WO2020101162A1 - 초절전 센서등 제어장치 - Google Patents

초절전 센서등 제어장치 Download PDF

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WO2020101162A1
WO2020101162A1 PCT/KR2019/011584 KR2019011584W WO2020101162A1 WO 2020101162 A1 WO2020101162 A1 WO 2020101162A1 KR 2019011584 W KR2019011584 W KR 2019011584W WO 2020101162 A1 WO2020101162 A1 WO 2020101162A1
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lighting
voltage
power
unit
output
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PCT/KR2019/011584
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English (en)
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최정길
주신애
최가은
Original Assignee
최정길
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    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/04—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches
    • F21V23/0442—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches activated by means of a sensor, e.g. motion or photodetectors
    • F21V23/0471—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches activated by means of a sensor, e.g. motion or photodetectors the sensor detecting the proximity, the presence or the movement of an object or a person
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/40—Control techniques providing energy savings, e.g. smart controller or presence detection

Definitions

  • the present invention relates to a control device for a super power-saving sensor lamp, and in particular, a human body is sensed by a human body sensor to illuminate when a lighting lamp is turned on and a human body is not detected by a human body sensor, so that a human body sensor is not detected to illuminate when the lamp is not lit. Since the power supply required during the standby and the power supply required during the standby are dualized, the standby time is longer than the lighting time in the case of a sensor, so during the standby time, only the power required during standby is supplied to minimize the consumption of standby power, and the AC power is supplied to the DC.
  • Electric power saving effect can be achieved by implementing a high power factor without using a capacitive capacitor that reduces the power factor to change to a power source and an expensive switching mode power supply (SMPS), and zero synchronized with the phase of the AC power
  • the lighting is turned on or off by the phase-locked lighting control signal that is switched around 0 V of the AC power by the crossing detection unit to prevent the inrush current or excessive voltage from being generated in the lighting, and the lighting can be operated stably. It relates to a super power-saving sensor light control device that is provided with a power switch separately from the sensor to turn on the light regardless of the operation of the human body sensor when the power switch is turned on.
  • the sensor lamp is attached to the ceiling of a building's corridor, stairway, parking lot, porch, veranda, etc., where the flow of the person is unspecified, and detects the human body by the human body sensor to turn the light source on or off for a certain period of time. It is widely used in home and industrial sites in that it saves electric energy with ease of use.
  • the sensor lamp is a body sensing sensor that detects the human body and a lighting lamp is built in the body to turn on when the human body is detected in the sensor detection area, and then automatically turn off after a predetermined time.
  • a sensing sensor, an infrared sensing sensor, an ultrasonic sensor, and a microwave sensor are used.
  • an AC power input unit 10 for inputting AC power and an LED (LED) lighting lamp 12 that lights up when the human body is detected
  • It is composed of resistor, R1, capacitor (C1 ⁇ C3), Zener diode (D1), diode (D2) and rectifies the AC power input from the AC power input unit 10 after voltage drop and rectifies the LED (LED) lighting.
  • It is composed of a voltage drop unit (12) output as a driving power supply, a regulator (14), resistors (R2 to R3), and capacitors (C4 to C5) to drive the LED (LED) light output from the voltage drop unit (12).
  • Voltage generation unit 20 for generating and operating power (Vcc, Vref) by leveling and smoothing the power supply, and a human body sensor unit 22 that detects a change in ambient temperature caused by heat emitted from the human body and outputs a corresponding signal ),
  • a controller 18 for receiving a human body detection signal from the human body sensor 22 and outputting a lamp lighting control signal, and a photo coupler PC1, receiving a lamp lighting control signal from the controller 18 It is composed of a switching unit that performs a switching operation to turn on or off the LED (LED) lighting (16).
  • the capacitor C1 of the voltage drop portion 12 is a capacitive capacitor for converting AC AC power to a DC voltage of a low voltage, and by using the capacitive capacitor, the prior art can manufacture a product with low cost and small size. However, there is a problem that the power factor is lowered because the phase of the current and the phase of the voltage are different by 90 degrees.
  • the prior art using the capacitive capacitor is always alternating from the AC power input unit 10 without discrimination between lighting when the human body sensor detects the human body detection signal and lights up the lights and waits when there is no human body sensor signal. Since power is continuously supplied to the capacitive capacitor, and the total consumed current is determined according to the rated capacity of the capacitive capacitor, the current required to light a lamp with a large current consumption is required even during standby, so the standby required during standby There is a big problem with the amount of power.
  • the object of the present invention is to detect the human body by the human body sensor to detect when the lighting lamp is turned on, and the human body is not detected by the human body sensor, so the lighting lamp is not lit. Since the power supply is dualized, the standby time is longer than the lighting time in the case of sensor lamps, so only the required power is supplied during standby to minimize the consumption of standby power, and the power factor is reduced to convert AC power to DC power.
  • SMPS switching mode power supply
  • Another object of the present invention is to cause the lighting lamp to be turned on or off by a phase-locked lighting control signal that is switched in the vicinity of 0 V of the AC power supply by the zero-crossing detection unit synchronized with the phase of the AC power supply, thereby generating an inrush current or transient voltage in the lighting lamp.
  • the object of the present invention is to provide a control device for a super power-saving sensor capable of stably operating a lighting lamp.
  • Another object of the present invention is to provide a super power-saving sensor lamp control device that is provided with a power switch separately from the human body sensor to turn on the light regardless of the operation of the human body sensor by turning on the power switch.
  • the control device such as the ultra-low power sensor of the present invention is operated by a driving voltage, and when a movement of the human body is sensed, a human body sensor for outputting a human body detection signal and a driving voltage, and the human body
  • a sensor light control device having a sensor control unit for outputting a lighting driving control signal activated for a reference time set by a user according to a detection signal to control a spot light of a lighting lamp, wherein the sensor light control unit comprises a first AC input unit and a second AC input unit.
  • a full-wave rectification unit for rectifying the input AC power and outputting a full-wave rectification signal;
  • a constant voltage generator configured to receive the full-wave rectified signal and output a driving voltage that is a DC voltage for operating the human body sensor and the sensor control unit;
  • a lighting control unit that receives the full-wave rectifying signal and outputs a first DC voltage only when the lighting driving control signal is activated;
  • an illumination lamp output unit for supplying the AC power to the illumination lamp when the first DC voltage is output from the lighting control unit to turn on the illumination lamp, and for turning off the illumination lamp when the first DC voltage is not output from the lighting control unit. It is characterized by.
  • control device such as a super power-saving sensor of the present invention
  • a human body sensing sensor that outputs a human body detection signal, and is operated by a driving voltage, and is operated by a user according to the human body detection signal.
  • the sensor light control device having a sensor control unit for outputting a lighting drive control signal activated for a reference time set by the to control the lighting of the lighting lamp, the AC power input through the first AC input unit and the second AC input unit
  • a full-wave rectification unit for outputting full-wave rectification signals by full-wave rectification
  • a constant voltage generator configured to receive the full-wave rectified signal and output a driving voltage that is a DC voltage for operating the human body sensor and the sensor control unit
  • a zero-crossing detection unit receiving the lighting driving control signal and outputting a phase-locked lighting control signal output in synchronization with the phase of the AC power supply;
  • a lighting control unit that receives the full-wave rectifying signal and outputs a first DC voltage only when the phase-locking lighting control signal is activated;
  • an illumination lamp output unit for supplying the AC power to the illumination lamp when the first DC voltage is output from the lighting control unit to turn on the illumination lamp, and for turning off the illumination lamp when the first DC voltage is not output from the lighting control
  • the super power-saving sensor light control device of the present invention provides power required for lighting when the human body is sensed by the human body sensor and the lighting lamp is turned on and when the human body is not detected by the human body sensor and the standby lamp is not lit.
  • the standby power is longer than the lighting time by dividing the power supply required during over-standby, so only the required power is supplied during standby to minimize the consumption of standby power and convert AC power to DC power.
  • a high power factor can be achieved without the use of a capacitive capacitor and an expensive switching mode power supply to achieve electric energy saving effect, and a zero crossing detection unit synchronized with the phase of the AC power supply It is possible to prevent the inrush current or transient voltage from being generated in the lighting lamp by turning the lighting lamp on or off by the phase-locked lighting control signal that is switched in the vicinity of 0V, and a power switch is provided separately from the human body sensor to turn on the power switch. By doing so, regardless of the operation of the human body sensor, the lighting lamp can always be turned on.
  • FIG. 1 is a block diagram of a control device such as a super power-saving sensor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a block diagram of a control device for a super power-saving sensor according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of a power switching control unit of the present invention
  • Figure 4a is a waveform diagram for explaining the operation of the phase synchronization output unit of Figure 2
  • 4B is a waveform diagram for explaining the operation of the zero-crossing output unit of FIG. 2.
  • a control device such as a super power-saving sensor, which is an embodiment of the present invention, is operated by a driving voltage Vc, and when a movement of the human body is sensed, a human body sensing sensor that outputs a human body detection signal SEN ( 10) and a sensor control unit 20 operated by a driving voltage Vc and outputting a lighting driving control signal SWC activated for a reference time set by a user according to the human body detection signal SEN, and a first Full-wave rectification unit 100 for full-wave rectification of AC power AC input through the AC input unit IN-N and the second AC input unit IN-L to output a full-wave rectification signal FH, and full-wave rectification signal (
  • the constant voltage generator 200 and the lighting driving control signal SWC are activated to receive the FH) and output the driving voltage Vc, which is a DC voltage for operating the human body sensor 10 and the sensor controller 20.
  • AC is supplied to turn on the lighting lamp 30, and when the first DC voltage V1 is not output from the lighting control unit 300, it is composed of a lighting lamp output unit 400 that turns off the lighting lamp 30.
  • the lighting control unit 300 has one terminal connected to the first resistor R1 connected to the full-wave rectification signal FH, one terminal connected to the other terminal of the first resistor R1, and the lighting driving control signal SWC.
  • the switching unit (S) When activated, it is connected to the switching unit (S) which is turned on when the lighting driving control signal (SWC) is deactivated, and the other terminal of the switching unit (S), and when the switching unit (S) is turned on, the full-wave rectification signal (FH) It is composed of a first DC voltage converter 310 that converts to DC voltage to output a first DC voltage (V1).
  • the lighting output unit 400 flows current to the first photodiode PD1 and the first photodiode PD1 through which current flows from the anode to the cathode.
  • the first bi-directional triac (TRA1) which is turned on when flows
  • the second bi-directional tri which is turned on when the first bi-directional triac (TRA1) is turned on, so that the first output terminal (OUT_L) is connected to the second AC input unit (IN-L).
  • the second output terminal (OUT_N) is connected to the first AC input unit (IN_N), and when the second bi-directional triac (TRA2) is turned on, the AC power (AC) is input to the lighting lamp (30) and the lighting lamp When 30 is turned on and the second bi-directional triac TRA2 is turned off, the lighting lamp 30 is turned off.
  • the power switching control unit 500 of the present invention is turned on by the user when the AC power (AC) is supplied with a power switching unit (PS), and the power switching unit (PS) is turned on
  • the second DC voltage converter 510 converts the AC power AC into a DC voltage and outputs a second DC voltage V2, and a second DC voltage V2 at the second DC voltage converter 510.
  • a photocoupler 520 composed of a second photodiode (PD2) that flows current from the anode to the cathode, a phototransistor (PTR) that is turned on when a current flows through the second photodiode (PD2), and a phototransistor (PTR) It is composed of a power switching output unit 530 that outputs the activated power switching control signal (SC) when turned on, and outputs an inactive power switching control signal (SC) when the photo transistor (PTR) is turned off, power switching Until the control signal SC is activated and deactivated, the lighting control unit 300 outputs the first DC voltage V1 to light the lighting lamp 30.
  • SC activated power switching control signal
  • SC inactive power switching control signal
  • a control device such as a super power-saving sensor, which is another embodiment of the present invention, is operated by a driving voltage Vc, and when a movement of the human body is sensed, a human body sensing sensor that outputs a human body detection signal SEN ( 10) and a sensor control unit 20 operated by a driving voltage Vc and outputting a lighting driving control signal SWC activated for a reference time set by a user according to the human body detection signal SEN, and a first Full-wave rectification unit 100 for full-wave rectification of AC power AC input through the AC input unit IN-N and the second AC input unit IN-L to output a full-wave rectification signal FH, and full-wave rectification signal ( FH) receives a constant voltage generator 200 for outputting a driving voltage Vc, which is a DC voltage for operating the human body sensor 10 and the sensor controller 20, and a lighting driving control signal SWC
  • Vc which is a DC voltage for operating the human body sensor 10 and the sensor controller 20
  • the zero-crossing detection unit 600 receives the AC power AC input to the first AC input unit IN-N and outputs a phase synchronization signal PA which is a square wave synchronized with the phase of the AC power AC.
  • the phase synchronization output unit 610 and the phase synchronization signal PA are received to synchronize the lighting drive control signal SWC with the square wave pulse of the phase synchronization signal PA to output the phase synchronization lighting control signal PSW. It is composed of a crossing output unit 620.
  • the phase synchronization output unit 610 has one terminal connected to the first AC input unit (IN-N), and a second resistor (R2) for outputting the phase synchronization signal (PA) to the other terminal, an anode terminal and a cathode terminal It is composed of an anode terminal is connected to the other terminal of the second resistor (R2), the cathode terminal is composed of a first diode (D1) connected to the driving voltage (Vc), the anode terminal and the cathode terminal is composed of a second The second terminal D2 is connected to the other terminal of the resistor R2, and the anode terminal is connected to the ground voltage Vs.
  • the zero-crossing output unit 620 is composed of an input terminal (D), a clock terminal (CK) and an output terminal (Q), the input terminal (D) is a lighting drive control signal (SWC) is input, the clock terminal (CK ) Is a de-flop flop (DFF) in which the phase synchronization signal PA is input and outputs the phase synchronization lighting control signal PSW to the output terminal Q by synchronizing the lighting driving control signal SWC with the phase synchronization signal PA. ).
  • DFF de-flop flop
  • control device such as the ultra low power sensor of the present invention according to the above configuration is as follows.
  • control device for the ultra-low power sensor of the present invention which is an embodiment of the present invention, is as follows.
  • the human body sensor 10 is operated by a driving voltage Vc, which is an operating power source, and outputs a human body detection signal SEN when a human body motion is detected.
  • the sensor control unit 20 is operated by the driving voltage Vc, which is an operating power source, and outputs a lighting driving control signal SWC activated for a reference time set by the user according to the human body detection signal SEN.
  • the full-wave rectifying unit 100 performs full-wave rectification of the AC power AC input through the first AC input unit IN-N and the second AC input unit IN-L to output a full-wave rectification signal FH.
  • the full-wave rectified signal (FH) has a maximum value of 12011 of 311V.
  • the constant voltage generator 200 Since the full-wave rectification signal FH outputs a high voltage, after converting it to a low current value through a current limiting resistor R3 having a large resistance value, the constant voltage generator 200 generates a full-wave rectification signal having a low current value ( FH) is received and outputs a driving voltage Vc, which is a DC voltage of approximately 5.0V, for operating the human body sensor 10 and the sensor control unit 20.
  • the full-wave rectification signal (FH) is input to the lighting control unit 300, is connected to the first resistor (R1) having a large resistance value of the lighting control unit 300, the switching unit by the first resistor (R1) ( When S) is turned on, the full-wave rectifying signal FH having a low current value is supplied to the first DC voltage converter 310.
  • the logic unit OR outputs a control signal for turning on or off the switching unit S by logically summing the power switching control signal SC and the lighting driving control signal SWC, and the power switching control unit 500 to be described later is
  • the power switching control signal SC is activated and has a high logic value only when the power switching unit PS is turned on by operating the power switching unit PS attached to the wall, and the power switching unit PS is turned off.
  • the power switching control signal SC is always disabled and has a low logic value.
  • the power switching unit PS is always off, and thus the power switching control signal SC has a low logic value, so the output of the logic unit OR is turned on. It is the same signal as the control signal (SWC).
  • the switching unit S is turned on or off according to whether the lighting control signal SWC of the sensor control unit 20 that is the output of the logical OR unit is activated.
  • the lighting driving control signal SWC is activated by the lighting driving control signal SWC that is activated for a reference time set by the user output from the sensor control unit 20.
  • the first DC voltage conversion unit 310 converts the full-wave rectifying signal (FH) having a low current value into DC voltage by turning on the switching unit (S) to the first voltage. Since the DC voltage V1 is output, and after the lighting driving control signal SWC is activated, when the reference time set by the user has elapsed, the switching unit S is turned off after the reference time has elapsed.
  • the lighting driving control signal SWC is continuously deactivated, so that the switching unit S is turned off, and the first DC voltage converter 310 is the first.
  • DC voltage (V1) is not output.
  • the lighting lamp 30 When the first DC voltage V1 is output from the first DC voltage converter 310, the lighting lamp 30 is turned on by the lighting lamp output unit 400, and the first DC voltage is converted from the first DC voltage converter 310. When the voltage V1 is not output, the lighting lamp 30 is turned off.
  • the lighting lamp 30 is turned on, and the time when the lighting lamp 30 is turned on is operated.
  • the lighting driving control signal (SWC) is deactivated, that is, The section in which the lighting lamp 30 is turned off is set to standby.
  • the switching part S is turned off during standby, so that the lighting control part 300 is not operated, and thus the lighting light output part 200 is also not operated, and the full-wave rectifying part 100
  • the full-wave rectifying signal (FH) which is the output of the human body sensor 10 and the sensor, is supplied to the third resistor R3 and the constant voltage generator 200 by the driving voltage Vc output from the constant voltage generator 200.
  • the switching unit S is turned on so that the full-wave rectifying signal FH of the full-wave rectifying unit 100 is simultaneously supplied to the constant voltage generating unit 200 and the lighting control unit 300 so that the lighting lamp ( 30) Electric power required for lighting to be turned on is generated by AC power (AC).
  • AC AC power
  • the super power-saving sensor light control device of the present invention dualizes the power supply required for lighting and the power supply required for standby according to the on or off of the switching unit S, and in the case of a sensor, the standby time is longer than the lighting time. Since it is longer, it is possible to minimize the consumption of standby power by supplying only the required power required during standby.
  • control device of the super power-saving sensor of the present invention does not use a capacitive capacitor that lowers the power factor in order to convert the AC power to the DC power, so that the power factor can achieve a high power factor of 0.99PF or more.
  • the current consumption during standby is approximately 0.045A (at this time, standby power is 9.9W) to 0.065A (at this time, power consumption is 14.3W), whereas the control device of the super power saving sensor of the present invention consumes at standby time
  • the current amount is approximately 0.0015A and the standby power is approximately 0.33W, and thus the standby power can be reduced compared to the prior art, thereby achieving an electric energy saving effect.
  • the first photodiode PD1 of the lighting output unit 400 flows current from the anode to the cathode. 1
  • the first bidirectional triac TRA1 is turned on, and as the first bidirectional triac TRA1 is turned on, a signal is applied to the gate terminal of the second bidirectional triac TRA2.
  • the second bidirectional triac TRA2 is turned on so that the first output terminal OUT_L is connected to the second AC input unit IN-L, and the second output terminal OUT_N is commonly connected to the first AC input unit IN_N.
  • the lighting lamp 30 is turned on by AC power input to the first output terminal OUT_L and the second output terminal OUT_N.
  • the power switching control unit 500 of the room where the sensor lamp is installed The wall is provided with a power switching unit (PS) to which AC power (AC) is supplied when turned on by a user, so that the lighting lamp (30) is always lit when the power switching unit (PS) is turned on.
  • PS power switching unit
  • the second DC voltage converter 510 converts the AC power AC into a DC voltage to output the second DC voltage V2, and the second DC voltage converter
  • the phototransistor PTR When the second DC voltage V2 is output at 510, a current flows from the anode to the cathode of the second photodiode PD2, and when the current flows through the second photodiode PD2, the phototransistor PTR is turned on.
  • the phototransistor PTR When the phototransistor PTR is turned on, the node A outputs a signal in which the low logic value of the ground voltage Vs is deactivated, and the power switching output unit 530 outputs the inactive signal output from the node A in the inverter.
  • the inverted and activated power switching control signal SC is output to (INV).
  • the photo transistor PTR is turned off so that the power switching output unit 530 is a power switching control signal SC deactivated by a pull-up resistor PU connected to the driving voltage Vc.
  • the power switching control signal SC is input to the logical sum OR, and when the power switching control signal SC is activated, the output of the logical sum OR always has a high logic value, which causes the lighting control section 300 to be turned on.
  • the switching unit (S) is turned on, and the lighting lamp 30 is turned on.
  • the second power saving sensor light control device is the same as the operation of FIG. 1, except that the lighting driving control signal SWC output from the sensor control unit 20 as shown in FIG.
  • a zero-crossing detection unit 600 for outputting the phase-locked lighting control signal PSW output in synchronization with the phase of (AC) is further provided, and the switching unit S is turned on or off by the phase-locked lighting control signal PSW. Is off.
  • the zero-crossing detector 600 outputs the time when the lighting driving control signal SWC is activated and when it is deactivated after being activated in synchronization with the phase of the AC power AC having a frequency of 60 Hz, thereby switching
  • the auxiliary unit S may prevent the inrush current or the transient voltage from being generated in the lighting lamp 30 by performing a switching operation in the vicinity of 0 V of the AC power AC.
  • the zero-crossing detection unit 600 includes a phase synchronization output unit 610 and a zero-crossing output unit 620.
  • the phase synchronization output unit 610 limits the amount of current input from the AC power AC by the second resistor R2, and the first and second diodes D1 , D2) clamps the AC power having a low current to a constant voltage.
  • the phase synchronization output unit 610 has a phase equal to the phase of the AC power source (AC), a square wave of frequency 60 Hz with a pulse width of -0.6V to Vc + 0.6V
  • the phase synchronization signal PA of the pulse is output.
  • the zero-crossing output unit 620 is composed of a de-flop-flop (DFF), and the lighting driving control signal (SWC) is input to the input terminal (D), and the phase synchronization signal (PA) is input to the clock terminal (CK).
  • DFF de-flop-flop
  • PA phase synchronization signal
  • the phase synchronization lighting control signal PSW output to the output terminal Q is activated so that the lighting driving control signal SWC when activated is activated at the time t1, which is the rising time of the phase synchronization signal PA.
  • the inactive driving control signal SWC is deactivated at the time t2, which is the rising time of the phase synchronizing signal PA. That is, the phase synchronization lighting control signal PSW output from the zero crossing output unit 620 delays the lighting driving control signal SWC so that the lighting driving control signal SWC is output at the rising time of the phase synchronization signal PA. And print it.
  • phase synchronization lighting control signal PSW is activated by synchronizing with the phase of the AC power AC, and after being activated, the phase synchronization lighting control signal PSW is synchronized with the phase of the AC power AC to be deactivated.
  • a point in which the switching unit S is turned on or off by the phase-locked lighting control signal PSW is also synchronized with the phase of the AC power AC, and the point in which the lighting 30 is turned on or off is also alternating. It is synchronized with the phase of the power supply AC.
  • the ultra-low power sensor light illuminator of the present invention is the same as the ultra-low power sensor light illuminator of the present invention shown in FIG.
  • the power supply required for supply and standby is dualized, and in the case of sensors, the standby time is longer than the lighting time, so only the required power required during standby can be supplied to minimize the consumption of standby power, and AC power
  • the switching unit S can prevent the inrush current or transient voltage from being generated in the lighting lamp 30 by performing a switching operation in the vicinity of 0 V of the AC power AC.

Abstract

본 발명의 초절전 센서등 제어장치는, 구동전압(Vc)에 의해 동작되고, 인체의 움직임이 감지되면 인체감지신호(SEN)를 출력하는 인체감지센서(10)와, 구동전압(Vc)에 의해 동작되고, 인체감지신호(SEN)에 따라 사용자에 의해 설정된 기준시간 동안 활성화된 점등구동제어신호(SWC)를 출력하는 센서제어부(20)와, 제1교류입력부(IN-N)와 제2교류입력부(IN-L)를 통해 입력되는 교류전원(AC)을 전파정류하여 전파정류신호(FH)를 출력하는 전파정류부(100)와, 전파정류신호(FH)를 수신하여 인체감지센서(10)와 센서제어부(20)를 동작시키기 위한 직류전압인 구동전압(Vc)을 출력하는 정전압발생부(200)와, 점등구동제어신호(SWC)가 활성화될때에만 전파정류신호(FH)를 수신하여 제1직류전압(V1)을 출력하는 점등제어부(300)와, 점등제어부(300)로부터 제1직류전압(V1)이 출력되면 조명등(30)에 교류전원(AC)이 공급되어 조명등(30)을 점등시키고, 점등제어부(300)로부터 제1직류전압(V1)이 출력되지 않으면 조명등(30)을 소등시키는 조명등 출력부(400)로 구성된다.

Description

초절전 센서등 제어장치
본 발명은 초절전 센서등 제어장치에 관한 것으로, 특히 인체감지센서에 의해 인체가 감지되어 조명등이 점등되는 점등시와 인체감지센서에 의해 인체가 감지되지 않아 조명등이 점등되지 않는 대기시를 구분하여 점등시 필요한 전력공급과 대기시 필요한 전력공급을 이원화시켜 센서등의 경우 점등시간 보다 대기시간이 더 길므로 대기시간에는 대기시 요구되는 전력만을 공급하도록 하여 대기전력의 소모량을 최소화하고, 교류전원을 직류전원으로 변화시키기 위해 역률을 저하시키는 용량성 캐패시터와 고가의 스위칭 모드 파워 서플라이(SMPS)를 사용하지 않고서도 고역률을 구현하여 전기에너지 절감 효과를 달성할 수 있고, 교류전원의 위상에 동기되는 제로크로싱 검출부에 의해 교류전원의 0V 근방에서 스위칭되는 위상동기 점등제어신호에 의해 조명등이 점등 또는 소등되도록 하여 조명등에 돌입 전류나 과도전압이 발생되는 것을 방지하여 조명등을 안정되게 동작시킬 수 있고, 인체감지센서와 별도로 전원스위치를 구비하여 전원스위치가 온되면 인체감지센서의 동작과는 무관하게 조명등을 점등시킬 수 있는 초절전 센서등 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 센서등은 사람의 유동이 불 특정하게 이루어지는 공간인 건물의 복도, 계단, 주차장, 현관, 베란다 등의 천장에 부착되어 인체감지센서에 의해 인체를 감지해 소정시간 동안 광원을 온 또는 오프 시켜 사용의 편리성과 함께 전기 에너지를 절약한다는 점에서 가정 및 산업현장에 많이 사용되고 있다.
이러한 센서등은 인체를 감지하는 인체감지센서와 조명등이 본체에 내장되어 센서 감지영역에 인체가 감지되면 온 되고, 이후 소정시간이 지나면 자동으로 오프 되도록 작동하는 것으로, 인체의 감지를 위한 방법으로 열감지 센서, 적외선 감지센서, 초음파 센서, 마이크로웨이브 센서 등이 사용된다.
센서등과 관련된 선행기술로는, 용량성 캐패시터를 사용한 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0099492호 "대기전력 소모를 감소시키는 엘이디 센서등 제어장치"(공개일자 : 2013.09.06)와, 용량성 캐패시터 대신에 스위칭 모드 파워 서플라이(SMPS)를 사용한 대한민국 등록특허공보 제10-1799229호 "조명용 LED 센서등의 정전류 컨버터 제어 시스템(공고일자 : 2017.11.20)이 개시되어 있다.
상기 용량성 캐패시터를 사용한 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0099492호는 AC전원을 입력하는 AC전원입력부(10)와, 인체가 감지될 시 점등되어 조명을 밝혀주는 엘이디(LED)조명등(12)과, 저항(R1), 캐패시터(C1~C3), 제너다이오드(D1), 다이오드(D2)로 구성되어 상기 AC전원입력부(10)로부터 입력되는 AC전원을 전압강하 후 정류하여 엘이디(LED)조명등 구동전원으로 출력하는 전압강하부(12)와, 레귤레이터(14), 저항(R2~R3), 캐패시터(C4~C5)로 구성되어 상기 전압강하부(12)로부터 출력된 엘이디(LED)조명등 구동전원을 레벨 조절 및 평활하여 동작전원(Vcc, Vref)으로 생성하는 전압생성부(20)와, 인체에서 발산되는 열에 의한 주변온도 변화를 감지하여 그에 상응하는 신호를 출력하는 인체감지 센서부(22)와, 상기 인체감지센서부(22)의 인체감지신호를 받아 램프점등 제어신호를 출력하는 콘트롤러(18)와, 포토커플러(PC1)로 구성되어 상기 콘트롤러(18)로부터 램프점등 제어신호를 받아 엘이디(LED) 조명등(16)을 점등 또는 소등하도록 스위칭동작을 하는 스위칭부로 구성된다.
상기 전압강하부(12)의 캐패시터(C1)는 AC 교류전원을 낮은 전압의 직류전압으로 변환시키기 위한 용량성 캐패시터로, 이러한 용량성 캐패시터에 의해 상기 선행기술은 저가이면서 소형으로 제품을 제조할 수 있으나, 전류의 위상과 전압의 위상이 90도 차이게 발생되어 역률이 낮아지는 문제점을 가지고 있다.
또한, 상기 용량성 캐패시터를 사용한 선행기술은 인체감지센서로부터 인체감지신호를 받아 조명등을 점소등시키는 점등시와 인체감지신호가 없을 때의 대기시에 대한 구분 없이 항상 AC전원입력부(10)로부터 교류전원이 지속적으로 용량성 캐패시터에 공급되며, 용량성 캐패시터의 정격용량에 따라 전체 소모전류가 결정되므로, 대기시에도 전류 소모량이 큰 조명등을 점등시키기 위해 요구되는 전류가 요구되므로, 대기시 요구되는 대기전력량이 큰 문제점을 가지고 있다.
상기 대한민국 등록특허공보 제10-1799229호는 용량성 캐패시터 대신에 정전류 컨버터인 스위칭 모드 파워 서플라이(SMPS)를 사용한 것으로, 이 선행기술은 직류전압변환부에 용량성 캐패시터를 사용하지 않아 고역률을 제공하지만, 정전류 컨버터의 사용으로 고가이고, 제품의 크기가 용량성 캐패시터를 사용한 제품에 비해 커지므로, 종래의 용량성 캐패시터를 사용한 제품의 외장에 내장할 수 없는 문제점을 가지고 있다.
본 발명의 목적은 인체감지센서에 의해 인체가 감지되어 조명등이 점등되는 점등시와 인체감지센서에 의해 인체가 감지되지 않아 조명등이 점등되지 않는 대기시를 구분하여 점등시 필요한 전력공급과 대기시 필요한 전력공급을 이원화시켜 센서등의 경우 점등시간 보다 대기시간이 더 길므로 대기시간에는 대기시 요구되는 전력만을 공급하도록 하여 대기전력의 소모량을 최소화하고, 교류전원을 직류전원으로 변화시키기 위해 역률을 저하시키는 용량성 캐패시터와 고가의 스위칭 모드 파워 서플라이(SMPS)를 사용하지 않고서도 고역률을 구현하여 전기에너지 절감 효과를 달성할 수 있는 초절전 센서등 제어장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 교류전원의 위상에 동기되는 제로크로싱 검출부에 의해 교류전원의 0V 근방에서 스위칭되는 위상동기 점등제어신호에 의해 조명등이 점등 또는 소등되도록 하여 조명등에 돌입 전류나 과도전압이 발생되는 것을 방지하여 조명등이 안정되게 동작할 수 있는 초절전 센서등 제어장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 인체감지센서와 별도로 전원스위치를 구비하여 전원스위치의 온에 의해 인체감지센서의 동작과는 무관하게 조명등을 점등시킬 수 있는 초절전 센서등 제어장치를 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 초절전 센서등 제어장치는, 구동전압에 의해 동작되고, 인체의 움직임이 감지되면 인체감지신호를 출력하는 인체감지센서와, 구동전압에 의해 동작되고, 상기 인체감지신호에 따라 사용자에 의해 설정된 기준시간 동안 활성화된 점등구동제어신호를 출력하는 센서제어부를 구비하여 조명등의 점소등을 제어하는 센서등 제어장치에 있어서, 제1교류입력부와 제2교류입력부를 통해 입력되는 교류전원을 전파정류하여 전파정류신호를 출력하는 전파정류부; 상기 전파정류신호를 수신하여 상기 인체감지센서와 센서제어부를 동작시키기 위한 직류전압인 구동전압을 출력하는 정전압발생부; 상기 점등구동제어신호가 활성화될때에만 상기 전파정류신호를 수신하여 제1직류전압을 출력하는 점등제어부; 및 상기 점등제어부로부터 제1직류전압이 출력되면 상기 조명등에 상기 교류전원이 공급되어 상기 조명등을 점등시키고, 상기 점등제어부로부터 제1직류전압이 출력되지 않으면 상기 조명등을 소등시키는 조명등 출력부를 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 초절전 센서등 제어장치는, 구동전압에 의해 동작되고, 인체의 움직임이 감지되면 인체감지신호를 출력하는 인체감지센서와, 구동전압에 의해 동작되고, 상기 인체감지신호에 따라 사용자에 의해 설정된 기준시간 동안 활성화된 점등구동제어신호를 출력하는 센서제어부를 구비하여 조명등의 점소등을 제어하는 센서등 제어장치에 있어서, 제1교류입력부와 제2교류입력부를 통해 입력되는 교류전원을 전파정류하여 전파정류신호를 출력하는 전파정류부; 상기 전파정류신호를 수신하여 상기 인체감지센서와 센서제어부를 동작시키기 위한 직류전압인 구동전압을 출력하는 정전압발생부; 상기 점등구동제어신호를 수신하여 상기 점등구동제어신호를 상기 교류전원의 위상에 동기시켜 출력되는 위상동기 점등제어신호를 출력하는 제로크로싱 검출부; 상기 위상동기 점등제어신호가 활성화될때에만 상기 전파정류신호를 수신하여 제1직류전압을 출력하는 점등제어부; 및 상기 점등제어부로부터 제1직류전압이 출력되면 상기 조명등에 상기 교류전원이 공급되어 상기 조명등을 점등시키고, 상기 점등제어부로부터 제1직류전압이 출력되지 않으면 상기 조명등을 소등시키는 조명등 출력부를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 초절전 센서등 제어장치는 인체감지센서에 의해 인체가 감지되어 조명등이 점등되는 점등시와 인체감지센서에 의해 인체가 감지되지 않아 조명등이 점등되지 않는 대기시를 구분하여 점등시 필요한 전력공급과 대기시 필요한 전력공급을 이원화시켜 센서등의 경우 점등시간 보다 대기시간이 더 길므로 대기시간에는 대기시 요구되는 전력만을 공급하도록 하여 대기전력의 소모량을 최소화하고, 교류전원을 직류전원으로 변화시키기 위해 역률을 저하시키는 용량성 캐패시터와 고가의 스위칭 모드 파워 서플라이를 사용하지 않고서도 고역률을 구현하여 전기에너지 절감 효과를 달성할 수 있고, 교류전원의 위상에 동기되는 제로크로싱 검출부에 의해 교류전원의 0V 근방에서 스위칭되는 위상동기 점등제어신호에 의해 조명등이 점등 또는 소등되도록 하여 조명등에 돌입 전류나 과도전압이 발생되는 것을 방지할 수 있고, 인체감지센서와 별도로 전원스위치를 구비하여 전원스위치의 온에 의해 인체감지센서의 동작과는 무관하게 조명등을 항상 점등시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 초절전 센서등 제어장치의 구성도이고,
도 2는 본 발명의 다른 실시예의 초절전 센서등 제어장치의 구성도이고.
도 3은 본 발명의 전원스위칭 제어부의 구성도이고,
도 4a는 도 2의 위상동기출력부의 동작을 설명하기 위한 파형도이고,
도 4b는 도 2의 제로크로싱 출력부의 동작을 설명하기 위한 파형도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 초절전 센서등 제어장치 상세히 설명하고자 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예인 초절전 센서등 제어장치는, 구동전압(Vc)에 의해 동작되고, 인체의 움직임이 감지되면 인체감지신호(SEN)를 출력하는 인체감지센서(10)와, 구동전압(Vc)에 의해 동작되고, 인체감지신호(SEN)에 따라 사용자에 의해 설정된 기준시간 동안 활성화된 점등구동제어신호(SWC)를 출력하는 센서제어부(20)와, 제1교류입력부(IN-N)와 제2교류입력부(IN-L)를 통해 입력되는 교류전원(AC)을 전파정류하여 전파정류신호(FH)를 출력하는 전파정류부(100)와, 전파정류신호(FH)를 수신하여 인체감지센서(10)와 센서제어부(20)를 동작시키기 위한 직류전압인 구동전압(Vc)을 출력하는 정전압발생부(200)와, 점등구동제어신호(SWC)가 활성화될때에만 전파정류신호(FH)를 수신하여 제1직류전압(V1)을 출력하는 점등제어부(300)와, 점등제어부(300)로부터 제1직류전압(V1)이 출력되면 조명등(30)에 교류전원(AC)이 공급되어 조명등(30)을 점등시키고, 점등제어부(300)로부터 제1직류전압(V1)이 출력되지 않으면 조명등(30)을 소등시키는 조명등 출력부(400)로 구성된다.
또한 점등제어부(300)는 한 단자가 전파정류신호(FH)에 연결된 제1저항(R1)과, 한 단자가 제1저항(R1)의 다른 단자에 연결되고, 점등구동제어신호(SWC)가 활성화될때 온되고, 점등구동제어신호(SWC)가 비활성화될때 오프되는 스위칭부(S)와, 스위칭부(S)의 다른 단자에 연결되어, 스위칭부(S)가 온되면 전파정류신호(FH)를 직류전압으로 변환하여 제1직류전압(V1)을 출력하는 제1직류전압변환부(310)로 구성된다.
또한, 조명등 출력부(400)는 점등제어부(300)로부터 제1직류전압(V1)이 출력되면 애노드로부터 캐소드로 전류가 흐르는 제1포토다이오드(PD1)와, 제1포토다이오드(PD1)에 전류가 흐르면 온되는 제1 양방향 트라이악(TRA1)과, 제1 양방향 트라이악(TRA1)이 온되면 온되어 제1출력단(OUT_L)은 제2교류입력부(IN-L)와 연결되는 제2 양방향 트라이악(TRA2)으로 구성되고, 제2출력단(OUT_N)은 제1교류입력부(IN_N)에 연결되어 제2 양방향 트라이악(TRA2)이 온되면 조명등(30)에 교류전원(AC)이 입력되어 조명등(30)이 점등되고, 제2 양방향 트라이악(TRA2)이 오프되면 조명등(30)은 소등된다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전원스위칭 제어부(500)는 사용자에 의해 온되면 교류전원(AC)이 공급되는 전원스위칭부(PS)와, 전원스위칭부(PS)가 온되면 상기 교류전원(AC)을 직류전압으로 변환하여 제2직류전압(V2)을 출력하는 제2직류전압변환부(510)와, 제2직류전압변환부(510)에서 제2직류전압(V2)이 출력되면 애노드로부터 캐소드로 전류가 흐르는 제2포토다이오드(PD2)와, 제2포토다이오드(PD2)에 전류가 흐르면 온되는 포토트랜지스터(PTR)로 구성된 포토커플러(520)와, 포토트랜지스터(PTR)가 온되면 활성화된 전원스위칭제어신호(SC)를 출력하고, 포토트랜지스터(PTR)가 오프되면 비활성화된 전원스위칭제어신호(SC)를 출력하는 전원스위칭출력부(530)로 구성되어, 전원스위칭제어신호(SC)가 활성화되어 비활성화될 때까지 점등제어부(300)는 제1직류전압(V1)을 출력하여 조명등(30)을 점등시킨다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예인 초절전 센서등 제어장치는, 구동전압(Vc)에 의해 동작되고, 인체의 움직임이 감지되면 인체감지신호(SEN)를 출력하는 인체감지센서(10)와, 구동전압(Vc)에 의해 동작되고, 인체감지신호(SEN)에 따라 사용자에 의해 설정된 기준시간 동안 활성화된 점등구동제어신호(SWC)를 출력하는 센서제어부(20)와, 제1교류입력부(IN-N)와 제2교류입력부(IN-L)를 통해 입력되는 교류전원(AC)을 전파정류하여 전파정류신호(FH)를 출력하는 전파정류부(100)와, 전파정류신호(FH)를 수신하여 인체감지센서(10)와 센서제어부(20)를 동작시키기 위한 직류전압인 구동전압(Vc)을 출력하는 정전압발생부(200)와, 점등구동제어신호(SWC)를 수신하여 점등구동제어신호(SWC)를 교류전원(AC)의 위상에 동기시켜 출력되는 위상동기 점등제어신호(PSW)를 출력하는 제로크로싱 검출부(600)와, 위상동기 점등제어신호(PSW)가 활성화될때에만 전파정류신호(FH)를 수신하여 제1직류전압(V1)을 출력하는 점등제어부(300)와, 점등제어부(300)로부터 제1직류전압(V1)이 출력되면 조명등(30)에 교류전원(AC)이 공급되어 조명등(30)을 점등시키고, 점등제어부(300)로부터 제1직류전압(V1)이 출력되지 않으면 조명등(30)을 소등시키는 조명등 출력부(400)로 구성된다.
또한, 제로크로싱 검출부(600)는 제1교류입력부(IN-N)로 입력되는 교류전원(AC)을 수신하여 교류전원(AC)의 위상에 동기되는 구형파인 위상동기신호(PA)를 출력하는 위상동기출력부(610)와, 위상동기신호(PA)를 수신하여 점등구동제어신호(SWC)를 위상동기신호(PA)의 구형파 펄스에 동기시켜 위상동기 점등제어신호(PSW)를 출력하는 제로크로싱 출력부(620)로 구성된다.
또한, 위상동기출력부(610)는 한 단자가 제1교류입력부(IN-N)에 연결되고, 다른 단자로 위상동기신호(PA)를 출력하는 제2저항(R2)과, 애노드단과 캐소드단으로 구성되어 애노드단은 제2저항(R2)의 다른 단자에 연결되고, 캐소드단은 구동전압(Vc)에 연결되는 제1다이오드(D1)와, 애노드단과 캐소드단으로 구성되어 캐소드단은 제2저항(R2)의 다른 단자에 연결되고, 애노드단은 접지전압(Vs)에 연결되는 제2다이오드(D2)로 구성된다.
또한, 제로크로싱 출력부(620)는 입력단(D)과, 클럭단(CK) 및 출력단(Q)으로 구성되어, 입력단(D)은 점등구동제어신호(SWC)가 입력되고, 클럭단(CK)은 위상동기신호(PA)가 입력되어, 점등구동제어신호(SWC)를 위상동기신호(PA)에 동기시켜 출력단(Q)으로 위상동기 점등제어신호(PSW)를 출력하는 디플립플롭(DFF)으로 구성된다.
상기의 구성에 따른 본 발명의 초절전 센서등 제어장치의 동작은 다음과 같다.
도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예인 본 발명의 초절전 센서등 제어장치의 동작은 다음과 같다.
인체감지센서(10)는 동작전원인 구동전압(Vc)에 의해 동작되고, 인체의 움직임이 감지되면 인체감지신호(SEN)를 출력한다
센서제어부(20)는 동작전원인 구동전압(Vc)에 의해 동작되고, 인체감지신호(SEN)에 따라 사용자에 의해 설정된 기준시간 동안 활성화된 점등구동제어신호(SWC)를 출력한다.
전파정류부(100)는 제1교류입력부(IN-N)와 제2교류입력부(IN-L)를 통해 입력되는 교류전원(AC)을 전파정류하여 전파정류신호(FH)를 출력한다.
60㎐의 220V의 교류전원(AC)인 경우, 전파정류신호(FH)는 120㎐의 최대값 311V를 갖게 된다.
전파정류신호(FH)는 높은 전압을 출력하므로, 큰 저항값을 갖는 전류제한저항(R3)을 거쳐 낮은 전류값으로 변환시킨 후, 정전압발생부(200)는 낮은 전류값을 갖는 전파정류신호(FH)를 수신하여 인체감지센서(10)와 센서제어부(20)를 동작시키기 위한 직류전압인 대략 5.0V인 구동전압(Vc)을 출력한다.
또한, 전파정류신호(FH)는 점등제어부(300)로 입력되어, 점등제어부(300)의 큰 저항값을 갖는 제1저항(R1)에 연결되고, 제1저항(R1)에 의해 스위칭부(S)가 온되면 낮은 전류값을 갖는 전파정류신호(FH)가 제1직류전압변환부(310)로 공급된다.
논리합부(OR)는 전원스위칭제어신호(SC)와 점등구동제어신호(SWC)를 논리합하여 스위칭부(S)를 온 또는 오프시키는 제어신호를 출력하는 것으로, 후술하는 전원스위칭 제어부(500)는 예를 들어 벽에 부착된 전원스위칭부(PS)를 동작시켜 전원스위칭부(PS)가 온될때만 전원스위칭제어신호(SC)는 활성화되어 하이논리값을 갖고, 전원스위칭부(PS)가 오프일때에는 항상 전원스위칭제어신호(SC)는 비활성화되어 로우논리값을 갖는다.
상기와 같이, 센서등으로 동작하는 정상적인 경우에는 전원스위칭부(PS)는 항상 오프이고, 이로 인해 전원스위칭제어신호(SC)는 로우논리값을 가지므로, 논리합부(OR)의 출력은 점등구동제어신호(SWC)와 동일한 신호이다.
따라서, 스위칭부(S)는 논리합부(OR)의 출력인 센서제어부(20)의 점등구동제어신호(SWC)의 활성화여부에 따라 온 또는 오프된다.
인체감지센서(10)에 의해 인체의 움직임이 감지되면, 센서제어부(20)로부터 출력되는 사용자에 의해 설정된 기준시간 동안 활성화되는 점등구동제어신호(SWC)에 의해 점등구동제어신호(SWC)가 활성화될 때에만 스위칭부(S)는 온되고, 스위칭부(S)의 온에 의해 제1직류전압변환부(310)는 낮은 전류값을 갖는 전파정류신호(FH)를 직류전압으로 변환하여 제1직류전압(V1)을 출력하고, 점등구동제어신호(SWC)가 활성화된 이후, 사용자에 의해 설정된 기준시간이 경과되면 비활성화되므로, 스위칭부(S)는 기준시간이 경과 후 오프된다.
인체감지센서(10)에 의해 인체의 움직임이 감지되지 않으면, 점등구동제어신호(SWC)는 계속해서 비활성화되므로, 스위칭부(S)는 오프되고, 제1직류전압변환부(310)는 제1직류전압(V1)을 출력하지 않는다.
제1직류전압변환부(310)로부터 제1직류전압(V1)이 출력되면, 조명등 출력부(400)에 의해 조명등(30)는 점등되고, 제1직류전압변환부(310)로부터 제1직류전압(V1)이 출력되지 않으면, 조명등(30)는 소등된다.
상기와 같이, 인체감지센서(10)에 의해 인체의 움직임이 감지되어 점등구동제어신호(SWC)가 활성화된 시간 영역에서는 조명등(30)이 점등되고, 조명등(30)이 점등되는 시기를 동작시라고 설정하고, 점등구동제어신호(SWC)가 활성화된 이후 기준시간이 경과되어 비활성화되거나, 인체감지센서(10)에 의해 인체의 움직임이 감지되지 않아 점등구동제어신호(SWC)가 비활성화될 때, 즉 조명등(30)이 소등되는 구간을 대기시라고 설정한다.
따라서, 본 발명의 초절전 센서등 제어장치는 대기시에는 스위칭부(S)가 오프되어 점등제어부(300)가 동작되지 않고, 이로 인해 조명등 출력부(200)도 동작되지 않으며, 전파정류부(100)의 출력인 전파정류신호(FH)는 제3저항(R3)과 정전압 발생부(200)에만 공급되어 정전압발생부(200)에서 출력되는 구동전압(Vc)에 의해 인체감지센서(10)와 센서제어부(20)를 동작시키도록 하여 대기시에 요구되는 대기전력은 정전압발생부(200)를 통해 최소한의 전력을 생성시킨다.
동작시에는 스위칭부(S)가 온되어 전파정류부(100)의 전파정류신호(FH)는 정전압발생부(200)와 점등제어부(300)로 동시에 공급되어 조명등 출력부(200)를 통해 조명등(30)을 점등시키기 위한 점등시 필요한 전력을 교류전원(AC)에 의해 생성된다.
상기와 같이, 본 발명의 초절전 센서등 제어장치는 스위칭부(S)의 온 또는 오프에 따라 점등시 필요한 전력공급과 대기시 필요한 전력공급을 이원화시켜 주고, 센서등의 경우 점등시간 보다 대기시간이 더 길므로 대기시간에는 대기시 요구되는 필요한 전력만을 공급하도록 하여 대기전력의 소모량을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 초절전 센서등 제어장치는 교류전원을 직류전원으로 변화시키기 위해 역률을 저하시키는 용량성 캐패시터를 사용하지 않으므로 역률이 0.99PF 이상의 고역률을 달성할 수 있다.
또한, 종래의 경우 대기시 소모 전류가 대략 0.045A(이때 대기전력은 9.9W 임) 내지 0.065A(이때, 소모전력은 14.3W 임) 인데 반해, 본 발명의 초절전 센서등 제어장치는 대기시 소모 전류량은 대략 0.0015A, 대기전력은 대략 0.33W 로, 종래에 비해 대기전력을 줄일 수 있어, 전기에너지 절감 효과를 달성할 수 있다.
스위칭부(S)의 온에 의해 점등제어부(300)로부터 제1직류전압(V1)이 출력되면 조명등 출력부(400)의 제1포토다이오드(PD1)는 애노드로부터 캐소드로 전류가 흐르게 되고, 제1포토다이오드(PD)에 전류가 흐르면 제1 양방향 트라이악(TRA1)은 온되고, 제1 양방향 트라이악(TRA1)이 온됨에 따라 제2 양방향 트라이악(TRA2)의 게이트단으로 신호가 인가되어 제2 양방향 트라이악(TRA2)은 온되어 제1출력단(OUT_L)은 제2교류입력부(IN-L)와 연결되고, 제2출력단(OUT_N)은 제1교류입력부(IN_N)와 공통으로 연결되어 제1출력단(OUT_L)과 제2출력단(OUT_N)으로 입력되는 교류전원(AC)에 의해 조명등(30)이 점등된다.
스위칭부(S)가 오프되면, 제1직류전압(V1)은 출력되지 않으므로, 제1포토다이오드(PD1)는 동작되지 않고, 제1 양방향 트라이악(TRA1)과 제2 양방향 트라이악(TRA2)은 모두 오프되어 조명등(30)에는 교류전원(AC)이 공급되지 않아 소등된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 센서등이 설치된 실내에 인체감지센서에 의한 인체의 움직임 감지에 따라 조명등(30)을 점소등제어하는 것과는 별도로, 전원스위칭 제어부(500)는 센서등이 설치된 실내의 벽면에 사용자에 의해 온되면 교류전원(AC)이 공급되는 전원스위칭부(PS)를 구비하여, 전원스위칭부(PS)가 온되면 항상 조명등(30)을 점등시키기 위한 것이다.
즉, 전원스위칭부(PS)가 온되면 제2직류전압변환부(510)는 교류전원(AC)을 직류전압으로 변환하여 제2직류전압(V2)을 출력하고, 제2직류전압변환부(510)에서 제2직류전압(V2)이 출력되면 제2포토다이오드(PD2)는 애노드로부터 캐소드로 전류가 흐르고, 제2포토다이오드(PD2)에 전류가 흐르면 포토트랜지스터(PTR)는 온된다. 포토트랜지스터(PTR)의 온에 의해 노드(A)는 접지전압(Vs)인 로우논리값이 비활성화된 신호를 출력하고, 전원스위칭출력부(530)는 노드(A)에서 출력되는 비활성화신호는 인버터(INV)에 반전되어 활성화된 전원스위칭제어신호(SC)를 출력한다.
반대로 전원스위칭부(PS)가 오프일때에는 포토트랜지스터(PTR)는 오프되어 전원스위칭출력부(530)는 구동전압(Vc)에 연결된 풀업저항(PU)에 의해 비활성화된 전원스위칭제어신호(SC)를 출력한다.
전원스위칭제어신호(SC)는 논리합부(OR)로 입력되어, 전원스위칭제어신호(SC)가 활성화되면 논리합부(OR)의 출력은 항상 하이논리값을 가지게 되고, 이로 인해 점등제어부(300)의 스위칭부(S)는 온되어 조명등(30)은 점등된다.
전원스위칭제어신호(SC)가 비활성화되면 논리합부(OR)의 출력은 센서제어부(20)로부터 출력되는 점등구동제어신호(SWC)가 된다.
도 2의 본 발명의 다른 실시예인 초절전 센서등 제어장치는 도 1의 동작과 동일하나, 다만, 도 2에 도시된 바와 같이 센서제어부(20)에서 출력되는 점등구동제어신호(SWC)를 교류전원(AC)의 위상에 동기시켜 출력되는 위상동기 점등제어신호(PSW)를 출력하는 제로크로싱 검출부(600)를 더 구비하고, 스위칭부(S)는 위상동기 점등제어신호(PSW)에 의해 온 또는 오프된다.
제로크로싱 검출부(600)는 점등구동제어신호(SWC)가 활성화될 때와 활성화된 이후 비활성화될 때의 시점을 60㎐ 주파수를 갖는 교류전원(AC)의 위상에 동기되어 출력되도록 하고, 이로 인해 스위칭부(S)는 교류전원(AC)의 0V 근방에서 스위칭 동작이 이루어져서 조명등(30)에 돌입 전류나 과도전압이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
제로크로싱 검출부(600)는 위상동기출력부(610)와 제로크로싱 출력부(620)로 구성된다.
도 2 및 도 4a에 도신된 바와 같이, 위상동기출력부(610)는 제2저항(R2)에 의해 교류전원(AC)으로 부터 입력되는 전류의 크기를 제한하고, 제1,2다이오드(D1,D2)는 낮은 전류를 갖는 교류전원(AC)을 일정 전압으로 클램프시킨다.
즉, 교류전원(AC)이 구동전압(Vc)인 5.0V와 다이오드의 문턱전압(threshold voltage)인 0.6V를 합한 전압인 5.6V보다 클 때에는 제1다이오드(D1)의 애노드단과 캐소드단을 통해 구동전압(Vc)으로 전류가 흐르게 되고, 교류전원(AC)이 다이오드의 문턱전압인 -0.6V 보다 낮은 전압일 때에는 제2다이오드(D2)의 캐소드단과 애노드단을 통해 접지전압(Vs) 쪽으로 전류가 흐르게 된다.
따라서, 도 4a에 도시된 바와 같이, 위상동기출력부(610)에 의해 교류전원(AC)의 위상과 동일한 위상을 가지며, -0.6V 에서 Vc+0.6V의 펄스폭을 갖는 주파수 60㎐의 구형파 펄스의 위상동기신호(PA)가 출력된다.
제로크로싱 출력부(620)는 디플립플롭(DFF)으로 구성되어 점등구동제어신호(SWC)가 입력단(D)으로 입력되고, 위상동기신호(PA)가 클럭단(CK)으로 입력되어, 도 4b에 도시된 바와 같이, 출력단(Q)으로 출력되는 위상동기 점등제어신호(PSW)는 활성화될 때의 점등구동제어신호(SWC)를 위상동기신호(PA)의 상승시간인 t1시점에서 활성화되도록 하고, 비활성화될 때의 점등구동제어신호(SWC)를 위상동기신호(PA)의 상승시간인 t2시점에 비활성화되도록 한다. 즉, 제로크로싱 출력부(620)로부터 출력되는 위상동기 점등제어신호(PSW)는 점등구동제어신호(SWC)를 위상동기신호(PA)의 상승시간에 출력되도록 점등구동제어신호(SWC)를 지연시켜 출력한다.
이와 같이, 위상동기 점등제어신호(PSW)를 교류전원(AC)의 위상에 동기시켜 활성화시키고, 활성화된 이후 위상동기 점등제어신호(PSW)를 교류전원(AC)의 위상에 동기시켜 비활성화되도록 하고, 위상동기 점등제어신호(PSW)에 의해 온 또는 오프되는 스위칭부(S)의 온 또는 오프되는 싯점 역시 교류전원(AC)의 위상에 동기되어, 조명등(30)의 점등 또는 소등되는 싯점도 교류전원(AC)의 위상에 동기된다.
상기와 같이, 도 2의 본 발명의 다른 실시예인 초절전 센서등 조명장치는 도 1에 도시된 본 발명의 초절전 센서등 조명장치와 동일하게 스위칭부(S)의 온 또는 오프에 따라 점등시 필요한 전력공급과 대기시 필요한 전력공급을 이원화시켜 주고, 센서등의 경우 점등시간 보다 대기시간이 더 길므로 대기시간에는 대기시 요구되는 필요한 전력만을 공급하도록 하여 대기전력의 소모량을 최소화할 수 있고, 교류전원을 직류전원으로 변화시키기 위해 역률을 저하시키는 용량성 캐패시터를 사용하지 않으므로 고역률을 달성할 수 있을 뿐만 아니라, 교류전원(AC)의 위상과 동기되어 활성화 또는 비활성화되는 점등구동제어신호(SWC)에 의해 스위칭부(S)는 교류전원(AC)의 0V 근방에서 스위칭 동작이 이루어져서 조명등(30)에 돌입 전류나 과도전압이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (11)

  1. 구동전압(Vc)에 의해 동작되고, 인체의 움직임이 감지되면 인체감지신호(SEN)를 출력하는 인체감지센서(10)와, 구동전압(Vc)에 의해 동작되고, 상기 인체감지신호(SEN)에 따라 사용자에 의해 설정된 기준시간 동안 활성화된 점등구동제어신호(SWC)를 출력하는 센서제어부(20)를 구비하여 조명등(30)의 점소등을 제어하는 센서등 제어장치에 있어서,
    제1교류입력부(IN-N)와 제2교류입력부(IN-L)를 통해 입력되는 교류전원(AC)을 전파정류하여 전파정류신호(FH)를 출력하는 전파정류부(100);
    상기 전파정류신호(FH)를 수신하여 상기 인체감지센서(10)와 센서제어부(20)를 동작시키기 위한 직류전압인 구동전압(Vc)을 출력하는 정전압발생부(200);
    상기 점등구동제어신호(SWC)가 활성화될때에만 상기 전파정류신호(FH)를 수신하여 제1직류전압(V1)을 출력하는 점등제어부(300); 및
    상기 점등제어부(300)로부터 제1직류전압(V1)이 출력되면 상기 조명등(30)에 상기 교류전원(AC)이 공급되어 상기 조명등(30)을 점등시키고, 상기 점등제어부(300)로부터 제1직류전압(V1)이 출력되지 않으면 상기 조명등(30)을 소등시키는 조명등 출력부(400)를 구비한 것을 특징으로 하는 초절전 센서등 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 점등제어부(300)는,
    한 단자가 상기 전파정류신호(FH)에 연결된 제1저항(R1);
    한 단자가 상기 제1저항(R1)의 다른 단자에 연결되고,, 상기 점등구동제어신호(SWC)가 활성화될때 온되고, 상기 점등구동제어신호(SWC)가 비활성화될때 오프되는 스위칭부(S); 및
    상기 스위칭부(S)의 다른 단자에 연결되어, 상기 스위칭부(S)가 온되면 상기 전파정류신호(FH)를 직류전압으로 변환하여 제1직류전압(V1)을 출력하는 제1직류전압변환부(310)를 구비한 것을 특징으로 하는 초절전 센서등 제어장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 조명등 출력부(400)는,
    상기 점등제어부(300)로부터 제1직류전압(V1)이 출력되면 애노드로부터 캐소드로 전류가 흐르는 제1포토다이오드(PD1);
    상기 제1포토다이오드(PD1)에 전류가 흐르면 온되는 제1 양방향 트라이악(TRA1); 및
    상기 제1 양방향 트라이악(TRA1)이 온되면 온되어 제1출력단(OUT_L)은 제2교류입력부(IN-L)와 연결되는 제2 양방향 트라이악(TRA2)을 구비하여
    제2출력단(OUT_N)은 상기 제1교류입력부(IN_N)에 연결되어 상기 제2 양방향 트라이악(TRA2)이 온되면 상기 조명등(30)에 교류전원(AC)이 입력되어 상기 조명등(30)이 점등되고, 상기 제2 양방향 트라이악(TRA2)이 오프되면 상기 조명등(30)은 소등되는 것을 특징으로 하는 초절전 센서등 제어장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 초절전 센서등 제어장치는,
    사용자에 의해 온되면 교류전원(AC)이 공급되는 전원스위칭부(PS);
    상기 전원스위칭부(PS)가 온되면 상기 교류전원(AC)을 직류전압으로 변환하여 제2직류전압(V2)을 출력하는 제2직류전압변환부(510);
    상기 제2직류전압변환부(510)에서 상기 제2직류전압(V2)이 출력되면 애노드로부터 캐소드로 전류가 흐르는 제2포토다이오드(PD2)와, 상기 제2포토다이오드(PD2)에 전류가 흐르면 온되는 포토트랜지스터(PTR)로 구성된 포토커플러(520); 및
    상기 포토트랜지스터(PTR)가 온되면 활성화된 전원스위칭제어신호(SC)를 출력하고, 상기 포토트랜지스터(PTR)가 오프되면 비활성화된 전원스위칭제어신호(SC)를 출력하는 전원스위칭출력부(530)로 구성된 전원스위칭 제어부(500)를 구비하여 상기 전원스위칭제어신호(SC)가 활성화되어 비활성화될 때까지 상기 점등제어부(300)는 제1직류전압(V1)을 출력하여 상기 조명등(30)을 점등시키는 것을 특징으로 하는 초절전 센서등 제어장치.
  5. 구동전압(Vc)에 의해 동작되고, 인체의 움직임이 감지되면 인체감지신호(SEN)를 출력하는 인체감지센서(10)와, 구동전압(Vc)에 의해 동작되고, 상기 인체감지신호(SEN)에 따라 사용자에 의해 설정된 기준시간 동안 활성화된 점등구동제어신호(SWC)를 출력하는 센서제어부(20)를 구비하여 조명등(30)의 점소등을 제어하는 센서등 제어장치에 있어서,
    제1교류입력부(IN-N)와 제2교류입력부(IN-L)를 통해 입력되는 교류전원(AC)을 전파정류하여 전파정류신호(FH)를 출력하는 전파정류부(100);
    상기 전파정류신호(FH)를 수신하여 상기 인체감지센서(10)와 센서제어부(20)를 동작시키기 위한 직류전압인 구동전압(Vc)을 출력하는 정전압발생부(200);
    상기 점등구동제어신호(SWC)를 수신하여 상기 점등구동제어신호(SWC)를 상기 교류전원(AC)의 위상에 동기시켜 출력되는 위상동기 점등제어신호(PSW)를 출력하는 제로크로싱 검출부(600);
    상기 위상동기 점등제어신호(PSW)가 활성화될때에만 상기 전파정류신호(FH)를 수신하여 제1직류전압(V1)을 출력하는 점등제어부(300); 및
    상기 점등제어부(300)로부터 제1직류전압(V1)이 출력되면 상기 조명등(30)에 상기 교류전원(AC)이 공급되어 상기 조명등(30)을 점등시키고, 상기 점등제어부(300)로부터 제1직류전압(V1)이 출력되지 않으면 상기 조명등(30)을 소등시키는 조명등 출력부(400)를 구비한 것을 특징으로 하는 초절전 센서등 제어장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제로크로싱 검출부(600)는,
    상기 제1교류입력부(IN-N)로 입력되는 교류전원(AC)을 수신하여 상기 교류전원(AC)의 위상에 동기되는 구형파인 위상동기신호(PA)를 출력하는 위상동기출력부(610); 및
    상기 위상동기신호(PA)를 수신하여 상기 점등구동제어신호(SWC)를 상기 위상동기신호(PA)의 구형파 펄스에 동기시켜 위상동기 점등제어신호(PSW)를 출력하는 제로크로싱 출력부(620)를 구비한 것을 특징으로 하는 초절전 센서등 제어장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 위상동기출력부(610)는,
    한 단자가 상기 제1교류입력부(IN-N)에 연결되고, 다른 단자로 위상동기신호(PA)를 출력하는 제2저항(R2);
    애노드단과 캐소드단으로 구성되어 상기 애노드단은 상기 제2저항(R2)의 다른 단자에 연결되어 위상동기신호(PA)를 출력하고, 상기 캐소드단은 구동전압(Vc)에 연결되는 제1다이오드(D1); 및
    애노드단과 캐소드단으로 구성되어 상기 캐소드단은 상기 제2저항(R2)의 다른 단자에 연결되고, 상기 애노드단은 접지전압(Vs)에 연결되는 제2다이오드(D2)를 구비한 것을 특징으로 하는 초절전 센서등 제어장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 제로크로싱 출력부(620)는,
    입력단(D)과, 클럭단(CK) 및 출력단(Q)으로 구성되어, 상기 입력단(D)은 상기 점등구동제어신호(SWC)가 입력되고, 상기 클럭단(CK)은 상기 위상동기신호(PA)가 입력되어, 상기 점등구동제어신호(SWC)를 상기 위상동기신호(PA)에 동기시켜 상기 출력단(Q)으로 위상동기 점등제어신호(PSW)를 출력하는 디플립플롭(DFF)인 것을 특징으로 하는 초절전 센서등 제어장치.
  9. 제 5 항에 있어서, 상기 점등제어부(300)는,
    한 단자가 상기 전파정류신호(FH)에 연결된 제1저항(R1);
    한 단자가 상기 제1저항(R1)의 다른 단자에 연결되고, 상기 위상동기 점등제어신호(PSW)가 활성화될때 온되고, 상기 위상동기 점등제어신호(PSW)가 비활성화될때 오프되는 스위칭부(S); 및
    상기 스위칭부(S)의 다른 단자에 연결되어, 상기 스위칭부(S)가 온되면 상기 전파정류신호(FH)를 직류전압으로 변환하여 제1직류전압(V1)을 출력하는 제1직류전압변환부(310)를 구비한 것을 특징으로 하는 초절전 센서등 제어장치.
  10. 제 5 항에 있어서, 상기 조명등 출력부(400)는,
    상기 점등제어부(300)로부터 제1직류전압(V1)이 출력되면 애노드로부터 캐소드로 전류가 흐르는 제1포토다이오드(PD1);
    상기 제1포토다이오드(PD1)에 전류가 흐르면 온되는 제1 양방향 트라이악(TRA1); 및
    상기 제1 양방향 트라이악(TRA1)이 온되면 온되어 제1출력단(OUT_L)은 제2교류입력부(IN-L)와 연결되는 제2 양방향 트라이악(TRA2)을 구비하여
    제2출력단(OUT_N)은 상기 제1교류입력부(IN_N)에 연결되어 상기 제2 양방향 트라이악(TRA2)이 온되면 상기 조명등(30)에 교류전원(AC)이 입력되어 상기 조명등(30)이 점등되고, 상기 제2 양방향 트라이악(TRA2)이 오프되면 상기 조명등(30)은 소등되는 것을 특징으로 하는 초절전 센서등 제어장치.
  11. 제 5 항에 있어서, 상기 초절전 센서등 제어장치는,
    사용자에 의해 온되면 교류전원(AC)이 공급되는 전원스위칭부(PS);
    상기 전원스위칭부(PS)가 온되면 상기 교류전원(AC)을 직류전압으로 변환하여 제2직류전압(V2)을 출력하는 제2직류전압변환부(510);
    상기 제2직류전압변환부(510)에서 상기 제2직류전압(V2)이 출력되면 애노드로부터 캐소드로 전류가 흐르는 제2포토다이오드(PD2)와, 상기 제2포토다이오드(PD2)에 전류가 흐르면 온되는 포토트랜지스터(PTR)로 구성된 포토커플러(520); 및
    상기 포토트랜지스터(PTR)가 온되면 활성화된 전원스위칭제어신호(SC)를 출력하고, 상기 포토트랜지스터(PTR)가 오프되면 비활성화된 전원스위칭제어신호(SC)를 출력하는 전원스위칭출력부(530)로 구성된 전원스위칭 제어부(500)를 구비하여 상기 전원스위칭제어신호(SC)가 활성화되어 비활성화될 때까지 상기 점등제어부(300)는 제1직류전압(V1)을 출력하여 상기 조명등(30)을 점등시키는 것을 특징으로 하는 초절전 센서등 제어장치.
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