KR200389262Y1 - 발광다이오드를 이용한 손전등 - Google Patents

Abstract

본 고안은 발광다이오드를 이용한 손전등에 관한 것으로, 케이스 내부에 배치된 인쇄회로기판에 접속되고, 그 주위에는 삿갓형의 반사판이 끼워져 빛을 전방으로 발산하는 고휘도 LED와; 고휘도 LED의 전방에 배치된 볼록렌즈와; 케이스 내부의 고휘도 LED 위치 전방에 슬라이딩 가능하게 끼워지며, 내부에 볼록렌즈를 수용하는 렌즈 수용수단과; 렌즈 수용수단을 전후방향으로 이동시키는 렌즈 이동수단을 포함하여서 된 것이며, 이와 같이 하면 고휘도 LED를 적용한 손전등에서 고휘도 LED의 전방에 배치되는 볼록렌즈를 전후방향으로 이동할 수 있는 것이므로 고휘도 LED로부터 발산되는 빛을 손전등 근방에서 넓은 영역으로 확산하거나, 직진성을 갖도록 하여 먼 거리까지 비추어줄 수 있는 것이며, 따라서 고휘도 LED의 전방에 볼록렌즈가 고정되어 있는 일반적인 구조의 손전등에 비해 다용도로 사용할 수 있는 이점이 있는 것이다.

Description

발광다이오드를 이용한 손전등{Flashlight using LED}

본 고안은 발광다이오드를 이용한 손전등에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발광다이오드로 된 광원의 앞쪽에 슬라이딩가능하게 볼록렌즈를 설치하여 볼록렌즈 자체의 확산특성을 통해 발광다이오드의 단점을 보완함은 물론 볼록렌즈의 위치에 따라 빛을 단순히 확산시키거나 직진성을 갖도록 하여 멀리까지 빛을 비춰주는 데 선택 사용할 수 있게 한 것이다.

주지하다시피, 후레쉬라 불리우는 손전등은 케이스의 후위에 배터리가 내장되고, 배터리 앞쪽에 장착되는 삿갓형의 반사판 중앙에 주황색 계열을 빛을 발산하는 필라멘트형 소형램프가 끼워져 후위의 배터리와 전기적으로 접촉되며, 전원을 단속하는 스위치가 케이스의 위쪽에 위치되어 이루어진다.

그런데, 이러한 일반적인 손전등은 그 발산되는 빛이 주황색 계통을 띠게 되므로 물체 본래의 색구별이 용이하지 않으며, 필라멘트형 램프의 특성상 전력 소모가 크게 되어 배터리의 수명이 단축될 수밖에 없음은 물론 기계적인 충격에 매우 약하여 램프가 쉽게 손상되는 문제가 있었다.

따라서, 최근에는 일반적인 필라멘트형 램프에 비해 소비전력이 거의 없으면서도 휘도에 있어서는 더욱 우수한 고휘도 발광다이오드(이하, LED라 칭함)를 사용하여 손전등을 구성함으로써 고휘도를 발휘하면서도 수명을 길게 한 고휘도 LED를 이용한 손전등이 주목받고 있다.

그러나, 고휘도 LED를 채용한 손전등의 경우 고휘도 LED의 앞쪽으로 빛을 확산시켜주기 위해 볼록렌즈를 채용하기도 하나 볼록렌즈의 위치가 고정되어 있어 결국은 최초 설계시의 조도와 확산거리가 그대로 유지될 수밖에 없는 것이었던 바, 손전등은 빛이 넓은 각도로 확산되는 것도 필요하지만 보다 먼 거리까지 비추어주는 것도 필요하므로 종래의 고휘도 LED를 채용한 손전등 역시 그 기능에 한계가 있는 것이라 할 수 있다.

본 고안은 이러한 점을 감안하여 제안된 것으로, 고휘도 LED의 전방에 빛을 확산시켜주기 위한 볼록렌즈를 구비하되, 볼록렌즈는 전후방향으로 슬라이딩 가능하게 구성하여 빛을 근거리에서 넓은 각도로 확산시키고자 할 때와 빛을 좁은 각도로 먼 곳까지 보낼 때에 따라 볼록렌즈의 위치를 가변하여 사용할 수 있는 발광다이오드를 이용한 손전등을 제공하고자 하는 것이다.

이하, 본 고안을 제시된 실시예와 첨부된 도면에 따라 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 손전등의 사시도이고, 도 2는 본 고안에 따른 손전등의 단면도이며, 도 3은 본 고안에 따른 볼록렌즈와 그 수용체의 분해사시도이고, 도 4는 본 고안에 따른 케이스와 렌즈 수용체의 결합부 단면도이며, 도 5는 본 고안에 따른 손잡이의 상세도이고, 도 6은 본 고안에 따른 볼록렌즈의 실시예시도이다.

본 고안에 따른 발광다이오드를 이용한 손전등(100)은 도 1 내지 도 6에 도시한 바와 같이 케이스(101)의 전방에 투명한 유리 또는 합성수지로 된 투광판(102)이 결합되고, 후방에는 배터리(103)가 수용된다.

케이스(101)의 내부에는 인쇄회로기판(104, 이하 PCB)이 배치되고, 고휘도 LED(105)가 PCB(104)에 접속되며, 고휘도 LED(105)의 주위에는 삿갓형의 반사판(106)이 끼워져 빛을 전방으로 발산하게 된다.

고휘도 LED(105)의 전방에는 고휘도 LED(105)로부터 발산되는 빛을 확산시켜주기 위한 볼록렌즈(200)가 렌즈하우징(210)과 렌즈마운트(220)의 사이에 끼워져 전후방향으로 슬라이딩 가능하게 구비되는데, 렌즈하우징(210)은 관체로 되며, 그 내경은 볼록렌즈(200)의 외경보다 작게 구성되고, 그 전단부 외경에는 직경이 볼록렌즈(200)보다는 크고 타부위보다 작은 소경부(211)가 형성되어 그 전단부가 볼록렌즈(200)의 배면 테두리와 접촉되도록 구성되며, 렌즈마운트(220)는 그 내경이 렌즈하우징(210)의 소경부(211)와 동일하게 구성되어 소경부(211)에 끼워지며, 그 전단부는 볼록렌즈(200)보다는 작은 직경으로 구성되어 볼록렌즈(200)를 홀딩하도록 구성된다.

또한, 내경은 볼록렌즈(200)보다는 크고 외경은 렌즈하우징(210)의 소경부(211)보다는 작은 직경으로 구성된 패킹링(230)이 렌즈하우징(210)과 렌즈마운트(220)의 사이에 끼워져 볼록렌즈(200), 렌즈하우징(210), 렌즈마운트(220)의 사이를 밀폐하게 된다.

아울러, 케이스(101)의 내경부에는 그 길이방향으로 다수의 가이드홈(107)이 내주면을 따라 등간격으로 형성되고, 렌즈마운트(210)의 외경부에는 이 가이드홈(107)에 끼워지는 가이드돌기(212)가 가이드홈(107)의 개수와 동일한 개수로 동일한 위치에 형성된다.

볼록렌즈(200)를 수용한 상태의 렌즈하우징(210)과 렌즈마운트(220)를 케이스(101)의 전후방향으로 슬라이딩시켜주기 위하여 렌즈마운트(210)의 외부 일측에는 제 1영구자석(213)을 끼우고, 제 1영구자석(213)과는 반대극성으로 제 2영구자석(111)이 저면부로 통하도록 배치된 손잡이(110)를 마련하며, 케이스(101)의 외부에는 길이방향을 따라 가이드홈(108)을 형성하여 여기에 손잡이(110)를 슬라이딩 가능하게 끼워 구성하게 된다. 이때 가이드홈(108)의 양측벽에는 각각 반대방향으로 함몰되게 구속홈(109)을 형성하고, 손잡이(110)의 양측벽에는 구속홈(109)에 끼워져 슬라이딩되면서 손잡이(110)의 이탈을 막아주는 가이드돌기(112)를 형성하여 손잡이(110)가 쉽게 이탈되지 못하도록 함이 바람직하다.

여기서, 본 고안에 적용되는 볼록렌즈(200)는 일측은 볼록하고 반대측은 편평하게 구성하거나, 일측은 볼록하고 반대측은 볼록한 부위의 곡률보다는 작은 곡률로 오목하게 형성할 수 있으며, 이러한 볼록렌즈(200)는 볼록한 부위가 전방을 향하도록 배치된다.

도면상의 미설명 부호 121는 전원을 온/오프하는 스위치를 나타내고, 122은 투광판을 홀딩하는 전방 뚜껑을 나타내며, 123은 배터리를 홀딩하는 후방 뚜껑을 나타내고, 124는 PCB(104)의 후위에 접촉되어 열을 외부로 방사하는 방열판을 나타내며, 201은 렌즈하우징(210)과 렌즈마운트(220)의 사이에 끼워지도록 볼록렌즈(200)의 테두리부위에 형성된 걸림턱을 나타낸다.

이와 같이 구성된 본 고안에 따른 발광다이오드를 이용한 손전등의 작용을 첨부한 도 7 및 도 8을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 스위치(121)를 누르면 전원이 PCB(104)를 통해 고휘도 LED(105)에 인가되어 고휘도 LED(105)가 발광하게 되고, 그 불빛이 주위의 반사판(106)에 의해 반사되어 전방으로 투사된다.

이때, 고휘도 LED(105)의 앞쪽에는 볼록렌즈(200)가 구비되어 있어 전방으로 투사되는 불빛을 보다 넓은 영역으로 확산시켜주게 되는데, 도 7과 같이 볼록렌즈(200)의 형상에 따라 빛의 투사범위가 달라지게 된다.

즉, 볼록렌즈(200)가 일측면은 볼록하고, 반대면은 편평하게 구성되어 볼록한 면이 전방을 향하도록 배치되면 그 초점거리(D)가 짧아지고, 볼록렌즈(200)가 일측면은 볼록하고, 반대면은 볼록한 부위의 곡률보다 작은 곡률로 오목하게 구성되어 볼록한 면이 전방을 향하도록 배치되면 그 초점거리(D')가 상기한 일측은 볼록하고 반대면은 편평한 구조의 볼록렌즈(200)에 비해 길어지게 된다. 즉, D'＞D의 관계가 성립된다.

이러한 초점거리의 차이는 실제 손전등(100)에 적용하였을 때 전자의 경우 초점거리가 짧으므로 빛의 확산특성이 양호해지는 대신 후자의 경우 초점길이가 길어지게 되어 빛의 확산특성은 전자에 비해 떨어질 것이나 선명도가 향상되는 특징이 있고, 전자의 경우 제조가 용이한 반면 후자의 경우 제조가 어려운 단점이 있게 되므로 사용자의 기호 또는 용도에 따라 선택하여 사용할 수 있을 것이다.

또한, 본 고안에서는 고휘도 LED(105) 전방에 배치된 볼록렌즈(200)의 위치를 전후방향으로 이동시킬 수 있도록 구성한 것으로, 케이스(101)의 외부 상부에 형성된 가이드홈(108)에 끼워져 있는 손잡이(110)를 전후방향으로 움직이게 되면 손잡이(110) 저면 방향으로 통해있는 제 2영구자석(111)이 손잡이(110)를 따라 움직이게 되고, 케이스(101) 내부에 위치된 렌즈하우징(210)의 일측에는 제 2영구자석(111)과는 반대 극성으로 제 1영구자석(213)이 끼워져 있으므로 제 2영구자석(111)의 움직임에 따라 제 1영구자석(213)이 움직이게 되어 볼록렌즈(200)를 수용하고 있는 렌즈하우징(210)과 렌즈마운트(220)가 같이 움직이게 된다.

이때, 케이스(101)의 내경부에는 길이방향을 따라 다수의 가이드홈(107)이 형성되어 있고, 렌즈하우징(210)의 외경부에는 가이드홈(107)에 대응되는 위치에 동일 개수로 가이드돌기(212)가 형성되어있어 볼록렌즈(200)가 절대 회전되지 않는 상태에서 움직이게 된다.

볼록렌즈(200)의 이동에 따라 그 작용 역시 달라지게 되는데, 도 8의 (a)와 같이 볼록렌즈(200)가 고휘도 LED(105)와 근접되게 위치되면 고휘도 LED(105)로부터 발산된 빛의 초점거리가 짧아지게 되어 빛이 볼록렌즈(200)의 초점거리를 지나 넓은 영역으로 확산됨을 알 수 있으며, 이럴 경우 손전등(100)으로부터 근접된 위치에서 보다 넓은 영역을 밝게 비출 수 있게 된다.

도 8의 (b)와 같이 볼록렌즈(200)가 최대한 고휘도 LED(105)로부터 멀리 위치되면 고휘도 LED(105)로부터 발산된 빛의 초점거리가 길어지게 되어 그에 해당하는 만큼 빛의 확산 영역은 좁아지지만 보다 먼 거리까지 비출 수 있게 되며, 실제 본 고안에 따른 손전등(100)은 볼록렌즈(200)의 이동에 따라 최대 100m까지 빛을 비추어 줄 수 있다.

한편, 손잡이(110)와 렌즈하우징(210)의 사이에는 케이스(101)가 제 1영구자석(213)과 제 2영구자석(111)의 자력이 미치는 범위에서 밀폐된 상태를 유지하고 있어 손전등(100)의 사용시 수분이나 이물질이 케이스(101) 안쪽으로 유입될 가능성이 전혀 없는 이점이 있으며, 케이스(101) 외부 상부에 형성된 가이드홈(107)의 양측벽에는 각각 구속홈(109)이 형성되고, 손잡이(110)의 양측벽에는 각 구속홈(109)에 끼워지는 가이드돌기(112)가 형성되므로 손잡이(110)가 쉽게 이탈되지 않는 이점도 있는 것이다.

그리고, 본 고안에서는 고휘도 LED(105)를 한 개만 사용한 것을 예로 하여 설명하였으나 경우에 따라서는 고휘도 LED(105)를 다수개 형성할 수 있을 것이며, 또한 볼록렌즈(200) 역시 다수개 채용할 수 있음은 자명하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안은 고휘도 LED를 적용한 손전등에서 고휘도 LED의 전방에 배치되는 볼록렌즈를 전후방향으로 이동할 수 있게 구성한 것이므로 고휘도 LED로부터 발산되는 빛을 손전등 근방에서 넓은 영역으로 확산하거나, 직진성을 갖도록 하여 먼 거리까지 비추어줄 수 있는 것이며, 따라서 고휘도 LED의 전방에 볼록렌즈가 고정되어 있는 일반적인 구조의 손전등에 비해 군사용, 등산용, 낚시용, 소방용 등 다방면에서 사용하기에 더욱 적합한 이점이 있는 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 손전등의 사시도.

도 2는 본 고안에 따른 손전등의 단면도.

도 3은 본 고안에 따른 볼록렌즈와 그 수용체의 분해사시도.

도 4는 본 고안에 따른 케이스와 렌즈 수용체의 결합부 단면도.

도 5는 본 고안에 따른 손잡이의 상세도.

도 6은 본 고안에 따른 볼록렌즈의 실시예시도로서,

(a)는 일측면은 볼록하고 반대면은 편평한 경우.

(b)는 일측면은 볼록하고 반대면은 오목한 경우.

도 7은 본 고안에 따른 볼록렌즈의 구조에 따른 투사특성도로서,

(a)는 일측면은 볼록하고 반대면은 편평한 경우.

(b)는 일측면은 볼록하고 반대면은 오목한 경우.

도 8은 본 고안에 따른 손전등의 볼록렌즈 이동에 따른 작용상태도로서,

(a)는 고휘도 LED와 볼록렌즈가 근접된 경우.

(b)는 고휘도 LED와 볼록렌즈가 멀리 떨어진 경우.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

100 : 손전등 101 : 케이스 102 : 투광판

103 : 배터리 104 : PCB 105 : 고휘도 LED

106 : 반사판 107,108 : 가이드홈 109 : 구속홈

110 : 손잡이 111 : 제 2영구자석 112,212 : 가이드돌기

121 : 스위치 122 : 전방 뚜껑 123 : 후방 뚜껑

124 : 방열판 200 : 볼록렌즈 201 : 걸림턱

210 : 렌즈하우징 211 : 소경부 213 : 제 1영구자석

220 : 렌즈마운트 230 : 패킹링

Claims (7)

1. 케이스(101) 내부에 배치된 인쇄회로기판(104)에 접속되고, 그 주위에는 삿갓형의 반사판(106)이 끼워져 빛을 전방으로 발산하는 고휘도 LED(105);

   상기 고휘도 LED(105)의 전방에 배치된 볼록렌즈(200);

   상기 케이스(101) 내부의 고휘도 LED 위치 전방에 슬라이딩 가능하게 끼워지며, 내부에 상기 볼록렌즈(200)를 수용하는 렌즈 수용수단; 및

   상기 렌즈 수용수단을 전후방향으로 이동시키는 렌즈 이동수단을 포함하여서 된 것을 특징으로 하는 발광다이오드를 이용한 손전등.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 렌즈 수용수단은,

   상기 관체로 되며, 그 내경은 상기 볼록렌즈(200)의 외경보다 작게 구성되고, 전단부 외경에는 직경이 상기 볼록렌즈(200)보다는 크고 타부위보다 작은 소경부(211)가 형성되어 그 전단부가 상기 볼록렌즈(200)의 배면 테두리와 접촉되는 렌즈하우징(210);

   내경은 상기 렌즈하우징(210)의 소경부(211)와 동일하게 구성되어 상기 소경부(211)에 끼워지며, 전단부는 상기 볼록렌즈(200)보다는 작은 직경으로 구성되어 상기 볼록렌즈(200)를 홀딩하는 렌즈마운트(220); 및

   내경은 상기 볼록렌즈(200)보다는 크고 외경은 상기 소경부(211)보다는 작은 직경으로 구성되어 상기 렌즈하우징(210)과 상기 렌즈마운트(220)의 사이에 끼워져 상기 볼록렌즈(200), 상기 렌즈하우징(210), 상기 렌즈마운트(220)의 사이를 밀폐하는 패킹링(230)으로 구성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드를 이용한 손전등.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 케이스(101)의 내경부에는 그 길이방향으로 다수의 가이드홈(107)이 내주면을 따라 등간격으로 형성되고, 상기 렌즈마운트(210)의 외경부에는 상기 가이드홈(107)에 끼워지는 가이드돌기(212)가 상기 가이드홈(107)과 동일한 위치에 동일한 개수로 형성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드를 이용한 손전등.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 렌즈 이동수단은,

   상기 렌즈하우징(210)의 외부 일측에 끼워진 제 1영구자석(213);

   상기 케이스(101)의 외부에 길이방향을 따라 형성된 가이드홈(108);

   상기 가이드홈(108)에 슬라이딩 가능하게 끼워진 손잡이(110); 및

   상기 제 1영구자석(213)과는 반대 극성으로 상기 손잡이(110)의 저면부로 통하도록 끼워진 제 2영구자석(111)으로 구성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드를 이용한 손전등.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 가이드홈(108)의 양측벽에는 각각 반대방향으로 함몰되게 구속홈(109)이 형성되고, 상기 손잡이(110)의 양측벽에는 상기 구속홈(109)에 끼워져 슬라이딩되면서 상기 손잡이(110)의 이탈을 막아주는 가이드돌기(112)가 형성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드를 이용한 손전등.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 볼록렌즈(200)는 일측은 볼록하고 반대측은 편평하게 구성되어 상기 볼록한 부위가 전방을 향하도록 배치된 것을 특징으로 하는 발광다이오드를 이용한 손전등.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 볼록렌즈(200)는 일측은 볼록하고 반대측은 상기 볼록한 부위의 곡률보다는 작은 곡률로 오목하게 형성되어 상기 볼록한 부위가 전방을 향하도록 배치된 것을 특징으로 하는 발광다이오드를 이용한 손전등.