KR20160099915A - 태양광을 이용한 주야 자동발광 및 색상변화 기능을 갖는 솔라 엘이디 시선유도등 제어장치 - Google Patents

태양광을 이용한 주야 자동발광 및 색상변화 기능을 갖는 솔라 엘이디 시선유도등 제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에서 쏠라셀의 발전상태를 인지하여 주/야간을 판별 제어하는 7색 컬러변경 기능을 갖는 시선 유도등 제어장치를 개시한다.
본 발명에 따른 제어장치는, 쏠라셀로부터 제공되는 전기 에너지의 전압을 검출하고 이를 디지털신호로 변환 출력하는 전압 검출부; 차량 운행상태에 따라 반사되는 신호를 검출하는 물체감지 센서모듈; 주변의 습도를 검출하는 습도센서 모듈; 시선유도등 램프를 점소등 제어하는 스위칭부; 및 전압 검출부의 출력 신호에 근거하여 주/야간을 판단하고, 상기 습도센서 모듈로부터 주변 습도상태를 인지한 후, 습도가 기준치 미만이고 주간임으로 판단될 경우 쏠라셀로부터 발전되는 에너지를 배터리로 공급하며, 습도가 기준치 이상이거나, 야간임으로 판단될 경우 스위칭부를 통해 시선유도등 램프를 점등 제어하고, 물체감지 센서모듈의 검출 신호에 근거하여 시선유도등 램프의 컬러 전환을 지시하는 제어부를 포함한다. 따라서, 본 발명은 쏠라셀의 발전상태를 인지하여 주/야간을 판별하며, 물체감지 센서에 의해 차량 운행 상태를 검출하고 그 결과로부터 시선 유도등의 컬러를 변경함으로써 안전운전을 유도할 수 있다.

Description

태양광을 이용한 주야 자동발광 및 색상변화 기능을 갖는 솔라 엘이디 시선유도등 제어장치{Solar LED guide light eye control device having day and night with automatic flash and color changing function using solar}
본 발명은 도로 안전등에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양전지를 이용한 전원공급 및 점소등 제어를 기반으로, 도로상에서 야간 시선을 유도하되 운행 차량 검출에 따라 발광 컬러를 변경제어할 수 있는 태양광을 이용한 주야 자동발광 및 색상변화 기능을 갖는 솔라 엘이디 시선유도등 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로, 시선 유도등은 이미 다양한 형태로 제공되고 있으며 운전자의 안전운행을 유도하는 역할과 기능을 행할 수 있도록 빛을 발하는 반사체 및 발광체를 장착한다. 이와 같이, 반사체가 장착된 시선 유도등의 경우는 차량의 헤드라이트 불빛이 반사체를 통해 반사되고 이 빛을 운전자가 인지하여 차선을 구분하게 되며, 발광체가 장착된 시선 유도등의 경우는 태양에너지를 축전지에 충전을 하였다가 야간에 충전된 에너지를 이용하여 빛을 발생함으로써, 운전자가 그 빛을 통해 차선을 구분하게 된다.
도 1은 종래 솔라 LED 시선유도등을 보여주는 사시도이다. 도시된 바와 같이, 솔라 LED 시선유도등(1)은, 도로노면상에 일정간격을 가지며 매설 설치되는 것으로, 크게 발광장치로서 다수개의 초고휘도 LED(31b)를 가지는 LED 발광부(31)와, 상기 LED 발광부(31)에 전원을 공급하기 위한 솔라셀(34)이 구비된 발광표시판(30)을 포함하는 상부 하우징(10)과, 상기 상부 하우징(10)이 상부의 개구부에 밀폐되게 결합되고 시선유도등(1)의 작동 제어를 위한 PCB 회로기판(40)과 축전지(50)가 내부공간에 구비되어 상기 도로 노면상에 매설되는 하부 하우징(20)으로 구성된다.
그리고, 상기 상부 하우징(10)의 상면에는 투명 재질로 태양광이 투과될 수 있는 투명덮개(11)가 일체로 형성되는데, 상기 투명덮개(11)를 통해 투과된 태양 광에너지를 솔라셀(34)이 전기에너지로 변환시키고 주간(晝間) 동안 상기 축전지(50)에 충전시킴으로써 야간(夜間)이나 우천시 그리고 짙은 안개 등의 흐린 날에도 시선유도등(1)의 작동이 원할하게 한다. 또한, 상기 축전지(50)가 구비되는 하부 하우징(20)의 내부공간이 충분하여 상기 축전지(50)를 야간용과 우천시 또는 짙은 안개 등의 흐린 날에 사용되는 용으로 구분함으로써 주·야간 동안 안정적인 LED 발광효율을 갖도록 하고 있다.
이와 같이 구성된 상기 상부 하우징(10)은 상기 투명덮개(11)와 동일 상면상을 가지며 하부 하우징(20)에 결합되고, 상기 하부 하우징(20)이 도로 노면상에 매설 설치될 때 상기 상면이 외부로 노출되며, 상기 LED 발광부(31)의 LED에서 발광된 빛은 상기 투명덮개(11)를 통과해 외부로 확산되도록 하고 있다. 따라서, 종래 시선 유도등은 도로 노면상에 노출되는 부분을 최소화하여 주행 차량에 의한 충격을 줄이고 LED의 발광불능을 방지하며, 결합되는 부위에 방수패킹이 구비되어 투명덮개와 상부 하우징, 그리고 상부 하우징과 하부 하우징이 완전히 밀폐되게 구성됨으로써 내부공간에 물이 침투되는 것을 방지하고 있다. 또한, LED 발광부의 렌즈부로 프리즘을 이용하여 LED에서 발광되는 빛을 차량 차선에 따라 확대시켜 발산하도록 유도함으로써 야간 또는 주간의 우천시·짙은 안개에도 용이하게 식별가능한 효과를 제시하고 있다.
그러나, 전술된 종래 시선 유도등은 다수의 효과를 보유하고 있으나 결국, 내구성만을 높이는 수동형 구조를 가지고 있어, 주/야간의 단순 점소등 제어와, 안개 등에 의한 흐린 날씨에 점등 제어만을 수행할 뿐, 도로상에서 운행 차량의 안전을 도모하기 위한 기능성이 저하되어 있다. 즉, 도로상에서 안전사고는 도로 주변의 경직된 환경에 의해 발생되는데, 종래 기술과 같이 단순히 유도등의 점소등 제어만을 토대로 안전사고를 미연에 방지하기에는 미흡하다고 할 것이다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 별도의 광센서 없이 주/야간을 식별토록 하여 시스템의 내구성과 완성도를 높일 수 있는 7색 컬러변경 기능을 갖는 시선 유도등 제어장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 차량의 운행 상태를 감시하고, 그 결과에 따라 시선 유도등의 컬러를 변경함으로써, 운전자의 주변환경 변화를 유도하여 차량 운행의 안전성을 확보할 수 있는 7색 컬러변경 기능을 갖는 시선 유도등 제어장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 안개 및 습도 상황에 따라 시선 유도등의 점소등 제어를 수행토록 하여 시스템의 기능성을 높일 수 있는 7색 컬러변경 기능을 갖는 시선 유도등 제어장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양광을 이용한 주야 자동발광 및 색상변화 기능을 갖는 솔라 엘이디 시선유도등 제어장치는, 쏠라셀(205)로부터 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하고, 이를 배터리(207)로 충전한 후, 충전 에너지를 이용하여 시선유도등 램프(217)를 점소등 제어하는 장치에 있어서, 상기 쏠라셀(205)로부터 제공되는 전기 에너지의 전압을 검출하고 이를 디지털신호로 변환 출력하는 전압 검출부(209); 차량 운행상태에 따라 반사되는 신호를 검출하여 차량의 유무를 감지하는 물체감지 센서모듈(213); 주변의 습도를 검출하는 습도센서 모듈(215); 상기 시선유도등 램프(217)를 점소등하는 스위칭부(211); 및 상기 전압 검출부(209), 물체감지 센서모듈(213) 및 습도센서 모듈(215)에 의해 입력된 값을 이용하여 상기 스위칭부(211)를 제어하는 제어부(201)를 포함하여 이루어지되,
상기 제어부(201)는,
상기 전압 검출부(209)에서 검출된 전압치가 기 설정된 기준치 이상이면 주간으로 판단하고, 기 설정된 기준치 미만이면 야간으로 판단하며,
주간으로 판단된 경우 상기 습도센서 모듈(215)로부터 주변 습도상태를 인지하여 검출된 습도값이 기준치 미만이면 상기 스위칭부(211)를 오프 절환하여 시선유도등 램프(217)를 소등시키고,
주간으로 판단되었더라도 습도값이 기준치 이상이거나 야간으로 판단된 경우에는, 상기 스위칭부(211)를 온 절환하여 시선유도등 램프(217)를 점등시키며,
상기 시선유도등 램프(217)이 점등된 상태에서 상기 물체감지 센서모듈(213)에 의해 차량이 감지되면, 상기 시선유도등 램프(217)의 컬러를 변경하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제시되는 7색 컬러변경 기능을 갖는 시선 유도등 제어장치는, 쏠라셀을 이용한 전기 에너지의 충전 기능을 수행하고, 쏠라셀의 발전상태를 인지하여 주/야간을 판별하며, 물체감지 센서에 의해 차량 운행 상태를 검출하고 그 결과로부터 시선 유도등의 컬러를 변경함으로써, 시스템의 완성도를 높임과 더불어 안전운전을 유도할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 시선유도등을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 시선유도등 제어장치를 나타낸 구성도이다.
도 3은 도 2의 제어패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a, 4b는 본 발명에 따른 시선 유도등의 설치 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예로 나타낸 시선유도등 제어장치의 회로도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 2는 본 발명에 따른 시선 유도등의 제어장치를 나타낸 구성도이다. 도시된 바와 같이, 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 쏠라셀(205), 상기 쏠라셀(205)로부터 제공되는 전기 에너지를 축전하는 배터리(207), 상기 쏠라셀(205)로부터 제공되는 전기 에너지의 전압을 검출하고 이를 디지털신호로 변환 출력하는 전압 검출부(209), 차량 운행상태에 따라 반사되는 신호를 검출하는 물체감지 센서모듈(213), 주변의 습도를 검출하는 습도센서 모듈(215), 다수의 엘이디(LED) 소자로 구성되는 시선유동등 램프(217), 상기 시선유도등 램프(217)를 점소등 제어하는 스위칭부(211), 상기 전압 검출부(209)의 출력 신호에 근거하여 주/야간을 판단하고, 상기 습도센서 모듈(215)로부터 주변 습도상태를 인지한 후, 습도가 기준치 미만이고 주간임으로 판단될 경우 상기 쏠라셀(205)로부터 발전되는 에너지를 상기 배터리(207)로 공급하며, 습도가 기준치 이상이거나, 야간임으로 판단될 경우 상기 스위칭부(211)를 통해 시선유도등 램프(217)를 점등 제어하고, 상기 물체감지 센서모듈(213)의 검출 신호에 근거하여 상기 시선유도등 램프(217)의 점등변화를 지시하는 제어부(201)로 이루어진다.
여기서, 상기 태양 에너지는 태양광 에너지 또는 태양열 에너지이거나, 태양광 및 태양열 에너지를 모두 포함할 수 있을 것이다. 따라서, 상기 쏠라셀(205)은 태양열 에너지를 전기에너지로 변환하는 태양열 발전소자로 상정될 수 있으나, 본 발명의 실시 예에서는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전소자로 설명할 것이다.
한편, 본 발명에서 제시되는 시선유도등 램프(217)는 제어부(201)의 지시에 따라 램프의 컬러가 변경될 수 있는 구조로서, 적어도 7색 컬러를 제공한다. 상기 7색 컬러는 시각적으로 확연한 차이를 감지할 수 있는 색상으로 구현됨이 바람직할 것이다. 그러나, 설치장소와 사용 용도에 따라 두 개의 단일 컬러 예컨대, 그린, 레드 컬러 또는 블루, 레드 컬러 또는 블루, 그린 컬러 또는 옐로우, 레드 컬러를 제공할 수 있다.
상기 물체감지 센서모듈(213)은 도로상의 차량 운행상태를 검출하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 시선유도등 제어장치로부터 소정 거리 이격 설치된다. 따라서, 시선유도등은 소정 형상을 갖고 도로면상으로 매립 설치되나, 상기 물체감지 센서모듈(213)은 센서의 검출신호를 노이즈 없이 전송할 수 있는 거리 예컨대, 50M 정도 이격설치될 수 있다. 상기 물체감지 센서모듈(213)은 앞서 설명한 바와 같이, 차량의 운행상태를 검출하는 장치로써, 고속도로의 톨게이트 특히, 하이패스 차로에 설치되어 후방 차량의 진입 시 시선유도등 램프의 컬러를 변경함으로써, 후방 차랑의 안전을 도모할 수 있도록 한다.
이하, 본 발명의 동작을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다. 먼저, 도 3은 본 발명에 따른 제어패턴을 설명하기 위한 테이블 정보이다. 여기서, 테이블 정보에 도시한 시선유도등 램프의 컬러는 임의적으로 기술하였으나, 이는 설명의 용이성을 위한 것으로, 시선유도등의 설치 장소나 용도에 따라 컬러가 7색 중 어느 하나의 컬러로 변경될 수 있음은 물론이다.
상기 쏠라셀(205)은 태양광 에너지를 받아 전기 에너지로 변환하며, 변환된 전기 에너지의 전압은 전압 검출부(209)를 통해 디지털 신호로 변환된다. 상기 제어부(201)는 이러한 전기 에너지의 전압치를 인지하고, 기 설정된 기준치에 도달하였는지를 판단한다. 만약, 상기 제어부(201)가 판단한 결과, 쏠라셀(205)로부터 검출되는 전압이 기준치 이상일 경우 즉, 낮이라고 판단할 경우, 상기 제어부(201)는 도 3에 도시한 바와 같이 습도센서 모듈(215)로부터 출력 값을 접수한다.
상기 습도센서 모듈(215)은 현재 주변의 습도 예컨대, 안개가 발생되었는지를 판단하는 것으로, 습도센서 모듈(215)의 출력 값은 인터페이스부(203)를 거쳐 소정 레벨의 전기적 신호로 증폭 출력되며, 상기 제어부(201)는 이를 인지한다. 이때, 상기 습도센서 모듈(215)에서 검출되는 신호가 기준치 미만일 경우, 즉 안개의 발생량이 기준치 미만일 경우, 상기 제어부(201)는 스위칭부(211)를 오프 절환하여 시선유도등 램프(217)를 소등시킨다.
여기서, 시선유도등 램프(217)가 소등됨에 따라, 상기 물체감지 센서모듈(213)의 출력 값은 중요하지 않으며, 도표에서는 Don't Care로 설정되고 있다. 반면, 상기 쏠라셀(205)의 검출 전압이 기준치 이상이고, 상기 습도센서 모듈(215)의 출력 값 또한 기준치 이상일 때, 이는 안개의 발생량이 기준치를 넘는 것으로, 상기 제어부(201)는 시선유도등 램프(217)를 점등 제어한다. 상기 시선유도등 램프(217)의 점등 컬러는 "YELLOW"가 바람직할 것이다.
한편, 본 발명에 따른 시선유도등이 고속도로 예컨대, 톨게이트에 설치되어 있을 경우, 상기 제어부(201)는 시선유도등 램프(217)의 컬러를 차량 운행환경에 따라 변경할 수 있는데, 이는 도 4a에 도시된 바와 같이 평상시에는 시선유도등 램프의 컬러를 'YELLOW'로 점등하고, 차량이 임의의 위치를 경유할 경우 이를 감지하여 상기 시선유도등 램프의 컬러를 'BLUE'로 변경할 수 있다. 즉, 도 4b와 같이 차량이 임의의 위치에 진입 또는 경유할 경우, 시선유도등 램프(217)는 'BLUE'로 점등되는 것이다.
이는 차량이 톨게이트로 근접하는 경우, 시선유도등 램프(217)의 컬러를 변경함으로써, 운전자에게 차선을 주지시키거나, 최소한 운전자의 시선을 안정적으로 유도하는 효과를 야기한다. 물론, 본 발명에서 제시되는 시선유도등은 톨게이트 이외에 곡선 도로, 급경사 지역 등에 설치되어도 동일한 효과를 유도할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 시선유도등 제어장치의 주요 회로도를 다른 실시 예로 나타낸 도면으로, 물체감지 센서모듈(213), 전압 검출부(209), 스위칭부(211) 및 시선유도등 램프(217)를 도시하고 있다.
도시한 바와 같이, 쏠라셀(205)의 발전 에너지는 다이오드(D1)을 거쳐 배터리(207)로 연결되며, 다이오드(D1) 및 쏠라셀(205) 사이로 전압 검출부(209)가 위치한다. 상기 전압 검출부(209)는 쏠라셀(205)에서 공급되는 전압을 감압한 후, 이를 소정 레벨의 신호로 증폭 출력하여 이를 스위칭 신호로 활용한다. 또한, 상기 물체감지 센서모듈(213)은 쏠라셀(205)의 출력 전압을 인가받아, 이를 정격전압으로 레귤레이팅한 후, 소정 주기의 발신 신호를 생성하여 발신회로로 공급한다.
따라서, 물체감지 센서모듈의 발신회로에서 발산되는 신호 예컨대, 초음파 또는 적외선이 차량으로부터 반사될 때, 물체감지 센서모듈의 수신회로에 의해 검출된다. 상기 수신회로는 수신된 초음파 또는 적외선 신호를 전기적 신호로 변환하고, 이를 정격 전압으로 증폭처리한다. 이후, 스위칭부(211)의 출력 신호와 상기 전압 검출부(209)의 출력 신호에 의해 상기 시선유도등 램프(217)가 점등 또는 소등된다. 여기서, 상기 시선유도등 램프(217)는 회로상에 도시한 바와 같이, YELLOW 또는 BLUE 컬러를 보유하며 자동 선택되어 점소등이 이루어진다.
여기서, 첨부된 회로도는 도 2에서 제시한 프로그램화된 마이컴 즉, 제어부(201)를 배제하였으나, 물체감지 센서의 출력 값 및 쏠라셀의 출력 전압 값을 상호 조합하여 제어부 없이 램프의 스위칭 동작을 구현할 수 있음을 예시한 것이다.
한편, 상기 전압 검출부(209)에서 검출되는 쏠라셀(205)의 발전 전압이 기준치 미만 즉, 야간일 경우에는 상기 시선유도등 램프(217)를 점등시켜야 하기 때문에, 상기 습도센서의 검출 결과에 관계없이, 물체감지 센서모듈(213)의 출력 값에 따라 시선유도등 램프(217)의 컬러를 변경한다.
예컨대, 상기 물체감지 센서모듈(213)의 출력이 OFF 상태 즉, 차량이 검출되지 않았을 경우, 상기 제어부(201)는 스위칭부(211)를 운용하여 시선유도등 램프(217)의 컬러를 'YELLOW'로 유지한다. 만약, 제어부(201)가 별도로 구현되지 않은 도 5에서는 물체감지 센서모듈(213)의 출력 값 즉, 차량이 검출되지 않은 상태로서 'HIGH' 신호가 스위칭부(211)로 인가되어 시선유도등 램프(217) 중 'YELLOW'에 해당하는 램프만을 점등시킨다. 물체감지 센서모듈(213)의 'HIGH' 레벨의 출력 값은 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자로 인가되어, 시선유도등 램프(217)의 'BLUE'에 해당하는 램프를 소등시킨다. 도시된 회로도에서 점등과 소등의 차이는 인버터의 갯 수로 판단될 것이다.
반면, 상기 물체감지 센서모듈(213)로부터 차량을 감지할 경우, 즉 물체감지 센서모듈(213)의 출력 신호가 'LOW' 레벨일 경우에는 전술된 회로 동작과 반전된 스위칭이 이루어져 상기 시선유도등 램프(217)는 'YELLOW' 램프를 소등시키고, 'BLUE' 램프를 점등시킨다. 그리고, 첨부된 회로도에서는 시선유도등 램프(217)가 단일 컬러로 구현되었으나, 앞서 설명한 바와 같이 풀 컬러를 이용할 수 있음은 당연할 것이다.
<주요 도면에 대한 부호의 설명>
201 : 제어부 203 : 인터페이스부
205 : 쏠라셀 207 : 배터리
209 : 전압 검출부 211 : 스위칭부
213 : 물체감지 센서모듈 215 : 습도센서 모듈
217 : 시선유도등 램프

Claims (1)

  1. 쏠라셀(205)로부터 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하고, 이를 배터리(207)로 충전한 후, 충전 에너지를 이용하여 시선유도등 램프(217)를 점소등 제어하는 장치에 있어서,
    상기 쏠라셀(205)로부터 제공되는 전기 에너지의 전압을 검출하고 이를 디지털신호로 변환 출력하는 전압 검출부(209);
    차량 운행상태에 따라 반사되는 신호를 검출하여 차량의 유무를 감지하는 물체감지 센서모듈(213);
    주변의 습도를 검출하는 습도센서 모듈(215);
    상기 시선유도등 램프(217)를 점소등하는 스위칭부(211); 및
    상기 전압 검출부(209), 물체감지 센서모듈(213) 및 습도센서 모듈(215)에 의해 입력된 값을 이용하여 상기 스위칭부(211)를 제어하는 제어부(201)를 포함하여 이루어지되,
    상기 제어부(201)는,
    상기 전압 검출부(209)에서 검출된 전압치가 기 설정된 기준치 이상이면 주간으로 판단하고, 기 설정된 기준치 미만이면 야간으로 판단하며,
    주간으로 판단된 경우 상기 습도센서 모듈(215)로부터 주변 습도상태를 인지하여 검출된 습도값이 기준치 미만이면 상기 스위칭부(211)를 오프 절환하여 시선유도등 램프(217)를 소등시키고,
    주간으로 판단되었더라도 습도값이 기준치 이상이거나 야간으로 판단된 경우에는 상기 스위칭부(211)를 온 절환하여 시선유도등 램프(217)를 노란색(yellow)으로 점등시키며,
    상기 시선유도등 램프(217)이 점등된 상태에서 상기 물체감지 센서모듈(213)에 의해 차량이 감지되면 상기 시선유도등 램프(217)의 컬러 노란색(yellow)에서 파란색(blue)으로 변경하며,
    상기 물체감지 센서모듈(213)은 센서의 검출신호를 노이즈없이 전송할 수 있는 거리만큼 상기 시선유도등 램프(217)로부터 전방에 이격 설치되는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 주야 자동발광 및 색상변화 기능을 갖는 솔라 엘이디 시선유도등 제어장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109695209A (zh) * 2019-01-04 2019-04-30 南京工业大学 一种多功能智能交通安全引导装置

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