KR20090046120A

KR20090046120A - 엘이디를 이용한 조명장치

Info

Publication number: KR20090046120A
Application number: KR1020070112082A
Authority: KR
Inventors: 라진호
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2007-11-05
Filing date: 2007-11-05
Publication date: 2009-05-11

Abstract

광도 높은 고효율의 조명효과를 얻을 수 있는 엘이디를 이용한 조명장치가 소개된다. 그 조명장치는, 하나의 평면상에서 광을 출사하는 다수의 엘이디; 상기 엘이디의 전방에 배치되고, 다수의 타원형 반사체들을 통하여 상기 엘이디의 광을 하나의 공유 촛점으로 반사시키는 제1 반사부; 및 상기 제1 반사부의 타원형 반사체에 대향 배치되고, 상기 공유 촛점을 통과한 광을 전방으로 반사시키는 제2 반사부;를 포함한다. 이러한 조명장치는, 부품 배치 설계 및 구조를 간단하게 할 수 있고, 상용화 및 소형화 설계에 적합하며, 그림자 중첩효과 없는 고광도, 고효율의 조명효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 평행 광 또는 퍼짐 광을 전방으로 조명할 수 있다.

엘이디, 조명장치, 타원형 반사체, 포물선형 반사체, 평행 광

Description

엘이디를 이용한 조명장치{Illumination Apparatus Using Light Emitting Diodes}

본 발명은 하나 이상의 엘이디로부터 광을 집광하여 전방을 조명하는 조명장치에 관한 것이다.

일반적으로 엘이디(LED)는 반도체를 이용하여 광을 발산시키는 장치이다. 상기 엘이디로부터의 광은 넓은 범위의 각도로 발산되며, 이와 같은 광의 큰 발산 각도는 이를 집광하여 조명하는 것을 더욱 어렵게 한다.

이와 같은 엘이디는 일반 전구(bulb)에 비해 높은 광학 효율, 작은 크기 및 긴 수명을 갖는다. 또한 일반 전구에 비해 발열이 적고, 광의 콘트롤이 쉬우며 전류 소모가 적고 사용효율이 좋다.

반면에 엘이디는 일반 전구에 비해 개당 광량이 부족하고, 가격이 비싸며, 여러 개를 조합하여 사용하고자 한다면 여러 개의 광원을 효과적으로 제어하는 기술이 절대적으로 필요하다.

도 1에는 종래의 기술에 따라서 다수의 엘이디를 이용한 조명장치(100)가 제시되어 있다.

도 1에서 보듯이 종래의 조명장치(100)는, 다수 개의 반사체를 사용하여 개당 광량이 부족한 엘이디를 보완하여 조명기구로서 사용하고자 하는 것으로서, 이러한 종래의 조명 장치(100)는 다수의 엘이디(110)들을 배치하고, 그 후면에는 각각 방열판(120)을 장착하며, 상기 각각의 엘이디(110)의 전방 측에는 타원형의 반사체(130)를 다수 개 장착하여 상기 반사체(130)의 전방으로 광을 집광하여 반사시키도록 된 것이다.

이와 같은 종래의 조명장치(100)에서 사용되는 반사체(130)는 타원형상의 단면을 갖는 타원형 반사체인데, 이와 같은 타원형 반사체(130)는 도 2에 도시된 바와 같은 광 반사 특성을 갖는다. 즉 일반적인 타원형상의 반사체(130) 내부에 위치한 어느 제1 촛점(132)에서 출발한 광은 타원형상의 반사체(130)에 의해서 반사되어 다른 하나의 제2 촛점(134)을 공통적으로 경유하여 외부로 출사되는 광학 원리를 갖는다.

따라서 상기와 같은 종래의 조명장치(100)는 각각의 엘이디(110) 별로 할당된 다수 개의 타원형 반사체(130)를 구비하고, 각각의 엘이디(110) 들은 이들 반사체(130)를 이용하여 광을 전방으로 반사시키는 과정에서 각각의 반사체(130)들은 고유한 제2 촛점(134) 들을 각각 갖기 때문에 상기 반사체(130)로부터 각각의 제2 촛점(134)들을 통하여 전방으로 출사된 광은 일정 영역에 집광되어 조명효과를 얻는 것이다.

따라서 이와 같이 종래의 조명장치(100)는 다수의 엘이디(110)들을 이용하여 조명효과를 얻고 있지만, 상용화되기 위해서는 몇 가지 해결하여야 할 문제점을 갖 고 있다.

먼저 상기와 같은 종래의 구조는 각각의 엘이디(110) 들로부터 출사된 광이 후면에 배치된 타원형 반사체(130)들을 통하여 전방으로 반사되기 때문에, 상기 반사체(130)로부터 전방으로 진행하는 광의 경로 상에 엘이디(110), 방열판(120) 및 회로기판(wir)(미 도시) 등이 노출된다. 따라서 이와 같은 종래의 구조는 각종 부품들을 설계하고 배치하는 데에 큰 제약이 따른다.

그리고 다수의 엘이디(110) 들은 하나의 평면이 아닌 경사진 상태로 3차원으로 배치되어야 하고, 그 각각의 엘이디(110) 마다 방열판(120)을 배치하여야 하는데 이와 같은 구조 또한 장치를 크게 설계하여야 하고, 부품 배치에 어려움을 갖도록 한다.

뿐만 아니라 종래의 조명장치(100)는 각각의 엘이디(110)로부터 반사체(130)를 통하여 전방으로 반사된 광은 각각의 반사체(130) 별로 제2 촛점(134)을 통과한 후에 전방으로 조명되기 때문에, 제2 촛점(134)을 통과한 후에는 넓게 펼쳐진 상태로 전방으로 조명되고, 그에 따라서 전방의 어느 한 곳을 집중적으로 조명하기에는 곤란한 문제점이 있다. 그리고 각각의 반사체(130) 별로 제2 촛점(134)이 다수 개 존재하고, 이들을 통하여 광이 서로 다른 방향에서 중첩되어 조명되기 때문에 소위 그림자 중첩효과가 일어나서 전방으로 조명되는 광은 그 광도가 낮아지고 밝은 시야 확보용 조명효과를 얻을 수가 없었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은 다수의 엘이디와 반사체를 이용하여 조명하되, 엘이디와 방열판을 하나의 평면상에 배치하고, 전방으로 향한 광의 경로로부터 벗어나게 배치하여 부품 배치 설계 및 구조를 간단하게 함으로써 상용화 및 소형화 설계에 적합한 엘이디를 이용한 조명장치를 제공함에 있다.

그리고 본 발명은 다른 목적으로서 다수의 엘이디로부터 출사된 광이 그림자 중첩효과 없이 하나의 광원에서 나오는 광과 동일한 효과를 얻을 수 있도록 하여 광도높고 고효율의 조명효과를 얻을 수 있도록 한 엘이디를 이용한 조명장치를 제공하는데 있다.

또한 본 발명은 또 다른 목적으로서 평행 광뿐만 아니라 퍼짐 광으로의 효과적인 제어가 가능한 엘이디를 이용한 조명장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 조명장치는, 엘이디와 반사체를 이용한 조명장치로서, 하나의 평면상에서 광을 출사하는 다수의 엘이디; 엘이디의 전방에 배치되고, 다수의 타원형 반사체들을 통하여 상기 엘이디의 광을 하나의 공유 촛점으로 반사시키는 제1 반사부; 및 제1 반사부의 타원형 반사체에 대향 배치되고, 상기 공유 촛점을 통과한 광을 전방으로 반사시키는 제2 반사부;를 포함한다.

상기 제1 반사부는 타원형 반사체들이 각각의 엘이디에 대응하여 광을 상기 공유 촛점으로 반사시킨다.

또한, 상기 제2 반사부는 제1 반사부의 타원형 반사체들이 배치된 중앙 공간을 통하여 전방으로 광을 반사시킨다.

또한, 상기 제2 반사부는 하나의 포물선형 반사체로 이루어져서 전방으로 평행 광을 반사시킨다.

또한, 상기 제2 반사부는 하나의 타원형 반사체로 이루어져서 전방으로 퍼짐 광을 반사시킨다.

본 발명에 따른 엘이디를 이용한 조명장치는 다수의 엘이디와 방열판 및 회로기판들을 하나의 평면상에 배치하고, 전방으로 향한 광의 경로로부터 벗어나게 배치하며, 제1 반사부와 제2 반사부를 통하여 엘이디로부터 전방으로 광을 반사 조명함으로써 부품 배치 설계 및 구조를 간단하게 할 수 있고, 상용화 및 소형화 설계에 적합한 효과를 가질 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 엘이디를 이용한 조명장치는 다수의 엘이디로부터 출사된 광이 제1 반사부의 타원형 반사체들을 통하여 하나의 공유 촛점을 통과하고, 상기 공유 촛점으로부터 제2 반사부를 통하여 전방으로 반사되도록 함으로써 하나의 광원에서 나오는 광과 동일한 효과를 얻을 수 있도록 하여 그림자 중첩효과 없이 광도 높고 고효율의 조명효과를 얻을 수 있다.

또한 본 발명은 제2 반사부에 포물선형 반사체를 배치함으로써 평행 광을 전방으로 조명할 수 있을 뿐만 아니라, 제2 반사부에 타원형 반사체를 배치함으로써 퍼짐 광으로의 효과적인 제어가 가능한 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 엘이디를 이용한 조명장치(1)는 도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 평면상에서 광을 출사하는 다수의 엘이디(10)를 구비한다. 상기 엘이디(10)들은 그 후면에 방열판(20)과 회로 기판들을 장착하는데, 이와 같은 엘이디(10), 방열판(20) 및 회로 기판(미 도시)들은 하나의 평면(P)상에 배치되며, 바람직하게는 하나의 평면(P)상에서 원주 방향 등 간격으로 배치될 수 있다.

따라서 이와 같은 구조에서는 종래의 3차원 배치 구조에 비하여 부품들을 정렬하거나 배치하기 편리한 것이다.

그리고 본 발명은 상기 엘이디(10)의 전방에 제1 반사부(30)를 구비하는데, 상기 제1 반사부(30)는 다수의 타원형 반사체(32)들을 엘이디(10)의 전방에 배치하고, 상기 엘이디(10)의 광을 하나의 공유 촛점(C)으로 반사시키는 구조이다.

상기 제1 반사부(30)의 타원형 반사체(32)들은 각각의 엘이디(10)에 대응하여 전방에 배치되는데, 각각의 타원형 반사체(32)들은 엘이디(10)로부터 출사된 광을 하나의 공유 촛점(C)으로 반사시키게 되며, 이러한 공유 촛점(C)은 상기 타원형 반사체(32)들이 위치된 중앙에 형성된다.

이와 같은 구조에서 상기 제1 반사부(30)의 타원형 반사체(32)들이 원형으로 배치된 구조라면, 그 공유 촛점(C)은 타원형 반사체(32)의 원형 공간 중앙에 형성된다.

그리고 본 발명에 따른 엘이디를 이용한 조명장치(1)는 상기 제1 반사부(30)의 타원형 반사체(32)에 대향 배치된 제2 반사부(40)를 포함하는데, 상기 제2 반사부(40)는 공유 촛점(C)을 통과한 광을 전방으로 반사시키게 된다.

이와 같은 상기 제2 반사부(40)는 제1 반사부(30)의 타원형 반사체(32)들이 배치된 중앙 공간을 통하여 전방으로 광을 반사시키는 구조인데, 상기 타원형 반사체(32)들의 공유 촛점(C)이 타원형 반사체(32)의 원형 공간 중앙에 형성된 구조에서는 이에 인접하여 제2 반사부(40)가 배치되고, 상기 원형 공간 중앙(36)을 통하여 광을 전방으로 반사시킴으로써 부품의 배치를 소형으로 콤팩트하게 설계할 수 있다.

상기 제2 반사부(40)는 하나의 포물선형 반사체(42) 또는 타원형 반사체(45)로 이루어질 수 있는데, 포물선형 반사체(42)인 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 전방으로 평행 광(B1)을 반사시키게 된다.

즉 제2 반사부(40)가 포물선형 반사체(42)로 이루어지는 경우, 공유 촛점(C)을 통과한 광은 포물선형 반사체(42)의 내면에서 전방으로 향하여 평행 광(B1)으로 반사되는 특성을 갖는다. 따라서 본 발명에 따른 엘이디를 이용한 조명장치(1)는 평행 광(B1)을 조명하는 평행 광 장치로 사용될 수 있다.

또한 상기 제2 반사부(40)는 하나의 타원형 반사체(45)로 이루어질 수 있는데, 이와 같은 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 공유 촛점(C)을 통과한 광은 타원형 반사체(45)의 내면에서 전방으로 향하여 퍼짐 광(B2)을 반사시키는 특성을 갖는다. 따라서 본 발명에 따른 엘이디를 이용한 조명장치(1)는 퍼짐 광(B2)을 조명하 는 장치로도 사용될 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 엘이디를 이용한 조명장치(1)는 하나의 평면(P) 상에서 배치된 다수의 엘이디(10)들이 광을 출사하면 이들 광은 각각의 엘이디(10)에 할당되어 배치된 다수의 타원형 반사체(32)들을 통하여 하나의 공유 촛점(C)으로 광이 반사되어 통과한다.

따라서 공유 촛점(C)으로는 엘이디(10)로부터 출사된 광들이 통과하게 되고, 이와 같은 공유 촛점(C)은 마치 하나의 일반 전구 광원과도 같은 역할을 하게 된다.

그리고 상기 공유 촛점(C)을 통과한 광은 상기 제1 반사부(30)의 타원형 반사체(32)에 대향 배치된 제2 반사부(40)에 의해서 전방으로 반사되는데, 상기 제2 반사부(40)가 포물선형 반사체(42)로 이루어지면 평행 광(B1)이 전방으로 반사되고, 타원형 반사체(45)로 이루어지면 퍼짐 광(B2)이 전방으로 반사된다.

이와 같은 과정을 통하여 본 발명은 다수의 엘이디(10)와 방열판(20) 및 회로기판(미 도시)들을 하나의 평면(P)상에 배치하고, 전방으로 향한 광의 경로로부터 벗어나게 배치할 수 있으며, 제1 반사부(30)와 제2 반사부(40)를 통하여 엘이디(10)로부터 전방으로 광을 반사 조명하게 된다. 따라서 이와 같은 구조를 통하여 엘이디(10), 방열판(20) 및 회로 기판들의 부품 배치 설계 및 구조를 간단하게 구성할 수 있고, 상용화 및 소형화 설계에 적합한 구조를 가질 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 엘이디를 이용한 조명장치(1)는 다수의 엘이디(10)로부터 출사된 광이 제1 반사부(30)의 타원형 반사체(32)들을 통하여 하나의 공유 촛 점(C)을 통과하고, 상기 공유 촛점(C)으로부터 제2 반사부(40)를 통하여 전방으로 반사되는 과정에서 상기 공유 촛점(C)은 마치 하나의 광원과 같은 역할을 하게 되어 상기 공유 촛점(C)을 통과한 광은 하나의 광원으로부터 나오는 광과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 따라서 제2 반사부(40)를 통하여 전방으로 반사되는 광에는 그림자 중첩효과가 발생하지 않고, 광도가 높은 고효율의 조명효과를 얻을 수 있다.

이와 같이 본 발명은 제2 반사부(40)에 포물선형 반사체(42)를 배치함으로써 직진의 평행 광(B1)을 전방으로 조명할 수 있을 뿐만 아니라, 타원형 반사체(45)를 배치함으로써 퍼짐 광(B2)을 전방으로 조명할 수 있고, 그에 따라서 광원으로의 효과적인 제어가 가능한 것이다.

도 1은 종래의 기술에 따른 엘이디를 이용한 조명장치를 도시한 구성도;

도 2는 일반적인 타원형 반사체에 의해서 광이 반사되는 경로를 도시한 설명도;

도 3은 본 발명에 따른 엘이디를 이용한 조명장치에서 타원형 반사체의 제1 반사부와 포물선형 반사체의 제2 반사부를 구비한 구조를 도시한 구성도;

도 4는 본 발명에 따른 엘이디를 이용한 조명장치에 적용된 포물선형 반사체에 의해서 광이 반사되는 경로를 도시한 설명도;

도 5는 본 발명에 따른 엘이디를 이용한 조명장치에서 타원형 반사체의 제1 반사부와 타원형 반사체의 제2 반사부를 구비한 구조를 도시한 구성도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10.... 엘이디 20.... 방열판

30.... 제1 반사부 32.... 타원형 반사체

36.... 원형 공간 중앙 40.... 제2 반사부

42.... 포물선형 반사체 45.... 타원형 반사체

100.... 종래의 엘이디를 이용한 조명장치

110.... 엘이디 120.... 방열판

130.... 반사체 132.... 제1 촛점

134.... 제2 촛점 B1.... 평행 광

B2.... 퍼짐 광 C..... 공유 촛점

P.... 평면

Claims

엘이디와 반사체를 이용한 조명장치에 있어서,

하나의 평면상에서 광을 출사하는 다수의 엘이디;

상기 엘이디의 전방에 배치되고, 다수의 타원형 반사체들을 통하여 상기 엘이디의 광을 하나의 공유 촛점으로 반사시키는 제1 반사부; 및

상기 제1 반사부의 타원형 반사체에 대향 배치되고, 상기 공유 촛점을 통과한 광을 전방으로 반사시키는 제2 반사부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디를 이용한 조명장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 반사부는 타원형 반사체들이 각각의 엘이디에 대응하여 광을 상기 공유 촛점으로 반사시키는 것임을 특징으로 하는 엘이디를 이용한 조명장치.
제1항에 있어서, 상기 제2 반사부는 제1 반사부의 타원형 반사체들이 배치된 중앙 공간을 통하여 전방으로 광을 반사시키는 것임을 특징으로 하는 엘이디를 이용한 조명장치.
제3항에 있어서, 상기 제2 반사부는 하나의 포물선형 반사체로 이루어져서 전방으로 평행 광을 반사시키는 것임을 특징으로 하는 엘이디를 이용한 조명장치.
제3항에 있어서, 상기 제2 반사부는 하나의 타원형 반사체로 이루어져서 전방으로 퍼짐 광을 반사시키는 것임을 특징으로 하는 엘이디를 이용한 조명장치.