KR102601580B1 - Uwb 센서를 이용한 조명 시스템, 조명 장치 및 조명 제어 방법 - Google Patents

Uwb 센서를 이용한 조명 시스템, 조명 장치 및 조명 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치는 물체의 움직임을 감지하는 UWB(Ultra Wide Band) 센서 모듈, 복수의 LED 및 상기 복수의 LED를 구동하는 드라이버를 갖는 광원 모듈, 및 상기 광원 모듈 및 상기 UWB 센서 모듈와 통신 가능하도록 연결되며, 상기 복수의 LED를 구동하기 위한 제어신호를 상기 드라이버에 출력하는 컨트롤러를 포함한다. 상기 컨트롤러는 UWB 센서 모듈의 동작을 설정하기 위한 데이터를 외부 제어 장치로부터 입력받아 상기 데이터를 상기 UWB 센서 모듈로 전송하여 상기 UWB 센서 모듈의 동작이 설정되도록 한다.

Description

UWB 센서를 이용한 조명 시스템, 조명 장치 및 조명 제어 방법{LIGHTING SYSTEM, LIGHTING DEVICE AND LIGHTING CONTROL METHOD USING ULTRA WIDE BAND SENSOR}
본 발명의 기술적 사상은, 조명 시스템(lighting system), 조명 장치(lighting device) 및 조명 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 UWB(Ultra Wide Band) 센서를 이용한 조명 시스템, 조명 장치 및 조명 제어 방법에 관한 것이다.
조명 기술이 다양한 IT 기술과 융합되면서, 외부 환경 또는 사용자의 설정에 따라 다양한 조명을 구현할 수 있는 스마트 라이팅 기술에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 스마트 라이팅 기술에서는 특정 공간에 설치되는 다양한 센서에 의하여 취득되는 정보에 기초하여, 유/무선 통신기술 또는 사물인터넷(IoT) 기술을 이용하여 조명장치에 적정한 커맨드를 전송할 수 있다. 스마트 라이팅 기술을 사용함으로써 조명장치를 효과적이고 효율적으로 제어하여 조명 비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 UWB 센서를 이용한 조명 시스템, 조명 장치 및 조명 제어 방법을 제공하는 데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 조명장치는 물체의 움직임을 감지하는 UWB(Ultra Wide Band) 센서 모듈, 복수의 LED(Light Emitting Diode) 및 상기 복수의 LED를 구동하는 드라이버를 갖는 광원 모듈, 및 상기 광원 모듈 및 상기 UWB 센서 모듈와 통신 가능하도록 연결되며, 상기 복수의 LED를 구동하기 위한 제어신호를 상기 드라이버에 출력하는 컨트롤러를 포함한다. 상기 컨트롤러는 UWB 센서 모듈의 동작을 설정하기 위한 데이터를 외부 제어 장치로부터 입력받아 상기 데이터를 상기 UWB 센서 모듈로 전송하여 상기 UWB 센서 모듈의 동작이 설정되도록 한다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 조명 시스템은 UWB 센서를 이용하여 물체의 움직임을 감지하고 이에 기초하여 복수의 LED를 구동하는 조명장치, 및 상기 조명장치와 통신 가능하도록 연결되는 제어장치를 포함한다. 상기 제어장치는 상기 조명장치의 동작을 설정하기 위한 데이터를 입력하고, 상기 조명장치는 제어 장치로부터 입력된 데이터에 기초하여 물체의 움직임을 감지한다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 조명 제어 방법은 설정 데이터를 입력받는 단계와 입력된 설정 데이터에 기초하여 UWB 센서의 동작 파라미터를 설정하는 단계를 포함한다. 이러한 조명 제어 방법은 설정된 동작 파라미터에 기초하여 물체의 움직임을 감지하는 단계와 감지 결과에 따라 복수의 LED를 구동하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 조명시스템, 조명 장치, 조명 제어 방법에서는 UWB 센서를 이용하여 물체를 감지하여 조명을 제어할 수 있다. 특히, UWB 센서가 물체를 감지는 감도와 물체를 감지할 수 있는 거리 또는 영역을 조절할 수 있다. 또한 외부의 제어 장치를 통하여 UWB 센서가 물체를 감지하는 감도와 물체를 감지할 수 있는 거리 또는 영역을 설정할 수 있다. 그리고 물체의 감지 여부와 감지된 거리 데이터를 이용하여 조명을 제어할 수 있고 이러한 데이터를 외부 수신 장치에 전송하여 데이터를 다른 용도로 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 조명 장치를 설치한 실내의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 조명 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 조명 장치를 제어하는 컨트롤러를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 조명 시스템을 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 조명 시스템의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 스마트 센서 모듈을 포함하는 조명 장치를 나타내는 블록도이다.
도 7과 도 8은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 스마트 센서 모듈을 포함하는 조명 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 스마트 센서 모듈을 포함하는 조명 장치간의 통신을 나타내는 블록도이다.
도 10과 도 11은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 UWB 센서 모듈을 포함하는 조명 장치를 나타내는 블록도이다.
도 12는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 조명 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치로서 벌브형 램프를 간략하게 나타내는 분해 사시도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치로서 바(bar) 타입의 램프를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 시스템을 설명하기 위한 개략도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 시스템에서 제어 장치와 조명 장치의 무선 통신을 설명하기 위하여 제공되는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 웨이퍼(기판) 등과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상술한 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상술한 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 구성 요소가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 이하 실시예들은 하나 또는 복수개를 조합하여 구성할 수도 있다.
이하에서 설명하는 조명 장치, 조명 시스템 및 조명 제어 방법은 다양한 구성을 가질 수 있고 여기서는 필요한 구성만을 예시적으로 제시하며, 본 발명 내용이 이에 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치를 나타낸 개략도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치(10)는 실내 공간에 설치될 수 있다. 하지만 다른 실시예에서 조명 장치는 실외 공간에 설치될 수도 있다. 조명 장치(10)는 UWB(Ultra Wide Band) 센서 모듈(11), 광원 모듈(12), 컨트롤러(13) 등을 포함할 수 있다.
UWB 센서 모듈(11)은 적어도 하나의 UWB 센서를 포함할 수 있다. UWB 센서는 매우 짧은 펄스(impulse)를 이용하여 신호를 고속으로 전송할 수 있는 특성이 있다. UWB 기술은 무선 반송파(RF Carrier)를 사용하지 않고 기저대역(Baseband)에서 수 GHz이상의 넓은 주파수 대역을 사용하여 통신이나 레이더 등에 응용될 수 있고 매우 낮은 스펙트럼 전력 밀도를 사용한다. UWB 센서는 일정한 시간 주기의 펄스를 내 보내고 반사된 신호를 수신하여 수신된 신호를 처리함으로써 물체의 존재여부와 물체의 움직임, 물체까지의 거리 등에 관한 데이터를 획득할 수 있다.
도 1에 도시한 실시예에서, UWB 센서 모듈(11)은 광원 모듈(12), 컨트롤러(13)와 별도로 설치된다. 다른 일 실시예에서 UWB 센서 모듈(11)은 광원 모듈(12)과 일체로 제공되어 설치되거나 또는 컨트롤러(13)와 일체로 제공되어 설치될 수 있다. UWB 센서 신호의 높은 투과성으로 인하여UWB 센서는 감지 대상이 되는 공간에 노출되어 설치될 필요는 없으며 건물의 벽이나 감지 대상이 되는 공간의 외부에 설치될 수 있다. 예를 들면, UWB 센서 모듈(11)은 광원 모듈(12)과 일체로 조명 장치의 반사판 또는 디퓨저(diffuser) 안쪽에 설치될 수 있다. 일 실시예에서, UWB 센서 모듈(11)은 조명 장치(10)가 설치된 실내 공간의 출입문 또는 창문 주변에 배치되어 움직임을 감지할 수 있다. 외부에서 움직임이 감지되는 경우 광원을 깜빡여서 이것을 사용자에게 알려주는 기능을 제공할 수 있다.
광원 모듈(12)는 복수의 LED(Light Emitting Diode)소자와 같은 발광소자를 포함할 수 있다. 복수의 LED소자는 조명용으로서 백색 발광소자일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 적용될 수 있는 조명 장치(10)는 벌브형 램프일 수 있으며 또는 바(bar) 타입의 램프일 수 있다. 벌브형 램프는 도 13을 참조하여 상세하게 기술되며, 바(bar) 타입의 램프는 도 14을 참조하여 상세하게 기술된다.
컨트롤러(13)는 집적회로 칩 등으로 구현될 수 있으며, 사용자에게 컨트롤러(13)는 광원 모듈(12)을 온/오프하는 스위치 또는 광원 모듈(12)의 밝기를 조절하기 위한 디밍 다이얼 등을 포함하는 컨트롤 패널 형태로 제공될 수 있다. 도 1에 도시한 실시예에서, 컨트롤러(13)은 광원 모듈(12)과 별도로 설치된다. 다른 일 실시예에서 컨트롤러(13)는 광원 모듈(12)과 일체로 제공되어 설치될 수 있다. 이 경우 사용자는 리모컨이나 무선 디머(Dimmer)를 사용하여 컨트롤러를 제어할 수 있다.
컨트롤러(13)는 센서 모듈(11) 및 광원 모듈(12)와 통신 가능하도록 연결될 수 있으며, 센서 모듈(11)과 광원 모듈(12)의 동작을 제어할 수 있다. 컨트롤러(13)는 통신 인터페이스를 통해 UWB 센서 모듈(11)에 데이터를 전송하고 UWB 센서모듈(11)이 획득한 정보를 수신할 수 있다. 사용자는 UWB 센서 모듈(11)의 동작을 설정하기 위하여 컨트롤러를 통하여 데이터를 입력할 수 있으며 컨트롤러는 입력된 데이터를 UWB 센서 모듈(11)에 전송하여 UWB 센서 모듈(11)의 동작 파라미터가 조절되거나 설정되도록 할 수 있다. 컨트롤러(13)는 UWB 센서 모듈(11)이 획득한 정보를 수신할 수 있으며 수신한 정보를 저장되고, 이를 데이터베이스화하여 관리할 수 있다. 컨트롤러(13)는 저장된 정보에 기초하여 광원 모듈(12)을 제어할 수 있는 제어 신호를 광원 모듈(12)에 출력할 수 있다. 또는 컨트롤러(13)는 저장된 정보를 외부의 수신장치에 전송하여 UWB 센서 모듈(11)에서 획득한 정보를 다른 용도를 위하여 활용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치를 나타낸 블록도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치(100)는, UWB 센서를 포함하는 UWB 센서 모듈(110), 빛을 방출하는 광원 모듈(120) 및 컨트롤러(130)를 포함할 수 있다.
UWB 센서 모듈(110)는 적어도 하나의 UWB 센서(111)와 마이크로 컨트롤러(112)를 포함할 수 있다. 마이크로 컨트롤러(112)는 UWB 센서(111)의 동작을 제어하고 UWB 센서(111)에서 획득한 신호를 처리할 수 있다. UWB 센서(111)는 일정한 주기로 짧은 펄스(impulse)를 송신하고 물체에서 반사된 신호를 수신할 수 있다. 마이크로 컨트롤러(112)는 UWB 센서(111)에서 수신된 신호를 처리하여 물체의 유무, 물체의 움직임, 물체까지의 거리 등의 센싱정보를 생성할 수 있으며 센싱정보를 컨트롤러에 전송할 수 있다.
마이크로 컨트롤러(112)가 센싱정보를 생성하도록 UWB 센서 모듈(110)의 동작 파라미터를 조절하거나 설정할 수 있다. 동작 파라미터는 UWB 센서 모듈(110)이 물체를 감지하는 감도를 포함할 수 있다. 일 실시예에서 UWB 센서 모듈(110)의 감도는 물체의 움직임의 정도에 의하여 결정될 수 있다. 예를 들면 조명 장치가 설치된 곳이 회의실이면 미세한 움직임에도 조명이 꺼지지 않도록 감도를 설정할 수 있다. 동작 파라미터는 UWB 센서 모듈(110)이 물체를 감지할 수 있는 거리 또는 영역을 포함할 수 있다. 일 실시예에서 UWB 센서 모듈(110)의 감지 가능 거리 또는 영역은 반사된 펄스(impulse)를 수신할 때 일정 시간이 경과한 후 수신하도록 설정할 수 있다. 예를 들면, 실내 바닥에서 움직이고 있는 애완동물의 감지를 원하지 않는 경우 실내의 바닥에서 일정 높이까지를 감지 가능 거리 또는 영역으로 설정할 수 있다.
광원 모듈(120)은 복수의 LED와 같은 발광소자를 포함하는 광원(122)과, 복수의 LED에 구동 전압/전류 등을 공급하는 드라이버(121)를 포함할 수 있다. 복수의 LED는 어레이 형태로 배열될 수 있으며, 회로기판 등에 실장될 수 있다. 회로기판에는 복수의 LED에 구동 전원을 공급하기 위한 드라이버가 마련될 수 있다. 드라이버(121)는 교류를 직류로 변환하는 정류 회로와 정류 회로의 출력을 승압 또는 감압하여 광원(122)에 구동 전원을 공급하는 DC-DC 컨버터 회로를 포함할 수 있다. DC-DC 컨버터 회로의 예로서는 벅 컨버터, 부스트 컨버터 등과 같은 DC-DC 컨버터회로 등이 포함될 수 있다. 드라이버에 포함되는 회로 구성은, 다양한 토폴로지에 따라 구현될 수 있다.
컨트롤러(130)는 집적회로 칩 형태로 제공될 수 있으며, 드라이버(121)의 동작을 제어할 수 있다. 일 실시예로, 드라이버(121)가 구동 전원을 생성하기 위한 DC-DC 컨버터 회로를 포함하는 경우, 컨트롤러(130)는 DC-DC 컨버터 회로 내에 포함되는 스위치 소자의 듀티 비, 동작 주파수 등을 제어하여 광원(210)의 밝기를 제어할 수 있다.
컨트롤러(130)는 다양한 통신 인터페이스를 통해 UWB 센서 모듈(110) 및 광원 모듈(120)과 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 컨트롤러(130)는 UWB 센서 모듈(110) 및 광원 모듈(120)과 통신하기 위한 통신 인터페이스(131), UWB 센서 모듈(110)로부터 수집한 정보를 저장할 수 있는 메모리(133), 및 통신 인터페이스(131)와 메모리(133)의 동작을 제어하는 프로세서(132) 등을 포함할 수 있다.
통신 인터페이스(131)는 유선 통신 인터페이스 또는/그리고 무선 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 컨트롤러(130)는 통신 인터페이스(131)를 통하여 UWB 센서 모듈(110)에 연결되고, UWB 센서 모듈(110)의 동작 파라미터를 설정하기 위한 데이터를 보낼 수 있다. 일 실시예에서 컨트롤러(130)는 UWB 센서 모듈(110)이 물체를 감지하는 감도를 설정하기 위한 데이터를 UWB 센서 모듈(110)에 전송할 수 있다. 또한 컨트롤러(130)는 UWB 센서 모듈(110)의 감지 가능 거리 또는 영역을 설정하기 위한 데이터를 UWB 센서 모듈(110)에 전송할 수 있다.
프로세서(132)는 UWB 센서 모듈(110)이 획득한 정보를 일정 주기마다 메모리(133)에 저장할 수 있다. 일 실시예에서, 프로세서(132)는 일정 주기마다 상기 정보들을 메모리(133)에 저장하고, 관리자의 요청이 있는 경우 상기 정보들을 메모리(133)에서 인출하여 외부 관리자 서버에 전송하는 기능을 제공할 수 있다. 또한 프로세서(132)는 자동으로 정해진 시점에 메모리(133)에 기록한 정보들을 외부의 관리자 서버에 전송할 수 있다.
도 3은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 조명 장치를 제어하는 컨트롤러를 나타내는 블록도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 컨트롤러(200)는, 통신 인터페이스(210), 데이터를 저장하는 메모리(230), 및 통신 인터페이스(210)와 메모리(230)의 동작을 제어하는 프로세서(220)를 포함할 수 있다.
통신 인터페이스(210)는 유선 통신 인터페이스 또는/그리고 무선 통신 인터페이스를 포함 할 수 있다. 일 실시예에서 유선 통신 인터페이스와 무선 통신 인터페이스는 각각 별도의 통신 모듈로 제공될 수 있다. 무선 통신 인터페이스는 Bluetooth(211), Bluetooth Low Energy, 와이파이(Wi-Fi)(212), 지그비(Zigbee) 등을 포함할 수 있다. 유선 인터페이스는 UART(213), GPIO(214), 0-10V(215), DALI(216) 등과 같은 다양한 통신 인터페이스들을 포함할 수 있다. 통신 인터페이스(210)는 또한 다른 통신 인터페이스, 예를 들면 USB, RS485, SPI, I2C 등의 통신 인터페이스들을 더 포함할 수 있다.
통신 인터페이스(210)는 컨트롤러(200)를 UWB 센서 모듈 및 광원 모듈에 연결하여 통신 가능하도록 할 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(200)는 UART(213) 또는 GPIO(214) 인터페이스를 통하여 UWB 센서 모듈에 연결될 수 있다. 컨트롤러(200)는 0-10V(215) 또는 DALI(216) 인터페이스를 통하여 광원 모듈에 연결될 수 있다.
프로세서(220)는, 다양한 연산을 수행하는 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU, 221)과 구성 회로(222) 등을 포함할 수 있다. 마이크로 컨트롤러 유닛(221)은 통신 인터페이스(210)를 통해 전달되는 다양한 정보를 메모리(230)에 저장하고 메모리(230)에 저장된 정보를 관리하는 한편, 구성 회로(222)의 동작을 제어할 수 있다.
구성 회로(222)는 통신 인터페이스를 통해 광원 모듈의 드라이버와 통신할 수 있으며, 광원 모듈의 드라이버의 동작 모드, 광원 모듈의 드라이버의 동작 모드에 따른 출력 전압 값 또는 출력 전류 값 등을 저장할 수 있다. 구성 회로(222)는 광원 모듈의 드라이버가 출력하는 전압 및 전류를 설정하기 위해 제공되는 회로로서, ROM을 갖는 집적회로 등으로 구현될 수 있다.
마이크로 컨트롤러 유닛(221)은 통신 인터페이스(210)의 다양한 통신 인터페이스(210)을 통해, UWB 센서 모듈에서 획득한 정보를 수집하고, 이를 메모리(230)에 저장할 수 있다. 예를 들어, 마이크로 컨트롤러 유닛(221)은, UWB 센서 모듈에서 획득한 정보를 수집하고, 일정한 주기마다 상기 정보들을 메모리(230)에 저장할 수 있다. 또한, 마이크로 컨트롤러 유닛(221)은 소정의 이벤트, 예를 들어 물체의 움직임을 감지하는 경우, 상기 일정한 주기의 경과와 무관하게 센서들이 획득한 정보를 메모리(230)에 저장할 수 있다. 메모리(230)에 저장된 상기 정보들은 데이터베이스화되어 관리될 수 있으며, 조명 시스템의 유지, 보수에 이용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 조명 시스템을 나타낸 개략도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 시스템은 조명 장치(10)와 스마트 폰(300)를 포함할 수 있다. 스마트 폰(300)은 무선 통신 인터페이스를 통하여 조명 장치(10)에 연결되어 통신할 수 있다.
조명장치(10)는 앞에서 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이 UWB 센서 모듈(11), 광원 모듈(12) 및 컨트롤러(13)를 포함할 수 있다. 조명장치(10)에 포함된 컨트롤러(13)는 통신 인터페이스를 구비할 수 있다. 컨트롤러(13)가 구비하는 통신 인터페이스는 무선 통신에 따른 인터페이스를 포함할 수 있다. 컨트롤러(13)는 무선 통신 인터페이스를 통해 스마트 폰(300)과 통신 가능하도록 연결될 수 있다.
스마트폰(300)은 디스플레이 장치(310), 하우징(320), 키입력부(330) 등을 포함할 수 있다. 스마트폰(300)에는 다양한 응용 프로그램이 설치 및 실행될 수 있는데, 스마트폰(300)에서 실행되는 응용 프로그램 중에는 조명 장치(10)의 동작을 제어하기 위한 설정 데이터를 생성할 수 있는 응용 프로그램이 포함될 수 있다. 스마트폰(300)은 조명 장치(10)의 동작 설정을 위한 데이터를 송신할 수 있다. 일 실시예에서, 조명 장치(10)가 특정 공간에 최초로 설치될 때, 설치된 공간의 조건에 적합한 UWB 센서 모듈(11)의 동작 파라미터를 설정하기 위한 데이터를 조명 장치(10)에 보낼 수 있다. 일 실시예에서, UWB 센서 모듈(11)의 감도를 설정하기 위한 데이터를 보낼 수 있으며, UWB 센서 모듈(11)의 감지 가능 거리 또는 영역을 설정하기 위한 데이터를 보낼 수 있다. 또는 광원 모듈의 점등시간과 점멸시간 등을 설정하기 위한 데이터를 보낼 수 있다.
도 5는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 조명 시스템의 블록도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 시스템(400)은 UWB 센서 모듈(410), 광원 모듈(420), 컨트롤러(430) 및 외부 제어 장치(440)를 포함할 수 있다. 광원 모듈(420)은 드라이버(421)와 광원(422)를 포함할 수 있으며, 컨트롤러(430)는 통신 인터페이스(431), 프로세서(432)와 메모리(433)을 포함할 수 있다. UWB 센서 모듈(410), 광원 모듈(420), 컨트롤러(430)는 도 2에서 도시한 UWB 센서 모듈, 광원 모듈, 컨트롤러와 각각 기본적으로 동일하거나 유사하여 상세한 설명은 생략하고 컨트롤러(430)와 제어 장치(440)의 연결에 관련된 사항을 중심으로 설명한다.
컨트롤러(430)는 제어 장치(440)와 통신하기 위한 통신 인터페이스(431)을 포함할 수 있다. 통신 인터페이스(431)는 다양한 유/무선 통신에 따른 인터페이스를 포함할 수 있으며, 일 실시예에서 통신 인터페이스(431)는 Wi-Fi, WLAN, RFID, NFC, 적외선 통신, 및 블루투스 등과 같은 다양한 무선 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 컨트롤러(430)는 무선 통신 인터페이스를 통해 외부 제어 장치(440)와 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 다른 실시예에서 컨트롤러(430)는 외부 제어 장치(440)d에 따라서 유선 통신 인터페이스를 통해 통신 가능하도록 연결될 수도 있다.
외부 제어 장치(440)는 조명 장치(400)와 함께 제공되는 별도의 리모트 컨트롤러이거나, 스마트 폰, PDA, 타블렛 PC, 랩톱 컴퓨터 등의 다양한 스마트 기기일 수 있다. 외부 제어 장치(440)는 UWB 센서 모듈(410)의 동작 설정을 위한 데이터를 송신할 수 있다. 일례로, 조명 장치가 특정 공간에 최초로 설치될 때, 설치된 공간의 조건에 적합한 UWB 센서 모듈(410)의 동작 파라미터를 설정하기 위한 데이터를 컨트롤러(430)에 보낼 수 있다. 일 실시예에서, UWB 센서 모듈(410)의 감도를 설정하기 위한 데이터를 보낼 수 있으며, UWB 센서 모듈(410)의 감지 거리를 설정하기 위한 데이터를 보낼 수 있다. 또한 UWB 센서 모듈(410)을 통하여 얻은 정보를 컨트롤러(430)를 통하여 외부 제어장치(440)에 보낼 수도 있다. 조명 장치(400)와 제어 장치(440)의 연결은 도 16을 참조하여 상세하게 설명된다.
도 6은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 스마트 센서 모듈을 포함하는 조명 장치를 나타내는 블록도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치는 스마트 센서 모듈(500)과 광원 모듈(520)을 포함할 수 있다. 스마트 센서 모듈(500)은 UWB 센서 모듈(510)과 컨트롤러(530)을 포함하며 일체로 제공될 수 있다. 스마트 센서 모듈(500)은 광원 모듈(520)과 연결되어 광원 모듈(520)을 제어할 수 있는 제어 신호를 광원 모듈(520)에 출력한다. UWB 센서 모듈(510), 광원 모듈(520), 컨트롤러(530)는 도 1-도 5를 참조하여 설명한 UWB 센서 모듈, 광원 모듈, 컨트롤러와 기본적으로 같거나 유사하여 상세한 설명은 생략한다.
도 7은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 스마트 센서 모듈을 포함하는 조명 시스템을 나타내는 블록도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 시스템은 스마트 센서 모듈(600), 광원 모듈(620) 및 제어 장치(640)를 포함할 수 있다. 스마트 센서 모듈(600)은 UWB 센서 모듈(610)과 컨트롤러(630)을 포함하며 일체로 제공될 수 있다. 스마트 센서 모듈(600)은 광원 모듈(620)과 연결되어 광원 모듈(620)을 제어할 수 있는 제어 신호를 광원 모듈(620)에 출력한다. 스마트 센서 모듈(600)은 통신 인터페이스를 통하여 외부 제어 장치(640)에 연결된다. 사용자는 외부 제어 장치(640)를 사용하여 스마트 센서 모듈(600)의 동작을 설정할 수 있다. 예를 들면, UWB 센서 모듈(610)의 감도를 설정할 수 있으며 그리고/또는 UWB 센서 모듈(610)의 감도 거리 또는 영역을 설정할 수도 있다. 일 실시예에서는 외부 제어 장치(640)를 사용하여 광원 모듈(620)이 점등하는 시간 또는 점멸하는 시간 등을 설정할 수 있다.
도 8은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 스마트 센서 모듈을 포함하는 조명 시스템을 나타내는 블록도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 시스템은 스마트 센서 모듈(700), 광원 모듈(720), 및 수신 장치(740)를 포함할 수 있다. 스마트 센서 모듈(700)은 UWB 센서 모듈(710)과 컨트롤러(730)을 포함하며 일체로 제공될 수 있다. 스마트 센서 모듈(700)은 광원 모듈(720)과 연결되어 광원 모듈(720)을 제어할 수 있는 제어 신호를 광원 모듈(720)에 출력한다. 스마트 센서 모듈(600)은 통신 인터페이스를 통하여 외부 수신 장치(740)에 연결된다. 스마트 센서 모듈(700)은 UWB 센서 모듈(610)에 의하여 획득한 정보를 외부 수신 장치(740)에 전송할 수 있다. 외부 수신 장치(740)는 모바일 앱, 브리지(bridge), 게이트웨이(gateway), 엑세스 포인트(access point) 등을 포함 할 수 있다. 외부 수신 장치(740)는 복수의 스마트 센서 모듈로부터 전송된 데이터를 모아서 분석하여 여러가지 용도로 활용할 수 있다. 예를 들면, 전송된 데이터를 사용하여 건물에서 감지된 물체의 밀도를 표시해 주는 플로워 맵을 생성할 수 있으며 이것에 기초하여 건물의 조명을 제어할 수 있다.
도 9는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 스마트 센서 모듈을 포함하는 조명 장치간의 통신을 나타내는 블록도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 조명 장치(800)는 스마트 센서 모듈(810)과 드라이버(820)을 포함하고 일체로 제공될 수 있다. 제2 조명 장치(830)도 마찬가지로 스마트 센서 모듈(840)과 드라이버(850)을 포함하고 일체로 제공될 수 있다. 제1 조명 장치(800)와 제2 조명 장치 (830)는 각각의 스마트 센서 모듈(810, 840)에 포함된 통신 인터페이스를 통하여 서로 통신할 수 있다. 스마트 센서 모듈(810, 840)에 포함된 통신 인터페이스는 유선 통신 인터페이스 또는 무선 통신 인터페이스 일 수 있다. 일 실시예에서 스마트 센서 모듈(810, 840)는 유선 통신 인터페이스와 무선 통신 인터페이스를 모두 포함 할 수 있다.
도 10은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 UWB 센서 모듈을 포함하는 조명 장치를 나타내는 블록도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치(900)는 UWB 센서 모듈(910), 광원(920), 컨트롤러(930)를 포함하며 일체로 제공될 수 있다. 조명 장치(900)는 외부에 드라이버(940)와 연결되어 광원(920)을 제어하는 제어신호를 드라이버(940)에 공급하고 드라이버(940)로부터 광원(920)을 구동할 수 있는 전압/전류를 공급받을 수 있다. UWB 센서 모듈(910), 광원(920), 컨트롤러(930), 드라이버(940)는 도 1-도 5를 참조하여 설명한 UWB 센서 모듈, 광원, 컨트롤러, 드라이버와 기본적으로 같거나 유사하여 상세한 설명은 생략한다.
도 11은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 UWB 센서 모듈을 포함하는 조명 장치를 나타내는 블록도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치(1000)는 UWB 센서 모듈(1010), 광원(1020), 컨트롤러(1030)를 포함하며 일체로 제공될 수 있다. 조명 장치(1000)는 외부에 드라이버(1050)와 연결되어 광원(1020)을 제어하는 제어신호를 드라이버(1050)에 공급하고 드라이버(940)로부터 광원(920)을 구동할 수 있는 전압/전류를 공급받을 수 있다. 조명장치(1000)는 무선 통신 모듈(1040)을 별도로 포함할 수 있다. 컨트롤러(1030)는 통신 인터페이스를 포함할 수 있으며 통신 인터페이스는 유선 통신 인터페이스를 포함할 수 있으며 무선 통신 모듈(1040)은 별도로 제공될 수 있다.
도 12는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 조명 제어 방법을 나타내는 흐름도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 제어 방법은 외부 제어 장치를 사용하여 UWB 센서 모듈의 동작 파라미터를 설정할 수 있는 데이터를 입력할 수 있다(1110). 외부 제어장치는 조명 장치와 함께 제공되는 별도의 리모트 컨트롤러이거나, 스마트폰, PDA, 타블렛 PC, 랩톱 컴퓨터 등의 다양한 스마트 기기일 수 있다. 외부 제어장치는 조명 장치와 다양한 형태의 통신 인터페이스를 통하여 조명 장치와 통신할 수 있다. 예를 들면, 외부 제어장치는 조명 장치와 무선 통신 인터페이스를 통하여 통신할 수 있고 또는 유선 통신 인터페이스를 통하여 통신할 수도 있다. 외부 제어장치는 입력된 설정 데이터를 통신 인터페이스를 통하여 조명 장치에 전송할 수 있다.
조명 장치는 외부 제어 장치로부터 UWB 센서 모듈의 동작 파라미터를 설정할 수 있는 데이터를 받아서 이 데이터를 저장하고 이 데이터에 기초하여 UWB 센서 모듈의 동작 파라미터를 설정한다(1120). 예를 들면, 전송받은 데이터는 UWB 센서 모듈이 물체를 감지하는 감도에 관한 데이터로서 이 데이터에 기초하여 UWB 센서 모듈이 물체를 감지하는 감도를 설정할 수 있다. 또한, 전송받은 데이터는 UWB 센서 모듈이 물체를 감지할 수 있는 거리 또는 영역에 관한 데이터로서 이 데이터에 기초하여 UWB 센서 모듈이 물체를 감지할 수 있는 거리 또는 영역을 설정할 수 있다.
UWB 센서 모듈의 동작이 설정되면 UWB 센서 모듈은 설정된 동작 파라미터에 기초하여 물체를 감지하여 물체의 유무, 물체의 움직임, 물체까지의 거리 등에 관한 데이터를 생성한다(1130). UWB 센서 모듈에서 생성된 데이터는 조명장치에 저장될 수 있고(1140) 저장된 데이터에 기초하여 조명 장치의 광원 모듈을 제어할 수 있다(1150). 또한 저장된 데이터는 조명 장치의 통신 인터페이스를 통하여 외부의 수신장치에 전송되어 다른 용도로 활용될 수 있다(1160). 예를 들면, UWB 센서 모듈에서 생성된 데이터를 모아서 정해진 특정지역에서 물체들의 밀도를 나타내는 맵을 작성할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치에 적용될 수 있는 벌브형 램프를 간략하게 나타내는 분해 사시도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치(1200)는 소켓(1210), 드라이버(1220), 방열부(1230), 광원(1240) 및 반사판 또는 디퓨저(1250)를 포함할 수 있다. 본 발명의 예시적 실시예에 따라, 광원(1240)은 발광소자 어레이를 포함할 수 있고, 드라이버(1220)는 정류 회로와 DC-DC 컨버터 또는 AC 직결형 구동 회로 등을 포함할 수 있다. 광원(1240)의 상부에는 반사판 또는 디퓨저(1250)가 배치될 수 있으며, 반사판 또는 디퓨저(1250)는 광원(1240)으로부터의 빛을 측면 및 후방으로 고르게 퍼지게 하여 눈부심을 줄일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 UWB 센서 또는 UWB 센서 모듈은 UWB 센서 신호의 높은 투과성으로 인하여 조명 장치의 반사판(1250) 안쪽에 설치될 수 있다.
소켓(1210)은 기존의 조명 장치와 대체 가능하도록 구성될 수 있다. 조명 장치(1200)에 공급되는 전력은 소켓(1210)을 통해서 인가될 수 있다. 도시된 바와 같이, 드라이버(1220)는 제1 회로부(1221) 및 제2 회로부(1222)로 분리되어 조립될 수 있다. 방열부(1230)는 내부 방열부(1231) 및 외부 방열부(1232)를 포함할 수 있고, 내부 방열부(1231)는 광원(1240) 및/또는 드라이버(1220)와 직접 연결될 수 있고, 이를 통해 외부 방열부(1232)로 열이 전달되게 할 수 있다.
광원(1240)은 드라이버(1220)로부터 전력을 공급받아 반사판 또는 디퓨저(1250)로 빛을 방출할 수 있다. 광원(1240)은 하나 이상의 발광소자(1241), 회로기판(1242) 및 컨트롤러(1243)를 포함할 수 있고, 컨트롤러(1243)는 발광소자(1241)들의 구동 정보를 저장할 수 있다.
한편 컨트롤러(1243)는 드라이버(1220)의 동작을 제어할 수 있다. 반사판 또는 디퓨저(1250)의 상부에는 통신 모듈(1260)이 장착될 수 있으며 통신 모듈(1260)을 통하여 홈-네트워크(home-network) 통신을 구현할 수 있다. 예를 들어, 통신 모듈(1260)은 지그비(Zigbee), 와이파이(Wi-Fi) 또는 라이파이(LiFi)를 이용한 무선 통신 모듈일 수 있으며, 스마트폰 또는 무선 컨트롤러 등의 외부 제어 장치를 통하여 조명 장치의 온(on)/오프(off), 밝기 조절, 점등시간, 점멸시간 등과 같은 가정 내외에 설치되어 있는 조명을 컨트롤 할 수 있다. 또한 가정 내외에 설치되어 있는 조명 장치의 가시광 파장을 이용한 라이파이 통신 모듈을 이용하여 TV, 냉장고, 에어컨, 도어락, 자동차 등 가정 내외에 있는 전자 제품 및 자동차 시스템의 컨트롤을 할 수 있다. 특히, 외부 제어 장치를 통하여 UWB 센서 모듈의 동작 파라미터를 설정할 수 있다. 예를 들면, UWB 센서 모듈이 물체를 감지하는 감도를 설정할 수 있으며, UWB 센서 모듈이 물체를 감지할 수 있는 거리 또는 영역을 설정할 수 있다.
반사판 또는 디퓨저(1250)와 통신 모듈(1260)은 커버부(1270)에 의해 커버될 수 있다. 한편, 통신 모듈(1260)은 컨트롤러(1243)와 하나의 집적회로로 구현될 수도 있다. 또한, 컨트롤러(1243)는 광원(1240)과 별개의 모듈로 마련되어 제공될 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치에 적용될 수 있는 바(bar) 타입의 램프를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치(2000)는 방열 부재(2100), 커버(2200), 광원 모듈(2300), 제1 소켓(2400) 및 제2 소켓(2500)을 포함한다. 방열 부재(2100)의 내부 또는/및 외부 표면에 다수개의 방열 핀(2110, 2120)이 요철 형태로 형성될 수 있으며, 방열 핀(2110, 2120)은 다양한 형상 및 간격을 갖도록 설계될 수 있다. 방열 부재(2100)의 내측에는 돌출 형태의 지지대(2130)가 형성되어 있다. 지지대(2130)에는 광원 모듈(2300)이 고정될 수 있다. 방열 부재(2100)의 양 끝단에는 걸림 턱(2140)이 형성될 수 있다.
커버(2200)에는 걸림 홈(2210)이 형성되어 있으며, 걸림 홈(2210)에는 방열 부재(2100)의 걸림 턱(2140)이 후크 결합 구조로 결합될 수 있다. 걸림 홈(2210)과 걸림 턱(2140)이 형성되는 위치는 서로 바뀔 수도 있다.
광원 모듈(2300)은 발광소자 어레이를 포함할 수 있다. 광원 모듈(2300)은 인쇄회로기판(2310), 광원(2320) 및 컨트롤러(2330)를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 컨트롤러(2330)는 광원(2320)의 구동 정보를 저장할 수 있다. 인쇄회로기판(2310)에는 광원(2320)을 동작시키기 위한 회로 배선들이 형성되어 있다. 또한, 광원(2320)을 동작시키기 위한 구성 요소들이 포함될 수도 있다.
제1, 제2 소켓(2400, 2500)은 한 쌍의 소켓으로서 방열 부재(2100) 및 커버(2200)로 구성된 원통형 커버 유닛의 양단에 결합되는 구조를 갖는다. 예를 들어, 제1 소켓(2400)은 전극 단자(2410) 및 전원 장치(2420)를 포함할 수 있고, 제2 소켓(2500)에는 더미 단자(2510)가 배치될 수 있다. 또한, 제1 소켓(2400) 또는 제2 소켓(2500) 중의 어느 하나의 소켓에 광센서 및/또는 통신 모듈이 내장될 수 있다. 예를 들어, 더미 단자(2510)가 배치된 제2 소켓(2500)에 광센서 및/또는 통신 모듈이 내장될 수 있다. 다른 예로서, 전극 단자(2410)가 배치된 제1 소켓(2400)에 광센서 및/또는 통신 모듈이 내장될 수도 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 시스템을 설명하기 위한 개략도로서, 개방적인 공간에 적용된 일 실시예를 나타낸다. 본 실시예에 따른 조명 시스템(3000)은 통신 연결 장치(3100), 소정의 간격마다 설치되어 통신 연결 장치(3100)와 통신 가능하도록 연결되는 복수의 조명 기구(3200, 3300), 서버(3400), 서버(3400)를 관리하기 위한 컴퓨터(3500), 통신 기지국(3600), 통신 가능한 상기 장비들을 연결하는 통신망(3700), 및 모바일 기기(3800) 등을 포함할 수 있다.
거리 또는 공원 등의 개방적인 외부 공간에 설치되는 복수의 조명 기구(3200, 3300) 각각은 스마트 엔진(3210, 3310)을 포함할 수 있다. 스마트 엔진(3210, 3310)은 빛을 내기 위한 발광소자, 발광소자를 구동하기 위한 구동 드라이버 외에 주변 환경의 정보를 수집하는 센서, 통신 모듈 및 드라이버와 센서를 제어하는 컨트롤러를 포함할 수 있다. 주변 환경의 정보를 수집하는 센서는 UWB 센서를 포함하여 주변 물체의 존재여부, 물체의 움직임 정도등을 감지할 수 있다. 스마트 엔진(3210, 3310)은 UWB 센서의 동작을 조절하거나 설정할 수 있다. 스마트 엔진(3210, 3310)은 와이파이(Wi-Fi), 지그비(Zigbee), LiFi 등의 통신 프로토콜에 따라 주변의 다른 장비들과 통신할 수 있다.
일례로, 하나의 스마트 엔진(3210)은 다른 스마트 엔진(3310)과 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 이때, 스마트 엔진(3210, 3310) 상호 간의 통신에는 와이파이 확장 기술(Wi-Fi Mesh)이 적용될 수 있다. 적어도 하나의 스마트 엔진(3210)은 통신망(3700)에 연결되는 통신 연결 장치(3100)와 유/무선 통신에 의해 연결될 수 있다. 통신의 효율을 높이기 위해, 몇 개의 스마트 엔진(3210, 3310)을 하나의 그룹으로 묶어 하나의 통신 연결 장치(3100)와 연결할 수 있다.
통신 연결 장치(3100)는 유/무선 통신이 가능한 액세스 포인트(access point, AP)로서, 통신망(3700)과 다른 장비 사이의 통신을 중개할 수 있다. 통신 연결 장치(3100)는 유/무선 방식 중 적어도 하나에 의해 통신망(3700)과 연결될 수 있으며, 일례로 조명 기구(3200, 3300) 중 어느 하나의 내부에 기구적으로 수납될 수 있다.
통신 연결 장치(3100)는 와이파이(Wi-Fi) 등의 통신 프로토콜을 통해 모바일 기기(3800)와 연결될 수 있다. 모바일 기기(3800)의 사용자는 인접한 주변의 조명 기구(3200)의 스마트 엔진(3210)과 연결된 통신 연결 장치(3100)를 통해, 복수의 스마트 엔진(3210, 3310)이 수집한 주변 환경 정보를 수신할 수 있다. 상기 주변 환경 정보는 주변 교통 정보, 날씨 정보 등을 포함할 수 있고, UWB 센서에 의해 감지된 주변 물체의 존재여부 및 주변 물체의 움직임 정보를 포함할 수 있다. 모바일 기기(3800)는 통신 기지국(3600)을 통해 3G 또는 4G 등의 무선 셀룰러 통신 방식으로 통신망(3700)에 연결될 수도 있다.
한편, 통신망(3700)에 연결되는 서버(3400)는, 각 조명 기구(3200, 3300)에 장착된 스마트 엔진(3210, 3310)이 수집하는 정보를 수신함과 동시에, 각 조명 기구(3200, 3300)의 동작 상태 등을 모니터링할 수 있다. 각 조명 기구(3200, 3300)의 동작 상태의 모니터링 결과에 기초하여 각 조명 기구(3200, 3300)를 관리하기 위해, 서버(3400)는 관리 시스템을 제공하는 컴퓨터(3500)와 연결될 수 있다. 컴퓨터(3500)는 각 조명 기구(3200, 3300), 특히 스마트 엔진(3210, 3310)의 동작 상태를 모니터링하고 관리할 수 있는 소프트웨어 등을 실행할 수 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 시스템에서 제어 장치와 조명 장치의 무선 통신을 설명하기 위한 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 시스템(20)은, 특정한 실내 공간에 채용될 수 있다. 본 실시예에 따른 조명 시스템(20)은 LED 등의 발광소자를 이용하는 조명 기술과 사물인터넷(IoT) 기술, 무선 통신 기술 등이 융합된 복합적인 스마트 조명-네트워크 시스템일 수 있다. 조명 시스템(20)은, 다양한 조명 장치 및 유무선 통신 장치를 이용하여 구현될 수 있으며, 센서, 컨트롤러, 통신수단, 네트워크 제어 및 유지 관리 등을 위한 소프트웨어 등에 의해 구현될 수 있다.
조명 시스템(20)은 가정이나 사무실 같이 건물 내에 정의되는 폐쇄적인 공간은 물론, 공원, 거리 등과 같이 개방된 공간 등에도 적용될 수 있다. 조명 시스템(20)은, 다양한 정보를 수집/가공하여 사용자에게 제공할 수 있도록, 사물인터넷 환경에 기초하여 구현될 수 있다. 이때, 조명 시스템(20)에 포함되는 LED 램프(22)는, 주변 환경에 대한 정보를 게이트웨이(21)로부터 수신하여 LED 램프(22) 자체의 조명을 제어하는 것은 물론, LED 램프(22)의 가시광 통신 등의 기능에 기초하여 사물인터넷 환경에 포함되는 다른 장치들(23-28)의 동작 상태 확인 및 제어 등과 같은 역할을 수행할 수도 있다.
LED 램프(22)는 복수의 센서를 포함할 수 있다. 복수의 센서는 LED 램프(22)의 주변 환경에 대한 정보를 수집하는 것은 물론, LED 램프(22) 내부의 상태를 모니터링하기 위한 습도, 온도, 조도 정보 등을 수집할 수도 있다. LED 램프(22) 내에 장착된 제어 장치는, LED 램프(22) 내부의 습도, 온도, 조도 정보와 함께 LED 램프(22)의 동작 정보를 수집하고 이를 주기적으로 저장할 수 있으며, 비정상적인 동작 등이 감지되는 경우 게이트웨이(21)를 통해 사용자의 모바일 기기(28)에 LED 램프(22)의 이상을 신속하게 알려줄 수 있다. 또한 LED 램프(22)는 UWB 센서를 포함할 수 있으며 주변의 물체를 감지할 수 있다. LED 램프(22)는 주변의 물체의 존재여부 및 물체의 움직임 정보를 수집하고 이를 주기적으로 저장하여 게이트웨이(21)를 통해 사용자의 모바일 기기(28)에 전송할 수 있다. 이때, 모바일 기기(28)는 게이트웨이(21)를 통해 LED 램프(22)와 통신하거나, 또는 게이트웨이(21)를 거치지 않고 LED 램프(22)와 직접 통신할 수도 있다.
특히 모바일 기기(28)는 LED 램프(22)의 동작을 제어하기 위한 제어 장치로서 제공될 수 있으며, LED 램프(22)에 포함되는 UWB센서의 동작 파라미터를 설정하거나 조절할 수 있다. 모바일 기기(28)와 직접 통신하기 위해, LED 램프(22)는 다양한 유/무선 통신 모듈을 포함할 수 있다.
한편, 조명 시스템(20)은 서로 다른 통신 프로토콜에 따라 송수신되는 데이터를 처리하기 위한 게이트웨이(21), 게이트웨이(21)와 통신 가능하도록 연결되며 LED 발광소자와 복수의 센서 등을 포함하는 LED 램프(22), 및 다양한 무선 통신 방식에 따라 게이트웨이(21)와 통신 가능하도록 연결되는 복수의 장치(23-28)를 포함할 수 있다. 조명 시스템(20)은 사물인터넷 환경에 기초하여 구현될 수 있으며, LED 램프(22)를 비롯한 각 장치(23-28)들은 적어도 하나의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 일 실시예로, LED 램프(22)는 와이파이(Wi-Fi), 지그비(Zigbee), LiFi, BLUETOOTH 등의 무선 통신 프로토콜에 의해 게이트웨이(21)와 통신 가능하도록 연결될 수 있으며, 이를 위해 적어도 하나의 램프용 통신 모듈(22a)을 가질 수 있다.
조명 시스템(20)은 가정이나 사무실 같이 폐쇄적인 공간은 물론 거리나 공원 같은 개방적인 공간에도 적용될 수 있다. 조명 시스템(20)이 가정에 적용되는 경우, 조명 시스템(20)에 포함되면서 사물인터넷 기술에 기초하여 게이트웨이(21)와 통신 가능하도록 연결되는 복수의 장치(23~28)는 가전 제품(23), 디지털 도어록(24), 차고 도어록(24), 가정 내에 설치되는 조명용 스위치(26), 무선 통신망 중계를 위한 라우터(27) 및 스마트폰, 태블릿, 랩톱 컴퓨터 등의 모바일 기기(28) 등을 포함할 수 있다.
조명 시스템(20)에서, LED 램프(22)는 가정 내에 설치된 무선 통신 네트워크(Zigbee, Wi-Fi, LiFi 등)를 이용하여 다양한 장치(23~28)의 동작 상태를 확인하거나, 주위 환경/상황에 따라 LED 램프(22) 자체의 조도를 자동으로 조절할 수 있다. 또한 LED 램프(22)에서 방출되는 가시광선을 이용한 LiFi 통신을 이용하여 네트워크 시스템(20)에 포함되는 장치들(23~28)을 컨트롤 할 수도 있다.
우선, LED 램프(22)는 램프용 통신 모듈(22a)을 통해 게이트웨이(21)로부터 전달되는 주변 환경, 또는 LED 램프(22)에 장착된 센서로부터 수집되는 주변 환경 정보에 기초하여 LED 램프(22)의 조도를 자동으로 조절할 수 있다. 예를 들면, 텔레비젼(23a)에서 방송되고 있는 프로그램의 종류 또는 화면의 밝기에 따라 LED 램프(22)의 조명 밝기가 자동으로 조절될 수 있다. 이를 위해, LED 램프(22)는 게이트웨이(21)와 연결된 램프용 통신 모듈(22a)로부터 텔레비전(23a)의 동작 정보를 수신할 수 있다. 램프용 통신 모듈(22a)은 LED 램프(22)에 포함되는 센서 및/또는 컨트롤러와 일체형으로 모듈화될 수 있다.
예를 들어, TV프로그램에서 방영되는 프로그램 값이 휴먼드라마일 경우, 미리 셋팅된 설정 값에 따라 조명도 거기에 맞게 12000K 이하의 색 온도, 예를 들면 5000K로 낮아지고 색감이 조절되어 아늑한 분위기를 연출할 수 있다. 반대로 프로그램 값이 개그프로그램인 경우, 조명도 셋팅 값에 따라 색 온도가 5000K 이상으로 높아지고 푸른색 계열의 백색조명으로 조절되도록 조명 시스템(20)이 구성될 수 있다.
또한, 가정 내에 사람이 없는 상태에서 디지털 도어록(24)이 잠긴 후 일정 시간이 경과하면, 턴-온된 LED 램프(22)를 모두 턴-오프시켜 전기 낭비를 방지할 수 있다. 또는, 모바일 기기(28) 등을 통해 보안 모드가 설정된 경우, 가정 내에 사람이 없는 상태에서 디지털 도어록(24)이 잠기면, LED 램프(22)를 턴-온 상태로 유지시킬 수도 있다.
LED 램프(22)의 동작은, 조명 시스템(20)과 연결되는 다양한 센서를 통해 수집되는 주변 환경에 따라서 제어될 수도 있다. 예를 들어 조명 시스템(20)이 건물 내에 구현되는 경우, 빌딩 내에서 조명과 위치센서와 통신모듈을 결합, UWB 센서를 이용하여 건물 내 사람들의 위치정보를 수집하여 조명을 턴-온 또는 턴-오프하거나 수집한 정보를 실시간으로 제공하여 시설관리나 유휴공간의 효율적 활용을 가능케 한다. 일반적으로 LED 램프(22)와 같은 조명 장치는, 건물 내 각 층의 거의 모든 공간에 배치되므로, LED 램프(22)와 일체로 제공되는 센서를 통해 건물 내의 각종 정보를 수집하고 이를 시설관리, 유휴공간의 활용 등에 이용할 수 있다.
한편, LED 램프(22)와 UWB센서, 저장장치, 램프용 통신 모듈(22a) 등을 결합함으로써, 건물 보안을 유지하거나 긴급상황을 감지하고 대응할 수 있는 장치로 활용할 수 있다. 예를 들면, LED 램프(22)에 연기 또는 온도 감지 센서 등이 부착된 경우, 화재 발생 여부 등을 신속하게 감지함으로써 피해를 최소화할 수 있다. 또한 외부의 날씨나 일조량 등을 고려하여 조명의 밝기를 조절, 에너지를 절약하고 쾌적한 조명환경을 제공할 수도 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 조명 시스템(20)은 가정, 오피스 또는 건물 등과 같이 폐쇄적인 공간은 물론, 거리나 공원 등의 개방적인 공간에도 적용될 수 있다. 물리적 한계가 없는 개방적인 공간에 조명 시스템(20)을 적용하고자 하는 경우, 무선 통신의 거리 한계 및 각종 장애물에 따른 통신 간섭 등에 따라 조명 시스템(20)을 구현하기가 상대적으로 어려울 수 있다. 따라서, 개방적인 공간에 조명 시스템(20)을 적용하고자 하는 경우에는, 각 조명 기구에 센서와 통신 모듈 등을 장착하고, 각 조명 기구를 정보 수집 수단 및 통신 중개 수단으로 사용할 수 있다.
지금까지의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10, 100, 400: 조명 장치
11, 110, 410: UWB 센서 모듈
12, 120, 420: 광원 모듈
13, 130, 430: 컨트롤러
500, 600,700, 810, 840: 스마트 센서 모듈

Claims (20)

  1. 물체의 움직임을 감지하는 UWB(Ultra Wide Band) 센서 모듈;
    복수의 LED 및 상기 복수의 LED를 구동하는 드라이버를 갖는 광원 모듈; 및
    상기 광원 모듈 및 상기 UWB 센서 모듈와 통신 가능하도록 연결되고, 상기 복수의 LED를 구동하기 위한 제어신호를 상기 드라이버에 출력하는 컨트롤러; 를 포함하고,
    상기 컨트롤러는 UWB 센서 모듈의 동작을 설정하기 위한 데이터를 외부 제어 장치로부터 입력받아 상기 데이터를 상기 UWB 센서 모듈로 전송하여 상기 UWB 센서 모듈의 동작이 설정되도록 하고,
    상기 UWB 센서 모듈은,
    펄스신호를 생성하여 상기 물체로 전송하고 물체로부터 반사된 신호를 수신하는 UWB 센서; 및
    상기 물체를 감지하는 감도 및 상기 물체를 감지하는 거리 혹은 영역을 설정하기 위하여 상기 UWB 센서의 동작을 제어하고 상기 UWB 센서에서 수신한 신호를 처리하는 제2 컨트롤러를 포함하고,
    상기 컨트롤러는 상기 UWB 센서 모듈로부터 상기 물체의 감지 여부 및 감지된 거리 데이터를 이용하여 상기 광원 모듈을 제어하는 상기 제어 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 UWB 센서 모듈의 동작을 설정하기 위한 데이터는 상기 UWB 센서 모듈이 물체의 움직임을 감지하는 감도를 나타내는 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 UWB 센서 모듈의 동작을 설정하기 위한 데이터는 상기 UWB 센서 모듈이 물체의 움직임을 감지할 수 있는 거리를 나타내는 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 컨트롤러는 상기 UWB 센서 모듈의 동작을 설정하기 위한 데이터에 기초하여 상기 UWB 센서에서 수신한 신호를 처리하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 UWB 센서모듈에서 획득한 정보를 저장하는 메모리;
    상기 메모리에 정보를 저장하고 관리하는 프로세서; 및
    상기 UWB 센서 모듈 및 광원 모듈과 연결되는 통신 인터페이스; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 통신 인터페이스는, 무선통신을 위한 인터페이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 무선통신 인터페이스는, 블루투스(Bluetooth)통신, 저전력 블루투스(Bluetooth Low Energy)통신, 와이파이(Wi-Fi)통신, 지그비(Zigbee)통신을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  8. 청구항 5에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 메모리에 저장된 정보를 외부 수신장치에 전송하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 UWB 센서 모듈, 상기 컨트롤러 및 상기 드라이버가 일체로 제공되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 UWB 센서 모듈, 상기 컨트롤러 및 상기 복수의 LED가 일체로 제공되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  11. 삭제
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