KR20050111718A

KR20050111718A - 발광소자를 이용한 자가발전 휴대용 전등

Info

Publication number: KR20050111718A
Application number: KR1020040036684A
Authority: KR
Inventors: 명관 이; 박인엽; 황수환
Original assignee: 일렉트로넷 (주)
Priority date: 2004-05-22
Filing date: 2004-05-22
Publication date: 2005-11-28

Abstract

본 발명은 발광소자를 광원으로 사용하고, 발전기와 충전지를 구비하여 자가발전에 의해 전기를 발생시켜 조명을 행하는 발광소자를 이용한 휴대용 전등에 관한 것으로, 특히, 사용자에 의해 조작되어 회전운동을 일으키는 핸들부; 하나 이상의 기어로 이루어지며 상기 핸들부에서 발생된 회전운동을 적정의 가속비로 변환하는 기어부; 소형의 교류발전기, 또는 직류발전기로 이루어지며 상기 기어부에 접속되어, 상기 기어부에서 전달되는 회전력에 의해 회전하여 교류전기 또는 직류전기를 발생하는 발전부; 하나 이상의 충전지로 이루어지며 상기 발전부에서 발생된 전기에너지를 저장하는 축전부; 하나 이상의 발광소자를 필수 구성요소로 하고, 반사경과 렌즈를 선택적 구성요소로 하여 이루어지며, 상기 축전부에 접속되어, 발광소자의 점등에 의한 조명 기능을 수행하는 광원부; 상기 발전부와, 축전부와, 광원부 사이에 접속되어, 상기 발전부에서 발생된 전기의 축전부에로의 저장을 제어하고, 광원부의 동작을 제어하는 제어부; 상기 핸들부와, 기어부와, 발전부와, 축전부와, 광원부와, 제어부가 장착되는 케이스부; 및, 발광소자를 광원으로 사용하고, 회전운동에 의해 전기를 발생하는 소형 발전기와 충전지를 구비하여, 상기 핸들부의 회전운동을 기어부의 가속비로 가속하여 발전부를 통해 전기를 발생시킨 후, 상기 제어부의 제어에 의해 축전부에 저장하고 광원부의 발광소자를 점등시켜 조명을 행하는 것;을 필수 구성요소로 하고, 상기 축전부에 접속되어 인가되는 직류전압을 소정의 전압으로 변환시켜 일정한 전압이 상기 축전부에 인가되도록 하는 외부전원입력수단; 상기 제어부에 접속되어 인가되는 직류전압을 소정의 전압으로 변환시켜 일전한 전압이 출력되도록 하는 전원외부출력수단;을 선택적 구성요소로 하여, 상기 선택적 구성요소를 하나 이상 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 발광소자를 이용한 자가발전 휴대용 전등이다.

이러한 본 발명은, 넓은 전압 입력범위를 갖는 외부전원입력수단과, 출력전원의 전압과 전류를 검출하는 전원외부출력수단, 또는 경우에 따라 충전하고자 하는 전자기기의 충전 요구 전압과 전류를 검출하는 ID검출수단을 구비하여 상기 충전지를 충전시키거나 또는 외부 전자기기에 전원을 공급함으로써, 첫째, 상기 발전기의 발전메카니즘을 이용한 무전원 충전, 또는 상용 교류 전원을 이용하는 일반 가정용 충전기나 차량용 전원을 이용한 외부전원 충전이 가능하도록 하여 사용이 용이하도록 하고, 둘째, 상이한 입력 전압과 전류를 갖는 각종 전자기기의 종류에 상관없이 전원을 공급할 수 있으며, 셋째, 정밀한 충전 전압과 전류를 요구하는 전자기기의 경우 그 ID를 검출하여 충전을 행할 수 있음은 물론, 넷째, 반영구적이고, 다섯째, 언제 어디서나 확실한 동작이 보장되는 비상용품으로 사용할 수 있으며, 여섯째, 폐건전지를 방출하지 않아 환경친화적이고, 일곱째, 유지 및 보수비용이 필요 없고, 여덟째, 휴대 및 사용이 간편하게 되는 효과가 있다.

Description

발광소자를 이용한 자가발전 휴대용 전등{SELF GENERATOR LANTERN WHIT LED}

본 발명은 발광소자(LIGHT EMITTING DIODE : 이하 “LED"라 한다)를 광원(光源)으로 사용하고, 발전기와 충전지를 구비하여 자가발전에 의해 전기를 발생시켜 조명을 행하는 발광소자를 이용한 휴대용 전등에 관한 것으로, 특히, 넓은 전압 입력범위를 갖는 외부전원입력수단과, 출력전원의 전압과 전류를 검출하는 전원외부출력수단, 또는 경우에 따라 충전하고자 하는 전자기기의 충전 요구 전압과 전류를 검출하는 ID(Identification)검출수단을 구비하여 상기 충전지를 충전시키거나 또는 외부 전자기기에 전원을 공급함으로써, 첫째, 상기 발전기의 발전메카니즘을 이용한 무전원 충전, 또는 상용 교류 전원을 이용하는 일반 가정용 충전기(예: 핸드폰용 충전기 전압 4.2V)나 차량용 전원(승용차 12V, 화물차 24V)을 이용한 외부전원 충전이 가능하도록 하여 사용이 용이하도록 하고, 둘째, 상이한 입력 전압과 전류를 갖는 각종 전자기기의 종류에 상관없이 전원을 공급할 수 있으며, 셋째, 정밀한 충전 전압과 전류를 요구하는 전자기기의 경우 그 ID를 검출하여 충전을 행할 수 있음은 물론, 넷째, 반영구적이고, 다섯째, 언제 어디서나 확실한 동작이 보장되는 비상용품으로 사용할 수 있으며, 여섯째, 폐건전지를 방출하지 않아 환경친화적이고, 일곱째, 유지 및 보수비용이 필요 없고, 여덟째, 휴대 및 사용이 간편하도록 하기 위한 것이다.

또한, 일부점등 방식에 의한 절전기능이나 시분할 제어에 의한 절전기능을 탑재하여 소비전력을 저감함은 물론, 사용자에 의해 조작되어 기계적인 회전운동을 일으키는 핸들부의 회전방향을 시계방향이나 반시계방향으로 회전시켜도 동일한 발전량이 이루어지도록 함으로써 오른손잡이나 왼손잡이 모두 용이하게 사용할 수 있도록 하기 위한 것으로, 본인의 선출원 발명인 대한민국 특허출원 제 2004-937호 “발광소자를 이용한 자가발전 휴대용 전등”을 개량한 개량발명이다.

본인의 선출원 발명인 대한민국 특허출원 제 2004-937호는, 도1에서 되시되는 바와 같이, 사용자에 의해 조작되어 회전운동을 일으키는 핸들부(1); 하나 이상의 기어로 이루어지며 상기 핸들부에서 발생된 회전운동을 적정의 가속비로 변환하는 기어부(2); 소형의 교류발전기, 또는 직류발전기로 이루어지며 상기 기어부에 접속되어, 상기 기어부에서 전달되는 회전력에 의해 회전하여 교류전기 또는 직류전기를 발생하는 발전부(3); 하나 이상의 충전지로 이루어지며 상기 발전부에서 발생된 전기에너지를 저장하는 축전부(5); 하나 이상의 발광소자를 필수 구성요소로 하고, 반사경과 렌즈를 선택적 구성요소로 하여 이루어지며, 상기 축전부에 접속되어, 발광소자의 점등에 의한 조명 기능을 수행하는 광원부(6); 상기 발전부와, 축전부와, 광원부 사이에 접속되어, 상기 발전부에서 발생된 전기의 축전부에로의 저장을 제어하고, 광원부의 동작을 제어하는 제어부(4); 상기 핸들부(1)와, 기어부(2)와, 발전부(3)와, 축전부(5)와, 광원부(6)와, 제어부(4)가 장착되는 케이스부(7)로 이루어졌다.

이러한 본인의 선출원 발명은, 사용자가 상기 핸들부(1)를 회전시키면, 이에 연결된 기어부(2)의 기어가 소정의 가속비로 회전하게 되어 발전부(3)의 발전기를 회전시키게 되고, 상기 발전기의 회전으로 인한 발전 메카니즘에 의해 발생된 전기가 축전부(5)의 충전지에 저장되었다가 광원부(6)의 LED를 점등시키게 된다. 상기 제어부(4)는 축전부(5)의 충전 동작이나 광원부(6)의 점등 동작을 제어한다.

또한, 본인의 선출원 발명은, 경우에 따라 외부충전부(미도시)와 외부출력부(미도시)를 구비하여, 외부 전원으로 축전부(5) 충전지를 충전시킬 수 있음은 물론, 상기 충전지에 저장된 전원으로 타 전자기기에 전원을 공급할 수도 있다.

그러나, 상기와 같은 본인의 선출원 발명은, 첫째, 외부 전원으로 축전부(5)의 충전지를 시킬 경우 상기 충전지의 전압을 고려하여 충전 전압을 설정하여야 함으로 인해 전용의 충전기를 따로 공급하여야 하는 문제점이 있으며, 둘째, 상기 축전부(5) 충전지에 저장된 전원으로 타 전자기기에 전원을 공급할 경우 그 전압이 일정치 않아 이에 맞는 전자기기에만 전원을 공급할 수밖에 없다는 문제점 및, 정밀한 충전 전압 및 전류를 요구하는 전자기기(예: 핸드폰)의 경우에는 사용할 수 없다는 문제점 등이 있었다.

이를 다시 상세히 설명하면 다음과 같다.

주지하다시피, 충전지를 충전하는 전압은 충전지의 종류에 따라 다소 차이가 있지만 일반적으로 충전지의 전압보다 약 1V 정도 높은 전압으로 충전하여 주어야 하며, 이보다 높은 전압을 장시간 인가하게 충전지를 손상시켜 화재, 폭발, 수명단축 등과 같은 문제점을 발생시키게 된다.

따라서, 2차 전지를 사용하는 전자기기의 경우에는 각 2차 전지의 특성에 맞는 별도의 충전기를 공급하고 있다.

본인의 선출원 발명 역시 축전부(5)를 구성하는 충전지의 전압에 따라 별도의 충전기를 제공하여야 하며, 이는 사용자의 입장에서는 여간 번거로운 일이 아니었다.

또한, 전용의 충전기만을 사용하여야 함으로 인해 가정에 존재하는 충전기(일반적으로 4.2V ~ 12V)를 사용할 수 없음은 물론, 차량용 전원(승용차 12V, 화물차 24V)을 이용하여서도 충전할 수 없다는 문제점이 있었다.

한편, 상기 축전부(5)에 저장된 전원으로 타 전자기기를 동작시킬 경우에도 상기 축전부(5) 충전지의 전압에 맞는 전자기기에만 전원을 공급할 수 밖에 없다는 문제점이 있었다.

또한, 충전지의 전압은 충전량에 따라 전압이 변화되는 것으로, 일정한 충전 전압을 요구하는 전자기기의 경우에는 사용할 수 없다는 문제점이 있었다.

예를 들어, 3.6V의 전압을 갖는 충전지의 경우 만충전시에는 약 4.2V가 되나, 방전이 진행될수록 상기 전압이 저하되어 3.6V 이하까지 저하되게 된다.

더구나, 정밀한 충전을 요구하는 전자기기의 경우에는 자체내에 충전 전압과 전류를 나타내는 ID값을 내장하여 충전하는 전압과 전류가 상기 ID가 지시하는 값과 다를 경우에는 충전 자체를 차단하게 되는데(예: GSM 방식 핸드폰) 본인의 선출원 발명의 경우에는 이에 대응할 수 가 없다는 문제점 등이 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 특히, 발광소자와, 발전기 및 충전지를 구비하는 발광소자를 이용한 자가발전 휴대용 전등을 구성함에 있어서, 넓은 전압 입력범위를 갖는 외부전원입력수단과, 출력전원의 전압과 전류를 검출하는 전원외부출력수단, 또는 경우에 따라 충전하고자 하는 전자기기의 충전 요구 전압과 전류를 검출하는 ID검출수단을 구비하여 상기 충전지를 충전시키거나 또는 외부 전자기기에 전원을 공급함으로써, 첫째, 발전기의 발전메카니즘을 이용한 무전원 충전, 또는 상용 교류 전원을 이용하는 일반 가정용 충전기나 차량용 전원을 이용한 외부전원 충전이 가능하도록 하고, 둘째, 상이한 입력 전압과 전류를 갖는 각종 전자기기의 종류에 상관없이 전원을 공급할 수 있으며, 셋째, 정밀한 충전 전압과 전류를 요구하는 전자기기의 경우 그 ID를 검출하여 충전을 행할 수 있음은 물론, 넷째, 반영구적이고, 다섯째, 언제 어디서나 확실한 동작이 보장되는 비상용품으로 사용할 수 있으며, 여섯째, 폐건전지를 방출하지 않아 환경친화적이고, 일곱째, 유지 및 보수비용이 필요 없고, 여덟째, 휴대 및 사용이 간편한 “발광소자를 이용한 휴대용 전등”을 제공하기 위한 것이다.

즉, 직류변환장치(DC/DC 컨버터)를 이용하여 입력되는 전압에 상관없이 일정한 전압이 출력되도록 함으로써[스텝 다운(STEP-DOWN) 동작], 핸드폰 충전기나 차량용 전원, 또는 기타의 충전기를 이용하여 충전지를 충전할 수 있도록 한 것이다.

또한, 직류변환장치를 이용하여 출력되는 전압을 일정하게 유지함은 물론, 그 전압과 전류를 조절할 수 있도록 함으로써 상이한 전압을 사용하는 전자기기에 전원을 공급할 수 있도록 하기 위한 것이다.

또한, ID검출수단을 통해 전자기기가 지시하는 충전 전압값과 전류값을 독출하여 출력 전압값과 전류값을 자동 조정함으로써 정밀한 충전전압을 요구하는 전자기기(예: 핸드폰, 카메라, 비디오카메라 등)에 전원을 공급할 수 있도록 하기 위한 것이다.

또한, 기계적인 회전운동을 일으키는 핸들부의 회전방향을 시계방향이나 반시계방향으로 회전시켜도 동일한 발전량이 이루어지도록 함으로써 오른손잡이나 왼손잡이 모두 사용할 수 있음은 물론, 점등시에는 일부점등 방식에 의한 절전기능, 또는 시분할 스위칭 방식에 의한 절전기능을 수행함으로써 소비전력을 저감시키기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 “발광소자를 이용한 자가발전 휴대용 전등”은,

사용자에 의해 조작되어 회전운동을 일으키는 핸들부;

하나 이상의 기어로 이루어지며 상기 핸들부에서 발생된 회전운동을 적정의 가속비로 변환하는 기어부;

소형의 교류발전기, 또는 직류발전기로 이루어지며 상기 기어부에 접속되어, 상기 기어부에서 전달되는 회전력에 의해 회전하여 교류전기 또는 직류전기를 발생하는 발전부;

하나 이상의 충전지로 이루어지며 상기 발전부에서 발생된 전기에너지를 저장하는 축전부;

하나 이상의 발광소자를 필수 구성요소로 하고, 반사경과 렌즈를 선택적 구성요소로 하여 이루어지며, 상기 축전부에 접속되어, 발광소자의 점등에 의한 조명 기능을 수행하는 광원부;

상기 발전부와, 축전부와, 광원부 사이에 접속되어, 상기 발전부에서 발생된 전기의 축전부에로의 저장을 제어하고, 광원부의 동작을 제어하는 제어부;

상기 핸들부와, 기어부와, 발전부와, 축전부와, 광원부와, 제어부가 장착되는 케이스부; 및,

발광소자를 광원으로 사용하고, 회전운동에 의해 전기를 발생하는 소형 발전기와 충전지를 구비하여, 상기 핸들부의 회전운동을 기어부의 가속비로 가속하여 발전부를 통해 전기를 발생시킨 후, 상기 제어부의 제어에 의해 축전부에 저장하고 광원부의 발광소자를 점등시켜 조명을 행하는 것;을 필수 구성요소로 하고,

상기 축전부에 접속되어 인가되는 직류전압을 소정의 전압으로 변환시켜 일정한 전압이 상기 축전부에 인가되도록 하는 외부전원입력수단;

상기 제어부에 접속되어 인가되는 직류전압을 소정의 전압으로 변환시켜 일전한 전압이 출력되도록 하는 전원외부출력수단;을 선택적 구성요소로 하여,

상기 선택적 구성요소를 하나 이상 포함하여 구성됨을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

또한, 상기 외부전원입력수단은, 입력되는 전압을 소정의 전압 및 전류값으로 저하시키는 DC/DC 컨버터로 구성됨이 바람직하다(STEP-SOWN 동작).

또한, 상기 전원외부출력수단은, 입력되는 전압을 소정의 전압 및 전류값으로 상승시키는 DC/DC 컨버터로 구성됨이 바람직하다(STEP-UP 동작).

이러한 본 발명은, 발전기의 발전 메카니즘에 의한 발전을 행하여 발과소자를 점등시키되, 필요에 따라 상기 외부전원입력수단, 또는 전원외부출력수단을 하나 이상 구비하여 넓은 입력 전압 범위(예: 5V ~ 40V)를 갖도록 하거나, 또는 다양하고도 일정한 전압 및 전류를 출력하게 되는 것이다.

또한 상기 제어부는, 상기 발전부와 축전부 사이에 접속되어, 상기 발전부에서 출력되는 전기를 입력받아 축전부 충전기에 저장할 수 있는 전기로 변환하여 출력하는 입력제어부와; 사용자에 의해 조작되는 하나 이상의 스위치로 이루어지며, 상기 축전부와 광원부 사이에 접속되어, 발광소자의 점등 여부를 제어하는 스위치부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 입력제어부는, 발전부에서 입력되는 교류전원을 직류전원으로 변환하는 정류부와, 상기 정류부에서 출력되는 전원을 인가 받아 축전부 충전지의 충전전압으로 변환하는 전압제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하며, 축전부 충전지의 충전전류를 제한하는 전류제어부를 상기 정류부와 전압제어부 사이에 필요에 따라 선택적으로 설치함을 특징으로 한다.

이러한 입력제어부는 발전부의 발전기가 교류발전기여서 그 출력전압이 교류전기일 때 사용된다. 즉, 교류발전기에서 발생되는 교류전원을 정류부를 통해 직류전원으로 변환한 후, 상기 전압제어부를 통해 충전지의 충전전압으로 변환하여 충전지에 인가하는 기능을 수행한다. 이때, 필요에 따라 전류제어부를 설치하여 충전지에 충전되는 충전전류를 제한 할 수 있다.

상기 입력제어부는, 발전부에서 입력되는 직류전원의 극성을 전환하여 입력되는 직류전원의 극성이 바뀌더라도 항상 일정한 방향의 출력 극성을 갖도록 하는 극성제어부와, 상기 극성제어부에서 출력되는 전원을 인가 받아 축전부 충전지의 충전전압으로 변환하는 전압제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하며, 축전부 충전지의 충전전류를 제한하는 전류제어부를 상기 극성제어부와 전압제어부 사이에 필요에 따라 선택적으로 설치함을 특징으로 한다.

이러한 입력제어부는 발전부의 발전기가 직류발전기여서 핸들부의 회전방향에 따라 출력되는 직류전기의 극성이 바뀔 때 사용되는 것으로 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

주지하다시피 직류발전기는, 특별한 정류회로 없이 직류전원을 출력시킬 수 있다는 장점이 있는 대신에 회전방향에 따라 극성이 바뀌게 된다는 단점이 있다. 즉, 시계방향으로 회전을 시켰을 경우 어느 한 단자가 (+)극성, 다른 단자가 (-)극성을 갖는 다고 가정하였을 경우, 이를 반시계방향으로 회전시키면 상기 (+)극성을 갖던 단자는 (-)극성을, (-)극성을 갖던 단자는 (+)극성을 갖게 된다.

따라서 직류발전기를 사용하여 발전을 행할 경우에는 시계방향이나 반시계방향의 회전 방향 중 어느 하나의 방향만을 사용하여 발전을 행하여야 하며, 이로 인해 오른손잡이나 왼손잡이 모두 사용할 수 없게 된다는 문제점이 있었다. 다시 말해 통상적으로 오른손잡이는 시계방향의 회전이 편하고, 왼손잡이는 반시계방향의 회전이 편한데 직류발전기의 경우 출력 단자의 극성 때문에 어느 한 방향으로만 회전이 가능하므로 오른손잡이나 왼손잡이 모두 용이하게 사용할 수 없다는 문제점이 있었다.

상기 입력제어부의 극성제어부는 입력되는 직류전원의 극성에 상관없이 항상 일정한 출력 단자 극성을 갖도록 함으로써 오른손잡이나 왼손잡이 모두 사용할 수 있도록 한 것으로, 이로 인해 핸들부를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시켜도 동일한 극성 배열과 발전량을 갖는 발전이 가능하게 된다.

한편, 상기 제어부는, 상기 입력제어부와 축전부 사이에 접속되어, 상기 축전부에 충전된 전압, 또는 전류량 중 어느 하나 이상을 필요에 따라 선택적으로 검출하여, 과충전이 이루어지지 않도록 제어하는 충전제어부를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 충전제어부는, 축전부 충전지의 전압, 또는 전류량 중 어느 하나 이상을 필요에 따라 검출하는 제1검출부와; 상기 제1검출부에서 검출되는 전압, 또는 전류량의 변화에 따라 스위칭되어 상기 축전부에 공급되는 전원을 제어하는 제1스위칭부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이러한 제어부는, 축전부 충전지에 충전된 전압 또는 전류량을 검출하여 이 값이 규정된 값을 초과하였을 경우 충전을 종료시키는 기능을 수행함으로써 과충전으로 인한 충전지의 특성변화, 수명단축, 폭발 등을 방지하기 위한 것이다.

한편, 상기 제어부는, 상기 스위치부와 광원부 사이에 접속되어, 상기 축전부 충전지의 방전 상태를 지속적으로 검출하여, 과방전이 이루어지지 않도록 제어하는 방전제어부를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 방전제어부는, 축전부 충전지의 전압, 또는 전류량 중 어느 하나 이상을 필요에 따라 검출하는 제2검출부와; 상기 제2검출부에서 검출되는 전압, 또는 전류량의 변화에 따라 스위칭되어 상기 광원부에 공급되는 전원을 제어하는 제2스위칭부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이러한 제어부는, 상기 축전부 충전지의 과방전으로 인한 충전 불량, 기능 상실 및 특성 변화를 방지하기 위한 것으로, 충전지 잔류 전압, 또는 전류량을 검출하여 그 값이 규정된 값 미만이 되면 방전을 종료시키는 기능을 한다.

또한 상기 방전제어부는, 축전부 충전지의 방전 종지 전압 특성과 LED의 동작 전압 특성을 이용하여, 상기 충전지의 방전 종지 전압을 LED의 최소 동작 전압값 이하가 되도록 하여 구성함을 특징으로 한다.

한편, 상기 제어부는, 상기 스위치부와 광원부 사이에 접속되며, 상기 광원부의 점등 여부를 제어하여 절전 기능을 수행하는 절전제어부를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 절전제어부는, 소정 주기의 듀티비를 갖는 펄스를 발생하는 펄스발생부와; 상기 펄스발생부에서 발생되는 펄스에 따라 스위칭되는 제3스위칭부로 이루어져, 착시 현상에 의한 절전 기능을 수행하도록 함을 특징으로 한다.

상기 절전제어부의 펄스발생부는, 펄스의 듀티비를 조절하여 절전량을 제어함을 특징으로 한다.

이러한 절전제어부는 펄스의 하이 상태(논리 1)와 로우 상태(논리 0)에 따라 광원부 발광소자의 점소등이 반복되도록 함에 있어서 그 반복 주기를 초당 12번 이상이 되도록 하여 착시현상에 의한 절전을 행하는 것이다.

이를 다시 설명하면 다음과 같다.

주지하다시피 인간의 눈은 초당 12번 이상 점멸하는 광원이 있으면 그 깜박임을 구별하지 못한다(참고로 백열전구의 경우에는 초당 60번 점소등).

따라서, 상기 펄스발생부를 통해 12Hz 이상의 주파수를 발생시켜 발광소자를 점등 또는 소등시키게 되면 상기 발광소자가 항상 켜져 있는 것으로 인식하여 항상 켜져 있을 때와 비슷한 안시등급을 갖게 된다(절대등급은 저하 됨). 이때, 상기 펄스의 듀티비를 조절하면 적은 소비전력으로도 동일한 안시등급을 나타내는 광원을 얻게 된다.

예를 들어, 주파수가 12Hz 이상이고 듀티비가 50%이면 50%의 절전효과를 얻게 된다.

또한, 상기 절전제어부는, 상기 광원부 발광소자에 공급되는 전류량을 제어하여 절전기능을 수행함을 특징으로 한다.

이러한 절전제어부는 상기 광원부 발광소자에 공급되는 전류의 양을 가변시켜 그 밝기를 변화시키는 것으로, 그 저하된 조도만큼의 절전효과를 이룰 수 있다.

예를 들어, 각기 다른 값을 갖는 저항을 스위치부와 광원부 사이에 병렬로 접속한 후 스위치를 이용하여 상기 병렬로 접속된 저항의 접속여부를 제어하면, 상기 발광소자에 공급되는 전류량이 제어되어 각기 다른 조도를 갖도록 할 수 있으며, 이로 인해 필요이상의 전력 소모를 방지할 수 있다. 즉, 밝은 빛과 흐린 빛을 갖도록 하여, 밝은 빛이 필요 없는 곳에서는 흐린 빛으로 점등되도록 함으로써 필요이상의 전력소모를 방지하기 위한 것이다.

또 다른 예로, 가변저항을 사용하여 상기 절전제어부를 구성하였을 경우에는, 상기 가변저항의 값에 따라 발광소자에 공급되는 전류량이 달라져 조도가 달라지게 되고, 이로 인해 그 만큼의 절전효과를 얻을 수 있게 된다.

한편, 상기 절전제어부는, 상기 광원부를 이루는 발광소자가 두 개 이상일 경우 그 중 일부만 점등되도록 하여 절전 기능을 수행하도록 함을 특징으로 한다.

이러한 절전제어부는 사용자의 조작에 따라 발광소자에 공급되는 전원을 제어하여 일부의 발광소자만 점등되도록 함으로써 절전 기능을 수행하는 것이다.

예를 들어, 2접점 스위치를 사용하여 스위칭부를 구성하되, 하나의 접점에는 모든 발광소자에 전원이 공급되도록 결선하고, 다른 하나의 접점에는 일부의 발광소자에 전원이 공급되도록 결선하여 스위칭을 행하면 그 결선에 따라 전부 점등, 또는 일부 점등을 하게 되어 절전 기능을 수행하게 되는 것이다.

한편 상기 제어부는, 상기 입력제어부에 접속되며, 상기 발전부에서 발전되는 전기량을 검출하여 상기 발전된 전기량이 축전부 충전지를 충전시킬 수 있는 전기량 이상이 되었는지의 여부를 나타내는 충전표시부를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이러한 제어부는, 상기 충전표시부를 통해 핸들부의 회전량을 얼마로 하여야 할지를 사용자에게 알려줌으로써 필요이상의 고속회전이나 저속회전을 방지하기 위한 것이다.

예를 들어, 적색등과 녹색등을 이용하여 적정 회전수를 나타냄으로써 고속회전으로 인한 기기의 손상을 방지함은 물론, 저속회전으로 인한 발전 부족을 방지하기 위한 것이다.

한편 상기 제어부는, 상기 축전부에 접속되며, 상기 축전부 충전지의 방전량을 지속적으로 검출하여 이를 나타내는 방전표시부를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이러한 제어부는, 상기 방전표시부를 통해 축전부 충전지의 충전 잔량을 나타내 줌으로써 충전시기를 사용자에게 알려주기 위한 것이다.

예를 들어, 하나 이상의 적색등, 또는 녹색등을 이용하여 그 충전잔량을 나타낼 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명 “발광소자를 이용한 자가발전 휴대용 전등”은, 특히, 고휘도 발광소자와 고효율의 소형발전기 및 충전지를 구비하여 자가발전에 의한 전원으로 발광소자를 동작시키되, 상기 발광소자에 공급되는 전원을 제어하여 소비전력을 저감시킴으로써, 무전원으로 동작하고, 소비전력이 적으며, 반영구적이고, 유지보수비용이 필요 없고, 폐건전지를 방출하지 않아 환경 친화적이며, 언제 어디서나 확실한 동작이 보증됨은 물론, 오른손잡이나 왼손잡이 모두 용이하게 사용할 수 있고, 넓은 입력 전압 범위를 갖는 외부전원에 의한 충전이 가능하고, 각기 다른 전압을 갖는 타 기기에 전원을 공급할 수 있게 된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 “발광소자를 이용한 자가발전 휴대용 전등”의 기술적 사상을 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.

<실시예1>

본 실시예1은 본 발명의 기술적 사상을 가장 잘 나타낼 수 있도록 그 기능 및 동작을 최소화 시켜서 구성한 것이다. 이는, 최소화된 기능 및 동작 설정을 통해 본 발명의 기술적 사상을 극명하게 나타내기 위한 것으로, 본 실시예1에 있어서는 입력제어부와 스위치부를 이용하여 제어부를 구성한다.

또한, 본 실시예1에 있어서 발전부는, 3상 교류발전기를 사용하여 구성한다. 따라서, 상기 입력제어부는, 3상 교류 전원을 정류하는 정류부와, 제1정전압제어부를 필수구성요소로 하여 구성되는 바, 본 실시예1에 있어서는 제1전류제어부를 더 포함하여 구성한다.

또한, 본 실시예1에 있어서 광원부는, 반사경과 렌즈 및 4개의 고휘도 LED를 사용하여 구성한다. 기타 100,000mcd 이상의 슈퍼 LED를 사용한 실시예나 4개 미만, 또는 5개 이상의 고휘도 LED를 이용한 실시예는 본 실시예1로부터 용이하게 유추 구성할 수 있다.

또한, 본 실시예1에 있어서 축전부는, 1.2V 니켈수소(Ni-MH) 충전지 3개를 사용하여 구성한다. 이는, 광원부의 LED 동작 특성과 발전부 발전기의 출력특성을 고려하여 산출한 것이다. 참고로 상기 니켈수소 충전지는 중금속이 포함되지 않은 환경 친화적인 전지이다.

또한, 본 실시예에 있어서는 적정의 기어 가속비 및 구동 토오크를 얻기 위하여 4개의 기어를 사용하여 발전기의 회전 속도를 가속시킨다. 참고로 본 실시예의 기어 가속비는 1:24이다.

또한, 본 실시예에 있어서는 외부전원입력수단과, 전원외부출력수단 모두를 사용하여 구성한다.

또한 본 실시예에 있어서, 상기 외부전원입력수단은 입력 전압을 4.2V로 강하시키는 DC-DC 컨버터를 사용하여 구성하고(SETP-DOWN 동작), 상기 전원외부출력수단은 입력전압을 4.2V로 승압하는 DC-DC 컨버터를 사용하여 구성한다.

상기 DC-DC 컨버터로는 34063을 사용한다.

이하, 본 실시예1에 따른 구성 및 작용 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 실시예1의 기구적인 구성 및 동작에 대해 첨부된 도면 도2 내지 도8에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 실시예의 단면도를 나타낸 것이고, 도3 (가)는 평면도, (나)는 좌측면도, (다)는 저면도, (라)는 우측면도를 각각 나타낸 것이며, 도8은 각 구성요소의 장착위치 및 작동 메카니즘을 나타낸 것으로, 도면에서 도시되는 바와 같이, 케이스부(700)에 핸들부(100)와, 기어부(200)와, 발전부(300)와, 제어부(400)와, 축전부(400) 및 광원부(600), 외부전원입력수단(800), 전원외부출력수단(900)를 장착하여 본 실시예를 구성한다.

미설명 부호(810)은 외부전원입력단자, (910)은 전원외부출력단자를 각각 나타낸다.

이를 다시 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 볼트(132)를 이용하여 손잡이(130)를 핸들바(120)에 볼트 체결 한 후, 체결핀(111)을 이용하여 핸들바(120)를 흰지(110)에 장착한다. (131)은 캡을 나타낸 것이다.

이후, 제2부시(742)를 흰지(110)에 끼워 하부케이스(720)의 바깥에서 안쪽으로 삽입하고, 하부케이스(720) 안쪽으로 돌출된 흰지(110)에 제1부시(741)를 끼운후, 상기 흰지(110) 내면에 형성된 돌부(112)에 제1기어(210)를 끼워 볼트(미도시) 체결한다.

그러면, 상기 제1기어(210)의 체결에 의해 흰지(110)가 하부 케이스에 회전 가능하게 장착되게 된다.

또한, 제1기어축(743)과 제2기어축(744)에 제2기어(220)와 제3기어(230)를 끼워 제1기어(210)와 제2기어(220) 및 제3기어(230)가 순차적으로 맞물리도록 한 후, 3상 교류발전기(310)가 장착된 발전기플레이트(330)를 하부케이스(720)에 볼트 체결하여 장착한다.

상기 3상 교류발전기(310)의 발전기축(320)에는 제4기어(240)를 장착하여 상기 제3기어(230)와 맞물리도록 한다.

이후 중간플레이트(730)를 하부케이스(720)의 해당 위치에 볼트 체결하여 고정한 후, 상기 중간플레이트(730) 상부에 충전지(510)를 안착하고, 제어부(400)가 장착된 제2기판(420)을 해당 위치에 볼트 체결하여 고정한다.

상기 제2기판(444)에 장착된 스위치(442) 상부에는 스위치커버(441)를 끼워 장착한다.

한편, 발광부(630)를 이루는 4개의 LED가 장착된 제1기판(443)을 반사경(620)에 볼트 체결하여 하부케이스(720)에 안착시킨 후, 그 전단부에 렌즈(610)를 장착한다. (445)은 볼트를 나타낸다.

이후, 상부케이스(710)를 덮어 볼트 체결을 하게 되면 본 실시예에 의한 “발광소자를 이용한 자가발전 휴대용 전등”이 구성된다. (745)는 받침핀을 나타낸다.

이러한 본 실시예는, 상기 손잡이(130)를 잡고 핸들바(120)를 시계방향, 또는 반시계방향으로 회전시키면, 상기 손잡이(130)에 연결된 흰지(110)가 회전하게 되고, 상기 흰지(110)가 회전하게 되면 이에 장착된 제1기어(210) 및, 제2기어(220)와 제3기어(230)와 제4기어(240)가 순차적으로 회전하게 된다. 그러면 상기 제4기어(240)가 장착된 3상 교류발전기(310)의 발전기축(330)이 회전하여 자석과 코일의 발전 메카니즘에 의해 3상의 교류 전기가 발생되게 된다.

이하, 본 실시예의 전기적인 구성에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도9에서 도시되는 바와 같이, 발전부(300)의 출력단에 입력제어부(410)를 접속하고, 상기 입력제어부(410)의 출력단에 축전부(500)를 접속하고, 상기 축전부(500)와 광원부(600) 사이에 스위치부(440)를 접속하며, 상기 축전부(500)에 외부전원입력수단(800)과 전원외부출력수단(900)을 접속하여 본 실시예1을 구성한다.

본 실시예1에 있어서는 상기 발전부(300)의 발전기로 3상 교류발전기(310)를 사용하므로 상기 입력제어부(410)는, 도10에서 도시되는 바와 같이, 3상 교류발전기(310)에서 출력되는 3상 교류전원을 직류전원으로 변환하는 정류부(411)와, 상기 정류부(411)에서 출력되는 직류전원의 전류를 제한하는 제1전류제어부(412) 및, 상기 제1전류제어부(412)를 통해 출력되는 직류전원을 정전압의 직류전원으로 변환하는 제1정전압제어부(413)를 순차적으로 접속하여 구성한다.

도11은 본 실시예1에 의한 회로 구성을 나타낸 것으로, 도면에서 도시되는 바와 같이, 6개의 다이오드(D1 ~ D6)를 사용하여 3상 교류 전원용 전파정류회로인 정류부(411)를 구성하고, 전류 제한용 저항(R1)을 사용하여 제1전류제어부(412)를 구성하며, 정전압IC(REGULATOR INTERGRATED CIRCUIT)(예: 7806)(RE1)를 사용하여 제1정전압제어부(413)를 구성한다.

이후, 3상 교류발전기(310)의 전원 출력단(a, b, c)을 상기 전파정류회로의 교류 입력단에 접속하고, 상기 정류부(411)의 출력단에 전류 제한용 저항(R1)을 통해 정전압IC(RE1)를 접속한 후, 상기 정전압IC(RE1)의 출력단에 스위치(442)를 경우하여 4개의 고휘도 LED(LED1 ~ LED4)와 그 보호저항(R2 ~ R5)으로 이루어진 발광부(630)를 접속한다.

또한, 외부전원입력수단(800)의 출력단을 충전지(BAT)에 접속하고, 전원외부출력수단(900)을 스위치(S/W2)를 통해 충전지(BAT)에 접속하여 본 실시예1을 구성한다.

도면중 미설명부호 (C1)과, (C2)는 콘덴서를 나타낸 것이다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 실시예1의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 발전을 행하지 않고 있을 경우에는 도2에서 도시되는 바와 같이 손잡이(130)를 케이스부(700) 하부에 안착시켜 휴대 및 사용이 용이하도록 한다.

그러다가 발전을 할 경우에는 핸들바(120)를 반대편으로 제쳐 도8에서 도시되는 바와 같이 손잡이(130)이가 위로 향하게 한다.

이후, 상기 손잡이(130)를 시계방향, 또는 반시계방향으로 회전시키면 상기 손잡이에 연결된 핸들바(120)를 축으로 하여 흰지(110)가 회전을 하게 되어, 상기 흰지(110)에 장착된 제1기어(210)가 회전을 하게 된다.

그러면, 상기 제1기어(210)에 순차적으로 맞물려 있는 제2기어(220)와 제3기어(230) 및 제4기어(240)가 순차적으로 회전하여 3상 교류발전기(310)의 발전기축(320)이 회전하여 3상 교류전원이 발생되게 된다.

본 실시예1에서의 기어비는 1:24이므로, 상기 핸들바(120)를 1회전시킬 때 발전기축(320)은 24회전을 하게 되며, 분당 120회전으로 상기 핸들바(120)를 회전시키면 약 9V, 650mA의 교류 전기가 발생되게 된다.

도12는 상기 3상 교류발전기(310)의 출력파형을 나타낸 것이다.

한편, 상기 3상 교류발전기(310)에서 출력되는 3상 교류전원은 정류부(411)의 교류전원 입력단에 인가되어 전파 정류된 후 평활 콘덴서(C1)를 통해 출력되게 된다.

상기 정류부(411)에서 출력되는 직류전원은 전류 제한용 저항(R1)을 통해 그 전류가 소정의 값 이하로 제한 된 후 정전압IC(RE1)에 인가되게 된다.

여기서 정류부(411)의 전류를 제한하는 이유는, 상기 발전기(310)에서 출력되는 전류가 불규칙하여 과도한 전류가 회로에 흐르게 되는 것을 방지함과 동시에 필요 이상의 발전으로 인한 과부하를 방지하기 위한 것이다.

이를 다시 설명하면 다음과 같다.

주지하다시피 3상 교류 발전기는 그 회전량에 비례하여 출력 전압 및 전류가 증가하게 되고, 상기 증가된 만큼의 부하가 걸리게 되어 회전시키는데 소요되는 힘이 더 들게 된다. 즉, 출력되는 전원의 양이 많을수록 힘이 더 들게 된다.

따라서, 전류 제한용 저항(R1)을 통해 부하의 양을 제한하면 상기 제한된 양 이상의 부하가 걸리지 않게 되고, 이로 인해 일정 수준 이상의 힘이 들지 않게 되어 조작이 용이함은 물론 제품의 품질을 향상시키게 된다.

또한, 정류부(411)에서 출력되는 전류량을 제한함으로써 상기 정류부(411)를 통해 전원을 공급받는 각종 전자 소자를 보호하게 된다.

참고로 본 실시예1에서는 핸들부(100)의 구동 토크와 충전지(510)의 충전 용량 등을 고려하여 700mA로 전류를 제한한다.

한편, 상기 정전압IC(RE1)에 출력되는 정전압 직류전원은 상기 충전지(510)에 인가되어 충전지(510)를 충전시키게 된다.

본 실시예1에서는 충전지(510)의 전압, 충전용량 및 충전시간을 고려하여 상기 정전압IC(RE1)의 출력전류를 6V로 한다. 참고로 상기 정전압IC(RE1)는 7806을 사용한다.

상기 충전지(510)에 충전된 직류전원은 사용자에 의해 조작되는 상기 스위치(442)를 경유하여 발광부(630)에 공급되게 되고, 상기 발광부(630)에 공급된 직류전원은 4개의 LED(LED1 ~ LED4)를 점등시켜 조명기능을 수행하게 된다.

즉, 핸들부(100)와 기어부(200)를 통해 발전부(300)의 3상 교류발전기(310)를 회전시켜 발전을 행한 후, 상기 3상 교류발전기(310)에서 출력되는 교류전원을 제어부(400)를 통해 정류하여 축전부(500)에 저장하였다가 사용자의 조작에 의해 발광부(630)의 각 LED(LED1 ~ LED4)를 점등시켜 조명 기능을 수행하게 되는 것이다.

한편, 본 실시예1에서는 LED(LED1 ~ LED4)의 동작 특성을 이용하여 충전지(510)의 완전 방전을 방지하고 있는 바 이에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 실시예에서 사용하고 있는 고휘도 LED는 그 동작전압이 3.3V로, 3.0V 미만의 전압이 인가되면 컷오프(CUT OFF)되어 전류가 흐르지 않게 되는 특성을 가지고 있다.

또한, 본 실시예에서 사용하는 니켈수소(Ni-MH) 충전지는 한 개 셀의 방전 종지전압이 0.9V ~ 1.1V로, 3개를 직렬로 사용하는 본 실시예의 경우 2.7V ~ 3.3V 범위의 방전종지전압 설정 범위를 갖는다.

그러므로, 상기 LED(LED1 ~ LED4)의 컷 오프 특성 및 충전지의 방전 종지 전압 특성을 이용하면 별도의 완전방전 방지 회로의 설계 없이도 완전 방전을 방지하는 설계가 가능하며, 본 실시예의 경우에는 상기 LED(LED1 ~ LED4)의 특성과 충전지(510)의 특성을 이용하여 완전 방전 방지 기능을 설계를 한 것이다.

이하, 외부전원입력수단(800)을 통한 충전지(BAT)의 충전동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 외부전원입력단자(810)에 외부전원이 인가되면, DC-DC 컨버터(DC1)의 STEP-DOWN 동작에 의해 설정한 전압이 출력되어 충전지(BAT)에 인가되게 된다.

이때, 상기 DC-DC 컨버터로 사용된 34063이라는 소자는 그 특성상 입력범위가 3V ~ 30V의 넓은 범위로 변화하더라도 설정된 일정한 전압을 출력하는 소자로, 이로 인해 상기 전압범위내에서 어떠한 전압이 입력되더라도 설정된 4.2V의 전압을 출력시켜 충전지(BAT)를 충전시키게 된다.

도21a는 상기 외부전원입력수단(800)의 일 구성예를 나타낸 회로도로, 도면중 미설명부호 (R21), (R22), (R23)은 저항을, (C21), (C22), (23)은 콘덴서를, (L21)은 코일을, (ZD1)은 쇼트키다이오드를 각각 나타낸 것이다.

도21b는 상기 전원외부출력수단(900)의 일 구성예를 나타낸 것으로, 상용자가 충전을 제어하는 충전스위치(S/W2)를 온(ON) 하면, 상기 DC-DC 컨버터(DC2)의 SETP-UP 동작에 의해 설정한 전압이 출력되게 된다.

도면중 미설명 부호 (R31), (R32), (R33), (R34)는 저항을, (C31), (C32), (33)은 콘덴서를, (L31)은 코일을, (ZD2)는 쇼트키다이오드를 각각 나타낸 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 실시예1은, 수명이 긴 고휘도의 LED 광원과 3상 교류 발전기 및 충전지를 구비하여 자가 발전에 의한 전원을 공급하므로 인해, 무전원으로 동작하고, 소비전력이 적으며, 반영구적이고, 환경친화적이며, 언제 어디서나 확실한 동작이 보증되게 되는 것이다.

또한, 충전지의 특성과 LED의 특성을 이용하여 완전 방전 방지 기능을 구현함으로써 회로 구성이 간단하고 저렴함은 물론 고장 발생 원인을 저감시키게 된다.

또한, 핸들부의 회전에 의한 충전에 있어서도 시계방향이나 반시계방향 어느쪽으로 회전시키더라도 동일한 양의 발전이 이루어지도록 함으로써 왼손잡이나 오른손잡이 모두 용이하게 사용이 가능하도록 한 유용한 발명인 것이다.

<실시예2>

본 실시예2는 실시예1에서 설명되지 아니한 구성요소의 유기적인 결합의 다른 실시예를 나타낸 것이다.

즉, 제어부를 이루는 각 구성요소들의 결합으로 인한 각종 형태의 실시예를 설명하기 위한 것으로, 본 실시예2에 있어서는, 입력제어부와, 충전제어부와, 스위치부와, 절전제어부를 이용하여 제어부를 구성한다. 본 실시예2에서 상기와 같은 구성요소로 실시예를 구성한 이유는 상기 구성요소 이외의 구성요소를 추가하여 이루어지는 실시예나, 또는 상기 구성요소 중 일부가 생략된 실시예는 본 실시예2로부터 용이하게 구성할 수 있기 때문이다.

또한, 본 실시예2에 있어서 상기 충전제어부는, 축전부 충전지에 충전되는 전압을 검출하여 충전을 제어하도록 구성한다.

또한, 본 실시예2에 있어서 상기 절전제어부는, 광원부에 공급되는 전원의 듀티비(DUTY RATIO)를 제어하여 착시현상에 의한 절전기능을 수행하도록 구성한다.

또한 본 실시예2에 있어서 발전부는, 직류발전기를 이용하여 구성한다. 따라서, 상기 입력제어부는, 입력되는 전원의 극성에 상관없이 일정한 극성의 전원을 출력하도록 하는 극성제어부와, 상기 극성제어부에서 출력되는 직류전원의 전류를 제어하는 제2전류제어부 및, 제2정전압제어부로 구성된다.

또한, 본 실시예2에 있어서 발광부 및 축전부는 실시예1과 동일한 특성의 고휘도 LED 4개와, 충전지 3개를 사용하여 구성한다. 따라서 방전제어부 역시 LED 특성과 충전지 특성을 이용하여 그 기능을 수행하도록 구성한다.

또한, 본 실시예2에 있어서는 실시예1과 마찬가지로 외부전원입력수단과, 전원외부출력수단 모두를 사용하여 구성하며, 상기 외부전원입력수단은 입력 전압을 4.2V로 강하시키는 DC-DC 컨버터를 사용하여 구성하고(SETP-DOWN 동작), 상기 전원외부출력수단은 입력전압을 4.2V로 승압하는 DC-DC 컨버터를 사용하여 구성한다.

상기 DC-DC 컨버터 역시 34063을 사용한다.

또한, 본 실시예2에 있어서 기구적인 구성은 실시예1과 동일하게 구성한다. 즉, 광원부, 기어부, 핸들부, 케이스부를 동일하게 구성하며, 발전부와 축전부의 장착 구조 역시 실시예1과 동일하게 구성한다.

따라서, 본 실시예2에서는 기구적인 구조 및 동작에 대해서는 가급적 설명을 생략하고 제어부의 구성 및 동작에 대해 중점적으로 설명한다.

또한, 본 실시예2에 있어서 실시예1과 동일한 구조 및 기능을 갖는 구성요소는 실시예1과 동일한 부호를 사용하여 나타낸다.

이하, 상기와 같은 본 실시예2의 구성 및 작용 효과에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도13에서 도시되는 바와 같이, 발전부(300)와 축전부(500) 사이에 입력제어부(410a)와, 충전제어부(420)를 순차적으로 접속하고, 상기 축전부(500) 출력단에 스위치부(440)를 접속하고, 상기 스위치부(440)와 광원부(600) 사이에 절전제어부(490)를 접속하며, 상기 축전부(500)에 외부전원입력수단(800)과 전원외부출력수단(900)을 접속하여 본 실시예2를 구성한다.

본 실시예2에서는 직류발전기(310a)를 사용하므로 상기 입력제어부(410a)는, 도14에서 도시되는 바와 같이, 극성제어부(411a)와, 제2전류제어부(412a)와, 제2정전압제어부(413a)를 순차적으로 접속하여 구성한다.

또한 상기 충전제어부(420)는, 도15에서 도시되는 바와 같이, 스위치부(400)와 광원부(600) 사이에 접속되어 소정의 제어신호에 의해 스위칭되는 제1스위칭부(421)와, 충전지(510)에 충전되는 전압을 검출하여 상기 제1스위칭부(421)의 동작을 제어하는 제1전압검출부(422)로 구성된다. 본 실시예2에 있어서 상기 제1전압검출부(422)는 다이오드의 전압강하 특성을 이용하여 충전지(510)의 만충전 전압을 검출하도록 구성한다.

또한, 상기 스위치부(440)는 실시예1과 동일하게 푸쉬(PUSH) 온/오프 스위치(442)를 사용하여 구성하며, 절전제어부(490)는 비안정 멀티바이브레이터를 이용하여 구성한다.

도16은 본 실시예2에 의한 회로 구성을 나타낸 것으로, 도면에서 도시되는 바와 같이, 4개의 다이오드(D7 ~ D10)를 사용하여 극성제어부(411a)를 구성하고, 전류 제한용 저항(R6)을 사용하여 제2전류제어부(412a)를 구성하며, 정전압IC(RE2)를 사용하여 제2정전압제어부(413a)를 구성한다.

직류발전기(310a)의 직류전원 출력단은 상기 극성제어부(411a)의 입력단(d, e)에 접속한다. 미설명부호 (C3)는 콘덴서를 나타낸다.

또한, 제1트랜지스터(TR1)의 베이스단자와 충전지(510) 사이에 6개의 다이오드(D11 ~ D16)를 직렬로 접속하고, 상기 제1트랜지스터(TR1)의 베이스단자와 접지 사이에 저항(R7)을 접속하여 제1전압검출부(422)를 구성하고, 제2트랜지스터(TR2)의 콜렉터단자를 상기 제1트랜지스터(TR1)의 콜렉터단자에 접속하여 제2정전압제어부(413a)의 출력단에 접속하고, 에미터단자를 충전지(510)의 (+)단자에 접속하고, 베이스단자를 상기 제1트렌지스터(TR1)의 에미터단자에 접속하며, 상기 제2트렌지스터(TR2)의 베이스단자와 접지 사이에 저항(R8)를 접속하여 제1스위칭부(421)를 구성한다.

또한, 제3트랜지스터(TR3)와 제4트랜지스터(TR4)와 저항(R9 ~ R12) 및 콘덴서(C4, C5)로 비안정 멀티바이브레이터를 구성한 후, 상기 제3트랜지스터(TR3)와 제4트랜지스터(TR4)의 에미터단자에 LED(LED5 ~ LED8)를 각각 2개씩 접속하여 절전제어부(450)와 발광부(630)를 구성하여 본 실시예2에 의한 회로 구성을 완료한다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 실시예2의 작용 및 효과에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 실시예1에서와 마찬가지 방법으로 핸들부(100)를 회전시키면, 상기 핸들부(100) 흰지(110)에 장착된 제1기어(210) 및, 상기 제1기어에 순차적으로 맞물려있는 제2기어(220), 제3기어(230), 제4기어(240)가 순차적으로 회전하여 직류발전기(310a)의 발전기축이 회전되고 이로 인해 직류전기가 발생되게 된다.

상기 직류발전기(310a)에서 출력되는 직류전기는 상기 극성제어부(411a)에 입력되어 입력되는 극성에 상관없이 항상 일정한 극성 방향을 갖는 직류전원을 출력하게 된다.

이를 다시 상세히 설명하면 다음과 같다.

주지하다시피 직류발전기는 발전기축을 회전시키는 방향에 따라 출력단에 나타나는 직류전원의 극성이 다르게 된다. 예를 들어, 핸들부(100)를 시계방향으로 회전시켰을 경우 접점 “d”에 나타나는 직류전원의 극성이 (+), 접점 "e"에 나타나는 극성이 (-)라 가정하면, 반시계방향으로 회전시켰을 경우에는 접점 “d"에 (-) 극성, 접점 ”e"에 (+) 극성이 나타나게 된다.

상기 극성제어부(411a)는 입력되는 직류전원의 극성 변화에 상관없이 출력단자가 항상 일정한 극성을 갖도록 하여 주는 기능을 수행하는 것으로 이를 설명하면 다음과 같다.

직류발전기(310a)를 회전시켰을 경우 접점 “d"에 접속된 출력단자에 (+), 접점 ”e"에 접속된 출력단자에 (-) 극성의 직류전기가 출력되게 되면, 다이오드 (D7)과 (D10)을 경유하는 폐회로가 형성되어 극성제어부(411a)의 출력단자 “f"에는 (+) 극성의 전원이 출력되게 되고, 상기 접점 “d"에 접속된 직류발전기(310a)의 출력단자에 (-), ”e"에 접속된 출력단자에 (+) 극성의 전기가 출력되게 되면, 다이오드 (D9)와 (D8)을 경유하는 폐회로가 형성되어 극성제어부(411a)의 출력단자 “f"에는 마찬기지로 (+) 극성의 전원이 출력되게 된다.

즉, 상기 접점 “d"와 ”e"에 인가되는 전원의 극성에 상관없이 “f" 점에는 항상 (+) 극성의 전원이 출력되게 되며, 이로 인해 핸들부(100)를 시계방향으로 회전시키거나 또는 반시계방향으로 회전시켜도 항상 일정한 출력극성을 나타내게 되어 오른손잡이나 왼손잡이 모두 용이하게 사용할 수 있도록 하여준다.

한편, 상기 극성제어부(411a)에서 출력된 직류전원은 전류 제한용 저항(R6)을 통해 그 전류가 소정의 값으로 제한 된 후 정전압IC(RE2)에 인가되어 안정화된 직류전원을 출력하게 된다. 이의 동작 및 기능은 실시예1에서와 같다.

상기 정전압IC(RE2)에서 출력된 직류전원은 충전제어부(420)를 경유하여 충전지(510)에 인가되게 된다.

상기 충전제어부(420)는 충전지(510)의 충전 상태를 지속적으로 검출하여 과충전을 방지하는 기능을 수행하는 것으로 이의 동작을 설명하면 다음과 같다.

상술한 바와 같이 본 실시예2에서는 충전지(510)의 충전여부를 충전 전압을 통해 검출하며, 상기 전압검출방법으로는 다이오드의 전압강하 특성을 이용하여 구성하므로, 0.7V의 전압강하 특성을 갖는 다이오드 6개를 직렬접속하여 충전지(510)의 만충전 상태를 검출한다. 1.2V 니켈수소 전지 3개를 직렬 접속한 3.6V 전지의 만충전 상태는 4.2V로 설정한다.

먼저, 도16에서 도시되는 바와 같이, 6개의 다이오드(D11 ~ D16)를 직렬 접속하여 다이오드 (D16)의 애노드(ANODE)단자를 충전지(510)의 (+) 단자에 접속하고, 다이오드 (D11)의 캐소드(CATHODE) 단자를 NPN 트랜지스터인 제1트랜지스터(TR1)의 베이스단자에 접속한 후 상기 베이스단자와 접지 사이에 저항(R7)을 접속하면, 상기 제1트랜지스터(TR1)는 충전지(510)의 전압이 4.2V를 초과하였을 때 턴 온되어 PNP 트랜지스터인 제2트랜지스터(TR2)를 컷 오프시켜 충전을 종료시키게 된다.

이를 다시 설명하면 다음과 같다.

주지하다시피 다이오드 6개를 직렬 접속하였을 경우 그 양단(D11과 D16) 사이의 전압 강하는 4.2V가 된다. 따라서, 충전지(510)의 전압이 4.2V가 되기 전에는 상기 제1트랜지스터(TR1)의 베이스단자는 저항 (R7)을 통해 접지 되어 있으므로 오프 상태를 유지하고, 상기 제1트랜지스터(TR1)가 오프 상태가 되면 제2트랜지스터(TR2)의 베이스단자 역시 저항 (R8)을 통해 접지 되어 온 상태를 유지하게 된다.

그러면 상기 제2정전압제어부(413a)에서 인가된 직류전원이 충전지(510)에 공급되어 충전지(510)를 충전하게 된다.

상기와 같은 상태에서 충전을 계속하다가 충전지(510)의 전압이 상승되어 4.2V를 넘어서게 되면 상기 다이오드(D11 ~ D16)를 경유하여 제1트랜지스터(TR1)의 베이스 단자에 전압이 인가되어 상기 제1트랜지스터(TR1)가 온 상태가 되게 된다. 그러면, 상기 제2트랜지스터(TR2)가 오프되어 충전지(510)에 공급되던 전원이 차단되게 된다.

즉, 충전지(510)의 전압이 4.2V 이하가 될 때까지 충전을 지속하다가 상기 4.2V를 넘어서게 되면 충전을 종료시키게 되는 것으로 이로 인해 과충전 상태를 방지하게 되는 것이다.

한편, 사용자가 휴대용 전등을 켜기 위해 스위치(S/W)(442)를 온 시키면, 상기 충전지(510)에 저장된 전원이 절전제어부(450)를 통해 발광부(630)에 공급되어 발광부(630)를 이루는 LED(LED5 ~ LED8)를 점등시키게 된다.

이때, 상기 절전제어부(450)는 소정의 듀티비(예: 50%)를 갖는 주파수(예: 1KHz)로 발광부(630)에 공급되는 전원을 제어하여 절전기능을 수행하게 되는 것으로 이를 설명하면 다음과 같다.

주지하다시피 도16에 나타낸 절전제어부(450)는 제3트랜지스터(TR3), 제4트랜지스터(TR4), 저항(R9 ~ R12) 및, 콘덴서(C4, C5)로 비안정 멀티바이브레이터를 구성한 것으로, 상기 저항(R10)과 콘덴서(C4)로 이루어지는 시정수 만큼의 시간 간격으로 제4트랜지스터(TR4)를 스위칭하고, 저항(R11)과 콘덴서(C5)로 이루어지는 시간 간격으로 제3트랜지스터(TR3)를 스위칭한다.

본 실시예2에 있어서는 상기 저항(R10, R11)의 값을 동일한 것으로 하고, 또한 콘덴서(C4, C5)의 값을 동일한 것으로 하여 서로 번갈아가며 스위칭하도록 구성한다.

도17 (가)는 제3트랜지스터(TR3)의 스위칭 파형을 나타낸 것이고, (나)는 제4트랜지스터(TR4)의 스위칭 파형을 나타낸 것이다.

따라서, 상기 제3트랜지스터(TR3)와 제4트랜지스터(TR4)의 에이터단자에 LED(LED5 ~ LED8)을 접속하면, 서로 번갈아 가며 점등되게 된다.

이때, 상기 스위칭 주파수를 초당 12Hz 이상(예: 1KHz)으로 하면 시신경이 그 점멸을 인식하지 못하게 되어 항상 점등되어 있는 것으로 인식하게 된다. 즉, 동일한 안시등급을 가지게 되면서도 전력소모는 50% 절감되게 된다.

다시 말해, "LED5"와 “LED6"은 도17 (가)의 스위칭파형(듀티비 50%)으로 점멸하고, ”LED7"과 “LED8"은 도17 (나)의 스위칭파형(듀티비 50%)으로 점멸하게 되며, 그 스위칭 속도가 눈으로 인식할 수 없는 속도이므로 인해 동일한 안시등급을 유지하면서도 소비전력은 50%로 절감되게 되는 것이다(절대등급은 50%로 저감 됨).

도18은 LED(LED5 ~ LED8) 배열의 일례를 나타낸 것이다.

이하, 외부전원입력수단(800)을 통한 충전지(510)의 충전동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 외부전원입력단자(810)에 외부전원이 인가되면, DC-DC 컨버터(DC1)의 STEP-DOWN 동작에 의해 설정한 전압이 출력되어 충전지(510)에 인가되게 된다.

이때, 상기 DC-DC 컨버터로 사용된 34063이라는 소자는 그 특성상 입력범위가 3V ~ 30V의 넓은 범위로 변화하더라도 설정된 일정한 전압을 출력하는 소자로, 이로 인해 상기 전압범위내에서 어떠한 전압이 입력되더라도 설정된 4.2V의 전압을 출력시켜 충전지(510)를 충전시키게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예2는 실시예1에서 갖는 장점 외에 충전제어부를 통해 과충전을 방지함은 물론, 절전제어부를 통해 그 소비전력을 저감시키게 되는 효과가 있다.

그러나, 상기의 실시예에 있어서는 4개의 LED를 사용하여 발광부를 구성하였으나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않음을 밝혀둔다. 즉, 3개 이하의 LED나 5개 이상의 LED를 사용하여 발광부를 구성할 수 있음은 물론, 200,000mcd 이상의 슈퍼 LED를 사용하여 발광부를 구성할 수 있다.

또한, 상기의 실시예에 있어서는 4개의 기어를 사용하여 기어비 1:24의 가속을 행하도록 구성하였으나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않음을 밝혀둔다. 즉, 발전부 발전기의 발전 능력과, 최적의 발전 회전수 및 사용 용량을 고려하여 적정의 기어 가속비를 갖는 기어부를 설계할 수 있으며 기어의 수 역시 필요에 따라 가감할 수 있음을 밝혀둔다.

또한, 상기의 실시예에 있어서는 3상 교류발전기, 또는 직류발전기를 사용하여 본 실시예를 구성하였으나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않음을 밝혀둔다.

또한, 상기의 실시예에 있어서는 3개의 니켈수소 충전지 3개를 직렬 연결하여 본 실시예를 구성하였으나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않음을 밝혀둔다.

즉, 소비전력 및 동작 시간에 따라 충전지의 종류, 용량 및 전압을 설정할 수 있다.

또한 상기의 실시예1에 있어서는 입력제어부와 스위치부를 사용하여 제어부를 구성하고, 실시예2에 있어서는 입력제어부와, 충전제어부와, 스위치제어부와, 절전제어부를 사용하여 본 실시예를 구성하였으나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않음을 밝혀둔다.

즉, 도13에서 도시되는 바와 같이, 입력제어부 출력단에 충전표시부(460)를 접속하여 발전부(300) 발전기에서 발전되는 발전량이 충전할 수 있는 량인지의 여부를 나타내줌으로써 핸들부(100)의 회전량이 적정한지의 여부를 사용자에게 알려줄 수 있다.

도19는 상기 충전표시부(460)의 구성을 나타낸 것으로, 도면에서 도시되는 바와 같이, 입력제어부의 출력단에 접속되어 발전부(300) 발전기에서 출력되는 전기의 전압을 검출하는 제2전압검출부(461)와, 상기 제2전압검출부(461)의 출력단에 접속되어 상기 제2전압검출부(461)에서 출력되는 전기의 전압이 축전부(500) 충전지를 충전시킬 수 있는 양일 경우에 이를 나타내는 제1표시부(462)로 구성된다.

도20은 상기 충전표시부(460)의 일 실시예를 나타낸 것으로, 도면에서 도시되는 바와 같이, 입력제어부의 출력단과 접지 사이에 상기 입력제어부 출력단에 출력되는 전압을 소정의 분압비로 분압하는 저항(R13, R14) 두 개를 직렬로 접속하여 제2전압검출부(461)를 구성하고, 상기 저항 (R13)과 저항 (R14)의 공통접속점과 접지 사이에 LED(LED9)를 접속하여 제1표시부(462)로 구성할 수 있다.

예를 들어, 상기 제1표시부(462)를 구성하는 LED(LED9)가 2.4V 이상에서 점등하고, 발전부(300)에서 출력되는 전압이 3.6V 이상일 때부터 축전부(500)에로의 충전을 시작한다고 가정하였을 경우에는, 상기 저항(R13, R14)의 비를 1:2로 하여 제2전압검출부(461)를 구성한다. 그러면, 상기 발전부(300) 발전기에서 출력되는 전압이 3.6V 이상이 되는 시점에서부터 상기 LED(LED9)가 점등하여 충전이 진행되고 있음을 사용자에게 알려주게 되는 것이다. 상기 LED(LED9)는 녹색을 사용함이 적당하다.

또한, 상기 제1표시부는 녹색 LED와 적색 LED를 사용하여 적정 충전상태와 충전 불량상태를 나타내도록 구성할 수도 있다. 즉, 입력제어부에서 출력되는 전압에 따라 적색 LED가 점등되거나 또는 녹색 LED가 점등되도록 하여 충전 진행 여부를 나타낼 수 있다(미도시).

그러나, 상기 충전표시부(460)에 대한 실시예에서는 저항의 분압비를 이용하여 충전 가능 발전량인지의 여부를 검출하여 표시하였으나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않음을 밝혀둔다. 즉, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 비교수단이나 검출수단을 이용하여 상기 충전표시부를 구성할 수 있음을 밝혀둔다.

또한, 본 발명의 기술적 사상에 의한 제어부(400)는, 도13에서 도시되는 바와 같이, 축전부(500) 충전지의 용량을 검출하여 이를 나타내줌으로써 충전시기를 알려주는 방전표시부(480)를 더 구비하여 구성할 수 있음을 밝혀둔다.

예를 들어, 도22에서 도시되는 바와 같이, 축전부(500)에 접속되어 축전부(500)의 전압을 검출하는 제3전압검출부(481)와, 상기 제3전압검출부(481)에서 검출되는 값을 표시하는 제2표시부(482)로 구성할 수 있다.

즉, 도23에서 도시되는 바와 같이, 축전부(500) 충전지에 저장된 전압을 소정의 비로 분압하는 저항(R16, R17)과, 상기 저항 (R16)과 저항 (R17)의 공통 접속단자와 접지 사이에 직렬 접속된 LED(LED10 ~ LED12) 및, 상기 각 LED(LED10 ~ LED12)의 공통 접속점과 접지 사이에 접속된 저항(R18, R19)로 구성할 수 있다.

상기 LED(LED10 ~ LED12)의 전압강하가 0.7V라 할 경우, 상기와 같이 구성된 실시예는 저항 (R16)과 저항 (R17)의 공통접속점의 전압보다 0.7V씩 높아질 때마다 LED(LED10 ~ LED12)가 순차적으로 점등되게 되고, 만충전 상태에서는 0.7V씩 낮아질때마다 순차적으로 소등되어 축전부(500) 충전지의 방전상태를 나타내게 된다.

그러나, 상기 방전표시부(480)에 대한 실시예에서는 저항의 분압비를 이용하여 충전 가능 발전량인지의 여부를 검출하여 표시하였으나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않음을 밝혀둔다. 즉, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 비교수단이나 검출수단을 이용하여 상기 방전표시부(480)를 구성할 수 있음을 밝혀둔다.

또한, 실시예에 있어서는 충전지의 특성과 LED의 특성을 이용하여 충전지의 완전 방전을 방지하도록 구성하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않음을 밝혀둔다. 즉, 충전지의 특성과 LED의 특성을 이용하여 완전 방전 방지 기능을 설계할 수 없을 경우에는 도13에서 도시되는 바와 같이 별도의 방전제어부(490)를 구성하여 충전지의 완전 방전을 방지할 수 있음을 밝혀둔다.

즉, 도24에서 도시되는 바와 같이, 축전부(500) 충전지의 전압을 검출하는 제4전압검출부(492)와, 상기 제4전압검출부(492)에서 출력되는 전압에 따라 스위칭되어 충전지의 완전 방전을 방지하는 제2스위칭부(491)로 구성된다.

도25는 상기 방전제어부(490)의 일 실시예를 나타낸 것으로, 도면에서 도시되는 바와 같이, 축전부(500) 충전지의 전압을 분압하는 저항(R20, R21)과, 상기 분압 저항 (R20)과 (R21)의 공통 접속점에 접속된 NPN 트랜지스터(TR5)로 구성할 수 있다.

이러한 실시예는 상기 분압저항 (R20, R21)의 공통 접속점의 전압이 기 설정된 전압보다 낮게 되면 상기 제5트랜지스터(TR5)가 오프 되어 광원부(600)에 공급되는 전원을 차단하여 더 이상의 방전을 방지하는 기능을 수행한다. 즉, 상기 분압저항 (R20, R21) 공통 접속점의 전압을 완전 방전 방지 전압으로 하여 그 저항 값을 설정하여 놓으면, 상기 충전지의 전압이 완전 방전 방지 전압보다 높을 경우에는 제5트랜지스터(TR5)가 온되어 광원부(600)에 전원을 공급하고, 상기 완전 방전 방지 전압 이하일 경우에는 오프되어 충전지의 완전 방전을 방지하게 되는 것이다.

그러나, 상기 방전제어부(490)에 대한 실시예에서는 저항의 분압비를 이용하여 충전 가능 발전량인지의 여부를 검출하여 표시하였으나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않음을 밝혀둔다. 즉, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 비교수단이나 검출수단을 이용하여 상기 방전제어부(490)를 구성할 수 있음을 밝혀둔다.

또한, 상기의 실시예에 있어서 충전제어부는, 다이오드의 전압 강하 특성을 이용하여 충전지의 전압을 검출하였으나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않음을 밝혀둔다.

즉, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 비교수단이나 검출수단을 이용하여 상기 충전제어부를 구성할 수 있음을 밝혀둔다.

또한, 상기의 실시예에 있어서는 푸쉬 온/오프 스위치를 이용하여 본 발명의 기술적 사상을 구성하였으나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않음을 밝혀둔다. 즉, 접촉스위치, 다접점위치 및 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 기타의 스위치를 사용하여 구성할 수 있음을 밝혀둔다.

또한, 상기의 실시예에 있어서 절전제어부(450)는 비안정 멀티바이브레이터를 이용하여 구성하였으나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않음을 밝혀둔다.

즉, 도26에서 도시되는 바와 같이, 소정 주기의 듀티비를 갖는 펄스를 발생하는 펄스발생부(452)와 상기 펄스발생부(452)에서 출력되는 펄스에 의해 스위칭되는 제3스위칭(451)로 구성할 수 있다.

예를 들어, 555타이머나, 기타 공지의 펄스 발생 회로로 펄스발생부(452)를 구성하여 소정의 듀티비를 갖는 펄스를 발생하고, 상기 펄스발생부(452)에서 출력되는 펄스에 따라 스위칭되는 스위칭소자를 이용하여 제3스위칭부(451)를 구성하여 본 발명의 목적을 달성 할 수 있음을 밝혀둔다.

또한, 상기 절전제어부(450)는, 광원부(600)에 인가되는 전류를 제어하여 절전기능을 수행하거나, 또는 2개 이상의 LED로 광원부를 구성하였을 경우에는 점등되는 LED의 수를 제어함으로써 절전기능을 수행할 수 있음을 밝혀둔다.

또한, 상기의 실시예에 있어서는 충전제어부와, 방전제어부 및 방전표시부의 구성에 있어서 전압을 기준으로 하여 상기 각 구성요소를 구성하였으나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않음을 밝혀둔다. 즉, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 전류의 변화량을 검출하여 상기 각 구성를 구성할 수 있음을 밝혀둔다.

또한, 본 발명의 기술적 사상은 마이컴을 사용하여 구성할 수 있음을 밝혀둔다.

예를 들어, 도27에서 도시되는 바와 같이, 마이컴(MIC)의 출력단자에 LED(LED11 ~ LED14)를 접속하여 상기 마이컴(MIC)의 제어에 의해 점등되도록 구성할 수 있으며, 이때, 상기 마이컴(MIC)의 출력포트를 제어하여 점등을 제어함으로써 착시현상에 의한 기능을 구현할 수 있다.

또한, 상기 마이컴(MIC)의 입력포트에 ID 검출수단(950)을 접속하여 ID를 출력하는 외부 전자기기의 ID를 독출하여 전원외부출력수단(900)의 전압과 전류를 제어할 수 있음을 밝혀둔다.

예를 들어, DC/DC 컨버터의 전압을 제어하는 소자 및 전류를 제한하는 소자를 마이컴의 제어에 의해 각기 다른 값으로 스위칭 하도록 함으로써 상기 목적을 달성할 수 있다.

상기 ID 검출수단(950)은 전자기기의 ID 출력단에 접속되는 풀업 저항을 통해 구성되는 것으로, 상기 저항과 전자기기의 ID 표시 저항과의 분압비를 검출하여 전자기기의 ID 값(일반적으로 저항값으로 표시됨)을 독출하고, 상기 독출된 값에 따라 출력 전압 및 전류를 제어하게 된다.

또한 상기 마이컴의 입력포트에 축전지를 접속하여 과충전 및 과방전을 검출하여 충전 및 방전을 제어할 수 있음을 밝혀둔다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명 “발광소자를 이용한 자가발전 휴대용 전등”은, 특히, 넓은 전압 입력범위를 갖는 외부전원입력수단과, 출력전원의 전압과 전류를 검출하는 전원외부출력수단, 또는 경우에 따라 충전하고자 하는 전자기기의 충전 요구 전압과 전류를 검출하는 ID검출수단을 구비하여 상기 충전지를 충전시키거나 또는 외부 전자기기에 전원을 공급함으로써, 첫째, 상기 발전기의 발전메카니즘을 이용한 무전원 충전, 또는 상용 교류 전원을 이용하는 일반 가정용 충전기나 차량용 전원을 이용한 외부전원 충전이 가능하도록 하여 사용이 용이하도록 하고, 둘째, 상이한 입력 전압과 전류를 갖는 각종 전자기기의 종류에 상관없이 전원을 공급할 수 있으며, 셋째, 정밀한 충전 전압과 전류를 요구하는 전자기기의 경우 그 ID를 검출하여 충전을 행할 수 있음은 물론, 넷째, 반영구적이고, 다섯째, 언제 어디서나 확실한 동작이 보장되는 비상용품으로 사용할 수 있으며, 여섯째, 폐건전지를 방출하지 않아 환경친화적이고, 일곱째, 유지 및 보수비용이 필요 없고, 여덟째, 휴대 및 사용이 간편하게 되는 효과가 있는 유용한 발명인 것이다.

도 1 은 종래 자가발전 휴대용 전등의 일례를 나타낸 단면도,

도 2 는 본 발명 “발광소자를 이용한 자가발전 휴대용 전등”의 구성을 나타낸 단면도,

도 3 은 본 발명 “발광소자를 이용한 자가발전 휴대용 전등”을 나타낸 도면으로, (가)는 평면도, (나)는 좌측면도, (다)는 저면도, (라)는 우측면도,

도 4 는 본 발명 중 핸들부의 구조를 나타낸 사시도,

도 5 는 도4의 저면도,

도 6 은 본 발명 중 하부케이스의 구조를 나타낸 사시도,

도 7 은 본 발명의 내부 구성요소 장착상태를 나타낸 사시도,

도 8 은 본 발명의 작동 메카니즘을 나타낸 도면,

도 9 는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 블록도,

도 10은 본 발명 중 입력제어부의 구성을 나타낸 회로 블록도,

도 11 은 도9의 구성을 나타낸 회로도,

도 12 는 본 발명의 실시예 중 3상 교류발전기의 출력 파형을 나타낸 도면,

도 13 은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 블록도,

도 14 는 본 발명 중 입력제어부의 다른 실시예를 나타낸 블록도,

도 15 는 본 발명 중 충전제어부의 구성을 나타낸 블록도,

도 16 은 도13의 구성을 나타낸 회로도,

도 17 은 도16 절전제어부의 스위칭 파형을 나타낸 도면,

도 18 은 도13의 구성에 의한 LED의 장착 예를 나타낸 도면,

도 19 는 본 발명 중 충전표시부의 구성을 나타낸 블록도,

도 20 은 도19의 일 실시예를 나타낸 회로 블록도,

도 21a 는 본 발명 중 외부전원입력수단의 일 구성예를 나타낸 도면,

도 21b 는 본 발명 중 전원외부출력수단의 일 구성예를 나타낸 도면,

도 22 는 본 발명 중 방전표시부의 구성을 나타낸 블록도,

도 23 은 도22의 일 실시예를 나타낸 회로 블록도,

도 24 는 본 발명 중 방전제어부의 구성을 나타낸 블록도,

도 25 는 도24의 일 실시예를 나타낸 회로 블록도,

도 26 은 본 발명 중 절전제어부의 다른 구성을 나타낸 블록도,

도 27 은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100: 핸들부 110: 흰지

111: 체결핀 112: 돌부

120: 핸들바 130: 손잡이

131: 캡 132: 볼트

200: 기어부 210: 제1기어

220: 제2기어 230: 제3기어

240: 제4기어 300: 발전부

310: 교류발전기 310a: 직류발전기

320: 발전기축 330: 발전기플레이트

400: 제어부 410, 410a: 입력제어부

411: 정류부 411a: 극성제어부

412: 제1전류제어부 412a: 제2전류제어부

413: 제1정전압제어부 413a: 제2정전압제어부

420: 충전제어부 421: 제1스위칭부

422: 제1전압검출부 440: 스위치부

441: 스위치커버 442: 스위치

443: 제1기판 444: 제2기판

445: 볼트 450: 절전제어부

451: 제3스위칭부 452: 펄스발생부

460: 충전표시부 461: 제2전압검출부

462: 제1표시부

480: 방전표시부 481: 제3전압검출부

482: 제2표시부 490: 방전제어부

491: 제2스위칭부 492: 제4전압검출부

500: 축전부 510: 충전지

600: 광원부 610: 렌즈

620: 반사경 630: 발광부

700: 케이스부 710: 상부케이스

711: 지지대 720: 하부케이스

730: 미들케이스 741: 제1부쉬

742: 제2부쉬 743: 제1기어축

744: 제2기어축 745: 받침판

800: 외부전원입력수단 900: 전원외부출력수단

950: ID 검출수단

Claims

사용자에 의해 조작되어 회전운동을 일으키는 핸들부;

하나 이상의 기어로 이루어지며 상기 핸들부에서 발생된 회전운동을 적정의 가속비로 변환하는 기어부;

소형의 교류발전기, 또는 직류발전기로 이루어지며 상기 기어부에 접속되어, 상기 기어부에서 전달되는 회전력에 의해 회전하여 교류전기 또는 직류전기를 발생하는 발전부;

하나 이상의 충전지로 이루어지며 상기 발전부에서 발생된 전기에너지를 저장하는 축전부;

하나 이상의 발광소자를 필수 구성요소로 하고, 반사경과 렌즈를 선택적 구성요소로 하여 이루어지며, 상기 축전부에 접속되어, 발광소자의 점등에 의한 조명 기능을 수행하는 광원부;

상기 발전부와, 축전부와, 광원부 사이에 접속되어, 상기 발전부에서 발생된 전기의 축전부에로의 저장을 제어하고, 광원부의 동작을 제어하는 제어부;

상기 핸들부와, 기어부와, 발전부와, 축전부와, 광원부와, 제어부가 장착되는 케이스부; 및,

발광소자를 광원으로 사용하고, 회전운동에 의해 전기를 발생하는 소형 발전기와 충전지를 구비하여, 상기 핸들부의 회전운동을 기어부의 가속비로 가속하여 발전부를 통해 전기를 발생시킨 후, 상기 제어부의 제어에 의해 축전부에 저장하고 광원부의 발광소자를 점등시켜 조명을 행하는 것;을 필수 구성요소로 하고,

상기 축전부에 접속되어 인가되는 직류전압을 소정의 전압으로 변환시켜 일정한 전압이 상기 축전부에 인가되도록 하는 외부전원입력수단;

상기 제어부에 접속되어 인가되는 직류전압을 소정의 전압으로 변환시켜 일전한 전압이 출력되도록 하는 전원외부출력수단;을 선택적 구성요소로 하여,

상기 선택적 구성요소를 하나 이상 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 발광소자를 이용한 자가발전 휴대용 전등.
제 1 항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 발전부와 축전부 사이에 접속되어, 상기 발전부에서 출력되는 전기를 입력받아 축전부 충전기에 저장할 수 있는 전기로 변환하여 출력하는 입력제어부와; 사용자에 의해 조작되는 하나 이상의 스위치로 이루어지며, 상기 축전부와 광원부 사이에 접속되어, 발광소자의 점등 여부를 제어하는 스위치부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 발광소자를 이용한 자가발전 휴대용 전등.
제 2 항에 있어서, 상기 입력제어부는, 발전부에서 입력되는 교류전원을 직류전원으로 변환하는 정류부와; 상기 정류부에서 출력되는 전원을 인가 받아 축전부 충전지의 충전전압으로 변환하는 전압제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하며, 축전부 충전지의 충전전류를 제한하는 전류제어부를 상기 정류부와 전압제어부 사이에 필요에 따라 선택적으로 설치함을 특징으로 하는 발광소자를 이용한 자가발전 휴대용 전등.
제 2 항에 있어서, 상기 입력제어부는, 발전부에서 입력되는 직류전원의 극성을 전환하여 입력되는 직류전원의 극성이 바뀌더라도 항상 일정한 방향의 출력 극성을 갖도록 하는 극성제어부와; 상기 극성제어부에서 출력되는 전원을 인가 받아 축전부 충전지의 충전전압으로 변환하는 전압제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하며, 축전부 충전지의 충전전류를 제한하는 전류제어부를 상기 극성제어부와 전압제어부 사이에 필요에 따라 선택적으로 설치함을 특징으로 하는 발광소자를 이용한 자가발전 휴대용 전등.
제 1 항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 입력제어부와 축전부 사이에 접속되어, 상기 축전부에 충전된 전압, 또는 전류량 중 어느 하나 이상을 필요에 따라 선택적으로 검출하여, 과충전이 이루어지지 않도록 제어하는 충전제어부를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 발광소자를 이용한 자가발전 휴대용 전등.
제 5 항에 있어서, 상기 충전제어부는, 축전부 충전지의 전압, 또는 전류량 중 어느 하나 이상을 필요에 따라 검출하는 제1검출부와; 상기 제1검출부에서 검출되는 전압, 또는 전류량의 변화에 따라 스위칭되어 상기 축전부에 공급되는 전원을 제어하는 제1스위칭부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 발광소자를 이용한 자가발전 휴대용 전등.
제 1 항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 스위치부와 광원부 사이에 접속되어, 상기 축전부 충전지의 방전 상태를 지속적으로 검출하여, 과방전이 이루어지지 않도록 제어하는 방전제어부를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 발광소자를 이용한 자가발전 휴대용 전등.
제 7 항에 있어서, 상기 방전제어부는, 축전부 충전지의 전압, 또는 전류량 중 어느 하나 이상을 필요에 따라 검출하는 제2검출부와; 상기 제2검출부에서 검출되는 전압, 또는 전류량의 변화에 따라 스위칭되어 상기 광원부에 공급되는 전원을 제어하는 제2스위칭부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 발광소자를 이용한 자가발전 휴대용 전등.
제 7 항에 있어서, 상기 방전제어부는, 축전부 충전지의 방전 종지 전압 특성과 발광소자의 동작 전압 특성을 이용하여, 상기 충전지의 방전 종지 전압을 발광소자의 최소 동작 전압값 이하가 되도록 하여 구성함을 특징으로 하는 발광소자를 이용한 자가발전 휴대용 전등.
제 1 항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 스위치부와 광원부 사이에 접속되며, 상기 광원부의 점등 여부를 제어하여 절전 기능을 수행하는 절전제어부를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 발광소자를 이용한 자가발전 휴대용 전등.
제 10 항에 있어서, 상기 절전제어부는, 소정 주기의 듀티비를 갖는 펄스를 발생하는 펄스발생부와; 상기 펄스발생부에서 발생되는 펄스에 따라 스위칭되는 제3스위칭부로 이루어져, 착시 현상에 의한 절전 기능을 수행하도록 함을 특징으로 하는 발광소자를 이용한 자가발전 휴대용 전등.
제 11 항에 있어서, 상기 절전제어부의 펄스발생부는, 펄스의 듀티비를 조절하여 절전 량을 제어함을 특징으로 하는 발광소자를 이용한 자가발전 휴대용 전등.
제 10 항에 있어서, 상기 절전제어부는, 상기 광원부 발광소자에 공급되는 전류량을 제어하여 절전기능을 수행함을 특징으로 하는 발광소자를 이용한 자가발전 휴대용 전등.
제 10 항에 있어서, 상기 절전제어부는, 상기 광원부를 이루는 발광소자가 두 개 이상일 경우 그 중 일부만 점등되도록 하여 절전 기능을 수행하도록 함을 특징으로 하는 발광소자를 이용한 자가발전 휴대용 전등.
제 1 항에 있어서, 상기 외부전원입력수단은, 입력되는 전압을 소정의 전압 및 전류값으로 저하시키는 DC/DC 컨버터로 구성됨을 특징으로 하는 발광소자를 이용한 자가발전 휴대용 전등.
제 1 항에 있어서, 상기 전원외부출력수단은, 입력되는 전압을 소정의 전압 및 전류값으로 상승시키는 DC/DC 컨버터로 구성됨을 특징으로 하는 발광소자를 이용한 자가발전 휴대용 전등.
제 1 항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 입력제어부에 접속되며, 상기 발전부에서 발전되는 전기량을 검출하여 상기 발전된 전기량이 축전부 충전지를 충전시킬 수 있는 전기량 이상이 되었는지의 여부를 나타내는 충전표시부를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 발광소자를 이용한 자가발전 휴대용 전등.
제 1 항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 축전부에 접속되며, 상기 축전부 충전지의 방전량을 지속적으로 검출하여 이를 나타내는 방전표시부를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 발광소자를 이용한 자가발전 휴대용 전등.