KR100981328B1 - 광섬유를 이용한 경관조명용 ｌｅｄ 조명등 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광섬유를 이용한 경관조명용 LED 조명등에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 중공부가 형성된 프레임의 상면에는 렌즈가 부착되고, 프레임의 저면에는 LED 소자가 실장된 방열기판이 부착되어 형성되는 LED 조명등에 있어서, 프레임의 상부면에는 중공부의 가장자리를 따라 트렌치를 형성하고, 렌즈의 저면 가장자리에는 상기 트렌치에 끼움 결합될 수 있도록 돌기를 형성하여, 렌즈와 프레임 간의 부착시 렌즈와 프레임 간의 접착면에 요철형 접착구조를 형성한 후, 이를 광섬유를 연결하기 위한 광가이드가 형성된 방열케이스 내부에 부착함으로써 렌즈와 프레임 간의 접착을 공고히 하여 렌즈와 프레임의 접착 계면을 통해 수분이 침투되어 LED 소자가 손상되는 것을 방지할 수 있는 광섬유를 이용한 경관조명용 LED 조명등에 관한 것이다.
본 발명에 따른 광섬유를 이용한 경관조명용 LED 조명등은, 상부에 전극패턴이 형성되어 있는 절연기판과 상기 절연기판의 하부에 일체로 부착되는 방열체로 구성되는 방열기판과; 상기 방열기판에 실장되는 다수개의 LED 소자들과; 중앙부에 상하면을 관통하는 중공부가 형성되고, 저면에는 상기 방열기판이 부착되어 상기 LED 소자들이 상기 중공부의 내부에 위치하도록 구성되는 프레임과; 상기 프레임의 상부에 부착되는 렌즈와; 상기 LED 소자들이 실장된 방열기판 및 렌즈가 부착된 프레임을 내부에 수용하되, 상부 중앙부에는 상부측으로 연장된 중공의 원통형 광가이드가 형성되어 있는 방열케이스; 및 상기 광가이드에 삽입되어 상기 렌즈의 상부면에 밀착되도록 고정되는 광섬유 다발;을 포함하여 구성되되, 상기 프레임의 상부면에는 상기 중공부의 주위를 따라 상기 렌즈가 안착되는 렌즈홈이 형성되고, 상기 렌즈는 상기 렌즈홈에 안착되어 방수용 접착부재를 이용하여 상기 프레임과 일체로 접착되며, 상기 프레임의 저면에는 상기 방열기판이 방수용 접착부재를 이용하여 상기 프레임과 일체로 접착되고, 상기 렌즈와 상기 방열기판이 일체로 접착된 상기 프레임은 다시 상기 방열케이스 내부에 방수용 접착부재를 이용하여 부착되어, 상기 방열기판에 실장되는 상기 다수개의 LED 소자들로 수분이 침투되는 것을 이중으로 방지하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

광섬유를 이용한 경관조명용 ＬＥＤ 조명등{An LED lamp for scenic light system using optical fibers}
본 발명은 광섬유를 이용한 경관조명용 LED 조명등에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 중공부가 형성된 프레임의 상면에는 렌즈가 부착되고, 프레임의 저면에는 LED 소자가 실장된 방열기판이 부착되어 형성되는 LED 조명등에 있어서, 프레임의 상부면에는 중공부의 가장자리를 따라 트렌치를 형성하고, 렌즈의 저면 가장자리에는 상기 트렌치에 끼움 결합될 수 있도록 돌기를 형성하여, 렌즈와 프레임 간의 부착시 렌즈와 프레임 간의 접착면에 요철형 접착구조를 형성한 후, 이를 광섬유를 연결하기 위한 광가이드가 형성된 방열케이스 내부에 부착함으로써 렌즈와 프레임 간의 접착을 공고히 하여 렌즈와 프레임의 접착 계면을 통해 수분이 침투되어 LED 소자가 손상되는 것을 방지할 수 있는 광섬유를 이용한 경관조명용 LED 조명등에 관한 것이다.
발광다이오드(Light Emitting Diode ; LED)는 화합물 반도체에 전압을 가할 때 발광 현상이 일어나는 특성을 이용하여 개발되었으며, 종래의 광원에 비해 소형이고, 수명이 길며, 전기 에너지가 빛 에너지로 변환되는 효율이 우수하다. 최근에는 반도체 기술의 발전으로 고휘도의 백색 LED에 대한 상용화가 이루어짐에 따라, 이를 이용한 다양한 조명 장치가 등장하고 있는 실정이다.
특히, 다수의 LED 소자를 직·병렬로 배열하는 형태로 고밀도로 집적시켜 단위 면적당 광도, 즉 휘도를 수천 cd/㎡ 이상으로 높여줌으로써 충분히 먼 거리를 조명할 수 있는 조명용 LED 모듈에 대한 연구·개발이 활발하게 이루어지고 있다.
그러나 LED 모듈의 집적 밀도가 증가할수록 동일 면적에서 발생하는 열도 증가하게 되므로, LED 소자에서 발생하는 대량의 열로 인해 LED 소자에 손상이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 종래의 조명용 LED 모듈로는 일반회로기판(printed circuit board ; PCB)보다 방열 효과가 우수한 메탈 PCB(metal printed circuit board)에 LED 소자를 집적시켜 방열 성능을 높인 LED 모듈이 있다. 메탈 PCB는 열전도도가 높은 금속 성분의 방열체 상부에 합성수지 필름으로 구성된 플렉시블 PCB(flexible printed circuit board)를 접착제로 부착시켜 방열 성능을 향상시킨 인쇄회로기판이다.
그러나 LED 소자로부터 하부의 방열체까지의 열전달은 그 중간에 위치한 열전도도가 낮은 플렉시블 PCB와 접착제에 의하여 방해를 받기 때문에, LED 소자를 고밀도로 집적하여 발생하는 대량의 열을 모두 방열시키는 데에는 한계가 있으며, 결국 발광시 수반되는 열로 인해 LED 소자에 손상이 발생할 위험성이 높은 문제점이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 도출된 LED 모듈로는, 본 출원인이 개발하여 출원한 바 있는 특허등록번호 제10-0738933호가 있으며, 이는 도 1에 도시된 바와 같이 상부에 전극패턴(15)이 형성되는 절연기판(12)의 저면에 방열체(14)를 일체로 부착하여 방열기판(10)을 구성하고, LED 소자(16)를 열전도도가 좋은 실버 에폭시를 접착제로 사용하여 방열기판(10)의 전극패턴(15)에 부착함으로써 절연기판(12)의 두께를 최소화하고, 이를 통해 LED 소자(16)에서 발생하는 열을 방열체(14)를 통하여 효율적으로 방출시킬 수 있도록 구성된 조명용 LED 모듈에 관한 발명이다.
상기 발명에서 조명용 LED 모듈은 방열기판(10)을 중앙부의 상하면을 관통하는 중공부(22)가 형성된 케이스(20)의 저면에 부착하여 방열기판(10) 상에 실장된 LED 소자(16)들이 상기 중공부(22)의 내부에 위치하도록 구성하고, 상기 케이스(22)의 상부에 렌즈(30)를 장착하여 LED 소자(16)들로부터 방출되는 빛을 상부 공간으로 균일하게 조사할 수 있도록 구성되어 있다. 이때, 방열기판(10)과 렌즈(30)는 접착부재(40)를 통해 케이스(20)에 부착되는데, 이러한 구조를 통해 방열기판(10) 상에 실장되는 LED 소자(16)들을 외부로부터 밀폐시킴으로써 실외에 사용되는 경관조명용 조명등으로 사용할 수 있다.
그러나 상기 조명용 LED 모듈을 실외 가로등이나 경관조명등, 특히 수중등으로 사용하는 경우, 장기간의 노출에 따라 오염된 공기나 물에 의해 렌즈(30)를 케이스(20)에 부착시키는 접착부재가 열화되어 접착력이 약화되기 때문에, 도 1에 표시된 A부분, 즉 렌즈(30)와 케이스(20)의 부착 계면을 따라 수분이 침투하게 되고, 이로 인하여 침투된 수분에 의해 전기 누전이 발생함으로써 방열기판(10) 상에 실장된 LED 소자(16)가 손상되는 현상이 발생하는 문제점이 있었다.
특히, 다양한 경관 조명 효과를 구현하기 위해 조명용 LED 모듈에 광섬유를 연결하여 수중등으로 사용하는 경우, 별도의 방수용기 내부에 LED 모듈을 장착하고, 광섬유를 연결하기 때문에 조명등 전체의 부피가 증가하여 설치하는데 공간에 제약을 받게 되고, 방수용기와 광섬유의 연결부위를 다시 방수처리해야 하는 등 구성이 복잡해지는 문제점이 있다.
또한, 이를 피하기 위해 조광기를 물 밖에 별도로 설치하고, 상기 조광기를 통해 물 밖에 설치된 LED 모듈과 광섬유를 연결하여 수중 경관 조명 시스템을 구성하는 방법이 사용되기도 하나, 이 경우에는 필연적으로 광섬유의 설치 경로가 길어지게 되어 설치비용이 증가하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 프레임의 저면에 방수용 접착부재를 이용하여 LED 소자들이 실장된 방열기판을 부착하고, 프레임의 상면에도 방수용 접착부재를 이용하여 렌즈를 부착하되, 프레임의 상면에는 소정 깊이의 트렌치를 형성하고 렌즈의 저면에는 트렌치에 끼움 결합하기 위한 돌기를 형성하여 렌즈와 프레임 간에 요철형 접착 구조를 형성하여 렌즈와 프레임 간의 접착을 공고히 하는 동시에, 렌즈와 방열기판이 부착된 프레임을 광가이드가 형성된 금속재질의 방열케이스 내부에 수납한 다음, 다시 방수용 접착부재로 밀폐시킨 후 광가이드에 광섬유 다발을 연결함으로써 전체적인 부피의 증가 없이 방열기판 상에 실장된 LED 소자로 수분이 침투하는 것을 원천적으로 방지할 수 있음은 물론, 외부 물질에 의한 충격이나 이물질에 의한 오염을 방지할 수 있는 광섬유를 이용한 경관조명용 LED 조명등을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 광섬유를 이용한 경관조명용 LED 조명등은, 상부에 전극패턴이 형성되어 있는 절연기판과 상기 절연기판의 하부에 일체로 부착되는 방열체로 구성되는 방열기판과; 상기 방열기판에 실장되는 다수개의 LED 소자들과; 중앙부에 상하면을 관통하는 중공부가 형성되고, 저면에는 상기 방열기판이 부착되어 상기 LED 소자들이 상기 중공부의 내부에 위치하도록 구성되는 프레임과; 상기 프레임의 상부에 부착되는 렌즈와; 상기 LED 소자들이 실장된 방열기판 및 렌즈가 부착된 프레임을 내부에 수용하되, 상부 중앙부에는 상부측으로 연장된 중공의 원통형 광가이드가 형성되어 있는 방열케이스; 및 상기 광가이드에 삽입되어 상기 렌즈의 상부면에 밀착되도록 고정되는 광섬유 다발;을 포함하여 구성되되, 상기 프레임의 상부면에는 상기 중공부의 주위를 따라 상기 렌즈가 안착되는 렌즈홈이 형성되고, 상기 렌즈는 상기 렌즈홈에 안착되어 방수용 접착부재를 이용하여 상기 프레임과 일체로 접착되며, 상기 프레임의 저면에는 상기 방열기판이 방수용 접착부재를 이용하여 상기 프레임과 일체로 접착되고, 상기 렌즈와 상기 방열기판이 일체로 접착된 상기 프레임은 다시 상기 방열케이스 내부에 방수용 접착부재를 이용하여 부착되어, 상기 방열기판에 실장되는 상기 다수개의 LED 소자들로 수분이 침투되는 것을 이중으로 방지하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광섬유를 이용한 경관조명용 LED 조명등은 별도의 방수용 수용설비를 사용하지 않고도 수분침투나 외부 물질에 의한 충격으로부터 LED 소자를 보호할 수 있기 때문에, 광섬유의 연결시 조명등 자체의 부피가 불필요하게 증가되는 것을 방지할 수 있는 동시에, 수중에서 조광기에 직접 연결할 수 있어 설치가 용이함은 물론, 사용되는 광섬유의 양을 줄일 수 있어 소요되는 설치 비용을 절감할 수 있으며, 이를 통해 다양한 형태의 경관조명 효과를 구현할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 조명용 LED 모듈의 구성을 보여주는 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유를 이용한 경관조명용 LED 조명등의 구성을 보여주는 분리사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유를 이용한 경관조명용 LED 조명등의 결합상태를 보여주는 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 광섬유를 이용한 경관조명용 LED 조명등의 단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유를 이용한 경관조명용 LED 조명등의 구성을 보여주는 분리사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유를 이용한 경관조명용 LED 조명등의 결합상태를 보여주는 사시도이며, 도 4는 도 3에 도시된 광섬유를 이용한 경관조명용 LED 조명등의 단면도이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유를 이용한 경관조명용 LED 조명등은, LED 소자(116)를 실장하는 방열기판(110)과, 저면에 방열기판(110)을 부착하여 고정시키는 프레임(200) 및 프레임(200)의 상부에 구비되는 렌즈(300)를 포함하여 구성되는 LED 조명모듈과, 내부에 LED 조명모듈을 수용하고 상부 중앙부에 상부측으로 연장된 중공의 원통형 광가이드(422)가 형성된 방열케이스(400) 및 광가이드(422)에 삽입되어 렌즈(300)에 밀착되도록 고정되는 광섬유(610) 다발을 포함하여 구성된다. 이때, 렌즈(300)와 프레임(200)의 접착부위에는 요철형 접착구조가 형성되어, 렌즈(300)와 프레임(200) 간의 접착을 공고히 하는 동시에, 렌즈(300)와 방열기판(110)이 부착된 프레임(200)은 다시 방열케이스(400) 내부에 방수용 접착부재(520)를 이용하여 부착되어, 방열기판(110) 상에 실장된 LED 소자(116)들을 이중으로 방수처리한다.
LED 소자(116)는 조명 모듈별로 각각 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 등 다양한 색상의 LED 소자를 사용함으로써 다양한 경관조명 효과를 구현할 수 있으며, 질화물계 청색 LED 소자와 형광물질을 이용하여 백색광을 구현하여 사용할 수도 있다.
도 4에서는, 그 중 질화물계 청색 LED 소자(116)와 형광물질을 이용한 백색 LED 조명 모듈을 이용하여 구성되는 LED 조명등의 구성을 보여주고 있으며, 이와 같이 질화물계 청색 LED 소자(116)를 사용하는 경우 후술하여 설명할 형광막(phosphor)이 도포되어 백색광을 발광시키게 되는데, 반도체 박막을 절연기판인 사파이어(sapphire) 기판에 성장시킨 구조나, 질화갈륨(GaN) 기판과 같은 금속 합금(metal alloy) 기판에 성장시킨 구조를 갖는 LED 소자를 모두 사용할 수 있다. 본 실시예에서는 열 전도도가 보다 좋은 금속 합금(metal alloy) 기판 구조의 LED 소자(116)를 사용함으로써, 저면의 금속재 기판을 통해 LED 소자에서 발생한 열이 하부의 방열체(114)로 효율적으로 방출되도록 한다.
방열기판(110)은 상부에 동(Cu)으로 된 전극패턴(113)이 형성되어 있는 절연기판(112)과, 절연기판(112)의 하부에 일체로 접착되는 방열체(114)로 구성되어, 방열 성능이 향상된 구조를 가지는 기판으로서, 후술하여 설명할 방열케이스(400)와의 결합을 위해 고정부재(미도시)가 삽입되는 다수개의 장착홀(115)이 형성된다.
여기서, 절연기판(112)은 두께를 약 35 μm 이하로 최소화하여 LED 소자(116)에서 발생하는 열이 절연기판(112)을 거쳐 방열체(114)로 보다 잘 전달되도록 하는 것이 좋다.
또한, 전극패턴(113)은 절연기판(112) 상에 양전극과 음전극의 조합을 직렬 및 병렬 구조가 혼합된 매트릭스 형태로 형성하고, 본 실시예에서와 같이 금속 합금 기판 구조의 LED 소자(116)를 사용하는 경우, 각각의 음전극 상에 LED 소자(116)를 탑재하고 양전극과 LED 소자(116)를 전선으로 연결하여 전기를 도통시키게 된다. 여기서, LED 소자(116)를 전극패턴(113)에 접착시키는 데에 있어서 열전도도가 좋은 실버 에폭시(silver epoxy)를 접착제로 사용함으로써, LED 소자(116)에서 발생한 열이 방열기판(110) 측으로 효율적으로 전달되도록 한다.
한편, 도 4에서와 같이 방열기판(110) 상에 청색 LED 소자를 실장하는 경우, 청색 LED 소자로부터 조명용으로 가장 적합한 백색광을 얻기 위해서는 LED 소자(116)의 상부에 형광체(phosphor)를 포함하는 형광층을 구비하여 LED 소자에 의해 방출된 청색광을 형광층에서 여기광으로 흡수하여 백색광을 발광하도록 하게 되는데, 통상 형광층이 형태를 갖추도록 경화되는 과정에서 내부의 형광체가 상당수 밑으로 가라앉아 형광체의 밀도 분포가 하부에 집중되는 경우가 많이 발생한다. 따라서, 형광층이 방열기판의 상면에 바로 형성되어 LED 소자를 둘러싸게 되면, 상당량의 형광체가 LED 소자의 측면 또는 하측에 분포하게 되어, LED 소자의 상면에서 상부 방향으로 발광되는 청색광으로부터의 백색광 생성 효율이 상대적으로 저하되게 된다.
따라서 방열기판(110)이 프레임(200)의 저면에 부착되어 방열기판(110)의 상면과 중공부(201)의 내주면 하단이 밀착하게 되면, 중공부(201) 내부에 위치하게 되는 방열기판(110)의 상면에 먼저 투명 재질로 이루어진 하부 발광막(150)을 도포하여 LED 소자(116)들을 둘러싸도록 하고, 하부 발광막(150)의 상부에 형광체(phosphor)를 포함하는 형광막(152)을 도포하여 형광체(152)가 LED 소자(116)의 상면보다 상측에 위치하도록 구성함으로써, 형광막(152)을 기판 상면에 바로 도포한 경우에 비하여 보다 효과적인 백색 발광을 일으킬 수 있다.
또한, 형광막(152)을 통해 상부로 조사되는 백색광은 프레임(200) 상부에 구비된 렌즈(300) 내부로 진입하여 상부 공간으로 조사되기 전에 형광막(152)과 렌즈(300) 사이의 빈 공간을 통과하게 되는데, 빈 공간과 투명 재질의 렌즈(300) 사이의 매질 차이로 인하여 렌즈(300) 내부로의 광 전달이 방해를 받을 수 있다. 따라서, 렌즈(300)의 재질과 유사한 에폭시 수지나 투명 실리콘을 형광막(152) 상부와 렌즈(300)의 저면 사이에 형성된 공간에 완전히 충진하여 상부 발광막(154)을 형성함으로써, 매질의 차이를 최소화하여 광 전달 효율을 개선할 수 있다.
프레임(200)은 상면 중앙부에 렌즈(300)가 안착되는 렌즈홈(202)이 형성되어 있고, 저면으로부터 렌즈홈(202)의 바닥면 중앙부를 수직으로 관통하는 장방형의 중공부(201)가 형성되어 있으며, 렌즈홈(202)의 외측에 위치하는 프레임(200)의 가장자리에는 프레임(200)을 방열케이스(400)에 고정하기 위한 다수개의 나사 삽입구(206)가 구비되는 원판형으로 형성된다. 여기서, 중공부(201)는 프레임(200)의 저면에 방열기판(110)이 부착되었을 때 방열기판(110) 상부의 LED 소자(116)들이 모두 중공부(201) 내부에 위치할 수 있도록 구성하여, LED 소자(116)에서 방출되는 광이 프레임의 중공부(201) 내부를 통하여 상방으로 조사되도록 한다. 이때, 방열기판(110)은 프레임(200)의 저면에 에폭시, 폴리우레탄 또는 실리콘 등의 방수용 접착부재(510)를 이용하여 부착되며, 방수용 접착부재(510)는 방열기판(110)의 가장자리를 따라 빈틈없이 도포되어 방열기판(110)과 프레임(200) 사이에 형성되는 공간을 완전히 밀폐시킨다.
본 실시예에서는 방열기판(110)을 프레임(200)의 저면에 방수용 접착부재(510)를 통해 부착시키는 방식에 대하여 설명하였으나, 본 출원인이 기출원한 발명에서와 같이 프레임에 형성된 고정핀을 방열기판에 형성된 장착홀에 삽입하여 프레임과 방열기판을 서로 연결시킨 후 방수용 접착부재로 프레임과 방열기판 사이에 형성되는 공간을 밀폐하는 방식이 사용될 수도 있다.
또한, 본 발명에서는 프레임(200)의 상면, 즉 렌즈(300)가 안착되는 렌즈홈(202)의 가장자리를 따라 소정 깊이의 트렌치(204)가 형성된다. 트렌치(204)는 후술하는 렌즈(300)의 저면에 형성된 돌기(310)를 삽입시키기 위하여 형성된 구성으로서, 렌즈(300)와 프레임(200)의 접착시 렌즈(300)와 프레임(200)의 접착부위에 요철형 접착구조를 형성함으로써 렌즈(300)와 프레임(200) 간의 접착을 공고히 함과 동시에, 이를 통해 렌즈(300)와 프레임(200) 간의 접착 계면을 따라 수분이 침투되는 것을 방지할 수 있다.
렌즈(300)는 투명한 소재인 에폭시 수지나 유리 또는 투명 실리콘(clear silicon)으로 이루어져 LED 소자(116) 측에서 방출되는 광을 상부 공간으로 균일하게 조사해 주는데, 조사 범위 및 용도에 따라 반구형, 원반형 등 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 본 실시예에서는 방열케이스(400)를 통해 연결되는 광섬유 다발(610)과의 밀착을 용이하게 하는 동시에, 빛을 광섬유 다발(610)로 균일하게 전달하기 위하여 원반형의 평면 렌즈(300)를 사용하였다. 이렇게 평면 렌즈를 사용하게 되면, LED 소자(116)에서 방출되는 광이 분산되지 않고 바로 광섬유(610)로 전달되기 때문에 반구형 렌즈를 사용할 때보다 선명한 조명효과를 구현할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 렌즈(300)의 저면에는 가장자리 부분을 따라 소정 길이의 돌기(310)가 형성된다. 돌기(310)는 상술한 프레임(200)의 상부면에 형성된 트렌치(204)와 끼움 결합되어 요철형 접착구조를 형성하며 렌즈(300)와 프레임(200)을 일체화시킨다.
한편, 렌즈(300)를 프레임(200)에 부착시킬 때에는 렌즈(300)와 프레임(200)의 접촉면에 방수용 접착부재(500)를 도포하게 되는데, 방수용 접착부재(500)는 렌즈(300)와 트렌치(204)에 의해 형성되는 요철형 접착 부위를 따라 형성되어, 렌즈(300)와 프레임(200) 간의 접착을 공고히 한다.
이러한 구성을 통해 LED 조명등을 실외, 특히 수중에 설치하는 경우, 장기간 노출에 의해 렌즈(300)와 프레임(200)의 접착 부위에 도포된 방수용 접착부재(500)가 열화되는 경우에도 요철형 접착구조를 통해 수분 침투에 의한 LED 소자(116)의 손상을 효과적으로 방지할 수 있다.
프레임(200)은 원판형 이외에도 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 프레임(200)의 재질로는 다양한 열가소성 수지가 이용될 수 있는데, 바람직하게는 빛에 대한 반사 성능이 우수하고 내열·내충격성이 뛰어난 폴리카보네이트(polycarbonate)를 사용하여, LED 소자(116)에서 발생하는 광을 효과적으로 반사시켜 주는 것이 좋다.
방열케이스(400)는 렌즈(300) 및 방열기판(110)이 부착된 프레임(200)을 수납하기 위한 하부케이스(410)와, 하부케이스(410) 상부에 결합되며 중앙부에 상부측으로 연장된 중공의 원통형 광가이드(422)가 형성된 상부케이스(420)로 구성되며, 그 형태는 조명등의 사용 용도나 부착 위치 등에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다. 또한, 방열케이스(400)는 알루미늄 등의 금속재질로 형성되며, 내부에 수용되는 방열기판(110)과 밀착되어 LED 소자(116) 발생되는 열이 방열기판(110)을 통해 방열케이스(400)로 전달될 수 있도록 구성되어, 전체적으로 방열면적을 증가시켜 효과적인 방열을 수행할 수 있다.
하부케이스(410)의 상면에는 프레임(200)을 안착시키기 위한 수용홈(412)이 형성되어 있으며, 수용홈(412)은 프레임(200)과 동일한 형태로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 하부케이스(410)의 내부에는 프레임(200)에 형성된 나사 삽입구(206)에 대응하는 위치마다 나사 삽입홈(414)이 형성되어 있고, 수용홈(412) 외측에 하부케이스(410)의 상면 가장자리에는 다수개의 고정공(416)이 하부케이스(410)의 몸체를 관통하며 형성되어 있다. 여기에서, 하부 케이스(410)의 수용홈(412) 내부에 프레임(200)을 안착시킨 다음에는 프레임(200)과 수용홈(412)의 가장자리를 따라 방수용 접착부재(520)를 도포하여 프레임(200)과 수용홈(412) 사이에 형성되는 공간을 완전히 밀폐시킴으로써 프레임(200)과 수용홈(412) 간의 접착부위를 통해 수분이 침투되는 것을 방지함은 물론, 프레임(200)과 방열기판(110)의 접착부위를 통해 수분이 침투되는 것을 방지할 수 있다.
이러한 구성을 통해 렌즈(300)와 프레임(200) 사이를 밀폐시키고, 프레임(200)과 프레임(200)의 저면에 부착된 방열기판(110) 사이를 밀폐시킴과 동시에, 프레임(200)과 하부케이스(410) 사이를 이중으로 밀폐시킴으로써 방열기판(110) 상에 실장된 LED 소자(116)들을 수분으로부터 완벽하게 보호할 수 있다.
또한, 상부케이스(420)의 저면에는 하부케이스(410)에 형성된 고정공(416)과 대응하는 위치에 다수개의 고정홈(미도시)이 형성되어 있어, 하부케이스(410) 상부에 장착한 후 고정부재(미도시)를 하부케이스(410)의 고정공(416)을 통해 상부케이스(420)의 고정홈에 삽입시켜 상호 고정시킴으로써 하부케이스(410)와 상부케이스(420)를 서로 결합시킬 수 있다. 이때, 하부케이스(410)와 상부케이스(420)의 연결부위로 수분이 침투하는 것을 방지하기 위하여, 연결부위를 따라 방수용 접착부재를 추가로 도포할 수도 있다.
광섬유(610)는 LED 소자(116)에서 발생되어 렌즈(300)를 통해 방출되는 빛을 외부로 전달하기 위한 구성으로서, 일단이 상부케이스(420)에 형성되어 있는 광가이드(422)에 삽입되어 렌즈(300) 표면에 밀착되도록 고정된다. 이때, 광섬유(610)는 효과적인 경관조명을 위해 다수개의 광섬유(610)가 다발을 이루며 광가이드(422) 내부에 삽입되는데, 광섬유(610)의 일단을 홀더(600)에 고정시켜 다발을 형성한 후 광가이드(422) 내부로 삽입하여 고정시킬 수 있다.
또한, 광섬유(610)가 다발을 이룰 때 광섬유(610)들 사이에 형성되는 공간은 불투명재질의 밀폐부재(미도시)를 이용하여 밀폐시킴으로써 광섬유(610)의 이탈을 방지하는 동시에, LED소자(116)에서 발생된 빛이 광섬유(610)들 사이에 형성되는 공간을 통해 외부로 방출되는 것을 방지하여 보다 효과적인 경관조명을 수행할 수 있도록 할 수도 있다.
한편, 광섬유(610)를 고정하는 홀더(600)는 다양한 재질로 형성될 수도 있지만, 탄성재질로 형성하여 광섬유(610) 간에 밀착력을 증가시키는 동시에, 광가이드(422)와의 결합을 공고히 할 수 있도록 하여, 광섬유(610)와 홀더(600) 그리고 광가이드(422)의 연결부위에서 수분이 침투되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광섬유를 이용한 경관조명용 LED 조명등은 렌즈와 프레임 간의 결합을 공고히 함으로써 조명등의 전체 부피를 크게 증가시키지 않고도 LED 소자로의 수분 침투를 효과적으로 방지할 수 있으며, 이러한 구성을 통해 다양한 형태의 경관조명을 구현하기 위해 광섬유를 연결하는 경우, 별도의 방수케이스 등을 추가적으로 구비할 필요가 없어 설치가 용이하다는 이점이 있다. 또한, LED 조명등과 광섬유를 수중에서 조광기에 직접 연결할 수 있어 설치가 용이함은 물론, 사용되는 광섬유의 양을 줄일 수 있어 소요되는 설치 비용을 절감할 수 있다는 효과가 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백하다 할 것이다.
110 : 방열기판 112 : 절연기판
113 : 전극패턴 114 : 방열체
115 : 장착홈 116 : LED 소자
150 : 하부 발광막 152 : 형광막
154 : 상부 발광막 200 : 프레임
201 : 중공부 202 : 렌즈홈
204 : 트렌치 206 : 나사 삽입구
300 : 렌즈 310 : 돌기
400 : 방열케이스 410 : 하부케이스
412 : 수용홈 414 : 나사 삽입홈
416 : 고정공 420 : 상부케이스
422 : 광가이드 500, 510, 520 : 방수용 접착부재
600 : 홀더 610 : 광섬유

Claims (10)

  1. 광섬유를 이용한 경관조명용 LED 조명등에 있어서,
    상부에 전극패턴이 형성되어 있는 절연기판과 상기 절연기판의 하부에 일체로 부착되는 방열체로 구성되는 방열기판과;
    상기 방열기판에 실장되는 다수개의 LED 소자들과;
    중앙부에 상하면을 관통하는 중공부가 형성되고, 저면에는 상기 방열기판이 부착되어 상기 LED 소자들이 상기 중공부의 내부에 위치하도록 구성되는 프레임과;
    상기 프레임의 상부에 부착되는 렌즈와;
    상기 LED 소자들이 실장된 방열기판 및 렌즈가 부착된 프레임을 내부에 수용하되, 상부 중앙부에는 상부측으로 연장된 중공의 원통형 광가이드가 형성되어 있는 방열케이스; 및
    상기 광가이드에 삽입되어 상기 렌즈의 상부면에 밀착되도록 고정되는 광섬유 다발;
    을 포함하여 구성되되,
    상기 프레임의 상부면에는 상기 중공부의 주위를 따라 상기 렌즈가 안착되는 렌즈홈이 형성되고, 상기 렌즈는 상기 렌즈홈에 안착되어 방수용 접착부재를 이용하여 상기 프레임과 일체로 접착되며,
    상기 프레임의 저면에는 상기 방열기판이 방수용 접착부재를 이용하여 상기 프레임과 일체로 접착되고,
    상기 렌즈와 상기 방열기판이 일체로 접착된 상기 프레임은 다시 상기 방열케이스 내부에 방수용 접착부재를 이용하여 부착되어,
    상기 방열기판에 실장되는 상기 다수개의 LED 소자들로 수분이 침투되는 것을 이중으로 방지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 경관조명용 LED 조명등.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED 소자들은,
    실버 에폭시를 접착부재로 사용하여 상기 전극 패턴 상부에 부착되는 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 경관조명용 LED 조명등.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈는,
    원판형으로 형성된 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 경관조명용 LED 조명등.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임의 상면에는 상기 렌즈홈의 가장자리를 따라 소정 깊이의 트렌치가 형성되고,
    상기 렌즈의 저면에는 상기 트렌치에 끼움 결합될 수 있도록 소정 길이 돌출된 돌기가 형성되어,
    상기 렌즈와 상기 프레임의 접착시 상기 렌즈와 상기 프레임의 접착 부위에 요철형 접착 구조를 형성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 경관조명용 LED 조명등.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 방수용 접착부재는,
    실리콘, 폴리우레탄 및 에폭시로 이루어지는 군에서 선택되는 한 가지인 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 경관조명용 LED 조명등.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열케이스는 금속재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 경관조명용 LED 조명등.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열케이스는,
    상기 LED소자들이 실장된 방열기판과 렌즈가 일체로 부착된 프레임이 부착되어 수용되는 하부케이스; 및
    상기 하부케이스 상부에 결합되고, 중앙부에 소정 길이 돌출 형성되는 중공형의 광가이드가 형성되어 상기 렌즈를 외부로 노출시킬 수 있도록 구성된 상부케이스;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 경관조명용 LED 조명등.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 하부 케이스와 상기 상부 케이스는 고정부재를 통해 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 경관조명용 LED 조명등.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 광가이드와 광섬유 다발의 연결부위에는,
    상기 렌즈를 통해 방출되는 빛이 외부로 유출되는 것을 방지하는 불투명재질의 밀폐부재가 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 경관조명용 LED 조명등.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 광섬유 다발은,
    다수개의 광섬유를 서로 밀착시켜 상기 광가이드에 삽입시키기 위한 탄성재질의 홀더에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 경관조명용 LED 조명등.
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