KR102292725B1 - 광집중 발광장치를 이용한 발광식 도로표지 장치 - Google Patents

광집중 발광장치를 이용한 발광식 도로표지 장치 Download PDF

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Abstract

1개 이상의 LED 소자를 광원으로 하여 발광하되, 발광하는 빛을 효과적으로 집중시킴으로써, 발광식 도로표지 장치에서 표식이 고휘도로 표출되게 하여 우수한 시인성 및 판독성을 가지게 하는 "광집중 발광장치"와, 독립표시영역 맵핑 방식에 의해 다양한 표식을 변화시켜가면서 표출시킬 수 있는 "동적 표시장치"와, 이러한 광집중 발광장치와 동적 표시장치를 포함하는 "발광식 도로표지 장치"에 관한 것이다.

Description

광집중 발광장치를 이용한 발광식 도로표지 장치{Dynamic Sign Apparatus using Light Concentration Apparatus}
본 발명은 광섬유의 발광을 이용하여 각종 표식을 표출하는 발광식 도로표지 장치와, 이에 사용되는 광집중 발광장치 및 동적 표시장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 1개 이상의 LED 소자를 광원으로 하여 발광하되, 발광하는 빛을 효과적으로 집중시킴으로써, 발광식 도로표지 장치에서 표식이 고휘도로 표출되게 하여 우수한 시인성 및 판독성을 가지게 하는 "광집중 발광장치"와, 독립표시영역 맵핑 방식에 의해 다양한 표식을 변화시켜가면서 표출시킬 수 있는 "동적 표시장치"와, 이러한 광집중 발광장치와 동적 표시장치를 포함하는 "발광식 도로표지 장치"에 관한 것이다.
종래의 표지판은 반사시트를 이용하여 제작되었으므로 사전에 정해진 문구, 기호 및 심볼만을 표시할 수 있었다. 최근에는 시인성 향상을 목적으로 광섬유와 LED를 광원으로 이용하여 표식을 표시할 수 있는 발광형 도로표지판이 제안되고 있다. 광섬유를 이용한 도로표지판의 일예로는 대한민국 등록특허공보 제10-1906380호 등에 개시된 기술들이 있다. 그러나 종래의 광섬유를 이용한 발광형 도로표지판의 경우에는 기존의 반사시트를 이용하는 것과 마찬가지로 미리 정해놓은 고정정보만을 표시할 수 있다는 한계가 있다. 특히, 기존 발광형 도로표지판의 경우, 저(低)휘도로 인하여 낮 시간 대의 시인성이 저하되는 문제점이 있다.
최근에는 원하는 정보를 변화시켜가면서 표출하는 가변정보시스템(VMS)이 제안되고 있으나, 기존 VMS의 경우, 큰 중량과 높은 사용전력으로 인하여 설치 및 유지를 위한 비용이 많이 소요되는 단점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1906380호(2018. 10. 10. 공고).
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 광섬유를 이용하여 발광형태로 표식을 표출하되 발광된 빛을 모아서 전송할 수 있는 광집중 구조를 이용함으로써 고휘도를 확보하여 시인성을 향상시키며, 독립표시영역 매핑(mapping)을 통해서 발광을 제어함으로써 문자, 기호, 도형 등의 표식을 원하는 형태로 변화시켜가면서 표출하여 사용자에게 필요한 정보를 시의적절하게 제공할 수 있는 발광장치와 표시장치, 그리고 이를 구비한 발광식 도로표지 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 도로표지 장치에 사용되는 발광장치(1)로서, 빛을 발생시키는 광원(光源)에 해당하는 LED 소자(12)가 복수개로 설치되어 있는 LED 발광판(11); 상기 LED 소자에서 발광된 빛을 모아주는 광집중 부재(10); 및 모아진 빛을 전송하기 위한 광섬유의 광 인입 단부를 상기 광집중 부재(10)에서 빛이 모이게 되는 광집중 영역(13)에 근접하여 위치시키는 광섬유 가이드(14)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광집중 발광장치가 제공된다.
본 발명의 광집중 발광장치에서, LED 발광판(11)은, 표면에 LED 소자(12)가 하나 이상 복수개로 설치되어 있는 평판과, 상기 평판의 가장자리에서 세워져 있는 측면판으로 이루어져서 LED 소자(12)가 노출되도록 LED 소자(12)가 설치된 방향으로 개방구가 형성되어 있는 상자형태의 부재로 이루어질 수 있고, 광집중 부재(10)는, 반원기둥 형상, 원기둥 형상, 또는 다각기둥 형상을 가지는 볼록렌즈로 이루어질 수 있으며, 특히 광집중 부재(10)가 반원기둥 형상 또는 원기둥 형상의 볼록렌즈로 이루어진 경우, LED 발광판(11)에서 LED 소자(12)가 설치되어 있는 평판이 절곡판으로 이루어져서, 기둥형상의 종방향이 LED 발광판(11)과 나란하게 되도록 배치되었을 때, 반원기둥 형상 또는 원기둥 형상의 볼록렌즈의 곡선 측면이 LED 소자(12)를 마주하도록, 절곡판으로 이루어진 LED 발광판(11)이 볼록렌즈의 곡선 측면을 감싸는 구성을 가질 수 있다.
본 발명에서는 상자 형태로 이루어진 보호케이스(15)가 더 구비되어, 보호케이스(15)의 개방된 상면에는 광섬유 가이드(14)가 끼워져서 고정되고, 보호케이스(15)의 내부에는 광집중 부재(10)가 위치하도록, 보호케이스(15)가 광집중 부재(10)를 감싸게 되어, LED 발광판(11)에서 만들어진 빛이 불필요하게 퍼지는 것을 방지하며 광집중 부재(10)를 보호하게 될 수도 있다.
또한 본 발명에서는 상기한 목적을 달성하기 위하여, 도로표지 장치에 구비되어 표식이 표출되는 표시장치(2)로서, 발광장치에서 발광되어 광섬유를 통해서 전송된 빛이 확산되게 만드는 광확산 램프(22)와, 상기 광확산 램프(22)가 결합되는 표시판(21)을 포함하며; 표시판(21)의 정면에는 표식을 표출할 표출영역이 존재하고, 표출영역에는 단위표시영역(3)이 형성되어 있고, 단위표시영역(3)은 표출하려는 모든 표식이 동시에 중첩됨으로써 중첩경계선에 의해 복수개의 독립표시영역으로 구획되어 분할되어 있으며; 각각의 독립표시영역에는 복수개의 광확산 램프(22)가 설치되어 있는데, 1개의 독립표시영역에 구비된 모든 광확산 램프(22)는 1개의 발광장치에 의해 만들어진 빛을 전송받아 발광하게 됨으로써, 표출영역에서는 미리 정해놓은 복수개의 표식이 사용자의 의도에 따라 가변되어 표출되는 것을 특징으로 하는 동적 표시장치가 제공된다.
상기 본 발명의 동적 표시장치에서 발광장치로는 상기한 본 발명에 따른 광집중 발광장치를 사용할 수 있다.
본 발명에서는 상기한 목적을 달성하기 위하여, 광섬유의 발광을 이용하여 각종 표식을 표출하는 발광식 도로표지 장치로서, 상기한 광집중 발광장치와, 상기한 동적 표시장치를 포함하는 발광식 도로표지 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면, LED 소자로 이루어진 광원을 집중시켜서 고휘도로 만들고 광량을 증폭하여 광섬유에 전달할 수 있게 되며, 그에 따라 발광식 도로표시판의 시인성 및 판독성을 크게 증대시킬 수 있게 되는 효과가 발휘된다.
특히, 본 발명의 표시장치에 의하면, 독립표시영역 매핑 방법을 이용하여 독립표시영역과 발광장치를 개별적으로 1대1 대응시켜 제어함으로써 다양한 표식을 목적한 휘도로 표출할 수 있게 된다. 또한 본 발명의 표시장치에 의하면, 단위표출영역에 대해서는 균일한 휘도를 유지함에 있어서, 발광장치를 효율적으로 운영할 수 있게 되므로, 제작시 원가절감은 물론 최적의 도로표지판 설계를 가능하게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 발광장치의 실시예에 대한 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 화살표 A-A에 따른 개략적인 종방향 단면도이다.
도 3은 본 발명에서 광집중 부재가 반원기둥 렌즈로 이루어지고 수광면에 오목부가 형성되어 있는 본 발명의 또다른 실시예에 대한 도 2에 대응되는 개략적인 단면도이다.
도 4는 광집중 부재가 원기둥 형상 렌즈로 이루어진 본 발명의 실시예에 대한 도 1에 대응되는 개략적인 사시도이다.
도 5는 광집중 부재가 다각 기둥형상의 렌즈로 이루어진 본 발명의 실시예에 대한 도 1에 대응되는 개략적인 사시도이다.
도 6은 광집중 부재가 원기둥 형상 렌즈로 이루어지고 LED 발광판이 절곡판으로 이루어진 본 발명의 또다른 실시예에 대한 도 1에 대응되는 개략적인 사시도이다.
도 7은 도 6의 화살표 B-B에 따른 개략적인 종방향 단면도이다.
도 8은 상자형 부재와 보조 렌즈를 포함하는 구성을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 광집중 부재를 보여주는 도 6에 대응되는 개략적인 사시도이다.
도 9는 복수개의 반원기둥 형상의 광집중 부재가 동시에 LED 발광판의 개방구를 가로막도록 설치되어 있는 본 발명에 따른 발광장치의 개략적인 사시도이다.
도 10은 도 9의 화살표 C-C에 따른 개략적인 종방향 단면도이다.
도 11은 칸막이가 설치된 본 발명에 따른 발광장치에 대한 도 10에 대응되는 개략적인 종방향 단면도이다.
도 12은 본 발명에 구비되는 보호케이스의 일예에 대한 개략적인 사시도이다.
도 13은 도 1에 도시된 발광장치에 도 12의 보호케이스가 씌워져 있는 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 14는 도 13의 화살표 D-D에 따른 개략적인 단면도이다.
도 15는 본 발명에 따른 광확산 장치의 광확산 램프와 설치가이드를 보여주는 개략적인 측면도이다.
도 16의 (a) 및 (b)는 각각 장착판에 도 15의 광확산 램프와 설치가이드를 결합하는 것을 순차적으로 보여주는 개략적인 측단면도이다.
도 17의 (a) 및 (b)는 각각 표시판에 도 15의 광확산 장치가 조립되는 것을 순차적으로 보여주는 개략적인 측단면도이다.
도 18은 본 발명의 독립표시영역 맵핑 방식에 따라 0부터 9까지의 숫자를 모두 표출할 수 있는 중첩방식의 단위표시영역의 일예를 보여주는 개략도이다.
도 19는 도 18의 형태로 독립표시영역이 만들어진 것에서 숫자로 이루어진 고유 ID가 각각의 독립표시영역에 대해 부여한 상태가 설명하기 위한 개략도이다.
도 20에는 도 18에 도시된 단위표시영역에서 광확산 램프 또는 이를 설치하기 위한 구멍을 표시한 상태를 보여주는 도 18에 대응되는 개략도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 발광식 동적 도로표지 장치는, LED 소자를 구비하여 LED 소자에 의해 빛을 발광시키는 "발광장치"와, 광확산 램프가 설치되어 표식을 변화시켜가면서 가변식으로 표출하는 "동적 표시장치"를 포함하여 구성된다.
도 1에는 본 발명에 따른 발광장치(1)의 일 실시예에 대한 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 화살표 A-A에 따른 개략적인 종방향 단면도가 도시되어 있다. 본 발명에서 발광장치(1)는, 빛을 발생시키는 광원(光源)에 해당하는 LED 소자(12)가 복수개로 설치되어 있는 LED 발광판(11), 상기 LED 소자에서 발광된 빛을 모아주는 광집중 부재(10), 모아진 빛을 전송하기 위한 광섬유의 광 인입 단부를 상기 광집중 부재(10)에서 빛이 모이게 되는 광집중 영역(13)에 근접하여 위치시키는 광섬유 가이드(14)를 포함하여 구성되며, 추가로 상기 LED 발광판(11), 광집중 부재(10) 및 광섬유 가이드(14)가 내부 공간에 위치하게 되어 이들 부재를 보호하는 보호케이스(15)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로 LED 발광판(11)은 표면에 LED 소자(12)가 하나 이상 복수개로 설치되어 있는 부재로서, LED 소자(12)가 설치되어 있는 평판과, 상기 평판의 가장자리에서 세워져 있는 측면판으로 이루어져서 LED 소자(12)가 노출되도록 LED 소자(12)가 설치된 방향이 개방된 형태 즉, 개방구가 형성되어 있는 상자형태의 부재로 이루어져 있다.
광집중 부재(10)는 LED 발광판(11)의 LED 소자(12)에서 발광된 빛을 모아서 한 곳으로 집중시키는 부재로서, 예를 들어 LED 발광판(11)에서 LED 소자(12)를 마주하도록 설치되며 빛을 모아주는 볼록렌즈로 이루어질 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 실시예의 경우, 광집중 부재(10)는 반원기둥 형상의 렌즈(반원기둥 렌즈)로 이루어져 있는데, 도면에 예시된 실시예에서는 반원기둥 렌즈의 사각형 평면이 LED 소자(12)를 마주하도록 LED 발광판(11)의 개방구에 설치되어 있다. 그러나 이에 한정되지 않으며 반원기둥 렌즈의 둥근 측면이 LED 소자(12)를 마주하도록 설치될 수도 있다. 광집중 부재(10)가 볼록렌즈로 이루어진 경우, 편의상 볼록렌즈에서 LED 소자(12)를 마주하게 되어 빛이 들어오게 되는 면을 "수광면(收光面)"이라고 기재한다. 한편 본 명세서에서는 "종방향"은 볼록렌즈가 길게 연장되는 방향 즉, 위에서 예시한 반원기둥 렌즈의 경우에는 반원기둥 형상이 길에 연장되는 방향을 의미한다. 볼록렌즈로 이루어진 광집중 부재(10)가 LED 발광판(11)의 개방구에 가로막아서 덮도록 설치됨에 있어서, LED 발광판(11)의 측면판에 돌기를 형성하여 광집중 부재(10)가 놓이는 형태가 될 수도 있고, 광집중 부재(10)가 LED 발광판(11)의 측면판 사이에 끼워져서 개방부에 설치되는 형태가 될 수도 있다.
광집중 부재(10)가 설치됨에 있어서, 수광면이 단순히 평평한 면으로 이루어져서 LED 발광판(11)과 근접하여 LED 소자(12)과 나란하게 위치할 수도 있지만, LED 소자(12)의 종류에 따라서는 수광면이 LED 소자(12)를 감싸게 만들 수도 있다. 도 3에는 광집중 부재(10)가 반원기둥 렌즈로 이루어지고 수광면에 오목부가 형성되어 있는 본 발명의 또다른 실시예에 대한 도 2에 대응되는 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도 3에 도시된 것처럼 LED 소자(12)의 종류에 따라서는 광집중 부재(10)의 수광면에 오목부(101)를 두어서, LED 발광판(11)에 돌출되도록 설치된 LED 소자(12)가 상기 수광면의 오목부(101) 내에 위치하여, LED 소자(12)가 광집중 부재(10)에 의해 감싸지도록 만들 수 있는 것이다.
본 발명에서 광집중 부재(10)가 볼록렌즈로 이루어질 경우, 반원기둥 형상 이외에도 원기둥 형상 또는 다각기둥 형상이 될 수 있다. 도 4에는 광집중 부재(10)가 원기둥 형상 렌즈로 이루어진 본 발명의 또다른 실시예를 보여주는 도 1에 대응되는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 5에는 광집중 부재(10)가 다각 기둥형상의 렌즈로 이루어진 본 발명의 또다른 실시예를 보여주는 도 1에 대응되는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 4 및 도 5에 예시된 것처럼 광집중 부재(10)에 해당하는 원기둥 형상 렌즈는 원기둥의 측면이 LED 소자(12)를 마주하도록 설치되며, 다각기둥 형상의 렌즈는 사각형의 평평한 측면이 LED 소자(12)를 마주하도록 설치된다. 즉, 기둥형상의 종방향이 LED 발광판(11)과 나란하게 되도록 배치되는 것이다.
특히, 광집중 부재(10)가 원기둥 형상의 볼록렌즈로 이루어진 경우, 상자형 LED 발광판(11)에서 LED 소자(12)가 설치되어 있는 평판이 절곡판으로 이루어져서 광집중 부재(10)의 원기둥 형상 측면을 감싸는 형태로 될 수도 있다. 도 6에는 광집중 렌즈가 원기둥형 렌즈로 이루어지고 LED 발광판(11)이 원기둥 렌즈를 감싸는 형태로 이루어진 본 발명의 또다른 실시예에 대한 도 1에 대응되는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 7에는 도 6의 화살표 B-B에 따른 개략적인 종방향 단면도가 도시되어 있다. 도 6 및 도 7에 예시된 실시예와 같이 LED 발광판(11)의 평판이 절곡판으로 이루어지게 되면, 광집중 부재(10)가 원기둥 형상의 볼록 렌즈로 이루어지더라도 LED 소자(12)에서 발광된 빛은 광집중 부재(10)의 렌즈에 수직하게 입사된다. 따라서 LED 소자(12)와 광집중 부재(10) 사이의 간격 즉, 이격 공간으로 인하여 발생할 수 있는 난반사를 최소화시킬 수 있게 되는 장점이 발휘된다. 또한 원기둥 형상의 렌즈로 이루어진 광집중 부재(10)를 안착시키는 것도 매우 용이해지게 되는 장점도 발휘된다. 이와 같이 LED 발광판(11)이 절곡판으로 이루어진 구성은, 광집중 부재(10)로서 반원기둥 렌즈의 곡선 측면이 LED 소자(12)를 마주하도록 설치되는 경우에도 동일하게 적용할 수 있다. 즉, 반원기둥 렌즈의 곡선 측면을 절곡된 LED 발광판(11)이 감싸도록 설치될 수 있는 것이고, 이 경우 도 6 및 도 7에 예시된 절곡판으로 이루어진 LED 발광판(11)을 이용할 수 있는 것이다.
수광면이 LED 소자(12)를 마주하도록 볼록렌즈로 이루어진 광집중 부재(10)가 설치된 상태에서, LED 소자(12)로부터 발광된 빛은 광집중 부재(10)를 통과하면서 특정한 위치 즉, 광집중 부재(10)에서 수광면과 반대되는 측면에 모이게 된다. 광집중 부재(10)에서 수광면과 반대되는 측면에서 빛이 모이는 부분이 "광집중 영역"에 해당하는데, 도 1 내지 도 7에서 광집중 영역은 각각 도면부호 13으로 표시되어 있다.
본 발명에서 광집중 부재(10)는 위에서 예시한 볼록렌즈에 한정되지 않는다. 예를 들어 광집중 부재(10)는, 다각 기둥형상을 가지되 속이 비어져 있고 수광면은 개방되어 있는 상자형 부재(131)와, 상기 상자형 부재(131)에서 수광면과 마주하는 광집중 영역에 구비된 보조 렌즈(130)를 포함하는 구성을 가질 수도 있다. 도 8에는 위와 같이 상자형 부재(131)와 보조 렌즈(130)를 포함하는 구성의 광집중 부재(10)를 보여주는 도 6에 대응되는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 8의 상자형 부재(131)는 속이 비어 있는 부재이며, LED 소자(12)를 마주하는 수광면과 이에 대향되는 반대쪽면을 제외하고는 반사필름이 부착되어 있다. 그리고 수광면에 대향되는 반대쪽면 즉, 빛이 모이게 되는 광집중 영역에는 보조 렌즈(130)가 배치되어 있다. 따라서 LED 소자(12)에서 발광된 빛은 상자형 부재(131)에 의해 광집중 영역에 모여서 보조 렌즈(130)으로 집중된다.
본 발명에 따른 발광장치(1)에서 만들어진 빛은 광섬유를 통해서 전송된다. 즉, LED 소자(12)에 의해 만들어져서 광집중 부재(10)의 광집중 영역(13)에 모아진 빛은 광섬유를 통해서 전송되는 것이다. 모아진 빛을 효율적으로 광섬유로 전달하기 위해서는 광섬유의 광 인입 단부가 광집중 영역(13)에 위치할 필요가 있는데, 이를 위하여 본 발명의 발광장치(1)에는 광섬유 가이드(14)가 구비된다. 도 1 내지 도 8에 예시된 것처럼 광섬유 가이드(14)는 광섬유가 각각 삽입될 수 있는 하나 또는 복수개의 광섬유 삽입홀(140)이 형성되어 있는 부재로서, 광섬유 가이드(14)는 광섬유 삽입홀(140)이 광집중 부재(10)의 광집중 영역(13)을 마주하도록 설치된다. 따라서 광섬유 삽입홀(140) 각각에 광섬유가 끼워지게 되면, 광섬유의 광 인입 단부는 광집중 영역(13)을 마주하게 되고, 광집중 영역(13)으로 모아진 빛은 외부로의 누출이 최소화된 상태로 곧바로 광섬유의 광 인입 단부로 들어가서 광섬유를 통해서 전송된다.
이와 같이 광섬유 가이드(14)를 광집중 영역(13)에 마주하여 배치함에 있어서, 광집중 부재(10)가 반원기둥 볼록렌즈 또는 원기둥 볼록렌즈인 경우에는, 광섬유 가이드(14)는 광집중 부재(10)의 둥근 측면을 마주하게 될 수 있다. 이 경우 광섬유 가이드(14)에서 광집중 영역(13)을 마주하는 측면을 도 3에 도시된 것처럼 평면 형태로 만들 수 있지만, 도 2 및 도 6 내지 도 8에 도시된 것처럼 광집중 부재(10)의 둥근 측면에 대응되도록 곡면 형태로 만들 수도 있다. 이와 같이 광섬유 가이드(14)에서 광집중 영역(13)을 마주하는 측면을 광집중 부재(10)의 둥근 측면에 대응되도록 곡면 형태로 만들게 되면, 광집중 영역(13)에 모아진 빛의 손실을 더욱 최소화시킨 상태로 광섬유로 들어가게 만들 수 있는 장점이 발휘된다.
위에서 설명한 것처럼 본 발명에서 광집중 부재(10)는, 그 수광면이 상자형태의 부재로 이루어진 LED 발광판(11)의 개방구를 가로막아 덮게 되어, 수광면이 LED 소자(12)와 마주하여 위치하게 되는데, 수광면이 LED 소자(12)에 과도하게 접근하는 경우에는 LED 소자(12)가 존재하는 곳이 과도하게 집중적으로 밝아지는 현상이 발생할 경우도 생길 수 있다. 이와 같이 특정한 곳만 집중적으로 밝아지는 현상은 결국 광집중 부재(10)가 설치된 LED 발광판(11)이 균일한 휘도로 발광하지 못하게 되는 문제를 야기할 수도 있다. 이러한 문제점을 예방하기 위해서는 수광면이 LED 소자(12)와 적절한 간격을 두고 이격되어 있도록 광집중 부재(10)가 설치될 필요가 있다.
특히 본 발명에서는 복수개의 LED 소자(12)가 그룹을 이루어서 배치되어 있는 1개의 LED 발광판(11)의 개방구를, 복수개의 광집중 부재(10)가 동시에 가로막도록 설치될 수 있는데, 이 경우 각각의 광집중 부재(10)에서 균일한 휘도가 구현되도록 하기 위해서는 각각의 광집중 부재(10)의 수광면은 LED 소자(12)로부터 소정 거리만큼 이격되는 것이 바람직하다. 도 9에는 복수개의 반원기둥 볼록렌즈로 이루어진 광집중 부재(10)가 동시에 LED 발광판(11)의 개방구를 가로막도록 설치되어 있는 본 발명의 실시예에 따른 발광장치(1)의 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 10에는 도 9의 화살표 C-C에 따른 개략적인 종방향 단면도가 도시되어 있다.
도 9 및 도 10에 예시된 것처럼, 복수개의 광집중 부재(10)가 동시에 LED 발광판(11)의 개방구를 가로막도록 설치되는 경우, 상자형태의 LED 발광판(11)에서 측면판의 연직 크기를 증가시켜서 광집중 부재(10)의 수광면이 LED 소자(12)로부터 상당 거리로 이격된 위치에 존재하게 만든다. 이러한 구성에서는 도면에 예시된 것처럼 복수개의 LED 소자(12)에서 발생된 빛이 LED 발광판(11)의 측면판 높이(h)의 거리까지 진행하면서 고르게 퍼진 상태로 각각의 광집중 부재(10)로 입사하게 된다. 따라서 각각의 광집중 부재(10)에서는 균일한 휘도가 구현된다.
필요에 따라서는 LED 발광판(11)에 구비된 복수개의 LED 소자(12)의 각각에 대해 개별적으로 1개의 광집중 부재(10)가 마주하도록 설치함으로써 복수개의 광집중 부재(10) 전체에서 균일한 휘도가 구현되도록 할 수도 있다. 도 11에는 이와 같이 복수개의 LED 소자(12)의 각각에 대해 개별적으로 1개의 광집중 부재(10)가 마주하도록 설치된 구성을 가지는 본 발명에 따른 발광장치(1)에 대한 도 10에 대응되는 개략적인 종방향 단면도가 도시되어 있다. 도 11에 도시된 것처럼, 복수개의 광집중 부재(10)가 동시에 LED 발광판(11)의 개방구를 가로막도록 설치되지만, ED 발광판(11)에 구비된 복수개의 LED 소자(12)의 각각에서 발광된 빛이 1개의 광집중 부재(10)에 개별적으로 조사되도록 하기 위해서는, 복수개의 광집중 부재(10)마다 각각 구분할 수 있도록 LED 발광판(11)에 측면판과 나란한 형태로 복수개의 칸막이를 LED 발광판(11)에 설치하여, 1개의 LED 소자(12)에서 발생한 빛이 칸막이에 의해 나누어져서 각각의 개별적인 광집중 부재(10)에 구분되어 입사하게 만들 수도 있다.
본 발명의 발광장치(1)에는 상기한 여러 구성들을 보호하기 위하여, 추가적으로 보호케이스(15)가 더 구비될 수 있다. 도 12에는 보호케이스(15)의 일예에 대한 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 13에는 도 1에 도시된 발광장치(1)에 도 12의 보호케이스(15)가 씌워져 있는 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 14에는 도 13의 화살표 D-D에 따른 개략적인 단면도가 도시되어 있다.
도면에 예시된 것처럼 보호케이스(15)는 광집중 부재(10)를 감싸는 상자 형태의 부재로, 개방된 상면에는 광섬유 가이드(14)가 끼워져서 고정된다. 보호케이스(15)의 내부에는 광집중 부재(10)가 위치하게 된다. LED 발광판(11)도 보호케이스(15)의 내부에 위치할 수도 있지만 도면에 예시된 것처럼 보호케이스(15)의 하면이 개방되어 있어서, 보호케이스(15)의 개방된 하면이 LED 발광판(11)에 의해 마감되는 형태로 보호케이스(15)의 내부 공간에는 광집중 부재(10)가 위치할 수도 있다. 이와 같이 설치되는 보호케이스(15)는 LED 발광판(11)에서 만들어진 빛이 불필요하게 퍼지는 것을 방지하게 되며, 광집중 부재(10)를 비롯한 발광장치(1)의 기타 구성부재들을 보호하는 기능을 발휘하게 된다.
본 발명에 따른 발광장치(1)는 위와 같은 구성을 통해서 LED 소자(12)에서 발광된 빛을 집중시켜서 광섬유로 전송될 수 있게 되며, 그에 따라 발광효율을 극대화시킬 수 있게 된다.
본 발명에 따른 발광식 도로표지 장치에 구비되는 표시장치(2)는 실질적으로 표지 내용을 표시하게 되는 장치로서, 광확산 장치(20)와 표시판(21)을 포함하여 구성된다.
도 15에는 광확산 장치(20)의 광확산 램프(22)와 설치가이드(23)만을 보여주는 개략적인 측면도가 도시되어 있고, 도 16의 (a) 및 (b)에는 각각 장착판(24)에 광확산 램프(22)와 설치가이드(23)를 결합하는 것을 순차적으로 보여주는 개략적인 측단면도가 도시되어 있다. 도면에 도시된 것처럼 본 발명에서 광확산 장치(20)는 광확산 램프(22), 설치가이드(23) 및 장착판(24)을 포함하여 구성될 수 있다. 광확산 램프(22)는 광섬유의 광 인출 단부로 나오는 빛을 확산시키는 부재이다. 설치가이드(23)는 광확산 램프(22)의 후방에 결합된 것으로서, 광섬유(231)의 광 인출 단부가 끼워지는 광섬유 가이드 홈(230)이 형성되어 있다. 장착판(24)은 광확산 램프(22)가 설치되도록 하는 판재로서 설치가이드(23)가 끼워지는 관통공(240)이 형성되어 있다. 따라서 광확산 램프(22)와 설치가이드(23)가 일체화된 상태에서 장착판(24)의 관통공(240)에 설치가이드(23)가 끼워짐으로써, 광확산 램프(22)가 장착판(24)의 정면에 고정된 상태로 위치하게 된다. 전송되어 온 빛이 나오게 되는 광섬유(231)의 광 인출 단부는 설치가이드(23)의 광섬유 가이드 홈(230)에 각각 끼워진다. 따라서 발광장치(1)의 LED 발광판(11)에서 만들어진 빛은 광섬유의 광 인입 단부로 들어오게 되고 광섬유를 타고 전송되어 광섬유의 광 인출 단부를 거쳐서 광확산 램프(22)에서 확산된다.
표시판(21)은 구멍이 형성되어 있는 부재로서, 장착판(24)이 표시판(21)의 배면에 설치되면서 표시판(21)의 상기 구멍에 광확산 램프(22)가 끼워진다. 도 17의 (a) 및 (b)에는 각각 표시판(21)에 광확산 장치(20)가 조립되는 것을 순차적으로 보여주는 개략적인 측단면도가 도시되어 있다. 표시판(21)과 장착판(24)은 볼트 부재(25)에 의해 일체로 결합될 수 있다. 광확산 램프(22)를 통해서 확산되는 빛이 외부로 잘 노출될 수 있도록 표시판(21)의 정면에는 유광 혹은 무광의 반사 필름 내지는 시트를 부착하거나 또는 페인트 코팅 등의 처리를 할 수도 있다.
본 발명에서 표시판(21)의 정면에는 문자, 심볼 등의 표식을 표출할 영역("표출영역")이 존재하는데, 본 발명에서 표출영역에 의해 표출되는 문자, 심볼 등의 표식은 고정된 것이 아니라 가변된다. 즉, 동일한 표출영역에서 사용자의 의도에 따라 예를 들어, 아라비아 숫자 4가 표시되었다가 아라비아 숫자 8이 표시되는 형태로 표식이 다르게 표출될 수 있는 것이다. 이를 위해서 본 발명에서는 다음과 같은 "독립표시영역 맵핑(mapping)" 방식에 의해 표식을 표시판(21)의 표출영역에 표출하게 된다.
구체적으로 본 발명에 따른 독립표시영역 맵핑 방식에 의하면 중첩방식의 "단위표시영역"을 이용하여 다양한 형태의 표식을 표출하게 된다. 도 18에는 0부터 9까지의 숫자를 모두 표출할 수 있는 중첩방식의 단위표시영역의 일예를 보여주는 개략도가 도시되어 있다. 도 18에 예시된 예에서, 단위표시영역(3)은 직사각형으로 획정(劃定)되어 있으며, 단위표시영역(3)에는 표출하려는 모든 표식이 중첩되어 있다. 표출하려는 모든 표식을 하나의 단위표시영역(3) 내에 중첩시키게 되면 단위표시영역(3)은 중첩경계선에 의해 복수개의 영역으로 구획된다. 예를 들어, 표출하려는 표식으로서 0부터 9까지의 숫자를 모두 직사각형으로 이루어진 하나의 단위표시영역(3) 내에 중첩시키게 되면 도 18에 예시된 형태가 된다. 이렇게 하나의 단위표시영역(3)에서 구획된 각각의 분할된 영역을 "독립표시영역"이라고 칭한다. 각각의 독립표시영역에 대해서는 개별적으로 고유한 ID(Identification)가 부여된다. 도 19에는 도 18의 형태로 독립표시영역이 만들어진 것에서 숫자로 이루어진 고유 ID가 각각의 독립표시영역에 대해 부여한 상태가 설명하기 위한 개략도가 도시되어 있다. 도 19에는 각각의 독립표시영역에 대한 고유 ID가 원문자 숫자로 표시되어 있다.
이와 같이 고유 ID가 부여된 각각의 독립표시영역에는 개별적으로 발광을 위한 발광장치(1)가 매칭되어 있다. 즉, 1개의 발광장치는 1개의 독립표시영역과 매칭되어 있어서, 1개의 발광장치에 의해 1개의 독립표시영역이 목표로 하는 휘도를 가지면서 빛이 켜지는 것이다.
각각의 독립표시영역에는 복수개의 광확산 램프(22)가 돌출되어 위치하게 되며, 광확산 램프(22)에는 광섬유의 광 인출 단부가 결합되고, 발광장치에 의해 발광된 빛은 광섬유의 광 인입 단부로 들어와서 광섬유를 통해서 전송되어 광 인출 단부 및 광확산 램프(22)를 거쳐서 발하게 된다. 1개의 광섬유를 통해서 전송되어 발해지는 광량은 일정하므로, 전체 독립표시영역에 대해 목표로 하는 휘도가 결정되면 그에 따라 단위면적당 광섬유 소요량이 산출되고, 산출된 단위면적당 광섬유 소요량에 맞추어서, 면적이 상이한 각각의 독립표시영역에 설치되어야 할 광섬유의 개수가 정해진다. 각각의 독립표시영역에 설치될 광섬유 개수가 정해지면, 그에 맞추어서 광확산 램프(22)의 개수를 정하여 동일한 간격으로 각각의 독립표시영역에 광확산 램프(22)를 설치하게 된다. 1개의 광확산 램프(22)에 1개의 광섬유가 결합될 수도 있지만, 1개의 광확산 램프(22)에 복수개의 광섬유가 결합될 수도 있다. 도 20에는 도 18에 도시된 단위표시영역에서 광확산 램프(22) 또는 광확산 램프(22)를 설치하기 위한 구멍을 표시한 것을 보여주는 도 18에 대응되는 개략도가 도시되어 있다. 도 20에서 작은 원은 각각 광확산 램프(22) 또는 광확산 램프(22)를 설치하기 위한 구멍을 나타낸다.
이와 같이, 본 발명에서는 "독립표시영역 맵핑(mapping)" 방식에 의해 표식을 표시판(21)의 표출영역에 표식을 표출하게 되는 바, 하나의 단위표시영역에서 다양한 형태의 표식을 필요에 맞게 표출할 수 있게 된다. 즉, 원하는 형태로 효과적으로 가변문자를 표출할 수 있는 것이다.
특히, 본 발명에서 이용하는 독립표시영역 맵핑 방식에서는 각각의 독립표시영역이 개별적으로 1개의 발광장치와 매칭되어 빛을 발하게 되므로, 발광장치의 발광능력을 독립표시영역의 크기에 맞출 수 있게 되고, 그에 따라 발광장치에서 발광을 할 때 소요되는 비용을 최적화시킬 수 있게 된다. 앞서 설명한 것처럼 본 발명에서 이용하는 독립표시영역 맵핑 방식에서는 각각의 독립표시영역은 면적이 상이하기 때문에 목표로 하는 휘도를 가지기 위하여 필요한 광섬유의 개수가 각각 상이하다. 그런데 각각의 독립표시영역이 개별적으로 1개의 발광장치와 매칭되어 빛을 발하게 되므로, 상대적으로 적은 개수의 광섬유가 필요한 독립표시영역의 경우는, 그 보다 많은 개수의 광섬유가 필요한 독립표시영역에 비하여, 매칭되어 있는 발광장치의 발광성능을 더 줄일 수 있게 된다.
예를 들어 발광장치로서 앞서 도 1 내지 도 14를 참조하여 설명한 본 발명의 발광장치(1)를 이용한다면, 발광장치(1)에 구비되는 LED 소자(12)의 개수를 줄이거나 또는 LED 소자(12)에서 소모되는 전기에너지를 줄이는 등의 방법에 의해 발광장치의 발광성능을, 적은 개수의 광섬유가 필요한 독립표시영역에 맞추어서 조절할 수 있는 것이다. 이와 같이 발광장치의 발광성능을 각각의 독립표시영역에 맞추어서 조절함으로써, 도로표시의 표출에 소요되는 에너지 및 비용을 절감할 수 있게 되는 바, 전체적인 발광식 동적 도로표지 장치의 규모 내지 성능을 더욱 최적화시킬 수 있게 된다.
그러나 본 발명에서 독립표시영역 맵핑 방식에 따라 중첩방식의 "단위표시영역"을 이용하여 다양한 형태의 표식을 표출할 수 있는 표시판(21)을 구현함에 있어서, 발광장치는 앞서 도 1 내지 도 14를 참조하여 설명한 발광광치(1)에 한정되지 않으며, 기타 다른 형태로 빛을 발하여 광섬유를 통해서 빛을 전송하는 발광장치가 될 수 있다.
1: 발광장치
2: 표시장치
3: 단위표시영역
10: 광집중 장치
11: LED 발광판
12: LED 소자
21: 표시판

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  8. 광섬유의 발광을 이용하여 각종 표식을 표출하는 발광식 도로표지 장치로서, 빛을 발광시키는 발광장치와, 광확산 램프가 설치되어 표식을 표출하는 표시장치를 포함하여 구성되는데,
    상기 발광장치는, 빛을 발생시키는 LED 소자가 복수개로 설치되어 있는 LED 발광판(11); 반원기둥 형상 또는 원기둥 형상을 가지는 볼록렌즈로 이루어지고, 기둥형상의 종방향이 LED 발광판과 나란하게 되도록 배치되어서, 상기 LED 소자에서 발광된 빛을 광집중 영역(13)에 모아주는 광집중 부재(10); 및 광섬유가 각각 삽입될 수 있는 하나 또는 복수개의 광섬유 삽입홀(140)이 형성되어 있어서, 모아진 빛을 전송하기 위한 광섬유의 광 인입 단부를 상기 광집중 부재에서 빛이 모이게 되는 광집중 영역(13)에 근접하여 광집중 영역(13)을 마주하도록 위치시키는 광섬유 가이드(14)를 포함하여 구성되는 광집중 발광장치이고;
    상기 광집중 발광장치에서, LED 발광판(11)에서 LED 소자가 설치되어 있는 평판이 절곡판으로 이루어져서, 기둥형상의 종방향이 LED 발광판과 나란하게 되도록 배치되었을 때, 반원기둥 형상 또는 원기둥 형상의 볼록렌즈의 곡선 측면이 LED 소자를 마주하도록, 절곡판으로 이루어진 LED 발광판이 볼록렌즈의 곡선 측면을 감싸게 되어, LED 소자(12)에서 발광된 빛이 볼록렌즈로 이루어진 광집중 부재(10)에 수직하게 입사하게 되며;
    상기 표시장치는, 표식을 변화시켜가면서 가변식으로 표출하는 동적 표시장치인데;
    상기 동적 표시장치는, 광확산 램프(22), 설치가이드(23) 및 장착판(24)을 포함하여 구성되어 광집중 발광장치에서 발광되어 광섬유를 통해서 전송된 빛이 확산되게 만드는 광확산 장치(20)와, 상기 광확산 램프가 결합되는 표시판(21)을 포함하며;
    설치가이드(23)에는 광섬유(231)의 광 인출 단부가 끼워지는 광섬유 가이드 홈(230)이 형성되어 있고, 설치가이드(23)는 광확산 램프(22)의 후방에 결합되며, 장착판(24)은 설치가이드(23)가 끼워지는 관통공(240)이 형성되어 있어서 광확산 램프(22)가 설치되도록 하는 판재이며, 광확산 램프(22)와 설치가이드(23)가 일체화된 상태에서 장착판(24)의 관통공(240)에 설치가이드(23)가 끼워짐으로써, 광확산 램프(22)가 장착판(24)의 정면에 고정된 상태로 위치하게 되고, 전송되어 온 빛이 나오게 되는 광섬유(231)의 광 인출 단부는 설치가이드(23)의 광섬유 가이드 홈(230)에 각각 끼워져서 광집중 발광장치에서 만들어진 빛은 광섬유의 광 인입 단부로 들어오게 되고 광섬유를 타고 전송되어 광섬유의 광 인출 단부를 거쳐서 광확산 램프(22)에서 확산되며;
    표시판(21)에는 구멍이 형성되어 있고, 장착판(24)이 표시판(21)의 배면에 설치되면서 표시판(21)의 구멍에 광확산 램프(22)가 끼워지면서 장착판(24)이 표시판(21)에 일체로 결합되며;
    표시판(21)의 정면에는 표식을 표출할 표출영역이 존재하고, 표출영역에는 단위표시영역이 형성되어 있고, 단위표시영역(3)은 표출하려는 모든 표식이 동시에 중첩됨으로써 중첩경계선에 의해 복수개의 독립표시영역으로 구획되어 분할되어 있으며;
    복수개의 독립표시영역에는 고유한 식별기호(Identification)이 부여되어 있고;
    각각의 독립표시영역에는 복수개의 광확산 램프(22)가 돌출된 형태로 설치되어 있는데, 광확산 램프(22)에는 광섬유의 광 인출 단부가 결합되고, 광집중 발광장치에 의해 발광된 빛은 광섬유의 광 인입 단부로 들어와서 광섬유를 통해서 전송되어 광 인출 단부 및 광확산 램프(22)를 거쳐서 발하게 되며;
    1개의 독립표시영역에 구비된 모든 광확산 램프(22)는 1개의 광집중 발광장치에 의해 만들어진 빛을 전송받아 발광하게 되고;
    전체 독립표시영역에 대해 사전 설정된 휘도에 따라 산출된 단위면적당 광섬유 소요량에 맞추어서 각각의 독립표시영역에 설치되어야 할 광섬유의 개수가 정해지고, 각각의 독립표시영역에 대해 정해진 광섬유 개수에 맞추어서 각각의 독립표시영역에 설치되어야 할 광확산 램프(22)의 개수가 정해지며, 정해진 개수의 광확산 램프(22)가 각각의 독립표시영역에서 동일한 간격으로 배치됨으로써, 1개의 광집중 발광장치에 의해 1개의 독립표시영역이 사전 설정된 휘도를 가지면서 빛이 켜지면서, 표출영역에서는 미리 정해놓은 복수개의 표식이 사용자의 의도에 따라 가변되어 표출되는 것을 특징으로 하는 발광식 도로표지 장치.
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