KR100808266B1 - 파워 엘이디를 사용한 가로등 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 파워 엘이디를 흐르는 전류를 적절하게 제어할 수 있는 전류 리미터와 파워 엘이디의 발열 온도를 적절한 범위 내로 유지할 수 있는 방열구조를 갖는 파워 엘이디를 이용한 가로등을 제공함에 목적이 있다.
본 발명에 따른 파워 엘이디를 사용한 가로등은, 복수의 파워 엘이디를 포함하는 광원부; 상기 광원부에 흐르는 전류량을 소정 범위 내로 제한하기 위한 전류 리미터; 상기 광원부에서 발생하는 열을 방출하기 위한 방열부; 및 상기 방열부와 일체로 형성되고 상기 전류 리미터가 부착된 몸체부를 포함하고, 상기 광원부의 소비전력 대비 상기 몸체부의 표면적의 비율은 69 내지 125 인 것을 특징으로 한다.
파워 엘이디, 가로등, 전류 제한기, 방열
Description
본 발명은 파워 엘이디 가로등에 관한 것으로서, 구체적으로는 광원으로 파워 엘이디를 사용한 가로등에 관한 것이다.
일반적으로 가로등의 광원으로 백열등이나 할로겐등을 사용해 왔다. 그러나, 백열등이나 할로겐등이 소비하는 소비전력이 막대하기 때문에, 최근에는 고휘도 엘이디가 가로등의 광원으로 떠오르고 있다.
예컨대, 한국 공개실용신안공보 1998-14446호의 엘이디를 이용한 램프구조는, 터널등이나 가로등을 구성함에 있어서, 회로기판이 내장되는 램프 몸체 내부에 전방에는 다수의 블록돌기를 형성하며 외단부측이 내향절곡된 반사경을 결합하고, 반사경의 전방에 다수의 고휘도 LED를 부착한 LED 고정판을 설치하되, 외단부측을 내향절곡하여 고휘도 LED에서 발산하는 빛을 중앙으로 집중적으로 모아 밝기를 배가하며 LED 고정판 전방으로 양면이 볼록한 다수의 볼록렌즈군이 형성된 내향렌즈가 내설되며, 그 전방으로 내면에 다수의 볼록돌기가 형성된 커버체를 밀폐 결합하여 구성되는 것을 개시하고 있다.
한편, 최근 동일한 소비전력에서는 고휘도 엘이디 보다 휘도가 더 우수한 파 워 엘이디가 개발되어 고휘도 엘이디에 대한 대체 가능성이 높아지고 있다. 그런데, 소자 하나의 소비전력이 2W에 달하는 파워 엘이디는 도 1에 도시된 바와 같이, 정션 온도가 대략 47℃를 넘어서면 광 출력이 저하되고, 파장이 변화하여 색상이 달라지며, 방열 처리가 미흡하면 1시간 내에 엘이디가 소손되는 문제점을 안고 있다. 즉, 파워 엘이디는 방열 처리가 미흡하여 정션 온도가 올라가게 되면 전기적 저항값이 줄어 들어 파워 엘이디를 흐르는 전류량이 증가함으로써 소비전력이 증가하며 이에 따라 발생되는 열이 증가하여 소손이 빠르게 진행된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 파워 엘이디를 흐르는 전류를 적절하게 제어할 수 있는 전류 리미터와 파워 엘이디의 발열 온도를 적절한 범위 내로 유지할 수 있는 방열구조를 갖는 파워 엘이디를 이용한 가로등을 제공함에 목적이 있다.
본 발명에 따른 파워 엘이디를 사용한 가로등은, 복수의 파워 엘이디를 포함하는 광원부; 상기 광원부에 흐르는 전류량을 소정 범위 내로 제한하기 위한 전류 리미터; 상기 광원부에서 발생하는 열을 방출하기 위한 방열부; 및 상기 방열부와 일체로 형성되고 상기 전류 리미터가 부착된 몸체부를 포함하고, 상기 광원부의 소비전력 대비 상기 몸체부의 표면적의 비율은 69 내지 125 인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 파워 엘이디를 사용한 가로등은, 상기 광원부가 부착된 방열부는 상기 몸체부의 바닥면으로부터 돌출되어 형성되고, 상기 광원부가 부착된 방열부의 후면은 움푹 들어가게 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 파워 엘이디를 사용한 가로등은, 상기 몸체부의 후면에서 상기 몸체부의 방열 효과를 증진시키기 위하여 상기 몸체부와 나사 혹은 볼트 결합되는 방열 보조부를 더 포함하며, 상기 방열 보조부의 측면 중 일부는 통기구가 형성되어 상기 방열 보조부와 상기 몸체부 후면 사이의 공간에 공기가 통과되면서 자연 냉각시킬 수 있으며, 상기 방열 보조부의 측면 중 다른 일부는 상기 몸체부와 직접 접촉되어 상기 몸체부로부터 전도되는 열에너지를 방출시킬 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 파워 엘이디를 사용한 가로등은, 상기 광원부의 발열 온도를 섭씨 52 내지 57도 범위로 유지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 파워 엘이디를 흐르는 전류가 정격 전류를 넘어서지 않도록 유지하면서도 파워 엘이디의 발열 온도를 소정 범위 내로 유지할 수 있어 소비전력을 작게 하면서도 밝기를 최대화할 수 있으며, 장시간 사용할 수 있는 파워 엘이디를 사용한 가로등을 제공할 수 있는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 파워 엘이디를 사용한 가로등의 회로도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 파워 엘이디를 사용한 가로등은 입력 전원으로 직류 전압을 입력받고, 광원으로 사용되는 복수의 파워 엘이디를 포함하는 광원부(220), 광원부(220)에 흐르는 전류량을 소정 범위 내로 유지하기 위한 전류 리미터(210)를 포함한다.
여기서, 직류 전압 24 볼트는 태양광 발전에 의해 제공받거나 상용교류전원을 정류하여 제공받을 수 있다.
광원부 내 파워 엘이디에 흐르는 전류량이 파워 엘이디의 정격 전류를 초과하지 않으면, 제1 트랜지스터(TR1)는 턴온되지만, 파워 엘이디와 직렬로 연결된 제3 저항(R3)에 걸리는 전압이 제2 트랜지스터(TR2)를 턴온시키기에는 부족한 전압이므로 제2 트랜지스터(TR2)는 턴오프 상태를 유지한다. 그러나, 파워 엘이디에 흐르는 전류량이 파워 엘이디의 정격 전류를 초과하게 되면, 제3 저항(R3)에 걸리는 전압이 제2 트랜지스터(TR2)를 턴온되고, 제1 저항(R1)과 제2 트랜지스터(TR2)를 통해 접지측으로 초과전류가 방출된다.
그럼에도 불구하고, 파워 엘이디에서 발생되는 열을 적절하게 방출시키지 못하면 파워 엘이디의 수명은 급속히 단축된다. 따라서, 본 발명에서는 광원부(220)를 구성하는 파워 엘이디에서 발생하는 열을 방출시키기 위하여 매우 효율이 높은 방열판 구조를 제시한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 파워 엘이디를 사용한 가로등의 전면 커 버가 제거된 상태의 전체 구조도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 파워 엘이디를 사용한 가로등의 전면 커버를 포함한 상태의 전체 구조도이다.
본 발명의 파워 엘이디를 사용한 가로등은, 복수의 파워 엘이디를 포함하는 광원부(220), 광원부(220)에 흐르는 전류량을 소정 범위 내로 유지하기 위한 전류 리미터(210), 광원부(220)에서 발생하는 열을 방출하기 위한 방열부(240), 방열부(240)와 일체로 형성되고 전류 리미터(210)가 부착된 몸체부(230)를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 광원부(220)는 6조의 파워 엘이디군을 포함하며, 각조의 파워 엘이디군은 6개의 파워 엘이디가 직렬연결되어 있다. 따라서, 하나의 소자가 2W를 소비하므로 본 발명의 일실시예에 따른 가로등은 72W를 소비한다. 한편, 본 발명의 광원부(220)를 구성하는 파워 엘이디는 광의 직진성이 강한 특성이 있으므로 가로등의 광 조사각을 늘리기 위하여 광원부(220)가 부착된 방열부(240)는 대략 원호면 형상으로 되어 있다. 따라서, 광원부(220)의 중앙부에 위치하는 파워 엘이디군은 직하방을 향하도록 배치되나, 광원부의 외곽부에 배치되는 파워 엘이디 군은 직하방으로부터 소정 각도 벗어나 조사되도록 배치된다.
본 발명의 일실시예에 따른 가로등의 방열부(240)는 가로등의 몸체부(230)와 일체로 되며, 알루미늄 재질로 된다. 즉, 가로등의 몸체부(240) 전체가 방열판의 기능을 수행하므로 방열 효과를 최대화할 수 있다. 더불어, 방열판의 표면적을 가능한 한 늘리기 위하여 광원부(220)가 부착된 방열부(240)는 몸체부(240)의 바닥면으로부터 돌출되어 형성되고, 광원부(220)가 부착된 방열부(240)의 후면은 움푹 들어가게 형성된다. 이와 같은 구조로 된 본 발명의 가로등은 36개로 된 파워 엘이디가 72W의 전력을 소비하면서도 방열 기능을 원활하게 수행하도록 몸체부(230)의 표면적을 대략 5000 내지 9000㎠ 범위로 하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 파워 엘이디를 사용한 가로등에 따르면, 광원부의 소비전력(W) 대비 몸체부의 표면적(㎠)의 비율은 69 내지 125 인 경우에 방열 효율이 적절하다. 즉, 본 발명에 따르면 광원부의 소비전력 1W당 몸체부의 표면적은 69 내지 125㎠로 형성된다.
이에 따르면, 광원부(220)의 발열 온도를 여름철에도 야간에 47 내지 57℃ 범위로 유지할 수 있다.
예를 들어, 방열기능을 수행하는 몸체부(230)의 표면적이 6400㎠인 경우, 광원부의 소비전력(W) 대비 몸체부의 표면적(㎠)의 비율은 89이다. 즉, 몸체부의 표면적은 광원부의 소비전력 1W당 89㎠로 형성된다. 이 경우, 광원부(220)의 발열 온도를 55℃ 이내로 유지할 수 있다.
도 3의 전면 커버(320) 중 광원부(220)를 보호하는 광원보호부(310)는 투명한 플라스틱 재질이다.
그리고, 전면 커버(320)는 몸체부(240)와 힌지(330) 결합되어 회전하면서 개폐가 가능하며, 볼트(340)에 의해 몸체부(240)에 고정된다.
한편, 도시되지는 않았지만, 몸체부(240)의 후면에서 가로등의 외관을 수려하게 하면서도 몸체부의 방열 효과를 증진시키기 위하여 몸체부와 나사 혹은 볼트 결합되는 방열 보조부를 더 포함할 수 있다. 방열 보조부는 알루미늄 재질의 바가 지 형상을 가질 수 있다. 또한, 방열 보조부의 측면 일부는 통기구가 형성되어 방열 보조부와 몸체부 후면 사이의 공간에 공기가 통과되면서 자연 냉각을 시킬 수 있으며, 방열 보조부의 측면 중 다른 일부는 몸체부와 직접 접촉되어 몸체부로부터 전도되는 열에너지를 방출시킬 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예(들)에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예(들)에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 파워 엘이디의 정션 온도 대비 광량 특성도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 파워 엘이디를 사용한 가로등의 회로도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 파워 엘이디를 사용한 가로등의 전면 커버가 제거된 상태의 전체 구조도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 파워 엘이디를 사용한 가로등의 전면 커버를 포함한 상태의 전체 구조도.
Claims (5)
- 복수의 파워 엘이디를 포함하는 광원부;상기 광원부에 흐르는 전류량을 소정 범위 내로 제한하기 위한 전류 리미터;상기 광원부에서 발생하는 열을 방출하기 위한 방열부; 및상기 방열부와 일체로 형성되고 상기 전류 리미터가 부착된 몸체부를 포함하고,상기 광원부의 소비전력 1와트(W)당 상기 몸체부의 표면적은 69 내지 125제곱센티미터(㎠)인 것을 특징으로 하는 파워 엘이디를 사용한 가로등.
- 제1항에 있어서,상기 광원부가 부착된 방열부는 상기 몸체부의 바닥면으로부터 돌출되어 형성되고, 상기 광원부가 부착된 방열부의 후면은 움푹 들어가게 형성되는 것을 특징으로 하는 파워 엘이디를 사용한 가로등.
- 제2항에 있어서,상기 몸체부의 후면에서 상기 몸체부의 방열 효과를 증진시키기 위하여 상기 몸체부와 나사 혹은 볼트 결합되는 방열 보조부를 더 포함하며,상기 방열 보조부의 측면 중 일부는 통기구가 형성되어 상기 방열 보조부와 상기 몸체부 후면 사이의 공간에 공기가 통과되면서 자연 냉각시킬 수 있으며,상기 방열 보조부의 측면 중 다른 일부는 상기 몸체부와 직접 접촉되어 상기 몸체부로부터 전도되는 열에너지를 방출시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 파워 엘이디를 사용한 가로등.
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