KR102458712B1

KR102458712B1 - 무선 조광 장치, 이 장치를 위한 직류 전원 공급 방법 및 이 장치를 포함하는 무선 조광 시스템

Info

Publication number: KR102458712B1
Application number: KR1020150129821A
Authority: KR
Inventors: 이종현; 김정태; 한동열
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2015-09-14
Filing date: 2015-09-14
Publication date: 2022-10-25
Also published as: US20170079122A1; CN106900101B; US10064258B2; KR20170032049A; CN106900101A

Abstract

본 발명은 무선 조광 시스템에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 AC 전원으로 동작하는 구동 전원 장치와 연동되는 무선 조광 장치는 제어부와 상기 구동 전원 장치에 의해 AC-DC 변환된 DC 전력을 공급 받아 상기 무선 조광 장치의 소정 동작 전압으로 변환하는 비절연형 DC-DC 컨버터와 구비된 안테나를 통해 수신된 RF 신호를 복조하여 상기 제어부에 전달하는 무선 통신부와 상기 복조된 RF 신호에 대응되는 소정 조명 제어 신호를 상기 제어부로부터 수신하여 상기 구동 전원 장치에 전송하는 조광 회로와 상기 제어부의 소정 제어 신호에 따라 상기 동작 전압을 상기 조광 회로에 공급하는 DC 전원 스위치를 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명은 소형의 비용 효율적인 무선 조광 장치를 제공할 수 있는 장점이 있다.

Description

무선 조광 장치, 이 장치를 위한 직류 전원 공급 방법 및 이 장치를 포함하는 무선 조광 시스템{Wireless dimmer, method for providing direct current for the dimmer, and wireless dimmer system including the dimmer}

본 발명은 무선 조광 시스템에 관한 것으로서, 상세하게, 무선 통신을 통해 조명 장치를 제어하는 것이 가능한 무선 조광기에 직류 전원을 공급하는 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템에 관한 것이다.

홈 오토메이션(HA, Home Automation)에 대한 관심이 증대됨에 따라 가정에 구비된 다양한 가전 설비 등을 유/무선 통신망 등의 수단으로 원격지에서 제어하는 방법이 근래 주목되고 있는데 이러한 근래 동향에 따라 건물 내 공간이나 방마다 거의 필수적으로 구비되어 있는 스위치에 유/무선 통신망을 통한 원격 제어 신호를 전송하여 가전 설비의 동작을 제어하는 기술의 활용이 증대되고 있는 실정이다.

최근에는 에너지 절감 차원에서 주변 조도 및 시간대에 따라 적응적으로 조명을 제어하는 스마트 조명 시스템의 보급이 급격히 증대되고 있는 실정이다.

이에 따라, 사람의 접근 및 이동을 감지하여 자동으로 조명등을 제어하는 스마트 조명 장치가 공원 등에 설치되어 활용되고 있다.

무선 통신 기술이 발달됨에 따라 원격지에서 무선 조광기를 통해 일괄적으로 조명 장치를 제어할 수 있는 기술이 개발되고 있으며, 이 경우, 원격 제어 신호를 수신하기 위해 무선 조광기에 탑재된 무선 통신 모듈 및 제어부는 항상 전원이 공급되어 원격 제어 신호를 감지할 수 있어야 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 무선 조광 시스템의 구조를 보여준다. 현재 출시되고 있는 무선 조광기(140)에서는 AC 전원부(110)로부터 직접 AC 전원이 공급되며, 이를 위해 무선 조광기(140)에는 AC 전원을 DC 변환한 후 내부 부품의 동작에 필요한 전력을 공급하고 있다.

하지만, 외부 AC 전원이 무선 조광기에 직접 공급되는 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 무선 조광기(140)는 조광 회로(170), 제어부(180), 무선 통신부(190)뿐만 아니라 별도의 고조파 제거를 위한 AC 필터(150), 절연형 교류-직류 변환기(AC-DC Converter, 160), 순간적으로 발생되는 고전압을 차단하기 위한 순간 고전압 방지기(Surge Protector, 175) 등이 구비되어야 한다.

또한, 종래 무선 조광기는 AC 회로 구성을 위한 추가적인 와이어링(Wiring)이 필요할 뿐만 아니라 컨버터도 구조가 크고 복잡하며 단가가 높은 절연형 컨버터가 탑재되므로, 소형화하는데 문제점이 있었다.

특히, 종래의 무선 조광기 전력 공급 방식은 AC 전원을 통해 입력되는 Surge, Voltage Drop 등의 노이즈 성분에 의해 고장 발생률이 높은 단점이 있었으며, 설치 시 AC 회로의 추가 구성에 따라 설치 비용 및 설치 시간이 많이 소요되는 단점이 있었다. 무선 조광기의 부피가 증가하는 단점이 있었다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 직류 전원 공급이 가능한 무선 조광 장치 및 그 무선 조광 장치에 직류 전원을 공급하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 무선 조광기에 직류 전원을 공급함으로써, AC 회로를 제거하여 부피가 작고 및 안정성이 높은 무선 조광기 및 무선 조광기에 직류 전원을 공급하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 태양열, 풍력과 같은 신재생 에너지를 활용한 무선 조광 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 직류 전원 공급이 가능한 무선 조광 장치 및 그 무선 조광 장치에 직류 전원을 공급하는 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 AC 전원으로 동작하는 구동 전원 장치와 연동되는 무선 조광 장치는 제어부와 상기 구동 전원 장치에 의해 AC-DC 변환된 DC 전력을 공급 받아 상기 무선 조광 장치의 소정 동작 전압으로 변환하는 비절연형 DC-DC 컨버터와 구비된 안테나를 통해 수신된 RF 신호를 복조하여 상기 제어부에 전달하는 무선 통신부와 상기 복조된 RF 신호에 대응되는 소정 조명 제어 신호를 상기 제어부로부터 수신하여 상기 구동 전원 장치에 전송하는 조광 회로와 상기 제어부의 소정 제어 신호에 따라 상기 동작 전압을 상기 조광 회로에 공급하는 DC 전원 스위치를 포함할 수 있다.

또한, 대기 모드에서, 상기 제어부 및 상기 무선 통신부의 동작에 필요한 전원을 공급하는 충전 배터리를 더 포함하되, 상기 DC 전원 스위치가 상기 제어부의 소정 제어 신호에 따라 상기 변환된 동작 전압을 상기 충전 배터리에 공급할 있다.

또한, 상기 제어부가 상기 충전 배터리의 현재 배터리 충전 상태를 모니터링하되, 상기 현재 배터리 충전 상태가 완충 상태인 경우, 상기 DC 전원 스위치를 제어하여 상기 충전 배터리로의 상기 동작 전압 공급을 차단할 수 있다.

또한, 상기 조명 제어 신호가 상기 구동 전원 장치에 연결된 조명 장치를 구동시키기 위한 소정 조명 ON 신호인 경우, 상기 비절연형 DC-DC 컨버터에 상기 DC 전력이 공급될 수 있다.

또한, 상기 조명 장치가 구동 중인 상태에서, 상기 조명 장치의 구동을 중지시키기 위한 소정 조명 제어 신호가 상기 조광 회로에 의해 상기 구동 전원 장치에 전송되면, 상기 비절연형 DC-DC 컨버터에 상기 DC 전력 공급이 중단되되, 상기 DC 전력 공급이 중단되면, 외부 DC 전원부로부터 DC 전력을 공급 받아 상기 충전 배터리가 충전될 수 있다.

또한, 태양광, 풍력 중 적어도 하나를 이용하여 생성된 상기 DC 전력이 상기 외부 DC 전원부로부터 상기 충전 배터리에 공급될 수 있다.

또한, 상기 구동 전원 장치에 의해 AC-DC 변환된 DC 전력의 세기는 상기 조명 제어 신호에 따라 변경될 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 AC 전원으로 동작하는 구동 전원 장치와 연동되는 무선 조광 장치를 위한 직류 전원을 공급하는 방법은 대기 모드에서, 구비된 안테나를 통해 수신된 RF 신호를 복조하여 소정 조명 제어 신호를 획득하면, 상기 조명 제어 신호를 상기 구동 전원 장치에 전송하고 동작 모드로 전환하는 단계와 상기 동작 모드에서, 상기 구동 전원 장치에 의해 AC-DC 변환된 DC 전력을 공급 받아 상기 무선 조광 장치에 상응하는 소정 동작 전압으로 변환하는 단계와 상기 동작 모드에서, 상기 동작 전압을 조광 회로에 공급하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 무선 조광 장치에는 충전 배터리가 구비되되,

상기 대기 모드에서, 상기 충전 배터리에 충전된 전원을 이용하여 상기 RF 신호 수신을 대기할 수 있다.

또한, 상기 직류 전원 공급 방법은 상기 동작 모드에서, 상기 변환된 동작 전압을 상기 충전 배터리에 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 직류 전원 공급 방법은 상기 충전 배터리의 현재 배터리 충전 상태를 모니터링하는 단계와 상기 현재 배터리 충전 상태에 기반하여 상기 충전 배터리로의 상기 동작 전압 공급을 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 직류 전원 공급 방법은 상기 대기 모드에서, 상기 충전 배터리의 현재 배터리 충전 상태를 모니터링하는 단계와 상기 현재 배터리 충전 상태가 소정 배터리 LOW 상태인 경우, 외부 DC 전원부로부터 DC 전력을 공급 받아 상기 충전 배터리를 충전하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 동작 모드에서, 획득된 상기 조명 제어 신호가 상기 조명 장치의 구동을 중단시키기 위한 소정 조명 OFF 신호인 경우, 외부 DC 전원부로부터 DC 전력을 공급 받아 상기 충전 배터리가 충전될 수 있다.

또한, 상기 구동 전원 장치에 의해 AC-DC 변환된 DC 전력 중 상기 무선 조광 장치에 공급되는 DC 전력은 상기 조명 제어 신호에 따라 변경될 수 있다.

또한, 상기 조명 제어 신호는 조도를 변경하기 위한 신호, 조명 ON/OFF를 위한 신호, 조명의 색깔을 변경하기 신호, 조명 패턴을 변경하기 신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에는 상기한 직류 전원 공급 방법들 중 어느 하나의 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공될 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 조광 시스템은 공급 받는 전력의 세기에 따라 조도 변화가 가능한 조명 장치와 상기 AC 전원을 공급받아 DC 전력으로 변환하고, 상기 변환된 DC 전력을 상기 조명 장치에 공급하는 절연형 AC-DC 컨버터를 포함하는 구동 전원 장치와 수신된 RF 신호를 복조하여 획득된 소정 조명 제어 신호를 상기 구동 전원 장치에 전송하는 조광 회로와 상기 절연형 AC-DC 컨버터에 의해 변환된 상기 DC 전력을 수신하여 소정 동작 전압으로 변환하는 비절연형 DC-DC 컨버터를 포함하는 무선 조광 장치를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 무선 조광 장치는 대기 상태에서, 상기 RF 신호 복조를 위한 소정 동작 전압을 공급하는 충전 배터리를 더 포함하되, 상기 조명 제어 신호가 상기 조명 장치의 구동을 중지시키기 위한 소정 조명 OFF 신호인 경우, 외부 DC 전원부로부터 DC 전력을 공급받아 상기 충전 배터리가 충전될 수 있다.

상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.

본 발명에 따른 방법 및 장치에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 무선 조광 장치에 직류 전원을 공급하는 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 무선 조광기에 직류 전원을 공급함으로써, AC 회로를 제거하여 부피가 작고 및 안정성이 높은 무선 조광기 및 무선 조광기에 직류 전원을 공급하는 방법을 제공하는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 태양열, 풍력과 같은 신재생 에너지를 활용한 무선 조광 장치를 제공하는 장점이 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 무선 조광 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 조광 시스템의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 조광 시스템의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 조광 시스템의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 조광 시스템의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 조광 장치의 동작 상태 천이 과정을 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 7 내지 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 조광 시스템에서의 직류 전류 공급 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

이하, 본 발명의 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.

실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)", "전(앞) 또는 후(뒤)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(위) 또는 하(아래)" 및"전(앞) 또는 후(뒤)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 설명되는 무선 조광 장치와 무선 통신을 통해 원격 제어 신호를 송출하는 것이 가능한 사용자 단말(user device)로는 휴대폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, 스마트 와치를 포함한 각종 웨어러블 디바이스 등이 사용될 수 있다.

본 명세서에서 설명되는 무선 조광 장치는 이동 통신망, 근거리 무선 통신을 통해 사용자 단말로부터 원격 제어 신호를 수신할 수 있다.

여기서, 이동 통신망은 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access), LTE(Long Term Evolution)/LTE-Advanced 등의 이동 통신 표준이 적용된 통신망일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, Wi-Max/Wi-Fi 등의 무선 인터넷 통신망을 포함할 수도 있다.

근거리 무선 통신은 블루투스 통신, 지그비 통신, RFID(Radio Frequency Identification) 통신, UWB 통신 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.

또한, 무선 조광 장치는 조명 장치의 상태 정보를 수집하고, 이를 미리 지정된 사용자 단말기에 전송할 수도 있다. 여기서, 조명 장치의 상태 정보는 전력 소모 정보, 고장/장애 상태 정보, 배터리 충전 상태 정보 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.

일반적으로, 사용자 단말 등에서 사용되는 응용 소프트웨어를 “앱”이라 명한다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 응용 소프트웨어와 “앱” 또는 "어플"을 혼용해서 사용하기로 한다.

사용자는 사용자 단말에 탑재된 소정 무선 조광기 제어 앱을 사용하여 원격으로 조명 장치를 제어할 수 있다. 여기서, 사용자는 무선 조광기 제어 앱을 통해 조명 장치의 ON/OFF 동작 제어뿐만 아니라 조도, 조명 동작 패턴, 조명의 색깔, 조명이 켜지는 시간대를 설정할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 조광 시스템의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 무선 조광 시스템은 크게 AC 전원부(110), 구동 전원 장치(120), 조명 장치(130), 무선 조광 장치(140)를 포함하여 구성될 수 있다.

AC 전원부(110)는 구동 전원 장치(120)에 AC 전원을 공급할 수 있다.

구동 전원 장치(120)는 무선 조광 장치(140)로부터 소정 조광 신호를 수신하기 위한 조광 신호 입력부(121) 및 소정 조광 신호에 따라 AC 전원부(110)로부터 공급받은 AC 전원을 DC 전력으로 변환하는 절연형 AC-DC 컨버터(122)를 포함하여 구성될 수 있다.

구동 전원 장치(120)의 절연형 AC-DC 컨버터(122)에 의해 변환된 DC 전력은 조명 장치(130)에 공급될 수 있다.

조명 장치(130)는 LED(발광 다이오드)로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 조도(Dimming), 조명의 색깔, 조명 패턴 등이 변경될 수 있는 조명 장치이면 족하다.

특히, 본 발명의 일 실시예는 절연형 AC-DC 컨버터(122)에 의해 변환된 DC 전력이 분기되어 무선 조명 장치(200)에 공급될 수 있다. 상세하게, 분기된 DC 전력은 무선 조명 장치(200)의 비절연형 DC-DC 컨버터(210)에 공급될 수 있다.

비절연형 DC-DC 컨버터(210)는 무선 조명 장치(200)의 동작에 요구되는 소정 DC 전력으로 변환하여 DC 전원 스위치(220)에 전달하는 기능을 수행할 수 있다. 이때, 비절연형 DC-DC 컨버터(210)의 출력 DC 전력은 상기 분기된 DC 전력에 비해 상대적으로 낮은 DC 전력일 수 있다. 일 예로, 상기 분기된 DC 전력은 3와트(W)이고, 비절연형 DC-DC 컨버터(210)의 출력 DC 전력은 1와트(W)일 수 있으나 이에 한정되지는 않으며, 무선 조명 장치(200)의 동작에 요구되는 전력에 따라 출력 DC 전력은 상이할 수 있다. 특히, 상기 분기된 DC 전력은 조도 변화를 위한 조광 신호에 따라 그 값이 유동적일 수 있다. 단, 바람직하게는 분기된 DC 전력이 무선 조명 장치(200)의 동작에 요구되는 전력-즉, 무선 조명 장치(200)의 동작 전력-보다 크도록 소정 전력 분배기(미도시)가 절연형 AC-DC 컨버터(122) 후단 일측에 장착될 수 있다.

DC 전원 스위치(220)는 제어부(250)의 제어 신호에 따라 비절연형 DC-DC 컨버터(210)의 출력 DC 전력을 조광 회로(230) 또는(및) 충전 배터리(240)에 스위칭 또는 분배하여 제공할 수 있다.

조광 회로(230)는 제어부(250)의 제어 신호에 따라 소정 조광 신호를 생성하여 구동 전원 장치(120)에 전송할 수 있다.

무선 통신부(260)는 안테나를 통해 수신된 무선 신호를 복호하여 제어부(250)에 전달하거나, 제어부(250)로부터 수신된 데이터를 변조하여 안테나를 통해 무선으로 송출할 수 있다.

무선 통신부(260)는 무선 조명 장치(200)가 접속된 통신망으로의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신부(260)는 이동 통신 모듈, 무선 인터넷 모듈, 근거리 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

이동 통신 모듈은 이동 통신망의 무선 인터페이스를 통해 기지국, 중계기, 리피터, 펨토셀 등과 무선 신호를 송/수신하는 기능을 수행한다. 여기서, 무선 신호는 음성 및 화상 통화 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터 신호를 포함할 수 있다.

일 예로, 이동 통신 모듈은 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)망을 포함하는 3G망, LTE(Long Term Evolution)/LTE-Advanced망을 포함하는 4G망과의 통신을 수행할 수 있으나 이에 한정되지는 않으며, 이동 통신 표준의 진화에 따른 5G망 그 이후의 진화된 망으로의 접속 수단이 포함될 수도 있다.

무선 인터넷 모듈은 무선 인터넷 접속을 위한 송/수신 모듈을 의미하며, 무선 인터넷 모듈은 무선 조명 장치(200)에 내장되거나 소정의 인터페이스 단자(미도시)를 통해 외장될 수 있다. 무선 인터넷 기술로는 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wirelessbroadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access) 등이 이용될 수 있으나 이에 한정되지는 않으며, 무선을 통해 인터넷 접속이 가능한 기술이면 족하다.

근거리 통신 모듈은 근거리 무선 통신을 위한 모듈을 말한다. 근거리 통신 기술로 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(UltraWideband), ZigBee 등이 이용될 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 조명 장치(200)는 상기 무선 통신 기능 이외에 유선 통신 기능을 제공할 수 있다. 일 예로, 무선 조명 장치(200)는 전력선 통신(Power Line Communication), 인터넷 통신 단자를 이용한 IP 통신 등의 기능을 수행하기 위한 유선 통신 모듈(미도시)이 추가적으로 탑재될 수도 있다.

제어부(250)는 충전 배터리(240)의 현재 충전 상태를 모니터링할 수 있으며, 현재 충전 상태에 기반하여 DC 전원 스위치(220)의 동작을 제어할 수 있다. 일 예로, 충전 배터리(240)의 현재 충전 레벨이 소정 기준치-이하, 배터리 LOW 레벨이라 명함- 이하인 경우, 제어부(250)는 소정 제어 신호를 DC 전원 스위치(220)에 전송하여 비절연 DC-DC 컨버터(210)의 출력 DC 전력의 일부 또는 전부가 충전 배터리(240)에 공급되어 충전이 개시될 수 있도록 제어할 수 있다.

다른 일 예로, 충전 배터리(240)의 현재 충전 레벨이 완충 레벨인 경우, 제어부(250)는 충전 배터리(240) 보호를 위해 충전 배터리(240)로의 DC 전력 공급을 차단하도록 지시하는 소정 제어 신호를 DC 전원 스위치(220)에 전송할 수도 있다.

무선 조광 장치(260)는 조명 장치(130)가 구동되지 않은 대기 상태에서 충전 배터리(240)에 충전된 전력을 이용하여 주기적 또는 연속적으로 무선을 통해 수신되는 RF 신호를 모니터링할 수 있다. 이를 위해, 대기 상태에서도 제어부(250) 및 무선 통신부(260)의 동작에 필요한 전력이 충전 배터리(240)를 이용하여 제공되어야 한다.

도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 조광 시스템의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

도 3을 참조하면, 무선 조광 장치(300)의 충전 배터리(340)는 비절연형 DC-DC 컨버터(310)의 출력 DC 전력뿐만 아니라 외부 DC 전원부(370)로부터 DC 전력을 공급 받아 충전될 수 있다.

여기서, 외부 DC 전원부(370)는 태양광, 풍력과 같은 신재생 에너지를 이용하여 DC 전력을 공급할 수 있으며 충전 스위치(330)에 연결될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 비절연형 DC-DC 컨버터(310)는 2개의 DC 전력 출력 단자를 가질 수 있다. 여기서, 하나는 DC 전력 출력 단자는 조광 회로(320)와 연결되고, 나머지 하나는 충전 스위치(330)와 연결될 수 있다.

제어부(350)는 조명 장치(130)의 동작이 OFF된 상태에서는 DC 전원부(370)를 통해 공급되는 DC 전력을 이용하여 배터리 충전이 이루어질 수 있도록 소정 제어 신호를 충전 스위치(330)에 전송할 수 있다.

반면, 제어부(350)는 조명 장치(130)의 동작이 ON된 상태에서는 비절연형 DC-DC 컨버터(310)의 출력 DC 전력을 이용하여 배터리 충전이 이루어질 수 있도록 소정 제어 신호를 충전 스위치(330)에 전송할 수도 있다.

만약, 제어부(350)는 조명 장치(130)의 동작이 ON된 상태에서 비절연형 DC-DC 컨버터(310)에 의해 충전 배터리(340)에 공급되는 DC 전력이 소정 기준치 이하인 경우, 비절연형 DC-DC 컨버터(310)의 출력 DC 전력뿐만 아니라 DC 전원부(370)의 DC 전력이 충전 배터리(340)에 공급될 수 있도록 충전 스위치(330)를 제어할 수도 있다.

무선 통신부(360)와 조광 회로(320)은 세부 동작 및 기능은 상기 도 2의 무선 통신부(260) 및 조광 회로(230)에 관한 설명으로 대체하기로 한다.

특히, 도 3에 도시된 무선 조광 시스템은 장시간 동안 조명 장치(130)가 구동되지 않아 무선 조광 장치(300)로의 DC 전력 공급이 이루어지지 않은 경우에도, DC 전원부(370)를 통해 배터리 충전이 가능하므로, 배터리 방전에 따라 무선 조광 장치(300)가 무용화되는 것을 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 따른 무선 조광 시스템은 조명 장치(130)의 조도 변 등에 따라 구동 전원 장치(120)로부터 비절연형 DC-DC 컨버터(310)에 공급되는 DC 전력의 세기가 가변일 수 있다.

따라서, 비절연형 DC-DC 컨버터(310)에서 충전 스위치(330)에 공급되는 DC 전력은 충전 배터리(340)의 충전에 필요한 요구 전력보다 작을 수 있으며, 그에 따라 충전 배터리(340)의 충전이 정상적으로 이루어지지 않거나 충전 속도가 낮을 수 있다.

하지만, 도 3에 도시된 무선 조광 장치(300)의 제어부(350)는 조명 장치(130) 동작이 ON 상태에서, 충전 배터리(340)에 공급되는 DC 전력 또는 DC 전압이 소정 기준치 이하인 경우, 충전 스위치(330)를 제어하여 DC 전원부(370)의 DC 전력이 충전 배터리(340)에 추가 공급될 수 있도록 제어할 수도 있다. 따라서, 충전 배터리(340)의 충전 효율 및 충전 속도를 최적화시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 조광 시스템의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

도 4를 참조하면, 무선 조광 시스템의 구동 전원 장치(460)는 조광 신호 처리부(461), 절연형 AC-DC 컨버터(462) 및 전력 분배기(463)를 포함하여 구성될 수 있다.

조광 신호 처리부(461)는 조광 회로(420)로부터 수신된 조광 신호에 따라 절연형 AC-DC 컨버터(462) 및 전력 분배기(463)의 동작을 제어할 수 있다.

일 예로, 조광 신호 처리부(461)는 조도 정보를 포함하는 소정 조명 제어 신호가 수신되면, 수신된 조도 정보에 기반하여 절연형 AC-DC 컨버터(462)의 출력 DC 전력 세기를 결정하고, 결정된 출력 DC 전력 세기로 AC-DC 변환이 이루어지도록 절연형 AC-DC 컨버터(462)를 제어할 수 있다.

또한, 조광 신호 처리부(461)는 조도 정보에 기반하여 조명 장치(130)에 공급되어야 하는 DC 전력의 세기와 무선 조광 장치(400)에 공급되어야 하는 DC 전력의 세기를 결정하고, 결정 결과에 따라 전력 분배기(463)를 제어할 수 있다.

일 예로, 조도 정보에 상응하여 조명 장치(130)에 공급해야 할 DC 전력이 5W이고 무선 조명 장치(400)에 공급해야 할 DC 전력이 2W인 경우, 절연형 AC-DC 컨버터(462)의 출력 DC 전력 세기는 7W로 결정될 수 있다. 전력 분배기(463)는 조광 신호 처리부(461)의 소정 제어 신호에 따라 입력된 7W의 전력을 조명 장치(130)와 무선 조광 장치(400)에 각각 5W와 2W로 분배하여 공급할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 무선 조광 장치(400)는 충전 스위치(410), 조광 회로(420), 충전 배터리(430), 제어부(440) 및 무선 통신부(450)를 포함하여 구성될 수 있다.

충전 스위치(410)는 전력 분배기(463)와 연결되어, DC 전력을 공급받을 수 있다.

충전 스위치(410)는 제어부(440)의 제어 신호에 따라 입력된 DC 전력을 분배 또는 스위칭하여 조광 회로(420) 또는(및) 충전 배터리(430)에 제공할 수 있다.

일 예로, 제어부(440)는 무선 통신부(450)로부터 수신된 조광 제어 신호에 기반하여 조광 회로(420)에 지속적으로 전력을 공급해야 하는지를 판단할 수 있다.

판단 결과, 지속적인 전력 공급이 필요한 경우, 제어부(440)는 충전 스위치(410)를 제어하여 조광 회로(420)에 동작에 필요한 소정 DC 전력을 공급할 수 있다.

반면, 판단 결과, 지속적인 전력 공급이 필요하지 않은 경우, 제어부(440)는 충전 스위치(410)를 제어하여 조광 회로(420)로의 DC 전력 공급을 차단하고, 충전 배터리(430)에 DC 전력이 공급될 수 있도록 제어할 수 있다.

물론, 전력 분배기(463)로부터 공급되는 DC 전력이 조광 회로(420)의 동작에 필요한 DC 전력을 초과하는 경우, 제어부(440)는 충전 스위치를 제어하여 초과량에 해당되는 DC 전력이 충전 배터리(430)에 공급될 수 있도록 제어할 수도 있다.

도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 조광 시스템의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

도 5를 참조하면, 무선 조광 장치(500)는 비절연 DC 전력 분배기(520), 조광회로(520), 충전 회로(530), 충전 배터리(540), 제어부(550) 및 무선 통신부(500)를 포함하여 구성될 수 있다.

비절연형 DC 전력 분배기(520)는 입력된 DC 전력 중 조광 회로(520)의 동작에 필요한 DC 전력을 제외한 나머지 입력 DC 전력을 충전 회로(530)에 공급할 수 있다.

충전 회로(530)는 비절연형 DC 전력 분배기(520)와 DC 전원부(570)로부터 동시에 DC 전력을 공급받을 수 있다. 이때, 충전 회로(530)는 해당 충전 배터리(540)에 상응하여 요구되는 소정 DC 전압 범위를 벗어나지 않도록 제어하여 충전 배터리(540)에 DC 전력을 공급할 수 있다. 즉, 충전 회로(530)는 과전압으로 인한 충전 배터리(540) 파손을 방지하는 수단을 제공할 수 있다.

비절연형 DC 전력 분배기(520)는 제어부(550)의 제어 신호에 따라 조광 회로(520)에 전력 공급이 필요한지 여부를 식별할 수도 있다. 식별 결과, 전력 공급이 필요 없는 경우, 비절연형 DC 전력 분배기(520)는 조광 회로(520)의 전력 공급을 차단할 수 있다.

또한, 제어부(550)는 충전 배터리(540)의 충전 상태를 모니터링할 수 있으며, 모니터링 결과, 충전 상태가 완충 상태인 경우, 충전 회로(530)에 소정 제어 신호를 송출하여 충전 배터리(540)에 전력이 공급되지 않도록 제어할 수도 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 조광 장치의 동작 상태 천이 과정을 설명하기 위한 상태 천이도이다.

도 6을 참조하면, 무선 조광 장치의 동작 상태는 크게 대기 모드(610), 동작 모드(620) 및 배터리 충전 모드(630)를 포함할 수 있다.

대기 모드(610)는 조명 장치가 구동되지 않는 상태에서 내부 탑재된 배터리를 이용하여 외부 사용자 디바이스로부터의 조명 제어 신호의 수신을 대기하는 상태일 수 있다. 대기 모드(610)에서, 조명을 ON 시키기 위한 소정 조명 제어 신호가 수신되면, 무선 조광 장치는 동작 모드(620)로 천이하여 구동 전원 장치에 의해 출력된 DC 전원을 공급 받아 조명 회로를 구동시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 조광 장치는 동작 모드(620)에서 구동 전원 장치에 의해 출력된 DC 전원을 이용하여 배터리 충전을 수행할 수도 있다.

또한, 대기 모드(610)에서, 조명 OFF된 상태이고 배터리 충전 상태가 소정 배터리 LOW 상태-여기서, 배터리 LOW 상태는 즉각적인 배터리 충전인 요구되는 배터리 충전량을 의미할 수 있음-인 경우, 무선 조광 장치는 배터리 충전 모드(630)로 천이할 수도 있다. 이 경우, 무선 조광 장치는 신재생 에너지를 이용하여 DC 전력을 공급하는 외부 DC 전원부로부터 DC 전력을 공급받아 배터리 충전을 수행할 수 있다.

동작 모드(620)에서 무선 조광 장치는 조명이 OFF되고 배터리 충전 상태가 소정 배터리 HIGH 상태-여기서, 배터리 HIGH 상태는 배터리 충전 상태가 미리 정의된 시간 동안 대기 가능한 배터리 충전량을 의미할 수 있음-인 경우, 대기 상태(610)로 천이할 수 있다.

또한, 동작 모드(620)에서 무선 조광 장치는 조명이 OFF되었을 때의 배터리 충전 상태가 배터리 LOW 상태인 경우, 배터리 충전 모드(630)로 천이하여 배터리 충전을 수행할 수 있다.

배터리 충전 모드(630)에서, 무선 조광 장치는 조명이 ON된 경우, 동작 모드(620)로 천이할 수 있다.

또한, 조명이 ON된 상태에서 배터리 충전 중, 무선 조광 장치는 조명 OFF를 위한 소정 조명 제어 신호가 수신할 수 있다. 이 경우, 무선 조광 장치는 배터리 충전 상태가 완충 상태인 경우, 대기 모드(610)로 천이할 수 있다.

도 7 내지 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 조광 시스템에서의 직류 전류 공급 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 7을 참조하면, 대기 모드(610)에서, 무선 조광 장치는 충전 배터리의 전원을 이용하여 외부 사용자 디바이스로부터의 조명 제어 신호 수신을 대기할 수 있다(S701).

대기 모드(610)에서, 무선 조광 장치는 조명을 ON 시키기 위한 소정 조명 제어 신호가 무선으로 수신된 경우, 수신된 조명 제어 신호를 유선을 통해 구동 전원 장치에 전송할 수 있다(S703 내지 S705). 이때, 무선 조광 장치는 대기 모드(610)에서 동작 모드(620)로 천이할 수 있다.

연이어, 구동 전원 장치가 외부 AC 전원을 AC-DC 변환하여 조명 장치 및 무선 조광 장치에 공급하도록 제어할 수 있다(S707).

동작 모드(620)에서, 무선 조광 장치는 구동 전원 장치로부터 AC-DC 변환된 전력이 공급되면 구비된 비절연형 DC-DC 컨버터를 이용하여 소정 내부 동작 전압으로 변환한 후, 변환된 DC 전압을 내부 조광 회로 또는(및) 충전 배터리에 공급할 수 있다(S709).

도 8을 참조하면, 대기 모드(610)에서, 무선 조광 장치는 내부 구비된 충전 배터리 전원을 이용하여 외부 사용자 디바이스로부터의 조명 제어 신호 수신을 대기할 수 있다(S801).

만약, 신호 대기 상태에서, 배터리 충전 상태가 소정 배터리 LOW 상태로 천이된 경우-즉, 현재 배터리 충전 잔량이 소정 임계치 이하로 떨어진 경우-, 무선 조광 장치는 배터리 충전 모드(630)로 천이하여 외부 DC 전원부로부터 DC 전력을 공급 받아 배터리 충전을 개시할 수 있다(S803 내지 S805).

도 9를 참조하면, 동작 모드(620)에서, 무선 조광 장치는 외부 사용자 디바이스로부터의 조명 제어 신호 수신을 대기할 수 있다(S901).

무선 조광 장치는 조명 OFF를 위한 소정 조명 제어 신호가 수신되면, 구동 전원 장치에 소정 제어 신호를 송신하여 구동 전원 장치가 조명 장치 및 무선 조광 장치에 DC 전력을 공급하는 것을 차단시킬 수 있다(S905).

연이어, 무선 조광 장치는 내부 구비된 배터리 출력 전압이 소정 기준치 이하인지 여부를 판단할 수 있다(S907).

판단 결과, 기준치 이하이면, 무선 조광 장치는 외부 DC 전원부로부터 DC 전력을 공급 받아 배터리 충전을 개시할 수 있다(S909). 이때, 무선 조광 장치는 동작 모드(620)에서 배터리 충전 모드(630)로 천이할 수 있다.

상기 907 단계의 판단 결과, 배터리 출력 전압이 상기 기준치를 초과하는 경우, 무선 조광 장치는 동작 모드(620)에서 대기 모드(610)로 천이할 수 있다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

110: AC 전원부 120: 구동 전원 장치
130: 조명 장치 200: 무선 조광 장치
210: 비절연형 DC-DC 컨버터 220: DC 전원 스위치
230: 조광 회로 240: 충전 배터리
330: 충전 스위치 370: DC 전원부

Claims

AC 전원으로 동작하는 구동 전원 장치와 연동되는 무선 조광 장치에 있어서,
제어부;
상기 구동 전원 장치에 의해 AC-DC 변환된 DC 전력을 공급 받아 상기 무선 조광 장치의 소정 동작 전압으로 변환하는 비절연형 DC-DC 컨버터;
구비된 안테나를 통해 수신된 RF 신호를 복조하여 상기 제어부에 전달하는 무선 통신부;
상기 복조된 RF 신호에 대응되는 소정 조명 제어 신호를 상기 제어부로부터 수신하여 상기 구동 전원 장치에 전송하는 조광 회로;
상기 제어부의 소정 제어 신호에 따라 상기 동작 전압을 상기 조광 회로에 공급하는 DC 전원 스위치; 및
대기 모드에서, 상기 제어부 및 상기 무선 통신부의 동작에 필요한 전원을 공급하는 충전 배터리를 포함하고,
상기 DC 전원 스위치가 상기 제어부의 소정 제어 신호에 따라 상기 변환된 동작 전압을 상기 충전 배터리에 공급하고,
상기 조명 제어 신호가 상기 구동 전원 장치에 연결된 조명 장치를 구동시키기 위한 소정 조명 ON 신호인 경우, 상기 비절연형 DC-DC 컨버터에 상기 DC 전력이 공급되고,
상기 조명 장치가 구동 중인 상태에서, 상기 조명 장치의 구동을 중지시키기 위한 소정 조명 제어 신호가 상기 조광 회로에 의해 상기 구동 전원 장치에 전송되면, 상기 비절연형 DC-DC 컨버터에 상기 DC 전력 공급이 중단되되, 상기 DC 전력 공급이 중단되면, 외부 DC 전원부로부터 DC 전력을 공급 받아 상기 충전 배터리가 충전되는 무선 조광 장치.
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AC 전원으로 동작하는 구동 전원 장치와 연동되는 무선 조광 장치를 위한 직류 전원을 공급하는 방법에 있어서,
대기 모드에서, 구비된 안테나를 통해 수신된 RF 신호를 복조하여 소정 조명 제어 신호를 획득하면, 조명 장치를 구동시키기 위한 조광 신호를 상기 구동 전원 장치에 전송하고 동작 모드로 전환하는 단계; 및
상기 동작 모드에서, 상기 구동 전원 장치에 의해 AC-DC 변환된 DC 전력을 공급 받아 상기 무선 조광 장치에 상응하는 소정 동작 전압으로 변환하는 단계;
상기 동작 모드에서, 상기 동작 전압을 조광 회로에 공급하는 단계를 포함하고,
상기 무선 조광 장치에는 충전 배터리가 구비되되,
상기 대기 모드에서, 상기 충전 배터리에 충전된 전원을 이용하여 상기 RF 신호 수신을 대기하고,
상기 구동 전원 장치에 의해 AC-DC 변환된 DC 전력 중 상기 무선 조광 장치에 공급되는 DC 전력은 상기 조명 제어 신호에 따라 비절연형 DC-DC 컨버터에 공급되어 조명장치를 구동시키거나, 상기 비절연형 DC-DC 컨버터에 공급되던 것이 차단되어 상기 조명 장치의 구동을 중지시키고 상기 충전 배터리에 공급하도록 변경되는 직류 전원 공급 방법.
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