KR20190026456A - 배광 특성 조정형 굴절렌즈를 구비한 철도차량용 전조등 - Google Patents

Abstract

본 발명은 야간에 철도차량의 안전 운행을 위해 철도차량의 전방진로를 조명토록 함에 있어, 상대방에서 진행하는 운전자의 시야 확보까지 확보할 수 있도록 하는 배광 특성 조정형 굴절렌즈를 구비한 철도차량용 전조등에 관한 것으로서, 리플렉터를 포함한 케이스 내에 상측에 위치하는 전면을 통해 발산하는 광 중 이미 설정한 광량의 광을 이미 설정한 각도 범위로 굴절시키는 렌즈를 구비한 LED램프들의 배열로 이루어진 철도차량용 전조등에 있어서, 리플렉터를 포함한 케이스의 상측에서 배열을 이루며, 렌즈를 통한 배광의 상측 각도가 수평 방향에 있도록 설치가 이루어지는 상향등과; 상기 케이스의 중간 위치에서 배열을 이루며, 렌즈를 통한 배광의 상측 각도가 상기 상향등의 배광 중 배광각 하측과 나란하도록 설치가 이루어지는 중간등과; 상기 케이스의 하측에서 배열을 이루며, 렌즈를 통한 배광의 상측 각도가 상기 중간등의 배광 중 배광각 하측과 나란하도록 설치가 이루어지는 하향등;을 포함한 광원부를 구비하고, 상기 광원부로부터 이격된 전방에 설치가 이루어져, 상기 상향등, 중간등, 하향등에 각각 대응하여 각각의 배광각을 굴절시키는 굴절렌즈부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

배광 특성 조정형 굴절렌즈를 구비한 철도차량용 전조등{HEADLIGHT FOR RAILWAY VEHICLES WITH REFRACTION LENS OF LIGHT DISTRIBUTION CHARACTERISTIC CONTROLLED}

본 발명은 배광 특성 조정형 굴절렌즈를 구비한 철도차량용 전조등에 관한 것으로서, 구체적으로는 야간에 철도차량의 안전 운행을 위해 철도차량의 전방진로를 조명토록 함에 있어, 상대방에서 진행하는 운전자의 시야 확보까지 확보할 수 있도록 하는 배광 특성 조정형 굴절렌즈를 구비한 철도차량용 전조등에 관한 것이다.

일반적으로 철도차량용 전조등은 통상의 차량용 전조등과 마찬가지로 야간에 전방의 운행 진로를 조명하여 운전자로 하여금 장애물과 철도차량이 추돌하는 등의 사고위험을 미연에 방지할 수 있도록 하는 장치이다.

이러한 철도차량용 전조등에는 쉴드빔과 HID(High Intensity Discharge) 등이 주로 사용되어 왔으나, 고휘도 LED 기술이 급속하게 발전하면서 그 적용이 점차 확대되고 있다.

철도차량용 전조등에는, 전방 40m 이내의 가까운 거리를 비추는 하향등(Low Beam)과, 가시거리 100m 이상의 원거리를 비추기 위한 상향등(High Beam)을 각각 구분하여 설치하거나 이들을 하나의 조명장치 내에 복합 설치한 일체형 모듈의 것이 있다.

상술한 하향등은 대체로 근거리의 넓은 영역을 조명하도록 빛을 제한된 범위 내에서 분산시킬 필요가 있고, 상대적으로 상향등은 먼 거리를 조명하기 위하여 빛을 전방으로 집중시킬 필요가 있다.

따라서, 상향등과 하향등을 복합 설치한 일체형 모듈로 이루어진 철도차량용 전조등은 상향등용 상부 램프와 하향등용 하부 램프를 각각 구비하고, 이에 더하여 상향등과 하향등 사이인 중간 영역에 대한 조명 공백이 없도록 하기 위한 중간 램프를 구비하는 것으로 이루어진다.

또한, 상부 램프와 하부 램프 및 중간 램프 각각에는 배광 각을 지향하는 굴절률의 렌즈를 각 전면에 구비한다.

즉, 렌즈는 램프()의 광을 은, 하나 이상의 개수로 철도차량용 전조등 내의 상부 위치에서 열을 이룬 상부 램프()와, 하나 이상의 개수로 철도차량용 전조등 내의 하부 위치에서 열을 이룬 하부 램프() 및 상부 램프()와 하부 램프() 사이의 위치에서 하나 이상의 개수로 열을 이룬 중간 램프()로 구분한다.

또한, 상술한 각각의 렌즈()들은 대응하는 램프()가 고휘도 LED 램프인 경우, 방출하는 광각이 110~120°범위에 있는 것을 도 2의 도수 분포에 해당하는 광량에 대하여 전방의 광 중심(C)을 기준으로 상하좌우 ±5° 범위에 있도록 집광한다.

이와 더불어 리플렉터()를 포함한 철도차량용 전조등()의 배광 각도(θ)도 또한 대체적으로 전방의 광 중심(C)을 기준으로 상하좌우 ±5° 범위에 있도록 형성하고 있다.

이에 따른 작용을 예시하자면, 철도차량용 전조등()의 설치 높이가 약 1.7m라 하고, 철도차량의 운전석의 하단 높이가 약 2m 이상이라 할 때에, 일체형 모듈로 이루어진 철도차량용 전조등의 배광 각도는 전방 거리에 따라 도 3에 도시한 바와 같은 분포를 이룬다.

이러한 광 분포에서 확인되듯이, 철도차량용 전조등의 빛은 상대방에서 교차 진행하는 다른 철도차량의 운전자 시야를 방해하는 결과를 초래한다.

이를 방지하기 위하여 양방향 철도차량이 교차할 때에 철도차량용 전조등()스위치를 상호 간에 끌(switch off) 경우에는, 운전자가 운행 지역의 시야를 확보하지 못하여 안전사고의 위험이 있다.

또한, 위의 광 분포에서 조명하는 배광의 하향 각도는 전방의 광 중심(C)을 기준한 하측으로 -5° 범위에 있으므로, 철도차량용 전조등()의 설치 높이가 1.7m임을 고려할 때에, 조명되는 최소 거리는 19.4m 이상이고, 이 또한 안전 운전을 담당하는 운전자의 시야 확보에 부족한 조건임을 알 수 있다.

이러한 이유에서 철도차량에는 철도차량용 전조등()의 조명 각도를 전방에 대한 수평 위치로부터 약 -3°범위로 기울여 조명토록 하고 있으나, 이 경우에도 상대방에서 교차 진행하는 다른 철도차량의 운전자 시야를 방해할 뿐 아니라 조명하는 배광의 하향 각도에 따른 조명되는 최소 거리는 약 12m에 이르기 때문에 철도차량의 저속 운행 또는 정지 상태에서 근거리에 대한 시야 확보에는 부족할 수밖에 없다.

대한민국 등록특허공보 제10-1325850호(2013.11.06. 공고) 대한민국 등록특허공보 제10-1038894호(2011.06.02. 공고) 대한민국 등록특허공보 제10-0981240호(2010.09.10. 공고)

본 발명은, 상술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 운행에 대한 운전자의 시야 범위에 대응하여 각 조명의 분배 효율을 높이도록 함과 동시에 상대방으로부터 운행하는 철도차량 운전자의 시야를 안정적으로 유지할 수 있도록 하는 배광 특성 조정형 굴절렌즈를 구비한 철도차량용 전조등을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 배광 특성 조정형 굴절렌즈를 구비한 철도차량용 전조등의 특징적인 구성은, 리플렉터를 포함한 케이스 내에 상측에 위치하는 전면을 통해 발산하는 광 중 이미 설정한 광량의 광을 이미 설정한 각도 범위로 굴절시키는 렌즈를 구비한 LED램프들의 배열로 이루어진 철도차량용 전조등에 있어서,

리플렉터를 포함한 케이스의 상측에서 배열을 이루며, 렌즈를 통한 배광의 상측 각도가 수평 방향에 있도록 설치가 이루어지는 상향등과; 상기 케이스의 중간 위치에서 배열을 이루며, 렌즈를 통한 배광의 상측 각도가 상기 상향등의 배광 중 배광각 하측과 나란하도록 설치가 이루어지는 중간등과; 상기 케이스의 하측에서 배열을 이루며, 렌즈를 통한 배광의 상측 각도가 상기 중간등의 배광 중 배광각 하측과 나란하도록 설치가 이루어지는 하향등;을 포함한 광원부를 구비하고,

상기 광원부로부터 이격된 전방에 설치가 이루어져, 상기 상향등, 중간등, 하향등에 각각 대응하여 각각의 배광각을 굴절시키는 굴절렌즈부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기한 본 발명에 따르면, 상향등과 중간등 및 하향등의 조명각이 상하 방향으로 중첩됨을 최소화 하면서 상향등의 배광각 상측 부위가 상대방으로부터 진행하는 철도차량의 운전자의 시야를 방해하는 것을 방지하는 각도에 있고, 중간등과 하향등은 상호 겹침이 최소화 한 각도로 조명함에 의해 넓은 영역에 대응하여 조명의 분배 효율을 높이는 효과가 있다.

도 1은 렌즈의 배광각을 달리하여 부착한 상하향 일체형 LED 전조등의 정면도이며;
도 2는 LED와 렌즈의 장착 각도를 달리하여 조립한 종래의 LED 전조등의 정면도이며;
도 3은 일반적인 SMD Type 고휘도 LED의 빔 앵글(Beam Angle)을 설명하기 위한 도면이며;
도 4는 빔 앵글을 갖도록 설계된 종래의 전반사 렌즈의 사시도 및 10°빔앵글의 그래프이며;
도 5는 종래의 LED에 10°빔각을 갖는 렌즈를 부착했을 때의 광선 모습을 도시한 도면이며;
도 6은 10°렌즈를 사용한 종래의 LED 전조등의 중심축의 상측부분의 광 분포상태를 도시한 도면이며;
도 7은 종래의 철도차량의 전조등 설치 위치를 설명하기 위한 도면이며;
도 8은 종래의 철도차량의 전조등의 각도를 낮추어 사용하는 것을 설명하기 위한 도면이며;
도 9는 종래의 전조등을 5°기울였을 때 광 중심거리를 설명하기 위한 도면이며;
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배광 특성 조정형 굴절렌즈를 구비한 철도차량용 전조등의 구성과 이들 구성의 배치 및 작용관계를 설명하기 위한 측면도이다.

본 발명의 명세서 및 청구범위에서 사용하는 용어나 단어는, 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석될 것이 아니라, '발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다'는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

또한, 본 발명의 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시한 구성은, 본 발명의 바람직한 실시예에 불과한 것일 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명의 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들은 본 발명의 청구범위에 귀속될 수 있음을 이해해야 한다.

그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 용기가 세워진 상태 즉, 용기의 주둥이가 상측에 있도록 한 상태를 기준으로 하고, 내측의 표현은 해당 높이에서 용기 내부의 중심 방향 또는 그 방향에 있는 부위를 지칭하는 것으로 하며, 외측은 내측의 반대 방향 또는 그 방향에 있는 부위를 지칭하는 것으로 하여 설명하기로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 배광 특성 조정형 굴절렌즈를 구비한 철도차량용 전조등은, 도 10과 도 11에 도시한 바와 같이, 리플렉터를 포함한 케이스 내에 상측에 위치하는 전면을 통해 발산하는 광 중 이미 설정한 광량의 광을 이미 설정한 각도 범위로 굴절시키는 렌즈를 구비한 LED램프들의 배열로 이루어진 철도차량용 전조등에 있어서,

리플렉터를 포함한 케이스의 상측에서 배열을 이루며, 렌즈를 통한 배광의 상측 각도가 수평 방향에 있도록 설치가 이루어지는 상향등과; 상기 케이스의 중간 위치에서 배열을 이루며, 렌즈를 통한 배광의 상측 각도가 상기 상향등의 배광 중 배광각 하측과 나란하도록 설치가 이루어지는 중간등과; 상기 케이스의 하측에서 배열을 이루며, 렌즈를 통한 배광의 상측 각도가 상기 중간등의 배광 중 배광각 하측과 나란하도록 설치가 이루어지는 하향등;을 포함한 광원부를 구비하고,

상기 광원부로부터 이격된 전방에 설치가 이루어져, 상기 상향등, 중간등, 하향등에 각각 대응하여 각각의 배광각을 굴절시키는 굴절렌즈부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

100 : 케이스

Claims (1)

1. 리플렉터를 포함한 케이스 내에 상측에 위치하는 전면을 통해 발산하는 광 중 이미 설정한 광량의 광을 이미 설정한 각도 범위로 굴절시키는 렌즈를 구비한 LED램프들의 배열로 이루어진 철도차량용 전조등에 있어서,
   리플렉터를 포함한 케이스의 상측에서 배열을 이루며, 렌즈를 통한 배광의 상측 각도가 수평 방향에 있도록 설치가 이루어지는 상향등과; 상기 케이스의 중간 위치에서 배열을 이루며, 렌즈를 통한 배광의 상측 각도가 상기 상향등의 배광 중 배광각 하측과 나란하도록 설치가 이루어지는 중간등과; 상기 케이스의 하측에서 배열을 이루며, 렌즈를 통한 배광의 상측 각도가 상기 중간등의 배광 중 배광각 하측과 나란하도록 설치가 이루어지는 하향등;을 포함한 광원부를 구비하고,
   상기 광원부로부터 이격된 전방에 설치가 이루어져, 상기 상향등, 중간등, 하향등에 각각 대응하여 각각의 배광각을 굴절시키는 굴절렌즈부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 배광 특성 조정형 굴절렌즈를 구비한 철도차량용 전조등.

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