KR20180135651A - 렌즈 커버 및 이를 구비한 엘이디 조명장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 복수 개의 엘이디 광원에 대응되는 위치에 배치되는 복수 개의 배광렌즈를 구비하는 렌즈 커버를 개시한다. 본 발명의 실시예에서 상기 복수 개의 배광렌즈는, 서로 다른 형상을 갖는 제1배광용 렌즈와 제2배광용 렌즈가 혼합 배치될 수 있다.

Description

렌즈 커버 및 이를 구비한 엘이디 조명장치{LENS COVER AND LED LIGHT APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 복수의 엘이디 광원이 장착된 엘이디 조명장치에 관한 것이다.
일반적으로 도로 또는 터널 등에는 다양한 형태의 조명장치가 설치될 수 있다. 종래 조명장치에는 나트륨 램프, 할로겐 램프, 수은 램프 또는 메탈할라이드 램프 등이 사용되어 왔다. 그러나 이러한 램프들은 전기 소모량이 많고 사용 수명이 짧으며 유지보수 비용이 높고 환경오염의 문제점이 있다.
따라서 상기한 램프 사용에 따른 전력 소비의 문제점을 해결하고 램프 수명의 연장에 따른 램프 교체 주기를 연장하기 위한 방안으로, 엘이디(LED; light emitting diode) 광원을 적용하기 위한 노력들이 계속되어 왔다.
엘이디를 광원으로 사용하는 조명장치는 광원부와 대응되는 위치에 배광 렌즈를 배치하여, 엘이디 광원의 빛을 필요에 따라 확산 또는 집속하여 사용한다. 이와 같이, 복수 개의 엘이디 소자로 광원을 구성하면 각각의 엘이디 소자와 대응되는 위치에 복수 개의 배광렌즈가 배치될 수 있다. 이때, 복수 개의 배광렌즈는 타원형 또는 원형 중 어느 하나의 형태로 동일하게 구성될 수 있다.예컨대, 도 1과 같이 타원형 렌즈들로 배광렌즈를 적용할 경우 타원형 렌즈가 투사하는 배광 영역은 타원형이고 그 투사 거리는 짧다. 또는, 도 2와 같이 원형 렌즈들로 배광렌즈를 적용할 경우 원형 렌즈가 투사하는 배광 영역은 원형으로 형성되고 그 투사 거리는 타원형 배광렌즈에 비해 길게 형성된다. 그러나 원형 배광렌즈는 배광 영역의 중심부와 주변부의 휘도 차이가 크다는 문제가 있다.
이와 같이, 엘이디 조명장치에 타원형 렌즈와 원형 렌즈 중 어느 하나만을 배광렌즈로 사용할 경우 서로 인접한 조명장치의 배광 영역이 서로 겹쳐서 밝기를 높일 수는 있지만 암부(暗部)(Ⅰ, Ⅱ)가 생기거나 조명 강도의 분포가 균일하지 않게 될 수도 있다. 이와 같은 암부의 형성이나 조명 강도의 불균일성은 운전자로 하여금 착시 및 피로감을 유발할 수 있으며, 이는 교통사고를 초래할 수 있는 심각한 요인으로 작용할 수 있다.
또한 통상의 가로등과 같은 도로용 조명장치는 대략 12m 이상의 높이에 설치되는데, 조명장치의 유지 보수 작업 시에는 반드시 별도의 유지보수차량을 이용해야 하는 번거로움이 있다.
한국공개특허 10-2016-0091515
본 발명은 엘이디 광원의 배광 영역을 확장하면서도 암부의 발생을 최소화할 수 있는 렌즈커버 및 이를 구비한 엘이디 조명장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 조명장치의 설치 높이가 3m 이내의 낮은 높이로 구현되더라도 평균 휘도, 균제도, 눈부심지수 등 도로교통법상의 권장사항을 충분히 준수할 수 있는 렌즈커버 및 이를 구비한 엘이디 조명장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 의한 렌즈 커버는, 서로 다른 형상을 갖는 제1 배광용 렌즈와 제2 배광용 렌즈가 혼합 배치될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 상기 제1 배광용 렌즈는 타원 반구형일 수 있고, 상기 제2 배광용 렌즈는 반구형일 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 커버는 포스트 및 헤드를 구비한 조명장치의 상기 헤드에 결합될 수 있으며, 상기 제2 배광용 렌즈의 표면에는 포스트의 축 방향과 동일 방향으로 적어도 하나 이상의 요철부가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 커버는 상기 포스트에 대해 10°~15°의 기울기를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 엘이디 조명장치는, 포스트; 상기 포스트의 일단에 결합되는 헤드; 및 상기 헤드에 결합되는 렌즈 커버;를 포함하며, 상기 렌즈 커버에는 서로 다른 형상을 갖는 제1 배광용 렌즈와 제2 배광용 렌즈가 혼합 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 포스트는 3m 이하의 길이를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 차로 변에 비교적 낮은 높이의 조명장치를 설치하더라도 평균 휘도, 균제도, 눈부심지수 등 도로교통법상의 권장사항을 만족하는 조명장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일반적인 엘이디 조명장치에 타원형 렌즈가 적용된 상태의 배광 분포도를 도시한 개략도이다.
도 2는 일반적인 엘이디 조명장치에 원형 렌즈가 적용된 상태의 배광 분포도를 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 엘이디 조명장치를 도시한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 엘이디 조명장치용 커버를 도시한 평면도이다.
도 5는 도 4의 “A-A”선을 절취한 단면도이다.
도 6은 도 3의 “B-B”선을 절취한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 엘이디 조명장치로부터 차로에 투사된 배광 영역을 도시한 개략도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 엘이디 조명장치를 적용한 경우의 배광 분포도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 엘이디 모듈용 커버를 도시한 정면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 엘이디 모듈용 커버를 도시한 정면도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여했다.
본 발명의 일 실시예에 의한 엘이디 가로등(100)은 도 3에 도시된 바와 같이, 포스트(110), 헤드(120), 커버(140)를 포함한다.
포스트(110)는 도로의 길이 방향을 따라 도로 변의 설치면(지면)에 고정 설치되며, 소정의 높이를 갖는다. 일 실시예에서 포스트(110)는 3m 이하의 낮은 높이로 형성될 수 있다. 예컨대, 일 실시예에 의한 엘이디 조명장치가 교량에 인접하게 설치될 경우 포스트(110)의 길이가 3m 이하로 형성됨으로써 교량의 유지보수차량의 작업에 간섭되는 것을 최소화할 수 있다. 또한 기존에 비해 포스트의 길이를 축소함으로써 조명장치 개개의 제조원가를 감소시킬 수 있다.
헤드(120)는 일측 방향으로 소정의 기울기를 갖도록 포스트(110)의 상부에 연결된다. 헤드(120)에는 적어도 하나 이상의 엘이디(도 5 참고)가 적정 온도의 범위 내에서 작동되도록 방열부재(도시 생략)가 구비될 수 있다.
커버(140)는 헤드(120)의 일측에 결합되며, 커버(140)는 설정 범위의 배광 영역을 확보할 수 있다. 커버(140)의 내부 즉, 커버(140)와 헤드(120) 사이에는 복수의 엘이디가 실장된 인쇄회로기판이 수용된다. 2차선 도로를 가정할 경우 커버(140)는 포스트(110)로부터 연장된 축에 대해 10°~15°의 각도(α)로 형성될 수 있다.
도 4 내지 도 6을 참고하면, 일 실시예에 의한 엘이디 조명장치(100)는 엘이디 모듈(130) 및 커버(140)를 포함한다.
엘이디 모듈(130)은 헤드(120)의 일측 예컨대, 도로 측으로 빛이 배광되도록 결합된다. 엘이디 모듈(130)은 복수의 엘이디(132)가 인쇄회로기판(131)에 실장된 모듈 형태로 제작된다. 엘이디 모듈(130)에 사용되는 엘이디(132)의 수량은 설정된 포스트(110)의 길이 또는 소요 조도 등에 맞게 결정될 수 있다.
커버(140)는 복수의 렌즈로 이루어진 렌즈매트릭스를 구비한다. 즉, 커버(140)는 서로 상이한 형상을 갖는 제1 배광용 렌즈(141) 및 제2 배광용 렌즈(142)를 구비하며, 제1 배광용 렌즈(141)와 제2 배광용 렌즈(142)는 서로 혼합 배열된다.
제1 배광용 렌즈(141)는 조명장치를 기준으로 비교적 조명장치의 근거리에 빛을 조사하고, 제2 배광용 렌즈(142)는 제1 배광용 렌즈(141)보다 원거리에 빛을 조사한다. 제1 배광용 렌즈(141)는 타원 반구형(평면에서 봤을 때 X축과 Y축의 직경이 서로 다른 반구형)의 형상을 갖도록 형성되고, 제2 배광용 렌즈(142)는 반구형의 형상을 갖도록 형성된다.
이때 제2 배광용 렌즈(142)의 표면에는 적어도 하나 이상의 요철부(142a)를 구비한다. 요철부(142a)는 포스트(110)의 축 방향과 동일 방향으로 형성된다. 요철부(142a)는 제2 배광용 렌즈(142)의 표면적을 증가시키고 엘이디(132)로부터 발생한 빛의 난반사를 유도함으로써 제2 배광용 렌즈(142)로부터 투사되는 빛의 배광 면적을 증가시킨다. 이에 따라 도로의 길이 방향을 따라 빛의 배광 범위가 보다 확장될 수 있다.
도 4를 참고하면, 일 실시예의 커버(140)는 2열로 배열된 렌즈매트릭스를 가지며, 제1열에는 복수의 제1 배광용 렌즈(141)가 배치되고, 제2열에는 복수의 제2 배광용 렌즈(142)가 배치된다. 그러나 렌즈매트릭스는 반드시 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 도 9와 같이 커버(140)의 제1열 및 제2열의 양측 최외곽에 제1 배광용 렌즈(141)들이 배치되고 제1 배광용 렌즈들 사이에 제2 배광용 렌즈(142)들이 배치될 수 있으며, 또는 도 10과 같이 커버(140)의 제1열 및 제2열의 양측 최외곽에 제2 배광용 렌즈(142)들이 배치되고 제2 배광용 렌즈들 사이에 제1 배광용 렌즈(141)들이 배치될 수도 있다. 또한 일 실시예에서는 4*2의 매트릭스를 갖도록 렌즈가 배열되어 있으나, 필요에 따라 렌즈의 매트릭스는 증가 또는 감소될 수 있다.
한편, 커버(140)의 둘레에는 헤드(120)와의 체결을 위해 복수의 체결공(143)이 형성되고, 커버(140)는 체결공(143)을 관통하는 스크류 등의 고정부재를 이용하여 헤드(120)에 결합될 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명장치가 차로 변에 설치된 상태에서 차로에 빛이 투사된 후의 배광 분포도를 나타낸 것이다. 이때 조명장치의 높이는 2.1m, 조명장치와 조명장치 간의 설치 간격은 8m, 도로 폭은 7.2m(2차선 기준), 커버의 경사각은 10도, 대기 온도는 10℃, 엘이디의 조도는 6000lm으로 설정되었다.
이에 따르면, 조명장치로부터 투사된 배광 영역은 제1 배광용 렌즈(141)들에 의해 조명장치와 근접한 위치의 차로에 대략 타원형의 근거리 배광 영역이 복수 중첩 형성되고, 그보다 먼 위치의 차로에는 제2 배광용 렌즈(142)들에 의해 대략 원형의 원거리 배광 영역이 복수 중첩 형성된다. 또한 제1 배광용 렌즈(141)들에 의한 근거리 배광 영역과 제2 배광용 렌즈(142)들에 의한 원거리 배광 영역 역시 상호 중첩된다.
이에 따라 조명장치를 기준으로 근거리와 원거리 모두 균일한 휘도 분포를 구현하고 차로에 암부의 발생을 최소화할 수 있다.
한편, 아래의 표 1은 상기와 같은 설치환경에 따라 엘이디 조명장치를 설치한 경우의 결과를 나타낸다.
항목 결과
평균 휘도 3.1
종합 균제도 0.45
차선 축 균제도 0.70
눈부심지수 11%
도로교통법상 인공 조명의 균제도는 1/3, 눈부심지수는 15% 이내를 권장하고 있다. 여기서, 휘도는 대상면에서 반사되는 빛의 양을 나타내고, 균제도는 조명도 분포의 균제 정도로서 고조도 부분과 저조도 부분의 비율을 나타낸다.
이에 따르면, 일 실시예와 같이 2.1m의 비교적 낮은 높이의 조명장치가 적용되더라도 평균 휘도, 균제도, 눈부심지수 모두 권장사항을 만족하는 것을 알 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
100; 조명장치
110; 포스트
120; 헤드
130; 엘이디 모듈
140; 커버 141; 제1 배광용 렌즈
142; 제2 배광용 렌즈 142a; 요철부

Claims (8)

  1. 복수 개의 엘이디 광원에 대응되는 위치에 배치되는 복수 개의 배광렌즈를 구비하는 렌즈 커버에 있어서,
    상기 복수 개의 배광렌즈는,
    서로 다른 형상을 갖는 제1배광용 렌즈와 제2배광용 렌즈가 혼합 배치되는 렌즈 커버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 배광용 렌즈는 타원 반구형이고, 상기 제2 배광용 렌즈는 반구형인 렌즈 커버.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 커버는 포스트 및 헤드를 구비한 조명장치의 상기 헤드에 결합되며,
    상기 제2 배광용 렌즈의 표면에는 상기 포스트의 축 방향과 동일 방향으로 적어도 하나 이상의 요철부가 형성되는 렌즈 커버.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 커버는 상기 포스트에 대해 10°~15°의 기울기를 갖는 렌즈 커버.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 커버의 양측 최외곽에는 제1 배광용 렌즈들이 배치되고, 상기 제1 배광용 렌즈들 사이에는 제2 배광용 렌즈들이 배치되는 렌즈 커버.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 커버의 양측 최외곽에는 제2 배광용 렌즈들이 배치되고, 상기 제2 배광용 렌즈들 사이에는 제1 배광용 렌즈들이 배치되는 렌즈 커버.
  7. 포스트;
    상기 포스트의 일단에 결합되는 헤드;
    상기 헤드에 결합되는 청구항 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 렌즈 커버를 포함하는 엘이디 조명장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 포스트는 3m 이하의 길이를 갖는 엘이디 조명장치.
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