KR101106669B1 - 선박안전항해용 엘이디 항해등 신뢰회로 - Google Patents

선박안전항해용 엘이디 항해등 신뢰회로 Download PDF

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KR101106669B1
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Abstract

본 발명은 선박의 야간 및 악천후 운항시 점등되는 선박용 엘이디 항해등과; 상기 엘이디 항해등의 1.5cm 거리의 중심에 위치하여 발광 조도를 측정하는 조도 센싱부와; AC 90V 내지 260V의 광범위한 전압에서 사용 가능하고, -30℃에서 +60℃의 온도에서 점등 가능한 전원 공급부와; 상기 엘이디 항해등과 조도 센싱부, 전원 공급부가 연결되어 상기 엘이디 항해등의 출력을 제어하며, 상기 조도 센싱부의 센싱 결과 상기 엘이디 항해등의 조도가 항해용 최소요구 조도 이하로 떨어지면 이를 항행용 부적격 조명상태로 판단하여 상기 엘이디 항해등의 출력을 차단시키는 제어부로; 구성되며 상기 제어부는 상기 엘이디 항해등의 누적 사용시간을 연산하여 일정 사용시간 만료시 상기 엘이디 항해등의 출력을 중단시키고, 상기 엘이디 항해등의 사용 상태에 관한 정보를 1만 시간 내에서 점등되는 녹색 램프와 2만 시간 내에서 점등되는 황색 램프와 2만 시간 이상에서 점등되는 적색 램프로 표시하는 표시부가 더 포함되어 상기 엘이디 항해등의 사용 가능시간 및 교체 시기를 미리 예측할 수 있게 하며, 상기 엘이디 항해등의 사용 상태에 관한 정보를 유선 또는 무선으로 외부에 전달시키는 전송부가 더 포함되어, 상기 엘이디 항해등의 사용 상태 정보를 원격지에서 관리할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 선박안전항해용 엘이디 항해등 신뢰회로에 관한 것이다.
본 발명에 의하여 LED 광원을 항해등으로 사용시 잔여 사용수명을 인지할 수 있게 하고, 발광 성능이 항해용 최소요구 조도 이하로 떨어질 경우에는 LED 발광을 중지시켜 불량 광원이 즉각 인지되도록 하여 항해 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 선박안전항해용 엘이디 항해등 신뢰회로가 제공되는 이점이 있다.

Description

선박안전항해용 엘이디 항해등 신뢰회로{LED lamp credible circuit for Ship navigation security}
본 발명은 선박의 야간 및 악천후 운항시 점등되는 선박용 엘이디 항해등과; 상기 엘이디 항해등의 1.5cm 거리의 중심에 위치하여 발광 조도를 측정하는 조도 센싱부와; AC 90V 내지 260V의 광범위한 전압에서 사용 가능하고, -30℃에서 +60℃의 온도에서 점등 가능한 전원 공급부와; 상기 엘이디 항해등과 조도 센싱부, 전원 공급부가 연결되어 상기 엘이디 항해등의 출력을 제어하며, 상기 조도 센싱부의 센싱 결과 상기 엘이디 항해등의 조도가 항해용 최소요구 조도 이하로 떨어지면 이를 항행용 부적격 조명상태로 판단하여 상기 엘이디 항해등의 출력을 차단시키는 제어부로; 구성되며 상기 제어부는 상기 엘이디 항해등의 누적 사용시간을 연산하여 일정 사용시간 만료시 상기 엘이디 항해등의 출력을 중단시키고, 상기 엘이디 항해등의 사용 상태에 관한 정보를 1만 시간 내에서 점등되는 녹색 램프와 2만 시간 내에서 점등되는 황색 램프와 2만 시간 이상에서 점등되는 적색 램프로 표시하는 표시부가 더 포함되어 상기 엘이디 항해등의 사용 가능시간 및 교체 시기를 미리 예측할 수 있게 하며, 상기 엘이디 항해등의 사용 상태에 관한 정보를 유선 또는 무선으로 외부에 전달시키는 전송부가 더 포함되어, 상기 엘이디 항해등의 사용 상태 정보를 원격지에서 관리할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 선박안전항해용 엘이디 항해등 신뢰회로에 관한 것이다.
일반적으로 선박의 안전항해를 위해 선박 항해등은 없어서는 안 될 가장 중요한 요소이나 기존 백열등을 이용한 등기구는 짧은 수명으로 인해 그 유지가 많은 비용과 노력을 요구해 왔었다.
21세기에 들어 LED조명의 개발과 보급이 확산되고 활성화되면서 선박용 LED조명에 대한 관심 또한 높아져 왔는데, 특히 선박의 안전과 직결되는 항해등 분야 역시 그간 많은 제안과 시도가 있었다.
근간에 국제해사기구(IMO)의 기술분과위원회(NAV)에서는 선박의 안전 운행을 위하여 항행등이 표 1과 같은 규정조도(항해용 최소요구 조도) 출력을 가질 것을 규정하였다.
IMO 광달거리 및 광도기준(EN14744:2005)
Nominal size is the range of visibility of the navigation lights Maximum value for the range of visibility Maximum value for the range of visibility Operational luminous intensity Horizontal minimum photometric luminous intensity to be measured in the laboratory Horizontal maximum photometric luminous intensity to be measured in the laboratory Other range of visibility designation (CCNR, CEVNI)
nm nm km nm km cd cd cd
1 1 1,85 2 3,70 0,9 1,1 5,4 Ordinary
2 2 3,70 5 9,26 4,3 5,4 65 Bright
3 3 5,56 5 9,26 12 15 65 Bright
5 5 9,26 7,5 13,9 52 65 257 Strong
6 6 11,11 7,5 13,9 94 118 257 Strong
이는 선박의 안전 운행을 위하여 최고 요구 되는 밝기를 규정한 것으로서, 상기 규정 이하의 밝기를 가지는 항해등은 오히려 항해 사고의 원인이 되므로 엄격히 관리할 것을 요구하고 있다.
한편, 종래의 필라멘트 등기구는 높은 소비전력에도 불구하고 잦은 교체와 유지보수를 요구해왔고, 광원으로 사용되고 있는 필라멘트 백열등이 전 세계적으로 점차 생산 금지되고 있어 향후 이를 대체할 광원이 시급히 요구되고 있으며, 우리나라뿐만 아니라 전 세계적으로도 이에 대한 대책이 요구되고 있는 실정이다.
아울러, 종래의 등기구는 언제 소등될지 모르는 조건이어서 안전상의 위험요소를 안고 항해해야 하는 문제점이 있다.
근간에, 기존 등기구의 모양을 그대로 모방하고 광원만 LED로 바꾼 제품들이 출시되고 있으나 이는 선박용이라는 특수상황을 감안하지 않은 불완전한 제품이며 각종 해상용 형식승인을 획득할 수 없어 실제 적용이 불가능한 제품이다.
또한, LED는 필라멘트 광원에 비해 수명이 긴 장점이 있으나, 시간이 지나 그 출력이 규정조도 이하로 떨어져도 점등상태를 유지하여, 선박운항 중 식별 불량으로 인한 사고의 개연성이 우려되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명으로 LED 광원을 항해등으로 사용시 잔여 사용수명을 인지할 수 있게 하고, 발광 성능이 항해용 최소요구 조도 이하로 떨어질 경우에는 LED 발광을 중지시켜 불량 광원이 즉각 인지되도록 하여 항해 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 선박안전항해용 엘이디 항해등 신뢰회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 선박의 야간 및 악천후 운항시 점등되는 선박용 엘이디 항해등과; 상기 엘이디 항해등의 1.5cm 거리의 중심에 위치하여 발광 조도를 측정하는 조도 센싱부와; AC 90V 내지 260V의 광범위한 전압에서 사용 가능하고, -30℃에서 +60℃의 온도에서 점등 가능한 전원 공급부와; 상기 엘이디 항해등과 조도 센싱부, 전원 공급부가 연결되어 상기 엘이디 항해등의 출력을 제어하며, 상기 조도 센싱부의 센싱 결과 상기 엘이디 항해등의 조도가 항해용 최소요구 조도 이하로 떨어지면 이를 항행용 부적격 조명상태로 판단하여 상기 엘이디 항해등의 출력을 차단시키는 제어부로; 구성되며 상기 제어부는 상기 엘이디 항해등의 누적 사용시간을 연산하여 일정 사용시간 만료시 상기 엘이디 항해등의 출력을 중단시키고, 상기 엘이디 항해등의 사용 상태에 관한 정보를 1만 시간 내에서 점등되는 녹색 램프와 2만 시간 내에서 점등되는 황색 램프와 2만 시간 이상에서 점등되는 적색 램프로 표시하는 표시부가 더 포함되어 상기 엘이디 항해등의 사용 가능시간 및 교체 시기를 미리 예측할 수 있게 하며, 상기 엘이디 항해등의 사용 상태에 관한 정보를 유선 또는 무선으로 외부에 전달시키는 전송부가 더 포함되어, 상기 엘이디 항해등의 사용 상태 정보를 원격지에서 관리할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 선박안전항해용 엘이디 항해등 신뢰회로를 기술적 요지로 한다.
여기서 상기 제어부는 상기 엘이디 항해등의 누적 사용시간을 연산하여 일정 사용시간 만료시 상기 엘이디 항해등의 출력을 중단시키는 것을 특징으로 하는 선박안전항해용 엘이디 항해등 신뢰회로로 되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부는 상기 엘이디 항해등의 사용 상태에 관한 정보를 표시하는 표시부가 더 포함되어 상기 엘이디 항해등의 사용 가능시간 및 교체 시기를 미리 예측할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 선박안전항해용 엘이디 항해등 신뢰회로로 되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부는 상기 엘이디 항해등의 사용 상태에 관한 정보를 유선 또는 무선으로 외부에 전달시키는 전송부가 더 포함되어, 상기 엘이디 항해등의 사용 상태 정보를 원격지에서 관리할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 선박안전항해용 엘이디 항해등 신뢰회로로 되는 것이 바람직하다.
상기한 본 발명에 의하여 LED 광원을 항해등으로 사용시 잔여 사용수명을 인지할 수 있게 하고, 발광 성능이 항해용 최소요구 조도 이하로 떨어질 경우에는 LED 발광을 중지시켜 불량 광원이 즉각 인지되도록 하여 항해 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 선박안전항해용 엘이디 항해등 신뢰회로가 제공되는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 구성 블록도
도 2는 본 발명의 실시 그래프
도 3은 본 발명의 실시예 분해 사시도
도 4는 본 발명의 조도 센싱부인 센서 모듈의 분해 사시도
이하 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 살펴보기로 하며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하의 도 1은 본 발명의 구성 블록도이며, 도 2는 본 발명의 실시 그래프이며, 도 3은 본 발명의 실시예 분해 사시도이며, 도 4는 본 발명의 조도 센싱부인 센서 모듈의 분해 사시도이다.
도 1과 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명은 크게 엘이디 항해등(20)과 조도 센싱부(30)와 전원 공급부(60)와 제어부(10)와 표시부(40)와 전송부(50)로 구성된다.
본 발명의 동작원리는 도 2에서 보여지는 바와 같이 엘이디 항해등(20)의 조도변화를 감지해 광출력을 제어하는 전원회로로서, 엘이디 항해등(20)의 점등을 시작하여 최대밝기(약15W)로 램프를 점등시키고 사용 시간이 누적되어 광원의 어두워져(Decay) [표 1]의 규정조도 이하로 떨어질 경우 미리 프로그램 된 순서에 따라 자동으로 소등시키게 된다.
본 발명의 상기 엘이디 항해등(20)은 엘이디(LED) 구동에 필요한 정전류를 공급하고 엘이디(LED)소자 이상시 고장신호를 제어부에 내보내는 엘이디 드라이버와 n개의 LED를 직병렬로 연결시키고 각각 LED에 방열을 위한 방열판(HEATSINK)이 설치된 엘이디 모듈로 구성할 수 있다.
본 발명의 조도 센싱부(30)는 상기 엘이디 항해등(20)의 발광 조도를 측정하는 센서 모듈로서, 측정된 조도 신호를 제어부(10)로 전송한다.
본 발명의 실시예에서는 상기 조도 센싱부(30)를 도 4에 도시된 바와 같이 센서용 인쇄회로기판(32), 보호용 플라스틱 하우징(31)과 센서(33), 그리고 감지를 균일하게 하고 감지를 집중하기 위한 센서용 렌즈(34)로 되는 센서 모듈로 구성하였으며, 상기 센서 모듈은 엘이디 항해등의 하단부에 고정될 수 있는 구조를 취하여 센서의 위치가 발광원의 정면 1.5cm 거리의 중심에 설치되도록 하여 발광원의 조도감지 기능이 수행되도록 하였다.
본 발명의 전원 공급부(60)는 도 1에 예시된 바와 같이 LED및 각 회로에 전원을 공급해주는 S.M.P.S 장치를 사용하는 것이 바람직한데, 상기 S.M.P.S는 스위칭방식의 고효율 고신뢰성 회로로서 과전압보호 및 쇼트보호회로가 내장되어진다.
본 발명은 실시예에서 상기 S.M.P.S를 구성하는 인쇄회로기판에 입력전원의 급격한 과전압을 노이즈를 억제하기 위한 AC 입력 필터부; 상기 AC 입력 필터부를 거친 입력 AC 전압을 DC 전압으로 변환하기 위한 AC-DC 변환부; 상기 AC-DC 변환부에서 변환된 출력전압을 안정화시켜 발광 다이오드로 공급하는 DC 출력전압부; 상기 DC 출력전압부로부터 피드백되는 전압값을 근거로 상기 AC-DC 변환부를 PWM 제어하여 출력전압을 조정하는 DC 출력전압 제어부를 구비하여 구성하였다.
상기 DC 출력전압 제어부는, 상기 DC 출력전압부의 출력전압을 감지하는 스위칭 레귤레이터(SR1); 상기 스위칭 레귤레이터(SR1)에 의해 온/오프 스위칭되는 포토 커플러(U2); 및 상기 포토 커플러(U2)의 스위치 작용에 의해 입력되는 신호를 근거로 상기 AC-DC 변환부에 대한 PWM 제어신호를 출력하는 컨트롤 IC(U1)를 구비하여 구성된다.
이와 같이 구성된 실시예의 인쇄회로기판은 AC 90V 내지 260V의 광범위한 전압에서 사용 가능하고, -30에서부터 +60까지의 온도에서도 점등되도록 설계되었다.
상기 SMPS 인쇄회로기판은 엘이디 모듈로 동작 전원을 안정적으로 공급하며, 다른 전자기기에 영향을 줄 수 있는 전자파(EMI) 및 고조파(THD)에 대한 국제인증기준을 준수하여 다른 기기의 오작동을 방지하는 특징이 있다.
본 발명의 제어부(10)는 상기 엘이디 항해등(20)과 조도 센싱부(30), 전원 공급부(60)가 연결되어 상기 엘이디 항해등(20)의 출력을 제어하며, 상기 조도 센싱부(30)의 센싱 결과 상기 엘이디 항해등(20)의 조도가 항해용 최소요구 조도 이하로 떨어지면 이를 항행용 부적격 조명상태로 판단하여 상기 엘이디 항해등(20)의 출력을 차단시키는 메인컨트롤 회로부분이다.
상기 제어부(10)는 상기 엘이디 항해등(20)의 누적 사용시간을 연산하여 일정 사용시간 만료시 상기 엘이디 항해등(20)의 출력을 중단시키도록 하는 기능을 더 포함한다.
본 발명의 실시예에서는 상기 제어부(10)에 타이머를 내장하여 최초 전원공급 시점부터 유효수명시간인 2만 5천에서 4만 시간까지 카운트 후 LED 드라이버의 SHUTDOWN 지시를 내리도록 하였으며, 이때, 전원 OFF동안의 시간은 유효수명시간에서 제외되도록 하였다.
상기 제어부(10)에서 조도감지 결과와 시간계산 결과 중 우위적 판단근거는 조도감지 결과에 있으며, 조도감지 결과가 사용설정 시간을 초과할 경우에는 시간계산 결과가 우위적 판단근거로 변동되어, 강제적인 자동소등이 실행되게 한다.
이는 엘이디 항해등(20)의 조도가 유지된다 하더라도 그 외의 환경변수들을 선도적으로 감안하면 이를 강제 소등시킴으로써, 항해 중 일어날 수 있는 안전사고를 미연에 방지할 수 있게 하는 것이 바람직하기 때문이다.
본 발명의 표시부(40)는 상기 제어부(10)에 연결되어 상기 엘이디 항해등(20)의 사용 상태에 관한 정보를 표시하는 부분이다.
상기 표시부(40)의 표시 내용을 통하여 상기 엘이디 항해등(20)의 사용 가능시간 및 교체 시기를 미리 예측할 수 있게 된다.
따라서, 상기 표시부(40)는 당해 엘이디 항해등(20)의 수명 지시계(LIFE CYCLE INDICATOR)가 되는데, 도 3의 실시예에서 보여지는 바와 같이 단순히 3개의 엘이디 램프를 사용하여 1만 시간까지 녹색램프가 점등되고 2만 시간까지 황색램프가 점등되고, 2만 시간 이후부터는 적색램프가 점등되게 할 수도 있으며, 프로그램 입력 시 환경요건에 따라 더 상세하거나 원거리 지시계에 표시하는 등 그 구성이 재조정 될 수 있다.
이와 같이 상기 표시부(40)의 확장성을 위하여 본 발명의 상기 제어부(10)는 상기 엘이디 항해등의 사용 상태에 관한 정보를 유선 또는 무선으로 외부에 전달시키는 전송부(50)가 더 포함되어, 상기 엘이디 항해등의 사용 상태 정보를 원격지로 전송될 수 있게 한다.
상기의 기술 내용으로 제작된 본 발명의 실시예에서는 다수 개의 고휘도 발광 다이오드를 사용하여 기존 등기구의 25% 정도의 전력으로 120% 이상의 휘도 효율을 발휘하도록 하여 소비전력의 극소화를 실현하는 전원회로를 제공하였으며, 엘이디 항해등의 사용시간이 경과됨에 따라 감소되는 조도가 IMO에서 규정한 최소요구조도 이하로 내려갔을 경우 이를 감지하여 등기구를 소등하는 조도신뢰기능을 구비하고, 최소 25,000시간, 최대 40,000시간의 수명이 가능하도록 하여 가용 수명의 극대화를 실현하며 이의 가용 잔재시간을 표시부에 나타내 위의 조도신뢰기능을 보완하여 신뢰도를 높였다.
또한, 본 발명은 엘이디 항해등(20)에 사용되는 전압이 제한적이지 않고 전 범위의 전압을 사용할 수 있도록 하였으며, 주변의 다른 전자기기들에게 간섭을 일으키지 않고 역시 다른 전자기기들로부터 영향을 받지 않는 안정적인 독립 전원회로를 구성하였다.
이상 본 발명의 설명을 위하여 도시된 도면은 본 발명이 구체화되는 하나의 실시예로서 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 요지가 실현되기 위하여 다양한 형태의 조합이 가능함을 알 수 있다.
따라서 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
10 : 제어부 20 : 엘이디 항해등
30 : 조도 센싱부 40 : 표시부
50 : 전송부 60 : 전원 공급부

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 선박의 야간 및 악천후 운항시 점등되는 선박용 엘이디 항해등과;
    상기 엘이디 항해등의 1.5cm 거리의 중심에 위치하여 발광 조도를 측정하는 조도 센싱부와;
    AC 90V 내지 260V의 광범위한 전압에서 사용 가능하고, -30℃에서 +60℃의 온도에서 점등 가능한 전원 공급부와;
    상기 엘이디 항해등과 조도 센싱부, 전원 공급부가 연결되어 상기 엘이디 항해등의 출력을 제어하며, 상기 조도 센싱부의 센싱 결과 상기 엘이디 항해등의 조도가 항해용 최소요구 조도 이하로 떨어지면 이를 항행용 부적격 조명상태로 판단하여 상기 엘이디 항해등의 출력을 차단시키는 제어부로; 구성되며
    상기 제어부는 상기 엘이디 항해등의 누적 사용시간을 연산하여 일정 사용시간 만료시 상기 엘이디 항해등의 출력을 중단시키고, 상기 엘이디 항해등의 사용 상태에 관한 정보를 1만 시간 내에서 점등되는 녹색 램프와 2만 시간 내에서 점등되는 황색 램프와 2만 시간 이상에서 점등되는 적색 램프로 표시하는 표시부가 더 포함되어 상기 엘이디 항해등의 사용 가능시간 및 교체 시기를 미리 예측할 수 있게 하며, 상기 엘이디 항해등의 사용 상태에 관한 정보를 유선 또는 무선으로 외부에 전달시키는 전송부가 더 포함되어, 상기 엘이디 항해등의 사용 상태 정보를 원격지에서 관리할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 선박안전항해용 엘이디 항해등 신뢰회로.
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