본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광원으로 조사되는 광의 광도 및 휘도를 증가시킬 수 있도록 구조가 개선된 조명어셈블리 및 이를 구비하는 등명기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시에 따른 조명어셈블리는, 외주연에 상향의 반 포물선 형상을 가지는 반사면이 형성된 반사부, 상기 반사부의 하부에 결합되는 회로기판, 및 상기 회로기판 상에 상기 반사면의 외곽을 따라 배치되도록 실장되는 다수의 광원을 구비하는 발광부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 반사부는 상기 반사면을 통해 상기 광원으로부터 입사된 광을 반사시켜 평행광으로 변환시킨다.
또한, 상기 반사부는 상향으로 갈수록 반 포물선 경로를 따라 상기 반사면의 직경이 확장되는 원형의 횡단면을 가지며, 상기 반사부의 종단면이 좌우 대칭되는 형상을 가지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 회로기판은 원형의 단면을 가지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광원들은 상기 반사면의 초점 또는 그에 인접하게 배치되는 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 반사부 및 상기 회로기판에는 상기 발광부의 발열을 방열하기 위한 방열부(heat sink)가 구비될 수 있다. 여기서, 상기 방열부는 상기 반사부 및 상기 회로기판의 중심을 관통하여 중공으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 조명어셈블리는, 상기 반사부 및 상기 회로기판의 외측에 구비되며, 상기 광원으로부터 조사된 광을 투과시키는 투광부를 더 포함할 수 있다.
상기 투광부는 상기 반사부와 상기 회로기판 사이의 외곽 둘레를 감싸도록 원통형의 폐루프 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 조명어셈블리는, 상기 발광부의 외측에 구비되며, 상기 광원으로부터 입사된 광을 굴절시켜 평행광으로 변환시키는 렌즈부를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 렌즈부는 시준렌즈(Collimator)인 것이 바람직하다.
상기 렌즈부는 상기 회로기판 상에 상기 광원들의 외곽 둘레를 따라 폐루프 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 렌즈부는 상기 반사부에 의한 반사 영역을 벗어난 광이 직접 입사되는 영역 내에 위치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 렌즈부는 상기 회로기판의 상면에서 상기 광원과 상기 반사면의 최상단을 연결하는 가상의 일직선까지의 수직 높이에 대응하는 높이를 가지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시에 따른 등명 기는, 상기와 같은 조명어셈블리, 상기 조명어셈블리를 지지하는 베이스부, 및 상기 베이스부의 내부에 수용되며 상기 조명어셈블리에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 조명어셈블리 및 이를 구비하는 등명기에 따르면, 광원으로부터 조사된 광이 반 포물선 형상을 가지는 반사부를 통해 전체적으로 평행광 형태로 유도될 수 있도록 등명기의 구조를 개선함으로써, 등명기의 광도 및 휘도가 증가한다.
또한, 조명어셈블리의 중심을 관통하여 중공으로 형성되는 방열부를 구비함으로써, 광원으로 사용되는 발광다이오드의 발열을 효과적으로 방열할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조명어셈블리 및 이를 구비하는 등명기를 상세히 설명하기로 한다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 등명기는 1개의 조명어셈블리를 가지는 구성을 예시하였으나, 이에 한정되지 않고 2개 이상의 조명어셈블리가 적층되는 구성도 적용될 수 있음을 미리 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 등명기의 사시도, 도 2는 도 1에 도시된 조명어셈블리의 사시도, 도 3은 도 2에 도시된 조명어셈블리의 저면 사시도, 도 4는 도 2에 도시된 조명어셈블리의 분해 사시도, 도 5는 도 2에 도시된 조명어셈블리의 정면도, 그리고, 도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 선에 따른 단면도이다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 등명기(1)는 조명어셈블리(10), 베이스부(20) 및 전원공급부(미도시) 등을 포함할 수 있다.
조명어셈블리(10)는 전원공급부로부터 전원을 공급받아 빛을 조사하도록 베이스부(20)에 설치된다.
조명어셈블리(10)는 반사부(11), 회로기판(13), 발광부(15) 및 투광부(17) 등을 포함할 수 있다.
반사부(11)는 외주연에 상향의 반 포물선 형상을 가지는 반사면(11a)이 형성된다. 예컨대, 반사부(11)는 상향으로 갈수록 반 포물선 경로를 따라 반사면(11a)의 직경이 확장되는 원형의 횡단면을 가지며, 반사부(11)의 종단면이 좌우 대칭되는 형상을 가지는 것이 바람직하다.
반사부(11)는 반 포물선 형상의 반사면(11a)을 통해 광원으로부터 입사된 광을 반사시켜 반사부(11)의 축방향(Y)의 가로방향(X)으로 평행한 평행광으로 변환시키는 역할을 한다.
회로기판(13)은 후술하는 다수의 LED(16)가 실장되는 일면이 반사부(11)의 하부에 결합된다.
회로기판(13)에는 다수의 LED(16) 및 전자소자(미도시) 등이 실장된다. 여기서, 회로기판(13)에 실장되는 다수의 전자소자는 LED(16)의 구동에 필요한 전원 공급 및 광의 밝기 조절을 위한 저항, 반도체, 다이오드 등을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 회로기판(13)은 반사부(11)의 횡단면 형상에 대응하여 원형의 단면을 가지는 구성을 예시하였으나, 이에 한정되지 않고 회로기판(13)은 반사부(11)의 형상과 무관하게 사각형 등과 같은 다각형의 단면을 가질 수도 있다.
발광부(15)는 회로기판(13) 상에 반사면(11a)의 외곽을 따라 배치되도록 실장되는 다수의 광원을 구비한다. 여기서, 광원은 광도와 휘도가 높은 발광다이오드(Light Emitting Diode: LED)(16)가 사용될 수 있으며, LED 패키지 형태로 회로기판(13)에 실장된다. 이러한 LED(16)는 반도체에 전압을 인가할 때 생기는 발광현상을 루미네선스(전기장발광)라고 하는데 이러한 전기장발광을 이용해 빛이 발광되 는 발광다이오드이다. 이러한 LED(16)는 수명이 길고, 전기에너지가 빛에너지로 직접 변환되기 때문에 전력 소모가 적어 효율성이 우수하고, 일반 전구(램프) 보다 수명이 길어 반영구적으로 사용이 가능하다는 장점이 있다.
다수의 LED(16)는 반 포물선 경로를 가지는 반사면(11a)의 초점(F) 또는 그에 인접하게 원형으로 배치됨으로써, LED(16)로부터 조사되는 광은 반사면(11a)에 의해 반사되어 평행광으로 변환된다.
또한, 발광부(15)의 발열을 방열하기 위한 방열부(heat sink)(14)가 반사부(11) 및 회로기판(13)에 마련될 수 있다.
방열부(14)는 광원으로 사용되는 LED(16)의 특성 상 고발열이 발생하므로, 이를 방열하기 위해 반사부(11) 및 회로기판(13)에 마련된다. 예를 들어, 본 실시예에서는 반사부(11) 및 회로기판(13)의 중심을 관통하여 중공으로 형성되는 방열부(14)의 구조를 예시하였으나, 이에 한정되지 않고 다양한 형태의 방열 구조가 가능하다. 또한, 방열부(14)는 반사부(11) 및 회로기판(13)의 중심에 형성된 중공 내주면에 방사상으로 배치되는 복수의 방열핀(미도시)을 더 포함할 수 있다. 즉, 복수 개로 배치된 방열핀은 공기와의 접촉면을 증대시켜 광원으로부터의 발열을 효과적으로 방열할 수 있다.
투광부(17)는 반사부(11) 및 회로기판(13)의 외측에 구비되며, LED(16) 광원으로부터 조사되는 광을 굴절시켜 투과한다.
투광부(17)는 합성수지 또는 유리 재질로 형성될 수 있고, LED(16) 광원으로부터 조사되는 광이 투과되도록 투명한 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
투광부(17)는 반사부(11)와 회로기판(13) 사이의 외곽 둘레를 감싸도록 원통형의 폐루프 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 조명어셈블리(10)는 발광부(15)의 외측에 위치하도록 회로기판(13)의 일면에 접착제 등으로 부착되어 LED(16) 광원으로부터 입사된 광을 굴절시켜 평행광으로 변환시키는 렌즈부(19)를 더 포함할 수 있다.
렌즈부(19)는 회로기판(13) 상에 LED(16) 광원의 외곽 둘레를 따라 폐루프 형상으로 형성될 수 있다.
렌즈부(19)는 반사부(11)에 의한 반사 영역을 벗어난 광이 직접 입사되는 영역 내에 위치할 수 있다. 이를 위해, 렌즈부(19)의 높이(H)는 회로기판(13)의 상면에서 LED(16) 광원과 반사면(11a)의 최상단을 연결하는 가상의 일직선(L)까지의 수직 높이에 대응되게 형성하는 것이 바람직하다.
렌즈부(19)는 LED(16) 광원으로부터 입사된 광을 굴절시켜 평행광으로 변환시켜 배광하는 시준렌즈(Collimator)(이하, 참조부호 '19' 으로 설명함)를 포함할 수 있다. 여기서, 시준렌즈(19)는 공지된 기술로 이해 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.
베이스부(20)는 베이스본체(21), 본체결합부(23), 커버부(25) 및 지지핀(27) 등을 포함할 수 있다.
베이스본체(21)는 조명어셈블리(10)를 지지하는 조명지지부(21a)와, 조명어셈블리(10)에 전원을 공급하는 전원공급부를 수용하는 수용부(21b)로 구성될 수 있다.
본체결합부(23)는 베이스본체(21)의 하부로부터 연장되어 등명기(1)가 설치되는 등대(미도시) 등에 결합된다.
또한, 조명지지부(21a)가 수용부(21b)에 대해 개폐 가능하도록 조명지지부(21a)와 수용부(21b)를 힌지 결합하는 힌지부(미도시)가 구비될 수 있다. 즉, 조명지지부(21a)가 수용부(21b)에 대해 개폐 가능하도록 힌지 결합됨으로써, 수용부(21b) 내부에 전원공급부를 수용 및 수용해제 할 수 있다. 조명지지부(21a)와 수용부(21b)의 결합방식은 힌지 결합 이외에도 원주방향으로 회전 결합시킬 수도 있다.
커버부(25)는 조명어셈블리(10)의 반사부(11) 상부를 덮도록 구비되어 조명어셈블리(10)에 이물질이 유입되지 않도록 이물질로부터 조명어셈블리(10)를 차단한다.
지지핀(27)은 베이스본체(21)에 대해 조명어셈블리(10)의 유격을 방지할 수 있도록 베이스본체(21), 조명어셈블리(10) 및 커버부(25)의 중심을 관통하도록 구비된다.
전원공급부(미도시)는 베이스본체(21)의 수용부(21b) 내에 수용되어 조명어셈블리(10)의 LED(16)에 전원을 공급하는 역할을 한다.
전원공급부는 그 방식에 따라 전기를 축전하는 축전지가 사용될 수 있고, 태양광을 이용하는 태양전지가 사용될 수도 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 등명기(1)는 선박 또는 항공기의 안전한 운항을 위해 주로 등대 또는 항로를 가리키는 설치물 내부에 수용되어 사용된다. 이 러한 등명기(1)는 야간에 운항 중인 선박 또는 항공기가 육지의 소재 및 위험 지역 등에 대하여 충분한 시야를 확보할 수 있도록 높은 광도의 빛을 조사해야 한다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 조명어셈블리에서 구현될 수 있는 배광을 보여주는 예시도로서, 도 7은 시준렌즈를 포함하지 않는 조명어셈블리에서의 배광 시 광로를 보여주는 예시도이고, 도 8은 시준렌즈를 포함하는 조명어셈블리에서의 배광 시 광로를 보여주는 예시도이다.
먼저, 도 7을 참조하면, 다수의 LED(16) 광원으로부터 조사되는 광은 반 포물선 형상을 가지는 반사면(11a)에 의해 반사된다. 이때, 다수의 LED(16) 광원이 반 포물선 경로를 가지는 반사면(11a)의 초점(F) 또는 그에 인접하게 원형으로 배치됨으로써, LED(16) 광원으로부터 조사되는 광은 반사면(11a)에 의해 반사되어 반사부(11)의 축방향(Y)의 가로방향(X)과 나란하게 평행광으로 변환되어 배광된다.
또한, 투광부(17)가 반사부(11)와 회로기판(13) 사이의 외곽 둘레를 감싸도록 원통형의 폐루프 형상으로 형성됨으로써, LED(16) 광원으로부터 조사되는 광을 굴절시켜 투과시킨다. 이때, 반사부(11)에 의한 반사 영역 내의 광은 반사면(11a)에 의해 반사된 후 투광부(17)를 투과하여 평행광으로 배광되고, 반사부(11)에 의한 반사 영역을 벗어난 광은 투광부(17)를 직접 투과하여 상향으로 굴절되어 배광된다.
또한, 반사부(11) 및 회로기판(13)의 중심을 관통하여 중공으로 형성되는 방열부(14)를 구비함으로써, 광원으로 사용되는 발광다이오드(LED)(16)의 발열을 효과적으로 방열할 수 있다.
다음으로, 도 8을 참조하면, 회로기판(13) 상에 LED(16) 광원들의 외곽 둘레를 따라 시준렌즈(19)가 더 구비됨으로써, 반사부(11)에 의한 반사 영역을 벗어난 광은 시준렌즈(19)에 의해 굴절되어 평행광으로 변환된다. 즉, 다수의 LED(16)로부터 조사된 광은 반 포물선 형상의 반사부(11)에 의해 반사되거나 시준렌즈(19)에 의해 굴절되어 투과되어 전체적으로는 평행광 형태로 배광된다.
따라서, 본 발명은 LED(16) 광원으로부터 조사된 광이 반 포물선 형상을 가지는 반사면(11a)을 통해 전체적으로 평행광 형태로 유도될 수 있도록 등명기(1)의 구조를 개선함으로써, 등명기(1)의 광도 및 휘도가 증가함을 알 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.