KR100969525B1 - 발광다이오드를 이용한 보안등기구 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광다이오드를 이용한 보안등기구에 관한 것으로 특히, 하부를 향해 볼록하면서도 수개의 LED 모듈 설치부가 방사형으로 형성되고, 상기 LED 모듈 설치부의 배면에는 각각 수개의 원뿔형 방열핀들이 돌출 형성되며, 저면 후방부에는 LED 구동회로 설치부가 형성되고 상부 후방부에는 기둥 결합봉이 돌출되게 형성되고, 상,하면의 주연부에는 수개의 나사 고정구가 형성된 구성을 갖고 기둥에 착탈 가능하게 설치되는 원반형의 바디와; 알루미늄 기판에 수개의 LED가 정해진 간격을 두고 설치된 구성을 갖고 상기 원반형 바디의 LED 모듈 설치부 중 보안등기구를 설치하고자 하는 장소에 대한 원하는 조도량에 부응하여 그 개수가 다르도록 각각 나사를 통해 착탈 가능하게 설치되어 LED 구동회로부로부터 전원전압이 공급되면 조명에 필요한 빛을 발생시켜주는 수개의 LED 모듈과; 상기 바디의 저면에 형성된 LED 구동회로 설치부에 착탈 가능하게 설치되어 LED 모듈의 구동에 필요한 전원전압을 공급시켜 주는 LED 구동회로부와; 상기 원반형 바디의 LED 모듈 설치부 표면 형상에 대응되는 형상을 갖도록 방사형으로 반사면들이 사출 성형됨과 동시에 각각의 LED 모듈에 설치되어 있는 LED의 설치 위치에 대응되는 위치에 LED 통과공이 천공된 형태를 갖고 상기 원판형 바디의 저면에서 LED 모듈을 감싸주는 형태로 나사를 통해 착탈 가능하게 설치되어 각각의 LED에서 발생되는 빛을 하방부를 향해 넓게 반사시켜 주는 빛 반사판과; 상기 원반형 바디의 저면을 막아주는 형태로 나사를 통해 착탈 가능하게 설치되어 LED들에서 발생되는 빛은 투과시키고 외부에서 유입되는 각종 이물질과 우수의 유입은 차단하는 투광판과; 후방부에 바디의 기둥 결합봉 상면부를 감싸는 고정편이 일체로 형성되고 주연부에는 바디의 주연부를 감쌓아 주어 외부로부터 각종 이물질 및 물기의 유입을 방지하는 감쌈부가 구비된 반구 형상을 갖도록 성형된 구성을 갖고 상기 원반형 바디의 상면부를 감싸는 형태로 설치되는 상부 커버;로 구성한 것을 특징으로 한다.
따라서, 별도의 냉각장치를 사용하지 않고도 바디와 상부 커버 사이에 형성시킨 공기 유통용 틈새를 통해 자연적으로 내외부 공기가 대류되도록 하여 효과적인 방열을 실시할 수 있도록 하고, 보안등의 설치 장소에 따른 조도 량에 대응하여 변화되는 LED 모듈의 설치 개수에 무관하게 빛 반사판을 호환성 있게 사용할 수 있으며, 보안등기구의 점검 또는 보수시 투광판과 빛 반사판만 분리하면 되어 보안등기구의 내부 부품 조립을 포함하여 이들의 점검 및 보수를 편리하게 수행할 수 있고, 투광판과 바디 사이를 완벽하게 방진 및 방수시켜 비록 바디와 상부 커버의 접촉부에 형성시킨 공기 유통용 틈새를 통해 외부로부터 습기와 물기를 포함한 각종 이물질이 유입되더라도 발광다이오드를 포함한 LED 모듈 및 LED 구동회로부 등에는 아무런 피해가 가지 않으며, 일반 보안등기구의 형태를 유지하면서도 중량은 크게 줄일 수 있음과 동시에 외관이 미려하도록 하여 보안등기구 자체가 주변 경관을 수려하게 하는 조형물의 기능도 수행할 수 있는 것이다.

Description

발광다이오드를 이용한 보안등기구{Guard lamp using LED}
본 발명은 발광다이오드를 이용한 보안등기구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조도가 높으면서도 발열량이 적고 전력소모가 적은 발광다이오드(LED)를 광원으로 사용하여 보안등기구를 구성하되, 별도의 냉각장치를 사용하지 않고도 자체적으로 방열을 효과적으로 실시할 수 있음은 물론 일반 보안등기구의 형태를 유지하면서도 그 중량을 크게 줄일 수 있고, 외관상 미려하여 보안등기구가 설치된 경관을 수려하게 설계할 수 있도록 발명한 것이다.
종래의 보안등기구 또는 가로등기구 등은 주로 수은등이나 나트륨등을 광원으로 사용하여 조명을 하게 함으로써 밝기에 비하여 에너지 소비가 크다는 문제점과 수명이 짧아 시간경과에 따라 광량이 급격하게 저하되어 주기적인 관리가 필요하게 되었다.
특히 위에 열거한 등은 수은가스를 이용하고 있으므로 폐기시 환경오염의 원인으로 작용하는 문제점을 갖고 있었다.
따라서, 최근에는 전력소모가 적고 수명이 긴 발광다이오드(LED)를 광원으로 사용하는 조명등이 개발 출시되고 있다.
이때, 상기 발광다이오드(LED : Light Emitting Diode)는 빠른 처리속도, 저 전력 소모, 긴 수명 등의 장점을 가진 반도체의 P-N 접합 구조를 이용하여 주입된 소수캐리어(전자 또는 양공)를 만들어내고 이들의 재결합에 의해 발광시키는 것을 이용한 것으로, 종래의 조명용 램프들보다 소비전력이 1/10 정도 소요되어 전기에너지를 크게 절감할 수 있는 장점을 가지고 있다.
특히, 교통신호등이나 보안등기구 또는 가로등기구와 같이 전력이 많이 소요되는 부분에 있어서는, 보안등 또는 가로등기구에 많이 사용되는 나트륨등이나 수은등을 발광다이오드로 교체하게 되면 소비전력 절감효과는 매우 크다.
그런데 종래의 발광다이오드를 이용한 조명장치는 방열문제를 해결하는데 어려움이 있어 주로 저휘도 발광다이오드를 이용하고 있었다. 다시 말해 고휘도 발광다이오드를 이용할 경우 상당한 열이 발생하게 되는바 이 열에 의해 주변장치의 손상을 초래하게 되어 실질적으로 조명장치에 적용할 수 없는 문제를 갖고 있다.
이와 같이 발광다이오드를 이용한 조명기구, 예를 들어, 발광다이오드형 보안등 또는 가로등기구는 일반 형광등의 보안등 또는 가로등과는 달리 점등 회로가 단순하고, 인버터 회로와 철심형 안정기가 불필요하며, 전력 소모가 적고 수명이 길기 때문에 유지나 보수비용이 적은 장점이 있다.
그러나, 이와 같은 발광다이오드형 보안등기구나 가로등기구의 단점으로는 열적 스트레스로 인한 특성 열화 및 고장이 발생한다는 측면이다.
이는 발광다이오드를 동작시키기 위해 다수의 발광다이오드에 흐르는 전류가 높을수록 발생하는 열이 많아지기 때문에 고장 및 특성 열화가 발생하게 된다.
예를 들어, 발광다이오드 보안등 또는 가로등의 제어 보드(PCB : printed circuit board)는 PCB 상에 다수 LED의 점멸을 제어하는 제어 회로 및 각 LED에 외부로부터 공급되는 전원이 공급되도록 하는 전원 회로 등이 구현되며, 제어 보드는 다수의 LED에서 발생되는 열에 의한 열적 스트레스로 인해 오동작 또는 고장을 일으킨다.
그래서 종래의 발광다이오드형 보안등 또는 가로등기구에서는 열전도성이 우수한 금속 물질을 이용한 히트 싱크(heat sink) 또는 슬러그와 같은 방열판을 장착하여 LED의 발광에 의한 열적 스트레스를 해소하고자 하고 있는 경우가 많으나, 이는 방열판을 구성하는 금속 물질의 한계성으로 인해 요구되는 방열 효율을 만족시키기 위해서는 방열판의 두께가 두꺼워지게 되므로, 발광다이오드형 보안등 또는 가로등기구의 크기 역시 증가하게 된다.
뿐만 아니라, 종래 발광다이오드를 이용한 보안등기구 또는 가로등기구의 경우 그 특성상 밀폐를 유지시켜야만 외부로부터 습기의 유입을 차단할 수 있어 효율적인 방열을 위한 냉각장치의 설치가 곤란하며, 그렇다고 냉각장치를 설치하게 되면 보안등기구 또는 가로등기구의 내부로 외부에서 물이나 습기를 포함하여 각종 이물질이 유입될 우려가 있고, 또한 보안등기구 또는 가로등기구 자체의 외관이 미려하지 않게 되는 등의 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 조도가 높으면서도 발열량이 적고 전력소모가 적은 고휘도 발광다이오드(LED)를 광원으로 사용하여 가로등기구를 구성하되, 하부를 향해 볼록하면서도 방사형으로 형성시킨 바디의 LED 모듈 설치부 배면에는 각각 수개의 원뿔형 방열핀들을 돌출 형성시켜 줌과 동시에 바디와 상부 커버의 접촉부에는 공기 유통용 틈새가 형성되도록 하여 별도의 냉각장치를 사용하지 않고도 바디와 상부 커버 사이에 형성시킨 공기 유통용 틈새를 통해 자연적으로 내외부 공기가 대류되도록 하여 효과적인 방열을 실시할 수 있도록 하고, 빛 반사판은 바디의 저면 형상과 동일한 형상으로 형성하되 상기 빛 반사판에 형성시킨 수개의 LED 통과공들 중 LED가 설치되지 않은 곳에 형성된 LED 통과공은 캡을 통해 선택적으로 막아줄 수 있도록 하여 보안등의 설치 장소에 따른 조도 량에 대응하여 변화되는 LED 모듈의 설치 개수에 무관하게 빛 반사판을 호환성 있게 사용할 수 있으며, 보안등기구의 점검 또는 보수시 투광판과 빛 반사판만 분리하면 되어 보안등기구의 내부 부품 조립을 포함하여 이들의 점검 및 보수를 편리하게 수행할 수 있고, 투광판과 바디 사이를 완벽하게 방진 및 방수시켜 비록 바디와 상부 커버의 접촉부에 형성시킨 공기 유통용 틈새를 통해 외부로부터 습기와 물기를 포함한 각종 이물질이 유입되더라도 발광다이오드를 포함한 LED 모듈 및 LED 구동회로부 등에는 아무런 피해가 가지 않으며, 일반 보안등기구의 형태를 유지하면서도 중량은 크게 줄일 수 있음과 동시에 외관이 미려하도록 하여 보안등기구 자체가 주변 경관을 수려하게 하는 조형물의 기능도 수행할 수 있는 발광다이오드를 이용한 보안등기구를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하부를 향해 볼록하면서도 수개의 LED 모듈 설치부가 방사형으로 형성되고, 상기 LED 모듈 설치부의 배면에는 각각 수개의 원뿔형 방열핀들이 정해진 간격을 두고 돌출 형성되며, 저면 후방부에는 LED 구동회로 설치부가 형성되고 상부 후방부에는 기둥 결합봉이 돌출되게 형성되고, 상,하면의 주연부에는 수개의 나사 고정구가 형성된 구성을 갖고 기둥에 착탈 가능하게 설치되는 원반형의 바디와; 절연형 알루미늄 기판에 수개의 LED가 정해진 간격을 두고 설치된 구성을 갖고 상기 원반형 바디의 LED 모듈 설치부 중 보안등기구를 설치하고자 하는 장소에 대한 원하는 조도량에 부응하여 그 개수가 다르도록 각각 나사를 통해 착탈 가능하게 설치되어 LED 구동회로부로부터 전원전압이 공급되면 조명에 필요한 빛을 발생시켜주는 수개의 LED 모듈과; 상기 바디의 저면에 형성된 LED 구동회로 설치부에 착탈 가능하게 설치되어 LED 모듈의 구동에 필요한 전원전압을 공급시켜 주는 LED 구동회로부와; 상기 원반형 바디의 LED 모듈 설치부 표면 형상에 대응되는 형상을 갖도록 방사형으로 반사면들이 사출 성형됨과 동시에 각각의 LED 모듈에 설치되어 있는 LED의 설치 위치에 대응되는 위치에 LED 통과공이 천공된 형태를 갖고 상기 원판형 바디의 저면에서 LED 모듈을 감싸주는 형태로 나사를 통해 착탈 가능하게 설치되어 각각의 LED에서 발생되는 빛을 하방부를 향해 넓게 반사시켜 주는 빛 반사판과; 상기 원반형 바디의 저면을 막아주는 형태로 나사를 통해 착탈 가능하게 설치되어 LED들에서 발생되는 빛은 투과시키고 외부에서 유입되는 각종 이물질과 우수의 유입은 차단하는 투광판과; 후방부에 바디의 기둥 결합봉 상면부를 감싸는 고정편이 일체로 형성되고 주연부에는 바디의 주연부를 감쌓아 주어 외부로부터 각종 이물질 및 물기의 유입을 방지하는 감쌈부가 구비된 반구 형상을 갖도록 성형된 구성을 갖고 상기 원반형 바디의 상면부를 감싸는 형태로 설치되는 상부 커버;로 구성한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 원반형 바디의 저면 주연부에는 가스켓 설치홈을 형성하고, 상기 가스켓 설치홈에는 상기 바디의 저면 주연부와 투광판 사이의 접촉부에 대한 기밀을 유지시켜 줌은 물론 외부에서 가해지는 충격력을 완화시켜 주는 방수겸 방진용 가스켓을 더 설치한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상부 커버의 감쌈부 내면과 원반형 바디의 상면 주연부와 접촉되는 평판부에 각각 수개의 돌기를 정해진 간격을 두고 형성하여 상기 원반형 바디의 외주면과 상부 커버의 감쌈부 및 평판부 사이로 공기 유통용 틈새가 형성되도록 한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 상부 커버의 평판부에 형성된 돌기 중 일부에는 나사 통과공을 형성시켜 준 것을 특징으로 한다.
또, 상기 원반형 바디의 상면 주연부에는 상기 공기 유통용 틈새를 통해 외부로부터 각종 이물질 및 물기가 유입되는 것을 차단하는 이물질 및 물기 유입 방지턱을 더 형성시킨 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 빛 반사판에 형성된 LED 통과공 중 원반형 바디의 LED 모듈 설치부에 LED 모듈을 설치하지 않음으로 인해 LED가 끼워지지 않은 빈 LED 통과공에는 탄성 걸림고리가 구비된 캡을 착탈 가능하게 설치하여 막아 준 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 원반형 바디의 배면에 돌출 형성되는 원뿔형 방열핀들의 하부 면적은 알루미늄 기판에 설치되는 각각의 LED 면적과 같거나 그보다 5-10% 이내로 더 크게 성형한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 LED에서 발생되는 열을 알루미늄 기판을 통해 전달받은 후 상기 원뿔형 방열핀들에 전달하는 반원형 바디의 열 흡수 및 전달 면 두께는 LED의 정격출력(Watt)의 2-3배를 갖도록 성형한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 LED에서 발생되는 열을 직접 방사시켜 주는 원반형 바디의 원뿔형 방열핀들 높이는 알루미늄 기판의 두께에 반원형 바디의 열 흡수 및 전달 면 두께를 더한 값의 1.5-2.5배가 되도록 성형한 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기한 원뿔형 방열핀들이 하부 면적과, 반원형 바디의 열 흡수 및 전달 면 두께, 원반형 바디의 원뿔형 방열핀 높이 값들을 근거하여 하나의 LED를 중심으로 방열 작용하는 유효반경은 20-30㎜로 그 주위의 표면적은 3,000-5,000㎟가 되고 체적은 6,000-8,000㎟가 되도록 설정한 것을 특징으로 한다.
또, 절연형 알루미늄 기판에 설치되는 LED들간 배치 간격은 해당 LED의 정격출력(Watt)의 14-20배를 갖도록 한 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 보안등기구에 의하면, 조도가 높으면서도 발열량이 적고 전력소모가 적은 고휘도 발광다이오드(LED)를 광원으로 사용하여 가로등기구를 구성하되, 하부를 향해 볼록하면서도 방사형으로 형성시킨 바디의 LED 모듈 설치부 배면에는 각각 수개의 원뿔형 방열핀들을 돌출 형성시켜 줌과 동시에 바디와 상부 커버의 접촉부에는 공기 유통용 틈새가 형성되도록 함으로써 별도의 냉각장치를 사용하지 않고도 바디와 상부 커버 사이에 형성시킨 공기 유통용 틈새를 통해 자연적으로 내외부 공기가 대류되도록 하여 효과적인 방열을 실시할 수 있도록 하고, 빛 반사판은 바디의 저면 형상과 동일한 형상으로 형성하되 상기 빛 반사판에 형성시킨 수개의 LED 통과공들 중 LED가 설치되지 않은 곳에 형성된 LED 통과공은 캡을 통해 선택적으로 막아줄 수 있도록 함으로써 보안등의 설치 장소에 따른 조도 량에 대응하여 변화되는 LED 모듈의 설치 개수에 무관하게 빛 반사판을 호환성 있게 사용할 수 있으며, 보안등기구의 점검 또는 보수시 투광판과 빛 반사판만 분리하면 되어 보안등기구의 내부 부품 조립을 포함하여 이들의 점검 및 보수를 편리하게 수행할 수 있고, 투광판과 바디 사이를 완벽하게 방진 및 방수시켜 비록 바디와 상부 커버의 접촉부에 형성시킨 공기 유통용 틈새를 통해 외부로부터 습기와 물기를 포함한 각종 이물질이 유입되더라도 발광다이오드를 포함한 LED 모듈 및 LED 구동회로부 등에는 아무런 피해가 가지 않으며, 일반 보안등기구의 형태를 유지하면서도 중량은 크게 줄일 수 있음과 동시에 외관이 미려하도록 하여 보안등기구 자체가 주변 경관을 수려하게 하는 조형물의 기능도 수행할 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.
도 1은 본 발명 보안등기구의 사시도.
도 2는 도 2는 본 발명 보안등기구의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 보안등기구 중 바디의 사시도.
도 4는 본 발명 보안등기구의 결합상태 측 단면도 및 일부 주요부분 확대 단면도.
도 5는 본 발명 보안등기구의 설치상태 예시도.
도 6은 본 발명 중 LED 모듈의 요부 확대 평면도.
도 7은 본 발명 중 LED 모듈과 원반형 바디의 결합상태 요부 확대 정 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명 보안등기구의 사시도를 나타낸 것이고, 도 2는 도 2는 본 발명 보안등기구의 분해 사시도를 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명의 보안등기구 중 바디의 사시도를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명 보안등기구의 결합상태 측 단면도 및 일부 주요부분 확대 단면도를 나타낸 것이며, 도 5는 본 발명 보안등기구의 설치상태 예시도를 나타낸 것이고, 도 6은 본 발명 중 LED 모듈의 요부 확대 평면도를 나타낸 것이며, 도 7은 본 발명 중 LED 모듈과 원반형 바디의 결합상태 요부 확대 정 단면도를 나타낸 것이다.
이에 따르면 본 발명의 발광다이오드를 이용한 보안등기구는,
하부를 향해 볼록하면서도 수개의 LED 모듈 설치부(11)가 방사형으로 형성되고, 상기 LED 모듈 설치부(11)의 배면에는 각각 수개의 크고 작은 원뿔형 방열핀(12)들이 돌출 형성되며, 저면 후방부에는 LED 구동회로 설치부(13)가 형성되고 상부 후방부에는 기둥 결합봉(14)이 돌출되게 형성되며, 상,하면의 주연부에는 수개의 나사 고정구(15)가 형성된 구성을 갖고 기둥(7)에 착탈 가능하게 설치되는 원반형의 바디(1)와;
절연형 알루미늄 기판(22)에 수개의 LED(21)가 정해진 간격을 두고 설치된 구성을 갖고 상기 원반형 바디(1)의 LED 모듈 설치부(11) 중 보안등기구를 설치하고자 하는 장소에 대한 원하는 조도량에 부응하여 그 개수가 다르도록 각각 나사(8)를 통해 착탈 가능하게 설치되어 LED 구동회로부(3)로부터 전원전압이 공급되면 조명에 필요한 빛을 발생시켜주는 수개의 LED 모듈(2)과;
상기 원반형 바디(1)의 저면에 형성된 LED 구동회로 설치부(13)에 착탈 가능하게 설치되어 LED 모듈(2)의 구동에 필요한 전원전압을 공급시켜 주는 LED 구동회로부(3)와;
상기 원반형 바디(1)의 LED 모듈 설치부(11) 표면 형상에 대응되는 형상을 갖도록 방사형으로 반사면(41)들이 사출 성형됨과 동시에 각각의 LED 모듈(2)에 설치되어 있는 LED(21)의 설치 위치에 대응되는 위치에 LED 통과공(42)이 천공된 형태를 갖고 상기 원판형 바디(1)의 저면에서 LED 모듈(2)을 감싸주는 형태로 나사(8)를 통해 착탈 가능하게 설치되어 각각의 LED(21)에서 발생되는 빛을 하방부를 향해 넓게 반사시켜 주는 빛 반사판(4)과;
상기 원반형 바디(1)의 저면을 막아주는 형태로 나사(8)를 통해 착탈 가능하게 설치되어 LED(21)들에서 발생되는 빛은 투과시키고 외부에서 유입되는 각종 이물질과 우수의 유입은 차단하는 투광판(5)과;
후방부에 원반형 바디(1)의 기둥 결합봉(14) 상면부를 감싸는 고정편(61)이 일체로 형성되고 주연부에는 바디(1)의 주연부를 감쌓아 주어 외부로부터 각종 이물질 및 물기의 유입을 방지하는 감쌈부(62)가 구비된 반구 형상을 갖도록 성형된 구성을 갖고 상기 원반형 바디(1)의 상면부를 감싸는 형태로 설치되는 상부 커버(6);로 구성한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 원반형 바디(1)의 저면 주연부에는 가스켓 설치홈(16)을 형성하고, 상기 가스켓 설치홈(16)에는 상기 원반형 바디(1)의 저면 주연부와 투광판(5) 사이의 접촉부에 대한 기밀을 유지시켜 줌은 물론 외부에서 가해지는 충격력을 완화시켜 주는 방수겸 방진용 가스켓(17)을 더 설치한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상부 커버(6)의 감쌈부(62) 내면과 원반형 바디(1)의 상면 주연부와 접촉되는 평판부(63)에 각각 수개의 돌기(621)(631)를 정해진 간격을 두고 형성하여 상기 원반형 바디(1)의 외주면과 상부 커버(6)의 감쌈부(62) 및 평판부(63) 사이로 공기 유통용 틈새(64)가 형성되도록 한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 상부 커버(6)의 평판부(63)에 형성된 돌기(631) 중 일부에는 나사 통과공(632)을 더 형성시켜 준 것을 특징으로 한다.
또, 상기 원반형 바디(1)의 상면 주연부에는 상기 공기 유통용 틈새(64)를 통해 외부로부터 각종 이물질 및 물기가 유입되는 것을 차단하는 이물질 및 물기 유입 방지턱(18)을 더 형성시킨 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 빛 반사판(4)에 형성된 LED 통과공(42) 중 원반형 바디(1)의 LED 모듈 설치부(11)에 LED 모듈(2)을 설치하지 않음으로 인해 LED(21)가 끼워지지 않은 빈 LED 통과공(42)에는 탄성 걸림고리(431)가 구비된 캡(43)을 착탈 가능하게 설치하여 막아 준 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 원반형 바디(1)의 배면에 돌출 형성되는 원뿔형 방열핀(12)들의 하부 면적은 알루미늄 기판(22)에 설치되는 각각의 LED(21) 면적과 같거나 그보다 5-10% 이내로 더 크게 성형한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 LED(21)에서 발생되는 열을 알루미늄 기판(22)을 통해 전달받은 후 상기 원뿔형 방열핀(12)들에 전달하는 반원형 바디(1)의 열 흡수 및 전달 면 두께(t2)는 LED(21) 정격출력(Watt)의 2-3배를 갖도록 성형한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 LED(21)에서 발생되는 열을 직접 방사시켜 주는 원반형 바디(1)의 원뿔형 방열핀(12)들 높이(h)는 알루미늄 기판(22)의 두께(t1)에 반원형 바디(1)의 열 흡수 및 전달 면 두께(t2)를 더한 값의 1.5-2.5배가 되도록 성형한 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기한 원뿔형 방열핀(12)들이 하부 면적과, 반원형 바디(1)의 열 흡수 및 전달 면 두께(t2), 원반형 바디(1)의 원뿔형 방열핀(12)들 높이(h) 값들 근거하여 하나의 LED(21)를 중심으로 방열 작용하는 유효반경(r)은 20-30㎜로 그 주위의 표면적은 3,000-5,000㎟가 되고 체적은 6,000-8,000㎟가 되도록 설정한 것을 특징으로 한다.
또, 절연형 알루미늄 기판(22)에 설치되는 LED(21)들간 배치 간격(ℓ)은 해당 LED(21)의 정격출력(Watt)의 14-20배를 갖도록 한 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성된 발명의 발광다이오드를 이용한 보안등기구에 대한 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
먼저 본 발명이 적용된 의 발광다이오드를 이용한 보안등기구는 크게 원반형바디(1)와 수개의 LED 모듈(2), LED 구동회로부(3), 빛 반사판(4), 투광판(5) 및 상부 커버(6)로 이루어진 것을 주요기술 구성요소로 한다.
이때, 상기 원반형 바디(1)는 다이케스팅 금형을 이용하여 알루미늄으로 성형한 것으로, 저면부는 하부를 향해 볼록하게 튀어 나온 형태를 가짐과 동시에 수개의 LED 모듈 설치부(11)가 방사형으로 형성된 형태를 갖고, 상기 LED 모듈 설치부(11)의 배면에는 LED(21)의 점등시 발생되는 열을 원활히 방출시켜 주기 위하여 각각 수개의 크고 작은 원뿔형 방열핀(12)들이 돌출 형성되어 있으며, 저면 후방부에는 LED 구동회로부(3)를 설치하기 위한 LED 구동회로 설치부(13)가 형성되어 있고, 상부 후방부에는 보안등기구 설치를 위한 기둥(7)에 결합할 수 있도록 하는 기둥 결합봉(14)이 돌출되게 형성되어 있으며, 또한 상,하면의 주연부에는 상부 커버(6)를 포함하여 빛 반사판(4) 및 투광판(5)을 착탈 가능하게 설치하기 위한 수개의 나사 고정구(15)가 형성된 구성을 갖는다.
이와 같은 원반형 바디(1)는 기둥(7)에 착탈 가능하게 설치된 상태에서 보안등기구를 구성하고 있는 전체적인 구성부품의 설치될 수 있도록 함은 물론 LED(21)의 점등시 발생되는 열을 공기와 열교환을 통해 자체는 물론 LED 모듈 설치부(11)의 배면부에 돌출 형성된 수개의 크고 작은 원뿔형 방열핀(12)들을 통해 원활히 외부로 배출시켜 주는 기능을 수행하게 된다.
또한, 상기 LED 모듈(2)들은 절연형 알루미늄 기판(22)에 수개의 LED(21)가 정해진 간격을 두고 납땜을 통해 설치된 형태를 갖고 상기 원반형 바디(1)의 LED 모듈 설치부(11)에 나사(8)를 통해 착탈 가능하게 설치되어 LED 구동회로부(3)로부터 전원전압이 공급되면 조명에 필요한 빛을 발생시켜 주게 되는데, 이때 상기 LED 모듈(2)들 설치 개수는 보안등기구를 설치하고자 하는 장소에서 원하는 조도량에 부응하여 결정하여 설치하면 된다.
이때, 상기 원반형 바디(1)에 적용되는 방열 설계 기술은 LED의 배치 간격과, LED 배치 부분 방열 표면적, LED 배치 부분의 열전도 체적과, 방열핀의 구조(형상) 및 주위 사용 온도 조건에 따른 설계 치의 변동 정수/변수 값에 의해 결정된다.
따라서, 본 발명에서는 이와 같은 조건을 만족시키기 위하여 상기 원반형 바디(1)의 배면에 돌출 형성되는 원뿔형 방열핀(12)들의 하부 면적은 알루미늄 기판(22)에 설치되는 각각의 LED(21) 면적과 최소한 같거나 그보다 5-10% 이내에서 더 크게 성형하여 열전달효과 및 방열효과를 최대한 높일 수 있도록 하였다.
예를 들어 특정제조사(Cree사)에서 생산 판매되고 있는 2.5Watt의 LED 경우 그 면적이 62.1㎟를 갖게 되는데, 이 경우 본 출원인이 시험한 결과 상기 원뿔형 방열핀(12)들의 하부 면적을 63.6㎟로 성형하였을 때 가장 바람직한 열전달효과 및 방열효과를 얻을 수 있었다.
또, 본 발명에서는 상기 LED(21)에서 발생되는 열을 알루미늄 기판(22)을 통해 전달받은 후 상기 원뿔형 방열핀(12)들에 전달하는 반원형 바디(1)의 열 흡수 및 전달 면 두께(t2)를 도 6과 같이 LED(21) 정격출력(Watt)의 2-3배를 갖도록 성형하였는데, 예를 들어 LED(21)의 정격출력이 2.5Watt인 경우 5-7.5㎜ 이내이므로 실제 반원형 바디(1)의 전체 무게 등을 감안하여 이 범주 내에서 적정한 값을 설정하면 된다.
또한, 상기 LED(21)에서 발생되는 열을 직접 방사시켜 주는 원반형 바디(1)의 원뿔형 방열핀(12)들 높이(h)는 알루미늄 기판(22)의 두께(t1; 예를 들어 2㎜)에 반원형 바디(1)의 열 흡수 및 전달 면 두께(t2; 예를 들어 5-7㎜)를 더한 값의 1.5-2.5배가 되도록 성형하였다.
따라서 상기 LED(21)에서 발생되는 열을 직접 방사시켜 주는 원반형 바디(1)의 원뿔형 방열핀(12)들 높이(h)는 예를 들어 알루미늄 기판(22)의 두께(t1)가 2㎜이고 반원형 바디(1)의 열 흡수 및 전달 면 두께(t2) 5㎜일 경우 10.5-17.5㎜가 되는데, 본 발명에서는 많은 시험을 통해 최적의 높이로 12.5㎜로 설정하였다.
다시 말해서 2.5W급 파워 LED를 적용한 보안등기구에서는, 알루미늄기판 두께가 통상적으로 2mm이고 방열 전달 면 두께가 5~7.5mm이므로 그 합의 두께가 7~9.5mm가 되며, 그 값의 1.5~2.5배라 하면 방열핀의 높이는 7.5~18.75mm로 설계되어야 한다는 것이다.
그리고, 상기한 원뿔형 방열핀(12)들이 하부 면적과, 반원형 바디(1)의 열 흡수 및 전달 면 두께(t2), 원반형 바디(1)의 원뿔형 방열핀(12)들 높이(h) 값들 근거하여 하나의 LED(21)를 중심으로 방열 작용하는 유효반경(r)은 도 7과 같이 20-30㎜로 설정하여 그 주위의 표면적은 3,000-5,000㎟가 되고 체적은 6,000-8,000㎟가 되도록 하였다.
또, 절연형 알루미늄 기판(22)에 설치되는 LED(21)들간 배치 간격(ℓ)은 해당 LED(21)의 정격출력(Watt)의 14-20배를 갖도록 하였는데, 예를 들어 LED(21)의 정격출력이 2.5Watt인 경우 LED(21)들간 배치 간격(ℓ)은 35-50㎜가 되도록 하였다.
상기한 수치들은 각각 그에 한정할 수 없으며 원반형 바디(1)의 재질과 그 재료의 열전도도 및 열방산도에 따라 그들의 기준치는 변동될 수 있고, 또 LED의 제조 사별로 발열량은 다소 차이가 있으므로 그 또한 설계 기준치의 변동이 이루어 질수 있는 것이다.
한편, 상기 LED 구동회로부(3)는 원반형 바디(1)의 저면에 일측에 형성되어 있는 LED 구동회로 설치부(13)에 착탈 가능하게 설치하여 LED 모듈(2)의 구동에 필요한 전원전압을 공급시켜 주도록 하면 된다.
이와 같이 상기 LED 모듈(2) 및 LED 구동회로부(3)를 모두 원반형 바디(1)의 저면에 설치하여 줌으로써 보안등기구의 점검 또는 보수할 필요가 있을 때 후술하는 투광판(5)과 빛 반사판(4)만 분리하고 이들을 점검 및 교체할 수 있어 보안등기구의 내부 부품 조립을 포함하여 이들의 점검 및 보수를 편리하게 수행할 수 있게 된다.
또한, 상기 빛 반사판(4)은 원반형 바디(1)의 LED 모듈 설치부(11) 표면 형상에 대응되는 형상을 갖도록 방사형으로 반사면(41)들이 형성되도록 합성수지재를 이용하여 사출 성형함과 동시에 각각의 반사면(41)에 있어서 LED 모듈(2)의 알루미늄 기판(22)에 설치되어 있는 LED(21)의 설치 위치에 대응되는 위치에 LED 통과공(42)을 천공시키되, 표면에는 반사물질을 도금/증착한 형태를 갖고, 상기 원판형 바디(1)의 저면에서 LED 모듈(2)을 감싸주는 형태로 나사(8)를 통해 착탈 가능하게 설치되어 각각의 LED(21)에서 발생되는 빛을 하방부를 향해 넓게 반사시켜 주는 기능을 수행하게 된다.
이때 상기 LED 모듈(2)은 전술한 바와 같이 보안등기구를 설치하고자 하는 장소에서 원하는 조도에 따라 그의 설치 개수가 다르게 되므로 상기 빛 반사판(4)에 형성시킨 수개의 LED 통과공(42) 중 그 일부는 원반형 바디(1)의 LED 모듈 설치부(11)에 LED 모듈(2)의 알루미늄 기판(22)에 설치하지 않으므로 인해 LED(21)가 끼워지지 않은 빈 LED 통과공(42)을 유지할 수 있게 된다.
그런데 상기와 같이 원반형 바디(1)의 LED 모듈 설치부(11)에 LED 모듈(2)을 설치하지 않음으로 인해 LED(21)가 끼워지지 않은 빈 LED 통과공(42)을 그대로 둘 경우 외관상 미려하지 못하게 됨은 물론 빛 반사판(4)의 반사량이 저하될 우려가 있다.
따라서, 본 발명에서는 탄성 걸림고리(431)가 구비된 별도의 캡(43)을 구비시켜 두었다가 원반형 바디(1)의 LED 모듈 설치부(11)에 LED 모듈(2)을 설치하지 않음으로 인해 LED(21)가 끼워지지 않은 빈 LED 통과공(42)에 도 4의 확대도와 같이 착탈 가능하게 설치하여 줄 수 있도록 함으로써 보안등기구의 설치 장소에 따른 조도 량에 대응하여 변화되는 LED 모듈(2)의 설치 개수에 무관하게 빛 반사판(4)을 호환성 있게 사용할 수 있게 된다.
또, 상기 투광판(5)은 투명 합성수지를 이용하여 반구형으로 사출 성형한 형태를 갖고 상기 원반형 바디(1)의 저면을 막아주는 형태로 나사(8)를 통해 착탈 가능하게 설치되어 LED(21)들에서 발생되는 빛은 투과시키고 외부에서 유입되는 각종 이물질과 우수의 유입은 차단하게 된다.
이때, 상기 투광판(5)을 원반형 바디(1)의 저면부에 단순히 착탈 가능하게 설치할 경우 상기 원반형 바디(1)의 저면 주연부와 투광판(5) 사이의 접촉부에 대한 기밀이 유지되지 못하여 이들 틈새로 각종 이물질 및 우수 등이 유입될 우려가 있을 뿐만 아니아 외부에서 충격이 가해질 경우 합성수지재의 투광판(5) 주연부가 알루미늄재의 원반형 바디(1)에 부딪히며 깨질 우려가 있다.
따라서, 본 발명에서는 상기 원반형 바디(1)의 저면 주연부에는 가스켓 설치홈(16)을 형성하고, 이에 방수겸 방진용 가스켓(17)을 설치하여 줌으로써 상기 방수겸 방진용 가스켓(17)이 원반형 바디(1)의 저면 주연부와 투광판(5) 사이의 접촉부에 대한 기밀을 유지시켜 주게 됨은 물론 외부에서 가해지는 충격력을 완화시켜 주게 되어 외부로부터 각종 이물질 및 물기 등의 유입을 완벽히 방지할 수 있을 뿐만 아니라 외부에서 충격력이 가해지더라도 투광판(5)이 손상되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
한편, 상기 상부 커버(6)는 후방부에 원반형 바디(1)의 기둥 결합봉(14) 상면부를 감싸는 고정편(61)이 일체로 형성되고 주연부에는 바디(1)의 주연부를 감쌓아 주어 외부로부터 각종 이물질 및 물기의 유입을 방지하는 감쌈부(62)가 일체로 구비되도록 합성수지재를 이용하여 반구형으로 사출 성형하거나 다이케스팅 금형을 이용하여 알루미늄으로 성형한 구성을 갖고 상기 원반형 바디(1)의 상면부를 감싸는 형태로 설치된다.
이때, 상기 상부 커버(6)를 원반형 바디(1)의 상면부를 밀봉시켜 주는 형태로 설치할 경우 상기 상부 커버(6)와 원반형 바디(1)의 상면부 사이에 형성된 공간부로 내,외부 공기 유통이 전혀 이루어지지 않게 되어 원반형 바디(1)를 통한 방열이 제대로 이루어지지 않게 된다.
따라서, 본 발명에서는 상기 상부 커버(6)의 감쌈부(62) 내면과 원반형 바디(1)의 상면 주연부와 접촉되는 평판부(63)에는 각각 수개의 돌기(621)(631)를 정해진 간격을 두고 더 형성하여 줌으로써 상기 원반형 바디(1)의 외주면과 상부 커버(6)의 감쌈부(62) 및 평판부(63) 사이로 공기 유통용 틈새(64)가 형성되어 별도의 냉각장치를 사용하지 않고도 원반형 바디(1)와 상부 커버(6) 사이에 형성시킨 공기 유통용 틈새(64)를 통해 도 4의 확대도에서 표기한 화살표와 같이 상부 커버(6)와 원반형 바디(1) 사이에 형성된 공간부 내로 자연적인 공기유통이 이루어지며 내외부 공기가 대류되며 효과적인 방열이 이루어지게 된다.
이때, 상기 상부 커버(6)의 평판부(63)에 형성된 돌기(631) 중 일부에는 상부 커버(6)를 원반형 바디(1)의 상면부에 착탈 가능하게 설치하기 위한 나사(8)를 체결시킬 수 있는 통과공(632)을 더 형성시켜 줌으로써 상기 돌기(631)가 나사 결합부에 대한 보강 기능도 수행하게 된다.
한편, 상기와 같이 상부 커버(6)의 감쌈부(62) 내면과 원반형 바디(1)의 상면 주연부와 접촉되는 평판부(63)에는 각각 수개의 돌기(621)(631)를 정해진 간격을 두고 형성시켜만 줄 경우 상기 원반형 바디(1)의 외주면과 상부 커버(6)의 감쌈부(62) 및 평판부(63) 사이에 형성된 공기 유통용 틈새(64)에 의해 상부 커버(6)와 원반형 바디(1) 사이에 형성된 공간부와 외부가 관통되는 형태를 갖게 되므로 상기 공기 유통용 틈새(64)를 통해 외부로부터 공간부 내로 각종 이물질 및 물기 등이 유입될 우려가 있다.
따라서, 본 발명에서는 상기 원반형 바디(1)의 상면 주연부에 이물질 및 물기 유입 방지턱(18)을 더 돌출 형성시켜 줌으로써 상기 공기 유통용 틈새(64)를 통해 공기의 흐름에 부응하여 외부로부터 유입되던 각종 이물질 및 물기 등은 공간부 내로 유입되지 못하고 이물질 및 물기 유입 방지턱(18)에 의해 걸려진 후 내부에서 외부로 배출되는 공기를 따라 다시 외부로 배출되는 형태를 반복하게 되어 상부 커버(6)와 원반형 바디(1) 사이에 형성된 공간부로 각종 이물질 및 물기 등이 외부에서 유입되는 것을 완벽히 방지할 수 있게 된다.
상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
1 : 원반형 바디 11 : LED 모듈 설치부
12 : 원뿔형 방열핀 13 : LED 구동회로 설치부
14 : 기둥 결합봉 15 : 나사 고정구
16 : 가스켓 설치홈 17 : 방수겸 방진용 가스켓
18 : 이물질 및 물기 유입 방지턱
2 : LED 모듈 21 : LED
3 : LED 구동회로부
4 : 빛 반사판 41 : 반사면
42 : LED 통과공 43 : 캡
431 : 탄성 걸림고리
5 : 투광판
6 : 상부 커버 61 : 고정편
62 : 감쌈부 621, 631 : 돌기
63 : 평판부 632 : 나사 통과공
64 : 공기 유통용 틈새
7 : 기둥 8 : 나사

Claims (11)

  1. 하부를 향해 볼록하면서도 수개의 LED 모듈 설치부가 방사형으로 형성되고, 상기 LED 모듈 설치부의 배면에는 각각 수개의 원뿔형 방열핀들이 정해진 간격을 두고 돌출 형성되며, 저면 후방부에는 LED 구동회로 설치부가 형성되고 상부 후방부에는 기둥 결합봉이 돌출되게 형성되고, 상,하면의 주연부에는 수개의 나사 고정구가 형성된 구성을 갖고 기둥에 착탈 가능하게 설치되는 원반형의 바디와;
    알루미늄 기판에 수개의 LED가 정해진 간격을 두고 설치된 구성을 갖고 상기 원반형 바디의 LED 모듈 설치부 중 보안등기구를 설치하고자 하는 장소에 대한 원하는 조도량에 부응하여 그 개수가 다르도록 각각 나사를 통해 착탈 가능하게 설치되어 LED 구동회로부로부터 전원전압이 공급되면 조명에 필요한 빛을 발생시켜주는 수개의 LED 모듈과;
    상기 바디의 저면에 형성된 LED 구동회로 설치부에 착탈 가능하게 설치되어 LED 모듈의 구동에 필요한 전원전압을 공급시켜 주는 LED 구동회로부와;
    상기 원반형 바디의 LED 모듈 설치부 표면 형상에 대응되는 형상을 갖도록 방사형으로 반사면들이 사출 성형됨과 동시에 각각의 LED 모듈에 설치되어 있는 LED의 설치 위치에 대응되는 위치에 LED 통과공이 천공된 형태를 갖고 상기 원판형 바디의 저면에서 LED 모듈을 감싸주는 형태로 나사를 통해 착탈 가능하게 설치되어 각각의 LED에서 발생되는 빛을 하방부를 향해 넓게 반사시켜 주는 빛 반사판과;
    상기 원반형 바디의 저면을 막아주는 형태로 나사를 통해 착탈 가능하게 설치되어 LED들에서 발생되는 빛은 투과시키고 외부에서 유입되는 각종 이물질과 우수의 유입은 차단하는 투광판과;
    후방부에 바디의 기둥 결합봉 상면부를 감싸는 고정편이 일체로 형성되고 주연부에는 바디의 주연부를 감쌓아 주어 외부로부터 각종 이물질 및 물기의 유입을 방지하는 감쌈부가 구비된 반구 형상을 갖도록 성형된 구성을 갖고 상기 원반형 바디의 상면부를 감싸는 형태로 설치되는 상부 커버;로 구성한 것을 특징으로 하는 발광다이오드를 이용한 보안등기구.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 원반형 바디의 저면 주연부에는 가스켓 설치홈을 형성하고, 상기 가스켓 설치홈에는 상기 바디의 저면 주연부와 투광판 사이의 접촉부에 대한 기밀을 유지시켜 줌은 물론 외부에서 가해지는 충격력을 완화시켜 주는 방수겸 방진용 가스켓을 더 설치한 것을 특징으로 하는 발광다이오드를 이용한 보안등기구.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 커버의 감쌈부 내면과 원반형 바디의 상면 주연부와 접촉되는 평판부에 각각 수개의 돌기를 정해진 간격을 두고 형성하여 상기 원반형 바디의 외주면과 상부 커버의 감쌈부 및 평판부 사이로 공기 유통용 틈새가 형성되도록 한 것을 특징으로 하는 발광다이오드를 이용한 보안등기구.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 상부 커버의 평판부에 형성된 돌기 중 일부에는 나사 통과공을 형성시켜 준 것을 특징으로 하는 발광다이오드를 이용한 보안등기구.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 원반형 바디의 상면 주연부에는 상기 공기 유통용 틈새를 통해 외부로부터 각종 이물질 및 물기가 유입되는 것을 차단하는 이물질 및 물기 유입 방지턱을 더 형성시킨 것을 특징으로 하는 발광다이오드를 이용한 보안등기구.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 빛 반사판에 형성된 LED 통과공 중 원반형 바디의 LED 모듈 설치부에 LED 모듈을 설치하지 않음으로 인해 LED가 끼워지지 않은 빈 LED 통과공에는 탄성 걸림고리가 구비된 캡을 착탈 가능하게 설치하여 막아 준 것을 특징으로 하는 발광다이오드를 이용한 보안등기구.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 원반형 바디의 배면에 돌출 형성되는 원뿔형 방열핀들의 하부 면적은 알루미늄 기판에 설치되는 각각의 LED 면적과 같거나 그보다 5-10% 이내로 더 크게 성형한 것을 특징으로 하는 발광다이오드를 이용한 보안등기구.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 원뿔형 방열핀들이 하부 면적과, 반원형 바디의 열 흡수 및 전달 면 두께, 원반형 바디의 원뿔형 방열핀 높이 값들을 근거하여 하나의 LED를 중심으로 방열 작용하는 유효반경은 20-30㎜로 그 주위의 표면적은 3,000-5,000㎟가 되고 체적은 6,000-8,000㎟가 되도록 설정한 것을 특징으로 하는 발광다이오드를 이용한 보안등기구.
  11. 삭제
KR1020100012766A 2010-02-11 2010-02-11 발광다이오드를 이용한 보안등기구 KR100969525B1 (ko)

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