KR101091590B1 - 스마트 조명 스위치에서의 전원 획득 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 스마트 조명 스위치에서의 전원 획득 장치는 전력라인과 연결되는 제1단자 및 배선라인과 연결되는 제2단자 사이에 개재되어 상기 조명에 공급되는 전력을 온오프시키는 제1수동소자; 상기 제1단자 및 제2단자 사이의 전압이 기준 전압 미만인 경우 상기 제1수동소자가 오프되도록 제어하고 기준 전압 이상인 경우 상기 제1수동소자가 온되도록 제어하는 제2수동소자; 상기 제2수동소자와 제1단자의 전기적 연결을 온오프하는 스위치; 외부로부터 상기 조명의 점등 제어신호가 입력되면 상기 스위치를 온시키고, 소등 제어신호가 입력되면 상기 스위치를 오프시키는 스위치 제어모듈; 상기 스위치가 온 상태이고 상기 제1수동소자가 오프 상태인 경우, 제1단자와 제2단자 사이에 인가되는 전압을 이용하여 충전하는 충전모듈; 및 상기 충전모듈에 충전된 전압을 변환하여 상기 스위치 제어모듈의 전원으로 공급하는 전원공급모듈을 포함하는 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 의하면 간단한 수동소자의 구성만을 통하여 스마트 조명 스위치에서의 전원을 효과적으로 획득할 수 있어, 부하 특성, 전기적 환경 등에 더욱 범용적인 적응성을 가질 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

Description

스마트 조명 스위치에서의 전원 획득 장치{Apparatus for getting a source of electric power in smart lamp switch}
본 발명은 조명 스위치의 전원 획득 장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 조명을 점등하거나 제어하는 스마트 스위치의 구동을 위한 전원을 건물에 공급되는 전력과 간단한 수동소자를 활용하여 조명의 상태 모드에 따라 효과적으로 획득할 수 있는 스마트 조명 스위치에서의 전원 획득 장치에 관한 것이다.
통상적으로 사무실, 가정 등에 설치되는 조명은 벽면 등에 취부되는 스위치 수단과 건물 내로 공급되는 교류 전력을 이용하여 그 점등 등이 제어되는 것이 일반적이다. 좀 더 구체적으로 살펴보면, 건물 내로 들어오는 교류 전력 라인 중 하나인 배선 라인은 건물의 조명을 거쳐 스위치와 연결되고, 다른 하나인 전력 라인은 직접 스위치와 연결된다. 즉, 점등 제어를 위한 스위치는 배선라인과 전력라인 사이에 연결되어 해당 조명 내지 전등을 점등하게 된다.
건물 내의 조명을 점등하는 스위치는 그 구조와 크기가 규격화되어 있으며, 건물의 벽면에 설치되는 것이 일반적이다. 이와 같은 조명 점등 스위치는 사용자가 직접 레버 형식으로 된 스위치를 올리거나 내리는 방법으로 전등의 점등을 조작하거나, 버튼 형태로 된 스위치를 사용자가 누르는 방법으로 전등의 점등을 조작하는 것이 일반적이다.
그러나 최근에는 사용자 편의를 위해 리모트컨트롤러(remote controller)를 이용하여 조명의 점등을 조작하는 방법이 사용되고 있다. 이 경우, 리모트컨트롤러를 이용하여 건물의 벽면에 설치된 스위치에 무선신호를 송신하면 송신된 무선 신호에 따른 동작을 스위치 모듈이 수행하여 조명의 점등을 제어한다.
그런데, 이와 같이 무선신호를 이용하여 조명의 점등을 제어하는 경우 조명의 점등 여부에 관계없이 건물의 벽면에 설치된 스위치는 항상 무선신호를 수신할 수 있는 대기 상태에 있어야 한다. 즉, 무선신호를 수신하고 수신된 신호에 해당하는 제어신호 생성 및 스위치 제어 등을 수행할 수 있도록 스위치가 대기 상태에 있기 위해서는 대기전력이 항시적으로 필요하게 된다.
특히 무선 신호 송수신 및 이에 대한 제어 신호를 생성하는 전자 소자 등은 직류 전력에 의하여 구동되므로 대기전력은 교류가 아닌 직류전력의 형태를 사용하는 것이 일반적이므로 직류전력을 안정적으로 공급할 수 있는 대기 전력이 필요하다.
이와 같은 대기전력을 얻기 위해서 흔히 일차 건전지를 사용하는 방법이 주를 이루고 있으나, 건전지의 수명이 다하면 매번 사용자가 건전지를 교체해 주어야 하는 번거로움 및 자원 낭비를 초래하는 문제점이 있으며 특히, RF신호 형태의 무선신호를 사용하는 경우 소비전력이 증가하므로 건전지의 교체 수명이 짧아지는 문제점이 있다. 또한, 앞서 설명된 바와 같이 스위치가 설치되는 벽면의 공간은 물리적 제약을 가지고 있으므로 무한정 용량이 큰 건전지를 장착시키는 것 또한, 바람직하지 않다고 할 수 있다.
한편, 홈 오토메이션(HA, Home Automation)에 대한 관심이 증대됨에 따라 가정에 구비된 다양한 가전 설비 등을 무선 등의 수단으로 원격지에서 제어하는 방법이 근래 주목되고 있는데 이러한 근래 동향에 따라 건물의 공간이나 방마다 거의 필수적으로 구비되어 있는 스위치를 무선신호에 의해 동작되는 개선된 형태로 이용하는 방법이 늘어가고 있다.
그러나 이러한 개선된 형태의 스위치는 전력 공급에 대한 방식 등의 규격화에 의하여 배선 또는 단자 구조 등이 이미 결정된 형태로만 이용되고 있어 건물을 신축하는 경우에만 극히 제한적으로 적용될 수 있을 뿐, 기존 건물의 스위치 구조에는 구조 변경을 위한 추가 작업을 수행하지 않고는 설치할 수 없어 상당히 제한적인 적응성을 가지는 문제점이 있다.
이러한 점에서 무선 신호 등에 의하여 제어되는 소위 스마트 스위치를 종래 건물에서도 추가적인 배선 공사 등을 수행하지 않고도 그대로 효과적으로 활용할 수 있는 스위치 장치에 대한 필요성이 크다고 할 수 있다.
또한, 이러한 형태의 스마트 스위치 장치의 경우, 능동 소자 즉, 자체 전력을 필요로 하는 고가의 전자 소자를 실장시켜 복잡한 제어 방식으로 구현하는 실시형태가 일반적인데 이러한 경우, 해당 장치가 고가라는 본질적인 문제는 물론, 능동소자가 필요로 하는 추가적인 전력이 확보되어야 한다는 점에서 고전력 사양에 부적합하며 능동소자가 유발하는 열 발생에 대한 문제가 장치의 안정적인 구동을 어렵게 하는 문제점이 있다고 할 수 있다.
이와 관련하여 건물로 공급되는 전력을 코일 등을 이용하여 여기시키고 여기된 전력을 이용하여 스위치 또는 스위치를 구동 제어하는 모듈의 전원으로 사용하는 실시예도 존재하나, 이러한 경우, 권선된 코일을 임베이드시켜야 하므로 공간적 제약을 가지게 되는 문제점을 가질 수 있다.
또한, 이러한 실시예에서는 전력 변환을 위한 코일 권선의 수 또는 코일의 크기 등이 조명 부하의 크기에 직접적인 영향을 주게 되므로 제한된 크기의 부하에만 적용될 수 있는 한계점을 가지며, 코일 등에서 필연적으로 열이 발생하게 되므로 전자 소자의 보호를 위한 방열 구조 등을 추가적으로 적용시켜야 한다는 문제점이 있어 이에 대한 더욱 개선된 형태의 스위치 전원 획득 장치에 대한 필요성이 크다고 할 수 있다.
본 발명은 이와 같은 배경에서 상술된 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 조명 스위치에 필요한 전원 내지 전력을 건물에 공급되는 전력으로부터 조명의 점등 여부에 따라 이원적인 방법에 의하여 효과적으로 확보하고, 수동소자들의 효과적인 조합적 구성에 의하여 발열 문제의 해소는 물론, 에너지 효율 및 고전력 환경에 더욱 최적화된 전원 획득 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 구성과 구성의 조합에 의해 실현될 수 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스마트 조명 스위치에서의 전원 획득 장치는 건물의 조명과 연결된 배선라인 및 상기 조명에 전력을 공급하는 전력라인 사이에 개재되며 상기 조명의 점등을 제어하는 스마트 조명 스위치에서의 전원 획득 장치에 관한 것으로서, 상기 전력라인과 연결되는 제1단자 및 상기 배선라인과 연결되는 제2단자 사이에 개재되어 상기 조명에 공급되는 전력을 온오프시키는 제1수동소자; 상기 제1단자 및 제2단자 사이의 전압이 기준 전압 미만인 경우 상기 제1수동소자가 오프되도록 제어하고 기준 전압 이상인 경우 상기 제1수동소자가 온되도록 제어하는 제2수동소자; 상기 제2수동소자와 제1단자의 전기적 연결을 온오프하는 스위치; 외부로부터 상기 조명의 점등 제어신호가 입력되면 상기 스위치를 온시키고, 소등 제어신호가 입력되면 상기 스위치를 오프시키는 스위치 제어모듈; 상기 스위치가 온 상태이고 상기 제1수동소자가 오프 상태인 경우, 제1단자와 제2단자 사이에 인가되는 전압을 이용하여 충전하는 충전모듈; 및 상기 충전모듈에 충전된 전압을 변환하여 상기 스위치 제어모듈의 전원으로 공급하는 전원공급모듈을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 스위치가 오프 상태인 경우, 상기 제1단자와 상기 제2단자 사이에 인가되는 양단 전위차를 이용하여 직류 구동 전력을 생성하고 이를 상기 스위치 제어모듈의 전원으로 공급하는 컨버터모듈을 더 포함하여 구성될 수 있다.
여기에서 본 발명의 상기 제1수동소자는 트라이액(triac) 소자이며, 상기 제2수동소자는 다이액(diac) 소자로 구성하며, 상기 기준 전압은 30V 이상 33V이하로 구성하는 것이 더욱 바람직하다.
더욱 바람직한 실시형태의 구현을 위하여 본 발명은 상기 다이액 소자와 직렬로 연결되는 가변 저항을 더 포함할 수 있으며, 이 때, 상기 가변 저항은 사용자의 제어 신호에 따른 상기 스위치 제어모듈의 제어에 의하여 그 저항값이 조정되도록 구성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 장치에 의할 경우, 추가적인 전력이 요구되지 않는 수동소자들의 간단한 조합만으로도 조명의 점등 상태에 따른 이원적인 방법으로 필요한 전력 내지 전원을 효과적으로 확보할 수 있어 조명 부하의 제한성에 거의 영향을 받지 않으며 안정적인 전원 확보가 가능하다.
또한, 능동소자 또는 트랜스포머 등과 같은 소자들의 사용을 지양할 수 있어 열 발생 등의 부수적인 문제에서 자유로울 수 있어 에너지 효율, 장치 확장성, 설치 및 유지의 간이성 등에 더욱 최적화된 형태의 장치를 실현할 수 있다. 즉 본 발명은 소자 구현의 편이성과 간단성, 열발생 효율, 부하의 종류, 전기 환경의 특성 등에 더욱 범용적인 적응성을 제공할 수 있다.
본 발명의 스마트 조명 스위치에서의 전원 획득 장치는 그에 연결된 조명이 점등되었을 때뿐만 아니라 소등되었을 때도 외부 무선신호에 응답할 수 있는 대기 전력을 안정적으로 확보할 수 있어서, 정기적으로 건전지를 교체해 줄 필요가 없고 조명을 소등했을 때에도 안정적으로 무선 신호에 응답할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 규격화되어 있어서 그 공간이 한정되어 있는 건물의 벽면 스위치 설치 공간 내에 충분히 설치할 수 있을 정도로 소형으로 제작하는 것은 물론, 수동소자만의 구성으로 더욱 경제적이고 간단하게 제작할 수 있으며, 조명의 점등 여부에 관계없이 안정적으로 무선신호에 응답하여 작동할 수 있는 대기전력을 확보할 수 있는 장점이 있다.
또한, 종래 기 구축된 건물 구조에서도 추가적이고 복잡한 배선 공사 내지 작업을 수행하지 않고도 종래 전기 배선 구조를 그대로 활용할 수 있어 더욱 높은 장치 확장성을 구현할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시에를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 효과적으로 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 의한 스마트 조명 스위치에서의 전원 획득 장치에 대한 바람직한 일 실시예를 도시한 블록도,
도 2는 도 1에 도시된 전원 획득 장치의 설치 환경에 대한 실시예를 도시한 도면,
도 3은 건물에 공급되는 교류 전력의 일반적인 파형 형태를 도시한 도면,
도 4는 도 1에 도시된 전원 획득 장치에서 조명의 점등 신호 수신 중 필요한 전원을 획득하는 회로 구조 및 구성을 도시한 도면,
도 5는 도 1에 도시된 전원 획득 장치에서 조명의 점등 신호 수신 중 조명이 점등되는 회로 구조를 도시한 도면,
도 6은 도 1에 도시된 전원 획득 장치에서 조명의 소등 신호 수신 상태에서 필요한 전원을 획득하는 회로 구조 및 구성을 도시한 도면,
도 7은 도 1에 도시된 전원 획득 장치에서 필요한 전원 내지 전력을 확보하는 프로세싱에 대한 과정을 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 의한 스마트 조명 스위치에서의 전원 획득 장치(이하 전원 획득장치로 칭한다)(100)에 대한 바람직한 일 실시예를 도시한 블록도이며, 도 2는 도 1에 도시된 전원 획득 장치의 설치 환경에 대한 실시예를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 전원 획득장치(100)는 제1수동소자(110), 제2수동소자(120), 스위치(130), 스위치 제어모듈(140), 충전모듈(150), 전원공급모듈(160), 컨버터 모듈(170), 정류 모듈(180) 및 가변저항(190)을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 전원 획득장치(100)는 앞서 설명된 바와 같이 건물의 조명과 연결된 배선 라인(B) 및 상기 조명에 전력을 공급하는 전력 라인(A) 사이에 개재되며, 조명의 점등, 소등, 상태 정보 모니터링, 사용자 인터페이싱 등을 무선 신호 등에 의하여 수행하는 스마트 조명 스위치에서 그 구동에 필요한 전원 내지 전력을 효과적으로 획득하는 장치를 의미한다.
종래 일반적인 스위치 구조는 도 2에 도시된 바와 같이 벽 취부(3)에 건물의 조명과 연결된 배선 라인(B)과 조명에 전력을 공급하는 전력 라인(A)이 외부로 노출된 구조를 갖는다.
본 발명은 이러한 건물 공급 전력과 조명에 대한 기존 설비 구조를 그대로 활용할 수 있도록 하는 것을 하나의 특징으로 한다. 즉, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 전원 획득장치(100)는 전력 라인(A)과 전기적으로 연결되는 제1단자(30) 및 배선 라인(B)과 전기적으로 연결되는 제2단자(40)를 외부 인터페이스로 구성하고 장치 내부에서 후술되는 본 발명의 구체적인 구성을 통하여 제1단자 및 제2단자(30, 40)을 기준으로 전력 루프 형성, 전압 감지, 전압 충전 등을 포함한 본 발명의 전원 획득 방법이 구현된다.
이러한 본 발명의 스위치 장치는 조명 점등에 대한 물리적 스위치(5)를 스위치 커버(4) 부분에 추가적으로 포함할 수 있으며, RF신호 등의 통신을 위한 통신 모듈(185)이 외부로 노출되는 형태로 구현될 수 있다.
이러한 본 발명의 구성을 통하여 종래 기 구축된 벽부 스위치 구조에 그대로 본 발명의 장치를 탑재 내지 장착시킬 수 있어 추가적인 설비 공사 등이 전혀 필요없는 설치상의 유리한 효과를 제공할 수 있게 된다.
도 1에 도시된 바와 같이 트라이액(Triac) 소자로 구현될 수 있는 본 발명의 제1수동소자(110)는 전력 라인(A)과 연결되는 제1단자(30)와 배선 라인(B)과 연결되는 제2단자(40) 사이에 개재되는 구성으로서 조명에 대한 전력 공급의 온오프(ON/OFF) 절환 동작을 수행한다.
본 발명의 제2수동소자(120)는 다이액(Diac)소자로 구현될 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 제1단자(30) 및 제2단자(40) 사이의 전압이 기준 전압 미만인 경우 상기 제1수동소자(110)가 오프(OFF)되도록 제어하고, 기준 전압 이상이 되는 경우 상기 제1수동소자(110)가 온(ON)되도록 제어한다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 주지된 바와 같이 트라이액(Triac) 소자는 P,N 반도체를 적층 내지 포개어서 제조되는 소자로서, 트라이액 트리거 펄스(trigger pulse)를 만드는 다이액(Diac) 소자의 제어에 의하여 특정 방향성의 전류 흐름을 제어하는 기능을 수행한다. 즉, 다이액 소자는 특정 전압 조건에서 트리거 펄스를 생성하는데 이 출력 신호를 트라이액의 게이트에 입력시키면 이에 따라 트라이액이 ON/OFF 절환동작을 수행하게 된다.
본 발명은 이러한 동작 메카니즘을 활용하여 건물로 공급되는 전력으로부터 스위치 구동용 전원을 획득하게 되는데, 이하에서는 조명의 점등 신호가 입력되는 경우와 소등 신호가 입력되는 경우를 구분하여 본 발명에서 스위치에서의 전원을 획득하는 방법을 본 발명의 세부 구성요소의 설명과 함께 상세히 기술하도록 한다.
우선, 조명의 점등 신호가 입력되는 경우 스마트 스위치 장치에서의 전원을 획득하는 방법을 첨부된 도 3 및 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
사용자 등으로부터 무선 또는 스위치 외부에 부착된 키 버튼 등의 동작에 의하여 조명의 점등 신호가 본 발명의 전원 획득장치(100)로 입력되면(S210), 무선 통신부, 메모리, CPU 등으로 구성되며 조명 제어의 메인 기능을 수행하는 스위치 제어모듈(140)은 제2수동소자(120)와 제1단자(30) 사이의 전기적 연결을 온/오프하는 스위치(130)를 제어하여 제2수동소자(120)와 제1단자(30) 사이의 전기적 연결이 온(ON)되게 한다(S220). 이 경우 후술되는 조명 소등에 대한 구조와 독립적으로 구성하기 위하여 제2스위치(135)는 오프되도록 제어될 수 있다.
이 경우의 기본적인 회로 구성은 도 3과 같이 구성된다. 도 3은 조명의 점등 신호가 입력되는 경우 전원을 획득하는 방법을 설명하는 도면이므로 도 1에 도시된 본 발명의 구성요소 중 이에 해당하는 구성요소를 중심으로 도시하였다.
한편, 건물로 공급되는 댁내 전원은 교류 전력이므로 도 4와 같이 일정 주기의 싸이클을 형성하게 된다. 통상적인 220V, 60Hz 교류를 가정할 때, 교류 전력의 일 주기는 16.6ms가 된다.
스위치(130)가 온(ON)이 되면, 도 3과 같이 외부 전원(10)에 의한 교류 전력에 의한 전압이 제2수동소자(다이액)(120)에 인가되는데, 앞서 설명된 바와 같이 제2수동소자(다이액소자)(120)는 기준 전압 미만인 경우 제1수동소자(트라이액 소자)(110)를 오프시킨다(S245).
즉, 도 4에 도시된 교류 전력이 공급되므로 제2수동소자(120)에 인가된 전압이 특정 기준 전압(도 4의 R)미만인 경우 즉, 0 ~ t1, t2 ~ t3, t4 ~ t5 동안은 제1수동소자는 OFF되며, 제1수동소자의 OFF에 의하여 조명(20)에 외부 전원(10)이 공급되지 않는다.
결국, 이와 같이 제1수동소자(110)가 OFF되면, 외부 전원(10)은 조명으로 공급되지 않고 회로 후단으로 공급되게 된다. 본 발명은 이러한 특성을 활용하여 입력된 교류 전력을 정류 모듈(180)을 통하여 직류 특성에 맞게 변환하고 본 발명의 충전모듈(150)은 이렇게 입력된 전압을 충전한다.
충전된 전압은 본 발명의 전원공급모듈(160)에서 스위치 제어모듈(140)의 정격 전압 특성에 부합되도록 강압 등의 프로세싱을 수행하여 스위치 제어모듈(140)의 전원으로 공급하게 된다(S255). 상기 정류 모듈(180)은 스위치 제어모듈(140)의 전기적 특성에 따라 다이오드 등을 포함한 다양한 소자의 조합으로 구성될 수 있음은 물론이며, 강압 등의 프로세싱과 정류 프로세싱은 장치 설계 또는 제품 사양 등에 따라 다양한 회로 구성과 소자 조합으로 구현될 수 있음은 자명하다.
또한, 도 4에 도시된 기준 전압은 적절한 회로 설계를 통하여 양의 기준전압만을 설정할 수도 있고, 절대값 기준으로 양과 음의 기준전압이 모두 포함되도록 설정될 수 있음은 물론이다.
교류 전력의 통상적인 주기는 16.6ms이므로 이는 사람의 인지능을 벗어나는 시간 주기에 해당하며, 도 4에 도시된 바와 같이 기준 전압을 형성하는 시간 구간은 이보다 훨씬 작으므로 사람이 인지하지 못하는 시간 구간에 해당한다. 즉, 조명 점등 신호가 입력되는 경우, 세분화된 극히 일부 시간 영역의 전력은 스위치를 제어하는 제어모듈의 전원으로 공급되고, 나머지 시간 영역은 조명을 밝히는 전력으로 사용되는 것이다.
이러한 메커니즘이 주기적으로 끊임없이 반복되게 되므로 무선 통신 등을 수행하는 스마트 스위치의 기능 수행을 위한 전력원을 추가적인 일차 전지 등의 구성없이도 효과적으로 확보할 수 있게 된다.
스마트 스위치 제어모듈의 전기 전자 부품의 소비 전력 및 사람의 인지성, 조명의 부하와 정격 전압 특성 등에 대한 제반 모든 파라미터를 고려할 때, 앞서 설명된 기준 전압(R)은 30V 내지 33V가 가장 바람직하다.
이와 관련하여, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 다이액 소자와 직렬로 연결되는 가변 저항(190)을 더 포함하여 구성하는 것이 더욱 바람직한데, 이러한 가변 저항(190)의 저항치 변화를 통하여 다이액 소자의 거동 특성을 조정할 수 있고, 이러한 특성 조정은 스마트 스위치의 전력 특성, 조명 부하의 크기, 조명 밝기의 조정 등을 최적화하여 반영할 수 있게 된다.
이에 나아가, 상기 가변 저항을 사용자가 무선 등의 제어 신호에 의하여 가변적으로 조정되도록 구성함으로써, 사용자 편의성 등을 더욱 향상시킬 수 있다. 즉, 사용자의 무선 제어 신호 등이 스위치 제어모듈(140)로 입력되면, 스위치 제어모듈(140)이 상기 가변 저항(190)의 저항 특성을 제어하여 가변 저항(190)의 저항값이 조정되도록 구성함으로써 전기 환경과 주변 상황 등을 반영하여 사용자가 이를 간단히 원격 조정하도록 구현할 수 있다.
도 5는 조명이 점등되는 모습을 도시하고 있다. 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 스위치(130)가 온(ON)인 상태(S210)에서 제2수동소자(120)에 인가된 전압이 기준전압 이상인 경우(S230), 제2수동소자(120)가 제1수동소자(110)를 제어함으로써 제1수동소자는 온(ON)이 된다(S240).
즉, 도 4의 t1 ~ t2, t3 ~ t4 등의 구간에서는 인가 전압이 기준 전압보다 높으므로 이 경우에는 도 5와 같이 제1수동소자가 ON이 되고, 이에 따라 외부 전원(10)과 조명(20)은 루프가 형성되고 외부 전력이 조명에 공급되고 조명이 켜지게 된다(S250).
이하에서는 조명의 소등 신호가 입력되는 경우 스마트 스위치 장치에서의 전원을 획득하는 방법을 첨부된 도 6 및 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
사용자의 무선 제어 신호 등에 의하여 조명의 소등 신호가 본 발명의 전원 획득장치(100)로 입력되거나 점등 신호 입력 상태가 해제되면 본 발명의 스위치 제어모듈(140)은 스위치(130)를 오프시킨다(S247).
이와 같이 상기 제2수동소자(120)와 제1단자(30)의 전기적 연결이 오프됨에 따라 제2수동소자(120)에는 전압이 인가되지 못하므로 이에 따라 제1수동소자(110)는 오프가 되고, 제1수동소자(110)가 오프됨으로써 조명(20)은 소등된다. 실시형태에 따라 스위치(130)가 오프됨과 함께 본 발명의 스위치 제어모듈(140)은 제2스위치(135)가 온이 되도록 제어한다.
제2스위치(135)는 컨버터모듈(170)과 제1단자 사이의 전기적 연결을 온오프하는 기능을 수행하는 구성요소로서 제2스위치(135)가 온됨에 따라 제1단자(30)와 컨버터모듈(170)이 전기적으로 연결된다.
컨버터모듈(170)은 제1단자(30)와 제2단자(40) 사이에 연결되어 제1단자(30)와 제2단자(40)에 인가되는 양단 전위차를 이용하여 직류 구동 전력을 생성하고 이를 상기 스위치 제어모듈(140)의 전원으로 공급하게 된다(S257).
상기 컨버터 모듈(170)은 인가된 전위 차를 이용하여 필요한 직류 전원으로 변환하는 기능을 수행하는 전자 소자들의 조합으로 당업자 수준에서 용이하게 구현될 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
이와 같이 본 발명은 조명이 켜져 있는 경우와 꺼져 있는 경우를 이원적으로 구분하고, 각 경우마다 본 발명의 스위치 제어모듈 등의 전자 소자의 구동을 위한 직류 전원의 공급 모드를 자동적으로 전환할 수 있음은 물론, 외부 공급 전원을 전력의 소스로 그대로 활용할 수 있어 무선 신호 송수신, 데이터 제어 등을 위하여 요구되는 고전력 환경에 더욱 적합한 형태를 구현할 수 있으며, 기타 종래 기술의 문제점을 효과적으로 극복할 수 있게 된다.
상술된 본 발명에 의한 스마트 조명 스위치에서의 전원 획득 장치는 어떠한 능동 소자는 물론, 전력 변환에 통상적으로 이용되는 트랜스포머 등을 전혀 사용하지 않고도 안정적인 전력원을 획득할 수 있어 대용량 조명 부하는 물론, 스마트 조명 스위치와 같이 많은 전력을 요구되는 환경에서도 현저한 적응성을 가질 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 발명의 설명과 그에 대한 실시예의 도시를 위하여 첨부된 도면 등은 본 발명에 의한 기술 내용을 강조 내지 부각하기 위하여 다소 과장된 형태로 도시될 수 있으나, 앞서 기술된 내용과 도면에 도시된 사항 등을 고려하여 당업자 수준에서 다양한 형태의 변형 적용예가 가능할 수 있음은 자명하다고 해석되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어, 도면 등에 도시된 본 발명에 의한 전원 획득장치의 각 구성요소는 물리적으로 구분되는 구성요소라기보다는 논리적으로 구분되는 구성요소로 이해되어야 한다. 즉, 각각의 구성은 본 발명의 기술사상을 실현하기 위하여 논리적인 구성요소에 해당하므로 각각의 구성요소가 통합 또는 분리되어 수행되더라도 본 발명의 논리 구성이 수행하는 기능이 실현될 수 있다면 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 하며, 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 구성요소라면 그 명칭 상의 일치성 여부와는 무관히 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 함은 물론이다.
또한, 본 발명의 설명에 있어 제1, 제2 등과 같은 표현은 상호 간의 각 구성을 상대적으로 구분하기 위하여 사용되는 도구적 개념의 용어일 뿐, 특정의 순서, 우선순위, 중요성 등을 객관적이고 물리적인 기준에서 각각의 구성을 구분하기 위하여 사용되는 용어이거나 절대적이고 물리적인 기준에서 각각의 구성을 구분하기 위하여 사용된 용어가 아님은 자명하다.
10 : 외부 교류 전원 20 : 조명
30 : 제1단자 40 : 제2단자
100 : 전원 획득장치 110 : 제1수동소자(Triac)
120 : 제2수동소자(Diac) 130 : 스위치
135 : 제2스위치 140 : 스위치 제어모듈
150 : 충전모듈 160 : 전원공급모듈
170 : 컨버터모듈 180 : 정류모듈
185 : 통신모듈 190 : 가변저항

Claims (6)

  1. 건물의 조명과 연결된 배선라인 및 상기 조명에 교류 전력을 공급하는 전력라인 사이에 개재되며, 상기 조명의 점등을 제어하는 스마트 조명 스위치에서의 전원 획득 장치에 있어서,
    상기 전력라인과 연결되는 제1단자 및 상기 배선라인과 연결되는 제2단자 사이에 개재되어 상기 조명에 공급되는 전력을 온오프시키는 트라이액(triac)소자;
    다이액소자(diac)에 인가된 전압이 기준 전압 미만인 경우 상기 트라이액소자가 오프되도록 제어하고 기준 전압 이상인 경우 상기 트라이액소자가 온되도록 제어하는 다이액(diac)소자;
    상기 다이액소자와 직렬로 연결되는 가변저항;
    상기 다이액소자와 직렬로 연결된 상기 가변저항과 상기 제1단자의 전기적 연결을 온오프하는 스위치;
    외부로부터 상기 조명의 점등 제어신호가 입력되면 상기 스위치를 온시키고, 소등 제어신호가 입력되면 상기 스위치를 오프시키는 스위치 제어모듈;
    상기 스위치가 온 상태이고 상기 트라이액소자가 오프 상태인 경우, 제1단자와 제2단자 사이에 인가되는 전압을 이용하여 충전하는 충전모듈; 및
    상기 충전모듈에 충전된 전압을 변환하여 상기 스위치 제어모듈의 전원으로 공급하는 전원공급모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 조명 스위치에서의 전원 획득 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스위치가 오프 상태인 경우, 상기 제1단자와 상기 제2단자 사이에 인가되는 양단 전위차를 이용하여 직류 구동 전력을 생성하고 이를 상기 스위치 제어모듈의 전원으로 공급하는 컨버터모듈 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 조명 스위치에서의 전원 획득 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 기준 전압은,
    30V 이상 33V이하인 것을 특징으로 하는 스마트 조명 스위치에서의 전원 획득 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서, 상기 가변 저항은,
    사용자의 제어 신호에 따른 상기 스위치 제어모듈의 제어에 의하여 그 저항값이 조정되는 것을 특징으로 하는 스마트 조명 스위치에서의 전원 획득 장치.
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