KR101557989B1 - 외부 접촉시 소리가 출력되는 엘이디 보도블럭 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 장애인의 지팡이가 접촉되거나 보행자의 발이 접촉되면 소리를 출력하여 엘이디 보도블럭의 손상을 미연에 방지하는 외부 접촉시 소리가 출력되는 엘이디 보도블럭에 관한 것으로, 태양전지부, 슈퍼커패시터 및 재충전배터리, 커패시터방전부, 배터리방전부, 다수의 엘이디등을 감싸며, 지면에 고정되고, 상부에는 투명판이 구비되며, 상부의 둘레에는 다수의 관통홀이 가지는 상부 둘레턱이 형성되는 케이스와; 상기 상부 둘레턱에 형성되는 관통홀에 고정 구비되는 다수의 접촉 스위치와; 상기 케이스의 일측에 상기 접촉 스위치와 연결되어 접촉 스위치에서 온(ON)신호가 입력되면 소리를 출력하는 소리 출력부를; 포함하며, 상기 소리 출력부는, 상기 케이스의 내부 일측에 구비되고 다수의 소리 출력홀이 형성되는 소리출력 케이스와, 상기 소리출력 케이스의 내부에 구비되어 소리를 외부로 출력하는 스피커와, 상기 소리출력 케이스의 내부에 구비되고 상기 태양전지부와 연결되어 상기 스피커로 전원을 공급하는 전원 공급부와, 상기 접촉 스위치와 스피커 및 전원 공급부와 연결되어 외부의 누름을 통해 접촉 스위치가 온(ON)되면 스피커에서 소리를 출력되게 하는 스피커 제어부를, 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

외부 접촉시 소리가 출력되는 엘이디 보도블럭{Led footway brick of outputting a sound}
본 발명은 외부 접촉시 소리가 출력되는 엘이디 보도블럭에 관한 것으로, 보다 상세하게는 장애인의 지팡이가 접촉되거나 보행자의 발이 접촉되면 소리를 출력하여 엘이디 보도블럭의 손상을 미연에 방지하는 외부 접촉시 소리가 출력되는 엘이디 보도블럭에 관한 것이다.
일반적으로 엘이디 보도블럭은 태양빛을 전기에너지로 변환시켜 엘이디등의 광을 상부로 조사하는 것으로, 공원의 산책로, 보행도로, 자전거 전용도로 등에 설치되어 야간에 도로를 표시하는데 사용된다.
그리고 상기 엘이디 보도블럭에 사용되는 태양전지(solar cell)는 P형 반도체와 N형 반도체의 접합에 의해 구성되는 셀(cell)에 태양빛을 쪼이면 상기 태양빛의 에너지를 전기에너지로 바꾸는 것으로 화학전지와는 그 구조가 상이한 것이다. 이러한 태양전지는 밝은 빛만 있으면 언제든지 전기를 얻을 수 있어 그 이용이 광범위하게 확산되고 있다. 이와 같은 태양전지는 빛에너지의 세기에 따라 출력되는 전기량, 즉 전압레벨이 달라지기 때문에 안정된 직류전압에 의해 동작되는 전자기기를 안정적으로 구동하기 위해서는 재충전배터리(Rechargeable battery) 또는 축전지(storage battery)와 같은 에너지 저장기를 이용하여야 한다.
축전지는 그 크기가 매우 크기 때문에 소형 전자기기, LED 램프 등을 구동하는 도로교통표지등 또는 공원등은 높은 저장 에너지 밀도를 갖는 리튬 이온 배터리와 같은 재충전배터리를 태양 전지의 에너지저장기로 사용하고 있다. 이와 같은 재충전배터리는 에너지 밀도가 20∼120Wh/kg로 높고, 지속적으로 반복하여 방전ㅇ충전할 수 있다는 이점 때문에 태양전지의 에너지저장기로 널리 이용되고 있으나, 충방전 특성이 1000회로 제한되는 단점으로 인하여 정기적인 유지보수를 하여야 하며, 일정 사용기간이 경과된 경우에는 재충전배터리를 교체하여야 하는 번거로움이 있었다.
상기와 같은 재충전배터리의 단점을 해결하기 위하여 커패시터(capacitor)를 에너지저장기로 사용하는 기술이 아래 특허문헌1에 개시되어 있다. 특허문헌에 게재된 "빛 발광 블럭(Light emitting block)"은 주간에 태양전지로부터 출력되는 전압을 커패시터(capacitor)에 충전하고, 야간에 상기 커패시터에 충전된 전압을 방전시켜 발광면으로 빛을 발산하도록 구성되어 있다.
그런데, 상기 빛 발광블럭은 외부에 노출되어 있음에 따라, 장애인이나 보행자가 보행중 빛 발광블럭을 밟게 됨으로써, 외부 충격으로 인해 빛 발광 블럭이 빈번하게 손상되는 문제점을 가지고 있었다.
또한, 상기 커패시터는 충전과 방전이 반영구적이라는 장점 때문에 재충전배터리를 태양에너지의 저장소로 사용할 때 나타나는 문제점을 해소할 수 있는 이점이 있으나, 에너지 밀도가 1∼10Wh/kg으로 낮아 자주 충전시켜야 하는 관계로 장마철 등과 같이 날씨가 장기간 흐린 경우 커패시터에 충분한 전압을 충전할 수 없어 발광면에 형성된 발광소자, 예를 들면, LED등과 같은 램프를 밝게 구동할 수 없는 문제가 있었다.
미국등록특허 제6,655,814호(2003. 12. 2. 등록)
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위한 안출된 것으로,
본 발명의 목적은, 장애인의 지팡이가 접촉되거나 보행자의 발이 접촉되면 소리를 출력함으로써, 장애인이나 보행자의 반복 밟음을 예방하여 엘이디 보도블럭의 손상을 미연에 방지 할 수 있도록 하는 외부 접촉시 소리가 출력되는 엘이디 보도블럭을 제공함에 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은, 슈퍼커패시터와 재충전배터리에 태양전지로부터 출력되는 전기에너지를 충전하는 태양에너지저장기로 사용하고, 상기 태양 에너지저장기에 저장된 전기에너지를 장시간동안 최적상태로 충방전할 수 있도록 구성된 외부 접촉시 소리가 출력되는 엘이디 보도블럭을 제공함에 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은, 슈퍼커패시터와 재충전배터리로 이루어진 태양에너지저장기에 태양전지로부터 출력되는 전기에너지를 충전시키고, 상기 태양전지로부터 전기에너지가 출력되지 않을 때 상기 슈퍼커패시터로 상기 재충전배터리의 순서로 부하에 전기에너지를 공급하도록 동작되는 외부 접촉시 소리가 출력되는 엘이디 보도블럭을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 "외부 접촉시 소리가 출력되는 엘이디 보도블럭"은, 태양에너지를 전기에너지로 변환하여 출력하는 태양전지부와; 상기 전기에너지를 음전극의 사이에 충전하는 슈퍼커패시터 및 재충전배터리와; 상기 전기에너지의 전압레벨이 미리 설정된 레벨이하인 경우 상기 슈퍼커패시터에 저장된 용량성전압을 부하로 공급하는 커패시터방전부와; 상기 전기에너지와 상기 용량성 전압의 모든 전압레벨이 미리 설정된 레벨이하인 경우 상기 재충전배터리에 충전된 충전전압을 상기 부하로 공급하는 배터리방전부와; 상기 부하를 구성하는 다수의 엘이디등과; 상기 태양전지부, 슈퍼커패시터 및 재충전배터리, 커패시터방전부, 배터리방전부, 다수의 엘이디등을 감싸며, 지면에 고정되고, 상부에는 투명판이 구비되며, 상부의 둘레에는 다수의 관통홀이 가지는 상부 둘레턱이 형성되는 케이스와; 상기 상부 둘레턱에 형성되는 관통홀에 고정 구비되는 다수의 접촉 스위치와; 상기 케이스의 일측에 상기 접촉 스위치와 연결되어 접촉 스위치에서 온(ON)신호가 입력되면 소리를 출력하는 소리 출력부;를 포함하며, 상기 소리 출력부는, 상기 케이스의 내부 일측에 구비되고 다수의 소리 출력홀이 형성되는 소리출력 케이스와, 상기 소리출력 케이스의 내부에 구비되어 소리를 외부로 출력하는 스피커와, 상기 소리출력 케이스의 내부에 구비되고 상기 태양전지부와 연결되어 상기 스피커로 전원을 공급하는 전원 공급부와, 상기 접촉 스위치와 스피커 및 전원 공급부와 연결되어 외부의 누름을 통해 접촉 스위치가 온(ON)되면 스피커에서 소리를 출력되게 하는 스피커 제어부;를 포함하여 구성되고, 상기 태양전지부는 빛에너지를 전기에너지로 변환하여 출력하는 태양전지와, 상기 전기에너지를 제1레벨의 정전압으로 변환하여 상기 슈퍼커패시터를 충전시키는 제1부스트컨버터와, 상기 전기에너지를 제2레벨의 정전압으로변환하여 상기 재충전배터리를 충전시키는 제2부스트컨버터로 구성하고, 상기 커패시터 방전부는 상기 전기에너지의 전압레벨이 일정레벨 이하일 때 응답하여 상기 용량성전압을 방전하기 위한 제1방전제어신호를 출력하는 제1방전제어부와, 상기 제1방전제어신호의 입력에 응답하여 상기 용량성전압을 정전압으로 변환하여 상기 부하로 제공하는 제3부스트컨버터;를 포함하여 구성하며, 상기 배터리 방전부는 상기 전기 에너지의 전압레벨과 상기 용량성전압의 레벨이 일정레벨 이하인 경우에 응답하여 상기 충전전압을 방전하기 위한 제2방전제어신호를 출력하는 제2방전제어부와, 상기 제2방전제어신호의 입력에 응답하여 상기 충전전압을 정전압으로 변환하여 상기부하로 제공하는 제4부스트컨버터;를 포함하여 구성되며, 상기 제1방전제어부는 상기 용량성전압의 레벨이 일정레벨 이상인 경우에 응답하여 활성화된 제1방전제어신호를 상기 제3부스트컨버터로 공급하는 용량성전압감지지와, 상기 전기에너지의 전압레벨이 일정레벨 이상일 때 상기제3부스트컨버터로 제공되는 제1방전제어신호를 차단하는 제1방전차단기;로 구성하고, 상기 제2방전제어부는 충전전압의 레벨이 일정레벨 이상인 경우에 응답하여 활성된 제2방전제어신호를 상기 4부스트컨버터로 공급하는 충전전압감지기와, 상기 전기에너지와 상기 용량성전압의 레벨 중 어느 하나가 일정레벨 이상일 때 상기 제4부스트컨버터로 공급되는 제2방전제어신호를 차단하는 충전전압방전차단기;로 구성함을 특징으로 한다.
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상술한 바와 같은 본 발명은, 장애인의 지팡이가 접촉되거나 보행자의 발이 접촉되면 소리를 출력하여 장애인이나 보행자의 반복 밟음을 예방함에 따라, 엘이디 보도블럭의 손상을 미연에 방지함으로써 엘이디 보도블럭의 수명을 연장하는 효과가 있다.
또한 본 발명은, 주간에는 태양전지에서 태양에너지를 전기에너지로 변환하여 출력하는 전압에 의해 슈퍼커패시터와 재충전 배터리에 전기에너지를 충전하고, 야간에는 상기 슈퍼커패시터에 충전된 전기에너지를 우선적으로 부하(엘이디등)측으로 방전하고, 상기 슈퍼커패시터에 충전된 용량성전압의레벨이 일정 전압이하로 방전된 경우에 이차전지인 재충전배터리에 충전된 충전전압을 방전시켜 부하로 지속적으로 일정한 전압을 공급함으로써 상용교류전원의 입력 없이 장시간 동안 부하를 작동시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 외부 접촉시 소리가 출력되는 엘이디 보도블럭을 나타낸 것으로,
도 1a는 사시도이고,
도 1b는 도 1의 A-A선 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 엘이디 보도블럭의 블럭도.
도 3은 도 2에 도시된 커패시터방전부의 구체적인 실시 예시도.
도 4는 도 2에 도시된 배터리방전부의 구체적인 실시 예시도.
이하 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시예에 제한되지 않음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 외부 접촉시 소리가 출력되는 엘이디 보도블럭을 나타낸 것으로, 도 1a는 사시도이고, 도 1b는 도 1의 A-A선 단면도이다. 그리고 도 2는 본 발명에 따른 엘이디 보도블럭의 블럭도이고, 도 3은 도 2에 도시된 커패시터방전부의 구체적인 실시 예시도이고, 도 4는 도 2에 도시된 배터리방전부의 구체적인 실시 예시도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 슈퍼커패시터 및 재충전배터리의 엘이디 보도블럭(10)은, 태양에너지를 전기에너지로 변환하여 태양에너지에 대응하는 직류전압을 출력하는 태양전지(12)를 구비하고 있다. 상기 태양전지(12)로부터 출력되는 전기에너지(Solar_V)는 제1 및 제2부스트컨버터(18. 19), 커패시터방전부(22) 및 배터리방전부(24)로 공급된다. 위와 같은 태양전지(12)는 주간에 내려 쪼이는 햇볕의 일사량에 대응하여 출력되는 전압레벨이 변화하기 때문에 위와 같은 제1 및 제2부스트컨버터(18, 19)가 사용되는 것이 좋다.
상기 제1 및 제2부스트컨버터(18, 19)들 각각은 내부에 DC-DC변환기를 구비하고 있다. 이러한 DC-DC변환기는 일정한 레벨 이상의 직류전압이 입력되는 경우 이를 정전압 레벨로 승압하여 정전압을 하는 소자를 사용하는 것이 좋다. 이러한 DC-DC변환기의 일예로서는 반도체메이커인 "Texas Instruments Incorporated"사의 TPS6101X계열의 부스트컨버터를 이용하여 구현할 수 있다. 상기 제1 및 제2부스트컨버터(18, 19)들 각각의 출력은 슈퍼커패시터(14)와 재충전배터리(16)의 충전레벨에 따라 적절하게 설정되는 것이 좋다. 또한, 상기 슈퍼커패시터(14)와 재충전배터리(16)의 용량이 같은 경우라면 상기 제1 및 제2부스트컨버터(18, 19)는 하나만을 사용할 수도 있다.
상기 제1, 제2부스트컨버트(18, 19)는 태양에너지가 존재하는 주간에 상기 태양전지(12)로부터 출력되는 전기에너지를 승압/변환하여 정전압을 출력하는 것으로, 본 발명에서는 상기 태양전지(12)와, 제1 및 제2부스터컨버터(18,19)를 태양전지부로 정의하며, 제1, 제2부스터컨버터(18, 19)로부터 출력되는 정전압도 전기에너지로 정의되어야 한다.
상기 제1부스트컨버터(18)의 출력노드로부터 출력되는 전기에너지, 즉 정전압은 일방향 다이오드(20)를 통하여 슈퍼커패시터(14)와 커패시터방전부(22)로 공급되며, 상기 제2부스트컨버터(19)의 출력노드로부터 출력되는 전기에너지, 즉 정전압은 일방향 다이오드(21)를 통하여 재충전배터리(16)와 배터리방전부(24)로 공급된다. 이때, 상기 2개의 다이오드(20, 21)은 슈퍼커패시터(14)와 재충전배터리(16)로부터 역류되는 역전압을 차단하기 위함이다.
주간에 태양 빛이 태양전지(12)의 표면으로 내려 쪼이면, 상기 태양전지(12)는 이미 주지된 바와 같이 태양에너지를 전기에너지(Solar_V)로 변환하여 제1, 제2부스트컨버터(18)로 공급하며, 상기 제1, 제2부스트컨버터(18, 19)은 전기에너지(Solar_V)를 승압하여 일정한 정전압으로 변환하여 출력노드에 각각 접속된슈퍼커패시터(14)와 재충전배터리(16)를 각각 충전한다. 본 발명에서는 상기 슈퍼커패시터(14)로 충전되거나 그로부터 방전되는 전압을 용량성전압(CAP_V)라 정의하며, 재충전배터리(16)로 충전되거나 그로부터 방전되는 전압을 충전전압(Bat_V)라 정의한다.
한편, 태양전지(12)로부터 출력되는 전기에너지(Solar_V)를 입력하는 캐패시터방전부(22)와 배터리방전부(24)는 상기 전기에너지(Solar_V)가 일정한 전압레벨 이상인 경우, 디스에이블(Disable)되어 방전동작은 이루어지지 않는다.
즉, 주간에는 태양전지(12)로부터 출력되는 전기에너지(Solar_V)에 의해 슈퍼커패시터(14)와 재충전배터리(16)가 충전되는 동작만이 이루어진다.
일몰 후이거나 주변이 매우 어두워 태양전지(12)에 빛의 에너지가 공급되지 않게 되면, 상기 태양전지(12)로부터 출력되는 전기에너지(Solar_V)의 전압레벨은 0볼트로 됨으로써 제1 및 제2부스트컨버터(18, 19)로부터로 전압은 출력되지 않는다.
한편, 캐패시터방전부(22)는 상기 전기에너지(Solar_V)의 전압레벨의 다운에 의해 이네이블(enable)되어 슈퍼커패시터(14)에 충전된 용량성전압(CAP_V)을 부하의 동작전압(VDD)로 방전하며, 배터리방전부(24)는 상기 전기에너지(Solar_V)와 상기 용량성전압(CAP_V)의 전압레벨이 모두 일정한 레벨이하로 될 때 이네이블(enable)되어 재충전배터리(16)에 충전된 충전전압(Bat_V)을 부하측의 동작전압(VDD)으로 방전한다. 이때, 상기 배터리방전부(24)는 용량성전압(CAP_V)의 레벨이 부하를 동작시킬 있는 정도의 레벨인 경우 디스에이블 상태를 유지함으로써 슈퍼커패시터(14)에 충전된 전압 방전된 후에 방전을 개시하게 됨을 알 수 있다. 그리고 상기 부하는 다수의 엘이디등(L)로 구성되는 것이 바람직하다.
도 2에 도시된 캐패시터방전부(22) 및 배터리방전부(24)의 구성 및 그 동작을 도 3과 도 4를 각각 참조하여 설명하면 아래와 같다.
도 3을 참조하면, 커패시터방전부(22)는 크게 제1방전제어부(26)와 제3부스트컨버터(28)로 구성되어 있다. 상기 제1방전제어부(26)내의 용량성전압감지기(30)는 슈퍼커패시터(14)로부터 방전되는 용량성전압(CAP_V)을 직렬 접속된 두개의 저항(R13, R14))에 의해 분압하여 트랜지스터(Q5)의 베이스로 공급한다. 이때, 상기 두 개의 저항(R13, R14)에 의해 분압된 전압이 상기 트랜지스터(Q5)를턴온시킬 수 있을 정도 높은 경우, 예를 들면, 0.7볼트인 경우 상기 트랜지스터(Q5)가 '턴온'되고 트랜지스터(Q6)가 '턴오프'되므로 제3부스트컨버터(28)내 DC-DC 변환기(29)의 이네이블단자(EN)로는 논리 '하이'상태의 제1방전제어신호(CAP-VOn)가 공급된다.
상기 용량성전압(CAP_V)과 트랜지스터(Q6)의 베이스와 에미터에 각각 접속된 저항(R15, R16 및 R17)은 전류 제어용으로 사용된다. 따라서, 상기 용량성 전압감지기(30)은 상기 용량성전압(CAP_V)의 레벨이 일정레벨 이상인 경우에 응답하여 활성화된 제1방전제어신호(CAP_V_On)를 상기 제3부스트컨버터(28)내의 DCDC변환기(29)의 이네이블단자(EN)으로 공급함을 알 수 있다.
상기 제1방전제어부(26)내의 제1방전차단기(31)는 상기 전기에너지(Solar_V)의 전압레벨이 일정레벨 이상일 때, 즉, 주간이어서 태양전지(12)로부터 일정한 전압이 출력될 때 상기 제1방전제어신호(CAP_V_On)를 트랜지스터(Q7)의 콜렉터와 에미터의 경로로 바이패스하여 상기 제1방전제어신호(CAP_V)를 논리 "로우"로 천이시킨다. 따라서, 위와 같은 기술적 구성에 의해 슈퍼커패시터(14)에 충전된 용량성전압(CAP_V)가 충분히 높고, 야간이어서 태양전지(12)로부터 전기에너지(Solar_V)가 출력되지 않는 경우 제3부스트컨버터(28)내의 DC-DC변환기(29)가 이네이블된다.
상기 제1방전제어신호(CAP_V_On)가 논리 "하이"로 활성된 상태를 유지하면, 코일(L2), 캐패시터(C5~C7), 저항(R21, R22) 및 DC-DC변환기(29)로 구성된 제3부스트컨버터(28)는 슈퍼커패시터(14)로부터 방전 출력되는 용량성전압(CAP_V)을 정전압으로 변환하여 부하의 동작전압(VDD)으로 출력한다. 이때, 상기 제3부스터컨버터(28)를 구성하는 DC-DC컨버터(29)와 관련부품들은 앞서 기술한 "Texas Instruments Incorporated"사의 TPS6101X계열의 부스트컨버터를 이용하여 구성할수 있다.
슈퍼커패시터(14)의 지속적인 방전에 의하여 상기 용량성전압(CAP_V)가 일정한 레벨 이하로 떨어지면, 용량성전압감지기(30)내의 트랜지스터(Q5)가 '턴오프', 트랜지스터(Q6)가 '턴온'되어 제1방전제어신호(CAP_V)를 논리 "로우로 천이시켜 제3부스터컨버터(28)를 디스에이블시켜 동작을 정지시킨다.
이때, 도 4와 같이 구성된 배터리방전부(24)는 도 2의 제3부스트컨버터(28)의 동작이 중지되기 직전에 재충전배터리(16)에 충전된 전압을 방전하여 부하로 공급하는데, 이는 아래와 같다.
도 4를 참조하면, 배터리방전제어부(24)는 크게 제2방전제어부(32)와 제4부스트컨버터(34)로 구성되어 있다. 상기 제1방전제어부(26)는 도 2의 용량성전압감지기(30) 및 제1방전차단부(31)와 실질적인 구성이 동일한 충전전압감지기(36), 제2방전차단부(38) 및 제3방전차단부(40)를 구비하고 있다.
트랜지스터(Q1, Q2)와 저항(R1~R5)로 구성된 충전전압감지기(36)는 충전전압(Bat_V)의 전압레벨이 일정레벨 이상인 경우에 응답하여 논리 '하이'로 활성된 제2방전제어신호(Bat_V_On)를 상기 4부스트컨버터(34)내의 DC-DC변환기(35)의 이네이블단자(EN)로 공급한다. 물론 상기 저항(R1, R2)에 의해 분압된 전압이 트랜지스터(Q1)을 온 시킬 수 없는 전압으로 상기 충전전압(Bat_V)의 레벨이 방전되거나, 용량성전압(CAP_V)이 충분이 높아 저항(R6, R7)에 의해 분압된 전압에 의해 트랜지스터(Q3)이 턴온 또는 전기에너지(Solar_V)의 전압을 분압하는 저항(R6, R7)의 출력에 의해 트랜지스터(Q4)가 턴온되는 경우에는 상기 제2방전제어신호(Bat_V_On)는 "논리"로 출력된다.
위와 같이 구성된 제2방전제어부(36)는 충전전압(Bat_V)의 전압레벨이 일정레벨 이상인 상태에서 상기 전기에너지(Solar_V7)와 상기 용량성전압(CAP_V)의 전압레벨이 미리 설정된 레벨이하인 경우에 제4부스트컨버터(28)내의 DC-DC변환기(35)가 이네이블 된다. 상기 제4부스트컨버터(28)내의 DC-DC변환기(35)가 이네이블되면, 코일(L1), 캐패시터(C2~C4), 저항(R10, R11) 및 DC-DC변환기(35)로 구성된 제4부스트컨버터(34)는 재충전배터리(16)로부터 출력되는 충전전압(Bat-_V)를 정전압으로 변환하여 부하의 동작전압(VDD)으로 출력한다. 이때, 상기 제4부스트컨버터(34) 역시 앞서 기술한 제3부스트컨버터(28)와 동일하게 구성된다.
상기와 같이 재충전배터리(16)에 충전된 충전전압(Bat_V)의 양단 사이에 직렬 접속된 두개의 저항R1, R2)에 의해 분압된 전압이 트랜지스터(Q1)를 '온'시킬 수 없을 정도로 상기 충전전압(Bat_V)의 전압레벨이 떨어지면 재충전배터리(14)의 완전방전을 방지하기 위하여 제2방전제어신호(Bat_V_On)를 논리 "로우"로 비활성화 시켜 제4부스트컨버터(34)의 동작을 중지시킨다.
상와 같은 구성에 의한 본 발명의 슈퍼커패시터 및 재충전배터리의 엘이디 보도블럭(10)는 태양에너지가 내려 쪼이는 주간에는 슈퍼커패시터(14)와 재충전배터리(16)에 전압을 충전하고, 야간에는 슈퍼커패시터(14)에 충전된 용량성전압(CAP_V)으로부터 재충전배터리(16)에 충전된 충전전압(Bat_V)의 순서로 방전되도록 하였다. 따라서 슈퍼커패시터(14)에 충전된 용량성전압(CAP_V)으로 야간에 LED램프와 같은 부하를 충분히 구동할 수 있는 경우, 재충전배터리(16)의 충방전을 수행하지 않을 수 있도록 하여 재충전배터리(16)의 수명을 연장시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 엘이디 보도블럭(10)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 태양전지부, 슈퍼커패시터(14) 및 재충전배터리(16), 커패시터방전부(22), 배터리방전부(24), 다수의 엘이디등(L)을 감싸며, 지면에 고정되고 상부에는 투명판(51)이 구비되며 상부의 둘레에는 다수의 관통홀을 가지는 상부 둘레턱(52)이 형성되는 케이스(50)와, 상기 상부 둘레턱(52)의 관통홀에 고정 구비되는 다수의 접촉 스위치(60)와, 상기 케이스(50)의 일측에 상기 접촉 스위치(60)와 연결되어 접촉 스위치(60)에서 온(ON)신호가 입력되면 소리를 출력하는 소리 출력부(70)를 더 포함한다.
상기 케이스(50)는 보도블럭의 형태로 직육면체로 구성된다. 그리고 상기 케이스(5)의 상부에는 상기 태양전지(12)로 햇빛이 투과되어 도달될 수 있도록 상기 투명판(51)이 구비되는 것이다. 그리고 상기 케이스(50)의 내부에 구비되는 태양전지부, 슈퍼커패시터(14) 및 재충전배터리(16), 커패시터방전부(22), 배터리방전부(24), 엘이디등(L)의 배치 위치는 자유로이 변경이 가능함으로써, 그 구체적인 배치의 설명은 생략한다. 그런데 상기 태양전지(12)와 다수의 엘이디등(L)은 케이스(50)의 내부에서 가장 상부에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 접촉 스위치(60)는 상부에서 하부로 누르게 되면 작동되는 것으로, 이러한 접촉 스위치(60)의 구성은 여러 형태로 공지된 것으로, 본 발명에 따른 접촉 스위치(60)의 구체적인 구성의 설명은 생략하기로 한다.
상기 소리 출력부(70)는 장애인의 지팡이가 접촉되거나 보행자의 발이 접촉되면 소리를 출력하여 케이스(50)의 손상을 미연에 방지하는 역할을 한다.
이와 같은 역할을 하는 상기 소리 출력부(70)는 상기 케이스의 내부 일측에 구비되고 다수의 소리 출력홀(72)이 형성되는 소리출력 케이스(71)와, 상기 소리출력 케이스(71)의 내부에 구비되어 소리를 외부로 출력하는 스피커(73)와, 상기 소리출력 케이스(71)의 내부에 구비되고 상기 태양전지부와 연결되어 상기 스피커(73)로 전원을 공급하는 축전지를 포함하는 전원 공급부(74)와, 상기 접촉 스위치(60)와 스피커(73) 및 전원 공급부(74)와 연결되어 외부의 누름을 통해 접촉 스위치(60)가 온되면 스피커(73)에서 소리를 출력되게 하는 스피커 제어부(75)를 포함한다.
따라서 장애인이 보행중 지팡이가 케이스(50)의 접촉 스위치(60)에 접촉되거나, 또는 보행자의 발이 상기 케이스(50)에 접촉되면, 케이스(50)의 외부로 소리가 출력된다.
그러므로 본 발명에 따른 엘이디 보도블럭(10)은, 장애인의 지팡이가 접촉되거나 보행자의 발이 접촉되면 소리를 출력함으로써, 장애인이나 보행자의 반복 밟음을 예방함에 따라 엘이디 보도블럭의 손상을 미연에 방지 할 수 있는 유용한 발명이다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함을 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.
10 : 충방전제어장치, 22 : 커패시터방전부, 24 : 배터리방전부,
26 : 제1방전제어부, 28 : 제3부스트컨버터, 29, 35 : DC-DC변환기,
30 : 용량성전압감지기, 31 : 제1방전차단기, 32 : 제2방전제어부,
34 : 제4부스트컨버터, 36 : 충전전압감지기, 38 : 제2방전차단기,
40 : 제3방전차단기, 50 : 케이스, 51 : 투명판,
52 : 상부 둘레턱, 60 : 접촉 스위치, 70 : 소리 출력부,
71 : 소리출력 케이스, 72 : 소리 출력홀, 73 : 스피커,
74 : 전원 공급부, 75 : 스피커 제어부, L : 엘이디등

Claims (3)

  1. 태양에너지를 전기에너지로 변환하여 출력하는 태양 전지부;
    상기 전기에너지를 음전극의 사이에 충전하는 슈퍼커패시터 및 재충전배터리;
    상기 전기에너지의 전압레벨이 미리 설정된 레벨이하인 경우 상기 슈퍼커패시터에 저장된 용량성전압을 부하로 공급하는 커패시터 방전부;
    상기 전기에너지와 상기 용량성 전압의 모든 전압레벨이 미리 설정된 레벨이하인 경우 상기 재충전배터리에 충전된 충전전압을 상기 부하로 공급하는 배터리방전부;
    상기 부하를 구성하는 다수의 엘이디등;
    상기 태양전지부, 슈퍼커패시터 및 재충전배터리, 커패시터방전부, 배터리방전부, 다수의 엘이디등을 감싸며, 지면에 고정되고, 상부에는 투명판이 구비되며, 상부의 둘레에는 다수의 관통홀이 가지는 상부 둘레턱이 형성되는 케이스;
    상기 상부 둘레턱에 형성되는 관통홀에 고정 구비되는 다수의 접촉 스위치; 및
    상기 케이스의 일측에 상기 접촉 스위치와 연결되어 접촉 스위치에서 온(ON)신호가 입력되면 소리를 출력하는 소리 출력부;를 포함하여 구성되고,
    상기 소리 출력부는,
    상기 케이스의 내부 일측에 구비되고 다수의 소리 출력홀이 형성되는 소리출력 케이스;
    상기 소리출력 케이스의 내부에 구비되어 소리를 외부로 출력하는 스피커;
    상기 소리출력 케이스의 내부에 구비되고 상기 태양전지부와 연결되어 상기 스피커로 전원을 공급하는 전원 공급부; 및
    상기 접촉 스위치와 스피커 및 전원 공급부와 연결되어 외부의 누름을 통해 접촉 스위치가 온(ON)되면 스피커에서 소리를 출력되게 하는 스피커 제어부;를 포함하여 구성되고,
    상기 태양전지부는 빛에너지를 전기에너지로 변환하여 출력하는 태양전지;
    상기 전기에너지를 제1레벨의 정전압으로 변환하여 상기 슈퍼커패시터를 충전시키는 제1부스트컨버터; 및
    상기 전기에너지를 제2레벨의 정전압으로 변환하여 상기 재충전배터리를 충전시키는 제2부스트컨버터;를 포함하여 구성되고,
    상기 커패시터 방전부는 상기 전기에너지의 전압레벨이 일정레벨 이하일 때 응답하여 상기 용량성전압을 방전하기 위한 제1방전제어신호를 출력하는 제1방전제어부; 및
    상기 제1방전제어신호의 입력에 응답하여 상기 용량성전압을 정전압으로 변환하여 상기 부하로 제공하는 제3부스트컨버터;를 포함하여 구성되며,
    상기 배터리 방전부는 상기 전기 에너지의 전압레벨과 상기 용량성전압의 레벨이 일정레벨 이하인 경우에 응답하여 상기 충전전압을 방전하기 위한 제2방전제어신호를 출력하는 제2방전제어부; 및
    상기 제2방전제어신호의 입력에 응답하여 상기 충전전압을 정전압으로 변환하여 상기부하로 제공하는 제4부스트컨버터;를 포함하여 구성되며,
    상기 제1방전제어부는 상기 용량성전압의 레벨이 일정레벨 이상인 경우에 응답하여 활성화된 제1방전제어신호를 상기 제3부스트컨버터로 공급하는 용량성전압감지지와, 상기 전기에너지의 전압레벨이 일정레벨 이상일 때 상기제3부스트컨버터로 제공되는 제1방전제어신호를 차단하는 제1방전차단기;로 구성하고,
    상기 제2방전제어부는 충전전압의 레벨이 일정레벨 이상인 경우에 응답하여 활성된 제2방전제어신호를 상기 4부스트컨버터로 공급하는 충전전압감지기와, 상기 전기에너지와 상기 용량성전압의 레벨 중 어느 하나가 일정레벨 이상일 때 상기 제4부스트컨버터로 공급되는 제2방전제어신호를 차단하는 충전전압방전차단기;로 구성함을 특징으로 하는 외부 접촉시 소리가 출력되는 엘이디 보도블럭.
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