WO2018097567A1 - 조명 제어 장치 및 이를 포함하는 조명 장치 - Google Patents

조명 제어 장치 및 이를 포함하는 조명 장치 Download PDF

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    • Y02B20/40—Control techniques providing energy savings, e.g. smart controller or presence detection

Definitions

  • the present invention relates to a lighting control device and a lighting device including the same, and more particularly, to a lighting control device for controlling a lighting device such as a street lamp, a lighting lamp and a lighting device including the same.
  • LED (LED) lighting is increasing in popularity due to advantages such as low power consumption and high brightness. LED lighting has been applied to small spaces such as offices and homes. Recently, LED lighting has been applied to street lamps and parking lots.
  • LED lighting can be easily controlled by operating a switch when installed in a small space such as an office or home.
  • the smart lighting system controls lighting, blinking, dimming, etc. of the LED lighting through communication between the LED lighting and the controller.
  • the lighting device must be provided with communication, information collection, etc. in order to interface with the smart lighting system.
  • the newly installed lighting device can be easily applied to a smart lighting system because it can be manufactured by adding functions such as communication and information collection.
  • the lighting device that is already installed has a problem that cannot be linked to the smart lighting system because there is no communication function and information collection.
  • the present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned problems, and provides a lighting control device that transmits the lighting device-related information collected and installed in the lighting device to the controller so that the existing lighting device can be linked with the smart lighting system. It aims to provide.
  • Another object of the present invention is to provide a lighting control device that integrates a power supply module, a communication module, and a control module, and enables an existing lighting device to interoperate with a smart lighting system by replacing an existing power supply device. It is done.
  • the present invention provides a lighting control device that integrates a communication module with a power supply module, a communication module and a control module, and replaces an existing power supply device with an existing lighting device so that the existing lighting device can be interlocked with a smart lighting system. For other purposes.
  • Another object of the present invention is to provide a lighting control device which replaces the replaceable communication module according to the communication method of the smart lighting system and controls the output of the power supply module according to the number of normally connected LED modules.
  • Another object of the present invention is to provide a lighting device that is easy to maintain by disposing a lighting control device on a column.
  • the lighting control apparatus forms a power supply module and a control module integrally to replace the existing power supply.
  • the lighting control device includes a plurality of lighting ports to which the LED module is connected, a power supply module for outputting power to the LED module, a control module for controlling the operation of the LED module based on the control signal of the smart lighting system, and the operation of the LED module. It includes a detection module for detecting a state.
  • the control module controls the output (ie, current) of the power supply module according to the number of LED modules connected to the lighting port or the number of normally operating LED modules. That is, the control module reduces the current value of the DC power output from the power supply module when the LED module fails so that the current exceeding the driving current is not applied to each LED module.
  • the lighting control device may be arranged on the column of the lighting device.
  • the column is formed with an insertion groove in which the lighting control device is accommodated, and seals the insertion groove through the cover.
  • the lighting control device is added to the existing lighting device to perform a function such as communication and information collection, there is an effect that can build a smart lighting system using the existing lighting device.
  • the lighting control device has an effect of minimizing the construction cost by building a smart lighting system using the existing lighting device.
  • the lighting control device collects state information on the lighting device to manage the history, and determine whether to replace, there is an effect that easy maintenance of the smart lighting system.
  • the lighting control device is formed by separating the communication module so that it can be replaced according to the communication method, there is an effect that can prevent the productivity decrease due to the communication module change.
  • the lighting control device monitors the operating state of the LED module to determine whether there is a failure, thereby controlling the output of the power supply module to apply a power having a constant current value to the LED module.
  • the lighting control device controls the output of the power supply module to apply a constant current value to the LED module, thereby preventing the power supply having a current value exceeding the drive current to other LED modules in the event of a failure, thereby preventing damage and life of the LED module There is an effect that can prevent the degradation.
  • the lighting device has an effect that can be easily replaced in the event of a failure by placing the lighting control device on the column of the street lamp, thereby facilitating maintenance.
  • 1 is a view for explaining a smart lighting system.
  • FIG. 2 is a view for explaining a general lighting device.
  • 3 and 4 are views for explaining a lighting control device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view for explaining a lighting control device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 and 7 are views for explaining the antenna of FIG.
  • FIG 8 to 10 are views for explaining a modification of the lighting control device according to a second embodiment of the present invention.
  • 11 and 12 are views for explaining another modified example of the lighting control apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a view for explaining a lighting device including a lighting control device according to an embodiment of the present invention.
  • a smart lighting system connects a plurality of lighting devices 30 and an application server 40 through a network server 10 and a gateway 20, a gateway, or a concentrator.
  • the lighting device 30 performs an operation according to the control signal received through the gateway 20.
  • the lighting device 30 performs operations such as lighting, blinking, dimming control, lighting rate, and the like according to the control signal.
  • the lighting device 30 transmits operation state information related to the operation to the gateway 20 through a communication method such as LoRa, Zigbee, PLC, or the like.
  • the gateway 20 receives a control signal from the application server 40 through the network server 10.
  • the gateway 20 transmits the received control signal to the lighting device 30.
  • the gateway 20 collects and collects operation state information of the lighting device 30.
  • the gateway 20 transmits operation state information to the application server 40 through the network server 10.
  • the application server 40 receives operation state information of the lighting device 30 through the gateway 20.
  • the application server 40 monitors the state of the lighting device 30 by analyzing the operation state information.
  • the application server 40 transmits a control signal input from the manager to the gateway 20.
  • the application server 40 is an example of a manager terminal composed of a smartphone, PDA, and the like.
  • the application server 40 may receive operation state information of the lighting device 30 and transmit a control signal.
  • the lighting device 30 must be provided with a function of communication, information collection, etc. in order to interwork with such a smart lighting system.
  • a general lighting device 30 includes a power supply 32 (switching mode power supply) and a plurality of LED modules 34.
  • the power supply device 32 converts AC power into DC power.
  • the power supply device 32 outputs the converted DC power to the plurality of LED modules 34.
  • the power supply device 32 outputs DC power in a constant current output manner.
  • the LED module 34 has an operating specification including a set voltage and a set current.
  • the LED module 34 is operated by the real current power output from the power supply 34.
  • the lighting control device is applied to a lighting device composed of a power supply device and a plurality of LED modules.
  • the lighting control device provides additional functions such as communication and information collection to link the existing lighting device to the smart lighting system.
  • the lighting control device 100 is connected to a plurality of LED modules 34 and a power supply device 32.
  • the lighting control device 100 senses a plurality of LED modules 34 to detect an operating state of each LED module 34. At this time, the lighting control device 100 detects a state such as the quantity of the connected LED module 34 and the presence or absence of operation for each quantity.
  • the lighting control device 100 communicates with a server through wireless communication such as LoRa, ZigBee, Wi-Fi, Wisun, and wired / wireless communication such as a PLC.
  • a server is an example of the network server 10 and the application server 40 of the smart lighting system.
  • the lighting control device 100 receives a control signal from the server.
  • the lighting control device 100 receives a control signal related to lighting, blinking, dimming control, etc. of the LED module 34.
  • the lighting control device 100 controls the plurality of LED modules 34.
  • the lighting control device 100 transmits a control signal to the plurality of LED modules 34 to control the operation of the LED module 34.
  • the lighting control device 100 detects an operating state of the LED module 34.
  • the lighting control device 100 detects a voltage, a current, and the like of the LED module 34.
  • the lighting control device 100 determines the operation state of the LED module 34 based on the sensed voltage and current and transmits it to the server.
  • the lighting control apparatus 100 includes a communication module 120, a communication port 140, a sensing module 160, and a control module 180.
  • the communication module 120 transmits and receives a control signal and an operation state with the control module 180.
  • the communication module 120 is composed of a device or a printed circuit board independent of the control module 180.
  • the communication module 120 is fastened to the communication port 140 to transmit and receive a control signal and an operation state with the control module 180.
  • the communication module 120 converts the analog control signal received from the antenna into a digital control signal.
  • the communication module 120 converts the protocol of the control signal and transmits it to the communication port 140.
  • the communication module 120 is one of low power Bluetooth (BLE), ZigBee, Z-Wave, LoRa, Sigfox (SIGFOX), and narrowband Internet of Things (NB-IoT) protocols.
  • BLE low power Bluetooth
  • ZigBee ZigBee
  • Z-Wave Z-Wave
  • LoRa LoRa
  • Sigfox SIGFOX
  • NB-IoT narrowband Internet of Things
  • the control signal is converted into the UART protocol and transmitted to the communication port 140.
  • the communication module 120 protocol converts operation state information received from the communication port 140.
  • the communication module 120 converts the operation state information of the UART protocol type into a protocol supported by the communication module 120.
  • the communication module 120 transmits the converted operation state information through the antenna and transmits the same to the controller.
  • the communication port 140 is configured as a port connectable with a designated separate communication module 120.
  • the communication port 140 is a communication port 140 connected to the communication module 120 in a wired, wireless and wired or wireless manner, such as LoRa, ZigBee, PLC, Wi-Fi.
  • the communication port 140 is an example of any one of the communication port 140 of the UART port, RS-232C port, I2c port.
  • the communication port 140 is connected to the communication module 120 to communicate with the server to transmit and receive the control signal, the operation state information of the LED module 34.
  • the communication port 140 receives a control signal related to lighting, blinking, dimming control, etc. from the communication module 120.
  • the communication port 140 receives the operation state information of the LED module 34 from the control module 180 and transmits it to the communication module 120.
  • the communication port 140 may share a command code with the communication module 120 to perform the above-described communication function.
  • the sensing module 160 senses and determines the state of the LED module 34.
  • the sensing module 160 senses at least one of a voltage and a current of the LED module 34.
  • the sensing module 160 determines whether the LED module 34 operates normally by using the sensed voltage and current.
  • the control module 180 is connected to the communication module 120 through the communication port 140 to transmit and receive control signals and operation state information. That is, the control module 180 is connected to the communication module 120 through the communication port 140 to receive a control signal for controlling the LED module 34.
  • the control module 180 is connected to the communication module 120 through the communication port 140 to provide operating state information including voltage, current sensed by the sensing module 160, whether the LED module 34 is normally operating, and the like. send.
  • the control module 180 controls the LED module 34 according to the control signal. That is, the control module 180 turns on or blinks the LED module 34 in response to receiving a control signal related to driving of blinking, lighting, and dimming control.
  • the control module 180 receives a control signal from a network server or an application server.
  • the control module 180 receives a control signal including the lighting rate (eg, 10%, 50%, 100%) of the lighting.
  • the control module 180 sets a final command value to be transmitted to the LED module 34 based on the received control signal. For example, referring to Equation 1 below, the control module 180 uses the lighting rate, the lighting target, the number of lighting of the LED module 34, and the rated current to output a final command value (for example, 2A, as the control current). 3A, 4A, etc.).
  • % is the lighting rate
  • a is the value to convert the lighting target to binary
  • b means the total number of LED modules (34).
  • the control module 180 transmits the final command value to the power supply device 32 to control the lighting, blinking, dimming, and lighting rate of the LED module 34.
  • the sensing module 160 senses a voltage or a current for each of the LED modules 34.
  • the sensing module 160 compares the standard value (for example, about 25V to 35V as a standard voltage) with the sensed voltage to determine whether the LED module 34 is in normal operation.
  • the sensing module 160 generates operation state information according to the determination result. For example, when there are four LED modules 34, the sensing module 160 generates operation state information obtained by converting an operation to binary, such as 1111, 1011, 1101, 0101, 0111, and the like. The sensing module 160 may generate and generate operation state information for each of the LED modules 34.
  • the control module 180 transmits the operation state information generated by the sensing module 160 to the communication module 120 through the communication port 140. Accordingly, the communication module 120 transmits the operation state information to the server. At this time, the control module 180 records the operation state information for each of the LED module 34, records the system failure during abnormal operation, and transmits the information requesting the replacement of the LED module 34 through the communication port 140. It may be.
  • the lighting control device 100 may include additional functions such as CCTV in addition to detecting a state of the LED module 34 according to various customer needs.
  • the lighting control device replaces the power supply device mounted in the existing lighting device.
  • the lighting control device may be formed in a board form unlike a conventional power supply device in a block form.
  • the lighting control device integrally includes a power supply module corresponding to the power supply device SMPS, and includes a plurality of lighting ports to facilitate connection of the LED module.
  • the lighting control apparatus 200 may include a power supply module 205, a plurality of lighting ports 210, an antenna 215, a communication module 220, and a control module. 225 and sensing module 230.
  • the lighting control apparatus 200 includes one printed circuit in which a power supply module 205, a plurality of lighting ports 210, an antenna 215, a communication module 220, a control module 225, and a sensing module 230 are formed. It consists of a substrate.
  • the power supply module 205 supplies power to the plurality of LED modules. AC power is received from an external power source of the power supply module 205. The power supply module 205 converts AC power into DC power.
  • the power supply module 205 outputs the converted DC power to the plurality of LED modules.
  • the power supply module 205 outputs a DC power supply having a set voltage and a set current by the control of the control module 225.
  • the DC power output from the power supply module 205 has a voltage value of about 30V and a current value of about 2.8A.
  • the power supply module 205 outputs a DC power source having the same current value to the plurality of LED modules under the control of the control module 225.
  • the power supply module 205 is an example of outputting a DC power supply having a current value of approximately 0.7A to each LED module, when four LED modules are connected.
  • the power supply module 205 may output a DC power source having different current values to the plurality of LED modules under the control of the control module 225.
  • the lighting port 210 connects the power supply module 205 and the LED module.
  • the lighting port 210 connects one LED module and the power supply module 205.
  • Lighting port 210 is an example that the connector is easy to attach and detach the LED module.
  • the antenna 215 receives an analog control signal (hereinafter, referred to as an analog control signal) transmitted from a controller.
  • the control signal includes information for controlling one of lighting, blinking, dimming, and lighting rate of the LED module.
  • the antenna 215 may be formed in various forms such as a patch form, a circuit board form, a solenoid form, and the like.
  • the lighting device Since the lighting device is mainly installed outside, it includes a housing made of metal to ensure durability according to weather conditions. When the antenna 215 is installed inside the housing of the lighting device, the signal is blocked by the metal housing. Thus, the lighting device is preferably disposed outside the lighting device.
  • the antenna 215 may be disposed outside the housing of the lamp head 320 in which the LED lamp and the light control device 200 are mounted.
  • the antenna 215 is connected to the lighting control device 200 (that is, the communication module 220) disposed inside the housing of the lamp head 320 through a cable passing through a hole formed in the housing of the lamp head 320.
  • the antenna 215 may be disposed in a lamp post (light pole) 340 in which a power cable is accommodated.
  • the antenna 215 is connected to the lighting control device 200 (that is, the communication module 220) disposed inside the lamp housing through a cable passing through the hole formed in the column 340.
  • the communication module 220 converts an analog control signal received from the antenna 215 into a control signal in a digital form.
  • the communication module 220 transmits the converted control signal to the control module 225.
  • the communication module 220 transmits operation state information of the LED module received from the sensing module 230 through the antenna 215 and transmits the information to the controller.
  • the control module 225 controls the output of the power supply module 205.
  • the control module 225 controls the DC power output from the power supply module 205 to the LED module.
  • the control module 225 controls the current value of the DC power supply.
  • the control module 225 controls the current value of the DC power supply according to the number of connected LED modules.
  • the control module 225 controls the power supply module 205 to output a DC power source having the same current value to the plurality of LED modules.
  • the control module 225 may control the power supply module 205 to output DC power having different current values to the plurality of LED modules.
  • the control module 225 is a power supply module (3) when the three LED module is connected to adjust the current value of the DC power supply to approximately 2.1A to apply a DC power supply having a current value of approximately 0.7A to each LED module ( 205).
  • the control module 225 controls the plurality of LED modules.
  • the control module 225 controls the plurality of LED modules according to a control signal received from the controller through the communication module 220.
  • the control module 225 controls the lighting, blinking, dimming (brightness) and lighting rate of the plurality of LED modules.
  • the control module 225 controls the lighting and blinking of the LED module through the control of the power supply module 205.
  • the control module 225 turns on or flashes the plurality of LED modules collectively.
  • the control module 225 controls the lighting and blinking of the LED module by turning on / off the output of the power supply module 205.
  • the control module 225 selectively lights or flashes the plurality of LED modules.
  • the control module 225 turns on the output of the power supply module 205 and selectively turns on or flashes some of the plurality of LED modules by blocking or passing the DC power applied to each LED module.
  • the control module 225 controls the dimming (brightness) of the LED module through the control of the power supply module 205.
  • the control module 225 may collectively dimm the plurality of LED modules.
  • the control module 225 may selectively dimm a part of the plurality of LED modules.
  • the control module 225 controls the dimming (brightness) of the LED module by varying the on / off section of the DC power supplied from the power supply module 205 to the LED module.
  • control module 225 controls the dimming of the LED module by varying the current of the DC power supplied from the power supply module 205 to the LED module.
  • the sensing module 230 detects operation state information of the plurality of LED modules.
  • the sensing module 230 detects voltages, currents, and the like of the plurality of LED modules.
  • the sensing module 230 determines the operation state of the LED module based on the detected information and transmits the LED module to the communication module 220.
  • various communication methods are applied for communication between a lighting device and a controller.
  • the smart lighting system transmits and receives data using one of a low power short-range wireless network IPv6 (6LoWPAN) and a low power wide area network (LPWAN).
  • IPv6 6LoWPAN
  • LPWAN low power wide area network
  • the low power short-range wireless network IPv6 (6LoWPAN) signal may be one of low power Bluetooth (BLE), Zigbee, and Z-Wave.
  • the low power wide area network (LPWAN) may be one of LoRaWAN, SIGFOX, and narrowband Internet of Things (NB-IoT).
  • the lighting control device 200 may decrease productivity because the communication module 220 needs to be changed according to a communication method required by the smart lighting system.
  • the lighting control apparatus 200 may further include a connector module 235.
  • the connector module 235 is configured to replace the communication module 220 according to a communication method required for communication between the lighting device and the controller.
  • the connector module 235 includes a connector that can attach and detach the communication module 220.
  • the connector module 235 transmits a control signal received from the communication module 220 to the control module 225.
  • the connector module 235 transmits operation state information received from the sensing module 230 to the communication module 220.
  • the connector module 235 is an example that the connector module 235 is a UART port.
  • the connector module 235 transmits and receives a control signal and operation state information of the UART protocol format.
  • the communication module 220 converts an analog control signal received from the antenna 215 into a control signal in a digital form.
  • the communication module 220 converts the protocol of the control signal and transmits it to the connector module 235.
  • the communication module 220 is one of low power Bluetooth (BLE), Zigbee, Z-Wave, LoRaWAN, Sigfox (SIGFOX), and narrowband Internet of Things (NB-IoT) protocols.
  • BLE low power Bluetooth
  • Zigbee Zigbee
  • Z-Wave Z-Wave
  • LoRaWAN LoRaWAN
  • Sigfox SIGFOX
  • NB-IoT narrowband Internet of Things
  • the control signal is converted into the UART protocol and transmitted to the connector module 235.
  • the communication module 220 protocol converts operation state information received from the connector module 235.
  • the communication module 220 converts the operation state information in the UART protocol form into a protocol supported by the communication module 220.
  • the communication module 220 transmits the converted operation state information through the antenna 215 and transmits it to the controller.
  • the communication module 220 is formed of a separate device or a printed circuit board from other modules.
  • the main terminal 420 may include a power supply module 205, a plurality of lighting ports 210, an antenna 215, a connector module 235, a control module 225, and a sensing module ( 230).
  • the main terminal 420 exposes the plurality of lighting ports 210 and the connector module 235 to the outside so that the LED module and the communication module 220 can be easily attached or detached.
  • the sub terminal 440 is attached to and detached from the main terminal 420.
  • the sub terminal 440 is fastened to a connector of the connector module 235 exposed to the outside of the main terminal 420.
  • the communication module 220 is connected to the connector module 235 to transmit and receive data (eg, control signals, driving state information, and the like).
  • the first printed circuit board 460 may include a power supply module 205, a plurality of lighting ports 210, an antenna 215, a connector module 235, and a control module 225. And sensing module 230.
  • the second printed circuit board 480 includes a communication module 220.
  • the second printed circuit board 480 is fastened to the connector of the connector module 235 formed on the first printed circuit board 460. As the first printed circuit board 460 and the second printed circuit board 480 are fastened, the communication module 220 and the connector module 235 transmit and receive data.
  • the lighting control apparatus 200 can prevent the degradation of productivity due to the change of the communication module 220 by separately forming the communication module 220 so as to be replaced according to the communication method. have.
  • the lighting control device 200 may further include a failure determination module 240.
  • the failure determination module 240 determines whether the LED module connected to the lighting port 210 has failed. The failure determination module 240 determines whether the LED module has failed based on the driving state information detected by the detection module 230.
  • the failure determination module 240 generates failure information including the lighting port 210 and driving state information to which the LED module determined as the failure is connected.
  • the failure determining module 240 transmits the failure information to the communication port.
  • the communication port transmits the failure information received from the failure determination module 240 to the communication module 220 after protocol conversion.
  • the communication module 220 transmits the received failure information to the controller.
  • the failure determination module 240 determines the number of LED modules that operate normally based on a failure.
  • the number of LED modules determined to be a failure is determined by subtracting the number of LED modules connected to the lighting port 210 of the failure determination module 240 to determine the normal operation number of the LED module.
  • the failure determination module 240 transmits control information including the lighting port 210 to which the normally operating LED module is connected and the normal operation number to the control module 225.
  • the control module 225 controls the output of the power supply module 205 based on the control information received from the failure determination module 240.
  • the control module 225 controls the DC power output from the power supply module 205 to the LED module based on the control information.
  • the control module 225 controls the current value of the DC power supply.
  • the control module 225 controls the current value of the DC power supply based on the normal number of operations included in the control information.
  • the control module 225 controls the current value of the DC power supply based on the normal operation number and the maximum driving current of the LED module.
  • the control module 225 controls the power supply module 205 to output a DC power supply having a drive current and a current value equal to or less than the sum of the normal operation number.
  • the connector module 235 is connected to four LED modules having an operating current of 0.7A.
  • the failure determination module 240 transmits control information including the normal operation number "4" to the control module 225.
  • the control module 225 detects "4" which is the normal number of operations from the control information.
  • the control module 225 sets the current value of the DC power output from the power supply module 205 to 2.8 A, which is the product of the normal operation number and the driving current of the LED module, 0.7 A.
  • the power supply module 205 outputs a DC power supply having a current value of 2.8 A to four LED modules in normal operation. DC power supply having a current value of 0.7A is applied to the LED module, respectively.
  • the failure determination module 240 transmits control information including the normal operation number "3" to the control module 225.
  • the control module 225 detects "3" which is the normal number of operations from the control information.
  • the control module 225 sets 2.1A, which is the product of the normal operation number and the driving current of the LED module, 0.7A, as the current value of the DC power output from the power supply module 205.
  • the power supply module 205 outputs a DC power supply having a current value of 2.1 A to three LED modules in normal operation.
  • the LED module is supplied with a current source having a current value of 0.7 A, respectively.
  • the lighting control apparatus 200 may determine whether the LED module is broken and control the output of the power supply device, thereby preventing the LED module from being damaged and reducing the life.
  • a conventional lighting control device 200 is compared with a lighting control device 200 according to a second embodiment of the present invention.
  • the conventional lighting control device 200 outputs a DC power supply having a current value of approximately 2.8A preset in advance, regardless of whether the LED module is faulty or not.
  • DC power sources having a current value of about 0.7A are applied to the first to fourth LED modules, respectively.
  • the LED module has a problem in that a DC power supply having a current value exceeding a driving current is applied and thus the life thereof is reduced or broken.
  • the lighting control apparatus 200 controls the current value of the DC power output from the power supply module 205 when the LED module fails.
  • the failure determination module 240 transmits control information including the normal operation number "4" to the control module 225.
  • the control module 225 detects "4" which is the normal number of operations from the control information.
  • the control module 225 sets the current value of the DC power output from the power supply module 205 to 2.8 A, which is the product of the normal operation number and the driving current of the LED module, 0.7 A.
  • the power supply module 205 outputs a DC power supply having a current value of 2.8 A.
  • Each of the first LED module to the fourth LED module is supplied with a current source having a current value of 0.7A.
  • the failure determination module 240 transmits control information including the normal operation number "3" to the control module 225.
  • the control module 225 detects "3" which is the normal number of operations from the control information.
  • the control module 225 sets 2.1A, which is the product of the normal operation number and the driving current of the LED module, 0.7A, as the current value of the DC power output from the power supply module 205.
  • the power supply module 205 outputs a DC power supply having a current value of 2.1A.
  • Each of the first LED module to the third LED module is applied with a current source having a current value of 0.7A.
  • the lighting control apparatus 200 monitors the operation state of the LED module to determine whether there is a failure, thereby controlling the output of the power supply module 205 to supply power having a constant current value. It can be applied to the LED module.
  • the lighting control apparatus 200 controls the output of the power supply module 205 to apply a constant current value to the LED module, so that in the event of a failure to exceed the drive current to the other LED module It is possible to prevent the power supply having a current value to prevent damage and degradation of the LED module.
  • the lighting apparatus arranges the lighting control apparatus 200 on the column 340.
  • the lighting device will be described as an example of a street lamp.
  • the administrator should replace the components that make up the streetlights if they fail.
  • the power supply module 205 (or power supply device SMPS) is a component that most frequently occurs among components constituting the street lamp. Since the power supply module 205 is mainly disposed in the lamp head 320, it is difficult to replace in case of failure.
  • the lighting control device 200 may be disposed in the lamp column 340 of the street light.
  • the lighting control device 200 is inserted and mounted in the insertion groove 342 formed in the column 340.
  • the insertion groove 342 into which the light control device 200 is inserted is sealed by the cover 360.
  • the lighting control apparatus 200 is disposed on the lamp column 340 of the street light, so that it can be easily replaced when a failure occurs, thereby facilitating maintenance.

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Abstract

본 발명은 전원 공급 모듈과 제어 모듈을 일체로 형성한 조명 제어 장치로 형성한다. 조명 제어 장치는 기존 조명 장치에 실장된 전원 공급 장치를 대체하여 설치되어 기존 조명 장치를 스마트 조명 시스템에 연계한다. 조명 제어 장치는 엘이디 모듈의 개수 또는 정상 동작하는 엘이디 모듈의 개수에 따라 전원 공급 모듈의 출력(즉, 전류)를 제어하여 엘이디 모듈에 구동 전류를 초과하는 전류가 인가되는 것을 방지한다.

Description

조명 제어 장치 및 이를 포함하는 조명 장치
본 발명은 조명 제어 장치 및 이를 포함하는 조명 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가로등, 조명등과 같은 조명기기를 제어하는 조명 제어 장치 및 이를 포함하는 조명 장치에 관한 것이다.
엘이디(LED) 조명은 낮은 소비전력 및 고휘도 등의 장점으로 인해 보급이 증가하고 있다. 엘이디 조명은 사무실이나 가정 등과 같이 소형 공간부터 적용되었으며, 최근에는 가로등, 주차장 등에도 적용되고 있는 추세에 있다.
엘이디 조명은 사무실이나 가정 등과 같이 소형 공간에 설치된 경우 스위치를 조작하여 손쉽게 제어할 수 있다.
하지만, 엘이디 조명은 가로등, 주차장 등의 대형 공간에 설치된 경우 스위치 조작만으로는 제어가 쉽지 않은 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 대형 공간에 설치된 엘이디 조명들을 제어하기 위한 스마트 조명 시스템이 연구되고 있다.
스마트 조명 시스템은 엘이디 조명과 제어기 간의 통신을 통해 엘이디 조명의 점등, 점멸, 디밍 등의 제어를 수행한다.
조명 장치는 스마트 조명 시스템에 연동되기 위해 통신, 정보 수집 등의 기능이 제공되어야 한다. 신규 설치되는 조명 장치는 통신, 정보 수집 등의 기능을 추가하여 제작하면 되기 때문에 손쉽게 스마트 조명 시스템에 적용될 수 있다.
하지만, 이미 설치되어 있는 조명 장치는 통신 기능 및 정보 수집 등의 기능이 없기 때문에 스마트 조명 시스템에 연동할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 종래의 조명 장치를 통신 기능 및 정보 수집 등의 기능을 갖는 조명 장치로 대체하기에는 많은 비용이 소비되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 조명 장치에 설치되어 수집한 조명 장치 관련 정보를 제어기로 전송하여 기설치된 조명 장치를 스마트 조명 시스템과 연동할 수 있도록 한 조명 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 전원 공급 모듈, 통신 모듈 및 제어 모듈을 일체화하고, 기존 조명 장치 설치된 전원 공급 장치를 대체하여 기존 조명 장치를 스마트 조명 시스템과 연동할 수 있도록 한 조명 제어 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 통신 모듈을 전원 공급 모듈, 통신 모듈 및 제어 모듈을 일체화하고, 기존 조명 장치 설치된 전원 공급 장치를 대체하여 기존 조명 장치를 스마트 조명 시스템과 연동할 수 있도록 한 조명 제어 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 교체형 통신 모듈을 스마트 조명 시스템의 통신 방식에 따라 교체하고, 정상 연결된 엘이디 모듈의 개수에 따라 전원 공급 모듈의 출력을 제어하도록 한 조명 제어 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 등주에 조명 제어 장치를 배치하여 유지 보수가 용이한 조명 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 조명 제어 장치는 전원 공급 모듈과 제어 모듈을 일체로 형성하여 기존 전원 공급 장치를 대체한다.
이를 위해, 조명 제어 장치는 엘이디 모듈이 연결된 복수의 조명 포트, 엘이디 모듈로 전원을 출력하는 전원 공급 모듈, 스마트 조명 시스템의 제어 신호를 근거로 엘이디 모듈의 동작을 제어하는 제어 모듈 및 엘이디 모듈의 동작 상태를 감지하는 감지 모듈을 포함한다.
제어 모듈은 조명 포트에 연결된 엘이디 모듈의 개수 또는 정상 동작하는 엘이디 모듈의 개수에 따라 전원 공급 모듈의 출력(즉, 전류)을 제어한다. 즉, 제어 모듈은 엘이디 모듈의 고장시 전원 공급 모듈에서 출력되는 직류 전원의 전류값을 감소시켜 각 엘이디 모듈에 구동 전류를 초과하는 전류가 인가되지 않도록 한다.
한편, 조명 제어 장치는 조명 장치의 등주에 배치될 수 있다. 이를 위해, 등주는 조명 제어 장치가 수용되는 삽입 홈이 형성되고, 커버를 통해 삽입 홈을 밀폐한다.
본 발명에 의하면, 조명 제어 장치는 기설치된 조명 장치에 추가되어 통신 기능 및 정보 수집 등의 기능을 수행함으로써, 기존 조명 장치를 이용한 스마트 조명 시스템을 구축할 수 있는 효과가 있다.
또한, 조명 제어 장치는 기존 조명 장치를 이용하여 스마트 조명 시스템을 구축함으로써, 구축 비용을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 조명 제어 장치는 조명 장치에 대한 상태 정보를 수집하여 이력을 관리하고, 교체 여부를 판단함으로써, 스마트 조명 시스템의 유지보수가 용이한 효과가 있다.
또한, 조명 제어 장치는 통신 방식에 따라 교체할 수 있도록 통신 모듈을 분리 형성함으로써, 통신 모듈 변경에 따른 생산성 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 조명 제어 장치는 엘이디 모듈의 동작 상태를 모니터링하여 고장 여부를 판단함으로써, 전원 공급 모듈의 출력을 제어하여 일정한 전류값을 갖는 전원을 엘이디 모듈에 인가할 수 있는 효과가 있다.
또한, 조명 제어 장치는 전원 공급 모듈의 출력을 제어하여 일정한 전류값을 엘이디 모듈에 인가함으로써, 고장발생시 다른 엘이디 모듈에 구동 전류를 초과하는 전류값을 갖는 전원 공급을 방지하여 엘이디 모듈의 파손 및 수명 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 조명 장치는 조명 제어 장치를 가로등의 등주에 배치함으로써, 고장 발생시 손쉽게 교체가 가능하여 유지 보수를 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 스마트 조명 시스템을 설명하기 위한 도면.
도 2는 일반적인 조명 장치를 설명하기 위한 도면.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 조명 제어 장치를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 조명 제어 장치를 설명하기 위한 도면.
도 6 및 도 7은 도 5의 안테나를 설명하기 위한 도면.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 조명 제어 장치의 변형 예를 설명하기 위한 도면.
도 11 및 도 12는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 조명 제어 장치의 다른 변형 예를 설명하기 위한 도면.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 조명 제어 장치를 포함하는 조명 장치를 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1을 참조하면, 스마트 조명 시스템은 네트워크 서버(10) 및 게이트웨이(20, Gateway, 또는 집중기(concentrator))를 통해 복수의 조명 장치(30)들과 애플리케이션 서버(40)를 연결한다.
조명 장치(30)는 게이트웨이(20)를 통해 수신한 제어 신호에 따라 동작을 수행한다. 조명 장치(30)는 제어 신호에 따라 점등, 점멸, 디밍 제어, 점등률 등의 동작을 수행한다.
조명 장치(30)는 LoRa, Zigbee, PLC 등의 통신 방식을 통해 동작에 관련된 동작 상태 정보를 게이트웨이(20)로 전송한다.
게이트웨이(20)는 네트워크 서버(10)를 통해 애플리케이션 서버(40)로부터 제어 신호를 수신한다. 게이트웨이(20)는 수신한 제어 신호를 조명 장치(30)로 전송한다. 게이트웨이(20)는 조명 장치(30)의 동작 상태 정보를 수집 및 취합한다. 게이트웨이(20)는 동작 상태 정보를 네트워크 서버(10)를 통해 애플리케이션 서버(40)로 전송한다.
애플리케이션 서버(40)는 게이트웨이(20)를 통해 조명 장치(30)의 동작 상태 정보를 수신한다. 애플리케이션 서버(40)는 동작 상태 정보를 분석하여 조명 장치(30)의 상태를 모니터링한다.
애플리케이션 서버(40)는 관리자로부터 입력된 제어 신호를 게이트웨이(20)로 전송한다. 이때, 애플리케이션 서버(40)는 스마트폰, PDA 등으로 구성된 관리자 단말인 것을 일례로 한다. 애플리케이션 서버(40)는 조명 장치(30)의 동작 상태 정보를 수신하고, 제어 신호를 전송할 수 있다.
조명 장치(30)는 이러한 스마트 조명 시스템에 연동되기 위해 통신, 정보 수집 등의 기능이 제공되어야 한다.
도 2를 참조하면, 일반적인 조명 장치(30)는 전원 공급 장치(32; SMPS(switching mode power supply)) 및 복수의 엘이디 모듈(34)을 포함한다.
전원 공급 장치(32)는 교류 전원을 직류 전원으로 변환한다. 전원 공급 장치(32)는 변환한 직류 전원을 복수의 엘이디 모듈(34)로 출력한다. 전원 공급 장치(32)는 정전류 출력 방식으로 직류 전원을 출력한다.
엘이디 모듈(34)은 설정 전압 및 설정 전류를 포함하는 동작 규격을 갖는다. 엘이디 모듈(34)은 전원 공급 장치(34)에서 출력된 진류 전원에 의해 동작한다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 조명 제어 장치는 전원 공급 장치 및 복수의 엘이디 모듈로 구성된 조명 장치에 적용된다. 조명 제어 장치는 기존 조명 장치를 스마트 조명 시스템에 연동하기 위해 통신, 정보 수집 등의 기능을 추가 제공한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 조명 제어 장치(100)는 복수의 엘이디 모듈(34) 및 전원 공급 장치(32)와 연결된다.
조명 제어 장치(100)는 복수의 엘이디 모듈(34)을 센싱하여 각 엘이디 모듈(34)의 동작 상태를 감지한다. 이때, 조명 제어 장치(100)는 연결된 엘이디 모듈(34)의 수량 및 수량별 동작 유무 등의 상태를 감지한다.
조명 제어 장치(100)는 LoRa, ZigBee, Wi-Fi, Wisun 등의 무선 통신, PLC 등의 유무선 통신을 통해 서버와 통신한다. 여기서, 서버는 스마트 조명 시스템의 네트워크 서버(10) 및 애플리케이션 서버(40)인 것을 일례로 한다.
조명 제어 장치(100)는 서버로부터 제어 신호를 수신한다. 조명 제어 장치(100)는 엘이디 모듈(34)의 점등, 점멸, 디밍 제어 등에 관련된 제어 신호를 수신한다. 조명 제어 장치(100)는 복수의 엘이디 모듈(34)을 제어한다. 조명 제어 장치(100)는 제어 신호를 복수의 엘이디 모듈(34)로 전송하여 엘이디 모듈(34)의 동작을 제어한다.
조명 제어 장치(100)는 엘이디 모듈(34)의 동작 상태를 감지한다. 조명 제어 장치(100)는 엘이디 모듈(34)의 전압, 전류 등을 감지한다. 조명 제어 장치(100)는 감지한 전압, 전류를 근거로 엘이디 모듈(34)의 동작 상태를 판단하여 서버에게로 전송한다.
도 4를 참조하면, 조명 제어 장치(100)는 통신 모듈(120), 통신 포트(140), 감지 모듈(160) 및 제어 모듈(180)을 포함한다.
통신 모듈(120)은 제어 모듈(180)과 제어 신호 및 동작 상태를 송수신한다. 통신 모듈(120)은 제어 모듈(180)과 독립된 장치 또는 인쇄회로기판으로 구성된다. 통신 모듈(120)은 통신 포트(140)에 체결되어 제어 모듈(180)과 제어 신호 및 동작 상태를 송수신한다.
통신 모듈(120)은 안테나에서 수신한 아날로그 제어 신호를 디지털 형태의 제어 신호로 변환한다. 통신 모듈(120)은 제어 신호의 프로토콜을 변환하여 통신 포트(140)로 전송한다. 통신 모듈(120)은 저전력 블루투스(BLE), 지그비(ZigBee), 지웨이브(Z-Wave), 로라(LoRa), 시그폭스(SIGFOX), 협대역 사물 인터넷(NB-IoT) 중 하나의 프로토콜인 제어 신호를 UART 프로토콜로 변환하여 통신 포트(140)로 전송하는 것을 일례로 한다.
통신 모듈(120)은 통신 포트(140)로부터 수신한 동작 상태 정보를 프로토콜 변환한다. 통신 모듈(120)은 UART 프로토콜 형태의 동작 상태 정보를 통신 모듈(120)에서 지원하는 프로토콜로 변환한다. 통신 모듈(120)은 변환한 동작 상태 정보를 안테나를 통해 송출하여 제어기로 전송한다.
통신 포트(140)는 지정된 별도의 통신 모듈(120)과 연결 가능한 포트로 구성된다. 이때, 통신 포트(140)는 LoRa, ZigBee, PLC, Wi-Fi 등과 같이 유선, 무선 및 유무선으로 통신 모듈(120)과 연결된 통신 포트(140)이다. 여기서, 통신 포트(140)는 UART 포트, RS-232C 포트, I2c 포트 중 어느 하나의 통신 포트(140)인 것을 일례로 한다.
통신 포트(140)는 통신 모듈(120)과 연결되어 서버와 통신하여 제어 신호, 엘이디 모듈(34)의 동작 상태 정보를 송수신한다. 이때, 통신 포트(140)는 점등, 점멸, 디밍 제어 등에 관련된 제어 신호를 통신 모듈(120)로부터 수신한다. 통신 포트(140)는 제어 모듈(180)로부터 엘이디 모듈(34)의 동작 상태 정보를 수신하여 통신 모듈(120)로 전송한다. 통신 포트(140)는 상술한 통신 기능의 수행을 위해 명령 코드를 통신 모듈(120)과 공유할 수 있다.
감지 모듈(160)은 엘이디 모듈(34)의 상태를 감지 및 판단한다. 감지 모듈(160)은 엘이디 모듈(34)의 전압 및 전류 중에 적어도 하나를 감지한다. 감지 모듈(160)은 감지한 전압, 전류를 이용하여 엘이디 모듈(34)의 정상 동작 여부를 판단한다.
제어 모듈(180)은 통신 포트(140)를 통해 통신 모듈(120)과 연결되어 제어 신호 및 동작 상태 정보를 송수신한다. 즉, 제어 모듈(180)은 통신 포트(140)를 통해 통신 모듈(120)과 연결되어 엘이디 모듈(34) 제어를 위한 제어 신호를 수신한다. 제어 모듈(180)은 통신 포트(140)를 통해 통신 모듈(120)과 연결되어 감지 모듈(160)에서 감지한 전압, 전류, 엘이디 모듈(34)의 정상 동작 여부 등을 포함하는 동작 상태 정보를 전송한다.
제어 모듈(180)은 제어 신호에 따라 엘이디 모듈(34)을 제어한다. 즉, 제어 모듈(180)은 점멸, 점등, 디밍 제어 등의 구동에 관련된 제어 신호를 수신함에 따라 엘이디 모듈(34)을 점등 또는 점멸시킨다.
제어 모듈(180)은 네트워크 서버 또는 애플리케이션 서버로부터 제어 신호를 수신한다. 제어 모듈(180)은 조명의 점등률(예를 들면, 10%, 50%, 100%)을 포함하는 제어 신호를 수신한다.
제어 모듈(180)은 수신한 제어 신호를 근거로 엘이디 모듈(34)로 전송할 최종 명령값을 설정한다. 일례로, 하기 수학식 1을 참조하면, 제어 모듈(180)은 점등률, 점등 대상, 엘이디 모듈(34)의 점등 개수, 정격 전류를 이용하여 최종 명령값(예를 들면, 제어 전류로 2A, 3A, 4A 등)을 설정한다.
Figure PCTKR2017013231-appb-M000001
여기서, %는 점등률, a는 점등 대상을 이진수로 변환한 값, b는 총 엘이디 모듈(34) 개수를 의미한다.
제어 모듈(180)은 최종 명령값을 전원 공급 장치(32)로 전송하여 엘이디 모듈(34)의 점등, 점멸, 디밍 및 점등률을 제어한다.
이때, 감지 모듈(160)은 엘이디 모듈(34)별로 전압 또는 전류를 감지한다. 감지 모듈(160)은 규격값(예를 들면, 규격 전압으로 대략 25V 내지 35V 정도)과 감지한 전압을 비교하여 엘이디 모듈(34)별로 정상 동작 여부를 판단한다.
감지 모듈(160)은 판단 결과에 따른 동작 상태 정보를 생성한다. 일례로, 4개의 엘이디 모듈(34)이 있는 경우, 감지 모듈(160)은 1111, 1011, 1101, 0101, 0111 등과 같이 동작 여부를 이진수로 변환한 동작 상태 정보를 생성한다. 감지 모듈(160)은 엘이디 모듈(34)별로 동작 상태 정보를 구분하여 생성할 수도 있다.
제어 모듈(180)은 감지 모듈(160)에서 생성한 동작 상태 정보를 통신 포트(140)를 통해 통신 모듈(120)로 전송한다. 그에 따라, 통신 모듈(120)은 동작 상태 정보를 서버로 전송한다. 이때, 제어 모듈(180)은 엘이디 모듈(34)별로 동작 상태 정보를 기록하고, 비정상 동작시 시스템 불량을 기록하며, 엘이디 모듈(34) 교체 진행을 요청하는 정보를 통신 포트(140)를 통해 전송할 수도 있다.
한편, 조명 제어 장치(100)는 가로등, 보안등 및 실내 조명 장치에 적용되는 경우, 다양한 고객 니즈(Needs)에 따라 엘이디 모듈(34)의 상태 감지 외에 CCTV 등의 추가 기능을 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 조명 제어 장치는 기존 조명 장치에 실장된 전원 공급 장치를 대체한다. 조명 제어 장치는 블록 형태인 종래의 전원 공급 장치와 달리 보드 형태로 형성될 수 있다.
조명 제어 장치는 전원 공급 장치(SMPS)에 대응하는 전원 공급 모듈을 일체로 포함하며, 엘이디 모듈의 연결을 용이하게 하기 위해서 복수의 조명 포트를 포함한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 조명 제어 장치(200)는 전원 공급 모듈(205), 복수의 조명 포트(210), 안테나(215), 통신 모듈(220), 제어 모듈(225) 및 감지 모듈(230)을 포함한다. 조명 제어 장치(200)는 전원 공급 모듈(205), 복수의 조명 포트(210), 안테나(215), 통신 모듈(220), 제어 모듈(225) 및 감지 모듈(230)이 형성된 하나의 인쇄회로기판으로 구성된다.
전원 공급 모듈(205)은 복수의 엘이디 모듈에 전원을 공급한다. 전원 공급 모듈(205)의 외부 전원으로부터 교류 전원을 입력받는다. 전원 공급 모듈(205)은 교류 전원을 직류 전원으로 변환한다.
전원 공급 모듈(205)은 변환한 직류 전원을 복수의 엘이디 모듈로 출력한다. 전원 공급 모듈(205)은 제어 모듈(225)의 제어에 의해 설정 전압 및 설정 전류를 갖는 직류 전원을 출력한다. 전원 공급 모듈(205)에서 출력되는 직류 전원은 대략 30V 정도의 전압값과 대략 2.8A 정도의 전류값을 갖는 것을 일례로 한다.
전원 공급 모듈(205)은 제어 모듈(225)의 제어에 의해 복수의 엘이디 모듈에 동일한 전류값을 갖는 직류 전원을 출력한다. 전원 공급 모듈(205)은 4개의 엘이디 모듈이 연결되면, 각 엘이디 모듈에 대략 0.7A 정도의 전류값을 갖는 직류 전원을 출력하는 것을 일례로 한다.
전원 공급 모듈(205)은 제어 모듈(225)의 제어에 의해 복수의 엘이디 모듈에 각각 다른 전류값을 갖는 직류 전원을 출력할 수도 있다.
조명 포트(210)는 전원 공급 모듈(205) 및 엘이디 모듈을 연결한다. 조명 포트(210)는 하나의 엘이디 모듈과 전원 공급 모듈(205)을 연결한다. 조명 포트(210)는 엘이디 모듈의 착탈이 용이한 커넥터인 것을 일례로 한다.
안테나(215)는 제어기에서 송출된 아날로그 형태의 제어 신호(이하, 아날로그 제어 신호)를 수신한다. 제어 신호는 엘이디 모듈의 점등, 점멸, 디밍 및 점등률 중 하나의 제어를 위한 정보를 포함한다. 안테나(215)는 패치 형태, 회로기판 형태, 솔레노이드 형태 등과 같이 다양한 형태로 형성될 수 있다.
조명 장치는 주로 외부에 설치되기 때문에 기상 조건에 따른 내구성을 확보하기 위해 금속 재질의 하우징을 포함한다. 안테나(215)는 조명 장치의 하우징 내부에 설치되면 금속 재질의 하우징에 의해 신호가 차단된다. 이에, 조명 장치는 조명 장치의 외부에 배치되는 것이 바람직하다.
도 6을 참조하면, 안테나(215)는 엘이디 램프 및 조명 제어 장치(200)가 실장되는 램프 헤드(320)의 하우징 외부에 배치될 수 있다. 안테나(215)는 램프 헤드(320)의 하우징에 형성된 홀을 관통하는 케이블을 통해 램프 헤드(320)의 하우징 내부에 배치된 조명 제어 장치(200; 즉, 통신 모듈(220))와 연결된다.
도 7을 참조하면, 안테나(215)는 전원 케이블이 수용되는 등주(340; lamp post, light pole)에 배치될 수도 있다. 안테나(215)는 등주(340)에 형성된 홀을 관통하는 케이블을 통해 램프 하우징의 내부에 배치된 조명 제어 장치(200; 즉, 통신 모듈(220))와 연결된다.
통신 모듈(220)은 안테나(215)로부터 전송받은 아날로그 제어 신호를 디지털 형태의 제어 신호로 변환한다. 통신 모듈(220)은 변환한 제어 신호를 제어 모듈(225)로 전송한다. 통신 모듈(220)은 감지 모듈(230)로부터 전송받은 엘이디 모듈의 동작 상태 정보를 안테나(215)를 통해 송출하여 제어기로 전송한다.
제어 모듈(225)은 전원 공급 모듈(205)의 출력을 제어한다. 제어 모듈(225)은 전원 공급 모듈(205)에서 엘이디 모듈로 출력되는 직류 전원을 제어한다.
제어 모듈(225)은 직류 전원의 전류값을 제어한다. 제어 모듈(225)은 연결된 엘이디 모듈의 개수에 따라 직류 전원의 전류값을 제어한다.
제어 모듈(225)은 복수의 엘이디 모듈에 동일한 전류값을 갖는 직류 전원을 출력하도록 전원 공급 모듈(205)을 제어한다. 제어 모듈(225)은 복수의 엘이디 모듈에 서로 다른 전류값을 갖는 직류 전원을 출력하도록 전원 공급 모듈(205)을 제어할 수도 있다.
제어 모듈(225)은 3개의 엘이디 모듈이 연결되면 각 엘이디 모듈에 대략 0.7A 정도의 전류값을 갖는 직류 전원을 인가하기 위해 직류 전원의 전류값을 대략 2.1A 정도로 조정하여 출력하도록 전원 공급 모듈(205)을 제어한다.
제어 모듈(225)은 복수의 엘이디 모듈을 제어한다. 제어 모듈(225)은 통신 모듈(220)을 통해 제어기로부터 전송받은 제어 신호에 따라 복수의 엘이디 모듈을 제어한다. 제어 모듈(225)은 복수의 엘이디 모듈의 점등, 점멸, 디밍(밝기) 및 점등률 등을 제어한다.
제어 모듈(225)은 전원 공급 모듈(205)의 제어를 통해 엘이디 모듈의 점등 및 점멸을 제어한다. 제어 모듈(225)은 복수의 엘이디 모듈을 일괄 점등 또는 점멸시킨다. 제어 모듈(225)은 전원 공급 모듈(205)의 출력을 온/오프시켜 엘이디 모듈의 점등 및 점멸을 제어하는 것을 일례로 한다.
제어 모듈(225)은 복수의 엘이디 모듈을 선택적으로 점등 또는 점멸시킨다. 제어 모듈(225)은 전원 공급 모듈(205)의 출력을 온시키고, 각 엘이디 모듈로 인가되는 직류 전원을 차단 또는 통과시켜 복수의 엘이디 모듈 중 일부를 선택적으로 점등 또는 점멸시킨다.
제어 모듈(225)은 전원 공급 모듈(205)의 제어를 통해 엘이디 모듈의 디밍(밝기)을 제어한다. 제어 모듈(225)은 복수의 엘이디 모듈을 일괄적으로 디밍 제어할 수 있다. 제어 모듈(225)은 복수의 엘이디 모듈 중 일부를 선택적으로 디밍 제어할 수 있다.
제어 모듈(225)은 전원 공급 모듈(205)에서 엘이디 모듈로 공급되는 직류 전원의 온/오프 구간을 가변하여 엘이디 모듈의 디밍(밝기)를 제어하는 것을 일례로 한다.
제어 모듈(225)은 전원 공급 모듈(205)에서 엘이디 모듈로 공급되는 직류 전원의 전류를 가변하여 엘이디 모듈의 디밍을 제어하는 것을 다른 일례로 한다.
감지 모듈(230)은 복수의 엘이디 모듈의 동작 상태 정보를 감지한다. 감지 모듈(230)은 복수의 엘이디 모듈의 전압, 전류 등을 감지한다. 감지 모듈(230)은 감지한 정보를 근거로 엘이디 모듈을 동작 상태를 판단하여 통신 모듈(220)로 전송한다.
한편, 스마트 조명 시스템에서는 조명 장치와 제어기 간의 통신을 위해 다양한 통신 방식이 적용되고 있다.
스마트 조명 시스템은 저전력 단거리 무선망 IPv6(6LoWPAN), 저전력 광역 통신망(LPWAN) 중 하나의 통신 방식으로 데이터를 송수신하는 것을 일례로 한다.
저전력 단거리 무선망 IPv6(6LoWPAN) 신호는 저전력 블루투스(BLE), 지그비(Zigbee), 지웨이브(Z-Wave) 중 하나의 통신 방식일 수 있다. 저전력 광역 통신망(LPWAN)은 로라(LoRaWAN), 시그폭스(SIGFOX), 협대역 사물 인터넷(NB-IoT) 중 하나의 통신 방식일 수 있다.
조명 제어 장치(200)는 스마트 조명 시스템에서 요구되는 통신 방식에 따라 통신 모듈(220)이 변경되어야 하므로 생산성이 저하될 수 있다.
이에, 도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 조명 제어 장치(200)는 커넥터 모듈(235)을 더 포함할 수 있다. 커넥터 모듈(235)은 조명 장치와 제어기 간의 통신시 요구되는 통신 방식에 따라 통신 모듈(220)을 교체할 수 있도록 하기 위한 구성이다.
커넥터 모듈(235)은 통신 모듈(220)을 착탈할 수 있는 커넥터를 포함한다. 커넥터 모듈(235)은 통신 모듈(220)로부터 전송받은 제어 신호를 제어 모듈(225)로 전송한다. 커넥터 모듈(235)은 감지 모듈(230)로부터 전송받은 동작 상태 정보를 통신 모듈(220)로 전송한다. 이때, 커넥터 모듈(235)은 커넥터 모듈(235)은 UART 포트인 것을 일례로 한다. 커넥터 모듈(235)은 UART 프로토콜 형식의 제어 신호 및 동작 상태 정보를 송수신한다.
통신 모듈(220)은 안테나(215)로부터 전송받은 아날로그 제어 신호를 디지털 형태의 제어 신호로 변환한다. 통신 모듈(220)은 제어 신호의 프로토콜을 변환하여 커넥터 모듈(235)로 전송한다. 통신 모듈(220)은 저전력 블루투스(BLE), 지그비(Zigbee), 지웨이브(Z-Wave), 로라(LoRaWAN), 시그폭스(SIGFOX), 협대역 사물 인터넷(NB-IoT) 중 하나의 프로토콜인 제어 신호를 UART 프로토콜로 변환하여 커넥터 모듈(235)로 전송하는 것을 일례로 한다.
통신 모듈(220)은 커넥터 모듈(235)로부터 수신한 동작 상태 정보를 프로토콜 변환한다. 통신 모듈(220)은 UART 프로토콜 형태의 동작 상태 정보를 통신 모듈(220)에서 지원하는 프로토콜로 변환한다. 통신 모듈(220)은 변환한 동작 상태 정보를 안테나(215)를 통해 송출하여 제어기로 전송한다.
통신 모듈(220)은 다른 모듈들과 별도의 장치 또는 인쇄회로기판으로 형성된다.
일례로, 도 9를 참조하면, 메인 단말(420)은 전원 공급 모듈(205), 복수의 조명 포트(210), 안테나(215), 커넥터 모듈(235), 제어 모듈(225) 및 감지 모듈(230)을 포함한다. 메인 단말(420)은 복수의 조명 포트(210) 및 커넥터 모듈(235)을 외부로 노출시켜 엘이디 모듈 및 통신 모듈(220)의 착탈이 용이한 구조를 갖는다.
서브 단말(440)은 메인 단말(420)에 착탈된다. 서브 단말(440)은 메인 단말(420)의 외부로 노출된 커넥터 모듈(235)의 커넥터에 체결된다. 서브 단말(440)이 메인 단말(420)에 체결됨에 따라, 통신 모듈(220)은 커넥터 모듈(235)과 연결되어 데이터(예를 들면, 제어 신호, 구동 상태 정보 등)를 송수신한다.
다른 일례로, 도 10을 참조하면, 제1 인쇄회로기판(460)은 전원 공급 모듈(205), 복수의 조명 포트(210), 안테나(215), 커넥터 모듈(235), 제어 모듈(225) 및 감지 모듈(230)을 포함한다. 제2 인쇄회로기판(480)은 통신 모듈(220)을 포함한다. 제2 인쇄회로기판(480)은 제1 인쇄회로기판(460)에 형성된 커넥터 모듈(235)의 커넥터에 체결된다. 제1 인쇄회로기판(460) 및 제2 인쇄회로기판(480)이 체결됨에 따라, 통신 모듈(220) 및 커넥터 모듈(235)은 데이터를 송수신한다.
이처럼, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 조명 제어 장치(200)는 통신 방식에 따라 교체할 수 있도록 통신 모듈(220)을 분리 형성함으로써, 통신 모듈(220) 변경에 따른 생산성 저하를 방지할 수 있다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 조명 제어 장치(200)는 고장 판단 모듈(240)을 더 포함할 수 있다.
고장 판단 모듈(240)은 조명 포트(210)에 연결된 엘이디 모듈의 고장 여부를 판단한다. 고장 판단 모듈(240)은 감지 모듈(230)에서 감지한 구동 상태 정보를 근거로 엘이디 모듈의 고장 여부를 판단한다.
고장 판단 모듈(240)은 고장으로 판단한 엘이디 모듈이 연결된 조명 포트(210) 및 구동 상태 정보를 포함하는 고장 정보를 생성한다. 고장 판단 모듈(240)을 고장 정보를 통신 포트로 전송한다.
통신 포트는 고장 판단 모듈(240)로부터 전송 받은 고장 정보를 프로토콜 변환한 후에 통신 모듈(220)로 전송한다. 통신 모듈(220)은 수신한 고장 정보를 제어기로 전송한다.
고장 판단 모듈(240)은 고장 여부를 근거로 정상 동작하는 엘이디 모듈의 개수를 판단한다. 고장 판단 모듈(240)의 조명 포트(210)에 연결된 엘이디 모듈의 개수에서 고장으로 판단된 엘이디 모듈의 개수를 차감하여 엘이디 모듈의 정상 동작 개수를 판단한다. 고장 판단 모듈(240)은 정상 동작하는 엘이디 모듈이 연결된 조명 포트(210) 및 정상 동작 개수를 포함하는 제어 정보를 제어 모듈(225)로 전송한다.
제어 모듈(225)은 고장 판단 모듈(240)로부터 전송 받은 제어 정보를 근거로 전원 공급 모듈(205)의 출력을 제어한다. 제어 모듈(225)은 제어 정보를 근거로 전원 공급 모듈(205)에서 엘이디 모듈로 출력되는 직류 전원을 제어한다. 제어 모듈(225)은 직류 전원의 전류값을 제어한다.
제어 모듈(225)은 제어 정보에 포함된 정상 동작 개수를 근거로 직류 전원의 전류값을 제어한다. 제어 모듈(225)은 정상 동작 개수와 엘이디 모듈의 최대 구동 전류를 근거로 직류 전원의 전류값을 제어한다. 제어 모듈(225)은 구동 전류와 정상 동작 개수의 곰셈값 이하의 전류값을 갖는 직류 전원을 출력하도록 전원 공급 모듈(205)을 제어한다.
예를 들어, 커넥터 모듈(235)에는 동작 전류가 0.7A인 4개의 엘이디 모듈의 연결된 것으로 가정한다.
엘이디 모듈이 모두 정상 동작하면, 고장 판단 모듈(240)은 정상 동작 개수 "4"를 포함하는 제어 정보를 제어 모듈(225)로 전송한다.
제어 모듈(225)은 제어 정보로부터 정상 동작 개수인 "4"을 검출한다. 제어 모듈(225)은 정상 동작 개수와 엘이디 모듈의 구동 전류인 0.7A를 곱한 2.8A를 전원 공급 모듈(205)에서 출력되는 직류 전원의 전류값으로 설정한다.
전원 공급 모듈(205)은 2.8A의 전류값을 갖는 직류 전원을 정상 동작하는 4개의 엘이디 모듈로 출력한다. 엘이디 모듈에는 각각 0.7A의 전류값을 갖는 직류 전원이 인가된다.
한편, 하나의 엘이디 모듈이 고장나면, 고장 판단 모듈(240)은 정상 동작 개수 "3"을 포함하는 제어 정보를 제어 모듈(225)로 전송한다.
제어 모듈(225)은 제어 정보로부터 정상 동작 개수인 "3"을 검출한다. 제어 모듈(225)은 정상 동작 개수와 엘이디 모듈의 구동 전류인 0.7A를 곱한 2.1A를 전원 공급 모듈(205)에서 출력되는 직류 전원의 전류값으로 설정한다.
전원 공급 모듈(205)은 2.1A의 전류값을 갖는 직류 전원을 정상 동작하는 3개의 엘이디 모듈로 출력한다. 엘이디 모듈에는 각각 0.7A의 전류값을 갖는 진류 전원이 인가된다.
이처럼, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 조명 제어 장치(200)는 엘이디 모듈의 고장 여부를 판단하여 전원 공급 장치의 출력을 제어함으로써, 엘이디 모듈의 파손 및 수명 저하를 방지할 수 있다.
도 12를 참조하여 종래의 조명 제어 장치(200)와 본 발명의 제2 실시 예에 따른 조명 제어 장치(200)를 비교하여 설명하면 아래와 같다.
종래의 조명 제어 장치(200)는 엘이디 모듈의 고장 여부와 관계없이 미리 설정된 대략 2.8A 정도의 전류값을 갖는 직류 전원을 출력한다.
전력 공급 장치에 연결된 제1 엘이디 모듈 내지 제4 엘이디 모듈이 모두 정상 동작하는 경우, 제1 엘이디 모듈 내지 제4 엘이디 모듈에는 각각 대략 0.7A 정도의 전류값을 갖는 직류 전원이 인가된다.
하지만, 제4 엘이디 모듈이 고장난 경우, 나머지 엘이디 모듈들에는 각각 대략 0.9A 정도의 전류값을 갖는 직류 전원이 인가된다.
이로 인해, 엘이디 모듈은 구동 전류를 넘어서는 전류값을 갖는 직류 전원이 인가되어 수명이 저하되거나, 파손되는 문제가 발생한다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 조명 제어 장치(200)는 엘이디 모듈의 고장시 전원 공급 모듈(205)에서 출력되는 직류 전원의 전류값을 제어한다.
제1 엘이디 모듈 내지 제4 엘이디 모듈이 모두 정상 동작하면, 고장 판단 모듈(240)은 정상 동작 개수 "4"를 포함하는 제어 정보를 제어 모듈(225)로 전송한다.
제어 모듈(225)은 제어 정보로부터 정상 동작 개수인 "4"을 검출한다. 제어 모듈(225)은 정상 동작 개수와 엘이디 모듈의 구동 전류인 0.7A를 곱한 2.8A를 전원 공급 모듈(205)에서 출력되는 직류 전원의 전류값으로 설정한다.
전원 공급 모듈(205)은 2.8A의 전류값을 갖는 직류 전원을 출력한다. 제1 엘이디 모듈 내지 제4 엘이디 모듈에는 각각 0.7A의 전류값을 갖는 진류 전원이 인가된다.
한편, 제4 엘이디 모듈이 고장나면, 고장 판단 모듈(240)은 정상 동작 개수 "3"을 포함하는 제어 정보를 제어 모듈(225)로 전송한다.
제어 모듈(225)은 제어 정보로부터 정상 동작 개수인 "3"을 검출한다. 제어 모듈(225)은 정상 동작 개수와 엘이디 모듈의 구동 전류인 0.7A를 곱한 2.1A를 전원 공급 모듈(205)에서 출력되는 직류 전원의 전류값으로 설정한다.
전원 공급 모듈(205)은 2.1A의 전류값을 갖는 직류 전원을 출력한다. 제1 엘이디 모듈 내지 제3 엘이디 모듈에는 각각 0.7A의 전류값을 갖는 진류 전원이 인가된다.
이처럼, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 조명 제어 장치(200)는 엘이디 모듈의 동작 상태를 모니터링하여 고장 여부를 판단함으로써, 전원 공급 모듈(205)의 출력을 제어하여 일정한 전류값을 갖는 전원을 엘이디 모듈에 인가할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 조명 제어 장치(200)는 전원 공급 모듈(205)의 출력을 제어하여 일정한 전류값을 엘이디 모듈에 인가함으로써, 고장발생시 다른 엘이디 모듈에 구동 전류를 초과하는 전류값을 갖는 전원 공급을 방지하여 엘이디 모듈의 파손 및 수명 저하를 방지할 수 있다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 조명 장치는 등주(340)에 조명 제어 장치(200)를 배치한다. 이하에서는 조명 장치가 가로등인 것을 예로 들어 설명한다.
관리자는 가로등을 구성하는 부품에 고장이 발생하면 해당 부품을 교체해야 한다. 전원 공급 모듈(205; 또는 전원 공급 장치(SMPS))는 가로등을 구성하는 부품들 중에서 가장 빈번하게 고장이 발생하는 부품이다. 전원 공급 모듈(205)은 주로 램프 헤드(320)에 배치되기 때문에 고장시 교체가 어렵다.
이에, 조명 제어 장치(200)는 가로등의 등주(340)에 배치될 수 있다. 조명 제어 장치(200)는 등주(340)에 형성된 삽입 홈(342)에 삽입 실장된다. 조명 제어 장치(200)가 삽입된 삽입 홈(342)을 커버(360)에 의해 밀폐된다.
이처럼, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 조명 제어 장치(200)는 가로등의 등주(340)에 배치됨으로써, 고장 발생시 손쉽게 교체가 가능하여 유지 보수를 용이하게 한다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형 예 및 수정 예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

Claims (18)

  1. 스마트 조명 시스템에 연결된 조명 장치를 제어하는 조명 제어 장치에 있어서,
    엘이디 모듈이 연결된 복수의 조명 포트;
    상기 복수의 조명 포트를 통해 상기 엘이디 모듈로 전원을 출력하는 전원 공급 모듈;
    상기 스마트 조명 시스템의 제어 신호를 근거로 상기 엘이디 모듈의 동작을 제어하는 제어 모듈; 및
    상기 제어 모듈의 제어에 따라 동작하는 상기 엘이디 모듈의 동작 상태를 감지하는 감지 모듈을 포함하는 조명 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전원 공급 모듈은 설정 전류를 갖는 직류 전원을 상기 엘이디 모듈로 출력하는 조명 제어 장치
  3. 제2항에 있어서,
    상기 설정 전류는 상기 복수의 조명 포트에 연결된 엘이디 모듈의 개수 및 정상 동작하는 엘이디 모듈의 개수 중 하나를 근거로 가변하는 조명 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 감지 모듈에서 감지한 동작 상태를 근거로 상기 복수의 조명 포트에 연결된 엘이디 모듈의 고장 여부를 판단하는 고장 판단 모듈을 더 포함하는 조명 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어 모듈은 상기 고장 판단 모듈의 판단 결과를 근거로 상기 전원 공급 모듈에서 출력되는 직류 전원의 설정 전류를 가변하는 조명 제어 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제어 모듈은 상기 고장 판단 모듈에서 고장으로 판단한 엘이디 모듈의 구동 전류를 설정 전류에서 차감하여 상기 전원 공급 모듈에서 출력되는 직류 전원의 설정 전류로 설정하는 조명 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어 모듈은 상기 복수의 조명 포트에 연결된 엘이디 모듈 중 정상 동작하는 엘이디 모듈들의 구동 전류를 합산한 전류값을 상기 전원 공급 모듈에서 출력되는 직류 전원의 설정 정류로 설정하는 조명 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 감지 모듈에서 감지한 동작 상태를 근거로 정상 동작하는 엘이디 모듈의 개수를 판단하는 고장 판단 모듈을 더 포함하는 조명 제어 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어 모듈은 상기 정상 동작하는 엘이디 모듈의 개수를 근거로 상기 전원 공급 모듈에서 출력되는 직류 전원의 설정 정류를 제어하는 조명 제어 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제어 모듈은 상기 정상 동작하는 엘이디 모듈의 개수 및 구동 전류를 곱한 값을 상기 전원 공급 모듈에서 출력되는 직류 전원의 설정 정류로 설정하는 조명 제어 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 감지 모듈은 상기 복수의 조명 포트에 연결된 엘이디 모듈의 전압 및 전류 중 적어도 하나를 감지하는 조명 제어 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 스마트 조명 시스템으로부터 수신한 제어 신호를 변환하여 상기 제어 모듈로 전송하는 통신 모듈을 더 포함하는 조명 제어 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어 신호는 엘이디 모듈의 점등, 점멸, 디밍 및 점등률 중 적어도 하나의 제어 정보를 포함하는 제어 신호를 수신하는 조명 제어 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    분리형 통신 모듈이 체결되고, 상기 분리형 통신 모듈과 상기 제어 모듈을 연결하는 커넥터 모듈을 더 포함하는 조명 제어 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 조명 장치의 램프 헤드 및 등주 중 하나에 배치되고, 상기 스마트 조명 시스템의 제어 신호를 수신하여 통신 모듈로 전송하는 안테나를 더 포함하는 조명 제어 장치.
  16. 복수의 엘이디 램프가 배치된 램프 헤드;
    상기 복수의 엘이디 램프를 제어하는 조명 제어 장치; 및
    일단이 상기 램프 헤드와 연결된 등주를 포함하고,
    상기 조명 제어 장치는,
    엘이디 모듈이 연결된 복수의 조명 포트;
    상기 복수의 조명 포트를 통해 상기 엘이디 모듈로 전원을 출력하는 전원 공급 모듈;
    스마트 조명 시스템의 제어 신호를 근거로 상기 엘이디 모듈의 동작을 제어하는 제어 모듈; 및
    상기 제어 모듈의 제어에 따라 동작하는 상기 엘이디 모듈의 동작 상태를 감지하는 감지 모듈을 포함하는 조명 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 조명 제어 장치는 상기 램프 헤드 및 상기 등주 중 하나에 배치된 조명 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 등주의 타단에 인접하여 형성되고, 상기 조명 제어 장치가 삽입되는 삽입 홀; 및
    상기 등주에 체결되어 상기 삽입 홀을 밀폐하는 커버를 더 포함하는 조명 장치.
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