KR102620582B1 - 직병렬 연결 방식의 자가 장애진단형 실외 led 조명제어 시스템 - Google Patents

직병렬 연결 방식의 자가 장애진단형 실외 led 조명제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실외에 설치되는 LED 조명 기구에서 장애가 발생하는 경우 이를 진단함으로써 고전류가 흐르는 실외용 LED 조명 기구의 내구성을 유지하고자 하는 기술로서, 실외에 설치되는 LED 조명 기구에 대해 복수 개의 LED 부하를 직병렬로 연결함으로써 소정의 섹션에서 장애가 발생하는 경우에도 나머지 섹션에 위치하는 LED 부하가 본래대로 동작함과 아울러 그 장애의 발생을 신속하여 진단함으로써 고전류가 흐르는 실외용 LED 조명 기구의 내구성을 유지하고자 하는 기술이다. 특히, 위와 같이 특정 지점에 위치한 실외용 LED 조명 기구에서 장애 발생시 원거리에 위치하는 관리서버 부재를 통해서도 그 장애 발생을 신속하게 파악할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 협대역 사물 인터넷부재, 관리서버 부재를 구비함에 따라 LED 조명 기구에 발생한 해당 영역의 장애를 원거리의 관리서버 부재에 제공함에 따라 블랙아웃이 되기 전에 그 장애의 수리 등 사후 관리가 용이하다는 장점이 있다.

Description

직병렬 연결 방식의 자가 장애진단형 실외 LED 조명제어 시스템 {Light control system of serial-parallel connection and self-diagnosis type for outdoor LED lighting}
본 발명은 실외에 설치되는 LED 조명 기구에서 장애가 발생하는 경우 이를 진단함으로써 고전류가 흐르는 실외용 LED 조명 기구의 내구성을 유지하고자 하는 기술에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 본 발명은 실외에 설치되는 LED 조명 기구에 대해 복수 개의 LED 부하를 직병렬로 연결함으로써 소정의 섹션에서 장애가 발생하는 경우에도 나머지 섹션에 위치하는 LED 부하가 본래대로 동작함과 아울러 그 장애의 발생을 신속하여 진단함으로써 고전류가 흐르는 실외용 LED 조명 기구의 내구성을 유지하고자 하는 기술이다.
특히, 위와 같이 특정 지점에 위치한 실외용 LED 조명 기구에서 장애 발생시 원거리에 위치하는 관리서버 부재를 통해서도 그 장애 발생을 신속하게 파악할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.
[도 1]은 실외의 LED 가로등을 나타낸 사진이고, [도 2]는 [도 1]의 LED 가로등에 설치되는 LED 조명 부재를 발췌하여 확대한 사진이고, [도 3]은 [도 2]의 LED 조명 부재에 대응하는 것으로서, 종래 기술의 LED 배치에 대한 개념도이다.
[도 1] 내지 [도 3]에서와 같이 실외에 설치되는 LED 조명 기구에 흐르는 전류(예: 8A ~ 33A)는 예컨대 백라이트 등의 전자제품용 LED 부품에 흐르는 전류(예: 1.2A ~ 2A)보다 훨씬 많은 양을 나타낸다.
그래서, [도 3]의 (a)에서와 같이 각각의 LED 부하를 직렬로 연결시킴에 따라 어느 하나의 LED 부하가 고장(break) 난 경우 [도 3]의 (b)에서와 같이 전체의 LED 부하가 셧다운(shutdown)되도록 함으로써 고전류가 흐르는 LED 조명 기구에서 예컨대 화재 발생을 미리 방지하고자 하였다.
하지만, LED 조명 기구 내의 PCB 기판 내에 많은 수의 LED 부하가 배치된 경우 어느 하나의 LED 부하에 장애(break)가 발생한 상황에서 전체의 LED 부하가 셧다운되도록 한다면 [도 1] 상의 LED 가로등이 담당 영역을 연속적으로 조명하고자 하는 본래의 취지가 약해지고 어느 하나의 LED 부하에 장애가 발생한 경우에도 담당 영역에 소정 시간동안 블랙 아웃된다는 문제점이 있다.
그에 따라, 복수 개의 LED 부하를 직렬로 연결하는 직렬 서브조명 부재를 복수 개 구비하고 그 복수 개의 직렬 서브조명 부재를 병렬로 연결하는 직병렬 조명 부재를 구비함에 따라 어느하나의 LED 부하에 장애가 발생하여도 그 직렬 서브조명 부재를 제외한 나머지 직렬 서브조명 부재가 정상 동작하도록 함으로써 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결할 수 있는 기술 구현이 요구된다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 전원공급 부재로부터 복수 개의 LED 부하가 배치된 직병렬 조명 부재로 흐르는 전류를 센싱함으로써 그 직병렬 조명 부재에 구비되는 복수 개의 LED 부하 중 어느 하나이상의 LED 부하에 장애가 발생하면 LED 조명 기구의 블랙아웃이 발생하기 전이라도 그 장애를 식별하도록 하는 자가 장애진단형 실외 LED 조명제어 시스템을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 실외에 설치되는 LED 조명 기구에서 어느 하나이상의 LED 부하에 장애가 발생하는 경우에도 나머지 LED 부하가 정상 동작함으로써 그 LED 조명 기구가 담당하는 해당 영역에 대한 블랫아웃을 방지할 수 있는 자가 장애진단형 실외 LED 조명제어 시스템을 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 자가 장애진단형 실외 LED 조명제어 시스템은 복수의 LED 부하가 직렬로 연결되어 형성되되 복수 개 구비되는 직렬 서브조명 부재(110); 복수 개의 직렬 서브조명 부재가 병렬로 연결되어 형성된 직병렬 조명 부재(120); 직병렬 조명 부재에 전원을 공급하는 전원공급 부재와 직병렬 조명 부재에 각각 통전 연결되며 전원공급 부재로부터 복수개의 직렬 서브조명 부재로의 전류를 공급하는 전류분배 부재(130); 전원공급 부재와 직병렬 조명 부재 사이에 통전 연결되며 전류분배 부재로부터 직병렬 조명 부재에 흐르는 전류값을 센싱하는 전류센서 부재(140); 직병렬 조명 부재와 전류센서 부재에 통전 연결되며 전류센서 부재로부터 센싱된 전류값을 제공받고 그 제공받은 전류값을 기초하여 복수 개의 직렬 서브조명 부재 중 어느 하나 이상의 직렬 서브조명 부재에 발생한 장애를 진단하는 장애감지 조명제어 부재(150);를 포함하여 구성된다.
여기서, 장애감지 조명제어 부재(150)는, 전원공급 부재로부터 직병렬 조명 부재에 공급되는 전류의 피크-투-피크를 검출하고, 검출된 피크-투-피크를 기초하여 직렬 서브조명 부재에 평상시 흐르는 하한값으로서의 노멀 전류값과 직렬 서브조명 부재에 장애 발생시 흐르는 상한값으로서의 임계 전류값 사이의 마진 전류범위를 설정하고, 전류센서 부재를 통해 임계 전류값을 초과하는 전류값을 식별함에 따라 직병렬 조명 부재에 발생한 장애를 진단하도록 구성될 수 있다.
그리고, 장애감지 조명제어 부재로부터 직병렬 조명 부재에 발생한 장애에 대응하는 장애감지 정보를 제공받고 외부의 관리서버 부재에 장애감지 정보를 제공하는 협대역 사물 인터넷부재(160);를 더 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 협대역 사물 인터넷부재로부터 장애감지 정보를 제공받고 해당 직병렬 조명 부재를 관리하는 관리서버 부재(170);를 더 포함하여 구성될 수 있다.
다른 한편, 직렬 서브조명 부재(110)는 앰비언트 라이트 센서부재(112), 일산화탄소 센서부재(113), 미세먼지 센서부재(114), 메쉬 와이파이 모듈부재(115) 중 적어도 하나이상을 구비할 수 있다.
본 발명은 전류센서 부재, 장애감지 조명제어 부재를 구비함에 따라 전원공급 부재로부터 복수 개의 LED 부하가 배치된 직병렬 조명 부재로 흐르는 전류를 센싱함으로써 그 직병렬 조명 부재에 구비되는 복수 개의 LED 부하 중 어느 하나이상의 LED 부하에 장애가 발생하면 LED 조명 기구의 블랙아웃이 발생하기 전이라도 그 장애를 식별하도록 하는 장점을 나타낸다.
또한, 본 발명은 직렬 서브조명 부재, 직병렬 조명 부재를 구비함에 따라 실외에 설치되는 LED 조명 기구에서 어느 하나이상의 LED 부하에 장애가 발생하는 경우에도 나머지 LED 부하가 정상 동작함으로써 그 LED 조명 기구가 담당하는 해당 영역의 블랫아웃을 방지할 수 있는 장점을 나타낸다.
또한, 본 발명은 협대역 사물 인터넷부재, 관리서버 부재를 구비함에 따라 LED 조명 기구에 발생한 해당 영역의 장애를 원거리의 관리서버 부재에 제공함에 따라 블랙아웃이 되기 전에 그 장애의 수리 등 사후 관리가 용이하다는 장점도 나타낸다.
또한, 본 발명은 직렬 서브조명 부재가 앰비언트 라이트 센서부재, 일산화탄소 센서부재, 미세먼지 센서부재, 메쉬 와이파이 모듈부재 중 어느 하나이상을 구비함에 따라 LED 조명 기구 주변의 다양한 상태 정보를 파악할 수도 있다는 부수적인 장점도 나타낸다.
[도 1]은 실외의 LED 가로등을 나타낸 사진,
[도 2]는 [도 1]의 LED 가로등에 설치되는 LED 조명 부재를 발췌하여 확대한 사진,
[도 3]은 [도 2]의 LED 조명 부재에 대응하는 것으로서, 종래 기술의 LED 배치에 대한 개념도,
[도 4]는 [도 2]의 LED 조명 부재에 대응하는 것으로서, 본 발명인 직병렬 조명 부재의 LED 배치에 대한 개념도,
[도 5]는 본 발명에 따른 자가 장애진단형 실외 LED 조명제어 시스템을 도시한 블록구성도,
[도 6]은 본 발명의 전류분배 부재에 전원을 공급하는 전원공급 부재에서 발생하는 피크-투-피크를 나타낸 예시도,
[도 7]은 본 발명의 장애감지 조명제어 부재가 설정하는 마진 전류범위를 개략적으로 나타낸 예시도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
[도 4]는 [도 2]의 LED 조명 부재에 대응하는 것으로서, 본 발명인 직병렬 조명 부재의 LED 배치에 대한 개념도이고, [도 5]는 본 발명에 따른 자가 장애진단형 실외 LED 조명제어 시스템을 도시한 블록구성도이다.
[도 4]와 [도 5]를 참조하면, 본 발명에 따른 자가 장애진단형 실외 LED 조명제어 시스템은 직렬 서브조정 부재(110), 직병렬 조명 부재(120), 전류분배 부재(130), 전류센서 부재(140), 장애감지 조명제어 부재(150), 협대역 사물 인터넷부재(160), DC-DC 컨버터 부재(170), 관리서버 부재(210)를 포함하여 구성될 수 있다.
직렬 서브조명 부재(110)는 [도 4]에서와 같이 복수의 LED 부재(111)로서의 LED 부하가 복수 개 직렬로 통전 연결되어 구성된다.
직렬 서브조명 부재(110, 110', 110", 110''')는 [도 4]에서와 같이 복수 개 구비됨에 따라 하나의 직병렬 조명 부재(120)를 형성할 수 있다.
즉, 직병렬 조명 부재(120)는 [도 4]에서와 같이 복수 개의 직렬 서브조명 부재(110)가 병렬로 연결되어 형성된다.
그 결과, [도 4]의 (a)에서와 같이 하나의 직렬 서브조명 부재(110)에 구비되는 복수의 LED 부하 중 하나의 LED 부하에서 장애(break)가 발생하면 [도 4]의 (b)에서와 같이 해당 직렬 서브조명 부재(110)만 셧다운 되고 하나의 직병렬 조명 부재(120)에 구비된 나머지 직렬 서브조명 부재(110', 110", 110''')는 그대로 정상 동작하여 해당 영역을 조명하게 된다.
한편, 직렬 서브조명 부재(110)는 [도 4] 상의 LED 부하인 LED 부재(111)를 구비함과 아울러 [도 5]에서와 같이 앰비언트 라이트 센서부재(112), 일산화탄소 센서부재(113), 미세먼지 센서부재(114), 메쉬 와이파이 모듈부재(115) 중 적어도 하나이상을 구비할 수 있다.
그 결과, 메쉬 와이파이 모듈부재(115)의 무선통신(Wi-Fi)을 통해 앰비언트 라이트 센서부재(112)가 센싱한 조도, 일산화탄소 센서부재(113)가 센싱한 CO 지수, 미세먼지 센서부재(114)가 센싱한 미세먼지 지수를 [도 5]에서와 같이 협대역 사물 인터넷 부재(160)에 제공할 수 있다.
여기서, 협대역 사물 인터넷 부재(160)는 메쉬 와이파이 모듈부재(115)의 무선통신(Wi-Fi)을 통해 획득한 조도, CO 지수, 미세먼지 지수를 예컨대 관리서버 부재(170)에 제공할 수도 있다.
직병렬 조명 부재(120)는 복수 개의 직렬 서브조명 부재(110)가 병렬로 연결되어 형성됨에 따라 결과적으로 전류분배 부재(130)는 [도 5]에서와 같이 복수 개의 직렬 서브조명 부재(110)에 개별적으로 통전될 수 있다.
그 결과, 전류분배 부재(130)는 [도 5]에서와 같이 전원공급 부재(SMPS; 11)로부터 공급받은 전류를 복수 개의 직렬 서브조명 부재(110)로 공급하도록 구성된다.
이를 위해, 전류분배 부재(130)는 [도 5]를 참조하면 직병렬 조명 부재(120)에 전원을 공급하는 전원공급 부재(11)와 직병렬 조명 부재(120)에 각각 통전 연결될 수 있다.
전류센서 부재(140)는 [도 5]를 참조하면 전원공급 부재(11)와 직병렬 조명 부재(120) 사이에 통전 연결되며 전류분배 부재(130)로부터 직병렬 조명 부재(120)에 흐르는 전류값을 센싱한다.
장애감지 조명제어 부재(150)는 [도 5]에서와 같이 직병렬 조명 부재(120)와 전류센서 부재(140)에 통전 연결될 수 있다.
장애감지 조명제어 부재(150)는 전류센서 부재(140)로부터 센싱된 전류값을 제공받고 그 제공받은 전류값을 기초하여 [도 4]와 [도 5] 상의 복수 개 직렬 서브조명 부재(110, 110', 110", 110''') 중 [도 4]에서와 같이 어느 하나 이상의 직렬 서브조명 부재(110)에 발생한 장애(break)를 진단하도록 구성된다.
이를 위해, 장애감지 조명제어 부재(150)는 [도 5]에서와 같이 ADC(Analog to Digital Converter) 부재(151)를 구비할 수 있다.
여기서, [도 6]은 본 발명의 전류분배 부재에 전원을 공급하는 전원공급 부재에서 발생하는 피크-투-피크를 나타낸 예시도이다.
ADC 부재(151)는 [도 6]에서와 같이 전원공급 부재(11)로부터 직병렬 조명 부재(120)에 공급되는 전류의 피크-투-피크(peak to peak)를 예컨대 10us ~ 100us 주기로 검출한다.
이렇게 피크-투-피크를 검출하면 그 피크-투-피크의 범위 만큼 디지털 결과값이 출력되며 이 출력된 디지털 결과값의 평균값을 산출하는 데이터의 보정 과정을 거칠 수 있다.
여기서, [도 7]은 본 발명의 장애감지 조명제어 부재가 설정하는 마진 전류범위를 개략적으로 나타낸 예시도이다.
장애감지 조명제어 부재(150)는 [도 6]에서와 같이 ADC 부재(151)가 검출한 디지털 결과값으로서의 피크-투-피크를 기초하여 그 디지털 결과값의 평균값을 산출하는 데이터의 보정 과정을 거쳐 [도 7]에서와 같이 직렬 서브조명 부재(110)에 평상시 흐르는 하한값으로서의 '노멀 전류값'과 직렬 서브조명 부재(110)에 장애 발생시 흐르는 상한값으로서의 '임계 전류값' 사이의 '마진 전류범위'를 설정할 수 있다.
이때, 전류센서 부재(140)는 전류분배 부재(130)로부터 직병렬 조명 부재(120)에 흐르는 전류값을 센싱하는 중에 [도 7] 상의 '임계 전류값'을 초과하는 전류값을 식별할 수 있다.
그리고, 장애감지 조명제어 부재(150)는 전류분배 부재(130)로부터 직병렬 조명 부재(120)에 흐르는 전류값이 '임계 전류값'을 초과하는 이벤트가 있었음을 전류센서 부재(140)를 통해 식별함에 따라 해당 직병렬 조명 부재(120)에 장애가 발생하였음을 진단하게 된다.
협대역 사물 인터넷부재(160)는 [도 5]를 참조하면 장애감지 조명제어 부재(150)로부터 직병렬 조명 부재(120)에 발생한 장애에 대응하는 장애감지 정보를 유/무선 통신으로 제공받고 그 장애감지 정보를 관리서버 부재(210)에 제공하도록 구성될 수 있다.
여기서, 관리서버 부재(170)는 협대역 사물 인터넷부재(160)로부터 장애감지 정보를 제공받고 해당 직병렬 조명 부재(120)를 관리한다.
한편, 협대역 사물 인터넷부재(160)는 [도 5]를 참조하면 앰비언트 라이트 센서부재(112)가 센싱한 조도, 일산화탄소 센서부재(113)가 센싱한 CO 지수, 미세먼지 센서부재(114)가 센싱한 미세먼지 지수를 메쉬 와이파이 모듈부재(115)의 무선통신(Wi-Fi)을 통해 제공받을 수도 있다.
그리고, 협대역 사물 인터넷부재(160)는 메쉬 와이파이 모듈부재(115)의 무선통신(Wi-Fi)을 통해 제공받은 조도, CO 지수, 미세먼지 지수를 관리서버 부재(210)에 제공할 수도 있다.
여기서, 관리서버 부재(170)는 협대역 사물 인터넷부재(160)로부터 조도, CO 지수, 미세먼지 지수를 제공받고 그에 대응하여 해당 직병렬 조명 부재(120) 주변의 상태 정보를 파악할 수도 있다.
11 : 전원공급 부재
110 : 직렬 서브조명 부재
111 : LED 부재
112 : 앰비언트 라이트 센서부재
113 : 일산화탄소 센서부재
114 : 미세먼지 센서부재
115 : 메쉬 와이파이 모듈부재
120 : 직병렬 조명 부재
130 : 전류분배 부재
140 : 전류센서 부재
150 : 장애감지 조명제어 부재
151 : ADC 부재
160 : 협대역 사물 인터넷부재
170 : DC-DC 컨버터 부재
210 : 관리서버 부재

Claims (5)

  1. 복수의 LED 부하가 직렬로 통전 연결되어 형성되고 각각이 일단을 통해 전류를 공급받는 복수 개의 직렬 서브조명 부재(110);
    상기 복수 개의 직렬 서브조명 부재(110)가 각각의 타단에서 병렬 연결되어 형성된 직병렬 조명 부재(120);
    전원공급 부재(11)로부터 전원을 공급받아 상기 복수 개의 직렬 서브조명 부재(110)의 상기 일단에 대해 개별적으로 전류를 공급하는 전류분배 부재(130);
    상기 전류분배 부재(130)로부터 상기 직병렬 조명 부재(120)로 흐르는 전류값을 센싱하는 전류센서 부재(140);
    상기 전류센서 부재(140)로부터 센싱된 전류값을 제공받고 그 제공받은 전류값을 기초하여 상기 복수 개의 직렬 서브조명 부재(110) 중 어느 하나의 직렬 서브조명 부재(110)에 발생한 장애를 진단하는 장애감지 조명제어 부재(150);
    를 포함하여 구성되어,
    어느 하나의 LED 부하에서 장애가 발생한 경우에 상기 장애 발생된 LED 부하가 포함된 해당 직렬 서브조명 부재(110)만 셧다운되고 상기 장애 발생된 LED 부하가 미포함된 나머지 직렬 서브조명 부재(110', 110", 110''')는 정상 동작하도록 구성되는 직병렬 연결 방식의 자가 장애진단형 실외 LED 조명제어 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 장애감지 조명제어 부재(150)는,
    전원공급 부재(11)로부터 상기 직병렬 조명 부재(120)에 공급되는 전류의 피크-투-피크를 검출하고,
    상기 검출된 피크-투-피크를 기초하여 상기 직렬 서브조명 부재(110)에 평상시 흐르는 하한값으로서의 노멀 전류값과 상기 직렬 서브조명 부재(110)에 장애 발생시 흐르는 상한값으로서의 임계 전류값 사이의 마진 전류범위를 설정하고,
    상기 전류센서 부재(140)를 통해 상기 임계 전류값을 초과하는 전류값을 식별함에 따라 상기 직병렬 조명 부재(120)에 발생한 장애를 진단하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 직병렬 연결 방식의 자가 장애진단형 실외 LED 조명제어 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 장애감지 조명제어 부재(150)로부터 상기 직병렬 조명 부재(120)에 발생한 장애에 대응하는 장애감지 정보를 제공받고 외부의 관리서버 부재에 상기 장애감지 정보를 제공하는 협대역 사물 인터넷부재(160);
    를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 직병렬 연결 방식의 자가 장애진단형 실외 LED 조명제어 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 협대역 사물 인터넷부재로부터 상기 장애감지 정보를 제공받고 해당 직병렬 조명 부재(120)를 관리하는 관리서버 부재(210);
    를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 직병렬 연결 방식의 자가 장애진단형 실외 LED 조명제어 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 직렬 서브조명 부재(110)는 앰비언트 라이트 센서부재(112), 일산화탄소 센서부재(113), 미세먼지 센서부재(114), 메쉬 와이파이 모듈부재(115) 중 적어도 하나이상을 구비하는 것을 특징으로 하는 직병렬 연결 방식의 자가 장애진단형 실외 LED 조명제어 시스템.
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