KR101532417B1 - 이중리플렉터를 이용한 led 무영등 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수술대나 시술대에 사용되는 이중리플렉터를 이용한 LED 무영등에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 리플렉터를 이중으로 구비하여 적은 소비전력으로 최적의 광원을 제공할 수 있고, 수술부위에 조사되는 광의 조사열을 저감시킬 수 있는 이중리플렉터를 이용한 LED 무영등에 대한 것이다.
본 발명의 이중리플렉터를 이용한 LED 무영등은 중앙에 결합공이 형성되고 하면이 개방된 것으로 내측면에 반사면이 형성된 타원반구형의 제2리플렉터; 상기 제2리플렉터의 개방된 하면에 결합되는 투과패널; 상기 투과패널 중앙 상면에 결합되는 것으로 상면에 반사면이 형성된 원뿔형상의 제1리플렉터; 상기 제2리플렉터의 결합공에 결합되는 것으로 적어도 하나 이상의 LED가 구비되어 상기 제1리플렉터로 광을 출사하는 광원모듈; 및 상기 투과패널 중앙 하면에 구비되어 광원의 각도를 조절하는 손잡이; 로 구성되되, 상기 손잡이는 상단이 제1리플렉터와 나사결합되어 손잡이의 회전에 따라 제1리플렉터가 상하로 이동되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

이중리플렉터를 이용한 LED 무영등{LED shadowless lamp using double reflector}
본 발명은 수술대나 시술대에 사용되는 이중리플렉터를 이용한 LED 무영등에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 리플렉터를 이중으로 구비하여 적은 소비전력으로 최적의 광원을 제공할 수 있고, 수술부위에 조사되는 광의 조사열을 저감시킬 수 있는 이중리플렉터를 이용한 LED 무영등에 대한 것이다.
종래 수술대나 시술대 위 환자의 환부를 밝게 하기 위해 사용되는 조명으로 할로겐 무영등이 있다. 할로겐 무영등은 해당 부위에 광원을 집중하여 그림자가 생기는 일이 없도록 하는 반면, 장시간 사용시 열에 의해 시술부위가 건조해지고 시술자의 발한을 유발하여 땀에 의한 불편을 주고 있다.
또한, 짧은 수명으로 인해 시간에 따른 광량 저하가 급격하여 잦은 교체가 요구되며, 내부에 수은가스를 사용하고 있기 때문에 폐기시 환경오염이 발생하는 문제점이 있다.
이러한 할로겐 무영등의 문제점을 개선하고자 최근에는 LED(light-emitting diode)를 이용한 LED 무영등이 각광을 받고 있다.
LED는 반영구적으로 할로겐에 비해 수명이 길고, 전력소모가 적어 에너지 효율이 우수하여 전기료를 저감할 수 있다. 아울러 LED는 필라멘트나 수은 등의 유해물질이 사용되지 않아 할로겐보다 친환경적이라 할 수 있다.
그러나 LED는 할로겐에 비하여 높은 가격대를 형성하고 있어 LED를 많이 사용하면 제작 단가가 상대적으로 오르는 문제가 있다.
뿐만 아니라, LED는 전기에너지를 가하게 되면 반도체의 최외각 전자가 들뜬 상태가 되어 에너지 준위가 높은 곳으로 위치해 있다가 다시 자신의 궤도로 돌아오면서 고유의 빛과 열을 발생시킨다.
이때 LED 전체 에너지의 15% 정도만이 빛으로 전환되고 나머지는 열로 방출되기 때문에, 수술대나 시술대에 사용되는 무영등으로 사용하기 위해서는 방열 문제를 해결해야만 한다.
또한, LED에서 조사된 광이 직접 수술부위에 조사되어 빛과 함께 방출된 열에너지에 의해 수술부위의 온도를 상승시키는 문제점을 해결해야만 한다.
도 1에 도시된 국내 등록특허 제10-1300732호 『무영등을 겸할 수 있는 병원 진료용 조명장치』에서는 조명등 본체(20), 이동식 조명등 본체(30), 슬라이드바(40) 및 십자형 지지구(50)로 구성되는 무영등 조명장치를 제시하고 있다.
상기 조명등 본체(20)와 이동식 조명등 본체(30)는 저면에 각각 LED등(24, 31)이 장착된다. 그리고 이동식 조명등 본체(30)는 슬라이드바(40)에 의하여 슬라이딩 방식으로 분리 또는 결합되어 시술부위에 그림자가 생기지 않도록 도와준다.
그러나 상기 발명은 LED 광이 수술부위에 직접 조사되는 방식으로, 광 조사열에 의해 수술부위의 온도가 상승되어 세균감염에 노출될 위험이 있다.
또한, 그림자 발생을 방지하기 위해 이동식 조명등 본체(30)를 인출하여 사용해야 하는 복잡한 구조로 되어 있으며, 이동식 조명등 본체(30)를 인출 및 삽입하기 위해서 수술중 손으로 본체를 잡고 작동해야 하는 문제점이 있다.
아울러 상기 슬라이드바(40)를 고정하기 위해 사용되는 걸림수단으로 쇠구슬 또는 플라스틱구를 사용하고 있는데, 상기 걸림수단이 마모되는 경우 이물질 등이 수술부위에 떨어질 위험이 있어 무균상태를 확보하기 어렵다.
도 2에 도시된 국내 등록특허 제10-1180132호 『의료용 조명장치』는 LED 광의 직접적입 조사를 피하기 위한 것으로, 다수의 발광다이오드(125)가 설치된 삿갓부(120)를 구성하는 광원모듈(110) 및 상기 발광다이오드에서 출사되는 광을 상기 광원모듈의 연장방향으로 반사시킬 수 있도록 형성된 타원반구형의 리플렉터(130)를 포함하는 의료용 조명장치를 제시하고 있다.
상기 발명은 다수의 발광다이오드(125) 광이 직접 수술부위에 조사되는 것을 방지하고자 삿갓부(120)를 하부에 배치하여 상부에 위치한 리플렉터(130)로 광을 조사시킨다.
즉, 리플렉터(130)에 반사된 광이 수술부위를 밝히게 되는 구성으로 광의 조사열을 저하하고자 한다.
하지만 광원인 다수의 발광다이오드(125)가 설치된 삿갓부(120)가 하부에 배치되어 상부로 빛을 조사하기 때문에, 방열이 어려워 삿갓부(120) 후면으로 방사되는 열이 수술부위의 온도를 상승시키는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 LED 광이 직접 수술부위에 조사되지 않도록 제1리플렉터 및 제2리플렉터로 LED 광을 반사시켜 광효율을 높이고, LED를 상부에 배치함으로써 방사되는 열을 상부로 방출할 수 있는 이중리플렉터를 이용한 LED 무영등을 제공하고자 한다.
또한, 제2리플렉터 및 제1리플렉터에 형성된 반사면 때문에 그림자 없이 수술부위를 집중적으로 조사할 수 있어, 간단한 구조로 구성되는 이중리플렉터를 이용한 LED 무영등을 제공하고자 한다.
아울러 무영등에 손잡이를 구비하여 손 쉽게 무영등의 각도를 조절할 수 있는 이중리플렉터를 이용한 LED 무영등을 제공하고자 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 중앙에 결합공이 형성되고 하면이 개방된 것으로 내측면에 반사면이 형성된 타원반구형의 제2리플렉터; 상기 제2리플렉터의 개방된 하면에 결합되는 투과패널; 상기 투과패널 중앙 상면에 결합되는 것으로 상면에 반사면이 형성된 원뿔형상의 제1리플렉터; 상기 제2리플렉터의 결합공에 결합되는 것으로 적어도 하나 이상의 LED가 구비되어 상기 제1리플렉터로 광을 출사하는 광원모듈; 및 상기 투과패널 중앙 하면에 구비되어 광원의 각도를 조절하는 손잡이; 로 구성되되, 상기 손잡이는 상단이 제1리플렉터와 나사결합되어 손잡이의 회전에 따라 제1리플렉터가 상하로 이동되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이중리플렉터를 이용한 LED 무영등을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명에서 상기 광원모듈의 상면에는 방열블록이 결합되고, 제2리플렉터의 결합공 상면에는 방열블록의 열을 무영등 상부로 방산하는 방열체가 구비되는 것을 특징으로 하는 이중리플렉터를 이용한 LED 무영등을 제공한다.
다른 바람직한 실시에에 따른 본 발명에서 상기 광원모듈의 외측에는 광원모듈의 조사방향을 제1리플렉터로 유도하는 원통 형상의 LED 가이드가 구비되는 것을 특징으로 하는 이중리플렉터를 이용한 LED 무영등을 제공한다.
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본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, LED에서 조사된 광이 제1리플렉터 및 제2리플렉터를 통해 반사되어 수술부위로 조사되기 때문에, LED 조사열이 저하되어 수술부위의 온도 상승을 방지할 수 있다.
둘째, 제2리플렉터 및 제1리플렉터에 형성된 반사면에 반사된 광원이 빛을 모아주기 때문에 그림자 없이 집중적으로 빛이 전달할 수 있는 간단한 구조로 되어 있어, 수리 또는 교체가 간단하다.
셋째, 투과패널 중앙 하면에 무영등의 손잡이가 구비되어 무영등의 각도 조절이 용이하다.
넷째, LED가 상부에 위치하기 때문에 LED 상면에서 방사되는 열이 상부로 방출되어, 수술부위의 온도를 유지하기 용이하다.
다섯째, 두 개의 리플렉터가 각각 광원의 역할을 하기 때문에 적은 수의 LED로 많은 광원을 조사할 수 있어, 높은 에너지 효율을 기대할 수 있고, 재료비 및 공정비용을 절감할 수 있다.
도 1은 종래 무영등을 도시하는 도면이다.
도 2는 또 다른 종래 무영등을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 이중리플렉터를 이용한 LED 무영등을 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 이중리플렉터를 이용한 LED 무영등을 도시하는 부분 사시도이다.
도 5는 본 발명의 이중리플렉터를 이용한 LED 무영등을 도시하는 분해 사시도이다.
도 6은 제1리플렉터 높이 조절용 손잡이의 결합관계를 도시하는 단면도이다.
도 7은 본 발명을 구성하는 광원모듈로부터 광원이 조사되는 경로를 도시하는 개념도이다.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 이중리플렉터를 이용한 LED 무영등을 도시하는 단면도이고, 도 4는 본 발명의 이중리플렉터를 이용한 LED 무영등을 도시하는 부분 사시도이며, 도 5는 본 발명의 이중리플렉터를 이용한 LED 무영등을 도시하는 분해 사시도이다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 두 개의 리플렉터(20, 30)를 사용하여 광원모듈(10)의 위치와 광원의 조사 방식을 구조적으로 개선하였다.
본 발명의 이중리플렉터를 이용한 LED 무영등은 중앙에 결합공(32)이 형성되고 하면이 개방된 것으로 내측면에 반사면(31)이 형성된 타원반구형의 제2리플렉터(30), 상기 제2리플렉터(30)의 개방된 하면에 결합되는 투과패널(40), 상기 투과패널(40) 중앙 상면에 결합되는 것으로 상면에 반사면(21)이 형성된 원뿔형상의 제1리플렉터(20) 및 상기 제2리플렉터(30)의 결합공(32)에 결합되는 것으로 적어도 하나 이상의 LED(11)가 구비되어 상기 제1리플렉터(20)로 광을 출사하는 광원모듈(10)로 구성된다.
상기 제2리플렉터(30)는 내측면에 반사면(31)이 형성되고 하면이 개방된 타원반구형의 형태로 형성되어 있기 때문에, 조사면에 대한 광원 분포가 균일하다.
상기 반사면(31)은 매끄럽게 형성되거나 일정 크기와 형태로 분할된 다수의 특수 반사경을 사용할 수 있다.
상기 반사경은 반사된 광원을 거의 100% 반사시키기 때문에 적은 광원모듈(10)로도 많은 광원을 얻을 수 있어, 높은 에너지 효율을 기대할 수 있으며 종래 LED무영등에 비하여 무영효과가 우수하다.
상기 반사면(31)은 LED 광원을 일정한 초점으로 좁게 집광시킬 수 있어, 시술자의 수술 집중도를 올릴 수 있다.
아울러 상기 반사면(31)에 투사된 LED 광원 중 적외선은 제2리플렉터(30) 상면으로 방출되고 가시광선만 선택적으로 반사되기 때문에, 적외선으로 인한 수술부위의 온도상승을 억제할 수 있다.
상기 투과패널(40)은 상기 제2리플렉터(30)의 하면에 결합되어, 개방된 면을 막아주고 중앙 상면에 제1리플렉터(20)가 고정 설치된다.
제2리플렉터(30)로부터 반사된 LED 광원이 수술부위에 조사되도록, 투과패널(40)은 투명한 재질의 유리 또는 플라스틱을 사용할 수 있다.
특히, 상기 투과패널(40)을 투과하는 LED 광원은 난반사 없이 수술부위에 조사되어야 하기 때문에, 투과패널(40)에 난반사 방지용 필름을 더 구비하는 것이 바람직하다.
상기 투과패널(40) 중앙 상면에 설치되는 제1리플렉터(20)는 원뿔형상으로 형성되고, 상면에 반사면(21)이 형성되어 있다.
상기 반사면(21)은 상기 제2리플렉터(30) 내측면에 형성된 반사면(31)과 같은 반사경을 사용할 수 있다.
LED 광원은 상기 제1리플렉터(20)에 1차로 조사되고 다시 제2리플렉터(30)에 2차로 조사된 후 수술부위로 조사되기 때문에, LED 광원의 열이 두 리플렉터(20, 30)의 반사면(21, 31)을 거치면서 급격히 떨어진다.
또한, 두 개의 리플렉터(20, 30)의 반사면(21, 31)에 반사된 LED 광원이 각각 광원의 역할을 하기 때문에, 많은 양의 LED(11) 없이도 빛의 밝기를 유지할 수 있어 에너지 효율이 높다.
아울러 반사면은 LED 광원을 일정한 초점을 향해 집광시킬 수 있기 때문에, 적은 수의 LED만으로 광원이 분산되어 소모되는 것을 최소화할 수 있어 재료비 및 공정비용이 절감될 수 있다.
상기 제1리플렉터(20) 상부에는 광원모듈(10)이 제2리플렉터(30) 중앙 상면에 형성된 결합공(32)에 결합되어 구비된다.
상기 광원모듈(10)은 전면의 LED(11) 및 상기 LED(11) 후면에 결합되는 PCB(12)로 구성 가능하다.
상기 PCB(12)는 LED(11)에 전원을 공급하기 위한 전원 및 제어 시스템 전송을 위한 회로패턴이 형성되어 있다.
또한, 상기 PCB(12)는 LED(11)를 물리적으로 고정하는 역할을 한다.
아울러 상기 PCB(12)는 LED(11)로부터 발생되는 열을 방출해야 하기 때문에, 방열 기능이 구비된 것을 사용하거나 PCB(12) 상면에 방열판(90)을 더 구비하여 열을 효율적으로 방출하도록 한다.
상기 광원모듈(10)의 상면에는 방열블록(50)이 결합되고, 제2리플렉터(30)의 결합공(32) 상면에는 방열블록(50)의 열을 무영등(1) 상부로 방산하는 방열체(60)가 구비될 수 있다.
LED(11)에서 발생되는 열을 효과적으로 방산하기 위해 상기 광원모듈(10) 상면에 방열블록(50)을 구비한다.
또한, 상기 제2리플렉터(30)의 결합공(32) 상면에는 방열체(60)를 구비하여 상기 방열블록(50)에 전달된 열을 무영등(1) 상면인 상부로 쉽게 방산할 수 있다.
상기 방열체(60)는 방열블록 또는 방열블록과 제2리플렉터 상면을 덮을 수 있는 크기로 제작 가능하다.
상기 방열블록(50)과 방열체(60)는 제2리플렉터(30) 상면에서 일정 간격 이격되도록 위치시켜, LED(11)에서 발생되는 열을 효과적으로 외부로 전달하도록 구성할 수 있다.
상기 광원모듈(10)의 외측에는 광원모듈(10)의 조사방향을 제1리플렉터(20)로 유도하는 원통 형상의 LED 가이드(70)가 구비될 수 있다.
상기 광원모듈(10)로부터 조사된 광이 분산되어 제1리플렉터(20) 이외로 조사되는 것을 방지하고자, 원통 형상의 LED 가이드(70)를 상기 광원모듈(10) 외측에 구비한다.
상기 LED 가이드(70) 하부에는 반투명으로 이루어진 보호창을 형성시켜 LED에서 방출되는 자외선을 차단할 수도 있다.
상기 투과패널(40) 중앙 하면에는 무영등(1)의 각도를 조절하기 위한 손잡이(80)가 구비될 수 있다.
상기 손잡이(80)는 무영등(1)의 각도뿐만 아니라 무영등(1)의 위치를 조절할 수 있다.
또한, 상기 손잡이(80)는 분리 및 결합할 수 있도록 구성 가능하기 때문에, 수술 전 분리하여 살균처리한 후 결합하여 사용할 수 있다.
도 6은 제1리플렉터 높이 조절용 손잡이의 결합관계를 도시하는 단면도이다.
상기 손잡이(80)는 상단이 제1리플렉터(20)와 나사결합되어 손잡이(80)의 회전에 따라 제1리플렉터(20)가 상하로 이동되도록 구성될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 손잡이(80) 상단이 투과패널(40)을 관통하여 제1리플렉터(20) 하단에 나사결합될 수 있다. 이때 손잡이(80)를 회전시키면 회전 방향에 따라 제1리플렉터(20)가 상부 또는 하부로 이동되면서 LED 광원의 반사각을 조절할 수 있다.
도면에는 손잡이(80) 상단이 제1리플렉터(20) 하단에 나사결합되는 것만 도시되어 있으나, 제1리플렉터(20) 하단이 투과패널(40)을 관통하여 손잡이(80) 상단에 나사결합되도록 하는 것도 가능하다.
도 7은 본 발명을 구성하는 광원모듈로부터 광원이 조사되는 경로를 도시하는 개념도이다.
도 7에서와 같이, 본 발명은 상기 LED 가이드(70)를 따라 조사되는 LED(11) 광원이 제1리플렉터(20) 및 제2리플렉터(30)에 반사되어 수술부위를 조사하는 방식으로 구성된다.
LED 광원은 제2리플렉터(30)의 중앙 상면에 위치한 광원모듈(10)로부터 하부에 위치한 제1리플렉터(20)로 조사되며, 상기 제1리플렉터(20)로 조사된 LED 광원은 다시 제2리플렉터(30)를 거쳐 수술부위를 조사하게 된다.
상기 제1리플렉터(20) 및 제2리플렉터(30)의 반사면(21, 31)에 반사된 LED 광원은 일정한 초점을 향해 집광시킬 수 있다. 따라서 직경 15~22㎝ 내외의 크기로 조사 부위를 집중시킬 수 있으므로 수술부위의 밝기 및 시술자의 수술 집중도를 향상시킬 수 있다.
아울러 LED(11)로부터 발생되는 열은 상기 광원모듈(10) 상면에 위치한 방열체(60)를 통하여 상부로 방출된다.
따라서 LED(11)로부터 나오는 열에 의한 수술부위 및 시술자에 대한 온도 변화의 문제점을 해결할 수 있다.
1: 무영등 10: 광원모듈
11: LED 12: PCB
20: 제1리플렉터 21, 31: 반사면
30: 제2리플렉터 32: 결합공
40: 투과패널 50: 방열블록
60: 방열체 70: LED 가이드
80: 손잡이 90: 방열판

Claims (5)

  1. 중앙에 결합공(32)이 형성되고 하면이 개방된 것으로 내측면에 반사면(31)이 형성된 타원반구형의 제2리플렉터(30);
    상기 제2리플렉터(30)의 개방된 하면에 결합되는 투과패널(40);
    상기 투과패널(40) 중앙 상면에 결합되는 것으로 상면에 반사면(21)이 형성된 원뿔형상의 제1리플렉터(20);
    상기 제2리플렉터(30)의 결합공(32)에 결합되는 것으로 적어도 하나 이상의 LED(11)가 구비되어 상기 제1리플렉터(20)로 광을 출사하는 광원모듈(10); 및
    상기 투과패널(40) 중앙 하면에 구비되어 광원의 각도를 조절하는 손잡이(80); 로 구성되되,
    상기 손잡이(80)는 상단이 제1리플렉터(20)와 나사결합되어 손잡이(80)의 회전에 따라 제1리플렉터(20)가 상하로 이동되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이중리플렉터를 이용한 LED 무영등.
  2. 제1항에서,
    상기 광원모듈(10)의 상면에는 방열블록(50)이 결합되고, 제2리플렉터(30)의 결합공(32) 상면에는 방열블록(50)의 열을 무영등(1) 상부로 방산하는 방열체(60)가 구비되는 것을 특징으로 하는 이중리플렉터를 이용한 LED 무영등.
  3. 제1항에서,
    상기 광원모듈(10)의 외측에는 광원모듈(10)의 조사방향을 제1리플렉터(20)로 유도하는 원통 형상의 LED 가이드(70)가 구비되는 것을 특징으로 하는 이중리플렉터를 이용한 LED 무영등.
  4. 삭제
  5. 삭제
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KR1020150010175A KR101532417B1 (ko) 2015-01-21 2015-01-21 이중리플렉터를 이용한 led 무영등

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