KR20100127404A - 조명제어 시스템 - Google Patents

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KR20100127404A
KR20100127404A KR1020090045835A KR20090045835A KR20100127404A KR 20100127404 A KR20100127404 A KR 20100127404A KR 1020090045835 A KR1020090045835 A KR 1020090045835A KR 20090045835 A KR20090045835 A KR 20090045835A KR 20100127404 A KR20100127404 A KR 20100127404A
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sensing
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전춘근
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정화식
전춘근
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Abstract

본 발명은 사람의 존재 유무룰 정확하게 감지하여 광원의 점등 및 소등을 제어함과 아울러 주변 공간의 조도를 자동으로 감지하여 광원의 조도를 제어함으로써 소비전력을 줄일 수 있는 조명제어 시스템에 관한 것으로, 상술된 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 조명제어 시스템은, 복수의 공간으로 구분되어, 각 공간마다 설치된 조명장치; 상기 각 공간마다 설치되어, 자신이 위치한 공간에 사람이 존재하는지를 감지함과 아울러 그 공간의 주변 조도를 감지하여 상기 해당 공간의 조명장치를 온/오프 및 조도를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 감지/제어부; 상기 각 조명장치와 전력선모뎀을 통해 연결되어 상기 복수의 공간들을 점등 조건과 소등 조건으로 구분 관리하여 상기 점등 조건의 공간에서는 상기 감지/제어부에 의해 해당 공간의 조명장치가 제어되고, 상기 소등 조건의 공간에서는 상기 감지/제어부의 제어 신호와 무관하게 상기 조명장치가 소등되도록 제어하는 관리서버를 구비함을 그 특징으로 한다.
조명, 발광 다이오드, 조도, 점등 공간, 소등 공간, 인체감지부, 열감지센서

Description

조명제어 시스템{SYSTEM FOR CONTROLLING ILLUMINATOR}
본 발명은 조명제어 시스템에 관한 것으로, 사람의 존재 유무룰 정확하게 감지하여 광원의 점등 및 소등을 제어함과 아울러 주변 공간의 조도를 자동으로 감지하여 광원의 조도를 제어함으로써 소비전력을 줄일 수 있는 조명제어 시스템에 대한 것이다.
기존의 센서형 등기구는 인체의 움직임이 감지된 후 일정 시간이 지나면 자동으로 조명을 소등하게 되어 있어 그 때마다 조명을 점등시키기 위해 사람이 움직여야만 하는 문제점이 있었다.
또한, 최근 들어 조명장치의 광원이 기존의 필라멘트 및 방전관에서 발광다이오드로 변화하는 추세인데, 이와 같이 기존 조명장치를 발광 다이오드로 교체하고 인체감지 시스템을 도입할 경우 에너지 소비는 줄일 수 있으나, 인체감지 감지 시스템을 도입하여 조명장치를 제어하기 위해서는 감지 시스템과 조명등을 조합하기 위해서 전기 배선을 새로 설정 해야 하는 문제점이 있었다.
또한 넓은 공간에서는 센서가 감지할 수 있는 범위가 제한되는 문제점을 방지하기 위해 감지 시스템의 출력을 지그비(Zigbee)등을 이용한 무선으로 전송하고 1개의 수신기장치에서 수신하여 조명장치를 전체적으로 제어하는 방법등이 있으나, 이와 같은 경우에는 넓은 공간의 조명을 동시에 온/오프하므로 에너지 절감의 효과가 떨어지게 되며, 센서 시스템 외부에 전파를 송수신하기 위한 안테나가 설치되어야 하므로 실내 미관을 해치는 문제점이 있으며 센서시스템과 조명장치를 연결하기 위한 별도의 전기 공사를 해야하는 단점이 있었다.
또한, 기존에는 사용자가 직접 조명장치의 볼륨을 조절하여 광원의 조도를 수동으로 조절해야 하는 불편함이 있었다.
이러한 문제점들로 인하여 실제로 설치된 센서형 등기구나 조도 조절장치가 유명무실하게 되거나 센서 시스템을 설치할 때 등기구의 가격 외에 전기공사로 사용자의 부담이 큰 것이 문제이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 사람의 움직임이 없어도 사람의 존재 유무를 감지하여 조명등을 점등 및 소등을 제어할 수 있으며, 주변의 조도에 따라 광원의 조도를 제어함으로써 불필요하게 소비되는 에너지를 절약할 수 있으며, 발광 다이오드를 이용한 조명장치를 설치할 때 기존의 전기 배선을 그대로 사용할 수 있으며. 또한 개별 조명등 또는 건물 내의 조명등 기구를 그룹 형태로 제어 또는 감시하여 전력소비를 극소화함과 아울러 전력제어 및 감시를 편리하게 수행 할 수 있는 조명제어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술된 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 조명제어 시스템은, 복수의 공간으로 구분되어, 각 공간마다 설치된 조명장치; 상기 각 공간마다 설치되어, 자신이 위치한 공간에 사람이 존재하는지를 감지함과 아울러 그 공간의 주변 조도를 감지하여 상기 해당 공간의 조명장치를 온/오프 및 조도를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 감지/제어부; 상기 각 조명장치와 전력선모뎀을 통해 연결되어 상기 복수의 공간들을 점등 조건과 소등 조건으로 구분 관리하여 상기 점등 조건의 공간에서는 상기 감지/제어부에 의해 해당 공간의 조명장치가 제어되고, 상기 소등 조건의 공간에서는 상기 감지/제어부의 제어 신호와 무관하게 상기 조명장치가 소등되도록 제어하는 관리서버를 구비함을 그 특징으로 한다.
상기 관리서버는 상기 공간들 중 어떠한 공간들이 점등 공간이고 어떠한 공간들이 소등 공간인지에 대한 정보를 포함하는 공간구분신호를 생성하고, 이 공간구분신호를 자신에게 구비된 전력선모뎀을 통해 각 조명장치에 공급하며; 상기 각 조명장치는 상기 관리서버로부터의 공간구분신호를 자신에게 구비된전력선모뎀을 통해 공급받으며; 상기 점등 공간에 위치한 조명장치는 상기 공간구분신호 및 이 점등 공간에 위치한 감지/제어부로부터의 감지결과에 따라 조명장치의 조도를 제어하며; 상기 소등 공간에 위치한 조명장치는 상기 공간구분신호에 응답하여 조명장치를 소등 상태로 유지함을 특징으로 한다.
상기 각 감지/제어부는, 해당 공간에 사람이 존재하는지를 감지하고, 해당 공간에 사람이 존재하는지의 여부에 대한 정보를 포함하는 인체감지신호를 출력하는 인체감지부; 상기 해당 공간의 주변 조도를 감지하여 주변 조도에 대한 정보를 포함하는 조도감지신호를 출력하는 조도감지부; 상기 인체감지부로부터의 인체감지신호 및 상기 조도감지부로부터의 조도감지신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기; 및, 상기 아날로그-디지털 변환기로부터의 인체감지신호 및 조도감지신호를 분석하고 이 분석결과에 따라 조명장치의 조도에 대한 정보를 포함하는 조도제어신호를 자신에게 구비된 전력선모뎀을 통해 출력하는 중앙연산장치를 포함함을 특징으로 한다.
상기 인체감지부는, 상기 공간내에 설치되어 인체를 감지하여 출력하는 적어도 하나의 센서; 상기 센서들로부터 병렬로 동시에 공급되는 감지 신호들을 시분할방식으로 순차 출력하는 멀티플렉서; 및, 상기 멀티플렉서로부터 순차적으로 공급 되는 감지 신호를 차례로 증폭하여 상기 아날로그-디지털 변환기에 순차적으로 공급하는 연산증폭기를 포함함을 특징으로 한다.
상기 각 감지/제어부는 다수의 기준 온도 데이터들이 저장된 제 1 메모리 및 다수의 보정 조도 데이터들이 저장된 제 2 메모리를 더 포함하며; 상기 중앙연산제어장치는 상기 인체감지신호의 크기가 상기 제 1 메모리에 저장된 기준 온도 데이터들의 범위에 위치하는지를 확인하여 상기 인체감지신호의 크기가 상기 기준 온도 데이터들 중 어느 하나의 범위에 속할 경우 해당 공간내에 사람이 존재하는 것으로 판단하고, 상기 인체감지신호의 크기가 어느 기준 온도 데이터들의 범위에도 속하지 않을 경우 해당 공간내에 사람이 존재하지 않는 것으로 판단하며; 해당 공간내에 사람이 존재하는 것으로 판단된 경우, 상기 중안연산제어장치는 상기 조도감지신호의 크기에 대응되는 어느 하나의 보정 조도 데이터를 상기 제 2 메모리로부터 읽어들이고, 이 읽어들인 보정 조도 데이터를 조도제어신호로서 출력함을 특징으로 한다.
상기 제 2 메모리에 저장된 조도 데이터들의 최소값 및 최대값을 설정하기 위한 감도조절스위치를 더 포함하며; 상기 중앙연산장치는 상기 감조조절스위치로부터의 감도조절신호에 따라 상기 제 2 메모리에 저장된 조도 데이터들의 최소값 및 최대값을 설정함을 특징으로 한다.
각 조명장치는, 상기 관리서버로부터의 공간구분신호 및 상기 감지/제어부로부터의 조도제어신호를 자신에 구비된 전력선모뎀을 통해 공급받아 디밍신호를 출력하는 디밍콘트롤러; 상기 디밍콘트롤러로부터의 디밍신호에 따라 정전류를 발생 시키고 정전류 드라이버; 및, 상기 정전류 드라이버로부터의 디밍신호를 공급받는 발광 다이오드를 포함함을 특징으로 한다.
상기 디밍콘트롤러는, 범용 RF모뎀 또는 전력선모뎀의 비동기식 송수신장치를 통해 관리서버로부터의 공간구분신호 및 상기 감지/제어부로부터의 조도제어신호를 공급받아 이 공간구분신호 및 조도제어신호를 분석하고, 이 분석결과에 따라 미리 설정된 다수의 디밍제어신호들 중 어느 하나를 선택하여 출력하는 신호분석부; 및, 상기 신호분석부로부터의 디밍제어신호에 따라 선택된 부하에 의해 발생되는 전압을 디밍신호로서 출력하여 상기 정전류 드라이버에 공급하는 디밍신호출력부를 포함함을 특징으로 한다.
외부로부터의 전원을 이용하여 상기 정전류 드라이버를 구동하기 위한 구동 전압을 생성하는 구동전압생성부를 더 포함함을 특징으로 한다.
각 조명장치는, 전원부로부터 제공되는 전원의 역률을 개선시켜 상기 정전류 드라이버에 공급하는 역률개선장치를 더 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 조명제어 시스템에는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 사람의 움직임이 없어도 사람의 존재 유무를 감지하여 조명등을 점등 및 소등을 제어할 수 있다.
둘째, 주변의 조도에 따라 광원의 조도를 제어함으로써 불필요하게 소비되는 에너지를 절약할 수 있다.
셋째, 발광 다이오드를 이용하여 조명장치를 설치할 때 기존의 전기 배선을 그대로 사용할 수 있다.
넷째, 개별 조명등 또는 건물 내의 조명등 기구를 그룹 형태로 제어 또는 감시하여 전력소비를 극소화함과 아울러 전력제어 및 감시를 편리하게 수행 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 조명제어 시스템을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 관리서버, 감지/제어부 및 조명장치간의 관계를 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 조명제어 시스템은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 각 공간(S1 내지 S4)마다 형성된 적어도 하나의 조명장치(L) 및 감지/제어부(LSC)와, 상기 조명장치(L) 및 감지/제어부(LSC)를 제어하는 관리서버(SV)를 포함한다. 여기서 각 공간(S1 내지 S4)은 서로 격리된 주거 공간으로서, 예를 들어 방(room)이 될 수 있다.
각 조명장치(L)는 광을 출사하는 광원을 포함하고 있는 바, 이 광원은 외부전극형 형광램프(external electrode fluorescent lamp; EEFL) 및 냉음극관 형광램프(cold cathode fluorescent lamp; CCFL)과 같은 형광 램프, 또는 발광 다이오드(light emitting diode; LED) 가 될 수 있다.
관리서버(SV)는 다수의 공간들(S1 내지 S4)을 조명장치(L)의 광원을 점등시켜 놓을 점등 공간과 조명장치(L)의 광원을 소등시켜 놓을 소등 공간으로 구분한다. 이를 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 관리서버(SV)는 상기 공간들 중 어떠한 공간들이 점등 공간이고 어떠한 공간들이 소등 공간인지에 대한 정보를 포함하는 공간구분신호를 생성하고, 이 공간구분신호를 각 조명장치(L)에 공급한다.
예를 들어, 사용자는 이 공간구분신호가 '제 1 및 제 2 공간(S1, S2)의 광원이 점등되고 제 3 및 제 4 공간(S3, S4)의 광원이 소등되도록 요구하는 정보'를 갖도록 컴퓨터와 같은 외부 입력기기등을 통해 상기 관리서버(SV)를 조작할 수 있다. 그러면, 이러한 정보를 갖는 공간구분신호는, 도 2에 도시된 바와 같이, 관리서버(SV)로부터 각 조명장치(L)로 전달된다. 각 조명장치(L)는 이 공간구분신호를 분석하여 이 공간구분신호가 포함하고 있는 정보를 파악함으로써 자신의 광원을 점등해야할지 아니면 소등해야할지를 결정한다. 상술된 바와 같이 이 공간구분신호가 '제 1 및 제 2 공간(S1, S2)의 광원이 점등되고 제 3 및 제 4 공간(S3, S4)의 광원이 소등되도록 요구하는 정보'를 포함하고 있을 경우, 제 1 및 제 2 공간(S1, S2)은 점등 공간으로 정의되어 이 제 1 및 제 2 공간(S1, S2)의 광원들은 점등된다. 반면, 제 3 및 제 4 공간(S3, S4)은 소등 공간으로 정의되어 이 제 3 및 제 4 공간(S3, S4)의 광원들은 소등된다.
이후 설명하겠지만, 상기 각 조명장치(L)는 상술된 공간구분신호 뿐만 아니라 해당 감지/제어부(LSC)로부터의 조도제어신호도 공급받게 되는데, 상기 점등 공간에 위치한 조명장치(L)는 이 조도제어신호를 분석하여 상기 점등된 광원의 조도도 함께 제어하게 된다. 반면, 소등 공간에 위치한 조명장치(L)는 조도제어신호에 상관없이 자신의 광원을 항상 소등 상태로 유지시킨다. 한편, 상기 관리서버(SV)는 상기 소등 공간의 광원을 소등 시키는 대신 미리 설정된 조도의 광을 출사하도록 설정할 수 있으며, 이와 같은 경우에 상기 소등 공간에 위치한 조명장치(L)는 조도 제어신호에 상관없이 자신의 광원이 미리 설정된 고정된 조도의 광을 출사하도록 제어한다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 관리서버(SV)는 각 공간(S1 내지 S4)내의 감지/제어부(LSC)내의 포함된 각종 구성요소들을 제어하는 역할도 한다.
이 감지/제어부(LSC)는 각 공간(S1 내지 S4)마다 위치하며, 자신이 위치한 공간에 사람이 존재하는지를 감지함과 아울러 그 공간의 주변 조도를 감지한다. 다수의 공간들 중 점등 공간에 위치한 조명장치(L)의 광원은 이 점등 공간에 위치한 감지/제어부(LSC)로부터의 감지결과에 따라 그 조도가 제어되는 반면, 상기 공간들 중 소등 공간에 위치한 조명장치(L)의 광원은 이 소등 공간에 위치한 감지/제어부(LSC)로부터의 감지결과에 상관없이 항상 소등 상태로 유지되거나 또는 특정 조도의 광을 출사하도록 설정된다. 즉, 상기 점등 공간에 위치한 조명장치(L)는 이 점등 공간에 위치한 감지/제어부(LSC)로부터의 감지결과에 따라 광원의 조도를 제어한다. 반면, 소등 공간에 위치한 조명장치(L)는 상기 공간구분신호에 응답하여 광원을 소등 상태로 유지하거나 또는 미리 설정된 조도의 광을 출사하도록 설정한다.
이 감지/제어부(LSC)를 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 3은 도 2의 어느 하나의 감지/제어부(LSC)의 상세 구성도이다.
감지/제어부(LSC)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 인체감지부(MS), 조도감지부(LS), 아날로그-디지털 변환기(A/D), 중앙연산장치(COM), 제 1 메모리(M1), 제 2 메모리(M2), 감도조절스위치(SAS) 및 데이터통신부(MD)를 포함한다.
인체감지부(MS)는 해당 공간에 사람이 존재하는지를 감지한다. 그리고 해당 공간에 사람이 존재하는지의 여부에 대한 정보를 포함하는 인체감지신호를 출력한다.
조도감지부(LS)는 해당 공간의 주변 조도를 감지하여 주변 조도에 대한 정보를 포함하는 조도감지신호를 출력한다.
아날로그-디지털 변환기(A/D)는 상기 인체감지부(MS)로부터의 인체감지신호 및 상기 조도감지부(LS)로부터의 조도감지신호를 디지털 신호로 변환한다.
중앙연산장치(COM)는 상기 아날로그-디지털 변환기(A/D)로부터의 인체감지신호 및 조도감지신호를 분석하고 이 분석결과에 따라 광원의 조도에 대한 정보를 포함하는 조도제어신호를 출력한다.
제 1 메모리(M1)에는 다수의 기준 온도 데이터들이 저장된다. 각 기준 온도 데이터는 특정 범위내의 온도값들을 갖는 데이터이다. 이 각 기준 온도 데이터는 사람의 신체에서 방사되는 열의 온도를 나타낸다. 사람의 신체 특성에 따라 방사되는 열의 온도 범위가 상이할 수 있으므로, 이 기준 온도 데이터는 사람의 신체 특성에 따라 다수 생성된다.
제 2 메모리(M2)에는 다수의 보정 조도 데이터들이 저장된다.
감도조절스위치(SAS)는 상기 제 2 메모리(M2)에 저장된 조도 데이터들의 최소값 및 최대값을 설정하기 위한 감도조절신호를 출력한다.
이 감지/제어부(LSC)에 구비된 데이터통신부(MD)는 관리서버(SV) 및 이 감지/제어부(LSC)가 위치한 공간내의 조명장치(L)와 각종 데이터들을 주고받기 위한 통 신모듈이다.
상술된 구성을 갖는 감지/제어부(LSC)의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.
중앙연산제어장치는 인체감지부(MS)로부터의 인체감지신호를 공급받고, 이 인체감지신호의 크기와 제 1 메모리(M1)에 저장된 각 기준 온도 데이터들과 비교한다. 그리고, 이 인체감지신호의 크기가 상기 기 설정된 기준 온도 데이터의 범위에 위치하는지를 확인하여 상기 인체감지신호의 크기가 상기 기준 온도 데이터들 중 어느 하나의 범위에 속할 경우 해당 공간내에 사람이 존재하는 것으로 판단한다. 반면, 상기 인체감지신호의 크기가 어느 기준 온도 데이터들의 범위에도 속하지 않을 경우 해당 공간내에 사람이 존재하지 않는 것으로 판단한다.
해당 공간내에 사람이 존재하는 것으로 판단된 경우, 상기 중안연산제어장치는 조도감지부(LS)로부터의 조도감지신호의 크기에 대응되는 어느 하나의 보정 조도 데이터를 상기 제 2 메모리(M2)로부터 읽어들이고, 이 읽어들인 보정 조도 데이터를 조도제어신호로서 출력한다. 여기서, 상기 조도감지신호의 크기가 클수록 해당 공간의 주변 조도가 높다는 것을 의미하므로, 상기 중앙연산제어장치는 상기 조도감지신호의 크기가 클수록 더 낮은 값의 보정 조도 데이터를 선택하여 출력함으로써 광원이 좀 더 낮은 조도의 광을 출사하도록 한다. 반면, 상기 조도감지신호의 크기가 작을수록 해당 공간의 주변 조도가 낮다는 것을 의미하므로, 상기 중안연산제어장치는 상기 조도감지신호의 크기가 낮을수록 더 높은 값의 보정 조도 데이터를 선택하여 출력함으로써 광원이 좀 더 높은 조도의 광을 출사하도록 한다.
한편, 해당 공간내에 사람이 존재하지 않는 것으로 판단된 경우, 상기 중안연산제어장치는 상기 조도감지부(LS)로부터 공급되는 조도감지신호의 크기에 상관없이 조도제어신호를 출력하지 않는다. 다른 방법으로서, 해당 공간내에 사람이 존재하지 않는 것으로 판단된 경우, 상기 중안연산제어장치는 상기 조도감지부(LS)로부터 공급되는 조도감지신호의 크기에 상관없이 상기 제 2 메모리(M2)로부터 '0'의조도 정보를 포함하는 보정 조도 데이터를 선택하고, 이를 조도제어신호로서 출력할 수도 있다. 이 '0'의 조도 정보를 갖는 보정 조도 데이터를 조도제어신호로 공급받는 조명장치(L)의 광원은 실상 소등 상태와 같다. 또 다른 방법으로서, 해당 공간내에 사람이 존재하지 않는 것으로 판단된 경우, 상기 중안연산제어장치는 상기 조도감지부(LS)로부터 공급되는 조도감지신호의 크기에 상관없이 상기 제 2 메모리(M2)로부터 '0'이 아닌 특정 값의 조도 정보를 포함하는 보정 조도 데이터를 선택하고, 이를 조도제어신호로서 출력할 수도 있다.
감지/제어부(LSC)의 중앙연산장치(COM)로부터 출력된 조도제어신호는 이 감지/제어부(LSC)의 데이터통신부(MD)를 통해 해당 조명장치(L)에 공급된다.
여기서 감지/제어부(LSC)에 구비된 인체감지부(MS)를 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 4는 도 3의 인체감지부(MS)의 상세 구성도이다.
인체감지부(MS)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 열감지센서(HS), 멀티플렉서(MUX) 및 연산 증폭기(AMP)를 포함한다.
열감지센서(HS)는 공간내의 열을 감지하여 열감지신호를 출력한다. 이러한 열감지센서(HS)는 감지거리 및 감지각도를 향상시키기 위해 여러 개의 열감지셀들을 포함한다. 각 열감지센서(HS)는 열감지신호를 출력하여 이를 멀티플렉서(MUX)에 공급한다.
이 열감지센서(HS)는 써모파일센서(thermopile sensor)로 구성될 수 있다.
멀티플렉서(MUX)는 열감지셀들로부터 병렬로 동시에 공급되는 열감지신호들을 시분할방식으로 순차 출력하여 증폭기에 공급한다.
연산증폭기는 멀티플렉서(MUX)로부터 순차적으로 공급되는 열감지신호들을 증폭함으로써 인체감지신호를 생성하고, 이 인체감지신호를 상기 중앙연산장치(COM)에 공급한다. 이 중앙연산장치(COM)는 상기 연산증폭기로부터 순차적으로 공급되는 인체감지신호들을 순차적으로 기준 온도 데이터들과 비교함으로써 이들 인체감지신호들 중 어느 하나라도 기준 온도 데이터들의 범위에 위치하면 그 해당 공간내에 사람이 존재하는 것으로 판단하며, 어느 인체감지신호도 상기 기준 온도 데이터들의 범위에 속하지 않을 경우 그 해당 공간에 사람이 존재하지 않는 것으로 판단한다.
이러한 인체감지부(MS)는 상기 열감지센서(HS)를 주 센서로 가지는데, 감지의 정확도 및 신뢰성을 높이기 위해, 이 인체감지부(MS)는 이 주 센서 이외에 초음파 센서, 도플러 센서 및 적외선 센서들 중 어느 하나 이상을 보조 센서로서 더 포함함할 수 있다.
여기서 조명장치(L)에 대하여 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 5는 도 2의 어느 하나의 조명장치(L)의 상세 구성도이다.
조명장치(L)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 데이터통신부(MD), 디밍콘트롤러(DC), 정전류 드라이버(ID) 및 광원(LP)을 포함한다.
데이터통신부(MD)는 관리서버(SV)로부터의 공간구분신호 및 감지/제어부(LSC)로부터의 조도제어신호를 제공받아 디밍콘트롤러(DC)에 공급한다.
디밍콘트롤러(DC)는 이 조명장치(L)의 데이터통신부(MD)를 통해 관리서버(SV)로부터의 공간구분신호 및 상기 감지/제어부(LSC)로부터의 조도제어신호를 공급받고, 이 공간구분신호 및 조도제어신호에 따라 디밍신호를 출력한다.
정전류 드라이버(ID)는 디밍콘트롤러(DC)로부터의 디밍신호에 따라 정전류를 발생시키고 이를 상기 조명장치(L)의 광원(LP)에 공급한다.
여기서 디밍콘트롤러(DC)에 대하여 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 6은 도 5의 디밍콘트롤러(DC)에 대한 상세 구성도이다.
디밍콘트롤러(DC)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 신호분석부(SA) 및 디밍신호출력부(DO)를 포함한다.
신호분석부(SA)는 데이터통신부(MD)와 범용 비동기식 송수신장치(UART; Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)를 통해 관리서버(SV)로부터의 공간구분신호 및 상기 감지/제어부(LSC)로부터의 조도제어신호를 공급받는다. 그리고 이 공간구분신호 및 조도제어신호를 분석하고, 이 분석결과에 따라 미리 설정된 다수의 디밍제어신호들 중 어느 하나를 선택하여 출력한다. 예를 들어, 이 신호분석부(SA)는 공간구분신호 및 조도제어신호를 분석하고, 이 분석결과에 따라 10단계의 디밍제어신호들 중 어느 하나를 선택하여 출력한다.
디밍신호출력부(DO)는 신호분석부(SA)로부터의 디밍제어신호에 따라 선택된 부하(load)에 의해 발생되는 전압을 디밍신호로서 출력하여 정전류 드라이버(ID)에 공급한다.
한편, 본 발명은 상기 외부로부터의 전원(220[V] 교류 전원)을 이용하여 상정전류 드라이버(ID)를 구동하기 위한 구동 전압을 생성하는 구동전압생성부를 더 포함한다.
여기서 상기 구동전압생성부, 정전류 드라이버(ID) 및 디밍신호출력부(DO)를 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 7은 구동전압생성부, 정전류 드라이버(ID) 및 디밍신호출력부(DO)의 상세 구성도이다.
구동전압생성부(DVM)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 전원을 공급하는 전원부(AC)의 제 1 단자와 제 1 노드(n1) 사이에 접속된 퓨즈(FS)와; 상기 전원의 제 2 단자와 제 2 노드(n2) 사이에 접속된 부하 보호용 써미스터(TH)와; 상기 제 1 노드(n1)와 제 2 노드(n2) 사이에 접속된 써지 방지용 반도체저항소자(RV)와; 상기 써지 방지용 반도체저항소자(RV)에 병렬로 접속된 제 1 커패시터(C1)와; 상기 제 1 노드(n1)와 제 3 노드(n3) 사이에 접속된 제 1 인덕터(L1)와; 상기 제 2 노드(n2)와 제 4 노드(n4) 사이에 접속된 제 2 인덕터(L2)와; 상기 제 3 노드(n3), 제 4 노드(n4), 제 5 노드(n5) 및 제 6 노드(n6) 사이에 접속된 제 1 내지 제 4 다이오드들(D1 내지 D4)로 구성된 정류용 브릿지 다이오드와; 제 6 노드(n6)와 제 5 노드(n5) 사이에 접속된 제 2 커패시터(C2)와; 그리고 상기 제 2 커패시터(C2)에 병 렬로 접속된 제 3 커패시터(C3)를 포함한다.
정전류 드라이버(ID)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 구동전압생성부(DVM)로부터의 구동 전압을 전달받아 동작하는 구동 집적회로(D-IC)와; 상기 구동 집적회로(D-IC)의 리셋단자(ROSC)와 접지단자 사이에 접속된 제 1 저항(R1)과; 상기 구동 집적회로(D-IC)의 PWM디밍단자(PWM)와 내부전원단자(VDD) 사이에 접속된 제 2 저항(R2)과; 상기 내부전원단자(VDD)와 리니어디밍단자(LD) 사이에 접속된 제 3 저항(R3)과; 상기 내부전원단자(VDD)와 접지단자 사이에 접속된 제 4 커패시터(C4)와; 상기 리니어디밍단자(LD)와 접지단자 사이에 접속된 제 5 커패시터(C5)와; 상기 제 5 커패시터(C5)에 병렬로 접속된 제 6 커패시터(C6)와; 상기 구동 집적회로(D-IC)의 출력단자(GATE)에 게이트전극이 접속된 구동 스위칭소자(Tr_D); 상기 구동 스위칭소자(Tr_D)의 드레인전극과 접지단자 사이에 접속된 제 4 저항(R4)과; 상기 구동 스위칭소자(Tr_D)의 소스전극과 상기 제 6 노드(n6) 사이에 접속된 제 5 다이오드(D5)와; 상기 구동 스위칭소자(Tr_D)의 소스전극과 드레인전극 사이에 접속된 제 6 다이오드(D6)와; 상기 구동 스위칭소자(Tr_D)의 소스전극과 제 7 노드(n7) 사이에 접속된 제 3 인덕터(L3)와; 상기 제 6 노드(n6)와 제 7 노드(n7) 사이에 접속된 제 7 커패시터(C7)를 포함한다. 여기서, 상기 구동 집적회로(D-IC)의 접지용단자(GND)는 접지단자에 접속되며; 상기 구동 집적회로(D-IC)의 전원입력단자(VIN)는 상기 제 6 노드(n6)에 접속되며; 상기 구동 집적회로(D-IC)의 전류센서입력단자(CS)는 상기 구동 스위칭소자(Tr_D)의 드레인전극에 접속된다.
디밍신호출력부(DO)는 다수의 디밍 스위칭소자들(Tr1 내지 Tr3) 및 각 디밍 스위칭소자에 접속된 분압 저항들(R5 내지 R7)을 포함하는 바, 도 7에는 일예로서 3개의 디밍 스위칭소자들(Tr1 내지 Tr3) 및 3개의 분압 저항들(R5 내지 R7)이 도시되어 있다. 즉, 제 1 내지 제 3 디밍 스위칭소자들(Tr1 내지 Tr3), 그리고 제 1 내지 제 3 분압 저항들(R5 내지 R7)이 도시되어 있다.
제 1 디밍 스위칭소자(Tr1)는 제 1 제어신호전송라인(DL1)으로부터의 제 1 디밍제어신호에 따라 제어되며, 제 1 분압 저항(R5)의 일측 단자와 접지단자 사이에 접속되어 있다.
제 2 디밍 스위칭소자(Tr2)는 제 2 제어신호전송라인(DL2)으로부터의 제 2 디밍제어신호에 따라 제어되며, 제 2 분압 저항(R6)의 일측 단자와 접지단자 사이에 접속되어 있다.
제 3 디밍 스위칭소자(Tr3)는 제 3 제어신호전송라인(DL3)으로부터의 제 3 디밍제어신호에 따라 제어되며, 제 3 분압 저항(R7)의 일측 단자와 접지단자 사이에 접속되어 있다.
제 1 내지 제 3 분압 저항들(R5 내지 R7)의 각 타측 단자는 공통으로 접지단자에 접속되어 있다.
제 1 내지 제 3 제어신호전송라인(DL1 내지 DL3)은 디밍신호출력부(DO)의 제 1 내지 제 3 출력단자에 접속된다.
한편, 제 1 디밍 스위칭소자(Tr1)의 소스전극과 드레인전극 사이에는 제 7 다이오드(D7)가 접속되며, 제 2 디밍 스위칭소자(Tr2)의 소스전극과 드레인전극 사이에는 제 8 다이오드(D8)가 접속되며, 제 3 디밍 스위칭소자(Tr3)의 소스전극과 드레인전극 사이에는 제 9 다이오드(D9)가 접속된다.
이와 같이 구성된 정전류 드라이버(ID)의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.
이 정전류 드라이버(ID)는 디밍신호출력부(DO)의 디밍제어신호에 따라 서로 다른 크기의 정전류를 발생시킨다.
예를 들어, 디밍신호출력부(DO)로부터 제 1 디밍제어신호가 출력되면, 이 제 1 디밍제어신호는 제 1 제어신호전송라인(DL1)을 통해 제 1 디밍 스위칭소자(Tr1)의 게이트전극에 공급된다. 그러면, 이 제 1 디밍 스위칭소자(Tr1)가 턴-온되고, 이 턴-온된 제 1 디밍 스위칭소자(Tr1)를 통해 제 1 분압 저항(R5)이 접지단자에 접속된다. 그러면, 구동 집적회로(D-IC)의 리니어디밍단자(LD)에는 상기 제 1 분압 저항(R5)과 제 3 저항(R3)에 의해 분압된 전압, 즉 제 3 저항(R3)의 양단에 걸리는 전압강하 분만큼의 전압이 인가된다. 그러면, 이 리니어디밍단자(LD)에 걸린 전압에 따라 이 구동 집적회로(D-IC)의 출력단자(GATE)에 전압이 인가되고, 이 출력단자(GATE)의 전압에 의해 구동 스위칭소자(Tr_D)가 턴-온된다. 이때, 이 구동 스위칭소자(Tr_D)는 이 출력단자(GATE)에 걸린 전압의 크기에 대응되는 정전류를 발생시킨다. 이 정전류는 광원(LP)에 공급되어 상기 광원(LP)이 광을 출사할 수 있도록 한다.
여기서 각 조명장치(L)는 전원부(AC)로부터 제공되는 전원의 역률을 개선시켜 상기 정전류 드라이버(ID)에 공급하는 역률개선장치를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 관리서버(SV), 감지/제어부(LSC) 및 조명장치(L)들은 각각 내부 에 데이터 통신을 위한 데이터통신부(MD)를 포함하고 있으며; 상기 관리서버(SV)는 자신에게 내장된 데이터통신부(MD)를 통해 상기 공간구분신호를 송신하며; 상기 각 조명장치(L)는 자신에게 내장된 데이터통신부(MD)를 통해 상기 관리서버(SV)로부터의 공간구분데이터를 수신하며; 상기 감지/제어부(LSC)는 자신에게 내장된 데이터통신부(MD)를 통해 상기 조도제어신호를 송신하며; 상기 각 조명장치(L)는 자신에게 내장된 데이터통신부(MD)를 통해 상기 감지/제어부(LSC)로부터의 조도제어신호를 수신하며; 상기 관리서버(SV)는 자신에게 내장된 데이터통신부(MD)를 통해 각종 제어신호를 송신하며; 그리고, 상기 감지/제어부(LSC)는 자신에게 내장된 데이터통신부(MD)를 통해 상기 관리서버(SV)로부터의 각종 제어신호를 수신한다.
각 데이터통신부(MD)는 전력선모뎀으로 구성될 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는 다수의 공간들을 점등 공간들과 소등 공간들로 구분하고, 상기 소등 공간에서의 사람의 존재 여부 및 그 소등 공간에서의 주변 조도에 관계없이 상기 소등 구간들의 광원(LP)을 모두 소등 시키거나 또는 상기 광원(LP)이 특정 조도의 광을 출사하도록 한다.
반면, 점등 공간에서의 광원(LP)은 그 점등 공간에서의 사람의 존재 여부에 따라 점등되거나 소등된다. 또한 그 점등 공간에서의 광원(LP)이 점등될 경우, 이 광원(LP)의 조도는 그 점등 공간내의 주변 조도에 따라 변화한다. 즉, 이 점등 공간에 사람이 존재한다면 그 점등 공간의 광원(LP)은 점등되며, 이때 이 광원(LP)의 조도는 그 점등 공간의 주변 조도에 근거하여 변조된다. 그러나, 그 점등 공간에 사람이 존재하지 않는다면 그 점등 공간의 주변 조도에 관계없이 이 점등 공간의 광원(LP)은 항상 소등 상태로 유지된다. 한편, 그 점등 공간에 사람이 존재하지 않는다면 그 점등 공간의 주변 조도에 관계없이 이 점등 공간의 광원(LP)은 항상 소등 상태로 유지된다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
도 1은 본 발명의 조명제어 시스템을 나타낸 도면
도 2는 도 1의 관리서버, 감지/제어부 및 조명장치간의 관계를 나타낸 도면
도 3은 도 2의 어느 하나의 감지/제어부의 상세 구성도
도 4는 도 3의 인체감지부의 상세 구성도
도 5는 도 2의 어느 하나의 조명장치의 상세 구성도
도 6은 도 5의 디밍콘트롤러에 대한 상세 구성도
도 7은 구동전압생성부, 정전류 드라이버 및 디밍신호출력부의 상세 구성도

Claims (10)

  1. 복수의 공간으로 구분되어, 각 공간마다 설치된 조명장치; 그리고,
    상기 각 공간마다 설치되어, 자신이 위치한 공간에 사람이 존재하는지를 감지함과 아울러 그 공간의 주변 조도를 감지하여 상기 해당 공간의 조명장치를 온/오프 및 조도를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 감지/제어부;
    상기 각 조명장치와 전력선모뎀을 통해 연결되어 상기 복수의 공간들을 점등 조건과 소등 조건으로 구분 관리하여 상기 점등 조건의 공간에서는 상기 감지/제어부에 의해 해당 공간의 조명장치가 제어되고, 상기 소등 조건의 공간에서는 상기 감지/제어부의 제어 신호와 무관하게 상기 조명장치가 소등되도록 제어하는 관리서버를 구비함을 특징으로 하는 조명제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 관리서버는 상기 공간들 중 어떠한 공간들이 점등 공간이고 어떠한 공간들이 소등 공간인지에 대한 정보를 포함하는 공간구분신호를 생성하고, 이 공간구분신호를 자신에게 구비된 전력선모뎀을 통해 각 조명장치에 공급하며;
    상기 각 조명장치는 상기 관리서버로부터의 공간구분신호를 자신에게 구비된전력선모뎀을 통해 공급받으며
    상기 점등 공간에 위치한 조명장치는 상기 공간구분신호 및 이 점등 공간에 위치한 감지/제어부로부터의 감지결과에 따라 조명장치의 조도를 제어하며;
    상기 소등 공간에 위치한 조명장치는 상기 공간구분신호에 응답하여 조명장치를 소등 상태로 유지함을 특징으로 하는 조명제어 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 감지/제어부는,
    해당 공간에 사람이 존재하는지를 감지하고, 해당 공간에 사람이 존재하는지의 여부에 대한 정보를 포함하는 인체감지신호를 출력하는 인체감지부;
    상기 해당 공간의 주변 조도를 감지하여 주변 조도에 대한 정보를 포함하는 조도감지신호를 출력하는 조도감지부;
    상기 인체감지부로부터의 인체감지신호 및 상기 조도감지부로부터의 조도감지신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기; 및,
    상기 아날로그-디지털 변환기로부터의 인체감지신호 및 조도감지신호를 분석하고 이 분석결과에 따라 조명장치의 조도에 대한 정보를 포함하는 조도제어신호를 자신에게 구비된 전력선모뎀을 통해 출력하는 중앙연산장치를 포함함을 특징으로 하는 조명제어 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 인체감지부는,
    상기 공간내에 설치되어 인체를 감지하여 출력하는 적어도 하나의 센서;
    상기 센서들로부터 병렬로 동시에 공급되는 감지 신호들을 시분할방식으로 순차 출력하는 멀티플렉서; 및,
    상기 멀티플렉서로부터 순차적으로 공급되는 감지 신호를 차례로 증폭하여 상기 아날로그-디지털 변환기에 순차적으로 공급하는 연산증폭기를 포함함을 특징으로 하는 조명제어 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 각 감지/제어부는 다수의 기준 온도 데이터들이 저장된 제 1 메모리 및 다수의 보정 조도 데이터들이 저장된 제 2 메모리를 더 포함하며;
    상기 중앙연산제어장치는 상기 인체감지신호의 크기가 상기 제 1 메모리에 저장된 기준 온도 데이터들의 범위에 위치하는지를 확인하여 상기 인체감지신호의 크기가 상기 기준 온도 데이터들 중 어느 하나의 범위에 속할 경우 해당 공간내에 사람이 존재하는 것으로 판단하고, 상기 인체감지신호의 크기가 어느 기준 온도 데이터들의 범위에도 속하지 않을 경우 해당 공간내에 사람이 존재하지 않는 것으로 판단하며;
    해당 공간내에 사람이 존재하는 것으로 판단된 경우, 상기 중안연산제어장치는 상기 조도감지신호의 크기에 대응되는 어느 하나의 보정 조도 데이터를 상기 제 2 메모리로부터 읽어들이고, 이 읽어들인 보정 조도 데이터를 조도제어신호로서 출력함을 특징으로 하는 조도제어 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 메모리에 저장된 조도 데이터들의 최소값 및 최대값을 설정하기 위한 감도조절스위치를 더 포함하며;
    상기 중앙연산장치는 상기 감조조절스위치로부터의 감도조절신호에 따라 상기 제 2 메모리에 저장된 조도 데이터들의 최소값 및 최대값을 설정함을 특징으로 하는 조도제어 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    각 조명장치는,
    상기 관리서버로부터의 공간구분신호 및 상기 감지/제어부로부터의 조도제어신호를 자신에 구비된 전력선모뎀을 통해 공급받아 디밍신호를 출력하는 디밍콘트롤러;
    상기 디밍콘트롤러로부터의 디밍신호에 따라 정전류를 발생시키고 정전류 드라이버; 및,
    상기 정전류 드라이버로부터의 디밍신호를 공급받는 발광 다이오드를 포함함을 특징으로 하는 조도제어 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 디밍콘트롤러는,
    범용 RF모뎀 또는 전력선모뎀의 비동기식 송수신장치를 통해 관리서버로부터의 공간구분신호 및 상기 감지/제어부로부터의 조도제어신호를 공급받아 이 공간구 분신호 및 조도제어신호를 분석하고, 이 분석결과에 따라 미리 설정된 다수의 디밍제어신호들 중 어느 하나를 선택하여 출력하는 신호분석부; 및,
    상기 신호분석부로부터의 디밍제어신호에 따라 선택된 부하에 의해 발생되는 전압을 디밍신호로서 출력하여 상기 정전류 드라이버에 공급하는 디밍신호출력부를 포함함을 특징으로 하는 조명제어 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    외부로부터의 전원을 이용하여 상기 정전류 드라이버를 구동하기 위한 구동 전압을 생성하는 구동전압생성부를 더 포함함을 특징으로 하는 조명제어 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    각 조명장치는,
    전원부로부터 제공되는 전원의 역률을 개선시켜 상기 정전류 드라이버에 공급하는 역률개선장치를 더 포함함을 특징으로 하는 조도제어 시스템.
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