KR100418632B1 - 교통신호등 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광체의 빛을 효과적으로 발산시켜 신호등의 표시 특성을 향상시킬 수 있도록 한 교통신호등에 관한 것으로서, 다수 발광다이오드(1a)로 구성된 발광체(1)와, 상기 발광체의 앞쪽에 소정 거리 이격되어 배치되고 기하학적 혹은 비기하학적인 모양의 소렌즈(3a)로 구성된 광학표면을 갖는 투명렌즈체(3)를 구성하되, 상기 발광체와 투명렌즈체는 Dx/Rx〈tanFx/(n-1) 그리고 Dy/Ry〈tanFy/(n-1)의 연관식을 만족하도록 구성함을 특징으로 한다. 이때 Dx, Dy는 투명렌즈체를 이루고 있는 벌집형태의 단위 소렌즈의 x축, y축 방향 크기이고, Rx, Ry는 소렌즈의 곡률 반경이며, Fx, Fy는 투명렌즈체의 발산각도이며, n은 투명렌즈체의 굴절지수이다.

Description

교통신호등{Traffic signal lamp}

본 발명은 교통신호등에 관한 것으로서, 특히 발광체의 빛을 효과적으로 발산시켜 신호등의 표시 특성을 향상시킬 수 있도록 한 렌즈를 구비하는 교통신호등에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이 교통신호등은 도로를 주행하는 차량의 교통을 통제, 안내 및 지시하기 위한 도로교통 통제설비로서, 빨강, 초록 및 오렌지색의 3가지 빛깔로써 교통 신호 표시를 행한다.

이러한 교통신호등의 일반적인 구조는 실용신안등록 제 20-41031호(1989. 7. 18) 및 동 제 20-189893호(2000. 5. 10)에 소개되어 있다.

상기 공보에 소개된 교통신호등의 구성을 보면 도로변에 철주를 직립 시설하고, 그 철주의 상단에 도로상으로 연장된 보강 지지대를 연결 설치하며, 상기 보강 지지대에 3-4개의 신호등을 종방향 혹은 횡방향으로 설치하여, 도로 주행중의 차량 운전자가 신호등의 3색 교통 신호를 용이하게 식별할 수 있도록 하는 것이다.

각각의 신호등은 본체 하우징의 외부로 돌출되도록 3색 발광체를 설치하고, 상기 발광체의 외부에 렌즈를 설치하며, 한낮의 강한 햇볕이나 빗물로부터 상기 발광체를 보호하기 위해 발광체의 상부 및 측면의 외주연에 갓을 설치하여 이루어진다.

여기서 발광체는 전력절약을 목적으로 기판상에 다수의 발광 다이오드를 평면적으로 배열하고, 이것을 광원으로 하여 사용한 신호등이 등록특허 제 1990-744호(1990. 2. 10)에 개시되어 있다.

그러나 발광 다이오드는 개개로는 발광효율이 우수하고 또한 전력절약에 유리하기는 하지만, 신호등용 표시광으로의 변환효율이 작기 때문에 표시 특성이 저하되는 문제점이 있다.

앞서 설명한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 발광체의 빛을 효과적으로 발산시켜 교통 신호의 표시 특성을 향상시킬 수 있도록 하는 교통신호등을 제공함에 그 목적을 두고 있다.

상기 목적에 따라 본 발명에서는 다수 발광다이오드로 구성된 발광체와, 상기 발광체의 앞쪽에 소정 거리 이격되어 배치되고 기하학적 혹은 비기하학적인 모양의 소렌즈들로 구성된 광학표면을 갖는 투명렌즈체를 포함하되, 상기 발광체와 투명렌즈체는 Dx/Rx〈tanFx/(n-1) 그리고 Dy/Ry〈tanFy/(n-1)의 연관식을 만족하여 구성됨을 특징으로 하는 교통신호등을 제안한다.

여기서, Dx, Dy는 투명렌즈체를 이루고 있는 벌집형태의 단위 소렌즈의 x축, y축 방향 크기이고, Rx, Ry는 소렌즈의 곡률 반경이며, Fx, Fy는 투명렌즈체의 발산각도이며, n은 투명렌즈체의 굴절지수이다.

바람직하게 상기 발광다이오드간의 거리를 d라하고, 발광다이오드 꼭지점으로부터 투명렌즈체 까지의 거리를 r이라고 할 때, d/r〈2tan(f/2)를 만족하도록 구성한다. 단, f는 발광다이오드의 발산각도이다.

도 1은 본 발명의 교통신호등을 도시한 외관 사시도.

도 2는 본 발명에 의한 교통신호등의 결합 상태를 도시한 단면 구성도.

도 3은 도 2의 A 부분을 확대 도시한 종단면도.

도 4는 도 2의 A 부분을 확대 도시한 횡단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1-발광체 1a-발광다이오드

3-투명렌즈체 3a-소렌즈

5-본체 하우징

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 첨부 도면에 의거하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명 교통신호등의 외관 구조를 보여주고 있으며, 도 2는 본 발명 교통신호등의 결합 상태를 보여주는 내부 구성도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 요부를 확대하여 보여주고 있다.

도면을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 교통신호등은 내부에 빨강, 초록 및 오렌지의 3색을 표시하는 발광체(1)와, 상기 발광체(1)를 보호하기 위해 외부에 커버되는 투명렌즈체(3), 그리고 상기 발광체(1)와 투명렌즈체(3)를 수납 지지하는 본체 하우징(5)으로 이루어진다.

본체 하우징(5)은 뒤쪽 함체(7)와 앞쪽 커버(9)를 힌지(11)로 연결하여 탈착 가능하게 구성할 수 있다. 뒤쪽 함체(7)는 발광체(1)를 수납할 수 있는 공간을 마련하기 위해 오목한 상자 모양으로 형성한다. 투명렌즈체(1)는 본체 하우징(5)의 안쪽에서 바같쪽 방향으로 결합되어진다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 교통신호등은 발광체(1)로 다수 발광다이오드(1a)를 이용하는바, 발광다이오드(1a)는 전력소모가 적은 이점이 있으나 발광효율이 다소 떨어진다. 이러한 단점을 고려하여 본 발명에서는 발광다이오드(1a)의 앞쪽에 소정 거리 이격 배치되고 기하학적 혹은 비기하학적인 모양의 소렌즈(3a)들로 구성된 광학표면을 갖는 투명렌즈체(3)를 구성 배치하고, 아울러 발광다이오드(1a)의 빛을 신호등의 표시광으로 최대한 이용하기 위해 다음의 수학식 1 및 수학식 2를 만족하도록 발광체(1)와 투명렌즈체(3)를 구성한다.

상기 수학식 1 및 수학식 2에서 Dx, Dy는 투명렌즈체(3)를 이루고 있는 벌집형태의 단위 소렌즈(3a)의 x축, y축 방향 크기이고, Rx, Ry는 소렌즈(3a)의 곡률 반경이며, Fx, Fy는 투명렌즈체(3)의 발산각도이며, n은 투명렌즈체(3)의 굴절지수를 가르킨다.상기 수학식은 발광다이오드(1a)에서 출발한 빛이 소렌즈(3a)를 통과한 후 확산되는 각도가 미리 주어진 F(공업규격 등) 보다 적어야 빛의 분산이 적어 요구되는 밝기가 충족됨을 의미한다.

한편 상기한 소렌즈(3a)는 발광다이오드(1a)의 빛을 발산시키기 위해 투명렌즈체(3)의 내부 표면을 오목하게 깍아 발산렌즈를 형성하고 있으며, 그 모양은 기하학적 혹은 비기하학적으로 형성할 수 있는바, 바람직하게는 도면에 표시한 바와 같이 육각형으로 형성하거나, 삼각형, 사각형 혹은 팔각형으로 형성하는 것이 좋다.

이 경우에 상기 수학식 1 및 수학식 2를 만족하는 발광체(1)와 투명렌즈체(3)의 관계를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

실시예 1

투명렌즈체(1)로 유리를 사용할 때 굴절지수는 1.5이다. 소렌즈(3a) 굴곡의 칫수 Dx는 4.3±0.1㎜이고, Dy는 5㎜이며, 이때 Rx(y)는 7.5㎜로 동일하다. 또한 투명렌즈체(1)의 발산각도 Fx(y)는 60∼77°로 하는 것이 좋다.

이러한 조건에서 상기한 수학식 1은 4.4/7.5〈tan60/(1.5-1) 즉, 4.4/7.5〈1.73/0.5가 되고, 수학식 2는 5/7.5〈tan60/(1.5-1) 즉, 5/7.5〈1.73/0.5가 되므로 본 발명의 연관식을 모두 만족하게 된다.

한편 본 발명의 교통신호등은 투명렌즈체(3)에 의한 발광체(1)의 표시 효율을 더욱 향상시키기 위해, 다수 발광다이오드(1a)들의 관계와 투명렌즈체(1)의 관계를 정의하는 것이 좋다.

예를 들어 상기 발광다이오드(1a)간의 거리를 d라하고, 발광다이오드(1a)의꼭지점으로부터 투명렌즈체(3) 까지의 거리를 r이라고 할 때, 다수 발광다이오드(1a) 및 투명렌즈체(1)의 연관 관계는 수학식 3과 같이 표시할 수 있다.

상기 수학식 3에서 f는 발광다이오드(1a)의 발산각도이다.

이와 같은 경우에 상기 수학식 3을 만족하는 발광체(1)와 투명렌즈체(3)의 연관 관계를 실측치로서 설명하면 다음과 같다.

실시예 2

발광다이오드(1a)간의 거리 d를 15±4㎜로하고, 발광다이오드(1a)의 꼭지점으로부터 투명렌즈체(3) 까지의 거리 r을 140±5㎜로 한다. 그리고 발광다이오드(1a)의 발산각도 f는 15°로 하면, 수학식 3은 19/140〈2tan(15/2) 즉, 19/140〈0.263이 되므로 본 발명의 연관식을 모두 만족하게 된다.

이상에서 설명한 구성에 따라 본 발명의 교통신호등은 발광다이오드(1a)에서 조사된 빛을 높은 효율을 발산하여 교통 신호등용 표시광으로 이용할 수 있다. 이때 본 발명의 투명렌즈체(3)는 다수 소렌즈(3a)로 이루어진 광학표면을 갖게 되므로, 종래의 평면 보호유리들에 비하여 당연히 빛의 발산 효율이 향상되는 것임을 알 수 있는바, 부연설명은 생략하기로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 교통신호등은 도로변에 직립 설치된 철주의 보강 지지대에 3-4개의 본체 하우징(5)을 설치하고, 상기 하우징(5)에 안쪽으로부터 바깥쪽 방향으로 투명렌즈체(3)를 끼워 장착한 다음 그 내부에 발광체(1)를 설치하며, 이렇게 시설된 각각의 신호등에 차광 및 빗물 누수를 방지하기 위해 갓을 장착함으로써 설치되어진다.

이상에서 설명한 실시 형태를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 교통신호등은 발광체의 빛을 효과적으로 발산시킬 수 있도록 다수 발산 렌즈로 된 투명렌즈체를 상기 발광체의 앞쪽에 배치 구성함으로써, 교통 신호등의 표시 특성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

따라서 본 발명에 의하면 차량 운전자들이 교통 신호를 보다 용이하게 식별할 수 있도록 하는 것이며, 그 결과 안전사고를 미연에 방지하는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (3)

1. 발광다이오드의 조합으로 구성된 발광체와 상기 발광체의 앞쪽에 소정 거리 이격되어 배치되는 투명렌즈체로 구성된 교통신호등에 있어서,

   상기 투명렌즈체는 기하학적 혹은 비기하학적인 모양의 소렌즈들로 구성되고,

   상기 발광체와 투명렌즈체는

   Dx/Rx〈tanFx/(n-1),

   Dy/Ry〈tanFy/(n-1)

   를 만족하여 구성된 것임을 특징으로 하는 교통신호등.

   (단, Dx, Dy는 투명렌즈체를 이루고 있는 벌집형태의 단위 소렌즈의 x축, y축 방향 크기이고, Rx, Ry는 소렌즈의 곡률 반경이며, Fx, Fy는 투명렌즈체의 발산각도이며, n은 투명렌즈체의 굴절지수이다.)
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 발광다이오드간의 거리가 d이고, 발광다이오드 꼭지점으로부터 투명렌즈체 까지의 거리가 r이라고 할 때, d/r〈2tan(f/2)를 만족하여 구성된 것임을 특징으로 하는 교통신호등.

   (단, f는 발광다이오드의 발산각도이다.)