KR101308961B1 - 탈부착식 디밍프로그램모듈을 통한 신호등용 led램프 디밍 제어장치 - Google Patents

탈부착식 디밍프로그램모듈을 통한 신호등용 led램프 디밍 제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기존의 적색ㆍ녹색ㆍ황색 및 녹색 화살 표시로 이루어진 신호등용 LED램프의 경우, 100W로 항상 동일한 전력을 출력시키므로, 전력소비가 많은 문제점을 개선하고자, 디밍프로그램모듈(100), 신호등용 LED램프(300)로 구성됨으로서, 정지신호와 같은 대기신호시, 또는 야간의 신호점등시, 100W의 신호등용 LED램프를 1%~50%로 디밍프로그램 제어하여 전력소비를 10~50% 다운시킬 수 있고, 박스본체가 난연성 및 기밀성이 좋은 재질로 이루어져 전자부품 파손에 따른 화재예방과, 기기 내부로 습기가 차서 방전되는 것을 방지할 수 있으며, 기존의 신호등용 LED 램프와 핀투핀방식으로 바로 연결시킬 수 있어 호환성이 우수한 디밍프로그램모듈을 통한 신호등용 LED램프 디밍 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

탈부착식 디밍프로그램모듈을 통한 신호등용 LED램프 디밍 제어장치{THE APPARATUS OF LED LAMP DIMMING WITH DIMMING PROGRAM MODULE}
본 발명은 신호등용 LED램프를 설정된 디밍셋팅값에 따라 신호등용 LED램프를 100W를 기준으로 1%~50%로 디밍프로그램 제어하는 디밍프로그램모듈을 통한 신호등용 LED램프 디밍 제어장치에 관한 것이다.
반도체 산업 기술 및 시장 변화의 추세에 따라 반영구적 수명과 친환경적 조명 수단인 LED의 생산 보급에 힘입어, LED를 채용한 다양한 교통 신호등이 개발되어 시설 되어지고 있으나, 교통신호등은 주변의 밝기 정도와 무관하게 동작되도록 되어 있어 특히 야간에 교통신호 대기시 교통신호등을 오랫동안 주시하게 되면 일시적으로 운전자에게 시각장애를 가져올 수 있는 우려가 있어왔다.
다시말해, 주간에는 교통신호등이 밝기를 상대적으로 높이도록 LED동작전압(전류)를 세팅시켜 이로인해 야간에는 교통신호등의 밝기가 지나치게 높아 눈부심이 발생하여 안전운전의 저해 요인으로 작용하여 왔다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 국내등록실용신안공보 제20-0297496호에서는 교통신호등 조도 자동조절장치가 제시된 바 있으나,
이는 마이컴을 통해 교통신호등 동작제어와, 조도자동제어를 동시에 제어하기 때문에 시스템 과부하로 인해, 마이컴이 타버리는 문제점이 발생되고, 마이컴으로 인해 무엇보다 교통신호등 제조단가가 올라가는 문제점이 발생되었다.
그리고, 조도센서의 역할이 단지, 주위의 밝기 정도만을 감지하는 센서역할만 하기 때문에, 조도센서 단독으로는 일몰과 일출시, 기준광도보다 20~30%(경찰청 규격에 의함) 저감된 광도를 표출하도록 자동제어가 어려운 문제점이 있었다.
또한, 적색ㆍ녹색ㆍ황색 및 녹색 화살 표시로 이루어진 신호등용 LED램프의 3~12W로 항상 동일한 전력을 출력시키므로, 전력소비가 많은 문제점이 있었다.
국내실용신안공보 제20-2012-0002003호
상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 정지신호와 같은 대기신호시, 또는 야간의 신호점등시, 100W의 신호등용 LED램프를 1%~50%로 디밍프로그램 제어하여 전력소비를 다운시킬 수 있고, 박스본체가 난연성 및 기밀성이 좋은 재질로 이루어져 전자부품 파손에 따른 화재예방과, 기기 내부로 습기가 차서 방전되는 것을 방지할 수 있으며, 기존의 신호등용 LED 램프와 핀투핀방식으로 바로 연결시킬 수 있는 디밍프로그램모듈을 통한 신호등용 LED램프 디밍 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 디밍프로그램모듈을 통한 신호등용 LED램프 디밍 제어장치는
LED SMPS(Switching Mode Power Supply)부 일측에 탈부착 설치되어 LED SMPS(Switching Mode Power Supply)부를 직접제어하고, 설정된 디밍셋팅값에 따라 신호등용 LED램프를 1%~50%로 디밍프로그램 제어하는 디밍프로그램모듈(100)과,
디밍프로그램모듈(100)과 연결되어, 외부에서 공급되는 교류(AC) 전류를 직류(DC)전류로 신호등용 LED램프의 전압, 전류에 맞도록 변환시켜주어 신호등용 LED램프를 구동시키는 LED SMPS(Switching Mode Power Supply)부(200)와,
디밍프로그램모듈(100)의 제어하에 적색ㆍ녹색ㆍ황색 및 녹색 화살 표시 따위의 점멸로 통행 차량이나 사람에게 정지ㆍ우회ㆍ진행 따위를 지시하도록 LED 불빛을 발광시키는 신호등용 LED램프(300)로 구성됨으로서 달성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 정지신호와 같은 대기신호시, 또는 야간의 신호점등시, 100W의 신호등용 LED램프를 1%~50%로 디밍프로그램 제어하여 전력소비를 10~50% 다운시킬 수 있고, 박스본체가 난연성 및 기밀성이 좋은 재질로 이루어져 전자부품 파손에 따른 화재예방과, 기기 내부로 습기가 차서 방전되는 것을 방지할 수 있으며, 기존의 신호등용 LED 램프와 핀투핀방식으로 바로 연결시킬 수 있어 호환성이 우수한 좋은 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 디밍프로그램모듈을 통한 신호등용 LED램프 디밍 제어장치(1)의 구성요소를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 디밍프로그램모듈의 구성을 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 디밍프로그램모듈의 내부 구성요소를 도시한 분해사시도,
도 4는 본 발명에 따른 신호등용 LED램프의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 5는 본 발명에 따른 디밍프로그램모듈의 구성요소를 도시한 회로도,
도 6은 본 발명에 따른 신호등용 LED램프를 100W 기준으로 1%~50%로 디밍프로그램 제어되도록 10단계로 이루어진 단계별디밍테이블의 구성을 도시한 일실시예도.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 디밍프로그램모듈을 통한 신호등용 LED램프 디밍 제어장치(1)의 구성요소를 도시한 사시도에 관한 것으로, 이는 디밍프로그램모듈(100), 신호등용 LED램프(200)로 구성된다.
먼저, 본 발명에 따른 디밍프로그램모듈(100)에 관해 설명한다.
상기 디밍프로그램모듈(100)은 LED SMPS(Switching Mode Power Supply)부 일측에 탈부착 설치되어 LED SMPS(Switching Mode Power Supply)부를 직접제어하고, 설정된 디밍셋팅값에 따라 신호등용 LED램프를 1%~50%로 디밍프로그램 제어하는 역할을 한다.
이는 박스본체(110), CDS 센서부(120), 온도센서부(130), LED 모듈 전원용 연결컨넥터(140), LED 모듈 구동용 연결컨넥터(150), 슈퍼캡충전회로부(160), LED SMPS(Switching Mode Power Supply)부(170), 마이컴부(180)로 구성된다.
첫째, 본 발명에 따른 박스본체(110)에 관해 설명한다.
상기 박스본체(110)는 사각박스형상으로 이루어져 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 역할을 한다.
이는 사각박스형상의 내부커버(111)와 외부커버(112)로 구성된다.
상기 내부커버(111)는 외부커버와 접촉되는 부위 둘레를 따라 고무패킹이 형성되어, 내부공간에 습기가 차지않도록 기밀시킨다.
본 발명에 따른 박스본체는 난연성과 기밀성이 좋고, 가벼운 플라스틱 재질로 이루어진다.
즉, 혼련기(Internal mixer:HAAK Polylab Rheomix 600P)의 내부온도를 160~180℃를 유지한 상태에서,
용융점 130~160℃, 밀도 0.92g/㎠인 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE;linear low density polyethylene) 100 중량부에 대하여,
입자 크기가 200㎚~2㎛인 수산화마그네슘, 수산화알루미늄의 난연재 5~30 중량부와,
탈크(Talc) 5~12 중량부와,
입자크기가 1.4㎛인 나노점토(Nano Clay) 5~60 중량부와,
카본블랙(Cabon Black) 2~5 중량부를 순서대로 상기 혼련기에 첨가한 후, 20~30분 동안 20~30rpm의 회전속도로 교반하여 컴파운드를 제조하고, 상기 컴파운드를 압출하여 펠렛으로 제조한 다음, 상기 펠렛을 이용하여 사출성형하되,
실린더 온도(cylinder temperature(℃)) 190~220, 몰드 온도(mold temperature(℃)) 20, 사출압력(injection pressure(kg/㎠)) 400~800, 사출시간(injection time(sec)) 10~15, 냉각시간(cooling time(sec)) 45~55의 조건으로 사술성형하여 박스본체를 성형한다.
상기 LLDPE는 높은 강인성과 인장강도, 파단신장률 그리고 환경에 의한 응력균열저항력을 가지는 것으로서, 박스본체의 기본적인 물리적 특성의 향상을 가져오게 된다.
상기 박스본체는 이와 같은 LLDPE 100중량부를 기준으로 하여, 난연재, 탈크, 나노점토, 카본블랙이 혼합구성됨으로써 가벼우면서도 난연성 및 기밀성이 향상된 제품을 제공하게 된다.
상기 난연재는 박스본체의 난연성을 부여하게 되는 것으로서, 그 사용량이 5 중량부 미만인 경우에는 난연성을 기대하기 어렵고, 30중량부를 초과하게 되는 경우에는 박스본체의 기계적 특성을 떨어뜨릴 수 있으므로, 상기 난연재의 사용량은 5~30 중량부의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
상기 무기물인 점토(clay)는 컴파운드에 미세하게 분산되어 사출성형에 사용되기 때문에 고분자의 기계적 강도, 난연성, 내마노성 및 내열성 등의 향상과 고분자에 충진제 첨가 시에 나타나는 충격강도, 인장성, 투명도의 저하와 고점도화 등의 문제점을 개선하게 되는 것으로서, 그 사용량이 5중량부 미만인 경우에는 상기에 나열한 효과를 기대하기 어렵고, 60중량부를 초과하게 되는 경우에는 효과의 변화가 미미하므로, 상기 점토의 사용량은 5~60 중량부 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로는 선형저밀도폴리에틸렌 100중량부에 대하여, 난연재 10중량부, 탈크 5중량부, 나노점토 30중량부, 카본블랙 5중량부를 첨가하여 조성된 컴파운드를 이용하여 펠렛을 제조한 후, 상기 펠렛을 이용하여 사출성형하게 된다.
결정성 수지는 수지의 결정형성이 금속처럼 100% 결정으로 이루어지는 것이 아니고, 그 중 일부분만이 결정화되며, 비결정성 부분과 혼존하는 형태이다. 이때 전체중량에 대한 결정부가 차지하는 중량비율을 결정화도(Degree of Crystalinity)라고 한다. 수지 종류에 따라서는 대략적으로 30~80% 정도의 결정화도 범위를 나타내며, 같은 수지라도 냉각속도가 달라지면 결정화도는 변하게 된다. 급냉하는 부분에서는 결정화가 낮고, 서냉하는 부분은 결정화가 진행되어 결정화도가 높게 된다.
결정성 수지는 일반적으로 불투명하고 비결정성 수지는 투명하다. 비결정성 수지는 온도가 높아짐에 따라 단순하게 용융상태로 되어진다. 그러나 결정성 수지는 먼저 결정융점에 달하여 이온도에서 결정이 분해되어 비결정으로 되어진 후 계속해서 가열하게 되면 용융상태로 되어 성형되는 것이 상이하다.
따라서 결정성 수지에서는 결정을 융해시키기 위한 여분의 열이 필요하게 되며 성형온도까지 수지의 온도를 높이는 데는 비결정수지보다도 더 많은 열량이 필요로 하게 되어 가소화 능력이 상당히 큰 사출성형기가 필요하게 된다.
비결정수지(PS)는 금형의 온도가 증가함에 따라 성형수축율이 감소되어지나 결정성 수지(PP, PE)의 경우에는 오히려 성형수축율이 증가되는 경향을 보인다. 따라서, 결정성 수지인 폴리에틸렌의 몰드의 온도는 20℃로 하여야 최소 성형수축율을 유지할 수 있다.
사출압력의 증가에 따라서는 결정성, 비결정성의 양 수지 모두 수축률이 감소되는 경향을 보이게 되나, 유동성이 큰 결정성 수지인 폴리에틸렌의 경우에는 사출압력이 증가함에 따라 Flash의 증가 등 성형 불량이 발생하게 되기 때문에 최소 사출압력을 유지하는 것이 바람직하다.
사출시간의 증가에 따라 일반적으로 결정성 수지는 수축률이 감소되어진다. 따라서 결정성 수지인 폴리에틸렌에서는 사출시간을 성형할 수 있는 시간범위보다 다소 길게 선정하는 것이 바람직하다. 즉 폴리에틸렌 수지의 사출시간은 10~15sec의 범위에서 최소 수축률을 얻을 수 있다.
냉각시간 증가에 따라서는 비결정성 수지는 수축률에는 큰 변화가 없으나 결정성 수지인 폴리에틸렌은 냉각시간의 증가와 더불어 수축률이 낮아지는 경향을 보이게 된다. 따라서 결정성 수지는 45~55sec 범위에서 최소의 수축률을 나타낸다.
둘째, 본 발명에 따른 CDS센서부(120)에 관해 설명한다.
상기 CDS센서부(120)는 박스본체 일측면에 전원라인으로 돌출연결되어 신호등용 LED램프 주변밝기를 측정하는 역할을 한다.
이는 신호등용 LED램프 주변의 빛을 감지한 후, 감지된 빛에 따라 저항값이 감소하는 광도전효과를 이용하여 측정된 빛에 따른 저항값을 측정하도록 구성된다
그리고, (+)단자와 (-)단자 사이에 CDS센서에서 측정된 빛에 따라 저항값을 전달받는 CDS센싱저항 R1가 구성된다.
본 발명에 따른 CDS센서는 GL5537로 구성된다.
이는 빛저항(Light Resistance at 10Lux (at 25℃))이 18~50KΩ이고, 다크저항(Dark Resistance at 0 Lux)이 2.0MΩ(min)이며, 전원손실(Power Dissipation(at 25℃))이 100mW이고, 최대 전압(Max Voltage (at 25℃))이 150V이며, 주위 온도 범위(Ambient Temperature Range)가 -30~+70℃가 되도록 구성된다.
일예로, 신호등용 LED램프 주변의 빛을 감지한 후, 감지된 빛에 따라 저항값이 감소한다는 것은 감지된 빛(=조도)이 10Lux이면, 18~50KΩ로 저항값이 감소하도록 설정하는 것을 말한다.
즉, 10Lux별로 18~50KΩ로 저항값이 감소하도록 설정한다.
본 발명에서는 일몰 및 일출시 외부의 빛을 감지한 후, 감지된 빛에 따라 감소하는 CDS 센서의 저항값을 다음의 표 1과 같이 설정한다.
감지된 빛(=조도) CDS 센서 R1에 전달되는 CDS 센서의 저항값
10Lux 50KΩ
20Lux 100KΩ
30Lux 200KΩ
40Lux 300KΩ
50Lux 400KΩ
60Lux 500KΩ
80Lux 600KΩ
본 발명에 따른 CDS센서부는 측정 범위가 0~150,000 lux이고, 분해 능력이 50 lux의 특성을 갖는다.
셋째, 본 발명에 따른 온도센서부(130)에 관해 설명한다.
상기 온도센서부(130)는 박스본체 타측면에 전원라인으로 돌출연결되어 섭씨 영항 30도에서 영상 70도까지의 온도범위에서 신호등용 LED램프에서 투사되는 광량에 의해 변화되는 신호등용 LED 램프 주위의 온도를 측정하는 역할을 한다.
넷째, 본 발명에 따른 LED 모듈 전원용 연결컨넥터(140)에 관해 설명한다.
상기 LED 모듈 전원용 연결컨넥터(140)는 신호등용 LED램프의 LED모듈 전원용 입출력단자와 핀투핀 연결시킨다.
이는 장방형상의 얇은 판상체로서, 상단부에 제1 누름바가 형성되고, 측면일측으로는 다수개의 제1 전원선 삽입공이 천공되어 다수개의 전원선이 삽입되며, 그 삽입된 전원선과 대응되는 위치로 다수개의 제1 연결바가 나란히 형성된다.
다섯째, 본 발명에 따른 LED 모듈 구동용 연결컨넥터(150)에 관해 설명한다.
상기 LED 모듈 구동용 연결컨넥터(150)는 신호등용 LED램프의 LED모듈 구동용 드라이버단자와 핀투핀 연결시킨다.
이는 장방형상의 얇은 판상체로서, 상단부에 제2 누름바가 형성되고, 측면일측으로는 다수개의 제2 전원선 삽입공이 천공되어 다수개의 전원선이 삽입되며, 그 삽입된 전원선과 대응되는 위치로 다수개의 제2 연결바가 나란히 형성된다.
여섯째, 본 발명에 따른 슈퍼캡충전회로부(160)에 관해 설명한다.
상기 슈퍼캡충전회로부(160)는 LED 모듈 전원용 연결컨넥터 일측과 연결되어, LED 모듈 전원용 연결컨넥터를 통해 인입되는 전압값에 따라 슈퍼캡을 통해 충전시킨 후, 신호등용 LED램프 소등시 CDS 센서부 및 마이컴부의 구동전원을 인가시키는 역할을 한다.
이는 0.5A용 포지티브 전압레귤레이터, 저항 R1, 다이오드 D1, D2, 캐패시터 C4, 슈퍼캐패시터 C2로 구성된다.
즉, 0.5A용 포지티브 전압레귤레이터에서 0.5A가 저항 R1을 지나 슈퍼캐패시터 C2의 (+)로 유입되면, 슈퍼캐패시터 C2가 천천히 충전되고, 충전된 전류는 슈퍼캐패시터 C2의 (-)를 지나 캐패시터 C4에서 평활되고, 다이오드 D1에서 정류되어 CDS 센서부 및 마이컴부로 인가된다.
본 발명에 따른 CDS센서부로 주변광량을 측정시 자체발광시에 측정하면 자체 LED 빛의 영향으로 측정오류가 크게 발생하므로 신호등용 LED램프 소등후 측정 및 데이터처리를 위하여 충전회로의 역할을 하기 위해 슈퍼캡충전회로부가 사용된다.
일곱째, 본 발명에 따른 LED SMPS(Switching Mode Power Supply)부(170)에 관해 설명한다.
상기 LED SMPS(Switching Mode Power Supply)부(170)는 LED 모듈 전원용 연결컨넥터 일측과 연결되어, 외부에서 공급되는 교류(AC) 전류를 신호등용 LED램프의 전압, 전류에 맞도록 직류(DC)전류로 변환시켜주어 마이컴부로 전달시키고, 마이컴부로부터 전달받은 PWM 디밍신호를 출력시켜 신호등용 LED램프를 100W 기준으로 1%~50%로 디밍프로그램 제어되도록 구동시키는 역할을 한다.
여기서, LED SMPS부는 스위칭 모드 파워 서플라이(Switching Mode Power Supply : S.M.P.S)로서, 이는 전력용 MOSFET 등 반도체 소자를 스위치로 사용하여 직류 입력 전압을 일단 구형파 형태의 전압으로 변환한 후, 필터를 통하여 제어된 직류 출력 전압을 얻는 장치로서 반도체 소자의 스위칭 프로세서를 이용하여 전력의 흐름을 제어함으로 종래의 리니어 방식의 전원 공급장치에 비해 효율이 높고 내구성이 강하며, 소형, 경량화에 유리한 안정화 전원 장치이다.
상기 LED SMPS부는 교류 입력 전원으로부터 입력 정류 평활 회로를 통해 얻은 직류 입력 전압을 직류출력 전압으로 변화하는 DC-DC 컨버터와, 출력 전압을 안정화 시키는 궤환 제어 회로와, 과전압과전류 보호 회로 등으로 구성된다.
상기 궤환 제어 회로는 다시 출력 전압의 오차를 증폭하는 오차 증폭기와, 증폭된 오차와 삼각파를 비교하여 구동 펄스를 생성하는 비교기와, DC-DC 컨버더의 주 스위치를 구동하는 구동회로로 구성된다.
상기 DC-DC 컨버터는 주 스위치와 환류 다이오드, 2차의 저역 통과 필터인 LC 필터로 구성된다.
본 발명에 따른 LED SMPS부는 도 5에서 도시한 바와 같이, DC-DC 컨버터, 궤환 제어 회로, 과전압과전류 보호 회로를 하나로 모듈화되어 구성된다.
즉, 외부에서 공급되는 교류(AC) 전류 입력단자(AC+,AC-,FG)와, LED 모듈 전원용 연결컨넥터 일측과 연결되어 신호등용 LED램프에서 출력되는 출력전압값을 마이컴부의 입력단자로 출력시키는 출력전압단자(Vout)와, 그라운드 단자(VGND)와, 신호등용 LED램프로 인입되는 입력전류값을 마이컴부의 입력단자로 출력시키는 전류센싱단자(I_SENS)와, 마이컴부의 PWM 디밍출력단자와 연결되어 마이컴부로 전달된 PWM 디밍신호를 입력받아 구동드라이버 단자(WORK)에 전달시키는 PWM 디밍입력단자(PWM_I)와, LED 모듈 구동용 연결컨넥터가 연결되어 PWM 디밍입력단자(PWM_I)로부터 입력된 마이컴부의 PWM 디밍신호를 LED 모듈 구동용 연결컨넥터를 통해 신호등용 LED 램프의 LED모듈로 전달시키는 구동드라이버단자(WORK)로 구성된다.
여덟째, 본 발명에 따른 마이컴부(180)에 관해 설명한다.
상기 마이컴부(180)는 신호등용 LED램프로 흘러가는 입력전류값과, 신호등용 LED램프에서 출력되는 출력전압값을 입력받아, CDS센서부로부터 측정된 주변밝기와, 온도센서부로부터 측정된 신호등용 LED램프 주위의 온도를 비교연산시킨 후, 미리 셋팅된 단계별디밍테이블에서 해당 레벨의 PWM 디밍신호를 불러와 LED SMPS부로 출력시켜 신호등용 LED램프를 100W 기준으로 1%~50%로 디밍프로그램 제어하는 역할을 한다.
이는 LED SMPS부의 출력전압단자(Vout)와 연결되어 신호등용 LED램프에서 출력되는 출력전압값을 입력받는 ADC1 입력단자와, LED SMPS부의 전류센싱단자(I_SENS)와 연결되어 신호등용 LED램프로 인입되는 입력전류값을 입력받는 ADC2 입력단자와, LED SMPS부의 PWM 디밍입력단자(PWM_I)와 연결되어, 단계별디밍테이블에서 불러온 해당 레벨의 PWM 디밍신호를 출력시키는 PWM_C단자와, 전원을 인가받는 VCC단자와, CDS센서부의 출력단자와 연결되어, CDS센서부에서 측정된 신호등용 LED램프 주변밝기 측정값을 입력받는 ADC3 입력단자와, 온도센서부에서 측정된 신호등용 LED램프 주위의 온도 측정값을 입력받는 ADC4 단자로 구성된다.
본 발명에 따른 마이컴부는 10단계로 이루어진 단계별디밍테이블이 포함되어 구성된다.
먼저, 신호등용 LED 램프의 경우에는 이론적 필요 최소 광도값이 현행의 기준값 보다 낮으므로 현행의 광도값을 유지하는 것이 적절하다.
본 발명에 따른 신호등용 LED 램프의 최소광도는 다음의 수학식 1과 같이 표현된다.
[수학식 1]
[신호등용 LED 램프의 최소광도]
200 cd(전구식의 최소광도와 동일하게 반영) × 1.44(초기광도 감쇠값 및 먼지 등의 요인 반영) = 288cd<340cd(현행 신호등용 LED 램프의 최소광도 기준)
따라서, 본 발명에서는 현행의 최소광도 기준 340cd로 유지하도록 설정된다.
또한, 신호등용 LED 램프의 색상별 광도기준을 살펴보면 다음의 수학식 2와 같이 표현된다.
[수학식 2]
[신호등용 LED 램프의 녹색 및 황색의 광도]
340cd(신호등용 LED 램프의 최소광도의 결론)×1.25(히테로 크로매틱 포토미터 : Hetero-Chromatic Photometer 실험결과)=425cd
이를 바탕으로 신호등용 LED 램프의 색상별 광도 기준값은 적색인 경우 340cd, 녹색인 경우 425cd, 황색인 경우 425cd가 되도록 설정된다.
이처럼, 본 발명에서는 신호등용 LED 램프의 최소광도 340cd와, 신호등용 LED 램프의 색상별 광도 기준값인 적색 340cd, 녹색 425cd, 황색 425cd을 기준으로해서 10단계로 이루어진 단계별디밍테이블이 구성된다.
표 2에서 입력전류값≥설정값?, 출력전압값≥설정값? 이라는 것은 LED 제어는 전압이 순전압 LED의 Vf전압 이내로 거의 고정되고 전류를 제어하기 위함이다.
단계(레벨) 입력전류값,
출력전압값 체크
온도측정값 CDS센서값 정지신호(=적색 신호등)
여부
PWM 디밍신호
(100W 기준)
1단계 입력전류값≥설정값?, 출력전압값≥설정값? 주위온도 - 20°C~ 40°C 범위에 따른 램프의 표면 50℃~70℃ 10,000 LUX
~
100,000 LUX
× 1%~5%
디밍프로그램 제어
2단계 입력전류값≥설정값?, 출력전압값≥설정값? 주위온도 - 20°C~ 40°C 범위에 따른 램프의 표면 50℃~70℃ 1,000 LUX
~
10,000 LUX
× 5%~10% 디밍프로그램제어
3단계 입력전류값≥설정값?, 출력전압값≥설정값? 주위온도 - 20°C~ 40°C 범위에 따른 램프의 표면 50℃~70℃ 500 LUX
~
1,000 LUX
× 10%~20% 디밍프로그램제어
4단계 입력전류값≥설정값?, 출력전압값≥설정값? 주위온도 - 20°C~ 40°C 범위에 따른 램프의 표면 50℃~70℃ 100 LUX
~
500 LUX
× 20%~30% 디밍프로그램 제어
5단계 입력전류값≥설정값?, 출력전압값≥설정값? 주위온도 - 20°C~ 40°C 범위에 따른 램프의 표면 50℃~70℃ 10 LUX
~
100 LUX
× 30%~35% 디밍프로그램 제어
6단계 입력전류값≥설정값?, 출력전압값≥설정값? 주위온도 - 20°C~ 40°C 범위에 따른 램프의 표면 50℃~70℃ 1 LUX
~
10 LUX
× 35%~40% 디밍프로그램 제어
7단계 입력전류값≥설정값?, 출력전압값≥설정값? 주위온도 - 20°C~ 40°C 범위에 따른 램프의 표면 50℃~70℃ 1 LUX 이하 × 40%~50% 디밍프로그램 제어
8단계 입력전류값≥설정값?, 출력전압값≥설정값? 주위온도 - 20°C~ 40°C 범위에 따른 램프의 표면 50℃~70℃ 10,000 LUX
~
100,000 LUX
평상시에1%~5%
디밍프로그램 제어되다가 정지신호시 10%->20%로 순차적 디밍프로그램제어됨
9단계 입력전류값≥설정값?, 출력전압값≥설정값? 주위온도 - 20°C~ 40°C 범위에 따른 램프의 표면 50℃~70℃ 500 LUX
~
1,000 LUX
평상시에 10%~20% 디밍프로그램제어되다가 정지신호시 30%->40%로 순차적 디밍프로그램제어됨
10단계 입력전류값≥설정값?, 출력전압값≥설정값? 주위온도 - 20°C~ 40°C 범위에 따른 램프의 표면 50℃~70℃ 10 LUX
~
100 LUX
평상시에 30%~35% 디밍프로그램 제어되다가 정지신호시40%~50%로 순차적 디밍프로그램 제어됨
상기 표2에서 온도측정값은 온도센서부에서 측정된 값으로서, 봄, 여름, 가을, 겨울시 신호등용 LED램프 외부온도값을 - 20℃~ 40℃ 범위로 설정한 상태에서, 신호등용 LED 램프 발광시, 측정되는 램프의 표면온도를 50℃~70℃를 기준으로 설정한 것이다.
본 발명에서는 측정되는 LED 램프의 주위 온도를 25℃를 기준으로 설정한 상태에서, 신호등용 LED 램프 발광시, 측정되는 램프의 표면온도를 50℃를 기준으로 설정하였다.
상기 표2에서 CDS센서값은 CDS센서부에서 측정한 센서값으로서, 쾌청한 날을 10,000 LUX~100,000 LUX로 설정시키고, 구름낀 날을 1,000 LUX ~ 10,000 LUX로 설정시키며, 비오는 날을 500 LUX ~ 1,000 LUX로 설정시키고, 여명을 100 LUX~500 LUX로 설정시키며, 해질녘을 10 LUX~100 LUX로 설정시키고, 초저녁을 1 LUX~10 LUX로 설정시키며, 저녁과 늦은밤, 새벽을 1LUX 이하로 설정시킨다.
상기 표2에서 5%~10% 디밍프로그램 제어한다는 것은 100W를 기준으로 하는 신호등용 LED램프를 90W~95W로 다운시키는 것을 말한다.
일예로, 쾌청한 날 정지신호(적색)가 발생되었을 때, 평상시에 1%~5% 디밍프로그램 제어되다가 정지신호시 10%->20%로 순차적 디밍프로그램제어되도록 구성된다.
즉, 쾌청한 날 정지신호시, 신호등용 LED램프 중 적색 LED램프는 95W~99W로 다운되다가, 80W~90W로 순차적으로 다운된다.
이때, 정지신호가 끝나면, 1%~5% 디밍프로그램 제어되어 95W~99W로 다운된다.
다음으로, 본 발명에 따른 신호등용 LED램프(200)에 관해 설명한다.
상기 신호등용 LED램프(200)는 디밍프로그램모듈(100)의 제어하에 적색ㆍ녹색ㆍ황색 및 녹색 화살 표시의 점멸로 통행 차량이나 사람에게 정지ㆍ우회ㆍ진행 따위를 지시하도록 LED 불빛을 발광시키는 역할을 한다.
이는 케이스(210), 발광부(220), 광유도부(230), 신호제어기(240)로 구성된다.
상기 케이스(210)는 외압으로부터 각 기기를 보호하고 지지하는 역할을 한다.
이는 내부에 발광부 및 광유도부를 수용하기 위한 공간을 제공하여 이를 보호하게 되는데, 발광부로부터 방출되는 빛이 보행자 및 운전자에게 전달되도록 하는 관통공을 갖고, 하면 또는 상면이 덮개형태로 개폐가능하도록 힌지 또는 볼팅 방식 등으로 고정되도록 하여 발광부 나광유도부의 설치 및 유지보수가 가능하도록 하며, 기존 신호등처럼 기둥 상부에 설치된다.
상기 발광부(220)는 적색ㆍ녹색ㆍ황색 및 녹색 화살 표시용 LED 램프를 각각 평면상에 구비하여 횡단보도와 램프가 직선방향이 되도록 케이스 내부에 설치된다.
이는 LED 모듈(221)과 LED모듈 전원모듈(222)로 구성된다.
상기 광유도부(230)는 적색ㆍ녹색ㆍ황색 및 녹색 화살 표시용 LED 램프로부터 발광되는 빛을 차량 진행방향측으로 전반사시키기 위한 반사체가 설치되어 광유도시키는 역할을 한다.
이는 적색ㆍ녹색ㆍ황색 및 녹색 화살 표시용 LED 램프부터 발광되는 빛을 차량 진행방향측으로 전반사시키기 위해 반사체 설치 부위가 휘어진 형상을 갖고, 그 휘어진 부위에 끼움홈을 구비하여 반사체의 착탈이 가능하도록 함과 동시에 끼움홈에 반사체가 전반사 가능한 각도로 위치되도록 구성된다.
상기 신호제어기(240)는 적색ㆍ녹색ㆍ황색 및 녹색 화살 표시용 LED 램프의 온/오프를 제어하는 역할을 한다.
이하, 본 발명에 따른 탈부착식 디밍프로그램모듈을 통한 신호등용 LED램프 디밍 제어장치의 구체적인 동작과정에 관해 설명한다.
먼저, CDS 센서부를 신호등용 LED램프 외측면 일측에 설치한다.
다음으로, 온도센서부를 신호등용 LED램프의 발광부위 일측에 설치한다.
다음으로, LED 모듈 전원용 연결컨넥터를 신호등용 LED램프의 LED 모듈 전원용 입출력단자 일측에 핀투핀 연결시킨다.
다음으로, LED 모듈 구동용 연결컨넥터를 신호등용 LED램프의 LED모듈 구동용 드라이버단자 일측에 핀투핀 연결시킨다.
다음으로, 신호등용 LED램프에 디밍프로그램모듈의 접속이 완료되면, CDS센서부에서 신호등용 LED램프 주변밝기를 측정해서 마이컴부로 전달시키고, 온도센서부에서 신호등용 LED 램프 주위의 온도를 측정해서 마이컴부로 전달시킨다.
이때, CDS 센서부는, 신호등용 LED램프 소등 후 측정 및 데이터처리를 위하여 슈퍼캡충전회로부가 CDS 센서부로 전원을 인가시킨다.
다음으로, LED SMPS(Switching Mode Power Supply)부가 구동되어, 외부에서 공급되는 교류(AC) 전류를 신호등용 LED램프의 전압, 전류에 맞도록 직류(DC)전류로 변환시켜주어 마이컴부로 전달시킨다.
다음으로, 마이컴부에서 신호등용 LED램프로 흘러가는 입력전류값과, 신호등용 LED램프에서 출력되는 출력전압값을 입력받아, CDS센서부로부터 측정된 주변밝기와, 온도센서부로부터 측정된 신호등용 LED램프 주위의 온도를 비교연산시킨 후, 미리 셋팅된 단계별디밍테이블에서 해당 레벨의 PWM 디밍신호를 불러와 LED SMPS부로 출력시킨다.
끝으로, LED SMPS(Switching Mode Power Supply)부에서 마이컴부로부터 전달받은 PWM 디밍신호를 출력시켜 신호등용 LED램프를 100W 기준으로 1%~50%로 디밍프로그램 제어되도록 구동시킨다.
1 : LED램프 디밍 제어장치 100 : 디밍프로그램모듈
110 : 박스본체 120 : CDS 센서부
130 : 온도센서부 140 : LED 모듈 전원용 연결컨넥터
150 : LED 모듈 구동용 연결컨넥터 160 : 슈퍼캡충전회로부
170 : LED SMPS(Switching Mode Power Supply)부
180 : 마이컴부 200 : 신호등용 LED램프

Claims (5)

  1. LED SMPS(Switching Mode Power Supply)부 일측에 탈부착 설치되고, 설정된 디밍셋팅값에 따라 신호등용 LED램프를 1%~50%로 디밍프로그램 제어하는 디밍프로그램모듈(100)과,
    디밍프로그램모듈(100)의 제어하에 100W 기준으로 1%~50%로 디밍제어되면서 적색ㆍ녹색ㆍ황색 및 녹색 화살 표시 점멸로 통행 차량이나 사람에게 정지ㆍ우회ㆍ진행 따위를 지시하도록 LED 불빛을 발광시키는 신호등용 LED램프(200)로 구성되는 탈부착식 디밍프로그램모듈을 통한 신호등용 LED램프 디밍 제어장치에 있어서,
    상기 디밍프로그램모듈(100)은
    사각박스형상으로 이루어져 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 박스본체(110)와,
    박스본체 일측면에 전원라인으로 돌출연결되어 신호등용 LED램프 주변밝기를 측정하는 CDS 센서부(120)와,
    박스본체 타측면에 전원라인으로 돌출연결되어 섭씨 영항 30도에서 영상 70도까지의 온도범위에서 신호등용 LED램프에서 투사되는 광량에 의해 변화되는 신호등용 LED 램프 주위의 온도를 측정하는 온도센서부(130)와,
    신호등용 LED램프의 LED모듈 전원용 입출력단자와 핀투핀 연결되는 LED 모듈 전원용 연결컨넥터(140)와,
    신호등용 LED램프의 LED모듈 구동용 드라이버단자와 핀투핀 연결되는 LED 모듈 구동용 연결컨넥터(150)와,
    LED 모듈 전원용 연결컨넥터 일측과 연결되어, LED 모듈 전원용 연결컨넥터를 통해 인입되는 전압값에 따라 슈퍼캡을 통해 충전시킨 후, 신호등용 LED램프 소등시 CDS 센서부 및 마이컴부의 구동전원을 인가시키는 슈퍼캡충전회로부(160)와,
    LED 모듈 전원용 연결컨넥터 일측과 연결되어, 외부에서 공급되는 교류(AC) 전류를 신호등용 LED램프의 전압, 전류에 맞도록 직류(DC)전류로 변환시켜주어 마이컴부로 전달시키고, 마이컴부로부터 전달받은 PWM 디밍신호를 출력시켜 신호등용 LED램프를 100W 기준으로 1%~50%로 디밍프로그램 제어되도록 구동시키는 LED SMPS(Switching Mode Power Supply)부(170)와,
    신호등용 LED램프로 흘러가는 입력전류값과, 신호등용 LED램프에서 출력되는 출력전압값을 입력받아, CDS센서부로부터 측정된 주변밝기와, 온도센서부로부터 측정된 신호등용 LED램프 주위의 온도를 비교연산시킨 후, 미리 셋팅된 단계별디밍테이블에서 해당 레벨의 PWM 디밍신호를 불러와 LED SMPS부로 출력시켜 신호등용 LED램프를 100W 기준으로 1%~50%로 디밍프로그램 제어하는 마이컴부(180)로 구성되는 것을 특징으로 하는 탈부착식 디밍프로그램모듈을 통한 신호등용 LED램프 디밍 제어장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 LED SMPS부는
    외부에서 공급되는 교류(AC) 전류 입력단자(AC+,AC-,FG)와, LED 모듈 전원용 연결컨넥터 일측과 연결되어 신호등용 LED램프에서 출력되는 출력전압값을 마이컴부의 입력단자로 출력시키는 출력전압단자(Vout)와, 그라운드 단자(VGND)와, 신호등용 LED램프로 인입되는 입력전류값을 마이컴부의 입력단자로 출력시키는 전류센싱단자(I_SENS)와, 마이컴부의 PWM 디밍출력단자와 연결되어 마이컴부로 전달된 PWM 디밍신호를 입력받아 구동드라이버 단자(WORK)에 전달시키는 PWM 디밍입력단자(PWM_I)와, LED 모듈 구동용 연결컨넥터가 연결되어 PWM 디밍입력단자(PWM_I)로부터 입력된 마이컴부의 PWM 디밍신호를 LED 모듈 구동용 연결컨넥터를 통해 신호등용 LED 램프의 LED모듈로 전달시키는 구동드라이버단자(WORK)로 구성되는 것을 특징으로 하는 탈부착식 디밍프로그램모듈을 통한 신호등용 LED램프 디밍 제어장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 마이컴부는
    LED SMPS부의 출력전압단자(Vout)와 연결되어 신호등용 LED램프에서 출력되는 출력전압값을 입력받는 ADC1 입력단자와, LED SMPS부의 전류센싱단자(I_SENS)와 연결되어 신호등용 LED램프로 인입되는 입력전류값을 입력받는 ADC2 입력단자와, LED SMPS부의 PWM 디밍입력단자(PWM_I)와 연결되어, 단계별디밍테이블에서 불러온 해당 레벨의 PWM 디밍신호를 출력시키는 PWM_C단자와, 전원을 인가받는 VCC단자와, CDS센서부의 출력단자와 연결되어, CDS센서부에서 측정된 신호등용 LED램프 주변밝기 측정값을 입력받는 ADC3 입력단자와, 온도센서부에서 측정된 신호등용 LED램프 주위의 온도 측정값을 입력받는 ADC4 단자로 구성되는 것을 특징으로 하는 탈부착식 디밍프로그램모듈을 통한 신호등용 LED램프 디밍 제어장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 박스본체는
    용융점 130~160℃, 밀도 0.92g/㎠인 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE;linear low density polyethylene) 100 중량부에 대하여,
    입자 크기가 200㎚~2㎛인 수산화마그네슘, 수산화알루미늄의 난연재 5~30 중량부와,
    탈크(Talc) 5~12 중량부와,
    입자크기가 1.4㎛인 나노점토(Nano Clay) 5~60 중량부와,
    카본블랙(Cabon Black) 2~5 중량부를 순서대로 혼련기에 첨가한 후, 20~30분 동안 20~30rpm의 회전속도로 교반하여 컴파운드를 제조하고, 상기 컴파운드를 압출하여 펠렛으로 제조한 다음, 상기 펠렛을 이용하여 사출성형하되, 실린더 온도(cylinder temperature(℃)) 190~220, 몰드 온도(mold temperature(℃)) 20~80, 사출압력(injection pressure(kg/㎠)) 400~800, 사출시간(injection time(sec)) 10~15, 냉각시간(cooling time(sec)) 45~55의 조건으로 사출성형한 것임을 특징으로 하는 탈부착식 디밍프로그램모듈을 통한 신호등용 LED램프 디밍 제어장치.
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