KR101035020B1 - 조명 장치 및 이를 이용한 조명 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시간대별로 서로 다른 밝기의 점등 구간이 설정된 제어 신호를 출력하는 제어부와, 상기 제어 신호에 응답하여 구동 전류를 출력하는 광원 구동부 및 상기 구동 전류에 응답하여 시간대별로 서로 다른 밝기로 점등하는 복수의 램프를 포함하고, 상기 복수의 발광 다이오드는 주황색 발광소자, 녹색 발광소자 및 상기 주황색 발광소자와 상기 녹색 발광소자를 둘러싸는 백색 발광소자를 포함하는 광원부를 포함한다.

Description

조명 장치 및 이를 이용한 조명 방법{LIGHTING DEVICE AND METHOD FOR LIGHTING USING THE DEVICE}

본 발명은 조명 장치 및 이를 이용한 조명 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시간대별로 서로 다른 밝기를 제공하고, 연색성을 향상시킬 수 있는 조명 장치 및 이를 이용한 조명방법에 관한 것이다.

일반적으로 현재 태양광을 에너지원으로 광원을 점등하는 조명 시스템에서는 태양광을 전기에너지로 변환하여, 축전지에 저장하고, 저장된 전기에너지를 전원으로 공급받아 상기 광원을 점등한다. 따라서, 날씨와 같은 주변환경에 따라 충방전 효율이 유동적으로 변하므로, 광원의 점등시간이 저하된다. 즉, 햇빛이 비치지않는 부조일 수에 따라 축전지의 충 방전 효율이 떨어져 광원의 점등시간이 급격히 감소하는 문제가 있다.

또한, 가로등과 같은 조명시스템에서는 실내에 설치되는 조명시스템에 비해 감성조명 및 연색성을 고려한 설계가 이루어지고 있지 않다. 그러나 현재에는 과거에 비해 실외에서 많은 사람이 야외에서 여가 생활을 즐기고 있어, 실내 못지 않게 감성 조명 및 연색성을 고려한 조명 시스템의 개발이 중요하지만, 아직까지 실외에 설치하는 조명 시스템에서는 이러한 감성조명 및 연색성을 고려한 제품 개발이 이루어지지 않고 있다. 즉, 종래의 가로등은 한 가지 색깔(예를 들면, 백색 또는 황색)로만 발광 되도록 구성되어 있어서, 실외 온도가 높은 여름철에는 시각적으로 더 덥게 느껴지거나, 실외 온도가 낮은 겨울철에는 더 춥게 느껴져 실외 야간에서 여가생활이나 휴식을 즐기는 사람들에게 편한 느낌을 제공하지 못하는 실정이다.

따라서, 본 발명의 목적은 광원의 점등시간이 급격히 감소하는 것을 방지하고, 감성조명 및 개선된 연색성을 제공할 수 있는 조명 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 조명 시스템을 이용한 조명방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 조명 시스템은, 시간대별로 서로 다른 밝기의 점등 구간이 설정된 제어 신호를 출력하는 제어부와, 상기 제어 신호에 응답하여 구동 전류를 출력하는 광원 구동부 및 상기 구동 전류에 응답하여 시간대별로 서로 다른 밝기로 점등하는 복수의 발광소자를 포함하고, 상기 복수의 발광 다이오드는 주황색 발광소자, 녹색 발광소자 및 상기 주황색 발광소자와 상기 녹색 발광소자를 둘러싸는 백색 발광소자를 포함하는 광원부를 포함한다.

본 발명의 다른 일면에 따른 조명 방법은, 태양 광으로부터 획득된 전기 에너지를 전원으로서 배터리에 충전시키는 단계와, 광원 구동부가 시간대별로 서로 다른 밝기의 점등 구간이 설정된 제어 신호에 응답하여 구동 전류를 출력하는 단계 및 주황색 발광소자, 녹색 발광소자 및 상기 주황색 발광소자와 상기 녹색 발광소자를 둘러싸는 백색 발광소자를 포함하는 광원이 상기 구동 전류에 응답하여 시간대별로 서로 다른 밝기로 점등하는 단계를 포함한다.

본 발명에 의하면, 태양 광을 이용하여 전원을 공급받는 조명 시스템에 설계되는 배터리의 충/방전을 효율적으로 관리할 수 있고, 또한 발광소자로서 LED 발광소자를 채용함으로써, 높은 광 효율과 가로등과 같이 실외에 설치되는 경우에서도 감성조명과 개선된 연색성을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 조명 시스템의 외관을 개략적으로 보여주는 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 조명 시스템의 내부 구성을 보여주는 개략적인 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 광원부를 구성하는 발광소자들과 이들의 배치구조를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 조명 시스템의 동작과정을 보여주기 위한 그래프이다.

본 발명은 태양광 모듈을 이용하여 광원을 구동시키는 조명 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 부조일 수에 따라 축전지의 충방전 효율이 떨어지는 단점을 해결하기 위하여, 광원을 구동시키는 구동전류 즉, 점등 전류를 3단계로 나누어 점등 전류를 제어한다. 즉, 타이머로부터 제공되는 시간 정보에 따라 기본적으로 초기 점등 시간 구간, 소등 전 시간 구간 및 나머지 점등시간 구간이 설정된다. 광원이 상기 각 설정된 구간에서 서로 다른 밝기로 점등되도록 하드웨어 및 소프웨어적으로 설계된다. 예컨대, 초기 점등 시간 6시간, 소등 전 1시간 동안은 100%로 점등하고, 나머지 시간에서는 50%으로 점등한다. 예컨대, 사람들의 통행량이 많은 시간대인 초기 점등 6시간 및 소등 전 1시간 동안은 100%으로 점등하고, 사람들의 통행량이 적은 나머지 시간 동안에는 50%로 점등하도록 점등 전류를 제어한다. 즉, 인구 이동을 고려하여 시간대별로 서로 다른 밝기의 점등 구간을 자동 설정하여 배터리의 사용량을 효율적으로 관리할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 조도 센서와 타이머를 이용하여 부조일수를 계산하고, 계산된 부조일 수가 사전에 설정된 기준일 수를 초과하는 경우, 광원이 30%로 점등되도록 자동 설정함으로써, 배터리의 사용량을 더욱 효율적으로 관리할 수 있다.

또한, 본 발명에서 제안하는 발광소자의 색상 조합 및 각 색상의 구성비율을 조절하여, 감성 조명 및 높은 연색성을 제공한다. 즉, 메인(main) 발광소자로서 백색(White) 발광소자를 채택하고, 여기에 서브 발광소자로서 청색 발광소자와 적색 발광소자의 조합 또는 청색 발광소자와 주황색 발광소자의 조합을 추가함으로써, 감성 조명 및 향상된 연색성(Color Rendering)을 제공하게 된다. 따라서, 본 발명이 가로등과 같은 실외에 설치되는 조명시스템에 적용되는 경우, 높은 연색성 및 감성 조명을 구현할 수 있다.

위와 같은 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.

본 출원에서, "포함하다." 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 조명 시스템의 외관을 개략적으로 보여주는 구성도로서, 도 1의 (a)는 조명 시스템의 외관을 측면에서 바라본 도면이고, (b)는 조명 시스템의 외관을 정면에서 바라본 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 조명 시스템(100)은 다양한 조명 산업 분야 전반에 걸쳐 적용될 수 있으며, 한정하는 것은 아니지만 특히 태양 광으로부터 전원을 획득하는 가로등과 같은 실외에 설치되는 조명 분야에서 특히 유용하다. 즉, 태양광 모듈(118)을 통해 태양 광을 수집하고 발전(發電)하여 그 전기를 배터리에 저장한 다음 그 전력을 가로등의 전원으로 이용하여 점등하는 태양광을 이용한 실외 조명 시스템에 유용하다. 이에 따라 아래의 설명에서는 실외에서 점등하는 가로등과 같은 실외 조명 시스템에 한정하여 설명하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 조명 시스템(100)은 태양광을 수집하여 이를 전기에너지로 변환하는 태양광 모듈(또는 태양광 어레이)(118)과, 상기 태양광 모듈로부터 획득된 전기에너지를 전원으로 공급받아 점등되는 광원(124)과, 상기 태양광 모듈(118)과 상기 광원(124)의 점등 시간을 제어하는 각종 제어 모듈이 탑재된 컨트롤 박스(130)를 포함한다. 아래에서 상세히 설명하겠지만, 상기 컨트롤 박스(130)에 구비된 각 모듈들이 서로 유기적으로 동작하여, 상기 광원이(124) 시간대별로 서로 다른 밝기로 점등되도록 제어한다. 즉, 사람들의 통행량이 많은 시간대와 통행량이 적은 시간대를 구분하고, 각 시간대별로 서로 다른 밝기로 상기 광원(124)이 점등되도록 제어한다. 이에 따라 태양 광으로부터 획득된 전기에너지를 저장하는 축전지를 사용하는 조명 시스템에서 축전지의 충 방전을 효율적으로 관리할 수 있어, 실외 날씨와 같은 주변 환경에 의해 축전지의 충 방전 효율이 떨어져 광원의 점등시간이 급격히 감소하는 문제를 해결할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 연색성 및 감성조명을 고려하지 않고 설계되는 종래의 실외 조명 시스템과는 연색성 및 감성조명을 구현하기 위해 아래에서 상세히 설명하는 광원(124)을 구성하는 발광 소자들의 색상 조합과 본 발명에서 제안하는 각 색상의 구성 비율에 따라 연색성 및 감성조명을 실현할 수 있다.

이하, 도 2를 참조하여 상기 조명 시스템에 대해 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 도 1에 도시된 조명 시스템의 내부 구성을 보여주는 개략적인 블록도이다

도 2를 참조하면, 상기 조명 시스템(100)은 도 1에 도시된 태양광 모듈(118), 광원부(124)와 더불어 컨트롤 박스(130, 도 1에 도시된) 내에 구비된 제어부(110), 타이머(112), 조도 센서(114), 광원 구동부(116), 배터리 충전모듈(120), 배터리(122)를 포함한다.

제어부(110)는 상기 조명 시스템(100)을 구성하는 전체 모듈들(112, 114, 116, 120, 122, 124)의 전반적인 동작을 제어한다. 이러한 제어부(110)는 타이머(112)로부터 제공되는 시간 정보에 근거하여 시간대별로 서로 다른 밝기의 점등 구간을 설정하는 제어 신호를 출력하는데, 타이머(112)는 하루를 시간 단위로 카운팅 하고, 카운팅된 결과를 상기 시간 정보로서 제어부(110)에 제공한다. 여기서, 제어 신호는 한 주기 내에서 온(ON) 구간이 차지하는 듀티비(duty ratio)에 따라 밝기의 세기가 조절되는 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation: PWM) 신호를 포함한다. 즉, 제어부(110)는 시간대별로 서로 다른 밝기로 상기 광원부(124)를 구동시키기 위하여 서로 다른 듀티비를 갖는 PWM 신호를 출력한다. 또한, 제어부(110)는 상기 시간 정보와 조도 센서(114)로부터 제공되는 실외 조도 정보에 근거하여 부조일 수(non-sun shine period)를 연산하고, 연산한 부조일 수에 따라 소정 듀티비를 갖는 PWM 신호를 출력한다. 여기서, 조도 센서(114)는 조도 시스템(100)이 설치된 실외의 조도를 측정한 후, 측정한 상기 실외 조도 정보를 제어부(110)에 제공하게 된다. 한편, 상기 PWM 신호는 광원부를 구성하는 발광소자들의 색상 수에 따라 복수의 PWM 신호를 구성되며, 예컨대, 광원부(124)가 제1 색상 내지 제3 색상 발광소자들로 구성되는 경우, PWM 신호는 상기 제1 색상 발광소자의 밝기 즉, 듀티비를 제어하는 제1 PWM 신호, 제2 색상 발광소자의 듀티비를 제어하는 제2 PWM 신호 및 제3 색상 발광소자의 듀티비를 제어하는 제3 PWM 신호를 포함한다.

광원 구동부(116)는 배터리(122)로부터 제공된 전원을 공급받아서 광원을 구동시키는 점등 전류(이하, 구동 전류)를 광원부(124)로 제공하는데, 제어부(110)로부터의 PWM 신호의 듀티비에 따라 상기 구동 전류의 크기 및 공급 시간을 제어하여, 광원(121)의 밝기(또는 휘도), 점등 시간, 소등 시간을 단계적으로 제어한다. 특히 광원 구동부(116)는 점등 시간을 3개의 점등 구간을 나누어 각 구간에서 사전에 설정된 광원 밝기에 대응하는 구동 전류를 출력하게 된다. 여기서, 상기 PWM 신호와 마찬가지로, 상기 구동 전류는 PWM 신호의 개수에 따라 복수의 구동 전류로 구성되며, 예컨대, PWM 신호가 제1 내지 제3 PWM 신호로 구성되는 경우, 상기 구동 전류는 상기 제1 PWM 신호에 대응하는 제1 구동 전류, 제2 PWM 신호에 대응하는 제2 구동 전류 및 제3 PWM 신호에 대응하는 제3 구동 전류로 구성 된다.

광원부(124)는 복수의 발광소자를 포함하며, 복수의 발광 소자들은 광원 구동부(116)로부터 제공되는 구동 전류에 응답하여 시간대별로 서로 다른 밝기로 점등한다. 본 실시예에서는 높은 광효율(lm/W) 및 낮은 전력 소모량을 제공하기 위해 LED 발광 소자를 채용한다. 또한 70~80% 이상의 광 효율을 제공하고, 동시에 감성 조명 및 개선된 연색성을 제공하기 위해, 아래와 같은 색상 조합의 LED 발광 소자들을 채용한다.

도 3은 도 2에 도시된 광원부를 구성하는 발광소자들과 이들의 배치구조를 보여주는 도면으로서, (a)는 발광소자들의 배치구조를 보여주는 일실시예이고, (b)는 다른 실시예이다.

도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 광원부(124)는 감성 조명 및 개선된 연색성을 제공하기 위하여 서브(Sub) LED와 상기 서브 LED를 둘러싸는 메인(Main) LED를 포함한다. 한정하는 것은 아니지만, 본 출원인은 서브 LED로 주황색 LED(124A) 및 녹색 LED(124B)를 채용하고, 메인 LED로 백색 LED(124C)를 채용함으로써, 높은 연색성과 감성 조명을 구현할 수 있음을 확인하였다. 특히, 서브 LED와 메인 LED의 구성비율을 1 대 9 내지 1 대 11의 비율로 구성함으로써, 75 이상의 연색 지수를 다양한 실험을 통해 확인할 수 있었고, 또한 70~80% 이상의 광 효율을 제공할 수 있음을 확인할 수 있었다.

계속해서, 도 2에 도시된 배터리 충전모듈(120)은 태양광 모듈(118)로부터 제공되는 전기 에너지를 제어부(110)의 제어에 의해 PWM 충전 방식으로 납축 전지와 같은 배터리(122)에 충전한다. 이러한 PWM 충전 방식에 따라 배터리에 전력이 과충전 및 과방전되는 것을 방지할 수 있다.

이하, 도 4를 참조하여, 상기 조명 시스템(100)의 동작과정에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 도 1에 도시된 조명 시스템의 동작과정을 보여주기 위한 그래프로서, 가로축은 시간(Hour: H)을 나타내고, 세로축은 듀티비를 퍼센트(%) 단위로 나타낸 밝기이다. 설명의 이해를 돕기 위하여 도 1이 함께 참조 된다.

도 4를 참조하면, 상기 조명 시스템(100)은 기본적으로 하루 중 밤의 길이를 계산하여 통행량이 많은 태양이 일몰 한 시점으로부터 소정 시간에 해당하는 점등 구간과 일출 한 시점으로부터 소정 시간에 해당하는 점등 구간에서는 100%로 점등하고, 나머지 시간 동안에는 50%로 점등하거나 또는 소등한다. 이를 통해 사람들의 통행에 불편을 주지 않으면서, 배터리의 충/방전을 효율적으로 관리할 수 있게 된다.

구체적으로, 상기 조명 시스템(100)에서는 크게 제1 내지 제3 점등 구간(①, ②, ③)이 설정된다.

제1 점등 구간(①)은 하루 중 사람들의 통행량이 많은 일몰 후 일정 시간 동안(예컨대, 6시간 동안), 광원부(124)를 구성하는 발광 소자들이 100%로 점등하는 구간이다. 즉, 제어부(110)는 타이머(112)로부터 일몰 후 6 시간 단위로 카운팅 된 시간 정보에 따라 듀티비가 100인 상기 PWM 신호를 출력하게 된다. 여기서, 출력되는 PWM 신호는 상기 주황색 엘이디를 발광시키는 제1 PWM 신호와, 상기 녹색 엘이디를 발광시키는 제2 PWM 신호 및 상기 백색 엘이디를 발광시키는 제3 PWM 신호를 포함한다. 이후, 광원 구동부(124)가 듀티비가 100인 제1 내지 제3 PWM 신호에 응답하여 제1 내지 제3 구동 전류를 출력하고, 광원부(124)를 구성하는 발광소자들 각각은 해당 구동 전류에 따라 100%로 점등하게 된다.

제3 점등 구간(③)은 하루 중 사람들의 통행량이 많은 일출 전 일정 시간 동안(예컨대, 1시간 동안), 광원부(124)를 구성하는 발광 소자들이 100%로 점등하는 구간으로서, 제3 점등 구간(③)에서는, 제1 점등 구간(①)에서 설명한 동일한 동작 방식에 따라 듀티비가 100인 상기 PWM 신호에 따라 광원부(124)를 구성하는 발광소자들 각각이 해당 구동 전류에 따라 100%로 점등하게 된다.

제2 점등 구간(②)은 하루 중 사람들의 통행량이 적은 일몰 후 6시간 및 일출 전 1시간을 뺀 나머지 시간 동안을 나타내는 구간으로서, 듀티비가 50인 PWM 신호에 따라 상기 발광 소자들이 50%로 점등하게 된다.

이와 같이, 본 발명의 조명 시스템에서는 인구의 이동 즉, 사람들의 통행량에 따라 시간대별로 서로 다른 밝기를 갖는 점등 구간에 발광소자들이 점등하게 되므로, 배터리 즉, 축전지의 충방전을 효율적으로 관리할 수 있게 된다. 본 실시예에서는 기본 동작 시간으로 일몰 후 6시간, 일출 전 1시간을 100%으로 점등하도록 설정하였으나, 이에 특별히 한정되는 것은 아니고, 시스템 설계자에 따라 즉, 사용자 옵션에 따라 자율적으로 조절 가능함은 물론이다. 또한, 계절별로 일출시간과 일몰시간은 바뀔 수 있으므로, 본 발명에서는 계절별로 일출시간과 일몰시간이 테이블 형태로 저장된 메모리(도시되지 않음)가 별도로 설계되어, 제어부(110)가 상기 메모리에 저장된 일출시간과 일몰시간에 근거하여 점등 구간을 설정함으로써, 계절별 일출시간과 일몰시간의 변동에 따라 점등 구간을 미세하게 조절할 수도 있다.

한편, 색상별 각 발광 소자들이 100%로 점등할지라도 각 발광소자들의 휘도는 서로 다를 수 있다. 즉, 메인 LED와 서브 LED가 100%로 점등할지라도 메인 LED의 온(ON) 구간과 서브 LED의 온 구간은 서로 다르게 설정될 수 있다. 그러나 향상된 연색성 및 감성 조명을 실현하기 위해, 서브 LED를 구성하는 주황색 LED의 온 구간과 녹색 LED의 온 구간은 서로 동일하게 설정하는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명의 조명 시스템은 시간대별로 서로 다른 밝기로 발광소자들의 점등량을 조절함으로써, 배터리의 충/방전을 효율적으로 관리할 수 있다. 더불어 본 발명에서는 배터리의 충/방전을 더욱 효율적으로 관리하기 위해 부조 일에 따라 점등량을 조절할 수 있는 방안이 제시된다.

구체적으로, 부조 일에 따라 점등량이 조절되는 동작과정은 광원의 밝기가 100%로 설정되는 정상 동작 모드, 광원의 밝기가 30%로 설정되는 동작 모드 및 광원의 밝기가 0% 즉, 소등 동작 모드로 나눌 수 있다.

정상 동작 모드는 기본 동작 모드로서 일몰 후 6시간 일출 전 1시간 동안 100% 점등하는 동작으로서 날씨가 맑아 충전과 방전이 원활하게 이루어질 때 정상 동작하게 되는데. 이러한 구체적인 동작과정은 위에서 설명한 바와 동일하다.

광원의 밝기가 30%로 설정되는 동작 모드는 부조일 수(non-sun shine period)에 따라 충전이 원활하게 이루어지지 않는 경우로서, 수일(예컨대, 2일) 동안은 광원의 밝기를 30%로 점등하도록 설정하여 배터리의 과방전을 줄이고, 2일간 정상적으로 충전이 이루어진 경우, 다시 위의 정상 동작 모드로 전환된다. 구체적으로, 제어부(110)가 실외 주변의 조도 값을 측정하는 조도 센서(114)로부터 측정된 조도 값과 타이머(112)로부터의 시간 정보를 종합적으로 고려하여 부조일수를 판단한다. 예컨대, 제어부(110)는 실시간으로 조도 값을 입력받아서 내부 또는 외부에 구비된 메모리에 누적하고, 누적된 조도 값의 평균 치가 기준 조도 값 이하로 유지되는 시간을 카운팅함으로써, 부조일수를 판단할 수 있다. 이때, 제어부(110)는 사전에 설정된 기준 부조일수(이하, 기준일 수)가 저장된 메모리를 참조하여, 제어부(110)에 의해 판단된 부조일 수(non-sun shine period)가 기준일 수 예컨대, 5일을 초과하는 경우, 상기 듀티비가 30인 PWM 신호를 출력한다. 이에 따라 광원부(124)는 상기 듀티비가 30인 PWM 신호에 대응하는 구동전류에 따라 30%의 밝기로 점등하게 되어 배터리의 과방전을 줄일 수 있게 된다. 상기 기준 부조일수는 시스템 설계자에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

소등 동작 모드에서는, 제어부에 의해 판단된 부조일수가 기준일 수를 과도하게 초과한 경우, 예컨대, 7일 내지 8일을 초과하여 배터리의 충전이 비정상적으로 이루어지는 경우, 배터리 보호를 위해 제어부는 듀티비가 0인 PWM 신호를 생성하여 1일간 광원을 소등시키고, 다시 2일간 듀티비가 30인 PWM신호를 생성하여 광원을 30%의 밝기로 점등시킨다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 조명 시스템은 부조일 수에 따라 축전지의 충방전 효율이 떨어지는 단점을 해결하기 위하여, 광원을 구동시키는 구동전류 즉, 점등 전류를 3단계로 나누어 점등 전류를 제어한다. 사람들의 통행량이 많은 시간대에서는 100%로 점등하고, 통행량이 적은 나머지 시간 동안에는 50%로 점등하도록 점등 전류를 제어함으로써, 배터리의 사용량을 효율적으로 관리할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 조도 센서와 타이머를 이용하여 부조일 수를 자동으로 계산하고, 계산된 부조일 수가 사전에 설정된 기준일 수를 초과하는 경우, 광원이 30%로 점등되도록 자동 설정함으로써, 배터리의 사용량을 더욱 효율적으로 관리할 수 있다. 또한, 본 발명에서 제안하는 발광소자의 색상 조합 및 각 색상의 구성 비율을 통해, 70~80%이상의 광 효율을 제공할 수 있고, 동시에 감성 조명 및 향상된 연색성(Color Rendering)을 제공하게 된다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (13)

1. 계절별 부조일 수(non-sun period) 및 하루 시간대별로 서로 다른 밝기의 점등 구간이 설정되어, 한 주기 내에서 온(ON) 구간이 차지하는 듀티비(duty ratio)에 따라 밝기의 세기가 조절되는 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation: PWM) 신호를 포함하는 제어 신호를 출력하는 제어부와, 상기 제어 신호에 응답하여 구동 전류를 출력하는 광원 구동부 및 상기 구동 전류에 응답하여 시간대별로 서로 다른 밝기로 점등하는 복수의 발광소자를 포함하고, 상기 복수의 발광소자는 주황색 발광소자, 녹색 발광소자 및 상기 주황색 발광소자와 상기 녹색 발광소자를 둘러싸는 백색 발광소자를 포함하는 광원부를 포함하는 조명 시스템에 있어서,
   상기 광원부는,
   75 이상의 연색 지수를 제공하기 위하여, 상기 주황색 발광소자와 상기 녹색 발광소자를 합한 개수와 상기 백색 발광소자의 개수가 1 대 9 내지 1 대 11의 구성 비율로 구성되고,
   감성 조명을 실현하기 위하여, 상기 주황색 발광소자의 온 구간과 상기 녹색 발광소자의 온 구간은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
   
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3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
   하루 중 일몰 후 6시간 및 일출 전 1시간 동안, 상기 듀티비가 100인 상기 PWM 신호를 출력하고,
   하루 중 일몰 후 6시간 및 일출 전 1시간을 뺀 나머지 시간에서, 상기 듀티비가 50인 상기 PWM 신호를 출력하는 것인 조명 시스템.
   
4. 제3항에 있어서,
   계절별로 일출시간과 일몰시간이 저장된 메모리; 및
   상기 하루를 시간 단위로 카운팅 하고, 카운팅된 결과를 상기 제어부로 제공하는 타이머를 더 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 메모리에 저장된 일출시간과 일몰시간 및 상기 타이머로부터의 상기 카운팅된 결과에 근거하여 상기 100 및 상기 50 중 어느 하나의 듀티비를 갖는 상기 PWM 신호를 출력하는 것인 조명 시스템.
   
5. 제4항에 있어서,
   주변환경의 조도 값을 측정하는 조도 센서를 더 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 측정된 조도 값과 상기 타이머로부터의 카운팅된 결과에 근거하여, 부조일 수를 판단하고, 상기 부조일 수(non-sun shine period)에 따라 상기 50보다 낮은 듀티비를 갖는 상기 PWM 신호를 출력하는 것인 조명 시스템.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 메모리에는 기설정된 기준일 수가 더 저장되고,
   상기 제어부는,
   상기 메모리를 참조하여 부조일 수(non-sun shine period)가 기준일 수를 초과하는 경우, 상기 듀티비가 30인 상기 PWM 신호를 출력하는 것인 조명 시스템.
   
7. 제3항 또는 제5항에 있어서,
   상기 PWM 신호는,
   상기 주황색 엘이디를 발광시키는 제1 PWM 신호;
   상기 녹색 엘이디를 발광시키는 제2 PWM 신호; 및
   상기 백색 엘이디를 발광시키는 제3 PWM 신호를 포함하고,
   제1 PWM 신호의 온 구간과 상기 제2 PWM 신호의 온 구간은 1:1인 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
   
8. 제1항에 있어서, 상기 광원 구동부는,
   태양 광으로부터 생성된 전원을 공급받아서 상기 구동 전류를 출력하는 것인 조명 시스템.
   
9. 제8항에 있어서, 상기 태양광을 이용하여 상기 광원구동부로 전원을 공급하는 전원 공급부를 더 포함하고,
   상기 전원 공급부는,
   상기 태양 광을 수집하고, 수집된 태양 광을 전기 에너지를 변환하는 솔라 모듈; 및
   상기 변환된 전기 에너지가 배터리에 과충전 및 과방전되는 것을 방지하기 위하여, 상기 제어부에 의해 PWM 충전 방식으로 제어되어 상기 변환된 전기 에너지를 상기 배터리에 충전시키는 배터리 충전 모듈
   을 포함하는 조명 시스템.
   
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