KR100754973B1 - 경사각을 이용한 엘이디 가로등 - Google Patents

경사각을 이용한 엘이디 가로등 Download PDF

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Abstract

본 발명은 경사각을 이용한 엘이디(LED) 가로등에 관한 것으로, LED를 이용한 가로등에 있어서, 4각형태의 볼록몸체로 상기 볼록몸체의 중심평면을 제외한 나머지 4면을 경사면으로 일체 구성하고 상기 볼록몸체의 측면에는 광원장착용 기구물에 쉽게 설치 가능하도록 체결부가 구비된 다면프레임과; 상기 다면프레임의 각 면에 체결 조립되고 각각 분리 가능한 조각기판이며 다수 사용되는 LED광원의 전기적인 연결을 위한 연결회로패턴이 형성된 광원장착기판과; 상기 광원장착기판에 다수가 장착되며 둘 이상의 LED개체가 직렬로 조합된 하나의 제1LED군과 또 다른 하나의 제2LED군을 병렬로 연결시키는 직렬과 병렬이 병합된 연결구조를 갖는 LED광원으로 이루어지는 기술구성이 개시된다.
본 발명에 의하면, LED의 장착 기구면에 경사각을 형성 및 조정함에 의해 LED광원에 대한 측면 조도를 멀리 보낼 수 있어 설치기준 이상의 측면 조도를 형성시킬 수 있으며, LED광원에 대한 열방출 효과를 증대시킬 수 있어 LED의 손실 및 부품파손을 방지할 수 있고 그에 따라 LED의 수명연장 및 조도 향상을 이끌어낼 수 있으며, 가로등에 설치된 LED광원의 부분별 교체가 가능하므로 광원에 대한 교체작업의 편의성은 물론 가로등의 유지보수를 용이하게 수행할 수 있게 한다.

Description

경사각을 이용한 엘이디 가로등{LED STREETLIGHT USING TILT ANGLE}
도 1은 가로등의 측면 조도를 설명하기 위해 나타낸 개념도.
도 2는 본 발명에 의한 LED 가로등을 나타낸 평면 구성도.
도 3은 본 발명에 의한 LED 가로등의 다면프레임을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 의한 LED 가로등을 나타낸 측단면도.
도 5는 본 발명에 있어 광원장착기판의 구성을 보인 단면도.
도 6은 본 발명에 있어 LED광원의 회로구성을 보인 도면.
도 7은 본 발명에 의한 LED 가로등의 측면 방사개념을 보인 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110: 다면프레임 111: 볼록몸체
112: 체결부 113: 체결공
120: 광원장착기판 120a: 체결공
121:베이스판 122: 회로패턴층
123: 도전층 124: 방수층
130: LED광원 140: 온도센서
본 발명은 엘이디(Light Emitting Diode; 이하 "LED"라 한다.) 가로등에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LED의 장착 기구면에 경사각을 형성시킴으로써 측면 조도를 강화할 수 있도록 하고 열전도율을 좋게 하여 LED의 조도 향상 및 수명연장을 이끌어낼 수 있도록 하며 유지보수의 용이성을 제공할 수 있도록 한 경사각을 이용한 LED 가로등에 관한 것이다.
일반적으로 가로등은 거리의 조명이나 교통의 안전을 위하여 보도나 차도를 따라 설치한 조명시설을 말한다.
이러한 가로등은 종래 수은등이나 형광등 또는 나트륨등 등을 광원으로 하는 램프를 조명기구물에 장착하되 전원공급장치에 의한 전원공급과 타이머 및 중앙제어에 의한 작동으로 점등되게 함으로써 가로등이 설치된 인접지역을 일정 조도 이상으로 밝혀줄 수 있도록 하고 있으며, 최근에는 소비전력이 적게 소요되고 반영구적인 수명의 특성을 갖는 LED를 조도 향상 및 소비전력 절감의 차원에서 가로등의 광원으로 많이 적용하고 있다.
현재 가로등의 설치기준에 의하면, 도 1의 실시예에서 보여주는 바와 같이, 가로등(1)이 지상으로부터 높이 10m 지점에 설치되는 경우 가로등이 설치되는 직선상 지면의 (A)지점에서 좌우측 10m 떨어진 지면의 (B), (C)지점에 발생되는 측면 조도가 20Lux까지 발광되어야 한다.
하지만, 최근에 가로등의 광원으로 많이 적용되고 있는 LED는 소비전력 및 빛의 밝기 측면에서는 다른 광원에 비해 우수성을 가지나, 직선광원이 많이 나오는 특성을 갖는 것인데 단순히 반원이나 구형상의 기구물에 장착 사용하므로 인하여 측면으로 가는 광원의 차단이 발생하는 등 상기한 (B),(C)지점의 측면 조도를 20Lux까지 맞추기에 상당한 어려움이 있으며, 기존에 적용되고 있는 LED 가로등은 고장이 발생되는 경우 LED 장착용 기구물을 통째로 교체하여야 하고 실제 사용이 가능한 장착 LED까지 폐기하여야 하므로 유지보수비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점 등을 감안하여 창출된 것으로서, 그 목적으로 하는 바는 LED의 장착 기구면에 경사각을 형성시켜 측면 조도를 멀리 보낼 수 있도록 함으로써 LED광원의 사용 효율성을 높일 수 있도록 하고, 열전도율을 좋게 하여 LED의 조도 향상 및 수명연장을 이끌어낼 수 있도록 하며, 장착된 LED광원의 부분별 교체를 가능하게 함으로써 유지보수를 용이하게 수행할 수 있도록 하는 경사각을 이용한 LED 가로등을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 LED를 이용한 가로등에 있어서, 4각형태의 볼록몸체로 상기 볼록몸체의 중심평면을 제외한 나머지 4면을 경사면으로 일체 구성하고 상기 볼록몸체의 측면에는 광원장착용 기구물에 쉽게 설치 가능하도록 체결부가 구비된 다면프레임과; 상기 다면프레임의 각 면에 체결 조립되고 각각 분리 가능한 조각기판이며 다수 사용되는 LED광원의 전기적인 연결을 위한 연결회로패턴이 형성된 광원장착기판과; 상기 광원장착기판에 다수가 장착되며 둘 이상의 LED개체가 직렬로 조합된 하나의 제1LED군과 또 다른 하나의 제2LED군을 병렬로 연결시키는 직렬과 병렬이 병합된 연결구조를 갖는 LED광원으로 이루어지는 것을 그 기술적인 기본 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 의한 LED 가로등을 나타낸 평면 구성도이고, 도 3은 본 발명에 의한 LED 가로등의 다각프레임을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 의한 LED 가로등을 나타낸 측단면도이고, 도 5는 본 발명에 있어 광원장착기판의 구성을 보인 단면도이고, 도 6은 본 발명에 있어 LED광원의 회로구성을 보인 도면이고, 도 7은 본 발명에 의한 LED 가로등의 측면 방사개념을 보인 도면이다.
도 2 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 경사각을 이용한 LED 가로등(100)은 4각형태의 볼록몸체(111)로 상기 볼록몸체(111)의 중심평면(a)을 제외한 나머지 4면을 10~40도의 경사각을 갖는 경사면(b,c,d,e)으로 일체 구성하고 상기 볼록몸체(111)의 측면에는 광원장착용 기구물(101)에 쉽게 설치 가능하도록 체결부(112)가 구비된 다면프레임(110)과, 상기 다면프레임(110)의 각 면에 체결 조립되고 각각 분리 가능한 조각기판이며 다수 사용되는 LED광원의 전기적인 연결을 위한 연결회로패턴이 형성된 PCB타입 광원장착기판(120)과, 상기 광원장착기판(120)에 다수가 일정간격으로 장착 배열되며 직렬과 병렬이 병합된 연결구조로 연결 구비되는 LED광원(130)과, 상기 다면프레임(110)의 배면 중심에 위치하여 다면프레임(110)의 표면온도를 감지하도록 장착되며 일정온도 이상이 감지되면 상기 LED광원(130)에 흐르는 전류를 낮추어 LED광원(130)의 열화를 방지하는데 사용하기 위한 온도센서(140)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
이때, 상기 다면프레임(110)과 광원장착기판(120)에는 각각 상호 대응되는 위치에 체결공(113)(120a)이 형성되며, 이를 통해 볼트 및 너트 등의 체결부재(150)에 의한 상호 조립이 가능하도록 구성되게 한다.
상기 다면프레임(110)의 경사면(b,c,d,e)에 대하여 10~40도의 경사각을 형성시키는 이유는 직진성의 특성을 갖는 LED광원(130)의 빛을 측면으로 분산하여 조명할 수 있도록 함으로써 측면 조도를 멀리 보낼 수 있도록 하기 위함인데, 여기서 10도 미만으로 경사각을 형성할 경우 LED광원의 빛을 보낼 수 있는 측면거리가 좁아지고 측면 조도 또한 낮아지게 되며, 40도 이상으로 경사각을 형성할 경우 LED광원의 빛을 보낼 수 있는 측면거리가 넓어지기는 하나 측면 조도가 떨어지게 된다.
상기 다면프레임(110)의 경사면(b,c,d,e)은 20도의 경사각을 형성함이 가장 바람직하다.
또한, 상기 다면프레임(110)은 열전도율을 좋게 하기 위하여 알루미늄(Al) 재질 또는 열전도성 플라스틱 중에서 선택된 어느 하나를 적용토록 함이 바람직하며, 그 유형은 전반적으로 5면을 갖는 4각형태로 설명하고 도시하였으나 이에 한정된다 할 수 없으며 육면 및 팔면으로의 구성 등 다면구조로의 치환 및 변경 실시가 가능하다 할 것이다.
상기 광원장착기판(120)은 알루미늄재질 또는 열전도성 플라스틱의 베이스판(121)과, 상기 베이스판(121)의 상면에 구비되며 LED 연결용 회로패턴이 형성된 에폭시재질의 회로패턴층(122)과, 상기 베이스판(121)의 후면에 열전도율 향상을 위해 코팅되는 도전성 접착제에 의한 도전층(123)과, 상기 회로패턴층(122)의 상면에 구비되며 방수 및 방습기능을 부여하기 위한 실리콘재질의 방수층(124)으로 구성되게 한다.
여기서, 상기 다면프레임(110)과 광원장착기판(120)의 베이스판(121)으로 적용될 수 있는 열전도성 플라스틱(CONDUCTIVE THERMOPLASTIC)은 Motor나 Heat spreader 등 전자제품 내 열발생으로 인한 발열성능이 필요한 부품에 적용되는 소재이며, 열전달속도가 뛰어나고 금속과 거의 같은 열전도성을 지니는 플라스틱재이다.
상기 LED광원(130)은 도 6에서와 같이, 둘 이상의 LED개체가 직렬로 조합된 하나의 제1LED군(131)과 둘 이상의 LED개체가 직렬로 조합된 또 다른 하나의 제2LED군(132)을 병렬로 연결시키는 직병렬 병합구조로 연결 구성함으로써 제1LED군(131)이 고장이 나서 갑자기 OFF된다하더라도 이에 영향없이 다른 하나의 제2LED군(132)은 ON상태를 유지할 수 있도록 한 것이다.
상기 LED광원(130)과 온도센서(140)는 가로등(100)에 전원을 공급하기 위한 전원공급장치(103)로부터 전원을 공급받으며, 중앙제어 등 제어부(미 도시됨)에 의해 동작이 제어된다.
이때, 상기 전원공급장치(103)는 광원장착용 기구물(101)을 일정높이에 위치시키기 위한 지지대(102) 내에 배치된다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 의한 경사각을 이용한 LED 가로등(100)의 작용을 설명하면 다음과 같다.
각각 분리되는 조각기판인 다수의 광원장착기판(120)에 각각 형성된 연결회로패턴(121)에 따라 직병렬 연결구조를 갖도록 다수의 LED광원(130)을 장착하여 1차 조립하고, LED광원(130)이 장착된 다수의 광원장착기판(120)을 5면 볼록몸체(111)로 구성되는 다면프레임(110)의 각 외측면에 위치하도록 체결하여 고정시킴으로써 2차 조립을 완료한다.
2차까지 조립이 완료된 다면프레임(110)을 체결부(112)를 이용하여 광원장착용 기구물(101)측에 체결 장착하되 LED광원(130)측에 제어부(미 도시됨)의 동작제어 및 전원공급장치(103)에 의한 전원 공급이 이루어지도록 연결한다.
이렇게 LED 가로등(100)이 설치된 상태에서, 가로등이 ON 동작되면 전기적인 연결상태의 LED광원(130)이 점등되어 빛을 발하게 된다.
이때, 다면프레임(110)의 중심평면(a) 및 경사면(b,c,d,e)에 광원장착기판(120)을 기반으로 하여 장착된 LED광원(130)은 자신의 발광특성에 따라 직선방향으로 방출되는 광원을 많이 배출하게 되는데, LED광원(130)을 경사면에 배치함에 의해 사방 측면에서 광원이 전방으로 직선 방사되고 또한 경사면의 경사각을 설치크기에 따라 조정 배치함으로써 직선 방사되는 LED광원(130)이 대향되는 위치로 빛을 방사하고 다면프레임(110)의 외측면에 장착되어 있어 다면프레임(110) 또는 광원장착용 기구물(101)에 방사되는 빛이 차단될 우려가 없고 방출되는 빛이 모두 직선 방사되므로 측면 조도를 20Lux 이상으로 형성하게 되며, 다면프레임(110)의 중심평면(a)측에 장착된 LED광원은 하측방향으로 직선 방사되어 중앙부분의 조도를 형성하게 된다.
여기서, 상술한 LED광원(130)의 점등시에는 다면프레임(110)에 설치된 온도센서(140)가 LED광원(130)의 발광에 의한 다면프레임(110)의 표면온도를 체크하게 되는데, 그 감지된 표면온도가 60℃를 초과할 경우 제어부에 감지신호를 보내게 되고 제어부는 LED광원(130)에 흐르는 전류를 낮추어 LED광원의 열화방지 및 수명연장을 도모하게 된다.
또한, 본 발명은 다면프레임(110)과 광원장착기판(120)의 베이스판(121)을 열전도율이 좋은 알루미늄재질 또는 열전도성 플라스틱으로 구성함에 의해 LED광원(130)의 점등시 발생되는 열을 외부로 분산시키고 방출시키는 기능 및 그 효과가 우수하게 작용하여 열에 의한 LED광원(130)의 손실 및 부품파손을 최소화시켜주므로 LED광원의 수명 연장은 물론 장기간 조도를 유지할 수 있는 유용함을 제공하며, 실질적인 조도 향상의 효과를 제공하게 되는 것이다.
나아가, LED광원(130)은 제1LED군(131)과 제2LED군(132)의 직병렬 연결구조를 갖도록 설계함에 의해 하나의 제1LED(131)군이 OFF되면 이에 영향받지 않고 제2LED군(132)은 그대로 전원 공급을 받아 ON상태를 유지하도록 구성되어 있어 갑작스럽게 조명기능이 상실되거나 약화되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 다면프레임(110)의 형성된 면에 맞추어 광원장착기판(120)을 조각기판으로 구성함에 의해 각각의 체결과 분리가 가능하므로 LED광원(130)의 불량으로 인한 조도 불균일이 발생시 교체의 필요성이 요구되는 곳만 선택하여 교체할 수 있어 경제성을 가진다 할 수 있을 뿐만 아니라 가로등(100) 전체를 교체하지 않아도 되므로 교체작업의 편의성 및 유지보수의 용이성을 제공할 수 있는 것이다.
한편, 본 발명에 의한 LED 가로등(100)은 상술한 바와 같은 구체적인 실시예 및 첨부한 도면을 참조하여 설명하였으나, 이에 특별히 한정된다 할 수 없으며, 당해 기술분야의 해당업자에 의해 본 발명의 기술적 사상 내에서 치환, 수정 및 변형이 다양하게 실시될 수 있으며, 이는 본 발명에 귀속될 수 있다 할 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 경사각을 이용한 LED 가로등에 의하면, LED의 장착 기구면에 경사각을 형성 및 조정함에 의해 LED광원에 대한 측면 조도를 멀리 보낼 수 있어 설치기준 이상의 측면 조도를 형성시킬 수 있게 되며, 열전도율을 좋은 알루미늄재질 또는 열전도성 플라스틱의 적용으로 LED광원에 대한 열방출효과를 증대시킬 수 있어 LED의 손실 및 부품파손을 방지할 수 있고 그에 따라 LED의 수명연장 및 조도 향상을 이끌어낼 수 있으며, 가로등에 설치된 LED광원의 부분별 교체를 가능하게 하는 구조로 광원에 대한 교체작업의 편의성은 물론 가로등의 유지보수를 용이하게 수행할 수 있게 한다.
또한, 본 발명은 효율적인 회로 설계로 LED광원의 갑작스런 조명기능 상실 및 약화를 방지할 수 있으며, LED광원을 보호하여 사용수명을 연장시킴과 더불어 실질적인 조도 향상의 효과를 발휘되게 하며, 경제성을 가짐과 아울러 소비전력을 절감할 수 있는 부대효과를 갖게 되는 것이다.

Claims (5)

  1. LED를 이용한 가로등에 있어서,
    4각형태의 볼록몸체(111)로 상기 볼록몸체(111)의 중심평면(a)을 제외한 나머지 4면을 경사면(b,c,d,e)으로 일체 구성하고 상기 볼록몸체(111)의 측면에는 광원장착용 기구물(101)에 설치 가능하도록 체결부(112)가 구비된 다면프레임(110)과;
    상기 다면프레임(110)의 각 면에 체결 조립되고 각각 분리 가능한 조각기판이며 다수 사용되는 LED광원의 전기적인 연결을 위한 연결회로패턴이 형성된 PCB타입의 광원장착기판(120)과;
    상기 광원장착기판(120)에 다수가 장착되며 둘 이상의 LED개체가 직렬로 조합된 하나의 제1LED군(131)과 또 다른 하나의 제2LED군(132)을 병렬로 연결시키는 직렬과 병렬이 병합된 연결구조를 갖는 LED광원(130)을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 가로등.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 다면프레임(110)의 외면 중심에 배치되어 다면프레임(110)의 표면온도를 감지하도록 장착되며, 일정온도 이상이 감지되면 상기 LED광원(130)에 흐르는 전류를 낮추어 LED광원(130)의 열화를 방지하는데 사용하기 위한 온도센서(140)를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 가로등.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 다면프레임(110)은 알루미늄재질 또는 열전도성 플라스틱으로 구성하는 것을 특징으로 하는 LED 가로등.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 광원장착기판(120)은 알루미늄재질 또는 열전도성 플라스틱의 베이스판(121)과;
    상기 베이스판(121)의 상면에 구비되며 LED 연결용 회로패턴이 형성된 회로패턴층(122)과;
    상기 베이스판(121)의 후면에 열전도율 향상을 위해 코팅되는 도전성 접착제의 도전층(123)과;
    상기 회로패턴층(122)의 상면에 구비되며 방수 및 방습기능을 부여하기 위한 방수층(124)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 가로등.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 다면프레임(110)의 경사면(b,c,d,e)은 10~40도의 경사각으로 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 가로등.
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