KR102104989B1 - Iot를 이용한 공기정화 회전 조명시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 천정에 결합된 회전프레임(101)을 통해 회전 가능하도록 형성된 조명시스템(100)으로서, 천정에 고정된 상태를 기준으로, 하방을 향해 개방된 베이스프레임(110); 베이스프레임(110)이 수평방향으로 회전가능하도록 결합된 회전프레임(101); 베이스프레임(110) 상에 장착되며, 천정 측으로부터 하방을 향해 발광하도록 복수로 배열되는 광원유닛(120)으로서, 동일 평면상에서 M행 및 N열로 배열된 광원유닛(120); 내부에 냉매가 순환되는 냉각유로(132)가 형성된 냉각프레임(130)로서, 광원유닛(120)의 하방을 커버하며, 광원유닛(120)으로부터 발광되는 가시광을 투과하도록 투광성 재질로 형성된, 냉각프레임(130); 냉각프레임(130)의 하면 중 일부에 도포되며, 미리 설정된 온도범위의 가시광응답형 광촉매가 도포되는 광촉매코팅층(140); 광촉매저장부(152)를 포함하며, 광촉매저장부(152)로부터 액상의 광촉매를 공급받아 도포수단(154)을 통해 광촉매코팅층(140)을 형성시키는 광촉매공급모듈(150); 베이스프레임(110)의 하방을 전부 커버하도록 베이스프레임(110)와 결합되는 커버프레임(170); 커버프레임(170)의 외측에 장착되는 플라즈마 이오나이저(180); 커버프레임(170)의 내측에 장착되되, 플라즈마 이오나이저(180)와 대응되는 위치에 구비되며, 커버프레임(170) 상에 형성된 개방홀을 통해 공기를 외측으로 토출시키는 팬유닛(190); 및 회전프레임(101), 광원유닛(120), 냉각프레임(130) 및 광촉매공급모듈(150), 플라즈마 이오나이저(180) 및 팬유닛(190)의 작동을 제어하는 제어모듈(160); 을 포함하며, 제어모듈(160)은, 미리 결정된 조건에 따라, 회전프레임(101)을 회전시켜 플라즈마 이오나이저(180)로부터의 제균이온 방출 방향을 제어하는 조명시스템을 제공한다.

Description

IOT를 이용한 공기정화 회전 조명시스템{Air Purification Rotating Lighting System Using IOT}
본 발명은 IOT를 이용한 회전 조명시스템에 관한 기술로서, 보다 상세하게는, 오염물질의 발생위치를 감지하고, 감지된 위치 측으로 조명시스템이 회전됨으로써, 오염물질의 발생위치 측으로만 집중적으로 제균이온을 발산시킬 수 있는 회전 조명시스템에 관한 것이다.
오늘날 우리는 많은 자동차와 공장 등에서 배출되는 유기화합물을 포함한 미세먼지, 원인모를 바이러스의 출현 등으로 건강을 위협받는 환경에서 생활하고 있다. 최근 미국환경보호청(EPA)에 따르면, 실내의 공기오염도는 실외보다 보통 보통 2~5배 더 높다는 연구결과가 발표되었다.
실내 공기는 박테리아, 곰팡이, 집 먼지뿐만 아니라 실외에서 유입되는 초미세먼지, 인테리어에 사용된 휘발성 유기화합물질 등이 혼재되어 있는 상태이다.
최근까지 사용된 기술에 따르면, 조명에 있어서 형광램프 등에서는 광원에서 자외선이 방사되기에 광촉매 코팅을 하여 공기정화 효과를 얻을 수 있었다. 대표적인 종래기술로 한국공개특허 제10-2015-0014822호가 개시된다. 상기 종래기술은 "자외선 발광다이오드 및 필터를 구비하는 공기 정화 장치"로서, 특정 파장의 자외선 발광 및 광촉매를 이용하여 공기를 정화시키는 장치이다.
그러나, 이러한 광촉매만을 이용하여 실내 공기질 향상을 기대하는 것은 무리이며, 조명시스템에 도포된 광촉매는 반영구적으로 사용되는 것이 아니라, 유동하는 공기와의 마찰 또는 마찰로 인한 화학반응에 의해 소진될 수 있음에도 불구하고, 현재 대부분의 조명들은 이를 영구적으로 사용하고 있는 바, 이를 주기적으로 재코팅해야할 필요성이 있다.
(특허문헌 1) 한국공개특허 제10-2015-0014822호
첫째, 본 발명은 플라즈마 이오나이저를 이용하여, 실내에 별도의 공기청정기를 구비함없이 실내의 공기질을 향상시킬 수 있는 조명시스템을 제안하고자 한다.
둘째, 본 발명은 오염물질의 발생위치를 감지하고, 감지된 위치 측으로 집중적으로 제균이온을 발산시키기 위해, 천정의 고정된 상태에서도 오염물질 발생위치 측으로 회전 가능한 구조의 조명시스템을 제안하고자 한다.
셋째, 본 발명은 자외선이 아닌 가시광응답형의 광촉매가 도포되어 일반 가정이나 사무용 공간에서 널리 사용될 수 있고, 액상의 광촉매를 지속적으로 재공급 또는 재도포할 수 있는 조명시스템을 제안하고자 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 천정에 결합된 회전프레임(101)을 통해 회전 가능하도록 형성된 조명시스템(100)으로서, 천정에 고정된 상태를 기준으로, 하방을 향해 개방된 베이스프레임(110); 상기 베이스프레임(110)이 수평방향으로 회전가능하도록 결합된 회전프레임(101); 상기 베이스프레임(110) 상에 장착되며, 상기 천정 측으로부터 하방을 향해 발광하도록 복수로 배열되는 광원유닛(120)으로서, 동일 평면상에서 M행 및 N열로 배열된 광원유닛(120); 내부에 냉매가 순환되는 냉각유로(132)가 형성된 냉각프레임(130)로서, 상기 광원유닛(120)의 하방을 커버하며, 상기 광원유닛(120)으로부터 발광되는 가시광을 투과하도록 투광성 재질로 형성된, 냉각프레임(130); 상기 냉각프레임(130)의 하면 중 일부에 도포되며, 미리 설정된 온도범위의 가시광응답형 광촉매가 도포되는 광촉매코팅층(140); 광촉매저장부(152)를 포함하며, 상기 광촉매저장부(152)로부터 액상의 광촉매를 공급받아 도포수단(154)을 통해 상기 광촉매코팅층(140)을 형성시키는 광촉매공급모듈(150); 상기 베이스프레임(110)의 하방을 전부 커버하도록 상기 베이스프레임(110)와 결합되는 커버프레임(170); 상기 커버프레임(170)의 외측에 장착되는 플라즈마 이오나이저(180); 상기 커버프레임(170)의 내측에 장착되되, 상기 플라즈마 이오나이저(180)와 대응되는 위치에 구비되며, 상기 커버프레임(170) 상에 형성된 개방홀을 통해 공기를 외측으로 토출시키는 팬유닛(190); 및 상기 회전프레임(101), 광원유닛(120), 냉각프레임(130) 및 광촉매공급모듈(150), 플라즈마 이오나이저(180) 및 팬유닛(190)의 작동을 제어하는 제어모듈(160); 을 포함하며, 상기 제어모듈(160)은, 미리 결정된 조건에 따라, 상기 회전프레임(101)을 회전시켜 상기 플라즈마 이오나이저(180)로부터의 제균이온 방출 방향을 제어하는, 조명시스템을 제공한다.
또한, 상기 제어모듈(160)은, 상기 조명시스템(100)이 설치된 공간에서 재실자의 위치를 감지하는 위치감지센서(161)가 더 구비되며, 상기 미리 결정된 조건은, 상기 위치감지센서(161)로부터 획득된 정보를 통해, 상기 회전프레임(101)을 회전시켜 상기 플라즈마 이오나이저(180)로부터 제균이온이 재실자를 향해 방출되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 조명시스템(100)이 설치된 공간은 미리 설정된 구획으로 구분되며, 상기 제어모듈(160)은, 상기 미리 설정된 구획 각각의 오염물질발생을 감지하는 오염물질감지센서(162)가 더 구비되며, 상기 미리 결정된 조건은, 상기 오염물질감지센서(162)로부터 획득된 정보를 통해, 상기 회전프레임(101)을 회전시켜 상기 플라즈마 이오나이저(180)로부터 제균이온이 재실자를 향해 방출되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 광원유닛(120)은, 열 방향을 기준으로, N2K-1열에 배열된 제1그룹 광원유닛(122); 및 N2K열에 배열된 제2그룹 광원유닛(124); 으로 구분되며, 상기 제1 및 제2그룹 광원유닛(122, 124)은 상호 독립적으로 작동되고, 상기 냉각프레임(130)은, 상기 광원유닛(120)의 하측에 구비되되, 열 방향을 기준으로, N2K-1열의 하측에만 형성된 돌출부(134)를 포함하고, 상기 돌출부(134) 내측에는 냉각유로(132)가 구비되며(단, K는 1이상의 자연수), 상기 냉각유로(132)로 냉매가 순환될 때, 상기 냉매에 의해, 상기 광원유닛(120)에서 발광된 가시광의 상기 광촉매코팅층(140)으로 도달이 차단될 수 있다.
또한, 상기 냉각프레임(130)은, 상기 제1그룹 광원유닛(122)의 하측에 하방을 향해 형성된 돌출부(134) 상에는 상기 광촉매공급모듈(150)에 의해 상기 광촉매코팅층(140)이 형성되고, 상기 제2그룹 광원유닛(124)의 하측에는 상기 돌출부(134)를 기준으로 상방을 향해 만입되어 상기 광촉매가 미도포되며, 상기 냉각프레임(130) 하면에는, 상기 열 방향을 기준으로 상기 광촉매코팅층(140)이 교번하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 광촉매공급모듈(150)은 상기 광촉매코팅층(140)이 형성된 위치와 대응되는 높이에 상기 도포수단(154)이 구비되며, 상기 도포수단(154)은, 열 방향으로 연장된 제1가이드레일(155); 및 행 방향으로 연장된 제2가이드레일(156); 과 연결되어, 상기 열 방향 및 행 방향 모두로 이동 가능하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 조명시스템(100)이 설치된 공간은 미리 설정된 N개의 공간으로 구획되되, 상기 조명시스템(100)은 상기 N개의 공간 각각에 구비되며, 상기 조명시스템(100) 각각에 구비된 제어모듈(160)은 오염물질 발생방향으로 상기 조명시스템(100)을 회전시키고, 오염물질 발생방향을 감지하는 오염물질감지센서(162); 및 상기 오염물질감지센서(162)로부터 오염물질 발생방향에 대한 정보를 전달받고, 기설정된 방식으로 오염물질 발생위치를 추정하는 연산부(163); 를 포함하고, 상기 기설정된 방법은, 상기 N개의 조명시스템(100) 각각에 구비된 플라즈마 이오나이저(180)로부터의 제균이온 방출 방향의 연장선의 교차점을 이용하는 것일 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 냉각프레임을 특정한 구조로 형성함으로써, 냉매의 순환여부에 따라 발광된 빛과 광촉매와의 접촉 여부를 제어할 수 있으며, 이를 통해 조명시스템의 발열을 감소와 함께 대상공간의 공기질 향상을 모두 고려할 수 있는 효과를 발휘한다. 또한, 본 발명은 광촉매를 지속적으로 재공급할 수 있는 구조로 형성됨으로써, 사용자 또는 관리자가 광촉매 저장부에 광촉매를 충진하기만 하면, 조명시스템을 통해 반영구적인 공기정화기능을 기대할 수 있는 효과를 발휘한다.
또한, 조명시스템 각각에 구비된 플라즈마 이오나이저의 제균이온 발산방향을 이용하여 오염물질 발생위치를 정확하게 판단할 수 있고, 연산되는 거리 정보를 통해 플라즈마 이오나이저 및 팬유닛의 출력값을 설정하도록 구성됨으로써, 정확한 오염물질의 발생위치에 신속한 조치를 수행할 수 있는 바, 대상공간의 쾌적성을 빠르게 회복시킬 수 있고, 전력소비량 역시 최소화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명인 조명시스템의 전체 사시도로서, 회전 가능한 방향을 도시하고 있다.
도 2는 도 1의 A-A'의 단면도로서, 냉각유로에 냉매가 유동하는 상태에서, N2K-1열의 광원유닛이 발광하는 상태를 도시하고 있다.
도 3은 도 1의 A-A'의 단면도로서, 냉각유로에 냉매가 유동하는 상태에서, N2K열의 광원유닛이 발광하는 상태를 도시하고 있다.
도 4는 도 1의 A-A'의 단면도로서, 냉각유로에 냉매가 유동하는 상태에서, 모든 열의 광원유닛이 발광하는 상태를 도시하고 있다.
도 5는 도 1의 A-A'의 단면도로서, 냉각유로에 냉매가 유동하지 않는 상태에서, N2K-1열의 광원유닛이 발광하는 상태를 도시하고 있다.
도 6은 도 1의 A-A'의 단면도로서, 냉각유로에 냉매가 유동하지 않은 상태에서, N2K열의 광원유닛이 발광하는 상태를 도시하고 있다.
도 7은 도 1의 A-A'의 단면도로서, 냉각유로에 냉매가 유동하지 않은 상태에서, 모든 열의 광원유닛이 발광하는 상태를 도시하고 있다.
도 8은, 본 발명인 조명시스템이 2개로 구획된 공간 각각에 설치된 상태에서, 오염물질의 발생위치를 추정하는 과정의 개략적인 모식도이다.
도 9는, 본 발명인 조명시스템의 평면도로서, 도포수단의 초기위치를 도시하고 있다.
도 10은, 도 9의 상태에서, 도포수단이 제1가이드레일을 따라 이동하면서 냉각프레임 하면에 광촉매코팅층을 재도포하는 과정을 도시하고 있다.
도 11은 도포수단이 제2가이드레일을 따라 행 방향으로 이동하는 과정을 도시하고 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명인 조명시스템을 설명한다. 여기서 '열 방향'은 평면을 기준으로 횡방향을 의미하고, '행 방향'은 평면을 기준으로 종방향을 의미한다. 이하에서는, 본 발명에 따른 조명시스템이 천정에 고정된 상태를 기준으로 방향 및 위치를 설명하도록 한다.
조명시스템
본 발명의 일 실시예에 따른 조명시스템(100)는 회전프레임(101), 베이스프레임(110), 광원유닛(120), 냉각프레임(130), 광촉매코팅층(140), 광촉매공급모듈(150), 제어모듈(160), 커버프레임(170), 플라즈마 이오나이저(180) 및 팬유닛(190)을 포함한다.
회전프레임(101)의 상부면은 천정에 고정되고, 하부면에는 베이스프레임(110)이 결합된다. 회전프레임(101)은 천정에 매설된 구조로 형성될 수도 있고, 별도의 고정부재를 이용하여 천정에 고정될 수도 있다.
베이스프레임(110)은 회전프레임(101)에 고정되는 부위로써, 평면을 기준으로 사방에 측벽이 형성되어 둘러싸인 구조이다. 베이스프레임(110)은 회전프레임(101) 하부면 상에서 수평방향으로 회전가능하도록 구성된다. 수평방향은 천정과 평행한 방향을 의미한다. 도면에서는 생략하였으나, 베이스프레임(110)을 회전프레임(101) 상에서 회전시키기 위해, 별도의 동력수단을 구비할 수 있으며, 이는 모터방식, 유압방식 등 공지된 다양한 방식이 채용될 수 있다.
베이스프레임(110)은 천정에 고정된 상태에서는 하방을 향해 개방된 구조이다. 베이스프레임(110)은 강성의 재질로 형성되며, 사방에 측벽이 형성된 내측에는 다수의 부품들이 구비되는 바, 이들을 물리적 충격과 간섭으로부터의 손상을 보호하도록 구성된다. 베이스프레임(110) 상에는 광원유닛(120)이 장착될 수 있도록 함몰된 형태인 광원유닛수용부(미도시)가 형성될 수 있으며, 광원유닛수용부 내에 광원유닛(120)이 안착되어 고정될 수 있다. 광원유닛수용부는 M행 및 N열로 배열될 수 있으며, 이들의 개수 및 간격은 설계자의 선택에 따라 변경될 수 있다.
광원유닛(120)은 발광다이오드(Light-Emitting Diode, LED) 소자인 것이 바람직하며, 하방을 향해 발광하도록 배치된다. 광원유닛(120)은 M행 및 N열로 배열되며, 이들은 열 방향을 기준으로 N2K-1열에 배열된 제1그룹 광원유닛(122)과 N2K열에 배열된 제2그룹 광원유닛(124)으로 구분된다. 이 때, 제1그룹 광원유닛(122) 및 제2그룹 광원유닛(124)은 제어모듈(160)에 의해 상호 독립적으로 동작된다. 제1그룹 광원유닛(122) 및 제2그룹 광원유닛(124)의 출력은 상이하게 형성될 수 있다. 바람직하게는, 제1그룹 광원유닛(122)의 출력크기는 제2그룹광원유닛(124)의 출력크기보다 상대적으로 더 큰값으로 형성될 수 있다. 광원유닛(120)은 베이스프레임(110)의 편평한 내면에 위치되며, 동일 평면 상에 배치된다.
냉각프레임(130)은 내부에 냉매가 순환하는 냉각유로(132)가 형성되며, 광원유닛(120)의 하방을 긴밀하게 커버하도록 구성된다. 도 2 내지 7을 참조하면, 냉각프레임(130)은 베이스프레임(110)의 내면에 밀착하여 끼워지도록 구성된다. 물론, 별도의 고정수단을 통해 베이스프레임(110) 내면에 고정될 수도 있다. 이와 같이, 냉각프레임(130)은 베이스프레임(110)의 내측에 밀착하여 끼워짐으로써, 광원유닛(120)의 하방을 모두 커버하도록 구성된다. 도 1의 A-A' 단면을 기준으로, 냉각프레임(130)은 하방을 향해 소정의 길이만큼 돌출된 돌출부(134)가 열 방향을 기준으로 교번하여 형성된다. 다시 말해, 만입부-돌출부(134)-만입부-돌출부(134) 구조가 반복되는 구조이다. 여기서, 만입부에는 광촉매가 코팅되지 않으며, 돌출부(134)에만 광촉매코팅층(140)이 형성된다. 냉각프레임(130)의 이러한 구조로 인하여, 광원유닛(120)이 제1그룹 및 제2그룹으로 구분되며, 도포수단(154)의 결합 높이 내지 위치가 결정된다. 전술한 만입부에는 냉각유로(132)가 구비되지 않으며, 돌출부(134) 내부에만 냉각유로(132)가 구비된다. 냉각유로(132)는 행 방향으로 연장되며, 행 방향의 전단부 또는 후단부 측이 이웃하는 돌출부(134)의 냉각유로(132)와 연통되는 구조이다. 이에 따라, 냉매공급부(131)에 저장된 냉매가 냉각프레임(130)의 전체를 걸쳐 지그재그로 순환할 수 있다. 이 과정에서 냉매를 강제로 순환시키는 순환펌프(133)가 더 구비될 수 있다.
광촉매코팅층(140)은 냉각프레임(130)의 돌출부(134) 하면에 형성된다. 여기서 광촉매코팅층(140)에는 미리 설정된 온도범위의 가시광응답형 광촉매가 도포된다. 냉각프레임(130)은 광원유닛(120)을 커버하도록 구성되는 바, 광원유닛(120)으로부터의 발열이 베이스프레임(110) 및 냉각프레임(130) 사이의 공간에 머무를 수 있다. 이 때, 냉각프레임(130)에서의 냉매 순환 유무, 제1그룹 또는 제2그룹 광원유닛(122, 124)의 개별 동작 여부에 따라 조명시스템 내부의 온도가 달라질 수 있는 바, 사용되는 광촉매는 조명시스템 내부의 온도를 고려하여 결정될 수 있다. 본 발명의 광촉매코팅층에는 천연광물질 금속리튬 및 열복합산화물이 광촉매로 사용될 수 있다.
도 9 내지 11을 참조하여 광촉매 도포에 대해 상세히 설명한다. 도 9 내지 11에서는 설명의 편의를 위해, 팬유닛(190)의 도시를 생략하였다.
광촉매공급모듈(150)은 광촉매저장부(152), 도포수단(154), 제1가이드레일(155) 및 제2가이드레일(156)을 포함한다. 광촉매저장부(152)에는 전술한 광촉매가 액상의 형태로 저장되어 주기적으로 냉각프레임(130)의 돌출부(134) 상에 광촉매를 재도포하도록 구성된다. 광촉매는 제1그룹 광원유닛(122)으로부터 발광된 빛과 접촉하고, 시간이 지남에 따라 소모 내지 마모되거나, 광촉매코팅층(140)으로부터 이탈될 수 있는 바, 광촉매코팅층(140)에 코팅된 광촉매 양이 감소하는 경우, 공기정화 효율이 감소할 수 있다. 이에 따라, 광촉매를 지속적으로 보충함으로써, 공기정화효율을 일정하게 유지시킬 수 있다. 도포수단(154)은 롤러형태이되, 외주면에는 광촉매저장부(152)로부터 공급된 액상의 광촉매를 머금은 상태로 돌출부(134)와의 마찰하는 과정에서 회전을 통해 광촉매코팅층(140)을 형성할 수 있다. 도포수단(154)은 열 방향으로 연장된 제1가이드레일(155) 및 제2가이드레일(156)과 모두 연결됨으로써, 열 방향 및 행 방향 모두로 이동 가능하게 형성된다. 이에 대한 설명을 위해 도 8을 참조하면, 제1가이드레일(155)은 양단부 측에 구비된 한 쌍의 가이드레일고정부(157) 사이에 구비된다. 한 쌍의 가이드레일고정부(157)는 제2가이드레일(156) 상에 위치되는 바, 제1가이드레일(155) 자체가 제2가이드레일(156)을 따라 행 방향으로 이동하도록 구성된다.
제어모듈(160)은 전술한 광원유닛(120), 냉각프레임(130) 내의 냉매 순환 및 광촉매공급모듈(150)의 작동을 제어하며, 이에 대해서는 후술하기로 한다.
커버프레임(170)은 베이스프레임(110)과 긴밀하게 결합됨으로써, 베이스프레임(110) 전부를 커버하는 구조이다. 수직 방향으로 사방에 형성된 측벽과 측벽의 단턱에 고정되는 커버플레이트(172)로 구성된다. 커버플레이트(172)의 투명도 및 색상은 설계자의 선택에 따라 변경될 수 있다.
플라즈마 이오나이저(180)는 커버프레임(170)의 외측 중 일측에 장착된다. 플라즈마 이오나이저(180)를 이용하여 공기청정을 시키는 원리는 하데스 매커니즘(Hades Mechanism)을 따른다. 전극에서의 방전으로 플라즈마 방전계가 형성되면 전극표면의 물분자들은 '활성수소이온' 및 '산소이온'으로 나누어지고, 이 두가지 이온은 공기중에서 반응하여 OH 라디칼 및 OOH 라디칼을 형성하여 공기 중의 오염물질(예로, 바이러스, 박테리아, 곰팡이 등)을 제거한다. 본 발명인 조명시스템(100)에 적용되는 플라즈마 이오나이저(180)는 두 개의 이온발생부를 구비하며, 이온발생부는 제어모듈(160)에 의해 동작이 조절된다. 예를 들어, 광원유닛(120)이 동작하지 않는 취침시간(사용자에 의해 설정가능함)에도 플라즈마 이오나이저(180)는 계속 동작하여 대상공간의 공기정화기능을 지속적으로 수행하도록 구성될 수 있다.
팬유닛(190)은 플라즈마 이오나이저(180)와 대면하도록 위치되되, 플라즈마 이오나이저는 커버프레임(170) 외측에 장착되는데 반해, 팬유닛(190)은 커버프레임(170) 내측에 장착된다. 이 때, 커버프레임(170) 중 플라즈마 이오나이저(180) 및 팬유닛(190) 사이에는 통기홀(미도시)이 형성됨으로써, 팬유닛(190)이 동작될 때, 커버프레임(170) 외측 방향으로 블로잉될 수 있다.
조명시스템을 이용한 공기정화제어
이하에서는, 도 2 내지 7을 참조하여 본 발명에 따른 조명시스템을 이용하여 공기정화를 제어하는 과정을 설명한다.
도 2 내지 4는 냉각유로(132)에 냉매가 순환하는 상태이며, 도 5 내지 7은 냉각유로(132)에 냉매가 순환하지 않는 상태이다. 냉각프레임(130)은 전체적으로 가시광을 투과하도록 투광성 재질로 구성되며, 내부에 냉매가 순환하는 상태에서는 가시광의 투과를 전부차단 또는 일부차단하도록 구성된다. 여기서 차단율은 냉매의 종류에 따라 달라질 수 있으며, 냉매 종류의 선택은 설계자의 의도에 따라 달라질 수 있다.
전술한 바와 같이, 광원유닛(120)은 N2K-1열에 배열된 제1그룹 광원유닛(122) 및 N2K열에 배열된 제2그룹 광원유닛(124)으로 구분된다. 여기서 제1그룹(122) 및 제2그룹(124)이 모두 발광되는 경우, 가장 출력이 크다.
냉각유로(132)의 냉매 순환 여부 및 제1그룹(122) 및 제2그룹(124)의 발광 여부는 제어모듈(160)에 의해 조절된다. 제어모듈(160)은 대상공간의 공기질 센서와 무선으로 연결되어 정보를 송수신하도록 구성되며, 대상공간의 공기질이 나쁜 경우에는 대상공간의 공기를 정화시키기 위해 냉각유로(132)에 냉매를 순환시키지 않는다. 반대로, 대상공간의 공기질이 좋은 경우에는 광촉매가 광접촉에 의해 감소되는 것을 방지하기 위해 냉각유로(132)에 냉매를 순환시킨다. 냉각유로(132)에 냉매를 순환시킴으로써, 본 발명에 따른 조명시스템의 발열량을 감소시킬 수 있고, 조명에 의한 부하를 감소시킴으로써, 특히 여름철에 냉방을 위해 사용되는 에너지를 절감시킬 수 있다.
도 2 내지 4의 경우는 냉각유로(132)에 냉매가 순환하는 상태인 바, 대상공간의 실내 공기질이 좋은 경우에 적용되며, 도 5 내지 7의 경우는 냉각유로(132)에 냉매가 순환하지 않는 상태인 바, 현재 대상공간의 실내 공기질이 나쁜 경우에 적용된다.
도 5 내지 7에서는, 제1그룹 광원유닛(122) 및 제2그룹 광원유닛(124)이 모두 작동하는 모드에서의 공기정화세기가 가장 높고, 제1그룹 광원유닛(122)만이 작동하는 모드에서의 공기정화세기가 중간이며, 제2그룹 광원유닛(124)만이 작동하는 모드에서의 공기정화세기가 가장 낮다.
도 2 내지 4에서는, 가급적이면 광원유닛(120)으로부터의 발광과 광촉매코팅층(140) 사이의 접촉을 차단하는 구조인 바, 여기서는 사용자가 선택하는 조명시스템 출력의 세기에 따라 제어될 수 있다. 다시 말해, 도 2 내지 4 및 도 5 내지 7은 상호 제어 우선순위를 달리 구성하였으며, 도 2 내지 4에서는 사용자가 소망하는 조명시스템의 출력세기이며, 도 5 내지 7에서는 공기정화세기이다.
이하에서는, 도 9 내지 11을 더 참조하여 본 발명에 따른 조명시스템을 설명한다. 본 발명에 따른 조명시스템은 사물인터넷(Internet of Things, IOT) 기술이 접목된 구성이다. 대상공간에는 조명시스템(100)의 제어모듈(160)과 특정정보를 무선으로 송수신 가능하도록 제어모듈(210)가 별도로 구비된다. 이러한 사물인터넷을 이용하여 재실자에게 편의를 제공하기 위해, 제어모듈(160) 및 제어모듈(210)는 무선인터넷망에 모두 접속된 상태로 구성될 수 있고, 후술하는 센서들 이외에 조도센서(미도시)를 이용하여 조명시스템(100)의 동작이 제어될 수 있다.
사물인터넷을 이용하여 조명시스템이 구현되는 일 실시예로, 오전시간에는 백광(5700k)의 밝은 조도(밝기)로 발광되며, 저녁시간에는 주광(2700k)이되, 상대적으로 오전보다 어두운 조도로 밝기를 조절되고, 조명이 필요하지 않는 취침시간에는 플라즈마 이오나이저(180)만 작동되도록 사물인터넷의 알고리즘이 구성될 수 있다.
제어모듈(210)는 재실센서(211), CO2센서(212), 미세먼지센서(213), 제1온도센서(214), 제2온도센서(215) 및 환기장치(216)를 포함한다. 여기서 환기장치(216)는 환기장치(216) 제어기를 의미한다.
재실센서(211)를 통해 재실자의 수를 확인하고, 재실자의 수가 미리 설정된 값을 초과하는 경우에는 제어모듈(160)이 광원유닛(120) 및 냉각유로(132)의 냉매 순환을 자동으로 제어한다. CO2센서(212) 역시 대상공간의 CO2농도를 실시간으로 센싱하고, 제어모듈(160)을 통해 조명시스템의 구성들이 제어된다. 이 때, 제어모듈(210)는 환기장치(216)를 포함하는 바, CO2센서(212) 및 미세먼지센서(213)를 통해 센싱되는 외부의 상태를 고려하여 본 발명에 따른 조명시스템(100)를 작동하는 대신에, 환기장치(216)를 제어하여 대상공간의 공기질을 향상시킬 수 있다.
한편, 제1온도센서(214) 및 제2온도센서(215)는 조명시스템 내부 및 외부의 온도를 센싱하는 바, 상기 센서(214, 215)를 통해 센싱된 온도차이가 큰 경우에는 현재 조명시스템 내부에 과도한 발열이 발생됨을 의미하는 바, 제어모듈(160)을 통해 광원유닛(120)의 작동을 차단할 수 있다. 이에 따라, 조명시스템(100) 내부의 PCB(미도시), 전선 등과 같은 내부 부품들을 과도한 열로부터 보호할 수 있다.
도 9 내지 11을 참조하면, 본 발명은 광촉매공급모듈(150)을 통해 광촉매를 미리 설정된 조건에 따라 지속적으로 재코팅하는 구성이다. 미리 설정된 조건은 제어모듈(160)에 의해 판단되며, 제1그룹 광원유닛(122)의 누적작동시간 또는 온오프횟수에 의존하여 도포수단(154)을 통해 광촉매코팅층(140)을 반복하여 형성시키는 것이 바람직하다. 열 방향으로 먼저 도포수단(154)이 이동함으로써, 돌출부(134) 상에 광촉매코팅층(140)을 재도포한다. 돌출되지 않은 만입부는 도포수단(154)과 접촉되지 않는 바, 광촉매가 코팅되지 않는다. 제1행 광원유닛(120)의 광촉매 재도포는 설계자의 선택에 따라 열 방향으로 복수회로 왕복하도록 구성될 수 있다. 제1행 광원유닛(120)에 대응되는 광촉매코팅칭(140)의 재도포가 완료되면, 제2행 광원유닛(120)에 대응되는 광촉매코팅층(140)의 재도포가 수행된다. 이를 위해, 제2가이드레일(156)을 따라 행 방향으로 제1가이드레일(155) 자체가 이동되며, 제K행 광원유닛(120)에 대응되는 광촉매코팅층(140)의 재도포가 완료되면, 제K+1행 광원유닛(120)에 대응되는 광촉매코팅층(140)의 재도포가 수행된다.
이하에서는, 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 조명시스템(100)의 회전을 통해 대상공간에서의 오염물질 발생위치를 추정하고, 이에 따른 공기정화를 설명한다.
도 8에서는, 설명의 편의상, 대상공간을 Area1 및 Area2로만 구분하였으며(N은 2인 경우임), 구획된 공간마다 각각 조명시스템(100)이 장착된다.
본 발명에 따른 조명시스템(100)은 제어모듈(160)을 구비하며, 제어모듈(160)은 오염물질감지센서(162) 및 연산부(163)를 포함한다. 여기서 오염물질감지센서(162)는 오염물질의 발생방향을 감지하며, 감지된 발생방향에 대한 정보를 이용하여 회전프레임(101) 상에서 베이스프레임(110)을 수평 방향으로 회전시킨다. 전술한 바와 같이, 회전을 위한 전동수단을 구비할 수 있으며, 이에 대한 설명은 생략한다.
연산부(163)는 오염물질감지센서(162)로부터 오염물질 발생방향에 대한 정보를 전달받고, 기설정된 방식으로 오염물질 발생위치를 추정한다. 여기서 기설정된 방식은 N개의 조명시스템(100) 각각에 구비된 플라즈마 이오나이저(180)로부터의 제균이온 방출 방향의 연장선의 교차점을 이용하는 것이다. 즉, 교차점을 오염물질 발생위치인 진원으로 간주하고, 연산부(163)에서는 각각의 플라즈마 이오나이저(180)로부터 교차점까지의 거리정보를 연산한다.
도 8을 통해 설명하면, 연산부(163)에서는, 제1조명시스템(100a)에 구비된 플라즈마 이오나이저(180a)로부터 교차점까지의 거리(d1)가 연산되고, 제2조명시스템(100b)에 구비된 플라즈마 이오나이저(180b)로부터 교차점까지의 거리(d2)가 연산된다. 연산된 거리정보인 d1 및 d2는 플라즈마 이오나이저(180a, 180b) 및 팬유닛 각각의 출력값을 산정하는데 사용된다.
즉, d1 및 d2에 각각 대응되는 플라즈마 이오나이저(180a) 출력값 및 팬유닛 출력값이 연산부로부터 산정되며, 제어모듈(160)은 이 값을 이용하는 것이다. 이와 같이 d1 및 d2에 따라 플라즈마 이오나이저(180a) 및 팬유닛(190)의 출력값을 상이하게 설정하는 바, 제1조명시스템(100a) 및 제2조명시스템(100b) 각각은 출력값이 상이하게 형성될 수 있다. 제1조명시스템(100a) 및 제2조명시스템(100b)의 출력을 각각 적절한 값으로 설정함으로써, 에너지 소비량을 저감시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 조명시스템(100)은, 대상공간(조명시스템(100)이 설치된 공간을 의미함)에서 재실자의 위치를 기준으로 베이스프레임(110)을 회전시킬 수 있다. 이를 위해, 제어모듈(160)은 위치감지센서(161)를 더 구비할 수 있으며, 위치감지센서(161)로부터 획득된 정보를 통해, 회전프레임(101) 또는 베이스프레임(110)을 회전시켜 상기 플라즈마 이오나이저(180)로부터 제균이온이 재실자를 향해 방출되도록 제어한다. 이는 오염물질감지센서(162)를 통해서도 수행될 수 있으며, 재실자를 향해 방출하는 것은 동일하다.
본 명세서에서는 조명시스템에 사용되는 안정기, 전원부 등에 대한 설명을 생략하였으나, 이는 본 발명에 따른 조명시스템이 안정기 및 전원부를 배제함을 의미하는 것은 아니다.
이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
100: 조명시스템
101: 회전프레임
110: 베이스프레임
120: 광원유닛
130: 냉각프레임
140: 광촉매코팅층
150: 광촉매공급모듈
160: 제어모듈
161: 위치감지센서
162: 오염물질감지센서
170: 커버프레임
180: 플라즈마 이오나이저
190: 팬유닛

Claims (7)

  1. 천정에 결합된 회전프레임(101)을 통해 회전 가능하도록 형성된 조명시스템(100)으로서,
    천정에 고정된 상태를 기준으로, 하방을 향해 개방된 베이스프레임(110);
    상기 베이스프레임(110)이 수평방향으로 회전가능하도록 결합된 회전프레임(101);
    상기 베이스프레임(110) 상에 장착되며, 상기 천정 측으로부터 하방을 향해 발광하도록 복수로 배열되는 광원유닛(120)으로서, 동일 평면상에서 M행 및 N열로 배열된 광원유닛(120);
    내부에 냉매가 순환되는 냉각유로(132)가 형성된 냉각프레임(130)로서, 상기 광원유닛(120)의 하방을 커버하며, 상기 광원유닛(120)으로부터 발광되는 가시광을 투과하도록 투광성 재질로 형성된, 냉각프레임(130);
    상기 냉각프레임(130)의 하면 중 일부에 도포되며, 미리 설정된 온도범위의 가시광응답형 광촉매가 도포되는 광촉매코팅층(140);
    광촉매저장부(152)를 포함하며, 상기 광촉매저장부(152)로부터 액상의 광촉매를 공급받아 도포수단(154)을 통해 상기 광촉매코팅층(140)을 형성시키는 광촉매공급모듈(150);
    상기 베이스프레임(110)의 하방을 전부 커버하도록 상기 베이스프레임(110)와 결합되는 커버프레임(170);
    상기 커버프레임(170)의 외측에 장착되는 플라즈마 이오나이저(180);
    상기 커버프레임(170)의 내측에 장착되되, 상기 플라즈마 이오나이저(180)와 대응되는 위치에 구비되며, 상기 커버프레임(170) 상에 형성된 개방홀을 통해 공기를 외측으로 토출시키는 팬유닛(190); 및
    상기 회전프레임(101), 광원유닛(120), 냉각프레임(130) 및 광촉매공급모듈(150), 플라즈마 이오나이저(180) 및 팬유닛(190)의 작동을 제어하는 제어모듈(160); 을 포함하며,
    상기 제어모듈(160)은, 미리 결정된 조건에 따라, 상기 회전프레임(101)을 회전시켜 상기 플라즈마 이오나이저(180)로부터의 제균이온 방출 방향을 제어하는,
    조명시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어모듈(160)은,
    상기 조명시스템(100)이 설치된 공간에서 재실자의 위치를 감지하는 위치감지센서(161)가 더 구비되며,
    상기 미리 결정된 조건은,
    상기 위치감지센서(161)로부터 획득된 정보를 통해, 상기 회전프레임(101)을 회전시켜 상기 플라즈마 이오나이저(180)로부터 제균이온이 재실자를 향해 방출되도록 제어하는,
    조명시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명시스템(100)이 설치된 공간은 미리 설정된 구획으로 구분되며,
    상기 제어모듈(160)은,
    상기 미리 설정된 구획 각각의 오염물질발생을 감지하는 오염물질감지센서(162)가 더 구비되며,
    상기 미리 결정된 조건은,
    상기 오염물질감지센서(162)로부터 획득된 정보를 통해, 상기 회전프레임(101)을 회전시켜 상기 플라즈마 이오나이저(180)로부터 제균이온이 재실자를 향해 방출되도록 제어하는,
    조명시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원유닛(120)은, 열 방향을 기준으로,
    N2K-1열에 배열된 제1그룹 광원유닛(122); 및
    N2K열에 배열된 제2그룹 광원유닛(124); 으로 구분되며,
    상기 제1 및 제2그룹 광원유닛(122, 124)은 상호 독립적으로 작동되고,
    상기 냉각프레임(130)은,
    상기 광원유닛(120)의 하측에 구비되되, 열 방향을 기준으로, N2K-1열의 하측에만 형성된 돌출부(134)를 포함하고, 상기 돌출부(134) 내측에는 냉각유로(132)가 구비되며(단, K는 1이상의 자연수),
    상기 냉각유로(132)로 냉매가 순환될 때,
    상기 냉매에 의해, 상기 광원유닛(120)에서 발광된 가시광의 상기 광촉매코팅층(140)으로 도달이 차단되는,
    조명시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 냉각프레임(130)은,
    상기 제1그룹 광원유닛(122)의 하측에 하방을 향해 형성된 돌출부(134) 상에는 상기 광촉매공급모듈(150)에 의해 상기 광촉매코팅층(140)이 형성되고,
    상기 제2그룹 광원유닛(124)의 하측에는 상기 돌출부(134)를 기준으로 상방을 향해 만입되어 상기 광촉매가 미도포되며,
    상기 냉각프레임(130) 하면에는, 상기 열 방향을 기준으로 상기 광촉매코팅층(140)이 교번하여 형성된,
    조명시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 광촉매공급모듈(150)은 상기 광촉매코팅층(140)이 형성된 위치와 대응되는 높이에 상기 도포수단(154)이 구비되며,
    상기 도포수단(154)은,
    열 방향으로 연장된 제1가이드레일(155); 및 행 방향으로 연장된 제2가이드레일(156); 과 연결되어, 상기 열 방향 및 행 방향 모두로 이동 가능하도록 형성된,
    조명시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명시스템(100)이 설치된 공간은 미리 설정된 N개의 공간으로 구획되되, 상기 조명시스템(100)은 상기 N개의 공간 각각에 구비되며,
    상기 조명시스템(100) 각각에 구비된 제어모듈(160)은 오염물질 발생방향으로 상기 조명시스템(100)을 회전시키고,
    오염물질 발생방향을 감지하는 오염물질감지센서(162); 및
    상기 오염물질감지센서(162)로부터 오염물질 발생방향에 대한 정보를 전달받고, 기설정된 방식으로 오염물질 발생위치를 추정하는 연산부(163); 를 포함하고,
    상기 기설정된 방법은,
    상기 N개의 조명시스템(100) 각각에 구비된 플라즈마 이오나이저(180)로부터의 제균이온 방출 방향의 연장선의 교차점을 이용하는 것인,
    조명시스템.
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