KR0132742Y1 - 인체감지 에너지 절약형 자동 조명장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 자동 조명 장치에 관한 것으로 특히, 인체에서 발생되는 적외선신호를 검출하는 적외선센서(SS1)와, 자연광의 조도정도를 검출하는 광도전센서(SS2)와, 상기 적외선센서(SS1)로부터 검출되어진 적외선 감지신호를 증폭하는 감지신호 증폭부(10)와, 상기 감지신호 증폭부(10)에서 출력되는 신호에 따라 RC 병렬공진 회로를 사용하여 조명램프의 턴온 트리거 펄스를 발생시키는 턴온 트리거 발생부와, 상기 RC 병렬공진 회로의 저항치를 가변함에 따라 상기 턴온 트리거 펄스를 조절하여 상기 조명램프의 턴온 유지시간을 조절하는 턴온 조절부(20) 및 상기 광도전센서(SS2)에서 검출되는 신호에 따라 스위칭동작하여 오프동작시 상기 감지신호 증폭부(10)에 전원을 공급하며 상기 조명장치의 조도를 최소한 미등상태로 유지하는 조도 조절부(30)로 구성되는 것을 특징으로 하는 인체감지 에너지 절약형 자동 조명 장치를 제공하면, 사람의 유무에 따라 자동으로 점등 및 소등이 되며, 필요에 의하여 주변의 밝기에 따라 자동으로 미등을 점멸시킬 수 있으며 가변저항을 사용하여 조도를 자유롭게 조절할 수 있고 특히 트리거 펄스의 조정으로 사람이 없어져도 소정의 시간동안 밝은 조명상태를 유지할 수 있기 때문에 사용자의 편의를 제공하는 효과가 있다.

Description

인체감지 에너지 절약형 자동 조명 장치

제1도는 본 고안에 따른 자동 조명장치의 전체적 회로 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

SS1 : 적외선센서 SS2 : 광도전센서

10 : 감지신호 증폭부 20 : 턴온 조절부

30 : 조도 조절부

본 고안은 조명 조절 장치에 관한 것으로 특히, 감지기를 이용하여 사람의 유,무나 주변의 환경에 따라 점등, 소등, 점등유지 시간 및 조도조절의 수행능력이 있는 에너지 절약형 자동 조명장치이다.

일반적으로, 조명장치는 필요에 따라 사용자가 수동으로 전원공급의 유무를 제어하는 방식이었는데, 상술한 종래의 조명제어는 편리함을 추구하는 현대인의 취향과 자원절약의 취지에 따라 점차적으로 센서등을 이용한 자동조절기능을 갖게 되었다.

그러므로, 지금까지 개발되어진 각종 자동조명장치는 주택, 사무실, 아파트 그리고 여러 공공장소에서 사용되고 있으며, 예를들어 공중 전화박스 공중화장실 등등의 장소에 보급중이다.

그러나, 이들 자동조명장치는 환경변화와 인체감지에 의하여 램프를 온/오프하는 단순 조절방식으로 입력전원 또는 광원의 규격에 따른 조도 및 점등 유지시간이 고정되고 있기 때문에 특정 경우에는 사용자에게 많은 불편함을 주게된다.

예를들어, 공중전화박스 또는 공중화장실에 구비된 조명장치가 적외선센서를 사용한 인체감지식 자동조명장치라면, 사용자가 없는 경우 조명램프가 오프되어 있으므로, 공공장소에서 이를 이용하고자 하는 사용자가 위치를 정확히 알수 없어 어려움을 격을수 있다는 것이다.

반면에, 종래의 수동제어식 조명장치라면, 사용자가 없는 동안에도 전력의 소모가 발생되어 자원의 낭비를 방지할 수 없다는 것이다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 고안의 목적은 사용자의 편의를 극대화하고 에너지의 손실을 최소화하기 위하여 사용자가 존재하는 경우와 존재하지 않는 경우에 대하여 조도의 정도를 달리할 수 있는 즉, 점등유지시간의 조절 및 조도조절의 기능을 구비한 자동 조명 시스템을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징은, 공공장소에 사용되는 조명시설의 조명조절장치에 있어서, 인체에서 발생되는 적외선신호를 검출하는 적외선센서와, 자연광의 조도정도를 검출하는 광도전센서와, 상기 적외선센서로부터 검출되어진 적외선 감지신호를 증폭하는 감지신호 증폭부와, 상기 감지신호 증폭부에서 출력되는 신호에 따라 RC 병렬공진 회로를 사용하여 조명램프의 턴온 트리거 펄스를 발생시키며, 상기 RC 병렬공진 회로의 저항치를 가변함에 따라 상기 턴온 트리거 펄스를 조절하여 상기 조명램프의 턴온 유지시간을 조절하는 턴온 트리거 펄스 조절부 및 상기 광도전센서에서 검출되는 신호에 따라 스위칭동작하여 오프동작시 상기 감지신호 증폭부에 전원을 공급하며 상기 조명장치의 조도를 최소한 미등상태로 유지하는 조도 조절부로 구성되는데 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안에 따른 바람직한 일 실시예를 설명한다.

제1도는 본 고안에 따른 자동 조명 시스템의 회로 구성도로서, 적외선센서로부터 검출되어진 적외선 감지신호를 증폭하는 감지신호 증폭부(10)와, 상기 감지신호 증폭부(10)에서 출력되는 신호에 따라 조명램프의 턴온 트리거 펄스를 발생시키며 상기 턴온트리거 펄스를 조절하여 상기 조명램프의 턴온 유지시간을 조절하는 턴온 조절부(20)와, 구비되어 있는 광도전센서에서 검출되는 신호를 증폭하고 그에 따라 상기 조명램프의 턴온시 조도를 조절하는 조도 조절부(30)로 크게 구성되어 있다.

우선, 밤인 경우에 동작원리를 간단히 살펴보면, 외부의 빛이 광도전센서(SS2)에 감지되지 않기 때문에 상기 광도전센서(SS2)의 저항치가 증가하게 되면, 제5증폭기(OP5)의 출력단에서 로우신호가 발생되고, 그로인해 제3트랜지스터(Q5)는 턴오프 동작되어 콜렉터단과 에미터단자가 도통되지 않는다.

이러한 상태에서 교류입력단에서 발생된 전원은 제4∼제6 다이오드(D4∼D6)와, 전력용 콘덴서인 제10콘덴서(C10) 및 제30저항(R30)으로써, 입력된 교류전원의 직류변환을 위한 위상제어 정류부를 구성하고 있다.

상기와 같은 구성을 경유한 전원이 정류되어진 후 제4트랜지스터(Q4)의 정격을 고려한 제20저항(R20)를 통하여 상기 제4트랜지스터(Q4)의 콜렉터에 유입된다.

한편, 제21저항(R21)를 지나는 전압은 상기 제4트랜지스터(Q4)의 베이스에 접속되어지므로 상기 제4트랜지스터(Q4)를 도통시킨다.

이때, 상기 제4트랜지스터(Q4)는 제3트랜지스터(Q5)가 온동작하지 않는 동안은 항상 온상태를 유지한다.

이후, 상기 제4트랜지스터(Q4)를 도통한 전압은 다시 제1트랜지스터(Q1)의 콜렉터에 접속되며, 제19저항(R19) 및 제1정전압 다이오드(ZD1)에 의하여 결정된 도통전압은 상기 제1트랜지스터(Q1)을 도통시킨다.

이때, 상기 제19저항(R19)과 제5콘덴서(C5) 및 제1정전압 다이오드(ZD1)는 스누버회로의 역할을 하여 상기 제1트랜지스터(Q1)의 베이스에 과전압의 인가를 방지하는 기능을 한다.

따라서, 전원 ON시 센서단에는 항상 저전압의 대기전압(stand-by voltage) 또는 센서동작용 예비전원이 걸려 있다.

인체의 동작등으로 인한 온도의 변화가 적외선 센서(SS1)에 감지되면 전압이 발생, 센서 내부에 직렬로 연결된 트랜지스터를 동작, 대기전압이 도통된다.

도통된 전압은 제1증폭기(OP1)의 비반전입력단에 접속되며 반전입력단에는 병렬연결된 제1저항(R1)과 제1콘덴서(C1)을 통과하는 전압이 접속된다.

또한, 상기 제1증폭기(OP1)의 출력단에서 제2저항(R2), 제2콘덴서(C2)를 거쳐 상기 제1증폭기(OP1)의 반전입력단에 피드백된다.

이와같은 부궤환되어 증폭된 신호는 제3저항(R3)과 제3콘덴서(C3)를 거쳐 제2증폭기(OP2)의 반전입력단에 접속되며 비반전단에는 제5∼8 저항(R5∼R8)를 통과하는 전압이 접속된다.

상기 제1증폭기(OP1)의 출력단과 반전입력단에 병렬접속되어 있는 제2저항(R2)과 제2콘덴서(C2)은 위상보정 기능을 수행하여 안정된 신호가 출력될 수 있게 하여 준다.

또한, 상기 제2증폭기(OP2)의 출력단과 반전입력단에 병렬접속되어 있는 제4저항(R4)과 제4콘덴서(C4) 역시 상기 제2저항(R2)과 제2콘덴서(C2)와 같이 상기 제2증폭기(OP2)의 위상보정 기능을 수행하여 안정된 신호가 출력될 수 있게 하여 준다.

제3증폭기(OP3)와 제4증폭기(OP4)의 출력신호는 제1, 제2 다이오드(D1, D2)를 통하여 D.C화된 신호전압으로 출력된다.

상기 제1, 제2 다이오드(D1, D2)를 통하여 정류된 신호는 제10저항(R10)을 통과한후 제2트랜지스터(Q2)의 베이스에 순차적으로 전압이 가해져 상기 제2트랜지스터(Q2)가 온동작되며, 이때 상기 제2트랜지스터(Q2)의 콜렉터단자에 베이스단자가 연결되어 있는 PNP 트랜지스터(Q3)는 상기 제2트랜지스터(Q2)의 온동작시 온동작한다.

상기 PNP트랜지스터(Q3)의 스위칭작용에 따라 온동작시 전원전압(약 8V)은 발진용 콘덴서(Ct)에 축적되고 오프동작시 가변저항(Rt) 및 제14저항(R14)을 통하여 방전되므로, 상기 콘덴서(Ct)와 가변저항(Rt)이 발진부의 기능을 수행한다.

이때, 상기 콘덴서(Ct)와 가변저항(Rt)에 의하여 발생되는 발진신호 즉, 펄스신호는 제1트라이액(Triac 1)의 트리거 펄스발진을 위해 사용된다.

또한, 상기 발진신호는 저항(Rt)의 저항값 용량을 조정함으로써 발진 시정수를 변화시킬 수 있으므로 상기 제1트라이액(Triac 1)의 턴 온 시간을 결정할 수 있다.

즉, 센서단에서 신호가 중지된 이후, 램프의 점등유지시간을 조절할 수 있다.

이때, 상기 콘덴서(Ct)를 특별히 그 신뢰성을 향상시키고자 탄탈륨콘덴서(온도계수 10% 이내, 전해질 콘덴서 : 20∼30%)를 사용할 수도 있다.

상기 콘덴서(Ct)와 가변저항(Rt)에 의하여 발생되는 발진신호는 제13저항(R13)을 통하여 다수개의 NAND게이트들을 통하여 안정화 되어진 후 상기 제1트라이액(Triac 1)의 게이트단자에 입력되며, 상기 제1트라이액(Triac 1)은 게이트단자에 입력되는 신호의 상태에 따라 트리거(trigger)된다.

만약, 사용자가 검출되지 않는 경우 즉, 제1증폭기(OP1)의 비반전입력단에 신호가 입력되지 않으면 제2∼4증폭기(OP2∼4)가 순차적으로 동작을 중지하고 그에따라 제2트랜지스터(Q2)와 PNP트랜지스터(Q3)가 오프동작하여 상기 제1트라이액(Triac 1)이 오프된다.

이때, 제2트라이액(Triac 2)은 항상 도통상태를 유지하고 있기 때문에 조명램프(Lamp)에는 상기 제2트라이액(Triac 2)을 통하여 적은 전류만이 흐르게되어 상기 램프(Lamp)는 미등상태가 된다.

이때, 조도조절부(30)의 회로내에 구성되어 있는 가변저항 R_1.1, R_1.2중 어느 하나를 조절하면 제2트라이액(Triac 2)에 흐르는 전류량을 조절할 수 있으므로 미등상태에서 전등의 밝기 즉, 조도를 제어할 수 있다.

또한, 낮이되면, 광도전센서(SS2)의 저항이 낮아져 제5증폭기(OP5)의 출력단에서 펄스가 출력되고, 그로인해 제3트랜지스터(Q5)가 온동작되어 도통된다.

상기 제3트랜지스터(Q5)가 온동작되면, 제4트랜지스터(Q4)의 온동작을 위해 베이스 단자에 입력되는 전압신호는 상기 제3트랜지스터(Q5)의 콜렉터단을 통해 에미터단으로 도통하고 접지로 어스된다.

그로인해, 상기 제4트랜지스터(Q4)는 턴오프되어 진다.

따라서, 상기 제4트랜지스터(Q4)를 통하여 구동전원을 입력받던 감지신호 증폭부(10)가 동작하지 않기 때문에, 상술한 사용자 부재중인 상태와 동일하게 상기 제1트라이액(Triac 1)가 동작하지 않는다.

특히, 이러한 경우 제5증폭기(OP5)의 출력펄스는 제5트랜지스터(Q6)의 베이스에 입력되므로, 상기 제5트랜지스터(Q6)이 턴온된어 진다. 상기 제5트랜지스터(Q6)가 온동작됨에 따라 다이악(Diac)과 제2트라이액(Triac 2)의 회로는 동작되지 않는다.

상기 조도 조절부(30)는 그 기능특성으로 분류하면, 상기 광도전 센서(SS2)의 가변적인 저항치에 의해 가변되는 인가전압을 반전입력단에 입력받아 비반전 입력단에 입력되는 기준전압과 비교하는 비교수단과, 상기 비교수단을 통하여 출력되는 신호에 의하여 온/오프 동작하는 스위칭수단과, 상기 스위칭수단이 온/오프 동작함에 따라 상기 조명램프에 걸리는 전압의 크기를 미등상태로 조정하는 미등조정수단 및 상기 감지신호 증폭부(10)에서 감지신호 발생시 상기 미등조정수단과 상관없이 상기 조명램프에 걸리는 전압의 크기를 최대로 걸어주는 발광조정수단으로 이루어지는 것을 알 수 있다.

상기 비교수단은 OP앰프(OP5)와 그 주변의 저항(R24∼R27)들로 구성되고, 스위칭수단은 트랜지스터(Q6)이며, 미등조정수단은 다이악(DIAC)과 가변저항(R_1.1, R_1.2) 및 제2트라이액(Triac 2)으로 구성되어 있으므로, 상술한 바와같이 가변저항(R_1.1, R_1.2)의 저항치를 변화시켜 조도의 정도를 조절 가능하다.

상기와 같이 동작하는 본 고안에 따른 자동 조명 장치를 제공하면, 사람의 유무에 따라 자동으로 점등 및 소등이 되며, 필요에 의하여 주변의 밝기에 따라 자동으로 미등을 점멸시킬 수 있으며 가변저항을 사용하여 조도를 자유롭게 조절할 수 있고 특히 트리거 펄스의 조정으로 사람이 없어져도 소정의 시간동안 밝은 조명상태를 유지할 수 있기 때문에 사용자의 편의를 제공하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 공공장소에 사용되는 조명시설의 조명조절장치에 있어서, 인체에서 발생되는 적외선신호를 검출하는 적외선센서(SS1)와; 자연광의 조도정도를 검출하는 광도전센서(SS2)와; 상기 적외선센서(SS1)로부터 검출되어진 적외선 감지신호를 증폭하는 감지신호 증폭부(10)와; 상기 감지신호 증폭부(10)에서 출력되는 신호에 따라 RC 병렬공진 회로를 사용하여 조명램프의 턴온 트리거 펄스를 발생시키는 턴온 트리거 발생부와, 상기 RC 병렬공진 회로의 저항치를 가변함에 따라 상기 턴온 트리거 펄스를 조절하여 상기 조명램프의 턴온 유지시간을 조절하는 턴온 조절부(20); 및 상기 광도전센서(SS2)에서 검출되는 신호에 따라 스위칭동작하여 오프동작시 상기 감지신호 증폭부(10)에 전원을 공급하여 상기 조명장치의 조도를 최소한 미등상태로 유지하는 조도 조절부(30)로 구성되는 것을 특징으로 하는 인체감지 에너지 절약형 자동 조명 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 조도 조절부(30)는 상기 광도전 센서(SS2)의 가변적인 저항치에 의해 가변되는 인가전압을 반전입력단에 입력받아 비반전 입력단에 입력되는 기준전압과 비교하는 비교수단과; 상기 비교수단을 통하여 출력되는 신호에 의하여 온/오프 동작하는 스위칭수단과; 상기 스위칭수단이 온/오프 동작함에 따라 상기 조명램프에 걸리는 전압의 크기를 미등상태로 조정하는 미등조정수단; 및 상기 감지신호 증폭부(10)에서 감지신호 발생시 상기 미등조정수단과 상관없이 상기 조명램프에 걸리는 전압의 크기를 최대로 걸어주는 발광조정수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인체감지에너지 절약형 자동 조명 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 미등조정수단은 제1, 제2 가변저항(R_1.1, R_1.2)과, 콘덴서(C7)를 구비하고 상기 제1, 제2 가변저항(R_1.1, R_1.2)과 콘덴서(C7)에 의하여 분압된 전압신호를 상기 조명램프에 걸어주는 것을 특징으로 하는 인체감지 에너지 절약형 자동 조명 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 제1, 제2 가변저항(R_1.1, R_1.2)의 저항치를 가변함에 따라 상기 조명램프의 미등상태의 조도를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 인체감지 에너지 절약형 자동 조명 장치.