KR101830248B1 - 엘이디 조명 제어 장치 및 이를 이용한 엘이디 조명 제어 시스템 - Google Patents

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Abstract

표준 플랫폼과 함께 부품에 대한 모듈화 및 다양한 부품을 수용할 수 있는 시스템 조명 구조를 제시함으로써 조명을 정보화 인프라로 이용할 수 있고 효과적인 모니터링과 제어 관리를 통해 에너지 절감 및 운용 비용 절감을 이룰 수 있도록 하는 엘이디 조명 제어 장치 및 이를 이용한 엘이디 조명 제어 시스템을 제시한다. 제시된 시스템은 LED 조명에 유선으로 연결되고 LED 조명에 대한 조명 제어를 행하는 유선조명부, 무선 단말과의 무선 통신으로 LED 조명에 대한 조명을 행하고 유선조명부와의 연동을 수행하는 무선조명부, LED 조명의 개별 ID를 할당하고 외부의 단말기와의 데이터 송수신을 행하는 위치통신부, 멀티센서를 지원하며 멀티센서로부터 수집된 센서 데이터를 분석하는 멀티센서부, 멀티센서부에서 분석된 센서 데이터를 근거로 LED 조명을 방열시키는 능동방열부, 및 유선조명부와 무선조명부와 위치통신부와 멀티센서부 및 능동방열부의 동작을 제어하는 프로세서제어부를 포함한다.

Description

엘이디 조명 제어 장치 및 이를 이용한 엘이디 조명 제어 시스템{Apparatus for controlling LED lighting and LED lighting control system using thereof}
본 발명은 엘이디 조명 제어 장치 및 이를 이용한 엘이디 조명 제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 멀티융합센서, 유/무선 통신 및 위치ID 통신, 능동 방열, 스마트 SMPS 및 드라이빙 기능을 포함하는 엘이디 조명 제어 시스템 및 그 엘이디 조명 제어 시스템에 채용된 엘이디 조명 제어 장치에 관한 것이다.
기존 LED 조명이 수요자 중심적으로 다양한 기술들과 접목하여 다양한 기술들이 출현하고 있다. 그에 따라, 센서 정보를 받아 조명을 On/Off하는 기능에서부터, 무선을 이용한 조명 디밍(Dimming)제어, 0-10나 DMX, DALI와 같은 유선 조명 제어 연동, 최근 LED 가시광 통신(VLC)에 이르기까지 다양한 형태를 선보이고 있다.
하지만 이러한 갖가지 기술에 연동하고 표준화된 인터페이스가 없어 제품간 비호환 단점이 있다.
또한, 현재 조명제어 시스템은 건축 조명 및 무대 조명, 도로 조명과 같은 대규모 조명 응용 분야에 많이 이용되고 있으며, 일반 고객이 원하는 취향을 제작하기에는 비용이 비싸고 기능이 제한적이다.
대한민국 공개특허 10-2009-0088952호(조명 제어 시스템 및 방법)에는 조명을 제어하는 시스템 및 방법이 제시되었다.
대한민국 공개특허 10-2009-0088952호에 제시된 조명 제어 시스템은, 외부 입력에 응답하여 하나 이상의 발광 요소들로부터의 광의 발생을 제어하는 시스템으로서, 외부 입력을 수신하고 이를 미리 정의된 내부 제어 프로토콜에 따라 변환하도록 구성된 제어 인터페이스 모듈, 및 제어 인터페이스 모듈에 통신 연결되어 있고 상기 변환된 입력에 따라 상기 하나 이상의 발광 요소들을 제어하기 위해 하나 이상의 발광 요소들에 연결되어 동작하는 광 발생 모듈을 포함한다.
상술한 대한민국 공개특허 10-2009-0088952호의 발명은 제어 프로토콜을 수신하여 광 발생 제어로 변환하는 제어 인터페이스 모듈 및 통신 연결에 대한 제어 시스템 및 방법을 기술하고 있는데, 이는 본 발명에서 시스템 조명을 위한 모듈의 표준화된 구조 및 조명 응용을 위한 소프트웨어 구조를 기술하는 것과는 차이난다고 할 수 있다.
대한민국 공개특허 10-2012-0027503호(다수의 제어가능 조명 네트워크에 적용가능한 개인적 선호사항을 자동으로 도출하고 수정하는 시스템 및 장치)에는 제어가능 조명 네트워크에 관련된 개인적 선호사항을 도출하고 수정하며 개인적 선호사항을 이용하기 위해 통신 기술을 사용하는 시스템 및 장치가 제시되었다.
대한민국 공개특허 10-2012-0027503호에 제시된 시스템은, 적어도 하나의 제어가능 조명 네트워크에 관련된 개인적 선호사항을 도출하는 시스템으로서, 인식 모듈 및 추론 엔진을 실행하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서 - 인식 모듈은 사용자의 식별자, 사용자에 의해 요청되는 적어도 하나의 제어가능 조명 네트워크에 대한 복수의 조정, 및 상기 복수의 조정 각각에 대응하는 상황을 검출하고, 추론 엔진은 복수의 조정과 상기 상황 사이의 상관 관계를 식별하기 위해 복수의 조정 및 대응하는 상황을 분석하고, 식별된 상관 관계에 기초하여 연관된 사용자의 식별자와 연관된 적어도 하나의 개인적 선호사항 규칙을 생성함 -; 및 복수의 조정 및 대응하는 상황과 연관된 사용자의 식별자를 저장하도록 구성된 메모리를 포함한다.
상술한 대한민국 공개특허 10-2012-0027503호의 발명은 사용자 개인적 선호 사항을 도출하기 위해 상황과 조명 제어 정보를 저장하는 구조를 실시예로 들고 있는데, 본 발명에서는 그러한 내용이 필요없다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 표준 플랫폼과 함께 부품에 대한 모듈화 및 다양한 부품을 수용할 수 있는 시스템 조명 구조를 제시함으로써 조명을 정보화 인프라로 이용할 수 있고 효과적인 모니터링과 제어 관리를 통해 에너지 절감 및 운용 비용 절감을 이룰 수 있도록 하는 엘이디 조명 제어 장치 및 이를 이용한 엘이디 조명 제어 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 엘이디 조명 제어 장치는, LED 조명에 대한 온도 센서 정보 및 구동 전류 센서 정보를 근거로 상기 LED 조명의 고장 여부를 진단하고 남은 수명을 예측하는 고장진단/수명예측 제어부; 상기 LED 조명에 대한 색온도 센서 정보 및 조도 센서 정보를 근거로 상기 LED 조명의 색온도 및 조도를 조정하는 색온도/조도 보정 제어부; 무선으로 수신한 상기 LED 조명에 대한 조명 제어 명령을 해석하여 그에 상응하는 조명 제어를 행하는 무선 조명 제어 처리부; 입력된 데이터가 유선으로 연결된 상기 LED 조명에 대한 조명 제어 정보임에 따라 상기 LED 조명을 구동시키는 드라이빙부에게로 상기 조명 제어 정보를 보내는 유선 조명 제어 처리부; 상기 LED 조명에 대한 온도 센서 정보 및 구동 전류 센서 정보를 근거로 상기 LED 조명을 능동적으로 방열시키는 능동 방열 제어부; 및 상기 LED 조명에 대한 위치 ID 정보를 제공하는 위치 ID 설정 처리부;를 포함한다.
바람직하게, 상기 고장진단/수명예측 제어부는, 외부로부터의 측정조도값과 조명내부 온도값 및 조명 PWMM 출력센싱값을 기반으로 특징 데이터를 추출하는 특징 추출부; 상기 특징 추출부에서 추출된 특징 데이터의 시간에 따른 변화 형태를 나타내는 곡선을 유추하는 신호 논리 분석부; 상기 조명내부온도값과 상기 조명 PWM 출력센싱값 및 기저장된 광원감쇄곡선의 파라메터값 정보를 근거로 MTTF 함수를 생성하는 MTTF 함수 생성부; 상기 신호 논리 분석부에서 유추된 결과를 기반으로 상기 측정조도값과 조명내부 온도값 및 조명 PWMM 출력센싱값을 입력으로 하여 상기 LED 조명의 고장까지 남은시간을 생성하는 MTTF 예측 모델 생성부; 요구되는 정확도에 따라 상기 MTTF 함수 생성부의 출력과 상기 MTTF 예측 모델 생성부의 출력중에서 어느 하나를 선택하는 먹스부; 상기 먹스부에서 출력되는 고장까지 남은 시간과 기저장된 상기 LED 조명의 동작시간을 근거로 상기 LED 조명의 남은 수명을 예측하는 수명 예측부; 및 상기 수명 예측부에서 예측한 상기 LED 조명의 남은 수명과 기저장된 고장판단기준시간 값을 근거로 고장 여부를 진단하는 고장 진단부;를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 수명 예측부는 상기 먹스부에서 출력되는 고장까지 남은 시간과 기저장된 상기 LED 조명의 동작시간과의 차를 상기 LED 조명의 남은 수명으로 예측할 수 있다.
바람직하게, 상기 고장 진단부는 상기 수명 예측부에서 예측한 상기 LED 조명의 남은 수명이 기저장된 고장판단기준시간 값 이하이면 고장으로 진단할 수 있다.
바람직하게, 상기 고장진단/수명예측 제어부는, 상기 측정조도값과 조명내부 온도값 및 조명 PWMM 출력센싱값을 전처리하여 상기 특징 추출부 및 상기 MTTF 함수 생성부에게로 보내는 전처리부를 추가로 포함하여도 된다.
본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 엘이디 조명 제어 시스템은, LED 조명에 유선으로 연결되고, 상기 LED 조명에 대한 조명 제어를 행하는 유선조명부; 무선 단말과의 무선 통신으로 상기 LED 조명에 대한 조명을 행하고, 상기 유선조명부와의 연동을 수행하는 무선조명부; 상기 LED 조명의 개별 ID를 할당하고, 외부의 단말기와의 데이터 송수신을 행하는 위치통신부; 멀티센서를 지원하며 상기 멀티센서로부터 수집된 센서 데이터를 분석하는 멀티센서부; 상기 멀티센서부에서 분석된 센서 데이터를 근거로 상기 LED 조명을 방열시키는 능동방열부; 및 상기 유선조명부와 상기 무선조명부와 상기 위치통신부와 상기 멀티센서부 및 상기 능동방열부의 동작을 제어하는 프로세서제어부;를 포함한다.
바람직하게, 상기 LED 조명은 메인 조명 및 상기 메인 조명에 연결된 서브 조명을 포함할 수 있고, 상기 유선조명부는, 상기 메인 조명을 위해 DALI 트랜시버와 이더넷 트랜시버를 포함할 수 있고, 상기 서브 조명을 위해 DALI 트랜시버를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 무선조명부는 지그비 무선통신 및 와이파이 무선통신 중에서 하나를 통해 상기 무선 단말과의 무선통신을 행할 수 있다.
바람직하게, 상기 무선조명부는, 상기 LED 조명에 대한 온/오프를 담당하고, 상기 LED 조명의 조도를 조절하고, 상기 LED 조명에 대한 실시간 모니터링을 수행하는 무선 단순 조명 제어부; 상기 LED 조명의 그룹의 전원 온/오프하고, 상기 그룹의 조명 조도를 조절하고, 무선 조명 네트워크에 대한 구조를 제어하고, 상기 LED 조명에 대한 상태 모니터링과 보고를 행하는 무선 스마트 조명 제어부; 상기 무선 단말과의 무선 인터페이스를 행하는 무선 통신부; 및 상기 유선조명부와의 연동을 위한 변환 프로토콜부;를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 위치통신부는 가시광통신을 이용한 데이터 송수신 및 조명 통신 송수신을 이용한 영상 및 스트리밍 데이터 송수신중에서 어느 하나로 상기 외부의 단말기와의 데이터 송수신을 행할 수 있다.
이러한 구성의 본 발명에 따르면, 조명과 융합할 수 있는 기술을 소형 모듈화하여 시스템 조명을 구성할 수 있는 구조를 제안한다.
본 발명으로 이룰 수 있는 시스템 조명은 에너지 절감 뿐만 아니라, 표준화된 엔진 모듈화를 통해 다양한 종류의 부품을 수용할 수 있고 조명 제어 기술과 IT 융합을 통해 편리하고 편안한 조명을 구현할 수 있다.
또한 조명을 통해 다양한 서비스를 제공함으로써, 조명을 정보화 인프라로 이용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엘이디 조명 제어 장치가 채용된 엘이디 시스템 조명의 엔진의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 각 부의 기능 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시된 각 부가 서로 연동하여 응용(어플리케이션)을 제공함에 따라 필요한 소프트웨어 모듈에 대한 상호 연동을 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 무선조명부의 구성을 설명하는 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 유선조명부의 구성을 설명하는 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 위치통신부의 구성을 설명하는 도면이다.
도 7은 도 1에 도시된 프로세서제어부내의 센서제어부의 내부 구성을 설명하는 도면이다.
도 8은 도 1에 도시된 능동방열부에서 지원하는 능동 방열 기능을 프로세서제어부에서 고장 진단 기능에 이용하는 과정을 설명하는 플로우차트이다.
도 9는 도 1에 도시된 능동방열부에서 지원하는 능동 방열 기능을 프로세서제어부에서 수명 예측 기능에 이용하는 과정을 설명하는 플로우차트이다.
도 10은 도 8 또는 도 9에서의 고장진단 관련 구동전류 차단 정보를 생성하기까지의 과정을 설명하는 플로우차트이다.
도 11은 도 8 또는 도 9에서의 고장진단 관련 PWM 제어 정보를 생성하기까지의 과정을 설명하는 플로우차트이다.
도 12는 도 9에서의 수명 예측 관련 방열부품 구동 정보를 생성하기까지의 과정을 설명하는 플로우차트이다.
도 13은 도 1에 도시된 프로세서제어부에서 고장 진단 및 수명 예측 기능을 수행하기까지의 과정을 설명하는 플로우차트이다.
도 14는 도 1에서 DALI 인터페이스를 통해 입력된 정보에 대해 프로세서제어부내의 유선 조명 제어 처리부에서 처리하는 과정을 설명하는 플로우차트이다.
도 15는 도 3에 도시된 고장진단/수명예측 제어부의 내부 구성도이다.
도 16은 도 15에 도시된 고장진단/수명예측 제어부에서의 처리과정을 설명하는 플로우차트이다.
엘이디 조명 제어 시스템은 조명부하설비에 대한 에너지절감과 효율적인 자원관리와 이용자의 사용환경을 분석하여 최적화된 LED조명의 이용을 위한 유무선 조명 제어기기를 제공하고, 건물관리시스템 등과 연동하여 사용되고 있지 않은 공간의 조명을 제어하는 등의 지능형 조명시스템을 의미한다. 따라서, 엘이디 조명 제어 시스템은 기존 엘이디(LED) 조명에 IT를 융합한 엘이디 시스템 조명으로 이해하여도 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 엘이디 조명 제어 장치 및 이를 이용한 엘이디 조명 제어 시스템에 대하여 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니된다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 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 발명의 실시예에 따른 엘이디 조명 제어 장치가 채용된 엘이디 시스템 조명의 엔진의 구성도로서, 도 1에서의 시스템 조명 엔진(10)이 엘이디 조명 제어 시스템이 되고, 프로세서제어부(12)가 엘이디 조명 제어 장치가 된다고 보면 된다.
도 1의 시스템 조명 엔진(10)은 통신, 센서, 방열, LED 드라이빙, 시스템 프로세싱 등의 기능을 담당하고 있는 구성요소들로 구성된다. 시스템 조명 엔진(10)은 시스템 조명의 CPU 기능을 담당하고 있는 프로세서제어부(12), 유선 통신 기능을 담당하는 유선조명부(14), 무선 통신 기능을 담당하는 무선조명부(16), 위치 정보(예컨대, GPS 기반)를 이용한 통신을 담당하는 위치통신부(18), 멀티센서(30)를 지원하는 멀티센서부(20), 능동 방열을 지원하는 능동방열부(22), LED 드라이빙을 지원하는 드라이빙부(24), 및 스마트 전원을 지원하는 SMPS부(26)를 포함한다.
도 1에 도시된 각 부들(12 ~ 26)은 SLSI(System Lighting Standard Interface; 28)를 통해 상호 인터페이스한다.
프로세서제어부(12)는 각 부들의 소프트웨어 기능이 수행되는 구성요소이다. 그에 따라, 프로세서제어부(12)는 위치인식, DALI(Digital Addressable Lighting Interface) 유선통신, 디밍/온오프, 무선스마트조명제어, 고장진단처리, 능동방열, 수명예측처리, 고장진단 및 수명예측, 영상 전송, 스트리밍 전송, 원격 및 보안무선제어 등의 통신제어, 영역별 조도 제어, 색온도 및 조도 보정, 인지처리 등의 소프트웨어 처리 기능을 수행할 수 있도록 프로세스 관리 및 핸들링 기능 등을 지원한다. 여기서, DALI는 두 라인의 통신 선로에 디지털 제어신호를 전송하여 조명을 제어할 수 있는 조명제어 프로토콜이다.
유선조명부(14)는 DALI(32) 마스터 기능을 수행하여 DALI 디바이스로 동작하는 서브조명(34)을 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 이더넷(37)을 지원하기 때문에 조명 제어 서버(36) 및 인터넷(38)를 통하여 원격으로 조명제어가 가능한다.
무선조명부(16)는 지그비(zigbee), 와이파이(WiFi) 등의 통신 기능을 갖춘 무선단말(40)을 이용하여 조명제어가 가능하도록 기능을 지원한다.
멀티센서부(20)는 색온도, 인지, 온도, 조도 및 음성 센서 등의 멀티센서(30)를 지원한다. 멀티센서부(20)는 멀티센서(30)로부터 수집된 센서 데이터를 분석하여 시간 및 공간 등 목적에 따른 지능형 센서 제어 알고리즘 및 처리 방식을 지원한다.
이러한 다양한 조명 제어 기능은 최종적으로 프로세서제어부(12)에서 드라이빙부(24)로 전달되어 LED광원(42)을 제어할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 각 부의 기능 블록도이다.
프로세서제어부(12)는 시스템 조명 엔진(10)에서 동작하는 소프트웨어를 프로세스로 할당하여 각각의 프로세스들이 조화롭게 동작할 수 있도록 지원한다. 이를 위해, 프로세서제어부(12)는 프로세스매니저, 시스템 모니터링, 고장진단 및 수명예측, 이벤트 핸들러, 메모리 핸들러, 유지보수 블록 등을 포함할 수 있다.
유선조명부(14)는 메인조명과 서브조명이 각각 다른 기능 블록으로 구성된다. 메인조명은 DALI와 이더넷(ethernet)을 동시에 지원하므로 DALI 트랜시버와 이더넷 트랜시버를 가진다. 그러나, 서브조명은 DALI만을 지원하므로 DALI 트랜시버를 가진다. 즉, 메인조명은 DALI 디바이스 관련 기능 블록(DALI 트랜시버, DALI 헤더처리, DALI 커멘드 처리, DALI 액츄에이터), 및 이더넷 처리 및 인터넷을 이용한 원격 제어를 위한 이더넷 디바이스 관련 기능 블록(이더넷 트랜시버, DALI/UDP 헤더처리, 컨텐츠 송수신, 원격유지보수)을 갖는다. 이에 반해, 서브조명은 메인조명이 가지고 있는 기능 중 일부인 DALI 트랜시버, DALI 헤더처리, DALI 커맨드 처리, 및 DALI 액츄에이터(Aactuator) 기능 등 DALI 디바이스 관련 기능 블록으로 구성된다.
무선조명부(16)는 지그비(zigbee) 무선통신을 지원하기 위한 지그비 블록과 와이파이(WiFi) 무선통신을 지원하기 위한 와이파이(WiFi) 블록을 포함한다. 지그비 블록은 지그비 송수신, 무선 기반 개별 조명 제어, 효율적인 네트워크 구성을 위한 기능 및 그룹 조명 제어 등을 수행할 수 있도록 하는 기능 블록(즉, 무선단순조명제어, 무선복합조명제어, 무선조명네트워크, 지그비 송/수신모듈), 및 기존 조명 네트워크인 0-10이 시스템조명에서 제어될 수 있도록 연동 기능을 지원하는 0-10연동블록 및 소형화 지원 블록을 포함한다. 와이파이 블록은 와이파이 무선 지원을 위한 와이파이(WiFi) 송/수신 블록, 유선조명부품(14)과의 연동을 위한 와이파이-유선조명 변환프로토콜 블록, 및 조명에 특화된 기능을 지원하는 조명전용 와이파이 AP 블록을 포함한다.
위치통신부(18)는 조명에 개별 ID를 자동적으로 할당할 수 있는 Auto-Conf LID(Location ID) 블록, 엘이디 가시광통신(VLC)를 이용한 데이터 송신을 담당하는 조명통신 송신 블록, 엘이디 가시광통신(VLC)를 이용한 데이터 수신을 담당하는 조명통신 수신 블록, 조명통신 송수신을 이용하여 영상 데이터를 전달하는 영상 데이터 블록, 및 조명통신 송수신을 이용하여 스트리밍 데이터를 전달하는 역할을 담당하는 스트리밍 데이터 블록을 포함한다.
멀티센서부(20)는 색온도, 조도, 온도, 인지 및 음성 센서 등의 하드웨어 모듈인 멀티센서 부품 블록, 센서 신호 처리를 SLSI(28)를 이용하여 프로세서제어부(12)에게로 전달하는 멀티센서신호처리블록, 및 프로세서제어부(12)에 포팅되어 수행되는 센서 제어 소프트웨어 블록을 포함한다. 여기서, 센서 제어 소프트웨어 블록은 센서 데이터 검출 블록, 센서 통합 관리 블록, 센서 데이터 분석 블록, 적응 센서 제어 블록, 및 센서 데이터 통합 연동 블록을 포함한다. 센서 데이터 검출 블록은 각 개별 센서로부터 RAW 데이터를 수집하여, 센서 정보를 추출한다. 그리고, 센서 데이터 검출 블록은 추출된 센서정보를 유효데이터로 변환 및 생성하는 역할을 담당한다. 센서 통합 관리 블록은 다양한 멀티 센서를 관리하기 위하여 센서 데이터 통합 연동 블록과 연동하여 디바이스 관리 기능을 수행한다. 멀티센서부(20)는 디바이스 관리를 통하여 개별적인 센서를 등록/변경/삭제하는 등의 관리를 할 수 있다. 또한, 멀티센서부(20)는 일체화된 조명의 멀티센서(30)를 그룹핑해서 통합적으로 관리할 수 있다. 센서 데이터 분석 블록은 센서정보로부터 추출되는 멀티센서 데이터를 분석하여 지능형 멀티센서 제어 알고리즘을 추론하고 멀티센서 통합 메타데이터를 생성하는 역할을 담당한다. 적응 센서 제어 블록은 추출된 센서 정보를 기준으로 멀티 센서 디바이스를 제어하는 역할을 수행한다.
능동방열부(22)는 방열 대상 또는 범위를 LED패키지, 제어보드, 방열기구로 하여 능동적으로 방열 기능을 지원한다. LED 조명을 능동적으로 방열하기 위해서는 온도센서로부터 임계치 이상의 온도가 감지되면 PWM 전류를 능동적으로 제어하여 방열을 시키는 방안, 제어 보드의 온도 감지 및 제어 알고리즘, 및 냉각기구 자체의 무게를 최경량하고 굴뚝효과를 이용하여 냉각기구를 제작함으로써 열을 덜 나게 하는 방식을 지원한다. 그에 따라, LED패키지에 대한 방열 기능을 지원하는 블록은 고온 감지 전류 차단 블록 및 초경량 방열 블록을 포함한다. 제어보드에 대한 방열 기능을 지원하는 블록은 능동 PWM 제어 블록 및 슬림형 방열 블록을 포함한다. 방열 기구에 대한 방열 기능을 지원하는 블록은 능동 냉각 제어 블록 및 고효율 방열 블록을 포함한다.
드라이빙부(24)는 LED 광원(42) 제어용 단일 채널 PWM 드라이빙 블록, LED 광원(42) 제어용 멀티 채널 PWM 드라이빙 블록, 및 LED 광원(42)과의 인터페이스를 위한 LED 드라이빙 인터페이스 블록을 포함한다.
SMPS부(26)는 전원 공급을 위한 제 1(Primary) 모듈, 전원 공급을 위한 제 2(Secondary) 모듈, 및 보조 전원 공급 장치인 보조 파워(Auxillary Power) 모듈을 포함한다. 제 1 모듈에서는 저출력 내장형 SMPS 지원 및 3만시간 이상의 장수명, 효율 90% 이상의 스마트 SMPS를 지원한다. 제 2 모듈에서는 프로세서가 탑재된 디지털 DC-DC 변환 알고리즘 및 출력 오차를 고려한 동작 주파수를 최적화하여 출력 리플을 최소화시킨다. 보조 파워 모듈에서는 슬립 및 웨이크업(sleep & wake-up) 방식을 이용하여 대기전력 최소화하여 주전원장치의 에너지 절감을 줄일 수 있도록 보조전원장치를 지원한다.
도 2에서, 무선 단말(40)은 지그비 또는 와이파이의 통신 기능을 갖춘 이동형 단말기, 지그비 또는 와이파이의 통신 기능을 갖춘 터치 패드 등으로 구성될 수 있고, 무선 조명 제어 단말기라고도 한다. 위치/영상 제공 단말기(44)는 LID 수신 블록 및 영상 수신 블록을 포함한다.
도 3은 도 1에 도시된 각 부가 서로 연동하여 응용(어플리케이션)을 제공함에 따라 필요한 소프트웨어 모듈에 대한 상호 연동을 보여주는 도면이다. 프로세서제어부(12)와 주변부품인 유선조명부(14), 무선조명부(16), 위치통신부(18), 멀티센서부(20), 능동방열부(22), 드라이빙부(24), SMPS부(26)가 연동하여 응용(어플리케이션)을 제공하는데, 도 3은 이 경우에 필요한 소프트웨어 모듈에 대한 상호 연동을 보여준다.
고장진단 및 수명예측 응용을 제공하기 위해, 프로세서제어부(12)는 멀티센서부(20)로부터의 온도 센서 정보를 읽어 고장진단/수명예측 제어부(50)로 정보를 전달한다. 또한, 온도 센서 정보는 센서 제어부(72)에 의해 능동 방열 제어부(70)에게로 전송되고, 능동 방열 제어부(70)는 그 온도 센서 정보를 기초로 수명 연장을 위해 능동방열부(22)를 구동 또는 유지하고 그 결과를 고장진단/수명예측 제어부(50)에게로 보낸다. 고장진단/수명예측 제어부(50)에서는 받은 정보를 알고리즘에 반영하여 고장진단 및 수명예측 응용을 제공한다.
조명 보정 및 조도 제어 응용을 위해, 멀티센서부(20)의 색온도와 조도 센서 정보는 프로세서제어부(12)의 센서 제어부(72) 및 스마트 조명 태스크 제어부(62)를 거쳐 색온도/조도 보정 제어부(52)로 입력된다. 색온도/조도 보정 제어부(52)는 입력된 색온도 및 조도 센서 정보를 근거로 색온도 및 조도 보정 처리를 행한다. 색온도/조도 보정 제어부(52)에서의 처리 결과는 LED조명의 조도 조절을 위해 스마트 조명 태스크 제어부(62)를 통해 드라이빙 제어부(74)로 전달되어 드라이빙부(24)에 적용된다. 스마트 조명 태스크 제어부(62)는 태크스 스케줄러(task scheduler), 리얼 타임 클럭(real-time clock), 자원 매니저(resource manager), 인터럽트 핸들러(interrupt handler), 및 태스크간 통신(inter-task comm.) 블록을 포함할 수 있다.
무선 스마트 조명 제어 응용을 위해, 무선조명부(16)로부터 들어온 조명 제어 명령은 드라이빙 제어부(74)를 거쳐 무선 조명 제어 처리부(54)에게로 입력된다. 무선 조명 제어 처리부(54)는 입력된 조명 제어 명령을 해석한 후에 스마트 조명 태스크 제어부(62)를 통해 조명에 대한 온/오프 또는 디밍(Dimming) 값 변경 등의 조명 제어 명령을 드라이빙 제어부(74)에게로 보내어 드라이빙부(24)에서 하드웨어적으로 LED를 조절할 수 있게 한다. 또한, 무선 스마트 조명 제어 응용은 멀티센서부(20) 또는 유선조명부(14)에 의해 들어온 값들과 스마트 조명 태스크 제어부(62)의 정보, 장면 및 컨텐츠 저장장치(76)의 정보를 읽어 데이터 매니저(64)를 통해 들어온 정보들을 무선 조명 제어 처리부(54)를 통해 무선조명부(16) 화면에 표시하는 기능을 포함한다.
유선 스마트 조명 제어 응용을 위해, 유선조명 제어 처리부(56)에서는 유선조명부(14)로부터 받은 데이터를 해석하여 세 가지로 분기하여 처리한다. 즉, 조명에 대한 제어가 필요할 경우 데이터 매니저(64)를 통해 스마트 조명 태스크 제어부(62)에서 조명 명령어로 변경하여 드라이빙 제어부(74)에 보내면, 드라이빙 제어부(74)는 드라이빙부(24)에 조명 제어 정보를 전달한다. 두 번째는 유선조명 제어 처리부(56)에 들어온 데이터가 위치ID를 포함할 경우 위치 ID 설정 처리부(78)를 통해 위치통신부(18)에 위치 ID 값이 전달되도록 한다. 마지막으로, 유선조명 제어 처리부(56)가 받은 데이터가 영상 데이터인 경우 데이터 매니저(64)를 통해 장면 및 컨텐츠 저장장치(76)로 영상 정보가 저장될 수 있도록 처리한다.
원격 모니터링 응용은, 무선조명 제어 처리부(54)와 유선조명 제어 처리부(56)에 들어오는 조명 제어 정보를 원격에서 모니터링한다.
영상/스트리밍 전송 응용은, LED 광원(42)을 통한 통신을 위해 스트리밍 패킷 제어부(58)는 무선조명 제어 처리부(54)와 유선조명 제어 처리부(56)로부터 들어온 사용자 명령을 해석하여 데이터 매니저(64)를 통해 장면 및 컨텐츠 저장장치(76)의 데이터를 읽어 위치통신부(18)로 정보를 내보낸다. 또는 영상/스트리밍 전송 응용은 위치통신부(18)로부터 들어온 컨텐츠 선택 정보를 해석하여 관련 영상 데이터를 읽어 스트리밍을 제공한다.
위치정보 제공 응용은, 조명의 위치 정보를 제공하기 위해 위치 ID 설정 처리부(78)에서 위치통신부(18)에게로 위치 ID 정보를 보낸다. 위치통신부(18)는 입력받은 위치 ID 정보를 근거로 실제 조명의 ID 정보를 읽어 위치 ID 설정 처리부(78)에게로 보내고, 그 실제 조명의 ID 정보는 영상데이터 전송 제어부(68)에서 이용된다.
도 4는 도 1에 도시된 무선조명부의 구성을 설명하는 도면이다. 도 4에서, 무선조명부(16)는 무선 단순 조명 제어부(80), 무선 스마트 조명 제어부(82), 0-10V 조명 제어 연동부(84), 지그비 송수신 하드웨어 모듈부(85, 86), 무선 조명 네트워크 토폴로지(88), 조명 전용 와이파이 AP 및 보안 모듈부(90), 레거시 유선조명 상태 제어부(92), 및 이더넷-DALI 변환 프로토콜부(94)를 포함한다.
무선 단순 조명 제어부(80)는 조명에 대한 On/Off를 담당하는 조명 개별 제어부(80a), 조명의 조도를 조절하는 디밍 제어부(80b), 및 조명에 대한 실시간 모니터링을 위한 조명 상태 실시간 모니터링부(80c)를 포함한다.
무선 스마트 조명 제어부(82)는 조명 그룹 형태의 On/Off를 위한 그룹/패턴 조명 온/오프 제어부(82a), 조명 그룹 조도 조절을 위한 그룹/패턴 디밍 제어부(82b), 대용량 조명을 제어하기 위한 어드레스 기반 대용량 조명 제어부(82c), 무선 조명 네트워크에 대한 구조를 제어하는 무선 조명 네트워크 토폴로지부(82d), 및 조명에 대한 상태 모니터링과 보고를 위한 능동적 조명 상태 모니터링 및 통보부(82e)를 포함한다.
여기서, 무선 단순 조명 제어부(80)와 무선 스마트 조명 제어부(82)는 드라이빙부(24)와 연동하고, 프로세서제어부(12)에게로 정보를 전달한다.
0-10V 조명 제어 연동부(84)는 기존 조명과의 연동을 행한다.
지그비 송수신 하드웨어 모듈부(85, 86)는 무선 인터페이스를 위한 기능 블록이다. 지그비 송수신 하드웨어 모듈부(85, 86)는 본 발명의 특허청구범위에 기재한 무선 통신부의 일예가 될 수 있다.
무선 조명 네트워크 토폴로지부(88)는 대략 256개 정도의 조명과 연동하기 위한 무선 네트워크 토폴로지 구성 및 관리를 행한다. 무선 조명 네트워크 토폴로지부(88)는 무선 스마트 조명 제어부(82)에게로 토폴로지 정보를 제공한다.
조명 전용 와이파이 AP(access point) 및 보안 모듈부(90)는 기존 DALI(Digital Addressable Lighting Interface) 유선조명(96)과의 연동을 수행한다.
레거시(Legacy) 유선 조명 상태 제어부(92)는 프로세서제어부(12)에게로 기존 유선 조명 상태를 알려준다.
이더넷-DALI 변환 프로토콜부(94)는 이더넷(Ethernet)과 DALI 변환을 위한 것으로서, 유선조명부(14)와 이더넷 인터페이스(98)와의 연동기능을 담당한다.
도 4에 도시된 무선 단말(40)은 무선조명부(16) 또는 상용 와이파이 AP(100)와 연동하여 조명 제어 정보를 전달하는 장치이다. 무선 단말(40)은 지그비 이동형 단말(40a), 지그비 터치패드(40b), 조명 전용 와이파이 터치패드(40c), 와이파이 터치패드(40d), 및 와이파이 스마트폰(40e) 등과 같은 장치가 될 수 있다. 여기서, 장치(40a, 40b, 40c)는 각각 지그비 송수신 모듈을 갖춘다. 장치(40a, 40b, 40c, 40d, 40e)는 조명 제어를 위한 응용 모듈(즉, 스마트 조명 제어 응용 모듈)을 갖춘다. 또한, 장치(40a, 40b, 40c, 40d, 40e)는 사용자 편의 또는 사용자가 운용하기 위한 GUI 모듈을 갖춘다. 예를 들어, 지그비 터치패드(40b)와 조명 전용 와이파이 터치패드(40c)는 프로그래머블(Programmable) GUI 모듈을 갖추고, 지그비 이동형 단말(40a)과 와이파이 터치패드(40d) 및 와이파이 스마트폰(40e)은 사용자 편의 GUI 모듈을 갖춘다. 사용자 편의 GUI와 프로그래머블 GUI의 차이는 장치에서 조명 조절을 위해 설정 가능하도록 제공되는 GUI를 사용자 편의 GUI 라 명명하였고, 사용자가 원하는 형태로 조명 제어를 프로그램 가능하도록 하는 기능을 추가한 것을 프로그래머블 GUI라 명명하였다. 예로, 조명 그룹이 정해져 있는 것에 대한 디밍 조절은 사용자 편의 GUI 모듈에서 제어 가능하고, 그룹을 새로 만들고 각 그룹별 디밍 조절을 하는 것은 프로그래머블 GUI 모듈에서 가능하다.
도 5는 도 1에 도시된 유선조명부품의 구성을 설명하는 도면이다.
유선 조명 제어를 위해, 프로세서제어부(12)와 유선조명부(14), 및 표준인터페이스 SLSI(28)이 연동하여야 한다.
프로세서제어부(12)에서 유선 조명 제어와 관련하여서는 데이터 매니저(64), 및 유선 조명 제어 처리부(56)가 있다. 데이터 매니저(64)는 컨텐츠 저장부(64a), 칼라 저장부(64b), 디밍 정보 저장부(64c), 및 센서 정보 저장부(64d) 등을 포함한다. 유선 조명 제어 처리부(56)는 DALI 정보를 처리하는 DALI 제어 마스터(56a), DALI로 전달된 조명 제어 정보 중 디밍에 관련된 정보를 처리하는 디밍 제어부(56b), DALI로 전달된 조명 제어 정보 중 조명 업데이트에 해당하는 정보를 처리하는 업데이트 처리부(56c), DALI를 이용해 들어온 컨텐츠를 처리하는 컨텐츠 센서 처리부(56d), 및 원격에서 들어온 조명 제어 정보를 받아서 DALI 제어 마스터(56a)에게로 보내는 원격 제어 처리부(56e)를 포함한다.
여기서, 데이터 매니저(64)와 유선 조명 제어 처리부(56)는 각각 이더넷 제어부(66)와 센서 제어부(72), 드라이빙 제어부(74), 위치 ID 설정 처리부(78)를 통해 각 부품(즉, 이더넷 인터페이스(98), 멀티센서부(20), 드라이빙부(24), 위치통신부(18))과 연동한다.
유선조명부(14)는 DALI 스택에 대한 송수신기(110), DALI 명령어 해석기(112), DALI 명령어 생성기(114), 레이트 제어기(116), 디밍 커브 계산기(118), 디밍 제어기(120), OSC(122), 타이머(124), 유선 조명 제어 정보를 처리하는 주 제어기(1262), 및 DALI 프로토콜 처리를 위해 관련 정보를 임시적으로 저장하는 메모리(128)를 포함한다. 디밍 제어기(120)는 조명을 직접 제어해야 하는 기존 조명(Legacy 조명)에 대한 드라이빙부(24) 및 SMPS부(26)와 연동한다.
도 6은 도 1에 도시된 위치통신부의 구성을 설명하는 도면이다.
위치통신부(18)를 위해 프로세서제어부(12)에는 위치 ID 설정 처리부(78), 영상 데이터 전송 제어부(68), 및 스트리밍 패킷 제어부(58)가 있다.
위치 ID 설정 처리부(78)는 위치 ID 설정에 대한 명령어를 만들어 위치통신부(18)의 자동 설정 위치 ID부(18a)에게로 보낸다. 그에 따라, 자동 설정 위치 ID부(18a)는 자동으로 위치 ID를 설정하여 위치 통신 송신 프레임 생성부(18b)에게로 보낸다. 위치 통신 송신 프레임 생성부(18b)는 입력받은 위치 ID에 대한 헤더 정보를 조명 통신 송신 프레임 전송부(18c)에게로 보내고, 조명 통신 송신 프레임 전송부(18c)는 입력받은 위치 ID 헤더 정보를 근거로 조명 통신 송신 신호를 만들어 드라이빙부(24)의 신호 선택 처리부(24a)에게로 보낸다. 드라이빙부(24)의 신호 선택 처리부(24a)에서는 조명통신 송신 신호를 조명 장치에 전달한다.
영상 데이터 전송에 대한 제어를 위한 영상 데이터 전송 제어부(68)를 통한 영상 데이터가 표준 인터페이스인 SLSI(28)를 통해 영상 송신 제어부(18d)에 입력된다. 그에 따라, 영상 송신 제어부(18d)는 입력받은 영상 데이터 및 조명에 대한 제어 정보를 영상 조명통신 송신 프레임 생성부(18e)에게로 보내고, 영상 조명통신 송신 프레임 생성부(18e)는 이를 프레임화하여 조명통신 송신 프레임 전송부(18c)에게로 보낸다. 조명통신 송신 프레임 전송부(18c)는 프레임형태로 수신된 영상 데이터 및 조명에 대한 제어 정보를 근거로 조명 통신 송신 신호를 만들어 드라이빙부(24)의 신호 선택 처리부(24a)에게로 보낸다. 드라이빙부(24)의 신호 선택 처리부(24a)에서는 조명통신 송신 신호를 조명에 실어 보낸다.
스트리밍 패킷 제어부(58)는 스트리밍 패킷을 위치통신부(18)의 스트리밍 송신 제어부(18f)에게로 보내고, 위치통신부(18)의 스트리밍 수신 제어부(18j)를 통해 수신한다. 송신시에는, 스트리밍 송신제어부(18f)는 입력된 스트리밍 패킷과 조명에 대한 제어 정보를 스트리밍 통신 송신 프레임 생성부(18g)에게로 보내고, 스트리밍 통신 송신 프레임 생성부(18g)는 이를 프레임화하여 조명통신 송신 프레임 전송부(18c)에게로 보낸다. 조명통신 송신 프레임 전송부(18c)는 프레임형태로 수신된 스트리밍 패킷 및 조명에 대한 제어 정보를 근거로 조명 통신 송신 신호를 만들어 드라이빙부(24)의 신호 선택 처리부(24a)에게로 보낸다. 드라이빙부(24)의 신호 선택 처리부(24a)에서는 조명통신 송신 신호를 조명에 실어 보낸다. 한편, 위치통신부(18)의 스트리밍 조명 통신 수신부(18h)는 표준 인터페이스인 SLSI(28)를 통해 드라이빙부(24)의 조명 통신 수광부(24b)로부터 조명통신 수신신호를 입력받는다. 스트리밍 조명 통신 수신부(18h)는 입력받은 조명통신 수신신호를 프레임 형태의 스트리밍 조명 통신 신호로 만들어 조명통신 프레임 오류 체크부(18i)에게로 보낸다. 그에 따라, 조명통신 프레임 오류 체크부(18i)에서는 프레임 형태의 스트리밍 조명 통신 신호에 대한 오류 체크를 한 후에 스트리밍 패킷을 스트리밍 수신 제어부(18j)를 통해 프로세서제어부(12)의 스트리밍 패킷 제어부(58)에게로 보낸다.
도 7은 도 1에 도시된 프로세서제어부내의 센서제어부의 내부 구성을 설명하는 도면이다.
프로세서제어부(12)의 센서 제어부(72)는 멀티센서부(20)의 연동을 위한 소프트웨어 구조를 갖는다.
센서 제어부(72)는 단순 센서 수신부(140), 적응형 센서 제어부(142), 센서 정보 관리부(144), 및 지능형 멀티센서 수신부(146)을 포함한다.
단순 센서 수신부(140)는 단순 센서 수신 기능을 위해서, 인지센서(30b)로부터 인지 정보를 받아들이는 인지 정보 추출부(140a), 온도센서(30c)로부터 온도 정보를 받는 내부온도 정보 추출부(140b), 조도 센서(30d)와 색온도 센서(30a), 음성 센서(30e)로부터 정보를 받는 조도/색온도/음성 정보 추출부(140c), 및 인지 정보 추출부(140a)와 내부온도 정보 추출부(140b) 및 조도/색온도/음성 정보 추출부(140c)로부터의 센서 정보를 가공가능한 데이터로 변환하는 센서 데이터 변환부(140d)를 포함한다.
적응형 센서 제어부(142)는 적응형 센서 제어 기능을 위해서, 단순 센서 수신부(140)로부터의 정보를 수신하는 단순 센서 제어부(142a) 및 복합 멀티센서 제어부(142b), 단순 센서 제어부(142a)에 수신된 정보를 이용하여 내부 온도와 관련 있는 응용(어플리케이션)으로 정보를 전달하는 내부 온도 연동부(142c), 및 복합 멀티센서 제어부(142b)에 수신된 정보를 조명에 대한 제어 정보로 변환하여 조명과 연동할 수 있는 정보로 만드는 조도/색온도/음성 제어부(142d)를 포함한다.
센서 정보 관리부(144)는 적응형 센서 제어부(142)로부터 제공되는 각종의 정보(즉, 센서 상태 정보들)를 디바이스 관리부(144a)에서 수신한다. 수신된 각종의 정보는 멀티센서 데이터 통합 연동 처리부(144d) 및 멀티센서 데이터 연동정보 매핑부(144b)를 통해 멀티센서 외부 연동부(144c)에서 외부로 전달된다.
지능형 멀티센서 수신부(146)는 단순 센서 수신부(140)의 기능과 달리 멀티 센서(30)의 정보를 받아 멀티센서 데이터 분석부(146a)를 거쳐 멀티센서 통합 메타 데이터 생성부(146b)에서 메타데이터를 생성한다. 또한, 메타데이터는 지능형 멀티센서 제어 알고리즘부(146c)에게로 전송되고, 지능형 멀티센서 제어 알고리즘부(146c)에서는 입력된 메타데이터를 근거로 멀티센서(30)에 대한 제어 정보를 생성하여 센서 정보 관리부(144)에게로 보낸다. 센서 정보 관리부(144)에 전달된 제어 정보는 센서 제어가 필요할 경우에 사용된다.
도 8은 도 1에 도시된 능동방열부에서 지원하는 능동 방열 기능을 프로세서제어부에서 고장 진단 기능에 이용하는 과정을 설명하는 플로우차트이다.
능동방열부(22)는 LED 광원(42)에 대한 방열 기능을 지원하는 광원방열, 구동 전류 센싱을 통한 드라이빙부(24)에 대한 보드방열, 센서 데이터를 이용한 기구 및 프로세서제어부(12)를 이용한 능동방열 및 기구방열을 지원한다.
우선, 온도센서(30c)가 LED 광원(42)의 온도를 센싱한다(S10). 센싱된 광원의 온도 데이터 값은 멀티센서부(20) 및 SLSI(28)를 통해 능동방열부(22)에게로 입력된다.
그리고, 구동 전류 센서(도시 생략)가 LED 광원(42)의 구동 전류를 센싱한다(S12). 당업자라면 구동 전류를 센싱할 수 있는 방법은 주지의 기술로 충분히 알 수 있다. 센싱된 구동 전류값은 멀티센서부(20) 및 SLSI(28)를 통해 능동방열부(22)에게로 입력된다.
능동방열부(22)는 입력받은 온도 데이터 값이 기설정된 제 1임계치를 초과하는지를 판단한다(S14). 그 판단 결과, 입력받은 온도 데이터 값이 기설정된 임계치를 초과하지 않으면 능동방열부(22)는 입력받은 구동 전류값이 기설정된 제 2임계치를 초과하는지를 판단한다(S16).
만약, 입력받은 온도 데이터 값이 기설정된 제 1임계치를 초과하거나(S14에서 "Yes") 입력받은 구동 전류값이 기설정된 제 2임계치를 초과하면(S16에서 "Yes") 능동방열부(22)를 그 사실을 드라이빙부(24)에 알린다(S18).
그에 따라, 드라이빙부(24)는 PWM제어 및 전류 차단 등과 같은 제어를 행하여 보드를 방열시킨다(S20).
또한, 드라이빙부(24)는 이상고온 및 과전류에 대한 고장 정보를 프로세서제어부(12)에게로 보낸다(S22).
그래서, 프로세서제어부(12)는 고장 진단을 할 수 있게 된다(S24).
상술한 바와 같이 LED 광원(42)의 온도 및 구동 전류를 센싱하여 능동방열 기능을 수행하고 고장진단 기능에 사용할 수 있도록 정보를 전달할 수 있다.
도 9는 도 1에 도시된 능동방열부에서 지원하는 능동 방열 기능을 프로세서제어부에서 수명 예측 기능에 이용하는 과정을 설명하는 플로우차트이다.
앞서 도 8을 참조하여 설명한 S10 ~ S20까지의 동작을 수행하고 나서, 능동방열부(22)는 광원 온도 정보 및 보드 온도 정보를 수집한다(S30). 여기서, 광원 온도 정보는 온도센서(30c)를 이용하여 LED 광원(42)의 온도를 센싱한 값이 될 수 있고, 보드 온도 정보는 온도센서(30c)를 이용하여 제어보드의 온도를 센싱한 값이 될 수 있다.
능동방열부(22)는 광원 온도 또는 보드 온도가 각각의 임계치를 초과하면(S32에서 "Yes") 냉각 기구를 구동시켜 제어보드 또는 광원의 온도를 능동적으로 저하시킬 수 있도록 한다(S34).
또한, 능동방열부(22)는 보드온도에 대한 정보와 냉각제어 정보를 프로세서제어부(12)에게로 보낸다(S36). 물론, 보드온도에 대한 정보와 냉각제어 정보가 프로세서제어부(12)에게로 보내질 때 드라이빙부(24)로부터의 이상고온 및 과전류에 대한 고장 정보가 프로세서제어부(12)에게로 보내진다.
그에 따라, 프로세서제어부(12)는 수명예측 기능을 수행할 수 있게 된다(S38).
상술한 바와 같이, 보드의 온도, LED 광원(42)의 온도, 및 구동 전류를 센싱하여 능동방열 기능을 수행하고 수명예측 기능에 사용할 수 있도록 정보를 전달할 수 있다.
도 10은 도 8 또는 도 9에서의 고장진단 관련 구동전류 차단 정보를 생성하기까지의 과정을 설명하는 플로우차트이다.
능동방열을 위해서, 능동방열부(22)는 구동전류 센싱을 위한 프로세스를 생성한다(S50).
생성된 프로세스는 타이머로 동작한다(S52).
이후, 구동전류 센싱 프로세스는 구동전류를 센싱한다(S54).
그리고, 구동전류 센싱 프로세스는 센싱한 구동전류가 임계치를 넘어서면(S56에서 "예") 구동전류를 차단한다(S58). 센싱한 구동전류가 임계치에 미치지 못하는 경우(S56에서 "아니오")에는 구동전류 센싱 프로세스는 타이머가 다시 동작할 때까지 대기모드상태로 대기한다.
S58 이후에, 구동전류 센싱 프로세서는 프로세서제어부(12)에게 고장진단 관련 구동전류 차단 정보를 전달한다(S60).
도 11은 도 8 또는 도 9에서의 고장진단 관련 PWM 제어 정보를 생성하기까지의 과정을 설명하는 플로우차트이다.
능동방열을 위해서, 능동방열부(22)는 광원온도 센싱을 위한 프로세스를 생성한다(S70).
생성된 프로세스는 타이머로 동작한다(S72).
이후, 광원온도 센싱 프로세스는 광원온도를 센싱한다(S74).
그리고, 광원온도 센싱 프로세스는 센싱한 광원온도가 임계치를 넘어서면(S76에서 "예") PWM 신호를 제어하여 드라이빙 레벨을 낮춘다(S78). 센싱한 광원온도가 임계치에 미치지 못하는 경우(S76에서 "아니오")에는 광원온도 센싱 프로세스는 타이머가 다시 동작할 때까지 대기모드상태로 대기한다.
S78이후에, 광원온도 센싱 프로세스는 프로세서제어부(12)에게 고장진단 관련 PWM 제어정보를 전달한다(S80).
도 12는 도 9에서의 수명 예측 관련 방열부품 구동 정보를 생성하기까지의 과정을 설명하는 플로우차트이다.
능동방열을 위해서, 능동방열부(22)는 보드온도 센싱을 위한 프로세스를 생성한다(S90).
생성된 프로세스는 타이머로 동작한다(S92).
이후, 보드온도 센싱 프로세스는 보드온도를 센싱한다(S94).
그리고, 보드온도 센싱 프로세스는 센싱한 보드온도가 임계치를 넘어서면(S96에서 "예") 방열 및 냉각 기구를 구동시킨다(S98). 센싱한 보드온도가 임계치에 미치지 못하는 경우(S96에서 "아니오")에는 보드온도 센싱 프로세스는 타이머가 다시 동작할 때까지 대기모드상태로 대기한다.
S98이후에, 보드온도 센싱 프로세스는 프로세서제어부(12)에게 수명예측 관련 방열부품 구동 정보를 전달한다(S100).
도 13은 도 1에 도시된 프로세서제어부에서 고장 진단 및 수명 예측 기능을 수행하기까지의 과정을 설명하는 플로우차트이다.
프로세서제어부(12)는 드라이빙부(24)로부터 고장정보, 냉각 제어정보, 보드온도정보 등을 제공받는다(S110). 여기서, 고장정보, 냉각 제어정보, 보드온도 정보는 상술한 도 8 내지 도 12의 설명으로부터 충분히 이해될 수 있다.
이어, 프로세서제어부(12)는 프로세서 슬립(Sleep) 모드 제어 기능을 이용하여 고신뢰 고장진단 및 수명예측 기능을 수행한다(S112, S114).
또한, 효과적인 방열 기능을 제공하기 위해, 중간에 구멍이 뚫린 형태로 보드를 구성하여 열이 굴뚝으로 빠져 나가는 것과 같은 효과를 낼 수 있도록 하는 냉각 기구를 제작할 수 있다.
도 14는 도 1에서 DALI 인터페이스를 통해 입력된 정보에 대해 프로세서제어부내의 유선 조명 제어 처리부에서 처리하는 과정을 설명하는 플로우차트이다.
DALI 인터페이스를 통해 입력되어 오는 데이터로는 조명 제어 명령과 위치 ID 값, 영상 데이터일 수 있다(S120).
유선 조명 제어 처리부(56)는 DALI 인터페이스를 통해 입력된 데이터가 조명 제어 명령인지를 확인한다(S122).
DALI 인터페이스를 통해 입력된 데이터가 조명 제어 명령이면(S122에서 "Yes") 유선 조명 제어 처리부(56)는 현재 조명이 메인 조명인지 서브 조명인지를 확인한다(S124).
만약, 현재 조명이 메인 조명인 경우 유선 조명 제어 처리부(56)는 그 메인 조명에 연결된 서브 조명이 존재하는지를 확인한다(S126).
연결된 서브 조명이 존재하면 유선 조명 제어 처리부(56)는 입력된 정보(즉, 조명 제어 명령)를 그 메인 조명에 연결된 서브 조명에게로 전달한다(S128).
그리고 나서, 유선 조명 제어 처리부(56)는 해당 정보를 모니터링하기 위해 데이터 매니저(64)로 복사 데이터를 전달한다(S130).
한편, DALI 인터페이스를 통해 입력된 데이터가 위치 ID 값이면(S132에서 "예") 유선 조명 제어 처리부(56)는 입력된 위치 ID 값을 위치 ID 설정 처리부(78)에게로 전달한다(S134).
마지막으로, DALI 인터페이스를 통해 입력된 데이터가 영상 데이터인 경우(S136에서 "예")에는 유선 조명 제어 처리부(56)는 현재 시스템조명이 메인 조명인지를 확인한다(S138).
현재 시스템조명이 메인 조명이면 유선 조명 제어 처리부(56)는 스트리밍 서비스를 해야 하는 상황인지를 판단한다(S140).
스트리밍 서비스를 해야 하는 상황이면 스트리밍 서비스를 요청한 서브 조명이 존재하는지를 판단한다(S142).
스트리밍 서비스를 요청한 서브 조명이 존재하면 유선 조명 제어 처리부(56)는 스트링 서비스를 요청한 서브 조명에게로 영상 데이터를 전송한다(S144).
또한, 위치통신제어로 영상 데이터를 전달하고(S146), 데이터 매니저(64)에게로 복사 데이터를 전달한다(S148).
현재 조명이 메인 조명이 아니고 서브 조명인 경우 및 스트리밍 서비스가 아니고 동영상 서비스인 경우는 위치통신제어로 영상 데이터 전달하여 종료한다.
도 15는 도 3에 도시된 고장진단/수명예측 제어부의 내부 구성도이다.
프로세서제어부(12)의 고장진단/수명예측 제어부(50)는 전처리부(50a), 특징 추출부(50b), 신호 논리 분석부(50c), MTTF 함수 생성부(50d), MTTF 예측 모델 생성부(50e), 먹스부(50f), 수명 예측부(50g), 및 고장 진단부(50h)를 포함한다.
전처리부(50a)는 멀티센서부(20)로부터 측정조도값(LS), 능동방열부(22)로부터 조명내부 온도값(TA), 및 드라이빙부(24)로부터 조명 PWM 출력센싱값(IF)을 각각 전달받아 잡음제거 및 유효성 검증 등과 같은 전처리 과정을 담당한다. 잡음제거의 방식으로는 로우 패스 필터(Low-Pass Filter), 미디언 필터(Median Filter), 칼만 필터(Kalman Filter) 등을 사용한다. 유효성 검증은 각 출력의 최대값 및 최소값 이내인지를 확인하는 방식을 고려한다.
특징 추출부(50b)는 전처리부(50a)에서 전처리된 데이터(LS, TA, IF)를 기반으로 특징 요소를 추출한다. 즉, 특징 추출부(50b)는 시간(순차)에 따른 미분값, 누적치를 이용한 선형회귀분석을 수행한 3차이상의 파라메터값을 추출하는 기능을 담당한다.
신호 논리 분석부(50c)는 특징 추출부(50b)에서 추출된 특징 데이터의 시간(순차)에 따른 변화 형태를 나타내는 곡선을 유추한다. 예를 들어, 신호 논리 분석부(50c)는 은닉마르코브모델(Hidden Markove Model) 또는 자기상관특징맵(Self-Organization Feature Map)과 같은 비교사학습(Unsupervised Learning) 방식으로 광원의 감쇄곡선을 유추한다.
MTTF(Mean Time To Failure) 함수 생성부(50d)는 프로세서제어부(12) 또는 조명 제어 서버(36)내에 보관된 온도와 광원전류 입력에 대한 광원출력특성을 시간에 따라 나타내는 광원감쇄곡선의 3차 이상의 파라메터값 정보(DC)를 가져온다. 그리고, MTTF 함수 생성부(50d)는 전처리부(50a)에서 전처리된 조명내부온도값(TA) 및 조명PWM출력센싱값(IF)을 입력받는다. 따라서, MTTF 함수 생성부(50d)는 파라메터값 정보(DC)와 조명내부온도값(TA) 및 조명 PWM 출력센싱값(IF)으로 MTTF 함수를 생성한다. 예를 들어, MTTF 함수의 형태는 FMTTF(TA,IF,DC) = c1(DC3xTA 3 - DC2xTA 2 + DC1xTA) + c2xIF = TMTTF 를 가질 수 있다. MTTF 함수 생성부(50d)에서 생성된 MTTF 함수에 의해 조명(예컨대, LED 광원)의 고장까지 남은 시간을 알 수 있게 된다.
MTTF 예측 모델 생성부(50e)는 신호 논리 분석부(50c)에서 유추된 광원 감쇄곡선 모델을 기반으로, 조명내부온도값(TA), 조명 PWM 출력센싱값(IF), 및 측정조도값(LS)을 입력으로 하여 조명(예컨대, LED 광원)의 고장까지 남은시간(TMTTF)을 생성한다.
광원감쇄곡선은 광원제조업체로부터 제공된 데이터이며, 일반적 실사용 환경에서의 외부온도변화, 습도변화, 기후변화 등 다양한 변형적 요소로 인하여 그 정확도가 떨어질 수 있다. 따라서, 먹스(MUX)부(50f)는 MTTF 함수 생성부(50d)의 출력과 MTTF 예측 모델 생성부(50e)의 출력을 입력받아 멀티플렉싱한다. 먹스부(50f)는 요구되는 정확도 또는 상황에 따라 MTTF 함수 생성부(50d)의 출력과 MTTF 예측 모델 생성부(50e)의 출력중에서 어느 하나를 선택할 수 있도록 한다. 여기서, 요구되는 정확도 또는 상황은 가변적으로 설정될 수 있다. 정확도 또는 상황의 가변적인 설정 방법은 동종업계에 종사하는 자라면 주지의 기술로 충분히 이해할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 일방적으로 MTTF 함수 생성부(50d)의 결과만을 사용하는 것이 아니라, 조명의 고장까지 남은 시간을 보다 정확히 예측할 수 있도록 하기 위해 MTTF 함수 생성부(50d)의 출력과 MTTF 예측 모델 생성부(50e)의 출력중에서 택일하여 사용한다.
수명 예측부(50g)는 고장까지 남은 시간(TMTTF)과 조명 제어 서버(36) 또는 프로세서제어부(12)내에 보관된 조명의 동작시간(TRUN)과의 차를 조명의 남은 수명(TLIFETIME = TMTTF - TRUN)으로 예측한다. 그리고, 수명 예측부(50g)는 예측한 조명의 남은 수명(TLIFETIME)을 조명 제어 서버(36) 또는 프로세서제어부(12)내의 정보보관소에 전달한다.
고장 진단부(50h)는 조명 제어 서버(36) 또는 프로세서제어부(12)내에 보관된 고장판단기준시간(K)값과 수명 예측부(50g)에서 예측한 조명의 남은 수명(TLIFETIME)을 비교한다. 고장 진단부(50h)는 예측한 조명의 남은 수명(TLIFETIME)이 고장판단기준시간(K)값 이하이면 고장으로 진단한다. 그리고, 고장 진단부(50h)는 고장 진단 정보를 조명 제어 서버(36) 또는 프로세서제어부(12)내의 처리모듈로 제공한다.
도 16은 도 15에 도시된 고장진단/수명예측 제어부에서의 처리과정을 설명하는 플로우차트이다.
먼저, 전처리부(50a)는 측정조도값(LS), 조명내부 온도값(TA), 및 조명 PWM 출력센싱값(IF)을 입력받아 잡음제거 및 유효성 검증 등의 전처리를 행한다(S150).
이후, 특징 추출부(50b)는 전처리부(50a)에서 전처리된 데이터(LS, TA, IF)를 기반으로 특징 요소 즉, 시간(순차)에 따른 미분값, 누적치를 이용한 선형회귀분석을 수행한 3차이상의 파라메터값을 추출한다(S152).
그리고, 신호 논리 분석부(50c)는 특징 추출부(50b)에서 추출된 특징 데이터의 시간(순차)에 따른 변화 형태를 나타내는 곡선(즉, 광원의 감쇄곡선)을 유추한다(S154).
한편, 전처리된 결과는 MTTF 함수 생성부(50d)에게로도 입력되는데, MTTF 함수 생성부(50d)는 프로세서제어부(12) 또는 조명 제어 서버(36)내에 보관된 온도와 광원전류 입력에 대한 광원출력특성을 시간에 따라 나타내는 광원감쇄곡선의 3차이상의 파라메터값 정보(DC)와 조명내부온도값(TA) 및 조명PWM출력센싱값(IF)으로 MTTF 함수를 생성한다(S156).
MTTF 예측 모델 생성부(50e)는 신호 논리 분석부(50c)에서 유추된 광원 감쇄곡선 모델을 기반으로, 조명내부온도값(TA), 조명PWM출력센싱값(IF), 및 측정조도값(LS)를 입력으로 하여 고장까지 남은시간(TMTTF)를 생성한다(S158).
이후, TTF 함수 생성부(50d)의 출력과 MTTF 예측 모델 생성부(50e)의 출력은 먹스부(50f)에서 택일된다(S160).
이어, 수명 예측부(50g)는 고장까지 남은 시간(TMTTF)과 조명 제어 서버(36) 또는 프로세서제어부(12)내에 보관된 조명의 동작시간(TRUN)과의 차를 조명의 남은 수명(TLIFETIME = TMTTF - TRUN)으로 예측한다(S162). 예측된 조명의 남은 수명(TLIFETIME)에 대한 정보는 조명 제어 서버(36) 또는 프로세서제어부(12)내의 정보보관소에 전달된다.
그리고, 고장 진단부(50h)는 조명 제어 서버(36) 또는 프로세서제어부(12)내에 보관된 고장판단기준시간(K)값과 수명 예측부(50g)에서 예측한 조명의 남은 수명(TLIFETIME)을 비교하여 예측한 조명의 남은 수명(TLIFETIME)이 고장판단기준시간(K)값 이하이면(S164에서 "Yes") 고장으로 진단한다(S166). 고장 진단 정보는 조명 제어 서버(36) 또는 프로세서제어부(12)내의 처리모듈에게로 제공된다.
만약, 예측한 조명의 남은 수명(TLIFETIME)이 고장판단기준시간(K)값 이상이면 고장 진단부(50h)는 정상으로 진단한다(S168).
한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.
10 : 시스템 조명 엔진 12 : 프로세서제어부
14 : 유선조명부 16 : 무선조명부
18 : 위치통신부 20 : 멀티센서부
22 : 능동방열부 24 : 드라이빙부
26 : SMPS부 28 : SLSI
30 : 멀티센서

Claims (11)

  1. LED 조명에 대한 온도 센서 정보 및 구동 전류 센서 정보를 근거로 상기 LED 조명의 고장 여부를 진단하고 남은 수명을 예측하는 고장진단/수명예측 제어부;
    상기 LED 조명에 대한 색온도 센서 정보 및 조도 센서 정보를 근거로 상기 LED 조명의 색온도 및 조도를 조정하는 색온도/조도 보정 제어부;
    무선으로 수신한 상기 LED 조명에 대한 조명 제어 명령을 해석하여 그에 상응하는 조명 제어를 행하는 무선 조명 제어 처리부;
    입력된 데이터가 유선으로 연결된 상기 LED 조명에 대한 조명 제어 정보임에 따라 상기 LED 조명을 구동시키는 드라이빙부에게로 상기 조명 제어 정보를 보내는 유선 조명 제어 처리부;
    상기 LED 조명에 대한 온도 센서 정보 및 구동 전류 센서 정보를 근거로 상기 LED 조명을 능동적으로 방열시키는 능동 방열 제어부; 및
    상기 LED 조명에 대한 위치 ID 정보를 제공하는 위치 ID 설정 처리부;를 포함하고,
    상기 고장진단/수명예측 제어부는,
    외부로부터의 측정조도값과 조명내부 온도값 및 조명 PWM 출력센싱값을 기반으로 특징 데이터를 추출하는 특징 추출부;
    상기 특징 추출부에서 추출된 특징 데이터의 시간에 따른 변화 형태를 나타내는 곡선을 유추하는 신호 논리 분석부;
    상기 조명내부 온도값과 상기 조명 PWM 출력센싱값 및 기저장된 광원감쇄곡선의 파라메터값 정보를 근거로, 제1 고장잔여시간을 출력하는 MTTF 함수를 생성하는 MTTF 함수 생성부;
    상기 신호 논리 분석부에서 유추된 결과를 기반으로 상기 측정조도값과 상기 조명내부 온도값 및 상기 조명 PWM 출력센싱값을 입력으로 하여 제2 고장잔여시간을 출력하는 MTTF 예측 모델 생성부;
    상기 MTTF 함수 생성부의 출력인 상기 제1 고장잔여시간과 상기 MTTF 예측 모델 생성부의 출력인 상기 제2 고장잔여시간 중에서 어느 하나의 고장잔여시간을 선택하는 먹스부;
    상기 먹스부에서 선택된 상기 고장잔여시간과 기저장된 상기 LED 조명의 동작시간을 근거로 상기 LED 조명의 남은 수명을 예측하는 수명 예측부; 및
    상기 수명 예측부에서 예측한 상기 LED 조명의 남은 수명과 기저장된 고장판단기준시간 값을 근거로 고장 여부를 진단하는 고장 진단부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 제어 장치..
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 수명 예측부는,
    상기 먹스부에서 선택된 상기 고장잔여시간과 기저장된 상기 LED 조명의 동작시간과의 차를 상기 LED 조명의 남은 수명으로 예측하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 제어 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 고장 진단부는 상기 수명 예측부에서 예측한 상기 LED 조명의 남은 수명이 기저장된 고장판단기준시간 값 이하이면 고장으로 진단하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 제어 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 고장진단/수명예측 제어부는, 상기 측정조도값과 조명내부 온도값 및 상기 조명 PWM 출력센싱값을 전처리하여 상기 특징 추출부 및 상기 MTTF 함수 생성부에게로 보내는 전처리부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 제어 장치.
  6. LED 조명에 유선으로 연결되고, 상기 LED 조명에 대한 조명 제어를 수행하는 유선조명부;
    무선 단말과의 무선 통신으로 상기 LED 조명에 대한 조명 제어를 수행하고, 상기 유선조명부와의 연동을 수행하는 무선조명부;
    상기 LED 조명의 개별 ID를 할당하고, 외부의 단말기와의 데이터 송수신을 행하는 위치통신부;
    멀티센서를 지원하며 상기 멀티센서로부터 수집된 센서 데이터를 분석하는 멀티센서부;
    상기 멀티센서부에서 분석된 센서 데이터를 근거로 상기 LED 조명을 방열시키는 능동방열부; 및
    상기 유선조명부와 상기 무선조명부와 상기 위치통신부와 상기 멀티센서부 및 상기 능동방열부의 동작을 제어하는 프로세서제어부;를 포함하며,
    상기 프로세서제어부는,
    조명내부 온도값과 조명 PWM 출력센싱값 및 기저장된 광원감쇄곡선의 파라메터값 정보를 근거로 출력된 제1 고장잔여시간과, 광원 감쇄곡선 모델을 기반으로 외부로부터의 측정조도값과 상기 조명내부 온도값 및 상기 조명 PWM 출력센싱값을 입력으로하여 제2 고장잔여시간을 생성하고, 생성된 상기 제1 고장잔여시간 및 상기 제2 고장잔여시간 중 어느 하나의 고장잔여시간을 선택하여 상기 LED 조명의 남은 수명을 예측하는 고장진단/수명예측 제어부;
    상기 LED 조명에 대한 색온도 센서 정보 및 조도 센서 정보를 근거로 상기 LED 조명의 색온도 및 조도를 조정하는 색온도/조도 보정 제어부;
    무선으로 수신한 상기 LED 조명에 대한 조명 제어 명령을 해석하여 그에 상응하는 조명 제어를 행하는 무선 조명 제어 처리부;
    입력된 데이터가 유선으로 연결된 상기 LED 조명에 대한 조명 제어 정보임에 따라 상기 LED 조명을 구동시키는 드라이빙부에게로 상기 조명 제어 정보를 보내는 유선 조명 제어 처리부;
    상기 LED 조명에 대한 온도 센서 정보 및 구동 전류 센서 정보를 근거로 상기 LED 조명을 능동적으로 방열시키는 능동 방열 제어부; 및
    상기 LED 조명에 대한 위치 ID 정보를 제공하는 위치 ID 설정 처리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 제어 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 LED 조명은 메인 조명 및 상기 메인 조명에 연결된 서브 조명을 포함하고,
    상기 유선조명부는, 상기 메인 조명을 위해 DALI 트랜시버와 이더넷 트랜시버를 포함하고, 상기 서브 조명을 위해 DALI 트랜시버를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 제어 시스템.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 무선조명부는 지그비 무선통신 및 와이파이 무선통신 중에서 하나를 통해 상기 무선 단말과의 무선통신을 행하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 제어 시스템.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 무선조명부는,
    상기 LED 조명에 대한 온/오프를 담당하고, 상기 LED 조명의 조도를 조절하고, 상기 LED 조명에 대한 실시간 모니터링을 수행하는 무선 단순 조명 제어부;
    상기 LED 조명의 그룹의 전원 온/오프하고, 상기 그룹의 조명 조도를 조절하고, 무선 조명 네트워크에 대한 구조를 제어하고, 상기 LED 조명에 대한 상태 모니터링과 보고를 행하는 무선 스마트 조명 제어부;
    상기 무선 단말과의 무선 인터페이스를 행하는 무선 통신부; 및
    상기 유선조명부와의 연동을 위한 변환 프로토콜부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 제어 시스템.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 위치통신부는 가시광통신을 이용한 데이터 송수신 및 조명 통신 송수신을 이용한 영상 및 스트리밍 데이터 송수신중에서 어느 하나로 상기 외부의 단말기와의 데이터 송수신을 행하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 제어 시스템.
  11. 삭제
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