KR200310743Y1 - 태양전지를 이용한 냉음극형광램프 표지병 - Google Patents

Abstract

본 고안은 태양전지를 이용한 자체충전 표지병에 관한 것으로,

태양빛이 있을 때는 태양전지를 이용하여 전류를 발생시켜 축전지에 충전하였다가, 태양빛이 없을 때, 축전지의 전류를 방전시켜 냉음극형광램프(이하 CCFL)를 발광시키므로써, 도로의 중앙선이나 인도, 정원, 옥외주차장, 공원 등에 설치하여 운전자의 안전운행에 도움을 주는 교통안전장치에 관한 고안이다.

본 고안은 금속제의 원통형 안에 투명한 고강도 합성수지계열의 화합물로 제작한 채광창 전체를 삽입하는 방식으로 제작되며, 부품의 안정성을 위해 모든 부품들이 지면보다 낮은 위치로 설계하였고, CCFL을 이용하여 채광창 전체를 균등하게 발광시키는 것을 특징으로 한다.

본 고안은 모든 부품들을 표지병의 하부 공간에 위치하도록 하기 때문에 부품이 파손에 대한 안전성을 배가시켰고, 채광창을 전체적으로 발광시키기 때문에, 지면과 같은 높이거나, 약간의 돌출만으로도 양 방향에서만 불빛이 보이던 것에 비해 사방(360°방향) 어디서나 볼 수 있으며, 설계의 특성과 CCFL의 밝은 빛은 야간 식별성을 극대화 시킬 수 있어, 매립설치시에 표지병의 돌출 부위를 최대한 낮춰 주행중인 차량의 바퀴와 충돌하더라도, 표지병이나 차체에 큰 충격을 주지 않는다.

Description

태양전지를 이용한 냉음극형광램프 표지병{Solar CCFL Pavement Marker}

본 고안은 자동차의 안전주행을 위해 설치되는 도로 표지병에 있어서, 주로 도로의 중앙선이나 도로외곽 등에 고정되며, 주간에 태양 빛을 태양전지를 이용하여 전류를 발생시켜 축전지에 저장하였다가, 조도가 낮은 밤 시간에 저장된 전류를 이용하여 CCFL를 발광시켜 표지병의 채광창 전체를 발광토록하는 태양전지를 이용한 표지병에 관한 것이다.

일반적으로 종래의 도로 표지병은, 주로 반사물질을 이용하여, 원거리나 곡선 도로를 식별할 수 있도록 도로의 중앙선이나 도로외곽에 설치되었으나, 야간이나 조도가 떨어지는 날씨에 식별력을 강화하기 위하여 자체발광성을 갖는 표지병들이 개발되어 이용되고 있는데, 이러한 표지병들은 발광을 위한 에너지원으로 태양광에너지를 전기에너지로 변환하여 저장한 자체에너지를 이용한다.

종래의 발광표지병의 구성을 살펴보면, 크게 지면위로 나타나는 지면돌출부와 표지병을 지지해주는 매립고정부로 나뉘어 옆에서 볼때 'T'자의 형태를 취한다. 대부분의 발광표지병들은 지면돌출부 내에 축전지를 구성하고 회로를 삽입, 위에 태양전지가 붙어있는 채광창을 조립하고, 주행차선 방향양측으로 각 2개조씩 LED를 삽입하며, LED의 발광빛을 확산시키는 커버를 갖추게 된다.

그러나 이러한 도로 표지병들은 LED, 회로, 태양전지 등이 지면돌출부에 구성되기 때문에, 표지병의 지면돌출부가 지면에서 25mm~30mm 이상 돌출되어 있어서 주행차량의 타이어에 의한 충격 등과 같은 매우 큰 충격의 위험에 항상 노출되어 있다. 이러한 충격은 도로 표지병의 외부에 노출된 케이스나 채광창 등을 파손시킬 뿐만 아니라, 내부의 발광회로 등을 손상시킴으로써 발광 불능으로 만들기도 한다.

특히 태양광 에너지를 전기에너지로 변환하기 위한 태양전지를 구비한 도로표지병에서는 채광창의 파손은 물론이고, 태양전지 자체의 손상 및 태양전지를 포함한 전기회로의 손상이 극심하다. 태양전지를 구비한 도로 표지병의 상대적 우수성, 즉, 다른 도로 표지병에 비해 양호한 식별성, 유선방식에 비하여 저렴한 설치비용, 저렴한 유지비용에도 불구하고, 위와 같은 극심한 파손 및 손상의 우려로 인해 광범위한 사용이 제한을 받고 있는 문제점이 있다.

본 고안은 앞서 상술한 바와 같은 종래의 여러 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것이다.

본 고안은 지면의 상층부를 지면의 0~15mm 이내로 매설할 수 있도록 제작되며, 지면돌출부위를 유선형으로 하여 주행바퀴의 충격에 따른 위험 요소를 줄였고, 태양전지를 이용한 표지병의 지면 상층부에 들어가던 태양전지와 발광원(CCFL) 및 각종 회로소자를 지면매립부에 내장 설치하도록 하여, 내부 부속품에 대한 파손의 위험요소 또한 줄이도록 하였다.

또한 주행방향에서만 볼수 있던 발광원의 불빛을 채광창 아래에서 채광창 위쪽을 향해 쏘아주어 지면상층부 채광창 전체를 발광시켜 식별력을 극대화시키도록 한다.

도 1은 본 고안의 태양전지를 이용한 표지병의 동작 원리 계통도

도 2는 본 고안의 태양전지를 이용한 표지병의 사시도

도 3은 본 고안의 태양전지를 이용한 표지병의 분해도

도 4는 본 고안의 태양전지를 이용한 표지병의 평면도

도 5는 본 고안의 태양전지를 이용한 표지병의 절단면도

도 6은 본 고안의 태양전지를 이용한 표지병의 설치예시도

도 7은 본 고안의 태양전지를 이용한 표지병의 제어 회로도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 외관하우징 11 : 채광창

2 : CCFL(냉음극형광램프) 21 : CCFL 보호튜브

3 : 태양전지 31 : 태양전지고정기판

4 : 축전지(2차 전지) 5 : 제어회로

6 : 반사체

이하 본 고안에 따른 구성및 작용을 첨부한 도면을 토대로하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 고안의 매립형 표지병이 조립완료된 그림으로 전체적인 외관을 나타내는 사시도이고, 도3은 본 고안에 따른 매립형 표지병의 분해를 나타낸 사시도이며, 도 4는 본 고안에 따른 매립형 표지병을 위에서 바라본 평면도이고, 도 5는 본 고안에 따른 매립형 표지병을 절단한 절단면도 이며, 도 6은 도로상에 설치된 예시도를 단면도로 표현한 것이다.

채광창(11)의 구성은 고강도 합성수지계열의 화합물로 제작되며, 형태는 원통형으로 하부는 뚫려 있고, 상부의 외측은 중앙이 볼록한 형태로 중심으로 부터 외곽으로 완만하게 둥근하향곡선으로 제작되며, 상부의 내측의 상단부는 2단의 계단식 구조로 되어있어서, 태양전지(3)가 고정될 자리는 태양전지(3)의 대각선 길이만큼의 지름을 가지고, 태양전지(3)가 고정될 부위부터 일정높이 아래 CCFL(2)이 고정될 공간은 태양전지(3)가 삽입될 공간보다 넓은 공간을 형성하게 된다.

태양전지(3)는 제어회로기판(5)의 상단부에 구성됨에 있어서, 태양전지(3)간 서로 인접하여 배열을 시키고, 태양전지(3) 사이를 리본으로써 직렬 접속시킨다.후에 에폭시나, 실리콘등을 태양전지(3)의 표면을 코팅하여 마무리를 한다.

제어회로기판의 하단부에는 각 회로부품들을 구성하게 된다.

채광창(11)의 내측에 형성되는 반사체(6)는 CCFL(2)의 발광빛을 효과적으로 채광창(11) 상부로 유도하도록, 스테인레스 합금이나 알루미늄 합금등의 반사율이 높은 재료를 선택하여 상단부는 태양전지(3) 삽입공간에 맞게 원형으로 구성되고, 하단부는 채광창(11)의 하단부에 맞게 원형으로 구성되며, CCFL(2)이 삽입될 위치에서는 45°의 경사로 채광창(11)의 상단부와 하단부를 연결되어있다.

외관하우징(1)은 채광창(11)이 삽입될 부분으로, 채광창(11) 및 다른 부품들을 보호해야하므로 금속재의 합금체로 이루워지고, 형태는 채광창(11)과 마찬가지로 원통형으로 제작하여 윗면은 뚫려 있고, 밑면은 막힌 형태로 제작한다.

다음으로 이렇게 제작된 부품들을 이용하여 표지병의 조립설명을 하면,

채광창(11)의 안쪽에 태양전지(3)을 고정하게 되는데, 채광창(11)을 꺼꾸로하여, 실리콘접착제를 채광창 바른후 그 위에 태양전지(3)를 밀착하여 고정시키고, 도선으로 제어회로기판(5)과 연결을 시킨다. 다음으로 CCFL(2)을 충격으로부터 보호하기 위하여 탄성이 있는 투명한 CCFL보호튜브(21)안에 삽입한 후, CCFL(2)을 반사체의 상부와 하부의 연결부위인 45°기울린 부분에 고정하는데, 이때에는 반사체(6)의 경사부위에 고리를 형성하여 CCFL(3)을 고정하게 된다. 반사체(6)의 일부에 전선공을 뚫어 CCFL(2)의 전극과 제어회로(5)를 연결하고, CCFL(2)이 고정되어있는 반사체(6)를 채광창(11) 안쪽으로 고정시킨다.

다음으로 외관하우징(1)의 안쪽에는 축전지(4)를 구성하게 되는데, 이때 축전지(4)의 하단부에 접착제를 발라 외관하우징(1)의 하부에 안착시키고, 전선으로 축전지(4)와 제어회로(5)를 연결한 후에 외관하우징(1)의 안쪽으로 상기와 같이 조립된 채광창(11)을 삽입하면 된다.

상기와 같이 구성된 매립형표지병의 동작과정을 설명하면,

먼저 태양빛이 조사되면 채광창(11)을 통해 들어온 태양빛을 태양전지(3)로 흡수하고, 태양전지(3)은 흡수된 태양빛을 전기에너지로 변환시켜 축전지(4)에 충전하게 된다.

이때 태양전지(3)에서 발생한 전기에너지는 축전지(4)에 단시간에 충전할 수 있도록, 충전효율을 높이기 위해, 축전지(4)의 정격사용전압보다 20%이상의 높은 전압을 발생시키도록 한다.

상기와 같이 충전된 축전지(4)는 태양빛이 존재하는 낮시간에 충전하고, 밤시간에는 충전된 에너지로 제어회로(5)를 동작시켜 CCFL(2)을 발광할 수 있도록 하여, 낮과 밤시간을 자동적으로 구별 하도록 한다. 즉, 태양전지(3)과 축전지(4)의 전위차로 낮과 밤에 따라 동작을 달리하게 된다.

그러므로, 태양전지(3)에서 전압이 발생하지 않으면, 축전지(4)에서 에너지를 방출하여 제어회로(5)와 CCFL(2)에 전류가 공급되어 CCFL(2)이 점등하게 되고, 태양전지(3)에서 전압이 발생하면, CCFL(2)로 공급되는 전압이 차단되어 CCFL(2)의 점등을 중지하게 된다.

이와같이 밤이 되거나 흐린날, 눈, 비가 오는 날에 태양빛이 소멸하게 되면, 태양전지(3)의 전기에너지 발생능력이 떨어져 전압이 발생하지 않으므로, 축전지(4)에 충전된 에너지에 의해 CCFL(2)이 점등하게 되는 것이다.

따라서, 태양빛이 있는 동안에 태양전지(3)에서 전기에너지를 발생시켜 축전지(4)에 충전한 후, 태양빛이 소멸되면 축전지(4)에서 발생하는 전기에너지를 CCFL(2)에 공급하여 점등시키는 일련의 과정을 연속적으로 수행하게 되는 것이다.

다음으로 상기와 같이 점등된 CCFL(2)의 빛은 채광창(11)내측 하단의 CCFL(2)고정공간에서 발광하여, 일부는 직접 채광창(11)으로 발광하고, 일부는 반사체(6)에 반사되어 채광창(11) 상부로 발광하게 된다. 이렇게 발광한 빛은 채광창(11)의 상부전체를 발광시키게 되는 것이다. 채광창(11) 전체가 빛을 발하게 됨으로써, 어느 방향에서나 운전자의 시야에 CCFL(2)의 빛이 들어와 안전운행에 도움을 주게 되는 것이다.

다음으로, 이와같이 조립된 표지병의 설치 과정을 보면,

설치할 위치에 외관하우징 전체가 완전 삽입할 만큼의 홈을 뚫게 되는데, 이때 깊이는 사용자의 편의에 따라 다르게 한다. 홈안에 불순물을 제거한 후, 접착제를 홈안에 채운 후, 본 고안의 제품을 삽입한다. 후에 위에서 힘을 가해 표지병의 전체가 홈에 밀착되도록 하면된다.

도 4의 평면도처럼 매립형표지병을 위에서 보게되면 채광창및 외관하우징은원형을 이루고 있음으로 일정한 방향을 요구하지 않게 된다.

위를 살펴본 바와 같이, 본 고안은 태양 빛이 있는 낮 시간동안 빛을 받아 축전지에 충전한 후, 축전지에 저장해 둔 전기에너지를 이용하여 야간에 CCFL를 발광시키는 태양전지 이용한 표지병에 관한 것이다.

상기 고안은 표지병 지면상층부 채광창 전체를 발광시킴으로 운전자들의 식별성을 강화시켜 어느 방향에서든 빛을 확인할 수 있게 하였고, 기존의 LED 직접 조명방식의 단점인 강한 자극성의 불빛보다는 발광면적의 크기를 확대하여 자연스러운 불빛을 발생하여 인지도를 높인다.

충전과 방전에 필요한 모든 부품들을 표지병의 내부, 지면아래에 구성함으로써 지면과 같은 높이거나 원하는 높이로 설치가 가능하게 제작되어, 도로상의 돌출로 인한 피해를 막을 수 있게 되었다. 특히 제설차나 청소차 등에 파손될 우려의 원인을 제거한다.

이에 우천, 안개, 눈이 적설 시, 야간 운행시 지면상층부 채광창 전체를 발광함에 의한 가시거리 확보와 차량 유도기능에 의한 안전성의 극대화와 함께, 태양 에너지를 이용함으로써 유지 보수 및 관리 기간을 늘려 경비를 절감하였고, 램프의 수명도 50,000시간 이상으로 CCFL의 교체나 폐기물처리로 한 환경오염의 염려가 없고, 반영구적인 수명으로 부품 교체비용을 절감할 수 있어 경제적이다.

Claims (2)

1. 태양전지에 의한 자체 충전식 표지병을 구성함에 있어서, 축전지의 저전압, 저전력으로 고휘도를 얻기 위해, 작동시 DC승압회로와 AC컨버터회로를 채택하여, 고전압의 공급을 필요로하는 냉음극형광램프(CCFL)를 작동하여 발광케하고, 이러한 CCFL을 표지병 내부에 설치하여, 채광창 전체를 고르게 발광시키는 것을 특징으로 하는, 무전원의 태양전지를 이용한 표지병
2. 1항에 있어서, CCFL의 설치시 채광창의 돌출부와 반사체 사이에 설치되며, 발광시 채광창의 일측에서 발한 빛이 외관하우징의 안쪽벽과 반사체사이에서 반사되어 태양전지의 윗면까지 빛이 확산되는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 표지병.