KR20040020412A - 적외선 조명장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적외선 조명장치에 관한 것으로서, 하우징과, 상기 하우징의 적소에 소정의 리플렉터를 구비하도록 설치되는 광원 램프와, 상기 광원 램프와 대향되도록 설치되며 광원 램프에서 출사되는 광 중 적외선만을 투과시키는 적외선 투과필터와, 상기 광원 램프와 적외선 투과 필터 사이에 위치되어 상기 광원 램프에서 출사되는 가시광을 반사시키기 위한 가시광 반사수단 및 상기 광원 램프 및 적외선 투과필터에서 방출되는 열을 방출하기 위한 냉각 시스템으로 구성되어, 열을 흡수하는 적외선 투과필터의 단점을 보완함으로써 조명장치의 열적 안정성을 극대화시킨다.

Description

적외선 조명장치{INFRARED ILLUMINATOR}
본 발명은 야간 감시용 카메라등에서 보안용으로 사용되는 적외선 조명장치에 관한 것으로서, 특히 집광성을 극대화함과 동시에 전력소모량을 최소화하여 유지비용을 절감할 수 있도록 구성되는 적외선 조명장치에 관한 것이다.
일반적으로, 야간 감시용 카메라등의 보안시스템에는 사람의 눈에 보이지 않으나 카메라는 받아들일 수 있는 파장의 빛인 적외선 광원을 만들어 내는 적외선 조명장치를 사용하게 된다. 이러한 적외선 조명장치는 일정 공간상에 일정 거리로 적외선 광원을 출사하고 이를 검출할 수 있다. 예를 들어 패시브형 적외선 검출장치나 영상신호 메모리 기술을 이용한 움직임 검출장치와 같은, 적외선 검출장치를 구비하므로써 그 동작을 수행할 수도 있다.
도 1은 종래 기술의 일 실시예에 따른 적외선 조명장치의 구성도이고, 도 2는 도 1의 광학적 구성 및 냉각시스템에 대한 공기 순환경로를 도시한 도면으로써, 종래의 적외선 조명장치(200)는 소정의 하우징(또는 경통)(201)의 내부 일측에 광원램프(210)를 설치한다. 상기 램프(210)는 메탈 할라이드 램프, 나트륨 램프, 할로겐과 같은 불활성 가스를 이용한 램프가 사용된다. 그후, 상기 광원램프(210)의 후면상에 상기 램프(210)에서 방사되는 빛을 집광하여 상기 하우징 외부로 출사시키기 위한 리플렉터(reflector)(220)가 설치된다. 또한, 상기 리플렉터(220)의 반대방향에는 상기 램프(210)에서 출사된 빛 중 적외선만을 출사시키기 위한 적외선 투과필터(230)를 설치하게 된다. 따라서, 상기 하우징(201)의 적외선 투과필터(230)가 설치되는 공간에는 적외선 출사홀(202)이 형성된다.
또한, 상기 하우징(201)의 내부 타측에는 상기 램프(210)에서 발생되는 열을 외부로 방출하기 위한 냉각시스템이 설치된다. 상기 냉각시스템으로는 하우징(201)의 후면상에 팬(240)을 설치하고, 하우징(201) 적소에 형성된 하나 이상의 공기 흡입구(203, 204)에서 흡입되는 공기를 순환시켜 더운 공기를 하우징(201) 외부로 배출하는 구조를 갖는다. 이때, 상기 광학계와 냉각 시스템간에는 빛의 외부 유출을 방지하기 위한 소정의 칸막이(205)를 설치하여 부분적인 차단을 하고 있다.
그러나 상술한 바와 같은 적외선 조명장치에 사용되는 적외선 투과필터는 램프에서 방출되는 빛중 적외선만을 투과시키기는 하나, 나머지 파장대의 빛은 흡수하는 성질을 가지기 때문에 에너지가 상기 적외선 투과필터에 축적되어 열충격을 가지게 되며, 이는 조명장치를 일정시간 이상 사용하거나 200W 이상의 출력이 높은 광원램프를 사용하게 되면 온도가 상승하여 적외선 투과필터가 파손되는 문제점이 있다.
또한, 일반 곡면 반사경과 같은 리플렉터만을 하우징의 일정한 위치에 고정시켜 사용하기 때문에 30m 이상의 원거리에 대한 적외선 조사시, 피사체에 효율적인 적외선 조사가 이루어질 만큼 발산 상태가 양호하지 못한 문제점이 있으며, 이러한 구성은 야외에서 사용시 빛이 임의의 방향으로 새어나가는 문제점이 발생하게 된다.
또한, 기존의 냉각 시스템은 원활한 공기 순환을 위하여 열이 방출되는 광원 근처에 공기 흡입구를 형성시켜야 하는데, 이렇게 되면 조명장치에서 방출되는 가시광선이 상기 공기 흡입구를 통하여 외부로 유출되어 보안성이 저하되는 문제가 발생되며, 만약 이를 방지하기 위하여 공기 흡입구를 광학계와 이격시켜 형성시키게 되면 광학계가 설치된 부분의 하우징은 손으로 잡지 못할 정도의 열이 축적되는 딜레마에 빠지는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써 본 발명은 오랜 시간 사용하거나 높은 출력을 갖는 광원램프를 사용하더라도 조명장치의 파손을 방지할 수 있도록 구성되는 적외선 조명장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 광원에서 출사되는 광을 집광시켜 원거리에서도 피사체의 효율적인 조사를 도모할 수 있도록 구성되는 적외선 조명장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광원에서 출사되는 빛이 하우징 외부로 방출되는 것을 방지함과 동시에 광학계 부분의 효율적인 냉각을 도모할 수 있도록 구성되는적외선 조명장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 조명장치의 외부로 가시광이 새어나오는 것을 방지하여 보안성 저하를 미연에 방지할 수 있도록 구성되는 적외선 조명장치를 제공하는데 있다.
도 1은 종래 기술의 일 실시예에 따른 적외선 조명장치의 구성도,
도 2는 종래 기술의 일 실시예에 따른 도 1의 광학적 구성 및 공기의 흐름을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 적외선 조명장치의 구성도,
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 적외선 조명장치의 광학적 기능을 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 가시광 반사필터와 적외선 투과필터의 스펙트럼 특성도.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 적외선 조명장치의 냉각 시스템에 의한 공기 흐름을 도시한 구성도,
도 7은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 리플렉터의 구성도.
도 8은 도 7의 광학적 구성을 도시한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 리플렉터의 스펙트럼 특성도.
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
10: 적외선 조명장치11: 하우징
15: 칸막이20: 광원램프
21: 리플렉터(reflector)30: 적외선 투과필터
40: 가시광 반사필터50: 집광렌즈
60: 팬(fan)
따라서, 본 발명의 특징은 본원 발명의 청구항 제1항에 의하여 달성될 수 있는데, 하우징과, 상기 하우징의 적소에 소정의 리플렉터를 구비하도록 설치되는 광원 램프와, 상기 광원 램프와 대향되도록 설치되며 광원 램프에서 출사되는 광 중 적외선만을 투과시키는 적외선 투과필터와, 상기 광원 램프와 적외선 투과 필터 사이에 위치되어 상기 광원 램프에서 출사되는 가시광을 반사시키기 위한 가시광 반사수단 및 상기 광원 램프 및 적외선 투과필터에서 방출되는 열을 방출하기 위한 냉각 시스템을 포함한다.
상기 가시광 반사수단으로는 적외선 반사 필터면을 코팅처리하거나, 별도의 가시광 반사필터를 사용할 수 있다. 이는 상기 적외선 투과필터의 온도를 상승시키는 가시광을 미연에 차단 및 반사시키기 위한 것이다.
또한, 본 발명에서는 광원 램프에서 방사되는 빛은 일정 집광각을 갖도록 하는 집광수단을 사용하게 된다. 상기 집광수단으로는 소정의 집광렌즈가 사용될 수 있다. 바람직하게는 상기 집광렌즈는 광원 램프와의 거리를 임의로 조절할 수 있도록 구성함으로써 집광각을 조절하여 원거리에서 피사체의 효율적인 조사를 도모할수 있다.
또한, 본 발명에서는 리플렉터(reflector)로써 곡면 반사경을 사용할 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 곡면 반사경의 반사면은 적외선은 반사시키고, 가시광의 대부분은 투과시키는 유전체 코팅 처리를 할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 효율적인 냉각 시스템(cooling system)을 갖는다. 즉, 상술한 종래 기술의 문제점인 빛의 외부 유출을 방지함과 동시에 광학계 부분의 과열을 방지하는 구성을 갖는다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들이 개시되어 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다 할 것이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 적외선 조명장치의 구성도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 적외선 조명장치의 광학적 기능을 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하여 보면, 본 발명에 따른 적외선 조명장치(10)는 소정의 하우징(11)내에 설치된다. 상기 하우징(11)의 적소에는 광원램프(20)가 설치되어 있으며, 소정의 리플렉터(21)를 구비하고 있다. 또한, 광원 램프(20)에서 출사되는 광 중 적외선만을 투과시키는 적외선 투과필터(30)가 상기 광원 램프(20)와 대향되도록 설치되는데, 상기 하우징(11)상에 형성된 적외선 출사홀(12)에 설치될수 있다.
이때, 상기 광원 램프(20)와 적외선 투과 필터(30) 사이에는 상기 광원 램프(20)에서 출사되는 가시광을 반사시키기 위한 가시광 반사수단이 설치될 수 있다. 상기 가시광 반사수단은 적외선은 투과시키고 그 이외의 광은 흡수하는 성질을 갖는 적외선 투과필터(30)의 과열을 방지하기 위하여 가시광을 미리 반사시키게 된다. 본 실시예에서 가시광 반사수단으로 적외선 투과필터(30)와 광원 램프(20) 사이에 별도의 가시광 반사필터(40)를 개재시키고 있으나, 경우에 따라서 상기 적외선 투과필터(30)의 광원(20)과 마주보는 면상에 가시광 반사필터의 특성을 코팅처리한 가시광 반사코팅층을 형성시킬 수도 있다. 즉, 상기와 같은 구성은 광원 램프(20)로부터 나오는 대부분의 에너지 중 가시광선에 대하여 1차적으로 반사를 시켜주어 적외선 투과필터(30)에 가해지는 열적 충격을 완화시켜줄 뿐만 아니라, 가시광 반사필터(40)의 차단 파장대역의 변화를 임의적으로 주어 최종적으로 나오는 빛의 선택적인 사용을 가능하게 할 수 있는 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 가시광 반사필터와 적외선 투과필터의 스펙트럼 특성도로써, 가시광 반사필터는 사용하고자 하는 적외선 이외의 빛을 입사방향으로 되 반사 시켜주고 나머지 적외선 광에 대해서는 투과를 이룰 수 있는 특성의 코팅 처리를 한 필터로써 적외선투과필터는 일반적으로 “칼라글라스”라는 명칭을 가진 여러 가지 제품군들 중의 한가지이며 사용하고자하는 적외선 이외의 빛을 재질 자체적으로 흡수를 하고 나머지 적외선 광에 대해서는 투과를 이룰 수 있는 특성을 가진 필터이며, 적외선 이외의 빛에 대해서는 완벽한 차단효과를 가짐을 도 5를 참조하여 알 수 있다. 그러나, 적외선 이외의 빛에 대해서는 자체적으로 흡수하는 특성으로 인하여 외부에서 입사되는 에너지가 강할수록 열적인 불안정성을 나타내어 파손이 된다.
가시광 반사필터는 사용하고자 하는 적외선 이외의 빛을 입사방향으로 되 반사 시켜주고 나머지 광에 대해서는 투과를 이룰 수 있는 특성의 코팅처리를 한 필터로써 가시광에 대해서 반사를 위주로 하기 때문에 열에 매우 강한 특성이 있다. 그러나 가시광에 대한 완벽한 필터링이 되지 않는 관계로 일부의 가시광 및 자외선에 대한 투과가 미세하게 존재한다.
따라서, 상술한 도 5의 특성을 갖는 가시광 반사필터와 적외선 투과필터를 함께 사용하게 되면, 적외선 투과필터와 가시광 반사필터의 단점을 상호 보완할 수 있게 되며 이는 본 발명에서 요구하는 목적에 부합된다.
또한, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 광원 램프(20)와 가시광 반사필터(40) 사이에는 상기 광원램프(20)와의 거리가 조절되어 소망하는 집광각을 형성할 수 있도록 집광렌즈(50)가 설치된다. 상기 집광렌즈(50)는 장치(10)의 원거리에 대한 조명이 가능하도록 해주며, 퍼짐 특성을 일정한 방향성의 광으로 잡아준다. 또한 상기 집광렌즈(50)는 광원램프(20)와의 거리를 임의로 조절할 수 있도록 설치하여 원하는 퍼짐각을 구현할 수 있도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 적외선 조명장치의 냉각 시스템에 의한 공기 흐름을 도시한 구성도이다.
본 발명에 따른 냉각 시스템은 도 3 및 도 6에 도시한 바와 같이, 공기를 유입시키기 위한 공기 흡입구(13)와, 상기 공기 흡입구(13)로부터 흡입된 공기가 상기 광원램프(20), 가시광 반사필터(40) 및 적외선 투과필터(30)를 통해 순환되어 배출되는 공기 배출구(14)와, 상기 공기 흡입구(13)와 공기 배출구(14) 근처에 빛의 외부 유출을 방지하기 위하여 각각 교차 장착되는 적어도 2개의 차단막(15, 16) 및 상기 공기 배출구(14)로부터 배출되는 공기를 외부로 방출시키기 위한 팬(60)을 포함한다.
이때, 상기 광원램프(20), 적외선 투과필터(30), 가시광 반사필터(40) 및 집광렌즈(50)로 구성되는 광학계는 하우징(11)내에서 격리되는 공간(70)상에 설치될 수 있으며, 차단막은 상기 격리되는 공간(70)과 공기 흡입구(13) 사이와, 공기 배출구(14) 사이에 각각 설치될 수 있다.
따라서, 교차되도록 설치되는 상기 차단막(15, 16)에 의해 광학계로부터 방출되는 빛이 외부 유출되는 것이 미연에 방지되며, 도 6에 도시한 바와 같이 공기 유입구(13)를 통해 유입된 외부의 찬공기가 광학계를 직접 거쳐 팬(60)에 의해 외부로 방출되기 때문에 효율적인 냉각 작용을 수행할 수 있는 것이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 리플렉터의 구성도이고, 도 8은 도 7의 광학적 구성을 도시한 도면이며, 도 9는 본 발명에 따른 리플렉터의 스펙트럼 특성도이다.
도 7 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 리플렉터(21)는 곡면 반사경으로 구성한다. 더욱이 상기 반사경의 반사면(22)상에 적외선을 반사시키는 유전체 코팅처리를 하여 전면부로 발생되는 적외선의 밀도를 최대한 올릴 수 있도록 처리하였다. 따라서, 가시광선의 분포가 적은 양질의 적외선 조명을 획득하고 동일 출력의 다른 구조의 램프에 비하여 전기적인 절감을 도모할 수 있는 것이다.
또한, 상기 광원 램프(20)는 메탈 할라이드 램프, 나트륨 램프, 할로겐등의 불활성 가스 램프와 같은 일반 조명 램프를 사용할 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 광학 렌즈계와 필터의 구성으로 인체가 감지할 수 없는 빛을 사용하는 감시용 카메라의 유용성을 극대화할 수 있는 보안장비로써 그 역할을 하게되고 광학 필터의 적절한 이용에 의해 조명장치의 손상을 최소화할 수 있게되며, 효율적인 통풍효과와 가시광을 차단시킴으로써 기계적인 안정성과 보안효과를 극대화시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 동일 조사강도에 대하여 기존 제품에 비하여 작은 출력의 광원 채택이 가능함으로써 유지비용이 절감되며, 높은 수명성, 제품 크기의 감소, 전기적인 소모율의 감소를 구현할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 하우징;
    상기 하우징의 적소에 설치되는 광원 램프;
    상기 광원 램프와 대향되도록 설치되며, 광원 램프에서 출사되는 광 중 적외선만을 투과시키는 적외선 투과필터;
    상기 광원 램프와 적외선 투과 필터 사이에 위치되어 상기 광원 램프에서 출사되는 가시광을 반사시키기 위한 가시광 반사수단; 및
    상기 광원 램프 및 적외선 투과필터에서 방출되는 열을 방출하기 위한 냉각 시스템을 포함함을 특징으로 하는 적외선 조명장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가시광 반사수단은 상기 적외선 투과필터의 광원과 마주보는 면상에 가시광 반사필터의 특성을 코팅처리한 가시광 반사코팅층임을 특징으로 하는 적외선 조명장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가시광 반사수단은 적외선 이외의 빛은 반사하고, 적외선만을 투과시키는 가시광 반사필터임을 특징으로 하는 적외선 조명장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광원 램프와 가시광 반사수단 사이에는 상기 광원램프와의 거리가 조절되어 소망하는 집광각을 형성할 수 있도록 집광렌즈가 더 구비됨을 특징으로 하는 적외선 조명장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광원램프의 후방에는 상기 광원램프에서 출사되는 광을 상기 적외선 투과필터 방향으로 반사시키기 위하여 소정의 리플렉터를 추가로 설치함을 특징으로 하는 조명장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 리플렉터는 반사면상에 적외선을 반사시키는 내열성 유전체 코팅처리를 한 곡면 반사경임을 특징으로 하는 적외선 조명장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 시스템은,
    공기를 유입시키기 위한 공기 흡입구;
    상기 공기 흡입구로부터 흡입된 공기가 상기 광원램프, 가시광 반사수단 및 적외선 투과필터를 통해 순환되어 배출되는 공기 배출구;
    상기 공기 흡입구와 공기 배출구 근처에 빛의 외부 유출을 방지하기 위하여 교차 장착되는 적어도 2개의 차단막; 및
    상기 공기 배출구로부터 배출되는 공기를 외부로 방출시키기 위한 팬을 포함함을 특징으로 하는 적외선 조명장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광원 램프는 메탈 할라이드 램프, 나트륨 램프, 할로겐등의 불활성 가스 램프와 같은 일반 조명 램프임을 특징으로 하는 적외선 조명장치.
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