KR20120121085A - 엘이디 조명 자동제어장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 LED 조명장치의 사용목적과 조명환경에 따라 LED빔의 광출력 조절을 통한 조도보상과 색보상이 이루어지도록 함으로써 사용자 취향에 따른 인간 친화적 조광효과 및 절전효과를 얻을 수 있는 자동 색보상 기능의 엘이디 조명 자동 제어장치 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 엘이디 조명 자동 제어장치는 타이머를 포함하며 입력수단에 의한 설정값으로 SMPS의 PWM제어를 위한 LED 디밍제어용 변동출력값과 LED빔 색상조절용 변동주파수값을 출력하는 제어부(10)와, 상기 제어부에 결합되어 이 제어부의 동작조건을 설정하고 그의 작동기능을 선택하기 위한 입력수단으로서의 기능선택 및 설정부(11)와, 상기 제어부에서 출력되는 디밍제어용 변동출력값 및 색상보절용 변동주파수값에 따라 LED구동 출력의 크기와 주파수를 가변 출력하는 SMPS(15)와, 상기 SMPS의 구동출력값에 따라 정해지는 밝기와 색상으로 점등하는 LED(16)를 포함한다.

Description

엘이디 조명 자동제어장치 및 그 제어방법{Automatic illuminance controllor of LED lamp and control method thereof}

본 발명은 주거용, 상업용, 산업용 응용 제품에 장착되어 조명용으로 사용되는 LED 조명장치에 관한 것으로, 특히 LED 조명장치의 사용목적과 조명환경에 따라 LED빔의 광출력 조절을 통한 조도보상과 색보상이 이루어지도록 함으로써 사용자 취향에 따른 인간 친화적 조광효과 및 절전효과를 얻을 수 있게 한 자동 색보상 기능의 엘이디 조명 자동 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 종래의 조명장치는 조광기를 이용한 수조작 또는 자동 동 디밍(Dimming)수동조작에 의한 밝기의 조절이 가능하거나, 자동 조절의 경우 표준 내장 조광기를 사용한 조도의 자동 조절이 가능한 방식으로 제작되고 있다.

이러한 종래의 기술의 문제점은 디밍(Dimming) 제어 방식이 사용자의 감각에 의존하고 있었기 때문에 조명빔의 불균일한 출력에 따라 같은 조명상황에서도 그 조도값을 일정하게 유지할 수 없는 문제점을 가지고 있었으며, 또한 자동 조절의 경우 내장된 조광장치라 하더라도 그 성능과 기능이 단순히 조명장치의 조도를 가감하는 수준에 머물러 있어 사용자 요구에 충실할 수 없다는 기술적 한계성을 가지고 있었다.

본 발명의 목적은 사용자 중심의 광출력 및 조명색상의 자유로운 조절을 통하여 최적의 조명환경이 유지되면서 절전효과를 기대할 수 있는 자동 색보상 기능을 포함한 엘이디 조명 자동 제어장치 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 사용자 기준값 설정에 따른 LED 제어출력값의 자동 제한 및 자동 확대를 통하여 그 조명대상영역을 항상 일정한 조도와 조명색상으로 일관되게 유지할 수 있게 되는 사용자 중심의 엘이디 조명 자동 제어장치 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엘이디 조명 자동 제어장치는 타이머를 포함하며 입력수단에 의한 설정값으로 SMPS의 PWM제어를 위한 LED 디밍제어용 변동출력값과 LED빔 색상조절용 변동주파수값을 출력하는 제어부와, 상기 제어부에 결합되어 이 제어부의 동작조건을 설정하고 그의 작동기능을 선택하기 위한 입력수단으로서의 기능선택 및 설정부와, 상기 제어부에서 출력되는 디밍제어용 변동출력값 및 색상보절용 변동주파수값에 따라 LED구동 출력의 크기와 주파수를 가변 출력하는 SMPS와, 상기 SMPS의 구동출력값에 따라 정해지는 밝기와 색상으로 점등하는 LED를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 엘이디 조명 자동 제어방법은 조도를 검출하는 단계와, 검출된 조도가 설정값 이상이면 주변온도를 검출하는 단계, 검출된 주변온도가 기준값 이상이면 청색향 색보상 조명값을 선택하고 검출된 주변온도가 기준값 이하이면 적색향 색보상 조명값을 선택하여 그 선택된 색보상 조명값으로 LED구동용 SMPS의 PWM을 변경시켜 파장 변경에 따른 LED 광출력 색상을 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 엘이디 조명 자동 제어장치 및 그 제어방법은 사용자 중심의 광출력 및 조명색상의 조절이 자유로워 다양한 사용자 요구를 모두 충족시킬 수 있을 뿐만아니라 절전효과도 기대할 수 있다.

또한 본 발명은 조명환경에 따라 최적의 조도와 조명색상이 자동으로 선택되어 조명이 이루어지게 되므로 항상 일정한 조명환경을 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명 장치의 회로블록구성도이다.
도 2는 본 발명 장치에 적용된 SMPS의 회로블록구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 색보상-디밍 기능의 조명용 LED 제어 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 LED조명 일일제어모드 제어흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따른 LED조명 계절제어모드 제어흐름도이다.

도 1은 본 발명의 회로블록구성도로서, 본 발명 장치는 타이머를 포함하며 입력수단에 의한 설정값으로 SMPS의 PWM제어를 위한 LED 디밍제어용 변동출력값과 LED빔 색상조절용 변동주파수값을 출력하는 제어부(10)와, 상기 제어부에 결합되어 이 제어부의 동작조건을 설정하고 그의 작동기능을 선택하기 위한 입력수단으로서의 기능선택 및 설정부(11)와, 상기 제어부에서 출력되는 디밍제어용 변동출력값 및 색상보절용 변동주파수값에 따라 LED구동 출력의 크기와 주파수를 가변 출력하는 SMPS(15)와, 상기 SMPS의 구동출력값에 따라 정해지는 밝기와 색상으로 점등하는 LED(16)를 포함한다.

더불어 상기 제어부(10)에는 이 제어부에 현재시간 및 계절정보를 제공하는 시계부(12)와, 상기 제어부에 각각 주위온도값 및 주변조도값을 검출하여 제공하는 온도센서(13) 및 조도센서(14)가 필요에 따라 선택적으로 부가될 수 있다.

여기서 온도센서(13) 및 조도센서(14)는 LED조명의 일일 자동제어에 필요한 구성요소이고, 시계부(12)는 상기 조도센서(14)와 함께 LED조명의 계절별 자동제어에 필요한 구성요소이다.

도 2는 본 발명 장치에 적용된 SMPS의 회로블록구성도이다.

여기에서 참고되는 바와 같이, 입력되는 AC전압은 브릿지정류기를 거쳐 정류된 후 역률개선회로(PFC)를 거쳐 메인스위칭블록으로 입력되게 구성하고 상기 메인스위칭 블록은 PWM IC의 펄스폭변조출력에 의해 스위칭되어 고속의 입력스위칭 전류가 트랜스포머(T)의 입력측에 공급되게 구성하고, 상기 트랜스포머의 출력측에 나타나는 고주파수 전압은 2차정류회로블록에서 정류되어 (도 1의 LED측으로)출력되게 구성하고, 이 출력측 정류출력은 피드백블록을 거쳐 상기 PWM IC측으로 피드백 제어되게 구성하고 있다.

이때, PFC(Power.Factor.Correction)는 역률개선IC(PFC IC)를 포함하며, 콘덴서 입력형 전원에서 전류파형이 사인파가 아닌 펄스형태로 될 때 역률개선을 위해 설치되는 것이 일반적이다. 특히 PFC회로는 SMPS를 사용하는 콘덴서 입력형 전원에서는 필연적으로 발생하는 역율과 고조파왜율을 개선하는데 필요한 회로이다.

상기 PWM IC는 PWM(Pulse.Width.Modulation)제어회로모듈로서 펄스의 듀티(DutyRatio)로 전압 혹은 전류의 양을 콘트롤하여 부드러운 제어와 제어과정에서의 불필요한 전력낭비와 발열을 방지할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명 장치의 작동과정과 그 제어방법을 도 3 내지 도 5의 흐름도를 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 색보상-디밍 기능의 조명용 LED 제어 흐름도이다.

여기서는 LED조명은 LED조명제어모드에서 LED(16)를 점등 구동하게 될 SMPS(15)의 출력주파수 조절과 출력레벨 조절에 의해 LED조명의 색상과 밝기가 정해지게 되는 것을 설명하고 있다.

본 발명에서 LED조명의 디밍(DIMMING)은 SMPS(15)의 출력값의 크기 조절을 통해 조절한다. 또한 LED조명의 조명색상은 파장에 의해 결정되게 되는데, 이 파장은 SMPS(15)의 출력주파수에 의해 결정되게 되므로 제어부(10)에서 SMPS(15)의 출력값을 적절히 조절하는 것으로 LED(16)의 조명색상을 변경시킬 수 있게 된다.

여기서 기능선택 및 설정부(11)의 사전 조작을 통한 제어부(10)내부의 타이머 세팅 값을 이용하면 사용자가 원하는 시간에 LED(16)를 점등시키거나 소등시킬 수 있다.

또한 기능선택 및 설정부(11)의 사전 조작을 통하여 원하는 시간대 별로 제어부(10)에 의한 LED(16)를 점등색상이나 점등세기(디밍)을 사용자값으로 제어할 수 있다. 예를 들면, LED의 제어에 있어 저녁에는 밝은 주광색 또는 백색으로 조명이 이루어지게 하고 새벽녘이나 아침에는 그 LED가 푸른색 또는 붉은색으로 조명되게 할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 LED조명 일일제어모드 제어흐름도로서, 일단위 조명 프로그램에 따라 LED(16)를 점등제어하는 과정을 설명하고 있다.

도 4의 LED 조명 자동 일일제어기능은 사용자가 사전에 기능선택 및 설정부(11)로 LED점등 온/오프 조도 경계값과 온도 경계값을 설정하고 그 실행을 선택하는 것에 의해 동작한다.

먼저 LED조명 일일 자동제어모드가 선택되면 제어부(10)는 조도센서(14)를 통해 현재의 조도값을 읽어들여 제어부에 등록된 기준설정조도값에 비교하는 것으로 LED(16)의 점등제어여부를 결정한다. 여기서 LED(16)의 점등제어 조건이 성립되면 제어부(10)는 온도센서(13)를 통해 현재의 온도값을 읽어들여 제어부 내부에 등록된 기준설정온도값에 비교하는 것으로 LED(16)의 색보상점등값을 찾는다.

예를 들어, 현재의 주변온도 센싱값이 설정온도값 이상이면 LED빔 색보상을 청색향으로 조명하기 위한 SMPS(15)제어신호를 생성하고, 반대로 현재의 주변온도 센싱값이 설정온도값 에 이르지 않았으면 LED빔 색보상을 적색향으로 조명하기 위한 SMPS(15)제어신호를 생성한다.

이렇게 생성한 제어부(10)의 제어신호는 SMPS(15)에 제공되어 그 내부의 PWM IC모듈의 펄스폭을 변경시킴으로써 상기 SMPS(15)의 출력크기 및 주파수 변경에 따른 LED조명의 디밍 및 색상조절이 실행된다.

따라서 본 발명은 주변조도에 연동하여 최적의 조도로 조명이 이루어지게 되므로, 주변조도가 높음에도 불구하고 불필요하게 높은 조도로 조명되는 것을 방지하여 에너지가 불필요하게 소비되는 것을 방지하게 된다.

이러한 본 발명에 따른 온도별 LED빔의 광출력 색상 선택을 위한 제어부에 의한 LED 점등 제어방법은 아래와 같다.

먼저, 첫 번째 단계에서는 조명대상 주위의 조도를 검출한다.

다음 두 번째 단계에서는 검출된 조도가 설정값 이상일 경우 조명 개시환경으로 판단하고 주변온도를 검출한다.

세 번째 단계에서는 검출된 주변온도가 기준값 이상이면 청색향 색보상 조명값을 선택하고 검출된 주변온도가 기준값 이하이면 적색향 색보상 조명값을 선택하여 그 선택된 색보상 조명값으로 LED구동용 SMPS의 PWM을 변경시켜 파장 변화에 따른 색상을 내도록 LED의 광출력을 제어한다.

이에 따라 LED는 설정값 대비 저온에서는 적색계열의 광출력빔을 내게되고 고온에서는 청색계열의 광출력빔을 내게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 LED조명 계절제어모드 제어흐름도로서, 계절단위 조명 프로그램에 따라 LED(16)를 점등 제어하는 과정을 설명하고 있다.

도 5의 LED 조명 자동 계절별 제어기능은 도 4의 경우와 마찬가지로 사용자가 사전에 기능선택 및 설정부(11)로 사계절별 LED점등 온/오프 조도 경계값과 온도 경계값을 설정하고 그 실행을 선택하는 것에 의해 동작한다.

먼저 LED조명 계절별 자동제어모드가 선택되면 제어부(10)는 조도센서(14)를 통해 현재의 조도값을 읽어들여 제어부에 등록된 기준설정조도값에 비교하는 것으로 LED(16)의 점등제어 여부를 결정한다. 여기서 LED(16)의 점등제어 조건이 성립되면 제어부(10)는 시계부(12)를 체크하여 현재시점의 계절을 파악한다. 제어부(10)에서의 계절 판단은 현재시점이 월별분류(예를 들면, 3월, 4월, 5월은 봄, 6월, 7월, 8월은 여름, 9월, 10월, 11월은 가을, 나머지는 겨울로 설정)의 어디에 속하는가 여부를 판단하는 것으로 인식할 수 있다.

이렇게 제어부(10)에서 현재의 계절이 인식되면, 일예로, 봄,가을철에는 주광색(백색)의 조명제어값을, 여름철에는 청색향 색보상제어값을, 겨울철에는 적색향 색보상제어값을 각각 생성하여 SMPS(15)로 출력한다.

제어부(10)의 계절별 제어신호가 SMPS(15)에 제공되면 이 SMPS는 그 내부의 PWM IC모듈의 펄스폭을 변경시켜 LED(16)구동을 위한 SMPS(15)의 출력주파수를 변경시키게 되므로 결국 LED(16)에 공급되는 주파수에 따른 파장변경이 일어나 LED조명의 색상이 계절별로 변하게 된다.

따라서 본 발명의 도 5의 실시예에서는 다음과 같은 계절별 조명제어과정이 제어부에서 실행된다.

먼저, 첫 번째 단계에서는 조명대상 주위의 조도를 검출한다.

다음 두 번째 단계에서는 검출된 조도가 설정값 이상일 경우 조명 개시환경으로 판단하고 시계부를 체크하여 현재의 계절을 판단한다.

세 번째 단계에서는 검출된 계절별 조명용 LED의 색상 제어값을 선택하여 그 선택된 색보상 조명값으로 LED구동용 SMPS의 PWM을 변경시켜 파장 변화에 따른 색상을 내도록 LED의 광출력을 제어한다.

10 : 제어부 11 : 기능선택 및 설정부
12 : 시계부 13 : 온도센서
14 : 조도센서 15 : SMPS
16 : LED

Claims (5)

1. 타이머를 포함하며 입력수단에 의한 설정값으로 SMPS의 PWM제어를 위한 LED 디밍제어용 변동출력값과 LED빔 색상조절용 변동주파수값을 출력하는 제어부(10)와, 상기 제어부에 결합되어 이 제어부의 동작조건을 설정하고 그의 작동기능을 선택하기 위한 입력수단으로서의 기능선택 및 설정부(11)와, 상기 제어부에서 출력되는 디밍제어용 변동출력값 및 색상보절용 변동주파수값에 따라 LED구동 출력의 크기와 주파수를 가변 출력하는 SMPS(15)와, 상기 SMPS의 구동출력값에 따라 정해지는 밝기와 색상으로 점등하는 LED(16)를 포함하는 것을 특징을 하는 엘이디 조명 자동 제어장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제어부(10)에는 LED조명의 일일 자동제어에 필요한 LED 광출력의 색상 결정값을 정하기 위한 온도센서(13)와 LED 광출력의 크기 결정값을 정하기 위한 조도센서(14)를 부가하는 것을 특징을 하는 엘이디 조명 자동 제어장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제어부(10)에는 LED조명의 계절별 조명색상 자동제어에 필요한 계절판단용 시계부(12)와 LED 광출력의 크기 결정값을 정하기 위한 조도센서(14)를 부가하는 것을 특징을 하는 엘이디 조명 자동 제어장치.
4. LED조명 일일 자동제어방법에 있어서, 조명대상 주위의 조도를 검출하는 단계와, 검출된 조도가 설정값 이상일 경우 조명 개시환경으로 판단하고 주변온도를 검출하는 단계와, 검출된 주변온도가 기준값 이상이면 청색향 색보상 조명값을 선택하고 검출된 주변온도가 기준값 이하이면 적색향 색보상 조명값을 선택하여 그 선택된 색보상 조명값으로 LED구동용 SMPS의 PWM을 변경시켜 파장 변화에 따른 색상을 내도록 LED의 광출력을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 자동 제어방법.
5. LED조명 계절별 자동제어방법에 있어서, 조명대상 주위의 조도를 검출하는 단계와, 검출된 조도가 설정값 이상일 경우 조명 개시환경으로 판단하고 시계부를 체크하여 현재의 계절을 검출하는 단계와, 검출된 계절별 조명용 LED의 색상 제어값을 선택하여 그 선택된 색보상 조명값으로 LED구동용 SMPS의 PWM을 변경시켜 파장 변화에 따른 색상을 내도록 LED의 광출력을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 자동 제어방법.
   

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