KR20090025174A - 균일 광 분포의 에너지 절약형 램프갓 - Google Patents

Abstract

균일한 광 분포의 에너지 절약형 램프갓을 공지하며, 이는 광원을 유지하기 위해서 상부측에 배치된 램프갓 본체, 바닥측에 광전달판과 램프갓의 내측에 장착된 광 콘덴서와 곡선형 광 반사기 및 광원 바로 아래에 램프갓 내측의 광전달판상에 장착된 반사기 콘을 포함한다. 광원이 광을 발광하도록 제어되면, 광 콘덴서는 광원으로부터 나온 광을 반사기 콘에 압축하고, 반사기 콘과 광 반사기는 광선을 반사하고 그러므로 광선은 통상적인 분포(gaussian distribution)를 나타내지 않고 눈부심을 방지하는 조명으로 균일하게 분포된다.

Description

균일 광 분포의 에너지 절약형 램프갓{ENERGY-SAVING LAMPSHADE WITH EVEN LIGHT DISTRIBUTION}

본 발명은 램프용 램프갓, 특히 가정, 공장 및 거리용으로 친환경적이고 실현가능한 균일한 광 분포의 에너지 절약형 램프갓에 관한 것으로, 램프갓은 광 손일을 줄이고, 조명 영역내에 균일한 광 분포를 보장하고 눈부심을 방지하도록, 광학 반사, 굴절 및 입계각의 원리에 맞도록 설계되어 있다.

규정 전등 고정물은 두 형태, 하나는 인도어용 다른 하나는 아웃도어용 형태를 포함한다. 도 1은 종래의 인도어 전등 고정물을 도시한 것으로, 광원(102)과 광원(102)의 상부측에 제공된 개방형 불투명 램프갓(101)을 포함한다. 개방형 불투명 램프갓(101)은 반사 내면(103)을 포함한다. 눈의 부심을 피하기 위해서 광원의 표면은 대개 프로스트(frost)처리되어 있다. 규정 아웃도어 전등 고정물은 대개 완전 폐쇄형 램프갓(도 1b참조)을 구비하고 있으며, 그 바닥에 있는 광전달 커버(104)는 눈부심을 피하기 위해서 프로스트(frost)처리되어 있다. 그러나, 종래 전등 고정물, 개방형 램프갓 또는 완전 폐쇄형 램프갓 이든지 큰 광도 손실 및 광원 바로 아래의 광의 국부 집중이라는 통상적인 결함을 가진다.

본 발명은 이러한 환경하에서 달성되어진 것이다.

본 발명의 목적은 광의 불균일한 분포로 인한 광원 바로 아래의 조명 공간내의 중심 영역에서의 광세기가 주변 영역보다 커지는 문제점을 제거하는 에너지 절약형 램프갓을 제공하는 것이다. 광의 불균일한 분포를 해소 하기 위해서, 본 발명은 포물선 곡선 또는 타원형 곡선을 나타내도록 구성되고, 광원으로부터 나온 광을 광원 바로 아래 반사기 콘에 압축하기 위해 램프갓 내측에 장착되어 있는 광 콘덴서와, 반사기 콘으로부터 반사된 광을 소정 조명 블록 영역을 향해 반사하기 위한 여러 각도의 패싯을 가진 곡선형 광 반사기를 제공한다.

본 발명의 목적은 프로스트처리된 광 전달 커버의 사용으로 인한 종래 디자인의 광도 손실의 문제점을 제거하는 에너지 절약형 램프갓을 제공하는 것이다. 광도 손싱의 해소 하기 위해서, 본 발명은 광의 출력을 위한 광전달판을 제공한다. 광전달판은 한 측면에 광전달판을 통해서 광의 통과를 제어하기 위한 광학 격자를 포함하여, 광전달판에 들어가는 광선의 입사각을 광전달판의 임계각보다 큰 각도로 하여 완전 반사를 달성하고 광도의 감소없이 눈부심을 방지한다. 광도 손실을 방지함으로써, 본 발명은 전력을 절약하는 효과를 달성한다.

본 발명은 광의 균일한 분포를 달성하여 눈부심을 방지하고, 광도 손실을 방지하여 전력을 절약하는 효과를 달성한다.

도 1A는 종래 기술에 따른 개방형 램프갓을 개략적으로 도시한 도면.

도 1B는 종래 기술에 따른 완전-밀폐형 램프갓을 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 에너지 절약형 램프갓을 개략적으로 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 에너지 절약형 램프갓의 커브진(curived) 광 반사기의 일부를 도시한 도면.

도 4는 원형 광 격자판(circular optical grating plate)의 형태로 제조된 도 2의 광-전달판(transmissive plate)을 도시한 평면도.

도 4A는 도 4의 측면도.

도 4B는 도 4A의 부분 B의 확대도.

도 5는 장방형 광 격자판의 형태로 제조된 도 2의 광전달판을 도시한 평면도.

도 5A는 도 5의 측면도.

도 5B는 도 5A의 부분 B의 확대도.

도 6은 에너지 절약형 램프갓의 광 방사를 도시한, 본 발명을 개략적으로 도시한 도면.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 에너지 절약형 램프갓을 개략적으로 도시한 도면.

도 2를 참조하면, 램프갓 본체(701)는 전기 연결시 발광하는 발광소자(704)를 유지하도록 램프 홀더(703)가 설치되는 상부 관통홀을 구비한다.

램프갓 본체(701)는 그 안쪽으로 광 콘텐서(708)와 커브진 광 반사기(705)가 설치된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 가상의 선(709) 상방으로 배치된 광 콘덴서(708)는 파라보닉 곡선(parabolic curve) 또는 부분적으로 타원형 곡면(elliptic curve)으로 구성될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 광 콘덴서(708)는 파라보닉 곡선을 나타내게 구성된다. 광 콘덴서(708)는 발광소자(704)가 지나가는 관통홀을 갖는다.

가상의 선(709) 하방으로 배치된 커브진 광 반사기(705)는 램프갓 본체(701)의 안쪽에 단단히 장착되어 광 콘덴서(708)에 접속된다.

또한, 광 전달판(706)은 조명 영역(illumination area) 내에서 램프갓 본체(701)의 저부에 탈착가능하게 부착된다. 반사기 콘(707)은, 반사기 콘(707)의 정점(vertex)이 발광소자(704)를 향하도록 램프갓 본체(701) 내에서 광 전달판(706)의 내측에 단단하게 장착되어, 광 콘덴서(708)는 발광소자(704)로부터 방사된 광을 반사기 콘(707) 상에 집광하고, 반사기 콘(707)은 커브진 광 반사기(705) 상에 집광된 광을 반사시키고, 커브진 광 반사기는 반사기 콘(707)으로부터 굴절된 광을 조명 영역을 향해 반사하여 소정의 광 분포가 얻어진다.

커브진 광 반사기(705)는 다면(multiple facets)으로 형성되고, 커브진 광 반사기(705)의 면 각각의 크기(size)와, 수평선에 대한 커브진 광 반사기(705)의 면 각각의 각도는 광 반사 이론에 따라 계산되며, 입사된 광이 특정 조명 블럭을 향해 각각의 면에서 반사되는 각도를 포함한다.

도 3은 커브진 광 반사기(705)의 부분(203)의 확대도이다. 미리결정된 방향으로의 입사광(107)은 어느 하나의 면(105)에 부딪히고, 상기 면(105)에 의해 특정한 조명 블록(114) 상으로 반사되며, 입사광(107)과 반사광(108)은 사이각(contained angle)(f)(117)을 규정한다. 반사 이론에 따르면, 사이각(f)(117)÷2는 입사각도(a)(115)과 반사각(b)(116)과 동일하고, 따라서 법선(normal line)(113)의 각도가 얻어진다. 법선(113)은 면(105)에 대해 수직이기 때문에, 수평선(111)에 대한 각도(e)(112)가 얻어질 수 있다.

광 전달판(706)은 복수의 임계각도(critical angles)을 포함하며, 광 전달판(706)의 적어도 하나의 사이드에는 광 격자가 제공된다. 광 격자의 오픈 공간(open space), 각도, 스펙(specification) 및 형태(shape)는 광 전달판(706) 재료의 광학적 임계각도에 따라 결정되는데, 발광소자(704)에서 방사된 광선의 입사각이 임계각도보다 크고, 발광소자(704)에 의해 방사된 광선이 광 전달판(706)을 직접적으로 관통함이 없이 완전히 반사되고, 발광소자(704)에 의해 직접적으로 방사되지 않은 광선의 입사각이 임계각도보다 작도록 결정된다. 발광소자(704)에 의해 직접적으로 방사되지 않은 광선은 광 전달판(706)을 직접적으로 통과한다.

도 4 및 도 4A를 참조하면, 도 2에 도시한 광 전달판(706)은 원형 광 격자판(401)일 수도 있다. 도 4B에 도시한 바와 같이, 원형 격자판(41)은 그 일측에 동심으로 형성된 다수의 환형 라인(403)의 격자를 갖는다. 원형 광 격자판(401)의 타측은 평탄면이거나, 동심으로 배열된 환형 라인의 격자가 제공될 수도 있다. 본 실시예에 따르면, 원형 광 격자판(401)의 타측은 평탄면(402)이다.

도 5 및 도 5A를 참조하면, 도 2에 도시한 광 전달판(706)은 사각형 광 격자판(501)일 수 있다. 도 5B에 도시한 바와 같이, 사각형 광 격자판(501)은 그 일측에 형성된 다수의 직선 라인(503)의 격자를 갖는다. 사각형 광 격자판(501)의 타측은 평탄면이거나, 선형 라인의 격자가 제공될 수 있다. 본 실시예에 따르면 사각형 광 격자판(501)의 타측은 평탄면(502)이다.

도 4 및 도 5는, 광 격자에 입사된 모든 광선을 관통시키거나 반사시키도록 제어하기 위해, 격자 간격, 격자 각도 및 격자 형태가 상이한, 두개의 상이한 형태의 광 격자판을 도시한다. 광선을 관통시키기 위해서는, 광선의 입사각은 광 전달판의 대응하는 임계각보다 작은 것이 바람직하다. 반대로, 광선을 반사시키기 위해서는, 광선의 입사각은 광 전달판의 대응하는 임계각보다 큰 것이 바람직하다.

예를 들면, 도 6에 도시한 바와 같이, 아크릴제 광 전달판(803)의 임계각도는 42.15°이다. 광원(801)로부터의 하나의 광선(802)이 두번의 반사를 거친 후 아크릴제 광 절달판(803)에 입사될 때, 광선은 아클릴제 광 전달판(803)의 타측에서 41.75°의 입사각(θ1)(804)로 광 격자상으로 굴절된다. 이 41.75°의 입사각(θ1)(804)은 아크릴제 광 전달판(803)의 임계각도인 42.15°보다 작기 때문에, 이 광선은 아크릴제 광 전달판(803)에서 다시 굴절되어 조명 공간으로 들어간다. 다른 광선의 입사각 θ2 내지 θ5는 각각 37.72°, 38.91°, 28.34° 및 22.64°이고, 이들은 아크릴제 광 전달판(803)의 임계각도인 42.15°보다 작기 때문에, 이들 광선은 아크릴제 광 전달판(803)에서 다시 굴절되어 조명 공간으로 들어간다.

아크릴제 광 전달판(803)의 표면으로 들어온 광원(801)로부터의 다른 광선(805)은 아크릴제 광 전달판(803)의 타측에서 42.83°입사각(θ6)으로 광 격자로 굴절된다. 이 42.83°는 아크릴제 광 전달판(803)의 임계각도인 42.15°보다 크기 때문에, 이 광선은 아크릴제 광 전달판(803)를 통과하지 않고 완전 반사된다. 다른 광선 θ7 및 θ8의 입사각은 각각 43.46°와 42.72°로서 아크릴제 광 전달판(803)의 임계각도인 42.15°보다 크기 때문에, 이들 광선은 아크릴제 광 전달판(803)를 통과하지 않고 완전 반사된다.

도 6에 기반한 설명으로부터, 램프갓 내측에 장착된 광 콘덴서(708)는 반사기 콘(707)의 표면 상으로 광선을 집중하도록 파라보닉 곡선 또는 부분적으로 타원형인 곡선을 나타내게 형성되고, 커브진 광 반사기(705)는 상이한 크기와 각도로 형성되어 광선을 소정 조명 공간으로 유효하게 반사하여 우수한 광 분포가 얻어지며, 반사기 콘(707)은 광원의 직하방에 배치되어 다중 반사를 통해 광선의 일부분이 희망하는 조명 블록으로 투사되게 하여 특정 블록으로의 광선의 정밀한 방사를 보장한다.

또한, 광 전달판(706)은 조명 사이드를 커버링하여, 입사각이 광 전달판(706)의 임계각도 보다 커서 광 전달판(706)을 통과하는 모든 광선이 일단 반사되는 광선의 투과를 제어하기 위해 그 일 표면에 상이한 각도로 배치된 광 격자를 구비함으로써, 다즐링(dazzling)과 광 손실을 방지하여 전력 절감 효과가 얻어진다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 에너지 절약형 램프갓을 도시한 도면이다. 제2 실시예는 전기 접속시 발광하는 발광소자(604)를 유지하기 위해 램프 홀더(603)가 설치되어지는 상부 관통홀(602)을 구비한 램프갓 본체(601), 파라보닉 곡선 또는 부분적으로 타원형인 곡선으로 형성되고 발광소자(604)가 지나가기 위한 관통홀을 구비한 광 콘덴서(608), 램프갓 본체(601) 내측에 고정되어 장착되고 광 콘덴서(608)에 연결된 커브진 광 반사기(605), 램프갓 본체(601)의 저부에서 탈착가능하게 형성된 광 전달판(606), 및 광 전달판(606)의 내측에 고정 장착되고 그 정점이 발광소자(604)를 향해 있는 반사 콘(607)을 포함한다.

제2 실시예의 커브진 광 반사기(605) 및 광 콘덴서(608)는 전술한 제1 실시예와 동일한 방식으로 설계된다. 이 제2 실시예의 램프갓은 균일한 조명과, 광 손실을 방지하여 에너지를 절감할 수 있다는 전술한 바와 동일한 효과가 얻어진다.

이상 본 발명의 특정 실시예에 대해 설명하였지만, 이는 본 발명을 예시하기 위함이며, 본 발명의 범위 내에서 각종 변형예 및 변경예가 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허청구범위에 의해 제한되어야 한다.

Claims (6)

1. 에너지 절약형 램프갓으로서,

   전원 수단에 전기적으로 접속되어 있는 하나 이상의 램프 홀더가 내장되어 있는 램프갓 본체;

   발광을 위해 상기 하나 이상의 램프 홀더에 내장되어 있는 하나 이상의 발광소자;

   상기 하나 이상의 발광소자가 관통하는 적어도 하나의 관통홀을 포함하는 광 콘덴서;

   상기 램프갓 본체 내측에 고정 장착되고 상기 광 콘덴서에 접속된 광 반사기;

   상기 램프갓 본체의 조명측에 내장된 광전달판; 및

   상기 광전달판의 내측에 고정 장착되고 상기 하나 이상의 발광소자에 모이는 정점(vertex)를 가지는 반사기 콘을 포함하며,

   상기 광 반사기는 다수의 패싯(facet)이 형성된 곡선면을 포함하며, 상기 각각의 패싯의 크기와 수평선에 대한 상기 각각의 패싯의 각도는 광 반사의 원리에 맞도록 계산되고 소정 조명 블럭을 향해 상기 패싯 각각에 의해 반사된 광과 입사광사이의 각도를 고려해서 계산되며;

   상기 광 콘덴서는 상기 하나 이상의 발광소자로부터 발광된 광을 상기 반사기 콘상에 압축하여 상기 반사기 콘으로 압축된 광을 상기 광 반사기에 반사할 수 있어서, 상기 광 반사기는 상기 반사기 콘으로부터 반사된 광을 소정 조명 영역을 향해서 반사하여 균일한 분포의 광을 얻으며;

   상기 반사기 콘은 상기 하나 이상의 발광소자에 의해 발광된 광선의 일부분이 다수의 반사를 통해서 소정 영역으로 들어가도록 하는, 에너지 절약형 램프갓.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 전달판은 다수의 임계각과 하나 이상의 측면상에 있는 광학 격자를 포함하며, 상기 광학 격자의 격자 공간, 각, 설계 및 형상은 상기 하나 이상의 발광소자에 의해 발광된 광선을 상기 광전달판상에서 반사되어질 상기 임계각 보다 큰 입사각으로 그리고 상기 광전달판에 들어가는 광선이 상기 광전달판을 통과하는 상기 임계각 보다 작은 입사각으로 제어하기 위해서 광학 입계각의 원리에 맞도록 결정되는, 에너지 절약형 램프갓.
3. 제 2항에 있어서, 상기 광전달판은 다수의 원심으로 배열된 환형 라인을 포함하는 원형 격자판으로 형성되는, 에너지 절약형 램프갓.
4. 제 2항에 있어서, 상기 광전달판은 직선 라인을 포함하는 사각형 격자판으로 형성되는, 에너지 절약형 램프갓.
5. 제 2항에 있어서, 상기 광 콘덴서는 포물선 곡선을 가지도록 구성되어 있는, 에너지 절약형 램프갓.
6. 제 2항에 있어서, 상기 광 콘덴서는 다수의 타원형 곡선을 가지도록 구성되어 있는, 에너지 절약형 램프갓.