KR20090012706A

KR20090012706A - 고출력 엘이디 가로등

Info

Publication number: KR20090012706A
Application number: KR1020070076757A
Authority: KR
Inventors: 백승환; 박병재
Original assignee: (주)엘이디밸리
Priority date: 2007-07-31
Filing date: 2007-07-31
Publication date: 2009-02-04

Abstract

본 발명은 고출력 LED 가로등에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고출력 가로등용 LED 모듈 유니트 및 LED 가로등에 대하여 이중방열 구조의 설계와 광학설계를 함으로써 표준 도로 조명상의 조도에 맞는 일정하고 균일한 조도를 얻도록 하는 고출력 LED 가로등에 관한 것이다.

LED 가로등, LED 모듈 유니트, 히트 파이프,이중방열, 조도.

Description

고출력 엘이디 가로등{Street light with high brightness light emitting diode}

본 발명은 고출력 LED 가로등에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고출력 가로등용 LED 모듈 유니트 및 LED 가로등에 대한 이중방열 구조의 설계와 광학설계를 함으로써 표준 도로 조명상의 조도에 맞는 일정하고 균일한 조도를 얻도록 하는 고출력 LED 가로등에 관한 것이다.

일반적으로, 가로등은 고속도로, 시가지의 주요도로, 상업지구 도로, 주택지구 도로 등 설치장소에 따라 그에 알맞은 종류가 사용된다. 가로등 전주의 형식에는 여러 가지가 있는데, 전주의 끝부분을 구부려서 그 끝에 등을 다는 하이웨이형, 전주의 끝부분에 가로로 가지를 뻗게 하여 거기에 등을 다는 브래킷형, 전주의 꼭대기에 등을 다는 주두형 등이 있다.

이러한 가로등에는 수은등, 메탈헬라이드 램프, 나트륨 램프, 보통 전구 등이 사용되고 있으며, 최근에는 LED를 이용한 조명등도 사용되고 있다.

기존에 가로등으로는 백색광을 내는 수은등이 주로 사용되었으나 전력소모가 많고 환경오염 및 벌레들이 많이 몰려드는 등의 문제점이 있어 거의 사용되지 않 고, 요즘에는 백색광을 내는 메탈헬라이드 램프나 주황색을 내는 나트륨 램프 등이 주로 사용되고 있다.

그러나 가로등이나 터널 등에서 메탈헬라이드 램프만 점등할 경우에는 사물이 창백해 보이고, 나트륨 램프만 사용할 경우에는 사물이 노랗게 보이는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 보완하기 위하여 최근에는 메탈헬라이드 램프나 3파장 형광램프와 나트륨 램프를 동시에 설치하는 추세이다.

기존에 가로등으로 사용되는 메탈헬라이드 램프는 별도의 메탈헬라이드 램프나 3파장 형광램프와 나트륨 램프를 각각 설치할 경우에는 설치하기 번거로운 문제점이 있으며, 각종 환경적인 규제에 따라 점차 사용이 제한되고 있다.

또한, 최근에는 램프 대신에 친환경적이고 에너지 소모가 적은 LED 가로등으로 교체해 나갈 것으로 전망되고 있으나 국내에서는 아직 본격적인 상용화가 이루어지지 않고 있고 세계적으로도 현재의 가로등을 대체할 만한 수준의 상용제품이 출시되지 못하고 있는 실정이다. 그리고 1W급 소비전력을 갖는 LED 램프를 단순히 어레이 형태로 제작하는 제품은 시도되고 있으나 관련 표준에 이르지 못하고 있고, LED 가로등의 방열 및 배광이 문제점으로 대두되고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 LED 모듈 유니트에 자체 방열을 하도록 방열판을 구성함과 동시에 히트 파이프를 구비하여 상기 LED 모듈 유니트를 고정하면서 외부의 방열판에 열을 전달하도록 하는 고정대를 통하여 외부 방열을 하도록 하는 이중 방열 구조를 구비한 고출력 LED 가로등을 제공하는 데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 가로등의 LED 모듈 유니트 외측에 측면 반사판을 두어 도로의 측면, 즉 가로등 사이의 평균 조도 범위를 넓히고, 직진성을 갖는 LED 빛의 확산을 통해 그림자 없이 균일한 조도를 형성하는 고출력 LED 가로등을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 고출력 LED 가로등은, 다수개의 LED 램프를 설치하여 구동시키는 회로가 구성된 메탈PCB와, 상기 메탈PCB의 배면에 부착되어 상기 LED램프에서 발생되는 열을 균일하게 전달하는 히트 파이프와, 상기 LED 램프에서 나오는 빛을 균일하게 확산시키는 제1 반사판과, 상기 히트 파이프를 통해 전달된 열을 방열시키는 제1 방열판으로 구성된 LED 램프 유니트와; 상기 LED 램프 유니트를 고정시키되 상기 제1 방열판과 연결되는 고정대와; 상기 고정대와 연결되어 상기 제1 방열판에서 방열된 열과 상기 제1 방열판에서 상기 고정대를 통해 전도된 열을 재차 방열시키는 제2 방열판과; 상기 LED 램프 유니트 에서 나오는 빛을 균일하게 확산시키는 제2 반사판; 및 상기 LED 램프 유니트와 제2 반사판을 포함하되 전면에 설치되는 확산판;을 포함하여 구성한다.

본 발명에 있어서, 상기 LED 램프는 발광효율이 100 내지 150 lm/W 정도인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제1,2 방열판은 핀 형상을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 제1,2 방열판은 알루미늄 재질인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 제2 방열판은 공냉의 효과를 높이기 위해 방열 핀의 높이를 가장자리에서 중앙으로 갈수록 높게 설계된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 LED 모듈 유니트는 어레이 형태로 배열된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 확산판은 타원형의 투명 재질로 된 렌즈로 구성한 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명은 제1 방열판과 제2 방열판을 구비하여 LED 램프의 열을 외부로 방출함으로써 하절기에도 가로등의 내부 온도를 70℃ 이하로 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 LED 램프에서 나오는 빛이 제1 반사판 및 제2 반사판에서 이중으로 반사되어 가로등의 전체에 걸쳐 균일한 조도를 형성하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 제1,2 반사판과 확산판을 두어 이들의 적절한 광학적 조합에 의해 가로등의 하부 도로면과 측면 도로면에 그림자 없는 일정하고 균일한 조도를 얻도록 함으로써 도로 조명의 표준에 준하는 조도를 얻을 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 고출력 LED 가로등에 사용되는 LED 모듈 유니트의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 고출력 LED 가로등에 사용되는 LED 모듈 유니트(100)는 다수개로 배열된 LED 램프(110)와, 상기 LED 램프(110)를 설치하여 구동시키는 회로를 구성한 메탈PCB(150)와, 상기 메탈PCB(150)의 배면에 접촉하여 구성하되 상기 LED 램프(110)에서 발생되는 열을 균일하게 전달하는 히트 파이프(120)와, 상기 LED 램프(110)에서 나오는 빛을 균일하게 확산시키는 제1 반사판(130)과, 상기 히트 파이프(120)를 통해 전달된 열을 방열시키는 제1 방열판(140)으로 구성된다.

여기서, 상기 LED 램프(110)는 10W급으로 발광효율이 100 내지 150 lm/W 정도인 것을 사용함이 바람직하다. 현재 사용되는 메탈헬라이드 램프의 발광효율이 85 lm/W임을 감안할 때 보다 경제적이며, LED 조명기구의 광학설계 다양성을 고려하면 전체적인 조명효율은 기존의 메탈헬라이드 램프보다 더욱 좋은 특성을 얻을 수 있다. 또한, 상기 LED 램프(110)는 외부에 램프 하우징으로 에워싸여 이루어짐이 바람직하다.

상기 히트 파이프(120)는 하나의 LED 모듈 유니트(100)에 구비된 다수 개의 LED 램프(110)에서 발생되는 열을 균일하게 전달하고, 상기 LED 램프(110)에 전원을 공급하는 회로가 구성된 메탈PCB(150)를 보호하는 기능을 하도록 다수 개의 LED 램프(110)의 배열을 따라 연결되도록 설치함이 바람직하다.

상기 제1 반사판(130)은 LED 램프(110)에서 나오는 빛을 균일하게 확산시키도록 상기 LED 모듈 유니트(100)에 배열된 LED 램프(110)의 외측면을 따라 위치하여 정면으로 빛을 반사하도록 구성한다.

또한, 상기 제1 방열판(140)은 상기 히트 파이프(120)를 통해 전달된 열을 방열시키도록 하는 기능을 하는 것으로, 방열 표면적을 넓게 하기 위하여 단면상에서 볼 때 핀 형상으로 이루어지도록 구성함이 바람직하다.

이때, 상기 제1 방열판(140)은 방열의 효율을 높이기 위한 재질로 열전도성의 금속재료를 사용하여 구비함이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 상기 금속재료에는 알루미늄이나 알루미늄 합금을 사용하는 것이 바람직하다.

도 2a는 본 발명에 따른 고출력 LED 가로등의 단면구조도이고, 도 2b는 본 발명에 따른 고출력 LED 가로등의 정면도이다.

도 2a 내지 도 2b를 참조하면, 본 발명에 따른 고출력 LED 가로등(200)은 다수개의 LED 램프(110)에 부착된 메탈PCB(150)와 상기 메탈PCB(150)의 배면에 부착된 히트 파이프(120)와, 상기 LED 램프(110)의 빛을 균일하게 확산시키는 제1 반사판(130)과, 상기 히트 파이프(120)를 통해 전달된 열을 방열시키는 제1 방열판(140)으로 구성된 LED 램프 유니트(100)와 상기 LED 램프 유니트(100)를 고정시 키되 상기 제1 방열판(140)과 연결되는 고정대(210)와, 상기 고정대(210)와 연결되어 상기 제1 방열판(140)에서 방열된 열과 상기 제1 방열판(140)에서 상기 고정대(210)를 통해 전도된 열을 재차 방열시키는 제2 방열판(220)과 상기 LED 램프 유니트(100)에서 나오는 빛을 균일하게 확산시키는 제2 반사판(230), 및 상기 LED 램프 유니트(100)와 제2 반사판(230)을 포함하되 전면에 설치되는 확산판(240)으로 구성된다.

상기 LED 모듈 유니트(100)는 고정대(210)를 통해 상기 제2 방열판(220)에 고정된다. 즉, 좀 더 정확히 말하면, 상기 제1 방열판(140)과 제2 방열판(220)이 상기 고정대(210)를 통해 연결고리(211)로 고정된다.

이때, 상기 제2 방열판(220)의 전면에는 상기 LED 램프(110)에서 나오는 빛을 균일하게 확산시키는 제2 반사판(230)이 상기 LED 모듈 유니트(100) 측면에 설치된다.

여기서, 상기 제1 방열판(140)을 통해 방열된 열과 상기 제1 방열판(140)의 열이 고정대(210)를 통해 전도된 열을 재차 방열시키는 상기 제2 방열판(220)은, 단면의 형상으로 볼 때 방열 핀의 높이를 가장자리에서 중앙으로 갈수록 높게 설계하는 것이 바람직하다. 이것은 제2 방열판(220)이 외부로 노출되어 있어서 공냉의 효과를 높이기 위한 구조이다.

또한, 상기 고정대(210) 및 제2 방열판(220)은 방열의 효율을 높이기 위한 재질로 열전도성의 금속재료를 사용하여 구비함이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 상기 금속재료에는 알루미늄이나 알루미늄 합금을 사용하여 제작하는 것이 바람직 하다.

상기 외부 확산판(240)은 LED 모듈 유니트(100)에서 나오는 빛을 균일하게 하여 확산되도록 하기 위해 사용된 것으로, 유리, 아크릴 또는 투명한 재질을 사용하여 구성함이 바람직하다. 이때, 확산을 위해 타원형의 렌즈 형상으로 구성함이 바람직하다.

또한, 본 발명에서는 10W급 LED 램프(110) 5개로 구성된 50W급 LED 모듈 유니트(100)를 가로등(200)에 병렬로 연결하도록 함이 바람직하다.

또한, 기준 도로조명의 표준에 따라 150W, 200W, 250W 단위의 LED 가로등을 구성할 수 있도록 함이 바람직하다. 예를 들어, 도로조명 표준에 따라 250W급 LED 가로등은 LED 모듈 유니트를 5세트로 구성되도록 한다.

이상에서 설명한 본 발명은 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부 도면에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 고출력 LED 가로등에 사용되는 LED 모듈 유니트의 구성도,

도 2a는 본 발명에 따른 고출력 LED 가로등의 단면구조도,

도 2b는 본 발명에 따른 고출력 LED 가로등의 정면도이다.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

100 : LED 모듈 유니트 110 : LED 램프

120 : 히트 파이프 130 : 제1 반사판

140 : 제1 방열판 150 : 메탈PCB

200 : LED 가로등 210 : 고정대

220 : 제2 방열판 230 : 제2 반사판

240 : 확산판

Claims

다수개의 LED 램프를 설치하여 구동시키는 회로가 구성된 메탈PCB와, 상기 메탈PCB의 배면에 부착되어 상기 LED램프에서 발생되는 열을 균일하게 전달하는 히트 파이프와, 상기 LED 램프에서 나오는 빛을 균일하게 확산시키는 제1 반사판과, 상기 히트 파이프를 통해 전달된 열을 방열시키는 제1 방열판으로 구성된 LED 램프 유니트와;

상기 LED 램프 유니트를 고정시키되 상기 제1 방열판과 연결되는 고정대와;

상기 고정대와 연결되어 상기 제1 방열판에서 방열된 열과 상기 제1 방열판에서 상기 고정대를 통해 전도된 열을 재차 방열시키는 제2 방열판과;

상기 LED 램프 유니트에서 나오는 빛을 균일하게 확산시키는 제2 반사판; 및

상기 LED 램프 유니트와 제2 반사판을 포함하되 전면에 설치되는 확산판;을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 고출력 LED 가로등.
제1항에 있어서,

상기 LED 램프는 발광효율이 100 내지 150 lm/W 정도인 것을 특징으로 하는 고출력 LED 가로등.
제1항에 있어서,

상기 제1,2 방열판은 핀 형상을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 고출 력 LED 가로등.
제1항에 있어서,

상기 제1,2 방열판은 알루미늄 재질인 것을 특징으로 하는 고출력 LED 가로등.
제1항에 있어서,

상기 제2 방열판은 공냉의 효과를 높이기 위해 방열 핀의 높이를 가장자리에서 중앙으로 갈수록 높게 설계된 것을 특징으로 하는 고출력 LED 가로등.
제1항에 있어서,

상기 LED 모듈 유니트는 어레이 형태로 배열된 것을 특징으로 하는 고출력 LED 가로등.
제1항에 있어서,

상기 확산판은 타원형의 투명 재질로 된 렌즈로 구성한 것을 특징으로 하는 고출력 LED 가로등.