KR101576729B1

KR101576729B1 - 방사선 구역용 led 조명장치

Info

Publication number: KR101576729B1
Application number: KR1020140034284A
Authority: KR
Inventors: 윤철구
Original assignee: 미미라이팅주식회사; 루멘전광 주식회사
Priority date: 2014-03-24
Filing date: 2014-03-24
Publication date: 2015-12-10
Also published as: KR20150110197A

Abstract

본 발명의 특징에 따르면, 원자력 발전소와 같은 방사선 구역에서 사용가능한 LED 조명장치에 있어서, 중앙이 개구된 고리형상으로 형성되어 수평배치되는 고정프레임(110); 구리재질로 형성되며, 수평배치되어 상기 고정프레임(110)의 둘레에 장착되는 방열판(120); 상기 방열판(120)의 하부면에 장착되며 하부에는 복수 개의 LED(131)가 실장된 PCB(130); 구리재질로 형성되며, 다수 개의 구리방열핀(141)이 구비되고 상기 방열판(120)의 상부면에 장착되어 상기 LED(131)의 발광구동에 따라 PCB(130)에서 발생되는 열을 전달받아 외부로 방출하는 방열모듈(140); 및 투명의 판형상으로 형성되어 상기 PCB(130)의 하부에 수평하게 배치되면서 외부로부터 상기 PCB(130)를 커버하며, 폴리에틸렌 테레프탈레이트글리콜(PETG) 재질로 형성된 투광커버(170);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치가 제공된다.

Description

방사선 구역용 LED 조명장치{LED Lighting Apparatus For Radiation Area}

본 발명은 원자력 발전소의 원자로 격납건물이나 방사성 폐기물저장소 등과 같이 고,중,저준위 방사선이 방출되는 방사선 구역에 설치되는 방사선 구역용 LED 조명장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방사선 영향에 의해 LED 조명장치에서 폭발가스나 오염물질이 생성되지 않으며, 투광커버가 변색 및 변형됨이 없이 광효율이 안정적인 상태로 사용할 수 있고, 방열판이 끼움결합되면서 조립되는 구조로 구비되어 자동화 생산이 가능한 방사선 구역용 LED 조명장치에 관한 것이다.

일반적으로 원자력 발전소의 원자로 격납건물이나 방사성 폐기물저장소 등과 같이 밀폐되고 약 1×10⁴ Gy 내지 4×10⁵ Gy 정도의 대량 방사선이 방출되는 방사선 구역에서는 사용할 수 없는 주요 금지물질들이 있다. 이러한 주요 금지물질로는 알루미늄, 수은, 아연, 비금속성 단열재, 할로겐 화합물, 유기도료 및 테프론 등을 예로 들 수 있는데, 이러한 금지물질들은 방사선에 노출될 경우 여러가지 요인에 의해 화학반응하면서 유해가스 및 폭발성 가스를 발생시켜 원자로나 방사성 폐기물저장소에 큰 위험을 초래하거나, 부식, 경화 및 변색되어 품질이 저하됨으로써 제기능을 온전하게 발휘할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서, 종래에는 상기 방사선 구역의 조명용으로 방사선에 노출되더라도 화학작용을 일으키거나 품질저하의 우려가 없는 백열등이 주로 사용되었으나, 상기 백열등의 경우 에너지 낭비가 심하고 수명이 짧은 단점으로 인해 전기소모량이 지나치게 과대해질 뿐만 아니라 수명이 다한 백열등은 방사능 폐기물로 처리되어야 하기 때문에 유지 관리비용이 증대되는 문제점이 있었다. 또한, 밸열등의 경우 2014년 이후에는 국가적인 차원에서 생산이 중단되는 품목이라 점차적으로 이용이 제한되고 있는 실정이며, 최근에는 에너지 절약과 친환경 목적으로 LED 조명으로 대체되고 있다.

그러나, LED 조명장치는 LED의 발광구동에 따라 LED가 실장된 PCB에서 발열되는 열을 외부로 방출시키기 위해 PCB의 일측면에는 다수 개의 구리방열핀으로 이루어진 방열모듈이 장착되는데, 이러한 방열모듈의 경우 통상적으로 자재비가 저렴하고 가공이 용이하면서도 열전도율이 우수한 알루미늄 자재를 성형하거나 압출하는 방식으로 제조되나, 상술한 바와 같이 방사선 구역 내에서 알루미늄 성분은 알카리 용액에 부식되어 수소분자를 발생시키고 구조적 안정성이 저하됨에 따라 사용되지 못하는 문제점이 있다.

최근에는 이러한 알루미늄을 대신하여 방사선 구역에서 사용가능한 구리를 이용하여 방열모듈로 사용하는 시도가 있으며, 이러한 구리의 경우 성형이나 얇은 판을 적층하여 방열표면적을 넓히는 방열모듈의 가공성이 알루미늄에 비해 용이하지 않아 볼트, 용접 등의 수단으로 다수 개의 구리방열핀을 방열판에 일일이 장착시키는 방식이 이용되었으며, 이로 인해 체결수단이 장착되어야 하는 공간이 방열판 상에 확보되어야 하므로 조명장치의 부피가 증대되며 제조시간이 길어지는 문제점이 있었다.

또한, LED 조명장치에서 LED를 실장한 PCB의 하부에는 PCB 및 LED를 외부의 이물질이나 수분으로부터 보호하고 LED에서 발산하는 빛을 투과시키기 위한 투광커버가 배치된다. 통상적으로 이러한 투광커버는 광투과율이 높고 가공이 용이한 유리, 아크릴, 폴리카보네이트(PC)나, 확산용 폴리스타이렌(PS) 재질을 이용하게 되나, 상기 유리재질의 경우 방사선 구역에 설치되어 장시간 방사선에 노출될 경우 검게 변색되어 광투과율이 70% 이상 현저하게 저하되고, 아크릴, 폴리카보네이트 및 확산용 폴리스타이렌 재질의 경우 방사선에 노출될 경우 누렇게 변색되어 광투과율이 50% 이하로 저하될 뿐만 아니라, 물성이 변형되어 강도가 저하되면서 외부가압에 의해 쉽게 부셔짐에 따라 수시로 투광커버를 교체해야 했기 때문에 조명장치의 유지비용 및 인건비가 상승하는 문제점이 있었다.

공개특허공보 제10-2010-0100570호(2010.09.15), 다운 라이트 조명장치.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 LED광을 외부로 투과시키는 투광커버와 열방출을 위한 방열모듈을 원자로나 방사성 폐기물저장소와 같이 대량의 방사선이 존재하는 방사선 구역에서 화학적 반응을 발생시키지 않는 폴리에틸렌 테레프탈레이트글리콜(PETG) 및 구리(Cu) 등의 비반응성 물질로 각각 형성함으로써, 고,중,저준위 방사선의 영향으로 오염물질이 생성되거나 상기 투광커버가 변색 및 변형됨이 없이 광투과율이 초기의 90% 이상 유지되면서 안정적으로 사용할 수 있으며, 용접이나 볼트 체결없이 두께가 0.5 내지 0.8mm로 얇은 구리방열핀이 끼움결합되며 조립되는 구조로 구비되어 자동화 생산이 가능한 방사선 구역용 LED 조명장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 내부에 공간부(151)가 마련된 원통형상으로 형성되어 하단이 상기 방열판(120)에 체결되고 상측 둘레가 측방향으로 연장형성되면서 상기 방열모듈(140)의 상부를 가압하는 가압부(152)가 형성된 베이스프레임(150);을 더 포함하고, 상기 방열모듈(140)은, 직립배치된 다수 개의 구리방열핀(141)이 방사형으로 상호 측방 체결되며 전체적으로 중앙부가 개구된 원통형상으로 조립되되, 각 구리방열핀(141)의 상부에는 측방향으로 연장형성된 형상을 갖되 하향 절곡형성된 끼움편(143)과 인접배치된 구리방열핀(141)의 끼움편(143)이 삽입되기 위한 끼움편 체결공(144)이 각각 형성된 상부연장편(142)이 배치되며, 하부에는 측방향으로 연장형성된 형상을 갖되 상향 절곡형성된 끼움편(146)과 인접배치된 구리방열핀(141)의 끼움편(146)이 삽입되기 위한 끼움편 체결공(147)이 각각 형성되며 상기 방열판(120)의 상부면에 면접촉되는 하부연장편(145)이 배치되어, 각 구리방열핀(141)들이 각각의 상부연장편(142) 및 하부연장편(145)에 의해 상호 체결되며 상기 방열모듈(140)로 조립되는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치가 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 베이스프레임(150)의 공간부(151) 내에 배치되며, 외부로부터 입력전원을 공급받아 구동전원의 형태로 변환하여 상기 PCB(130)에 인가하는 전원공급부(160); 중앙이 개구된 고리형상으로 형성되어 수평배치되며, 상기 투광커버(170)의 둘레 하부를 지지하면서 상기 방열판(120)의 테두리 둘레에 체결되어 상기 투광커버(170)를 상기 PCB(130)의 하부에 장착시키는 커버프레임(180); 및 상기 투광커버(170)와 커버프레임(180)의 외부면을 연하여 도포되되, 상기 투광커버(170)와 커버프레임(180)의 체결부위에 끊김없이 코팅된 형태로 형성되어 상기 투광커버(170) 및 커버프레임(180)의 표면저항을 감소시키는 코팅부(190);를 더 포함하며, 상기 전원공급부(160)는 상기 베이스프레임(150)의 공간부(151) 내에 배치된 상태에서 전원선(161)으로 상기 PCB(130)와 전기적으로 연결되어 PCB(130)에 구동전원을 인가함과 동시에, 접지선(162)으로 상기 방열판(120)의 일측과 전기적으로 접속되어 상기 투광커버(170)와 커버프레임(180)에 형성된 정전기의 전하가 상기 코팅부(190)의 표면을 따라 흐르면서 상기 방열판(120)에 의해 전원공급부(160)로 접지접속되어 방전되도록 구비된 것을 특징으로 하는 LED 조명장치가 제공된다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면,

첫째, LED광을 외부로 투과시키는 투광커버를 원자로나 방사성 폐기물저장소와 같이 대량의 방사선이 존재하는 방사선 구역에서 화학적 반응을 발생시키지 않는 폴리에틸렌 테레프탈레이트글리콜(PETG)과 같은 비반응성 물질로 형성된 재질로 형성함으로써 고,중,저준위 방사선의 영향으로 상기 투광커버가 변색 및 변형됨이 없이 광투과율이 초기의 90% 이상 구현되게 안정적으로 사용할 수 있어 조명장치의 유지관리 비용 및 인건비를 절감할 수 있다.

특히, 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트글리콜 재질의 경우, 비스페놀A가 포함되어 있지 않아 친환경적일 뿐만 아니라, 내방사성, 친환경성, 인체 무해성, 뛰어난 투명성, 내화학성, 기계적 물성 및 성형성이 뛰어난 장점이 있다.

더욱이, 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트글리콜 재질을 이용하여 투광커버를 형성함에 있어서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트글리콜 재질을 두께 150㎛ 내지 1500㎛로 저,중,고준위 방사선 구역용 LED 투광커버재로 가공하기 위하여 150도 내지 230도의 조건에서 동시이축연신 방법을 사용하여 온도특성을 증대시킬 수 있는 효과를 구현할 수 있다.

그리고, 사이클로핵산에디메타놀(CYCLOHEXANEDIMETHANOL)과 글리콜(GLYCOL)을 얼로이하고 150도 내지 230도의 조건에서 동시이축연신 방법을 사용하면 연소점과 255 내지 265도의 녹는점 등과 같은 온도특성을 증대시키고 저중고준위 방사선에 안정적인 특성을 얻을수 있다.

둘째, 열방출을 위한 방열모듈의 경우, 구리재질로 형성되며 0.5 내지 0.8mm로 얇은 두께를 갖는 구리방열핀을 용접이나 볼트 체결없이 상호 끼움결합되며 상기 방열모듈로 조립되는 구조로 구비되어, 방사선에 노출되더라도 오염물질이 생성되거나 물성이 변화지 않음은 물론 자동화 생산이 가능한 방사선 구역용 LED 조명장치를 제공하는 것에 있다.

셋째, 각 구리방열핀의 상부에는 측방향으로 연장형성된 형상을 갖되 하향 절곡형성된 끼움편과 인접배치된 구리방열핀의 끼움편이 삽입되기 위한 끼움편 체결공이 각각 형성된 상부연장편이 배치되며, 하부에는 측방향으로 연장형성된 형상을 갖되 상향 절곡형성된 끼움편과 인접배치된 구리방열핀의 끼움편이 삽입되기 위한 끼움편 체결공이 각각 형성되며 상기 방열판의 상부면에 면접촉되는 하부연장편이 배치되어, 각 구리방열핀들이 볼트 등의 체결수단없이 각각의 상부연장편 및 하부연장편에 의해 방사형으로 상호 끼움결합되면서 방열모듈로 조립되므로, 상기 체결수단에 의해 조명장치의 부피가 증대되는 것을 방지할 수 있으며 제조시간을 절감할 수 있어 생산성이 증대된다.

넷째, 투광커버과 커버프레임에 도포된 코팅부에 의해 표면저항이 감소되면서 정전기의 발생이 최소화되어 조명장치에 먼지 등의 이물질이 흡착되는 것을 방지할 수 있으므로, 상기 이물질에 의해 조명장치의 광효율이 감소되지 않으며 조명장치의 유지관리가 용이해지는 효과가 있다.

더욱이, 상기 커버프레임은 구리 재질로 형성된 방열판에 체결되어 장착되고 상기 코팅부는 투광커버과 커버프레임의 체결부위에 끊김없이 코팅된 형태로 형성되며, 상기 방열판은 전원공급부와 접지선으로 전기적으로 연결되어 상기 투광커버과 커버프레임에 형성된 정전기가 코팅부의 표면을 따라 흐르면서 상기 방열판에 의해 전원공급부로 접지접속되어 방전되므로 표면저항을 더욱 감소시켜 최소화할 수 있다.

다섯째, 구리의 경우 열전도율은 높으나 열발산성이 상대적으로 저조하여 냉각효율이 저하될 수 있으나, PCB에서 발열된 열을 전달받아 공기중으로 발산하는 구리방열핀을 구리 재질로 형성함과 동시에 표면을 방열코팅제가 도포되므로 상기 구리방열핀에 의한 방열효율을 증대시킬 수 있다.

여섯째, 입력전원을 구동전원으로 변환하기 위한 구동회로부를 파라핀 및 납 등의 차폐물질로 밀봉하는 구조로 전원공급부를 형성함으로써 감마선에 의한 전자기파 및 발열로부터 구동회로부에 포함된 회로부품 소자를 안전하게 보호할 수 있다.

일곱째, 조명장치의 하부에는 투광커버, PCB 및 방열판을 관통하여 상기 전원공급부가 내부에 배치되는 베이스프레임의 공간부와 연통되는 외기유입관이 직립배치되며, 조명장치의 상부에는 상기 베이스프레임의 내부공기가 배출되는 내기배출공이 형성됨에 따라, 상기 전원공급부의 구동에 따라 발열되는 열이 상기 내기배출공을 통해 배출되면서 상승기류가 생성되어 상기 외기유입공을 통해 상대적으로 저온을 갖는 외기가 상기 베이스프레임의 공간부 내로 유입되므로 상기 전원공급부의 발열을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방사선 구역용 LED 조명장치의 구성을 나타낸 사시도, 분리사시도 및 단면도,
도 4 내지 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구리방열핀이 상부연장편 및 하부연장편에 의해 방사형으로 상호 측방체결되며 조명모듈로 조립되는 구성을 나타낸
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 코팅부에 의해 투광커버 및 커버프레임에 형성된 정전기의 전하가 전원공급부로 방전되는 구성을 나타낸 확대단면도,
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 외기유입관에 의해 베이스프레임의 내부가 냉각되는 구성을 나타낸 단면도,
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전원공급부가 방사선으로부터 차폐되는 구성을 나타낸 개략도이다.

상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방사선 구역용 LED 조명장치(100)는, LED광을 외부로 투과시키는 투광커버(170)와 열방출을 위한 방열모듈(140)을 원자로나 방사성 폐기물저장소와 같이 대량의 방사선이 존재하는 방사선 구역에서 화학적 반응을 발생시키지 않는 폴리에틸렌 테레프탈레이트글리콜(PETG) 및 구리(Cu) 등의 비반응성 물질로 각각 형성함으로써, 고,중,저준위 방사선의 영향으로 오염물질이 생성되거나 상기 투광커버(170)가 변색 및 변형됨이 없이 광투과율이 초기의 90% 이상 구현되게 안정적으로 사용할 수 있으며, 용접이나 볼트 체결없이 두께가 0.5 내지 0.8mm로 얇은 구리방열핀(141)이 상기 끼움결합되며 방열모듈(140)로 조립되는 구조로 구비되어 자동화 생산이 가능한 조명장치로서, 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 고정프레임(110), 방열판(120), PCB(130), 방열모듈(140), 투광커버(170), 베이스프레임(150) 및 전원공급부(160)를 포함하여 구비된다.

먼저, 상기 고정프레임(110)은 LED광이 하부로 발산가능하도록 중앙이 개구된 고리형상으로 형성되어 수평배치되는 프레임으로서, 방열모듈(140)의 테두리를 지지하는 기능을 제공한다.

여기서, 도면에서와 같이 상기 고정프레임(110)의 상부에는 방열모듈(140)의 각 구리방열핀(141)의 하부가 삽입되어 지지하기 위한 지지홈(111)이 둘레를 따라 일정간격 이격되어 배치된다.

또한, 각 지지홈(111) 사이에는 삼각형 형태로 상향 돌출되게 연장형성된 돌출편(112)이 배치되며, 각 돌출편(112)의 상부 양측에는 양측으로 경사지게 형성된 경사면(113)이 형성되어 상기 구리방열핀(141)의 하부가 경사면(113)에 의해 미끄러지면서 상기 지지홈(111)으로 향하도록 가이드된다.

상기 방열판(120)은, PCB(130)에서 발생된 열이 방열모듈(140)로 전달되도록 상기 PCB(130)와 방열모듈(140)에 배치되는 열전달판으로서, 방사선 구역에서 안정적으로 사용 가능한 구리재질로 형성되며, 수평배치되어 상기 고정프레임(110)의 하부 둘레를 지지하도록 구비된다. 여기서, 상기 방열판(120)의 중앙에는 전원선(161)이 관통하여 하부에 배치되는 PCB(130)에 접속될 수 있도록 전원선인입구(121)가 개구되어 형성된다.

또한, 구리의 경우 열전도율은 높으나 열발산성이 상대적으로 저조하여 냉각효율이 저하될 수 있으나, PCB(130)에서 발열된 열을 전달받아 공기중으로 발산하는 구리방열핀(141)을 구리 재질로 형성함과 동시에 표면을 방열코팅제를 도포함으로써 구리방열핀(141)에 의한 방열효율을 증대시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 조명장치(100)는 하부에 내부의 공기와 비교하여 상대적으로 저온을 갖는 외기가 유입되도록 하여, 베이스프레임(150)의 공간부(151)에 배치된 전원공급부(160)가 과열되어 전기적 효율이 저하되는 것을 방지하도록 구비된다.

이를 위해, 도 8에 도시된 바와 같이 LED 조명장치(100)의 하부에는 투광커버(170), PCB(130) 및 방열판(120)을 관통하여 상기 전원공급부(160)가 내부에 배치되는 베이스프레임(150)의 공간부(151)와 연통되는 외기유입관(210)이 직립배치되며, LED 조명장치(100)의 상부에는 베이스프레임(150)의 내부공기가 배출되는 내기배출공(153,157)이 형성됨에 따라 상기 전원공급부(160)의 구동에 의해 발열되는 열이 상기 내기배출공(153,157)을 통해 배출되면서 도면의 화살표 방향과 같이 상승기류가 생성되어 외기유입공(210)을 통해 상대적으로 저온을 갖는 외기가 상기 베이스프레임(150)의 공간부(151) 내로 유입되므로 전원공급부(160)의 발열을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.

상기 PCB(130)는 방열판(120)의 하부면에 장착되며 하부에는 조명광을 제공하는 복수 개의 LED(131)가 실장된다. 여기서, 상기 PCB(130)는 전원공급부(160)와 전원선(161)을 통해 전기적으로 접속되어 전원공급부(160)로부터 인가되는 구동전원을 이용하여 LED(131)를 발광구동시킨다.

상기 방열모듈(140)은, 방열판(120)의 상부에 배치되어 PCB(130)에서 발생하는 열을 방열판(120)을 통해 전달받아 공기중으로 방출하는 방열수단으로서, 구리재질로 형성되어 직립배치된 다수 개의 구리방열핀(141)이 방사형으로 상호 측방 체결되며 전체적으로 중앙부가 개구된 원통형상으로 조립되고, 하부가 상기 방열판(120)의 상부면에 면접촉되어 LED(131)의 발광구동에 의해 PCB(130)에서 발생하는 열을 전달받아 외부로 방출한다.

여기서, 상기 구리방열핀(141)은 방사형으로 상호 측방 체결됨에 있어서, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 각 구리방열핀(141)의 상부에는 측방향으로 연장형성된 형상을 갖는 상부연장편(142)이 배치되며, 하부에는 상기 하부연장편(165)과 같은 측방향으로 연장형성된 형상을 가지며 상기 방열판(120)의 상부면에 면접촉되어 발열된 열을 전달받는 하부연장편(165)이 배치된다.

또한, 상기 상부연장편(142)의 단부에는 하향 절곡형성된 끼움편(143)이 형성되고 그 일측에는 인접배치된 구리방열핀(141)의 끼움편(143)이 삽입되기 위한 끼움편 체결공(144)이 형성되며, 상기 하부연장편(165)의 단부에는 상향 절곡형성된 끼움편(146)이 형성되고 그 일측에는 인접배치된 구리방열핀(141)의 끼움편(146)이 삽입되기 위한 끼움편 체결공(147)이 형성된다. 더불어, 상기 하부연장편(165)은 내측은 좁고 외측은 상대적으로 넓은 삼각형상으로 형성됨에 따라 각 구리방열핀(141)들이 각각의 상부연장편(142) 및 하부연장편(165)에 의해 상호 체결되며 원통형상을 갖는 방열모듈(140)로 조립될 수 있다.

이와 같이 각 구리방열핀(141)들이 볼트 등의 체결수단없이 각각의 상부연장편(142) 및 하부연장편(165)에 의해 방사형으로 상호 끼움결합되면서 방열모듈(140)로 조립되므로, 상기 체결수단에 의해 조명장치의 부피가 증대되는 것을 방지할 수 있으며 제조시간을 절감할 수 있어 생산성을 증대시키고 자동화가 가능한 장점이 있다.

그리고, 상기 구리방열핀(141)의 내측에는 측방으로 연장형성되어 베이스프레임(150)의 외측면에 지지되는 지지편(149b)이 배치되어 방열모듈(140)과 베이스프레임(150)간의 안정된 체결상태를 유지할 수 있다.

상기 투광커버(170)는, 투명의 판형상으로 형성되어 상기 PCB(130)의 하부에 수평하게 배치되면서 외부로부터 상기 PCB(130)를 커버하며, 폴리에틸렌 테레프탈레이트글리콜(PETG) 재질로 형성된 커버부재이다.

이와 같이 방사선에 의해 변색되거나 물성이 변화되지 않는 폴리에틸렌 테레프탈레이트글리콜로 형성된 투광커버(170)를 이용함으로써, 종래의 종래의 유리나 아크릴 재질과 같이 검게 변색되거나 물성이 변형되어 강도가 저하되는 것이 방지되므로, LED 조명장치(100)가 장시간 방사선 구역에 설치되더라도 양호한 광투과율을 유지할 수 있으며 LED 조명장치(100)의 유지관리 비용 및 인건비를 절감할 수 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 일반적으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)의 종류와 용도는 다양한데, 예를 들어, 그 성상과 용도에 따라 내열성을 보완한 CPET, 고온 및 내화학성을 강화한 OPET, 압출이나 블로윙용으로 흐름지수를 보완한EPET 등이 있으나, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, APET에 CHDM(CYCLOHEXANEDIMETHANOL,+ A GLYCOL)을 얼로이한 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜(PETG)를 적용하였다.

상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 얻으려면 테레프탈산다이메틸과 에틸렌글리콜을 150도 내지 230도에서 가열하여 에스터 교환반응으로 Bis(β-하이드록시에틸)테레프탈레이트를 얻는다.

그리고, 상기 Bis(β-하이드록시에틸)테레프탈레이트를 1토르(torr) 이하에서 270도 내지 300도로 가열하면 중축합이 이루어지면서 에틸렌글리콜을 내보내며 PET가 얻어진다.

상기 Bis(β-히드록시에틸)테레프탈레이트를 얻는 다른 방법은 고순도 테레프탈산과 에틸렌글리콜에 압력을 가하면서 약 230도에서 반응시키는 것이다. 이러한 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)는 내열성, 강성, 전기적 성질 등이 뛰어나고, 높은 온도에 오랫동안 있어도 극한강도가 약간만 줄어든다. 결정성 플라스틱에 속하기 때문에 디젤유와 같은 기름에 대한 내성이 좋으나 분자사슬에 에스터결합이 있어 성형 제품이 높은 온도와 긴 시간에 걸쳐 산 또는 알카리에 잠기면 변화되기 쉬운 성질로 저,중,고준위 방사선구역용 으로는 사용이 적합하지 않다. 그러므로 PET에 CHDM(CYCLOHEXANEDIMETHANOL,+ A GLYCOL)을 얼로이한 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜(PETG)를 적용하였다

그리고, 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트글리콜 재질을 이용하여 투광커버(170)를 형성함에 있어서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트글리콜 재질을 두께 180㎛ 내지 1,500㎛로 저,중,고준위 반사선 구역용 LED 투광커버(170)로 가공하기 위하여 150도 내지 230도의 조건에서 동시이축연신 방법을 사용하여, 온도특성을 증대시킬 수 있는 효과를 구현할 수 있다.

더욱이, 사이클로핵산에디메타놀(CYCLOHEXANEDIMETHANOL)과 글리콜(GLYCOL)을 얼로이하고 150도 내지 230도의 조건에서 동시이축연신 방법을 사용하면 연소점과 255도 내지 265도의 녹는점 등과 같은 온도특성을 증대시키고 저,중,고준위 방사선에 안정적인 특성을 얻을수 있다.

상기 베이스프레임(150)은, 방열모듈(140)를 사이에 두고 하부에 배치된 고정프레임(110)과 체결되면서 상기 방열모듈(140)의 상부를 가압하여 방사형으로 측방체결된 각 구리방열핀(141)의 체결상태를 고정시키는 고정수단으로서, 내부에 공간부(151)가 마련된 연통형상으로 형성되어 하단이 상기 방열판(120)에 체결되고, 상측 둘레에는 측방향으로 연장형성되면서 상기 방열모듈(140)의 상부를 가압하는 가압부(152)가 형성된다.

여기서, 도 3에 도시된 바와 같이 베이스프레임(150)과 방열판(120) 사이에는 방열판(120)과 베이스프레임(150)을 연속관통하며 방열판(120)의 하부면에 지지되어 체결되는 체결볼트(159)가 구비된다.

따라서, 상기 체결볼트(159)에 의해 상기 방열모듈(140)를 사이에 두고 베이스프레임(150)와 방열판(120)이 상하로 체결됨에 따라 방열모듈(140)의 상부는 베이스프레임(150)의 하부면에 의해 가압되고, 방열모듈(140)의 하부는 방열판(120)의 상부면에 의해 가압하면서 각 구리방열핀(141)의 체결상태가 견고하게 고정될 수 있는 것이다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 가압부(152)의 하부에는 방열모듈(140)의 각 구리방열핀(141)의 상부가 삽입되어 지지하기 위한 지지홈(158a)이 둘레를 따라 일정간격 이격되어 배치된다.

각 지지홈(158a) 사이에는 삼각형 형태로 상향 돌출되게 연장형성된 돌출편(158b)이 배치되며, 각 돌출편(158b)의 상부 양측에는 양측으로 경사지게 형성된 경사면(158c)이 형성되어 상기 구리방열핀(141)의 상부가 경사면(158c)에 의해 미끄러지면서 상기 지지홈(158a)으로 향하도록 가이드된다.

그리고, 상기 구리방열핀(141)의 상부에는 상기 지지홈(158a)과 대응되는 위치에 상기 지지홈(158a)과 맞물려 끼움결합되기 위한 끼움홈(148a)가 형성되며, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 구리방열핀(141)의 하부에는 고정프레임(110)의 지지홈(111)과 맞물려 끼움결합되기 위한 끼움홈(148b)이 형성되어 고정프레임(110)과 방열모듈(140) 간의 체결상태 및, 베이스프레임(150)와 방열모듈(140) 간의 체결상태가 더욱 견고해질 수 있다.

상기 전원공급부(160)는 LED(131)를 발광구동하는데 필요한 구동전원을 PCB(130)에 인가하는 전원공급장치로서, 상기 베이스프레임(150)의 공간부(151) 내에 배치되며 외부로부터 입력전원을 공급받아 구동전원의 형태로 변환하여 상기 PCB(130)에 인가한다.

여기서, 상기 전원공급부(160)에는 변환회로를 구성하기 위해 저항, 다이오드, 트랜지스터 등 다양한 전자부품 소자가 PCB(130) 상에 회로구성되는데, 이러한 전자부품 소자는 감마선 등의 방사선에 노출될 경우, 생성되는 전자기 펄스(EMP) 및 발열에 의해 소자의 기능이 저하되거나 훼손되어 버리는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 전원공급부(160)는 구성된 전자부품 소자 및 PCB 등의 내부 회로구성이 소정의 방사선 차폐제에 의해 커버되도록 구비되는 것이 바람직하다.

보다 구체적으로 설명하면, 도면에서와 같이 상기 전원공급부(160)는 입력전원을 입력받아 상기 LED(131)를 발광구동시키기 위한 구동전원의 형태로 변환하여 상기 PCB(130)에 인가하는 구동회로부(163)와, 상기 구동회로부(163)의 외부를 둘러싸는 형태로 배치되며 파라핀(Paraffin) 재질로 형성된 제1방사선차단부(164) 및, 상기 제1방사선차단부(164)의 외부를 둘러싸는 형태로 배치되어 납(Pb) 재질로 형성된 제2방사선차단부(165)를 포함하여 구비되어, 상기 제1방사선차단부(164)와 제2방사선차단부(165)에 의해 상기 전자부품 소자 및 PCB 등의 내부 회로구성이 방사선으로부터 차폐되어 전자기파 및 발열에 의해 훼손되는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 상기 파라핀 재질로 이루어진 제1방사선차단부(164)는 방사선으로부터 차폐시킴과 동시에 전도성 물질인 제2방사선차단부(165)의 납 성분과 상기 내부 회로구성을 전기적으로 이격시키는 기능을 동시에 제공한다.

한편, 상기 투광커버(170)는 PCB(130)의 하부에 배치됨에 있어서 도 3에서와 같이 투광커버(170)의 하부 둘레를 지지하는 커버프레임(180)에 의해 안정적으로 체결된다. 상기 커버프레임(180)은 중앙이 개구된 고리형상으로 형성되어 수평배치되며, 상기 투광커버(170)의 둘레 하부를 지지하면서 상기 고정프레임(110)의 둘레에 체결되어 상기 투광커버(170)를 상기 PCB(130)의 하부에 장착시킨다.

한편, 투광커버(170)의 경우 폴리에틸렌 테레프탈레이트그리콜과 같이 표면저항이 높은 합성수지로 형성됨에 따라 정전기가 쉽게 발생하게 되며, 상기 정전기로 인해 투광커버(170)를 포함한 LED 조명장치(100)의 표면에 먼지 등의 이물질이 흡착될 수 있다. 더욱이, LED(131)의 경우 발광구동하여 고휘도의 광을 발산하는 과정에서 많은 양의 열이 발생하게 되는데, 이러한 발열로 인해 상기 정전기의 발생은 더욱 심화된다.

또한, LED 조명장치(100)의 경우 조명영역을 넓히기 위해 천정과 같이 실내외의 높은 곡에 설치되기 때문에 사용자가 상기 정전기로 인해 LED 조명장치(100)의 표면에 흡착된 먼지 등의 이물질을 인위적으로 제거하기가 용이하지 않을 뿐만 아니라, 상기 이물질을 제거하는 과정에서 광확산판의 표면에 이물질이 마찰되어 발생되는 흠집으로 인해 광투과율이 저하될 수 있다.

이에 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 조명장치(100)는 LED 조명장치(100)의 표면을 형성하는 투광커버(170)와 커버프레임(180)의 표면저항을 감소시켜 정전기의 발생이 억제되도록 구비될 수 있다.

이를 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 조명장치(100)는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 커버프레임(180)은 투광커버(170)의 둘레 하부를 지지하면서 방열판(120)의 테두리 둘레에 체결되어 상기 투광커버(170)를 PCB(130)의 하부에 장착되도록 하고, 상기 투광커버(170)와 커버프레임(180)의 외부면을 연하여 도포되되, 상기 투광커버(170)와 커버프레임(180)의 체결부위에 끊김없이 코팅된 형태로 형성되어 상기 투광커버(170) 및 커버프레임(180)의 표면저항을 감소시키는 코팅부(190)를 더 포함하여 구비될 수 있다.

상기 코팅부(190)는 투광커버(170) 및 커버프레임(180)의 외부면을 연하여 도포되어 표면저항을 감소시켜 정전기의 발생을 억제시키는 대전방지제로서, LED 조명장치(100)의 광속을 유지하여 광효율이 감소되지 않도록 무색 투명의 박막 코팅된 형태로 형성되는 것이 바람직하다.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 코팅부(190)는 투광커버(170) 및 커버프레임(180)의 외부면에 10μm 이하로 박막 코팅되며, 투색 투명 상태를 유지하도록 Trimethylaminoethyl methacrylate chloride polymer와, Methylmethacrylate polymer와, Ethylmethacrylate polymer 및, Hydroxypropyl methacrylate polymer 등의 대전방지물질로 이루어진 대전방지제가 IPA(n-propyl alcohol) 및 증류수와 혼합되어 형성될 수 있다. 이때, 상기 대전방지물질들과 IPA 및 증류수는 각각 1:1:1의 비율로 혼합되어 형성되는 것이 바람직하다.

더불어, 상기 코팅부(190)는 투광커버(170) 및 커버프레임(180)의 체결부위에 끊김없이 코팅된 형태로 형성되도록, 상기 투광커버(170)와 커버프레임(180)이 상호 결합된 상태에서 도포되어 박막 형태로 형성되는 것이 바람직하다.

투광커버(170)의 경우 광확산투과용 재료인 폴리에틸렌 테레프탈레이트클리콜 재질로 형성되기 때문에 표면저항이 10¹²/㎠ 내지 10¹³ Ω/㎠ 정도 유지하게 되나, 상기 코팅부(190)를 투광커버(170) 및 커버프레임(180)에 도포하게 되면, 코팅부(190)를 구성하는 대전방지제의 특성으로 인하여 표면저항이 10⁹ Ω/㎠ 내지 10¹⁰ Ω/㎠ 로 감소하게 되며, 이로 인하여, 상기 투광커버(170) 및 커버프레임(180)의 표면에서 발생하는 정전기는 공기중으로 분산되어 사라지게 된다.

한편, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 전원공급부(160)는 베이스프레임(150)의 공간부(151) 내에 배치된 상태에서 전원선(161)으로 PCB(130)와 전기적으로 연결되어 PCB(130)에 구동전원을 인가함과 동시에, 접지선(162)으로 방열판(120)의 일측과 전기적으로 접속되어 상기 투광커버(170)와 커버프레임(180)에 형성된 정전기의 전하가 상기 코팅부(190)의 표면을 따라 흐르면서 방열판(120)에 의해 전원공급부(160)로 접지접속되어 방전되도록 구비될 수 있다.

따라서, 도7에 도시된 화살표의 방향과 같이 투광커버(170) 및 커버프레임(180)에 형성된 정전기의 전하는 코팅부(190)의 표면을 따라 흐르게 되어 구리재질로 형성된 방열판(120)의 내부를 통해 접지선(162)으로 전원공급부(160)에 접지되므로 투광커버(170) 및 커버프레임(180)의 표면저항은 더욱 낮아지게 된다.

이와 같이 코팅부(190) 및 이 코팅부(190)와 전원공급부(160)을 상호 접지연결시키는 구성으로 인해 정전기의 발생이 최소화되어 LED 조명장치(100)에 먼지 등의 이물질이 흡착되는 것을 방지할 수 있으므로 상기 이물질에 의해 LED 조명장치(100)의 광효율이 감소되지 않으며 LED 조명장치(100)의 유지관리가 용이해지는 효과를 구현할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능한은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

100...LED 조명장치 110...고정프레임
120...방열판 130...PCB
131...LED 140...방열모듈
141...구리방열핀 142...상부연장편
143...하부연장편 150...베이스프레임
160...전원공급부 161...전원선
162...접지선 163...구동회로부
164...제1방사선차단부 165...제2방사선차단부
170...투광커버 180...커버프레임
190...코팅부

Claims

원자력 발전소와 같은 방사선 구역에서 사용가능한 LED 조명장치에 있어서, 중앙이 개구된 고리형상으로 형성되어 수평배치되는 고정프레임(110); 구리재질로 형성되며 수평배치되어 상기 고정프레임(110)의 둘레에 장착되는 방열판(120); 상기 방열판(120)의 하부면에 장착되며 하부에는 복수 개의 LED(131)가 실장된 PCB(130); 구리재질로 형성되며 다수 개의 구리방열핀(141)이 구비되고 상기 방열판(120)의 상부면에 장착되어 상기 LED(131)의 발광구동에 따라 PCB(130)에서 발생되는 열을 전달받아 외부로 방출하는 방열모듈(140); 내부에 공간부(151)가 마련된 원통형상으로 형성되어 하단이 상기 방열판(120)에 체결되고 상측 둘레가 측방향으로 연장형성되면서 상기 방열모듈(140)의 상부를 가압하는 가압부(152)가 형성된 베이스프레임(150); 상기 베이스프레임(150)의 공간부(151) 내에 배치되며 외부로부터 입력전원을 공급받아 구동전원의 형태로 변환하여 상기 PCB(130)에 인가하는 전원공급부(160); 투명의 판형상으로 형성되어 상기 PCB(130)의 하부에 수평하게 배치되면서 외부로부터 상기 PCB(130)를 커버하며 폴리에틸렌 테레프탈레이트글리콜(PETG) 재질로 형성되어 방사선에 변색되지 않는 투광커버(170); 중앙이 개구된 고리형상으로 형성되어 수평배치되며 상기 투광커버(170)의 둘레 하부를 지지하면서 상기 방열판(120)의 테두리 둘레에 체결되어 상기 투광커버(170)를 상기 PCB(130)의 하부에 장착시키는 커버프레임(180); 및 상기 투광커버(170)와 커버프레임(180)의 외부면을 연하여 도포되되 상기 투광커버(170)와 커버프레임(180)의 체결부위에 끊김없이 코팅된 형태로 형성되어 상기 투광커버(170) 및 커버프레임(180)의 표면저항을 감소시키는 코팅부(190);를 포함하며,
상기 전원공급부(160)는 상기 베이스프레임(150)의 공간부(151) 내에 배치된 상태에서 전원선(161)으로 상기 PCB(130)와 전기적으로 연결되어 PCB(130)에 구동전원을 인가함과 동시에, 접지선(162)으로 상기 방열판(120)의 일측과 전기적으로 접속되어 상기 투광커버(170)와 커버프레임(180)에 형성된 정전기의 전하가 상기 코팅부(190)의 표면을 따라 흐르면서 상기 방열판(120)에 의해 전원공급부(160)로 접지접속되어 방전되도록 구비된 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
제 1항에 있어서,
상기 방열모듈(140)은, 직립배치된 다수 개의 구리방열핀(141)이 방사형으로 상호 측방 체결되며 전체적으로 중앙부가 개구된 원통형상으로 조립되되,
각 구리방열핀(141)의 상부에는 측방향으로 연장형성된 형상을 갖되 하향 절곡형성된 끼움편(143)과 인접배치된 구리방열핀(141)의 끼움편(143)이 삽입되기 위한 끼움편 체결공(144)이 각각 형성된 상부연장편(142)이 배치되며, 하부에는 측방향으로 연장형성된 형상을 갖되 상향 절곡형성된 끼움편(146)과 인접배치된 구리방열핀(141)의 끼움편(146)이 삽입되기 위한 끼움편 체결공(147)이 각각 형성되며 상기 방열판(120)의 상부면에 면접촉되는 하부연장편(145)이 배치되어, 각 구리방열핀(141)들이 각각의 상부연장편(142) 및 하부연장편(145)에 의해 상호 체결되며 상기 방열모듈(140)로 조립되는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
삭제