KR100682076B1 - 도로 조명등장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고출력 파워 발광다이오드(LED)를 이용한 도로 조명등장치에 관한 것이다. 본 발명의 도로 조명등 장치는 교류전원을 고효율의 직류전원으로 변환하기 위한 전원부; 외부로부터 입력된 조명등 온/오프신호에 따라 전원부를 제어하고, 비정상적인 온도가 검출되면 전원을 오프하기 위한 제어신호를 전원부에 출력하는 전원제어 회로부; 백색 고출력 LED 및 황색 고출력 LED로 구성된 광출력부; 광출력부의 광출력 상태를 검출하는 광출력 검출부; 광출력부 및 주변의 온도를 검출하는 온도 검출부; 및 전원부로부터 직류전원을 입력받아 광출력부의 LED를 점등시키기 위한 구동전원을 제공하고, 광출력 검출부와 온도 검출부의 검출신호를 입력받아 광출력부의 광출력을 제어하는 광출력 제어부로 구성된다.

따라서 본 발명의 조명등 장치는 종래에 비해 하나의 조명등 장치만 설치하면 되므로 설치가 용이하고, LED 램프를 사용하므로 기존의 방전 램프에 비해 소비전력을 줄일 수 있고, LED 램프의 수명이 길어 램프 교체 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

조명등, 도로, 가로등, LED, 황색, 백색, 광출력, 온도

Description

도로 조명등장치{ STREET LIGHT LAMP }

도 1은 본 발명에 따른 LED 도로 조명등의 구성 블럭도,

도 2는 본 발명에 따른 백색 LED 및 황색 LED의 구성 회로도,

도 3은 본 발명에 사용되는 백색 LED 및 황색 LED의 분광 스펙트럼을 도시한 도면,

도 4는 본 발명에 따른 백색 LED 및 황색 LED 조합 램프의 분광 스펙트럼을 도시한 도면,

도 5는 본 발명에 따른 LED 램프의 에폭시 몰딩 예를 도시한 도면,

도 6은 본 발명에 따른 조명등장치의 동작 절차를 도시한 순서도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100: 조명등장치 110: 전원부

112: 필터회로 114: 정류회로

116: 역률보상회로 120:전원제어 회로부

130: 광출력 제어부 140: 광출력부

142: 백색 LED 144: 황색 LED

150: 광출력 검출부 160: 온도 검출부

본 발명은 가로등이나 터널등과 같은 도로 조명등 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고출력 파워 발광다이오드(LED: Light Emitting Diode)를 이용한 도로 조명등장치에 관한 것이다.

일반적으로, 도로 조명등은 도로에 설치되어 교통소통을 원활하게 하고, 도로 이용 효율을 향상시키며, 차량 운전자나 보행자의 불안감을 제거하고 범죄를 예방하는 것을 목적으로 하는 조명등이다.

이러한 도로 조명등으로는 도로폭 12m 이상의 공공도로에 시설하는 가로등과, 도로폭 12m 미만의 공공도로에 시설하는 보안등, 공공도로의 보행상의 보행자의 편리와 지역의 특수성을 나타내기 위하여 설치하는 보행등 등으로 구분된다. 즉, 가로등이란 노폭 12m 이상의 공공도로에 시설하는 도로조명을 말하며, 넓은 의미로는 일반도로의 가로등, 교량등, 터널등, 육교등, 보행등이 포함되며, 좁은 의미로는 순수한 일반도로의 가로등만을 말한다.

가로등주에 설치되는 종래의 가로등으로는 백색광을 내는 수은등이 주로 사용되었으나 전력소모가 많고 환경오염 및 벌레들이 많이 몰려드는 등의 문제점이 있어 거의 사용되지 않고, 요즘에는 백색광을 내는 메탈할라이드 램프나 주황색을 내는 나트륨 램프 등이 주로 사용되고 있다.

그러나 가로등이나 터널등에서 메탈할라이드 램프만 점등할 경우에는 사물이 창백해 보이고, 나트륨 램프만 사용할 경우에는 사물이 노랗게 보이는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 보완하기 위하여 최근에는 메탈할라이드 램프나 3파장 형광램프와 나트륨 램프를 동시에 설치하는 추세이다.

그런데 이와 같이 별도의 메탈할라이드 램프나 3파장 형광램프와 나트륨 램프를 각각 설치할 경우에는 설치하기 번거로운 문제점이 있다. 또한 최근에는 램프 대신에 LED를 이용한 조명등도 사용되고 있는데, 종래의 LED 조명등은 백색의 LED만을 사용하기 때문에 안개나 우천시, 또는 매연이 심한 곳에서는 광원으로서 제 역할을 다 하지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 기존의 메탈할라이드 램프 및 3파장 형광등 램프와 나트륨등을 혼합 사용하는 조명지역에서 백색 및 황색의 고출력 발광 다이오드가 내장된 하나의 조명장치만 설치하여 설치시간과 비용을 단축시킬 수 있도록 된 도로 조명등 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 LED등 기구의 안전성을 위하여 과열 차단기능이 있고 방수를 위하여 실리콘 몰딩처리되어 있으며, 열에 의하여 광출력이 변하는 것을 방지하기 위한 광출력 조정 기능이 구비된 도로 조명등 장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 조명등 장치는, 교류전원을 고효율의 직류전원으로 변환하기 위한 전원부; 외부로부터 입력된 조명등 온/오프신호에 따라 상기 전원부를 제어하고, 비정상적인 온도가 검출되면 전원을 오프하기 위한 제어신호를 상기 전원부에 출력하는 전원제어 회로부; 백색 고출력 LED 및 황색 고출력 LED로 구성된 광출력부; 상기 광출력부의 광출력 상태를 검출하는 광출력 검출부; 상기 광출력부 및 주변의 온도를 검출하는 온도 검출부; 및 상기 전원부로부터 직류전원을 입력받아 상기 광출력부의 LED를 점등시키기 위한 구동전원을 제공하고, 상기 광출력 검출부와 상기 온도 검출부의 검출신호를 입력받아 상기 광출력부의 광출력을 제어하는 광출력 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광출력부는 방수를 위하여 PCB 위에 실장된 LED의 몸체 높이(hm)로 에폭시 몰딩되어 있고, 백색 LED와 황색 LED의 조합 비율이 대략 5:5인 것이 바람직하다.

그리고 상기 전원부는 교류전원을 입력받아 잡음을 제거하는 필터회로와, 상기 필터회로를 거친 입력 교류전원을 직류전원으로 정류하는 정류회로와, 고 역률의 안정된 DC 전압을 제공하는 역률보상회로로 구성되고, 상기 전원제어 회로부는 상기 온도 검출부의 온도신호를 입력받아 이상 고온 발생시 상기 전원부에 전원 차단 신호를 출력하여 LED 램프를 보호한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 LED 도로 조명등의 구성 블럭도이고, 도 2는 본 발명에 따른 광출력부의 백색 LED 및 황색 LED의 회로도이다.

본 발명에 따른 도로 조명등 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 역률 90% 이상을 보정하기 위한 역률보상회로가 포함된 전원부(110)와, 터널등 또는 가로등 제어기(미도시)의 출력 신호를 받아 전원부(110)를 제어하는 전원제어 회로부(120), 광출력을 제어하기 위한 광출력 제어부(130), 백색 고출력 LED 및 황색 고출력 LED로 구성된 광출력부(140), 광출력 상태를 검출하여 광출력 제어부(130)에 신호를 인가하는 광출력 검출부(150), 광출력부(140) 및 주변의 온도를 검출하여 광출력 제어부(130)와 전원제어 회로부(120)에 신호를 인가하는 온도검출부(160)로 구성되어 분전함 등과 함께 가로등주에 설치된다. 이때, 본 발명의 조명등장치에서 광출력부(140)는 방수를 위하여 PCB 위에 실장된 LED의 몸체 높이(hm)로 에폭시 몰딩되어 있다.

도 1을 참조하면, 전원부(110)는 AC 220V 전원을 입력받아 잡음을 제거하는 라인필터로 이루어진 필터회로(112)와, 라인필터를 거친 입력 교전원을 직류전원으로 정류하는 풀 브리지( Full-Bridge) 정류회로(114)와, 역률이 90% 이상이 되도록 고안된 역률보상회로(PFC IC:116)로 구성되어 조명등장치에서 필요로 하는 안정된 DC 전압을 제공한다.

전원제어 회로부(120)는 가로등 또는 터널등 제어기(미도시)로부터 제어신호를 받아 전원부(110)를 ON, OFF하거나 광출력부 또는 램프 전체의 온도를 온도검출부(160)의 센서를 통하여 검지하여 이상 고온 발생시 전원부(110)에 전원 차단 신 호를 출력하여 LED 램프를 보호한다.

광출력 제어부(130)는 전원부(110)를 통해 인가된 안정된 DC 전압으로 백색 고출력 파워 LED(도 2의 142)와, 황색 고출력 파워 LED(도 2의 144)가 조합된 광 출력부(140)를 구동하고, 광출력부(140)의 광출력 상태를 광출력 검출부(150)를 통해 입력받아 일정한 광출력이 되도록 제어하며, 온도검출부(160)에서 검출된 신호를 통하여 LED가 온도에 민감한 점을 감안하여 온도에 상관없이 일정한 광출력이 나오도록 온도 보상 제어를 한다. 또한 본 발명에서 광출력 제어부(130)는, LED 정격 구동 전압(Vf), 정격 구동 전류(If)가 제품마다 일정하지 않으므로 출력전압을 10∼14V 사이에서 조정이 용이하도록 되어 있다.

광출력부(140)는 도 2에 도시된 바와 같이, 투과율이 높고 시인성이 높은 황색 파장이 많이 포함된 광원이 되도록 백색 고출력 파워 LED(142)와, 황색 고출력 파워 LED(144)를 적정 수준으로 조합한 것이다. 또한 본 발명의 광출력부(140)는 도 5에 도시된 바와 같이, 야외에 설치가 가능하도록 방수를 위하여 PCB(145) 위에 실장된 LED의 몸체 높이(hm)로 에폭시 몰딩(146)되어 있다. 도 5를 참조하면, 황색 LED(144)와 백색 LED(142)의 조합으로 이루어진 광출력부(140)는 높이가 hp인 PCB(145) 위에 LED들이 실장되어 있고, 각 LED는 몰딩 높이가 hm이 되도록 에폭시로 몰딩(146)되어 있으며, 높이 hi인 LED 몰드컵(147)이 돌출되어 있다.

광출력 검출부(150)는 백색 고출력 파워 LED(142)와 황색 고출력 파워 LED(144)가 조합된 광출력부(140)의 광출력을 광센서를 이용하여 검출한 후, 검출된 신호를 광출력 제어부(130)에 인가한다.

온도 검출부(160)는 백색 고출력 파워 LED(142)와 황색 고출력 파워 LED(144)가 조합된 광출력부(140)의 온도를 온도센서를 이용하여 검출한 후, 검출된 신호를 광출력 제어부(130)에 출력함과 아울러 이상 고온 발생시 LED 램프 및 시스템 안전을 위하여 전원제어 회로부(120)에도 출력한다.

도 3은 본 발명에 사용되는 백색 LED 및 황색 LED의 분광 스펙트럼을 도시한 도면으로서, 횡축은 LED에서 발광되는 빛의 파장(단위: nm)을 나타내고 종축은 상대적인 광출력(단위: %)을 나타낸다.

도 3에 도시된 백색 LED의 분광 스펙트럼 특성(White LED)에 따르면, 백색 LED의 광출력은 대략 460nm에서 피크치를 가지는 것을 알 수 있고, 황색 LED의 분광 스펙트럼 특성(Yellow LED)에 따르면, 황색 LED의 광출력은 대략 580nm에서 피크치를 가지는 것을 알 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 백색 LED 및 황색 LED 조합 램프의 분광 스펙트럼을 도시한 도면으로서, 횡축은 LED에서 발광되는 빛의 파장(단위: nm)을 나타내고 종축은 상대적인 광출력(단위: %)을 나타낸다.

도 4에 도시된 본 발명의 광출력부 분광 스펙트럼 특성(White LED+Yellow LED)에 따르면, 광출력은 대략 460nm와 대략 580nm에서 피크치를 가지며, 430nm~730nm까지 연속된 것을 알 수 있다.

이어서, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 도로 조명등장치의 동작을 도 6을 참조하여 자세히 설명한다.

먼저, 가로등 제어기나 터널등 제어기로부터 가로등을 점등시키기 위한 제어신호가 전원제어 회로부(120)로 입력되면, 전원제어 회로부(120)는 전원부(110)에 LED 램프를 점등시키기 위한 전원온 제어신호를 제공한다(S1).

전원부(110)는 전원제어 회로부(120)로부터 전원온신호가 입력되면, 가로등주의 분전함으로부터 220V 교류전원을 입력받아 라인필터(112)를 거쳐 정류회로(114)에서 직류로 정류한 후 역률보상회로(116)를 거쳐 광출력 제어부(130)로 직류전원을 공급한다(S2,S3).

광출력제어부(130)는 LED를 온시키기 위한 구동전원을 광출력부(140)로 제공하여 광출력부의 백색 LED(142)와 황색 LED(144)를 점등시켜 조명이 이루어지게 한다(S4). 이때 본 발명에 따른 광출력부(140)는 백색 LED(142)와 황색 LED(144)가 적절하게 조합되어 있으므로 도 4에 도시된 바와 같은 분광 스펙트럼을 제공하여 양호한 조명 특성을 제공한다. 이때 백색 LED(142)와 황색 LED(144)의 조합 비율은 대략 5:5 정도인 것이 바림직하고, 이와 같은 비율에서 본 발명의 조명등은 양호한 조명 특성을 발휘할 수 있다.

광출력 검출부(150)의 광센서는 광출력부(140)의 광출력의 세기를 검출하여 광출력 제어부(130)로 전달하고, 온도검출부(160)의 온도센서는 광출력부 및 주변의 온도를 검출하여 광출력 제어부(130)로 전달함과 아울러 전원제어 회로부(120)에도 전달한다(S5).

이에 따라 광출력 제어부(130)는 광출력부(140)의 LED 광출력이 변동되는지를 판단하여 광출력부(140)의 광출력이 항시 일정하도록 LED 구동전원의 크기를 제 어한다(S6,S7). 예컨대, 검출된 온도가 높아져 발광다이오드의 광출력이 증가하게 되면 구동전원의 크기를 줄여 광출력을 낮추도록 보상하여 온도가 변하더라도 광출력이 항시 일정하게 한다.

전원제어 회로부(120)는 온도검출부(160)로부터 온도신호를 입력받아 광출력부(140)의 온도가 비정상적인 온도로 상승할 경우에 광출력부(140)의 LED들이 파손되는 것을 방지하기 위하여 전원을 오프하기 위한 제어신호를 전원부(110)로 전달하고, 이에 따라 전원부(110)는 전원을 오프한다(S8,S9). 또한 가로등 제어기나 터널등 제어기로부터 가로등을 소등시키기 위한 전원오프 제어신호가 입력되면, 전원을 오프하기 위한 제어신호를 전원부(110)로 전달하여 조명등 전원을 오프시킨다(S10,S11).

이와 같이 본 발명의 조명등장치는 광출력의 크기와 온도 등을 감지한 후 광출력을 조정할 수 있어 온도가 변하더라도 광출력을 일정하게 유지할 수 있고, 비정상적으로 온도가 상승하면 전원을 오프하여 조명등장치를 보호할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 도로 조명등 장치는 백색의 고출력 발광 다이오드와 황색의 고출력 발광 다이오드를 적정의 비율로 구성하여 하나의 램프만으로, 기존의 메탈할라이드 램프 및 3파장 형광등 램프와 나트륨등을 혼합 사용하는 것과 동일한 조명효과를 제공할 수 있다. 따라서 본 발명의 조명등 장치는 종래에 비해 하나의 조명등 장치만 설치하면 되므로 설치가 용이한 효과가 있다.

또한 본 발명의 조명등 장치는 LED 램프를 사용하므로 기존의 방전 램프에 비해 소비전력을 줄일 수 있고, LED 램프의 수명이 길어 램프 교체 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명의 조명등 장치는 LED등 기구의 안전성을 위하여 과열 차단기능이 있고, 방수를 위하여 실리콘 몰딩처리되어 있으며, 열에 의하여 광출력이 변하는 것을 방지하기 위한 광출력 조정 기능이 구비되어 신뢰성이 높고, 효율이 좋은 효과가 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

1. 교류전원을 입력받아 잡음을 제거하는 필터회로와, 상기 필터회로를 거친 입력 교류전원을 직류전원으로 정류하는 정류회로와, 고 역률의 안정된 DC 전압을 제공하는 역률보상회로로 구성되어 교류전원을 고효율의 직류전원으로 변환하기 위한 전원부;

   외부로부터 입력된 조명등 온/오프신호에 따라 상기 전원부를 제어하고, 비정상적인 온도가 검출되면 전원을 오프하기 위한 제어신호를 상기 전원부에 출력하는 전원제어 회로부;

   구동전원에 따라 점등되는 백색 고출력 LED와 황색 고출력 LED가 5:5로 조합되어 에폭시 몰딩된 광출력부;

   상기 광출력부의 광출력 상태를 검출하는 광출력 검출부;

   상기 광출력부 및 주변의 온도를 검출하는 온도 검출부; 및

   상기 전원부로부터 직류전원을 입력받아 상기 광출력부의 LED를 점등시키기 위한 구동전원을 제공하고, 상기 광출력 검출부와 상기 온도 검출부의 검출신호를 입력받아 상기 광출력부의 광출력을 제어하는 광출력 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 도로 조명등장치.
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