KR100723928B1

KR100723928B1 - 지능형 조명 장치

Info

Publication number: KR100723928B1
Application number: KR1020050015103A
Authority: KR
Inventors: 이만재; 이태화
Original assignee: 한국정보통신대학교 산학협력단
Priority date: 2005-02-23
Filing date: 2005-02-23
Publication date: 2007-05-31
Also published as: KR20050029180A

Abstract

본 발명은 면 조명이 가능한 도광판을 이용하여 주 조명 및 색 조명을 동시에 가능하도록 구현한 지능형 조명 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 지능형 조명 장치는, 주 조명원과 색 조명원을 이용하여 주 조명 및/또는 색 조명을 제공하는 조명원; 주 조명 및/또는 색 조명을 넓은 면으로 확산하여 발광시킨 면 조명을 제공하는 도광판; 면 조명의 조도를 검출하는 조도 검출부; 조도 검출부에서 검출된 면 조명의 조도에 따라 교류 입력전원에 대응하여 주 조명의 조도를 가변시키는 위상제어 회로; 3색 LED를 조합하여 복수의 색이 발생하도록 제어하는 LED 출력 구동부; 사용자의 사용 환경에 따라 일정 조도의 조명을 유지하거나, 주 조명 및/또는 색 조명을 사용자의 선택에 따라 조정하기 위한 제어신호를 출력하는 조정부; 및 제어신호를 수신하여 위상제어 회로 및 LED 출력 구동부에 각각 전달하는 수신부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 도광판을 이용한 면 조명을 구현하여 점 조명의 단점인 그림자 또는 사용자 위치에 따른 조도의 불균형을 해소할 수 있고, 주 조명과 색 조명을 조합하여 하나의 조명장치로 제작함으로써, 사용자가 사용 환경에 따라 일정 조도를 유지하면서 다양한 색의 조명을 사용할 수 있다.

조명, 도광판, 지능형, 조명기구, 조도, 할로겐램프, 3색 LED

Description

지능형 조명 장치 {An intelligence lighting apparatus}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지능형 조명 장치의 구성도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도광판의 구조를 예시하는 도면이다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 도광판의 조명 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 조명원의 구조를 예시하는 도면이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 지능형 조명 장치를 조립한 구조를 나타내는 도면이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 지능형 조명 장치의 조정부를 나타내는 도면이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 지능형 조명 장치의 전원부 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 지능형 조명 장치의 위상제어 회로의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 9a 및 도 9b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 위상제어 회로의 평균동작 전압을 제어하여 조도를 조절하는 것과 계단식 점등/소등을 예시하는 도면이다.

도 10a 내지 도10c는 각각 본 발명의 실시예에 따른 지능형 조명 장치의 조 도 검출부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 지능형 조명 장치의 수신부의 구성을 나타내는 도면이다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 지능형 조명 장치의 LED 출력 구동부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 지능형 조명 장치의 조정부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 지능형 조명 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 조명기구에 있어서, 면 조명이 가능한 도광판을 이용하여 주 조명 및 색 조명이 동시에 가능하도록 구현한 지능형 조명 장치에 관한 것이다.

조명은 사람에게 있어 매우 중요한 생활환경을 조성하며, 사람의 시력이 인식 불가능한 밝기에서 시각 정보를 얻을 수 있도록 빛을 제공한다. 이러한 조명은 원시시대부터 불이 발견된 이후 인류가 어둠 속에서도 생활할 수 있도록 해주는 매우 중요한 요소였다. 최근, 조명 기술의 발달은 기본적인 시각정보를 얻는 보조 수단에서 탈피하여 인간의 감성을 자극하는 수단으로까지 발전하고 있으며, 많은 연구가 행해지고 있다.

이러한 조명은 사람의 뇌의 일부인 눈을 자극하는 것으로서, 사람에게 매우 강하게 작용한다. 단순히 조명의 형태로 사람을 피로하게 하거나 또는 편안하게 만들 수 있는 것도 이 때문이다. 또한, 조명의 밝기는 업무의 효율을 좌우하며 진열된 상품의 가치를 변화시키기도 한다.

또한, 실내에서 식물 재배 시에 조명은 식물의 성장에 결정적 요소를 제공한다. 많은 의학적 연구를 통해 밝혀진 바와 같이 지나치게 밝거나 어두운 조명 및 조명의 색상은 사람의 기분이나 육체에 많은 영향 및 변화를 준다. 따라서, 조명은 사람의 활동에 따라 가장 적절한 형태를 유지하여야 한다.

현재 우리가 사용하는 조명은 대부분 일률적으로 만들어져 있으며, 대부분 점 조명의 형태를 유지하고 있다. 즉, 조명 사용자의 환경이나 작업의 내용에 관계없이 일률적으로 일정 조도 및 조명 색을 유지한다. 이러한 조명장치는 다양하게 발생하는 개인의 환경 변화에 대처가 불가능하여 효율적이고 안정적인 고품질의 조명을 제공할 수 없다.

일반적으로, 조명기구는 광원의 빛을 반사·굴절·투과시켜 광원을 고정하거나 보호하는 기구를 말한다. 이러한 조명기구는 배광에 따라 간접 조명기구, 반간접 조명기구, 전반확산 조명기구, 반직접 조명기구 및 직접 조명기구로 구분될 수 있다. 이러한 조명기구의 필요 조건은 기능적 요구를 만족시키고 광원 교환이 쉬워야 한다. 또한, 상기 조명기구는 사용 목적에 따라 백열등 기구, 형광등 기구, 스탠드, 반사갓, 투광기, 정원등, 도로등 및 무대용 기구 등으로 분류될 수 있다.

과거의 조명기구는 빛을 효율적으로 이용하는 것을 위주로 제작하였으나 과학기술이 발전하고 소비자의 계층이 다양해지면서 빛의 질적인 이용과 외관 디자인 에 많은 관심을 갖게 되었다. 이것은 어둠을 밝힌다는 기능 외에 건축 공간을 구성하는 일부분으로서 건축요소로 쓰여지고 실내 건축에서는 인테리어 분위기와 어울리는 액세서리의 성격으로도 이용되고 있기 때문이다.

한편, 종래 기술로서, 대한민국 특허출원번호 제1996-13419호(1996년 4월 29일 출원)에는 "지능형 조명기구"라는 명칭의 발명이 개시되어 있다.

구체적으로, 상기 선행 발명은 형광등 스탠드와 같은 조명기구가 주위 조도에 적응적으로 반응하여 램프 점등/소등 여부를 판별한 후에 자동으로 경고해줌으로써, 불필요한 램프 점등이 없도록 할 뿐만 아니라 적절한 점등 시기에 램프 점등이 행해질 수 있게 한다.

한편, 종래 기술로서, 대한민국 특허출원번호 제1996-15907호(1996년 5월 14일 출원)에는 "면 조명 장치 및 이것을 이용한 표시기"라는 명칭의 발명이 개시되어 있다.

구체적으로, 상기 선행 발명에 따른 면 조명 장치는 도광판 및 이 도광판의 광 입사면에 근접 또는 접촉하여 배치되는 광원을 가지며, 이 광원은 광을 출사하는 LED 칩과, 이 LED 칩에서 나오는 광을 상기 도광판 내로 유도하는 반구 렌즈를 갖는 복수의 LED 램프로 구성되고, 이 LED 램프는 반구 렌즈의 선단부와 LED 칩간의 거리가 반구 렌즈의 곡률 반경의 1.8배 이하로 설정되어 있다.

상기 선행 발명에 따르면, LED 칩에서 발생한 광이 효율 좋게 도광판의 광 입사면에 입사하게 되어, 도광판으로 향하는 광의 입사 효율을 높일 수 있고, 또한, 이와 같은 면 조명 장치를 표시기에 사용함으로써, 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.

그러나, 종래의 면 조명이 가능한 조명장치는, 사용자의 사용 환경에 따라 알맞은 조도를 제공하고 동시에 사용자가 원할 때 적절하게 조명의 색을 변화시킬 수 없다는 문제점이 있었다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 사람에게 효율적이고 안정적으로 고품질의 조명을 제공하도록 사용자의 사용 환경에 따라 알맞은 조도를 제공하면서, 동시에 면 조명을 구현할 수 있는 지능형 조명장치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 사용자가 원할 때 적절하게 조명의 색을 변화시킬 수 있는 지능형 조명장치를 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 지능형 조명장치는,
주 조명원과 색 조명원-여기서 색 조명원은 적, 녹, 청의 3색 LED으로 이루어짐-을 이용하여 주 조명 및/또는 색 조명을 제공하는 조명원;
상기 조명원으로부터 발생된 상기 주 조명 및/또는 색 조명을 넓은 면으로 확산하여 발광시킨 면 조명을 제공하는 도광판;
상기 도광판을 통해 제공되는 상기 면 조명의 조도를 검출하는 조도 검출부;
상기 조도 검출부에서 검출된 상기 면 조명의 조도에 따라 교류 입력전원에 대응하여 상기 주 조명의 조도를 가변시키는 위상제어 회로;
상기 색 조명원의 상기 3색 LED를 조합하여 복수의 색이 발생하도록 제어하는 LED 출력 구동부;
사용자의 사용 환경에 따라 일정 조도의 조명을 유지하거나, 상기 주 조명 및/또는 상기 색 조명을 상기 사용자의 선택에 따라 조정하기 위한 제어신호를 출력하는 조정부; 및
상기 조정부로부터 상기 제어신호를 수신하여 상기 위상제어 회로 및 상기 LED 출력 구동부에 각각 전달하는 수신부
를 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

여기서, 상기 주 조명원과 색 조명원은 일체형으로 구성되며, 상기 주 조명원은 할로겐램프인 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 도광판은 투명 아크릴판에 가로 및 세로로 일정 간격으로 V자 홈을 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 도광판의 V자 홈은 그 표면이 반투명한 상태로서, 상기 조명원으로부터 광이 입사되면 상기 광을 반사하여 산란을 반복하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 투명 아크릴판은 넓은 2면 중 한쪽 면은 반사테이프가 부착된 반사면이며, 다른 한쪽 면은 투광면이며, 상기 투명 아크릴판의 넓은 2면을 제외한 나머지 4면 중에서 한쪽 면에는 조명원이 설치되고, 다른 3면에는 반사테이프가 부착된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 조도 검출부는, 상기 도광판의 조명 조도를 검출하는 조도검출소자; 및 상기 검출된 조도를 증폭하여 상기 위상제어 회로에 전달하는 증폭기를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 조도검출소자는 상기 도광판의 조명 조도에 따라 저항값이 반 비례하며, 상기 증폭기는 상기 조도에 반비례하는 전압을 상기 위상제어회로에 입력하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 조정부는, 상기 조명의 조도를 검출하기 위한 조도센서; 상기 조도센서에 따라 현재 입력된 조도를 자동으로 유지하기 위한 엔터(Enter) 버튼; 상기 조도의 변화를 점진적으로 조절하기 위한 계단식 점등/소등 버튼; 및 상기 3색 LED의 색의 혼합을 조절하기 위한 색채 조절 버튼을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 위상제어 회로는, 제로 점 신호를 입력하는 제로크로싱 소자; 상기 제로크로싱 소자로부터 제로 점 신호가 입력되면, 위상제어 신호에 따라 일정시간 지연 후에 출력신호를 출력하는 제1 마이컴; 상기 마이컴으로부터 출력되는 출력신호에 따라 트리거 신호를 출력하는 포토 다이악(Diac); 및 상기 트리거 신호에 따라 제어된 교류 입력전원을 상기 주 조명원에게 공급하는 트라이악을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 위상제어 회로는 입력되는 교류 입력전원의 점등 시점을 제어하여 평균동작 전압을 제어하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 위상제어 회로는 상기 제1 마이컴에 내장된 프로그램에 의해 계단식 점등 및 소등을 제공하며, 상기 제1 마이컴은 상기 제로 점 입력 후에 지연시간이 길어지면, 상기 주 조명원에 공급되는 전압을 떨어뜨리고, 상기 조도를 낮아지게 하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 LED 출력 구동부는 상기 수신부로부터 색 조명 관련 데이터가 입력되면, 내장된 색 테이블에서 해당 색에 맞는 출력으로 3색 LED를 제어하여 점 등하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 LED 출력 구동부는 적색, 녹색, 청색 LED의 점등시간을 각각 제어하여 각 색의 명도를 달리하고, 상기 색들이 혼합하여 다양한 색을 표현하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 지능형 조명장치는, 상기 위상제어 회로에 AC220V의 교류(AC) 전원을 제공하는 입력 전원부; 및 상기 교류 입력 전원부(120)로부터 전원을 입력받아 이를 직류로 변환하여, 전자회로 또는 LED 구동전압을 제공하는 직류(DC) 전원부를 추가로 포함할 수 있다.

여기서, 상기 수신부는, 상기 조정부로부터 RF 제어신호를 수신하는 RF 수신회로; 상기 수신된 제어신호가 참값인지 식별하는 디코더; 신호의 간섭을 막기 위해 자신의 ID를 선택하는 ID 선택 스위치; 및 상기 수신된 제어신호를 상기 위상제어 회로와 상기 LED 출력 구동부로 전달하는 수신기 출력부를 포함할 수 있다.

삭제

본 발명에 따르면, 주 조명 및 색 조명을 일체형으로 구성하고, 배색이 용이하게 설치함으로써, 주 조명 및 색 조명이 동시에 가능하도록 구현할 수 있고, 또한, 도광판을 이용한 면 조명을 구현하여 점 조명의 단점인 그림자 또는 사용자 위치에 따른 조도의 불균형을 해소할 수 있고, 또한, 주 조명과 색 조명을 조합하여 하나의 조명장치로 제작함으로써, 사용자가 사용 환경에 따라 일정 조도를 유지하면서 다양한 색의 조명을 사용할 수 있고, 또한, 사용자의 선택에 따라 조도 변화 또는 정 조도를 구현할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 지능형 조명장치의 구성 및 동작을 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명의 실시예는 면 조명이 가능한 도광판을 이용하게 되며, 또한, 주 조명 및 색 조명을 동시에 구현하고, 주 조명과 색 조명을 조합하여 하나의 조명장치로 제작함으로써, 사용자가 사용 환경에 따라 일정 조도를 유지하면서 다양한 색의 조명을 사용할 수 있는 지능형 조명장치를 제공하게 된다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 지능형 조명 장치는, 조정부(110), 교류 입력 전원부(120), 직류 전원부(130), 위상제어 회로(140), 수신부(150), LED 구동 출력부(160), 조명원(170), 도광판(180) 및 조도 검출부(190)를 포함하며, 여기서, 상기 조명원(170)은 할로겐램프 전등(171) 및 3색 LED(172)를 포함할 수 있다.

먼저, 상기 조정부(110)는 사용자가 조도나 조명의 색을 제어하기 위해 사용하는 사용자 전용의 장비로서, 사용자가 수동으로 조도 또는 색 조명의 색을 선택하거나, 또는 상기 조정부(110) 전면에 설치된 조도센서를 원하는 곳에 향하고, 소정의 입력 스위치를 누르면 현재 입력된 조도가 자동으로 유지되게 한다.

상기 교류 입력 전원부(120)는 일반의 가정에서 사용하는 상용의 AC220V이며, 상기 직류 전원부(130)는 DC 전원장치로서, 상기 AC220V의 교류 입력 전원부(120)로부터 전원을 입력받아 이를 직류로 변환하여, 본 발명의 실시예에 따른 여러 전자회로의 동작전압 및 LED 구동전압을 제공하게 된다.

상기 위상제어 회로(140)는 할로겐램프 전등(171)의 조도를 가변시키기 위해 사용하는 위상제어 회로로서, 즉, 조도 조절을 위해 입력되는 AC220V 파형의 점등 시점을 제어하여 평균동작 전압을 제어한다.

상기 조도 검출부(190)는 실내의 조도(도광판의 빛이 비추는 곳)를 측정하여 사용자가 원하는 조도인가를 측정하는 센서부이다.

상기 조명원(170)은 할로겐램프 전등(171) 및 3색 LED(172)를 포함할 수 있으며, 상기 할로겐램프 전등(171)은 주 조명을 제공하고, 상기 3색 LED(172)는 색 조명을 제공하게 된다.

상기 수신부(150)는 적외선, RF(무선신호) 또는 그 외 사용자와 전등간의 인터페이스될 수 있는 각종의 방법을 구현하는 수신기로서, 본 발명의 실시예에서는 RF 방식을 채택하였다.

상기 LED 구동 출력부(160)는 3색(적, 녹, 청)의 LED 색을 조합하여 다양한 색을 발생하도록 구동하는 역할을 한다.

상기 3색 LED(172)는 3색 조명을 구현하는 LED 램프로서, 빛의 3원색인 적, 녹, 청의 점등 시간을 각각 제어하여 각 색의 명도를 달리하여, 이 색들이 혼합되어 다양한 색을 표현하게 된다.

상기 도광판(180)은 점 조명의 램프에서 발생된 빛을 넓은 면으로 확산하여 발광시키는 면 조명을 제공하게 되며, 도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 상기 도광판(180)의 구조 및 원리에 대해 구체적으로 후술한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도광판의 구조를 예시하는 도면이고, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 도광판의 조명 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 도광판(180)은 투명의 아크릴판(181)에 가로 및 세로로 일정 간격으로 V자 홈(184)을 내어 빛이 입사되면 산란하도록 하는 구조를 가진다. 여기서, 도면부호 182는 가로축 방향의 아크릴판 단면을 나타내고, 도면부호 183은 세로축 방향의 아크릴판 단면을 나타낸다.

이러한 도광판 구조는 빛이 투명한 곳에서는 투과하고 반투명 또는 불투명한 곳에서 반사하는 원리를 이용한 것으로, 투명의 아크릴판(181)에 V자 홈(184)을 내면 그 표면이 반투명해져서 빛이 반사하여 산란을 반복하도록 하는 것이다.

도 3a는 상기 아크릴판의 넓은 2면 중 한쪽은 반사면(181b)으로 사용되고, 다른 한쪽은 투광면(181a)으로 사용되며, 이때, 상기 아크릴판의 반사면으로 사용하는 후면에는 반사 테이프를 부착한 것을 나타내는 도면이다.

도 3b는 상기 아크릴판의 넓은 2면을 제외한 나머지 4면 중 한쪽 면(181c)에는 조명용 램프를 설치하고, 다른 3면(181d, 181e, 181f)에는 반사테이프를 부착한 것을 나타내는 도면이다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기 도광판에 조명원인 조명용 램프로부터 빛이 입사되면, 빛은 직진하여 반대편의 반사테이프에서 반사된다. 이와 같이 입사된 빛은 직진을 하다가 V자 홈(184)에서 반사되는데, 입사각에 비례하여 반사된다. 이처럼 도광판 내에서는 입사된 빛이 전면의 투광면을 제외한 모든 면에서 반사되며, 따라서 입사된 빛은 발광면으로 전부 방출되어 점광원으로 유입된 빛은 면 광원이 되어 면 조명을 구현하게 된다.

또한, 도광판 내에서 빛이 입사 시에는 조명원으로부터 직진하여 출발하지만, 상기 도광판 내에서 반사 또는 굴절을 하는 동안에 빛은 서로 다양한 경로로 진행하게 된다. 이러한 특성 때문에 입사된 빛은 골고루 섞여 투광면에 나타난다. 만일, 복수의 광원 중 특정 광원이 특정 색을 띄면 빛의 배색원리에 따라 색이 섞인 조명이 연출될 수 있다.

한편, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 조명원의 구조를 예시하는 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 조명원(170)에는 할로겐램프(171)와 3색 LED(172a, 172b, 172c)가 사용된다. 여기서, 상기 할로겐램프(171)는 주 조명으로 사용하며, 상기 3색 LED(172a, 172b, 172c)는 색상 조명용으로 사용된 다. 따라서, 일상의 업무 시에 또는 주 조명 사용시에는 할로겐램프만 사용하며, 저 조도의 색상 조명 사용시에는 3색 LED(172a, 172b, 172c)만 사용할 수 있다. 또한, 일반적인 사용시에는 상기 할로겐램프(171)와 3색 LED(172a, 172b, 172c)를 적절히 조합하여 감성 색상을 연출하여 사용할 수 있다.

한편, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 지능형 조명 장치를 조립한 구조를 나타내는 도면으로서, 도광판(180)의 반사면 위에 구동회로를 실장하여 등기구를 일체형으로 제작한 것을 나타낸다. 구체적으로, 도 5는 도광판(180)의 반사면 상에 구동회로(220)가 실장된 인쇄회로기판(210)이 설치되고, 이때 상기 구동회로(220)는 연결 케이블(230)을 통해 조명원(170)에 연결된 상태를 나타낸다.

한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 지능형 조명 장치의 조정부를 나타내는 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 지능형 조명 장치의 조정부(110)는 기능형 조명의 메인보드 중 수신부(150)와 통신하며 사용자의 필요한 조명 정보를 전송하여 사용자에게 투사되는 조명을 사용자가 원하는 상태로 유지하도록 한다. 여기서, 상기 조정부(110)는 조도센서(111), Enter 버튼(112), 계단식 점등/소등 버튼(113) 및 색채 조절 버튼(114)을 포함할 수 있는데, 그 동작은 도 13을 참조하여 후술하기로 한다.

이하, 도 7 내지 도 13을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 지능형 조명장치의의 구체적인 동작을 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 지능형 조명장치의 지능형 조명은 크게 3가지 기능 으로 분류할 수 있는데, 1) 자동 조도 조절기능, 2) 칼라 조명기능, 및 3) 계단식 점등 및 소등 기능 등이다.

먼저, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 지능형 조명 장치의 전원부 동작을 설명하기 위한 도면으로서, 도 1의 입력전원(120) 및 DC 입력전원부(130)에 해당한다.

본 발명의 실시예에 따른 전원부는 상기 입력전원(120)을 통해 AC220V를 입력받으며, 이후 DC 전원부(130) 및 노이즈필터(240)를 통해 위상제어 회로(140)에 전원을 공급한다. 여기서, 상기 DC 전원부(130)는 통상적인 SMPS로 구현되며, 본 발명의 실시예에 따른 지능형 조명 장치를 구성하는 각종 회로의 동작전원 및 LED의 구동전압, 예를 들어, DC5V를 제공한다. 또한, 상기 노이즈필터(240)는 위상제어 회로(140) 구동 시에 발생되는 잡음전압을 제거하여 다른 전기기기에 악영향이 없도록 하는 역할을 한다.

한편, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 지능형 조명 장치의 위상제어 회로의 동작을 설명하기 위한 도면으로, 주변회로와의 연결 관계를 나타낸다. 또한, 도 9a 및 도 9b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 위상제어 회로의 평균동작 전압을 제어하여 조도를 조절하는 것과 계단식 점등/소등을 예시하는 도면이다.

먼저, 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 지능형 조명 장치의 위상제어 회로는 제1 마이컴(141), 제로크로싱 소자(142), 트라이악(143) 및 포토다이악(144)을 포함할 수 있는데, 상기 위상제어 회로(140) 및 그 주변회로는 위상 제어회로의 조도 조절을 위해 입력되는 AC220V 파형의 점등 시점을 제어하여 평균동 작 전압을 제어하는 역할을 한다. 여기서, 도면부호 150은 수신부, 도면부호 191은 조도검출소자, 도면부호 192는 증폭기를 각각 나타낸다.

즉, 도 9a의 제로 점에서 전 파형을 도통시킬 경우, 조도는 100%를 유지하며, 제로 점에서 약 8.3㎳ 후에 점등시키면 전체의 1/2 즉 50%만 점등되어 조도는 50%를 유지한다. 이때, 상기 8.3㎳는 (1초/60㎐)/2에 의해 구해진다. 이처럼 제로 점으로부터 얼마 후에 점등시키느냐에 따라 할로겐램프의 조도는 도 9a처럼 80% 또는 20% 등 다양하게 조절할 수 있다. 여기서, 상기 위상제어 회로(140)의 구성 중에서 중요한 부분은 제로크로싱이다. 상기 제로크로싱 소자(142)는 AC220V의 제로 점(기술적으로 AC5V 이하 점)에서 제로 점 신호를 출력한다.

상기 제1 마이컴(141)은 상기 제로크로싱 소자(142)로부터 제로 점 신호가 입력되면, 위상제어 신호에 따라 일정시간, 예를 들어, 한 주기[(1초/60㎐)/2] 지연 후에 제1 및 제2 출력단자(OUT1, OUT2)를 통해 출력신호를 출력하고, 이후 포토 다이악(Diac)을 통해 트라이악(143)에 트리거 신호를 출력함으로써, 결국, 제어된 AC220V 파형이 할로겐램프(171)에게 공급되도록 한다.

여기서, 상기 다이악(144)은 정상 동작 시에 양방향으로 전류를 흘릴 수 있는 pn-pn 4층 구조의 2단자 반도체 사이리스터(thyrister)로서, 상기 다이악(144)은 애노드와 캐소드의 2개 단자로 구성되어 2단자 양단의 어느 극성에서도 브레이크 오버 전압에 도달되면 도통하게 되며, 따라서, 전류가 유지전류 이하로 떨어질 때 다이악(144)은 턴 오프된다.

또한, 상기 트라이악(143)은 전자개폐기, 전자접촉기, 전자 솔레노이드, 전 자 클러치·브레이크 같이 비교적 큰 유도부하로 돌입전류가 백열 램프 등을 고빈도로 개폐할 때 사용된다.

이때, 상기 제1 마이컴(141)이 상기 제로 점 입력 후에 지연시간이 길수록 상기 할로겐램프(171)에 공급되는 전압은 떨어지고, 조도는 낮아지게 되며, 만일, 지연이 없는 경우, 상기 할로겐램프(171)에 공급되는 전압이 100% 공급되어 최고의 밝기를 유지하게 된다.

이와 같은 제1 마이컴(141)의 지연시간은 사용자의 선택, 조도검출소자(191)의 밝기 인식 정도, 또는 홈-오토메이션 컴퓨터의 제어신호 등에 의해 결정될 수 있다.

한편, 도 9b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 지능형 조명 장치의 위상제어 회로는 계단식 점등(Slow start) 및 소등을 제공할 수 있다. 즉, 급작스런 밝기의 변화로 사용자 또는 타 사용자에게 조도 변화에 적응할 시간적 여유를 주어 조도 변화로부터 오는 불편을 최소화하게 한다. 예를 들면, 제1 사용자가 취침 중에 제2 사용자가 침실의 등을 점등할 경우, 제1 사용자가 급작스런 조도의 증가로 잠에서 깨는 등의 불편을 없앨 수 있다.

또한, 소등 후 일정거리 이동시 갑자기 어두워져 불편할 수도 있으나 서서히 어두워져 소등 후 이동시 불편을 최소화할 수 있다. 이와 같은 계단식 점등 및 소등은 별도의 하드웨어 구성없이 제1 마이컴에 내장된 프로그램으로 처리한다.

한편, 도 10a 내지 도 10c는 각각 본 발명의 실시예에 따른 지능형 조명 장치의 조도 검출부의 동작을 설명하기 위한 도면으로서, 도 10a는 조도 검출소자 (191)가 증폭기(192)를 통해 상기 위상제어 회로(140)의 제1 마이컴(141)에 연결된 것을 나타내며, 도 10b 및 도 10c는 조도가 저항값 및 마이컴 입력전압에 반비례하는 것을 나타내며, 조도센서 및 조도와의 관계에서 밝힌 바와 같이 조도센서의 저항값은 주변 밝기에 반비례한다.

도 10a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 지능형 조명 장치의 조도 검출부(190)는 조도 검출소자(191)인 조도 센서가 밝기에 따라 저항값이 변하는 것을 이용하며, 이와 같은 원리를 이용하여 조도센서에 저항으로 바이어스를 걸고, 그 출력을 증폭기(192)로 증폭하면 주변 밝기에 역비례하는 전압을 상기 위상제어 회로(140)의 제1 마이컴(141)에 입력할 수 있다. 이때, 상기 제1 마이컴(141)에서는 내장된 A/D 변환기를 이용하여 상기 주변 밝기에 역비례하는 전압을 측정한 후, 이를 조도로 환산하며, 상기 제1 마이컴(141)은 트라이악(143) 제어용 출력단자(OUT1, OUT2)의 출력시간을 제어하게 된다.

한편, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 지능형 조명 장치의 수신부의 구성을 나타내는 도면이다.

도 11을 참조하면, 상기 수신부(150)는 RF 신호를 수신하는 RF 수신회로(151), 수신된 신호가 참값인지 식별하는 디코더(Decoder: 152), 신호의 간섭을 막기 위해 자신의 ID를 선택하는 ID 선택 스위치(153), 및 상기 제1 마이컴(141)과 LED 출력 구동부(160)로 신호를 전달하는 수신기 출력부(154)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 수신부(150)는 지능형 조명을 외부에서 또는 사용자가 제어를 위해 송신하는 제어신호를 수신하여, 상기 위상제어 회로(140)의 제1 마이컴 (141)과 LED 출력 구동부(160)에 전달하는 역할을 한다.

한편, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 지능형 조명 장치의 LED 출력 구동부의 동작을 설명하기 위한 도면으로서, 제2 마이컴(161), 발진기(162) 및 복수의 트랜지스터(Q1, Q2, Q3)를 포함할 수 있다.

도 12를 참조하면, 상기 LED 출력 구동부(160)는 상기 수신부(150)로부터 색 조명 관련 데이터가 입력되면, 상기 제2 마이컴(161)에 내장된 색 테이블에서 해당 색에 맞는 출력으로 3색 LED(172) 램프를 제어하여 점등하게 된다. 이때, 색의 연출은 빛의 3원색인 적색, 녹색, 청색의 점등시간을 각각 제어하여 각 색의 명도를 달리하며, 상기 색들이 혼합함으로써 다양한 색을 연출할 수 있다.

여기서, 표 1은 상기 적색, 녹색, 청색을 혼합하여 다양한 색을 표현할 수 있는 것을 나타내며, 각각 십진수(D) 및 16진수(H)로 나타내고 있다.

한편, 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 지능형 조명 장치의 조정부의 동작을 설명하기 위한 도면으로서, 전술한 도 6을 다시 참조하여 설명하기로 한다.

상기 조정부(110)는 사용자가 조도나 조명의 색을 제어하기 위해 사용하는 사용자 전용의 장비로서, 사용자가 수동으로 조도 또는 색 조명의 색을 선택하거나, 또는 조정부(110) 전면에 설치된 조도센서(111)를 원하는 곳을 가리킨 후, Enter 스위치를 누르면, 현재 입력된 조도를 자동으로 유지할 수 있다. 또한, 상기 조정부(110)는 계단식 점등/소등 버튼(113)에 의해 계단식 점등/소등의 정도를 변경할 수 있으며, 또한, 색채 조절 버튼(114)에 의해 상기 표 1에 도시된 다양한 색을 선택할 수 있다.

R, G, B의 시간 단위는 ㎳
add		color			add		color			add		color
D	H	R	G	B	D	H	R	G	B	D	H	R	G	B
1	1	15	0	0	32	20	0	1	15	62	3E	1	15	0
2	2	15	0	1	33	21	0	2	15	63	3F	2	15	0
3	3	15	0	2	34	22	0	3	15	64	40	3	15	0
4	4	15	0	3	35	23	0	4	15	65	41	4	15	0
5	5	15	0	4	36	24	0	5	15	66	42	5	15	0
6	6	15	0	5	37	25	0	6	15	67	43	6	15	0
7	7	15	0	6	38	26	0	7	15	68	44	7	15	0
8	8	15	0	7	39	27	0	8	15	69	45	8	15	0
9	9	15	0	8	40	28	0	9	15	70	46	9	15	0
10	A	15	0	9	41	29	0	10	15	71	47	10	15	0
11	B	15	0	10	42	2A	0	11	15	72	48	11	15	0
12	C	15	0	11	43	2B	0	12	15	73	49	12	15	0
13	D	15	0	12	44	2C	0	13	15	74	4A	13	15	0
14	E	15	0	13	45	2D	0	14	15	75	4B	14	15	0
15	F	15	0	14	46	2E	0	15	15	76	4C	15	15	0
16	10	15	0	15	47	2F	0	15	14	77	4D	15	14	0
17	11	14	0	15	48	30	0	15	13	78	4E	15	13	0
18	12	13	0	15	49	31	0	15	12	79	4F	15	12	0
19	13	12	0	15	50	32	0	15	11	80	50	15	11	0
20	14	11	0	15	51	33	0	15	10	81	51	15	10	0
21	15	10	0	15	52	34	0	15	9	82	52	15	9	0
22	16	9	0	15	53	35	0	15	8	83	53	15	8	0
23	17	8	0	15	54	36	0	15	7	84	54	15	7	0
24	18	7	0	15	55	37	0	15	6	85	55	15	6	0
25	19	6	0	15	56	38	0	15	5	86	56	15	5	0
26	1A	5	0	15	57	39	0	15	4	87	57	15	4	0
27	1B	4	0	15	58	3A	0	15	3	88	58	15	3	0
28	1C	3	0	15	59	3B	0	15	2	89	59	15	2	0
29	1D	2	0	15	60	3C	0	15	1	90	5A	15	1	0
30	1E	1	0	15	61	3D	0	15	0	91	5B	15	15	15
31	1F	0	0	15	91 5B R,15 G,15 B,15
* 색상의 이동 1↔90↔1↔90, Red : 1, Blue : 31, Green : 61

도 13을 참조하면, 상기 조정부(110)는 제3 마이컴(115)을 내장하며, 상기 자동 조도 조절, 계단식 점등/소등 및 색채 조절을 할 수 있고, RF 송신부(116)를 통해 상기 수신부(150)로 송신하게 된다. 또한, 상기 조정부(110)는 조명장치 고유의 ID를 선택하기 위한 스위치(117)와 연결될 수 있다.

결국, 본 발명의 실시예에 따른 지능형 조명장치는 주 조명 및 색 조명을 일체형으로 구성하고, 배색이 용이하게 설치함으로써, 또한, 면 조명이 가능한 도광판을 이용함으로써, 사용자가 사용 환경에 따라 일정 조도를 유지하면서 다양한 색의 조명을 사용할 수 있다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명에 따르면, 주 조명 및 색 조명을 일체형으로 구성하고, 배색이 용이하게 설치함으로써, 주 조명 및 색 조명이 동시에 가능하도록 구현할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 도광판을 이용한 면 조명을 구현하여 점 조명의 단점인 그림자 또는 사용자 위치에 따른 조도의 불균형을 해소할 수 있고, 또한, 주 조명과 색 조명을 조합하여 하나의 조명장치로 제작함으로써, 사용자가 사용 환경에 따라 일정 조도를 유지하면서 다양한 색의 조명을 사용할 수 있고, 또한, 사용자의 선택에 따라 조도 변화 또는 정 조도를 구현할 수 있다.

Claims

주 조명원과 색 조명원-여기서 색 조명원은 적, 녹, 청의 3색 LED으로 이루어짐-을 이용하여 주 조명 및/또는 색 조명을 제공하는 조명원;

상기 조명원으로부터 발생된 상기 주 조명 및/또는 색 조명을 넓은 면으로 확산하여 발광시킨 면 조명을 제공하는 도광판;

상기 도광판을 통해 제공되는 상기 면 조명의 조도를 검출하는 조도 검출부;

상기 조도 검출부에서 검출된 상기 면 조명의 조도에 따라 교류 입력전원에 대응하여 상기 주 조명의 조도를 가변시키는 위상제어 회로;

상기 색 조명원의 상기 3색 LED를 조합하여 복수의 색이 발생하도록 제어하는 LED 출력 구동부;

사용자의 사용 환경에 따라 일정 조도의 조명을 유지하거나, 상기 주 조명 및/또는 상기 색 조명을 상기 사용자의 선택에 따라 조정하기 위한 제어신호를 출력하는 조정부; 및

상기 조정부로부터 상기 제어신호를 수신하여 상기 위상제어 회로 및 상기 LED 출력 구동부에 각각 전달하는 수신부

를 포함하는 지능형 조명장치.
제1항에 있어서,

상기 주 조명원과 색 조명원은 일체형으로 구성된 것을 특징으로 하는 지능형 조명장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 주 조명원은 할로겐램프인 것을 특징으로 하는 지능형 조명장치.
제1항에 있어서,

상기 도광판은 투명 아크릴판에 가로 및 세로로 일정 간격으로 V자 홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 지능형 조명장치.
제4항에 있어서,

상기 도광판의 V자 홈은 그 표면이 반투명한 상태로서, 상기 조명원으로부터 광이 입사되면 상기 광을 반사하여 산란을 반복하는 것을 특징으로 하는 지능형 조명장치.
제4항에 있어서,

상기 투명 아크릴판은 넓은 2면 중 한쪽 면은 반사테이프가 부착된 반사면이며, 다른 한쪽 면은 투광면인 것을 특징으로 하는 지능형 조명장치.
제4항에 있어서,

상기 투명 아크릴판의 넓은 2면을 제외한 나머지 4면 중에서 한쪽 면에는 조명원이 설치되고, 다른 3면에는 반사테이프가 부착된 것을 특징으로 하는 지능형 조명장치.
제1항에 있어서, 상기 조도 검출부는,

상기 도광판의 조명 조도를 검출하는 조도검출소자; 및

상기 검출된 조도를 증폭하여 상기 위상제어 회로에 전달하는 증폭기

를 포함하는 지능형 조명장치.
제8항에 있어서,

상기 조도검출소자는 상기 도광판의 조명 조도에 따라 저항값이 반비례하며, 상기 증폭기는 상기 조도에 반비례하는 전압을 상기 위상제어회로에 입력하는 것을 특징으로 하는 지능형 조명장치.
제1항에 있어서, 상기 조정부는,

상기 조명의 조도를 검출하기 위한 조도센서;

상기 조도센서에 따라 현재 입력된 조도를 자동으로 유지하기 위한 엔터(Enter) 버튼;

상기 조도의 변화를 점진적으로 조절하기 위한 계단식 점등/소등 버튼; 및

상기 3색 LED의 색의 혼합을 조절하기 위한 색채 조절 버튼

을 포함하는 지능형 조명장치.
제1항에 있어서, 상기 위상제어 회로는,

제로 점 신호를 입력하는 제로크로싱 소자;

상기 제로크로싱 소자로부터 제로 점 신호가 입력되면, 위상제어 신호에 따라 일정시간 지연 후에 출력신호를 출력하는 제1 마이컴;

상기 마이컴으로부터 출력되는 출력신호에 따라 트리거 신호를 출력하는 포토 다이악(Diac); 및

상기 트리거 신호에 따라 제어된 교류 입력전원을 상기 주 조명원에게 공급하는 트라이악

을 포함하는 지능형 조명장치.
제11항에 있어서,

상기 위상제어 회로는 입력되는 교류 입력전원의 점등 시점을 제어하여 평균동작 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 지능형 조명장치.
제11항에 있어서,

상기 위상제어 회로는 상기 제1 마이컴에 내장된 프로그램에 의해 계단식 점등 및 소등을 제공하는 것을 특징으로 하는 지능형 조명장치.
제13항에 있어서,

상기 제1 마이컴은 상기 제로 점 입력 후에 지연시간이 길어지면, 상기 주 조명원에 공급되는 전압을 떨어뜨리고, 상기 조도를 낮아지게 하는 것을 특징으로 하는 지능형 조명장치.
제1항에 있어서,

상기 LED 출력 구동부는 상기 수신부로부터 색 조명 관련 데이터가 입력되면, 내장된 색 테이블에서 해당 색에 맞는 출력으로 3색 LED를 제어하여 점등하는 것을 특징으로 하는 지능형 조명장치.
제15항에 있어서,

상기 LED 출력 구동부는 적색, 녹색, 청색 LED의 점등시간을 각각 제어하여 각 색의 명도를 달리하고, 상기 색들이 혼합하여 다양한 색을 연출하는 것을 특징으로 하는 지능형 조명장치.
제1항에 있어서,

상기 위상제어 회로에 AC220V의 교류(AC) 전원을 제공하는 입력 전원부; 및

상기 교류 입력 전원부(120)로부터 전원을 입력받아 이를 직류로 변환하여, 전자회로 또는 LED 구동전압을 제공하는 직류(DC) 전원부

를 추가로 포함하는 지능형 조명장치.
제1항에 있어서, 상기 수신부는,

상기 조정부로부터 RF 제어신호를 수신하는 RF 수신회로;

상기 수신된 제어신호가 참값인지 식별하는 디코더;

신호의 간섭을 막기 위해 자신의 ID를 선택하는 ID 선택 스위치; 및

상기 수신된 제어신호를 상기 위상제어 회로와 상기 LED 출력 구동부로 전달하는 수신기 출력부

를 포함하는 지능형 조명장치.
삭제
삭제