KR20100006002A - 색온도 및 밝기 조절이 가능한 조명 장치 및 이를 구비한조명 시스템 - Google Patents

색온도 및 밝기 조절이 가능한 조명 장치 및 이를 구비한조명 시스템 Download PDF

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Abstract

색온도 설정값 및 밝기 설정값으로부터 PWM 제어 펄스의 듀티를 결정함으로써 색온도와 밝기 조절이 가능한 조명 장치 및 이를 포함하는 조명 시스템이 개시된다. 상기 조명 장치는, 서로 다른 색온도의 광을 발광하는 제1 및 제2 광원부와, 상기 제1 및 제2 광원부를 PWM 제어 방식으로 각각 구동하는 제1 및 제2 PWM 구동부 및 외부로부터 입력되는 색온도 설정값 및 밝기 설정값에 따라 상기 제1 및 제2 PWM 구동부의 PWM 제어 펄스의 듀티를 각각 제어하는 듀티 제어부를 포함한다. 상기 듀티 제어부는 상기 제1 및 제2 PWM 구동부의 PWM 제어 펄스의 듀티에 상기 색온도 설정값이 서로 상보관계로 반영되도록 상기 듀티를 제어한다.
조명, 색온도, 밝기, PWM, 듀티, 화이트, LED

Description

색온도 및 밝기 조절이 가능한 조명 장치 및 이를 구비한 조명 시스템{ILLUMINATION APPARATUS CAPABLE OF ADJUSTING COLOR TEMPERATURE AND BRIGHTNESS AND ILLUMINATION SYSTEM COMPRISING THE SAME}
본 발명은 조명 장치 및 조명 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 색온도 설정값 및 밝기 설정값으로부터 PWM 제어 펄스의 듀티를 결정함으로써 색온도와 밝기 조절이 가능한 조명 장치 및 이를 포함하는 조명 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 서로 다른 색온도를 갖는 백색광을 각각 발광하는 두 개의 광원을 구비하는 조명 장치가 알려져 있다. 상기 광원의 구동은 PWM 제어에 의해 이루어질 수 있으며, 조명 장치에 방출되는 광의 색온도 및 밝기를 조정하기 위해서는 PWM 제어 펄스의 듀티 제어가 필수적이다.
종래의 조명 장치에서는, 각 색상의 광원을 구동하기 위한 PWM 제어 펄스의 듀티를 소정 스텝으로 증가/감소시키는 명령을 반복 입력하는 방식으로 듀티 조정 이 이루어졌다. 따라서, 원하는 색온도와 밝기를 한번에 설정하는 것이 불가능하며, 색온도를 유지한 상태에서 밝기를 조정하거나 밝기를 유지한 상태에서 색온도를 조정하는 것이 불가능 하였다. 또한, 종래의 조명장치는 각 색상 광원을 구동하기 위한 PWM 제어 펄스의 듀티의 증가/감소 명령의 전달에 오류가 발생한 경우, 사용자가 입력한 듀티와 실제 적용되는 듀티 사이에 오차가 발생하고 이를 정정하는 것의 거의 불가능하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 색온도 설정값 및 밝기 설정값으로부터 서로 다른 색온도를 갖는 두 광원을 구동하기 위한 PWM 제어 펄스의 듀티를 결정할 수 있는 색온도 및 밝기 조절이 가능한 조명 장치 및 이를 구비한 조명 시스템를 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 기술적 구성으로서 본 발명은,
서로 다른 색온도의 광을 발광하는 제1 및 제2 광원부;
상기 제1 및 제2 광원부를 PWM 제어 방식으로 각각 구동하는 제1 및 제2 PWM 구동부; 및
외부로부터 입력되는 색온도 설정값 및 밝기 설정값에 따라 상기 제1 및 제2 PWM 구동부의 PWM 제어 펄스의 듀티를 각각 제어하는 듀티 제어부를 포함하며,
상기 듀티 제어부는 상기 제1 및 제2 PWM 구동부의 PWM 제어 펄스의 듀티에 상기 색온도 설정값이 서로 상보관계로 반영되도록 상기 듀티를 제어하는 것을 특징으로 하는 색온도 및 밝기 조절이 가능한 조명 장치를 제공한다.
바람직하게, 상기 제1 및 제2 PWM 구동부의 듀티는 각각 하기 식 1 및 식 2에 의해 결정될 수 있다.
[식 1]
Figure 112008049215115-PAT00001
[식 2]
Figure 112008049215115-PAT00002
상기 식 1 및 식 2에서 D1, D2는 상기 제1 및 제2 PWM 구동부의 듀티를 나타내며, X는 상기 색온도 설정값을 나타내고 Y는 상기 밝기 설정값을 나타낸다. 또한, M은 상기 제1 및 제2 PWM 구동부의 PWM 슬롯수를 나타내며, N은 상수로써 0 ≤X ≤N, 0 ≤Y ≤N의 관계를 갖는다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,
사용자 조작에 의한 색온도 설정 및 밝기 설정을 입력 받아, 그에 상응하는 색온도 설정값 및 밝기 설정값을 생성하여 송신하는 컨트롤러; 및
상기 컨트롤러부로부터 송신된 상기 색온도 설정값 및 밝기 설정값을 수신하는 수신부와, 서로 다른 색온도의 광을 발광하는 제1 및 제2 광원부와, 상기 제1 및 제2 광원부를 PWM 제어 방식으로 각각 구동하는 제1 및 제2 PWM 구동부와, 상기 색온도 설정값 및 밝기 설정값에 따라 상기 제1 및 제2 PWM 구동부의 PWM 제어 펄 스의 듀티를 각각 제어하는 듀티 제어부를 갖는 조명 장치를 포함하며,
상기 듀티 제어부는 상기 제1 및 제2 PWM 구동부의 PWM 제어 펄스의 듀티에 상기 색온도 설정값이 서로 상보관계로 반영되도록 상기 듀티를 제어하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템을 제공한다.
본 발명에 따르면, 두 개의 광원부 전체의 밝기를 일정하게 유지한 상태에서 조명의 색온도를 조정하는 것이 가능하며, 색온도를 유지한 상태에서 밝기만 조정하는 것이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 각 광원의 PWM 듀티를 직접 증가 감소시키는 명령에 의해 동작하는 종래의 조명 제어방식에 비해 한번의 설정값 입력만으로 원하는 색상 또는 밝기로 조명을 변화시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 컨트롤러로부터 직접 색온도 설정값 및 밝기 설정값을 생성하여 조명장치에 전달하므로, 종래의 PWM 듀티를 단순히 증가, 감소 시키는 방식의 명령을 반복 입력하는데 비해 통신 회수를 감소시킴으로써 통신의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 통신에 오류가 발생하더라도 다음 입력을 통해 올바른 듀티제어를 수행할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에 도시된 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다는 점을 유념해야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 색온도 및 밝기 조절이 가능한 조명 장치의 블록 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시형태에 따른 색온도 및 밝기 조절이 가능한 조명 장치는, 서로 다른 색온도의 광을 발광하는 제1 및 제2 광원부(11, 12)와, 상기 제1 및 제2 광원부(11, 12)를 PWM 제어 방식으로 각각 구동하는 제1 및 제2 PWM 구동부(13, 14), 및 외부로부터 입력되는 색온도 설정값(X) 및 밝기 설정값(Y)에 따라 상기 제1 및 제2 PWM 구동부(13, 14)의 PWM 제어 펄스의 듀티를 각각 제어하는 듀티 제어부(15)를 포함한다.
상기 제1 및 제2 광원부(11, 12)는 서로 다른 색온도의 백색광을 발광하는 발광 다이오드(LED) 또는 LED 어레이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 광원부(11)는 약 5000K의 색온도를 갖는 백색 LED를 채용할 수 있으며, 제2 광원부(12)는 약 2600K의 색온도를 갖는 백색 LED를 채용할 수 있다. 이러한 색온도는 단순한 예시로서 기재된 것이며, 조명의 색온도를 광범위하게 조정하기 위해서 가능한 색온도 차이가 큰 두 종류의 백색 LED를 이용하는 것이 바람직하다.
상기 제1 및 제2 PWM 구동부(13, 14)는 통상의 PWM 제어방식을 이용하여 상기 제1 및 제2 광원부(11, 12)를 구동한다. 상기 제1 및 제2 PWM 구동부(13, 14)는 상기 듀티 제어부(15)로부터 PWM 제어에 사용되는 PWM 제어 펄스를 제공받는다.
상기 듀티 제어부(15)는, 외부로부터 색온도 설정값(X) 및 밝기 설정값(Y)을 입력받아 이에 상응하는 제1 및 제2 광원부(11, 12)의 발광이 이루어질 수 있도록, 상기 제1 및 제2 PWM 구동부(13, 14)의 PWM 제어에 사용되는 PWM 제어 펄스를 생성한다. 즉, 상기 듀티 제어부(15)는 상기 제1 및 제2 PWM 구동부(13, 14)의 PWM 제어에 사용되는 PWM 제어 펄스의 듀티를 적절하게 결정함으로써, 제1 및 제2 광원부(11, 12)가 상기 색온도 설정값(X) 및 밝기 설정값(Y)에 해당하는 발광을 할 수 있게 한다.
특히, 상기 듀티 제어부(15)는 상기 색온도 설정값(X) 및 밝기 설정값(Y)을 동시에 반영할 수 있는 상기 제1 및 제2 PWM 구동부(13, 14) 각각의 듀티를 생성한다. 예를 들어, 상기 듀티 제어부(15)는, 상기 제1 및 제2 PWM 구동부에 제공되는 PWM 제어 펄스의 듀티를 각각 하기 식 1 및 식 2에 따라 결정할 수 있다.
[식 1]
Figure 112008049215115-PAT00003
[식 2]
Figure 112008049215115-PAT00004
상기 식 1 및 식 2에서 D1, D2는 상기 제1 및 제2 PWM 구동부(13, 14)의 듀티를 나타내며, X는 상기 색온도 설정값을 나타내고 Y는 상기 밝기 설정값을 나타낸다. 또한, M은 상기 제1 및 제2 PWM 구동부(13, 14)의 PWM 슬롯수를 나타내며, N은 상수로써 0 ≤X ≤N, 0 ≤Y ≤N의 관계를 갖는다.
상기 식 1 및 식 2를 살펴보면, 상기 듀티 제어부(15)는, 제1 및 제2 PWM 제어부에 제공하는 PWM 제어 펄스의 듀티에 밝기 설정값(Y)은 동일하게 적용하고 색온도 설정값(X)은 서로 상보 관계로 적용한다. 본 발명은 상기와 같은 듀티 제어에 의해, 두 광원부(11, 12) 전체의 밝기를 일정하게 유지한 상태에서 조명의 색온도를 조정하는 것이 가능하며, 색온도를 유지한 상태에서 밝기만 조정하는 것도 가능하다.
또한, 각 광원의 PWM 듀티를 직접 증가 감소시키는 명령에 의해 동작하는 종 래의 조명 제어방식에 비해 한번의 설정값 입력만으로 원하는 색상 또는 밝기로 조명을 변화시킬 수 있다.
한편, 상기 듀티 제어부(15)는 입력되는 색온도 설정값(X) 및 밝기 설정값(Y)으로부터 각 PWM 구동부(13, 14)의 PWM 제어 펄스를 생성하기 위한 알고리듬이 프로그램된 CPU로 구현될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 색온도 및 밝기 조절이 가능한 조명 장치를 적용한 조명 시스템의 일례를 도시한 블록 구성도이다.
도 2에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일실시형태에 따른 색온도 및 밝기 조절이 가능한 조명 장치를 적용한 조명 시스템은, 전술한 본 발명의 일실시형태에 따른 조명 장치(10) 및 사용자 입력을 위한 컨트롤러(20)로 이루어질 수 있다.
도 2에 도시된 조명 시스템의 조명 장치(10)는 전술한 것과 같은 조명 장치의 구성에 컨트롤러로부터 제어 신호를 입력받기 위한 수신부(16)를 더 포함할 수 있다. 상기 수신부(16)는 적외선, RF와 같은 무선 수신 방식 또는 유선 수선 방식을 채택하여 구현될 수 있다.
상기 컨트롤러(20)는 사용자가 직접 색온도 설정 및 밝기 설정을 입력하기 위한 조작이 이루어지는 조작부(21), 상기 조작부(21)에서의 사용자의 입력 조작에 상응하는 색온도 설정값 및 밝기 설정값을 생성하는 CPU(22) 및 상기 CPU(22)에서 생성된 색온도 설정값 및 밝기 설정값을 조명 장치(10) 측으로 송신하기 위한 송신부(23)를 포함할 수 있다.
이와 같은 조명 시스템은, 하나의 컨트롤러(20)를 이용하여 다수의 조명 장치(10, 10-1, 10-2)를 제어할 수 있으며, 이 경우, 송신부(23)에서 송신되는 신호에 목적지로 하는 조명 장치에 대한 정보(주소 등)를 포함하는 방식을 이용할 수 있다.
상기 조명 시스템은, 컨트롤러(20)에 포함되는 CPU(22)는 사용자 조작에 상응하는 색온도 설정값 및 밝기 설정값을 생성하는 역할을 수행하고, 상기 조명 장치(10) 내에 또 하나의 CPU로 구현되는 듀티 제어부는 색온도 설정값 및 밝기 설정값으로부터 PWM 듀티를 결정하는 역할을 수행하도록 역할 분담을 이룸으로써 각 CPU를 비교적 저렴한 단가의 저사양 CPU로 구현할 수 있다.
또한, 상기 조명 시스템은 컨트롤러로부터 직접 색온도 설정값 및 밝기 설정값을 생성하여 조명장치에 전달하므로, 종래의 PWM 듀티를 단순히 증가, 감소 시키는 방식의 명령을 반복 입력하는데 비해 통신 회수를 감소시킴으로써 통신의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 통신에 오류가 발생하더라도 다음 입력을 통해 올바른 듀티제어를 수행할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위 및 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 색온도 및 밝기 조절이 가능한 조명 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 색온도 및 밝기 조절이 가능한 조명 장치를 적용한 조명 시스템의 일례를 도시한 블록 구성도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
11: 제1 광원부 12: 제2 광원부
13: 제1 PWM 구동부 14: 제2 PWM 구동부
15: 듀티 제어부

Claims (4)

  1. 서로 다른 색온도의 광을 발광하는 제1 및 제2 광원부;
    상기 제1 및 제2 광원부를 PWM 제어 방식으로 각각 구동하는 제1 및 제2 PWM 구동부; 및
    외부로부터 입력되는 색온도 설정값 및 밝기 설정값에 따라 상기 제1 및 제2 PWM 구동부의 PWM 제어 펄스의 듀티를 각각 제어하는 듀티 제어부를 포함하며,
    상기 듀티 제어부는 상기 제1 및 제2 PWM 구동부의 PWM 제어 펄스의 듀티에 상기 색온도 설정값이 서로 상보관계로 반영되도록 상기 듀티를 제어하는 것을 특징으로 하는 색온도 및 밝기 조절이 가능한 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 PWM 구동부의 PWM 제어 펄스의 듀티는 각각 하기 식 1 및 식 2에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 색온도 및 밝기 조절이 가능한 조명 장치.
    [식 1]
    Figure 112008049215115-PAT00005
    [식 2]
    Figure 112008049215115-PAT00006
    (D1, D2: 상기 제1 및 제2 PWM 구동부의 듀티, X: 상기 색온도 설정값, Y: 상기 밝기 설정값, M: 상기 제1 및 제2 PWM 구동부의 PWM 슬롯수, N: 상수, 0 ≤X ≤N, 0 ≤Y ≤N)
  3. 사용자 조작에 의한 색온도 설정 및 밝기 설정을 입력 받아, 그에 상응하는 색온도 설정값 및 밝기 설정값을 생성하여 송신하는 컨트롤러; 및
    상기 컨트롤러부로부터 송신된 상기 색온도 설정값 및 밝기 설정값을 수신하는 수신부와, 서로 다른 색온도의 광을 발광하는 제1 및 제2 광원부와, 상기 제1 및 제2 광원부를 PWM 제어 방식으로 각각 구동하는 제1 및 제2 PWM 구동부와, 상기 색온도 설정값 및 밝기 설정값에 따라 상기 제1 및 제2 PWM 구동부의 PWM 제어 펄스의 듀티를 각각 제어하는 듀티 제어부를 갖는 조명 장치를 포함하며,
    상기 듀티 제어부는 상기 제1 및 제2 PWM 구동부의 PWM 제어 펄스의 듀티에 상기 색온도 설정값이 서로 상보관계로 반영되도록 상기 듀티를 제어하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템 .
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 PWM 구동부의 PWM 제어 펄스의 듀티는 각각 하기 식 1 및 식 2에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
    [식 1]
    Figure 112008049215115-PAT00007
    [식 2]
    Figure 112008049215115-PAT00008
    (D1, D2: 상기 제1 및 제2 PWM 구동부의 듀티, X: 상기 색온도 설정값, Y: 상기 밝기 설정값, M: 상기 제1 및 제2 PWM 구동부의 PWM 슬롯수, N: 상수, 0 ≤X ≤N, 0 ≤Y ≤N)
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