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KR101698346B1 - 별도의 배선없이 led 조명 제어를 수행하는 교류전원 벽스위치 - Google Patents

별도의 배선없이 led 조명 제어를 수행하는 교류전원 벽스위치 Download PDF

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KR101698346B1
KR101698346B1 KR1020140112932A KR20140112932A KR101698346B1 KR 101698346 B1 KR101698346 B1 KR 101698346B1 KR 1020140112932 A KR1020140112932 A KR 1020140112932A KR 20140112932 A KR20140112932 A KR 20140112932A KR 101698346 B1 KR101698346 B1 KR 101698346B1
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송보선
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(주)선일일렉콤
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Abstract

본 발명은 LED 조명 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 한 번의 전원 스위치의 조작을 통해서 전원의 공급과 차단뿐만 아니라, 디밍제어를 위한 제어 정보도 함께 전달하도록 구성함으로써, 별도의 부가적인 디밍제어용 배선이 필요 없이 효율적으로 LED 조명을 제어할 수 있는 장치와 그 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 무엇보다 별도의 배선을 필요로 하지 않는다는 점에서 효율적이며, 또한 전원의 스위치 신호를 이용하여 LED 조명의 디밍제어도 동시에 수행할 수 있으므로, 별도의 제어신호를 생성하지 않아도 된다는 장점이 있다.

Description

별도의 배선없이 LED 조명 제어를 수행하는 교류전원 벽스위치{AN AC WALL SWITCH PERFORMING LED LIGHTS CONTROLS WITHOUT SUPPLEMENTAL POWER WIRES}
본 발명은 LED 조명 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 한 번의 전원 스위치의 조작을 통해서 전원의 공급과 차단뿐만 아니라, 디밍제어를 위한 제어 정보도 함께 전달하도록 구성함으로써, 별도의 부가적인 디밍제어용 배선이 필요 없이 효율적으로 LED 조명을 제어할 수 있는 장치와 그 방법에 관한 것이다.
LED 램프는 백열등이나 형광등과 비교하여 고휘도, 저 전력소비, 소형, 경량 및 긴 수명 등의 장점을 가지고 있기 때문에 최근에는 백열등이나 형광등을 대체하여 LED를 조명장치로 이용하려는 수요가 증가하고 있고, 이에 따라 LED 조명장치에 대한 연구개발이 끊임없이 진행되고 있다. 특히 LED 조명을 단순히 온-오프하는 것을 넘어 사용자의 선택 또는 실내 조도 변화에 따라 LED 조명을 밝기를 조절할 수 있도록 하는 연구가 진행되고 있다.
한편, 종래의 LED 조명의 디밍(dimming)은 밝기를 조절하는 부분인 디밍 스위치에 디밍용 배선을 별도로 구비하여 이를 LED 조명의 구동부 또는 디밍기(Dimming Controller)와 연결하여야 하는 시스템이다. 그리하여 LED 조명에 디밍 시스템을 추가하기 위해서는 LED 조명에 별도의 장치와 배선을 설치하거나 LED 조명 장치를 통째로 디밍이 가능한 LED 조명 장치로 교체하는 수밖에 없는 문제점이 있었다.
다음은 본 발명의 기술 분야에 존재하는 선행기술에 대하여 간단하게 설명하고, 이어서 본 발명이 상기 선행기술에 비해서 차별적으로 이루고자 하는 기술적 사항에 대해서 기술하고자 한다.
먼저, 한국등록특허 제1201803호(2012.11.09)는 점등 스위치형 디밍 제어 모듈을 이용한 LED 조명 디밍 제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 SMPS와 LED 광원부 사이에 설치되어 점등스위치의 온-오프 반복횟수를 감지한 후, 감지한 온-오프 반복횟수에 따라 PWM신호를 출력시켜 밝기를 제어하는 점등 스위치형 디밍 제어 모듈이 포함되어 구성됨으로서, 별도의 디밍 조절 스위치 및 전기배선의 변경없이 점등스위치의 온-오프 반복횟수를 디밍의 밝기 단계 설정치로 인식시켜 디밍 제어기에서 광원부의 전원공급을 조절할 수 있고, SMPS의 온-오프 전류변화를 디밍을 위한 밝기 조절 입력치로 활용해서, 이의 반복횟수를 정해진 밝기가 되도록 LED 광원부의 공급전원을 제어하여 출력을 조절시킬 수 있는 LED 조명 제어 장치에 관한 기술을 제시하고 있다.
본 발명은 상기 한국등록특허 제1201803호의 기술에서 점등 스위치부를 수동에서 전자식으로 제어하도록 하기 위한 것이다.
한편, 한국공개특허 제2010-0125799호(2010.12.01)는 지그비 무선 통신망을 이용한 LED 조명제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제어 컨트롤러, 코디네이터 모듈, 그룹 수퍼바이저 및 노드 모듈로 이루어지는 지그비 통신 시스템에 있어서, 상기 노드 모듈에 연결되어 LED 모듈의 온-오프 제어 및 디밍 제어를 하는 정전류 컨트롤부와; 상기 정전류 컨트롤부에 전기적으로 연결되어 LED 조명등을 점등하도록 전원을 공급하는 SMPS;를 포함하며, 상기 코디네이터 모듈과 연결되어 그룹 수퍼바이저를 통해 다수개의 노드 모듈에 제어신호를 전송하도록 상기 제어 컨트롤러에 프로그램 코드를 설치하고, 상기 제어 컨트롤러는 상기 코디네이터 모듈을 통하여 다수개의 그룹 수퍼바이저와 고유주소를 할당하여 통신하며, 각각의 그룹 수퍼바이저는 다수개의 LED 조명등과 고유주소를 할당하여 통신하는 LED 조명제어장치 및 그 제어방법에 관한 기술을 제시하고 있다.
또한, 한국등록특허 제0912133호(2009.08.06)는 기존의 AC 디밍회로를 사용하면서도 직류 전원으로 구동되는 LED 조명을 디밍 제어할 수 있도록 하는 LED 조명장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 AC 디밍회로에 직접 연결하여 구동되는 LED 조명장치에 있어서, 상기 AC 디밍회로의 출력 전원을 소정의 직류 전원으로 변환하는 정전원 공급장치; 상기 정전원 공급장치의 출력 전원으로 구동되는 LED 모듈; 상기 정전원 공급장치의 전단에 위치하고, 상기 AC 디밍회로의 출력 전원을 감지하는 디밍제어부; 및 상기 디밍제어부로부터 감지신호를 입력받고, 이 감지신호에 의거하여 상기 정전원 공급장치의 출력 전원의 전류량을 제어하는 2차측 제어부;를 포함하는 LED 조명장치에 대한 기술을 제시하고 있다.
상기 선행기술 문헌은 LED 조명에 대한 디밍 등을 포함한 조명 제어에 관한 기술이라는 점에서 본 발명과 그 기술 분야에서 일부 유사점이 있지만, 본 발명과 같이 한 번의 전원 스위치의 조작을 통해서 전원의 공급과 차단뿐만 아니라, 디밍제어를 위한 제어정보도 함께 전달하도록 구성함으로써, 별도의 부가적인 디밍제어용 배선이 필요 없이 효율적으로 LED 조명을 제어하는 장치와 방법에 대해서는 제시하고 있지 않다는 점에서 본 발명과 차이점이 있다.
본 발명은 상기된 과제를 해결하기 위해 창작된 것으로, 점등 스위치로부터 LED 조명의 밝기 정도에 대한 신호를 MCU에서 입력받아 이를 분석한 후, 상기 분석된 LED 조명의 밝기 정도에 대한 신호에 따른 펄스신호를 트라이액을 통해 출력하고, 이를 디밍 제어 모듈에서 수신하여 LED 조명 제어 신호를 출력하여 LED 광원부를 제어하는 LED 조명 제어 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 스위치가 닫혀있을 때(온 상태)는 물론이고, 스위치가 열려있을 때(오프 상태)에도 스위치 장치에 전원이 끊이지 않고 공급되도록 하여 사용자가 언제든지 스위치를 조작할 수 있도록 하는 LED 조명 제어 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.
또한 본 발명은 메모리를 구비하여 스위치가 조작된 다음에 해당 LED 조명의 상태가 보존되어 다음 LED 조명의 조작에 히스토리 정보로 활용될 수 있도록 하는 LED 조명 제어 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기 트라이액의 과부하, 누전 또는 이들의 조합으로 인한 열의 발생을 감지하여 화재를 예방하기 위한 것으로, 상기 트라이액의 온도가 일정온도 이상이 되면 상기 트라이액을 오프시킴으로써, 회로 및 LED 램프를 보호할 수 있는 LED 조명 제어 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기 MCU에서 LED 조명의 밝기 정도에 대한 신호를 입력받는 데 있어서 상기 점등 스위치로부터 신호를 입력받는 것 이외에도, IR, RFID 또는 이들의 조합을 포함하는 근거리통신(NFC)방식을 통해서 스위치 신호를 수신받아 MCU에서 LED 조명을 제어하는 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 제어 장치는, LED 조명의 광원부; 상기 LED 조명의 광원부에 대해서 전원 온(ON), 전원 오프(OFF), 디밍(dimming) 또는 이들의 조합에 대한 제어를 수행하는 디밍제어부; 및 상기 디밍제어부에 디밍제어를 위한 펄스정보를 제공하는 것을 포함하여, 전원 스위칭을 수행하는 스위치부;를 포함하며, 상기 펄스정보는 한 번의 스위치 조작을 통해서 소정의 디밍제어를 수행하도록 미리 정해진 전원의 스위칭을 반복하는 횟수에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 제어 장치에서, 상기 스위치부는, 적어도 하나 이상의 스위치, 또는 IR, RFID 또는 이들의 조합을 포함하는 근거리통신(NFC)방식을 통해서 스위치 신호를 수신하는 스위치 신호 수신부; 상기 스위치 신호에 따라 전원의 스위칭을 제어하는 주제어부; 및 상기 주제어부의 제어에 따라 전원의 스위칭을 수행하는 트라이액;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 제어 장치에서, 상기 스위치부는, 교류전원으로부터 상기 스위치부의 동작을 위한 소정의 직류전원을 변환하여 생성하는 전원부;를 더 포함하며, 상기 전원부는, 스위치 신호가 온(ON)이거나 오프(OFF)일 때 모두 상기 스위치부에 직류전원을 공급할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 제어 장치에서, 상기 스위치부는, 상기 트라이액의 온도를 감지하는 온도감지센서;를 더 포함하며, 상기 트라이액의 온도가 소정의 설정값보다 높으면 트라이액의 동작을 강제로 차단하여, 과부하, 누전 또는 이들의 조합으로 인한 열의 발생으로부터 LED 조명장치를 보호하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 제어 장치는, 상기 주제어부에서 수행한 디밍제어에 따른 LED 조명의 광원부와 스위치부의 상태정보, 또는 트라이액의 허용온도 설정값을 포함하는 LED 조명장치의 운용에 필요한 정보를 저장하는 메모리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 제어 장치에 있어서, 상기 펄스는 스위치 신호 수신부에서 수신한 스위치 신호와 상기 메모리에 저장된 상태정보에 따라 원하는 스위치 동작을 위한 신호가 생성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 LED 조명 제어 방법은, 적어도 하나 이상의 스위치, 또는 IR, RFID 또는 이들의 조합을 포함하는 근거리통신(NFC)방식을 통해서 스위치 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 스위치 신호에 따라 펄스정보를 생성하는 단계; 상기 생성된 펄스정보에 따라 트라이액을 이용하여 전원의 스위칭을 제어하는 단계; 및 상기 전원의 스위칭의 패턴에 따라 LED 조명의 광원부에 대해서 전원 온(ON), 전원 오프(OFF), 디밍(dimming) 또는 이들의 조합에 대한 제어를 수행하는 단계;를 포함하며, 상기 펄스는 한 번의 스위치 조작을 통해서 소정의 디밍제어를 수행하도록 미리 정해진 전원의 스위칭을 반복하는 횟수에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 LED 조명 제어 방법은, 스위치부의 동작을 위해서 교류전원을 변환하여 소정의 직류전원 생성하는 단계;를 더 포함하며, 상기 생성하는 단계는, 상기 스위치 신호가 온(ON)이거나 오프(OFF)일 때 모두 상기 스위치부에 직류전원을 공급할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 LED 조명 제어 방법은, 온도감지센서를 이용하여 상기 트라이액의 온도를 감지하는 온도감지 단계;를 더 포함하며, 상기 트라이액의 온도가 소정의 설정값보다 높으면 트라이액의 동작을 강제로 차단하여, 과부하, 누전 또는 이들의 조합으로 인한 열의 발생으로부터 LED 조명장치를 보호하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 LED 조명 제어 방법은, 상기 수행한 디밍제어에 따른 LED 조명의 광원부와 스위치부의 상태정보, 또는 트라이액의 허용온도 설정값을 포함하는 LED 조명장치의 운용에 필요한 정보를 저장하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 LED 조명 제어 방법에서, 상기 펄스정보는 스위치 신호 수신부에서 수신한 스위치 신호와 상기 메모리에 저장된 상태정보에 따라 원하는 스위치 동작을 위한 신호가 생성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 LED 조명 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 적어도 하나 이상의 스위치, 또는 IR, RFID 또는 이들의 조합을 포함하는 근거리통신(NFC)방식을 통해서 스위치 신호를 수신하여, 전원의 공급과 차단뿐만 아니라, 디밍제어를 위한 제어 정보도 함께 전달하도록 구성함으로써, 별도의 부가적인 디밍제어용 배선이 필요 없이 효율적으로 LED 조명을 제어할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 제어 장치의 구성에 대해 설명하기 위한 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 제어 장치의 스위치부에 대해 설명하기 위한 예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스신호에 따른 LED 디밍 제어에 대해 설명하기 위한 예시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 제어신호에 대해 설명하기 위한 예시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치부의 전원공급 회로에 대해 설명하기 위한 예시도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 제어 장치의 동작과정에 대해 설명하기 위한 흐름도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 제어 장치의 열 감지 및 회로 보호 단계에 대해 설명하기 위한 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 LED 조명 제어 장치 및 그 제어 방법의 일 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 제어 장치의 구성에 대해 설명하기 위한 블록도이다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 조명 제어 장치는 전원부(10), 스위치부(100), SMPS(Switching Mode Power Supply)(20), 디밍제어모듈(30) 및 LED 광원부(40)을 포함한다.
상기 전원부(10)는 각 기기에 전원을 공급하는 역할을 수행하는 것으로, 110V나 이와 동일하다고 인식될 수 있는 정도의 전압을 가지거나, 220V나 이와 동일하다고 인식될 수 있는 정보의 전압을 가진다. 다만, 상기 전원부(10)는 110V 및 220V에 한정되는 것이 아니라, 어떠한 전원에 대해서도 본 발명에서 제시하는 개념이 그대로 적용되는 점을 주목하여야 한다.
상기 스위치부(100)는 LED 조명의 온, 오프를 포함한 디밍 모드에 따른 스위치 신호를 입력받고 이를 분석하여 상기 입력받은 스위치 신호에 해당하는 펄스신호를 생성하여 상기 SMPS로 출력하는 역할을 수행한다. 더욱 상세하게는, 스위치부에 MCU를 구비하고, 상기 MCU에서 스위치 및 리모컨의 동작을 감지하여 외부로 공급되는 전원의 스위치인 반도체 스위치(트라이액)를 펄스(pulse) 형태로 전원을 단속시킴으로써, 상기 디밍 제어 모듈에 전원 단속 횟수(펄스신호)를 전달하고 상기 디밍 제어 모듈은 상기 전달받은 전원 단속 횟수를 감지하여 LED 광원부(40)의 디밍을 제어하게 된다.
상기 SMPS(20)는 외부에서 공급되는 교류(AC) 전압을 상기 LED 광원부의 조건에 맞도록 직류(DC) 전압으로 변환시켜주는 역할을 포함한다.
상기 LED 광원부(40)는 디밍 제어 신호에 따라 LED 불빛을 발광시키는 역할을 수행한다.
상기 디밍 제어 모듈(30)은 상기 SMPS(20)와 LED 광원부(40) 사이에 설치되어, 상기 스위치부(100)로부터 출력된 펄스신호(전원)를 감지한 후, 상기 감지한 펄스신호에 따라 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 출력시켜 LED 광원부(40)의 밝기를 제어하는 역할을 수행한다.
종래에는 LED 조명의 밝기를 제어하는 위해서는 디밍전용배선과 디밍전용스위치를 추가로 설치하여야 했으나 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 LED 조명 제어 장치는 점등 스위치와 디밍전용스위치의 기능을 포함하는 스위치부를 통해 LED 조명의 온오프 및 디밍을 함께 제어하도록 하였다. 더욱 상세하게는, 종래에는 LED 조명의 온오프를 제어하기 위한 회로와 LED 조명의 디밍을 제어하기 위한 회로를 각각 따로 구성하여야 했으나(점선으로 표시된 배선 참조), 본 발명은 LED 조명의 온오프를 제어하기 위한 회로를 이용하여 LED 조명의 디밍까지 제어할 수 있도록 한 것이다.
상기 스위치부는 전자식 스위치로서, 사용자에 의해 입력된 스위치 신호에 따라 그에 해당하는 펄스 신호를 출력한다. 상기 펄스 신호는 스위치부를 통해 SMPS로 출력되는 전원을 온오프 시켜 발생시킨다. 이렇게 출력된 펄스 신호를 디밍제어모듈에서 수신하여 수신한 펄스 신호에 해당하는 밝기로 LED 광원부의 디밍을 제어한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 제어 장치의 스위치부에 대해 설명하기 위한 예시도이다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이 본 발명에 따른 LED 조명 제어 장치의 스위치부(100)는 스위치(110), 적외선 신호 수신단자(120), MCU(130), 메모리(140), 트라이액 드라이버(150), 트라이액(160), 온도감지센서(170), AC-DC 컨버터(180-1, 180-2), 변압기(190), 분압기(195) 또는 이들의 조합을 포함한다.
상기 스위치(110)는 LED 광원부(40)에 전원 공급을 온-오프 시키는 기능에 더불어 LED 광원부의 디밍 정도를 선택하는 적어도 하나 이상의 스위치를 포함한다. 즉, 복수의 LED 밝기 정도에 따른 버튼이 설치되어 있어, 특정 버튼을 누르면 그에 해당하는 LED 밝기 정보가 상기 MCU로 전송되도록 할 수 있다. 예를 들어 1번, 2번, 3번, 4번 버튼이 설치되어 있을 때, 상기 1번 버튼은 LED 광원부의 100% 밝기, 2번 버튼은 LED 광원부의 75% 밝기, 3번 버튼은 LED 광원부의 50% 밝기, 4번 버튼은 LED 광원부의 25% 밝기로 설정할 수 있고, 전원 오프 시에 상기 1번 버튼 내지 4번 버튼 중 하나의 버튼을 누르면, 이에 해당하는 밝기로 LED 광원부가 점등되고, 이후에 다른 버튼을 다시 누르면 그에 해당하는 밝기로 LED 광원부가 디밍되며, 동일한 버튼을 다시 누르게 되면 전원이 오프 되도록 할 수 있다. 아울러, 온-오프 버튼과 디밍 버튼을 따로 설치하여, 전원 오프 시에 온-오프 버튼을 누르면 최소 밝기 또는 최대 밝기 혹은 LED 광원부의 전원을 오프하기 전 마지막 밝기로 LED 광원부가 점등되고, 그 후에 디밍 버튼을 눌러 LED 광원부의 밝기를 조절하는 방식을 사용할 수도 있다. 상기 스위치는 버튼 방식의 구성 이외에 다이얼 방식을 이용할 수도 있을 것이다.
상기 적외선 신호 수신단자(120)는 사용자가 외부 리모컨(Remote Controller)을 이용하여 원격에서 상기 LED 광원부(40)의 밝기를 디밍할 수 있도록 상기 외부 리모콘으로부터 IR 신호(적외선 신호)를 수신하는 적외선 신호 수신부로서, 상기 적외선 신호 수신단자는 외부 리모컨으로부터 IR 신호를 수신하여 MCU로 전송한다. 참고로, 상기 적외선 신호 수신단자는 적외선 신호 이외에도 RF 신호도 수신할 수 있도록 구성할 수도 있을 것이다.
상기 MCU(130)는 적어도 하나 이상의 스위치, 또는 IR, RFID 또는 이들의 조합을 포함하는 근거리통신(NFC)방식을 통해서 스위치 신호를 수신하는 스위치 신호 수신부, 상기 스위치 신호에 따라 전원의 공급과 차단을 제어하는 주제어부 및 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하는 ADC(Analog-to-Digital Converter)를 포함하는 것이다.
상기 메모리(140)는 현재 LED 광원부의 온오프 상태, 디밍모드 또는 이들의 조합을 포함한 정보를 저장 및 갱신하는 것이다. 이와 같이 메모리에 저장 및 갱신되는 현재 LED 광원부의 온오프 상태, 디밍모드 또는 이들의 조합을 포함한 정보를 기반으로 MCU(130)가 트라이액을 제어한다. 또한, 상기 메모리(140)는 트라이액의 허용온도 설정값을 포함하는 LED 조명장치의 운용에 필요한 정보를 저장하고 있다. MCU(130)는 상기 메모리에 저장되어 있는 트라이액의 허용온도 설정값을 포함하는 LED 조명장치의 운용에 필요한 정보를 기반으로 트라이액의 온도에 따라 트라이액을 오프시키던지 구동 불가 상태로 전환하여, 회로 및 LED 광원부를 보호할 수 있다.
상기 트라이액 드라이버(150)는 상기 MCU(130)로부터 제어신호를 수신하여 트라이액(160)의 구동을 제어하는 역할을 수행한다.
상기 트라이액(160)은 상기 MCU(130)가 트라이액 드라이버(150)로 전송한 제어신호에 따라 A1단자와 A2단자의 연결을 온-오프하여 펄스신호를 송출한다. 즉, 상기 트라이액(160)은 각각의 LED 조명 디밍 정도에 따라 그에 해당하는 유형의 펄스신호를 송출하는 것이다.
상기 온도감지센서(170)는 상기 트라이액(160)의 과부하, 누전 또는 이들의 조합으로 인한 열의 발생을 감지하여 화재를 예방하기 위한 것으로서, 트라이액의 온도를 상시 감지하여, 상기 감지한 아날로그 신호를 디지털신호로 변환(Analog-to-Digital Converter, ADC)하여 MCU(130)로 전송한다. 상기 MCU(130)는 온도감지센서(170)로부터 수신 받은 트라이액 온도에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 인식하고, 이와 같이 인식된 트라이액의 온도가 일정온도 이상이 되면 상기 트라이액을 오프시켜 LED 램프 및 회로를 보호한다. 즉, 온도감시센서를 이용하여 과부하, 누전 또는 이들의 조합으로 인한 화재의 발생을 예방하는데 아주 중요한 역할을 수행한다.
상기 AC-DC 컨버터(180-1, 180-2)는 전원부에서 출력되는 교류 전압(AC)를 직류 전압(DC)으로 변환하여 상기 MCU를 포함한 스위치부에 제공함으로써 상기 스위치부가 구동될 수 있도록 하는 것이다. 상기 AC-DC 컨버터(180-1, 180-2)는 예컨대 직류 5볼트(DC 5V)의 전압을 스위치(110), 적외선 신호 수신단자(120), MCU(130) 및 트라이액 드라이버(140) 등을 포함한 스위치부의 각 구성에 제공한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스신호에 따른 LED 디밍 제어에 대해 설명하기 위한 예시도이다.
본 발명의 LED 디밍 제어 장치는 상기 스위치부(100)에서 스위치(트라이액)를 온오프시켜 발생시키는 펄스 신호를 기반으로 LED 광원부(40)의 밝기를 조절한다. 예를 들어, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 스위치부(100)에서 한 번의 펄스 신호를 출력하면 LED 조명의 밝기가 100%가 되도록 하고, 두 번의 펄스 신호를 출력하면 LED 조명의 밝기가 75%가 되도록 하며, 세 번의 펄스 신호를 출력하면 LED 조명의 밝기가 50%가 되도록 할 수 있다. 각각의 펄스 신호에 따른 LED 조명의 밝기는 스위치가 오프되기까지 유지된다.
즉, 스위치가 오프상태일 때 한번 스위치를 온시키면 펄스 신호가 한번 출력되고, 이에 따라 LED 광원부의 밝기는 100% 밝기로 제어되도록 하고, 스위치 오프상태일 때 스위치를 2번 온시키면 펄스 신호가 두번 출력되고, 이에 따라 LED 광원부의 밝기는 75% 밝기로 제어되도록 하며, 스위치 오프상태일 때 스위치를 3번 온시키면 펄스 신호가 세번 출력되고, 이에 따라 LED 광원부의 밝기는 50% 밝기로 제어되도록 할 수 있다.
또한, 스위치가 온 상태일 때, 즉 LED 광원부가 온 상태인 경우에는 새로 입력되는 스위치 신호에 따라 펄스 신호를 출력하기 위해서 선행적으로 상기 스위치를 오프시켜야 할 것이다. 이에 대한 자세한 설명은 아래 도 4를 통해 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 참고로, 도 3에 도시된 펄스 신호에 따른 LED 밝기는 예시적인 것에 불과하며, 또한 이보다 더욱 다양한 LED 디밍 단계를 설정할 수도 있을 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 제어신호에 대해 설명하기 위한 예시도로서, 도 4의 (a)는 한 번의 펄스 신호를 출력하는 경우이고, 도 4의 (b)가 두 번의 펄스 신호를 출력하는 경우이며, 도 4의 (c)는 세 번의 펄스 신호를 출력하는 경우이다.
도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 스위치부의 MUC는 동일한 스위치 신호더라도 스위치의 온오프 상태에 따라 스위치를 제어하는 방법을 달리한다. 상기 MCU에서 스위치 신호를 수신하면, 상기 MCU는 상기 메모리에 저장되어 있는 스위치 온오프 정보를 읽어 이를 기반으로 제어신호를 전송한다. 또는, 상기 메모리에 저장되어 있는 LED 광원부의 온오프 정보를 읽어 스위치의 온오프 상태를 파악할 수도 있다. LED 광원부가 온 상태인 경우에는 스위치가 온 상태이고, LED 광원부가 오프 상태인 경우에는 스위치가 오프 상태이다.
먼저, 스위치 오프 상태에서 시작할 경우, 상기 MCU가 한 번의 펄스 신호를 출력하는 데 대한 스위치 신호를 수신할 경우, 상기 MCU는 스위치를 한번 온시키는 데 대한 제어신호를 전송한다. 또한, 상기 MCU가 두 번의 펄스 신호를 출력하는 데 대한 스위치 신호를 수신할 경우, 상기 MCU는 온, 오프, 온 순서로 스위치 제어신호를 전송한다. 또한, 상기 MCU가 세 번의 펄스 신호를 출력하는 데 대한 스위치 신호를 수신할 경우, 상기 MCU는 온, 오프, 온, 오프, 온 순서로 스위치 제어신호를 전송한다.
다음으로, 스위치 온 상태에서 시작할 경우, 상기 MCU가 한 번의 펄스 신호를 출력하는 데 대한 스위치 신호를 수신할 경우, 상기 MCU는 오프, 온 순서로 스위치 제어신호를 전송한다. 또한, 상기 MCU가 두 번의 펄스 신호를 출력하는 데 대한 스위치 신호를 수신할 경우, 상기 MCU는 오프, 온, 오프, 온 순서로 스위치 제어신호를 전송한다. 또한, 상기 MCU가 세 번의 펄스 신호를 출력하는 데 대한 스위치 신호를 수신할 경우, 상기 MCU는 오프, 온, 오프, 온, 오프, 온 순서로 스위치 제어신호를 전송한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치부의 전원공급 회로에 대해 설명하기 위한 예시도이다.
도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 스위치부는 2가지 회로로 동작된다. 전원부가 AC 온상태일 경우에는 제1회로로 동작하고, 전원부가 AC 오프상태일 경우에는 제2회로로 동작한다.
상기 제 1회로는 스위치가 온 상태일 때 사용되는 것으로서, 전원부에서 출력되는 AC 220V를 DC 5V로 변환하여 사용하는 것이다. 좀 더 상세하게는, 상기 스위치가 온상태가 되면 상기 N1이 연결되어 트랜스코일에 전압이 걸린다. 이와 같이 전원부에서 공급되는 AC 220V는 AC-DC 컨버터에 입력되기 전에 상기 트랜스코일을 통해 상기 AC-DC 컨버터(정류기회로)에 입력되어 DC 5V로 정류되고, 이와 같이 정류된 DC 5V의 전력이 상기한 바와 같이 스위치, 적외선 신호 수신단자, MCU 및 트라이액 드라이버 등을 포함한 스위치부의 각 구성에 제공된다.
상기 제2회로는 스위치가 오프 상태일 때 사용되는 것으로서, 상기 N1 외에 상기 스위치를 우회하는 또 다른 N2를 이용하여 스위치가 오프 상태이더라도 전원부에서 출력되는 AC 220V를 DC 5V로 변환하여 사용할 수 있다. 더욱 상세하게는, 분압기에 연결되어 있는 N1이 스위치 오프 시에는 L2가 되어, L2와 N2 사이에 AC 전압이 걸리게 된다. 상기 L2와 N2 사이에 걸린 AC 전압은 분압기 통해 상기 AC-DC 컨버터에 입력되어 DC 5V로 정류되고, 이와 같이 정류된 DC 5V의 전력이 상기한 바와 같이 스위치, 적외선 신호 수신단자, MCU 및 트라이액 드라이버 등을 포함한 스위치부의 각 구성에 제공된다.
참고로, 스위치 오프 시 상기 분압기에 연결되어 있는 L2는 스위치 온 시에는 N1이 된다. 결과적으로 스위치 온 시에는 상기 분압기에 연결되어 있는 두 선에 아무런 전압이 걸리지 않게 된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 제어 장치의 동작과정에 대해 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 LED 조명 제어 장치의 동작과정은, 먼저 스위치, 적외선 신호 수신단자 또는 이들의 조합을 포함한 스위치 신호 수신부에서 스위치 신호를 수신하고(S101), MCU에서 상기 스위치 신호 수신부로부터 사용자가 입력한 스위치 신호를 전송받는다(S102). 상기 MCU에서 스위치 신호와 메모리에 저장되어 있는 현재 LED 조명의 온오프 상태, 디밍모드 또는 이들의 조합을 포함한 정보를 기반으로 트라이액 제어신호를 트라이액 드라이버로 전송한다(S103). 상기 트라이액 드라이버는 MCU로 부터 전송받은 트라이액 제어신호에 따라 트라이액을 온 또는 오프 시켜 펄스 신호를 출력한다(S104). 또한, 상기 MCU는 상기 메모리에 저장되어 있는 LED 조명의 온오프 상태, 디밍모드 또는 이들의 조합을 포함한 정보를 현재 상태에 맞게 갱신한다(S105). 상기 디밍제어모듈에서 상기 펄스신호를 감지하여 사용자가 지정한 밝기가 되도록 LED 광원부로의 전원공급을 제어한다(S106).
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 제어 장치의 열 감지 및 회로 보호 단계에 대해 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 LED 조명 제어 장치는 온도감지센서에서 트라이액의 온도를 상시 감지한다(S201). 상기 온도감지센서에서 감지되는 트라이액의 온도 데이터가 아날로그 신호로 MCU로 전송된다(S202). 상기 MCU는 트라이액이 현재 상태가 스위치 신호에 따라 구동 가능한 상태로 설정되어 있는지를 파악한다(S203).
만약 트라이액이 스위치 신호에 따른 구동이 가능 상태(스위치 신호 입력 가용 상태)이면, 상기 온도감지센서로부터 전송받은 아날로그 신호를 디지털 실호로 변환하여 상기 트라이액의 현재 온도를 파악하고, 트라이액의 온도가 일정온도 이하인 경우 상기 과정을 반복한다(S204). 상기 MCU에서 파악된 트라이액의 현재 온도가 일정온도값 이상이면, 우선 트라이액을 오프시키고(트라이액이 온 상태일 경우에만)(S205), 스위치 신호 입력 불가 상태로 전환하여 트라이액이 구동되지 않도록 한다(S206).
또한, 만약 트라이액이 스위치 신호에 따른 구동이 가능하지 않은 상태(스위치 신호 입력 불가 상태)이면, 상기 온도감지센서로부터 전송받은 아날로그 신호를 디지털 실호로 변환하여 상기 트라이액의 현재 온도를 파악하고, 트라이액의 온도가 일정온도 이상인 경우 상기 과정을 반복한다(S207). 상기 MCU에서 파악된 트라이액의 현재 온도가 일정온도값 이하이면, 스위치 신호 입력 가용 상태로 전환하여 트라이액이 구동될 수 있도록 한다(S208).
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에서는 MCU, 메모리, 변압기 등을 사용하여, 적은 비용으로 기존의 전기 스위치나 전기 배선을 건드리지 않고, 저렴한 가격에 LED 조명을 제어하는 장치와 방법을 제시하고 있다. 제시한 방법에 따르면 무엇보다 별도의 배선을 필요로 하지 않는다는 점에서 효율적이며, 또한 전원의 스위치 신호를 이용하여 LED 조명의 디밍제어도 동시에 수행할 수 있으므로, 별도의 제어신호를 생성하지 않아도 된다는 장점이 있다.
이상으로 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 전원부 20 : SMPS
30 : 디밍제어모듈 40 : LED 광원부
100 : 스위치부 110 : 스위치
120 : 적외선 신호 수신단자 130 : MCU
140 : 메모리 150 : 트라이액 드라이버
160 : 트라이액 170 : 온도감지센서
180 : AC-DC 컨버터 190 : 트랜스코일
195 : 분압기

Claims (6)

  1. 교류전원 온오프 벽스위치에 있어서,
    적어도 하나 이상의 스위치 조작을 인식하여, 상기 스위치 조작에 해당하는 미리 정해진 횟수만큼 펄스정보를 생성하여 제공하는 주제어부;
    상기 주제어부에서 제공한 펄스정보에 따라 교류전원에 온오프 스위칭을 수행하는 스위치 소자; 및
    상기 스위치 소자가 온일때는 상기 교류전원에 연결된 트랜스를 경유하여 직류전원을 생성하며, 상기 스위치 소자가 오프일때는 상기 교류전원에 연결된 분압기를 경유하여 직류전원을 생성하여, 상기 주제어부와 스위치 소자가 동작하는데 필요한 직류전원을 공급하는 전원부;를 포함하며,
    상기 직류전원은, 상기 트랜스와 분압기의 출력에 연결된 AC-DC 컨버터를 통해서 생성되며, 교류전원 온오프 벽스위치를 구성하는 주제어부와 스위치 소자를 포함하는 직류전원에 의해 구동되는 소자에 공급되어,
    상기 스위치 조작은, 스위치버튼, IR이나 RFID를 포함하는 근거리통신(NFC), 또는 이들의 조합을 포함하는 스위치 신호에 의해 조작되며,
    LED 조명을 제어하기 위한 별도의 제어용 배선추가 없이, 상기 스위치 조작에 의한 상기 온오프 스위칭에 따라 상기 LED 조명에 전원의 공급과 차단을 포함한 LED 조명의 제어를 수행하며,
    상기 스위치 소자가 온일때는 물론이고 오프일때도 상기 교류전원 온오프 벽스위치의 동작에 필요한 직류전원이 끊이지 않고 공급되도록 하여 사용자가 언제든지 교류전원 온오프 벽스위치를 제어할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 교류전원 온오프 벽스위치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 스위치 소자의 온도를 감지하는 온도감지센서;를 더 포함하며,
    상기 스위치 소자의 온도가 소정의 설정값보다 높으면 상기 스위치 소자의 동작을 강제로 차단하여, 과부하, 누전 또는 이들의 조합으로 인한 열의 발생으로부터 교류전원 온오프 벽스위치를 포함한 LED 조명장치를 보호하는 것을 특징으로 하는 교류전원 온오프 벽스위치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 주제어부에서 수행한 디밍제어에 따른 LED 조명의 광원부와 상기 교류전원 온오프 벽스위치의 상태정보, 또는 스위치 소자의 허용온도 설정값을 포함하는 LED 조명장치의 운용이나 제어에 필요한 정보를 저장하는 메모리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교류전원 온오프 벽스위치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 펄스정보는 상기 스위치버튼의 조작과 상기 메모리부에 저장된 상태정보에 따라 생성된 조명제어 신호인 것을 특징으로 하는 교류전원 온오프 벽스위치.
  6. 삭제
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