KR101835819B1 - 광섬유 발광형 표지 장치 - Google Patents

광섬유 발광형 표지 장치 Download PDF

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KR101835819B1
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battery
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이기훈
조성수
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주식회사 에이엘테크
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Abstract

본 발명의 광섬유 발광형 표지 장치는 그림, 문자, 숫자, 및 기호 중 적어도 하나로 표현되는 도로 정보를 판상에서 제공하고, 상기 도로 정보에 대응하는 복수의 출사구를 상기 판상에 포함하는 전면 패널; 상기 복수의 출사구와 광학적으로 결합되는 광원; 복수의 메인 배터리 및 복수의 서브 배터리를 포함하는 배터리 모듈; 태양 전지; 및 상기 광원, 상기 배터리 모듈, 및 상기 태양 전지를 전기적으로 제어하고, 관제 통신 모듈을 제어하는 제어기를 포함하고, 상기 광원은 상기 복수의 출사구에 대응하는 복수의 광섬유 고정부에 각 일단이 연결되고, 타단이 밀집된 번들 형태로서 광섬유 결속부를 구성하는 복수의 광섬유; 상기 광섬유 결속부를 통해 상기 복수의 광섬유의 타단에 광학적으로 결합되는 복수의 발광 다이오드를 일 평면 상에 위치시켜 포함하는 광원 조립체; 상기 광원 조립체 상에서, 대응하는 상기 복수의 발광 다이오드를 덮는 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈 층; 및 상기 광원 조립체 및 상기 렌즈 층을 내부에 포함하고 상기 광섬유 결속부가 끼워맞춤되는 경통을 포함하고, 각각의 상기 복수의 발광 다이오드는 복수의 그룹 중 어느 하나에 속하며, 상기 복수의 그룹의 각 일단은 동일한 노드에 연결되고, 상기 복수의 그룹의 각 타단에는 서로 다른 전원 전류가 인가되도록 제어가능하다.

Description

광섬유 발광형 표지 장치{LIGHT EMITTING SIGN APPARATUS USING OPTICAL FIBER}
본 발명은 광섬유 발광형 표지 장치에 관한 것이다.
일반적으로 시내도로, 국도, 고속도로 등의 모든 도로에는 운전자들에게 진행방향을 인지시키도록 하는 도로표지판 및 안내표지판이 설치되어 있으며, 특히 복잡한 시내도로의 교차로 등에 많이 설치되어 운전자로 하여금 육안으로 확인하면서 목적지까지 편리하게 운행할 수 있도록 하고 있다.
상기 도로표지판 및 안내표지판은 운전자에게 목적지를 안내하고 또한 교통안전을 위하여 도로에 표시하는 각종 표지판으로 주의표지판, 규제표지판, 지시표지판, 보조표지판 등 법령에 의해 구체적 형태와 규격이 정해져 오고 있으며, 차량이 다니는 도로뿐만 아니라 인도에도 설치되어 보행자가 편리하고 용이하게 진행하고자 하는 방향을 인식하도록 하고 있다.
이와 같은 표지판은 철판 등으로 형성된 판재 위에 재귀반사가 이루어지는 반사지를 구비하며, 이에 의해 자동차로부터의 빛을 반사시켜 운전자 등에게 정보를 제공해 주고 있다.
하지만, 안개 발생시 대기압에 따른 표지판의 이슬 맺힘 현상시, 우천시, 야간시 등에는 반사성능이 현저히 떨어지므로 반사지를 이용하는 도로 표지판은 운전자에게 충분한 안전 정보를 제공해 주지 못하고 그에 따라 사고위험이 증가 된다.
나아가, 반사지의 반사 수명이 예상 수명보다 짧아져서 반사 기능을 완벽하게 수행할 수 없는 경우에는 사고의 위험이 상당히 증가하게 된다. 반사지는 자외선에 노출됨으로써 내구성이 저하되어 반사 성능이 현저히 떨어진다.
특히, 도로 구간 중 급커브길과 같은 위험 지역에서 도로 표지판이 본래의 기능을 수행하지 못하는 경우 사망사고에 이르는 경우도 허다하다. 이러한 경우 국가는 사고 피해자 또는 보험사에게 배상 책임을 지는 경우도 발생할 수 있다.
이러한 문제점들을 해결하고자, 하기 특허문헌 1에서는 "광섬유를 이용한 발광형 가변표지판"에 대해서 개시하고 있다. 광섬유를 이용하는 경우 내구성이 뛰어날 뿐만 아니라, 자체 광원을 이용하므로 반사지를 이용한 표지에 비해 시인성이 매우 양호하다.
이러한 종래의 광섬유 발광형 표지판은 광섬유와 광학적으로 연결된 발광 다이오드 그룹을 포함한다. 도 1을 참조하면, 일반적으로, 직병렬로 연결된 발광 다이오드 그룹은 하나의 전원 전압(V1)에 의해 발광이 제어된다.
하지만 이러한 경우, 임의의 발광 다이오드(D1)에 고장이 발생하여 단선이 되는 경우, 고장 난 발광 다이오드(D1)와 직렬 연결된 모든 발광 다이오드(D2, D3)가 동작 불능이 된다.
이에 더하여, 동작 불능이 된 발광 다이오드(D1, D2, D3)로 흘러야 할 전류가, 다른 발광 다이오드들(Dother)로 흐르게 되면서, 과도한 전류에 의해 다른 발광 다이오드들(Dother)도 결국 고장이 나버리는 문제점이 있다.
또한 도 1에 따른 종래의 광섬유 발광형 표지판은 각 발광 다이오드 직렬 그룹마다 발광 다이오드에 대한 인가 전압 설정을 위한 저항 소자를 포함하고 있는데, 이러한 저항 소자에서 무의미한 전력이 손실되는 문제점이 있다.
한국 등록특허공보 제10-1645349호(2016.07.28.)
해결하고자 하는 기술적 과제는, 내구성과 시인성이 뛰어나고, 기능확장 및 제어가 용이한 광섬유 발광형 표지 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 광섬유 발광형 표지 장치는, 그림, 문자, 숫자, 및 기호 중 적어도 하나로 표현되는 도로 정보를 판상에서 제공하고, 상기 도로 정보에 대응하는 복수의 출사구를 상기 판상에 포함하는 전면 패널; 상기 복수의 출사구와 광학적으로 결합되는 광원; 복수의 메인 배터리 및 복수의 서브 배터리를 포함하는 배터리 모듈; 태양 전지; 및 상기 광원, 상기 배터리 모듈, 및 상기 태양 전지를 전기적으로 제어하고, 관제 통신 모듈을 제어하는 제어기를 포함하고, 상기 광원은 상기 복수의 출사구에 대응하는 복수의 광섬유 고정부에 각 일단이 연결되고, 타단이 밀집된 번들 형태로서 광섬유 결속부를 구성하는 복수의 광섬유; 상기 광섬유 결속부를 통해 상기 복수의 광섬유의 타단에 광학적으로 결합되는 복수의 발광 다이오드를 일 평면 상에 위치시켜 포함하는 광원 조립체; 상기 광원 조립체 상에서, 대응하는 상기 복수의 발광 다이오드를 덮는 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈 층; 및 상기 광원 조립체 및 상기 렌즈 층을 내부에 포함하고 상기 광섬유 결속부가 끼워맞춤되는 경통을 포함하고, 각각의 상기 복수의 발광 다이오드는 복수의 그룹 중 어느 하나에 속하며, 상기 복수의 그룹의 각 일단은 동일한 노드에 연결되고, 상기 복수의 그룹의 각 타단에는 서로 다른 전원 전류가 인가되도록 제어가능하다.
상기 광섬유 발광형 표지 장치는 각각의 상기 복수의 렌즈는 대응하는 상기 복수의 발광 다이오드의 출사광의 지향각이 30도 이상 45도 이하가 되도록 설계될 수 있다.
상기 복수의 그룹은 제1 그룹, 제2 그룹, 및 제3 그룹을 포함하고, 상기 제1 그룹에 속한 발광 다이오드는 상기 일 평면 상의 중앙에 위치하고, 상기 제2 그룹에 속한 발광 다이오드 및 상기 제3 그룹에 속한 발광 다이오드는 서로 교번하여 상기 일 평면 상의 외곽에 위치할 수 있다.
상기 복수의 그룹은 제1 그룹, 제2 그룹, 및 제3 그룹을 포함하고, 상기 제1 그룹에 속한 발광 다이오드의 일부는 상기 일 평면 상의 중앙에 위치하고, 상기 제1 그룹에 속한 발광 다이오드의 나머지, 상기 제2 그룹에 속한 발광 다이오드의 일부, 및 상기 제3 그룹에 속한 발광 다이오드의 일부는 서로 교번하여 상기 일 평면 상의 외곽에 위치하고, 상기 제2 그룹에 속한 발광 다이오드의 나머지가 이루는 삼각형과 상기 제3 그룹에 속한 발광 다이오드의 나머지가 이루는 역삼각형이 상기 일 평면 상의 상기 중앙 및 상기 외곽의 사이에 위치할 수 있다.
상기 배터리 모듈은 제1 메인 배터리 및 제2 메인 배터리를 포함하고, 상기 제어기는 상기 태양 전지로부터 생성된 전력으로 상기 배터리 모듈을 충전시키고, 상기 배터리 모듈에 저장된 전력을 방전시켜 상기 복수의 발광 다이오드를 구동시키고, 상기 제어기는 상기 제1 메인 배터리와 상기 제2 메인 배터리를 제1 주기로 교번하여 충방전시킬 수 있다.
상기 배터리 모듈은 제1 서브 배터리 및 제2 서브 배터리를 더 포함하고, 상기 제어기는 상기 제1 서브 배터리 및 상기 제2 서브 배터리의 방전 심도가 기준 방전 심도 범위 내로 유지되도록 제2 주기로 충방전시킬 수 있다.
상기 제어기는 상기 제1 메인 배터리 및 상기 제2 메인 배터리 중 어느 하나가 중지 조건을 만족시키는 경우, 나머지 하나를 충방전시켜 상기 복수의 발광 다이오드를 구동할 수 있다.
상기 제1 메인 배터리, 상기 제2 메인 배터리, 상기 제1 서브 배터리, 및 상기 제2 서브 배터리는 각각의 충전 스위치 및 방전 스위치와 연결되고, 대응하는 배터리가 충전 상태가 아닌 경우 대응하는 상기 충전 스위치는 개방 상태이고, 대응하는 배터리가 방전 상태가 아닌 경우 대응하는 상기 방전 스위치는 개방 상태일 수 있다.
상기 제어기는 상기 태양 전지의 출력 전압을 이용하여 상기 복수의 발광 다이오드를 구동시키고, 상기 태양 전지의 출력 전압이 제1 기준 전압 미만으로 하강하는 경우 일몰 모드에 진입하여 제1 발광 세기로 상기 복수의 발광 다이오드를 발광시키고, 상기 태양 전지의 출력 전압이 제2 기준 전압 미만으로 하강하는 경우 저녁 모드에 진입하여 제2 발광 세기로 상기 복수의 발광 다이오드를 발광시키고, 상기 태양 전지의 출력 전압과 무관하게, 상기 저녁 모드 진입 이후 제1 기준 시간이 지난 경우, 심야 모드에 진입하여 제3 발광 세기로 상기 복수의 발광 다이오드를 발광시킬 수 있다.
상기 제어기는 상기 태양 전지의 출력 전압이 제3 기준 전압을 초과하여 상승하는 경우 새벽 모드에 진입하여 제4 발광 세기로 상기 복수의 발광 다이오드를 발광시키고, 상기 태양 전지의 출력 전압이 제4 기준 전압을 초과하여 상승하는 경우 일출 모드에 진입하여 제5 발광 세기로 상기 복수의 발광 다이오드를 발광시킬 수 있다.
상기 제어기는 상기 복수의 발광 다이오드를 발광 모드에 따라 제어하고, 상기 제어기는 N 개의 발광 모드에 대응하는 N 개의 발광 제어 함수를 소프트웨어적으로 포함하고, 상기 제어기는 상기 N 개의 발광 제어 함수를 조합하여 상기 N 개의 발광 모드에 속하지 않는 M 개의 발광 모드를 생성할 수 있고, 상기 N 및 M은 자연수일 수 있다.
상기 제어기는 관제 서버와 통신하고, 상기 관제 서버의 지시에 대응하여 상기 M 개의 발광 모드 중 어느 하나를 생성할 수 있다.
상기 관제 서버는 인접한 지역의 복수의 광섬유 발광형 표지 장치에 대해 상기 M 개의 발광 모드 중 특정 발광 모드를 동일하게 생성하도록 지시할 수 있다.
상기 관제 서버는 상기 발광 제어 함수의 파라미터를 변환시켜 새로운 발광 제어 함수를 생성하도록 상기 제어기의 발광 모드를 업데이트할 수 있다.
본 발명에 따른 광섬유 발광형 표지 장치는 내구성과 시인성이 뛰어나고, 기능확장 및 제어가 용이하다.
도 1은 종래 기술에 따른 광섬유 발광형 표지 장치의 발광 다이오드의 전기적 연결 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 광섬유 발광형 표지 장치를 한 시점에서 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 광섬유 발광형 표지 장치를 다른 시점에서 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 광원을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 광섬유 발광형 표지 장치의 발광 다이오드의 전기적 연결 관계 및 대응하는 물리적 배치 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광섬유 발광형 표지 장치의 발광 다이오드의 전기적 연결 관계 및 대응하는 물리적 배치 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광섬유 발광형 표지 장치의 발광 다이오드의 전기적 연결 관계 및 대응하는 물리적 배치 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 광섬유 발광형 표지 장치 및 관제 서버의 관계 등을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리 모듈과 제어기를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 광섬유 발광형 표지 장치의 제어를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시 예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 따라서 앞서 설명한 참조 부호는 다른 도면에서도 사용할 수 있다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 과장되게 나타낼 수 있다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 광섬유 발광형 표지 장치를 한 시점에서 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 광섬유 발광형 표지 장치를 다른 시점에서 도시한 도면이다.
도 2 및 3을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 광섬유 발광형 표지 장치(10)는 전면 패널(SG) 및 광원(100)을 포함할 수 있다. 광원(100)에 대해서는 도 4를 참조하여 더 상세히 설명한다. 실시예에 따라, 광섬유 발광형 표지 장치(10)는 태양 전지(SC), 제어기(200), 및 배터리 모듈(BATT)을 선택적으로 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 발광되지 않아도 전면 패널(SG)이 쉽게 시인될 수 있는 주간에는 태양 전지(SC)에서 생성된 전력이 배터리 모듈(BATT)로 저장될 수 있도록 제어기(200)가 동작할 수 있다.
예를 들어, 야간에는 태양 전지(SC)의 전력 생성량이 급격히 낮아지고 전면 패널(SG)의 시인성이 나쁘므로, 제어기(200)는 배터리 모듈(BATT)에 저장된 전력을 이용하여 광원(100)을 적절히 동작시킴으로써 전면 패널(SG)이 발광하도록 할 수 있다. 이에 대한 구체적인 제어예는 도 9를 참조하여 후술한다.
전면 패널(SG)은 그림, 문자, 숫자, 및 기호 중 적어도 하나로 표현되는 도로 정보를 판상에서 제공하고, 도로 정보에 대응하는 복수의 출사구를 상기 판상에 포함한다. 출사구에는 광섬유가 연결되고, 광섬유를 통해 전파된 광이 출사함으로써 전면 패널(SG)의 시인성이 개선된다. 이러한 광섬유에 대해서는 도 4를 참조하여 후술한다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 광원을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면 본 발명의 한 실시예에 따른 광원(100)은 복수의 광섬유(110) 및 광원 조립체(120)를 포함할 수 있다. 광원(100)은, 실시예에 따라, 렌즈 층(130) 및 경통(140)을 선택적으로 더 포함할 수 있다.
복수의 광섬유(110)는 전면 패널(SG)의 복수의 출사구에 대응하는 복수의 광섬유 고정부에 각 일단이 연결되고, 타단이 밀집된 번들 형태(bundle)로서 광섬유 결속부(110os)를 구성할 수 있다. 광섬유 고정부는 대응하는 출사구와 광섬유 일단 사이에서 끼워 맞춤되어, 광섬유를 대응하는 출사구에 고정시키는 부재일 수 있다. 광섬유의 개수는 전면 패널(SG)의 출사구의 개수와 대응할 수 있다. 광섬유 결속부(110os)는 경통(140)에 끼워 맞춤 될 수 있다.
광원 조립체(120)는 광섬유 결속부(110os)를 통해 복수의 광섬유(110)의 타단에 광학적으로 결합되는 복수의 발광 다이오드(121)를 일 평면 상에 위치시켜 포함할 수 있다. 이러한 일 평면은 원 평면일 수 있다. 이러한 일 평면은 PCB 등의 기판일 수 있다. 따라서 복수의 발광 다이오드(121)로부터 출사되는 광이 복수의 광섬유(110)의 타단(110os)으로 입사하여 전면 패널(SG)의 출사구에 도달할 수 있다. 경통(140)은 금속이나 플라스틱 등의 다양한 재질로 구성될 수 있으며, 복수의 발광 다이오드(121)로부터 출사되는 광을 확산 또는 반사시킬 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 광섬유 발광형 표지 장치(10)는 광원 조립체(120) 상에서, 대응하는 복수의 발광 다이오드를 덮는 복수의 렌즈(131)를 포함하는 렌즈 층(130)을 더 포함할 수 있다. 렌즈 층(130)은 유리 또는 플라스틱 등의 다양한 재질로 구성될 수 있다.
경통(140)은 광원 조립체(120) 및 렌즈 층(130)을 내부에 포함하고, 광섬유 결속부(110os)가 끼워맞춤될 수 있다.
이때, 각각의 복수의 렌즈(131)는 대응하는 복수의 발광 다이오드(121)의 출사광의 지향각이 30도 이상 45도 이하가 되도록 설계될 수 있다. 즉, 복수의 렌즈(131) 각각은 볼록 렌즈 등으로 구성되어 복수의 발광 다이오드(121)로부터 출사되는 광의 범위를 집중시킬 수 있고, 그 지향각이 30도 이상 45도 이하가 되도록 할 수 있다.
종래 기술에서는 발광 다이오드는 딥 타입(Dip type)을 사용하므로 본 발명의 실시예와 같이 지향각을 조절할 수 있는 렌즈 층을 더 포함할 수 없다.
동일 광속(lumnen)을 갖는 발광 다이오드에서 45도 지향각일 경우의 정면 밝기는 60도 지향각 대비 약 141% 수준으로 밝아진다(수학식 1 참조).
[수학식 1]
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이와 같이 지향각이 좁아지는 경우, 정면 방향의 밝기가 향상되는 장점은 있지만 광섬유로 입사되는 광의 균일도는 낮아지는 문제점이 있다. 본 발명의 실시예에서는 발광 다이오드(121)를 최적으로 밀집 배열 시키면서도, 일부 발광 다이오드의 고장을 대비해, 발광 다이오드의 전기적 그룹을 그에 맞춰 정함으로써 광의 균일도를 최대한 유지할 수 있다.
후술하는 도 5 내지 7에서는 발명자의 시뮬레이션을 통해서 도출된 복수의 발광 다이오드(121)의 물리적 배열과 전기적 배열에 대해서 상세히 후술한다.
도 5 내지 7에서 복수의 발광 다이오드는 복수의 그룹 중 어느 하나에 속하며, 복수의 그룹의 각 일단은 동일한 노드에 연결되고, 복수의 그룹의 각 타단에는 서로 다른 전원 전류가 인가될 수 있다.
도 5 내지 7의 실시예에서 복수의 그룹은 제1 그룹, 제2 그룹, 및 제3 그룹을 포함하나, 본 발명의 기술적 특징을 이용하여 달리 시뮬레이션 함으로써 더 많은 수의 그룹을 포함하는 변형 실시예가 도출될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 광섬유 발광형 표지 장치의 발광 다이오드의 전기적 연결 관계 및 대응하는 물리적 배치 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5의 case A를 참조하면, 각 그룹은 3 개의 직렬 연결된 발광 다이오드를 포함하고 있다.
도 5의 case A를 참조하면, 복수의 발광 다이오드는 복수의 그룹(g1a, g2a, g3a) 중 어느 하나에 속하며, 복수의 그룹(g1a, g2a, g3a)의 각 일단은 동일한 노드(comm)에 연결되고, 복수의 그룹의 각 타단에는 서로 다른 전원 전류가 인가될 수 있다. 따라서 도 1의 종래 기술과 달리 어느 한 그룹의 발광 다이오드가 고장나더라도 다른 그룹에 고장 전류가 추가되어 과도한 전류가 흐르는 것이 아니라, 제어기(200)에서 지정하는 전원 전류가 인가될 수 있어 각 그룹에 목적하는 전류가 흐르도록 할 수 있다.
도 5의 case A를 참조하면, 복수의 그룹(g1a, g2a, g3a)은 제1 그룹(g1a), 제2 그룹(g2a), 및 제3 그룹(g3a)을 포함하고, 제1 그룹(g1a)에 속한 발광 다이오드는 일 평면(120a) 상의 중앙에 위치하고, 제2 그룹(g2a)에 속한 발광 다이오드 및 제3 그룹(g3a)에 속한 발광 다이오드는 서로 교번하여 일 평면(120a) 상의 외곽에 위치할 수 있다. 전술한 바와 같이 광원 조립체(120)가 복수의 발광 다이오드를 일 평면 (120a)상에 위치시켜 포함한다. 따라서 어느 한 그룹의 발광 다이오드가 발광하지 않더라도 다른 그룹의 발광에 의해서 전면 패널(SG)의 발광 균일도를 최대한 유지할 수 있다.
도 5의 case B를 참조하면, 각 그룹은 4 개의 직병렬 연결된 발광 다이오드를 포함하고 있다.
도 5의 case B를 참조하면, 복수의 발광 다이오드는 복수의 그룹(g1b, g2b, g3b) 중 어느 하나에 속하며, 복수의 그룹(g1b, g2b, g3b)의 각 일단은 동일한 노드(comm)에 연결되고, 복수의 그룹(g1b, g2b, g3b)의 각 타단에는 서로 다른 전원 전류가 인가될 수 있다. 따라서 도 1의 종래 기술과 달리 어느 한 그룹의 발광 다이오드가 고장나더라도 다른 그룹에 고장 전류가 추가되어 과도한 전류가 흐르는 것이 아니라, 제어기(200)에서 지정하는 전원 전류가 인가될 수 있어 각 그룹에 목적하는 전류가 흐르도록 할 수 있다.
도 5의 case B를 참조하면, 복수의 그룹(g1b, g2b, g3b)은 제1 그룹(g1b), 제2 그룹(g2b), 및 제3 그룹(g3b)을 포함하고, 제1 그룹(g1b)에 속한 발광 다이오드는 일 평면(120b) 상의 중앙에 위치하고, 제2 그룹(g2b)에 속한 발광 다이오드 및 제3 그룹(g3b)에 속한 발광 다이오드는 서로 교번하여 일 평면(120b) 상의 외곽에 위치할 수 있다. 전술한 바와 같이 광원 조립체(120)가 복수의 발광 다이오드를 일 평면(120b) 상에 위치시켜 포함한다. 따라서 어느 한 그룹의 발광 다이오드가 발광하지 않더라도 다른 그룹의 발광에 의해서 전면 패널(SG)의 발광 균일도를 최대한 유지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광섬유 발광형 표지 장치의 발광 다이오드의 전기적 연결 관계 및 대응하는 물리적 배치 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6의 case C를 참조하면, 각 그룹은 8 개의 직병렬 연결된 발광 다이오드를 포함하고 있다.
도 6의 case C를 참조하면, 복수의 발광 다이오드는 복수의 그룹(g1c, g2c, g3c) 중 어느 하나에 속하며, 복수의 그룹(g1c, g2c, g3c)의 각 일단은 동일한 노드(comm)에 연결되고, 복수의 그룹(g1c, g2c, g3c)의 각 타단에는 서로 다른 전원 전류가 인가될 수 있다. 따라서 도 1의 종래 기술과 달리 어느 한 그룹의 발광 다이오드가 고장나더라도 다른 그룹에 고장 전류가 추가되어 과도한 전류가 흐르는 것이 아니라, 제어기(200)에서 지정하는 전원 전류가 인가될 수 있어 각 그룹에 목적하는 전류가 흐르도록 할 수 있다.
도 6의 case C를 참조하면, 복수의 그룹은 제1 그룹(g1c), 제2 그룹(g2c), 및 제3 그룹(g3c)을 포함하고, 제1 그룹(g1c)에 속한 발광 다이오드의 일부는 일 평면(120c) 상의 중앙에 위치하고, 제1 그룹(g1c)에 속한 발광 다이오드의 나머지, 제2 그룹(g2c)에 속한 발광 다이오드의 일부, 및 제3 그룹(g3c)에 속한 발광 다이오드의 일부는 서로 교번하여 일 평면(120c) 상의 외곽에 위치하고, 제2 그룹(g2c)에 속한 발광 다이오드의 나머지가 이루는 삼각형과 제3 그룹(g3c)에 속한 발광 다이오드의 나머지가 이루는 역삼각형이 상기 일 평면 상의 중앙 및 외곽의 사이에 위치할 수 있다. 전술한 바와 같이 광원 조립체(120)가 복수의 발광 다이오드를 일 평면(120c) 상에 위치시켜 포함한다. 따라서 어느 한 그룹의 발광 다이오드가 발광하지 않더라도 다른 그룹의 발광에 의해서 전면 패널(SG)의 발광 균일도를 최대한 유지할 수 있다.
도 6의 case D를 참조하면, 각 그룹은 9 개의 직병렬 연결된 발광 다이오드를 포함하고 있다.
도 6의 case D를 참조하면, 복수의 발광 다이오드는 복수의 그룹(g1d, g2d, g3d) 중 어느 하나에 속하며, 복수의 그룹(g1d, g2d, g3d)의 각 일단은 동일한 노드(comm)에 연결되고, 복수의 그룹(g1d, g2d, g3d)의 각 타단에는 서로 다른 전원 전류가 인가될 수 있다. 따라서 도 1의 종래 기술과 달리 어느 한 그룹의 발광 다이오드가 고장나더라도 다른 그룹에 고장 전류가 추가되어 과도한 전류가 흐르는 것이 아니라, 제어기(200)에서 지정하는 전원 전류가 인가될 수 있어 각 그룹에 목적하는 전류가 흐르도록 할 수 있다.
도 6의 case D를 참조하면, 복수의 그룹은 제1 그룹(g1d), 제2 그룹(g2d), 및 제3 그룹(g3d)을 포함하고, 제1 그룹(g1d)에 속한 발광 다이오드의 일부는 일 평면(120d) 상의 중앙에 위치하고, 제1 그룹(g1d)에 속한 발광 다이오드의 나머지, 제2 그룹(g2d)에 속한 발광 다이오드의 일부, 및 제3 그룹(g3d)에 속한 발광 다이오드의 일부는 서로 교번하여 일 평면(120d) 상의 외곽에 위치하고, 제2 그룹(g2d)에 속한 발광 다이오드의 나머지가 이루는 삼각형과 제3 그룹(g3d)에 속한 발광 다이오드의 나머지가 이루는 역삼각형이 상기 일 평면 상의 중앙 및 외곽의 사이에 위치할 수 있다. 전술한 바와 같이 광원 조립체(120)가 복수의 발광 다이오드를 일 평면(120d) 상에 위치시켜 포함한다. 따라서 어느 한 그룹의 발광 다이오드가 발광하지 않더라도 다른 그룹의 발광에 의해서 전면 패널(SG)의 발광 균일도를 최대한 유지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광섬유 발광형 표지 장치의 발광 다이오드의 전기적 연결 관계 및 대응하는 물리적 배치 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7의 case E를 참조하면, 각 그룹은 6 개의 직병렬 연결된 발광 다이오드를 포함하고 있다.
도 7의 case E를 참조하면, 복수의 발광 다이오드는 복수의 그룹(g1e, g2e, g3e) 중 어느 하나에 속하며, 복수의 그룹(g1e, g2e, g3e)의 각 일단은 동일한 노드(comm)에 연결되고, 복수의 그룹(g1e, g2e, g3e)의 각 타단에는 서로 다른 전원 전류가 인가될 수 있다. 따라서 도 1의 종래 기술과 달리 어느 한 그룹의 발광 다이오드가 고장나더라도 다른 그룹에 고장 전류가 추가되어 과도한 전류가 흐르는 것이 아니라, 제어기(200)에서 지정하는 전원 전류가 인가될 수 있어 각 그룹에 목적하는 전류가 흐르도록 할 수 있다.
도 7의 case E를 참조하면, 복수의 그룹은 제1 그룹(g1e), 제2 그룹(g2e), 및 제3 그룹(g3e)을 포함하고, 제1 그룹(g1e)에 속한 발광 다이오드는 영문자 W 형태로 배치되고, 제2 그룹(g2e)에 속한 발광 다이오드는 일 평면 (120e) 상의 외곽에서 다른 그룹의 발광 다이오드를 교번하여 사이에 두고 배치되고, 제3 그룹(g3)에 속한 발광 다이오드는 나무(tree) 형태로 배치될 수 있다. 전술한 바와 같이 광원 조립체(120)가 복수의 발광 다이오드를 일 평면 (120e) 상에 위치시켜 포함한다. 따라서 어느 한 그룹의 발광 다이오드가 발광하지 않더라도 다른 그룹의 발광에 의해서 전면 패널(SG)의 발광 균일도를 최대한 유지할 수 있다.
도 7의 case F를 참조하면, 각 그룹은 6 개의 직병렬 연결된 발광 다이오드를 포함하고 있다.
도 7의 case F를 참조하면, 복수의 발광 다이오드는 복수의 그룹(g1f, g2f, g3f) 중 어느 하나에 속하며, 복수의 그룹(g1f, g2f, g3f)의 각 일단은 동일한 노드(comm)에 연결되고, 복수의 그룹(g1f, g2f, g3f)의 각 타단에는 서로 다른 전원 전류가 인가될 수 있다. 따라서 도 1의 종래 기술과 달리 어느 한 그룹의 발광 다이오드가 고장나더라도 다른 그룹에 고장 전류가 추가되어 과도한 전류가 흐르는 것이 아니라, 제어기(200)에서 지정하는 전원 전류가 인가될 수 있어 각 그룹에 목적하는 전류가 흐르도록 할 수 있다.
도 7의 case F를 참조하면, 복수의 그룹은 제1 그룹(g1f), 제2 그룹(g2f), 및 제3 그룹(g3f)을 포함하고, 제1 그룹(g1f)에 속한 발광 다이오드는 영문자 W 형태로 배치되고, 제2 그룹(g2f)에 속한 발광 다이오드는 일 평면(120e) 상의 외곽에서 다른 그룹의 발광 다이오드를 교번하여 사이에 두고 배치되고, 제3 그룹(g3)에 속한 발광 다이오드는 나무 형태로 배치될 수 있다. 전술한 바와 같이 광원 조립체(120)가 복수의 발광 다이오드를 일 평면(120e) 상에 위치시켜 포함한다. 따라서 어느 한 그룹의 발광 다이오드가 발광하지 않더라도 다른 그룹의 발광에 의해서 전면 패널(SG)의 발광 균일도를 최대한 유지할 수 있다.
예를 들어, 도 5 내지 7의 실시예에 있어서, 3 개의 발광 다이오드가 직렬로 연결된 구성은 약 2V 수준의 전형적(typical) 전압 특성을 갖는 적색 또는 황색 발광 다이오드에 대한 구성으로서 6V 수준의 전력이 공급될 수 있다. 2 개의 발광 다이오드가 직렬로 배열된 구성은 약 3V 수준의 전형적 전압 특성을 갖는 백색 또는 청색 발광 다이오드에 대한 구성으로서 6V 수준의 전력이 공급될 수 있다.
상술한 기능을 수행하기 위해, 제어기(200)는 각 그룹의 전력 특성을 감지하기 위한 별도의 전력 감지부를 포함할 수 있다. 전력 감지부는 발광 다이오드로 공급되는 전력(전류 또는 전압)을 감지하기 위한 센서를 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 광섬유 발광형 표지 장치 및 관제 서버의 관계 등을 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리 모듈과 제어기를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면 본 발명의 한 실시예에 따른 광섬유 발광형 표지 장치(10)는 관제 서버(9) 및 타 광섬유 발광 표지 장치(11, 12)와 통신할 수 있다.
제어기(200)는 복수의 발광 다이오드를 발광 모드에 따라 제어할 수 있다.
제어기(200)는 N 개의 발광 모드에 대응하는 N 개의 발광 제어 함수를 소프트웨적으로 포함하고, 제어기(200)는 N 개의 발광 제어 함수를 조합하여 N 개의 발광 모드에 속하지 않는 M 개의 발광 모드를 생성할 수 있다. 이때 N 및 M은 자연수일 수 있다.
예를 들어, 제어기(200)는 블록형 함수를 내장하는 MCU(micro controller unit)일 수 있다. MCU 내장메모리의 프로그램 영역에 표지판이 구동할 수 있는 모든 점등 모드(발광 모드)를 제품 출하 시에 블록 형태의 함수 구조로 내장하여 함수 간의 조합과 호출을 통해 발광 모드를 스스로 다변화할 수 있도록 펌웨어 프로그램을 설계할 수 있다. 기존 제품은 점등 모드 별로 정해져 있는 각각의 펌웨어를 내장하고 있어서 점등 모드를 변경하고자 할 경우에는 MCU에 프로그램을 다시 다운로드하여 변경해야하는 불편함이 있었다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제품을 출하할 때 MCU 내장메모리에 모든 가능한 점등 모드를 함수 구조로 블록화하여 내장함으로써 외부 환경과 통신신호를 통해 전송된 동작모드를 내장된 함수의 조합과 치환으로 결정할 수 있으며, 제품별로 펌웨어 구분 없이 통합프로그램만 내장하여 출하함으로써 제품 관리에 효율성을 높일 수 있다.
실시예에 따라, 제어기(200)는 관제 서버(9)와 통신하고, 관제 서버(9)의 지시에 대응하여 M 개의 발광 모드 중 어느 하나를 생성할 수 있다. 실시예에 따라, 관제 서버(9)는 인접한 지역의 복수의 광섬유 발광형 표지 장치(11, 12)에 대해 M 개의 발광 모드 중 특정 발광 모드를 동일하게 생성하도록 지시할 수 있다.
예를 들어, 통신망을 통해 해당 지역의 환경변화 패턴을 서로 공유하고 통합하여, 유사 패턴이 감지되고 있는 인근 구역 내에 설치되어 있는 모든 표지판의 점등 모드를 일괄 제어할 수 있는 통합 관제 시스템이 구성될 수 있다. 상술한 관제 시스템은 저전력 광역통신망(LPWAN)을 이용해서 구현될 수도 있다. MCU 메모리에 점등 모드 별 동작 함수가 사전에 내장되어 있어 외부환경에 감응하여 자동 전환할 수 있다. MCU는 저전력 광역통신망을 통해 수신된 소용량의 데이터 신호를 통해서도 점등 모드의 전환이 가능하다. 제품별로 각각의 센서를 통해 감지한 정보와 저전력 광역통신망으로 통해 수신된 통합된 정보를 비교 분석할 수 있는 알고리즘을 사전에 내장함으로써 센서 자체의 오차나, 결함을 통해 발생할 수 있는 오작동 문제를 최소화함으로써 사용자에게 최적의 서비스와 장수명의 고내구성 제품을 제공할 수 있다.
한 실시예에 따르면, 관제 서버(9)는 발광 제어 함수의 파라미터를 변환시켜 새로운 발광 제어 함수를 생성하도록 제어기(200)의 발광 모드를 업데이트할 수 있다.
예를 들어, MCU에 통합된 함수 블록을 내장하고 있더라도 시간이 지남에 따라 다른 함수를 추가로 구현해야 할 경우 저전력 광역통신망을 통해 원격으로 함수블록을 업그레이드 할 수 있도록 설계할 수 있다. 이는 기존에 리눅스와 같은 운영체제가 탑재된 고성능의 MCU에서만 가능했던 원격 펌웨어 업데이트 기능을 사물인터넷과 같은 저사양의 MCU에서도 가능하도록 한다. 저전력 광역통신망을 통해 주기적으로 전송되는 저용량의 데이터를 나누어서 수신하고, 다시 종합할 수 있는 알고리즘을 통해 함수 로직의 입력 파라미터를 수정할 수 있고, 그를 통해 함수 블록의 기능을 수정 보완할 수 있다.
도 9를 참조하면, 배터리 모듈(BATT)은 제1 메인 배터리(m1_BATT) 및 제2 메인 배터리(m2_BATT)를 포함할 수 있다.
제어기(200)는 태양 전지(SC)로부터 생성된 전력으로 배터리 모듈(BATT)을 충전시키고, 배터리 모듈(BATT)에 저장된 전력을 방전시켜 복수의 발광 다이오드를 구동할 수 있다.
제어기(200)는 제1 메인 배터리(m1_BATT)와 제2 메인 배터리(m2_BATT)를 제1 주기로 교번하여 충방전시킬 수 있다.실시예에 따라, 배터리 수명 연장을 위해 복수의 배터리 운용 시스템이 도입될 수 있다. 2 개의 페어(pair)로 이루어진 메인 배터리(m1_BATT, m2_BATT)를 교대로 사용하여 충방전 사이클 가용 기간을 2 배 연장하고, 전용 보호회로와 프로그램을 통해 과충전, 과방전 방지 및 셀밸런스 기능을 수행하여 배터리 수명을 최적화할 수 있다. 연축전지 대비 충방전 사이클 횟수가 길고, 내구성이 우수한 리튬계 배터리 또는 커패시터를 메인 배터리(m1_BATT, m2_BATT)로 사용함으로써 장기간 안정적인 전원공급이 가능한 전력 저장 시스템을 설계할 수 있다.
예를 들어, 제1 주기는 1 일(1 day)일 수 있으며, 제1 메인 배터리(m1_BATT)가 주간에 충전되고 야간에 방전되었다면, 제2 메인 배터리(m2_BATT)가 익일 주간에 충전되고 익일 야간에 방전될 수 있다.
실시예에 따라, 배터리 모듈(BATT)은 제1 서브 배터리(s1_BATT) 및 제2 서브 배터리(s2_BATT)를 더 포함할 수 있다. 이때, 제어기(200)는 제1 서브 배터리(s1_BATT) 및 제2 서브 배터리(s2_BATT)의 방전 심도가 기준 방전 심도 범위 내로 유지되도록 제2 주기로 충방전시킬 수 있다.
장기보존을 위해 구비된 서브 배터리(s1_BATT, s2_BATT) 2개를 활용하여 활성상태 유지를 위한 충방전 동작을 일정한 제2 주기로 반복함으로써 서브 배터리의 장기보존이 가능하도록 할 수 있다. 예를 들어, 기준 방전 심도 범위는 20% 내지 80%일 수 있으며, 바람직하게는 대략 50%일 수 있다. 제2 주기는 주(week) 단위일 수 있으며, 1주 또는 2주로 설정될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 부조일수가 지속될 경우에는 서브 배터리(s1_BATT, s2_BATT)를 사용함으로써 장기 부조일수에 대비할 수 있다. 이는 기존의 배터리 모듈(BATT)이 하루 일정한 소비전력으로 인해 일상적인 조건에서 주로 사용하는 메인 배터리(m1_BATT, m2_BATT)만 지속적으로 충방전함으로써 발생하는 국부적인 극판 마모로 인한 배터리 전압 불균등 문제를 해결할 수 있으며, 유사시 능동적인 조합으로 전원관리가 가능하도록 하여, 이상기후 발생 시에도 발광형 표시장치의 기능이 지속되도록 할 수 있다.
실시예에 따라, 제어기(200)는 제1 메인 배터리(m1_BATT) 및 제2 메인 배터리(m2_BATT) 중 어느 하나가 중지 조건을 만족시키는 경우, 나머지 하나를 충방전시켜 복수의 발광 다이오드를 구동할 수 있다. 또한 실시예에 따라, 제어기(200)는 제1 메인 배터리(m1_BATT) 및 제2 메인 배터리(m2_BATT) 모두 중지 조건을 만족시키는 경우, 제1 서브 배터리(s1_BATT) 및 제2 서브 배터리(s2_BATT)를 이용하여 복수의 발광 다이오드를 구동할 수 있다.
이에 따라, 메인 배터리(m1_BATT, m2_BATT) 수명 단축에 대비한 서브 배터리(s1_BATT, s2_BATT)의 장기보존 운용 시스템이 도입될 수 있다. 예를 들어, 메인 배터리 페어(m1_BATT, m2_BATT)의 잔량이 미리 정한 용량보다 낮아져서 수명이 단축되는 현상이 발생할 여지가 있는 경우를 중지 조건으로 하여, 메인 배터리 페어(m1_BATT, m2_BATT)의 사용을 일시 중지하고 서브 배터리 페어(s1_BATT, s2_BATT)를 사용하여 시스템을 운영하는 것을 반복적으로 수행할 수 있다. 또한, 스위칭 되던 제1 메인 배터리(m1_BATT)의 용량이 쇼트(short)등을 포함하는 원인에 의거 방전되어 갑작스럽게 용량보다 작아지거나 또는 어떤 원인으로 인해 방전이 이루어져 중지 조건을 만족시키는 경우, 미리 정한 종지전압이 되기 전에 제2 메인 배터리(m2_BATT)로 스위칭될 수 있다. 또한 메인 배터리 페어(m1_BATT, m2_BATT) 모두 동일 문제가 발생 시에는 제2 전원인가수단인 서브 배터리 페어(s1_BATT, s2_BATT)로 스위칭하여 메인 배터리 페어(m1_BATT, m2_BATT)의 배터리 수명 극대화, 손상방지 또는 시스템에 전원을 계속적으로 제공할 수 있다. 리튬인산철 배터리는 80% 충전, 20% 방전일 때 목표한 수명 사이클 사용이 가능하다.
실시예에 따라, 제1 메인 배터리(m1_BATT), 제2 메인 배터리(m2_BATT), 제1 서브 배터리(s1_BATT), 및 제2 서브 배터리(s2_BATT)는 각각의 충전 스위치(m1_c, m2_c, s1_c, s2_c) 및 방전 스위치(m1_d, m2_d, s1_d, s2_d)와 연결되고, 대응하는 배터리가 충전 상태가 아닌 경우 대응하는 충전 스위치는 개방 상태이고, 대응하는 배터리가 방전 상태가 아닌 경우 대응하는 방전 스위치는 개방 상태일 수 있다.
모든 배터리는 각각의 충전 스위치와 방전 스위치를 별도로 가지고 있으며, 충전할 때는 충전 스위치만 동작(턴온)하고, 방전할 때는 방전 스위치만 동작(턴온)함으로써 배터리 간에 발생할 수 있는 쇼트 문제를 방지할 수 있다. 또한 사용하지 않는 배터리는 모든 스위치를 개방(턴오프)함으로써 3mA 스위치 대기 전류만으로 배터리를 오픈(개방) 상태로 만들어 장기 보존이 가능한 활성상태를 유지할 수 있다.
실시예에 따라, 6V 구동 시스템이 도입될 수 있다. 발광형 광섬유 표지판에 있어서, 컨트롤러의 기준전압을 6V로 설정함으로써 다양한 배터리 용량 설계가 가능하고 배터리의 수명을 극대화하며, 소비전력을 절감할 수 있다. 기존의 가로등이나 발광형 광섬유 표지, 내부조명식 표지 등의 다수의 LED를 점등하는 제품은 LED 구성의 용이성에 따라 12V 또는 24V 이상의 전력으로 구동시킨다. 12V 배터리 기준으로 설계된 회로에서 MCU사용전압인 3.3V를 공급하기 위해 별도의 전압 강하용 레귤레이터를 사용하고 있지만 이는 배터리 전압 4.0V 이상만 공급되면 동작이 가능하기 때문에 12V용 LED 광원을 구동하고 있지 않더라도 MCU는 지속적으로 동작함으로써 부조일이 지속되는 시기에 배터리 과방전을 유발하고 있다. 하지만 6V 배터리 기준으로 설계된 회로는 동일하게 3.3V레귤레이터를 사용하지만 4.0V 이상일 때만 동작이 가능하여 배터리 전압이 4.0V 미만으로 떨어질 경우 자동 차단되어 불필요한 MCU 소비전력을 제거함으로써 배터리 과방전으로부터 자동 보호되는 장점이 있다. 배터리별로 보호회로가 별도로 들어가지만 보호회로 자체 문제로 인해 과방전 차단이 안될 경우에도 6V 기준의 배터리 적용만으로 배터리 보호가 가능하여, 장수명의 고내구성 제품이 가능해진다.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 광섬유 발광형 표지 장치의 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 제어기(200)는 태양 전지(SC)의 출력 전압을 이용하여 복수의 발광 다이오드(121)를 구동할 수 있다.
한 실시예에 따르면, 태양 전지(SC)의 출력 전압이 제1 기준 전압(Vref) 미만으로 하강하는 경우 일몰 모드에 진입하여 제1 발광 세기로 복수의 발광 다이오드(121)를 발광시키고(S110, S120), 태양 전지(SC)의 출력 전압이 제2 기준 전압(Vref2) 미만으로 하강하는 경우 저녁 모드에 진입하여 제2 발광 세기로 복수의 발광 다이오드(121)를 발광시키고(S130, S140), 태양 전지(SC)의 출력 전압과 무관하게, 저녁 모드 진입 이후 제1 기준 시간이 지난 경우, 심야 모드에 진입하여 제3 발광 세기로 복수의 발광 다이오드(121)를 발광시킬 수 있다(S150, S160).
이때, 제1 기준 전압(Vref1)은 제2 기준 전압(Vref2)보다 크고, 제1 발광 세기는 제2 발광 세기보다 클 수 있다. 즉, 본 실시예에서는 일몰 때의 출사광 세기가 저녁 때의 출사광 세기보다 강해지는데, 일몰의 경우 역광 효과로 인해서 오히려 저녁 때보다 더욱 표지 시인이 어려울 수 있기 때문이다.
제1 기준 전압(Vref1)은 대략 10.5V일 수 있고, 제1 발광 세기는 200%의 발광 세기일 수 있고, 제2 기준 전압(Vref2)는 대략 9.1V일 수 있고, 제2 발광 세기는 대략 100%의 발광 세기일 수 있다.
제1 기준 시간은 대략 5 시간일 수 있고, 제3 발광 세기는 제2 발광 세기보다 작을 수 있다. 제3 발광 세기는 대략 70% 발광 세기일 수 있다.
추가적인 실시예에 따르면, 태양 전지(SC)의 출력 전압이 제3 기준 전압(Vref3)을 초과하여 상승하는 경우 새벽 모드에 진입하여 제4 발광 세기로 복수의 발광 다이오드(121)를 발광시키고(S170, S180), 태양 전지(SC)의 출력 전압이 제4 기준 전압(Vref4)을 초과하여 상승하는 경우 일출 모드에 진입하여 제5 발광 세기로 복수의 발광 다이오드(121)를 발광시킬 수 있다(S190, S200).
이때, 제3 기준 전압(Vref3)은 제4 기준 전압(Vref4)보다 작고, 제4 발광 세기는 제5 발광 세기보다 작을 수 있다. 즉, 본 실시예에서는 일출 때의 출사광 세기가 새벽 때의 출사광 세기보다 강해지는데, 일출의 경우 역광 효과로 인해서 오히려 새벽 때보다 더욱 표지 시인이 어려울 수 있기 때문이다.
제3 기준 전압(Vref3)은 대략 2.5V일 수 있고, 제4 발광 세기는 100%의 발광 세기일 수 있고, 제4 기준 전압(Vref4)은 대략 9.3V일 수 있고, 제5 발광 세기는 대략 200%의 발광 세기일 수 있다.
상술한 일출, 일몰 시간 대에 강한 발광을 하는 조건은 태양 전지 출력 전압 기준만으로 구동될 수 있으나, 심야, 새벽 시간대의 디밍 제어는 태양 전지의 특정 전압에서부터 카운트되기 시작하는 MCU 내장 타이머를 기준으로 구동할 수 있다.
상술한 사이클은 메인 배터리의 사이클 일 수 있고, 메인 배터리가 4일 동안 구동된 경우 동일한 사이클로 서브 배터리가 구동될 수도 있다. 서브 배터리는 2일 동안 구동되는 등, 정상적인 태양 발전이 이루어지는 기후 환경에서는 서브 배터리 수명 관리 차원으로 메인 배터리보다 구동일이 짧을 수 있다.
연속적인 부조일이 발생하는 이상 기후 환경에서 메인 배터리의 부족 충전으로 인해, 야간 구동 중 메인 배터리가 과방전에 도달할 경우, 자동으로 서브 배터리로 전환되어 상술한 사이클이 지속 유지되도록 한다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 광섬유 발광형 표지 장치
SC: 태양 전지
SG: 전면 패널
100: 광원
200: 제어기
BATT: 배터리 모듈

Claims (14)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 그림, 문자, 숫자, 및 기호 중 적어도 하나로 표현되는 도로 정보를 판상에서 제공하고, 상기 도로 정보에 대응하는 복수의 출사구를 상기 판상에 포함하는 전면 패널;
    상기 복수의 출사구와 광학적으로 결합되는 광원;
    복수의 메인 배터리 및 복수의 서브 배터리를 포함하는 배터리 모듈;
    태양 전지; 및
    상기 광원, 상기 배터리 모듈, 상기 태양 전지를 전기적으로 제어하고, 관제 통신 모듈을 제어하는 제어기를 포함하고,
    상기 광원은
    상기 복수의 출사구에 대응하는 복수의 광섬유 고정부에 각 일단이 연결되고, 타단이 밀집된 번들 형태로서 광섬유 결속부를 구성하는 복수의 광섬유;
    상기 광섬유 결속부를 통해 상기 복수의 광섬유의 타단에 광학적으로 결합되는 복수의 발광 다이오드를 일 평면 상에 위치시켜 포함하는 광원 조립체;
    상기 광원 조립체 상에서, 대응하는 상기 복수의 발광 다이오드를 덮는 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈 층; 및
    상기 광원 조립체 및 상기 렌즈 층을 내부에 포함하고 상기 광섬유 결속부가 끼워맞춤되는 경통을 포함하고,
    각각의 상기 복수의 발광 다이오드는 복수의 그룹 중 어느 하나에 속하며, 상기 복수의 그룹의 각 일단은 동일한 노드에 연결되고, 상기 복수의 그룹의 각 타단에는 서로 다른 전원 전류가 인가되도록 제어가능하고,
    각각의 상기 복수의 렌즈는 대응하는 상기 복수의 발광 다이오드의 출사광의 지향각이 30도 이상 45도 이하가 되도록 설계되며,
    상기 복수의 그룹은 제1 그룹, 제2 그룹, 및 제3 그룹을 포함하고,
    상기 제1 그룹에 속한 발광 다이오드는 상기 일 평면 상의 중앙에 위치하고,
    상기 제2 그룹에 속한 발광 다이오드 및 상기 제3 그룹에 속한 발광 다이오드는 서로 교번하여 상기 일 평면 상의 외곽에 위치하는,
    광섬유 발광형 표지 장치.
  4. 그림, 문자, 숫자, 및 기호 중 적어도 하나로 표현되는 도로 정보를 판상에서 제공하고, 상기 도로 정보에 대응하는 복수의 출사구를 상기 판상에 포함하는 전면 패널;
    상기 복수의 출사구와 광학적으로 결합되는 광원;
    복수의 메인 배터리 및 복수의 서브 배터리를 포함하는 배터리 모듈;
    태양 전지; 및
    상기 광원, 상기 배터리 모듈, 상기 태양 전지를 전기적으로 제어하고, 관제 통신 모듈을 제어하는 제어기를 포함하고,
    상기 광원은
    상기 복수의 출사구에 대응하는 복수의 광섬유 고정부에 각 일단이 연결되고, 타단이 밀집된 번들 형태로서 광섬유 결속부를 구성하는 복수의 광섬유;
    상기 광섬유 결속부를 통해 상기 복수의 광섬유의 타단에 광학적으로 결합되는 복수의 발광 다이오드를 일 평면 상에 위치시켜 포함하는 광원 조립체;
    상기 광원 조립체 상에서, 대응하는 상기 복수의 발광 다이오드를 덮는 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈 층; 및
    상기 광원 조립체 및 상기 렌즈 층을 내부에 포함하고 상기 광섬유 결속부가 끼워맞춤되는 경통을 포함하고,
    각각의 상기 복수의 발광 다이오드는 복수의 그룹 중 어느 하나에 속하며, 상기 복수의 그룹의 각 일단은 동일한 노드에 연결되고, 상기 복수의 그룹의 각 타단에는 서로 다른 전원 전류가 인가되도록 제어가능하고,
    각각의 상기 복수의 렌즈는 대응하는 상기 복수의 발광 다이오드의 출사광의 지향각이 30도 이상 45도 이하가 되도록 설계되며,
    상기 복수의 그룹은 제1 그룹, 제2 그룹, 및 제3 그룹을 포함하고,
    상기 제1 그룹에 속한 발광 다이오드의 일부는 상기 일 평면 상의 중앙에 위치하고,
    상기 제1 그룹에 속한 발광 다이오드의 나머지, 상기 제2 그룹에 속한 발광 다이오드의 일부, 및 상기 제3 그룹에 속한 발광 다이오드의 일부는 서로 교번하여 상기 일 평면 상의 외곽에 위치하고,
    상기 제2 그룹에 속한 발광 다이오드의 나머지가 이루는 삼각형과 상기 제3 그룹에 속한 발광 다이오드의 나머지가 이루는 역삼각형이 상기 일 평면 상의 상기 중앙 및 상기 외곽의 사이에 위치하는,
    광섬유 발광형 표지 장치.
  5. 그림, 문자, 숫자, 및 기호 중 적어도 하나로 표현되는 도로 정보를 판상에서 제공하고, 상기 도로 정보에 대응하는 복수의 출사구를 상기 판상에 포함하는 전면 패널;
    상기 복수의 출사구와 광학적으로 결합되는 광원;
    복수의 메인 배터리 및 복수의 서브 배터리를 포함하는 배터리 모듈;
    태양 전지; 및
    상기 광원, 상기 배터리 모듈, 상기 태양 전지를 전기적으로 제어하고, 관제 통신 모듈을 제어하는 제어기를 포함하고,
    상기 광원은
    상기 복수의 출사구에 대응하는 복수의 광섬유 고정부에 각 일단이 연결되고, 타단이 밀집된 번들 형태로서 광섬유 결속부를 구성하는 복수의 광섬유;
    상기 광섬유 결속부를 통해 상기 복수의 광섬유의 타단에 광학적으로 결합되는 복수의 발광 다이오드를 일 평면 상에 위치시켜 포함하는 광원 조립체;
    상기 광원 조립체 상에서, 대응하는 상기 복수의 발광 다이오드를 덮는 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈 층; 및
    상기 광원 조립체 및 상기 렌즈 층을 내부에 포함하고 상기 광섬유 결속부가 끼워맞춤되는 경통을 포함하고,
    각각의 상기 복수의 발광 다이오드는 복수의 그룹 중 어느 하나에 속하며, 상기 복수의 그룹의 각 일단은 동일한 노드에 연결되고, 상기 복수의 그룹의 각 타단에는 서로 다른 전원 전류가 인가되도록 제어가능하고,
    상기 복수의 메인 배터리는 제1 메인 배터리 및 제2 메인 배터리를 포함하고,
    상기 제어기는 상기 태양 전지로부터 생성된 전력으로 상기 배터리 모듈을 충전시키고, 상기 배터리 모듈에 저장된 전력을 방전시켜 상기 복수의 발광 다이오드를 구동시키고,
    상기 제어기는 상기 제1 메인 배터리와 상기 제2 메인 배터리를 제1 주기로 교번하여 충방전시키는,
    광섬유 발광형 표지 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 복수의 서브 배터리는 제1 서브 배터리 및 제2 서브 배터리를 더 포함하고,
    상기 제어기는 상기 제1 서브 배터리 및 상기 제2 서브 배터리의 방전 심도가 기준 방전 심도 범위 내로 유지되도록 제2 주기로 충방전시키는,
    광섬유 발광형 표지 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제어기는
    상기 제1 메인 배터리 및 상기 제2 메인 배터리 중 어느 하나가 중지 조건을 만족시키는 경우, 나머지 하나를 충방전시켜 상기 복수의 발광 다이오드를 구동하는,
    광섬유 발광형 표지 장치.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 메인 배터리, 상기 제2 메인 배터리, 상기 제1 서브 배터리, 및 상기 제2 서브 배터리는 각각의 충전 스위치 및 방전 스위치와 연결되고,
    대응하는 배터리가 충전 상태가 아닌 경우 대응하는 상기 충전 스위치는 개방 상태이고,
    대응하는 배터리가 방전 상태가 아닌 경우 대응하는 상기 방전 스위치는 개방 상태인,
    광섬유 발광형 표지 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 그림, 문자, 숫자, 및 기호 중 적어도 하나로 표현되는 도로 정보를 판상에서 제공하고, 상기 도로 정보에 대응하는 복수의 출사구를 상기 판상에 포함하는 전면 패널;
    상기 복수의 출사구와 광학적으로 결합되는 광원;
    복수의 메인 배터리 및 복수의 서브 배터리를 포함하는 배터리 모듈;
    태양 전지; 및
    상기 광원, 상기 배터리 모듈, 상기 태양 전지를 전기적으로 제어하고, 관제 통신 모듈을 제어하는 제어기를 포함하고,
    상기 광원은
    상기 복수의 출사구에 대응하는 복수의 광섬유 고정부에 각 일단이 연결되고, 타단이 밀집된 번들 형태로서 광섬유 결속부를 구성하는 복수의 광섬유;
    상기 광섬유 결속부를 통해 상기 복수의 광섬유의 타단에 광학적으로 결합되는 복수의 발광 다이오드를 일 평면 상에 위치시켜 포함하는 광원 조립체;
    상기 광원 조립체 상에서, 대응하는 상기 복수의 발광 다이오드를 덮는 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈 층; 및
    상기 광원 조립체 및 상기 렌즈 층을 내부에 포함하고 상기 광섬유 결속부가 끼워맞춤되는 경통을 포함하고,
    각각의 상기 복수의 발광 다이오드는 복수의 그룹 중 어느 하나에 속하며, 상기 복수의 그룹의 각 일단은 동일한 노드에 연결되고, 상기 복수의 그룹의 각 타단에는 서로 다른 전원 전류가 인가되도록 제어가능하고,
    상기 제어기는 상기 복수의 발광 다이오드를 발광 모드에 따라 제어하고,
    상기 제어기는 N 개의 발광 모드에 대응하는 N 개의 발광 제어 함수를 소프트웨어적으로 포함하고,
    상기 제어기는 상기 N 개의 발광 제어 함수를 조합하여 상기 N 개의 발광 모드에 속하지 않는 M 개의 발광 모드를 생성할 수 있고,
    상기 N 및 M은 자연수인,
    광섬유 발광형 표지 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 관제 통신 모듈을 통해 관제 서버와 통신하고,
    상기 관제 서버의 지시에 대응하여 상기 M 개의 발광 모드 중 어느 하나를 생성하는,
    광섬유 발광형 표지 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 관제 서버는 인접한 지역의 복수의 광섬유 발광형 표지 장치에 대해 상기 M 개의 발광 모드 중 특정 발광 모드를 동일하게 생성하도록 지시하는,
    광섬유 발광형 표지 장치.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 관제 서버는 상기 발광 제어 함수의 파라미터를 변환시켜 새로운 발광 제어 함수를 생성하도록 상기 제어기의 발광 모드를 업데이트하는,
    광섬유 발광형 표지 장치.
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