KR20240023813A - 하이브리드 교통신호등 - Google Patents

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KR20240023813A
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Abstract

본 발명은 하이브리드 교통신호등에 관한 것으로 보다 상세하게는 자연의 빛을 이용하여 발광되는 자연광 표출부와 전력을 공급받아 발광하는 LED 표출부가 혼용된 신호등을 사용하여 전력사용률을 절감하며 LED 수명을 증대하여 유지비용을 절감할 수 있는 하이브리드 교통신호등은 자연광에 의해 발산되는 자연광 표출부와 전력에 의해 발산되는 LED 표출부가 혼용된 교통신호부와 외부의 빛을 감지하는 조도감지센서와 상기 조도감지센서에 기초하여 상기 교통신호부의 광도조절을 수행하는 제어부와 상기 교통신호부와 제어부에 전력을 공급하는 전력공급부를 포함하여 이루어지며 상기 교통신호부의 자연광 표출부는 자연광을 수집하는 집광부와 상기 집광부에서 수집된 상기 자연광을 반사 또는 굴절시켜 전달하는 광전송부와 상기 광전송부의 일측단에는 전달되는 자연광이 투과되어 색채를 변환시키는 색채필터가 소정의 간격으로 이격되어 둘 이상으로 구비된 색변환필터부와 상기 색변환필터부의 전단에는 색변환필터부에 의해 변환된 빛을 발산하는 표출부와 상기 집광부와 광전송부 사이에는 자연광이 광전송부로 전달되는 것을 조절하는 조리개부로 이루어진 구조이다.

Description

하이브리드 교통신호등{Hybrid traffic signal}
본 발명은 하이브리드 교통신호등에 관한 것으로 보다 상세하게는 자연의 빛을 이용하여 발광되는 자연광 표출부와 전력을 공급받아 발광하는 LED 표출부가 혼용된 신호등을 사용하여 전력에너지의 사용률을 절감하며 LED 수명을 증대하여 유지비용을 절감할 수 있는 하이브리드 교통신호등에 관한 것이다.
종래에는 일반적인 교통 신호 제어기의 동작 순서에 입각하여 'LSU'를 통하여 교류 전원(통상적으로 'AC' 라 고 칭함)이 출력되는지의 유, 무로 신호등의 점 소등의 신호를 출력하게 되며, 이로부터 교류의 전기 신호를 전달 받은 신호등은 백열전구 또는 교류를 직류로 변환하는 정류 수단이 부설되어진 'LED'(light emitting diode)의 약칭어로서, 통상적으로 발광 다이오드 라고도 칭한다) 모듈(module)을 이용하여, 신호에 해당하는 녹색 또는 황색 또는 적색 등의 색상 조명이 점등되어지는 것이다.
이와 같은 종래의 구성 방법은 기존 백열전구 채용 위주로 설치되어진 교통신호등에서 주간 및 야간의 밝기에 대응하는 조도(照度) 조절을 위하여 교통신호제어기의 중앙 제어 장치로부터 출력되는 또는 교통 신호 중앙 통제 센터로부터 원격 통신으로 지령되는(이하 교통신호제어기로 통칭하여 서술하기로 한다) 조도 조절 량의 신호에 따라 'LSU'회로 블록에서 교류 전원을 위상 제어하여 출력함으로서 야간에 필요 이상의 밝기를 조절함으로서 전력 에너지를 절감하는 효과가 제공되어졌다.
그러나 반도체 산업 기술 및 시장 변화의 추세에 따라 반영구적 수명과 친환경적 조명 수단인 LED의 생산 보급에 힘입어, LED를 채용한 다양한 교통 신호등이 설치되고 있다.
이와 같은 LED를 채용한 교통신호등은 도 1 에 도시된 바와 같이 교통신호등용 광표출부(10)와 외부의 빛을 감지하는 조도감지센서(30)와 소정대역의 적외선을 출사하는 발광부(51)와 상기 적외선이 안개 또는 강우 또는 강설 입자에 반사되어 재입사되는 수광부(52)를 포함하는 기상감지센서(50) 및 상기 조도감지센서(30) 및 수광부(52)의 감지신호에 기초하여 상기 광표출부(10)의 광도조절을 수행하는 제어부(20)를 포함하여 이루어지며 상기 제어부(20)는 조도감지센서(30)의 감지신호가 소정치 미만인 경우 상기 광표출부(10)로 인가되는 전압을 감소시키도록 제어하고, 상기 조도감지센서(30)의 감지신호가 소정치 이상인 경우 상기 광표출부(10)로 인가되는 전압을 증가시키도록 제어하며, 기상감지센서(50)의 적외선 감지신호가 기준보다 작으면 악천후로 판단하여 기준광도일때 제공하는 전압치보다 많은 양의 전압치를 광표출부(10)에 출력하여 높은 휘도의 광이 출력되도록 제어하도록 이루어진 구조이다.
상기와 같이 일반 전구 대비 75% 적은 에너지를 사용되는 LED를 교통신호등에 사용하여 에너지 효율을 증대하고 있으나 상기 LED 신호등 또한 지속적으로 전력을 공급 받아 사용됨므로써 이로 인한 전력에너지의 사용이 증대 및 LED 수명이 저해되는 문제점이 있다.
대한민국 특허등록 제 0528439 호
본 발명은 상기한 바와 같이 종래의 문제점을 해결하고자 발명된 것으로서, 그 목적은 자연의 빛을 이용하여 발광되는 자연광표출부와 전력공급받아 발광하는 LED 표출부가 혼재된 신호등을 사용하여 외부환경에 따라 선택변경하여 전력에너지의 사용효율을 증대 및 LED 수명을 증대하여 유지비용을 절감할 수 있도록 한 하이브리드 교통신호등을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 본 발명의 목적은 자연광에 의해 발산되는 자연광 표출부와 전력에 의해 발산되는 LED 표출부가 혼용된 교통신호부와 외부의 빛을 감지하는 조도감지센서와 상기 조도감지센서에 기초하여 상기 교통신호부의 광도조절을 수행하는 제어부와 상기 교통신호부와 제어부에 전력을 공급하는 전력공급부를 포함하여 이루어지며 상기 교통신호부의 자연광 표출부는 자연광을 수집하는 집광부와 상기 집광부에서 수집된 상기 자연광을 반사 또는 굴절시켜 전달하는 광전송부와 상기 광전송부의 일측단에는 전달되는 자연광이 투과되어 색채를 변환시키는 색채필터가 소정의 간격으로 이격되어 둘 이상으로 구비된 색변환필터부와 상기 색변환필터부의 전단에는 색변환필터부에 의해 변환된 빛을 발산하는 표출부와 상기 집광부와 광전송부 사이에는 자연광이 광전송부로 전달되는 것을 조절하는 조리개부로 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드 교통신호등에 의해 달성된다.
또한, 상기 교통신호부는 자연광 표출부와 LED 표출부가 서로 혼용되어 설치시 자연광 표출부가 30~50%으로 구비되고 LED 표출부는 50~70%로 이루어진 것을 특징으로 한다.
위에서 상술한 바와 같이 본 발명의 하이브리드 교통신호등은 자연의 빛을 이용하여 발광되는 자연광표출부와 전력을 공급받아 발광하는 LED 표출부가 혼재된 신호등을 사용하여 외부환경에 따라 선택변경하여 전력에너지의 사용효율을 증대 및 LED 수명을 증대하여 유지비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1는 종래의 지능형 엘이디(ＬＥＤ) 교통신호등 제어장치를 나타낸 블럭도.
도 2는 본 발명의 하이브리드교통신호등을 나타낸 블럭도.
도 3은 본 발명의 자연광 표출부의 블럭도
도 4는 본 발명의 자연광 표출부를 나타낸 정면도
도 5a,5b는 본 발명의 색변환필터부를 나타낸 실시예.
도 6은 본 발명의 색변환필터부를 나타낸 다른 실시예.
도 7은 본 발명의 하이브리드교통신호등을 나타낸 다른 실시예.
도 8은 본 발명의 하이브리드교통신호등을 나타낸 다른 실시예.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 하이브리드 교통신호등(1)은 자연광에 의해 발산되는 자연광 표출부(10a)와 전력에 의해 발산되는 LED 표출부(10b)가 혼용된 교통신호부(10)와 외부의 빛을 감지하는 조도감지센서(20)와 상기 조도감지센서(20)에 기초하여 상기 교통신호부(10)의 광도조절을 수행하는 제어부(30)와 상기 교통신호부(10)와 제어부(30)에 전력을 공급하는 전력공급부(40)를 포함하여 이루어지며 상기 교통신호부(10)의 자연광 표출부(10a)는 자연광을 수집하는 집광부(11a)와 상기 집광부(11a)에서 수집된 상기 자연광을 반사 또는 굴절시켜 전달하는 광전송부(12a)와 상기 광전송부(12a)의 일측단에는 전달되는 자연광에 의해 색채를 변환시키는 색채필터가 구비된 색변환필터부(13b)와 상기 색변환필터부(13b)의 전단에는 색변환필터부(13b)에 의해 변환된 빛을 발산하는 표출부(14a)와 상기 집광부(11a)와 광전송부(12a) 사이에는 자연광이 광전송부(12a)로 전달되는 것을 조절하는 조리개부(15a)로 이루어진 구조이다.
상기 교통신호부(10)는 지주에 설치되는 수평빔의 하단부에 설치되며 3구 또는 4구의 적색신호, 녹색신호, 노란색신호를 표시하는 표출부와 방향신호(좌회전,직진,우회전)를 표시하는 표출부로 구성된다.
이와 같은 상기 교통신호부(10)의 구조는 일반적으로 전력에 의해 발산되는 LED 램프로 이루어진 표출부인데 반해 본 발명의 교통신호부(10)는 도 4에 도시된 바와 같이 자연에서 발생되는 빛을 집진하여 발산하는 자연광 표출부(10a)와 인위적으로 빛을 발산하는 LED 표출부(10b)가 혼재되어 이루어진다.
즉, 상기 교통신호부(10)의 자연광 표출부(10a)와 LED 표출부(10b)가 혼재되어 설치하므로써 환경에 따라 구름이 없는 쾌청한 날에는 자연광 표출부(10a)만에 의해 표시되고 어두운 밤, 구름이 많거나 비 또는 눈이 오는날에는 LED 표출부(10b)만에 의해 표시되거나, 상기 자연광 표출부(10a)가 LED 표출부(10b)에 보조적 역할을 하여 에너지 사용효율을 증대할 수 있는 효과가 있다.
상기와 같이 교통신호부(10)의 전력에너지의 사용효율을 증대하기 위해 자연광 표출부(10a)의 비율을 증대시 전력에너지의 사용효율을 증대할 수 있으나 그에 따른 광도가 감소될 수 있는 문제점이 있고, 이와 반대로 LED 표출부(10b)의 비율을 증대하면 광도는 증대될 수 있으나 전력에너지의 효율은 낮아질 수 있기 때문에 가장 바람직하게는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 교통신호부(10)는 자연광 표출부(10a)와 LED 표출부(10b)가 서로 혼용되어 설치시 자연광 표출부(10a)가 30~50%으로 구비되고 LED 표출부(10b)는 50~70%로 이루어진 것이 바람직하다.
즉,일조량이 낮은 환경에서는 상기 교통신호부(10)의 자연광 표출부(10a)의 비율이 LED 표출부(10b) 보다 낮게 형성하고 일조량이 많은 환경에서는 상기 교통신호부(10)의 자연광 표출부(10a)의 비율이 LED 표출부(10b) 보다 높게 형성하여 운전자 및 보행자에게 신호등이 식별할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이와 같은 교통신호부(10)의 자연광 표출부(10a)는 도 3에 도시된 바와 같이 자연광을 수집하는 집광부(11a)와 상기 집광부(11a)에서 수집된 상기 자연광을 반사 또는 굴절시켜 전달하는 광전송부(12a)와 상기 광전송부(12a)의 일측단에는 전달되는 자연광에 의해 색채를 변환시키는 색채필터가 구비된 색변환필터부(13b)와 상기 색변환필터부(13b)의 전단에는 색변환필터부(13b)에 의해 변환된 빛을 발산하는 표출부(14a)와 상기 집광부(11a)와 광전송부(12a) 사이에는 자연광이 광전송부(12a)로 전달되는 것을 조절하는 조리개부(15a)로 이루어진다.
즉, 자연광(태양)으로부터 수집하는 집광부(11a)에 의해 빛이 상기 광전송부(12a)로 전달되어 상기 색변환필터부(13b)의 색채필터에 의해 적색, 녹색, 노란색 중 어느 하나로 변환시켜 표출부(14a)에 출력되어 발산하도록 한다.
이때 상기 집광부(11a)와 광전송부(12a) 사이에는 자연광이 광전송부(12a)로 전달되는 빛의 조절량을 조절하는 조리개부(15a)가 구비되어 이루어진다.
상기 집광부(11a)는 수광효율을 높이기 위해 다수의 렌즈을 통해 태양광을 한곳으로 집중되도록 하거나 반사판에 의해 태양광을 한곳으로 집중하며 상기 집광부(11a)는 신호등의 지주상단에 설치되어 태양광을 수집한다.
상기 광전송부(12a)는 복수의 광섬유로 형성되어 집광부(11a)에서 수집된 태양광을 반사 또는 굴절시켜 전달하도록 하며, 상기 광전송부(12a)는 광섬유 케이블로 형성되어 태양광을 손실 없이 전달할 수 있으며, 유리광섬유 또는 플라스틱광섬유로 사 용되거나 도파관의 형태로 사용될 수도 있다.
상기 색변환필터부(13b)는 도 5a,5b에 도시된 바와 같이 하나 내지 둘 이상의 색채필터(13b-1)가 구비되어 상기 색채필터(13b-1)에 빛이 투과되어 색채가 변환되고 상기 색채필터(13b-1)는 모터(13b-2)에 의해 회동하여 개폐할 수 있는 것이다.
이와 같은 색변환필터부(13b)의 색채필터(13b-1)는 소정의 간격으로 이격되어 둘 이상의 회동하여 변환될 수도 있다.
상기와 같이 색변환필터부(13b)의 색채필터(13b-1)가 도 6에 도시된 바와 같이 둘 이상으로 형성시 상기 색채필터(13b-1)가 동일한 색채로 형성될 수 있으나 상기 LED 표출부가 발산시 음영을 형성하도록 다양한 색채로 형성되어 운전자 및 보행자가 용이하게 식별할 수 있는 효과가 있다.
상기와 같이 운전자 및 보행자가 신호등의 표시를 더욱더 식별할 수 있도록 도 7에 도시된 바와 같이 상기 교통신호부(10)의 하단에는 도로 바닥에 표시하는 제 2 교통신호등(60)이 더 구비되어 이루어진 것이 바람직하다.
즉, 상기 교통신호부(10)의 하단에는 상기 교통신호부(10)과 연동되는 도로 바닥에 표시하는 신호표시 또는 방향지시를 표시할 수 있는 제 2 교통신호등(60)이 설치되어 상기 교통신호부(10)의 신호에 따라 도로 바닥에 표시함으로써 운전자가 전방을 지속적으로 주시할 수 있도록 할 수 있는 효과가 있다.
이와 같이 상기 제 2 교통신호등(60)은 어두운 환경에 LED 램프의 빛에 의해 투영되는 이미지를 바닥에 적색신호, 녹색신호, 노란색신호, 방향지시를 표시하도록 하는 것이다.
상기와 같이 어두운 환경은 조도감지센서(20)에 의해 감지될 수 있으나 맑은 날에 비가 올 수 있기 때문에 보다 정밀한 외부환경을 측정할 수 있도록 도 8에 도시된 바와 같이 상기 제어부에 연결된 소정대역의 적외선을 출사하는 발광부(71)와, 상기 적외선이 안개 또는 강우 또는 강설 입자에 반사되어 재입사되는 수광부(72)를 포함하는 기상감지센서(70)가 더 구비되어 이루어져 외부환경을 더욱더 정밀하게 측정할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
위에서 상술한 바와 같이 본 발명의 하이브리드 교통신호등은 자연의 빛을 이용하여 발광되는 자연광표출부와 전력을 공급받아 발광하는 LED 표출부가 혼재된 신호등을 사용하여 외부환경에 따라 선택변경하여 전력에너지의 사용효율을 증대 및 LED 수명을 증대하여 유지비용을 절감할 수 있고 운전자 및 보행자가 용이하게 식별할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 교통신호등에 적용한는 것으로 설명하고 있으나 교통신호 제어기와 도로표시판에도 발명의 기술적 요지를 적용하여 햇볕이 많은 낮에 휘도 및 조도를 높여 교통신호 제어기와 도로 표시판을 더 밝게 잘 볼 수 있도록 할 수 있다.
1 : 하이브리드 교통신호등
10 : 교통신호부 10a : 자연광 표출부
11a : 집광부 12a : 광전송부
13b : 색변환필터부 14a : 표출부
15a : 조리개부
10b : LED 표출부
20 : 조도감지센서
30 : 제어부
40 : 전력공급부
60 : 제 2 교통신호등
70 : 기상감지센서 71 : 발광부
72 : 수광부

Claims (2)

  1. 자연광에 의해 발산되는 자연광 표출부와 전력에 의해 발산되는 LED 표출부가 혼용된 교통신호부와;
    외부의 빛을 감지하는 조도감지센서와;
    상기 조도감지센서에 기초하여 상기 교통신호부의 광도조절을 수행하는 제어부와;
    상기 교통신호부와 제어부에 전력을 공급하는 전력공급부를 포함하여 이루어지며;
    상기 교통신호부의 자연광 표출부는
    자연광을 수집하는 집광부에서 수집된 자연광을
    상기 집광부에서 수집된 상기 자연광을 반사 또는 굴절시켜 전달하는 광전송부와;
    상기 광전송부의 일측단에는 전달되는 자연광이 투과되어 색채를 변환시키는 색채필터가 소정의 간격으로 이격되어 둘 이상으로 구비된 색변환필터부와;
    상기 색변환필터부의 전단에는 색변환필터부에 의해 변환된 빛을 발산하는 표출부와;
    상기 집광부와 광전송부 사이에는 자연광이 광전송부로 전달되는 것을 조절하는 조리개부로 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드 교통신호등.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 교통신호부는 자연광 표출부와 LED 표출부가 서로 혼용되어 설치시 자연광 표출부가 30~50%으로 구비되고 LED 표출부는 50~70%로 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드 교통신호등.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100528439B1 (ko) 2005-04-04 2005-11-15 (주)엠아이티엔터프라이스 지능형 엘이디(ｌｅｄ) 교통신호등 제어장치

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