KR20090118015A - 발광다이오드를 이용한 조명장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 복수의 발광다이오드에서 발산되는 빛을 볼록렌즈를 이용하여 집광시켜 조도를 향상시키고, 발광다이오드의 빛을 조사하고자 하는 영역에 충분한 빛이 전달될 수 있으며, 방열효과를 높일 수 있는 조명장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다. 이를 구현하기 위한 본 발명은, 복수의 인쇄회로기판(220); 상기 각각의 인쇄회로기판(220)상에 실장된 복수의 발광다이오드(210); 상기 발광다이오드(210)로부터 소정거리 이격되어 상기 인쇄회로기판(220)에 대응되는 개수만큼 설치되는 볼록렌즈(230); 상기 인쇄회로기판(220) 및 볼록렌즈(230)가 고정설치되는 각각의 영역 중 하나 이상의 영역이 다른 영역과 상이한 각도로 분할형성되는 지지대(100); 상기 인쇄회로기판(220)의 배면과 몸체가 접촉되도록 설치되고 상기 몸체의 측방향으로는 방사상으로 복수의 방열핀(311)이 돌출 형성된 제1덮개부재(310); 상기 제1덮개부재(310)와 상기 볼록렌즈(230)의 가장자리에 겹쳐 덮도록 환상으로 형성되어 상기 제1덮개부재(310)와 함께 상기 지지대(100)에 고정되는 제2덮개부재(320)를 포함한다.
발광다이오드, 조명, 방열, 볼록렌즈, 배광

Description

발광다이오드를 이용한 조명장치{ILLUMINATING APPARATUS USING LED}
본 발명은 발광다이오드를 이용한 조명장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광다이오드에서 발산되는 빛을 이용하여 조명기능을 갖도록 하는 조명장치에 관한 것이다.
일반적으로 조명장치는 사물과 주변의 해당부위를 밝게 비추어 보이도록 하는 장치로서, 무대·쇼윈도·레스토랑 등의 분위기를 조성하는 것과, 교통신호·네온사인·도로정보표시판 등 정보전달수단으로 이용하기 위한 것과, 가로등과 같이 보행자의 안전을 위한 것 등으로 나눌 수 있다.
이러한 종래의 조명장치는 주로 할로겐등, 나트륨등, 수은등, 백열등을 주로 사용하기 때문에 전력소비가 많은 것은 물론, 수명이 짧아 자주 교체하여야 하고, 장시간 사용시 빛의 발광 세기가 약해져서 조명장치로서의 역할을 제대로 수행하지 못하는 문제점이 있었다.
최근에는 상기한 문제점을 극복하고자 발광다이오드(LED: Light Emitting Diode)를 이용한 조명장치의 개발이 활발히 진행되고 있다.
발광다이오드를 이용한 조명장치는, 광전변환 효율이 높기 때문에 소비전력 이 매우 낮고, 사용 수명이 반영구적이며, 친환경적인 장점이 있다.
그러나 종래의 발광다이오드를 이용한 조명장치는 조도가 높지 못하여 조명장치에 적용하기에는 한계가 있었다.
특히 가로등의 경우에는 광원이 설치되는 가로등 기둥과 기둥 사이의 거리가 통상 30m 내지 50m인데, 가로등에 발광다이오드를 적용할 경우에는 배광도가 떨어져(즉, 조명을 원하는 영역에 충분한 조도의 빛을 전달하지 못함) 가로등과 가로등 사이의 지면에 효과적인 조명을 제공하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 복수의 발광다이오드에서 발산되는 빛을 볼록렌즈를 이용하여 집광시켜 조도를 향상시키고, 발광다이오드의 빛을 조사하고자 하는 영역에 충분한 빛이 전달될 수 있는 조명장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 조명장치는, 복수의 인쇄회로기판(220); 상기 각각의 인쇄회로기판(220)상에 실장된 복수의 발광다이오드(210); 상기 발광다이오드(210)로부터 소정거리 이격되어 상기 인쇄회로기판(220)에 대응되는 개수만큼 설치되는 볼록렌즈(230); 상기 인쇄회로기판(220) 및 볼록렌즈(230)가 고정설치되는 각각의 영역 중 하나 이상의 영역이 다른 영역과 상이한 각도로 분할형성되는 지지대(100); 상기 인쇄회로기판(220)의 배면과 몸체가 접촉되도록 설치되고 상기 몸체의 측방향으로는 방사상으로 복수의 방열핀(311)이 돌출 형성된 제1덮개부재(310); 상기 제1덮개부재(310)와 상기 볼록렌즈(230)의 가장자리에 겹쳐 덮도록 환상으로 형성되어 상기 제1덮개부재(310)와 함께 상기 지지대(100)에 고정되는 제2덮개부재(320)를 포함한다.
본 발명의 조명장치에 의하면, 발광다이오드의 빛을 집광하는 볼록렌즈를 사용함으로써 조도를 향상시킬 수 있고, 복수의 발광다이오드가 설치되는 지지대를 경사각이 상이한 복수의 영역으로 함으로써 조명을 원하는 공간에 충분한 조도를 가진 빛을 조명시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 방열핀을 덮개 부재의 측방향으로 형성함으로써 방열효과를 향상시킬 수 있다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 조명장치의 외관을 보여주는 사시도, 도 2는 도 1에 도시된 조명장치의 저면도, 도 3은 도 2의 A-A부 단면도, 도 4는 본 발명의 광원부와 지지대의 결합구조를 나타내는 단면도, 도 5는 본 발명의 광원인 발광다이오드와 기판이 결합된 상태를 보여주는 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예는 가로등에 적용되는 조명장치(1)를 나타낸 것이다. 즉, 조명장치(1)는 가로등 기둥(도면에 미도시)의 상단부에 설치되는 것으로서, 광원을 고정설치하기 위한 지지대(100)를 구비하고 있다.
상기 지지대(100)의 하면 가장자리에는 결합부(141,142,143,144)가 형성되어 있고, 상기 지지대(100)는 결합부(141,142,143,144)를 통해 지지대(100)에 대향되는 다른 지지구조물(도면에 미도시)에 결합된 후, 광원으로부터 발산되는 빛이 지면방향으로 조사되도록 가로등 기둥의 상단에 고정설치된다.
상기 지지대(100)에는 조명을 위한 빛을 발산시키는 광원부(200)가 고정설치된다.
지지대(100)는 광원부(200)가 설치되는 영역이 복수의 영역으로 분할되어 있고, 각각의 영역은 경사각이 서로 상이하게 형성되어 있다.
즉, 지지대(100)는, 중앙지지부(110)와, 상기 중앙지지부(110)의 일측 끝단에서 우측방향으로 상향경사지게 연장형성된 제1경사지지부(120) 및 상기 중앙지지부(110)의 타측 끝단에서 좌측방향으로 상향경사지게 연장형성된 제2경사지지부(130)가 형성되어 있다.
여기서 '좌측방향'과 '우측방향'은 편의상 도 1의 중앙지지부(110)를 기준으로 나눈 것이고, 이에 의해 권리가 한정되어서는 아니 될 것이다.
상기 중앙지지부(110)는 복수의 영역(110a,110b,110c)으로 분할되어 있고, 각각의 영역(110a,110b,110c)은 서로 경사각이 상이하게 되어 있다.
즉, 도 3을 살펴보면, 중앙지지부(110)의 제1영역(110a)은 우측방향으로 하향경사지게 형성되어 있고, 제2영역(110b)은 수평으로 형성되어 있으며, 제3영역(110c)은 우측방향으로 하향경사지게 형성되어 있다.
이와 마찬가지로 도 1에 도시된 바와 같이, 제1경사지지부(120)와 제2경사지지부(130)를 구성하는 제4영역 내지 제9영역(120a,120b,120c,130a,130b,130c)도 서로 경사각이 상이하게 형성되어 있다.
여기서 상기 중앙지지부(110), 제1경사지지부(120) 및 제2경사지지부(130)에 대해 도 1 내지 도 3을 참조하여 보다 자세히 설명한다.
상기 중앙지지부(110)는, 수평으로 이루어져 중앙부에 위치한 제2영역(110b)과, 상기 제2영역(110b)의 일측에 소정의 각도로 경사진(즉, 도 3에서 우측방향으로 하향경사진) 제1영역(110a)과, 상기 제2영역(110b)의 타측에 상기 제1영역(110a)과 경사방향이 동일한 제3영역(110c)으로 이루어져 있다.
상기 제1경사지지부(120)는, 상기 중앙지지부(110)의 제1영역(110a) 내지 제3영역(110c)의 중심을 연결하는 가상의 수직평면(즉, A-A단면을 형성하는 수직평면)의 외측면 방향으로 경사지도록 상기 제1 내지 제3영역(110a,110b,110c)의 일측변으로부터 연장된 제4 내지 제6영역(120a,120b,120c)으로 이루어지되, 상기 제5영역(120b)은 상기 가상의 수직평면에 대하여 저면도(즉, 도 2) 상에서 보았을 때 직각되는 방향으로 경사지고, 상기 제4영역(120a)과 제6영역(120c)은 상기 제5영역(120b)의 경사 방향에 대하여 소정의 각도를 형성하도록 대각 방향(즉, 도 2의 제4영역(120a)과 제6영역(120c)에서 좌측 하방향)으로 경사지게 되어 있다.
상기 제2경사지지부(130)는, 상기 중앙지지부(110)의 제1영역(110a) 내지 제3영역(110c)의 중심을 연결하는 가상의 수직평면을 기준으로 외측면 방향으로 경사지되 상기 제4 내지 제6영역(120a,120b,120c)과 대칭되도록 상기 제1 내지 제3영역(110a,110b,110c)의 타측변으로부터 연장된 제7 내지 제9영역(130a,130b,130c)으로 이루어진다.
물론 도 1에 도시된 실시예에서는 지지대(100)를 구성하는 모든 영역이 서로 다른 경사각으로 구성되어 있지만, 빛을 조사하고자 하는 범위 및 조명장치가 적용될 용도에 따라 일부 영역은 서로 동일한 경사각으로 형성되거나, 동일한 수평면 내에 존재하도록 형성될 수도 있다.
또한 상기 지지대(100)는 열을 발산하기 위한 방열판으로서 기능을 할 수 있다.
한편, 도 1을 참조하면, 상기 인쇄회로기판(220)의 배면과 몸체가 접촉되도록 설치되고 상기 몸체의 측방향으로는 방사상으로 복수의 방열핀(311)이 돌출 형성된 제1덮개부재(310)가 구비된다.
상기 방열핀(311)은 상기 제1덮개부재(310)의 측면 둘레를 따라 복수 개가 일정 간격으로 이격되어 있다.
상기 제1덮개부재(310)는 제2덮개부재(320)와 함께 상기 지지대(100)에 고정된다.
상기 제2덮개부재(320)는, 환상으로 형성되어, 상기 제1덮개부재(310)와 상기 볼록렌즈(230)의 가장자리에 겹쳐 덮는 구조로 되어 있다.
도 4와 도 5를 참조하여 광원부(200) 및 지지대(100)와의 결합구조에 대해 설명한다.
광원부(200)는 빛을 발산시키는 광원인 발광다이오드(210), 상기 발광다이오드(210)가 실장되는 인쇄회로기판(220), 상기 발광다이오드(210)로부터 소정거리 이격되도록 설치되어 발광다이오드(210)에서 발산되는 빛을 집광시키는 볼록렌즈(230)로 구성된다.
상기 볼록렌즈(230)는 발광다이오드(210)에서 발산되는 빛을 집광시켜 원하 는 영역에 조사함으로써 조도를 향상시키는 역할을 한다.
상기 발광다이오드(210)와 볼록렌즈(230) 사이의 이격거리는 빛을 조사하고자 하는 범위에 따라 달라질 수 있는데, 본 실시예의 경우에는 대략 1mm 이격되어 있다.
또한 상기 볼록렌즈(230)의 곡률이나 굴절률 역시 빛을 조사하고자 하는 범위에 따라 달라질 수 있다.
상기 인쇄회로기판(220)은 제1덮개부재(310)의 중앙 내측으로 삽입되고, 그 하부에는 스페이서(340)가 삽입되어 있어 발광다이오드(210)와 볼록렌즈(230) 사이의 이격거리가 스페이서(340)에 의해 일정하게 유지된다.
상기 볼록렌즈(230)의 가장자리 하측에는 오링(350)을 사이에 두고 제2덮개부재(320)가 설치되고, 상기 제2덮개부재(320)와 제1덮개부재(310)는 체결부재(330)에 의해 지지대(100)에 견고하게 고정된다.
한편 상기 각각의 인쇄회로기판(220)상에 실장된 복수의 발광다이오드(210)는, 일부의 발광다이오드들이 상기 인쇄회로기판(220)의 중심부를 둘러싸도록 일정 간격으로 배치되고, 나머지 발광다이오드들이 상기 중심부를 둘러싼 발광다이오드들의 외부를 둘러싸도록 일정 간격으로 배치된다. 본 실시예에서는 중심부에 4개의 발광다이오드가 배치되고, 그 외부를 8개의 발광다이오드가 배치되도록 하였다.
도 6은 발광다이오드에서의 빛이 발산되는 범위를 나타내는 개념도이고, 도 7은 발광다이오드에서 발산된 빛이 볼록렌즈에서 집광되는 상태를 보여주는 개념도 이다.
일반적으로 발광다이오드(210)에서 발산되는 빛의 각도는 도 6에 도시된 바와 같이 120°의 범위를 가지는 것으로 알려져 있다.
이러한 발광다이오드(210)가 인쇄회로기판(220)에 복수개 설치되고, 상기 복수의 발광다이오드(210)에서 발산되는 빛은 도 7에 도시된 바와 같이 볼록렌즈(230)에서 집광된다.
상기 볼록렌즈(230)에서 빛의 경로를 형성하는 각도(a)는 볼록렌즈(230)의 곡률 및 굴절률, 볼록렌즈(230)와 발광다이오드(210) 사이의 이격거리에 의해 결정된다.
도 8은 본 발명의 조명장치를 가로등에 설치한 경우 조명상태를 보여주는 개념도이고, 도 9는 본 발명의 조명장치를 가로등에 설치한 경우 가로등과 가로등 사이의 공간에 조명되는 상태를 보여주는 개념도이다.
도 8을 참조하면, 가로등 기둥(300)의 상단에 설치된 본 발명의 광원부(200)에서 발산된 빛은 W의 폭을 형성하며 지면에 조사된다.
도 9를 참조하면, 가로등 기둥(300a)과 다른 가로등 기둥(300b) 사이의 거리는 L(통상 30m 내지 50m)이고, 두 개의 광원부(200a,200b)에서 발산되는 빛에 의해 기둥(300a)과 기둥(300b) 사이의 지면에는 원하는 조도의 빛이 'O'만큼 중첩되도록 조사되어야 한다.
이와 같이 하나의 광원부(200)에서 발산되는 빛의 폭(W)과 조도, 두 개의 광 원부(200a,200b)에서 발산되는 빛에 의해 발생하는 중첩범위(O)는, 발광다이오드(210)와 볼록렌즈(230) 사이의 이격거리, 볼록렌즈(230)의 곡률과 굴절률, 및 지지대(100)의 중앙지지부(110)와 제1경사지지부(120)와 제2경사지지부(130)를 구성하는 각각의 영역(110a,110b,110c,120a,120b,120c,130a,130b,130c)이 형성된 경사각에 따라 결정된다.
상기에서는 가로등에 적용되는 발광다이오드 조명장치에 관해서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 실내조명 등 상기한 구성요소를 포함하는 모든 조명장치에 적용될 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 예를 사용하여 설명하였으나 이들 실시예는 예시적인 것에 불과하며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상에서 벗어나지 않으면서 다양한 수정과 변경을 가할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 조명장치의 외관을 보여주는 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 조명장치의 저면도,
도 3은 도 2의 A-A부 단면도,
도 4는 본 발명의 광원부와 지지대의 결합구조를 나타내는 단면도,
도 5는 본 발명의 광원인 발광다이오드와 기판이 결합된 상태를 보여주는 평면도,
도 6은 발광다이오드에서의 빛이 발산되는 범위를 나타내는 개념도,
도 7은 발광다이오드에서 발산된 빛이 볼록렌즈에서 집광되는 상태를 보여주는 개념도,
도 8은 본 발명의 조명장치를 가로등에 설치한 경우 조명상태를 보여주는 개념도,
도 9는 본 발명의 조명장치를 가로등에 설치한 경우 가로등과 가로등 사이의 공간에 조명되는 상태를 보여주는 개념도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 지지대 110 : 중앙지지부
120 : 제1경사지지부 130 : 제2경사지지부
200 : 광원부 210 : 발광다이오드
220 : 인쇄회로기판 230 : 볼록렌즈
310 : 제1덮개부재 320 : 제2덮개부재

Claims (3)

  1. 복수의 인쇄회로기판(220);
    상기 각각의 인쇄회로기판(220)상에 실장된 복수의 발광다이오드(210);
    상기 발광다이오드(210)로부터 소정거리 이격되어 상기 인쇄회로기판(220)에 대응되는 개수만큼 설치되는 볼록렌즈(230);
    상기 인쇄회로기판(220) 및 볼록렌즈(230)가 고정설치되는 각각의 영역 중 하나 이상의 영역이 다른 영역과 상이한 각도로 분할형성되는 지지대(100);
    상기 인쇄회로기판(220)의 배면과 몸체가 접촉되도록 설치되고 상기 몸체의 측방향으로는 방사상으로 복수의 방열핀(311)이 돌출 형성된 제1덮개부재(310);
    상기 제1덮개부재(310)와 상기 볼록렌즈(230)의 가장자리에 겹쳐 덮도록 환상으로 형성되어 상기 제1덮개부재(310)와 함께 상기 지지대(100)에 고정되는 제2덮개부재(320);
    를 포함하는 발광다이오드를 이용한 조명장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지대(100)는, 복수의 영역(110a,110b,110c)마다 상이한 경사각으로 형성된 중앙지지부(110)와, 상기 중앙지지부(110)의 일측 끝단에서 경사지게 연장형성된 제1경사지지부(120)와, 상기 중앙지지부(110)의 타측 끝단에서 경사지게 연 장형성된 제2경사지지부(130)로 구성되고;
    상기 중앙지지부(110)는, 수평으로 이루어져 중앙부에 위치한 제2영역(110b)과, 상기 제2영역(110b)의 일측에 소정의 각도로 경사진 제1영역(110a)과, 상기 제2영역(110b)의 타측에 상기 제1영역(110a)과 경사방향이 동일한 제3영역(110c)으로 이루어지고;
    상기 제1경사지지부(120)는, 상기 중앙지지부(110)의 제1영역(110a) 내지 제3영역(110c)의 중심을 연결하는 가상의 수직평면의 외측면 방향으로 경사지도록 상기 제1 내지 제3영역(110a,110b,110c)의 일측변으로부터 연장된 제4 내지 제6영역(120a,120b,120c)으로 이루어지되, 상기 제5영역(120b)은 상기 가상의 수직평면에 대하여 저면도 상에서 보았을 때 직각되는 방향으로 경사지고, 상기 제4영역(120a)과 제6영역(120c)은 상기 제5영역(120b)의 경사 방향에 대하여 소정의 각도를 형성하도록 대각 방향으로 경사지고;
    상기 제2경사지지부(130)는, 상기 중앙지지부(110)의 제1영역(110a) 내지 제3영역(110c)의 중심을 연결하는 가상의 수직평면을 기준으로 외측면 방향으로 경사지되 상기 제4 내지 제6영역(120a,120b,120c)과 대칭되도록 상기 제1 내지 제3영역(110a,110b,110c)의 타측변으로부터 연장된 제7 내지 제9영역(130a,130b,130c)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광다이오드를 이용한 조명장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 각각의 인쇄회로기판(220)상에 실장된 복수의 발광다이오드(210)는, 일부의 발광다이오드들이 상기 인쇄회로기판(220)의 중심부를 둘러싸도록 일정 간격으로 배치되고, 나머지 발광다이오드들이 상기 중심부를 둘러싼 발광다이오드들의 외부를 둘러싸도록 일정 간격으로 배치된 것을 특징으로 하는 발광다이오드를 이용한 조명장치.
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