KR20170038363A - 색온도 및 디밍 제어가 가능한 led 조명 시스템 - Google Patents

색온도 및 디밍 제어가 가능한 led 조명 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다수의 조명 기구(100); 및 상기 다수의 조명 기구(100)와 통신 프로토콜에 의하여 전기적으로 연결되어, 상기 다수의 조명 기구(100)에 내장된 LED의 색온도 및 디밍 제어를 하기 위한 제어부(200)를 포함하는 조명 시스템으로서, 상기 제어부(200)는 시간에 따라 상기 다수의 조명 기구(100)의 색온도 및 디밍을 그룹 제어하도록 작동되며, 상기 다수의 조명 기구(100) 중 어느 하나 이상은 상기 제어부(200)를 거치지 않고 색온도 및 디밍이 개별 제어되며, 색온도 및 디밍이 개별 제어된 상기 어느 하나의 조명 기구(100)로부터 무선 신호가 송신되어 다른 조명 기구(100)의 색온도 및 디밍이 이에 상응하게 제어되는, 색온도 및 디밍 제어가 가능한 LED 조명 시스템을 제공한다.

Description

색온도 및 디밍 제어가 가능한 LED 조명 시스템{LED lighting system for control color temperature and dimming}
본 발명은 조명 기기 분야에 관한 것으로, 구체적으로 색온도 조절 및 디밍 제어가 가능한 LED 조명 시스템에 관한 것이다.
도 1을 참고하여 종래의 일반적인 조명 시스템을 설명한다.
종래의 PC와 같은 단말기인 제어부(20)를 통하여 제어될 수 있는 조명 시스템은 형광등(11), 할로겐등(12), LED(13) 등 조명 기구와 조명제어패널(40)을 통해 연결된다.
조명제어패널(40)은 조명을 제어하는 핵심 기능을 수행하며, 제어부(20)와 스위치(21)를 통하여 연결되고, 전원(30)과 연결되며, 최종적으로 각 조명 기구들(11, 12, 13)과 연결된다.
조명제어패널(40)은 일반적으로 스위칭 액튜에이터, 제어 유닛, 디밍 액튜에어터, 커플러 및 전력 공급부를 포함한다.
이와 같은 종래 기술의 문제점은 다음과 같다.
각각의 조명 기구들(11, 12, 13)의 효과적인 통합 제어가 어렵다. 통합 제어를 하기 위해서 조명제어패널(40) 등에서 일괄 제어하여야 하는데, 조명제어패널(40)은 사실상 전문가 이외의 일반 사용자가 조작하기 어렵다.
만약, 다수의 조명 기구들(11, 12, 13) 중 어느 하나 이상만을 별도로 제어하고자 한다면, 조명제어패널(40)에 별도의 스위치가 구비되어야 한다.
또한, 조명 기구들(11, 12, 13) 사이의 신호 전달은 일반적인 전선을 사용하기에 색상이나 디밍의 제어를 원격으로 수행하는 것이 사실상 불가능하다.
(특허문헌1) WO2013/109518A1
(특허문헌2) US2011-031644A1
(특허문헌3) KR10-1322299B
(특허문헌4) KR2014-0138388A
이에, 본 발명은 예를 들어 약 1000여개의 조명 기구들의 그룹 제어와 개별 제어를 동시에 가능하게 하는 조명 시스템을 제안하고자 한다.
특히, 원격으로 제어하는 경우에도 색온도 및 디밍의 제어가 가능한 조명 시스템을 제안하고자 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 다수의 조명 기구(100); 및 상기 다수의 조명 기구(100)와 통신 프로토콜에 의하여 전기적으로 연결되어, 상기 다수의 조명 기구(100)에 내장된 LED의 색온도 및 디밍 제어를 하기 위한 제어부(200)를 포함하는 조명 시스템으로서, 상기 제어부(200)는 시간에 따라 상기 다수의 조명 기구(100)의 색온도 및 디밍을 자동 제어하도록 작동되며, 상기 다수의 조명 기구(100) 중 어느 하나 이상은 상기 제어부(200)를 거치지 않고 색온도 및 디밍이 개별 제어되며, 색온도 및 디밍이 개별 제어된 상기 어느 하나의 조명 기구(100)로부터 무선 신호가 송신되어 다른 조명 기구(100)의 색온도 및 디밍이 이에 상응하게 제어되는, 색온도 및 디밍 제어가 가능한 LED 조명 시스템을 제공한다.
또한, 상기 제어부(200)는, 상기 조명 기구(100)로 인가되는 전류를 제어함으로써 디밍을 제어하고, 상기 조명 기구(100)로 인가되는 전압을 제어함으로써 색온도를 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부(200)는 다수의 스위치(210)를 통하여 상기 다수의 조명 기구(100)에 연결되며, 상기 다수의 스위치(210)는 상기 제어부(200)를 거치지 않고 서로 연결되고 여기에 상기 다수의 조명 기구(100) 중 어느 하나 이상이 연결되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 조명 기구(100) 각각은, 상기 제어부(200)에 전기적으로 연결되는 케이블이 내장된 연결부(105); 상기 연결부(105)에 연결된 본체부(110); 상기 제어부(200)에 의하여 색온도 및 디밍이 제어되는 LED가 내장된 조명부(120); 및 상기 본체부(110)와 상기 조명부(120)를 힌지 운동하도록 연결하는 힌지부(125)를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 본체부(110) 각각에는, 상기 조명부(120)에 내장된 LED의 디밍을 제어하도록 상기 조명 기구(100)에 유입되는 전류를 제어하는 디밍 업 버튼(112) 및 디밍 다운 버튼(113); 및 상기 조명부(120)에 내장된 LED의 색온도을 제어하도록 상기 조명 기구(100)에 유입되는 전압을 제어하는 색온도 조절 및 온/오프 버튼(111)이 구비되며, 상기 색온도 조절 및 온/오프 버튼(111)이 제어하는 전압이 0이 된 경우 상기 조명부(120)에 내장된 LED가 오프되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 본체부(110) 각각에는, 어느 하나의 조명 기구(100)가 개별 제어된 경우, 이에 상응하게 다른 조명 기구(100)의 색온도 및 디밍을 제어할 수 있는 무선 신호를 송수신하기 위한 조명 기구간 통신부(114)가 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부(200)는 이에 연결된 다수의 조명 기구(100)의 에너지 사용량을 합산하여 출력하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 조명 기구는 예를 들어 6단계의 색온도 제어가 간편하게 이루어지며(오프, 5.5k, 5k, 4k, 3.5k, 2.7k), 이와 동시에 예를 들어 20~100%의 디밍 제어가 가능한데, 이를 하나의 제어부를 통하여 간편하게 그룹 제어하거나 예약 시스템을 통한 자동 그룹 제어가 가능할 뿐만 아니라, 개별적인 제어는 물론 어느 하나의 조명 기구만을 제어함으로써 다른 조명 기구도 이에 상응하게 제어할 수 있다.
이와 같이 그룹 제어는 물론 개별 제어가 동시에 이루어지기에, 사용자는 원하는 방식으로 조명 시스템을 연출할 수 있음은 물론, 제어부의 오류 등이 있는 경우에도 어느 하나의 조명 기구만을 제어함으로써 전체의 제어를 이룩할 수 있다.
또한, 전술한 종래 기술 상의 문제점 중 하나였던 별도의 조명제어패널이 필요하지 않아서, 유지 보수가 간편하며 초기 설치 비용이 저렴하다.
PC와 같은 제어부와의 연결 방식은 USB 방식의 채택이 가능하여 호환성이 높으며 장비 교체가 간편하다.
또한, 프로토콜 방식(modbus, RS485)에 의한 조명 기구 제어가 가능하며, 타 프로토콜의 탑재도 가능하고, 이 때에 별도의 컨트롤러 없이 일반적인 드라이버만으로도 사용이 가능하다.
도 1은 종래 기술 상의 조명 시스템을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 조명 시스템을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 조명 시스템에 적용된 조명 기구를 도시하는 사시도이다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 조명 시스템은, 제어부(200), 전원(300) 및 다수의 조명 기구(100)로 이루어진다. 제어부(200)와 다수의 조명 기구(100)의 연결선 상에 스위치(210)가 위치한다.
제어부(200)는 일반적인 PC의 사용이 가능하나, 정보 처리가 가능한 어떠한 하드웨어이어도 무방하다.
제어부(200)와 조명 기구(100)는 일반적인 통신 프로토콜에 의하여 전기적으로 연결된다. 예를 들어, modbus, RS485 등이 사용될 수 있는데, 타 프로토콜의 탑재도 가능하고, 별도의 컨트롤러 없이 일반적인 드라이버만으로도 사용이 가능하다는 점이 장점이다.
제어부(200)와 조명 기구(100)의 연결은 USB to 485 converter를 이용하여 직접 연결되도록 구성하는 것이 바람직하다. 이를 통화여 호환성을 향상시킬 수 있다.
또한, 하나의 제어부(200)에 16개의 개별적 조명 기구(100)를 64개의 게이트(ct_gate)에 연결함으로써 사용할 수 있다. 이 경우, 최대 1024개의 조명 기구(100)가 하나의 제어부(200)에서 제어될 수 있다.
본 발명에 의한 조명 기구(100)의 색온도 및 디밍 제어 방식은 크게 "그룹 제어"와 "개별 제어"로 구분할 수 있다. "개별 제어"는 제어부(200)를 거치지 않고 조명 기구(100)에서 직접 제어하는 것이며, "그룹 제어"는 제어부(200)에서 다수의 조명 기구(100)를 동시에 제어하는 것이다.
제어부(200)는 위의 제어 방식 중에서 그룹 제어 기능을 수행한다.
이를 위하여, 제어부(200)는, 조명 기구(100)로 인가되는 전류를 제어함으로써 디밍을 제어하고, 전압을 제어함으로써 색온도를 제어한다.
다시 말해, LED가 내장된 조명 기구(100)에 인가되는 전압을 제어하면 LED에서의 발광부의 온도가 조절되며, 이를 통하여 LED에서 발광되는 색상이 변경된다. 예를 들어, 6단계의 색온도 제어가 간편하게 이루어질 수 있다(5.5k, 5k, 4k, 3.5k, 2.7k 각각에 따른 온도 및 오프 모드). 여기에서 제어하는 전압이 0이 된 경우 오프가 된다.
또한, 전류를 최대치인 100%에서 20% 사이의 범위에서 제어함으로써, 20~100%의 디밍 제어가 가능하다.
이와 같은 그룹 제어에서, 제어부(200)는 어느 하나 이상의 조명 기구(100)의 색온도 및 디밍을 상이하게 제어할 수도 있어서, 다양한 조명 효과의 연출이 가능하다.
더불어, 이와 같은 제어를 제어부(200)에서 직접 수행하도록 통신 프로토콜로 연결된바, 종래 기술과 같은 조명제어패널이 필요하지 않다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에서, 다수의 스위치(210)는 상기 제어부(200)를 거치지 않고 서로 연결되고 여기에 상기 다수의 조명 기구(100) 중 어느 하나 이상이 연결될 수 있다. 이를 통하여 제어부(200)가 오류가 있는 경우에도 조명 기구(100) 중 일부의 제어가 가능하다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 제어부(200)는 모든 조명 기구(100)가 사용하고 있는 에너지 총량을 출력하거나 데이터베이스화하도록 저장할 수 있다. 이를 통하여, 사용자는 다수의 조명 기구(100)가 사용하는 에너지를 예측하여 에너지 사용 계획을 수립할 수 있으며, 또는 에너지 절약을 위한 다른 절차에 따른 제어 방법의 프로그래밍이 가능하다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 제어부(200)는 별도의 휴대기기(미도시)와 연동될 수 있다. 이러한 연동은, 와이파이, 지그비, 블루투스, 적외선통신 등 어떠한 방식이어도 무방하다. 특히, 적외선통신을 적용한 경우, 종래의 일반적인 리모컨의 활용도 가능하다.
다음, 조명 기구(100)를 설명한다.
조명 기구(100)는 연결부(105), 본체부(110), 힌지부(125) 및 조명부(120)를 포함한다.
연결부(105)의 내측에는 유선으로 전기적 신호를 송수신할 수 있는 케이블이 실장되며, 조명 기구(100)를 설치하고자 하는 공간의 천정 부분에 구비되어 있는 레일(미도시)에 슬라이딩 방식으로 이동할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 이를 통하여, 사용자는 다수의 조명 기구(100)를 원하는 장소에 용이하게 배치할 수 있다.
힌지부(125)는 본체부(110)와 조명부(120)를 연결하며, 사용자가 조명 각도를 조절할 수 있도록 힌지 운동한다.
조명부(120) 내측에는 LED가 실장된다.
한편, 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 시스템에서의 조명 기구(100)의 제어 방식 중 "개별 제어"를 위한 컨트롤러가 본체부(100) 내에 실장되며, 이를 위한 버튼으로서 색온도 조절 및 온/오프 버튼(111), 디밍 업 버튼(112), 및 디밍 다운 버튼(113)이 구비된다.
즉, 사용자가 조명 기구(100)를 개별적으로 제어하기 위하여 위의 버튼들(111, 112, 113)을 조작한 경우, 이에 따른 신호가 제어부(200)에 의한 제어 신호에 우선하여 조명 기구(100)를 제어한다.
색온도 조절 및 온/오프 버튼(111)를 조작하면 해당 조명 기구(100)에 인가되는 전압이 제어되어 발광부 온도가 조절되며, 이를 통하여 LED에서 발광되는 색상이 변경된다. 전술한 바와 같이, 예를 들어, 6단계의 색온도 제어가 간편하게 이루어질 수 있다(5.5k, 5k, 4k, 3.5k, 2.7k 각각에 따른 온도 및 오프 모드). 또한, 제어하는 전압이 0이 된 경우 오프가 된다.
마찬가지로, 사용자가 디밍 업 버튼(112) 및 디밍 다운 버튼(113)을 조작하면 해당 조명 기구(100)에 인가되는 전류가 제어되어, 예를 들어 20~100%의 디밍 제어가 가능하다.
한편, 어느 하나의 조명 기구(100)의 색온도 및 디밍이 개별 제어된 후, 사용자가 설정할 경우 별도의 조명 기구간 통신부(114)에 의하여, 다른 조명 기구(100)에 무선 신호가 송신될 수 있으며,
즉, 어느 하나의 조명 기구(100)가 개별 제어에 의하여 색온도 및 디밍이 변경되면, 사용자의 선택에 따라 또는 자동으로 조명 기구간 통신부(114)가 작동하여 다른 조명 기구(100)의 색온도 및 디밍이 이에 상응하게 제어될 수 있다. 예를 들어, 동일하게 제어될 수 있다.
이러한 작동 방식에 의하여, 제어부(200)에 오류가 있는 경우, 또는 사용자가 긴급하게 제어부(200)의 그룹 제어와 달리 조명 기구(100) 중 몇몇을 제어하고 싶은 경우, 조명이 비추어지는 공간에서 어느 하나의 조명 기구(100)만을 제어함으로써 다수의 조명 기구(100)의 제어가 가능하다.
무선 신호의 경우, 와이파이, 지그비, 블루투스, 적외선통신 등 어떠한 방식에 의한 신호이어도 무방하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
11: 형광등
12: 할로겐등
13: LED
20, 200: 제어부
21, 210: 스위치
30, 300: 전원
40: 조명 제어 패널
100: 조명 기구
105: 연결부
110: 조명 기구 제어부
111: 색온도 조절 및 온/오프 버튼
112: 디밍 업 버튼
113: 디밍 다운 버튼
114: 조명 기구간 통신부
120: 조명부
125: 힌지부

Claims (7)

  1. 다수의 조명 기구(100); 및
    상기 다수의 조명 기구(100)와 통신 프로토콜에 의하여 전기적으로 연결되어, 상기 다수의 조명 기구(100)에 내장된 LED의 색온도 및 디밍 제어를 하기 위한 제어부(200)를 포함하는 조명 시스템으로서,
    상기 제어부(200)는 시간에 따라 상기 다수의 조명 기구(100)의 색온도 및 디밍을 그룹 제어하도록 작동되며,
    상기 다수의 조명 기구(100) 중 어느 하나 이상은 상기 제어부(200)를 거치지 않고 색온도 및 디밍이 개별 제어되며,
    색온도 및 디밍이 개별 제어된 상기 어느 하나의 조명 기구(100)로부터 무선 신호가 송신되어 다른 조명 기구(100)의 색온도 및 디밍이 이에 상응하게 제어되는,
    색온도 및 디밍 제어가 가능한 LED 조명 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부(200)는,
    상기 조명 기구(100)로 인가되는 전류를 제어함으로써 디밍을 제어하고,
    상기 조명 기구(100)로 인가되는 전압을 제어함으로써 색온도를 제어하는,
    색온도 및 디밍 제어가 가능한 LED 조명 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부(200)는 다수의 스위치(210)를 통하여 상기 다수의 조명 기구(100)에 연결되며,
    상기 다수의 스위치(210)는 상기 제어부(200)를 거치지 않고 서로 연결되고 여기에 상기 다수의 조명 기구(100) 중 어느 하나 이상이 연결되는,
    색온도 및 디밍 제어가 가능한 LED 조명 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명 기구(100) 각각은,
    상기 제어부(200)에 전기적으로 연결되는 케이블이 내장된 연결부(105);
    상기 연결부(105)에 연결된 본체부(110);
    상기 제어부(200)에 의하여 색온도 및 디밍이 제어되는 LED가 내장된 조명부(120); 및
    상기 본체부(110)와 상기 조명부(120)를 힌지 운동하도록 연결하는 힌지부(125)를 포함하는,
    색온도 및 디밍 제어가 가능한 LED 조명 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 본체부(110) 각각에는,
    상기 조명부(120)에 내장된 LED의 디밍을 제어하도록 상기 조명 기구(100)에 유입되는 전류를 제어하는 디밍 업 버튼(112) 및 디밍 다운 버튼(113); 및
    상기 조명부(120)에 내장된 LED의 색온도을 제어하도록 상기 조명 기구(100)에 유입되는 전압을 제어하는 색온도 조절 및 온/오프 버튼(111)이 구비되며,
    상기 색온도 조절 및 온/오프 버튼(111)이 제어하는 전압이 0이 된 경우 상기 조명부(120)에 내장된 LED가 오프되는,
    색온도 및 디밍 제어가 가능한 LED 조명 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 본체부(110) 각각에는,
    어느 하나의 조명 기구(100)가 개별 제어된 경우, 이에 상응하게 다른 조명 기구(100)의 색온도 및 디밍을 제어할 수 있는 무선 신호를 송수신하기 위한 조명 기구간 통신부(114)가 구비되는,
    색온도 및 디밍 제어가 가능한 LED 조명 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부(200)는 이에 연결된 다수의 조명 기구(100)의 에너지 사용량을 합산하여 출력하는,
    색온도 및 디밍 제어가 가능한 LED 조명 시스템.
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