KR20160124653A - 리튬 배터리를 구비한 가로등 및 상기 리튬 배터리를 구비한 가로등을 제어하는 방법 - Google Patents

리튬 배터리를 구비한 가로등 및 상기 리튬 배터리를 구비한 가로등을 제어하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 리튬 배터리를 구비한 가로등 및 상기 리튬 배터리를 구비한 가로등을 제어하는 방법에 관한 것으로서, 태양광 발전에 의하여 충전된 배터리가 이용되어 점등되는 가로등에 있어서 배터리의 전력 소비를 제어하는 리튬 배터리를 구비한 가로등 및 상기 리튬 배터리를 구비한 가로등을 제어하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 리튬 배터리를 구비한 가로등은 입사된 태양광을 이용하여 전력을 생성하는 태양광 발전기와, 상기 태양광의 크기에 따라 충전 전류를 조절하는 충전 제어부와, 상기 조절된 충전 전류를 기초로 상기 생성된 전력을 충전하는 리튬 배터리와, 배터리 잔량 신호 또는 보행자 감지 신호를 수신하는 신호 수신부, 및 상기 배터리 잔량 신호 및 상기 보행자 감지 신호 중 적어도 하나를 참조하여 상기 리튬 배터리에 충전된 전력이 램프로 공급되는 것을 제어하는 배터리 제어부를 포함한다.

Description

리튬 배터리를 구비한 가로등 및 상기 리튬 배터리를 구비한 가로등을 제어하는 방법{Street lamp having lithium battery and method for controlling the street lamp having lithium battery}
본 발명은 리튬 배터리를 구비한 가로등 및 상기 리튬 배터리를 구비한 가로등을 제어하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양광 발전에 의하여 충전된 배터리가 이용되어 점등되는 가로등에 있어서 배터리의 전력 소비를 제어하는 리튬 배터리를 구비한 가로등 및 상기 리튬 배터리를 구비한 가로등을 제어하는 방법에 관한 것이다.
야간에 이동 중인 통행자에게 시야를 확보해 주기 위하여 다양한 가로등이 이용되고 있다.
가로등은 크게 보행자용 가로등(보안등 또는 인도등)과 차량용 가로등으로 구분될 수 있는데, 어느 것이든 야간 통행자에게 시야를 확보해주는 역할을 수행하는 것으로서, 보행로와 차량용 도로가 인접한 경우 해당 위치에 설치되어 있는 가로등으로 인하여 보행자 및 차량 운행자 모두 야간 시야를 확보할 수도 있다.
최근 전력 수급 부족으로 인하여 태양열 에너지원을 이용하여 자체적으로 전력을 생산하고, 그렇게 생산된 전력을 이용하여 램프를 점등하는 가로등이 등장하게 되었다. 자체적으로 생산된 전력은 배터리를 충전하는데 이용되고, 충전된 배터리에 의하여 램프가 점등되는 것이다.
한편, 배터리에 의해 충전될 수 있는 전력량은 제한되어 있고, 더욱이 날씨가 흐린 경우에는 생산되는 전력량이 미미한데, 이러한 경우 야간에 램프를 점등시키는데 충분한 전력량이 확보되지 못할 수도 있다.
따라서, 배터리의 전력 소비를 제어함으로써 불필요한 전력 낭비를 방지하는 발명의 등장이 요구된다.
대한민국 등록특허공보 제10-1165704호 (2012.07.09)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 태양광 발전에 의하여 충전된 배터리가 이용되어 점등되는 가로등에 있어서 배터리의 전력 소비를 제어하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 리튬 배터리를 구비한 가로등은 입사된 태양광을 이용하여 전력을 생성하는 태양광 발전기와, 상기 태양광의 크기에 따라 충전 전류를 조절하는 충전 제어부와, 상기 조절된 충전 전류를 기초로 상기 생성된 전력을 충전하는 리튬 배터리와, 배터리 잔량 신호 또는 보행자 감지 신호를 수신하는 신호 수신부, 및 상기 배터리 잔량 신호 및 상기 보행자 감지 신호 중 적어도 하나를 참조하여 상기 리튬 배터리에 충전된 전력이 램프로 공급되는 것을 제어하는 배터리 제어부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 리튬 배터리를 구비한 가로등을 제어하는 방법은 입사된 태양광을 이용하여 전력을 생성하는 단계와, 상기 태양광의 크기에 따라 충전 전류를 조절하는 단계와, 상기 조절된 충전 전류를 기초로 상기 생성된 전력을 리튬 배터리에 충전하는 단계와, 배터리 잔량 신호 또는 보행자 감지 신호를 수신하는 단계, 및 상기 배터리 잔량 신호 및 상기 보행자 감지 신호 중 적어도 하나를 참조하여 상기 리튬 배터리에 충전된 전력이 램프로 공급되는 것을 제어하는 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 리튬 배터리를 구비한 가로등 및 상기 리튬 배터리를 구비한 가로등을 제어하는 방법에 따르면 태양광 발전에 의하여 충전된 배터리가 이용되어 점등되는 가로등에 있어서 배터리의 전력 소비를 제어함으로써 불필요한 전력 낭비를 방지하는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가로등을 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 강수 감지 센서를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제어 장치를 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 제어부의 동작을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 제어부의 세부 구성을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 잔량이 고려되어 결정된 배터리 전력의 공급량을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 현재 시간이 고려되어 램프가 제어되는 것을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 제어 개시 시간을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 충전 전류별 충전량을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 배수 시스템을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가로등을 나타낸 도면으로서, 가로등(10)은 몸체(11), 램프(12) 및 램프 하우징(13)을 포함하여 구성된다.
몸체(11)는 일측이 지면에 고정되고 다른 일측이 램프 하우징(13)을 지지하는 역할을 수행한다.
램프(12)는 공급된 전력을 이용하여 빛을 발산하는 장치로서, LED(Light Emitting Diode)등 또는 OLED(Organic Light Emitting Diode)등일 수 있다. 또한, 본 발명의 램프(12)는 점등 및 소등뿐만 아니라 디밍(dimming) 기능을 지원하는 것일 수 있다. 이에 따라, 램프(12)를 켜고 끄는 것뿐만 아니라 램프(12)의 휘도를 조절하는 것이 가능하게 된다.
램프 하우징(13)은 외부 충격으로부터 램프(12)를 보호하기 위하여 램프(12)의 외부에 구비된다. 램프 하우징(13)의 내면에는 빛을 반사시켜 원하는 위치 또는 방향으로 가이드하는 반사체(미도시)가 구비될 수 있는데, 반사체의 표면에는 난반사층 또는 확산층이 형성되어 전체적으로 균일한 휘도를 가지고 빛이 발산되도록 할 수 있다. 또한, 램프 하우징(13)의 내부에는 소켓(미도시)이 구비될 수 있는데, 이를 통하여 램프(12)는 전력을 공급받을 수 있게 된다.
한편, 본 발명에서 램프(12)는 상용 전력이 아니라 가로등(10) 자체적으로 생산한 전력이 이용되어 점등되는데, 이를 위하여 본 발명의 실시예에 따른 가로등(10)은 태양광 발전기(110) 및 배터리(120)를 포함하여 구성될 수 있다. 솔라셀(solar cell)로 구성된 태양광 발전기(110)는 태양광을 입사 받음에 따라 전력을 생산하는데, 이렇게 생산된 전력이 배터리(120)에 충전되고, 배터리(120)에 충전된 전력이 램프(12)의 점등에 이용되는 것이다.
또는, 본 발명의 실시예에 따라 자체적으로 전력을 생산하기 위하여 풍력 발전기(미도시)가 구비될 수 있으며, 풍력 발전기 및 태양광 발전기(110)가 모두 구비될 수도 있는데, 이하 태양광 발전기(110)가 구비된 것을 위주로 설명하기로 한다.
몸체(11)의 내부에 구비된 배터리(120)는 태양광 발전기(110)에서 발전된 전력을 공급받아 충전하는 역할을 수행하는데, 배터리(120)에 충전된 전력은 램프(12)의 점등에 이용된다. 이를 위하여, 몸체(11)의 내부에는 전력의 전달을 위한 전선이 수용될 수 있는 공간이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 배터리(120)는 몸체(11)의 상부 공간에 구비될 수 있다. 이에 따라, 가로등(10) 주변이 침수되더라도 배터리(120)로 물이 유입되는 것이 방지될 수 있다.
한편, 배터리(120)는 일정량의 전력량만을 충전할 수 있다. 즉, 배터리(120)가 충전할 수 있는 전력량은 제한되어 있는 것이다. 또한, 날씨가 흐린 경우 태양광 발전기(110)에 의하여 발전되는 전력량이 크지 않을 수 있다.
가로등(10)의 램프(12)는 야간 도로의 시야를 확보하기 위하여 점등되는데, 배터리(120)에 충전된 전력량이 충분하지 않은 경우 필요한 만큼 램프(12)를 점등하지 못할 수도 있게 된다. 예를 들어, 하루 중 10시간만큼 램프(12)가 점등되어야 한다고 할 때, 배터리(120)는 10시간만큼의 전력량을 보유하고 있어야 하는데, 배터리(120)가 8시간만큼의 전력량을 보유하고 있는 경우 램프(12)는 8시간만 점등되고 나머지 2시간은 점등되지 못하는 것이다.
필요한 시간에 램프(12)를 점등시킬 목적으로 배터리(120)의 전력을 확보하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 가로등(10)은 비가 오는 기간 또는 눈이 오는 기간(이하, 강수 기간이라 한다)에 램프(12)를 점등시키지 않거나 작은 휘도로 램프(12)를 점등시킬 수 있다.
일반적으로 강수 기간에는 보행자 도로를 통행하는 통행자의 수가 적으며, 자동차 도로의 경우에도 가로등(10) 불빛이 지면에 반사되어 사고를 유발할 수 있다.
이에, 본 발명의 실시예에 따른 가로등(10)은 강수 기간에 램프(12)를 점등시키지 않거나 작은 휘도로 램프(12)를 점등시켜 배터리(120) 전력의 소비를 제한하고, 맑은 날에 램프(12)를 정상적인 휘도로 점등시켜 통행자에게 야간 도로의 시야를 확보해 줄 수 있다.
비 또는 눈이 오는 것을 감지하기 위하여 가로등(10)은 센서를 구비할 수 있는데, 도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 강수 감지 센서(200)를 나타내고 있다.
램프 하우징(13)의 상부에는 낙하하는 빗물 또는 눈이 녹은 물을 수용할 수 있는 강수 수용 공간이 구비되는데, 강수 수용 공간에 강수 감지 센서(200)가 구비될 수 있다.
강수 감지 센서(200)는 2개의 전극(211, 212) 및 절연체를 포함하여 구성된다. 2개의 전극(211, 212) 중 하나는 절연체에 의하여 감싸인 상태로 그 일부가 상부를 향하여 노출되는데, 이하 절연체에 의하여 감싸인 전극(211)을 제 1 전극이라 한다.
나머지 전극(212)은 램프 하우징(13) 상부의 강수 수용 공간 내부에 구비될 수 있다. 예를 들어, 강수 수용 공간의 표면 전체가 전극판으로 구비될 수 있으며, 강수 수용 공간의 표면 중 일부에 전극이 구비될 수 있는 것이다. 이하, 강수 수용 공간의 표면에 구비된 전극(212)을 제 2 전극이라 한다.
절연체는 강수 수용 공간의 바닥에서 일부가 돌출된 상태로 구비되어 제 1 전극(211)과 제 2 전극(212)을 전기적으로 분리하는 역할을 수행한다.
강수 기간이 아닌 경우에는 제 1 전극(211) 및 제 2 전극(212)은 전기적으로 분리되지만, 강수 기간에는 강수 수용 공간에 수용된 빗물 또는 눈이 녹은 물에 의하여 제 1 전극(211) 및 제 2 전극(212)이 전기적으로 연결된다. 즉, 제 1 전극(211) 및 제 2 전극(212)이 빗물 또는 눈이 녹은 물에 의하여 단락(short circuit)되는 것이다. 이하, 빗물 또는 눈이 녹은 물을 강수라 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 램프 하우징의 측면을 나타낸 도면으로서, 강수(300)에 의하여 제 1 전극(211) 및 제 2 전극(212)이 전기적으로 연결된 것을 나타낸 도면이다.
제 1 전극(211) 및 제 2 전극(212)은 도선을 통하여 후술하는 제어 장치(400)에 연결되는데, 제어 장치(400)는 제 1 전극(211) 및 제 2 전극(212)의 전기적 연결 여부를 참조하여 배터리(120)의 전력 소비를 제어하게 된다.
제어 장치(400)는 램프(12)로 공급되는 배터리(120)의 전력을 제어하는 역할을 수행하는데, 예를 들어 제어 장치(400)는 램프(12)로 공급되는 전력을 조절함으로써 램프(12)가 최대 휘도로 점등되도록 하거나 소등되도록 하거나 특정 휘도로 점등되도록 할 수 있다.
제어 장치(400)는 몸체(11)의 내부에 구비될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제어 장치를 나타낸 블록도로서, 제어 장치(400)는 신호 수신부(410), 저장부(420), 제어부(430), 충전 제어부(440), 배터리 제어부(450) 및 타이머(460)를 포함하여 구성된다.
신호 수신부(410)는 일정량 이상의 강우 또는 강설이 발생하였음을 나타내는 강수 감지 신호, 배터리 잔량 신호 또는 보행자 감지 신호를 수신하는 역할을 수행한다.
강수 감지 신호는 두 개의 전극(211, 212)이 강수(300)에 의하여 단락된 경우에 발생되는 것으로서, 전술한 제 1 전극(211) 및 제 2 전극(212)이 강수(300) 또는 에 의하여 단락된 경우 발생된 것으로 이해될 수 있다.
강수 감지 신호는 일정량 이상의 비 또는 눈이 내린 경우에 발생되는데, 강수 감지 신호의 발생 기준이 되는 비 또는 눈의 양은 강수 감지 센서(200)에 구비된 절연체의 높이에 따라 결정될 수 있다. 즉, 절연체의 높이보다 낮은 정도의 비 또는 눈이 온 경우에는 강수가 제 1 전극(211)에 다다르지 못하기 때문에 제 1 전극(211) 및 제 2 전극(212)이 전기적으로 분리된 상태를 유지하지만, 절연체의 높이보다 높은 정도의 비 또는 눈이 온 경우에는 강수가 제 1 전극(211)에 다다르기 때문에 제 1 전극(211)과 제 2 전극(212)이 전기적으로 연결되는 것이다.
배터리(120)의 양극이 제 1 전극(211) 및 제 2 전극(212)에 연결되어 있는데, 제 1 전극(211)과 제 2 전극(212)이 전기적으로 차단되어 있는 경우 전류는 흐르지 않게 된다.
한편, 비 또는 눈이 옴에 따라 제 1 전극(211) 및 제 2 전극(212)이 전기적으로 연결된 경우 배터리(120), 제 1 전극(211) 및 제 2 전극(212)이 폐회로를 구성함에 따라 전류가 흐르게 되는데, 신호 수신부(410)는 이러한 전류를 강수 감지 신호로서 수신할 수 있다. 또는, 본 발명의 다른 실시예로서 배터리(120)가 아닌 강수 감지 신호를 발생시키는 별도의 전원이 구비되어 있을 수도 있다.
배터리 제어부(450)는 수신된 강수 감지 신호, 배터리 잔량 신호 및 보행자 감지 신호 중 적어도 하나를 참조하여 배터리(120)에 충전된 전력이 램프(12)로 공급되는 것을 제어하는 역할을 수행한다. 즉, 배터리 제어부(450)는 강수 감지 신호, 배터리 잔량 신호 및 보행자 감지 신호 중 적어도 하나를 참조하여 램프(12)로 공급되는 전력의 크기를 제어하는 것이다.
강수 감지 신호가 수신되었다는 것은 일정량 이상의 강수가 발생하였음을 나타내는 것인데, 배터리 제어부(450)는 배터리(120)의 전력이 램프(12)로 공급되는 것을 차단함으로써 배터리(120)의 전력 소비를 제한할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 제어부(450)는 배터리(120)의 잔량을 고려하여 램프(12)로 공급되는 전력의 크기를 제어할 수 있다. 이를 위하여 배터리(120)의 잔량을 확인하는 배터리 잔량 확인부(미도시)가 구비될 수 있는데, 배터리 잔량 확인부는 확인된 배터리 잔량에 대한 신호(배터리 잔량 신호)를 생성하여 신호 수신부(410)로 전달한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 제어부(450)는 보행자 감지 신호에 따라 램프(12)의 점등, 소등 또는 디밍을 제어할 수 있다.
본 발명에서 보행자 감지 신호는 주변의 움직임 감지 결과에 따라 발생하는데, 배터리 제어부(450)는 주변에 움직임이 감지된 경우에 램프(12)로 전력을 공급하고, 주변에 움직임이 감지되지 않는 경우 램프(12)의 디밍을 제어하거나 램프(120)로의 전력 공급을 차단할 수 있는 것이다.
움직임을 감지하기 위하여 움직임을 감지할 수 있는 센서가 가로등(10)에 구비될 수 있는데, 도 1은 이를 도시하고 있다. 본 발명의 실시예에 따른 가로등(10)은 카메라(130) 또는 움직임 감지기(140)를 구비할 수 있는데, 카메라(130)에 의하여 촬영된 영상을 분석하거나 움직임 감지기(140)의 감지 결과를 이용하여 주변 움직임을 감지하고 보행자 감지 신호를 발생하게 된다.
한편, 도 1은 하나의 움직임 감지기(140)가 설치된 것을 도시하고 있으나, 복수의 움직임 감지기(140)를 설치함으로써 가로등(10) 주변 전체에 대한 움직임 감지가 가능할 수도 있다. 예를 들어, 움직임 감지기(140)의 시야각이 120도인 경우 3개의 움직임 감지기(140)를 가로등(10)의 몸체(11)에 설치함으로써 가로등(10)의 주변 전체에 대한 감시가 가능한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 제어부의 동작을 나타낸 도면이다.
배터리 제어부(450)는 배터리(120)에 직접 연결되어 배터리(120)의 전력이 램프(12)로 전달되도록 중계하는 역할을 수행한다. 그런데, 강수 감지 신호가 수신된 경우 제어부(430)는 배터리(120)의 전력을 차단하라고 하는 제어 신호를 배터리 제어부(450)로 송신하는데, 제어 신호를 수신한 배터리 제어부(450)는 배터리(120)의 전력을 차단하여 전력이 램프(12)로 전달되지 않도록 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 제어부(450)는 램프(12)의 디밍을 제어할 수 있는데, 이는 램프(12)로 전달되는 전력의 크기를 조절함으로써 가능하게 된다.
이와 같이, 배터리 제어부(450)는 전력 차단 및 전력 조절을 수행하는데, 도 6은 배터리 제어부(450)의 세부 구성을 나타내고 있다.
배터리 제어부(450)는 전력 개폐부(441) 및 전력 조절부(442)를 포함하여 구성된다. 전력 개폐부(441)는 배터리(120)로부터 공급된 전력이 전력 조절부(442)로 전달되도록 경로를 제공하거나 전력이 전력 조절부(442)로 전달되지 않도록 경로를 차단하는 역할을 수행한다. 이를 위하여, 전력 개폐부(441)는 스위치와 같은 형식으로 구현될 수 있다. 즉, 스위치를 닫거나 열어서 전력의 이동 여부를 제어하는 것이다.
전력 조절부(442)는 배터리(120)로부터 공급된 전력의 양을 조절하여 출력하는 역할을 수행한다. 예를 들어, 발전기(110)로부터 생산된 전력의 전압이 12V인 경우 전력 조절부(442)는 램프(12)에 맞도록 6V로 조절할 수 있는 것이다.
또한, 전력 조절부(442)는 발전기(110)로부터 공급된 전압을 다양하게 조절할 수 있는데, 이를 통하여 램프(12)의 디밍을 조절할 수 있게 된다. 즉, 전력 조절부(442)는 높은 휘도로 램프(12)가 점등되도록 하기 위하여 높은 전압을 램프(12)에 인가하고 낮은 휘도로 램프(12)가 점등되도록 하기 위하여 낮은 전압을 램프(12)에 인가하는 것이다.
이를 위하여, 전력 조절부(442)는 DC-DC 컨버터를 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 전력 조절부(442)는 발전기(110)로부터 전달된 DC 전압을 램프(12)에 맞는 DC 전압으로 변환하는 역할을 수행하는 것으로서, 출력 전압을 조절함으로써 램프(12)의 디밍을 제어한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 제어부(450)는 배터리의 잔량과 흐린 날의 수(부조일)을 참조하여 램프(120)로의 전력 공급을 제어할 수 있다. 예를 들어, 부조일이 사전에 설정된 일수를 초과한 경우 배터리 제어부(450)는 배터리 잔량을 참조하여 램프(120)의 디밍을 제어하거나 램프(120)로의 전력을 차단할 수 있는 것이다. 부조일과 배터리 잔량간의 관계는 사용자에 의하여 결정될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 잔량이 고려되어 결정된 배터리 전력의 공급량을 나타낸 도면으로서, 배터리 잔량이 4단계로 구분되고 각 단계별로 램프(12)로 공급되는 전력량이 결정된 것을 나타내는 그래프(700)이다.
램프(12)가 최대 휘도로 빛을 발산하도록 하는 전력량의 비율이 100%라고 할 때, 배터리 잔량이 0~a인 경우 배터리 제어부(450)는 램프(12)로 전력을 공급하지 않고, 배터리 잔량이 a~b인 경우 배터리 제어부(450)는 40%의 비율로 전력을 공급하고, 배터리 잔량이 b~c인 경우 배터리 제어부(450)는 80%의 비율로 전력을 공급하며, 배터리 잔량이 c를 초과하는 경우 배터리 제어부(450)는 100%비율로 전력을 공급한다.
이를 다시 설명하면, 램프(12)가 최대 휘도로 빛을 발산하도록 하는 전압이 10V라고 할 때, 배터리 잔량이 0~a인 경우 배터리 제어부(450)는 램프(12)로 전력을 공급하지 않고, 배터리 잔량이 a~b인 경우 배터리 제어부(450)는 4V의 전압으로 전력을 공급하고, 배터리 잔량이 b~c인 경우 배터리 제어부(450)는 8V의 전압으로 전력을 공급하며, 배터리 잔량이 c를 초과하는 경우 배터리 제어부(450)는 10V의 전압으로 전력을 공급하는 것이다.
그러나, 도 7에 도시된 배터리 잔량이 구분된 단계의 개수 및 단계별 전력량의 비율은 예시적인 것으로서, 단계의 개수 및 각 단계별 전력량으로 램프 제어가 가능하다. 또한, 배터리 잔량에 대한 단계를 구분하지 않고 배터리 잔량에 비례하여 출력되는 전력량이 결정될 수도 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 제어부(450)는 현재 시간을 참조하여 램프(12)의 점등, 소등 또는 디밍을 제어할 수 있다. 즉, 배터리 제어부(450)는 특정 시간 구간만큼 램프(12)로 전력을 공급하거나 특정 시간 구간만큼 램프(12)로의 전력 공급을 차단할 수 있는 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 현재 시간이 고려되어 램프가 제어되는 것을 나타낸 도면으로서, 배터리 제어부(450)의 전력 제어에 의하여 오후 6시부터 다음 날 오전 6시까지 램프(12)가 점등되고, 오전 6시부터 오후 6시까지 램프(12)가 소등되는 것을 그래프(800)로 나타낸 도면이다.
또한, 배터리 제어부(450)는 램프(12)의 디밍을 제어할 수도 있는데, 예를 들어 오후 6시부터 오후 7시까지는 램프(12)의 최대 휘도 전력량에 대한 40%의 전력을 램프(12)에 공급하고, 오후 7시부터 다음 날 오전 5시까지 램프(12)의 최대 휘도 전력량에 따른 전력을 램프(12)에 공급하며, 오전 5시부터 오전 6시까지는 램프(12)의 최대 휘도 전력량에 대한 60%의 전력을 램프(12)에 공급할 수 있다.
배터리 제어부(450)가 현재 시간을 참조하여 배터리(120)의 전력을 제어할 수 있도록 하기 위하여 제어 장치(400)에는 현재 시간을 제공할 수 있는 수단(미도시)이 구비될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 제어부(450)는 강수 감지 신호가 일정 시간만큼 지속된 경우 배터리(120)에 충전된 전력이 램프(12)로 공급되는 것을 차단할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 제어 개시 시간을 나타낸 도면으로서, 강수 감지 신호의 지속 시간이 대기 시간(920)만큼 지속된 경우에 배터리 제어 신호가 발생된 것을 나타낸 그래프(900)이다.
비 또는 눈이 오는 경우 강수 수용 공간에 강수가 수용되는데, 강수량이 절연체의 높이보다 작은 경우에도 바람에 의하여 강수가 흩날리거나 또는 낙하하는 강수가 고여있는 강수에 튀기면서 제 1 전극(211) 및 제 2 전극(212)이 일시적으로 단락될 수 있다.
일시적으로 단락된 이후에는 또 다시 전극(211, 212)간 전기적 연결이 차단되는데, 이와 같은 전극(211, 212)간 단락 및 차단이 반복됨에 따라 램프(12)로의 전력 공급 및 차단이 반복되며, 램프(12)의 수명이 단축될 수 있다.
이에, 본 발명의 배터리 제어부(450)는 강수 감지 신호의 지속 시간을 참조하여 사전에 설정된 대기 시간(920)만큼 지속된 경우에 배터리(120)의 전력을 차단할 수 있다. 강수 감지 신호의 지속 시간을 판단하기 위하여 타이머(460)가 이용될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 강수 감지 신호(911, 912)가 대기 시간(920)보다 짧게 발생된 경우, 배터리 제어부(450)는 이를 일시적으로 단락된 것으로 판단하여 배터리(120)의 전력을 차단하지 않고, 강수 감지 신호(913)가 대기 시간(920)만큼 지속된 경우 배터리(120)의 전력을 차단한다. 즉, 강수 감지 신호(913)가 발생된 이후 대기 시간(920)만큼 지속된 시점이 배터리 제어 개시 시간(930)인 것이다.
또한, 배터리 제어 개시 시간(930)이 경과한 이후에 강수 감지 신호가 수신되지 않으면, 배터리 제어부(450)는 램프(12)로의 전력을 다시 공급하는데, 이 경우에도 일시적인 오류에 의한 전력의 반복적 공급 및 차단을 방지하기 위하여 배터리 제어부(450)는 강수 감지 신호가 수신되지 않은 시점부터 일정 시간이 경과된 이후에 램프(12)로의 전력을 다시 공급할 수 있다.
다시 도 4를 설명하면, 저장부(420)는 제어 시간 정보를 저장하는 역할을 수행한다. 전술한 바와 같이, 배터리 제어부(450)는 현재 시간을 참조하여 램프(12)의 점등, 소등 또는 디밍을 제어할 수 있는데, 배터리 제어부(450)는 제어 시간 정보에 명시된 시간에 맞게 램프(12)로 공급되는 전력을 제어하는 것이다. 본 발명에서 제어 시간 정보는 램프(12)의 점등 시각, 소등 시각, 디밍 시각 및 디밍 정도 중 적어도 하나를 포함한다.
점등 시각은 점등이 수행되는 시점을 의미하는 것으로서, 점등 시각이 오후 6시로 설정되어 있는 경우 오후 6시에 램프(12)로 전력이 공급되고, 이에 따라 램프(12)가 점등되는 것이다.
소등 시각은 소등이 수행되는 시점을 의미하는 것으로서, 소등 시각이 오전 7시로 설정되어 있는 경우 오전 7시에 램프(12)로의 전력 공급이 중단되고, 이에 따라 램프(12)가 소등되는 것이다.
디밍 시각은 디밍이 수행되는 시점을 의미하는 것으로서, 디밍 시각이 오전 6시로 설정되어 있는 경우 오전 6시에 램프(12)로의 전력이 공급되면서 전력량이 조절되고, 이에 따라 램프(12)가 디밍되는 것이다.
디밍 정도는 램프(12)의 최대 밝기에 대한 밝기 정도를 의미하는 것으로서, 예를 들어 디밍 정도는 최대 밝기의 50%로 설정될 수 있다. 이와 같이 50%의 전력이 공급되는 경우 램프(12)는 최대 밝기의 50%의 밝기로 빛을 발산하게 된다.
충전 제어부(440)는 배터리(120)의 충전을 제어한다. 구체적으로, 충전 제어부(440)는 태양광의 크기를 참조하여 충전 전류를 조절하는 역할을 수행한다.
본 발명에서 배터리(120)는 리튬 이온 전지 또는 리튬 폴리머 전지일 수 있는데, 충전 조건을 만족하는 전류인 충전 전류의 크기에 따라 하루 중 충전 가능한 시간이 달라질 수 있다. 예를 들어, 충전 전류의 크기가 비교적 큰 경우 충전 시간이 짧아지고, 충전 전류의 크기가 비교적 작은 경우 충전 시간이 길어지는 것이다.
그런데, 충전 전류의 크기가 고정되어 있는 경우 충전 효율이 감소될 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 충전 전류별 충전량을 나타낸 도면으로서, 시간별 태양광의 크기를 나타낸 그래프(1000)와 충전 전류가 고정 또는 변경되는 경우의 충전량을 나타낸 그래프(1010, 1020)를 도시하고 있다.
태양광 발전기(110)는 시간대별로 변하는 크기의 태양광을 이용하여 전력을 생산한다. 이 때, 태양광의 크기가 작은 것을 가정하여 충전 전류를 낮게 설정하는 경우 태양광의 크기가 크더라도 적은 양만큼만 충전이 수행된다. 또한, 태양광의 크기가 큰 것을 가정하여 충전 전류를 높게 설정하는 경우 태양광의 크기가 작을 때 충전을 수행하지 않을 수 있다.
예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이 3A로 충전 전류를 설정한 경우 배터리(120)에 충전되는 충전량은 한정된다. 이러한 경우 태양광에 의하여 생성된 전류의 크기가 3A 이상이면 3A의 전류(1010)로 충전이 수행되지만, 태양광에 의하여 생성된 전류의 크기가 3A 미만이면 충전이 수행되지 않게 된다.
다시 말해, 태양광에 의하여 생성된 전류의 크기가 3A 이상이라고 하더라도 충전 전류가 3A로 설정되어 있기 때문에 3A의 전류로 충전이 수행되고, 태양광에 의하여 생성된 전류의 크기가 3A 미만이면 충전이 전혀 수행되지 않는 것이다.
따라서, 충전 전류를 낮게 설정하면 태양광의 크기가 작더라도 충전이 수행되는 반면 작은 전류의 전력만이 충전되고, 충전 전류를 높게 설정하는 경우 높은 전류의 전력이 충전되는 반면 태양광의 크기가 충분히 큰 때에만 충전이 수행된다.
이에, 본 발명의 실시예에 따른 충전 제어부(440)는 태양광의 크기를 고려하여 충전 전류를 설정할 수 있다. 즉, 충전 전류가 변경되는 것으로서, 배터리(120)에 충전되는 전류의 크기(1020)도 충전 전류에 따라 적응적으로 변경될 수 있게 된다.
배터리(120)는 충전 제어부(440)에 의하여 설정된 충전 전류를 기초로 태양광 발전기(110)에 의하여 생성된 전력을 충전할 수 있다.
제어부(430)는 신호 수신부(410), 저장부(420), 충전 제어부(440), 배터리 제어부(450) 및 타이머(460)에 대한 전반적인 제어를 수행한다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 배수 시스템을 나타낸 도면으로서, 램프 하우징(13)에 배수 홀(1110), 배수 패널(1120) 및 강수량 감지 센서(1030)가 구비된 것을 나타낸 도면이다.
본 발명에서 강수 수용 공간은 램프 하우징(13)의 상부에 구비되는데, 강수량이 강수 수용 공간을 넘어서는 경우 강수 수용 공간에서 강수가 넘치게 되는데, 이는 미관상 좋지 않으며 램프 하우징(13) 밑을 지나는 통행자에게 불편을 줄 수도 있다.
또한, 비 또는 눈이 멈춘 경우 배터리 제어부(450)는 램프(12)로 전력을 공급하여야 하는데, 전극(211, 212)간의 단락이 해제되어야만 배터리 제어부(450)는 램프(12)로 전력을 공급할 수 있게 된다. 즉, 비 또는 눈이 오지 않고 있더라도 강수 수용 공간에 강수가 고여있는 경우에는 램프(12)로의 전력 공급이 차단되는 것이다.
이를 방지하기 위하여, 램프 하우징(13)에는 배수 홀(1110), 배수 패널(1120) 및 강수량 감지 센서(1030)가 구비될 수 있다.
배수 홀(1110)은 강수 수용 공간에 고여진 강수가 외부로 방출되도록 하는 출구 역할을 수행하고, 배수 패널(1120)은 배수 홀(1110)을 개폐함으로써 강수가 방출되도록 하거나 방출되지 않도록 하는 역할을 수행하며, 강수량 감지 센서(1030)는 강수량을 감지하는 역할을 수행한다.
강수량 감지 센서(1030)는 강수 수용 공간의 측면에 부착될 수 있는데, 강수 수용 공간에서 강수가 차오르다가 강수량 감지 센서(1030)에 의하여 강수가 감지되면 배수 패널(1120)이 개방되어 배수 홀(1110)을 따라 강수가 외부로 방출된다.
한편, 도 11에 도시된 강수량 감지 센서(1030)는 예시적인 것으로서 별도의 공간에 강수량 감지 센서가 구비될 수도 있다. 예를 들어, 강수 수용 공간이 아닌 별도의 공간 또는 위치에 강수량 감지 센서가 구비될 수 있는 것으로서, 실시간 강수량을 감지할 수도 있다.
여기서, 배수 패널(1120)은 슬라이딩 방식으로 이동하면서 배수 홀(1110)을 개방하거나 폐쇄할 수 있는데, 강수량에 따라 배수 홀(1110)의 크기가 다르게 형성되도록 배수 패널(1120)이 개방될 수 있다. 예를 들어, 강수량이 많은 경우 배수 홀(1110)의 크기가 크게 형성되도록 배수 패널(1120)이 배수 홀(1110)을 개방하고, 강수량이 적은 경우 배수 홀(1110)의 크기가 작게 형성되도록 배수 패널(1120)이 배수 홀(1110)을 개방하는 것이다. 배수 패널(1120)의 이동을 위하여 별도의 구동부(미도시)가 구비될 수 있다.
일단 배수 홀(1110)이 개방된 이후에는 램프(12)로의 전력 공급이 재개된 이후에 배수 홀(1110)이 폐쇄될 수 있다. 강수 수용 공간에 고여있는 강수를 빠르게 방출시킴으로써 제 1 전극(211) 및 제 2 전극(212)간의 전기적인 연결을 해제하고, 이에 배터리 제어부(450)에 의한 램프(12)로의 전력 공급을 보다 빠르게 수행되도록 할 수 있게 된다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
410: 신호 수신부 420: 저장부
430: 제어부 440: 충전 제어부
450: 배터리 제어부 460: 타이머

Claims (8)

  1. 입사된 태양광을 이용하여 전력을 생성하는 태양광 발전기;
    상기 태양광의 크기에 따라 충전 전류를 조절하는 충전 제어부;
    상기 조절된 충전 전류를 기초로 상기 생성된 전력을 충전하는 리튬 배터리;
    배터리 잔량 신호 또는 보행자 감지 신호를 수신하는 신호 수신부; 및
    상기 배터리 잔량 신호 및 상기 보행자 감지 신호 중 적어도 하나를 참조하여 상기 리튬 배터리에 충전된 전력이 램프로 공급되는 것을 제어하는 배터리 제어부를 포함하는 리튬 배터리를 구비한 가로등.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 신호 수신부는 일정량 이상의 강우 또는 강설이 발생하였음을 나타내는 강수 감지 신호를 수신하는 리튬 배터리를 구비한 가로등.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 배터리 제어부는 상기 강수 감지 신호, 상기 배터리 잔량 신호 및 상기 보행자 감지 신호 중 적어도 하나를 참조하여 상기 램프로 공급되는 전력의 크기를 제어하는 리튬 배터리를 구비한 가로등.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 배터리 제어부는 현재 시간을 참조하여 상기 램프의 점등, 소등 또는 디밍을 제어하는 리튬 배터리를 구비한 가로등.
  5. 입사된 태양광을 이용하여 전력을 생성하는 단계;
    상기 태양광의 크기에 따라 충전 전류를 조절하는 단계;
    상기 조절된 충전 전류를 기초로 상기 생성된 전력을 리튬 배터리에 충전하는 단계;
    배터리 잔량 신호 또는 보행자 감지 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 배터리 잔량 신호 및 상기 보행자 감지 신호 중 적어도 하나를 참조하여 상기 리튬 배터리에 충전된 전력이 램프로 공급되는 것을 제어하는 단계를 포함하는 리튬 배터리를 구비한 가로등을 제어하는 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    일정량 이상의 강우 또는 강설이 발생하였음을 나타내는 강수 감지 신호를 수신하는 단계를 더 포함하는 리튬 배터리를 구비한 가로등을 제어하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 배터리에 충전된 전력이 램프로 공급되는 것을 제어하는 단계는 상기 강수 감지 신호, 상기 배터리 잔량 신호 및 상기 보행자 감지 신호 중 적어도 하나를 참조하여 상기 램프로 공급되는 전력의 크기를 제어하는 단계를 포함하는 리튬 배터리를 구비한 가로등을 제어하는 방법.
  8. 제 5항에 있어서,
    현재 시간을 참조하여 상기 램프의 점등, 소등 또는 디밍을 제어하는 단계를 더 포함하는 리튬 배터리를 구비한 가로등을 제어하는 방법.
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