JP6463481B2 - Ｌｅｄ街灯 - Google Patents

Description

本発明はＬＥＤ街灯に係り、より詳しくは、放熱性能が改善されたＬＥＤ街灯に関する。

ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）はエネルギー節減効果に優れ、半永久的に使うことができるので、多様な分野で使用が急増しており、街灯のような照明手段においても既存の光源に取り替えてＬＥＤを装着しようとする試みが増加している。
このようなＬＥＤは既存の光源に比べて発熱量が多いため、熱を円滑に放出することができなければ、光効率が減少し、寿命が短縮する問題が発生する。
したがって、ＬＥＤを用いた街灯においては、ＬＥＤを付着した基板の背面にＬＥＤ基板より体積及び大きさがずっと大きい放熱板を付着することで、ＬＥＤで発生した熱が放熱板を介して空気中に放出されるようにしている。

しかし、放熱板が備えられたとしても、空気中に放出された熱が街灯のケース内部に留まっているため、円滑な放熱効果は期待しにくい。
もちろん、空気循環のためにケースに孔を開けておくことができるが、一般的に室外に設置される街灯に孔が形成されていると、雨水が浸透したり、害虫が侵入して基板を損傷させるなど、むしろ放熱効率が低下する可能性が高い。
また、このような問題を甘受しながらケースに孔を形成すると言っても、放熱板を介して放出された熱によって空気温度が上昇した後、加熱された空気がケースの内部に停滞するため、放熱効率が期待値に至らないという問題点もある。

一方、従来のＬＥＤ街灯では、ＬＥＤ出力が違う場合、放熱板の大きさも変えなければならないため、全体の設計変更がされなければならない問題が存在する。
特許文献１には“照明角の調節が可能なＬＥＤ街灯”が開示されている。
これは上述したＬＥＤ街灯の問題点を解決するためのもので、ＬＥＤが備えられたランプモジュール、下方にランプモジュールが結合され、一つ以上の通気孔が形成されたケース、及びケースの内側で作動して、ＬＥＤで発生する熱を強制に送風するクーリングファンを含むものであった。
このような先行技術は、ケースに多数の通気孔を形成じ、ケースの内部にクーリングファンを作動させて、放熱板から放出された熱が通気孔を通じて放出されるようにすることにより、放熱効率を改善することはもちろんのこと、放熱板で発生する熱を感知し温度を測定して、一定温度以上の場合にのみクーリングファンが作動して放熱させることにより、多様な出力を有するＬＥＤが搭載されても放熱のための設計変更などの構造的変更が必要でない利点が存在する。

しかし、このようなＬＥＤ街灯の場合、放熱のためにケースに別に通気孔を形成し、クーリングファンを装着しなければならず、数多いＬＥＤ街灯にクーリングファンを取り付け、クーリングファンを選択的に作動させるためのセンサー及び制御のための多様な機構を取り付けなければならないという、費用の側面でも非現実的であり、クーリングファン、センサー、制御機構などに異常が発生すれば、放熱効率の改善を期待することができないことはもちろんのこと、このような付加設備がまともに作動しているかを一つ一つ点検することも非現実的であるという問題点がある。
また、通気孔を通じて外部空気が流入し、放熱板と熱交換した後、また熱交換された空気が通気孔を通じて放出されなければならないため、放熱板がケースに内蔵されている構造で、ケースの内部空間が狭小な構造のため、熱交換を正常に行うには限界が存在する。
上記背景技術として説明した事項は、本発明の背景に対する理解増進のためのものであって、当該技術分野で通常の知識を有する者に既に知られた従来技術に相当するものとして認めなければならないであろう。

大韓民国特許登録第１０−０９８４７６８号

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、放熱のための付加の部品を適用する必要がなく、コスト節減はもちろんのこと、修理及び点検作業の非効率性を改善し、ひいては放熱性能も改善したＬＥＤ街灯を提供することことにある。

上記目的を達成するためになされた本発明のＬＥＤ街灯は、フレーム、フレームの内部にフレームの長手方向に長く取り付けられ、一側にはコネクタが装着されたメインプリント基板、及びフレームに一端が結合され、メインプリント基板から電源を受けて発光し、フレームを中心に対称に取り付けられるとともにフレームの長手方向に一定間隔で離隔して取り付けられた複数のＬＥＤバーを含むＬＥＤユニットを含むことを特徴とする。

ＬＥＤバーは、ヒートシンク、ヒートシンクの一面に接合され、一端がメインプリント基板に連結されるフレキシブルプリント基板、及びフレキシブルプリント基板に接合されるレンズを含むことが好ましい。
ヒートシンクの一面にはその幅方向に一定間隔で一対の決着溝が形成され、他面にはその幅方向に一定間隔で第１放熱フィン、第２放熱フィン、第３放熱フィン及び第４放熱フィンが順次形成され、レンズはアーチ形に形成され、両側には決着溝に挿合することができる一対の決着突起が形成されたことがよい。

フレームは、外部で連結される電源ケーブルが通過することができるように中空に形成された第１フレーム、及び第１フレームと内部が連通し、上面が開放され、メインプリント基板が装着される第２フレームを含み、第２フレームの上面を選択的に密閉することができるように、一端が第２フレームの一端に回動可能に結合されたメインカバーをさらに含むことがよい。
第１放熱フィン及び第４放熱フィンはヒートシンクの両側端から他面の方向に垂直に突設され、第２放熱フィン及び第３放熱フィンは第１放熱フィン及び第４放熱フィンの間に一定間隔で垂直に突設され、一面に第１放熱フィン及び第４放熱フィンの外側面が当接して結合されることができるように、「コ」字形固定溝が一定間隔で複数形成されたエンドカバーをさらに含むことが好ましい。

第２フレームの一面には、メインプリント基板が取り付けられる中央溝、及びＬＥＤバーの一端が差し込まれることができるように、中央溝を中心に互いに対称に形成された左側溝及び右側溝がそれぞれ形成され、左側溝及び右側溝は第２フレームの長手方向に一定間隔で複数が形成され、ＬＥＤバーが左側溝又は右側溝に差し込まれた状態で固定するマウンティングブラケットをさらに含むことができる。
中央溝及び左側溝の間には第１差込溝が形成され、中央溝及び右側溝の間には第２差込溝が形成され、メインカバーの底面には、第１差込溝に挿合される第１プレート、及び第２差込溝に挿合される第２プレートが突設されたことが好ましい。
レンズの内側面とフレキシブルプリント基板の間に形成された空間にはシリコンが充填されたことがよい。

本発明は前述した技術的構成によって次のような多様な利点がある。
一つ目、ＬＥＤで発生した熱を付加の部属部品を使わずに外気を用いて冷却することによって放熱効率を改善することができる利点がある。
二つ目、ＬＥＤ街灯の放熱のための付加的な多様な部属部品を採用しないことによってＬＥＤ街灯点検作業の非効率性を改善することができる。
三つ目、コストを節減することができる利点がある。
四つめ、湿気などからＬＥＤを保護することができる利点がある。
五つ目、一般の蛍光灯を入れ替えるように入れ替え作業を簡単に遂行することができる利点がある。
六つ目、ＰＣ素材のレンズにシリコン素材を充填してＩＰ６８以上の効果を有するＬＥＤ照明を提供することができる利点がある。
七つ目、ヒートシンク構造及びＬＥＤバーの配置を最適化することによって放熱効率を最大化し、台風のような強風にも耐えることができる利点がある。

本発明のＬＥＤ街灯の要部を示した斜視図である。 本発明のＬＥＤ街灯の製造過程を示す概略図である。 本発明のＬＥＤ街灯の製造過程を詳細に示した説明図である。 本発明のＬＥＤ街灯のエンドカバーの結合状態を示した要部拡大図である。 本発明のＬＥＤ街灯のメインカバーがオープンされた状態を示した斜視図と要部拡大図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明のＬＥＤ街灯のフレームにおける要部拡大図であり、（ａ）は図１のＢ−Ｂ断面図であり、（ｂ）はＬＥＤバーのメインプリント基板の連結関係を示した斜視図である。 本発明のＬＥＤ街灯の組立過程を示した斜視図である。

以下、添付図面に基づいて本発明の好適な実施例によりＬＥＤ街灯を説明する。
図１に示したとおり、本発明のＬＥＤ街灯は、フレーム１０、メインプリント基板２０、及びＬＥＤユニットＵを含む。
フレーム１０は後述するメインプリント基板２０及びＬＥＤユニットＵを固定及び装着するための基本的な構造で、その外形及び素材は設計者の意図によって多様に選択して製造することができる。

本発明のＬＥＤ街灯に使われるフレーム１０の内部にはメインプリント基板２０が装着される。メインプリント基板２０にはコネクタ２０ａが形成され、これはＬＥＤバー３０のフレキシブルプリント基板３４に連結され、外部から供給される電源をＬＥＤバー３０に伝達する機能をする。
ＬＥＤバー３０はフレーム１０に一端が結合され、メインプリント基板２０（ＰＣＢ：Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）から電源を受けて発光する。このようなＬＥＤバー３０はフレーム１０を中心に互いに対称になるように取り付けられ、フレーム１０の長手方向に一定間隔で複数が設置され、全体的にＬＥＤユニットＵを成す。
一例として、フレーム１０が一方向に長く形成されている場合を想定すると、ＬＥＤバー３０はフレーム１０を基準に左右側に互いに対称に取り付けられるとともに、フレーム１０の長手方向に一定間隔で複数が取り付けられてＬＥＤユニットＵを成す。

本発明のＬＥＤ街灯は、ＬＥＤバー３０が互いに一定間隔で離隔していることはもちろんのこと、大気中に露出され（“ヌードタイプ”）、発光時に発生する高熱を直接放熱することによって放熱効果を極大化し、ＬＥＤ街灯の寿命を延ばすことができる利点がある。
また、ＬＥＤバーが一定間隔で離隔して形成され、空気がうまく通過することができる通気構造が形成されることにより、台風のような強風にも耐えることができる十分な耐風圧性を有することができる利点がある。

図３及び図４に示したとおり、本発明のＬＥＤ街灯のＬＥＤバー３０は、ヒートシンク３２と、ヒートシンク３２の一面に接合され、その一端がメインプリント基板２０に連結されるフレキシブルプリント基板３４、及びフレキシブルプリント基板３４に接合されるレンズ３６を含む。
ヒートシンク３２の表面に接合されたフレキシブルプリント基板３４はメインプリント基板２０に連結され、外部から供給される電源をメインプリント基板２０から受ける。
ヒートシンク３２は放熱機能を有するもので、アルミニウム素材で作られることが好ましい。

以下ではＬＥＤバー３０を製造する過程を簡略に説明する。
まず、長手方向に長く形成されたヒートシンク３２を準備し、ヒートシンク３２の一面に接着剤を塗布した後、ヒートシンク３２の長さに相応する長さに形成されたフレキシブルプリント基板３４をヒートシンク３２に接合する。
フレキシブルプリント基板３４をヒートシンク３２に接合した後には、熱伝導性に優れるとともに接着性を持っているシリコンを用いてボンディング作業を実施する。
フレキシブルプリント基板３４がヒートシンク３２の表面に完全に接合されたなら、レンズ３６をフレキシブルプリント基板３４に実装する。レンズ３６は複数が一定間隔でフレキシブルプリント基板３４に実装されることが好ましく、製造過程で実装されるレンズ３６の個数によって出力を自由に調節することができる。

レンズ３６の内側面とフレキシブルプリント基板３４の間にはシリコンを充填することが好ましい。レンズ３６とフレキシブルプリント基板３４の間に形成された空間がそのまま放置された場合、湿気、雨水、異物などが浸入してＬＥＤ街灯の明るさに悪影響を及ぼすことがある。
このため、その空間にシリコンを充填することによって防水、防湿及び防振効果を具現することができる。
上述したヒートシンク３２は、その一面には幅方向に一定間隔で一対の決着溝３２ａが形成され、他面には幅方向に一定間隔で第１放熱フィン３２ｂ、第２放熱フィン３２ｃ、第３放熱フィン３２ｄ及び第４放熱フィン３２ｅが順次形成される。
より詳細に、第１放熱フィン３２ｂ及び第４放熱フィン３２ｅがヒートシンク３２の両側端から他面の方向に直角に突設され、第２放熱フィン３２ｃ及び第３放熱フィン３２ｄは第１放熱フィン３２ｂと第４放熱フィン３２ｅの間に一定間隔で直角に突設される。

すなわち、ヒートシンク３２の他面には一字形の第１放熱フィン３２ｂ〜第４放熱フィン３２ｅが一定間隔で突設されるので、開放構造に形成されることによって放熱効果を極大化することができる。
上述したレンズ３６はアーチ形に形成されるとともに、両側には決着溝３２ａに挿合できるように一対の決着突起３６ａが形成されることが好ましい。
レンズ３６はカバーの機能をすることはもちろんのこと、光をより効率的に透過させて光効率を改善し、上述したように、その内部には耐熱性高透明シリコンを充填することによって防水、防湿、防振状態を維持する。
レンズ３６はＰＣ（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）などの多様な素材でなることができ、その内部にシリコン素材が充填されるので、ＩＰ６８以上の効果を期待することができる。
ＩＰ等級の一番目の数字は防振等級を意味し、二番目の数字は防水等級を意味する。本発明によると、最高のＩＰ等級の実現が可能である。

一方、図４に示したとおり、本発明のＬＥＤ街灯は、第１放熱フィン３２ｂ及び第４放熱フィン３２ｅの外側面が当接して結合することができるように「コ」字形の固定溝５０ａが一定間隔で複数形成されたエンドカバー５０をさらに含むことができる。
エンドカバー５０は複数のＬＥＤバー３０の端部をいっぺんに固定することによってＬＥＤバー３０のアライメントを成す。

図５及び図６に示したとおり、本発明のＬＥＤ街灯のフレーム１０は、第１フレーム１２及び第２フレーム１４を含むことが好ましい。
第１フレーム１２は外部から連結された電源ケーブルＣが通過することができるように中空に形成され、第２フレーム１４は第１フレーム１２と内部が連通し、上面が開放され、その内部には上述したメインプリント基板２０が装着される。
本発明のＬＥＤ街灯は、第２フレーム１４の上面を選択的に密閉することができるように、一端が第２フレーム１４の一端に回動可能に結合されたメインカバー４０をさらに含むことが好ましい。
メインカバー４０が第２フレーム１４に対して回転可能になるように、第２フレーム１４及びメインカバー４０の一端は互いにヒンジで結合され、スプリングピンなどによってプッシュタイプに開放する構造を有することが好ましく、望まない状況で開放されることを防止するために、その他端は別個のボルトなどの部材で固定することが好ましい。

一方、第２フレーム１４には、メインプリント基板２０を固定することができるように、長手方向に長くスロットが形成され、これにメインプリント基板２０が直角方向に挿合される。
外部から電源を供給するために使われる電源ケーブルＣには四角形フランジＰを設けることで、電源ケーブルＣが外部から外力を受けて離脱することを防止することもできる。このような四角形フランジＰはメインプリント基板２０と第１フレーム１２の間に形成された空間に挟支されてメインプリント基板２０を一層堅固に固定する機能も有する。
メインプリント基板２０、フレキシブルプリント基板３４、及び電源ケーブルＣのすべての接点は純金メッキ処理することにより、電気的連結時に発生し得る接点腐食を防止することが好ましい。

図７及び図８に示す通り第２フレーム１４の一面にはメインプリント基板２０が取り付けられる中央溝１４ａ、ＬＥＤバー３０の一端が差し込まれることができるように、中央溝１４ａを中心に互いに対称に形成された左側溝１４ｂ及び右側溝１４ｃがそれぞれ形成され、左側溝１４ｂ及び右側溝１４ｃは第２フレーム１４の長手方向に一定間隔で複数が形成され、ＬＥＤバー３０が左側溝１４ｂ又は右側溝１４ｃに差し込まれた状態で固定するマウンティングブラケット６０をさらに含むことが好ましい。
「Ｌ」字形に形成されたマウンティングブラケット６０及び別個のボルトによってＬＥＤバー３０が第２フレーム１４に固定される。ボルトはスプリングワッシャ、平ワッシャなどが嵌合された状態でコーキングすることによって離脱を防止する。
また、中央溝１４ａ及び左側溝１４ｂの間には第１差込溝１４ｄが形成され、中央溝１４ａ及び右側溝１４ｃの間には第２差込溝１４ｅが形成され、メインカバー４０の底面には、第１差込溝１４ｄに挿合される第１プレート４２、及び第２差込溝１４ｅに挿合される第２プレート４４が突設されることが好ましい。
したがって、第２フレーム１４はメインカバー４０によって密閉されることによってその内部が防水される。

本発明は特定の実施例に基づいて図示することによって説明したが、以下の特許請求範囲によって提供される本発明の技術的思想を逸脱しない範疇内で本発明が多様に改良及び変更されることができるのは当該業界で通常の知識を有する者に自明であろう。

１０：フレーム
１２：第１フレーム
１４：第２フレーム
１４ａ：中央溝
１４ｂ：左側溝
１４ｃ：右側溝
１４ｄ：第１差込溝
１４ｅ：第２差込溝
２０：メインプリント基板
２０ａ：コネクタ
３０：ＬＥＤバー
３２：ヒートシンク
３２ａ：決着溝
３２ｂ：第１放熱フィン
３２ｃ：第２放熱フィン
３２ｄ：第３放熱フィン
３２ｅ：第４放熱フィン
３４：フレキシブルプリント基板
３６：レンズ
３６ａ：決着突起
４０：メインカバー
４２：第１プレート
４４：第２プレート
５０：エンドカバー
５０ａ：固定溝
６０：マウンティングブラケット
Ｃ：電源ケーブル
Ｐ：四角形フランジ
Ｕ：ＬＥＤユニット

Claims (6)

1. フレーム、
   該フレームの内部にフレームの長手方向に長く取り付けられ、一側にはコネクタが装着されたメインプリント基板、及び
   前記フレームに一端が結合され、前記メインプリント基板から電源を受けて発光し、前記フレームを中心に対称に取り付けられるとともに前記フレームの長手方向に一定間隔で離隔して取り付けられた複数のＬＥＤバーを含むＬＥＤユニットを含み、
   前記ＬＥＤバーは、ヒートシンク、該ヒートシンクの一面に接合され、一端が前記メインプリント基板に連結されるフレキシブルプリント基板、及び該フレキシブルプリント基板に接合されるレンズを含み、
   前記フレームは、外部で連結される電源ケーブルが通過することができるように中空に形成された第１フレーム、及び該第１フレームと内部が連通し、上面が開放され、前記メインプリント基板が装着される第２フレームを含み、
   該第２フレームの上面を選択的に密閉することができるように、一端が前記第２フレームの一端に回動可能に結合されたメインカバーをさらに含むことを特徴とするＬＥＤ街灯。
2. 前記ヒートシンクの一面にはその幅方向に一定間隔で一対の決着溝が形成され、他面にはその幅方向に一定間隔で第１放熱フィン、第２放熱フィン、第３放熱フィン及び第４放熱フィンが順次形成され、
   前記レンズはアーチ形に形成され、両側には前記決着溝に挿合されることができるように一対の決着突起が形成されたことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ街灯。
3. 前記第１放熱フィン及び第４放熱フィンは前記ヒートシンクの両側端から他面の方向に垂直に突設され、前記第２放熱フィン及び第３放熱フィンは前記第１放熱フィン及び第４放熱フィンの間に一定間隔で直角に突設され、
   一面に前記第１放熱フィン及び第４放熱フィンの外側面が当接して結合されることができるように、「コ」字形固定溝が一定間隔で複数形成されたエンドカバーをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ街灯。
4. 前記第２フレームの一面には、前記メインプリント基板が取り付けられる中央溝、及び前記ＬＥＤバーの一端が差し込まれることができるように、前記中央溝を中心に互いに対称に形成された左側溝及び右側溝がそれぞれ形成され、前記左側溝及び右側溝は前記第２フレームの長手方向に一定間隔で複数が形成され、
   前記ＬＥＤバーが前記左側溝又は右側溝に差し込まれた状態で固定するマウンティングブラケットをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ街灯。
5. 前記中央溝及び左側溝の間には第１差込溝が形成され、前記中央溝及び右側溝の間には第２差込溝が形成され、
   前記メインカバーの底面には、前記第１差込溝に挿合される第１プレート、及び前記第２差込溝に挿合される第２プレートが突設されたことを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ街灯。
6. 前記レンズの内側面と前記フレキシブルプリント基板の間に形成された空間にはシリコンが充填されたことを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ街灯。
   

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