KR200389234Y1 - 하부 덮개로서 프리즘을 사용하는 가로등 - Google Patents

Abstract

본 고안은, 종래의 높은 위치로 광원 램프가 설치되는 가로등 대신에 낮은 높이로 설치되어도 종래와 동일한 범위를 비슷한 조도 또는 휘도로 조명할 수 있도록, 상기 광원으로부터 발산되는 빛이 확산되도록 굴절시키는 광학 부재를 이용하여 광원 램프의 하부를 덮는 가로등에 관한 것이다.

즉, 광원 램프(32)와, 상기 광원 램프의 아래쪽에 위치하는 투명 덮개를 포함하는 가로등에 있어서, 상기 투명 덮개는, 상기 광원 램프(32)로부터 발산되는 빛이 확산되도록 굴절시키는 삼각 프리즘(33) 또는 사각(피라밋) 프리즘(34)으로 하는 데에 본 고안의 특징이 있다.

본 고안은 또한, 상기 프리즘 집합체(33, 34)는, 하부 덮개의 중심부에서 좌우 측면부로 갈수록, 프리즘의 상기 돌출된 부분의 표면적이 더 큰 프리즘을 배치하여, 측면부 쪽의 프리즘으로 입사되는 빛이 더 많아지도록 구성함을 특징으로 한다.

Description

하부 덮개로서 프리즘을 사용하는 가로등 {Road Lamp using Prism as Coverlet}

본 고안은 프리즘을 사용하는 가로등에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 종래의 높은 위치로 광원이 설치되는 가로등 대신에 낮은 높이에 광원이 설치되어도 종래와 동일한 범위를 조명할 수 있도록, 하부 덮개로서 프리즘을 사용하는 가로등에 관한 것이다.

종래의 일반적인 가로등 설치 양태 및 조명 양태를, 도 1을 참조하여, 설명하면 다음과 같다.

2개의 가로등(100, 200) 사이의 거리를 반반씩 비추기 위하여, 가로등 램프로부터 발산되는 빛이 퍼지는 각도를 고려하여, 가로등 지주(10)의 높이(b)를 설정한다. 보통 가로등 지주의 높이는 약 8미터이다.

즉, 가로등 램프로부터 빛이 퍼지는 각도(90°-β)가 비교적 고정된 수치라면, 가로등 사이의 거리(2a)가 클수록 가로등 지주의 높이(b)도 높아지게 된다. 이때, 하나의 가로등 램프(100)가 비추는 범위(A)는 가로등 높이가 높을수록 커진다.

가로등 램프(광원)가 비추는 범위(체적)가 넓을수록, 동일한 광출력(루멘 단위)에서, 조도가 낮아지게 된다. 키 큰 가로등에서 충분한 조도를 위해서는 더 많은 광속(lm)을 발산해야 하므로, 에너지 소모가 많아지는 문제점이 있다.

키가 낮은 가로등은 보다 적은 빛 에너지로 조도를 높일 수 있겠지만, 램프 빛이 퍼지는 각도(90°-β)가 있으므로, 도로면을 비추는 범위(a)가 작아진다. 따라서, 더 많은 가로등 지주와 가로등 광원을 설치해야 한다.

램프의 빛을 퍼지게 하는 종래의 대표적인 광학 부재는 반사갓이다. 예를 들어, 한국 실용신안 출원번호 제20-2002-0034100호의 "전주용 조명등 갓"이 있다. 상기 고안의 목적은, 조명등 갓의 설치 및 램프 교체작업의 편리성을 보장하고 우기 때 램프의 소손과 노후화 현상을 방지하는 것이다.

조명용 반사갓을 사용할 때의 단점은, 먼지가 끼거나 습기가 차는 경우에는 조도 또는 휘도가 크게 감소하며, 필요한 방향으로의 램프 빛을 향하게 하기 어렵다는 점이다.

이에 따라, 본 고안은 종래의 높은 위치로 광원 램프가 설치되는 가로등 대신에 낮은 높이로 설치되어도 종래와 동일한 범위를 비슷한 조도 또는 휘도로 조명할 수 있으며, 반사판이 아닌 방식으로 넓게 비출 수 있도록 하면서, 상기 광원으로부터 발산되는 빛이 비교적 고르게 빛이 분배되어 확산되도록 하는 광학 부재를 이용하여 광원 램프의 하부를 덮는 가로등 구조체를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 광원 램프(32)와, 상기 광원 램프의 아래쪽에 위치하는 투명 덮개를 포함하는 가로등에 있어서, 상기 투명 덮개는, 상기 광원 램프(32)로부터 발산되는 빛이 확산되도록 굴절시키는 프리즘 집합체(33, 34)로 하는 데에 그 특징이 있다.

본 고안의 다른 특징은, 상기 프리즘 집합체(33)는, 직각 삼각 프리즘과, 삼각 프리즘과, 삼각 프리즘의 상단부분이 더 깍인 프리즘으로 이루어지는 집합 중에서, 어느 한 종류의 프리즘을 횡 방향으로 복수 개 배열하는데; 상기 배열한 프리즘들의 돌출된 부분(331)이 상기 광원 램프(32) 쪽을 향하게 배치하는 데에 있다.

본 고안의 또 다른 특징은, 상기 프리즘 집합체(34)는, 사면체 프리즘, 사각뿔 피라밋형 프리즘, 사각뿔대 프리즘으로 이루어지는 집합 중에서, 어느 한 종류의 프리즘을 격자 모양으로 복수 개 배열하는데; 상기 배열한 프리즘들의 돌출된 부분이 상기 광원 램프(32) 쪽을 향하도록 배치하는 데에 있다.

본 고안은 또한, 상기 프리즘 집합체(33, 34)는, 하부 덮개의 중심부에서 좌우 측면부로 갈수록, 프리즘의 상기 돌출된 부분의 표면적이 더 큰 프리즘을 배치하여, 측면부 쪽의 프리즘으로 입사되는 빛이 더 많아지도록 구성함을 특징으로 한다.

본 고안은 또한, 상기 프리즘 집합체(33, 34)의 광원(32)에 대한 반대쪽면(332)은 볼록 형상으로 함을 특징으로 한다.

본 고안은 또한, 상기 광원 램프(32)의 전구 유리 상부면에는 반사층(32')을 형성하여, 발산되는 빛이 상기 프리즘(33, 34)으로 향하게 함을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

도 2는 본 고안에 따른 가로등을 설치한 경우 조명 양태를 나타낸 것인데, 종래의 가로등의 경우는 점선으로 표시하여 비교되도록 하였다.

도 2를 보면, 종래의 키 큰 가로등(100)의 지주(10) 높이보다 낮게(b2) 본 고안에 따른 가로등 구조체(30)가 설치되어 있다. 본 고안에 따른 가로등(30)이 비추는 도로 너비가 종래와 같은 너비(a)가 되는 이유는, 가로등의 광원 램프의 빛이 퍼지는 각도(90°-α)가 종래(90°-β)보다 크기 때문이다.

도 2와 같이, 종래보다 더 낮은 높이로 가로등이 설치되면, 전체 비추는 체적(A2)이 종래보다 작아지므로, 종래보다 더 작은 양의 광속으로 동일한 조도(또는 휘도)를 얻을 수 있다.

도 3은, 광원 램프의 빛이 종래보다 더 넓게 퍼지도록, 일 실시예로 삼각 프리즘들로 구성된 프리즘 집합체를 사용하는 가로등(30)을 나타낸 것이다.

도 3에는, 종래보다 더 낮은 높이의 가로등 지주(20)와, 광원 램프(32)를 감싸고 있는 가로등 램프 하우징(31), 및 상기 램프 하우징의 하부 덮개를 이루는 삼각 프리즘 배열판(33)이 도시되어 있다.

도면에서 점선으로 표시된 빛의 경로는 개략적으로 나타낸 것으로, 삼각 프리즘 배열판(집합체)에 의해 광원 램프의 빛 전체가 프리즘 결의 '좌우'로 확산됨을 나타낸 것이다. 확산되는 각도는 프리즘의 구체적인 모양에 따라 달라지며, 각각의 프리즘으로 입사각을 달리하여 입사하는 빛들이 각각 굴절되는 양태는 후술한다(도 5와 도 6).

상기 삼각 프리즘의 배열 양태를 보면, 기다란 삼각 기둥 형상의 프리즘(이를 '삼각 프리즘'이라 부를 수 있다.)들이 수형(횡)으로 일렬로 배열되어, 돌출된 부분들이 결을 이루고 있다. 가로등 빛이 양옆 이외에도 앞뒤로도 확산되어야 한다면, 삼각 프리즘의 배열(결) 방향성이 다른 프리즘 배열판을 교차 배치할 수 있을 것이다.

또다른 실시예로서, 하부 덮개의 전체적인 모양이 평면형이 아닌 곡면형도 가능할 것이고, 램프 하우징(31)의 옆면 부분에도 프리즘을 사용할 수 있을 것이다. 다만, 제작상의 편리함과, 소손에 대한 안전성, 및 프리즘의 모양(각도)에 따라 빛이 확산되는 각도를 조절할 수 있다는 점에 비추어보면, 평면형 프리즘 배열판도 바람직하다.

상기 삼각 프리즘(33)의 배열판에서 프리즘의 돌출된 부분(331)은 상기 광원 램프(32) 쪽을 향하도록 한다. 따라서, 가로등 램프 하우징(31)의 외부면은 모두 매끈한 면이 될 것이다. 한편, 상기 삼각 프리즘 배열(33)에서 돌출된 부분의 각도로는, 직각이 가장 바람직한데, 이에 한정되지 않는다. 개개 삼각 프리즘의 구체적인 변형들에 대해서는 후술한다(도 8).

도 4는, 광원 램프의 빛이 종래보다 더 넓게 퍼지도록, 다른 실시예로 사각(피라밋) 프리즘 집합체를 사용하는 가로등을 나타낸 것이다.

도 4에도 종래보다 더 낮은 높이의 가로등 지주와, 광원 램프(32)를 감싸고 있는 가로등 램프 하우징(31)이 도시되어 있는데, 도 3과 달리, 상기 하부 덮개를 이루는 것은 사각 프리즘 배열판(34)이다.

상기 사각 프리즘은 밑면이 사각형인 프리즘을 말하는 것으로서, 사각뿔(피라밋형)일 수도 있고, 사각뿔대일 수도 있다. 혹은, 피라밋 형태의 변형으로서 정사각뿔일 수도 있을 것이다. 사각 프리즘(34)들은 격자 모양, 또는 바둑판(사방 연속) 모양으로 배열됨이 바람직하며, 사각 프리즘들의 돌출된 부분(331)이 광원 램프(32)를 향하도록 배치한다.

한편, 상기 광원 램프(32)의 전구면에 반사층을 형성하면, 조명의 효율을 높일 수 있다. 반사층의 전구면의 상부쪽에 형성하며, 가로등 커버(31)로 빛이 흡수되는 양을 줄이고 프리즘 쪽으로 대부분을 향하게 하려면, 전구면을 상하로 구분하는 경우 상부쪽 전체(면)에 반사층을 형성함이 바람직하다.

반사층은 램프의 전구 유리면 안쪽면에도 가능하고, 바깥면에도 가능할 것이다. 반사층은 반사성 재질로 된 코팅층일 수도 있고, 도핑으로 형성할 수도 있다. 물론, 도 4에 도시한 광원 램프에의 반사층(32')은 도 3의 광원램프에도 적용할 수 있다.

이제, 프리즘의 모양에 따라 입사하는 빛이 굴절되는 각도가 어떻게 달라지는 지를 설명한다.

도 5와 도 6은 프리즘의 형태에 따른 빛의 분산 방향을 나타낸 도면을 찍은 사진이다. 붉은 선(흑백으로 본다면 가장 큰 삼각형 등)은 삼각 또는 사각 프리즘을 나타내고, 하얀 선이 빛의 경로를 나타낸다.

도 5는, 직각 삼각 프리즘의 양 옆면으로 빛이 입사하는 경우이다. 입사각이 제로(0°)인 빛은 프리즘 내의 경로가 굴절되지는 않지만, 프리즘의 바닥면에서 전반사된다. 일정한 입사각 이내의 빛들은 굴절되어, 프리즘의 내부 및 중심부를 가로질러, 결국 프리즘 바깥으로 퍼진다. 프리즘 내부를 통과하는 빛이 프리즘 바깥으로 나가는 방향(각도)은, 도면사진에서와 같이, 좌우로 퍼지는 방향이 된다.

도 6은, 다양한 모양의 사각 프리즘에 대해, 즉 삼각 프리즘에서 윗부분이 잘린 정도에 따라 형성되는 다양한 사다리꼴 프리즘에 대해, 프리즘으로 입사하는 빛이 어느 방향으로 퍼지는가를 나타내고 있다.

모양과 각도에 따라 약간의 편차는 있는데, 공통적으로 아래 방향의 좌우로도 빛이 퍼지는 것을 볼 수 있다. 각 프리즘의 차이는 사다리꼴의 위쪽면의 길이의 차이이며, 우측(하부 덮개의 측면)으로 갈수록 위쪽면(빛의 입사면)이 길어지도록 배치되었다. 즉, 빛이 프리즘으로 입사하게 되는 표면적이 큰 프리즘을 가로등 덮개의 측면부에 배치하는 것이다.

가로등의 측면부는 중심부보다 더 넓은 도로면을 비추게 된다. 따라서, 동일한 광속을 각각 발산시킬 때, 도로면에서의 실제 조도는 차이가 나게 된다. 즉, 본 도 6과 같이 배치된 프리즘 집합체로 하부 덮개를 이룬 가로등은, 가로등의 측면부 쪽이 중심부보다 더 많은 빛을 발산하게 되어, 도로면의 조도가 더 균일하게 될 수 있다.

도 7은 본 고안의 프리즘 집합체의 반대쪽면의 모양을 나타낸 것이다. 도면에서, 프리즘 집합체(33, 34)의 광원(32)에 대한 반대쪽면(332)은 평면 또는 볼록 형상(다각뿔형, 곡면형)으로 되어 있다. 제작하기에는 평면형이 좋으나, 볼록 형상의 하부면이 더 넓은 각도로 빛을 확산시킬 수 있으므로 바람직하다.

볼록 형상은 다각형식의 뿔형이나, 곡면형에 한정되지 않는다. 또, 광원(32)을 향한 프리즘과 가로등의 외부를 향한 면 사이에 일종의 살이 있을 수도 있으며(도 7의 가운데 그림), 혹은 그 살이 없어서(아래 그림) 프리즘들의 배열이 완전한 수평이 아닐 수도 있다. 어느 경우에나, 광원으로부터 발산되는 빛은 좌우로 넓게 퍼질 수 있다.

앞에서, 전형적인 삼각 프리즘과 사각 프리즘만을 언급하였지만, 그것은 일반적인 프리즘이기 때문이며, 본 고안의 사상은 이에 한정되지 않는다.

도 8은 본 고안에 따른 삼각 프리즘 집합체의 다양한 변형을 나타낸 것이다.

삼각 프리즘 집합체(33)의 개별 프리즘의 종류는, 직각 삼각 프리즘과, 삼각 프리즘과, 삼각 프리즘의 상단부분이 더 깍인 프리즘으로 이루어지는 집합 중에서 선택될 수 있다.

도 8에서, 상단 왼쪽은 직각 삼각 프리즘이며, 그 오른쪽은 삼각형에서 위쪽 부분이 둥글게 깍인 프리즘이다. 중간의 왼쪽은 삼각형에서 위쪽 부분이 다시 (작은) 삼각형이 되도록 더 깍인 프리즘(오각형이 됨.)이며, 중간의 오른쪽은 직각 삼각형 프리즘의 배열인데, 돌출된 부분이 직각이 아닌 경우이다. 하단부 점선은 도 7처럼 다양한 볼록 형상이 가능할 수 있으므로, 점선으로 표시되었다.

도 8의 아래쪽 프리즘 집합체는, 중심부의 프리즘보다 측면부의 프리즘의 크기가 더 크도록 배치되어 있다. 그 이유와 효과는 앞서 도 6을 설명한 것과 같다. 즉, 프리즘의 크기가 크면, 광원(32)의 빛이 입사하게 되는 표면적이 크게 되어, 가로등의 측면부에서 확산되는 빛의 양이 많아지게 된다.

상술한 바와 같이, 본 고안에 따른 프리즘 집합체를 사용하는 가로등은 광원 램프의 빛이 프리즘에 의해 좌우로 퍼질 수 있으며, 특히 광원 램프의 전구면에 반사층이 형성되므로, 별도의 반사갓이 불필요하다.

나아가, 종래보다 키가 더 낮은(약 4미터까지) 가로등 지주에 설치하여도 키가 큰 가로등과 같은 범위의 도로면을 비추면서 보다 적은 체적을 조명하므로, 보다 적은 광속(광량)으로도 같은 조도(또는 휘도)의 효과를 낼 수 있다. 또, 프리즘 집합체의 하부면(바깥면)을 볼록 형태로 하므로, 더 넓은 도로면을 비출 수 있는 효과가 있다.

특히, 더 넓은 도로면을 비추게 되는 가로등의 측면부에서 더 많은 빛이 확산될 수 있도록, 표면적이 다른 프리즘들을 상술한 바와 같이 배열하므로, 도로면의 조도가 비교적 균일해지는 효과가 있다.

그러므로, 보다 적은 광속을 발생시키는 광원 램프를 사용하여도 되므로 에너지 절약이 되는 효과가 있다. 또는, 종래와 동일한 에너지를 소모하는 광원 램프를 보다 낮은 높이에 설치할 수 있으므로, 보다 밝은 조명으로 도로를 비추는 효과가 있다.

도 1은 종래 가로등의 설치 및 조명 양태를 나타낸 도면.

도 2는 본 고안에 따른 가로등의 설치 및 조명 양태를 나타낸 도면.

도 3은 본 고안에 따라 삼각 프리즘을 사용하는 가로등을 나타낸 도면.

도 4는 본 고안에 따라 사각 프리즘을 사용하는 가로등을 나타낸 도면.

도 5와 도 6은 프리즘의 형태에 따른 빛의 분산 방향을 나타낸 도면사진.

도 7은 본 고안의 프리즘 집합체의 반대쪽면의 모양을 나타낸 도면.

도 8은 본 고안에 따른 삼각 프리즘 집합체의 다양한 변형을 나타낸 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 키 큰 가로등 지주 20 : 키 작은 가로등 지주

31 : 램프 하우징 32 : 광원 램프

33 : 삼각 프리즘 집합체 34 : 사각(피라밋) 프리즘

331 : 프리즘의 돌출된 부분 332 : 프리즘 집합체의 반대쪽 면

Claims (6)

1. 광원 램프(32)와, 상기 광원 램프의 아래쪽에 위치하는 투명 덮개를 포함하는 가로등에 있어서,

   상기 투명 덮개는, 상기 광원으로부터 발산되는 빛이 확산되도록 굴절시키는 프리즘(33, 34) 집합체로 함을 특징으로 하는, 하부 덮개로서 프리즘을 사용하는 가로등.
2. 제 1항에 있어서, 상기 프리즘 집합체(33)는,

   직각 삼각 프리즘과, 삼각 프리즘과, 삼각 프리즘의 상단부분이 더 깍인 프리즘으로 이루어지는 집합 중에서, 어느 한 종류의 프리즘을 횡 방향으로 복수 개 배열하는데; 상기 배열한 프리즘들의 돌출된 부분(331)이 상기 광원 램프(32) 쪽을 향하게 배치함을 특징으로 하는,

   하부 덮개로서 프리즘을 사용하는 가로등.
3. 제 1항에 있어서, 상기 프리즘 집합체(34)는,

   사면체 프리즘, 사각뿔 피라밋형 프리즘, 사각뿔대 프리즘으로 이루어지는 집합 중에서, 어느 한 종류의 프리즘을 격자 모양으로 복수 개 배열하는데; 상기 배열한 프리즘들의 돌출된 부분이 상기 광원 램프(32) 쪽을 향하도록 배치함을 특징으로 하는,

   하부 덮개로서 프리즘을 사용하는 가로등.
4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 프리즘 집합체(33, 34)는,

   하부 덮개의 중심부에서 좌우 측면부로 갈수록, 프리즘의 상기 돌출된 부분의 표면적이 더 큰 프리즘을 배치하여, 측면부 쪽의 프리즘으로 입사되는 빛이 더 많아지도록 구성함을 특징으로 하는, 하부 덮개로서 프리즘을 사용하는 가로등.
5. 제 1항, 또는 제 2항, 또는 제 3항에 있어서,

   상기 프리즘 집합체(33, 34)의 광원(32)에 대한 반대쪽면(332)은 볼록 형상으로 함을 특징으로 하는, 하부 덮개로서 프리즘을 사용하는 가로등.
6. 광원 램프(32)와, 상기 광원 램프의 아래쪽에 위치하는 투명 덮개를 포함하는 가로등에 있어서,

   상기 투명 덮개는, 상기 광원으로부터 발산되는 빛이 확산되도록 굴절시키는 프리즘 집합체(33, 34)로 하며;

   상기 광원 램프(32) 전구 유리의 상부면에는 반사층(32')을 형성하여, 발산되는 빛이 상기 프리즘 집합체(33, 34)로 향하게 함을 특징으로 하는,

   하부 덮개로서 프리즘을 사용하는 가로등.