적색, 녹색 및 황색 신호와 화살표 신호 등을 선택적으로 표시할 수 있도록 구성되어 있다. 이러한 발광다이오드(1)는 전력소모가 적고, 광원의 수명이 반영구적이어서 향후 발광장치의 광원으로서 널리 사용될 것으로 예상된다.

발광다이오드(1) 상단부에 마련된 발광다이오드 보호용 커버(4)는 하부에 마련된 발광다이오드(1)를 보호하며 발광다이오드(1)에서 방출된 빛을 통과시킨다.

보호용 커버(4)상에는 각각의 발광다이오드(1) 직상부 위치마다 볼록렌즈(3)가 장착되어 있다. 볼록렌즈(3)는 발광다이오드(1)에서 방출된 빛을 크게 굴절시켜 가시성을 향상시키는 역할을 한다.

하지만, 전술된 발광다이오드가 구비된 발광장치가 적용된 종래의 교통 신호등은 다음과 같은 근본적인 결함을 가지고 있다. 즉, 교통 신호등 1개를 제조하기 위해서는 260개 내지 432개 정도의 많은 발광다이오드가 필요하므로 신호등 제조 비용이 현저하게 상승하여 실질적으로 교통 신호등에 적용할 수 없는 상태이다.

또한, 발광다이오드에서 방출된 빛을 신호등 전면부를 향해 효과적으로 채집할 수 있는 장치가 없어 발광다이오드에서 방출된 빛이 사방으로 빛이 산란된다. 이와 같은 구조에서는 교통 신호등의 가시성을 확보하는데 필요한 발광다이오드의 개수가 많아질 수밖에 없다.

더욱이, 주간의 햇빛을 차단할 수 있는 장치가 없어 발광다이오드로부터 방출된 빛이 햇빛에 의해 희석되어 발광다이오드로부터 방사되는 빛의 가시성이 더욱 떨어지게 된다.

본 고안은 전술한 종래의 발광다이오드를 구비한 발광장치의 문제점을 고려하여 안출된 것으로서, 본 고안의 일 목적은 각각의 발광다이오드 설치부위에 발광다이오드에서 방출되는 빛을 효과적으로 채집하는 장치를 구비하여 적은 수의 발광다이오드로써 종래와 같은 수준의 발광량을 확보하여 제조비용을 크게 줄일 수 있는 발광장치를 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 발광다이오드에서 방출된 빛을 햇빛으로부터 차단하는 장치에 의해 가시성과 가시거리를 대폭 향상시키고, 교통 신호등에 적용할 경우 신호 점등상태 식별 오판에 의한 교통사고를 예방할 수 있는 발광장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 발광다이오드(LED)를 광원으로 이용한 교통 신호등의 정면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 종래 신호등의 발광다이오드 설치부의 부분확대 단면도이다.

도 3은 본 고안에 따른 발광다이오드를 구비한 발광장치가 설치된 교통 신호등의 사시도이다.

도 4는 본 고안에 따른 발광다이오드를 구비한 발광장치의 사시도이다.

도 5는 도 4에 도시한 발광다이오드를 구비한 발광장치의 측단면도이다.

도 6은 도 4에 도시한 발광다이오드를 구비한 발광장치의 정면도이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10：하우징 15：광 가이드

20：신호등 커버 25：발광다이오드(LED)

30：볼록렌즈 35：수용 홀(hole)

40：광 가이드 계단 45：내측 차광막

46：외측 차광막 50：차광막 연결부

상술한 본 고안의 목적들을 달성하기 위하여, 본 고안은 일측에 마련된 수용 홀을 통해 발광다이오드를 수용하는 광 가이드 및 상기 광 가이드의 타측에 장착되는 볼록렌즈를 포함하는 발광장치가 제공된다.

바람직하게는, 상기 볼록렌즈는 양면이 볼록하게 형성된 것으로 되고, 상기 광 가이드는 전면에 설치된 신호등 커버 및 상기 광 가이드의 내부에 설치되어 햇빛을 차단하는 차광 수단을 더 포함할 수 있다.

상기 광 가이드는 상기 발광다이오드에서 방출된 빛이 한 방향으로 지속적으로 반사될 수 있도록 원추 형상으로 형성된다.

또한, 상기 광 가이드는 상기 발광다이오드에서 방출된 빛이 유도될 수 있도록 내측벽에 광 가이드 계단이 형성된다.

상기 차광 수단은 햇빛을 차단을 할 수 있도록 내측 차광막, 외측 차광막 그리고 이를 연결하는 차광막 연결부로 구성되며, 이 경우, 외측 차광막은 상기 광 가이드의 내측벽과 4 개소의 상기 차광막 연결부에 의해 연결되고, 상기 내측 차광막은 상기 외측 차광막과 동일한 방법으로 4 개소의 상기 차광막 연결부에 의해 연결된다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 발광다이오드를 구비한 발광장치가 교통 신호등에 적용된 경우를 중심으로 상세하게 설명한다.

도 3은 본 고안에 따른 발광다이오드를 구비한 발광장치가 설치된 교통 신호등의 사시도를 도시한 것이고, 도 4는 본 고안에 따른 발광다이오드를 구비한 발광장치의 사시도를 도시한 것이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 교통 신호등의 내부 기판 상에는 각 해당 발광다이오드(25)를 일측에서 수용하는 광 가이드(15)가 등간격으로 군집 설치된다. 종래 신호등의 경우 신호등 작동에 필요한 172 칸델라(candela)를 발광하기 위해서는 260개 내지 432개의 발광다이오드가 필요한 것에 비해, 본 고안에 따른 발광장치가 설치될 수 있는 교통 신호등에 필요한 발광다이오드(25)의 개수는 약 125개 정도이므로, 종래의 발광다이오드를 구비한 신호등에 비해서 제조비용을 대폭 줄일 수 있다.

도 4에 도시한 바와 같이, 종래 교통 신호등의 발광장치에 사용되던 발광다이오드는 발광다이오드로부터 방출되는 빛이 사방으로 산란되는 구조로 형성되어 있으나, 본 고안에 따른 발광장치의 각 발광다이오드(25)는 해당되는 광 가이드(15)의 일측에 마련된 내경 약 6mm 가량의 수용 홀(35)을 통해 조립되는 구조로 이루어지게 된다. 그리고, 광 가이드(15)의 타측 개구부에는 광 가이드(15)에 의해 한 방향으로 채집된 빛을 굴절 및 확대시키기 위해 볼록렌즈(30)가 설치된다. 본 고안에서 제공되는 광 가이드(15)는 원추 형상을 취하여 수용 홀(35)로부터 볼록렌즈(30)가 위치한 방향을 따라 그 내경이 확대된다.

도 5는 도 4에 도시된 발광다이오드를 구비한 발광장치의 측단면도이다.

도 5를 참조하면, 광 가이드(15)의 내측벽에는 발광다이오드(25)에서 방출된 빛을 볼록렌즈(30)가 위치한 방향으로 효과적으로 유도하는 광 가이드 계단(40)이 마련되어 있다. 광 가이드 계단(40)은 광 가이드(15)의 소정의 경사를 갖는 내측벽을 따라 형성되어 있는데, 상기 내측벽을 알루미늄 재질 등으로 표면을 매끄럽게 처리하여 발광다이오드(25)에서 방출된 빛이 광 가이드(15) 내부에서 지속적으로 반사가 이루어 질 수 있도록 한다.

한편, 광 가이드(15) 내측에는 볼록렌즈(30)와 인접하게 내측 차광막(45)과 외측 차광막(46)이 위치한다.

도 6은 도 4에 도시된 발광다이오드를 구비한 발광장치의 정면도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 외측 차광막(46)이 광 가이드(15) 내측벽과 4개소의 차광막 연결부(50)에 의해 연결되고, 내측 차광막(45)은 외측차광막(46)과 동일한 방법으로 4개의 차광막 연결부(50)에 의해 연결된 구조로 형성된다. 이들 내측 차광막(45)과 외측 차광막(46) 및 차광막 연결부(50)는 검정색 플라스틱 재질로 구성되는데, 햇빛을 차단하여 발광다이오드(25)로부터 방출된 빛이 희석되는 것을 방지한다. 따라서 주간에도 교통 신호등의 가시성을 확보할 수 있어서 교통사고 예방 역할을 한다.

이하, 상술한 구성을 갖는 본 고안에 따른 발광장치의 작용을 설명한다.

본 고안에 따른 발광장치의 광원이 되는 발광다이오드는 원추 형상의 광 가이드의 일측면에 마련된 수용 홀을 통해 광 가이드에 조립되어, 발광다이오드에서 방출되는 빛이 한 방향으로만 유도된다. 발광다이오드에서 방출된 빛은 광 가이드튜브의 기울어져 형성된 내측벽에 마련된 광 가이드 계단에 의해 효과적으로 반사되며, 이 빛은 광 가이드튜브 타측 개구부에 마련된 볼록렌즈에 의해 최종적으로 확대된다.

한편, 주간에는 햇빛에 의해 운전자들이 교통 신호등의 점등 여부를 식별하기가 곤란하여 교통사고의 요인이 되기도 하는데, 상기 광 가이드튜브 내측에 형성된 외측 차광막과 내측 차광막에 의해서 햇빛이 발광다이오드의 빛을 희석시키는 것을 차단될 수 있다. 따라서, 주간에도 교통 신호등의 가시성이 확보될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 고안에 따르면, 발광다이오드를 광원으로 사용하는 발광장치에 있어서, 발광다이오드가 설치된 위치에 광 가이드 및 볼록렌즈를 포함한 발광장치를 구비하여 빛을 한 방향으로 효과적으로 유도함과 동시에 빛을 확대시키는 장치를 포함하는 발광장치가 제공됨으로써, 교통 신호등에 적용할 경우 제조에 필요한 발광다이오드 개수를 줄일 수 있어 제조비용을 절감할 수 있다.

또한, 본 고안에 따른 발광장치 구조 자체에 햇빛을 차단할 수 있는 차광막이 마련되어 종래의 이를 교통신호등에 이용할 경우 교통 신호등보다 가시성과 가시거리를 대폭 향상시키므로, 운전자가 교통 신호등 점등상태를 오판하는 것을 막아 교통사고를 예방하는 역할을 한다.

상기에서는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 발광다이오드를 구비한 발광장치에 대해 설명 및 도시하였으나 본 고안은 전술한 실시예에 의해 한정되지 않고 하기의 실용신안등록청구의 범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 본 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경 실시함을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

1. 발광다이오드를 광원으로 사용하는 발광장치에 있어서,

   일측에 마련된 수용 홀을 통해 상기 발광다이오드를 수용하는 광 가이드; 그리고

   상기 광 가이드의 타측에 장착되는 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드를 구비한 발광장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 광 가이드는 상기 발광다이오드에서 방출된 빛이 한 방향으로 지속적으로 반사될 수 있도록 원추 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드를 구비한 발광장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 광 가이드는 상기 발광다이오드에서 방출된 빛이 유도될 수 있도록 내측벽에 광 가이드 계단이 형성되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드를 구비한 발광장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 광 가이드 내부에 설치되어 외부로부터 조사되는 빛을 차단하는 차광 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드를 구비한 발광장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 차광 수단은 내측 차광막, 외측 차광막 그리고 이를 연결하는 차광막 연결부로 구성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드를 구비한 발광장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 외측 차광막은 상기 광 가이드의 내측벽과 4 개소의 상기 차광막 연결부에 의해 연결되고, 상기 내측 차광막은 상기 외측 차광막과 동일한 방법으로 4 개소의 상기 차광막 연결부에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드를 구비한 발광장치.