KR101892590B1

KR101892590B1 - 도로 조명 모듈 및 이를 갖는 도로 조명 장치

Info

Publication number: KR101892590B1
Application number: KR1020170175271A
Authority: KR
Inventors: 조원범; 정준화; 이윤철
Original assignee: 한국건설기술연구원; 한국광기술원
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2017-12-19
Publication date: 2018-08-30

Abstract

본 발명은 도로 변이나 도로의 중앙 분리대에서 차량의 진행 방향으로 빛을 조사하여 전력 소모를 최소화하면서도 노면과 장애물에 대한 시인성을 높일 수 있고, 설치가 용이하며, 설치 비용을 획기적으로 절감할 수 있는 도로 조명 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 도로 조명 모듈은, 빛을 방출하는 발광 장치가 설치된 광원부; 반사면이 타원체(ellipsoid) 형상으로 이루어져 상기 발광 장치가 방출한 빛을 전방으로 반사하는 반사부; 및, 상기 반사부의 전방에 배치되어 반사부에 의해 반사된 빛을 굴절시키며, 유효 굴절 영역 내부 전체에 걸쳐 첨점과 불연속점이 없도록 복수 개의 볼록 굴절 영역이 바깥 방향으로 돌출되게 형성되어 있는 배광 렌즈;를 포함할 수 있다.

Description

도로 조명 모듈 및 이를 갖는 도로 조명 장치{ROADWAY LIGHTING MODULE AND ROADWAY LIGHTING APPARATUS HAVING THE SAME}

본 발명은 도로 조명 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비정형 배광 렌즈를 포함하는 도로 조명 모듈 및 이를 갖는 도로 조명 장치에 관한 것이다.

도로 조명의 궁극적 설치 목적은 야간 운전자에게 전방 장애물 등 위험요소 출현 시 이를 확인하고 회피할 수 있도록 시각정보를 제공하는 것이나, 현재의 도로 조명 기준에 따른 조명설치 및 기존의 등주식(폴) 가로등을 통해 이러한 수준의 시각정보를 제공하기는 어려운 실정이다.

야간 도로를 주행하는 운전자가 전방의 장애물을 확인하기 위해서는 일정 수준이상의 노면과 장애물의 밝기(이하 '휘도') 차이가 필요하다.

그럼에도 불구하고 현재의 국내외 도로 조명 기준은 노면과 장애물의 휘도차에 따른 시인성의 차이를 고려하지 않고, 단순히 도로 노면이 밝을수록, 즉 노면의 휘도가 높을수록 노면 상 위험물이 잘 보인다는 가정하에 도로 조명의 등급을 결정하고 있다는 문제점이 있다.

또한, 높은 곳에 설치된 등기구를 통해 빛을 하향으로 투사하고 이를 통해 상대적으로 적은 수량의 등기구를 이용, 넓은 면적의 노면을 밝히는 전통적인 등주식(폴) 조명은 높은 등기구의 위치로 인해 노면 휘도를 높이는데 기술적·경제적 한계가 존재할 뿐만 아니라 좌우로 대칭인 배광 형태로 인해 조사각도가 한정되어 노면과 장애물의 휘도를 가변적으로 제어하기 어려운 한계가 존재한다..

또한 광손실 및 배광제어의 제약, 누설광 발생 등으로 에너지 낭비(조명효율 저하)가 크며, 폴의 크기(높이)로 인하여 설치 비용이 매우 비싼 문제도 있다.

등록특허 제10-1679673호 등록특허 제10-1765075호 등록실용신안 제20-0261746호

본 발명은 상기한 종래의 요청에 부응하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 도로 변이나 도로의 중앙 분리대에서 차량의 진행 방향으로 빛을 조사하여 전력 소모를 최소화하면서도 노면과 장애물에 대한 시인성을 높일 수 있고, 설치가 용이하며, 설치 비용을 획기적으로 절감할 수 있는 도로 조명 장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 도로 조명 모듈은, 빛을 방출하는 발광 장치가 설치된 광원부; 반사면이 타원체(ellipsoid) 형상으로 이루어져 상기 발광 장치가 방출한 빛을 전방으로 반사하는 반사부; 및, 상기 반사부의 전방에 배치되어 반사부에 의해 반사된 빛을 굴절시키며, 유효 굴절 영역 내부 전체에 걸쳐 첨점과 불연속점이 없도록 복수 개의 볼록 굴절 영역이 바깥 방향으로 돌출되게 형성되어 있는 배광 렌즈;를 포함할 수 있다.

그리고 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 도로 조명 장치는, 도로 변 또는 도로 중앙의 분리대에 설치되는 지지대; 상기 지지대의 상부에 설치되는 케이스와, 빛을 방출하는 발광 장치가 설치된 광원부, 반사면이 타원체(ellipsoid) 형상으로 이루어져 상기 발광 장치가 방출한 빛을 전방으로 반사하는 반사부, 및 상기 반사부의 전방에 배치되어 반사부에 의해 반사된 빛을 굴절시키며 유효 굴절 영역 내부 전체에 걸쳐 첨점과 불연속점이 없도록 복수 개의 볼록 굴절 영역이 바깥 방향으로 돌출되게 형성되어 있는 배광 렌즈를 포함하는 도로 조명 모듈;을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 조명 모듈이 일종의 프로빔(pro-beam) 형태로 차량의 진행 방향으로 빛을 방출하므로 노면과 도로상 장애물간의 휘도 대비 정도가 종래 대비 증가하여 장애물에 대한 운전자의 인식률을 상당히 높일 수 있으며, 광 손실 및 빛 공해를 방지할 수 있는 효과가 있다.

더 나아가 본 발명에 따른 도로 조명 장치는 노면으로부터 50cm ~ 200cm의 높이를 가지는 지지대 위에 도로 조명 모듈이 장착되므로 종래와 같은 7m 이상의 등주식 가로등과 비교할 때 낮은 위치에서 노면을 밝힐 수 있어 전력 소모를 최소화할 수 있고, 또한 종래의 등주식 가로등에 비해 설치 비용이 매우 저렴하고 설치 및 유지 관리가 용이하다는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 조명 장치가 도로 변에 설치된 상태를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 도로 조명 장치를 구성하는 도로 조명 모듈의 일 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 도로 조명 모듈의 분해 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 도로 조명 모듈의 일부 절개 사시도이다.
도 5는 도 1의 도로 조명 모듈의 내부 구조가 보이도록 한 우측면도이다.
도 6은 도 2에 도시된 도로 조명 모듈의 배광 렌즈에 대한 정면도와 평면도 및 우측면도이다.
도 7은 도 1의 도로 조명 장치의 평면도이다.
도 8은 도 1의 도로 조명 장치의 저면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도로 조명 모듈의 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 도로 조명 모듈의 평면도이다.
도 11은 도 2에 도시된 도로 조명 모듈의 배광 렌즈의 형태 및 크기의 일례를 나타낸 평면도이다.
도 12는 도 11에 도시된 배광 렌즈에 의한 배광 패턴을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명에 따른 도로 조명 장치의 다른 실시예를 나타낸 일부 절개 사시도이다.
도 14는 도 13에 도시된 도로 조명 장치가 편도 2차선 도로 변에 설치된 상태를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명에 따른 도로 조명 모듈 내에 구비된 반사부의 제원값의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명에 따른 도로 조명 장치의 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 17은 도 16에 도시된 도로 조명 장치의 분해 사시도이다.
도 18은 도 16에 도시된 도로 조명 장치의 작동례를 나타낸 측면도이다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

이하 본 발명에 따른 각 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 하나의 예에 불과하고, 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 특히 본 발명은 각 실시예에 포함되는 개별 구성 또는 개별 기능 중 적어도 어느 하나 이상의 조합으로 구성될 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 조명 장치(1)는 종래의 가로 등과 같이 하향 방향으로 빛을 방출하는 것이 아니라 노면으로부터 50cm ~ 200cm인 지지대(20)에 설치되어 차량의 진행 방향, 보다 정확하게는 차량의 진행 방향에서 예각만큼 꺾인 방향으로 빛을 방출하는 프로빔(pro-beam) 배광 구조를 갖는 도로 조명 모듈(10)을 갖는다.

지지대(20)는 본 실시예에서와 같이 도로 변이나 중앙 분리대에 설치되는 기둥 형태의 지주로 이루어지거나, 도로 변의 가드레일 또는 중앙 분리대 자체가 지지대가 될 수 있다.

이러한 프로빔(pro-beam) 배광 구조를 갖는 도로 조명 장치(1)를 구성하기 위한 도로 조명 모듈(10)의 외관 사시도는 도 2에 도시되었고, 분해 사시도는 도 3에 도시되었다. 도 4는 내부 구성을 나타내기 위하여 일부분을 절개하여 나타낸 절개 사시도이이고, 도 5는 내부 구조가 보이도록 한 우측면도이다.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 조명 모듈(10)은 반사부(200)와 배광 렌즈(100)를 포함하여 구성된다. 더 나아가 이러한 도로 조명 모듈(10)은 케이스(400), 광원부(300), 방열부(320)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

케이스(400)는 도로 조명 모듈(10)의 반사부(200)와 광원부(300), 방열부(320) 등을 보호하는 것으로서, 좌, 우, 상, 하, 배면이 각각 분리된 패널(410, 420, 430, 440)로 구성될 수도 있고, 복수 개의 면이 절곡되어 연결된 형태로 이루어져 있을 수도 있다.

이 경우 각각의 패널(410, 420, 430, 440)은 다른 패널과 볼트 등과 같은 체결구에 의해 상호 결합될 수 있는데, 이를 위해 각 패널(410, 420, 430, 440)에는 체결구의 삽입을 위한 별도의 체결공이 형성될 수 있다.

광원부(300)는 도로 조명을 위한 발광 장치(330)가 장착되도록 하는 구조를 갖는 것으로서, 예를 들어 발광 장치(330)가 LED(Light Emitting Diode)인 경우, LED 삽입을 위한 홀(310)과 해당 LED에 내부 배터리 또는 외부의 전원을 공급하는 회로 기판, 더 나아가 전원 공급 장치(SMPS) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

본 실시예에서 광원부(300)는 도 2에 도시된 바와 같이 다각판(육각판) 형태로 이루어진 것을 일 예로 한다. 이와 같은 발광 장치의 장착을 위한 구조 그 자체는 공지된 기술에 해당하므로 보다 상세한 설명은 생략한다. 다만, 본 실시예에서 광원부(300)는 발광장치(330)인 LED가 수직 상부 방향을 향하여 빛을 방출하도록 하는 구조로 이루어진다.

방열부(320)는 발광 장치(330) 또는 발광 장치(330)에 전원을 공급하거나 제어하는 회로 기판에 발생하는 열의 방출이 효율적으로 이루어지도록 하는 구조를 갖는 것으로서, 예를 들어 단면적을 극대화하기 위해 베이스 위에 복수 개의 금속 핀(fin)이 소정의 간격으로 배치된 직육면체의 블록 형태를 가질 수도 있는데, 이러한 방열부(320) 구조 자체 역시 공지된 기술에 해당하므로 보다 상세한 설명은 생략한다.

본 실시예에서 방열부(320)는 육각판 형태로 이루어진 광원부(300)의 아래에 맞닿도록 배치된다.

즉, 방열부(320)는 광원부(300) 아래에서 광원부(300) 또는 그 광원부(300)에 장착된 발광 장치에 의해 발생되는 열을 효율적으로 방출시킴과 동시에, 광원부(300)에 대한 받침대 역할도 수행한다.

즉, 후술하는 바와 같이 본 발명에 따른 도로 조명 모듈(10)의 구조에서 발광 장치(330)는 배광 렌즈(100)의 중심부에 근접한 높이에서 반사부(200)를 향해 빛을 방출하는 것이 바람직한데, 이를 위한 별도의 구조물 대신에 방열부(320)의 높이를 배광 렌즈(100)의 중심부에 근접한 높이로 형성하고, 그 위에 광원부(300)를 배치하면, 높이 맞춤을 위한 별도의 구조물이 필요 없게 되는 장점이 있다.

발광 장치(330)에서 방출된 빛은 대략 소정의 각도(예를 들어 대략 120도)로 확산되면서 상측으로 진행하게 되는데, 이 때 발광 장치(330)에서 방출된 빛이 반사부(200)에 의해 반사되지 않고 바로 배광 렌즈(100)의 주변부를 통과하여 굴절되면, 도로를 따라 진행하는 차량의 대쉬보드에 빛이 반사되거나 반대편에서 진행하는 차량의 운전자에게 빛이 도달하여 눈부심이 발생할 수 있다.

이러한 현상을 미연에 방지하기 위하여 발광 장치(330)의 전방에 측방으로 확산되는 빛을 차단하는 베플(340)이 설치된다. 베플(340)은 소정의 폭을 갖는 평판 형태를 가지며, 하단부가 측방으로 연장된 판 형태로 되어 방열부(320)의 전방면 상단부에 나사 등의 체결부재로 고정될 수도 있으나, 베플(340)이 방열부(320)와 일체형으로 성형되어 만들어질 수도 있다.

한편, 반사부(200)는 발광 장치(330)를 좌, 우측은 물론이고, 뒤쪽과 위쪽을 감싸는 형상으로 이루어져 발광 장치가 방출한 빛을 예를 들어 수평 방향으로 반사시키는 기능을 수행하는 것으로서, 이를 위해 반사부(200)는 내부면이 타원체(ellipsoid) 형상으로 이루어짐이 바람직하다.

여기서 수평 방향으로 반사시킨다는 것은 지면과 정확히 평행한 방향만을 의미하는 것이 아니라 발광 장치가 상측 방향으로 방출한 빛을 배광 렌즈(100)가 있는 앞쪽 방향으로 반사시키는 것을 의미한다.

특히, 본 실시예에서는 광원부(300)의 발광 장치(330)의 위치는 노면 쪽으로 향하는 하향광 구현을 위해 반사부(200)의 내부 타원체 형상에 의한 초점과 동일선상에 위치하도록 구비되고 더 나아가 발광 장치가 반사부(200)의 타원체 형상의 제1 초점에 위치하도록 배치된다. 이 경우 반사부(200)에 의해 반사된 빛은 타원체 형상의 또 다른 초점인 제2 초점을 향하게 된다.

반사부(200)의 내부면이 타원체 형상으로 되어 있음은 도 4 및 도 5에 자세히 나타나 있다.

본 실시예에 따른 도로 조명 모듈(10)은 종래에는 볼 수 없었던 특이한 형상의 배광 렌즈(100)를 포함하고 있는데, 구체적으로 배광 렌즈(100)는 반사부(200)에 의해 반사된 빛을 굴절시키는 기능을 수행하는 것으로서, 유효 굴절 영역 내부 전체에 걸쳐 첨점(尖點)과 불연속점이 없도록 구성되면서도, 배광 렌즈(100)에는 바깥 방향으로 돌출된 볼록 굴절 영역이 복수 개 형성되어 있음을 알 수 있다.

여기서 유효 굴절 영역 내부 전체에 걸쳐서 첨점과 불연속점이 없다는 것은, 우선 불연속점이 없으므로 굴절 영역이 연속되어 있음을 의미하고 더 나아가 첨점이 없으므로 즉, 2차 미분이 가능한 점이 없으므로 굴절영역이 완만하게 변화함을 의미한다.

즉, 본 실시예에서 배광 렌즈(100)는 바깥 방향으로 돌출된 볼록 굴절 영역(110, 120)이 복수 개 형성되어 있으면서도 상술한 바와 같이 유효 굴절 영역 내부 전체에 걸쳐 불연속점과 첨점이 없으므로 유효 굴절 영역에 의해 굴절되는 빛의 패턴은 완만하고 연속적으로 변화하게 되는 것이다.

만일 단순히 복수 개의 볼록 렌즈 나란히 배치한 경우라면 그 각각의 볼록 렌즈 사이의 불연속점 또는 첨점에서는 배광패턴이 완만하게 변화하지 않으므로 운전자의 시야를 불편하게 하게 하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 것과 같이 복수 개의 볼록 굴절 영역(110, 120)이 존재하면서도 불연속점과 첨점이 없도록 구성한 경우에는 이러한 문제점이 발생하지 않게 된다.

이하 본 실시예를 설명함에 있어서 배광 렌즈(100)에는 두 개의 볼록 굴절 영역(110, 120)이 좌우로 형성되어 있는 것을 일 예로 한다. 그리고 도 6 내지 도 8에 도시한 것과 같이 배광 렌즈(100)에 형성된 각각의 볼록 굴절 영역(110, 120)의 최대 볼록 높이를 갖는 위치를 기준으로 최대 블록 높이 위치 사이의 내측 영역은 첨점과 불연속점이 없는 곡면으로 이루어지고, 최대 블록 높이 위치에서부터 외측 영역, 즉 가장자리 영역은 직선형으로 경사지게 형성된다. 이로써 배광 렌즈(100)의 볼록 굴절 영역에 의한 광학적 효과를 모두 구현함과 동시에 배광 렌즈(100)의 전체 크기를 축소하여 제작 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.

그리고 배광 렌즈(100)를 통해 도로 조명 장치의 시인성을 향상시키기 위하여 배광 렌즈(100)의 좌우에 형성되는 두 개의 볼록 굴절 영역(110, 120)은, 최대 볼록 높이를 갖는 위치로부터 하부쪽으로 이어지는 굴절 영역(하부 굴절 영역)(112, 122)의 높이 변화율이 상부쪽으로 이어지는 굴절 영역(상부 굴절 영역)(111,121)의 높이 변화율보다 더 작도록 구성됨이 바람직하다.

또한 배광 렌즈(100)에 형성된 두 개의 볼록 굴절 영역(110, 120) 중 빛 방출 방향을 기준으로 우측 볼록 굴절 영역(120)의 최대 볼록 높이(h1)는 좌측 볼록 굴절 영역(110)의 최대 볼록 높이(h2)보다 더 높게 구성된다.

이는 본 발명에 따른 도로 조명 모듈(10)이 도 1에 도시된 것처럼 도로 상의 차량 진행 방향(보다 정확하게는 사선 방향)을 향하도록 설치되었을 때 도로 상에 형성되는 배광 패턴이 도 12에 도시한 것과 같이 좌측 볼록 굴절 영역(110)에 의해 굴절되는 빛을 더 먼 거리까지 도달되도록 함으로써 휘도 대비에 따른 시인성 개선 효과가 도로 전체에 걸쳐 나타나도록 할 수 있다.

두 개의 볼록 굴절 영역(110, 120) 각각은, 최대 볼록 높이를 갖는 위치로부터 하부쪽으로 이어지는 굴절 영역(하부 굴절 영역)(112, 122)의 높이 변화율이 상부쪽으로 이어지는 굴절 영역(상부 굴절 영역)(111,121)의 높이 변화율보다 더 작도록 구성됨이 바람직하며, 우측 볼록 굴절 영역(120)의 최대 볼록 높이를 갖는 위치와 좌측 볼록 굴절 영역(110)의 최대 볼록 높이를 갖는 위치는 배광 렌즈(100)의 전체 높이의 1/2 지점보다 아래 쪽에 배치됨이 바람직하다.

이는 근거리에 도달하는 빛의 양을 최소화하고 가급적 원거리에 도달하는 빛의 양을 늘리기 위함으로써, 이에 의해 도로 전체에 도달하는 휘도 대비에 따른 시인성 개선 효과가 도로 전체에 걸쳐 나타나도록 하기 위함이다.

이러한 두 개의 볼록 굴절 영역(110, 120)의 최대 볼록 높이를 갖는 위치는 광원부(300)의 발광장치(330)로부터 가상으로 연장된 수평선과 만나는 지점에 위치하도록 구성됨이 바람직하다(도 5 참조).

도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도로 조명 모듈(10)을 나타낸 것으로, 이 실시예의 도로 조명 모듈(10)은 배광 렌즈(100)의 가장자리 부분이 직선형으로 경사진 형태를 갖지 않고 완만한 곡선형으로 이루어진 것이다.

이 실시예의 배광 렌즈(100) 역시 전술한 실시예의 배광 렌즈(100)와 마찬가지로 좌측과 우측 각각에 유효 굴절 영역 내부 전체에 걸쳐 첨점과 불연속점이 없도록 볼록 굴절 영역(110, 120)이 바깥 방향으로 돌출되게 형성되며, 우측 볼록 굴절 영역(120)의 최대 볼록 높이(h1)가 좌측 볼록 굴절 영역(110)의 최대 볼록 높이(h2)보다 높게 형성된 구조를 갖는다. 따라서 전술한 첫번째 실시예와 유사한 배광 패턴(도 12 참조)을 형성하게 된다.

전술한 첫번째 실시예와 두번째 실시예에서는 도로 조명 모듈(10) 모두 배광 렌즈(100)의 두 개의 볼록 굴절 영역(110, 120) 중 빛 방출 방향을 기준으로 우측의 볼록 굴절 영역(120)의 최대 볼록 높이가 좌측 볼록 굴절 영역(110)의 최대 볼록 높이보다 더 높게 형성되지만, 도로의 조명 요구 조건에 따라 이와 반대로 빛 방출 방향을 기준으로 좌측의 볼록 굴절 영역(110)의 최대 볼록 높이가 우측의 볼록 굴절 영역(120)의 최대 볼록 높이보다 더 높게 형성될 수도 있을 것이다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 조명 장치는 전술한 것과 같은 도로 조명 모듈(10)을 1개만 설치하여 구성할 수도 있으나, 복수 개의 도로 조명 모듈(10)을 지지대(20)(도 1 참조) 상에 상하로 배치하거나 좌우로 배치하여 도로 조명 장치(1)를 구성할 수도 있다. 이 때 도로 조명 장치(1)를 구성하는 각각의 도로 조명 모듈(10)은 서로 다른 배광 패턴을 갖도록 배광 렌즈(100)를 서로 다르게 구성할 수 있으나, 동일한 배광 패턴을 갖도록 배광 렌즈(100)를 동일하게 구성할 수도 있다.

도 13은 제1 도로 조명 모듈과 제2 도로 조명 모듈을 갖는 도로 조명 장치(1)의 일 실시예를 나타낸 것으로, 제1 도로 조명 모듈은 상단 조명 모듈(10')이고, 제2 도로 조명 모듈은 상단 조명 모듈(10') 아래쪽에 배치되는 하단 조명 모듈(10")이라고 한다면, 상단 조명 모듈(10')과 하단 조명 모듈(10")은 모두 상술한 실시예에서 언급한 바와 같이 반사면이 타원체 형상으로 이루어져 있으면서 상측 방향을 향하도록 배치된 내부의 발광 장치(330)가 방출한 빛을 수평 방향으로 반사시키는 반사부(200)와, 반사부(200)에 의해 반사된 빛을 굴절시키며 유효 굴절 영역 내부 전체에 걸쳐 첨점과 불연속점이 없는 배광 렌즈(100), 상측으로 빛을 방출하는 광원부(300), 광원부(300)가 설치되는 방열부(320), 이들을 내부에 수용하기 위한 케이스(400) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

상단 조명 모듈(10')과 하단 조명 모듈(10")에 구비된 배광 렌즈(100)의 형태는 서로 동일하게 구성되며, 전술한 실시예의 배광 렌즈(100)와 동일한 형태를 갖는다.

구체적으로 본 실시예에서, 상단 조명 모듈(10') 및 하단 조명 모듈(10")의 배광 렌즈(100)에는 바깥 방향으로 돌출된 볼록 굴절 영역(110, 120)이 좌우로 두 개 형성되어 있으면서, 그 중 빛 방출 방향을 기준으로 우측 볼록 굴절 영역의 최대 볼록 높이가 좌측 볼록 굴절 영역의 최대 볼록 높이보다 더 높게 구성된다.

도로 전체에 걸친 적정 휘도 대비에 따른 시인성 개선 효과를 극대화하기 위해, 도 14에 도시한 것과 같이 상단 조명 모듈(10')은 차량 진행 방향에 대해 직교하는 방향인 도로의 폭 방향을 기준으로 50도 ~ 60도의 방향을 향하도록 하고, 하단 조명 모듈(10")은 도로의 폭 방향을 기준으로 60도 ~ 70도의 방향을 향하는 것이 도로 전체의 휘도 개선에 바람직하다.

각각의 조명 모듈(10', 10") 내부에 구성된 반사부(200)는 도 15와 같은 제원값을 가질 수 있다.

전술한 도로 조명 장치(1)의 실시예에서는 도로 조명 모듈(10', 10")이 상하로 배치되고, 두 개의 도로 조명 모듈(10', 10")에 구성된 배광 렌즈(100)가 서로 동일한 형태를 갖는 것으로 설명하였다.

그러나, 이와 다르게 상단 조명 모듈(10')과 하단 조명 모듈(10") 중 어느 하나는 전술한 실시예의 배광 렌즈(100)와 같이 우측 볼록 굴절 영역(120)의 최대 볼록 높이가 좌측 볼록 굴절 영역(110)의 최대 볼록 높이보다 더 높게 구성되지만, 다른 하나는 좌측 볼록 굴절 영역과 우측 볼록 굴절 영역이 서로 대칭되도록 구성될 수도 있다. 예를 들어 상단 조명 모듈(10')의 배광 렌즈(100)는 우측 볼록 굴절 영역(120)의 최대 볼록 높이가 좌측 볼록 굴절 영역(110)의 최대 볼록 높이보다 더 높게 구성되고, 하단 조명 모듈(10")의 배광 렌즈(100)는 좌측 볼록 굴절 영역과 우측 볼록 굴절 영역이 서로 대칭되도록 구성되어 좌측 볼록 굴절 영역의 최대 볼록 높이와 우측 볼록 굴절 영역의 최대 볼록 높이가 같게 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 도로 조명 장치는 상술한 구조를 가진다는 전제하에 6~8m 간격으로 배치되어도 기존 도로 상의 휘도 기준을 만족한다.

특히, 본 발명에 따른 도로 조명 장치는 도 14에 도시된 바와 같이 차량 진행 방향에 대해 예각 방향으로 빛을 방출하는 것을 전제로 하는 것으로서, 기존에 등주식 가로등과는 달성하고자 하는 목적 및 효과 자체가 다른 것이다.

즉, 기존의 등주식 가로등의 경우에는 노면의 기준 밝기와 빛의 균제도만을 고려하여 설치 간격이나 조명 밝기를 결정하였으나, 이는 전력의 비효율성과 더불어 사고 방지에 큰 역할을 못하였었다.

그러나 본 발명과 같은 구조를 갖춘 각 조명 모듈이 일종의 프로빔(pro-beam) 형태로 차량의 진행 방향을 향해 빛을 방출하는 경우 노면과 도로상 장애물간의 휘도 대비 정도가 종래 대비 증가하여 장애물에 대한 운전자의 인식률을 상당히 높일 수 있다.

즉, 종래의 등주식 가로등과 비교할 때 소모 전력량을 줄이면서도 운전자의 시인성 향상에 크게 기여할 수 있는 것이다.

더 나아가 본 발명에 따른 도로 조명 장치는 노면으로부터 50cm ~ 200cm의 높이를 가지는 지지대 위에 도로 조명 모듈이 장착되므로 종래와 같은 7m 이상의 등주식 가로등과 비교할 때 낮은 위치에서 노면을 밝힐 수 있어 전력 소모를 최소화할 수 있고, 또한 종래의 등주식 가로등에 비해 설치 비용이 매우 저렴하고, 설치 및 유지 관리가 용이하다는 효과도 있다.

상술한 실시예에서는 제1 조명 모듈과 제2 조명 모듈이 서로 상, 하로 배치되는 것을 위주로 설명하였으나, 제1 조명 모듈과 제2 조명 모듈은 상, 하로 배치되는 것이 아니라 좌, 우로 나란하게 배치될 수도 있다.

더 나아가 상술한 실시예에서는 제1 조명 모듈과 제2 조명 모듈이 각각 하나로 구성되는 것을 일 예로 하였으나, 추가적인 도로 조명 모듈이 상,하로 또는 좌,우로 추가로 배치될 수 있음은 물론이다.

한편 도 16 내지 도 18은 2개의 도로 조명 모듈(10', 10")이 상하로 배치되며, 상측에 배치되는 상단 조명 모듈(10')과 하측에 배치되는 하단 조명 모듈(10") 사이에 상단 조명 모듈(10')과 하단 조명 모듈(10")을 상하 방향 및 측방향으로 서로 상대 회전 가능하게 연결하는 연결부(500)가 설치되어, 연결부(500)에 의해 상단 조명 모듈(10')과 하단 조명 모듈(10")의 조명 방향의 조정이 가능하게 구성된 실시예를 나타낸다.

이 실시예에서 연결부(100)는 받침 프레임(510), 제1 회동부(530), 제1 회동 가이드부(520), 제2 회동부(540), 제2 회동 가이드부(550), 제2 회동 조절부(551)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서 받침 프레임(510)은 상단 조명 모듈(10') 하부면에 결착되는 것으로서, 상단 조명 모듈(10')이 상술한 제1 회동부(530)의 회동과 함께 회전하도록 하는 기능을 수행한다.

제1 회동 가이드부(520)는 내부에 원형 통공이 형성되어 제1 회동부(530)의 일측부가 끼움 결합되고, 그 끼움 결합된 상태에서 회전할 수 있도록 하는 기능을 수행한다.

제1 회동부(530)는 상술한 바와 같이 제1 회동 가이드부(520)의 내부에 형성된 원형 통공을 통해 일측부가 끼움 결합된 후 그 일측면이 받침 프레임(510)과 체결되는 것으로서, 연직한 축을 중심으로 회전할 수 있도록 구성된다. 따라서 제1 회동부(530)가 연직한 축을 중심으로 측방향으로 회전하게 되면 결과적으로 상단 조명 모듈(10')이 함께 회전하게 되는 것이다.

이 때 상단 조명 모듈(10')이 원하는 방향으로 회전한 뒤에는 제1 고정부를 제1 회동 가이드부(520)에 형성된 통공을 통해 삽입 장착하여 상단 조명 모듈(10')이 고정되도록 할 수 있다.

한편, 제2 회동부(540)는 상부면이 제1 회동부(530)의 하부면과 결합되고 반대쪽의 하부면에는 하측으로 볼록한 아크 형상 다리가 복수 개(예를 들어 두 개) 형성되어 있는 것으로서, 이러한 볼록 아크 형상 다리의 모양을 따라 회동하는 기능을 수행한다.

구체적으로 제2 회동 가이드부(550)는 제2 회동부(540)의 아크 형상 다리가 아크 형상을 따라 회동하도록 하는 가이드가 형성된 것인데, 상단 조명 모듈(10')과 하단 조명 모듈(10")이 상, 하로 배치된 경우에 제2 회동부(540)는 제2 회동 가이드부(550)에 형성된 가이드를 따라 수평한 축을 중심으로 상단 조명 모듈(10')이 상, 하 방향으로 회전(즉, 상단 조명 모듈(10')의 앞쪽 부분을 아래로 숙이거나 위로 젖힘)할 수 있도록 하는 것이다.

이 때 상단 조명 모듈(10')이 원하는 방향으로 회전한 뒤에는 제2 고정부를 제2 회동부(140)에 형성된 통공을 통해 삽입 장착하여 하단 조명 모듈(10")에 대해 상단 조명 모듈(10')이 고정되도록 할 수 있다.

이러한 상단 조명 모듈(10')과 하단 조명 모듈(10") 간의 상대 회전 운동은 제2 회동 조절부(551)에 의해 이루어질 수 있는데, 제2 회동 조절부(551)는 제2 회동 가이드부(550)에 형성된 중앙 통공을 관통하여 삽입되는 것으로서, 삽입 후 제2 회동 가이드부(550) 일측면 일부를 통해 노출되는 부분에 제1 회동부(530)에 구비된 제1 기어와 기어쌍을 이루는 제2 기어가 형성되어 회전시 제2 회동부(540)가 함께 회동하도록 하는 기능을 수행한다.

원형 봉 형태로 된 제2회동 조절부(551)의 외측면에는 기어용 나사산이 형성되어 있고, 이러한 기어용 나사산과 제2 회동부(540) 아래면에 형성된 대응되는 기어가 맞물려서, 예를 들어 도로 조명 설치자가 제2 회동 조절부(551)의 손잡이 부분을 잡고 돌리게 되면 앞서 언급한 바와 같이 제2 회동부(540)가 움직이게 되는 것이다. 즉, 제2 회동 조절부(551)에 형성 또는 부착된 기어와 제2 회동부(540)에 구비된 기어가 서로 동적 기어쌍을 형성하도록 하면 되는 것이고, 예를 들어 스퍼(Spur) 기어쌍, 베벨(Bevel) 기어쌍, 웜(Worm) 기어쌍, 래크/피니언 기어쌍 등이 이용될 수 있다.

제2 회동부(540)의 회동 과정이 도 18에 도시되었다.

즉, 도 18의 (a) 도면에 도시된 바와 같은 상태에서 사용자가 제2 회동 조절부(551)의 손잡이를 예를 들어 시계 방향으로 돌리는 경우 도 18의 (b)와 같이 제2 회동부(540)가 아크 형상의 다리 모양을 따라 앞쪽으로 이동하면서 회전하고, 다른 예로써 사용자가 제2 회동 조절부(551)의 손잡이를 반시계 방향으로 돌리는 경우 도 18의 (c)와 같이 제2 회동부(540)가 아크 형상의 다리 모양을 따라 뒤쪽으로 이동하면서 회전하게 된다.

본 발명은 상기한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 변형 및 수정하여 실시할 수 있는 것이다. 이러한 변형 및 수정이 첨부되는 특허청구범위에 속한다면 본 발명에 포함된다는 것은 자명할 것이다.

1 : 도로 조명 장치 10 : 도로 조명 모듈
100 : 배광 렌즈 200 : 반사부
300 : 광원부 320 : 방열부
330 : 발광 장치 340 : 베플
400 : 케이스

Claims

빛을 방출하는 발광 장치가 설치된 광원부;
반사면이 타원체(ellipsoid) 형상으로 이루어져 상기 발광 장치가 방출한 빛을 전방으로 반사하는 반사부; 및,
상기 반사부의 전방에 배치되어 반사부에 의해 반사된 빛을 굴절시키며, 유효 굴절 영역 내부 전체에 걸쳐 첨점과 불연속점이 없도록 복수 개의 볼록 굴절 영역이 바깥 방향으로 돌출되게 형성되어 있는 배광 렌즈;
를 포함하며,
상기 배광 렌즈는 두 개의 돌출된 볼록 굴절 영역이 좌우로 배치되고,
상기 두 개의 볼록 굴절 영역은 일측 볼록 굴절 영역의 최대 볼록 높이가 다른 일측 볼록 굴절 영역의 최대 볼록 높이보다 더 높게 형성되는 도로 조명 모듈.
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제1항에 있어서,
상기 배광 렌즈의 두 개의 볼록 굴절 영역 중 빛 방출 방향을 기준으로 우측의 볼록 굴절 영역의 최대 볼록 높이는 좌측 볼록 굴절 영역의 최대 볼록 높이보다 더 높게 형성되는 도로 조명 모듈.
제1항에 있어서,
상기 두 개의 볼록 굴절 영역 각각은, 최대 볼록 높이를 갖는 위치로부터 하부쪽으로 이어지는 굴절 영역의 높이 변화율이 상부쪽으로 이어지는 굴절 영역의 높이 변화율보다 더 작도록 구성되는 도로 조명 모듈.
제4항에 있어서,
상기 발광 장치는 노면 쪽으로 향하는 하향광 구현을 위해 상기 반사부의 내부 타원체 형상에 의한 초점과 동일선상에 위치하게 설치되는 도로 조명 모듈.
제5항에 있어서,
상기 두 개의 볼록 굴절 영역의 최대 볼록 높이를 갖는 위치는 상기 광원부의 발광 장치로부터 가상으로 연장된 수평선과 만나는 지점에 위치하도록 구성된 도로 조명 모듈.
제6항에 있어서, 상기 광원부는 복수 개의 금속 핀(fin)이 배열된 직육면체 형태의 방열부 상에 설치되는 도로 조명 모듈.
제1항에 있어서,
상기 광원부는 상기 발광 장치의 전방에 설치되어 측방으로 확산되는 빛을 차단하는 베플을 더 포함하는 도로 조명 모듈.
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제1항에 있어서,
상기 배광 렌즈에 형성된 각각의 볼록 굴절 영역의 최대 볼록 높이를 갖는 위치를 기준으로 최대 블록 높이 위치 사이의 내측 영역은 첨점과 불연속점이 없는 곡면으로 이루어지고, 최대 블록 높이 위치에서부터 외측 영역은 직선형으로 경사지게 형성된 도로 조명 모듈.
도로 변 또는 도로 중앙의 분리대에 설치되는 지지대;
상기 지지대의 상부에 설치되는 케이스, 빛을 방출하는 발광 장치가 설치된 광원부, 반사면이 타원체(ellipsoid) 형상으로 이루어져 상기 발광 장치가 방출한 빛을 전방으로 반사하는 반사부, 및 상기 반사부의 전방에 배치되어 반사부에 의해 반사된 빛을 굴절시키며 유효 굴절 영역 내부 전체에 걸쳐 첨점과 불연속점이 없도록 복수 개의 볼록 굴절 영역이 바깥 방향으로 돌출되게 형성되어 있는 배광 렌즈를 포함하는 도로 조명 모듈;
을 포함하며,
상기 도로 조명 모듈은 복수 개가 상하 또는 좌우로 배치되며,
상기 도로 조명 모듈 각각의 배광 렌즈는 두 개의 돌출된 볼록 굴절 영역이 좌우로 배치되고,
상기 두 개의 볼록 굴절 영역 중 빛 방출 방향을 기준으로 우측 볼록 굴절 영역의 최대 볼록 높이는 좌측 볼록 굴절 영역의 최대 볼록 높이보다 더 높게 형성되는 도로 조명 장치.
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도로 변 또는 도로 중앙의 분리대에 설치되는 지지대;
상기 지지대의 상부에 설치되는 케이스, 빛을 방출하는 발광 장치가 설치된 광원부, 반사면이 타원체(ellipsoid) 형상으로 이루어져 상기 발광 장치가 방출한 빛을 전방으로 반사하는 반사부, 및 상기 반사부의 전방에 배치되어 반사부에 의해 반사된 빛을 굴절시키며 유효 굴절 영역 내부 전체에 걸쳐 첨점과 불연속점이 없도록 복수 개의 볼록 굴절 영역이 바깥 방향으로 돌출되게 형성되어 있는 배광 렌즈를 포함하는 도로 조명 모듈;
을 포함하며,
상기 도로 조명 모듈은 복수 개가 상하 또는 좌우로 배치되며,
상기 도로 조명 모듈 각각의 배광 렌즈는 두 개의 돌출된 볼록 굴절 영역이 좌우로 배치되고,
상기 도로 조명 모듈 중 어느 한 도로 조명 모듈의 배광 렌즈는 두 개의 볼록 굴절 영역 중 빛 방출 방향을 기준으로 우측 볼록 굴절 영역의 최대 볼록 높이가 좌측 볼록 굴절 영역의 최대 볼록 높이보다 더 높게 형성되고,
다른 한 도로 조명 모듈의 배광 렌즈는 두 개의 볼록 굴절 영역이 서로 좌우로 대칭되는 형태와 크기를 갖는 도로 조명 장치.
제12항 또는 제15항에 있어서,
상기 도로 조명 모듈 중 어느 한 도로 조명 모듈의 배광 렌즈에 형성된 두 개의 볼록 굴절 영역 각각은, 최대 볼록 높이를 갖는 위치로부터 하부쪽으로 이어지는 굴절 영역의 높이 변화율이 상부쪽으로 이어지는 굴절 영역의 높이 변화율보다 더 작도록 구성되고,
다른 한 도로 조명 모듈의 배광 렌즈에 형성된 두 개의 볼록 굴절 영역 각각은, 최대 볼록 높이를 갖는 위치로부터 하부쪽으로 이어지는 굴절 영역의 높이 변화율이 상부쪽으로 이어지는 굴절 영역의 높이 변화율보다 더 작도록 구성되는 도로 조명 장치.
제12항 또는 제15항에 있어서,
상기 지지대는 노면으로부터 50cm ~ 200cm의 높이를 가지는 도로 조명 장치.
제12항 또는 제15항에 있어서, 상기 도로 조명 모듈 중 어느 하나는 도로의 폭 방향을 기준으로 차량의 진행 방향으로 50도 ~ 60도의 방향을 향하고, 다른 하나는 도로의 폭 방향을 기준으로 차량의 진행 방향으로 60도 ~ 70도의 방향을 향하는 도로 조명 장치.
제12항 또는 제15항에 있어서, 상기 복수 개의 도로 조명 모듈 사이에 어느 하나의 도로 조명 모듈과 다른 하나의 도로 조명 모듈을 상하 방향 및 측방향으로 서로 상대 회전 가능하게 연결하는 연결부가 설치된 도로 조명 장치.
제19항에 있어서,
상기 연결부는,
어느 한 도로 조명 모듈 일측면에 결착되는 받침프레임;
상기 받침프레임의 일측에 결합되는 제1 회동 가이드부;
상기 제1 회동 가이드부의 내부에 형성된 통공을 통해 끼움 결합되고, 일측면이 상기 받침 프레임과 체결되며, 연직한 축을 중심으로 회전하는 제1 회동부;
일측면이 상기 제1 회동부의 타측면과 결합되고 타측면에는 바깥방향으로 볼록한 아크 형상 다리가 복수 개 형성되는 제2 회동부;
상기 제2 회동부의 아크 형상 다리가 아크 형상을 따라 회동하도록 하는 가이드가 형성된 제2 회동 가이드부; 및,
상기 제2 회동 가이드부에 형성된 중앙 통공을 관통하여 삽입되고, 삽입 후 상기 제2 회동 가이드부 일측면 일부를 통해 노출되는 부분에 상기 제1 회동부에 구비된 제1 기어와 기어쌍을 이루는 제2 기어가 형성되어 회전시 상기 제2 회동부가 회동하도록 하는 제2 회동 조절;
부를 포함하는 도로 조명 장치.