KR101296356B1 - Led 가로등의 디밍 감시 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LED 가로등에 전원을 공급하는 전원 공급 장치의 종류에 관계없이, LED 가로등의 구동 상태를 판단하고 원격으로 디밍 제어를 수행할 수 있는 방법에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명의 디밍 감시 제어 방법은 원격 통신부에 의해, 원격 장치로부터 디밍 신호를 수신하는 단계; 디밍 신호부에 의해, 디밍 신호에 대응되는 전류 제어 신호를 전원 공급 장치로 출력하는 단계; 전류 센서에 의해, 전류 제어 신호에 따라 전원 공급 장치에서 LED 가로등으로 공급되는 전류를 홀 효과를 이용하여 감지하고, 감지한 전류에 대응되는 홀 전압을 출력하는 단계; 및 처리부에 의해, 홀 전압을 근거로 LED 가로등의 구동 상태를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

LED 가로등의 디밍 감시 제어 방법{METHOD FOR DIMMING CONTROL AND MONITORING OF LED STREETLIGHT}

본 발명은 LED 가로등의 디밍 감시 제어 방법에 관한 것이고, 보다 상세하게 본 발명은 LED 가로등에 전원을 공급하는 전원 공급 장치의 종류에 관계없이, LED 가로등의 구동 상태를 판단하고 원격으로 디밍 제어를 수행할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.

현재 다양한 규격의 방전등에 대한 교류 전류 검출과, 릴레이 출력 제어 수단을 통한 가로등의 원격감시제어가 가능하였다. 하지만, 전원 공급 장치 중SMPS(Switched-mode power supply)를 이용하는 LED 가로등의 경우, 전원 공급 장치의 종류에 따라 디밍 신호 방식과 전원 특성이 각기 다르다는 문제점이 존재하였다. 이러한 문제점에 기인하여, LED 가로등의 디밍 제어 및 출력 감시는 한 가지 방식으로 적용할 수 없다는 불편함이 발생하였다. 또한, 이러한 전원 공급 장치의 디밍에 있어서, 앞서 언급한 것처럼, 전원 공급 장치의 디밍 신호 규격이 통일되어있지 않기에, 전원 공급 장치마다 호환되는 디밍 제어 장치를 별도로 구성하여야 하는 문제점이 있다.

또한, 종래에는 LED 가로등에서 소비되는 전류를 측정하기 위해 전원 공급 장치와 측정 장치가 외부전원을 공유하는 환경에서 분기저항에 의하여 회로전류를 산출하는 직접 접촉 방식을 이용하였다. 하지만, 이러한 직접 접촉 방식은 측정 장치와 전원 공급 장치간의 그라운드 레벨의 차이가 발생하게 된다. 이를 통해, 측정 장치를 통한 전류의 측정이 불가능하거나 측정 장치에 손상을 줄 수 있는 문제점이 존재한다.

한편, LED 가로등용 전원 공급 장치는 대부분 정전류 특성의 출력을 사용한다. 이를 통해, 외부의 LED 가로등과 연결되는 직렬회로에 계측용 분기저항을 연결하면 전원 공급 장치의 공급 전압이 저하되는 문제점이 존재한다.

또한, 감시 장치가 전원 공급 장치의 전력 회로와 직접 결선되기 때문에 전원 공급 장치의 전력 회로의 고조파 잡음이 계측회로에 영향을 미치게 되어 계측에 문제를 일으킬 수 있다.

이에 관련하여, 발명의 명칭이 "전자식 디밍 가로등기구의 제어를 위한 무선 디밍 컨트롤러를 포함하는 시스템의 가로등주"인 한국공개특허 제2012-0044711호가 존재한다.

본 발명은 LED 가로등에서 전원 공급 장치의 종류에 관계없이 디밍 제어를 가능케 하는 디밍 감시 제어 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 LED 가로등에서 소비되는 전류량을 측정할 때, 앞서 언급된 문제점 즉, 측정 장치에 손상을 주지 않고, 전원 공급 장치의 고조파 잡음에 영향을 받지 않으면서, 정확하게 전류량을 측정하는 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 디밍 감시 제어 방법은, 원격 통신부에 의해, 원격 장치로부터 디밍 신호를 수신하는 단계; 디밍 신호부에 의해, 디밍 신호에 대응되는 전류 제어 신호를 LED 가로등의 전원 공급 장치로 출력하는 단계; 전류 센서에 의해, 전류 제어 신호에 따라 전원 공급 장치에서 LED 가로등으로 공급되는 전류를 홀 효과를 이용하여 감지하고, 감지한 전류에 대응되는 홀 전압을 출력하는 단계; 및 처리부에 의해, 홀 전압을 근거로 LED 가로등의 구동 상태를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 원격 통신부에 의해, LED 가로등의 구동 상태를 판단하는 단계에서 판단한 LED 가로등의 구동 상태를 상기 원격 장치로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 홀 전압을 출력하는 단계에서는, 홀 소자를 이용하여, 직류전원 도선에 흐르는 전류를 홀 효과를 통해 감지하는 단계; 및 전류에 대응되는 홀 전압을 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 홀 전압을 출력하는 단계에서는, 게인 조정부에 의해, 홀 전압의 파형 특성을 전류와 리니어한 형태로 변환하는 단계; 및 연산 증폭기에 의해, 변환된 홀 전압의 레벨을 처리부의 입력 레벨 범위 내의 전압으로 증폭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, LED 가로등의 구동 상태를 판단하는 단계에서는, 전류 센서로부터 출력된 홀 전압의 절대값을 근거로 LED 가로등에서 소비되는 전류를 산출하는 것을 특징으로 한다.

이 때, LED 가로등의 구동 상태를 판단하는 단계에서는, 홀 전압에 대응되는 전류 값과 기설정된 정상 점등 범위의 비교를 통해 LED 가로등의 구동 상태를 판단하는 것을 특징으로 한다.

이 때, LED 가로등의 구동 상태를 판단하는 단계에서는, 전류 값이 정상 점등 범위 이내이면 LED 가로등의 정상 구동 상태로 판단하고, 전류 값이 기설정된 정상 점등 범위 미만이면 LED 가로등의 소등 상태로 판단하는 것을 특징으로 한다.

이 때, LED 가로등의 구동 상태를 판단하는 단계에서는, 전류 값이 기 설정된 정상 점등 범위를 초과하면 LED 가로등의 고장 상태로 판단하는 것을 특징으로 한다.

이 때, LED 가로등의 구동 상태를 판단하는 단계에서는, 전류 산출부에 의해, 홀 전압을 근거로 LED 가로등에 흐르는 전류 값을 산출하는 단계; 및 고장 판단부에 의해, 전류 값과 기설정된 정상 점등 범위의 비교를 통해 LED 가로등의 구동 상태를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 전류 제어 신호를 전원 공급 장치로 출력하는 단계는, 복수의 전류 제어 신호를 생성하는 단계; 및 신호 선택부에 의해, 신호 선택을 통해 전원 공급 장치의 신호 사양에 대응되는 전류 제어 신호를 상기 전원 공급 장치로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 전원 공급 장치의 신호 사양에 대응되는 전류 제어 신호를 전원 공급 장치로 출력하는 단계는, 펄스 폭 변조 신호와 DC 전압 레벨 신호 중 하나를 전원 공급 장치로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 디밍 신호를 수신하는 단계 이후 반전 신호 선택부에 의해, 신호 선택을 통해 상기 디밍 신호에 포함되는 펄스 폭 변조 신호를 반전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 LED 가로등의 디밍 감시 제어 방법은 SMPS를 전원으로 이용하는 LED 가로등에서 전원 공급 장치 즉 SMPS의 종류에 관계없이 디밍 제어를 가능케 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 LED 가로등의 디밍 감시 제어 방법은 LED 가로등에서 소비되는 전류량을 측정할 때, 전원 공급 장치 중 SPMS의 잡음을 차단하고 전류를 측정하여, 보다 높은 정밀도로 전류량을 측정할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 가로등의 디밍 감시 제어 장치가 적용된 원격감시제어 계통 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디밍 감시 제어 장치를 도시하는 블록도이다.
도 3은 도 2의 전류 센서를 도시하는 블록도이다.
도 4는 도 2의 처리부를 도시하는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디밍 감시 제어 장치의 회로도를 도시한다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 가로등의 디밍 신호의 변화 상태를 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 가로등의 디밍 변화 상태를 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 가로등의 디밍 감시 제어 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 10은 도 9의 LED 가로등에 공급되는 전류를 감지하고 대응되는 홀 전압을 출력하는 단계를 도시하는 흐름도이다.
도 11은 도 9에서 홀 전압을 근거로 LED 가로등의 구동 상태를 판단하는 단계를 도시하는 흐름도이다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

이하, 도 1을 참조로, 본 발명의 실시 예에 따른 LED 가로등의 디밍 감시 제어 장치(100)에 대하여 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디밍 감시 제어 장치(100)가 적용된 원격감시제어 계통 구성을 도시하는 블록도이다.

도 1은 중앙 감시 제어 장치(10), 원격 장치(20) 및 디밍 감시 제어 장치(100)가 도시된다. 도 1에 도시된 것처럼, 중앙 감시 제어 장치(10)는 복수의 즉, n개의 원격 장치(20)와 연결될 수 있다. 그리고 원격 장치(20)들은 각각 복수의 디밍 감시 제어 장치(100)와 연결될 수 있다. 이들 각각의 연결은 가로등의 경우 무선 네트워크 즉, 근거리 통신망을 통해 연결될 수 있다. 여기서, 원격 장치(20)는 분전반 감시 단말기일 수 있다. 또한, 보안등의 경우, 원격 장치 대신 중계기(미도시)가 이용될 수 있다.

중앙 제어 감시 장치(10) 및 원격 장치(20)는 디밍 감시 제어 장치(100)로부터 원격 장치(20)를 거쳐 송신된 구동 상태 정보를 근거로 디밍 감시 제어 장치를 통제 및 감시할 수 있다. 또한, 중앙 제어 감시 장치(10) 및 원격 장치(20)는 시간대별로 또는 통행여건과 절전조건에 따라 디밍 신호를 디밍 감시 제어 장치(100)로 송신할 수 있다.

디밍 감시 제어 장치(100)는 중앙 제어 감시 장치(10)에서 원격 장치(20)를 거쳐 송신된 디밍 신호를 통해 LED 가로등의 휘도를 조절할 수 있다. 또한, LED 가로등에서 소비되는 전류 값을 근거로 한 LED 가로등의 구동 상태를 주기적으로 또는 사용자의 설정에 따라 원격 장치(20)를 거쳐 중앙 감시 제어 장치(10)로 송신한다.

본 발명의 디밍 감시 제어 장치(100)는 LED 가로등의 휘도를 조절하기 위해 원격 장치(20)로부터 수신한 디밍 신호를 근거로, LED 가로등의 전원 공급 장치에 전류 제어 신호를 출력하게 된다. 여기서 디밍 신호는 펄스 폭 변조(PWM: Pulse width modulation)와 DC 전압 레벨 신호 중 하나일 수 있다. 여기서 전류 제어 신호는 전원 공급 장치의 디밍 입력신호에 대응되어 출력되는 신호이다. 본 발명의 디밍 감시 제어 장치(100)에 포함되는 구성과 이에 대한 상세한 설명은 아래에서 도 2를 참조로 이루어진다.

이하, 도 2를 참조로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 디밍 감시 제어 장치(100)를 서술한다. 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디밍 감시 제어 장치(100)를 도시하는 블록도이다. 도 2에 도시된 것처럼, 디밍 감시 제어 장치(100)는 전류 센서(110), 반전 신호 선택부(120), 원격 통신부(130), 처리부(140), 디밍 신호부(150) 및 신호 선택부(160)를 포함하여 구성된다. 이들 구성은 아래에 서술된다.

원격 통신부(130)는 원격 장치(20)로부터 디밍 신호를 수신한다. 이러한 디밍 신호는 LED 가로등에서 발생하는 빛의 휘도를 조절하기 위한 신호이다. 여기서 디밍 신호는 DC 전압 레벨 신호 또는 펄스 폭 변조(PWM) 신호 형태이다. 또한, 디밍 신호는 비반전 신호 또는 반전 신호일 수 있다. 또한, 원격 통신부(130)는 처리부(140)에서 생성된 LED 가로등(30)의 구동 상태 정보를 원격 장치(20)로 송신하는 기능을 한다. 또한, 원격 통신부(130)와 원격 장치(20)간의 통신은 위에서 언급한 것처럼 무선으로 이루어진다.

디밍 신호부(150)는 원격 통신부(130)로부터 수신한 디밍 신호를 근거로, LED 가로등(30)에 공급되는 전원 공급 장치(40)의 출력 전류량을 제어하기 위한 전류 제어 신호를 생성한다. 여기서 전류 제어 신호는 복수의 신호일 수 있고, 이들 신호는 펄스 폭 변조(PWM) 신호와 DC 전압 레벨 신호일 수 있다.

신호 선택부(160)는 디밍 신호부(150)에서 출력되는 복수의 전류 제어 신호 중 전원 공급 장치(40)에 대응되는 신호를 선택하는 스위치 기능을 한다. 즉, 신호 선택부(160)는 전원 공급 장치(40)의 종류에 상관없이 LED 가로등(30)으로 공급되는 전원 공급 장치(40)의 전류를 선택하기 위한 스위칭 기능을 한다. 즉, 신호 선택부(160)는 신호종류별 단자에 출력단을 선택적으로 접속하는 수단으로 스위치 조작을 통하여 펄스 폭 변조 신호와 DC 전압 레벨 신호 중 전원 공급 장치(40)에 대응되는 신호를 전원 공급 장치(40)로 출력할 수 있다.

반전 신호 선택부(120)는 전류 제어 신호 중 펄스 폭 변조(PWM) 신호를 반전시키는 기능을 하는, 처리부(140)에 입력되는 조건 설정 신호이다. 전원 공급 장치(40)는 종류에 따라 예를 들어, 90%의 디밍 신호가 입력되었을 때, LED 가로등(30)의 밝기를 90%로 조정하거나 또는 10%로 조정할 수 있다. 따라서, 반전 신호 선택부(120)는 스위치 조작을 통해 반전 신호와 비반전 신호를 전원 공급 장치(40)의 신호 사양에 맞춰서 출력할 수 있다. 이러한 반전 신호 선택부(120)는 딥 스위치(Dip Switch) 소자 등의 간단한 입력수단으로 풀업(Pull Up) 회로로 구성된다. 하지만 외부 신호, 기타의 프로그램 입력 또는 설정의 변경수단으로 반전신호를 제어하는 방법을 통해서도 반전 신호를 선택할 수 있다.

전류 센서(110)는 LED 가로등(30)에서 소비되는 전류를 감지하고, 홀 전압을 산출하는 기능을 한다. 보다 상세하게, 전류 센서(110)는 LED 가로등(30)으로 공급되는 전원 공급 장치(40)의 전류를 측정하기 위해, 홀 효과(Hall Effect)를 근거로 하는 비 집촉식 전류 센서이다. 즉, 전류 센서(110)는 LED 가로등(30)과 전원 공급 장치(40)를 연결하는 직류전원 도선에 직접적으로 연결되지 않고 전류를 감지한다. 이에 대한 서술은 도 3을 참조로 상세히 이루어진다.

또한, 전류 센서(110)는 감지된 전류에 대응되는 홀 전압 값을 산출한다. 여기서 전류 센서(110)는 홀 전압의 특성이 감지된 전류와 리니어하게 출력되도록 변환한다. 또한, 홀 전압의 레벨은 처리부(140)의 입력 기준보다 낮기에, 처리부(140)의 입력 기준 즉, 처리부(140)의 입력 레벨 범위로 증폭되게 된다. 이렇게 증폭된 홀 전압 값은 처리부(140)로 전달된다.

처리부(140)는 전류 센서(110)로부터 수신한 홀 전압 값을 근거로 LED 가로등(30)의 구동 상태 정보를 생성하는 기능을 한다. 보다 상세하게 처리부(140)는 전류 센서(110)로부터 수신한 홀 전압 값을 근거로 LED 가로등(30)에서 소비되는 전류 값을 산출하고, 산출된 전류 값을 근거로 LED 가로등(30)의 구동 상태를 판단한다. 이렇게 판단된 구동 상태는 앞서 언급한 것처럼, 원격 통신부(130)를 거쳐 원격 장치(20)로 송신한다. 이를 통해, 원격 장치(20) 즉, 외부에서 관리 대상의 LED 가로등의 구동 상태를 판단할 수 있다. 또한, 처리부(140)는 원격 통신부(130)로부터 디밍 신호를 수신한다.

이하, 도 3을 참조로, 본 발명의 일 실시예에 따른 디밍 감시 제어 장치에 포함된 전류 센서(110)를 서술한다. 전류 센서(110)는 홀 소자(111), 게인 조정부(112) 및 연산 증폭기(113)를 포함하여 구성된다.

홀 소자(111)는 도 3에 도시된 직류전원 도선(31)의 외주면에 이격되어 배치된다. 홀 소자(111)는 복수개의 세그먼트로 구성된다. 구체적으로, 홀 소자(111)는 도 3에 도시된 것처럼, 복수개의 세그먼트가 이격되어 원형 또는 다각형 형상으로 형성되고, 직류전원 도선이 복수개의 세그먼트를 관통하도록 배치된다. 또한, 홀 소자(111)에는 바이어스 전류가 인가된다. 즉, 홀 소자(111)는 직류전원 도선(31)에 직접적으로 접촉되는 것이 아닌 비 접촉식이다. 여기서 홀 소자(111)는 홀 효과를 이용하여 외부에서 주어지는 자계의 방향이나 강도를 측정할 수 있는 자기 센서를 의미한다. 직류전원 도선(31)은 전원 공급 장치(40)로부터 LED 가로등(30)에 전원을 공급하기 위한 도선이다. 홀 소자(111)는 홀 효과를 근거로 직류전원 도선(31)에 흐르는 전류로부터 발생하는 자속을 감지하고, 직류전원 도선(31)에 흐르는 전류의 세기에 따른 자속 밀도에 따라 홀 전압이 변화한다. 여기서, 홀 소자(111)는 직류전원 도선(31)에 흐르는 전류가 증가할수록 자속 밀도가 높아지고, 자속 밀도가 높아질수록 홀 전압의 차가 높아진다는 것을 이용한다.

게인 조정부(112)는 홀 소자(111)에서 출력되는 홀 전압의 특성을 직류전원 도선(31)에 흐르는 전류와 리니어하게 출력되도록 변환시킨다. 즉, 홀 전압의 크기를 선형으로 변환시킨다. 이를 통해, LED 가로등(30)의 소모 전류 범위에 선형 구간을 제공하게 된다.

연산 증폭기(113)는 변환된 홀 전압을 처리부의 입력 레벨 범위 내의 전압으로 증폭하는 기능을 한다. 즉, 홀 소자(111)에서 게인 조정부(112)를 거쳐 변환된 홀 전압의 레벨은 처리부(140)의 입력 레벨보다 낮으므로, 입력 레벨 범위 내에 들어가도록 증폭되어야 한다.

또한, 도 3엔 도시되진 않았으나, 전류 센서(110)는 전류 센서(110)의 계측 정밀도를 향상시키기 위해, 홀 소자(111), 게인 조정부(112) 및 연산 증폭기(113) 각각에 전원을 안정적으로 공급하기 위한 전원 공급 회로와, 온도 변화에 따라 변할 수 있는 전류 및 전압 값에 대한 보상 회로를 더 포함할 수 있다.

이하 도 4를 참조로 본 발명의 일 실시 예에 따른 디밍 감시 제어 장치에 포함된 처리부(140)를 서술한다. 처리부(140)는 A/D 컨버터(141), 전류 산출부(142) 및 고장 판단부(143)를 포함하여 구성된다.

A/D 컨버터(141)는 전류 센서(110)로부터 송신된 A/D 컨버터(141)의 입력 레벨 범위 내의 홀 전압을 디지털 값으로 변환하는 기능을 한다. 즉, A/D 컨버터(141)는 처리부(140)에서 수행되는 전류 값 산출을 위해 디지털 변환을 수행한다.

전류 산출부(142)는 디지털 값 즉, 디지털 변환된 홀 전압을 근거로 LED 가로등(30)에서 소비되는 전류 값을 산출한다. 이러한 산출은 앞서 언급된 것처럼, 직류 센서(110)에서 홀 효과를 근거로 직류전원 도선(31)의 자기장 세기를 통해 전압 차를 검출하고, 검출된 전압 차를 이용하여 전류 값을 산출한다. 또한, 산출된 전류 값은 직류전원 도선(31)의 극성이 서로 다르기에 전류 센서(110)와 결합되는 홀 전압의 극성이 다를 수 있다. 따라서, 전류 산출부(142)는 산출된 전류 값의 절대값을 이용하여, 극성에 상관없이 전류 값을 올바르게 산출한다.

고장 판단부(143)는 전류 산출부(142)에서 산출된 전류 값과 기 설정된 정상 점등 범위의 비교를 통해 LED 가로등의 구동 상태를 판단하는 기능을 한다. 즉, 산출된 전류 값이 기 설정된 정상 점등 범위 이내라면, 고장 판단부(143)는 LED 가로등(30)을 정상 구동 상태로 판단한다. 그리고, 산출된 전류 값이 기 설정된 정상 점등 범위 미만이라면, 고장 판단부(143)는 LED 가로등(30)을 소등 상태로 판단한다. 그리고, 산출된 전류 값이 기 설정된 정상 점등 범위를 벗어나면, 고장 판단부(143)는 LED 가로등(30)을 고장 상태로 판단한다. 여기서, 정상 점등 범위는 주변 환경 또는 사용자의 설정에 따라 가변적일 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 디밍 제어 조건에 대한 운전 전류 설정범위와 산출된 전류 값의 비교를 통해 정상 디밍 운전 상태를 분석할 수 있다. 즉, 산출된 전류 값이 디밍운전 전류 설정 범위 이내라면, 현재 정상 디밍 운전 상태라고 판단할 수 있고 디밍운전 설정범위를 벗어나면 디밍 오류로 판단할 수 있다.

이하 도 5를 참조로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 디밍 감시 제어 장치를 더 서술한다. 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디밍 감시 제어 장치의 회로도이다.

도 5에서 LED 가로등용 전원 공급 장치(40)의 신호 사양에 대응되는 전류 제어 신호는 위에서 도 2를 참조로 언급한 것처럼, 신호 선택부(160)의 스위치 조작에 의해 입력된다. 즉, 신호 선택부(160)의 스위치 조작을 통해 펄스 폭 변조(PWM) 신호와 DC 전압 레벨 신호 중 전원 공급 장치(40)에 대응되는 신호가 전원 공급 장치(40)로 입력된다. 또한, 반전 신호 선택부(120)에 의해 반전 신호와 비반전 신호가 스위치 조작을 통해 전원 공급 장치(40)에 대응되는 신호가 입력된다. 신호 선택부(160)와 반전 신호 선택부(120)는 도 5에서 SW0, SW1 및 SW2의 설정에 따라 아래의 표 1에 도시된 조합을 통해 전류 제어 신호를 결정한다. 도 5에서, U1의 처리부(140)의 입력단에 연결된 SW0은 ON과 OFF 조작으로 처리부(140)에 PWM신호를 반전과 비반전 신호로 입력되도록 풀업 또는 풀다운 시키고, 처리부(140)는 이 신호에 따라 PWM신호의 디밍 비율을 반전 또는 비반전 시킨다.

PWM1 단에는 처리부(140)의 특성에 따라 정해지는 전압의 펄스 폭 변조 신호가 출력된다. 여기서, 펄스 폭 변조 신호는 전압이 0~5V 구형파 형태인 펄스 폭 변조 신호다.

PWM OUT단에서 PWM1 단의 구형파가 하이 레벨일 때, 펄스 폭 변조 신호는 저항(R13)을 거쳐 트랜지스터(Q1)의 베이스단(1)에 도달한다. 베이스(1)에서 0.7V 이상의 전압이 인가될 때 저항(R12)을 통해 컬렉터단(3)의 전위가 0.7V로 떨어진다. 따라서, PWM1단의 5V 하이 레벨 신호가 베이스단(1)에 인가되면 PWM OUT단의 전위는 0.7V로 낮아진다. 반면, PWM1단의 구형파 신호파형이 로우 레벨이면, 베이스단(1)에 걸리는 전압이 0.7V 보다 낮게 된다. 따라서, 이 경우 PWM OUT단의 전위는 최대 전위로 높아지게 되는 반전 출력을 하게 된다.

LEVEL OUT단은 PWM1 단의 구형파가 저항(R21)과 컨덴서(C1)의 적분 회로로 작용하여 파형의 고저를 완화하고, 저항(R22)과 컨덴서(C2)의 적분 회로를 다시 한번 거치는 과정에서 평활도가 평균전압으로 개선되며, 저항(R23)을 거쳐 비반전 연산 증폭기(U1)의 +입력단에 입력된다.

연산 증폭기(U1)의 +입력단에 입력된 전압은 저항(R24) 및 저항(R25)의 관계에 의하여 증폭되어 LEVEL OUT 단으로 입력과 동일극성으로 증폭 출력된다. 여기서, 증폭이득은 1+(R25/R24)의 관계에 의하여 1+(15/12) 즉, 2.25로 산출된다.

한편, 도 5를 참조하면, 처리부(140)로부터 디밍 비율에 해당하는 펄스 폭 변조(PWM) 신호가 PWM1에 주어지면 트랜지스터를 통하여 증폭된 펄스 폭 변조(PWM) 신호로 출력된다. 이를 통해, 전압 레벨은 PWM1단의 펄스 하이 레벨(Pulse High Level) 비율만큼 로우 레벨(Low Level)로 반전되게 한다. 여기서 하이 레벨 비율이 최대이면 최대 디밍 상태로 전원 공급 장치(40)의 전류가 최소화되도록 출력된다.

한편, 처리부(140)로부터 디밍 신호 회로와 동일한 PWM1단의 전압 신호가 컨덴서(C1)와 컨덴서(C2)의 평활 회로를 통하여 평균전압으로 연산증폭기에 입력되면, LEVEL OUT단의 전위를 PWM1단 전압의 비 반전된 정 비율로 증폭 조절하게 된다.

OUT단에 연결된 SW2가 OFF상태이고 SW1이 ON상태가 되면 OUT 단자는 PWM OUT 단의 펄스 로우 레벨의 비율만큼 로우 전위가 된다. 또한, SW1이 OFF상태이고 SW2가 ON상태가 되면 OUT단은 LEVEL OUT 단의 전위 레벨로 낮아진다. 또한, SW1과 SW2가 함께 OFF상태이면 OUT단의 전위는 최대가 된다. 그리고, SW1과 SW2가 함께 ON되는 상태는 적용하지 않는다. 이는 아래의 표 1에 도시된다. 표 1은 본 발명에 따른 디밍 신호 선택 스위치의 출력상태를 나타내는 도표이다.

조건	SW0	SW1	SW2	OUT
A	0	0	0	디밍신호 없음
B	0	0	1	비반전 DC 전압 레벨 신호
C	0	1	0	반전펄스 폭 변조 신호
D	0	1	1	사용 안함
E	1	0	0	디밍신호 없음
F	1	0	1	반전 DC 전압 레벨 신호
G	1	1	0	비반전펄스 폭 변조 신호
H	1	1	1	사용 안함

도 5에서 언급된 전류 제어 신호의 생성 과정을 정리하면 다음과 같다. 먼저, 원격 장치(20)로부터 수신한 디밍 신호와 반전 신호 선택부(120)의 신호에 따라 산출된 펄스 폭 변조(PWM) 신호를 처리부(140)가 디밍 신호부(150)로 전달한다. 그 후, 디밍 신호부(150)에서 펄스 폭 변조(PWM) 방식의 반전된 신호와 비 반전된 DC 전압 레벨 신호가 출력된다. 이렇게 출력된 신호 중, 신호 선택부(150)로부터 선택된 신호는 전원 공급 장치(40)로 출력된다. 이렇게 전달된 전류 제어 신호를 통해 전원 공급 장치(40)로부터 LED 가로등(30)으로 공급되는 전류가 조절된다. 이를 통해, LED 가로등(30)의 밝기가 제어되고 디밍이 이루어진다. 도 6 내지 도 8은 앞서 도 5를 참조로 언급한 OUT 단의 신호와 LED 가로등(30)의 디밍 작용에 대한 실시 예를 도시한 도면이다.

이하, 도 9를 참조로 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 가로등의 디밍 감시 제어 방법을 서술한다. 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 가로등의 디밍 감시 제어 방법을 도시하는 흐름도이다. 이하의 서술에서 위에서 서술된 내용과 중복되는 사항은 명세서의 간략함을 위해 생략된다.

S100 단계는 원격 장치로부터 디밍 신호를 수신하는 단계이다. 여기서, 디밍 신호는 LED 가로등의 휘도를 조절하기 위한 신호를 의미한다. 그 후, 제어는 S200 단계로 전달된다.

S200 단계는 S100 단계에서 수신한 디밍 신호를 근거로 LED 가로등에 공급되는 전류량을 조절하기 위한 복수의 전류 제어 신호를 출력하는 단계이다. 여기서 복수의 전류 제어 신호는 펄스 폭 변조 신호와 DC 전압 레벨 신호를 포함한다. 이렇게 복수의 전류 제어 신호가 출력되면 제어는 S300 단계로 전달된다.

S300 단계는 스위칭 조작을 통해 복수의 전류 제어 신호 중 전원 공급 장치의 신호 사양에 대응되는 하나의 전류 제어 신호를 전원 공급 장치로 출력하는 단계이다. 즉, S300 단계는 스위치 조작을 통해 펄스 폭 변조(PWM) 신호와 DC 전압 레벨 신호 중 전원 공급 장치에 대응되는 신호를 전원 공급 장치로 출력한다. 그 후, 제어는 S400 단계로 전달된다.

S400 단계는 S300 단계에서 출력된 전류 제어 신호에 따라 LED 가로등에 공급되는 직류전원 도선의 전류를 감지하고, 감지된 전류에 대응되는 홀 전압을 출력하는 단계이다. S400 단계에서 LED 가로등으로 공급되는 직류전원 도선의 전류를 감지할 때, 홀 효과를 근거로 하는 비 접촉식 전류 센서를 이용한다. 이러한 비 접촉식 전류 센서는 홀 소자일 수 있다. 여기서, 홀 소자는 복수개의 세그먼트가 이격되어 직류전원도선 주변에 배치되고 직류전원도선에서 발생한 자속과의 홀 효과 작용으로 상기 자속에 대응하는 전압을 출력한다. 그 후, 제어는 S500 단계로 전달된다.

S500 단계는 S400 단계에서 출력된 홀 전압을 근거로 전류 센서에서 전류 값을 산출하고, 산출된 전류 값을 통해 LED 가로등의 구동 상태를 판단하는 단계이다. 이러한 판단은 산출된 전류 값과 기 설정된 정상 점등 범위의 비교를 통해 이루어진다. 즉, 산출된 전류 값이 기 설정된 정상 점등 범위 내에 있다면, LED 가로등은 정상적으로 구동되고 있다고 판단된다. 산출된 전류 값이 기 설정된 정상 점등 범위 미만이면, LED 가로등은 소등 상태인 것으로 판단된다. 그 외의 경우는 LED 가로등에 문제가 발생했다고 판단할 수 있다. 이렇게 구동 상태가 판단되면 제어는 S600 단계로 전달된다.

S600 단계는 앞서 판단된 구동 상태를 원격 장치로 송신하는 단계이다. 즉, 현재 구동 상태를 원격 장치로 송신하여, 원격으로 LED 가로등의 상태를 파악하고, 문제가 있을 시 조치를 취할 수 있게 한다.

또한, 도면에 도시되진 않았지만, S400 단계 이후, 디밍 신호에 포함되는 펄스 폭 변조 신호를 반전시키는 단계가 더 포함될 수 있다. 이는 위에서 도 2를 참조로 이루어진 디밍 감시 제어 장치의 서술에서 언급된 것처럼, 처리부에 입력되는 조건 설정 신호이다. 이 단계에서는 스위치 조작을 통해 반전 신호와 비 반전 신호를 전원 공급 장치의 신호 사양에 맞게 출력할 수 있다.

이하, 도 10을 참조로, 도 9의 LED 가로등에 공급되는 전류를 감지하고 대응되는 홀 전압을 출력하는 단계를 더 구체적으로 서술한다.

먼저, S410 단계는 LED 가로등에 공급되는 직류전원 도선의 전류를 감지하는 단계이다. 이러한 S410 단계에서 수행되는 전류 감지에는 앞서 언급한 홀 소자가 이용된다. 홀 소자는 앞서 언급한 것처럼, 복수개의 세그먼트가 이격되어 직류 전원의 도선을 공간을 두고 감싸는 원형 또는 다각형 형상으로 형성되고, 직류전원 도선이 복수개의 세그먼트를 관통하도록 배치된다. 전류의 감지가 완료되면 제어는 S420 단계로 전달된다.

S420 단계는 S410 단계에서 감지된 전류를 근거로 홀 전압을 산출하는 단계이다. 홀 전압의 산출이 완료되면 제어는 S430 단계로 전달된다.

S430 단계는 홀 전압의 특성이 직류전원 도선에 흐르는 전류와 리니어하게 출력되도록 변환시키는 단계이다. 이를 통해, LED 가로등의 소모 전류 범위에 선형 구간을 제공할 수 있다. 변환이 완료되면 제어는 S440 단계로 전달된다.

S440 단계는 변환된 홀 전압을 처리부의 입력 레벨 범위 내의 전압으로 증폭하는 단계이다. 앞서 언급된 것처럼, S430 단계를 거쳐 변환된 홀 전압의 레벨은 처리부의 입력 레벨 범위보다 낮으므로, 입력 범위 내에 포함될 수 있도록 홀 전압이 증폭되어야 한다.

이하, 도 11을 참조로 도 9의 홀 전압을 근거로 LED 가로등의 구동 상태를 판단하는 단계를 더 구체적으로 서술한다.

먼저, S510 단계는 S100 단계에서 출력된 홀 전압을 근거로 LED 가로등에서 소비되는 전류 값을 산출하는 단계이다. 이러한 산출이 완료되면 제어는 S520 단계로 전달된다.

S520 단계는 산출 된 전류 값이 정상 점등 범위 이내에 있는지 판단하는 단계이다. 판단 결과, 전류 값이 정상 점등 범위 이내이면 제어는 S530 단계로 전달된다. 반대로 전류 값이 정상 점등 범위 외에 있다면 제어는 S540 단계로 전달된다.

S530 단계는 전류 값이 정상 점등 범위 내에 있으므로, 현재 LED 가로등을 구동 상태로 판단하는 단계이다. 이러한 판단 결과는 S600 단계로 전달되고, S600 단계에서 LED 가로등이 점등 상태이고, 이상이 없다는 정보를 원격 장치로 송신하게 된다.

S540 단계는 산출 된 전류 값이 정상 점등 범위보다 미만인지 판단하는 단계이다. 판단 결과, 산출 된 전류 값이 정상 점등 범위보다 미만이면 단계는 S550 단계로 전달된다. 반대로 산출 된 전류 값이 정상 점등 범위를 초과하면 단계는 S560 단계로 전달된다.

S550 단계는 LED 가로등을 소등 상태로 판단하는 단계이고, 판단 결과를 S600 단계로 전달하여, S600 단계에서 LED 가로등이 소등 상태이고, 이상이 없다는 정보를 원격 장치로 송신하게 된다.

S560 단계는 LED 가로등이 현재 고장이라고 판단하는 단계이다. 이러한 판단 결과는 S600 단계로 전달되고, S600 단계에서 LED 가로등이 현재 고장 상태라는 정보를 원격 장치로 송신하여 작업자의 조치를 받을 수 있게 된다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100 : 디밍 감시 제어 장치 110 : 전류 센서
120 : 반전 신호 선택부 130 : 원격 통신부
140 : 처리부 150 : 디밍 신호부
160 : 신호 선택부

Claims (12)

1. 원격 통신부에 의해, 원격 장치로부터 디밍 신호를 수신하는 단계;
   반전 신호 선택부에 의해, 신호 선택을 통해 상기 디밍 신호에 포함되는 펄스 폭 변조 신호를 반전시키는 단계;
   디밍 신호부에 의해, 상기 디밍 신호에 대응되는 전류 제어 신호를 LED 가로등의 전원 공급 장치로 출력하는 단계;
   전류 센서에 의해, 상기 전류 제어 신호에 따라 전원 공급 장치에서 LED 가로등으로 공급되는 전류를 홀 효과를 이용하여 감지하고, 상기 감지한 전류에 대응되는 홀 전압을 출력하는 단계; 및
   처리부에 의해, 상기 홀 전압을 근거로 상기 LED 가로등의 구동 상태를 판단하는 단계를 포함하고,
   상기 전류 제어 신호를 전원 공급 장치로 출력하는 단계는,
   복수의 전류 제어 신호를 생성하는 단계; 및
   신호 선택부에 의해, 신호 선택을 통해 전원 공급 장치의 신호 사양에 대응되는 전류 제어 신호를 상기 전원 공급 장치로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 디밍 감시 제어 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 원격 통신부에 의해, 상기 LED 가로등의 구동 상태를 판단하는 단계에서 판단한 상기 LED 가로등의 구동 상태를 상기 원격 장치로 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 디밍 감시 제어 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 홀 전압을 출력하는 단계에서는,
   홀 소자를 이용하여, 직류전원 도선에 흐르는 전류를 상기 홀 효과를 통해 감지하는 단계; 및
   상기 전류에 대응되는 홀 전압을 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 디밍 감시 제어 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 홀 전압을 출력하는 단계에서는,
   게인 조정부에 의해, 상기 홀 전압의 파형 특성을 상기 전류와 리니어한 형태로 변환하는 단계; 및
   연산 증폭기에 의해, 변환된 홀 전압의 레벨을 상기 처리부의 입력 레벨 범위 내의 전압으로 증폭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 디밍 감시 제어 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 LED 가로등의 구동 상태를 판단하는 단계에서는,
   상기 전류 센서로부터 출력된 홀 전압의 절대값을 근거로 LED 가로등에서 소비되는 전류를 산출하는 것을 특징으로 하는, 디밍 감시 제어 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 LED 가로등의 구동 상태를 판단하는 단계에서는,
   상기 홀 전압에 대응되는 전류 값과 기 설정된 정상 점등 범위의 비교를 통해 상기 LED 가로등의 구동 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는, 디밍 감시 제어 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 LED 가로등의 구동 상태를 판단하는 단계에서는,
   상기 전류 값이 상기 정상 점등 범위 이내이면 상기 LED 가로등의 정상 구동 상태로 판단하고, 상기 전류 값이 상기 기 설정된 정상 점등 범위 미만이면 상기 LED 가로등의 소등 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는, 디밍 감시 제어 방법.
8. 제6항에 있어서,
   상기 LED 가로등의 구동 상태를 판단하는 단계에서는,
   상기 전류 값이 상기 기 설정된 정상 점등 범위를 벗어나면 상기 LED 가로등의 고장 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는, 디밍 감시 제어 방법.
9. 제1항에 있어서,
   상기 LED 가로등의 구동 상태를 판단하는 단계에서는,
   전류 산출부에 의해, 상기 홀 전압을 근거로 상기 LED 가로등에 흐르는 전류 값을 산출하는 단계; 및
   고장 판단부에 의해, 상기 전류 값과 기 설정된 정상 점등 범위의 비교를 통해 상기 LED 가로등의 구동 상태를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 디밍 감시 제어 방법.
10. 삭제
11. 제1항에 있어서,
    상기 전원 공급 장치의 신호 사양에 대응되는 전류 제어 신호를 상기 전원 공급 장치로 출력하는 단계는,
    펄스 폭 변조 신호와 DC 전압 레벨 신호 중 하나를 전원 공급 장치로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 디밍 감시 제어 방법.
12. 삭제

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