KR100928455B1 - 바이오룩스 조명 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바이오 룩스 조명 장치에 관한 것으로, 암 순응 시간을 카운트하는 타이머; 물체의 움직을 감지하는 감지 센서; 밝기 조절이 가능한 조명등;

암 순응 역치가 설정되어 있고 상기 각부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 감지 센서로부터 물체의 감지 신호가 전달되면 상기 조명등이 설정된 최대 밝기로 조명하도록 하고, 최대 밝기에 도달한 이후에는 상기 타이머가 카운팅 동작을 하도록 제어하여 상기 타이머로부터 카운팅 신호가 발생할때 마다 설정된 상기 암순응 역치 이내의 조도만큼 상기 조명등의 밝기를 낮추고, 설정된 기준 밝기에 도달하면 상기 타이머가 더이상 카운팅하지 않도록 제어하여 설정된 기준 밝기를 유지하는 것을 특징으로 한다.

상기의 구성을 통해 조도를 조절해도 그 조명하에 있는 사람이 조도의 변화를 인지하지 않고 생활상의 쾌적함이 센서 조명의 존재 여부와 상관없이 보장될 수 있으며, 에너지 절약 효과를 더불어 달성할 수 있게 된다.

역치, 암순응, 명순응, 기준밝기, 최소 밝기, 타이머, 제어부, 조명등, 감지센서

Description

바이오룩스 조명 장치{BioLux-Lighting apparatus}

본 발명은 건물의 사무실, 복도, 계단, 현관등에 다양하게 적용하여 사용할 수 있는 바이오 룩스 조명 장치에 관한 것으로, 특히 조명의 변화를 사람이 느끼지 못하면서도 에너지를 대폭적으로 절약할 수 있는 조명 장치에 관한 것이다.

현재의 조명 장치는 센서 조명 방식으로 감지 센서가 사람의 움직임을 감지하면 조명 장치가 켜지고, 사람이 감지되지 않으면 조명 장치가 꺼지는 방식이다. 이러한 방식은 사람이 감지되었다가 이동을 하면서 감지 범위를 벗어나면 조명 장치가 바로 꺼져 버려서 급격한 조도 변화로 피로감과 당혹감을 느낄 수 있고, 특히 넓은 사무실 공간에서 공간별로 구획되어 센서 조명이 된다면 일정 공간은 사람의 이동함에 따라 조명 장치가 오프되어 급격히 조명이 어두워지고 사람이 머물러 있는 다른 공간은 조명 장치가 온되어 있으므로 이동하지 않고 있는 사람의 입장에서는 주변 조명장치의 조도의 변화에 신경이 쓰이고 주의가 분산될 수 있게 된다 .

또한, 사무실에서 사람이 일을 하는 경우 감지 센서가 사람을 감지하여 점등 상태가 계속 유지되는데 사람이 장시간 일정 공간에 머물러 있을 경우 계속적인 점등 유지로 인해 에너지 소비가 많을 것임을 당연하다.

또한, 현재의 센서 조명 방식은 물체의 감지 여부에 따라 조명 장치가 온/오프되므로 센서가 사람을 감지하기 전에는 조명이 없는 어두운 상태에 있고 이로 인해 사람이 그러한 공간에 처음 진입할때 불안감이 조성되고, 주자창이나 계단같은 곳에서는 사고의 위험 마져 있다.

또한, 사람이 감지되었다가 이동을 하면서 감지 범위를 벗어나면 조명 장치가 바로 꺼져 버려서 실제로 공간을 벗어나지 않았는데도 센서 감지 범위를 벗어나면 소등이 되어 버림으로 인해 불안감이 조성되는 현실이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 목적은 사람이 조도 변화에 신경이 쓰이지 않도록 하면서도 에너지를 대폭적으로 절감할 수 있는 바이오 룩스 조명 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 사람이 감지되지 않아도 일정 조명은 지속적으로 유지될 수 있도록 하는 조명 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르는 바이오 룩스 조명 장치는,

설정된 암 순응 시간을 카운트하는 타이머; 물체의 존재(가령, 사람)를 감지하는 감지 센서; 밝기 조절이 가능한 조명등; 암 순응 역치가 설정되어 있고 상기 각부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 감지 센서로부터 물체의 감지 신호가 전달되면 상기 조명등이 설정된 최대 밝기로 조명하도록 하고, 최대 밝기에 도달한 이후에는 상기 타이머가 카운팅 동작을 하도록 제어하여 상기 타이머로부터 카운팅 신호가 발생할때 마다 설정된 암 순응 역치 이내의 조도만큼 상기 조명등의 밝기를 낮추고, 설정된 기준 밝기에 도달하면 상기 타이머가 더 이상 카운팅하지 않도록 제어하여 설정된 기준 밝기를 유지하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르는 바이오 룩스 조명 장치는, 상기 감지 센서로부터 물체의 감지 신호가 감지되지 않은 경우 상기 제어부는 상기 타이머가 다시 카운팅 동작을 하도록 하여 카운팅 신호가 발생할때 마다 설정된 상 기 암순응 역치 이내의 조도로 상기 조명등의 밝기를 계속적으로 낮추어 설정된 기준 밝기에서 설정된 최소 밝기에 도달하면 상기 타이머를 더 이상 카운팅하지 않도록 제어하여 설정된 최소 밝기를 유지하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르는 바이오 룩스 조명 장치는, 상기 타이머에 명 순응 시간을 추가로 설정하고, 명 순응 역치를 상기 제어부에 추가로 설정하며, 상기 감지 센서로 부터 물체의 감지 신호가 전달되면 상기 제어부는 상기 타이머가 카운팅 동작을 하도록 제어하여 상기 타이머로부터 카운팅 신호가 발생할때 마다 설정된 상기 명순응 역치 이내의 조도만큼 상기 조명등의 밝기를 높여서 설정된 최대 밝기에 도달하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르는 바이오 룩스 조명 장치는, 상기 암 순응 시간, 명 순응 시간 및 암 순응 역치, 명 순응 역치는 조도에 따라 다양하게 설정될 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르는 바이오 룩스 조명 장치는, 최대 밝기에서 기준 밝기에 도달하는 암 순응 역치는 기준 밝기에서 최소 밝기에 도달하는 암 순응 역치보다 크게 설정되는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르는 바이오 룩스 조명 장치는, 최대 밝기에서 기준 밝기에 도달하는 암 순응 시간은 기준 밝기에서 최소 밝기에 도달하는 암 순응 시간보다 더 적게 설정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 사람이 일정 공간에서 계속적으로 머물러 있을 경우 조명 장치의 설정된 기준 밝기로 조도를 낮춰서 에너지 소비를 대폭적으로 절감할 수 있으면서도 사람이 조도의 변화를 느끼지 못하도록 하는 효과가 있다.

또한, 조도를 조절하되 그 조명하에 있는 사람이 조도의 변화를 인지하지 못하도록 하고, 주변 조명 장치의 조도 변화로 인해서도 신경이 쓰이지 않도록 하는 효과가 발휘된다.

또한, 일정한 조명은 최소한으로 유지되도록 하여 사람이 일정 공간을 이동시에 불안감이 조성되지 않도록 하는 효과가 있다.

도1는 조도와 에너지와의 관계를 나타내는 그래프이다. 도1에 도시된 바와 같이 에너지 소비의 급격한 증가에 따라 조도도 비례하여 급하게 높아지다가 일정 수준의 조도(L_A )이상에서는 에너지증가에 비해 조도의 증가가 완만해 짐을 알 수 있다.

즉, 일정 조도 이상에서는 에너지 소비는 많지만 조도가 그에 비례해서 크게 증가하지는 못하는 것이다.

도2는 자극과 감각간의 관계를 나타내는 그래프이다. 도2에 도시된 바와 같이, 인체는 외부 자극에 끊임없이 반응을 하는데, 인체에 영향을 주는 외부 자극의 종류에 따라 그것을 느끼는 감각 기관이 따로 존재한다. 그러나 그 감각이 무한정 예민하게 느낄 수는 없고, 모든 감각은 반응을 하기 위한 최소한의 자극 값이 존재 하는데 이것을 생물학에서는 역치(threshold value)라고 한다. 간단히 말하면 역치 이내의 자극을 감각 기관에 주었을때 사람은 해당하는 자극에 대해 전혀 인지하지 못한다.

본 발명에서 이용하고자 하는 조도와 관련된 감각은 시각이다. 시각도 감각이므로 시각을 적합자극으로 하는 감각 기관이 눈이다. 만일 조도의 변화가 일어나게 되면 변화된 조도에 익숙해 지기 위한 감각 기관의 변화가 일어난다. 만일 조도가 어두워지면 눈의 경우 홍채가 더 크게 열리며, 망막 시세포에서는 감도가 조절된다. 즉, 시세포의 역치가 조절된다는 것이다. 시세포의 감도는 로돕신이라는 물질에 의해 조절되는데, 로돕신은 빛에 의해 분해되어 에너지를 발생기키는 물질로 그때에 발생하는 에너지에 의해 사람이 시각을 느끼게 된다.

만일 조도가 내려갔다면 시세포중 간상 세포에서는 그에 맞도록 로돕신이 합성되어 축적되고 그것이 충분히 합성되면 사람은 어둠에 눈이 익숙하게 된다. 눈이 어둠에 익는 현상을 암순응이라고 하고, 한편으로 눈이 밝은 상황에 적응하는 현상을 명순응이라고 한다. 적절한 조도 변화로 인하여 시세포가 조도 변화를 어느 정도 인식하였다고 하더라도, 빠른 시간 내에 이러한 메카니즘이 작용하여 시각이 변화된 조도에 적응하는 순응 과정을 거친다면, 세포 수준에서의 감각 수준에서 사람의 실질적인 인식(예컨데 신경이 거슬린다든지 하는)없이 조도 변화에 인체를 적응시킬 수 있을 것이다.

자극에 대한 감각의 반응에 대한 관계를 연구한 베버-페히너의 법칙에 의하면 감각의 양은 그 감각이 일어나게 하는 자극의 물리적인 양이 로그에 비례한다. 즉, 자극의 강도가 강하면 강할 수록 감각은 무뎌진다는 것으로, 인체가 반응하기 시작하는 자극의 양은 최초 자극에 비례하며, 반응하는 정도는 자극의 강도가 클 수록 약해진다. 다시 말해, 조도가 높을 수록 역치가 크며, 조도가 낮을 수록 역치가 작아지고, 조도가 낮을 수록 순응에 많은 시간이 필요하며, 조도가 높을 수록 순응에 걸리는 시간은 작다는 것이다. 이러한 원리에 의해 밝은 상태에서는 반응의 정도가 약할 것이므로 더 많은 조도량을 변화시켜도 될 것이며, 기본 상태가 어둡다면 그와 반대일 것이라는 예측이 가능해 진다.

도3은 본 발명에 따르는 바이오 룩스 조명 장치에 관한 도면이다. 도3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르는 바이오 룩스 조명 장치는 암 순응 시간을 카운트하는 타이머(301); 물체를 감지하는 감지 센서(302); 밝기 조절이 가능한 조명등(303); 상기 타이머, 상기 감지센서 및 상기 조명등을 제어하는 제어부(304)를 포함한다.

상기 타이머(301)는 설정된 암 순응 시간을 카운팅한다. 암 순응 시간은 조도에 따라 달라지므로 조도에 따라 암 순응 시간은 달리 설정된다. 상기 바이오 룩스 조명 장치는 최대 밝기, 기준 밝기 및 최소 밝기의 조도를 설정하는데, 기준 밝기는 도1에서와 같이 에너지를 증가시켜도 조도의 증가가 완만해 지는 에너지-조도의 관계를 고려하여 정한다. 기준 밝기는 에너지 소비량을 감안하고 최대 밝기와 조도에서 큰 차이가 없는 밝기로 정하므로써 이에 따라 최대 밝기에서 기준 밝기에 도달하는 암 순응 시간은 기준밝기에서 최소 밝기에 도달하는 암순응 시간보다 훨씬 짧게 설정한다. 조도가 높을 때는 순응 시간이 작다는 점을 이용하여 이와 같이 설정하는 것이다.

상기 감지 센서(302)는 물체를 감지하여 감지 신호를 제어부로 전달한다. 상기 감지 센서는 동작 센서를 채택하여 물체의 움직임을 통해 감지를 할도 수 있고, 움직임 여부와 상관없이 물체의 존재를 감지하는 센서일 수도 있다.

상기 조명등(303)은 밝기 조절이 가능하며, 제어부의 제어에 따라 밝기가 조절된다. 조명등은 LED등을 이용하여 밝기 조절이 가능하도록 하는 것이 바람직하며, 백열등, 형광등, 할로겐등의 통상적인 램프중 어느 하나를 복수개로 구성하여 스위칭 방식으로 밝기 조절을 하도록 할 수도 있다.

상기 제어부(304)는 암 순응 역치가 설정되어 있고, 상기 감지 센서로부터 물체의 감지 신호가 전달되면 상기 조명등이 설정된 최대 밝기로 조명하도록 하고, 최대 밝기에 도달한 이후에는 상기 타이머가 카운팅 동작을 하도록 제어하여 상기 타이머로부터 카운팅 신호가 발생할때 마다 설정된 암 순응 역치 이내의 조도만큼 상기 조명등의 밝기를 낮추고, 설정된 기준 밝기에 도달하면 상기 타이머가 더이상 카운팅하지 않도록 제어하여 설정된 기준 밝기를 유지하도록 한다.

사람이 이동하여 상기 감지 센서로부터 물체의 감지 신호가 감지되지 않은 경우 상기 제어부는 상기 타이머가 다시 카운팅 동작을 하도록 하여 카운팅 신호가 발생할때 마다 설정된 암 순응 역치 이내의 조도로 상기 조명등의 밝기를 계속적으로 낮추어 설정된 기본 밝기에서 설정된 최소 밝기에 도달하면 상기 타이머가 더이상 작동하지 않도록 제어하여 최소 밝기가 유지되도록 한다.

여기서 역치 이내의 조도는 사람이 변화를 느끼지 못하는 정도의 조도 변화값으로 최대 밝기에서 기준 밝기에 도달하는 역치는 기준 밝기에서 최소 밝기에 도 달하는 역치보다 크게 설정한다. 밝은 상태에서는 사람의 반응 정도가 약할 것이므로 더 많은 조도량을 변화시켜도 사람이 느끼지 못하기 때문이다. 기준밝기에서 초소 밝기로 도달하는 과정에서 조도는 최대 밝기에서 기준 밝기에 도달하는 과정에서의 조도보다 낮으므로 역치값도 적은 값으로 설정하는 것이다.

또한, 상기 암 순응 역치 및 암 순응 시간은 최대 밝기, 기준 밝기, 최소 밝기의 조도값을 어떻게 설정하느냐에 따라 그에 맞춰 다양하게 설정한다.

이와 같은 제어에 따라 사람이 일정 공간에 머물러 있는 동안에는 에너지 절약을 위해 사람이 느끼지 못할 정도로 조도를 낮추고, 에너지 효율이 가장 높은 기준 밝기까지 조도를 조절하여 사람이 조도의 변화를 느끼지 못하면서도 에너지의 높은 효율을 달성하게 된다.

또한, 사람이 이동을 하여 감지 센서에 의해 감지 신호가 감지되지 않게 되면 암 순응 역치 이내의 조도로 밝기를 계속적으로 낮춰서 최소 밝기에 도달하게 하므로써 넓은 사무실같은 공간에서 바이오 룩스 조명 장치가 복수개 배치되어 있는 경우 인접 위치의 사람이 자리를 이탈하더라도 그 구역의 조명 장치의 밝기가 서서히 낮아 지므로 주변 조명 장치의 순간적인 조도 변화로 인해 다른 자리에 머물러 있는 사람이 당혹감을 느끼지 않고 편안한 느낌으로 일을 할 수 있게 된다.

또한, 사람이 모두 없는 경우에도 최소 밝기는 유지하므로써 사람이 처음 공간에 들어설대 공간이 어두워서 느끼는 불안감도 해소할 수 있게 된다.

한편으로, 사람이 일정 공간에 들어 서는 경우 상기 타이머에 명 순응 시간을 추가로 설정하고, 명 순응 역치를 상기 제어부에 추가로 설정하며, 상기 감지 센서로 부터 물체의 감지 신호가 전달되면 상기 제어부는 상기 타이머가 카운팅 동작을 하도록 제어하여 상기 타이머로부터 카운팅 신호가 발생할때 마다 설정된 상기 명순응 역치 이내의 조도만큼 상기 조명등의 밝기를 높여서 설정된 최대 밝기에 도달하도록 제어할 수 있다.

기본적으로 최소 조명은 항상 유지되고 있으므로 누군가 일정 공간에 들어서더라도 갑자기 조명을 높이기 보다는 서서히 조도를 높임으로써 넓은 사무실같은 공간에서 바이오 룩스 조명 장치가 복수개 배치되어 있는 경우 일정 공간에 사람이 진입하더라도 그 구역의 조명 장치의 밝기가 서서히 높아져서 주변 조명 장치의 순간적인 조도 변화로 인해 기존에 다른 자리에 머물러 있는 사람이 당혹감을 느끼지 않고 편안한 느낌으로 일을 할 수 있게 된다. 더불어 일정 공간에 진입한 사람의 입장에서도 갑자기 순간적으로 조도가 밝아지기 보다는 눈이 적응할 수 있도록 서서히 밝아진다면 보다 편안한 느낌을 받을 수 있게 된다.

도1은 조도와 에너지의 관계를 나타내는 그래프이다.

도2은 자극과 감각고의 관계를 나타내는 그래프이다.

도3은 본 발명에 따르는 바이오 룩스 조명 장치의 구성도이다.

< 도면의 주요 구성에 관한 부호의 설명>

301: 타이머 302: 감지 센서

303: 밝기 조절이 가능한 조명등 304: 제어부

Claims (6)

1. 바이오 룩스 조명 장치에 있어서,

   암 순응 시간을 카운트하는 타이머;

   물체를 감지하는 감지 센서;

   밝기 조절이 가능한 조명등;

   암 순응 역치가 설정되어 있고, 상기 타이머, 상기 감지센서 및 상기 조명등을 제어하는 제어부를 포함하고,

   상기 제어부는 상기 감지 센서로부터 물체의 감지 신호가 전달되면 상기 조명등이 설정된 최대 밝기로 조명되도록 하고, 최대 밝기에 도달한 이후에는 상기 타이머가 카운팅 동작을 하도록 제어하여 상기 타이머로부터 카운팅 신호가 발생할때 마다 설정된 상기 암순응 역치 이내의 조도만큼 상기 조명등의 밝기를 낮추고, 설정된 기준 밝기에 도달하면 상기 타이머가 더이상 카운팅하지 않도록 제어하여 설정된 기준 밝기를 유지하는 것을 특징으로 하는 바이오 룩스 조명 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 감지 센서로부터 물체의 감지 신호가 감지되지 않은 경우 상기 제어부는 상기 타이머가 다시 카운팅 동작을 하도록 하여 카운팅 신호가 발생할때 마다 설정된 상기 암순응 역치 이내의 조도로 상기 조명등의 밝기를 계속적으로 낮추어 설정된 기준 밝기에서 설정된 최소 밝기에 도달하면 상기 타이머가 더 이상 카운팅하지 않도록 제어하여 설정된 최소 밝기를 유지하는 것을 특징으로 하는 바이오 룩스 조명 장치.
3. 제1항 및 제2항에 있어서, 상기 타이머에 명 순응 시간을 추가로 설정하고, 명 순응 역치를 상기 제어부에 추가로 설정하며, 상기 감지 센서로 부터 물체의 감지 신호가 전달되면 상기 제어부는 상기 타이머가 카운팅 동작을 하도록 제어하여 상기 타이머로부터 카운팅 신호가 발생할때 마다 설정된 상기 명순응 역치 이내의 조도만큼 상기 조명등의 밝기를 높여서 설정된 최대 밝기에 도달하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 바이오 룩스 조명 장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 암 순응 시간 및 암 순응 역치는 상기 최대 밝기, 기준밝기 및 최소 밝기의 조도에 따라 다양하게 설정될 수 있는 것을 특징으로 하는 바이오 룩스 조명 장치.
5. 제1항 및 제2항에 있어서, 최대 밝기에서 기준 밝기에 도달하는 암 순응 역치는 기준 밝기에서 최소 밝기에 도달하는 암 순응 역치보다 더 크게 설정하는 것을 특징으로 하는 바이오 룩스 조명 장치.
6. 제1항 및 제2항에 있어서, 최대 밝기에서 기준 밝기에 도달하는 암 순응 시간은 기준 밝기에서 최소 밝기에 도달하는 암 순응 시간보다 더 적게 설정하는 것을 특징으로 하는 바이오 룩스 조명 장치.

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