KR101876207B1 - Led 조명기구의 제어장치 - Google Patents

Abstract

지하 주차장에 설치된 LED 조명기구의 제어장치에 있어서, 지하 주차장으로 진입하는 사물을 감지하기 위한 센서부와; 상기 센서부의 사물 감지 신호의 입력 여부에 따라 상기 LED 조명기구가 최대 허용 밝기가 되도록, 또는 상기 LED 조명기구가 최대 허용 밝기 대비 설정비율 이하의 밝기가 되도록 제어하는 제어부를 포함하는 LED 조명기구의 제어장치가 개시된다.

Description

LED 조명기구의 제어장치{Control device of LED lighting device}

본 발명은 LED 조명기구의 제어장치에 관한 것이다.

일반적인 주차장은 엘리베이터 방식과 다층순환 방식, 수평순환 방식, 평면왕복 방식, 퍼즐주차 방식, 2단 주차방식, 철골지주 방식 등 다양한 종류가 존재한다.

대단위 아파트 단지 등과 같은 집단 거주시설에서의 주차장은 많은 조명장치에 설치되어야 하기 때문에 많은 전력 소모가 발생하여 관리비 상승의 주요한 원인으로 작용하고 있다.

특히, 지하 주차장과 같은 공간에서의 빛은 지하 주차장의 질과 성격을 결정하여 공간 이미지를 창출하는 수단으로 사용될 뿐만 아니라, 지하 주차장에서의 심리적 불안감을 없애주고 안전 사고 예방의 역할을 담당한다.

따라서, 주차장 내부의 조명은 비단 에너지 절약형으로 설계되는 것도 필요하겠지만, 차량의 안전사고 예방을 위해서 동일 에너지 소비 대비 충분한 조도확보가 설계의 주 포인트가 되어야 한다.

종래기술에 따르면 지하 주차장의 에너지절약형 조명 및 설비제어시스템은 형광등 가로 5줄, 세로 10줄로 이루어져 조명제어모듈(Lighting Control Module, LCM) 및 CS(Control System)과 함께 지하 주차장 천장에 사람 또는 자동차를 식별할 수 있는 열 감지 센서를 설치하여 사람 또는 자동차가 나타나면 그 주위에 있는 조명등이 점등되도록 하고, 사람이나 자동차가 지나가면 일정시간 경과 후 자동으로 소등되도록 하여 지하 주차장 조명에너지를 절약하도록 되어 있다.

즉, 마이크로 콘트롤러부는 여러 대의 LCM을 통제하고 제어하는 CPU의 기능을 수행하는 것으로서, 열 감지 센서로 인해 사람 또는 자동차를 식별하고, 상기 열 감지 센서가 연결된 마이크로 콘트롤러부의 조명제어모듈(LCM)이 제어하는 모든 등을 온(ON)시킴과 함께, 일정시간 경과 후 오프(OFF)시키도록 되어 있는 것이다.

그러나, 이러한 주차장 조명시스템은 디밍회로시스템을 채용하고 있어 등기구별로 디밍용 컨버터를 사용하고 주 제어장치와 통신하여 디밍을 구현함으로써 시설비가 고가일뿐더러 구조가 복잡하다는 문제점이 있고, 사후 관리할 수 있는 전문인력이 요구되어 유지 비용도 증가되는 문제가 있다.

이에 하나의 디밍용 컨버터를 사용하여 디밍 제어를 구현할 경우 광효율이 떨어지며, 통신장애로 인해 작동의 문제가 발생할 수 있다.

등록특허공보 제10-1437541호(공고일자 2014.09.04.)

본 발명의 목적은 디밍용 컨버터가 적용된 LED 조명기구와 비교할 때 동일한 성능을 유지하면서도 시설비는 절감할 수 있는 LED 조명기구의 제어장치를 제공하려는데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 지하 주차장에 설치된 LED 조명기구의 제어장치에 있어서, 지하 주차장으로 진입하는 사물을 감지하기 위한 센서부와; 상기 센서부의 사물 감지 신호의 입력 여부에 따라 상기 LED 조명기구가 최대 허용 밝기가 되도록, 또는 상기 LED 조명기구가 최대 허용 밝기 대비 설정비율 이하의 밝기가 되도록 제어하는 제어부;를 포함하는 LED 조명기구의 제어장치에 의해 달성될 수 있다.

여기서, 상기 제어부는 사물 감지 신호가 입력되면 상기 LED 조명기구가 최대 허용 밝기로 출력되도록 해당하는 전원을 공급하는 제1 컨버터에 연결하고, 사물 감지 신호가 입력되지 않으면 상기 LED 조명기구가 최대 허용 밝기 대비 설정비율 이하의 밝기로 출력되도록 해당하는 전원을 공급하는 제2 컨버터에 연결하는 것일 수 있다.

또한, 상기 제어부는 사물 감지 신호가 입력되어 상기 LED 조명기구와 제1 컨버터가 연결된 후에 사물 감지 신호가 입력되지 않으면 설정 시간 경과 후 LED 조명기구와 제1 컨버터의 연결을 해제하고, LED 조명기구와 제2 컨버터를 연결하는 것일 수 있다.

본 발명에 의하면, 디밍용 컨버터가 적용된 LED 조명기구와 비교할 때 동일한 성능을 유지하면서도 시설비는 절감할 수 있다. 또한 한 공간에 일부만 디밍제어도 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 LED 조명기구의 제어장치의 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 LED 조명기구의 제어장치의 일 실시예를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 LED 조명기구의 제어장치의 다른 실시예를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 따른 LED 조명기구의 제어장치의 또 다른 실시예를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 따른 LED 조명기구의 제어장치의 또 다른 실시예를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명에 따른 LED 조명기구의 제어장치의 SMPS의 블록도.

이하, 본 발명의 양호한 실시예를 도시한 첨부 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 LED 조명기구의 제어장치는 지하 주차장에 설치된 LED 조명기구의 제어장치에 있어서, 지하 주차장으로 진입하는 사물을 감지하기 위한 센서부(10)와, 상기 센서부(10)의 사물 감지 신호의 입력 여부에 따라 상기 LED 조명기구(30)가 최대 허용 밝기가 되도록, 또는 상기 LED 조명기구(30)가 최대 허용 밝기 대비 설정비율 이하의 밝기가 되도록 제어하는 제어부(20)를 포함한다.

여기서, 상기 제어부(20)는 사물 감지 신호가 입력되면 상기 LED 조명기구(30)가 최대 허용 밝기로 출력되도록 해당하는 전원을 공급하는 제1 컨버터(42)에 연결하고, 사물 감지 신호가 입력되지 않으면 상기 LED 조명기구(30)가 최대 허용 밝기 대비 설정비율 이하의 밝기로 출력되도록 해당하는 전원을 공급하는 제2 컨버터(41)에 연결하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제어부(20)는 사물 감지 신호가 입력되어 상기 LED 조명기구(30)와 제1 컨버터(42)가 연결된 후에 사물 감지 신호가 입력되지 않으면 설정 시간 경과 후 LED 조명기구(30)와 제1 컨버터(42)의 연결을 해제하고, LED 조명기구(30)와 제2 컨버터(41)를 연결하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, LED 조명기구의 제어장치는 도 1에 도시된 바와 같이 크게 센서부(10)와, 제어부(20)와, LED 조명기구(30)(복수개)를 포함하고 있다. 센서부(10)는 지하 주차장으로 진입하는 사물을 감지하는 것을 주요 기능으로 하고 있다. 지하 주차장으로 진입하는 사물은 예를 들어 차량, 오토바이 등이 있다. 그리고 바람직하게는 사람을 감지하는 것도 포함할 수 있다. 지하 주차장으로 진입하는 차량, 오토바이, 사람을 감지하기 위한 센서부(10)로는 특별히 제안하지는 않으나, 움직임을 감지하는 적외선 센서, 압력의 크기나 이동에 의해 측정되는 압력센서, 근거리 측정을 위한 PSD센서, 압전과 왜전을 이용한 초음파 센서 중 1종 이상의 것일 수 있다. 또는 엘레베이터의 신호를 수신하는 모듈일 수 있다. 예컨대, 사람이 엘레베이터를 탑승하고 지하2층 누르면 이 입력값이 센서부(10)에 전달되어 사물 감지 신호가 될 수 있다. 이와 같은 센서부(10)는 LED 조명기구 마다 설치되거나, 복수개의 LED 조명기구 그룹마다 제어용으로써 하나씩 설치될 수 있다.

제어부(20)는 센서부(10)의 사물 감지 신호의 입력 여부에 따라 상기 LED 조명기구(30)가 최대 허용 밝기가 되도록, 또는 상기 LED 조명기구(30)가 최대 허용 밝기 대비 설정비율 이하의 밝기가 되도록 제어하는 구성으로써, 사물 감지 신호가 입력되면 상기 LED 조명기구(30)가 최대 허용 밝기로 출력되도록 해당하는 전원을 공급하는 제1 컨버터(42)에 연결하고, 사물 감지 신호가 입력되지 않으면 상기 LED 조명기구(30)가 최대 허용 밝기 대비 설정비율 이하의 밝기로 출력되도록 해당하는 전원을 공급하는 제2 컨버터(41)에 연결한다.

또한 상기 제어부(20)는 사물 감지 신호가 입력되어 상기 LED 조명기구(30)와 제1 컨버터(42)가 연결된 후에 사물 감지 신호가 입력되지 않으면 설정 시간 경과 후 LED 조명기구(30)와 제1 컨버터(42)의 연결을 해제하고, LED 조명기구(30)와 제2 컨버터(41)를 연결한다. 제1,2 컨버터(42,41)는 하나의 LED 조명기구(30)에 장착된다. 그리고 최대 허용 밝기를 위한 컨버터의 출력값이 40W이면 제1 컨버터(42)는 40W의 컨버터일 수 있고, 최대 허용 밝기 대비 설정비율 이하의 밝기를 위한 컨버터의 출력값이 8W이면 제2 컨버터(41)는 8W의 컨버터일 수 있다.

본 발명이 두 개의 컨버터를 사용(디밍형 컨버터 대비 저가)하는 이유는 특히 기존의 디밍형 컨버터의 저출력 제어 대비 효율이 높기 때문이다. 예를 들어 기존의 디밍형 컨버터를 사용하는 방식(2단계의 디밍)의 경우 평상시(물체 미인식)에는 출력의 20%정도로 점등하고 센서 작동시 100%로 점등 한다. 출력 40W의 컨버터라고 가정하면 센서가 미작동시는 8W만 출력된다. 센서가 작동하면 40W로 출력된다. 하지만 출력 40W의 컨버터가 20%만 출력될 경우 광효율은 출력 8W 컨버터의 출력과 비교했을 때 떨어진다. 반면, 본 발명은 40W 주차장등으로 가정할 경우 8W와 40W 컨버터로 구성된다. 센서가 미 작동시는 8W 컨버터로 회로가 연결되어 출력되고 센서 작동시는 기구에 내장된 2개의 컨버터로 연결되어 동시에 출력되거나, 40W 컨버터가 연결된다. 이 때 센서부(10)나 컨버터에 센서의 신호를 받아 특정신호만 작동하는 릴레이를 구비하여 회로를 구성한다. 추가로 센서부(10)에 센서가 작동할 경우(감지범위내) 감지구간을 벗어나도 일정시간 점등할 수 있고 점등시간을 설정할 수 있는 회로를 추가할 수 있다(연속적으로 차량이 진입할 경우 순차적으로 센서가 작동하면 운전자의 시야를 혼란하게 하여 장애나 사고를 유발할 수 있다).

도 2는 본 발명에 따른 LED 조명기구의 제어장치의 일 실시예를 나타낸 도면으로써, 도 2를 참조하면, LED 조명기구의 제어장치는 센서부(10)에 제어부(20) 즉, 릴레이(21,22)가 설치된 타입이다. smps(switched mode power supply)-1은 8W의 제2 컨버터(41)이고, smps-2는 40W의 제1 컨버터(42)이며, 30은 LED 조명기구이다. 평상시(물체 미인식) LED 조명기구(30)는 센서부(10)에 내장된 제1 릴레이(21) 및 제2 컨버터(41)를 통해 상용전원을 인가받는다. 제2 컨버터(41)의 출력이 8W 이므로, LED 조명기구(30)는 최대 밝기의 20%에 해당하는 밝기를 출력한다. 그러나 센서부(10)에서 물체를 인식하면 제1 릴레이(21)에 의해 제2 컨버터(41)는 차단되고, LED 조명기구(30)는 제2 릴레이(22) 및 제1 컨버터(42)를 통해 상용전원을 인가받는다. 제1 컨버터(42)의 출력이 40W 이므로 최대 밝기의 100%에 해당하는 밝기를 출력한다.

도 3을 참조하면, LED 조명기구의 제어장치는 제어부(20) 즉, 릴레이(21,22)가 제1,2 컨버터(42,41)에 각각 설치된 타입이다. 도 4를 참조하면, LED 조명기구의 제어장치는 제어부(20)로써 제3 릴레이(23)와 상용전원이 센서부(10)를 거치지 않고 제2 컨버터(41)에 직접 연결한 바이패스 회로(24)가 결합된 타입이다. 동작관계는 일 실시예에서 설명한 것과 같이 평상시(물체 미인식)의 LED 조명기구(30)는제2 컨버터(41)를 통해 상용전원을 인가받는다. 제2 컨버터(41)의 출력이 8W 이므로, LED 조명기구(30)는 최대 밝기의 20%에 해당하는 밝기를 출력한다. 센서부(10)에서 물체를 인식하면 LED 조명기구(30)는 제1 컨버터(42)를 통해 상용전원을 인가받는다. 제1 컨버터(42)의 출력이 40W 이므로 최대 밝기의 100%에 해당하는 밝기를 출력한다.

LED 조명기구의 제어장치는 LED 조명기구(30) 마다 센서부(10) 및 제1,2 컨버터(42,41)를 갖추고 있지만, 어느 하나의 LED 조명기구(30)의 센서부(10)에서 물체가 감지되면 그룹 지어진 LED 조명기구(30)들 모두 한번에 최대 밝기로 출력될 수 있다.

도 4를 참조하면, LED 조명기구의 제어장치는 제어부(20)가 릴레이(23)와 상시 전원 연결라인(24)으로 구성된다. 릴레이(23)는 센서부(10)에 설치되고, 상시 전원 연결라인(24)은 센서부(10)의 앞단의 상용 전원 라인에서부터 시작되어 제2 컨버터(41)에 직접 연결된다. 따라서, 8W의 제2 컨버터(41)는 상시 구동되고, 센서부(10)가 감지되면 릴레이(23)가 동작되어 40W의 제1 컨버터(42)가 추가 구동된다.

한편, 본 발명은 상기 LED 조명기구(30)의 전원 공급을 위해 상용전원과 제1,2 컨버터의 사이 또는 상용전원과 제1,2 릴레이(21,22)의 사이에 누전차단기(50)가 설치될 수 있다. 또한 상기 제어부(20)는 제1,2 컨버터(41,42)의 상용전원 출력을 제어하며, 통합관제센터(60)와 통신하기 위한 무선통신제어모듈(23)을 더 포함할 수 있다.

즉, LED 조명기구(30)와, LED 조명기구(30)에 전원을 공급하는 제1,2 컨버터(41,42)와, 상기 제1,2 컨버터(41,42)를 제어하며, 통합관제센터(60)와 통신하기 위한 무선통신제어모듈(23)을 포함하는 제어부(20)를 포함할 수 있다. 이와 같은 구성은 평상시에는 센서부(10)의 감지 유무에 따라 제1,2 컨버터(41,42)가 제어되지만, 경우에 따라서는 통합관제센터(60)에서 LED 조명기구(30)를 선택적 또는 일괄적으로 제어할 필요가 있을때 유용하다. 예컨대, 지하 주차장에 설치된 LED 조명기구(30)의 밝기에 이상이 있는지를 육안으로 판별하고자 할 때, 즉, 수리를 요하는 LED 조명기구(30)를 판별하고자 할 때 센서부(10)의 감지 유무에 관계 없이 일괄적으로 점등되게 하여 복수개의 LED 조명기구(30) 중 조도에 이상이 있는 LED 조명기구(30)를 육안으로 쉽게 판별하고자할 때 유용하다. 또한 지하주차장의 시설 점검을 할 때 시설 점검을 해야할 해당하는 영영 전체의 LED 조명기구를 부분적으로 점등할 때 유용하다.

본 발명에 따른 LED 조명기구에 공급되는 전원이 안정적으로 공급되는 것이 중요하며, 도6은 본 발명에 따른 LED 등 제어장치에 공급되는 SMPS장치의 블록도이며, 이를 상세하게 설명하면,

LED에 공급되는 SMPS장치는 AC전원을 DC전원으로 변환한 후 이 DC전원을 DC/DC 컨버터에 의하여 LED등 제어장치에 공급하게 되는데, 도6은 상기 DC/DC 컨버터의 상세도를 나타낸 도면이다. 이하 도 6을 이용하여 AC/DC 컨버터의 구성에 대해 상세하게 설명하면, 입력전압이 입력되면 필터(1)를 거치고, 이는 입력과전압 보호기(4, Input OVP)에 의하여 과전압은 제거되고, 이는 PWM 컨트롤러에 의하여 반파, 전파 입력 스위칭되고, 다시 트랜스포머(2)를 거쳐 전압이 승압되든지, 강압되던지 하게 된다. PWM 주파수에 의해 스위칭된 신호는 FET 소자에 의해 스위칭이 일어나며, 이는 또한, 드랜스포머(2)의 전류를 센싱하여 PWM 제어신호를 입력하게 된다. 트랜스포머에 의해 승압된 신호는 저주파 필터인 LC필터에 의해 필터링되어 출력전압이 된다. 출력전압단에는 과전압보호기(5)를 두어 과전압이 발생한 경우, 이를 억제하는 기능을 가진다. PWM 컨트롤러(6)는 입력 전압을 분할하기 위한 PWM 입력주파수 발생회로이며, 상기 PWM 컨트롤러(6)는 과열보호회로(8)와 연결된다. 상기 과열보호회로(8)의 기능은 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로에 과열을 감지하며, 과열감지신호를 제어부에 전송하게 된다. 또한, 상기 트랜스포머(2)는 입력전압을 증폭 혹은 강하하게되며, 통상적으로 상기 트랜스포머(2)의 1차측과 2차측의 감은수의 비에 비례하여 전압이 결정된다. 또한, 상기 트랜스포머(2)의 전류를 계측하기 위하여 전류감지기(7)를 두며, 통상적으로 전류감지기는 홀효과를 이용한 전류감지기, 전류 루프를 이용한 전류감지기 등이 이용된다. 전류감지기의 전류값이 일정한 전압 이상인 경우, 제어회로에서 이를 감지하여 과전류 메시지를 보내고, 필요한 경우, 전원을 차단하게 된다. 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터 회로내에 교류전압을 스위칭 디바이스는 통상 FET를 사용하며, FET의 게이트 단자에 전압을 인가하여 FET를 ON/OFF하게 된다. 출력전압단에 연결된 LC필터는 저주파 통과 필터로서, 전압을 평활하기 위하여 사용된다. PWM제어기는 원격으로 통신신호를 전송하여 원격지에 모니터링이 가능한 구조로 되어 있다. 이를 방지하기 위하여 종래의 Tantalum 커패시터에서 온도상승에도 커패시턴스값이 안정적인 MLCC 커패시터로 바꾸어 커패시턴스값의 안정성이 증대되어 온도에따른 주파수 왜곡현상을 방지하였다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10: 센서부
20: 제어부
30: LED 조명기구

Claims (5)

1. 지하 주차장에 설치된 LED 조명기구의 제어장치에 있어서,
   지하 주차장으로 진입하는 사물을 감지하기 위한 센서부(10)와;
   상기 센서부의 사물 감지 신호의 입력 여부에 따라 상기 LED 조명기구(30)가 최대 허용 밝기가 되도록, 또는 상기 LED 조명기구가 최대 허용 밝기 대비 설정비율 이하의 밝기가 되도록 제어하는 제어부(20);를 포함하되,
   상기 제어부(20)는 상기 센서부에서 사물 감지 신호가 입력되면,
   상기 센서부에 내장된 제1 릴레이(21)에 의해 제2 컨버터(41)는 차단되고, 상기 LED 조명기구가 최대 허용 밝기로 출력되도록 제2 릴레이(22)를 통해 해당하는 전원을 공급하는 제1 컨버터(42)에 연결하고, 상기 센서부에서 사물 감지 신호가 입력되지 않으면, 상기 센서부에 내장된 제1 릴레이(21)에 의해 상기 LED 조명기구가 최대 허용 밝기 대비 설정비율 이하의 밝기로 출력되도록 해당하는 전원을 공급하는 제2 컨버터(41)에 연결하고,
   상기 LED 조명기구(30)의 전원 공급을 위한 상용전원과 상기 제1 컨버터와 상기 제2 컨버터의 사이에는 누전차단기(50)가 설치되고,
   상기 LED 조명기구(30)의 제어장치는 상기 센서부(10)에 상기 제1 릴레이(21) 및 상기 제2 릴레이(22)가 설치되고, 제1 컨버터(42)는 40W이고, 상기 제2 컨버터(41)는 8W이고,
   상기 LED 조명기구(30)는 상기 센서부(10)에서 물체를 미인식 하면(평상시), 상기 센서부(10)에 내장된 상기 제1 릴레이(21) 및 상기 제2 컨버터(41)를 통해 상용전원을 인가받으며, 상기 제2 컨버터(41)의 출력이 8W 이므로 상기 LED 조명기구(30)는 최대 밝기의 20%에 해당하는 밝기를 출력하고,
   상기 LED 조명기구(30)는 상기 센서부(10)에서 물체를 인식하면, 상기 제1 릴레이(21)에 의해 상기 제2 컨버터(41)는 차단되고, 상기 LED 조명기구(30)는 상기 제2 릴레이(22) 및 상기 제1 컨버터(42)를 통해 상용전원을 인가받으며, 상기 제1 컨버터(42)의 출력이 40W 이므로 최대 밝기의 100%에 해당하는 밝기를 출력하고,
   상기 제어부(20)는 상기 제1 컨버터(42) 및 제2 컨버터(41)의 상용전원 출력을 제어하며, 통합관제센터(60)와 통신하기 위한 무선통신제어모듈(23)을 더 포함하여,
   상기 통합관제센터(60)에서 상기 LED 조명기구(30)를 선택적 또는 일괄적으로 제어할 수 있는 것으로, 지하 주차장에 설치된 상기 LED 조명기구(30)의 밝기에 이상이 있는지를 육안으로 판별하고자 하거나, 수리를 요하는 상기 LED 조명기구(30)를 판별하고자 할 때, 상기 센서부(10)의 감지 유무에 관계없이 일괄적으로 점등되게 하여 복수개의 LED 조명기구(30) 중 조도에 이상이 있는 LED 조명기구(30)를 육안으로 쉽게 판별할 수 있는 것을 특징으로 하는 LED 조명기구의 제어장치.
   
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