KR101553056B1

KR101553056B1 - 복합재료 가로등 하우징 제조방법

Info

Publication number: KR101553056B1
Application number: KR1020130149719A
Authority: KR
Inventors: 이정민; 이찬주; 류호연; 조형호; 이영철
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2013-12-04
Filing date: 2013-12-04
Publication date: 2015-09-16
Also published as: KR20150065201A

Abstract

본 발명은 가로등 램프하우징 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가로등 하우징 모양의 하부금형 내에 재료를 안치한 후, 상부금형을 가압하여 가로등 하우징을 제조하되, 상기 재료는 박판상태의 에쓰엠씨(SMC)인 것을 특징으로 하는 가로등 램프하우징 제조방법에 관한 것이다.
따라서, 본 발명은 가로등 하우징의 제작이 용이하고, 제작된 하우징의 사용이 편리하며, 강도가 크며, 가로등 하우징의 부위별 강도가 다르며, 내식성이 뛰어나다는 등의 현저한 효과가 있다.

Description

복합재료 가로등 하우징 제조방법{Method for manufacturing composite material streetlamp housing}

본 발명은 복합재료 가로등 하우징 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상판과 하판으로 이루어지며, 조류방지캡으로 구성되어 있는 가로등 하우징을 한 가지 이상의 이종의 재료(SMC: Sheet Material Composite)를 이용하여 상하금형으로 가압하여 제조하는 가로등 하우징 제조방법에 관한 것이다.

현재 LED 가로등은 우수한 광학배광특성과 높은 전력효율로 인해 건물, 조경, 도로, 교량 등 다양한 분야 및 시설설비에 적용되고 있다.

그리고 LED 가로등 하우징의 대부분은 LED의 높은 발열특성으로 인해 방열특성이 우수한 알루미늄 소재를 적용하고 있다.

이러한 LED 가로등의 종래기술로는 등록특허공보 제1231074호에 기존 250와트 메탈할라이드 가로등을 대체하는 80W급의 LED(Light Emitting Diodes) 가로등 기구에 있어서, 상기 가로등 기구는, 일정한 규격을 갖고 대류방식의 방열구조의 설계와 알루미늄 다이케스팅방식으로 제작되되, 상부 케이스와 하부 케이스가 볼트체결에 의한 힌지수단과 및 잠금장치에 의해 탈ㆍ부착가능한 LED 가로등 하우징과; 상기 LED 가로등 하우징의 상부 케이스 일측에는 배광분포 중심부에서 최대광속 및 측면부에서 광 손실이 최소화되는 배광특성을 갖는 내열 강화유리 재질의 램프 커버용 렌즈와; 상기 LED 가로등 하우징의 하부 케이스 전면에는 칩의 수와 칩의 배열 및 칩의 크기를 고려한 고출력LED 멀티 칩(파워일체형 LED 사각모듈)이 집적된 메탈 PCB 기판과; 상기 메탈 PCB 기판 상에 집적된 상기 LED 멀티 칩에 AC220V 입력전원을 정전압 공급 방식에 의해 DC로 변환시켜 구동전원을 공급하는 방수형 SMPS와; 상기기 SMPS에 의해 구동되는 LED 멀티 칩에서 발생되는 고열을 상기 하부 케이스의 배면에 성형된 빗살무늬 형상의 방열판을 통해 열복사에 의하여 열이 방출되는 원리를 이용하여 열방사 특성을 극대화시키기 위한 방열코팅제가 도포되어 히트싱크 기능을 갖는 알루미늄 방열판과; 상기 메탈 PCB 기판과 알루미늄 방열판 사이에는 부품간의 접촉부분에서 발생하는 열 저항을 줄이기 위해 에스테르계 화합물이 함유된 변성우레탄계 접착제와 TDI계 경화제가 배합된 전도성 접착제가 도포되고 내부식성, 내열성, 내퇴색성 및 내구성이 탁월한 2중 구조의 장방형 모양ㆍ형상으로 성형되는 반사갓을 포함하며, 또한, 상기 LED 가로등 하우징의 상부 케이스 일측에는 3단 각도 조절이 가능하도록 하나 이상의 결착조절부와 다수개의 볼트체결 홀에 장착되는 등기구 연결용 홀드가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 LED 가로등 기구가 등록공개되어 있다.

또 다른 종래기술로는 등록특허공보 제1008668호에 가로등의 등주의 상단 또는 아암에 설치되는 가로등용 등기구에 있어서, 내측에 형성된 하우징과, 상기 하우징의 전방에 형성된 투광부와, 광을 외부로 발산하도록 상기 투광부의 내측에 고정된 투명판과, 상기 투광부의 후방에 형성되고 복수의 리브가 일체로 형성되며 일측 상부에 복수의 체결홈이 형성되고 타측 상부에 쇄정편이 구비된 장착부와, 상기 등주 또는 아암에 고정되도록 상기 하우징의 후단에 형성된 고정부와, 상기 고정부의 상부에 형성된 쇄정부와, 상기 하우징의 전방부의 내측에 형성된 복수의 지지편을 구비하는 본체; 상기 본체의 장착부에 설치되고 상호 분리 가능하게 형성된 제1몸체부 및 제2몸체부로 구성된 몸체와, 상기 몸체의 제1몸체부의 전방부에 램프(L)를 교체가능하게 삽입하도록 형성된 소켓과, 상기 몸체의 제1몸체부에 형성된 손잡이와, 상기 본체의 장착부가 장착될 수 있도록 상기 몸체의 제1몸체부에 형성된 결합부를 구비한 램프모듈); 상기 본체를 폐쇄하기 위해 내부에 상기 본체의 하우징에 상응하며 상기 하우징에 접촉하도록 형성된 격벽과, 상기 격벽의 내부에 돌출 형성된 복수의 지지대와, 상기 각각의 지지대에 설치되어 상기 램프모듈의 램프(L)에서 발생되는 광을 반사시키기 위한 반사판과, 상기 격벽의 내측에 돌출 형성된 2개의 고정편을 구비한 커버; 상기 커버를 상기 본체에 개폐가능하게 연결시키기 위해, 상기 본체의 하우징에 구비된 지지편에 고정되며 길이방향을 따라 형성된 가이드홈을 구비한 가이드와, 일단부가 상기 가이드의 가이드홈에 왕복가능하게 삽입되고 타단부는 상기 커버의 격벽의 구비된 고정편에 회동가능하게 고정되는 연결로드를 구비한 연결부재; 및 상기 커버의 후방 상부로 돌출되며 잠금 또는 해제방향으로 회전 가능한 손잡이와, 상기 손잡이의 단부에 일체로 고정되고 상기 커버의 후방 내측으로 돌출되며 상기 본체의 쇄정부의 쇄정홈에 해제가능하게 체결되는 쇄정편으로 구성된 쇄정부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 가로등용 등기구가 등록공개되어 있다.

일반적으로 알루미늄 가로등 하우징 형상은 우수한 방열성능을 위해 최대한 외부공기와의 접촉면적을 높이는 방향으로 제작되고 있으며 주로 알루미늄 다이캐스팅(Diecasting) 공정을 통해 제조되고 있으나, 최근 LED 가로등의 수요가 교량이나 해안가 도로, 선박 등 해양환경 분야로 점차 확대되면서 해수(염분)와 안개, 조류의 배설물로 인한 알루미늄 하우징의 부식발생이 큰 문제로 대두되고 있다.

특히, 해양용 LED 가로등의 경우 저전력 고효율 LED 광모듈 채용이 증가하면서 상대적으로 기존 LED 가로등 보다 발열이 적기 때문에 내부식성 향상을 위해 다양한 하우징 소재의 검토가 필수적이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 가로등의 하우징을 제작하여 내식성이 매우 우수하면서 고강도/강성을 가진 유리섬유와 탄소섬유를 복합적용하여 고내식성 해양용 복합재료 가로등 하우징을 개발하는 데 그 목적이 있다.

본 발명 복합재료 가로등 하우징 제조방법은 가로등 하우징 모양의 하부금형 내에 재료를 안치한 후, 상부금형을 가압하여 가로등 하우징을 제조하되, 상기 재료는 박판상태의 에쓰엠씨(SMC) 상태인 것이 특징이다.

따라서, 본 발명은 가로등 하우징의 제작이 용이하고, 제작된 하우징의 사용이 편리하며, 강도가 크며, 가로등 하우징의 부위별 강도가 다르며, 내식성이 뛰어나다는 등의 현저한 효과가 있다.

도 1은 본 발명 복합재료 가로등 하우징 제조방법의 개요도.
도 2는 본 발명 복합재료 가로등 하우징 제조방법의 또 다른 개요도.
도 3은 본 발명 복합재료 가로등 하우징의 상판에 조류방지캡이 탈부착 가능한 상태를 나타낸 상태도.
도 4는 본 발명 복합재료 가로등 하우징의 공기순환을 나타낸 개요도.
도 5는 본 발명 복합재료 가로등 하우징의 조류방지캡이 없는 구성의 일 실시 개요도.

본 발명 복합재료 가로등 하우징 제조방법은 가로등 하우징 모양의 하부금형(220) 내에 재료를 안치한 후, 상부금형(210)을 가압하여 가로등 하우징(100)을 제조하되, 상기 재료는 박판상태의 에쓰엠씨(SMC)인 것이다.

그리고 상기 재료는 유리섬유판(GF)과 탄소섬유판(CF)을 일체로 형성된 것이다.

또한, 상기 상·하부금형(210, 220)은 110∼130℃ 사이에서 예열되어 있으며, 상부금형(210)을 1000∼1500ton의 힘으로 유리섬유판(GF)과 탄소섬유판(CF)를 압축하며, 압축 후에는 3∼5분 정도 가열유지 상태에서 압축된 유리섬유판(GF)과 탄소섬유판(CF)를 경화시키게 되며, 경화 후에는 3∼5분 정도 냉각하는 것이다.

이하, 본 발명 복합재료 가로등 하우징의 제조방법을 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 가로등 램프하우징 제조방법의 개요도로서, 이종의 SMC를 이용한 가로등 하우징 제조방법의 개요도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명 복합재료 가로등 하우징(100)은 가로등 하우징 모양의 하부금형(220) 내에 가로등 하우징 부위별 강도를 달리하기 위해 이종의 SMC를 서로 맞대어 투입시킨 후, 상부금형(210)을 가압하여 가로등 하우징(100)을 제조하는 것이다.

가로등 하우징(100)을 제작하기 위해 사용되는 유리섬유(GF)와 탄소섬유(CP)는 에쓰엠씨(SMC)인 상태를 사용한다.

에쓰엠씨(Sheet Material Composite)(SMC)는 찰흙처럼 점성이 있는 반 고상의 두께 1∼2mm 시트 형태의 원소재로 출시되는 것을 일컫는다.

본 발명에서 유리섬유가 SMC형태인 것을 유리섬유 SMC 복합재료(GFRP: Glass Fiber Reinforced Polymer) 또는 유리섬유판(GF)이라고 명하여, 탄소섬유가 SMC형태인 것을 탄소섬유 SMC 복합재료(CFRP: Carbon Fiber Reinforced Polymer) 또는 탄소섬유판(CF)이라고 명한다.

상기 두 가지 SMC는 하부금형(220)에 투입시 최종 가로등 하우징 중량에 맞게 적층하여 투입하고, 상부금형(210)을 일정압력으로 압착, 성형, 가열, 경화하면 가로등 하우징 모양으로 성형취출 후에도 두 가지 재료는 서로 결합되어 분리되지 않는다.

따라서, 상·하부금형은 110∼130℃ 사이에서 예열되어 있으며, 1000∼1500ton의 힘으로 압축성형을 하게 된다.

가압성형가열 후에는 3∼5분 정도 가열상태를 유지하여 경화시키고, 이후에는 3∼5분 정도 냉각을 하게 된다.

특히, 유리섬유판은 경화재로서 에폭시 수지를 포함하도록 제조하여 인장강도가 100∼120MPa를 유지하도록 한다.

도 2는 본 발명 복합재료 가로등 하우징 제조방법의 또 다른 개요도로서, 세 가지의 이종 SMC를 이용한 가로등 하우징 제조방법의 개요도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 고강도 탄소섬유판(CF), 유리섬유에 탄소섬유의 조성을 달리하여 강도의 차이를 갖도록 제조한 고강도 유리섬유판(GF1)과 저강도 유리섬유판(GF2)을 각각 맞대어 일체로 성형하여 본 발명의 가로등 하우징(100)을 제조하기도 한다.

고강도 유리섬유판(GF1)과 저강도 유리섬유판(GF2)은 유리섬유에 탄소섬유의 함유량을 달리한 것으로 고강도 유리섬유판(GF1)과 저강도 유리섬유판(GF2)은 서로 상대적으로 강도를 비교하여 고강도와 저강도로 분류한 것이다.

이때, 가로등 하우징을 성형하는 조건은 상술한 조건과 동일하다.

도 3은 본 발명 복합재료 가로등 하우징의 상판에 조류방지캡이 탈부착 가능한 상태를 나타낸 상태도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 상술한 방법에 의해 제조된 본 발명 복합재료 가로등 하우징(100)은 상판(110)은 단면이 타원형 형상이며, 조류방지캡(150)이 부착되는 조류방지캡부착홈(140)이 상면에 형성되어 있다.

그리고 길이방향의 측부에는 램프하우징의 내부로 공기가 순환하도록 통기구(160)가 형성되어 있으며 길이방향의 일단에는 기둥이 연결될 수 있도록 가둥연결부(130)가 형성되어 있다.

하판(120)은 상기 상판(110)의 가장자리에 체결할 수 있는 테두리 형상으로서 상판과 하판 사이에 유리판(170)이 끼워져 설치되어 있으며, 상판과 하판이 체결된 가로등 하우징의 내부에는 관용의 방열판(170)과 PCB기판(180)이 설치되어 있다.

특히, 조류가 램프하우징에 앉지 못하도록 상기 조류방지캡(150)은 조류방지캡부착홈(140)에 삽입되어 고정되는 몸체(151)와 상기 몸체(151)의 상면에 돌기(152)가 다수개 형성되어 있는 것이 특징이다.

또한, 조류방지캡부착홈(140)에는 SMPS를 장착할 수 있으며, 조류방지캡(150)으로 외부와의 기밀이 유지된다.

조류방지캡(150)과 조류방지캡부착홈(140)은 SMPS 교체 및 수리시 가로등 하우징을 분리하지 않고 조류방지캡(150) 제거를 통해 작업이 용이하도록 구성된 것이다.

조류방지캡(150)은 직육면체 형상이되, 상면이 유선형으로 경사지게 형성되는 것이 바람직한 일 예가 될 것이다.

도 4는 본 발명 복합재료 가로등 하우징의 공기순환을 나타낸 개요도이다.

도 4에 도시된 바와 같이 가로등 하우징의 내부에는 관용의 PCB기판(180)과 열기를 식혀주는 방열판(190)이 설치되어 있다.

PCB기판의 열기를 식혀주기 위해서는 가로등 하우징의 내부로 공기순환이 필요하기 때문에 하우징의 측면에 공기가 유입되는 통기구(160)를 다수개 형성하였으며, 공기 외에 빗물이 들어가지 못하도록 하판에는 상부로 돌출한 외부격벽(122)과 내부격벽(121)이 형성되어 있으며, 상판에는 하부로 돌출된 상부격벽(111)이 상기 하판의 외부격벽(122)과 내부격벽(121)에 위치하도록 형성되어 있다.

램프하우징의 내부에 PCB기판과 연관구동되는 SMPS(Switched-mode power supply)는 관용의 구성이기 때문에 도시 및 설명은 생략하였다.

그리고 상기 외부격벽(122)과 내부격벽(121) 사이의 하판에는 관통되어 빗물이 외부로 유출되도록 배수공(123)을 형성하여 빗물이 고이는 것을 방지하도록 하였다.

도 4에 도시된 A는 공기의 흐름을 W는 빗물의 흐름을 나타낸 것이다.

도 5는 본 발명 복합재료 가로등 하우징의 조류방지캡이 없는 구성의 일 실시 개요도이다.

도 5에 도시된 바와 같이 하우징에서 기둥과 연결되는 기둥연결부(130)는 기둥(도면 미도시)이 삽입되도록 상판의 길이방향 일단에 기둥삽입홀(131)을 형성하되, 기둥삽입홀이 형성되어 있는 상판의 상면에는 돌출부(132)와 체결플랜지(136)가 안착될 수 있는 홈부(133)를 반복하여 형성하였다.

그리고 상기 돌출부(132)의 상면에는 힘살역할을 하는 보강리브(134)를 형성하였으며, 홈부(133)에는 볼트(도면 미도시)가 관통하는 체결홈(135)이 형성되어 있다.

따라서, 가둥삽입홀을 통해 기둥이 삽입되면 한 쌍의 체결플랜지(136)로서 기둥을 감싼 후, 볼트로서 체결플랜지(136)에 형성된 볼트홈(도면부호 미기재)을 관통하여 체결하는 것으로, 이때 하나의 체결플랜지는 상판의 상부에서 홈부(133)에 안착시키며, 다른 하나의 체결플랜지는 램프하우징의 내부에서 기둥을 직접 감싸는 위치에 있도록 하여 기둥을 체결하는 것이다.

체결플랜지는 금속재질로 제작되는 것이 바람직하다.

또한, 상판에 별도의 조류방지캡(150)과 조류방지캡부착홈(140)이 없이 SMPS를 가로등 하우징 내부에 장착하고 상판 윗면에 조류안착방지를 위한 조류안착방지돌기(112)를 형성시켜 간소하게 복합재료 가로등 하우징을 구성하고 제작할 수도 있다.

상술한 복합재료 가로등 하우징 제조방법을 다시 상세히 설명하면, 일반적으로 가로등 하우징에서 기둥연결부(130)는 가로등 기둥과 체결되어 결합되는 부분이기 때문에 고강도가 요구되며, 기타 다른 부위들은 상대적으로 높은 강도를 요구하지 않는다.

따라서, 하부금형(220)내 재료를 투입할 때, 고강도가 요구되는 기둥체결부(130)위에는 고강도 탄소섬유 SMC 복합재료 즉, 탄소섬유판(CF)을, 저강도가 요구되는 기타 다른 부분에는 저강도 유리섬유 SMC 복합재료 즉, 유리섬유판(GF)을 가로등 하우징 중량에 맞게 다수 개 적층하여 올려놓는다.

상기 재료 투입방식은 한 개의 가로등 하우징 내에서 고강도 탄소섬유 SMC 복합재료(CF)와 저강도 유리섬유 SMC 복합재료(GF)를 사용하여 가로등 하우징 부위별 강도의 차이를 갖도록 제조하기 위한 것이다.

또한, 상기 재료 투입방식은 가로등 하우징 부위별 투입 재료를 달리하여 고가의 탄소섬유 SMC 복합재료 사용 억제를 통한 하우징 원가절감과 경량화를 달성할 수 있다.

또한, 한 개의 가로등 하우징 내에서 좀 더 다양한 부위별 강도를 요구할 경우, 하부금형(220)에 고강도 탄소섬유 SMC 복합재료(CF)와 조성과 강도가 다른 두 가지 고강도 유리섬유 SMC 복합재료(GF1), 저강도 유리섬유 SMC 복합재료(GF2)를 투입하여 가로등 하우징을 제조할 수도 있다.

상·하부금형(210, 220)은 110∼130℃ 사이에서 예열되어 있으며, 상기 하부금형(220)에 투입된 재료는 상부금형(210)을 1000∼1500ton의 힘으로 가압하여 가로등 하우징 모양으로 변형시킨다.

상하부금형(210, 220)이 가압된 상태에서 상·하부금형(210, 220)을 110∼130℃ 사이로 가열시켜 3∼5분 정도 가열유지한 후 상·하부금형(210, 220)내 가로등 하우징 모양으로 변형된 재료를 경화시킨다.

경화 후에는 3∼5분 정도 냉각한다.

100. 가로등 하우징
110. 상판 111. 상부격벽 112. 조류안착방지돌기
120. 하판 121. 내부격벽 122. 외부격벽
123. 배수공
130. 가둥연결부 131. 기둥삽입홀 132. 돌출부
133. 홈부 134. 보강리브 135. 체결홈
136. 체결플랜지
140. 조류방지캡부착홈
150. 조류방지캡 151. 몸체 152. 돌기
160. 통기구 170. 유리 180. 피씨비기판
190. 방열판
210. 상부금형 220. 하부금형
A. 공기 W. 물

Claims

내부공간에 방열판(190)과 피씨비기판(180)이 장착될 수 있도록 상판(110)과 하판(120)으로 이루어진 가로등 하우징(100)을 제조하는 복합재료 가로등 하우징 제조방법에 있어서,
상기 복합재료 가로등 하우징 제조방법은 가로등 하우징(100) 모양의 하부금형(220) 내에 재료를 안치한 후, 상부금형(210)을 가압하여 가로등 하우징(100)을 제조하되, 상기 재료는 박판상태의 에쓰엠씨(SMC)인 것으로, 유리섬유판(GF)과 탄소섬유판(CF)이 일체로 형성된 것이며,
상기 상·하부금형(210, 220)은 110∼130℃ 사이에서 예열되어 있으며, 상부금형(210)을 1000∼1500ton의 힘으로 유리섬유판(GF)과 탄소섬유판(CF)을 압축하며, 압축 후에는 3∼5분 정도 가열유지 상태에서 압축된 유리섬유판(GF)과 탄소섬유판(CF)를 경화시키게 되며, 경화 후에는 3∼5분 정도 냉각하는 것이 특징인 복합재료 가로등 하우징 제조방법.
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