WO2011149237A2 - 비대칭 배광곡선을 조정하는 ｌｅｄ조립체와 그를 이용한 착탈식 ｌｅｄ조립블록 및 착탈식 블록 조립구조를 가지는 ｌｅｄ조명장치 - Google Patents

비대칭 배광곡선을 조정하는 ｌｅｄ조립체와 그를 이용한 착탈식 ｌｅｄ조립블록 및 착탈식 블록 조립구조를 가지는 ｌｅｄ조명장치 Download PDF

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WO2011149237A2
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ball joint
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led assembly
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이재영
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윤태기
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주식회사 아모럭스
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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the present invention relates to an LED assembly for adjusting the light distribution angle, and an LED lighting device having a removable LED assembly block and a removable block assembly structure using the same.
  • the lens of the LED package is implemented as an asymmetric lens and according to the irradiation distance. Adjust the asymmetric light distribution curve to focus the light unnecessarily on the surrounding area or the opposite lane area of the road by providing the individual light distribution curve through the rotation of the elliptical light distribution with the orient according to the tilt and irradiation direction. It relates to an LED lighting device having a LED assembly and a removable LED assembly block and a removable block assembly structure using the same.
  • the street lamp In general, light distribution mainly used for road lighting uses light distribution curves of the first to fifth types. Accordingly, the street lamp is designed to efficiently illuminate the road surface through the light distribution having such a light distribution curve and installed on the road.
  • high-brightness LEDs Light Emitting Diodes
  • These high-brightness LEDs have a strong straightness and are packaged with dual lenses to illuminate large areas.
  • high-brightness LEDs are secondary lenses (for example, 12 ° lens, 25 ° lens, 30 ° lens) that disperse the light emitted from the LED chip in various irradiation ranges in addition to the primary lens when packaging the LED chip. 40 ° lens or the like).
  • LED lighting device is disclosed in Republic of Korea Patent Publication No. 2009-78712. That is, the LED lighting device disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2009-78712 has a structure in which a plurality of LED modules are mounted on each of a plurality of inclined block members set to have different inclination angles so that a desired light distribution curve can be easily designed. At this time, the LED lighting device is formed along the outer circumference of the circular upper plate integrally formed with a housing member having a bowl shape, and a plurality of LED modules inside the inner side of the housing member, the lower side of the upper plate and the inside of the side portion, respectively. The structure equipped with this is disclosed. In addition, the LED lighting device has a structure in which a plurality of LED modules are mounted on each of the plurality of inclined block members set to have different inclination angles so as to easily design a desired light distribution curve.
  • Such a conventional LED lighting device has a technical difficulty in manufacturing a large housing member, and since a plurality of LED modules are mounted inside the housing member, productivity is obtained by manually connecting a plurality of power gap wiring and control signal wiring. Falls.
  • the conventional LED lighting device is arranged in a variety of combinations (for example, a set of 12 inclined block members in various combinations) according to the installation location (for example, local government, country) and the type of light distribution curve. It is required to increase the die casting mold manufacturing costs accordingly.
  • the conventional LED lighting device is difficult to automate assembly due to the screw assembly of the metal PCB in which a plurality of LEDs are mounted on one inclined block member and the screw assembly of the plurality of inclined block members with respect to the housing member. Ten or more screws are required to disassemble the glass cover, the inclined block and the top PCB for replacement, so it is difficult to maintain easily.
  • the LEDs are mounted on each of the LED mounting metal PCBs assembled to one inclined block member. At this time, since all three LEDs are packaged in one direction, the LEDs are applied in a multi-layer multi-spot method, which is recognized as a single light source. none.
  • Such a conventional LED lighting device is produced by the LED mounting surface of the inclined block member at a predetermined angle, so that the light of the LED as a single light source regularly illuminates the road surface, glare (glare) by the amount of light directly irradiated directly to the driver and pedestrians There are many.
  • the conventional LED lighting device may damage by irradiating light to an area outside the road, such as residential neighborhoods, farmland around the road.
  • people may experience inconvenience due to sleep disorders due to the light of road lighting on the residential area around the road.
  • crops around the road can be hampered.
  • long-day plants eg, barley, spinach, etc.
  • plants eg, rice, beans, etc.
  • damage occurs because the flowering time is delayed or the flowering itself does not progress.
  • the conventional LED lighting device is required to prevent the light pollution caused by the street light to prevent unnecessary light is irradiated to the peripheral area of the road.
  • the conventional streetlight as described above has a problem of causing light pollution by irradiating unnecessary light to the peripheral area of the road, it is a problem of the present invention to solve this problem.
  • the present invention implements the lens of the LED package as an asymmetric lens and provides a separate light distribution curve through the elliptical light distribution spin with the tilt according to the irradiation distance and the orientation according to the irradiation direction, so that it is unnecessary in the peripheral area of the road or the opposite lane area.
  • An object of the present invention is to provide an LED assembly for adjusting an asymmetric light distribution curve for intensively irradiating light to a road and an LED lighting device having a removable LED assembly block and a removable block assembly structure using the same.
  • the LED assembly of the present invention the LED package in which the LED chip is embedded in the primary and secondary lenses;
  • a movable support having the LED package mounted on an upper surface and having a ball joint at a lower side thereof;
  • the asymmetric secondary lens is characterized in that it has an elliptical light distribution curve.
  • the asymmetric secondary lens is characterized in that the movable support portion is rotated around an optical axis to spin.
  • the asymmetric secondary lens is characterized in that to set the long axis of the elliptical light distribution curve to match the traveling direction of the vehicle.
  • the asymmetric secondary lens is made of an eight-shaped hemispherical lens
  • the LED package further comprises a metal substrate is a metal PCB on which the LED chip and the primary and asymmetric secondary lenses are mounted.
  • the fixed support portion includes a connection groove having a spherical inner circumferential portion into which the ball joint is inserted, and the fixed support portion prevents the connection groove from being opened due to heat concentration generated in the movable support portion. After inserting the joint into the connecting groove characterized in that the cogging process of the inlet of the connecting groove.
  • the LED assembly block of the present invention the block body having a plurality of heat radiation fins on the outer surface; A plurality of LED assemblies arranged on the inner circumferential surface of the block body in a plurality of rows, the plurality of LED assemblies having individual orientation angles; And a protective cover coupled to the block body to surround the plurality of LED assemblies, wherein each of the plurality of LED assemblies includes: an LED package having an LED chip embedded in the primary and secondary lenses; A movable support part mounted on an upper surface and having a ball joint at a lower side thereof, and a fixed support part on which the ball joint of the movable support part is movably supported, wherein the movable support part is irradiated with a ball joint coupling with the fixed support part; Tilt according to the orientation according to the irradiation direction is made, the asymmetric secondary lens is characterized in that it is set to spin around the optical axis.
  • the asymmetric secondary lens is an asymmetric lens having an elliptical light distribution curve, characterized in that it is set so that the traveling direction of the vehicle and the long axis of the elliptical light distribution curve coincide.
  • LED assembly of the present invention the LED package in which the LED chip is embedded in the primary and secondary lenses;
  • a movable support having the LED package mounted on an upper surface and having a ball joint at a lower side thereof;
  • a fixed support part in which the ball joint of the movable support part is movably supported, wherein the movable support part is tilted according to the irradiation distance by the ball joint coupling with the fixed support part and an orient according to the irradiation direction ( orient), and the secondary lens is set to be spinable around an optical axis.
  • LED assembly block of the present invention the block body; A plurality of LED assemblies which are arranged detachably on the inner circumferential surface of the block body and have individual orientations with three-way induction of tilt, orient and spin; And a protective cover coupled to the block body to surround the plurality of LED assemblies.
  • a movable support having the LED package mounted on an upper surface and having a ball joint at a lower side thereof;
  • the asymmetric secondary lens is characterized in that it is set to spin around the optical axis.
  • the asymmetrical secondary lens is an asymmetric lens having an elliptical light distribution curve, characterized in that the traveling direction of the vehicle and the long axis of the elliptical light distribution curve is set to match.
  • LED lighting device of the present invention the housing body; And a plurality of LED assembly blocks detachably coupled to the outer circumference of the housing body, the plurality of LED assemblies having individual orientations sealed by a plurality of protective covers, wherein each of the plurality of LED assembly blocks comprises: the housing body.
  • Block body detachably coupled to the outer periphery of;
  • a plurality of LED assemblies which are arranged detachably on the inner circumferential surface of the block body and have individual orientations with three-way induction of tilt, orient and spin;
  • a protective cover coupled to the block body to surround the plurality of LED assemblies.
  • a movable support having the LED package mounted on an upper surface and having a ball joint at a lower side thereof;
  • the secondary lens is characterized in that for adjusting the light distribution angle, characterized in that the spin set around the optical axis.
  • the secondary lens of the asymmetric structure has an elliptical light distribution curve, and the secondary lens is set so that the traveling axis of the vehicle and the long axis of the elliptical light distribution curve coincide with each other.
  • each of the plurality of LED assemblies, the tilt angle and the orient angle is set according to the irradiation distance and the irradiation direction of the plurality of light distribution area, and the spin angle is set so that the long axis of the light distribution curve and the traveling direction of the vehicle It is done.
  • the present invention provides a light distribution curve of a lighting device (luminaire) in accordance with the setting of the various alignment angles, respectively, in which a plurality of LED assemblies each adopt a ball joint support structure within a plurality of LED assembly blocks set at different orientation angles. It is easy to design and, as a result, the uniformity can be maximized.
  • the assembly and maintenance is easy and productivity and workability can be greatly improved.
  • the LED assembly adopts a ball joint support structure, so that standardization can be easily made and easy to maintain.
  • each LED assembly it is easy to set various orientation angles of each LED assembly to randomly arrange the illumination position of each light source to reflect the amount of light transmitted to the driver's and pedestrian's eyes at night, especially in the rain. By reducing glare can be minimized.
  • the present invention can solve the problem of light pollution to the peripheral area of the road by preventing the unnecessary light is irradiated to the peripheral area or the other lane area of the road.
  • the present invention implements a lens of the LED package as an asymmetric lens and by providing an individual light distribution curve through the rotation of the elliptical light distribution with the orient according to the irradiation distance, the tilt according to the irradiation distance, to the surrounding area or the opposite lane area of the road There is an effect of intensively irradiating unnecessary light on the road.
  • FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of an LED assembly according to the present invention.
  • FIG. 2 is a side view of the LED assembly of FIG.
  • Figure 3a is a side view of the LED package of Figure 1
  • Figure 3b is a longitudinal cross-sectional view of the LED package of Figure 3a
  • Figure 3c is a rear view of the LED package of Figure 3a
  • FIG. 4 is a block diagram of an LED assembly block equipped with the LED assembly of FIG.
  • Figure 6a is a perspective view of a first embodiment of the LED lighting device to which the LED assembly block is applied
  • Figure 6b is a cross-sectional view of the LED lighting device of Figure 6a
  • Figure 6c is a perspective view of a second embodiment of the LED lighting device to which the LED assembly block is applied.
  • FIGS. 7A and 7B are explanatory diagrams of a light distribution structure in which spin is applied to an asymmetric secondary lens by a movable supporter;
  • 7C is an explanatory view of a light distribution structure to which an orient and a tilt are applied by the movable supporter.
  • FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of the LED assembly according to the invention
  • Figure 2 is a side view of the LED assembly of Figure 1
  • Figure 3a is a side view of the LED package of Figure 1
  • Figure 3b is the LED of Figure 3a 3 is a longitudinal cross-sectional view of the package
  • FIG. 3C is a rear view of the LED package of FIG. 3A.
  • the LED assembly 100 largely includes an LED package 110, a movable support 120, and a fixed support 130.
  • the LED package 110 includes an LED chip 111 therein and is mounted on the metal substrate 140.
  • the metal substrate 140 is made of a metal printed circuit board (PCB) of star shape ( ⁇ ) protruding regularly radially for heat dissipation.
  • PCB metal printed circuit board
  • the LED package 110 includes a primary lens 112 and a secondary lens 113 surrounding the primary lens 112 for dispersing strong straightness emitted from the LED chip 111 on the upper side. .
  • the secondary lens 113 is an asymmetric lens and is an eight-shaped hemispherical lens, in which one rhombus groove is formed symmetrically along the lens surface at the waist.
  • the secondary lens 113 forms an elliptical light distribution curve of light irradiated through the LED chip 111 by the lens characteristics as described above, and rotates to variably apply the angle of the elliptical light distribution emitted on the road. can do.
  • the secondary lens 113 is not directly rotated to spin (spin), but by the rotation of the movable support 120.
  • the secondary lens 113 forms a pair of rotating protrusions 113a and 113b at the bottom to be fixed and coupled to the metal substrate 140.
  • the secondary lens 113 is fixed to the rotating projections (113a, 113b) to the metal substrate 140, coupled, and then rotates about the optical axis penetrating the movable support unit 120 to be described later below the LED chip 111
  • the spin can be formed, and the secondary lens 113 can spin in place.
  • the secondary lens 113 may be set to match the long axis of the elliptical light distribution curve with respect to the vehicle traveling direction. For example, when the secondary lens 113 forms an elliptical light distribution of 45 ° with respect to the vehicle traveling direction, a part of the light may be irradiated to the peripheral area of the road (see FIG. 8A to be described later).
  • the long axis of the elliptical light distribution curve By setting the long axis of the elliptical light distribution curve to match the vehicle traveling direction so that most of the light is concentrated on the road, it is possible to form an elliptical light distribution of 0 ° with respect to the vehicle traveling direction (see FIG. 8B to be described later).
  • the movable support part 120 fixes the metal substrate 140 on which the LED package 110 is mounted on the upper part, and forms a ball joint 121 on the lower part to couple the movable support part 130 to the fixed support part 130.
  • the movable support 120 is a ball joint 121 through the three-way induction of the orientation (orient) to set the irradiation direction, the tilt (tilt) to set the irradiation distance, the spin (spin) to set the direction of the elliptical light distribution curve ),
  • the individual orientation of the LED package 100 can be set.
  • 'tilt' indicates the degree of inclination (ie, 0 ° to 90 °) at an angle with respect to a horizontal line parallel to the ground
  • 'orient' refers to an arbitrary point based on an arbitrary point in a horizontal plane parallel to the ground.
  • the degree of angular spread ie, 0 ° to 360 °
  • 'spin' represents the degree of rotation in place about the optical axis.
  • the orientation angle may include a desired irradiation direction through 90 ° rotation when the horizontal axis of the road is the reference axis (0 °) when light distribution is performed on one side of the left and right sides of the street lamp. 90 ° of rotation is sufficient.
  • the movable support 120 may reset the light distribution angle as necessary, and can increase the leveling agent at least three or more compared to the prior art.
  • the movable support 120 may be automatically adjusted for the fixed support 130 through control by an automatic light distribution angle setting device (not shown), and a plurality of LEDs may be used when the operator selects a desired light distribution curve.
  • Assembly 100 may be automatically set to a predetermined light distribution angle.
  • connection groove 132 coupled to the ball joint 121 of the movable support 120 at the top.
  • connection groove 132 has a spherical inner circumferential groove shape corresponding to the ball joint 121 so that the ball joint 121 can slide in contact with the ball joint 121.
  • a thermal grease is filled between the outer circumference of the ball joint 121 and the connection groove 132 to increase the heat transfer efficiency.
  • connection groove 132 is preferably inserted into the ball joint 121 of the movable support 120, and then finishing the connection by cogging (cogging) the inlet 133 of the connection groove 132.
  • the reason for performing such coking process is as follows. That is, heat concentration may occur in the center 122 of the movable support 120 that is recessed. At this time, in the inlet 133 of the connection groove 132, when high heat generated by heat concentration is transferred from the center 122 of the adjacent movable support 120, a phenomenon that occurs to the outside may occur. When the inlet 133 of the connecting groove 132 is open in this manner, the coupling between the ball joint 121 and the connecting groove 132 is loose, and thus the movable support 120 is difficult to fix. The preset orientation angle may be changed by the weight of 120. Therefore, in the LED assembly 100 of the present invention, a problem due to heat concentration between the movable support 120 and the fixed support 130 may be prevented through the coking process as described above.
  • the ball joint 121 is formed in the movable support 120, and the connection groove 132 is formed in the fixed support 130, but the movable support 120 is reversed.
  • the connection grooves 132 may be formed in the above and the ball joint 121 may be formed in the fixed support 130.
  • the detailed description thereof will be omitted since it can be easily understood by those skilled in the art, and the description will be limited to the following description as shown in FIGS. 1 to 4.
  • the fixed support portion 130 forms a pair of coupling protrusions 131 for snap coupling to the LED assembly block 200 of FIGS.
  • the movable supporter 120 and the fixed supporter 130 form communication holes 124 and 134 communicating with each other.
  • the power supply wiring L is connected to the LED chip 111 from the connector 135 of the fixed support part 130 through the communication holes 124 and 134.
  • the movable support unit 120 and the fixed support unit 130 is a metal material (for example, Al alloy, Mg alloy, Al graphite alloy, Cu alloy excellent in thermal conductivity in order to transfer the heat emitted from the LED chip 111 to the outside) , Ag alloy, etc.).
  • a metal material for example, Al alloy, Mg alloy, Al graphite alloy, Cu alloy excellent in thermal conductivity in order to transfer the heat emitted from the LED chip 111 to the outside
  • Ag alloy etc.
  • the LED assembly 100 can be used as a single light source, respectively, and when the light is irradiated to the ground, by setting the orientation angle freely to irradiate randomly within the light distribution curve, while maintaining the same amount of light as before, the glare caused by the reflected light of the road surface Not only can it reduce, but the road's uniformity can be improved.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of an LED assembly block equipped with the LED assembly of FIG. 1
  • FIG. 5 is a configuration diagram of an LED assembly block without the LED assembly of FIG. 1.
  • the LED assembly block 200 includes a block body 210 and a mounting unit 220.
  • the block body 210 supports a plurality of LED assemblies 100 simultaneously with a heat sink function for dissipating heat emitted from the plurality of LED assemblies 100. To this end, the block body 210 integrally protrudes a plurality of heat dissipation fins 211 on the outside, and forms a mounting portion 220 for elastically coupling and fixing the plurality of LED assemblies 100 on the inside.
  • the heat generated from the LED chip 111 of the LED assembly 100 is the metal substrate 140 of the LED assembly 100, It is released to the outside through the start support 120 and the fixed support 130, the block body 210 and the heat dissipation fin 211 of the LED assembly block 200.
  • the block body 210 is provided with a protective cover 212 surrounding the mounting portion 220 to protect the plurality of LED assembly 100.
  • the protective cover 212 has a pair of coupling tabs 212a protruding from both sides, and the coupling tab 212a is a coupling hole for snap coupling with the coupling hooks 212c protruding from both sides of the block body 210. 212b).
  • the block body 210 has a connection connecting portion 213a disposed on an upper end in close contact with the mounting surface of the housing body of the street light, and a fixing nut 213b is disposed on an outer circumference of the connection connecting portion 213a. At this time, the fixing nut 213b easily assembles and separates the block body 210 from the housing body, and prevents the interconnection between the connection connecting portion 213a and the housing body from being separated.
  • the block body 210 forms a pair of assembling protrusions 214a and 214b on both sides of the connection connecting portion 213a.
  • the pair of assembling protrusions 214a and 214b may be inserted into one side of the housing body to prevent the block body 210 from tilting or changing posture by external force such as shock or vibration applied to the street lamp. This allows the block body 210 to maintain the posture set once, so that the street light can be accurately illuminated in the desired area with the light distribution curve set once.
  • the mounting unit 220 is an area for fixing the plurality of LED assemblies 100 to the block body 210 and includes a plurality of seating grooves 221 and a plurality of elastic wires 222a and 222b.
  • the mounting unit 220 is arranged in three rows by configuring three LED assemblies 100 in one row.
  • the number and total number of columns per column of the LED assembly 100 can be freely set in consideration of various conditions such as the lighting area of the street lamp, the installation place, etc. In the present embodiment, when the total nine LED assemblies 100 are mounted This will be described.
  • each seating recess 221 is arranged in total to correspond to the arrangement of the plurality of LED assembly 100, each seating recess 221 is a shape corresponding to the bottom surface of the fixed support 130 of the LED assembly 100 described above Is done.
  • the fixed support 130 of the LED assembly 100 forms a pair of coupling protrusions 131 snap-coupled to the elastic wires (222a, 222b) on both sides of the lower end.
  • a pair of extension grooves 221a for inserting the coupling protrusions 131 protruding on both sides of the lower end of the fixed support 130 of the LED assembly 100 are formed to extend on both sides.
  • the extension groove 221a may be prevented from rotating in the mounting groove 221 as the shape of the fixed support 130 of the LED assembly 100 is substantially circular.
  • the pair of elastic wires 222a and 222b are disposed adjacent to the seating grooves 221 so as to cover the extension grooves 221a in each row.
  • Each elastic wire 222a, 222b is fixed to the block body 210 by a plurality of fasteners (222c).
  • the pair of elastic wires (222a, 222b) allows the LED assembly 100 to be elastically mounted in the mounting groove 221.
  • the elastic wires 222a and 222b may be made of a material such as a piano wire.
  • the power distribution unit 223 includes a constant current substrate 223a, a plurality of power patterns 223b, and a bus bar 223c.
  • the constant current substrate 223a is installed at one side of the mounting unit 220 and is connected to the connection connection unit 213a to supply DC power supplied from an external power source to the LED assembly 100 through the housing body.
  • the constant current substrate 223a may selectively use a substrate capable of providing a corresponding voltage of 3V to 3.2V, respectively, corresponding to the number of LED assemblies 100 assembled to the mounting unit 220.
  • the constant current substrate 223a uses a substrate capable of applying a voltage of 9V when the three LED assemblies 100 are used for the block body 210, and 20V when the six LED assemblies 100 are used.
  • the constant current substrate 223a has a boost up circuit to supply a uniform voltage of 3 to 3.2V, respectively, when using the nine LED assemblies 100 as in the present embodiment, and can apply a voltage of 28V.
  • Adopt a substrate the boost-up circuit increases the voltage of 24V applied from an external power source to 28V and supplies stable power to nine LED assemblies 100.
  • the plurality of power patterns 223b are disposed across the plurality of seating grooves 221 along each row.
  • each mounting groove 221 is provided with a connection terminal 222d for connection with the LED assembly 100, a plurality of power supply pattern 223b is electrically connected to the connection terminal 222d, respectively.
  • connection terminal 222d is electrically connected to the connector 134 disposed inside the fixed support 130 of the LED assembly 100 without any manipulation when the LED assembly 100 is mounted on the mounting unit 220. .
  • the mechanical and electrical connection is made in a single operation through the snap coupling of the fixed support 130 of the LED assembly 100 through the elastic wires (222a, 222b), the operator can quickly and easily the LED assembly 100 This is to allow the block body 210 to be installed.
  • the bus bar 223c is disposed at a right angle with respect to the plurality of power patterns 223b on one side of the mounting part 220. At this time, the bus bar 155 is electrically connected to the plurality of power patterns 223b in order to distribute the power applied from the constant current substrate 223a to the plurality of power patterns 223b.
  • Figure 6a is a perspective view of a first embodiment of the LED lighting device to which the LED assembly block is applied
  • Figure 6b is a sectional view of the LED lighting device of Figure 6a.
  • the LED lighting device 300 of one embodiment forms the housing body 301 into a polygon (for example, a octagon).
  • the plurality of LED assembly blocks 200 are detachably assembled along the outer circumference of the housing body 301.
  • the housing body 301 is composed of an upper plate 301a and a lower plate 301b having a space formed therebetween.
  • the top plate 301a of the housing body 301 is divided into a number of sectors 302, for example twelve sectors 302.
  • One recess 303 is formed at each end of each sector 302, and each sector 302 is inclined downward from the center toward the recess 303.
  • the plurality of sectors 302 are curved inwardly to form valleys as they move away from the boundary portion 304 of each sector 302 which is in line contact with each other.
  • the structure in which the inclined downward toward the groove 303 toward the groove 303 from the center of each sector 302 and the valley formed in the central portion is inclined of the plurality of sectors 302 without accumulation of water on the top plate when it is snowing or raining.
  • Rainwater flows along to guide the drain through the groove (303).
  • the rain water naturally flows to the outside of the protective cover 212 located below the recess 303 to clean the protective cover 212 to prevent the light transmittance of the protective cover 212 from being lowered by dust or foreign matter. It can maintain transparency.
  • the housing body 301 is made of an angle corresponding to the number of the plurality of LED assembly blocks 200 assembled along the outer periphery.
  • 12 mounting surfaces are provided along the outer periphery so that the 12 LED assembly blocks 200 are coupled thereto.
  • the present invention is not limited thereto, and the LED assembly blocks 200 may be formed in arbitrary polygons such as triangular, tetragonal, pentagonal, and hexagonal.
  • each of the twelve mounting surfaces is assembled with the upper one side of the LED assembly block 200 in a surface contact state.
  • each of the twelve mounting surfaces has grooves 303 formed therein, and the grooves 303 have protrusion terminals 305a connected to the connection connecting portions 213a of the LED assembly block 200.
  • connection terminals 305a are formed to be connected to a pair of power supply wires and a pair of control signal wires connected to a circuit board, respectively, and are connected to the connection connection part 213a of the LED assembly block 100. Power is applied to the constant current substrate 223a.
  • connection terminal 305a is surrounded by a cylindrical fastening protrusion 305b having a thread formed on its outer circumference, and the fastening protrusion 305b is fastened to the fixing nut 213b of the LED assembly block 200.
  • a pair of assembling grooves 306a and 306b are formed at both sides of the twelve mounting surfaces, respectively, around the connection terminal 305a.
  • the pair of assembly protrusions 214a and 214b of the LED assembly block 200 is inserted into and fixed to the assembly grooves 306a and 306b to suppress left / right flow.
  • the LED assembly block 200 is assembled to the housing body 301, as the assembly protrusions 214a and 214b are inserted into the assembly grooves 306a and 306b, the LED assembly block 200 is inserted into the housing body 301. After coupling, the LED assembly block 200 may be prevented from inclining in one direction and in the opposite direction about the fastening protrusion 305b.
  • the housing body 401 has a plurality of fastening holes 307 formed at the top plate 401 a to which the pieces are fastened when connected to an arm (not shown) of the street lamp, and a through hole 308 is formed at the center thereof.
  • the through hole 308 of the top plate 401a passes a wire for power supply from an external AC power source.
  • the upper plate 401a of the housing body 401 is made of a metal material having excellent thermal conductivity, such as Al, or the upper plate 401a is preferably made of an insulator in order to protect against lightning. Insulators are preferably made of engineering plastics so that) may have a certain stiffness together.
  • a power supply device 309 is provided on the lower surface of the upper plate 301a.
  • the power supply device 309 has a circuit wiring electrically connected to the LED assembly block 200 at an outer side of the circuit board 309a, and an AC / DC converter 309b at the center thereof.
  • the circuit wiring disposed on the outer circumferential portion of the circuit board 309a is composed of a power supply wiring and a control signal wiring, and is electrically connected to the AC / DC converter 309b.
  • the power supply wiring and the control signal wiring are connected to the connection terminal 305a connected to the connection connecting portion 213a of the plurality of LED assembly blocks 200 coupled to the outer circumference of the housing body 401 to connect the plurality of LED assembly blocks ( 200) to supply power and control signals.
  • the AC / DC converter 309b may preferably use a switching mode power supply (SMPS), for example, and the SMPS of the present embodiment may supply voltage to nine LED assemblies 200. Take this as 24V.
  • SMPS switching mode power supply
  • the AC power supply unit 309 when AC power is applied from the outside, the AC power supply unit 309 performs AC / DC conversion so that the DC power supply and the control signal are connected to each LED assembly block through the connection terminal 405a and the connection connection unit 213a.
  • the constant current substrate 223a of the (200) power is supplied from the constant current substrate 223a to the plurality of LED assemblies 200 through the bus bar (223c) and the power supply pattern (223b) to the LED chip 111 Driven.
  • Figure 6c is a perspective view of a second embodiment of the LED lighting device to which the LED assembly block is applied.
  • LED lighting device 400 of the embodiment shown in Figure 6c is made of a bar type housing body 401 has a predetermined length.
  • the plurality of LED assembly blocks 200 are detachably assembled along the longitudinal direction of both sides of the housing body 401.
  • 6C is different from the shape of the housing body 401 and the arrangement of the plurality of LED assembly blocks 200 in comparison with the LED lighting device 300 of the first embodiment, but all other configurations same. Therefore, the detailed configuration of the second embodiment is omitted.
  • 7A and 7B are explanatory views of a light distribution structure in which spin is applied to an asymmetric secondary lens by a movable supporter.
  • the LED lighting device 500 for road lighting may adjust the angle of the elliptical light emitted by the road by applying spin to the asymmetric secondary lens 113 through rotation about the optical axis of the movable support 120.
  • the LED lighting device 500 is limited to the peripheral area of the road (herein for convenience of description). Irradiate part of the elliptical light distribution. In the general LED lighting device, due to light distribution as shown in FIG. This may cause a problem such as light pollution by irradiating light to the surrounding area 510 irrelevant to the road lighting.
  • the LED assembly 100 of Figure 1 includes the LED package 110 to which the asymmetric secondary lens 113 is applied, so that the angle of elliptical light distribution can be adjusted with respect to the vehicle traveling direction. That is, the LED lighting device 500 sets the secondary lens 113 of the LED assembly 100 to form an elliptical light distribution at approximately 0 ° with respect to the vehicle traveling direction as shown in FIG. 7B, so that the light of the elliptical light distribution is illuminated by the road. Most of the time.
  • the LED lighting device 500 is set to limit the light irradiated to the peripheral area 510 of the road unnecessarily, to implement a light distribution structure in which the light pollution problem that may occur in the peripheral area 510 is eliminated. Can be.
  • the plurality of LED assemblies 100 adopt ball joint support structures, respectively, so that the lighting apparatuses can be set according to individual various orientation angle settings.
  • the light distribution curve of the (luminaire) can be easily designed, and as a result, the uniformity can be maximized.
  • 7C is an explanatory view of a light distribution structure to which an orient and a tilt are applied by the movable supporter.
  • the LED lighting apparatuses 600a and 600b of FIG. 7C form a light distribution structure for the left and right regions of the road, a light distribution structure will be described here by applying an orient and tilt only to the right region for convenience of description. do.
  • the LED lighting device (600a, 600b) is a total of 54 LED assembly 100 for the light distribution structure for the left and right areas of the road (that is, 27 LED assembly 100 is assigned to each of the left and right areas) It is assumed that the case of accommodating.
  • the right area of the road is divided into nine unit areas of the same area.
  • the unit area is displayed in a matrix form for convenience and represented by rows (ie, A1, A2, A3) and columns (ie, B1, B2, B3), and the lower layers are (A1, B1), (A1, B2), ( A1, B3), the intermediate layers are (A2, B1), (A2, B2), (A2, B3), and the upper layers are (A3, B1), (A3, B2), (A3, B3).
  • Figure 7c shows an 'orient application line' showing the case where the orient is applied by the LED lighting device 600a, which is the LED lighting device 600a on the horizontal plane of the LED lighting device 600a located at a predetermined height The light distribution curve formed by) is shown.
  • the orient application line of FIG. 7C shows a case where the application direction is changed while changing the irradiation direction by 10 ° by the LED lighting device 600a (that is, 0 ° to 90 °).
  • FIG. 7C shows a 'tilt application line' indicating a case where tilt is applied by the LED lighting device 600b, which is a vertical surface of the LED lighting device 600b positioned at a predetermined height. The light distribution curve formed by) is shown.
  • the tilt application line of FIG. 7C shows a case where the irradiation distance is changed by 10 ° by the LED lighting device 600b (that is, 0 ° to 90 °).
  • the degree of placement of the tilt application line is different depending on the irradiation distance, the closer the irradiation distance is concentrated and the farther the irradiation distance is rarely disposed.
  • four tilt application lines are disposed in the unit areas A1 and B1 corresponding to the distance 1
  • one half of the unit areas A1 and B1 are located in the unit areas A1 and B2 corresponding to the distance 2.
  • Two tilt application lines corresponding to are arranged.
  • the LED lighting devices 600a and 600b allocate 27 LED assemblies 100 (that is, three LED assembly blocks 200) to each unit area according to the irradiation distance.
  • a light distribution curve is set by allocating a total of six LED assemblies 100 to a unit region corresponding to column B1 (that is, (A1, B1), (A2, B1), and (A3, B1)). 2 units per unit area), and 9 LED assemblies 100 are allocated to the unit area corresponding to column B2 (that is, (A1, B2), (A2, B2), and (A3, B2)). (I.e., assign three to each unit area), and total 12 LED assemblies (100) in the unit areas corresponding to column B3 (ie, (A1, B3), (A2, B3), and (A3, B3)). ) To set the light distribution curve (that is, assign three to each unit area).
  • the far place is irradiated by applying a lens (for example, 25 ° lens) with a small angle to the LED package 110 as a light source
  • the near place is a lens with a large angle (example, 42 ° lens) to the LED package 110 ) Is applied as a light source. This is to implement the light distribution curve to increase the uniformity in the road area.
  • the three-way induction of the tilt, orient and spin can be individually aligned to implement a light distribution curve for the road area.
  • the assembly and maintenance are easy. Productivity and workability can be greatly improved.
  • the LED assembly 100 adopts a ball joint support structure so that standardization can be easily made and easy to maintain.
  • the present invention it is easy to set a variety of individual orientation angles of each of the LED assembly 100 by randomly placing the illumination position of each light source, the amount of light that is reflected on the road surface at night, especially in rainy weather and transmitted to the eyes of drivers and pedestrians In addition to minimizing glare by reducing the amount of light, it is possible to solve the problem of light pollution to the area around the road by preventing unnecessary light is irradiated to the area around the road.
  • the present invention can be applied to a lighting device for a street lamp that can irradiate the road intensively to the road unnecessarily irradiated to the peripheral area or the other lane area of the road.

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Abstract

본 발명은 도로의 주변영역 또는 반대편 차선영역에 불필요하게 조사되는 빛을 도로에 집중적으로 조사하기 위한, 비대칭 배광곡선을 조정하는 LED조립체와 그를 이용한 착탈식 LED조립블록 및 착탈식 블록 조립구조를 가지는 LED조명장치에 관한 것이다. 이를 위하여, 본 발명은 1차 및 2차 렌즈의 내부에 LED칩이 내장된 LED패키지; 상기 LED패키지가 상부면에 실장되고 하측에 볼 조인트를 갖는 가동지지부; 및 상기 가동지지부의 볼 조인트가 유동 가능하게 지지되는 고정지지부;를 포함하며, 상기 가동지지부는, 상기 고정지지부와의 볼 조인트 결합에 의해 조사거리에 따른 틸트(tilt)와 조사방향에 따른 오리엔트(orient)가 이루어지고, 상기 비대칭 2차 렌즈는, 광축을 중심으로 스핀(spin) 가능하게 설정되는 것을 특징으로 한다.

Description

비대칭 배광곡선을 조정하는 ＬＥＤ조립체와 그를 이용한 착탈식 ＬＥＤ조립블록 및 착탈식 블록 조립구조를 가지는 ＬＥＤ조명장치
본 발명은 배광각도를 조정하는 LED조립체와 그를 이용한 착탈식 LED조립블록 및 착탈식 블록 조립구조를 가지는 LED조명장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, LED패키지의 렌즈를 비대칭 렌즈로 구현하고 조사거리에 따라 틸트, 조사방향에 따라 오리엔트와 더불어 타원형 배광의 스핀을 통해 개별적인 배광곡선을 제공함으로써, 도로의 주변영역 또는 반대편 차선영역에 불필요하게 조사되는 빛을 도로에 집중적으로 조사하기 위한, 비대칭 배광곡선을 조정하는 LED조립체와 그를 이용한 착탈식 LED조립블록 및 착탈식 블록 조립구조를 가지는 LED조명장치에 관한 것이다.
일반적으로, 도로조명에 주로 사용되는 배광은 제1 내지 제5 타입의 배광곡선(light distribution curve)을 사용한다. 이에 따라, 가로등은 이러한 배광곡선을 갖는 배광을 통해 도로면을 효율적으로 조사하도록 설계하여 도로에 설치한다.
최근에는 전력 소모량이 적고 고휘도로 발광하는 고휘도 LED(Light Emitting Diode)를 채용하는 가로등이 개발되고 있다. 이와 같은 고휘도 LED는 강한 직진성을 가짐에 따라 넓은 지역을 조사할 수 있도록 이중 렌즈로 패키징한다. 즉, 고휘도 LED는 LED칩을 패키징할 때 1차 렌즈에 부가하여 LED칩에서 발광되는 빛을 다양한 조사범위로 분산시키는 2차 렌즈(예를 들어, 12°렌즈, 25°렌즈, 30°렌즈 및 40°렌즈 등)를 포함한다.
한편, LED조명장치는 대한민국 공개특허 제2009-78712호에 개시되어 있다. 즉, 대한민국 공개특허 제2009-78712호에 개시된 LED조명장치는 서로 상이한 경사각을 갖도록 설정된 다수의 경사블록부재 각각에 다수의 LED모듈이 실장되어 원하는 배광곡선을 쉽게 설계할 수 있는 구조를 가지고 있다. 이때, LED조명장치는 원형의 상부 플레이트 외주를 따라 측면부가 일체로 형성되어 대략 보울(bawl) 형상의 하우징부재가 구비되며, 하우징 부재의 내부측, 상부 플레이트 하측 및 측면부 내측에 각각 다수의 LED모듈을 장착한 구성이 개시되어 있다. 또한, LED조명장치는 서로 상이한 경사각을 갖도록 설정된 다수의 경사블록부재 각각에 다수의 LED모듈이 실장되어 원하는 배광곡선을 쉽게 설계할 수 있는 구조를 갖는다.
그런데, 이러한 종래의 LED조명장치는 대형의 하우징 부재를 제작함에 따른 기술적 어려움이 있고, 하우징 부재 내부에 다수의 LED모듈이 장착되므로 다수의 전력공극용 배선 및 제어신호용 배선을 수작업으로 연결함에 따라 생산성이 떨어진다.
또한, 종래의 LED조명장치는 설치 장소(일례로, 지자체, 국가) 및 배광곡선 종류에 따라 다수의 LED모듈을 다양한 조합(일례로, 12개의 경사블록부재 세트를 다양한 조합으로 배치함)으로 배치하는 것이 요구되며 이에 따른 다이캐스팅 금형 제작비가 상승한다.
더욱이, 종래의 LED조명장치는 하나의 경사블록부재에 다수의 LED가 실장되는 금속PCB의 나사 조립과 하우징부재에 대한 다수의 경사블록부재의 나사 조립으로 인해 조립자동화가 어렵고, 고장난 경사블록 부재의 교체를 위해 글래스커버, 경사블록 및 상판 PCB를 해체하기 위해 10개 이상의 나사 분리작업이 요구되므로 용이하게 유지보수하기 어렵다.
아울러 종래의 LED조명장치는 하나의 경사블록부재에 조립되는 LED 실장 금속PCB 각각에 대해 3개의 LED가 실장된다. 이때, 3개의 LED는 모두 1방향을 향해 패키징되기 때문에 단일 광원으로 인식되는 멀티레이어 멀티스팟(multi-layer multi-spot) 방식으로 적용되므로, LED의 조사방향이 효과적으로 분산하기 어려워 균제도를 극대화할 수 없다.
이러한 종래의 LED조명장치는 경사블록부재의 LED 장착면을 기 설정된 각도로 제작하여 단일 광원으로서 LED의 빛이 노면을 규칙적으로 조명함에 따라, 운전자 및 보행자에게 직접 조사되는 광량에 의한 눈부심(glare)이 많다.
특히, 종래의 LED조명장치는 도로 주변의 주택가, 농경지 등과 같이 도로 이외 도로 밖 영역에 빛을 조사하여 피해를 줄 수 있다. 즉, 도로 주변의 주택가에 미치는 도로조명의 빛으로 사람들은 수면장애로 인해 불편을 겪을 수 있다. 또한, 도로 주변의 농작물은 생육에 지장을 받을 수 있다. 일례로, 낮의 길이가 밤의 길이보다 길 때 꽃이 피고 열매가 맺는 식물인 장일 식물(예를 들어, 보리, 시금치 등)의 경우에는, 출수개화가 빨라져 충분한 영양생장을 하지 못하고, 반대로 단일 식물(예를 들어, 벼, 콩 등)의 경우에는 출수개화가 늦어지거나 출수개화 자체가 진행되지 않아 피해가 발생한다.
따라서, 종래의 LED조명장치는 도로의 주변영역에 불필요하게 빛이 조사되는 것을 방지하여 가로등에 의한 빛 공해 유발을 방지할 필요가 절실하다.
따라서 상기와 같은 종래의 가로등은 도로의 주변영역에 불필요한 빛을 조사하여 빛 공해를 유발하는 문제점이 있으며, 이러한 문제점을 해결하고자 하는 것이 본 발명의 과제이다.
따라서 본 발명은 LED패키지의 렌즈를 비대칭 렌즈로 구현하고 조사거리에 따라 틸트, 조사방향에 따라 오리엔트와 더불어 타원형 배광의 스핀을 통해 개별적인 배광곡선을 제공함으로써, 도로의 주변영역 또는 반대편 차선영역에 불필요하게 조사되는 빛을 도로에 집중적으로 조사하기 위한, 비대칭 배광곡선을 조정하는 LED조립체와 그를 이용한 착탈식 LED조립블록 및 착탈식 블록 조립구조를 가지는 LED조명장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 LED조립체는, 1차 및 2차 렌즈의 내부에 LED칩이 내장된 LED패키지; 상기 LED패키지가 상부면에 실장되고 하측에 볼 조인트를 갖는 가동지지부; 및 상기 가동지지부의 볼 조인트가 유동 가능하게 지지되는 고정지지부;를 포함하며, 상기 가동지지부는, 상기 고정지지부와의 볼 조인트 결합에 의해 조사거리에 따른 틸트(tilt)와 조사방향에 따른 오리엔트(orient)가 이루어지고, 상기 비대칭 2차 렌즈는, 광축을 중심으로 스핀(spin) 가능하게 설정되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 비대칭 2차 렌즈는, 타원형 배광곡선을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 비대칭 2차 렌즈는, 광축을 중심으로 상기 가동지지부가 회전되어 스핀이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 비대칭 2차 렌즈는, 차량의 진행방향과 일치하도록 타원형 배광곡선의 장축을 설정하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 비대칭 2차 렌즈는, 8자형 반구형 렌즈로 이루어지고, 상기 LED 패키지는 LED칩과 1차 및 비대칭 2차 렌즈가 실장되는 메탈 PCB인 금속기판을 더 포함한다.
그리고, 상기 고정지지부는, 상기 볼 조인트가 삽입되는 구형상의 내주부를 갖는 연결홈을 구비하고, 상기 고정지지부는, 상기 가동지지부에서 발생하는 열집중으로 인해 상기 연결홈이 벌어지는 것을 방지하도록 상기 볼 조인트를 상기 연결홈에 삽입 후 상기 연결홈의 입구를 코깅처리하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 LED조립블록은, 외측면에 다수의 방열핀을 구비한 블록몸체; 상기 블록몸체 내주면에 다수의 열로 착탈 가능하게 배열되며, 개별적인 배향각도가 설정되는 다수의 LED 조립체; 및 상기 다수의 LED 조립체를 둘러싸도록 블록몸체에 결합되는 보호커버를 포함하며, 상기 다수의 LED 조립체 각각은, 1차 및 2차 렌즈의 내부에 LED칩이 내장된 LED패키지와, 상기 LED패키지가 상부면에 실장되고 하측에 볼 조인트를 갖는 가동지지부와, 상기 가동지지부의 볼 조인트가 유동 가능하게 지지되는 고정지지부를 포함하며, 상기 가동지지부는, 상기 고정지지부와의 볼 조인트 결합에 의해 조사거리에 따른 틸트와 조사방향에 따른 오리엔트가 이루어지고, 상기 비대칭 2차 렌즈는, 광축을 중심으로 스핀 가능하게 설정되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 비대칭 2차 렌즈는, 타원형 배광곡선을 갖는 비대칭 렌즈로서, 차량의 진행방향과 타원형 배광곡선의 장축이 일치하도록 설정되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 LED조립체는, 1차 및 2차 렌즈의 내부에 LED칩이 내장된 LED패키지; 상기 LED패키지가 상부면에 실장되고 하측에 볼 조인트를 갖는 가동지지부; 및 상기 가동지지부의 볼 조인트가 유동 가능하게 지지되는 고정지지부;를 포함하며, 상기 가동지지부는, 상기 고정지지부와의 볼 조인트 결합에 의해 조사거리에 따른 틸트(tilt)와 조사방향에 따른 오리엔트(orient)가 이루어지고, 상기 2차 렌즈는, 광축을 중심으로 스핀(spin) 가능하게 설정되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 LED조립블록은, 블록몸체; 상기 블록몸체 내주면에 착탈가능하게 배열되며, 틸트, 오리엔트 및 스핀의 3자 유도를 가지고 개별적인 배향이 이루어지는 다수의 LED조립체; 및 상기 다수의 LED 조립체를 둘러싸도록 블록몸체에 결합되는 보호커버를 포함한다.
이때, 상기 다수의 LED조립체 각각은, 1차 및 2차 렌즈의 내부에 LED칩이 내장된 LED패키지; 상기 LED패키지가 상부면에 실장되고 하측에 볼 조인트를 갖는 가동지지부; 및 상기 가동지지부의 볼 조인트가 유동 가능하게 지지되는 고정지지부;를 포함하며, 상기 가동지지부는, 상기 고정지지부와의 볼 조인트 결합에 의해 조사거리에 따른 틸트와 조사방향에 따른 오리엔트가 이루어지고, 상기 비대칭 2차 렌즈는, 광축을 중심으로 스핀 가능하게 설정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 비대칭 2차 렌즈는, 타원형 배광곡선을 갖는 비대칭 렌즈로서, 차량의 진행방향과 타원형 배광곡선의 장축이 일치하도록 설정되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 LED조명장치는, 하우징 몸체; 및 상기 하우징 몸체의 외주에 착탈가능하게 결합되며 개별적인 배향이 이루어지는 다수의 LED조립체가 다수의 보호커버에 의해 실링되는 다수의 LED조립블록을 포함하며, 상기 다수의 LED조립블록 각각은, 상기 하우징몸체의 외주에 착탈가능하게 결합되는 블록몸체; 상기 블록몸체 내주면에 착탈가능하게 배열되며, 틸트, 오리엔트 및 스핀의 3자 유도를 가지고 개별적인 배향이 이루어지는 다수의 LED조립체; 및 상기 다수의 LED 조립체를 둘러싸도록 블록몸체에 결합되는 보호커버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 다수의 LED조립체 각각은, 1차 및 2차 렌즈의 내부에 LED칩이 내장된 LED패키지; 상기 LED패키지가 상부면에 실장되고 하측에 볼 조인트를 갖는 가동지지부; 및 상기 가동지지부의 볼 조인트가 유동 가능하게 지지되는 고정지지부;를 포함하며, 상기 가동지지부는, 상기 고정지지부와의 볼 조인트 결합에 의해 조사거리에 따른 틸트와 조사방향에 따른 오리엔트가 이루어지고, 상기 2차 렌즈는, 광축을 중심으로 스핀 가능하게 설정되는 것을 특징으로 하는 배광각도를 조정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 다수의 LED 조립체 각각은, 대칭구조의 1차 렌즈 및 비대칭 구조의 2차 렌즈 내부에 LED칩이 내장된 LED 패키지; 및 상기 LED 패키지를 볼 조인트 결합구조에 의해 틸트, 오리엔트 및 스핀이 가능하게 지지하기 위한 볼 조인트 지지수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 비대칭 구조의 2차 렌즈는, 타원형 배광곡선을 가지며, 상기 2차 렌즈는 차량의 진행방향과 타원형 배광곡선의 장축이 일치하도록 설정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 다수의 LED조립체 각각은, 다수의 배광영역 중 조사거리와 조사방향에 따라 틸트 각도와 오리엔트 각도가 설정되고, 차량의 진행방향과 배광곡선의 장축이 일치하도록 스핀각도가 설정되는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 서로 상이한 배향각도로 설정된 다수의 LED조립블록 내에서 다수의 LED조립체가 각각 볼 조인트 지지구조를 채택하여 각각 개별적인 다양한 배향각도 설정에 따라 조명장치(등기구)의 배광곡선 설계가 용이하고 그 결과 균제도를 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 다수의 LED조립체와 블록몸체, 다수의 LED조립블록과 하우징 몸체 사이에 완전한 착탈식 조립구조를 채용함에 따라 조립 및 유지보수가 용이하고 생산성 및 작업성을 크게 향상시킬 수 있다.
더욱이, 본 발명에서는 각 부품을 소형화하고 심플한 구조를 가짐에 따라 생산비용을 절감하는 것은 물론 LED조립체가 볼 조인트 지지구조를 채택하여 표준화가 쉽게 이루어질 수 있고 유지보수가 용이하다.
또한, 본 발명에서는 LED조립체 각각의 개별적인 다양한 배향각도 설정이 용이하여 각 광원의 조명위치를 무작위적으로 배치함에 따라 야간, 특히 우천 시 노면에 반사되어 운전자 및 보행자의 눈으로 전달되는 빛의 양을 줄여 눈부심을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 도로의 주변영역 또는 반대편 차선영역에 불필요한 빛이 조사되는 경우를 방지하여 도로 주변영역에 대한 빛 공해 문제를 해소할 수 있다.
또한, 본 발명은 LED패키지의 렌즈를 비대칭 렌즈로 구현하고 조사거리에 따라 틸트, 조사방향에 따라 오리엔트와 더불어 타원형 배광의 스핀을 통해 개별적인 배광곡선을 제공함으로써, 도로의 주변영역 또는 반대편 차선영역에 불필요하게 조사되는 빛을 도로에 집중적으로 조사하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 LED조립체에 대한 일실시예 사시도,
도 2는 도 1의 LED조립체에 대한 측면도,
도 3a는 도 1의 LED패키지에 대한 측면도,
도 3b는 도 3a의 LED패키지에 대한 길이 방향 단면도,
도 3c는 도 3a의 LED패키지에 대한 배면도,
도 4는 도 1의 LED조립체를 탑재한 LED조립블록에 대한 구성도,
도 5은 도 1의 LED조립체를 미탑재한 LED조립블록에 대한 구성도,
도 6a는 LED조립블록을 적용한 LED조명장치에 대한 제1 실시예 사시도,
도 6b는 도 6a의 LED조명장치에 대한 단면도,
도 6c는 LED조립블록을 적용한 LED조명장치에 대한 제2 실시예 사시도,
도 7a 및 도 7b는 가동지지부에 의해 비대칭 2차 렌즈에 스핀이 적용된 배광구조에 대한 설명도,
도 7c는 가동지지부에 의해 오리엔트 및 틸트가 적용된 배광구조에 대한 설명도이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 LED조립체에 대한 일실시예 사시도이고, 도 2는 도 1의 LED조립체에 대한 측면도이고, 도 3a는 도 1의 LED패키지에 대한 측면도이고, 도 3b는 도 3a의 LED패키지에 대한 길이 방향 단면도이고, 도 3c는 도 3a의 LED패키지에 대한 배면도이다.
도 1 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, LED조립체(100)는 크게 LED패키지(110), 가동지지부(120) 및 고정지지부(130)를 포함한다.
먼저, LED패키지(110)는 내부에 LED칩(111)을 포함하며 금속기판(140)에 실장된다. 이때, 금속기판(140)은 방열을 위해 방사상으로 규칙적으로 돌출된 스타형상(☆)의 메탈 PCB(Printed Circuit Board)로 이루어진다.
또한, LED패키지(110)는 상측에 LED칩(111)으로부터 발산되는 직진성이 강한 빛을 분산시키기 위한 1차 렌즈(112), 1차 렌즈(112)를 감싸는 2차 렌즈(113)를 구비한다.
특히, 2차 렌즈(113)는 비대칭형 렌즈이고 8자형 반구형 렌즈로서, 허리부분에 하나의 마름모(◇)형 홈이 렌즈 표면을 따라 대칭적으로 형성되어 있다. 이때, 2차 렌즈(113)는 상기와 같은 렌즈 특성에 의해 LED칩(111)을 통해 조사되는 빛을 타원형 배광곡선으로 형성하며, 도로상에 조사되는 타원형 배광의 각도를 가변적으로 적용하기 위해 회전할 수 있다.
그런데 2차 렌즈(113)는 직접 회전하여 스핀(spin)이 이루어지는 것이 아니라 가동지지부(120)의 회전에 의해 스핀이 이루어진다. 이러한 2차 렌즈(113)는 금속기판(140)에 고정시켜 결합하기 위한 한 쌍의 회전돌기(113a,113b)를 하부에 형성한다. 이때, 2차 렌즈(113)는 회전돌기(113a,113b)를 금속기판(140)에 고정시켜 결합한 후, 후술할 가동지지부(120)를 LED칩(111)을 하부로 관통하는 광축에 대한 회전에 의해 스핀을 형성하고 마치 2차 렌즈(113)가 제자리에서 스핀하는 효과를 얻을 수 있다.
이와 같이 2차 렌즈(113)는 차량 진행방향에 대해 타원형 배광곡선의 장축을 일치시키도록 설정할 수 있다. 일례로, 2차 렌즈(113)는 차량 진행방향에 대해 45°의 타원형 배광을 형성할 때 빛의 일부가 도로의 주변영역으로 조사될 수 있는데(후술할 도 8a 참조), 전술한 바와 같이 회전을 통해 빛의 대부분이 도로에 집중적으로 조사하도록 차량 진행방향과 일치하도록 타원형 배광곡선의 장축을 설정하여 차량 진행방향에 대해 0°의 타원형 배광을 형성할 수 있다(후술할 도 8b 참조).
가동지지부(120)는 상부에 LED패키지(110)가 실장된 금속기판(140)을 고정하며, 하부에 볼 조인트(ball joint)(121)를 형성하여 고정지지부(130)에 움직일 수 있도록 결합한다. 즉, 가동지지부(120)는 조사방향을 설정하는 오리엔트(orient), 조사거리를 설정하는 틸트(tilt), 타원형 배광곡선의 방향을 설정하는 스핀(spin)의 3자 유도를 통해 볼 조인트(121)를 조작하여, LED패키지(100)의 개별적인 배향을 설정할 수 있다.
여기서, '틸트'는 지면과 평행한 수평선을 기준으로 임의의 각도로 기울어진 정도(즉, 0°∼90°)를 나타내고, '오리엔트'는 지면과 평행한 수평면에서 임의의 지점을 기준으로 임의의 각도로 벌어진 정도(즉, 0°∼360°)를 나타내고, '스핀'은 광축을 중심으로 제자리에서 회전한 정도를 나타낸다. 다만, 오리엔트 각도는 가로등의 좌우측 중 일측에 대해 배광을 실시할 때 도로의 가로축을 기준축( 0°)으로 하면, 90°의 회전을 통해 원하는 조사방향을 포함할 수 있어, 이 경우 0°∼90°의 회전으로도 충분하다.
이러한, 가동지지부(120)는 필요에 따라 배광각도를 재설정할 수 있으며, 종래에 비하여 균제도를 적어도 3 이상의 증가시킬 수 있다.
부가적으로, 가동지지부(120)는 배광각도 자동 설정장치(도면에 미도시)에 의한 제어를 통해 고정지지부(130)에 대해 자동으로 조정될 수 있고, 작업자가 원하는 배광곡선을 선택할 때 다수의 LED조립체(100)가 자동으로 소정의 배광각도로 설정될 수도 있다.
고정지지부(130)는 상부에 가동지지부(120)의 볼 조인트(121)와 결합하는 연결홈(132)을 형성한다. 여기서, 연결홈(132)은 볼 조인트(121)를 접촉시켜 슬라이딩 유동할 수 있도록, 볼 조인트(121)에 대응하는 구형 내주홈 형상으로 이루어진다. 이 경우 볼 조인트(121) 외주와 연결홈(132) 사이에는 열전달 효율을 높이기 위해 써멀 윤활제(thermal grease)를 충진한다.
더욱이, 연결홈(132)은 가동지지부(120)의 볼 조인트(121)를 삽입한 후 연결홈(132)의 입구(133)를 코킹(cogging) 처리를 통해 연결을 마무리하는 것이 바람직하다.
이와 같은 코킹 처리작업을 행하는 이유는 다음과 같다. 즉, 오목하게 들어간 가동지지부(120)의 중앙(122)에서는 열집중이 발생할 수 있다. 이때, 연결홈(132)의 입구(133)에서는 열집중으로 인해 발생된 높은 열이 인접한 가동지지부(120)의 중앙(122)로부터 전달되면, 바깥쪽으로 벌어지는 현상이 발생할 수 있다. 이와 같이 연결홈(132)의 입구(133)가 벌어지는 경우에는 볼 조인트(121)와 연결홈(132) 사이의 결합이 헐거워지고, 그에 따라 가동지지부(120)를 고정하기 어렵기 때문에 가동지지부(120)의 자중에 의해 기 설정된 배향각도가 변경될 수도 있다. 따라서, 본 발명의 LED조립체(100)에서는 상기와 같이 코킹 처리를 통해 가동지지부(120)와 고정지지부(130) 간의 열집중에 의한 문제를 미연에 방지할 수 있다.
부가적으로, 본 발명의 LED조립체(100)에서는 가동지지부(120)에 볼 조인트(121)를 형성하고, 고정지지부(130)에 연결홈(132)을 형성하고 있으나, 이와 반대로 가동지지부(120)에 연결홈(132)을 형성하고 고정지지부(130)에 볼 조인트(121)를 형성할 수도 있다. 다만, 이에 대한 자세한 설명은 당업자라면 쉽게 이해할 수 있으므로 생략하기로 하며, 후술할 설명에서도 도 1 내지 도 4에 도시된 바에 따라 한정하여 설명하기로 한다.
또한, 고정지지부(130)는 후술할 도 5 및 도 6의 LED조립블록(200)에 스냅 결합하기 위한 한 쌍의 결합돌기(131)를 하단 양측에 형성한다.
한편, 가동지지부(120) 및 고정지지부(130)는 각각의 내부에 상호 연통되는 연통구멍(124, 134)을 형성한다. 이때, 전원공급용 배선(L)은 연통구멍(124,134)을 통해 고정지지부(130)의 커넥터(135)로부터 LED칩(111)까지 연결된다.
또한, 가동지지부(120) 및 고정지지부(130)는 LED칩(111)에서 발산하는 열을 외부로 전달하기 위해 열전도가 우수한 금속재(예를 들면, Al합금, Mg합금, Al 그라파이트 합금, Cu합금, Ag합금 등)로 성형된다.
이처럼 LED조립체(100)는 각기 단일 광원으로 사용할 수 있으며, 지면에 빛을 조사할 때 배광곡선 내에 무작위로 조사하도록 배향각도를 자유롭게 설정함으로써 광량을 종래와 동일하게 유지하면서 노면의 반사광에 의한 눈부심을 줄일 뿐만 아니라 도로의 균제도를 향상할 수 있다.
도 4는 도 1의 LED조립체를 탑재한 LED조립블록에 대한 구성도이고, 도 5은 도 1의 LED조립체를 미탑재한 LED조립블록에 대한 구성도이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, LED조립블록(200)은 블록몸체(210), 장착부(220)를 포함한다.
블록몸체(210)는 다수의 LED조립체(100)로부터 발산되는 열을 방열하기 위한 히트싱크 기능을 하면서 동시에 다수의 LED조립체(100)를 지지한다. 이를 위해, 블록몸체(210)는 외측에 다수의 방열핀(211)을 일체로 돌출 형성하고, 내측에 다수의 LED조립체(100)를 탄력적으로 결합 및 고정하는 장착부(220)를 형성한다.
여기서, LED조립체(100) 및 LED조립블록(200)의 방열구조에 대해 간략히 살펴보면, LED조립체(100)의 LED칩(111)에서 발생된 열은 LED조립체(100)의 금속기판(140), 기동지지부(120) 및 고정지지부(130), LED조립블록(200)의 블록몸체(210) 및 방열핀(211)을 통해 외부로 방출된다.
또한, 블록몸체(210)는 다수의 LED조립체(100)를 보호하기 위해 장착부(220)를 감싸는 보호커버(212)를 구비한다. 보호커버(212)는 양측에 한 쌍의 결합탭(212a)이 돌출되어 있고, 결합탭(212a)은 블록몸체(210) 양측에 각각 돌출된 결합후크(212c)와 스냅결합하기 위한 결합구멍(212b)이 형성되어 있다.
블록몸체(210)는 가로등의 하우징 몸체의 장착면에 밀착되는 상단에 접속 연결부(213a)를 배치하고, 접속 연결부(213a)의 외주에는 고정너트(213b)를 배치한다. 이때, 고정너트(213b)는 블록몸체(210)를 하우징 몸체에 용이하게 조립 및 분리하며, 접속 연결부(213a)와 하우징 몸체 간의 상호 접속이 분리되는 것을 방지한다.
아울러, 블록몸체(210)는 접속 연결부(213a) 양측에 한 쌍의 조립돌기(214a,214b)를 형성한다. 이때, 한 쌍의 조립돌기(214a,214b)는 하우징 몸체의 일측에 삽입되어, 가로등에 가해지는 충격이나 진동 등의 외력에 의해 블록몸체(210)가 기울어지거나 자세가 변경되는 것을 방지한다. 이는 블록몸체(210)가 한번 설정해 놓은 자세를 그대로 유지하게 함으로써, 가로등이 한번 설정해 놓은 배광곡선으로 원하는 영역에 정확히 조명할 수 있게 한다.
장착부(220)는 다수의 LED조립체(100)를 블록몸체(210)에 고정하기 위한 영역으로, 다수의 안착홈(221) 및 다수의 탄성와이어(222a,222b)를 구비한다. 여기서, 장착부(220)는 1열에 LED조립체(100)를 3개씩 구성하여 총 3열로 배열하였다. 이러한 LED조립체(100)의 1열 당 개수와 총 열수는 가로등의 조명영역, 설치 장소 등의 다양한 조건을 고려하여 자유롭게 설정할 수 있으며, 본 실시예에서는 총 9개의 LED조립체(100)를 탑재하는 경우에 대해 설명하기로 한다.
안착홈(221)은 다수의 LED조립체(100)의 배열에 대응하도록 총 9개를 배치하며, 각 안착홈(221)은 전술한 LED조립체(100)의 고정지지부(130) 저면에 대응하는 형상으로 이루어진다. 전술한 바와 같이, LED조립체(100)의 고정지지부(130)는 탄성와이어(222a,222b)에 스냅 결합되는 한쌍의 결합돌기(131)를 하단 양측에 형성한다.
안착홈(221)의 양측에는 LED조립체(100)의 고정지지부(130) 하단 양측에 돌출된 결합돌기(131)를 함께 삽입할 수 있는 한 쌍의 연장홈(221a)이 양측에 연장되어 형성된다. 이때, 연장홈(221a)은 LED조립체(100)의 고정지지부(130) 모양이 대략 원형으로 형성됨에 따라 안착홈(221)에서 자전하는 것을 방지할 수 있다.
한 쌍의 탄성와이어(222a,222b)는 각 열마다 연장홈(221a)을 가리도록 안착홈(221)에 인접하게 배치된다. 각 탄성와이어(222a,222b)는 다수의 고정구(222c)에 의해 블록몸체(210)에 고정된다. 이때, 한 쌍의 탄성와이어(222a,222b)는 LED조립체(100)를 안착홈(221)에 탄력적으로 장착할 수 있게 한다. 탄성와이어(222a,222b)는 피아노선과 같은 재질이 이용될 수 있다.
전원분배부(223)는 정전류 기판(223a), 다수의 전원패턴(223b) 및 버스 바(bus bar)(223c)를 포함한다.
정전류 기판(223a)은 장착부(220) 일측에 설치되며, 접속 연결부(213a)와 연결되어 하우징 몸체를 통해 외부 전원으로부터 공급된 직류(DC) 전원을 각 LED조립체(100)로 공급한다.
본 실시예에서 예로 든 정전류 기판(223a)은 장착부(220)에 조립되는 LED조립체(100)의 수에 대응하여 각각 3V∼3.2V의 해당 전압을 제공할 수 있는 기판을 선택적으로 사용할 수 있다. 예를 들어, 정전류 기판(223a)은 블록몸체(210)에 3개의 LED조립체(100)를 사용할 때 9V의 전압을 인가할 수 있는 기판을 사용하고, 6개의 LED조립체(100)를 사용할 때 20V의 전압을 인가할 수 있는 기판을 사용한다. 특히, 정전류 기판(223a)은 본 실시예와 같이 9개의 LED조립체(100)를 사용할 때 각각 3 ~ 3.2V의 균일한 전압을 공급하기 위해 부스트업 회로를 구비하고, 28V의 전압을 인가할 수 있는 기판을 채용한다. 이때, 부스트업 회로는 외부 전원로부터 인가된 24V의 전압을 28V로 높여 9개의 LED조립체(100)에 안정적인 전원을 공급한다.
다수의 전원패턴(223b)은 각 열을 따라 다수의 안착홈(221)을 가로질러 배치한다. 여기서, 각 안착홈(221)은 LED조립체(100)와 접속을 위한 접속단자(222d)가 설치되고, 다수의 전원패턴(223b)은 접속단자(222d)와 각각 전기적으로 연결된다.
특히, 접속단자(222d)는 LED조립체(100)를 장착부(220)에 장착할 때 별도의 조작없이 LED조립체(100)의 고정지지부(130) 내측에 배치된 커넥터(134)와 전기적으로 연결된다. 이는 LED조립체(100)의 고정지지부(130)를 탄성와이어(222a,222b)를 통한 스냅 결합을 통해 기계적 및 전기적 연결이 단일 동작으로 이루어짐에 따라, 작업자가 LED조립체(100)를 신속하고 용이하게 블록몸체(210)에 설치할 수 있도록 하기 위함이다.
버스 바(223c)는 장착부(220) 일측에 다수의 전원패턴(223b)에 대하여 직각방향으로 배치된다. 이때, 버스 바(155)는 정전류 기판(223a)으로부터 인가된 전원을 다수의 전원패턴(223b)으로 분배하기 위해, 다수의 전원패턴(223b)과 전기적으로 연결된다.
도 6a는 LED조립블록을 적용한 LED조명장치에 대한 제1 실시예 사시도이고, 도 6b는 도 6a의 LED조명장치에 대한 단면도이다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 일실시예의 LED조명장치(300)는 하우징 몸체(301)를 다각형(예를 들어, 12각형)으로 형성한다. 이 경우 다수의 LED조립블록(200)은 하우징 몸체(301)의 외주를 따라 착탈 가능하게 조립된다.
먼저, 하우징 몸체(301)는 사이에 공간이 형성된 상부판(301a) 및 하부판(301b)으로 이루어진다.
하우징 몸체(301)의 상부판(301a)은 다수의 섹터(302), 예를 들면 12개의 섹터(302)로 구획되어 있다. 각 섹터(302)의 단부에는 하나의 요홈(303)이 각각 형성되어 있고, 각 섹터(302)는 중앙으로부터 요홈(303)쪽으로 갈수록 하향경사지게 이루어진다. 또한, 다수의 섹터(302)는 각각 선접촉되는 각 섹터(302)의 경계부분(304)으로부터 멀어질수록 골을 형성하도록 내향 만곡된 구조로 되어 있다.
이와 같이, 각 섹터(302)의 중앙으로부터 요홈(303)쪽으로 갈수록 하향 경사지며 중앙부분에 골을 형성한 구조는, 눈이나 비가 오는 경우 상부판에 물이 고이지 않고 다수의 섹터(302)의 경사를 따라 빗물이 흘러 요홈(303)을 통해 배수되도록 유도한다. 그 결과, 빗물이 자연스럽게 요홈(303)의 하측에 위치한 보호커버(212)의 외부로 흐르면서 보호커버(212)를 세척하여 먼지나 이물질 등에 의해 보호커버(212)의 빛 투과도가 낮아지는 것을 방지하고 투명상태를 유지할 수 있다.
한편, 하우징 몸체(301)는 외주를 따라 조립되는 다수의 LED조립블록(200)의 갯수에 대응하는 각으로 이루어진다. 여기서는 12개의 LED조립블록(200)이 결합되도록 외주를 따라 12개의 장착면을 구비하나, 이에 한정되지 않고 3각형, 4각형, 5각형, 6각형과 같은 임의의 다각형으로 형성할 수 있다.
12개의 장착면에는 각각 LED조립블록(200)의 상부 일측면이 면 접촉 상태로 조립된다. 이때, 12개의 장착면에는 각각 요홈(303)이 형성되고, 요홈(303)에는 LED조립블록(200)의 접속 연결부(213a)와 접속되는 접속단자(305a)가 돌출 형성된다. 이러한 접속단자(305a)는 회로기판과 연결되는 한 쌍의 전원공급용 배선 및 한 쌍의 제어신호용 배선과 각각 연결되도록 4개로 이루어지며, 접속 연결부(213a)와 접속하여 LED조립블록(100)의 정전류 기판(223a)으로 전원을 인가한다. 아울러, 접속단자(305a)는 외주에 나사산이 형성된 원통형 체결돌기(305b)에 의해 둘러싸여 있으며, 체결돌기(305b)는 LED조립블록(200)의 고정너트(213b)와 체결된다.
그리고, 12개의 장착면에는 각각 접속단자(305a)를 중심으로 양측에 한 쌍의 조립홈(306a,306b)이 형성된다. 조립홈(306a,306b)에는 LED조립블록(200)의 한 쌍의 조립돌기(214a,214b)가 삽입 고정되어 좌/우 유동을 억제한다. 이때, LED조립블록(200)은 하우징 몸체(301)에 조립시 조립돌기(214a,214b)가 조립홈(306a,306b)에 삽입됨에 따라, LED조립블록(200)을 하우징 몸체(301)에 결합시킨 후 LED조립블록(200)이 체결돌기(305b)를 중심으로 일방향 및 역방향으로 기울어지는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 하우징 몸체(401)는 상부판(401a)에 가로등의 아암(미도시)과 연결시 피스가 체결되는 다수의 체결구멍(307)이 형성되며 중앙에는 관통구멍(308)이 형성된다. 상부판(401a)의 관통구멍(308)은 외부 교류전원으로부터 전원 공급을 위한 전선이 통과한다. 이때, 하우징 몸체(401)의 상부판(401a)은 예를 들어, Al과 같이 열전도 특성이 우수한 금속재료로 이루어지거나 또는 낙뢰로부터 보호하기 위해 상부가 절연체로 이루어지는 것이 바람직하며, 이때 상부판(401a)이 소정의 강성을 함께 가질 수 있도록, 절연체는 엔지니어링 플라스틱으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상부판(301a)의 하측면에는 전원장치(309)가 구비되어 있다. 이러한 전원장치(309)는 회로기판(309a)의 외측부에 LED조립블록(200)과 전기적으로 연결되는 회로배선이 배치되고, 중앙부에 교류/직류 변환장치(309b)가 구비되어 있다. 이때, 회로기판(309a)의 외주부에 배치된 회로배선은 전원공급용 배선 및 제어신호용 배선으로 이루어지며, 교류/직류 변환장치(309b)와 전기적으로 연결되어 있다. 전원공급용 배선 및 제어신호용 배선은 하우징 몸체(401)의 외주에 결합되는 다수의 LED조립블록(200)의 접속 연결부(213a)와 접속되는 접속단자(305a)에 연결되어 다수의 LED조립블록(200)으로 전원 및 제어신호를 인가한다. 또한, 교류/직류 변환장치(309b)는 예를 들면, SMPS(Switching Mode Power Supply)를 사용하는 것이 바람직하며, 본 실시예의 SMPS는 9개의 LED조립체(200)로 전압을 제공할 수 있도록 공급전압이 24V인 것을 예로 든다.
이를 통해, 본 발명에서는 외부로부터 교류전원이 인가되면, 전원장치(309)에서 교류/직류 변환을 실시하여 직류 전원과 제어신호가 접속단자(405a) 및 접속 연결부(213a)를 통하여 각 LED조립블록(200)의 정전류 기판(223a)으로 인가되고, 정전류 기판(223a)으로부터 버스 바(223c)와 전원패턴(223b)을 통하여 다수의 LED조립체(200)로 전원이 공급되어 LED칩(111)이 구동된다.
도 6c는 LED조립블록을 적용한 LED조명장치에 대한 제2 실시예 사시도이다.
도 6c에 도시된 일실시예의 LED조명장치(400)는 하우징 몸체(401)가 소정 길이를 가지는 바 타입으로 이루어진다. 이 경우 다수의 LED조립블록(200)은 하우징 몸체(401)의 양측의 길이방향을 따라 착탈 가능하게 조립된다.
도 6c에 도시된 LED조명장치(400)는 제1 실시예의 LED조명장치(300)에 비해 하우징 몸체(401)의 형상과 다수의 LED조립블록(200)의 배열이 상이하나, 나머지 구성은 모두 동일하다. 따라서 제2 실시예의 세부적인 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
도 7a 및 도 7b는 가동지지부에 의해 비대칭 2차 렌즈에 스핀이 적용된 배광구조에 대한 설명도이다.
도로 조명을 위한 LED조명장치(500)는, 가동지지부(120)의 광축에 대한 회전을 통해 비대칭 2차 렌즈(113)에 스핀을 적용함으로써 도로에 조사되는 타원형 배광의 각도를 조정할 수 있다. 먼저, LED조명장치(500)는 도 7a와 같이 차량 진행방향에 대해 대략 45°로 타원형 배광을 실시할 경우에, 도로의 주변영역(510)(여기서는 설명의 편의상 도로의 주변영역으로 한정하여 설명함)까지 타원형 배광의 일부를 조사한다. 일반적인 LED조명장치의 경우에는 도 7a와 같은 배광으로 인해 부득이 도로의 주변영역(510)에 빛을 조사한다. 이는 도로조명에 무관한 주변영역(510)까지 빛을 조사함으로써 농작물이나 주택가 등에 빛 공해와 같은 문제를 발생시킬 수 있다.
본 발명에서는 LED조명장치(500)에 도 1의 LED조립체(100)를 탑재함으로써, 주변영역(510)까지 조사되는 타원형 배광의 빛을 도로에 집중하여 조사할 수 있다. 전술한 바와 같이, 도 1의 LED조립체(100)에는 비대칭 2차 렌즈(113)가 적용된 LED패키지(110)를 구비함으로써, 차량 진행방향에 대해 타원형 배광의 각도를 조절할 수 있다. 즉, LED조명장치(500)는 도 7b와 같이 차량 진행방향에 대해 대략 0°로 타원형 배광을 형성하도록 LED조립체(100)의 2차 렌즈(113)를 설정하여, 타원형 배광의 빛이 도로 조명으로 대부분 집중되도록 한다. 이를 통해, LED조명장치(500)는 도로의 주변영역(510)에 불필요하게 조사되는 빛을 제한할 수 있도록 설정되어, 주변영역(510)에 일으킬 수 있는 빛 공해 문제가 해소된 배광구조를 구현할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 서로 상이한 배향각도로 설정된 다수의 LED조립블록(200) 내에서 다수의 LED조립체(100)가 각각 볼 조인트 지지구조를 채택하여 각각 개별적인 다양한 배향각도 설정에 따라 조명장치(등기구)의 배광곡선 설계가 용이하고 그 결과 균제도를 극대화할 수 있다.
도 7c는 가동지지부에 의해 오리엔트 및 틸트가 적용된 배광구조에 대한 설명도이다.
도 7c의 LED조명장치(600a,600b)는 도로의 좌우측 영역에 대해 배광구조를 형성하지만, 여기서는 설명의 편의상 우측 영역에 한정하여 오리엔트 및 틸트를 적용하여 배광구조를 설정하는 경우에 대해 설명하기로 한다. 이때, LED조명장치(600a,600b)는 도로의 좌우측 영역에 대한 배광구조를 위해 총 54개의 LED조립체(100)[즉, 좌측 및 우측 영역 각각에 대해 27개의 LED조립체(100)가 할당됨]를 수용하는 경우를 가정하여 설명한다.
아울러, 본 발명에서는 도로의 우측 영역을 동일한 면적의 9개의 단위영역으로 구분한다. 이때, 단위영역은 편의상 매트릭스 형태로 표시하여 행(즉, A1,A2,A3)과 열(즉, B1,B2,B3)로 나타내며, 하부층이 (A1,B1), (A1,B2), (A1,B3)이고, 중간층이 (A2,B1), (A2,B2), (A2,B3)이며, 상부층이 (A3,B1), (A3,B2), (A3,B3)이다.
한편, 도 7c는 LED조명장치(600a)에 의해 오리엔트가 적용된 경우를 나타내는 '오리엔트 적용선'을 표시하고 있는데, 이는 소정의 높이에 위치하는 LED조명장치(600a)의 수평면에 LED조명장치(600a)에 의해 형성되는 배광곡선을 나타낸다. 이때, 도 7c의 오리엔트 적용선은 LED조명장치(600a)에 의해 조사방향을 10°씩 변화시키면서 적용한 경우(즉, 0°∼90°)를 나타낸다.
또한, 도 7c는 LED조명장치(600b)에 의해 틸트가 적용된 경우를 나타내는 '틸트 적용선'을 표시하고 있는데, 이는 소정의 높이에 위치하는 LED조명장치(600b)의 수직면에 LED조명장치(600b)에 의해 형성되는 배광곡선을 나타낸다. 이때, 도 7c의 틸트 적용선은 LED조명장치(600b)에 의해 조사거리를 10°씩 변화시키면서 적용한 경우(즉, 0°∼90°)를 나타낸다.
일반적으로, 조도는 (조사거리)2에 반비례한다[즉, 조도＝1／(조사거리)2]. 즉, 도로 우측 영역의 각 단위영역은 서로 면적이 동일하더라도 조사거리에 따라 틸트 적용선의 배치정도가 상이한데, 조사거리가 가까울수록 집중 배치되고 조사거리가 멀수록 드물게 배치된다. 일례로, 거리 1에 해당하는 단위영역 (A1,B1)에 틸트 적용선이 4개 배치될 때, 거리 2에 해당하는 단위영역 (A1,B2)에 단위영역 (A1,B1)의 1/2에 해당하는 틸트 적용선이 2개 배치된다.
이러한 이유로, LED조명장치(600a,600b)는 조사거리에 따라 27개의 LED조립체(100)[즉, 3개의 LED조립블록(200)에 해당함]를 각 단위영역에 할당한다.
구체적으로, B1열에 해당하는 단위영역[즉, (A1,B1), (A2,B1), (A3,B1)]에는 총 6개의 LED조립체(100)를 할당하여 배광곡선을 설정(즉, 각 단위영역별 2개씩 할당)하고, B2열에 해당하는 단위영역[즉, (A1,B2), (A2,B2), (A3,B2)]에는 총 9개의 LED조립체(100)를 할당하여 배광곡선을 설정(즉, 각 단위영역별 3개씩 할당)하고, B3열에 해당하는 단위영역[즉, (A1,B3), (A2,B3), (A3,B3)]에는 총 12개의 LED조립체(100)를 할당하여 배광곡선을 설정(즉, 각 단위영역별 3개씩 할당)한다. 이때, 먼곳은 LED패키지(110)에 각도가 적은 렌즈(일례로, 25°렌즈)를 광원으로 적용하여 조사하고, 가까운 곳은 LED패키지(110)에 각도가 큰 렌즈(일례로, 42°렌즈)를 광원으로 적용하여 조사한다. 이는 도로 영역에 균제도를 높이기 위한 배광곡선을 구현하기 위함이다.
본 발명에서는 틸트, 오리엔트 및 스핀의 3자 유도를 가지고 개별적인 배향이 이루어 도로 영역에 대한 배광곡선을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 다수의 LED조립체(100)와 블록몸체(210), 다수의 LED조립블록(200)과 하우징 몸체(301,401) 사이에 완전한 착탈식 조립구조를 채용함에 따라 조립 및 유지보수가 용이하고 생산성 및 작업성을 크게 향상시킬 수 있다.
더욱이, 본 발명에서는 각 부품을 소형화하고 심플한 구조를 가짐에 따라 생산비용을 절감하는 것은 물론 LED조립체(100)가 볼 조인트 지지구조를 채택하여 표준화가 쉽게 이루어질 수 있고 유지보수가 용이하다.
본 발명에서는 LED조립체(100) 각각의 개별적인 다양한 배향각도 설정이 용이하여 각 광원의 조명위치를 무작위적으로 배치함에 따라 야간, 특히 우천 시 노면에 반사되어 운전자 및 보행자의 눈으로 전달되는 빛의 양을 줄여 눈부심을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 도로 주변영역에 불필요한 빛이 조사되는 경우를 방지하여 도로 주변영역에 대한 빛 공해 문제를 해소할 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
본 발명은 도로의 주변영역 또는 반대편 차선영역에 불필요하게 조사되는 빛을 도로에 집중적으로 조사할 수 있는 가로등용 조명장치에 적용할 수 있다.

Claims (17)

1차 및 비대칭 2차 렌즈의 내부에 LED칩이 내장된 LED패키지;
상기 LED패키지가 상부면에 실장되고 하측에 볼 조인트를 갖는 가동지지부; 및
상기 가동지지부의 볼 조인트가 유동 가능하게 지지되는 고정지지부;를 포함하며,
상기 가동지지부는, 상기 고정지지부와의 볼 조인트 결합에 의해 조사거리에 따른 틸트(tilt)와 조사방향에 따른 오리엔트(orient)가 이루어지고, 상기 비대칭 2차 렌즈는, 광축을 중심으로 스핀(spin) 가능하게 설정되는 것을 특징으로 하는 비대칭 배광곡선을 조정하는 LED조립체.
제 1 항에 있어서, 상기 비대칭 2차 렌즈는, 타원형 배광곡선을 갖는 것을 특징으로 하는 비대칭 배광곡선을 조정하는 LED조립체.
제 1 항에 있어서, 상기 비대칭 2차 렌즈는, 광축을 중심으로 상기 가동지지부가 회전되어 스핀이 이루어지는 것을 특징으로 하는 비대칭 배광곡선을 조정하는 LED조립체.
제 1 항에 있어서, 상기 비대칭 2차 렌즈는, 차량의 진행방향과 일치하도록 타원형 배광곡선의 장축을 설정하는 것을 특징으로 하는 비대칭 배광곡선을 조정하는 LED조립체.
제 1 항에 있어서, 상기 비대칭 2차 렌즈는, 8자형 반구형 렌즈로 이루어지고, 상기 LED 패키지는 LED칩과 1차 및 비대칭 2차 렌즈가 실장되는 메탈 PCB인 금속기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비대칭 배광곡선을 조정하는 LED조립체.
제 1 항에 있어서, 상기 고정지지부는, 상기 볼 조인트가 삽입되는 구형상의 내주부를 갖는 연결홈을 구비하고, 상기 고정지지부는, 상기 가동지지부에서 발생하는 열집중으로 인해 상기 연결홈이 벌어지는 것을 방지하도록 상기 볼 조인트를 상기 연결홈에 삽입 후 상기 연결홈의 입구를 코깅처리하는 것을 특징으로 하는 비대칭 배광곡선을 조정하는 LED조립체.
외측면에 다수의 방열핀을 구비한 블록몸체;
상기 블록몸체 내주면에 다수의 열로 착탈 가능하게 배열되며, 개별적인 배향각도가 설정되는 다수의 LED 조립체; 및
상기 다수의 LED 조립체를 둘러싸도록 블록몸체에 결합되는 보호커버를 포함하며,
상기 다수의 LED 조립체 각각은,
1차 및 비대칭 2차 렌즈의 내부에 LED칩이 내장된 LED패키지와, 상기 LED패키지가 상부면에 실장되고 하측에 볼 조인트를 갖는 가동지지부와, 상기 가동지지부의 볼 조인트가 유동 가능하게 지지되는 고정지지부를 포함하며, 상기 가동지지부는, 상기 고정지지부와의 볼 조인트 결합에 의해 조사거리에 따른 틸트와 조사방향에 따른 오리엔트가 이루어지고, 상기 비대칭 2차 렌즈는, 광축을 중심으로 스핀 가능하게 설정되는 것을 특징으로 하는 LED조립블록.
제 7 항에 있어서, 상기 비대칭 2차 렌즈는, 타원형 배광곡선을 갖는 렌즈로서, 차량의 진행방향과 타원형 배광곡선의 장축이 일치하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 LED조립블록.
1차 및 2차 렌즈의 내부에 LED칩이 내장된 LED패키지;
상기 LED패키지가 상부면에 실장되고 하측에 볼 조인트를 갖는 가동지지부; 및
상기 가동지지부의 볼 조인트가 유동 가능하게 지지되는 고정지지부;를 포함하며,
상기 가동지지부는, 상기 고정지지부와의 볼 조인트 결합에 의해 조사거리에 따른 틸트(tilt)와 조사방향에 따른 오리엔트(orient)가 이루어지고, 상기 2차 렌즈는, 광축을 중심으로 스핀(spin) 가능하게 설정되는 것을 특징으로 하는 LED조립체.
블록몸체;
상기 블록몸체 내주면에 착탈가능하게 배열되며, 틸트, 오리엔트 및 스핀의 3자 유도를 가지고 개별적인 배향이 이루어지는 다수의 LED조립체; 및
상기 다수의 LED 조립체를 둘러싸도록 블록몸체에 결합되는 보호커버를 포함하는 LED조립블록.
제 10 항에 있어서,
상기 다수의 LED조립체 각각은,
1차 및 비대칭 2차 렌즈의 내부에 LED칩이 내장된 LED패키지;
상기 LED패키지가 상부면에 실장되고 하측에 볼 조인트를 갖는 가동지지부; 및
상기 가동지지부의 볼 조인트가 유동 가능하게 지지되는 고정지지부;를 포함하며,
상기 가동지지부는, 상기 고정지지부와의 볼 조인트 결합에 의해 조사거리에 따른 틸트와 조사방향에 따른 오리엔트가 이루어지고, 상기 비대칭 2차 렌즈는, 광축을 중심으로 스핀 가능하게 설정되는 것을 특징으로 하는 LED조립블록.
제 11 항에 있어서, 상기 비대칭 2차 렌즈는, 타원형 배광곡선을 갖는 렌즈로서, 차량의 진행방향과 타원형 배광곡선의 장축이 일치하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 LED조립블록.
하우징 몸체; 및
상기 하우징 몸체의 외주에 착탈가능하게 결합되며 개별적인 배향이 이루어지는 다수의 LED조립체가 다수의 보호커버에 의해 실링되는 다수의 LED조립블록을 포함하며,
상기 다수의 LED조립블록 각각은,
상기 하우징몸체의 외주에 착탈가능하게 결합되는 블록몸체;
상기 블록몸체 내주면에 착탈가능하게 배열되며, 틸트, 오리엔트 및 스핀의 3자 유도를 가지고 개별적인 배향이 이루어지는 다수의 LED조립체; 및
상기 다수의 LED 조립체를 둘러싸도록 블록몸체에 결합되는 보호커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED조명장치.
제 13 항에 있어서,
상기 다수의 LED조립체 각각은,
1차 및 2차 렌즈의 내부에 LED칩이 내장된 LED패키지;
상기 LED패키지가 상부면에 실장되고 하측에 볼 조인트를 갖는 가동지지부; 및
상기 가동지지부의 볼 조인트가 유동 가능하게 지지되는 고정지지부;를 포함하며,
상기 가동지지부는, 상기 고정지지부와의 볼 조인트 결합에 의해 조사거리에 따른 틸트와 조사방향에 따른 오리엔트가 이루어지고, 상기 2차 렌즈는, 광축을 중심으로 스핀 가능하게 설정되는 것을 특징으로 하는 배광각도를 조정하는 것을 특징으로 하는 LED조명장치.
제 13 항에 있어서,
상기 다수의 LED 조립체 각각은,
대칭구조의 1차 렌즈 및 비대칭 구조의 2차 렌즈 내부에 LED칩이 내장된 LED 패키지; 및
상기 LED 패키지를 볼 조인트 결합구조에 의해 틸트, 오리엔트 및 스핀이 가능하게 지지하기 위한 볼 조인트 지지수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED조명장치.
제 15 항에 있어서, 상기 비대칭 구조의 2차 렌즈는, 타원형 배광곡선을 가지며, 상기 2차 렌즈는 차량의 진행방향과 타원형 배광곡선의 장축이 일치하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 LED조명장치.
제 13 항에 있어서, 상기 다수의 LED조립체 각각은, 다수의 배광영역 중 조사거리와 조사방향에 따라 틸트 각도와 오리엔트 각도가 설정되고, 차량의 진행방향과 배광곡선의 장축이 일치하도록 스핀각도가 설정되는 것을 특징으로 하는 LED조명장치.
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