KR20150094268A - 돌기타입 반사판을 가지는 led 등기구 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED의 빛을 반사판으로 반사시켜서 실내 또는 실외를 조명하는 간접조사 방식의 직관형 LED 등기구에 관한 것이다.
본 발명은 고반사율을 갖는 형상의 반사갓을 적용한 새로운 형태의 간접조사 방식 LED 조명 시스템을 구현함으로써, 간접조사 방식의 적용으로 불쾌 글레어를 제거함은 물론, 기존 광 확산 시트 등에 의해 감소되는 광효율을 줄여 Klm/￦을 개선할 수 있는 간접조사 방식의 LED 등기구를 제공한다.

Description

돌기타입 반사판을 가지는 LED 등기구{LED LIGHT APPARATUS WITH EMBOS TYPE REFLECTOR}
본 발명은 간접조사 방식의 LED 등기구에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 LED 광원의 빛을 반사판으로 반사시켜서 실내 또는 실외를 조명하는 간접조사 방식의 직관형 LED 등기구, 특히 돌기타입 반사판을 가지는 LED 등기구에 관한 것이다.
일반적으로 LED는 작은 소비전력과 반영구적인 수명, 내충격성, 고정밀성 등의 장점이 있고, 형광등과 같은 수은이나 방전용 가스를 사용하지 않기 때문에 환경 오염을 유발하지 않으며, 예열시간이 필요하지 않아 빠른 응답속도를 얻을 수 있는 등 형광등이나 전구의 대체 광원으로 점차 사용되고 있는 것이 최근의 추세이다.
예를 들면, LED의 경우 많은 장점을 가지고 있음에도 불구하고 색상의 다양성 부족, 다른 조명장치에 비해 휘도가 떨어지는 단점 때문에 근래까지 주식변동 시세판, 지하철의 전광판, 각종 전기/전자기기의 표시화면 등 일부 디스플레이 영역에서만 주로 사용되었다.
이후 LED의 휘도를 향상시키기 위한 많은 연구를 통해 LED에 관한 기술이 점차적으로 발전함에 따라 고휘도 고출력 LED 개발이 이루어지고 있고, LED를 램프에 응용하는 기술이 계속적으로 연구되고 있다.
현재는 고출력의 파워 LED를 가지는 램프가 가로등, 보안등, 공장등, 투광등 등과 같이 실내 조명 뿐만 아니라 실외 조명으로 많이 사용되고 있는 추세이다.
최근에는 고휘도로서 소비 전력이 저감되고, 또 다양한 색상 변환이 가능함은 물론 긴 수명을 보장받을 수 있는 장점을 갖는 형광등 타입의 직관형 LED 램프가 많이 제시되고 있다.
따라서, 각 가정이나 사무실의 실내등, 도로의 가로등, 교통신호등 등이 직관형 LED 램프로 교체되고 있는 추세이다.
이러한 직관형 LED 램프는 한국공개특허 10-2011-0071864호, 한국공개특허 10-2010-0099942호, 한국등록특허 10-1165381호, 한국공개실용신안 20-2010-0009413호 등에 다양한 형태의 제품들이 개시되어 있다.
기존 제품의 경우 LED 광원을 직접조사 형태로 적용하여 불쾌 글레어(Glare)가 높고, 이를 줄이기 위해 반투명 형태의 광 확산 시트를 사용하게 되어 광원의 광효율을 제대로 사용할 수 없는 형태이다.
즉, 광 확산 시트의 경우 폴리카보네이트 등을 사용하여 눈부심을 조절하고 있으나, 근본적인 해결 방안이 되지 못하며, 광 확산 폴리카보네이트를 사용하면 일반적으로 투과율이 약 70% 내외로 30% 정도의 광 손실이 발생한다.
이러한 점을 고려하여 한국공개특허 10-2013-0136659호에서는『반사광 조사식 엘이디 간접조명장치』를 제시하고 있다.
그러나, 상기 방사광 조사식 엘이디 간접조명장치는 간접조사 방식을 통해 불쾌 글레어를 개선할 수 있는 이점은 있지만, 여전히 광효율을 확보하는 측면에서는 미흡한 점이 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 고반사율을 갖는 형상의 반사갓을 적용한 새로운 형태의 간접조사 방식 LED 조명 시스템을 구현함으로써, 간접조사 방식의 적용으로 불쾌 글레어를 제거함은 물론, 기존 광 확산 시트 등에 의해 감소되는 광효율을 줄여 Klm/￦을 개선할 수 있는 간접조사 방식의 LED 등기구를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 간접조사 방식의 LED 등기구는 다음과 같은 특징이 있다.
상기 간접조사 방식의 LED 등기구는 LED 광원의 빛을 반사판으로 반사시켜서 실내를 조명하는 간접조사 방식의 직관형 LED 등기구로서, 상기 LED 광원은 LED COB(Chip On Board) 패키지 형태로 이루어져 LED 소자가 반사갓을 향해 윗쪽을 바라보면서 위치되고, 이와 더불어 상기 LED 광원은 반사갓 폭방향으로 일정간격을 유지하는 2열로 이루어지는 동시에 반사갓 길이방향을 따라 일정간격으로 배치되며, 상기 반사갓(11)에는 각 LED 광원과 마주대하면서 오목한 호(弧) 형상의 단면을 이루는 동시에 반사갓 폭단면 기준하여 좌우 대칭형태를 이루는 2곳의 반사부가 형성되는 구조로 이루어진 것이 특징이다.
여기서, 상기 각 LED 광원에 대응하는 양쪽의 반사부는 그 사이에 형성되는 돌출부에 의해 구획될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 반사갓에 있는 반사부의 곡률은 0.001R∼0.008R의 범위로 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 제공하는 간접조사 방식을 적용한 LED 등기구는 실내 사용자의 불쾌 글레어를 줄일 수 있고, 광 손실을 줄여 고효율 조명기기를 실현할 수 있으며, 등기구 제작 재료 감소를 통해 원가절감 및 경량화를 도모할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 간접조사 방식의 LED 등기구를 나타내는 단면도 및 평면도
도 2a 내지 2h는 본 발명의 일 실시예에 따른 간접조사 방식의 LED 등기구에서 반사갓의 곡률 최적화 시뮬레이션 결과를 보여주는 개략도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 간접조사 방식의 LED 등기구에 적용되는 반사도료의 특성을 나타내는 개략도
도 4와 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 등기구의 반사갓에 형성되는 돌기를 나타내는 사시도 및 평면도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 등기구의 반사갓에 형성되는 돌기의 일 예를 나타내는 단면도
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 간접조사 방식의 LED 등기구를 나타내는 단면도 및 평면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 상기 LED 등기구는 LED 광원(10)의 빛을 반사갓(11)으로 반사시켜서 실내 또는 실외를 조명하는 간접조사 방식을 적용한 직관형 LED 등기구로서, 고반사율을 갖는 반사갓 형상 및 반사도료의 특성을 적용한 LED 조명 시스템이다.
이러한 LED 등기구는 간접조사 방식을 적용하여 불쾌 글레어를 제거하는 동시에 광 확산 시트 등에 의해 감소되는 광 효율을 줄여 Klm/￦을 개선할 수 있는 조명 시스템이다.
여기서, 상기 LED 광원(10)은 LED COB(Chip On Board) 패키지 형태로 이루어질 수 있게 된다.
즉, 상기 LED 광원(10)은 하나의 금속 패턴 위에 복수 개의 LED 칩이 실장되는 동시에 각 LED 칩이 연결부재들을 매개로 금속 패턴과 전기적으로 연결, 예를 들면 직렬 또는 병렬 연결되어 있는 LED COB(Chip On Board) 패키지 형태로 이루어진다.
이때, 상기 LED 광원(10)은 병렬 연결형의 LED COB(Chip On Board) 패키지 형태를 적용하는 것이 바람직하며, 이러한 병렬 연결을 이용하여 불량 LED 소자로 인해 전체 LED COB 패키지를 교환해야 하는 비효율적인 부분을 배제할 수 있다.
이러한 LED 광원(10)은 LED 소자가 반사갓(11)의 반사면을 향해 윗쪽을 향하도록 하면서 반사갓(11)의 폭방향 기준으로 양쪽에서 서로 일정간격을 두고 위치되고, 이와 더불어 다수 개가 반사갓(11)의 길이방향을 따라 일정간격으로 배치되는 형태로 설치된다.
즉, 상기 LED 광원(10)은 반사갓(11)의 폭방향으로 일정간격을 유지함과 아울러 반사갓(11)의 길이방향을 따라 나란하게 배치되는 2열의 듀얼 타입으로 이루어질 수 있게 된다.
이러한 상기 LED 광원(10)은 브라켓(미도시) 등을 이용하여 하우징(16)측에 적절히 지지되는 구조로 설치될 수 있게 된다.
여기서, 상기 LED 광원의 설치구조 및 후술하는 반사갓의 설치구조 등은 당해 기술분야에서 통상적으로 알려져 있는 구조라면 특별히 제한되지 않고 채택될 수 있다.
이렇게 설치되는 LED 광원(10)에서 조사되는 빛은 반사갓(11)에 있는 반사부(12a,12b)에 의해 충분하게 반사된 후에 전면으로 조사될 수 있게 되고, 결국 이러한 LED 광원(10)의 배치구조로 인해 눈부심을 배제하면서도 충분한 조사량을 확보할 수 있게 된다.
특히, 본 발명에서는 높은 반사효율을 구현할 수 있는 형태 및 반사도료 등의 특징을 가지는 반사갓(11)을 제공한다.
상기 반사갓(11)은 LED 광원(10)에서 나오는 빛을 반사하여 전면(아래쪽)으로 조사하는 수단으로서, 직관형으로 이루어져 있으며, 각 LED 광원(10)이 속해 있는, 다시 말해 각 LED 광원(10)이 위치되어 있는 곳에 대응하는 윗쪽으로는 각 LED 광원(10)과 마주대하면서 오목한 호(弧) 형상의 단면을 이루는 형태의 반사부(12a,12b)가 나란하게 형성된다.
즉, 상기 반사갓(11)에는 각 LED 광원(10)과 마주대하면서 오목한 호(弧) 형상의 단면을 이루는 동시에 반사갓 폭단면 기준하여 좌우 대칭형태를 이루는 2곳의 반사부(12a,12b)가 형성된다.
그리고, 상기 각 LED 광원(10)에 대응하는 양쪽의 반사부(12a,12b)는 그 사이에 형성되는 돌출부(13)에 의해 구획될 수 있으며, 이에 따라 양쪽에 반사부(12a,12b)를 가지는 반사갓(11)은 전체적으로 폭 중앙을 기준하여 좌우 대칭형태를 이룰 수 있게 된다.
이에 따라, 양쪽의 반사부(12a,12b)로부터 반사되는 각각의 빛은 서로 간섭을 일으키지 않고 돌출부(13)에 의해 반사되어 전면으로 전량 유도될 수 있게 된다.
여기서, 상기 돌출부(13)는 끝이 뾰족한 쐐기 형태 등으로 이루어질 수 있게 된다.
특히, 도 2a 내지 도 2h에 도시한 바와 같이, 상기 반사갓(11)에 있는 반사부(12a,12b)은 0.001R∼0.008R의 범위의 곡률을 가질 수 있다.
이에 따라, 상기 소정의 곡률을 가지는 반사부(12a,12b)를 이용하여 고휘도의 LED 빛을 여러 방향으로 분산시켜 눈에 편안하고, 고균도를 확보할 수 있게 된다.
또한, 높은 반사효율을 얻기 위하여 상기 반사갓(11)의 반사면(반사부를 포함하는 전체 반사면)에는 고반사율을 갖는 반사도료(14)가 도포된다.
여기서, 상기 반사도료(14)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 나노 사이즈의 공기층(16)을 접목시킨 도료로서, 입사각에 대하여 반사율이 다를 수 있으나, 선행 시험 결과로 적어도 20% 이상의 효과를 얻을 수 있게 된다.
이렇게 반사도료(14)가 형성되어 있는 반사면의 경우 반사율이 90∼95%로 기존 메탈 반사갓의 반사율과 유사하나, 메탈 반사갓 제품의 경우 큰 단점은 미러 형태로 눈부심이 있으며, 백색 분체 도장 반사갓의 반사율 85%에 비해 효율이 높다.
특히, 본 발명에서는 엠보싱을 가진 돌기구조의 반사갓을 구비한 LED 등기구를 제공한다.
도 4와 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 반사갓(11)에는 각 LED 광원과 마주대하면서 오목한 호(弧) 형상의 단면을 이루는 동시에 반사갓 폭단면 기준하여 좌우 대칭형태를 이루는 2곳의 반사부(12a,12b)가 형성된다.
그리고, 상기 반사부(12a,12b)의 반사면에는 다수의 돌기(17)가 형성되며, 이때의 돌기(17)는 반사면 전체 면적에 걸쳐 다수 개가 분포되는 형태로 구비된다.
또한, 상기 돌기(17)의 외곽형상은 원형이나 5각형, 6각형 등 다각형으로 이루어질 수 있으며, 돌출 높이는 10mm 정도의 반경(R)을 가지는 원형의 돌기(17)의 경우 1mm 정도의 돌출 높이를 가질 수 있다.
여기서, 돌기의 반경(R)과 높이(h)의 경우 h/R = 0.05~0.5의 비율값으로 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 돌기(17)가 원형의 외곽형상을 갖는 경우 8cm~9cm 정도의 직경을 가질 수 있다.
이러한 돌기의 일 구현예로서, 도 6에 도시한 바와 같이, 원형 돌기(17)의 직경이 8.72cm이고, 돌출높이는 1mm로 설정될 수 있으며, 이때의 돌기의 곡률면은 R10, R9.7 등 다른 곡률면을 가지는 다수의 구간으로 나누어질 수 있게 된다.
이러한 돌기(17)들은 반사면의 길이방향 또는 폭방향을 따라 일렬로 배열되면서, 이때의 각 돌기열은 폭방향 또는 길이방향을 따라가면서 나란하게 배치됨과 더불어 각 열의 돌기들은 서로 지그재그 형상으로 배열될 수 있게 된다.
예를 들면, 원형의 돌기(17)들이 반사면 길이방향을 따라 일렬로 나란하게 배치되고, 이러한 열이 반사면 폭방향을 따라가면서 나란하게 연접 배치됨과 더불어 서로 이웃하는 열 간의 돌기들은 서로 엇갈리게(지그재그 형상) 배열될 수 있게 된다.
물론, 다수의 돌기들은 위와 같은 규칙적인 배열 이외에도 다양한 형태로 배열될 수 있게 된다.
이와 같이 돌기의 형상, 배열, 곡률, 직경 등의 설정하여 제조한 반사갓을 갖춘 LED 램프의 광효율 특성은 도 2a 내지 2h에 잘 나타나 있다.
따라서, 본 발명에 따르면 다음과 같은 기술적 측면에서의 효과를 기대할 수 있다.
①고반사 도료를 채용한 고효율 반사판(반사갓) 제조 기술을 확보할 수 있다.
- 광 확산 시트를 사용하지 않으므로 인한 광 손실을 줄여 최종적으로 고효율 조명기기를 제작할 수 있다.
- 향후 메탈 반사갓 등을 배제하고 경량 소재를 사용한 등기구 제작을 통하여 제품의 무게를 효과적으로 줄일 수 있다.
- 반사도료의 경우 플라스틱 계열이나 벽면 등에 적용하여 다양한 형태의 조명기기에 반사효율을 높여 실내 조도를 개선할 수 있다.
- 불쾌 글레어를 광 확산 시트가 아닌 반사갓 형태 및 반사도료에 의한 감쇄로 실내의 경우 직접적인 사용환경에 따른 불쾌감을 줄여줄 수 있으며, 가로등의 경우 운전자에게 미치는 영향을 줄여 운행 안전성을 확보할 수 있다.
②간접조사 방식을 적용한 불쾌 글레어 감쇄 직관형 LED 등기구 제작 기술을 확보할 수 있다.
-120lm/W, 연색성 80, 무게 5㎏ 이하의 간접조사 직관형 LED 등기구 개발로 인하여 실내 사용자의 불쾌 글레어를 줄여줄 수 있다.
-간접조사 방식에 의한 등기구 제작 재료감소에 따른 원가 절감으로 저가, 저사양의 제품 대체 효과가 있다.
-기존 메탈 소재와 다른 경량 소재의 적용에 따른 친환경 실내 조명기기 개발이 가능한다.
-방열효과 개선에 따른 광원의 수명 연장이 가능하다(10℃ 당 42,000 시간 연장가능).
또한, 본 발명에 따르면 다음과 같은 경제적 측면에서의 효과를 기대할 수 있다.
-고반사 도료 채용으로 인한 2차 광학 시트 등의 사용 배제로 원가절감을 통한 저품질의 외산 LED 모듈 수입을 대체할 수 있다.
-광 확산 폴리카보네이트 사용 배제로 고효율 달성을 통한 전력절감으로 CO2 배출억제에 의한 녹색 산업화에 기여할 수 있다.
-전통 조명의 대체 효과로 폐기물 처분 시 발생되는 환경오염 물질을 줄일 수 있다.
-정부의 에너지효율화 정책에 부응하여 많은 대체수요 창출이 가능하고, LED 신조명 분야의 매출 신장 및 고용창출에 기여할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 LED 등기구를 직관형 LED 실내등에 적용할 경우 간접조사 방식에 의한 불쾌 글레어 감쇄, 폴리카보네이트 사용 배제에 의한 광효율 증대와 등기구 재료감소로 인한 타 제품 대비 약 10% 이상의 가격 경쟁력 확보가 가능하다.
본 발명의 기술을 적용한 제품의 경우 용도는 주택, 아파트, 사무실, 관공서, 학교, 공장 등의 조명시설과 도로의 가로등, 공원등, 경관등 등 다양하게 사용이 가능하며, 적용분야는 LED 실내/실외 조명, 광고판, 자동차 실내등, 선박 실내, 비행기 실내 등에 적용이 가능하다.
10 : LED 광원
11 : 반사갓
12a,12b : 반사부
13 : 돌출부
14 : 반사도료
15 : 하우징
16 : 공기층
17 : 돌기

Claims (6)

  1. LED 광원(10)의 빛을 반사판(11)으로 반사시켜서 실내를 조명하는 간접조사 방식의 직관형 LED 등기구로서,
    상기 LED 광원(10)은 LED COB(Chip On Board) 패키지 형태로 이루어져 LED 소자가 반사갓(11)을 향해 윗쪽을 바라보면서 위치되고, 이와 더불어 상기 LED 광원(10)은 반사갓 폭방향으로 일정간격을 유지하는 2열로 이루어지는 동시에 반사갓 길이방향을 따라 일정간격으로 배치되며, 상기 반사갓(11)에는 각 LED 광원(10)과 마주대하면서 오목한 호(弧) 형상의 단면을 이루는 동시에 반사갓 폭단면 기준하여 좌우 대칭형태를 이루고, 반사면에 다수의 돌기(17)를 가지는 2곳의 반사부(12a,12b)가 형성되는 것을 특징으로 하는 돌기타입 반사판을 가지는 LED 등기구.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 각 LED 광원(10)에 대응하는 양쪽의 반사부(12a,12b)는 그 사이에 형성되는 돌출부(13)에 의해 구획될 수 있는 것을 특징으로 하는 돌기타입 반사판을 가지는 LED 등기구.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 반사갓(11)에 있는 반사부(12a,12b)의 곡률은 0.001R∼0.008R의 범위로 이루어지는 것을 특징으로 하는 돌기타입 반사판을 가지는 LED 등기구.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 반사부(12a,12b)의 반사면에 형성되는 돌기(17)는 반사면 전체 면적에 걸쳐 형성되는 다수 개로 이루어지고, 원형이나 다각형으로 되어 있으며, 돌기(17)의 반경과 높이의 비율값(h/R)은 0.05~0.5의 비율값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 돌기타입 반사판을 가지는 LED 등기구.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 돌기(17)들은 반사면의 길이방향 또는 폭방향을 따라 일렬로 배열됨과 더불어 각 돌기열은 폭방향 또는 길이방향을 따라가면서 나란하게 배치되며, 각 열의 돌기들은 서로 지그재그 형상으로 배열되는 것을 특징으로 하는 돌기타입 반사판을 가지는 LED 등기구.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 돌기(17)의 곡률면은 서로 다른 곡률을 가지는 다수의 구간으로 나누어지게 되는 것을 특징으로 하는 돌기타입 반사판을 가지는 LED 등기구.
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