KR20000051402A - 적외선 반사광을 이용한 자동조명장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조명기구 주위에 존재하는 인체를 자동적으로 감지하고 이 감지된 정보에 따라 조명기구를 점멸하는 인공지능형 자동조명장치에 관한 것이다.

본 발명은 조명기구와 인접하는 영역에 존재하는 물체를 자동으로 인식하고, 이 인식된 정보에 따라 상기 조명기구를 온/오프 동작시키는 자동조명장치로서, 상기 자동조명장치는 조명기구와, 이 조명기구와 일체로 또는 독립되게 존재하는 자동조명회로를 포함하고; 상기 자동조명회로는 상기 조명기구와 인접하는 영역에 적외선을 방사하는 발광다이오드; 상기 조명기구와 인접하는 영역에 존재하는 물체에 의해 반사된 적외선을 수신하여 이를 전기신호로 변환하고 증폭하는 수광부; 상기 조명기구에 공급되는 동작전원을 온/오프 하기 위한 스위칭릴레이; 상기 수광부로부터 검출된 반사신호가 일정한 기준치를 초과하면, 상기 조명기구와 인접하는 영역에 임의의 물체가 존재하는 것으로 판단하고, 상기 스위칭릴레이를 제어하여 조명기구에 동작전원을 인가하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명의 자동조명장치는 조명기구 주변의 밝기 상태와 조명기구 주위에 존재하는 물체를 감지하고, 이 감지된 정보에 따라 조명기구를 자동적으로 점멸할 수 있어 불필요한 전력의 낭비를 방지하고, 사용자의 편의성을 증대시킨다.

Description

적외선 반사광을 이용한 자동조명장치{AUTOLIGHTING DEVICE TO USE INFRARED RAY}

본 발명은 옥내외용 조명기구에 관한 것으로서, 특히 조명기구 주위에 존재하는 인체를 자동적으로 감지하고 이 감지된 정보에 따라 조명기구를 점멸하는 인공지능형 자동조명장치에 관한 것이다.

일반적으로 가정용 주택이나 사무용 빌딩 등에서 사용하는 백열전구나 형광램프는 대부분이 수동적인 작동에 의해 점멸된다. 즉, 인간이 해당 조명기구에 대응하는 스위치를 온/오프 하는 것에 의해 조명기구는 작동된다.

그러나, 현대사회에 접어들면서 이러한 수동조명방식은 인간의 편의를 위한 자동화라는 난제에 봉착되었다. 즉, 인간이 수동으로 스위치를 작동시키지 않더라도 인체를 자동으로 감지하여 인간이 존재하는 경우에는 조명기구를 점등하고, 인간이 존재하지 않는 경우에는 조명기구를 소등할 수 있는 자동조명장치가 요청된다.

종래에는 이러한 자동조명방식의 일환으로서 초전형 온도센서를 이용한 자동조명장치가 개발되었다.

이 초전형 온도센서를 이용한 조명장치는 주변의 온도차를 이용하여 인체를 감지하고, 일정한 지연시간을 설정하여 그 지연시간 동안만 조명기구를 점등하는 방식이다.

그러나, 이러한 자동조명방식은 주위의 환경(바람, 온도, 습도 등)에 민감하게 반응함으로써 오동작이 많고, 설정시간이 지나면 자동으로 조명기구가 소등되어 조명기구 아래에 사람이 있어도 꺼져버리는 단점이 존재한다.

또한, 인간이 조명기구 아래를 순간적으로 지나가도 설정된 시간만큼은 조명기구가 점등되기 때문에 불필요한 전력낭비를 초래하는 문제점을 갖는다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명의 제 1의 목적은 적외선 반사광을 이용하여 인체를 감지하고, 이 감지된 정보에 따라 조명기구를 자동으로 점멸할 수 있는 자동조명장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 제 2의 목적은 낮과 밤을 구분하여 밤에만 조명기구를 동작시킬 수 있는 자동조명장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 제 3의 목적은 센서의 오동작을 최소화할 수 있는 자동조명장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 제 4의 목적은 조명기구의 설치위치에 따라 적외선의 송신거리를 조절할 수 있는 자동조명장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 조명기구와 인접하는 영역에 존재하는 물체를 자동으로 인식하고, 이 인식된 정보에 따라 상기 조명기구를 온/오프 동작시키는 자동조명장치로서, 상기 자동조명장치는 조명기구와, 이 조명기구와 일체로 또는 독립되게 존재하는 자동조명회로를 포함하고; 상기 자동조명회로는 상기 조명기구와 인접하는 영역에 적외선을 방사하는 발광다이오드; 상기 조명기구와 인접하는 영역에 존재하는 물체에 의해 반사된 적외선을 수신하여 이를 전기신호로 변환하고 증폭하는 수광부; 상기 조명기구에 공급되는 동작전원을 온/오프 하기 위한 스위칭릴레이; 상기 수광부로부터 검출된 반사신호가 일정한 기준치를 초과하면, 상기 조명기구와 인접하는 영역에 임의의 물체가 존재하는 것으로 판단하고, 상기 스위칭릴레이를 제어하여 조명기구에 동작전원을 인가하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자동조명회로는 조명기구 주위의 빛을 감지하는 포토다이오드를 부가적으로 포함하고; 상기 제어부는 상기 포토다이오드로부터 입력되는 주변물체로부터정한 기준치 이하이고, 상기 조명기구와 인접하는 영역에 존재하는물체로부터 반사되는 적외선 신호가 검출되는 경우에만 조명기구를 동작시킨다.

또한, 본 발명은 상기 발광다이오드로부터 방출되는 적외선의 송신거리를 조절하기 위한 송신거리 조절회로를 부가적으로 포함한다.

또한, 상기 포토다이오드는 반사된 적외선 신호가 수신되지 않도록 상기 수광부와 최대한 멀리 떨어져 설치된다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특히 첨부된 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해서 실현될 수 있다.

명세서 내에 통합되어 있고 명세서의 일부를 구성하는 첨부도면은 발명의 현재의 바람직한 실시예를 예시하며, 상기한 일반적 설명 및 다음의 바람직한 실시예의 상세설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 자동조명장치의 개략적인 블록구성도를 도시한 것이다.

도 2는 상기 도 1의 자동조명장치에 적용되는 자동조명회로에 대한 상세 회로구성도이다.

도 3은 본 발명의 자동조명회로에 전원을 공급하기 위한 전원공급장치의 회로구성도이다.

도 4는 본 발명의 자동조명회로에 의해 동작되는 조명기구를 도시한 것이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 제어부 2: 발진회로

3: 송신거리 조절회로 4: 광감지부

5: 스위칭릴레이 6: 조명기구

7: 발광다이오드 8: 수광부

9: 전원공급장치

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하기로 한다.

또한, 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외의 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 자동조명장치에 대한 개략적인 구성을 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 자동조명장치는 제어부(1), 발진회로(2), 송신거리 조절회로(3), 광감지부(4), 스위칭릴레이(5), 조명기구(6), 발광다이오드(7), 수광부(8) 및 전원공급장치(9)로 구성된다.

상기 발광다이오드(D4)(7)는 PN접합 등에 의하여 소수캐리어를 주입하여 이것이 다수 캐리어와 재결합될 때에 천이에 상당하는 에너지가 빛으로서 방출되는 것을 이용하여 전류를 빛으로 변환하는 소자이다. 발광파장은 재료와 불순물에 의하여 결정되며, 본 발명에 있어서는 38KHz의 적외선 캐리어를 방출하는 적외발광 다이오드를 선택한다.

상기 수광부(8)는 반사된 적외선을 수신하여 증폭하는 역할을 수행하는 부분으로서, 물체로부터의 적외 반사광을 검출하는 반사형 광센서와, 이 광센서로 부터 출력되는 미약한 반사신호를 증폭하는 증폭기로 구성된다.

상기 송신거리 조절회로(3)는 상기 발광다이오드(7)에서 방출되는 적외선의 광량을 조절하는 것에 의해 적외선이 방사되는 송신거리를 조절한다. 즉, 조명기구와 인체와의 사이가 멀 경우에는 송신거리를 크게 하고, 조명기구와 인체의 거리가 짧은 경우에는 송신거리를 짧게 함으로써 불필요한 전력의 낭비를 방지할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 송신거리 조절회로(3)는 NPN형 트랜지스터(Q1)와 이 트랜지스터의 베이스 단에 접속된 가변저항(R5)으로 구성된다. 따라서, 사용자는 조명기구가 설치된 장소나 주변환경에 따라 상기 가변저항(R5)을 적절히 조절함으로써 방출되는 적외선의 송신거리를 조절할 수 있다.

즉, 가변저항(R5)의 저항 값이 조절됨에 따라 베이스 단에 인가되는 제어전압이 달라지고, 이 베이스 단에 인가되는 전압 값의 변화에 따라 트랜지스터의 자체저항이 달라지기 때문이다.

상기 발진회로(2)는 발광다이오드(7)가 38KHz대의 적외선 캐리어를 방출할 수 있도록 38KHz대의 신호를 발진하는 회로이다.

상기 광감지부(4)는 조명기구(6) 주위의 빛을 흡수하여 이 빛을 전기적 신호로 변환함으로써 제어부(1)가 낮과 밤을 구분하게 하기 위한 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광감지부(4)는 포토다이오드(D1)와 수동 전환스위치(S1)로 구성된다. 상기 포토다이오드(D1)는 광신호를 전기신호로 변환하는 장치이다. 상기 전환스위치(S1)는 사용자가 가동단자를 1번 고정접점에 접속시키면 설정된 전압이 제어부(1)에 인가되고, 2번 고정접점에 접속시키면 포토다이오드(D1)로부터 검출된 전압이 제어부(1)에 인가된다.

상기 스위칭릴레이(5)는 전자석과 가동접점으로 구성되는 유접점릴레이로서 도 2에 도시된 바와 같이 전원공급장치(9)로 부터 인가되는 전압을 스위칭하여 조명기구(6)를 점멸하는 장치이다. 도 2에 있어서는 상기 스위칭릴레이가 유접점릴레이인 경우를 예시하였지만 동일한 목적과 효과를 나타낼 수 있다면 무접점릴레이도 채용 가능하다.

상기 제어부(1)는 도 2에 도시된 자동조명회로를 통제하는 중앙제어장치로서 광감지부(4)로 부터 인가되는 신호로 부터 낮과 밤을 구분하고, 발광다이오드(7)를 제어하여 조명기구(6)와 인접하는 영역에 적외선을 방사하며, 물체로 부터 반사되는 적외선을 수신하여 조명기구(6)와 인접하는 영역에 인체와 같은 물체가 존재함을 감지하며, 스위칭릴레이(5)를 제어하여 조명기구(6)를 점멸하는 기능을 수행한다.

도 3에 도시된 것은 도 2에 도시된 자동조명회로와 도 4의 조명기구(6)에 구동전원을 인가하는 전원공급장치(9)이다. 이 전원공급장치(9)는 도 3에 도시된 바와 같이 전파정류용 브리지 다이오드(D2)와, 보호용 제너다이오드(D3) 및 평활용 콘덴서(C3)로 구성된다. 따라서, 상기 전원공급장치(9)는 상용 교류전압인 220V AC를 기준전압(VCC)용의 직류전압으로 변환하여 이를 상기 자동조명회로에 공급하고, 도 4의 조명기구 단자(AC IN C, AC IN A)에 교류 동작전압을 인가한다.

또한, 본 발명에 있어서는 상기 발광다이오드(7)가 조명기구(6)와 일체로 혹은 독립되게 설치되어 조명기구(6)와 인접하는 영역에 일정한 방사각을 가지고 적외선을 방출하는 것이 특징이다.

또한, 본 발명에 있어서는 상기 광감지부(4)의 포토다이오드(D1)가 반사되는 적외선을 제외한 주변에서 흡수되는 빛만을 선별하여 수신할 수 있도록 상기 발광다이오드(7) 및 반사형 광센서(8)와는 일정한 거리를 두고 설치되는 것이 특징이다.

이하에서는 상술한 구성의 자동조명장치에 대한 동작관계를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

A. 낮과 밤의 구분

사용자는 수동전환 스위치(S1)의 가동단자를 1번 고정접점에 연결하는 것에 의해 일정한 기준전압(VCC)을 제어부(1)에 인가하여 포토다이오드(D1)로부터 검출되는 광량과 상관없이 조명기구(6)를 자동적으로 점멸시키는 자동점멸동작을 수행하게 할 수 있다.

또한, 사용자는 수동전환 스위치(S1)의 가동단자를 2번 고정접점에 연결하여 포토다이오드(D1)로 부터 인가되는 광량에 따라 제어부(1)가 낮과 밤을 구분하여 밤에만 자동점멸회로를 동작시키고, 낮에는 발광다이오드(7)의 적외선 방출과 스위칭릴레이(5)의 가동을 중지시킬 수 있다.

따라서, 조명기구를 점등시킬 필요가 없는 낮에는 항상 조명기구가 소등된 상태로 존재하게 하고, 조명기구의 점등이 필요한 밤에는 인체를 감지한 때에만 자동으로 조명기구를 점등시킴으로써 전력의 낭비를 획기적으로 개선시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 자동조명장치는 밤낮의 구분 없이 항상 빛이 필요한 장소에서는 사용자가 상기 수동전환 스위치를 1번 고정접점에 연결함으로써 주변환경과 상관없이 조명기구를 자동 점멸시킬 수 있다.

B. 조명기구의 자동점멸동작

광감지부(4)의 수동전환 스위치(S1)가 1번 고정접점에 접속되어 있거나, 자동전환 스위치(S1)가 2번 고정접점에 접속된 상태에서 포토다이오드(D1)로 부터 일정한 기준치 이상의 광량이 검출되면 제어부(1)는 발광다이오드(7)가 38KHz에 해당하는 적외선 캐리어를 방출할 수 있도록 발진회로(2)를 제어한다.

이때, 상기 발광다이오드(7)로 부터 방출되는 적외선의 송신거리는 송신거리 조절회로(3)의 가변저항(R5)을 적절히 조절하는 것에 의해 설정할 수 있다.

상기 발광다이오드(7)로 부터의 적외선은 상기 조명기구(6)와 인접하고 있는 영역을 향해 일정한 방사각을 가지고 방출된다. 이때, 상기 조명기구(6)와 인접하는 영역 내에 물체가 존재하면 방출된 적외선은 물체에 부딪쳐 반사된다.

반사된 적외선의 일부가 수광부(8)의 반사형 광센서에 수신되면 반사형 광센서는 그 광량에 대응하는 전기신호를 발생하고, 이 전기신호는 제어부가 충분히 인식할 수 있을 정도의 신호레벨로 증폭되어 제어부(1)에 인가된다.

제어부(1)에 일정한 기준치 이상의 반사신호가 입력되면 제어부(1)는 조명기구와 인접하는 영역 내에 물체가 존재하는 것으로 인식하여 스위칭릴레이(5)를 구동한다.

스위칭릴레이(5)가 구동되면 전원공급장치(9)의 AC전원이 조명기구(6)에 입력되어 백열전구, 형광램프와 같은 조명기구가 자동적으로 점등된다.

첨부도면에 도시한 회로구성 등은 예시이고, 동일기능을 실현할 수 있다면 다른 구성을 채용해도 된다. 또한 동작흐름도 임의로 변경 가능하다.

또한, 상술한 실시예에 본 발명이 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 자동조명장치는 조명기구 주변의 밝기 상태와 조명기구 주위에 존재하는 물체를 감지하고, 이 감지된 정보에 따라 조명기구를 자동적으로 점멸할 수 있어 불필요한 전력의 낭비를 방지하고, 사용자의 편의성을 증대시킨다.

Claims (3)

1. 조명기구와 인접하는 영역에 존재하는 물체를 자동으로 인식하고, 이 인식된 정보에 따라 상기 조명기구를 온/오프 동작시키는 자동조명장치로서,

   상기 자동조명장치는 조명기구와, 이 조명기구와 일체로 또는 독립되게 존재하는 자동조명회로를 포함하고;

   상기 자동조명회로는

   상기 조명기구와 인접하는 영역에 적외선을 방사하는 발광다이오드;

   상기 조명기구와 인접하는 영역에 존재하는 물체에 의해 반사된 적외선을 수신하여 이를 전기신호로 변환하고 증폭하는 수광부;

   상기 조명기구에 공급되는 동작전원을 온/오프 하기 위한 스위칭릴레이;

   상기 수광부로부터 검출된 반사신호가 일정한 기준치를 초과하면, 상기 조명기구와 인접하는 영역에 임의의 물체가 존재하는 것으로 판단하고, 상기 스위칭릴레이를 제어하여 조명기구에 동작전원을 인가하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 자동조명장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 자동조명회로는 조명기구 주위의 빛을 감지하는 포토다이오드를 부가적으로 포함하고;

   상기 제어부는 상기 포토다이오드로부터 입력되는 주변의 광량이 일정한 기준치 이하이고, 상기 조명기구와 인접하는 영역에 존재하는 물체로부터 반사되는 적외선 신호가 검출되는 경우에만 조명기구를 동작시키는 것을 특징으로 하는 자동조명장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 발광다이오드로부터 방출되는 적외선의 송신거리를 조절하기 위한 송신거리 조절회로를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 자동조명장치.