KR20210101910A

KR20210101910A - 스마트 태양광 가로등

Info

Publication number: KR20210101910A
Application number: KR1020200016455A
Authority: KR
Inventors: 안성범; 최영삼
Original assignee: (주)큐디
Priority date: 2020-02-11
Filing date: 2020-02-11
Publication date: 2021-08-19
Also published as: KR102292930B1

Abstract

본 발명은 충방전 제어를 통해 안정적으로 운영할 수 있는 스마트 태양광 가로등에 관한 것으로, 본 발명의 스마트 태양광 가로등은 공급된 전기에너지로 빛을 발생하는 LED 모듈, 태양광을 집적하여 상기 LED 모듈에 전기에너지를 공급하는 태양광 모듈, 태양광 모듈에서 생성된 전기에너지를 변환하는 충전회로, 생성된 전기에너지를 저장하는 배터리, LED 모듈 및 충전회로를 제어하는 제어부를 포함하는 콘트롤 박스, 및 LED 모듈, 태양광 모듈 및 콘트롤 박스가 설치되는 전주를 포함하고, 상기 제어부에 상기 태양광 모듈로 부터의 전기에너지를 이용하여 충전회로를 기동시키는 웨이크업 보드를 더 포함하여 구성된다.

Description

스마트 태양광 가로등{Smart Solar Street Light}

본 발명은 스마트 태양광 가로등에 관한 것으로, 보다 상세하게는 충방전 제어를 통해 안정적으로 운영할 수 있는 스마트 태양광 가로등에 관한 것이다.

가로등은 일반적으로 차량이나 보행자의 안전과 보안을 위하여 가로를 따라서 설치한 조명시설을 말한다. 이러한 가로등은 고속도로나 시가지의 주요도로, 상업지구의 도로, 주택지구의 도로, 교량의 중앙이나 가장자리 등 설치장소에 따라 그에 알맞은 종류의 것이 사용된다. 종래의 가로등 및 정원등은 한전 등 전력공급원에서 전원 케이블을 연결하여 전력을 공급받아야 함으로 설치장소가 전력공급원과 멀리 떨어져 있으면, 원거리 전력송신으로 인하여 고압전송과 변압기 설치 등으로 인한 초기설치비용이 과다 소요되는 문제점이 있어 태양광을 이용하여 전기를 공급하는 태양광 가로등이 사용되고 있다.

하지만, 현재 사용되고 있는 태양광 가로등의 경우, 흐린 날이 계속되거나 일조량이 적어 태양광을 통해 생성되는 전기 에너지가 적은 경우에는 배터리 보호 장치의 전류까지 모두 소진하게 되어 정상적인 충전을 할 수 없게 된다. 이 경우 시스템을 다시 구동하기 위해서는 작업자가 일일이 가로등을 순환하며 BMS가 정상적인 다른 배터리를 통하여 배터리에 일정 전압을 공급하여 시스템을 재가동시키는 것이 필요하다. 또한, 종래의 태양광 가로등은 태양광의 입사 방향이 변하거나 구름의 변화에 따라 적절하게 추적 대응하지 못해 태양광의 발전 효율이 저하되는 문제가 있었다.

공개특허공보 제10-201--0023195호(2018. 03. 07. 공개)

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 배터리가 완전 방전되어 충전회로가 정상 가동하지 못하는 상태에서도 자동으로 배터리 충전 회로를 재가동 시킬 수 있고, 태양광의 입사 방향을 정확히 감지하고, 태양광 모듈을 간단하고 안정되고 구동 시킬 수 있는 스마트 태양광 가로등을 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스마트 태양광 가로등은 공급된 전기에너지로 빛을 발생하는 LED 모듈; 태양광을 집적하여 상기 LED 모듈에 전기에너지를 공급하는 태양광 모듈; 상기 태양광 모듈에서 생성된 전기에너지를 변환하는 충전회로, 생성된 전기에너지를 저장하는 배터리, 및 LED 모듈 및 충전회로를 제어하는 제어부를 포함하는 콘트롤 박스; 및 상기 LED 모듈, 태양광 모듈 및 콘트롤 박스가 설치되는 전주;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 태양광 모듈로 부터의 전기에너지를 이용하여 충전회로를 기동시키는 웨이크업 보드를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 상기 태양광 모듈에 의해 생성되는 전류량을 체크하여 낮과 밤을 판단하여 밤이라 판단된 경우에 상기 LED 모듈을 점등하되, 상기 배터리에 저장된 전기에너지의 양에 따라 LED 모듈을 자동으로 디밍하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는, 보통 때에 상기 배터리에 저장된 전기에너지의 양이 일정 기준 이하인 경우 BMS를 보호 유지하기 위한 BMS 자기보호 모드를 구동하지만 보호유지 전류마저 완전 소진 시에도 , 상기 웨이크업 보드는 최초에 태양빛이 솔라모듈을 통하여 전류로 입력 될 때에 스스로 작동되며 태양광 모듈의 전압과 배터리의 전압을 비교하여, 태양광 모듈의 전압이 높고, 배터리의 전압이 기동 전압 이하이거나 측정 되지 않을 경우 스스로 작동되는 웨이크업 보드를 통해 충전회로를 기동시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는, 태양광 모듈에 의한 전원으로 작동되며 일정 기준에 따라 대기 또는 제2CPU를 작동시키기 위한 제1CPU와, 배터리 전원으로 작동되며 배터리의 전압이 제1기준 값 이상인 경우에는 제1CPU에 응답 신호를 송신하고, 제1기준 값 미만인 경우에는 제1CPU에 응답 신호에 응답하지 않는 제2CPU와, 제어보드 내에 위치하여 LED 모듈을 제어하고, 관제센터와의 통신을 수행하고, 부가 장치 들을 제어하는 제3CPU를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스마트 태양광 가로등은 태양의 위치를 감지하는 태양 위치 감지부를 더 포함하며, 상기 태양 위치 감지부는, 태양광을 감지하는 복수의 CDS 센서와, 태양의 위치에 따라 상기 CDS 센서에 입사되는 태양광의 크기를 다르게 하기 위한 센서 커버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 CDS 센서는 상, 하, 좌, 우 및 중앙에 배치되고, 상기 센서 커버는 반구의 일부의 형태로 형성되고, 상기 상, 하, 좌, 우 및 중앙에 배치된 CDS 센서에 태양광이 입사될 수 있도록 복수의 관통홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 센서 커버에는 상기 복수의 관통홀에 대응하여 각각 태양광을 안내하기 위한 안내 가이드가 돌출 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수의 안내 가이드 중 중앙에 위치한 CDS 센서에 태양광을 안내하는 안내 가이드의 높이가 상, 하, 좌, 우에 위치한 CDS 센서에 태양광을 안내하는 안내 가이드의 높이보다 높게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수의 안내 가이드 중 중앙에 위치한 CDS 센서에 태양광을 안내하는 안내 가이드는 원통형으로 형성되고, 상, 하, 좌, 우에 위치한 CDS 센서에 태양광을 안내하는 안내 가이드는 외측의 직경이 더 큰 원추형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 중앙에 위치한 CDS 센서에 입사되는 태양광의 크기가, 상기 상, 하, 좌, 우에 위치한 CDS 센서에 입사되는 태양광의 크기보다 더 크도록 태양광 모듈의 각도를 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스마트 태양광 가로등은 전주와 태양광 모듈 사이에 배치되어 감지된 태양의 위치에 따라 태양광 모듈을 운동시켜 감지된 태양의 위치에 따라 상기 전주에 대한 태양광 모듈의 설치 각도를 조절시키는 태양 추적부를 더 포함하며, 상기 태양 추적부는, 상기 태양광 패널을 지지하는 패널 지지부, 상기 패널 지지부의 하부에 배치되어 상기 태양광 모듈을 수직방향으로 회전시키는 수직 회전부, 및 상기 수직 회전부와 전주 사이에 배치되어 상기 태양광 모듈을 수평 방향으로 회전시키는 수평 회전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수직 회전부는, 외주면에 기어가 형성되고, 상기 태양광 모듈의 수직 회전운동을 가이드하는 수직 회전 가이드와, 상기 수직 회전 가이드의 기어와 맞물려 동작하는 웜기어와, 상기 웜기어에 회전 운동을 발생시키는 모터를 포함하여 형성되고, 상기 수평 회전부는, 외주면에 기어가 형성되고, 상기 태양광 모듈의 수평 회전운동을 가이드하는 수평 회전 가이드와, 상기 수평 회전 가이드의 기어와 맞물려 동작하는 웜기어와, 상기 웜기어에 회전 운동을 발생시키는 모터를 포함하고, 상기 웜기어와 모터는 상기 수직 회전 가이드 또는 상기 수평 회전 가이드의 외주면에 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수직 회전부는, 상기 패널 지지부에 결합되어 태양광 패널의 수직 회전을 가이드하는 수직 회전 링크와, 상기 수직 회전 링크의 일측에 결합되고, 내측에 암나사산이 형성되는 수직 회전 지지 로드와 상기 수직 회전 링크의 타측에 결합되고, 회전운동을 발생하는 모터와, 상기 수직 회전 지지 로드의 암나나산과 맞물리는 숫나사산이 형성되는 수직 회전 스크류 로드를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수평 회전부는, 상기 수직 회전부의 하부에 결합되며 외주면에 기어가 형성되는 수평 회전 제1기어와, 일측은 상기 수평 회전 제1기어와 맞물리고 타측은 회전 운동을 발생하는 모터와 결합되는 수평 회전 제2기어를 포함하고, 수평 회전 제1기어의 직경이 수평 회전 제2기어의 직경 보다 큰 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전주의 일면에는, 대기 중 미세먼지의 양을 감지하여 표시하는 미세먼지 표시부가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 좌, 우에 위치한 CDS 센서에 입사되는 태양광의 크기를 비교하여 좌, 우에 위치한 CDS 센서에 입사되는 태양광의 크기가 일정 범위 내에서 같아지도록 상기 태양광 모듈을 우 또는 좌로 수평 회전시키고, 상기 태양광 모듈을 상 또는 하로 수직 회전하여 상기 중앙에 위치한 CDS 센서에 입사되는 태양광의 크기가 최대가 되도록 상기 태양광 모듈을 상하 회전시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 CDS 센서에 입사되는 태양광의 크기가 일정 기준값 이하로 감지되어 태양의 위치를 찾지 못한 경우에는, 내장된 카운터를 이용하여 일정 시간마다 정해진 각도를 회전시키고, 상기 CDS 센서에 입사되는 태양광의 크기가 일정 기준값을 초과하여 태양의 위치를 찾은 경우에는 상기 CDS 센서에 입사되는 태양광의 크기를 기준으로 태양광 모듈의 위치를 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 태양광 모듈은 수평 회전의 시작점과 끝점을 가지며, 상기 제어부는, 상기 태양광 모듈에 의해 생성되는 전류량을 체크하여 낮과 밤을 판단하여, 낮이라 판단된 경우에는 수평 회전의 시작점으로 이동하여 태양 추적을 시작하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 수단을 통해 본 발명의 스마트 태양광 가로등은 배터리가 완전 방전되어 충전회로가 정상 가동하지 못하는 상태에서도 자동으로 배터리 충전 회로를 재가동 시킬 수 있고, 태양광의 입사 방향을 정확히 감지하고, 태양광 모듈을 간단하고 안정되고 구동 시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 스마트 태양광 가로등 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 스마트 태양광 가로등의 주요 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 스마트 태양광 가로등의 제어 구성을 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 스마트 태양광 가로등의 웨이크업 동작 순서를 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 태양 위치 감지부의 센서 커버를 나타낸 도면이다.
도 6는 본 발명의 태양 위치 감지부의 센서 커버의 변형예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 스마트 태양광 가로등의 상부를 확대한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 태양 추적부를 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 발명의 수직 회전부와 수평 회전부를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 수직 회전부와 수평 회전부의 또 다른 실시예를 나타낸 도면이다.

본 발명의 구체적인 실시 예와 특징에 대해 첨부된 도면을 통해 자세히 설명한다. 그러나 본 발명은 도면과 구체적인 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 스마트 태양광 가로등에 대해 자세히 설명하도록 한다.

먼저 도 1은 본 발명의 스마트 태양광 가로등(100) 시스템의 개념도로서, 본 발명의 스마트 가로등 시스템(1000)은 복수의 스마트 태양광 가로등(100)과 이들과 통신하여 관제하고 제어하는 관제센터(200)를 포함하여 구성된다.

도 2는 본 발명의 스마트 태양광 가로등(100)의 주요 구성을 나타낸 도면으로서, 도 2를 참조하면, 본 발명의 스마트 태양광 가로등(100)은 공급된 전기에너지로 빛을 발생하는 LED 모듈(400)과 태양광을 집적하여 상기 LED 모듈(400)에 전기에너지를 공급하는 태양광 모듈(300)과 LED 모듈(400) 및 태양광 모듈(300)을 지지하는 전주(110)를 포함하여 구성된다. 이 때 전주(110)의 일측면에는 대기 중 미세먼지의 양을 감지하여 표시하는 미세먼지 표시부(120)가 설치되어 통행자에게 대기 중의 미세먼지 양에 대한 정보를 제공할 수 있다. 미세먼지 양은 전주(110) 내에 설치된 미세먼지 감지 센서를 통해 감지할 수 있으며, 각 전주(110)에서 감지된 미세 먼지의 양을 관제센터(200)로 송신함으로써 기상청, 지방자치단체 등에는 해당 지역의 미세먼지를 좀 더 정확히 측정할 수 있다. 이와 반대로 기상청 또는 지방자치단체 등에서 측정한 해당 지역의 미세먼지 정보를 관제센터(200)를 통해 각 전주(110)에 전달하고, 전주(110)에 설치된 미세먼지 표시부(120)에서는 전달된 미세먼지 양을 표시하는 기능만 수행할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 스마트 태양광 가로등(100)의 제어 구성을 나타낸 구성도로서, 도 3을 참조하면 본 발명은 스마트 태양광 가로등(100)의 콘트롤 박스에는 태양광 모듈(300)에서 생성된 전기에너지를 변환하는 충전회로, 생성된 전기에너지를 저장하는 배터리, 및 LED 모듈(400) 및 충전회로를 제어하는 제어부를 포함되고, 제어부는 관제센터(200)와 무선 또는 유선으로 연결되어 전주(110)의 상태를 송신하거나 제어 신호를 수신하게 된다.

본 발명의 제어부에는 태양광 모듈(300)에 의한 전원으로 작동되며 일정 기준에 따라 대기 또는 제2CPU를 작동시키기 위한 제1CPU와, 배터리 전원으로 작동되며 배터리의 전압이 제1기준 값 이상인 경우에는 제1CPU에 응답 신호를 송신하고, 제1기준 값 미만인 경우에는 제1CPU에 응답 신호에 응답하지 않는 제2CPU와, 제어보드 내에 위치하여 LED 모듈(400)을 제어하고, 관제센터(200)와의 통신을 수행하고, 부가 장치 등을 제어하는 제3CPU를 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명의 제어부는 태양광 모듈(300)에 의해 생성되는 전류량을 체크하여 낮과 밤을 판단하여 밤이라 판단된 경우에 상기 LED 모듈(400)을 점등하되, 상기 배터리에 저장된 전기에너지의 양에 따라 LED 모듈(400)을 자동으로 디밍하고, 태양광 모듈(300)로부터의 전기에너지를 이용하여 충전회로를 기동시키는 웨이크업 보드를 더 포함하여 구성되어 배터리의 완전 방전 시에도 다시 제어부를 구동시킬 수 있는 것을 특징으로 한다. 즉,

배터리의 양이 일정 기준 이하인 경우 BMS를 보호 유지하기 위한 BMS 자기보호 모드를 스스로 구동하지만 보호유지 전류마저 완전 소진 시에 다음날 태양에 의하여 정상 작동을 할 수 있도록 웨이크업 보드를 포함한다.

태양광 모듈(300)의 전압과 배터리의 전압을 비교하여, 태양광 모듈(300)의 전압이 높고, 배터리의 전압이 기동 전압 이하인 경우 웨이크업 보드를 통해 충전회로를 기동시킴으로써 다시 시스템을 정상 가동시킬 수 있게 되는 것이다.

도 4는 본 발명의 스마트 태양광 가로등(100)의 웨이크업 동작 순서를 나타낸 순서도로서, 도 4을 참조하면 태양이 일출 상태이며 태양광 모듈(300)을 구동시켜 전기를 생산하기에 충분한 태양광이 입사되는 경우에는 태양광 모듈(300)이 동작하여 전기 에너지를 생산하게 된다. 이때 제어부 내의 제1CPU가 동작하여 배터리가 정상 상태에 있는지를 체크하기 위해 제2CPU에 응답을 요청하게 된다. 만일 일정 시간 내에 제2CPU로부터 응답이 오는 경우에는 배터리가 정상 상태라고 판단하게 되고, 만일 일정 시간 내에 제2CPU로부터 응답이 오지 않는 경우에는 배터리가 방전 상태라고 판단하여 웨이크업 구동을 수행한다. 웨이크업 구동은 독립된 배터리 그라운드와 태양광 모듈(300)의 그라운드를 일정 기간 쇼트시킴으로써 수행된다. 바람직하게는 0.5초 정도 쇼트 시킴으로서 배터리를 다시 정상 작동하게 하는 것이다. 여기서 배터리의 방전 상태는 배터리가 일정 전압 이하가 되어 자기 보호 상태에 돌입된 것을 의미하며, 물리적으로 손상된 상태를 의미하는 것은 아니다. 본 발명의 제어부에는 웨이크업 구동을 위한 웨이크업 보드를 포함하게 된다.

웨이크업 구동을 통해 배터리가 다시 충전이 가능한 웨이크 온 상태가 되면 배터리의 전원으로 동작하는 제2CPU는 배터리의 전압이 일정 기준 이상인 경우에는 제1CPU의 응답 신호에 대응하여 “on”신호를 발생시켜 전달하고, 만일 웨이크업 동작이후에는 배터리의 전압이 일정 기준에 도달하지 않은 경우에는 다시 한번 웨이크업 동작을 수행하도록 지시한다. 제2CPU가 “on” 신호를 발생시키는 제1기준 전압은 20V인 것이 바람직하다.

통상적으로 배터리가 정상인 경우에는 BMS 회로에 의해 일정 범위, 예를 들어 20~29V의 전압을 유지하게 되지만, 배터리에 이상이 발생하는 경우에는 기준 범위를 초과한 전압이 측정될 수 있다. 이 경우, 과전압 및 역류되는 전류로 인한 회로 보호를 위한 조치가 필요하며, 본 발명의 경우 배터리의 전압이 또 다른 일정 전압, 바람직하게는 30V, 이상인 경우에는 제어부의 제3CPU로 공급되는 전원을 차단시켜 BMS 및 제어 제어회로를 보호하고, 충전회로는 스스로 오프되어 자신의 회로를 보호한다. 이후 다시 한번 배터리에 쇼크를 주는 웨이크업 동작을 수행하여 배터리를 회복시키거나, 관제 센터에 상태를 송신한 후 대기 상태로 대기하게 된다. 한편, 배터리의 전압이 또 다른 일정 전압 이하인 경우에는 제3CPU를 동작시켜 LED 모듈(400)을 제어하고, 관제센터(200)와의 통신을 수행하고, 부가 장치 등을 제어하게 된다.

본 발명의 스마트 태양광 가로등(100)은 태양의 위치를 감지하는 태양 위치 감지부를 더 포함하며, 태양 위치 감지부는 태양광을 감지하는 복수의 CDS 센서와 태양의 위치에 따라 상기 CDS 센서에 입사되는 태양광의 크기를 다르게 하기 위한 센서 커버(600)를 포함하여 구성된다.

도 5는 본 발명의 태양 위치 감지부의 센서 커버(600)를 나타낸 도면으로서, 도 5를 참조하면, 본 발명의 태양 위치 감지부에는 상, 하, 좌, 우 및 중앙에 CDS 센서가 배치되고, 센서 커버(600)는 반구의 일부의 형태로 형성되고, 상기 상, 하, 좌, 우 및 중앙에 배치된 CDS 센서에 대응하는 위치에 복수의 관통홀(610)이 형성되어 각 CDS 센서로 태양광이 입사될 수 있도록 한다.

도 6은 본 발명의 태양 위치 감지부의 센서 커버(600)의 변형예를 나타낸 도면으로서, 센서 커버(600)에는 상기 복수의 관통홀(610)에 대응하여 각각 태양광을 안내하기 위한 안내 가이드(620)가 돌출 형성된 것을 특징으로 한다. 이 때, 복수의 안내 가이드(620) 중 중앙에 위치한 CDS 센서에 태양광을 안내하는 안내 가이드(620)의 높이가 상, 하, 좌, 우에 위치한 CDS 센서에 태양광을 안내하는 안내 가이드(620)의 높이보다 높게 형성되어, 입사되는 태양광의 방향을 정확하게 감지할 수 있게 된다. 상기 복수의 안내 가이드(620) 중 중앙에 위치한 CDS 센서에 태양광을 안내하는 안내 가이드(620)는 원통형으로 형성되고, 상, 하, 좌, 우에 위치한 CDS 센서에 태양광을 안내하는 안내 가이드(620)는 외측의 직경이 더 큰 원추형으로 형성하여, 입사되는 태양광의 방향을 더욱 정확하게 감지할 수 있게 된다.

이와 같은 센서 커버(600)의 구조를 기초로 본 발명의 스마트 태양광 가로등(100)은 중앙에 위치한 CDS 센서에 입사되는 태양광의 크기가, 상기 상, 하, 좌, 우에 위치한 CDS 센서에 입사되는 태양광의 크기보다 더 크도록 태양광 모듈(300)의 각도를 조절하게 된다.

본 발명의 스마트 태양광 가로등(100)은 태양광 모듈(300) 사이에 배치되어 감지된 태양의 위치에 따라 태양광 모듈(300)을 운동시켜 감지된 태양의 위치에 따라 상기 전주(110)에 대한 태양광 모듈(300)의 설치 각도를 조절시키는 태양 추적부(500)를 더 포함한다.

도 7은 본 발명의 태양 추적부(500)를 나타낸 사시도로서, 도 7을 참조하면 본 발명의 태양 추적부(500)는, 태양광 패널을 지지하는 패널 지지부(510), 패널 지지부(510)의 하부에 배치되어 상기 태양광 모듈(300)을 수직방향으로 회전시키는 수직 회전부(520), 및 수직 회전부(520)와 전주(110) 사이에 배치되어 상기 태양광 모듈(300)을 수평 방향으로 회전시키는 수평 회전부(530)를 포함하여 구성된다.

도 8은 본 발명의 수직 회전부(520)와 수평 회전부(530)를 나타낸 도면으로서, 본 발명의 수직 회전부(520)는 외주면에 기어가 형성되고, 상기 태양광 모듈(300)의 수직 회전운동을 가이드하는 수직 회전 가이드(540)와 상기 수직 회전 가이드(540)의 기어와 맞물려 동작하는 웜기어(550)와 상기 웜기어(550)에 회전 운동을 발생시키는 모터(560)를 포함하여 형성된다. 본 발명의 수평 회전부(530) 역시 유사한 구조로 형성될 수 있으며, 외주면에 기어가 형성되고, 상기 태양광 모듈(300)의 수평 회전운동을 가이드하는 수평 회전 가이드와, 상기 수평 회전 가이드의 기어와 맞물려 동작하는 웜기어(550)와, 상기 웜기어(550)에 회전 운동을 발생시키는 모터(560)를 포함하여 형성된다. 도 9는 본 발명의 회전 구동 장치를 나타낸 도면이다.

이때, 본 발명의 웜기어(550)와 모터(560)는 상기 수직 회전 가이드(540) 또는 상기 수평 회전 가이드의 외주면에 설치되고, 상기 웜기어(550)와 모터(560) 사이에는 회전 충격을 흡수하기 위한 토션 댐퍼가 배치되어 충격을 흡수하게 된다.

도 10은 본 발명의 수직 회전부와 수평 회전부의 또 다른 실시예를 나타낸 도면으로서, 도 10을 참조하면 또 다른 실시예의 수직 회전부는 패널 지지부에 결합되어 태양광 패널의 수직 회전을 가이드하는 수직 회전 링크와, 수직 회전 링크의 일측에 결합되고, 내측에 암나사산이 형성되는 수직 회전 지지 로드와 수직 회전 링크의 타측에 결합되고, 회전운동을 발생하는 모터와, 수직 회전 지지 로드의 암나나산과 맞물리는 숫나사산이 형성되는 수직 회전 스크류 로드를 포함하여 형성된다. 모터(미도시)의 회전에 의해 수직 회전 스크류 로드가 회전하면 이에 맞물린 수직 회전지지 로드가 직선 운동을 하게 되며 이에 따라 수직 회전 링크의 구조에 따라 태양광 패널이 수직 방향으로 회전 또는 이동하게 되는 것이다. 도 10에서는 수직 회전 링크의 일례로 4절 링크 구조를 도시하였으나, 다양한 링크 구조를 적용하여 태양광 패널의 수직 회전 및 이동을 구현할 수 있다.

한편, 또 다른 실시예에 따른 수평 회전부는, 수직 회전부의 하부에 결합되며 외주면에 기어가 형성되는 수평 회전 제1기어와, 일측은 상기 수평 회전 제1기어와 맞물리고 타측은 회전 운동을 발생하는 모터와 결합되는 수평 회전 제2기어를 포함하여 구성된다, 바람직하게는 수평 회전 제1기어의 직경이 수평 회전 제2기어의 직경 보다 큰 것이 적절하며, 모터(미도시)의 회전에 의해 수평 회전 제2기어가 회전하면 이에 맞물린 수평 회전 제1기어가 회전하면서 태양광 모듈의 수평 회전을 구현하는 것이다.

또 다른 실시예의 경우 상대적으로 하중이 적게 걸리는 수평 회전에서만 기어 방식을 사용하고, 토크가 많이 작용하는 수직 회전을 구현함에 있어서는 스크류 방식을 사용함으로써 기어의 파손이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 기어 가공비용을 절약할 수 있어 적은 비용으로 쉽게 양산할 수 있는 장점이 있다.

다음으로 태양 위치 감지부와 태양 추적부(500)를 이용하여 본 발명의 스마트 태양광 가로등(100)의 제어방법에 대해 설명한다. 본 발명의 제어부는 태양 위치 감지부의 좌, 우에 위치한 CDS 센서에 입사되는 태양광의 크기를 비교하여 좌, 우에 위치한 CDS 센서에 입사되는 태양광의 크기가 일정 범위 내에서 같아지도록 상기 태양광 모듈(300)을 우 또는 좌로 수평 회전시키고, 상기 태양광 모듈(300)을 상 또는 하로 수직 회전하여 상기 중앙에 위치한 CDS 센서에 입사되는 태양광의 크기가 최대가 되도록 상기 태양광 모듈(300)을 상하 회전시키게 된다.

이 때, CDS 센서에 입사되는 태양광의 크기가 일정 기준값을 초과하여 태양의 위치를 찾은 경우에는 상기 CDS 센서에 입사되는 태양광의 크기를 기준으로 태양광 모듈(300)의 위치를 제어하게 되고, 날씨가 흐리거나 구름이 많아 CDS 센서에 입사되는 태양광의 크기가 일정 기준값 이하로 감지되어 태양의 위치를 찾지 못한 경우에는, 내장된 카운터를 이용하여 일정 시간마다 정해진 각도를 회전시키게 된다.

본 발명의 스마트 태양광 가로등(100)은 태양광 모듈(300)의 수평 회전 시작점과 끝점을 가지게 되고, 제어부는 태양광 모듈(300)에 의해 생성되는 전류량을 체크하여 낮과 밤을 판단하여, 낮이라 판단된 경우에는 수평 회전의 시작점으로 이동하여 태양 추적을 시작하게 된다. 만일, 여름철과 같이 태양의 일출 각도가 큰 경우에는 태양광 모듈(300)이 상기 수평 회전의 시작점 또는 끝점에 위치했을 때에 상기 수평 회전의 시작점 또는 끝점에서 일정 시간 대기한 후, 좌, 우에 위치한 CDS 센서에 입사되는 태양광의 크기의 차이가 일정 범위 내에 들어온 경우에 다시 태양광 추적을 시작하게 된다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

1000 스마트 가로등 시스템
100 스마트 태양광 가로등
110 전주 120 미세먼지 표시부
200 관제센터
300 태양광 모듈
400 LED 모듈
500 태양 추적부
510 패널 지지부 520 수직 회전부
521 수직 회전 링크 522 수직 회전 지지 로드
523 수직 회전 스크류 로드
530 수평 회전부
531 수평 회전 제1기어 532 수평 회전 제2 기어
540 수직 회전 가이드
550 웜기어 560 모터
600 센서 커버
610 관통홀 620 안내 가이드

Claims

공급된 전기에너지로 빛을 발생하는 LED 모듈;
태양광을 집적하여 상기 LED 모듈에 전기에너지를 공급하는 태양광 모듈;
상기 태양광 모듈에서 생성된 전기에너지를 변환하는 충전회로, 생성된 전기에너지를 저장하는 배터리, 및 LED 모듈 및 충전회로를 제어하는 제어부를 포함하는 콘트롤 박스; 및
상기 LED 모듈, 태양광 모듈 및 콘트롤 박스가 설치되는 전주;를 포함하는 스마트 태양광 가로등에 있어서,
상기 제어부는 상기 태양광 모듈로 부터의 전기에너지를 이용하여 충전회로를 기동시키는 웨이크업 보드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는. 스마트 태양광 가로등.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 태양광 모듈에 의해 생성되는 전류량을 체크하여 낮과 밤을 판단하여 밤이라 판단된 경우에 상기 LED 모듈을 점등하되,
상기 배터리에 저장된 전기에너지의 양에 따라 LED 모듈을 자동으로 디밍하는 것을 특징으로 하는. 스마트 태양광 가로등.
제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 배터리에 저장된 전기에너지의 양이 일정 기준 이하인 경우 BMS를 보호 유지하기 위한 BMS 자기보호 모드를 구동하고,
상기 웨이크업 보드는 태양광 모듈의 전압과 배터리의 전압을 비교하여, 태양광 모듈의 전압이 높고, 배터리의 전압이 기동 전압 이하인 경우 웨이크업 보드를 통해 충전회로를 기동시키는 것을 특징으로 하는, 스마트 태양광 가로등.
제2항에 있어서,
상기 제어부는,
태양광 모듈에 의한 전원으로 작동되며 일정 기준에 따라 대기 또는 제2CPU를 작동시키기 위한 제1CPU와,
배터리 전원으로 작동되며 배터리의 전압이 제1기준 값 이상인 경우에는 제1CPU에 응답 신호를 송신하고, 제1기준 값 미만인 경우에는 제1CPU에 응답 신호에 응답하지 않는 제2CPU와,
제어보드 내에 위치하여 LED 모듈을 제어하고, 관제센터와의 통신을 수행하고, 부가 장치 들을 제어하는 제3CPU를 포함하는 것을 특징으로 하는, 스마트 태양광 가로등.
제1항에 있어서,
상기 스마트 태양광 가로등은 태양의 위치를 감지하는 태양 위치 감지부를 더 포함하며,
상기 태양 위치 감지부는,
태양광을 감지하는 복수의 CDS 센서와,
태양의 위치에 따라 상기 CDS 센서에 입사되는 태양광의 크기를 다르게 하기 위한 센서 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는, 스마트 태양광 가로등.
제5항에 있어서,
상기 CDS 센서는 상, 하, 좌, 우 및 중앙에 배치되고,
상기 센서 커버는 반구의 일부의 형태로 형성되고, 상기 상, 하, 좌, 우 및 중앙에 배치된 CDS 센서에 태양광이 입사될 수 있도록 복수의 관통홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 스마트 태양광 가로등.
제6항에 있어서,
상기 센서 커버에는 상기 복수의 관통홀에 대응하여 각각 태양광을 안내하기 위한 안내 가이드가 돌출 형성된 것을 특징으로 하는, 스마트 태양광 가로등.
제7항에 있어서,
상기 복수의 안내 가이드 중 중앙에 위치한 CDS 센서에 태양광을 안내하는 안내 가이드의 높이가 상, 하, 좌, 우에 위치한 CDS 센서에 태양광을 안내하는 안내 가이드의 높이보다 높게 형성되는 것을 특징으로 하는, 스마트 태양광 가로등.
제8항에 있어서,
상기 복수의 안내 가이드 중 중앙에 위치한 CDS 센서에 태양광을 안내하는 안내 가이드는 원통형으로 형성되고, 상, 하, 좌, 우에 위치한 CDS 센서에 태양광을 안내하는 안내 가이드는 외측의 직경이 더 큰 원추형으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 스마트 태양광 가로등.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 중앙에 위치한 CDS 센서에 입사되는 태양광의 크기가, 상기 상, 하, 좌, 우에 위치한 CDS 센서에 입사되는 태양광의 크기보다 더 크도록 태양광 모듈의 각도를 조절하는 것을 특징으로 하는, 스마트 태양광 가로등.
제1항에 있어서,
상기 스마트 태양광 가로등은 전주와 태양광 모듈 사이에 배치되어 감지된 태양의 위치에 따라 태양광 모듈을 운동시켜 감지된 태양의 위치에 따라 상기 전주에 대한 태양광 모듈의 설치 각도를 조절시키는 태양 추적부를 더 포함하며,
상기 태양 추적부는,
상기 태양광 패널을 지지하는 패널 지지부,
상기 패널 지지부의 하부에 배치되어 상기 태양광 모듈을 수직방향으로 회전시키는 수직 회전부, 및
상기 수직 회전부와 전주 사이에 배치되어 상기 태양광 모듈을 수평 방향으로 회전시키는 수평 회전부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 스마트 태양광 가로등.
제11항에 있어서,
상기 수직 회전부는,
외주면에 기어가 형성되고, 상기 태양광 모듈의 수직 회전운동을 가이드하는 수직 회전 가이드와,
상기 수직 회전 가이드의 기어와 맞물려 동작하는 웜기어와,
상기 웜기어에 회전 운동을 발생시키는 모터를 포함하여 형성되고,
상기 수평 회전부는,
외주면에 기어가 형성되고, 상기 태양광 모듈의 수평 회전운동을 가이드하는 수평 회전 가이드와,
상기 수평 회전 가이드의 기어와 맞물려 동작하는 웜기어와,
상기 웜기어에 회전 운동을 발생시키는 모터를 포함하여 형성되며,
상기 웜기어와 모터는 상기 수직 회전 가이드 또는 상기 수평 회전 가이드의 외주면에 설치되는 것을 특징으로 하는, 스마트 태양광 가로등.
제11항에 있어서,
상기 수직 회전부는,
상기 패널 지지부에 결합되어 태양광 패널의 수직 회전을 가이드하는 수직 회전 링크와,
상기 수직 회전 링크의 일측에 결합되고, 내측에 암나사산이 형성되는 수직 회전 지지 로드와
상기 수직 회전 링크의 타측에 결합되고, 회전운동을 발생하는 모터와, 상기 수직 회전 지지 로드의 암나나산과 맞물리는 숫나사산이 형성되는 수직 회전 스크류 로드를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는, 스마트 태양광 가로등.
제11항에 있어서,
상기 수평 회전부는,
상기 수직 회전부의 하부에 결합되며 외주면에 기어가 형성되는 수평 회전 제1기어와,
일측은 상기 수평 회전 제1기어와 맞물리고 타측은 회전 운동을 발생하는 모터와 결합되는 수평 회전 제2기어를 포함하고,
수평 회전 제1기어의 직경이 수평 회전 제2기어의 직경 보다 큰 것을 특징으로 하는, 스마트 태양광 가로등.
제1항에 있어서,
상기 전주의 일면에는, 대기 중 미세먼지의 양을 감지하여 표시하는 미세먼지 표시부가 설치되는 것을 특징으로 하는. 스마트 태양광 가로등.
제10항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 좌, 우에 위치한 CDS 센서에 입사되는 태양광의 크기를 비교하여 좌, 우에 위치한 CDS 센서에 입사되는 태양광의 크기가 일정 범위 내에서 같아지도록 상기 태양광 모듈을 우 또는 좌로 수평 회전시키고,
상기 태양광 모듈을 상 또는 하로 수직 회전하여 상기 중앙에 위치한 CDS 센서에 입사되는 태양광의 크기가 최대가 되도록 상기 태양광 모듈을 상하 회전시키는 것을 특징으로 하는, 스마트 태양광 가로등.
제16항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 CDS 센서에 입사되는 태양광의 크기가 일정 기준값 이하로 감지되어 태양의 위치를 찾지 못한 경우에는, 내장된 카운터를 이용하여 일정 시간마다 정해진 각도를 회전시키고,
상기 CDS 센서에 입사되는 태양광의 크기가 일정 기준값을 초과하여 태양의 위치를 찾은 경우에는 상기 CDS 센서에 입사되는 태양광의 크기를 기준으로 태양광 모듈의 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는, 스마트 태양광 가로등.
제11항에 있어서,
상기 태양광 모듈은 수평 회전의 시작점과 끝점을 가지며,
상기 제어부는,
상기 태양광 모듈에 의해 생성되는 전류량을 체크하여 낮과 밤을 판단하여,
낮이라 판단된 경우에는 수평 회전의 시작점으로 이동하여 태양 추적을 시작하는 것을 특징으로 하는, 스마트 태양광 가로등.