KR102044254B1 - 배광제어가 가능한 led 탐조등 - Google Patents

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KR102044254B1 KR1020180006368A KR20180006368A KR102044254B1 KR 102044254 B1 KR102044254 B1 KR 102044254B1 KR 1020180006368 A KR1020180006368 A KR 1020180006368A KR 20180006368 A KR20180006368 A KR 20180006368A KR 102044254 B1 KR102044254 B1 KR 102044254B1
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Abstract

본 발명은 야간에 원거리에 있는 특정 지역이나 특정 대상물에 광을 조사하여 탐지하기 위한 장치로 LED모듈을 광원으로 사용하는 배광제어가 가능한 LED 탐조등에 관한 것으로, 고정렌즈와 가변렌즈를 통해서 배광제어가 가능하고 아울러 탐조등을 경량으로 제공하여 장비적용에 따른 활용성을 극대화 할 수 있는 배광제어가 가능한 LED 탐조등을 제공코자 하는 것이다.
즉, 본 발명은 전면이 개구된 통 형상의 본체와; 상기 본체의 내부에 설치되며, LED모듈 및 내부전반사 타입의 가변렌즈를 포함하는 LED어셈블리와; 상기 본체의 후방에 설치되어 LED어셈블리를 전후진 시키는 정역 회전하는 스텝모터와; 본체의 개구된 입구측에 고정되는 프레넬 타입의 고정렌즈와; LED어셈블리와 스텝모터에 전기적으로 연결된 제어부를 포함하는 것이다.

Description

배광제어가 가능한 LED 탐조등{LED searchlight with light distribution control}
본 발명은 야간에 원거리에 있는 특정 지역이나 특정 대상물에 광을 조사하여 탐지하기 위한 장치로 LED모듈을 광원으로 사용하는 배광제어가 가능한 LED 탐조등에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 고정렌즈와 가변렌즈를 통해서 배광제어가 가능하고 아울러 탐조등을 경량으로 제공하여 장비적용에 따른 활용성을 극대화 할 수 있는 배광제어가 가능한 LED 탐조등을 제공코자 하는 것이다.
탐조등은 야간에 원거리에 있는 특정 지역이나 특정 대상물에 광을 조사하여 탐지하기 위한 장치로서, 군용 또는 항공용으로 주로 사용된다. 이러한 탐조등은 가깝게는 수백 미터에서 멀게는 수 킬로미터 거리까지 광을 조사해야 하기 때문에, 광량이 많고 광도가 강하면서 빔의 배광이 최대한 평행하게 이루어져야 한다.
종래의 고성능 탐조등은 주로 제논, HID, 할로겐 램프를 광원으로 사용한다. 그러나, 최근에는 LED모듈의 우수한 내진동성, 높은 신뢰도, 저전력 소모량 등을 고려하여, LED모듈 광원을 탐조등에 적용하기 위한 많은 노력이 이루어지고 있다.
종래 기술로는 대한민국 공개특허공보(A)10-2014-0129693호(2014.11.07.)LED 탐조등, 대한민국 등록특허공보(B1)10-1479768호(2015.01.26.)의 효율적인 집광구조를 갖는 선박용 LED 탐조등, 10-1579147호(2015.12.21.)의 고광도 집광구조를 갖는 선박용 LED 탐조등, 대한민국 공개특허공보(A)10-2014-0129693호(2014.11.07.)LED 탐조등이 제안되고 있다.
상기에서와 같이 LED 탐조등의 경우 대부분 고정식으로 구성되며 특히 집광에 따른 다양한 기술들을 제공하고 있으며, 10-2014-0129693호의 경우 배광을 조절할 수 있도록 하는 기술이 제안되고 있으며, 그 구성은 일면이 개방되거나 투명한 재료로 밀봉되고, 열전도도가 높은 금속으로 이루어진 본체; 상기 본체의 전방 내부에 설치되어 후방으로 광을 출력하는 LED모듈; 상기 본체의 후방 내부에 설치되어 상기 LED모듈로부터 출력되는 광을 반사하여 상기 본체의 전방으로 광이 조사되도록 하는 반사경; 및 상기 본체의 전방 내부에 위치되는 중심부와 상기 중심부로부터 상기 본체의 내벽을 향하는 방향으로 연장된 후 상기 본체의 후방으로 절곡된 복수의 연장부를 구비하고, 상기 중심부에 상기 LED모듈이 설치되며, 상기 중심부와 상기 연장부는 히트파이프로 이루어진 방열 모듈을 포함하며, 상기 반사경의 후방에는 상기 반사경을 상기 본체의 길이방향으로 가변시킬 수 있는 반사경 가변 수단이 설치되는 것이다.
이는 발열량이 매우 많은 대형의 파워 LED 패키지로 구성된 LED모듈로부터 발생하는 열을 빠르게 외측으로 전달하여 방출시킬 수 있도록 하고 있다.
그러나 상기한 선행기술에는 반사경과 LED모듈 사이의 거리를 조절하고 있기는 하나 단순히 불빛의 반사 범위만 달리한 것으로 배광 효율성을 기대하기 어렵다. 또한 반사경의 전방으로 LED모듈이 배치되는 구성으로 반사경에 의해 반사되는 불빛이 LED모듈에 의해 방해되어 광량이 줄어들게 되는 문제점도 있었고, 중량으로 구성되어 무인 비행기에 탑재하기도 어려웠다.
KR 101479768 B1 2015.01.26. KR 101579147 B1 2015.12.21. KR 1020140129693 A 2014.11.07.
이에 본 발명자는 종래 LED 탐조등이 갖는 제반 문제점을 일소코자 본 발명을 연구 개발한 것이다.
즉, 본 발명에서는 고정렌즈와 가변렌즈를 조합하여 다양한 광도의 공간분포 제공이 가능하게 하였으며, 본체와 고정렌즈 및 LED어셈블리를 경량으로 설계 제작하여 무인 비행기(드론;drone) 등에 설치하여 운용할 수 있도록 함으로 해서 장비적용에 따른 활용성을 극대화 할 수 있도록 한 배광제어가 가능한 LED 탐조등을 제공함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.
과제 해결 수단으로 첫째 전면이 개구된 통 형상의 본체와; 상기 본체의 내부에 설치되며, LED모듈 및 내부전반사 타입의 가변렌즈를 포함하는 LED어셈블리와; 상기 본체의 후방에 설치되어 LED어셈블리를 전후진 시키는 정역 회전하는 스텝모터와; 본체의 개구된 입구측에 고정되는 프레넬 타입의 고정렌즈와; LED어셈블리와 스텝모터에 전기적으로 연결된 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
둘째 상기 LED어셈블리는 본체의 바닥에 고정된 지지판과; 지지판에 세워진 가이드핀을 따라서 이동하는 방열판과; 지지판 또는 방열판의 중심에 구비되며 스텝모터로 구동되는 나사축에 조립되는 너트부재와; 방열판의 전면에 부착되는 LED모듈 및 가변렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.
셋째 상기 고정렌즈와 가변렌즈 사이에는 반사갓이 더 구비되며, 상기 반사갓은 3~5등분된 것을 조합한 것으로; 가변렌즈의 상단 외부연와 고정핀과 제1토션스프링으로 결합되어 반사갓을 외향으로 가압토록 하고; 반사갓과 본체의 내면 사이에는 제2토션스프링을 설치하여 반사갓을 내향으로 가압토록 하되; 상기 제2토션스프링은 제1토션스프링 보다 큰 탄성력을 제공할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
넷째 상기 본체의 내면에는 제어부와 전기적으로 연결되도록 LED어셈블리의 방열판이 상사점 및 하사점에 위치한 상태를 감지하는 감지센서를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제공하는 배광제어가 가능한 LED 탐조등을 사용하는 경우 하기와 같은 효과가 있다.
-LED 어셈블리의 구성이 간단하여 LED 탐조등을 경량으로 제작 가능하다. 따라서 다양한 산업분야에 사용이 가능하며, 군용으로 사용할 경우 개인 휴대성이 용이하며, 무인 항공기에 장착하더라도 중량을 최소화 할 수 있어 무인 항공기 운항이 가능하다.
-LED 어셈블리가 전후진하면서 고정렌즈와 가변렌즈 사이의 거리를 조절하게 되므로 다양한 광도의 공간분포 제공이 가능하다.
-본체 내부에 LED 어셈블리가 전후진할 때 벌려지거나 또는 오므라들어 LED 및 가변렌즈를 통해 제공되는 광도가 본체 내부에서 허실되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에서 제공하는 배광제어가 가능한 LED 탐조등의 바람직한 일 실시례를 보인 사시도
도 2는 본 발명에의 LED어셈블리를 보인 사시도
도 3은 본 발명의 단면도로 LED어셈블리가 상승한 상태도
도 4는 본 발명의 단면도로 LED어셈블리가 하강한 상태도
도 5는 본 발명에의 LED어셈블리의 다른 례를 보인 사시도
도 6은 도 5의 단면도로 LED어셈블리가 상승한 상태도
도 7은 도 5의 단면도로 LED어셈블리가 하강한 상태도
이하 본 발명에서 제공하는 배광제어가 가능한 LED 탐조등의 바람직한 일 실시례를 첨부 도면에 의거하여 설명한다.
도 1은 본 발명에서 제공하는 배광제어가 가능한 LED 탐조등의 바람직한 일 실시례를 보인 사시도를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명에의 LED어셈블리를 보인 사시도, 도 3, 도 4는 본 발명의 단면도로 LED어셈블리가 상승 및 하강한 상태도를 도시한 것이다.
본 발명에서 제공하는 배광제어가 가능한 LED 탐조등(1)은 구성을 간소화하여 경량으로 제작함과 아울러 다양한 광도의 공간분포 제공이 가능하게 한 것에 특징이 있다.
이를 위한 본 발명의 구성을 살펴보면, 전면이 개구된 통 형상의 본체(2) 내부에 LED어셈블리(3)를 설치하고, 본체(2)의 후방으로는 스텝모터(4)를 설치하며, 본체(2)의 개구된 입구측에는 고정렌즈(5)를 결합한다.
상기 LED어셈블리(3)는 광원인 LED모듈(31) 및 광원에서 발생하는 불빛을 본체(2) 전면에 결합되어 있는 고정렌즈(5) 쪽으로 빛을 반사시키는 가변렌즈(32)를 포함하는 구성으로 이루어지며, LED어셈블리(3)는 정회전 및 역회전 가능한 스텝모터(4)에 의해 전진 및 후진하면서 고정렌즈(5)와 가변렌즈(32) 간의 거리를 조절하여 다양한 광도의 공간분포가 이루어지도록 배광제어가 가능하게 구성한다.
이때 본체(2)는 내구성이 우수한 플라스틱 재질로 구성하고 아울러 고정렌즈(5)는 프레넬 렌즈 타입으로 구성하여 중량을 줄일 수 있도록 한다.
프레넬 렌즈(Fresnel lens)란, 렌즈의 두께를 줄이기 위해서 수개 또는 여러개의 동그라미띠 모양의 렌즈로 분할한 것을 해치하여 표시해 놓은 렌즈를 말한다. 렌즈의 두께를 크게 하지 않고 구경이 큰 렌즈를 만들 수 있는 장점이 있다.
상기 고정렌즈(5)로 사용하고 있는 프레넬 렌즈는 두께를 얇게 구성하면서 큰 렌즈를 제공하여 집광이 이루어지게 하기 위함이다. 또한 가변렌즈(32)는 임계각 이상의 입사각을 가진 빛이 매질 경계면에서 모두 반사하는 내부전반사 렌즈를 사용하고 그 중앙에 LED모듈(31)을 배치하는 구성으로, LED모듈(31)에서 발생하는 불빛을 내부전반사 렌즈의 특성에 의해 허실 없이 고정렌즈(5) 쪽으로 유도되도록 한다.
본 발명에서 제공하는 배광제어가 가능한 LED 탐조등(1)에서의 LED어셈블리(3)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본체(2)의 바닥에 볼트를 이용하여 지지판(33)을 고정한다. 지지판(33)의 중앙에는 구멍이 형성되고, 지지판(33)의 가장자리에는 가이드핀(34)을 결합한다. 지지판(33)에 일단이 고정된 상태로 세워지는 가이드핀(34)은 방열판(35)에 결합된 부시(36)를 끼워 슬라이드 이동될 수 있도록 하며, 이때 본 발명에서는 가이드핀(34)을 안정적인 구조로 제공할 수 있도록 120도 각도로 3개소 설치하고 있다.
상기 방열판(35)은 열전도성이 우수한 알루미늄 소재로 구성되며, 별도로 도시하고 있지는 않지만 지지판(33) 쪽으로 요철형의 방열핀을 형성하여 냉각 효율성을 높이는 구성으로 제공될 수 있다.
방열판(35)의 전면 중앙에는 광원으로 사용하는 LED모듈(31)이 결합되어 제어부(6)에 의해 제어되며, LED모듈(31)의 전방으로는 가변렌즈(32)가 결합되며, 가변렌즈(32)는 렌즈고정구(37)에 의해 가압되며, 렌즈고정구(37)는 방열판(35)에 볼트로 고정되게 구성한다. 이때 제어부(6)는 본체에 일체 형성되거나 혹은 본 발명과 별도로 제공될 수 있다.
또한 상기 방열판(35)의 후방으로는 너트부재(38)가 결합되며, 너트부재(38)에는 스텝모터(4)에 의해 구동되는 나사축(39)을 결합하여 너트부재(38)를 이동시킬 수 있도록 한다. 이때 나사축(39)은 스텝모터(4) 의 축과 커플링으로 상호 연결되어 동력이 전달될 수 있도록 구성된다.
그리고 본체(2) 내면에는 방열판(35)이 상사점 및 하사점에 위치한 상태를 감지하는 감지센서(7)를 설치하여 제어부(6)와 전기적으로 연결토록 한다. 이때 감지센서(7)는 포토커플러 또는 리미트스위치 등이 선택적으로 적용될 수 있다.
이상과 같이 구성되는 본 발명의 배광제어가 가능한 LED 탐조등(1)을 사용코자 전원을 인가하면 제어부(6)에서 먼저 스텝모터(4)에 전원을 인가하여 방열판(35)을 상사점 및 하사점 위치로 전후진 시켜 LED어셈블리(3)의 위치를 제어부(6)에서 인지할 수 있도록 한다.
이때 제어부(6)에서는 그 값을 저장하여 기초값으로 사용하고, 사용 목적에 부합하는 배광을 제공할 수 있도록 LED어셈블리(3)를 이동시키면 되는 것이다. 일예로, 프레넬 렌즈 타입의 고정렌즈(5)와, 내부전반사 기능을 제공하는 가변렌즈(32) 사이의 초점거리(L1)를 좁게 하는 경우 좁은 면적(5°내외)의 배광을 제공할 수 있으며, 반대로 고정렌즈(5)와 가변렌즈(32) 사이의 초점거리(L2)를 넓게 하는 경우 넓은 면적(20°내외)의 배광을 제공할 수 있는 것이다.
상기 제어부(6)는 RS232를 적용한 통신프로토클에 따른 수행이 이루어질 수 있도록 하여 무선 제어가 가능하도록 한다.
도 5는 본 발명에의 LED어셈블리의 다른 례를 보인 사시도를 도시한 것이고, 도 6은 도 5의 단면도로 LED어셈블리가 상승한 상태도, 도 7은 도 5의 단면도로 LED어셈블리가 하강한 상태도를 각각 도시한 것이다.
이는 LED어셈블리(3)의 다른 례를 보인 것으로 상기와 같이 LED어셈블리(3)를 구성함에 있어서, 가변렌즈(32) 상측에 고정렌즈(5) 쪽을 향하도록 반사갓(8)을 더 구비한 것을 특징으로 한다.
이때 반사갓(8)은 가변렌즈(32)의 상부 외연부, 바람직하기로는 가변렌즈(32)를 가압하고 있는 렌즈고정구(37)에 반사갓(8)의 하단을 고정핀(9)으로 결합하고, 고정핀(9)에 제1토션스프링(10)을 결합하여 반사갓(8)을 외향으로 가압토록 하고, 반사갓(8)의 외면과 본체(2)의 내면 사이에는 제2토션스프링(11)을 설치하여 반사갓(8)을 내향으로 가압토록 한다. 이때 상기 제2토션스프링(11)은 제1토션스프링(10) 보다 큰 탄성력을 제공할 수 있도록 한다.
상기 반사갓(8)을 얇은 박판을 3~5등분하고, 등분된 부재의 연결부분은 서로 겹치도록 한다. 또한 프리한 상태의 반사갓(8) 상부에는 고정렌즈(5)와 마찰되어 고정렌즈(5)를 손상시킬 우려가 있으므로 연질 구성의 슬라이드 부재를 부가 구성할 수 있다.(도시되지 않음)
이상과 같이 반사갓(8)을 더 설치하는 경우 가변렌즈(32) 쪽에서 제공되는 불빛이 가변렌즈(32)와 고정렌즈(5) 사이의 공간에서 확산되어 광도가 저하되는 것을 방지하는 기능성을 제공할 수 있다.
즉, 본 발명에서의 반사갓(8)은 LED어셈블리(3)가 하사점 위치로 하강할 때 제2토션스프링(11)의 탄성력이 반사갓(8)에 제공되어 반사갓(8)이 도 7에 도시된 바와 같이 내향으로 회동되어 고정렌즈(5)와 가변렌즈(32) 사이 공간에 마치 터널을 형성하듯이 위치되고, LED어셈블리(3)가 상사점 위치로 상승할 때 반사갓(8)의 상단부가 고정렌즈(5)에 지지된 상태에서 제1토션스프링(10)의 탄성력이 제공되므로 반사갓(8)이 넓게 펼쳐지면서 고정렌즈(5)와 가변렌즈(32) 사이의 좁아진 공간에 위치하게 되는 것이다.(도 6참조)
따라서 본 발명의 다른 례와 같이 반사갓(8)을 적용하는 경우 LED모듈(31)에서 제공된 불빛이 가변렌즈(32)를 통해 고정렌즈(5) 쪽으로 반사될 때 발생할 수 있는 미세하게 허실될 수 있는 불빛도 반사갓(8)에서 고정렌즈(5) 쪽으로 반사 제공하게 되므로 광도 저하를 막을 수 있는 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 배광제어가 가능한 LED 탐조등(1)에 의하면 경량 제작이 가능하므로 무인 항공기 등에도 적용이 가능하며, 특히 프레넬 렌즈 타입의 고정렌즈(5)와, 내부전반사 기능을 제공하는 가변렌즈(32)의 거리 변화를 이용하여 수평면 배광의 면적을 결정할 수 있어 넓은 면적의 배광은 물론이고, 좁은 면적을 집중하여 밝게 배광하는 등의 기능성을 제공하게 되는 것이다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시례에 관해 설명하고 있으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 보호 범위는 설명된 실시례에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1:배광제어가 가능한 LED 탐조등
2:본체 3:LED어셈블리
31:LED모듈 32:가변렌즈
33:지지판 34:가이드핀
35:방열판 36:부시
37:렌즈고정구 38:너트부재
39:나사축 4:스텝모터
5:고정렌즈 6:제어부
7:감지센서 8:반사갓
9:고정핀 10:제1토션스프링
11:제2토션스프링

Claims (4)

  1. 전면이 개구된 통 형상의 본체(2)와;
    상기 본체(2)의 내부에 설치되며, LED모듈(31) 및 내부전반사 타입의 가변렌즈(32)를 포함하는 LED어셈블리(3)와;
    상기 본체(2)의 후방에 설치되어 LED어셈블리(3)를 전후진 시키는 정역 회전하는 스텝모터(4)와;
    본체(2)의 개구된 입구측에 고정되는 프레넬 타입의 고정렌즈(5)와;
    LED어셈블리(3)와 스텝모터(4)에 전기적으로 연결된 제어부(6)를 포함하되;
    상기 LED어셈블리(3)는 본체(2)의 바닥에 고정된 지지판(33)과;
    지지판(33)에 세워진 가이드핀(34)을 따라서 이동하는 방열판(35)과;
    지지판(33) 또는 방열판(35)의 중심에 구비되며 스텝모터(4)로 구동되는 나사축(39)에 조립되는 너트부재(38)와;
    방열판(35)의 전면에 부착되는 LED모듈(31) 및 가변렌즈(32)를 포함하며;
    상기 고정렌즈(5)와 가변렌즈(32) 사이에는 반사갓(8)이 더 구비되며;
    상기 반사갓(8)은 3~5등분된 것을 조합한 것으로, 가변렌즈(32)의 상단 외부연와 고정핀(9)과 제1토션스프링(10)으로 결합되어 반사갓(8)을 외향으로 가압토록 하고;
    반사갓(8)과 본체(2)의 내면 사이에는 제2토션스프링(11)을 설치하여 반사갓(8)을 내향으로 가압토록 하되;
    상기 제2토션스프링(11)은 제1토션스프링(10) 보다 큰 탄성력을 제공할 수 있도록 하며;
    상기 본체(2)의 내면에는 제어부(6)와 전기적으로 연결되도록 LED어셈블리(3)의 방열판(35)이 상사점 및 하사점에 위치한 상태를 감지하는 감지센서(7)를 구비하고;
    상기 제어부(6)는 RS232를 적용한 통신프로토클에 따른 수행이 이루어질 수 있도록 하여 무선제어가 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 배광제어가 가능한 LED 탐조등.
  2. 삭제
  3. 삭제
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