KR20150000101A - Led 조명 제어 시스템 - Google Patents

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KR20150000101A
KR20150000101A KR20130072055A KR20130072055A KR20150000101A KR 20150000101 A KR20150000101 A KR 20150000101A KR 20130072055 A KR20130072055 A KR 20130072055A KR 20130072055 A KR20130072055 A KR 20130072055A KR 20150000101 A KR20150000101 A KR 20150000101A
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tunnel
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김기덕
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주식회사 이노렉스테크놀러지
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Abstract

본 발명은 정격전압 이하의 전압이 인가되어 낮은 조도로 점등된 모든 LED 램프 중에서 터널 또는 지하 주차장 내에서 움직임이 있는 것으로 감지되면 이 움직임의 진행방향에 따라서 미리 정해진 구간에 설치된 LED 램프가 일정 시간 동안 정격전압이 인가되어 최대 조도를 갖게 구성함으로써, 차량이나 보행자의 움직임에 맞춰 그 앞을 비춰주는 LED 램프의 조도가 밝아지도록 제어하여 불필요한 전력 소모를 최소화하면서도 조명과 안내 유도등의 기능을 동시에 수행할 수 있게 하여 차량이나 보행자가 안전하게 통행할 수 있게 한 LED 조명 제어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명은 이러한 움직임을 감지하기 위한 감지부 및 LED 램프를 제어하기 위한 제어부에서 필요로 하는 전원으로 교류 전원을 입력받아 사용하게 되는데, 특히 이 교류 전원을 콘덕턴스 전원부를 통해 정류하여 이용하되, 콘덕턴스 전원부의 제조비용이 저렴하면서도 그 역률(효율)을 향상시키는데 목적이 있다.
그리고, 본 발명은 상기 감지부와 제어부 사이의 통신이 무선 방식으로 이루어질 수 있게 함으로써, 감지부와 제어부를 이미 시공된 터널이나 지하 주차장에도 쉽게 장착하여 본 발명에 따른 제어 시스템을 구성할 수 있게 하는데 목적이 있다.

Description

LED 조명 제어 시스템{LED LIGHTING CONTROL SYSTEM}
본 발명은 LED 조명 제어 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LED 램프를 제어하는데 필요한 전원을 교류 전원을 이용하되 특히 콘덕턴스 전원부를 이용하여 역률 향상을 통해 유효 전력을 높이고, 또한 차량이나 행인의 움직임을 감지한 감지부와 LED 램프의 조도(밝기)를 제어하는 제어부 사이에 무선 방식으로 통신하면서 LED 램프의 조도를 개별 또는 그룹 단위로 제어할 수 있게 한 것이다.
일반적으로 터널이나 지하 주차장은 내부가 어둡기 때문에 보행자나 운전자 등이 안전하게 통행할 수 있도록 조명 시스템이 구비된다. 이러한 조명 시스템은 터널 또는 지하 주차장의 특성상 장시간 동안 켜져 있어야 하기 때문에, 최근 들어 소비 전력이 작고 발광 효율이 우수한 LED 램프를 이용하는 경우가 많아지고 있다. 이에 아래의 특허문헌들과 같이 LED 램프의 소비 전력을 절감하려는 다양한 방법이 연구되고 있다.
특허문헌1에는 LED 램프의 제어시스템이 개시되어 있으며, 특히 원격지에서 전력선 통신을 이용하여 LED 터널 등의 온/오프 및 조도(dimming)를 제어한다.
특허문헌2에는 터널에 진입하는 차량을 미리 감지하고 터널 조명등의 작동을 제어하여 에너지 소비를 최소화하는 터널 조명시스템과 그 시공방법이 개시되어 있다.
특허문헌3에는 터널 내부의 조명등(LED)을 야외조도(일광조도)에 따라 감응제어하되, 각각의 LED터널램프에서 자체적으로 조도를 차등적으로 제어하도록 한 터널의 LED램프 제어시스템이 개시되어 있다.
하지만, 이러한 종래의 특허문헌들에 개시된 조명시스템들은 다음과 같은 문제가 있었다.
(1) 조도를 반영하여 터널 내부의 밝기에 따라 LED 램프를 제어하기 때문에 소비 전력에 있어서 약간의 절감 효과를 볼 수 있으나, 이들 조명 시스템의 경우도 미리 정해진 시간 동안 지속적으로 모든 LED 램프가 점등된 상태를 유지하게 된다.
(2) 이에, 차량 전용 터널과 같이 24시간 동안 LED 램프가 점등되어 있어야 하는 경우 이처럼 조도 제어만으로는 소비 전력을 줄이는데 한계가 있었다.
(3) 또한 조도는 주변의 환경, 즉 그날의 날씨 등에 의하여 영향을 받기 쉽다. 즉, 달이 뜨지 않거나 혹서기와 같이 햇빛이 너무 강하게 조사되는 경우 터널 내부가 상대적으로 더 어두워지는 경우에 소비 전력의 절감 효과가 떨어지게 되는 경우가 발생한다.
(4) 한편, 전원공급장치(SMPS:Switching Mode Power Supply)를 이용하지 않고 교류 전원을 직류로 정류시켜 LED 램프에 인가하여 사용하기도 하는데, 이 경우 교류 전원을 정류하기 위하여 콘덕턴스 전원부가 이용된다. 콘덕턴스 전원부는, 도 5와 같이, 정류회로(RL)의 입력측에 콘덴서(C2)를 연결하여 전압 강하된 교류 전원을 정류회로(RL)에서 정류하여 사용하였다. 하지만, 이러한 전원 인가 방식은 역률이 저하되어 이에 대한 개선이 필요하게 되었다.
한국등록특허 제1184755호(등록일 : 2012.09.14) 한국등록특허 제1009048호(등록일 : 2011.01.11) 한국공개특허 제10-2010-0115959호(공개일 : 2010.10.29)
본 발명은, 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 정격전압 이하의 전압이 인가되어 낮은 조도로 점등된 모든 LED 램프 중에서 터널 또는 지하 주차장 내에서 움직임이 있는 것으로 감지되면 이 움직임의 진행방향에 따라서 미리 정해진 구간에 설치된 LED 램프가 일정 시간 동안 정격전압이 인가되어 최대 조도를 갖게 구성함으로써, 차량이나 보행자의 움직임에 맞춰 그 앞을 비춰주는 LED 램프의 조도가 밝아지도록 제어하여 불필요한 전력 소모를 최소화하면서도 조명과 안내 유도등의 기능을 동시에 수행할 수 있게 하여 차량이나 보행자가 안전하게 통행할 수 있게 한 LED 조명 제어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명은 이러한 움직임을 감지하기 위한 감지부 및 LED 램프를 제어하기 위한 제어부에서 필요로 하는 전원으로 교류 전원을 입력받아 사용하게 되는데, 특히 이 교류 전원을 콘덕턴스 전원부를 통해 정류하여 이용하되, 콘덕턴스 전원부의 제조비용이 저렴하면서도 그 역률(효율)을 향상시킬 수 있게 한 LED 조명 제어 시스템을 제공하는데 다른 목적이 있다.
그리고, 본 발명은 상기 감지부와 제어부 사이의 통신이 무선 방식으로 이루어질 수 있게 함으로써, 감지부와 제어부를 이미 시공된 터널이나 지하 주차장에도 쉽게 장착하여 본 발명에 따른 제어 시스템을 구성할 수 있게 한 LED 조명 제어 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 LED 조명 제어 시스템은, 터널 또는 지하 주차장(P) 내에 미리 정해진 위치에 설치되며 인가되는 전압에 따라 조도(Dimming) 조절이 가능한 복수의 LED 램프(L)를 제어하기 위한 LED 조명 제어 시스템에 있어서, 터널 또는 지하 주차장(P) 내에 미리 정해진 간격으로 설치되고, 교류 전원을 콘덕턴스 전원부(15)를 통해 인가받아 터널 또는 지하 주차장(P) 내의 움직임을 감지하는 복수의 감지부(10); 및 교류 전원을 콘덕턴스 전원부(22)를 통해 공급받아 각 LED 램프(L)를 각각 제어하며, 무선 방식으로 상기 감지부(10)로부터 출력된 제어신호를 입력받아 움직임이 감지된 LED 램프(L)를 기준으로 터널 또는 지하 주차장(P) 내에서 행인 또는 차량의 진행방향을 따라서 미리 정해진 구간 내의 LED 램프(L)를 제어하는 복수의 제어부(20);를 포함하되;, 상기 제어부(20)는 LED 램프(L)에 정격전압 이하의 전압을 인가하여 저조도 상태를 유지하게 하고, 제어신호를 입력받음에 따라 제어대상이 되는 LED 램프(L)에 미리 정해진 시간 동안 정격 전압을 인가하여 조도를 높여준 다음 다시 정격전압 이하의 전압을 인가하여 조도를 낮춰주고;, 상기 콘덕턴스 전원부(15,22)는, 교류 전원을 직류로 변환시켜 주기 위한 정류회로(RC), 이 정류회로(RC)의 입력측의 일측에 구비된 콘덴서(C1) 및 역률(PF) 보정용의 저항(R1), 그리고 이 입력측의 타측에 구비된 역률(PF) 보정용의 저항(R2)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
특히, 감지부(10)는, 터널 또는 지하 주차장(P) 내에서 움직임을 감지하는 감지센서(11); 상기 감지센서(11)의 센싱 신호에 의해 외부로부터 교류 전원을 공급받는 콘덕턴스 전원부(15); LED 램프(L)의 조도 제어 신호를 암호화하는 암호부(13); 암호부(13)에서 암호화된 신호를 무선 방식으로 출력하는 송신부(14); 및 상기 콘덕턴스 전원부(15)로부터 전원을 공급받아 상기 암호부(13) 및 송신부(14)를 제어하는 제어기(12);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 감지센서(11)는 극초단파 센서·초음파 센서 또는 적외선 센서(PIR 센서)인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 암호부(13)는, 256개의 LED 램프(L)를 개별 제어 또는 그룹으로 제어할 수 있는 제어신호를 포함하여 암호화하는 것을 특징으로 한다.
마지막으로, 상기 제어부(20)는, 상기 송신부(14)로부터 암호화된 신호를 수신받는 수신부(21); 암호화된 신호를 받음에 따라 교류 전원을 정류하여 제어기(24)로 인가하는 콘덕턴스 전원부(22); 제어기(24)의 제어에 의하여 암호화된 신호를 복호화하는 복호부(23); 및 상기 복호화된 신호를 바탕으로 해당 LED 램프(L)를 제어하는 제어기(24);를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 LED 조명 제어 시스템에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
(1) LED 램프 및 제어에 필요한 전원을 교류 전원을 정류하여 사용하되, 특히 콘덕턴스 전원부를 통해 역률 향상을 기대할 수 있게 된다.
(2) 특히 터널 또는 지하 주차장 내에서의 움직임이 감지된 뒤에 전원이 제어기에 인가되어 조도 제어 작동이 이루어지게 함으로써, 불필요한 전력 소비 없이 최소한의 전력으로 LED 램프를 조명과 가이드 역할을 할 수 있다.
(3) LED 램프를 제어함에 있어서도 이러한 움직임의 진행방향에 따라서 미리 정해진 구간의 LED 램프의 조도가 밝아지도록 제어함으로써, 행인이나 차량이 진행방향의 안내와 함께 방해를 최소화하면서도 불필요한 LED 램프의 전력 소비를 줄일 수 있게 된다.
(4) 이러한 움직임을 감지하기 위한 감지부와 이 감지부로부터 제어신호를 받아 LED를 제어하는 제어부를 터널 또는 지하 주차장에 장착하는 작업을 통해 시스템을 구성할 수 있기 때문에 쉽고 신속하게 본 발명에 따른 조명 제어 시스템을 구성할 수 있다.
(5) 또한, 이미 시공된 터널이나 지하 주차장에도 본 발명에 따른 감지부와 제어부를 추가로 구성함으로써, 상술한 바와 같은 동일 효과를 얻을 수 있다.
(6) 기존 LED 램프의 전원으로 이용되는 SMPS(Switching Mode Power Supply)를 대신하여 콘덕턴스 방식을 채택함으로써, SMPS와 달리 전자기파의 발생이 적어 전자기파에 의한 EMI(Electro Magnetic Interference)/EMC(ElectroMagnetic Compatibility)를 줄일 수 있다.
(7) 기존의 SMPS보다 구조가 간단할 뿐만 아니라 제조 비용에 있어서도 약 1/5 정도 밖에 소요되지 않아 제조단가를 낮출 수 있다.
(8) 기존의 SMPS는 그 내부에 구성된 전해 콘덴서에서 열화 현상이 발생하게 되는데, 이러한 열화 현상은 SMPS의 수명을 단축시키게 된다(약 20,000시간). 하지만, 본 발명에 따른 콘덕턴스 전원부는 이처럼 열화 현상을 유발하는 구성요소가 없어 기존의 SMPS보다 장시간 동안 사용할 수 있다(약 50,000시간).
(9) 콘덕턴스 전원부의 구성이 간단해질 뿐만 아니라 이러한 간단한 구성을 통해 고효율의 에너지(높은 역률)를 얻을 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 LED 조명 제어 시스템이 터널 또는 지하 주차장에 적용된 상태를 보여주기 위한 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 수신부의 구성을 보여주기 위한 블럭도.
도 3은 본 발명에 따른 제어부의 구성을 보여주기 위한 블럭도.
도 4는 본 발명에 따른 콘덕턴스 전원부로서, (a)는 콘덕턴스 전원부의 회로 구성도이고, (b)는 본 발명에 따른 콘덕턴스 전원부의 등가회로도.
도 5는 종래의 콘덕턴스 전원부로서, (a)는 콘덕턴스 전원부의 회로 구성도이고, (b)는 종래의 콘덕턴스 전원부의 등가회로도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
(구성)
본 발명에 따른 LED 조명 제어 시스템은, 도 1 내지 도 4와 같이, 터널 또는 지하 주차장(P)에 미리 정해진 위치에 설치되어 터널 또는 지하 주차장(P) 내에서 행인이나 차량의 움직임을 감지하는 복수의 감지부(10), 및 이 감지부(10)의 감지신호를 바탕으로 움직임의 진행 방향을 따라 미리 정해진 구간의 각 LED 램프(L)가 미리 정해진 시간 동안 정격전압을 인가하여 최대 조도(Dimming)의 밝기로 점등되도록 제어하는 복수의 제어부(20)를 포함하여 구성된다.
특히, 상기 감지부(10)와 제어부(20)는 각각 교류 전원이 역률 보정용의 저항(R1,R2)과 교류전압 강하용의 콘덴서(C1)를 통과하여 정류회로(RL)에 인가되도록 구성된 전원부(15,22)를 구비함으로써, 역률 개선을 통해 유효 전력의 효율을 향상시킬 수 있게 한 것이다.
그리고, 상기 감지부(10)와 제어부(20)는 무선 방식으로 통신이 이루어지게 함으로써, 이미 시공된 터널 또는 지하 주차장(P)에도 쉽게 감지부(10)와 제어부(20)를 부설하여 제어 시스템을 구성할 수 있게 한 것이다.
이하, 이러한 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
여기서, 터널 또는 지하 주차장(P)은, 통상적으로 실제 차량이나 행인용 터널이나 조명을 필요로 하는 지하 또는 지상 주차장뿐만 아니라 지하도와 같이 주간에도 차량이나 행인의 통행 안전을 위하여 LED 램프(L)를 점등시켜서 사용하는 시설을 의미한다.
그리고, LED 램프(L)는 터널 또는 지하 주차장(P)에 미리 정해진 간격으로 복수 개가 미리 정해진 간격으로 설치된다.
또한, 본 발명에 따른 LED 램프(L)는 각각 미리 정해진 정격전압을 인가받음에 따라 최대 조도의 밝기로 점등되게 된다. 이러한 LED 램프(L)는 여기에 인가되는 전압에 의해 조도가 조절되게 된다. 예를 들어서, LED 램프(L)의 정격 전압이 10V라고 가정하면, 이 LED 램프(L)에 5V를 인가하게 되면 그 조도를 절반 정도로 줄어든다. 그리고, 이러한 조도는 인가되는 전압을 5~10V 사이에서 0.5단위나 1V단위 또는 2.5V 단위로 조절함에 따라 전압이 높아지는 것과 비례하여 조도도 밝아지게 된다.
이에 본 발명에 따른 LED 램프(L)는 터널 또는 지하주차장(P) 내에 움직임이 없는 경우 정격전압 이하의 전압(예를 들어, 상기 예에서와 같이 5V)을 인가받아 낮은 조도 상태를 유지하고, 터널 또는 지하주차장(P)에 차량이나 행인의 움직임이 있으면 그 주변의 LED 램프(L)에 정격 전압(예를 들어, 상기 예에서와 같이 10V)을 인가하여 조도를 높여줌으로써, 안내 유도로와 조명의 기능을 동시에 수행할 수 있게 한다.
감지부(10)는 터널 또는 지하 주차장(P) 내에 미리 정해진 간격을 두고 복수 개가 설치된다. 이때, 감지부(10)는 터널 또는 지하 주차장(P) 내에서 행인이나 차량의 진행방향을 검출할 수 있는 위치에 설치된다.
예를 들어서, 터널이나 지하도인 경우 차량이나 행인이 터널 또는 지하도를 관통하여 지나가게 되는데, 이에 감지부(10)는 차량이나 행인이 지나가는 동선을 따라서 미리 정해진 간격으로 설치된다. 그리고, 지하 주차장의 경우 주차면과 주차면 사이의 이동 통로를 따라서 미리 정해진 간격으로 감지부(10)를 설치함으로써, 차량의 움직임을 검출할 수 있게 된다. 물론, 지하 주차장의 경우 격자 형태로 감지부(10)를 배치하여 이동 통로를 통한 움직임뿐만 아니라 주차면에서의 움직임을 검출하게 할 수도 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 감지부(10)는 도 1에서 LED 램프(L)와 동일 개수만큼 장착된 것으로 도시되어 있으나, 감지부(10) 사이의 간격이 LED 램프(L) 사이의 간격보다 넓거나 좁게 구성하여 감지부(10)의 개수가 LED 램프(L)의 개수보다 많거나 작게 감지부(10)를 장착하는 구성도 가능하다.
이러한 감지부(10)는, 도 2와 같이, 움직임 감지를 위한 감지센서(11), 감지부(10) 전반을 제어하기 위한 제어기(12), 출력 신호를 암호화하기 위한 암호부(13), 암호화된 출력 신호를 송신하기 위한 송신부(14), 그리고 동작에 필요한 전원을 공급하기 위한 콘덕턴스 전원부(15)를 포함하여 구성된다.
감지센서(11)는 어두운 곳에서도 행인이나 차량과 같이 터널 또는 지하 주차장(P) 내에서 움직임을 감지할 수 있는 센서라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다. 이러한 감지센서(11)로는 극초단파 센서·초음파 센서 그리고 적외선 센서(PIR 센서) 등을 이용할 수 있으며, 감지센서(11)로부터 감지된 신호는 제어기(12)에 입력된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 감지센서(11)는 움직임을 감지하기 위한 전원을 배터리와 같이 교체 가능하거나 후술하게 될 콘덕턴스 전원부(15)를 통해 충전 가능한 전원장치를 통해 필요한 전원을 공급받을 수 있게 하는 것이 바람직하다.
콘덕턴스 전원부(15)는 감지부(10)에서 필요한 전원을 공급하게 되는데, 상기 감지센서(11)로부터 입력신호를 입력받은 제어기(12)의 제어에 의해 필요한 전원을 인가하게 된다.
이러한 콘덕턴스 전원부(15)는, 도 4의 (a)와 같이, 교류 전원(Vin)을 입력받아 직류 전원(Vout)으로 정류시켜 주는 정류회로(RL)을 포함한다. 특히, 이 정류회로(RL)에 교류 전원(Vin)이 인가되는 입력측의 일단에는 역률 보정용의 저항(R1)과 교류전압 강하용의 콘덴서(C1)이 구비되고, 이 입력측의 타단에는 다른 역률 보정용의 저항(R2)이 구비된다.
이와 같은 구성을 통해, 도 5의 (a)와 같은 기존의 콘덕턴스 전원부에서 입력측의 일단에만 콘덴서(C2)가 구비된 경우와 비교하여 역률을 향상시킬 수 있게 된다. 이러한 역률의 비교에 대해서는 후술하기로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 콘덕턴스 전원부(15)에서 사용되는 정류회로(RL)는 예시적으로 도 4에서 브리지 정류회로인 경우를 예로 들어 도시하였다.
제어기(12)는 감지부(10)의 전반적인 제어를 담당한다. 즉, 상술한 감지센서(11)로부터 움직임에 대한 신호가 입력되면 콘덕턴스 전원부(15)를 통해 제어에 필요한 전원을 인가받고, 이 움직임에 대한 신호를 바탕으로 후술하게 될 제어부(20)로 송출할 신호를 암호화한 다음 이를 송출하게 제어한다.
암호부(13)는 제어기(12)의 제어 신호에 따라 필요한 신호를 암호화한다. 이때 암호화되는 신호로는 기본적으로 어느 감지부(10)가 움직임을 감지하였는가와 LED 램프(L)의 조도 제어에 대한 신호를 포함한다.
여기서, 움직임을 감지한 감지부(10)에 대한 신호는 차량이나 행인이 어느 방향으로 움직일 것인가를 예측하는데 이용할 수 있다. 예를 들어서, 차량 전용 터널의 경우 차량은 일정한 방향으로 움직이기 때문에 상관이 없다. 하지만, 지하 주차장과 같은 경우 차량이 좌측 또는 우측으로 선택적으로 움직일 수 있기 때문에 이처럼 움직임을 감지한 이웃한 2개의 감지부(10)의 감지 신호를 알게 되면, 이들 감지부(10)를 연결하여 행인이나 차량의 움직임을 예측할 수 있게 되는 것이다.
또한, LED 램프(L)의 조도 제어에 대한 신호는 복수의 LED 램프(L)의 조도를 어떻게 제어할 것인가에 대한 신호를 의미한다. 이러한 제어 신호는 미리 제어기(12)에 입력시켜 놓고 그 중에서 한 가지를 미리 선택할 수 있게 한다. 예를 들어서, LED 램프(L) 전체를 한 번에 온(ON) 또는 오프(OFF)시키게 하거나, LED 램프(L)를 각각 제어하거나, 움직임이 있는 감지부(10) 주변의 LED 램프(L)를 낱개로 개별 제어하거나 이 주변의 LED 램프(L)들을 하나의 그룹으로 하여 그룹 제어를 할 수 있다. 물론, 이때에는 LED 램프(L)의 점등 시간을 포함하여 LED 램프(L)의 점멸이 아닌 다양한 밝기의 조도 형태를 구현할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 조도 제어는, 각 LED 램프(L)가 항상 정격전압보다 낮은 전압을 인가받아 저조도 상태로 유지하게 하고, 차량이나 행인의 움직임을 감지하고 그 예상 진행 방향에 있는 LED 램프(L)에 정격 전압을 인가하여 정격 조도의 밝기를 갖게 함으로써, 진행 방향에 있는 LED 램프(L)가 램프와 가이드 역할을 동시에 수행할 수 있게 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 암호부(13)는 감지부(10)를 기준으로 이 주변에 구비된 최대 256개의 제어부(20)를 제어할 수 있는 것을 이용한다. 이때, 암호부(13)에서는 256개의 제어부(20)를 하나씩 개별제어할 수도 있고, 미리 정해진 패턴 예를 들어서 이 암호부(13)을 기준으로 미리 정해진 반경 내에 위치한 제어부(20)를 통해 LED 램프(L)를 제어하게 하는 그룹 제어를 할 수도 있다. 즉, 현재 행인이나 차량의 움직임이 있는 지점을 기준으로 진행 방향으로 20~30m 내에 있는 LED 램프(L)를 하나씩 개별 제어할 수도 있고 이들 LED 램프(L)를 하나의 구성으로 그룹 제어를 할 수도 있다.
송신부(14)는 암호부(13)에서 암호화된 신호를 감지부(10) 외부로 출력하는 기능을 담당한다. 이러한 송신부(14)는 제어기(12)의 제어에 의하여 암호부(13)에서 암호화된 신호를 출력한다.
특히, 본 발명에 따른 송신부(14)는 무선 방식으로 암호화된 신호를 출력함으로써, 감지부(10)를 터널 또는 지하 주차장(P)에 장착하는 것만으로도 필요한 신호를 바로 출력할 수 있게 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 송신부(14)는 감지부(10)를 기준으로 수~수십m 내에서 통신가능한 단거리 통신수단을 채택함으로써, 이 송신부(14)로부터 송신된 신호를 수신받는 제어부(20)의 제어를 통해 제어하고자 하는 LED 램프(L)를 제어하게 할 수도 있다.
이와 같이 이루어진 감지부(10)는, 감지 센서(11)를 통해 움직임을 검출한 신호 및 LED 램프(L)의 조도 제어를 위한 신호를 무선 방식을 통해 제어부(20)로 송신한다.
제어부(20)는, 도 3과 같이, 상기 송신부(14)로부터 암호화된 신호를 무선 방식으로 수신받는 수신부(21), 교류 전원을 정류하여 직류 전원을 공급하기 위한 콘덕턴스 전원부(22), 암호화된 신호를 복호화하는 복호부(23), 이들 구성요소들을 전반적으로 제어하는 제어기(24)를 포함한다. 이러한 제어부(20)는 각각의 LED 램프(L)에 하나씩 설치된다.
수신부(21)는 상술한 송신부(14)로부터 송신된 암호화된 신호를 수신받아 이에 대한 신호를 제어기(24)로 출력하게 된다. 이때, 수신부(21)는 송신부(14)와 무선 방식으로 통신가능한 것을 이용한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 수신부(21)는 필요한 전원을 얻기 위하여 배터리와 같이 교체 가능하거나 후술하게 될 콘덕턴스 전원부(22)를 통해 충전 가능한 전원장치를 통해 필요한 전원을 공급받을 수 있게 하는 것이 바람직하다. 물론, 상기 후술하게 될 콘덕턴스 전원부(22)로부터 별도의 배선을 통해 전원공급을 받을 수도 있다.
콘덕턴스 전원부(22)는 상술한 감지부(10)의 콘덕턴스 전원부(15)와 동일한 구성으로 이루어지기 때문에 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.
복호부(23)는 상술한 암호부(13)에서 암호화된 신호를 복호화할 수 있는 구성이라면 어떠한 것이라도 이용할 있다. 이러한 복호부(23)는 복호화된 신호를 제어기(24)로 출력하여 이 복호화된 신호를 바탕으로 해당 LED 램프(L)를 제어하게 한다.
제어기(24)는 움직임을 감지한 감지부(10)의 신호 및 LED 램프(L)의 조도 제어에 대한 신호를 바탕으로 LED 램프(L)의 조도를 제어한다. 예를 들어서, 움직임을 감지한 감지부(10)를 기준으로 미리 설정된 범위 내에 제어부(20)가 있는 경우 이들 제어기(24)는 여기에 각각 연결된 LED 램프(L)를 미리 정해진 조도가 나오도록 제어하게 된다.
이때의 제어는 일종의 전압 제어로서, 제어기(24)는 항상 정격 전압보다 낮은 전압을 LED 램프(L)에 인가한다. 즉, 제어기(24)는 LED 램프(L)의 정격 전압이 100%라고 할 때 정격 전압의 50% 정도를 LED 램프(L)에 인가하게 한다. 그리고, 제어기(24)는 조도 제어에 대한 신호가 입력되게 되면 LED 램프(L)에 100%의 정격 전압을 인가시켜 줌으로써 처음 조도의 2배 가량의 밝기를 내도록 제어하게 되는 것이다. 이에 LED 램프(L)의 조도를 주변보다 밝게 하여 조명 기능과 함께 유도 기능을 동시에 수행할 수 있게 한다.
여기서, 제어기(24)는 정격 전압의 인가 비율(%)은 처음 조도와 최대 조도에 대한 비율에 따라 이를 달리할 수 있다. 예를 들어서, 처음의 조도가 정격 전압의 20%를 인가하였을 때에 얻을 수 있는 경우라면, 정격 전압을 100% 인가하게 되면 처음 조도의 5배에 해당하는 조도를 얻을 수 있게 되는 것이다.
이상과 같이 본 발명은 LED 램프의 전원공급장치로부터 필요한 전원을 공급받고 특히 무선 방식으로 통신이 이루어지기 때문에 소비 전력을 최소화하면서도 필요한 LED 램프의 조도 조절을 통해 행인이나 차량의 진행을 유도할 수 있게 되는 것이다.
(역률 계산)
본 발명에 따른 콘덕턴스 전원부와 기존의 콘덕턴스 전원부의 역률에 대하여 계산을 통한 개선 정도를 수식으로 살펴보면 다음과 같다.
기존의 콘덕턴스 전원부는, 도 5의 (a)와 같이, 정류회로(RL)의 입력측으로 교류 전원(Vin)을 인가받기 위한 단부에 콘덴서(C2)가 구비된다. 이에, 이러한 구성을 등가회로로 표시해 보면 도 5의 (b)와 같다.
이때, 상기 콘덴서(C2)는 그 용량(c)이 1㎌이고, 인가되는 교류전압은 전압이 220V이고, 이때의 주파수(f)는 60㎐이다.
여기서, 정류회로의 전체 저항을 "RL"이라고 하면,
Figure pat00001
로 표시된다. 이때의 Vled와 Iled는 각각 도 5의 (b)와 같이 전압측정기(V)와 전류측정기(A)를 이용하여 측정한 값으로서, 각각 150V와 0.087A이다. 이를 상기 식에 대입하면,
Figure pat00002
가 된다.
그리고, 콘덕턴스 전원부의 임피던스를 "Z"라고 하며, 임피던스(Z)는,
Figure pat00003
로 표시된다. 여기에 각 변수를 대입하게 되면,
Figure pat00004
가 된다.
이에, 역률은
Figure pat00005
이 된다.
한편, 본 발명에 따른 콘덕턴스 전원부에서, 콘덴서(C1)는 그 용량(C)이 1㎌이고, 인가되는 교류전압은 전압이 220V이고, 주파수(f)가 60㎐이며, 저항(R1,R2)은 각각 390Ω이다. 이때, 콘덴서의 용량(C)는 콘덴서(C1)의 용량에 저항(R1)의 용량을 합한 것이다. 즉,
Figure pat00006
이 된다.
여기서, 정류회로의 저항을 "RL"이라고 하면,
Figure pat00007
로 표시되며,
도 4의 (b)와 같이 전압측정기(V)로 측정한 Vled가 88V이고, 전류측정기(V)로 측정한 Iled가 0.0495A이다. 이 값들을 상기 식에 대입하면,
Figure pat00008
가 된다.
한편,, 콘덕턴스 전원부의 임피던스를 "Z"라고 하며, 임피던스(Z)는,
Figure pat00009
로 표시된다. 여기에 각 변수를 대입하게 되면,
Figure pat00010
가 된다.
따라서, 본 발명에 따른 역률은
Figure pat00011
이 된다.
결국, 본 발명에 따른 콘덕턴스 전원부의 역률은 0.98pF으로서, 종래의 역률 0.57pF보다 크기 때문에 그만큼 유효 전력이 커지게 되는 것이다.
10 : 감지부
11 : 감지센서
12, 24 : 제어기
13 : 암호부
14 : 송신부
15 : 전원부
20 : 제어부
21 : 수신부
22 : 콘덕턴스 전원부
23 : 복호부

Claims (5)

  1. 터널 또는 지하 주차장(P) 내에 미리 정해진 위치에 설치되며 인가되는 전압에 따라 조도(Dimming) 조절이 가능한 복수의 LED 램프(L)를 제어하기 위한 LED 조명 제어 시스템에 있어서,
    터널 또는 지하 주차장(P) 내에 미리 정해진 간격으로 설치되고, 교류 전원을 콘덕턴스 전원부(15)를 통해 인가받아 터널 또는 지하 주차장(P) 내의 움직임을 감지하는 복수의 감지부(10); 및 교류 전원을 콘덕턴스 전원부(22)를 통해 공급받아 각 LED 램프(L)를 각각 제어하며, 무선 방식으로 상기 감지부(10)로부터 출력된 제어신호를 입력받아 움직임이 감지된 LED 램프(L)를 기준으로 터널 또는 지하 주차장(P) 내에서 행인 또는 차량의 진행방향을 따라서 미리 정해진 구간 내의 LED 램프(L)를 제어하는 복수의 제어부(20);를 포함하되,
    상기 제어부(20)는 LED 램프(L)에 정격전압 이하의 전압을 인가하여 저조도 상태를 유지하게 하고, 제어신호를 입력받음에 따라 제어대상이 되는 LED 램프(L)에 미리 정해진 시간 동안 정격 전압을 인가하여 조도를 높여준 다음 다시 정격전압 이하의 전압을 인가하여 조도를 낮춰주고,
    상기 콘덕턴스 전원부(15,22)는, 교류 전원을 직류로 변환시켜 주기 위한 정류회로(RC), 이 정류회로(RC)의 입력측의 일측에 구비된 콘덴서(C1) 및 역률(PF) 보정용의 저항(R1), 그리고 이 입력측의 타측에 구비된 역률(PF) 보정용의 저항(R2)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 LED 조명 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    감지부(10)는,
    터널 또는 지하 주차장(P) 내에서 움직임을 감지하는 감지센서(11);
    상기 감지센서(11)의 센싱 신호에 의해 외부로부터 교류 전원을 공급받는 콘덕턴스 전원부(15);
    LED 램프(L)의 조도 제어 신호를 암호화하는 암호부(13);
    암호부(13)에서 암호화된 신호를 무선 방식으로 출력하는 송신부(14); 및
    상기 콘덕턴스 전원부(15)로부터 전원을 공급받아 상기 암호부(13) 및 송신부(14)를 제어하는 제어기(12);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 LED 조명 제어 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 감지센서(11)는 극초단파 센서·초음파 센서 또는 적외선 센서(PIR 센서)인 것을 특징으로 하는 LED 조명 제어 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 암호부(13)는, 256개의 LED 램프(L)를 개별 제어 또는 그룹으로 제어할 수 있는 제어신호를 포함하여 암호화하는 것을 특징으로 하는 LED 조명 제어 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부(20)는,
    상기 송신부(14)로부터 암호화된 신호를 수신받는 수신부(21);
    암호화된 신호를 받음에 따라 교류 전원을 정류하여 제어기(24)로 인가하는 콘덕턴스 전원부(22);
    제어기(24)의 제어에 의하여 암호화된 신호를 복호화하는 복호부(23); 및
    상기 복호화된 신호를 바탕으로 해당 LED 램프(L)를 제어하는 제어기(24);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 LED 조명 제어 시스템.
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