KR101344919B1 - 인체감지 및 자동절전형 엘이디 조명장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인체감지 및 자동절전형 엘이디 조명장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 조명 장치에 조도센서와 인체감지센서를 구비하고 센싱 데이터를 기초로 조명 장치의 광원의 점등과 소등 및 밝기를 제어하여, 광을 필요로 하는 사람에 따라 점등과 소등이 이루어짐과 동시에 주변 환경의 조도 변화에도 일정한 조도값을 갖도록 구성한 조도센서 및 인체감지센서를 구비한 조명 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 인체감지 및 자동절전형 엘이디 조명장치는 광을 발생시키는 엘이디가 연결되어 장착된 엘이디 보드; 주변 영역의 조도를 검출하는 조도센서; 주변 영역에 인체의 유무 및 이동을 검출하는 인체감지센서; 상기 엘이디 보드를 구동하는 엘이디 드라이버; 조명제어 신호를 송수신하는 네트워크부; 상기 엘이디 드라이버를 제어하는 중앙 프로세서; 및 엘이디 조명장치에 전원을 공급하는 전원공급장치를 포함하여 구성되고,
조광 영역 내에 사람이 있는 것으로 판단되면, 조도센서로부터 주변 영역의 조도값을 검출하고 밝기 정보를 수집하고, 조광 영역 내에 사람이 없는 것으로 판단되면 해당 조명장치는 오프 상태를 유지하고, 네트워크부의 통신을 이용하여 연동화된 조명제어가 이루어지도록 구성된다.
또한, 상기 네트워크부의 통신을 이용한 연동화된 조명제어는 개별 조명제어, 라인 조명제어 및 그룹 조명제어 중 어느 하나의 조명제어인 것을 특징으로 한다.

Description

인체감지 및 자동절전형 엘이디 조명장치{LIGHTING APPARATUS HAVING A SENSE}

본 발명은 인체감지 및 자동절전형 엘이디 조명장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 조명 장치에 조도센서와 인체감지센서를 구비하고 센싱 데이터를 기초로 조명 장치의 광원의 점등과 소등 및 밝기를 제어하여, 광을 필요로 하는 사람에 따라 점등과 소등이 이루어짐과 동시에 주변 환경의 조도 변화에도 일정한 조도값을 갖도록 구성한 조도센서 및 인체감지센서를 구비한 조명 장치에 관한 것이다.

일반적으로 조명 장치의 광원은 종래의 백열등이나 형광등을 주로 사용되어 왔으나, 최근 저전력, 장수명 및 고효율을 장점으로 한 엘이디를 광원으로 사용한 조명 장치가 점차 바뀌어 가고 있다.

엘이디를 광원으로 하는 조명 장치는 엘이디의 밝기를 조절하기 위한 제어장치로서SMPS(Swithing Mode Power Supply)가 사용되는데, 상기 제어장치는 펄스의 듀티비를 조절하여 엘이디를 구동한다.

SMPS를 채용한 엘이디 조명 장치로서, 공개특허공보 제10-2009-0117342호의 ‘밝기 조절기능을 갖는 교류전원 엘이디 조명시스템’은 사람의 유무 및 밝기를 감지하는 센서부와 센서부의 감지 신호에 기초하여 엘이디 조명의 밝기를 조절하기 위한 제어신호를 생성하는 제어부와 교류전원을 PWM 제어하여 엘이디 소자의 구동밝기를 조절된 구동신호를 생성하는 디밍회로부와, 상기 디밍 회로부의 제어신호에 입력받고 광을 발생시키는 엘이디 모듈을 포함하여 구성된다.

선행기술에 따른 엘이디 조명 장치는 원하는 조광 영역의 밝기를 센서의 센싱 신호를 기초로 하여 일정한 밝기를 제공한다는 측면에서 이점이 있다. 하지만, 넓은 사무공간에 적용하면, 일정한 영역을 구획하여 조광 영역을 정하여야 한다.

영역별로 조광범위를 달리하는 조명장치로서, 등록특허공보 제10-0892298호의 ‘절전형 조명 시스템 및 그 제어 방법’은 센서형 조명 유닛과 비센서형 조명 유닛을 구비하고 이들 조명 유닛에 조도 센서 및 통신부를 부가하여, 메인 제어부에서 영역별로 조명광을 제어하도록 구성되어 있다.

하지만, 넓은 사무공간의 경우 자연광이 비추는 일과중에 창옆은 항상 밝으며, 내측은 어두워 별도의 조명 장치가 필요하다. 즉, 건물 구조에 따라 자연광의 조광 범위가 구획되어 조명 장치의 밝기를 영역별로 제어하기 위한 제어장치 및 시스템이 필요로 한다. 특히, 사람의 존재 유무에 따라 그리고 조광 영역의 조도에 따라 연관된 새로운 조명제어 시스템이 필요로 한다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 실내 공간에 배치되어 있는 조명장치에 주변 조도 및 인체의 유무에 따라 일정한 밝기로 제어되도록 구성하여, 조광이 필요한 영역에 최적의 밝기를 제공함과 동시에, 과도한 조명 사용에 따른 불필요한 전력 낭비를 방지하기 위한 인체감지 자동절전형 엘이디 조명장치를 제공하려는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 인체감지 및 자동절전형 엘이디 조명장치는 광을 발생시키는 엘이디가 연결되어 장착된 엘이디 보드; 주변 영역의 조도를 검출하는 조도센서; 주변 영역에 인체의 유무 및 이동을 검출하는 인체감지센서; 상기 엘이디 보드를 구동하는 엘이디 드라이버; 조명제어 신호를 송수신하는 네트워크부; 상기 엘이디 드라이버를 제어하는 중앙 프로세서; 및 엘이디 조명장치에 전원을 공급하는 전원공급장치를 포함하여 구성되고,

조광 영역 내에 사람이 있는 것으로 판단되면, 조도센서로부터 주변 영역의 조도값을 검출하고 밝기 정보를 수집하고, 조광 영역 내에 사람이 없는 것으로 판단되면 해당 조명장치는 오프 상태를 유지하고, 네트워크부의 통신을 이용하여 연동화된 조명제어가 이루어지도록 구성된다.

또한, 상기 네트워크부의 통신을 이용한 연동화된 조명제어는 개별 조명제어, 라인 조명제어 및 그룹 조명제어 중 어느 하나의 조명제어인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 조도센서에서 검출한 주변 영역의 검출 조도값이 기 설정된 설정 조도값 보다 낮다면, PWM 제어값을 높여 설정된 조도값에 이르도록 조도를 높이며, 조도센서에서 검출한 주변 영역의 검출 조도값이 설정 조도값 보다 높다면, PWM 제어값을 낮추어 설정 조도값에 이르도록 조도를 낮추도록 설정된다.

본 발명에 따른 인체감지 자동절전형 엘이디 조명장치는 실내 공간에 분산 배치되는 조명 장치에 조도 센서 및 인체 감지센서를 부가 구성함으로써, 사람의 유무에 따라 그리고 자연광의 크기에 따라 항상 일정한 밝기를 제공함으로써 최적의 사무공간을 제공하는 이점이 있다.

또한, 실내 공간 전체에 최적의 밝기를 제공함과 동시에, 과도한 조명 사용에 따른 불편감 및 불필요한 전력 소비를 방지할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인체감지 자동절전형 엘이디 조명장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조도센서와 인체감지센서의 센싱 신호에 기초한 조명제어를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 개별 조명제어를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 조명제어를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 그룹 조명제어를 나타낸 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인체감지 자동절전형 엘이디 조명장치 및 그 조명시스템을 상세히 설명하기로 한다. 또한 본 발명에 사용되는 용어들은 가능한 널리 사용되는 일반적인 용어를 사용하며, 일반적으로 통용되는 용어가 아닌 경우에는 해당 설명부분에서 정의하는 의미로 해석된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인체감지 자동절전형 엘이디 조명장치의 블록도이다.

본 발명에 따른 인체감지 자동절전형 엘이디 조명장치는 광을 발생시키는 엘이디가 연결되는 엘이디 보드(100), 주변 영역의 조도를 검출하는 조도센서(200), 인체의 유무를 인체감지센서(300), 상기 엘이디 보드를 구동하는 엘이디 드라이버(400), 네트워크부(500), 엘이디 드라이버를 제어하는 중앙프로세서(600) 및 엘이디 조명장치에 전원을 공급하는 전원공급장치(700)를 포함한다.

상기 엘이디 보드(100)는 하나 이상의 엘이디가 배열되며 조광 영역에 필요로 하는 광량을 제공한다. 상기 하나 이상의 엘이디에는 광량에 따라 직렬 또는 병렬 접속되어 구성될 수 있다.

본 발명의 엘이디 조명장치에는 조도센서(200)가 장착된다. 본 발명에서는 조도센서가 엘이디 조명장치의 외측에 별도로 설치되는 것을 실시예로 하나, 엘이디 조명장치에 프레임 일측에 부가하여 설치될 수 있다. 조도센서는 엘이디 조명장치가 설치되어 있는 주변 영역의 조도를 검출하기 위한 센서로서, 실내의 업무 영역의 조도를 쉽게 검출할 수 있는 위치를 선택하여 배치하는 것이 바람직하다.

또한, 엘이디 조명장치에는 조도센서와 더불어, 인체감지센서(300)가 장착된다. 상기 인체감지센서 역시, 엘이디 조명장치의 외측에 별도로 설치되는 것을 실시예로 하나, 엘이디 조명장치에 프레임 일측에 부가하여 설치될 수 있다. 상기 인체감지센서는 조광 영역에 사람이 이동유무 및 존재유무를 검출한다.

상기 엘이디 드라이버(400)는 엘이디에 공급되는 구동전원을 조절한다. 엘이디의 구동은 제어 알고리즘에 따른 밝기별 전원공급을 제공하고, 효율적인 전원공급으로 전력소모를 최소화한다. 엘이디 드라이버는 PWM(Pulse Width Modulation) 제어를 포함한다. PWM 제어는 일정한 주기 내에서 인가되는 펄스의 듀티비(duty latio)를 변화시켜 평균전압의 크기를 조절한다. 평균전압의 크기에 따라 엘이디의 밝기를 조절할 수 있다.

네트워크부(500)는 엘이디 드라이버의 밝기 데이터를 출력한다. 출력된 밝기 데이터를 기초로 하여 실내에 설치되어 있는 모든 조명장치의 밝기를 제어한다. 설치되어 있는 조명장치들 사이의 통신을 연동하고, 이격되어 있는 관리소에 마련된 조명제어시스템과 조명 데이터를 송수신하여 중앙 집중화를 통한 조명장치의 관리가 이루어질 수 있다.

상기 중앙 프로세서(600)는 네트워크부, 엘이디 드라이버, 조도센서 및 인체감지센서로부터 데이터를 입력받고 이들 구성요소들의 동작을 제어한다. 중앙 프로세서는 8비트 CPU로 이루어지며, 구성요소들과 시리얼 통신을 구성한다.

또한, 조도센서로부터 입력받은 조도값에 따라 주변 밝기가 과도한지 또는 부족한지를 판단하고, 그에 따른 제어 신호를 엘이디 드라이버로 출력한다. 구체적으로는 상기 중앙 프로세서는 조도센서로부터 조도값이 최적치보다 크면 과도하게 밝은 것으로 판단하고, PWM 제어값을 낮추어 설정 조도값에 이르도록 조도를 낮추는 PWM 제어 신호를 엘이디 드라이버로 출력한다. 또한, 조도센서로부터 입력받은 조도값이 최적치 보다 낮으면 어두운 것으로 판단하고 PWM 제어값을 높여 설정된 조도값에 이르도록 조도를 높이는 PWM 제어신호를 엘이디 드라이버로 출력한다.

또한, 인체감지센서로부터 조광 영역 내에 사람이 이동이 있는지 또는 사람이 체류하고 있는지를 감지하고 인체감지 신호를 출력한다. 상기 인체감지 신호에 따라 엘이디의 온오프를 제어한다.

여기서, 최적치는 조명이 필요한 실내 공간에 가장 적합하다고 판단되는 조도값으로, 실내 공간의 사용 목적에 따라 달리 적용될 수 있다. 예컨대, 사무용 조명, 주차용 조명, 복도용 조명 등 조명장치에 따른 밝기는 다르게 설정된다.

상기 전원공급부(700)는 상용전원을 인가받고, 중앙프로세서, 네트워크부, 조도센서, 인체감지센서, 엘이디 드라이버 및 엘이디 보드에 필요한 전원을 공급한다. 본 발명의 실시예에서는 제어전원과 구동전원을 별도로 구분하여 출력하도록 구성된다.

이하, 도 2를 참조하여, 조도센서와 인체감지센서로부터 검출된 신호에 기초하여 엘이디 보드에 장착된 엘이디의 밝기를 제어하는 것을 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조도센서와 인체감지센서의 센싱 신호에 기초한 조명제어를 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 전원이 인가되면 엘이디 보드에 장착된 엘이디에 광원은 인가되지 않고 조도센서와 인체감지센서에 구동전원이 공급된다. 또한, 중앙 프로세서에 연결되는 네트워크부에도 구동전원이 공급된다.

이후, 인체감지센서는 조광 영역 내에 사람의 유무 또는 사람의 이동 여부를 검출하고 검출된 신호를 중앙 프로세서로 출력한다. 만약 조광 영역 내에 사람이 있는 것으로 판단되면, 조도센서로부터 주변 영역의 조도값을 검출하고 밝기 정보를 수집한다. 이와 달리, 조광 영역 내에 사람이 없는 것으로 판단되면 해당 조명장치는 오프 상태를 유지하고, 네트워크부 의 통신을 이용하여 연동화된 조명제어가 이루어진다. 이때 네트워크부를 이용한 조명제어는 개별 조명제어, 라인 조명제어 및 그룹 조명제어로 이루어질 수 있다. 이에 관하여는 도 3 내지 도 5를 참조로 하여, 이후에 상세히 설명한다.

한편, 조도센서에서 검출한 주변 영역의 검출 조도값이 기 설정된 설정 조도값 보다 낮다면, PWM 제어값을 높여 설정된 조도값에 이르도록 조도를 높이며, 조도센서에서 검출한 주변 영역의 검출 조도값이 설정 조도값 보다 높다면, PWM 제어값을 낮추어 설정 조도값에 이르도록 조도를 낮춘다.

이와 같이 인체감지센서 및 조도센서를 기초로 한 밝기 제어(조명 제어)는 일정 주기로 하여 반복하여 이루어진다.

이하, 도 3 내지 도 5를 참조로 하여, 개별 조명제어, 라인 조명제어 및 그룹 조명제어를 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 개별 조명제어를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 조명제어를 나타낸 것이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 그룹 조명제어를 나타낸 것이다.

이와 같이 나뉘어진 조명제어의 구분은 실내 사무공간의 설치 배치에 따라 달라질 수 있다. 불규칙한 근무 조건이라면 개별 조명제어가 적합하고, 일정한 집단에 의해 업무가 이루어지는 근무 조건이라면 라인 조명제어 또는 그룹 조명제어가 적합할 것이다.

특히, 라인 조명제어 또는 그룹 조명인 경우, 자연광이 비추는 창과 가까운 영역이 있는 사무공간에 적용하는 것이 바람직하다. 예컨대, 창과 인접한 라인과 영역은 별도의 조명제어가 이루어져야 한다.

이러한 조명제어는 엘이디 조명장치의 네트워크부에 의한 신호를 기초로 하여 설정될 수 있다.

이하, 상기 라인 조명제어와 그룹 조명제어일 경우, 인체감지센서와 조도센서를 이용한 조명 제어 방법을 설명한다.

인체감지센서는 센싱된 값에 따라 최저 센싱값과 최고 센싱값을 갖도록 구성되어 있는데, 상기 최저 센싱값인 경우는 센싱이 되지 않는 경우를 말하며, 사람이 센싱되는 영역에 존재하지 않는다는 것을 의미하고, 최고 센싱값인 경우에는 사람이 존재한다는 것을 의미한다. 여기서 최고 센싱값은 한 사람을 기준으로 하여 미리 측정한 최대로 센싱되는 측정값을 말한다.

상기 최저 센싱값과 최고 센싱값 사이에는 각각 제1 기준 센싱값 및 제2 기준 센싱값을 갖는다. 제1 기준 센싱값은 제2 기준 센싱값 보다 낮다. 이를 영역 별로 구분하여 나타내면, 최저 센싱값과 제1 기준 센싱값 사이는 제1 센싱 영역이며, 제1 기준 센싱값과 제2 기준 센싱값 사이는 제2 센싱 영역이며, 제2 기준 센싱값과 최고 센싱값 사이는 제3 센싱 영역을 갖는다.

제1 센싱 영역은 사람이 전혀 감지되지 않거나 미세한 감지로 인해 사람이 존재하지 않는 영역을 말하며, 제2 센싱 영역은 인근에 사람이 존재하지만 완전히 센서 바로 아래에는 위치하지 않는 영역을 말하고, 제3 센싱 영역은 센서 바로 아래인 조명장치 바로 아래에 사람이 위치하는 영역을 말한다.

한편, 라인 조명제어와 그룹 조명제어에서의 인체감지센서는 인근한 조명장치와 상호 중복되는 공유 영역을 갖는다. 다시 말하면, 각각의 조명장치는 엘이디로부터 출사된 광에 의해 밝혀지는 조광 영역을 갖는데, 이 조광 영역은 개별 영역과 공유 영역을 갖도록 형성되며, 공유 영역은 인근의 조명장치와 서로 중복되도록 형성한다. 개별 영역의 가장자리에는 공유 영역을 갖도록 구성된다. 만약, 개별 영역으로 이동하려면 반드시 공유 영역을 거쳐야 한다.인체감지센서의 검출 영역의 경우에도 각각 공유되는 영역을 갖도록 형성되어 있다.

제1 조명장치와 제2 조명장치를 구성한 것으로 하여 설명하면, 사람이 제1 조명장치와 제2 조명장치가 설치되어 있는 장소로 이동하면, 우선하여, 제1 조명장치의 공유 영역에서 먼저 센싱되므로 제1 조명장치는 제2 센싱 영역을 갖게 되고, 제2 조명장치는 제1 센싱 영역을 갖게 된다. 본 발명에서는 사람이 제2 조명장치 보다 제1 조명장치로 접근하는 경우로 하여 설명한다.

이후, 사람이 제1 조명장치의 개별 영역으로 이동하게 되면, 제1 조명장치는 제3 센싱 영역을 갖게 되고, 제2 조명장치는 제1 센싱 영역을 갖게 된다.

다음으로 사람이 제1 조명장치에서 제2 조명장치로 이동한다면, 제1 조명장치는 제2 센싱 영역을 갖게 되고 제2 조명장치 역시 제2 센싱 영역을 갖게 된다. 이어서 제2 조명장치로 완전히 이동하게 되면, 제1 조명장치는 제1 센싱 영역을 갖으며, 제2 조명장치는 제3 센싱 영역을 갖는다.

이를 순차적으로 설명하면, 제1 센싱 영역과 제2 센싱 영역을 갖는 경우, 제1 센싱 영역과 제3 센싱 영역을 갖는 경우, 제2 센싱 영역과 제2 센싱 영역을 갖는 경우 및 제1 센싱 영역과 제3 센싱 영역을 갖는 경우이다.

사람이 조명장치에 접근하는 경우에 불필요한 점등이 이루어지지 않고, 명확히 조명장치의 개별 영역으로 이동하였을 때 점등이 이루어지도록 구성한다. 사람의 이동 유무, 존재 유무 등 위치에 근거한 조명을 용이하게 구현할 수 있다.

또한, 이러한 센싱 과정은 각각 독립적으로 일정한 간격으로 설치되어 있는 조명장치에 적용할 수 있다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

100 : 엘이디 보드
200 : 조도센서
300 : 인체감지센서
400 : 엘이디 드라이버
500 : 네트워크부
600 : 중앙 프로세서
700 : 전원공급장치

Claims (3)

1. 인체감지 및 자동절전형 엘이디 조명장치로서,
   광을 발생시키는 엘이디가 장착된 엘이디 보드;
   주변 영역의 조도를 검출하는 조도센서;
   주변 영역에 인체의 유무 및 이동을 검출하는 인체감지센서;
   상기 엘이디 보드를 구동하는 엘이디 드라이버;
   조명제어 신호를 송수신하는 네트워크부;
   상기 엘이디 드라이버를 제어하는 중앙 프로세서; 및
   엘이디 조명장치에 전원을 공급하는 전원공급장치; 를 포함하여 구성되고,
   상기 조도센서는 조광 영역 내에 사람이 있는 것으로 판단되면, 조도 센서로부터 주변 영역의 조도값을 검출하여 밝기 정보를 수집하고, 조광 영역 내에 사람이 없는 것으로 판단되면 해당 조명장치는 오프 상태를 유지하고, 네트워크부의 통신을 이용하여 연동화된 조명제어가 이루어지며,
   상기 조도 센서에서 검출한 주변 영역의 검출 조도값이 기 설정된 설정 조도값 보다 낮으면, PWM 제어값을 높여 설정된 조도값에 이르도록 조도를 높이며, 조도 센서에서 검출한 주변 영역의 검출 조도값이 설정 조도값 보다 높다면, PWM 제어값을 낮추어 설정 조도값에 이르도록 조도를 낮추고,
   상기 인체감지센서는 최저 센싱값과 최고 센싱값 사이에 제1 기준 센싱값 및 제2 기준 센싱값을 갖으며, 상기 제1 기준 센싱값은 제2 기준 센싱값 보다 낮고,
   상기 최저 센싱값과 제1 기준 센싱값 사이에는 제1 센싱 영역이며, 제1 기준 센싱값과 제2 기준 센싱값 사이는 제2 센싱 영역이며, 제2 기준 센싱값과 최고 센싱값 사이는 제3 센싱 영역을 갖으며,
   인근에 위치한 제1 조명장치와 제2 조명장치의 점등은 사람의 이동에 따른 제1 및 제2 조명장치의 센싱 영역들의 센싱값의 조합에 의해 이루어지고,
   상기 네트워크부의 통신을 이용한 연동화된 조명제어는 개별 조명제어, 라인 조명제어 및 그룹 조명제어 중 어느 하나의 조명제어인 것을 특징으로 하는 인체감지 및 자동절전형 엘이디 조명장치.
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