KR20040056679A - 디씨 전원을 이용한 저전압 제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 DC 전원을 이용하여 경고등, 방향표시등, 가로등을 점등하고, 상기 DC 전원이 일정 전압 이하에서도 점등을 유지할 수 있는 DC 전원을 이용한 저전압 제어장치에 관한 것이다. 본 발명은 태양광을 이용하여 전기에너지를 발전하는 태양전지; 상기 태양전지로부터 입력되는 전원을 일정한 전원으로 변환하는 레귤레이터; 상기 태양전지로부터 발전된 전기를 이용하여 충전 및 방전하는 2차 전지; 상기 2차 전지에서 방전되는 저전압 전기를 기준전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터; 상기 2차 전지에서 방전되는 전기를 이용하여 점등하는 발광부; 상기 태양전지의 전압 및 상기 2차 전지의 전압을 검출하는 센서부; 및 상기 센서부에서 검출된 정보를 이용하여 2차 전지의 충/방전과, 발광부를 제어하는 제어부를 포함한다. 본 발명은 태양전지 또는 배터리로부터 공급되는 DC 전원을 이용하여 점등되는 램프가 기준전압 이하의 저전압상태에서도 점등할 수 있어 조명장치의 설치 목적인 보안, 경고 및 가로등의 기능이 상실되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있으며, 기능 상실로 인한 사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.

Description

디씨 전원을 이용한 저전압 제어장치{Apparatus for controlling low voltage using direct current power source}
본 발명은 저전압 제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 DC 전원을 이용하여 경고등, 방향표시등, 가로등을 점등하고, 상기 DC 전원이 일정 전압 이하에서도 점등을 유지할 수 있는 DC 전원을 이용한 저전압 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 가로등, 경고등, 방향표시등과 같이 도로에 설치된 조명시설물은 주위를 밝게 하거나, 급커브 등과 같은 위험을 경고하여 사고를 예방하는 장치이다. 이러한 조명시설물은 램프를 구동하기 위하여 외부에서 AC 전원을 사용하여 점등되도록 하고, 태양전지를 이용하여 보다 효율적으로 사용할 수 있도록 하였다.
도 1은 태양전지에 전원을 충전시키면서 DC 전원을 이용하는 가로등의 구성을 나타낸 블록도로서, 제어장치(10), 태양전지(20), 배터리(30) 및 발광부(40)로 구성된다.
주간에는 태양전지(20)에서 발전된 전기 에너지를 배터리(30)에 저장하고, 야간에는 배터리(30)에 저장된 전기 에너지를 이용하여 발광부(40)의 램프를 점등하는 등의 기능을 제어하는 제어장치(10)는 태양의 일출 및 일몰을 검출하며, 상기 배터리(30)의 충/방전 제어를 위하여 배터리 전압을 검출하는 센서부(11)와, 상기 센서부(11)에서 검출한 정보를 이용하여 태양전지(20)를 발전하고, 배터리(30)의 충/방전을 제어하는 제어부(12)와, 배터리(30)를 충전하는 충전부(13)로 구분된다.
그러나, 이러한 태양광을 이용한 장치는 태양광의 부조일이 3∼4일 정도를 많이 사용하고 있어 지속적인 일사량 부족이 발생하는 경우에는 도 2에 나타낸 바와 같이 배터리의 전압이 기준전압 이하로 방전되어 저전압 상태가 되면발광부(40)의 램프를 점등할 수 없어서 조명장치의 설치 목적인 보안, 경고 및 가로등의 기능이 상실되는 문제점이 있으며, 기능의 상실로 인한 사고의 발생이 증가하는 문제점이 있다.
따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 태양전지 또는 배터리로부터 공급되는 DC 전원을 이용하여 점등되는 램프가 기준전압 이하의 저전압상태에서도 점등할 수 있는 DC 전원을 이용한 저전압 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1 은 종래의 DC 전원을 이용한 가로등의 구성을 나타낸 블록도.
도 2 는 종래의 전압에 따른 DC 전원 사용시간을 나타낸 예시도.
도 3 은 본 발명에 따른 DC 전원을 이용한 저전압 제어장치의 구성을 나타낸 블록도.
도 4 는 본 발명에 따른 저전압 DC 전원의 사용시간을 나타낸 예시도.
도 5 는 본 발명에 따른 DC 전원을 이용한 저전압 제어장치를 나타낸 정면도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
100 : 저전압 제어장치 110 : 센서부
120 : 제어부 140 : 레귤레이터
150 : 2차전지 160 : DC-DC 컨버터
170 : 펄스 발진부 200 : 태양전지
300 : 1차전지 400 : 발광부
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 태양광을 이용하여 전기에너지를 발전하는 태양전지; 상기 태양전지로부터 입력되는 전원을 일정한 전원으로 변환하는 레귤레이터; 상기 태양전지로부터 발전된 전기를 이용하여 충전 및 방전하는 2차 전지; 상기 2차 전지에서 방전되는 저전압 전기를 기준전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터; 상기 2차 전지에서 방전되는 전기를 이용하여 점등하는 발광부; 및 상기 발광부의 점등을 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 제어부는 상기 발광부의 점등 주기를 제어하는 펄스 발진부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 상기 태양전지의 전압 및 상기 2차 전지의 전압을 검출하는 센서부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 2차 전지는 상기 DC-DC 컨버터에서 변환된 전원이 상기 2차 전지로 역류하는 것을 방지하는 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 DC 전원을 이용한 저전압 제어장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 3에서, 본 발명은 저전압 제어장치(100)와, 태양전지(200)와, 1차 전지(300)와, 발광부(400)로 구성되며, 상기 저전압 제어장치(100)는 센서부(110), 제어부(120), 레귤레이터(140), 2차 전지(150), DC-DC 컨버터(160) 및 펄스 발진부(170)를 구비한다.
센서부(110)는 로우패스 필터로 구성되며, 태양의 일출 및 일몰의 검출, 태양전지(200)의 전압, 및 2차 전지(150)의 전압을 검출하여 제어부(120)로 전송한다.
제어부(120)는 상기 센서부(110)에서 검출된 전압을 이용하여 2차 전지(150)의 충/방전을 제어하고, 후술되는 펄스 발진부(170)의 온(ON)/오프(OFF)를 제어하여 발광부(400)를 점등한다.
레귤레이터(140)는 태양전지(200)로부터 발전된 전원을 일정한 전원으로 변환하여 2차 전지(150)로 제공한다.
2차 전지(150)는 상기 레귤레이터(140)를 통해 공급되는 전원을 충전하고, 충전된 전원을 발광부(400)로 방전한다. 또한, 상기 레귤레이터(140)와 상기 2차 전지(150) 사이에는 레귤레이터(140)의 전압이 2차 전지(150)보다 낮아 역류하는 것을 방지하는 다이오드(D1)가 설치된다.
DC-DC 컨버터(160)는 상기 2차 전지(150)로부터 기준전압 이하로 방전되는 저전압을 기준전압으로 승압하여 발광부(400)로 출력한다. 또한, 상기 변환된 기준전압이 상기 2차 전지(150)로 역류하는 것을 방지하는 다이오드(D2)가 상기 2차전지(150)와 발광부(400)사이에 설치된다.
펄스 발진부(170)는 상기 제어부(120)의 출력제어신호에 따라 발광부(400)의 점등을 제어하는 펄스 신호를 출력하며, 출력되는 펄스 신호의 듀티비를 가변하여 출력할 수도 있다. 바람직하게 상기 펄스 신호는 PWM(Pulse width modulation)신호이다.
태양전지(200)는 태양광을 이용하여 전기에너지를 발전하며 직렬 또는 병렬로 연결하여 필요한 전원을 구성한다.
1차 전지(300)는 상기 태양전지(200)와 병렬로 설치되며, 저전압 제어장치로 전원을 공급한다. 또한, 태양전지(200) 또는 1차 전지(300)로부터 출력되는 전원을 스위치(SW1)의 선택에 따라 선택적으로 저전압 제어장치(100)로 전원을 공급한다.
발광부(400)는 상기 2차 전지(150)로 출력되는 전원과, 상기 DC-DC컨버터(160)에서 승압된 전원으로부터 구동전원을 공급받고, 상기 펄스 발진부(170)에서 출력되는 신호의 주기에 따라 램프를 점등하며, AC 전원용 램프를 점등하기 위한 인버터(미도시)를 포함할 수도 있다.
도 4 는 본 발명에 따른 저전압 DC 전원의 사용시간을 나타낸 예시도이다. 도 4에서, 2차 전지로부터 램프를 점등하기 위한 출력전압이 기준전압(Vref) 이하로 출력되면, DC-DC 컨버터는 기준전압(Vref)이하의 전압을 입력받아 승압할 수 없는 최소 전압(0.5V)까지 램프 점등을 위한 기준전압(Vref)으로 승압하여 출력한다.
도 5는 본 발명에 따른 DC 전원을 이용한 저전압 제어장치를 나타낸 정면도로서, 저전압 제어장치(100)의 외주면을 따라 태양전지(200)를 설치하여 태양에너지를 전기에너지로 변환하고, 변환된 전기에너지는 2차 전지에 충전된다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 태양전지 또는 배터리로부터 공급되는 DC 전원을 이용하여 점등되는 램프가 기준전압 이하의 저전압상태에서도 점등할 수 있어 조명장치의 설치 목적인 보안, 경고 및 가로등의 기능이 상실되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있으며, 기능 상실로 인한 사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.
이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

Claims (4)

  1. 태양광을 이용하여 전기에너지를 발전하는 태양전지;
    상기 태양전지로부터 입력되는 전원을 일정한 전원으로 변환하는 레귤레이터;
    상기 태양전지로부터 발전된 전기를 이용하여 충전 및 방전하는 2차 전지;
    상기 2차 전지에서 방전되는 저전압 전기를 기준전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터;
    상기 2차 전지에서 방전되는 전기를 이용하여 점등하는 발광부; 및
    상기 발광부의 점등을 제어하는 제어부를 포함하는 디씨 전원을 이용한 저전압 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 발광부의 점등 주기를 제어하는 펄스 발진부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디씨 전원을 이용한 저전압 제어장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 태양전지의 전압 및 상기 2차 전지의 전압을 검출하는 센서부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디씨 전원을 이용한 저전압 제어장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 2차 전지는 상기 DC-DC 컨버터에서 변환된 전원이상기 2차 전지로 역류하는 것을 방지하는 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 디씨 전원을 이용한 저전압 제어장치.
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