KR101664455B1 - 조명 연속 유지 성능을 갖는 led 컨버터 모듈 일체형 전력 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부하인 조명용 LED 램프의 개별 구동 전원부가 필요 없이 장치내에 모듈화된 LED 램프 컨버터를 사용함으로써 컨버터의 구성 용량 이내로 구성된 LED 램프의 조도를 제어하여 사무실, 판매장, 주차장 등 각종의 공용 장소에 적합한 안정된 조도로 조명을 손쉽게 제어할 수 있도록 하는 LED 컨버터 모듈 일체형 전력 제어 장치에 있어서 LED에 공급되는 전압값과 전류값이 마이크로콘트롤유니트의 제어에 추종하고 있는 것인지의 여부를 판정하여 마이크로콘트롤유니트의 제어추세에 추종하지 못하는 고장 발생의 경우에는 사용전원이 직접 정류된 후 LED모듈에 전력이 직접 투입될 수 있도록 함으로써 조명 연속 유지 성능을 갖는 LED 컨버터 모듈 일체형 전력 제어 장치 및 그 방법을 개시한다.

Description

조명 연속 유지 성능을 갖는 LED 컨버터 모듈 일체형 전력 제어 장치 및 그 방법{LED Converter Module One-piece Type Power Control Method having Lighting Continuous Capacity and Apparatus Thereof}

본 발명은 복수개의 조명용 LED 램프의 구동을 위하여 개별 전원공급부를 설치하지 않고 모듈화된 하나의 LED 램프 컨버터에 의하여 설계 용량 이내의 복수개 조명용 LED 램프를 구동함으로써 사무실, 판매장, 주차장 등 각종의 공공장소에 적합한 안정된 조도로 조명을 제공할 수 있도록 하는 LED 컨버터 모듈 일체형 전력 제어 장치에 있어서, LED에 공급되는 전력이 정상적인 제어 동작이 아닌 것으로 판단되는 경우에 즉각 전원 전력이 해당 LED에 직접 투입될 수 있도록 함으로써 고장 발생 시에도 안정적인 조명을 유지할 수 있도록 하기 위한 조명 연속 유지 성능을 갖는 LED 컨버터 모듈 일체형 전력 제어 장치 및 그 방법을 개시한다.

주지하는 바와 같이 전기 조명 설비로서의 부하 LED 램프를 그룹 단위로 구분한 다음 LED 램프 컨버터 없이 LED 전원 포트에 직접 연결함으로써 저가의 공사비 및 설비비로 손쉽게 그룹별 제어를 구현하기 위하여 LED 컨버터 모듈 일체형 전력 제어 장치를 사용하게 된다.

이러한 대표적인 예를 대한민국 특허등록 1014619호(발명의 명칭: 다수의 LED 램프 구동을 위한 집단조도제어용 전원공급장치; 이하 '인용발명이라 함')에 의하여 살펴 볼 수 있다.

이러한 인용발명은 도1로 보인 바와 같이 복수의 LED 램프 구동을 위한 전원공급장치에 있어서, 노이즈 필터링된 상용 AC 입력전원을 받아서 정전력을 생성하는 정전력 생성부;

상기 정전력 생성부에서 생성된 구동전력을 CPU의 조도 레벨폭을 제어(PWM)하는 신호를 이용하여 고전력을 제어하기 위하여 병렬의 저전력소자들로 구성된 전력제어부;

상기 전력제어부로부터 출력되는 구동전력을 필터링하여 출력하는 출력전원필터부와, 상기 출력전원필터부로부터 디밍출력되는 전원을 받아 부하인 LED 램프에 정전류가 공급되도록 전류값을 조절하는 전류조절부와, 상기 전류조절부에 연결되어 공급되는 복수의 LED 램프 구동 정전력이 제어되지 않을 경우 LED 램프부하의 임피던스 저항값에 의해서 루핑되는 전류를 조절하고 역전압에 의한 피해를 보호하기 위해 다이오드로 구성된 출력보호장치부를 포함하는 공진형출력 전력처리부; 및 상기 정전력생성부와 전력제어부 및 상기 공진형출력 전력처리부의 전류조절부에 필요한 제어신호를 공급하고 감시하며, 제어소자의 발열을 감시하여 FAN 운용 제어를 하는 CPU 제어부를 포함하여서 된 것이다.

이러한 인용발명은 상기 LED 조명 램프들이 그룹화된 소규모 사업장, 전시 매장 및 아파트 주차장, 대형 마트의 매장과 지하 주차장 등의 상업용 및 일반 조명 LED 램프 부하에 적용이 용이하고 에너지 절약을 위해 점소등 및 조도연출이 용이하도록 하고, 사용자 및 시스템 운용자가 적합한 조도에서 조명을 사용하거나, 연출할 수 있도록 제어 하는데 있어 별도의 LED 구동을 위해 사용되는 LED 램프 컨버터를 사용하지 않고 장치의 내부에 모듈화된 수백W 단위 용량의 LED 램프 조도 조절기를 이용하면 되는 것이므로 상기 모듈은 장치의 최대 허용 제어 전력 내에서 다양하게 구성 될 수 있다.

그러므로 이러한 인용발명은 DC 정전력을 필요로 하는 LED 램프에 전원구동용 컨버터를 사용하지 않고 입력 AC 전압으로 고전압의 DC 출력 전원을 생성하여 LED 램프에 직접 제어 출력 전력을 공급함으로써 다등의 컨버터로 운용하며, 출력 전력의 레벨을 변환시켜 정전류를 제어함으로써 조도제어 시에도 LED 램프를 구동하는데 반드시 필요한 LED 램프에 정전류를 유지하게 되어 다등의 LED 램프에 컨버터가 필요 없이 집단 조도 제어가 가능하게 되는 장점이 있다.

반면에 이러한 인용발명은 최적 조도로 디밍을 위하여 CPU에 의하여 작동되는 대전력 스위칭 반도체 소자를 사용하게 되는 바, LED 램프 구동을 위한 전원공급장치는 통풍이 어려운 곳에 설치되는 경우가 많아 대전력 스위칭 반도체 소자의 방열이 어렵게 되어 특성이 열화되는 경우가 빈번하며, 조도 감지센서의 오작동 사례도 많아 LED에 공급되는 전원 전압이나 전류가 불균일하게 되어 조도가 낮아져 생활에 불편을 야기하는 문제점이 있으며, 경우에 따라서는 LED로의 전력 공급이 차단되면서 소등되어 큰 불편을 야기하여 민원이 빈번히 발생하는 것이다.

대한민국 특허등록 1014619호(발명의 명칭: 다수의 LED 램프 구동을 위한 집단조도제어용 전원공급장치)

본 발명의 목적은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 이러한 인용발명을 포함한 집단 조도 제어를 실시하는 경우 발생하는 문제점인 LED 자체에는 이상이 없음에도 불구하고, 마이크로콘트롤유니트에서 출력되는 제어 데이터와 실제의 LED모듈에 공급되는 전력이 불일치함에 기인하는 것임에 착안하여 마이크로콘트롤유니트의 출력 데이터 값과 LED 모듈의 전력 값의 증감 추이를 비교하여 불일치하는 경우 이러한 상태가 설정 시간동안 설정 횟수를 초과하는 경우 이상 발생으로 간주하고 AC 전원을 DC로 정류하여 직접 해당 LED에 공급함으로써 이상 발생시에도 정상적인 조도의 조명 환경을 제공할 수 있도록 한 조명 연속 유지 성능을 갖는 LED 컨버터 모듈 일체형 전력 제어 장치 및 그 방법을 제안한다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여 운용자가 현장에 최적화된 복수개의 모드로 설정된 제어 방식으로 제어 상태 예를 들면 24시간 중 시간대별 제어 상태, 타이머운용 제어 상태, 강제 절전모드, 그룹 별 및 개별 ID 설정에 의한 제어 상태 등 다양한 제어 상태 중 어느 하나를 설정한 후, 마이크로콘트롤유니트에서 제어되는 데이터 출력의 각 제어 상태인 전력 증가, 감소, 유지의 제어트랜드( trend )와 LED 모듈에 최종 공급되는 전력 증가, 감소, 유지의 제어 상태가 불일치하는 경우 이를 이상으로 판단하고 즉각 정류 전원이 직접 LED 모듈에 공급되도록 한 조명 연속 유지 성능을 갖는 LED 컨버터 모듈 일체형 전력 제어 장치 및 그 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상용전원이 공급되어 서지 및 노이즈 제거를 위한 코일 및 콘덴서를 구비하여서 된 전원필터부와,
상기 전원필터부의 출력을 공급받아 전압을 강압시키고 정류 및 평활 그리고 정전압회로에 의하여 규정 전압을 출력시키는 제어전원생성부와,
공급되는 전력 제어에 의해 디밍 제어되는 LED모듈과,
상기 LED모듈의 디밍 제어를 위해 상기 전원필터부의 출력을 대전력용 브릿지 다이오드 소자를 이용 정류하여 평활시키고 배전압으로 승압시키기 위한 제어전력생성부와,
마이크로콘트롤유니트를 구비하여서 된 장치제어부의 출력으로 상기 제어전원생성부에 의하여 공급되는 전원이 LED모듈로 공급되도록 하거나 차단하기 위한 대전력 스위칭 수단을 구비하여서 된 전력 제어부와,
상기 전력 제어부의 대전력 스위칭 수단에 연동하여 스위칭되는 스위칭 드라이버 소자가 구비된 부하출력조절부와,
상기 부하출력조절부에서 공급되는 전력을 코일 및 콘덴서를 거쳐 노이즈를 제거한 후 LED모듈에 공급하는 출력필터부가 구성된 LED 컨버터 모듈 일체형 전력 제어회로가 구성되되,
LED모듈에 전력을 공급하기 위한 상기 LED 컨버터 모듈 일체형 전력 제어회로의 전원공급선에 연결되어 전압을 검출하여 상기 마이크로콘트롤유니트에 공급하기 위한 제1차동증폭기와 전류를 검출하여 상기 마이크로콘트롤유니트에 공급하기 위한 제2차동증폭기를 구비하여서 된 추세신호검출부와,
상기 마이크로콘트롤유니트의 출력에 의하여 작동되며 상용전원에 연결된 SSR과,
상기 SSR을 통과한 상용전원을 전원공급선으로 공급하기 위하여 정류 및 평활을 위한 다이오드와 콘덴서로 구성된 조명유지전원공급부가 구비되고,
상기 마이크로콘트롤유니트는 LED모듈의 디밍을 위한 프로그램에 의하여 지정된 출력포트로 PWM 형태의 출력데이터를 출력시켜 LED모듈의 디밍 제어를 하며, 상기 추세신호검출부로부터 적어도 2회 이상 입력된 전압 검출값과 전류 검출값의 평균 전압산출값과 평균 전류산출값으로부터 증감추세, 유지상태를 판단하여 상기 출력데이터와 비교를 통해 디밍 제어의 이상을 판단하는 것임을 특징으로 하는 LED 컨버터 모듈 일체형 전력 제어 장치를 제공한다.
또한 본 발명은 운용자가 현장에 모드로 편의에 따라 입력시킨 제어 방식으로 작성된 디밍을 위한 프로그램을 실행하도록 설정한 마이크로콘트롤유니트에서 제어를 위한 출력데이터인 PWM 출력이 발생되며, 상기 PWM 출력에 따라 디밍되는 LED 모듈에 인가된 전압 및 전류를 ADC(Analog to Digital Converrting)값에 의하여 읽어 내는 모니터링 단계와,
상기 모니터링 단계에서 읽어 들인 값에 따라 실행 프로그램에 의한 동작으로 디밍동작을 실시하도록 하는 LED모듈 조명 제어 실시 단계와,
상기 마이크로콘트롤유니트가 상기 모니터링 단계에서 실시한 전압, 전류측정 횟수가 설정횟수에 도달하였는지를 카운트하는 전압전류측정값 설정 횟수 판정 단계와,
상기 전압전류측정값 설정 횟수 판정 단계에서 전압전류측정설정횟수에 도달한 경우에는 카운트한 전압 및 전류값 들의 평균값을 산출하는 과정을 실시하는 평균전압, 평균전류산출실시단계와,
상기 평균전압, 평균전류산출실시단계를 2회 이상 설정된 횟수를 반복하는 평균값 반복산출실시단계와,
상기 평균값 반복산출실시단계에 의하여 전압값이 증가, 감소, 유지되는 지의 여부를 판정하여 마이크로콘트롤유니트의 출력데이터의 증가추세(Increasement Trend), 감소추세(Decreasement Trend), 유지추세( Continuous Trend)와 부합되는 지의 여부를 판정하는 전압추세추종여부판정단계와,
상기 평균값 반복산출실시단계에 의하여 전류값이 증가, 감소, 유지되는 지의 여부를 판정하여 마이크로콘트롤유니트의 출력데이터의 증가추세(Increasement Trend), 감소추세(Decreasement Trend), 유지추세( Continuous Trend)와 부합되는 지의 여부를 판정하는 전류추세추종여부판정단계가 구성되어 상기 전압추세추종여부판정단계 및 전류추세추종여부판정단계의 판정 결과가 부합인 경우 상기 모니터링 단계를 거쳐 LED모듈 조명 제어 실시 단계를 실시하여 조도를 유지하도록 하고, 부합되지 않는 경우에는 마이크로콘트롤유니트가 조명유지전원공급부를 작동시켜 정류 출력이 직접 LED모듈에 공급되도록 한 LED 컨버터 모듈 일체형 전력 제어 방법을 제공한다.

이와 같이 하여 본 발명은 절전을 도모하기 위한 조명 제어 과정에서 LED의 조도가 과부족하거나 불안정한 경우 등에 유지 보수 시점까지 정류된 직류 전원이 직접 LED 구동 모듈에 공급되도록 함으로써 조명 연속 유지 성능을 제공할 수 있게 되므로 특히 조명 연속 유지 성능이 절대적으로 필요한 대형 매장, 주차장 등에서 이용자들에게 안정적인 쾌적한 조명 환경을 제공할 수 있게 되고 각종의 공공장소에서도 민원의 발생을 방지할 수 있게 되는 유용한 효과가 있다.

도1은 종래의 다수의 LED 램프 구동을 위한 집단조도제어용 전원공급장치 구성을 보인 개략도.
도2는 본 발명에 의한 조명 연속 유지 성능을 갖는 LED 컨버터 모듈 일체형 전력 제어 장치의 구성을 보인 개략도.
도3은 본 발명에 의한 조명 연속 유지 성능을 갖는 LED 컨버터 모듈 일체형 전력 제어 장치의 작동을 보인 흐름도.
도4는 본 발명에 의한 조명 연속 유지 성능을 갖는 LED 컨버터 모듈 일체형 전력 제어 장치에 있어서 추세신호검출부의 구체적인 구성을 예시한 회로도.
도5는 본 발명에 의한 조명 연속 유지 성능을 갖는 LED 컨버터 모듈 일체형 전력 제어 장치에 있어서 조명유지전원공급부의 구체적인 구성을 예시한 회로도.
도6은 본 발명에 의한 전력 제어 장치에서 발열 요소들을 위한 배기팬 구동 회로의 구체적인 일 실시예.

이러한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 조명 연속 유지 성능을 갖는 LED 컨버터 모듈 일체형 전력 제어 방법을 참조하여 전력 제어 장치의 구성 및 작동을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 전체적인 구조를 도2에 보였다. 이에서 볼 수 있는 바와 같이 본 발명은 입력되는 상용전원이 공급되어 서지 및 노이즈 제거를 위한 코일 및 콘덴서를 구비하여서 된 전원필터부(100)와,

상기 전원필터(100)부의 출력을 공급받아 제어를 위해 전압을 강압시키고 정류 및 평활 그리고 정전압회로에 의하여 규정 전압을 출력시키는 제어전원생성부(200)와, 부하 공급 전력 제어를 위해 상기 전원필터부(100)의 출력을 대전력용 브릿지 다이오드 소자를 이용 정류하여 평활시키고 배전압으로 승압시키기 위한 제어전력생성부(300)와, 마이크로콘트롤유니트(800)를 구비하여서 된 장치제어부의 출력으로 상기 제어전원생성부(200)에 의하여 공급되는 전원이 부하(LED 모듈(904))로 공급되도록 하거나 차단하기 위한 대전력 스위칭 수단을 구비하여서 된 포토커플러로 구현되는 전력 제어부(400)와,

LED 모듈(904)로 공급되는 전력을 전체 그룹제어 또는 그룹별 분기 제어가 용이하도록 복수개로 구성되고, IGBT, FET, TRAIC, BJT 등으로 구성된 스위칭 드라이버 소자가 구비되며, 상기 스위칭드라이버 소자는 대전력FET 또는 복수개의 소전력FET를 병렬로 연결하여 구현되는 부하출력조절부(500)와,

상기 복수개의 부하출력조절부(500)에서 공급되는 전력을 코일 및 콘덴서를 거쳐 노이즈를 제거한 후 LED모듈(904)에 공급하는 복수개의 출력필터부(600)로 된 LED 컨버터 모듈 일체형 전력 제어회로에 있어서,

상기 LED 모듈(904)에 전력을 공급하기 위한 전원공급선(703)에 연결되어 전압을 검출하여 상기 마이크로콘트롤유니트(800)에 공급하기 위한 제1차동증폭기(701)와 전류를 검출하여 상기 마이크로콘트롤유니트(800)에 공급하기 위한 제2차동증폭기(702)를 구비하여서 된 추세신호검출부(700)와,

마이크로콘트롤유니트(800)의 출력에 의하여 작동되며 상용전원에 연결된 SSR(901)과, SSR(901)을 통과한 상용전원을 정류 및 평활하기 위한 다이오드(902)와 콘덴서(903)로 구성된 조명유지전원공급부(900)를 구비하여서 된 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명은 도3과 같이 작동 초기에 마이크로콘트롤유니트(800)의 작동을 위하여 각 레지스터 및 I/O포트 설정을 위한 초기화 단계(10)와,

운용자가 현장에 최적화된 복수개의 모드로 편의에 따라 입력시킨 제어 방식으로 예를 들면, 24시간 중 시간대별 제어 상태, 타이머운용 제어 상태, 강제 절전모드, 그룹별 및 개별 ID 설정에 의한 제어 상태 등 다양한 제어 상태 중 어느 하나의 프로그램을 실행하도록 설정한 마이크로콘트롤유니트(800)에서 제어를 위한 데이터 출력이 발생되며, LED 모듈에 인가되는 전압 및 전류를 ADC(Analog to Digital Converrting)된 값에 의하여 읽어 내는 모니터링 단계(20)와,

상기 모니터링 단계(20)에서 읽어 들인 값에 따라 절전을 위한 상기 예시된 조명 제어 모드 중 어느 하나를 수행하기 위한 실행 프로그램에 의한 동작으로 디밍동작을 실시하도록 하는 LED모듈 조명 제어 실시 단계(30)와,

상기한 마이크로콘트롤유니트(800)에서 실시한 전압, 전류측정 횟수가 설정횟수에 도달하였는지를 카운트하는 전압전류측정값 설정 횟수 판정 단계(40)와,

상기한 과정으로 전압전류측정설정횟수에 도달한 경우에는 카운트한 전압 및 전류값들의 평균값을 산출하는 과정을 실시하는 평균전압, 평균전류산출실시단계(50)와,

상기한 평균전압, 평균전류산출실시단계(50)를 2회 이상 설정된 횟수만큼 반복하는 평균값 반복산출실시단계(60)와,

이러한 상기한 평균값반복산출실시단계(60)에 의하여 전압값이 증가 및 감소 또는 지속되는 지의 여부를 판정하여 마이크로콘트롤유니트(800)에서 출력되는 제어 데이터의 증가추세(Increasement Trend) 및 감소추세(Decreasement Trend) 또는 유지추세( Continuous Trend)와 부합되는 지의 여부를 판정하는 전압추세추종여부판정단계(70)와,

상기한 평균값반복산출실시단계(60)에 의하여 전류값이 증가 및 감소 또는 지속되는 지의 여부를 판정하여 마이크로콘트롤유니트(800)에서 출력되는 제어 데이터의 증가추세(Increasement Trend) 및 감소추세(Decreasement Trend) 또는 유지추세( Continuous Trend)와 부합되는 지의 여부를 판정하는 전류추세추종여부판정단계(80)와,

상기 전압추세추종여부판정단계(70) 및 전류추세추종여부판정단계(80)가 마이크로유니트(800)의 출력데이터와 모두 일치하는 경우 상기한 모니터링 단계(20)를 거쳐 공지의 LED모듈 조명 제어 실시 단계(30)를 실시하여 최적의 조도를 유지하도록 하고, 전압추세추종여부판정단계(70)와, 전류추세추종여부판정단계(80) 중 어느 하나라도 마이크로유니트(800)의 출력데이터와 일치하지 않는 경우에는 즉시 조명유지전원공급부(900)를 작동시키는 조명유지전원공급부 작동 단계(90)와, 이와 같이 정류 출력이 직접 LED모듈(904)에 공급되도록 함과 아울러 점검을 요청하는 경계신호를 출력시키는 경계신호발생부 구동 단계(99)를 실시하도록 하여서 된 것이다.

이와 같이 된 본 발명의 작동을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 전원필터부(100)에는 상용전원이 공급되며, 내부에 설치된 코일 및 콘덴서를 거치면서 이들의 유도리액턴스 및 용량 리액턴스에 의하여 노이즈가 크게 감쇄되어 안정적인 상용 전원이 출력된다. 이와 같이 출력된 상용전원은 제어전원생성부(200)의 파워 트랜스에 의하여 설계된 필요 전압으로 감압된 후 브릿지다이오드에 의하여 정류되고 콘덴서에 의하여 평활 된 다음 통상의 집적회로로 구성되는 레귤레이터에 의하여 정전압출력을 발생시킨다.

아울러, 본 발명에서의 제어전원생성부(200)는 팬제어부(201)에 전원을 안정적으로 공급한다. 이러한 팬제어부(201)는 상기 전력 제어부(400)의 대전력 스위칭소자 및 부하출력조절부(500)의 스위칭 드라이버 소자에서 발생되는 열을 감지하기 위한 온도센서(202)와,

상기 온도센서(202)를 구비하여서 된 온도센서(202) 신호증폭부(203)와,

상기 온도센서(202) 신호증폭부(203)에 의하여 트랜지스터에 흐르는 전류가 변화하는 팬모터 전력공급부(204)와,

팬모터 전력공급부(204)의 트랜지스터에 흐르는 전류값이 온도에 상승하는 값으로 변화하여 팬모터의 회전수가 증감되도록 하여서 된 것이다.

즉, 본 발명에서는 써미스터 등의 온도센서(202)를 이용하여 자동으로 운용되는 팬제어부(201)에도 레귤레이터에 의하여 안정된 전원을 공급하며, 상기 팬제어부(201)는 장치 내부에 내장된 도6으로 보인 써미스터에 의하여 배기온도를 감지하고 이에 상응하여 팬모터의 회전수를 제어함으로써 팬모터에 의하여 본 발명에 사용되는 IGBT, FET, TRAIC, BJT등으로 구성되는 대전력 스위칭소자 및 스위칭 드라이버 소자 등에서 발생하는 열을 배출시키게 된다.

즉, 본 발명에서는 써미스터로 대표될 수 있는 온도센서(202)가 상기 스위칭수단에서 발생되는 열을 방출시키기 위하여 온도센서(202)의 저항값으로 온도센서(202) 신호증폭부(203)의 트랜지스터에 흐르는 전류가 변화하고 이에 따라 팬모터 전력공급부(204)의 트랜지스터와 접지사이에 연결된 저항값이 변화됨으로써 팬모터 전력공급부(204)의 트랜지스터에 흐르는 전류값이 온도에 대체적으로 비례하는 값으로 변화하여 팬모터에 공급되는 전력을 증감시킴으로써 팬모터의 회전수가 증감되면서 스위칭소자가 과열되지 않도록 열을 방출하여 원활한 동작과 수명 확보가 가능하게 되는 것이다. 이를 위하여 본 발명에 사용되는 팬제어부(201)를 도 6으로 보였으나, 이는 일예이며, 기타 다양한 형태로 실시될 수 있음은 물론이다.

이러한 본 발명에서는 상기한 제어전원생성부(200)의 복수개 레귤레이터로 된 정전압생성부에서 출력되는 전력은 전력 제어부(400)에 공급된다.

이러한 전력 제어부(400)는 마이크로콘트롤유니트(800)의 출력포트에서 공급되는 출력데이터에 의하여 구동되는 포토커플러를 구비하고 있으며, 이는 입력에 구비된 발광소자와, 발광소자의 점멸에 의하여 스위칭되는 대전력 스위칭소자가 출력으로 구비된 것으로, 상기 전력 제어부(400)의 출력으로 구비된 대전력 스위칭 소자의 출력이 IGBT, FET, TRAIC, BJT 등으로 구성된 스위칭 드라이버 소자가 구비된 부하출력조절부(500)에 공급되어,

전력 제어부(400)의 대전력 스위칭 소자의 작동에 연동되어 부하출력조절부(500)의 스위칭드라이버 소자가 작동됨에 따라 LED모듈에 전력을 공급하게 되는 것이다.

아울러, 상기의 부하출력조절부(500)의 스위칭드라이버 소자는 대전력FET 또는 복수개의 소전력FET를 병렬로 연결하여 구현할 수 있음은 전술한 바와 같으며, 이의 출력이 LED모듈에 최적화된 전력을 공급함으로써 절전과 최적 조명을 제공하기 위한 동작을 실시하게 된다. 즉, 본 발명에서는 마이크로콘트롤유니트(800)에 미리 입력된 선정된 제어방식의 알고리즘에 따른 프로그램에 의하여 지정된 마이크로콘트롤유니트(800)에서 프로그램에 의하여 지정된 출력포트로 PWM 형태의 출력데이터를 출력시키게 되며, 이러한 제어출력데이터의 듀티비(Duty Rate)는 LED 모듈(904)이 목적하는 조도로 점등되도록 하기 위한 값으로 되어 상기한 포토커플러의 입력으로 인가되는 것이므로 포터커플러의 출력으로 연결된 대전력 스위칭 소자가 스위칭하면서 부하출력조절부(500)의 스위칭 드라이버 소자의 게이트에 PWM 신호파형을 인가하여 상기 스위칭 드라이버 소자의 드레인과 소스를 통하여 LED모듈에 흐르는 PWM 전력파형이 형성됨으로써 최적의 전력이 LED모듈에 공급될 수 있는 것이다.

또한 상기한 LED모듈에 공급되는 전력은 출력필터부(600)의 코일과 콘덴서에 의하여 노이즈가 제거된 후 공급되는 것이다.

이러한 일련의 과정에서 본 발명은 상기 LED모듈에 공급되는 전력의 전압이 출력필터부(600)와 LED 모듈(904)을 직접 연결시키는 전원공급선에 나타나고, 이에 입력이 연결된 제1차동증폭기(701)에 의하여 검출되어 기준 전압과의 차에 해당하는 아날로그 전압이 마이크로콘트롤유니트(800)의 입력포트로 인가된다. 이러한 마이크로콘트롤유니트(800)의 입력포트로 입력된 차동증폭기의 신호값은 아날로그값이므로 마이크로콘트롤유니트(800) 내부의 ADC(ANALOG TO DIGITAL CONVERTER) 기능에 의하여 디지털값으로 변환된 후 전압값으로 변환되는 것이다.

또한, 본 발명은 상기 LED모듈에 공급되는 전력의 전류값 출력필터부(600)와 LED 모듈(904)을 직접 연결시키는 전원공급선에 연결된 분류저항(SH)의 전압값으로 나타나고, 이에 입력이 연결된 제2차동증폭기(702)에 의하여 검출되어 기준 전압과의 차에 해당하는 아날로그 전압이 마이크로콘트롤유니트(800)의 입력포트에 전류값으로 인가된다. 이러한 마이크로콘트롤유니트(800)의 입력포트로 입력된 제2차동증폭기(702)의 전류신호값은 아날로그값이므로 마이크로콘트롤유니트(800) 내부의 ADC(ANALOG TO DIGITAL CONVERTER) 기능에 의하여 디지털값으로 변환된 후 전류값으로 변환되는 모니터링 단계(20)가 수행된다.

이러한 모니터링 단계(20)에 의하여 얻은 전압, 전류값에 의하여 마이크로콘트롤유니트(800)는 PWM 출력 데이터를 상기한 바와 같이 전력 제어부(400) 및 부하출력조절부(500)를 거쳐 LED 모듈(904)에 적절한 전압, 전류에 의한 전력이 공급되도록 하여 디밍을 실시하는 LED모듈 조명 제어 실시 단계를 구현하게 되는 것인 바, 이와 같이 하여 획득한 전압값과 전류값은 마이크로콘트롤유니트(800)에 의하여 설정된 시간 동안 설정된 횟수만큼 변환되는 전압전류측정값 설정 횟수 판정 단계를 거치며, 이러한 과정으로 얻은 평균 전압, 평균 전류산출 실시단계를 복수 회 실시하는 평균전압, 평균전류산출실시단계를 실시하게 된다. 본 발명에서는 특히 LED 모듈(904)에 공급되는 전력을 측정하는 전원공급선(703)에 의하여 추세신호검출부(700)의 제1차동증폭기(701) 및 제2차동증폭기(702)의 출력에 기초한 평균 전압, 전류산출값을 복수개 확보하고, 이들의 크기를 비교함으로써 선행 평균 전압, 평균 전류값에서 후행 평균 전압, 평균 전류값을 차의 부호에 따라 현재의 전압값과 전류값의 증감 추세를 판단하게 된다.

즉, 본 발명에서는 상기 제1차동증폭기(701) 및 제2차동증폭기(702)의 출력에 기초한 평균 전압, 전류산출값을 복수개 확보하고, 이들의 크기를 비교함으로써 선행 평균 전압, 평균 전류값에서 후행 평균 전압, 평균 전류값을 뺀 값(이하 "차"라 함)이 음수인 경우에는 현재의 전압값과 전류값이 증가추세인 것으로 판정하고, 그 차가 양수인 경우에는 감소추세인 것으로 판정하며, 그 차가 설정한 값 이내로 작은 경우에는 유지 상태인 것으로 판정하게 되는 것이다.

그 결과, 상기한 차에 의하여 판정된 증가 추세, 감소 추세, 유지 상태가 마이크로콘트롤유니트(800)의 출력 데이터 값의 추세와 동일하다면 즉각 이상이 없는 정상 동작 상태로 간주하게 되는 것이나,

만일 상기한 전원공급선(703)에 의하여 감지된 전압, 전류의 증가 또는 감소 및 유지 추세가 마이크로콘트롤유니트(800)의 출력 데이터 추세와 상이한 경우에는 마이크로콘트롤유니트(800)의 제어 상태와는 상이한 상태로 LED모듈이 제어되는 것으로 간주할 수 있다.

즉, 상기한 증가, 감소, 유지상태의 판정결과가 마이크로콘트롤유니트(800)의 PWM 출력 데이터 값의 상승 모드, 감소 모드, 유지 상태와 일치하지 않는 경우에는 정상적인 제어 결과를 얻지 못하고 있는 상태이므로,

이러한 경우에는 더 이상 LED모듈 제어의 의미가 없으므로 조명유지전원 공급부(900)의 SSR(901)이 마이크로콘트롤유니트(800)에 의하여 구동되어 상용전원이 직접 다이오드(902)를 거쳐 정류되고 콘덴서(903)에 의하여 평활된 후 LED모듈에 공급됨으로써 고장 발생 LED 모듈(904)이 정상 상태의 조도로 해당 지역을 조명할 수 있게 되어 제어 프로그램이 정상적으로 수행되지 않는 고장상태에서도 필요한 조도를 제공할 수 있게 되는 것이다.

아울러, 이러한 경우 본 발명에서는 외부의 관리자에게 고장 상황을 통보하기 위하여 마이크로콘트롤유니트(800)에서 경계신호발생부(1000)의 UART(1001) 포트로 해당 ID신호와 현재의 시각 데이터를 출력시켜 외부의 관리 컴퓨터로 고장 발생을 통보하거나 경계신호발생부(1000)의 CDMA(1002)를 구동하여 해당 ID신호와 현재의 시각 데이터를 전송하여 관리자의 휴대 단말기로 직접 고장 상황을 통보할 수 있게 되는 것이며, 이들 통신 구성을 이용해 다양한 부하 운용이 가능하다.

또한, 본 발명은 상기한 제어프로그램에 의한 제어 추세와 실제의 LED모듈에 인가되는 전압값 그리고 LED모듈에 흐르는 전류값의 추세가 일치되는 지를 보기 위하여 실제의 LED모듈 전압값과 전류값을 설정시간 동안 평균값으로 취하고 이러한 평균값을 두개 이상 복수개를 얻은 다음 그 차를 구하여 증가 및 감소 또는 유지의 변화 추세를 판정하도록 하는 과정에서 필요한 전압과 전류값을 취하는 설정시간 간격이나 설정한 시간 동안 취하게 되는 전압값, 전류값의 개수를 현장 상황 및 마이크로콘트롤유니트(800)의 특성을 고려하여 선정하여야 하고, 산출된 평균값의 개수를 두개 또는 세 개로 하거나 정확도를 높이기 위하여 그 이상의 개수로 하여 차 값을 산출함으로써 더욱 정밀한 증가 추세, 감소 추세, 유지 상태 판정을 할 수 있게 됨은 물론이다.

참고로, 본 발명에서는 공지된 바와 같은 여러 형태의 제어 모드가 마이크로콘트롤유니트(800)에 의하여 구현될 수 있으며, 그 구체적인 예를 열거하면 다음과 같다.

이러한 본 발명에 적용가능한 제어 방법은 기본적으로

① 제어 형태 1 : 저단 제어 레벨 설정( 가장 밝은 조도레벨을 100으로 하고 가장 낮은 제어레벨을 1로 하였을 시 LED 모듈(904) 조도레벨이 1~49의 범위내에서 선택되도록 함.)

② 제어 형태 2 : 상단 제어 레벨 설정( 가장 밝은 조도레벨을 100으로 하고 가장 낮은 제어레벨을 1로 하였을 시 LED 모듈(904) 조도레벨이 50~100의 범위내에서 선택되도록 함.)

③ 제어 형태 3 : 시스템 운용 조도 제어 레벨 설정(부하의 제어레벨 방법 운용 제어 형태)

선택 0 : exit (상단 운용모드 제어 형태5로 빠짐)

선택 1: 1단계(선택 레벨 고정 운용모드)

선택 2 : 오전, 정오, 저녁 시간대의 3 단계 점등 모드

선택 3 : 5 단계(최고 조도 레벨을 100으로 하였을 시 20, 40, 60, 80, 100의 조도레벨로 선정함)

선택 4 : 10 단계(최고 조도 레벨을 100으로 하였을 시 0 ~ 10까지의 제한된 조도레벨로 함) : 감성모드

선택 5 : 수동 조작( 최고 조도레벨을 100으로 하였을 시 0~ 99까지 임의로 선정함) : 사용자 설정 모드

④ 제어 형태 4 : 타이머 운용 (Option)

⑤ 제어 형태 5 : 강제 모드(LED 모듈(904)로 공급되는 최대제어출력의 20%ㅁ3% 레벨에서 고정운용)

⑥ 제어 형태 6 : 초기 전원 투입 설정( 장치 전원 "ON"시 초기값을 "OFF"로 함. )

⑦ 제어 형태 7 : 장치 Group 및 개별 ID 설정

⑧ 제어 형태 8 : 장치 운용모드 설정 후 종료 시 설정 내역을 CPU내에 저장 및 기존 내용 갱신 등임.

이외에도 다양한 형태의 설정된 제어 모드를 적용할 수 있음은 물론이며, 본 발명에서는 특히 여러 형태로 구현 가능한 제어형태에 있어서 마이크로콘트롤유니트(800)에 의한 제어 추세에 LED모듈에 연결된 전원공급선(703)의 전압값 및 전류값이 부응하는 지의 여부에 따라 추세에 부응하지 못하는 경우 조명 유지를 위한 정류된 전원이 직접 LED모듈에 공급됨을 기술적 특징으로 하는 것이므로 상기에서 기재된 제어 형태는 물론 공지된 여하한 제어 형태를 적용한다고 하여도 이에 의하여 본원 발명의 기술적 특징이 제한 해석되어서는 안 된다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 발명은 LED 램프의 보급이 활성화되면서 다양한 종류의 조명 제어 시스템이 제안되고 있으나, 여러 현장에서는 매우 다양한 조건의 조명 제어 방식이 필요한 반면 절전 효과를 도모하는 유용한 기능을 수행하면서도 다양한 고장 발생 요인을 안고 있는 현장 조건과 센서 및 프로그램의 오류가 빈번히 발생하는 상황에서 부적절한 조도 제어나 고장 발생 시에 즉각 조명유지전원공급부(900)에서 직접 조명 전원을 제공하여 조명의 연속성 유지가 가능하게 되는 것이다.

이상과 같은 본 발명은 예시되거나 도시된 전술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명이 의도하는 요지 및 개념 내에서 공지된 여러 요소나 제어 방법을 결합하여 다양하게 변화시켜 실시하는 것이 가능함은 물론이다.

10:초기화 단계 20:모니터링 단계
30:LED모듈 조명 제어 실시 단계
40:전압전류측정값 설정 횟수 판정 단계
50:평균전압, 평균전류산출실시단계 60:평균값 반복산출실시단계
70:전압추세추종여부판정단계 80:전류추세추종여부판정단계
90:조명유지전원공급부 작동 단계 99:경계신호발생부 구동 단계
100:전원필터부 200:제어전원생성부
201:팬제어부 202:온도센서
203:신호증폭부 204:전력공급부
300:제어전력생성부 400:전력 제어부
500:부하출력조절부 600:출력필터부
700:추세신호검출부 701:제1차동증폭기
702:제2차동증폭기 703: 전원공급선
800:마이크로콘트롤유니트 900:조명유지전원공급부
901: SSR 902:다이오드
903:콘덴서 904:LED 모듈
1000: 경계신호발생부
1001: UART(Universal Asynchronous Receiver / Transmitter)
1002: CDMA SH: 분류저항

Claims (8)

1. 상용전원이 공급되어 서지 및 노이즈 제거를 위한 코일 및 콘덴서를 구비하여서 된 전원필터부와,
   상기 전원필터부의 출력을 공급받아 전압을 강압시키고 정류 및 평활 그리고 정전압회로에 의하여 규정 전압을 출력시키는 제어전원생성부와,
   공급되는 전력 제어에 의해 디밍 제어되는 LED모듈과,
   상기 LED모듈의 디밍 제어를 위해 상기 전원필터부의 출력을 대전력용 브릿지 다이오드 소자를 이용 정류하여 평활시키고 배전압으로 승압시키기 위한 제어전력생성부와,
   마이크로콘트롤유니트를 구비하여서 된 장치제어부의 출력으로 상기 제어전원생성부에 의하여 공급되는 전원이 LED모듈로 공급되도록 하거나 차단하기 위한 대전력 스위칭 수단을 구비하여서 된 전력 제어부와,
   상기 전력 제어부의 대전력 스위칭 수단에 연동하여 스위칭되는 스위칭 드라이버 소자가 구비된 부하출력조절부와,
   상기 부하출력조절부에서 공급되는 전력을 코일 및 콘덴서를 거쳐 노이즈를 제거한 후 LED모듈에 공급하는 출력필터부가 구성된 LED 컨버터 모듈 일체형 전력 제어회로가 구성되되,
   LED모듈에 전력을 공급하기 위한 상기 LED 컨버터 모듈 일체형 전력 제어회로의 전원공급선에 연결되어 전압을 검출하여 상기 마이크로콘트롤유니트에 공급하기 위한 제1차동증폭기와 전류를 검출하여 상기 마이크로콘트롤유니트에 공급하기 위한 제2차동증폭기를 구비하여서 된 추세신호검출부와,
   상기 마이크로콘트롤유니트의 출력에 의하여 작동되며 상용전원에 연결된 SSR과,
   상기 SSR을 통과한 상용전원을 전원공급선으로 공급하기 위하여 정류 및 평활을 위한 다이오드와 콘덴서로 구성된 조명유지전원공급부가 구비되고,
   상기 마이크로콘트롤유니트는 LED모듈의 디밍을 위한 프로그램에 의하여 지정된 출력포트로 PWM 형태의 출력데이터를 출력시켜 LED모듈의 디밍 제어를 하며, 상기 추세신호검출부로부터 적어도 2회 이상 입력된 전압 검출값과 전류 검출값의 평균 전압산출값과 평균 전류산출값으로부터 증감추세, 유지상태를 판단하여 상기 출력데이터와 비교를 통해 디밍 제어의 이상을 판단하는 것임을 특징으로 하는 조명 연속 유지 성능을 갖는 LED 컨버터 모듈 일체형 전력 제어 장치.
2. 운용자가 현장에 모드로 편의에 따라 입력시킨 제어 방식으로 작성된 디밍을 위한 프로그램을 실행하도록 설정한 마이크로콘트롤유니트에서 제어를 위한 출력데이터인 PWM 출력이 발생되며, 상기 PWM 출력에 따라 디밍되는 LED 모듈에 인가된 전압 및 전류를 ADC(Analog to Digital Converrting)값에 의하여 읽어 내는 모니터링 단계와,
   상기 모니터링 단계에서 읽어 들인 값에 따라 실행 프로그램에 의한 동작으로 디밍동작을 실시하도록 하는 LED모듈 조명 제어 실시 단계와,
   상기 마이크로콘트롤유니트가 상기 모니터링 단계에서 실시한 전압, 전류측정 횟수가 설정횟수에 도달하였는지를 카운트하는 전압전류측정값 설정 횟수 판정 단계와,
   상기 전압전류측정값 설정 횟수 판정 단계에서 전압전류측정설정횟수에 도달한 경우에는 카운트한 전압 및 전류값 들의 평균값을 산출하는 과정을 실시하는 평균전압, 평균전류산출실시단계와,
   상기 평균전압, 평균전류산출실시단계를 2회 이상 설정된 횟수를 반복하는 평균값 반복산출실시단계와,
   상기 평균값 반복산출실시단계에 의하여 전압값이 증가, 감소, 유지되는 지의 여부를 판정하여 마이크로콘트롤유니트의 출력데이터의 증가추세(Increasement Trend), 감소추세(Decreasement Trend), 유지추세( Continuous Trend)와 부합되는 지의 여부를 판정하는 전압추세추종여부판정단계와,
   상기 평균값 반복산출실시단계에 의하여 전류값이 증가, 감소, 유지되는 지의 여부를 판정하여 마이크로콘트롤유니트의 출력데이터의 증가추세(Increasement Trend), 감소추세(Decreasement Trend), 유지추세( Continuous Trend)와 부합되는 지의 여부를 판정하는 전류추세추종여부판정단계와,
   상기 전압추세추종여부판정단계 및 전류추세추종여부판정단계의 판정 결과가 부합인 경우 상기 모니터링 단계를 거쳐 LED모듈 조명 제어 실시 단계를 실시하여 조도를 유지하도록 하고, 부합되지 않는 경우에는 마이크로콘트롤유니트가 조명유지전원공급부를 작동시켜 정류 출력이 직접 LED모듈에 공급되도록 함을 특징으로 하는 조명 연속 유지 성능을 갖는 LED 컨버터 모듈 일체형 전력 제어 방법.
3. 삭제
4. 제2항에 있어서,
   LED 모듈에 공급되는 전력을 측정하는 전원공급선에 의하여 제1차동증폭기 및 제2차동증폭기의 출력에 기초한 평균 전압, 전류산출값을 복수개 확보하고, 이들의 크기를 비교함으로써 선행 평균 전압, 평균 전류값에서 후행 평균 전압, 평균 전류값을 차가 음수인 경우에는 현재의 전압값과 전류값이 증가추세인 것으로 판정하고, 그 차가 양수인 경우에는 감소추세인 것으로 판정하며, 그 차가 설정한 값 이내로 작은 경우에는 유지 상태인 것으로 판정하며, 상기 판정 결과 증가 추세, 감소 추세, 유지 상태가 마이크로콘트롤유니트의 출력 데이터 값의 추세와 동일하다면 이상이 없는 정상동작상태로 간주함을 특징으로 하는 조명 연속 유지 성능을 갖는 LED 컨버터 모듈 일체형 전력 제어 방법.
5. 제2항에 있어서,
   LED 모듈에 공급되는 전력을 측정하는 전원공급선에 의하여 제1차동증폭기 및 제2차동증폭기의 출력에 기초한 평균 전압, 전류산출값을 복수개 확보하고, 이들의 크기를 비교함으로써 선행 평균 전압, 평균 전류값에서 후행 평균 전압, 평균 전류값을 차가 음수인 경우에는 현재의 전압값과 전류값이 증가추세인 것으로 판정하고, 그 차가 양수인 경우에는 감소추세인 것으로 판정하며, 그 차가 설정한 값 이내로 작은 경우에는 유지상태인 것으로 판정하고, 상기 판정 결과 증가 추세, 감소 추세, 유지 상태가 마이크로콘트롤유니트의 출력 데이터 값의 추세와 동일하다면 이상이 없는 정상동작상태로 간주하며,
   상기 전원공급선에 의하여 감지된 전압, 전류의 증가 또는 감소 및 유지 추세가 마이크로콘트롤유니트의 출력 데이터 추세와 상이한 경우에는 조명유지전원공급부에 의하여 상용전원이 정류된 후 부하출력조절부를 통하지 않고 직접 LED 모듈에 공급되도록 함을 특징으로 하는 조명 연속 유지 성능을 갖는 LED 컨버터 모듈 일체형 전력 제어 방법.
6. 제2항에 있어서,
   마이크로콘트롤유니트에 의하여 조명유지전원공급부가 작동되는 경우 점검을 요청하는 경계신호를 출력시키는 경계신호발생부 구동 단계(90)를 실시함을 특징으로 하는 조명 연속 유지 성능을 갖는 LED 컨버터 모듈 일체형 전력 제어 방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 마이크로콘트롤유니트의 프로그램으로 지정된 출력포트에 UART 또는 CDMA가 선택적으로 구비되는 경계신호발생부가 연결되도록 함을 특징으로 하는 조명 연속 유지 성능을 갖는 LED 컨버터 모듈 일체형 전력 제어 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 전력제어부의 대전력 스위칭소자 및 부하출력조절부의 스위칭 드라이버 소자에서 발생되는 열을 감지하기 위한 온도센서와,
   상기 온도센서를 구비하여서 된 온도센서 신호증폭부와,
   상기 온도센서 신호증폭부에 의하여 트랜지스터에 흐르는 전류가 변화하는 팬모터 전력공급부와,
   팬모터 전력공급부의 트랜지스터에 흐르는 전류값이 온도에 상승하는 값으로 변화하여 팬모터의 회전수가 증감되는 팬제어부를 구비함을 특징으로 하는 조명 연속 유지 성능을 갖는 LED 컨버터 모듈 일체형 전력 제어 장치.
   

Images