KR100868485B1

KR100868485B1 - 절전형 태양광 가로등 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR100868485B1
Application number: KR1020040083508A
Authority: KR
Inventors: 이광민; 이현식
Original assignee: 이광민
Priority date: 2004-10-19
Filing date: 2004-10-19
Publication date: 2008-11-13
Also published as: KR20060034768A

Abstract

본 발명은 태양전지에 충전되는 광량을 감지하여 일몰 후 자동 점등되고, 이후 보행자의 유무를 감지하여 가로등의 점,소등 및 발광량을 조절하므로서 불필요한 에너지의 소비를 줄일 수 있는 절전형 태양광 가로등을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이를 위해 본 발명에서는 입사되는 태양광을 전력으로 변환시키는 태양전지와; 상기 태양전지에서 변환된 전기에너지를 정전류로 변환시켜 충전하는 충전부와; 주변의 광량 및 보행자의 유,무를 감지하는 센서부와; 상기 충전부에 충전된 전기에너지를 출력하는 발광드라이버와; 상기 발광드라이버를 통하여 전력이 공급되면 발광하는 조명부와; 상기 센서부로부터 인가되는 광량감지신호 및 보행자감지신호에 따라서 상기 조명부에 서로 다른 레벨의 전원을 공급하도록 상기 발광드라이버를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

태양광 가로등, 태양전지, LED Lamp

Description

절전형 태양광 가로등 및 그 제어방법{Street lamp of power saving type and the control method to use solar cell}

도 1은 본 발명에 따른 절전형 태양광 가로등을 나타낸 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 절전형 태양광 가로등을 나타낸 블럭도,

도 3은 본 발명에 따른 절전형 태양광 가로등의 센서부를 나타낸 회로도,

도 4는 본 발명에 따른 절전형 태양광 가로등의 인체감지센서 동작도,

도 5a 본 발명에 따른 절전형 태양광 가로등의 조명부를 나타낸 사시도,

도 5b는 본 발명에 따른 절전형 태양광 가로등의 조명부를 나타낸 측면도,

도 6은 본 발명에 따른 절전형 태양광 가로등의 제어방법을 나타낸 순서도,

도 7a는 본 발명에 따른 절전형 태양광 가로등의 과충전방지단계를 나타낸 순서도,

도 7b는 본 발명에 따른 절전형 태양광 가로등의 과방전방지단계를 나타낸 순서도,

도 8은 본 발명에 따른 절전형 태양광 가로등의 보행자감지단계를 나타낸 순서도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 태양광 가로등 110 : 태양전지

120 : 조명부 121 : 엘이디램프

122 : 지지판 123 : 결합공

124 : 지지브라켓 130 : 센서부

131 : 인체감지센서 132 : 광량감지센서

140 : 전주 150 : 제어부

160 : 충전부 161 : 정전류출력수단

162 : 과방전방지수단 163 : 과충전방지수단

164 : 배터리 170 : 발광드라이버

본 발명은 태양전지를 이용한 가로등에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구조가 간단하여 초기 비용을 절감을 도모하고, 램프의 사용수명도 크게 증대시켜 기존처럼 빈번한 램프 교체에 따른 비용 절감을 꾀하는 한편, 사람의 통행이 없으면 최소한의 밝기(약 50%정도의 밝기)로만 점등되고 사람이 통행시에는 일정시간동안 100%의 밝기로 점등되는 가변형으로 구성하여 가로등 소비전력을 최소화할 수 있도록 개량된 절전형 태양광 가로등 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 가로등은 도로변을 따라 소정 거리간격으로 설치되거나 또는 공원이나 시설물 주위에 설치되어 일몰후 도로주변 또는 특정 장소를 일정 조도 이상으로 밝혀주는 기능을 갖는다.

또한, 가로등은 전력공급소(한전)로부터 케이블 및 전주를 통해 제공되는 전기를 동력원으로 하고 있어 그 설치장소가 전력공급소와 멀리 떨어진 경우에는 그 거리에 비례하는만큼의 전주 및 케이블 등이 소요되어 초기시설비가 과다하게 소요 되었을 뿐만 아니라, 가로등에 소요되는 전기는 케이블을 통해 제공되는 방식이어서 케이블의 단락여부를 수시로 확인하는데 따른 유지 보수비용이 추가로 소요되는데 문제점이 있었다.

최근 개발된 저압나트륨등을 적용한 태양전지 가로등은 전주에 전력공급소의 케이블 대체수단으로 태양에너지를 흡수하도록 된 태양전지판(solar array)과 축전지를 설치하여 주간에는 태양전지판를 통해 획득한 전기를 축전지에 저장하였다가 야간에는 축전지에 저장된 전기로 가로등 전구를 점등시키는 자가 발전타입으로 구성하므로써 케이블이 불필요하다는 장점이 있는 반면에 일몰시 가로등 제어를 위한 별도의 타이머에 의해 가로등이 점등되는 관계로 전력소모가 많고, 이를 극복하기 위해서는 보다 많은 솔레 셀과 용량이 큰 밧데리(100AH)를 사용하게 되므로 장치가 커지는 단점이 있고, 장시간동안 점등은 램프 수명을 단축시키는 요인이 되어 램프 교체에 따른 인건비와 램프 교체비용이 지속적으로 소요되는 문제점이 있었다.

따라서 향후 10년을 고려하였을 때 태양광 가로등은 단지 자연 대체에너지를 이용한다는 장점 이외에 단가나 설비비가 비싸 일반 가로등과 비교하였을 때 전력소모나 시설비용면에서도 그다지 많은 차이를 느끼지 못하였다.

이에 본 발명에서는 가로등 램프의 사용 수명이 현저하게 향상되어질 수 있고, 광원의 기술력과 낮은 소비 전력만으로도 기존 가로등 수준의 조도를 낼 수 있게하여 보다 경제적이고 합리적인 가격으로 널리 보급되어질 수 있는 태양광 가로등을 제공하고자 하는데 그 목적이 있는 것이다.

또한, 본 발명은 태양전지에 충전되는 광량을 감지하여 일몰 후 자동 점등되고, 이후 보행자의 유무를 감지하여 조명의 발광량을 자동적으로 조절할 수 있게하여 전력 소비를 최소화하는 한편 전구의 사용수명도 연장되어질 수 있게하여 빈번한 전구 교체에 따른 인건비 및 그 전구 교체 비용을 절감할 수 있는 절전형 태양광 가로등을 제공함을 또 다른 목적으로 하고 있다.

상기한 목적 달성을 위해 본 발명에서는 지상에 입설되는 가로등 본체의 상단부에 설치되어 태양광을 전력으로 변환시키는 태양전지부; 상기 태양전지에서 변환된 전기에너지를 정전류로 변환시켜 충전하는 충전부; 주변의 광량 및 보행자의 유,무를 감지하는 센서부가 구비되는 것에 있어서, 상기 충전부에 충전된 전기에너지를 출력하는 발광드라이버와; 상기 발광드라이버를 통하여 전력이 공급되면 발광하는 조명부와; 상기 센서부로부터 인가되는 광량감지신호 및 보행자감지신호에 따라서 상기 조명부에 서로 다른 레벨의 전원을 공급하도록 상기 발광드라이버를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 충전부는 태양전지로부터 출력되는 전기에너지를 정전류로 변환시키는 정전류출력수단과; 정전류를 충전하는 배터리의 충전정도를 감지하여 상기 정전류출력수단을 제어하는 과충전방지수단과; 상기 배터리의 방전정도를 감지하여 상기 배터리의 방전을 제어하는 과방전방지수단을 포함한다.

상기 센서부는 인체에서 발생되는 적외선을 감지하여 소정레벨의 감지신호로 변환시키는 적어도 하나 이상의 인체감지센서와; 상기 인체감지센서로부터 출력된 광량감지신호를 증폭하는 증폭수단과; 상기 증폭수단에서 증폭된 감지신호와 설정 범위를 비교하여 그 차를 출력하는 비교수단과; 상기 비교수단에서 출력된 감지신호에 따라 온/오프되어 소정의 신호를 출력하는 제 1 스위칭수단을 포함한다.

또한, 상기 센서부는 주변 광량에 따라서 저항이 증감되는 광량감지센서와; 상기 광량감지센서의 저항에 따라 온/오프되어 소정의 전원을 인가하는 제 2 스위칭수단을 포함한다.

상기 조명부는 다수개의 엘이디램프와; 다수개의 엘이디램프가 고정되어 서로 다른 각도를 갖는 복수개 이상의 경사면으로 형성되는 지지판과; 다수개의 돌출부가 상기 지지판의 경사면과 동일한 각도로 배열되어 상기 지지판의 후면을 지지하는 지지브라켓을 포함한다.

태양전지판(110)에 입사되는 태양광을 전기에너지로 변환하는 단계(S11)와;, 태양전지판(110)과 연결된 정전류출력수단(161)이 전기에너지를 정전류로 변환시켜 배터리(164)에 충전하는 단계(S12)와;, 배터리(164)에 충전된 전기를 매개로 광량감지센서(132)가 작동하면서 가로등 주변 광량을 감지하는 단계(S13)와;, 상기 광량감지센서(132)의 감지신호가 일정레벨 이하이면 제어부(140)가 발광드라이버(170)를 제어하여 엘이디램프(121)가 정격발광세기의 50%이하 광량으로 가로등 주변을 조명하는 단계(S14)와;, 배터리(164)에 충전된 전기를 매개로 인체감지센서(131)를 작동하면서 가로등 주변으로 접근하는 보행자를 감지하는 단계(S15)와, 가로등 주변으로 보행자가 접근하는 것을 감지하는 인체감지센서(131)의 보행자감지신호에 따라 제어부(140)는 발광드라이버(170)를 제어하여 엘이디램프(121)가 정격발광세기의 최대 광량으로 가로등 주변을 조명하는 단계(S16)와; 인체감지센서(131)가 가로등 주위의 보행자 위치를 판단하는 단계(S17)와;, 보행자가 인체감지센서(131)의 감지 범위를 이탈하면 타이머가 작동하여 시간을 카운트하는 단계(S18)와;, 타이머의 설정시간이 경과하면 제어부(140)는 발광드라이버(170)를 제어하여 엘이디램프(121)가 정격발광세기의 50%이하 광량으로 가로등 주변을 조명하는 단계(S19);, 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절전형 태양광 가로등 제어방법을 제공한다.

상기 충전단계는 배터리의 충전정도를 감지하여 배터리에 일정레벨의 전원이 충전되면 충전을 차단하는 단계와; 상기 배터리의 방전정도를 감지하여 상기 배터리의 충전량이 일정 레벨이하이면, 방전을 차단하는 단계를 더 포함한다.

그리고, 상기 보행자감지단계는 보행자를 감지하여 소정레벨의 감지신호를 출력하는 단계와; 상기 감지신호를 증폭하는 증폭단계와; 상기 증폭단계에서 증폭된 감지신호와 설정범위를 비교하여 그 차를 출력하는 단계와; 상기 비교단계에서 출력된 감지신호에 따라 온/오프되어 보행자감지신호를 출력하는 단계를 포함한다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시 예에 의거하여 절전형 태양광 가로등 및 그 제어방법을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 절전형 태양광 가로등의 바람직한 실시예를 나타낸 사시도이다.

태양관 가로등(10)은 태양전지판에 입사되는 태양광을 전기에너지로 변환시키는 태양전지(110)와, 주변을 조명을 위해 발광되는 조명부(120)와, 주변의 광량 및 보행자를 감지하는 센서부(130)와, 상기한 태양전지(110)와 조명부(120) 및 센서부(130)를 지지하는 전주(140)로 구성된다.

전주(140)는 한쪽방향으로 테이퍼기울기 즉, 상부측 직경보다 하부측으로 갈수록 점진적으로 넓어지는 직경으로 형성되어 이들이 지면에 수직으로 세워질 때 보다 안정감을 이루도록 지면에 고정되며, 상기 전주(140)의 최상부측에는 태양을 바라보는 태양전지(110)과 지면을 지향하는 조명부(120) 및 센서부(130)가 설치된다. 상기 센서부(130)는 주변의 광량을 감지하는 광량감지센서(132)와 보행자를 감지하는 인체감지센서(131)로 구성된다.

이와 같은 구성된 태양광 가로등(10)은 일몰시, 상기 센서부(130)에서 주변 의 광량을 감지하여 감지신호를 출력하므로써 일몰을 인지하여 조명부(120)가 발광된다. 이때 발광되는 조명부(120)는 정격발광출력의 50%이내의 범위에서 발광되고, 이후 보행자가 상기 가로등의 일정범위내로 접근하면, 상기 센서부(130)에서 이를 감지하여 보행자감지신호를 출력하므로써 상기 조명부(120)는 100% 발광출력하여 주변을 조명한다. 그리고 보행자가 상기 센서부(130)의 감지영역에서 이탈되면 상기 조명부(120)는 소정의 시간동안 점차로 발광출력이 감소되고, 상기 시간이 완료되면, 다시 50%이내의 출력으로 발광한다. 여기서 정격출력은 상기 조명부(120)에서 발광된 광으로 인하여 주변의 사물이 명확하게 구분되어질 수 있을 정도의 광출력으로써 통상 20~30Lux의 범위를 갖는 광출력에 해당된다. 따라서, 상기 조명부(120)의 정격출력이 30Lux일 경우라면, 보행자의 감지시 25Lux에서 30Lux의 광을 출력하고, 보행자의 미감지시에는 10~15Lux정도의 희미한 광을 출력하도록 상기 조명부(120)의 구동전원을 제어한다.

도 2는 본 발명에 따른 절전형 태양광가로등을 나타낸 블럭도이다.

센서부(130)는 인체의 적외선을 감지하여 소정의 감지신호를 출력하는 인체감지센서(131)와 주변광량을 감지하는 광량감지센서(132)를 포함하고, 충전부(160)는 배터리(164)와 상기 태양전지(110)의 전기에너지를 정전류로 변환시켜 상기 배터리(164)에 출력하는 정전류출력수단(161)과 상기 배터리(164)의 과충전을 방지하는 과충전방지수단(163)과 상기 배터리(164)의 과방전을 방지하는 과방전방지수단(162)을 포함한다.

조명부(120)는 인가되는 전원에 상응하는 광을 발광하며, 발광드라이버(170) 는 상기 조명부(120)의 구동전원을 출력하고, 제어부(150)는 상기 센서부(130)의 감지신호에 따라서 상기 발광드라이버(170)를 제어한다.

도 2에서와 같이 태양전지(110)는 입사되는 태양광을 전기에너지로 변환하여 이를 충전부(160)에 출력하고, 상기 정전류출력수단(161)은 상기 태양전지(110)에서 출력되는 전원을 정전류로 변환시켜 이를 배터리(164)에 출력한다. 따라서 배터리(164)는 정전류신호를 충전하며, 이때 상기 과충전방지수단(163)은 상기 배터리(164)의 최대 충전용량에 근거하여 상기 배터리(164)의 과충전여부를 감지한다. 따라서 주간동안 상기 배터리(164)에 충전되는 충전량이 설정범위를 넘어서게 되면, 상기 과충전방지수단(163)은 이를 감지하여 상기 정전류출력수단(161)으로부터 인가되는 전원을 차단한다.

그리고 광량감지센서(132)는 주변의 광량을 감지하여 상기 제어부(150)에 인가하고, 상기 제어부(150)는 인가되는 광량감지신호에 따라서 현재 주간임을 판단하여 상기 발광드라이버(170)를 오프시킨다. 그러므로 상기 조명부(120)는 상기 발광드라이버(170)가 오프됨에 따라 주간동안에는 오프된다.

이후, 일몰이 되어 주변광량이 감소되면, 상기 광량감지센서(132)는 이를 감지하여 상기 제어부(150)에 광량감지신호를 인가하고, 상기 제어부(150)는 상기 발광드라이버(170)를 제어하여 소정의 전원이 조명부(120)에 인가되도록 한다. 따라서 발광드라이버(170)는 상기 제어부(150)의 제어에 의해 상기 배터리(164)에 충전된 전원을 상기 조명부(120)에 출력하여 발광시킨다. 이때 상기 제어부(150)는 상기 발광드라이버(170)를 제어하여 상기 조명부(120)에 인가되는 전류의 레벨을 설 정하므로써 상기 조명부(120)를 정격출력의 50%이내의 범위에서 발광되도록 한다. 여기서 상기 조명부(120)는 도 5에서와 같이 1W~3W의 소비전력을 갖고 발광출력이 25~30Lux의 엘이디램프(LED Lamp:121)를 이용할 수 있다.

상기 배터리(164)에 충전된 전류는 상기 발광드라이버(170)에서 설정된 레벨의 전류가 방전되어 조명부(120)에 출력되고, 상기 과방전방지수단(162)은 상기 배터리(164)의 남은 충전용량을 감지하여 충전된 용량이 일정범위이하가 되면 배터리(164)의 방전을 차단한다.

그리고, 상기 제어부(150)는 상기 인체감지센서(131)에서 보행자감지신호가 인가되면, 상기 발광드라이버(170)를 제어하여 상기 조명부(120)에 인가되는 전류를 증가시켜 상기 조명부(120)의 발광출력을 100%로 유지시킨다. 그리고 상기 제어부(150)는 상기 인체감지센서(131)로부터 보행자이탈감지신호가 인가되면, 소정의 시간동안 상기 발광드라이버(170)를 제어하여 소정의 시간동안 점차로 상기 조명부(120)의 구동전류을 감소시키고, 상기 소정의 시간이 완료되면, 다시 발광드라이버(170)를 제어하여 상기 조명부(120)를 50%의 출력으로 유지되도록 한다.

도 3은 센서부를 나타낸 회로도이다.

도 3을 참조하면, 인체감지센서(131)는 적어도 하나이상 구비되며, 각각의 인체감지센서(131)는 출력단에 제 1 및 제 2 오피앰프(OP1, OP2)로 구성되는 증폭수단(133)이 연결되고, 상기 제 2 오피앰프(OP2)의 출력단에는 제 1 및 제 2 비교기(C1,C2)로 구성되는 비교수단(134)이 연결된다. 여기서 상기 비교수단(134)은 제 1 비교기(C1)와 상기 제 1 비교기(C1)의 출력단에 연결되는 제 1 트랜지스터(Q1)를 포함한다. 아울러 상기 비교수단(134)에 연결되는 제 1 스위칭수단(135)은 상기 제 2 비교기(C2)의 출력단에 베이스가 연결되고, 출력단에 제 1 출력단자(S1)로 연결되는 제 2 트랜지스터(Q2)와, 상기 제 2 트랜지스터(Q2)의 컬렉터단에 발광소자(LED)를 포함한다.

또한 광량감지센서(132)는 +5V의 전원이 인가되는 입력단(+5V)과 제 2 스위칭수단에 연결되고, 상기 제 2 스위칭수단은 상기 광량감지센서(132)에 직렬로 연결되는 제 1 저항(R1)과, 상기 제 1 저항(R1)과 상기 광량감지센서(132)사이에 베이스가 연결되고, 입력단이 제 3 출력단(S3)에 연결되고, 출력단이 접지단에 연결되는 제 3 트랜지스터(Q3)를 포함한다. 그리고 미설명 도면부호 S1, S2, S3는 제 1 내지 제 3 출력단자이며 상기 제어부(150)에 연결된다.

상기 인체감지센서(131)는 인체에서 발산되는 적외선을 감지하여 이를 전기적인 신호로 변환시키는 초전형센서이며, 출력된 신호는 제 1 오피앰프(OP1)에 인가된다. 따라서 제 1 오피앰프(OP1)는 인가되는 신호를 소정의 레벨로 증폭하여 이를 제 2 오피앰프(OP2)에 출력하고, 제 2 오피앰프(OP2)는 상기 제 1 오피앰프(OP1)에서 인가되는 신호를 다시 증폭하여 비교수단(134)에 출력한다. 따라서 상기 비교수단(134)은 상기 증폭수단(133)에서 인가되는 신호를 설정된 신호와 비교해서 일치되면 하이신호("High"), 양신호가 일치되지 않으면 로우신호("Low")를 출력한다.

즉, 상기 제 1 비교기(C1)는 설정신호와 감지신호가 일치되면 하이신호("High")를 출력하고, 이에 따라 제 1 트랜지스터(Q1)가 온("ON")됨므로써 제 2 비 교기(C2)는 로우신호("Low")를 출력한다. 따라서 제 2 트랜지스터(Q2)는 오프("OFF")되므로 소정의 전원이 제 1 출력단(S1)을 통해 제어부(150)에 인가되며, 이때 상기 발광소자(LED)는 온("ON")되어 보행자감지를 표시한다.

광량감지센서(132)는 주변의 광량에 따라서 저항이 증감되는 센서로써 주변의 광량이 증가되면 자체저항이 증가됨에 따라 상기 제 3 트랜지스터(Q3)가 오프("OFF")되므로써 +5V의 전원이 상기 제어부(150)에 인가되고, 또는 주변의 광량이 감소되면, 상기 제 3 트랜지스터(Q3)가 온("ON")됨에 따라 상기 제어부(150)에 인가되는 전원이 차단된다.

도 4는 본 발명에 따른 인체감지센서의 동작도이다.

도 4를 참조하면, 상기 인체감지센서(131)는 전주(140)의 일정높이에서 고정되어 적어도 하나이상의 인체감지센서(131)가 서로 다른 각도로써 지면을 지향하도록 설치된다. 따라서 지향되는 각도에 따라 보행자를 감지할 수 있으며, 각각의 인체감지센서(131)는 서로 다른 각도를 지향함에 따라서 보행자가 이동시에는 각각의 센서(131)는 이를 감지하여 감지신호를 출력한다. 즉, 상기 인체감지센서(131)는 보행자가 없을시에는 도면부호 "A"의 파형을 출력하게 되고, 보행자가 상기 인체감지센서의 지향범위내에 위치하게 되면 도면부호 "B"의 파형을 출력하게 된다.

도 5a는 본 발명에 따른 조명부의 고정구조를 나타낸 사시도이고, 도 5b는 본 발명에 따른 조명부의 고정구조를 나타낸 측면도이다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 지지판(122)은 다수개의 엘이디램프(121)가 고정되어 서로 다른 각도를 갖는 경사면으로 형성되고, 지지브라켓(124)은 다수개의 돌출부가 상기 지지판(122)의 경사면과 동일한 각도로 배열되어 상기 지지판(122)의 후면을 지지한다.

상기 지지판(122)의 후면에는 상기 엘이디램프(121)에 전기적인 신호를 전달하는 인쇄회로기판(도시되지 않음)이 형성되며, 상기 각각의 경사면에는 다수개의 엘이디램프(121)가 고정되어 각각 소정의 각도로써 지면을 지향하도록 한다.

또한 지지판(122)의 양측면에는 복수개이상의 결합공(123)이 형성되어 상기 전주(140)에 연결되는 연결수단에 고정된다.

도 6은 본 발명에 따른 절전형 태양광 가로등의 제어방법을 나타낸 순서도, 도 8은 도 6의 보행자감지단계를 나타낸 순서도로써 이를 이용하여 본 발명의 작용을 더욱 상세히 설명한다.

광량감지센서(132)는 주변의 광량이 많을수록 저항이 증가되어 제 3 트랜지스터(Q3)를 오프시키므로 소정의 전원이 제어부(150)에 인가된다. 따라서 제어부(150)는 상기 광량감지센서(132)로부터 전달되는 광량감지신호에 따라서 일몰전임을 판단하여 발광드라이버(170)를 제어하여 엘이디램프(121)를 오프시킨다.

또한, 태양전지(110)는 입사되는 태양광을 전기에너지로 변환하여 출력하고(S11), 태양전지(110)과 연결되는 정전류출력수단(161)은 이를 정전류로 변환시켜 배터리(164)에 전달하여 충전한다(S12).

이후, 제어부(150)는 광량감지센서(132)로부터 광량감소신호가 인가되는지 여부를 판단한다(S13). 즉, 주변의 광량이 감소되므로 상기 광량감지센서(132)의 자체저항이 감소됨에 따라 제 3 트랜지스터(Q3)가 온되어 상기 제어부(150)에 인가되는 5V의 전원이 제 3 트랜지스터(Q3)를 통하여 접지단으로 인가됨에 따라 상기 제어부(150)는 주변의 광량이 감소되었음을 인지하게 된다.

따라서 상기 제어부(150)는 상기 발광드라이버(170)를 제어하여 엘이디램프(121)의 정격전류의 50%이내의 범위 또는 그 이하의 전류를 출력토록 제어한다. 따라서 발광드라이버(170)는 상기 배터리(164)에 충전된 전류를 엘이디램프(121)에 출력한다. 따라서 엘이디램프(121)는 인가되는 구동전원에 의해 발광되며, 정격전류의 50% 이하의 전류가 인가되므로 주변의 사물이 희미하게 인지될 수 있을 정도의 약한 광량의 조명으로 주변을 밝힌다(S14).

제어부(150)는 상기 인체감지센서(131)로부터 보행자감지신호가 인가되는지를 판단(S15)하게 되는 것으로 도 8의 순서도를 통하여 설명한다.

인체감지센서(131)가 가로등 주변으로 접근하는 보행자를 감지 즉, 인체의 적외광을 감지하게 된다(S51), 소정의 전원을 증폭수단(133)에 출력하고, 증폭수단(133)은 이를 증폭하여 제 1 비교기(C1)에 출력한다(S52). 그러므로 제 1 비교기(C1)는 증폭수단(133)에서 인가된 신호와 설정신호를 비교하여 양자가 소정의 범위내에서 일치되면 하이신호를 인가하여 제 1 트랜지스터(Q1)를 온시키므로 제 2 비교기(C2)는 로우신호를 출력한다(S53).

따라서 제 1 스위칭수단(135)의 제 2 트랜지스터(Q2)가 오프되어 소정의 전원이 제어부(150)에 출력된다. 이때 발광소자(LED)는 온("ON")되어 보행자감지를 표시하게 된다(S54).

상기 제어부(150)는 상기 인체감지센서(131)로부터 보행자감지신호가 인가됨에 따라 발광드라이버(170)를 제어하여 엘이디램프(121)(120)에 인가되는 전류량을 증가시킨다. 따라서 발광드라이버(170)는 엘이디램프(121)의 최대정격전류를 출력하게 되며, 상기 엘이디램프(121)는 희미한 조명에서 최대 광량의 밝은 조명으로 바뀌게 된다(S16). 따라서 보행자는 밝은 조명하에서 행동할 수 있게 된다.

또한, 제어부(150)는 상기 인체감지센서(131)로부터 보행자이탈 또는 이동감지신호가 인가되는지를 판단한다(S17). 즉, 상기 보행자가 일정범위를 벗어남에 따라 상기 인체감지센서(131)의 출력신호는 정지 또는 약해지고, 제 1 비교기(Comparator 1)는 이를 설정신호와 비교하여 로우신호를 출력하므로 제 1 트랜지스터(Q1)가 오프된다. 그러므로 제 2 비교기(Comparator 2)는 하이신호를 출력하고, 제 2 트랜지스터(Q2)는 온("ON")되므로 상기 제어부(150)에 출력되는 전원은 접지단으로 출력되고, 발광소자(LED)는 오프되어 보행자의 이탈을 표시한다.
이와 같은 인체감지센서(131)의 감지는 보행자의 이동에 따라 각 방향을 지향하는 센서(131)들이 순차적으로 작용하게 되며, 상기 제어부(150)는 최종적으로 전체 센서들로부터 동일한 신호가 인가됨에 따라 보행자가 이탈되었음을 판단하게 된다.

그러므로 제어부(150)는 자체 타이머를 동작시켜 소정의 시간을 카운트 하게 된다(S18). 이와 동시에 발광드라이버(170)를 제어하여 상기 엘이디램프(121)에 인가되는 전류량을 순차적으로 감소시킨다. 따라서 소정이 시간이 경과되면 엘이디램프(121)는 보행자감지전의 초기레벨로써 주변을 조명하게 된다(S19).

즉, 본 발명은 보행자가 감지되기 이전에는 정격발광율의 50%이하 광량으로 주변을 조명하고, 보행자가 감지되면 정격발광율의 100%의 최대 밝기로 주변을 조명하다가 보행자가 이탈되면, 이를 감지하여 시간에 따라서 밝기를 감소시켜 최종적으로 초기 조명으로 되돌아간다. 따라서 본 발명에 따른 태양광가로등은 보행자를 감지하여 밝기를 조절함에 따라 불필요한 에너지의 소비를 줄일 수 있는 것이다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 충전단계를 나타낸 순서도이다.

도 7a를 참조하면, 상술한 바와 같이 광량감지센서(132) 및 제어부(150)의 동작에 의해 태양전지에 입사되는 태양광을 전기에너지로 변환하여(S31), 배터리에 충전되면(S32), 과충전방지수단(163)은 상기 배터리(164)의 정격 충전용량을 고려하여 배터리(164) 과충전 여부를 판단한다(S33).

상기 과충전방지수단(163)은 현재 배터리(164)의 충전용량을 넘어 충전되고 있음으로 판단되면 배터리(164)의 충전을 차단한다(S34).

도 7b를 참조하면, 상술한 바와 같이 인체감지센서(131)의 보행자감지신호에 의해 상기 제어부(150)가 발광드라이버(170)를 제어하면, 상기 발광드라이버(170)는 상기 배터리(164)에서 소정의 전원을 방전시켜 상기 엘이디램프(121)에 전원을 공급하게 된다(S41).

이때 과방전방지수단(162)은 현재 배터리(164)에 충전된 용량을 감지하고, 상기 배터리(164)에 충전된 용량이 일정범위 이하로 과방전(S42)되면 배터리(164)가 더 이상 방전되는 것을 차단한다(S43). 이는 상기 태양전지(110)로부터 전기에너지가 다시 배터리(164)에 충전되어 상기 일정범위이상으로 충전될 때까지 지속된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 절전형 태양광가로등은 주변광량을 감지하여 자동 점등 및 소등되고, 보행자의 유무에 따라서 조명의 세기를 제어함에 따라 불필요한 에너지의 소비를 줄일 수 있어 장비의 관리가 용이하고, 아울러 상술한 바와 같이 보행자의 유무를 감지하여 적절한 조명을 제어하고, 과충전 및 과방전을 방지함으로써 배터리의 수명이 연장되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 가로등 램프의 밝기가 가변되는 가변형으로 구성함으로써 램프의 사용 수명이 또한 현저하게 향상됨은 물론 낮은 소비 전력으로 가로등 수준의 조도를 낼수 있어 보다 경제적이고 합리적인 절전형 태양광 가로등으로 운용할 수 있게되는 장점이 있다.

Claims

입사되는 태양광을 전력으로 변환시키는 태양전지(110)와; 상기 태양전지(110)에서 변환된 전기에너지를 정전류로 변환시켜 충전하는 충전부(160)와; 주변의 광량 및 보행자의 유무를 감지하는 센서부(130)와; 전력이 공급되면 발광하는 조명부(120);가 구비되는 것에 있어서,

상기 충전부(160)는 태양전지(110)로부터 출력되는 전기에너지를 정전류로 변환시키는 정전류출력수단(161)과, 상기 정전류출력수단(161)을 통해 출력되는 정전류를 충전하는 배터리(164)와, 상기 배터리(164)의 충전정도를 감지하여 정전류출력수단(161)을 제어하는 과충전방지수단(163)과, 상기 배터리(164)의 방전정도를 감지하여 배터리(164)의 방전을 제어하는 과방전방지수단(162)을 포함하고,

상기 조명부(120)는 다수개의 엘이디램프(121)와, 상기 엘이디램프(121)가 고정되는 서로 다른 각도를 갖는 복수개 이상의 경사면을 형성하는 지지판(122)과, 다수개의 돌출부가 지지판(122)의 경사면과 동일한 각도로 배열되어 지지판(122)의 후면을 지지하는 지지브라켓(123)을 포함하며,

상기 충전부(160)에 충전된 전기에너지를 출력하는 발광드라이버(170)와;,

상기 발광드라이버(170)와 연결되어 센서부(130)로부터 인가되는 광량감지신호 및 보행자감지신호에 따라 상기 조명부(120)에 서로 다른 레벨의 전원을 공급하도록 발광드라이버(170)를 제어하는 제어부(150)를 포함하는 것을 특징으로 하는 절전형 태양광 가로등.
제 1항에 있어서, 상기 센서부(130)는 인체에서 발생되는 적외선을 감지하여 소정레벨의 감지신호로 변환시키는 적어도 하나이상의 인체감지센서(131)와; 상기 인체감지센서(131)로부터 출력된 광량감지신호를 증폭하는 증폭수단(133)과; 상기 증폭수단(133)에서 증폭된 감지신호와 설정범위를 비교하여 그 차를 출력하는 비교수단(134)과; 상기 비교수단(134)에서 출력된 감지신호에 따라 온/오프되어 소정의 신호를 출력하는 제 1 스위칭수단(135)을 포함하는 것을 특징으로 하는 절전형 태양광 가로등.
제 2항에 있어서, 상기 센서부(130)는 주변의 광량에 따라서 저항이 증감되는 광량감지센서(132)와; 상기 광량감지센서(132)의 저항에 따라 온/오프되어 소정의 전원을 인가하는 제 2 스위칭수단(136)을 포함하는 것을 특징으로 하는 절전형 태양광가로등.
태양전지판(110)에 입사되는 태양광을 전기에너지로 변환하는 단계(S11)와;,

태양전지판(110)과 연결된 정전류출력수단(161)이 전기에너지를 정전류로 변환시켜 배터리(164)에 충전하는 단계(S12)와;,

배터리(164)에 충전된 전기를 매개로 광량감지센서(132)가 작동하면서 가로등 주변 광량을 감지하는 단계(S13)와;,

상기 광량감지센서(132)의 감지신호가 일정레벨 이하이면 제어부(140)가 발광드라이버(170)를 제어하여 엘이디램프(121)가 정격발광세기의 50%이하 광량으로 가로등 주변을 조명하는 단계(S14)와;,

배터리(164)에 충전된 전기를 매개로 인체감지센서(131)를 작동하면서 가로등 주변으로 접근하는 보행자를 감지하는 단계(S15)와,

가로등 주변으로 보행자가 접근하는 것을 감지하는 인체감지센서(131)의 보행자감지신호에 따라 제어부(140)는 발광드라이버(170)를 제어하여 엘이디램프(121)가 정격발광세기의 최대 광량으로 가로등 주변을 조명하는 단계(S16)와;

인체감지센서(131)가 가로등 주위의 보행자 위치를 판단하는 단계(S17)와;,

보행자가 인체감지센서(131)의 감지 범위를 이탈하면 타이머가 작동하여 시간을 카운트하는 단계(S18)와;,

타이머의 설정시간이 경과하면 제어부(140)는 발광드라이버(170)를 제어하여 엘이디램프(121)가 정격발광세기의 50%이하 광량으로 가로등 주변을 조명하는 단계(S19);, 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절전형 태양광 가로등 제어방법.
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