KR20100119952A - 솔라 도로표지병 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양전지로 작동하는 도로표지병에 관한 것으로, 태양에너지를 받아서 전기에너지로 변환하는 솔라 패널(103), 상기 솔라 패널(103)과 전기적으로 연결된 커패시터(203), 상기 커패시터(203)으로부터 일정 전압으로 완충된 전기를 공급받아 저장하는 충전지(205), 상기 충전지(205)로부터 출력되는 직류전압을 교류전압으로 변환하고 소정 전압으로 승압시키기 위한 DC/AC발진회로(209), 상기 DC/AC발진회로(209)의 출력 전압에 의해 작동하는 발광소자(105), 및 상기 솔라 패널(103)의 전류를 감지하여 상기 DC/AC 발진회로의 동작을 제어하기 위한 DC/AC 발진회로 제어부(211)를 포함하는 도로표지병을 특징으로 한다.
도로표지병, 태양전지, 솔라패널, 충전지, 커패시터, 충격스위치, 발진회로, LED.

Description

솔라 도로표지병{Solar Road Marker}
본 발명은 도로의 중앙분리대 또는 도로 좌우에 설치되는 도로표지병에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 태양에너지를 이용하여 발광소자를 점등하는 도로표지병에 관한 것이다.
일반적으로 도로표지병은 도로에 설치되는 각종 표지수단의 하나로서, 도로의 중앙분리선이나 도로 좌우측 차선을 표시하기 위해 설치되어 특히 야간 운전시에 운전자에게 차선을 식별시킴으로써 안전운행을 할 수 있도록 하는 표지이다.
종래의 일반적인 도로표지병이 도1a에 도시되어 있다. 도로표지병(10)의 본체(11)의 전방 및 후방 표면에는 반사판(12)이 각각 설치된다. 반사판(12)은 차량의 전조등을 반사함으로써 운전자에게 도로 지형의 정보를 제공한다. 본체(11)의 하면에는 본체(11)와 일체로 연결된 지지대(13)가 부착되어 있고, 이 지지대(13)를 도로의 소정 위치에 매설함으로써 도로표지병(10)이 중앙분리선 등을 따라 고정되어 설치된다.
그런데 이러한 도로표지병(10)은 반사판(12)이 차량의 전조등을 반사시킴으로써 운전자에게 중앙분리선 등의 도로 정보를 제공하기 때문에 전조등이 약하거나 반사판(12)의 시인성이 좋지 않은 경우 중앙분리선을 명확히 알려주지 못하는 문제가 있었고, 이를 해결하기 위해 태양전지로 발광다이오드(LED)와 같은 발광소자를 점등시키는 도로표지병이 개발되기에 이르렀다. 즉 주간에 태양전지(솔라셀)로부터 태양에너지를 받아들여 충전지에 충전하고, 야간에 이 충전지를 이용하여 발광소자를 점등시킴으로써 운전자에게 중앙분리선 등의 도로정보를 제공하는 것이다.
도1b는 태양전지로 동작하는 종래의 도로표지병의 구성을 블록도로서 나타내고 있다. 도면을 참조하여, 태양전지(솔라패널)(11)가 받아들인 태양에너지는 전기에너지로 변환되어 충전지(15)에 저장된다. 전류제어부(17)는 트랜지스터와 저항 등의 정전류 소자로 구성된 것으로 LED(19)와 같은 발광소자에 흐르는 전류를 일정하게 제어하는 역할을 한다. 이에 따라, LED(19)는 충전지(15)로부터 일정한 전류를 공급받아 점등함으로써 운전자에게 도로정보를 제공하게 된다.
그러나 이와 같이 솔라셀 및 충전지를 이용하는 방식에서는 솔라셀의 크기와발전용량 및 충전지의 충전용량 한계 및 크기에 제한이 있기 때문에 충전지의 수명에 한계가 있으므로 도로표지병으로 장기간 사용하기에는 무리가 있다는 문제가 있다. 구체적으로, 충전지로서 기존의 니켈-수소 또는 니켈-카드뮴 전지를 사용할 경우 소위 말하는 '메모리 효과'로 인해 충전 효율이 점차 떨어지게 되고, 메모리 효과가 없다고 알려진 리튬 이온 전지를 사용하는 경우에도 사실상 500회 내지 1000회 정도 충방전을 하게 되면 더 이상 사용이 불가능하여, 결과적으로 종래의 태양전지로 동작하는 도로표지병은 도로표지병으로서의 수명이 수 년에 불과하여 도로표지병을 설치한 이후에도 배터리의 교체 및 유지를 계속해야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 태양에너지를 이용하여 작동하는 도로표지병에서 충전지의 효율을 높임으로써 한번 설치한 후 도로표지병을 기존 방식보다 더 장기간 사용할 수 있도록 하는 솔라 도로표지병을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 태양전지로 작동하는 도로표지병에 있어서, 태양에너지를 받아서 전기에너지로 변환하는 솔라 패널(103); 상기 솔라 패널(103)과 전기적으로 연결된 커패시터(203); 상기 커패시터(203)으로부터 일정 전압으로 완충된 전기를 공급받아 저장하는 충전지(205); 상기 충전지(205)로부터 출력되는 직류전압을 교류전압으로 변환하고 소정 전압으로 승압시키기 위한 DC/AC 발진회로(209); 상기 DC/AC 발진회로(209)의 출력 전압에 의해 작동하는 발광소자(105); 및 상기 솔라 패널(103)의 전류를 감지하여 상기 DC/AC 발진회로의 동작을 제어하기 위한 DC/AC 발진회로 제어부(211)를 포함하는 도로표지병을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 솔라 도로표지병의 구성에 의해, 도로표지병 내의 충전지가 커패시터로부터 일정 전압으로 완충된 전기를 공급받아 충전할 수 있게 되므로, 충전지에 공급되는 전압이 낮고 불규칙적인 것에 의해 야기되는 충전효 율 저하 및 메모리 효과를 최소한도로 줄이고 충전지의 충전효율을 높여서 수명을 늘릴 수 있고, 따라서, 한번 설치한 후 도로표지병을 기존 방식보다 더 장기간 사용할 수 있는 장점을 가진다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일 실시예를 설명한다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로표지병(100)을 나타내는 사시도이다. 도로표지병(100)은 크게 상부의 본체(101)와 하부의 지지대(107)로 이루어진다. 본체(101)의 전후방에는 차량의 전조등을 반사하는 역할을 하는 반사판(104)이 부착되고, 일 실시예에서 각 반사판(104)에는 두개의 발광소자(105)가 설치된다. 일 실시예에서 발광소자(105)로서 발광다이오드(LED)를 사용한다. 본체(101)의 상부에는 태양에너지를 받기 위해 태양전지(솔라 패널)(103)가 설치되는데 외부 충격으로부터 솔라 패널(103)을 보호하기 위해 솔라 패널(103)은 투명의 상부커버에 내장된 상태로 고정된다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로표지병의 구성을 나타내는 분리사시도로서, 도2의 솔라 도로표지병(100)의 제조에 사용되는 부품들을 보여주기 위한 일 실시예이다.
도로표지병(100)의 본체(101)의 전방 및 후방에는 반사판(104)이 부착되고, 솔라패널(103)을 보호하는 투명 커버(102)가 본체(101)의 중앙부에 아래로부터 위로 삽입되어 본체(101)와 체결된다. 커버(102) 내부에는 솔라패널(103) 및 인쇄회로기판(PCB)(201)이 내장되고, 커패시터(203)와 충전지(205)가 PCB(201)에 각각 전 기적으로 연결되어 있다. 공간의 효율적 사용을 위해 커패시터(203) 및 충전지(205)는 지지대(107)의 수직 하방으로 돌출된 부분의 내부에 위치하고, 솔라패널(103)과 PCB(201)를 내장한 커버(102)는 방수를 위해 패킹고무(215)에 의해 밀폐되어 지지대(107) 상에 고정된다.
도로표지병 내의 충전지의 효율을 높이기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 도로표지병의 구성을 도4 및 도5를 참조하여 설명하기로 한다. 도4는 본 발명의 일 실시예의 구성요소를 개략적으로 보여주는 블록도이고, 도5는 본 발명의 도로표지병에 내장되는 PCB(201)의 회로도로서 도4의 블록도를 구현하는 구체적인 회로구조를 예시하고 있다.
도1b의 종래의 도로표지병과 비교할 때, 도4에 도시된 본 발명의 일 실시예의 도로표지병은 솔라패널(103)과 충전지(205) 사이에 커패시터(203)를 더 포함함으로써 충전지(205)의 충전효율을 향상시키고 있다.
도1b에 도시된 것처럼 종래의 솔라 도로표지병 구성에서는 일반적으로 솔라패널(11)로부터 만들어진 전기 에너지가 충전지(15)로 바로 공급되는 구성을 하고 있다. 그런데 통상 솔라패널(11)에서 만들어지는 전기는 최대 3V 이지만 주야간의 변화 및 날씨변화로 인해 항상 일정한 전압을 충전지(15)로 보내지 못하였고, 이와 같이 충전지(15)로 공급되는 전압이 낮거나 일정하지 않고 불규칙적이라는 것이 충전지의 효율을 떨어뜨리게 하여 도로표지병의 발광시간을 저하시키는 주요 원인 중 하나였다.
따라서 본 발명에서는 도4에 도시된 일 실시예와 같이 솔라패널(103)과 충전 지(205) 사이에 커패시터(203)를 추가하여 보조 충전지로서 기능하게 함으로써 상기 문제점을 해결하고 있다. 즉 본 발명의 구성에서는 태양에너지가 솔라패널(103)에 의해 전기에너지로 변환되어 커패시터(203)에 충전된다. 일 실시예에서 커패시터(203)는 일정의 정전용량을 갖는다. 커패시터(203)에서 저장된 전기에너지는 일정한 전압으로 완충되어 방전된다. 이에 따라 충전지(205)는 커패시터(203)로부터 일정 전압으로 완충된 전기를 공급받아 충전할 수 있게 되므로, 충전지(205)에 공급되는 전압이 낮고 불규칙적인 것에 의해 야기되는 충전효율 저하 및 메모리 효과를 최소한도로 줄이고 충전지의 충전효율을 높여서 수명을 늘릴 수 있게 되는 것이다.
한편, 충전지(205)에 충전된 전기에너지는 승압회로를 거쳐 LED측으로 공급된다. 충전지(205)와 LED(105) 사이에는 LED 소비전력을 효율적으로 사용하기 위해 회로상에서 LED의 소비전력을 최소화할 수 있도록 DC/AC 발진기(209)가 설치된다. 충전기(205)에서 나온 직류전압은 DC/AC 발진기(209)에서 교류전압으로 변환되고 LED(105)를 작동하기에 필요한 소정 전압으로 승압된다. 본 발명의 일 실시예에서 LED(105)는 2.5V로 동작한다.
또한 본 발명의 일 실시예는, 충전지를 보다 효율적으로 사용하기 위해, 주/야간을 감지하여 DC/AC 발진기(209)를 제어하는 DC/AC 발진기 제어기(211)를 포함한다. 일 실시예에서 DC/AC 발진기 제어기(211)는 솔라패널(103)과 DC/AC 발진기(209) 사이에 위치한다. 제어기(211)는 솔라패널(103)이 태양광을 받을 때 빛의 세기(솔라패널로부터 전류가 만들어지는 양)를 감지하는 수단을 포함하는데, CdS와 같은 별도의 포토센서를 사용할 수도 있지만, 저항 및 캐패시터을 사용하여 구성하는 것이 전체 회로구성에 드는 비용이 저렴하므로 보다 바람직하다. 제어기(211)는, 이와 같이 감지된 태양광의 빛의 세기를 미리 설정한 기준값과 비교하고 주간 또는 야간을 판단하여, 야간에만 LED(105)가 작동하도록 제어한다. 이 때 본 명세서에서의 '주간' 및 '야간'은 반드시 일출/일몰을 기준으로 정의된 것이 아니고 통상의 주간 및 야간의 밝기에 대응하는 날씨상황을 포함하는 의미이다. 주간이라도 날씨가 흐려 태양광이 부족한 경우에는 LED를 작동시켜야 하므로 상기 기준값을 이에 맞게 미리 설정해 놓으면 된다.
또한 충전지(205)의 보다 효율적인 사용을 위해 본 발명의 일 실시예에서는 도로표지병(100)이 도로에 설치되기 전까지 충전지(205)의 방전을 막아주는 수단을 더 포함할 수 있다. 바람직한 일 실시예에서 상기 수단으로서 도로표지병(100)에 일정 충격을 가했을 때 회로가 연결되도록 하는 충격스위치(207) 또는 리드스위치가 사용된다. 충격스위치(207)는 외부에서 가해지는 기계적 충격을 받으면 회로가 연결되도록 구성할 수 있다. 도4의 실시예에서는 충격스위치(207)가 충전지(205)와 DC/AC 발진기(209) 사이에 위치하는 것으로 도시되었지만 이에 한정되는 것은 아니며, DC/AC 발진기(209) 및 LED(105) 사이에 위치할 수도 있고 회로상의 기타 다른 위치에 설치될 수도 있다.
지금까지 본 발명의 특정의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구 든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변형은 청구범위에 기재된 범위 내에 속하게 된다.
도1a는 종래의 도로표지병을 나타내는 사시도.
도1b는 종래의 솔라 도로표지병의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로표지병을 나타내는 사시도.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로표지병의 구성을 나타내는 분리사시도.
도4은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로표지병의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로표지병에 내장되는 회로기판의 회로도.

Claims (3)

  1. 태양전지로 작동하는 도로표지병에 있어서,
    태양에너지를 받아서 전기에너지로 변환하는 솔라 패널(103);
    상기 솔라 패널(103)과 전기적으로 연결된 커패시터(203);
    상기 커패시터(203)으로부터 일정 전압으로 완충된 전기를 공급받아 저장하는 충전지(205);
    상기 충전지(205)로부터 출력되는 직류전압을 교류전압으로 변환하고 소정 전압으로 승압시키기 위한 DC/AC 발진회로(209);
    상기 DC/AC 발진회로(209)의 출력 전압에 의해 작동하는 발광소자(105); 및
    상기 솔라 패널(103)의 전류를 감지하여 상기 DC/AC 발진회로의 동작을 제어하기 위한 DC/AC 발진회로 제어부(211)를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지로 작동하는 도로표지병.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 DC/AC 발진회로 제어부(211)는 상기 솔라 패널로부터 만들어지는 전류의 양을 감지하여 상기 전류량을 미리 설정된 소정값과 비교함으로써 상기 DC/AC 발진회로의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 태양전지로 작동하는 도로표지병.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 도로표지병에 일정 충격을 가하였을 때 상기 충전지(205)가 상기 DC/AC 발진회로(209)와 전기적으로 연결되도록 하는 충격스위치(207)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지로 작동하는 도로표지병.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106500047A (zh) * 2016-11-02 2017-03-15 鸿宝科技股份有限公司 智能照明灯
KR20230057032A (ko) * 2021-10-21 2023-04-28 이승호 도로 표지병
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