KR101687323B1 - 투습방지가 가능한 led투광기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 투습방지가 가능한 LED투광기(A)로서, 환형 속케이스(10)와 환형 겉케이스(20)를 갖도록 구성하고, 속케이스(10)는 LED광원부를 구성하는 LED칩(4)들 및 LED칩 구동 관련 회로부품(6)을 에폭시수지로 밀봉하되 내부에 잔량 공기의 존재가 거의 되지 않도록 해줌과 동시에 방열이 쉽게 이루어질 수 있도록 에폭시수지 주입공(12)을 배열형성하고 기밀유지되도록 관통체결관(14)이 형성되게 하고 다양한 방식과 경로로 에폭시수지를 주입 및 밀봉함으로써 LED투광기(A)내에 설치된 LED칩(4)들에 방수기능은 물론이고 LED방열에 기인한 공기 팽축으로 야기될 수 있는 투습을 방지하며, LED투광조명의 확산기능을 하나의 광학렌즈(8) 및 겉케이스(20)의 경사돌출부(22)를 이용해 수월하게 구현할 수 있다.

Description

투습방지가 가능한 LED투광기{LIGHT EMITING DIODE FLOOD LIGHT PROJECTOR CAPABLE OF PREVENTING MOISTURE PERMEABILITY}
본 발명은 LED투광기에 관한 것으로, 특히 투습방지가 가능하도록 구현된 LED투광기의 개량에 관한 것이다.
일반적으로 투광기는 옥외 광고판이나 각종 조형물, 건축물 등을 비춰주는 광원체로서, 주로 옥외 조명기구로 사용되나 경우에 따라 체육관 등의 넓은 실내장소나 공연무대 등에서 하이라이트 조명으로도 사용되기도 한다.
투광기중 다양한 색상 표현이 가능하고 전력소모가 적어서 요즈음 많이 사용되고 있는 LED투광기는 일 예로서, LED칩들이 장착된 본체와 인쇄회로기판을 내장한 외함과 방수 처리된 SMPS(Switching Mode Power Supply)를 포함하며, 외부의 전선을 통해서 전원을 공급받는 구성을 갖는다.
LED칩들이 설치되는 본체에 전원을 공급하기 위한 전선 배선한 후에 밀봉을 하기 때문에 본체 내부에는 공기가 유입된 상태로 제조되고 있는데. 이러한 LED투광기는 복수의 LED칩들이 있는 본체 내부에 공기가 들어있고 장시간 사용하는 동안 점등상태에서의 열에 의해 본체 내부의 공기 팽창현상과 소등상태에서의 공기 수축현상이 반복해서 나타나게 되며, 이러한 내부 공기의 열팽창이나 냉각수축 현상은 본체 내부 기밀상태를 손상 내지 파괴시키거나 기밀 틈새를 생성하여서 투광기의 본체로 외부의 습기나 물기가 스며들어 투광 조명을 흐리게 하거나 심지어는 합선 사고를 유발시키게 되고, 나아가 투광기 자체의 사용수명을 단축시키는 등의 문제점을 발생시키게 된다.
또한 본체에 설치된 LED모듈 전면에 위치한 판유리는 LED모듈의 보호기능만을 가지고 있을 뿐 확산기능이 전혀 없어 일부에서는 빛을 확산시키기 위해 확산렌즈를 각 LED칩들에 부착하여 조립하는 것인바, 엘이디 모듈을 구성하는 LED칩들 각각에 확산 렌즈를 각각 설치하는 조립공정은 복잡하여 작업비용도 높아지는 문제점이 있다.
국내공개특허 제10-2016-0004138호 "엘이디(LED) 투광기"
따라서 본 발명의 목적은 LED투광기내에 설치된 LED칩들에 대한 방수는 물론이고 LED방열에 기인한 공기 팽축으로 야기될 수 있는 투습이 방지되도록 하는 LED투광기를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 LED칩으로의 투습 방지뿐만 아니라 LED투광조명의 확산기능을 수월하게 구현할 수 있는 LED투광기를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 매입형 및 돌출형에도 모두 채용이 가능한 LED투광기를 제공함에 있다.
상기한 목적에 따른 본 발명은, LED투광기에 있어서, 외벽(10a)과 렌즈걸림턱을 갖는 내벽(10b)과 내외벽(10a,10b) 사이의 환테격벽(10c)과 환형 상부면(10d)을 갖는 환형 속케이스(10)를 구비하되, 속케이스(10)의 상부면(10d)에는 에폭시수지 주입공(12)이 배열 형성되고 관통 체결관(14)이 하방 연장되게 구성하며, 환형 속케이스(10)의 내벽 걸림턱측 홈부에 에폭시수지가 충진된 상태로 환형 심공간부에 광학렌즈(8)를 끼워서 에폭시수지몰드(40)에 의한 밀봉이 되게 하고, 속케이스(10)의 내벽(10b)이 경계가 되는 내주면부(2a)에 다수 LED칩(4)들을 배열 형성하고 속케이스(10)의 외벽(10a)과 환테격벽(10c) 사이에 대면되는 외주면부(2b)에는 SMPS(Switching Mode Power Supply)를 포함한 LED칩 구동 회로부품(6)이 위치되게 장착한 고방열성 원형기판(2)을 구비하며, 고방열성 원형기판(2)이 속케이스(10)의 후부에 끼워지되 LED칩(4)들이 광학렌즈(8)의 배면부(8a)에 밀착되게 하고 속케이스(10)의 에폭시수지 주입공(12)을 통해 열전도성 에폭시수지를 내부에 주입하여 속케이스(10)내의 열전도성 에폭시수지몰드(42)가 고방열성 원형기판(2)의 LED칩 구동 회로부품(6)을 매립 밀봉되게 구성하며, 고방열성 원형기판(2)의 배면에는 방열핀(32)을 갖는 원통형 히트싱크(30)가 장착되게 구성함을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서 속케이스(10)의 내벽(10b)과 속케이스(10)에 끼워진 광학렌즈(8)가 근접하는 골짜기(9)에 투명 에폭시수지를 충진하여서 투명 에폭시수지몰드(44)에 의한 추가 밀봉이 되게 구성함을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 속케이스(10)의 상방부에는 속케이스(10)의 에폭시수지 주입공(12)과 관통 체결관(14)을 은폐하기 위한 환형 겉케이스(20)가 끼움 장착되게 구성함을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서 겉케이스(20)는 상부에 광원빔의 외곽 흩어짐을 방지하기 위한 환형 경사돌출부(22)가 형성되게 구성함을 특징으로 하는 투습방지가 가능한 LED투광기.
또한 본 발명의 원통형 히트싱크(30)는 원통부 양측 대향부에 LED투광기 매입 사용시 이용되는 매입용 탄지클립 체결공(34) 및 LED투광기 돌출 사용시에 이용되는 돌출형 브라켓 체결공(36)을 함께 구비함을 특징으로 한다.
본 발명은 LED광원부를 구성하는 LED칩들 및 LED칩 구동 관련 회로부품을 에폭시수지로 다중 밀봉하되 내부에 잔량공기의 존재가 거의 되지 않도록 해줌과 동시에 방열이 쉽게 이루어질 수 있도록 구현하여서 LED투광기내에 설치된 LED칩들에 방수기능은 물론이고 LED방열에 기인한 공기 팽축으로 야기될 수 있는 투습을 방지하며, LED투광조명의 확산기능을 하나의 렌즈 및 겉케이스를 이용해 수월하게 구현할 수 있는 이점이 있다. 또한 본 발명은 LED투광기를 매입형으로 사용가능함은 물론이고 돌출형에도 모두 적용할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 투습방지가 가능한 LED투광기의 사시 구성도,
도 2는 본 발명의 LED투광기의 분해 단면구성도,
도 3은 본 발명의 LED투광기의 부품중 속케이스와 렌즈가 결합된 사시 구성도,
도 4는 본 발명의 LED투광기 부품중 속케이스를 뒤집어 놓은 사시 구성도,
도 5a 내지 도 5c는 LED투광기에 투습방지가 가능하도록 밀봉하기 위해 에폭시수지의 충진 작업과정을 보여주는 도면,
도 6은 본 발명의 LED투광기가 매입형으로 사용될 경우의 LED투광기의 결합 단면 구성도,
도 7은 본 발명의 LED투광기가 돌출형으로 사용될 경우의 LED투광기의 결합 단면 구성도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에서는 LED광원부를 구성하는 LED칩들과 그 LED칩들의 구동 관련된 회로부품을 에폭시수지로 다중 밀봉하되 내부에 잔량 공기의 존재가 거의 되지 않도록 해줌과 동시에 외부로의 방열은 쉽게 이루어질 수 있도록 구현한 것이다. 이러한 본 발명은 LED투광기내에 설치된 LED칩들에 대한 방수기능은 물론이고 LED방열에 기인한 공기 팽축으로 야기될 수 있는 투습 현상을 방지할 수 있다.
기존의 LED칩에 개별적 확신렌즈들을 갖는 전면 투광커버는 사각형 구조가 많으며 LED칩들이 배열된 내부공간부는 외부로부터 밀폐가 되게 밀봉 처리되지만 LED칩들의 점등상태에서의 발열로 내부 공기가 팽창되고 소등상태에서 그 내부 공기가 식게 되면 내실이 감압상태가 됨에 의해 전선통로의 밀봉 틈새 등을 통해 외부 공기를 빨아들이는 현상으로 인해 내부에 습기가 차는 결과를 초래해 문제가 야기되는데, 본 발명에서는 케이스 내부의 잔량공기를 최소화하고 팽창현상이 일어나지 않도록 함으로써 이러한 문제를 사전에 방지한다. 또한 LED투광기의 내부공간부에 공기가 존재하면 외부 기온과의 온도차 등에 의해서 습기나 이슬이 맺히고 그에 따른 LED 광원부의 회로손상이 야기될 수 있는데, 이러한 현상도 본 발명에서는 방지한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 투습방지가 가능한 LED투광기(A)의 사시 구성도이고, 도 2는 본 발명의 LED투광기(A)의 분해 단면구성도로서, 열에 의한 내부 공기의 팽축이 최소화되거나 내부 공기가 거의 존재하지 않도록 하기 위해서 광학렌즈(8)는 전방 볼록면과 후방 평면을 갖는 반구형에 가까운 형태로 구성되며, LED칩(4)들을 탑재한 인쇄회로기판인 고방열성 원형기판(2)과 광학렌즈(8) 등을 고정하기 위한 케이스(10)(20)와 히트싱크(30)의 구조도 내부공기의 팽축 최소화 및 내부공기가 거의 존재되지 않도록 함에 유리한 원형태로 형성된다.
본 발명의 LED투광기(A)는 공기의 팽축현상이 최소화 내지 내부 공기가 거의 없도록 광학렌즈(8)과 고방열성 원형기판(2)이 밀착고정되고 외부로부터 기밀 유지와 동시에 내부 잔량 공기가 거의 없도록 하는 구조의 환형 속케이스(10)를 구비한다.
도 3은 본 발명의 LED투광기(A) 부품중 환형 속케이스(10)와 광학렌즈(8)가 결합된 사시 구성도이고, 도 4는 본 발명의 LED투광기(A) 부품중 도 3의 환형 속케이스(10)를 뒤집어 놓은 배면 사시 구성도이다.
도 3 및 도 4를 함께 참조하여 본 발명에 따른 환형 속케이스(10)의 구조를 설명하면, 환형 속케이스(10)는 외벽(10a)과 렌즈걸림턱을 갖는 내벽(10b)과 내외벽(10a,10b) 사이의 환테격벽(10c), 및 환형 상부면(10d)을 갖는다. 그리고 속케이스(10)의 상부면(10d)상에서 외벽(10a)과 환테격벽(10c) 사이의 상부면 상에는 장공 형태의 에폭시수지 주입공(12)이 배열 형성되고 LED투광기(A)의 히트싱크(30)과 나사결합하면서도 속케이스(10) 내실의 기밀유지를 위해 관통 체결관(14)이 하방 연장되게 구성한다.
광학렌즈(8)는 전방의 볼록면과 배면부(8a)에 평면 구조를 가진 반구형에 가까운 형태로서 걸림테(8b)가 렌즈 외주에 형성되며, 환형 속케이스(10)의 환형 심공간부에 끼워질 경우 광학렌즈(8)의 외주부 걸림테(8b)가 속케이스(10)의 내벽(10b)측 렌즈걸림턱에 걸리는 구조이다.
본 발명에 따른 광학렌즈(8)의 재질은 유리가 바람직하고, 빛투광율이 높고 내충격성 및 강도면에서도 유리에 비해 유리한 PMMA(polymethyl methacrylate)재질이나 그 외 PC(polycarbonate)재질을 채용할 수도 있다.
광학렌즈(8)의 배면부(8a)에 밀착되는 고방열성 원형기판(2)은 수십와트급 출력의 LED광원부 구성으로 인해 LED칩(4)들이나 SMPS를 비롯한 LED칩 구동 회로부품(6)에서 발생되는 고열이 신속하게 외부로 전달되도록 하기 위한 메탈베이스기판이다.
본 발명의 고방열성 원형기판(2)은 LED광원을 제공하는 LED칩(4) 배열부분과 LED칩의 구동 회로부품(6) 배열부분이 구별되며 하나의 동일 면상에 위치되게 구성한다. 다수의 LED칩(4)들은 고방열성 원형기판(2)상에서 속케이스(10)의 내벽(10b)이 경계가 되는 내주면부(2a) 영역에 배열되게 하고, SMPS를 포함한 LED칩 구동 회로부품(6)들은 속케이스(10)의 외벽(10a)과 환테격벽(10c) 사이에 대면되는 외주면부(2b) 영역에 동심 배열되게 한다.
LED투광기(A)의 구성부품들에서 작동중 발생되는 고열은 주로 두 가지 원인에서 비롯되는데, 그중 하나는 LED칩(4)들로 구성된 LED광원 자체에서 열이 발생하기 때문이고 다른 하나는 AC를 DC로 바꾸어 LED칩(4)에 전기적인 에너지를 공급하는 SMPS를 비롯한 LED칩 구동 회로부품(6)에서 열이 발생하기 때문이다.
본 발명에서는 LED칩(4)들로부터 발생하는 열이 광학렌즈(8)와 접해 있는 내부공기를 팽축시키지 못하도록 광학렌즈(8)의 배면부를 고방열성 원형기판(2)의 내주면부(2a)에 있는 LED칩(4)들과 밀착시켜서 내부 공기가 존재하는 내부공간부가 거의 없도록 구성하며, 환형 속케이스(10)의 내벽 걸림턱측 홈부에 에폭시수지를 주입하여서 내부에 생기는 공간을 최소화함과 동시에 광학렌즈(8)와 속케이스(10)간의 접촉 틈을 상기 내벽 걸림턱측 홈부에 주입 형성된 에폭시수지몰드(40)에 의해 밀봉되게 한다.
도 5a 내지 도 5c는 LED투광기(A)에 투습방지가 가능하도록 밀봉하기 위해 본 발명에 따라 에폭시수지를 충진하는 작업과정을 보여주는 도면으로서, 환형 속케이스(10)의 내벽 걸림턱측 홈부에 에폭시수지를 주입하기 위해서는 도 4 및 도 5a에서와 같이 속케이스(10)를 뒤집어 놓은 상태에서 상기 내벽 걸림턱측 홈부에 에폭시수지를 주입하고(도 5a의 ①), 그 다음에 광학렌즈(8)를 속케이스(10)의 심공간부에 끼우고 그 위에 고방열성 원형기판(2)으로 덮는다. 그에 따라 환형 속케이스(10)의 내벽 걸림턱측 홈부에는 에폭시수지몰드(40)로 충진되면서 광학렌즈(8)와 속케이스(10)간의 접촉 틈을 메우는 밀봉을 한다.
그 다음에는 환형 속케이스(10)를 도 3a에서와 같이 상부면(10d)이 위를 향하도록 돌려놓고 열전도성 에폭시수지를 속케이스(10)의 에폭시수지 주입공(12)을 통해 주입하되 속케이스(10) 내부에 공간이 생기지 않도록 가득히 채워서 속케이스(10) 내부에 충진된 열전도성 에폭시수지몰드(42)가 고방열성 원형기판(2)의 LED칩 구동 회로부품(6)을 매립 밀봉되게 구성한다(도 5b의 ②).
상기 열전도성 에폭시수지몰드(42)의 열전도성 에폭시수지는 전기 절연성을 유지하면서 기존의 에폭시 수지보다 우수한 열전도성을 나타내는 초기 액상상태의 에폭시 수지(일반 에폭시수지보다 10~40배의 열전도성을 가짐)로서, 고방열성 원형기판(2)의 외주부(2b)에 동심 배열되어진 SMPS를 비롯한 LED칩 구동 회로부품(6)들에서의 발열을 효율적으로 방열시킬 수 있는 물질이다.
속케이스(10)의 내실을 에폭시수지로 충진한 다음에는 도 5c에서와 같이 속케이스(10)의 내벽(10b)과 광학렌즈(8)가 근접하는 환테 골짜기(9)에 투명 에폭시수지를 충진하여서 투명 에폭시수지몰드(44)에 의한 추가 밀봉이 되게(도 5c의 ③) 구성하는 것이다.
그 다음에는 고방열성 원형기판(2)의 배면에 열전도성 그리스를 도포하거나, 열전도성 패드를 붙인 후 다수 방열핀(32)들을 갖는 원통형 히트싱크(30)가 나사 체결로 속케이스(10)와 결합되게 구성한다. 나사체결은 속케이스(10)의 관통체결관(14)을 이용한 나사체결과 아울러 히트싱크(30)측에서 속케이스(10)측으로 향하는 나사체결도 겸하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 환형 속케이스(10)는 환형 상부면(10d) 상에 관통체결관(14)과 장공형태의 에폭시수지 주입공(12)이 배열 형성되어 있는 관계로 은폐하는 것이 제품 상품성 극대화를 위해 바람직하다.
그에 따라 본 발명에서는 속케이스(10)의 상방부에는 속케이스(10)의 에폭시수지 주입공(12)과 관통 체결관(14)을 은폐하기 위한 환형 겉케이스(20)를 끼움 장착하되, 겉케이스(20)의 상부에는 LED광원빔의 외곽 흩어짐을 방지하기 위한 경사돌출부(22)가 형성되게 구성한다.
한편 본 발명의 투습방지가 가능한 LED투광기(A)는 원통형상으로서 기존의 LED투광기와는 달리 매입형으로의 사용이 가능함은 물론이고 돌출형 형태로도 사용이 가능하다.
이를 위해 본 발명의 히트싱크(30)는 원통부 양측 대향부에 매입용 탄지클립 체결공(34) 및 돌출형 브라켓 체결공(36)을 함께 구비한다.
도 6에서는 본 발명의 LED투광기(A)가 매입형으로 사용될 경우의 결합 단면 구성을 보여주고 있으며, 도 7에서는 본 발명의 LED투광기(A)가 돌출형으로 사용될 경우의 결합 단면 구성을 보여주고 있다.
본 발명의 LED투광기(A)를 매입형으로 사용할 경우에는 도 6에 도시된 바와 같이 매입형 탄지클립 체결공(34)에 매입형 탄지클립 브라켓(50)을 볼트 체결한 후, 매입형 탄지클립 브라켓(50)의 바이어스된 날개 일측을 내린 상태로 매입등 홀더에 끼우면 바로 탄지고정되는 것이다.
또 본 발명의 LED투광기(A)를 돌출형으로 사용할 경우에는 도 7에 도시된 바와 같이 돌출형 브라켓 체결공(36)에 받침대(54)에 설치된 "ㄷ"자형 조립브라켓(52)에 볼트 체결하면 되는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 LED투광기(A)는 매입형 및 돌출형 겸용으로도 가능한 것이다.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.
본 발명은 LED투광기로 이용될 수 있다.
(A)-- LED투광기 (2)-- 고방열성 원형기판
(2a)-- 내주면부 (2b)-- 외주면부
(4)-- LED칩 (6)-- LED칩 구동 회로부품
(8)-- 광학렌즈 (8a)-- 배면부
(8b)-- 걸림테 (10)-- 환형 속케이스
(10a)-- 외벽 (10b)-- 내벽
(10c)-- 환테격벽 (10d)-- 환형 상부면
(12)-- 에폭시수지 주입공 (14)-- 관통 체결관
(16)-- 에폭시수지몰드 (18)-- 열전도성 에폭시수지몰드
(19)-- 투명 에폭시수지몰드 (20)-- 환형 겉케이스
(30)-- 히트싱크 (32)-- 방열핀
(34)-- 매입용 탄지클립 체결공 (36)-- 돌출형 브라켓 체결공
(40)-- 에폭시수지몰드 (42)-- 열전도성 에폭시수지몰드
(44)-- 투명 에폭시수지몰드

Claims (5)

  1. LED투광기에 있어서,
    외벽(10a)과 렌즈걸림턱을 갖는 내벽(10b)과 내외벽(10a,10b) 사이의 환테격벽(10c)과 환형 상부면(10d)을 갖는 환형 속케이스(10)를 구비하되, 속케이스(10)의 상부면(10d)에는 에폭시수지 주입공(12)이 배열 형성되고 관통 체결관(14)이 하방 연장되게 구성하며, 환형 속케이스(10)의 내벽 걸림턱측 홈부에 에폭시수지가 충진된 상태로 환형 심공간부에 광학렌즈(8)를 끼워서 에폭시수지몰드(40)에 의한 밀봉이 되게 하고,
    속케이스(10)의 내벽(10b)이 경계가 되는 내주면부(2a)에 다수 LED칩(4)들을 배열 형성하고 속케이스(10)의 외벽(10a)과 환테격벽(10c) 사이에 대면되는 외주면부(2b)에는 SMPS(Switching Mode Power Supply)를 포함한 LED칩 구동 회로부품(6)이 위치되게 장착한 고방열성 원형기판(2)을 구비하며, 고방열성 원형기판(2)이 속케이스(10)의 후부에 끼워지되 LED칩(4)들이 광학렌즈(8)의 배면부(8a)에 밀착되게 하고 속케이스(10)의 에폭시수지 주입공(12)을 통해 열전도성 에폭시수지를 내부에 주입하여 속케이스(10)내의 열전도성 에폭시수지몰드(42)가 고방열성 원형기판(2)의 LED칩 구동 회로부품(6)을 매립 밀봉되게 구성하며,
    고방열성 원형기판(2)의 배면에는 방열핀(32)을 갖는 원통형 히트싱크(30)가 장착되게 구성함을 특징으로 하는 투습방지가 가능한 LED투광기.
  2. 제1항에 있어서, 속케이스(10)의 내벽(10b)과 속케이스(10)에 끼워진 광학렌즈(8)가 근접하는 골짜기(9)에 투명 에폭시수지를 충진하여서 투명 에폭시수지몰드(44)에 의한 추가 밀봉이 되게 구성함을 특징으로 하는 투습방지가 가능한 LED투광기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 속케이스(10)의 상방부에는 속케이스(10)의 에폭시수지 주입공(12)과 관통 체결관(14)을 은폐하기 위한 환형 겉케이스(20)가 끼움 장착되게 구성함을 특징으로 하는 투습방지가 가능한 LED투광기.
  4. 제3항에 있어서, 겉케이스(20)는 상부에 광원빔의 외곽 흩어짐을 방지하기 위한 경사돌출부(22)가 형성되게 구성함을 특징으로 하는 투습방지가 가능한 LED투광기.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 원통형 히트싱크(30)는 원통부 양측 대향부에 LED투광기 매입 사용시 이용되는 매입용 탄지클립 체결공(34) 및 LED투광기 돌출 사용시에 이용되는 돌출형 브라켓 체결공(36)을 함께 구비함을 특징으로 하는 투습방지가 가능한 LED투광기.
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