KR101023808B1 - 고해상도 및 고속셔팅 타입 카메라용 조명장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고해상도 카메라를 위한 조명장치에 관한 것으로, 상세하게는 감시카메라, 특히 각종 제품 생산시 보다 높은 해상도의 영상을 확보할 수 있도록 하는 머신 비젼(machine vision) 분야에 적합한 고해상도(메가픽셀) 카메라를 위하여 적외선 LED의 빛이 고르게 확산되도록 하기 위하여 복수의 볼록렌즈로 이루어진 확산렌즈유닛을 도입함과 아울러, 카메라의 셔터 노출과 동기되어 LED의 ON/OFF를 반복하는 다이나믹 펄스 방식의 상기 전원공급부 제어신호를 발하는 제어부와 함께, 다이나믹 펄스 방식으로 구동되는 슈퍼 파워 적외선 LED로 이루어진 광원 유닛을 위하여 외부 전원부를 도입하는 경우 지연이 발생하므로 내장된 슈퍼콘덴서를 이용한 전원공급부를 도입한 조명장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 고해상도 및 고속셔팅 타입 카메라용 조명장치는 PCB에 실장된 복수의 적외선 LED를 포함하는 광원유닛; 및 상기 각 LED를 감싸는 홀더를 포함하는 홀딩수단과, 상기 홀더의 수납부 내에 이격 내장 고정된 제1 내지 제3 볼록렌즈를 포함하는 확산렌즈유닛;을 포함하는 광원유닛을 포함하여 이루어진다.

Description

고해상도 및 고속셔팅 타입 카메라용 조명장치{LIGHTING APPARATUS FOR CAMERA}

본 발명은 고해상도 카메라를 위한 조명장치에 관한 것으로,

상세하게는 감시카메라, 특히 각종 제품 생산시 보다 높은 해상도의 영상을 확보할 수 있도록 하는 머신 비젼(machine vision) 분야에 적합한 고해상도(메가픽셀) 카메라를 위하여

적외선 LED의 빛이 고르게 확산되도록 하기 위하여 복수의 볼록렌즈로 이루어진 확산렌즈유닛을 도입함과 아울러,

카메라의 셔터 노출(특히 고속 셔팅 타입)과 동기되어 LED의 ON/OFF를 반복하는 다이나믹 펄스 방식의 상기 전원공급부 제어신호를 발하는 제어부와 함께,

다이나믹 펄스 방식으로 구동되는 슈퍼 파워 적외선 LED로 이루어진 광원 유닛을 위하여 외부 전원부를 도입하는 경우 지연이 발생하므로 내장된 슈퍼콘덴서를 이용한 전원공급부를 도입한 조명장치에 관한 것이다.

감시카메라, 특히 머신 비젼(machine vision) 분야에서는 보다 정밀하고 높은 해상도의 영상을 확보하여 생산 제품의 불량률을 낮춰 고품질을 보장하고자 메가픽셀 카메라에 대한 수요가 증대되고 있다.

그러나 종래 고해상도(메가픽셀) 카메라를 위한 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)의 경우에는 야간 촬영이 불가능하였다.

또 메가픽셀 카메라의 야간(또는 암실) 고품질 촬영을 위하여 슈퍼 파워 LED를 도입하는 경우, 슈퍼 파워 LED의 경우에는 중앙이 밝고 외곽이 어두워 균일한 밝기의 영상을 제공하기 어렵다.

나아가 슈퍼 파워 LED의 구동, 특히 카메라의 셔터 노출과 동기되어 LED의 ON/OFF를 반복하는 다이나믹 펄스 구동방식을 채용하는 경우에 외부 전원공급부를 이용하는 경우에는 슈퍼 파워 LED의 점멸 동작이 카메라의 셔터 노출과 완벽하게 동기되지 못하고 지연이 발생하게 되어 영상품질이 안 좋거나 야간 촬영이 실질적으로 불가능해지게 되는 문제점이 발생된다.

이에 본 발명은 감시카메라, 특히 머신 비젼(machine vision) 분야에 적합한 메가픽셀 카메라를 위하여 적외선 LED, 구체적으로 슈퍼 파워 LED를 활용하면서 카메라의 셔터 노출과 동기되어 LED의 ON/OFF를 반복하는 다이나믹 펄스 구동방식을 채용한 제어부를 구성하고, 내장된 퍼콘덴서를 이용한 전원공급부를 이용하여 야간 또는 암실에서도 촬상이 가능한 조명장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 본 발명은 적외선 LED의 빛이 고르게 확산되도록 하기 위하여 복수의 볼록렌즈로 이루어진 확산렌즈유닛을 도입하고, 복수의 볼록렌즈가 하나의 홀더에 안정되게 수납되고 개별 LED 마다 구비되도록 하기 위하여 확산렌즈유닛이 적절한 홀딩수단을 갖는 조명장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

나아가 본 발명은 전원공급부에 무정전 전원공급수단을 구비하여 정전 등의 원인으로 상용 교류전원이 차단되어도 일정시간 이상 점등이 가능하여 비상 수리 등을 위한 시간을 확보할 수 있도록 한 조명장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 고해상도 및 고속셔팅 타입 카메라용 조명장치는

상기 각 LED를 감싸는 홀더를 포함하는 홀딩수단과,

상기 홀더의 수납부 내에 이격 내장 고정된 제1 내지 제3 볼록렌즈를 포함하는 확산렌즈유닛;

을 포함하는 광원유닛을 포함하여 이루어진다.

또 본 발명에 따른 고해상도 및 고속셔팅 타입 카메라용 조명장치에서

상기 확산렌즈유닛은 최하부 제1볼록렌즈는 양면 볼록(bi-convex)렌즈이고, 상부의 상기 제2 및 제3 볼록렌즈는 각각 동일한 평철렌즈(plano-convex)이며,

상기 홀딩수단에서 홀더는 중공, 상기 중공 둘레의 상향 요홈부 및 상단 결합부를 갖고, 상기 홀더의 수납부 내면과 접하고, 상기 홀더의 중공 상부에 위치한 상기 제1볼록렌즈를 고정하는 제1슬리브, 상기 제1슬리브 상부에 위치한 제2볼록렌즈 상부에 위치한 제2슬리브, 상기 제2슬리브 상부에 위치한 제3볼록렌즈를 덮고 상기 홀더의 결합부에 결합되는 커버를 더 포함하여 이루어지며,

나아가 상기 각 LED는 PCB 상면에 돌출된 장착돌기 및 급전부를 갖고, 상기 홀딩수단은 상기 홀더를 감싸 수용하며 상기 장착돌기가 끼워지는 결합공을 갖는 고정슬리브를 더 포함하는 것이 바람직하다

아울러 본 발명에 따른 고해상도 및 고속셔팅 타입 카메라용 조명장치는 상기 광원유닛에 전력을 공급하기 위한 슈퍼콘덴서를 포함하는 전원공급부; 및 카메라의 촬영시 셔터 노출과 동기하여 상기 LED의 ON/OFF를 반복하는 다이나믹 펄스 방식의 상기 전원공급부 제어신호를 발하는 제어부를 더 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 고해상도 및 고속셔팅 타입 카메라용 조명장치는 감시카메라, 특히 머신 비젼(machine vision) 분야에 적합한 메가픽셀 카메라를 위하여 적외선 LED, 구체적으로 슈퍼 파워 LED를 활용하면서 카메라의 셔터 노출과 동기되어 LED의 ON/OFF를 반복하는 다이나믹 펄스 구동방식을 채용한 제어부를 구성하고, 내장된 퍼콘덴서를 이용한 전원공급부를 이용하여 야간 또는 암실에서도 촬상이 가능하며, 또 적외선 LED의 빛이 고르게 확산되도록 하기 위하여 복수의 볼록렌즈로 이루어진 확산렌즈유닛을 도입하고, 복수의 볼록렌즈가 하나의 홀더에 안정되게 수납되고 개별 LED 마다 구비되도록 하기 위하여 확산렌즈유닛이 적절한 홀딩수단을 제공하여 조립성 및 생산성이 우수하고 유지보수가 용이하며, 나아가 전원공급부에 무정전 전원공급수단을 구비하여 정전 등의 원인으로 상용 교류전원이 차단되어도 일정시간 이상 점등이 가능하여 비상 수리 등을 위한 시간을 확보할 수 있도록 하여 조명 안전성 및 안정성이 우수하다.

도 1 [A] 및 [B]는 관찰 방향을 달리한 본 발명에 따른 고해상도 및 고속셔팅 타입 카메라용 조명장치의 결합사시도.
도 2는 본 발명에 따른 카메라용 조명장치의 분해사시도.
도 3은 확산렌즈유닛의 결합 및 분해 사시도.
도 4는 무정전 전원공급수단 충전회로의 회로도.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~, ~제3~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본 발명에 따른 조명장치(L)를 설명함에 있어 편의를 위하여 엄밀하지 않은 대략의 방향 기준을 도 1 및 도 3을 참고하여 특정하면,

보호 윈도우(15) 또는 제3볼록렌즈(30C)쪽을 전면 또는 상부로 정하고, 그 반대쪽을 후면 또는 하부로 정한다.

먼저 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 조명장치(L)는 크게 하우징(10), 상기 하우징(10) 내의 장착된 전원공급부(50), 쿨링유닛(40), 광원유닛(20), 확산렌즈유닛(30)을 포함하여 이루어진다.

상기 하우징(10)은 본체(10A)의 외부에 구비된 레일(10a)에 슬라이딩돌기911a)를 통하여 갓(11)이 장착되며,

하우징 내부에도 상하좌우에 보강 및 전원공급부(50), 쿨링유닛(40), 광원유닛(20)을 구성하는 대략 사각형(네 모서리는 챔퍼 가공되어 있다)의 패널(PCB 등의 종류임)의 밀착 수용을 위한 레일(10b)이 구비되어 있다.

도 1 [B[]에서 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 하우징(10) 본체(10A)의 하면에는 별도의 고정패널(10B)이 구비되어 있어 삼각대나 다양한 고정체에 조명장치(L)를 쉽게 고정할 수 있도록 한다.

전원공급부(50), 쿨링유닛(40), 광원유닛(20)을 구성하는 패널(53)(43)(23)은

전면 고정브라켓(17)과 후면 전원공급부 PCB(53) 사이에 이격 고정되어 있는데,

이를 위한 구성요소는 각 패널(53)(43)(23)의 네 모서리에 각각 구비되는, 4개씩이 한쌍인, 총 3쌍의 간격유지 로드(19s)이며, 각 간격유지 로드(19s)의 후단에는 암나사부가 형성되고, 전단에는 수나사부가 구비되어 있다.

또 광원유닛(20) 등의 보호를 위한 윈도우(15)는 상기 고정브라켓(17)의 안착부(17b)에 위치하여 고정브라켓(17)의 두 이탈방지턱(17a) 사이의 배열되며, 이어 두 고정바(17A)를 볼트로 고정하여 윈도우가 확고하게 고정된다.

한편 상기 보호윈도우(15)와 상기 고정브라켓(17) 사이에는 이물질이나 습기의 침투 방지를 위한 패킹부재가 구비되는 것이 바람직하며,

나아가 역시 이물질이나 습기의 침투 방지를 위하여 상기 고정브라켓(17) 후면과 상기 하우징 본체(10A) 사이에도 패킹부재가 구비되며,

하우징 본체(10A) 뒤에 결합되는 후면덮개(13)에도 패킹부재가 구비되는 것이 바람직하다.

다음으로 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 조명장치(L)의 핵심 중 하나인 광원유닛(20)은 복수의 적외선 LED(21)가 PCB(23)에 실장되어 이루어지며, 케이블을 통하여 전원공급부(50)와 연결된다.

특히 상기 적외선 LED(21)는 고휘도의 밝기 제공을 위하여 슈퍼 파워 LED인 것이 바람직하다.

광원유닛의 LED(21)가 슈퍼 파워 LED의 경우에는 중앙이 밝고 외곽이 어두워 균일한 밝기의 영상을 제공할 없는데, 이를 해결하기 위하여 본 발명에서는 핵심을 이루는 확산렌즈유닛(30)을 도입하였다.

또 상기 각 LED(21)는 상기 확산렌즈유닛(30)의 보다 용이하고 확고한 고정을 위하여 급전부(21b) 부분외 돌기(21a)를 구비하고 있다.

한편, 상기 광원유닛(20)의 PCB(23)에는 조명장치의 자동 ON/OFF를 위하여 조도를 감지하는 광센서, 특히 CDS 센서(S)가 구비되어 있어 조명장치의 점멸을 자동 제어하는 것이 가능하다.

CDS 센서는 황화 카드뮴 셀에 대한 지칭으로, 광에 노출되면 저항값이 감소하는 광도전효과(Photo Conductive Effect)를 이용한 반도체 포토센서이며, 광도전셀로서 CdSe(셀렌화 카드뮴)이나 황화셀렌화 카드뮴(Cd(S.Se)) 등이 있으며, 일반적으로 특정하지 않고 CDS 셀로 지칭하는 것이 일반적이다.

이어서 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 확산렌즈유닛(30)은 제1 내지 제3 볼록렌즈(30A,30B,30C)와, 이 렌즈들의 정렬 및 각 LED에의 도입을 위한 홀딩수단(30H)를 포함하여 이루어진다.

또 최하부 제1볼록렌즈(30A)는 양면 볼록(bi-convex)렌즈이고, 상부의 상기 제2 및 제3 볼록렌즈(30B)(30C)는 각각 동일한 평철렌즈(plano-convex)로 이루어져서 조명장치(L)의 조사영역 전체에 걸쳐 균일한 밝기의 확보를 보장할 수 있다.

상기 홀딩수단(30H)은 홀더(31), 제1 및 제2 슬리브(33)(35), 커버(37), 고정슬리브(39)로 이루어진다.

먼저, 상기 홀더(31)는 대략 원통형상으로 볼록렌즈들(30A)(30B)(30C)의 수용을 위한 수납부(31a)를 갖고, 하부에 중공(31b)이 구비되며,

상기 중공(31b) 둘레에는 상향 요입 형성된 요홈부(31c)가 구비되어 있고,

상단에는 결합부, 특히 나사결합을 위한 결합부(31d)가 구비되어 있다.

상기 제1슬리브(33)는 상대적으로 홀더(31)의 수납부(31a)에 내장되어 중공(31b)에 위치한 제1볼록렌즈(30A)(양면 볼록부 중 하면 볼록부가 중공부(31b)에 안착된다)의 상면 볼록부 수용을 위한 환턱부(33a)를 갖고,

내면에 상부로 갈수록 차츰 단면적이 확장되도록 경사형 도광부(33b)를 갖는데,

LED(21)의 빛은 상기 제1볼록렌즈(30A)를 거쳐 확산된 후 도공부(33b)를 거쳐 안내되어 제2볼록렌즈(30B)에 입사한다.

상기 제2볼록렌즈(30B)는 제1슬리브(33) 상단에 안착되고, 이 위에는 다시 단순한 링 형상의 제2슬리브(35)가 위치한다.

다시 제2슬리브(35) 위에는 제3볼록렌즈(30C)가 위치하며, 다시 그 위로 커버(37)가 홀더(31)의 결합부(31d)에 나사결합되어,

홀더(31)에 내장된 구성요소들(30A,33,30B,35,30C)이 요동 및 이탈 없이 확고하게 내장 고정된다.

한편, 각 구성요소들(30A,33,30B,35,30C)이 내장되고 커버(37)가 결합된 [홀더(31) 조립체]는 고정슬리브(39)를 통하여 각 LED(21) 상부에 위치하여 개개의 LED의 빛이 개별적으로 조사되지 않고 광원유닛(20) 전체에 걸쳐 우수하고 균일한 조도분포 특성을 갖도록 하게 되는데,

이 고정슬리브(39)는 [홀더(31) 조립체]가 확고하게 용이하게 LED 상부에 위치하도록 한다.

상기 LED(21)는 상기 홀더(31)의 요홈부(31c) 및 고정슬리브939)의 하면 높이로 인하여 제1볼록렌즈(30A)와 일정 간격 이격되어 있으며,

상기 고정슬리브(39)는 내면에 경사부(39a)(도 3의 하부 일점 쇄선 원 내 단면도 참조)(이해의 편의를 위하여 과장되게 표현함)가 구비되어 있어 결합된 홀더(31)를 확고하게 수용하고,

상단에는 끼워지는 홀더(31)를 위하여 슬리브(39)에 탄성을 부여하고 [홀더(31) 조립체] 분리시 결합된 커버(37)와 홀더(31)의 경계면에 형성되는 환홈이 노출되어 손이나 공구로 쉽게 분리될 수 있도록 하는 절개부(39d)가 형성되어 있다(도면에서 절개부는 얕고 하나이나 필요에 따라 다양한 깊이로 둘 이상 형성될 수 있다)

또 상기 고정슬리브(39)는 바닥판 내측에 보강살(39e)이 형성되어 있어 살빼기 및 강도를 보장하고 있는데, 특히 결합공(39b) 및 양 슬릿(39c)을 따라 구비된 보강살(39e)은 LED(21) 둘레의 돌기(21a)와의 겹침 정도를 늘려 안장된 결합상태를 보장한다.

상기 고정슬리브(39)의 결합공(39a)에는 LED(21) 둘레의 돌기(21a)가 끼워지며, 이 결합공(39a) 양측에 연장 형성된 슬릿(39c)은 LED(21)의 양 급전부(21b)를 수용하여,

급전부(21b)가 슬리브(39) 하면 맞닿아 고정슬리브를 이격시켜 홀딩수단(30H)의 결합상태의 확고함이 보장되지 않는 상황이 발생되는 것을 방지하며, 조립 편리성도 보장한다.

한편, 슈퍼 파워 적외선 LED를 활용하면서 카메라의 셔터 노출(특히 고속 셔팅 타입)과 동기되어 LED의 ON/OFF를 반복하는 다이나믹 펄스 구동방식을 채용한 본 발명의 조명장치(L)에서 안정된 전력 공급을 위하여 전원공급부(50)는 슈퍼콘덴서(51)를 채용하였다.

슈퍼콘덴서(Supercondenser)는 슈퍼커패시터(Super capacitor)라고도 하며, 화학반응을 이용하는 일반 배터리와 달리 전극과 전해질 계면으로의 단순한 이온의 이동이나 표면화학반응에 의한충전현상을 이용하므로 급속 충방전이 가능하고 높은 충방전효율 및 반영구적인 사이클 수명 특성으로 보조배터리나 배터리대체용으로 사용될 수 있어 각광받고 있는데, 본 발명에서는 슈퍼콘덴서(51)가 복수 개 병렬로 연결되어 있다.

또 상기 전원공급부(50)의 전면에는 쿨링유닛(40)이 구비되어 있는데, 이는 2개의 쿨링팬(41)이 고정패널(43)에 장착된 형태이다.

나아가 본 발명에 따른 조명장치(L)는 카메라의 촬영시 셔터 노출(특히 고속셔팅 타입)과 동기하여 상기 LED의 ON/OFF를 반복하는 다이나믹 펄스 방식의 상기 전원공급부 제어신호를 발하는 제어부를 더 포함하는데, 이러한 제어부는 상기 전원공급부(50)를 이루는 PCB(53)에 실장된 IC로 이루어진 마이컴에 의하여 구현된다.

이러한 제어부에 의한 광원유닛(20)의 다이나믹 펄스 방식의 점멸 제어는 통상의 도로 감시카메라에 적용된 공지 기술을 적절하게 변형하여 채용할 수 있다.

예를 들어 상기 제어부는 카메라 모듈로부터 셔터 노출시 그 신호를 수신하여 광원유닛 구동신호를 생성하여 펄스 구동하거나, 셔터 노출 시간과 연동되는 타이머의 동기신호를 기준으로 하여 셔터의 지연 및 노출 시간을 카메라모듈로부터 받아 광원유닛 구동신호를 생성하여 펄스 구동하는 방식을 채용할 수 있다.

한편, 본 발명에서는 무정전 전원공급수단을 구비하여 정전 등의 원인으로 상용 교류전원이 차단되어도 일정시간 이상 점등이 가능하여 비상 수리 등을 위한 시간을 보장하는 것을 도모하고 있다.

이러한 상기 무정전 전원공급수단은 외부전원과 상기 슈퍼컨덴서(51)를 연결하는 충전회로를 핵심으로 하는데,

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 충전회로(143)는 상용 교류전원이 입력될 때에는 상용 교류전원을 구동전원으로 변환하여 상기 슈퍼컨덴서(51)에 공급하고,

만약 각종 원인에 의한 정전시에 상용 교류전원이 입력되지 않을 때에는 별도의 외장 배터리(142)에 전원을 상기 슈퍼컨덴서(51)에 공급하여, 조명장치(L)가 점등되지 않는 상황이 발생되지 않도록 한다.

상기 무정전 전원공급수단은 파워서플라이(미도시됨), 배터리(142), 충전회로(143)를 포함하여 이루어진다.

상기 파워서플라이는 외부에서 입력되는 상용 교류전원을 조명장치의 구동에 필요한 직류 구동전원으로 변환하여 공급한다.

또 상기 배터리(142)는 정전으로 파워서플라이에 외부 상용 교류전원이 입력되지 않는 경우에 충전되어 있는 전원을 방전하여 상기 조명장치에 공급하여 점등되지 않는 상황이 발생되지 않도록 한다.

상기 충전회로(143)는 외부에서 입력되는 상용 교류전원을 이용하여 상기 배터리(142)를 충전시켜, 배터리가 항시 만충 상태를 유지할 수 있도록 한다.

상기 충전회로(143)는 도 4에서 보는 바와 같이 직류부(144), 스위칭부(145), 트랜스포머(T1), 평활부(146), 피드백부(147), 방전부(148), 제어부(149)를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 직류부(144), 스위칭부(145), 트랜스포머(T1), 평활부(146), 피드백부(147)는 상기 파워서플라이(141)와 공유할 수도 있다.

상기 직류부(144)는 다이오드와 캐패시터를 통해 입력되는 상용 교류전원을 정류 및 평활하여 직류전원으로 변환한다.

상기 직류부(144)에는 다이오드와 캐패시터 외에, 과전압이나 과전류가 인가되는 경우 이를 차단하여 보호하는 퓨즈와 써지옵저버, 노이즈를 제거하는 라인필터 등이 더 구비될 수 있다.

상기 스위칭부(145)는 상기 직류부(144)에서 출력되는 직류전원을 스위칭하여 펄스파를 만들어 트랜스포머(T1)의 1차측에 공급한다.

상기 스위칭부(145)는 직류부(144)의 출력전원으로 충전되는 캐패시터와, 제어부(160)의 제어에 의해 스위칭되어 상기 캐패시터에 충전된 전원을 방전하여 펄스파를 생성하는 트랜지스터를 포함하여 이루어진다.

상기 트랜스포머(T1)는 상기 스위칭부(145)에서 스위칭된 1차측의 펄스파를 변압(승압 또는 강압)하여 2차측으로 전송한다.

상기 평활부(146)는 상기 트랜스포머(T1)의 2차측으로 유기되는 펄스파형의 출력전원을 평활한다.

상기 평활부(146)는 트랜스포머(T1)의 출력전원을 정류하는 다이오드, 평활하는 커패시터, 노이즈를 제거하는 코일 등을 포함하여 이루어진다.

상기 피드백부(147)는 상기 평활부(146)의 출력전원을 감지하여 상기 제어부(149)로 피드백시켜, 상기 제어부(149)가 평활부(146)로 일정한 크기의 정전류 또는 정전압의 출력되도록 상기 스위칭부(145)의 스위칭을 제어하도록 한다.

상기 방전부(148)는 상기 평활부(146)의 출력전원 중 일부를 방전시킨다. 다시 말해 평활부(146)의 출력전원 중 일부 전원이 방전된 충전전원을 배터리로 공급하여 배터리를 충전시킨다.

상기 방전부(149)는 상기 평활부(146)의 출력전원을 스위칭하여 펄스파를 생성하는 펄스파 트랜지스터(Q5)와,

상기 펄스파 트랜지스터(Q5)의 출력전원을 스위칭하여 일부 전원을 그라운드로 방전시키는 방전 트랜지스터(Q6)를 포함하여 이루어진다.

상기 펄스파 트랜지스터(Q5)와 방전 트랜지스터(Q6)의 스위칭은 상기 제어부(149)에 의해 제어된다.

상기 펄스파 트랜지스터(Q5)는 차단(OFF)되어 있을 때에는 상기 평활부(146)의 출력전원을 차단하고, 도통(ON)되어 있는 구간(시간)에서만 상기 평활부(146)의 출력전원이 출력되도록 하여 펄스파를 생성하고,

상기 방전 트랜지스터(Q6)는 도통(ON)되어 있을 때에 상기 펄스파 트랜지스터(Q5)에서 출력되는 펄스파 전원의 일부를 그라운드로 방전시켜 펄스파의 전원을 설정된 파형의 충전전원으로 변환시켜 배터리로 공급한다.

그리고 상기 펄스파 트랜지스터(Q5)와 방전 트랜지스터(Q6)를 통해 생성된 충전전원은 캐패시터(C25,C26)를 통해 평활되고, 코일(WB)을 통해 평활된 충전전원에 포함된 써지전원(즉, 오버슈트전원)이 제거되고, 다이오드(D25)를 통해 정류된 후에 배터리로 공급된다.

상기 제어부(149)는 스위칭부(145)의 스위칭을 제어하여 트랜스포머(T1)에 입력되는 출력파형의 듀티비를 조절하고, 방전부(148)의 펄스파 트랜지스터(Q5)의 스위칭을 제어하여 충전전원 파형의 주기(펄스폭)을 조절하고, 방전 트랜지스터(Q6)의 스위칭을 제어하여 충전전원 파형의 형상을 조절한다.

이상의 설명에서 슈퍼콘덴서, 확산렌즈, 광원유닛의 다이나믹 펄스 구동 등과 관련된 통상의 공지된 기술을 생략되어 있으나, 당업자라면 용이하게 이를 추측 및 추론하고 재현할 수 있다.

또 이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 조명장치를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

L: 조명장치 10: 하우징
10A: 본체 10B: 고정패널
11: 갓 13: 후면덮개
15: 보호윈도우 17: 고정브라켓
19s: 간격유지 로드
20: 광원유닛 21: LED
30: 확산렌즈유닛 30A,30B,30C: 볼록렌즈
30H: 홀딩수단 31: 홀더
31,35: 슬리브 37: 커버
39: 고정슬리브 40: 쿨링유닛
50: 전원공급부 51: 슈퍼콘덴서

Claims (4)

1. PCB에 실장된 복수의 적외선 LED를 포함하는 광원유닛; 및
   상기 각 LED를 감싸는 홀더를 포함하는 홀딩수단과,
   상기 홀더의 수납부 내에 이격 내장 고정된 제1 내지 제3 볼록렌즈를 포함하는 확산렌즈유닛;
   상기 광원유닛에 전력을 공급하기 위한 슈퍼콘덴서를 포함하는 전원공급부;
   
   그리고 상용 교류전원이 차단된 경우 충전 전원을 상기 슈퍼콘덴서에 공급하는 배터리와,
   입력되는 상용 교류전원으로 상기 배터리를 충전하는 충전회로를 포함하는 무정전 전원공급수단;을 포함하되,
   
   상기 충전회로는
   입력되는 상용 교류전원을 직류전원으로 변환하는 직류부와,
   상기 직류부의 출력전원을 스위칭하는 스위칭부와,
   상기 스위칭부의 출력전원을 변압하는 트랜스포머와,
   상기 트랜스포머의 출력전원을 평활하는 평활부와,
   상기 평활부의 출력전원을 스위칭하여 펄스파를 생성하는 펄스파 트랜지스터와, 상기 펄스파 트랜지스터의 출력전원 일부를 스위칭하여 방전시켜 생성되는 충전전원을 상기 배터리로 공급하는 방전 트랜지스터를 포함하는 방전부와,
   상기 스위칭부의 스위칭과 상기 방전부의 스위칭을 제어하여 배터리로 공급되는 충전전원의 파형을 제어하는 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고해상도 및 고속셔팅 타입 카메라용 조명장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 확산렌즈유닛은
   최하부 제1볼록렌즈는 양면 볼록(bi-convex)렌즈이고,
   상부의 상기 제2 및 제3 볼록렌즈는 각각 동일한 평철렌즈(plano-convex)이며,
   
   상기 홀딩수단에서
   홀더는 중공, 상기 중공 둘레의 상향 요홈부 및 상단 결합부를 갖고,
   상기 홀더의 수납부 내면과 접하고, 상기 홀더의 중공 상부에 위치한 상기 제1볼록렌즈를 고정하는 제1슬리브,
   상기 제1슬리브 상부에 위치한 제2볼록렌즈 상부에 위치한 제2슬리브,
   상기 제2슬리브 상부에 위치한 제3볼록렌즈를 덮고 상기 홀더의 결합부에 결합되는 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고해상도 및 고속셔팅 타입 카메라용 조명장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 각 LED는 PCB 상면에 돌출된 장착돌기 및 급전부를 갖고,
   상기 홀딩수단은
   상기 홀더를 감싸 수용하며 상기 장착돌기가 끼워지는 결합공을 갖는 고정슬리브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고해상도 및 고속셔팅 타입 카메라용 조명장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   카메라의 촬영시 셔터 노출과 동기하여 상기 LED의 ON/OFF를 반복하는 다이나믹 펄스 방식의 상기 전원공급부 제어신호를 발하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고해상도 및 고속셔팅 타입 카메라용 조명장치.
   

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