KR101801768B1 - 자가발전 엘이디 발광 표시기 - Google Patents

자가발전 엘이디 발광 표시기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자가발전 엘이디 발광 표시기에 관한 것으로, x축, y축, z축을 따라 상호 직교하도록 각각 배치되고 그 중앙 영역이 상호 결합되며 바 형상으로 형성되며 물에 부유할 수 있는 재질로 형성되어 물에 부유하는 복수의 지지대와; 상기 지지대의 양측 단부에 상기 지지대와 나란한 방향으로 고정 결합되며 상기 지지대의 유동에 의하여 자기유도현상이 발생되어 발전이 이루어지는 복수의 발전부와; 상기 지지대의 일측에 고정 결합되며 상기 발전부에서 생산된 전기에 의하여 발광이 이루어지며 발광표시부를 포함하여 구성됨으로써, 해상에 설치되어 자가 발전하면서 부표의 역할을 수행시에 x축, y축, z축의 3축 방향을 따라 어느 방향에 따른 유동에 의해서도 자가 발전이 이루어지도록 함으로써 발전 효율을 향상시킴과 동시에 제품의 내구성을 향상시켜 장시간 동안 동작이 가능하도록 할 수 있는 효과가 있다.

Description

자가발전 엘이디 발광 표시기{private power station type LED light emitting indicator}
본 발명은 조명 기구에 관한 것으로서, 상세하게는 자가발전 엘이디 발광 표시기에 관한 것이다.
등부표는 부이, 부표 등의 명칭으로 항구의 관제수역 내의 뱃길을 표시하는 기구로서, 레이다 반사기, 등명기, GPS모듈 등이 탑재되어 해상 교통신호 등과 같은 역할을 수행한다.
등부표에는 야간에 멀리서도 식별이 가능하도록 조명하는 등명기 이외에도 근래에는 위치를 알려주는 GPS모듈, 주변 선박이나 기지국 등에 신호를 송출하는 통신설비 등이 설치되어 선박의 안전운행을 지원한다.
이처럼 등부표에 등명기, 통신설비 등처럼 전기를 사용하기 설비들이 늘어나면서, 배터리만으로 이들에게 전원을 공급하기 어렵게 되었다.
즉, 등부표에서 전기 소모가 늘어나면서 배터리의 교체 주기가 짧아지는데, 해상에 있는 등부표에서 배터리를 교체하는 것은 쉬운 일이 아니다.
그래서, 등부표에 자연에너지를 이용해 자가발전하는 발전유닛을 도입하여 전기의 상당량을 자가 수급할 수 있는 등부표가 활발하게 개발되고 있다.
자연에너지를 이용해 자가발전하는 발전유닛으로 가장 널리 사용되는 것이 태양광 발전이다.
그런데, 태양광 발전에 사용되는 태양전지의 효율은 현재 최대 20%대 수준으로 낮고, 기상 조건에 따라 전력 공급이 중단되는 문제가 있고, 태양전지판이 오염되면 발전 효율이 급감하게 되는데 해상에 있어 접근하기 어려운 문제가 있다.
그래서, 태양광 발전 보다 안정적으로 전기를 수급할 수 있는 자가 발전유닛이 설치된 등부표의 필요성이 커지고 있다.
참고로, 자가발전하는 발전유닛을 구비한 등부표에 관한 종래기술로 등록특허 제1456416호 "등부표용 파력 발전 장치" 등에서는 해상 표면에서 수평운동하는 파랑(파력)을 이용해 발전하는 발전유닛이 설치된 등부표를 제안하고 있는데, 종래기술은 파력으로 발전하는 발전유닛의 구조가 복잡하여 제조원가가 크게 증가하는 문제가 있고, 파력으로 발전하는 전기의 양이 등부표에 구비되는 각종 전기 설비에 전원을 공급하기에 부족한 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 해상에 설치되어 자가 발전하면서 부표의 역할을 수행시에 x축, y축, z축의 3축 방향을 따라 어느 방향에 따른 유동에 의해서도 자가 발전이 이루어지도록 함으로써 발전 효율을 향상시킴과 동시에 제품의 내구성을 향상시켜 장시간 동안 동작이 가능하도록 할 수 있는 자가발전 엘이디 발광 표시기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 자가발전 엘이디 발광 표시기는, x축, y축, z축을 따라 상호 직교하도록 각각 배치되고 그 중앙 영역이 상호 결합되며 바 형상으로 형성되며 물에 부유할 수 있는 재질로 형성되어 물에 부유하는 복수의 지지대와; 상기 지지대의 양측 단부에 상기 지지대와 나란한 방향으로 고정 결합되며 상기 지지대의 유동에 의하여 자기유도현상이 발생되어 발전이 이루어지는 복수의 발전부와; 상기 지지대의 일측에 고정 결합되며 상기 발전부에서 생산된 전기에 의하여 발광이 이루어지며 발광표시부를; 포함한 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 발전부는 내부공간이 구비되고 일정 길이를 갖도록 형성된 외부케이스와, 상기 외부케이스의 상면과 하면 내측에 상호 대향하도록 설치되는 두 개의 고정자석과, 상기 고정자석과 상호 척력이 작용하도록 상기 고정자석 사이에 부상된 상태로 배치되어 상기 외부케이스의 높이 방향을 따라 유동하는 이동자석과, 상기 외부케이스의 내측면에 나선형으로 권취된 상태로 배치된 코일을 포함할 수 있다.
그리고, 복수의 상기 발전부는 제1전선에 의하여 전기적으로 상호 병렬 방식으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 발전부를 상호 병렬 방식으로 연결하는 상기 제1전선은 제2전선에 의하여 직렬 방식으로 상기 발광표시부와 연결될 수 있다.
아울러, 상기 제2전선은 다이오드와 연결되어 교류 전기를 직류 전기로 변환시킬 수 있다.
그리고, 상기 다이오드와 상기 발광표시부 사이에는 별도의 캐패시터가 구비되어 축전이 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 상기 발광 표시부는 복수의 상기 지지대가 상호 결합된 중앙 영역에 구비되는 엘이디로 구성될 수 있다.
아울러, 상기 자가발전 엘이디 발광 표시기는 구 형상으로 형성되며 투명한 재질로 형성된 구형케이스의 내부에 설치되어 외부와 차폐될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 자가발전 엘이디 발광 표시기는, 해상에 설치되어 자가 발전하면서 부표의 역할을 수행시에 x축, y축, z축의 3축 방향을 따라 어느 방향에 따른 유동에 의해서도 자가 발전이 이루어지도록 함으로써 발전 효율을 향상시킴과 동시에 제품의 내구성을 향상시켜 장시간 동안 동작이 가능하도록 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전 엘이디 발광 표시기의 전체적인 구조를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 자가발전 엘이디 발광 표시기의 발전부의 구조를 도시한 사시도이며, 도 3은 도 1의 자가발전 엘이디 발광 표시시의 전기적인 연결구조를 개략적으로 도시한 개략도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전 엘이디 발광 표시기가 작동하는 과정을 순차적으로 기재한 작동흐름도이다.
이하에서 본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전 엘이디 발광 표시기을 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전 엘이디 발광 표시기의 전체적인 구조를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 자가발전 엘이디 발광 표시기의 발전부의 구조를 도시한 사시도이며, 도 3은 도 1의 자가발전 엘이디 발광 표시시의 전기적인 연결구조를 개략적으로 도시한 개략도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전 엘이디 발광 표시기가 작동하는 과정을 순차적으로 기재한 작동흐름도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자가발전 엘이디 발광 표시기는, x축, y축, z축을 따라 상호 직교하도록 각각 배치되고 그 중앙 영역이 상호 결합되며 바 형상으로 형성되며 물에 부유할 수 있는 재질로 형성되어 물에 부유하는 복수의 지지대(100)와, 상기 지지대(100)의 양측 단부에 상기 지지대(100)와 나란한 방향으로 고정 결합되며 상기 지지대(100)의 유동에 의하여 자기유도현상이 발생되어 발전이 이루어지는 복수의 발전부(200)와, 상기 지지대(100)의 일측에 고정 결합되며 상기 발전부(200)에서 생산된 전기에 의하여 발광이 이루어지며 발광표시부(300)를 포함하여 구성되어 있다.
지지대(100)는 일정 길이를 갖는 바 형상의 부재로서 세 개의 바가 중앙 영역이 상호 결합되되 각각 x축, y축, z축을 따라 배치되어 상호 직교하도록 설치되는 부재이다.
그리고, 지지대(100)는 물에 부유할 수 있는 재질로 형성되어 해상에 부유함으로써 지지대(100)의 일측에 구비된 발광표시부(300)를 이용하여 부표의 역할을 수행할 수 있도록 한다.
세 개의 지지대(100)가 x축, y축, z축을 따라 배치되고 지지대(100)의 양단부에 지지대(100)와 나란한 방향으로 발전부(200)가 배치됨으로써 해상에 부유하는 지지대(100)가 파도나 조류에 의하여 유동시에 x축, y축, z축을 따라서 발전이 이루어질 수 있도록 함으로써 발전 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
지지대(100)의 내부에는 중공이 형성됨으로써 발전부(200)를 전기적으로 상호 병렬 연결시에 사용되는 제1전선(202)이 상기 중공을 통과하여 설치되도록 함으로써 외관상으로 깔끔하게 전선을 처리할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
그리고, 상호 결합이 이루어지는 지지대(100)의 중앙 영역은 외면 일부가 절개되어 절개면(101)을 형성하여 후술할 엘이디가 수용될 수 있는 공간을 형성하도록 하는 것이 바람직한데, 엘이디가 외면 일부가 절개된 지지대(100)의 중앙 영역에 수용되도록 함으로써 유동에 의한 외력으로 인하여 임의로 엘이디가 이탈함을 방지할 수 있는 효과가 있다.
발전부(200)는 내부공간(201)이 구비되고 일정 길이를 갖도록 형성된 외부케이스(210)와, 외부케이스(210)의 상면과 하면 내측에 상호 대향하도록 설치되는 두 개의 고정자석(220)과, 고정자석(220)과 상호 척력이 작용하도록 고정자석(220) 사이에 부상된 상태로 배치되어 상기 외부케이스(210)의 높이 방향을 따라 유동하는 이동자석(230)과, 외부케이스(210)의 내측면에 나선형으로 권취된 상태로 배치된 코일(240)을 포함하여 구성되어 있다.
외부케이스(210)는 내부공간(201)이 구비된 원통 형상의 부재로서 외부케이스(210)의 상면 내측과, 하면 내측에는 각각 고정자석(220)이 상호 대향하도록 고정 결합되어 있다.
고정자석(220)은 상술한 바와 같이 외부케이스(210)의 상면과 하면 내측에 상호 대향되게 구비되어 이동자석(230) 측으로 척력이 작용하도록 함으로써 이동자석(230)이 부상한 상태에서 유동할 수 있도록 하는 역할을 한다.
이를 위하여 고정자석(220)은 외부로 노출되는 판면이 서로 상이한 극을 갖도록 배치되는 것이 바람직한데, 즉, 외부케이스(210)의 상면 내측에 배치된 자석의 하면이 N극이라면 외부케이스(210)의 하면 내측에 배치된 자석의 상면은 S극을 형성하도록 배치되고, 반대로 외부케이스(210)의 상면 내측에 배치된 자석의 하면이 S극이라면 외부케이스(210)의 하면 내측에 배치된 자석의 상면은 N극을 형성하도록 배치되어야 할 것이다.
이동자석(230)은 상호 대향되게 배치되어 있는 한 쌍의 고정자석(220) 사이에 배치되어 고정자석(220)과의 척력에 의하여 외부케이스(210)에 부상한 상태로 설치되는 부재이다.
이를 위하여 고정자석(220)과 대향되는 면은 고정자석(220)의 극성과 동일한 극성이 형성되도록 배치되어야 하는데, 즉, 외부케이스(210)의 상면 내측에 배치된 자석의 하면이 N극이고, 외부케이스(210)의 하면 내측에 배치된 자석이 S극이라면 이동자석(230)의 상면이 N극이 되고 하면이 S극이 되도록 배치되어야 한다.
반대로, 외부케이스(210)의 상면 내측에 배치된 자석의 하면이 S극이고, 외부케이스(210)의 하면 내측에 배치된 자석이 S극이라면 이동자석(230)의 상면이 S극이 되고 하면이 N극이 되도록 배치되어야 한다.
그리고, 이동자석(230)의 직경은 외부케이스(210)의 직경보다 다소 작은 직경을 갖도록 형성되어 외부케이스(210)의 높이 방향을 따라 이동 가능하게 설치되되, 이동자석(230)의 측면과 외부케이스(210)의 내측면 사이의 이격 거리가 크지 않도록 함으로써 이동자석(230)이 부상한 상태에서 외부케이스(210)의 높이 방향을 따라 이동시에 유동이 발생하지 않도록 하는 것이 바람직하다.
코일(240)은 외부케이스(210)의 측면에 외부케이스(210)의 높이 방향을 따라 일정 높이를 형성하도록 나선 형상으로 권취되어 설치됨으로써 그 내부를 이동자석(230)이 외부케이스(210)의 유동에 의하여 반복적으로 이동함에 따라 자기유도현상에 의하여 전기가 발생하도록 하여 발전이 이루어지도록 하는 역할을 한다.
이러한 코일(240)은 외부케이스(210)의 측면 내측에 구비될 수도 있고 외측에 구비될 수도 있으나, 본 발명의 경우에는 이동케이스(210)의 내측에 구비되도록 함으로써 외력에 영향을 받지 않도록 하여 제품의 내구성을 높일 수 있도록 설치한 구성을 갖는다.
이러한 복수의 발전부(200)는 별도의 제1전선(202)에 의하여 전기적으로 상호 병렬 방식으로 연결되도록 하고, 상기 발전부(200)를 상호 병렬 방식으로 연결하는 제1전선(202)은 제2전선(203)에 의하여 직렬 방식으로 발광표시부(300) 뿐만 아니라 다이오드(250) 및 캐패시터(260)와 연결됨으로써 어느 하나의 발전부(200)에서 발전된 전기는 모두 다이오드(250)에 의하여 교류에서 직류로 변환된 후에, 캐패시터(260)에 축전이 이루어지도록 하는 것이 효과적이다.
발광 표시부(300)는 복수의 지지대(100)가 상호 결합된 중앙 영역에 구비되며 발전부(200)에서 생산된 전기에 의하여 발광이 이루어지는 엘이디로 구성함으로써 본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전 엘이디 발광 표시기가 해상에 설치되어 발광시에 어선이 이동을 안내하거나 어구를 표시하는 역할을 수행할 수 있도록 한다.
본 발명에 일 실시예에 따른 자가발전 엘이디 발광 표시기는 구 형상으로 형성되며 투명한 재질로 형성된 구형케이스(400)의 내부에 설치되어 외부와 차폐되도록 하는 것이 제품의 내구성을 높이는데 효과적이다.
지지대(100) 자체가 물에 부유하는 재질로 형성되어 별도의 구형케이스(400)가 구비되지 않더라도 자가발전 엘이디 발광 표시기는 해상에 부유한 형태로 설치될 수 있지만, 별도의 구형케이스(400)의 내부에 수용됨으로써 발전부(200)나 발광표시부(300)가 바닷물에 의하여 부식됨을 방지할 수 있고 내구성도 높일 수 있게 되는 것이다.
구형케이스(400)가 투명한 재질로 형성됨은 발광표시부(300)에서 발광되는 빛을 외부로 완전하게 전달할 수 있도록 하기 위함일 뿐만 아니라, 내부에 수용된 자가발전 엘이디 발광 표시기의 손상 여부를 신속하게 파악할 수 있도록 하기 위함이다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전 엘이디 발광 표시기가 작동하는 과정을 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전 엘이디 발광 표시기를 해상에 부유하도록 설치하면 바람이나 파도 등에 의하여 자가발전 엘이디 발광 표시기가 유동하게 된다.
이러한 유동에 의하여 발전부(200)의 외부케이스(210)의 내부에 부상한 상태로 설치된 이동자석(230)이 외부케이스(210)의 높이 방향을 따라 반복적으로 왕복 운동하게 된다.
여기서, 발전부(200)는 x축, y축, z축을 따라 상호 수직하게 배치된 복수의 지지대(100)의 양측 단부에 지지대(100)와 나란한 방향으로 설치되어 있으므로 자가발전 엘이디 발광 표시기가 어느 방향으로 유동하게 되더라도 이동자석(230)이 왕복 운동을 하게 된다.
이동자석(230)은 양측에서 척력이 작용하는 상태에서 균형을 이루는 위치의 외부케이스(210) 내부에 부상한 상태이므로 유동으로 인하여 일측으로 이동한 후에는 복원력에 의하여 원래 위치로 복원되기 때문에 왕복 운동이 이루어지게 되는 것이다.
이러한 이동자석(230)의 왕복 운동에 의하여 자기유도현상이 발생하게 되어 권취된 코일(240)에 자기장이 형성되면서 전류가 발생되어 발전이 이루어지며, 발전된 전류는 제1전선(202) 및 제2전선(203)을 통하여 흐르면서 다이오드(250)에서 직류 전류로 변환된 후에 캐패시터(260)에 축전된다.
그 후, 상술한 과정이 반복되어 발광 표시부(300)를 발광시킬 수 있는 소요 전력이 확보되면 발광 표시부(300)의 엘이디가 발광함으로써 해상에 설치된 자가발전 엘이디 발광 표시기는 어구를 표시하거나 혹은 어선의 이동을 안내하는 부표로서의 역할을 수행할 수 있게 된다.
상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전 엘이디 발광 표시기는 해상에 설치되어 자가 발전하면서 부표의 역할을 수행시에 x축, y축, z축의 3축 방향을 따라 어느 방향에 따른 유동에 의해서도 자가 발전이 이루어지도록 함으로써 발전 효율을 향상시킴과 동시에 제품의 내구성을 향상시켜 장시간 동안 동작이 가능하도록 할 수 있게 된다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 일 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 일 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
100 : 지지부 200 : 발전부
201 : 내부공간 202 : 제1전선
203 : 제2전선 210 : 외부케이스
220 : 고정자석 230 : 이동자석
240 : 코일 250 : 다이오드
260 : 캐패시터 300 : 발광 표시부
400 : 구형케이스

Claims (8)

  1. x축, y축, z축을 따라 상호 직교하도록 각각 배치되고 그 중앙 영역이 상호 결합되며 바 형상으로 형성되며 물에 부유할 수 있는 재질로 형성되어 물에 부유하는 복수의 지지대(100)와;
    상기 지지대(100)의 양측 단부에 상기 지지대(100)와 나란한 방향으로 고정 결합되며 상기 지지대(100)의 유동에 의하여 자기유도현상이 발생되어 발전이 이루어지는 복수의 발전부(200)와;
    상기 지지대(100)의 일측에 고정 결합되며 상기 발전부(200)에서 생산된 전기에 의하여 발광이 이루어지며 발광표시부(300)를;
    포함한 것을 특징으로 하는 자가발전 엘이디 발광 표시기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발전부(200)는 내부공간(201)이 구비되고 일정 길이를 갖도록 형성된 외부케이스(210)와, 상기 외부케이스(210)의 상면과 하면 내측에 상호 대향하도록 설치되는 두 개의 고정자석(220)과, 상기 고정자석(220)과 상호 척력이 작용하도록 상기 고정자석(220) 사이에 부상된 상태로 배치되어 상기 외부케이스(210)의 높이 방향을 따라 유동하는 이동자석(230)과, 상기 외부케이스(210)의 내측면에 나선형으로 권취된 상태로 배치된 코일(240)을 포함한 것을 특징으로 하는 자가발전 엘이디 발광 표시기.
  3. 제2항에 있어서,
    복수의 상기 발전부(200)는 제1전선(202)에 의하여 전기적으로 상호 병렬 방식으로 연결된 것을 특징으로 하는 자가발전 엘이디 발광 표시기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 발전부(200)를 상호 병렬 방식으로 연결하는 상기 제1전선(202)은 제2전선(203)에 의하여 직렬 방식으로 상기 발광표시부와 연결된 것을 특징으로 하는 자가발전 엘이디 발광 표시기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2전선(203)은 다이오드(250)와 연결되어 교류 전기를 직류 전기로 변환시키는 것을 특징으로 하는 자가발전 엘이디 발광 표시기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 다이오드(250)와 상기 발광표시부(300) 사이에는 별도의 캐패시터(260)가 구비되어 축전이 이루어지는 것을 특징으로 하는 자가발전 엘이디 발광 표시기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 발광 표시부(300)는 복수의 상기 지지대(100)가 상호 결합된 중앙 영역에 구비되는 엘이디인 것을 특징으로 하는 자가발전 엘이디 발광 표시기.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자가발전 엘이디 발광 표시기는 구 형상으로 형성되며 투명한 재질로 형성된 구형케이스(400)의 내부에 설치되어 외부와 차폐되는 것을 특징으로 하는 자가발전 엘이디 발광 표시기.

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