KR20140019068A

KR20140019068A - 태양전지를 이용한 조명 제어장치

Info

Publication number: KR20140019068A
Application number: KR1020120079390A
Authority: KR
Inventors: 황민구; 장만석; 선기주; 고명산
Original assignee: 남부대학교산학협력단
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2014-02-14

Abstract

태양광선의 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지와, 태양전지를 이용해 LED조명등에 전원을 공급하는 배터리를 포함하는 태양전지를 이용한 조명등 제어시스템에 있어서, 낮과 밤을 구분하도록 형성되는 솔라전압 컨트롤러과, 점등 밝기를 조절하도록 인체를 감지하는 제1모션센서와, 상기 제1모션센서와 별도로 인체를 감지하도록 설치되는 제2모션센서를 포함하여 상기 LED조명등에 설치되는 모션센서부와, 변환된 전기에너지를 이용해 상기 배터리의 충전과 방전을 조절하도록 형성되는 충전 컨트롤러와, 상기 솔라전압 컨트롤러, 모션센서부, 충전 컨트롤러의 수치를 항상 조절하도록 형성되는 통합 컨트롤유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

태양전지를 이용한 조명 제어장치{Lighting control device for solar cell}

본 발명은 태양전지를 이용한 조명 제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 조명등에 설치된 모션센서를 통해 사람의 위치에 따라 밝기를 조절할 수 있는 태양전지를 이용한 조명 제어장치에 관한 것이다.

화석연료의 고갈로 인한 가격상승 뿐만 아니라 환경오염을 방지하려는 이유로 수력, 풍력, 원자력, 태양에너지 등과 같은 대체에너지를 이용하려는 노력이 활발히 전개되고 있다.

이러한 대체에너지 중에서도 태양에너지는 쉽게 얻을 수 있고, 설치 및 유지보수 등에 소요되는 비용 또한 저렴하여 가정 등의 자가발전시스템, 가로등과 같은 조명등에 널리 사용되고 있다.

이와 같은 조명등 중에서 특히 가로등은 일반적으로 거리의 조명이나 교통의 안전, 또는 미관(美觀) 따위를 위하여 길가를 따라 설치해 놓는 것으로서, 고속도로, 시가지의 주요도로, 상업지구 도로, 주택지구 도로 등 설치장소에 따라 그에 알맞은 종류가 사용된다.

이러한 가로등의 광원으로는 고압수은등, 형광등, 나트륨등이 사용되었으나, 근래에는 LED 조명이 주로 사용되고 있다. LED 조명의 장점은 소비전력이 낮고, 수명이 길며, 다양한 색상으로 연출할 수 있고, 수은이나 방전용 가스를 사용하지 않아 오염물질이 적게 배출됨에 따라 친환경적이기 때문이다.

그러나, 앞서 언급된 가로등은 설정된 시간에 점등되도록 하거나, 일정한 조도량이 되지 않으면 점등되도록 하여, 야간 동안에는 가로등과 인접된 일정범위 내에 행인 등이 없을 시에도 항상 점등되어 있어 태양전지를 이용해 효율적으로 에너지를 사용하면서도 불필요하게 전력이 낭비되는 문제점이 있었다.

종래에도 한국공개특허 제2008-0082047호, 한국등록특허 제10252222호와 같이 태양전지에 의해 변환된 전기에너지를 이용해 조명을 제공하는 장치가 개시되어 있다.

그러나, 야간에 지속적으로 점등되어 있으면 불필요한 전력이 낭비되고, 점등되는 정도를 낮추면 다소 어두운 상태에서 조명등을 지나게 되어 사용자가 불편함을 느끼게 된다.

또한, 야간에 완전 소등되면, 야간에 불을 밝히는 가로등의 제 기능을 발휘하지 못하게 되며, 일정범위 밖에서는 점등되지 않으므로 농로길이나 산간 벽지 등에서는 안전사고가 발생할 가능성이 높다는 문제점이 있었다.

이에 따라, 태양전지를 이용해 효율적으로 에너지를 이용하고, 불필요하게 전력이 낭비되지 않도록 하면서도 조명등의 제 기능을 발휘할 수 있도록 하기 위한 연구가 필요하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 태양전지를 이용해 별도의 연료 공급 없이도 안정적으로 전원이 공급된 상태로 작동이 가능하고, 유지관리 및 보수가 용이하며, 소음과 공해가 없는 태양전지를 이용한 조명 제어장치를 제공함에 있다.

또한, 인체를 감지하는 모션센서를 이용해 조명등의 밝기를 조절함으로써 불필요한 에너지 손실을 예방하되, 조명등으로서의 제 역할을 할 수 있는 태양전지를 이용한 조명 제어장치를 제공함에 있다.

또한, 태양전지를 통해 얻어진 전기에너지를 설정된 전압에 의해 충전 및 방전을 조절함으로써 배터리의 수명을 증가시킬 수 있는 태양전지를 이용한 조명 제어장치를 제공함에 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라 태양광선의 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지와, 태양전지를 이용해 LED조명등에 전원을 공급하는 배터리를 포함하는 태양전지를 이용한 조명등 제어시스템에 있어서, 낮과 밤을 구분하도록 형성되는 솔라전압 컨트롤러와, 점등 밝기를 조절하도록 인체를 감지하는 제1모션센서와, 상기 제1모션센서와 별도로 인체를 감지하도록 설치되는 제2모션센서를 포함하여 상기 LED조명등에 설치되는 모션센서부와, 변환된 전기에너지를 이용해 상기 배터리의 충전과 방전을 조절하도록 형성되는 충전 컨트롤러와, 상기 솔라전압 컨트롤러, 모션센서부, 충전 컨트롤러의 수치를 항상 조절하도록 형성되는 통합 컨트롤유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 조명 제어장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 솔라전압 컨트롤러에 의해 밤으로 인식된 상황에서는 상기 LED조명의 점등 밝기가 30%로 조절되고, 상기 제1모션센서에 의해 인체 감지 시에는 점등 밝기가 100%로 조절되며, 상기 제2모션센서에 의해 인체 감지 시에는 점등 밝기가 70%로 조절되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 태양전지를 이용해 별도의 연료 공급 없이도 안정적으로 전원이 공급된 상태로 작동이 가능하고, 유지관리 및 보수가 용이하며, 소음과 공해가 없는 태양전지를 이용한 조명 제어장치가 제공된다.

또한, 인체를 감지하는 모션센서를 이용해 조명등의 밝기를 조절함으로써 불필요한 에너지 손실을 예방하되, 조명등으로서의 제 역할을 할 수 있는 태양전지를 이용한 조명 제어장치가 제공된다.

또한, 태양전지를 통해 얻어진 전기에너지를 설정된 전압에 의해 충전 및 방전을 조절함으로써 배터리의 수명을 증가시킬 수 있는 태양전지를 이용한 조명 제어장치가 제공된다.

도 1은 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 조명 제어장치의 전체 시스템 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 조명 제어장치에 의해 위치별로 밝기가 제어되는 상태를 나타낸 작용도이고,
도 3은 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 조명 제어장치의 모션센서부를 나타낸 부분확대도이다.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 태양전지를 이용한 조명 제어장치에 대하여 상세하게 설명한다.

첨부도면 중 도 1은 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 조명 제어장치의 전체 시스템 블록도, 도 2는 위치별로 밝기가 제어되는 상태를 나타낸 작용도이고, 도 3은 모션센서부를 나타낸 부분확대도이다.

태양광선의 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지(1)와, 태양전지(1)를 이용해 LED조명등(3)에 전원을 공급하는 배터리(2)를 포함하는 태양전지를 이용한 조명등 제어시스템에 있어서, 본 발명은 크게 솔라전압 컨트롤러(10), 모션센서부(20) 및 충전 컨트롤러(30), 통합 컨트롤유닛(40)을 포함하여 구성된다.

솔라전압 컨트롤러(10)는 태양전지(1)로 공급되는 전압이 10V 이상이면 낮으로 인식하고, 9V 밑으로 내려간 상태에서 3분 이상 지속되면 밤으로 인식되도록 설정된다.

모션센서부(20)는 제1모션센서(21)와, 제1모션센서(21)보다 늦게 감지되도록 위치하는 제2모션센서(22)를 포함하여 LED조명등(3)에 설치되는 것으로서, 제1모션센서(21)는 조명등 주변에 위치한 인체를 1차적으로 인식하고, 제2모션센서(22)는 제1모션센서(21)에 의해 인체를 인식한 상태에서 2차적으로 인체의 근거리 위치를 인식하도록 형성된다.

이때, 상기 제2모션센서(22)에는 제1모션센서(21)에 간섭되지 않으면서, 근거리에 위치한 인체를 감지하도록 센서커버장치(23)가 형성된다.

여기서, 센서커버장치(23)는 제2모션센서(22)가 제1모션센서(21)와 동일한 위치와 방향에서 감지되지 않도록 하기 위한 것으로서, LED조명등(3)에 홈부를 형성하여 제2모션센서(22)가 내입되도록 할 수도 있고, 제2모션센서(22)의 감지방향을 제1모션센서(21)와 달리하여 감지하도록 할 수도 있다.

충전 컨트롤러(30)는 변환된 전기에너지를 이용해 상기 배터리(2)의 충전과 방전을 조절하는 것으로서, 12.6V 이상 과전압으로 판단되면 더 이상 충전하지 않으며, 8.4V 이하가 되면 더 이상 방전이 불가능하도록 설정된다.

통합 컨트롤유닛(40)은 솔라전압 컨트롤러(10), 모션센서부(20), 충전 컨트롤러(30)의 수치를 조절하는 것으로서, 솔라전압 컨트롤러(10)에 의해 밤으로 인식된 상태에서는 30%로 점등되도록하고, 제1모션센서(21)에 의해 인체가 감지되면 100%로 점등하고, 제1모션센서(21)에 의해 점등된 상태에서 제2모션센서(22)에 의해 인체가 근거리 위치에서 감지되면 70%로 점등되도록 설정된다.

또한, 주간으로 인식된 상태에서 충전 컨트롤러(30)가 정상적으로 충전 및 방전을 조절할 수 있도록 설정된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명 태양전지를 이용한 조명 제어장치의 작동에 대하여 설명한다.

솔라전압 컨트롤러(10)에 의해 태양전지(1)로 공급되는 전압이 12.6V 이상이면, 충전 컨트롤러(30)에 의해 정상적으로 배터리(2)가 충전된다. 이때 전압이 10V 이상인 상태에는 낮으로 인식하여, LED조명등(3)으로의 전원 공급을 차단하고, 모션센서부(20)의 작동이 정지되도록 한다.

한편, 9V 이하인 상태로 3분 이상 유지되면 밤으로 인식되어, 통합 컨트롤유닛(40)에 의해 LED조명등(3)이 30%의 밝기로 점등되며, 모션센서부(20)가 작동하게 되며, 8.4V 이하가 되면 배터리(2)의 방전이 차단된다.

이처럼, 태양전지(1)를 통해 얻어진 전기에너지의 솔라전압을 측정하여 충전 및 방전을 조절함으로써 배터리(2)의 수명을 증가시킬 수 있다.

여기서, 30%의 밝기로 점등되어 있는 LED조명등(3)에 설치된 제1모션센서(21)에 인체가 감지되면 100%의 밝기로 점등되며, 이후 LED조명등(3)의 하부 측으로 인체가 위치하게 되면 제2모션센서(22)에 감지되어 70%의 밝기로 점등된다.

이때, 제2모션센서(22)에 센서커버장치(23)가 설치되어 있으므로, LED조명등(3)의 하부에 위치한 인체를 인식하면서도, 제1모션센서(21)와 별도로 작동하는 것이 가능하게 되는 것이다.

다만, 30%, 100%, 70%로 각각 점등될 때, 갑작스럽게 밝기가 조절되면 조명등을 지나면서 놀라게 되고, 눈부심으로 인해 불편함을 야기할 수 있으므로, 점등되는 밝기는 점진적으로 밝아지거나 어두워지도록 설정하는 것이 바람직하다.

이처럼, 야간에 조명을 제공하되 적절한 밝기를 제공하여 조명등으로서의 기능을 수행할 수 있고, 조명등의 밝기가 모션센서부(20)에 의해 조절되도록 함으로써, 조명등을 지나는 사용자가 밝게 조명이 제공된 상태에서 지나면서도 점등된 조명의 밝기에 적응될 수 있는 것이다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위내에 있는 것으로 본다.

1 : 태양전지, 2 : 배터리
3 : LED조명등, 10 : 솔라전압 컨트롤러
20 : 모션센서부, 21 : 제1모션센서
22 : 제2모션센서, 23 : 센서커버장치
30 : 충전 컨트롤러, 40 : 통합 컨트롤유닛

Claims

태양광선의 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지와, 태양전지를 이용해 LED조명등에 전원을 공급하는 배터리(2)를 포함하는 태양전지를 이용한 조명등 제어시스템에 있어서,
낮과 밤을 구분하도록 형성되는 솔라전압 컨트롤러,
점등 밝기를 조절하도록 인체를 감지하는 제1모션센서와, 상기 제1모션센서와 별도로 인체를 감지하도록 설치되는 제2모션센서를 포함하여 상기 LED조명등에 설치되는 모션센서부,
변환된 전기에너지를 이용해 상기 배터리(2)의 충전과 방전을 조절하도록 형성되는 충전 컨트롤러,
상기 솔라전압 컨트롤러, 모션센서부, 충전 컨트롤러의 수치를 항상 조절하도록 형성되는 통합 컨트롤유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 조명 제어장치.
제1항에 있어서,
상기 솔라전압 컨트롤러에 의해 밤으로 인식된 상황에서는 상기 LED조명의 점등 밝기가 30%로 조절되고, 상기 제1모션센서에 의해 인체 감지 시에는 점등 밝기가 100%로 조절되며, 상기 제2모션센서에 의해 인체 감지 시에는 점등 밝기가 70%로 조절되도록 하는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 조명 제어장치.