KR101964628B1 - 별도의 배선추가 없이 교류전원 벽스위치를 이용한 led 조명제어장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LED 조명제어장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 형광등이나 백열등의 온오프 스위치를 위한 교류전원 온오프 벽스위치 대신에 LED 조명(부하)에 전원을 공급하고 차단하는 것뿐만 아니라, 조명제어를 위한 제어정보도 함께 전달하도록 교류전원 온오프 벽스위치를 구성함으로써, 별도의 부가적인 조명제어용 배선이 필요 없이 효율적으로 LED 조명을 제어할 수 있는 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

Description

별도의 배선추가 없이 교류전원 벽스위치를 이용한 LED 조명제어장치 및 그 제어 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING LED LIGHTS WITHOUT SUPPLEMENTAL DIMMING WIRES AND THE CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 별도의 배선추가 없이 교류전원 벽스위치를 이용한 LED 조명제어장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 형광등이나 백열등의 전원 온오프를 위한 교류전원 (벽)스위치 대신에 LED 조명장치(부하)에 전원을 공급하고 차단하는 것뿐만 아니라, 조명제어를 위한 제어정보도 함께 전달하도록 조명제어용 교류전원 (벽)스위치를 구성함으로써, 별도의 부가적인 조명제어용 배선이 필요 없이 효율적으로 LED 조명을 제어할 수 있는 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

LED 램프는 백열등이나 형광등과 비교하여 고휘도, 저 전력소비, 소형, 경량 및 긴 수명 등의 장점을 가지고 있기 때문에 최근에는 백열등이나 형광등을 대체하여 LED 램프를 조명장치로 이용하려는 수요가 증가하고 있고, 이에 따라 LED 조명장치에 대한 연구개발이 활발하다. 특히 LED 조명을 단순히 온오프하는 것을 넘어 사용자의 선택 또는 실내 조도 변화에 따라 LED 조명을 밝기를 조절할 수 있도록 하는 이른바 디밍제어에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

종래의 LED 조명의 디밍제어는 조명의 밝기를 조절하는 부분인 디밍스위치에 디밍용 배선을 별도로 구비하여 이를 LED 조명의 구동부 또는 디밍제어기와 연결하여 수행되었다. 그리하여 LED 조명에 디밍 기능을 추가하기 위해서는 LED 조명에 별도의 장치와 배선을 설치하거나 LED 조명장치를 통째로 디밍이 가능한 LED 조명장치로 교체하는 수밖에 없는 문제점이 있었다.

따라서 종래의 백열등이나 형광등에 사용하던 교류전원 온오프 벽스위치와 전원 배선을 그대로 이용하여 LED 조명장치의 디밍을 제어할 수 있다면, 기존에 설치되어 있던 백열등이나 형광등보다 광효율이 좋고 전력소모는 적은 LED 조명장치로 전환하는 것이 한결 간편해지고, 그 교체비용도 절약될 것이다. 그러나 교류전원 온오프 벽스위치로 LED 조명장치의 디밍을 제어하기 위해서는 전원의 공급과 이를 통한 디밍제어 정보의 인식이라는 두 가지 역할을 동시에 수행해야 하는 과제가 있다.

또한 교류전원 온오프 벽스위치를 이용하여 디밍 제어신호를 발생시키기 위해서는 교류전원 온오프 벽스위치의 온오프를 반복하는 횟수, 온오프 시간 또는 이들의 조합에 따라 원하는 디밍제어 정보를 인식하면 될 것이다. 그러나 이 경우에 전원의 단절에 대한 반복으로 인해서 교류전원 온오프 벽스위치의 동작과 LED 조명장치의 제어에 몇 가지 문제점이 생기게 된다.

즉, LED 조명장치의 주요 특징은 종래의 백열등이나 형광등에 비해서 수명이 길다는 점과 전력 및 광 효율이 높다는 점이나, LED 조명장치는 구동부인 조명제어장치를 구비하여야 하므로, 실제 LED 광원의 수명이나 효율성보다 주변장치인 조명제어장치의 신뢰성, 수명 및 효율이 전체 조명장치에 더 큰 영향을 미칠 수 있다. 특히 디밍제어를 위해서 교류전원 온오프 벽스위치에 대한 온오프를 반복하게 되면, 주변장치는 물론이고 LED 광 모듈에 대한 수명이나 신뢰성에도 영향을 미치게 되므로, 이에 대한 대책이 필요하다.

먼저 교류전원 온오프 벽스위치를 수동으로 온오프하여 디밍을 제어하는 것은 여러 번 스위치를 조작하여야 하는 번거로움이 있어, 사용자에게 불편하고 조작이 균일하지 못하여 동작에 오류를 발생할 가능성이 있어 문제이다. 이를 해결하기 위해서는 한 번의 스위치 조작을 통해서 사용자가 원하는 디밍제어를 수행하도록 미리 정해진 전원의 스위칭을 반복하는 횟수, 시간, 주기 또는 이들의 조합에 대한 정보를 생성하는 교류전원 온오프 벽스위치를 구비할 필요가 있다. 이 경우에 교류전원 온오프 벽스위치를 제어하는 주제어부가 직류전원을 필요로 하기 때문에 교류전원을 직류전원으로 변환하여 제어전원으로 활용하여야 한다. 그러나 교류전원의 스위칭으로 디밍을 제어하고자 하는 본 발명에서는 전원의 온오프를 반복함으로 인한 전원의 오프시에 교류전원 온오프 벽스위치에 전원이 일시적으로 공급되지 않아 제어전원을 지속적으로 공급하기 어려운 문제가 있다. 또한 교류전원이 장시간 오프되어 있는 경우에 교류전원 온오프 벽스위치가 사용자의 제어동작을 받아들이기 위해 동작하여야 할 제어부의 동작전원을 항상 공급하여야 하는 문제가 있다.

다음으로 교류전원 온오프 벽스위치의 반복적인 온오프 동작으로 인해 실제 LED 광원으로 공급되어야 할 전원도 온오프를 반복하게 됨으로써, LED 조명에 깜박거리는 현상이 발생하게 되는 문제가 있다. 즉, 보통 LED 조명제어장치에서 조명(디밍)제어부는 SMPS(Switching Mode Power Supply)와 LED 광원(조명) 사이에 위치하며, SMPS에 입력되는 전원은 LED 광원에서 사용될 수 있도록 여러 단계의 전원 특성 전환 및 안정화 단계를 거친 후에 SMPS에서 출력되기 때문에, 이러한 구조에서는 조명(디밍)제어부가 교류전원 온오프 벽스위치의 온오프 신호를 SMPS의 출력측에서 측정되는 전압변동을 통해 감지하는 수밖에 없었다. 이로 인해서 디밍제어를 위해 교류전원 온오프 벽스위치에 대한 온오프를 반복하면 LED 조명이 깜박이게 되는 문제가 있었다. 이는 주관적 관점에서는 사용자에게 LED 조명장치의 사용에 대한 신뢰성을 떨어뜨리게 되고, 또한 객관적 관점에서는 LED 조명장치의 수명이나 신뢰성에 악영향을 끼치게 된다. 또한 상기와 같이 SMPS의 출력측 전압변동을 감지하여 교류전원 온오프 벽스위치의 온오프 반복 횟수, 시간 또는 이들의 조합을 인식하는 것은 스위치 신호 입력과 LED 조명의 디밍제어 간에 시간 차이가 발생할 수밖에 없는 문제점이 있었다. 이로 인해 SMPS에서 LED 광원으로 공급되는 전력의 손실이 발생하여 광효율이 떨어지고 LED 광원의 수명이 단축되는 문제점이 발생하게 된다.

따라서 LED 조명장치에서 SMPS 앞단이나 뒷단에 UPS를 적용하여 설계한다면, 상기와 같은 상황에 의해 전원공급이 일시적으로 불안정하더라도 LED 광원은 안정적으로 전원을 공급받을 수 있을 것이다. 그러나 상기와 같이 단순히 UPS를 적용하면 LED 광원은 안정적으로 전원을 공급받을 수는 있지만, 상기 UPS에 의해 입력전원의 전압이 일정한 수준으로 변환되기 때문에, 조명(디밍)제어부는 스위치의 온오프 신호 즉, 디밍제어신호를 감지할 수 없게 된다.

또한 LED 조명장치는 SMPS를 통해서 교류전원을 원하는 직류전원으로 변환한 다음 조명(디밍)제어부를 통해서 LED 광원의 디밍을 제어할 수 있도록 구성하는 것이 일반적이다. 여기서 SMPS는 대부분의 전자통신기기에 폭넓게 이용되고 있는 직류 안정화 전원으로서, 임의의 전원을 특정 부하 장비에서 사용 가능하도록 전원 특성을 전환하여 주는 장치를 말한다. 상기 SMPS는 반도체 소자의 스위칭 특성을 이용하여 전력의 흐름을 제어함으로써 고효율의 전원 공급이 가능하고, 또한 커패시터나 인덕터와 같은 에너지 축전용 소자를 소형화함으로써 소형 및 경량화가 가능하다. 이와 같은 고효율, 소형 및 경량화라는 장점으로 인해 SMPS는 LED 조명장치의 전원 공급 장치로서 널리 사용되고 있다.

다음은 본 발명의 기술 분야에 존재하는 선행기술에 대하여 간단하게 설명하고, 이어서 본 발명이 상기 선행기술에 비해서 차별적으로 이루고자 하는 기술적 사항에 대해서 기술하고자 한다.

본 발명과 유사한 교류전원 벽스위치를 단속하여 디밍제어를 수행하고자 하는 선행기술문헌으로, 한국공개특허 제2012-0000266호(2012.01.02.)는 조도 제어용 전자스위치를 이용하여 AC전원의 제로크로스를 기준으로 디밍 신호를 전달하도록 한 조도 자동 제어장치에 관한 것이다. 상기 선행기술문헌에서는 디밍 제어용 전자스위치를 이용하여 사용자가 용이하게 엘이디 램프의 조도를 제어하고, 구체적으로는 엘이디 램프에 AC전원을 공급하다가 사용자의 스위치 조작이 감지되면 상기 AC전원의 제로크로스를 기준으로 기설정된 시간동안 상기 AC전원의 공급을 차단하는 디밍 제어용 전자스위치를 제시하고 있다. 그러나 상기 디밍 제어용 전자스위치는 교류전원으로부터 전원을 공급받도록 구성되어 항상 교류전원 라인으로부터 직류전원을 변환하여 사용하여야 하기 때문에, 스위치 라인에 항상 완전한 2개(활선 및 중성선)의 전원라인이 필요하게 되므로, 종래의 교류전원 온오프 벽스위치를 교체하여 사용할 수 없는 문제가 있다.

또한 상기 선행기술문헌과 더불어 한국등록특허 제0970613호(2010.07.09.)는 엘이디 램프의 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 조명스위치의 온 및 오프 상태를 검출하는 온/오프검출수단과, 상기 온/오프검출수단으로부터 상기 조명스위치의 온/오프 상태 정보를 입력받아 상기 조명스위치의 스냅핑 동작을 판단하여 디밍 신호를 출력하는 디밍판단수단과, 상기 디밍판단수단으로부터 디밍 신호가 입력되면 엘이디 램프의 조도를 조절하는 디밍조절수단과, 상기 조명스위치의 스냅핑 동작시 상기 엘이디 램프에 구동전원을 공급하는 전원홀딩회로부를 포함하는 것을 제시하고 있다.

본 발명은 상기 선행기술문헌들과 달리 두 개의 전원라인(활선 및 중성선) 중 하나의 선을 온 혹은 오프하여 교류전원의 단속하는 것으로, 종래의 형광등이나 백열등의 교류전원의 벽스위치를 완벽하게 대체할 수 있는 것이다. 즉, 교류전원의 스위칭에 의해서 교류전원이 장시간 혹은 일시적으로 오프가 되더라도 상기 교류전원으로부터 교류전원 온오프 벽스위치의 동작을 위한 소정의 직류전원을 생성할 수 있도록, 적어도 두 개의 회로를 구성하여 상기 교류전원 온오프 벽스위치가 항상 작동할 수 있는 상태에 있도록 하는 전원부를 구비하는 것을 특징으로 한다. 교류전원으로부터 교류전원 온오프 벽스위치가 직류전원을 공급받아 동작함에 있어서, 스위치 소자가 온 상태이면 SMPS를 통해서 LED 조명장치가 켜지는 상태가 되고, 이로써 교류전원은 SMPS를 통해서 LED 조명장치를 가동시키고 다시 상기 교류전원 온오프 벽스위치로 연결되는 회로가 구성되므로, 상기 회로를 통해서 입력되는 교류전원으로부터 트랜스포머를 거쳐 전압레벨을 강압 혹은 승압한 다음 다시 정류기를 통해서 강압 혹은 승압된 교류전원을 직류전원으로 변환하여 상기 교류전원 온오프 벽스위치에 지속적으로 직류전원을 공급하게 된다.

또한, 상기 스위치 소자가 오프일 경우, SMPS를 통한 전원은 오프 상태가 되어 LED 조명장치가 꺼지되 되므로, SMPS를 거쳐서 입력되는 교류전원은 전압 레벨은 높지만 전류는 아주 작게 흐르게 되므로, 이 경우에는 별도의 변압기를 사용자지 않고, 분압기를 구성하여 저전압의 교류전압을 생성하고, 다시 이를 정류기를 통해서 직류전압을 생성하여 상기 교류전원 온오프 벽스위치에 공급하게 된다.

이러한 두 가지 회로 구성으로, 본 발명에 의한 전원부는 상기 스위치 소자가 온일때는 물론이고 오프일때도 상기 교류전원 온오프 벽스위치에 안정적으로 직류전압을 공급하여, 상기 스위치 소자가 오프된 상태에도 상기 교류전원 온오프 벽스위치의 제어 동작을 위한 직류전원을 생성하도록 한다. 즉 본 발명에서는 교류전원 온오프 (벽)스위치는 교류전원의 활선 혹은 중성선을 절단하고 양단에 상기 스위치를 연결한 구조로 상기 선행기술문헌처럼 3개의 전원선을 필요로 하지 않는다.

즉, 스위치 소자가 오프된 상태에도 상기 교류전원 온오프 벽스위치의 동작은 가능하여야 하므로, 이를 위해 전원 공급이 필요하며, 스위치 소자가 오프인 경우에는 부하가 걸리지 않으므로 회로에 전류가 거의 흐르지 않는 점을 이용하여 스위치의 구성을 간편하게 구성하는 것을 창안한 것이다.

또한 본 발명은 한 번의 스위치 조작을 통해서 소정의 디밍제어를 수행하도록, 미리 정해진 교류전원의 스위칭을 반복하는 횟수, 시간간격, 또는 이들의 조합에 대한 정보를 포함하는 펄스신호를 생성하여 디밍제어를 수행하는 것이다. 즉, 본 발명에서는 사용자가 스위치 조작을 여러 번 수행하여야 하는 선행기술문헌의 문제점을 해결하기 위해서 한 번의 스위치 조작만으로 원하는 디밍제어 신호를 생성할 수 있도록 함으로써, 그 편리성을 향상시킨 것이다.

또한 본 발명은 교류전원의 온오프 벽스위치를 반복적으로 온오프하는 것을 조명제어(디밍제어를 포함함) 신호로 활용하는데 있어서, 상기 벽스위치가 순간적으로 오프될 때 LED 조명장치에 전원이 공급되지 않아, LED 조명이 깜박이는 현상을 해결하기 위해서 창안된 것이다. 이를 위해서 본 발명은 특히 상기 벽스위치의 반복적인 온오프 정보는 전원 안정화부에서 전원 안정화로 인해 벽스위치의 반복적인 온오프 정보가 사라지기 전에 조명(디밍)제어부로 제공되어 추출되도록 하는 것이 필요하다. 즉, 본 발명은 전원 안정화를 위해서 일시적으로 전원이 오프되더라도 전원이 유지될 수 있도록 하기 위한 전원안정화부를 구비하고 있어, 상기 전원 안정화는 벽스위치의 온오프 정보를 사라지게 만들어 버리는 문제가 있다. 따라서 본 발명은 상기 벽스위치의 온오프 정보가 전원이 안정화되기 전에 분리되어 처리되도록 하여야 한다. 또한 본 발명의 전원 안정화는 교류영역에서 직류영역으로 변환되는 과정에서 이루어지는 것이고, 직류로 변환된 후에 안정화를 수행하는 것이 아니다.

결국 본 발명의 상기 전원안정화부와 조명용 전원컨버터부는 UPS 기능과 SMPS의 기능을 포함하고 있어, 상기 전원안정화부, 전원 컨버터부 및 조명(디밍)제어부가 일체형으로 구성되어, 상기 벽스위치의 반복적인 온오프에도 LED 조명이 깜박이지 않도록 제어하는 것이 가능하다. 또한 본 발명에서는 SMPS와 LED 광원 사이에 설치되어 있던 조명(디밍)제어부를 SMPS와 일체화시켜, 점등스위치의 온오프 반복횟수, 온오프 시간 간격 또는 이들의 조합을 빠르게 감지하고 더불어 LED 광원으로 공급되는 전원의 손실을 방지할 수 있도록 하는 새로운 기술을 제시하고자 한다.

이하 본 발명에서는 조명제어가 디밍제어에 한정되는 것이 아니며, 조명제어는 디밍제어를 포함한 온오프제어, 화재감시, 또는 그밖에 조명을 제어하여 다양한 효과를 얻도록 하는 것을 포함하는 포괄적인 개념이다.

본 발명은 상기된 과제를 해결하기 위해 창작된 것으로, 사용자로부터 원터치와 같은 간단한 스위치 조작신호를 받아 들여, 제어부에서 이를 해석한 후 LED 조명의 밝기 정도에 대한 신호를 생성하여 이에 해당하는 만큼 교류전원을 온오프 스위치하여 제어하도록 함으로써, 교류전원의 벽스위치만으로 LED 조명의 디밍을 제어할 수 있는 교류전원 온오프 벽스위치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 교류전원의 한 선을 절단하고 양단에 2선 교류전원 온오프 벽스위치를 연결한 상태에서, 상기 교류전원 온오프 벽스위치가 닫혀있을 때(온 상태)는 물론이고, 벽스위치가 열려있을 때(오프 상태)에도 상기 벽스위치에 전원이 끊이지 않고 공급되도록 하여 사용자가 언제든지 벽스위치를 조작할 수 있도록 하는 LED 조명제어장치 및 그 제어 방법을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

또한 본 발명의 교류전원 온오프 벽스위치가 메모리를 구비하여 상기 벽스위치가 조작된 다음에 해당 LED 조명의 상태가 보존되어 다음 LED 조명의 조작에 히스토리 정보로 활용될 수 있도록 하여, 새로운 스위치 신호가 입력되면 저장되어 있던 이전 스위치 신호에 의한 상태를 메모리에서 읽어와 이전 동작에 연속하여 다음 동작을 수행하도록 제어하는 LED 조명제어장치 및 그 제어 방법을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다. 따라서 정전으로 전체 조명장치의 전원이 오프되거나 장시간 스위치가 오프된 경우에도 상기 메모리는 최종 스위치 제어에 대한 상태를 저장하고 있다가 새로운 제어 행위가 전달되면 상기 저장되어 있던 이전 상태에 기반하여 다음 제어를 수행하게 된다.

또한, 본 발명은 상기 트라이액의 과부하, 누전 또는 이들의 조합으로 인한 열의 발생을 감지하여 화재를 예방하기 위한 것으로, 상기 트라이액의 온도가 일정온도 이상이 되면 상기 트라이액을 오프시킴으로써, 교류전원 온오프 벽스위치, 조명제어회로 또는 LED 램프(조명등)를 보호할 수 있는 LED 조명제어장치 및 그 제어 방법을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 주제어부(마이크로프로세서, 전용 프로세서, MCU, CPU 등이 될 수 있음)에서 LED 조명의 밝기 정도에 대한 신호를 입력받는 데 있어서 상기 교류전원 온오프 벽스위치로부터 신호를 입력받는 것 이외에도, IR, RFID 또는 이들의 조합을 포함하는 근거리통신(NFC)방식을 통해서 스위치 신호를 수신 받아 주제어부에서 LED 조명을 제어하는 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

또한 본 발명은 교류전원 온오프 벽스위치의 동작을 감지하여 LED 조명장치를 제어(디밍)하는 장치에 UPS 기능을 통합하여 적용함으로써, 벽스위치의 온오프 동작의 반복으로 인한 일시적인 전원입력의 중단에도 UPS에 저장된 전원을 사용하여 LED 조명장치가 정상적으로 동작할 수 있도록 하는 장치와 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 상기 벽스위치의 온오프 동작의 반복 이외에도 일시적인 정전과 같이 일시적으로 전원입력이 중단되더라도 UPS에 저장된 전원을 사용하여 LED 조명장치가 정상적으로 동작할 수 있도록 하는 장치와 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 상기 벽스위치의 온오프 동작의 반복으로부터 디밍제어 정보를 추출하여야 하므로, 상기 UPS를 적용하면 전원으로부터 디밍제어 정보를 추출하지 못하는 문제를 해결하기 위해서 UPS, SMPS 및 조명(디밍)제어부를 일체형으로 구성하여 종래의 발명에 비해서 조명(디밍)제어 정보를 좀 더 신속하게 추출할 수 있으며, 일시적인 외부 전원 공급 환경의 변화에도 안정적으로 LED 조명장치를 동작시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 LED 조명장치의 SMPS와 조명(디밍)제어부를 일체화시킴으로써, 전원 스위치의 입력에 대한 정확하고 빠른 감지가 가능하고, SMPS의 출력을 교류전원 온오프 벽스위치의 동작 감지회로를 거치지 않고 바로 조명(디밍)제어부로 인가함으로써 광효율을 개선할 수 있는 LED 조명제어장치 및 그 제어 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 별도의 배선추가 없이 조명장치를 제어하는 교류전원 벽스위치는, 상기 조명장치를 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 제어부; 상기 생성된 제어신호에 따라 교류전원의 스위칭을 수행하는 스위치 소자; 및 상기 교류전원 벽스위치를 구동하는 직류전원을 생성하는 전원부;를 포함하며, 상기 전원부는 분압기를 포함하여, 상기 스위치 소자가 오프일때는 분압기를 통해서 교류전원을 공급받아 상기 교류전원 벽스위치를 구동하는 직류전원을 생성하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 교류전원 벽스위치에서, 상기 전원부는, 변압기 및 정류기를 더 포함하여, 상기 스위치 소자가 온일때는 상기 변압기를 통해서, 오프일때는 상기 분압기를 통해서 지속적으로 교류전원을 공급받아 적어도 하나 이상의 정류기를 통해서 직류전원으로 변환하여 상기 교류전원 벽스위치에 직류 구동전원을 공급하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 교류전원 벽스위치에서, 상기 제어부는, 사용자로부터 상기 교류전원 벽스위치에 설치된 스위치 버튼을 포함한 IR, RFID, NFC 또는 이들의 조합을 포함한 통신방식을 통해서 한 번의 스위치 조작신호를 받아 들여, 상기 조작신호에 따른 횟수, 시간주기 또는 이들의 조합만큼 교류전원을 온오프 스위치하여 조명의 온오프 및 디밍을 제어하는 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 교류전원 벽스위치에서, 상기 교류전원 벽스위치는, 메모리를 더 구비하여, 상기 교류전원 벽스위치가 조작된 다음에 해당 조명의 상태가 보존되어 다음 조명의 조작에 필요한 히스토리 정보로 활용될 수 있도록 함으로써, 이전에 수행한 제어에 연속하여 다음번 제어가 수행되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 교류전원 벽스위치는, 상기 스위치 소자의 과부하, 누전 또는 이들의 조합으로 인한 열의 발생을 감지하여 화재를 예방하기 위해 상기 스위치 소자의 온도가 미리 정해진 온도 이상이 되면 상기 스위치 소자를 오프시킴으로써, 교류전원 벽스위치를 보호하는 것을 특징으로 한다.

아울러 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 조명제어장치는, 교류전원 벽스위치의 온오프에 의한 조명제어신호를 포함한 교류전원을 입력받아 직류전원의 안정화 과정을 거쳐 안정화된 직류전원을 생성하는 전원 안정화부; 상기 직류전원의 안정화 과정을 거치기 전에 상기 조명제어신호를 추출하는 스위치 조명제어신호 검출부; 및

상기 안정화된 직류전원으로부터 조명의 구동전원을 생성하는 조명용 전원 컨버터부; 를 포함하며, 상기 직류전원의 안정화 과정은, 직류전원의 상태를 검사하여 상기 온오프로 인해 일시적으로 교류전원이 중단되더라도 생성되는 직류전원이 일정한 레벨을 유지하도록 하는 것을 순환적으로 수행하는 것으로, 이를 통해 조명장치가 깜박거리지 않게 동작할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 조명제어장치는, 상기 스위치 조명제어신호 검출부에서 추출한 조명제어신호와 조명용 전원 컨버터부에서 생성한 조명용 전원을 이용하여 조명을 제어하는 조명제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 조명제어장치에서, 상기 스위치 조명제어신호는, 상기 전원 안정화부의 필터링부와 전파 정류부를 통해서 전파 정류된 결과로부터 추출되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 조명제어장치에서, 상기 조명제어장치는, 상기 교류전원 벽스위치의 온오프 동작의 반복으로부터 조명제어정보를 추출하여야 하므로, 상기 전원 안정화를 적용하고 나면 직류전원으로부터 조명제어정보를 추출하지 못하므로, 전원 안정화부, SMPS 및 조명(디밍)제어부를 일체형으로 구성하여 조명제어정보를 추출하는 시간을 줄이는 것과 동시에, 일시적인 외부 전원 공급 환경의 변화에도 안정적으로 조명장치를 동작시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 조명제어장치는, 상기 조명제어장치의 SMPS와 조명(디밍)제어부를 일체화시킴으로써, 교류전원 벽스위치의 입력에 대한 감지 속도와 정확성을 높일 수 있고, SMPS의 출력을 교류전원 벽스위치의 동작 감지회로를 거치지 않고 바로 조명(디밍)제어부로 인가함으로써 광효율을 개선할 수 있는 것을 특징으로 한다.

아울러 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 별도의 배선추가 없이 교류전원 벽스위치로 조명장치를 제어하는 방법은, 조명을 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 제어신호 생성 단계; 상기 생성된 제어신호에 따라 스위치 소자로 교류전원의 스위칭을 수행하는 스위칭 단계; 및 상기 교류전원 벽스위치를 구동하는 직류전원을 생성하는 단계;를 포함하며, 상기 직류전원을 생성하는 단계는, 상기 스위치 소자가 오프일때는 교류전원의 분압을 통해서 교류전원의 일부를 공급받아 상기 교류전원 벽스위치를 구동하는 직류전원을 생성하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 교류전원 벽스위치로 조명장치를 제어하는 방법에서, 상기 전원공급 단계는, 상기 지속적으로 공급받는 교류전원을 적어도 하나 이상의 정류기를 통해서 직류전원으로 변환되어 상기 교류전원 스위치에 직류 구동전원을 공급하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 교류전원 벽스위치로 조명장치를 제어하는 방법에서, 상기 제어 단계는, 사용자로부터 상기 교류전원 벽스위치에 설치된 스위치 버튼을 포함한 IR, RFID, NFC 또는 이들의 조합을 포함한 통신방식을 통해서 한 번의 스위치 조작신호를 받아 들여, 상기 조작신호에 따른 횟수, 시간주기 또는 이들의 조합만큼 교류전원을 온오프 스위치하여 조명의 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 교류전원 벽스위치로 조명장치를 제어하는 방법에서, 상기 제어신호는, 상기 조명의 온오프 및 디밍을 제어하는 신호인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 교류전원 벽스위치로 조명장치를 제어하는 방법에서, 상기 교류전원 벽스위치는, 메모리를 더 구비하여, 상기 교류전원 벽스위치가 조작된 다음에 해당 조명의 상태가 보존되어 다음 조명의 조작에 필요한 히스토리 정보로 활용될 수 있도록 함으로써, 이전에 수행한 제어에 연속하여 다음번 제어가 수행되도록 하는 것을 특징으로 한다.

아울러 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 조명제어 방법은, 교류전원 벽스위치의 온오프에 의한 조명제어신호를 포함한 교류전원을 입력받아 직류전원의 안정화 과정을 거쳐 안정화된 직류전원을 생성하는 전원 안정화 단계; 상기 직류전원의 안정화 과정을 거치기 전에 상기 조명제어신호를 추출하는 스위치 조명제어신호 검출 단계; 및 상기 안정화된 직류전원으로부터 조명의 구동전원을 생성하는 조명용 전원 컨버팅 단계;를 포함하며, 상기 직류전원의 안정화 과정은, 직류전원의 상태를 검사하여 상기 온오프로 인해 일시적으로 교류전원이 중단되더라도 생성되는 직류전원이 일정한 레벨을 유지하도록 하는 것을 순환적으로 수행하는 것으로, 이를 통해 조명장치가 깜박거리지 않게 동작할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 조명제어 방법은, 상기 스위치 조명제어신호 검출부에서 추출한 조명제어신호와 조명용 전원 컨버터부에서 생성한 조명용 전원을 이용하여 조명을 제어하는 제어 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 조명제어 방법에서, 상기 스위치 조명제어신호는, 상기 전원 안정화부의 필터링부와 전파 정류부를 통해서 전파 정류된 결과로부터 추출되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 조명제어 방법에서, 상기 조명제어 방법은, 상기 교류전원 벽스위치의 온오프 동작의 반복으로부터 조명제어정보를 추출하여야 하므로, 상기 전원 안정화를 적용하고 나면 직류전원으로부터 조명제어정보를 추출하지 못하므로, 전원 안정화부, SMPS 및 조명(디밍)제어부를 일체형으로 구성하여 조명제어정보를 추출하는 시간을 줄이는 것과 동시에, 일시적인 외부 전원 공급 환경의 변화에도 안정적으로 조명장치를 동작시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 조명제어 방법은, 상기 조명제어장치의 SMPS와 조명(디밍)제어부를 일체화시킴으로써, 교류전원 벽스위치의 입력에 대한 감지 속도와 정확성을 높일 수 있고, SMPS의 출력을 교류전원 벽스위치의 동작 감지회로를 거치지 않고 바로 조명(디밍)제어부로 인가함으로써 광효율을 개선할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 LED 조명제어장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 형광등이나 백열등의 전원 온오프를 위한 교류전원 (벽)스위치 대신에 LED 조명(부하)에 전원을 공급하고 차단하는 것뿐만 아니라, 디밍제어를 위한 제어정보도 함께 전달하도록 교류전원 온오프 (벽)스위치를 구성함으로써, 별도의 부가적인 디밍제어용 배선이 필요 없이 효율적으로 LED 조명을 제어할 수 있는 효과가 있다. 또한 본 발명은 UPS, SMPS 및 조명(디밍)제어부를 일체형으로 구성하여 종래의 발명에 비해서 디밍제어 정보를 더 신속하게 추출할 수 있고, 일시적인 외부 전원 공급 환경의 변화에도 안정적으로 LED 조명장치를 동작시킬 수 있으며, LED 조명장치의 광효율을 개선할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명장치의 구성에 대해 설명하기 위한 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 온오프에 따른 펄스신호와 상기 펄스신호에 따른 LED 디밍제어 결과를 설명하기 위한 예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 온오프 횟수에 따른 디밍 제어신호에 대해 설명하기 위한 예시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 교류전원 온오프 벽스위치와 이를 이용한 조명제어장치의 구조를 나타낸 블록도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명제어장치의 구조에서 전원 안정화부를 구체적으로 나타낸 블록도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 교류전원 온오프 벽스위치의 구조를 나타낸 블록도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 교류전원 온오프 벽스위치의 전원 공급부에 대한 동작을 설명하기 위한 회로의 구성도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명제어장치의 동작과정에 대해 설명하기 위한 흐름도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명제어장치의 열 감지 및 회로 보호 단계에 대해 설명하기 위한 흐름도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 UPS를 채용하고 상기 UPS와 SMPS를 일체형으로 구성하여 LED 조명을 제어하는 방법에 대해 설명하기 위한 흐름도.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 UPS와 SMPS를 일체형으로 구성하여 전원 안정화를 수행하는 과정에 대해 설명하기 위한 흐름도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 LED 조명제어장치 및 그 제어 방법의 일 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명장치의 구성에 대해 설명하기 위한 블록도이다.

도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 조명장치는 전원(10)이 스위치부(100)와 SMPS(20)의 양단에 연결되고, SMPS(20)에서 출력된 직류전원은 조명제어부(30)을 통해서 LED 광원(40)을 구동하는 형태로 구성된다.

상기 전원(10)은 조명장치에 교류전원을 공급하는 역할을 수행하는 것으로, 110V나 220V 혹은 이와 동일하다고 인식될 수 있는 정도의 전압을 가진다. 다만, 상기 전원(10)은 110V나 220V에 한정되는 것이 아니라, 어떠한 전원에 대해서도 본 발명에서 제시하는 개념이 그대로 적용되는 점에 주목하여야 한다.

상기 스위치부(조명제어용 교류전원 스위치, 교류전원 스위치, 교류전원 벽스위치, 온오프 스위치 등으로 호칭하기도 함)(100)는 본 발명의 전체 기재를 통해서 교류전원 온오프 (벽)스위치에 해당하는 것으로, LED 조명의 온, 오프를 포함한 제어모드에 따른 스위치 신호를 입력받고, 상기 입력받은 스위치 신호에 해당하는 펄스신호를 생성하여 상기 SMPS로 출력하는 역할을 수행한다. 더욱 상세하게는, 스위치부(100)는 CPU나 MCU를 포함한 마이크로프로세서나 전용 프로세서로 구성되는 주제어부를 구비하고, 상기 주제어부에서는 버튼스위치나 리모컨의 동작을 감지하여, 조명제어장치에 공급되는 교류전원을 온오프하도록 스위치 소자인 반도체 스위치(트라이액)를 펄스 형태로 단속시킴으로써, 상기 조명제어부(30)에 전원 단속 횟수(펄스 신호), 펄스 신호의 주기와 각 주기에 대한 시간 간격 또는 이들의 조합을 전달하고 상기 조명제어부는 상기 전달받은 전원 단속 횟수(펄스신호), 펄스 신호의 주기와 각 주기에 대한 시간 간격 또는 이들의 조합을 감지하여 LED 광원(40)의 디밍을 제어하게 된다.

상기 SMPS(20)는 외부에서 공급되는 교류전압을 상기 LED 광원의 동작조건에 맞도록 안정화하여 직류전압으로 변환시켜주는 역할을 수행하는 것을 포함한다.

상기 조명제어부(30)은 SMPS(20)와 LED 광원(40) 사이에 설치되어, 상기 스위치부(100)로부터 출력된 교류전원에 대한 온오프 스위칭 펄스신호를 감지한 후, 상기 감지한 펄스신호에 따라 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 출력시켜 LED 광원(40)의 밝기를 제어하는 역할을 수행한다.

또한 상기 LED 광원(40)은 디밍 제어신호에 따라 LED 불빛을 발광시키는 역할을 수행한다.

종래에는 LED 조명의 밝기를 제어하기 위해서, 디밍전용배선과 디밍전용스위치를 추가로 설치하여야 했으나, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 LED 조명장치는 교류전원 온오프 벽스위치의 기능을 포함하는 스위치부를 통해 LED 조명의 온오프 및 디밍을 교류전원 벽스위치 라인을 이용하여 제어하도록 하였다. 더욱 상세하게는, 종래에는 LED 조명의 온오프를 제어하기 위한 회로와 LED 조명의 디밍을 제어하기 위한 회로를 각각 따로 구성하여야 했으나(점선으로 x 표시된 배선 참조), 본 발명은 LED 조명의 온오프를 제어하기 위한 회로를 이용하여 LED 조명의 디밍을 포함한 조명제어를 수행할 수 있도록 한 것이다.

상기 스위치부(100)는 전자식 스위치를 포함하여 구성되는 것으로, 사용자에 의해 입력된 스위치버튼 신호에 따라 그에 해당하는 펄스 신호를 출력한다. 상기 펄스 신호는 스위치부를 통해 SMPS로 출력되는 전원을 온오프시켜 발생시킨다. 이렇게 출력된 펄스 신호를 조명(디밍)제어부에서 수신하여 수신한 펄스 신호에 해당하는 밝기로 LED 광원의 디밍을 제어한다.

본 발명의 기재에서 조명제어를 디밍제어와 동등한 의미로 설명하더라도, 조명제어는 온오프, 디밍제어 또는 화재경보 등을 포함하는 조명장치의 제어를 포괄적으로 의미한다.

다만, 도 1에 도시된 바와 같이 교류전원에 포함된 디밍 제어신호는 SMPS에서 안정화된 직류전원을 출력하기 전에 조명(디밍)제어부로 출력되어, SMPS에서 안정화된 직류전원을 생성하는 것과 동시에 조명(디밍)제어부에서 디밍제어를 수행할 수 있도록 하여, 디밍제어에 필요한 지연을 감소시킬 수 있게 된다. SMPS를 수행하고 난 다음에 디밍제어를 수행하게 되면 그 만큼 처리 지연이 증가하게 된다. 또한 본 발명과 같이 교류전원의 스위칭 신호를 이용하여 디밍을 수행하는 경우에는 상기 SMPS의 전원안정화로 인해 디밍 제어정보가 사라지게 되므로, 그 전에 디밍 제어신호를 조명(디밍)제어부로 출력하여 디밍 제어정보를 추출하여야 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 온오프에 따른 펄스신호와 상기 펄스신호에 따른 LED 디밍제어 결과를 설명하기 위한 예시도이다.

본 발명의 LED 조명제어장치는 상기 스위치부(100)에서 스위치(트라이액)를 온오프시켜 발생시키는 펄스 신호를 기반으로 LED 광원(40)의 밝기를 조절한다. 예를 들어, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 스위치부(100)에서 한 번의 펄스 신호를 출력하면 LED 조명의 밝기가 100%가 되도록 하고, 두 번의 펄스 신호를 출력하면 LED 조명의 밝기가 75%가 되도록 하며, 세 번의 펄스 신호를 출력하면 LED 조명의 밝기가 50%가 되도록 할 수 있다. 각각의 펄스 신호에 따른 LED 조명의 밝기는 스위치가 오프되기까지 유지된다.

즉, 스위치가 오프상태일 때 한번 스위치를 온시키면 펄스 신호가 한번 출력되고, 이에 따라 LED 광원의 밝기는 100% 밝기로 제어되도록 하고, 스위치 오프상태일 때 스위치를 온-오프-온시키면 펄스 신호가 두번 출력되고, 이에 따라 LED 광원의 밝기는 75% 밝기로 제어되도록 하며, 스위치 오프상태일 때 스위치를 온-오프-온-오프-온시키면 펄스 신호가 세번 출력되고, 이에 따라 LED 광원의 밝기는 50% 밝기로 제어되도록 할 수 있다.

또한, 스위치가 온 상태일 때, 즉 LED 광원이 온 상태인 경우에는 새로 입력되는 스위치 신호에 따라 펄스 신호를 출력하기 위해서 선행적으로 상기 스위치를 오프시켜야 할 것이다. 이에 대한 자세한 설명은 도 3을 통해 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 참고로, 도 2에 도시된 펄스 신호에 따른 LED 밝기는 예시적인 것에 불과하며, 또한 이보다 더욱 다양한 LED 디밍 단계를 설정할 수도 있을 것이다. 또한 펄스 신호는 그 횟수에 대한 정보만으로도 디밍 제어신호를 생성할 수 있지만, 펄스 신호의 횟수, 펄스 신호의 간격 또는 이들의 조합을 통해서도 디밍 제어신호를 더욱 다양하게 생성할 수 있으며, 디밍 제어신호 이외에도 조명장치의 다른 제어신호를 생성하여 사용하는 것도 가능하다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 온오프 횟수에 따른 디밍 제어신호에 대해 설명하기 위한 예시도로서, 스위치 오프 혹은 온 상태에서 시작할 경우, 도 3의 (a)는 스위치 오프나 온 상태에서 한 번의 펄스 신호를 출력하는 경우이고, 도 3의 (b)는 스위치 오프나 온 상태에서 두 번의 펄스 신호를 출력하는 경우이며, 도 3의 (c)는 스위치 오프나 온 상태에서 세 번의 펄스 신호를 출력하는 경우의 파형을 각각 도시한 것이다.

도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 스위치부의 주제어부는 동일한 스위치 신호더라도 스위치의 온오프 상태에 따라 스위치를 제어하는 방법을 달리한다. 상기 주제어부에서 스위치 신호를 수신하면, 상기 주제어부는 상기 메모리에 저장되어 있는 스위치 온오프 정보를 읽어와, 이를 기반으로 스위치 제어신호를 전송한다. 또는, 상기 메모리에 저장되어 있는 LED 광원의 온오프 정보를 읽어 스위치의 온오프 상태를 파악할 수도 있다. LED 광원이 온 상태인 경우에는 스위치가 온 상태이고, LED 광원이 오프 상태인 경우에는 스위치가 오프 상태이다.

먼저, 스위치 오프 상태에서 시작할 경우, 상기 주제어부가 한 번의 펄스 신호를 출력하는 데 대한 스위치 신호를 수신할 경우, 상기 주제어부는 스위치를 한번 온시키는 데 대한 제어신호를 전송한다. 또한, 상기 주제어부가 두 번의 펄스 신호를 출력하는 데 대한 스위치 신호를 수신할 경우, 상기 주제어부는 온, 오프, 온 순서로 스위치 제어신호를 전송한다. 또한, 상기 주제어부가 세 번의 펄스 신호를 출력하는 데 대한 스위치 신호를 수신할 경우, 상기 주제어부는 온, 오프, 온, 오프, 온 순서로 스위치 제어신호를 전송한다.

다음으로, 스위치 온 상태에서 시작할 경우, 상기 주제어부가 한 번의 펄스 신호를 출력하는 데 대한 스위치 신호를 수신할 경우, 상기 주제어부는 오프, 온 순서로 스위치 제어신호를 전송한다. 또한, 상기 주제어부가 두 번의 펄스 신호를 출력하는 데 대한 스위치 신호를 수신할 경우, 상기 주제어부는 오프, 온, 오프, 온 순서로 스위치 제어신호를 전송한다. 또한, 상기 주제어부가 세 번의 펄스 신호를 출력하는 데 대한 스위치 신호를 수신할 경우, 상기 주제어부는 오프, 온, 오프, 온, 오프, 온 순서로 스위치 제어신호를 전송한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 교류전원 온오프 벽스위치와 이를 이용한 조명제어장치의 구조를 나타낸 블록도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 조명장치는 교류전원 온오프 벽스위치(100)와 부하(200)가 직렬로 연결된 구조이며, 양단에 교류전원(10)이 연결되어 회로를 형성하게 되며 상기 교류전원은 전체 회로에 전원을 공급한다.

여기서 교류전원 온오프 벽스위치(100)는 교류전원(10)의 두 개의 배선 중에서 하나에만 연결되어 조명의 온오프를 수행하는 것으로, 온오프 동작을 통해서 전원회로를 접속하거나 단락하는 것뿐만 아니라, 디밍제어신호를 전송하는 역할을 수행한다. 상기 교류전원 온오프 벽스위치(100)는 상기 디밍제어신호를 부하로 전송하는 것 이외에도 스위치와 부하 사이에서 교류전원 라인을 이용하여 다양한 제어신호를 송수신할 수도 있다.

디밍제어신호는 제어신호의 일종으로 상기 교류전원 온오프 벽스위치와 부하 사이에서 교류전원의 온오프로 인한 펄스신호의 횟수와 펄스신호의 시간간격을 이용하여 상호 약속(프로토콜)을 정함으로써 원하는 통신을 수행할 수 있다.

예컨대 50Hz나 60Hz의 교류전원 주파수에 동기화하여 원하는 정보에 해당하는 펄스신호를 생성하여 전송함으로써, 원하는 정보를 송신할 수 있다. 또한 스위치에서는 저속의 정보를 송신하고, 부하에서는 부하의 LED 조명이 깜박이는 주기(약 200회/초)에 맞추어 정보를 생성하여 스위치로 송신할 수 있다. 부하에서 스위치로 정보를 송신하는 것은 부하에서 화재, 과열과 같은 비상상황이 발생하면 이를 사용자에게 알려주는데 필요하다.

부하(200)는 조명(40)이외에도 이를 제어하기 위해 전원변환/안정화부(210), 스위치제어정보검출부(220), 조명용전원컨버터부(230) 및 조명제어부(240)을 포함한 조명제어장치 전체를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에서는 조명(40) 대신에 다른 종류의 제어대상을 결정하는 것도 가능하다. 즉, 제어대상을 조명 이외에도 컴퓨터(PC)와 같이 교류전원을 직류전원으로 변환하여 작동시키는 가전기기나 통신기기를 포함하며, 상기 컴퓨터, 가전기기 또는 통신기기는 버튼의 조작이나 터치를 통한 사용자의 명령을 스위치의 온오프 신호로 변환하여 교류전원에 펄스신호를 발생시켜 전송함으로써, 스위치에서 부하에 사용자가 원하는 동작제어 명령을 전송할 수 있다.

전원변환/안정화부(210)는 이후에 좀 더 상세하게 설명하지만, SMPS의 기능과 스위치(100)의 온오프동작으로 인해 전원이 일시적으로 오프되었다가 다시 온되는 것이 반복되는 것 때문에 부하가 불안정해 지는 것을 보상하기 위해서 UPS 기능을 통합하여 출력을 안정화하는 역할을 한다.

또한 스위치제어정보검출부(220)는 전원변환/안정화부(210)에서 전원이 직류전원으로 변환되기 전에 스위치에서 전송되어온 제어신호를 추출하여 제어대상인 디바이스를 제어하기 위한 신호를 추출하는 역할을 한다.

조명용전원컨버터부(230)는 전원변환/안정화부에서 안정화된 직류전원을 제어대상이 필요로하는 전원으로 변환하여 출력하는 역할을 수행한다. 이른바 DC-DC 컨버터의 역할을 수행하는 것이다.

상기 조명제어부(240)는 스위치제어정보검출부(220)에서 추출한 제어정보와 조명용전원컨버터부(230)에서 출력된 직류전원을 이용하여 제어대상인 조명을 제어하는 역할을 수행한다.

또한 스위치제어정보검출부(220)로 입력되는 스위치제어정보는 온오프 벽스위치에서 입력되는 신호를 바로 사용하거나, 필터링부(211)에서 필터링한 후에 사용하거나, 정류부(212)에서 전파정류한 후 사용하거나 교류전원에서 스위치제어정보가 사라지기 전에 미리 제공받아 상기 정보를 검출하여야 한다(도면의 점선부분은 여러 가지 경우에 대해서 설명하고자 한 표시임).

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명제어 장치의 구조에서 전원변환/안정화부(210)를 구체적으로 나타낸 블록도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 전원변환/안정화부(210)는 교류전원 온오프 벽스위치(100)의 동작에 따라 공급되는 교류전원의 노이즈를 필터링하는 필터링부(211), 필터링된 교류전원을 전파정류하는 정류부(212) 및 전원 안정화부(213)를 포함하여 구성된다. 또한 전원안정화부(213)는 전파정류된 전원을 스탭업 컨버터(214)와 출력안정화부(탱크콘덴서)(215)를 통해서 충전하고, 안정화제어부(216)에서 전파정류된 교류전원(맥류)를 안정화하여 직류전원을 생성하는 과정에서 안정화 제어를 수행한다. 상기 안정화제어부(216)는 상기 교류전원을 직류전원으로 변환하는 과정에서 충전 결과에 대한 출력을 출력검사기(217)로 검사하여 제어기(218)를 통해 부스트스위치(219)를 제어하여 스탭업 컨버터(214)를 순환적으로 제어하는 것을 포함한다. 이와 같이 교류전원이 직류로 변환되고, 또한 출력되는 직류전원이 안정화되게 된다.

여기서 교류전원 벽스위치 온오프 신호는 스위치에서 입력되는 교류전원을 필터링부에서 필터링한 교류전원, 전파정류한 직류로 변환되기 전의 교류전원에서 직류전원으로 변환 및 안정화되어 제어신호가 사라지기 전에 스위치제어정보검출부(220)로 출력되어야 한다. 스위치제어정보검출부(220)에 입력되는 교류전원 벽스위치 온오프 신호는 온오프 벽스위치에서 입력되는 신호를 바로 사용하거나, 필터링부(211)에서 필터링한 후에 사용하거나, 정류부(212)에서 전파정류한 후 사용하거나(도 4의 점선부분 참조), 교류전원에서 스위치제어정보가 사라지기 전에 미리 제공받아 상기 제어정보를 검출하여야 한다.

여기서 상기 스위치제어정보검출부(220)는 전원안정화부(213)이 동작이 완료된 후에 실행되는 것이 아니라 전원안정화부의 실행과 병행해서 수행되는 구조이므로, 온오프 벽스위치의 스위칭 동작에 신속하게 응답하여 동작을 하는 장점이 있다.

또한 상기 출력안정화부(탱크콘덴서)(215)에서 안정화된 직류전원은 조명용원컨버터부(230)로 출력되어 제어대상인 디바이스에서 필요로 하는 전원으로 DC-DC 변환된다. 조명용전원컨버터부(230)는 조명장치에서 필요로하는 적어도 하나 이상의 직류전원에 대한 요구조건을 만족시키기 위해 필요한 SMPS의 기능 중 일부이다. 따라서 본 발명은 교류전원을 직류전원으로 변환하는 것과, 변환과정에서 전원을 안정화하는 것과, 안정화된 전원을 조명장치에서 사용하기에 적합하도록 DC-DC 변환하여 출력하는 역할을 통합적으로 수행한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 교류전원 온오프 벽스위치의 구조를 나타낸 블록도이다.

도 6에 도시되어 있는 바와 같이 본 발명에 따른 교류전원 온오프 벽스위치(100)는 전원부(110)와 스위치부(120)를 포함하여 구성된다. 상기 전원부(110)는 다시 트랜스포머(111)와 분압기(112) 및 교류-직류컨버터(113)를 포함하여 구성된다.

또한 스위치부(120)는 IR(적외선) 수신기(121), 스위치 버튼(122), 디스플레이(123), 주제어부(124), 메모리(125), 온도감지센서(126), 트라이액(스위치 소자)(128)과 이를 구동하기 위한 트라이액 드라이버(127)을 포함하여 구성된다.

전원부(110)는 교류전압을 직류전압으로 변환하여 스위치부(120)에 동작전원을 공급하는 역할을 수행한다. 이를 위해서 스위치 소자인 트라이액(128)이 온일 경우에서 실선을 통해서 회로가 형성되어 트랜스포머(111)을 통해서 교류전압을 공급받아 이를 교류/직류 컨버터(113)를 거쳐서 직류전압으로 변환한 다음 스위치부(120)에 구동전압을 제공하게 된다. 또한 스위치 소자인 트라이액(128)이 오프인 경우에는 점선을 통해서 회로가 형성되어 분압기(Zd)(112)를 거쳐 교류전압을 제공받으며, 이를 교류/직류 컨버터(113)를 통해서 직류전원으로 변환한 다음 스위치부(120)에 구동전압을 제공하게 된다.

이렇게 하여 전원부(110)는 교류전원 온오프 벽스위치(100)의 양단에 접속된 2선만으로 스위치부(120)에 지속적으로 직류전원을 공급하게 된다. 즉, 종래기술처럼 별도의 전원배선을 포함한 3선으로 교류전원을 직류전원으로 변환하여 항상 스위치부에 전원을 공급하는 것이 아니라, 단지 교류전원 온오프 벽스위치(100)의 스위치 라인만으로 추가의 배선이 필요없이 부하의 온오프에 상관없이 상기 스위치부(120)에 항상 직류전원을 공급하여, 별도의 충전기를 사용하지 않고도 교류전원 온오프 벽스위치(100)를 동작시킬 수 있게 된다.

즉, 본 발명에서는 상기 교류전원 온오프 벽스위치(100)을 교류전원의 두 개의 전선 중에서 하나를 단절시키거나 접속시킴으로써 교류전원을 스위칭하는 스위치 라인의 양단에 접속하여 별도의 추가적인 배선 없이 단지 전원측으로 연결되는 전선과 부하측으로 연결되는 전선, 2선만으로 교류전원을 직류전원으로 변환하여, 상기 교류전원 온오프 벽스위치(100)가 온일때는 물론이고 오프일때도 동작하도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 스위치부(120)는 LED 광원(40)을 포함한 부하(200)에 전원 공급을 온오프 시키는 기능을 수행하는 것에 더하여 부하(200)를 제어(예: LED 광원의 디밍 정도를 선택)하는 교류전원의 온오프 횟수나 온오프 시간을 제어하여 제어정보를 전송하기 위한 스위치 소자인 트라이액(128)을 포함한다. 상기 스위치 소자에는 트라이액 이외에도 IGBT, 전력 FET와 같은 전력 반도체 스위칭 소자가 더 포함될 수 있다.

LED 조명에 대한 디밍제어의 경우, 복수의 LED 밝기 정도에 따른 스위치버튼(122)(혹은 물리적인 온오프 스위치 버튼이나 이와 동일한 목적을 수행하는 선택 수단이 될 수 있음)이 설치되어 있어, 특정 버튼을 누르면 그에 해당하는 LED 밝기 정보가 상기 주제어부(124)로 전송된다. 예를 들어 1번, 2번, 3번, 4번 버튼이 설치되어 있을 때, 상기 1번 버튼은 LED 광원의 100% 밝기, 2번 버튼은 LED 광원의 75% 밝기, 3번 버튼은 LED 광원의 50% 밝기, 4번 버튼은 LED 광원의 25% 밝기로 설정할 수 있다. 전원이 오프된 상태에서 상기 1번 버튼 내지 4번 버튼 중 하나의 버튼을 누르면, 이에 해당하는 밝기로 LED 광원이 점등되고, 이후에 다른 버튼을 다시 누르면 그에 해당하는 밝기로 LED 광원이 디밍되며, 동일한 버튼을 다시 누르게 되면 전원이 오프되도록 주제어부에서 설정하여 사용자가 자신의 편의에 따라 사용할 수 있다. 아울러, 온오프 버튼과 디밍 버튼을 따로 설치하여, 전원 오프 시에 온오프 버튼을 누르면 최소 밝기 또는 최대 밝기 혹은 LED 광원의 전원을 오프하기 전 마지막 밝기로 LED 광원이 점등되고, 그 후에 디밍 버튼을 눌러 LED 광원의 밝기를 조절하는 방식을 사용할 수도 있다. 상기 스위치는 버튼 방식의 구성 이외에 다이얼 방식을 이용할 수도 있을 것이고, 상기 스위치버튼은 그와 동등한 역할을 수행하면 족하므로, 그 종류에는 제한이 없다. 상기 스위치의 작동은 원터치, 슬라이딩을 포함한 다양한 제어 형태를 수용할 수 있는 것이 또한 특징이다.

상기 적외선 수신기(121)는 사용자가 원격에서 리모컨(Remote Controller)을 이용하여 상기 LED 광원(40)를 포함한 부하(ZL)(200)의 밝기를 디밍할 수 있도록 상기 리모콘으로부터 IR 신호(적외선 신호)를 수신하는 적외선 신호 수신부로서, 상기 적외선 수신기(121)는 리모컨으로부터 IR 신호를 수신하여 주제어부로 전송하는 역할을 한다. 참고로, 상기 적외선 수신기(121)는 적외선 신호 이외에도 RF 신호를 수신할 수 있는 RF 수신기나 기타 다양한 종류의 근거리 통신 수단으로 대체할 수 있으므로, 이에 대한 종류와 통신 방식에 구애받거나 한정되지 아니한다.

상기 주제어부(124)는 적어도 하나 이상의 스위치버트, 또는 IR, RFID, 지그비, 블루투스, 또는 그밖의 근거리통신(NFC)방식을 통해서 스위치 신호를 수신하는 스위치 신호 수신부, 상기 스위치 신호에 따라 전원의 공급과 차단을 제어하는 명령을 생성하는 주제어부 및 외부의 온도감지센서로부터 입력되는 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하는 ADC(Analog-to-Digital Converter)를 포함하여 구성할 수 있다. 그러나 주제어부(124)는 상용 마이크로프로세서나 전용 프로세서로 구성될 수 있으며, 그 종류에 있어서는 제한이 없고, FPGA로 구현하여도 무방하다.

상기 메모리(125)는 현재 LED 광원의 온오프 상태, 디밍모드 또는 이들의 조합을 포함한 정보를 저장 및 갱신하는 것이다. 즉, 제어대상인 부하의 이전 상태를 저장하고 있다가 스위치의 조작에 따라 다음 상태를 결정하는데 필요한 정보를 저장 및 갱신할 수 있다. 이와 같이 메모리에 저장 및 갱신되는 현재 LED 광원의 온오프 상태, 디밍모드 또는 이들의 조합을 포함한 정보를 기반으로 주제어부(124)가 트라이액의 스위칭을 제어한다. 또한, 상기 메모리(125)는 트라이액의 허용온도 설정값을 포함하는 LED 조명장치의 운용에 필요한 정보를 저장하고 있기도 하다. 주제어부(124)는 상기 메모리(125)에 저장되어 있는 트라이액의 허용온도 설정값을 포함하는 LED 조명장치의 운용에 필요한 정보를 기반으로 트라이액의 온도에 따라 트라이액을 오프시키던지 구동 불가 상태로 전환하여, 교류전원 온오프 벽스위치, 조명제어회로 및 LED 광원을 포함한 부하를 보호할 수 있다.

상기 트라이액 드라이버(127)는 상기 주제어부(124)로부터 제어신호를 수신하여 트라이액(128)의 구동을 제어하는 역할을 수행한다. 이것도 트라이액과 마찬가지로 IGBT, 파워 FET, 트라이액, 다이액 등을 포함한 스위치 소자를 구동하는 드라이버를 포함한다.

상기 트라이액(128)은 상기 주제어부(124)가 트라이액 드라이버(127)로 전송한 제어신호에 따라 부하에 교류전원 라인의 연결을 온오프하도록 펄스신호를 송출한다. 즉, 상기 트라이액(128)은 사용자가 입력한 LED 조명의 디밍 정도에 따라 그에 해당하는 소정의 펄스 신호를 송출하는 것이다.

상기 온도감지센서(126)는 상기 트라이액(128)의 과부하, 누전 또는 이들의 조합으로 인한 열의 발생을 감지하여 화재를 예방하기 위한 것으로서, 트라이액의 온도를 상시 감지하여, 상기 감지한 아날로그 신호를 디지털신호로 변환(Analog-to-Digital Converter, ADC)하여 주제어부(124)로 전송한다. 상기 주제어부(124)는 온도감지센서(126)로부터 수신 받은 트라이액 온도에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 인식하고, 이와 같이 인식된 트라이액의 온도가 메모리에 설정된 일정온도 이상이 되면 상기 트라이액을 오프시켜 교류전원 온오프 벽스위치, 조명제어회로 및 LED 광원을 포함한 부하를 보호한다. 즉, 온도감시센서를 이용하여 과부하, 누전 또는 이들의 조합으로 인한 화재의 발생을 예방하는데 아주 중요한 역할을 수행한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 교류전원 온오프 벽스위치의 전원 공급부에 대한 세부동작을 설명하기 위한 회로의 구성도이다.

도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 교류전원 온오프 벽스위치(100)의 전원부(110)는 스위치 소자(128)의 온오프 동작에 따라 2가지 회로로 동작된다. 전원부(110)가 스위치 소자(128)가 온상태일 경우에는 제1회로로 동작하고, 오프상태일 경우에는 제2회로로 동작한다.

상기 제 1회로는 스위치 소자인 트라이액(128)이 온 상태일 때 형성되는 것으로, 분압기(112) 양단은 전위차가 동일하여 작동하지 않고, 트랜스포머의 1차측이 부하와 직렬로 연결되어 이 양단에 교류전원이 공급되는 회로가 된다. 따라서 제1회로는 스위치 소자(128)가 온이 되어 부하를 동작시키고, 부하에 흐르는 전류가 N1-N2-A1-A2-ZL-L1-교류전원(10)으로 연결된 폐회로를 통해서 흐르게 된다. 따라서 트랜스포머의 1차측에는 비교적 낮은 전압이 걸리게 되고, 이 전압을 승압하여 교류전원을 직류전원으로 변환한 후 스위치부(120)의 동작전원으로 사용하게 된다. 여기서 교류전원 온오프 벽스위치(100)는 교류전원의 두 전선 중에서 어느 하나를 절단하여 양단을 접속하거나 분리하여 스위칭을 수행하는 것으로 단일의 전선을 양단으로 나누어 사용할 뿐, 3가닥의 전선을 필요로 하지 아니하다. 따라서 교류전원 온오프 벽스위치(100)는 그 양단이 도 7의 검은 점으로 접속되어 전원-스위치-부하 사이의 회로가 형성된다.

결국, 적어도 하나 이상의 AC-DC 컨버터(컨버터 1(113-1), 컨버터 2(113-2))는 상기 교류전원을 직류전원으로 변환하는 역할을 하며, 이 결과는 스위치부(120)의 동작전원에 따라 5V, 3.3V 등과 같이 소자에서 필요로 하는 직류전원에 따라 다양하게 생성하여 사용할 수 있다.

상기 제2회로는 스위치 소자인 트라이액(128)이 오프 상태일 때 형성되는 것으로, 트랜스포머의 1차측에는 전압강하가 거의 생기지 않고, 분압기(112)와 부하(ZL)(200)가 직렬로 연결된 상태에서 이 양단에 교류전원이 공급되는 회로가 형성되게 된다. 따라서 제2회로는 스위치 소자(128)가 오프되어 부하가 걸리지 않은 상태에서 부하(200)의 임피던스와 분압기(112)가 서로 직렬로 연결되고 이 양단에 교류전원이 접속된 형태이며, 이때 부하가 거의 무부하이므로 전류가 작게 흐르게 되며, 반면에 전위차가 많이 생길 수 있어, 상기 분압기로 상기 전위차를 분배하여 이 교류전원을 직류전원으로 변환하여 사용한다. 즉, 회로는 N1-N2-L2-ZL-L1-교류전원(10)의 경로로 회로가 형성된다. 여기서 교류전원 온오프 벽스위치(100)는 교류전원의 두 전선 중에서 어느 하나를 절단하여 양단을 접속하거나 분리하여 스위칭을 수행하는 것으로 단일의 전선을 양단으로 나누어 사용할 뿐, 3가닥의 전선을 필요로 하지 아니하다. 따라서 교류전원 온오프 벽스위치(100)는 그 양단이 도 7의 검은 점으로 접속되어 전원-스위치-부하 사이의 회로가 형성된다.

또한 교류전원에서 직류전원으로 변환된 결과는 스위치부(120)의 동작전원에 따라 5V, 3.3V 등과 같이 소자에서 필요로 하는 직류전원에 따라 다양하게 생성하여 사용할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명제어장치의 동작과정에 대해 설명하기 위한 흐름도이다.

도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 LED 조명제어장치의 동작과정은, 먼저 스위치, 적외선 신호 수신단자 또는 이들의 조합을 포함한 스위치 신호 수신부에서 스위치 신호를 수신하고(S101), 주제어부에서 상기 스위치 신호 수신부로부터 사용자가 입력한 스위치 신호를 전송받는다(S102). 상기 주제어부에서 스위치 신호와 메모리에 저장되어 있는 현재 LED 조명의 온오프 상태, 디밍모드 또는 이들의 조합을 포함한 정보를 기반으로 트라이액 제어신호를 트라이액 드라이버로 전송한다(S103). 상기 트라이액 드라이버는 주제어부로 부터 전송받은 트라이액 제어신호에 따라 트라이액을 온 또는 오프시켜 펄스 신호를 출력한다(S104). 또한, 상기 주제어부는 상기 메모리에 저장되어 있는 LED 조명의 온오프 상태, 디밍모드 또는 이들의 조합을 포함한 정보를 현재 상태에 맞게 갱신한다(S105). 다음으로 상기 조명제어모듈에서 상기 펄스신호를 감지하여 사용자가 지정한 밝기가 되도록 LED 광원으로의 전원공급을 제어한다(S106).

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명제어장치의 열 감지 및 회로 보호 단계에 대해 설명하기 위한 흐름도이다.

도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 LED 조명제어장치는 온도감지센서에서 트라이액의 온도를 상시 모니터링한다(S201). 상기 온도감지센서에서 감지되는 트라이액의 온도 데이터가 AD 변환된 후 주제어부로 전달되거나 아날로그 신호로 전달되어 주제어부에서 AD 변환 후 제어신호로 사용할 수 있다(S202). 상기 주제어부는 트라이액의 현재 상태가 스위치 신호에 따라 구동 가능한 상태인지를 파악한다(S203).

만약 트라이액이 스위치 신호에 따른 구동이 가능 상태(스위치 신호 입력 가용 상태)이면, 상기 온도감지센서로부터 트라이액의 현재 온도를 파악하고, 트라이액의 온도가 일정온도 이하인 경우 상기 과정을 반복한다(S204). 상기 주제어부에서 파악된 트라이액의 현재 온도가 일정온도값 이상이면, 우선 트라이액을 오프시키고(트라이액이 온 상태일 경우에만)(S205), 스위치 신호 입력 불가 상태로 전환하여 트라이액이 구동되지 않도록 한다(S206).

또한, 만약 트라이액이 스위치 신호에 따른 구동이 가능하지 않은 상태(스위치 신호 입력 불가 상태)이면, 상기 온도감지센서로부터 상기 트라이액의 현재 온도를 파악하고, 트라이액의 온도가 일정온도 이상인 경우 상기 과정을 반복한다(S207). 상기 주제어부에서 파악된 트라이액의 현재 온도가 일정온도값 이하가 되면, 스위치 신호 입력 가용 상태로 전환하여 트라이액이 구동될 수 있도록 한다(S208).

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에서는 주제어부, 메모리, 변압기 등을 사용하여, 적은 비용으로 기존의 전기 스위치나 전기 배선을 건드리지 않고, 저렴한 가격에 LED 조명을 제어하는 장치와 방법을 제시하고 있다. 제시한 방법에 따르면 무엇보다 조명제어를 위해 기존의 스위치선 이외에 별도의 배선을 필요로 하지 않는다는 점에서 효율적이며, 또한 전원의 스위치 신호를 이용하여 LED 조명의 디밍제어도 동시에 수행할 수 있으므로, 별도의 제어선을 구비하지 않아도 된다는 장점이 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 UPS를 채용하고 상기 UPS와 SMPS를 일체형으로 구성하여 LED 조명을 제어하는 방법에 대해 설명하기 위한 흐름도이다.

도 10에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 UPS를 채용하고 상기 UPS와 SMPS를 일체형으로 구성하여 LED 조명을 제어하는 방법은, 먼저 교류전원 벽스위치로부터 스위치 신호를 포함한 외부전원을 입력받으면(S301), UPS부는 입력된 전원에서 전자파 장해를 포함한 노이즈를 제거하고, AC 전원을 DC 전원으로 정류한다(S302). 이와 같이 정류된 전원은 UPS부 내의 전원 안정화 과정을 거쳐 전원 컨버팅을 수행하는 DC-DC 컨버터로 출력된다(S303). 상기 UPS부로부터 안정화된 전원을 공급받은 DC-DC 컨버터는 LED 조명을 구동하기 위한 전원 컨버팅을 수행한다(S304). 한편, 상기 UPS부에서 정류된 전원은 전원 안정화 과정을 거치기 전에 별도의 배선을 통해 조명제어부로 출력되고, 조명제어부는 입력받은 전파정류된 전원으로부터 스위치 신호 즉, 제어정보를 추출한다(S305). 그 후, 추출된 스위치 정보에 해당하는 LED 조명의 밝기 정보에 따른 제어신호를 생성한다(S306). 상기 생성된 제어신호에 따라 상기 UPS부에서 출력된 안정화된 전원을 제어하여 LED 조명을 제어하게 된다(S307).

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 UPS와 SMPS를 일체형으로 구성하여 전원 안정화를 수행하는 과정에 대해 설명하기 위한 흐름도이다.

도 11에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 UPS와 SMPS를 일체형으로 구성하여 전원 안정화를 수행하는 과정은, 먼저 필터링부에서 점등 스위치로부터 외부전원을 입력받아, EMI 필터, 확산 스펙트럼 스위칭 또는 이들의 조합을 이용하여 입력된 외부전원에서 전자파 장해를 포함한 노이즈를 제거한다(S401). 상기 필터링부로부터 노이즈가 제거된 전원은 정류부에 입력되고, 상기 정류부은 입력된 교류 전원은 전파 정류파로 변환한다(S402). 상기와 같이 정류된 전원은 스텝업 컨버터를 거쳐 UPS와 전원안정화를 동시에 수행하는 탱크 콘덴서로 출력되어(S403), 탱크 콘덴서의 충전이 수행된다(S404).

이때 출력 검사부는 상기 탱크 콘덴서의 전압이 일정치 이상 유지되고 있는지 감지 또는 정전압, 정전류 또는 이들의 조합 중 적어도 하나 이상을 체크하고 있다가, 탱크 콘덴서의 전압이 떨어지거나 정전압 혹은 정전류 상태가 아닐 경우, 이를 전원안정화부의 제어기에 신호를 전송한다(S405). 상기 제어기는 부스트 스위치의 온오프를 제어하여, 스텝업 컨버터에서 전압을 증폭시키도록 제어한다(S406).

상기와 같이 스텝업 컨버터에서 증폭된 전압으로 상기 탱크 콘덴서는 충전되고, 이후에 전압이 떨어지면 또다시 상기 출력 검사부 및 제어기를 통해서 반복적으로 출력안정화부(탱크 콘덴서)를 충전시킴으로써, 항상 탱크 콘덴서를 일정전압 이상의 상태로 유지할 수 있다.

상기와 같이 출력안정화를 위한 피드백과정으로 통해 탱크 콘덴서에 충전된 안정화된 전원은, 조명제어를 위한 교류전원 벽스위치의 동작, 일시적인 정전 또는 이들의 조합을 포함한 외부조건에 의해 조명장치로 전원 입력이 일시적으로 중단되는 상황이 발생하였을 때에도 상기 전원 안정화부를 통해 원하는 전원을 조명장치로 공급하게 된다.

본 발명의 조명용 전원 컨버터부에서 수행하는 전원 컨버팅이란, 전원안정화부에서 출력된 안정화된 전원을 LED 조명장치를 구동하기 위한 상태로 변환하는 것으로서, 그 과정은 먼저, 정류기를 거쳐 전파정류된 전원을 고주파의 스위칭을 통해서 고주파의 펄스 신호를 생성하고 이를 이용하여 스탭업 컨버터를 제어함으로써, 출력 안정화부를 통해 안정화된 전원이 조명용 전원 컨버터부로 출력된다. 이때 제어기는 상기 출력안정화부 출력 전압을 감시하고 있다가, 출력 전압이 기설정된 수준에 미치지 못하는 경우가 발생하면, 고주파 스위칭을 수행하여 상기 스탭업 컨버터에서 원하는 수준의 전원이 출력되도록 제어한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 교류전원 (벽)스위치의 동작을 감지하여 조명을 제어하는 LED 조명장치에서, UPS, SMPS 및 조명제어부의 기능을 포함한 조명 제어장치를 구비함으로써, 조명제어를 위한 점등 스위치의 동작, 일시적인 정전 또는 이들의 조합을 포함한 외부조건에 의해 순간적으로 전원 입력이 중단되더라도 제어신호를 안정적으로 감지하면서 LED 조명의 깜박임 현상도 발생하지 않도록 할 수 있는 효과가 있다.

이상으로 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10: 전원 20: SMPS
30, 240: 조명(디밍)제어부 40: LED 광원
100: 교류전원 온오프 (벽)스위치 110: 전원부
111: 트랜스포머 112: 분압기
113, 113-1, 113-2: 교류(AC)/직류(DC)컨버터 120: 스위치부
121: IR 수신부 122: 스위치버튼
123: 디스플레이 124: 주제어부
125: 메모리 126: 온도감지센서
127: 트라이액드라이버 128: 트라이액
200: 부하(ZL) 210: 전원변환/안정화부
211: 필터링부 212: 정류부
213: 전원안정화부 214: 스탭업컨버터
215: 출력안정화부(탱크콘덴서) 216: 안정화제어부
217: 출력검사기 218: 제어기
219: 부스트 스위치 220: 스위치제어정보검출부
230: 조명용전원컨버터부

Claims (20)

1. 별도의 제어배선 추가 없이 교류전원 벽스위치의 교류전원 스위칭 배선을 통해서 조명장치를 제어하는 교류전원 벽스위치에 있어서,
   상기 조명장치를 제어하기 위하여 상기 교류전원 벽스위치의 조작으로부터 교류전원 온오프신호로 구성된 제어신호를 생성하는 제어부;
   상기 생성된 제어신호에 따라 교류전원의 스위칭을 수행하는 스위치 소자; 및
   상기 스위치 소자에 의해서 상기 교류전원이 온일때는 물론이고 오프일때도 상기 교류전원으로부터 상기 교류전원 벽스위치를 구동하는데 필요한 직류전원을 생성하여 공급하는 전원부;를 포함하며,
   상기 전원부는,
   분압기, 변압기 및 적어도 하나 이상의 정류기를 더 포함하여, 상기 스위치 소자가 온일때는 상기 변압기를 통해서, 오프일때는 상기 분압기를 통해서 지속적으로 교류전원을 공급받고, 상기 공급받은 교류전원을 상기 정류기를 통해서 직류전원으로 변환하여 상기 교류전원 벽스위치에 직류 구동전원을 공급하며,
   상기 교류전원 벽스위치는,
   별도로 상기 조명장치를 제어하기 위한 제어배선을 추가하지 않고 교류전원 벽스위치의 교류전원 스위칭 배선을 통해서 상기 스위치 소자의 온오프신호를 전송하여 상기 조명장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 별도의 배선추가 없이 조명장치를 제어하는 교류전원 벽스위치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 교류전원 벽스위치에 설치된 스위치 버튼을 포함한 IR, RFID 또는 NFC를 포함한 통신방식을 통해서 한 번의 스위치 조작신호를 받아 들여, 상기 조작신호에 따른 횟수, 시간주기 또는 이들의 조합만큼 교류전원을 온오프 스위치하여 상기 조명장치의 온오프 및 디밍을 제어하는 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 별도의 배선추가 없이 조명장치를 제어하는 교류전원 벽스위치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 교류전원 벽스위치는,
   메모리를 더 구비하여,
   상기 교류전원 벽스위치가 조작된 다음에 해당 조명장치의 상태가 상기 메모리에 보존되어, 다음번에 조명장치를 조작하는데 필요한 히스토리 정보로 활용될 수 있도록 함으로써, 이전에 수행한 제어에 연속하여 다음번 제어가 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 별도의 배선추가 없이 조명장치를 제어하는 교류전원 벽스위치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 스위치 소자의 과부하, 누전 또는 이들의 조합으로 인한 열의 발생을 감지하여, 상기 스위치 소자의 온도가 미리 정해진 온도 이상이 되면 상기 스위치 소자를 오프시킴으로써, 화재를 예방하고 교류전원 벽스위치를 보호하는 것을 특징으로 하는 별도의 배선추가 없이 조명장치를 제어하는 교류전원 벽스위치.
6. 별도의 제어배선 추가 없이 교류전원 벽스위치의 온오프에 의한 조명제어신호를 포함한 교류전원을 입력받아 직류전원의 안정화 과정을 거쳐 안정화된 직류전원을 생성하는 전원 안정화부;
   상기 직류전원의 안정화 과정을 거치기 전에 상기 전원 안정화부에서 필터링과 전파 정류를 수행한 결과로부터 상기 조명제어신호를 추출하는 스위치 조명제어신호 검출부;
   상기 스위치 조명제어신호 검출부에서 추출한 조명제어신호와 조명용 전원 컨버터부에서 생성한 조명의 구동전원을 이용하여 조명을 제어하는 조명제어부; 및
   상기 안정화된 직류전원으로부터 조명의 구동전원을 생성하는 조명용 전원 컨버터부; 를 포함하며,
   상기 직류전원의 안정화 과정은,
   직류전원의 상태를 검사하여 상기 온오프로 인해 일시적으로 교류전원이 중단되더라도 직류전원이 일정한 레벨을 유지하면서 생성되도록 하는 것을 순환적으로 수행하는 것으로, 이를 통해 조명장치가 상기 조명제어신호가 발생하는 동안 깜박거리지 않게 동작할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 조명제어장치.
7. 삭제
8. 삭제
9. 청구항 6에 있어서,
   상기 조명제어장치는,
   상기 교류전원 벽스위치의 온오프 동작의 반복으로부터 조명제어정보를 추출하여야 하므로, 상기 전원 안정화를 적용하고 나면 직류전원으로부터 조명제어정보를 추출하지 못하므로, 전원 안정화부, SMPS 및 조명제어부를 일체형으로 구성하여 상기 조명제어정보를 추출하는 시간을 줄이는 것과 동시에,
   일시적인 외부 전원 공급 환경의 변화에도 안정적으로 조명장치를 동작시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 조명제어장치.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 조명제어장치의 SMPS와 조명제어부를 일체화시킴으로써, 교류전원 벽스위치의 입력에 대한 감지 속도와 정확성을 높이고, SMPS의 출력을 교류전원 벽스위치의 동작 감지회로를 거치지 않고 바로 조명제어부로 인가함으로써 광효율을 개선할 수 있는 것을 특징으로 하는 조명제어장치.
11. 별도의 제어배선 추가 없이 교류전원 벽스위치의 교류전원 스위칭 배선을 통해서 교류전원 벽스위치로 조명장치를 제어하는 방법에 있어서,
    상기 조명장치를 제어하기 위하여 상기 교류전원 벽스위치의 조작으로부터 교류전원 온오프신호로 구성된 제어신호를 생성하는 제어신호 생성 단계;
    상기 생성된 제어신호에 따라 스위치 소자로 교류전원의 스위칭을 수행하는 스위칭 단계; 및
    상기 스위치 소자에 의해서 상기 교류전원이 온일때는 물론이고 오프일때도 상기 교류전원으로부터 상기 교류전원 벽스위치를 구동하는데 필요한 직류전원을 생성하여 공급하는 전원공급 단계;를 포함하며,
    상기 전원공급 단계는,
    상기 스위치 소자가 온일때는 변압기를 통해서, 오프일때는 분압기를 통해서 지속적으로 교류전원을 공급받고, 상기 공급받은 교류전원을 정류기를 통해서 직류전원으로 변환하여 상기 교류전원 벽스위치에 직류 구동전원을 공급하며,
    상기 교류전원 벽스위치로 조명장치를 제어하는 방법은,
    별도로 상기 조명장치를 제어하기 위한 제어배선을 추가하지 않고 교류전원 벽스위치의 교류전원 스위칭 배선을 통해서 상기 스위치 소자의 온오프신호를 전송하여 상기 조명장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 별도의 배선추가 없이 교류전원 벽스위치로 조명장치를 제어하는 방법.
12. 삭제
13. 청구항 11에 있어서,
    상기 제어신호 생성 단계는,
    상기 교류전원 벽스위치에 설치된 스위치 버튼을 포함한 IR, RFID 또는 NFC를 포함한 통신방식을 통해서 한 번의 스위치 조작신호를 받아 들여, 상기 조작신호에 따른 횟수, 시간주기 또는 이들의 조합만큼 교류전원을 온오프 스위치하여 조명장치의 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 별도의 배선추가 없이 교류전원 벽스위치로 조명장치를 제어하는 방법.
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제어신호는,
    상기 조명장치의 온오프 및 디밍을 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 별도의 배선추가 없이 교류전원 벽스위치로 조명장치를 제어하는 방법.
15. 청구항 13에 있어서,
    상기 교류전원 벽스위치는,
    메모리를 더 구비하여,
    상기 교류전원 벽스위치가 조작된 다음에 해당 조명장치의 상태가 상기 메모리에 보존되어, 다음번에 조명장치를 조작하는데 필요한 히스토리 정보로 활용될 수 있도록 함으로써, 이전에 수행한 제어에 연속하여 다음번 제어가 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 별도의 배선추가 없이 교류전원 벽스위치로 조명장치를 제어하는 방법.
16. 별도의 제어배선 추가 없이 교류전원 벽스위치의 온오프에 의한 조명제어신호를 포함한 교류전원을 입력받아 직류전원의 안정화 과정을 거쳐 안정화된 직류전원을 생성하는 전원 안정화 단계;
    상기 직류전원의 안정화 과정을 거치기 전에 상기 전원 안정화 단계에서 필터링과 전파 정류를 수행한 결과로부터 상기 조명제어신호를 추출하는 스위치 조명제어신호 검출 단계;
    상기 스위치 조명제어신호 검출 단계에서 추출한 조명제어신호와 조명용 전원 컨버팅 단계에서 생성한 조명의 구동전원을 이용하여 조명을 제어하는 제어 단계; 및
    상기 안정화된 직류전원으로부터 조명의 구동전원을 생성하는 조명용 전원 컨버팅 단계;를 포함하며,
    상기 직류전원의 안정화 과정은,
    직류전원의 상태를 검사하여 상기 온오프로 인해 일시적으로 교류전원이 중단되더라도 직류전원이 일정한 레벨을 유지하면서 생성되도록 하는 것을 순환적으로 수행하는 것으로, 이를 통해 조명장치가 상기 조명제어신호가 발생하는 동안 깜박거리지 않게 동작할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 조명제어 방법.
17. 삭제
18. 삭제
19. 청구항 16에 있어서,
    상기 조명제어 방법은,
    상기 교류전원 벽스위치의 온오프 동작의 반복으로부터 조명제어정보를 추출하여야 하므로, 상기 전원 안정화를 적용하고 나면 직류전원으로부터 조명제어정보를 추출하지 못하므로, 전원 안정화, SMPS 및 조명제어를 일체로 수행하여 상기 조명제어정보를 추출하는 시간을 줄이는 것과 동시에,
    일시적인 외부 전원 공급 환경의 변화에도 안정적으로 조명장치를 동작시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 조명제어 방법.
20. 청구항 19에 있어서,
    상기 SMPS와 조명제어를 일체로 수행하도록 함으로써, 교류전원 벽스위치의 입력에 대한 감지 속도와 정확성을 높이고, SMPS의 출력을 교류전원 벽스위치의 동작 감지회로를 거치지 않고 바로 조명제어로 인가함으로써 광효율을 개선할 수 있는 것을 특징으로 하는 조명제어 방법.

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