KR20230062708A - 열분산용 구동부 하우징을 구비한 led 항공등화 - Google Patents

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Abstract

지면으로 노출되는 상부등체(1)와, 상기 상부등체의 하단에 결합되어 매립되는 하부커버(19)로 이루어진 매입형 항공등화에 있어서,
상기 상부등체(1)는 LED 램프의 발광 빛을 방출시키는 프리즘(5), 습기와 진동을 방지하는 프리즘 패킹(4), 프리즘 스톱퍼(7), 및 프리즘 스톱퍼 패킹(6)이 볼트(8)에 의해 양 방향으로 상부등체(1)에 일체로 체결되고,
하부커버(19)는 LED 렌즈(9)와 LED 모듈(11)가 볼트(10)에 의해 LED 모듈 브래킷(12)에 체결 고정되며, 상기 LED 모듈 브래킷(12)은 볼트(13)에 의해 LED 모듈 지지대(16)에 체결 고정되며, 상기 LED 모듈 지지대(16)는 슬리브 패킹(15)과 볼트(14)에 의해 하부커버(19)에 체결 고정되고,
구동회로 PCB 기판이 장착된 구동부 하우징(18)가 하부커버(19)의 내측에 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 열분산용 구동부 하우징을 구비한 LED 항공등화

Description

열분산용 구동부 하우징을 구비한 LED 항공등화 {Driving unit housing of airfield light for heat dissipation}
본 발명은 항공 등화의 LED 구동부를 본체에 직접 장착하지 않고 별도로 장착할 수 있는 구동부 하우징을 포함하고, 구동부 하우징에 부품을 장착 시킬 때 일반 나사를 사용하지 않고, 스틸 재질의 열처리를 한 판스프링을 사용함으로써 내진동과 내전압 문제를 해결하는 구동부 하우징 에 관한 것이다.
항공등화는 야간이나 악천후 때에 항공기의 안전한 이착륙을 위한 항행안전시설로 기존 할로겐 항공등화에서 효율, 시인성, 장수명, 소비전력 절감의 이유로 LED 항공등화가 대체되고 있고 수요가 크게 늘고 있는 상황이다.
이러한 항공등화에서 매립형인 경우 구조는 크게 상부등체와 구동부와 광학부를 포함한 본체로 나뉠 수 있는데 항공등화의 크기(사이즈)는 전 세계 공항이 동일한 규격의 국제 규격을 채택하기 때문에 LED 모듈, 렌즈등 광학기기, 구동부의 여러 부품이 장착되어야 함에도 기존 할로겐 항공등화와 동일한 사이즈로 제작되어야 하며 이 좁은 등체 사이즈에 열이 많이 날 수밖에 없는 LED 모듈과 구동부가 장착되기 때문에 방열의 문제가 큰 이슈였다.
특히 구동부의 경우 일반 조명기기는 구동부를 등기구 외부에 장착함으로서 방열을 용이하게 할 수 있는데 반해 항공등화는 등체 내부에 구동부가 장착이 되어야 하고 외부로 열을 방출하는데 용이하지 않은 구조이므로 구동부의 장착 후 열이 충분히 방출되지 않아 기대하는 수명보다 항상 낮은 품질을 가질 수 밖에 없었으며 열에 의해 광학적 특성인 광도의 저하특성이 발생하고 있다.
등록특허공보 제10-1929264호(고효율 고광도 항공장애등) 는 복수의 발광 모듈을 포함하되, 상기 발광 모듈은, 제1 방향으로 연장하는 제1 지지부(first support element), 상기 제1 지지부와 나란히 상기 제1 방향으로 연장하는 제2 지지부, 및 상기 제1 지지부 및 상기 제2 지지부에 의해 고정된 발광부를 포함하되, 상기 발광부는, 상기 제1 지지부 및 상기 제2 지지부를 관통하도록 배치되어, 상기 제1 지지부 및 상기 제2 지지부에 의해 고정된 바디부(body element), 및 상기 바디부의 일단에 설치된 광원부를 포함할 수 있다
등록특허공보 제10-1269033호(이동형 항공 등화)는 각통형으로 형성되는 기둥부를 구비하는 방열부; 두 개의 서로 다른 광파장을 발생하도록 복수 개로 구성되어 각통형으로 형성되는 상기 기둥부의 복수 개의 측면에 각각에 결합되는 발광 다이오드 모듈; 상기 두 개의 광파장을 서로 구분하도록 상기 방열부에 설치되는 차광판; 상기 발광 다이오드 모듈이 노출되는 램프홀이 형성되며,
상기 방열부가 결합되는 케이스; 및, 광이 투과할 수 있는 투명한 재질로 형성되며, 상기 발광 다이오드 모듈을 덮도록 상기 케이스에 결합되는 돔렌즈; 를 포함하여 형성되는 이동형 항공 등화에 있어서,
케이스의 내측에 금속재료의 접지면을 형성하여 안테나로부터 발산하는 파장이 길이를 길게 하여 주파수 수신율을 향상시킬 수 있도록 하고, 적외선 발광 다이오드를 삽입하여 야간 비행시에도 항공기의 운행자나 공항 관계자들이 고글을 통해 식별할 수 있도록 함으로서 군사목적으로 이용가능한 효과가 있는 이동형 항공 등화에 관한 것이다.
(0001) 등록특허공보 제10-1929264호(2018. 12. 14 공고) (0002) 등록특허공보 제10-1269033호(2013. 6. 13 공고)
현재 사용되고 있는 기존의 LED 항공등화의 구동부는 방열을 위해 가장 많은 열을 방출하는 FET나 다이오드와 같은 반도체 부품은 열 방출을 위해 본체에 직접 장착하여 열을 방출시키는 방식을 채택한다.
도 1에는 기존의 등체 본체에 구동부를 장착한 모습을 볼 수 있다. 상기와 같이 구동부를 본체에 장착하고, 구동부의 열 방출을 용이하게 하고 습기를 차단하기 위하여 수지로 몰딩 처리(도면 미도시)를 한다.
구동부가 장착된 본체에 몰딩 처리를 할 경우에 소요되는 수지액의 양이 상당히 많이 필요하다.
그러나 공항의 유도로 또는 활주로상에서 항공등화의 고장이 발생하면 매우 신속하게 항공등화를 교체하거나 또는 구동부를 본체로부터 분리하여 교체 수리를 해야 하는데, 이러한 본체에 직접 구동부의 소자들이 몰딩 처리되어 일체로 장착된 경우에는 구동부와 소자들을 분리하기 위하여 많은 시간이 필요하다.
열방출을 원활히 하면서 유지보수 시간을 감축시키기 위해, 본 특허는 열방출이 용이한 하우징에 LED 구동부를 장착시킴으로서 열방출은 용이하게 하면서 구동부 교체 시간을 획기적으로 감소시켜 유지보수를 용이하게 하였다.
본 발명에 따르면 구동부의 열방출을 용이하게 하기 위하여 구동부 하우징을 구비할 경우 구동부 열화를 감소시켜 등체의 수명을 향상시킬 수 있고 구동부 조립 또는 분해시 시간을 획기적으로 감소시킬 수 있다.
또한 본체에 부품이 직접 장착되어 방열시킬 시에는 항공기 이동시의 진동이 그대로 전달되기 때문에 진동에 매우 취약하였으나 구동부 하우징에 장착을 하고 이 하우징을 본체와 체결하기 때문에 진동이 감소하는 효과를 얻을 수 있다.
그리고 구동부는 내부 열 방출을 용이하게 하고 습도를 방지하고 기술보호의 이유로 몰딩을 하고 있는데 이때 본체에 직접 몰딩을 할 경우 수지액이 많이 소요되는 문제점을 가지고 있었으나 이러한 하우징을 이용할 경우 하우징 내부 면적이 본체보다 매우 작은 용적이기 때문에 수지액 사용량을 크게 감소시킬 수 있어 원가절감이 가능하다.
도 1은 기존의 본체에 구동부가 장착된 모습이다.
도 2는 본 발명에 따른 항공 등화 실시예의 분해사시도이다.
도 3은 진동 흡수형 브라켓 구조이다.
도 4는 슬리브 패킹 결합 구조이다.
도 5는 구동회로 및 구동부 하우징의 분해 사시도이다.
도 6은 구동부 하우징 사시도이다.
도 7은 구동부 하우징의 몰딩 실시예이다.
도 8은 FET 리드선 PCB 결선의 실시예이다.
도 9는 판 스프링 장착 실시예이다.
도 10은 몰딩 처리 구동부 하우징 장착 실시예이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 2는 본 발명에 따른 등화 구성의 실시예이다.
본 특허의 항공 등화는 지면으로 노출되는 상부등체(1)와, 상기 상부등체의 하단에 결합되어 매립되는 하부커버(19)로 이루어진 매입형 항공 등화이다.
상기 상부등체(1)에는,
LED 램프의 발광 빛을 방출시키는 프리즘(5);과
습기와 진동을 방지하는 프리즘 패킹(4), 프리즘 스톱퍼(7), 및 프리즘 스톱퍼 패킹(6)이 볼트(8)에 의해 양 방향으로 상부등체(1)에 일체로 체결된다.
하부커버(19)에는,
LED 렌즈(9)와 LED 모듈(11)가 볼트(10)에 의해 LED 모듈 브래킷(12)에 체결 고정되며, 상기 LED 모듈 브래킷(12)은 볼트(13)에 의해 LED 모듈 지지대(16)에 체결 고정된다. LED 모듈 지지대(16)는 슬리브 패킹(15)과 볼트(14)에 의해 하부커버(19)에 체결 고정된다.
또한 구동부 하우징(18)가 하부커버(19)의 내측에 고정 결합되며, 외측에는 등의 누설체크를 하기 위한 체크 밸브(20), LED에 전원을 공급하는 코드선(21), 코드선(21)과 하부 커버(19)를 고정 결합하는 코드부싱(22), 상부등체와 하부커버를 결합하는 볼트(23), 및 접지볼트(24)를 구비한다.
보다 상세하게 본 발명은 도 3 의 개선된 진동 흡수형 브라켓 결합 구조 및 도 4의 슬리브 패킹을 구비하여 LED 모듈쪽으로 응력이 가해지지 않도록 한다.
도 3에서 하부커버(19)로 분산된 진동 하중이 LED 광학 모듈로 전달되는 것을 방지하기 위하여 LED 모듈 브라켓(12)은 램프 장착면(121)과 고정 결합면(122)이 굴곡지게 결합되어 있으며,
램프 장착면(121)은 LED 렌즈(9)와 LED 모듈(11)이 볼트에 의해 결합되고, 고정 결합면(122)은 아래쪽의 LED 모듈 지지대(16)와 볼트에 의해 고정 결합된다. 바람직하게는 램프 장착면(121) 뒷쪽에 방열핀(도면 미도시)이 부착된다.
도 4와 같이 바람직하게 본 발명은 LED 모듈 지지대(16)와 하부커버(19)에 서스 튜브(151)와 패킹(152)으로 구성된 슬리브 패킹(15)을 삽입하여, LED 모듈 지지대(16)를 하부커버 내측에 볼트(14)로 고정 결합함으로써 진동에 의한 램프 파손 및 하네스 이탈을 구조적으로 방지하도록 구성한다.
본 발명은 항공 등화의 LED 구동부를 본체에 직접 장착하지 않고 별도로 장착할 수 있는 구동부 하우징을 더 포함한다.
도 5는 본 발명에 의한 구동회로가 실장된 PCB 기판(510)과 이를 장착할 구동부 하우징(520)의 분해 사시도이다.
도 1에 개시된 기존의 구동회로 PCB 기판의 사이즈를 절반으로 줄이고 회로를 컴팩트하게 실장하여 도 5와 같이 구동회로가 실장된 PCB 기판을 마련한다.
유도로 중심선등, 활주로등, 활주로 중심선등, 활주로 시종단등과 같은 항공등화는 양 방향(W/Y, W/W, G/G, G/R 등)으로 동일 색 또는 다른 색으로 발광을 한다. 일반적으로는 전원을 하나의 정전류조정기[CCR]에서 연결하여 양 방향의 램프를 동시에 점등이 되도록 하는데 이는 1 cord 방식의 등화이다.
그러나, 필요에 따라 하나의 등화를 2대의 전원장치로 각각 제어할 수 있다. 즉, 하나의 등화의 한쪽 방향의 램프는 A 정전류조정기로, 한쪽 방향의 램프는 B의 정전류조정기로 점등을 각각 시킬 수 있기 때문에 전원이 2개가 필요하고 이는 2 cord 방식이다.
2 cord를 사용할 경우 각각의 방향이 다른 전원장치롤 제어할 수 있다. 정전류조정기만으로는 각각의 등화를 제어하지 않고 전체 등을 점등, 소등하기 때문에 1 방향의 등화만 점등시킬 때는 2 cord 방식을 이용하여 각각의 방향을 점등, 소등 시켜준다. 상기 2 cord 등화에는 본 발명의 구동 회로를 2개 포함한다.
도 6의 구동부 하우징은 컴팩트하게 감소된 구동회로가 내부에 장착될 수 있는 형상과 사이즈로 제작된다.
구동부 하우징(600)은,
PCB가 장착되는 PCB 장착부(610);
PCB 장착부의 테두리에 수직으로 굴곡 형성되어 몰딩 수지액을 담는 테두리부(620);
FET 소자를 장착할 수 있도록 구동부 하우징의 일 측면에 마련된 FET 소자 장착부(630);
구동부 하우징을 본체와 나사 결합시키기 위한 복수의 나사 결합부(640); 를 포함한다.
PCB와 PCB 장착부는 절연특성 때문에 최소 5mm 이상의 간격을 띄워 장착된다
몰딩(700)은 FET나 다이오드처럼 열이 많이 나는 부품을 열차단이나 열분산하기 위해 몰딩하는 것이 주 목적이고, 그 외의 부품은 부품의 리드선의 습기나 부식을 방지하기 위해서 몰딩하기 때문에 3mm 이상 덮어주게 되면 FET나 다이오드와 같은 열이 많이 나는 부품은 도 7과 같이 모두 매몰될 수 있다.
그리고 FET 소자를 장착할 수 있는 FET 소자 장착부(630)는 구동부 하우징(600)의 일 측면에 마련된다.
FET 소자는 열이 많이 나는 부품이기 때문에 나머지 핵심 부품에 열의 영향을 최소화 시키기 위해서 가급적 도 6의 FET 장착부(630)와 같이 PCB에서 가장 멀리 있는 위치에 배치한다.
열의 배출을 위해 FET 소자를 FET 장착부에 밀착시켜야 하는데 FET 소자의 리드 길이가 길어지면 노이즈의 영향이 있기 때문에 FET 장착부를 높여서 FET 노이즈를 최소화 시키는 길이로 장착하여 영향을 줄인다.
만일 FET 장착부가 없이 도 8 (a)와 같이 바닥면에 FET 소자를 장착한다면 구동부 하우징의 바닥면과 PCB가 일정 간격 띄워져야 하기 때문에 이 띄워진 간격만큼 FET의 리드선이 길어져야 하므로 노이즈에 취약할 수 있고 이 길어진 리드선 때문에 진동에 의해 끊어지거나 부품 특성에 악 영향을 미칠 수 있다.
FET의 리드선은 도 8 (a)와 같이 늘이면 리드선에 손상이 가기 쉽고 연장선을 연결시키면 방사 노이즈가 증가하기 때문에 본래의 FET 리드선을 PCB와 연결시키기 위해 도 8 (b)와 같이 FET 장착부의 높이를 높여서 PCB와 FET를 연결한 리드선이 수평이 되도록 구성하는 것이 적합하다.
하우징의 재질은 본체와 동일하게 알루미늄이며, 다이캐스팅으로 제작되어 성형성이 좋고, 본체와 동일한 재질이므로 열 방출이 용이하고, 무게가 가벼운 장점이 있다.
본 발명에 따르면 구동부 하우징에 부품을 장착 시킬 때 일반 나사를 사용하지 않고, 스틸 재질의 열처리를 한 판스프링을 사용함으로써 내진동과 내전압 문제를 해결 한다.
기존에 하우징에 부품을 장착시킬 때는 일반 나사를 사용하여 부품을 장착하였다. 그러나 진동에 취약하고 내전압 문제가 있기 때문에, 본 발명에서는 도 9와 같이 스틸 재질의 열처리를 한 판 스프링을 사용하여 부품을 장착한다.
상기와 같이 판스프링을 이용해 장착하면 FET 몸체 전체를 넓은 면적으로 눌러주기 때문에 진동에 매우 효과적이다.
도 10은 구동부 하우징 내부에 구동부를 장착하고, 몰딩 처리를 한 후에 이를 등체의 하부커버에 결합한 실시예이다.
하우징을 하부커버에 체결 시키는 수단(방법)은 나사를 이용하여 3개의 나사 결합부를 체결한다. 이때 하우징이 하부커버와 완전 밀착이 되어 구동부 하우징의 열을 하부커버에 의해 방출시키는 것이 중요하며 이 때문에 완전 밀착이 필요하다.
구동부 하우징과 하부커버 사이에 완전 밀착이 되지 않고 공간이 발생하면 이 공간에 열이 머물면서 열분산이 제대로 되지 않는다.
가장 좋은 방법은 구동부 하우징의 면과 하부커버의 면이 완전 밀착이 되어야 하나 가공 상의 문제나 재질의 문제로 완전밀착은 불가능하기 때문에 방열을 원할히 하기 위하여 방열구리스나 방열 시트(sheet)를 사용해서 완전 밀착을 통해 기공을 없애 열분산을 시킨다.
상기와 같이 구동부 하우징을 하부커버에 결합하면 구동부를 교체해야 하는 경우에 구동부 하우징만을 해체하여 제거할 수 있기 때문에 기존에 비하여 보수유지의 시간이 대폭 단축된다.
또한 구동부 하우징의 내부 면적이 본체보다 매우 작은 용적이기 때문에 몰딩액의 사용량을 크게 감소시킬 수 있어 원가 절감이 가능하다.
기존에 본체에 부품이 직접 장착되어 방열시킬 때에는 상부등체와 직접 연결된 하부커버에 항공기 이동시의 진동이 그대로 전달되기 때문에 진동에 매우 취약하였으나, 구동부 하우징에 부품을 장착 하고 이 하우징을 하부커버와 체결하기 때문에 부품에 대한 진동이 감소하는 효과를 얻을 수 있다.
구동부 하우징을 구비하면 구동부의 열방출을 용이하게 하여 구동부 열화를 감소시켜 수명을 향상 시킬 수 있다.

Claims (5)

  1. 지면으로 노출되는 상부등체(1)와, 상기 상부등체의 하단에 결합되어 매립되는 하부커버(19)로 이루어진 매입형 항공등화에 있어서,
    상기 상부등체(1)는 LED 램프의 발광 빛을 방출시키는 프리즘(5), 습기와 진동을 방지하는 프리즘 패킹(4), 프리즘 스톱퍼(7), 및 프리즘 스톱퍼 패킹(6)이 볼트(8)에 의해 양 방향으로 상부등체(1)에 일체로 체결되고,
    하부커버(19)는 LED 렌즈(9)와 LED 모듈(11)가 볼트(10)에 의해 LED 모듈 브래킷(12)에 체결 고정되며, 상기 LED 모듈 브래킷(12)은 볼트(13)에 의해 LED 모듈 지지대(16)에 체결 고정되며, 상기 LED 모듈 지지대(16)는 슬리브 패킹(15)과 볼트(14)에 의해 하부커버(19)에 체결 고정되고,
    구동회로 PCB 기판이 장착된 구동부 하우징(18)가 하부커버(19)의 내측에 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 열분산용 구동부 하우징을 구비한 LED 항공등화
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부커버(19)로 분산된 진동 하중이 LED 광학 모듈로 전달되는 것을 방지하기 위하여 상기 LED 모듈 브라켓(12)은 램프 장착면(121)과 고정 결합면(122)이 굴곡지게 결합되며,
    상기 램프 장착면(121)은 상기 LED 렌즈(9)와 LED 모듈(11)이 볼트에 의해 결합되고, 상기 고정 결합면(122)은 상기 LED 모듈 지지대(16)와 볼트에 의해 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 열분산용 구동부 하우징을 구비한 LED 항공등화
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 LED 모듈 지지대(16)와 하부커버(19)에 서스 튜브(151)와 패킹(152)으로 구성된 슬리브 패킹(15)을 삽입하여, 상기 LED 모듈 지지대(16)를 상기 하부커버(19) 내측에 볼트(14)로 고정 결합함으로써 진동에 의한 램프 파손 및 하네스 이탈을 구조적으로 방지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 열분산용 구동부 하우징을 구비한 LED 항공등화
  4. 청구항 1에 있어서,
    구동부 하우징은,
    PCB가 장착되는 PCB 장착부(610);
    PCB 장착부의 테두리에 수직으로 굴곡 형성되어 몰딩 수지액을 담는 테두리부(620);
    FET 소자를 장착할 수 있도록 구동부 하우징의 일 측면에 마련된 FET 소자 장착부(630);
    구동부 하우징을 본체와 나사 결합시키기 위한 복수의 나사 결합부(640); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 열분산용 구동부 하우징을 구비한 LED 항공등화
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 FET 소자 장착부(630)는 상기 PCB에서 가장 멀리 있는 위치의 구동부 하우징의 일측면에 배치하는 것을 특징으로 하는 열분산용 구동부 하우징을 구비한 LED 항공등화
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