KR102531085B1 - 디밍과 색온도 및 모니터링 기능이 통합된 엘이디 조명 제어 시스템 - Google Patents

디밍과 색온도 및 모니터링 기능이 통합된 엘이디 조명 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디밍과 색온도 및 모니터링 기능이 통합된 엘이디 조명 제어 시스템에 관한 것으로, AC 전원부로부터 AC를 받아 DC로 변환하여 엘이디 조명기구에 동작 전원을 공급하고, 상기 엘이디 조명기구를 제어하는 엘이디 조명 제어 시스템에 있어서, 상기 AC 전원부에서 입력된 AC 전원을 정류하고 평활하여 DC 전원으로 만들어주는 제 1정류 회로;와, 상기 1차 정류 회로부의 후단 측에서 온/오프 고속 스위칭에 의해 펄스 형태의 AC로 변환하고, 엘이디 조명부 동작에 필요한 전압을 변경하는 고주파 트랜스를 포함하는 스위칭 회로;와, 상기 고주파 트랜스를 거쳐 얻은 펄스 형태의 AC를 다시 DC로 변경하는 제 2정류 회로;와, 상기 스위칭 회로의 온(ON) 타임과 오프(OFF) 타임을 조절하도록 제공된 PWM IC;와, 상기 PWM IC를 직접 제어하여 상기 엘이디 조명부의 색온도와 디밍을 제어하는 MCU;와, 각각의 상기 엘이디 조명부를 개별제어하기 위한 전력선 통신부;와, 각각의 상기 엘이디 조명부의 색온도를 제어하는 색온도 제어부를 포함하여 구성되는 SMPS 장치; 및 상기 SMPS 장치를 통해 제어되는 상기 엘이디 조명부의 색온도, 디밍, 동작 여부, 상태 진단을 수행하기 위해 제어신호를 제공하거나 동작 상태 신호를 수신 받아 제어하는 통합 제어장치부;를 포함하여 구성되고, 상기 SMPS 장치는 각각의 상기 엘이디 조명부를 개별적으로 제어하기 위한 전력선 통신부를 포함하고, 상기 전력선 통신부에서 제공되는 제어신호를 각각의 상기 엘이디 조명부로 제공하기 위한 다채널 출력부를 포함하며, 상기 통합 제어장치부는 상기 SMPS 장치에 구성된 상기 MCU에 제어신호를 인가하여 각각의 상기 엘이디 조명부를 제어하되, 디밍, 색온도 및 상기 전력선 통신부를 통해 상기 엘이디 조명부의 동작 상태를 수신 받는 것을 특징으로 한다.

Description

디밍과 색온도 및 모니터링 기능이 통합된 엘이디 조명 제어 시스템{LED lighting control system with integrated dimming, color temperature and monitoring functions}
본 발명은 디밍과 색온도 및 모니터링 기능이 통합된 엘이디 조명 제어 시스템에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 엘이디 조명장치의 디밍 제어와 색온도, 고장 등의 모니터링 기능을 통합 제어하여 복수의 조명장치가 적용된 산업 현장에서 용이하게 제어할 수 있는 디밍과 색온도 및 모니터링 기능이 통합된 엘이디 조명 제어 시스템에 관한 것이다.
최근 주택이나 빌딩의 실내 조명으로서 기존의 백열등이나 형광등 외에 조명용 LED 모듈이 사용되는 경우가 많은데, 기존의 백열등이나 형광등과 비교하여 LED는 고휘도, 저전력소비, 소형, 경량, 및 장수명 등의 장점을 가지고 있기 때문에 최근 LED를 조명장치로 이용하려는 노력과 개발이 많아지고 있고, 이에 대한 수요도 크게 증가하고 있다. 또한, 백열등이나 형광등에 대한 경우와 마찬가지로, LED 조명을 단순히 온/오프하는 것 뿐만 아니라 디밍(dimming) 조절을 할 수 있는 LED 조명장치도 널리 사용되고 있다.
엘이디(LED: Light Emitting Diode)는 반도체에 전압을 가할 때 발생되는 발광현상을 이용한 광원으로서, 지난수년간 기술 발전으로 조명용으로 사용할 수 있을 정도로 밝기가 개선되었으며, 이러한 LED를 이용한 램프는 기존 백열전구에 비해 전력 소모량은 적고, 수명은 길면서 밝고 선명하며, 색상과 휘도에 따라 다양한 조명연출이 가능하여, 신호등, 조명스탠드, 간판, 손전등, 소형램프 등과 같이 다양한 분야에서 일반 조명용으로 사용이 확산되고 있다.
LED(Light Emitting Diode)는 발광다이오드라 하여 전류가 흐르면 빛을 방출하는 다이오드의 한 종류로서 반도체 제조공정을 이용하여 제작되며, LED는 신뢰성이 높고 변조가 쉬우며 동작이 안정되어 있다는 등의 이점을 지니고 있다.
특히, LED 조명에 일정한 전류가 흐르도록 전류를 제어하여 LED 조명을 구동시키기 위한 조명 구동 장치에 대한 연구, 개발이 활발하게 진행되고 있다. 이러한, 조명 구동 장치는 다양한 조명 연출 기능을 보유하고 있는데, 특히 직병렬 접속으로 배열 설치된 LED 소자들의 디밍을 변경함으로써, 다양한 조명 연출이 가능하다.
최근 전력 수요량이 급격하게 증가하면서 에너지 절감 정책이 보다 강도 높게 시행되고 있다. 이에 따라, 백열전구를 대체할 수 있는 조명, 그 중에서도 특히 LED 조명장치에 대한 수요가 급격하게 증가하고 있다. LED 조명장치는 백열 전구에 비하여 수명이 길고 무엇보다도 효율이 좋아 에너지 절감 효과가 탁월한 장점이 있다. 에너지 절감 정책의 시행에 따라 백열 전구를 LED 조명장치로 대체하는 것 뿐만 아니라, 주위 환경에 따라 LED 조명장치의 밝기를 디밍(dimming)하는 기능이 요구되고 있다.
램프의 디밍(dimming) 기능은 램프의 밝기를 제어하여 사용자의 편의에 따라 사용하기 위한 기능으로서 그 사용이 매우 제한적이었다. 그러나, 현재 전기 에너지 사용량의 증가로 인해 에너지 소비 절약이 매우 중요한 문제로 대두되었고, 그에 따라 종래 단순한 사용자의 편의를 위한 선택적인 기능이었던 램프의 디밍 기능은 전기 에너지 절약을 위한 필수적인 기능으로 부각되었다. 또한, 그러한 전기 에너지 절약의 필요성에 부합하고, 친환경 조명을 제공하는 엘이디(LED)가 각광받고 있다.
종래에는 엘이디(LED)를 이용한 조명장치로서 별도의 직류 전원장치가 필요 없는 교류(AC) 직결형 엘이디(LED) 조명램프가 상용화되고 있으나, 정밀한 디밍제어가 되지 않아 정밀한 조광제어가 필요한 곳에서는 백열전구를 사용하고 있었다.
한편, LED 조명 장치에 장착되는 디밍 회로는 사용자가 상황에 따라 실내의 조명 밝기를 적절하게 제어하기 위한 구성을 포함한다. 이러한 디밍 회로를 활용하면, 사용자가 필요에 따라 LED 조명장치의 밝기를 선택적으로 제어할 수 있기 때문에 단순히 LED 조명장치를 점등과 소등만으로 구분하여 발광 구동시키는 경우와 비교하여 적절한 밝기의 조명을 제공하면서도 소비전력을 절감할 수 있다.
또한, 기설치된 LED 조명장치가 소정의 디밍 제어 방식을 갖고 있더라도, 디밍 제어 방식이 LED 조명장치별로 달라 불편함이 있었다. 따라서, 어떠한 LED 조명장치에도 호환 가능한 디밍제어장치가 요구된다.
또한, 공장이나 공공시설에 설치된 LED 조명장치는, 높은 위치에 설치되기 때문에, 관리자가 상기 LED 조명장치의 디밍을 쉽게 제어하기 어렵다. 따라서, 무선을 통해 디밍제어장치를 제어할 수 있는 장치도 요구된다.
이와 같은 등기구에 전원을 공급하는 전원 공급 장치로서, SMPS(Switched Mode Power Supply; SMPS)로 알려진 스위치 모드 전원 공급 장치가 있다.
스위치 모드 전원 공급 장치는 개략적으로, 제 1정류 회로, 스위칭 회로, 고주파 트랜스, 제 2정류 회로 및 PWM IC 등을 포함한다. AC는 통상의 선형 전원 공급 장치와 달리 전압을 낮추지 않고 입력된다. 제 1정류 회로를 통해 AC는 DC 전압으로 변환한다. 다음 PWM IC는 스위칭 회로를 온/오프하여 높은 DC 전압을 초핑하고 고주파 트랜스를 통해 에너지를 2차측으로 전달한다. 이때, 온/오프 주파수는 입력 AC의 주파수에 비해 매우 높은 주파수를 사용하여 방형파 AC로 변환한다. 변환된 고주파 AC 전압은 제 2정류 회로에 의해 정류된 후 콘덴서에서 평할되어 설정된 DC 출력 전압으로 변환된다. 이때, PWM IC는 펄스폭 제어를 통해 엘이디의 밝기 등을 제어할 수 있다.
하지만, 기존의 SMPS 장치는 단순히 엘이디 조명의 디밍 제어의 한계와 디밍 제어만 가능한 기능의 한계점을 가지고 있기 때문에 기능의 제한적 요소가 따르고 설치 환경에 따른 제어 한계를 극복하지 못하여 결과적으로 제한적인 기능을 수행할 수 밖에 없기 때문에 산업상 효율성이 낮은 단점이 있다.
KR 등록특허 10-1278947호 KR 등록특허 10-1397191호 KR 등록특허 10-1296876호 KR 등록특허 10-1099419호 KR 등록특허 10-1956724호 KR 등록특허 10-1743064호 KR 등록특허 10-1278947호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 복수의 엘이디 조명기구의 디밍 제어, 색온도 제어, 고장 여부 등의 모니터링 기능을 통합으로 제어할 수 있는 조명 제어 시스템을 제공하고자 하는데 목적이 있다.
특히, 본 발명은 수백개에 상당하는 복수개의 엘이디를 개별적으로 상태 정보를 모니터링 및 제어할 수 있도록 구성하여 통합 제어 기능의 만족도를 향상시킬 수 있는 조명 제어 시스템을 제공하고자 하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, AC 전원부로부터 AC를 받아 DC로 변환하여 엘이디 조명기구에 동작 전원을 공급하고, 상기 엘이디 조명기구를 제어하는 엘이디 조명 제어 시스템에 있어서, 상기 AC 전원부에서 입력된 AC 전원을 정류하고 평활하여 DC 전원으로 만들어주는 제 1정류 회로;와, 상기 1차 정류 회로의 후단 측에서 온/오프 고속 스위칭에 의해 펄스 형태의 AC로 변환하고, 엘이디 조명부 동작에 필요한 전압을 변경하는 고주파 트랜스를 포함하는 스위칭 회로;와, 상기 고주파 트랜스를 거쳐 얻은 펄스 형태의 AC를 다시 DC로 변경하는 제 2정류 회로;와, 상기 스위칭 회로의 온(ON) 타임과 오프(OFF) 타임을 조절하도록 제공된 PWM IC;와, 상기 PWM IC를 직접 제어하여 상기 엘이디 조명부의 색온도와 디밍을 제어하는 MCU;와, 각각의 상기 엘이디 조명부를 개별제어하기 위한 전력선 통신부;와, 각각의 상기 엘이디 조명부의 색온도를 제어하는 색온도 제어부를 포함하여 구성되는 SMPS 장치; 및 상기 SMPS 장치를 통해 제어되는 상기 엘이디 조명부의 색온도, 디밍, 동작 여부, 상태 진단을 수행하기 위해 제어신호를 제공하거나 동작 상태 신호를 수신 받아 제어하는 통합 제어장치부;를 포함하여 구성되고, 상기 SMPS 장치는 각각의 상기 엘이디 조명부를 개별적으로 제어하기 위한 전력선 통신부를 포함하고, 상기 전력선 통신부에서 제공되는 제어신호를 각각의 상기 엘이디 조명부로 제공하기 위한 다채널 출력부를 포함하며, 상기 통합 제어장치부는 상기 SMPS 장치에 구성된 상기 MCU에 제어신호를 인가하여 각각의 상기 엘이디 조명부를 제어하되, 디밍, 색온도 및 상기 전력선 통신부를 통해 상기 엘이디 조명부의 동작 상태를 수신 받는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 통합 제어장치부는, 관리자가 조작하는 스마트 단말기로부터 상기 엘이디 조명부를 제어하기 위한 제어신호를 제공받는 제 1통신모듈을 더 포함하여 구성되고, 상기 통합 제어장치부는, 온라인망을 통해 상기 스마트 단말기로부터 제어신호를 수신 받거나 상기 통신모듈을 통해 직접 제어신호를 수신 받아 상기 엘이디 조명부의 디밍 제어, 색온도 제어, 상태정보 모니터링이 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 SMPS 장치는, 관리자가 조작하는 스마트 단말기로부터 제어신호를 제공받아 상기 엘이디 조명부의 디밍 제어, 색온도 제어, 상태정보 모니터링이 가능하도록 무선 통신망을 통해 제어신호를 송/수신하는 제 2통신모듈을 더 포함하여 구성되고, 상기 스마트 단말기를 통해 무선 통신망으로 상기 통합 제어장치에 접속하는 중앙 접근식이나 상기 SMPS 장치에 접근하는 개별 접근식 구조로 제어신호를 제공하며, 상기 스마트 단말기로는 상기 SMPS 장치에 구성되는 상기 MCU로 제어신호와 상기 엘이디 조명부의 동작 설정값을 제어하는 제어 프로그램을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은, 복수의 엘이디 조명기구의 디밍 제어, 색온도 제어 및 고장 여부, 동작 상태 등의 개별 상태 모니터링 기능을 통해 통합적으로 제어 가능한 조명 제어 시스템을 제공할 수 있어 사용 편의성과 기능성을 충족시킬 수 있는 장점을 가지고 있다.
특히, 본 발명은 수백 개(400 ~ 500개)에 상당하는 복수개의 엘이디를 하나의 제어기로 통합 제어하며, 각각의 엘이디를 개별적으로 모니터링 및 제어할 수 있도록 구성하여 통합 제어 기능의 성능을 만족시킬 수 있는 효과를 가지고 있다.
도 1은 본 발명에 따른 디밍과 색온도 및 모니터링 기능이 통합된 엘이디 조명 제어 시스템의 전체 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 디밍과 색온도 및 모니터링 기능이 통합된 엘이디 조명 제어 시스템에서 SMPS 세부 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 디밍과 색온도 및 모니터링 기능이 통합된 엘이디 조명 제어 시스템에서 SMPS 세부 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 디밍과 색온도 및 모니터링 기능이 통합된 엘이디 조명 제어 시스템의 일실시예를 나타낸 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 디밍과 색온도 및 모니터링 기능이 통합된 엘이디 조명 제어 시스템에서 스마트 기기의 실시예를 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 디밍과 색온도 및 모니터링 기능이 통합된 엘이디 조명 제어 시스템에서 스마트 기기의 다른 실시예를 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 디밍과 색온도 및 모니터링 기능이 통합된 엘이디 조명 제어 시스템을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 디밍과 색온도 및 모니터링 기능이 통합된 엘이디 조명 제어 시스템은, AC 전원부로부터 AC를 받아 DC로 변환하여 엘이디 조명기구에 동작 전원을 공급하고, 상기 엘이디 조명기구를 제어하는 엘이디 조명 제어 시스템에 있어서, 상기 AC 전원부에서 입력된 AC 전원을 정류하고 평활하여 DC 전원으로 만들어주는 제 1정류 회로;와, 상기 1차 정류 회로의 후단 측에서 온/오프 고속 스위칭에 의해 펄스 형태의 AC로 변환하고, 엘이디 조명부 동작에 필요한 전압을 변경하는 고주파 트랜스를 포함하는 스위칭 회로;와, 상기 고주파 트랜스를 거쳐 얻은 펄스 형태의 AC를 다시 DC로 변경하는 제 2정류 회로;와, 상기 스위칭 회로의 온(ON) 타임과 오프(OFF) 타임을 조절하도록 제공된 PWM IC;와, 상기 PWM IC를 직접 제어하여 상기 엘이디 조명부의 색온도와 디밍을 제어하는 MCU;와, 각각의 상기 엘이디 조명부를 개별제어하기 위한 전력선 통신부;와, 각각의 상기 엘이디 조명부의 색온도를 제어하는 색온도 제어부를 포함하여 구성되는 SMPS 장치; 및 상기 SMPS 장치를 통해 제어되는 상기 엘이디 조명부의 색온도, 디밍, 동작 여부, 상태 진단을 수행하기 위해 제어신호를 제공하거나 동작 상태 신호를 수신 받아 제어하는 통합 제어장치부;를 포함하여 구성되고, 상기 SMPS 장치는 각각의 상기 엘이디 조명부를 개별적으로 제어하기 위한 전력선 통신부를 포함하고, 상기 전력선 통신부에서 제공되는 제어신호를 각각의 상기 엘이디 조명부로 제공하기 위한 다채널 출력부를 포함하며, 상기 통합 제어장치부는 상기 SMPS 장치에 구성된 상기 MCU에 제어신호를 인가하여 각각의 상기 엘이디 조명부를 제어하되, 디밍, 색온도 및 상기 전력선 통신부를 통해 상기 엘이디 조명부의 동작 상태를 수신 받는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 디밍과 색온도 및 모니터링 기능이 통합된 엘이디 조명 제어 시스템은, 하나의 제어장치를 통해 복수의 엘이디(LED) 조명부를 통합 제어하며, 기본적인 온/오프 기능 외에, 디밍 제어, 색온도 제어, 동작 상태 모니터링 등 엘이디 조명부를 통합 제어할 수 있는 엘이디 조명 제어 시스템을 제공하고자 하는 것을 주요 특징으로 하며, 이와 더불어 본 발명은 관리자(사용자)의 스마트 단말기를 통해 무선 통신망으로 중앙 접근식이나 개별 접근식 구조로 용이하게 접근할 수 있어 복수개(수십 ~ 수백개)의 엘이디 조명부를 편리하게 제어할 수 있는 것을 주요 기술적 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 디밍과 색온도 및 모니터링 기능이 통합된 엘이디 조명 제어 시스템의 전체 구성도이다. 도시된 바와 같이 본 발명은 크게, 하나의 통합 제어장치부(100)와 상기 통합 제어장치부(100)로부터 제어 신호를 받아 복수의 엘이디 조명부를 제어하는 SMPS 장치(200) 그리고 상기 SMPS 장치(200)로부터 제어신호를 받아 제어되는 복수의 엘이디 조명부(300)를 포함하여 구성된다
통합 제어장치(100)는 중앙에서 관제하기 위한 하나의 컴퓨터 장치에 해당될 수 있으며, 통신망이나 유선 접속 방식의 접속망을 통해 상기 SMPS　장치(200)를 제어하여 엘이디 조명부(300)를 제어한다.
바람직하게 본 발명에서는 엘이디 조명부(300)의 온/오프 제어 뿐만 아니라, 디밍(dimming) 제어와 색온도 제어가 통합적으로 제어 가능하며, 더불어 상기 엘이디 조명부의 동작 상태를 실시간 모니터링 할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 하나의 SMPS 장치(200)를 통해 다수의 엘이디 조명부(300)를 통합적으로 제어할 수 있는 것으로, 상기 SMPS 장치(200)의 다채널 출력 기능을 통해 상기 통합 제어장치(100)에서 명령하는 제어신호를 수신 받아 엘이디 조명부를 통합적으로 제어할 수 있는 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 디밍과 색온도 및 모니터링 기능이 통합된 엘이디 조명 제어 시스템에서 SMPS 세부 구성도, 도 3은 본 발명에 따른 디밍과 색온도 및 모니터링 기능이 통합된 엘이디 조명 제어 시스템에서 SMPS 세부 구성도이다.
본 발명에 따른 조명 제어 시스템에서는 하나의 SMPS 장치(200)를 통해 수십 내지 수백개(바람직하게는 500개까지 제어 가능함)의 엘이디 조명부(300)를 통합 제어할 수 있으며, 온/오프 기능, 디밍 제어, 색온도 제어, 동작 상태 모니터링을 구현할 수 있다.
이를 위하여 상기 SMPS 장치(200)는 상기 AC 전원부에서 입력된 AC 전원을 정류하고 평활하여 DC 전원으로 만들어주는 1차 정류 회로(210)와, 상기 1차 정류 회로의 후단 측에서 온/오프 고속 스위칭에 의해 펄스 형태의 AC로 변환하고, 엘이디 조명부 동작에 필요한 전압을 변경하는 고주파 트랜스를 포함하는 스위칭 회로(220)와, 상기 고주파 트랜스를 거쳐 얻은 펄스 형태의 AC를 다시 DC로 변경하는 제 2차 정류 회로(230)와, 상기 스위칭 회로의 온(ON) 타임과 오프(OFF) 타임을 조절하도록 제공된 PWM IC(240)와, 상기 PWM IC를 직접 제어하여 상기 엘이디 조명부의 색온도와 디밍을 제어하는 MCU(마이크로 프로세서 ; 250)와, 각각의 상기 엘이디 조명부를 개별제어하기 위한 전력선 통신부(260)와, 각각의 상기 엘이디 조명부의 색온도를 제어하는 색온도 제어부(290)를 포함하여 구성된다. 또한, 상기MCU(250)로 입력된 엘이디 조명부 제어신호를 각각의 엘이디 조명부로 출력하기 위한 다채널 출력부(270)를 포함한다.
상기 제 1정류 회로(210)는 입력된 AC 전압을 정류하고 평활하여 DC 전압으로 만들어준다. 예컨대, 입력 전압은 AC 220V일 수 있고, 상기 제 1정류회로(210)를 거치면서 약 380V의 DC 전압으로 변환될 수 있다. 도시하시는 않았지만, 상기 제 1정류 회로(210)의 전단에는 EMI 필터가 적용될 수 있다. EMI 필터는 장치 내부에서 고주파 스위칭을 하면서 발생되는 수백 Khz ~수십 MHz 사이의 불요 전자파가 복사되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
스위칭 회로(220)는 1차 코일에 에너지가 생길 수 있도록 스위치 역할을 하며, 예컨대, FET, TR 등의 소자가 사용될 있다. 이때, 상기 스위칭 회로(220)는 PWM IC(240)) 의해 제어된다. 또한, 도시하지는 않았지만, 고주파 트랜스가 더 구비되며, 필요한 전압을 얻기 위해 전압을 변경하는 역할을 한다.
제 2정류 회로(230)는 고주파 트랜스를 거치면서 전압이 변경된 AC 전압을 다시 DC 전압으로 변경한다. 이때, 고주파 트랜스에서는 1차 코일의 고압 스위칭 에너지가 코어를 통해 2차 코일에 전달된다.
PWM IC(240))는 각종 제어 기능이 있는 집적 회로를 포함하는 것으로서, 2차 측에서 피드백된 수치로 출력단의 전압 안정도를 판단하여, 상기 스위칭 회로(220))의 온(ON) 타임과 오프(OFF) 타임을 조절하여 안정된 출력 전압을 유지할 수 있도록 해준다.
전술한 것과 같은 구성요소에 해당되는 상기 제 1정류 회로(210), 스위칭 회로(220), 제 2정류 회로(230) 및 PWM IC(240),MCU(250), 전력선 통신부(260), 색온도 제어부(290), 다채널 출력부(270)는 모두 SMPS 장치(200)에 구성되는 것이다.
한편, 본 실시예의 SMPS 장치(200)는 통합 제어장치부(100)를 통한 사용자의 외부 제어신호 입력에 따라 상기 PWM IC(240)를 직접 제어하여 엘이디 조명부(300)의 밝기 및 시간을 제어할 수 있는 MCU(250)는 상기 제 1정류 회로(210), 스위칭 회로(220), 상기 제 2정류 회로(230) 및 PWM IC(240)와 함께 PCB에 통합되어 있다.
상기 전력선 통신부(260)는 전력선 통신망을 통해 각각의 엘이디 조명부(300)의 디밍 제어나 색온도 제어를 구현할 수 있는 것으로써, 전력선 통신을 구현하기 위하여 각각의 엘이디 조명부(300)에는 전력선 커플링(310)을 포함하고 있으며, 전력선 통신을 통해 상기 엘이디 조명부(30))를 통합 제어하고 모니터링 할 수 있는 것이다.
또한, 도시되지는 않았지만, 전력선 통신을 구현하기 위하여 주파수대역을 필터링하는 프리필터나, 차동증폭부, 증폭/비교부, 신호처리부, 전력구동부와 같은 전력선 통신에 필요한 주요 구성요소들이 모두 포함되는 것은 물론이며, 이러한 구성들은 PCB와 IC들을 통해 모두 실장되어 있다.
또한, 바람직하게 색온도 제어를 위하여 상기 엘이디 조명부(300)에는 황색 엘이디 소자와 백색 엘이디 소자가 각각 실장된 형태의 엘이디 패널을 구성하고 있으며, 엘이디 조명부의 사용 환경이나 외부 환경에 따라서 색온도 제어가 필요할 경우 상기 통합 제어장치(100)에서 제어신호를 수신 받으면, 상기 색온도 제어부는 엘이디 조명부의 개별 소자들은 각각 제어하여 5000k, 3000k 등과 같은 색온도 영역의 조명을 제어할 수 있도록 구성된다.
도 4는 본 발명에 따른 디밍과 색온도 및 모니터링 기능이 통합된 엘이디 조명 제어 시스템의 일실시예를 나타낸 구성도이다.
관리자는 상기 통합 제어장치(100)를 통해 MCU(250)에 엘이디 조명부(300)의 엘이디 동작 제어신호를 입력할 수 있으며, PWM IC(240)는 MCU(250)의 신호에 따라 펄스 폭을 변경하여 엘이디 조명부(300)의 밝기와 점등 시간을 제어할 수 있다.
또한, 도시하지는 않았지만, 조도센서를 통해 외부의 밝기를 실시간으로 측정하여 측정된 밝기 정보를 상기 MCU(250)에 입력신호로 전달하며, 상기 MCU(250)는 밝기 정보에 따라, 엘이디 조명부(300)의 엘이디 동작신호를 생성하여 PWM IC(240)에 전달하여 엘이디 동작 상태를 상기 통합 제어장치(100)에서 실시간으로 모니터링 가능하게 된다.
도 5는 본 발명에 따른 디밍과 색온도 및 모니터링 기능이 통합된 엘이디 조명 제어 시스템에서 스마트 기기의 실시예를 도시한 도면이다.
본 발명의 주요 기술적 요지에 따라 통합 제어 기능을 갖는 조명 제어 시스템은 관리자(사용자)의 스마트 단말기(스마트폰)를 이용하게 무선 환경에서 편리하게 접속할 수 있도록 구성되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이 스마트 단말기(400)를 통해 온라인망으로 상기 통합 제어장치부(100)에 접속되며, 이것은 통합 제어장치부(100)의 제 1통신모듈(110)을 통해 접속된다. 이때, 바람직하게 상기 통합 제어장치부(100)는 인터넷망과 같은 통신망과 실시간 접속되는 서버 시스템으로 구성될 수 있고, 상기 제 1통시모듈(110)을 통해 접근 권한이 부여된 스마트 단말기(400)는 사용자는 상기 통합 제어장치부(100)에 접속하여 SMPS 장치(200)로 제어신호를 명령함으로써, 여기에 접속된 다수의 엘이디 조명부(300)는 상기 스마트 단말기(400)로부터 입력된 제어신호에 따라 디밍 제어, 색온도 제어가 가능하며, 동작 상태를 실시간 모니터링 할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 디밍과 색온도 및 모니터링 기능이 통합된 엘이디 조명 제어 시스템에서 스마트 기기의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 6에서는 상기 SMPS 장치(200)로 개별 접근하는 구조의 실시예를 나타내고 있는 것으로써, 도 5에서 설명된 중앙 접근식 방식과 다르게 상기 SMPS 장치(200)에 구성된 제 2통신모듈(280)로 상기 스마트 단말기(400)가 직접 접속하여 SMPS 장치에 제어신호를 입력하는 구성에 해당된다.
이러한 동작의 구성은 관리자가 현장에서 각각의 엘이디 조명부(300)의 상태를 확인할 경우나 현장 작업 과정에서 테스트, 예비 구동과 같은 작업 환경에서 상기 스마트 단말기(400)를 통해 SMPS 장치(200)에 접속하여 엘이디 조명부(300)의 제어와 동작 상태를 직접 확인할 수 있는 환경을 구축함에 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명은 복수의 엘이디 조명기구의 디밍 제어, 색온도 제어 및 고장 여부, 동작 상태 등의 개별 상태 모니터링 기능을 통해 통합적으로 제어 가능한 조명 제어 시스템을 제공할 수 있어 사용 편의성과 기능성을 충족시킬 수 있는 장점을 가지고 있다.
특히, 본 발명은 수백개(400 ~ 500개)에 상당하는 복수개의 엘이디를 하나의 제어기로 통합 제어하며, 각각의 엘이디를 개별적으로 모니터링 및 제어할 수 있도록 구성하여 통합 제어 기능의 성능을 만족시킬 수 있는 효과를 가지고 있다.
이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
100 : 통합 제어장치부(PC) 110 : 제 1통신모듈
200 : SMPS 장치 210 : 제 1정류 회로
220 : 스위칭 회로 230 : 제 2정류 회로
240 : PWM IC 250 : MCU
260 : 전력선 통신부 270 : 다채널 출력부
280 : 제 2통신모듈 290 : 색온도 제어부
300 : LED 조명부 310 : 전력선 커플링
400 : 스마트 단말기

Claims (3)

  1. AC 전원부로부터 AC를 받아 DC로 변환하여 엘이디 조명기구에 동작 전원을 공급하고, 상기 엘이디 조명기구를 제어하는 엘이디 조명 제어 시스템에 있어서,
    상기 AC 전원부에서 입력된 AC 전원을 정류하고 평활하여 DC 전원으로 만들어주는 제 1정류 회로;와, 상기 제 1정류 회로의 후단 측에서 온/오프 고속 스위칭에 의해 펄스 형태의 AC로 변환하고, 엘이디 조명부 동작에 필요한 전압을 변경하는 고주파 트랜스를 포함하는 스위칭 회로;와, 상기 고주파 트랜스를 거쳐 얻은 펄스 형태의 AC를 다시 DC로 변경하는 제 2정류 회로;와, 상기 스위칭 회로의 온(ON) 타임과 오프(OFF) 타임을 조절하도록 제공된 PWM IC;와, 상기 PWM IC를 직접 제어하여 상기 엘이디 조명부의 색온도와 디밍을 제어하는 MCU;와, 상기 엘이디 조명부를 개별 제어하기 위한 전력선 통신부;와, 각각의 상기 엘이디 조명부의 색온도를 제어하는 색온도 제어부를 포함하여 구성되는 SMPS 장치; 및
    상기 SMPS 장치를 통해 제어되는 상기 엘이디 조명부의 색온도, 디밍, 동작 여부, 상태 진단을 수행하기 위해 제어신호를 제공하거나 동작 상태 신호를 수신 받아 제어하는 통합 제어장치부;를 포함하여 구성되고,
    상기 SMPS 장치는 상기 엘이디 조명부를 개별적으로 제어하기 위한 상기 전력선 통신부에서 제공되는 제어신호를 각각의 상기 엘이디 조명부로 제공하기 위한 다채널 출력부를 포함하며,
    상기 통합 제어장치부는 상기 SMPS 장치에 구성된 상기 MCU에 제어신호를 인가하여 각각의 상기 엘이디 조명부를 제어하되, 디밍, 색온도 및 상기 전력선 통신부를 통해 상기 엘이디 조명부의 동작 상태를 수신 받고,
    상기 통합 제어장치부는,
    관리자가 조작하는 스마트 단말기로부터 상기 엘이디 조명부를 제어하기 위한 제어신호를 제공받는 제 1통신모듈을 더 포함하여 구성되고,
    상기 통합 제어장치부는, 온라인망을 통해 상기 스마트 단말기로부터 제어신호를 수신 받거나 상기 제 1통신모듈을 통해 직접 제어신호를 수신 받아 상기 엘이디 조명부의 디밍 제어, 색온도 제어, 상태정보 모니터링이 가능하며,
    상기 SMPS 장치는,
    관리자가 조작하는 스마트 단말기로부터 제어신호를 제공받아 상기 엘이디 조명부의 디밍 제어, 색온도 제어, 상태정보 모니터링이 가능하도록 무선 통신망을 통해 제어신호를 송/수신하는 제 2통신모듈을 더 포함하여 구성되고, 상기 스마트 단말기를 통해 무선 통신망으로 상기 통합 제어장치에 접속하는 중앙 접근식이나 상기 SMPS 장치에 접근하는 개별 접근식 구조로 제어신호를 제공하며,
    상기 스마트 단말기로는 상기 SMPS 장치에 구성되는 상기 MCU로 제어신호와 상기 엘이디 조명부의 동작 설정값을 제어하는 제어 프로그램을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 디밍과 색온도 및 모니터링 기능이 통합된 엘이디 조명 제어 시스템.
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