KR100618396B1 - 터널순응조명등용 전원공급장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터널순응조명등용 전원공급장치에 관한 것으로서, 터널의 입구영역에 시각순응을 보조하기 위해 설치되는 조명등에 동작전력을 공급하기 위한 터널순응조명등용 전원공급장치에 있어서, 상기 터널의 인접영역에 설치된 태양전지와; 상기 태양전지의 출력을 검출하는 출력검출부와; 상기 출력검출부의 검출값에 기초하여 상기 태양전지와 상기 터널순응조명등사이에 개재하여 상기 태양전지의 출력전압이 크면 클수록 보다 큰 동작전압이 상기 터널순응조명등에 공급되도록 상기 태양전지의 출력전압을 변환하는 전압조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 자연광에너지의 변화가 터널순응조명등의 동작전압에 안정적으로 반영되고, 구성이 간단하며, 설치비용을 줄일 수 있다.
터널, 순응, 조명등, 태양전지, 전원

Description

터널순응조명등용 전원공급장치{Power Supply Equipment for Tunnel Adaptation Light Lamp}
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널순응조명등용 전원공급장치의 태양전지설치상태를 도시한 도면,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널순응조명등용 전원공급장치의 기능별 블록도,
도3은 도2의 전압조절부의 기능별 블록도,
도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터널순응조명등용 전원공급장치의 전압조절부의 기능별 블록도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
11 : 지지대 12 : 태양전지
13 : 출력검출부 20, 30 : 전압조절부
21, 31 : 인버터 22, 32 : 축전지
23, 33 : 충전부 24 : 선택스위칭부
25, 35 : 제어부 52 : 터널순응조명등
본 발명은 터널순응조명등용 전원공급장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양광발전을 이용하여 터널의 입구영역에 시각순응을 보조하기 위해 설치되는 조명등에 동작전압을 공급하는 전원공급장치에 관한 것이다.
터널을 주행하는 차량의 운전자에게 터널내 노면조도를 확보해주기 위해 터널의 천정영역에는 다수의 조명등이 설치되어 있다. 본 명세서에 터널이라는 용어는 지하차도, 암거형 도로 등 차량이 주행하는 도로에 부분적으로 자연광에너지를 차단시키는 구조물을 모두 포함하는 것으로 사용한다.
이러한 터널조명등은 터널전체길이구간에 걸쳐 설치된 기본조명등(53, 도1참조)과 터널의 입구영역(본 명세서에서는 진입방향과 관계없이 터널의 양쪽 개구에 인접한 영역을 입구영역이라고 한다)에 설치된 터널순응조명등(52, 도1 참조)을 포함하고 있다.
기본조명등(53)은 터널전체길이구간에서 균일한 조도를 확보하기 위한 것이고, 터널순응조명등은 터널 내외의 노면조도를 서서히 변화시킴으로써 운전자에게 암순응(暗順應) 또는 명순응(明順應)에 의한 시각적 운전장애를 제거하기 위한 것이다.
터널순응조명등은 외부로부터 터널내로 입사되는 자연광을 고려하여 터널개구면으로부터 일정거리(10미터 정도) 이탈된 위치로부터 터널내부를 향해 설치될 수 있다.
이러한 터널순응조명등의 기능에 비추어 터널순응조명등의 밝기는 터널외부 의 밝기에 따라 조절하는 것이 바람직하다.
종래 터널순응조명등의 밝기를 조절할 수 있는 터널순응조명등용 전원공급장치가 2003년 특허출원 제9592호(발명의 명칭 : 피아이디 콘트롤러를 이용한 단계별 터널 조명제어장치) 등에 개시되어 있다.
종래 터널순응조명등용 전원공급장치는, 터널로부터 멀리 떨어진 위치에 설치되는 발전부와, 터널의 인접영역에 설치되어 발전부로부터의 전력을 수령하여 터널순응조명등에 동작전압을 공급하는 전원공급부와, 발전부와 전원공급부를 연결하는 전력전송설비와, 터널의 내부 또는 외부 인접영역에 설치된 조도센서와, 조도센서의 검출값에 기초하여 전원공급부로부터 터널순응조명등에 공급되는 동작전압의 크기를 조절하는 전압조절부를 갖고 있다.
조도센서의 검출값은 증폭된 후, 제어부에 제공된다.
전압조절부는 조도센서의 검출값이 크면 클수록 최대값이 큰 교류전압이 동작전압으로서 터널순응조명등에 공급되도록 구성되어 있다.
그런데 종래의 터널순응조명등용 전원공급장치에 따르면, 조도센서는 하나의 광전변환소자를 포함하고 있고 조도센서의 렌즈가 차량의 주행 등에 의해 발생하는 먼지 등에 의해 수광이 방해를 받을 염려가 있기 때문에 검출값에 자연광에너지의 변화를 안정적으로 반영할 수 없다는 문제점이 있었다. 이에 따라 자연광에너지의 변화가 터널순응조명등의 동작전압에 안정적으로 반영될 수 없게 된다.
그리고 터널순응조명등에 동작전압을 공급하는 선로와 별개로 검출신호라인을 마련해야 하고 검출신호를 증폭하여야 하기 때문에 구성이 복잡하다는 문제점이 있었다.
그리고 터널순응조명등의 최대부하에 상응하는 전력전송설비와 발전부를 원격지와 터널사이에 마련하여야 하기 때문에 설치비용이 증가한다는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은, 자연광에너지의 변화가 터널순응조명등의 동작전압에 안정적으로 반영되고, 구성이 간단하며, 설치비용을 줄일 수 있도록 한 터널순응조명등용 전원공급장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 터널의 입구영역에 시각순응을 보조하기 위해 설치되는 조명등에 동작전력을 공급하기 위한 터널순응조명등용 전원공급장치에 있어서, 상기 터널의 인접영역에 설치된 태양전지와; 상기 태양전지의 출력을 검출하는 출력검출부와; 상기 출력검출부의 검출값에 기초하여 상기 태양전지와 상기 터널순응조명등사이에 개재하여 상기 태양전지의 출력전압이 크면 클수록 보다 큰 동작전압이 상기 터널순응조명등에 공급되도록 상기 태양전지의 출력전압을 변환하는 전압조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널순응조명등용 전원공급장치에 의해 달성된다.
여기서 상기 전압조절부는 상기 태양전지와 상기 터널순응조명등사이에 개재하고 직류입력전압값의 크기에 비례하는 교류전압을 출력하는 인버터와, 상기 태양전지와 상기 인버터사이에 개재하는 축전지와, 상기 태양전지를 충전원으로 하여 상기 축전지에 자기방전에 대한 보상충전을 행하는 충전부와, 상기 축전지와 상기 태양전지를 상기 인버터에 선택적으로 연결시키는 선택스위칭부와, 상기 출력검출부의 검출값에 기초하여 상기 태양전지의 동작상태를 판단하고 상기 태양전지의 동작상태가 양호한 경우 상기 태양전지가 상기 인버터에 연결되도록 선택스위칭부를 제어하고 상기 태양전지의 동작상태가 불량한 경우 상기 축전지가 상기 인버터에 연결되도록 상기 선택스위칭부를 제어하는 제어부를 포함하도록 구성하거나 또는 상기 태양전지에 연결된 축전지와, 상기 태양전지를 충전원으로 하여 상기 축전지를 상시충전을 행하는 충전부와, 상기 축전지와 상기 터널순응조명등사이에 개재하는 인버터와, 상기 출력검출부의 검출값에 기초하여 직류입력전압값의 크기에 비례하는 교류전압이 출력되도록 상기 인버터를 제어하는 제어부를 포함하도록 구성할 수 있다.
그리고 태양광의 차단을 통해 터널내외부의 노면조도차를 감소시키고 태양전지의 출력변화가 터널순응조명등의 밝기에 적절히 반영될 수 있도록 상기 터널의 천정영역으로부터 외부로 돌출되도록 설치된 지지대를 더 포함하고; 상기 태양전지를 상기 지지대의 상면에 설치하는 것이 바람직하다.
이하에서, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널순응조명등용 전원공급장치의 태양전지설치상태를 도시한 도면이고, 도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널순응조명등용 전원공급장치의 기능별 블록도이며, 도3은 도2의 전압조절부의 기능별 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터널순응조명등용 전원공급장치는, 이들 도면에 도시된 바와 같이, 터널(51)의 전면에 설치된 지지대(11)와, 지지대(11)에 설치된 태양전지(12)와, 태양전지(12)의 출력단에 설치되는 출력검출부(13)와, 태양전지(12)와 터널순응조명등(52)사이에 개재하는 전압조절부(20)를 갖고 있다.
지지대(11)는 원호형상의 차광판(11a)과, 차광판(11a)의 상면에 결합된 지지판(11b)을 갖고 있다.
이러한 구성을 갖는 지지대(11)는 터널(51)의 천정영역으로부터 외부로 돌출되도록 설치된다.
태양전지(12)는 종래 알려진 바와 같이 어레이(Array) 또는 모듈(Module)형태로 구현될 수 있다.
출력검출부(13)는 태양전지(12)의 출력전압, 출력전류 또는 출력전력중 어느 하나를 측정할 수 있도록 구성할 수 있다.
전압조절부(20)는 태양전지(12)와 터널순응조명등(52)사이에 개재하는 인버터(21)와, 태양전지(12)와 인버터(21)사이에 개재하는 축전지(22)와, 태양전지(12)를 충전원으로 하여 축전지(22)를 충전하는 충전부(23)와, 축전지(22)와 태양전지(12)를 인버터(21)에 선택적으로 연결시키는 선택스위칭부(24)와, 출력검출부(13)의 검출값에 기초하여 선택스위칭부(24)의 스위칭동작을 제어하는 제어부(25)를 갖고 있다.
인버터(21)는 직류입력전압값의 크기에 비례하는 교류전압을 출력하도록 구성되어 있다. 이러한 동작을 하는 인버터(21)는 종래 널리 알려진 인버팅기술을 채 용하여 구현할 수 있다.
충전부(23)는 축전지(22)에 자기방전에 대한 보상충전을 행한다.
제어부(25)는 출력검출부(13)의 검출값에 기초하여 태양전지(12)의 동작상태를 판단한다. 여기서 태양전지(12)의 동작상태판단은 다음과 같은 방법으로 실시할 수 있다.
상태기준값을 미리 설정하여 메모리(도시되지 않음)에 저장해 두고, 출력검출부(13)의 검출값을 상태기준값과 비교하여 검출값이 상태기준값보다 크면 양호한 상태로 판단하고 그렇지 않으면 불량상태로 판단한다.
태양전지(12)의 상태를 양호한 것으로 판단한 경우 태양전지(12)가 인버터(21)에 연결되도록 선택스위칭부(24)를 제어한다.
태양전지(12)가 인버터(21)에 연결되면 태양전지(12)의 출력전압이 크면 클수록 보다 큰 동작전압이 터널순응조명등(52)에 공급되게 되고(인버터(21)는 직류입력전압값의 크기에 비례하는 교류전압을 출력하도록 구성되어 있음), 터널순응조명등(52)은 태양전지(12)의 출력전압이 크면 클수록 더욱 밝아진다.
여기서 태양전지(12)의 출력전압이 커진다는 것은 터널외부의 노면조도가 커진다는 것을 의미하고(태양전지(12)의 출력전압이 커진다는 것은 자연광에너지가 크다는 것을 의미하므로 자연광에 의한 터널외부의 노면조도도 증가함) 터널순응조명등(52)의 밝기가 증가한다는 것은 터널내부의 노면조도도 증가한다는 것을 의미한다.
이와 같이 터널내외부의 노면조도차는 자연광에너지의 변화에 좇아 안정적으 로 유지되므로 터널순응조명등(52)으로서의 기능을 수행할 수 있게 된다.
전술한 전압조절부(20)는 태양전지(12)의 출력이 일정이하가 되는 경우 동작을 중단하는 자동운전정지기능, 자연광강도에 적응하여 태양전지의 출력이 최대가 되도록 추종제어하는 최대출력추종제어기능 등을 갖도록 구성할 수 있다. 여기서 자동운전정지기능과 최대출력추종제어기능 등은 종래 알려진 기술을 채용하여 구현할 수 있다.
한편 전술한 실시예에서는 시간에 따라 변하는 태양전지(12)의 출력전압을 직접 인버터(21)에 입력되도록 구성하고 있으나, 태양전지(12)와 인버터(21)사이에 축전지(22)를 개재시키는 한편 태양전지(12)의 출력전압 변화는 인버터(21)에서의 변환 동작시 반영되도록 본 발명을 실시할 수 있다.
도4는 발명의 다른 실시예에 따른 터널순응조명등용 전원공급장치의 전압조절부의 기능별 블록도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 터널순응조명등용 전원공급장치는, 전압조절부(30)를 제외한 다른 구성요소 즉, 지지대(11), 태양전지(12) 및 출력검출부(13)는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널순응조명등용 전원공급장치의 경우와 동일하므로 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하 설명의 편의를 위해 터널순응조명등용 전원공급장치와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 번호를 사용하기로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 터널순응조명등용 전원공급장치의 전압조절부(30)는 태양전지(12)에 연결된 축전지(32)와, 태양전지(12)를 충전원으로 하여 축전지를 충전하는 충전부(33)와, 축전지(32)와 터널순응조명등(52)사이에 개재하는 인버터(31)와, 출력검출부(13)의 검출값에 기초하여 인버터(31)를 제어하는 제어부(35)를 갖고 있다.
충전부(33)는 축전지(32)에 상시충전을 행한다.
인버터(31)는 제어부(35)의 제어동작에 따라 펄스폭변조(PWM : Pulse Width Modulation)에 따라 입력직류전압을 변환하여 교류전압을 출력하도록 구성되어 있다.
제어부(35)는 출력검출부(13)의 검출값에 기초하여 직류입력전압값의 크기에 비례하는 교류전압이 출력되도록 인버터(31)를 제어한다.
즉, 출력검출부(13)의 검출값이 크면 클수록 큰 펄스폭을 가하여 큰 동작전압이 출력되도록 인버터(31)를 제어한다. 이러한 동작을 하는 인버터(31)와 제어부(35)의 제어동작은 종래 널리 알려진 인버팅기술과 제어기술을 채용하여 구현할 수 있다.
이에 따라 터널순응조명등(52)은 태양전지(12)의 출력전압이 크면 클수록 더욱 밝아진다.
이와 같이 터널내외부의 노면조도차는 자연광에너지의 변화에 좇아 안정적으로 유지되므로 터널순응조명등(52)으로서의 기능을 수행할 수 있게 된다.
전술한 전압조절부(30)는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널순응조명등용 전원공급장치의 경우와 같이 태양전지(12)의 출력이 일정이하가 되는 경우 동작을 중단하는 자동운전정지기능, 자연광강도에 적응하여 태양전지의 출력이 최대가 되도록 추종제어하는 최대출력추종제어기능 등을 갖도록 구성할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 태양전지(12)의 출력에 기초하여 태양전지(12)의 출력전압이 크면 클수록 보다 큰 동작전압이 터널순응조명등(52)에 공급되도록 함으로써, 터널순응조명등(52)의 밝기 제어입력인 검출값(즉, 터널순응조명등의 동작전압)에 자연광에너지의 변화를 안정적으로 반영할 수 있게 된다.
그리고 터널순응조명등(52)에 동작전압을 공급하는 선로를 통해 태양전지(12)의 출력값을 검출함으로써, 검출신호라인을 별도로 마련할 필요가 없고 검출신호를 증폭시킬 필요가 없게 된다.
또한 태양전지(12)를 터널의 인접영역에 설치함으로써 설치비용을 줄일 수 있게 된다.
또한 터널(51)의 천정영역으로부터 외부로 돌출 설치된 지지대(11)의 상면에 태양전지(12)를 설치함으로써, 자연광의 차단을 통해 터널내외부의 노면조도차를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라(지지대에 의해 태양광이 차단되는 노면영역은 터널내외부사이의 조도를 완만하게 변화시키는 작용을 함) 태양전지(12)의 출력변화가 터널순응조명등(52)의 밝기에 더욱 더 적절히 반영될 수 있게 된다(지지대의 하부에 위치하는 노면영역은 순응적응구간으로서 이 구간에서의 태양전지(12)의 출력값에 순응적응구간의 자연광에너지에 의한 조도변화가 적절히 반영될 수 있음).
한편 전술한 실시예에서는 태양전지(12)의 출력전압을 그대로 인버터(21, 31)에 가하거나 축전지(22, 32)의 충전원으로 사용하도록 구성하고 있으나, 주지된 직류/직류 승압기술, 직류/교류변환과 교류/직류변환기술을 적용하여 태양전지(12) 의 출력전압을 변환하여 인버터(21)에 가하거나 축전지(22)의 충전원으로 사용하도록 구성할 수 있음은 물론이다.
따라서 본 발명에 따르면, 태양전지의 출력에 기초하여 태양전지의 출력전압이 크면 클수록 보다 큰 동작전압이 터널순응조명등에 공급되도록 함으로써, 터널순응조명등의 동작전압에 자연광에너지의 변화를 안정적으로 반영할 수 있다.
그리고 터널순응조명등에 동작전압을 공급하는 선로를 통해 태양전지의 출력값을 검출함으로써, 구성이 간단해진다.
또한 태양전지를 터널의 인접영역에 설치함으로써 설치비용을 줄일 수 있다.

Claims (4)

  1. 터널의 입구영역에 시각순응을 보조하기 위해 설치되는 조명등에 동작전력을 공급하기 위한 터널순응조명등용 전원공급장치에 있어서,
    상기 터널의 인접영역에 설치된 태양전지와;
    상기 태양전지의 출력을 검출하는 출력검출부와;
    상기 출력검출부의 검출값에 기초하여 상기 태양전지와 상기 터널순응조명등사이에 개재하여 상기 태양전지의 출력전압이 크면 클수록 보다 큰 동작전압이 상기 터널순응조명등에 공급되도록 상기 태양전지의 출력전압을 변환하는 전압조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널순응조명등용 전원공급장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전압조절부는 상기 태양전지와 상기 터널순응조명등사이에 개재하고 직류입력전압값의 크기에 비례하는 교류전압을 출력하는 인버터와, 상기 태양전지와 상기 인버터사이에 개재하는 축전지와, 상기 태양전지를 충전원으로 하여 상기 축전지에 자기방전에 대한 보상충전을 행하는 충전부와, 상기 축전지와 상기 태양전지를 상기 인버터에 선택적으로 연결시키는 선택스위칭부와, 상기 출력검출부의 검출값에 기초하여 상기 태양전지의 동작상태를 판단하고 상기 태양전지의 동작상태가 양호한 경우 상기 태양전지가 상기 인버터에 연결되도록 선택스위칭부를 제어하고 상기 태양전지의 동작상태가 불량한 경우 상기 축전지가 상기 인버터에 연결되 도록 상기 선택스위칭부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널순응조명등용 전원공급장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전압조절부는 상기 태양전지에 연결된 축전지와, 상기 태양전지를 충전원으로 하여 상기 축전지를 상시충전을 행하는 충전부와, 상기 축전지와 상기 터널순응조명등사이에 개재하는 인버터와, 상기 출력검출부의 검출값에 기초하여 직류입력전압값의 크기에 비례하는 교류전압이 출력되도록 상기 인버터를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널순응조명등용 전원공급장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 터널의 천정영역으로부터 외부로 돌출되도록 설치된 지지대를 더 포함하고;
    상기 태양전지는 상기 지지대의 상면에 설치되는 것을 특징으로 하는 터널순응조명등용 전원공급장치.
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