WO2014196720A1 - Led등명기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 1차 집광렌즈와, 2차 집광/광경로 반사부와, 3차 집광렌즈를 이용하여 집광 효율을 향상시키며, 초점거리 축소와, 등명기 크기의 감소와, 원하는 배광 형태로의 집광을 제공할 수 있는 장점이 있다.

Description

[명세서】

【발명의 명칭】

L ED등명기.

【기술분야】

본 발명은 LED등명기에 관한 발명으로서， 더욱 상세하게는 1차 집광렌즈와, 2차 집광 /광 경로 변경용 반사부와， 3차 집광렌즈를 이용하여 집광 효율을 향상시 키며， 초점거리 축소와， 등명기 크기의 감소와， 원하는 배광 형태로의 집광이 가능 한 LED등명기에 관한 것이다.

【배경기술】

일반적으로 등대에는 반짝이는 불빛 (섬광)과 반복되는 섬광의 주기 (등질)로 신호소의 위치 정보를 제공하기 위해 등광， 즉 등명기가 설치되고， 등명기는 광달 거리에 따라 25丽이상은 대형 등명기 10-25匪은 중형 등명기 10匪이하는 소형 등명 기로 분류된다.

종래의 회전식 등명기는 기어식 구동 모터방식의 회전장치를 사용하여 회전 모터축이 수개의 서로 다른 치차를 연속적으로 변속시키는 전동 방식으로 직간접적 으로 구동기능을 수행하고， 렌즈는 유리재질의 프리즘렌즈를 사용하여 백열등와 광 을 확산하여 조명하도록 구성되어 있다.

그러나， 이러한 종래의 회전식 등명기는 백열등을 사용함에 따른 원거리 조 명의 한계성을 갖고 있어， 근래에는 한국 등록특허 제 10-1123284호와 같이 백열등 대신에 직진성으로 원거리 조명에 적합한 엘이디가 적용된 "광 확산 렌즈를 갖는 엘이디 고광도 전방향 섬광등 "이 제안된 바 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 엘이디 고광도 전방향 섬광등을 나타낸 사시도로 서， 다수의 광 확산 렌즈 (10)， 섬광등 (20)， 반구형 캡 (21)， 수직봉 (21' )， 상부 반 사 플레이트 (22)， 광 모들 (23)， 반사판 (23' )， 방열관 (23")， 하부 반사 플레이트 (24)， 볼트 (24' ) 및 본체 하우징 (25)윷 포함한다.

상기 다수의 광 모들 (23)은 내부에 엘이디 램프 (미도시)를 내장하고， 수직방 향의 바형태로 형성되어， 상기 하부 반사 플레이트 (22>의 위에서 서로 인접한 다른 광 모듈 (23)과 나란하도록 원통형으로 배치되며， 6개의 광 모들 (23)을 외부를 향하 도록 6각형으로 배치하여 전방향에 빛을 조사하도록 구성되었다.

그러나 이러한 종래의 엘이디가 적용된 조명등은 엘이디 모들의 초점 거리를 조정할 수 없도록 구성되어 적정한 초점 거리의 확보가 어렵고， 이로 인한 조명등 의 성능 및 신뢰성의 저하가 발생하는 문제점이 있으며， 일정한 광량을 유지하기 위해 다수의 광 모들과 광 확산 렌즈가 필요하여 조명등의 크기가 증가하는 문제점 있다.

【발명의 상세한 설명】

【기술적 과제】

이러한 문제점을 해결하기 위하여， 본 발명은 1차 집광렌즈와， 2차 집광 /광 경로 변경용 반사부와， 3차 집광렌즈를 이용하여 초점거리 축소와, 등명기 크기의 감소와, 원하는 배광 형태로의 집광이 가능한 LED 등명기를 제공하는 것을 목적으 로 한다.

[기술적 해결방법】

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 LED 등명기로서， 일측에 렌즈 설 치부를 형성한 하우징; 상기 하우징에 설치되고， 발광되는 빛을 집광하여 상가 하 우징의 상부로 출력하는 LED 모들; 상기 LED 모들의 상부에 설치되어 상기 LED 모 들에서 발광되는 빛의 광 경로가 수평방향으로 변경되도록 반사하는 반사부; 상기 하우징의 렌즈 설치부에 설치되어 상기 반사부에서 반사된 빛을 집광하여 임의의 배광이 형성하도록 하는 집광 렌즈; 상기 하우징에 설치되어 하우징 , 반사부 및 집 광 렌즈가 일정 방향으로 회전하도록 구동력을 제공하는 모터부; 및 상기 하우징의 하부에 설치되어 상기 모터부가 회전하도록 지지하는 회전 지지부를 포함한다.

또한， 본 발명에 따른 상기 LED 등명기는 상기 LED 모들의 하부에 설치되고, 상기 LED 모들에서 발생되는 열을 흡수하여 방출되도록 하는 방열부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한， 본 발명에 따른 상기 LED 모들은 빛을 발광하는 LED 침 ; 및 상기 LED 칩의 상부에 설치되고， 상기 LED 칩에서 발광되는 빛을 집광하여 출력하는 LED 집 광 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한， 본 발명에 따른 상기 반사부는 일측이 개구된 훔 형상와 반구， 포물선 형상의 반구, 타원 형상의 반구 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한， 본 발명에 따른 상기 집광 렌즈는 볼록 렌즈， 프레넬 렌즈 중 어느 하 나인 것을 특징으로 한다.

【유리한 효과】 W

3 본 발명은 1차 집광렌즈와， 2차 집광 /광경로 변경 반사부와， 3차 집광렌즈를 이용하여 집광 효율을 향상시키며， 렌즈의 초점거리를 축소시킬 수 있고， 초점거리 의 축소에 따른 등명기 크기를 감소시킬 수 있으며， 원하는 배광 형태로의 집광을 제공할 수 있는 장점이 있다.

[도면의 간단한 설명]

도 1 은 종래 기술에 따른 엘이디 고광도 전방향 섬광등을 나타낸 사시도. 도 2 는 본 발명에 따른 LED등명기를 나타낸 사시도.

도 3은 도 2에 따른 LED등명기의 구조를 나타낸 분해 사시도.

도 4는 도 2에 따른 LED등명기를 나타낸 단면도.

【발명의 실시를 위한 형태】

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 LED 등명기의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 LED 등명기를 나타낸 사시도이고， 도 3은 도 2에 따 른 LED 등명기의 구조를 나타낸 분해 사시도이며, 도 4는 도 2에 따른 LED 등명기 를 나타낸 단면도이다.

도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이， 본 발명에 따른 LED등명기 (100)는 1차 집광렌즈와, 2차 집광 /광경로 변경 반사부와, 3차 집광렌즈를 이용하여 초점거리 축소와 원하는 배광 형태로의 집광이 가능하도록 하우징 (110)과， LED 모들 (120)과， 방열부 (130)와， 반사부 (140)와， 집광 렌즈 (150)와， 모터부 (160)와， 회전 지지부 (170)를 포함하여 구성된다.

상기 하우징 (110)은 상부 하우징 (110a)과 하부 하우징 (110b)으로 구성되고， 상기 상부 하우징 (110a)은 하부가 개방된 원통형상의 부재로서， 내부에 중공이 형 성되어 반사부 (140)가 수납되며， 상기 상부 하우징 (110a)의 일측에는 렌즈 설치부 (111a)가 형성되어 집광 렌즈 (150)가 고정되도록 한다.

또한, 상기 하부 하우징 (110b)은 상부가 개방된 원통형상의 부재로서， 내부 에 중공이 형성되어 LED 모들 (120)과， 방열부 (130)와， 모터부 (160)가 수납되도록 하고， 저면에는 관통공 (111b)이 형성된다.

상기 LED모들 (120)은 하부 하우징 (110b)의 상부에 설치되고, LED칩 (121)으 로부터 발광되는 빛을 집광하여 상기 하우징 (110)의 수직방향 상부로 출력하는 구 성으로서， 다수의 LED 칩 (121)과 LED 집광 렌즈 (122)를 포함하여 구성되며， 상기 LED 칩 (121)을 구동하기 위한 구동부 (미도시)가 내재된다.

상기 LED 칩 (121)은 빛을 발광하는 구성으로서， 고출력의 파워 LED로 이루어 진다.

상기 LED 집광 렌즈 (122)는 LED 칩 (121)의 상부에 설치되고 상기 LED 칩 (121)에서 발광되는 빛을 1차 집광하여 일정 방향 즉 수직방향 상부로 출력되도록 한다.

상기 방열부 (130)는 LED 모들 (120)의 하부에 설치되고， 상기 LED 모들 (120) 에서 발생되는 열을 흡수하여 방출되도록 함으로써， 상기 LED 모들 (120)이 최적의 동작을 수행할 수 있게 한다.

또한， 상기 방열부 (130)는 모터부 (160)의 모터 회전축 (161)과 결합하며 지지 됨으로써， 하우징 (110)과， 반사부 (140)의 회전 동작시에 함께 회전하지 않고 고정 된다. '

상기 반사부 (140)는 LED모들 (120)의 상부에 설치되고， 내면이 오목한 돔 형 상의 비구면을 형성한 반구로서， 상기 반사부 (140)는 반구 형상의 일측이 개방되어 구성된다.

또한， 상기 반사부 (140)는 LED 모들 (120)의 상부를 덮도록 배치되어 상기 LED 모듈 (120)에서 수직방향으로 발광되는 빛이 반사부 (140)의 내측으로 모여 2차 집광되도록 하며, 상기 2차 집광된 빛의 광 경로를 수직방향에서 수평방향으로 변 경되도록 반사한다.

또한, 상기 반사부 (140)는 상부 하우징 (110a)의 내측면에 결합하여 하우징 (110)이 회전할 경우 함께 회전되도록 한다.

본 실시예에서는 상기 반사부 (140)의 형상을 돔 형상의 반구로 한정하여 설 명하였으나， 이에 한정되는 것은 아니고， 평면， 포물선 형상, 타원 형상의 반구 등 다양한 형상으로 변경하여 실시할 수 있다.

상기 집광 렌즈 (150)는 하우징 (110)의 렌즈 설치부 (111a)에 설치되어 상기 반사부 (140)에서 반사된 빛을 3차 집광하여 임의의 배광각을 갖는 배광 패턴이 형 성되도록 출력하는 구섟으로서， 볼록 렌즈 또는 프레넬 렌즈 중 어느 하나로 이루 어지： , 바람직하게는 프레넬 렌즈로 이루어지며， 상기 집광 렌즈 (150)는 이에 한 정되는 것은 아니다.

즉 상기 집광 렌즈 (150)는 반사부 (140)를 통해 집광된 LED모들 (120)의 빛이 일정 거리 이격된 원거리에 위치한 선박에서 빛을 관측할 수 있게 일정 배광각을 갖는 배광 패턴을 형성한다. 또한， 상기 집광 렌즈 (150)는 필요에 따라 다른 배광각을 갖는 집광 렌즈로 변경 설치함으로써， 다양한 배광각을 갖는 배광 패턴을 형성할 수도 있다.

상기 모터부 (160)는 하부 하우징 (110b)의 내부에 일측이 관통공 (111b)을 관 통하여 설치되고， 상부 및 하부 하우징 (110a, 110b)과, 반사부 (140)와， 집광 렌즈 (150)가 일정 방향으로 회전하도록 구동력을 제공하는 구성으로서， 바람직하게는 브러시레스 모터이다.

또한， 상기 모터부 (160)는 모터 회전축 (161)의 일측이 방열부 (130)와 연결되 고， 상기 모터 회전축 (161)의 타측은 하부 하우징 (110b)의 관통공 (111b)을 관통하 여 회전 지지부 (170)의 지지부 회전축 (171)과 연결되며, 상기 모터부 (160)의 케이 스는 하부 하우징 (nob)의 저면과 밀착하여 상기 모터 회전축 (161)을 중심으로 모 터부 (160) 케이스가 회전되도록 한다.

상기 회전 지지부 (170)는 하부 하우징 (110b)의 하부에 설치되고, 지지부 회 전축 (171)이 모터부 (160)의 모터 회전축 (161)과 결합하여 상기 모터부 (160)가 회전 가능하게 지지되도록 한다. 다음은 본 발명에 따른 LED등명기 (100)의 동작 과정을 설명한다.

본 발명에 따른 LED 등명기 (100)는 LED 모들 (120)에 전원이 공급되면 다수 의 LED 칩 (121)이 발광하여 상기 LED 모들 (120)에 설치된 LED 집광 렌즈 (122)를 통 해 수직방향 상부로 발광된 빛이 1차 집광되어 출력된다.

상기 LED 집광 렌즈 (122)를 통해 1차 집광된 빛은 반사부 (140)의 내측 비구 면에서 2차 집광됨과 동시에 반사되어 수직방향인 광 경로가 수평방향으로 변경되 어 출력된다.

상기 반사부 (140)에서 광 경로가 변경된 빛은 집광 렌즈 (150)로 입사되어 3 차 집광되고， 상기 집광 렌즈 (150)에서 집광된 빛은 임의의 배광각을 갖는 배광 패 턴을 형성하며 출력된다.

즉 LED 집광 렌즈 (122)에서 1차 집광된 빛이 반사부 (140)에 2차 집광 및 반 사된 후 집광 렌즈 (150)에서 3차 집광됨으로써， 반사부 (140)를 이용한 초점거리의 최소화를 제공할 수 있게 되고， 이러한 초점 거리의 최소화는 등명기의 크기를 작 게 제작할 수 있도록 한다.

또한， 모터부 (160)에 전원이 공급되면 동력이 전달되어 모터 회전축 (161)을 중심으로 모터부 (160)의 케이스가 회전하게 되고， 상기 모터부 (160)의 케이스가 회 전함에 따라 회전 지지부 (170)의 상부에 설치된 하부 하우징 (110b)이 회전하게 되 어 상기 하부 하우징 (110b)과 결합된 상부 하우징 (110a)이 회전하게 된다.

. 또한， 상기 상부 하우징 (110a)의 내부에 설치된 반사부 (140)도 함께 회전하 게 되어 상기 반사부 (140)의 회전을 통한 360° 전방향으로 빛을 조사할 수 있게 된 다. ^' 따라서 1차 LED 집광렌즈와， 2차 집광 /광 경로 변경용 반사부와， 3차 집광 렌즈를 이용하여 집광 효율을 향상시킬 수 있으며， 초점거리를 축소시킬 수 있고, 상기 초점거리의 축소에 따른 등명기 크기를 감소시킬 수 있으며， 원하는 배광 형 태로의 집광을 제공할 수 있게 된다. 상기와 같이， 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기 술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영 역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

또한， 본 발명의 실시예를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있으며， 상술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자， 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 해석 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

【부호의 설명】

100 ： 등명기 110 ： 하우징

110a ： 상부 하우징 110b ： 하부 하우징

111a ： 렌즈 설치부 111b ： 관통공

120 ： LED모들 121 ： LED칩

122 ： LED집광 렌즈 130 ： 방열부

140 ： 반사부 150 ： 집광 렌즈

160 ： 모터부 161 ： 모터 회전축

170 ： 회전 지지부 171 ： 지지부 회전축

Claims

7 【청구의 범위】 '

【청구항 1】

일측에 렌즈 설치부 (111a)를 형성한 하우징 (110);

상기 하우징 (110)에 설치되고， 발광되는 빛을 집광하여 상기 하우징 (110)의 상부로 출력하는 LED모들 (120);

상기 LED모들 (120)의 상부에 설치되어 상기 LED모들 (120)에서 발광되는 빛 의 광 경로가 수평방향으로 변경되도록 반사하는 반사부 (U0);

상기 하우징 (110)의 렌즈 설치부 (111a)에 설치되어 상기 반사부 (140)에서 반 사된 빛을 집광하여 임의의 배광이 형성하도록 하는 집광 렌즈 (150);

상기 하우징 (110)에 설치되어 하우징 (110)， 반사부 (140) 및 집광 렌즈 (150) 가 일정 방향으로 회전하도록 구동력을 제공하는 모터부 (160); 및

상기 하우징 (110)의 하부에 설치되어 상기 모터부 (160)가 회전하도록 지지하 는 회전 지지부 (170)를 포함하는 LED등명기.

【청구항 2】

제 1 항에 있어서，

상기 LED 등명기는 상기 LED 모들 (120)의 하부에 설치되고， 상기 LED 모들 (120)에서 발생되는 열을 흡수하여 방출되도톡 하는 방열부 (130)를 더 포함하는 것 을 특징으로 하는 LED등명기.

[청구항 3】

제 1 항또는 제 2항에 있어서，

상기 LED모들 (120)은 빛을 발 ^하는 LED 칩 (121); 및

상기 LED 칩 (121)의 상부에 설치되고， 상기 LED 칩 (121)에서 발광되는 빛을 집광하여 출력하는 LED집광 렌즈 (122)를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED등명기.

【청구항 4】 \

제 1항 또는 제 2 항에 있어서，

상기 반사부 (140)는 일측이 개구된 돔 형상의 반구, 포물선 형상의 반구， 타 원 형상의 반구 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 LED등명기.

【청구항 5】 제 1 항 主는 제 2 항에 있어서,

상기 집광 렌즈 (150)는 볼록 렌즈

LED등명기.