KR101107561B1 - 광섬유 일체형 ｌｅｄ 조명장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 머신비젼(Machine vision) 등에 사용되는 조명장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광원소스로서의 LED와; 상기 LED에서 조사되는 광을 전달하도록 배치되는 광섬유와; 상기 LED를 장착하고, 외력으로부터 상기 광섬유를 보호하여 광섬유의 피로파괴(Fatigue Failure) 현상을 방지하며, 상기 광섬유에 의해 전달된 광을 외부로 발산하는 메인케이스;를 포함하며,

상기 메인케이스는 LED를 장착하는 적어도 두 개 이상의 LED 장착부와, 상기 LED에서 조사되는 광을 광섬유로부터 전달받아 외부로 발산하는 광투과부와, 상기 LED에서 발생되는 열을 방출하는 방열판을 구비하고,

상기 LED는 상기 LED 장착부에 각각 장착되도록 구비하며,

상기 광섬유는 각각의 LED에서 조사되는 광을 서로 혼합하여 균등한 광량 발산을 실현하도록 배치한 것을 특징으로 하는 광섬유 일체형 LED 조명장치에 관한 것이다.

광섬유, LED, 케이블베어, 비젼장치, 조명장치

Description

광섬유 일체형 ＬＥＤ 조명장치{LED ILLUMINATING DEVICE}

본 발명은 머신비젼(Machine vision) 등에 사용되는 조명장치에 관한 것으로, 균일한 휘도를 낼 수 있고, 광섬유와 LED의 융합기술로 반영구적인 사용이 가능하며, 화상 인식률이 저하되면 컨트롤러를 통하여 광량을 증가 시킬수 있는 등의 장점을 갖는 광섬유 일체형 LED 조명장치에 관한 것이다.

머신비젼은 카메라를 통하여 제품의 특정 부분 계측, 공정 프로세서의 모니터링 및 피씨비 상의 패턴 촬영 등을 판단 감시하기 위한 것으로, 프로세서를 통해 영상 정보를 도출해 내어 계측, 공정 및 패턴의 정상 여부를 판단한다. 특히 피씨비 상의 패턴 정보를 얻기 위해 사용될 경우 통상적으로 촬영 방식의 머신비젼을 사용하며, 하나의 패턴 정보를 한 컷트의 영상 신호로 변환하여 패턴의 유효 여부를 판단한다.

한편, 이러한 머신비젼을 사용할 때 검사 대상을 더 정밀하게 검사할 수 있는 검사조건을 만들기 위하여 더욱 균일한 휘도를 낼 수 있는 조명장치가 요구되는데, 머신비젼에 사용되는 조명장치는 일반적으로 도 1에 도시한 바와 같이 메탈할라이드 램프가 설치된 광원장치(300)와, 상기 광원장치(300)에서 발생된 빛을 유도 하는 광섬유(201)와, 상기 광섬유(201)를 보호하며 광섬유(201)로부터 유도된 빛을 발산하는 광섬유 가이드(200)로 구성된다. 그러나, 이와 같은 조명장치는 휘도는 높지만 수명이 1500시간 내외로 짧고, 빛을 유도하는 광섬유는 유리섬유로 이루어져 있는데다 광섬유를 보호하는 광섬유 가이드(200)가 플렉시블한 타입이어서 잦은 굴곡에 의한 광섬유의 피로도 누적으로 피로파괴가 발생할 수 있다.

즉, 광섬유 가이드(200)가 도 1의 케이블 베어(400)와 같은 구성에 장착되면 보통 1 ~ 2년 경과시 피로파괴에 의하여 제기능을 발휘하지 못해 교체를 해야하는 번거로움이 발생하고, 교체 또한 어려워 정비시간이 과다해 생산성이 감소되는 문제점이 있다.

이러한 이유로 종래에는 LED 발광부(500)와 제어부를 기본으로 하여 LED에서 나오는 광을 직접 조사하는 방식을 채택한 장치를 개발한 바 있다. 그러나 이러한 장치에 있어서도 문제점은 발생한다. 즉, 도 2에 도시한 바와 같이 Ø5mm 이하의 LED(501)를 일렬로 배치하여야 한다는 문제발생으로 고 와트(W)(3W 이상)의 LED를 사용할 수 없는 단점이 있다.

또한, LED(501)는 하나의 보드에 장착되어 있고, 시간이 지나면 도 2의 LED발광부(500)를 확대한 도면과 같이 각각의 LED(501)에서 광량 차이를 보이므로, 일정한 광량을 얻기 위해서는 아직 수명이 남아 있는 LED가 많더라도 전체를 교체해야 하는 문제점이 발생한다.(도 2의 LED발광부(500)의 확대도에서 흰색은 정상 LED이고, 검은색은 수명이 다된 LED이고, 흰색과 검은색의 중간색은 수명은 남아 있지만 광량이 감소된 LED이다.)

따라서, 이러한 조명장치는 고 유지비용 및 잦은 부품 교체를 요구하여 생산성이 감소되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하는 광섬유 일체형 LED 조명장치를 제공하는데 그 목적을 둔다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 고휘도의 광을 조사하는 LED와; 상기 LED에서 조사되는 광을 유도하여 전달하는 광섬유와; 상기 LED를 장착하고, 외력으로부터 상기 광섬유를 보호하여 광섬유의 피로파괴(Fatigue Failure) 현상을 방지하며, 상기 광섬유에 의해 전달된 광을 외부로 발산하는 메인케이스;를 포함하며,

상기 메인케이스는 LED를 장착하는 적어도 두 개 이상의 LED 장착부와, 상기 LED에서 조사되는 광을 광섬유로부터 전달받아 외부로 발산하는 광투과부와, 상기 LED에서 발생되는 열을 방출하는 방열판을 구비하고,

상기 LED는 상기 LED 장착부에 각각 장착되도록 구비하며,

상기 광섬유는 각각의 LED에서 조사되는 광을 서로 혼합하여 균등한 광량 발산을 실현하도록 배치한 것을 특징으로 하는 광섬유 일체형 LED 조명장치에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 광섬유 일체형 LED 조명장치에 의하면, 광투과부 즉, 메인케이스의 선단부의 광섬유를 믹스함으로써 빛의 균일성을 실현할 수 있고, 종래에 비해 상대적으로 높은 광량을 내는 10W 이상의 LED를 장착할 수 있으며, 케이블 베어 에 적용시 전선 부분만 탑재함으로 피로파괴로 인한 파손의 손실이 적고, 방열판 장착으로 열에 의한 부품 손상을 최소화하는 효과가 있다.

또한, 광섬유 교체 작업이 필요 없고, 모듈 형식의 LED 부분만 교체 가능으로 작업시간이 단축되고, LED 모듈의 사용시간이 길기 때문에 소모품 교체비용이 절감되며, 화상 인식율이 저하되면 제어부를 통해 광량을 증가시킬 수 있어 부품 교체 기간이 연장되는 효과가 있다.

본 발명은 고휘도의 광을 조사하는 LED와, 상기 LED에서 조사되는 광을 유도하여 전달하는 광섬유와, 상기 LED를 장착하고, 외력으로부터 상기 광섬유를 보호하여 광섬유의 피로파괴(Fatigue Failure) 현상을 방지하며, 상기 광섬유에 의해 전달된 광을 외부로 발산하는 메인케이스를 포함하여 구성된다.

한편, 상기 메인케이스는 LED를 장착하는 적어도 두 개 이상의 LED 장착부와, 상기 LED에서 조사되는 광을 광섬유로부터 전달받아 외부로 발산하는 광투과부와, 상기 LED에서 발생되는 열을 방출하는 방열판을 구비하고,

상기 LED는 상기 LED 장착부에 각각 장착되도록 구비하며,

상기 광섬유는 각각의 LED에서 조사되는 광을 서로 혼합하여 균등한 광량 발산을 실현하도록 배치하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 구성들에 더하여 각각의 LED의 휘도를 독립적으로 제어하는 제어부를 더 구비하는 것이 바람직하고,

상기 LED(10)는 빛의 삼원색의 각각의 빛의 세기 조절을 통해 256색을 표현 하는 RGB LED인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 양호한 실시예를 도시한 첨부 도면들과 관련하여 상세히 설명한다.

본 발명은 광섬유 일체형 LED 조명장치로서, 도 1에서와 같은 케이블 베어(400)에 적용시 메인케이스(90)에 광원(LED(10))과 광섬유(21,22,23,24)가 내장된 형태여서 케이블 베어(400)에는 결국 전원을 전달하며, 광섬유(21,22,23,24)에 비해 피로강도가 높은 전선(101)만이 장착된다.

따라서, 본 발명은 종래와 같이 광섬유(21,22,23,24)의 피로파괴 현상이 발생하지 않으며, 이와 같은 효과를 갖기 위한 구성 중 본 발명에 따른 광섬유 일체형 LED 조명장치는 다음과 같이 구성된다.

즉, 도 4에 도시한 바와 같이 고휘도의 광을 조사하는 LED(10)와, 상기 LED(10)에서 조사되는 광을 유도하여 전달하는 광섬유(21,22,23,24)와, 상기 LED(10)를 장착하고, 외력으로부터 상기 광섬유(21,22,23,24)를 보호하여 광섬유의 피로파괴(Fatigue Failure) 현상을 방지하며, 상기 광섬유에 의해 전달된 광을 외부로 발산하는 메인케이스(90)로 구성되는 것이다.

여기서, 상기 메인케이스(90)는 LED(10)를 장착하는 적어도 두 개 이상의 LED 장착부(30)와, 상기 LED(10)에서 조사되는 광을 광섬유(21,22,23,24)로부터 전달받아 외부로 발산하는 광투과부(40)와, 상기 LED(10)에서 발생되는 열을 방출하는 방열판(50)을 포함한다.

그리고 상기 LED(10)는 상기 LED 장착부(30)에 각각 장착되도록 구비하며, 상기 광섬유(21,22,23,24)는 각각의 LED(10)에서 조사되는 광을 서로 혼합하여 균등한 광량 발산을 실현하도록 배치한다.

또한, 각각의 LED(10)의 휘도를 독립적으로 제어하는 제어부가 더 구비된다.

구체적으로, 메인케이스(90)는 외력으로부터 광섬유(21,22,23,24)를 보호하여 광섬유의 피로파괴를 방지하는 등의 역할을 하는 직사면체로 이루어진 케이스로서, 전면에는 빛을 투과시키며, 광섬유(21,22,23,24)의 선단부를 보호하는 투명재질의 광투과부(40)가 구비되어 있고, 후면에는 LED(10)에서 발생되는 열을 방출하는 방열판(50)이 구비되어 있으며, 내부에는 PCB기판(60)이 내설되어 있고, 이 PCB기판(60)에 LED(10)가 장착된다.

한편, 상기 메인케이스(90)는 LED(10)가 PCB기판(60)에 장착시 LED(10)를 가이드 하며, LED(10)와 광섬유(21,22,23,24)의 일단부가 도 5와 같이 서로 간극(L)을 두고 설치되도록 LED 장착부(30)를 마련하고 있다.

광섬유(21,22,23,24)는 LED(10)에서 조사되는 광을 유도하여 메인케이스(90)의 광투과부(40)의 일면에 전달하는 구성으로, 도 4 및 도 6과 같이 각각의 LED(10)로부터 조사되는 광을 서로 혼합하여 균등한 광량 발산을 실현하도록 배치되는 것이 특징이다.

도 6과 같이 광섬유(21,22,23,24)를 배치하면 광량의 균일성을 확보할 수 있는데, 이는 각각의 LED(10) 마다 미세하게 품질차이가 있기 때문이다.

또한, 각각의 LED(10)의 휘도를 독립적으로 제어하는 제어부를 더 구비하게 되면, 예컨대, 어느 하나의 LED의 성능이 저하되면 해당 LED의 전원을 증가시켜 광량을 증가시킬 수 있다. 또한, 각각의 LED(10)는 PCB기판(60)에 각각 설치된 것이어서, 어느 하나의 LED가 손상되더라도 전체 LED가 아닌 해당 LED만 교체가능하다.

그리고, LED(10)는 빛의 삼원색의 각각의 빛의 세기 조절을 통해 256색을 표현하는 RGB LED로 구성될 수도 있다.

이상 본 발명이 양호한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 진정한 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1 및 도 2는 종래의 조명장치를 나타낸 도면이고,

도 3은 본 발명에 따른 광섬유 일체형 LED 조명장치의 사용예를 나타낸 도면이고,

도 4는 본 발명에 따른 광섬유 일체형 LED 조명장치의 부분 단면도이고,

도 5는 도 4의 A부분 확대도이고,

도 6은 도 4의 정면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10: LED 21,22,23,24: 광섬유

30: LED 장착부 40: 광투과부

50: 방열판 90: 메인케이스

100: 전원장치 101: 전선

Claims (3)

1. 광원소스로서의 LED(10)와;

   상기 LED(10)에서 조사되는 광을 유도하여 전달하도록 배치되는 광섬유(21,22,23,24)와;

   상기 LED(10)를 장착하고, 외력으로부터 상기 배치된 광섬유(21,22,23,24)의 흔들림을 방지하며, 상기 광섬유에 의해 전달된 광을 외부로 발산하는 메인케이스(90);를 포함하며,

   상기 메인케이스(90)는 LED(10)를 장착하는 적어도 두 개 이상의 LED 장착부(30)와, 상기 LED(10)에서 조사되는 광을 광섬유(21,22,23,24)로부터 전달받아 외부로 발산하는 광투과부(40)와, 상기 LED(10)에서 발생되는 열을 방출하는 방열판(50)을 구비하고, 상기 LED(10)는 상기 LED 장착부(30)에 각각 장착되도록 구비하며, 상기 광섬유(21,22,23,24)는 각각의 LED(10)에서 조사되는 광을 서로 혼합하여 균등한 광량 발산을 실현하도록 상기 광투과부(40)의 폭방향으로 적층된 형태로 배치하고,

   상기 균등한 광량 발산을 위하여 각각의 LED(10)의 휘도를 독립적으로 제어하는 제어부를 더 구비하고, 상기 LED(10)는 빛의 삼원색의 각각의 빛의 세기 조절을 통해 256색을 표현하는 RGB LED인 것을 특징으로 하는 광섬유 일체형 LED 조명장치.
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