KR102020862B1 - 하향 주사식 다중 적층형 등명기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하향 주사식 다중 적층형 등명기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종래에 수평방향으로 주사하던 등명기의 엘이디소자를 하향으로 주사하여 수평방향으로 반사되도록 함으로써 적은 수의 엘이디소자로 동일하거나 우수한 효과를 구현할 수 있는 하향 주사식 다중 적층형 등명기에 관한 기술이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 기술적 수단으로서의 본 발명은, 포물선 단면의 중심축을 기준으로 회전하여 얻어지는 오목한 포물면 구조의 반사면을 가지는 제1 반사체와, 중심축이 일치하도록 상기 제1 반사체와 대면하도록 구성되는 원뿔형상의 제2 반사체와, 상기 제2 반사체의 중앙에서 상기 제1 반사체의 중심축을 향하여 빛을 주사하도록 구성되는 엘이디광원 및 상기 각 구성을 지지하는 등명기프레임을 포함하여 구성되는 하향 주사식 다중 적층형 등명기에 있어서, 상기 제1 반사체의 가운데 부분에는 중심축을 기준으로 원뿔형상의 반사돌기가 형성되어 있으며, 상기 제2 반사체는 상기 제1 반사면에서 반사되는 빛을 수평방향으로 반사하도록 경사진 제1 반사면과 상기 제1 반사면의 가장자리에 연속적으로 구비되며 상기 제1 반사면 보다 경사가 완만하게 형성되어 상기 반사돌기에서 반사되는 빛을 수평방향으로 반사하는 제2 반사면으로 구성될 수 있다.

Description

하향 주사식 다중 적층형 등명기{DOWN-SCAN TYPE MULTIPLE LAMINATE LIGHTING MACHINE}

본 발명은 하향 주사식 다중 적층형 등명기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종래에 수평방향으로 주사하던 등명기의 엘이디소자를 하향으로 주사하여 수평방향으로 반사되도록 함으로써 적은 수의 엘이디소자로 동일하거나 우수한 효과를 구현할 수 있는 하향 주사식 다중 적층형 등명기에 관한 기술이다.

등명기는 해상의 등부표 등에 설치되어 선박의 안전한 항해를 도와주거나 고층거물의 상부나 철탑 등에 설치되어 항공기의 충돌을 방지하는 용도로 사용된다.

과거에는 등명기의 광원으로 백열전구를 이용하고, 광원 또는 광원주변의 구면반사판을 회전시켜 사용하는 것이 일반적이었는데, 이러한 방식은 전력소모가 심하여 비효율적이었으며 잦은 점검과 보수를 요하였다. 그러나 최근에는 등명기의 광원을 엘이디(LED)를 활용함으로써 보다 효율적인 운용이 가능하였다.

한편, 등명기는 360°방향 어디서도 불빛을 볼 수 있어야 하는데, 종래기술에 따른 등명기는 원기둥 형상의 모듈에 둘레방향을 따라 다수의 엘이디소자를 구비하여 모든 방향에서 빛을 확인할 수 있는 방법이 주로 사용되었다. 그러나 이러한 방식은 하나의 등명기에 다수의 엘이디소자가 필요하기 때문에 전력소모가 많으며, 어느 하나의 엘이디소자가 수명을 다하거나 고장이 나면 그 방향으로 주사되는 빛의 양이 줄어들어 정상적인 기능을 발휘하지 못하는 문제점이 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위한 종래기술로 대한민국 공개특허 제2017-0129013호(이하 '선행기술'이라 함)가 개진되어 있다.

선행기술은 원뿔형상의 제1 반사판 하부 중앙에 하나의 광원을 구비하여 상기 관원이 하부를 향하여 빛을 주사하고, 상기 광원의 하부에는 반구체의 제2 반사판이 상기 관원에서 주사되는 빛을 다시 제1 반사판으로 반사시켜 수평방향의 사방으로 빛이 주사되도록 하고 있다. 선행기술과 같은 방식은 하나의 광원으로 모든 방향으로 빛을 주사하기 때문에 제조원가가 절감되고, 전력소모가 적으며, 유지관리가 용이하다는 이점이 있다.

그런데 선행기술은 제2 반사판이 원뿔형상으로 구성되어 있기 때문에 광원의 정면으로 나아간 빛은 다시 광원방향으로 되돌아오며, 제2 반사판의 가장자리로 갈수록 반사되는 빛의 양이 적기 때문에 수평방향으로 나아가는 빛도 하부는 밝고 상부로 갈수록 상대적으로 어두워져서 빛의 두께가 작아지는 문제점이 있다. 이는 엘이디광원이 백열등과 같은 구체광원에 비하여 직진성이 강하기 때문에 선행기술과 같은 반사구조에서는 제2 반사판의 가장자리로 갈수록 반사되는 빛의 양이 줄어들어서 발생하는 자연스러운 현상이다.

따라서 선행기술과 같은 엘이디 등명기 구조는 반사판의 구조를 크게 하지 않으면 멀리서 시인성이 떨어지는 문제점이 발생하게 된다.

KR 10-1630622 B1 KR 10-2017-0129013 A KR 10-1782264 B1

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로, 제2 반사판의 가운데 부분을 원뿔형상의 돌출부를 구비하여 상기 돌출부에서 반사되는 빛이 제1 반사판의 상부를 향하게 함으로써 소실되는 빛의 양을 줄이고 외부로 주사되는 빛의 두께를 두껍게 할 수 있는 하향 주사식 다중 적층형 등명기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 과제를 해결하기 위한 기술적 수단으로서의 본 발명은, 포물선 단면의 중심축을 기준으로 회전하여 얻어지는 오목한 포물면 구조의 반사면을 가지는 제1 반사체와, 중심축이 일치하도록 상기 제1 반사체와 대면하도록 구성되는 원뿔형상의 제2 반사체와, 상기 제2 반사체의 중앙에서 상기 제1 반사체의 중심축을 향하여 빛을 주사하도록 구성되는 엘이디광원 및 상기 각 구성을 지지하는 등명기프레임을 포함하여 구성되는 하향 주사식 다중 적층형 등명기에 있어서, 상기 제1 반사체의 가운데 부분에는 중심축을 기준으로 원뿔형상의 반사돌기가 형성되어 있으며, 상기 제2 반사체는 상기 제1 반사면에서 반사되는 빛을 수평방향으로 반사하도록 경사진 제1 반사면과 상기 제1 반사면의 가장자리에 연속적으로 구비되며 상기 제1 반사면 보다 경사가 완만하게 형성되어 상기 반사돌기에서 반사되는 빛을 수평방향으로 반사하는 제2 반사면으로 구성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예로, 상기 제2 반사체의 내측으로 상기 엘이디광원의 후방에는 열매식 냉각기가 더 구비되되, 상기 열매식 냉각기는 열매저장부와 상기 열매저장부에서 상기 엘이디광원 사이를 연결하여 열매체유가 자연순환하도록 하는 열매순환관으로 구성되며, 상기 제2 반사체와 상기 열매저장부의 사이에는 방사구조의 방열핀이 상기 열매저장부의 외측면에 대면하도록 구비되며, 상기 방열핀의 가운데 부분은 상기 열매수환관이 관통하면서 접촉하도록 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 하향 주사식 다중 적층형 등명기는 제1 반사판의 상부에서 반사되는 빛의 양이 증가되어 등명기를 멀리서 바라볼때 시인성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 또한, 엘이디소자의 정명으로 주사되는 빛의 소실을 방지하여 등명기의 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 하향 주사식 적층형 등명기의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 하향 주사식 적층형 등명기에서 빛이 반사되는 과정을 나타내는 도면.
도 3은 도 1에 도시된 하향 주사식 적층형 등명기의 열매식 냉각기의 구성을 나타내는 도면.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 하향 주사식 적층형 등명기의 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 하향 주사식 적층형 등명기에서 빛이 반사되는 과정을 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 하향 주사식 다중 적층형 등명기는 등명기프레임(100), 제1 반사체(110), 제2 반사체(130) 및 엘이디(LED)광원(150)을 포함하여 구성된다.

등명기프레임(100)은 후술하여 설명할 구성들의 골격을 구성하는 것으로, 일반적으로 등명기는 원기둥 형상으로 구성되어 등부표 또는 건물의 상부나 첨탑 등에 구비된다. 그리고 해상에 설치되는 등부표의 경우에 상부에 덮개(103)가 구비되고 상기 덮개(103)의 상부에는 조류방지봉(105)이 구비되며, 외측면에는 투명창(107)으로 가려져서 내부의 빛은 발산되면서 외부에서 빗물이나 바닷물 등이 유입되는 것을 방지한다. 다만, 상기와 같은 구성은 본 발명의 일반적인 형태나 특정의 용도로 사용되는 형태를 나타내는 것으로 후술하여 설명할 등명기의 구성들을 지지하면서 각 구성들의 기능을 방해하지 않는다면 공지의 다양한 형상으로 설계변형이 가능하다. 등명기프레임(100)에 관한 상세한 설명은 생략한다.

제1 반사체(110)는 등명기프레임(100)의 내측에 수평으로 구비되며, 일측이 오목한 포물면 구조의 반사면을 가지고 있다. 등명기는 360°방향으로 빛을 발산하여야 한다. 따라서 제1 반사체(110)는 중심축을 기준으로 한 수직단면이 오목한 포물선 구조를 이루며, 상기와 같은 구조의 포물선 단면이 가상의 중심축을 기준으로 회전하여 얻어지는 오목한 반구체와 유사한 형상으로 이루어진다. 그리하여 오목한 면이 빛을 반사하는 역할을 하도록 구성된다. 도면에서는 제1 반사체(110)의 오목한 부분이 상부를 향하도록 도시되어 있으나, 이러한 구성은 본 발명의 일 실시예를 나타내는 것으로 제1 반사체(110)와 후술하여 설명할 제2 반사체(130)는 서로 마주보는 구조에서 위치가 바뀌어도 무방하다. 즉, 제1 반사체(110)가 오목한 부분을 하부로 하여 상부에 구비되고, 상기 제1 반사체(110)에 대면하도록 하여 하부에 구비될 수 있다. 이하에서는 도면을 예시로 설명한다.

제1 반사체(110)의 가운데 부분에는 중심축을 기준으로 원뿔형상의 반사돌기(115)가 형성되어 있다. 제1 반사체(110)는 도면에 도시된 바와 같이 엘이디광원(150)에서 직진하여 들어오는 빛을 수직방향의 상부로 반사하는 역할을 한다.

제2 반사체(130)는 원뿔형상으로 구성되어 뾰족한 부분이 제1 반사체(110)의 오목한 부분에 대면하도록 구성된다. 제2 반사체(130)는 가상의 중심축이 제1 반사체(110)의 중심축과 일치하도록 구성된다.

제2 반사체(130)의 일정한 각도로 경사지게 구성되어 제1 반사체(110)에서 반사되는 빛을 수평방향 외측으로 반사하는 제1 반사면(133)과 반사돌기(115)에서 반사되는 빛을 수평방향으로 반사하는 제2 반사면(135)으로 구성된다. 즉, 원뿔형상의 제1 반사면(133)의 가장자리에 제2 반사면(135)이 연속적으로 형성되며, 제2 반사면(135)은 제1 반사면(133)보다는 수평면을 기준으로 경사가 완만하게 형성되어 상기 제2 반사면(135)에서 반사되는 빛이 수평방향으로 촘촘하게 나아가도록 한다.

엘이디(LED)광원(150)은 제2 반사체(130)의 중앙에 구비되어 제1 반사체(110)의 중심축을 향하여 빛을 주사하도록 구비된다. 즉, 도면에 도시된 바와 같이 제2 반사체(130)의 중심부 내측에 엘이디광원(150)이 구비되어 제1 반사체(110)의 반사돌기(115)로 빛이 주사되도록 한다. 도면에서는 엘이디광원(150)이 제2 반사체(130)의 중앙에서 제1 반사체(110) 방향으로 돌출되도록 구비되어 있으나 반드시 상기와 같은 구조에 한정되는 것은 아니다.

상기와 같은 구성에서 엘이디광원(150)에서 주사된 빛은 제1 반사체(110)에 의하여 제2 반사체(130) 방향으로 수직으로 반사되어 상기 제2 반사체(130)의 제1 반사면(133)에 부딪힌 후에 수평방향으로 나아가게 된다. 그리하여 등명기의 수평방향 사방으로 빛이 발산되어 멀리서도 인식할 수 있게 한다. 한편, 엘이디광원(150)에서 제1 반사체(110)의 중앙으로 반사된 빛은 반사돌기(115)의 경사면에서 반사되어 제2 반사체(130)의 제2 반사면(135)으로 가고, 상기 제2 반사면(135)에서 반사된 빛은 수평방향으로 발산된다.

반사돌기(115)가 없는 경우에 엘이디광원(150)에서 주사된 빛 중에 제1 반사체(110)의 중심축으로 들어가는 빛은 다시 수직으로 반사되어 엘이디광원(150)으로 되돌아오게 된다. 그런데 엘이디광원(150) 자체는 반사기능이 없기 때문에 상기 엘이디광원(150)으로 되돌아온 빛은 대부분 소실되게 된다. 따라서 제1 반사체(110)의 중앙에 반사돌기(115)를 구비하여 소실되는 빛의 양을 최소화할 수 있다.

한편, 오목한 형상의 제1 반사체(110)의 중앙에 엘이디광원(150)을 주사하는 경우에 상기 제1 반사체(110)의 중앙에서 멀어질수록 유입되는 빛의 양도 적어지기 때문에 제2 반사체(130)의 상부에서 수평방향으로 나아가는 빛도 상대적으로 적어지게 된다. 따라서 등명기의 수평방향 외측으로 방사되는 빛의 두께가 작아지거나 상부의 빛이 약해지는 문제점이 있다. 그런데 본 발명에 따른 등명기는 중앙에서 소실되는 빛을 제2 반사체(130)의 제2 반사면(135)으로 보내서 외부로 방사되는 빛의 상부로 좀 더 많은 빛이 방사될 수 있도록 한다. 도면에서 제2 반사면(135)은 반사돌기(115)에서 반사되는 빛만을 반사하도록 도시되어 있으나 필요에 따라서는 제1 반사체(110)의 가장자리에서 반사되는 빛의 일부가 제2 반사면(135)을 통하여 반사되도록 할 수도 있다.

상기와 같은 구성의 등명기모듈은 등명기프레임(100)에 하나만 구비될 수도 있고 필요에 따라서는 도면에 도시된 바와 같이 여러 개가 적층 되도록 구비될 수 있다.

도 3는 도 1에 도시된 하향 주사식 적층형 등명기의 열매식 냉각기의 구성을 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 하향 주사식 적층형 등명기는 엘이디광원(150)의 후방으로 상기 제2 반사체(130)의 내측에 열매식 냉각기(170)가 구비될 수 있다. 열매식 냉각기(170)는 열매체유를 저장하는 열매저장부(173)와 상기 열매저장부(173)에서 엘이디광원(150) 사이를 연결하여 열매체유가 자연순환하도록 하는 열매순환관(175)으로 구성된다.

열매식 냉각기(170)는 공지의 구성으로 석유계 또는 합성유계로 구성되는 열매체유를 이용한 냉각방법이다. 열매체유는 온도조절이 용이하고, 국부가열에 따른 화재위험이 적으며, 열산화 안정성이 우수하고 부식방지성이 우수하여 해상에서 독립적으로 운용되는 등부표에 적용하기 매우 유리하다.

본 발명에 적용되는 열매식 냉각기(170)는 열매저장부(173)와 엘이디광원(150) 사이를 열매순환관(175)으로 연결하여 상기 엘이디광원(150)에서 가열되어 밀도가 낮아진 가벼운 열매체유는 열매저장부(173)로 되돌아가고, 열매저장부(173)에서 식혀진 상대적으로 무거운 열매체유는 다시 열매순환관(175)을 통하여 엘이디광원(150)으로 흘러가는 자연순환방식이 적용된다. 이를 위하여 본 발명에 따른 등명기는 도면에 도시된 바와 같이 제1 반사체(110)가 하부에 구비되고 제2 반사체(130)가 상부에 구비되어 상기 열매저장부(173)가 엘이디광원(150)의 상부에 구비되도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 제2 반사체(130)의 내측으로 상기 제2 반사체(130)와 열매저장부(173) 사이에는 방사구조의 방열핀(177)이 상기 열매저장부(173)의 외측면을 감싸면서 대면하도록 구성되어 있다. 그리고 방열핀(177)은 가운데 부분에 전술하여 설명한 열매순환관(175)이 관통하면서 접촉하도록 구성되는 관통홀(179)이 구비되어 상기 열매순환관(175)을 흐르는 열매체유의 열을 넓게 분산시켜 냉각하도록 한다. 방열핀(177)에 의하여 분산된 열기는 제2 반사체(130)의 표면으로 전달되어 냉각되거나 상기 방열핀(177)의 일부를 열매저장부(173)의 상부 또는 외측으로 노출시켜 냉각하도록 할 수 있다.

도면에서 설명되지 않은 171은 방열핀을 고정하는 취부홀이다. 상기와 같은 구성의 방열핀(177)이 열매저장부(173)의 외측을 감싸면서 결합되며, 도면에는 도시되지 않았지만 방열핀(177)의 관통홀(179)을 열매순환관(175)이 관통하면서 지나게 된다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 등명기프레임
103: 덮개
105: 조류방지봉
107: 투명창
110: 제1 반사체
115: 반사돌기
130: 제2 반사체
133: 제1 반사면
135: 제2 반사면
150: 엘이디광원
170: 열매식 냉각기
171: 취부홀
173: 열매저장부
175: 열매순환관
177: 방열핀
179: 관통홀

Claims (2)

1. 포물선 단면의 중심축을 기준으로 회전하여 얻어지는 오목한 포물면 구조의 반사면을 가지는 제1 반사체와, 중심축이 일치하도록 상기 제1 반사체와 대면하도록 구성되는 원뿔형상의 제2 반사체와, 상기 제2 반사체의 중앙에서 상기 제1 반사체의 중심축을 향하여 빛을 주사하도록 구성되는 엘이디광원 및 각 구성을 지지하는 등명기프레임을 포함하여 구성되는 하향 주사식 다중 적층형 등명기에 있어서,
   상기 제1 반사체의 가운데 부분에는 중심축을 기준으로 원뿔형상의 반사돌기가 형성되어 있으며, 상기 제2 반사체는 상기 제1 반사체에서 반사되는 빛을 수평방향으로 반사하도록 경사진 제1 반사면과 상기 제1 반사면의 가장자리에 연속적으로 구비되며 상기 제1 반사면 보다 경사가 완만하게 형성되어 상기 반사돌기에서 반사되는 빛을 수평방향으로 반사하는 제2 반사면으로 구성되고,
   상기 제2 반사체의 내측으로 상기 엘이디광원의 후방에는 열매식 냉각기가 더 구비되되, 상기 열매식 냉각기는 열매저장부와 상기 열매저장부에서 상기 엘이디광원 사이를 연결하여 열매체유가 자연순환하도록 하는 열매순환관으로 구성되며,
   상기 열매체유가 자연순환하도록, 상기 엘이디광원에서 가열되어 가벼워진 상기 열매체유가 상기 열매저장부로 되돌아가도록 상기 열매순환관의 일단부는 상기 열매저장부의 천장면측을 향하여 돌출되고, 상기 열매저장부에서 식혀져 무거워진 상기 열매체유는 상기 열매순환관을 통하여 상기 엘이디광원측으로 흘러가도록 상기 열매순환관의 타단부는 상기 열매저장부의 바닥면에 근접하게 배치되며, 상기 열매순환관의 타단부에서 배출되는 식혀진 상기 열매체유가 상기 엘이디광원을 냉각시키도록 상기 열매순환관의 일부분은 상기 엘이디광원과 근접하게 배치되고,
   상기 제2 반사체와 상기 열매저장부의 사이에는 방사구조의 방열핀이 상기 열매저장부의 외측면에 대면하도록 구비되며, 상기 방열핀의 가운데 부분은 상기 열매순환관이 관통하면서 접촉하도록 구성되는 하향 주사식 다중 적층형 등명기.
   
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