KR102580998B1 - 방폭용 led 조명장치 및 그 구성 방법 - Google Patents

방폭용 led 조명장치 및 그 구성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방폭용 LED 조명장치 및 그 구성 방법에 관한 것으로, 다수의 LED 칩 주위에 몰딩 접착제를 얇게 도포한 다음, 각 LED 칩 위에 방폭용 렌즈를 부착하여 개별적으로 방폭기능이 작동하도록 함으로써, 각 LED 칩에서 전기적인 쇼트로 인한 스파크, 열 등이 발생하여도, LED 칩 상에 몰딩이 되어 있지 않아 조명의 신뢰도를 유지할 수 있고, 몰딩재의 변형이나 변색 및 몰딩재로 인한 광속저하가 발생하지 않는 방폭용 LED 조명장치 및 그 구성 방법에 관한 것이다.

Description

방폭용 LED 조명장치 및 그 구성 방법{APPARATUS FOR LED LIGHTING WITH EXPLOSION PROTECTION AND THE CONSTRUCTION METHOD THEREOF}
본 발명은 방폭용 LED 조명장치 및 그 구성 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 LED 칩 주위에 몰딩 접착제를 얇게 도포한 다음, 각 LED 칩 위에 방폭용 렌즈를 부착하여 개별적으로 방폭기능이 작동하도록 함으로써, 각 LED 칩에서 전기적인 쇼트로 인한 스파크, 열 등이 발생하여도, LED 칩 상에 직접적으로 몰딩이 되어 있지 않아 조명의 신뢰도(수명, 색온도, 등)를 유지할 수 있고, 몰딩재의 변형이나 변색 및 몰딩재로 인한 광속(빛의 밝기)저하가 발생하지 않는 방폭용 LED 조명장치 및 그 구성 방법에 관한 것이다.
일반적으로 공기중에 포함된 가스, 증기, 분진 등의 인화성 물질로 인하여 폭발 가능성이 높은 각 산업현장에서는 방폭기능을 구비한 특수 조명장치를 사용하여야 한다.
예를 들어, 일반 조명장치는 전기 쇼트나 스파크 등으로 인하여 발화 가능성이 높기 때문에, 각종 인화성 물질에 노출된 화학공장, 정유공장, 가스저장소, 주유소 등의 장소에서는 상기 일반 조명장치의 사용이 제한되고 방폭용 조명장치의 사용이 의무화되어 있다.
한편, 조명장치로 백열등이나 형광등이 주로 사용되어 왔지만, 백열등이나 형광등을 사용하는 경우 전력 소모가 크고, 조도가 낮으며, 수명이 짧아서 장시간 사용하지 못하는 내구성의 한계가 있었기 때문에, 에너지의 소모가 적고, 다양한 색 연출을 표현할 수 있는 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 조명장치의 사용이 점차 늘어나고 있다.
상기 LED 조명장치는 작은 전력으로 높은 조도를 얻을 수 있고, 수명이 거의 반영구적이기 때문에 조명기기로서 가장 선호되고 있으며, 다양한 형태로 제작되고 있다.
상기 LED 조명장치에 방폭기능을 구비하기 위하여, 종래에는 LED 칩 부분에 실리콘 혹은 에폭시 재질의 몰딩을 수행하는 방식을 주로 사용하였다. 하지만, 국제전자기술위원회(IEC, International Electrotechnical Commission)의 몰드 방폭 설계 관련 규정에 따라 몰딩의 두께를 3mm 이상 수행하여야 하기 때문에, 몰딩을 수행한 이후 LED 칩 발광에 변형이 발생되어 색온도의 신뢰성이 하락하였으며, 평균 30프로 정도의 LED 광속 저하가 발생하는 문제점이 있었다.
또한 몰딩을 3mm 이상 균일하게 수행하여야 하므로 작업의 난이도가 높고, 몰딩 불향으로 인해 몰딩재의 변형이나 변색이 발생할 수 있으며, 표면에 노출되는 몰딩재의 사용 조건이 까다로워 단가가 상승되는 문제점이 있었다.
이에 따라 종래의 방폭기능이 구비된 LED 조명장치의 문제점을 극복하면서, 각종 산업현장에서 사용할 때 안정성 및 경제성을 높일 수 있는 방폭용 LED 조명장치의 개발이 필요한 실정이다.
따라서 본 발명에서는 다수의 LED 칩 주위에 몰딩 접착제를 얇게 도포한 다음, 각 LED 칩 위에 플라스틱 또는 유리 재질의 방폭용 렌즈를 부착하여 개별적으로 방폭기능이 이루어지도록 하는 방안을 제시하고자 한다.
이를 통해 본 발명은 각 LED 칩에서 전기적인 쇼트로 인한 스파크, 열 등이 발생하여도, LED 칩 상에 몰딩이 되어 있지 않아 조명의 신뢰도(수명, 색온도, 등)를 유지할 수 있으며, 몰딩재의 변형이나 변색 및 몰딩재로 인한 광속(빛의 밝기)저하가 발생하지 않는 장점을 제공한다. 또한 LED칩과 방폭용 렌즈간의 공간으로 인해서 방열효과를 가진다. 즉, LED 칩에서 발생한 열이 LED칩의 하부와 인쇄회로기판의 하부에 구비된 방열판을 통해서 외부로 배출될 수 있으며, 상기 공간은 열 배출을 위한 시간 및 공간적인 완충작용을 할 수 있다.
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 제0777368호(2007.11.19.)는 방폭 후레쉬에 관한 것으로, 광원 및 그 광원을 보호하는 수단으로 각각 LED 및 그 LED를 둘러싸는 몰딩렌즈를 채택하여 폭발 위험성의 가장 큰 요인이 되는 벌브와 유리벽을 제거하고 그와 동시에 LED의 전원으로 충전지를 이용함으로써 경제성을 향상시킨 방폭 후레쉬에 관한 선행발명이다.
즉, 상기 한국등록특허 제0777368호는 광원 및 그 광원을 보호하는 수단으로 각각 LED 및 그 LED를 둘러싸는 몰딩렌즈가 이용되어, 폭발 위험성의 가장 큰 요인인 벌브와 유리벽의 완전한 생략이 가능하고, 그와 동시에, LED의 전원으로 충전지를 이용함으로써 경제성이 크게 향상될 수 있으며, 상기 LED용 전원으로 충전지를 이용하되, 비접촉식 충전방식을 채택함으로써, 전극의 외부 노출에 의한 폭발의 위험성을 없앨 수 있는 방폭 후레쉬에 대해 기재하고 있다.
하지만, 본 발명은 다수의 LED 칩 주위에 몰딩 접착제를 얇게 도포하고, 각 LED 칩 위에 플라스틱 또는 유리 재질의 방폭용 렌즈를 부착하여 개별적으로 방폭기능이 이루어지도록 하는 것이므로, 상기 한국등록특허 제0777368호와 비교할 때 현저한 구성상 차이점이 있다.
또한 한국공개실용신안 제2011-0003698호(2011.04.14.)는 방폭등에 관한 것으로, 공기가 유동되게 구성되는 뚜껑부와, 상기 뚜껑부에 끼워져 결합되며 다수개의 방열핀이 상측에 구비되는 방열판과, LED를 실장하여 상기 방열판 저면에 결합되는 PCB판과, 조명을 반사하는 반사판으로 구성되되, 상기 PCB판이 상기 방열판의 저면에 밀착되게 결합되는 한편, 상기 반사판이 상기 PCB판에 씌워져 밀착되게 결합되어 공간 발생이 최소화됨으로서 안전성과 내구성이 향상된 방폭등에 관한 선행발명이다.
즉, 상기 한국공개실용신안 제2011-0003698호는 가연성 가스 또는 증기, 분진 등이 존재할 수 있는 공간을 최소화시키고 내부의 공기가 원활하게 유동될 수 있도록 하여 회로 쇼트, 아크 등으로 인한 폭발을 예방할 수 있어 안전성과 내구성이 향상된 방폭등을 제공하는 방폭등을 기재하고 있다.
반면에 본 발명은, 다수의 LED 칩 위에 몰딩 접착제를 얇게 도포한 다음, 그 위에 플라스틱 또는 유리 재질의 방폭용 렌즈를 부착하는 구조로 LED 조명장치를 제작하여, 작업 난이도, 시간 및 비용을 크게 단축할 수 있으며, LED 칩 상에 직접 몰딩이 되어 있지 않아 조명의 신뢰도(수명, 색온도, 등)를 유지하는 것은 물론, 몰딩재의 변형이나 변색 및 몰딩재로 인한 광속(빛의 밝기)저하가 발생하지 않도록 하는 것이므로, 상기 한국공개실용신안 제2011-0003698호와 기술적 구성의 차이점이 분명하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 폭발, 화재 등의 안전사고 발생의 우려가 높은 각종 산업현장에서 안전하게 사용할 수 있는 방폭용 LED 조명장치 및 그 구성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 폭발성 가스나 증기가 내부로 유입되어 LED 칩에서 전기적인 쇼트로 인한 스파크에 의해서 폭발이 발생되지 않도록 하는 방폭용 LED 조명장치 및 그 구성 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한 본 발명은 각 LED 칩에서 전기적인 문제나 열 등이 발생하더라도 외부로 전파되거나 인접한 LED 칩에 영향을 미치지 않도록 하는 방폭용 LED 조명장치 및 그 구성 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한 본 발명은 다수의 LED 칩 주위에 몰딩 접착제를 얇게 도포한 다음, 각 LED 칩 위에 방폭용 렌즈를 부착하여 개별적으로 방폭기능이 작동하도록 하는 방폭용 LED 조명장치 및 그 구성 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한 본 발명은 기존의 실리콘 혹은 에폭시 몰딩 방식의 방폭구조에 비하여 작업 난이도, 시간 및 비용을 크게 단축할 수 있으며, 각 LED 칩에서 전기적인 쇼트로 인한 스파크, 열 등이 발생하여도, LED 칩 상에 직접 몰딩이 되어 있지 않아 조명의 신뢰도(수명, 색온도, 등)를 유지할 수 있고, 몰딩재의 변형이나 변색을 줄일 수 있으며, 몰딩재로 인한 광속(빛의 밝기)저하가 발생하지 않도록 하는 방폭용 LED 조명장치 및 그 구성 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한 본 발명은 LED칩과 방폭용 렌즈간의 공간으로 인해서 LED 칩에서 발생한 열이 LED칩의 하부와 인쇄회로기판의 하부에 구비된 방열판을 통해서 외부로 배출될 수 있으며, 상기 공간은 열 배출을 위한 시간 및 공간적인 완충작용을 할 수 있도록 구성하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 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 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 방폭용 LED 조명장치는, 상기 인쇄회로기판이 결합되는 본체 프레임;을 더 포함하며, 상기 인쇄회로기판은, 상기 본체 프레임에 삽입, 체결 또는 부착하여 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 본체 프레임은, 일측에 외부 방향으로 돌출 형성되어 상기 인쇄회로기판에 구비된 상기 복수의 각 LED 칩에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 방열판; 및 다른 일측에 내측 방향으로 돌출 형성되어 상기 인쇄회로기판이 삽입, 체결 또는 부착하여 결합되도록 하는 결합 가이드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 인쇄회로기판과 상기 방폭용 렌즈는, 접착하거나 압착하여 결합하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 방폭용 LED 조명장치는, 상기 인쇄회로기판 상에 구비된 상기 복수의 각 LED 칩의 주위에 소정 두께로 도포되는 접착부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 방폭용 렌즈는, 상기 복수의 각 LED 칩의 배열에 따라 복수의 방폭용 렌즈를 배열하여 한 번에 부착하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 방폭용 LED 조명장치는, 본체 프레임의 전면에 결합되어 상기 복수의 각 LED 칩에서 방출되는 빛을 확산시키는 확산 커버; 및 상기 본체 프레임의 양단에 결합되는 측면 커버;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭용 LED 조명장치 구성 방법은, 인쇄회로기판이 삽입, 체결 또는 부착하여 결합되는 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 인쇄회로기판과 상기 방폭용 렌즈를 결합하는 단계; 및 상기 인쇄회로기판의 상부에 상기 방폭용 렌즈를 부착한 일체를 상기 본체 프레임에 삽입하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 방폭용 LED 조명장치 구성 방법은, 상기 복수의 각 LED 칩에서 방출되는 빛을 확산시키기 위해서 상기 본체 프레임의 전면에 결합되는 확산 커버를 형성하는 단계; 상기 본체 프레임의 양단에 결합되는 측면 커버를 형성하는 단계; 및 상기 형성한 확산 커버와 측면 커버를 상기 본체 프레임에 결합하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 인쇄회로기판과 상기 방폭용 렌즈는, 상기 인쇄회로기판 상에 구비된 상기 복수의 각 LED 칩의 주위에 소정 두께로 도포되는 접착부재에 의해 접착되어 결합하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 방폭용 렌즈는, 상기 복수의 각 LED 칩의 배열에 따라 복수의 방폭용 렌즈를 배열하여 한 번에 부착하고, 전기적 쇼트로 인한 스파크 또는 열이 외부로 전파되거나 혹은 인접한 LED 칩으로 전달되지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.
이상에서와 같이 본 발명의 방폭용 LED 조명장치 및 그 구성 방법에 따르면, 다수의 LED 칩 주위에 몰딩 접착제를 얇게 도포하고, 상기 각 LED 칩 위에 플라스틱 또는 유리 재질의 방폭용 렌즈를 부착하여 개별적으로 방폭기능이 이루어지도록 함으로써, 각 LED 칩에서 전기적인 쇼트로 인한 스파크, 열 등이 발생하여도 외부로 전파되거나 인접한 LED 칩에 영향을 미치지 않는 효과가 있다.
또한 본 발명은 LED 칩과 방폭용 렌즈간의 공간으로 인해서 방열효과를 가지며, LED 칩에서 발생한 열이 LED 칩의 하부와 인쇄회로기판의 하부에 구비된 방열판을 통해서 외부로 배출될 수 있으며, 상기 공간은 열 배출을 위한 시간 및 공간적인 완충작용을 할 수 있어 방열효과가 뛰어나다.
또한 본 발명은 폭발, 화재 등의 안전사고 발생의 우려가 높은 각종 산업현장에서 안전하게 사용할 수 있고, 기존의 실리콘 혹은 에폭시 몰딩 방식의 방폭구조에 비하여 작업 난이도, 시간 및 비용을 크게 단축할 수 있고, LED 칩 상에 몰딩이 되어 있지 않아 조명의 신뢰도를 유지할 수 있으며, 몰딩재의 변형이나 변색 및 몰딩재로 인한 광속저하가 발생하지 않는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 의한 실리콘 혹은 에폭시 몰딩 방식으로 형성된 LED 조명장치의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래기술에 의한 실리콘 혹은 에폭시 몰딩 방식으로 형성된 LED 조명장치의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭용 LED 조명장치의 결합상태를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭용 LED 조명장치의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 방폭용 LED 조명장치의 A-A'선 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭용 LED 조명장치의 2열 방폭용 렌즈 - 확산 커버 일체형 구조를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭용 LED 조명장치의 방폭 작용을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭용 LED 조명장치 구성 방법의 과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 방폭용 LED 조명장치 및 그 구성 방법에 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.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭용 LED 조명장치의 상세한 설명에 앞서, 본 발명이 도출하게 된 원인이 되는 종래기술에 의한 실리콘 혹은 에폭시 몰딩 방식으로 형성된 LED 조명장치에 대하여 설명한다.
도 1은 종래기술에 의한 실리콘 혹은 에폭시 몰딩 방식으로 형성된 LED 조명장치의 일 예를 나타낸 도면이며, 도 2는 실리콘 혹은 에폭시 몰딩 방식으로 형성된 LED 조명장치의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, LED 조명장치에 방폭기능을 부가하는 위하여 가장 일반적으로 적용하는 방식은 몰딩재를 사용하여 전도체 부품을 보호하는 것이다.
기존의 LED 조명장치는 방폭기능을 위해서 본체 프레임(1)에 결합되는 다수의 LED 칩(3)이 구비된 인쇄회로기판(2)의 상부에 실리콘 혹은 에폭시 재질의 몰딩부(4)를 형성함으로써, 전도체인 LED 칩을 보호하는 구조로 되어 있다. 그리고 상기 본체 프레임(1)에는 상기 LED 칩(3)에서 방출되는 빛을 확산시키는 확산 커버(5)가 결합된다.
이때 상기 몰딩부(4)는 국제전자기술위원회(IEC)에서 규정한 몰드 방폭 설계 관련 주요 방폭 항목인 컴파운드 두께(IEC 60079-18, 7.4 참조)의 "Free surface > 2cm2"을 적용하여, 전도체인 상기 LED 칩(3) 위에 몰딩을 3mm 이상으로 하여야 한다. 여기서, IEC 60079-18은 몰드 방폭 구조 'm'에 대한 것으로서, 상기 몰드 방폭 구조는 작동 또는 설치 조건에서 스파크 또는 열로 인해 폭발성 분위기가 점화되지 않도록 콤파운드를 충전해서 보호한 방폭 구조이다.
그러나 이처럼 LED 칩 위에 실리콘 혹은 에폭시로 3mm 이상의 몰딩을 수행하게 되면, 몰딩 처리 이후 LED 칩 발광에 변형이 발생될 수 있다. 예를 들어, LED 칩의 색온도가 변경되어 색온도에 대한 신뢰성이 하락할 수 있는 것이다.
또한 3mm 이상 균일하게 몰딩을 하기 쉽지 않으므로 몰딩 작업에 많은 노력이 필요하고, 몰딩 불량으로 인해 몰딩재의 변형이나 변색이 발생할 수 있으며, LED의 광속이 평균 30 퍼센트 정도 저하될 수 있다.
또한 몰딩재가 표면에 노출되기 때문에, 몰딩재의 사용에 있어서 단가가 상승될 수 있다.
도 1에서 보듯이, LED 조명장치는 측면커버(6)를 구비할 수 있으며, 도 2의 단면도에서 보듯이 상기 몰딩부(4)는 인쇄회로기판(2) 뿐만 아니라 LED 칩(3)을 완전히 덮는 구조로 구성될 수 있다. 본체 프레임(1) 내부에 인쇄회로기판(2)이 삽입되는 공간이 마련되어 있으며, 몰딩부는 인쇄회로기판(2)와 LED 칩(3) 상부를 완전히 덮고 프레임의 상층부까지 채워진다. 마지막으로, 프레임에 구비된 고리를 통해서 확산 커버(5)가 채결되는 구조이다. 이러한 방식은 LED 칩에서 외부로 발생하는 광속의 저하를 가져오며, 전체 인쇄회로기판에 전부 일체로 몰딩되므로 하나의 LED 칩에서 불량이 생기면 인접한 LED 칩의 영역으로 그 영향이 미치게 된다.
본 발명은 이러한 기존의 실리콘 혹은 에폭시 몰딩 방식으로 형성된 방폭용 LED 조명장치의 문제점을 개선하기 위하여, LED 칩 위에 방폭용 렌즈를 적용한 것으로서, 이에 대하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭용 LED 조명장치의 결합상태를 나타낸 사시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 본체 프레임(110)은 알루미늄이나 강화플라스틱 등의 강성 재질로 형성되며, 방폭 영역(zone)의 안전증가 타입(예: ex)의 등기구 내부에 부착되거나 일반 건물과 같이 조명시설이 위치하는 장소의 천정 혹은 내벽 등에 부착된다.
이때 상기 본체 프레임(110)은 방열판(미도시)과 결합 가이드(112)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 결합가이드(112)를 통해서 상기 LED 칩이 구비된 인쇄회로기판(120)이 결합된다. 상기 인쇄회로기판의 상측에 복수의 LED 칩이 1열, 2열 혹은 다수의 열로 그 사용목적에 따라 구비되며, 각 LED 칩의 상측에는 전용의 개별 방폭용 렌즈(140)가 부착된다. 상기 방폭용 렌즈(140)는 복수개가 미리 형성되며 한번에 접착부재를 통해 인쇄회로기판에 부착될 수도 있고, 한 개씩 부착될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭용 LED 조명장치의 분해 사시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 인쇄회로기판(120)은 복수의 LED 칩(121)이 한줄 또는 두 줄로 소정 간격으로 구비되어 있으며, 일측에 전원장치(미도시)와 전원 접속되는 전원 접속부(122)가 구비되어 있다.
상기 전원 접속부(122)는 상기 인쇄회로기판(120)의 소정 위치에 적어도 하나 이상 구비되며, 상기 전원장치와 전기적으로 접속되어 있다.
상기 LED 칩(121)은 한줄 또는 두 줄로 복수 개가 구비되어 패턴으로 연결되어 있으며, 상기 전원 접속부(122)를 통해 상기 전원장치로부터 직류전원을 공급받아 빛을 방출한다.
또한 상기 본체 프레임(110)은 방열판(미도시)을 추가로 포함할 수 있으며, 상기 방열판은 일측(LED 칩의 반대측)에 외부 방향으로 돌출 형성되어 상기 인쇄회로기판(120)에 구비된 상기 복수의 각 LED 칩(121)에서 발생하는 열을 외부로 방출한다.
상기 결합 가이드(112)는 다른 일측(즉 방열판이 형성된 반대측)의 양쪽에 내측 방향으로 'ㄷ'자 형태로 돌출 형성되어, 상기 인쇄회로기판(120)이 삽입되어 결합된다.
상기 방폭용 렌즈(140)는 상기 인쇄회로기판(120)에 구비된 복수의 각 LED 칩(121)의 상부에 구비된다.
이때 상기 방폭용 렌즈(140)는 폴리카보네이트(PC, polycarbonate) 등의 플라스틱이나 유리 재질로 투명 또는 불투명하게 형성되고, 상기 복수의 각 LED 칩(121)을 감싸면서 덮을 수 있도록 캡슐화하여 형성되며, 상기 복수의 각 LED 칩(121)의 전기적 쇼트로 인한 스파크 또는 열이 외부로 전파되거나 혹은 인접한 LED 칩으로 전달되지 않도록 방지하는 기능을 수행한다. 이때 상기 방폭용 렌즈(140)를 플라스틱 재질로 형성할 경우, ISO 4892-2와 ISO 179 시험을 만족하는 플라스틱을 사용하여 형성하거나, 혹은 ANSI/UL736C의 F1 등급 보유 자재를 사용하여야 한다.
또한 상기 방폭용 렌즈(140)는 상기 복수의 각 LED 칩(121)의 배열에 따라 복수의 방폭용 렌즈를 배열하여 한번에 부착할 수 있다.
한편, 상기 인쇄회로기판(120)은 상기 본체 프레임(110)에 구비된 결합 가이드(112)에 따라 삽입되어 결합되는 것과는 달리, 상기 본체 프레임(110)의 특정 위치에 볼트나 나사 등으로 체결하여 결합되거나, 또는 접착제, 열 등을 통해 부착하여 결합될 수 있다.
상기 접착부재(130)는 몰딩 접착제로서, 상기 인쇄회로기판(120) 상에 구비된 상기 복수의 각 LED 칩(121)의 주위에 소정 두께로 도포된다.
즉 상기 접착부재(130)는 상기 인쇄회로기판(120)에 구비된 LED 칩(121)과 전원 접속부(122)를 제외한 부분에 일정한 두께로 도포되어, 상기 인쇄회로기판(120)에 상기 방폭용 렌즈(140)가 부착되면서 상기 복수의 각 LED 칩(121)을 감싸면서 덮을 수 있도록 하는 것이다.
이때 상기 접착부재(130)는 소정의 두께(예: 0.2mm 이하)로 인쇄회로기판(120)에 얇게 도포하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 비금속 인클로저(방폭용 렌즈)에 소정 두께의 접착부재가 도포된 형태이므로, 비금속 인클로저와 전도체 사이에 실리콘이나 에폭시 몰딩없이 사용이 가능하다.
한편, 상기 인쇄회로기판(120)과 상기 방폭용 렌즈(140)는 상기 접착부재(130)를 통해 접착되는 방식 이외에, 열 압착이나 고무 등의 실딩(shielding) 재료를 사용하여 결합할 수도 있다.
이처럼, 상기 접착부재(130)를 복수의 각 LED 칩(121) 이외의 상기 인쇄회로기판(120) 상에 도포한 다음, 상기 각 LED 칩(121)을 덮도록 상기 방폭용 렌즈(140)를 상기 접착부재(130)를 통해 접착하여 결합하면, 각 LED 칩(121) 개별적으로 방폭기능이 작동된다.
또한 상기 각 LED 칩(121) 상에 몰딩이 되어 있지 않기 때문에, 몰딩으로 인한 LED 칩의 변형이 없으며, 색온도의 변형이 없으므로 조명의 신뢰도를 유지할 수 있다.
또한 기존의 방식과 달리 몰딩 작업이 거의 없으므로, 몰딩 불량으로 인한 변형이나 변색이 발생되지 않음은 물론, 상기 방폭용 렌즈(140)의 적용을 통해 광속저하가 평균 5내지 10프로로 줄어들며, 몰딩재를 사용하지 않아 단가가 하락되는 장점이 있다.
상기 측면 커버(150)는 상기 본체 프레임(10)의 양단에 결합되어 마감 처리하는 부분이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 방폭용 LED 조명장치의 A-A'선 단면도이다.
본 발명에서는 본체 프레임의 구조에 제한이 없으며, LED 조명장치가 설치되는 장소나 용도에 따라 다양한 프레임 구조를 가질 수 있다. 아울러 상기 프레임은 인쇄회로기판과 방폭용 렌즈나 확산커버 및 측면 체결공의 형태에 따라 다양하게 구비될 수 있다.
상기 인쇄회로기판(120)은 복수의 LED 칩(121)이 한 줄, 두 줄 또는 그 이상의 줄로 사용목적에 따라 소정 간격으로 구비될 수 있다. 도 5에는 한 줄의 LED 칩(121)을 구비한 방폭용 LED 조명장치의 단면을 도시하고 있지만, 상기 인쇄회로기판(120)과 방폭용 렌즈(140)는 복수의 줄로 형성할 수 있고, 또한 상기 방폭용 렌즈(140)가 여러 가지 모양과 크기로 형성될 수 있다.
또한 상기 인쇄회로기판(120)의 각 LED 칩(121)의 주위에는 상기 접착부재(130)가 소정의 두께로 도포될 수 있다. 상기 인쇄회로기판(120)에 접착부재(130)가 소정의 두께로 도포된 다음 방폭용 렌즈(140)가 부착되고, 상기 방폭용 렌즈(140)가 부착된 인쇄회로기판(120)은 프레임의 결합가이드(112)를 통해서 끼워 넣으면 체결이 된다. 본체 프레임(110)은 상기 방폭용 렌즈(140)를 감싸도록 구성될 수도 있지만, 반드시 감싸도록 구성되어야 하는 것은 아니다. 즉, 인쇄회로기판(120)과 방폭용 렌즈(140)를 프레임의 상측에서 끼워 넣고, 표면에 볼트로 체결하여 고정할 수도 있다.
한편, 상기 LED 칩(121)의 상측과 양 측면은 공간으로 구성될 수 있으나, 상기 접착부재(130)가 일부 밀려들어와 채워질 수도 있다. 아울러, 상기 LED 칩(121)의 상측과 측면은 상기 방폭용 렌즈(140)와 밀착되어 구성될 수도 있다.
또한 상기 방폭용 렌즈(140)의 형상은 평평한 모양으로 형성하는 것 이외에, 각진 모양, 둥근 모양 등 다양하게 구성할 수 있으며, 이는 제작자나 설계자의 선호 혹은 사용자의 요구사항에 따라 결정될 수 있는 사항이다.
또한 상기 확산 커버(160)는 상기 본체 프레임(110)의 전면에 결합되며, 상기 복수의 각 LED 칩(121)에서 방출되는 빛을 확산시키는 역할을 수행한다. 이때 상기 확산 커버(160)는 상기 본체 프레임(110)의 사이에 끼워서 결합한 것을 예로 하여 설명하지만, 이에 한정되지 않으며, 상기 본체 프레임(110)의 전체를 커버하면서 결합하는 등 다양한 구조와 형태로 결합할 수 있다.
측면커버 체결공(151)은 측면커버(150)가 체결될 경우, 상기 측면 커버(150)가 상기 측면커버 체결공(151)에 끼이도록 할 수 있고, 상기 측면 커버(150)의 단부에 턱을 두어 일단 상기 측면커버 체결공(151)에 체결되면 잘 벗겨지지 않도록 할 수 있다. 아울러 상기 측면 커버(150)가 상기 측면커버 체결공(151)에 볼트로 체결되어 고정될 수도 있으며, 따라서 상기 측면 커버(150) 혹은 상기 측면커버 체결공(151)의 모양이나 고정하는 방법에는 그 제한이 없다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭용 LED 조명장치의 2열 방폭용 렌즈 - 확산 커버 일체형 구조를 나타낸 단면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 인쇄회로기판(120)의 상부에 상기 방폭용 렌즈(140)를 2열로 구성하여 부착한 일체를 상기 본체 프레임(110)의 측면에서 끼워 넣어 삽입함으로써, 방폭용 LED 조명장치를 구성할 수 있다. 이때 상기 인쇄회로기판(120)은 상기 본체 프레임(110)에 나사나 볼트로 결합될 수 있으며, 그 이외에 접착제 등으로 부착할 수도 있다.
본 실시예에서는 상기 방폭용 렌즈(140)와 확산 커버(160)를 일체형으로 구성하여 인쇄회로기판(120)에 부착하여 방폭용 LED 조명장치를 구성할 수도 있다.
상기 일체형으로 구성할 경우, 방폭용 렌즈(140)와 확산 커버(160)가 서로 분리될 우려가 없고, 비뚤게 체결되어 광손실이 생길 염려도 없다. 아울러 확산 커버(160)가 방폭용 렌즈(140)와 최적의 광속을 가지도록 구성하여 지속적으로 사용할 수 있는 장점이 있다.
아울러 방폭용 렌즈(140) - 확산 커버(160) 일체형은 별도로 확산 커버(160)를 상기 본체 프레임(110)에 따로 고정하여야 할 필요가 없으므로, 확산 커버(160)나 본체 프레임(110)의 구조를 매우 단순하게 구성할 수 있는 장점이 있다. 즉, 확산 커버(160)과 본체 프레임(110)에 상호 결합을 위한 구성을 생략할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭용 LED 조명장치의 방폭 작용을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭용 LED 조명장치(100)는 상기 도 5a에 나타낸 상기 인쇄회로기판(120)에 구비된 각 LED 칩(121)의 상측에 길이 방향으로 상기 방폭용 렌즈(140)를 결합하여 각 LED 칩(121)을 캡슐화하여 형성한 것이다.
예를 들어, 상기 방폭용 렌즈(140)가 구비되지 않은 상태에서, 어느 하나의 LED 칩(121)에 전기적인 쇼트로 인한 스파크가 발생하면, 기존에는 상기 스파크가 작업공간에 채워진 실내에 채워져 있는 폭발성 가스와 만나 폭발하거나 화재가 발생하는 등의 위험이 있었다.
그러나, 본 발명에서와 같이 상기 복수의 각 LED 칩(121)마다 개별적으로 상기 방폭용 렌즈(140)가 캡슐 형태로 구비되어 있는 경우에는, 어느 하나의 LED 칩(121)에서 전기적인 쇼트로 인한 스파크가 발생하여 폭발이 발생하더라도, 상기 폭발에 의한 화염이나 폭발력이 외부로 전파되거나 주변 LED 칩으로 전달되지 않게 된다.
즉 스파크에 의해 특정 LED 칩이 폭발되어도, 상기 특정 LED 칩의 외곽을 둘러싸고 있는 상기 방폭용 렌즈(140)를 통해서 폭발 흔적이나 열 등이 주변으로 번지지 않도록 함으로써, 인접한 LED 칩의 동작에 아무런 영향을 미치지 않을 수 있는 것이다.
다음에는, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 방폭용 LED 조명장치 구성 방법의 일 실시예를 도 8을 참조하여 상세하게 설명한다. 이때 본 발명의 방법에 따른 각 단계는 사용 환경이나 당업자에 의해 순서가 변경될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭용 LED 조명장치 구성 방법의 과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭용 LED 조명장치(100)를 구성하기 위해서는, 먼저 상기 인쇄회로기판(120)이 삽입, 체결 또는 부착하여 결합되는 본체 프레임(110)을 형성하는 단계를 수행한다(S100).
예를 들어, 상기 인쇄회로기판(120)에 구비된 각 LED 칩(121)에서 발생하는 열을 외부로 방출하도록 상기 본체 프레임(110)의 일측에 방열판을 돌출 형성하고, 상기 본체 프레임(110)의 다른 일측에는 상기 인쇄회로기판(120)이 끼워져 결합되도록 결합 가이드(112)를 돌출 형성하는 것이다.
상기 S100 단계를 통해 상기 본체 프레임(110)을 구성한 이후에는, 복수의 LED 칩(121)이 소정 간격으로 구비되는 인쇄회로기판(120)을 형성하는 단계를 수행한다(S200).
예를 들어, 상기 인쇄회로기판(120)의 상면에 적어도 하나 이상의 열로 복수 개가 구비되어 패턴으로 연결된 LED 칩(121)과 전원장치(미도시)가 접속되는 전원 접속부(122)를 형성하는 것이다.
상기 S200 단계를 통해 상기 인쇄회로기판(120)을 구성한 이후에는, 상기 복수의 각 LED 칩(121)을 감싸면서 덮을 수 있도록 캡슐화한 방폭용 렌즈(140)를 형성하는 단계를 수행한다(S300).
상기 S300 단계를 통해 상기 방폭용 렌즈(140)를 구성한 이후에는, 상기 S200 단계에서 형성한 상기 인쇄회로기판(120) 상의 LED 칩(121) 주위에 접착부재(130)를 소정의 두께로 일정하게 도포하는 단계를 수행한다(S400).
이어서, 상기 접착부재(130)의 상부에 상기 S300 단계에서 구성한 상기 방폭용 렌즈(140)를 부착함으로써, 각 LED 칩(121)을 감싸면서 덮어 캡슐화하는 단계를 수행한다(S500). 이렇게 상기 방폭용 렌즈(140)를 각 LED 칩(121)의 상부에 캡슐 형태로 개별적으로 구성하는 경우, 각 LED 칩(121)에서 전기적 쇼트로 인한 스파크 또는 열이 외부로 전파되거나 혹은 인접한 LED 칩으로 전달되지 않게 된다.
또한 상기 인쇄회로기판(120)과 상기 방폭용 렌즈(140)는 상기 S400 단계를 통해 상기 인쇄회로기판(120) 상에 구비된 상기 복수의 각 LED 칩(121)의 주위에 소정의 두께로 도포한 접착부재(130)에 의해 접착되어 결합할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 열 압착 방식을 사용하거나 혹은 고무와 같은 실딩재료를 사용하여 결합하는 것도 가능하다.
또한 상기 S500 단계를 통해 상기 인쇄회로기판(120)과 상기 방폭용 렌즈(140)를 결합할 때, 상기 방폭용 렌즈(140)를 상기 복수의 각 LED 칩(121)의 배열에 따라 복수의 방폭용 렌즈를 배열하여 한번에 부착할 수 있다.
또한 상기 S500 단계를 통해 상기 인쇄회로기판(120)과 상기 방폭용 렌즈(140)를 결합한 이후에는, 상기 방폭용 렌즈(140)가 결합된 상기 인쇄회로기판(120)을 상기 본체 프레임(110)에 삽입, 체결 또는 부착하여 결합하는 단계를 수행한다(S600). 상기 S600에서, 상기 삽입은 상기 인쇄화로기판(120)의 상부에 상기 방폭용 렌즈(140)를 부착한 일체를 상기 본체 프레임(110)의 측면에서 끼워 넣어 삽입하는 것을 포함한다.
또한 상기 본체 프레임(110)의 양단에 결합되는 측면 커버(150)를 형성하고, 상기 복수의 각 LED 칩(121)에서 방출되는 빛을 확산시키기 위해서 상기 본체 프레임(110)의 전면에 결합되는 확산 커버(160)를 형성하며, 상기 형성한 측면 커버(150)와 확산 커버(160)를 상기 본체 프레임(110)의 측면과 전면에 각각 결합하는 단계를 수행(S700)함으로써, 방폭용 LED 조명장치(100)를 완성한다.
이처럼, 본 발명은 다수의 LED 칩 주위에 몰딩 접착제를 얇게 도포하고, 상기 각 LED 칩 위에 플라스틱 또는 유리 재질의 방폭용 렌즈를 부착하여 개별적으로 방폭기능이 이루어지도록 하기 때문에, 각 LED 칩에서 전기적인 쇼트로 인한 스파크, 열 등이 발생하여도 외부로 전파되거나 인접한 LED 칩에 영향을 미치지 않는다.
또한 본 발명은 폭발, 화재 등의 안전사고 발생의 우려가 높은 각종 산업현장에서 안전하게 사용할 수 있고, 기존의 실리콘 혹은 에폭시 몰딩 방식의 방폭구조에 비하여 작업 난이도, 시간 및 비용을 크게 단축할 수 있고, LED 칩 상에 몰딩이 되어 있지 않아 조명의 신뢰도를 유지할 수 있으며, 몰딩재의 변형이나 변색 및 몰딩재로 인한 광속저하가 발생하지 않는다.
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 : 방폭용 LED 조명장치 110 : 본체 프레임
120 : 인쇄회로기판 121 : LED 칩
122 : 전원 접속부 130 : 접착부재
140 : 방폭용 렌즈 150 : 측면 커버
160 : 확산 커버 151 : 측면커버 체결공

Claims (10)

  1. 방폭용 LED 조명장치에 있어서,
    상기 방폭용 LED 조명장치의 본체 프레임;
    복수의 LED 칩이 소정 간격으로 구비되어 있는 인쇄회로기판;
    상기 복수의 각 LED 칩의 상부에 구비된 방폭용 렌즈; 및
    상기 방폭용 렌즈를 통해서 상기 복수의 각 LED 칩에서 방출되는 빛을 확산시키는 확산 커버;를 포함하며,
    상기 인쇄회로기판과 상기 방폭용 렌즈는, 서로 접착하거나 압착되어 결합되고, 상기 본체 프레임에 삽입, 체결 또는 부착하여 결합되며,
    상기 방폭용 렌즈는, 플라스틱 또는 유리 재질을 사용하여 투명 또는 불투명하게 구성하며, 상기 복수의 각 LED 칩의 상측과 양 측면을 소정의 공간을 가지면서 개별적으로 감싸면서 덮을 수 있도록 캡슐화하여 형성되도록 하여, 폭발성 가스나 증기가 내부로 유입되어 LED 칩에서 전기적인 쇼트로 인한 스파크에 의해서 폭발이 발생되지 않도록 하고, 상기 전기적 쇼트로 인한 스파크 또는 열이 외부로 전파되거나 혹은 인접한 LED 칩으로 전달되지 않도록 하며,
    상기 각 LED 칩에서 발생한 열은, 상기 각 LED 칩의 하부나 인쇄회로기판의 하부에 구비된 방열판을 통해서 외부로 배출되도록 구성되며,
    상기 공간은, 상기 LED 칩의 상측과 양 측면으로 단차를 가지도록 구성하여, 열 배출을 위한 시간 및 공간적인 완충작용을 하도록 구성되며,
    상기 단차는, 상기 인쇄회로기판에 구비된 상기 LED 칩의 형상에 따라, 상기 LED 칩의 상측과 상기 방폭용 렌즈가 수평으로 형성하는 공간과 상기 LED 칩의 양 측면에서 상기 방폭용 렌즈와 상기 인쇄회로기판 사이에 형성된 공간 간에 형성되는 것을 특징으로 하는 방폭용 LED 조명장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 본체 프레임은,
    일측에 외부 방향으로 돌출 형성되어 상기 인쇄회로기판에 구비된 상기 복수의 각 LED 칩에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 방열판; 및
    다른 일측에 내측 방향으로 돌출 형성되어 상기 인쇄회로기판이 삽입 결합되도록 하는 결합 가이드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방폭용 LED 조명장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 방폭용 LED 조명장치는,
    상기 인쇄회로기판 상에 구비된 상기 복수의 각 LED 칩의 주위에 소정 두께로 도포되는 접착부재;를 더 포함하며,
    상기 인쇄회로기판과 상기 방폭용 렌즈는, 상기 접착부재에 의해 접착되어 결합되며,
    상기 방폭용 렌즈는,
    상기 복수의 각 LED 칩의 배열에 따라 복수의 방폭용 렌즈를 배열하여 한 번에 부착하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 방폭용 LED 조명장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 방폭용 렌즈와 상기 확산 커버는, 일체형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 방폭용 LED 조명장치.
  9. 방폭용 LED 조명장치의 본체 프레임을 형성하는 단계;
    복수의 LED 칩이 소정 간격으로 구비되는 인쇄회로기판을 형성하는 단계;
    상기 복수의 각 LED 칩의 상부에 방폭용 렌즈를 형성하는 단계;및
    상기 방폭용 렌즈를 통해서 상기 복수의 각 LED 칩에서 방출되는 빛을 확산시키기 위해서 확산 커버를 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 인쇄회로기판과 상기 방폭용 렌즈는, 서로 접착하거나 압착되어 결합되고, 상기 본체 프레임에 삽입, 체결 또는 부착하여 결합되며,
    상기 방폭용 렌즈는, 플라스틱 또는 유리 재질을 사용하여 투명 또는 불투명하게 구성하며, 상기 복수의 각 LED 칩의 상측과 양 측면을 소정의 공간을 가지면서 개별적으로 감싸면서 덮을 수 있도록 캡슐화하여 형성되도록 하여, 폭발성 가스나 증기가 내부로 유입되어 LED 칩에서 전기적인 쇼트로 인한 스파크에 의해서 폭발이 발생되지 않도록 하고, 상기 전기적 쇼트로 인한 스파크 또는 열이 외부로 전파되거나 혹은 인접한 LED 칩으로 전달되지 않도록 하며,
    상기 각 LED 칩에서 발생한 열은, 상기 각 LED 칩의 하부나 인쇄회로기판의 하부에 구비된 방열판을 통해서 외부로 배출되도록 구성되며,
    상기 공간은, 상기 LED 칩의 상측과 양 측면으로 단차를 가지도록 구성하여, 열 배출을 위한 시간 및 공간적인 완충작용을 하도록 구성되며,
    상기 단차는, 상기 인쇄회로기판에 구비된 상기 LED 칩의 형상에 따라, 상기 LED 칩의 상측과 상기 방폭용 렌즈가 수평으로 형성하는 공간과 상기 LED 칩의 양 측면에서 상기 방폭용 렌즈와 상기 인쇄회로기판 사이에 형성된 공간 간에 형성되는 것을 특징으로 하는 방폭용 LED 조명장치 구성 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 인쇄회로기판과 상기 방폭용 렌즈는,
    상기 인쇄회로기판 상에 구비된 상기 복수의 각 LED 칩의 주위에 소정 두께로 도포되는 접착부재에 의해 접착되어 결합하며,
    상기 복수의 각 LED 칩의 배열에 따라 복수의 방폭용 렌즈를 배열하여 한 번에 부착하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 방폭용 LED 조명장치 구성 방법.
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