WO2020256273A1 - 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈 - Google Patents

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WO2020256273A1
WO2020256273A1 PCT/KR2020/005410 KR2020005410W WO2020256273A1 WO 2020256273 A1 WO2020256273 A1 WO 2020256273A1 KR 2020005410 W KR2020005410 W KR 2020005410W WO 2020256273 A1 WO2020256273 A1 WO 2020256273A1
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WO
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light
seating
lens
led module
sides
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PCT/KR2020/005410
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이동순
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주식회사 엑스루미
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S2/00—Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction
    • F21S2/005—Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction of modular construction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V17/00—Fastening of component parts of lighting devices, e.g. shades, globes, refractors, reflectors, filters, screens, grids or protective cages
    • F21V17/10—Fastening of component parts of lighting devices, e.g. shades, globes, refractors, reflectors, filters, screens, grids or protective cages characterised by specific fastening means or way of fastening
    • F21V17/104—Fastening of component parts of lighting devices, e.g. shades, globes, refractors, reflectors, filters, screens, grids or protective cages characterised by specific fastening means or way of fastening using feather joints, e.g. tongues and grooves, with or without friction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the present invention relates to an LED module having a luminance improving structure, and more particularly, it is possible to reduce the loss of light that a general dome type lens has, and to adjust the irradiation intensity of light by refracting light irradiated to the road, It relates to an LED module having a luminance improving structure capable of saving energy.
  • the structure of LED lighting used as streetlights, security lights, and tunnels is constructed so that a dome-shaped lens diffuses and refracts light to irradiate light on the road. It aims to do.
  • LED lighting used as exterior lighting including road streetlights, tunnel lights, and security lights has the following characteristics.
  • the light emitted from the LED lighting is a Useful Light that directly illuminates the road, a Reflection Light that is reflected from the effective light, and the back of the road. It can be divided into spill light, light trespass that illuminates the direction across the road, and direct upward light that shines upward from the light source.
  • the government has regulated such non-effective light.
  • the amount of light irradiated by non-effective light to houses or farmland along the road is regulated to about 10 Lux or less.
  • Korean Patent Registration No. 10-1446889 discloses a lighting fixture having a shield for preventing light pollution.
  • This lighting fixture is installed along the periphery of the lamp housing connected to and fixedly installed at the end of the arm of the lamp post, the transparent lamp cover provided on the front of the lamp housing, and the transparent lamp cover bonding surface to be in close contact with the lamp housing. It includes a waterproof packing and a shield for limiting the radiation angle to remove light pollution by blocking excessive light from radiating to the lighting restricted area.
  • Such a lighting fixture can prevent light pollution by blocking light leaking out of the lighting area with a shield for limiting the radiation angle to limit the lighting area.
  • Korean Patent Registration No. 10-1690597 discloses a device for controlling an irradiation range of a lighting lamp for preventing light pollution.
  • the apparatus for adjusting the irradiation range of the lighting lamp for preventing light pollution includes a lamp head 200, a light emitting unit 300, a finishing panel 400, and an irradiation range adjustment member 500. .
  • the range in which light is irradiated can be easily adjusted so that light pollution does not occur by the light provided from the lighting lamp, and by making the state where the irradiation range is set firmly maintained, It was possible to secure the visibility of drivers and pedestrians without causing damage from light pollution to crop cultivation areas, livestock houses, and general homes, so it was able to perform its function as a lighting lamp to prevent accidents and crimes.
  • the illumination range control device for preventing light pollution of this structure has a problem in that the structure of the irradiation range control member is complicated and may be deformed or damaged by external force (wind, etc.) by being combined into a structure protruding to the outside. .
  • Korean Patent Registration No. 10-1977228 (announcement date: May 13, 2019) discloses an outdoor light equipped with a means for preventing light pollution.
  • An outdoor light equipped with a light pollution prevention means could most effectively block light shining to the rear or rear and rear sides of the outdoor light.
  • the outdoor light having such a structure has a structure in which a plurality of light shielding plates are inserted into the slot after forming a slot on one surface of the housing, so that the light shielding plate is exposed to the outside and it is difficult to form a slot in the housing. there was.
  • Korean Patent Registration No. 10-1918923 discloses an LED luminaire equipped with a mail plate array light distribution lens with a built-in light refraction reflector with a light pollution prevention function.
  • the LED luminaire equipped with a mail plate array light distribution lens with a built-in light refraction reflector having a light refraction function for preventing pollution includes a printed circuit board on which a light emitting element is mounted, a solid lens plate installed on the printed circuit board, and a reflector. do.
  • the LED luminaire having such a structure has a structure in which light is irradiated in a desired direction by installing a vertical wall (reflective plate) on one side of the LED element, so that it is difficult to irradiate light from the LED element only in a desired direction.
  • An object of the present invention is to provide a means for improving the lighting conditions of the road, that is, the luminance of Useful Light, while reducing power consumption in an LED lighting device used as an external light such as a street light, a tunnel light, and a security light. It is in providing.
  • the object is, according to the present invention, a heat sink; A printed circuit board mounted on the mounting area of the heat sink; A light source unit including LEDs arranged in 1-5 rows by maintaining a predetermined distance on the printed circuit board, and a lens coupled to the printed circuit board while surrounding the LEDs; Two reflective plates disposed on both sides of the light source unit with the LEDs arranged in a row so that light emitted from the LEDs is irradiated only in a specific direction in a pair; And a translucent cover coupled to the mounting area by a fastening means to accommodate the light source unit and the reflective plate therein, and a first edge for mounting one edge of the reflective plate in the longitudinal direction on both sides of the diffusion unit of the lens.
  • Each seating portion is provided, and on both inner sides of the translucent cover facing each other, inclined second seating portions for seating each end edge of the reflective plate are formed symmetrically to each other, and one side edge of each reflective plate
  • the position of each reflective plate is It is achieved by an LED module having a luminance enhancing structure, characterized in that it is fixedly arranged inclined at a predetermined angle from both sides.
  • the first seating portion may include an extension end formed on both sides of the diffusion portion of the lens and extending in a horizontal direction from a lower end of the diffusion portion; An inclined seating surface formed to be inclined downward at a predetermined angle from the upper surface of the extension end; And a support wall protruding to form a predetermined angle with the inclined seating surface.
  • the first seating portion may include an extension end formed on both sides of the diffusion portion of the lens and extending in a horizontal direction from a lower end of the diffusion portion; And a fitting coupling groove that is recessed downward at a predetermined angle from the upper surface of the extension end.
  • the second seating portion may include protruding ends protruding in a direction facing each other on both inner surfaces of the translucent cover facing each other; And an inclined seating surface formed to be inclined at both sides of the protruding end.
  • the installation width between the lower ends of both reflective plates forming a pair is 12-14mm, and the installation height is 6-18mm when both reflective plates forming a pair are seated in the first and second seating portions,
  • the reflection angle of both of the reflective plates forming a pair may be 15 to 25°.
  • an LED lighting device used as an external light such as a street light, a tunnel light, and a security light
  • arranging a set of reflective plates on both sides of the lens at a predetermined angle power consumption is reduced while lighting conditions of the road That is, it is possible to provide an effect capable of remarkably improving the luminance of the effective light.
  • the lane-axis uniformity can be improved, the overall uniformity can be improved, and the combined effect of improving the luminance value and the average illuminance can be obtained.
  • the reflection angles of both reflective plates can be different, and in particular, it is possible to provide an effect of increasing the amount of light shining on the road.
  • each set of reflective plates is installed at a predetermined distance, the dimensions of the set of reflective plates (height and spacing, etc.) are the same, and the dimensions of the other adjacent reflective plates are changed. By doing so, it is possible to provide an effect capable of increasing the luminance illuminated toward the road.
  • FIG. 1 is a schematic diagram for explaining by dividing light from a light source such as a street light or a security light.
  • FIG. 2 is a view showing a lighting fixture for preventing light pollution according to the prior art.
  • FIG 3 is a perspective view showing a combined state of the LED module having a luminance improving structure according to the present invention.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of an LED module having a luminance improving structure shown in FIG. 3.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 3, illustrating a state in which the translucent cover is downward.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line B-B of FIG. 3 and illustrating a state in which the translucent cover is downward.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line C-C of FIG. 3, illustrating a state in which the translucent cover is downward.
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a state of use of the LED module having the luminance improving structure shown in FIG. 3.
  • FIG. 9 is a view showing an installation example in which the lighting to which the LED module having the luminance improving structure according to the present invention is applied is installed as a street light.
  • FIG. 10 is a view showing an installation example in which the lighting to which the LED module having the luminance improving structure according to the present invention is applied is installed as a tunnel lamp.
  • 11 and 12 are graphs showing luminance value and illuminance value data of lighting to which an LED module having a luminance improving structure according to the present invention is applied.
  • 13 and 14 are graphs showing luminance value and illuminance value data of lighting to which an LED module having a luminance improving structure according to the present invention is not applied.
  • 15 and 16 are graphs showing a light distribution diagram of an LED module having a luminance improving structure and a conventional LED lighting module according to the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view showing an LED module having a brightness improving structure according to the present invention
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the LED module having a brightness improving structure shown in FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 3, and a cross-sectional view illustrating a state in which the transparent cover is downward
  • FIG. As a cross-sectional view, the translucent cover is in a downward direction.
  • the LED module 10 having a luminance improving structure includes a heat sink 20 and a printed circuit mounted on the mounting area 22 of the heat sink 20.
  • the light source unit 40 which is a pair of two, and the LEDs 42 arranged in a row so that the light emitted from the LEDs 42 is irradiated only in a specific direction, and both sides of the light source unit 40
  • a reflective plate 50 disposed at each of, and a translucent cover 60 coupled to the mounting area 22 by fastening means to accommodate the light source unit 40 and the reflective plate 50 therein.
  • the heat sink 20 is formed of a metal or non-metal material having excellent thermal conductivity, and functions to dissipate heat generated from the LED 42, and a plurality of fins with wrinkles formed on both sides for area expansion are equally spaced. It has a protruding structure.
  • a flat mounting area 22 is formed on one side of the heat sink 20.
  • a sealing pad 24 made of a rubber material is disposed around the edge of the mounting area 22 so as not to interfere with the light source unit 40 and the reflective plate 50 mounted on the mounting area 22. Are placed accordingly.
  • the sealing pad 24 is fixed to the mounting area 22 by a translucent cover 60 coupled to the mounting area 22, and the sealing pad 24 is placed inside the mounting area 22, such as moisture and/or dust.
  • the light source unit 40 and the reflective plate 50 are protected from moisture and/or foreign substances by blocking foreign substances from entering.
  • the heat sink 20 is provided with a power cable to apply power to the light source unit 40 mounted on the mounting area 22.
  • the printed circuit board 30 is mounted on the mounting area 22 of the heat sink 20, and is made of glass wool and epoxy, or a metal based on metal and non-metal having excellent thermal conductivity. PCB (Metal Core PCB) can be used.
  • the printed circuit board 30 is mounted in close contact with the mounting area 22. At this time, between the printed circuit board 30 and the mounting area 22, a conventional heat dissipation pad (not shown) that receives heat conducted from the printed circuit board 30 uniformly and conducts it toward the heat sink 20 is mounted. Can be.
  • the light source unit 40 includes LEDs 42 arranged in 1 to 5 rows by maintaining a predetermined distance on the printed circuit board 30, and a lens 44 coupled to the printed circuit board 30 while surrounding the LEDs 42.
  • the lens 44 is a transparent resin material, for example, a material such as silicone or epoxy, or an acrylic resin series such as glass or ploymethyl methacrylate (PMMA), or polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), cycloolefin copolymer (COC) And PEN (polyethlene naphtha late) resin, and may be formed in a spherical or aspherical shape according to design conditions based on light diffusion characteristics, and a symmetrical or asymmetrical shape based on a vertical surface.
  • the shape of the lens 44 is not particularly limited.
  • since the attachment of the lens 44 to each LED 42 is a known technique, a detailed description will be omitted.
  • first seating portions 44B are provided on each side of the reflective plate 50 on one side edge 52 in the longitudinal direction.
  • first seating portions 44B are formed on both sides based on the diffusion portion 44A of the lens 44, the extension end 44C extending in the horizontal direction from the lower end of the diffusion portion 44A, and An inclined seating surface 44D formed to be inclined downward at a predetermined angle from the upper surface of the end 44C, and a support wall 44E protruding to form a predetermined angle with the inclined seating surface 44D.
  • the reflective plate 50 since the edge 52 on one side of the longitudinal direction of the reflective plate 50 is seated on the inclined seating surface 44D and supported by the support wall 44E, the reflective plate 50 has one side with respect to the diffuser 44A. It can be installed inclined at a predetermined angle.
  • the first seating portion 44B may be formed of a fitting groove that is recessed downward at a predetermined angle from the upper surface of the extension end 44C. That is, by forming a fitting groove in the inclined seating surface 44D of the extension end 44C, the edge 52 on one side of the longitudinal direction of the reflective plate 50 may be more stably seated and supported.
  • the two reflective plates 50 are arranged on both sides of the light source unit 40 with the LEDs 42 arranged in a row so that the light emitted from the LEDs 42 is irradiated only in a specific direction in a pair. do. That is, the LED 42 is disposed on both first mounting portions 44B based on the diffusion portion 44A of the lens 44 that diffuses the light.
  • the reflective plate 50 has a plate shape extending along the length direction of the printed circuit board 30.
  • the reflective plate 50 may be made of a material coated with glass, metal, or metal oxide, for example, a metal or metal oxide having high specular reflectivity is deposited or coated, or an aluminum plate is wrapped ( It may be provided by lapping), and may be made of a metal plate having a high specular reflectance.
  • the installation width W1 between the lower ends of both reflecting plates 50 is 12 -14mm
  • the installation height H1 is 6-18mm when both reflective plates 50 forming a pair are seated on the first seating portion 44B and the second seating portion 64.
  • the reflection angle ⁇ formed by both of the reflective plates 50 forming a pair is 15-25°.
  • the installation width (W1) is 12-14mm
  • the installation height (H1) is 6-18mm
  • the reflection angle ( ⁇ ) is 15-25mm by the first mounting part 44B and the second mounting part 64. It becomes °.
  • the LED 42 of the light source unit 40 emits it.
  • the light source unit 40 Since the light emitted from the LED 42 is narrowly irradiated toward the road or sidewalk, vehicles and pedestrians feel uncomfortable in driving the vehicle and walking.
  • the translucent cover 60 is coupled to the mounting area 22 by a fastening means to accommodate the light source unit 40 and the reflective plate 50 therein, thereby reducing the driver's glare and fatigue from the strong light of the LED 42. It is produced by molding a material, for example glass or a light-transmitting plastic resin, that can adjust the transparency so that it can be improved.
  • the translucent cover 60 has a concave receiving portion 62 having a width and length capable of accommodating the light source unit 40 and the reflective plate 50 mounted in the mounting area 22 and the edges of the receiving portion 62 It further includes a flange 66 formed integrally along the line. The flange 66 is fixed to the mounting area 22 together with the sealing pad 24 by means of fastening means.
  • the fastening means is made of a conventional bolt or screw, and the fastening means are sequentially passed through the flange 66 and the sealing pad 24 on the upper side of the flange 66 and are fastened to the mounting area 22, whereby the sealing pad 24 maintains airtightness between the mounting area 22 and the flange 66.
  • inclined second mounting portions 64 for mounting each end edge 56 of the reflective plate 50 are formed symmetrically to each other. do. That is, the second seating portions 64 are protruding ends 64A protruding in a direction facing each other on both inner surfaces 63 facing each other of the translucent cover 60, respectively, on both sides of the protruding ends 64A. It consists of an inclined seating surface 64B formed to be inclined. In the present embodiment, a description will be made based on the fact that the protruding ends 64A having inclined seating surfaces 64B are formed on both sides of the inner surface 63 as a reference.
  • the two pairs of reflective plates 50 have the above-described installation width W1, installation height H1, and reflection angle ⁇ . ) Can be installed.
  • each reflective plate 50 is respectively seated on the first seating portion 44B, and both end regions 54 are placed on each inclined seating surface 64B of the second seating portion 64.
  • the position of each reflective plate 50 is fixedly arranged at a predetermined angle from both sides of the lens 44 relative to the lens 44. .
  • each reflective plate 50 is mounted on each of the first mounting portions 44B on both sides, and the translucent cover 60 is raised upward.
  • the flange 66 is seated on the mounting area 22 by moving downward from, the both end areas 54 of each reflective plate 50 are respectively seated on the inclined lining surface 64B of each protruding end 64A. Then, by fastening the flange 66 to the mounting area 22, each of the reflective plates 50 can be fixedly coupled by maintaining a predetermined angle on both sides of the lens 44 in a stable state.
  • Each of the reflective plates 50 can be installed at a set position at a set reflection angle ⁇ .
  • FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a state of use of the LED module having the luminance improving structure shown in FIG. 3.
  • the LED module 10 having a luminance improving structure is applied to and used in the lighting device L.
  • the LED module 10 having a luminance enhancing structure does not irradiate light in a specific direction, that is, the first and second floors of the house adjacent to the lighting device L, or the agricultural land adjacent to the road )
  • the lighting device (L) may be a conventional street light, a tunnel lamp, or a general security lamp.
  • the two pairs of reflective plates 50 have reflection angles ( ⁇ ) of 15-25° on both sides with respect to the lens 44 By installing it, it is possible to irradiate light only on the road (driveway). That is, each reflective plate 50 concentrates light emitted from the LED 42 to the road to improve Useful Light, so that the brightness and illuminance of the road may be remarkably improved.
  • the angle of light emitted from the LED 42 may be adjusted (selected) by shortening or lengthening the length of any one reflecting plate 50.
  • the brightness and illuminance of the lighting device L to which the LED module 10 having the brightness improving structure according to the present invention is applied and the lighting device to which the LED module 10 having the brightness improving structure according to the present invention is not applied.
  • FIG. 9 is a diagram showing an installation example of a lighting to which an LED module having a luminance improving structure according to the present invention is applied.
  • the condition to which the LED module 10 having the luminance improving structure according to the present invention is applied is in accordance with the road lighting installation standard of Korea Expressway Corporation.
  • the width of the road is 23.4m as a concrete four lane (return)
  • the rated power is more than 100W and less than 150W
  • the installation interval is 55m
  • the height of the lamp post (arm, offer line) is 12m (2.8m, 2.3m). )
  • the inclination angle is 12°
  • the water retention rate is 0.84.
  • the lighting device (L) under the above conditions must satisfy the following criteria. That is, the average road surface luminance should be 1 Cd/ m2 or more, the overall uniformity should be 0.4 or more, and the lane uniformity should be 0.6 or more.
  • FIGS. 10 and 11 are graphs showing luminance value and illuminance value data of lighting to which an LED module having a luminance improving structure according to the present invention is applied.
  • FIGS. 12 and 13 are graphs showing luminance value and illuminance value data of lighting to which the LED module having the luminance enhancing structure according to the present invention is not applied.
  • the LED module 10 according to the present invention has a high luminance value by the reflective plate 50.
  • the LED module 10 according to the present invention will have a high and uniform luminance value and luminance value over the entire spatial area to which the light of the light source unit 40 reaches, and it can be confirmed that the average luminance value is also higher than that of a conventional LED lighting device. have.
  • FIGS. 14 and 15 are graphs showing a light distribution diagram of an LED module having a luminance improving structure according to the present invention and a conventional LED lighting module.
  • the light intensity in the horizontal direction decreases in the 0 degree direction and the light intensity in the 180 degree direction is increased compared to the horizontal light distribution curve in FIG. 15, which is the length of the road. It means that more light spreads in the direction than before, whereby the light of the LED module 10 according to the present invention is not irradiated in a specific direction adjacent to the roadway or sidewalk.
  • the LED module 10 according to the present invention formed as described above includes the reflective plate 50 mounted on the upper side of the light source unit 40 so that the light emitted from the light source unit 40 is adjacent to a specific direction, for example, a street light or a security light. Light pollution can be prevented at the source because it is not irradiated to the first and second floors of the house, or the agricultural land adjacent to the roadway and sidewalk, and as shown in FIG. 10, the LED module 10 is applied to a tunnel, etc. In this case, the light of the LED module 10 may be irradiated only on the road.
  • the LED module 10 mounts the reflective plate 50 on the upper side of the light source unit 40, the luminance and illuminance can be increased compared to the prior art, so that energy can be innovatively saved.
  • the LED module 10 according to the present invention has the reflective plate 50 limited to the inside of the transmissive cover 60, the appearance of a street light, a tunnel, or a security lamp in which the LED module 10 according to the present invention is mounted Not only is it beautiful, but it can be harmonized with the urban beauty.
  • LED module 20 heat sink
  • first seating portion 50 reflective plate

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈이 개시된다. 본 발명에 따른 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈는, 히트싱크; 상기 히트싱크의 탑재영역에 장착되는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판에 일정 간격을 유지하여 1 - 5열로 배열되는 엘이디들과, 상기 엘이디들을 감싸면서 상기 인쇄회로기판에 결합되는 렌즈를 포함하는 광원부; 두 개가 한 조를 이뤄 상기 엘이디들로부터 방출되는 빛이 특정 방향으로만 조사되도록 일렬로 배열되는 상기 엘이디들을 사이에 두고 상기 광원부의 양쪽에 각각 배치되는 반사 플레이트; 및 내부에 상기 광원부 및 반사 플레이트를 수용하도록 체결수단에 의해 상기 탑재영역에 결합되는 투광성 커버를 포함하고, 상기 렌즈의 확산부 양쪽에는, 상기 반사 플레이트의 길이방향 한쪽 변 가장자리가 안착되기 위한 제1 안착부가 각각 마련된다.

Description

휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈
본 발명은 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 일반적인 돔형 렌즈가 갖고 있는 빛의 손실을 줄일 수 있고, 도로에 조사되는 빛을 굴절시켜 빛의 조사강도를 조절할 수 있으며, 에너지를 절감할 수 있는 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 가로등이나 보안등 및 터널등으로 사용되는 엘이디(LED) 조명의 구조는 돔형의 렌즈가 빛을 확산, 굴절하여 도로에 빛을 조사하도록 구성되어 있으며, 차량이나 보행자가 안전한 운행과 활동을 하도록 하는 것을 목적으로 한다.
이러한 도로용 가로등, 터널등 및 보안등을 포함한 외부등으로 사용되는 엘이디 조명은 다음과 같은 특성이 있다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 엘이디 조명에서 발광되는 빛(Light)은, 도로를 직접 비추는 유효광(Useful Light)과, 유효광에서 반사되는 반사광(Reflection Light)과, 도로의 뒤쪽을 비추는 유출광(Spill Light), 도로 건너 방향을 비추는 침입광(Light Trespass), 광원의 위쪽으로 비춰지는 상부직광(Direct Upward Light)으로 구분될 수 있다.
여기서 유효광은 전체 광 중에서 유효광은 50%를 차지하고 있고, 나머지 반사광이나 유출광, 침입광, 상부직광 등과 같은 비 유효광이 나머지를 차지한다.
최근에 정부에서는, 이와 같은 비 유효광을 규제하고 있다. 즉, 도로에 가로등이나 보안등을 설치할 때 비 유효광이 도로변 주택이나 농작지로 비춰지는 빛의 양을 대략 10 Lux 이하로 규제하고 있는 것이다.
다시 말해, 심야 수면 시간대까지 일정 밝기 이상의 빛에 오래 노출되면 인체 내 생체리듬 조절 호르몬의 분비가 억제되기 때문에 수면장애와 면역력 저하가 유발되어 불면증, 피로, 스트레스와 불안장애 뿐만 아니라 심지어 암 발생확률도 증가하는 것으로 알려지고 있다. 특히 어린아이들의 수면시간대 빛 노출은 성장장애와 난시 발생 등에 영향을 끼는 것으로 알려지고 있다.
그리고 이러한 빛 공해는 사람뿐만 아니라 농작물 수확량에도 영향을 끼치는데, 작물에 따라 다르지만 최대 90%까지 수확량이 감소하는 것으로 보고되고 있으며, 이로 인해 농촌 지역의 민원이 증가하고 있으며, 야생 동물들과 곤충들의 경우 밤과 낮을 구분하지 못해 생태계가 교란되는 등의 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해소하기 위하여, 엘이디 칩(LED CHIP)에 투명한 렌즈를 결합한 후 반사판으로 빛의 조사각을 조절하여 비 유효광을 최소화시키기 위한 다양한 선행기술들이 개시되었다.
선행기술로서, 대한민국등록특허 제10-1446889호(2014.11.04)에는 빛 공해방지를 위한 실드를 갖는 조명등 기구가 개시되어 있다. 이 조명등 기구는, 등주의 암대의 말단에 접속되어 고정 설치되는 램프 하우징과, 상기 램프 하우징의 전면에 설치되어 있는 투명 등커버와, 상기 투명 등커버 접합면 둘레를 따라 설치되어 램프 하우징에 밀착되어 있는 방수패킹과, 상기 조명등에 부설되어 과도한 빛이 조명 제한 영역으로 방사되는 것을 차단하여 빛 공해를 제거하는 방사각 제한용 실드를 포함한다. 이러한 조명등 기구는, 방사각 제한용 실드로 조명영역 밖으로 누출되는 빛을 차단하여 조명영역을 제한함으로써 빛 공해를 방지할 수 있었다.
그러나, 이러한 구조의 조명등 기구는, 실드가 외부로 돌출되게 장착되기 때문에 가로등 디자인이 조잡할 뿐만 아니라 주변(도심) 미관과 조화를 이루지 못하는 문제점이 있었다.
다른 선행기술로서, 대한민국등록특허 제10-1690597호(공고일 : 2017.01.09)에는 빛 공해 방지를 위한 조명등 조사범위 조절장치가 개시되어 있다. 빛 공해 방지를 위한 조명등 조사범위 조절장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 램프헤드(200), 발광부(300), 마감패널(400), 조사범위조절부재(500)를 포함하여 구성된다. 이러한 빛 공해 방지를 위한 조명등 조사범위 조절장치에 의하면, 조명등에서 제공되는 불빛에 의해 빛 공해가 일어나지 않도록 불빛이 조사되는 범위를 용이하게 조절할 수 있으며, 조사 범위가 설정된 상태를 견고하게 유지되도록 함으로써, 작물 재배지, 축사, 일반 가정주택 등에 빛공해로 인한 피해를 주지 않으면서도 운전자나 보행자의 시야 확보가 가능하여 사고 및 범죄를 예방하는 조명등으로서의 제기능을 수행할 수 있었다.
그러나 이러한 구조의 빛 공해 방지를 위한 조명등 조사범위 조절장치는, 조사범위조절부재의 구조가 복잡하고, 외부로 돌출되는 구조로 결합됨으로써 외력(바람 등)에 의해 변형되거 손상될 수 있는 문제점이 있었다.
또 다른 선행기술로서, 대한민국등록특허 제10-1977228호(공고일 : 2019.05.13)에는 빛 공해 방지수단이 구비된 실외등이 개시되어 있다. 빛 공해 방지수단이 구비된 실외등은, 실외등의 후방 또는 후방 및 후측방으로 비추어지는 빛을 가장 효과적으로 차단할 수 있었다.
그러나, 이러한 구조의 실외등은, 하우징의 일면에 슬롯을 형성한 후 이 슬롯에 다수의 차광판을 끼움 설치하는 구조를 갖음으로써 차광판이 외부로 노출될 뿐만 아니라 하우징에 슬롯을 형성하는 작업에 어려움이 있었다.
또 다른 선행기술로서, 대한민국등록특허 제10-1918923호(공고일 : 2019.02.08)에는, 빛 공해 방지 기능의 빛 굴절 반사판이 내장된 통판 어레이 배광 렌즈를 장착한 엘이디(LED) 등기구가 개시되어 있다. 이러한 공해 방지 기능의 빛 굴절 반사판이 내장된 통판 어레이 배광 렌즈를 장착한 엘이디 등기구는, 발광 소자가 실장된 인쇄 회로 기판과, 상기 인쇄 회로 기판 상에 설치되는 솔리드 렌즈 플레이트와, 반사판을 포함하여 구성된다.
그러나, 이러한 구조의 엘이디 등기구는, 엘이디 소자의 일측에 수직 벽(반사판)을 설치하여 빛을 원하는 방향으로 조사하는 구조를 갖음으로써 엘이디 소자의 빛을 원하는 방향으로만 조사하기 곤란한 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 가로등이나 터널등 및 보안등과 같이 외부등으로 사용되는 엘이디 조명장치에서, 소비전력은 절감하면서 도로의 조명조건, 즉 유효광(Useful Light)의 휘도를 향상시킬 수 있는 수단을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 히트싱크; 상기 히트싱크의 탑재영역에 장착되는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판에 일정 간격을 유지하여 1 - 5열로 배열되는 엘이디들과, 상기 엘이디들을 감싸면서 상기 인쇄회로기판에 결합되는 렌즈를 포함하는 광원부; 두 개가 한 조를 이뤄 상기 엘이디들로부터 방출되는 빛이 특정 방향으로만 조사되도록 일렬로 배열되는 상기 엘이디들을 사이에 두고 상기 광원부의 양쪽에 각각 배치되는 반사 플레이트; 및 내부에 상기 광원부 및 반사 플레이트를 수용하도록 체결수단에 의해 상기 탑재영역에 결합되는 투광성 커버를 포함하고, 상기 렌즈의 확산부 양쪽에는, 상기 반사 플레이트의 길이방향 한쪽 변 가장자리가 안착되기 위한 제1 안착부가 각각 마련되고, 상기 투광성 커버의 서로 마주보는 양쪽 내측면에는, 상기 반사 플레이트의 각 단부 가장자리가 안착되기 위한 경사진 제2 안착부가 서로 대칭으로 각각 형성되며, 각 상기 반사 플레이트의 한쪽 변 가장자리가 상기 제1 안착부에 각각 안착되고, 양단부 영역이 상기 제2 안착부에 각각 안착도록 상기 투광성 커버를 상기 히트싱크에 결합함에 따라 각각의 상기 반사 플레이트의 위치가 상기 렌즈를 기준으로 상기 렌즈의 양쪽에서 소정각도로 경사지게 고정 배치되는 것을 특징으로 하는 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈에 의해 달성된다.
상기 제1 안착부는, 상기 렌즈의 확산부를 기준으로 양쪽에 각각 형성되되, 상기 확산부의 하단에서 수평방향으로 연장되는 연장단; 상기 연장단의 상면에서 소정의 각도로 하향 경사지게 형성된 경사 안착면; 및 상기 경사 안착면과 소정의 각도를 이루도록 돌출 형성된 지지벽으로 이루어질 수 있다.
상기 제1 안착부는, 상기 렌즈의 확산부를 기준으로 양쪽에 각각 형성되되, 상기 확산부의 하단에서 수평방향으로 연장되는 연장단; 및 상기 연장단의 상면에서 소정의 각도로 하향으로 함몰 형성되는 끼움 결합홈으로 이루어질 수 있다.
상기 제2 안착부는, 상기 투광성 커버의 서로 마주보는 양쪽 내측면에서 서로 마주보는 방향으로 돌출되는 돌출단; 및 상기 돌출단의 양쪽에 각각 경사지게 형성되는 경사 안착면으로 이루어질 수 있다.
한 조를 이루는 양쪽 상기 반사 플레이트의 하단부 사이의 설치폭은 12 - 14mm이고, 한 조를 이루는 양쪽 상기 반사 플레이트가 상기 제1 안착부 및 제2 안착부에 안착되었을 때 설치높이는 6 - 18mm이며, 한 조를 이루는 양쪽 상기 반사 플레이트의 반사각도는 15 - 25°로 이루어질 수 있다.
본 발명에 의하면, 가로등이나 터널등 및 보안등과 같이 외부등으로 사용되는 엘이디 조명장치에서, 렌즈를 기준으로 양쪽에 한 조의 반사 플레이트를 소정의 각도로 배치함으로써, 소비전력은 절감하면서 도로의 조명조건, 즉 유효광(Useful Light)의 휘도를 현저하게 향상시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.
본원 발명에 따른 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈을 적용할 경우에 차선축 균제도도 향상시키고 종합균제도도 향상시킬 수 있으며 휘도값과 평균조도도 향상 시키는 복합적인 효과를 얻을 수 있게 된다.
한편, 양쪽 반사 플레이트의 반사각도를 서로 다르게 배치함으로써 도로와 도로 밖을 비추는 빛을 다르게 할 수 있으며, 특히 도로에 비추는 광량을 증가 시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
또한, 한 조를 이루는 반사 플레이트가 소정의 거리를 유지하여 각각 설치된 경우에, 한 조를 이루는 반사 플레이트의 치수(높이와 간격 등)를 동일하게 하고, 이웃하는 다른 한 조의 반사 플레이트의 치수를 변화시킴으로써 도로 쪽으로 비추는 휘도를 증가시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 가로등이나 보안등과 같은 광원으로부터의 빛을 구분하여 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 종래기술에 의한 빛 공해 방지를 위한 조명등 기구를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈을 도시한 결합상태 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈의 분해 사시도이다.
도 5는 도 3의 A-A선 단면도로서, 투광성 커버가 하향인 상태를 표현한 단면도이다.
도 6은 도 3의 B-B선 단면도로서, 투광성 커버가 하향인 상태를 표현한 단면도이다.
도 7은 도 3의 C-C선 단면도로서, 투광성 커버가 하향인 상태를 표현한 단면도이다.
도 8은 도 3에 도시된 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈의 사용상태를 설명하기 위한 개략도이다.
도 9는 본 발명에 따른 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈이 적용된 조명이 가로등으로 설치된 설치예를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈이 적용된 조명이 터널등으로 설치된 설치예를 도시한 도면이다.
도 11 및 12는 본 발명에 따른 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈이 적용된 조명의 휘도값과 조도값 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 13 및 도 14는 본 발명에 따른 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈이 적용되지 않은 조명의 휘도값과 조도값 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 15 및 도 16은 본 발명에 따른 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈 및 종래 엘이디 조명 모듈의 배광분포도를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
그리고, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
첨부된 도면 중에서, 도 3은 본 발명에 따른 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈을 도시한 결합상태 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈의 분해 사시도이며, 도 5는 도 3의 A-A선 단면도로서, 투광성 커버가 하향인 상태를 표현한 단면도이고, 도 6은 도 3의 B-B선 단면도로서, 투광성 커버가 하향인 상태를 표현한 단면도이며, 도 7은 도 3의 C-C선 단면도로서, 투광성 커버가 하향인 상태를 표현한 단면도이다.
도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈(10)은, 히트싱크(20)와, 히트싱크(20)의 탑재영역(22)에 장착되는 인쇄회로기판(30)과, 인쇄회로기판(30)에 일정 간격을 유지하여 1 - 5열로 배열되는 엘이디(42)들과, 엘이디(42)들을 감싸면서 인쇄회로기판(30)에 결합되는 렌즈(44)를 포함하는 광원부(40)와, 두 개가 한 조를 이뤄 엘이디(42)들로부터 방출되는 빛이 특정 방향으로만 조사되도록 일렬로 배열되는 엘이디(42)들을 사이에 두고 광원부(40)의 양쪽에 각각 배치되는 반사 플레이트(50)와, 내부에 광원부(40) 및 반사 플레이트(50)를 수용하도록 체결수단에 의해 탑재영역(22)에 결합되는 투광성 커버(60)를 포함한다.
이를 보다 구체적으로 설명한다.
히트싱크(20)는, 열전도성 우수한 금속 또는 비금속 재료로 형성되는 것으로, 엘이디(42)로부터 발생되는 열을 방열하기 위한 기능을 하며, 면적 확장을 위한 주름이 양면에 형성된 다수개의 핀들이 등간격으로 돌출 형성된 구조를 갖는다. 이러한 히트싱크(20)의 한 면에는 평편한 탑재영역(22)이 형성된다.
그리고, 평탄한 탑재영역(22)에는 고무재질로 형성되는 밀봉 패드(24)가 탑재영역(22)에 탑재되는 광원부(40), 반사 플레이트(50)에 간섭되지 않도록 탑재영역(22)의 가장자리를 따라 배치된다. 밀봉 패드(24)는 탑재영역(22)에 결합되는 투광성 커버(60)에 의해 탑재영역(22)에 고정되며, 밀봉 패드(24)는 탑재영역(22) 내부로 습기 및/또는 먼지 등과 같은 이물질 등이 유입되는 것을 차단해 습기 및/또는 이물질 등으로부터 광원부(40) 및 반사 플레이트(50)를 보호한다.
또한, 히트싱크(20)에는 탑재영역(22)에 탑재되는 광원부(40)에 전원을 인가할 수 있도록 전원케이블이 구비된다.
인쇄회로기판(30)은, 히트싱크(20)의 탑재영역(22)에 장착되는 것으로, 글라스울과 에폭시로 이루어진 에프알포 피씨비(fr4 PCB) 또는 열전도성이 우수한 금속 및 비금속을 기반으로 하는 메탈 피씨비(Metal Core PCB)가 사용될 수 있다. 이러한 인쇄회로기판(30)은 탑재영역(22)에 밀착되어 탑재된다. 이때, 인쇄회로기판(30)과 탑재영역(22) 사이에는 인쇄회로기판(30)으로부터 전도되는 열을 균일하게 전도 받아 히트싱크(20) 측으로 전도하는 통상의 방열 패드(도시되지 않음)가 탑재될 수 있다.
광원부(40)는, 인쇄회로기판(30)에 일정 간격을 유지하여 1 - 5열로 배열되는 엘이디(42)들과, 엘이디(42)들을 감싸면서 인쇄회로기판(30)에 결합되는 렌즈(44)를 포함한다. 렌즈(44)는, 투명한 수지 재질, 예컨대, 실리콘 또는 에폭시와 같은 재질, 또는 유리 또는 PMMA(ploymethyl methacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, 또는 PET(polyethylene terephthalate), PC(polycarbonate), COC(cycloolefin copolymer) 및 PEN(polyethlene naphtha late) 수지 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 광 확산 특성에 기반한 설계 조건에 따라 구면 또는 비구면 형태, 그리고 수직면을 기준으로 대칭 또는 비대칭 형태로 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 렌즈(44)의 형상을 특별히 한정하지 않는다. 또한 각각의 엘이디(42)에 대한 렌즈(44)의 부착은 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
이러한 렌즈(44)의 확산부(44A) 양쪽에는, 반사 플레이트(50)의 길이방향 한쪽 변 가장자리(52)가 안착되기 위한 제1 안착부(44B)가 각각 마련된다.
이러한 제1 안착부(44B)는, 렌즈(44)의 확산부(44A)를 기준으로 양쪽에 각각 형성되되, 확산부(44A)의 하단에서 수평방향으로 연장되는 연장단(44C)과, 연장단(44C)의 상면에서 소정의 각도로 하향 경사지게 형성된 경사 안착면(44D)과 경사 안착면(44D)과 소정의 각도를 이루도록 돌출 형성된 지지벽(44E)으로 이루어진다.
따라서, 반사 플레이트(50)의 길이방향 한쪽 변 가장자리(52)는 경사 안착면(44D)에 안착되고 지지벽(44E)에 지지되므로, 반사 플레이트(50)는 확산부(44A)를 기준으로 한쪽으로 소정각도로 경사지게 설치될 수 있다.
한편, 다른 실시예에 따른 제1 안착부(44B)는, 연장단(44C)의 상면에서 소정의 각도로 하향으로 함몰 형성되는 끼움 결합홈으로 이루어질 수 있다. 즉, 연장단(44C)의 경사 안착면(44D)에 끼움 결합홈이 형성됨으로써 반사 플레이트(50)의 길이방향 한쪽 변 가장자리(52)가 보다 안정적으로 안착되어 지지될 수 있다.
반사 플레이트(50)는, 두 개가 한 조를 이뤄 엘이디(42)들로부터 방출되는 빛이 특정 방향으로만 조사되도록 일렬로 배열되는 엘이디(42)들을 사이에 두고 광원부(40)의 양쪽에 각각 배치된다. 즉, 엘이디(42)의 빛을 확산시키는 렌즈(44)의 확산부(44A)를 기준으로 양쪽 제1 안착부(44B)에 각각 배치되는 것이다. 이러한 반사 플레이트(50)는, 인쇄회로기판(30)의 길이방향을 따라 연장된 판 형상을 갖는다. 여기서, 반사 플레이트(50)는 유리, 금속, 금속산화물로 코팅된 재질로 이루어질 수도 있고, 한 예로서 경면 반사율(specular reflectivity)이 높은 금속 또는 금속 산화물이 증착 또는 코팅되거나, 또는 알루미늄 판재를 래핑(lapping)하여 제공될 수 있으며, 경면 반사율이 높은 금속 판재로 이루어질 수도 있다.
전술한 한 조를 이루는 양쪽 반사 플레이트(50)가 제1 안착부(44B)와 제2 안착부(64)에 안착되었을 때, 양쪽 반사 플레이트(50)의 하단부 사이의 설치폭(W1)은 12 - 14mm이고, 한 조를 이루는 양쪽 반사 플레이트(50)가 제1 안착부(44B) 및 제2 안착부(64)에 안착되었을 때 설치높이(H1)는 6 - 18mm이다. 또한, 한 조를 이루는 양쪽 반사 플레이트(50)가 이루는 반사각도(θ)는 15 - 25°이다. 제1 안착부(44B)와 제2 안착부(64)에 의해 설치폭(W1)이 12 - 14mm이 되고, 설치높이(H1)가 6- 18mm가 되며, 반사각도(θ)는 15 - 25°가 되는 것이다.
여기서, 한 조를 이루는 반사 플레이트(50)의 반사각(θ), 설치높이(H1), 및 설치폭(W)가 전술한 임계값을 초과하여 설정되면 광원부(40)의 엘이디(42)에서 방출되는 빛이 확산되어 특정 방향으로 조사되고, 한 조를 이루는 반사 플레이트(50)의 반사각(θ), 설치높이(H1), 및 설치폭(W1)가 전술한 임계값 미만이면 광원부(40)의 엘이디(42)에서 방출되는 빛이 도로 또는 인도 측으로 좁게 조사되기 때문에 차량 및 보행자가 차량 주행 및 보행자의 보행에 불편함을 느끼게 된다.
투광성 커버(60)는, 내부에 광원부(40) 및 반사 플레이트(50)를 수용하도록 체결수단에 의해 탑재영역(22)에 결합되는 것으로, 엘이디(42)의 강한 빛으로부터 운전자의 눈부심 및 피로도를 개선할 수 있도록 투명도를 조절할 수 있는 재료, 예를 들어 유리 또는 투광성 플라스틱 수지를 성형하여 제작된다. 이러한 투광성 커버(60)는 탑재영역(22)에 탑재된 광원부(40) 및 반사 플레이트(50)를 수용할 수 있는 폭과 길이를 가지는 오목한 수용부(62) 및 수용부(62)의 가장자리는 따라 일체로 형성되는 플랜지(66)를 더 포함한다. 플랜지(66)는 체결수단들에 의해 밀봉 패드(24))와 함께 탑재영역(22)에 고정된다. 체결수단은 통상의 볼트 또는 나사로 이루어지며, 체결수단들은 플랜지(66)의 상부 측에서 순차적으로 플랜지(66) 및 밀봉 패드(24)를 관통해 탑재영역(22)에 체결되며, 이에 의해 밀봉 패드(24)는 탑재영역(22)과 플랜지(66) 사이의 기밀을 유지하게 된다.
한편, 투광성 커버(60)의 서로 마주보는 양쪽 내측면(63)에는, 반사 플레이트(50)의 각 단부 가장자리(56)가 안착되기 위한 경사진 제2 안착부(64)가 서로 대칭으로 각각 형성된다. 즉, 제2 안착부(64)는, 투광성 커버(60)의 서로 마주보는 양쪽 내측면(63)에서 서로 마주보는 방향으로 돌출되는 돌출단(64A)과, 돌출단(64A)의 양쪽에 각각 경사지게 형성되는 경사 안착면(64B)으로 이루어진다. 본 실시예에서는 내측면(63) 중간을 기준으로 양쪽에 경사 안착면(64B)을 구비한 돌출단(64A)가 각각 형성된 것을 기준으로 설명한다.
한편, 전술한 제1 안착부(44B) 및 제2 안착부(64)의 구조에 의해 두 쌍의 반사 플레이트(50)가 전술한 설치폭(W1)과 설치높이(H1) 및 반사각도(θ)로 설치될 수 있다.
즉, 각 반사 플레이트(50)의 한쪽 변 가장자리(52)가 제1 안착부(44B)에 각각 안착되고, 양단부 영역(54)이 제2 안착부(64)의 각 경사 안착면(64B)에 각각 안착도록 투광성 커버(60)를 히트싱크(20)에 결합함에 따라 각각의 반사 플레이트(50)의 위치가 렌즈(44)를 기준으로 렌즈(44)의 양쪽에서 소정각도로 경사지게 고정 배치되는 것이다.
다시 설명하면, 광원부(40)가 상향으로 노출된 상태에서 각 반사 플레이트(50)의 한쪽 변 가장자리(52)를 양쪽의 제1 안착부(44B)에 각각 안착시키고, 투광성 커버(60)를 상향으로부터 하향으로 이동시켜 플랜지(66)를 탑재영역(22)에 안착시키면, 각 반사 플레이트(50)의 양단부 영역(54)이 각 돌출단(64A)의 경사 안감착면(64B)에 각각 안착되는 것이고, 이어서 플랜지(66)를 탑재영역(22)에 체결함으로써 각 반사 플레이트(50)들은 안정된 상태로 렌즈(44) 양쪽에 각각 소정의 각도를 유지하여 고정 결합될 수 있는 것이다.
특히, 각 반사 플레이트(50)들을 제1 안착부(44B)에 안착시키고 투광성 커버(60)를 탑재영역(22)에 장착하는 것만으로 반사 플레이트(50)들을 고정하기 위한 별도의 수단이 없이, 각 반사 플레이트(50)들이 설정된 위치에 설정된 반사각도(θ)로 설치할 수 있게 된다.
첨부된 도면 중에서, 도 8은 도 3에 도시된 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈의 사용상태를 설명하기 위한 개략도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈(10)은 조명장치(L)에 적용되어 사용된다. 이때, 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈(10)은 특정 방향, 다시 말해 조명장치(L)에 인접한 주택의 1층 및 2층, 또는 차도 및 인도에 인접한 농경지 등 측으로 빛 조사되지 않고, 도로(차도)에만 조사되도록 도로의 진행방향과 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈(10)의 길이방향이 수평을 이루도록 조명장치(L)에 장착되는 것이 바람직하다. 그리고 본 실시예에서 조명장치(L)는 통상의 가로등, 터널등 또는 통상의 보안등 일 수 있다.
이와 같이 구성된 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈(10)이 적용된 조명장치(L)는, 두 쌍의 반사 플레이트(50)가 렌즈(44)를 기준으로 양쪽에 15 - 25°의 반사각도(θ)로 설치됨으로써, 도로(차도)에만 빛을 조사할 수 있게 된다. 즉, 엘이디(42)에서 발광되는 빛(Light)을 각 반사 플레이트(50)가 도로로 집중시켜 유효광(Useful Light)을 향상시킴으로써 도로의 휘도가 및 조도가 현저하게 향상될 수 있다.
한편, 한 조를 이루는 반사 플레이트(50)들 중에서, 어느 하나의 반사 플레이트(50)의 길이를 짧게 하거나 더 길게 하여, 엘이디(42)로부터 방사되는 빛의 각도를 조절(선택)할 수 있다.
아래에서는 본 발명에 따른 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈(10)이 적용된 조명장치(L)의 휘도 및 조도와, 본 발명에 따른 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈(10)이 적용되지 않은 조명장치의 휘도 및 조도를 비교하여 살펴보기로 한다.
첨부된 도면 중에서, 도 9는 본 발명에 따른 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈이 적용된 조명의 설치예를 도시한 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈(10)이 적용되는 조건은 한국도로공사 도로조명 설치기준에 따른 것이다. 설치기준을 살펴보면, 도로폭은 콘트리트 4차로(왕복)로서 23.4m이고, 정격전력은 100W 초과 150W이하이며, 설치간격은 55m이고, 등주높이(암, 오퍼행)는 12m(2.8m, 2.3m), 경사각은 12°, 보수율은 0.84이다.
그리고 위와 같은 조건의 조명장치(L)는 다음과 같은 기준을 만족해야 한다. 즉, 평균 노면 휘도는 1 Cd/ ㎡ 이상이고, 종합균제도는 0.4이상이며, 차선축 균제도는 0.6이상이어야 한다.
이러한 조건에서 본 발명에 따른 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈(10)이 적용된 조명장치(L)를 실험한 결과가 도 10 및 도 11에 나타나 있다. 도 10 및 11은 본 발명에 따른 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈이 적용된 조명의 휘도값과 조도값 데이터를 나타낸 그래프이다.
그리고, 도 12 및 도 13은 본 발명에 따른 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈이 적용되지 않은 조명의 휘도값과 조도값 데이터를 나타낸 그래프이다.
첨부된 도 10 내지 도 13에 도시된 실험 결과를 아래 표 1에 정리하였다.
구분 본 발명이 적용된 조명장치 적용되지 않은 종래 조명장치 비고
휘도(Cd/ ㎡) 1.74 1.32 차이
조도(lux)평균최소최대 174.8731 144.0430 차이
표 1에서 확인되는 바와 같이, 본 발명에 따른 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈(10)이 적용된 조명장치(L)와 본 발명이 적용되지 않은 조명장치는 많은 차이를 보이는 것으로 확인되었다.
즉, 도 10 내지 도 13에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 엘이디 모듈(10)은 반사 플레이트(50)에 의해 휘도값이 높은 것을 확인할 수 있다. 또한, 휘도값 뿐만 아니라 조도값도 차이가 있음을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 엘이디 모듈(10)은 광원부(40)의 빛이 닿는 공간면적 전체에 걸쳐 높고 균일한 휘도값과 조도값을 가진다 하겠으며, 평균 조도값 또한 종래 엘이디 조명장치보다 높은 것을 확인할 수 있다.
한편, 첨부된 도면 중에서, 도 14 및 도 15는 본 발명에 따른 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈 및 종래 엘이디 조명 모듈의 배광분포도를 나타낸 그래프이다.
도 14에 도시된 바와 같이 수평방향의 배광곡선이 도 15의 수평방향 배광곡선 보다 0도 방향으로는 광도의 세기가 줄어들고 180도 방향 부분에서 광도의 세기가 증가했음을 확인할 수 있는데, 이는 도로의 길이방향으로 이전보다 많은 불빛이 퍼진다는 의미이며, 이에 의해 본 발명에 따른 엘이디 모듈(10)의 빛은 차도 또는 인도에 인접한 특정 방향으로 조사되지 않는 것을 의미한다.
이와 같이 형성된 본 발명에 따른 엘이디 모듈(10)은 광원부(40)의 상부 측에 반사 플레이트(50)를 장착함으로써, 광원부(40)로부터 방출되는 빛이 특정 방향, 예를 들면 가로등 또는 보안등에 인접한 주택의 1층 및 2층, 또는 차도 및 인도에 인접한 농경지 등 측으로 조사되지 않게 하기 때문에 빛 공해를 원천적으로 방지할 수 있고, 도 10에 도시된 바와 같이, 엘이디 모듈(10)이 터널등에 적용되는 경우에는 엘이디 모듈(10)의 빛이 도로에만 조사되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 엘이디 모듈(10)은 광원부(40)의 상부 측에 반사 플레이트(50)를 장착함으로써, 종래에 비해 휘도 및 조도를 높일 수 있기 때문에 에너지를 혁신적으로 절감할 수 있게 한다.
또한, 본 발명에 따른 엘이디 모듈(10)은 반사 플레이트(50)가 투과성 커버(60)의 내부에 한정되기 때문에 본 발명에 따른 엘이디 모듈(10)이 장착된 가로등, 터널등 또는 보안등의 외관이 미려할 뿐만 아니라 도시미관과 조화를 이룰 수 있다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
[부호의 설명]
10 : 엘이디 모듈 20 : 히트싱크
30 : 인쇄회로기판 40 : 광원부
42 : 엘이디 44 : 렌즈
44B : 제1 안착부 50 : 반사 플레이트
60 : 투광성 커버 64 : 제2 안착부

Claims (5)

  1. 히트싱크;
    상기 히트싱크의 탑재영역에 장착되는 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판에 일정 간격을 유지하여 1 - 5열로 배열되는 엘이디들과, 상기 엘이디들을 감싸면서 상기 인쇄회로기판에 결합되는 렌즈를 포함하는 광원부;
    두 개가 한 조를 이뤄 상기 엘이디들로부터 방출되는 빛이 특정 방향으로만 조사되도록 일렬로 배열되는 상기 엘이디들을 사이에 두고 상기 광원부의 양쪽에 각각 배치되는 반사 플레이트; 및
    내부에 상기 광원부 및 반사 플레이트를 수용하도록 체결수단에 의해 상기 탑재영역에 결합되는 투광성 커버를 포함하고,
    상기 렌즈의 확산부 양쪽에는, 상기 반사 플레이트의 길이방향 한쪽 변 가장자리가 안착되기 위한 제1 안착부가 각각 마련되고,
    상기 투광성 커버의 서로 마주보는 양쪽 내측면에는, 상기 반사 플레이트의 각 단부 가장자리가 안착되기 위한 경사진 제2 안착부가 서로 대칭으로 각각 형성되며,
    각 상기 반사 플레이트의 한쪽 변 가장자리가 상기 제1 안착부에 각각 안착되고, 양단부 영역이 상기 제2 안착부에 각각 안착도록 상기 투광성 커버를 상기 히트싱크에 결합함에 따라 각각의 상기 반사 플레이트의 위치가 상기 렌즈를 기준으로 상기 렌즈의 양쪽에서 소정각도로 경사지게 고정 배치되는 것을 특징으로 하는 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 안착부는,
    상기 렌즈의 확산부를 기준으로 양쪽에 각각 형성되되, 상기 확산부의 하단에서 수평방향으로 연장되는 연장단; 상기 연장단의 상면에서 소정의 각도로 하향 경사지게 형성된 경사 안착면; 및 상기 경사 안착면과 소정의 각도를 이루도록 돌출 형성된 지지벽으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 안착부는,
    상기 렌즈의 확산부를 기준으로 양쪽에 각각 형성되되, 상기 확산부의 하단에서 수평방향으로 연장되는 연장단; 및 상기 연장단의 상면에서 소정의 각도로 하향으로 함몰 형성되는 끼움 결합홈으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 안착부는,
    상기 투광성 커버의 서로 마주보는 양쪽 내측면에서 서로 마주보는 방향으로 돌출되는 돌출단; 및 상기 돌출단의 양쪽에 각각 경사지게 형성되는 경사 안착면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    한 조를 이루는 양쪽 상기 반사 플레이트의 하단부 사이의 설치폭은 12 - 14mm이고, 한 조를 이루는 양쪽 상기 반사 플레이트가 상기 제1 안착부 및 제2 안착부에 안착되었을 때 설치높이는 6 - 18mm이며, 한 조를 이루는 양쪽 상기 반사 플레이트의 반사각도는 15 - 25°인 것을 특징으로 하는 휘도향상 구조를 갖는 엘이디 모듈.
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