KR101058154B1 - 적외선 센서 조명 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조명 제어 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 조명 제어 장치는 설정된 유효영역 내에서 인체가 발산하는 열의 존재여부를 감지하며, CMOS회로에 MEMS공정을 통해 직접 저항형 비냉각식 열적외선 감지센서를 집적시켜 만든 센서구동회로를 포함하는 감지부와 상기 감지부를 통해 상기 유효영역 내에 열이 감지되면 조명부를 점등시키고, 상기 유효영역 내에 열이 감지되지 않으면 조명부를 소등시키는 제1제어부를 포함한다.

또한, 감지부와 상기 감지된 열이 존재하는 유효영역간의 거리에 대응하여 조명밝기를 단계적으로 조절하는 제2제어부를 더 포함할 수 있다.

Description

적외선 센서 조명 제어 장치 {Luminance Control Apparatus with Uncooled Micro Bolometer}

본 발명은 조명 제어 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인체의 움직임 없이도 유효영역 내에 인체가 존재하면, 인체에서 발산되는 열(적외선)을 감지하여 조명을 제어할 수 있는 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 초전형 적외선 센서(Pyroelectric Infrared Sensor)는 열 센서의 일종으로서 동작 감지를 위한 센서로 사용된다. 초전형 적외선 센서는 측정 영역 내에 발생하는 열 변화를 전기 신호로 변화시킴으로써 측정 영역 내의 물체 또는 동작의 변화 및 사람의 존재 유무를 감지해낸다.

이러한 형태의 초전형 적외선 센서는 보안 시스템 또는 일반 가정의 자동 조명 장치 등에 적용이 된다. 종래의 자동 조명 장치는 동작 감지를 위한 초전형 적외선 센서와, 렌즈 등을 포함하고, 하나의 센서 모듈을 사용하여 측정 영역 내의 동작 변화를 검출하여 광원의 점등 및 소등을 제어한다. 예컨대, 사람의 움직임이 있으면 0V의 감지신호를 출력하여 조명이 점등되고, 사람의 움직임이 없으면 5V의 감지신호를 출력하여 조명이 소등된다.

도 1 및 도 2는 종래의 자동 조명 장치의 동작을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 초전형 적외선 센서가 포함된 자동 조명 장치는 조명 장치 아래에 사람이 A 위치에서 A' 위치로 움직이면 사람의 존재를 인식하여 조명이 점등된다. 그리고, 도 2를 참조하면, 사람이 B 위치에서 소정 시간 동안 움직이지 않으면, 사람의 존재를 인식하지 못하여 조명이 소등된다.

이처럼, 종래의 초전형 적외선 센서가 포함된 자동 조명 장치는 열적 상태의 변화에 따라 감지 영역 내에 위치하는 물체를 인식하므로, 물체의 움직임이 없으면 물체를 인식하지 못하게 된다.

다시 말해, 자동 조명 장치 하에 위치한 사람이 장시간 움직이지 않는다면, 자동 조명 장치는 사람의 존재를 인식하지 못하고 소등하게 되므로, 자동 조명 장치가 다시 점등되게 하려면 자동 조명 장치 하에 위치한 사람이 움직임을 주어야 하므로 매우 불편하다는 단점이 있다.

초전형 적외선 센서 대신 극초단파(microwave)로 구동되는 열감지 센서를 사용하면 자동 조명장치 하에 위치한 사람을 실시간으로 감지하도록 할 수 있으나, 극초단파(microwave)로 구동되는 열감지 센서는 매우 고가이므로, 시장성이 전혀 없어 조명 장치 등에 적용하기 어렵다는 문제가 있다.

또한, 초전형 적외선 센서는 별도의 구동회로 PCB기판이 필요하며, CMOS회로에 적용이 불가능하다는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 초전형 적외선 센서 대신에 저항형 비냉각식 열적외선 감지센서(Uncooled micro bolometer)를 적용하여, 유효영역 내에 열의 존재여부를 실시간으로 감지하며, 유효영역내에 위치한 사람의 움직임이 없어도 조명이 소등되지 않는 조명 제어 장치를 제공하는데 그 기술적 과제가 있다.

또한, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 저항형 비냉각식 열적외선 감지센서를 적용하여 저전력으로도 구동될 수 있는 조명 제어 장치를 제공하는데 그 기술적 과제가 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것 이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 조명 제어 장치는,

설정된 유효영역 내에서 인체가 발산하는 열의 존재여부를 감지하며, CMOS회로에 MEMS공정을 통해 직접 저항형 비냉각식 열적외선 감지센서를 집적시켜 만든 센서구동회로를 포함하는 감지부와; 상기 감지부를 통해 상기 유효영역 내에 열이 감지되면 조명부를 점등시키고, 상기 유효영역 내에 열이 감지되지 않으면 조명부를 소등시키는 제1제어부;를 포함한다.

또한, 상기 감지부와 상기 감지된 열이 존재하는 유효영역간의 거리에 대응하여 조명밝기를 단계적으로 조절하는 제2제어부; 를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제2제어부는 설정된 유효영역을 상기 감지부와의 거리에 따라 구분하여, 상기 감지부와 상기 감지부를 통해 감지된 열이 존재하는 유효영역의 거리가 최단일 경우 조명의 밝기를 최대로 하고, 상기 거리가 멀어질수록 비례적으로 조명의 밝기가 감소하여, 상기 거리가 최장일 경우 조명의 밝기를 최소로 조절하는 것을 특징으로 할 수 있으며,

설정된 유효영역을 상기 감지부와의 거리에 따라 구분하여, 상기 감지부와 상기 감지부를 통해 감지된 열이 존재하는 유효영역의 거리가 최단일 경우 조명의 밝기를 최소로 하고, 상기 거리가 멀어질수록 비례적으로 조명의 밝기가 증가하여, 상기 거리가 최장일 경우 조명의 밝기를 최대로 조절하는 것을 특징으로 할 수 도 있다.

또한, 본 발명에 의한 조명 제어 장치는,

설정된 유효영역 내에서 인체가 발산하는 열의 존재여부를 감지하며, CMOS회로에 MEMS공정을 통해 직접 저항형 비냉각식 열적외선 감지센서를 집적시켜 만든 센서구동회로를 포함하는 감지부와;

상기 감지부를 통해 상기 유효영역 내에 열이 감지되면 조명부를 소등시키고, 상기 유효영역 내에 열이 감지되지 않으면 조명부를 점등시키는 제1제어부;

를 포함하도록 할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 초전형 적외선 센서 대신에 저항형 비냉각식 열적외선 감지센서(Uncooled micro bolometer)를 적용하여, 유효영역 내에 열의 존재여부를 실시간으로 감지할 수 있으며, 유효영역 내에 위치한 사람의 움직임이 없어도 조명이 소등되지 않도록 할 수 있는 조명 제어 장치를 제공한다.

또한, 저항형 비냉각식 열적외선 감지센서를 적용하여 저전력으로도 구동될 수 있어, 절전기능용 제품에 활용하여 에너지 절감에 혁신적인 효과를 창출해 낼 수 있는 조명 제어 장치를 제공한다.

뿐만아니라, CMOS회로에 직접 열적외선 감지센서를 MEMS공정을 이용하여 집적시킬수 있어, 별도의 구동회로 PCB기판이 필요 없으므로 초소형, 저가격의 조명 제어 장치를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.

[제 1 실시예]

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 조명 제어 장치의 제어블록도이다. 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 제어 장치는 설정된 유효영역 내에 열이 존재하는지 여부를 감지하는 감지부(11)와, 광을 조명하는 조명부(20)를 점등 또는 소등시키도록 제어하는 제1제어부(13)를 포함한다.

감지부(11)는 물체가 발산하는 온도에 대응하는 열에너지(적외선)가 설정된 유효영역 내에 존재하는지 여부를 감지하는 비냉각식 열적외선 감지센서(Uncooled micro bolometer)로 구현되며, 온도의 변화에 따라 저항이 변하는 박막을 이용한 저항형 비냉각식 열적외선 감지센서로 구현된다.

여기서, 설정된 유효영역은 비냉각식 열적외선 감지센서의 성능에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 사용자는 원하는 성능을 가진 비냉각식 열적외선 감지센서를 적용하여 원하는 유효영역을 설정할 수 있다.

종래의 초전형 적외선 센서(Pyroelectric Infrared Sensor)는 열적 상태의 변화에 따라 감지 영역 내에 위치하는 물체를 인식하므로, 물체의 움직임이 없으면 물체를 인식하지 못하게 된다.

이에 반해, 본 발명에 따른 비냉각식 열적외선 감지센서는 유효 영역 내에 열적외선이 존재하는지 여부를 감지하므로, 물체의 움직임이 없어도 물체를 인식할 수 있다. 따라서, 센서가 감지할 수 있도록 움직임을 주어야 하는 불편함을 해소할 수 있게 된다.

제1제어부(13)는 조명부(20)를 점등 또는 소등시키도록 제어하는 것으로, 마이컴 등의 컨트롤러로 구현될 수 있다. 또는, 조명부(20)에 공급되는 전원을 공급 또는 차단되도록 제어하는 스위치로 구현될 수 있다.

제1제어부(13)는 감지부(11)를 통해 유효영역 내에 열이 감지되었는지 여부 를 판단한다. 판단 결과, 감지부(11)를 통해 유효영역 내에 열이 감지되면, 조명부(20)가 점등되도록 제어한다. 그리고, 감지부(11)를 통해 유효영역 내에 열이 감지되지 않거나, 감지되었던 열이 유효영역을 벗어난 것으로 감지되면 조명부(20)가 소등되도록 제어한다.

예컨대, 도 5를 참조하면, 설정된 유효영역 C 내에 사람이 존재한다면 감지부(11)는 사람의 움직임이 없더라도 열의 존재를 감지할 수 있다. 이에, 제1제어부(13)는 조명부(20)가 점등되도록 제어한다.

그리고, 도 6을 참조하면, 설정된 유효영역 C 내에 사람이 존재하지 않으면, 감지부(11)는 열이 존재하지 않음을 감지하게 된다. 제1제어부(13)는 조명부(20)가 소등되도록 제어한다.

본 실시예에 따른 조명 제어 장치는 아파트 현관이나 계단 등에 설치될 수 있으며, 사용자가 아파트 현관이나 계단에서 엘리베이터를 기다리고 있거나, 열쇠를 찾는 중에 시간이 지나더라도 조명이 꺼져 겪는 불편함이 없어지게 된다.

비냉각식 열적외선 감지센서는 피측정물체(예컨대, 사람)가 움직이지 않아도 감지할 수 있으므로, 사람의 움직임이 없어도 조명이 소등되지 않는다. 또한, 저전력으로 구동이 가능하므로 실생활에 유용하게 적용될 수 있다.

[제 2 실시예]

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 조명 제어 장치의 제어블록도이다. 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 제어 장치는 설정된 유효영역 내에 열의 존재여부를 감지하는 비냉각식 열적외선 감지센서로 구현되는 감지부(11)와, 광을 조명하는 조명부(20)를 점등 또는 소등시키는 제1제어부(13) 및 감지부와 감지된 열이 존재하는 유효영역간의 거리에 대응하여 조명밝기를 단계적으로 조절하는 제2제어부(15)를 포함한다. 여기서 제 2 실시예를 설명함에 있어, 제 1 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.

제 2 실시예에 따른 제2제어부(15)는 유효영역 내에서 감지부(11)와 감지된 열이 존재하는 유효영역간의 거리에 대응하여 조명부(20)의 밝기를 단계적으로 조절할 수 있다. 예컨대, 감지부(11)와 감지된 열이 존재하는 유효영역간의 거리가 가까울수록 조명부(20)의 밝기를 단계적으로 밝아지거나 또는 단계적으로 어두워지도록 제어할 수 있다.

도 7을 참조하면, 감지부(11)와 감지된 열이 존재하는 유효영역간의 거리는 D 영역보다, E 영역이 더 가까우며, E 영역보다 F 영역이 더 가깝다. 따라서, 제2제어부(15)는 D 영역에 있으면 원래 밝기의 50%의 밝기로 점등되도록 하고, E 영역에 있으면 원래 밝기의 75%의 밝기로 점등되도록 하고, F 영역에 있으면 원래 밝기인 100%의 밝기로 점등되도록 할 수 있다.

그 반대로 감지부(11)와 감지된 열이 존재하는 유효영역간의 거리가 멀수록 더 밝은 밝기로 점등되도록 할 수 있음은 물론이다. 예컨대, 제2제어부(15)는 D 영역에 있으면 원래 밝기인 100%의 밝기로 점등되도록 하고, E 영역에 있으면 원래 밝기의 75%의 밝기로 점등되도록 하고, F 영역에 있으면 원래 밝기의 50%의 밝기로 점등되도록 할 수 있다.

[제 3 실시예]

본 발명의 제 3 실시예는 핸드폰에 적용된 조명 제어 장치이다. 제 3 실시예에 따른 조명 제어 장치는 감지부(11)와, 조명부(20)를 제어하는 제1제어부(13)를 포함한다. 여기서, 제 3 실시예를 설명함에 있어, 제 1 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.

제 3 실시예에 따른 제1제어부(13)는 유효영역 내에 열이 감지되지 않은 경우에 조명부(20)가 점등되도록 제어하고, 유효영역 내에 열이 감지되는 경우에 조명부(20)가 소등되도록 제어한다.

예컨대, 사용자가 이동통신 단말기를 사용하여 통화를 하는 경우, 액정화면에 조명이 점등되어 있을 필요가 없다. 따라서, 제 3 실시예에 따른 제1제어부(13)는 사용자가 통화를 하는 경우, 즉 인체의 열감도가 높게 되면 조명부(20)가 소등되도록 제어하여, 에너지가 절감될 수 있도록 할 수 있다.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

초전형 적외선 센서 대신에 저항형 비냉각식 열적외선 감지센서(Uncooled micro bolometer)를 적용하여, 유효영역 내에 열의 존재여부를 실시간으로 감지할 수 있으므로, 현관, 계단 등에 사용되는 경우 사용자의 불편함을 해소시킬 수 있다.

또한, 저전력으로도 구동이 가능하므로, 절전기능용 제품에 활용하여 에너지 절감에 혁신적인 효과를 창출해 낼 수 있다.

도 1 및 도 2는 종래의 사람의 움직임에 따라 동작되는 조명 제어 장치를 도시한 도면이며,

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 조명 제어 장치의 제어블록도이며,

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 조명 제어 장치의 제어블록도이며,

도 5 및 도 6은 본 발명의 제 1 또는 2 실시예에 따른 유효영역에 사람이 존재하는지 여부에 따라 동작되는 조명 제어 장치를 도시한 도면이며,

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 감지부와 사람의 거리에 따라 동작되는 조명 제어 장치를 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11: 감지부 13: 제1제어부

15: 제2제어부 20: 조명부

Claims (5)

1. 삭제
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3. 삭제
4. 삭제
5. 조명 제어 장치에 있어서,

   설정된 유효영역 내에서 인체가 발산하는 열의 존재여부를 감지하며, CMOS회로에 MEMS공정을 통해 직접 저항형 비냉각식 열적외선 감지센서를 집적시켜 만든 센서구동회로를 포함하는 감지부와;

   상기 감지부를 통해 상기 유효영역 내에 열이 감지되면 조명부를 소등시키고, 상기 유효영역 내에 열이 감지되지 않으면 조명부를 점등시키는 제1제어부;

   를 포함하는 적외선 센서 조명 제어 장치

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