KR20100054355A - 균등배광 조명 및 무동력 수·공랭식 엘이디 조명등(가로등, 투광등, 보안등, 집어등) 및 그 제조방법 - Google Patents

균등배광 조명 및 무동력 수·공랭식 엘이디 조명등(가로등, 투광등, 보안등, 집어등) 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 조명등(가로등, 투광등, 보안등, 집어등)에 장착하여 빛을 발산하는 균등배광 조명이 가능한 무동력 수·공랭식 LED 조명등에 관한 것으로, LED가 발산하는 과다한 열을 냉·온수의 성질을 이용한 자연 순환 방식과 공기의 대류현상을 이용한 무동력 냉각방식으로 LED를 냉각시킴으로써 저전력 소비 고효율의 균등조명을 구현할 수 있는 LED등기구이다.
균등배광, LED, 무동력 수랭식, 무동력 배풍기, 가로등, 투광등, 보안등, 집어등

Description

균등배광 조명 및 무동력 수·공랭식 엘이디 조명등(가로등,투광등,보안등,집어등) {Equal Light Distribution and No Power Water Cooling Type-Air Cooling Type LED Lighting(Street Light,Flood Light,Guard Lamp,Fish-Luring Light)}
본 발명은 가로등에 장착하여 균등배광으로 빛을 발산하는 수·공랭식 LED 등기구에 관한 것으로, LED가 발산하는 과다한 열을 별도의 순환장치 없이 자연 순환 방식으로 LED를 냉각시켜 저전력 소비 고효율의 조명을 구현할 수 있는 LED등기구에 관한 것이다.
최근 많은 LED 광원 소자가 개발되고, 효율이 높아짐으로 인하여 여러 분야에서 조명용으로 LED조명이 사용되고 있으나 LED조명의 가장 큰 문제점인 부분적인 국부조명을 균등배광조명이 되도록 하고, 발열로 인하여 불필요한 전력이 소모될 뿐만 아니라 열화현상으로 인하여 발광이 제대로 이루어지지 않아 램프의 광효율이 감소하며 수명이 짧아지는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 알루미늄 재질의 방열판을 사용하여 공랭식으로 열을 방출하는 냉각 방식이 사용되고 있지만 방열판의 부피가 커지고, 그에 따라 방열판의 무게도 증가할 뿐만 아니라 방열 효율도 높지 않는 것이 사실이다. 그리고 특히 도로 등 옥외에 LED조명을 사용하는 경우에는 더운 여름철의 열대야가 발생할 때에는 방열판이 오히려 집열판 기능을 하여 열을 축적하게 되어 쉽게 냉각되지 않아 더욱 LED조명의 효율을 감소시키고 수명을 단축시키게 되는 문제점이 있었다. 또한 LED조명의 집광이 제대로 이루어지지 않고 조사각을 조정할 수 있는 기능이 없어 불필요한 빛에너지가 공중으로 사라지며 국부조명이 되어 균등하게 밝지 못한 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 도로, 항만 등의 조명에 사용되는 LED 등기구를 기존의 공랭식이 아닌 수랭식과 공랭식의 복합냉각방식 구성 및 반사경의 조사각 조절로 최적의 균등배광으로 저전력 고효율의 조명을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 기존의 LED조명의 방열판을 사용한 공랭식과 달리 수랭식 구성을 위한 순환 펌프용 모터 등의 별도의 동력을 사용하는 순환장치 없이 본 발명에서 제거해야 하는 목적인 LED램프가 발산하는 열의 일부를 운동에너지로 변환시켜 그 나머지의 열을 물과 무동력 배풍기를 이용하여 등기구 외부로 방출시키는 자연 순환방식과 LED램프를 냉각시켜 최대효율을 이끌어낼 수 있도록 하고 반사경의 렌즈의 각도조절을 가능케 함으로써 조사각을 조절하여 최적의 균등배광 조명기능을 가진 LED조명을 구현하는 특징을 갖는다.
냉·온수의 성질을 이용하여 냉각수탱크와 반사경간에 냉각수를 순환시키며 방열판 모양의 냉각수탱크와 무동력 배풍기를 사용함으로써 수·공랭식 최대 냉각효율을 얻을 수 있으며, 또한 반사경과 LED의 다단계 밝기 출력구성 및 각도조절로 최적의 균등배광을 얻을 있는 장점이 있다.
본 발명의 구성은 <도1>에 도시된 바와 같이, LED조명(101)의 균등배광 구조와 수공랭식의 복합냉각구조의 구체적인 구성을 개진한다.
<도1>에 도시된 바와 같이 반사경(201)의 각도, LED 취부판(207)의 각도, LED(101)의 밝기 출력에 따라 최적의 균등배광을 구현할 수 있고, <도6>에 도시된 바와 같이 수·공랭 방식의 조합으로 냉각효과의 극대화를 기대할 수 있다.
상기 균등배광의 구성은 <도2>에 도시된 바와 같이 너트(305)를 풀고 조임으로써 나사(304)를 상·하로 움직이고 베어링(302)이 레일(301)을 따라 움직여 <도3> 에 조시된 바와 같이 경첩(303)이 장착된 LED 취부판(207)을 균등한 각도로 꺽어 LED 조명(101)의 빛이 균등한 각도로 확산되도록 구성된다.
또한, 반사경(201)을 장착하여 우수한 집광력를 자랑한다. <도2>의 구성은 <도2a>, <도2b>, <도2c>에 도시된 예시를 보면 쉽게 이해할 수 있다.
또한, <도4>에 도시된 바와 같이 개별 반사경 조사각을 달리하여 종래의 조명의 가장자리가 어두웠던 것에 비해 본 발명의 구성은 <도4b>에 도시된 바와 같이 LED조명(101) 중심부의 가장자리를 좌·우 LED조명(101)과 중첩시켜 전체적으로 균등한 조명을 멀리 비출 수 있도록 구성된다.
또한, <도5>에 도시된 바와 같이 보다 더 세밀한 조사각의 조절이 필요할 때에는 반사경(201)에 볼록렌즈(104)나 오목렌즈(105)를 장착하도록 구성된다.
또한, LED(101)와 LED 취부판(207)의 절연파괴를 방지하기 위해서 석영재질의 절연 운모 와샤(103)를 장착한다.
또한 <도8>에 도시된 바와 같이 조명등의 중심부는 지표면과 수직을 이뤄 빛이 닿 는 거리가 짧아 저전력의 LED(101)를 사용하고 가장자리부는 빛이 지표면과 닿는 거리가 상당히 떨어져 있어서 고전력의 LED(101)를 사용한다. 즉, 최적의 균등배광 구현을 위해 LED램프(101)의 차등 배치구조를 구성한다.
따라서, LED(101)의 차등 배치로 인해 SMPS(102) 또한 LED의 밝기 출력에 따른 차등적인 회로 구성을 한다.
본 발명의 냉각방식 구성은, <도6>에 도시된 바와 같이 별도의 동력장치없이 온수와 냉수의 성질을 이용한 자연순환방식으로 구성된다. 대용량 냉각수 탱크(202)와 LED 냉각탱크(203), 그리고 반사경(201)에 냉각수가 가득 차 있는 상태에서 LED(101)가 열을 방출하여 LED 냉각탱크(203)와 반사경(201)내의 냉각수가 뜨거워지면 온수는 역류하는 물을 차단시키는 판막하우징(212)이 없는 냉각호스(204)를 따라서 대용량 냉각수 탱크(202)로 올라간다. 이때 냉수는 온수에 밀려 반대쪽 냉각호스(204)로 스크류(211)를 거치며 와류현상이 발생해 유속히 증가하고 LED 냉각탱크(203)와 반사경(201) 내에 냉각수가 빠르게 유입되어 LED(101)를 냉각시킨다. 이 순환과정이 계속 반복된다. 동시에 알루미늄 방열판(208)과 방열판 적층봉(209)이 다단계로 구성되어 내부의 열을 방출시키고 대용량 냉각수 탱크(202)의 공기통로(210)를 통해서 대용량 냉각수 탱크(202)의 냉각수를 냉각시키고 무동력 제트팬(206)과 무동력 배풍기(205)로 대용량 냉각수 탱크(202)의 열을 급속히 방출시킴으로써 수·공랭식의 효과를 극대화 시키도록 구성된다.
따라서, 본 발명은 최적의 균등배광 구현과 냉각효과의 극대화를 이루도록 구성된다.
제 1도는 본 발명에 따른 조명등 구조도.
제 2도는 확산형 각도 조절 장치 구조도.
제 2a도는 제 2도에 대한 예시.
제 2b도는 제 2도에 대한 예시.
제 2c도는 제 2도에 대한 예시.
제 3도는 상·하 곡면 반사경 취부판 상세도.
제 4도는 개별 조사각을 가지는 반사경 구조도.
제 4a도는 제 4도에 대한 예시.
제 4b도는 제 4도에 대한 예시.
제 5도는 반사경 개별 조사각 조절렌즈 상세도.
제 5-1도는 제 5도에 대한 예시.
제 6도는 무동력 수·공랭식 구조도 및 다단계 방열판 구조도.
제 7도는 절연 운모(석영재질)와샤 상세도.
제 8도는 전력량에 따른 LED 및 SMPS 차등 배치 구성도.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***
101-LED 102-SMPS 103-절연 운모 와샤 104-볼록렌즈 105-오목렌즈
201-반사경 202-대용량 냉각수 탱크 203-LED 냉각수 탱크 204-냉각호스
205-무동력 배풍기 206-무동력 제트팬 207-LED 및 냉각라디에이터 취부판 208-알루미늄 방열판 209-방열판 적층봉 210-공기통로 211-스크류
212-판막하우징
301-레일 302-베어링 303-경첩 304-조절나사 305-조절너트

Claims (11)

  1. 균등배광 램프를 설치함에 있어서,
    취부판에 장착된 바깥 반사경의 조사각은 좁게하여 멀리, 안쪽 반사경의 조사각은 넓게 하여 골고루 빛이 퍼질수 있도록 개별 반사경의 조사각을 다르게 하여 설치할 수 있는 반사경 구조.
  2. 균등배광 램프를 설치함에 있어서,
    LED 취부판에 경첩을 설치하여 자유로운 각도조절과 나사장치를 설치하여 높낮이 조절, 그리고 베어링을 이용한 레일구조의 조합으로 조명등의 조사각을 자유로이 조절하여 빛이 보다 더 멀리 나아가면서 균등배광 할 수 있는 각도 조절 구조.
  3. LED램프의 냉각구조를 구성함에 있어서,
    냉각수탱크와 반사경간에 별도의 동력순환장치 없이 냉·온수의 성질을 이용한 자연 순환 냉각방식의 무동력 수랭식 구조.
  4. LED램프의 냉각구조을 구성함에 있어서,
    LED를 취부판에 장착하고 그 취부판에 방열판을 여러단 장착하여 LED에서 발산되는 열을 다단계로 장착되어진 방열판을 통해 신속히 냉각시키는 다단계 방열판 구조.
  5. LED램프의 냉각구조을 구성함에 있어서,
    냉각수탱크에 무동력 배풍기를 설치하여 데워진 냉각수를 신속히 냉각시키고 물과 공기를 이용한 최대 냉각효율을 얻기 위한 무동력 배풍기 장치.
  6. 균등배광 조명을 설치함에 있어서,
    필요에 따라 집광력 및 세밀한 각도조절이 필요한 경우 개별적으로 반사경에 오목렌즈 또는 볼록렌즈를 장착하여 정밀 조절이 가능한 개별 반사경 각도조절용 렌즈 장착 구조.
  7. LED의 안정적인 전원공급에 있어서,
    알루미늄 반사경, 알루미늄 취부판, LED기판 간에 석영재질의 운모 와셔를 설치하여 절연파괴를 방지하는 절연 운모와셔 장착 구조.
  8. LED를 설치함에 있어서,
    균등배광을 위하여 LED의 밝기 출력을 달리하여 차등적으로 취부판에 장착하는 다단계 전력 LED 배치 구조.
  9. 청구항 9에 있어서,
    밝기 출력의 차등화 배치에 따른 다단계 LED 배치구조에 맞추어 SMPS를 LED구성에 맞추어 차등적으로 구성된 다단계 SMPS 회로.
  10. 균등배광을 구현함에 있어서,
    빛을 산란시켜 광량의 증대를 얻기 위해서 반사경 표면에 황동도금 후 물결모양의 진공증착도금 한 포물면을 가진 반사경 구조.
  11. 반사경내에 방진, 방폭, 방수 구조를 구성함에 있어서,
    반사경 외경에 나사산을 만들어 내경에 나사산이 있는 PC커버를 캡너트 방식으로 반사경에 돌려서 장착하는 반사경 구조.
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