KR20190016164A

KR20190016164A - LED searchlight

Info

Publication number: KR20190016164A
Application number: KR1020170099587A
Authority: KR
Inventors: 박광일; 정종제; 유영문
Original assignee: 부경대학교 산학협력단
Priority date: 2017-08-07
Filing date: 2017-08-07
Publication date: 2019-02-18

Abstract

The present invention relates to an LED searchlight having an LED light source, a reflector, a lens, a heatsink, and an external case, wherein the LED light source is at least one high power LED package, and the reflector has the shape of a paraboloid. The light source is placed at a focal point of the parabolic shape, and the lens is placed in an opening portion of the reflector for front and rear positions to be adjusted. The lens has a flat shape, and a position of the lens is changed to control an angle of concentrated light.

Description

LED searchlight {LED searchlight}

일반적으로 탐조등은 평행한 광선을 특정 방향으로 방출하는 장치로써, 선박용 탐조등은 인명구조, 순찰, 감시, 경계 등의 목적으로 사용한다. 탐조등의 종류에 따라서 광도달거리는 짧게는 수십 미터(m)에서 길게는 수 킬로미터(Km) 범위에 이른다. In general, a searchlight is a device that emits parallel rays in a specific direction, and the searchlight for ships is used for life-saving purposes, patrolling, surveillance, and boundary. Depending on the type of searchlight, the light intensity range ranges from a few tens of meters (m) to a few kilometers (Km).

탐조등의 광원으로서 그 동안은 메탈할라이드, 할로겐 등 집광이 용이하고 고출력인 전통적인 램프를 사용하여 왔고, 새롭게 낮은 전력소모와 긴 수명이 특징인 LED를 이용한 장치가 활용되고 있다. LED를 탐조등에 적용할 경우 고출력을 얻기 위해 여러 개의 LED패키지가 필요하므로 설치면적 증가와 이에 따라 광원의 면적 증가에 의해 집광의 어려움이 있어 고출력 고효율 탐조등으로서의 사용에 장애가 되어 왔다.As a light source of searchlight, metal halide, halogen and so on have been used in conventional lamps which are easy to focus and high power output, and devices using LEDs which are characterized by low power consumption and long lifetime are being utilized. When a LED is applied to a searchlight, a plurality of LED packages are required to obtain a high output. As a result, an increase in the installation area and an increase in the area of the light source have made it difficult to concentrate light, thereby hindering its use as a high power high efficiency searchlight.

한국특허출원 1020130048300Korean Patent Application 1020130048300 한국특허출원 1020140194512Korean Patent Application 1020140194512 한국특허출원 1020130164935Korean Patent Application 1020130164935

종래에 사용되는 탐조등 구조는 메탈할라이드, 할로겐 등 일반 램프타입의 광원을 기반으로 집광을 위해 포물형상의 Reflector로 구성(도 4)되어 있거나, LED광원을 장착한 탐조등으로 다수의 LED광원과 Reflector의 조합으로 어레이한 구성(도 5)를 가지고 있다. 집광 렌즈를 적용한 LED탐조등 구조도 있으나 약한 집광력이 문제이며, 집광 각도를 가변(지향각을 넓히거나 좁히거나)할 수 있는 구조가 아니어서 기능적 유용성이 떨어진다. The conventional searchlight structure is composed of a parabolic reflector (FIG. 4) for collecting light based on a general lamp type light source such as metal halide or halogen (FIG. 4), or a searchlight equipped with an LED light source, (Fig. 5). There is also an LED searchlight structure using a condenser lens, but its weak condensation power is a problem, and it is not a structure capable of varying the convergence angle (widening or narrowing the divergence angle).

본 발명의 LED탐조등은 LED광원, Reflector, Lens, Heatsink, 외부케이스를 포함하며, 상기 LED광원은 하나 이상의 고출력 LED Package이며, 상기 Reflector가 포물면 형상을 가지며, 상기 광원은 상기 포물형상의 초점에 위치하며, Lens는 Reflector 개구부에 위치하여 앞뒤 위치 조정이 가능하며, 상기 렌즈는 평평한(Flat) 또는 볼록한 형상 중에 어느 하나의 형상을 가지며, 상기 렌즈의 위치 변경을 통해 빛의 집광되는 각도를 제어하는 것을 특징으로 한다. The LED searchlight includes an LED light source, a reflector, a lens, a heat sink, and an outer case, wherein the LED light source is one or more high power LED packages, the reflector has a parabolic shape, The lens is positioned in the opening of the reflector so that the front and back positions can be adjusted. The lens has either a flat shape or a convex shape, and the angle at which the light is condensed is controlled by changing the position of the lens .

본 발명의 LED탐조등에 있어서, 상기 LED광원에 측면 발산 렌즈가 설치되며, In the LED search lamp of the present invention, the LED light source is provided with a side diverging lens,

측면 방향으로 빛을 굴절시키는 것을 특징으로 한다.And the light is refracted in the lateral direction.

본 발명의 LED탐조등에 있어서, 집광필름을 Reflector 내부에 설치하는 것을 특징으로 한다. In the LED search lamp of the present invention, the light collecting film is provided inside the reflector.

본 발명은 탐조등에 요구되는 매우 좁은 광 지향각도(지향각 1도 내외)를 구현할 수 있다. 또한 렌즈 위치 조정을 통하여 좁은 광 지향각 뿐만 아니라 넓은 광 지향각도 범위(광지향각 가변 1도~ 10도)까지 구현 가능하다. 또한 발산렌즈와 집광필름 등의 추가적인 광학부품을 통해 성능을 향상시킬 수 있다. The present invention can realize a very narrow light directing angle (about 1 degree of directivity angle) required for a searchlight. In addition, it is possible to realize not only the narrow light directing angle but also the wide light directing angle range (the light directing angle variable 1 degree ~ 10 degrees) through the lens position adjustment. In addition, performance can be improved through additional optical components such as diverging lenses and condensing films.

도 1. LED탐조등 광학계(광학엔진) 구조
도 2. 도 1의 A 영역
도 3. LED탐조등 외형 대략도
도 4. 메탈할라이드 광원 탐조등
도 5. LED 광원 탐조등
도 6. LED탐조등 광학계 Ray trace simulation
도 7. 광 지향분포(좁은 각도)
도 8. 광 지향분포(넓은 각도)
도 9. 측면 발광 렌즈 추가 구성 광학엔진 구조
도 10. 집광 필름 추가 구성 광학엔진 구조Figure 1. LED searchlight optical system (optical engine) structure
Figure 2. Area A of Figure 1
Figure 3. Outline of LED searchlight
Figure 4. Metal Halide Light Source Searchlight
Figure 5. LED light source search light
Figure 6. Ray tracing simulation
Figure 7. Photo-oriented distribution (narrow angle)
Figure 8. Photo-oriented distribution (wide angle)
9. Side Luminous Lens Additional Configuration Optical Engine Structure
Fig. 10. Optical structure of additional condenser film

본 발명의 LED탐조등 광학게의 구조는 그림1과 같이 LED광원, Reflector, Lens, Heatsink, 외부케이스로 구성된다. (전원연결배선 부분은 도시 생략) 사용되는 LED광원은 하나 이상의 고출력 LED Package를 적용하며, COB Package를 사용할 수 있다. The structure of the LED searchlight optics of the present invention is composed of an LED light source, a reflector, a lens, a heatsink, and an outer case as shown in Fig. (Power connection wiring part is not shown) The LED light source used is one or more high power LED package, and COB package can be used.

Reflector는 LED광원에서 발산된 빛을 반사시켜 전면으로 집광시키는 역할을 하며, 직선면 또는 곡선면 형상을 가진다. 곡선면 형상 중 포물면 형상을 가질 경우 광원은 포물형상의 초점에 위치하게 된다. The reflector reflects the light emitted from the LED light source and condenses it to the front, and has a straight surface or a curved surface shape. When the curved surface shape has a parabolic shape, the light source is positioned at the focus of the parabolic shape.

Lens는 Reflector 개구부에 위치하여 하나 이상으로 구성될 수 있으며 본 발명에서는 도 2에서와 같이 앞뒤 위치 조정이 가능한 구성을 가진다. 렌즈 형상은 Flat한 형상을 기본으로 렌즈 표면에 다양한 형태의 패턴을 가짐(Fresnel lens 포함)을 가질 수 있다. 렌즈는 Reflector에 의해 전면으로 집광된 빛을 2차적으로 집광을 강화하는 역할을 하며, 본 발명에서는 앞, 뒤 렌즈의 위치 변경을 통해 빛의 집광되는 각도를 제어하게 된다. 즉, 광원과 렌즈사이거리가 가까울 때는 상대적으로 넓은 지향각도, 멀 때는 좁은 지향각도를 구현한다. The lens may be positioned at one or more of the openings of the reflector. In the present invention, as shown in FIG. The lens shape can have various patterns (including Fresnel lens) on the lens surface based on the flat shape. The lens serves to enhance the focusing of the light condensed on the front surface by the reflector. In the present invention, the angle of light condensation is controlled by changing the positions of the front and rear lenses. That is, when the distance between the light source and the lens is relatively close, a relatively wide directivity angle is achieved, and when the distance is long, a narrow directivity angle is realized.

Heatsink는 LED광원에 발산된 열을 외부로 방출하는 역할을 하며, 다양한 형상을 가질 수 있고, 외부 케이스에서 일부분이 노출된 구조를 가진다. Heatsink serves to discharge the heat emitted from the LED light source to the outside, has various shapes, and has a structure in which a part is exposed from the outer case.

이러한 구성을 갖는 본 발명을 통하여 탐조등에 요구되는 매우 좁은 광 지향각도(지향각 1도 내외)를 구현할 수 있다. 또한 렌즈 위치 조정을 통하여 좁은 광 지향각 뿐만 아니라 넓은 광 지향각도 범위(예: 광지향각 가변 1도~ 10도)까지 구현 가능하다.According to the present invention having such a configuration, it is possible to realize a very narrow light directing angle (about 1 degree of directivity angle) required for a searchlight. In addition, it is possible to realize not only a narrow light directing angle but also a wide light directing angle range (for example, a light directing angle varying from 1 degree to 10 degrees) through the lens position adjustment.

또한 발산렌즈와 집광필름 등의 추가적인 광학부품을 통해 광학엔진을 구성할 수 있다. 도 9와 같이 측면 발산 렌즈를 추가하여 측면 방향으로 빛을 굴절시켜 Reflector에서 반사를 통한 집광효과를 더 극대화 하여 기존 광학계 대비 광 손실을 최소화하고 집광 효율을 높일 수 있다. 도 10은 집광필름을 Reflector 사이에 추가 구성하여 집광효과를 높이는 예시이다. Optical engines can also be constructed with additional optical components such as diverging lenses and condensing films. As shown in FIG. 9, by adding a side diverging lens, the light is refracted in the lateral direction, thereby maximizing the light collecting effect through reflection by the reflector, thereby minimizing the light loss compared to the conventional optical system and enhancing the light collecting efficiency. 10 is an example in which a condensing film is additionally provided between reflectors to enhance the condensing effect.

1: 외부케이스
2: LED광원
3: Heatsink
4: Reflector
5: Lens
6: Lens 위치 이동
7: 측면발광렌즈
8: 집광 필름
9, 10: 광경로의 예시1: External case
2: LED light source
3: Heatsink
4: Reflector
5: Lens
6: Move the lens position
7: Side emission lens
8: light-condensing film
9, 10: Example of a light path

Claims

LED searchlight including LED light source, Reflector, Lens, Heatsink, outer case,
Wherein the LED light source is one or more high power LED packages,
Wherein the reflector has a parabolic shape, the light source is located at the focus of the parabolic shape,
The lens is located in the opening of the reflector,
The lens has either a flat or convex shape,
And an angle of light condensation is controlled by changing the position of the lens.

The method according to claim 1,
A side diverging lens is installed in the LED light source,
And the light is refracted in the lateral direction.

The method according to claim 1,
And the light collecting film is installed inside the reflector.