KR200331757Y1 - 백색 ｌｅｄ 조명용 광원 및 백색 ｌｅｄ 조명장치 - Google Patents

백색 ｌｅｄ 조명용 광원 및 백색 ｌｅｄ 조명장치 Download PDF

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KR200331757Y1
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도시지 기시무라
하루미 기시무라
야스히사 마쯔노
사토시 아베
도시후미 다까하시
도시유끼 츠나시마
마사카쯔 오사와
노보루 호츠타
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이와사키, 쇼오
기시무라 , 도시지
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Abstract

본 고안은, 충분한 조도를 보장하여 종합적으로 에너지 절약화 및 유지 보수 작업을 생략할 수 있는 백색 LED 조명장치 및 이 장치에 사용하는 백색 LED 조명용 광원을 제공하고자 하는 것으로, 등기구 본체(1)의 조광면에 대응하는 형상의 플레이트면에 소요되는 복수개의 고정 구멍이 소정 길이 피치의 행렬적인 배치로 구비된 반사판(9)에 대해, 복수개의 백색 LED 소자(11)를 상기 각 고정 구멍에 삽입하여 고정시켜서 각 전극부(12)의 2∼4mm 후방부에서 고정하는 한편, 반사판(9)의 바로 뒤쪽에 나란히 설치한 LED 소자용 기판(10)에 각 백색 LED 소자(11)의 ± 단자를 장착함과 동시에 ± 단자마다 인가 전압에 적합한 직병렬 전기회로망을 형성함으로써 백색 LED 조명용 광원을 구성한다.

Description

백색 ＬＥＤ 조명용 광원 및 백색 ＬＥＤ 조명장치 {LIGHT SOURCE FOR WHITE COLOR LED LIGHTING AND WHITE COLOR LED LIGHTING DEVICE}
본 고안은, 조명등, 특히 도로, 공원 등 광장에 설치하는 가로등에 사용하기에 적합한 백색 LED 조명장치 및 이 조명장치에서의 광원으로서의 백색 LED 조명용 광원에 관한 것이다.
종래, 도로나 공원에서의 조명으로는 오로지 백열전구, 수은등, 형광등이 사용되고 있으나, 그것들은 비교적 많은 전력을 소모하기 때문에 에너지 절약을 도모하기 위해서, 형광등보다 훨씬 적은 전력을 소모하는 LED(발광 다이오드; Light Emitting Diode)의 이용이 검토되고 있다. 그러나, LED는 점 광원 형태로 지향성이 강해서 섬광과 같이 눈부시게 느껴지는 등 여러 가지 특성면에서 야외 등지에서의 조명으로는 적합하지 않게 여겨져 보급에는 이르지 못하고 있는 것이 실정인데, 건물 내외에서 사용되는 LED 조명기구에 관한 것으로서 전형적인 선행 기술이 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조).
이에 대해, 에너지 절약을 도모할 수 있는 동시에 가로등 등의 조명기구로 보다 적합한 LED 조명기구를 제공하기 위해, 본 고안자 등은, 앞서 LED를 광원으로 이용한 새로운 조명기구를 제안하였다(예컨대, 특허 문헌 2 참조).
[특허 문헌 1]
일본 공개특허공보 평성11(1999)-213730호 (2∼3페이지 [0009]∼[0014], 도 1, 도 2, 도 3)
[특허 문헌 2]
일본 특허출원 2002-7762호 (5∼7페이지 [0008]∼[0012], 도 1, 도 2)
특허 문헌 1의 조명기구는, 복수개의 LED를 가지며 이 LED의 바로 아래에 중공의 도광판을 설치하고, 도광판의 중심축을 따라 이 도광판을 지지하는 지주를 설치하며, 도광판의 도광부의 내측 표면에 확산 반사 특성과 확산 투과 특성을 가진 확산층을 형성함과 동시에 지주의 표면에 확산 반사층을 형성하고, 도광부의 상측 단부 표면을 따라 LED를 설치한 구조이다.
이러한 조명기구는, 점 광원의 LED로부터 면 광원을 얻는데 있어서, 「복수개의 LED에 대해, 내측 표면에 확산 반사 특성과 확산 투과 특성을 가진 확산층을 형성한 도광부를 갖는 도광판과, 이 도광판에 나란히 설치한 확산 반사층을 구비한다」라는 특수한 구조를 필요로하기 때문에, 구조의 복잡화를 초래할 뿐만 아니라,투명체의 도광판 내에서 감광(減光)되기 때문에, 충분한 조도를 얻는데 LED를 많이 필요로 하는 비경제인 면이 있으며, 더욱이, 옥외에서 사용하기 위해선 이들 부재를 덮기 위한 글러브가 반드시 필요해 조도 유지, 기구 가격의 면에서 여러 가지 문제가 많다.
한편, 특허 문헌 2의 조명기구(이하, 선제안 조명기구라고 칭함)는, 범용 소켓에 착탈 가능한 꼭지쇠(base)에 동축의 일체를 이루어 부착한 5중층 구조로 포탄형 중공 용기 형태의 LED용 고정 유닛에 대해, 복수개의 LED 소자를 분산시켜서 삽입 이탈 가능하게 장착하며, 또한 이 삽입 이탈 조작에 따라 상기 꼭지쇠와의 전기적 접속 및 단절 가능하게 구성하고, 더욱이 그 외측에 포탄형 투명 커버를 착탈 가능하게 부착한 전체적으로 포탄형 전구의 조명등으로 형성한 것이다.
이러한 구성의 선제안 조명기구는, 에너지 절약에 적합한 등기구로서의 소기의 목적은 충분히 달성할 수 있는 것이지만, 점 광원 타입의 LED 소자가 LED용 고정 유닛의 외주에 분산 배치된 구조라는 점에서, 하나 하나의 휘도가 너무 커서 보행자의 눈에 강한 자극을 줄 우려가 있는 것, 통상 LED 소자는 빛의 지향성이 강한(협각) 특성이 있기 때문에, 전체적으로 발광이 퍼지기 힘들어 1개의 조명기구당 조사 범위(영역)가 좁아져서 단위 영역에 대한 조명기구 개수가 늘어나는 것 등, 해결을 요하는 문제가 여전히 남아 있다.
본 고안은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 따라서, 본 고안의 목적은, 발광이 분산되도록 등기구의 형태 및 디자인을 가지며, 또한 LED 소자의 개수를 늘리지 않고 충분한 조도를 보장할 수 있으며, 종합적으로 에너지 절약화 및 유지 보수 작업을 생략할 수 있는 백색 LED 조명장치 및 이 장치에 사용하기에 가장 적합한 백색 LED 조명용 광원을 제공하고자 하는 것이다.
도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 백색 LED 조명장치의 전체 모습도로서, 도 1a는 정면도, 도 1b는 우측면도.
도 2는 도 1의 등기구 본체(1)의 측면도.
도 3은 도 1의 등기구 본체(1)의 저면도.
도 4는 도 1의 등기구 본체(1)의 정면도.
도 5는 도 1의 등기구 본체(1)의 하방에서 비스듬하게 바라본 분리 사시도.
도 6은 도 1의 등기구 본체(1)의 후측방에서 바라본 사시도.
도 7은 도 1의 등기구 본체(1)의 후방부에서의 폭방향의 개략적인 종단면도.
도 8은 도 7의 백색 LED 조명용 광원(3)의 부분 확대도.
도 9는 본 고안의 실시예에 따른 백색 LED 조명장치의 점등시 실측에 의한 조도 분포도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : 등기구 본체 2 : 등기구용 지주
3 : 백색 LED 조명용 광원 4 : 전원 장치
5 : 태양 전지 6 : 광원용 컨트롤러
7 : 등기구 하우징 7A : 등기구 하우징 후방부
7B : 등기구 하우징 전방부 8 : 글러브(glove)
8A : 글러브 후방부 8B : 글러브 전방부
9 : 반사판 10 : LED 소자용 기판
11 : 백색 LED 소자 12 : 전극부
13 : 부착 베이스부 14 : 지지 아암
15 : 하단 지지부 16 : 차열판
17 : 평활면 18 : 요철면
19 : 흡기구 20 : 배기구
본 고안은, 상술한 목적을 달성하기 위해서, 먼저 청구항 1의 고안에 관해서는, 등기구 본체(1)의 조광면에 대응하는 형상의 플레이트면에 소요되는 복수개의 고정 구멍이 소정 길이 피치의 행렬적인 배치로 구비된 반사판(9)에 대해, 복수개의 백색 LED 소자(11)를 상기 각 고정 구멍에 삽입하여 고정시켜서 각 전극부(12)의 2∼4mm 후방부에서 고정하는 한편, 반사판(9)의 바로 뒤쪽에 나란히 설치한 LED 소자용 기판(10)에 각 백색 LED 소자(11)의 ± 단자를 장착함과 동시에 ± 단자마다 인가 전압에 적합한 직병렬 전기회로망을 형성함으로써 백색 LED 조명용 광원을 구성한 것이다.
이러한 본 고안에 따르면, 소정 길이 피치의 행렬적인 배치로 구비되는 복수개의 백색 LED 소자(11)에 대해 각 전극부(12)의 2∼4mm 후방부에 공통의 반사판(9)을 설치함으로써, 백색 LED 소자(11)의 외관상의 수량 증대와 유효한 광 반사가 서로 합쳐져서 전방으로의 광 조사가 손실되지 않고 효율적으로 이루어지기 때문에, 백색 LED 소자(11)의 수를 최소로 하면서 조도를 충분히 유지시킬 수 있다. 따라서, 가로등 등의 백색 LED 조명장치에 실시하기에 바람직한 백색 LED 조명용 광원이다.
또한 본 고안은 상기 목적의 달성을 위해, 청구항 2의 고안에 관해서는, 등기구 하우징(7), 이 등기구 하우징(7)의 바닥부 개구에 합착되는 무색 투명의 글러브(8), 등기구 하우징(7)내에 수용되는 백색 LED 조명용 광원(3), 마찬가지로 등기구 하우징(7)내에 수용되는 광원용 컨트롤러(6)를 구비하는 등기구 본체(1)와, 등기구 본체(1)를 그 조광면이 하향이 되고 또한 길이 방향측 축이 약간 상향으로 전방으로 뻗는 자세로 지지하는 등기구 지주(2)와, 백색 LED 조명용 광원(3)에 전기를 공급하기 위해서 등기구 지주(2)의 하부에 수납되는 전원 장치(4)로 이루어진 백색 LED 조명장치로서, 등기구 하우징(7) 및 글러브(8)는, 백색 LED 조명용 광원(3)에 대향하는 위치의 횡단면 형상이, 부착 베이스부(13) 근처의 후방부(7A, 8A)에서는 상기 길이 방향측에 평행한 변을 짧은 변으로 하는 장방형이고, 이것에 이어지는 전방부(7B, 8B)에서는 좁고 긴 사다리꼴이며, 더욱이 글러브(8)에 있어서의 조광면 부분이, 안쪽면은 평활면(17)이고, 바깥면은 산 모양의 볼록부와 골짜기 모양의 오목부를 수 mm 피치로 교대로 반복하여 인접시킨 세로 줄무늬의 요철면(18)으로서, 전체적으로 상기 길이 방향측의 중심선 부분을 바닥으로 해서 좌우로 대칭을 이루는 만곡판면으로 형성되어 있으며, 또한 백색 LED 조명용 광원(3)은, 소정 길이 피치로 다수개의 행과 열의 배치로 이루어진 소요되는 복수개의 고정 구멍을 구비하는 반사판(9)에 대해, 복수개의 백색 LED 소자(11)를 상기 각 고정 구멍에 삽입하여 고정시켜서 각 전극부(12)의 2∼4mm 후방부에서 고정하는 한편, 반사판(9)의 바로 뒤쪽에 나란히 설치한 LED 소자용 기판(10)에 각 백색 LED 소자(11)의 ± 단자를 장착함과 동시에 ± 단자마다 인가 전압에 적합한 직병렬 전기회로망을 형성하고 있어, 상기 후방부(7A, 8A)에서의 반사판(9) 및 LED 소자용기판(10)을 상기 만곡판면에 대응시킨 입구가 넓은 반각 홈통 형상의 절곡판으로 형성하며, 상기 전방부(7B, 8B)에서의 반사판(9) 및 LED 소자용 기판(10)을 상기 만곡판면에 대응시킨 좁고 긴 사다리꼴의 평판으로 형성하고, 반사판(9)에 의한 광 반사 기능과 글러브(8)의 파형 요철면 및 만곡판면에 의한 광 굴절 기능의 상승(相乘) 작용에 따라 등기구 본체(1)에 고유의 조사 범위를 확대시키는 구성으로 한 백색 LED 조명장치를 특징으로 한다.
이러한 본 고안에 따르면, 글러브(8)의 조광면 부분에 있어서의 형태가, 후방부(8A)에서는 폭이 넓은 장방향, 전방부(8B)에서는 후방부(8A)에 비해 폭이 좁은 끝으로 갈수록 가늘어지는 사다리꼴이 되는, 전체적으로 「유사 T자 볼드체」의 형상을 이루고 있으며, 바로 아래가 최대로 밝고 주위로 퍼짐에 따라 점차적으로 감광되는 배광 특성이 발휘되는 점에서 가로등 등의 옥외용 조명 등기구에 적합한 디자인을 구비하는 것과, 반사판(9)에 의한 앞면측으로 한정시킨 광 반사 기능 및 글러브(8)의 파형 요철면 및 만곡판면에 의한 광 굴절, 광 확산 기능이 발휘되는 상승 작용을 이루는 것에 따라, 후술하는 조도 분포를 나타내는 실측값 선도에 의해서도 명백한 바와 같이, 조명장치 바로 아래 위치를 기점으로 하여 지상의 유효 조사 범위는 폭 방향이 안길이 방향에 비해 큰 거의 타원형을 띠어, 조사 범위가 확대되고 또한 가로등으로서 이상적인 조도 분포를 얻을 수 있게 된 것이다. 또한, 글러브(8)의 조광면 부분의 전체면이, 소위, 눈에 부드러운 한결같은 밝기로 빛나서 스폿광의 집합으로 이루어진 것 등과는 명백히 다른 것이기에, 종래의 형광등과 비교해도 손색이 없는 등기구를 에너지 절약 상태에서 제공할 수 있는 것이다.
또한, 본 고안은 상기 목적의 달성을 위해, 청구항 3의 고안에 관해서는, 상기 청구항 2에 기재된 백색 LED 조명장치에 있어서, 등기구 지주(2)의 상단부에는 태양 전지(5)가 부착 고정되고, 전원 장치(4)에는 축전지가 구비되며, 광원용 컨트롤러(6)에는 태양 전지(5)의 출력 전압을 감지하는 자동 전압감지수단 및 이 수단에 의해 태양 전지(5)로부터 얻은 전력을 축전지에 축전시키는 자동 축전수단이 구비되는 구성으로 한 것을 특징으로 한다.
이러한 본 고안에 따르면, 태양 광 에너지에 의해서만 조명장치의 야간 점등에 필요한 전력의 전부를 조달할 수 있으므로, 배전선의 부설을 생략할 수 있을 뿐만 아니라, 전력 절약에 기여하는 바가 크다.
또한 본 고안은 상기 목적 달성을 위해, 청구항 4의 고안에 관해서는, 상기 청구항 3에 기재된 백색 LED 조명장치에 있어서, 등기구용 지주(2)가, 중공 파이프에 의해 형성되어 상단부 근처의 파이프 벽에 공기 배출구가 설치되어 있고, 중공부가 외기 온도에 따른 발생열을 배출시키기 위한 굴뚝 효과를 낼 수 있는 구성으로 한 것을 특징으로 한다.
이러한 본 고안에 따르면, 축전지에 악영향을 미치는 수납 장소의 온도 상승을 방지하여 전지 수명이 연장되어 백색 LED 조명장치의 신뢰성이 향상될 수 있는 것이다.
또한 본 고안은 상기 목적 달성을 위해, 청구항 5항의 고안에 관해서는, 상기 청구항 3항 또는 4항에 기재된 백색 LED 조명장치에 있어서, 등기구 본체(1)가, 등기구 하우징(7)의 바로 위쪽에 약간의 갭을 가지고 있어 차양판 형태로 덮은 금속제의 차열판(16)을 구비하는 구성으로 한 것을 특징으로 한다. 또한, 청구항 6의 고안에 관해서는, 상기 청구항 5에 기재된 백색 LED 조명장치에 있어서, 등기구 본체(1)가, 등기구 하우징(7)의 상기 후방부(7A)에서의 측판의 뒷면부와 측면부에 흡기구(19)와 배기구(20)를 구비하는 구성으로 한 것을 특징으로 한다.
이러한 청구항 5항, 6항에 관한 본 고안의 백색 LED 조명장치에 따르면, 직사일광일 때, 여름철 고온일 때 등의 경우에 등기구 본체(1)내의 온도 상승을 억제하여 온도 조건에 엄격한 광원용 컨트롤러(6) 및 백색 LED 소자(11)의 성능을 안정시켜, 장치의 신뢰성을 보다 높일 수 있다.
이하, 본 고안의 실시예를 도면을 참조로 설명한다. 도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 백색 LED 조명장치의 전체 모습도로서, 도 1a는 정면도, 도 1b는 우측면도이다. 도시하는 백색 LED 조명장치는, 등기구 본체(1)와, 등기구용 지주(2)와, 전원 장치(4)와, 태양 전지(5)로 구성된다.
등기구용 지주(2)는, 예컨대 하단 지지부(15), 전극(pole)부(21)로 이루어진 스테인리스강제 직립형 싱글 기둥으로서, 도시하는 상단부 근처의 중간부 또는 상단부에 지지 아암(1)을 돌출 형성하여 갖는다. 이 등기구용 지주(2)는, 예컨대 가로등 지주로서 사용되어, 도로의 보행자 길에서의 차도쪽 노견 근처에 지지 아암(14)을 보행자 길쪽으로 튀어나오게 한 자세로 세워서 설치된다.
전원 장치(4)는, 등기구 본체(1)에 있어서의 후술하는 백색 LED 조명용 광원(3)(이하, 광원(3)이라고 약칭함)에 전기를 공급하기 위해서 설치된 것으로, 장기 수명형 제어밸브식 연축 전지 등의 축전지가 사용되며, 지주(2)의 하부인 하단 지지부(15) 내부의 소정 위치에 수용된다. 한편, 전원 장치(4)로서는, 상기 축전지 이외에 인버터(교류-직류 교환기)를 비상용으로 필요에 따라 부가 설치하여, 저압 배전선으로부터 전력을 공급받을 수도 있다.
태양 전지(5)는, 등기구용 지주(2)의 꼭대기부에 부착하여 태양광을 최대로 받기 쉬운 방향과 경사 각도로 고정되는데, 설치 조건에 따라 세 종류(다결정, 단결정, 단결정+비정질)의 결정계 태양 전지 중에서 적당한 것이 선정된다. 이러한 태양 전지(5)로부터 얻은 전력을 도시하지는 않았지만 후술하는 광원용 컨트롤러(6)를 경유하여 상기 축전지(4)에 축전시키도록 회로가 구성되어 있다. 한편, 태양 전지(5)는 반드시 필요하지는 않으며, 등기구 본체(1)만을 등기구용 지주(2)에 부착하여 전등, 전력 배전선으로부터의 전력 공급을 받도록 한 조명 장치도 본 고안의 범위에 포함되는 것이다.
등기구 본체(1)는, 등기구 하우징(7)과 이 등기구 하우징(7)의 바닥부 개구에 합착되는 무색 투명의 글러브(8)에 의해, 좌우의 축 방향에 비해 전후의 안길이 방향이 긴 「유사 T자 볼드체」의 형상을 이루는 외부 하우징이 형성되어 있어서, 등기구 하우징(7)은 스테인리스강제로 된 것, 글러브(8)는 아크릴 수지제로 된 것이 사용된다. 이 등기구 본체(1)는 등기구 하우징(7)의 후단부에 일체로 돌출 형성시킨 부착 베이스부(13)를 지지 아암(14)에 감합 및 고정시켜서 등기구 지주(2)에 의해 지지되며, 예컨대 보도의 바로 위 약 3.5m의 위치에 있어서 조광면을 하향으로 하고 또한 길이 방향측 축을 약간 상향으로 전방으로 뻗은 자세로 정치된다.
도 2, 도 3, 도 4에는, 도 1에서의 등기구 본체(1)의 측면도, 저면도, 정면도가 각각 도시된다. 도 5에는, 상기 등기구 본체(1)를 하방으로부터 비스듬하게 바라본 분리 사시도가 도시되며, 도 6에는 마찬가지로 등기구 본체(1)의 후측방에서 바라 본 사시도가 도시된다. 또한, 도 7에는 상기 등기구 본체(1)의 하방부에서의 폭 방향의 개략적인 종단면도가 도시되며, 도 8에는 도 7의 광원(3)의 부분 확대도가 도시된다.
본 고안의 일 실시예에 따른 백색 LED 조명장치에 있어서의 등기구 본체(1)의 구성에 대해 이하에 설명한다.
등기구 본체(1)는, 등기구 하우징(7)과 글러브(8)와 광원(3)과 광원용 컨트롤러(6)를 구비한다. 등기구 본체(1)에서의 외부 하우징을 형성하는 등기구 하우징(7)과 글러브(8)는, 하우징 내에 수용되는 광원(3)과 마주보는 곳의 횡단면 형상이, 부착 베이스부(13) 근처의 각 후방부(7A, 8A)에서는, 전후 방향의 길이 방향측에 평행한 측변을 짧은 변으로 하는 장방형이며, 이것에 일체로 연결되는 전방부(7B, 8B)에 있어서는, 후방부(7A, 8A)에 비해 폭이 좁고 끝으로 갈수록 가늘어지는 좁고 길다란 사다리꼴이며, 설치시에는 등기구 하우징(7)을 위로, 글러브(8)를 아래로 향하여 개구부끼리 맞붙이는 동시에, 글러브(8)의 가장자리부에 끼워넣은 스테인리스강제로 된 글러브 프레임(22)을 등기구 하우징(7)의 가장자리부에 안쪽으로 끼워넣고 비스 체결 등의 클램프 수단에 의해, 방수형 일체 구조의 외부 하우징이 형성된다.
글러브(8)는 도 5 및 도 7을 참조하면 명백한 바와 같이, 조광면 부분이 안쪽면은 평활면(17)이고, 바깥면은 산 모양의 볼록부와 골짜기 모양의 오목부를 수mm, 예컨대 5mm의 피치로 교대로 반복하여 인접시킨 세로 줄무늬의 요철면(18)으로서, 전체적인 형상으로서 길이 방향측의 중심선을 바닥으로 해서 좌우의 폭 방향으로 대칭을 이루는 만곡판면으로 형성된다.
한편, 광원(3)은, 반사판(9)과, LED 소자용 기판(10)(이하, 기판(10)이라고 약칭함)과, 소요되는 복수개의 백색 LED 소자(11)를 요소 부재로 하여, 상기 외부 하우징 내부 공간의 횡단면 형상에 대응한 형상의 면판형 광원으로 구성된다. 도 5 및 도 7을 참조하여, 반사판(9)은 알루미늄 등의 금속판에 의해 프론트 반사면이 거울면으로 마무리된 소정 형상의 플레이트가 이용되며, 사용하는 백색 LED 소자(11)의 소정 수와 동일한 수의 고정 구멍이 소정 피치의 행렬적인 배치로 형성된 구멍 뚫린 판을 형성하고 있다. 일례로서, 백색 LED 소자(11)의 바깥지름에 7mm 정도의 갭을 더한 치수의 피치를 기준으로, 지그재그 형상, 바둑판 형상 등의 행렬 배치로 고정 구멍을 나란히 형성한 구멍 뚫린 거울판을 예로 들 수 있다.
그 다음, 백색 LED 소자(11)는, 포탄형을 이루는 소정 수의 각 소자를 상기 각 고정 구멍에 삽입하여 고정시켜서 반사판(9)에 각각 고정하는데, 이 경우, 도 8에 도시된 바와 같이 전극부(12)에 대해 2∼4mm의 간격(d0)을 갖는 후방부에 반사판(9)의 앞 표면이 위치하도록 치수 결정하여 고정한다. 이와 같이 하는 것은, 전극부(12)에서의 발광을, 가장 적게 감쇠되면서 효율적으로 전방을 향해 반사시키기 위해서는, 반사판(9)의 상기 치수가 되는 해당 위치가 최적 조건임에 틀림없기 때문이다.전극부(12)에 관련된 LED 칩에 대해 간격(d0)(도 8 참조)을 가진 바로 근처의 후방부에 반사판(9)을 설치할 때, 전술한 최적 조건을 구하기 위해 발명자에 의해 여러가지 실험 및 검토를 거듭하였는데, 상기 간격(d0)을 바꿨을 경우의 LED 소자(11)의 발광 조도의 변화에 대해 실측한 결과, 이하에 서술하는 바와 같은 결과가 얻어졌다. 한편, LED 소자(11)로서는 모통 지름 5mmΦ의 포탄형 백색 LED(제품번호 : NSPW515BS)를 사용하고, 한편, 반사판(9)으로는 프론트 반사면이 거울면 마무리되어 있는 알루미늄 판체를 이용하여, LED 소자(11)의 정면 전방으로 300mm 떨어진 위치에 대향 배치한 조도계에 의해 이 LED 소자(11)의 발광 조도를 실제로 측정하였다.상술한 측정의 결과는, d0=2mm인 경우에 124룩스, d0=3mm인 경우에 116룩스, d0=4mm인 경우에 110룩스가 되며, 한편 반사판(9)이 없는 경우에는 107룩스로서, 이상의 결과로부터, 2~4mm의 간격(d0)을 가진 바로 근처의 후방부의 범위 내에 앞표면이 위치하도록 치수 결정해서 반사판(9)을 고정시키는 것이, 전극부(12)에서의 발광을 감쇠가 가장 적고 효율적으로 전방을 향해 반사시키기 위한 최적 조건임을 명시하고 있다.
기판(10)은 주지되어 있는 배선용 기판으로서, 백색 LED 소자(11)에 있어서의 가는 도전선으로 이루어진 양(+)단자(23)와, 음(-)단자(24)에 대응한 소정의 배열이고, 또한 소정 수의 극세공이 개구되어 있어서, 이 기판(10)을 반사판(9)의 바로 뒤쪽에 나란히 설치하여 상기 극세공을 이용해 각 백색 LED 소자(11)의 양단자(23), 음단자(24) 각각을 기판(10)에 대해 납땜(25)에 의해 장착시킨다. 그리고, ± 단자마다 인가 전압에 적합한 직병렬 전기회로망을 형성한다.
상술한 구성으로 이루어진 광원(3)에 있어서, 도 5를 참조하여 장방형을 이루고 있는 상기 후방부(7A)에 수용되는 부분은, 해당 부분이 폭이 넓은 위치이기 때문에, 반사판(9) 및 기판(10)을 글러브(8)에서의 후방부(8A)의 장방형 만곡판면에 대응시킨 형상인 입구가 넓은 반각 홈통 형상의 절곡판으로 형성하고, 한편, 좁고 긴 사다리꼴을 이루는 상기 전방부(7B)에 수용되는 부분은, 반사판(9) 및 기판(10)을 글러브(8)에서의 전방부(8B)의 좁고 긴 사다리꼴 만곡판면에 대응시킨 형상인 좁고 긴 사다리꼴의 평판으로 형성하며, 이와 같이 구성된 광원(3) 전체를 글러브(8)에 대해 약 20mm의 간격(d1)(도 7 참조)이 유지되도록 위치 결정하여 등기구 하우징(7)내에 수용한다.
한편, 광원용 컨트롤러(6)에 대해서는, 이 컨트롤러(6)는 광원(3)의 점등, 소등 및 전원 장치(4)에 있어서의 축전지의 충방전, 태양 전지(5)의 접속 및 단절 등을 제어하는 제어 시스템으로서, 타이머, 일조 센서 등의 제어 명령 요소와, 태양 전지(5)의 출력 전압을 감지하는 자동 전압감지수단 및 이 수단에 의해 태양 전지(5)로부터 얻은 전력을 축전지에 축전시키는 자동 축전수단과, 더욱이 상기 제어 지령 요소로부터의 제어 지령에 따라 광원(3)을 발광량 조절이 가능하게 점등 및 소등시키는 광원 제어 수단 등을 구비하고 있어서, 그들을 일체적으로 통합하여 구성된 본체부를 도 7에 대략적으로 도시하는 바와 같이, 등기구 하우징(7)내에서의 광원(3)의 배후 빈 곳에 수납해, 광원(3), 전원 장치(4) 및 태양 전지(5)에 전기적으로 관련시키고 있다.
이상, 일 실시예에 따른 백색 LED 조명장치의 주요부의 구성에 대해 설명하였는데, 도 2 및 도 5에서 부호 16으로 나타내는 부재는 차열판으로서, 필요에 따라서 등기구 본체(1)에 부가 설치하는 것이다. 이 차열판(16)은, 등기구 본체(1)의 평면 바깥 형상과 비슷한 형상의 알루미늄 등의 금속제 프레스 가공판으로, 등기구 하우징(7)의 바로 위쪽에 약간의 갭을 가지고 있어 차양판 형태로 덮어서 설치된다. 이와 같이 차열판(16)을 설치함으로써, 등기구 본체(1)로의 직사일광을 피하게 해서 본체 내의 온도 상승을 억제할 수 있다.
한편, 등기구용 지주(2)를 중공 파이프에 의해 형성하는 것도 바람직한 수단이며, 이 경우, 지주 상단부로부터의 파이프벽에 도시하지는 않았지만 공기 배출구를 통상의 수단에 의해 개구시키는 것으로서, 지주 내의 중공부가 굴뚝 효과를 낼 수 있기 때문에, 하방부에 형성한 외기 온도에 따른 발생열을 공기 배출구로부터 배출시킬 수 있어서 온도 상승을 방지해, 축전지의 성능 안정화, 장기 수명화를 달성할 수 있다.
또한, 도 2, 도 3에서 부호 19, 20은 각각 흡기구, 배기구로서, 흡기구(19)는 등기구 하우징(7)의 상기 후방부(7A)에서의 측판의 뒷면부에 개구되고, 한편, 배기구(20)는 상기 후방부(7A)에서의 측판의 측면부에 개구되어 있어서, 배기구(20)에 대해 낮은 레벨로 설치한 흡기구(19)로부터 흡입한 외기를 등기구 하우징(7) 내부를 거쳐 배기구(20)로부터 배출시켜서 자연 환기에 의해 내부 온도 상승이 억제되는 결과, 온도 조건에 엄격한 광원용 컨트롤러(6) 및 백색 LED 소자(11)의 성능을 안정시킬 수 있다.
이상 설명한 구성으로 이루어진 본 고안 장치의 작용을 이하에 설명한다. 등기구 본체(1)는 등기구용 지주(2)에 의해 지지시켜서, 예컨대 보도의 바로 위 3∼4m 위치에 있어서 조광면을 하향으로 하고 또한 길이 방향측 축을 약간 상향으로 전방으로 뻗은 자세, 즉 예컨대 도 6에서 수평선에 대한 경사 각도(θ1)=5°의 상향으로 전방으로 뻗은 상태에서 정치된다. 한편, 도 6에 도시하는 조명 장치는, 등기구 하우징(7)의 전방부(7B)의 광원(3)이 상기 길이 방향측 축에 대해 상향으로 5° 경사지도록 설치되어 있으며, 따라서 전방부(7B)의 광원(3)이 수평선에 대한 경사 각도(θ2)=5°의 상향으로 전방으로 뻗은 상태로 되어 있다.
이러한 설치 상태에서 광원용 컨트롤러(6)의 자동 제어에 의해 등기구 본체(1)를 일몰시부터 일출시까지 동안에 점등시킨다. 이 경우, 태양 전지(5)로부터 얻은 전력을 광원용 컨트롤러(6)를 거쳐 전원 장치(4)의 축전지에 축전시킴으로써, 필요한 전력량의 전부를 태양 에너지로 조달할 수 있다. 고휘도의 백색 LED 소자(11)를 광원으로 하는 본 조명장치는, 종래의 형광등에 비해 같은 밝기이면서약 1/3의 전력이면 되고, 또한 장기간(약 13년)에 걸쳐 전구가 고장나지 않으며, 또한 빛의 파장이 태양광에 가깝기 때문에 벌레가 날아드는 일이 매우 적으며, 더욱이 형광등이 켜지지 않는 한랭지에서도 조도를 확보하여 사용할 수 있다.
특히, 등기구 본체(1)의 조사 범위가 매우 넓어지는 이점이 있다. 즉, 「유사 T자 볼드체」의 형상을 이루고 있는 등기구에 알맞은 디자인과, 도 7에 모식적으로 도시하는 바와 같이, 반사판(9)에 의한 광 반사 기능 및 글러브(8)의 파형 볼록면 및 만곡판면에 의한 광 굴절 기능이 발휘하는 상승 작용에 따라 글러브(8)를 투과한 빛은 넓은 범위를 향해 확산되게 되며, 그 결과, 조명 장치의 바로 아래 위치를 기점으로 해서 지상의 유효 조사 범위는 폭 방향이 안길이 방향이 비해 약 2배로 상당히 긴 대략 타원형 영역을 띠며, 조사 범위가 넓고, 또한 가로등으로서 이상적인 조도 분포를 얻을 수 있게 된 것이다. 또한, 글러브(8)의 조광면 부분의 전체면이, 소위, 눈에 부드러운 한결 같은 밝기로 빛나는 것도 이 등기구 본체(1)의 특징이다.
도 9에는, 본 고안의 실시의 형태에 따른 백색 LED 조명장치의 점등시의 노면상에서의 실측에 의한 조도 분포의 형태가 도시된다. 실측시에, 등기구 본체(1)를 보도의 바로 위 3450m의 높이 위치에서 조광면을 하향으로 하고, 또한 길이 방향측 축을 수평선에 대한 경사 각도(θ1)=10°의 상향으로 전방으로 뻗은 상태로 하여 설치하였다. 등기구 본체(1)로서는, 백색 LED 소자(제품 번호; NSPW500BS, 광도 9.20cd/전구)를 120개 지그재그 배열로 나열한 것(소비 전력≒10W)을 사용하였다.
도 9에 따르면, 등기구 본체(1)의 바로 아래 위치에서는, 42.61x의 조도가 얻어지며, 멀어질수록 35.01x, 20.01x, 5.01x로 감쇠하여, 등기구 본체(1)의 길이 방향(도로에서는 폭 방향)에서는, 2.3m(차도쪽)과 3.3m(차도 반대쪽)의 격리 위치에서 1.51x가 확보되어, 등기구 본체(1)의 폭 방향(도로에서는 전후 방향)에서는, 전후 양쪽 5.3m(차도쪽)의 격리 위치에서 1.51x가 확보되었다. 이에 반해, 등기구 본체(1)의 글러브(8)를 요철면이 없고 안팎 양쪽면 모두를 평활면으로 만든 만곡판면으로 한 것 이외에는 전부 동일한 조건의 것으로 비교 실험한 결과, 등기구 본체(1)의 폭방향(도로에서는 전후방향)에 있어서는, 전후 양쪽 3.0m(차도쪽)의 이격 위치에서 1.51x가 확보되었다.
두 대비의 결과로부터 명백한 바와 같이, 특히 등기구 본체(1)의 폭 방향에서 유효 조사 범위의 광협 차는 한층 더 분명해지게 되어, 본 고안에 따른 조명장치의 이점이 입증되었다.
본 고안은 서술한 바와 같이, 상기 백색 LED 조명용 광원에 대해서는 반사판에 의한 백색 LED 소자(11)의 외관상의 수량 증가와 유효한 광 반사가 서로 합쳐져서 전방으로의 광 조사가 손실 없이 효율적으로 행해지기 때문에, 백색 LED 소자(11)의 수를 최소로 하면서 조도를 충분히 유지시킬 수 있고, 가로등 등의 백색 LED 조명장치에 실시하기에 바람직한 것이다.
또한, 본 고안에 따른 백색 LED 조명장치는, 등기구에 적합한 디자인과, 반사판에 의한 광 반사 기능 및 글러브의 파형 요철면 및 만곡판면에 의한 광 굴절 기능이 발휘하는 상승 작용에 따라, 조명 장치의 바로 아래 위치를 기점으로 하여 지상의 유효 조사 범위는 폭 방향이 안길이 방향에 비해 긴 대략 타원형을 띠며, 조사 범위가 넓고 또한 가로등으로서 이상적인 조도 분포를 얻을 수 있다. 또한, 글러브의 조광면 부분의 전체면이, 소위 눈에 부드러운 한결 같은 밝기로 빛나서 스폿 광의 집합으로 이루어진 것 등과는 명백히 다르기 때문에, 종래의 형광등과 비교해도 손색이 없는 등기구를 에너지 절약 하에서 제공할 수 있다.
더욱이 본 고안은, 백색 LED 소자를 광원으로 사용하고 있기 때문에, 긴 수명, 낮은 전력 부하로 충분한 조도를 보장할 수 있어, 종합적으로 낮은 유지 비용을 유지할 수 있음과 동시에, 에너지 절약화 및 유지 보수 작업의 생략을 꾀할 수 있다.
또한 본 고안은, 축전지가 구비되는 전원 장치(4)와 태양 전지(5)를 나란히 설치함으로써, 태양광 에너지에 의해서만 조명 장치의 야간 점등에 필요한 전력의 전부를 조달할 수 있기 때문에 전력 절약에 기여함과 동시에 배전선의 부설을 없앨 수 있는 이점이 있고, 더욱이, 설치 장소를 선택하지 않아도 되기 때문에, 부설 공사가 간단하며, 길거리나 그 주변에서의 환경 정비의 추진에 이바지하는 역할은 대단히 크다.

Claims (6)

  1. 등기구 본체(1)의 조광면에 대응하는 형상의 플레이트면에 소요되는 복수개의 고정 구멍이 소정 길이 피치의 행렬적인 배치로 구비된 반사판(9)에 대해, 복수개의 백색 LED 소자(11)를 상기 각 고정 구멍에 삽입하여 고정시켜서 각 전극부(12)의 2∼4mm 후방부에서 고정하고,
    상기 반사판(9)의 바로 뒤쪽에 나란히 설치한 LED 소자용 기판(10)에 상기 각 백색 LED 소자(11)의 ± 단자를 장착함과 동시에 상기 ± 단자마다 인가 전압에 적합한 직병렬 전기회로망을 형성한 백색 LED 조명용 광원.
  2. 등기구 하우징(7), 상기 등기구 하우징(7)의 바닥부 개구에 합착된 무색 투명의 글러브(8), 상기 등기구 하우징(7)내에 수용된 백색 LED 조명용 광원(3), 및 상기 등기구 하우징(7)내에 수용된 광원용 컨트롤러(6)를 구비하는 등기구 본체(1),
    상기 등기구 본체(1)를 그 조광면이 하향이 되고 또한 길이 방향측 축이 약간 전방 상향으로 뻗는 자세로 지지하는 등기구 지주(2), 및
    상기 백색 LED 조명용 광원(3)에 전기를 공급하기 위해서 상기 등기구 지주(2)의 하부에 수납되는 전원 장치(4)를 포함하는 백색 LED 조명장치로서,
    상기 등기구 하우징(7) 및 상기 글러브(8)는, 상기 백색 LED 조명용 광원(3)에 대향하는 위치의 횡단면 형상이, 부착 베이스부(13) 근처의 후방부(7A, 8A)에서는 상기 길이 방향측에서의 평행한 변이 짧은 장방형이고, 상기 후방부(7A,8B)에 이어지는 전방부(7B, 8B)에서는 좁고 긴 사다리꼴이며, 더욱이 상기 글러브(8)에 있어서의 조광면 부분이, 안쪽면은 평활면(17)이고, 바깥면은 산 모양의 볼록부와 골짜기 모양의 오목부를 수 mm 피치로 교대로 반복하여 인접시킨 세로 줄무늬의 요철면(18)으로서, 전체적으로 상기 길이 방향측의 중심선 부분을 바닥으로 해서 좌우로 대칭을 이루는 만곡판면으로 형성되며,
    상기 백색 LED 조명용 광원(3)은, 소정 길이 피치로 다수개의 행과 열의 배치로 이루어진 소요되는 복수개의 고정 구멍을 구비하는 반사판(9)에 대해, 복수개의 백색 LED 소자(11)를 상기 각 고정 구멍에 삽입하여 고정시켜서 각 전극부(12)의 2∼4mm 후방부에서 고정하는 한편, 상기 반사판(9)의 바로 뒤쪽에 나란히 설치한 LED 소자용 기판(10)에 상기 각각의 백색 LED 소자(11)의 ± 단자를 장착함과 동시에 상기 ± 단자마다 인가 전압에 적합한 직병렬 전기회로망을 형성하고 있어, 상기 후방부(7A, 8A)에서의 반사판(9) 및 상기 LED 소자용 기판(10)을 상기 만곡판면에 대응시킨 입구가 넓은 반각 홈통 형상의 절곡판으로 형성하며, 상기 전방부(7B, 8B)에서의 반사판(9) 및 상기 LED 소자용 기판(10)을 상기 만곡판면에 대응시킨 좁고 긴 사다리꼴의 평판으로 형성하고, 상기 반사판(9)에 의한 광 반사 기능과 상기 글러브(8)의 파형 요철면 및 상기 만곡판면에 의한 광 굴절 기능의 상승 작용에 따라 상기 등기구 본체(1)에 고유의 조사 범위를 확대시킨 백색 LED 조명장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 등기구 지주(2)의 상단부에는 태양 전지(5)가 부착 고정되고, 상기 전원 장치(4)에는 축전지가 구비되며, 광원용 컨트롤러(6)에는 상기 태양 전지(5)의 출력 전압을 감지하는 자동 전압감지수단 및 상기 자동 전압감지수단에 의해 상기 태양 전지(5)로부터 얻은 전력을 축전지에 축전시키는 자동 축전수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 백색 LED 조명장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 등기구 지주(2)가, 중공 파이프에 의해 형성되어 상단부 근처의 파이프 벽에 공기 배출구가 설치되어 있고, 중공부가 외기 온도에 따른 발생열을 배출시키기 위한 굴뚝 효과를 낼 수 있는 것임을 특징으로 하는 백색 LED 조명장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 등기구 본체(1)가, 상기 등기구 하우징(7)의 바로 위쪽에 약간의 갭을 가지고 있어 차양판 형태로 덮은 금속제의 차열판(16)을 구비하는 것을 특징으로 하는 백색 LED 조명장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 등기구 본체(1)가, 상기 등기구 하우징(7)의 상기 후방부(7A)에서의 측판의 뒷면부와 측면부에 흡기구(19)와 배기구(20)를 구비하는 것을 특징으로 하는 백색 LED 조명장치.
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