KR200429302Y1

KR200429302Y1 - 태양전지를 이용한 엘이디 바

Info

Publication number: KR200429302Y1
Application number: KR2020060020719U
Authority: KR
Inventors: 김궁철
Original assignee: (주)미라클산업
Priority date: 2006-08-02
Filing date: 2006-08-02
Publication date: 2006-10-19
Anticipated expiration: 2016-08-02

Abstract

본 고안은 태양전지를 이용한 LED 바로서, 외부벽면, 가드레일, 난간 등에 설치되어 미관을 아름답게 할 수 있는 태양전지를 이용한 LED 바에 관한 것으로, 투명한 재질의 하우징, 상기 하우징의 내부에 위치하며 회로기판과 LED를 구비하여 빛을 발하는 발광모듈, 상기 발광모듈의 후면에 결합되며 태양광을 받아서 전력이 발생되는 복수의 태양전지로 형성된 태양전지모듈, 상기 하우징 양단에 결합되는 브라켓, 상기 회로기판에 형성된 전원단자에 연결되며 상기 태양전지모듈에서 생성되는 전력이 충전되는 축전지, 상기 축전지를 보호하기 위해 상기 축전지를 내장하며 상기 브라켓 일측에 결합되는 축전지캡으로 구성된다.

본 고안은 태양전지모듈과 축전지를 이용하여 야간이나 심야에 빛이 나는 LED 바를 구성할 수 있으며, LED 바를 이용하여 장식적 심미감이 표출되도록 함으로써 LED 바를 주택 또는 건물의 외벽에 설치하여 인테리어 장식용으로 활용할 수 있으며 주변 조도를 높여 가로등으로도 사용할 수 있다.

LED 바, 태양전지, 전압 안정화, 과전압 보호, 발광 제어

Description

태양전지를 이용한 엘이디 바{Light Emitting Bar Used Solar Cell}

도 1은 본 고안에 따른 태양전지를 이용한 LED 바의 평면도.

도 2는 본 고안에 따른 태양전지를 이용한 LED 바의 배면도.

도 3은 본 고안에 이용되는 태양전지와 축전지를 연결하는 조립도.

도 4은 본 고안에 따른 태양전지를 이용한 LED 바의 조립도.

도 5는 본 고안에 이용되는 발광 모듈의 구성을 나타낸 회로도.

도 6는 본 고안에 따른 태양전지를 이용한 LED 바의 동작 과정을 나타낸 플로어차트.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 캡 2: 배터리

3: 고정너트 4: 방향키

5: 와셔 6: 연결볼트

8: 브라켓 9: 발광모듈

10: 태양전지 11: 하우징

본 고안은 태양전지를 이용한 LED 바(Bar)로서, 상세하게는 외부벽면, 가드레일, 난간 등에 설치되어 경관 조명으로 미관을 아름답게 할 수 있고 보안등으로도 가능한 태양전지를 이용한 LED 바에 관한 것이다.

건물의 벽면에 설치되는 조명장치는 행인들의 시선을 제일 우선적으로 확보하고 높은 시인성과 판독성을 제공하며 야간 경관을 높이는데 도움이 되며, 종래에는 건물의 외벽을 장식하는 조명으로 형광등이 많이 사용되었다.

그러나, 건물 외벽에 형광 조명 장치를 시공할 때는 형광등과 외부전원 사이의 배선공사를 반드시 하여야 하며, 공사 후에도 배선 점검 등의 보수 작업이 필요한 문제점이 있다.

그리고, 형광등은 단독이 아닌 여러 개로 설치되는 것이 많기 때문에, 배선 작업을 많이 해야 하며, 시공하는데 시간이 많이 걸리고, 비용도 많이 드는 문제점이 있다.

또한, 형광등은 휘도가 높고 눈이 부신데다가 그 형상이 들여다보이기도 하기 때문에, 보기에 아름답지 않은 문제점이 있다.

더구나, 낙뢰나 지진 등으로 정전이 일어난 경우 형광등의 발광 기능이 정지되는 문제점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 주간에 태양에너지를 전기에너지로 변환하여 생산한 전력을 축전지에 충전하고, 야간이나 심야에 그 충전된 전력을 이용하여 건물의 외벽에 설치된 발광소자를 발광시킴으로써, 야간 또는 심야에 건물 미관을 아름답게 장식할 수 있도록 함에 있어 충전 효율을 향상시킨 LED 바를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 고안은 상기 목적을 달성하기 위해, 투명한 재질의 하우징, 상기 하우징의 내부에 위치하며 회로기판과 LED를 구비하여 빛을 발하는 발광모듈, 상기 발광모듈의 후면에 결합되며 태양광을 받아서 전력이 발생되는 복수의 태양전지로 형성된 태양전지모듈, 상기 하우징 양단에 결합되는 브라켓, 상기 회로기판에 형성된 전원단자에 연결되며 상기 태양전지모듈에서 생성되는 전력이 충전되는 축전지, 상기 축전지를 보호하기 위해 상기 축전지를 내장하며 상기 브라켓 일측에 결합되는 축전지캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 LED 바를 제공한다.

상기 LED 바는, 상기 발광모듈의 양 끝부분에 결합되는 연결볼트, 상기 발광모듈과 상기 연결볼트를 고정시키는 고정핀, 상기 연결볼트에 결합되는 와셔, 중앙에 형성된 상기 연결볼트가 관통되는 구멍을 통해 상기 와셔에 접하도록 상기 연결볼트에 결합되어 상기 연결볼트를 회동시키는 방향키, 상기 와셔와 상기 방향키를 고정시키기 위해 상기 연결볼트에 결합되는 고정너트가 더 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 방향키를 조정하는 것에 의해 상기 발광모듈 및 상기 태양전지모듈이 동시에 이동되는 것을 특징으로 한다.

상기 발광모듈에는 상기 LED의 점등 또는 소등을 제어하는 발광제어회로를 더 구비하고, 상기 발광제어회로는 주변조도(L)가 미리 정한 전력공급개시 설정조도(Lon) 이하인 경우에 상기 축전지에 충전된 전력을 상기 발광모듈에 자동적으로 공급하여 상기 LED를 점등시키며, 주변조도가 미리 정한 전력공급중단 설정조도(Loff) 이상인 경우에 전력 공급을 차단시켜 상기 LED를 소등시키는 것을 특징으로 한다.

상기 LED는 일렬로 배치되어 일정시간 간격으로 순차적 또는 불규칙적으로 발광되는 것을 특징으로 한다.

(실시예)

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다

도 1은 본 고안에 따른 태양전지를 이용한 LED 바의 평면도, 도 2는 본 고안에 따른 태양전지를 이용한 LED 바의 배면도, 도 3은 본 고안에 이용되는 태양전지와 축전지를 연결하는 조립도, 도 4은 본 고안에 따른 태양전지를 이용한 LED 바의 조립도, 도 5는 본 고안에 이용되는 발광 모듈의 구성을 나타낸 회로도, 도 6는 본 고안에 따른 태양전지를 이용한 LED 바의 동작 과정을 나타낸 플로어차트이다.

본 고안에 따른 태양전지를 이용한 LED 바는 도 1 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 투명한 폴리카보네이트 재질로 형성된 원통형의 하우징(11) 내부에 폭이 좁은 회로기판과 기판상에 형성된 LED(12)를 구비한 발광모듈(9)이 설치되며, 발광모듈(9) 후면으로 태양광에 의해서 전력이 발생되는 태양전지모듈(10)이 설치된다.

발광모듈(9)의 양쪽 끝 부분은 타원형의 연결볼트(6)의 일측에 형성된 홈에 끼워서 결합되고, 발광모듈(9)과 연결볼트(6)의 결합된 부분을 고정핀(7)을 이용하여 고정시킨다.

그리고, 연결볼트(6)의 일측과 발광모듈(9)이 결합된 후, 연결볼트(6)와 발광모듈(9)이 결합된 반대쪽인 연결볼트(6)의 반대측에 와셔(5)가 끼워져 결합된다.

그리고, 중앙에는 연결볼트(6)의 단면 모양이 형성된 방향키(4)가 연결볼트(6)에 결합된다.

방향키(4)를 좌/우로 움직이면 연결볼트(6)와 연결볼트(6)에 결합된 발광모듈(9) 및 태양전지모듈(10)이 함께 움직이는데, 이는 태양전지모듈(10)에 입사되는 빛에 대해서 최적의 전력 발생이 이루어지는 방향으로 태양전지모듈(10)을 위치시키는 역할을 한다.

그리고, 와셔(5)와 방향키(4)를 연결볼트(6)에 고정시키는 고정너트(3)를 방향키(4)에 접하도록 연결볼트(6)에 결합시킨다.

발광모듈(9), 태양전지모듈(10), 연결볼트(6), 고정핀(7), 와셔(5), 방향키(4) 및 고정너트(3)가 결합되어 하우징(11)에 내장되면 하우징(11) 양단에 브라켓(8)이 결합된다.

그리고, 하우징(11)과 브라켓(8)의 일측이 결합되면 브라켓(8)의 반대측에 축전지(2)를 연결한다.

축전지(2)의 각각의 전극은 도 3에 나타낸 바와 같이, 발광모듈(9)의 회로기판의 (+)(-)극으로 형성된 전원단자(50)에 전선으로 연결된다.

그리고, 축전지(2)를 보호하기 위해 축전지(2)가 내장되도록 브라켓(8)에 축전지캡(1)이 연결되어 태양전지를 이용한 LED 바가 구성된다.

하우징(11)은 무색의 투명한 폴리카보네이트가 이용되는 것이 바람직하며, 압출아크릴판 및 ABS수지 등도 이용될 수 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 발광모듈(9)에 장착된 LED(12)는 고휘도 LED로서, 녹색, 적색, 청색 및 백색 등 거의 모든 색상을 표출될 수 있도록 구성된다.

하나의 LED(12)가 다양한 색상을 표시할 수 있는 경우에 복수의 발광다이오드를 일렬로 배치하고, 하나의 색상만을 표시할 수 있는 LED(12)를 적용하는 경우에는 상호 다른 색상을 표시하는 LED(12)를 일렬로 배열한 구조를 적용할 수 있다.

또한, 녹색, 적색, 청색, 백색 등의 LED(12)는 각각의 색깔을 갖는 발광소자를 일정시간 간격으로 순차적 또는 불규칙적으로 발광시킬 수 있다.

태양전지모듈(10)은 도 4에 나타낸 바와 같이, 발광모듈(9)의 후측에 발광모듈(9)에 평행이 되도록 설치되며, 하우징(11)을 투과한 태양광을 각각 받아서 기전력을 동시에 발생시키는 태양전지가 병렬로 배치된다.

태양전지모듈(10)의 총 발전량은 구름이 끼거나 비가 계속 내려 낮시간의 일사량이 적은 경우를 감안하여, 그 경우에도 부하가 당일 소비하는 전력을 축전 지(2)에 충전될 수 있도록 설정된다.

아울러, 태양전지모듈(10)의 정격전력은 사용상태의 조건에 따라 다양하게 선택하여 사용될 수 있다.

축전지(2)의 용량은 부하가 1일 소비하는 전력을 충전할 수 있는 용량으로 설정된다.

이 때문에 축전지(2)는 용량의 여유가 종래의 축전지를 사용한 경우에 비하여 1/5 ~ 1/30로 되어 그 규격이 종래 축전지와 비교하면 대폭 소형, 경량이 된다.

아울러, 축전지의 정격전압 및 정격전류는 사용상태의 조건에 따라 다양하게 선택하여 사용될 수 있다.

그리고, 본 고안의 LED 바에는 도 5에 나타낸 바와 같이, 태양전지모듈(10)에서 발생된 전력은 과전압보호회로(20) 및 역류방지다이오드(21)를 거쳐, 전압안정화회로(22)로 공급되고, 전압안정화회로(22)는 충전전압이 변동되지 않고, 그 출력이 승압회로(23)를 거쳐 LED(12)로 공급된다.

그리고, 과전압보호회로(20)의 출력과 전압안정화회로(22)의 출력은 발광제어회로(24)로 공급되고, 이 발광제어회로(24)에 의해 LED(12)의 온/오프가 제어된다.

즉, 축전지(2) 또는 태양전지모듈(10)로부터 승압회로(23)를 경유하여 충전전력이 발광모듈(9)에 공급되면 발광제어회로(24)의 스위치 기능에 의해 LED(12)로 전류가 흐르거나 또는 차단되어서 LED(12)는 점등 또는 소등 상태로 된다.

그리고, 과전압보호회로(20), 역류방지다이오드(21), 전압안정화회로(22), 승압회로(23) 및 발광제어회로(24)는 발광모듈(9)의 회로기판에 형성된다.

과전압보호회로(20)는 태양전지모듈(10)의 발생 전압이 축전지(2)의 충전 허용 전압을 넘는 과충전 전압이 되는 것을 방지하며, 역류방지다이오드(21)는 야간이나 구름이 많이 끼어 어두워서 태양전지모듈(10)에서 전력이 발생 되지 않을 때는 축전기(2) 쪽이 고전압으로 되어, 전류가 태양전지모듈(10) 쪽으로 역류하는 문제점이 생기기 때문에 충전전력 전류의 역류를 방지하고, 전압안정화회로(22)는 충전전압을 항상 일정하게 유지하여 충전전압의 변동을 방지한다.

과전압보호회로(20)는 대한민국 공개특허공보 공개번호 제 10-2006-0069687호에 개시된 바와 같이 본 분야에서 공개된 과전압보호회로를 이용하며, 전압안정화회로(22)는 대한민국 공개특허공보 공개번호 제 10-2005-0035376호에 개시된 바와 같이 본 분야에서 공개된 전압안정회로를 이용하여 LED(12)를 제어하는 것으로 그 상세한 설명은 생략한다.

그리고, 발광제어회로(24)는 주변조도(L)가 미리 정한 전력공급개시 설정조도(Lon)이하라고 판정되면, 축전지(2)의 충전전력을 발광모듈(9)에 형성된 LED(12)에 공급하고, 반대로 주변조도(L)가 미리 정한 전력공급정지 설정조도(Loff)이상이라 판단되면 LED(12)로 충전전력의 공급을 중지시킨다.

발광제어회로(24)는 대한민국 공개특허공보 공개번호 제 10-2005-0026997호에 개시된 바와 같이 본 분야에서 공개된 발광제어회로를 이용하여 LED(12)를 제어하는 것으로 그 상세한 설명은 생략한다.

승압회로(23)는 대한민국 공개특허공보 공개번호 제 10-2006-0004229호에 개 시된 바와 같이 본 분야에서 공개된 승압회로를 이용하여 LED(12)를 제어하는 것으로 그 상세한 설명은 생략한다.

그러나, LED(12)의 정격전압이 낮으면, 승압회로(23)를 생략하고 축전지(2)로부터 직접 충전전력을 발광모듈(9)에 공급할 수도 있다.

본 고안에 따른 LED 바는 표면이 노출되도록 하여, 실외의 벽면이나 기둥 등의 설치면에 시공된다.

그리고, 발광모듈(9)에는 빛이 발생되는 다수의 LED(12)와 LED(12)에 빛이 발생되는데 필요한 부품류가 구성되어 있다.

그리고, 발광 기능에 필요한 부품류가 하우징(11)에 내장된 후 캡(1)을 하우징(11)의 양 끝단에 씌움으로써, 밀봉되기 때문에 완전한 방수성 구조로 된다.

따라서, LED 바가 외부에 노출되더라도, 하우징(11)내의 각각의 구성요소는 수분, 습기로부터 보호된다.

그리고, 저녁이 되어 주변조도(L)가 미리 정한 전력공급개시 설정조도(Lon) 이하로 될 경우, 발광모듈(9)에 형성된 발광제어부(24)에 의해 축전지(2)에 충전된 전력이 발광모듈(9)에 자동적으로 공급됨에 따라 LED(12)가 빛난다.

LED(12)에서 나오는 빛은 하우징(11)의 투명한 면을 통하여 외부로 방출되고, 그 결과 LED 바의 발광 기능이 이루어진다.

본 고안에 따른 LED 바는, 태양전지모듈(10)과 축전지(2)에 의한 자가발전 기능이 갖추어져 있기 때문에, LED 바를 설치하는 것만으로 시공이 마무리가 되어 종래와 같은 배선공사나 공사 후에 점검이 필요 없다.

그리고, 태양광을 통해 발생되는 전력을 이용하므로 재해 등의 정전시에도 발광이 정지되는 일 없이 발광 기능이 유지된다.

태양전지모듈(10)에 내장된 복수의 태양전지는 병렬 구조인 것이 바람직하다.

복수의 태양전지가 병렬로 형성되기 때문에, 일부 태양전지가 먼지 등에 덮여도 나머지 태양전지로 충분히 전력이 발생 가능하기 때문에 하우징(11)의 표면 일부가 오염되어도 충분히 LED 바를 이용할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 고안에 따른 태양전지를 이용한 LED 바는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 다음과 같이 동작한다.

발광제어회로(24)에서 태양광이 있어 주변조도(L)가 미리 정한 전력공급개시 설정조도(Lon)보다 높은 주간으로 판단되면(S10), 태양광을 받은 태양전지모듈(10)이 전력을 발생시켜 축전지(2)로 전력을 보내기 때문에 축전지(2)에는 전력이 충전되고(S11), 발광제어부(24)에 의해 LED(12)에는 전류가 전혀 흐르지 않아 LED(12)는 소등상태를 유지한다(S12).

그러나, 스텝 S10에서 주변조도(L)가 주간에 해당되는 조도가 아니라면, LED(12)는 소등 상태를 유지한다.

그 후 발광제어회로(24)에서 저녁이 가까워짐에 따라 주변조도(L)가 서서히 내려가서 주변조도(L)가 미리 정한 전력공급개시 설정조도(Lon)로 판단되면(S20), 축전지(2)에 충전된 전력이 발광제어회로(24)를 거쳐 LED(12)에 공급되고(S21), LED(12)에는 전류가 흘러 발광상태로 전환된다(S22).

그러나, 스텝 S20에서 주변조도(L)가 저녁에 해당되는 조도가 아니라면, LED(12)는 소등 상태를 유지한다.

한편, 반대로 발광제어회로(24)에서 태양이 져서 주변조도(L)가 미리 정한 전력공급중단 설정조도(Loff)보다 낮은 야간으로 판단되면(S30), 태양전지모듈(10)에서 축전지(2)로 전력 충전을 중지하고(S31), LED(12)는 점등 상태를 유지한다(S32).

그러나, 스텝 S30에서 주변조도(L)가 야간에 해당되는 조도가 아니라면, LED(12)는 점등 상태를 유지한다.

그리고, 새벽이 됨에 따라 주변조도(L)가 서서히 높아지고, 주변조도(L)가 전력공급개시 설정조도(Lon)보다 조금 높은 전력공급중단 설정조도(Loff)까지 되돌아가면(S40), 발광제어부(24)에 의해 LED(12)에 전력 공급이 정지되며(S41), LED(12)는 소등된다(S42).

그러나, 스텝 S40에서 주변조도(L)가 새벽에 해당되는 조도가 아니라면, LED(12)는 점등 상태를 유지한다.

주변조도(L)의 검출 신호로서 태양전지모듈(10)의 기전력이 이용되고 있는데, 태양전지모듈(10)은 광센서이기도 하며 그 기전력은 주변조도(L)와 비례관계에 있다.

따라서, 태양전지모듈(10)의 기전력이 주변조도(L)가 LED 바를 빛나게 할 조도(어두움)인지 아닌지를 판단하는데 이용된다.

아울러, 전력공급개시 설정조도(Lon)는 전력공급정지 설정조도(Loff)보다 약 간 낮게 되어 있다.

이는 전력의 공급개시시와 공급정지시의 설정 조도가 같으면 근소한 조도 변화에 반응하여 전력 공급의 개시/정지가 빈번히 되풀이되는 채터링 현상이 일어난다.

그래서, 채터링 현상을 막기 위해서, 발광제어회로(24)는 주변조도(L)가 전력공급개시 설정조도(Lon)일 때 전력을 공급 개시한 후, 주변조도(L)가 전력공급개시 설정조도(Lon)보다 조금 높은 전력공급중지 설정조도(Loff) 이상으로 되지 않으면 전력의 공급정지로 이행되지 않도록 제어한다.

Claims

투명한 재질의 하우징;

상기 하우징의 내부에 위치하며 회로기판과 LED를 구비하여 빛을 발하는 발광모듈;

상기 발광모듈의 후면에 결합되며 태양광을 받아서 전력이 발생되는 복수의 태양전지로 형성된 태양전지모듈;

상기 하우징 양단에 결합되는 브라켓;

상기 회로기판에 형성된 전원단자에 연결되며 상기 태양전지모듈에서 생성되는 전력이 충전되는 축전지;

상기 축전지를 보호하기 위해 상기 축전지를 내장하며 상기 브라켓 일측에 결합되는 축전지캡

을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 LED 바.
제 1항에 있어서, 상기 LED 바는,

상기 발광모듈의 양 끝부분에 결합되는 연결볼트, 상기 발광모듈과 상기 연결볼트를 고정시키는 고정핀, 상기 연결볼트에 결합되는 와셔, 중앙에 형성된 상기 연결볼트가 관통되는 구멍을 통해 상기 와셔에 접하도록 상기 연결볼트에 결합되어 상기 연결볼트를 회동시키는 방향키, 상기 와셔와 상기 방향키를 고정시키기 위해 상기 연결볼트에 결합되는 고정너트가 더 구비된 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 LED 바.
제 2항에 있어서,

상기 방향키를 조정하는 것에 의해 상기 발광모듈 및 상기 태양전지모듈이 동시에 이동되는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 LED 바.
제 3항에 있어서,

상기 발광모듈에는 상기 LED의 점등 또는 소등을 제어하는 발광제어회로를 더 구비하고, 상기 발광제어회로는 주변조도(L)가 미리 정한 전력공급개시 설정조도(Lon) 이하인 경우에 상기 축전지에 충전된 전력을 상기 발광모듈에 자동적으로 공급하여 상기 LED를 점등시키며, 주변조도가 미리 정한 전력공급중단 설정조도(Loff) 이상인 경우에 전력 공급을 차단시켜 상기 LED를 소등시키는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 LED 바.
제 4항에 있어서,

상기 LED는 일렬로 배치되어 일정시간 간격으로 순차적 또는 불규칙적으로 발광되는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 LED 바.