KR101870575B1

KR101870575B1 - 조명 제어 시스템

Info

Publication number: KR101870575B1
Application number: KR1020170092541A
Authority: KR
Inventors: 차성환
Original assignee: 차성환
Priority date: 2017-07-21
Filing date: 2017-07-21
Publication date: 2018-06-22

Abstract

본 발명은 각 조명기기를 제어하는 조명제어장치들을 게이트웨이를 통해 그룹화하여 관리하고, 조명제어장치들 간의 통신, 조명제어장치와 게이트웨이 간의 통신, 게이트웨이와 관제장치 간의 통신들을 무선으로 구성하여, 유선 설치비용을 획기적으로 절감할 수 있는 조명 제어 시스템에 관한 것이다.

Description

조명 제어 시스템{LIGHTING CONTROL SYSTEM}

본 발명은 다수의 조명을 동시에 제어하는 조명 제어 시스템에 관한 것으로,

보다 상세하게는 각 조명기기를 제어하는 조명제어장치들을 게이트웨이를 통해 그룹화하여 관리하고, 조명제어장치들 간의 통신, 조명제어장치와 게이트웨이 간의 통신, 게이트웨이와 관제장치 간의 통신들을 무선으로 구성하여, 유선 설치비용을 획기적으로 절감할 수 있는 조명 제어 시스템에 관한 것이다.

조명 관련 분야의 성장과 함께, 이제 조명은 단순하게 점등을 통해 조도를 제공하는 것을 넘어, 인테리어 및 라이프스타일의 한 축을 담당하게 되었다.

이러한 조명들은 중앙 관제장치로부터 통제되어 다양한 기능을 수행하는데, 예컨대 밝기 조절을 통한 조도 제어, 발산하는 빛의 색상 변화를 통한 분위기 연출, 해당 조명기기의 발열 체크를 통한 과열 방지 등의 기능을 수행할 수 있다.

이러한 조명 제어를 위해서는 제어 명령 또는 상태 정보 등, 즉 데이터를 송수신하는 시스템을 구축할 필요가 있는데, 이를 위한 대표적인 통신 수단으로, 지그비 통신이 활용되고 있다.

지그비 통신을 활용한 조명 제어에 관한 종래의 기술로, 등록특허 제10-1045593호(2011년06월24일)(이하 종래기술)가 있는데, 종래기술은 형광등을 제어하는 안정기에 지그비모듈을 이용하여 다수의 형광등을 하나의 리모컨으로 무선으로 제어하고, 밝기 및 색상을 제어하는 조광제어부(Dimmimd & RGB Control System)를 형성하여 각각의 형광등을 조절할 수 있도록 한 기술을 제시하고 있다.

그러나 종래기술은 지그비 통신을 종합적으로 관리하여 다수의 조명기기에 대한 제어를 제공하는 전반적인 시스템을 구비하지 못하고 있다는 단점이 있다.

가령 종래기술을 다수 구비하는 식으로 다수의 조명기기를 제어하고자 한다는 경우에도 각 조명기기에 대한 제어를 중계 및 관리하는 중계 수단을 더 필요로 하는 바, 상기 문제점에 대한 해결책을 제시할 수는 없다는 한계가 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로,

각 조명기기를 제어하는 조명제어장치들을 게이트웨이를 통해 그룹화하여 관리하고, 특히 조명제어장치들 간의 통신, 조명제어장치와 게이트웨이 간의 통신, 게이트웨이와 관제장치 간의 통신들을 무선으로 구성하여, 유선 설치비용을 획기적으로 절감할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한 각 무선통신을 LoRa(Long Range) 통신으로 구성함으로써, 보다 넓은 공간에 보다 적은 전력으로 시스템을 구축할 수 있도록 하는 것을 추가적인 목적으로 한다.

상기 목적을 갖는 본 발명은

다수의 조명기기를 동시에 제어하는 조명 제어 시스템으로, 제1조명기기에 구비되고, 제1조명기기를 제어하는 제1제어모듈 및 근거리 무선통신을 제공하는 제1지그비모듈을 포함하는 제1조명제어장치, 그리고 제2조명기기에 구비되고, 제2조명기기를 제어하는 제2제어모듈 및 근거리 무선통신을 제공하는 제2지그비모듈을 포함하는 제2조명제어장치, 그리고 상기 제 1 및 제2지그비모듈을 그룹화하고, 상기 제1 및 제2지그비모듈과 데이터를 송수신하는 게이트웨이, 그리고 상기 게이트웨이와 데이터를 무선으로 송수신하는 관제장치를 포함한다.

또한 상기 제1지그비모듈과 상기 제2지그비모듈은 상호 무선으로 통신할 수 있음을 특징으로 한다.

아울러 상기 게이트웨이와 상기 관제장치 간의 무선통신은 LoRa(Long Range) 통신으로 이루어질 수 있음을 특징으로 한다.

상기 구성 및 특징을 갖는 본 발명은

기존 종래의 기술에서, 지그비모듈 간의 통신, 게이트웨이와 관제장치 간의 통신 등이 유선으로 이루어지는 데에 따른 시공성 및 비용성이 저하되는 문제를 해결하여, 시공성을 향상시키고 비용을 절감시키는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 전체 구성도.
도 2는 본 발명의 세부 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 조명 제어 시스템(이하 본 시스템)에 대해 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 전체 구성도이고, 도 2는 본 발명의 세부 구성도에 관한 것으로, 각 구성을 블록화하여 도시한 블록도이다.

본 시스템은 다수의 조명기기(L)를 동시에 제어하는 조명 제어 시스템에 관한 것으로, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 조명제어장치(1)(2), 게이트웨이(3) 및 관제장치(4)를 포함한다.

본 발명의 설명에서는 설명의 편의를 위해 다수의 조명제어장치 중, 2개를 선택하여 제1 및 제2조명제어장치(1)(2)로 명명하고, 이를 기준으로 설명하기로 한다. 그러나 이러한 한정이 2개의 조명제어장치를 한정하는 것은 아니며, 제3, 제4 등의 조명제어장치를 포함하는 것은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

각 구성 별로 구체적인 설명을 진행하면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 먼저 조명제어장치는 조명기기(L)에 구비되고, 조명기기(L)를 제어하는 제어모듈과 근거리 무선통신을 제공하는 지그비모듈을 포함한다.

다시 말해, 제1조명제어장치(1)는 제1조명기기(L1)에 구비되고, 제1조명기기(L1)를 제어하는 제1제어모듈(11)과 근거리 무선통신을 제공하는 제1지그비모듈(12)을 포함하고, 제2조명제어장치(2)는 제2조명기기(L2)에 구비되고, 제2조명기기(L2)를 제어하는 제2제어모듈(21)과 근거리 무선통신을 제공하는 제2지그비모듈(22)을 포함한다.

구체적으로, 제어모듈(제1 및 제2제어모듈(11)(21))은 조명기기(L)에 대한 제어를 수행하는 구성으로, 해당 조명기기(L)에 대하여, 식별정보 수집, 상태정보 수집, 점등 제어, 밝기(디밍) 제어 등과 같은 조명기기(L)와 관련한 전반적인 제어를 수행한다.

이러한 제어모듈은 데이터 처리 및 명령 수행을 위해 중앙처리장치(CPU, MCU 등)를 반드시 포함하고, 필요에 따라 부가적인 구성들을 더 포함할 수 있다.

다음으로, 지그비모듈(제1 및 제2지그비모듈(12)(22))은 제어모듈에서 수집한 정보나 제어모듈에서 수행해야할 명령 등, 데이터를 송수신 하는 구성으로, 유연한 노드 확장성, 상대적으로 긴 통신범위, 저렴한 비용 및 저 전력 구동 등의 장점을 갖는 반면, 느린 처리속도로 인해 소량의 정보 통신에 유리하다는 특징을 가지고 있다.

본 발명의 일 특징으로, 본 시스템은 지그비모듈 간의 통신이 가능한 것을 특징으로 한다. 다시 말해, 제1지그비모듈(12)과 제2지그비모듈(22)은 상호 유선 또는 무선으로 통신하는 것을 특징으로 한다는 것이다. 보다 바람직하게는 제1지그비모듈(12)과 제2지그비모듈(22)이 상호 무선으로 통신 가능하게 구성되는 것이다.

기존 종래의 기술에서는 지그비모듈 간의 통신이 유선으로 이루어지는데, 이러한 유선 통신은 시스템 구축을 위한 시공비용을 증대시킬 뿐만 아니라, 시공 시 데이터 선의 은닉 또는 정리를 위한 추가 작업을 필요로 하는 바, 시공성 및 비용성이 저하되는 단점이 있다.

본 발명은 상기 특징을 통해, 조명제어장치 간의 통신을 무선으로 구축함으로써, 시공성 향상 및 비용 절감 효과를 제공한다.

다음으로, 게이트웨이(3)는 지그비모듈들을 선택하여 그룹화하고, 지그비모듈들로부터 데이터를 송수신하는 구성으로, 해당 조명장치에 대한 명령을 지그비모듈로 송신하고, 해당 조명장치에 관한 정보를 지그비모듈로부터 수신한다.

즉, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 게이트웨이(3)는 제 1 및 제2지그비모듈(21)(22)을 그룹화하고, 제1 및 제2지그비모듈(21)(22)과 데이터를 송수신한다고 볼 수 있다.

여기에서 제1 및 제2지그비모듈(21)(22)과 게이트웨이(3) 간의 통신은 무선으로 이루어지는 것이 바람직하며, 특히 2.4 GHz 대역의 지그비 통신으로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다. 변형예로, 제1 및 제2지그비모듈(21)(22)과 게이트웨이(3) 간의 통신은 블루투스, Wi-Fi 등이 활용될 수도 있다.

상기 특징을 통해 본 발명은, 다수의 조명제어장치, 보다 명확하게는 다수의 지그비모듈을 그룹화함으로써, 다수의 조명기기(L)에 대한 효율적인 제어를 제공한다는 효과를 갖는다.

다음으로, 관제장치(4)는 게이트웨이(3)와 데이터를 무선으로 송수신하는 구성으로, 게이트웨이(3)로 조명기기(L)들에 대한 명령을 송신하고, 게이트웨이(3)로부터 조명기기(L)에 대한 정보를 수신한다.

이러한 관제장치(4)는 제어용 서버나 컴퓨터 또는 기타 장비들이 활용될 수 있으며, 특히 도 1에 도시된 바와 같이, 관제장치(4)는 다수의 게이트웨이(3) 그룹을 통제할 수 있다.

본 발명의 핵심 특징은 관제장치(4)와 게이트웨이(3) 간의 통신이 무선으로 이루어진다는 것인데, 이를 통해 유선 설치비용을 획기적으로 절감할 수 있다는 효과를 갖는다.

추가로, 관제장치(4)는 게이트웨이로부터 데이터를 수신하는 수신부, 고정 IP를 송출하는 IP송출부 및, 종합적인 제어를 수행하는 서버제어부를 포함할 수 있으며, 수신부는 후술하는 특징에 의해 LoRa G/W로 이루어질 수 있고, IP송출부는 고정 IP를 송출하여 관리자의 모바일기기, 컴퓨터 등 다양한 디바이스를 통한 외부 제어가 가능하도록 한다.

일 실시예로, 관제장치와 관리자의 스마트폰을 고정 IP를 통해 연동하여, 관리자의 스마트폰을 통해 필요에 따라 조명을 제어할 수 있다. 이 때 관리자의 신원 확인 및 권한 부여를 위해 로그인 절차를 구비하는 것이 바람직하며, 신원에 따라 관리 권한 및 범위에 차등을 두는 실시가 가능하다.

또 다른 실시예로, 본 시스템을 아파트 주차장에 적용하는 경우를 예로 들면, 각 아파트 시공사를 구분하여 조명을 관리하는 것이 가능하고, 나아가 전기요금을 분석하여 고장 발생 여부, 고장 발생 위치 등을 확인하여 조치하는 실시도 가능하다.

본 발명의 또 다른 핵심 특징으로, 본 시스템은 게이트웨이(3)와 관제장치(4) 간의 무선통신이 LoRa(Long Range) 통신으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

LoRa 통신은 약 900 MHz의 주파수로 동작하며, 1.5 ~ 2 km의 넓은 통신 레인지를 갖고, 상대적으로 저 전력으로 구동할 수 있다는 점을 특징으로 하는데, 본 시스템이 건물의 실내 공간에 구비되는 경우 또는 아파트 주차장과 같이 특정 범위의 공간에 구비되는 경우를 고려할 때, 이러한 특징은 매우 유리하게 작용할 수 있다.

한편, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 및 제2조명제어장치(1)(2)의 구동제어수단을 도시하고 있다.(상기한 조명제어장치의 제어모듈은 조명기기(L)에 관한 제어를 수행하고, 구동제어수단은 조명제어장치에 관한 제어를 수행한다)

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 제1 및 제2조명제어장치(1)(2)의 보다 안정적인 제어를 위한 구동제어수단을 더 포함하여 이루어진다.(구동제어수단을 구비한 제1 및 제2조명제어장치(1)(2)를 상기한 제1 및 제2조명제어장치(1)(2)와 구분하기 위해 조명제어장치(M)로 명명을 통합하고 도면참조부호를 달리하기로 한다)

도 3에 도시된 바와 같이, 이러한 구동제어수단은 조명제어장치(M)에 전원을 공급하는 전원공급모듈(M10), 조명제어장치(M)의 동작 상태에 따라 전원공급모듈(M10)을 제어하는 컨트롤모듈(M20), 조명제어장치(M)의 상태를 감지하여 컨트롤모듈(M20)로 전송하는 상태감지모듈(M30) 및, 컨트롤모듈(M20)에 전원을 상시 공급하는 비상전원모듈(M40)을 포함한다.

상기 구성을 포함하는 구동제어수단은 전원공급모듈(M10)을 통해 조명제어장치(M)에 안정적으로 전원을 공급하고, 상태감지모듈(M30)을 통해 조명제어장치(M)의 상태를 지속적으로 감지함으로써 조명제어장치(M)의 동작 상태에 따라 조명제어장치(M)에 공급되는 전원을 제어하며, 비상전원모듈(M40)을 통해 갑작스럽게 전원이 끊기는 등의 비상시에도 컨트롤모듈(M20)이 정상적으로 구동할 수 있도록 하여 사고에 적절하게 대처할 수 있도록 한다.

이하 도 3을 참고하여 상기한 구동제어수단의 각 모듈 별로 보다 구체적인 설명을 진행하기로 한다.

도 3을 참고하면, 전원공급모듈(M10)은 AC 입력전원에 포함된 노이즈를 제거하는 제1필터부(M11), 노이즈가 제거된 입력전원을 정류하여 DC 중간전원을 생성하는 정류부(M12), 전원의 온/오프 시에 중간전원에 포함되는 순간 노이즈를 제거하는 제2필터부(M13) 및, 중간전원을 변환하여 공급전원을 생성하는 변환부(M14)를 포함한다.

각 부 별로 살펴보면, 먼저 제1필터부(M11)는 입력전원의 노이즈를 1차로 제거하는 제1필터링회로(M111), 입력전원의 노이즈를 2차로 제거하는 제2필터링회로(M112) 및, 제1필터링회로(M111)를 거친 입력전원을 증폭하여 제2필터링회로(M112)로 인가하는 증폭회로(M113)를 포함한다.

보다 구체적으로, 먼저 제1필터링회로(M111)는 증폭용 npn 제1트랜지스터(Q101), 양단이 제1트랜지스터(Q101)의 베이스와 에미터에 연결된 필터용 캐패시터(C101) 및, 제1트랜지스터(Q101)의 콜렉터에 연결된 인덕터(L101)와 캐패시터들(C102)(C103)을 포함한다.

또한, 제2필터링회로(M112)는 증폭용 npn 제2트랜지스터(Q102), 제2트랜지스터(Q102)의 출력단에 연결된 필터용 캐패시터(C104), 역류방지용 다이오드(D101), 완충용 인덕터(L102)를 포함한다. 특히 필터용 캐패시터(C104)는 제2트랜지스터(Q102)의 콜렉터에 연결되고, 역류방지용 다이오드(D101)는 필터용 캐패시터(C104)와 완충용 인덕터(L102) 사이에 병렬로 연결되고, 완충용 인덕터(L102)는 후술하는 증폭회로(M113)의 제4트랜지스터(Q104)의 에미터에 연결된다.

아울러, 증폭회로(M113)는 다단으로 연결된 pnp 제3트랜지스터(Q103)와 npn 제4트랜지스터(Q104)를 포함한다. 이러한 다단 연결은 제3트랜지스터(Q103)의 콜렉터와 제4트랜지스터(Q104)의 베이스를 서로 연결함으로써 구성된다.

상기 구성을 포함하는 제1필터부(M11)의 동작 및 효과를 설명하면, 먼저 제1필터링회로(M111)에서, 제1트랜지스터(Q103)가 베이스에 연결된 저항(R101)을 통해 입력전원(예: AC 상용전원)을 인가받으면 턴-온(Turn-On) 되어 입력전원을 증폭시키고, 이 때 제1트랜지스터(Q101)의 콜렉터에 연결된 인덕터(L101)와 캐패시터(C102)(C103)들이 증폭된 입력전원에 포함된 노이즈를 제거하며, 추가로 상기 필터용 캐패시터(C101)가 에미터 측으로 흐르는 전류의 노이즈를 제거하여 제1트랜지스터(Q101)로 재입력한다.

이 후, 제1필터링회로(M111)를 거쳐 노이즈가 제거된 입력전원이 증폭회로(M113)의 제3 및 제4트랜지스터(Q103)(Q104)를 거치면서 증폭되어 제2필터링회로(M112)의 제2트랜지스터(Q102) 측으로 입력되고, 이 후 제2트랜지스터(Q102)는 입력된 입력전원을 재 증폭하고, 이 때 제2필터링회로(M112)의 필터용 캐패시터(C101)는 노이즈 제거를, 역류방지용 다이오드(D101)는 출력 측의 전원 역류 방지를, 완충용 인덕터(L102)는 정류부(M12)로 전송되는 입력전원의 저장을 통한 완충(Delay)을 제공한다.

다음으로, 전원공급모듈(M10)의 일 구성인 정류부(M12)는 노이즈가 제거된 입력전원을 정류하여 DC 중간전원을 생성하는 구성으로, AC-DC 정류에 관한 기술은 이미 널리 공지된 바 있으며, 이에 통상의 기술자가 본 발명을 실시하기 위해 종래의 기술을 충분히 참고하여 실시할 수 있는 바, 정류부(M12)에 관한 구체적인 설명 또는 도시를 생략하기로 한다.

다음으로, 전원공급모듈(M10)의 일 구성인 제2필터부(M13)는 전원의 온 시에 중간전원을 변환부(M14)로 공급하는 제1전원공급회로(M131), 전원의 오프 시에 중간전원을 변환부(M14)로 공급하는 제2전원공급회로(M132) 및, 제1 및 제2전원공급회로(M131)(M132)의 출력단에 연결되어 출력되는 중간전원의 노이즈를 그라운드로 소멸시키는 제3필터링회로(M133)를 포함한다.

보다 구체적으로, 제1전원공급회로(M131)는 pnp 제1스위칭트랜지스터(Q105), 제1스위칭트랜지스터(Q105)의 베이스 측에 구비된 추가정류용 다이오드(D102)와 바이어스 저항(R110)(R111)과 바이어스 캐패시터(C107), 제1스위칭트랜지스터(Q105) 에미터에 연결된 캐패시터(C109) 및, 제1스위칭트랜지스터(Q105)의 컬렉터에 연결된 출력다이오드(D105)를 포함한다.

다음으로, 제2전원공급회로(M132)는 npn 제2스위칭트랜지스터(Q106), 제2스위칭트랜지스터(Q106)의 베이스 측에 구비된 추가정류용 다이오드(D103)와 바이어스 저항(R112)(R113)(R114)과 바이어스 캐패시터(C108), 제2스위칭트랜지스터(Q106)의 컬렉터에 연결된 출력다이오드(D106)를 포함한다.

다음으로, 제3필터링회로(M133)는 npn 필터링 트랜지스터(Q107) 및, 필터링 트랜지스터(Q107)의 베이스 측에 구비된 저항(R116)을 포함한다.

상기 구성을 포함하는 제2필터부(M13)의 동작 및 효과를 설명하면, 전원 온 시, 즉 변환부(M14)를 통해 조명제어장치(M)에 공급전원을 공급할 때에는 제1전원공급회로(M131)가 동작하여 변환부(M14)로 중간전원을 전달하고, 전원 오프 시, 즉 변환부(M14)를 통해 조명제어장치(M)에 공급전원을 공급하지 않을 때에는 제2전원공급회로(M132)가 동작하여 변환부(M14)로 중간전원을 전달한다.

특히 제2필터부(M13)는 전원의 온/오프가 전환되는 순간에 의미를 갖는데, 이를 보다 상세하게 설명하면, 전원의 온 되는 순간에는, 저장캐패시터(C105)가 완충되기 전까지 제3필터링회로(M133)가 구동되어버리면 중간전원에 노이즈가 유입되는데, 이 때 제1전원공급회로(M131)의 저장캐패시터(C105)에서 추가정류용 다이오드(D102)와 바이어스 저항(R110)(R111)과 바이어스 캐패시터(C107)에 의해 분배되는 바이어스 전압이 제1스위칭트랜지스터(Q105)의 에미터 전압보다 높기 때문에 제1스위칭트랜지스터(Q105)가 차단 상태를 유지하고, 제2스위칭트랜지스터(Q106)가 동작하여 중간전원을 제3필터링회로(M133)로 전달하고, 제3필터링회로(M133)는 유입되는 또는 발생한 노이즈를 필터링 트랜지스터(Q107)의 에미터 측 그라운드를 통해 소멸시킨 후 변환부(M14)로 공급한다.

또한 전원이 오프 되는 순간에는 저장캐패시터(C105)에 충전된 전압으로는 제2스위칭회로(M132)를 구동시킬 수 없기 때문에, 제2스위칭트랜지스터(Q106)는 오프되고, 저장캐패시터(C105)가 방전되는 동안 제1스위칭회로(M131)가 구동되어 중간전원을 제3필터링회로(M133)로 전달하고, 제3필터링회로(M133)는 유입되는 또는 발생한 노이즈를 필터링 트랜지스터(Q107)의 에미터 측 그라운드를 통해 소멸시킨 후 변환부(M14)로 공급한다.

다음으로, 전원공급모듈(M10)의 일 구성인 변환부(M14)는 스위칭회로(M141), 저장회로(M142), 비교회로(M143) 및 제어회로(M144)를 포함하여 이루어지되, 제어회로(M144)가 공급전원의 위상과 기준 전압이, 동위상인 경우 PWM 제어를 수행하고, 위상차가 있는 경우 PFM 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.

각 회로 별로, 보다 구체적으로 설명하면, 먼저 스위칭회로(M141)는 중간전원을 스위칭하는 역할을 수행하며, 상호 직렬로 연결된 PMOS 스위칭 트랜지스터(M1)와 NMOS 동기정류 트랜지스터(M2)를 포함한다.

다음, 저장회로(M142)는 스위칭회로(M141)의 중간전원 스위칭에 의해 공급전원을 저장하는 역할을 수행하며, 스위칭회로(M141)의 출력 측에 연결된 인덕터(L103)와 이에 병렬로 연결된 캐패시터(C111)를 포함한다.

다음, 비교회로(M143)는 변환하고자 하는 기준 전압과 공급전원의 전압 및 위상을 비교하는 역할을 수행하며, 중간전원의 입력단에 연결된 반전 비교기(COM1), 반전 비교기(COM1)의 출력단에 선택적으로 연결되는 OR게이트(OR1)와 저항(R117), 스위칭 트랜지스터(M1)의 게이트와 OR게이트(OR1)의 사이에 연결된 딜레이소자(Delay)를 포함한다.

다음, 제어회로(M144)는 스위칭회로(M141)를 제어하여 공급전원이 기준 전압에 부합하도록 하는 역할을 수행하며, 상기한 반전 비교기(COM1)의 출력단, OR게이트(OR1)의 출력단, 그리고 스위칭회로(M141)에 연결된 변조제어소자(MC)를 포함한다.

상기 구성을 포함하는 변환부(M14)의 동작 및 효과를 설명하면, 일반적으로 조명제어장치(M)의 동작을 위해서는 주기 신호(클락, CLK)를 필요로 하고, 이러한 주기 신호는 펄스형으로 이루어지기 때문에, 펄스형 전원(공급전원)이 공급되어야 한다. 이러한 펄스형 전원을 공급하기 위해 PWM 제어가 활용되는데, 클락 주기를 길게 하기 위한 전원(이하 긴 주기용 전원)을 공급하게 되는 경우 PWM 제어는 효율성이 떨어지게 된다. 이를 해결하기 위해 변환부(M14)는 긴 주기용 전원을 공급하는 경우 PFM 제어로 전환하여 전원 공급 효율성을 향상시키는 효과를 갖는다.

이를 위해 변환부(M14)는 저장회로(M142)에 저장된 공급전원의 전압 및 위상과 기준 전압을 비교회로(M143)에서 비교하여 공급전원의 위상과 기준 전압이 동위상인 경우 제어회로(M144)가 PWM 제어를 수행하고, 위상차가 있는 경우(긴 주기용 전원) 제어회로(M144)가 PFM 제어를 수행하여, 효율성을 극대화하는 것이다.

이어서 도 3을 참고하면, 상태감지모듈(M30)은 조명제어장치(M)의 데이터 처리 상태, 즉 클락 주기를 검출하는 상태검출부(M31) 및, 조명제어장치(M)의 온도 상승을 검출하는 온도검출부(M32)를 포함한다.

보다 구체적으로, 상태검출부(M31)는 조명제어장치(M)에서 사용되고 있는 클락 주기를 감지하는 감시소자(M311)를 포함하고, 온도검출부는 조명제어장치(M)의 운전 온도를 감지하는 온도센서(M321)를 포함할 수 있다.

이러한 상태감지모듈(M30)의 구성을 통해, 컨트롤모듈(M20)은 조명제어장치(M)의 상태를 지속적으로 감지함으로써 조명제어장치(M)의 동작 상태에 따라 조명제어장치(M)에 공급되는 전원을 제어한다. 예를 들면, 조명제어장치(M)의 클락 주기를 줄여야 하는 경우, 상태검출부(M31)에서 조명제어장치(M)의 클락 주기를 검출하고 이를 기반으로 컨트롤모듈(M20)이 전원공급모듈(M10)에서 공급되는 공급전원의 펄스 주기를 감소시키도록 제어한다. 또 다른 예로, 조명제어장치(M)에 이상이 발생하여 비정상적으로 조명제어장치(M)의 온도가 상승하는 경우, 온도검출부(M32)에서 조명제어장치(M)의 운전 온도를 검출하고 이를 기반으로 컨트롤모듈(M20)이 전원공급모듈(M10)에서 공급되는 공급전원을 긴급 차단하도록 제어한다.

특히 이러한 컨트롤모듈(M20)은 긴급 상황을 대비하여 상시로 전원을 공급받는 것이 바람직하며, 이를 위해 구동제어수단은 비상전원모듈(M40)을 통해 갑작스럽게 전원이 끊기는 등의 비상시에도 컨트롤모듈(M20)이 정상적으로 구동할 수 있도록 하여 사고에 적절하게 대처할 수 있도록 하였다.

보다 구체적으로, 비상전원모듈(M40)은 제2필터부(M13)의 출력단에 연결되어 제2필터부(M13)로부터 중간전원을 인가받아 저장하고 있다가 비상 시(전원이 차단될 때) 컨트롤모듈(M20)에 전원을 공급하는데, 이러한 비상전원모듈(M40)은 전압 변환용 저항(R401)(R402), 이에 병렬 연결된 충전용 캐패시터(C401)(C402)(C403) 및, 이에 직렬 연결된 방전 방지용 다이오드(D401)를 포함한다.

상기 구성을 포함하는 비상전원모듈(M40)은 전압 변환용 저항(R401)(R402)을 통해 앞서 설명한 '노이즈가 제거된 중간전원'을 충전용 캐패시터(C401)(C402)(C403)에 저장함으로써 비상 상황 발생 시에도 컨트롤모듈(M20)로 전원이 공급될 수 있도록 하고, 이 때 다이오드(D401)를 통해 캐패시터(C401)(C402)(C403)에 충전된 전원이 방전되지 않도록 한다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명한 본 발명은 통상의 기술자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

L: 조명기기
L1: 제1조명기기 L2: 제2조명기기
1: 제1조명제어장치
11: 제1제어모듈 12: 제1지그비모듈
2: 제2조명제어장치
21: 제2제어모듈 22: 제2지그비모듈
3: 게이트웨이
4: 관제장치
M: 조명제어장치(변형)

Claims

다수의 조명기기를 동시에 제어하는 조명 제어 시스템에 있어서,
제1조명기기에 구비되고, 제1조명기기를 제어하는 제1제어모듈 및 근거리 무선통신을 제공하는 제1지그비모듈을 포함하는 제1조명제어장치;
제2조명기기에 구비되고, 제2조명기기를 제어하는 제2제어모듈 및 근거리 무선통신을 제공하는 제2지그비모듈을 포함하는 제2조명제어장치;
상기 제 1 및 제2지그비모듈을 그룹화하고, 상기 제1 및 제2지그비모듈과 데이터를 송수신하는 게이트웨이; 및
상기 게이트웨이와 데이터를 무선으로 송수신하는 관제장치;
를 포함하고,
상기 제1지그비모듈과 상기 제2지그비모듈은 상호 무선으로 통신하고,
상기 게이트웨이와 상기 관제장치 간의 무선통신은 LoRa(Long Range) 통신으로 이루어지고,
상기 제1 및 제2조명제어장치는, 상기 제1 및 제2조명제어장치에 전원을 공급하는 전원공급모듈, 상기 제1 및 제2조명제어장치의 동작 상태에 따라 상기 전원공급모듈을 제어하는 컨트롤모듈, 상기 제1 및 제2조명제어장치의 상태를 감지하여 상기 컨트롤모듈로 전송하는 상태감지모듈 및, 상기 컨트롤모듈에 전원을 상시 공급하는 비상전원모듈을 포함하는 구동제어수단을 더 포함하되,
상기 전원공급모듈은 AC 입력전원에 포함된 노이즈를 제거하는 제1필터부, 노이즈가 제거된 입력전원을 정류하여 DC 중간전원을 생성하는 정류부, 전원의 온/오프 시에 상기 중간전원에 포함되는 순간 노이즈를 제거하는 제2필터부 및, 상기 중간전원을 변환하여 공급전원을 생성하는 변환부를 포함하고,
상기 제1필터부는 상기 입력전원의 노이즈를 1차로 제거하는 제1필터링회로, 상기 입력전원의 노이즈를 2차로 제거하는 제2필터링회로 및, 상기 제1필터링회로를 거친 상기 입력전원을 증폭하여 상기 제2필터링회로로 인가하는 증폭회로를 포함하고,
상기 제2필터부는 전원의 온 시에 상기 중간전원을 상기 변환부로 공급하는 제1전원공급회로, 전원의 오프 시에 상기 중간전원을 상기 변환부로 공급하는 제2전원공급회로 및, 상기 제1 및 제2전원공급회로의 출력단에 연결되어 출력되는 상기 중간전원의 노이즈를 그라운드로 소멸시키는 제3필터링회로를 포함하고,
상기 변환부는 상기 중간전원을 스위칭하는 스위칭회로, 상기 스위칭회로의 중간전원 스위칭에 의해 상기 공급전원을 저장하는 저장회로, 변환하고자 하는 기준 전압과 상기 공급전원의 전압 및 위상을 비교하는 비교회로 및, 상기 스위칭회로를 제어하여 상기 공급전원이 상기 기준 전압에 부합하도록 하는 제어회로를 포함하되, 상기 제어회로는 상기 공급전원의 위상과 상기 기준 전압이, 동위상인 경우 PWM 제어를 수행하고, 위상차가 있는 경우 PFM 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 시스템.
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