KR101039613B1 - 태양광을 이용한 엘이디 조명 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광을 이용한 엘이디 조명 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지판; 상기 태양전지판에서 변환된 전기에너지를 저장하는 축전 배터리; 상기 축전 배터리의 배터리 잔량을 검출하는 배터리 잔량 검출부; 시간 및 날짜를 카운트하는 타이머; 상기 타이머로부터 시간 및 날짜를 카운트하여 미리 지정된 시간동안 조명등 온/오프 명령을 출력하되, 상기 배터리 잔량 검출부로부터 검출된 축전 배터리의 잔량값에 따라 부하량을 변경하여 조명등 온/오프 명령을 출력하는 제어부; 상기 제어부에서 출력된 조명등 온/오프 명령에 따라 다수의 LED조명등을 선택적으로 온/오프하여 각각의 부하량을 조절하는 조명등 구동부를 포함하여서, 태양광 충전에 따른 배터리의 잔량을 수시로 계측하고, 기준 부하량에 따라 출력을 조절함으로써 배터리의 수명을 연장하고 설치 비용을 절감하며, 보안등의 기능을 효과적으로 수행할 수 있다.

Description

태양광을 이용한 엘이디 조명 장치{Apparatus for LED light using solar cell}

본 발명은 태양광을 이용한 엘이디 조명에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양에너지로부터 얻어지는 전기 에너지를 이용하여 점등하는 LED(Light Emitting Diode) 태양광 점등장치를 배터리 충전량에 따라 최적의 조건으로 점등시키는 태양광을 이용한 엘이디 조명 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

에너지 소비가 증가하면서 세계 각국은 석탄, 석유 및 원자력과 같은 기존 에너지원이 안고 있는 자원고갈 문제와 환경 문제에서 벗어나 친환경적이고 무한한 자원이 있는 대체 에너지원의 개발에 박차를 가하고 있다.

이러한 대체 에너지원에는 태양광, 바람, 파도 및 지열 등이 있는데, 이를 활용하여 새로운 에너지원의 하나로 실생활에 응용하려는 다양한 연구가 진행중에 있다. 이 중 태양광은 실생활에 응용되는 대표적인 대체 에너지원으로서, 활용범위가 가정용 태양광 발전에서부터 태양광 조명장치에 이르기까지 폭넓게 사용된다.

특히 태양광 조명장치는 태양에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지판을 이용하여 낮에는 태양에너지로부터 변환된 전기에너지를 배터리에 충전하였다가 밤에 태양광 조명장치의 전원으로 이용하는 태양광 발전시스템의 응용으로서, 해안가, 산정상, 농지, 등산로 등 전선매설 및 배선이 곤란한 지역이나 관광지, 테마파크, 연구소 등 환경보호의 특별한 고려가 필요한 지역이나 공원, 산책로, 정원, 묘지 등 미관의 고려가 필요한 지역에서 선로매설작업이 필요 없고, 설치비용과 유지비용이 저렴하며 설치가 용이하여 각광을 받고 있다. 이러한 태양광 조명장치로는 경관등, 가로등, 보안등 등이 있다.

하지만 태양에너지로부터 전원을 얻는 태양광 조명장치는 눈/비 또는 구름에 의해 햇빛이 비치지 않는 날이나 밤에는 전원충전이 불가능하기 때문에 배터리 충전량에 따른 점등 제어가 필요하다.

대표적인 예로서, 태양광을 이용한 LED조명의 사용 방식은, 낮에 태양광으로 배터리를 충전하고, 야간에 사용하는 방식으로 보안등의 경우 타임 스케줄 또는 조도센서에 의해 온/오프되는 방식이 주로 이용되고 있다.

이때, 날씨 등으로 인하여 충전량이 부족한 경우에도 타임 스케줄에 의해서만 온/오프함으로써 배터리의 완전방전에 따른 수명단축이 발생한다. 또한, 배터리가 방전될 경우 보안등의 기능을 수행하지 못하는 문제점이 있었다.

그러나, 종래에는 상기와 같은 배터리 부족 문제를 해결하기 위하여는 충분한 용량의 배터리를 구비해야 하므로, 설비 비용이 증가하고, 부피가 커져서 설치 및 미관상 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 태양광 충전에 따른 배터리의 잔량을 수시로 계측하고, 기준 부하량에 따라 출력을 조절함으로써 배터리의 수명을 연장하고 설치 비용을 절감하며, 보안등의 기능을 효과적으로 수행하도록 하는 태양광을 이용한 엘이디 조명 장치 및 그 제어방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양광을 이용한 엘이디 조명 장치는, 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지판; 상기 태양전지판에서 변환된 전기에너지를 저장하는 축전 배터리; 상기 축전 배터리의 배터리 잔량을 검출하는 배터리 잔량 검출부; 시간 및 날짜를 카운트하는 타이머; 상기 타이머로부터 시간 및 날짜를 카운트하여 미리 지정된 시간동안 조명등 온/오프 명령을 출력하되, 상기 배터리 잔량 검출부로부터 검출된 축전 배터리의 잔량값에 따라 부하량을 변경하여 조명등 온/오프 명령을 출력하는 제어부; 상기 제어부에서 출력된 조명등 온/오프 명령에 따라 다수의 LED조명등을 선택적으로 온/오프하여 각각의 부하량을 조절하는 조명등 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는; 배터리 잔량이 90%%초과~100%이하일 경우, 제1조명시간동안 부하량을 100%로, 제2조명시간동안 부하량을 66%로 설정하여 조명등을 점등시키고, 배터리 잔량이 80%%초과~90%이하일 경우, 제1조명시간동안 부하량을 100%로, 제2조명시간동안 부하량을 50%로 설정하여 조명등을 점등시키고, 배터리 잔량이 70%초과~80%이하일 경우, 제1조명시간동안 부하량을 83%로, 제2조명시간동안 부하량을 33%로 설정하여 조명등을 점등시키고, 배터리 잔량이 60%초과~70%이하일 경우, 제1조명시간동안 부하량을 66%로, 제2조명시간동안 부하량을 33%로 설정하여 조명등을 점등시키고, 배터리 잔량이 50%초과~60%이하일 경우, 제1조명시간동안 부하량을 50%로, 제2조명시간동안 부하량을 33%로 설정하여 조명등을 점등시키고, 배터리 잔량이 40%초과~50%이하일 경우, 제1조명시간동안 부하량을 33%로, 제2조명시간동안 부하량을 16%로 설정하여 조명등을 점등시키고, 배터리 잔량이 30%초과~40%이하일 경우, 제1조명시간동안 부하량을 33%로, 제2조명시간동안 부하량을 16%로 설정하여 조명등을 점등시키고, 배터리 잔량이 15%초과~30%이하일 경우, 제1조명시간동안 부하량을 16%로 설정하여 조명등을 점등시키고, 배터리 잔량이 15%이하일 경우에는 조명등을 소등한다.

또한, 본 발명은 특정지역의 년간 일조량 데이터를 저장하는 일조량 데이터 저장부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 일조량 데이터 저장부에 저장된 년간 일조량 데이터에 따라 다음일의 일조량을 미리 예측하고, 예측된 일조량의 크기가 기준값보다 적을 경우 상기 부하량을 기준값보다 더 낮추어 조명등 온/오프 명령을 출력할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 태양광을 이용한 엘이디 조명 장치의 제어방법은, 태양전지판에서 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 단계; 축전 배터리에서 상기 태양전지판에서 변환된 전기에너지를 저장하는 단계; 배터리 잔량 검출부에서 상기 축전 배터리의 배터리 잔량을 검출하는 단계; 타이머에서 시간 및 날짜를 카운트하는 단계; 제어부에서 상기 타이머로부터 시간 및 날짜를 카운트하여 미리 지정된 시간동안 조명등 온/오프 명령을 출력하되, 상기 배터리 잔량 검출부로부터 검출된 축전 배터리의 잔량값에 따라 부하량을 변경하여 조명등 온/오프 명령을 출력하는 단계; 조명등 구동부에서 상기 제어부에서 출력된 조명등 온/오프 명령에 따라 다수의 LED조명등을 선택적으로 온/오프하여 각각의 부하량을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 태양광을 이용한 엘이디 조명 장치 및 그 제어방법에 의하면, 태양광 충전에 따른 배터리의 잔량을 수시로 계측하고, 기준 부하량에 따라 출력을 조절함으로써 배터리의 수명을 연장하고 설치 비용을 절감하며, 보안등의 기능을 효과적으로 수행하도록 하는 다양한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 태양광을 이용한 엘이디 조명 장치를 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 태양광을 이용한 엘이디 조명 장치의 제어방법을 나타낸 제어 흐름도.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 태양광을 이용한 엘이디 조명 장치를 나타낸 블록도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명은 태양전지판(10), 축전 배터리(20), 배터리 잔량 검출부(30), 일조량 데이터 저장부(40), 타이머(50), 제어부(60), 조명등 구동부(70) 및 다수의 LED조명등(80)을 포함한다.

태양전지판(10)은 빛에너지를 전기에너지로 변환시킨다.

축전 배터리(20)는 상기 태양전지판에서 변환된 전기에너지를 저장한다.

배터리 잔량 검출부(30)는 상기 축전 배터리(20)의 배터리 잔량을 검출한다.

타이머(50)는 통상의 시간 및 날짜를 카운트한다.

제어부(60)는 상기 타이머(50)로부터 시간 및 날짜를 카운트하여 미리 지정된 시간동안 조명등 온/오프 명령을 출력한다. 특히, 상기 배터리 잔량 검출부(30)로부터 검출된 축전 배터리(20)의 잔량값에 따라 부하량을 변경하여 조명등 온/오프 명령을 출력한다.

이를 위하여 상기 제어부(60)는 통상의 연산, 제어, 판단 기능을 갖는 마이크로프로세서, CPU, MPU로 구성될 수 있다.

조명등 구동부(70)는 상기 제어부(50)에서 출력된 조명등 온/오프 명령에 따라 다수의 LED조명등(80)을 선택적으로 온/오프하여 각각의 부하량을 조절한다.

본 발명의 LED조명등(80)은 복수개로 구성되어 상기 제어부(60)의 선택에 따라 필요한 갯수만큼씩 점등되어 각각의 부하량을 조절할 수 있다.

여기서, 상기 제어부(60)는, 배터리 잔량이 90%초과~100%이하일 경우, 제1조명시간동안 부하량을 100%로, 제2조명시간동안 부하량을 66%로 설정하여 조명등을 점등시킨다.

상기 제1조명시간은 일몰1시간이후부터 대략 00시30분까지이고, 제2조명시간은 00시30분부터 일출1시간전을 말한다.

배터리 잔량이 80%초과~90%이하일 경우, 제1조명시간동안 부하량을 100%로, 제2조명시간동안 부하량을 50%로 설정하여 조명등을 점등시키고, 배터리 잔량이 70%초과~80%이하일 경우, 제1조명시간동안 부하량을 83%로, 제2조명시간동안 부하량을 33%로 설정하여 조명등을 점등시킨다.

배터리 잔량이 60%초과~70%이하일 경우, 제1조명시간동안 부하량을 66%로, 제2조명시간동안 부하량을 33%로 설정하여 조명등을 점등시키고, 배터리 잔량이 50%초과~60%이하일 경우, 제1조명시간동안 부하량을 50%로, 제2조명시간동안 부하량을 33%로 설정하여 조명등을 점등시킨다.

배터리 잔량이 40%초과~50%이하일 경우, 제1조명시간동안 부하량을 33%로, 제2조명시간동안 부하량을 16%로 설정하여 조명등을 점등시키고, 배터리 잔량이 30%초과~40%이하일 경우, 제1조명시간동안 부하량을 33%로, 제2조명시간동안 부하량을 16%로 설정하여 조명등을 점등시킨다.

배터리 잔량이 15%초과~30%이하일 경우, 제1조명시간동안 부하량을 16%로 설정하여 조명등을 점등시키고, 배터리 잔량이 15%이하일 경우에는 조명등을 소등한다.

이와 같은 작용을 통하여, 태양광 충전에 따른 배터리의 잔량을 수시로 계측하고, 기준 부하량에 따라 출력을 조절함으로써 배터리의 수명을 연장하고 설치 비용을 절감하며, 보안등의 기능을 효과적으로 수행할 수 있다.

또한, 본 발명은 특정지역의 년간 일조량 데이터를 저장하는 일조량 데이터 저장부(40)를 더 포함하고, 상기 제어부(50)는 상기 일조량 데이터 저장부(40)에 저장된 년간 일조량 데이터에 따라 다음일의 일조량을 미리 예측하고, 예측된 일조량의 크기가 기준값보다 적을 경우 상기 부하량을 기준값보다 더 낮추어 조명등 온/오프 명령을 출력할 수 있다.

따라서, 미리 다음날의 일조량을 예측하고, 예측된 일조량의 값에 따라 부하량을 조절함으로써 더욱 효율적으로 배터리를 사용할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 태양광을 이용한 엘이디 조명 장치의 제어방법을 나타낸 제어 흐름도이다.

본 발명은 태양전지판(10)에서 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 단계; 축전 배터리(20)에서 상기 태양전지판에서 변환된 전기에너지를 저장하는 단계; 배터리 잔량 검출부(30)에서 상기 축전 배터리(20)의 배터리 잔량을 검출하는 단계; 타이머(50)에서 시간 및 날짜를 카운트하는 단계; 제어부(60)에서 상기 타이머(50)로부터 시간 및 날짜를 카운트하여 미리 지정된 시간동안 조명등 온/오프 명령을 출력하되, 상기 배터리 잔량 검출부(30)로부터 검출된 축전 배터리(20)의 잔량값에 따라 부하량을 변경하여 조명등 온/오프 명령을 출력하는 단계; 조명등 구동부(70)에서 상기 제어부(50)에서 출력된 조명등 온/오프 명령에 따라 다수의 LED조명등(80)을 선택적으로 온/오프하여 각각의 부하량을 조절하는 단계를 포함한다.

도시된 바와 같이, 상기 제어부(60)에서 잔량값에 따라 부하량을 변경하여 조명등 온/오프 명령을 출력하는 단계는; 배터리 잔량이 90%초과~100%이하일 경우, 제1조명시간동안 부하량을 100%로, 제2조명시간동안 부하량을 66%로 설정하여 조명등을 점등시킨다.

상기 제1조명시간은 일몰1시간이후부터 대략 00시30분까지이고, 제2조명시간은 00시30분부터 일출1시간전을 말한다.

또한, 부하량을 100%로 설정할 경우, 통상 2W LED조명을 6개 점등하여 12W를 조명하고, 부하량을 66%로 설정할 경우, 통상 2W LED조명을 4개 점등하여 8W를 조명할 수 있다.

배터리 잔량이 80%초과~90%이하일 경우, 제1조명시간동안 부하량을 100%로, 제2조명시간동안 부하량을 50%로 설정하여 조명등을 점등시키고, 배터리 잔량이 70%초과~80%이하일 경우, 제1조명시간동안 부하량을 83%로, 제2조명시간동안 부하량을 33%로 설정하여 조명등을 점등시킨다.

배터리 잔량이 60%초과~70%이하일 경우, 제1조명시간동안 부하량을 66%로, 제2조명시간동안 부하량을 33%로 설정하여 조명등을 점등시키고, 배터리 잔량이 50%초과~60%이하일 경우, 제1조명시간동안 부하량을 50%로, 제2조명시간동안 부하량을 33%로 설정하여 조명등을 점등시킨다.

배터리 잔량이 40%초과~50%이하일 경우, 제1조명시간동안 부하량을 33%로, 제2조명시간동안 부하량을 16%로 설정하여 조명등을 점등시키고, 배터리 잔량이 30%초과~40%이하일 경우, 제1조명시간동안 부하량을 33%로, 제2조명시간동안 부하량을 16%로 설정하여 조명등을 점등시킨다.

이와 같은 작용을 통하여, 태양광 충전에 따른 배터리의 잔량을 수시로 계측하고, 기준 부하량에 따라 출력을 조절함으로써 배터리의 수명을 연장하고 설치 비용을 절감하며, 보안등의 기능을 효과적으로 수행할 수 있다.

배터리 잔량이 15%초과~30%이하일 경우, 제1조명시간동안 부하량을 16%로 설정하여 조명등을 점등시키고, 배터리 잔량이 15%이하일 경우에는 조명등을 소등하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명은 일조량 데이터 저장부(40)에서 특정지역의 년간 일조량 데이터를 저장하는 단계를 더 포함하고, 상기 제어부(50)는 상기 일조량 데이터 저장부(40)에 저장된 년간 일조량 데이터에 따라 다음일의 일조량을 미리 예측하고, 예측된 일조량의 크기가 기준값보다 적을 경우 상기 부하량을 기준값보다 더 낮추어 조명등 온/오프 명령을 출력하는 것이 더욱 바람직하다.

따라서, 미리 다음날의 일조량을 예측하고, 예측된 일조량의 값에 따라 부하량을 조절함으로써 더욱 효율적으로 배터리를 사용할 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

10 : 태양전지판 20 : 축전 배터리
30 : 배터리 잔량 검출부 40 : 일조량 데이터 저장부
50 : 타이머 60 : 제어부
70 : 조명등 구동부 80 : LED조명등

Claims (6)

1. 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지판;
   상기 태양전지판에서 변환된 전기에너지를 저장하는 축전 배터리;
   상기 축전 배터리의 배터리 잔량을 검출하는 배터리 잔량 검출부;
   시간 및 날짜를 카운트하는 타이머;
   상기 타이머로부터 시간 및 날짜를 카운트하여 미리 지정된 시간동안 조명등 온/오프 명령을 출력하되, 상기 배터리 잔량 검출부로부터 검출된 축전 배터리의 잔량값에 따라 부하량을 변경하여 조명등 온/오프 명령을 출력하는 점등제어하는 제어부;
   상기 제어부에서 출력된 조명등 온/오프 명령에 따라 다수의 LED조명등을 선택적으로 온/오프하여 각각의 부하량을 조절하는 조명등 구동부를 포함하는 태양광을 이용한 엘이디 조명 장치에 있어서,
   상기 제어부는 조명등이 점등되는 전체시간을 전반부의 제1조명시간과 후반부의 제2조명시간으로 구분하여 서로 다른 부하량을 적용하여 조명등을 점등시키되, 상기 제1조명시간보다 상기 제2조명시간 동안 부하량을 낮추어 조명등을 점등시키며,
   특정지역의 년간 일조량 데이터를 저장하는 일조량 데이터 저장부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 일조량 데이터 저장부에 저장된 년간 일조량 데이터에 따라 다음일의 일조량을 미리 예측하고, 예측된 다음날의 일조량의 크기가 기준값보다 적을 경우 금일의 상기 부하량을 기준값보다 더 낮추어 조명등 온/오프 명령을 출력하는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 엘이디 조명 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는;
   배터리 잔량이 90%초과~100%이하일 경우, 제1조명시간동안 부하량을 100%로, 제2조명시간동안 부하량을 66%로 설정하여 조명등을 점등시키고,
   배터리 잔량이 80%초과~90%이하일 경우, 제1조명시간동안 부하량을 100%로, 제2조명시간동안 부하량을 50%로 설정하여 조명등을 점등시키고,
   배터리 잔량이 70%초과~80%이하일 경우, 제1조명시간동안 부하량을 83%로, 제2조명시간동안 부하량을 33%로 설정하여 조명등을 점등시키고,
   배터리 잔량이 60%초과~70%이하일 경우, 제1조명시간동안 부하량을 66%로, 제2조명시간동안 부하량을 33%로 설정하여 조명등을 점등시키고,
   배터리 잔량이 50%초과~60%이하일 경우, 제1조명시간동안 부하량을 50%로, 제2조명시간동안 부하량을 33%로 설정하여 조명등을 점등시키고,
   배터리 잔량이 40%초과~50%이하일 경우, 제1조명시간동안 부하량을 33%로, 제2조명시간동안 부하량을 16%로 설정하여 조명등을 점등시키고,
   배터리 잔량이 30%초과~40%이하일 경우, 제1조명시간동안 부하량을 33%로, 제2조명시간동안 부하량을 16%로 설정하여 조명등을 점등시키고,
   배터리 잔량이 15%초과~30%이하일 경우, 제1조명시간동안 부하량을 16%로 설정하여 조명등을 점등시키고,
   배터리 잔량이 15%이하일 경우에는 조명등을 소등하는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 엘이디 조명 장치.
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