KR101663179B1 - 극저온 엘이디 등기구 - Google Patents

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KR101663179B1 KR1020160040099A KR20160040099A KR101663179B1 KR 101663179 B1 KR101663179 B1 KR 101663179B1 KR 1020160040099 A KR1020160040099 A KR 1020160040099A KR 20160040099 A KR20160040099 A KR 20160040099A KR 101663179 B1 KR101663179 B1 KR 101663179B1
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Abstract

극저온 엘이디 등기구가 개시된다. 본 발명의 극저온 엘이디 등기구는, 복수의 엘이디와, 복수의 엘이디가 결합 된 기판이 구비된 광원부; 일측부에 기판이 결합 되는 베이스 플레이트와, 베이스 플레이트의 타측부에 마련되는 돌출부가 구비되어 광원부를 냉각시키는 방열부; 베이스 플레이트의 타측부에 결합 되는 커버 하우징; 베이스 플레이트의 상기 타측부에 마련되는 히터; 베이스 플레이트에 마련되며 광원부나 히터의 과열이나 회로 이상 시 전원을 차단하는 바이 메탈; 베이스 플레이트에 결합 되어 복수의 엘이디와 대향 되도록 결합 되는 강화 유리의 일측부를 지지하는 하부 커버; 및 하부 커버에 마련되며, 복수의 엘이디가 배치된 밀폐된 공간에 있는 습기를 외부로 배출하되 외기가 밀폐된 공간으로 유입되는 것이 차단되는 습기 배출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

극저온 엘이디 등기구{CRYOGENIC LED LIGHTING APPARATUS}
본 발명은, 극저온 엘이디 등기구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 낮은 외기 온도에서 점등 후 고온으로 변화는 등기구의 내부 구조에 따른 결로를 방지함과 아울러 점등 이후 과열이나 회로 이상 시 발생할 수 있는 전기적 문제를 차폐할 수 있는 극저온 엘이디 등기구에 관한 것이다.
일반적으로 조명등은 전기에너지를 빛에너지로 변환하여 야간에 실내나 실외에서 물체를 식별할 수 있도록 광을 제공하거나 물체를 조사하기 위해 사용되며, 최근에는 실내 장식이나 다양한 색 연출을 위하여 조명을 이용하는 데, 대체로 백열등, 형광등, 할로겐등, 메탈할라이드등, 수은등, 나트륨등을 사용한다.
그러나 백열등은 가격은 저렴하나 수명이 짧고, 발광효율이 떨어지며, 휘도가 높아 눈부심을 일으키고, 많은 열이 발생한다. 형광등은 백열 전구보다 에너지 효율이 높아 전력소비는 적으나, 점등대기 시간이 길고, 수명이 짧다. 또한 나트륨등, 수은등, 메탈하라이드등은 전력소비가 크며, 눈부심을 일으킬 수 있으며, 수명 또한 길지 못한 문제점이 있다.
전술한 문제점 때문에 최근에는 수명이 반 영구적이고, 소비전력이 적으면서 고효율의 조도를 얻을 수 있는 LED(lighting emitting diode)를 이용한 조명등이 다양한 용도로 개발되고 있다.
LED 조명등은 빠른 처리속도와 낮은 전력소모 등의 장점을 가지며, 친환경적이고 에너지 효율이 높아서 이용도가 점차 늘어가는 추세이다. 또한, LED를 이용한 조명등은 일반 조명등에 비해 60∼80%의 전력이 절감되며, 50,000시간 이상의 반영구적인 수명을 가지며, 눈부심이 발생하지 않기 때문에 조명등으로 각광을 받고 있다.
이와 같은 유용한 효능을 가진 LED 조명등이라도, 고출력 LED의 경우 소비전력이 높아 발생되는 열을 해결하기 위해 방열이 필수적인데, 방열을 해결치 못하고 발생된 열을 내부에서 지속적으로 지니게 되면 소자의 온도가 상승하여 효율적인 광방출을 저해하게 되고, 열적 스트레스에 따라 수명이 급격히 감소되는 문제점이 있다.
그리고 일반적으로 LED 조명은 가동온도가 낮을수록 효율이 상승하지만, 영하 40도 이하의 극저온 상태에서는 저온으로 인하여 저항값이 상승하여 제대로 전류가 흐르지 못하므로, LED의 효율이 20% 가량으로 감소한다.
상온에서는 기존 방열설계를 통해 열을 방출하기만 하면 되지만, 영하 40도의 극저온 상태에서는 LED를 가열할 수단이 없어 효율이 감소하게 되는 문제점이 있다.
또한 경계등 및 LED조명은 극저온 상태에서, 내부의 수분으로 인해 서리가 발생하게 되고, 서리가 발생하면, 조명의 내부 상태를 알 수 없게 될 뿐만 아니라, 서리가 녹아서 생기는 물방울로 인해 고장의 우려가 존재한다.
전술한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래 기술을 의미하는 것은 아니다.
한국공개특허공보 제2010-0010094호(알투스주식회사) 2010. 10. 15.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 낮은 외기 온도에서 점등 후 고온으로 변화는 등기구의 내부 구조에 따른 결로를 방지함과 아울러 점등 이후 과열이나 회로 이상 시 발생할 수 있는 전기적 문제를 차폐할 수 있는 극저온 엘이디 등기구를 제공하는 것이다.
또한 초기 점등 시 낮은 온도로 인한 엘이디 칩의 물성 변화로 저항값이 상승하여 불량 점등이나 점등 지연을 방지할 수 있는 극저온 엘이디 등기구를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 엘이디와, 상기 복수의 엘이디가 결합 된 기판이 구비된 광원부; 일측부에 상기 기판이 결합 되는 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트의 타측부에 마련되는 돌출부가 구비되어 상기 광원부를 냉각시키는 방열부; 상기 베이스 플레이트의 상기 타측부에 결합 되는 커버 하우징; 상기 베이스 플레이트의 상기 타측부에 마련되는 히터; 상기 베이스 플레이트에 마련되며 상기 광원부나 히터의 과열이나 회로 이상 시 전원을 차단하는 바이 메탈; 상기 베이스 플레이트에 결합 되어 상기 복수의 엘이디와 대향 되도록 결합 되는 강화 유리의 일측부를 지지하는 하부 커버; 및 상기 하부 커버에 마련되며, 상기 복수의 엘이디가 배치된 밀폐된 공간에 있는 습기를 외부로 배출하되 외기가 상기 밀폐된 공간으로 유입되는 것이 차단되는 습기 배출부를 포함하는 극저온 엘이디 등기구가 제공될 수 있다.
-40℃ 이하의 극저온에서 사용될 수 있다.
상기 복수의 엘이디에서 방출되는 열이 상기 강화 유리에 도달되도록 상기 복수의 엘이디는 상기 강화 유리에 근접되게 배치될 수 있다.
상기 베이스 플레이트의 중앙부에 결합 되어 상기 강화 유리의 타측부를 지지하는 지지 커버를 더 포함할 수 있다.
상기 습기 배출부는 고어 텍스를 포함하는 재질로 제작될 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 베이스 플레이트의 타측부 즉 기판이 결합 되는 베이스 플레이트의 면과 반대의 면에 마련되는 히터에 의해 광량의 손실 없이 결로를 방지할 수 있고, 복수의 엘이디의 초기 점등 시 낮은 온도로 인한 엘이디 칩의 물성 변화로 저항값이 상승하여 불량 점등이나 점등 지연이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
또한 베이스 플레이트에 마련되어 광원부나 히터의 과열이나 회로 이상 시 전원을 차단하는 바이 메탈에 의해 점등 이후 온도 상승에 따른 등기구 내부의 절연과 전기적 안정성이 유지할 수 있다.
나아가 하부 커버에 마련되는 습기 배출부에 의해 외기의 유입 없이 복수의 엘이디가 배치된 밀폐 공간부의 습기를 배출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 일 실시예에 따른 극저온 엘이디 등기구를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 1에 습기 배출부가 마련된 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 일 실시예에 따른 극저온 엘이디 등기구를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 개략적인 단면도이고, 도 3은 도 1에 습기 배출부가 마련된 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 극저온 엘이디 등기구(1)는, 복수의 엘이디(110)와 이 복수의 엘이디(110)가 결합 된 기판(120)이 구비된 광원부(100)와, 일측부에 기판(120)이 결합 되는 베이스 플레이트(210)와 이 베이스 플레이트(210)의 타측부에 마련되는 돌출부(220)가 구비되어 광원부(100)를 냉각시키는 방열부(200)와, 베이스 플레이트(210)의 타측부에 결합 되는 커버 하우징(300)과, 베이스 플레이트(210)의 타측부에 마련되는 히터(400)와, 베이스 플레이트(210)에 마련되며 광원부(100)나 히터(400)의 과열이나 회로 이상 시 전원을 차단하는 바이 메탈(500)과, 베이스 플레이트(210)에 결합 되어 복수의 엘이디(110)와 대향 되도록 결합 되는 강화 유리(600)의 일측부를 지지하는 하부 커버(700)와, 베이스 플레이트(210)의 중앙부에 결합 되어 강화 유리(600)를 지지하는 지지 커버(800)와, 커버 하우징(300)에 결합 되는 컨버터(900)와, 하부 커버(700)에 마련되며 복수의 엘이디(110)가 배치된 밀폐된 공간에 있는 습기를 외부로 배출하되 외기가 밀폐된 공간으로 유입되는 것이 차단되는 습기 배출부(950)를 구비한다.
광원부(100)는, 외부에서 공급되는 전원에 의해 점등되며, 본 실시 예에서 광원부(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 엘이디(110)와, 복수의 엘이디(110)가 마련되는 기판(120)을 포함한다.
본 실시 예에서 기판(120)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트(210)의 저면부에 접촉되도록 결합 될 수 있다. 본 실시 예에서 기판(120)은 복수의 나사를 이용하여 베이스 플레이트(210)에 분리 가능하게 결합 될 수 있다.
또한 본 실시 예에서 복수의 엘이디(110)에서 발생 되는 열은 기판(120)을 통해 베이스 플레이트(210)로 전달되고, 베이스 플레이트(210)로 전달되는 열은 베이스 플레이트(210)와 커버 하우징(300) 사이의 공간부로 유입되어 복수의 돌출부(220)의 사이로 흐르는 외기에 의해 냉각될 수 있다.
그리고 본 실시 예에서 복수의 엘이디(110)와 강화 유리(600)는 근접되게 배치되어 복수의 엘이디(110)에서 방출되는 열이 강화 유리(600)로 도달될 수 있다. 본 실시 예에서 복수의 엘이디(110)와 강화 유리(600) 사이의 간극은 예를 들어 5~15mm 일 수 있다.
방열부(200)는, 광원부(100)에서 발생 되는 열을 흡수하며 흡수된 열은 방열부(200)의 상면부와 커버 하우징(300) 사이의 공간부 즉 공기 유로로 흐르는 외기에 의해 냉각될 수 있다. 본 실시 예에서 전술한 공기 유로로 흐르는 외기는 자연 대류로 흐를 수도 있고, 베이스 플레이트(210)의 개방된 중앙부에 나사 결합 되는 팬(미도시)에 의해 강제 대류로 흐를 수도 있다.
본 실시 예에서 방열부(200)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 저면부에 기판(120)이 결합 되는 베이스 플레이트(210)와, 베이스 플레이트(210)의 상면부에 마련되는 복수의 돌출부(220)와, 베이스 플레이트(210)의 상면부에 마련되어 커버 하우징(300)의 체결 장소로 제공되는 복수의 결합 로드(230)를 포함한다.
방열부(200)의 베이스 플레이트(210)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 중앙부가 개구 되며, 개구 된 중앙부를 통해 외기가 베이스 플레이트(210)와 커버 하우징(300) 사이의 공간부로 유입될 수 있다. 다만 본 실시 예는 베이스 플레이트(210)의 중앙부를 개방하지 않고 밀폐할 수 있다.
또한 본 실시 예에서 베이스 플레이트(210)에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트(210)의 중앙부 방향으로 돌출되며 베이스 플레이트(210)의 중앙부에서 가장 높이가 높고 베이스 플레이트(210)의 가장자리로 갈수록 높이가 낮아지도록 경사지는 돌출부(220)가 마련된다.
나아가 베이스 플레이트(210)에는, 복수의 결합 로드(230)가 마련되고, 복수의 결합 로드(230)의 상측부에는 커버 하우징(300)이 나사 결합 될 수 있고, 그 하측부에는 기판(120)이 나사 결합 될 수 있다.
커버 하우징(300)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트(210)에 마련된 복수의 결합 로드(230)에 분리 가능하도록 나사 결합 되어 공기 유로의 상측부를 막아 주는 역할을 한다.
본 실시 예에서 커버 하우징(300)의 중앙부 천장 내벽에는 베이스 플레이트(210)의 개구 된 중앙부를 통해 유입되는 공기가 베이스 플레이트(210)의 가장자리 방향으로 원활히 흐르도록 콘 형상의 가이드 콘(미도시)이 마련될 수 있다.
히터(400)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트(210)의 상면부에 마련되어 낮은 외기 온도에서 복수의 엘이디(110)가 점등된 후 고온으로 변화하는 본 실시 예의 내부 구조에 따른 결로를 방지할 수 있다.
본 실시 예에서 히터(400)는 복수의 엘이디(110)의 점등 전에 미리 작동될 수 있다. 예를 들어 복수의 엘이디(110)를 점등하기 위해 스위치를 온(on) 하는 경우 제어부(미도시)에서 히터(400)를 먼저 작동시킨 후 일정 시간 예를 들어 2~5초 정도 시간이 흐른 후 복수의 엘이디(110)를 점등할 수도 있다.
바이 메탈(500)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트(210)의 상면부에 마련되며, 복수의 엘이디(110)의 점등 이후 과열이나 회로 이상 시 발생할 수 있는 전기적 문제를 차폐하는 역할을 한다.
본 실시 예에서 바이 메탈(500)은 예를 들어 외부 전원과 복수의 엘이디(110)를 연결하는 전원 라인에 마련되어 미리 설정된 온도 이상으로 복수의 엘이디(110)가 가열되는 경우 복수의 엘이디(110)로 공급되는 전원을 차단하는 용도로 사용될 수 있다.
또한 본 실시 예에서 바이 메탈(500)은 히터(400)와 연결되어 히터(400)가 일정 온도 이상으로 과열되는 경우 히터(400)로 공급되는 외부 전원을 차단할 수 있다.
강화 유리(600)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 좌측부는 하부 커버(700)에 지지 되고 우측부는 지지 커버(800)에 지지 되어 복수의 엘이디(110)를 외부 환경으로부터 보호하는 역할을 한다.
하부 커버(700)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트(210)의 가장자리에 결합 되어 강화 유리(600)의 좌측부를 지지하는 역할을 한다.
본 실시 예에서 하부 커버(700)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 가장자리를 제외하고는 모두 개방되어 있고, 베이스 플레이트(210)에 분리 가능하게 나사 결합 될 수 있다.
지지 커버(800)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트(210)의 중앙부에 결합 되어 강화 유리(600)의 가장 자리를 지지하는 역할을 한다.
본 실시 예는, 도 2에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트(210)와 강화 유리(600)와 하부 커버(700)와 지지 커버(800)에 의해 복수의 엘이디(110)가 설치된 공간부를 밀폐된 공간부로 마련하여 외기가 밀폐된 공간부로 유입되는 것을 막을 수 있다. 본 실시 예에서 밀폐된 공간부에는 밀폐된 공간부의 내부로 외기의 유입을 방지함과 아울러 밀폐된 공간부의 습기를 외부로 배출하는 습기 배출부(950)가 마련될 수 있다.
컨버터(900)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 커버 하우징(300)의 상측부에 결합 될 수 있다.
본 실시 예에서 컨버터(900)는 -40℃ 이하의 온도에서도 동작할 수 있는 AC-DC 정류 컨버터를 포함하고, 커버 하우징(300)에 분리 가능하게 나사 결합 될 수 있다.
습기 배출부(950)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 하부 커버(700)에 마련되어 복수의 엘이디(110)가 배치되는 밀폐된 공간부의 습기를 외부로 방출하는 역할을 한다. 본 실시 예에서 밀폐된 공간부는 전술한 바와 같이 베이스 플레이트(210)와 강화 유리(600)와 하부 커버(700)와 지지 커버(800)에 의해 복수의 엘이디(110)가 설치된 공간부를 밀폐함으로써 마련될 수 있다.
본 실시 예에서 습기 배출부(950)는 -40℃의 극저온에서도 영향을 받지 않는 고어 텍스 재질로 제작할 수 있고, 전술한 밀폐된 공간부에 홀을 마련하고 여기에 고어 텍스 재질을 극저온 접착제로 부착하거나, 별도의 프레임을 마련하여 고어 텍스 재질을 프레임에 결합시킨 후 프레임을 하부 커버(700)에 나사 결합시키는 방식으로 결합할 수 있다.
나아가 습기 배출부(950)는 고어 텍스 재질로 제작되어 직접 하부 커버(700)에 결합 될 수도 있다. 예를 들어 고어 텍스 재질의 가장자리에 나사산을 갖는 탭을 마련하고, 이 탭을 하부 커버(700)에 나사 결합시키는 방식으로 결합 될 수도 있다.
이상에서 살펴 본 바와 같이 본 실시예는 베이스 플레이트의 타측부 즉 기판이 결합 되는 베이스 플레이트의 면과 반대의 면에 마련되는 히터에 의해 광량의 손실 없이 결로를 방지할 수 있다.
또한 베이스 플레이트에 마련되어 광원부나 히터의 과열이나 회로 이상 시 전원을 차단하는 바이 메탈에 의해 점등 이후 온도 상승에 따른 등기구 내부의 절연과 전기적 안정성이 유지할 수 있다.
나아가 하부 커버에 마련되는 습기 배출부에 의해 외기의 유입 없이 복수의 엘이디가 배치된 밀폐 공간부의 습기를 배출할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1 : 극저온 엘이디 등기구
100 : 광원부 110 : 엘이디
120 : 기판 200 : 방열부
210 : 베이스 플레이트 220 : 돌출부
230 : 결합 로드 300 : 커버 하우징
400 : 히터 500 : 바이 메탈
600 : 강화 유리 700 : 하부 커버
800 : 지지 커버 900 : 컨버터
950 : 습기 배출부

Claims (6)

  1. 복수의 엘이디와, 상기 복수의 엘이디가 결합 된 기판이 구비된 광원부;
    일측부에 상기 기판이 결합 되는 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트의 타측부에 마련되는 돌출부가 구비되어 상기 광원부를 냉각시키는 방열부;
    상기 베이스 플레이트의 상기 타측부에 결합 되는 커버 하우징;
    상기 베이스 플레이트의 상기 타측부에 마련되는 히터;
    상기 베이스 플레이트에 마련되며 상기 광원부나 히터의 과열이나 회로 이상 시 전원을 차단하는 바이 메탈;
    상기 베이스 플레이트에 결합 되어 상기 복수의 엘이디와 대향 되도록 결합 되는 강화 유리의 일측부를 지지하는 하부 커버; 및
    상기 하부 커버에 마련되며, 상기 복수의 엘이디가 배치된 밀폐된 공간에 있는 습기를 외부로 배출하되 외기가 상기 밀폐된 공간으로 유입되는 것이 차단되는 습기 배출부를 포함하고,
    상기 돌출부는 상기 베이스 플레이트의 중앙부에서 가장 높이가 높고 상기 베이스 플레이트의 가장자리로 갈수록 높이가 낮아지도록 경사지게 마련되며,
    상기 커버 하우징의 중앙부 천장부 내벽에는 상기 베이스 플레이트의 개구된 중앙부를 통해 유입되는 공기가 상기 베이스 플레이트의 가장자리 방향으로 원활하게 흐르도록 콘 형상의 가이드 콘이 마련되고,
    상기 복수의 엘이디에서 방출되는 열이 상기 강화 유리에 도달되도록 상기 복수의 엘이디는 상기 강화 유리에 5~15㎜ 간극으로 근접 배치되는 것을 특징으로 하는 극저온 엘이디 등기구.
  2. 청구항 1에 있어서,
    -40℃ 이하의 극저온에서 사용되는 것을 특징으로 하는 극저온 엘이디 등기구.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스 플레이트의 중앙부에 결합 되어 상기 강화 유리의 타측부를 지지하는 지지 커버를 더 포함하는 극저온 엘이디 등기구.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 습기 배출부는 고어 텍스를 포함하는 재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 극저온 엘이디 등기구.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 -40℃ 이하의 온도에서 작동되며 상기 커버 하우징에 마련되는 컨버터를 더 포함하는 극저온 엘이디 등기구.
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