KR20140062875A - 솔라셀 어레이를 사용한 ｌｅｄ 직하방식 내부조명 도로교통 표지판 - Google Patents

솔라셀 어레이를 사용한 ｌｅｄ 직하방식 내부조명 도로교통 표지판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 솔라셀 어레이를 사용하는 LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판에 관한 것으로, 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하여 DC 전압을 공급하는 태양전지 어레이; 상기 태양전지 어레이로부터 생성된 DC 전압(DC 24V)을 일정 DC 전압(DC 12V)으로 변환하는 DC-PCS(DC-Power Conditioning System, DC/DC Converter); 상기 태양전지 어레이와 상기 DC-PCS로부터 생성된 전기에너지를 화학에너지로 변환시켜 일정 전압과 전류를 충전하는 축전지(Battery Storage)(120)를 포함하는 태양전지 전원 시스템과; 상기 태양전지 전원 시스템으로부터 소정의 DC 전압을 공급받는 LED 구동회로; 및 상기 LED 구동회로로부터 소정의 DC 전압이 공급되면, 매트릭스 배열 형태의 LED 광원들이 오목렌즈를 통해 투명 아크릴판으로 재귀 반사하여 면발광되는 LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판을 포함한다. 솔라셀 어레이로부터 DC 전압을 인가받아 LED 회로기판에 도광필름과 직하방식의 오목 렌즈형 투명 아크릴판을 사용하여 오목렌즈를 통해 투명 아크릴판으로 재귀 반사하여 면발광되는 내부조명식 도로교통 표지판을 출력하여 기존보다 전력 소비를 최소화하고 운전자에게 시인성을 확보하며, 각종 도로교통 안내 표지판 및 광고판으로 사용이 가능하다.

Description

솔라셀 어레이를 사용한 ＬＥＤ 직하방식 내부조명 도로교통 표지판{LED top view type internal illumination traffic sign}
본 발명은 솔라셀 어레이를 사용한 LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판에 관한 것으로, 특히 솔라셀 어레이를 통해 DC 전압을 공급받는 LED 조명 도로교통 표지판에 도광필름과 직하방식의 렌즈형 투명 아크릴판을 사용하여 오목렌즈를 통해 면발광되는 내부조명식 도로교통 표지판 및 광고판을 제조하여 전력 소비를 최소화하고 운전자에게 시인성을 확보하도록 도로교통 표지판을 제공하는, 솔라셀 어레이를 사용한 LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판에 관한 것이다.
태양전지 어레이는 빛이 조사되면, pn 접합 다이오드의 pn접합부의 확산 또는 드리프트에 의해 생성된 전자와 전공의 밀도분포에 불균형이 생겨 광기전력 효과(photo-voltaic effect)에 의해 기전력이 발생하여 태양에너지를 전기 에너지로 변환한다.
LED(Light Emitting Diode, 발광다이오드)는 순방향 전압이 인가되면 pn 접합부의 전자(electron)와 정공(hole)이 재결합에 의해 그 일부의 에너지를 빛으로 변환되어 pn 접합 반도체의 특성에 의해 빛을 발산하며, 각각의 종류에 따라 조금씩 다른 전압 및 전류 특성을 나타내고, LED의 종류와 특성에 따라 전류(current)를 조절해야 한다. 표시형 LED(indicator LED)는 1.7~3.3V, 10~150mA 이내의 낮은 구동전류에서 광도(Luminance Intensity)가 낮은 전자제품의 표시등, 비상등 및 교통신호등에 사용되고, 조명용 LED(illuminator LED)는 300mA 이상의 높은 구동전류에서 비교적 높은 광 각을 가지고 광도가 높은 조명등에 사용된다.
람베르트 법칙(Lambert's Law)
Figure pat00001
에 따르면, 면의 조명도는 광도 I에 비례하고, 광원으로부터 면까지의 거리 r2에 반비례하며 cosθ에 비례한다. 거리가 2배 증가하면 조도(illuminance:E)는 1/4로 줄어든다.
광도(Luminance Intensity:I)는 광원이 일정 방향으로 내는 에너지량으로 단위 입체각으로 1 루멘의 에너지를 방사하는 광원의 농도를 1 칸델라(cd)라고 한다.
조도(illuminance:E)는 광원이 비추어지는 지점에 입사되는 에너지를 나타내며, 단위 면적(1 m2)에 1 루멘의 광속이 입사된 경우 1 lux라고 한다.
LED 모듈은 애노드(Anode(+), 발이 긴 쪽)와 캐소드(Cathode(-), 발이 짧은 쪽)를 구비하는 램프 타입 포탄형 LED, SMD(Surface Nount Device, 표면 실장형) 타입 LED, 및 COB(Chip on Board) 방식 LED를 사용한다
LED는 홈씨어터 라이팅, LED 부착 실링 라이트(ceiling light, 천장등), 자동차 LED, 광고판 등 여러 분야에 사용이 가능하다.
조명용 LED 모듈은 패키지의 특성과 응용 분야에 따라 램프(1W급 이하의 신호용), SMD(1~5W급 가전용), COB(5W급 이상의 고출력 조명용) 타입의 패키지들이 사용되며, COB 패키지는 SMD 패키지 보다 열 전달 면이 적은 방열구조로 되어 있어 열 특성을 20% 개선할 수 있다.
내부조명식 도로교통 표지판의 도광판 모듈 기술은 i) 도트 인쇄방식의 도광 필름과 ii) PCB(LED Board)와 도광판 결합 방식을 사용한다.
도트 인쇄방식의 도광 필름은 투명 아크필판의 오목렌즈의 양면을 가공하여 LED View 광각 120도에서 180도로 변환시킴으로써 화면과의 간극을 최소화하여 빛 변환 손실 및 소비전력을 최소화할 수 있어 일반 전기 뿐만아니라 솔라섹 및 소형 풍력 발전기로 전력 공급이 가능하다.
PCB(LED Board)와 도광판 결합 방식은 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)의 크기를 300x300 또는 150x300 등 여러 형태로 회로를 배열한 후, PCB와 PCB의 결선을 커넥터(Connector)를 사용하여 회로를 구성한다.
PCB의 고정은 고정 홀을 통하여 볼트(고정 애자)로 도광판에 고정한다.
지금까지의 내부조명식 도로교통 표지판은 크게 부분 조명 방식과 전체 조명방식(면발광), 점 발광 방식으로 모두 LED를 광원으로 사용하고 있다.
그중 시인성은 전체 조명방식(면발광)이 가장 높으며, 낮에 보이는 이미지와 야간에 보이는 이미지가 동일하게 보이므로 운전자로 하여금 시인성에 혼돈없이 안전을 확보할 수 있는 장점을 가지고 있다. 그러나, 단점으로는 점 발광 방식에 비하여 소비전력이 높아 설치에 한계점을 가지고 있는 실정이다.
그러나, 점 발광 방식은 문자 또는 숫자에 직접 원형 LED를 실장하여 발광하는 방식으로 소비전력을 최소화할 수 있는 장점이 있으나, 단점으로는 발광면이 직접 운전자에게 보여지므로 눈부심 현상과 이미지의 시인성이 매우 낮은 단점이 있었다. 또한, LED 전광판을 야외 설치시, 전원 공급이 전력 공급이 원할하지 않았다.
종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 솔라셀 어레이(Solar Cell Array)를 사용하여 DC 전압을 공급받는 LED 조명 도로교통 표지판에 도광필름과 직하방식의 렌즈형 투명 아크릴판을 사용하여 오목렌즈를 통해 면발광되는 내부조명식 도로교통 표지판 및 광고판을 제조하여 전력 소비를 최소화하고 운전자에게 시인성을 확보하는, 솔라셀 어레이를 사용한 LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 솔라셀 어레이를 사용한 LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판은, 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하여 DC 전압을 공급하는 태양전지 어레이; 상기 태양전지 어레이로부터 생성된 DC 전압(DC 24V)을 일정 DC 전압(DC 12V)으로 변환하는 DC-PCS(DC-Power Conditioning System, DC/DC Converter); 상기 태양전지 어레이와 상기 DC-PCS로부터 생성된 전기에너지를 화학에너지로 변환시켜 일정 전압과 전류를 충전하는 축전지(Battery Storage)를 포함하는 태양전지 전원 시스템과; 상기 태양전지 전원 시스템으로부터 소정의 DC 전압을 공급받는 LED 구동회로; 및 상기 LED 구동회로로부터 소정의 DC 전압이 공급되면, 매트릭스 배열 형태의 LED 광원들을 오목렌즈를 통해 투명 아크릴판으로 재귀 반사하여 면발광되는 LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판을 포함한다.
상기 LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판은 상기 투명 아크릴판 하단에 2x2 배열 단위로 4개의 LED들이 직렬로 설치되고, DC 12V의 전압이 4개 단위의 LED들로 제공되고, 상기 투명 아크릴판 하단에 오목렌즈를 통해 재귀 반사하여 면발광하는 것을 특징으로 한다.
상기 오목 렌즈는, 상기 투명 아크릴판에 비치는 LED 광원을 상기 투명 아크릴판으로 굴절시켜 120°에서 180°으로 LED 화각을 변환하여 면발광을 시키는 것을 특징으로 한다.
상기 LED들은 2x2 배열 단위의 직렬로 연결된 LED 회로배열 사용 방식을 사용하였으며, 기존 1 chip(20mA)*3개를 사용하는 대신에 1 chip(60mA)*4로 부품을 사용하며, 이로 인한 LED의 동작전류 60mA를 20mA만 흐르도록 저항에서의 전압 강하를 최소화하도록 설계된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 솔라셀 어레이를 사용한 LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판은 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 솔라셀 어레이를 사용하여 DC 전압을 공급받는 LED 조명 도로교통 표지판에 도광필름과 직하방식의 렌즈형 투명 아크릴판을 사용하여 오목렌즈를 통해 면발광되는 내부조명식 도로교통 표지판 및 광고판을 제조하여 전력 소비를 최소화하고 운전자에게 시인성을 확보하여 각종 도로교통 안내 표지판 및 광고판으로 사용이 가능하다.
또한, LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판은 점발광과는 달리 면발광을 사용하여 도로교통 표지판을 구현하여 설치 장소에 구애받지 않고 이용 가능하며, 면발광이므로 눈부신 현상이 없으며 높은 시인성으로 인한 운전자의 안전을 확보할 수 있어 시장으로의 확대를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 솔라셀 어레이와 연결된 LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판의 구성도이다.
도 2는 투명 아크릴판 하단에 2x2 배열 단위로 4개의 LED가 직렬로 설치된 LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판의 구성도이다;
도 3은 기존 LED 회로 배열 사용 방식을 나타낸다;
도 4는 본 발명의 2x2 배열 단위의 직렬로 연결된 LED 회로배열 사용 방식을 나타낸다;
도 5는 본 발명에 따른 LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판의 측면도이다;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 도로의 가로등에 설치된 솔라셀 어레이와 연결된 LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판의 구성도이다.
본 발명의 목적, 특징한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부한 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서의 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 발명의 구성 및 동작을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 솔라셀 어레이와 연결된 LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판의 구성도이다.
솔라셀 어레이로부터 직류전원(DC 12V)이 공급되는 LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판은 초고휘도 반사지(2)에 도로교통 표지판 또는 광고판의 문자, 숫자 등의 형상이 표현되며, 도로교통 표시를 위해 횡단보도 유입부 또는 가로등에 솔라셀 어레이(Solar Cell Array)와 DC/DC 컨버터와 축전지와 연결된 전원부를 사용하는 도로교통 표지판을 설치하여 사용한다.
솔라셀 어레이로부터 직류전원(DC 12V)이 공급되는 LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판은 태양전지 어레이(solar cell array)(100), DC-PCS(DC-Power Conditioning System, DC/DC Converter)(110), 축전지(Battory Storage)(120), LED 구동회로(130) 및 LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판(140)으로 구성된다.
솔라셀 어레이로부터 직류전원(DC 12V)이 공급되는 LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판은 10wp 이상의 소형 태양전지판에 조사된 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하여 DC 전압을 공급하는 태양전지 어레이(100); 상기 태양전지 어레이(100)로부터 생성된 DC 전압(DC 24V)을 일정 DC 전압(DC 12V)으로 변환하는 DC-PCS(DC-Power Conditioning System, DC/DC Converter)(110); 태양전지 어레이(100)와 DC-PCS(110)를 통해 생성된 전기에너지(전력)를 화학에너지로 변환시켜 일정 전압과 전류를 충전하는 축전지(Battery Storage)(120)를 포함하는 태양전지 전원 시스템과; 태양전지 시스템으로부터 소정 DC 전압을 공급받는 LED 구동회로(130); 및 상기 LED 구동회로로부터 소정의 DC 전압이 공급되면, 매트릭스 배열 형태의 LED 광원들을 오목렌즈를 통해 투명 아크릴판으로 재귀 반사하여 면발광되는 LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판(140)으로 구성된다.
태양전지 어레이(100)는 10wp 이상의 소형 태양전지판에 프랜넬 렌즈(plannel lens)로 집광된 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하여 태양전지 어레이의 직류 전압(예:DC 24V)과 전류를 생성한다. 본 발명의 태양전지 어레이는 단결정 또는 다결정 결정질 실리콘(Si) 태양전지 또는 박막태양전지를 사용한다.
DC-PCS(DC/DC 컨버터)(110)는 직류 전력 변환 장치로써, 태양전지 어레이(100)로부터 생성된 태양전지 어레이의 직류전압(DC 24V)을 DC-DC 컨버팅하여(DC 24V->DC12V) 소정 DC 전압을 공급한다.
축전지(Battery Storage)(120)는 DC-PCS(DC/DC 컨버터)(110)로부터 발생된 전기에너지(전력)를 화학에너지로 변환시켜 보존하다가 일정 DC 전압 및 전류를 공급한다.
본 발명에 따른 솔라셀 어레이를 사용한 LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판은 태양전지 어레이(Solar Cell Array)로부터 빛을 조사받아 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하여 생성된 직류 전압(예:DC24V)을 DC/DC 컨버팅하여 소정의 직류 전압(DC 12V)을 공급하는 태양전지 전원 공급부; 소정의 전압(DC 12V)을 인가받아 2x2 배열 단위의 직렬로 연결된 4개의 LED와 저항으로 전원을 공급하는 LED 구동회로; 및 상기 LED 구동회로로부터 소정의 DC 전압이 공급되면 LED들의 광원들이 투명 아크릴판의 오목렌즈를 통해 면발광으로 LED 광원이 재귀 반사하여 표지판의 형상을 비추는 LED 직하 방식 내부조명 도로교통 표지판을 포함한다.
상기 태양전지 전원 공급부는 솔라셀 어레이(Solar Cell Array)를 통해 pn 접합부의 광전효과(photo-voltaic efffect)에 의해 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하여 DC 전압을 생성하는 태양전지 어레이(Solar Cell Array)(100): 태양전지 어레이로부터 생성된 DC전압을 DC/DC 컨버팅하여 소정의 DC 12V 전압을 공급하는 DC/DC 컨버터(120); 및 DC-PCS(DC/DC 컨버터)(110)로부터 발생된 전기에너지(전력)를 화학에너지로 변환시켜 보존하다가 일정 DC 전압 및 전류를 공급하는 축전지(Battery Storage)(120)로 구성된다.
상기 LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판은 태양전지 전원 공급부로부터 소정의 전압(DC 12V)을 인가받아 2x2 배열 단위의 직렬로 연결된 4개의 LED와 저항으로 전원을 공급하는 LED 구동회로; 및 전압이 공급되면 LED들의 광원들이 투명 아크릴판의 오목렌즈를 통해 면발광으로 LED의 광원을 비추면 재귀 반사하여 표지판의 형상을 비추게 됨으로써 도로교통 표지판의 기능을 제공한다.
상기 LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판은 투명 아크릴판 하단에 2x2 배열 단위로 4개의 LED들이 직렬로 설치되고, DC 12V의 전압이 4개 단위의 LED들로 제공되고, 투명 아크릴판 하단에 오목렌즈를 통해 재귀 반사하여 면발광하는 것을 특징으로 한다.
상기 오목 렌즈는, 상기 투명 아크릴판에 비치는 LED 광원을 투명 아크릴판으로 굴절시켜 120°에서 180°으로 LED 화각을 변환하여 면발광을 시키는 것을 특징으로 한다.
상기 LED는 2x2 배열 단위의 직렬로 연결된 LED 회로배열 사용 방식을 사용하였으며, 기존 1 chip(20mA)*3개를 사용하는 대신에 1 chip(60mA)*4로 부품을 사용하며, 이로 인한 LED의 동작전류 60mA를 20mA만 흐르도록 저항에서의 전압 강하를 최소화하도록 설계된 것을 특징으로 한다.
도 2는 투명 아크릴판 하단에 2x2 배열 단위로 4개의 LED가 직렬로 설치된 LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판의 구성도이다.
LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판은 투명 아크릴판 하단에 2x2 배열 단위로 4개의 LED들이 직렬로 설치되고, DC 12V의 전압이 4개 단위의 LED들로 제공된다.
LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판은 내부 전원 공급 장치 또는 솔라셀 방식의 태양 에너지나 풍력 에너지 또는 하이브리드 전력을 사용하여 구동할 수 있다.
도 3은 기존 LED 회로배열 사용 방식을 나타낸다.
도 3에 도시된 바와 같이, 1 chip (20mA) LED 3개와 1개의 저항(R11)을 직렬로 연결한 다음 12V DC 전압을 인가할 경우, LED 특성상 fv값이 평균 3.3V DC(3.1~3.5vdc)인 것을 감안하여 3.3x3개 = 9.9vdc, 입력 전압 12vdc-9.9vdc=2.1vdc가 되어 2.1vdc를 드롭하기 위해 저항을 사용하게 된다.
따라서, 2.1vdc*20mA=0.042W가 되며 0.042W 만큼 저항에서의 열손실이 발생하게 되고 이를 해결하기 위해 방열 대책을 세워야 하는 번거로움이 있다.
이에 대안으로 도 4와 같은 방법을 대안으로 제시한다.
도 4는 본 발명의 2x2 배열 단위의 직렬로 연결된 LED 회로배열 사용 방식을 나타낸다.
기존 1 chip(20mA)*3개를 1 chip(60mA)*4로 부품 사양을 바꾸었으며, 이로 인한 LED의 동작전류 60mA를 20mA만 흐르도록 낮은 저항을 사용하여 저항에서의 전압 강하를 최소화하도록 설계하였다.
도 3과 도 4를 참조하면, 전류와 전압은 20mA와 12V로 동일하며, 3개의 LED를 작동할 수 있는 전력으로 4개의 LED를 작동시키므로 33%의 조도상승 효과를 제공하여 약 33%의 에너지 절감하는 효과를 제공한다.
PCB를 블록화시켜 전원 연결부를 커넥터(Connector)로 처리하여 도로교통 표지판의 특성상 여러 형태의 모양에 대응할 수 있는 구조로 설계하였으며, 유지보수 또한 편리한 구조로 설계하였다. 화면의 교환 또는 유지 보수시 하단의 커버를 분리하여 화면을 슬라이드 시킴으로써 분해가 용이하다.
도 5는 본 발명에 따른 LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판의 측면도이다.
LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판은 도로교통 표지판 또는 광고판의 문자, 숫자 등의 형상을 오려붙이거나 문자 부분을 제외한 배경을 특수 잉크를 사용하여 실크인쇄방식으로 인쇄하며, 빛을 비추면 재귀 반사하는 250 cd(칸델라) 이상의 초고휘도 반사지(2), 빛을 비추면 재귀 반사하는 70 cd(칸델라) 이상의 고휘도 반사지(3), 광을 확산하기 위한 광 확산 PC(폴리 카보네이드)(4), LED로부터 조사된 빛을 오목렌즈를 통해 반사 및 굴절시켜 면발광으로 광을 확산시키는 투명 아크릴판(5), 화면의 처짐을 방지하는 화면 보강대(6), 투명 아크릴판에 비치는 광원을 굴절시켜 면발광을 시키기 위해 120°에서 180°으로 LED 화각을 변환하는 오목 렌즈(7), 순방향 전압이 인가되면 광원을 발산하는 LED(8), 상기 F자형태의 함체(13)의 각각의 좌우측의 상부 및 하부에 방수 및 방진을 위한 방수 패드(1,9), PVC로 PCB를 고정하는 고정 애자(10), 알루미늄으로 된 지주 고정판으로 사용하는 함체 후면(11), LED들과 연결되며 전원부와 연결되는 LED구동회로가 내장된 PCB(12), 좌우측에 알루미늄 압출바로 사용되는 F자 형태의함체(13), LED 광원의 빛을 차단하거나 산란하는 도광시트(14)를 포함한다.
상기 도로교통 표지판 또는 광고판은 상기 F자형태의 함체(13)의 각각의 좌우측의 상부 및 하부에 방수 및 방진을 위한 방수 패드(1,9)를 사용한다.
상기 LED(8)는 2x2 배열 단위의 직렬로 연결된 LED 회로배열 사용 방식을 사용하였으며, 기존 1 chip(20mA)*3개를 사용하는 대신에 1 chip(60mA)*4로 부품을 사용하며, 이로 인한 LED의 동작전류 60mA를 20mA만 흐르도록 저항에서의 전압 강하를 최소화하도록 설계하였다.
명칭 규격 용도 비고
방수 패드(1) 발포실리콘 방수 및 방진
초고휘도 반사지(2) KS3507 재귀반사용(바탕) 700cd/lx/m2
고휘도 반사지(3) KS A 3507 재귀반사용(문자,숫자) HIP 250cd/lx/m2
광 확산 PC(4) 광 투과율(60%) 광 확산 폴리 카보네이드
투명 아크릴판(5) 5t 렌즈 가공판
화면 보강대(6) 5*27mm 화면의 처짐 방지
렌즈(7) 오목렌즈 LED 화각변환 120°에서 180°로
LED(8) 120° lighting
방수 패드(9) 발포 실리콘 방수 및 방진
고정애자(10) PVC PCB 고정
함체후면(11) 알루미늄 지주 고정 부착판
PCB(12) LED Board
함체(13) 알루미늄 압출바 회로부품 실장용
도광시트(14) 인쇄 방식 도광시트
LED 광원의 종류
Board LED: 직하 방식(Top View Type)으로 인쇄회로기판에 LED 및 구동회로를 구성한 후 동광시트와 렌즈 일체형으로 구성되어 함체 내부에 배열되어 사용되며, Chip LED(50*50 Size)를 사용한 PCB Array, 색 온도가 5000K~8000K 사이를 사용하고, 크기와 용도에 따라 선택하여 사용된다.
Bar LED: 측면(Edge View Type) 도광판 측면에 설치하여 사용된다.
Module LED: 직하 방식(Top View Type)으로 LED Module을 함체 내부에 일정 간극으로 배열하여 사용한다.
LED 방열구조
인쇄회로기판의 단면적을 높여 발열면에 전도된 열을 알루미늄 함체를 통하여 변환시켜 주므로 LED Chip에 온도상승을 억제한다.
도광시트(14)는 인쇄시트(Dot print Type)로 사용한다.
본 기술을 적용하는 인쇄시트(Dot print Type) 방식과 일반적인 성형가공(V Cutting Type) 방식의 두 종류가 있으며, 도광판의 두께는 5t를 사용하고 있다.
4t 이하를 사용할 경우, 모아레(Moire) 현상이 발생되어 검은 줄무늬로 인화 화면의 품질에 영향을 줄 수 있으므로 4t 이하를 사용하지 않는다.
7t 이상을 사용할 경우, 넓은 면적에서 무게로 인한 취급의 불편함과 빛의 변환효율이 많이 떨어지므로 7t 이상을 사용하지 않는다.
렌즈(7)는 투명 아크릴판(5)에 비치는 광원을 굴절시켜 면발광을 시키기 위해 120°에서 180°으로 LED 화각을 변환하며, 투명 아크릴판(5)에 오목렌즈를 성형하여 가공한다.
초고휘도 반사지(2)는 인쇄할 바탕시트로써 재귀 반사 성능이 매우 높으며 투광율이 30% 이상을 사용하였으며, 문자 부분을 제외한 배경을 특수 잉크를 사용하여 실크인쇄방식으로 인쇄하였다(신기술).
함체(13)는 KS D6701의 알루미늄 합금판 압출 형재를 사용하여 부식 및 변경을 최소화 하였다.
(신기술) 기존 표지판(비 조명 방식)을 사용할 경우 철거하지 않고 상하부 압출 형재의 안전고리를 사용한 부착 방법으로 설치시공 시간을 단축하였으며 안전을 확보하였다.
A/S
신기술 방식 기존 방식
현장의 통제시간 평균 1시간 평균 3시간
A/S 발생시 시연방법 비 조명방식의 표지판 사용 철거시 시연방법 없음
현장에서의 보수 방법은 긴 교통의 통제시간으로 운전자로부터 상당한 불편함을 줄 수 있으며, 비 조명 방식의 표지판을 사용하여 현장의 통제 시간을 줄였다.
재활용성
도로명이 바뀌거나 화면의 변화를 주고자 할 경우, 함체 및 도광판은 그대로 활용할 수 있으며, 화면작업만으로 사용할 수 있는 구조로 되어 있어 재활용도를 높였다.
기존 표지판의 경우, 기존 표지판은 도로명 또는 화면의 내용이 바뀔 경우 다시 제작하거나 극히 일부만이 재활용할 수 있는 구조로 되어 있어 자원 낭비의 요인이 되고 있다.
신규 제작이 아닐 경우, 비조명식 기존 표지판은 그대로 사용할 수 있으며, A/S 발생시 또는 화면의 변화를 주고자 할 경우 기존 표지판을 그대로 유지한 상태에서 신규 제작된 표지판만 분해하여 별도의 장소에 수정하는 방식으로 재활용률을 높였다. 표지판은 전체 조명방식으로 화면의 변화만으로 이미지 연출이 가능하며, 초 고휘도 반사지(2) 위에 인쇄하는 방식으로 색의 표현력이 자유롭다.
초고휘도 반사지는 실크인쇄방식으로 문자 부분을 제외한 배경을 특수 잉크를 사용하여 실크인쇄방식으로 LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판에 인쇄하여 사용하였다.
LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판의 초고휘도 반사지(2)는 도로교통 표지판 또는 광고판의 문자, 숫자 등의 형상을 오려붙이지 않는 경우, 초고휘도 반사지를 실크인쇄방식으로 문자 부분을 제외한 배경을 특수 잉크를 사용하여 실크인쇄방식으로 인쇄하며, 전압이 공급되면 LED들의 광원들이 투명 아크릴판의 오목fps즈를 통해 면발광으로 LED의 빛의 반사되어 빛을 비추면 재귀 반사하여 표지판의 문자 숫자 등을 비춘다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 도로의 가로등에 설치된 솔라셀 어레이(101)와 연결된 LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판(140)의 구성도이다.
또한, LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판은 내부 전원 공급 장치 또는 솔라셀 방식의 태양 에너지나 풍력 에너지 또는 하이브리드 전력을 사용하여 구동할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
100: 태양전지 어레이 110: DC-PCS(DC/DC 컨버터)
120: 축전지 130: LED 구동부
140: LED 직하방식 내부조명 도로교통표지판

Claims (4)

  1. 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하여 DC 전압을 공급하는 태양전지 어레이; 상기 태양전지 어레이로부터 생성된 DC 전압(DC 24V)을 일정 DC 전압(DC 12V)으로 변환하는 DC-PCS(DC-Power Conditioning System, DC/DC Converter); 상기 태양전지 어레이와 상기 DC-PCS로부터 생성된 전기에너지를 화학에너지로 변환시켜 일정 전압과 전류를 충전하는 축전지(Battery Storage)를 포함하는 태양전지 전원 시스템과;
    상기 태양전지 전원 시스템으로부터 소정의 DC 전압을 공급받는 LED 구동회로; 및
    상기 LED 구동회로로부터 소정의 DC 전압이 공급되면, 매트릭스 배열 형태의 LED 광원들을 오목렌즈를 통해 투명 아크릴판으로 재귀 반사하여 면발광되는 LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판;
    을 포함하는 솔라셀 어레이를 사용한 LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판은
    상기 투명 아크릴판 하단에 2x2 배열 단위로 4개의 LED들이 직렬로 설치되고, DC 12V의 전압이 4개 단위의 LED들로 제공되고, 상기 투명 아크릴판 하단에 오목렌즈를 통해 재귀 반사하여 면발광하는 것을 특징으로 하는 솔라셀 어레이를 사용한 LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 오목 렌즈는,
    상기 투명 아크릴판에 비치는 LED 광원을 투명 아크릴판으로 굴절시켜 120°에서 180°으로 LED 화각을 변환하여 면발광을 시키는 것을 특징으로 하는 솔라셀 어레이를 사용한 LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 LED들은
    2x2 배열 단위의 직렬로 연결된 LED 회로배열 사용 방식을 사용하였으며, 기존 1 chip(20mA)*3개를 사용하는 대신에 1 chip(60mA)*4로 부품을 사용하며, 이로 인한 LED의 동작전류 60mA를 20mA만 흐르도록 저항에서의 전압 강하를 최소화하도록 설계된 것을 특징으로 하는 솔라셀 어레이를 사용한 LED 직하방식 내부조명 도로교통 표지판.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104532764A (zh) * 2014-10-31 2015-04-22 苏州朗米尔照明科技有限公司 一种led智能斑马线广告系统及方法

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