KR200197905Y1 - A lantern having self-generation fuction - Google Patents

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KR200197905Y1
KR200197905Y1 KR2020000005422U KR20000005422U KR200197905Y1 KR 200197905 Y1 KR200197905 Y1 KR 200197905Y1 KR 2020000005422 U KR2020000005422 U KR 2020000005422U KR 20000005422 U KR20000005422 U KR 20000005422U KR 200197905 Y1 KR200197905 Y1 KR 200197905Y1
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KR
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light emitting
permanent magnet
emitting device
coil
spring
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Application number
KR2020000005422U
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Korean (ko)
Inventor
김종철
이승엽
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원모콜주식회사
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S9/00Lighting devices with a built-in power supply; Systems employing lighting devices with a built-in power supply
    • F21S9/04Lighting devices with a built-in power supply; Systems employing lighting devices with a built-in power supply the power supply being a generator

Abstract

본 고안은 내부에 소형 발전기를 내장함으로써 스스로 전력을 생산할 수 있는 자가발전 랜턴(lantern)에 관한 것이다.The present invention relates to a self-powered lantern that can generate power by itself by embedding a small generator.

본 고안은 사람의 자연적인 운동에너지를 근원으로 하는 발전기를 랜턴에 장착하도록 한다. 발전기는 영구자석과 코일의 상대운동을 이용하여 유도전류를 발생하고, 영구자석과 영구자석을 지지하는 스프링으로 이루어진 진동계가 사람의 움직임에 의하여 자석의 상대변위를 발생시키고, 이때 자석의 상대변위는 통계적으로 제시된 보행시 사람의 진폭과 진동수와 공진하도록 스프링을 설계하였다.The present invention allows a lantern to be installed with a generator that is a source of human's natural kinetic energy. The generator generates induction current by using the relative motion of the permanent magnet and the coil, and a vibration system composed of a spring supporting the permanent magnet and the permanent magnet generates a relative displacement of the magnet by human movement. The springs were designed to resonate with the amplitude and frequency of the human during walking.

따라서, 본 고안은 별도의 운동에너지 및 전원이 없이 단지 사람의 보행만으로도 전력생산이 가능한 소형발전기를 이용하여 발광소자를 구동하므로 기존의 것 처럼 화학전지가 필요없어 영구적으로 사용이 가능하며, 랜턴용 화학전지에 의한 환경오염을 근본적으로 막을 수 있다. 또한, 서비스 단자에 의하여 다른 장치에로 잉여전력을 공급할 수 있는 잇점이 있다.Therefore, the present invention drives the light emitting device by using a small generator capable of producing power only by human walking without a separate kinetic energy and power source, so it is possible to use it permanently without the need of a chemical cell as in the conventional case. It can fundamentally prevent environmental pollution caused by chemical cells. In addition, there is an advantage that can supply the surplus power to the other device by the service terminal.

Description

자가발전이 가능한 휴대형 발광장치{A LANTERN HAVING SELF-GENERATION FUCTION}Portable light emitting device capable of self-power generation {A LANTERN HAVING SELF-GENERATION FUCTION}

본 고안은 전기에너지를 광으로 전환시켜 주변을 밝히는 휴대형 발광장치에 관한 것으로서, 특히 내부에 소형 발전기를 내장함으로써 스스로 전력을 생산할 수 있는 자가발전 랜턴(lantern)에 관한 것이다.The present invention relates to a portable light emitting device that converts electrical energy into light and illuminates the surroundings, and more particularly, to a self-powered lantern that can generate power by embedding a small generator therein.

일반적으로, 랜턴은 내부에 전구와 이 전구에 전력을 공급하기 위한 배터리(특히, 건전지와 같은 1차전지)를 내장하고, 배터리로부터 공급되는 전원을 이용하여 전구를 동작시켜 주변을 밝히는 기구이다.In general, a lantern is a device that has a light bulb and a battery (especially a primary battery such as a battery) for powering the light bulb inside, and illuminates the light by operating the light bulb using a power source supplied from the battery.

이와같이 전구를 동작시키는 전원으로 건전지와 같은 1차전지를 사용할 경우에는 부하방전 또는 자연방전에 의하여 건전지가 완전방전될 때 마다 새로운 건전지를 구입하여 교환해야 되는 문제점이 있다.As such, when a primary battery such as a battery is used as a power source for operating a light bulb, there is a problem that a new battery must be purchased and replaced whenever the battery is completely discharged by a load discharge or a natural discharge.

또한, 건전지 대신에 충, 방전이 가능한 2차전지를 사용하는 경우에는 이 2차전지를 주기적으로 충전시키기 위한 별도의 충전장치가 요구된다.In addition, when a secondary battery capable of charging and discharging is used instead of a battery, a separate charging device for periodically charging the secondary battery is required.

따라서, 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 대한민국 특허출원 제 92-17174 호(자가발전 전,후방 랜턴)는 랜턴 사용자의 인위적 회전력을 이용하여 전기에너지를 생성하는 자가발전 전, 후방 랜턴을 개시한다.Accordingly, in order to solve the problems of the prior art, Korean Patent Application No. 92-17174 (front and rear lanterns before self-power generation) discloses a rear lantern before self-power generation that generates electric energy using an artificial rotational force of a lantern user. .

그러나, 상기 특허출원의 경우는 사용자가 매번 인위적으로 발전기를 구동시켜 전기에너지를 생산해야 되기 때문에 에너지 사용효율과 편의성이 떨어진다.However, in the case of the patent application, since the user must artificially drive the generator every time to produce electrical energy, energy efficiency and convenience are inferior.

따라서, 본 고안자는 인간의 움직임에 따라 발생되는 자연적인 진동에너지를 전기에너지로 변환할 수 있는 랜턴을 개발하게 되었다.Therefore, the inventors have developed a lantern that can convert the natural vibration energy generated by human movement into electrical energy.

즉, 본 고안은 스프링으로 지지되는 영구자석과 코일을 인간의 거동에 따라 발생되는 진동에 의해 상대운동시킴으로써 유도전류를 발생시키고, 이를 발광소자를 작동시키는 전원으로 이용하는 것을 특징으로 한다.That is, the present invention is characterized by generating an induced current by relative movement of the permanent magnet and the coil supported by the spring by the vibration generated by human behavior, and using it as a power source for operating the light emitting device.

본 고안의 제 1 목적은 인간의 움직임에 따라 발생되는 자연적인 운동에너지를 이용하여 전기에너지를 생산하고, 이 전기에너지를 발광소자의 구동전원으로 사용할 수 있는 휴대형 발광장치를 제공하는 것이다.A first object of the present invention is to provide a portable light emitting device that can produce electrical energy using natural kinetic energy generated by human movement, and can use the electrical energy as a driving power source of the light emitting device.

본 고안의 제 2 목적은 코일에 시변자속을 제공하는 영구자석이 무한진동할 수 있도록 인간의 거동에 공진되는 진동계를 설계하는 것이다.A second object of the present invention is to design a vibrometer that is resonant with human behavior so that the permanent magnet providing time-varying flux to the coil can be infinitely vibrated.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 휴대형 발광장치는 광을 발산하는 발광부와 사용자의 파지(把持)를 돕기 위한 손잡이부를 포함한다.The portable light emitting device of the present invention for achieving the above object includes a light emitting portion for emitting light and a handle portion for helping the user grip.

이 휴대형 발광장치의 몸체내에는 외부로 광을 발산하기 위한 발광소자와, 상기 발광소자가 필요로 하는 전기에너지를 생산하는 소형 발전기가 내장된다.The portable light emitting device includes a light emitting device for emitting light to the outside, and a small generator for producing electrical energy required by the light emitting device.

또한, 상기 소형 발전기는 스프링에 의하여 지지되어, 상기 발광장치를 휴대한 사용자의 움직임에 따라 진동하여 시변 자속을 발생하는 영구자석;과 상기 영구자석으로부터 발생되는 시변자속에 따라 발생되는 유도전류를 유기하는 코일을 포함한다.In addition, the small generator is supported by a spring, the permanent magnet to generate a time-varying magnetic flux by vibrating according to the movement of the user carrying the light emitting device; and induced current generated by the time-varying magnetic flux generated from the permanent magnet It includes a coil.

이때, 상기 스프링소자의 스프링계수는 영구자석과 스프링소자로 이루어지는 진동계의 진동과 외부 진동(사용자의 보행거동에 따른 진동)이 공진되도록 설계된다. 이에 따라 상기 영구자석과 코일사이에는 사용자의 적은 움직임에도 불구하고 상대적으로 큰 변위가 형성되어 큰 전력을 생산할 수 있다.At this time, the spring coefficient of the spring element is designed such that the vibration and the external vibration (vibration according to the walking behavior of the user) of the vibration system consisting of the permanent magnet and the spring element. Accordingly, a relatively large displacement is formed between the permanent magnet and the coil despite the small movement of the user, thereby producing a large power.

이렇게 공진이 가능하도록 하는 것은 다음의 수식 (1)을 만족하도록 진동계를 설계하므로서 가능하여진다.This resonance is made possible by designing a vibrometer so as to satisfy the following expression (1).

ω == ωdㆍㆍ ㆍㆍㆍㆍㆍㆍ ㆍㆍㆍ(1)ω = = ω d ㆍ ········· (1)

(여기서, ω는 스프링에 의하여 지지되는 영구자석의 진동수, ωd= 보행자의 움직임에 따른 외력의 진동수, k는 상기 영구자석을 지지하는 스프링계수, m은 영구자석의 질량)(Where ω is the frequency of the permanent magnet supported by the spring, ω d = the frequency of the external force according to the movement of the pedestrian, k is the spring coefficient supporting the permanent magnet, m is the mass of the permanent magnet)

또한, 본 고안의 휴대형 발광장치는 상기 발전기에서 발생된 전기에너지를 축적하고, 이 축적된 전기에너지를 상기 발광소자에 방전하기 위한 전력저장소자를 부가적으로 포함할 수 있다.In addition, the portable light emitting device of the present invention may additionally include an electric power storage device for accumulating electric energy generated by the generator, and discharging the accumulated electric energy to the light emitting device.

또한, 본 고안의 휴대형 발광장치는 상기 전력저장소자에 축적된 전기에너지를 외부 전기, 전자기구에 공급하기 위한 서비스 커넥터를 부가적으로 포함할 수 있다.In addition, the portable light emitting device of the present invention may additionally include a service connector for supplying the electrical energy accumulated in the power storage device to external electric and electronic devices.

본 고안의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 고안의 실시에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 고안의 목적 및 장점들은 첨부된 실용신안등록청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.Other objects and advantages of the present invention will be described below and will be appreciated by practice of the present invention. In addition, the objects and advantages of the present invention can be realized by means and combinations shown in the appended utility model registration claims.

명세서내에 통합되어 있고 명세서의 일부를 구성하는 첨부도면은 고안의 현재의 바람직한 실시예를 예시하며, 다음의 바람직한 실시예의 상세한 설명과 함께 본 고안의 원리를 설명하는 역할을 할 것이다.The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate the presently preferred embodiments of the invention and, together with the description of the following preferred embodiments, serve to explain the principles of the invention.

도 1은 본 고안에 따른 랜턴의 내부 구성을 설명하기 위한 종단면도이다.1 is a longitudinal sectional view for explaining the internal configuration of a lantern according to the present invention.

도 2는 기저진동을 받는 1차 유도 진동계를 설명하기 위한 모델링도이다.2 is a modeling diagram for explaining a primary induction vibration system subjected to the ground vibration.

도 3은 본 고안의 소형발전기에 대한 공진현상을 설명하기 위한 그래프이다.Figure 3 is a graph for explaining the resonance phenomenon for the small generator of the present invention.

도 4는 본 고안의 랜턴에 내장되는 충,방전회로의 블록구성도이다.4 is a block diagram of a charge and discharge circuit built in the lantern of the present invention.

도 5는 본 고안에 따른 랜턴의 다른 실시예의 구성을 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining the configuration of another embodiment of a lantern according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

2: 하우징 3a, 3b, 3c: 영구자석 엘리먼트2: housing 3a, 3b, 3c: permanent magnet element

4a, 4b: 스프링 5a, 5b, 5c: 코일 엘리먼트4a, 4b: spring 5a, 5b, 5c: coil element

6: 커패시터(capacitor) 7: 2차전지6: capacitor 7: secondary battery

8: 발광소자 10: 커넥터(connector)8: light emitting element 10: connector

이하에서, 첨부도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention in detail.

도 1에는 본 고안에 따른 휴대형 발광장치(즉, 랜턴)의 내부구성이 자세히 도시되어 있다.1 shows the internal structure of a portable light emitting device (ie, a lantern) according to the present invention in detail.

본 고안의 발광장치(1)는 크게 발광부와 손잡이부로 나눌 수 있다.The light emitting device 1 of the present invention can be largely divided into a light emitting part and a handle part.

상기 발광부는 발광소자(8)와 이 발광소자를 둘러싸고 있는 조명갓(9)으로 이루어진다. 상기 발광소자(8)는 전기에너지를 빛에너지로 전환하는 장치로서 일반 전구나 LED(발광다이오드)를 포함한다.The light emitting portion consists of a light emitting element 8 and an illumination shade 9 surrounding the light emitting element. The light emitting element 8 is a device for converting electrical energy into light energy and includes a general light bulb or LED (light emitting diode).

상기 손잡이부를 이루는 하우징(2) 내부에는 소형발전기(16)가 장착되며, 상기 손잡이부는 사용자가 용이하게 파지할 수 있도록 막대형상을 갖는 것이 바람직하다.The small generator 16 is mounted in the housing 2 constituting the handle portion, and the handle portion preferably has a rod shape so that the user can easily grip the handle.

또한, 상기 발광부와 손잡이부의 경계지점에는 2차전지(7)나 커패시터(6)와 같은 전력저장소자들이 배치된다. 상기 커패시터(6)는 상기 소형 발전기에서 발생되는 유도기전력을 일시적으로 저장하는 소자이다. 상기 2차전지(7)는 커패시터(6)로부터 레벨업된 전압을 공급받아 이 전기에너지를 저장하고, 이것을 발광소자(8)를 위해 방전하는 소자이다.In addition, power storage elements such as a secondary battery 7 or a capacitor 6 are disposed at a boundary point of the light emitting part and the handle part. The capacitor 6 is a device that temporarily stores the induced electromotive force generated in the small generator. The secondary battery 7 receives the leveled-up voltage from the capacitor 6 to store this electric energy and discharges it for the light emitting element 8.

또한, 상기 커패시터와 2차전지를 개재하는 본 고안의 랜턴에 대한 충, 방전회로의 구성은 도 4에 도시되어 있다.In addition, the configuration of the charge and discharge circuit for the lantern of the present invention via the capacitor and the secondary battery is shown in FIG.

도 4에 도시된 바와같이, 본 고안의 충, 방전회로는 상기 소형 발전기(16)와, 커패시터(11)와, 셋업 컨버터(12)와, 2차전지(13)와, 피크전력 보상유닛(15)과, 마이크로 컨트롤러(14) 및 부하(17)로 이루어진다.As shown in FIG. 4, the charge / discharge circuit of the present invention includes the small generator 16, the capacitor 11, the setup converter 12, the secondary battery 13, and a peak power compensation unit ( 15), microcontroller 14 and load 17.

상기 커패시터(11)는 소형 발전기(16)에서 생산된 전력을 임시로 충전하는 장치로 기존의 화학전지 보다는 에너지 저장효율이 우수하다.The capacitor 11 is a device for temporarily charging the power produced by the small generator 16 is superior in energy storage efficiency than conventional chemical cells.

상기 셋업 컨버터(set-up converter)(12)는 낮은 전압레벨로 충전된 전력을 각종 장치로 공급하기 위한 장치로서 각 기기마다 동작하는 정적전압을 맞출 수 있도록 설계한다.The set-up converter 12 is a device for supplying electric power charged at a low voltage level to various devices, and is designed to match a static voltage operating for each device.

상기 2차전지(13)는 소형 발전기(16)에서 생산된 전력을 장기간 보존하기 위해서 사용되었다.The secondary battery 13 has been used for long-term preservation of the power produced by the small generator 16.

상기 마이크로 컨트롤러(14)는 소형 발전기에서 생산된 전력을 효율적으로 관리하는 기능을 수행한다.The microcontroller 14 performs a function of efficiently managing the power produced by the small generator.

상기 피크파워 보상유닛(15)은 후술하는 서비스 커넥터(10)에 연결된 외부의 부하(17)가 순간적으로 많은 전력을 요구하는 경우 전체 시스템이 동작을 멈추지 않도록 하기 위해 장착된다. 다만, 서비스 부하가 없을 경우에는 사용하지 않는다.The peak power compensation unit 15 is mounted so that the entire system does not stop the operation when the external load 17 connected to the service connector 10 to be described later requires a lot of power. However, do not use if there is no service load.

상기 부하(17)는 발광소자 또는 외부의 전기, 전자기기를 나타낸다.The load 17 represents a light emitting device or an external electric or electronic device.

또한, 상기 소형 발전기는 영구자석(3)과, 스프링소자(4a, 4b)와, 코일(5)로 구성된다.In addition, the small generator is composed of a permanent magnet (3), spring elements (4a, 4b), and a coil (5).

상기 영구자석(3)의 양단에는 스프링소자(4a, 4b)를 수용하기 위한 홈(도면에 미도시)이나 고정용 턱(도면에 미도시)이 존재하고, 이 홈이나 턱에 스프링소자(4a, 4b)가 고정됨으로써 영구자석(3)이 스프링소자에 의해 지지된다. 스프링소자에 의해 지지되는 영구자석은 도 2와 같이 하나의 진동계를 형성한다.At both ends of the permanent magnet 3, there are grooves (not shown) or fixing jaws (not shown) for accommodating the spring elements 4a and 4b, and the spring elements 4a are provided in the grooves or jaws. And 4b), the permanent magnet 3 is supported by the spring element. The permanent magnet supported by the spring element forms a vibration system as shown in FIG.

상기 영구자석(3)을 둘러싸는 하우징(2)의 내벽에는 코일(5)(정확하게 얘기해서 코일이 감긴 보빈을 의미한다)이 배치된다.On the inner wall of the housing 2 surrounding the permanent magnet 3, a coil 5 (to be precisely referred to as a bobbin wound around the coil) is disposed.

상기 스프링소자(4a, 4b)는 사용자의 거동에 따라 발생되는 진동수(ωd)와 스프링소자에 의하여 지지되는 영구자석으로 이루어진 진동계의 진동수(ω)가 거의 일치되도록 그 스프링계수(k)가 선택된다. 즉, 상기 진동계의 진동이 외력에 의한 진동에 공진되도록 상기 스프링소자의 스프링계수를 선택하여야 한다.The spring elements 4a and 4b are selected such that the spring coefficient k is substantially such that the frequency ω d generated according to the user's behavior and the frequency ω of the vibration system made of a permanent magnet supported by the spring element are substantially matched. do. That is, the spring coefficient of the spring element should be selected so that the vibration of the vibration system resonates with the vibration by the external force.

이와같이, 진동계의 진동이 외력에 의한 진동에 공진하게 되면, 진동계를 이루는 영구자석이 미세한 외부진동에도 불구하고, 무한진동을 할 수 있어 코일내에 발생되는 단위시간당의 자속변화가 커지게 되어 발생되는 유도기전력을 높일 수 있다. 이에 따라 사용자의 작은 움직임에도 상기 영구자석(3)과 코일(5)간에는 큰 상대적 변위를 형성하여, 효율적인 전력의 생산이 가능해진다.In this way, when the vibration of the vibration system resonates with the vibration caused by the external force, the permanent magnet constituting the vibration system can vibrate infinitely despite the minute external vibration, so that the induced magnetic flux change per unit time generated in the coil increases. EMF can be increased. Accordingly, a large relative displacement is formed between the permanent magnet 3 and the coil 5 even with a small movement of the user, thereby enabling efficient power production.

이를, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.This will be described with reference to FIGS. 2 and 3 as follows.

도 2는 기저진동(base excitation)을 받는 1차 유도 진동계의 모델링을 나타낸 도면이다. 즉, 도 2에서 기저진동은 본 고안의 랜턴을 휴대한 사용자의 움직임에 따른 진동을 나타내고, 질량 m은 영구자석의 질량을 나타내며, 스프링계수 k는 스프링소자의 스프링계수를 나타낸다.FIG. 2 is a diagram illustrating modeling of a primary induction vibration system subjected to base excitation. FIG. That is, in Figure 2, the ground vibration represents the vibration according to the movement of the user carrying the lantern of the present invention, the mass m represents the mass of the permanent magnet, the spring coefficient k represents the spring coefficient of the spring element.

도 2의 물리적 모델에 대한 수학적인 운동방정식은 아래와 같다.The mathematical equation of motion for the physical model of FIG. 2 is as follows.

m(d2x/dt2) + c(dx/dt) +kx = Ysinωdtm (d 2 x / dt 2 ) + c (dx / dt) + kx = Ysinω d t

(여기서, m은 영구자석의 질량, c는 감쇠계수, k는 스프링계수, x는 질량의 변위, Y는 기저진동의 진폭, ωd는 기저진동의 진동수)Where m is the mass of the permanent magnet, c is the damping coefficient, k is the spring coefficient, x is the displacement of the mass, Y is the amplitude of the ground vibration, and ω d is the frequency of the ground vibration.

상기 운동방정식의 해를 구하여 질량의 변위를 기저진동의 진폭으로 무차원화하면 다음의 식으로 정리된다.If the solution of the equation of motion is solved and the displacement of mass is dimensionless to the amplitude of the ground vibration, it is summarized as the following equation.

X/Y = [{1+(2ζr)2}/{(1-r2)2+(2ζr)2}]1/2 X / Y = [{1+ (2ζr) 2 } / {(1-r 2 ) 2 + (2ζr) 2 }] 1/2

[여기서, X는 질량진폭, ζ는 감쇠비, r = (ωd/ω)는 주파수비(frequency ratio)(질량의 진동수와 기저진동의 진동수 비)]Where X is the mass amplitude, ζ is the damping ratio, and r = (ω d / ω) is the frequency ratio (frequency ratio of mass to base frequency)

위의 식에서 X/Y는 기저진동이 진동계에 전달되어 질량의 진동정도를 나타내는 것으로 이를 주파수비의 함수로 나타내면 도 3과 같다.In the above equation, X / Y indicates the degree of vibration of the mass transmitted from the base vibration to the vibrometer.

도 3에서 알 수 있는 바와같이, 진동계의 감쇠가 없고, 기저진동의 진동수와 질량의 진동수가 일치하는 즉, r=1인 경우에 무한정한 진동이 발생하고 있음을 알 수 있다. 이러한 현상을 공진(resonance)이라 한다.As can be seen from FIG. 3, there is no attenuation of the vibration system, and it can be seen that infinite vibration occurs when the frequency of the ground vibration and the frequency of mass coincide, that is, r = 1. This phenomenon is called resonance.

진동의 억제를 위하여 공진을 피하여 진동계를 설계하여야 하지만, 본 고안에서는 영구자석의 상대운동이 코일의 설치위치를 넘어야 하고, 진동수가 빨라야 발전효율이 증가하므로 진동계의 진동수가 커야한다.In order to suppress the vibration, the vibration system should be designed to avoid resonance, but in the present design, the relative motion of the permanent magnet must exceed the installation position of the coil, and the frequency should be large because the power generation efficiency increases when the frequency is fast.

이미 결정되어 있는 영구자석의 질량(m)을 기준으로 진동계의 나머지 변수들을 설계하되 여기서는 점성이 없는 비감쇠 진동계로 간주하여 스프링계수(k)만을 조정하여 공진을 일으킨다. 즉, 사람의 보행거동과 공진이 발생하도록 진동계를 설계하였다.Design the remaining variables of the vibrometer based on the mass (m) of the permanent magnet, which is already determined, but consider it as a non-damping vibrometer with no viscosity and adjust only the spring coefficient (k) to cause resonance. In other words, the vibration system is designed to generate human walking behavior and resonance.

즉, 진동계에 공진이 발생하기 위해서는 스프링소자의 스프링계수가 아래의 식(2)를 만족해야 한다.That is, in order for resonance to occur in the vibration system, the spring coefficient of the spring element must satisfy the following Equation (2).

ω == ωdㆍㆍㆍ ㆍㆍㆍㆍㆍㆍ ㆍㆍㆍ(2)ω = = ω d (·)

(여기서, ω는 스프링에 의하여 지지되는 영구자석의 진동수, ωd= 보행자의 움직임에 따른 외력의 진동수, k는 상기 영구자석을 지지하는 스프링계수, m은 영구자석의 질량)따라서, 공진을 일으키도록 (2)의 식을 만족하도록 영구자석을 지지하는 스프링 계수를 선택하면, 사용자의 보행등의 움직임에 연동하여 영구자석은 큰 상대적 변위를 코일에 대하여 형성하므로, 효율적으로 전력을 생산하는 것이 가능해진다.Where ω is the frequency of the permanent magnet supported by the spring, ω d = the frequency of the external force according to the movement of the pedestrian, k is the spring coefficient supporting the permanent magnet, and m is the mass of the permanent magnet. If the spring coefficient that supports the permanent magnet is satisfied so as to satisfy the formula of (2), the permanent magnet forms a large relative displacement with respect to the coil in conjunction with the movement of the user's walking light, thereby efficiently producing power. Become.

도 1에 도시된 도면 부호 10은 커패시터(6)나 2차전지(7)에 축적된 전기에너지를 외부의 전기, 전자기기에 공급하기 위한 서비스 커넥터(10)를 나타낸다.In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a service connector 10 for supplying electrical energy accumulated in the capacitor 6 or the secondary battery 7 to external electric and electronic devices.

즉, 상기 서비스 커넥터(10)를 외부의 전기, 전자기기에 연결하는 것에 의해 랜턴에서 발생된 유도 전기에너지를 다른 장치의 구동을 위해 이용할 수 있다.That is, by connecting the service connector 10 to an external electric or electronic device, the induced electric energy generated in the lantern may be used for driving other devices.

상술한 도 1에는 영구자석(3)과 코일(5)이 단일하게 존재하는 경우를 예시하고 있으나 본 고안은 반드시 여기에 한정되지 않는다. 본 고안의 가능한 다른 실시예가 도 5에 도시되어 있다.1 illustrates a case in which the permanent magnet 3 and the coil 5 are singly present, but the present invention is not necessarily limited thereto. Another possible embodiment of the present invention is shown in FIG. 5.

즉, 도 5에는 영구자석이 여러개의 영구자석 엘리먼트(3a, 3b, 3c)가 다단으로 적층되어 이루어지고, 이에 따라, 코일 역시 상기 영구자석 엘리먼트(3a, 3b, 3c)에 대응되도록 여러개의 코일 엘리먼트(5a, 5b, 5c)(정확하게 정의하면, 코일이 감긴 보빈)가 다단으로 적층되어 이루어진 구조를 도시하고 있다.That is, in FIG. 5, the permanent magnets are formed by stacking a plurality of permanent magnet elements 3a, 3b, and 3c in multiple stages, and thus, the coils may also correspond to the permanent magnet elements 3a, 3b, and 3c. The structure in which the elements 5a, 5b, and 5c (to be precisely defined, a coil wound bobbin) are laminated in multiple stages is shown.

이와같이, 영구자석과 코일이 다단으로 적층된 구조를 갖는 경우에는 사용자의 작은 움직임에 대해서도 큰 유도전류를 얻을 수 있기 때문에 도 1의 단일 구조 보다 바람직하다.As such, when the permanent magnet and the coil have a multi-layered structure, a large induction current can be obtained even with a small movement of the user, which is preferable to the single structure of FIG. 1.

이하에서, 상술한 구성을 갖는 랜턴의 작용을 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation of the lantern having the above-described configuration will be described in detail.

본 고안의 랜턴을 휴대한 사용자가 움직이게 되면, 랜턴(1)에 미세한 진동이 발생되고, 이 미세 진동에 따라 손잡이부의 하우징(2)내의 스프링소자(4a, 4b)가 진동하게 된다.When the user carrying the lantern of the present invention moves, a minute vibration is generated in the lantern 1, and the spring elements 4a and 4b in the housing 2 of the handle part vibrate according to the minute vibration.

이렇게 스프링소자(4a, 4b)가 진동하게 되면, 이 스프링소자에 의해 지지되는 영구자석(3) 역시 진동한다. 이때, 스프링소자와 영구자석으로 이루어지는 진동계는 상기 사용자의 거동에 따른 기저진동과 공진되도록 스프링소자(4a, 4b)의 스프링계수(k)가 선택되었기 때문에 영구자석(3)에는 무한진동이 발생하게 된다.When the spring elements 4a and 4b vibrate, the permanent magnets 3 supported by the spring elements also vibrate. At this time, since the spring coefficient k of the spring elements 4a and 4b is selected so that the vibration system composed of the spring element and the permanent magnet is resonant with the ground vibration according to the user's behavior, infinite vibration is generated in the permanent magnet 3. do.

이와같이 영구자석(3)이 코일(5)에 대해 상대진동함에 따라 코일(3)내에는 가변자속이 발생하게 되고, 이에따라 패레데이의 유도법칙에 따라 코일(5) 양단에 유도기전력이 발생한다.As the permanent magnet 3 vibrates relative to the coil 5, a variable magnetic flux is generated in the coil 3. Accordingly, induction electromotive force is generated at both ends of the coil 5 according to Faraday's law of induction.

이 유도기전력에 의해 코일(5)에는 유도전류가 흐른다. 이 유도전류는 도 4와 같은 충전회로를 거쳐 상기 커패시터(6)에 일시적으로 축적되거나 배터리(7)에 영구적으로 축적된다.The induced current flows through the coil 5 by this induced electromotive force. This induced current is temporarily accumulated in the capacitor 6 or permanently stored in the battery 7 via the charging circuit as shown in FIG.

이 축적된 에너지는 도 1의 발광소자(8)에 공급되거나 도 1의 서비스 커넥터(10)를 거쳐 외부 전기, 전자기기에 공급된다.The accumulated energy is supplied to the light emitting element 8 of FIG. 1 or to external electric and electronic devices via the service connector 10 of FIG.

상술한 실시예에 본 고안이 한정되는 것은 아니며 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자에 의해 본 고안의 기술사상과 아래에 기재될 실용신안등록청구범위의 균등범위내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications within the equivalent scope of the technical concept of the present invention and the utility model registration claims to be described below by those skilled in the art to which the present invention belongs. Of course, variations are possible.

본 고안은 별도의 운동에너지 및 전원이 없이 단지 사람의 보행만으로도 전력생산이 가능한 소형발전기를 이용하여 발광소자를 구동하므로 화학전지가 필요없어 영구적으로 사용이 가능하며, 랜턴용 화학전지에 의한 환경오염을 근본적으로 막을 수 있다. 또한, 서비스 단자에 의하여 다른 장치에로 잉여전력을 공급할 수 있는 잇점이 있다.The present invention drives the light emitting device using a small generator capable of producing power only by human walking without separate kinetic energy and power, so it can be used permanently without the need for chemical cells, and environmental pollution by chemical cells for lanterns. Fundamentally can be prevented. In addition, there is an advantage that can supply the surplus power to the other device by the service terminal.

Claims (5)

광을 발산하는 발광부와 사용자의 파지(把持)를 돕기 위한 손잡이부를 포함하는 휴대형 발광장치로서,A portable light emitting device comprising a light emitting part for emitting light and a handle part for helping a user grip the light, 상기 휴대형 발광장치의 몸체내에는 외부로 광을 발산하기 위한 발광소자(8)와, 상기 발광소자가 필요로 하는 전기에너지를 생산하는 소형 발전기(3, 4a, 4b, 5)를 포함하고;In the body of the portable light emitting device includes a light emitting element (8) for emitting light to the outside, and a small generator (3, 4a, 4b, 5) for producing the electrical energy required by the light emitting element; 상기 소형 발전기는The small generator (a) 스프링소자(4a, 4b)에 의하여 지지되어 상기 발광장치를 휴대한 사용자의 움직임에 연동하여 진동하는 영구자석(3)과;(a) a permanent magnet (3) supported by the spring elements (4a, 4b) and vibrating in conjunction with the movement of the user carrying the light emitting device; (b) 상기 영구자석(3)으로부터 발생되는 시변자속에 따라 발생되는 유도전류를 유기하는 코일(5)을 포함하고;(b) a coil (5) for inducing an induced current generated according to the time-varying flux generated from the permanent magnet (3); (c) 상기 스프링소자의 스프링계수(k)는 상기 스프링소자에 의하여 지지되는 영구자석으로 이루어지는 진동계가 기저 진동(사용자의 보행거동에 따른 진동)에 공진될 수 있도록 결정되어; 이로 인해, 스프링소장에 의해 지지되는 영구자석이 코일내를 진동함에 따라 코일에 발생되는 전기에너지를 상기 발광소자에 효율적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 휴대형 발광장치.(c) the spring coefficient k of the spring element is determined such that a vibration system made of a permanent magnet supported by the spring element can be resonated with the ground vibration (vibration according to the walking behavior of the user); As a result, the portable light emitting device according to claim 1, wherein the permanent magnet supported by the spring holder vibrates the inside of the coil so as to efficiently supply the electric energy generated in the coil to the light emitting device. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 발전기에서 발생된 전기에너지를 축적하고, 이 축적된 전기에너지를 상기 발광소자(8)에 방전하기 위한 전력저장소자(6, 7)를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대형 발광장치.And a power storage element (6, 7) for accumulating electric energy generated by the generator and discharging the accumulated electric energy to the light emitting element (8). 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 소형 발전기는 상기 발광장치의 손잡이부내에 내장되는 것을 특징으로 하는 휴대형 발광장치.The small generator is a portable light emitting device, characterized in that embedded in the handle portion of the light emitting device. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 전력저장소자(6, 7)에 축적된 전기에너지를 외부 전기, 전자기구에 공급하기 위한 서비스 커넥터(10)를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대형 발광장치.And a service connector (10) for supplying the electric energy stored in the power storage elements (6, 7) to external electric and electronic devices. 제 2 항 또는 제 5 항에 있어서,The method according to claim 2 or 5, 상기 영구자석은 하나 이상의 영구자석 엘리먼트(3a, 3b, 3c)가 다단으로 적층되어 이루어지며, 상기 코일 역시 하나 이상의 코일 엘리먼트(5a, 5b, 5c)가 상기 영구자석 엘리먼트(3a, 3b, 3c)에 대응되도록 다단으로 적층되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 휴대형 발광장치.The permanent magnet is formed by stacking one or more permanent magnet elements 3a, 3b and 3c in multiple stages, and the coil also includes one or more coil elements 5a, 5b and 5c as the permanent magnet elements 3a, 3b and 3c. Portable light emitting device, characterized in that the stack is formed in multiple stages to correspond to.
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