KR20130035336A - 태양광 ｌｅｄ 지중 조명등 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

태양광 ｌｅｄ 지중 조명등 제어 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 보행자 도로와 공원의 산책로, 공원길, 건물의 내· 외부 바닥 또는 야외 조경 광장, 자전거 도로 등의 바닥 안내 및 표시용 도로에 사용되는 장식용 LED 지중 조명기구에 대해, 친환경 에너지인 태양광을 솔라 전지(Solar Cell)에 입사받아 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 주간에는 리튬이온 배터리에 충전하고, 야간에는 충전된 전원을 복수의 광섬유에 연결된 LED 모듈에 공급하여 하나 이상의 LED가 발광되도록 함으로써, LED 조명이 광섬유에 전달되어 사용자들에게 유도성, 시인성, 경고성의 문구 또는 문양을 통하여 안내기능과 함께 유도, 지시를 제공할 수 있도록 된, 태양광 LED 지중 조명등 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 제품 표면에 제공되는 솔라 전지판과 더불어 솔라 컨트롤러의 연계성, 솔라 컨트롤러와 디자인을 활용한 전용 LED 제어부와의 호환성은 기존 보통의 지중 조명등의 잦은 고장으로 인한 유지보수에 대한 부담에서 벗어날 수 있다. 그리고, 기존의 지중 조명기구에 장착된 SMPS의 잦은 고장으로 인하여 기 설치된 지중 조명기구를 해체하여 SMPS를 교환한 후 다시 재 시공함에 따른 비용이 소요되는 문제점을 해결할 수 있다.

Description

태양광 ＬＥＤ 지중 조명등 제어 장치 및 그 방법{Solar LED underground light controlling device, and method thereof}
본 발명은 보행인의 보행자 도로와 공원의 산책로, 공원길, 건물의 내· 외부 바닥 또는 야외 조경 광장, 자전거 도로 등의 바닥 안내 및 표시용 도로에 사용되는 장식용 LED 지중 조명등을 제어하는 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 친환경 에너지인 태양광을 솔라 전지(Solar Cell)에 입사받아 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 주간에는 리튬이온 배터리에 충전하고, 야간에는 충전된 전원을 복수의 광섬유에 연결된 LED 모듈에 공급하여 하나 이상의 LED가 발광되도록 함으로써, LED 조명이 광섬유에 전달되어 사용자들에게 유도성, 시인성, 경고성의 문구 또는 문양을 통하여 안내 기능과 함께 유도, 지시를 제공할 수 있도록 된 것이다.
기존의 도로에 설치된 지중용 조명등은 교류전기(220V) 전용으로, 주변의 환경과 기후에 따라 누전의 위험성과 함께 목적물까지 교류전기를 연결해 주는 전선매립 공사, 터파기 공사 등으로 설치의 불편함과 더불어 시설비용의 증대로 인한 어려움이 많았다.
이를 대체하기 위한 수단으로 단순 LED를 이용한 지중등으로 대체하여 사용하여 왔으나, 이 또한 기존 교류전기를 전달해 주는 선로의 개설과 시설비의 증대라는 이중적 비용 부담이 있었다.
특히 이런 방법을 해결하는 수단으로 전원공급장치(SMPS: Switching Mode Power Supply)를 사용하여 왔으나 아직까지 세계적으로 SMPS의 수명은 많은 문제점으로 대두되고 있으며, SMPS의 잦은 고장으로 인하여 기 설치된 지중 조명기구를 해체하여 SMPS를 교환한 후 다시 재 시공함에 따른 비용이 소요되는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2011-0079178호(공개일 : 2011.07.07)
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 보행자 도로와 공원의 산책로, 공원길, 건물의 내· 외부 바닥 또는 야외 조경 광장, 자전거 도로 등의 바닥 안내 및 표시용 도로에 사용되는 장식용 LED 지중 조명기구에 대해, 친환경 에너지인 태양광을 솔라 전지(Solar Cell)에 입사받아 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 주간에는 리튬이온 배터리에 충전하고, 야간에는 충전된 전원을 복수의 광섬유에 연결된 LED 모듈에 공급하여 하나 이상의 LED가 발광되도록 함으로써, LED 조명이 광섬유에 전달되어 사용자들에게 유도성, 시인성, 경고성의 문구 또는 문양을 통하여 안내기능과 함께 유도, 지시를 제공할 수 있도록 된, 태양광 LED 지중 조명등 제어 장치 및 그 방법을 제공함에 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 태양광을 입사받아 광에너지를 전기에너지로 변환하는 솔라 전지부; 상기 전기에너지를 충전하거나, 충전된 전원을 공급하는 충전부; 상기 충전부로부터 공급된 전원에 의해 하나 이상의 LED를 발광시켜 광섬유에 제공하는 동시에 광섬유에서 발산되는 광의 조도를 조절하는 LED 제어부; 일정 형상의 문자 또는 문양 형태를 이루는 장식라인을 따라 하나 이상의 광섬유가 일정 간격으로 배열 고정되고, 상기 LED 제어부로부터 광을 제공받아 하나 이상의 광섬유에 조명되는 광섬유 배열체; 및 상기 태양광의 광량이 일정 기준 이상이면 상기 전기에너지가 상기 충전부에 충전되도록 제어하고, 상기 태양광의 광량이 일정 기준 이하이면 상기 충전부에 충전된 전원이 상기 LED 제어부에 공급되도록 제어하는 솔라 컨트롤러를 포함하는 태양광 LED 지중 조명등 제어 장치가 제공된다.
또한, 상기 충전부는 3.7 V(볼트) 리튬이온 배터리 2 개를 병렬로 구성하여 5.2 A(암페어)에 동작할 수 있다.
또한, 상기 솔라 컨트롤러는 상기 충전부의 전압이 4.2 V 이상이 되면 충전되지 않도록 제어하고, 상기 충전부의 전압이 2.7 V 이하가 되면 방전되지 않도록 제어한다.
또한, 상기 LED 제어부는 칩(Chip) 형태로 구성된 하나의 LED에서 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)의 빛이 조합되어 한가지 이상의 빛이 발산되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 LED 제어부는 상기 솔라 전지부의 전압이 상기 충전부의 전압의 1/4보다 낮으면 하나 이상의 LED를 온(ON)시켜 발광되도록 하고, 상기 솔라 전지부의 전압이 상기 충전부의 전압의 1/4보다 높으면 하나 이상의 LED를 오프시킬 수 있다.
또한, 상기 솔라 컨트롤러는 상기 솔라 전지부의 전압과 상기 충전부의 전압을 비교하여 상기 솔라 전지부의 전압이 높으면 상기 전기에너지가 상기 충전부에 충전되도록 제어하고, 상기 솔라 전지부의 전압이 낮으면 상기 충전부의 충전이 종료되도록 제어할 수 있다.
그리고, 상기 LED 제어부는 상기 충전부로부터 공급되는 전원이 2.7 V 이하의 전압이면 하나 이상의 LED가 발광되지 않도록 작동하지 않고, 2.7 V 이상이면 하나 이상의 LED가 발광되도록 작동한다.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 솔라 전지부, 충전부, LED 제어부, 광섬유 배열체 및 솔라 컨트롤러를 포함하는 지중 조명등 장치의 태양광 LED 지중 조명등 제어 방법으로서, (a) 상기 솔라 전지부에서 태양광을 입사받는 단계; (b) 상기 솔라 전지부가 상기 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 단계; (c) 상기 솔라 컨트롤러가 상기 태양광의 광량이 일정 기준 이상인지를 판단하는 단계; 및 (d) 상기 솔라 컨트롤러가 상기 태양광의 광량이 일정 기준 이상인 경우에 상기 전기 에너지가 상기 충전부에 충전되도록 제어하고, 상기 태양광의 광량이 일정 기준 이하이면 상기 충전부에 충전된 전원이 상기 LED 제어부에 공급되도록 제어하는 단계를 포함하는 지중 조명등 장치의 태양광 LED 지중 조명등 제어 방법이 제공된다.
또한, (e) 상기 LED 제어부가 상기 충전부로부터 전원을 공급받아 하나 이상의 LED를 발광시키거나, 상기 태양광의 광량이 일정 기준 이상인 경우에 하나 이상의 LED 발광을 오프시키는 단계; 및 (f) 상기 하나 이상의 LED로부터 발산된 광이 일정 형상의 문자 또는 문양 형태를 이루는 장식라인을 따라 하나 이상의 광섬유가 일정 간격으로 배열 고정된 하나 이상의 광섬유에 조명되는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 (e) 단계는 칩(Chip) 형태로 구성된 하나의 LED에서 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)의 빛이 조합되어 한가지 이상의 빛이 발산되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 (e) 단계는 상기 솔라 전지부의 전압이 상기 충전부의 전압보다 25% 낮으면 하나 이상의 LED를 온(ON)시켜 발광되도록 하고, 상기 솔라 전지부의 전압이 상기 충전부의 전압보다 25% 높으면 하나 이상의 LED를 오프시킬 수 있다.
또한, 상기 (e) 단계는 상기 충전부로부터 공급되는 전원이 2.7 V 이하의 전압이면 하나 이상의 LED가 발광되지 않도록 상기 LED 제어부가 작동하지 않고, 2.7 V 이상이면 하나 이상의 LED가 발광되도록 상기 LED 제어부가 작동할 수 있다.
또한, 상기 (d) 단계는 상기 충전부의 전압이 4.2 V 이상이 되면 충전부에 전기에너지가 충전되지 않도록 제어하고, 상기 충전부의 전압이 2.7 V 이하가 되면 충전부로부터 전원이 방전되지 않도록 제어할 수 있다.
그리고, 상기 (d) 단계는 상기 솔라 전지부의 전압과 상기 충전부의 전압을 비교하여 상기 솔라 전지부의 전압이 높으면 상기 전기에너지가 상기 충전부에 충전되도록 제어하고, 상기 솔라 전지부의 전압이 낮으면 상기 충전부의 충전이 종료되도록 제어할 수 있다.
본 발명에 따르면, 보통의 지중 조명등의 시설공사에 대한 불편함을 해소하고, 재시공에 대한 부담이 없으며, 솔라 전지판을 통한 자가발전에서 리튬이온 배터리를 통한 충전 및 부하까지 ONE-STOP으로 해결할 수 있다.
따라서, 생애보수비용(Life Cycle Cost)을 절감할 수 있으며, 정부의 저탄소 녹색성장 정책에도 부합되는 기술을 구현할 수 있다.
또한, 친환경적이며 녹색기술을 지향할 수 있는 기술을 활용하여 보행자 도로 및 공원의 산책로, 공원길, 건물의 내, 외부 바닥 또는 야외조경 광장, 자전거 도로 등에 각 지자체의 로고 및 슬로건, 유도문구, 경고문구, 지시문구 등을 겸비하여 설치할 경우 이용자들에게 안전하고 쾌적한 환경을 제공할 수 있다.
따라서, 야간에도 도로바닥의 경관 조명 효과를 높이고, 소정 목적의 도로에서는 주간과 야간의 구분 없이 이용자에게 문구와 문양을 통한 정보를 제공할 수 있고 안전과 유도, 지시제공의 수단으로 활용할 수 있다.
또한, 자전거 도로의 바닥에 설치될 경우, 주간에는 자체 디자인된 문구 및 문양을 통해 안내와 유도 및 지시를 제공할 수 있고, 야간에는 발광된 복수의 광섬유 조명에서 로고 및 슬로건, 유도문구, 경고문구, 지시문구 등을 제공하며, 별도로 설치된 LED 발광 빛에 의한 시선유도 효과를 얻을 수 있어 야간에 자전거 이용자들에게 안전사고 예방 및 방향성 전달의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 제품 표면에 제공되는 솔라 전지판과 더불어 솔라 컨트롤러의 연계성, 솔라 컨트롤러와 디자인을 활용한 전용 LED 제어부와의 호환성은 기존 보통의 지중 조명등의 잦은 고장으로 인한 유지보수에 대한 부담에서 벗어날 수 있다.
또한, 기존의 지중 조명기구에 장착된 SMPS의 잦은 고장으로 인하여 기 설치된 지중 조명기구를 해체하여 SMPS를 교환한 후 다시 재 시공함에 따른 비용이 소요되는 문제점을 해결할 수 있다.
그리고, 복수의 광섬유를 문자나 문양 형태로 매립하고, 매립된 복수의 광섬유를 순서와 시간 그리고 복수의 빛의 변환을 마음대로 조절 할 수 있는 전용 LED모듈을 사용하여 광섬유가 조명되도록 함으로써, 안전, 유도, 시인성, 방향지시 등 과 같은 효과와 은은한 조명효과에 의해 보행자 도로 바닥의 경관도로 조명법에 의한 인테리어 효과를 높이고, 나아가 자전거 도로에 적용할 경우 조명을 통한 안내와 쾌적한 운행을 보장할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 LED 지중 조명등 제어 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 배열체의 하나의 구성 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지중 조명등 장치의 태양광 LED 지중 조명등 제어 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 솔라 전지부가 태양광을 입사받는 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 충전부에 포함된 충전 제어 회로의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 솔라 전지부의 전압과 충전부의 전압을 비교하는 전압 비교 회로의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 LED 제어부에 포함된 LED ON/OFF 제어 회로의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 LED 한 개에 3 가지의 빛이 조합되어 발산되도록 하는 LED 점등 회로의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 솔라 컨트롤러에 채용된 Brown Out Reset 회로의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 10 내지 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 LED 지중 조명등이 주간과 야간에 점등되는 예를 나타낸 도면이다.
본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 LED 지중 조명등 제어 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 태양광 LED 지중 조명등 제어 장치(100)는 솔라 전지부(Solar Cell Unit)(110), 충전부(Charging Unit)(120), LED 제어부(130), 광섬유 배열체(140) 및 솔라 컨트롤러(Solar Controller)(150) 등을 포함한다.
솔라 전지부(110)는 태양광을 입사받아 광에너지를 전기에너지로 변환한다.
충전부(120)는 전기에너지를 충전하거나, 충전된 전원을 LED 제어부(130)에 공급한다.
또한, 충전부(120)는 3.7 V(볼트) 리튬이온 배터리 2 개를 병렬로 구성하여 5.2 A(암페어)에 동작할 수 있다.
LED 제어부(130)는 충전부(120)로부터 공급된 전원에 의해 하나 이상의 LED를 발광시켜 광섬유에 제공하는 동시에 광섬유에서 발산되는 광의 조도를 조절한다.
또한, LED 제어부(130)는 칩(Chip) 형태로 구성된 하나의 LED에서 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)의 빛이 조합되어 한가지 이상의 빛이 발산되도록 제어할 수 있다.
또한, LED 제어부(130)는 솔라 전지부(110)의 전압이 충전부(120)의 전압의 1/4보다 낮으면 하나 이상의 LED를 온(ON)시켜 발광되도록 하고, 솔라 전지부(110)의 전압이 충전부(120)의 전압의 1/4보다 높으면 하나 이상의 LED를 오프시킬 수 있다.
그리고, LED 제어부(130)는 충전부(120)로부터 공급되는 전원이 2.7 V 이하의 전압이면 하나 이상의 LED가 발광되지 않도록 작동하지 않고, 2.7 V 이상이면 하나 이상의 LED가 발광되도록 작동한다.
광섬유 배열체(140)는 일정 형상의 문자 또는 문양 형태를 이루는 장식라인을 따라 하나 이상의 광섬유가 일정 간격으로 배열 고정되고, LED 제어부(130)로부터 광을 제공받아 하나 이상의 광섬유에 조명된다.
솔라 컨트롤러(150)는 태양광의 광량이 일정 기준 이상이면 전기에너지가 충전부(120)에 충전되도록 제어하고, 태양광의 광량이 일정 기준 이하이면 충전부(120)에 충전된 전원이 LED 제어부(130)에 공급되도록 제어한다.
또한, 솔라 컨트롤러(150)는 충전부(120)의 전압이 4.2 V 이상이 되면 충전되지 않도록 제어하고, 충전부(120)의 전압이 2.7 V 이하가 되면 방전되지 않도록 제어한다.
그리고, 솔라 컨트롤러(150)는 솔라 전지부(110)의 전압과 충전부(120)의 전압을 비교하여 솔라 전지부(110)의 전압이 높으면 전기에너지가 충전부(120)에 충전되도록 제어하고, 솔라 전지부(110)의 전압이 낮으면 충전부(120)의 충전 동작이 종료되도록 제어할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 배열체의 하나의 구성 예를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 하나의 광섬유 배열체(140)는 광섬유 후단부가 광을 발산하는 LED 칩(Chip)과 연결되고, 광섬유는 비교적 유연한 합성수지 재질로 이루어진 플라스틱 광섬유(Plastic Optical Fiber)가 채용된다.
LED 칩은 광섬유에 광(빛)을 제공하는 동시에 LED 제어부(130)의 제어에 따라 광섬유로부터 발산되는 광의 조도를 조절하는 기능을 한다.
다수의 광섬유의 후단부에 동판 또는 알루미늄 재질의 연결 파이프의 일단이 연결되고, 연결 파이프의 타단과 LED 칩 사이에 광섬유를 묶은 동판의 연결 파이프가 렌즈 있는 곳까지 내려가는 것을 방지하기 위해 거치대가 연결된다.
LED 칩에는 LED에서 발산되는 빛을 확산시키기 위한 렌즈(Lens)가 장착되고, 렌즈는 LED 칩에 에폭시 방수 처리되어 장착된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지중 조명등 장치의 태양광 LED 지중 조명등 제어 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 3의 실시예에서는 본 발명의 실시예에 따라 도 1에 도시된 태양광 LED 지중 조명등 제어 장치를 '지중 조명등 장치'로 약칭하여 설명한다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 지중 조명등 장치(100)는 먼저 솔라 전지부(110)에서 도 4에 도시된 바와 같이 태양광을 입사받는다(S310). 여기서, 도 4는 본 발명의 실시예에 따라 솔라 전지부가 태양광을 입사받는 예를 나타낸 도면이다.
이어, 솔라 전지부(110)는 입사받은 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환한다(S320).
이때, 솔라 컨트롤러(150)는 솔라 전지부(110)에 입사되는 태양광의 광량이 일정 기준 이상인지를 판단한다(S330).
여기서, 태양광의 광량이 일정 기준 이상인 경우에(S340-예), 솔라 컨트롤러(150)는 전기 에너지가 충전부(120)에 충전되도록 제어한다(S350).
그러나, 태양광의 광량이 일정 기준 이하이면(S340-아니오), 솔라 컨트롤러(150)는 충전부(120)에 충전된 전원이 LED 제어부(130)에 공급되도록 제어한다(S360). 즉, 태양광의 광량이 일정 기준 이상으로 많은 주간의 시간에는 충전 동작을 수행하고, 태양광의 광량이 일정 기준 이하로 적은 야간의 시간에는 충전부(120)에 충전되어 있는 전원을 LED 제어부(130)에 공급되게 하는 것이다.
이때, 솔라 컨트롤러(150)는 충전부(120)의 전압이 4.2 V 이상이 되면 도 5에 도시된 바와 같은 충전 제어 회로를 통해 충전부(120)에 전기 에너지가 충전되지 않도록 제어하고, 충전부(120)의 전압이 2.7 V 이하가 되면 충전부(120)로부터 전원이 방전되지 않도록 제어할 수 있다. 여기서, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 충전부에 포함된 충전 제어 회로의 한 예를 나타낸 도면이다. 충전부(120)의 경우 정전압 방식의 충전 기능을 내장하고(PWM 방식), 리튬이온 배터리 2 개를 병렬로 구성하지만, 다른 종류의 배터리로 구성할 수 있다. 따라서, 배터리의 종류에 따라 정전압 수치를 변경할 수 있으며, 최대 충전 가능 용량은 순간 전류 3A, 최대 전압 37 V로 할 수 있다.
또한, 솔라 컨트롤러(150)는 도 6에 도시된 바와 같은 전압 비교 회로를 통해 솔라 전지부(110)의 전압과 충전부(120)의 전압을 비교하여 솔라 전지부(110)의 전압이 높으면 전기 에너지가 충전부(120)에 충전되도록 제어하고, 솔라 전지부(110)의 전압이 낮으면 충전부(120)의 충전이 종료되도록 제어할 수 있다. 여기서, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 솔라 전지부의 전압과 충전부의 전압을 비교하는 전압 비교 회로의 한 예를 나타낸 도면이다.
이어, LED 제어부(130)는 충전부(120)로부터 전원을 공급받아 도 7에 도시된 바와 같은 LED ON/OFF 제어 회로를 통해 하나 이상의 LED를 발광시키거나, 태양광의 광량이 일정 기준 이상인 경우에 하나 이상의 LED 발광을 오프시키게 된다(S370).
따라서, 하나 이상의 LED로부터 발산된 광이, 일정 형상의 문자 또는 문양 형태를 이루는 장식라인을 따라 하나 이상의 광섬유가 일정 간격으로 배열 고정된 광섬유 배열체(140)의 하나 이상의 광섬유에 조명된다(S380).
여기서, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 LED 제어부에 포함된 LED ON/OFF 제어 회로의 한 예를 나타낸 도면이다.
즉, LED 제어부(130)는 솔라 전지부(110)의 전압이 충전부(120)의 전압보다 25% 낮으면 하나 이상의 LED를 온(ON)시켜 발광되도록 하고, 솔라 전지부(110)의 전압이 충전부(120)의 전압보다 25% 높으면 하나 이상의 LED를 오프시키게 된다. 저녁에 해가 지는 상황에 따라 솔라 전지부(110)의 전압을 측정하여(분압회로의 저항을 조정하여) LED의 ON 시점을 조정할 수 있다. 또한 해가 뜨면 배터리 충전이 시작되어야 하나, 배터리 전압의 1/4보다 높으면 충전이 시작되므로 솔라 전지부(110)의 전압이 배터리의 총 전압보다 낮은 상태에서는 충전이 되지 않는다. 솔라 전지부(110)의 전압이 배터리의 총 전압보다 높아야 실제로 충전이 시작된다.
또한, LED 제어부(130)는 충전부(120)로부터 공급되는 전원이 2.7 V 이하의 전압이면 하나 이상의 LED가 발광되지 않도록 작동하지 않고, 2.7 V 이상이면 하나 이상의 LED가 발광되도록 작동하게 된다. 이때, 스위칭 기능으로 활용된 트랜지스터의 정확한 제어 신호를 위해 슈미트-트리거 IC를 사용할 수 있다.
또한, LED 제어부(130)는 칩(Chip) 형태로 구성된 하나의 LED에서 도 8에 도시된 바와 같은 LED 점등 회로를 통해 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)의 빛이 조합되어 한가지 이상의 빛이 발산되도록 제어할 수 있다. 여기서, 도 8은 본 발명의 실시예에 따라 LED 한 개에 3 가지의 빛이 조합되어 발산되도록 하는 LED 점등 회로의 한 예를 나타낸 도면이다. 도 8에 따라 LED가 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)의 빛이 조합되어 점등될 경우, 16,000여 가지의 색상으로 점등될 수 있으나 대략 7~9 가지의 색상으로 점등되도록 하며, 시간에 따라 또는 조합의 순서에 따라 디밍 형태로 점등되도록 할 수 있다.
한편, 솔라 컨트롤러(150)는 저전력 마이크로프로세서를 채용하여 도 9에 도시된 바와 같은 Brown Out Reset 회로를 통해 외부 영향으로 저전압 강하시 안정적으로 CPU에 전원을 공급하여 전원 불안정에 의한 CPU 동작 오류(Error) 등을 해결할 수 있다. 여기서, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 솔라 컨트롤러에 채용된 Brown Out Reset 회로의 한 예를 나타낸 도면이다.
전술한 바와 같이 LED 제어부(130)의 제어에 따라 하나 이상의 LED로부터 발산된 광이, 일정 형상의 문자 또는 문양 형태를 이루는 장식라인을 따라 하나 이상의 광섬유가 일정 간격으로 배열 고정된 하나 이상의 광섬유에 조명됨으로써, 도 10 내지 도 15에 도시된 바와 같이 야간 시간대에 사용자들에게 유도성, 시인성, 경고성의 문구 또는 문양을 통하여 안내기능과 함께 유도, 지시를 제공할 수 있다. 도 10 내지 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 LED 지중 조명등이 주간과 야간에 점등되는 예를 나타낸 도면이다.
본 발명에 따르면, 보행자 도로와 공원의 산책로, 공원길, 건물의 내· 외부 바닥 또는 야외 조경 광장, 자전거 도로 등의 바닥 안내 및 표시용 도로에 사용되는 장식용 LED 지중 조명기구에 대해, 친환경 에너지인 태양광을 솔라 전지(Solar Cell)에 입사받아 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 주간에는 리튬이온 배터리에 충전하고, 야간에는 충전된 전원을 복수의 광섬유에 연결된 LED 모듈에 공급하여 하나 이상의 LED가 발광되도록 함으로써, LED 조명이 광섬유에 전달되도록 된, 태양광 LED 지중 조명등 제어 장치 및 그 방법을 실현할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 LED와 광섬유를 이용하는 지중 조명 기구나 석중 조명 기구에 적용할 수 있다.
100 : 태양광 LED 지중 조명등 제어장치 110 : 솔라 전지부
120 : 충전부 130 : LED 제어부
140 : 광섬유 배열체 150 : 솔라 컨트롤러

Claims (14)

  1. 태양광을 입사받아 광에너지를 전기에너지로 변환하는 솔라 전지부;
    상기 전기에너지를 충전하거나, 충전된 전원을 공급하는 충전부;
    상기 충전부로부터 공급된 전원에 의해 하나 이상의 LED를 발광시켜 광섬유에 제공하는 동시에 광섬유에서 발산되는 광의 조도를 조절하는 LED 제어부;
    일정 형상의 문자 또는 문양 형태를 이루는 장식라인을 따라 하나 이상의 광섬유가 일정 간격으로 배열 고정되고, 상기 LED 제어부로부터 광을 제공받아 하나 이상의 광섬유에 조명되는 광섬유 배열체; 및
    상기 태양광의 광량이 일정 기준 이상이면 상기 전기에너지가 상기 충전부에 충전되도록 제어하고, 상기 태양광의 광량이 일정 기준 이하이면 상기 충전부에 충전된 전원이 상기 LED 제어부에 공급되도록 제어하는 솔라 컨트롤러;
    를 포함하는 태양광 LED 지중 조명등 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전부는 3.7 V(볼트) 리튬이온 배터리 2 개를 병렬로 구성하여 5.2 A(암페어)에 동작하는 것을 특징으로 하는 태양광 LED 지중 조명등 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 솔라 컨트롤러는 상기 충전부의 전압이 4.2 V 이상이 되면 충전되지 않도록 제어하고, 상기 충전부의 전압이 2.7 V 이하가 되면 방전되지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 태양광 LED 지중 조명등 제어 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED 제어부는 칩(Chip) 형태로 구성된 하나의 LED에서 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)의 빛이 조합되어 한가지 이상의 빛이 발산되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 태양광 LED 지중 조명등 제어 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED 제어부는 상기 솔라 전지부의 전압이 상기 충전부의 전압의 1/4보다 낮으면 하나 이상의 LED를 온(ON)시켜 발광되도록 하고, 상기 솔라 전지부의 전압이 상기 충전부의 전압의 1/4보다 높으면 하나 이상의 LED를 오프시키는 것을 특징으로 하는 태양광 LED 지중 조명등 제어 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 솔라 컨트롤러는 상기 솔라 전지부의 전압과 상기 충전부의 전압을 비교하여 상기 솔라 전지부의 전압이 높으면 상기 전기에너지가 상기 충전부에 충전되도록 제어하고, 상기 솔라 전지부의 전압이 낮으면 상기 충전부의 충전이 종료되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 태양광 LED 지중 조명등 제어 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED 제어부는 상기 충전부로부터 공급되는 전원이 2.7 V 이하의 전압이면 하나 이상의 LED가 발광되지 않도록 작동하지 않고, 2.7 V 이상이면 하나 이상의 LED가 발광되도록 작동하는 것을 특징으로 하는 태양광 LED 지중 조명등 제어 장치.
  8. 솔라 전지부, 충전부, LED 제어부, 광섬유 배열체 및 솔라 컨트롤러를 포함하는 지중 조명등 장치의 태양광 LED 지중 조명등 제어 방법으로서,
    (a) 상기 솔라 전지부에서 태양광을 입사받는 단계;
    (b) 상기 솔라 전지부가 상기 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 단계;
    (c) 상기 솔라 컨트롤러가 상기 태양광의 광량이 일정 기준 이상인지를 판단하는 단계; 및
    (d) 상기 솔라 컨트롤러가 상기 태양광의 광량이 일정 기준 이상인 경우에 상기 전기 에너지가 상기 충전부에 충전되도록 제어하고, 상기 태양광의 광량이 일정 기준 이하이면 상기 충전부에 충전된 전원이 상기 LED 제어부에 공급되도록 제어하는 단계;
    를 포함하는 지중 조명등 장치의 태양광 LED 지중 조명등 제어 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    (e) 상기 LED 제어부가 상기 충전부로부터 전원을 공급받아 하나 이상의 LED를 발광시키거나, 상기 태양광의 광량이 일정 기준 이상인 경우에 하나 이상의 LED 발광을 오프시키는 단계; 및
    (f) 상기 하나 이상의 LED로부터 발산된 광이 일정 형상의 문자 또는 문양 형태를 이루는 장식라인을 따라 하나 이상의 광섬유가 일정 간격으로 배열 고정된 하나 이상의 광섬유에 조명되는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 조명등 장치의 태양광 LED 지중 조명등 제어 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 (e) 단계는 칩(Chip) 형태로 구성된 하나의 LED에서 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)의 빛이 조합되어 한가지 이상의 빛이 발산되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 지중 조명등 장치의 태양광 LED 지중 조명등 제어 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 (e) 단계는 상기 솔라 전지부의 전압이 상기 충전부의 전압보다 25% 낮으면 하나 이상의 LED를 온(ON)시켜 발광되도록 하고, 상기 솔라 전지부의 전압이 상기 충전부의 전압보다 25% 높으면 하나 이상의 LED를 오프시키는 것을 특징으로 하는 지중 조명등 장치의 태양광 LED 지중 조명등 제어 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 (e) 단계는 상기 충전부로부터 공급되는 전원이 2.7 V 이하의 전압이면 하나 이상의 LED가 발광되지 않도록 상기 LED 제어부가 작동하지 않고, 2.7 V 이상이면 하나 이상의 LED가 발광되도록 상기 LED 제어부가 작동하는 것을 특징으로 하는 지중 조명등 장치의 태양광 LED 지중 조명등 제어 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 (d) 단계는 상기 충전부의 전압이 4.2 V 이상이 되면 충전부에 전기에너지가 충전되지 않도록 제어하고, 상기 충전부의 전압이 2.7 V 이하가 되면 충전부로부터 전원이 방전되지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 지중 조명등 장치의 태양광 LED 지중 조명등 제어 방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 (d) 단계는 상기 솔라 전지부의 전압과 상기 충전부의 전압을 비교하여 상기 솔라 전지부의 전압이 높으면 상기 전기에너지가 상기 충전부에 충전되도록 제어하고, 상기 솔라 전지부의 전압이 낮으면 상기 충전부의 충전이 종료되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 지중 조명등 장치의 태양광 LED 지중 조명등 제어 방법.
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