KR102572969B1 - 렌즈타입 방폭용 led 조명장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치에 관한 것으로, 광속(빛의 밝기)의 저하를 방지하기 위하여 LED 조명장치의 각 LED 칩 위에 방폭용 렌즈를 부착하여 개별적인 방폭기능을 수행하면서 높은 광속의 출력이 가능하며, 상기 방폭용 렌즈 위에 이중 구조의 협각용 렌즈를 구비하여 광 집속을 방지하면서 일정한 각도의 협각을 구현하도록 함으로써, 작업자가 폭발 등의 위험이 지속적으로 존재하는 장소에서 안전하게 사용할 수 있는 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치에 관한 것이다.

Description

렌즈타입 방폭용 LED 조명장치{DEVICE FOR LED LIGHTING TYPED WITH EXPLOSION PROTECTION LENS}
본 발명은 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광속(빛의 밝기)의 저하를 방지하기 위하여 LED 조명장치의 각 LED 칩 위에 방폭용 렌즈를 부착하여 개별적인 방폭기능을 수행하면서 높은 광속의 출력이 가능하며, 상기 방폭용 렌즈 위에 이중 구조의 협각용 렌즈를 구비하여 광 집속을 방지하면서 일정한 각도의 협각을 구현하도록 함으로써, 작업자가 폭발 등의 위험이 지속적으로 존재하는 장소에서 안전하게 사용할 수 있는 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치에 관한 것이다.
일반적으로 조명장치로 백열등이나 형광등이 주로 사용되어 왔지만, 백열등이나 형광등을 사용하는 경우 전력 소모가 크고, 조도가 낮으며, 수명이 짧아서 장시간 사용하지 못하는 내구성의 한계가 있었기 때문에, 저전력, 고효율, 고휘도 및 장수명 등의 장점을 갖고 있는 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 조명장치의 사용이 점차 늘어나고 있다.
특히, 가연성 물질을 취급하는 보수작업이나 도장공정 등의 폭발 위험성이 높은 각종 산업현장에서는 본질 안전(intrinsically safe) 회로가 구비된 조명장치를 사용하여야 한다. 그 이유는 일반적인 조명장치를 사용하면 방사열, 전기적인 스파크 등에 의해 공기중에 포함된 가스, 증기, 분진 등의 인화성 물질로 인하여 폭발 가능성이 높기 때문이다.
상기 본질 안전 회로는 방폭 규정에서 정한 정상 작동 및 특정의 고장 조건 상태에서 발생한 전기 스파크나 고온에 의하여 해당 폭발 가스 분위기에 점화를 일으킬 수 없는 회로로서, 탱크 내부, 파이프 라인 또는 장비의 내부 등과 같이 폭발성 기체 또는 증기가 폭발 가능한 농도로 계속해서 존재하는 지역에서는 상기 본질 안전 회로가 구비된 조명장치를 사용하여야 한다.
그러나, 상술한 바와 같은 종래의 본질 안전 회로가 구비된 조명장치는 회로 자체에서 점화를 일으킬 수 없게 아주 낮은 전력의 낮은 광속으로 동작되기 때문에, 고출력 및 고광속의 구현이 어려워 산업현장의 요구를 만족하지 못하는 문제점이 있었다.
또한 조명장치를 구현할 때, 광이 집중되어 폭발성 가스가 점화하는 광점화(light ignition) 현상을 방지하기 위하여 충분한 조사각을 가지도록 형성하는 것이 필요하지만, 상기 광점화 현상을 방지하기 위해서는 광을 넓은 조사각으로 제공하여야 하기 때문에 산업현장에서 요구하는 협각과 충분한 광속의 조명장치를 구현하는데 한계가 있었다.
따라서 본 발명에서는 각 LED 칩 위에 방폭용 렌즈를 부착하여 개별적인 방폭기능을 수행하면서 광속의 저하없이 높은 밝기로 출력이 가능하고, 상기 방폭용 렌즈 위에 이중 구조의 협각용 렌즈를 구비하여 광 집속을 방지하면서 일정한 각도의 협각을 구현하도록 함으로써, 폭발 위험 장소에서 안전하게 사용할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.
다음으로 본 발명의 기술분야에 존재하는 선행발명에 대하여 간단하게 설명하고, 이어서 본 발명이 상기 선행발명에 비해서 차별적으로 이루고자 하는 기술적 사항에 대해서 기술하고자 한다.
먼저 한국등록특허 제1968194호(2019.08.19.)는 확장 가능한 본질안전 방폭등에 관한 것으로, 구동 전력을 제공하는 전원부와, 구동 전력을 제공받아 채널별로 분할하여 제공하는 분배 회로와, 채널별로 분할된 구동 전력에 대하여 이상 전력 제공을 차단하는 에너지 제한 회로와 광을 제공하는 광 제공 모듈 및 채널별로 분할된 구동 전력을 제공받아 광 제공 모듈을 구동하는 드라이버를 포함하며, 분배 회로 및 에너지 제한 회로는 본질 안전 방폭 규정에 부합하도록 제공된 구동 전력을 제한하는 확장 가능한 본질안전 방폭등에 관한 선행발명이다.
즉, 상기 한국등록특허 제1968194호는 본질 안전 방폭 규정을 만족하므로 0 종 장소에서도 사용이 가능하며, 필요에 따라 총 광속을 증가시키기 위하여 광 제공 모듈을 확장할 수 있는 방폭등에 대해 기재하고 있다.
하지만, 본 발명은 각 LED 칩 위에 구비된 방폭용 렌즈를 통해 개별적인 방폭기능을 수행하면서 광속의 저하없이 높은 밝기로 출력이 가능하고, 이중 구조의 협각용 렌즈를 통해 광 집속을 방지하면서 산업현장에서 요구하는 소정 각도의 협각을 구현할 수 있으므로, 상기 한국등록특허 제1968194호와 본 발명은 현저한 구성상 차이점이 있다.
또한 한국등록특허 제1740652호(2017.06.01.)는 휴대용 본질 안전 방폭 라이트에 관한 것으로, 구동 전압을 제공하는 원통형 리튬 셀과, 구동 전압을 통과시키되, 구동 전압이 임계 전압 미만인 경우에는 구동 전압을 차단하여 리튬 셀의 방전을 차단하는 셀 보호 회로와, 셀 보호 회로와 연결되고, 다이오드를 포함하되, 다이오드는 리튬 셀이 역방향으로 삽입될 때 도통되도록 배치된 본질 안전 회로와, 사용자로부터 본질 안전 방폭 라이트 동작 지시를 제공받아 라이트를 구동하는 구동 신호를 제공하는 드라이버 회로와, 드라이버 회로가 제공하는 신호에 따라 광을 제공하는 발광 소자를 포함하는 휴대용 본질 안전 방폭 라이트에 관한 선행발명이다.
즉, 상기 한국등록특허 제1740652호는 본질 안전 방폭 표준에 부합하는 보호회로를 구비하고, 불필요한 전력 소모를 줄일 수 있으며 동작 시간을 향상시킬 수 있고, 라이트가 제공하는 광량도 증가시킬 수 있는 휴대용 본질 안전 방폭 라이트를 기재하고 있다.
반면에 본 발명은, 방폭용 렌즈를 통해 각 LED마다 개별적으로 방폭기능을 수행하면서 광속의 저하없이 높은 밝기의 출력을 수행할 수 있고, 상기 방폭용 렌즈 위에 구비된 협각용 렌즈를 통해 일정한 각도의 협각을 구현하여 광이 집속되지 않도록 하는 것이므로, 상기 한국등록특허 제1740652호와 본 발명은 기술적 구성의 차이점이 분명하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 작업자가 폭발 등의 위험이 지속적으로 존재하는 장소에서 안전하게 사용할 수 있는 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 폭발위험이 있는 산업현장에서 LED 조명장치를 사용할 때, 안전증가, 몰딩 복합 회로 방폭 구현을 통해서 광속(빛의 밝기)의 저하없이 충분한 광속을 제공하고, 산업현장에서 요구하는 소정 각도의 협각기능을 제공할 수 있는 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한 본 발명은 LED 조명장치의 내부로 폭발성 가스나 증기가 유입되어 LED 칩에서 전기적 쇼트로 인해 폭발이 발생하지 않도록 하는 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한 본 발명은 LED 조명장치의 각 LED 칩 위에 방폭용 렌즈를 부착하여 개별적으로 방폭기능이 동작되면서 높은 광속의 출력이 가능하도록 하는 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한 본 발명은 LED 조명장치의 각 LED 칩에서 전기적인 문제나 열 등이 발생하더라도 외부로 전파되거나 인접한 LED 칩에 영향을 미치지 않도록 하는 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기 방폭용 렌즈 위에 구비되는 협각용 렌즈를 제1 렌즈 및 제2 렌즈를 이용한 이중 구조로 형성하여, 광 집속을 방지하면서 일정한 각도의 협각을 구현할 수 있는 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치는, 복수의 LED 칩이 소정 간격으로 구비되어 있는 인쇄회로기판; 및 상기 복수의 각 LED 칩의 상부에 구비된 방폭용 렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치는, 상기 방폭용 렌즈의 상부에 구비되는 협각용 이중 렌즈;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 협각용 이중 렌즈는, 볼록 렌즈, 평면 렌즈, 오목 렌즈 중 어느 하나의 렌즈로 형성되는 제1 렌즈; 및 상기 제1 렌즈의 상부에 결합되는 제2 렌즈;를 포함하며, 상기 방폭용 렌즈를 통해 상기 LED 칩에서 방출되는 빛을 소정 각도로 제한하여 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 협각용 이중 렌즈는, 상기 LED 칩에서 방출되는 빛을 서로 다른 각도로 방출하도록 복수의 타입으로 각각 형성하고, 현장의 요구에 따라 상기 복수의 타입 중 어느 하나의 타입을 선택하여 사용하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 방폭용 렌즈는, 플라스틱 또는 유리 재질을 사용하여 투명 또는 불투명하게 상기 복수의 각 LED 칩을 감싸면서 덮을 수 있도록 캡슐화하여 형성되며, 전기적 쇼트로 인한 스파크 또는 열이 외부로 전파되거나 혹은 인접한 LED 칩으로 전달되지 않도록 방지하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치는, 일측에 상기 인쇄회로기판이 결합되며, 다른 일측에 상기 인쇄회로기판에 구비된 상기 복수의 각 LED 칩에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 방열판이 구비된 본체 프레임; 및 상기 인쇄회로기판 및 상기 방폭용 렌즈에 각각 구비된 결합공을 관통하여 상기 본체 프레임에 결합되는 결합부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치는, 휴대용으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치 구성방법은, 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치의 본체 프레임을 형성하는 단계; 복수의 LED 칩이 소정 간격으로 구비되는 인쇄회로기판을 형성하는 단계; 상기 복수의 각 LED 칩을 감싸면서 덮을 수 있도록 캡슐화한 방폭용 렌즈를 형성하는 단계; 상기 LED 칩에서 방출되는 빛을 소정 각도로 제한하여 출력하기 위해서 상기 방폭용 렌즈의 전면에 결합되는 협각용 이중 렌즈를 형성하는 단계; 및 결합부재를 통해 상기 인쇄회로기판 및 상기 방폭용 렌즈에 각각 구비된 결합공을 관통하여 상기 본체 프레임에 결합하고, 상기 협각용 이중 렌즈를 상기 방폭용 렌즈의 전면에 삽입하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 방폭용 렌즈는, 플라스틱 또는 유리 재질을 사용하여 투명 또는 불투명하게 형성되고, 전기적 쇼트로 인한 스파크 또는 열이 외부로 전파되거나 혹은 인접한 LED 칩으로 전달되지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 협각용 이중 렌즈를 형성하는 단계는, 볼록 렌즈, 평면 렌즈, 오목 렌즈 중 어느 하나의 렌즈로 구성되는 제1 렌즈를 형성하는 단계; 제2 렌즈를 형성하는 단계; 및 상기 형성한 제2 렌즈를 상기 제1 렌즈의 상부에 삽입하여 결합하는 단계;를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하며, 상기 협각용 이중 렌즈는, 상기 LED 칩에서 방출되는 빛을 서로 다른 각도로 방출하도록 복수의 타입으로 각각 형성하는 것을 특징으로 한다.
이상에서와 같이 본 발명의 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치에 따르면, LED 조명장치의 각 LED 칩 위에 구비된 방폭용 렌즈를 통해 각 LED마다 개별적으로 방폭기능이 이루어지면서 광속의 저하없이 안전증가, 몰딩 복합 회로 방폭 구현에 따른 높은 밝기의 출력이 가능함과 동시에, 상기 방폭용 렌즈 위에 구비된 협각용 렌즈를 통해 일정한 각도의 협각을 구현하여 광이 집속되지 않도록 함으로써, 작업자가 폭발 위험이 높은 각종 산업현장에서 LED 조명장치를 높은 출력으로 안전하게 사용할 수 있으며, 산업현장에서 요구하는 소정 각도의 협각을 구현한 조명장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 상기 방폭용 렌즈 위에 협각용 렌즈가 추가로 구비되어 있고, 상기 방폭용 렌즈를 통해 각 LED 칩에 대한 개별적인 방폭기능을 수행함으로써, 각 LED 칩에서 전기적인 쇼트에 의해 스파크나 열이 발생하더라도 인접한 LED 칩에 영향을 미치지 않는 것은 물론, 상기 스파크나 열이 상기 방폭용 렌즈나 협각용 렌즈를 벗어나 외부에 전파되어 안전사고가 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치의 A-A'선 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치의 방폭 작용을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치의 협각용 이중 렌즈의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치 구성방법의 과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치의 협각용 이중 렌즈의 구성방법의 과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치에 대한 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 또한 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치의 사시도이다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치(100)는 폭발위험이 있는 산업현장에서 사용되는 조명기구로서, 휴대용으로 구성하여 작업자가 소지하고 다니면서 사용할 수 있으며, 그 이외에 벽체나 천정에 거치하여 사용할 수 있다.
이때 폭발위험이 있는 산업현장에서는 본질 안전 회로가 구현된 조명기구를 반드시 이용하여야 하는데, 이와 같이 본질 안전 회로를 구현한 조명기구를 사용하면 광속(즉 빛의 밝기)이 저하되어 현장에서 충분한 광속을 얻지 못하는 경우가 발생한다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 상기 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치(100)는 각 LED 칩 위에 방폭용 렌즈를 부착하여 개별적으로 방폭기능이 동작되면서 높은 광속의 출력이 가능하도록 한다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 상기 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치(100)의 각 LED 칩 위에 방폭용 렌즈를 부착하여 개별적으로 방폭기능이 이루어지면서 광속의 저하없이 높은 밝기로 출력이 가능해 진다. 이에 따라 폭발위험이 있는 현장에서 광속의 저하없이 충분한 광속을 제공할 수 있으며, 복수의 각 LED 칩 중에서 어느 하나의 LED 칩에 전기적인 문제나 열 등이 발생하더라도 개별적으로 적용되는 방폭기능을 통해서 외부로 전파되거나 인접한 LED 칩에 영향이 미치지 않게 된다.
또한 상기 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치(100)는 협각용 이중 렌즈의 구현을 통해서 산업현장에서 요구하는 소정 각도의 협각기능을 제공할 수 있다. 즉 각 LED 칩에서 방출되는 빛이 집속되는 것을 방지하면서 일정한 각도의 협각을 구현할 수 있도록 하는 것이다. 이에 따라 작업자가 폭발 등의 위험이 지속적으로 존재하는 현장에서 충분한 광속 및 적정 각도로 현장을 비출 수 있는 조명기구를 안전하게 사용할 수 있게 된다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치(100)는 케이블 인입 휴대용 타입으로 형성할 수 있으며, Ex eb mb op is IIC Gb의 방폭등급, 영하 35도 내지 영상 50도의 사용온도, 5 내지 20와트(W)의 사용온도, 500 내지 2300 루멘(LM)의 광속, 50000 시간 이상의 사용연한, 다양한 각도(예: 30도)의 협각 등을 지닌 스펙으로 구성할 수 있다. 이때 상기 스펙에 대한 정보는 하나의 일 실시예로서, 다양하게 변경하여 구현할 수 있음을 밝혀둔다.
본 발명은 이와 같은 현장의 안전을 위해서, 각 LED 칩 위에 방폭용 렌즈를 적용하고, 상기 방폭용 렌즈의 전면에 협각용 이중 렌즈를 적용한 것으로서, 이에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치(100)는 본체 프레임(110), 복수의 LED 칩(130)이 구비된 인쇄회로기판(120), 방폭용 렌즈(140), 협각용 이중 렌즈(160) 등을 포함하여 구성된다.
상기 본체 프레임(110)은 알루미늄, 강성플라스틱 등의 재질로 형성되며, 일측에는 상기 인쇄회로기판(120)이 결합부재(150)를 통해 결합되며, 다른 일측에는 상기 인쇄회로기판(120)에 구비된 복수의 각 LED 칩(130)에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 방열판(미도시)이 구비되어 있다.
상기 인쇄회로기판(120)의 상측에는 복수의 LED 칩(130)이 소정 간격을 두고 직, 병렬로 구비되어 있다. 이때 상기 복수의 LED 칩(130)이 구비된 인쇄회로기판(120)과 전원계통은 방폭 규정에서 정한 정상 작동 및 특정의 고장 조건 상태에서 발생한 스파크나 열에 의해 점화를 일으킬 수 없도록 구현하여야 한다.
상기 방폭용 렌즈(140)는 상기 각 LED 칩(130)의 상측에 개별적으로 부착된다. 이때 상기 방폭용 렌즈(140)는 결합부재(150)를 통해 상기 인쇄회로기판(120)과 결합되는데, 그 이외에 각 LED 칩(130) 주변에 소정 두께로 접착부재를 도포하여 상기 인쇄회로기판(120)에 부착될 수도 있다.
상기 협각용 이중 렌즈(160)는 상기 방폭용 렌즈(140)의 전면에 삽입되어 결합된다.
한편, 상기 본체 프레임(110), 인쇄회로기판(120), 방폭용 렌즈(140) 및 협각용 이중 렌즈(160)는 하우징(미도시) 내에 구성하여 완성되며, 상기 하우징 내에는 각 LED 팁의 구동을 위한 전원을 공급하는 전원장치(미도시)가 구비되어 있다.
여기서, 상기 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치(100)는 원 형태로 형성된 것을 예로 하여 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 사각형 등의 다양한 형상으로 구현할 수 있음을 밝혀둔다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치의 분해 사시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 본체 프레임(110)의 중앙에는 상기 결합부재(150)를 통해서 상기 인쇄회로기판(120)과 상기 방폭용 렌즈(140)를 고정시키기 위한 결합공(111)이 형성되어 있다. 또한 외곽에도 소정 간격을 두고 다수의 결합공을 형성할 수 있다.
상기 인쇄회로기판(120)은 복수의 LED 칩(130)이 1열, 2열 혹은 다수의 열로 그 사용목적에 따라 직, 병렬로 구비되어 있고, 중앙에는 상기 결합부재(150)를 통해서 상기 본체 프레임(110)에 결합하기 위한 결합공(121)이 형성되어 있으며, 일측에 전원장치(미도시)와 전원 접속되는 전원 접속부(122)가 구비되어 있다.
또한 상기 결합공(121)은 외곽에도 소정 간격을 두고 적어도 하나 이상 형성할 수 있다.
또한 상기 전원 접속부(122)는 상기 인쇄회로기판(120)의 소정 위치에 적어도 하나 이상 구비되며, 상기 전원장치와 전기적으로 접속되어 있다.
상기 LED 칩(130)은 복수 개가 구비되어 소정의 패턴으로 연결되어 있으며, 상기 전원 접속부(122)를 통해 상기 전원장치로부터 공급되는 직류전원에 의해 동작되어 빛을 방출한다.
상기 방폭용 렌즈(140)는 상기 인쇄회로기판(120)에 구비된 복수의 각 LED 칩(130)의 상부에 구비되는데, 폴리카보네이트(PC, polycarbonate) 등의 플라스틱이나 유리 재질로 투명 또는 불투명하게 형성되고, 상기 복수의 각 LED 칩(130)을 개별적으로 감싸면서 덮을 수 있도록 캡슐화하여 형성되며, 중앙에는 상기 결합부재(150)를 통해서 상기 본체 프레임(110)에 결합하기 위한 결합공(141)이 형성되어 있다.
즉 본 발명은 종래기술에 따른 몰딩에 의해 방폭 기능을 구현하는 것이 아닌, 상기 방폭용 렌즈(140)를 개별적으로 적용하는 것이기 때문에, 몰딩으로 인한 LED 칩의 변형이 없으며, 색온도의 변형이 없으므로 광속저하가 발생하지 않는다. 또한 상기 방폭용 렌즈(140)는 상기 LED 칩(130) 각각을 개별적으로 캡슐화하여 감싸고 있기 때문에, 상기 복수의 각 LED 칩(130)에서 전기적 쇼트로 인한 스파크 또는 열이 발생되더라도, 외부로 전파되거나 혹은 인접한 LED 칩으로 전달되지 않게 된다.
이때 상기 방폭용 렌즈(140)를 상기 인쇄회로기판(120)에 구비된 각 LED 칩(130) 상부에 결합할 때, 본 발명에서는 상기 결합부재(150)를 통해 나사결합하여 상기 본체 프레임(110)에 고정하는 방식을 사용한다. 또한 그 이외에 몰딩 접착재인 접착부재(미도시)를 상기 LED 칩(130)의 주위에 소정 두께로 도포한 다음, 상기 방폭용 렌즈(140)를 부착하거나, 열 압착이나 고무 등의 실딩(shielding) 재료를 사용하여 결합할 수도 있다.
상기 결합부재(150)는 상기 인쇄회로기판(120)에 구비된 결합공(121)과 상기 방폭용 렌즈(140)에 구비된 결합공(141)을 관통하여 상기 본체 프레임(110)에 형성된 결합공(111)에 결합된다. 이때 상기 결합부재(150)는 볼트로 형성할 수 있다.
상기 협각용 이중 렌즈(160)는 캡슐화하여 형성한 상기 방폭용 렌즈(140)를 감싸면서 결합될 수 있도록 형성되며, 상기 방폭용 렌즈(150)의 전면부에 결합되어 상기 LED 칩(130)에서 방출되는 빛이 소정 각도의 협각을 유지하면서 출력될 수 있도록 하는 기능을 수행한다.
이때 상기 협각용 이중 렌즈(160)는 상기 LED 칩(130)에서 방출되는 빛을 서로 다른 각도로 방출하도록 복수의 타입으로 각각 형성할 수 있으며, 산업현장의 요구에 따라 사전에 형성해 둔 복수의 타입 중 어느 하나의 타입을 선택하여 사용할 수 있다.
예를 들어, 상기 협각용 이중 렌즈(160)를 30도, 25도 20도 등과 같이 서로 다른 각도로 빛을 출력하기 위해 여러 타입으로 사전에 만들어 두고, 만일 현장에서 30도의 협각 제품이 필요하면 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치(100)의 전면에 30도 협각을 구현할 수 있는 협각용 이중 렌즈(160)를 끼워서 사용할 수 있도록 하는 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치의 A-A'선 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 본체 프레임(110)은 구조에 별다른 제한을 두지 않고, 하부측에 별도의 방열판을 구비하거나, 자체적으로 방열판 기능을 수행하도록 구현할 수 있으며, 상기 인쇄회로기판(120)을 끼워서 결합할 수 있도록 가이드(미도시)를 구비하는 것도 가능하다.
상기 인쇄회로기판(120)에 구비된 복수의 LED 칩(130)은 사각 형태의 배열을 예로 하고 있지만, 한 줄, 두 줄 등으로 길게 구비하는 것도 가능하다.
상기 방폭용 렌즈(140)는 상기 LED 칩(130)의 배열에 따라 형성되는데, 상기 LED 칩(130)의 상측과 양 측면은 일부 공간이 형성되도록 구성할 수 있다. 또한 상기 LED 칩(130)의 상측과 양 측면은 상기 방폭용 렌즈(140)와 밀착되어 구성될 수도 있다.
또한 상기 방폭용 렌즈(140)는 둥근 모양으로 형성한 것을 예로 하였지만, 이에 한정되지 않고 사각 모양, 각진 모양 등으로 다양하게 구성할 수 있으며, 이는 제작자나 설계자의 요구사항에 의해 결정될 수 있는 사항이다.
상기 협각용 이중 렌즈(160)는 구조에 별다른 제한을 두지 않고, 상기 결합부재(150)를 통해 상기 본체 프레임(110)에 결합된 상기 인쇄회로기판(120)과 방폭용 렌즈(140)의 상부측 돌출 형상은 물론, 상기 결합부재(150)의 상부측 돌출 형상에 맞추어 상부에서 덮어서 결합할 수 있는 형태로 구성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치의 방폭 작용을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치(100)는 상기 인쇄회로기판(120)에 구비된 각 LED 칩(130)의 상측에 상기 방폭용 렌즈(140)를 결합하여 상기 각 LED 칩(130)을 감싸도록 캡슐화하여 형성한 것이다.
만일, 상기 방폭용 렌즈(140)가 구비되지 않은 상태에서, 어느 하나의 LED 칩(130)에 전기적인 쇼트로 인한 스파크가 발생하였다고 가정하면, 기존에는 상기 스파크가 작업공간에 채워진 실내에 채워져 있는 폭발성 가스와 만나 폭발하거나 화재가 발생하는 등의 위험이 있었으며, 인접한 다른 LED 칩에도 영향을 주었다.
하지만 본 발명에서와 같이 상기 각 LED 칩(130)마다 개별적으로 캡슐 형태로 감싸는 상기 방폭용 렌즈(140)가 구비되어 있는 경우에는, 어느 하나의 LED 칩(130)에 전기적인 쇼트로 인한 스파크가 발생하더라도 스파크가 외부로 확산되어 폭발성 가스와 만나 폭발하거나 화재가 발생할 위험이 없어지는 것은 물론, 인접한 LED 칩의 동작에 아무런 영향을 미치지 않게 한다.
또한 상기 방폭용 렌즈(140)와 상기 각 LED 칩(130) 사이에 형성된 공간으로 인해서 방열효과를 얻을 수 있다. 즉 상기 LED 칩(130)에서 발생한 열이 상기 인쇄회로기판(120)의 하부에 위치한 상기 본체 프레임(110)을 통해서 외부로 배출될 수 있으며, 상기 공간은 열 배출을 위한 시간 및 공간적인 완충작용을 할 수 있는 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치의 협각용 이중 렌즈의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 협각용 이중 렌즈(160)는 제1 렌즈(161)와 제2 렌즈(162)의 이중 구조로 형성된다.
상기 제1 렌즈(161)는 볼록 렌즈, 평면 렌즈, 오목 렌즈 중 어느 하나의 렌즈로 형성되며, 상부에 제2 렌즈(162)가 결합된다. 예를 들어, 도 5에서와 같이 하부 일면이 평편하게 형성되고, 상부는 상기 제2 렌즈(162)가 결합될 수 있도록 오목한 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제2 렌즈(162)는 상기 제1 렌즈(161)의 상부에 결합된다. 이때 상기 제2 렌즈(162)는 볼록렌즈로 형성하는 것이 바람직하다.
이렇게 상기 제1 렌즈(161)와 제2 렌즈(162)의 이중 렌즈 구조로 형성된 상기 협각용 이중 렌즈(160)를 통해서 상기 LED 칩(130)에서 방출되는 빛을 소정 각도로 제한하여 출력할 수 있다.
이때 상기 협각용 이중 렌즈(160)는 서로 다른 각도로 방출하도록 복수의 타입으로 각각 형성할 수 있음은 상기 설명한 바와 같다.
다음에는, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치 구성방법의 일 실시예를 도 6과 도 7을 참조하여 상세하게 설명한다. 이때 본 발명의 방법에 따른 각 단계는 사용 환경이나 당업자에 의해 순서가 변경될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치 구성방법의 과정을 상세하게 나타낸 순서도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치의 협각용 이중 렌즈의 구성방법의 과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치(100)를 구성하기 위해서는, 먼저 본체 프레임(110)을 형성하는 단계를 수행한다(S100).
즉 중앙 부분에 인쇄회로기판(120)과 방폭용 렌즈(140)가 결합부재(150)를 통해 결합되는 결합공(111)을 형성하고, 상기 인쇄회로기판(120)에 구비된 각 LED 칩(130)에서 발생하는 열을 외부로 방출하기 위한 방열판을 형성하는 것이다. 이때 상기 방열판은 별도로 생성하지 않고 상기 본체 프레임(110) 자체를 방열 기능을 수행하도록 구현할 수 있다.
또한 복수의 LED 칩(130)이 소정 간격으로 직, 병렬로 구비되고, 중앙 부분에 상기 결합부재(150)를 통해서 상기 본체 프레임(110)에 결합하기 위한 결합공(121)이 형성되고, 패턴으로 연결된 각 LED 칩(130)과 전원장치를 접속하는 전원 접속부(122)를 적어도 하나 이상 형성한 인쇄회로기판(120)을 형성하는 단계를 수행한다(S200).
또한 상기 각 LED 칩(130)을 개별적으로 감싸면서 덮을 수 있도록 캡슐화한 방폭용 렌즈(140)를 형성하는 단계를 수행한다(S300). 이때 상기 방폭용 렌즈(140)의 중앙 부분에는 결합부재(150)를 통해 상기 본체 프레임(110)에 결합하기 위한 결합공(141)이 형성된다.
또한 상기 각 LED 칩(130)에서 방출되는 빛의 각도를 제한하여 출력하기 위한 협각용 이중 렌즈(160)를 형성하는 단계를 수행한다(S400).
이때 상기 협각용 이중 렌즈(160)를 형성할 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 볼록 렌즈, 평면 렌즈, 오목 렌즈 중 어느 하나의 렌즈로 구성되는 제1 렌즈(161)를 형성하는 단계를 수행하고(S410), 상기 제1 렌즈(161)의 상부의 형상에 맞추어 제2 렌즈(162)를 형성하는 단계를 수행한다(S420).
이어서, 상기 S420 단계에서 형성한 제2 렌즈(162)를 상기 S410 단계에서 형성한 제1 렌즈(161)의 상부에 삽입하여 결합하는 단계를 수행하여 상기 협각용 이중 렌즈(160)를 형성한다(S430).
이때 상기 협각용 이중 렌즈(160)는 상기 각 LED 칩(130)에서 방출되는 빛을 서로 다른 각도로 방출하도록 복수의 타입으로 각각 형성할 수 있다.
이처럼 상기 S400 단계를 통해 협각용 이중 렌즈(160)를 형성한 이후, 볼트로 된 결합부재(150)를 형성하는 단계를 수행한다(S500).
이어서, 상기 S200 단계를 통해 형성한 인쇄회로기판(120)의 상부에 상기 S300 단계를 통해 형성한 방폭용 렌즈(140)를 배치한 다음, 상기 S500 단계를 통해 형성한 상기 결합부재(150)를 통해 상기 방폭용 렌즈(140)에 형성된 결합공(141)과 상기 인쇄회로기판(120)에 형성된 결합공(121)을 차례로 관통시켜 상기 본체 프레임(110)에 형성된 결합공(111)에 결합하는 단계를 수행한다(S600).
이때 상기 방폭용 렌즈(140)를 상기 인쇄회로기판(120)에 구비된 각 LED 칩(130)을 감싸면서 덮으면, 특정 LED 칩에 전기적 쇼트로 인한 스파크 또는 열이 발생하더라도 외부로 전파되거나 혹은 인접한 LED 칩으로 전달되지 않게 된다.
또한 상기 S600 단계를 통해 상기 방폭용 렌즈(140)와 인쇄회로기판(120)을 상기 본체 프레임(110)에 결합한 이후, 상기 S400 단계를 통해 형성한 협각용 이중 렌즈(160)를 상기 방폭용 렌즈(140)의 전면에 삽입하는 단계를 수행함으로써, 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치(100)를 완성한다(S700).
이처럼, 본 발명은 LED 조명장치의 각 LED 칩 위에 구비된 방폭용 렌즈를 통해 각 LED마다 개별적으로 방폭기능이 이루어지면서 광속의 저하없이 안전증가, 몰딩 복합 회로 방폭 구현에 따른 높은 밝기의 출력이 가능함과 동시에, 상기 방폭용 렌즈 위에 구비된 협각용 렌즈를 통해 일정한 각도의 협각을 구현하여 광이 집속되지 않도록 하기 때문에, 작업자가 폭발 위험이 높은 각종 산업현장에서 LED 조명장치를 높은 출력으로 안전하게 사용할 수 사용할 수 있으며, 산업현장에서 요구하는 소정 각도의 협각을 구현한 조명장치의 제공이 가능하다.
또한 본 발명은 상기 방폭용 렌즈 위에 협각용 렌즈가 추가로 구비되어 있고, 상기 방폭용 렌즈를 통해 각 LED 칩에 대한 개별적인 방폭기능을 수행하기 때문에, 각 LED 칩에서 전기적인 쇼트에 의해 스파크나 열이 발생하더라도 인접한 LED 칩에 영향을 미치지 않으며, 상기 스파크나 열이 상기 방폭용 렌즈나 협각용 렌즈를 벗어나 외부에 전파되어 안전사고가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 판단되어야 할 것이다.
100 : 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치
110 : 본체 프레임 111 : 결합공
120 : 인쇄회로기판 121 : 결합공
122 : 전원 접속부 130 : LED 칩
140 : 방폭용 렌즈 141 : 결합공
150 : 결합부재 160 : 협각용 이중 렌즈
161 : 제1 렌즈 162 : 제2 렌즈

Claims (10)

  1. 복수의 LED 칩이 소정 간격으로 구비되어 있는 인쇄회로기판;
    상기 복수의 각 LED 칩의 상부에 구비된 복수의 방폭용 렌즈;
    상기 복수의 각 방폭용 렌즈의 상부에 구비되는 복수의 협각용 이중 렌즈;
    상기 인쇄회로기판이 일측에 결합되는 본체 프레임; 및
    상기 인쇄회로기판, 상기 방폭용 렌즈, 및 상기 협각용 이중 렌즈를 상기 본체 프레임에 결합하는 결합부재;를 포함하며,
    상기 협각용 이중 렌즈는, 볼록 렌즈, 평면 렌즈, 또는 오목 렌즈 중 어느 하나의 렌즈로 형성되는 제1 렌즈; 및 상기 제1 렌즈의 상부의 형상에 따라 상기 제1 렌즈의 상부에 결합되는 제2 렌즈;를 포함하며,
    상기 협각용 이중 렌즈는, 상기 결합부재를 통해 상기 본체 프레임에 결합된 상기 방폭용 렌즈의 상부측 돌출 형상에 따라 상부에서 덮어서 결합할 수 있도록 구성되며, 상기 방폭용 렌즈를 통해 상기 LED 칩에서 방출되는 빛을 소정 각도로 제한하여 서로 다른 각도로 방출하도록 복수의 타입으로 각각 형성하고, 현장의 요구에 따라 상기 복수의 타입 중 어느 하나의 타입을 선택하여 끼워서 사용할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 방폭용 렌즈는, 플라스틱 또는 유리 재질을 사용하여 투명 또는 불투명하게 상기 복수의 각 LED 칩을 감싸면서 덮을 수 있도록 캡슐화하여 형성되며, 전기적 쇼트로 인한 스파크 또는 열이 외부로 전파되거나 혹은 인접한 LED 칩으로 전달되지 않도록 방지하는 것을 특징으로 하는 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 본체 프레임은, 일측에 상기 인쇄회로기판이 결합되며, 다른 일측에 상기 인쇄회로기판에 구비된 상기 복수의 각 LED 칩에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 방열판이 구비되도록 구성되며, 상기 방폭용 렌즈와 상기 각 LED 칩 사이에 형성된 소정의 공간은 열 배출을 위한 시간 및 공간적인 완충작용을 하는 것을 특징으로 하는 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치는, 휴대용으로 형성되는 것을 특징으로 하는 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치.
  8. 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치의 본체 프레임을 형성하는 단계;
    복수의 LED 칩이 소정 간격으로 구비되는 인쇄회로기판을 형성하는 단계;
    상기 복수의 각 LED 칩을 감싸면서 덮을 수 있도록 캡슐화한 복수의 방폭용 렌즈를 형성하는 단계;
    상기 LED 칩에서 방출되는 빛을 소정 각도로 제한하여 출력하기 위해서 상기 복수의 각 방폭용 렌즈의 전면에 결합되는 협각용 이중 렌즈를 형성하는 단계; 및
    결합부재를 통해 상기 협각용 이중 렌즈를 상기 방폭용 렌즈의 전면에 삽입하여, 상기 인쇄회로기판 및 상기 방폭용 렌즈를 상기 본체 프레임에 결합하는 단계;를 포함하며,
    상기 이중 렌즈를 형성하는 단계는, 볼록 렌즈, 평면 렌즈, 또는 오목 렌즈 중 어느 하나의 렌즈로 형성되는 제1 렌즈를 형성하는 단계; 및 상기 형성한 제1 렌즈의 상부의 형상에 따라 상기 제1 렌즈의 상부에 결합되는 제2 렌즈를 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 협각용 이중 렌즈는, 상기 결합부재를 통해 상기 본체 프레임에 결합된 상기 방폭용 렌즈의 상부측 돌출 형상에 따라 상부에서 덮어서 결합할 수 있도록 구성되며, 상기 방폭용 렌즈를 통해 상기 LED 칩에서 방출되는 빛을 소정 각도로 제한하여 서로 다른 각도로 방출하도록 복수의 타입으로 각각 형성하고, 현장의 요구에 따라 상기 복수의 타입 중 어느 하나의 타입을 선택하여 끼워서 사용할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치 구성방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 방폭용 렌즈는, 플라스틱 또는 유리 재질을 사용하여 투명 또는 불투명하게 상기 복수의 각 LED 칩을 감싸면서 덮을 수 있도록 캡슐화하여 형성되며, 전기적 쇼트로 인한 스파크 또는 열이 외부로 전파되거나 혹은 인접한 LED 칩으로 전달되지 않도록 방지하는 것을 특징으로 하는 렌즈타입 방폭용 LED 조명장치 구성방법.
  10. 삭제
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