KR20090127021A - Ｌｅｄ실외등용 렌즈 및 그를 이용한 가로등, 보안등, 터널등, 공원등, 경계등, 산업용 투광등 및 실외등 - Google Patents

Ｌｅｄ실외등용 렌즈 및 그를 이용한 가로등, 보안등, 터널등, 공원등, 경계등, 산업용 투광등 및 실외등 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LED실외등용 렌즈 및 그를 이용한 가로등, 보안등, 터널등, 공원등, 경계등, 산업용 투광등 및 실외등에 관한 것이다.
본 발명은 상기 렌즈의 제 1 측면에, 중앙부는 내부에 LED를 설치할 수 있고 또한 그 벽면이 입사면이 되는 요입부, 렌즈의 제 2 측면에, 중앙부는 아크형으로 돌출되는 베개 모양의 출사면 및 상기 렌즈의 상기 제 1 측면에, 상기 요입부를 에워싸고 광선을 상기 출사면으로 반사시키는 완전반사면을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하며, 그를 이용한 가로등, 보안등, 터널등, 공원등 및 실외등은 프레임과 상기 프레임 위에 설치되는 조명모듈로 구성되고, 상기 조명모듈은 냉각부와, 냉각부의 상부바닥면에 부착되고 LED매트릭스가 형성된 기판과, 기판 외부 표면에 설치되고 각 LED단자과 연결되고 관통공매트릭스가 구비된 PCB보드, 및 PCB보드의 외측에 설치되고 렌즈매트릭스가 구비된 렌즈커버로 이루어지고, 각 LED는 PCB보드의 PCB보드관통공을 관통하여 상응하는 렌즈요입부 내에 설치되고 렌즈매트릭스는 다수의 상기 렌즈의 배열을 통해 이루어진다.
본 발명에 의하면, 광선 분포를 제어하여 라이트 필드가 사각형이 되도록 하고, 유효 조명 범위 내에서 밝기가 매우 균일하고 범위 외부에는 스트레이 라이트(Stray light)가 거의 발생하지 않는 효과가 있다.
LED실외등, 렌즈, 스트레이 라이트, 조명

Description

ＬＥＤ실외등용 렌즈 및 그를 이용한 가로등, 보안등, 터널등, 공원등, 경계등, 산업용 투광등 및 실외등{Lens for Outdoor Lamp, and Road Lamp, Security Lamp, Tunnel Lamp, Park Lamp, Guard Lamp, Industrial Flood Lamp and Outdoor Lamp Thereof}
본 발명은 LED실외등용 렌즈 및 그를 이용한 가로등, 보안등, 터널등, 공원등, 경계등, 산업용 투광등 및 실외등에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 유효조명 범위 내에서는 밝기가 균일하고 그 범위 외부에는 새어나가는 빛의 양이 적어지도록, 즉, 스트레이 라이트(Stray Light)가 거의 발생하지 않도록 하기 위한 LED실외등용 렌즈 및 그를 이용한 가로등, 보안등, 터널등, 공원등, 경계등, 산업용 투광등 및 실외등에 관한 것이다.
종래의 도시 조명등은 주로 나트륨램프, 수은램프 또는 메탈 할라이드 램프를 사용한다. 이러한 램프는 전기소모량이 크고 사용 수명이 짧고 유비보수 비용이 높고 환경오염의 문제점이 있다. 따라서 LED등기구를 사용하여 종래의 등기구를 대체하는 것은 조명 분야에서 일어나고 있는 혁명이라고 할 수 있다.
일반적으로, LED가로등과 같은 실외등은 LED램프 커버에 렌즈를 설치하여 광 선을 모으지만, 종래의 원형 렌즈가 투사하는 라이트 필드는 원형이고 그 중심부와 주변부의 휘도 차이가 크다. 그리고 실제 응용에서는 특정 방향으로는 조명 범위를 넓게 하고 다른 방향에서는 조명 범위를 작게 해야 하는 경우가 많다.
예를 들어, 도로 조명의 경우, 도로가 펼쳐진 나란한 방향으로는 조명 범위가 넓고 효과가 좋아야 하고 조명 각도 역시 커야 바람직하지만, 도로와 나란한 방향과 수직을 이루는 방향으로는 전기의 낭비를 막고 주변환경에 빛의 오염이 생기지 않기 위해 조명 범위가 작아야 하는 것이 일반적이다. 종래의 원형 렌즈가 부착된 LED가로등은 도로가 펼쳐지는 방향으로 등기구를 많이 설치하여 충분한 조명효과를 보고자 하는 것이 일반적이다.
하지만, 이는 서로 인접한 등기구의 라이트 필드가 겹쳐서 밝기를 높이지만 조명 강도의 분포가 균일하지 않아서, 도로에 펼쳐진 라이트 필드의 모양이 밝고 어두운 모양이 반복적으로 나타나서 마치 갈비 모양처럼 되는 조명 현상에 의해 등기구 바로 밑의 밝기는 높지만 다른 곳은 밝기가 낮아서 도로의 평균 밝기가 낮고 균일하지 않게 되어 운전중 착각을 일으킬 공산이 커지며, 이는 교통사고를 유발할 수 있는 요인으로 차량의 주행 안전에 심각한 영향을 주는 문제점이 있다.
또한, 차가 다니는 도로가 아니더라도 실내외의 다양한 환경에서 스트레이 라이트로 인하여 주변환경에 빛의 오염이 생기는 문제와 눈부심이 생기는 문제가 발생할 수 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 광선 집중 효과가 우수하여, 가로등, 보안등, 터널등, 공원등, 경계등, 산업용 투광등 및 실외등의 조명 시 광선 분포, 밝기 및 에너지 절약 요건에 부합하는 LED실외등용 렌즈를 제공하고, 휘도와 균일성이 우수하고 조명 범위가 정확하고 눈부심(glare)과 복사 광선이 없고 에너지를 대폭 절약할 수 있는 가로등, 보안등, 터널등, 공원등, 경계등, 산업용 투광등 및 실외등을 제공하는 데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, LED실외등용 렌즈에 있어서, 상기 렌즈의 제 1 측면에, 중앙부는 내부에 LED를 설치할 수 있고 또한 그 벽면이 입사면이 되는 요입부; 상기 렌즈의 제 2 측면에, 중앙부는 아크형으로 돌출되는 베개 모양의 출사면; 및 상기 렌즈의 상기 제 1 측면에, 상기 요입부를 에워싸고 광선을 상기 출사면으로 반사시키는 완전반사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED실외등용 렌즈를 제공한다.
바람직하게는, 상기 요입부는 반구(球) 모양, 원기둥 모양, 상면이 오목형 원호(Arc)면을 이루는 원기둥 모양 및 상면이 불록형 원호면을 이루는 원기둥 모양 중에서 어느 하나의 모양을 지닐 수 있다.
바람직하게는, 상기 렌즈커버는 PC(Polycarbonate) 또는 PMMA(Polymethyl Methacrylate)인 투명재로 제작될 수 있다.
또한 전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 실외등에 있어서, 하나 이상의 조명모듈; 및 상기 하나 이상의 조명모듈이 설치되는 프레임을 포함하되, 상기 조명모듈은 냉각부와, LED매트릭스가 형성되어 열전도성 절연패드를 통해 상기 냉각부의 상부바닥면에 부착되는 기판과, 관통공매트릭스를 구비하여 상기 기판의 상부에 설치되고 상기 기판 위의 각 LED단자과 연결되는 PCB보드, 및 렌즈매트릭스를 구비하여 상기 PCB보드의 상부에 설치되는 렌즈커버를 포함하고, 상기 렌즈매트릭스의 각 렌즈의 제 1 측면의 중앙부는 내부에 상기 LED매트릭스의 각 LED를 설치할 수 있고 그 벽면이 입사면이 되는 요입부가 형성되고, 상기 렌즈의 제 2 측면의 중앙부는 아크형으로 돌출되는 베개 모양의 출사면이 형성되고, 상기 렌즈의 제 1 측면에는 상기 요입부를 에워싸고 광선을 상기 출사면으로 반사시키는 완전반사면이 형성되며, 상기 LED는 상기 PCB보드 위의 상응하는 PCB보드관통공을 관통하여 상응하는 상기 요입부 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 실외등을 제공한다.
바람직하게는, 상기 냉각부에는 다수의 냉각핀(Fin)이 설치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 렌즈커버의 둘레에는 렌즈커버관통공을 지니는 사이드프레임이 설치되고, 렌즈커버나사로 상기 렌즈커버관통공을 관통하여 상기 냉각부에 고정되는 방식으로 상기 렌즈커버가 상기 냉각부에 설치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 사이드프레임과 상기 냉각부 사이에 밀폐링이 추가로 설치되고, 상기 사이드프레임에는 다수의 위치고정칼럼이 설치되고, 상기 밀폐링을 위치 고정시키도록 하는 위치고정구멍이 상기 위치고정칼럼에 상응하는 위치에 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 프레임은 가로와 세로 방향으로 교차 배열되는 다수의 프레임틀에 의해 적어도 하나 이상의 설치공으로 분할되고, 각 설치공의 내부에는 하나의 상기 조명모듈이 설치되되, 상기 조명모듈의 상기 냉각부 양쪽에는 나사공이 구비된 설치용 스트립이 형성되고, 상기 설치공 사방의 상기 프레임틀에는 상기 나사공에 상응하는 나사구멍이 형성되고, 상기 조명모듈의 본체부는 상기 설치공 내에 배치되고, 상기 냉각부의 설치용 스트립은 상기 프레임틀 위에 배치되고 또한 스트립나사로 상기 나사공 및 상기 나사구멍 내에 체결되어 상기 조명모듈을 상기 프레임틀에 고정시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 요입부는 반구(球) 모양, 원기둥 모양, 상면이 오목형 원호(Arc)면을 이루는 원기둥 모양 및 상면이 불록형 원호면을 이루는 원기둥 모양 중에서 어느 하나의 모양을 지닐 수 있다.
바람직하게는, 상기 렌즈커버는 PC(Polycarbonate) 또는 PMMA(Polymethyl Methacrylate)인 투명재로 제작될 수 있다.
또한 전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 보안등에 있어서, 하나 이상의 조명모듈; 및 상기 하나 이상의 조명모듈이 설치되는 프레임을 포함하되, 상기 조명모듈은 냉각부와, LED매트릭스가 형성되어 열전도성 절연패드를 통해 상기 냉각부의 상부바닥면에 부착되는 기판과, 관통공매트릭스를 구비하여 상기 기판의 상부에 설치되고 상기 기판 위의 각 LED단자과 연결되는 PCB보드, 및 렌즈매트릭스를 구비하여 상기 PCB보드의 상부에 설치되는 렌즈커버를 포함하고, 상기 렌즈매트릭스의 각 렌즈의 제 1 측면의 중앙부는 내부에 상기 LED매트릭스의 각 LED를 설치할 수 있고 그 벽면이 입사면이 되는 요입부가 형성되고, 상기 렌즈의 제 2 측면의 중앙부는 아크형으로 돌출되는 베개 모양의 출사면이 형성되고, 상기 렌즈의 제 1 측 면에는 상기 요입부를 에워싸고 광선을 상기 출사면으로 반사시키는 완전반사면이 형성되며, 상기 LED는 상기 PCB보드 위의 상응하는 PCB보드관통공을 관통하여 상응하는 상기 요입부 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 보안등을 제공한다.
또한 전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 터널등에 있어서, 하나 이상의 조명모듈; 및 상기 하나 이상의 조명모듈이 설치되는 프레임을 포함하되, 상기 조명모듈은 냉각부와, LED매트릭스가 형성되어 열전도성 절연패드를 통해 상기 냉각부의 상부바닥면에 부착되는 기판과, 관통공매트릭스를 구비하여 상기 기판의 상부에 설치되고 상기 기판 위의 각 LED단자과 연결되는 PCB보드, 및 렌즈매트릭스를 구비하여 상기 PCB보드의 상부에 설치되는 렌즈커버를 포함하고, 상기 렌즈매트릭스의 각 렌즈의 제 1 측면의 중앙부는 내부에 상기 LED매트릭스의 각 LED를 설치할 수 있고 그 벽면이 입사면이 되는 요입부가 형성되고, 상기 렌즈의 제 2 측면의 중앙부는 아크형으로 돌출되는 베개 모양의 출사면이 형성되고, 상기 렌즈의 제 1 측면에는 상기 요입부를 에워싸고 광선을 상기 출사면으로 반사시키는 완전반사면이 형성되며, 상기 LED는 상기 PCB보드 위의 상응하는 PCB보드관통공을 관통하여 상응하는 상기 요입부 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 터널등을 제공한다.
또한 전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 공원등에 있어서, 하나 이상의 조명모듈; 및 상기 하나 이상의 조명모듈이 설치되는 프레임을 포함하되, 상기 조명모듈은 냉각부와, LED매트릭스가 형성되어 열전도성 절연패드를 통해 상기 냉각부의 상부바닥면에 부착되는 기판과, 관통공매트릭스를 구비하여 상기 기판의 상부에 설치되고 상기 기판 위의 각 LED단자과 연결되는 PCB보드, 및 렌즈매트릭스를 구비하여 상기 PCB보드의 상부에 설치되는 렌즈커버를 포함하고, 상기 렌즈매트릭스의 각 렌즈의 제 1 측면의 중앙부는 내부에 상기 LED매트릭스의 각 LED를 설치할 수 있고 그 벽면이 입사면이 되는 요입부가 형성되고, 상기 렌즈의 제 2 측면의 중앙부는 아크형으로 돌출되는 베개 모양의 출사면이 형성되고, 상기 렌즈의 제 1 측면에는 상기 요입부를 에워싸고 광선을 상기 출사면으로 반사시키는 완전반사면이 형성되며, 상기 LED는 상기 PCB보드 위의 상응하는 PCB보드관통공을 관통하여 상응하는 상기 요입부 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 공원등을 제공한다.
또한 전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 경계등에 있어서, 하나 이상의 조명모듈; 및 상기 하나 이상의 조명모듈이 설치되는 프레임을 포함하되, 상기 조명모듈은 냉각부와, LED매트릭스가 형성되어 열전도성 절연패드를 통해 상기 냉각부의 상부바닥면에 부착되는 기판과, 관통공매트릭스를 구비하여 상기 기판의 상부에 설치되고 상기 기판 위의 각 LED단자과 연결되는 PCB보드, 및 렌즈매트릭스를 구비하여 상기 PCB보드의 상부에 설치되는 렌즈커버를 포함하고, 상기 렌즈매트릭스의 각 렌즈의 제 1 측면의 중앙부는 내부에 상기 LED매트릭스의 각 LED를 설치할 수 있고 그 벽면이 입사면이 되는 요입부가 형성되고, 상기 렌즈의 제 2 측면의 중앙부는 아크형으로 돌출되는 베개 모양의 출사면이 형성되고, 상기 렌즈의 제 1 측면에는 상기 요입부를 에워싸고 광선을 상기 출사면으로 반사시키는 완전반사면이 형성되며, 상기 LED는 상기 PCB보드 위의 상응하는 PCB보드관통공을 관통하여 상응하는 상기 요입부 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 경계등을 제공한다.
또한 전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 산업용 투광등에 있어서, 하 나 이상의 조명모듈; 및 상기 하나 이상의 조명모듈이 설치되는 프레임을 포함하되, 상기 조명모듈은 냉각부와, LED매트릭스가 형성되어 열전도성 절연패드를 통해 상기 냉각부의 상부바닥면에 부착되는 기판과, 관통공매트릭스를 구비하여 상기 기판의 상부에 설치되고 상기 기판 위의 각 LED단자과 연결되는 PCB보드, 및 렌즈매트릭스를 구비하여 상기 PCB보드의 상부에 설치되는 렌즈커버를 포함하고, 상기 렌즈매트릭스의 각 렌즈의 제 1 측면의 중앙부는 내부에 상기 LED매트릭스의 각 LED를 설치할 수 있고 그 벽면이 입사면이 되는 요입부가 형성되고, 상기 렌즈의 제 2 측면의 중앙부는 아크형으로 돌출되는 베개 모양의 출사면이 형성되고, 상기 렌즈의 제 1 측면에는 상기 요입부를 에워싸고 광선을 상기 출사면으로 반사시키는 완전반사면이 형성되며, 상기 LED는 상기 PCB보드 위의 상응하는 PCB보드관통공을 관통하여 상응하는 상기 요입부 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 산업용 투광등을 제공한다.
또한 전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 가로등에 있어서, 하나 이상의 조명모듈; 및 상기 하나 이상의 조명모듈이 설치되는 프레임을 포함하되, 상기 조명모듈은 냉각부와, LED매트릭스가 형성되어 열전도성 절연패드를 통해 상기 냉각부의 상부바닥면에 부착되는 기판과, 관통공매트릭스를 구비하여 상기 기판의 상부에 설치되고 상기 기판 위의 각 LED단자과 연결되는 PCB보드, 및 렌즈매트릭스를 구비하여 상기 PCB보드의 상부에 설치되는 렌즈커버를 포함하고, 상기 렌즈매트릭스의 각 렌즈의 제 1 측면의 중앙부는 내부에 상기 LED매트릭스의 각 LED를 설치할 수 있고 그 벽면이 입사면이 되는 요입부가 형성되고, 상기 렌즈의 제 2 측면의 중 앙부는 아크형으로 돌출되는 베개 모양의 출사면이 형성되고, 상기 렌즈의 제 1 측면에는 상기 요입부를 에워싸고 광선을 상기 출사면으로 반사시키는 완전반사면이 형성되며, 상기 LED는 상기 PCB보드 위의 상응하는 PCB보드관통공을 관통하여 상응하는 상기 요입부 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 가로등을 제공한다.
본 발명에 의하면, 상기 렌즈를 사용하면 배광곡선이 박쥐날개 모양을 하며, 각각의 단면은 필요에 따라 다르게 할 수 있어서 광선 분포를 합리적으로 조절하여 등기구의 라이트 필드를 사각형으로 만들 수 있고, 유효 조명 범위 내의 발광 효율을 75% 이상, 총 투사율을 90% 이상으로 높일 수 있어서 광에너지의 손실을 최대한 줄이고 광원으로부터 발산된 광선을 충분히 이용할 수 있게 하는 효과가 있다.
또한, 등기구의 유효 조명 범위 내의 휘도가 매우 균일하고 라이트 필드의 가장자리가 선명하여 유효 조명 범위 밖에는 스트레이 라이트가 거의 없고 눈부심 현상도 없어서 빛의 오염이 없는 효과가 있다. 따라서, 본 발명은 도로 조명, 광고 등 조명 분야에서 특수 요건을 요하는 용도에 응용될 수 있는 에너지 절약형 녹색 청정 조명의 효과를 볼 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판 단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED실외등용 렌즈를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED실외등용 렌즈를 나타낸 평면도이고, 도 3은 도 2의 A-A'선의 단면도의 한 예이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 LED실외등용 렌즈의 상기 렌즈의 제 1 측면의 중앙부는 LED를 원심 위치에 설치할 수 있도록 하면서 벽면이 입사면(1)이 되는 요입부(10)가 형성되고, 상기 렌즈의 제 2 측면의 중앙부는 아크(Arc)형으로 돌출되는 베개 모양의 출사면(2)이 형성되고, 상기 베개 모양은 양쪽이 대체적으로 아크면이 되는 길쭉한 형상으로서 길쭉한 형상의 양쪽 중간부위는 안쪽으로 약간 함몰되고 상부 표면은 아크면을 이루면서 돌출되고, 또한 렌즈의 제 1 측면에는 요입부(10)를 에워싸고 광선을 출사면(2)으로 반사시키는 완전반사면이 형성된다. 상기 렌즈는 투광성이 우수한 PC(Polycarbonate) 또는 PMMA(Polymethyl Methacrylate)인 투명재를 사용하는 것이 바람직하다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED실외등용 렌즈의 단면도의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 4의 렌즈를 도 3의 렌즈와 비교할 때의 차이점은 다음과 같다. LED는 원기둥 모양을 하는 요입부(10)의 중앙부에 설치되고, 원기둥 모양의 상면에서 발사되는 광선은 굴절된 후 렌즈의 출사면(2)을 거쳐서 직접 발사되고, 원기둥 모양의 측면에서 발사되는 광선은 완전반사면(3)의 완전 반사를 거쳐서 렌즈의 출사면(2)에서 발사될 수 있다.
그리고 도 4에 제시된 렌즈의 원기둥 모양의 요입부(10)를 바탕으로 하여, 도 5 및 도 6과 같이 요입부(10)의 상면을 하나의 원호면으로 설계할 수 있다. 상기 원호면은 아래로 휘어지는 원호면이거나(도 5), 위로 돌출되는 원호면(도 6)일 수 있다. 상기 서로 다른 모양의 요입부는 광선 집속에 영향을 주지 않도록 광선 분포가 서로 다른 LED와 결합하도록 설계될 수 있다.
도 7은 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 LED실외등용 렌즈를 사용한 실외등의 위치가 6m 높이인 경우 라이트 필드를 도시한 도면이다.
도 7에 도시하듯이, 상기 형성된 라이트 필드는 기본적으로 사각형을 이루고 두 개의 수직축 방향에서의 조명 요건(예를 들어, 도로 조명)을 효과적으로 충족시킬 수 있다.
도 8은 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 LED실외등용 렌즈를 사용한 실외등의 위치가 6m 높이인 경우 휘도 분포도를 도시한 도면이다.
도 8에 도시하듯이, 상기 라이트 필드의 중앙부와 주변의 휘도 차이가 비교적 작다. 즉, 휘도 균일성이 우수하다.
도 7 및 도 8에 6m 높이를 예시하였으나 본 발명은 이에 한정되지는 않으며, 충분한 조명효과를 보도록 하는 높이와 조명거리 등은, 예를 들어, 가로등은 9m이상, 보안등의 경우 9m이하이며, 터널등, 공원등, 경계등 및 산업용 투광등은 달고자 하는 위치에 따라 조명거리가 달라질 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 실외등을 도시한 도면이다.
또한, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 실외등의 조명모듈의 구조 분해도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 실외등의 렌즈커버를 나타낸 사시도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 실외등의 렌즈커버를 나타낸 평면도이고, 도 13은 도12의 C-C'선의 단면도를 도시한 도면이다.
도 9 내지 도 13에 제시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실외등은 하나 이상의 조명모듈(5)과 상기 하나 이상의 조명모듈(5)이 설치되는 프레임(4)을 포함한다.
여기서, 상기 조명모듈(5)은 냉각부(6), LED매트릭스가 구비된 기판(7), PCB보드(8) 및 렌즈매트릭스가 구비된 렌즈커버(9)를 포함한다.
상기 기판(7)은 열전도성 절연패드(71)를 통해 냉각부(6)의 상부바닥면에 부착되고, PCB보드(8)는 기판(7)에서 LED매트릭스가 구비된 일측에 설치되고, PCB보드(8)에는 다수의 PCB보드관통공(80)이 배열되어 형성된 관통공매트릭스가 구비되고, 각 PCB보드관통공(80)은 LED매트릭스의 각 LED에 일대일로 대응되어 LED매트릭스의 각 LED(70)가 관통되도록 한다. PCB보드(8)의 회로는 각 LED단자에 연결된다. 상기 렌즈커버(9)의 렌즈매트릭스 중의 단일 렌즈(90)의 구조는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED실외등용 렌즈와 같기 때문에 그에 대한 설명은 생략한다.
상기 냉각부(6)에는 다수의 냉각핀(60)이 설치되고, 냉각부(6)의 상부바닥면에는 요홈(62)이 형성되고, 기판(7)은 열전도성 절연패드(71)를 통해 요홈(62)의 바닥에 설치되고, PCB보드(8)는 기판(7)의 상부 표면에 설치되고, 렌즈커버(9)는 PCB보드(8)의 상부에 설치되고, 기판(7) 위의 모든 LED(70)는 PCB보드(8)의 상응하 는 PCB보드관통공(80)에 관통되고 또한 렌즈커버(9)에서 하나의 렌즈(90)의 요입부에 대응되는 원심에 위치한다.
상기 렌즈커버(9)의 둘레에는 렌즈커버관통공(920)을 지니는 사이드프레임(92)이 설치되고, 렌즈커버나사(93)로 상기 렌즈커버관통공(920)을 관통하여 냉각부(6)에 고정되는 방식으로 렌즈커버(9)가 냉각부(6)에 설치된다. 상기 렌즈커버(9)의 사이드프레임(92)과 냉각부(6) 사이에는 밀폐링(94)이 추가로 설치되어 밀폐 방수 및 방진 효과를 구현하여 내부 회로와 LED를 효과적으로 보호한다. 그리고 상기 렌즈커버(9)의 사이드프레임(92)에는 다수의 위치고정칼럼(96)이 설치되고, 밀폐링(94)에는 위치고정칼럼(96)이 삽입되어 밀폐링(94)을 위치고정시키도록 하는 위치고정구멍(940)이 위치고정칼럼(96)에 상응하는 위치에 형성된다.
상기 프레임(4)은 가로와 세로 방향으로 교차 배열되는 프레임틀(40)에 의해 다수의 설치공(42)으로 분할되고, 각각의 설치공(42) 내부에는 하나의 조명모듈(5)이 설치된다. 도 7의 실시예에 제시된 바와 같이, 프레임(4)은 6개의 설치공(42)으로 분할되고 각각의 설치공(42) 내부에는 하나의 조명모듈(5)이 배치되고, 각 조명모듈은 모두 독자적으로 작업될 수 있다. 이러한 설계는 설치 및 후속 유지보수작업을 편리하고 신속하게 실시될 수 있도록 한다. 그리고 어느 하나의 조명모듈(5)이 손상될 때에는 전체 등기구를 교체할 필요 없이 상기 하나의 조명모듈(5)만 교체하면 되기 때문에 유지보수작업이 매우 용이하고 유지비용을 대폭 절약할 수 있다. 그리고 교체할 때 기타 조명모듈(5)은 여전히 정상적으로 조명을 할 수 있기 때문에 조명 기능에 영향을 주지 않는다.
상기 조명모듈(5)의 냉각부(6) 양쪽에는 나사공(640)이 구비된 설치용 스트립(64)이 형성되고, 프레임(4)의 설치공(42) 사방의 프레임틀(40)에는 나사공(640)에 상응하는 나사구멍(400)이 형성되고, 조립시 조명모듈(5)의 본체부는 설치공(42) 내부에 배치되고 냉각부(6)의 설치용 스트립(64)은 프레임틀(40) 위에 설치되고 스트립나사(93)로 냉각부(6)의 설치용 스트립(64)의 나사공(640) 및 프레임(4)의 프레임틀(40)의 나사구멍(400) 내에 체결되어 조명모듈(5)이 프레임틀(40)에 고정된다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 실외등의 위치가 6m 높이인 경우 바닥면에 투사된 후의 라이트 필드를 도시한 도면이다.
도 14에 도시하듯이, 실외등을 설치할 때 0도 내지 15도의 경사 각도가 있기 때문에 실외등이 바닥면에 투사된 라이트 필드는 등기구 설치시의 경사 각도의 영향을 받아서 사다리에 가까운 모양을 가질 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 실외등의 위치가 6m 높이인 경우 바닥면에 투사된 후의 휘도 분포도를 도시한 도면이다.
도 15에 도시하듯이, 라이트 필드의 모양이 등기구 설치시의 경사 각도의 영향을 받지만 휘도 분포는 기본적으로 영향을 받지 않고 등기구 바로 밑에 위치한 조명 구역의 휘도 분포와 다른 조명 구역의 휘도 분포는 비교적 균일하다. 그리고 등기구 바로 밑에 위치한 조명 구역의 휘도가 다른 구역보다 약간 높은 것은, 예를 들어, 도로 조명 시 고속 차선의 휘도가 저속 차선의 휘도보다 높아야 하는 요건에 부합한다.
도 14 및 도 15에 6m 높이를 예시하였으나 본 발명은 이에 한정되지는 않으며, 충분한 조명효과를 보도록 하는 높이와 조명거리 등은, 예를 들어, 가로등은 9m이상, 보안등의 경우 9m이하이며, 터널등, 공원등, 경계등 및 산업용 투광등은 달고자 하는 위치에 따라 조명거리가 달라질 수 있다.
상기 도 1 내지 도 15의 도면에 설명된 본 발명의 일 실시예에 따른 실외등의 예는 가로등, 보안등, 터널등, 공원등, 경계등 및 산업용 투광등 등의 등기구에도 모두 동일하게 적용될 수 있다.
즉, 등기구 바로 밑에 위치한 조명 구역의 휘도 분포와 다른 조명 구역의 휘도 분포가 비교적 균일하면서도, 라이트 필드의 가장자리가 선명하고 유효 조명 범위 밖에는 스트레이 라이트가 거의 없고 눈부심 현상도 없도록 하는 조명 효과가 필요한 지점에는 모두 사용 가능한 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 의하면, 상기 렌즈를 사용하면 배광곡선이 박쥐날개 모양을 하고, 각각의 단면은 필요에 따라 다르게 할 수 있어서 광선 분포를 합리적으로 조절하여 등기구의 라이트 필드를 사각형으로 만들 수 있고, 유효 조명 범위 내의 발광 효율을 75% 이상, 총 투사율을 90% 이상으로 높일 수 있어서 광에너지의 손실을 최대한 줄이고 광원으로부터 발산된 광선을 충분히 이용할 수 있게 하는 효과가 있다.
또한, 등기구의 유효 조명 범위 내의 휘도가 매우 균일하고 라이트 필드의 가장자리가 선명하여 유효 조명 범위 밖에는 스트레이 라이트가 거의 없고 눈부심 현상도 없어서 빛의 오염이 없는 효과가 있다. 따라서, 본 발명은 도로 조명, 광고 등 조명 분야에서 특수 요건을 요하는 용도에 응용될 수 있는 에너지 절약형 녹색 청정 조명의 효과를 볼 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED실외등용 렌즈를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED실외등용 렌즈를 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 2의 A-A'선의 단면도의 한 예이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED실외등용 렌즈의 단면도의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED실외등용 렌즈를 사용한 실외등의 위치가 6m 높이인 경우 라이트 필드를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED실외등용 렌즈를 사용한 실외등의 위치가 6m 높이인 경우 휘도 분포도를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 실외등을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 실외등의 조명모듈의 구조 분해도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 실외등의 렌즈커버를 나타낸 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 실외등의 렌즈커버를 나타낸 평면도이다.
도 13은 도12의 C-C'선의 단면도를 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 실외등의 위치가 6m 높이인 경우 바닥면에 투사된 후의 라이트 필드도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 실외등의 위치가 6m 높이인 경우 바닥 면에 투사된 후의 휘도 분포도를 도시한 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1: 입사면 2: 출사면
3: 완전반사면 4: 프레임
5: 조명모듈 6: 냉각부
7: 기판 8: PCB보드
9: 렌즈커버 10: 요입부
40: 프레임틀 42: 설치공
45: 스트립나사 60: 냉각핀
62: 요홈 64: 설치용 스트립
70: LED 71: 열전도성 절연패드
80: PCB보드관통공 90: 렌즈
92: 사이드프레임 93: 렌즈커버나사
94: 밀폐링 96: 위치고정칼럼
400: 나사구멍 640: 나사공
920: 렌즈커버관통공 940: 위치고정구멍

Claims (16)

  1. LED실외등용 렌즈에 있어서,
    상기 렌즈의 제 1 측면에, 중앙부는 내부에 LED를 설치할 수 있고 또한 그 벽면이 입사면이 되는 요입부;
    상기 렌즈의 제 2 측면에, 중앙부는 아크형으로 돌출되는 베개 모양의 출사면; 및
    상기 렌즈의 상기 제 1 측면에, 상기 요입부를 에워싸고 광선을 상기 출사면으로 반사시키는 완전반사면
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED실외등용 렌즈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 요입부는,
    반구(球) 모양, 원기둥 모양, 상면이 오목형 원호(Arc)면을 이루는 원기둥 모양 및 상면이 불록형 원호면을 이루는 원기둥 모양 중 어느 하나의 모양을 지니는 것을 특징으로 하는 LED실외등용 렌즈 .
  3. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈는,
    PC(Polycarbonate) 또는 PMMA(Polymethyl Methacrylate)인 투명재로 제작되 는 것을 특징으로 하는 LED실외등용 렌즈.
  4. 실외등에 있어서,
    하나 이상의 조명모듈; 및
    상기 하나 이상의 조명모듈이 설치되는 프레임
    을 포함하되,
    상기 조명모듈은 냉각부와, LED매트릭스가 형성되어 열전도성 절연패드를 통해 상기 냉각부의 상부바닥면에 부착되는 기판과, 관통공매트릭스를 구비하여 상기 기판의 상부에 설치되고 상기 기판 위의 각 LED단자과 연결되는 PCB보드, 및 렌즈매트릭스를 구비하여 상기 PCB보드의 상부에 설치되는 렌즈커버를 포함하고,
    상기 렌즈매트릭스의 각 렌즈의 제 1 측면의 중앙부는 내부에 상기 LED매트릭스의 각 LED를 설치할 수 있고 그 벽면이 입사면이 되는 요입부가 형성되고, 상기 렌즈의 제 2 측면의 중앙부는 아크형으로 돌출되는 베개 모양의 출사면이 형성되고, 상기 렌즈의 제 1 측면에는 상기 요입부를 에워싸고 광선을 상기 출사면으로 반사시키는 완전반사면이 형성되며,
    상기 LED는 상기 PCB보드 위의 상응하는 PCB보드관통공을 관통하여 상응하는 상기 요입부 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 실외등.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 냉각부에는 다수의 냉각핀(Fin)이 설치되는 것을 특징으로 하는 실외 등.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 렌즈커버의 둘레에는 렌즈커버관통공을 지니는 사이드프레임이 설치되고, 렌즈커버나사로 상기 렌즈커버관통공을 관통하여 상기 냉각부에 고정되는 방식으로 상기 렌즈커버가 상기 냉각부에 설치되는 것을 특징으로 하는 실외등.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 사이드프레임과 상기 냉각부 사이에 밀폐링이 추가로 설치되고, 상기 사이드프레임에는 다수의 위치고정칼럼이 설치되고, 상기 밀폐링을 위치 고정시키도록 하는 위치고정구멍이 상기 위치고정칼럼에 상응하는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 실외등.
  8. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 프레임은 가로와 세로 방향으로 교차 배열되는 다수의 프레임틀에 의해 적어도 하나 이상의 설치공으로 분할되고, 각 설치공의 내부에는 하나의 상기 조명모듈이 설치되되, 상기 조명모듈의 상기 냉각부 양쪽에는 나사공이 구비된 설치용 스트립이 형성되고, 상기 설치공 사방의 상기 프레임틀에는 상기 나사공에 상응하는 나사구멍이 형성되고, 상기 조명모듈의 본체부는 상기 설치공 내에 배치되고, 상기 냉각부의 설치용 스트립은 상기 프레임틀 위에 배치되고 또한 스트립나사로 상기 나사공 및 상기 나사구멍 내에 체결되어 상기 조명모듈을 상기 프레임틀에 고정시키는 것을 특징으로 하는 실외등.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 요입부는 반구(球) 모양, 원기둥 모양, 상면이 오목형 원호(Arc)면을 이루는 원기둥 모양 및 상면이 불록형 원호면을 이루는 원기둥 모양 중에서 어느 하나의 모양을 지니는 것을 특징으로 하는 실외등.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 렌즈커버는 PC(Polycarbonate) 또는 PMMA(Polymethyl Methacrylate)인 투명재로 제작되는 것을 특징으로 하는 실외등.
  11. 보안등에 있어서,
    하나 이상의 조명모듈; 및
    상기 하나 이상의 조명모듈이 설치되는 프레임
    을 포함하되,
    상기 조명모듈은 냉각부와, LED매트릭스가 형성되어 열전도성 절연패드를 통해 상기 냉각부의 상부바닥면에 부착되는 기판과, 관통공매트릭스를 구비하여 상기 기판의 상부에 설치되고 상기 기판 위의 각 LED단자과 연결되는 PCB보드, 및 렌즈매트릭스를 구비하여 상기 PCB보드의 상부에 설치되는 렌즈커버를 포함하고,
    상기 렌즈매트릭스의 각 렌즈의 제 1 측면의 중앙부는 내부에 상기 LED매트릭스의 각 LED를 설치할 수 있고 그 벽면이 입사면이 되는 요입부가 형성되고, 상기 렌즈의 제 2 측면의 중앙부는 아크형으로 돌출되는 베개 모양의 출사면이 형성되고, 상기 렌즈의 제 1 측면에는 상기 요입부를 에워싸고 광선을 상기 출사면으로 반사시키는 완전반사면이 형성되며,
    상기 LED는 상기 PCB보드 위의 상응하는 PCB보드관통공을 관통하여 상응하는 상기 요입부 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 보안등.
  12. 터널등에 있어서,
    하나 이상의 조명모듈; 및
    상기 하나 이상의 조명모듈이 설치되는 프레임
    을 포함하되,
    상기 조명모듈은 냉각부와, LED매트릭스가 형성되어 열전도성 절연패드를 통해 상기 냉각부의 상부바닥면에 부착되는 기판과, 관통공매트릭스를 구비하여 상기 기판의 상부에 설치되고 상기 기판 위의 각 LED단자과 연결되는 PCB보드, 및 렌즈매트릭스를 구비하여 상기 PCB보드의 상부에 설치되는 렌즈커버를 포함하고,
    상기 렌즈매트릭스의 각 렌즈의 제 1 측면의 중앙부는 내부에 상기 LED매트릭스의 각 LED를 설치할 수 있고 그 벽면이 입사면이 되는 요입부가 형성되고, 상기 렌즈의 제 2 측면의 중앙부는 아크형으로 돌출되는 베개 모양의 출사면이 형성되고, 상기 렌즈의 제 1 측면에는 상기 요입부를 에워싸고 광선을 상기 출사면으로 반사시키는 완전반사면이 형성되며,
    상기 LED는 상기 PCB보드 위의 상응하는 PCB보드관통공을 관통하여 상응하는 상기 요입부 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 터널등.
  13. 공원등에 있어서,
    하나 이상의 조명모듈; 및
    상기 하나 이상의 조명모듈이 설치되는 프레임
    을 포함하되,
    상기 조명모듈은 냉각부와, LED매트릭스가 형성되어 열전도성 절연패드를 통해 상기 냉각부의 상부바닥면에 부착되는 기판과, 관통공매트릭스를 구비하여 상기 기판의 상부에 설치되고 상기 기판 위의 각 LED단자과 연결되는 PCB보드, 및 렌즈매트릭스를 구비하여 상기 PCB보드의 상부에 설치되는 렌즈커버를 포함하고,
    상기 렌즈매트릭스의 각 렌즈의 제 1 측면의 중앙부는 내부에 상기 LED매트릭스의 각 LED를 설치할 수 있고 그 벽면이 입사면이 되는 요입부가 형성되고, 상기 렌즈의 제 2 측면의 중앙부는 아크형으로 돌출되는 베개 모양의 출사면이 형성되고, 상기 렌즈의 제 1 측면에는 상기 요입부를 에워싸고 광선을 상기 출사면으로 반사시키는 완전반사면이 형성되며,
    상기 LED는 상기 PCB보드 위의 상응하는 PCB보드관통공을 관통하여 상응하는 상기 요입부 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 공원등.
  14. 경계등에 있어서,
    하나 이상의 조명모듈; 및
    상기 하나 이상의 조명모듈이 설치되는 프레임
    을 포함하되,
    상기 조명모듈은 냉각부와, LED매트릭스가 형성되어 열전도성 절연패드를 통해 상기 냉각부의 상부바닥면에 부착되는 기판과, 관통공매트릭스를 구비하여 상기 기판의 상부에 설치되고 상기 기판 위의 각 LED단자과 연결되는 PCB보드, 및 렌즈매트릭스를 구비하여 상기 PCB보드의 상부에 설치되는 렌즈커버를 포함하고,
    상기 렌즈매트릭스의 각 렌즈의 제 1 측면의 중앙부는 내부에 상기 LED매트릭스의 각 LED를 설치할 수 있고 그 벽면이 입사면이 되는 요입부가 형성되고, 상기 렌즈의 제 2 측면의 중앙부는 아크형으로 돌출되는 베개 모양의 출사면이 형성되고, 상기 렌즈의 제 1 측면에는 상기 요입부를 에워싸고 광선을 상기 출사면으로 반사시키는 완전반사면이 형성되며,
    상기 LED는 상기 PCB보드 위의 상응하는 PCB보드관통공을 관통하여 상응하는 상기 요입부 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 경계등.
  15. 산업용 투광등에 있어서,
    하나 이상의 조명모듈; 및
    상기 하나 이상의 조명모듈이 설치되는 프레임
    을 포함하되,
    상기 조명모듈은 냉각부와, LED매트릭스가 형성되어 열전도성 절연패드를 통해 상기 냉각부의 상부바닥면에 부착되는 기판과, 관통공매트릭스를 구비하여 상기 기판의 상부에 설치되고 상기 기판 위의 각 LED단자과 연결되는 PCB보드, 및 렌즈매트릭스를 구비하여 상기 PCB보드의 상부에 설치되는 렌즈커버를 포함하고,
    상기 렌즈매트릭스의 각 렌즈의 제 1 측면의 중앙부는 내부에 상기 LED매트릭스의 각 LED를 설치할 수 있고 그 벽면이 입사면이 되는 요입부가 형성되고, 상기 렌즈의 제 2 측면의 중앙부는 아크형으로 돌출되는 베개 모양의 출사면이 형성되고, 상기 렌즈의 제 1 측면에는 상기 요입부를 에워싸고 광선을 상기 출사면으로 반사시키는 완전반사면이 형성되며,
    상기 LED는 상기 PCB보드 위의 상응하는 PCB보드관통공을 관통하여 상응하는 상기 요입부 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 산업용 투광등.
  16. 가로등에 있어서,
    하나 이상의 조명모듈; 및
    상기 하나 이상의 조명모듈이 설치되는 프레임
    을 포함하되,
    상기 조명모듈은 냉각부와, LED매트릭스가 형성되어 열전도성 절연패드를 통해 상기 냉각부의 상부바닥면에 부착되는 기판과, 관통공매트릭스를 구비하여 상기 기판의 상부에 설치되고 상기 기판 위의 각 LED단자과 연결되는 PCB보드, 및 렌즈매트릭스를 구비하여 상기 PCB보드의 상부에 설치되는 렌즈커버를 포함하고,
    상기 렌즈매트릭스의 각 렌즈의 제 1 측면의 중앙부는 내부에 상기 LED매트릭스의 각 LED를 설치할 수 있고 그 벽면이 입사면이 되는 요입부가 형성되고, 상기 렌즈의 제 2 측면의 중앙부는 아크형으로 돌출되는 베개 모양의 출사면이 형성되고, 상기 렌즈의 제 1 측면에는 상기 요입부를 에워싸고 광선을 상기 출사면으로 반사시키는 완전반사면이 형성되며,
    상기 LED는 상기 PCB보드 위의 상응하는 PCB보드관통공을 관통하여 상응하는 상기 요입부 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 가로등.
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