KR101206464B1 - 엘이디 투광기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내부에 공간이 형성되고 일측면은 개방되어 개구부가 형성된 하우징; 곡면으로 형성되고, 상기 하우징의 내측에 설치되어 상기 개구부를 폐쇄하는 금속 인쇄회로기판; 상기 금속 인쇄회로기판의 외면에 실장되어, 외부로 돌출된 복수의 엘이디; 상기 엘이디의 돌출 표면 전체와 상기 금속 인쇄회로기판의 노출된 표면 전체를 일체로 코팅한 수지층; 및 상기 엘이디와 전원 사이에 연결되어 상기 엘이디의 광량을 조절하는 가변저항과 상기 가변 저항을 구동하기 위한 가변 저항 구동 모터를 포함하여 엘이디의 광량을 조절하는 제어부를 포함하는 엘이디 투광기를 제공한다. 본 발명의 엘이디 투광기는 광의 방사각을 넓게 함과 동시에 빛의 밝기를 조절할 수 있어 방사 거리와 무관하게 백화현상을 감소시키고, 결로현상을 피할 수 있는 장점을 갖는다.

Description

엘이디 투광기{LED floodlight}
본 발명은 엘이디 투광기에 관한 것으로서, 특히 백화현상을 감소시키고 결로현상을 피할 수 있으며, 제어가 가능한 엘이디 투광기에 관한 것이다.
통상적으로, 엘이디 투광기라 함은 엘이디를 광원으로 하는 투광기이고, 투광기는 방사기로도 불리며 빛을 멀리 보내거나 넓게 조사하기 위해 고용량의 램프를 사용하는 조명기기이다. 투광기는 주로 해저에서 조명으로 사용되거나, 군사용으로 감시를 위해 사용되는 등 옥외에서 사용되며, 체육관 등의 넓은 실내장소에서 사용되기도 한다. 투광기는 카메라와 일체로 사용되기도 한다.
한편, 엘이디는 가시광선 또는 적외선을 방사할 수 있으며, 적외선을 방사하여 적외선 감시 카메라에 사용되기도 한다.
엘이디 특히 고성능 엘이디는 광의 직진성이 강하고, 종래 투광기에 사용되는 엘이디의 경우 평면상의 인쇄회로기판에 실장되어 있어 빛이 몰리는 현상이 발생한다. 이와 같이 빛이 몰리게 됨으로써 백화현상(빛이 몰려서 피사체를 비추어 카메라 영상이 잘 보이지 않는 현상)이 나타나는 문제점이 있다. 특히 근거리에 높은 광량의 빛을 조사할 경우 백화현상이 커질 수 있으며, 백화현상을 감소시키기 위해 광량을 감소시킬 경우 원거리 조사에 문제가 있다. 또한, 엘이디를 보호하기 위해 통상 보호용 유리를 엘이디 전면에 배치하나, 이 경우 엘이디와 보호용 유리 사이에 공기층이 존재하게 되고, 장시간 엘이디 점등시 열이 발생하므로 방사기 내부와 외부의 온도차가 발생하여 보호용 유리 표면에 이슬이 매치게 되는 결로현상이 나타나는 문제가 있다. 이와 같은 결로현상에 의해 투광기 고장의 원인이 되기도 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 백화현상과 결로현상을 개선한 제어가 가능한 엘이디 투광기를 제공하고자 하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 투광기는, 내부에 공간이 형성되고 일측면은 개방되어 개구부가 형성된 하우징; 곡면으로 형성되고, 상기 하우징의 내측에 설치되어 상기 개구부를 폐쇄하는 금속 인쇄회로기판; 상기 금속 인쇄회로기판의 외면에 실장되어, 외부로 돌출된 복수의 엘이디; 상기 엘이디의 돌출 표면 전체와 상기 금속 인쇄회로기판의 노출된 표면 전체를 일체로 코팅한 수지층; 및 상기 엘이디와 전원 사이에 연결되어 상기 엘이디의 광량을 조절하는 가변저항과 상기 가변 저항을 구동하기 위한 가변 저항 구동 모터를 포함하여 엘이디의 광량을 조절하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 따른 엘이디 투광기는 광의 방사각을 넓게 함과 동시에 빛의 밝기를 조절할 수 있어 방사 거리와 무관하게 백화현상을 감소시키고, 결로현상을 피할 수 있는 장점을 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 투광기의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 엘이디 투광기의 I-I' 단면 일부를 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 투광기의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 투광기 사용방식의 일 예를 나타낸 상태도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디 투광기의 단면을 나타낸 도이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 엘이디 투광기의 인쇄회로기판 표면을 나타낸 도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엘이디 투광기의 금속 인쇄회로기판 표면을 나타낸 도이다.
도 8a와 도 8b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엘이디 투광기의 사용상태를 나타낸 도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엘이디 투광기의 인쇄회로기판 표면을 나타낸 도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 투광기를 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 투광기의 사시도이고, 도 2는 일부 단면도이고, 도 3은 엘이디 투광기의 구성을 나타낸 개략도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 투광기의 사용방식의 일 예를 나타낸 상태도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 투광기(100)는 내부에 공간이 형성되고 일측면은 개방되어 개구부가 형성된 하우징(110); 곡면으로 형성되고, 상기 하우징의 내측에 설치되어 상기 개구부를 폐쇄하는 금속 인쇄회로기판(120); 상기 금속 인쇄회로기판의 외면에 실장되어, 외부로 돌출된 복수의 엘이디(130); 상기 엘이디의 돌출 표면 전체와 상기 금속 인쇄회로기판의 노출된 표면 전체를 일체로 코팅한 수지층(140); 및 상기 엘이디와 전원 사이에 연결되어 상기 엘이디의 광량을 조절하는 가변저항(155)과 상기 가변 저항을 구동하기 위한 가변 저항 구동 모터(159)를 포함하여 엘이디의 광량을 조절하는 제어부(150)를 포함한다.
상기 하우징은 소재에 제한이 있는 것은 아니나, 바람직하게는 열 전달에 유리한 금속일 수 있으며, 도 2에서 보는 바와 같이 상기 금속 인쇄회로기판은 측부의 외주면이 상기 하우징의 내측면에 밀착하여, 상기 엘이디에서 발생된 열이 상기 금속 인쇄회로기판과 상기 하우징을 통하여 방열될 수 있다. 엘이디에서 발생된 열이 열전달에 유리한 금속 인쇄회로기판을 통해 금속 하우징으로 전달되어 상기 하우징이 히트싱크 역할을 할 수 있다. 빠른 열전도에 의해 투광기 내외의 온도차를 줄여 주어 결로현상을 더욱 감소시킬 수 있다.
상기 인쇄회로기판은 금속으로 이루어져 곡면형상으로 성형이 용이하며, 열전도가 효과적일 수 있어 엘이디에서 발생한 열을 빠르게 전도할 수 있다. 바람직하게는 상기 기판은 외측으로 볼록한 형상으로, 이로써 제한되는 것은 아니나 돔형 또는 아치형일 수 있다. 기판이 곡면, 바람직하게 외측으로 볼록한 형상의 곡면이므로 투광기로부터 방사되는 빛도 평판형에 비해 일정한 방사각을 갖고 방사하게 되며, 종래 각각의 엘이디가 평판에 배치되어 발생하는 빛이 서로 중첩되는 현상도, 상기 구조에 의해 피할 수 있다. 또한, 상기 광량을 조절하는 제어부에 의해 엘이디 광량을 조절할 수 있으므로, 빛이 중첩되는 현상이 크게 문제되지 않는 원거리 조명시와 달리 광량 증가에 따라 빛이 중첩되는 현상이 더 심해질 수 있는 가까운 곳을 밝히기 위해선 광량을 줄여 빛이 중첩되는 현상을 피할 수 있다. 그 결과 광량 조절에 의해서도 빛이 중첩되는 현상을 피할 수 있다. 즉, 곡면상 기판과 광량 조절이 가능한 제어부에 의해 효과적으로 빛의 중첩 현상을 피할 수 있게 되어 백화현상을 감소시킬 수 있다.
상기 수지층은 투명 또는 반투명 수지로 이루어질 수 있으며, 에폭시 등의 수지로 몰딩 처리하여 형성할 수 있다. 상기 수지층은 엘이디와 기판의 표면 전체를 일체로 코팅함으로써, 공기층이 생길 수 없는 구조가 되므로 결로현상을 피할 수 있다. 상기 코팅층의 표면은 평평한 상태로, 요철 등이 생기지 않는 상태일 수 있다. 또한, 엘이디와 금속 인쇄회로기판의 노출된 표면 전체를 일체로 코팅함으로써 별도 보호 유리 등을 설치하지 않을 수 있다.
상기 제어부(150)는 엘이디(130)와 전원(170)을 연결하는 엘이디 구동 회로부(151), 상기 엘이디와 전원 사이에 연결되어 엘이디의 광량을 조절하는 가변저항(155)과 상기 가변 저항을 구동하기 위한 가변 저항 구동 모터부(159)를 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 엘이디가 실장된 인쇄회로기판과 일체로 형성되거나 분리될 수 있다.
상기 엘이디 구동회로부는 전력을 전원으로부터 각각의 엘이디 또는 전체 엘이디에 전달, 차단 및/또는 정류 등을 수행하는 회로부로, 공지의 엘이디 구동회로를 적용할 수 있다.
상기 가변저항의 저항값을 변동시켜 엘이디의 광량을 조절하며, 가변저항은 가변저항 구동 모터에 의해 저항값을 변동시키는 것으로 공지의 것을 사용할 수 있다. 모터는 신호송수신부에 연결되어 외부에서 입력되는 신호에 의해 유선 또는 무선으로 조정이 가능하다. 즉, 상기 가변저항 구동 모터는 RS-486 인터페이스, 즉 RS-485통신을 통해 제어될 수 있다. 도 4에 도시한 바와 같이 원거리의 관제실에서 RS-485통신을 통해 신호부에서 신호를 발생시키고 신호송수신 라인을 통해 투광기의 신호송수신부로 신호를 전달하여 투광기의 가변저항 구동 모터를 제어함으로써 광량 조절이 가능하다. 이 때 투광기로부터의 신호 전달도 가능하므로, 모터 상태 등도 원격으로 파악이 가능하다. 도 4에 도시된 바와 같이 복수개의 엘이디 투광기에 대해서도 동일 방식으로 제어할 수 있다. 또한, 상기 신호 송수신부(160)에 전원(180)이 연결될 수 있으며, 상기 전원(180)은 엘이디 구동회로부에 전력을 보내는 전원(170)과 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 전원(170, 180)은 하우징 내부 또는 외부에 위치할 수 있다. 내부에 위치하는 전원은 태양전지와 같은 전지 형태일 수 있고, 외부에 존재하는 전원은 전선에 의해 투광기에 연결될 수 있으며, 이 때 하우징을 관통하는 관통공(미도시)을 형성하여 상기 전선을 관통시킨 구조일 수 있다. 상기 관통공은 하우징의 바닥면(인쇄회로기판과 마주보는 면)에 형성될 수 있다. 상기 신호송수신부 역시 하우징 내부 또는 외부에 위치할 수 있다.
도 5에 도시한 본 발명의 다른 실시예에서 보는 바와 같이, 내구성 증가를 위해 금속 인쇄회로기판(120)의 외측에 상기 금속 인쇄회로기판과 중첩하는 투명 또는 반투명의 보호판(145)을 더 포함하고, 수지층(140)이 상기 금속 인쇄회로기판(120)과 상기 보호판(145) 사이에 위치하되, 상기 수지층(140)의 외측면은 보호판(145)의 내측면과 밀착한 구조로 보호판을 형성함으로써, 상기 수지층(140)과 상기 보호판(145) 사이에 공기층 등이 형성되지 않도록 하여 결로현상은 피하면서 내구성은 증가시킬 수 있다. 상기 보호판은 유리 또는 플라스틱 등의 소재로 이루어질 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 투광기의 인쇄회로기판의 평면형상을 나타낸 도이다. 도6a 내지 도 6c에서 보는 바와 같이, 상기 인쇄회로기판은 이로써 제한되는 것은 아니나 외주의 형상이 원형, 타원형 또는 직사각형과 같은 다각형일 수 있으며, 외측으로 볼록한 형상일 수 있다. 외주 형상이 직사각형일 경우 아치형상을 가질 수 있으며, 원형일 경우 돔 형상일 수 있다. 하우징 역시 인쇄회로기판 외주 형상과 동일한 횡단면 형상을 가질 수 있다. 상기 횡단면은 도 1의 I-I'단면을 종단면으로 할 때 그와 횡으로 수직한 단면을 의미한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엘이디 투광기의 표면을 나타낸 도이고, 도 8a와 도 8b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엘이디 투광기의 사용방식을 나타낸 도이다.
도 7에서 보는 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디 투광기는 금속 인쇄회로기판은 중앙부의 제1영역(흰색 엘이디가 점유한 영역과 상기 흰색 엘이디간 인쇄회로기판 표면의 영역)과 상기 제1영역을 둘러싸는 제2영역으로 구획되고, 상기 제1영역과 상기 제2영역 각각에 실장된 상기 엘이디는 제1엘이디 모듈(133)과 제2엘이디 모듈(135)을 이루며, 제어부는 상기 제1엘이디 모듈 및 상기 제2엘이디 모듈 중에서 적어도 하나를 제어하여, 광량 및 방사각을 제어한다. 상기 제어부는 공지의 제어회로일 수 있으며, 모듈별로 광량 및 방사각을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제1엘이디모듈은 점등하고 제2엘이디모듈은 소등하도록 제어하여, 제1영역 외측의 제2영역에 속한 엘이디는 소등된 상태에서 제1영역에 속한 엘이디만을 점등하도록 하여 제1영역에 속한 엘이디의 방사면에 투광이 가능하도록 할 수 있다. 상기 중앙부는 금속인쇄회로기판의 정점으로부터 일정 영역으로, 바람직하게는 방사각(α)이 0~30도, 보다 바람직하게는 0~20도인 엘이디가 점하고 있는 영역일 수 있다. 상기 방사각은 도 8a에서 보는 바와 같이 금속 인쇄회로기판의 정점에서 연장된 연장선과 기판에 실장된 엘이디가 엘이디 중심에서 직선으로 방사하는 광이 이루는 각을 의미한다. 도 8a는 제1엘이디모듈과 제2엘이디모듈을 모두 점등한 상태를 나타내고, 도 8b는 제1엘이디모듈은 점등하고 제2엘이디모듈은 소등한 상태를 나타낸다.
도 8a에 보는 바와 같이 제1영역과 제2영역의 모든 엘이디를 점등하여 투광기의 전면과 측면에 광을 방사할 수 있으며, 원거리 투광과 같이 주로 전면에서 광을 방사할 필요가 있을 경우 도 8b에서 보는 바와 같이 제2영역의 엘이디는 소등하여 불필요한 엘이디의 전력 소모를 줄일 수 있고 엘이디의 발열량을 줄이는 효과도 함께 달성할 수 있다. 엘이디 발열량을 줄여 결로현상 등도 추가적으로 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엘이디 투광기는 도 7의 엘이디 투광기에 카메라 및 센서가 추가된 것으로, 도 9에서 보는 바와 같이, 카메라(400) 및 센서(500) 중에서 적어도 하나가 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 인쇄회로기판(120)의 표면 또는 상기 금속 인쇄회로기판을 관통하여 실장되며, 제어부는 상기 카메라의 초점거리 또는 상기 센서를 통한 광량 측정값에 따라 제1엘이디 모듈 및 제2엘이디 모듈 중에서 적어도 하나를 제어할 수 있다. 상기 카메라는 이로써 한정되는 것은 아니나, 적외선 카메라일 수 있으며, 상기 센서는 이로써 한정되는 것은 아니나 바람직하게는 광센서, 보다 바람직하게는 광도전효과(Photo conductive effect)를 이용한 반도체 포토센서일 수 있다. 상기 제어부는 공지의 기술을 적용하여 카메라의 초점거리 또는 광량 측정값을 수신하고 그에 따라 각 모듈을 점등 또는 소등하는 등의 방식으로 제어하여 광량과 방사각을 조절할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서 언급된 사항은 서로 모순되지 않는 한, 동일하게 적용된다.
100: 투광기 110: 하우징
120: 금속 인쇄회로기판 130: 엘이디
133: 제1엘이디모듈 135: 제2엘이디모듈
140: 수지층 145: 보호판
150: 제어부 151: 엘이디구동회로부
155: 가변저항부 159: 모터부
160: 신호송수신부 170, 180: 전원
190: 신호부 200: 관제실
300: 신호송수신라인 400: 카메라
500: 센서

Claims (10)

  1. 내부에 공간이 형성되고 일측면은 개방되어 개구부가 형성된 하우징;
    곡면으로 형성되고, 상기 하우징의 내측에 설치되어 상기 개구부를 폐쇄하는 금속 인쇄회로기판;
    상기 금속 인쇄회로기판의 외면에 실장되어, 외부로 돌출된 복수의 엘이디;
    상기 엘이디의 돌출 표면 전체와 상기 금속 인쇄회로기판의 노출된 표면 전체를 일체로 코팅한 수지층; 및
    상기 엘이디와 전원 사이에 연결되어 상기 엘이디의 광량을 조절하는 가변저항과 상기 가변 저항을 구동하기 위한 가변 저항 구동 모터를 포함하여 엘이디의 광량을 조절하는 제어부를 포함하고,
    상기 엘이디는 가시광선 및 적외선 중에서 적어도 하나를 방사하는 엘이디 투광기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가변저항 구동 모터는 RS-485통신을 통해 제어되는 엘이디 투광기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속 인쇄회로기판은 측부의 외주면이 상기 하우징의 내측면에 밀착하여, 상기 엘이디에서 발생된 열이 상기 금속 인쇄회로기판과 상기 하우징을 통하여 방열되는 엘이디 투광기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 금속 인쇄회로기판은 외측으로 볼록한 형상인 엘이디 투광기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 형상은 돔형 또는 아치형인 엘이디 투광기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 인쇄회로기판은 외측으로 볼록하고, 외주의 형상이 원형, 타원형 또는 다각형인 엘이디 투광기.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 인쇄회로기판의 외측에 상기 금속 인쇄회로기판과 중첩하는 투명 또는 반투명의 보호판을 더 포함하고, 상기 수지층이 인쇄회로기판과 보호판 사이에 위치하되, 상기 수지층의 외측면은 보호판의 내측면과 밀착한 엘이디 투광기.
  8. 삭제
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 인쇄회로기판은 중앙부의 제1영역과 상기 제1영역을 둘러싸는 제2영역으로 구획되고,
    상기 제1영역과 상기 제2영역 각각에 실장된 상기 엘이디는 제1엘이디 모듈과 제2엘이디 모듈을 이루며,
    상기 제어부는 상기 제1엘이디 모듈 및 상기 제2엘이디 모듈 중에서 적어도 하나를 제어하여, 광량 및 방사각을 조절하는 엘이디 투광기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 투광기는 카메라 및 센서 중에서 적어도 하나가 상기 금속 인쇄회로기판의 표면 또는 상기 금속 인쇄회로기판을 관통하여 실장되며, 상기 제어부는 상기 카메라의 초점거리 또는 상기 센서를 통한 광량 측정값에 따라 상기 제1엘이디 모듈 및 상기 제2엘이디 모듈 중에서 적어도 하나를 제어하는 엘이디 투광기.
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