KR101465567B1 - 에스엠피에스 분리형 엘이디 신호등 무정전 시스템 - Google Patents

에스엠피에스 분리형 엘이디 신호등 무정전 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에스엠피에스 분리형 엘이디 신호등 무정전 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 종래 신호등의 LED에 일체형으로 들어 있었던 SMPS를 별도의 함체에 구성하여 각각의 SMPS가 모듈별로 구성되게 하여, 신호등 전체에 전력을 공급 및 원활한 신호등 역할을 유도하는 에스엠피에스 분리형 엘이디 신호등 무정전 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 엘이디 신호등 무정전 시스템에 있어서, 3색상의 LED가 별도로 설치되는 LED 신호등과 보행등 및 시각 장애 음향 신호기에 안정적인 각각의 LED 신호등의 출력을 구현할 수 있는 DC/DC 컨버터; 상기 DC/DC 컨버터를 모듈로 설치할 수 있는 콘넥터; 무정전시 전력을 공급하는 무정전시스템용 배터리; 상기 무정전시스템용 배터리를 상시 충전할 수 있는 배터리 충전부; 상기 콘넥터를 통해 상기 DC/DC 컨버터의 모듈을 간단히 분리 결합할 수 있다.

Description

에스엠피에스 분리형 엘이디 신호등 무정전 시스템{Uninterruptible power LED signal lamp having separatable SMPS}
본 발명은 에스엠피에스 분리형 엘이디 신호등 무정전 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 종래 신호등의 LED에 일체형으로 들어 있었던 SMPS를 별도의 함체에 구성하여 각각의 SMPS가 모듈별로 구성되게 하고, 신호등 전체에 전력을 공급 및 원활한 신호등 역할을 유도하는 에스엠피에스 분리형 엘이디 신호등 무정전 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 LED 모듈은 미리 정해진 색으로 발광한다.
예를 들어 LED 모듈에 적색 LED가 포함되는 경우 LED 모듈은 적색광을 방출하고, 황색 LED가 포함되는 경우 LED 모듈은 황색광을 방출하고, 녹색 LED가 포함되는 경우 LED 모듈은 녹색광을 방출한다.
LED에서 방출하는 색깔은 반도체 칩 구성 원소의 배합에 따라 파장을 만들며 빛의 색깔을 결정하는 것으로, 그 종류로는 IRED(Infrared Emitting Diode), VLED(Visible Light Emitting Diode) 등이 있다.
IRED는 Infrared LED chip을 뜻하는 것으로 이 칩은 가공되어 TV 리모컨, 광학 스위치, IR LAN, 무선디지털 데이터 통신용 모듈 등에 쓰이며, VLED은 Visible LED chip을 뜻하는 것으로 빨강, 녹색, 오렌지 색등이 개발되었고 이 칩은 램프로 조립되어 각종 전자제품의 표시나 신호등, 전광판 및 조명기구 등의 광원으로 다양한 용도로 사용되고 있다.
특히, 최근에는 LED를 이용한 LED 전등은 LED의 전력 소비가 적고 친환경적이므로 백열 전등을 대체하는 모든 분야에 많이 사용되고 있다.
한편 일반적으로 신호등은 교차로나 횡단보도 등에 설치되어, 적색광, 황색광 및 녹색광을 교대로 일정한 시간동안 방출함으로써 차량이나 사람의 통행 및 정지에 관한 신호를 준다.
이때, 신호등에는 빗물이나 눈으로부터 광원을 보호하고, 태양광에 의한 신호의 간섭 효과를 최소화하여, 차량의 운전자나 보행자가 색광을 명확하게 식별할 수 있도록 신호등 갓이 설치되어 있다.
한편 SMPS란 Switching Mode Power Supply의 약자로서, 전자소자를 서로 스위칭 시켜 AC를 DC로 만들고 이를 원하는 전압대로 변환한 뒤 다시 정류하여 소정 전압의 DC를 만들에 제공하는 장치이다.
특히 LED(Light Emitting Diode) 신호등은 기존의 신호등에 비해 85% 이상의 에너지를 절약할 수 있으면서도 내구수명이 5년 이상으로 길고 유지비용 역시 기존 전구식 신호등의 10% 수준에 그칠 정도이다.
여기에서 SMPS는 출력전압으로 DC 전압을 LED 어레이에 공급하는데, 전체적인 LED 갯수에 따라 전압과 전류량을 조정하고 공급하게 된다.
이 때 LED 수명은 반 영구적이므로 신호등에 설치되어 있는 LED 고장율은 극히 미소하다고 볼 수 있다.
그러나 LED 신호등에 설치되어 있는 SMPS에 AC 전압이 공급되는 관계로 신호등 시스템 상에 AC 전압을 DC 전압으로 트랜스폼(on/off 방식)하여 전달하게 된다.
그러나 많은 AC 전원의 on/off 방식으로 일체형인 SMPS의 수명을 단축시킬 수 있고, 직렬로 연결되어 있는 LED 자체 불량으로 SMPS의 불량 또는 수명을 단축시키는 문제점이 있었다.
또한 종래 일체형 SMPS의 경우 정전이 발생할 경우 입력으로 공급되는 전력이 차단되어 LED를 점등할 수 없는 최악의 상황이 발생하기도 한다.
따라서 상술한 문제점을 해결하기 위한 새로운 에스엠피에스 분리형 엘이디 신호등 무정전 시스템의 개발이 필요하게 되었다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 직렬로 연결된 LED 중 어느 하나가 불량 등의 사유로 단락되더라도 나머지 LED가 그 영향 없이 정상적으로 동작할 수 있고, 분리될 수 있는 별도 함체의 SMPS 모듈만을 교체하여 용이하게 고장 수리를 할 수 있고, 고장 중이더라도 무정전 시스템용 배터리로 부터 전력을 공급받아(공급 타임 30분 정도), 이 사이에 고장 수리를 할 수 있도록 도와주는 에스엠피에스 분리형 엘이디 신호등 무정전 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 별도의 함체에 모듈별로 구성되어 있는 SMPS를 개별적으로 간단히 탈부착하거나 수리할 수 있어, 고장 및 누설시에도 원격으로 전송받은 고장 여부 정보를 통해 고장을 판단하여 수리할 수 있는 에스엠피에스 분리형 엘이디 신호등 무정전 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 정전시 별도의 배터리로 부터 전력을 공급받아 모듈화된 SMPS에 공급되어 정전시에도 원활한 신호등 체계를 구축할 수 있다.
본 발명은 엘이디 신호등 무정전 시스템에 있어서, 3색상의 LED가 별도로 설치되는 LED 신호등과 보행등 및 시각 장애 음향 신호기에 안정적인 각각의 LED 신호등의 출력을 구현할 수 있는 DC/DC 컨버터; 상기 DC/DC 컨버터를 모듈로 설치할 수 있는 콘넥터; 무정전시 전력을 공급하는 무정전시스템용 배터리; 상기 무정전시스템용 배터리를 상시 충전할 수 있는 배터리 충전부; 상기 콘넥터를 통해 상기 DC/DC 컨버터의 모듈을 간단히 분리 결합할 수 있다.
일 실시예에 있어서, AC/DC 컨버터와 신호등 제어기와 상기 신호등의 신호를 검출하는 신호 시스템 검출부와 이들을 제어하는 CPU를 더 포함하되, 상기 각 장치의 상태 감시 및 고장 유무 정보를 전달받아 외부 경고 장치를 통해 경고하는 상태 감시 및 고장 유무 정보 알림 모뎀 시스템;으로 구성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 CPU로 부터 신호등 콘트롤 신호를 감지할 수 있는 신호 시스템 검출부, 상기 콘트롤 신호를 지속적으로 메모리하여 정전시 DC/DC 컨버터를 on/off 시킬 수 있는 신호등 제어기를 더 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 AC/DC 컨버터는 입력을 AC로 받아 출력을 DC로 내는 AC/DC 컨버터로서 내부는 정류부, PFC부, 스위칭부, 2차정류부, 제어부로 구성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 AC/DC 컨버터의 출력은 신호등의 LED에 공급되어지는 주전력 공급원으로서 상시 동작한다.
일 실시예에 있어서, 정전시나 상기 AC/DC 컨버터의 입력부의 이상으로 인해, 정상적인 전력이 공급되지 않을 시에는 상시 동작하지 않는다.
일 실시예에 있어서, 상기 AC/DC 컨버터의 출력의 전압은 LED를 점등시킬 수 있는 상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압에 따라 일정치 범위 내에서 변동된다.
일 실시예에 있어서, 상기 AC/DC 컨버터의 출력은 방전부 배터리와 연동되며, 상기 출력으로 배터리를 상시 충전된다.
일 실시예에 있어서, 정전시 및 상기 AC/DC 컨버터의 고장으로 인해 상기 AC/DC 컨버터의 출력이 없을 경우 상기 방전부 배터리가 동작하여 일정 시간 동안 DC/DC의 입력 공급원으로 역할한다.
일 실시예에 있어서, 배터리로 방전시 방전 전압이 약 21V 정도 되면 배터리의 수명을 연장시키기 위하여 자동 차단시킨다.
일 실시예에 있어서, 상기 AC/DC 컨버터는 상기 커넥터를 통해 별도 모듈로 구성하여 불량시에 교체하고, 상기 DC/DC 컨버터도 상기 커넥터를 통해 전 부분이 모듈화된다.
일 실시예에 있어서, 상기 AC/DC 컨버터와 DC/DC 컨버터의 정상 동작시는 정상 동작을 알리는 LED가 각 모듈에 붙어 있어 고장유무를 판단할 수 있도록 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 DC/DC 컨버터는 외부의 SMPS 하우징의 분리 및 결합과 직류전원을 상기 신호등에 공급하기 위한 연결체를 교체할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 CPU는, 상기 LED 신호등의 출력과 각 모듈에 설치된 상기 DC/DC 컨버터의 출력이 정상적으로 이루어 졌는 지를 감지하여 경고 신호를 무선 통신으로 송신할 수 있도록 제어한다.
일 실시예에 있어서, 상기 상태 감시 및 고장 유무 정보 알림 모뎀 시스템은 교통신호 제어기로부터 출력된 전압이 인가되는 전원 입력단과 상기 교통신호 제어기로부터 상기 전원 입력단으로 누설전류가 입력되어지는 지의 여부를 감지한다.
또한 상기 CPU는, 교통 제어 신호기의 제어를 상시 기억하여 정전시 또는 제어기로부터 제어 신호가 없을 경우 초기에는 황색등용 DC/DC 컨버터를 ON/OFF 시켜 수초간 깜빡 깜빡하여 비상시를 알리고, 일정 초가 지난 후 기존 메모리에 저장된 제어신호에 따라 LED 신호등용 DC/DC 컨버터를 동작시킨다.
또한 교통 제어기 또는 함체 내부에 배치하여 동작시킨다.
또한 LED 신호등의 종류에 따라 전류제한을 변경할 수 있는 딥스위치를 더 포함한다.
본 발명에 따르면 LED 전등에 전원을 공급하기 위한 SMPS(DC/DC 컨버터) 만을 별도의 모듈로 교체 가능하도록 구성하여 SMPS 고장 발생시 상기 SMPS 만을 누구나 쉽게 교체할 수 있고, 컨버터 등의 고장을 용이하게 식별할 수 있어 에스엠피에스 분리형 엘이디 신호등 무정전 시스템의 유지 및 보수 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 에스엠피에스 분리형 엘이디 신호등 무정전 시스템에 대한 블록 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 에스엠피에스 분리형 엘이디 신호등 무정전 시스템을 개략적으로 설명하는 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 에스엠피에스 분리형 엘이디 신호등 무정전 시스템의 설치 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 에스엠피에스 분리형 엘이디 신호등 무정전 시스템의 분리형 모듈을 보여주는 도면.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명은 다수의 LED 소자로 이루어져 있고, 본 발명에 따른 에스엠피에스 분리형 엘이디 신호등 무정전 시스템의 몸체에 AC/DC 컨버터(1)와 신호등 제어기(2)와 신호 시스템 검출부(3)와 이들을 제어하는 CPU(4)와 각 장치의 상태 감시 및 고장 유무를 경고하는 상태 감시 및 고장 유무 정보 알림 모뎀 시스템(5)으로 이루어지고, 3색상의 LED(9)가 별도로 설치되는 LED 신호등과 보행등 및 시각 장애 음향 신호기에 안정적인 각각의 LED 신호등의 출력을 구현할 수 있는 DC/DC 컨버터(81)와 상기 DC/DC 컨버터(81)를 모듈로 설치할 수 있는 콘넥터와 이를 통해 상기 DC/DC 컨버터(81)의 모듈을 간단히 분리 결합할 수 있고, 무정전시 전력을 공급하는 무정전시스템용 배터리 및 방전부(7)와 상기 무정전시스템용 배터리 및 방전부(7)를 상시 충전할 수 있는 배터리 충전부(6)로 크게 나뉘며, 구체적으로 방전 검출을 위한 상기 CPU(4), 상기 CPU(4)로 부터 콘트롤 신호를 감지할 수 있는 신호 시스템 검출부(3), 상기 신호를 지속적으로 메모리하여 정전시 DC/DC 컨버터(SMPS; 81)를 on/off 시킬 수 있는 CPU(4)로 구성되는 것이 바람직하다.
여기에서 상태 감시 및 고장 유무 정보 알림 모뎀 시스템(5)은 외부 경고 장치를 통해 경고하거나 SMS 등을 통해 무선으로 담당자에 연락할 수 있다.
또한 상기 CPU(4)는 DC 전압을 입력받아 제어 단계를 수행하며, 이는 신호 시스템 검출부(3), 상태 감시 및 고장 유무 정보 알림 모뎀 시스템(5) 등에 적용될 수 있다.
AC/DC 컨버터(1)는 입력을 AC로 받아 출력을 DC로 내는 AC/DC 컨버터로서 내부는 정류부, PFC부, 스위칭부, 2차정류부, 제어부 등으로 나누어져 있다.
상기 AC/DC 컨버터(1)의 출력은 신호등의 LED(9)에 공급되어지는 주전력 공급원으로서 상시 동작하게 된다.
단 정전시나 AC/DC 컨버터(1) 입력부의 이상으로 인해, 정상적인 전력이 공급되지 않을 시에는 상시 동작하지 않는다.
AC/DC 컨버터(1) 출력의 전압은 LED(9)를 점등시킬 수 있는 DC/DC 컨버터의 출력 전압에 따라 달라질 수 있으며 DC/DC 컨버터의 출력을 충족시키는 광범위한 범위를 갖는다.
상기 AC/DC 컨버터(1)의 출력은 방전부 배터리(71)와 연동되어 움직이도록 구성되어 있으며, 상기 출력으로 배터리를 상시 충전되도록 하였으며, 이러한 충전 시스템은 배터리의 종류에 따라 달라질 수 있다.
또한 정전시 및 AC/DC 컨버터(1)의 고장으로 인해 AC/DC 컨버터(1)의 출력이 나오지 않을 경우 배터리 방전부가 동작하여 약 30분간 DC/DC의 입력 공급원으로 역할을 하게 된다. 이는 배터리의 용량에 따라서 시간을 더 늘릴 수 있다.
구체적인 형상을 보면 AC/DC 컨버터(1)를 별도 모듈로 구성하여 불량시에 교체가 용이하도록 하였고, DC/DC 컨버터(81)는 전 부분이 모듈화되어 있어 소형 경량화를 꾀했고 DC 이므로 감전의 위험이 없이 누구라도 교체가 가능하도록 하였다.
또한 정상 동작시는 정상 동작을 알리는 LED(9)가 모듈에 붙어 있어 고장유무를 신속히 알 수 있다. 예를 들어 정상시 녹색이고, 이상시 적색으로 표시한다.
LED(9)가 적색 상태의 DC/DC 컨버터(81)는 고장으로 판단하여 교체하면 된다.
이에 따라 만일 파란색 주행등 및 보행등이 고장났을 경우 기존에는 전체적으로 연결된 LED 신호등과 DC/DC 컨버터(81)를 통째로 꺼내어 이를 교체하였으나
AC/DC 컨버터(1) 고장시는 AC/DC 컨버터(1) 만 교체하거나 DC/DC 컨버터(81)의 모듈이 고장일 때는 해당 모듈만 함체 뚜껑을 열고 교체가 간단하게 할 수 있다.
특히 도 4에서 보는 바와 같이 DC/DC 컨버터(81)는 SMPS 하우징의 자유로운 분리 및 결합과 직류전원을 상기 신호등에 공급하기 위한 연결체로서 간단 교체가 가능하다. 이 외에도 컨버터의 전원을 스위치(85)를 통해 끄고, 간단한 착탈식 교체와 함께 정상적인 동작을 LED 표시부(86)로 확인 가능하다.
여기에서 상기 스위치(85)는 신호등 종류에 따라 전류를 변경할 수 있는 on/off 용 딥 스위치(DIP switch)임이 바람직하다.
특히 상기 LED 신호등의 출력과 각 모듈에 설치된 DC/DC 컨버터(81)의 출력이 정상적으로 이루어 졌는 지를 감지하여 경고 신호를 무선 통신으로 송신할 수 있는 제어부 또는 CPU(4)가 더 추가적으로 연결되어 있어 신속한 고장 위치 판단과 교체를 가능케 한다.
DC/DC 컨버터(81)에는 LED 신호등 종류에 따라 LED 정격을 맞출 수 있도록 전류 제한 회로 동작용 switch가 부착되어 자유로히 조정할 수 있도록 되어 있다.
또한 본 발명은 교통신호 제어기로부터 출력된 전압이 인가되는 전원 입력단과 상기 교통신호 제어기로부터 상기 전원 입력단으로 누설전류가 입력되어지는 지의 여부를 감지하는 감지부를 더 포함할 수 있다.
따라서 본 발명에 따르면 신호등의 모듈에 안정적으로 전압을 공급할 수 있는 에스엠피에스 분리형 엘이디 신호등 무정전 시스템을 통하여 추가적인 비용 없이 다수개의 신호등을 유지할 수 있다.
또한 상기 CPU는, 교통 제어 신호기의 제어를 상시 기억하여 정전시 또는 제어기로부터 제어 신호가 없을 경우 초기에는 황색등용 DC/DC 컨버터를 ON/OFF 시켜 수초간 깜빡 깜빡하여 비상시를 알리고, 일정 초가 지난 후 기존 메모리에 저장된 제어신호에 따라 LED 신호등용 DC/DC 컨버터를 동작시킨다.
또한 교통 제어기 또는 함체 내부에 배치하여 동작시킨다.
이상에서 설명된 본 발명의 에스엠피에스 분리형 엘이디 신호등 무정전 시스템의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다.
그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
1 : AC/DC 컨버터
2 : 신호등 제어기
3 : 신호 시스템 검출부
4 : CPU
5 : 상태 감시 및 고장 유무 정보 알림 모뎀 시스템
6 : 배터리 충전부
7 : 배터리
9 : LED
81 : DC/DC 컨버터
85 : 스위치
86 : LED 표시부

Claims (17)

  1. 엘이디 신호등 무정전 시스템에 있어서,
    AC를 입력받아 DC로 출력하는 AC/DC 컨버터;
    상기 AC/DC 컨버터의 출력을 입력받아 3색상의 LED가 별도로 설치되는 LED 신호등과 보행등 및 시각 장애 음향 신호기에 안정적인 각각의 LED 신호등의 출력을 구현할 수 있는 DC/DC 컨버터;
    상기 DC/DC 컨버터를 모듈로 설치할 수 있는 콘넥터;
    무정전시 전력을 공급하는 무정전시스템용 배터리 및 방전부;
    상기 무정전시스템용 배터리를 상시 충전할 수 있는 배터리 충전부;
    상기 콘넥터를 통해 상기 DC/DC 컨버터의 모듈을 간단히 분리 결합할 수 있고,
    신호등 제어기와 상기 신호등의 신호를 검출하는 신호 시스템 검출부와 이들을 제어하는 CPU를 더 포함하되,
    상기 CPU는, 교통 제어 신호기의 제어를 상시 기억하여 정전시 또는 제어기로부터 제어 신호가 없을 경우 초기에는 황색등용 DC/DC 컨버터를 ON/OFF 시켜 수초간 깜빡 깜빡하여 비상시를 알리고, 일정 초가 지난 후 기존 메모리에 저장된 제어신호에 따라 LED 신호등용 DC/DC 컨버터를 동작시키며,
    상기 AC/DC 컨버터의 출력의 전압은 상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압에 따라 일정치 범위 내에서 변동되고 LED 신호등 종류에 따라 전류 제한을 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 에스엠피에스 분리형 엘이디 신호등 무정전 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 DC/DC 컨버터는 외부의 SMPS 하우징의 분리 및 결합과 직류전원을 상기 신호등에 공급하기 위한 연결체를 교체할 수 있는 것을 특징으로 하는 에스엠피에스 분리형 엘이디 신호등 무정전 시스템.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제1항에 있어서,
    LED 신호등의 종류에 따라 전류제한을 변경할 수 있는 딥스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에스엠피에스 분리형 엘이디 신호등 무정전 시스템.
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