KR101175923B1 - 태양광 및 ｌｅｄ 복합 조명 시스템과 그의 운용 방법 - Google Patents

태양광 및 ｌｅｄ 복합 조명 시스템과 그의 운용 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광 및 LED 복합 조명 시스템 및 그의 운용 방법에 관한 것으로, 태양광 조명과 LED 조명을 일체형 및 통합형으로 구성하고 원하는 공간에 적절한 조명 상태를 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 태양광 및 LED 복합 조명 시스템 운용 방법 태양광 조명기와 LED 조명기가 교번적으로 배치된 조명부의 태양광 조명 또는 상기 태양광 조명과 상기 LED 조명의 통합된 조명 중 어느 하나를 공급하는 과정, 상기 태양광 조명의 조도 값 또는 상기 통합된 조명의 조도 값을 센싱하는 과정, 상기 태양광 조명의 센싱 조도 값 또는 상기 통합된 조명의 센싱 조도 값이 기 설정값과 다른 경우 상기 조도 값의 변화를 보충할 수 있는 밝기의 광을 상기 LED 조명기를 이용하여 제공하는 과정을 포함하는 구성을 개시한다.

Description

태양광 및 ＬＥＤ 복합 조명 시스템과 그의 운용 방법{Combination Lightening System Including Solar and LED And Operation Method thereof}
본 발명은 조명 시스템에 관한 것으로, 특히 태양광 조명과 LED 조명을 복합적으로 운용하여 필요로 하는 조도를 유지하도록 함으로써 소모 전력을 저감함과 아울러 안정적인 조명 지원을 수행할 수 있는 태양광 및 LED 복합 조명 시스템과 그의 운용 방법에 관한 것이다.
최근 전 세계적으로 관심사가 되고 있는 주요 이슈 중 하나는 에너지와 친환경에 대한 것이다. 특히 모든 산유국들이 생산된 원유에 대해 수출 가격을 국제적으로 조정함으로써 자국의 경제적 이익을 실현하는데 가장 중요한 도구로 삼고 있음에 따라 대체 에너지의 개발이나 에너지 절약의 이슈가 대두되었다. 한편 세계 각국은 에너지 사용과 그 사용에 따른 비용 소모가 막대하여 국가 재정에 심각한 적자요인이 되고 있으며, 또한 에너지 사용으로 인한 환경오염문제도 국민건강과 생활환경에 심각한 문제로 떠오르고 있는 실정이다. 이에 따라 선진국들은 신 재생 에너지 및 에너지 효율 극대화를 위한 심혈을 기울이고 있다.
일예로서, 가정생활이나 다양한 노동 환경에 필요한 채광을 유지 또는 공급하기 위하여 태양광을 이용하는 사례가 개발 및 적용되고 있다. 그러나 종래 태양광을 이용하는 사례는 단지 태양에서 전달되는 빛을 다양한 경로를 통하여 특정 공간에 제공하는데 그치기 때문에 태양광이 전달되지 않거나 전달량이 약한 위치 또는 태양광이 없는 시간에서는 적절한 조명을 제공할 수 없는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 태양광 조명과 LED 조명을 일체형 및 통합형으로 구성하고 원하는 공간에 적절한 조명 상태를 제공할 수 있도록 하는 태양광 및 LED 복합 조명 시스템과 그의 운용 방법을 제공함에 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양광 및 LED 복합 조명 시스템은 집광부, 광연결부, 광전달부, 조명부를 포함한다. 상기 집광부는 태양광을 집광하는 역할을 수행하며, 상기 광연결부는 상기 집광부가 집광한 광을 광섬유에 접속시키는 역할을 수행하고, 상기 광전달부는 상기 광연결부에 연결되어 상기 집광된 태양광을 일정 공간에 전달하는 역할을 수행한다. 그리고 상기 조명부는 상기 일정 공간에 배치되어 상기 광전달부가 전달하는 태양광을 조명하는 태양광 조명기, 상기 태양광 조명기와 일체형으로 배치되어 상기 태양광 조명기의 조도 변화에 따라 조절된 밝기의 광을 조사하는 LED 조명기를 포함한다.
본 발명은 또한 태양광 조명기와 LED 조명기가 교번적으로 배치된 조명부의 태양광 조명 또는 상기 태양광 조명과 상기 LED 조명의 통합 조명 중 어느 하나를 공급하는 과정, 상기 태양광 조명의 조도 값 또는 상기 통합 조명의 조도 값을 센싱하는 과정, 상기 태양광 조명의 센싱된 조도 값 또는 상기 통합 조명의 센싱된 조도 값이 기 설정값과 다른 경우 상기 조도 값의 변화를 보충할 수 있는 밝기의 광을 상기 LED 조명기를 이용하여 제공하는 과정을 포함하는 태양광 및 LED 복합 조명 시스템 운용 방법의 구성을 개시한다.
본 발명의 실시 예에 따른 태양광 및 LED 복합 조명 시스템 및 그의 운용 방법에 따르면, 본 발명은 태양광의 채광 기술과 LED 조명을 동시 운용함으로써 특정 LED 조명 제공에 소모되는 전력 소모를 저감시킬 수 있다.
또한 본 발명은 LED 조명으로 태양광의 채광을 보조함으로써 태양광을 적절하게 집광할 수 있는 없는 시간이나 위치에서도 적절한 조명 환경을 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 적절한 조명 환경을 태양광의 조명 상태에 따라 자동 조절하도록 함으로써, 별도의 관리가 없는 상황 하에서도 적절한 조명 상태가 유지되도록 지원할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 조명 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 블록도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 집광부의 특정 형태를 개략적으로 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 집광부, 광연결부 및 광전달부의 구성을 보다 상세히 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 집광부의 구성 중 집광기의 대향 방향 조정을 위한 구성을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 조명부의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 조명부의 구성을 개략적으로 나타낸 구조도,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 조명 시스템이 적용되는 환경을 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 조명 시스템의 운용 방법을 설명하기 위한 순서도.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명의 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하세서 설명하는 본 발명은 자연광인 태양광의 채광을 제공할 수 있는 태양광 조명기와 LED 조명을 제공할 수 있는 LED 조명기를 통합적으로 적용한 태양광 조명 및 LED 조명 일체형구조의 조명장치에 대한 것으로서, 태양광을 필요로 하는 모든 장소에 효과적으로 자연채광을 공급할 수 있는 채광기구와 유도기구를 제공하고, LED를 이용하여 산광기구로 LED 조명이 가능하면서 주야간 시간의 제한없이 일정한 조도의 제어가 가능한 일체형 조명 시스템에 관한 것이다. 그리고 본 발명은 태양광의 집광에서 발생할 수 있는 고온의 열처리를 산광과 공랭의 방식으로 처리하여 저렴한 비용으로 조명 시스템에서 발생할 수 있는 열처리를 수행할 수 있도록 지원한다. 이러한 본 발명은 태양광과 LED광 일체형 조명기기를 제작함으로써 식물공장, 식물농원, 실내채광, 지하공간에의 채광 등 다양한 환경에서 적용할 수 있다. 이하 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 조명 시스템의 구성과 각 구성들의 역할 및 조명 시스템의 운용 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 조명 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
상기 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 조명 시스템(1)은 집광부(10), 광연결부(20), 광전달부(30) 및 조명부(100)의 구성을 포함할 수 있다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 조명 시스템(1)은 태양광의 집광과 전달을 위하여 집광부(10), 광연결부(20) 및 광전달부(30)를 포함하며, 전달된 태양광을 조명부(100)에 배치된 태양광 조명기(110)를 통하여 일정 공간에 조사되도록 지원할 수 있다. 이때 상기 조명 시스템(1)은 상기 조명부(100)를 태양광 조명기(110)와 LED 조명기(120)의 복합적인 구성으로 형성함으로써, 태양광 조명기(110)의 조명 상태에 따라 상기 LED 조명기(120)의 조도를 변경하도록 지원할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 조명 시스템(1)은 태양광을 운용할 수 있는 시기나 위치에서는 태양광만을 기반으로 조명을 운용하다가 태양광의 집광이 적절한 수준 이하로 떨어지는 경우 LED 조명기(120)를 함께 운용함으로써 보다 안정적이면서도 적절한 조명 상태를 사용자의 요구에 맞도록 지원할 수 있다. 이하 상기 각 구성들에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
상기 집광부(10)는 태양으로부터 전달되는 태양광을 집광하는 구성이다. 그리고 상기 집광부(10)는 태양으로부터 전달되는 태양광을 효율적으로 집광하기 위하여 태양의 위치에 따라 태양을 바라보는 집광부(10)의 위치를 변경할 수 있다. 이러한 집광부(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 포물경의 형태로 구성되거나 프리넬 렌즈 방식으로 구성될 수 있다. 포물경 방식의 집광부(10A)는 파라볼릭 형태의 집광기를 포함하고, 상기 파라볼릭 형태의 집광기가 태양으로부터 전달되는 태양광을 집광하여 집광기에 마련된 거울 방향으로 전달하는 방식으로 운용된다. 이때 상기 포물경 방식의 집광부(10A)는 상기 거울로 전달되는 태양광을 파라볼릭 형태의 집광기 중심에 위치한 광연결부(20)로 전달할 수 있다. 여기서 상기 파라볼릭 형태의 집광기는 태양으로부터 어떠한 각도로 입사되는 태양광이라 하더라도 중심부에 위치한 거울로 태양광을 전달할 수 있도록 일정한 굴곡을 가지며 형성되는 것이 바람직하다. 한편 프리넬 렌즈 방식의 집광부(10B)는 다수의 프리넬 렌즈로 구송된 일정 형태의 판낼을 마련하고, 상기 판낼을 태양광이 비추는 방향으로 배치하여 구성할 수 있다. 그러면 상기 프리넬 렌즈 방식의 집광부(10B)는 태양으로부터 전달되는 태양광을 집광하여 상기 프리넬 렌즈 방식의 집광부(10B) 일측에 마련된 광연결부(20)로 집광된 태양광을 전달할 수 있다. 상기 프리넬 렌즈 방식의 집광부(10B)는 보다 많은 태양광을 집광하기 위해서 보다 많은 프리넬 렌즈들이 구축된 판낼을 추가로 마련할 수 있으며, 건물의 옥상이나 개활지 등에 설치하여 별도의 장애물 없이 태양광을 효과적으로 집광할 수 있도록 배치하는 것이 바람직하다. 상기 집광부(10)는 광의 집광 과정에서 발생하는 고온 환경의 열처리를 수행하면서 태양의 위치에 따라 일정한 각도로 이동하도록 설계되는 것이 바람직하다. 이를 위한 상기 집광부(10)의 추가 형태에 대해서 도 3 및 도 4를 참조하여 보다 상세히 후술하기로 한다.
상기 광연결부(20)는 상기 집광부(10)가 집광하여 전달한 태양광을 상기 광전달부(30)에 전달하는 구성이다. 이러한 광연결부(20)는 상기 집광부(10)에 탈착이 가능한 형태로 제작될 수 있으며, 상기 집광부(10)가 집광하여 전달한 태양광을 상기 광전달부(30)에 전달하기 위하여 광섬유 등으로 구성될 수 있다. 특히 상기 광연결부(20)는 집광되는 광을 효율적으로 광전달부(30)에 전달하기 위하여 즉 집광 광원의 신호 전달의 효율을 높이기 위하여 광전달 효율이 높은 특수 광섬유 즉 "Visible Special Fiber"로 구성될 수 있다. 상기 광연결부(20) 구조에 대하여 도 3을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
상기 광전달부(30)는 상기 광연결부(20)와 접속되어 상기 광연결부(20)로부터 전달받은 집광된 태양광을 특정 위치까지 전달하는 구성이다. 이러한 광전달부(30)의 일단은 상기 광연결부(20)에 접속되며, 타단은 상기 조명부(100)의 태양광 조명기(110)에 연결될 수 있다. 따라서 상기 광전달부(30)는 상기 집광부(10)가 있는 위치에서 채광이 필요한 공간까지 이어지는 통로 역할을 수행하며, 설치 비용 등을 고려하여 POF(Plastic Optic Fiber)로 구성될 수 있다.
상기 조명부(100)는 상기 광전달부(30)와 연결되어 태양광을 조사하는 태양광 조명기(110)와, 상기 태양광 조명기(110)로부터 조사되는 조도 또는 태양광 조명기(110)와 LED 조명기(120)로부터 조사되는 통합된 광의 조도를 센싱하고 조도 값의 변화에 따라 특정 조도의 광을 조사하도록 제어되는 LED 조명기(120)를 포함할 수 있다. 이러한 조명부(100)는 상기 광전달부(30)의 끝단에 연결되며 채광이 필요한 공간의 일정 지점에 배치될 수 있다. 이때 상기 조명부(100)는 해당 공간 중 광이 조사될 필요가 있는 방향 즉 사용자가 설정한 방향으로 광이 조사되도록 배치될 수 있다. 이때 조명부(100)는 상기 태양광 조명기(110) 및 상기 LED 조명기(120)로부터 발생하는 열을 방열할 수 있는 구조로 마련될 수 있다. 또한 상기 태양광 조명기(110)의 광 또는 통합된 광의 조도 변화에 따라 일정 방향으로 적절한 조명이 조사될 수 있도록 태양광 조명기(110)의 번들과 LED 조명기(120)의 번들들이 일정 영역에 교번적으로 배치될 수 있다. 상기 조명부(100)의 구성이 대해서는 도 5 및 도 6을 참조하여 보다 상세히 후술하기로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 조명 시스템(1)은 태양광과 LED가 복합된 일체형구조의 조명 구조를 제공할 수 있으며, 태양광의 조도 변화에 따라 LED 조명기(120)의 조도를 변경하여 일정한 조도를 가지는 광이 조사될 수 있도록 지원할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 집광부(10)의 일부 구조, 광연결부(20) 및 광전달부(30)들이 연결된 조명 시스템(1) 구성의 단면을 나타낸 도면이다.
상기 도 3을 참조하면, 상기 집광부(10)는 집광기(12)를 이용하여 태양이 조사하는 태양광을 집광할 수 있다. 그리고 상기 집광부(10)는 집광기(12)가 집광한 광을 도시된 바와 같은 방열 구조물을 통하여 광연결부(20)에 전달함으로써, 집광 과정에서 발생할 수 있는 고온에 대한 열처리를 수행할 수 있다.
이를 보다 상세히 설명하면, 상기 방열 구조물은 오목 렌즈(11), 콜리메이터 렌즈(13), 렌즈 고정대(17)와 케이스(15) 및 위치 조정기(19)를 포함할 수 있다. 상기 오목 렌즈(11)는 상기 집광기(12)와 대면되는 위치에 배치되데, 상기 집광기(12)가 전달한 집광된 태양광을 일정 범위로 분산 즉 산광하는 역할을 수행한다. 일반적으로 집광기(12)에 의하여 태양광이 집광되면, 집광된 태양광이 위치하는 지점에서는 고온의 열이 발생하게 된다. 이에 따라 상기 오목 렌즈(11)는 상기 집광기(12)가 집광한 태양광을 일정 범위로 분산함으로써 특정 지점에서 고온의 열이 발생하는 것을 방지하도록 지원한다.
한편 상기 오목 렌즈(11) 하부에는 콜리메이터 렌즈(13)가 배치될 수 있다. 상기 콜리메이터 렌즈(13)는 상기 오목 렌즈(11)로부터 전달되는 광의 경로를 수직하게 일으켜 세우는 즉 광의 경로를 평행하게 한 다음 경로가 변경된 태양광을 광연결부(20)로 전달하는 렌즈이다. 이를 위하여 상기 콜리메이터 렌즈(13)는 상기 오목 렌즈(11) 방향으로는 볼록한 형태로 구성되며, 상기 광연결부(20) 방향으로는 평평한 형태로 구성될 수 있다.
상기 렌즈 고정대(17)는 상기 오목 렌즈(11)와 상기 콜리메이터 렌즈(13)를 고정하는 구성임과 아울러, 상기 위치 조정기(19)의 제어에 따라 상하로 일정 길이만큼 이동할 수 있는 구성이다. 이러한 렌즈 고정대(17)는 케이스(15) 내측벽에 마련되데, 위치 조정기(19)의 조정에 의하여 상하로 이동이 가능하도록 형성될 수 있다. 상기 케이스(15) 내측벽에 마련된 렌즈 고정대(17)의 일측 끝단은 상기 오목 렌즈(11)의 테두리 영역을 지지함으로써 상기 오목 렌즈(11)를 고정시킨다. 그리고 상기 렌즈 고정대(17)의 바닥면은 상기 콜리메이터 렌즈(13)의 평평한 면과 대면되어 상기 콜리메이터 렌즈(13)를 지지할 수 있다. 한편 상기 렌즈 고정대(17)의 바닥면 중앙은 상기 콜리메이터 렌즈(13)가 일으켜 세운 광을 광연결부(20)로 전달하기 위한 홀이 형성될 수 있다. 상기 홀의 크기는 상기 케이스(15)에 형성되는 홀의 크기와 유사하게 형성될 수 있다. 한편 도시된 도면에서 콜리메이터 렌즈(13)는 상기 렌즈 고정대(17)의 바닥면에 놓이는 구조로만 나타내었으나, 상기 콜리메이터 렌즈(13)의 유동을 방지하기 위한 추가 구성물이 상기 렌즈 고정대(17)에 형성될 수 있다. 즉 상기 콜리메이터 렌즈(13)를 상기 렌즈 고정대(17)에 고정시키기 위하여 상기 콜리메이터 렌즈(13)의 측면을 고정하는 돌기가 상기 렌즈 고정대(17)의 측벽으로부터 돌출되어 형성될 수 있다. 또한 상기 렌즈 고정대(17)와 상기 콜리메이터 렌즈(13)가 대면되는 영역에 접착부재를 마련함으로써, 상기 콜리메이터 렌즈(13)를 상기 렌즈 고정대(17)의 바닥면에 고정시킬 수 도 있다. 추가로 상기 콜리메이터 렌즈(13)는 상기 오목 렌즈(11)와는 관계없이 상하 방향으로 독립되게 이동시키도록 구성될 수 있다. 이 경우 상기 렌즈 고정대(17)는 상기 오목 렌즈(11) 이동과 상기 콜리메이터 렌즈(13) 이동을 각각 개별적으로 지원하기 위하여 둘 이상의 조립물로 구성될 수 있을 것이다. 그러나 상기 오목 렌즈(11)와 상기 콜리메이터 렌즈(13) 사이의 거리는 제작 당시 상기 오목 렌즈(11)로부터 전달되는 태양광이 콜리메이터 렌즈(13)의 볼록면에 적절하게 전달되도록 결정될 수 있으므로, 오목 렌즈(11)와 콜리메이터 렌즈(13) 사이의 거리가 변경되지 않도록 방열 구조물을 구성할 수 도 있다. 즉 상기 렌즈 고정대(17)에 위치하는 오목 렌즈(11)와 상기 콜리메이터 렌즈(13)는 상기 위치 조정기(19)의 조정에 따라 동시에 상하 방향으로 이동될 수 있으며, 설계자의 의도에 따라 상기 오목 렌즈(11)와 상기 콜리메이터 렌즈(13)를 각각 독립되게 상하 방향으로 이동되도록 설계할 수 도 있을 것이다. 한편 상기 렌즈 고정대(17)는 상기 집광기(12)가 전달한 태양광이 입사되는 오목 렌즈(11)의 일정면, 상기 오목 렌즈(11)가 전달한 태양광이 입사되는 콜리메이터 렌즈(13)의 볼록면 등에서 발생하는 열을 방열처리하기 위한 구조로 형성될 수 있다. 예를 들면 상기 렌즈 고정대(17)는 열전도율이 뛰어난 재질 예를 들면 금속 재질의 얇은 열전도판을 표면적을 비약적으로 증가시킬 수 있는 배치 예를 들면 일정 간격을 가지며 적층한 형태로 구성할 수 있을 것이다. 이에 따라 상기 렌즈 고정대(17)는 상기 오목 렌즈(11) 및 상기 콜리메이터 렌즈(13)에서 발생하는 발열을 효율적으로 방열할 수 있도록 지원한다. 한편 상술한 설명에서 렌즈 고정대(17)가 상기 케이스(15)의 바닥면까지 형성되는 것으로 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 상기 렌즈 고정대(17)는 상기 케이스(15)의 내측벽 중 일부에만 배치되고 상기 케이스(15)의 바닥면에는 배치되지 않을 수 도 있다. 그러면 상기 콜리메이터 렌즈(13)는 상기 렌즈 고정대(17)의 바닥면이 아닌 상기 케이스(15)의 바닥면에 평평한 면이 대면될 수 있을 것이다.
상기 케이스(15)는 상기 렌즈 고정대(17)를 감쌈과 아울러 상기 오목 렌즈(11)의 가장자리 영역을 지지할 수 있다. 이러한 상기 케이스(15)는 상기 오목 렌즈(11) 방향이 개구된 원통형의 형상으로 제작되데, 그 바닥면은 상기 광연결부(20)와의 연결을 위한 홀이 형성될 수 있다. 상기 케이스(15)에 형성되는 홀은 상기 렌즈 고정대(17)에 형성되는 홀과 연결되며 결과적으로 상기 광연결부(20)는 상기 케이스(15)의 홀과 상기 렌즈 고정대(17)의 홀을 관통하여 상기 콜리메이터 렌즈(13)에 접촉될 수 있다. 상기 렌즈 고정대(17)가 바닥면이 없는 형태로 형성되는 경우 상기 광연결부(20)는 상기 케이스(15)의 홀만을 관통하여 상기 콜리메이터 렌즈(13)와 대면될 수 있다. 이러한 케이스(15)는 에폭시 등으로 형성될 수 있다. 그리고 상기 케이스(15)의 일정 영역은 상기 렌즈 고정대(17)의 효율적인 방열을 위하여 공기순환로를 마련할 수 있다. 그러면 열전도율이 뛰어난 재질로 마련된 상기 렌즈 고정대(17)는 상기 케이스(15)의 공기순환로를 통하여 방열을 할 수 있다. 여기서 상기 케이스(15)는 보다 높은 방열을 위하여 상기 렌즈 고정대(17)가 외부로 노출되도록 일정한 홀 등을 마련하여 구성될 수 도 있을 것이다.
상기 위치 조정기(19)는 상기 케이스(15) 일측에 마련되어, 상기 오목 렌즈(11) 및 상기 콜리메이터 렌즈(13) 중 적어도 하나를 동시에 또는 각각 상하 방향으로 위치 조정할 수 있도록 지원한다. 상기 오목 렌즈(11) 및 상기 콜리메이터 렌즈(13)가 상기 렌즈 고정대(17)에 동시 고정되고 상기 렌즈 고정대(17)가 일체형인 경우 상기 위치 조정기(19)는 하나의 렌즈 고정대(17) 위치만을 조정할 수 있도록 구성될 수 있으며, 이때 상기 렌즈 고정대(17)의 상하 운동을 지원하는 형태로 설계될 수 있다. 그리고 상기 오목 렌즈(11) 및 상기 콜리메이터 렌즈(13)가 각각 개별적으로 위치 조정될 수 있도록 구성되는 경우, 상기 위치 조정기(19)는 상기 오목 렌즈(11)가 고정된 렌즈 고정대(17) 부분을 상하 방향으로 이동 및 고정시킬 수 있는 장치와 상기 콜리메이터 렌즈(13)가 고정된 렌즈 고정대(17) 부분을 상하 방향으로 이동 및 고정시킬 수 있는 장치를 포함하는 형태로 설계될 수 있다. 이러한 위치 조정기(19)는 케이스(15) 측벽에 나사산을 가지는 일정 길이의 홀을 마련하고 해당 홀을 상하 방향으로 이동 가능하도록 회전 운동하는 나사 구조물로 형성될 수 있다. 또한 상기 위치 조정기(19)는 케이스(15) 측벽에 일정 개수의 홀이나 홈을 마련하고 해당 홀이나 홈에 고정되는 돌기 구조물로 형성될 수 있다. 즉 상기 위치 조정기(19)는 상기 오목 렌즈(11) 및 콜리메이터 렌즈(13)를 일정 방향으로 운동시킬 수 있는 다양한 형태의 구조물로 설계가 가능할 것이다.
상기 광연결부(20)는 상기 콜리메이터 렌즈(13)가 전달하는 태양광을 상기 광전달부(30)에 전달하는 특수 광섬유(Visible Special Fiber)(21)와, 상기 특수 광섬유(21)를 둘러쌈과 아울러 상기 광전달부(30)와 상기 특수 광섬유(21)의 접속을 지지하는 지지물(25)을 포함할 수 있다. 상기 특수 광섬유(21)의 일면은 상기 콜리메이터 렌즈(13)의 평평한 면과 대면되어 콜리메이터 렌즈(13)로부터 태양광을 전달받게 된다. 따라서 상기 특수 광섬유(21)의 일면은 상기 콜리메이터 렌즈(13)의 평평한 면과 대면되는 면이 매끄럽게 형성되는 것이 바람직하며, 상기 콜리메이터 렌즈(13)의 일면과 적절하게 대면되는 것이 바람직하다. 한편 상기 특수 광섬유(21)의 타면은 상기 광전달부(30)의 끝단과 대면된다. 이때도 상술한 바와 같이 적절한 태양광 전달을 위하여 해당 면들이 매끄럽게 형성되는 것이 바람직할 것이다. 한편 상기 지지물(25)의 상단부는 상기 집광부(10)의 케이스(15) 바닥면에 형성된 홀에 삽입된다. 이때 상기 광연결부(20)는 상기 집광부(10)의 케이스(15)의 바닥면 홀에 탈착이 가능한 형태로 제작되는 것이 바람직하다. 예를 들면 상기 특수 광섬유(21)를 감싸는 지지물(25)의 직경은 상기 케이스(15)의 바닥면 홀의 직경과 유사하거나 다소 크게 형성되어 억지끼움 방식으로 상기 케이스(15)에 고정될 수 있을 것이다. 이 경우 상기 지지물(25)은 신축성을 가지는 소재로 형성되어 상기 케이스(15)의 바닥면 홀을 관통한 후 일정한 탄력으로 케이스(15)에 고정될 수 있을 것이다. 다른 예로서, 상기 지지물(25)의 상단부에는 나사산이 형성될 수 있으며, 상기 케이스(15)의 바닥면 홀 또한 상기 지지물(25)에 형성된 나사산과 대응되는 나사산을 가지도록 형성될 수 있다. 그러면 사용자는 상기 광연결부(20)를 상기 케이스(15)의 바닥면 홀에 나사 결합으로 결합함으로써 보다 안정적이며 효율적인 광연결부(20) 및 케이스(15) 간 결합을 수행할 수 있을 것이다. 추가로 본 발명의 집광부(10)와 광연결부(20)는 상기 지지물(25)과 케이스(15)의 결합 및 고정을 위한 추가 구조물이 더 마련될 수 도 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 집광부(10)의 구조 중 태양의 위치 변경에 따른 집광부(10)의 태양에 대한 대향면 이동을 위한 추가 구성을 나타낸 도면이다.
상기 도 4를 참조하면, 본 발명의 집광부(10)는 집광기(12)와 광 센서부(14) 및 집광 제어부(16)를 포함할 수 있다. 여기서 본 발명의 집광부(10)는 상기 도 2 및 도 3에서 설명한 다양한 구성물을 포함함과 아울러 추가로 광 센서부(14)와 집광부(10)의 구성을 포함할 수 있을 것이다. 그리고 상기 집광기(12)의 구조는 다양한 형태 예를 들면 포물경 형태 또는 프리넬 렌즈들의 집합 형태로 구성될 수 있다.
상기 광 센서부(14)는 상기 집광기(12)가 집광하는 집광의 양을 센싱할 수 있으며, 또한 상기 태양으로부터 일정 방향으로 전달되는 태양광의 전달 방향을 센싱할 수 있는 구성이다. 이러한 광 센서부(14)는 상기 집광기(12)가 보다 많은 양의 태양광과 대면하여 보다 많은 양의 태양광을 집광할 수 있도록 센싱된 집광의 양 또는 태양광의 전달 방향에 대한 정보를 상기 집광 제어부(16)에 전달할 수 있다.
상기 집광 제어부(16)는 상기 집광기(12)의 대향면을 일정 방향으로 움직이도록 제어하는 구성이다. 이를 위하여 상기 집광 제어부(16)는 상기 광 센서부(14)로부터 수신한 집광의 양에 대한 정보 및 태양광의 전달 방향에 대한 정보 중 적어도 하나의 정보를 기반으로 상기 집광기(12)의 대향면 전환 시점 및 대항면 전환 각도 또는 거리를 조절할 수 있다. 즉 시간의 변경에 따라 태양의 위치가 변경되어 상기 집광기(12)가 수집하는 집광의 양이 줄어들면, 상기 집광 제어부(16)는 광 센서부(14)로부터 전달되는 집광 양의 정보를 통하여 해당 집광기(12)의 대향면 변경에 대한 필요를 인식할 수 있다. 즉 상기 집광 제어부(16)는 광 센서부(14)가 전달한 집광 양이 기 설정된 값 이하로 줄어드는 경우, 상기 집광기(12)의 방향을 일정 방향으로 회전 또는 이동하도록 제어할 수 있다. 이때 상기 집광 제어부(16)는 상기 광 센서부(14)로부터 전달되는 집광 양의 정보가 일정 값 이상이 될 때까지 상기 집광기(12)의 방향을 회전하도록 제어하거나, 상기 집광기(12)가 수집할 수 있는 최대 집광의 양을 가지는 방향을 검출한 후, 집광기(12)가 해당 방향을 대면하도록 제어할 수 있다.
한편 상기 집광 제어부(16)는 상술한 작업 과정을 수행하면서 수집된 정보에 따른 집광기(12)의 동작 상태에 대한 조절에 대한 제어 정보를 누적하면서, 누적된 정보를 기반으로 상기 집광기(12)의 시간에 따른 회전과 이동 거리를 연산할 수 있다. 이후 상기 집광 제어부(16)는 광 센서부(14)를 동작시키지 않고 상기 집광기(12)의 회전과 이동을 상기 연산된 정보에 따라 움직이도록 제어할 수 있다. 그리고 상기 집광 제어부(16)는 상기 광 센서부(14)를 활용하여 일정 주기단위로 집광 양의 변화나 태양광의 전달 방향을 감지한 후, 해당 센싱 정보를 상기 집광기(12)의 움직임 보정 자료로 활용할 수 있다. 즉 상기 집광 제어부(16)는 누적된 제어 정보와 센싱 정보를 이용하여 학습하고, 학습에 따른 집광기(12) 움직임 보정을 수행하도록 지원할 수 있다.
한편 상술한 설명에서 상기 집광기(12)의 대향면 변경을 통하여 보다 많은 태양광이 조사되는 방향을 감지하도록 광 센서부(14)를 이용하는 사례에 대하여 설명하지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 본 발명의 집광부(10)는 상기 광 센서부(14)의 구성을 포함하지 않고, 기 저장된 프로그램 정보에 따라 상기 집광기(12)의 대향면 변경을 수행할 수 도 있다. 이를 보다 상세히 설명하면, 태양의 위치는 일정 위치 즉 위도와 경도로 표시되는 지구 상의 특정 지점에서 시간의 흐름에 따라 동일한 경로를 따라 이동하게 된다. 다시 말하여 지구가 기울어진 자전축을 기반으로 자전하면서 태양을 공전하기 때문에 지구의 특정 지점은 하루에 한번 낮과 밤이 반복되고, 공전에 의하여 낮과 밤의 길이가 서로 달라지게 되며, 상술한 자전축에 따라 발생하는 상기 지구의 자전 및 공전에 의하여 지구의 특정 지점에서 태양을 직선으로 바라보는 각도는 시간 변경에 따라 조금씩 변경될 수 있다. 그러나 지구의 자전 및 공전은 하루 및 1년을 주기로 반복적으로 변경되기 때문에 특정 지점의 위도와 경도 정보 및 날짜와 시간 정보를 아는 경우 태양의 위치를 자동으로 계산할 수 있다. 일예로써, SPA(Solar Position Algorithm : 이하 SOLPOS 알고리즘)을 이용한 프로그램은 지구의 특정 지점의 위도와 경도 정보 및 시간 정보 입력을 기반으로 태양의 위치를 연산할 수 있도록 지원할 수 있다. 여기서 상기 SOLPOS 알고리즘은 지구의 특정 지점 및 특정 시간에서 태양의 위치를 검출할 수 있는 NREL(National Renewable Energy Laboratory)에서 개발한 알고리즘으로서, 지구의 자전과 공전 및 축의 기울임을 기반으로 태양이 지구의 어떠한 지점에 위치하는지를 추적할 수 있도록 고안된 알고리즘이다.
본 발명의 집광 제어부(16)는 상기 SOLPOS 알고리즘을 내장하고, 수집된 위치 정보와 시간 정보를 이용하여 태양의 위치를 연산하고, 이를 기반으로 상기 집광기(12)의 대향 방향을 조절할 수 있다. 이때 상기 위치 정보는 상기 집광기(12)가 설치될 때, 해당 위치 정보를 사용자로부터 입력받거나, GPS(Global Positioning System) 모듈이 내장된 경우 상기 GPS 모듈을 이용하여 수집될 수 있다. 그리고 상기 시간 정보는 시각을 제공하는 타이머를 이용하여 획득할 수 있으며, 이를 위하여 상기 집광 제어부(16)는 상기 타이머를 마련할 수 있다. 그러면 상기 집광 제어부(16)는 광 센서부(14)의 센싱 정보에 관계없이, 상기 집광기(12)의 대향면 위치를 상기 태양의 위치에 정위치 시키도록 제어할 수 있게 된다.
추가로 상기 집광 제어부(16)는 상기 SOLPOS 알고리즘을 기반으로 계산된 태양의 위치에 따른 집광기(12)의 움직임 보정에 대한 정보에 상기 광 센서부(14)를 이용하여 획득된 정보를 보강하는 학습 과정을 통하여 보다 정확한 집광기(12)의 대향면 조정 작업을 수행할 수 도 있을 것이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 조명부(100)의 구성과 각 구성들의 역할을 설명하기 위한 블록도이며, 상기 도 6은 상기 조명부(100)의 배치 형태를 설명하기 위한 도면이다.
상기 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 조명부(100)는 태양광 조명기(110), LED 조명기(120), 조도 센서(140), 히트 싱크(131), 전원부(130), 조명 제어부(150) 및 메인 보드(151)를 포함할 수 있다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 조명부(100)는 상기 광전달부(30)가 전달하는 태양광을 상기 태양광 조명기(110)를 통하여 조사하고, 이때 상기 조도 센서(140)를 이용하여 상기 태양광 조명기(110)로부터 조사되는 태양광의 조도 또는 LED 조명기(120)로부터 광이 조사되는 경우 상기 태양광 조명기(110)와 상기 LED 조명기(120)의 통합된 광의 조도를 센싱할 수 있다. 그리고 상기 조명부(100)는 상기 센싱된 조도 변화에 따라 상기 LED 조명기(120)의 조도를 변경함으로써 상기 조명부(100)를 통하여 조사되는 통합 광이 일정한 값이 되도록 조정할 수 있다.
상기 태양광 조명기(110)는 광전달부(30)의 끝단으로부터 조사되는 광을 가이드하는 방사갓, 상기 방사갓을 따라 조사된 광을 방사하도록 지원하는 빔방사렌즈기능을 가지는 방사캡을 포함한다. 이러한 태양광 조명기(110)는 실질적으로 광전달부(30)의 끝단에서 조사된 광을 방사하는 기능만을 가질 수 있다. 즉 집광부(10)와 광연결부(20) 및 광전달부(30)가 태양으로부터 전달되는 태양광을 상기 조명부(100)가 설치된 공간에 전달하는 역할을 수행함으로 상기 태양광 조명기(110)는 광전달부(30)가 전달한 태양광을 사용자가 원하는 방향으로 조사되도록 지원하는 역할을 수행하게 된다. 상술한 태양광 조명기(110)는 상기 조명 제어부(150)가 실장되는 메인 보드(151) 및 메인 보드(151) 하부에 배치되는 히트 싱크(131) 상에 위치한다. 이때 상기 태양광 조명기(110)의 광을 전달하는 광전달부(30)는 상기 히트 싱크(131)와 상기 메인 보드(151)를 관통하여 배치되며, 상기 광전달부(30)의 끝단에서 조사되는 태양광은 상기 태양광 조명기(110)의 방사갓에 의해 가이드 된다.
상기 LED 조명기(120)는 상기 전원부(130)가 공급하는 전원을 이용하여 특정 광을 조사하는 LED 모듈, LED 모듈로부터 조사되는 광을 가이드하는 방사갓, LED 모듈에서 조사되는 LED 광을 방사하도록 방사갓의 개구된 부분을 덮는 방사캡을 포함할 수 있다. 상기 LED 모듈은 도 6에 도시된 바와 같이 다양한 파장의 모듈이 될 수 있다. 즉 상기 LED 모듈은 적색광원 LED칩, 청색광원 LED칩, 백색광원 LED칩 등 중 적어도 하나로 구성될 수 있으며, 상기 LED 조명기(120)가 설치되는 공간의 특성에 따라 보다 다양한 색광원의 LED칩을 포함할 수 도 있다. 한편 상기 태양광 조명기(110)와 상기 LED 조명기(120)는 상기 조명 제어부(150)가 실장된 메인 보드(151) 상에 서로 교번되게 배열될 수 있다. 즉 상기 메인 보드(151) 일정 면적을 가지는 경우 상기 태양광 조명기(110) 번들들과 상기 LED 조명기(120) 번들들이 서로 교번되게 배열되데 전체적으로 매트릭스 형태로 배열될 수 있을 것이다.
상기 조도 센서(140)는 상기 태양광 조명기(110)에 부착되거나 태양광 조명기(110)와 인접된 위치 및 기타 설계자가 설정한 다양한 위치에 배치될 수 있다. 그리고 상기 조도 센서(140)는 태양광 조명기(110)로부터 조사되는 태양광의 조도 또는 태양광 조명기(110)와 LED 조명기(120)의 통합된 광에 대한 조도를 센싱한다. 그리고 상기 조도 센서(140)는 센싱한 조도 값을 상기 조명 제어부(150)에 전달할 수 있다.
상기 히트 싱크(131)(heat sink)는 상기 조명 제어부(150)가 실장된 메인 보드(151)의 하부에 배치되어 상기 메인 보드(151)에서 발생하는 열을 흡수하는 역할을 수행한다. 또한 상기 히트 싱크(131)는 상기 태양광 조명기(110) 및 상기 LED 조명기(120)로부터 발생하는 열을 흡수한다.
상기 조명 제어부(150)는 상기 메인 보드(151) 상에 배치되어 상기 LED 조명기(120)의 조도 조절을 수행한다. 이때 상기 조명 제어부(150)는 상기 조도 센서(140)가 전달하는 태양광 조명기(110)의 조도 값에 따라 상기 LED 조명기(120)의 조도 값을 조절할 수 있다. 즉 상기 조명 제어부(150)는 조도 센서(140)로부터 전달되는 조도 값에 따라 태양광의 조도가 약할 때 자동적으로 LED 조명기(120)의 조도를 올려주어 상기 조명부(100)로부터 조사되는 광이 일정한 조도를 가질 수 있도록 지원한다. 예를 들면, 상기 조명 제어부(150)는 100%의 빛밝기를 기준으로 할 때 태양광 조명기(110)로부터 채광된 빛이 50% 밝기이면 LED 조명기(120)의 조명 밝기를 50%로 유지하도록 조절하고, 태양광 조명기(110)로부터 채광된 빛이 70% 밝기이면 LED 조명기(120)의 조명 밝기를 30%가 되도록 조절한다. 여기서 상기 LED 조명기(120)들의 색은 상기 조명부(100)가 적용되는 공간의 특성 즉 사용자의 요구에 따라 특정 색광원만을 조사하도록 배치되는 등 달라질 수 있다.
상기 메인 보드(151)는 상기 조명 제어부(150), 조도 센서(140), LED 조명기(120), 태양광 조명기(110)가 상부에 실장되며 하부에 상기 히트 싱크(131)가 배치된다. 이러한 상기 메인 보드(151)는 전원부(130)로부터 공급되는 전원을 상기 조명 제어부(150), 상기 조도 센서(140) 및 상기 LED 조명기(120)에 전달할 수 있다. 또한 상기 메인 보드(151)는 상기 조명 제어부(150)와 상기 조도 센서(140) 및 상기 LED 조명기(120)를 상호 연결하는 신호 라인이 배치된다. 한편 상기 메인 보드(151)는 상기 태양광 조명기(110)가 배치되는 공간상에서는 상기 광전달부(30)가 상기 태양광 조명기(110)를 통하여 광을 방사할 수 있도록 홀을 포함할 수 있다. 즉 상기 메인 보드(151)에 형성되는 홀은 상기 광전달부(30)가 관통하는 홀이 될 수 있다. 상기 홀이 형성되는 위치에는 상기 태양광 조명기(110)의 방사갓이 배치될 수 있다.
상기 전원부(130)는 상기 LED 모듈과 상기 조명 제어부(150) 및 조도 센서(140)에 필요한 전원을 공급하는 구성이다. 이러한 전원부(130)는 상기 조명 제어부(150)의 제어에 따라 상기 LED 모듈에 공급되는 전원의 양 즉 전압이나 전류량을 조절할 수 있다. 이에 따라 상기 LED 모듈의 조도가 변경된다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 조명부(100)는 태양광 조명기(110)가 조사하는 태양광의 밝기 변화를 조도 센서(140)를 이용하여 감지하고, 조도 변화에 따라 상기 LED 모듈의 밝기를 조절함으로써, 일정한 조도의 광이 지속적으로 공급될 수 있도록 자동 조절할 수 있다. 또한 본 발명의 조명부(100)는 LED 모듈의 밝기 조절을 태양광 조도 변화에 따라 조절함으로써, 태양광이 일정 값 이상으로 공급되는 동안에 LED 모듈에 의해 소비되는 전력 소모를 감소시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 조명 시스템(1)이 적용되는 환경에 대하여 개략적으로 나타낸 도면이다.
상기 도 7을 참조하면, 본 발명의 조명 시스템(1)이 적용되는 환경은 건물 내부나 지하 건물 환경이 될 수 있다. 상기 건물(2) 내부는 식물 생장 공간과 생활 공간 등 다양한 공간이 형성될 수 있다. 상기 건물(2)의 옥상이나 외부 즉 장애물의 방해 없이 효과적으로 태양광을 집광할 수 있는 위치에 본 발명의 실시 예에 따른 집광부(10)가 배치된다. 도면에서는 포물경 방식의 집광부(10A)와 프리넬 렌즈 방식의 집광부(10B)가 모두 설치된 형태를 나타내었다. 그러나 건물(2)의 용도나 조명 시스템(1) 설치자의 의도에 따라 두개의 집광부 방식 중 어느 하나만이 채택되어 설치될 수 도 있을 것이다.
한편 상기 조명 시스템(1)은 상기 집광부(10)와 연결되는 부위에 앞서 설명한 광연결부(20)가 배치될 수 있으며, 광연결부(20)는 집광된 광을 광전달부(30)에 전달하는 역할을 수행한다. 한편 상기 광전달부(30)의 일정 부분 특히 상기 집광부(10)의 광연결부(20)에 인접한 부분에는 분배함(23)이 배치될 수 있다. 이 분배함(23)은 상기 집광부(10)가 집광하고 광연결부(20)가 전달한 태양광을 다양한 공간에 나누어 전달할 수 있도록 지원하는 구성이다.
상기 분배함(23)과 연결되는 광전달부(30) 또는 상기 분배함(23)이 없는 경우 상기 광연결부(20)와 연결되는 광전달부(30)는 각각 필요한 공간에 배치된 조명부(100)에 태양광을 전달하게 된다. 예를 들어 상기 광전달부(30)의 끝단은 출하용 식물 생장 공간(101)과 관상용 식물 생장 공간(102) 및 기타 생활 공간에 배치될 수 있다. 각각의 위치에 배치된 광전달부(30)의 끝단은 실질적으로 조명부(100)의 태양광 조명기(110)에 연결되어 태양광을 방사하게 된다. 한편 출하용 식물 생장 공간(101)의 경우 일정량의 조도가 지속적으로 유지될 필요가 있을 수 있다. 이에 따라 상기 조명부(100)는 태양광 조명기(110)를 통하여 공급되는 태양광 이외에 LED 조명기(120)를 마련하여 태양광 조명기(110)의 조도 변화에 따라 일정한 조도의 조명이 공급될 수 있도록 지원할 수 있다. 즉 상기 조명부(100)는 상기 태양광 조명기(110)의 조도 변화에 따라 변환된 조도 값을 상기 LED 조명기(120)를 제어하여 보충할 수 있도록 제어할 수 있다. 한편 상기 관상용 식물 생장 공간(102)은 일정한 조도의 조명 공급이 불필요할 수 있는데, 이 경우 태양광 조명기(110)만을 포함하는 조명부(100)가 배치되어 태양광이 집광될 수 있는 시기에만 태양광을 제공할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 조명 시스템(1)은 태양광이 직접적으로 제공되지 않거나 태양광의 공급이 부족한 건물(2) 내에 태양관을 제공할 수 있도록 지원한다. 그리고 본 발명의 조명 시스템(1)은 태양광이 공급되는 공간의 특성에 따라 태양광 조명 변화를 고려한 LED 조명의 공급을 수행하여 필요한 조도의 광을 안정적으로 제공할 수 있도록 제어할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시 예에 따른 조명 시스템(1)의 각 구성과, 각 구성들의 세부 구성 및 형태와 각 구성들의 역할에 대하여 설명하였다. 이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 조명 시스템의 운용 방법에 대하여 순서도를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 조명 시스템(1)의 운용 방법을 설명하기 위한 도면이다.
상기 도 8을 참조하면, 본 발명의 조명 시스템 운용 방법은 먼저, 상기 조명 시스템(1)의 조명부(100)를 운용하여 801 단계에서 태양광 조명 및 LED 조명을 제공한다. 이때 상기 조명부(100)는 태양광 조명과 상기 LED 조명으로부터 조사되는 광의 조도 값이 일정 값이 되도록 LED 조명의 밝기를 조절할 수 있다. 이 과정에서 상기 조명부(100)는 태양광 조명의 밝기가 기 설정된 조도 값을 충족하는 경우 상기 LED 조명기(120)의 조명 공급을 차단할 수 도 있다. 따라서 상기 801 단계에서 상기 조명 시스템 운용 방법은 태양광 조명만이 제공되는 단계로 운용될 수 도 있을 것이다.
다음으로 상기 조명부(100)는 803 단계에서 조도 센서(140)를 이용하여 태양광 조명의 조도 값을 센싱하도록 제어하거나, 상기 태양광 조명과 LED 조명의 통합된 조명의 조도 값을 센싱하도록 제어할 수 있다. 여기서 상기 조도 센서(140)의 운용은 기 설정된 주기에 따라 운용될 수 있다. 즉 상기 조도 센서(140)의 운용은 실시간으로 운용될 수 도 있으나, 조도 센서(140) 운용에 필요한 전력 소모를 저감하기 위하여 일정한 주기에 따라 운용될 수 있다.
조도 센싱이 이루어지면, 상기 조명부(100)는 805 단계에서 센싱된 조도 값이 기 설정된 설정값 이하인지 여부를 확인한다. 이때 상기 설정값은 최초 특정 공간에 제공되어져야할 조도 값에 해당할 수 있다. 따라서 상기 설정값은 태양광 조명의 최초 설정값이거나 상기 태양광 조명과 상기 LED 조명의 통합된 조도의 설정값 중 어느 하나가 될 수 있다. 상기 805 단계에서 상기 센싱된 조도 값이 설정값 이상인 경우 상기 조명부(100)는 801 단계 이전으로 분기하여 이하 과정을 반복적으로 수행하도록 제어할 수 있다.
한편 상기 805 단계에서 센싱된 조도 값이 설정값 이하인 경우, 상기 조명부(100)는 807 단계로 분기하여 LED 조명의 조도를 증가하도록 제어할 수 있다. 이때 상기 조명부(100)는 상기 태양광 조명과 상기 LED 조명의 통합된 조도 값이 설정값에 이르도록 상기 LED 조명의 조도를 증가하도록 제어할 수 있다. 또한 상기 조명부(100)는 상기 태양광 조명의 조도에 대한 최초 설정값의 변화량을 확인하고, 해당 변화량에 대응하는 조도 값만큼 상기 LED 조명으로 보충할 수 있도록 상기 LED 조명기(120)의 밝기를 조절할 수 도 있다.
이후 상기 조명부(100)는 809 단계에서 조명 공급 종료 여부를 확인하고, 별도의 조명 공급 종료를 위한 신호 발생이 없는 경우 801 단계 이전으로 분기하여 이하 과정을 반복적으로 수행하도록 제어할 수 있다.
한편 상술한 설명에서는 태양광 조명의 조도 값 변화 또는 태양광 조명과 LED 조명의 통합된 조도 값의 변화가 기 설정된 설정값 이하인지 여부만을 검사하는 단계에 대하여 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 본 발명의 조명 시스템 운용 방법은 태양광 조명의 조도 값 변화 또는 태양광 조명과 LED 조명의 통합된 조도 값의 변화가 기 설정된 설정값 이상인지 여부를 확인할 수 있다. 여기서 본 발명의 조명 시스템 운용 방법은 조도 값의 변화가 설정값 이상인 경우 상기 LED 조명의 조도값을 감소시켜서 적절한 조도의 광이 조사되도록 제어할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 조명 시스템 운용 방법은 태양광 조명의 센싱된 조도 값 또는 태양광 조명과 LED 조명에 대한 통합 센싱 조도 값이 기 설정값과 다른 경우, 상기 LED 조명기로부터 조사되는 광의 밝기를 변화시켜 변화량만큼을 보충 또는 감소시킬 수 있도록 제어하는 과정으로 이해되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 조명 시스템의 운용 방법은 시간의 변화에 따라 함께 변화하는 태양광의 조명의 조도 변화 감지 또는 태양광 및 LED 광 조명의 합산 조도 변화 감지를 기반으로 설정된 조도의 광이 조사될 수 있도록 LED 조명의 조도를 제어할 수 있다. 이에 따라 사용자가 특정 공간에 제공되도록 특정 조도 값을 설정하면 본 발명의 조명 시스템은 해당 조도 값을 가지는 광이 안정적으로 제공되도록 자동 제어할 수 있다.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시 예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시 예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 이와 같이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 균등론에 따라 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
1 : 조명 시스템 2 : 건물
10, 10A, 10B : 집광부 11 : 오목 렌즈
12 : 집광기 13 : 콜리메이터 렌즈
14 : 광 센서부 15 : 케이스
16 : 집광 제어부 17 : 렌즈 고정대
19 : 위치 조정기 20 : 광연결부
21 : 특수 광섬유 23 : 분배함
25 : 지지물 30 : 광전달부
100 : 조명부 101 : 출하용 식물 생장 공간
102 : 관상용 식물 생장 공간 110 : 태양광 조명기
120 : LED 조명기 130 : 전원부
131 : 히트 싱크 140 : 조도 센서
150 : 조명 제어부 151 : 메인 보드

Claims (8)

  1. 태양광을 집광하는 집광부;
    상기 집광부가 집광한 광을 광섬유에 접속시키는 광연결부;
    상기 광연결부에 연결되어 상기 집광된 태양광을 일정 공간에 전달하는 광전달부;
    상기 일정 공간에 배치되어 상기 광전달부가 전달하는 태양광을 조명하는 태양광 조명기, 상기 태양광 조명기와 일체형으로 배치되어 상기 태양광 조명기의 조도 변화에 따라 조절된 밝기의 광을 조사하는 LED 조명기를 포함하는 조명부;
    를 포함하며, 상기 집광부는
    상기 태양광을 집광하는 집광기;
    상기 집광기가 전달하는 태양광을 일정 범위로 분산시키는 오목 렌즈;
    상기 오목 렌즈가 분산한 광의 경로를 평행하게 변형시키는 콜리메이터 렌즈;
    상기 오목 렌즈 및 상기 콜리메이터 렌즈를 고정하고, 열전도율이 높은 재질로 형성되어 상기 광의 집광, 분산, 변형 과정에서 발생하는 열을 방열하는 렌즈 고정대;
    상기 렌즈 고정대를 감싸는 케이스;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 및 LED 복합 조명 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 집광부는
    상기 태양광을 집광하는 집광기;
    상기 집광기의 태양을 바라보는 대향 방향을 상기 집광기의 위치 및 시간에 따라 제어하는 집광 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 및 LED 복합 조명 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 집광기의 집광 광량 또는 태양광의 전달 방향 중 적어도 하나를 센싱하여 상기 집광 제어부에 전달하는 광 센서부;를 더 포함하고,
    상기 집광 제어부는
    상기 광 센서부가 수집하는 태양광의 전달 방향 및 상기 집광기의 집광의 양 중 적어도 하나를 기반으로 상기 집광기의 태양을 바라보는 대향 방향을 제어하는 것을 특징으로 하는 태양광 및 LED 복합 조명 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 오목 렌즈 및 상기 콜리메이터 렌즈의 상하 위치를 개별적으로 또는 통합적으로 조정하는 위치 조정기;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 및 LED 복합 조명 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 조명부는
    상기 태양광의 조도 또는 상기 태양광과 상기 LED로부터 조사되는 통합된 광의 조도 중 어느 하나를 감지하는 조도 센서;
    상기 감지된 조도 값의 변화에 따라 상기 LED 조명의 밝기를 조절하도록 제어하는 조명 제어부;
    상기 조명 제어부의 제어에 따라 상기 LED 조명기의 전원 공급을 수행하는 전원부;
    상기 태양광 조명기 및 상기 LED 조명기들이 교번적으로 배치되며 상기 조명 제어부가 실장되는 메인 보드;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 및 LED 복합 조명 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 태양광 조명기와 상기 LED 조명기는 교번적으로 배치되며,
    상기 태양광 조명기는
    상기 광전달부의 끝단으로부터 조사되는 광을 가이드하는 방사갓;
    상기 방사갓에 의해 가이드되는 광을 방사하는 방사캡;을 포함하고,
    상기 LED 조명기는
    공급된 전원에 의하여 광을 생성하는 LED 모듈;
    상기 LED 모듈로부터 조사되는 광을 가이드하는 방사갓;
    상기 가이드된 LED 조명을 방사하는 방사캡;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 및 LED 복합 조명 시스템.
  8. 태양광 조명기와 LED 조명기가 교번적으로 배치된 조명부의 태양광 조명 또는 상기 태양광 조명과 상기 LED 조명의 통합된 조명 중 어느 하나를 공급하는 과정;
    상기 태양광 조명의 조도 값 또는 상기 통합된 조명의 조도 값을 센싱하는 과정;
    상기 태양광 조명의 센싱된 조도 값 또는 상기 통합된 조명의 센싱된 조도 값이 기 설정값과 다른 경우, 상기 조도 값의 변화를 보충할 수 있는 밝기의 광을 상기 LED 조명기를 이용하여 제공하는 과정;
    을 포함하고, 상기 공급하는 단계는
    상기 태양광 조명기가 집광기로부터 집광되는 태양광을 일정 범위로 분산시키는 오목 렌즈 및 상기 오목렌즈가 분산한 광의 경로를 평행하게 변형시키는 콜리메이터 렌즈를 고정하고, 열전도율이 높은 재질로 형성되어 상기 광의 집광, 분산, 변형 과정에서 발생하는 열을 방열하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 및 LED 복합 조명 시스템 운용 방법.
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