KR101242181B1 - 조명장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인체의 실시간 감지가 가능한 인체감지센서를 포함하는 조명장치에 관한 것이다.
본 발명의 조명장치는, 조명등, 인체를 감지하기 위한 인체감지센서; 상기 조명등에 전원을 공급하는 전원공급부; 및 상기 전원공급장치를 제어하고, 상기 인체감지센서로부터 출력된 인체감지신호를 수신하고, 상기 인체감지신호를 수신하였을 때 상기 인체감지센서가 갖고 있는 인체감지데이터를 삭제하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

조명장치{ The Lighting Device}

본 발명은 조명장치, 특히 인체를 실시간으로 감지할 수 있는 인체감지센서를 포함하는 조명장치에 관한 것이다.

최근의 조명장치는 에너지 절약을 위해 사람의 유무를 인식하여 평상시에는 꺼진 상태에 있다가 사람을 인식하면 조명등을 점등시키기 위한 인체감지센서가 부착되고 있다.

조명등에 채용하는 인체감지센서는 사람이 방출하는 미세한 열(적외선)을 감지하는 저가의 적외선센서를 사용하고 있다. 종래의 적외선센서가 부착된 조명장치는 처음 인체를 감지한 상태에서 사람이 움직임 적은 상태를 유지하면 조명등이 꺼지고 다시 켜기 위해서는 움직임을 크게 하거나 감지 영역을 벗어났다가 다시 들어가야 다시 적외선센서가 동작하여 조명등이 점등되는 문제가 있다.

이러한 문제는 적외선센서가 감지된 인체감지 데이터를 일정시간 보유하고 있기 때문에 발생한다. 따라서, 종래의 적외선센서를 채용한 조명장치는 일정 시간이 지나면 자동으로 조명등을 소등하도록 설정되어 있다. 사람이 일시적으로 통행하는 통로인 경우에는 문제가 없지만 사무실 공간에서 오랫동안 움직임 거의 없이 근무하는 환경에서는 매우 불편하기 때문에 인체감지센서를 채택하기 어려웠다. 결과적으로 근무자가 소등을 하지 않고 퇴근할 경우에는 매우 큰 에너지 낭비가 발생한다.

또한, 넓은 사무실 공간에서 조명등은 구역별로 점등 및 소등하도록 설계되어 있기 때문에 한 사람만이 근무하는 경우에도 불필요한 조명등을 함께 점등하여야 하는 문제도 있다.

본 발명의 목적은 상술한 종래 문제를 해결하기 위한 것으로, 사람이 감지된 상태에서 움직이지 않아도 실시간으로 감지할 수 있는 인체감지센서를 포함하는 조명장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 소형 저가의 인체감지센서를 채용하여 실시간으로 인체감지를 가능하게 하는 조명장치를 제공함에 있다.

상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위한 조명장치는, 조명등, 인체를 감지하기 위한 인체감지센서, 상기 조명등에 전원을 공급하는 전원공급부, 및 상기 전원공급장치를 제어하고, 상기 인체감지센서로부터 출력된 인체감지신호를 수신하고, 상기 인체감지신호를 수신하였을 때 상기 인체감지센서가 갖고 있는 인체감지데이터를 삭제하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 상기 인체감지센서에 소정 크기의 소거 펄스를 인가하여 상기 인체감지센서의 감지 데이터를 삭제할 수 있다.

상기 소거펄스는 상기 인체감지센서에 인가되는 전압을 강하시키는 것이 바람직하다.

상기 인체감지센서는 적외선센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.

상기 조명장치는 조도센서를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 인체감지센서로부터 인체감지신호를 수신하면 조도센서로부터 수신된 조도감지 신호를 기초로 상기 전원공급부를 제어하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 조명장치는 사람이 감지된 상태에서 움직이지 않아도 실시간으로 감지가 가능하다.

본 발명의 조명장치는 저가의 인체감지센서를 이용하여도 실시간 감지가 가능하다.

도 1은 본 발명의 조명장치를 개략적으로 나타내는 블록도,
도 2는 도 1의 조명장치의 센서부를 나타내는 회로도, 및
도 3은 도 1의 조명장치의 제어부를 나타내는 회로도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 또한, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하였다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 조명장치(100)는 조명등(110); 상기 조명등(101)에 전원을 공급하기 위한 전원공급부(120), 상기 전원공급부(120)를 제어하는 제어부(130), 및 인체와 조도를 감지하는 센서(142,144)를 구비한 센서부(130)를 포함하여 구성할 수 있다.

조명등(110)은 예를 들면 LED등, 할로겐 램프, 형광등과 같은 다양한 발광체를 포함할 수 있다.

전원공급부(120)는 상기 조명등(110)에 전원을 공급하기 위한 안정기, SMPS 등을 포함할 수 있다.

제어부(130)는 주변환경에 따라 상기 전원공급부(120)를 제어할 수 있는 마이컴(MPU:micro processor unit, 132)을 포함하는 제어모듈을 포함할 수 있다. 예를 들면 마이컴(132)은 ATMEL사 제조 브랜드명 ATTINY24-20SSU를 적용할 수 있다. 물론, 제어부(130)로 사용할 수 있는 마이컴(132)은 ATMEL사 제품으로만 한정되지 않고 다양한 제품이 적용될 수 있다. 본 발명의 제어부(130)는 상술한 마이컴을 비롯하여 각종 저항이나 캐패시터 등을 제2기판(131)에 장착되어 모듈로 제작될 수 있다.

센서부(140)는 센서(142,144)와 신호증폭부(146)를 포함할 수 있다.

센서(142,144)는 인체감지센서(142)와 조도센서(144)를 포함할 수 있다. 센서는 조도센서(144) 이외에 가스감지센서, 음파센서 등 다양한 센서가 적용될 수 있다.

인체감지센서(142)는 인체의 열(적외선)을 감지할 수 있는 적외선센서로서, 예를 들면 RE200B 적외선센서가 적용될 수 있다.

신호증폭부(146)는 인체감지센서(142)에서 감지한 감지신호를 증폭하여 상기 제어부(130)로 전달하는 것으로, 예를 들면 LM2902 OP앰프 반도체가 적용될 수 있다. 물론, 신호증폭부(146)는 트랜지스터로 구성하는 것도 가능하다.

인체감지센서(142)외에 적용하는 조도센서, 가스센서, 음성센서 등은 주변 밝기나 가스 유무 등 주변환경에 따라 조명등(110)을 제어할 수 있도록 하기 위한 것이다.

센서부(140)는 OP앰프 반도체와 센서를 비롯하여 각종 저항이나 캐패시터 등을 기판에 장착하여 모듈로 제작될 수 있다.

본 발명의 조명장치(100)는 센서부(140)와 제어부(130)를 직접 연결하는 접속부(소켓)(150)를 포함할 수 있다.

조도센서(144)는 상기 센서부(140)에 반드시 포함될 필요는 없다. 상기 접속부(소켓)(150)을 확장하여 직접 조도센서(144)를 접속부(소켓)(150)에 장착할 수도 있다.

이하 센서부(140)와 제어부(130)의 회로 구성을 도면들을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2에 나타나 있는 바와 같이, 센서부(140)는 인체를 감지하는 적외선센서(142), 주위 조도를 감지하는 조도센서(144), 적외선센서(142)의 감지신호를 증폭하는 OP앰프(146), 및 도 3의 제어부(130)의 제2접속부(150-2)에 결합하는 제1접속부(150-1)을 포함한다.

적외선 센서(142)는 소스(S), 드레인(D), 게이트(G) 3개의 핀을 가진다. 적외선 센서(142)에 입력되는 전원은 제어부(130)로부터 제1접속부(1501)의 포트1을 통해 드레인으로 입력된다. 적외선 센서(142)의 감지신호는 소스(S)에 연결된 OP앰프(146)의 포트3으로 입력된다.
상기 적외선 센서(142)의 드레인(D)단자에는 약 5V의 전원이 입력되는데, 드레인(D)단자와 플러스(+) 전원 사이에는 저항R1이 연결되고, 드레인(D)단자와 마이너스(-) 전원 사이에는 컨덴서C1이 연결되어 적외선 센서(142)의 전원 노이즈를 방지할 수 있다. 적외선 센서(142)의 소스(S) 단자와 접지단자 사이에는 센서입력부의 임피던스 매칭 저항R2가 연결될 수 있다.

조도센서(144)는 제어부(130)로부터 제1접속부(1501)의 포트1을 통해 입력되며, 조도감지신호(CDS)는 제1접속부(150-1)의 포트3을 통해 제어부(130)로 전달된다.

OP앰프(146)는 제어부(130)로부터 제1접속부(150)의 포트1을 통해 입력되어 포트4(VCC)로 전원이 입력되고, 전술한 포트3을 통해 입력된 인체감지신호를 증폭하여 포트8로 출력한다. 이 출력된 증폭 인체감지신호는 제1접속부(150-1)의 포트2를 통해 제어부(130)로 전달된다.
OP앰프(146)는 예를 들면 14개의 핀으로 구성된 반도체 소자로 구성할 수 있다. 구체적으로 OP앰프(142)의 핀들은 2개의 전원 입력핀(VCC, GND), 4개의 출력핀(OUT1~4), 4개의 플러스 입력핀(IN1+~IN4+), 및 4개의 마이너스 입력핀(IN1-~IN4-)을 포함할 수 있다.
OP앰프(142)의 2개 전원 입력핀(VCC, GND)에는 플러스 전원과 접지단자가 연결될 수 있다. OP앰프(142)의 플러스 입력핀IN1+에는 적외선 센서(142)의 소스(S)단자가 연결되어 인체감지신호가 입력되며, OP앰프(142)의 출력핀OUT3은 후술하는 제어부(130)의 마이컴PA3단자에 연결되어 증폭된 감지신호를 출력하여 제어부(130)의 마이컴(132)으로 보낸다.
센서부(140)는 OP앰프(142)의 마이너스 입력핀IN1-와 출력핀OUT1 사이에 병렬로 연결된 저항R6과 컨덴서C4로 이루어진 제1피드백부와, OP앰프(142)의 마이너스 입력핀IN2-와 출력핀OUT2 사이에 병렬로 연결된 저항R7과 컨덴서C3으로 이루어진 제2피드백부를 포함할 수 있다. 제1 및 제2피드백부는 OP앰프(142)의 증폭도와 출력을 안정화하기 위한 소자이다.
센서부(140)는 OP앰프(142)의 마이너스 입력핀IN2-과 OP앰프(142)의 출력핀OUT1 사이에 직렬 연결된 저항R3과 컨덴서C2를 포함하는 입력결합소자를 포함할 수 있다. 입력결합소자 R3와 C2는 C2와 R3의 시정수에 의해 OP앰프(142)의 증폭도를 결정할 수 있다.
센서부(140)는 상기 OP앰프(142) 입력의 기준전압을 설정하기 위한 상기 OP앰프(142)의 플러스(+) 전원과 상기 OP앰프(142)의 플러스 입력핀IN2+ 사이에, 및 상기 OP앰프(142)의 마이너스(-) 전원과 상기 OP앰프(142)의 플러스 입력핀IN2+ 사이에 각각 저항R4와 저항R5가 연결될 수 있다. 상기 OP앰프(142)의 마이너스 입력핀IN1-과 접지핀GND 사이에는 저항R8과 컨덴서C5가 직렬 연결되어 출력전압을 안정화시킬 수 있다.
상기 OP앰프(142)의 플러스 입력핀IN3+과 플러스 전원 사이에, 및 상기 OP앰프(142)의 플러스 입력핀IN3+과 마이너스 전원 사이에는 저항R9와 R10이 각각 연결되어 OP앰프(142)의 플러스 입력핀IN3 입력의 기준전압을 설정할 수 있다. 즉, 입력 기준전압의 2/3의 전압이 OP앰프(142)의 플러스 입력핀IN3+에 인가된다. 평상시에는 OP앰프(142)의 입력IN3+에 기준전압보다 낮은 전압이 인가되다가 인체감지가 되면 이 기준전압과 같아져서 OP앰프(142)의 출력OUT3의 전압이 제로(zero)가 된다. 이 전압을 제어부(130)의 마이컴(132)이 읽어들여서 작동한다.

도 3에 나타나 있는 바와 같이, 제어부(130)는 센서(142,144)의 감지신호에 따라 전원공급장치(120)를 제어하는 마이컴(132), 센서부(140)와 전원 및 신호를 주고받도록 제1접속부9150-1)와 연결되는 제2접속부(150-2), 및 마이컴(132)의 제어신호를 전원공급장치(120)로 전달하는 제3접속부(160)를 포함하여 구성할 수 있다.

마이컴(132)은 포트 1을 통해 동작 전원이 입력되고, 포트 10을 통해 센서부(140)에서 전달한 인체감지신호가 입력된다. 마이컴(132)은 센서부(14)로부터 인체감지신호가 입력되면 포트5를 통해 음의 소거펄스를 출력하여 접속부(150-1,150-2)를 통해 적외선센서(142)의 드레인(D)에 인가한다. 적외선센서(142)의 드레인에 인가된 음의 소거펄스는 드레인(D)을 통해 인가되는 전압을 강하시켜 적외선센서(142)에 기록된 이전 감지데이터를 삭제할 수 있다. 소거펄스의 크기는 전압을 지나치게 크게 강하시키거나 적게 강하시킬 경우 적외선센서(142)의 오동작을 일으킬 수 있으므로 적절하게 조절하여 인가하여야 한다. 이와 같은 적외선센서(142)에 대한 마이컴(132)의 소거펄스 인가는 마이컴(132)의 프로그래밍을 통하여 이루어질 수 있다.

또한, 마이컴(132)은 센서부(140)의 인체감지센서(142)로부터 전달된 인체감지신호가 입력되면, 접속부(150-1,150-2)를 통해 입력된 센서부(140)의 조도센서(144)가 전달한 조도신호(CDS)를 포트13을 통해 수신한다. 마이컴(132)은 수신된 조도감지신호에 따라 사전에 설정된 펄스폭 변조된 디밍신호를 제3접속부(160)의 포트3을 통해 전원공급부(120)에 인가한다.
제어부(130)는 상기 마이컴의 플러스(+)전원과 리셋신호 입력핀(PB3/RESET) 사이에 배치된 저항R12 및 접지단자와 리셋신호 입력핀(PB3/RESET) 사이에 배치된 컨덴서C6를 포함하는 마이컴 리셋부를 포함할 수 있다.
마이컴 플러스 입력전원과 접지 사이에는 노이즈 방지용 컨덴서C9가 배치될 수 있다. 마이컴(132)의 내부 발진(클럭 발생 증폭)회로의 입력핀XTAL1/PB0, XTAL2/PB1과 접지 단자 사이에는 크리스탈 발진 시정수를 결정하는 컨덴서C7과 C8이 배치될 수 있다.
전원공급부(120)는 상기 디밍신호에 따라 조명등의 출력을 조절할 수 있다. 이상과 같이 본원 발명의 조명장치(100)는 우선적으로 사람의 유무를 감지하고 사람이 있을 경우에는 주변조도에 맞춰 조명등의 출력을 조절함으로써 에너지를 크게 절약할 수 있다.

삭제

또한, 소형 저가의 적외선센서(142)를 이용하여 실시간으로 인체를 감지할 수 있어 조명등마다 센서를 경제적 부담이나 공간적 제한 없이 적용할 수 있다.

비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

100: 조명장치 110: 조명등
120: 전원공급부 130: 제어부
140: 센서부 142: 인체감지센서
144: 조도센서 150: 접속부(소켓)

Claims (5)

1. 조명장치에 있어서,
   조명등;
   인체를 감지하기 위한 적외선센서 및 상기 적외선센서에서 감지한 감지신호를 증폭하는 신호증폭부를 포함하는 센서부;
   상기 조명등에 전원을 공급하는 전원공급부; 및
   상기 전원공급부를 제어하고, 상기 적외선센서로부터 출력된 인체감지신호를 수신하고, 상기 인체감지신호를 수신하였을 때 소정 크기의 소거펄스를 인가하여 상기 적외선센서의 드레인단자에 인가되는 전압을 강하시킴으로써 상기 적외선센서가 갖고 있는 인체감지데이터를 삭제하는 제어부를 포함하며,
   상기 센서부는,
   상기 적외선센서의 드레인단자와 입력전원의 플러스(+) 전원 사이에 배치된 제1저항 및 상기 적외선센서의 드레인 단자와 입력전원의 마이너스(-) 전원 사이에 배치된 제1컨덴서를 포함하는 센서전원 노이즈 방지부;
   상기 신호증폭부의 증폭도와 출력을 안정화하기 위한 상기 신호증폭부의 제1마이너스 입력과 제1출력 사이에 병렬로 연결된 제2저항과 제2컨덴서를 포함하는 피드백부;
   상기 신호증폭부의 증폭도를 결정하기 위한 상기 신호증폭부의 제2 마이너 입력과 제1출력 사이에 직렬로 연결된 제3저항과 제3컨덴서를 포함하는 증폭도 결정부; 및
   상기 신호증폭부의 입력의 기준전압을 설정하기 위한 상기 신호증폭부의 플러스(+) 전원과 상기 신호증폭부의 플러스 입력 사이에, 및 상기 신호증폭부의 마이너스(-) 전원과 상기 신호증폭부의 플러스 입력 사이에 각각 배치된 제4저항과 제5저항을 포함하는 기준전압 설정부를 포함하며,
   상기 제어부는,
   마이컴; 및
   상기 마이컴의 플러스(+)전원과 리셋신호 입력 사이에 배치된 제6저항및 상기 마이컴의 마이너스(-) 전원과 리셋신호 입력 사이에 배치된 제4컨덴서를 포함하는 마이컴 리셋부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   조도센서를 더 포함하며,
   상기 제어부는 상기 적외선센서로부터 인체감지신호를 수신하면 조도센서로부터 수신된 조도감지 신호를 기초로 상기 전원공급부를 제어하는 것을 특징으로 하는 조명장치.

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