KR20120117178A

KR20120117178A - 인텔리전트 빌딩의 엘이디 조명 제어 시스템

Info

Publication number: KR20120117178A
Application number: KR1020110034771A
Authority: KR
Inventors: 전재성; 강철호; 추명훈
Original assignee: (주)새한이엔씨
Priority date: 2011-04-14
Filing date: 2011-04-14
Publication date: 2012-10-24

Abstract

본 발명은 인텔리전트(intelligent) 빌딩의 조명제어 시스템에 관한 것으로 특히, 입력되는 직류전원의 (+)전원과 (-)전원간의 전압차에 따라 그 밝기가 조정되는 복수의 LED등기구와; 하나의 단일 채널을 가지며 해당 채널을 통해 상기 LED등기구의 제어를 위한 PWM제어신호를 발생시키는 PWM컨트롤러; 및 상기 LED등기구 각각에 대해 각각 일대일로 연결 구비되며 상용 교류전원을 직류전원으로 변환하여 일대일로 연결되어진 해당 LED등기구에 직류전원의 (+)전원과 (-)전원을 걸어주되 상기 PWM컨트롤러에서 출력되는 PWM제어신호를 기준으로 일대일로 연결되어진 해당 LED등기구에 인가되는 전압차를 변경하고 수신된 PWM제어신호는 인근의 개체에게 전달하는 복수의 분기 처리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 인텔리전트 빌딩의 LED 조명 제어 시스템을 제공함으로써 1개의 Channel만을 가지고도 일괄제어 할 수 있어 제어 회로 구성에 있어서 경제적이며, 배선공사가 단순해지고 배선 비용 또한 저렴해지고, 각각의 등기구별로 개별 AC전원을 사용하기 때문에 에러 발생시 해당되는 소형 SMPS만을 교체하기 때문에 전체 등기구가 OFF되는 사태는 발생하지 않는다.

Description

인텔리전트 빌딩의 엘이디 조명 제어 시스템{LED lighting control systems for intelligent buildings}

본 발명은 인텔리전트(intelligent) 빌딩의 조명제어 시스템에 관한 것으로 특히, LED를 이용한 조명장치를 사용하는 경우 조명장치를 제어하기 위한 제어선과 전력선등이 복잡하게 얽혀 설비 및 유지보수에 어려움이 발생되는 종래 문제점을 해소하기 위해 각 조명에 공급되는 전력선 이외에 조명장치의 제어를 위한 제어선을 공유하도록 하는 인텔리전트 빌딩의 LED 조명 제어 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 조명은 백열등이나 할로겐등 형광등을 이용하여 직접 전원을 연결하여 쓰는 것이 대다수를 차지하며, 최근에 LED(Light Emitting Diode)를 적용한 조명등이 출시되고 있다.

LED 조명장치는 종래의 조명장치에 비하여 여러 가지 우수한 점들이 있어, LCD(Liquid Crystal Dislay)의 백라이트(back light), 휴대폰, 휴대용 디지털 기기, 또는 독자적인 조명장치로서 널리 사용되고 있다.

LED 조명장치는 종래의 조명기기에 비해 소비 전력이 훨씬 적다. 백열전구의 10분의 1, 형광등의 2분의 1 정도 전기면 똑같은 밝기의 빛을 낸다. 또한, LED(Light Emitting Diode) 조명장치의 LED는 수명이 길다. 백열등의 경우 사용 시간이 1000~4000시간밖에 되지 않는 데 비해 LED는 5만~10만 시간을 사용할 수 있다. 또한, 교환 및 유지 보수의 비용이 적게 들어 건물 외벽이나 수영장 내의 수증등이나, 가로등처럼 교환 비용이 많이 드는 곳에 적합하다.

또한 LED 조명장치는 발열이 적다. 백열전구나 형광등과 달리 LED는 손을 대도 전혀 뜨겁지 않다. 또한, 그 크기가 작아서 1mm 이하 LED칩 32개만 있으면 형광등만큼 밝은 빛을 낼 수 있어, 휴대용으로도 적합하다. 또한, 깨지지 않아 자동차나 비행기 등에 사용하기에 좋다. 형광등처럼 수은 등 중금속을 사용할 필요가 없어 환경 친화적이기까지 하다.

특히, LED 조명장치는 다양한 빛을 섞어내기가 용이하여, 쉽게 다양한 색깔을 표현할 수 있으므로, 그 응용력도 뛰어나다. 또한, 서로 다른 색상을 나타내는 2 종류 이상의 LED(Light Emitting Diode)를 이용하여 백색 또는 주광색을 표현할 수 있다.

상술한 바와 같은 장점으로 인해 인텔리전트 빌딩을 지향하는 현대식 빌딩들은 점차 내외부 조명장치로 LED 조명을 채용하고 있는 실정이다.

이러한 LED 조명의 기존 제어방식을 첨부한 도 1을 참조하여 간략히 살펴보면, 복수의 LED등기구(L1~Ln)는 건물의 이곳저곳에 분산 배치되어지거나 혹은 하나의 지역(예를 들어, 한 개 층)에 분산 배치되어 진다.

이때 상기 복수의 LED등기구(L1~Ln)를 제어하기 위한 제어장치(10)는 각각의 LED 등기구(L1~Ln)에 개별적 PWM신호를 입력하여 동작제어를 실시하여 배선이 복잡하고 조명간의 간격이 넓거나 길면 PWM신호의 배선 간격 및 PWM신호의 권선 저항의 영향으로 제어에 문제점이 발생할 수 있다.

또한, 기존 방식의 PWM제어의 경우 PWM신호제어용 컨트롤러(12)가 등기구 숫자에 맞추어 여러 개의 채널(Channel)을 가지고 있는 고가의 IC가 필요하며, 등기구 배선 공사시 기존 방식은 상기 도 1에 도시되어진 바와 같이 AC전원스위치(11)와 고효율 SMPS(switching mode power supply; 13)를 사용하여 각 등기구구별로 DC전력선을 개별적으로 포설하여 배선 공사가 복잡해지고 설비비용이 상승하게 되는 문제점이 발생되었다.

더욱이 기존방식은 대용량 설비인 고효율 SMPS(13)를 사용하기 때문에 제어회로의 에러는 전체 등기구의 동작 불능상태로 이어지게 된다.

상술한 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은, LED를 이용한 조명장치를 사용하는 경우 조명장치를 제어하기 위한 제어선과 전력선등이 복잡하게 얽혀 설비 및 유지보수에 어려움이 발생되는 종래 문제점을 해소하기 위해 각 조명에 공급되는 전력선 이외에 조명장치의 제어를 위한 제어선을 공유하도록 하는 인텔리전트 빌딩의 LED 조명 제어 시스템을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인텔리전트 빌딩의 LED 조명 제어 시스템의 특징은, 입력되는 직류전원의 (+)전원과 (-)전원간의 전압차에 따라 그 밝기가 조정되는 복수의 LED등기구와; 하나의 단일 채널을 가지며 해당 채널을 통해 상기 LED등기구의 제어를 위한 PWM제어신호를 발생시키는 PWM컨트롤러; 및 상기 LED등기구 각각에 대해 각각 일대일로 연결 구비되며 상용 교류전원을 직류전원으로 변환하여 일대일로 연결되어진 해당 LED등기구에 직류전원의 (+)전원과 (-)전원을 걸어주되 상기 PWM컨트롤러에서 출력되는 PWM제어신호를 기준으로 일대일로 연결되어진 해당 LED등기구에 인가되는 전압차를 변경하고 수신된 PWM제어신호는 인근의 개체에게 전달하는 복수의 분기 처리기를 포함하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인텔리전트 빌딩의 LED 조명 제어 시스템의 부가적인 특징으로, 상기 분기 처리기는 입력되는 교류전원을 직류전원으로 변환하여 (+)전원과 (-)전원으로 구분하여 출력하는 AC/DC변환기와; 입력되는 PWM 제어신호를 수신하여 증폭한 후 상기 AC/DC변환기의 (-)전원 출력단에 인가하는 수신신호 증폭기; 및 상기 수신신호 증폭기에서 출력되는 PWM 제어신호를 수신하여 증폭한 후 출력하는 송출신호 증폭기로 구성되는 데 있다.

상술한 본 발명에 따른 특징으로 인해 기대되는 효과로는, 1개의 Channel만을 가지고도 일괄제어 할 수 있어 제어 회로 구성에 있어서 경제적이며, 배선공사가 단순해지고 배선 비용 또한 저렴해지고, 각각의 등기구별로 개별 AC전원을 사용하기 때문에 에러 발생시 해당되는 소형 SMPS만을 교체하기 때문에 전체 등기구가 OFF되는 사태는 발생하지 않는다.

도 1은 종래 LED 조명 제어 시스템의 구성을 설명하기 위한 예시도
도 2는 본 발명에 따른 LED 조명 제어 시스템의 구성을 설명하기 위한 예시도
도 3은 도 2에 도시되어진 분기처리기의 구성을 설명하기 위한 예시도

발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해, 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

첨부한 도 2는 본 발명에 따른 LED 조명 제어 시스템의 구성을 설명하기 위한 예시도이고, 도 3은 도 2에 도시되어진 분기처리기의 구성을 설명하기 위한 예시도이다.

도시되어진 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 조명 제어 시스템은, 입력되는 직류전원의 (+)전원과 (-)전원간의 전압차에 따라 그 밝기가 조정되는 복수의 LED등기구(L1~Ln)와, 하나의 단일 채널을 가지며 해당 채널을 통해 상기 LED등기구(L1~Ln)의 제어를 위한 PWM제어신호를 발생시키는 PWM컨트롤러(12A), 및 상기 LED등기구(L1~Ln) 각각에 대해 각각 일대일로 연결 구비되며 상용 교류전원을 직류전원으로 변환하여 일대일로 연결되어진 해당 LED등기구(L1~Ln)에 직류전원의 (+)전원과 (-)전원을 걸어주되 상기 PWM컨트롤러(12A)에서 출력되는 PWM제어신호를 기준으로 일대일로 연결되어진 해당 LED등기구에 인가되는 전압차를 변경하고 수신된 PWM제어신호는 인근의 개체에게 전달하는 복수의 분기 처리기(P1~Pn)로 구성된다.

이때 상기 분기 처리기(P1~Pn)를 보다 자세히 살펴보면, 입력되는 교류전원을 직류전원으로 변환하여 (+)전원과 (-)전원으로 구분하여 출력하는 AC/DC변환기(SMPS)와, 입력되는 PWM 제어신호를 수신하여 증폭한 후 상기 AC/DC변환기(SMPS)의 (-)전원 출력단에 인가하는 제 1신호 증폭기(G1), 및 상기 제 1신호 증폭기(G1)에서 출력되는 PWM 제어신호를 수신하여 증폭한 후 출력하는 제 2신호 증폭기(G2)로 구성되어 진다.

따라서, 본 발명에 따른 LED 조명 제어 시스템은 PWM컨트롤러(12A)와 하나의 채널에 직렬 연결되어진 복수의 분기 처리기(P1~Pn)가 그 각각 수신되는 PWM 제어신호를 수신 및 복제한 후 후단의 분기 처리기측으로 전달하며, 이 과정에서 복제과정을 통해 일대일로 연결된 LED등기구(L1~Ln)의 조명 밝기를 제어할 수 있다.

이때 상술한 복제과정이란 신호의 수신기능을 하는 제 1신호 증폭기(G1)의 출력신호가 AC/DC변환기(SMPS)의 (-)전원 출력단에 인가되는 것을 칭하는 것으로, AC전원의 입력을 외부에서 받은 PWM제어신호로 DC Out의 전류값을 제어하여 등기구의 밝기 조절을 하는 것이다.

또한, AC/DC컨버터(SMPS)는 그 각각이 AC전원으로 동작하기 때문에 ON/OFF 제어는 별도로 제어할 수 있으며, PWM신호로도 가능하다.

그러므로, 도시되어진 바와 같이 단독의 AC전원을 사용하되, PWM신호는 외부에서 받을 수 있으며, 외부에서 받은 회로를 복제 하여 사용하기도 하며, 또한 다른 SMPS쪽으로 보내어 동일한 기능을 할 수 있도록 설계하였다.

따라서, 1개의 PWM신호로 여러 개의 SMPS를 제어하여 그 효율을 증대할 수 있으며, SMPS또한 1개의 등기구에 해당하는 Watt급만 충족하면 되므로, DC전원의 안정성을 함께 고려할 수 있다.

또한, 본 개발의 회로는 SMPS 내부에 외부의 PWM신호를 증폭하여 출력단 DC의 전류값을 제어하여 LED조명의 밝기를 제어할 뿐만 아니라. 실질적인 전력소비의 주된 원인이 되는 전류값을 제어하여 과다 소모되는 전류를 조절함으로써 한정된 자원을 효율적으로 활용할 수 있게 된다.

특히, 사무실 및 학교와 같은 주간활동이 많은 공간에서의 전력효율을 증대시킬 수 있다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

L, L1, L2, L3, L4, L5, Ln : LED등기구
P, P1, P2, P3, P4, P5, Pn : 분기 처리기
SMPS : AC/DC컨버터
G1, G2 : 신호 증폭기

Claims

입력되는 직류전원의 (+)전원과 (-)전원간의 전압차에 따라 그 밝기가 조정되는 복수의 LED등기구와;
하나의 단일 채널을 가지며 해당 채널을 통해 상기 LED등기구의 제어를 위한 PWM제어신호를 발생시키는 PWM컨트롤러; 및
상기 LED등기구 각각에 대해 각각 일대일로 연결 구비되며 상용 교류전원을 직류전원으로 변환하여 일대일로 연결되어진 해당 LED등기구에 직류전원의 (+)전원과 (-)전원을 걸어주되 상기 PWM컨트롤러에서 출력되는 PWM제어신호를 기준으로 일대일로 연결되어진 해당 LED등기구에 인가되는 전압차를 변경하고 수신된 PWM제어신호는 인근의 개체에게 전달하는 복수의 분기 처리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 인텔리전트 빌딩의 LED 조명 제어 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 분기 처리기는 입력되는 교류전원을 직류전원으로 변환하여 (+)전원과 (-)전원으로 구분하여 출력하는 AC/DC변환기와;
입력되는 PWM 제어신호를 수신하여 증폭한 후 상기 AC/DC변환기의 (-)전원 출력단에 인가하는 수신신호 증폭기; 및
상기 수신신호 증폭기에서 출력되는 PWM 제어신호를 수신하여 증폭한 후 출력하는 송출신호 증폭기로 구성되는 것을 특징으로 하는 인텔리전트 빌딩의 LED 조명 제어 시스템.