KR20060116959A

KR20060116959A - 태양전지를 이용한 ｌｅｄ 조명 시스템

Info

Publication number: KR20060116959A
Application number: KR1020050039608A
Authority: KR
Inventors: 윤영노; 강우석
Original assignee: (주)대신엘이디
Priority date: 2005-05-12
Filing date: 2005-05-12
Publication date: 2006-11-16
Also published as: KR100750297B1

Abstract

본 발명은 태양전지를 이용한 LED 조명 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 직류 저전압이 인가되어도 발광이 가능한 LED 모듈을 발광원으로 사용하여 태양 전지 모듈에 의하여 배터리에 충전된 전류를 승압 과정을 거치지 않고 발광원으로 공급할 수 있게 하고, 배터리의 전압 및 주변의 밝기에 따라 발광원에 공급되는 전류를 제어함으로써, 태양 전지 모듈에 의하여 충전된 전력을 효율적으로 사용함에 따라 부조일수가 향상된, 태양전지를 이용한 LED 조명 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 태양전지를 이용한 LED 조명 시스템은, 태양에너지를 전력원으로 하는 LED 조명 장치에 있어서, 다수의 태양전지로 구성되는 태양전지모듈과; 상기 태양전지모듈에 의해 발생한 전력을 충전시키는 배터리와; 상기 태양전지모듈과 배터리 사이에 연결되어 상기 태양전지모듈에서 발생한 전력을 상기 배터리로 공급하는 충전장치부와; 상기 배터리와 연결되어, 상기 배터리로부터 전류를 공급받아 펄스 전류로 펄스폭변조(PWM)하는 전류변조부와; 상기 전류변조부와 연결되고 LED 모듈로 구성되어, 상기 전류변조부로부터 펄스 전류를 공급받아 조명용 광을 방출하는 발광부와; 상기 태양전지모듈의 출력단에 연결되어, 상기 태양전지모듈의 출력 전압을 검출하는 태양전지 전압감지부와; 상기 배터리와 연결되어, 상기 배터리의 전압을 검출하는 배터리 전압감지부와; 상기 태양전지 전압감지부 및 상기 배터리 전압감지부로부터 신호를 전달받고 각 신호에 따라 상기 충전장치부 및 상기 전류변조부를 제어하여 상기 배터리 및 상기 발광부로 공급되는 전류의 세기를 조절하 는 제어부;를 포함하여 구성되는 점을 특징으로 한다.

태양전지, 조명, LED, 펄스폭변조, 전압감지

Description

태양전지를 이용한 ＬＥＤ 조명 시스템{LED lighting system using solar cell}

도 1은 종래의 기술에 있어서의 태양전지를 이용한 조명장치의 구조를 보여주는 구성도.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지를 이용한 LED 조명 시스템의 구성도.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지를 이용한 LED 조명 시스템의 구성도.

도 4은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지를 이용한 LED 조명 시스템의 제어 방법을 보여주는 순서도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

10, 110 : 태양전지모듈 22, 122 : 릴레이스위치

20, 120 : 충전장치부 30, 130 : 배터리

40 : 인버터 50, 150 : 발광부

160 : 전류변조부 70, 170 : 태양전지 전압감지부

80, 180 : 배터리 전압감지부 90, 190 : 제어부

200 : 발광부 전류감지부

본 발명은 태양전지를 이용한 LED 조명 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 직류 저전압이 인가되어도 발광이 가능한 LED 모듈을 발광원으로 사용하여 태양 전지 모듈에 의하여 배터리에 충전된 전력을 승압 과정을 거치지 않고 발광원으로 공급할 수 있게 하고, 배터리의 전압 및 주변의 밝기에 따라 발광원에 공급되는 전류를 제어함으로써, 태양 전지 모듈에 의하여 충전된 전력을 효율적으로 사용함에 따라 부조일수가 향상된, 태양전지를 이용한 LED 조명 시스템에 관한 것이다.

근래 들어, 환경 오염과 화석 연료의 고갈로 인하여 화석 연료를 대체할 수 있는 전력원 중의 하나인 태양 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있고, 이러한 태양 전지를 이용하여 태양광을 전력원으로 사용하는 장치들이 각광을 받고 있다.

일반적으로 태양광을 전력원으로 사용하기 위해서는, 약 0.6V의 전압을 발생시키는 태양전지(solar cell)를 직렬로 다수 배열하여 각 태양전지의 발생 전압이 합산된 직류 전압을 발생시킨다. 이렇게 태양전지를 조합하여 태양 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치를 태양전지모듈이라고 한다.

최근, 가로등, 보안등 및 실내등과 같은 조명장치에 태양전지모듈을 전력원으로 이용하는 기술이 상용화되어, 정부 및 지방자치단체의 주도 하에 그 이용이 확산되고 있는 추세이다. 태양전지를 이용한 조명장치의 주요 성능치 중 부조일수(number of sunless day)가 있는데, 이는 배터리가 완충된 후 햇빛이 하루 종일 비 추지 않는 날이 지속될 때 배터리가 적정 수준 이상 방전되어 조명 장치가 더이상 작동할 수 없게될 때까지의 경과 일수를 의미한다. 장마철 등과 같이 일사량 부족 현상이 지속되는 경우에도 태양전지를 이용한 조명장치를 정상적으로 작동시키려면 장치의 부조일수를 높게 설계해야 한다.

종래의 태양전지를 이용한 조명장치는 주로 백열등, 형광등 및 삼파장 램프 등을 발광원으로 사용하는데, 도 1에 도시된 바와 같이, 태양전지모듈(10)에서 발생하는 전력을 다이오드(21)와 릴레이스위치(22)를 포함하는 충전장치부(20)를 통하여 배터리(30)에 충전시키고, 배터리(30)에 저장된 저전압의 직류 전류를 인버터(inverter, 40)를 통하여 교류 상용 전압(100V, 220V)으로 승압시켜 발광부(50)로 공급하여 준다. 태양전지 전압감지부(70)는 주위의 조도에 비례하는 태양전지모듈(10)의 출력 전압을 검출하여 제어부(90)에 전달하고, 제어부(90)는 태양전지모듈(10)의 출력 전압이 일정 수치보다 높을 때 즉, 주위의 조도가 높을 때에는 인버터(40)를 오프(off)시켜 발광부(50)의 발광을 중지시킨다. 또한, 배터리(30)의 전압을 감지하는 배터리 전압감지부(80)에서 배터리(30)의 전압을 제어부(90)로 전달하면, 제어부(90)에서는 배터리가 과충전 상태인 경우 릴레이스위치(22)를 오프(off)시켜 배터리(30)로 전력이 공급되지 않도록 함으로써 배터리(30)를 보호한다.

이러한 종래의 태양전지를 이용한 조명장치는 인버터(40)를 통하여 배터리(30)에 저장된 전류를 승압시켜 주는 과정에서 인버터(40)의 특성에 의해 많게는 30% 가량의 전력을 손실하게 되므로, 태양전지모듈(10)에 의해서 축적된 전력을 비효율적으로 소모하여 부조일수가 상대적으로 적다는 문제점이 있다.

따라서, 태양전지모듈에 의하여 배터리에 저장된 전력을 효율적으로 사용하여 전력 소비 효율이 좋은 태양전지를 이용한 조명장치에 대한 개발이 필수적으로 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 상기한 종래의 태양전지를 이용한 조명장치가 가지는 문제점들을 해결하는 데에 있다. 즉, 발광원으로 LED 모듈을 사용함으로써, 태양전지모듈에 의하여 배터리에 충전된 전류를 승압 과정을 거치지 않고 발광부인 LED 모듈에 직접 공급하여 전력 손실을 최소화하고, 배터리의 전압 및 주변의 밝기에 따라 발광부에 공급되는 전류를 제어하여 태양전지모듈에 의하여 축적된 전력을 효율적으로 사용함으로써 부조일수가 향상된 태양전지를 이용한 LED 조명 시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서 본 발명은,

태양에너지를 전력원으로 하는 LED 조명 장치에 있어서, 다수의 태양전지로 구성되는 태양전지모듈과; 상기 태양전지모듈에 의해 발생한 전력을 충전시키는 배터리와; 상기 태양전지모듈과 배터리 사이에 연결되어 상기 태양전지모듈에서 발생한 전력을 상기 배터리로 공급하는 충전장치부와; 상기 배터리와 연결되어, 상기 배터리로부터 전류를 공급받아 펄스 전류로 펄스폭변조(PWM)하는 전류변조부와; 상기 전류변조부와 연결되고 LED 모듈로 구성되어, 상기 전류변조부로부터 펄스 전류를 공급받아 조명용 광을 방출하는 발광부와; 상기 태양전지모듈의 출력단에 연결되어, 상기 태양전지모듈의 출력 전압을 검출하는 태양전지 전압감지부와; 상기 배 터리와 연결되어, 상기 배터리의 전압을 검출하는 배터리 전압감지부와; 상기 태양전지 전압감지부 및 상기 배터리 전압감지부로부터 신호를 전달받고 각 신호에 따라 상기 충전장치부 및 상기 전류변조부를 제어하여 상기 배터리 및 상기 발광부로 공급되는 전류의 세기를 조절하는 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 LED 조명 시스템을 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지를 이용한 LED 조명 시스템의 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지를 이용한 LED 조명 시스템은 실외에 설치되는 가로등 또는 조명등으로서, 태양전지모듈(110), 배터리(130), 발광부(150) 및 제어부(190)를 포함하여 구성된다.

태양전지모듈(110)에서는 태양에너지를 전기에너지로 변환하여 출력단을 통해 직류 전력을 공급해 준다. 충전장치부(120)는 태양전지모듈(110)과 배터리(130) 사이에 연결되고 다이오드(diode, 121) 및 릴레이스위치(relay switch, 122)로 구성되어, 태양전지모듈(110)에서 발생한 전력을 배터리(130)로 공급하는 기능을 수행한다. 다이오드(121)는 태양전지모듈(110)의 출력단에 연결되어 태양전지모듈(110)로 역전류가 흐르는 것을 방지해 준다. 또한, 릴레이스위치(122)는 다이오드(121)의 출력단과 배터리(130)의 입력단 사이에 연결되어 태양전지모듈(110)로부터 배터리(130)에 공급되는 전력을 온/오프(on/off) 방식으로 단속하는 기능을 수행한다. 따라서, 배터리(130)는 릴레이스위치(122)가 온(on)이 되면, 태양전지모듈(110)로부터 전력을 공급받아 내부에 충전시키게 된다.

발광부(150)는 발광다이오드(light emtting diode; LED) 소자를 집적한 LED 모듈로 구성되어 직류 저전압에서도 작동이 가능하다. 발광부(150)에 전류를 공급해주는 배터리(130)는 충전과 방전이 계속 반복되어 내부 전압이 변하게 되는데, 백열등과 같은 기존의 발광원은 자체적으로 큰 저항 값을 가지고 있기 때문에, 배터리로부터 인가되는 전압의 변동에 따른 전류의 변화량이 적은 편이다. 반면, LED 소자는 자체 저항의 값이 매우 작으므로 순방향 전압(forword voltage; Vf)을 초과하는 전압이 인가되면 그 내부에 흐르는 전류의 세기가 급격히 증가하여, LED 소자에 손상이 발생할 위험이 증가한다. 이러한 손상 위험을 줄이기 위해서는, LED 소자에 비교적 큰 저항을 직렬로 연결함으로써, LED 소자에 인가되는 전압의 변동에 따른 전류의 변화를 줄여줄 수 있다. 그러나, 이와 같이 큰 저항을 부가적으로 연결하는 경우, 저항으로 인한 불필요한 전력 소비가 증가하기 때문에 태양전지모듈에 의해서 배터리에 충전된 전력을 발광원에서 빛으로 변환하는 효율이 감소하게 된다.

따라서, 본 실시예에 따른 태양전지를 이용한 LED 조명 시스템에서는 LED 소자에 상대적으로 작은 용량의 저항을 연결하여 발광부(150)의 LED 모듈을 구성하되, 배터리(130)의 출력단과 발광부(150)의 입력단 사이에 전류변조부(160)를 연결하여 발광부(150)의 LED 소자에 공급되는 전류의 세기를 일정한 평균값으로 유지시 켜 줌으로써, 전력 사용 효율을 높이는 동시에 발광부(150)의 LED 소자도 안전하게 보호해 줄 수 있는 시스템을 제공한다.

펄스 전류의 한 주기 내에서 신호가 온(on)되어 있는 시간과 한 주기의 전체 시간과의 비를 듀티비(duty ratio)라고 하는데, 펄스 전류의 평균 전류 값은 온(on) 신호의 전류 세기와 듀티비를 곱한 값이 된다. 따라서, 전류변조부(160)에서는 발광부(150)로 공급하는 펄스 전류의 평균 전류 값을 항상 일정하게 유지하기 위하여, 배터리(130)에서 출력되는 직류 전류를 그 전압에 따라 적절한 듀티비를 가지는 펄스 전류로 펄스폭변조(pulse width modulation;PWM)하게 된다. 여기서 전류변조부(160)는 바람직하게는, 트랜지스터(transister)나 전계효과 트랜지스터(field-effect transistor;FET) 등과 같이 출력 전류를 제어하는 특성을 가진 반도체 스위칭 소자를 이용하여 구성되는 것이 좋다.

이와 같이, 펄스폭변조된 펄스 전류로 발광부(150)를 구동함으로써 발광부(150)에 공급되는 전류의 세기를 일정한 평균 값으로 유지시킬 수 있을 뿐만 아니라, 배터리(130)의 충전 전압의 변화와 무관하게 일정한 평균 전류 세기를 가진 직류 전류로 발광부를 구동함으로써, 소모되는 전체 전력을 감소시킬 수 있다. 또한, 펄스 전류로 발광부(150)를 작동시키면 보행자의 눈에 잔상 효과를 일으켜 같은 전력으로도 상대적으로 더 높은 광도의 광을 발하는 것으로 인식되어진다. 여기서, 인간의 눈이 사물을 인지하는 반응 시간은 약 0.03초이므로 발광부(150)로 공급하는 펄스 전류의 주기는 0.03초 이하로 제한해야 하며, 바람직하게는 0.01초로 제한하여 여유를 두는 것이 좋다.

이와 같이, 발광부(150)에서 상대적으로 작은 용량의 저항을 LED 소자에 직렬로 연결하고 전류변조부(160)에서 발광부로 공급되는 전류의 세기를 일정한 평균 값으로 유지시켜 줌으로써, 에너지 효율을 높이고 LED 소자의 손상 가능성을 줄여줄 수 있다.

태양전지모듈(110)의 출력단에는 태양전지 전압감지부(170)가 연결되어 태양전지모듈(110)의 출력 전압을 검출한다. 태양전지모듈(110)의 출력 전압은 태양전지모듈(110)의 태양전지에 조사되는 태양광의 광량에 비례하여 증가하므로, 태양전지모듈(110)의 출력 전압을 검출하면 외부의 조도에 따른 조명 개시 및 중단 시점을 판단할 수 있게 된다.

배터리 전압감지부(180)는 배터리(130)와 연결되어 배터리(130)의 전압 수치를 검출하는데, 이를 통하여 배터리(130)가 과충전 또는 과방전된 상태인지를 감지할 수 있게 된다.

제어부(190)는 태양전지 전압감지부(170) 및 배터리 전압감지부(180)와 연결되어 각각의 검출 신호를 수신하여 수신된 신호에 따라 릴레이스위치(122) 및 전류변조부(160)를 제어하여 배터리(130) 및 발광부(150)로 공급되는 전류를 조절해 준다. 여기서, 제어부(190)는 일몰시와 같이 태양광의 광량이 감소하여 태양전지모듈(110)의 출력 전압이 일정치 이하가 되면 전류변조부(160)를 제어하여 발광부(150)로 공급되는 전류를 온시킴으로써 조명을 개시하며, 반대로 일출시와 같이 태양광의 광량이 증가하여 태양전지모듈(110)의 출력 전압이 일정치 이상으로 상승하면 전류변조부(160)를 제어하여 발광부(150)로 공급되는 전류를 차단시킴으로써 조명 을 중단한다. 또한, 배터리(130)의 전압이 지나치게 높아져 과충전될 위험이 있으면, 릴레이스위치(122)를 제어하여 배터리(130)로의 전류 공급을 차단함으로써 충전을 중지시키고, 배터리(130)의 전압이 일시적으로 과충전 전압을 초과하게 되면, 전류변조부(160)를 제어하여 발광부(150)로 공급되는 전류를 차단함으로써 발광부(150)의 LED 소자가 손상되는 것을 예방한다. 한편, 배터리(110)의 전압이 적정 범위 안에 드는 경우, 배터리(110)의 전압에 따라 발광부(150)로 공급되는 펄스 전류의 듀티비를 변경하도록 전류변조부(160)를 제어하는데, 배터리(110)의 전압이 낮으면 듀티비를 증가시키고 배터리(110)의 전압이 높으면 듀티비를 감소시키는 방식으로 발광부(150)로 공급되는 전류가 일정한 평균 전류 값을 유지하도록 해준다.

또한, 발광부로 공급되는 펄스 전류의 듀티비를 제어하는데 있어서는, 상기 제1 실시예와 같이 배터리의 전압을 측정하여 그에 따라 펄스 전류의 듀티비를 변경할 수도 있지만, 도 3에 도시된 본 발명의 제2 실시예와 같이, 발광부(150)에 인가되는 전류값을 검출하는 발광부 전류감지부(200)를 추가로 구비하고, 이 발광부 전류감지부(200)에서 피드백(feedback)되는 전류값 신호에 따라 제어부(190)가 전류변조부(160)를 제어하도록 구성할 수도 있다. 발광부 전류감지부(200)는 바람직하게는, 발광부(150)의 LED 소자에 직렬로 연결되어 있는 저항의 양단에 걸리는 전압으로부터 전류값을 측정하도록 구성하면, 비교적 간단한 회로만을 추가하여 발광부(150)에 인가되는 전류값의 피드백 신호를 생성할 수 있게 된다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 LED 조명 시스템은 직류 저전압에서 발광이 가능한 LED 모듈을 발광부(150)의 발광원으로 사용하여 인버터를 구비할 필요가 없어짐에 따라 전력의 낭비를 줄이고, 제어부(190)에서 전류변조부를 제어하여 배터리(130)의 전압이 변동하여도 발광부(150)로 공급되는 전류를 펄스폭변조하여 일정한 평균값으로 유지시켜 줌으로써 발광부(150)의 광도를 일정하게 유지시키고 에너지 효율을 높일 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지를 이용한 LED 조명 시스템에 있어서, 제어부(190)의 제어 방법을 도 4를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 태양전지모듈(110)의 출력 전압과 설정치를 비교하여 출력 전압이 설정치를 초과하는지 판단한다(S100). 여기서, 설정치는 일몰전 태양광의 광량이 감소하여 외부가 어두워지는 시점에 검출되는 태양전지모듈의 출력 전압에 대한 평균값을 취하여 미리 설정하여 둘 수 있다.

상기 단계(S100)에서 태양전지모듈(110)의 출력 전압이 설정치보다 큰 경우는 주변의 조도가 높아 조명 장치를 작동할 필요가 없으므로, 전류변조부(160)를 제어하여 발광부(150)로 공급되는 전류를 차단함으로써 조명을 중지시킨다(S700).

상기 태양전지모듈(110)의 출력 전압을 비교하는 단계(S100)에서 출력 전압이 설정치보다 작은 경우, 배터리(130)의 정격 충전 용량을 고려하여 배터리(130)의 전압 상태를 판단한다(S200). 여기서, 배터리(130)의 전압 상태는 과충전된 과 충전 상태, 과충전에 임박한 과충전 위험 상태, 과방전에 임박한 과방전 위험 상태 및 정상 상태로 구분된다.

상기 단계(S200)에서 배터리(130)의 전압이 과충전 상태 또는 과방전 위험 상태로 판단된 경우, 전류변조부(160)를 제어하여 발광부(150)로 공급되는 전류를 차단하는 단계(S700)를 수행함으로써, 과충전 상태일 때는 대량의 전류로 인해 발광부(150)의 LED 소자가 손상되는 것을 방지하고, 과방전 위험 상태일 때는 배터리(130)의 추가적인 방전을 중지시켜 배터리(130)를 보호할 수 있다.

상기 배터리(130)의 전압 상태를 판단하는 단계(S200)에서 배터리의 전압이 정상 상태로 판단되면, 배터리(130)의 전압에 따라 발광부(150)로 공급할 펄스 전류의 듀티비를 산출한다(S300). 여기서, 발광부(150)에 배터리의 전압이 그대로 인가될 때 발광부(150)로 공급되는 전류의 세기와 펄스 전류의 듀티비를 곱한 값이 평균 전류 값이 되며, 이 평균 전류 값을 항상 일정한 값이 되도록 배터리(130)의 전압에 따른 듀티비를 산출하게 된다. 한편, 상술한 제2 실시예와 같이 발광부 전류감지부(200)를 추가로 구비하여 발광부(150)에 인가되는 전류값을 검출하는 경우에는, 배터리(130)의 전압에 따라 듀티비를 산출하는 대신, 발광부 전류감지부(200)에서 피드백되는 전류값 신호로부터 발광부(150)에 인가되는 전류의 평균 전류 값을 구하여, 이 평균 전류 값에 따라 발광부(150)로 공급할 펄스 전류의 적절한 듀티비를 산출하게 된다.

또한, 상기 배터리의 전압 상태를 판단하는 단계(S200)에서 배터리의 전압이 과충전 위험 상태로 판단된 경우, 릴레이스위치(122)를 제어하여 배터리로 공급되 는 전류를 차단함으로써 더이상의 충전을 중지시켜 배터리를 보호하고(S800), 상기 펄스의 듀티비를 산출하는 단계(S300)를 수행한다.

상기 펄스의 듀티비를 산출하는 단계(S300)에서 듀티비가 산출되면, 전류변조부(160)를 제어하여 발광부(150)로 공급되는 펄스 전류를 산출된 듀티비를 가지도록 펄스폭변조한다(S400).

시스템이 운영되는 동안, 상기 태양전지모듈(110)의 출력 전압은 꾸준하게 모니터링되고, 그에 따라 상기 S100 ~ S800의 단계들이 반복 수행된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백하다 할 것이다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 LED 조명 시스템은 배터리에 충전된 전력의 손실을 줄이고 효율적으로 사용함으로써 부조일수를 향상시킬 수 있고, 인버터를 구비할 필요가 없고 태양전지모듈과 배터리의 용량을 줄일 수 있으므로 장치의 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 전압을 상승시킬 필요 없이 저전압만으로 작동되는 LED 모듈을 가로등, 조명등 또는 실내등과 같은 조명장치의 발광부로 이용함으로써, 안정적이고 수명이 반영구적인 태양전지를 이용한 LED 조명 시스템을 제공할 수 있는 효과도 있 다.

Claims

태양에너지를 전력원으로 하는 LED 조명 장치에 있어서,

다수의 태양전지로 구성되는 태양전지모듈과;

상기 태양전지모듈에 의해 발생한 전력을 충전시키는 배터리와;

상기 태양전지모듈과 배터리 사이에 연결되어 상기 태양전지모듈에서 발생한 전력을 상기 배터리로 공급하는 충전장치부와;

상기 배터리와 연결되어, 상기 배터리로부터 전류를 공급받아 펄스 전류로 펄스폭변조(PWM)하는 전류변조부와;

상기 전류변조부와 연결되고 LED 모듈로 구성되어, 상기 전류변조부로부터 펄스 전류를 공급받아 조명용 광을 방출하는 발광부와;

상기 태양전지모듈의 출력단에 연결되어, 상기 태양전지모듈의 출력 전압을 검출하는 태양전지 전압감지부와;

상기 배터리와 연결되어, 상기 배터리의 전압을 검출하는 배터리 전압감지부와;

상기 태양전지 전압감지부 및 상기 배터리 전압감지부로부터 신호를 전달받고 각 신호에 따라 상기 충전장치부 및 상기 전류변조부를 제어하여 상기 배터리 및 상기 발광부로 공급되는 전류의 세기를 조절하는 제어부;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 LED 조명 시스템.
태양에너지를 전력원으로 하는 LED 조명 장치에 있어서,

다수의 태양전지로 구성되는 태양전지모듈과;

상기 태양전지모듈에 의해 발생한 전력을 충전시키는 배터리와;

상기 태양전지모듈과 배터리 사이에 연결되어 상기 태양전지모듈에서 발생한 전력을 상기 배터리로 공급하는 충전장치부와;

상기 배터리와 연결되어, 상기 배터리로부터 전류를 공급받아 펄스 전류로 펄스폭변조(PWM)하는 전류변조부와;

상기 전류변조부와 연결되고 LED 모듈로 구성되어, 상기 전류변조부로부터 펄스 전류를 공급받아 조명용 광을 방출하는 발광부와;

상기 태양전지모듈의 출력단에 연결되어, 상기 태양전지모듈의 출력 전압을 검출하는 태양전지 전압감지부와;

상기 배터리와 연결되어, 상기 배터리의 전압을 검출하는 배터리 전압감지부와;

상기 발광부에 인가되는 전류값을 검출하는 발광부 전류감지부와;

상기 태양전지 전압감지부, 상기 배터리 전압감지부 및 상기 발광부 전류감지부로부터 신호를 전달받고 각 신호에 따라 상기 충전장치부 및 상기 전류변조부를 제어하여 상기 배터리 및 상기 발광부로 공급되는 전류의 세기를 조절하는 제어부;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 LED 조명 시스 템.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 전류변조부는,

트랜지스터 또는 전계효과 트랜지스터(field-effect transistor;FET)를 이용하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 LED 조명 시스템.
제 1항에 기재된 태양전지를 이용한 LED 조명 시스템을 제어하는 방법에 있어서,

태양전지모듈의 출력 전압과 미리 설정된 설정치를 비교하는 단계와;

상기 태양전지모듈의 출력 전압을 비교하는 단계에서 태양전지모듈의 출력 전압이 설정치보다 작은 경우, 배터리의 정격 충전 용량을 고려하여 배터리의 전압 상태를 판단하는 단계와;

상기 태양전지모듈의 출력 전압을 비교하는 단계에서 태양전지모듈의 출력 전압이 설정치보다 큰 경우 또는 상기 배터리의 전압 상태를 판단하는 단계에서 배터리의 전압이 과충전 상태 또는 과방전 위험 상태인 경우, 발광부로 공급되는 전류를 차단하는 단계와;

상기 배터리의 전압 상태를 판단하는 단계에서 배터리의 전압이 정상 상태인 경우, 배터리의 전압을 이용하여 발광부로 공급되는 펄스 전류의 듀티비(duty ratio)를 산출하는 단계와;

상기 배터리의 전압 상태를 판단하는 단계에서 배터리의 전압이 과충전 위험 상태인 경우, 배터리로 공급되는 전류를 차단함으로써 배터리의 충전을 중지시킨 후, 배터리의 전압을 이용하여 발광부로 공급되는 펄스 전류의 듀티비를 산출하는 단계와;

발광부로 공급되는 펄스 전류가 상기 듀티비를 산출하는 단계에서 산출된 듀티비를 가지도록 전류변조부의 펄스폭변조를 제어하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 LED 조명 시스템의 제어 방법.
제 2항에 기재된 태양전지를 이용한 LED 조명 시스템을 제어하는 방법에 있어서,

태양전지모듈의 출력 전압과 미리 설정된 설정치를 비교하는 단계와;

상기 태양전지모듈의 출력 전압을 비교하는 단계에서 태양전지모듈의 출력 전압이 설정치보다 작은 경우, 배터리의 정격 충전 용량을 고려하여 배터리의 전압 상태를 판단하는 단계와;

상기 태양전지모듈의 출력 전압을 비교하는 단계에서 태양전지모듈의 출력 전압이 설정치보다 큰 경우 또는 상기 배터리의 전압 상태를 판단하는 단계에서 배터리의 전압이 과충전 상태 또는 과방전 위험 상태인 경우, 발광부로 공급되는 전류를 차단하는 단계와;

상기 배터리의 전압 상태를 판단하는 단계에서 배터리의 전압이 정상 상태인 경우, 발광부에 인가되는 전류값을 이용하여 발광부로 공급되는 펄스 전류의 듀티 비(duty ratio)를 산출하는 단계와;

상기 배터리의 전압 상태를 판단하는 단계에서 배터리의 전압이 과충전 위험 상태인 경우, 배터리로 공급되는 전류를 차단함으로써 배터리의 충전을 중지시킨 후, 발광부에 인가되는 전류값을 이용하여 발광부로 공급되는 펄스 전류의 듀티비를 산출하는 단계와;

발광부로 공급되는 펄스 전류가 상기 듀티비를 산출하는 단계에서 산출된 듀티비를 가지도록 전류변조부의 펄스폭변조를 제어하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 LED 조명 시스템의 제어 방법.