KR20120007886A

KR20120007886A - 엘이디 극초단파 센서 조명등

Info

Publication number: KR20120007886A
Application number: KR1020100068664A
Authority: KR
Inventors: 김덕용; 김상도
Original assignee: (주)지티씨
Priority date: 2010-07-15
Filing date: 2010-07-15
Publication date: 2012-01-25
Also published as: WO2012008653A1; KR101126211B1

Abstract

본 발명은 엘이디 극초단파 센서 조명등은, PCB 전면에 일정한 간격으로 배치된 복수개의 LED와, LED 사이에 형성된 공진부 및 마이크로 스트립 패치안테나와, PCB 후면에 모션(motion)을 감지하여 LED를 제어하는 극초단파 센서 모듈로 구성되어 있다.

Description

엘이디 극초단파 센서 조명등{LED Microwave Sensor Lighting}

본 발명은 엘이디(LED) 조명등에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사람 또는 사물의 모션(motion)을 극초단파(microwave) 센서로 감지하여 엘이디 조명등을 온/오프하거나 밝기를 조절하는 엘이디(LED) 극초단파 센서 조명등에 관한 것이다.

적외선 센서는 열을 가진 물체에서 발생하는 적외선의 변화를 감지하여 전기적인 신호로 변환시키는 센서이고, 극초단파(microwave) 센서는 극초단파를 송신한 후 해당 신호의 반사파를 감지하는 것으로서 도플러 효과에 의해 극초단파의 반사체가 송신원으로부터 가까워지거나 멀어지면 그 속도에 비례하여 반사파의 주파수가 변한다는 원리를 이용하여 주파수를 감지하는 것이다.

적외선 센서는 열을 발산하는 물체의 열을 감지하는 수동형이므로 감도는 센서의 수신부에서 결정되나, 극초단파 센서는 수신부의 감도뿐 아니라 송신부의 송신전력이 커질수록 감도가 좋아지므로 감지수단의 성능을 향상시킬 경우에는 극초단파 센서를 적용함이 바람직하다.

주변의 온도와 이동체의 온도차를 감지하는 적외선 센서는 구조가 가장 간단하여 저가형으로 많이 채택되고 있으나, 주위 환경에 따라 많은 오차가 발생하고 있다.

또한, 종래의 전구 또는 LED 조명등에 적외선 센서를 이용하여 인체의 열을 감지하여 조명등을 온/오프함으로써 절전을 하였으나, 적외선 센서는 인체의 열을 직접적으로 감지해야 하므로 반드시 노출시켜야 한다. 따라서, 미적 감각을 살려 조명등을 디자인하는데 어려움이 있고, 모션(움직임)을 감지하여 LED를 온/오프하거나 밝기를 조절하는 엘이디(LED) 극초단파 센서 조명등은 공진부와 패치안테나 배치 등의 문제로 시장 요구를 충족시키지 못하고 있는 실정이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, PCB 자체에 모션(motion) 감지용 극초단파 센서를 설계하여 엘이디(LED) 조명등을 온/오프하거나 밝기 조정을 통해 절전하는 엘이디 극초단파 센서 조명등을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 제조 원가를 줄이고 미적 감각이 뛰어난 조명등을 디자인할 수 있는 엘이디 극초단파 센서 조명등을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엘이디(LED) 극초단파 센서 조명등은, PCB 전면에 일정한 간격으로 배치된 복수개의 LED와;

상기 LED 사이에 형성된 공진부 및 마이크로 스트립 패치안테나; 및

상기 PCB 후면에 모션을 감지하여 LED를 제어하는 극초단파 센서 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 PCB 전면에 주야 시기를 설정하는 조도센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 PCB 후면에 공진부를 덮는 케비티를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 케비티 주위에 상기 극초단파 센서 모듈을 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 극초단파 센서 모듈은, 극초단파를 연속적으로 발진시키는 국부신호발생부와; 상기 국부신호발생부에서 생성된 주파수를 공간으로 송출하기 위한 안테나송신부와; 상기 안테나송신부로부터 송출된 신호를 수신하기 위한 안테나수신부와; 중간주파수의 변환 과정을 수행하는 주파수혼합부와; 상기 중간주파수 신호를 증폭하는 중간주파수증폭부와; 상기 중간주파수 신호를 처리하여 대상물의 존재 여부 및 속도를 판별하는 신호판단부와; 발진 및 주파수 조절을 위한 공진부; 및 LED를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제어부는 마이크로프로세서와 정전류구동부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 마이크로프로세서는, 점등 유지시간을 저장하여 기억하는 메모리부와; 프로그램 오동작시 초기화하기 위한 리셋(Reset)부와; 상기 점등 유지시간을 설정하는 시간 설정부와; 모션을 감지하기 위한 센서입력부; 및 LED의 온/오프와 밝기를 조절하는 디밍부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 센싱 감도를 설정하는 감도설정부와; 조도센서(CdS)를 통해 주야를 설정하여 조도를 인식하는 조도인식부와; 상기 LED 점등 유지시간을 설정하는 점등시간설정부와; 상기 LED 밝기를 조절하는 디밍부; 및 상기 LED를 구동시키는 정전류구동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 디밍부는 오프(OFF) 상태의 LED가 서서히 밝아지면서 온(ON) 되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 LED를 제어하는 것은 LED를 온/오프하거나 밝기를 조절하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명은, 모션을 감지하여 LED를 온/오프하고 밝기를 조절하므로 절전 효과가 있고, PCB 자체에 극초단파 센서를 설치함으로써 엘이디 센서 조명등을 저렴하게 생산할 수 있으며, 미적 감각이 뛰어난 엘이디 센서 조명등을 디자인할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 엘이디 극초단파 센서 조명등을 나타낸 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 엘이디 극초단파 센서 조명등을 나타낸 배면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 극초단파 센서모듈의 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 제어부의 회로 구성도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 엘이디 극초단파 센서 조명등의 정면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 엘이디 극초단파 센서 조명등의 배면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 극초단파 센서모듈 블럭도이며, 도 4는 본 발명에 따른 제어부의 회로 구성도이다.

하지만, 첨부된 도면은 본 발명의 일 실시 예를 구체적으로 설명하는 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위가 도면 또는 상기 도면을 참조한 설명에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 엘이디 극초단파 센서 조명등은, PCB(100) 전면에 일정한 간격으로 배치된 복수개의 엘이디(LED, 101) 사이에 공진부(103) 및 마이크로 스트립 패치안테나(102)를 형성하고, 사용자가 선택적으로 주야 시기를 분리하여 감시 동작을 설정할 수 있도록 조도센서(104)를 형성한다. 이때, 상기 PCB(100) 전면에 형성된 공진부(103)는 공진을 위한 회로가 구성되어 있는 영역을 나타내며, 상기 마이크로 스트립 패치안테나(102)는 PCB(100) 전면 표면에 형성한다.

여기서, 상기 공진부(103)와 상기 송수신 마이크로 스트립 패치안테나(102)는 PCB(100) 전면에 LED(101)와 LED(101)를 연결하는 패턴(미도시)과 겹치지 않도록 배치하고, 상기 송신 또는 수신 마이크로 스트립 패치안테나(102)는 각각 2~3개를 형성하는 것이 바람직하다.

도 2에 도시된 바와 같이, PCB(100) 후면에는 공진회로와 RC, RL, RLC 회로 등으로 구성되어 있는 공진부(103)를 덮는 케비티(cavity, 200)와 상기 케비티(200) 주변에 극초단파 센서모듈(201)로 구성되어 있다. 이때, 상기 극초단파 센서모듈(201)을 통해 모션(motion)을 감지하여 LED(101)를 제어하는데, 상기 LED(101) 제어는 LED(101)를 온/오프하거나 밝기를 조절한다.

여기서, 상기 극초단파 센서모듈(201)은 도 3에 도시된 바와 같이, 전원(Vcc)이 공급되면 국부신호발생부(303)에서 극초단파(microwave)를 연속적으로 발진시킨다. 이때, 상기 국부신호발생기(303)에서 발진시키는 극초단파의 주파수는 10.50~10.55GHz로 하는 것이 바람직하다.

상기 국부신호발생부(303)에서 생성된 주파수를 공간으로 송출하기 위한 안테나송신부(304)와, 상기 안테나송신부(304)로부터 송출된 신호를 수신하기 위한 안테나수신부(305)로 구성되어 있다.

주파수혼합부(306)에서는 대상물에 발사 후 되돌아온 주파수 출력신호와 송신주파수로부터 발신된 주파수가 서로 혼합되어 중간주파수의 변환 과정을 수행한다. 즉, 상기 국부신호발생부(303)에서 생성된 극초단파와 상기 안테나수신부(305)를 통해 수신된 수신주파수 신호를 사용하여 중간주파수로 변환한다.

중간주파수증폭부(307)는 중간주파수출력단으로부터 출력된 중간주파수 신호를 적정 수준으로 증폭한다. 이어서, 적분기 또는 평균기에서 중간주파수신호를 신호판단부 선단 즉, 상기 중간주파수증폭부(307)의 출력단에서 교류전원 주기의 정수 배 시간동안 적분 또는 평균하여 그 값이 일정량 이상 또는 이하일 때를 검출하도록 한다.

또한, 상기 중간주파수증폭부(307)에서 증폭된 중간주파수 신호를 신호판단부에서 신호 처리하여 대상물의 존재 여부 및 속도를 판별하며, 공진부(103)에서는 X-band 발진기의 경우 Q(quality factor)를 일정 이상 확보하고 발진 및 주파수 조절을 위하여 PCB(100) 후면에 형성된 공진회로와 RC, RL, RLC 회로 등으로 구성된 공진부를 케비티(200)로 덮는다. 이때, 상기 케비티(200)는 사각 형상의 플라스틱 내부 표면에 크롬(Cr)으로 도금하여 매끄럽게 후처리한다.

그리고, 신호판단부에서 출력된 신호에 따라 제어부(300)를 통해 제어신호를 생성하여 연계된 LED(101)를 제어한다.

여기서, 제어부(300)는 조도센서(308)와 연계된 마이크로 프로세서(301)를 통해 정전류구동부(302)를 구동시켜 LED(101)를 제어한다.

본 발명에서 극초단파 센서모듈(500)에서 일반적인 구성요소인 중간주파수출력단, 신호판단부, 적분기 또는 평균기, 공진부는 도 3에서 생략하였다.

상기한 모션 감지용 극초단파 센서모듈에 있어서, 모션을 감지하는 동작을 요약하면 다음과 같다.

상기 국부신호발생부(303)에서는 10.525GHz의 특정 주파수를 연속적으로 발진하고, 안테나송신부(304)를 통해 국부신호발생부(303)에서 발진된 10.525GHz의 송신주파수신호가 공중으로 발산되면 대상물의 접근이 이루어지지 않은 대기 상태에서는 안테나송신부(304)를 통해 발산되는 주파수를 안테나수신부(305)가 이를 수신하여 주파수혼합부(306)를 거친 후 중간주파수출력단으로 흘러 들어가게 된다. 반면, 상기 안테나송신부(304)를 통해 상기 국부신호발생부(303)에서 발진된 10.525GHz의 주파수가 공중으로 발사되었을 때 대상물의 접근이 이루짐으로 인해 대상물의 움직임이 작동 센서에 의해 포착되면, 대상물을 통해 반사되어 되돌아온 수신주파수신호가 기존의 안테나송신부(304)로부터 발신되는 송신주파수로부터 이격하게 됨으로써 모션 변화를 감지하게 된다.

상기 송신주파수신호와 수신주파수신호는 주파수혼합부(306)를 통해 서로 혼합된 후 중간주파수출력단을 통과하게 되는데, 이러한 일련의 과정을 통해 저주파 전압을 산출하며, 산출된 저주파 전압은 중간주파수처리단의 작동과 내장된 프로그램간의 작용에 의해 각 센서의 목적별로 지정된 명령에 따라 처리되어 최종적으로 제어부(300)를 통해 LED(101)의 온/오프 작동과 밝기를 조절할 수 있도록 한다.

여기서, 상기 제어부(300)는 독자적인 프로그램을 내장하고 감지된 신호를 인식하여 LED(101)를 제어하는 마이크로프로세서(301)에 자체 표준시각 발생부인 발진부와, 점등 유지시간을 저장하여 기억하는 메모리부, 프로그램 오동작시 초기화하기 위한 리셋(Reset)부, 상기 점등 유지시간을 설정하는 시간 설정부, 사람이나 차량 등의 움직임을 감지하기 위한 센서입력부, LED(101) 온/오프와 밝기를 조절하는 디밍부 등을 포함하여 구성한다. 이러한 제어부(300) 구성은 종래의 마이컴 구조의 제어부 구성과 동일하므로 이에 대한 도시 및 식별 번호 표시는 생략하였다.

이러한 마이크로프로세서(301)는 전등을 켠 후에도 감지 센서의 동작을 지속적으로 체크하여 센서입력부에 신호가 없으면 기존 설정된 시간에 역 카운터가 되며 역 카운터 중에도 센서입력부에서 동작이 감지되면 마이크로 컨트롤러가 다시 설정된 시간으로 유지하며 그 시간은 시간 설정부에 나타난다. 그리고, 다시 센서 입력부에 신호가 없으면 설정된 시간에서 역카운트 되며 설정시간 이후 릴레이 출력부에 의하여 소등된다.

이러한 상기 제어부(300)인 마이크로프로세서(301)를 소형화 및 장치 간편성을 제고하기 위하여 본 발명에서는 다른 실시예로 다수 가변저항 및 전기 소자를 이용한 간단한 회로로 도 4와 같이 제어부(300)를 구현하였다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예인 제어부(300)는, 센싱된 신호를 중간주파수증폭부로 증폭시킨 입력신호와 저항(R1,R2)이 비교기를 통해 감도를 설정하는 감도설정부(600)와, 사용자가 선택적으로 주야 시기를 분리하여 감시 동작을 설정할 수 있도록 하는 조도센서(CdS)와 저항(R3,R4,R5)을 비교기를 통해 조도를 인식하는 조도인식부(601)와, NPN 트랜지스터, 저항(R6), 커패시터와 NOT 게이트(NOT1, NOT2)를 통해 LED의 점등 유지시간을 설정하는 점등시간설정부(602)와, 다이오드, 커패시터, 저항(R8)과 삼각파 발진회로를 통해 LED 밝기를 조절하는 디밍부(dimming, 603)와, 저항(R9,R10,R11), 비교기, AND 게이트와 NPN 트랜지스터로 구성되어 LED(309)를 구동시키는 정전류구동부(302)로 구성되어 있다.

여기서, 상기 디밍부(603)에서는 오프(OFF) 상태의 LED를 서서히 밝아지면서 온(ON) 되도록 한다.

본 발명에서 PCB(100) 상부에 투명 또는 반투명 부도체 재질로 이루어진 커버를 결합시켜 LED 조명등을 제작한다.

본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 독자의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 그리고, 여기에 개시된 실시 예외에도 본 발명의 기술적사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게는 자명한 것이다. 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 나타난다.

100 : PCB 101 : LED
103 : 공진부 200 : 캐비티
300 : 제어부 301 : 마이크로프로세서
300 : 제어부 303 : 국부신호발생부
600 : 감도설정부 601 : 조도인식부
602 : 점등시간설정부 603 : 디밍부

Claims

엘이디(LED) 극초단파 센서 조명등에 있어서,
PCB 전면에 일정한 간격으로 배치된 복수개의 LED와;
상기 LED 사이에 형성된 공진부 및 마이크로 스트립 패치안테나; 및
상기 PCB 후면에 모션을 감지하여 LED를 제어하는 극초단파 센서 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 극초단파 센서 조명등.
제1항에 있어서,
상기 PCB 전면에 주야 시기를 설정하는 조도센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 극초단파 센서 조명등.
제1항에 있어서,
상기 PCB 후면에 공진부를 덮는 케비티를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 극초단파 센서 조명등.
제3항에 있어서,
상기 케비티 주위에 상기 극초단파 센서 모듈을 형성하는 것을 특징으로 하는 엘이디 극초단파 센서 조명등.
제1항에 있어서,
상기 극초단파 센서 모듈은,
극초단파를 연속적으로 발진시키는 국부신호발생부와;
상기 국부신호발생부에서 생성된 주파수를 공간으로 송출하기 위한 안테나송신부와;
상기 안테나송신부로부터 송출된 신호를 수신하기 위한 안테나수신부와;
중간주파수의 변환 과정을 수행하는 주파수혼합부와;
상기 중간주파수 신호를 증폭하는 중간주파수증폭부와;
상기 중간주파수 신호를 처리하여 대상물의 존재 여부 및 속도를 판별하는 신호판단부와;
발진 및 주파수 조절을 위한 공진부; 및
상기 LED를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 극초단파 센서 조명등.
제5항에 있어서,
상기 제어부는 마이크로프로세서와 정전류구동부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 엘이디 극초단파 센서 조명등.
제6항에 있어서,
상기 마이크로프로세서는,
점등 유지시간을 저장하여 기억하는 메모리부와;
프로그램 오동작시 초기화하기 위한 리셋(Reset)부와;
상기 점등 유지시간을 설정하는 시간 설정부와;
모션을 감지하기 위한 센서입력부; 및
상기 LED의 온/오프와 밝기를 조절하는 디밍부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 극초단파 센서 조명등.
제5항에 있어서,
상기 제어부는,
센싱 감도를 설정하는 감도설정부와;
조도센서(CdS)를 통해 주야를 설정하여 조도를 인식하는 조도인식부와;
상기 LED 점등 유지시간을 설정하는 점등시간설정부와;
상기 LED 밝기를 조절하는 디밍부; 및
상기 LED를 구동시키는 정전류구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 극초단파 센서 조명등.
제8항에 있어서,
상기 디밍부는 오프(OFF) 상태의 LED가 서서히 밝아지면서 온(ON) 되도록 하는 것을 특징으로 하는 엘이디 극초단파 센서 조명등.
제1항에 있어서,
상기 LED를 제어하는 것은 LED를 온/오프하거나 밝기를 조절하는 것을 특징으로 하는 엘이디 극초단파 센서 조명등.