KR101644480B1 - 조명 장치를 위해 코드화된 경고 시스템 - Google Patents

조명 장치를 위해 코드화된 경고 시스템 Download PDF

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코닌클리케 필립스 엔.브이.
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Abstract

본원은 조명 장치에 원하는 경고 신호를 제공하기 위한 방법 및 장치를 개시한다. 검출 모듈(320) 및 신호 발생 모듈(330)을 이용하는 코드화된 경고 시스템이 제공되며, 여기서 검출 모듈은 조명 장치의 하나 이상의 동작 파라미터의 검출에 관한 정보를 획득하도록 구성되고 신호발생 모듈은 동작 파라미터 중 하나 이상이 비정상 동작 파라미터인 것으로 판정되면, 복수의 경고 신호에서 선택된 원하는 경고 신호(331)를 발생한다. 복수의 경고 신호의 각 경고 신호는 특정의 비정상 동작 파라미터 또는 특정의 비정상 동작 파라미터의 알려진 조합을 나타낸다.

Description

조명 장치를 위해 코드화된 경고 시스템{CODED WARNING SYSTEM FOR LIGHTING UNITS}
본 발명은 일반적으로 조명 장치(lighting units)에 관한 것이다. 특히, 본 명세서에서 개시된 본 발명의 여러 방법 및 장치는 조명 효과를 통해 자신들의 동작에서 비정상(abnormalities)임을 통신하도록 구성된 조명 장치 및 이를 위해 코드화된 경고 시스템에 관한 것이다.
디지털 조명 기술, 즉, 발광 다이오드(LEDs)와 같은 반도체 광원에 기반한 조명은 전통적인 형광등, HID, 및 백열등의 가능한 대안을 제공해 준다. LED의 기능적인 장점 및 이점은 높은 에너지 변환 및 광 효율성, 내구성, 낮은 운영 비용, 및 그 외 다른 것들을 포함한다. 최근에 LED 기술이 발달함에 따라 많은 응용에서 다양한 조명 효과를 가능하게 하는 효율적이고 강한 풀 스펙트럼(full-spectrum) 광원이 제공되어 왔다. 이러한 광원을 구체화하는 고정장치(fixtures) 중 일부는, 예를 들어, 미국 특허 제6,016,038호 및 제6,211,626호에 상세하게 기술된 바와 같이, 다양한 색 및 색 변경 조명 효과를 발생하기 위해 상이한 색, 예를 들어, 적색, 녹색, 및 청색을 발생할 수 있는 하나 이상의 LED뿐 아니라, LED의 출력을 독립적으로 제어하는 프로세서를 포함하는 조명 모듈을 특징으로 한다.
모든 형태의 조명 장치는 예상 수명을 가지며, 조만간에 장애가 발생한다. 때때로 장애는 갑작스럽거나(예를 들어, 백열등), 또는 점차적으로 일어난다(예를 들어, 형광등 또는 LED 기반의 광원). 장애가 발생된 조명 장치는 종종 많은 이유로 문제가 된다. 조명이 충분치 않으면 안전상 위험, 보기 흉한 조명 구역 또는 매장 디스플레이의 손상이라는 결과를 가져오고, 이는 잠재적인 고객을 막을 수 있다.
장애가 발생한 조명 장치는 적절한 개선 조치, 즉, 교체하거나 수리하는 조치를 필요로 한다. 그러나, 여분의 조명 장치는 쉽게 이용가능하지 않거나, 또는 조명 장치를 바로 교체하거나 수리하는 것이 불편한 경우가 있다. 이는 원치 않게 연장된 시간 동안 조명 없는 상태를 초래할 수 있다. 이러한 시나리오는 LED 기반의 조명 장치에 대해 더욱 그럴 수 있는데, 왜냐하면 사용자가 이들 자체의 높은 비용과 연장된 수명 때문에 여분을 보유하지 않을 수 있기 때문이다. 이러한 문제는 개선 조치가 급박하게 필요하다는 것을 나타내는 경고 신호를 제공함으로써 극복될 수 있다.
조명 장치의 동작시 결함은 과도한 온도, 낮은 광 출력, 높은 구동 전류 또는 전압, 낮은 팬 속도, 팬 구동을 위한 높은 전류, 또는 과도한 온도 변화, 또는 온도 변화율을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 다른 결함은 센서 및/또는 하드웨어의 장애, 소프트웨어 버그 및 펌웨어의 "디바이드 바이 제로(divide by zero)" 오류, 또는 당업자에게 잘 알려진 다른 결함을 포함한다.
많은 경우에, 조명 장치는 컴포넌트 모듈의 하나 또는 소수의 오동작 또는 장애의 결과로 장애가 발생한다. 이러한 시나리오에서, 적절한 개선 조치는 조명 장치 전체를 교체하기보다는 장애가 발생한 특정 컴포넌트 모듈(들)을 교체하거나 수리하는 것이다. 어떤 통상의 조명 시스템은 급박한 장애(imminent failure)를 표시하는 수단을 채용한다. 그러나, 이들 시스템은 전형적으로 전체 조명 장치의 일반적인 장애만을 표시하도록 구성되어 있기 때문에, 추가의 결함 추적 없이 적절한 개선 조치를 알아내기는 부적합하다.
예를 들어, 필립스 컬러 키네틱스(Philips Color Kinetics)(MA주 버링톤)로부터 입수가능한 컬러블래스트 파워코어(COLORBLAST POWERCORE) 조명 기구는 과열된 경우 흐릿한 적색 광을 출력하도록 구성되어 있다. 그러나, 과열의 원인이 내부 오동작, 열악한 설비, 수명 종료 또는 높은 주변 온도로 인한 것인지에 대해 어떠한 표시도 없다. 따라서, 개선을 위한 옵션으로는 전체 조명 장치를 전면적으로 교체하거나 또는 조명 장치에 대한 능동적 결함 추적을 통해 과열의 원인을 판정하려 시도하는 것이다.
다른 예로서, 조명 장치, 특히 천장에 오목하게 들어간 조명 장치는 일반적으로 주변으로의 전도를 통해 폐열을 소멸시킨다. 종종, 천장은 절연성이므로 열 손실을 지연시킨다. 과도한 온도는 광원의 수명을 단축시키며 팬 또는 다른 종류의 능동 냉각(active cooling) 시스템은 일반적으로 조명 장치에 포함되어 열 소실을 개선시켜 준다. 그러나, 팬의 수명은 광원의 수명보다 짧을 수 있다. 팬의 성능은 먼지 축적으로 인해 악화될 수 있고, 또한 제거 및 세정만을 필요로 하거나, 또는 교체 대신에 다른 유지보수를 필요로 할 수 있다. 동일한 조명 장치들은 설치되는 환경에 따라 상당히 다른 먼지 축적을 겪을 수 있다. 경고 신호가 조명 장치의 급박한 일반적인 장애만을 나타낸다면, 예를 들어, 기술자가 진단 테스트를 수행하는 것보다 완전한 교체가 비용면에서 더 효과적일 수 있다는 점을 고려하여, 기능 컴포넌트를 갖는 조명 장치가 불필요하게 완전히 교체될 가능성이 있다.
따라서, 본 기술 분야에서 결함의 특정 속성을 사용자에게 시각적으로 표시해 주는 조명 장치용 경고 신호를 제공하여 적절한 개선 조치의 판정을 가능하게 하는 시스템 및 방법이 요구된다. 또한 비용면에서 효율적이고 효과적인 방식으로 이러한 경고 신호를 사용자에게 통신하거나 표시해 주는 것이 바람직하다.
<발명의 요약>
본 발명은 조명 장치의 특정의 비정상 동작 파라미터 또는 특정의 비정상 동작 파라미터의 알려진 조합을 나타내는 원하는 경고 신호를 제공하는 독창적인 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 일 양태에서, 발광하도록 구성된 하나 이상의 광원을 포함하는 조명 장치를 위해 코드화된 경고 시스템이 제공된다. 본 코드화된 경고 시스템은 상기 조명 장치의 하나 이상의 동작 파라미터의 검출에 관한 정보를 획득하도록 구성된 검출 모듈; 및 상기 동작 파라미터 중 하나 이상이 비정상 동작 파라미터인 것으로 판정되면, 복수의 경고 신호에서 선택된 원하는 경고 신호를 발생하도록 구성된 신호 발생 모듈을 포함하고; 상기 복수의 경고 신호의 각 경고 신호는 특정의 비정상 동작 파라미터 또는 특정의 비정상 동작 파라미터의 알려진 조합을 나타낸다.
일부 실시예에서, 동작 파라미터가 그 동작 파라미터의 미리 정해진 범위 밖에 있을 경우 비정상 동작 파라미터인 것으로 판정된다. 다른 실시예에서, 동작 파라미터가 미리 정해진 경우의 수만큼 동작 파라미터의 미리 정해진 범위 밖에 있을 경우에만 비정상 동작 파라미터인 것으로 판정된다.
다양한 실시예에서, 원하는 경고 신호는 경고 신호에 대응하는 경고 표시자를 통해 사용자에게 전달된다. 예를 들면, 경고 표시자는 1회 이상의 깜빡임; 1회 이상의 순간 세기 강하; 일시적인 색 변경; 연속적인 색 변경; 및 여러 시간 척도, 지속 시간, 세기 및/또는 색에 기초한 광 출력의 변화와 같이 광원 중 적어도 하나에 의해 발생된 조명 효과일 수 있다.
일부 실시예에서, 원하는 경고 신호는 조명 장치의 실질적인 스위치 온 또는 실질적인 스위치 오프시에 발생되고 하나 이상의 동작 파라미터는 조명 장치의 실질적인 스위치 온 또는 실질적인 스위치 오프시에 검출된다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 동작 파라미터는 조명 장치가 스위치 온일 때 검출되고, 코드화된 경고 시스템은 검출된 하나 이상의 동작 파라미터에 관한 정보를 기록하는 전자 메모리를 더 포함하고, 상기 정보는 적어도 부분적으로 원하는 경고 신호를 발생하는데 사용된다.
동작 파라미터의 예는 광원의 온도, 광 출력, 구동 전류, 구동 전압, 온도 변화, 온도 변화율, 및 동작 시간; 조명 장치의 능동 냉각을 위해 사용되는 팬의 속도 및 구동 전류, 주변 온도, 센서 장애, 하드웨어 장애 또는 문제, 펌웨어 버그, 펌웨어의 디바이드 바이 제로 오류, 및 다중 스트링 조명 장치의 결함 스트링을 포함한다.
일반적으로, 다른 양태에서, 본 발명은 조명 효과를 통해 조명 동작시에 비정상임을 사용자에게 시그널링하도록 구성된 조명 장치를 고려한다. 조명 장치는 발광하도록 구성된 하나 이상의 광원; 하나 이상의 광원 중 적어도 하나를 구동하도록 구성된 제어기; 조명 장치의 하나 이상의 동작 파라미터의 검출에 관한 정보를 획득하도록 구성된 검출 모듈; 및 동작 파라미터 중 하나 이상이 비정상 동작 파라미터인 것으로 판정되면, 복수의 경고 신호에서 선택된 원하는 경고 신호를 발생하도록 구성된 신호 발생 모듈을 포함하고, 복수의 경고 신호의 각 경고 신호는 특정의 비정상 동작 파라미터 또는 특정의 비정상 동작 파라미터의 알려진 조합을 나타내며, 제어기는 원하는 경고 신호에 응답하여 광원 중 적어도 하나를 구동하여 그에 대응하는 조명 효과를 발생하도록 추가로 구성된다.
일 실시예에서, 조명 장치는 원통형 함몰부에 장착하도록 구성되고, 제어기와 동작 가능하게 연관된 히트 싱크; 히트 싱크에 인접한 공기를 흡수하여 그로부터 폐열을 제거하도록 구성된 착탈식 팬; 및 공기의 순환을 증가시키고 그에 따라 상기 폐열의 제거하기 위해 상기 조명 장치의 하우징의 외부 측면에 동작 가능하게 부착된 배플들을 더 포함한다. 일 실시예에서, 배플과 원통형 함몰부 사이의 간격은 조명 장치의 테두리와 원통형 함몰부의 측벽 간의 간격보다 상당히 작다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 발광하도록 구성된 하나 이상의 광원을 포함하는 조명 장치의 동작시 비정상을 표시하는 방법에 초점을 둔다. 본 방법은 조명 장치의 하나 이상의 동작 파라미터의 검출에 관한 정보를 획득하는 단계; 및 동작 파라미터 중 하나 이상이 비정상 동작 파라미터인 것으로 판정되면, 복수의 경고 신호에서 선택된 원하는 경고 신호를 발생하는 단계를 포함하고, 복수의 경고 신호의 각 경고 신호는 특정의 비정상 동작 파라미터 또는 특정의 비정상 동작 파라미터의 알려진 조합을 나타낸다. 다양한 실시예에서, 상기 방법은 원하는 경고 신호에 대응하는 하나 이상의 광원에 의해 조명 효과를 발생하는 단계를 더 포함한다.
본 명세서의 본 발명의 목적에서 사용된 바와 같이, 용어 "LED"는 전기 신호에 응답하여 복사선(radiation)을 발생할 수 있는 임의의 전자 발광 다이오드 또는 다른 형태의 캐리어 주입/접합 기반의 시스템을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 용어 LED는, 전류에 응답하여 광을 방출하는 다양한 반도체 기반 구조체, 발광 중합체, 유기 발광 다이오드(OLEDs), 및 전계 발광 스트립 등을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 특히, 용어 LED는 적외선 스펙트럼, 자외선 스펙트럼, 및 가시 스펙트럼의 여러 부분(일반적으로, 대략 400 나노미터에서 대략 700 나노미터의 복사선 파장을 포함함) 중 하나 이상에서 복사선을 발생하도록 구성될 수 있는 모든 형태의 발광 다이오드(반도체 및 유기 발광 다이오드를 포함함)를 지칭한다. LED의 일부 예는 다양한 형태의 적외선 LED, 자외선 LED, 적색 LED, 청색 LED, 녹색 LED, 황색 LED, 앰버(amber) LED, 주황색 LED, 및 백색 LED를 포함지만, 이에 한정되는 것은 아니다(이하 상술한다). 또한, LED는 소정의 스펙트럼(예를 들어, 협대역, 광대역)에 대한 다양한 대역폭(예를 들어, 반치 전폭, 또는 FWHM), 및 주어진 일반적인 컬러 카테고리 내에서 다양한 주 파장(dominant wavelengths)을 갖는 복사선을 발생하도록 구성 및/또는 제어될 수 있음을 인식하여야 한다.
예를 들어, 본질적으로 백색 광을 발생하도록 구성된 LED(예컨대, 백색 LED)의 일 구현예는 본질적으로 백색 광을 형성하도록 조합하여 혼합한 전계 발광의 서로 다른 스펙트럼을 각각 방출하는 복수의 다이를 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 백색 광 LED는 제1 스펙트럼을 갖는 전계 발광을 상이한 제2 스펙트럼으로 변환하는 형광체 재료와 연관될 수 있다. 이와 같은 구현예의 일예에서, 비교적 짧은 파장 및 좁은 대역폭의 스펙트럼을 갖는 전계 발광은 형광체 재료를 "펌핑(pump)"하고, 이는 다시 약간 더 넓은 스펙트럼을 갖는 더 긴 파장의 복사선을 방사한다.
또한 용어 LED는 물리적 및/또는 전기적 패키지 형태의 LED로 제한되지 않음을 이해되어야 한다. 예를 들면, 전술한 바와 같이, LED는 (예를 들어, 개별적으로 제어 가능할 수 있거나 없는) 상이한 스펙트럼의 복사선을 각각 방사하도록 구성된 복수의 다이를 갖는 단일 발광 장치를 지칭할 수 있다. 또한, LED는 LED(예를 들어, 소정 타입의 백색 LED)의 필수 부분(integral part)으로 간주되는 형광체와 연관될 수 있다. 일반적으로, 용어 LED는 패키지된 LED, 패키지 되지 않은 LED, 표면 장착 LED, 칩-온-보드(chip-on-board) LED, T-패키지 장착 LED, 방사 패키지 LED, 파워 패키지 LED, 소정 타입의 용기를 포함하는 LED 및/또는 광학 소자(예를 들어, 확산 렌즈) 등을 지칭할 수 있다.
용어 "광원"은 LED 기반의 광원(위에서 정의된 하나 이상의 LED를 포함함), 백열등(예를 들어, 필라멘트 램프, 할로겐 램프), 형광등, 인광등, 고강도 방전등(예를 들어, 나트륨 램프, 수은 램프, 및 금속 할로겐 램프), 레이저, 다른 형태의 전계 발광 광원, 파이로-발광(pyro-luminescent) 광원(예를 들어, 플레임), 캔들 발광 광원(예를 들어, 가스 맨틀, 탄소 아크 복사원), 포토 발광 광원(예를 들어, 가스 방출 광원), 전자 포화를 이용하는 음극선 발광 광원, 갈바노(galvano) 발광 광원, 결정 발광 광원, 운동(kine) 발광 광원, 열 발광 광원, 마찰 발광 광원, 소리 발광(sonoluminescent) 광원, 무선 발광 광원, 및 발광 중합체를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아닌 여러 복사선원 중 하나 이상을 지칭하는 것으로 이해되어야 한다.
소정의 광원은 가시 스펙트럼, 가시 스펙트럼 외부, 또는 이들 둘의 조합 내에서 전자기 복사선을 발생하도록 구성될 수 있다. 따라서, 용어 "광" 및 "복사선"은 본 명세서에서 상호 교환적으로 사용된다. 부가적으로, 광원은 필수적인 컴포넌트로서 하나 이상의 필터(예를 들어, 색 필터), 렌즈, 또는 다른 광학 컴포넌트를 포함할 수 있다. 또한, 광원은 표시(indication), 디스플레이, 및/또는 조명을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는 각종 응용의 용도로 구성될 수 있음을 이해하여야 한다. "조명원(illumination source)"은 내부 또는 외부 공간을 효율적으로 조명하기에 충분한 세기를 갖는 복사선을 발생하도록 특히 구성된 광원이다. 이와 같은 문맥에서, "충분한 세기"는 주변 조명(즉, 간접적으로 인지될 수 있으며, 또한, 예컨대 전체적으로 또는 부분적으로 인지되기 전에 여러 중간 표면(intervening surfaces) 중 하나 이상에서 반사된 후에 광)을 제공하기 위해 공간 또는 주변에서 발생된 가시 스펙트럼에서의 충분한 복사 세기(radiant power)(단위 "루멘(lumens)"는 종종 복사 세기 또는 "광속(luminous flux)"의 관점에서, 광원으로부터 모든 방향으로 출력되는 전체 광을 나타내는데 사용됨)을 지칭한다.
용어 "스펙트럼"은 하나 이상의 광원에 의해 발생된 복사선의 임의의 하나 이상의 주파수(또는 파장)를 지칭하는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 용어 "스펙트럼"은 가시 범위의 주파수(또는 파장)뿐 아니라, 적외선, 자외선, 및 전체 전자기 스펙트럼의 다른 영역의 주파수(또는 파장)를 지칭한다. 또한, 소정의 스펙트럼은 비교적 좁은 대역폭(예를 들어, 본질적으로 적은 주파수 또는 파장 성분을 갖는 FWHM) 또는 비교적 넓은 대역폭(여러 상대적 세기를 갖는 여러 주파수 또는 파장 성분)을 가질 수 있다. 또한 소정의 스펙트럼은 둘 이상의 다른 스펙트럼을 혼합(예를 들어, 복수의 광원으로부터 각기 방출된 복사선을 혼합)한 결과일 수 있음을 인식하여야 한다.
본 발명의 목적상, 용어 "색"은 용어 "스펙트럼"과 상호 교환적으로 사용된다. 그러나, 용어 "색"은 대체로 관찰자에 의해 인지 가능한 복사선의 특성을 일차적으로 지칭하는 것으로 사용된다(이러한 사용이 이러한 용어의 범주를 제한하고자 하는 것은 아니다). 따라서, 용어 "상이한 색"은 암시적으로 상이한 파장 성분 및/또는 대역폭을 갖는 복수의 스펙트럼을 지칭한다. 또한 용어 "색"은 백색 및 비백색 광 모두와 관련하여 사용될 수 있음을 인식하여야 한다.
용어 "색 온도"는 대체로 백색 광과 관련하여 본 명세서에서 사용되지만, 이러한 사용은 이러한 용어의 범주를 제한하고자 하는 것은 아니다. 색 온도는 본질적으로 백색광의 특정 순색량(color content) 또는 셰이드(shade)(예를 들어, 불그스름, 푸르스름)을 지칭한다. 소정의 복사선 샘플의 색 온도는 통상 해당 복사선 샘플과 본질적으로 동일한 스펙트럼을 복사하는 흑체 복사기의 캘빈 온도(K)에 따른 특징을 갖는다. 흑체 복사기의 색 온도는 일반적으로 대략 캘빈 온도 700도(전형적으로 육안으로 처음 보이는 것으로 간주)에서부터 캘빈 온도 10,000도를 넘는 범위 내에 포함되고; 백색 광은 일반적으로 캘빈 온도 1500-2000도를 넘는 색 온도에서 인지된다.
용어 "조명 기구"는 본 명세서에서 특정 폼 팩터(form factor), 어셈블리, 또는 패키지로 된 하나 이상의 발광 장치의 구현 또는 배열을 지칭하는 것으로 사용된다. 용어 "조명 장치"는 본 명세서에서 동일하거나 다른 형태의 하나 이상의 광원을 포함하는 장치를 지칭하는 것으로 사용된다. 소정의 조명 장치는 광원(들)을 위한 다양한 장착 구성, 인클로저/하우징 구성 및 형상, 및/또는 전기적 및 기계적 연결 구성 중 어느 하나를 구비할 수 있다. 부가적으로, 소정의 조명 장치는 선택적으로 광원(들)의 동작에 관한 여러 다른 컴포넌트(예를 들어, 제어 회로)와 연관(예를 들어, 포함, 결합 및/또는 함께 패키지화)될 수 있다. "LED 기반의 조명 장치"는 전술한 바와 같은 하나 이상의 LED 기반의 광원을, 단독으로 또는 다른 비-LED 기반의 광원과 조합하여, 포함하는 조명 장치를 지칭한다. "다중 채널" 조명 장치는 각기 상이한 스펙트럼의 복사선을 발생하도록 구성된 적어도 두 개의 광원을 포함하는 LED 기반 또는 비-LED 기반의 조명 장치를 지칭하고, 여기서 각각의 상이한 광원 스펙트럼은 다중 채널 조명 장치의 "채널"이라고 지칭될 수 있다.
용어 "제어기"는 본 명세서에서 일반적으로 하나 이상의 광원의 동작에 관한 여러 장치를 설명하는데 사용된다. 제어기는 본 명세서에서 설명된 각종 기능을 수행하는 많은 방식으로(예컨대, 전용 하드웨어로) 구현될 수 있다. "프로세서"는 본 명세서에서 설명된 각종 기능을 수행하기 위해 소프트웨어(예를 들어, 마이크로코드)를 이용하여 프로그램될 수 있는 하나 이상의 마이크로프로세서를 이용하는 제어기의 일예이다. 제어기는 프로세서를 구체화하여 구현되거나 또는 프로세서를 구체화하지 않고도 구현될 수 있고, 또한 일부 기능을 수행하는 전용 하드웨어와 다른 기능을 수행하는 프로세서(예를 들어, 하나 이상의 프로그램화된 마이크로프로세서 및 연관된 회로)의 조합으로 구현될 수 있다. 본 명세서의 다양한 실시예에서 이용될 수 있는 제어기 컴포넌트의 예로는 통상의 마이크로프로세서, 주문형 집적 회로(ASICs), 및 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGAs)를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
네트워크의 일 구현예에서, 네트워크에 결합된 하나 이상의 디바이스는 (예를 들어, 마스터/슬레이브 관계로) 네트워크에 결합된 하나 이상의 다른 디바이스용 제어기로서 작용할 수 있다. 다른 구현예에서, 네트워크 환경은 네트워크에 결합된 디바이스 중 하나 이상을 제어하도록 구성된 하나 이상의 전용 제어기를 포함할 수 있다. 일반적으로, 네트워크에 결합된 복수의 디바이스는 각각의 통신 매체 또는 미디어 상에 존재하는 데이터에 액세스할 수 있지만; 소정의 디바이스는, 예를 들어, 그 디바이스에 할당된 하나 이상의 특정 식별자(예를 들어, "어드레스")에 기초하여, 데이터를 네트워크와 선택적으로 교환(즉, 네트워크로부터 데이터를 수신하거나 네트워크에 데이터를 전송)하도록 구성된다는 점에서 "어드레스가능"할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "네트워크"는 둘 이상의 디바이스 사이에서 및/또는 네트워크에 결합된 복수의 디바이스 사이에서 (예를 들어, 디바이스 제어, 데이터 저장, 데이터 교환 등을 위한) 정보의 전송을 용이하게 해주는 둘 이상의 디바이스(제어기 또는 프로세서를 포함함)의 임의의 상호 연결을 지칭한다. 쉽게 인식되는 바와 같이, 복수의 디바이스를 상호 연결하기에 적합한 여러 네트워크의 구현예는 각종 네트워크 토폴로지 중 임의의 네트워크 토폴로지를 포함할 수 있으며 각종 통신 프로토콜을 중 임의의 통신 프로토콜을 이용할 수 있다. 부가적으로, 본 발명에 따른 여러 네트워크에서, 2개의 디바이스 간의 임의의 한 연결은 두 시스템 간의 전용 연결, 또는 대안으로 비전용 연결을 나타낼 수 있다. 2개의 디바이스를 대상으로 정보를 전달하는 것 외에, 이러한 비전용 연결은 반드시 2개의 디바이스 중 어느 하나를 대상으로 하지 않고서도 정보를 전달할 수 있다(예를 들어, 개방형 네트워크 연결). 또한, 본 명세서에서 설명된 다양한 네트워크의 디바이스는 하나 이상의 무선, 유선/케이블, 및/또는 광섬유 링크를 이용하여 네트워크 전체에 걸쳐 정보를 용이하게 전송할 수 있음이 쉽게 인식되어야 한다.
전술한 개념 및 이하에서 더욱 상세히 설명되는 (상호 모순되지 않는다면) 추가의 개념의 모든 조합들이 본 명세서에서 개시된 본 발명의 주제의 일부인 것으로 고려된다는 점을 인식하여야 한다. 특히, 본 명세서의 끝에 나오는 청구물의 모든 조합은 본 명세서에서 개시된 본 발명의 주제의 일부로 고려된다. 또한 본 명세서에서 명시적으로 사용된 것으로 참조 문헌으로 인용된 모든 설명에 기재된 용어는 본 명세서에서 개시된 특정 개념과 가장 부합되는 의미와 일치하여야 함을 인식하여야 한다.
도면에서, 같은 참조 부호는 전체적으로 여러 도면에서 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면은 반드시 크기 조정될 필요는 없고, 그 대신 본 발명의 원리를 설명할 때 일반적으로 강조되어 있다.
도 1a-1b는 본 발명의 실시예에 따른, 조명 장치의 일부이거나 이와 동작 가능하게 연관된 검출 모듈 및 신호 발생 모듈을 포함하는 코드화된 경고 시스템을 개략적으로 예시한다.
도 2a-b는 본 발명의 실시예에 따른, 하나 이상의 광원(들), 제어기 및 코드화된 경고 시스템을 포함하는 조명 장치를 예시한다.
도 3a-b는 본 발명의 실시예에 따른 코드화된 경고 시스템과 동작 가능하게 연관된 조명 장치를 도시한 것으로서, 코드화된 경고 시스템은 광원의 동작시 검출된 비정상에 관한 정보의 저장을 위한 전자 메모리를 이용한다.
도 4a-b는 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치를 도시한 것으로서, 원하는 경고 신호는 조명 장치의 제어기에 의해 그의 광원(들)을 이용하여 시각적 경고 표시자를 생성하는데 사용된다.
도 5a-c는 본 발명의 실시예에 따른, 코드화된 경고 시스템의 동작을 위한 여러 흐름도를 예시한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 코드화된 경고 시스템을 갖는 조명 장치를 개략적으로 예시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 착탈식 팬 모듈 및 코드화된 경고 시스템을 갖는 조명 장치를 예시한다.
도 8은 도 7의 조명 장치의 위에서 본 단면도를 예시한다.
도 8b는 도 7의 조명 장치의 측면에서 본 단면도를 예시한다.
도 9a는 서로 90°를 이루는 도 7의 조명 장치의 반단면도를 예시한다.
도 9b는 도 7의 조명 장치의 아래에서 본 단면도를 예시한다.
모든 형태의 조명 장치는 조만간에 장애가 발생할 것이고, 따라서 적절한 개선 조치, 즉, 교체 또는 유지보수를 필요로 한다. 통상의 조명 장치는 대개 급박한 장애를 나타내는 초기 경고 신호를 제공하지만; 이들은 조명 장치의 동작시 특정 비정상 상태를 나타내지는 못한다. 따라서, 사용자는 전체 조명 장치를 잠재적으로 상당한 비용이 드는 결과물로 대체해야 하거나, 또는 특정의 비정상을 판정하기 위해 시간 소모적인 결함 추적 기술에 더 의존해야 한다.
이와 관련하여, 본 출원인은 조명 장치의 특정의 비정상 동작 파라미터 또는 특정의 비정상 동작 파라미터의 알려진 조합을 나타내는 원하는 경고 신호를 제공하는 방법 및 시스템을 제공하는 것이 유익할 것이라는 점을 인식 및 이해하였다. 따라서, 제시된 경고 신호는 조명 장치의 문제를 정의한다. 본 출원인은 또한 이러한 경고 신호를 별도의 표시자에 의해서라기 보다 조명 장치 자체에 의해 발생되는 시각적 표시자, 예를 들어, 조명 효과를 통해 사용자에게 통신하는 것이 유용할 것이라는 점을 인식 및 이해하였다.
전술한 관점에서, 본 발명의 다양한 실시예 및 구현예는 조명 장치용 코드화된 경고 시스템에 관한 것이다. 코드화된 경고 시스템은 조명 장치의 하나 이상의 동작 파라미터를 획득하는 검출 모듈, 및 비정상으로 판정된 특정 동작 파라미터 또는 비정상으로 판정된 특정 동작 파라미터의 알려진 조합을 나타낼 수 있는 경고 신호를 발생하는 신호 발생 모듈을 포함한다.
본 발명의 다양한 실시예 및 구현예는 또한 여러 동작 파라미터의 검출에 관한 정보를 획득하고 동작 파라미터가 비정상적인 것으로 판정되는지를 나타내는 경고 신호를 발생하도록 구성된 조명 장치에 관한 것이다. 발생되는 경고 신호는 비정상으로 판정된 특정 동작 파라미터 또는 비정상으로 판정된 특정 동작 파라미터의 알려진 조합을 나타낸다. 검출 모듈은 여러 동작 파라미터의 검출에 관한 정보를 획득하는데 사용되며, 신호 발생 모듈은 경고 신호를 발생하는데 사용된다.
도 1a-1b를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에서, 코드화된 경고 시스템(110)은 조명 장치(100)(도 1a) 또는 조명 장치(100)의 일부(도 1b)와 동작 가능하게 연관된다. 동작 파라미터 중 하나 이상이 비정상 동작 파라미터인 것으로 판정되면, 조명 장치(100)의 여러 동작 파라미터의 검출에 관한 정보는 검출 모듈(120)에 의해 획득되고 원하는 경고 신호(131)는 신호 발생 모듈(130)에 의해 발생된다.
일부 실시예에서, 코드화된 경고 시스템은, 예를 들어, 검출 모듈 및 신호 발생 모듈용 하드와이어드 회로를 이용하여 실시간 처리를 위해 구성된다. 본 발명의 실시예에서, 코드화된 경고 시스템은 메모리 기반의 구성을 이용하며, 이는 검출된 동작 파라미터에 관한 정보의 저장을 가능하게 한다. 동작 파라미터 중 하나 이상이 비정상인 경우, 저장된 정보는 적어도 부분적으로 원하는 경고 신호를 발생하는데 사용된다.
조명 장치
조명 장치는 발광하도록 구성된 하나 이상의 광원을 포함하며, 여기서 광원은 동일하거나 다른 형태일 수 있으며, 여러 가지 복사원(radiation sources) 중 하나 이상일 수 있다. 예를 들어, 광원은 하나 이상의 LED를 포함하거나 또는 필라멘트 램프 또는 할로겐 램프 또는 당업자에 의해 쉽게 이해되는 다른 광원 구성과 같은 하나 이상의 백열등을 포함할 수 있다. 광원에 의해 방출되는 광은 가시 영역의 전자기 스펙트럼, 가시 스펙트럼의 외부, 또는 이들의 조합 내에 포함될 수 있다. 일부 실시예에서, 조명 장치는 광원 어레이를 포함하고, 각 어레이는 동일하거나 다른 파장 범위의 광을 방출하는 복수의 광원을 갖는다. 조명 장치는 다른 파장 범위의 광을 조합하여 특정 색도의 광, 예를 들어 백색광을 발생하는 수단(예를 들어, 혼합 광학(mixing optics))을 이용할 수 있다.
또한 조명 장치는 선택적으로 냉각 수단을 포함한다. 일부 실시예에서, 조명 장치는 팬 또는 펠티에(Peltier) 소자와 같은 능동 냉각(active cooling) 수단을 포함한다. 실시예에서, 광원은 하나 이상의 히트 싱크, 열 파이프, 열사이펀(thermosyphons) 또는 다른 열 관리 시스템과 열적으로 접촉하며, 이는 광원과 별개이거나 공통적일 수 있다.
조명 장치는 조명 장치의 적어도 일부의 동작을 제어하는 제어기를 포함한다. 일부 실시예에서 그리고 도 2a를 참조하면, 제어기(205)는 광원(들)(202) 중 적어도 하나를 제어한다. 일부 실시예에서 그리고 도 4b를 참조하면, 제어기(705)는 광원(들)(702) 및 능동 냉각 수단(704)의 동작을 제어한다.
제어기는 광원에 전류를 공급하고, 이에 따라 그의 광 출력을 제어하도록 구성된 하나 이상의 전류 구동기와 동작 가능하게 연관될 수 있다. 전류 구동기는 독립적으로, 상호 독립적으로 및/또는 의존적으로 동작될 수 있다. 전류 구동기는 선택적으로 변조 기술을 이용하여 구동 전류를 광원(들)에 맞게 변조시킬 수 있다. 이용될 수 있는 변조 기술은 펄스폭 변조(PWM), 펄스 코드 변조(PCM), 또는 본 기술 분야에서 공지된 다른 디지털 또는 아날로그 포맷을 포함한다.
제어기는 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 일부 실시예에서, 제어기는 전용 하드웨어를 이용하여 구현된다. 일부 실시예에서, 제어기는 프로그램 가능할 수 있는 전술한 프로세서를 이용한다. 실시예에서, 제어기는 전용 하드웨어 및 프로세서의 조합을 이용한다. 본 발명의 다양한 실시예의 제어기 내에서 사용될 수 있는 컴포넌트의 예로는 통상의 마이크로프로세서, 주문형 반도체(ASICs), 및 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGAs)를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제어기는 선택적으로 전술한 바와 같이, 메모리와 같은 하나 이상 형태의 저장 매체를 이용할 수 있다.
제어기는 피드백 및/또는 피드-포워드(feed-forward) 제어 방식을 구현하도록 구성될 수 있으며, 조명 장치의 하나 이상의 동작 파라미터를 검출하는 하나 이상의 센서와 동작 가능하게 연관될 수 있다. 일부 실시예에서, 제어기는 하나 이상의 센서, 예를 들어, 전압 센서, 온도 센서, 전류 센서, 광 센서, 및/또는 당업자에게 쉽게 이해되는 바와 같은 다른 센서를 포함한다. 예를 들면, 센서는 조명 장치의 광 출력을 측정하고, 광 출력이 실질적으로 일정한 색도 또는 세기로 유지되도록 보장하기 위해 광원(들)의 구동 전류를 조정하는데 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 전류 센서는 광원(들)에 공급되는 순간적인 순방향 전류(instantaneous forward current)를 측정하기 위해 전류 구동기의 출력에 결합된다. 전류 센서의 예로는 고정 저항기, 가변 저항기, 인덕터, 홀(Hall) 효과 전류 센서, 또는 공지의 전압-전류 관계를 가지고 또한 측정된 전압 신호에 기초하여 부하, 예를 들어 하나 이상의 광원의 어레이를 통해 흐르는 전류의 측정치를 제공할 수 있는 그 외 소자를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
일부 실시예에서, 전압 센서는 광원(들)의 순간적인 순방향 전압을 측정하기 위해 전류 구동기의 출력에 결합된다. 일부 실시예에서, 조명 장치는 좁은 파장 범위(즉, 협대역 센서)에서 광을 감지하거나, 또는 대안으로 넓은 파장 범위(즉, 광대역 센서)에서 광을 감지하도록 설계될 수 있는 하나 이상의 광 센서를 포함한다. 광 센서의 예는 광 다이오드, 광 트랜지스터, 광 센서 집적 회로(IC), 및 에너지가 공급되지 않은(unenergized) LED 등을 포함한다. 예를 들면, 광 센서는 청색 파장 범위의 광만 감지하도록 설계될 수 있다. 광 센서는 선택적으로 광 센서에 입사하는 광이 선택된 좁은 파장 범위로 제한되도록 보장하는 하나 이상의 광 필터와 동작 가능하게 연관될 수 있다. 예를 들면, 광 센서가 응답하는 파장 범위의 부분집합일 수 있는 특정의 원하는 파장 범위만을 광 센서가 캡처하고자 할 경우, 그 광 센서와 연관된 광 필터는 입사 파장을 원하는 파장 범위로 제한할 수 있다. 이용될 수 있는 광 필터는 박막 간섭, 다이 플라스틱(dyed plastic), 또는 다이 유리(dyed glass) 등을 포함한다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 온도 센서는 (예를 들어, 하나 이상의 히트 싱크를 통해) 광원(들)과 열 접촉하며 그의 온도를 측정하는 역할을 한다. 온도 센서는 서미스터, 열전쌍(thermocouple), 광원의 순방향 전압의 측정, 통합형 온도 감지 회로, 또는 당업자에 의해 예상되는 바와 같은 온도 변화에 응답하는 임의의 다른 장치 또는 방법을 이용하여 구현될 수 있다.
조명 장치는 여러 수단을 통해 전력을 공급받을 수 있다. 조명 장치는 다른 조명 장치 및/또는 다른 시스템과 전원을 공유할 수 있거나, 또는 전용 전원을 구비할 수 있다. 도 2a를 참조하면, 일부 실시예에서, 전원(250)은 조명 장치의 외부에 있으며, 조명 장치 내에 있을 수 있는 하나 이상의 스위칭 소자(251)를 통해 액세스된다. 대안으로, 전력은 적어도 부분적으로 조명 장치의 일부를 구성할 수 있는 전원(예를 들어, 배터리)에 의해 공급된다. 실시예에서 그리고 도 2b를 참조하면, 조명 장치는 공통 스위치(351)를 이용하여 그 내부에 포함된 코드화된 경고 시스템과 전원(350)을 공유한다. 일부 실시예에서 그리고 도 2a를 참조하면, 조명 장치와, 검출 모듈(220) 및 신호 발생 모듈(330)을 포함하는 동작 가능하게 연관된 코드화된 경고 시스템은 각기 전용 스위칭 소자(251, 256)를 통해 전용 전원(250, 255)에 접속한다.
도 2b를 참조하면, 본 발명의 일부 실시예에 따른 코드화된 경고 시스템을 포함하는 조명 장치가 도시되어 있다. 주 전원 공급장치와 같은 전원(350)은 스위치(351)를 통해 조명 장치에 연결되어, 코드화된 경고 시스템, 제어기(305) 및 광원(들)(302)에 전력을 공급한다. 스위치는 벽 스위치이거나 또는 조명 장치에 포함될 수 있다. 스위치가 스위치 온되면, 제어기는 동작되어 동일하거나 다른 파장을 가질 수 있는 하나 이상의 광원에 전력을 공급하기 시작한다. 검출 모듈(320)은 스위치 온시에 조명 장치의 여러 동작 파라미터를 검출한다. 하나 이상의 동작 파라미터가 비정상인 것으로 판정되면, 신호 발생 모듈(330)은 원하는 경고 신호(331)를 발생한다.
조명 장치는 컴포넌트 모듈의 교체 및/또는 유지보수를 더 용이하게 해주는 모듈러 디자인을 이용할 수 있다. 예를 들면, 광원(들) 및 냉각 수단은 개별의 착탈식 모듈일 수 있다. 조명 장치를 구성할 수 있는 각종 모듈은 광학 모듈, 제어 모듈, 가열 모듈, 및 당업자에게 잘 알려진 바와 같은 다른 모듈을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 조명 장치의 구성에 따라, 이러한 모듈 중 하나 이상이 조합되거나 개별적일 수 있다.
코드화된 조명 시스템은 검출 모듈 및 신호 발생 모듈을 포함한다. 선택적으로, 코드화된 경고 시스템은 검출된 동작 파라미터에 관한 정보를 저장하는 메모리를 더 포함한다. 이들 모듈에 대해서는 다음 섹션에서 더욱 상세히 설명된다.
검출 모듈
검출 모듈은 조명 장치의 하나 이상의 동작 파라미터의 검출에 관한 정보를 획득하도록 구성된다. 검출된 동작 파라미터는 상기 광원(들)의 온도, 광 출력, 구동 전류, 구동 전압, 온도 변화, 온도 변화율, 및 동작 시간; 및 광원(들)의 능동 냉각을 위해 이용되는 팬의 속도 및 구동 전류를 포함할 수 있다. 조명 장치의 복잡도에 따라, 주변 온도, 센서 장애, 하드웨어 장애 또는 문제, 펌웨어 버그, 펌웨어의 디바이드 바이 제로 오류, 및 다중 스트링 조명 장치에서 광원의 결함 스트링을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아닌 다른 동작 파라미터가 검출될 수 있다. 당업자라면 검출 모듈이 조명 장치의 다른 동작 파라미터의 검출에 관한 정보를 획득하도록 구성될 수 있음을 쉽게 알 것이다.
검출 모듈은 조명 장치의 하나 이상의 동작 파라미터를 검출하도록 설계되고 구성된 하나 이상의 센서와 동작 가능하게 결합된다. 센서는 전압 센서, 온도 센서, 전류 센서, 광 센서, 및/또는 당업자에 의해 쉽게 이해되는 바와 같은 다른 센서일 수 있다. 동작 파라미터의 검출에 관한 정보는 검출 모듈에 의해 획득된다.
일부 실시예에서, 검출 모듈은 광원(들)에 동작 가능하게 결합된 전류 구동기의 출력에 결합된 전류 센서로부터, 광원(들)에 공급되는 순간적인 순방향 전류에 관한 정보를 획득한다. 적합한 전류 센서의 예로는 고정 저항기, 가변 저항기, 인덕터, 홀 효과 전류 센서, 또는 공지된 전압-전류 관계를 가지면서 측정된 전압 신호에 기초하여 부하, 예를 들어 하나 이상의 광원의 어레이를 통해 흐르는 전류의 측정치를 제공할 수 있는 다른 소자를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
일부 실시예에서, 전압 센서는 광원(들)의 순간적인 순방향 전압을 측정하기 위해 전류 구동기의 출력에 결합된다.
일부 실시예에서, 광 센서는 조명 장치로부터 출력된 광을 검출하는데 사용된다. 광 센서의 예는 광 다이오드, 광 트랜지스터, 광 센서 집적 회로(IC), 및 에너지가 공급되지 않은 LED 등을 포함한다. 광 센서는, 예를 들어, 동작 가능하게 연관된 광 필터(들)를 이용하여 선택된 좁은 파장 범위 내의 광만을 검출할 수 있다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 온도 센서는 (예를 들어, 하나 이상의 히트 싱크를 통해) 광원(들)과 열 접촉하여 그의 온도를 측정하는 역할을 한다. 온도 센서는 서미시터, 열전쌍, 광원의 순방향 전압의 측정, 통합형 온도 감지 회로, 또는 당업자에 의해 예상되는 바와 같은 온도 변화에 응답하는 다른 장치 또는 방법을 이용하여 구현될 수 있다.
일부 실시예에서, 검출 모듈은 검출될 조명 장치의 각 동작 파라미터를 감지하는 센서를 포함한다. 일 실시예에서, 조명 장치의 하나 이상의 동작 파라미터는 조명 장치의 컴포넌트인 센서에 의해 검출된다. 예를 들어, 검출 모듈은 조명 장치에 동작 가능하게 결합되어 검출 모듈이 조명 장치의 센서에 의해 캡처된 데이터 또는 신호를 추출할 수 있도록 한다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 동작 파라미터는 복수의 조명 장치에 공통적일 수 있으며, 따라서 공통 센서에 의해 검출될 수 있다. 예를 들면, 단일 센서는 주변 온도가 복수의 조명 장치에 걸쳐 일정하다고 가정하는 것이 합당한 조명 구성에서, 주변 온도를 검출하는데 사용될 수 있다. 공통 센서는 상이한 시스템의 일부일 수 있다. 예를 들면, 주변 온도를 측정하는 센서는 빌딩용 온도 조절 장치(thermostat) 시스템의 일부일 수 있다.
코드화된 경고 시스템 및/또는 조명 장치 외부의 센서에 의해 검출된 동작 파라미터에 관한 정보는 검출 모듈, 신호 발생 모듈, 및/또는 코드화된 경고 시스템의 메모리, 및/또는 제어기, 및/또는 조명 장치의 메모리에 전송될 수 있다. 외부 센서는 하나 이상의 하드와이어드 통신 링크, 또는 하나 이상의 무선 링크(예를 들어, 블루투스, 와이파이(WiFi)), 또는 당업자에게 잘 알려진 바와 같은 다른 통신 링크를 이용하여 코드화된 경고 시스템 및/또는 조명 장치에 통신 가능하게 링크될 수 있다.
일부 실시예에서, 동작 파라미터 중 적어도 하나는 상기 조명 장치가, 예를 들어, 스위치 온될 때 검출된다. 또한, 동작 파라미터 중 하나 이상은 연속적이거나 주기적으로 모니터될 수 있다.
일부 실시예에서, 동작 파라미터의 검출은 조명 장치의 스위치 온 또는 스위치 오프시에 수행된다. 또한 조명 장치의 스위치 온 또는 스위치 오프시의 동작 파라미터를 검출하면 과도 상태 하에서의 조명 장치의 동작에 관한 정보도 제공된다. 당업자라면 과도 상태에서의 동작 파라미터를 검출하면 정상상태 조건 동안 동작 파라미터의 검출에 의해 획득할 수 없는 조명 장치의 잠재적인 장애에 관한 유용한 정보(예를 들어, 조명 장치가 스위치 온될 때 발생할 수 있는 파워 서지에 관한 정보)가 제공될 수 있음을 쉽게 이해할 것이다.
실시예에서, 검출 모듈은 하나 이상의 검출된 동작 파라미터로부터 유도된 하나 이상의 동작 파라미터를 획득하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 광원으로 사용되는 LED의 접합 온도는 LED의 순방향 전압의 검출로부터 유도될 수 있다.
일부 실시예에서, 유도된 동작 파라미터는, 예를 들어, 전용 회로를 이용하여 실시간 처리함으로써 획득될 수 있다. 전용 회로는 예를 들어 적분기 회로, 또는 비교기 회로 등일 수 있으며; 하나 이상의 전용 동작 파라미터에 관한 신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에서, 적분기 회로는 시간이 지남에 따른 단일 동작 파라미터의 적분에 기초하여 유도된 동작 파라미터를 제공한다. 일 실시예에서, 비교기 회로는 두 신호, 예를 들어, 조명 장치에 동작 가능하게 결합된 온도 센서로부터의 온도 측정치 및 공통 온도 센서로부터의 주변 온도 측정치의 비교에 기초하여 유도된 동작 파라미터를 제공하는데 사용될 것이다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 컴퓨팅 소자는 검출된 동작 파라미터로부터 유도된 동작 파라미터를 계산하는데 사용된다. 예를 들면, 컴퓨팅 소자는 실험식을 이용하여 하나 이상의 검출된 동작 파라미터로부터 획득한 유도된 동작 파라미터를 제공하는데 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 검출 모듈은 피드백 회로를 포함한다. 본 발명의 일부 실시예에서, 피드백 회로는 조명 장치의 하나 이상의 전류 동작 상태를 캡처하고, 이들 동작 상태를 하나 이상의 이전에 캡처한 동작 상태와 상관시키도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 현재 동작 상태 및 과거 동작 상태들 간의 상관관계는 조명 모듈의 특정 컴포넌트의 동작이 정상에서 벗어나는지를 판정하는 수단을 제공할 수 있다. 예를 들면, 시간이 지남에 따라, LED의 광속 출력이 소멸한다고 알려져 있으며, 이에 따라 피드백 회로는 LED의 소멸이 정상 범위 내에 있는지 또는 정상 범위에서 벗어났는지를 평가하도록 구성될 수 있다.
신호 발생 모듈
신호 발생 모듈은 조명 장치 및/또는 다른 광원(예를 들어, 공통 센서)의 검출 모듈 및/또는 제어기로부터, 조명 장치의 검출된 및/또는 유도된 동작 파라미터에 관한 정보를 수신한다. 일부 실시예에서, 신호 발생 모듈은 하나 이상의 검출된 동작 파라미터로부터 하나 이상의 유도된 동작 파라미터를 획득하도록 구성될 수 있다.
신호 발생 모듈은 하나 이상의 동작 파라미터가 비정상인 것으로 판정되면 원하는 경고 신호를 발생하고, 여기서 경고 신호는 비정상 동작 파라미터 또는 비정상 동작 파라미터의 알려진 조합을 나타낸다. 비정상 동작 파라미터는, 예를 들어, 과도한 온도, 낮은 광 출력, 높은 구동 전류, 또는 높은 구동 전압 등일 수 있다.
신호 발생 모듈에 의해 발생된 원하는 경고 신호는 복수의 경고 신호 중에서 선택된다. 상기 복수의 경고 신호 각각은 특정의 비정상 동작 파라미터 또는 특정의 비정상 동작 파라미터의 알려진 조합을 나타낸다. 따라서, 신호 발생 모듈에 의해 발생된 원하는 경고 신호는 검출된 비정상의 형태에 좌우되며, 이는 사용자로 하여금 적합한 개선 조치를 선택하게 해준다.
검출된 및/또는 유도된 동작 파라미터의 비정상 판정은 다른 방식으로 성취될 수 있다. 일부 실시예에서, 동작 파라미터가 미리 정해진 범위 외에 있을 경우 동작 파라미터가 비정상인 것으로 판정된다. 이러한 미리 정해진 정상 범위는 동작 파라미터 중 적어도 하나 이상에 대해 프로그램 가능할 수 있다.
일부 실시예에서, 동작 파라미터가 미리 정해진 경우의 수인 미리 정해진 범위 외에 있는 경우에만 동작 파라미터가 비정상 동작 파라미터인 것으로 판정된다. 미리 정해진 경우의 수는 각 동작 파라미터 및/또는 특정 동작 파라미터의 알려진 조합마다 다를 수 있다. 코드화된 경고 시스템이 조명 장치 내 광원(들)의 구동 전류, 및 능동 냉각에 사용되는 팬의 구동 전류를 검출하는 시나리오에 대한, 예시적인 코딩 방식이 아래의 표 1에 제시되어 있다. 이 예에서 정의된 바와 같이, 광원(들)과 팬 둘 다의 구동 전류가 낮을 경우 신호가 발생되지 않지만; 구동 전류 중 어느 하나 또는 둘 다가 비정상인(예를 들어, 높은) 것으로 판정되면, 적합한 원하는 경고 신호가 표 1의 코딩 방식에 따라서, 복수의 경고 신호(S0, S1, S2) 중에서 선택된다.
광원의 구동 전류; 팬의 구동 전류 발생된 원하는 경고 신호
낮음; 낮음 N/A
높음; 낮음 S0
낮음; 높음 S1
높음; 높음 S2
사용자는 발생된 경고 신호에 기초하여 적합한 개선 조치를 선택할 수 있다. 예를 들면, 사용자는 S0이 발생되면 광원(들)을 교체할 수 있고; S1이 발생되면 팬을 교체할 수 있고; 그리고 S2가 발생되면 조명 장치 전체를 교체할 수 있다.
당업자라면 더 많은 수의 동작 파라미터의 검출을 요하는 더욱 복잡한 조명 장치의 경우, 코딩 방식이 더욱 복잡해질 수 있음을 쉽게 이해할 것이다. 코딩 방식에 의해 사용되는 복수의 경고 신호의 수는 사용자가 코드화된 경고 시스템에서 표시하고자 하는 특정의 비정상 동작 파라미터의 수 및 특정의 비정상 동작 파라미터의 알려진 조합의 수에 좌우된다. 따라서, 코딩 방식은 발생된 원하는 경고 신호와 특정의 비정상 동작 파라미터 및/또는 특정의 비정상 동작 파라미터의 알려진 조합 간의 일대일 매핑 방식을 이용한다.
코딩 방식은 연관된 메모리에 저장된 룩업 테이블을 이용하여 신호 발생 모듈에 의해 구현될 수 있거나, 또는 하드와이어될 수 있다. 코딩 방식은, 예를 들어, 사용자로 하여금 룩업 테이블을 수정하게 함으로써 프로그램 가능할 수 있다.
일부 실시예에서, 경고 신호는 시그널링의 제1 경우 이후의 경과된 시간에 기초하여 단계적으로 확대하도록 프로그램될 수 있다. 예를 들면, 5회 연속 깜빡임은 광원(들)의 높은 구동 전류를 나타내고, 미리 정해진 시간 동안 개선에 대한 처리가 수행되지 않았다면 10회 연속 깜빡임으로 확대될 수 있다.
코딩 방식에서 사용되는 복수의 경고 신호 각각은 다른 방식, 예를 들면, 시각, 청각, 전자 표시자를 통해 사용자에게 통신될 수 있다. 각각의 경고 신호는 또한 다른 형태의 하나 이상의 성분 신호의 조합을 통해 통신될 수 있다. 예를 들면, 표 1의 코딩 방식의 경고 신호 S2는 시각 성분 및 청각 성분 둘 다를 가질 수 있는 반면, 경고 신호 S1은 단지 시각 성분만을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 경고 신호의 개별의 성분들이 관련될 수 있다. 일부 실시예에서, 경고 신호의 전자 성분(electronic component)과 청각 성분 간에 일대일 매핑이 존재한다. 예를 들면, 전자 성분은 청각 성분을 생성하는데 사용될 수 있으므로, 결과적으로 이들 사이에 일대일 매핑이 이루어진다. 일 실시예에서, 제1 경고 신호는 그의 시각적 성분으로 5회 깜빡임을, 그의 청각 성분으로 5회 경적(beeps)을 이용하는 반면; 제2 경고 신호는 그의 시각 성분으로 10회 깜빡임을, 그의 청각 성분으로 10회 경적을 이용한다.
일부 실시예에서, 복수의 경고 신호 각각은 고유의 시각적 성분을 포함하지만 공통 청각 성분(예를 들어, 큰 경적)을 공유할 수 있다. 예를 들면, 공통 청각 성분은 조명 장치의 동작시 비정상의 존재에 대해 사용자에게 경고하는 반면, 고유의 시각 성분은 관심 있는 사용자에게 검출된 특정의 비정상 동작 파라미터 또는 비정상 동작 파라미터의 알려진 조합을 나타낼 것이다. 따라서, 시각 성분과 청각 성분 간의 매핑은 다수 대 일이 된다.
일부 실시예에서, 복수의 경고 신호 각각은 전자적이며, 발생된 원하는 경고 신호는 조명 효과와 같은 시각적 경고 표시자 및/또는 청각적 경고 표시자를 생성하는데 사용된다. 예를 들면, 시각적 경고 표시자는, 예를 들어, 1회 이상의 깜빡임; 1회 이상의 순간적인 세기 강하; 일시적인 색 변경; 연속적인 색 변경; 다른 시간 척도, 지속 시간, 세기 및/또는 색에 기초한 광 출력의 변동; 및 이들의 하나 이상의 조합을 발생하는 특정 방식으로 원하는 전자 경고 신호를 이용하여 하나 이상의 광원을 구동함으로써 성취될 수 있다.
시각적 경고 표시자를 생성하는데 사용되는 광원(들)은 조명 장치(예를 들어, 개별의 표시자 램프)의 외부에 존재할 수 있거나 또는, 바람직하게는, 조명 장치의 광원(들) 중 적어도 하나일 수 있다. 일부 실시예에서 그리고 도 4a-4b를 참조하면, 원하는 경고 신호는 검출 모듈(620, 720) 및/또는 메모리(640, 740)로부터 수신된 정보에 기초하여 신호 발생 모듈(630, 730)에 의해 발생된다. 원하는 경고 신호는 광원(들)(602, 702) 중 적어도 하나를 구동하여 시각적 경고 표시자, 예를 들어, 원하는 경고 신호에 대응하는 특정의 조명 효과를 생성하도록 (당업자에게 잘 알려진 바와 같은) 통신 링크를 통해 조명 장치의 제어기(605, 705)에 전송된다. 이와 같이 조명 장치는 그 자체의 광원(들)을 이용하여 경고 신호를 사용자에게 통신한다. 원하는 경고 신호가 검출된 특정 비정상 상태를 나타내므로, 결과적인 시각적 경고 표시자는 검출된 특정 비정상 상태도 나타낸다. 예를 들면, 연속적인 적색 플래시는 광원(들)이 거의 소멸하여 교체를 필요로 함을 나타내는 반면, 청색 플래시 신호는 냉각 시스템이 개선을 위한 처리를 필요로 함을 나타낼 수 있다. 도 4a-b의 실시예에서, 조명 장치 및 코드화된 경고 시스템은 공통 전원(650, 750) 및 공통 스위칭 소자(651, 751)를 공유한다.
일부 실시예에서, 원하는 전자 경고 신호는 또한 청각적인 경고 표시자를 생성하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 원하는 경고 신호는 신호 발생 모듈로부터 복수의 조명 장치를 모니터하는데 사용되는 중앙 모니터링 장치로 전송될 수 있다. 식별 태그는 중앙 모니터링 장치에서 대응하는 조명 장치의 식별을 용이하게 하기 위해 원하는 경고 신호와 연관될 수 있다.
당업자라면 동작 파라미터의 검출과 원하는 경고 신호의 발생 간의 지연은 코드화된 경고 시스템의 디자인에 좌우된다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 코드화된 경고 시스템의 메모리 기반(실시간 처리 기반과 대조적임)의 디자인은 전술한 지연에 관한 프로그래밍을 가능하게 할 수 있다.
단일의 신호 발생 모듈은 복수의 조명 장치에 의해 공유될 수 있다. 일 실시예에서, 각기 전용 검출 모듈과 동작 가능하게 연관된 복수의 조명 장치는 공통 신호 발생 모듈을 이용한다. 공통 신호 발생 모듈은 각각의 전용 검출 모듈로부터 동작 파라미터에 관한 정보를 수신한다. 일 실시예에서, 공통 신호 발생 모듈은 시분할 방식으로 복수의 조명 장치에 의해 공유된다.
일 실시예에서, 검출 모듈 및 신호 발생 모듈은 단일 모듈로 통합될 수 있다. 일 실시예에서, 검출 모듈 및/또는 신호 발생 모듈은 조명 장치의 제어기와 통합될 수 있다. 마이크로프로세서는 검출 모듈 및/또는 신호 발생 모듈에서 사용될 수 있다. 고상 조명 기반의 조명 장치는 전형적으로 제어기를 이용하므로, 코드화된 경고 시스템의 여분의 기능을 그 내부에 포함하도록 제어기의 전자 회로 또는 펌웨어를 변형하는 것이 적합할 수 있다.
일부 실시예에서, 단일의 코드화된 경고 시스템은 시분할 방식으로 복수의 조명 장치에 의해 공유된다. 예를 들면, 원하는 경고 신호는 조명 장치의 실질적인 스위치 온시에 또는 실질적인 스위치 오프시에 발생될 수 있다. 일 실시예에서, 원하는 경고 신호는 조명 장치가 스위치 온 또는 스위치 오프되고 1초 정도 내에 발생된다. 조명 장치의 활성화 또는 비활성화로 시그널링을 조정하면 사용자가 (예를 들어, 사용자가 아주 근접할 가능성 때문에) 조명 장치의 급박한 장애를 인식할 가능성을 증가시킬 수 있다. 스위치 오프시 시그널링을 위해 충분한 전력이 저장되도록 보장하기 위해 코드화된 경고 시스템 및/또는 조명 장치에 적합한 수단이 포함될 수 있다.
하나 이상의 동작 파라미터가 비정상 동작 파라미터인지를 판정하는 기능은 검출 모듈 및/또는 신호 발생 모듈에 의해 성취될 수 있다.
메모리
도 3a-b를 참조하면, 일부 실시예에서, 코드화된 경고 시스템은 전술한 바와 같이, 검출된 및/또는 유도된 동작 파라미터에 관한 정보를 저장하는 메모리(440, 540)를 포함한다. 코드화된 경고 시스템은 광원(402, 502) 및 제어기(405, 505)를 포함하는 조명 장치와 동작 가능하게 연관되며, 공통 스위칭 소자(451, 551)를 이용하여 공통 전원(450, 550)을 공유할 수 있다. 또한 전자 메모리(440, 540)의 콘텐츠는 원하는 경고 신호(431, 531)를 발생할 때 고려된다. 전자 메모리(440, 540)의 콘텐츠는 검출 모듈(420)(도 3a)을 통해 간접적으로 또는 검출 모듈(420)을 이용하지 않고 직접(도 3b) 신호 발생 모듈(430, 530)에 의해 액세스될 수 있다. 일 실시예에서, 검출 모듈은 동작 파라미터가 비정상인지를 판정하고 메모리는 동작 파라미터가 비정상인 것으로 판정된 사실을 저장한다. 실시예에서, 메모리는 검출 모듈 및/또는 신호 발생 모듈에 의해 나중에 비정상 판정을 하기 위해 모든 검출된 동작 파라미터를 저장한다. 메모리 기반의 코드화된 경고 시스템은 원하는 경고 신호의 발생과 동작 파라미터의 검출 간에 지연을 도입하도록 구성될 수 있다.
도 5a-5c는 동작 가능하게 연관된 조명 장치를 이용하여 코드화된 경고 시스템의 동작을 위한 여러 흐름도를 도시한다. 도 5a에 도시된 예시적인 일 프로세스에서, 조명 장치는 스위치 온되고(31) 그 동작 상태가 검출된다(32). 비정상 상태이면(33), 그 비정상 상태를 나타내는 대응하는 경고 신호(34)가 발생되고, 이어서 조명 장치는 사용자의 조치에 따라 스위치 온한 의도대로 계속 유지된다(35). 비정상 상태가 아니면(33), 어떠한 경고 신호도 발생되지 않고 조명은 원하는 대로 유지된다(35).
도 5b에 도시된 일 구성에서, 비정상 상태는 메모리에 저장된다. 조명 장치는 스위치 온되고(41), 검출 모듈은 조명 장치가 온인 동안에 광원(들) 및/또는 제어기의 동작 상태에 관한 정보를 획득한다(42). 비정상 상태가 검출되면(43), 이것은 메모리에 저장되고(45) 그 후 조명은 원하는 대로 유지된다(46). 그렇지 않으면, 검출 모듈은 지연(44) 후에 연속적이거나 간헐적으로 동작 상태를 계속 모니터한다.
도 5c는 검출 모듈이 메모리로부터 비정상 상태를 판독하고 스위치 오프시에 신호 전달하는 흐름도를 도시한다. 조명 장치는 스위치 온되고(51) 원하는 기간 동안 온으로 유지된다(52). 스위치 오프(53) 후에, 검출 모듈은 메모리를 판독하고(54) 비정상 상태(55)이면 특정 비정상 상태를 나타내는 신호(56)를 발생한 후에 조명은 완전히 턴 오프된다(57). 비정상 상태(55)가 아니면, 시그널링은 행해지지 않는다. 당업자라면 스위치 오프시 시그널링을 가능하게 하기 위해 적절한 에너지가 여러 모듈에 저장되어야 함을 쉽게 이해할 것이며, 이를 위한 적합한 디자인을 쉽게 알 것이다.
일부 실시예에서, 조명 장치는 안전 회로에 의해 중단되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 위험한 상태가 검출되면 안전 회로는 조명 장치를 스위치 오프할 것이다. 그러나, 잠재적인 위험 상태가 검출되면, 코드화된 경고 시스템은 조명 장치가 완전히 스위치 오프되기 전에 위험 상태를 나타내는 신호를 발생할 수 있거나, 또는 위험 상태를 나타내는 표시를 메모리에 저장할 수 있다. 후속 스위치 온시에, 코드화된 경고 시스템은 위험 상태를 나타내는 신호를 발생할 수 있고 그 후 조명 장치는 안전 회로에 의해 스위치 오프될 것이다. 이러한 위험 상태는, 예를 들어, 평소와 달리 높은 온도일 수 있다.
에이징(aging)으로 인해, 그리고 피드백 루프가 없는 간단한 조명 장치의 디자인에서, 광 출력은 너무 많이 점차적으로 떨어져서 인지하기가 어려울 수 있다. 광 출력의 점차적인 감소는 피드백이 있는 조명 장치에서도 역시 가능하고, 이 경우 제어기는 광원(들)의 에이징으로 인해 그 한계점에서 동작한다. 코드화된 경고 시스템의 예시적인 일 구성에서, 검출 모듈은 광원(들)의 광 출력에 관한 정보를 획득하도록 구성된다. 광 세기가 미리 정해진 제1 임계치보다 낮은 경우, 제1 경고 신호는 신호 발생 모듈에 의해 발생되고, 이 모듈은 제1 시각적 경고 표시자를 발생: 예를 들어, 제어기에 의해 스위치 온 후에 순간적으로 흐린 광 출력을 발생하는데 이용된다. 이러한 시각적 경고 표시자는 조명 장치가 곧 교체되어야 한다는 것을 사용자에게 표시한다. 선택적으로, 일단 광 세기가 미리 정해진 제2 임계치보다 낮으면, 다른 경고 신호가 발생될 수 있어, 제2 시각적 경고 표시자를 발생: 예를 들어, 스위치 온 후에 광을 순간적으로 스위치 오프시키는 결과를 가져온다.
코드화된 경고 시스템의 다른 예시적인 구성에서, 검출 모듈은 조명 장치의 동작 시간, 광원(들)의 구동 전류 및 동작 온도를 검출한다. 온도가 높고 동작 시간이 적으면, 적합하지 않은 설치, 예를 들어, 광원이 열악한 환기 위치에 새로 설치됨을 나타내는 제1 경고 신호가 발생된다. 온도가 높고, 시간이 매우 적지 않으며 구동 전류가 정상이면, 조명 장치가, 예를 들어, 히트 싱크의 핀에 축적된 먼지를 제거함으로써 세정하는 것을 필요로 함을 나타내는 제2 경고 신호가 발생된다. 온도, 구동 전류가 높고 시간이 크면, 광원(들) 및/또는 전체 조명 장치가 곧 교체되어야 함을 나타내는 제3 경고 신호가 발생된다.
예 1
도 6은 본 발명의 코드화된 경고 시스템과 동작 가능하게 연관된 예시적인 조명 장치의 블록도를 예시한다. 조명 장치는 각각 하나 이상의 히트 싱크 또는 열 관리 시스템(도시 생략)과 열 접촉하는 복수의 LED 기반 광원을 갖는 어레이(20, 30, 40)를 포함한다. 일 실시예에서, 어레이(20, 30, 40)에서 적색 광원(22), 녹색 광원(32), 및 청색 광원(42)은 개별의 히트 싱크에 장착될 수 있다. 적색 광원(22), 녹색 광원(32) 및 청색 광원(42) 각각에 의해 발생되는 색 광의 조합은 특정 색도 광, 예를 들어 백색 광을 발생할 수 있다. 일 실시예에서, 조명 장치는 적색 광원(22), 녹색 광원(32), 및 청색 광원(42)으로부터의 광을 혼합함으로써 발생된 출력 광을 공간적으로 균질화하는 혼합 광학(도시 생략)을 포함한다.
전류 구동기(28, 38, 48)는 각기 어레이(20, 30, 40)에 결합되고, 어레이(20, 30, 40)의 적색 광원(22), 녹색 광원(32), 및 청색 광원(42)에 전류를 공급하도록 구성된다. 전류 구동기(28, 38, 48)는 적색 광원(22), 녹색 광원(32), 및 청색 광원(42)을 통해 흐르는 전류를 조절함으로써, 적색 광원(22), 녹색 광원(32), 및 청색 광원(42)의 광속 출력을 제어한다. 전류 구동기(28, 38, 48)는 이하에서 설명된 바와 같이 독립적으로, 서로 의존하여 및/또는 의존적으로 어레이(20, 30, 40)에 공급되는 전류를 조절하여 조합된 광의 색도를 제어하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 전류 구동기(28, 38 및 48)는 펄스폭 변조(PWM) 기술을 이용하여 적색 광원(22), 녹색 광원(32), 및 청색 광원(42)의 광속 출력을 제어할 수 있다. 적색 광원, 녹색 광원, 또는 청색 광원에 대한 평균 출력 전류는 PWM 제어 신호의 듀티 팩터(duty factor)에 비례하기 때문에, 각 어레이(20, 30 및 40)에 대한 듀티 팩터를 조정함으로써 적색 광원, 녹색 광원, 또는 청색 광원에 의해 발생된 출력 광을 흐리게 할 수 있다. 적색 광원, 녹색 광원, 또는 청색 광원에 대한 PWM 제어 신호의 주파수는 육안이 광 출력을 일련의 광 펄스라기보다 일정한 것으로, 예를 들어 약 60Hz보다 큰 주파수로 인지하는 것으로 선택될 수 있다. 대안의 실시예에서, 전류 구동기(28, 38, 48)는 펄스 코드 변조(PCM), 또는 본 기술 분야에서 공지된 다른 디지털 포맷으로 제어된다.
전류 센서(29, 39, 49)는 전류 구동기(28, 38, 48)의 출력에 결합되어 광원 어레이(20, 30, 40)에 공급되는 순간적인 순방향 전류를 측정한다. 전류 센서는 선택적으로 고정 저항기, 가변 저항기, 인덕터, 홀 효과 전류 센서, 또는 공지의 전압-전류 관계를 가지면서 측정된 전압 신호에 기초하여 부하, 예를 들어 하나 이상의 광원의 어레이를 통해 흐르는 전류의 측정치를 제공할 수 있는 다른 소자이다. 대안의 실시예에서, 각 어레이(20, 30, 또는 40)에 대한 피크 순방향 전류는 소정의 시간에 어레이(20, 30, 40)에 공급되는 순방향 전류 및 순간적인 전류 둘 다의 측정을 피하도록 미리 정해진 값으로 고정될 수 있다.
제어기(50)는 전류 구동기(28, 38, 48)에 결합된다. 제어기(50)는 전류 구동기의 듀티 사이클을 조정함으로써 평균 순방향 전류량을 조정함으로써, 광속 출력을 제어하도록 구성된다. 제어기는 또한 전류 센서(29, 39, 49)에도 결합될 수 있으며 전류 구동기에 의해 제공되는 바와 같은 어레이(20, 30 40)에 공급되는 순간적인 순방향 전류를 모니터하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 전압 센서(27, 37, 47)는 전류 구동기(28, 38, 48)의 출력에 결합되어 광원 어레이(20, 30, 40)의 순간적인 순방향 전압을 측정한다. 제어기(50)는 전압 센서에 결합되어 광원 어레이의 순간적인 순방향 전압을 모니터하도록 구성된다. 광원의 접합 온도는 실질적으로 구동 전류에 비선형으로 좌우되기 때문에, 예를 들어, 광원 순방향 전압을 측정함으로써 광원 접합 온도를 결정할 수 있다.
광원은 펌웨어의 제어기(50)에 내장될 수 있는 PID 제어기(90)로 비례 적분 미분(PID) 피드백 루프 구성에 동작 가능하게 결합될 수 있는 광 센서 시스템(60, 70, 80)을 더 포함한다. 대안으로, PID 제어기는 제어기에 동작 가능하게 연결된 별개의 컴포넌트일 수 있다.
각각의 광 센서 시스템(60, 70, 80)은 어레이(20, 30, 40)로부터의 평균 스펙트럼 방사속(radiant flux)을 나타내는 신호를 발생한다. 각각의 광 센서 시스템은, 예를 들어, 어레이에 의해 방사된 스펙트럼 방사속에 응답하는, 예를 들어 광 다이오드일 수 있는 광 센서(62, 72, 82)를 포함한다. 일 실시예에서, 각각의 광 센서는 좁은 파장 체계의 광에 민감하도록 구성될 수 있다. 유리하게, 적색, 녹색 및 청색 광 센서는 각기 적색 광원(22), 녹색 광원(32) 및 청색 광원(42)의 기여도를 측정하는데 사용될 수 있다. 선택적으로, 각각의 광 센서는 자신들의 각각의 광 센서에 입사하는 광의 파장(들)을 제한할 수 있는 필터(64, 74, 84)가 장착될 수 있다. 예를 들어, 특정의 광 센서가 응답하는 파장 범위의 부분 집합일 수 있는, 특정 파장 범위만을 그 광 센서가 캡처하고자 하면, 그 광 센서와 연관된 광 필터는 입사 파장을 원하는 범위로 제한할 수 있다. 광 필터는 박막 간섭, 다이 플라스틱(dyed plastic), 또는 다이 유리(dyed glass) 등일 수 있다. 다수 형태의 광 센서, 예를 들어 광 다이오드, 광 트랜지스터, 광 센서 집적 회로(ICs), 및 에너지가 공급되지 않은 LED 등이 사용될 수 있음이 이해된다.
하나 이상의 히트 싱크와 열 접촉하고 제어기(50)에 결합된 하나 이상의 온도 센서(26, 36, 46)는 어레이의 온도를 측정하기 위해 제공될 수 있다. 어레이의 온도는 적색 광원(22), 녹색 광원(32) 및 청색 광원(42)의 접합 온도에 상관될 수 있다.
일 실시예에서, 적색 광원(22), 녹색 광원(32), 및 청색 광원(42)은 개별의 히트 싱크 또는 개별의 온도 센서가 열적으로 연결되어 있는 다른 열 관리 시스템에 장착될 수 있다. 적색 광원, 녹색 광원, 및 청색 광원은 또한 하나의 히트 싱크에도 장착될 수 있으며, 그럼으로써 적어도 하나의 온도 센서가 적색 광원, 녹색 광원, 및 청색 광원의 접합 온도를 결정하는 데 필요할 것으로 이해된다. 다른 실시예에서, 온도 센서(26, 36, 46)는 각기 적색 광원, 녹색 광원 및 청색 광원의 접합 온도 값을 더욱 정확하게 제공하기 위해 각 광원 어레이(20, 30 또는 40)에 근접하여 배치된다. 적색 광원, 녹색 광원 및 청색 광원은 하나 이상의 히트 싱크의 열 시상수 보다 훨씬 더 높은 비율로 펄스화될 가능성이 있으므로 온도 센서는 평균 열 부하를 관찰할 것임이 주목된다.
일 실시예에서, 온도 센서(26, 36, 46)는 서미스터, 열전쌍, 발광 소자 순방향 전압 측정, 통합된 온도 감지 회로, 또는 당업자에 의해 예상되는 바와 같은 온도 변화에 응답하는 임의의 다른 장치 또는 방법을 이용하여 구현될 수 있다.
제어기(50)는 본 발명의 코드화된 경고 시스템과 동작 가능하게 연관된다. 코드화된 경고 시스템은 제어기로부터 조명 장치의 하나 이상의 동작 파라미터에 관한 정보를 획득하도록 구성된 검출 모듈(820)을 포함한다. 검출 모듈(820)은 전류 센서(29, 39, 49), 전압 센서(27, 37, 47), 온도 센서(26, 36, 46), 및 광 센서 시스템(60, 70, 80)의 측정에 관한 정보를 제어기로부터 획득한다. 또한 검출 모듈은 선택적으로 조명 장치의 외부 또는 내부에 있을 수 있는 추가의 센서(도시되지 않음)로부터 조명 장치의 하나 이상의 동작 파라미터에 관한 정보를 획득할 수 있다. 부가적으로, 검출 모듈은 그 내에서 발생되는 펌웨어의 디바이드 바이 제로 오류, 펌웨어 버그 또는 당업자에게 잘 알려진 바와 같은 다른 오류에 관한 정보를 제어기로부터 획득한다.
메모리 기반의 구성은 검출 모듈(820)과 동작 가능하게 연관된 전자 메모리(840)에 조명 장치의 하나 이상의 검출된 동작 파라미터에 관한 정보를 기록할 수 있게 하는 코드화된 경고 시스템에 사용된다. 이와 같이 전자 메모리에 기록된 정보는 전류 센서(29, 39, 49), 전압 센서(27, 37, 47), 온도 센서(26, 36, 46), 및 광 센서 시스템(60, 70, 80), 및 제어기의 측정에 관한 정보를 포함한다.
기록된 정보는 적어도 부분적으로 신호 발생 모듈(830)에 의해, 복수의 경고 신호 중에서 선택된 원하는 경고 신호를 발생하는 검출 모듈(820)을 통해 액세스된다. 복수의 경고 신호의 각 경고 신호는 특정 비정상 동작 파라미터 또는 특정 비정상 동작 파라미터의 알려진 조합을 나타낸다. 메모리 기반의 구성은 신호 발생 모듈에 의해 원하는 경고 신호를 발생하는 것과 검출 모듈에 의해 검출된 동작 파라미터에 관한 정보를 수신하는 것이 다른 순간에 발생하는 것을 수반한다. 일 실시예에서, 동작 파라미터의 검출에 관한 정보는 조명 장치가 스위치 온인 동안 연속적으로 발생되는 반면, 원하는 경고 신호는 조명 장치가 스위치 온일 때에만 발생된다.
신호 발생 모듈(830)에 의해 발생된 원하는 경고 신호는 제어기(50)에 전송되고 이 원하는 경고 신호는 제어기(50)에 의해 전류 구동기(28, 38, 48)의 설정을 결정하고 이에 따라 적색 광원, 녹색 광원 및 청색 광원의 광 출력을 각각 제어하여, 시각적 경고 표시자를 생성하는데 사용된다. 이와 같이 생성된 시각적 경고 표시자는 특정의 비정상 동작 파라미터 또는 특정의 비정상 동작 파라미터의 알려진 조합을 나타낸다.
또한 신호 발생 모듈(830)에 의해 발생된 원하는 경고 신호는 개별의 광원(예를 들어, 표시자 램프(851))을 구동하여 시각적 경고 표시자를 생성하고; 및/또는 오디오 발생기(853)를 구동하여 청각적 경고 표시자를 생성하도록 (점선으로 도시된 바와 같이) 선택적으로 사용된다.
예 2
도 7을 참조하면, 착탈식 팬 모듈을 갖는 예시적인 조명 장치(1)가 도시되어 있다. 조명 장치(1)는 나사형 고정구(3)를 통해, 근사 외곽선의 천장 함몰부(recess)(2)에 장착되어 있다. 팬(4)은 조명 장치의 상부에, 조명 장치용 제어기로서 작용하도록 구성된 회로 기판(8)에 착탈 가능하게 배치된다. 구동시, 팬(4)은 조명 장치(1)의 측벽과 함몰부(2) 사이에서, 경로(6)를 따라 공기를 그 내부로 흡수하도록 회전한다. 공기는 조명 장치(1)의 대향 측벽과 함몰부(2) 사이의 경로(7)를 따라 조명 장치의 상부에 남겨둔다. 배플(5)은 공기가 함몰부(2)의 상부 용적부에서 순환하지 않고, 실질적으로 조명 장치(1)의 일측에서 타측으로 흐르도록 보장해 줄 수 있다. 도 8a(위에서 본 단면도)를 참조하면, 공기 흐름(6, 7)은 회로 기판(8) 상에 장착된 히트 싱크를 통과하여 이로부터 폐열을 제거해준다.
도 8b는 측면에서 본 조명 장치(1)의 단면을 도시한다. 팬(4)은 마운트(9 및/또는 15) 위치에 기계적으로 배치되어 있다. 또한 이들 마운트 중 어느 하나는 팬과의 전기적 연결을 제공할 수 있다. 또한 베이스(14)는 회로 기판일 수 있으며, 와이어(19)로 회로 기판(8)에 연결될 수 있다. 기판(14 및 8) 상에 추가의 컴포넌트(11, 12)가 장착될 수 있다. 광원(13)은 기판(8)의 하부에 장착된다.
도 9a는 서로 90°를 이루는 조명 장치(1)의 반단면도를 도시한다. 공기 흐름을 최적화하기 위해, 배플(5)과 함몰부(2) 간의 간격은 조명 장치의 테두리와 측벽(17) 간의 간격보다 상당히 작아야 한다. 더욱 상세히 설명하면, 간격(16)과 길이(x+y)를 곱한 면적(20)은 간격(17)을 길이 πr로 곱하여 구한 도 9b의 면적(18A 또는 18B)보다 상당히 작아야 한다. 배플(5)의 형상은 실질적으로 함몰부의 형상과 일치하여야 한다.
팬은 가변 속도 팬일 수 있다. 팬은 가끔 먼지의 일부를 제거하기 위해 또는 냉각 효율의 필요성을 표시하는 즉시, 공기 흐름을 수회 증가시키는 부스트 속도(boost speed)를 가질 수 있다. 팬은 또한 가끔 먼지의 제거를 돕기 위해, 역류 모드(reverse flow mode)를 가질 수 있다.
팬이 먼지투성이일 때, 또는 축적된 먼지가 너무 많아 전압 인가시 팬이 회전하지 못할 때, 또는 냉각 시스템이 대체로 먼지로 인해 비효율적일 때 교체될 수 있다. 사용자는 조명 장치를 그 마운트에서 제거하고, 팬을 제거하여 세정하거나 교체할 수 있다. 히트 싱크와 다른 공기 경로 주위의 먼지 또한 세정될 수 있다. 그러나, LED가 그 자신의 유효 수명의 끝무렵이기 때문에 또는 비효율적인 먼지투성이의 냉각 시스템으로 인해 내장된 온도 제어부가 LED를 이상적인 상태 이하에서 구동되게 하기 때문에, 관심있는 관찰자라도 조명 장치가 흐릿한지를 아는 것이 쉽지 않다.
따라서, 조명 장치는 검출 모듈이 조명 장치의 냉각 속도 및 팬 모듈의 구동 전류를 검출하는 코드화된 경고 시스템과 동작 가능하게 연관된다. 냉각 속도는, 예를 들어, 조명 장치의 스위치 온 이후 시간 동안, LED 또는 히트 싱크의 온도를 모니터링함으로써 측정될 수 있다. 또한 주변 온도는, 예를 들어, 그 비교 측정에 의해 고려될 수 있다.
냉각 속도가 예를 들어 먼지 축적으로 인해 너무 느리면, 신호 발생 모듈은 제1 경고 신호를 발생한다. 이러한 상태는 전자 메모리에 저장되어 스위치 오프 및/또는 이후에 스위치 온시에 신호가 전달될 수 있다. 팬이 회전할 수 없음을 나타내는 너무 높은 팬 전류를 검출 모듈이 검출하면, 신호 발생 모듈은 스위치 온/오프 및/또는 팬이 회전을 멈추는 첫 번째 경우에 제2 경고 신호를 발생한다. 조명 장치는 선택적으로 자동으로 중단되거나, 또는 LED가 팬의 동작이 필요하지 않을 정도로 충분히 낮은 세기에서 동작하도록 온 유지되게 구성될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예가 본 명세서에서 설명되고 예시되었지만, 당업자라면 본 명세서에서 기술된 기능을 수행하고 및/또는 결과 및/또는 이점 중 하나 이상을 얻는 여러 가지 다른 수단 및/또는 구조를 쉽게 구상할 것이며 이러한 변경 및/또는 변형들 각각은 본 명세서에서 기술된 본 발명의 실시예의 범주 내에 속하는 것으로 간주된다. 더욱 일반적으로, 당업자라면 본 명세서에서 기술된 모든 파라미터, 치수, 재료, 및 구성들은 예시적인 것을 의미하며 실제의 파라미터, 치수, 재료, 및/또는 구성은 특정 응용 또는 본 발명의 가르침이 사용되는 응용에 좌우될 것임을 쉽게 이해할 것이다. 당업자라면 단지 루틴한 실험만을 이용하여 본 명세서에서 기술된 본 발명의 특정의 실시예에 대한 많은 등가물을 인식하거나, 또는 확인할 수 있을 것이다. 따라서, 전술한 실시예들은 오직 예를 들어 제시된 것이며, 첨부한 청구범위와 그 등가물들의 범주 내에서, 본 발명의 실시예들은 특정하게 기술되고 청구된 바와 달리 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 본 개시내용의 발명의 실시예들은 본 명세서에서 기술된 개개의 각 특징, 시스템, 물품, 재료, 키트, 및/또는 방법에 관한 것이다. 또한, 이러한 특징, 시스템, 물품, 재료, 키트, 및/또는 방법이 서로 모순되지 않는 경우, 둘 이상의 이러한 특징, 시스템, 물품, 재료, 키트, 및/또는 방법의 어떤 조합은 본 개시내용의 발명의 범주 내에 포함된다.
본 명세서에서 정의되고 사용된 바와 같은 모든 정의는 사전적 정의, 참조문헌으로 인용된 문서에서의 정의, 및/또는 정의된 용어의 일반적인 의미 모두를 지배하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서 및 청구범위에서 사용된 단수의 표현("a" 및 "an")은 명확하게 달리 언급하지 않는 한, "적어도 하나"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서 및 청구범위에서 사용된 문구 "및/또는"은 그와 같이 결합된 구성요소들, 즉, 어떤 경우에는 결합하여 제시되고 다른 경우에는 분리되어 제시된 구성요소들 중 "어느 하나 또는 둘 다"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. "및/또는"으로 열거된 복수의 구성요소들은 동일한 방식, 즉, 그렇게 결합된 구성요소들 중 "하나 이상"으로 해석되어야 한다. 선택적으로 "및/또는" 문구로 특정하게 나타낸 구성요소들 외에, 이들 특정하게 나타낸 구성요소에 관련되거나 관련되지 않든 간에, 다른 구성요소들이 제시될 수 있다. 따라서, 비제한적인 예로서, "A 및/또는 B"라는 언급은, "포함하는"과 같은 개방형 언어와 함께 사용될 때, 일 실시예에서는 A만을(선택적으로 B 이외의 구성요소들을 포함함); 다른 실시예에서는 B만을(선택적으로 A 이외의 구성요소들을 포함함); 또 다른 실시예에서는 A 및 B 둘 다(선택적으로 다른 소자들을 포함함) 등을 지칭할 수 있다.
본 명세서 및 청구범위에서 사용되는 바와 같은, "또는"은 전술한 "및/또는"과 동일한 의미를 갖는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들면, 리스트에서 항목들을 분리할 때, "또는" 또는 "및/또는"은 포괄적인 것으로, 즉, 적어도 하나를 포함할 뿐 아니라, 복수의 구성요소 또는 구성요소들의 리스트 중 하나보다 많은 구성요소, 및 선택적으로 리스트되지 않은 추가의 항목을 포함하는 것으로 해석될 것이다. "단지 하나의" 또는 "정확히 하나의", 또는 청구범위에서 사용될 때 "로 이루어진"과 같이, 명확하게 달리 언급한 항목은 복수의 구성요소 또는 구성요소들의 리스트 중 정확히 하나의 구성요소를 포함하는 것을 지칭할 것이다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 용어 "또는"은 "하나의", "단지 하나의", 또는 "정확히 하나의"와 같은, 배타적인 용어 앞에 나올 때 배타적인 대안(즉, "하나 또는 다른 것이지만 둘 다는 아님")을 나타내는 것으로만 해석될 것이다. 청구범위에서 사용될 때, "필수적으로 이루어진"은 특허법 분야에서 사용되는 통상적인 의미를 가질 것이다.
본 명세서 및 청구범위에서 사용된 바와 같은, 문구 "적어도 하나"는 하나 이상의 구성요소들의 리스트를 참조하여, 구성요소들의 리스트의 구성요소들 중 어떤 하나 이상에서 선택된 적어도 하나의 구성요소를 의미하는 것으로 이해되어야 하지만, 구성요소들의 리스트 내에서 특정하게 나열된 각 구성요소 및 모든 구성요소들 중 적어도 하나를 반드시 포함하는 것은 아니며 구성요소들의 리스트에서 구성요소들의 어떤 조합을 배제하는 것은 아니다. 또한 이러한 정의는 문구 "적어도 하나"가 지칭하는 구성요소들의 리스트 내에서 특정하게 식별된 구성요소들 이외에, 이들 특정하게 식별된 구성요소들과 관련되거나 관련되지 않든 간에, 선택적으로 존재할 수 있도록 허용한다. 따라서, 비제한적인 예로서, "A와 B 중 적어도 하나"(또는, 등가적으로 "A 또는 B 중 적어도 하나", 또는 등가적으로 "A 및/또는 B 중 적어도 하나")는, 일 실시예에서, 2개 이상의 A를 선택적으로 포함하고, B는 존재하지 않는(또한, B 이외의 요소들을 선택적으로 포함하는) 적어도 하나를 지칭하고; 다른 실시예에서는, 2개 이상의 B를 선택적으로 포함하고, A는 존재하지 않는(또한, A 이외의 요소들을 선택적으로 포함하는) 적어도 하나를 지칭하며; 또 다른 실시예에서는, 2개 이상의 A를 선택적으로 포함하는 적어도 하나와, 하나보다 많은 B를 선택적으로 포함하는 적어도 하나(또한, 그 외 요소들을 선택적으로 포함하는)를 지칭할 수 있다.
또한, 명확하게 달리 언급하지 않는 한, 본 명세서에서 청구된 하나보다 많은 단계 또는 행위를 포함하는 임의의 방법에서, 본 방법의 단계 또는 행위의 순서는 반드시 본 방법의 단계 또는 행위가 기술되는 순서로 제한되지 않음을 이해하여야 한다.

Claims (20)

  1. 광을 방출하도록 구성된 하나 이상의 LED-기반 광원을 포함하는 조명 장치를 위해 코드화된 경고 시스템(coded warning system)으로서,
    상기 조명 장치의 복수의 동작 파라미터에 관한 정보를 획득하도록 구성된 검출 모듈; 및
    상기 동작 파라미터들 중 하나 이상이 비정상 동작 파라미터들인 것으로 판정되는 경우, 복수의 경고 신호로부터 선택된 원하는 경고 신호를 발생하도록 구성된 신호 발생 모듈(330) - 상기 발생된 경고 신호는 검출된 비정상의 유형에 의존하며, 상기 신호 발생 모듈은 또한 상기 발생된 경고 신호를 중앙 모니터링 장치에 전달하도록 구성되고, 상기 전달된 신호는 상기 조명 장치에 특정한 식별 태그를 포함함 -
    을 포함하고,
    상기 복수의 경고 신호의 각각의 경고 신호는, (i) 특정의 비정상 동작 파라미터 또는 특정의 비정상 동작 파라미터들의 알려진 조합; 및 (ii) 상기 특정의 비정상 동작 파라미터 또는 특정의 비정상 동작 파라미터들의 알려진 조합에 응답하는 개선 조치(remedial action) 양쪽 모두를 나타내는, 코드화된 경고 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    동작 파라미터가 상기 동작 파라미터의 미리 정해진 범위 밖에 있을 경우, 상기 동작 파라미터는 비정상 동작 파라미터인 것으로 판정되는, 코드화된 경고 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    동작 파라미터가 미리 정해진 경우의 수만큼 상기 동작 파라미터의 미리 정해진 범위 외에 있을 경우에만, 상기 동작 파라미터는 비정상 동작 파라미터인 것으로 판정되는, 코드화된 경고 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 원하는 경고 신호는 상기 경고 신호에 대응하는 경고 표시자(indicator)를 통해 사용자에게 통신되는, 코드화된 경고 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 경고 표시자는 상기 광원들 중 적어도 하나에 의해 발생되는 조명 효과인, 코드화된 경고 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 조명 효과는 1회 이상의 깜빡임; 1회 이상의 순간적인 세기 강하; 일시적인 색 변경; 연속적인 색 변경; 및 다른 시간 척도, 지속 시간, 세기 및 색 중 적어도 하나에 기초한 광 출력의 변화로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 코드화된 경고 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 원하는 경고 신호는 상기 조명 장치의 실질적인 스위치 온 또는 실질적인 스위치 오프시에 발생되는, 코드화된 경고 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 하나 이상의 동작 파라미터는 상기 조명 장치의 실질적인 스위치 온 또는 실질적인 스위치 오프시에 검출되는, 코드화된 경고 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 하나 이상의 동작 파라미터는 상기 조명 장치가 스위치 온인 동안에 연속적으로 또는 주기적으로 검출되는, 코드화된 경고 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 코드화된 경고 시스템은 검출된 하나 이상의 동작 파라미터에 관한 정보를 기록하는 전자 메모리를 포함하고, 상기 정보는 상기 원하는 경고 신호를 발생하는 데에 적어도 부분적으로 이용되는, 코드화된 경고 시스템.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 동작 파라미터는 상기 광원들의 온도, 광 출력, 구동 전류, 구동 전압, 온도 변화, 온도 변화율, 및 동작 시간; 상기 조명 장치의 능동 냉각을 위해 사용되는 팬의 속도 및 구동 전류, 주변 온도, 센서 장애, 하드웨어 장애 또는 문제, 펌웨어 버그, 펌웨어의 디바이드 바이 제로 오류(divide by zero errors), 및 다중 스트링 조명 장치의 결함 스트링(faulty string)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 코드화된 경고 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 검출 모듈 및 상기 신호 발생 모듈은 단일 모듈 내에 통합되는, 코드화된 경고 시스템.
  14. 삭제
  15. 광을 방출하도록 구성된 하나 이상의 광원을 포함하는 조명 장치의 동작시에 비정상을 표시하는 방법으로서,
    상기 조명 장치의 복수의 동작 파라미터에 관한 정보를 획득하는 단계;
    상기 동작 파라미터들 중 하나 이상이 비정상 동작 파라미터들인 것으로 판정되는 경우, 복수의 경고 신호로부터 선택된 원하는 경고 신호를 발생하는 단계 - 상기 발생된 경고 신호는 검출된 비정상의 유형에 의존함 -; 및
    상기 발생된 경고 신호를 중앙 모니터링 장치에 전달하는 단계 - 상기 전달된 신호는 상기 조명 장치에 특정한 식별 태그를 포함함 -
    를 포함하고,
    상기 복수의 경고 신호의 각각의 경고 신호는, (i) 특정의 비정상 동작 파라미터 또는 특정의 비정상 동작 파라미터들의 알려진 조합; 및 (ii) 상기 특정의 비정상 동작 파라미터 또는 특정의 비정상 동작 파라미터들의 알려진 조합에 응답하는 개선 조치 양쪽 모두를 나타내는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 원하는 경고 신호에 대응하는 상기 하나 이상의 광원에 의해 조명 효과를 발생하는 단계를 더 포함하는 방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
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