KR101804898B1 - 태양전지모듈 및 배터리 일체형 구조를 갖는 led 가로등 - Google Patents

태양전지모듈 및 배터리 일체형 구조를 갖는 led 가로등 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양전지모듈 및 배터리 일체형 구조를 갖는 LED 가로등에 관한 것으로, 그 구성은 내부에 LED 램프, 제어판넬 및 배터리가 설치되며, 상기 배터리 측으로 전력을 충전시키는 태양광 집열판이 상부에 배치된 가로등모듈; 및 상기 가로등모듈의 등주에 고정하기 위한 지지부재;를 포함하며, 상기 지지부재는 가로등모듈의 각도를 조절할 수 있게 한다.

Description

태양전지모듈 및 배터리 일체형 구조를 갖는 LED 가로등{A LED streetlight having a solar battery module and one-piece construction}
본 발명은 태양전지모듈 및 배터리 일체형 구조를 갖는 LED 가로등에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부 방열을 용이하게 하고, 태양의 각도에 따라 태양전지모듈의 각도를 조절하며 태양광을 수집할 수 있을 뿐만 아니라 외부 환경적 요인에 의해 가로등이 손상되는 것을 방지할 수 있게 하는 태양전지모듈 및 배터리 일체형 구조를 갖는 LED 가로등에 관한 것이다.
일반적으로 가로등은 야간에 가로 교통의 안전과 보안을 위하여 가로를 따라서 설치한 조명시설을 말한다.
또한 통상적인 가로등은 가로등 전주의 형식에 따라 하이웨이형, 브라켓형, 주두형 등이 있으며, 광원으로는 고압수은등, 나트륨등, 메탈할라이드 램프, CDM 등이 이용된다.
그러나 종래의 이러한 가로등은 대부분이 광원의 전력 소비가 심하고, 수명이 짧아 유지보수에 많은 시간과 비용이 소요되는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 근래에는 밝기는 높고, 전력 소비량은 낮으면서 수명은 상대적으로 긴 LED 광원을 이용하는 것이 대세처럼 이용되었다.
따라서 LED 광원을 활용한 다양한 종류의 가로등이 개발되었고, 이에 더하여 LED 광원에 전력을 공급하는 전력원을 태양광으로 하는 자가 전력 수급을 통한 가로등으로 개발되었다.
그러나 종래의 대부분의 가로등은 광원의 위치가 등주에 고정된 상태로 위치하고 있고, 태양광을 받는 태양전지판이 일정한 위치에 고정된 형태로 배치되어 태양광을 수집하는데 있어서 다소 어려운 문제점이 있었다.
또한 종래의 LED 가로등의 경우 내부에서 발생되는 열을 외부로 방출하는데 있어 어려움이 있었다.
그리고 종래의 대부분의 가로등은 등주에 고정된 형태로 램프가 배치되기 때문에 태풍 등 바람이 심하게 불 경우 그에 의해 램프가 떨어지는 문제가 발생하곤 하였다.
선행기술문헌1 : 한국등록특허 제10-0740352호
선행기술문헌2 : 한국등록특허 제10-1406853호
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 특성을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 내부 방열을 용이하게 하고, 태양의 각도에 따라 태양전지모듈의 각도를 조절하며 태양광을 수집할 수 있을 뿐만 아니라 외부 환경적 요인에 의해 가로등이 손상되는 것을 방지할 수 있게 하는 태양전지모듈 및 배터리 일체형 구조를 갖는 가로등를 제공함에 있다.
본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진다.
본 발명의 태양전지모듈 및 배터리 일체형 구조를 갖는 LED 가로등은, 내부에 LED 램프, 제어판넬 및 배터리가 설치되며, 상기 배터리 측으로 전력을 충전시키는 태양광 집열판이 상부에 배치된 가로등모듈; 및 상기 가로등모듈의 등주에 고정하기 위한 지지부재;를 포함하며, 상기 지지부재는 가로등모듈의 각도를 조절할 수 있게 한다.
그리고 상기 가로등모듈은 LED 램프 측과 제어판넬 및 배터리 측의 공간이 상호 격리 분리될 수 있게 하는 격리벽과, 태양열 집열판과 하우징을 감싸 내부로 수분이 침투하는 것을 방지하게 하는 커버와, 상기 하우징의 저면에 다수개 배치된 공기순환공으로 구성된다.
또한 상기 하우징과 커버 사이에는 하우징 내부공간과 분리되어 하우징의 둘레를 감싸도록 배치된 외부공간이 형성된다.
그리고 상기 공기순환공은 하우징의 내,외부로 서로 교번되며 돌출 형성된다.
또한 상기 공기순환공은 돌출 방향으로 경사지게 형성된다.
그리고 상기 지지부재는 일측은 등주에 고정되고, 타측은 가로등모듈에 회전 가능하게 연결된 제1고정브라켓과, 일측은 상기 가로등모듈의 저면에 회전 가능하게 연결되고, 타측은 상기 제1고정브라켓이 고정된 등주 하측에 고정되는 제2고정브라켓에 회전 가능하게 연결된 고정대와, 상기 고정대를 가로등모듈과 연결시키는 고정수단으로 구성된다.
또한 상기 고정수단은 상기 가로등모듈과의 사이에서 태양의 위치에 따라 고정대의 각도를 변화시킬 수 있게 한다.
그리고 상기 고정수단은 상기 고정대와 연결되는 축고정대와, 상기 가로등모듈에 고정되는 레일과, 상기 레일과 축고정대 사이에 배치되는 레일브라켓으로 구성된다.
또한 상기 레일브라켓과 레일 사이에는 레일브라켓을 레일로부터 슬라이딩 동작하게 하는 구동수단;이 더 구비된다.
그리고 상기 고정대는 가로등모듈이 외부 충격을 흡수하도록 댐핑 기능을 갖는다.
본 발명에 따른, 내부 방열을 용이하게 하고, 태양의 각도에 따라 태양전지모듈의 각도를 조절하며 태양광을 수집할 수 있을 뿐만 아니라 외부 환경적 요인에 의해 가로등이 손상되는 것을 방지할 수 있게 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 제1실시예의 가로등을 나타내는 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 가로등을 나타내는 측면도.
도 3은 도 2에 도시된 가로등을 나타내는 측면도.
도 4는 본 발명에 따른 제2실시예를 나타내는 측면도.
도 5는 도 4에 도시된 제2실시예에 따른 동작을 나태는 도면.
도 6은 본 발명의 제1,2 실시예에 따른 지지부재의 다른 실시예를 나타내는 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예들은 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 태양전지모듈 및 배터리 일체형 구조를 갖는 LED 가로등에 따른 제1실시예에 따르면, 가로등모듈(100), 등주(200) 및 지지부재(300)로 구성되어 있다.
상기 가로등모듈(100)은 하우징(110), LED램프(120), 제어판넬(130), 배터리(140) 및 태양열 집열판(150)으로 구성되어 있다.
상기 하우징(110)은 가로등모듈의 골격을 이루며 내부공간(111a)이 형성된 몸체(111)와, 상기 몸체(111) 하부면에 형성된 다수개의 공기순환공(112)과, 상기 몸체(111) 테두리 측을 따라 배치된 지지브라켓(113)과, 상기 몸체(111) 하부면 측에 배치되어 지지부재를 지지하는 지지봉(114)과, 상기 몸체(111) 일측에 배치되는 지지프레임(115)과, 상기 몸체(111) 내부공간을 분리하는 격리벽(116)과, 상기 몸체(111)의 테두리 측을 감싸 외부공간(118)을 형성시키는 커버(117)로 구성되어 있다.
상기 공기순환공(112)은 상기 몸체(111)의 내측과 외측으로 교번되며 돌출되게 배치되고, 돌출 방향으로 경사지게 개구되어 있다.
즉, 상기 공기순환공(112)은 돌출 방향으로 점차 구멍의 크기를 작아지게 하여 오리피스와 같이 공기의 흐름을 빠르게 하여 내부의 공기는 외부로 빠르게 배출하고, 외부의 공기는 내부로 빠르게 진행할 수 있게 하여 내부공기의 순환을 촉진시켜 내부공기의 대류 현상을 극대화시킴으로써 내부에서 발생된 열을 빠르게 방출할 수 있게 하고 있다.
상기 지지브라켓(113)은 하우징(110) 측에 태양열 집열판(150)을 고정하기 위한 구성으로 수직 방향으로 연장되는 지주편(113a)과, 상기 지주편(113a)의 하단으로부터 직교하게 연장되어 길이 방향을 따라 고정공(113c)이 등간격 개구된 고정편(113b)과, 상기 고정편(113b)으로부터 일정간격 이격된 지주편(113a)의 일측으로부터 수평하게 연장된 하부지지편(113c)과, 상기 지주편(113a) 상단으로부터 하부지지편(113c)과 수평한 상태로 연장되어 하부편(113c)과의 사이에 삽입홈(113f)이 형성되게 하는 상부지지편(113e)으로 구성되어 상기 삽입홈(113f)에 패킹과 같이 태양열 집열판(150) 테두리가 삽입 고정되게 하고, 지지브라켓(113)이 고정공(113c)에 의해 하우징 측에 볼트 고정될 수 있게 하고 있다.
상기 지지봉(114)과 지지프레임(115)은 상기 지지부재가 가로등모듈 측과 견고히 고정될 수 있게 하는 각 형태의 구조물이다.
상기 격리벽(116)은 몸체(111)의 내부공간(111a)에 배치되어 LED램프(120)가 설치되는 공간과 제어판넬(130) 및 배터리(140)가 설치되는 공간을 분리하여 격리되게 하는 구성으로 이를 통해 제어판넬 및 배터리 설치 공간 측으로의 열 이동, 이물질 이동, 습기 침투 등을 방지할 수 있게 하고 있다.
상기 커버(117)는 상기 몸체(111) 테두리를 감싸는 구성으로 몸체(111) 측과의 사이에서 외부공간(118)을 형성시켜 외부공간(118)에서의 외부의 공기 유동성을 활발하게 하여 하우징 내에서 발생되는 열을 2차적으로 방열할 수 있게 하고 있고, 태양열 집열판(150)을 실링부재(151)를 통해 마감하여 태양열 집열판을 통해 침투할 수 있는 수분을 방지할 수 있게 하고 있다.
상기 LED램프(120)는 몸체(111) 하측에서 외부로 돌출되게 배치되고, 내부공간(111a) 측에는 방열판(121)이 배치되어 발생되는 열을 방출할 수 있게 하고 있으며, 몸체와의 사이에서는 도시하고 있지는 않지만 실링부재를 통해 밀폐된 구조를 하고 있다.
상기 제어판넬(130)은 상기 LED램프의 동작시간을 직전 3일간의 데이터를 합산하고, 평균값을 산출하여(초기 상태에서는 기본 12시간을 기준으로 하고, 2일째는 전날의 동작시간을 기억하며, 3일째는 첫째날과 둘째날의 동작시간의 평균값을 기억하고, 4일째부터는 항상 직전 3일간의 동작시간을 기억한다) 태양의 일출시간과 일몰시간에 맞추어 제어할 수 있게 하고 있으며, 배터리 충전량을 항시 점검하여 LED램프 동작 전력량보다 충전량이 적을 경우 외부 전력원과 연결시켜 동작되게 하거나 배터리 충전량이 많을 경우 불필요한 충전으로 인해 배터리가 과부하되는 것을 방지토록 충전량을 조절할 수 있게 하고 있다.
또한 도시하고 있지는 않지만 제어판넬에는 하우징 측에 설치된 센서를 통해 태양의 일조량을 측정하여 일조량에 따라 LED램프의 동작 유무를 조절할 수 있게 하고 있다.
상기 배터리(140)는 무게가 가볍고 작은 공간을 차지하게 하는 리튬이온 전지를 이용하여 태양에너지를 충전하도록 하고 있다.
상기 등주(200)는 통상적으로 가로등에서 이용되는 브라켓형이다.
상기 지지부재(300)는 제1고정브라켓(310), 고정대(320), 제2고정브라켓(330) 및 고정수단(340)으로 구성되어 있다.
상기 제1고정브라켓(310)은 등주(200)를 감싸 고정하는 한쌍의 지주고정대(311)와, 상기 한쌍의 지주고정대(311) 중 어느 하나로부터 연장 돌출되어 단부측에 핀축 삽입공(312a)이 형성된 축고정대(312)와, 상기 핀축삽입공에 회전 가능하게 연결되는 핀축(313)으로 구성되어 있다.
여기서 상기 핀축(313)에는 축고정대(312)와의 사이에서 회전을 수월하게 하기 위해 베어링이 추가로 배치될 수도 있다.
상기 고정대(320)는 일정한 길이를 갖는 봉으로 양단에 핀축이 삽입되는 구멍(미도시)이 형성되어 일측은 등주 측에 제2고정브라켓에 의해 회전 가능하게 연결되고, 타측은 고정수단(340)에 의해 회전 가능하게 가로등모듈(100)에 연결되어 있다.
상기 제2고정브라켓(330)은 상기 제1고정브라켓(310)과 동일한 구성으로 이루어져 있다.
상기 고정수단(340)은 상기 고정대(320) 일측 단부를 회전 가능하게 결합하도록 핀축이 배치되며, 상기 지지봉(114)에 볼트에 의해 고정되어 있다. 역시 고정수단의 핀축에도 수월한 회전을 위하여 베어링이 배치될 수도 있다.
본 발명의 제1실시예에 따르면, 내부공간(111a)을 갖는 몸체(111) 테두리를 따라 지지브라켓(113)을 배치하고, 상기 지지브라켓(113)의 삽입홈(113f)에 태양열 집열판(150)이 패킹될 수 있게 한 후 내부공간(111a) 측에 LED램프(120), 제어판넬(130) 및 배터리(140)를 각각 배치하고, 상기 LED램프(120)와 제어판넬(130) 및 배터리(140)가 격리벽(116)에 의해 분리된 공간에 배치되게 하여 LED램프로부터 발생되는 열이 제어판넬 및 배터리 측으로 이동하는 것을 방지할 수 있게 함과 동시에 태양열 집열판 측으로부터 수분이 침투하는 것을 방지토록 하는 구성이다.
또한 상기 지지부재(300)를 회전 가능한 구조로 상호 연결되게 하여 지지부재(300)의 제1고정브라켓(310)과 제2고정브라켓(330)의 사이 간격(H) 조절을 통해 등주(200)에 고정되는 가로등모듈의 경사각을 조절할 수 있게 구성된 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 제2실시예로서 이를 참조하면, 가로등모듈(100)은 상기 제1실시예에서 언급된 구성과 대응되는 구성으로 구체적인 설명을 생략한다.
상기 지지부재(300)의 제1고정브라켓(310)과 제2브라켓(330)의 구성 또한 제1실시예의 구성과 동일하므로 설명을 생략한다. 다만, 상기 제1고정브라켓(310)은 도시된 바와 같이 등주(200) 상단에 수직 방향으로 설치되어 가로등모듈의 저면을 지지하도록 설치될 수도 있다.
상기 고정수단(340)은 가로등모듈(100) 저면에 고정되는 레일(341)과, 상기 레일(341)을 따라 슬라이딩 동작하는 레일브라켓(342)과, 상기 레일브라켓(342)에 고정되어 고정대(320)에 핀축(344)에 의해 회전 가능하게 연결된 축고정대(343)로 구성되어 있으며, 상기 레일브라켓(342)에는 도시되어 있지는 않지만, 레일의 길이 방향을 따라 등간격 배치된 고정핀이 레일 측으로 연장되게 배치되어 있어 레일을 따라 작업자가 일정하게 레일브라켓을 이동시킨 후 레일과 레일브라켓이 상호 고정될 수 있게 하고 있다.
즉, 제2실시예에서는 레일과 레일브라켓이 슬라이딩 동작하며 연결된 가로등모듈의 경사각을 사용자가 수동으로 조절할 수 있게 한 것이다.
한편 상기 제2실시예에는 레일브라켓 측에 연결된 구동수단(350)이 더 구비되어 있다.
상기 구동수단(350)은 제어판넬 측과 전기적으로 연결된 서보모터로서 서보모터 축과 레일에 각각 연결된 래크와 피니언을 통해 제어판넬의 신호에 따라 동작하도록 함으로써 하루, 한달 또는 1년 주기에 따라 태양의 시간별 위치를 감안하여 그에 대응되는 위치로 태양광 집열판의 각도를 조절할 수 있게 하고, 일몰시간에 근접하거나 일조량이 떨어져 LED램프가 동작하게 되면, 제어판넬의 신호에 따라 LED램프가 지면을 광을 조사하기 적당한 각도로 복원하게 하는 것이다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이 레일브라켓이 레일을 따라 이동하는 만큼 고정대의 지지 각도(θ°)가 변화하며 가로등모듈의 각도를 변화시켜 태양광의 집열이 효율적으로 이루어질 수 있게 한 것이다.
한편 제2실시예에서는 구동수단의 위치를 가로등모듈 하부에 설치하는 것으로 설명하였지만, 가로등모듈의 집열 각도를 조절할 수 있게 하기 위해서는 제3고정브라켓 측에 설치하는 것도 가능하다.
도 6은 본 발명에 따른 지지부재의 다른 실시예로서 이를 참조하면, 가로등모듈의 설치 특성상 지면으로부터 높은 위치에 설치되고 등주와 지지부재 외에는 별도로 고정할 수 있는 수단이 없기 때문에 태풍 등에 의한 바람의 영향을 많이 받을 수밖에 없는 구조이기 때문에 해마다 태풍에 의해 손상되는 가로등이 많이 발생하는 것을 방지하도록 고정대를 댐핑 가능하도록 함으로써 댐핑에 의해 바람 영향으로 인한 흔들림으로부터 충격을 흡수하여 가로등모듈을 보호할 수 있게 한 것이다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 통해 설명하였으나, 이는 본 발명의 기술적 내용에 대한 이해를 돕고자 하는 것일 뿐 발명의 기술적 범위를 이에 한정하고자 함이 아니다.
즉, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않고도 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형이나 개조가 가능함은 물론이고, 그와 같은 변경이나 개조는 청구범위의 해석상 본 발명의 기술적 범위 내에 있음은 말할 나위가 없다.
100 : 가로등모듈 110 : 하우징
111 : 몸체 111a : 내부공간
112 : 공기순환공 113 : 지지브라켓
114 : 지지봉 115 : 지지프레임
116 : 격리벽 117 : 커버
118 : 외부공간 120 : LED램프
121 : 방열판 130 : 제어판넬
140 : 배터리 150 : 태양열 집열판
151 : 실링부재 200 : 등주
300 : 지지부재 310 : 제1고정브라켓
311 : 지주고정대 312 : 축고정대
313 : 핀축 320 : 고정대
330 : 제2고정브라켓 340 : 고정수단
341 : 레일 342 : 레일브라켓
343 : 축고정대 344 : 핀축
350 : 구동수단

Claims (10)

  1. LED 램프 측과 제어판넬 및 배터리 측의 공간이 상호 격리 분리될 수 있게 하는 격리벽과, 태양열 집열판과 하우징을 감싸 내부로 수분이 침투하는 것을 방지하게 하는 커버와, 상기 하우징의 저면에 다수개 배치된 공기순환공으로 구성되고, 상기 배터리 측으로 전력을 충전시키는 태양광 집열판이 상부에 배치된 가로등모듈; 및
    상기 가로등모듈의 등주에 고정하기 위한 지지부재;를 포함하며,
    상기 지지부재는 가로등모듈의 각도를 조절할 수 있게 하며, 상기 하우징과 커버 사이에는 하우징 내부공간과 분리되어 하우징의 둘레를 감싸도록 배치된 외부공간이 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지모듈 및 배터리 일체형 구조를 갖는 LED 가로등.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 공기순환공은 하우징의 내,외부로 서로 교번되며 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지모듈 및 배터리 일체형 구조를 갖는 LED 가로등.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 공기순환공은 돌출 방향으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지모듈 및 배터리 일체형 구조를 갖는 LED 가로등.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지지부재는 일측은 등주에 고정되고, 타측은 가로등모듈에 회전 가능하게 연결된 제1고정브라켓과, 일측은 상기 가로등모듈의 저면에 회전 가능하게 연결되고, 타측은 상기 제1고정브라켓에 고정된 등주 하측에 고정되는 제2고정브라켓에 회전 가능하게 연결된 고정대와, 상기 고정대를 가로등모듈과 연결시키는 고정수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 태양전지모듈 및 배터리 일체형 구조를 갖는 LED 가로등.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 고정수단은 상기 가로등모듈과의 사이에서 태양의 위치에 따라 고정대의 각도를 변화시킬 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈 및 배터리 일체형 구조를 갖는 LED 가로등.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 고정수단은 상기 고정대와 연결되는 축고정대와, 상기 가로등모듈에 고정되는 레일과, 상기 레일과 축고정대 사이에 배치되는 레일브라켓으로 구성된 것을 특징으로 하는 태양전지모듈 및 배터리 일체형 구조를 갖는 LED 가로등.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 레일브라켓과 레일 사이에는 레일브라켓을 레일로부터 슬라이딩 동작하게 하는 구동수단;이 더 구비된 것을 특징으로 하는 태양전지모듈 및 배터리 일체형 구조를 갖는 LED 가로등.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 고정대는 가로등모듈이 외부 충격을 흡수하도록 댐핑 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈 및 배터리 일체형 구조를 갖는 LED 가로등.
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