KR20130107954A - 태양광 패널을 이용한 ｌｅｄ 도로안전표지장치 - Google Patents

태양광 패널을 이용한 ｌｅｄ 도로안전표지장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양에너지를 전기에너지로 변환 가능한 태양전지를 포함하는 태양광 패널; 상기 태양광 패널에 그 일단이 접속되어 형성되고, 상기 태양광 패널로부터 발생되는 전기에너지를 외부로 전달하는 전선부; 및 상기 전선부의 타단과 접속되어 형성되고, 상기 전선부로부터 전달되는 전기에너지를 빛에너지로 전환하여 외부로 빛을 출사시키는 한 쌍의 디스플레이부를 포함하고, 상기 한 쌍의 디스플레이부는 금속으로 구성된 하부 케이싱; 상기 하부 케이싱의 상부면에 적층되는 반사필름; 상기 반사필름 상부면에 배치되고, 상기 전선부와 연결된 내부 전선 및 전기에너지를 빛에너지로 전환 가능한 LED 소자를 포함하는 LED 모듈; 및 상기 LED 모듈의 상부에 배치되어 상기 LED 모듈로부터 출사되는 빛을 집광 및 증폭시키는 프레넬렌즈부;를 포함하는 하나의 디스플레이부의 측면을 상호 부착 또는 결합시켜 구성하는 태양광 패널을 이용한 LED 도로안전표지장치를 제공한다.

Description

태양광 패널을 이용한 ＬＥＤ 도로안전표지장치{LED Traffic Safety Sign Apparatus Using Solar Panel}
본 발명은 태양광 패널을 이용한 LED 도로안전표지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존 도로안전표지판 교체에 따른 비용 및 소비전력을 절감할 수 있는 태양광 패널을 이용한 LED 도로안전표지장치에 관한 것이다.
도로안전표지판은 급회전 구간, 기후에 따른 운전자의 시야 거리 감소, 야간의 시야 확보 문제 등에 따른 교통 사고를 방지하기 위해 도로의 측면에 설치하는 시설물로, 최근 차량 및 고속도로의 증가와 기후가 불일정한 현상 등에 의한 교통사고 증가에 따라 도로안전표지판의 수요가 증가하고 있는 추세이다.
종래 도로안전표지판은 지주의 상측에 금속 패널을 부착하고, 상기 금속 패널의 일면에 갈매기 형상의 반사필름을 적층하며, 그 이면에 상기 반사필름과 금속 패널을 체결할 수 있는 체결부재를 결합하여 운전자 차량의 헤드 라이트가 상기 반사필름에 조명을 입사시키는 경우 상기 반사필름에 의해 반사되는 광을 운전자가 인식하도록 하는 제품으로 구성되는 것이 일반적이었다.
그러나, 상기 종래 안전표지판의 발광은 차량 헤드 라이트의 조명에 의존하므로 차량이 헤드 라이트를 켜지 않거나, 조명이 안전표지판에 제대로 도달하지 못하는 경우에는 운전자가 안전표지판을 인식할 수 없어 교통사고의 위험이 증대된다는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 LED의 광원을 이용하는 도로안전표지판이 개발되었으나, 다수의 LED 사용에 따른 전력소모가 많다는 문제점 때문에 최근에는 전력소모량을 절감할 수 있는 태양열을 이용한 교통안전표지판이 개발되고 있다.
도 1은 종래 태양열을 이용한 엘이디 교통안전 표지판의 모습을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 태양열을 이용한 엘이디 교통안전 표지판은 태양열 전지판(1), 표시영역(2), LED(3), 반사판(4), 철주(5), 충전지(6) 및 제어부(7)를 포함하여 구성된다. 그러나, 상기 종래 태양열을 이용한 엘이디 교통안전 표지판은 태양열 및 축전지를 이용하기 때문에 전력 소모량을 절감할 수 있다는 이점은 있으나, 종래 태양열을 이용한 엘이디 교통안전 표지판을 설치하기 위해서는 기존의 안전표지판을 철거하여야 하고, 표시영역(2)의 주변에 다수의 LED(3)를 배치하여 이용하기 때문에 광이용에 대한 효율이 떨어지고, 태양광에 의해 획득되는 전력이 LED(3)의 소비전력을 충당할 수 없어 보조전력의 이용량이 증가한다는 문제점이 있었다.
이에 본 발명자는 상기 종래기술들의 문제점을 해결하기 위하여 기존의 안전표지판의 시설물을 그대로 이용할 수 있고, 적은 수의 LED를 이용하여 소비전력량을 최소화할 수 있으며, 프레넬 렌즈를 이용하여 광 이용에 대한 효율을 극대화할 수 있는 태양광 패널을 이용한 LED 도로안전표지장치를 개발하기에 이르렀다.
본 발명의 목적은 기존의 안전표지판의 시설물을 그대로 이용할 수 있어 시설물 교체 비용을 절감할 수 있는 태양광 패널을 이용한 LED 도로안전표지장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 적은 수의 LED를 이용하여 소비전력량을 최소화할 수 있는 태양광 패널을 이용한 LED 도로안전표지장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 프레넬 렌즈를 이용하여 광 이용에 대한 효율을 극대화할 수 있는 태양광 패널을 이용한 LED 도로안전표지장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 태양광 패널을 이용한 LED 도로안전표지장치는, 태양에너지를 전기에너지로 변환 가능한 태양전지를 포함하는 태양광 패널; 상기 태양광 패널에 그 일단이 접속되어 형성되고, 상기 태양광 패널로부터 발생되는 전기에너지를 외부로 전달하는 전선부; 및 상기 전선부의 타단과 접속되어 형성되고, 상기 전선부로부터 전달되는 전기에너지를 빛에너지로 전환하여 외부로 빛을 출사시키는 한 쌍의 디스플레이부를 포함하고, 상기 한 쌍의 디스플레이부는 금속 또는 플라스틱으로 구성된 하부 케이싱; 상기 하부 케이싱의 상부면에 적층되는 반사필름; 상기 반사필름 상부면에 배치되고, 상기 전선부와 연결된 내부 전선 및 전기에너지를 빛에너지로 전환 가능한 LED 소자를 포함하는 LED 모듈; 및 상기 LED 모듈의 상부에 배치되어 상기 LED 모듈로부터 출사되는 빛을 집광 및 증폭시키는 프레넬렌즈부;를 포함하는 하나의 디스플레이부의 측면을 상호 부착 또는 결합시켜 구성하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 태양광 패널은 그 후면에 배치되는 축전지 및 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 하부 케이싱은 주석(Sn) 도금 강판 또는 아연(Zn) 도금 강판으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 하나의 디스플레이부는 프레넬렌즈부 상부면에 배치되고, 상기 하부 케이싱과 결합하여 밀봉 처리되며, 그 표면이 확산제로 처리되어 확산판의 기능을 가지는 상부 케이싱을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 프레넬렌즈부는 적어도 하나 이상의 동심원 구조의 패턴 형상을 가지고, 상기 LED 소자는 적어도 하나 이상으로 구성되어 수직 좌표 상에서 상기 동심원의 중심에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 하부 케이싱은 소정의 위치에 볼트 또는 나사가 관통할 수 있는 적어도 하나 이상의 체결홈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 기존의 안전표지판의 시설물을 그대로 이용할 수 있고, 적은 수의 LED를 이용하여 소비전력량을 최소화할 수 있으며, 프레넬 렌즈를 이용하여 광 이용에 대한 효율을 극대화할 수 있는 태양광 패널을 이용한 LED 도로안전표지장치를 제공하는 발명의 효과를 가진다.
도 1은 종래 태양열을 이용한 엘이디 교통안전 표지판의 모습을 개략적으로 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 태양광 패널을 이용한 LED 도로안전표지장치의 모습을 개략적으로 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 태양광 패널을 이용한 LED 도로안전표지장치의 디스플레이부의 모습을 개략적으로 나타낸 분해도.
도 4는 본 발명에 따른 태양광 패널을 이용한 LED 도로안전표지장치를 기존의 도로안전표지판에 설치하는 모습을 개략적으로 나타낸 사용상태도.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 태양광 패널을 이용한 LED 도로안전표지장치를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 태양광 패널을 이용한 LED 도로안전표지장치의 모습을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 태양광 패널을 이용한 LED 도로안전표지장치는 한 쌍의 디스플레이부(100), 전선부(200) 및 태양광 패널(300)을 포함하여 구성된다.
한 쌍의 디스플레이부(100)는 전선부(200)와 접속되어 형성되고, 전선부(200)로부터 전달되는 전기에너지를 빛에너지로 전환하여 외부로 빛을 출사시키는 장치로, 한 쌍의 디스플레이부(100)의 상세한 구성에 대하여는 후술한다.
전선부(200)는 디스플레이부(100) 및 태양광 패널(300)과 각각 접속되어 형성되고, 태양광 패널(300)로부터 발생되는 전기에너지를 디스플레이부(100)로 전달하는 역할을 한다. 전선부(200)의 구성은 도체의 주변에 절연체가 피복되어 구성되는 것으로, 전기에너지의 전력량, 전압 및 전류 등을 고려하여 그 재질, 두께 및 개수를 필요에 따라 다양하게 구성 가능하다.
태양광 패널(300)은 태양에너지를 전기에너지로 변환 가능한 태양전지를 포함하는 장치로, 일반적으로 태양광에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 반도체화합물로 이루어지는 태양전지모듈, 태양전지모듈로부터 발생된 직류전력을 교류전력으로 변환하는 인버터 및 상기 태양전지모듈 및 인버터를 지지하는 구조물로 구성된다. 또한, 태양광 패널(300)은 축전지 및 컨트롤러(미도시)를 더 포함하도록 구성할 수 있고, 상기 축전지 및 컨트롤러는 태양광 패널(300) 후면에 설치하는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명에 따른 태양광 패널을 이용한 LED 도로안전표지장치의 디스플레이부의 모습을 개략적으로 나타낸 분해도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 디스플레이부(100)는 하부 케이싱(110), 반사필름(120), LED 모듈(130), 프레넬렌즈부(140) 및 상부 케이싱(150)을 포함하여 구성된다.
하부 케이싱(110)은 디스플레이부(100)의 최저부에 설치되는 것으로, 그 재질을 플라스틱 또는 금속으로 구성하는 것이 바람직하고, 가장 바람직하게는 가공성, 내구성 및 제조원가를 고려할 때 주석(Sn) 도금 강판 또는 아연(Zn) 도금 강판으로 구성한다.
반사필름(120)은 전체 디스플레이부(100)의 두께 및 광효율을 고려하여 광반사도가 우수한 필름 제품을 사용하는 것이 좋다. 다만, 디스플레이부(100)의 두께를 박형으로 제작할 필요성이 적을 경우에는 반사필름(120) 대신 반사판을 이용 가능하다.
LED 모듈(130)은 LED(Light Emitting Diode) 소자(131)가 내부 전선(132)에 의해 연결된 구조를 가지는 장치로, 전선부로부터 내부 전선(132)에 전달되는 전기에너지는 LED 소자(131)에 의하여 빛에너지로 전환된다. 따라서, 디스플레이부(100)의 광도 및 광량은 1차적으로 LED 모듈(130)의 광에너지에 의해 좌우된다.
프레넬렌즈부(140)는 LED 모듈(130)의 상부에 배치되어 상기 LED 모듈(130)로부터 외부로 출사되는 빛을 집광 및 증폭시키는 것으로, 적어도 하나 이상의 동심원을 포함하고 그 수직 단면이 톱니 형상을 이루는 프레넬렌즈 패턴을 가지는 패널이다. 따라서, 프레넬렌즈부(140)는 LED 모듈(130)로부터 출사되는 빛을 집광 및 증폭시키는 역할을 하여 광효율을 극대화할 수 있다. 또한, 집광및 증폭 효율을 ㄱ극대화하기 위해 LED 소자(131)는 적어도 하나 이상으로 구성되어 수직 좌표 상에서 상기 프레넬렌즈부(140)의 동심원의 중심에 배치되도록 하는 것이 바람직하다.
상부 케이싱(150)은 프레넬렌즈부(140)의 상부면에 배치된다. 예를 들어, 디스플레이부(100)가 야외에서 사용될 때 디스플레이부(100)는 자체적으로 내구성 및 방수성이 우수한 특성을 가져야 하고, 도로 안전 표지로서 사용될 때 운전자에게 적절한 광량 및 광도를 제공하여야만 운전자의 시야를 자극하지 않기 때문에 상기 광량 및 광도 제어를 위해 확산판의 기능을 추가적으로 가지는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 상부 케이싱(150)은 내구성 및 방수성을 제고하기 위해 하부 케이싱(110)과 결합하여 밀봉 처리하는 것이 바람직하고, 그 표면을 확산제로 처리하여 확산판의 기능을 가지도록 구성된다. 확산판의 기능을 가지는 경우 프레넬렌즈부(140)로부터 출사되는 광원을 면광원으로 전환시켜 디스플레이부(100)의 면이 전체적으로 발광하도록 빛을 확산시킬 수 있고, 확산제의 양의 조절로 도로안전표지에 적합한 광량 및 광도를 가지도록 제어할 수 있다는 이점을 가진다.
도 4는 본 발명에 따른 태양광 패널을 이용한 LED 도로안전표지장치를 기존의 도로안전표지판에 설치하는 모습을 개략적으로 나타낸 사용상태도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 디스플레이부(100), 전선부(200) 및 태양광 패널(300)을 포함하는 태양광 패널을 이용한 LED 도로안전표지장치는, 기존의 도로안전표지장치를 철거하지 아니하고, 기존의 도로안전표지장치의 패널에 그대로 설치 가능하기 때문에 시설 교체 비용을 절감할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 하나의 디스플레이부의 측면을 상호 부착 또는 결합시켜 한 쌍의 디스플레이부(100)를 형성하고, 상기 한 쌍의 디스플레이부(100)에 전선부(200) 및 태양광 패널(300)을 결합시켜 장치를 구성한다. 여기서, 하나의 디스플레이부의 측면을 상호 부착 또는 결합하는 방식은 용접, 접착제에 의한 부착 또는 볼트와 너트에 의한 체결 등을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
그 후, 본 발명에 따른 태양광 패널을 이용한 LED 도로안전표지장치의 디스플레이부(100)를 기존의 도로안전표지장치의 패널에 부착하고, 전선부(200)는 기존의 도로안전표지장치의 지주에 고정시키며, 태양광 패널(300)은 기존의 도로안전표지장치의 상부에 고정 설치한다. 따라서, 디스플레이부(100)의 설치를 위해 디스플레이부(100)의 하부 케이싱 저면에 접착제를 도포하여 기존의 도로안전표지장치의 패널에 부착시킬 수 있고, 디스플레이부(100)의 설치 안정성을 제고하기 위해 상기 하부 케이싱의 소정의 위치에 볼트 또는 나사가 관통할 수 있는 적어도 하나 이상의 체결홈(미도시)을 더 포함하도록 구성하여 볼트와 너트 또는 나사에 의해 디스플레이부(100)와 기존의 도로안전표지장치의 패널을 체결할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경, 수정 및 균등물들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
100: 한 쌍의 디스플레이부 110: 하부 케이싱
120: 반사필름 130: LED 모듈
131: LED 소자 132: 내부 전선
140: 프레넬렌즈부 150: 상부 케이싱
200: 전선부 300: 태양광 패널

Claims (6)

  1. 태양에너지를 전기에너지로 변환 가능한 태양전지를 포함하는 태양광 패널;
    상기 태양광 패널에 그 일단이 접속되어 형성되고, 상기 태양광 패널로부터 발생되는 전기에너지를 외부로 전달하는 전선부; 및
    상기 전선부의 타단과 접속되어 형성되고, 상기 전선부로부터 전달되는 전기에너지를 빛에너지로 전환하여 외부로 빛을 출사시키는 한 쌍의 디스플레이부;
    를 포함하고,
    상기 한 쌍의 디스플레이부는 금속 또는 플라스틱으로 구성된 하부 케이싱; 상기 하부 케이싱의 상부면에 적층되는 반사필름; 상기 반사필름 상부면에 배치되고, 상기 전선부와 연결된 내부 전선 및 전기에너지를 빛에너지로 전환 가능한 LED 소자를 포함하는 LED 모듈; 및 상기 LED 모듈의 상부에 배치되어 상기 LED 모듈로부터 출사되는 빛을 집광 및 증폭시키는 프레넬렌즈부;를 포함하는 하나의 디스플레이부의 측면을 상호 부착 또는 결합시켜 구성하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널을 이용한 LED 도로안전표지장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 태양광 패널은 그 후면에 배치되는 축전지 및 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널을 이용한 LED 도로안전표지장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 하부 케이싱은 주석(Sn) 도금 강판 또는 아연(Zn) 도금 강판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양광 패널을 이용한 LED 도로안전표지장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 하나의 디스플레이부는 프레넬렌즈부 상부면에 배치되고, 상기 하부 케이싱과 결합하여 밀봉 처리되며, 그 표면이 확산제로 처리되어 확산판의 기능을 가지는 상부 케이싱을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널을 이용한 LED 도로안전표지장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 프레넬렌즈부는 적어도 하나 이상의 동심원 구조의 패턴 형상을 가지고, 상기 LED 소자는 적어도 하나 이상으로 구성되어 수직 좌표 상에서 상기 동심원의 중심에 배치되는 것을 특징으로 하는 태양광 패널을 이용한 LED 도로안전표지장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 하부 케이싱은 소정의 위치에 볼트 또는 나사가 관통할 수 있는 적어도 하나 이상의 체결홈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널을 이용한 LED 도로안전표지장치.
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