KR102135128B1 - Ac/dc 컨버터 모듈을 가지는 조명 램프 시스템 및 전원 분배기 - Google Patents

Ac/dc 컨버터 모듈을 가지는 조명 램프 시스템 및 전원 분배기 Download PDF

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Abstract

본 발명은, AC/DC 컨버터 모듈을 가지는 조명 램프 시스템으로서, 다수의 조명용 램프와, 외부 교류 전원을 직류 전원으로 변환하며, N개의 AC/DC 컨버터를 포함하는 AC/DC 컨버터 모듈과, 상기 조명용 램프와 격리되어 설치되고, 상기 AC/DC 컨버터 모듈로부터의 직류전원을 변환하여 상기 다수의 조명용 램프에 조명용 전원을 공급하는 분배기 및 상기 다수의 조명용 램프의 소비 전력에 기초하여 상기 AC/DC 컨버터 중 적어도 하나가 동작하도록 제어하고, 상기 분배기를 제어하여 상기 조명용 램프의 동작을 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.

Description

AC/DC 컨버터 모듈을 가지는 조명 램프 시스템 및 전원 분배기{ILLUMINATION LAMP SYSTEM AND POWER DISTRIBUTER HAVING AC/DC CONVERTOR MODULE}
본 발명은, AC/DC 컨버터 모듈을 가지는 조명 램프 시스템 및 전원 분배기에 관한 것이다.
종래 일반 가정이나 사무실 등지에서 널리 사용되고 있는 조명등으로는, 백열 전구 또는 형광등이 있는데, 이와 같은 백열 전구 또는 형광등은 소비 전력이 높아 자원을 낭비하고, 환경보호에 부정적 영향을 주고 있을 뿐만 아니라, 백열 전구의 경우 필라멘트의 전기 저항 발열이 높아 환경 온도를 상승시키고 전등의 사용 수명이 짧은 문제가 있었다.
따라서, 최근 들어서는 전력소모가 적고 소형화가 가능해 경제적이며, 다양한 조명광과 높은 시인성으로 조명효과를 극대화할 수 있는 발광다이오드를 이용한 조명등들이 개발되어 널리 사용되고 있는 실정이다.
이때 상기 발광다이오드(Light Emitting Diode, 이하 'LED'라 함)는 다수의 캐리어(Carrier)가 전자인 N형 반도체 결정과 다수의 캐리어가 정공인 P형 반도체 결정이 서로 접합된 구조를 가지는 광전변환 반도체 소자를 의미한다. 발광다이오드는 PN접합에 주입된 전자와 정공이 재결합할 때에 발생하는 자연방출 광을 이용한 반도체 발광소자를 말한다.
이와 같은 LED는 광전변환 효율(Efficiency, lumen/watt)이 높기 때문에 백열 전구와 형광등과 비교하여 소비전력이 낮고, 예열시간이 불필요하여 점등, 소등속도가 빠르다.
또한, LED는 가스나 필라멘트가 없기 때문에 충격에 강하고 안전하며, 안정적인 직류 점등방식의 채택으로 전력소모가 적다. 또한, LED는 펄스 동작이 가능하고, 시신경의 피로를 저감할 수 있다. 또한, LED는 사용수명이 반영구적이면서 다양한 색상의 조명효과도 낼 수 있고, 소형화가 가능하다.
그러나, LED는 LED 칩의 구동시 발생되는 열에 의해 휘도 및 사용 수명이 열화되는 문제가 있다.
종래 대부분의 발광다이오드형 조명램프, 대표적으로 백열전구 형태 (bulb type)의 조명램프 경우, 조명램프 자체에 전원 공급 모듈인 컨버터가 설치된다. 이러한 컨버터는 그 자체가 열의 발생 원인이 되기도 하며, 열에 취약할 뿐 아니라, 수명이 짧다. 발광다이오드형 조명램프를 구성하는 LED 칩은 대략 60,000시간의 수명을 갖는 데 비해, 컨버터는 그 수명이 15,000 시간에 불과하다.
이에 따라, LED칩의 수명이 남아 있음에도 불구하고, 컨버터가 수명을 다하게 되면, 조명램프 또는 조명전구 전체를 교체하여야 하는 단점이 있다. 실제로 짧은 열화(Degradation) 특성을 갖는 전해콘덴서 등이 구비된 전원 공급 모듈('컨버터에 포함된 구성임') 즉, 전원공급 모듈이 LED 칩 보다 먼저 고장을 일으키게 되는 경우가 많이 발생하고 있는 실정이다.
또한, 이러한 전원 공급 모듈은 조명램프 내지 조명전구에 내장(Integrated or built-in) 되어 있기 때문에 구동시 조명 램프 내부의 열을 상승시키는 또 다른 요인이 될 수 있다. 또한, 전원 공급부는 기구적으로는 일정 공간을 차지하고 있어, 제품 디자인시 디자인 유연성을 떨어뜨리는 단점이 있다. 또한, 전원 공급 모듈(SMPS)은 그 자체적으로 조명 램프 무게의 20% 이상을 차지하고 있어, 전체 조명 램프의 무게를 증가시키는 문제점이 있다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 전원 공급 모듈을 조명 램프 내지 조명 전구로부터 제거하고, 복수의 이종 LED 조명램프를 동시에 제어하기 위해서는, 현재 LED 조명램프에 내장(Integrated or built-in)되어 있는 기존의 전원 공급 모듈과는 다른 개념의 전원 공급 장치 기술이 필요하다.
또 다른 대표적인 발광다이오드형 조명램프로 막대형 형광등 type인 T-8 LED 조명램프가 있다. T-8 경우 전원공급부가 내장형으로 되어있거나 외장형으로 구성되어 있는데, 외장형 타입의 T-8을 활용하여 일반 형광등을 LED 등으로 교체하는 경우, LED 등에 일대일로 대응되는 각각의 전원 공급 모듈을 별도로 설치하여야 한다. 이때, 기존 형광등의 등기구(fixture)를 그대로 활용하고자 하는 경우, 상기 등기구에 설치되어 있던 안전기(ballast)에 연결된 전선을 절단하고, 따로 전원공급모듈을 설치하여야 한다. 즉, 교체 비용이 별도로 발생할 수 있으며, 더욱이 LED 등을 천장에 설치하는 경우, 작업성이 떨어지는 단점이 있다.
특히, 설치 후 전원공급모듈의 고장으로 교체가 필요할 경우, LED 조명램프 마다 요구하는 전기 용량(전압 및 전류)이 상이하기 때문에 LED 조명램프 별로 지정된 전원공급 장치 외에 다른 사양으로 대체가 불가하여 시스템 관리의 유연성이 떨어지는 단점이 있다.
따라서, 시스템 관리를 용이하게 하고, 필요에 따라 임의의 LED 조명램프에서 요구하는 전기 용량(전압 및 전류)을 개별적으로 공급하기 위해서는 기존의 전원 공급 장치와는 다른 개념의 전원 분배 장치가 필요하다.
또한, 기존의 전력 분배 시스템은 램프의 소비 전력과 상관없이 일괄적으로 AC/DC 컨버팅을 수행함으로써, 불필요한 전력이 소비되는 문제점이 있었다. 이와 같은, 불필요한 전력의 소비를 방지할 수 있는 새로운 개념의 장치가 필요하다.
본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, LED 조명 램프의 소비 전력에 기초하여 AC/DC 컨버터 모듈 중 적어 하나의 AC/DC 컨버터를 동작시킴으로써, 불필요한 전력 소비를 방지할 수 있는 조명 램프 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, LED 조명램프의 안정성과 수명을 향상 시키고, 일반등을 LED등으로의 교체를 편리하게 하며, LED 등의 주고장 원인이 되는 전원 공급 모듈의 교체를 용이하게 하는, 조명 램프 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 백열등 타입(bulb type)의 경우, LED 조명램프의 기구 구조(Mechanical mechanism)에서 전원 공급 모듈을 수용해야 하는 공간을 제거함으로써 등기구 설계의 유연성을 확대 할 수 있는, 조명 램프 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 조명용 램프에 인가되는 전류의 상한값을 기계적 조절부에 의해 설정함으로써, 외부의 해킹 또는 프로그램의 오류에 의한 오동작에 의해 전류의 상한값이 변경되는 것을 방지하거나, 전원 차단 복구 후에도 당초 설정한 전류 상한값이 정확하게 유지시켜, 안정성(stability)과 유연성(flexibility)이 향상된 조명 램프 시스템을 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 실시예에 따른 AC/DC 컨버터 모듈을 가지는 조명 램프 시스템은 다수의 조명용 램프와, 외부 교류 전원을 직류 전원으로 변환하며, 서로 다른 정격 출력을 가지는 N개의 AC/DC 컨버터를 포함하는 AC/DC 컨버터 모듈과, 상기 다수의 조명용 램프에서 소비되는 전력을 실시간으로 측정하고, 실시간으로 측정된 소비 전력을 제어기로 송신하는 전력량계를 포함하며, 상기 조명용 램프와 격리되어 설치되고, 상기 AC/DC 컨버터 모듈로부터의 직류전원을 변환하여 상기 다수의 조명용 램프에 조명용 전원을 공급하는 분배기; 및 상기 N개의 AC/DC 컨버터들의 정격 출력의 합이 상기 전력량계에서 실시간으로 측정된 상기 다수의 조명용 램프의 소비 전력보다 큰 경우에 해당하는 상기 N개의 AC/DC 컨버터의 선택 조합을 추출하고, 추출된 AC/DC 컨버터의 선택 조합의 각각에 대한 AC/DC 컨버터 효율 중 가장 AC/DC 컨버터 효율이 좋은 선택 조합에 해당하는 AC/DC 컨버터가 동작하도록 제어하여, 상기 전력량계에서 실시간으로 측정된 상기 다수의 조명용 램프의 소비 전력에 따라 가장 AC/DC 컨버터 효율이 좋은 선택 조합에 해당하는 AC/DC 컨버터가 동작하도록 제어하고, 상기 분배기를 제어하여 상기 조명용 램프의 동작을 제어하는 제어기를 포함한다.
상기 조명용 램프에 인가되는 전류의 상한값을 설정하는 기계적 조절부를 더 포함하고, 상기 제어기는 인가되는 전류 조절 신호에 따라 상기 설정된 상한값 범위 내에서 상기 조명용 램프에 인가되는 전류 값을 조절하도록 상기 분배기를 제어하여 상기 조명용 램프의 동작을 제어할 수 있다.
기계적 조절부는 N개의 스위치를 포함하며, 각 N개의 스위치들에 의해 제한되는 상기 전류의 상한값이 서로 다를 수 있다.
분배기는 다수의 구획 공간을 구비한 랙과, 상기 구획 공간에 각각 교환 가능하게 설치되고, 상기 조명용 램프 각각에 상기 AC/DC 컨버터 모듈로부터의 직류 전원을 수신하고 이를 제어하여 상기 조명용 전원으로 출력하는 벅 컨버터; 및 상기 벅 컨버터와 상기 조명용 램프를 각각 연결시키기 위한 출력 포트를 포함할 수 있다.
출력 포트는 제 1 서브 출력 전력을 출력하는 제 1 서브 출력 포트; 및 제 2 서브 출력 전력을 출력하는 제 2 서브 출력 포트를 포함하고, 상기 제 1 서브 출력 포트 및 상기 제 2 서브 출력 포트를 함께 상기 조명용 램프에 연결되면, 상기 제 1 서브 출력 전력 및 상기 제 2 서브 출력 전력의 합전력을 출력할 수 있다.
벅 컨버터는 상기 AC/DC 컨버터 모듈로부터의 직류전원을 감압하는 전압레귤레이터와, 상기 직류 전원을 정류하는 전류 레귤레이터; 및 상기 전류 레귤레이터에서 출력되는 정전류를 디밍하여, 상기 조명용 램프의 밝기를 조절하는 디밍회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 AC/DC 컨버터 모듈을 가지는 전원 분배기는 다수의 조명용 램프에서 소비되는 전력을 실시간으로 측정하고, 실시간으로 측정된 소비 전력을 제어기로 송신하는 전력량계를 포함하며, AC/DC 컨버터 모듈로부터의 직류전원을 변환하여 상기 다수의 조명용 램프에 조명용 전원을 공급하는 분배기; 및 N개의 AC/DC 컨버터들의 정격 출력의 합이 상기 전력량계에서 실시간으로 측정된 상기 다수의 조명용 램프의 소비 전력보다 큰 경우에 해당하는 상기 N개의 AC/DC 컨버터의 선택 조합을 추출하고, 추출된 AC/DC 컨버터의 선택 조합의 각각에 대한 AC/DC 컨버터 효율 중 가장 AC/DC 컨버터 효율이 좋은 선택 조합에 해당하는 AC/DC 컨버터가 동작하도록 제어하여, 상기 전력량계에서 실시간으로 측정된 상기 다수의 조명용 램프의 소비 전력에 따라 가장 AC/DC 컨버터 효율이 좋은 선택 조합에 해당하는 AC/DC 컨버터가 동작하도록 제어하고, 상기 분배기를 제어하여 상기 조명용 램프의 동작을 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.
상술한 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 따르면, LED 조명 램프의 소비 전력에 기초하여 AC/DC 컨버터 모듈 중 적어 하나의 AC/DC 컨버터를 동작시킴으로써, 불필요한 전력 소비를 방지할 수 있다.
또한, LED 조명 램프와 전원 공급 모듈을 분리시킴으로서, 전원 공급 모듈이 열에 의해 손상되는 것을 방지하고, 전원공급 모듈로부터 발생되는 열의 영향을 제거함으로써 LED 조명 램프의 수명을 증가 시킬 수 있을 뿐만 아니라 안정성을 높일 수 있고, 상기 조명 램프에 전원 공급 모듈이 부착되지 않으므로, LED 조명 램프의 무게 감소에 따라 설치가 편리하게 되어 작업성을 향상 시키고, 동시에 조명 램프의 경량화를 도모할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 분배기가 다수의 교환 가능한 벅 컨버터를 구비함으로써, 조명 램프마다의 요구 용량이 상이한 경우 개별 대응이 편리하게 된다.
또한, 조명용 램프에 인가되는 전류의 상한값을 기계적 조절부에 의해 설정함으로써, 외부의 해킹이나 프로그램의 오류에 의해 전류의 상한값이 임의로 변경되는 오작동을 방지 할 수 있으며, 전원 차단 복구 후에도 전류 상한값의 설정이 정확하게 유지될 수 있으므로 전원 분배기의 안정성을 확보 할 수 있게 된다.
또한, 사용자 환경, 관리자 환경 및 설치자 환경을 구분하여 시스템을 운영할 수 있게 해 주기 때문에, LED 조명램프의 종류 및 수량 등 개별 조명에 대하여 임의의 교체가 필요할 경우 시스템 재구성이 편리하며, 시스템의 오류를 방지 할 수 있다. 즉, 관리자는 사용자의 요구 환경에 맞게 개별 조명에 대한 제어값을 분배기에 입력하여 사용자 환경을 제공하고, 사용자는 분배기가 설치된 곳으로 가지 않고도, 필요 위치에 설치된 통상적으로 사용되고 있는 기계적 스위치를 이용하여 복수의 램프에 공급되는 조명용 전원을 용이하게 제어 할 수 있다.
*설치자 환경에서는 AC 전력 계통을 사용하는 기존의 LED 조명기기와 달리, 본 발명의 조명 램프 시스템 및 전원 분배기는 AC/DC 컨버터 모듈 이후 부터의 전기 계통 (eletric path)이 교류(AC)가 아닌 최대 60 볼트, 통상적으로는 50볼트 이하의 직류(DC) 전원을 사용함으로써, LED 조명 램프의 설치 혹은 교환 작업 중 설치자 및 사용자의 감전 위험을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 조명 램프 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 도면.
도 2는, 본 발명의 일실시예인 조명 램프 시스템의 전자적인 구성을 설명하기 위한 블록 구성도.
도 3은, 본 발명의 일실시예에 따른 AC/DC 컨버터의 선택 조합에 따른 AC/DC 컨버터 효율을 파악할 수 있는 표.
도 4는, 본 발명의 일실시예인 조명 램프 시스템 중 분배기의 전자적인 구성을 설명하기 위한 블록 구성도.
도 5는 본 발명의 일실시예인 조명 램프 시스템 중 분배기의 외관을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예인 조명 램프 시스템 중 분배기의 출력 포트(전원 포트)를 설명하기 위한, 분배기의 배면 사시도.
도 7은 본 발명의 일실시예인 조명 램프 시스템을 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명과 관련된 조명 램프 및 조명 램프 시스템용 전원 분배기에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
본 명세서에서는, 본 발명에 따른 조명 램프 시스템이 실내 가정에 적용된 예를 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고, 공장, 사무실과 같은 실내 뿐 아니라 가로등 보안등 시스템 등 실외 조명 시스템에도 적용될 수 있음이 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 조명 램프 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예인 AC/DC 컨버터 모듈을 가지는 조명 램프 시스템은 실내에 적용될 수 있다. 이 경우, 조명 램프 시스템은, 외부의 110V 또는 220V 상용 전원을 수신하여 직류 전원으로 변경하는 AC/DC 컨버터 모듈(100)과, 상기 AC/DC 컨버터 모듈(100)에 의해 변환된 직류 전원을 수신하여 조명 램프(300)에 정정류 전원을 공급하기 위한 분배기(200), 그리고, 이 분배기(200)로부터 공급되는 전원에 의해 발광되는 램프(300)를 포함할 수 있다.
이 때, 램프(300)는, 발광 다이오드 램프로서 천장 설치형 램프가 될 수 있다. 즉, 램프(300)는 각 방 또는 거실에 설치되는 천장 설치형 LED 램프일 수 있다. 그리고 이러한 LED 램프에 전원을 공급하는 분배기(200)는 각 램프별로 전원을 공급하는 다수의 벅 컨버터(250)(buck converter)를 포함할 수 있게 된다.
다수의 램프(300)들은 종류가 같을 수도 있고 다를 수도 있다.
본 실시예에서 램프(300)는 천장 설치형으로 한정하여 설명하나, 램프가 벽면 등과 같이 다른 장소에 설치될 수 있는 것은 당연하다.
이상과 같이 구성함으로써, 본 발명의 일실시예에 의하면, 천정 설치형 LED 램프(300)에 별도의 전원 공급 모듈이 부착될 필요가 없으므로, 기존의 형광등을 교체할 때 시공이 편리하게 되며, 또한, 분배기(200)가 발열이 많은 LED 램프와 원거리로 격리되기 때문에 열화될 우려가 없어서 분배기(200) 및 조명 시스템 자체의 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.
이하에서는 상술한 구성을 가지는 조명 램프 시스템의 구체적인 구성에 대하여 도 2에서 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 2는, 본 발명의 일실시예인 조명 램프 시스템의 전자적인 구성을 설명하기 위한 블록 구성도이다.
본 실시예에서는 제어기(400)에 의해 AC/DC 컨버터 모듈(100) 및 벅 컨버터(250) 등이 제어되는 예를 설명하겠다. 이 경우, 제어기(400)는 분배기(200)의 내부 또는 외부에 형성될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 조명 램프 시스템은, AC/DC 컨버터 모듈(100), 분배기(200), 램프(300), 제어기(400), 기계적 조절부(410), 기계적 스위치(420) 및 중앙 제어 시스템(500)으로 구성될 수 있다.
AC/DC 컨버터 모듈(100)는 교류 상용전원을 직류 전원으로 변경하는 구성요소이다. 통상 LED 램프는 직류전원에 의해 구동되기 때문에 우선적으로 교류 전원을 직류전원으로 변경할 필요가 있다. AC/DC 컨버터 모듈(100)의 출력 직류 전원은 분배기(200)로 공급된다.
AC/DC 컨버터 모듈(100)은 제 1 AC/DC 컨버터(110), 제 2 AC/DC 컨버터(120), 제 3 AC/DC 컨버터(130) 및, 제 N AC/DC 컨버터(140)를 포함할 수 있다. 제 1 AC/DC 컨버터(110), 제 2 AC/DC 컨버터(120), 제 3 AC/DC 컨버터(130), 제 N AC/DC 컨버터(140)들의 정격 출력(rated power)은 서로 다를 수 있다. 예를 들면, 제 1 AC/DC 컨버터(110)은 A W의 정격 출력을 가지고, 제 2 AC/DC 컨버터(120)는 B W의 정격 출력을 가지고, 제 3 AC/DC 컨버터(130)는 C W의 정격 출력을 가지고, 제 N AC/DC 컨버터(140)는 N W의 정격 출력을 가질 수 있다.
분배기(200)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 각 방에 설치되는 다수의 LED 램프(300)에 대하여 적절한 정전류 전원을 공급하기 위한 구성요소이다.
분배기(200)는 LED 램프(300)와 동일 혹은 그 이하의 개수의 벅 컨버터(250), 배터리(207) 및 전력량계(208)를 포함할 수 있다. 벅 컨버터(250)는, 강압 변환회로로서 출력전압이 입력 전압보다 낮을 때 사용되는 회로로서, 대응하는 램프(300)에 조명용 전원을 공급하는 기능을 한다.
분배기(200)는 다수개가 존재할 수 있으며, 분배기(200)들은 직렬 또는 병렬로 서로 연결될 수 있다. 각각의 분배기(200)들에는 다수의 램프(300)가 연결될 수 있다. 이와 같이, 분배기(200)는 확장 가능하다.
이러한 벅 컨버터(250)는, AC/DC 컨버터 모듈(100)로부터의 직류전원을 감압하는 전압 레귤레이터, 상기 직류 전원을 정류하는 전류 레귤레이터, 상기 전류 레귤레이터에서 출력되는 정전류를 디밍하여, 상기 조명용 램프(300)의 밝기를 조절하는 디밍회로를 포함함으로써, 램프에 조명용 전원을 공급하게 된다.
배터리(207)는, 교류 상용전원의 공급이 제한되는 경우, 소정 시간 동안 비상상태로 램프(300)가 켜질 수 있도록 하기 위한 구성요소이다. 즉, 제어기(400)가 AC/DC 컨버터 모듈(100)에서 직류 전원의 공급이 정상적으로 이루어지지 않는다고 판단되면, 배터리(207)에서 발생되는 전원을 벅 컨버터(250)에 공급하게 되어서, 램프(300)의 점등이 이루어지게 된다. 이 때, 램프(300)의 발광이 가장 오래동안 이루어지도록 설정된 최소 전류로만 전원을 공급시키고, 이에 따라 램프(300)는 최소로 발광되게 될 수 있다. 분배기(200)의 구성에 대해서는 도 3에서 보다 상세하게 설명하도록 한다.
전력량계(208)는 램프(300)에서 소비되는 전력을 실시간으로 측정할 수 있다. 전력량계(208)는 실시간으로 측정된 소비 전력을 제어기(400)로 송신할 수 있다.
램프(300)는, 천정 설치형 LED로서, 벅 컨버터(250)로부터의 전원을 통해 발광이 이루어진다. 즉 LED는 정전류 직류 전원을 사용하여 발광을 하게 되는데, 본 발명에서는 별도의 전원 공급모듈이 램프(300)에 내장(Intergrated or built-in)될 필요가 없기 때문에 전원 공급 모듈이 없는 LED 기판과 하우징만으로 구성될 수 있게 된다.
제어기(400)는 상술한 바와 같이 배터리(207)의 동작을 제어할 뿐 아니라, 램프(300)와 연결되어서, 램프(300)가 정상적으로 동작하는지를 확인하고, 또한, 후술하는 중앙 제어 시스템(500)(예컨대, 홈오토메이션 시스템)의 제어 하에 벅 컨버터(250)의 출력 전압 및 출력 전류를 설정하는 기능을 한다. 또한 제어기(400)는, 사용자 입력부(211)를 통해 상기 분배기(200)와 상기 조명용 램프(300)간의 거리가 입력되면, 상기 거리에 따른 전압 강하를 고려하여 상기 조명용 전원을 제어할 수 있다. 즉, 실내에 설치되는 경우, 분배기(200)와 램프(300)의 거리가 멀어서, 전압강하가 발생하게 되면, 원래 필요로 하는 전압 및 전류(즉, 정격 전압 및 전류)보다 낮은 값이 실제로 램프(300)에 공급되게 된다. 이를 고려하여, 본 발명에서는, 분배기(200)와 램프(300)의 거리가 사용자 입력부(211)를 통해 입력되면, 제어기(400)가 자동으로 벅 컨버터(250)의 설정 전압을 조절하게 한다.
제어기(400)는 다수의 조명용 램프(300)의 소비 전력에 기초하여 AC/DC 컨버터(110, 120, 130, 140) 중 적어도 하나가 동작하도록 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어기(400)는 전력량계(220)에서 실시간으로 측정된 소비 전력에 기초하여 다수의 조명용 램프(300)의 소비 전력에 기초하여 AC/DC 컨버터(110, 120, 130, 140) 중 적어도 하나가 동작하도록 제어할 수 있다.
제어기(400)는 동작되는 AC/DC 컨버터의 정격 출력의 합이 소비 전력보다 크도록, AC/DC 컨버터(110, 120, 130, 140) 중 적어도 하나가 동작하도록 제어할 수 있다. 예를 들면, 소비 전력이 2,000W 인 경우, 제어기(400)는 AC/DC 컨버터들의 정격 출력의 합이 2,000W보다 크도록, AC/DC 컨버터(110, 120, 130, 140) 중 적어도 하나가 동작하도록 제어할 수 있다.
제어기(400)는 동작하도록 제어할 AC/DC 컨버터(110, 120, 130, 140)들의 정격 출력의 합이 상기 소비 전력보다 큰 경우에 해당하는 AC/DC 컨버터의 선택 조합을 추출할 수 있다. 제어기(400)는 추출된 AC/DC 컨버터의 선택 조합에 대한 AC/DC 컨버터 효율 중 가장 AC/DC 컨버터 효율이 좋은 선택 조합에 해당하는 AC/DC 컨버터가 동작하도록 제어할 수 있다. AC/DC 컨버터 효율은 출력 전력량(AC/DC 컨버터에서 나가는 DC 전력량)/입력 전력량(AC/DC 컨버터에 입력되는 AC 전력량)을 의미한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 AC/DC 컨버터의 선택 조합에 따른 AC/DC 컨버터 효율을 파악할 수 있는 표이다.
도 3을 참조하면, 제어기(400)는 동작하도록 제어할 AC/DC 컨버터들의 정격 출력의 합이 상기 소비 전력보다 큰 경우에 해당하는 AC/DC 컨버터의 선택 조합을 추출할 수 있다. 예를 들면, 소비 전력이 2,700W 인 경우, 제어기(400)는 AC/DC 컨버터(110, 120, 130, 140)들의 정격 출력의 합이 상기 소비 전력보다 큰 경우에 해당하는 제 1 AC/DC 컨버터만을 동작시키는 조합, 제 2 AC/DC 컨버터, 제 3 AC/DC 컨버터 및 제 5 컨버터를 모두 동작시키는 조합을 추출할 수 있다. 또 다른 예를 들면, 소비 전력이 1,700W 인 경우, 제어기(400)는 AC/DC 컨버터(110, 120, 130, 140)들의 정격 출력의 합이 상기 소비 전력보다 큰 경우에 해당하는 제 1 AC/DC 컨버터만을 동작시키는 조합, 제 2 AC/DC 컨버터 및 제 5 AC/DC 컨버터를 모두 동작시키는 조합 및, 제 3 AC/DC 컨버터, 제 4 AC/DC 컨버터 및 제 5 컨버터를 모두 동작시키는 조합을 추출할 수 있다. 또 다른 예를 들면, 소비 전력이 700W 인 경우, 제어기(400)는 AC/DC 컨버터(110, 120, 130, 140)들의 정격 출력의 합이 상기 소비 전력보다 큰 경우에 해당하는 제 1 AC/DC 컨버터만을 동작시키는 조합, 제 2 AC/DC 컨버터만을 동작시키는 조합, 제 3 AC/DC 컨버터만을 동작시키는 조합 및, 제 4 AC/DC 컨버터 및 제 5 AC/DC 컨버터를 모두 동작시키는 조합을 추출할 수 있다.
제어기(400)는 추출된 AC/DC 컨버터의 선택 조합에 대한 AC/DC 컨버터 효율을 분석할 수 있다. 예를 들면, 제어기(400)는 기존에 저장된 데이터('선택 조합에 따른 AC/DC 컨버터 효율 데이터')에 기초하여 AC/DC 컨버터 효율을 분석하거나, 실시간으로 선택 조합에 해당하는 AC/DC 컨버터 효율을 연산하여 분석할 수 있다.
제어기(400)는 추출된 AC/DC 컨버터의 선택 조합에 대한 AC/DC 컨버터 효율 중 가장 AC/DC 컨버터 효율이 좋은 선택 조합에 해당하는 AC/DC 컨버터가 동작하도록 제어할 수 있다. 예를 들면, 소비 전력이 2,700W 인 경우, 제어기(400)는 AC/DC 컨버터의 선택 조합에 대한 AC/DC 컨버터 효율 중 가장 AC/DC 컨버터 효율이 좋은 선택 조합('제 1 AC/DC 컨버터')에 해당하는 제 1 AC/DC 컨버터가 동작하도록 제어할 수 있다. 또 다른 예를 들면, 소비 전력이 1,700W 인 경우, 제어기(400)는 AC/DC 컨버터의 선택 조합에 대한 AC/DC 컨버터 효율 중 가장 AC/DC 컨버터 효율이 좋은 선택 조합('제 2 AC/DC 컨버터 및 제 5 AC/DC 컨버터')에 해당하는 제 2 AC/DC 컨버터 및 제 5 AC/DC 컨버터가 동작하도록 제어할 수 있다. 또 다른 예를 들면, 소비 전력이 700W 인 경우, 제어기(400)는 AC/DC 컨버터의 선택 조합에 대한 AC/DC 컨버터 효율 중 가장 AC/DC 컨버터 효율이 좋은 선택 조합('제 4 AC/DC 컨버터 및 제 5 AC/DC 컨버터')에 해당하는 제 4 AC/DC 컨버터 및 제 5 AC/DC 컨버터가 동작하도록 제어할 수 있다.
이와 같이, 램프의 소비 전력에 관계 없이 일괄적으로 AC/DC 컨버터를 구동시키는 것이 아니라, 램프의 소비 전력에 기초하여 서로 다른 정격 출력을 가지는 AC/DC 컨버터들 중 적어도 하나를 동작시킴으로써, 조명 램프 시스템은 불필요하게 전력이 소비되는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 정격 출력이 4000W AC/DC 컨버터이고, 램프의 소비 전력이 400W인 경우, 기존 조명 램프 시스템은 소비 전력에 관계 없이 4000W의 AC/DC 컨버터를 구동시키기 때문에 AC/DC 컨버터 효율이 60% ~ 70%까지 급격히 떨어져, 불필요한 전력이 소비될 수 밖에 없었다. 그러나, 본 발명에 따른 조명 램프 시스템은 정격 출력이 서로 다른 N개의 AC/DC 컨버터 모듈을 이용하여, 소비 전력인 400W에 최적화된 AC/DC 컨버터 조합('정격 출력의 합이 400W를 조금 넘으면서도, AC/DC 컨버터 효율이 최대인 조합')을 동작시킴으로써, 불필요한 전력이 소비되는 것을 방지할 수 있다.
기계적 조절부(410)는 램프(300)에 인가되는 전류의 상한값을 설정할 수 있다. 예를 들면, 기계적 조절부(410)는 N개의 스위치로 구성될 수 있으며, 각 N개의 스위치들에 의해 제한되는 전류의 상한값은 서로 다를 수 있다. 예를 들면, 첫번째 스위치에 의해 설정되는 전류의 상한값은 벅 컨버터(250)에서 출력 가능한 전류 최대값의 10%에 해당되는 값이며, 두번째 스위치에 의해 설정되는 전류의 상한값은 벅 컨버터(250)에서 출력 가능한 전류 최대값의 20%에 해당되는 값일 수 있다. 이와 같은 방식에 따라 N개의 스위치에 의해 설정되는 전류의 상한값을 다르게 설정할 수 있다. 스위치에 의해 설정된 상한값은 사용자 또는 제작자의 편의에 따라 다양하게 설정할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 이하의 도 4에서 구체적으로 설명하도록 한다.
또 다른 예를 들면, 기계적 조절부(410)는 회전함에 따라 접점이 달라지는 로터리 스위치일 수 있다. 예를 들면, 로터리 스위치가 회전함에 따라 4개의 접점과 접촉되는 경우, 제 1 접점에 대응되는 전류의 상한값은 벅 컨버터(250)에서 출력 가능한 전류 최대값의 10%에 해당되는 값이며, 제 2 접점에 대응되는 전류의 값은 벅 컨버터(250)에서 출력 가능한 전류 최대값의 20%에 해당되는 값일 수 있다. 이와 같은 방식에 따라 N개의 스위치에 의해 설정되는 전류의 상한값을 다르게 설정할 수 있다. 스위치에 의해 설정된 상한값은 사용자 또는 제작자의 편의에 따라 다양하게 설정할 수 있다.
위에서 설명한 기계적 조절부 이외에도, 다양한 형태의 기계적인 장치들이 사용될 수 있다.
제어기(400)는 인가되는 전류 조절 신호에 따라 설정된 상한값 범위 내에서 램프(300)에 인가되는 전류 값을 조절하도록 분배기(200)를 제어하여 램프(300)의 동작을 제어할 수 있다.
이와 같이 조명용 램프에 인가되는 전류의 상한값을 기계적 조절부에 의해 설정함으로써, 외부의 해킹에 의해 전류의 상한값이 변경되거나 전원 차단 복구 후에도 전류 상한값의 설정이 정확하게 유지될 수 있으므로 전원 분배기가 오작동하는 것을 방지할 수 있다.
기계적 스위치(420)는 램프(300)의 주변에 설치되며, 램프(300)로 공급되는 조명용 전원을 온/오프시킬 수 있는 신호를 생성할 수 있다. 예를 들면, 기계적 스위치(420)는 온/오프 스위치 일 수 있다. 또한 기계적 스위치(420)는 램프(300)가 설치된 곳의 주변에 존재하는 임의의 벽(wall)에 설치될 수 있다.
제어기(400)는, 기계적 스위치(420)에 의해 생성된 온/오프 신호에 따라 조명용 전원이 램프(300)에 공급되도록 벅 컨버터(250)를 제어할 수 있다. 예를 들면, 기계적 스위치(420)에서 램프(300)로 공급되는 조명용 전원을 온(on) 시키기 위한 신호를 생성하면, 제어기(400)는 벅 컨버터(250)가 조명용 전원을 램프(300)에 공급하도록 제어할 수 있다.
제어기(400)는 설정 신호에 따라 기계적 스위치(420)와 램프(300)를 그룹핑할 수 있다. 예를 들면, 설정 신호가 A 지역에 위치한 3개의 램프를 제 1 기계적 스위치와 그룹핑하고, B 지역에 위치한 4개의 램프를 제 2 기계적 스위치와 그룹핑하는 것인 경우를 가정한다. 설정 신호가 입력되면, 제어기(400)는 A 지역에 위치한 3개의 램프와 제 1 기계적 스위치를 제 1 그룹으로 설정하고, B 지역에 위치한 4개의 램프와 제 2 기계적 스위치를 제 2 그룹으로 설정한다.
이에 따라, 사용자는 분배기(200)가 설치된 곳으로 가지 않고도, 램프(300)의 주변에 설치된 기계적 스위치(420)를 이용하여 램프(300)에 공급되는 조명용 전원을 용이하게 설정할 수 있다.
*센서(430)는 사물의 움직임을 인식하거나 조도 값을 센싱 할 수 있다. 예를 들면, 센서(430)는 움직임을 감지하는 센서, 조도 값을 측정하는 센서 등일 수 있다.
제어기(400)는 센서(430)에서 생성된 센싱 값에 기초하여 램프(300)를 제어할 수 있다. 예를 들면, 센서(430)에서 제 1 지역에서의 사물의 움직임을 감지한 센싱 값을 생성하면, 제어기(400)는 제 1 지역을 비출 수 있는 램프(300)를 온(ON)시킬 수 있다. 반대로, 센서(430)에서 제 1 지역에서의 사물의 움직임이 없어진 것을 감지한 센싱 값을 생성하면, 제어기(400)는 제 1 지역을 비추던 램프(300)를 오프(OFF)시킬 수 있다.
또 다른 예를 들면, 센서(430)에서 센싱된 조도 값이 설정된 조도 값보다 작은 경우, 제어기(400)는 설정된 램프(300)를 온(ON)시킬 수 있다. 반대로, 센서(430)에서 센싱된 조도 값이 설정된 조도 값보다 큰 경우, 제어기(400)는 설정된 램프(300)를 오프(OFF)시킬 수 있다.
이와 같이 센서에서 생성된 센싱 값에 기초하여, 제어기가 램프를 능동적으로 제어함으로써, 램프의 제어를 더욱 효율적으로 할 수 있다.
중앙 제어 시스템(500)은, 제어기(400)와 연결되어서, 상기 벅 컨버터(250)의 출력 전압 및 출력 전압을 설정하는 기능을 한다. 이에 따라, 출력 전압 및 전류가 상이한 램프(300)로 교체되는 경우(예컨대, 형광등에서 LED등으로 교체되는 것과 같이), 중앙 제어 시스템(500)에서 출력 전류 및 전압을 재설정하게 되면, 제어기(400)는, 벅 컨버터(250)의 출력 전압과 전류를 재설정하게 되어서, 교체된 LED 등이 정상적으로 동작할 수 있게 된다. 이 때, 중앙 제어 시스템(500)과 제어기(400)는, TCP/IP 프로토콜을 통해 연결될 수 있다.
도 4는, 본 발명의 일실시예인 조명 램프 시스템 중 분배기(200)의 전자적인 구성을 설명하기 위한 블록 구성도이다.
본 실시예에서는 벅 제어부(220)에 의해 벅 컨버터(250)가 제어되고, 제어기(400)가 벅 제어부(220)를 제어할 수 있다. 이 경우, 제어기(400)는 고정용 또는 휴대용 단말기 내에 포함될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 분배기(200)는 램프(300)에 각각 연결되어 있는 다수의 벅 컨버터(250)와, 배터리(207), 표시부(210), 사용자 입력부(211), 벅 제어부(220), 기계적 조절부(410)를 포함할 수 있다.
설명의 간략화를 위하여 도 2에서 설명된 부분에 대한 설명은 생략하도록 한다.
출력 포트(270)는 벅 컨버터(250)와 이에 대응하는 램프를 연결하기 위한 구성요소이다. 이러한 출력 포트(270)는 분배기(200)의 후면에 도 5와 같이 배치될 수 있다. 이 출력 포트(270)를 이용하여 다양한 출력 전원을 공급할 수 있게 된다. 이에 대해서는 도 5에서 상세하게 설명하도록 한다.
표시부(210)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 사용자 입력부에 의해 설정된 출력 전압 값과, 포트에서 실제 출력되는 출력 전압값 및 출력 전류값을 표시하기 위한 구성요소이다. 여기서 사용자 입력부는, 벅 컨버터 마다 설치된 노브(253)일 수도 있고, 분배기(200) 자체에 설치되는 사용자 입력부(211)일 수도 있다.
한편, 벅 제어부(220)는, 포트(270)와 연결되어서, 측정된 출력 전압 및 전류값을 확인하고, 제어기(400)에 의해 설정된 출력 전압 및 전류값을 함께 표시부(210)에 표시하도록 제어하는 기능을 한다.
기계적 조절부(410)는 램프(300)에 인가되는 전류의 상한값을 설정할 수 있다. 기계적 조절부(410)는 분배기(200)에 포함되어 형성되거나, 별도로 형성될 수도 있다.
벅 제어부(220)는 인가되는 전류 조절 신호에 따라 설정된 상한값 범위 내에서 램프(300)에 인가되는 전류 값을 조절하도록 벅 컨버터(250)를 제어하여 램프(300)의 동작을 제어할 수 있다.
기계적 스위치(420)는 램프(300)의 주변에 설치되며, 램프(300)로 공급되는 조명용 전원을 온/오프시킬 수 있는 신호를 생성할 수 있다. 예를 들면, 기계적 스위치(420)는 램프(300)가 설치된 곳의 주변에 존재하는 벽(wall)에 설치될 수 있다.
벅 제어부(220)는, 기계적 스위치(420)에 의해 생성된 온/오프 신호에 따라 조명용 전원이 램프(300)에 공급되도록 벅 컨버터(250)를 제어할 수 있다.
제어기(400)는 조명 램프 시스템에 대한 설정값을 입력 받아, 벅 제어부(220)로 입력시킬 수 있다. 조명 램프 시스템에 대한 설정값은 제어기(400)와 연결된 사용자 입력부(미도시)를 통해 입력될 수 있다. 예를 들면, 제어기(400)는 컴퓨터에 포함된 구성일 수 있다. 컴퓨터와 분배기(200)를 연결한 후, 사용자는 컴퓨터를 통해 원하는 설정값을 입력할 수 있다. 이 경우, 컴퓨터의 제어기(400)는 입력된 설정값을 벅 제어부(220)로 인가시킬 수 있다. 벅 제어부(220)는 입력된 설정값을 저장하고, 입력된 설정값에 따라 연결된 구성요소들을 제어할 수 있다. 설정값이 벅 제어부(220)로 입력 완료된 후, 사용자 또는 시스템 관리자는 컴퓨터와 분배기(200)를 분리할 수 있다. 이와 같이, 사용자는 편의에 따라 컴퓨터와 분배기(200)를 연결하여 설정값을 입력할 수 있다.
또는, 사용자는 사용자 입력부(211)를 통해 조명 램프 시스템에 대한 설정값을 입력할 수 있다. 벅 제어부(220)는 입력된 설정값을 저장하고, 입력된 설정값에 따라 연결된 구성요소들을 제어할 수 있다.
이하에서는 상술한 구성을 가지는 분배기(200)의 외형에 대하여 도 를 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일실시예인 조명 램프 시스템 중 분배기(200)의 외관을 설명하기 위한 도면이다. 도시된 바와 같이, 분배기(200)는, 다수의 구획 공간을 구비하는 랙(Rack)을 형성되고, 각각의 구획 공간에는 교환 가능하게 설치되는 벅 컨버터(250)가 설치된다. 벅 컨버터(250)는, 일면에 동작을 제어하는 벅 컨버터 스위치(251)와 출력 전류 및 전압을 조절하기 위한 노브(253)가 설치되고, 후면에는 도시되지 않았으나, 출력 포트(270)가 설치된다. 벅 컨버터 스위치(251)는, 벅 컨버터(250)의 온/오프를 제어한다.
기계적 조절부(410)는 램프(300)에 인가되는 전류의 상한값을 설정할 수 있다. 예를 들면, 기계적 조절부(410)는 N개의 스위치(430 내지 439)로 구성될 수 있으며, 각 N개의 스위치(430 내지 439)들에 의해 제한되는 전류의 상한값은 서로 다를 수 있다. 예를 들면, 첫번째 스위치(430)에 의해 설정되는 전류의 상한값은 벅 컨버터(250)에서 출력 가능한 전류 최대값의 10%에 해당되는 값이며, 두번째 스위치(431)에 의해 설정되는 전류의 상한값은 벅 컨버터(250)에서 출력 가능한 전류 최대값의 20%에 해당되는 값을 갖는다. 세번째 스위치(432)부터 아홉번째 스위치(438)들의 상한값도 동일한 간격으로 전류의 상한값을 갖는다. 마지막으로, 열번째 스위치(439)에 의해 설정되는 전류의 상한값은 벅 컨버터(250)에서 출력 가능한 전류 최대값의 100%에 해당되는 값을 갖는다.
이에, 사용자 또는 관리자 등은 기계적 조절부(410)를 이용하여 램프에 인가되는 전류의 상한 값을 기계적으로 설정할 수 있다.
이와 같은 방식에 따라 N개의 스위치에 의해 설정되는 전류의 상한값을 다르게 설정할 수 있다. 스위치에 의해 설정된 상한값은 사용자 또는 관리자의 편의에 따라 다양하게 설정할 수 있다.
여기서 노브(253)는 저항값을 가변시키기 위한 구성요소로서, 노브(253)가 일방향으로 회전됨에 따라 출력 포트와 연결되어 있는 저항값이 가변되게 되고, 이에 따라 출력 전압 및 출력 전류가 변경되게 된다. 이러한 노브(253)를 이용하여 다양한 종류의 램프(300)에 대하여 적절한 전원(전압 및 전류)을 공급할 수 있게 된다.
이 노브를 대신하여, 벅 컨버터(250)의 기판(즉, 전압 레귤레이터, 전류 레귤레이터 및 디밍회로가 설치된 기판) 에는 다수의 저항 단자들(도시되지 않음)이 부착될 수 있다. 이 저항 단자는 출력포트(270)와 연결될 수 있게 구성된다. 설계자는 대응하는 램프의 입력 전원값에 맞출 수 있도록, 상기 저항 단자를 조합하여 출력 전류를 조절할 수 있게 된다.
이러한 벅 컨버터(250)는 도 1 내지 4에서 설명한 바와 같이, 대응하는 램프(300)에 대하여 설정되는 전압 및 전력으로 전원을 공급하는 기능을 한다.
한편, 분배기(200)의 일측에는, 설정 출력 전압 및 전류, 측정 출력 전압 및 전류를 표시하기 위한 표시부(210)가 설치되며, 그 아래에는 사용자 입력부(211)가 설치되어서, 노브(253) 대신에 출력 전압 및 전류를 설정할 수 있게 형성된다.
한편, 상기 벅 컨버터(250)는 랙의 구획공간에 슬라이딩하면서 장착 분리되게 설치된다. 이에 따라, 벅 컨버터(250)가 고장이 나는 경우, 해당되는 것만을 교환함으로써, 전체 조명시스템을 정상적으로 수리할 수 있게 되므로, 교환 비용 및 관리 비용을 현격하게 낮출 수 있게 된다.
또한, 벅 컨버터(250)의 출력을 벅 컨버터(250)에 설치되는 노브(253) 또는 분배기(200)에 설치되는 입력 장치로 설정을 할 수 있으므로, 별도의 중앙 제어 시스템(500)을 통하지 않고도 편리하게 벅 컨버터(250)의 출력을 설정할 수 있게 된다.
이하에서는, 컨버터 또는 분배기(200)에 설치되는 출력 포트(270)에 대하여 도 6을 참조하여 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 일실시예인 조명 램프 시스템 중 분배기의 출력 포트(전원 포트)를 설명하기 위한, 분배기의 배면 사시도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 각 벅컨버터(250)의 후면에 설치된 출력 포트(270)는 제 1 서브 출력 포트(271)와 제 2 서브 출력 포트(272)를 포함하여 구성될 수 있다.
벅 컨버터(250)에 의해 제 1 서브 출력 포트(271)는 설정된 제 1 서브 출력 전력을 출력할 수 있고, 제 2 서브 출력 포트(272)는, 제 2 서브 출력 전력을 출력하게 설정될 수 있다.
제 1 서브 출력 전력과 제 2 서브 출력 전력은 서로 상이할 수 있다. 이에 따라, 램프(300)가 설치되면, 램프(300)의 입력 전력값에 맞는 서브 출력 포트를 결정하고 이에 램프(300)의 연결 포트를 연결함으로써, 램프(300)와 분배기(200)가 연결될 수 있다. 만약, 램프(300)의 입력 전력이 제 1 서브 출력 전력 및 제 2 서브 출력 전력의 합과 동일하게 되면, 특수 젠더를 이용하여 제 1 서브 출력 포트(271)와 제 2 서브출력 포트(272)를 함께 램프(300)와 연결시키고, 이에 따라, 제 1 서브 출력 전력 및 제 2 서브 출력 전력의 합전력이 출력되게 된다.
또는, 각 출력포트(270)를 조합하여 합전력을 출력할 수도 있다. 즉, 대응하는 램프(300)에 대하여 2개 이상의 출력 포트(270)를 동시에 연결시킴으로써, 합전력을 램프(300)에 공급하도록 할 수 있다.
이상과 같이 구성함으로써, 다양한 입력 전력을 요구하는 램프에 대응하기가 용이하게 된다.
본 실시예에서는 2개의 서브 출력 포트의 예를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 3개 이상의 서브 출력 포트를 이용하여 다양한 출력 전력을 제공할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 일실시예인 조명 램프 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 조명 램프 시스템은, 분배기(600), 기계적 스위치(610, 611, 612) 및 제어기(620)를 포함한다.
본 실시예에서는 제어기(620)가 분배기(600)와 별개로 구성된 경우를 기준으로 설명하겠으나, 제어기(620)가 분배기(600)의 내부에 형성될 수 있는 것은 당연한 것이다.
분배기(600)는, 각 방에 설치되는 다수의 LED 램프(미도시)에 대하여 적절한 정전류 전원을 공급하기 위한 구성요소이다.
분배기(600)는 제 1 벅 컨버터(601), 제 2 벅 컨버터(602) 및 제 3 벅 컨버터(603)를 포함할 수 있다. 제 1 벅 컨버터(601)은 방 1에 설치되는 램프들에 조명용 전원을 공급할 수 있고, 제 2 벅 컨터버(602)는 방 2에 설치되는 램프들에 조명용 전원을 공급할 수 있고, 제 3 벅 컨버터(603)은 방 3에 설치되는 램프들에 조명용 전원을 공급할 수 있다.
제 1 기계적 스위치(610)는 방 1에 설치된 램프의 주변에 설치될 수 있으며, 램프로 공급되는 조명용 전원을 온/오프시킬 수 있는 신호를 생성할 수 있다.
예를 들면, 제 1 기계적 스위치(610)에서 램프로 공급되는 조명용 전원을 오프(off) 시키기 위한 신호를 생성하면, 제어기(620)는 제 1 벅 컨버터(601)가 조명용 전원을 램프에 공급하지 않도록 제어할 수 있다.
또 다른 예를 들면, 제 2 기계적 스위치(611)에서 램프로 공급되는 조명용 전원을 온(on) 시키기 위한 신호를 생성하면, 제어기(620)는 제 2 벅 컨버터(602)가 조명용 전원을 램프에 공급하도록 제어할 수 있다.
이에 따라, 사용자는 분배기(600)가 설치된 곳으로 가지 않고도, 램프의 주변에 설치된 기계적 스위치(610, 611, 612)를 이용하여 방 1, 방 2 및 방 3에 각각 위치하는 램프에 공급되는 조명용 전원을 용이하게 제어할 수 있다.
상술한 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 따르면, 조명램프와 전원 공급 모듈을 격리시킴으로서, 전원 공급 모듈인 분배기가 열에 의해 손상되는 것을 방지하여 조명 램프의 수명을 높일 수 있을 뿐만 아니라 상기 조명 램프에 전원 공급 모듈이 부착되지 않으므로, 상기 조명 램프가 천장설치형인 경우, 안정성을 높일 수 있고 설치가 편리하게 되며 조명 램프의 경량화를 도모할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 분배기가 다수의 교환가능한 벅 컨버터를 구비함으로써, 조명 램프마다의 용량이 상이한 경우 유지 보수가 편리하게 된다.
상기와 같이 설명된 조명 램프 시스템 및 이에 사용되는 조명 램프 시스템용 전원 분배기는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있음은 당연하다.
100 : AC/DC 컨버터 모듈
200 : (전원) 분배기
207 : 배터리
208 : 전력량계
210 : 표시부
220 : 벅 제어부
211 : 사용자 입력부
250 : 벅 컨버터(buck converter)
251 : 벅 컨버터 스위치
253 : 노브
270 : 출력 포트
271 : 제 1 서브 출력 포트
272 : 제 2 서브 출력 포트
300 : 램프(LED)
400 : 제어기
500 : 중앙 제어 시스템

Claims (7)

  1. 다수의 조명용 램프;
    외부 교류 전원을 직류 전원으로 변환하며, 서로 다른 정격 출력을 가지는 N개의 AC/DC 컨버터를 포함하는 AC/DC 컨버터 모듈;
    상기 다수의 조명용 램프에서 소비되는 전력을 실시간으로 측정하고, 실시간으로 측정된 소비 전력을 제어기로 송신하는 전력량계를 포함하며, 상기 조명용 램프와 격리되어 설치되고, 상기 AC/DC 컨버터 모듈로부터의 직류전원을 변환하여 상기 다수의 조명용 램프에 조명용 전원을 공급하는 분배기;
    상기 조명용 램프에 인가되는 전류의 상한값을 기계적으로 설정하는 기계적 조절부; 및
    상기 N개의 AC/DC 컨버터들의 정격 출력의 합이 상기 전력량계에서 실시간으로 측정된 상기 다수의 조명용 램프의 소비 전력보다 큰 경우에 해당하는 상기 N개의 AC/DC 컨버터의 선택 조합을 추출하고, 추출된 AC/DC 컨버터의 선택 조합의 각각에 대한 AC/DC 컨버터 효율 중 가장 AC/DC 컨버터 효율이 좋은 선택 조합에 해당하는 AC/DC 컨버터가 동작하도록 제어하여, 상기 전력량계에서 실시간으로 측정된 상기 다수의 조명용 램프의 소비 전력에 따라 가장 AC/DC 컨버터 효율이 좋은 선택 조합에 해당하는 AC/DC 컨버터가 동작하도록 제어하고, 상기 분배기를 제어하여 상기 조명용 램프의 동작을 제어하는 제어기를 포함하며,
    상기 AC/DC 컨버터 효율은 상기 AC/DC 컨버터에 입력되는 AC 전력량에 대한 상기 AC/DC 컨버터에서 출력되는 DC 전력량의 비율인 것을 특징으로 하는 AC/DC 컨버터 모듈을 가지는 조명 램프 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    인가되는 전류 조절 신호에 따라 상기 설정된 상한값 범위 내에서 상기 조명용 램프에 인가되는 전류 값을 조절하도록 상기 분배기를 제어하여 상기 조명용 램프의 동작을 제어하는, AC/DC 컨버터 모듈을 가지는 조명 램프 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기계적 조절부는,
    N개의 스위치를 포함하며, 각 N개의 스위치들에 의해 제한되는 상기 전류의 상한값이 서로 다른, AC/DC 컨버터 모듈을 가지는 조명 램프 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 분배기는,
    다수의 구획 공간을 구비한 랙;
    상기 구획 공간에 각각 교환 가능하게 설치되고, 상기 조명용 램프 각각에 상기 AC/DC 컨버터 모듈로부터의 직류 전원을 수신하고 이를 제어하여 상기 조명용 전원으로 출력하는 벅 컨버터; 및
    상기 벅 컨버터와 상기 조명용 램프를 각각 연결시키기 위한 출력 포트를 포함하는, AC/DC 컨버터 모듈을 가지는 조명 램프 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 출력 포트는,
    제 1 서브 출력 전력을 출력하는 제 1 서브 출력 포트; 및
    제 2 서브 출력 전력을 출력하는 제 2 서브 출력 포트를 포함하고,
    상기 제 1 서브 출력 포트 및 상기 제 2 서브 출력 포트를 함께 상기 조명용 램프에 연결되면, 상기 제 1 서브 출력 전력 및 상기 제 2 서브 출력 전력의 합전력을 출력하는, AC/DC 컨버터 모듈을 가지는 조명 램프 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 벅 컨버터는,
    상기 AC/DC 컨버터 모듈로부터의 직류전원을 감압하는 전압레귤레이터;
    상기 직류 전원을 정류하는 전류 레귤레이터; 및
    상기 전류 레귤레이터에서 출력되는 정전류를 디밍하여, 상기 조명용 램프의 밝기를 조절하는 디밍회로를 포함하는, AC/DC 컨버터 모듈을 가지는 조명 램프 시스템.
  7. 다수의 조명용 램프에서 소비되는 전력을 실시간으로 측정하고, 실시간으로 측정된 소비 전력을 제어기로 송신하는 전력량계를 포함하며, AC/DC 컨버터 모듈로부터의 직류전원을 변환하여 상기 다수의 조명용 램프에 조명용 전원을 공급하는 분배기;
    상기 조명용 램프에 인가되는 전류의 상한값을 기계적으로 설정하는 기계적 조절부; 및
    N개의 AC/DC 컨버터들의 정격 출력의 합이 상기 전력량계에서 실시간으로 측정된 상기 다수의 조명용 램프의 소비 전력보다 큰 경우에 해당하는 상기 N개의 AC/DC 컨버터의 선택 조합을 추출하고, 추출된 AC/DC 컨버터의 선택 조합의 각각에 대한 AC/DC 컨버터 효율 중 가장 AC/DC 컨버터 효율이 좋은 선택 조합에 해당하는 AC/DC 컨버터가 동작하도록 제어하여, 상기 전력량계에서 실시간으로 측정된 상기 다수의 조명용 램프의 소비 전력에 따라 가장 AC/DC 컨버터 효율이 좋은 선택 조합에 해당하는 AC/DC 컨버터가 동작하도록 제어하고, 상기 분배기를 제어하여 상기 조명용 램프의 동작을 제어하는 제어기를 포함하며,
    상기 AC/DC 컨버터 효율은 상기 AC/DC 컨버터에 입력되는 AC 전력량에 대한 상기 AC/DC 컨버터에서 출력되는 DC 전력량의 비율인 것을 특징으로 하는AC/DC 컨버터 모듈을 가지는 전원 분배기.
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