KR100304762B1 - 전구형 엘이디 교통신호등 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전구형 LED 교통신호등에 관한 것으로, 조사되는 빛의 방향성을 효과적으로 배제시키며, 고온에서도 그 광효율과 전력효율을 높이고 전구의 수명을 연장시키면서 기존의 전구형에도 호환가능하도록 한 전구형 LED 교통신호등를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 그 외부로부터 결합되어 LED전구를 밀폐시키는 하우징과, 상기 하우징의 상면에 부착되어 방사된 광을 분산시키는 외부렌즈를 갖는 교통신호등에 있어서, 그 외주면상에 상기 하우징의 내부에 형성된 결합돌기가 결합되는 결합홈과, 방열공이 적어도 하나 이상 형성되며, 그 상면 가장자리에 결합공이 형성되고, 상면 중앙부에 다수의 LED가 배열된 LED 어레이가 부착된 케이스와; 상기 케이스의 내부에 장입되며, 그 내부에 다수의 반도체소자와 방열판이 입설되어 외부 전원단으로부터의 전원을 상기 LED 어레이측으로 공급하기 위한 전원공급장치와; 상기 케이스의 하면에 나사결합되며, 그 하부에 나선전극이 돌출 형성되고, 상기 나선전극으로부터 전원을 인가시키는 리드선이 구비됨으로 인해 소켓으로부터 인가된 전원을 상기 전원공급장치측으로 인가시키기 위한 나선전극부재와; 상기 결합공과 결합되는 스냅피트가 그 하면으로부터 형성되며, 그 내부가 금속 코팅재로 코팅되는 제 1반사판과, 그 내면과 외면이 각각 금속코팅재에 의해 코팅되며 외주면에 다수의 지지판이 구비된 제 2반사판를 갖는 내부렌즈로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명을 적용하면, LED 전구의 케이스를 전도성이 우수한 재질로 구비하고, 그 측면과 하면에 다수의 방열공을 형성함으로써 효율적인 방열이 이루어지게 된다. 또한, LED 전구로부터 방사되는 광이 중앙으로 집중된 후 발산 및 굴절될 수 있도록 하여 광의 직경은 동일하나 그에 따른 휘도가 매우 높아지게 되므로 광효율이 증가될 수 있게 된다.

Description

전구형 엘이디 교통신호등{LED traffic signal light of bulb type}

본 발명은 전구형 LED 교통신호등에 관한 것으로, 보다 상세하게는 교통신호등에서의 방열이 효과적으로 이루어지게 하며, 조사되는 광의 눈부심을 없애고, 전력효율이 월등히 향상될 수 있도록 한 전구형 LED 교통신호등에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 종래의 교통신호등은 대부분 전압을 가할 때 필라멘트가 빛을 발하는 전구타입의 교통신호등으로서, 동일한 조도하에서 소비되는 전력의 소모량이 70∼118W(KSC 7524기준)로 매우 높다.

또한, 상기 종래의 교통신호등에 대한 광효율은 매우 감소되게 되는 바, 전력이 공급될 때 대부분의 전력은 줄열(Joul)로서 소모되게 되며 빛을 조사하는 데 사용되는 전력은 매우 낮기 때문이다. 일반적으로 전구방식의 교통신호등은 그 광효율이 전력대비 7정도이다.

그리고, 종래의 교통신호등의 경우에는 별도의 방열부재가 구비되어 있지 않으므로 전구 외기의 온도상승으로 인해 전력효율과 전구의 효율이 급속하게 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 전력의 소모가 크게 감소되고, 그 수명과 광효율이 월등하게 향상될 수 있는 LED소자를 이용한 교통신호등에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

하지만, 상기 LED소자를 이용한 교통신호등은 그 특성상 빗물, 이슬 등의 수분에 노출되었을 때 회로의 단락으로 인한 오동작의 우려가 있다. 또한, 그러한 LED 교통신호등은 그 구조상 기존의 필라멘트 전구형 신호등과는 호환이 이루어질수 없게 되어 있으므로 LED 고통신호등을 적용할 경우에는 점등장치 전체를 교환하여야 한다는 문제점이 있다.

또한, 상기한 LED 교통신호등은 다수의 반도체 소자가 그 내부에 구비되어 있으므로 외기의 온도변화에 민감하게 반응하며, 실제로 고온하에서는 그 광효율이 급속하게 저하된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 조사되는 빛의 방향성을 효과적으로 배제시키며, 고온에서도 그 광효율과 전력효율을 높이고 전구의 수명을 연장시키면서 기존의 전구형에도 호환가능하도록 한 전구형 LED 교통신호등를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전구형 LED 교통신호등의 외관을 나타내는 조립사시도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전구형 LED 교통신호등의 분해사시도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전구형 LED 교통신호등의 측단면도,

도 4는 본 발명에 따른 전구형 LED 교통신호등의 요부 절개사시도,

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전구형 LED 교통신호등의 작용상태를 도시한 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

2:하우징, 4:외부렌즈,

10:LED전구, 20:케이스,

22:방열공, 24:결합홈,

26:LED어레이, 30:내부렌즈,

32:제 1반사판, 34:제 2반사판,

38:굴절판, 40:나선전극부재,

46:방열공, 50:전원공급장치.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 그 외부로부터 결합되어 LED전구를 밀폐시키는 하우징과, 상기 하우징의 상면에 부착되어 방사된 광을 분산시키는 외부렌즈를 갖는 교통신호등에 있어서, 그 외주면상에 상기 하우징의 내부에 형성된 결합돌기가 결합되는 결합홈과, 방열공이 적어도 하나 이상 형성되며, 그 상면 가장자리에 결합공이 형성되고, 상면 중앙부에 다수의 LED가 배열된 LED 어레이가 부착된 케이스와; 상기 케이스의 내부에 장입되며, 그 내부에 다수의 반도체소자와 방열판이 입설되어 외부 전원단으로부터의 전원을 상기 LED 어레이측으로 공급하기 위한 전원공급장치와; 상기 케이스의 하면에 나사결합되며, 그 하부에 나선전극이 돌출 형성되고, 상기 나선전극으로부터 전원을 인가시키는 리드선이 구비됨으로 인해 소켓으로부터 인가된 전원을 상기 전원공급장치측으로 인가시키기 위한 나선전극부재와; 상기 결합공과 결합되는 스냅피트가 그 하면으로부터 형성되며, 그 내부가 금속 코팅재로 코팅되는 제 1반사판과, 그 내면과 외면이 각각 금속코팅재에 의해 코팅되며 외주면에 다수의 지지판이 구비된 제 2반사판를 갖는 내부렌즈로 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 나선전극부재은 그 상면에 다수의 방열공이 형성되어 상기 케이스를 통해 전도되는 열과, 그 내부로부터 발생된 열을 방열시킬 수 있도록 된다.

이하, 본 발명에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전구형 LED 교통신호등의 외관을 나타내는 조립사시도이다.

이를 참조하면, 본 전구형 LED 교통신호등이 결합될 수 있도록 LED전구(10)를 그 외부 수분으로부터 밀폐시키며 외부 충격으로부터 보호하는 하우징(2)이 제공된다.

상기 하우징(2)은 그 상부와 하부가 개방된 그릇형상으로 형성되는 바, 상기 하우징(2)의 상측에는 상기 LED 전구(10)로부터 발산되는 빛이 굴절 및 분산되어 방향성을 갖지 않도록 하기 위한 외부렌즈(4)가 결합되며, 그 하측의 개방구 내주면에는 상기 LED 전구(10)를 결합시키기 위한 결합돌기(도시는 생략)가 형성된다.

이하, 상기 LED 전구(10)의 구성에 대하여 상세하게 설명한다.

상기 LED 전구(10)는 알루미늄 등의 전도성이 우수한 재질로 이루어진 원통형의 케이스(20)와, 그 케이스(20)의 상면에 제공된 내부렌즈(30)와, 상기 케이스(20)의 하면에 결합된 나선전극부재(40)로 이루어진다.

먼저, 상기 케이스(20)는 그 하면이 개방되어 별도의 장치가 장입될 수 있게 되며, 그 상면에는 발산된 빛을 그 상부의 중앙으로 집중시키기 위한 내부렌즈(30)가 결합되고, 상기 내부렌즈(30)의 상면에는 그 내측으로부터 방사되는 빛을 굴절 및 분산시키기 위한 굴절판(38)이 부착된다.

또, 상기 케이스(20)의 하측 외주면은 일정한 길이만큼 그 외측으로 돌출된 단턱이 형성되어 상기 케이스(20)가 상기 하우징(2)에 견실하게 결합될 수 있게 된다.

또한, 상기 케이스(20)의 하측에는 그 내측에 소정의 입력단자가 구비되어 외부 전원단으로부터 전원을 공급받을 수 있도록 된 나선전극부재(40)가 제공된다.

이하, 상기 LED 전구의 구성을 도 2를 참조하여 보다 구체적으로 기술한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전구형 LED 교통신호등의 분해사시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전구형 LED 교통신호등의 측단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 전구형 LED 교통신호등의 요부절개사시도이다.

이를 참조하면, 상기 케이스(20)는 그 비표면적이 커지도록 하여 상기 LED 전구(10)로부터 발생된 열을 효과적으로 그 외측으로 발산시키기 위하여 그 외주면상에 다수의 방열공(22)이 형성되어 있다.

또한, 상기 케이스(20)의 외주면상에는 적어도 2개이상의 결합홈(24)이 형성되는 바, 그 결합홈(24)은 '┛'자 형상으로 형성되어 상기 하우징(2)의 하측 개방구 내주면에 형성된 결합돌기(도시는 생략)와 직각으로 결합될 수 있게 된다.

한편, 상기 케이스(20)의 상면 가장자리에는 결합공(28)이 형성되며, 그 중앙부에는 전압을 인가받아 점등되는 박막형의 LED어레이(26)가 제공되는 바, 상기 LED 어레이(26)는 원형의 박막으로 이루어지며 그 상면에 다수의 LED(26a)가 일정간격으로 배열된다.

또한, 상기 케이스(20)의 하측 개방구를 통해 전원공급장치(50)가 장입되어 설치되는 데, 그 전원공급장치(50)는 외부 전원단으로부터 유입되는 전원으로 인해 상기 LED어레이(26)측에 필요한 일정의 전원을 공급하기 위한 각종의 반도체 소자들이 PCB기판(52)상에 설치되게 된다.

또한, 상기 전원공급장치(50)의 PCB기판(52)상에는 반도체 소자측으로부터 발생되는 열을 그 외측으로 방열시키기 위한 별도의 방열판(54)이 배설된다.

상기 케이스(20)의 하면에는 소켓(도시생략)에 착탈가능한 나선전극부재(40)가 제공되는 바, 상기 나선전극부재(40)는 그 외주면에 나선전극(42)이 형성되며 그 내부에는 상기 LED어레이(26)로 전원을 공급하기 위한 리드선(39)이 설치되고, 그 상측 내주면에는 나사를 가이드하는 가이드부(44)가 형성되어 상기 케이스(20)의 하면 가장자리에 상기 나선전극부재(40)가 나사결합되게 된다.

또한, 상기 나선전극부재(40)의 내부 저면에는 다수의 방열공(46)이 형성되어 상기 전원공급장치(50)로부터 상기 케이스(20)의 내기(內氣)를 통해 발산되는 열과, 상기 케이스(20)를 통해 전도되는 열을 상기 하우징(2)의 외부로 배출시키게 된다.

종래 LED 전구의 경우에는 LED 어레이로부터 방사되는 빛이 LED의 전면방향으로 방사되고 상기 하우징(2)의 전면에 부착된 상기 외부렌즈(4)에 의해 굴절 분산되어 방향성이 배제되게 한다. 그러나, 상기 외부렌즈(4)에 의해 빛이 굴절 분산되므로 LED 전구의 광효율을 보다 높이기 위해서는 빛을 상기 외부렌즈(4)의 중앙으로 유도할 필요가 있다.

따라서, 상기 케이스(20)의 상면에는 상기 LED 어레이(26)로부터 방사되는 빛을 그 내부에서 전반사(全反射)시켜 그 상측 중앙부로 유도시키기 위한 상협하광 형상의 내부렌즈(30)가 제공된다.

상기 내부렌즈(30)는 그 하면 가장자리부에 상기 결합홈(28)으로 요입되는 스냅피트(36)가 적어도 하나 이상 형성되며, 그 상측에는 제 1반사판(32)과 제 2반사판(34), 굴절판(38)이 구비된다.

또한, 상기 내부렌즈(30)의 상측에 형성된 제 1반사판(32)은 상부개방형의 원통으로 이루어지며, 그 내측면에 반사성이 우수한 금속코팅재의 코팅이 이루어지는 바, 예컨대 코팅재로는 니켈, 플루오르화마그네슘, 은, 알루미늄 등의 재질이 포함된 코팅재가 사용되며, 플루오르화마그네슘의 경우에는 반사율이 거의 100에 달하는 전반사가 가능하다.

그리고, 상기 제 1반사판(32)의 내측에는 그 직경이 제 1반사판(32)보다 작으며, 상부가 개방된 원통형의 제 2반사판(34)이 구비되는 바, 상기 제 2반사판(34)의 외주면에는 다수의 지지판(34a)이 부착되어 그 일측이 상기 제 1반사판(32)의 내주면에 부착되어 상기 제 2반사판(34)을 고정지지하게 된다.

상기 내부렌즈(30)의 개방구(32a,34a)의 상면에는 투명한 재질로 이루어지며, 그 상면에 다수의 굴절돌기를 갖는 굴절판(38)이 부착된다.

상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 일실시예에 따른 전구형 LED 교통신호등의 동작 및 그 기능을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저, 전구형 LED 교통신호등의 조립동작에 대하여 설명한다.

상기 케이스(20)의 상면에 상기 LED어레이(26)를 배설한 후, 상기 케이스(20)의 상면을 관통하여 상기 리드선(39)을 인출하고, 상기 케이스(20)의 하부측으로부터 상기 PCB기판(50)을 장입시킨 후 인출된 리드선(39)을 PCB기판(50)의 접점에 솔더링한다.

그리고, 상기 나선전극부재(40)를 상기 케이스(20)의 하측으로부터 결합시킨 후 그 하면 가장자리에 형성된 가이드부(44)를 통해 상기 나사를 결합시킨다.

이어, 상기 케이스(20)의 상면에 형성된 상기 결합홈(28)에 상기 내부렌즈(30) 하측 가장자리에 형성된 상기 스냅피트(36)를 결합시키면 상기 LED 전구(10)에 대한 조립이 완성된다.

그리고, 상기 케이스(20)의 외주면에 형성된 상기 결합홈(24)에 상기 신호등 하우징(2)의 하측 내주면에 형성된 결합돌기(도시생략)을 수직결합시키면 LED 신호등에 대한 조립이 완성된다.

상기한 구성과 조립방식은 기존의 신호등에 적용된 신호등 전구에 비하여 월등히 간소화된 것이며, 다수의 방열공(22,46)에 의해 효과적으로 상승된 열이 방열될 수 있게 되고, 상기 LED 전구(10)를 교환 및 교체할 시에도 간편한 교체가 가능하게 된다.

한편, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전구형 LED 교통신호등의 구조에 따른 광효울에 대하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전구형 LED 교통신호등의 작용상태를 도시한 도면이다.

먼저, 상기 내부렌즈(30)가 없는 상태에서는 상기 LED 어레이(26)로부터 직접 광이 방사되게 되고 그때의 광은 상기 LED 어레이(26)의 전면으로부터 직진하는 직진광이 형성되게 되며, 직진된 광은 상기 외부렌즈(4)에 의해 굴절 및 분산되게 된다.

반면에, 상기 LED 전구(10)의 내부렌즈(30)를 통해 방사되는 광(光)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제 1반사판(32)의 내면 반사면과 상기 제 2반사판(34)의 내/외면 반사면을 통해 다수회 반사되게 되고 반사된 광은 다시 그 외부의 외부렌즈(4)를 통해 분산 및 굴절되어 광의 방향성이 배제되게 된다.

따라서, 상기 내부렌즈(30)가 구비된 본 발명의 전구형 LED 교통신호등의 경우에는 상기 내부렌즈(30)를 통해 중앙으로 유도된 광이 상기 외부렌즈(4)의 표면돌기를 통해 빈번한 굴절과 분산이 이루어지면서 방사되게 되므로 광의 직경은 거의 동일하나 내부렌즈(30)가 없는 경우의 LED 전구에 비하여 보다 큰 휘도를 나타낼 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 전구형 LED 교통신호등의 광효율에 대하여 기재한다.

종류온도	필라멘트 교통신호등(FTS)	LED 교통신호등(LTS)	효율
	전류(A)	전압(V)		소비전력 (W)_	휘도cd/m2	전류(A)	전압(V)	소비전력(W)	휘도cd/m2
25℃	0.4	220	88	3830	0.05	220	11	4000	8배
50℃	0.4	220	88		0.06	220	134		6.8배

표 1은 필라멘트 교통신호등(FTS)와 LED 교통신호등(LTS)의 전류, 전압, 휘도 측정데이터를 나타낸 것이다.

상기한 표에 기재된 바와 같이, LED 교통신호등의 경우에 필라멘트 교통신호등에 비하여 소비되는 전력은 월등하게 감소되는 반면, 방사되는 광의 휘도는 6배 이상으로 증가되고, 고온에서도 그 효율이 월등히 우수하므로 교통신호등에 사용되는 전구로서 매우 적합함을 알 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 전구형 LED 교통신호등은 하나의 실시예를 나타낸 것으로, 그 실시예에 국한된 것이 아니고 본 발명의 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위내에서는 다양하게 변경실시됨이 가능하다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 전구형 LED 교통신호등에 의하면 LED 전구의 케이스를 전도성이 우수한 재질로 구비하고, 그 측면과 하면에 다수의 방열공을 형성함으로써 효율적인 방열이 이루어지게 된다.

또한, LED 전구로부터 방사되는 광이 중앙으로 집중된 후 발산 및 굴절될 수 있도록 하여 광의 직경은 동일하나 그에 따른 휘도가 매우 높아지게 되므로 광효율이 증가될 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 그 외부로부터 결합되어 LED전구를 밀폐시키는 하우징(2)과, 상기 하우징(2)의 상면에 부착되어 방사된 광을 분산시키는 외부렌즈(4)를 갖는 교통신호등에 있어서,

   그 외주면상에 상기 하우징(2)의 내부에 형성된 결합돌기가 결합되는 결합홈(24)과, 방열공(22)이 적어도 하나 이상 형성되며, 그 상면 가장자리에 결합공(28)이 형성되고, 상면 중앙부에 다수의 LED(26a)가 배열된 LED 어레이(26)가 부착된 케이스(20)와;

   상기 케이스(20)의 내부에 장입되며, 그 내부에 다수의 반도체소자와 방열판(54)이 입설되어 외부 전원단으로부터의 전원을 상기 LED 어레이(26)측으로 공급하기 위한 전원공급장치(50)와;

   상기 케이스(20)의 하면에 나사결합되며, 그 하부에 나선전극(42)이 돌출 형성되고, 상기 나선전극(42)으로부터 전원을 인가시키는 리드선(39)이 구비됨으로 인해 소켓으로부터 인가된 전원을 상기 전원공급장치(50)측으로 인가시키기 위한 나선전극부재(40)와;

   상기 결합공(28)과 결합되는 스냅피트(36)가 그 하면으로부터 형성되며, 그 내부가 금속 코팅재로 코팅되는 제 1반사판(32)과, 그 내면과 외면이 각각 금속코팅재에 의해 코팅되며 외주면에 다수의 지지판(34a)이 구비된 제 2반사판(34)를 갖는 내부렌즈(30)로 구성된 것을 특징으로 하는 전구형 LED 교통신호등.
2. 제 1항에 있어서, 상기 나선전극부재(40)은 그 상면에 다수의 방열공(46)이 형성되어 상기 케이스(20)를 통해 전도되는 열과, 그 내부로부터 발생된 열을 방열시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 전구형 LED 교통신호등.
3. 제 1항에 있어서, 상기 케이스(20)는 그 재질이 금속재로 이루어짐으로써 그 상면의 LED 어레이(26) 및 그 내부의 전원공급장치(50)로부터 발생된 열을 외기로 전달할 수 있게 된 것을 특징으로 하는 전구형 LED 교통신호등.