KR100551230B1 - Ｌｅｄ를 이용한 안전 유도등 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도로의 중앙 분리대, 터널, 지하차도, 지하철 터널 등에 설치되는 안전 유도등에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광 다이오드(LED)를 이용한 안전 유도등에 전원 공급 중단에 대비하기 위한 충전수단으로 수명이 반영구적이고 충전 및 방전 특성이 우수한 슈퍼 커패시터를 사용하고, 전압강하, 과전류, 과전압 등의 영향을 받지 않고 LED가 일정한 휘도를 유지하기 위한 제어회로를 적용한 LED를 이용한 안전 유도등에 관한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 LED를 이용한 안전 유도등은 본체의 전면과 후면에 다수의 발광 다이오드를 포함하는 표지부가 구성되고, 양 측면에 체결공이 구비된 체결부가 형성되어 도로, 터널, 지하차도의 경계선, 지하철 터널 등에 설치되는 안전 유도등에 있어서, 외부로부터 공급되는 전원을 일시 저장하였다가 발광 다이오드에 공급하는 충전부, 발광 다이오드에 공급되는 전류가 전압의 변동에 관계없이 항상 일정하도록 유지하는 전류 제어부, 및 과전류 또는 과전압에 의한 폭발 및 화재를 예방하는 과전류 방지부로 구성되는 제어회로가 구비된 것을 특징으로 한다.

안전 유도등, 도로 표지병, 발광 다이오드, LED, 슈퍼 커패시터

Description

ＬＥＤ를 이용한 안전 유도등{Safety Road Stud using LED}

도1 내지 도3은 본 발명 실시예에 따른 안전 유도등을 나타내는 도면으로,

도1은 사시도.

도2는 단면도.

도3은 본 발명 안전 유도등이 설치된 모습을 나타내는 도면.

도4 및 도5는 본 발명에 따른 안전 유도등의 설치 구성을 나타내는 도면.

도6은 본 발명에 따른 안전 유도등에 공급되는 전원을 제어하는 제어회로를 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 안전 유도등 130 : 발광 다이오드

200 : 컨트롤 유닛 300 : 제어회로

310 : 충전부 311 : 슈퍼 커패시터

320 : 전류 제어부 321 : 트랜지스터

322 : 저항 330 : 과전류 방지부

331 : 폴리 스위치 332 : 스위칭 다이오드

본 발명은 도로의 중앙 분리대, 터널, 지하차도, 지하철 터널 등에 설치되는 안전 유도등에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광 다이오드(LED)를 이용한 안전 유도등에 전원 공급 중단에 대비하기 위한 충전수단으로 수명이 반영구적이고 충전 및 방전 특성이 우수한 슈퍼 커패시터를 사용하고, 전압강하, 과전류, 과전압 등의 영향을 받지 않고 LED가 일정한 휘도를 유지하기 위한 제어회로를 적용한 LED를 이용한 안전 유도등에 관한 것이다.

일반적으로 차량이 통과하는 도로, 터널, 지하차도의 노면, 인도 경계선, 중앙분리대 등에는 도로의 주행방향을 표시하거나, 교통사고 또는 공사 등과 같은 위험지역을 야간에도 운전자나 보행자가 쉽게 주지하여 안전사고를 예방하기 위한 안전 유도등(또는 도로 표지병)이 설치된다. 이러한 안전 유도등은 대체로 플라스틱 등으로 이루어진 재귀반사체로, 차량의 전조등으로부터 조사된 불빛을 입사방향과 근사한 방향으로 반사시켜 운전자에게 전방의 도로 선형에 관한 정보를 제공한다.

그러나, 위와 같은 종래의 재귀반사체를 이용한 안전 유도등의 경우, 차량의 전조등 불빛을 반사시키는 반사체가 외부에 그대로 노출되게 때문에 장기간 사용하게 되면 비바람, 차량의 매연 등으로 인하여 반사체가 쉽게 퇴색되거나 먼지나 이물질이 쉽게 쌓이게 되는데, 이로 인하여 반사량이 줄어들게 되고 반사되는 불빛을 제대로 식별할 수 없어 반사 기능을 상실하게 된다.

따라서, 재귀반사체의 반사체가 파손되거나, 퇴색 또는 오염 시에는 신속하게 교체 또는 청소를 하여 제기능을 발휘하도록 하여야 하는데, 이를 위한 안전 유 도등의 불량상태를 점검하기 위해서는 반사체의 불량상태를 일일이 확인해야 하고, 불량으로 확인된 반사체만을 교환하기 어렵기 때문에 안전 유도등 전체를 교체함에 따라 시간과 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.

또한, 안개가 끼거나 눈보라가 치는 등 기상 조건이 나쁜 날에는 반사체의 반사기능이 현저하게 저하되어 운전자가 정확하게 인식하지 못하여 사고 발생의 우려가 있다.

실용신안 출원번호 제20-2004-0005788호 및 제20-2005-0019049호는 이러한 기존의 재귀반사체의 문제점을 해결하기 위하여, 안전 유도등에 발광 다이오드를 설치하여 유지 및 관리의 편의를 도모한 안전 유도등에 관한 것이다. 상기와 같은 발광 다이오드를 이용한 안전 유도등은 전원선을 통해 외부로부터 전원을 공급받거나, 태양전지판을 이용하여 변환된 전기에너지를 내부에 구비된 축전지에 저장하였다가 전원으로 이용한다.

그러나, 전원선을 통해 외부로부터 전원을 공급받는 경우, 예기치 못한 전압 강하 또는 과전류 등이 발생하게 되면, 전원이 안정적으로 공급되지 못하게 되는 문제점이 있다.

그리고, 태양전지판을 이용하여 전원을 공급받는 경우, 장마철 등과 같이 장기간 태양에너지가 충분하게 공급되지 못하면 축전지를 통해 공급받는 전원에도 한계가 있으므로 전원공급이 원활하게 이루어지지 않게 되는 문제점이 있다.

또한, 내부에 구비되는 축전지로 일반 배터리를 사용하게 되는데, 배터리의 경우 대체로 충전에 1 ~ 5 시간이 소요되고, 0.3 ~ 3시간이면 방전되므로 소정의 충전시간이 보장되지 못한 상태에서 완전 방전이 이루어지면 전원공급이 중단되어 안전 유도등이 제 역할을 수행하지 못하게 된다.

또한, 배터리는 대체로 500 ~ 1,000회 충전 및 방전이 이루어지면 더 이상 사용이 불가능하여, 수명이 2 ~ 3년에 불과하므로 설치 이후에도 배터리의 교체 및 유지비용이 계속 소요되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 발광 다이오드를 이용한 안전 유도등에 전원 공급 중단에 대비하기 위한 충전수단으로 충전 및 방전 특성이 우수하고 반영구적으로 사용 가능한 슈퍼 커패시터를 적용하여, 유지 및 관리비용을 줄이고 안정적으로 전원을 공급받는 것을 목적으로 한다.

또한, 과전류 발생 시 전원 차단이 가능하고, 예기치 못한 전압강하 등이 발생하여도 LED 측으로 일정한 전압 및 전류를 유지시키는 제어회로를 사용하여 항상 안정된 휘도를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 LED를 이용한 안전 유도등은 본체의 전면과 후면에 다수의 발광 다이오드를 포함하는 표지부가 구성되고, 양 측면에 체결공이 구비된 체결부가 형성되어 도로, 터널, 지하차도의 경계선 등에 설치되는 안전 유도등에 있어서, 외부로부터 공급되는 전원을 일시 저장하였다가 발광 다이오드에 공급하는 충전부, 발광 다이오드에 공급되는 전류가 전압의 변동에 관계없이 항상 일정하도록 유지하는 전류 제어부, 및 과전류에 의한 폭발 및 화재를 예방하는 과전류 방지부로 구성되는 제어회로가 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 충전부는 슈퍼 커패시터로 구성되고, 상기 발광 다이오드는 직병렬 구조로 배열되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전류 제어부는 트랜지스터와 저항으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 과전류 방지부는 회로 내에 소정의 정해진 전류보다 과전류가 흐르게 되면 전류를 차단하는 폴리 스위치와, 외부로부터 공급되는 전원 이상, 또는 케이블 간의 이상으로 쇼트가 발생하는 경우 전원을 차단하는 스위칭 다이오드로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도1 내지 도3은 본 발명 실시예에 따른 안전 유도등을 나타내는 도면으로, 도1은 사시도이고, 도2는 단면도이고, 도3은 본 발명 안전 유도등이 설치된 모습을 나타내는 도면이다.

도1에 도시된 바와 같이, 본 본명에 따른 발광 다이오드를 이용한 안전 유도등(일명 LED Marker)(100)은 전면과 후면에 발광 다이오드를 포함한 표지부(110)가 구성되고, 양 측면에 상기 안전 유도등(100)의 설치를 위한 체결공(121)이 구비된 체결부(120)가 형성되고, 하부에 외부 전원과 연결하기 위한 전원선(140)이 구비된다. 또한, 안전 유도등(100)의 전면과 후면, 및 좌우측면은 도2에 도시된 바와 같이, 마름모 형상으로 설치면에 대해 약 30° 기울어진 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

표지부(110)는 소정간격으로 배열된 다수의 발광 다이오드(130)와 상기 각각의 발광 다이오드(130)가 설치되는 다수의 수용홈(112)으로 이루어진 요입부와, 상기 요입부의 주연에 결합되어 경사면을 형성하는 보호커버(113)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 보호커버(113)는 발광 다이오드(130)의 빛이 외부로 투과될 수 있도록 투명한 재질의 특수 강화유리, 합성수지 등으로 이루어지고, 매연이나 먼지 등에 오염되면 보호커버(113)만을 교체하고 안전 유도등(100)은 계속 사용할 수 있도록 착탈 가능하도록 구성된다, 따라서, 발광 다이오드(130)의 정상동작 여부가 외부에서 육안으로 식별 가능하므로, 불량으로 확인되는 경우 해당 발광 다이오드(130)만을 교체할 수 있다. 상기 발광 다이오드(130)는 전면과 후면에 각각 5 내지 6개 설치되며, 시야 확보의 용이성을 위해 흰색 또는 노란색으로 발광되는 것이 바람직하다. 이렇게 설치된 발광 다이오드(130)는 케이블과의 연결 시 방수, 방진을 위해 몰딩 처리되며, 전원선과의 연결 시 열수축 튜브를 이용하여 밀봉되는 것이 보다 바람직하다.

위와 같이 구성된 안전 유도등(100)은 도3에 도시된 바와 같이 도로, 터널, 지하차도의 경계선 등에 설치되어, 운전자 및 보행자가 쉽게 주지할 수 있어 안전사고가 예방된다. 설치 시 안전 유도등(100) 간 거리는 10 내지 45m로 이루어지는 것이 바람직하다.

위와 같이 구성된 안전 유도등은 별도로 구비된 외부 전원에 의해 동작하게 된다.

도4와 도5는 본 발명에 따른 안전 유도등의 설치 구성을 나타내는 도면이다.

도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 안전 유도등(100)이 도로의 경계선 등에 설치될 때에는 전원을 공급하고 동작을 제어하는 컨트롤 유닛(200)과 상기 컨트롤 유닛(200)에 의해 동작하는 복수의 안전 유도등(100)을 포함하여 구성된다. 즉, 하나의 컨트롤 유닛(200)에 의해 복수의 안전 유도등(100)이 동작하는 시스템으로 이루어진다.

컨트롤 유닛(200)은 일반 220V 교류전원을 직류전원으로 정류하여 각각의 안전 유도등(100)으로 공급하고, 각 안전 유도등(100)의 발광 다이오드(130)의 점등 및 소등 동작을 제어한다. 여기서, 각 안전 유도등(100)으로 공급되는 직류전원은 24V 내외로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 컨트롤 유닛(200)은 각 안전 유도등(100)의 정상 동작여부를 감시하여 동작 이상이 감지되는 경우 이를 시스템 전체를 관리하는 중앙 제어부(미도시)로 전송하므로, 안전 유도등(100)의 실시간 제어를 가능하게 한다.

위와 같이 안전 유도등(100)은 별도로 구비된 컨트롤 유닛(200)과 연결된 전원 선로를 통하여 전력을 공급받기 때문에, 예기치 못한 전압강하가 일어나거나 전원이상 또는 케이블 간에 쇼트 발생으로 인한 전원 공급 중단 등에 의해 안전 유도 등(100)으로의 전원공급이 원활하지 못할 우려가 있다.

이를 방지하기 위해 안전 유도등(100)에는 DC 전원을 일시 저장하였다가 발광 다이오드(130)에 공급하는 충전부(310)를 포함하여 이루어지는 제어회로(300)가 구성된다.

도6은 본 발명에 따른 안전 유도등에 공급되는 전원을 제어하는 제어회로를 도시한 도면이다.

도6에 도시된 바와 같이, 안전 유도등 제어회로(300)는 전압의 변동에 관계없이 발광 다이오드(130)에 항상 일정한 정전류를 흐를 수 있게 하는 회로로써, 전원을 일시 저장했다 공급하는 충전부(310), 트랜지스터(321)와 저항(322)으로 이루어져 발광 다이오드(130)에 공급되는 전류를 제어하는 전류 제어부(320), 및 폴리 스위치(331)와 스위칭 다이오드(332)로 이루어져 과전류에 의한 폭발 및 화재를 예방하는 과전류 방지부(330)를 포함하여 구성된다.

충전부(310)는 소정시간 동안 공급되는 전력을 일시 저장했다가 정전과 같은 비상시에 발광 다이오드(130)에 공급하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 충전부(310)는 일반 배터리보다 충전효율이 높은 슈퍼 커패시터(Super Capacitor)(311)로 이루어진다. 슈퍼 커패시터, 혹은 울트라 커패시터는 재래식 커패시터에 비해 정전용량이 300배 이상인 커패시터로, 짧은 시간 동안 순시 첨두 전력을 공급할 수 있는 능력이 배터리의 10배 ~ 100배 이상이므로, 정전과 같은 비상시에 대비한 전력 공급수단으로 사용된다. 표1은 슈퍼 커패시터와 일반 배터리의 특성을 비교한 것이 다.

	슈퍼 커패시터	배터리
수명	20년 이상 (50만회 이상 사용 가능)	2 ~ 3년 (500회 ~ 1,000회 사용 가능)
충전시간	1 ~ 30초	1 ~ 5시간
방전시간	1 ~ 30초	0.3 ~ 3시간
충방전 효율	85 ~98%	50 ~ 85%

표1에 나타난 바와 같이, 슈퍼 캐패시터(311)는 급속 충방전이 가능하고 에너지 효율이 높을 뿐 아니라, 화학반응을 이용하는 배터리와는 달리 전해질의 계면에 형성되는 전기 이온층에 전하를 저장하는 방식을 사용하기 때문에 열화현상으로 인한 사이클 수명의 제한이 없으므로 반영구적 수명을 가진다. 또한, 작동 온도가 넓고, 환경 친화적이며, 극성이 바뀌어도 파괴되지 않는 안정적인 제품이기 때문에 그 활용이 점차 확대되고 있다.

상기와 같이 이루어진 충전부(310)는 정상적으로 전원이 공급될 때에는 충전 동작을 수행하고, 정전과 같이 전원공급이 정상적으로 이루어지지 못하는 경우 충전되었던 전력을 방전하여 발광 다이오드(130)에 슈퍼 커패시터(311) 용량만큼의 전원을 공급하게 되는데, 90분 내외의 백업전원 역할을 수행하도록 구성되는 것이 바람직하다.

위와 같이 충전부(310)에 슈퍼 커패시터(311)를 사용하는 경우 충전시간 뿐 아니라 방전시간도 짧기 때문에, 본 발명 실시예에서는 충전된 전력을 장시간 사용하기 위해 복수의 발광 다이오드(130)가 도6에 도시된 것처럼 직병렬이 혼합된 구조로 배열된다. 즉, 위와 같이 발광 다이오드(130)가 직병렬 구조로 배열된 안전 유도등 제어회로(300)는 슈퍼 커패시터(311)로 이루어진 충전부(310)의 방전시간을 길게 하여 장시간 정전 상태가 계속되어도 안전 유도등(100)이 정상적으로 동작하도록 한다.

전류 제어부(320)는 트랜지스터(320)와 저항(330)을 포함한 정전류 소자로 이루어져 발광 다이오드(130)에 흐르는 전류를 제어하기 위한 것으로, D에서 S로 흐르는 전류의 양을 제어하여 발광 다이오드(130)로 유입되는 전류가 전압변동에 관계없이 일정하게 유지시켜 준다.

이처럼 유입되는 전류가 일정하게 유지되기 때문에 발광 다이오드(130)의 휘도 또한 일정하게 유지된다. 즉, 전원이상이나 긴 전원선로를 사용하여 원거리 설치 시 발생할 수 있는 전원측(입력 측) 전압 이상이 발광 다이오드(130)로 직접 전달되지 않고, 정전류 소자로 이루어진 전류 제어부(320)를 거쳐 전달되므로 부하 측(LED 측)에서는 정전류가 출력되므로, 발광 다이오드(130)에는 항상 일정한 전압과 전류가 전달되어 전원 측 전압의 변동과 관계없이 언제나 안정된 휘도를 얻을 수 있다.

과전류 방지부(330)는 폴리 스위치(331)와 스위칭 다이오드(332)로 이루어져 예상치 못한 과전류, 또는 과전압이 발생했을 때 전원을 차단하는 역할을 한다. 폴리 스위치(331)는 충전부(310)의 충전이 완료되거나, 기타 원인에 의해 회로 내에 소정의 정해진 전류보다 과전류가 흐르게 되어 저항값이 증가하게 되면 전류를 차단하여 제어회로(300)내의 슈퍼 커패시터(311)의 과방전 시 일어날 수 있는 폭발을 예방하게 된다. 스위칭 다이오드(332)는 외부로부터의 공급되는 전원이상, 또는 케이블간의 이상으로 쇼트가 발생하는 경우 전류를 차단하여 화재를 예방한다. 또한, 상기 스위칭 다이오드(332)는 다수 개가 병렬 연결되는 경우 제어회로(300)간 일어날 수 있는 간섭을 예방하는 역할을 한다.

위와 같이 이루어진 상기 제어회로(300)는 안전 유도등(100)의 내부에 구성된 일체형으로 이루어져 있으나, 도5와 같이 안전 유도등(300)과 별도의 구성요소로 이루어진 분리형으로 구성할 수도 있으며, 전류 제어부(320)와 과전류 방지부(330)를 등 회로를 구성하는 구성요소에 적용되는 다이오드, 저항 등과 같은 각종 소자들은 다양하게 변형하여 응용 가능하다.

또한, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 누구나 수정 및 변환 실시가 가능한 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 본 발명은 발광 다이오드를 이용한 안전 유도등에 전원 공급 중단에 대비하기 위한 충전수단으로 충전 및 방전 특성이 우수하고 반영구적으로 사용 가능한 슈퍼 커패시터를 사용하므로, 유지, 교체 및 관리비용을 절약하고 비상시에도 전원이 안정적으로 공급되는 효과가 있다.

또한, 제어회로에 의해 과전류 또는 과전압 발생 시 전원 차단이 가능하고, 예기치 못한 전압강하 등이 발생하여도 LED 측으로 일정한 전압 및 전류가 유지되므로 안전 유도등이 항상 안정된 휘도를 제공하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 본체의 전면과 후면에 다수의 발광 다이오드를 포함하는 표지부가 구성되고, 양 측면에 체결공이 구비된 체결부가 형성되어 도로, 터널, 지하차도, 지하철 터널의 경계선 등에 설치되는 안전 유도등에 있어서,

   외부로부터 공급되는 전원을 일시 저장하였다가 발광 다이오드에 공급하는 충전부,

   발광 다이오드에 공급되는 전류가 전압의 변동에 관계없이 항상 일정하도록 유지하는 전류 제어부, 및

   과전류 또는 과전압에 의한 폭발 및 화재를 예방하는 과전류 방지부로 구성되는 제어회로가 구비된 것을 특징으로 하는 LED를 이용한 안전 유도등.
2. 제1항에 있어서,

   상기 충전부는 슈퍼 커패시터로 구성되고, 상기 발광 다이오드는 직병렬 구조로 배열되는 것을 특징으로 하는 LED를 이용한 안전 유도등.
3. 제1항에 있어서,

   상기 전류 제어부는 트랜지스터와 저항으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED를 이용한 안전 유도등.
4. 제1항에 있어서,

   상기 과전류 방지부는 회로 내에 소정의 정해진 전류보다 과전류가 흐르게 되면 전류를 차단하는 폴리 스위치와,

   외부로부터 공급되는 전원 이상, 또는 케이블 간의 이상으로 쇼트가 발생하는 경우 전원을 차단하는 스위칭 다이오드로 구성되는 것을 특징으로 하는 LED를 이용한 안전 유도등.

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