KR102159829B1 - 조도센서없이 집광채광루버와 연동하여 동작하는 조명제어 시스템 - Google Patents

조도센서없이 집광채광루버와 연동하여 동작하는 조명제어 시스템 Download PDF

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윤영철
함영락
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Abstract

본 발명의 목적은, 센서를 사용하지 않고 태양의 이동정보(위치), 구조물의 위도 및 경도와 창문의 방위에 따라 조명장치의 밝기를 제어할 수 있는, 집광채광루버와 연동하여 동작하는 조명제어 시스템을 제공하는 것이다.

Description

조도센서없이 집광채광루버와 연동하여 동작하는 조명제어 시스템{Lamp Control System Working in conjunction with A Louver without an illuminance sensor}
본 발명은 집광채광루버와 연동하여 조명장치를 디밍 제어하는 조명제어시스템에 관한 것이다.
에너지 효율의 극대화 및 에너지 절감 등을 위해, 다양한 방식의 조명제어장치가 제안되고 있다.
예를 들어, 등록번호 10-2062838호는 블라인드를 통해 유입되는 태양광을 이용하여 실내를 조명하거나 전기를 발생시키는 장치를 제안하고 있다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래의 장치들에 의해서는 실내 공간의 밝기가 지속적으로 균일하게 유지되기 어렵다.
또한, 반사되는 태양광의 양을 조도 센서를 사용하여 파악하고, 이를 이용하여 조명장치를 제어하는 방법이 시도될 수 있다. 그러나, 이렇게 하는 경우, 루버에 설치된 다수의 슬릿에서 반사되는 빛이 천정면에 음영이 중첩되도록 형성될 수 있다. 따라서, 조도 센서를 이용하여 조명 제어를 하는 경우, 잦은 디밍에 의해, 사용자의 집중력이 저하되는 문제가 있다.
특허문헌 1. 등록번호 10-2062838호: 태양광 집광형 블라인드
상술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명의 목적은, 센서를 사용하지 않고 태양의 이동정보(위치), 구조물의 위도 및 경도와 집광채광루버(창문)의 방위에 따라 조명장치의 밝기를 제어할 수 있는, 집광채광루버와 연동하여 동작하는 조명제어 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 집광채광루버와 연동하여 동작하는 조명제어 시스템은, 구조물의 창문(50)에 구비되며, 슬릿(41)들을 포함하는 집광채광루버(40); 상기 구조물의 천장에 장착되어 있으며, 상기 슬릿(41)들에 의해 반사된 태양광을 반사시키는 반사판(30); 상기 구조물의 천장에 장착되어 있는 조명장치(10); 상기 구조물 내부의 기준 밝기에 대한 정보 및 상기 집광채광루버(40)의 방위, 상기 구조물의 위도 및 경도와, 태양의 위치에 따른 일자별 및 시간별 광량에 대한 정보를 저장하고 있는 저장부를 포함하고, 상기 기준 밝기, 상기 집광채광버(40)의 방위, 태양의 위치, 일자 및 시간에 따라 상기 조명장치(10)의 밝기 및 상기 슬릿들의 각도를 제어하는 서버(20); 및 상기 조명장치(10)의 밝기 레벨을 선택하고, 상기 조명장치의 온오프를 제어하는 제어장치(70)를 포함하고, 상기 집광채광루버(40)의 방위, 상기 구조물의 위도 및 경도와, 태양의 위치에 따른 일자별 및 시간별 광량에 대한 정보에 따라, 상기 반사판(30) 또는 상기 천장에서 반사되는 태양광에 의한 실내의 밝기가 상기 기준 밝기보다 낮은 시간대에는, 상기 서버(20)가 상기 조명장치(10)의 밝기를 증가시키며, 상기 반사판(30) 또는 상기 천장에서 반사되는 태양광에 의한 실내의 밝기가 상기 기준 밝기보다 높은 시간대에는, 상기 서버(20)가 상기 조명장치(10)를 오프시키거나, 또는 상기 조명장치(10)를 오프시킨 후 상기 반사판(30) 또는 상기 천장으로 전달되는 태양광의 양이 감소되도록 상기 슬릿(41)의 각도를 제어하거나, 또는 상기 반사판(30) 또는 상기 천장으로 전달되는 태양광의 양이 감소되도록 상기 슬릿(41)의 각도를 제어한 후 상기 조명장치(10)의 밝기를 감소시킨다.
본 발명에 의하면, 태양광 및 조명장치를 이용하여 실내의 밝기가 제어될 수 있기 때문에, 에너지 효율이 증가될 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 태양의 위치의 변화에 따라 조명장치(10)의 밝기가 제어될 수 있기 때문에, 실내 공간의 밝기가 지속적으로 균일하게 유지될 수 있다.
특히, 본 발명은 조도를 감지하는 센서 없이도, 광량의 크기에 따라 조명장치의 밝기를 제어하여, 즉, 조명장치를 디밍 제어하여, 실내의 밝기를 균일하게 유지시킬 수 있습니다.
도 1은 본 발명에 따른 집광채광루버와 연동하여 동작하는 조명제어 시스템을 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 집광채광루버와 연동하여 동작하는 조명제어 시스템에 적용되는 서버의 구성을 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 집광채광루버와 연동하여 동작하는 조명제어 시스템의 동작 방법을 나타낸 일실시예 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예가 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 집광채광루버와 연동하여 동작하는 조명제어 시스템을 나타낸 예시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 집광채광루버와 연동하여 동작하는 조명제어 시스템에 적용되는 서버의 구성을 나타낸 예시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 집광채광루버와 연동하여 동작하는 조명제어 시스템의 동작 방법을 나타낸 일실시예 흐름도이다.
본 발명에 따른 집광채광루버를 이용한 조명제어 시스템은 구조물의 창문(50)에 구비되며, 슬릿(41)들을 포함하는 집광채광루버(40), 상기 구조물의 천장에 장착되어 있으며, 상기 슬릿(41)들에 의해 반사된 태양광을 반사시키는 반사판(30), 상기 구조물의 천장에 장착되어 있는 조명장치(10), 상기 창문(50)의 위치 및 태양(60)의 위치에 따라 상기 조명장치(10)의 밝기를 제어하는 서버(20) 및 상기 조명장치(10)의 온오프를 제어하는 제어장치(70)를 포함할 수 있다.
서버(20)는 네트워크를 통해 상기 조명장치(10) 및 상기 제어장치(70)와 통신을 수행하는 통신부(21), 사용자로부터 각종 정보들을 입력받는 입력부(23), 각종 정보들을 출력하는 출력부(24), 각종 정보들을 저장하는 저장부(25) 및 상기 구성요소들을 제어하는 제어부(22)를 포함한다.
집광채광루버(40)는 블라인드라고도 한다. 집광채광루버(40)에는 적어도 두 개의 슬릿(41)들이 구비된다. 슬릿(41)들은 구동부(42)에 의해 다양한 각도로 회전될 수 있다. 구동부(42)는 서버(20)에 의해 제어될 수 있다. 이를 위해, 서버(20)는 무선 통신망 또는 유선 통신망을 통해 구동부(42)와 통신을 수행할 수 있다.
반사판(30)은 태양광을 반사시켜 구조물의 실내를 밝힐 수 있다. 그러나, 반사판(30)이 구비되어 있지 않더라도, 상기 구조물의 천장에 의해 태양광이 실내로 반사될 수도 있다. 즉, 본 발명에서, 천장에는 반사판(30)이 반드시 구비될 필요는 없으며, 천장 자체가 반사판의 기능을 수행할 수도 있다.
조명장치(10)는 서버(20)에 의해 다양한 밝기로 제어될 수 있다.
제어장치(70)는 무선으로 서버(20)와 통신을 수행할 수 있는 리모컨일 수 있으며, 또는 구조물의 벽면에 장착되어 유선으로 서버(20)와 통신을 수행할 수 있는 장치일 수도 있다.
제어장치(70)는 날씨 선택 메뉴가 사용자에 의해 선택되면, 적어도 두 개의 레벨들로 구분된 날씨 정보들을 출력하고, 레벨들 중 어느 하나가 선택되면, 선택된 레벨에 대한 정보를 서버(20)로 전송하며, 서버(20)는 창문(50)의 위치, 태양(60)의 이동위치 및 선택된 레벨에 따라 조명장치(10)의 밝기를 제어할 수 있다.
레벨들에는 서버(20)에서 네트워크를 통해 수집된 후 제어장치(70)로 전송된 온라인 날씨 정보와 매칭되어 있는 온라인 레벨이 포함될 수 있다. .
제어장치(70)에서 온라인 레벨이 선택되면, 서버(20)는 창문(50)의 위치, 태양의 이동위치 및 온라인 날씨 정보에 따라 조명장치(10)의 밝기를 제어할 수 있다.
서버(20)는 동지날 정오에 생성되는 태양광의 양 중 반사판(30)에 의해 반사되는 양의 평균값에 의한 밝기를 반사판(30)의 기준 밝기로 선택하여 설정할 수 있고, 기준 밝기에 따라, 조명장치(10)의 밝기를 제어할 수 있다.
반사판(30)에서 반사되는 태양광에 의한 실내의 밝기가 기준 밝기보다 낮은 시간대에는, 서버(20)가 조명장치(10)의 밝기를 기준 밝기까지 증가시키며, 반사판(30)에서 반사되는 태양광에 의한 실내의 밝기가 기준 밝기보다 높은 시간대에는, 서버(20)가 조명장치(10)를 오프시키거나, 또는 조명장치(10)를 오프시킨 후 반사판(30)으로 전달되는 태양광의 양이 기준 밝기까지 감소되도록 슬릿(41)의 각도를 제어하거나, 또는 반사판(30)으로 전달되는 태양광의 양이 감소되도록 슬릿(41)의 각도를 제어한 후 조명장치(10)의 밝기를 감소시켜 실내의 밝기를 기준 밝기에 맞출 수 있다.
즉, 사용자가 각종 설정정보를 제어장치(70)를 통해 입력하면, 설정정보는 서버(20)에 저장된다(302).
이 경우, 서버(20)는 시간 변화에 따라 조명장치(10)의 밝기를 다양하게 변경시킬 수 있다(306). 즉, 서버(20)는 일자별 및 시간별 태양의 이동에 따라, 조명장치의 밝기를 제어할 수 있으며, 또한, 슬릿 각도를 제어할 수도 있다.
특히, 사용자가 날씨에 대응되는 레벨을 선택하면(304), 서버(20)는 선택된 레벨 및 시간 변화에 따라 조명장치(10)의 밝기를 다양하게 변경시킬 수 있다.
즉, 서버(20)는 태양의 이동정보, 건물(구조물)의 방위 및 집광채광루버(40)의 방위(남향, 동향, 서향, 북향 등) 정보 등을 바탕으로 하여, 날씨가 맑은 날을 전제로 반사판(30)에 의해 반사되는 태양광의 양(광량) 및 이에 따른 밝기 등을 일자 및 시간별로 계산할 수 있다. 예를 들어, 광량은 일출에 가장 약하다가 점점 많아져서 정오에 가장 많고, 태양이 지기 시작하면 다시 약해지다가 일몰에는 완전히 소멸된다.
서버(20)는, 이러한 태양 이동정보과 건물의 방위 및 집광채광루버(40)의 방위 정보를 바탕으로 태양광의 양을 예측하며, 예측된 정보들을 이용하여 조명장치(10)의 밝기를 제어할 수 있다.
상기에서 설명된 바와 같은 본 발명의 특징들을 상세히 설명하면 다음과 같다.
우선, 집광채광루버(40)에 구비된 다수개의 슬릿(41)들이 태양광을 반사시키면, 슬릿(41)들에 의해 반사판(30)에서 음영이 발생될 수 있고, 이에 따라, 반사판(30)에 의해 반사된 태양광에도 음영이 발생될 수 있으며, 따라서, 실내의 조도는 위치에 따라 달라질 수 있다. 이러한 음영을 방지하기 위해, 본 발명은 조명장치(10)를 보조적으로 더 이용하고 있다.
다음, 실내에 구비된 센서에 의해 조명장치(10)의 밝기를 제어하는 경우, 순간적으로 지나가는 구름 등에 의해 실내의 조도가 낮아지면 조명장치(10)의 밝기가 순간적으로 증가될 수 있다. 또한, 이러한 현상들이 지속적으로 발생되면, 조명장치(10)가 계속적으로 깜박이는 현상이 발생될 수 있다. 이러한 현상을 방지하기 위해, 본 발명은 순간적인 외부 요소의 변화에 의해서는 조명장치(10)의 밝기를 변경시키지 않으며, 시간의 경과에 따른 태양의 위치 및 날씨의 변화 등을 고려하여 조명장치(10)의 밝기를 변경시킬 수 있다.
다음, 여름에는 과도한 태양광이 실내로 유입되고, 겨울에는 실내로 유입되는 태양광이 적다. 본 발명의 발명자의 연구에 의하면, 사무 공간에서 사용하기에 적절한 태양광은 동지의 맑은날이다. 따라서, 본 발명은 동지날에 생성되는 태양광의 양 중 천장에 구비된 반사판(30)에 의해 반사되는 양의 평균값에 의한 밝기를 반사판(30)의 기준 밝기로 설정하며, 기준 밝기에 따라, 조명장치(10)의 밝기를 제어할 수 있다.
즉, 서버(20)는 일자별 태양의 이동정보, 창문(50)의 위치(또는 방향 정보) 및 집광채광루버(40)의 방향 정보를 이용하여, 일자별 및 시간대별로 광량 정보를 산출하며, 집광채광루버(40)의 슬릿(41) 각도를 제어한다. 이에 따라, 최대한 많은 양의 태양광이 반사판(30)을 통해 실내로 반사될 수 있다. 이 경우, 반사판(30)에서 반사되는 태양광에 의한 실내의 밝기가 상기 기준 밝기보다 낮은 시간대에는, 서버(20)가 조명장치(10)의 밝기를 증가시킬 수 있으며, 반대로 반사판(30)에서 반사되는 태양광에 의한 실내의 밝기가 상기 기준 밝기보다 높은 시간대에는, 서버(20)가 조명장치(10)의 밝기를 감소시키거나, 또는 반사판(30)으로 전달되는 태양광의 양이 감소되도록 슬릿(41)의 각도를 제어할 수 있다.
기준 밝기는 상기에서 설명된 바와 같은 방법으로 설정될 수 있으나, 실내 공간의 용도, 즉, 사무용, 작업실용, 식당용 등에 따라 사용자에 의해 다양하게 설정될 수 있다. 즉, 사용자는 제어장치(70)를 통해 기준 밝기를 자신이 원하는 밝기로 자유롭게 설정할 수 있다.
부연하여 설명하면, 기준 밝기는 저장부에 저장되어 있으며, 기준 밝기는 그 공간에 맞게 적절한 밝기로 설정될 수 있다. 예를 들어, 동지날 정오에 반사되는 태양광의 평균치가 업무 등에 적절할 수 있으며, 따라서, 동지날 정오에 계산되는 태량광량이 기준 밝기로 설정될 수 있다.
다음, 슬릿(41)의 각도는 최대한 많은 태양광이 반사판(30)으로 반사되도록 태양의 이동정보, 집광채광루버(40)의 방위정보 등을 바탕으로 산출되어, 각 날짜별 및 각 시간대별로 서버(20)에 저장될 수 있다. 서버(20)는 저장되어 있는 상기 정보들을 바탕으로 하여 슬릿(41)의 각도를 조절할 수 있다.
즉, 태양의 이동정보 및 집광채광루버(40)의 방위정보 등을 통해 날씨가 좋은 날을 전제로한 태양광의 정보는 산출될 수 있다. 서버(20)는 상기 정보들에 따라 슬릿(41)의 각도를 제어하여 태양광이 반사판(30)으로 반사되도록 하며, 반사된 태양광에 의한 실내의 밝기가 기준 밝기에 못미친다고 판단되면, 조명장치(10)를 구동시켜 실내의 밝기를 기준 밝기 이상으로 제어할 수 있다. 부연하여 설명하면, 실내의 밝기가 기준 밝기에 못미치는 정도는 일일 시간대별 반사되는 태양광 정보에 의해 산출될 수 있으므로, 서버(20)는 이러한 정보를 이용하여 조명장치(10)의 밝기를 제어할 수 있다.
예를 들어, 오전 시간에는 슬릿(41)에 의해 최대의 태양광이 반사판(30)으로 전달되더라도, 실내의 밝기가 기준 밝기보다 낮을 수 있다. 이 경우, 서버(20)는 조명장치(10)의 밝기를 증가시킴으로써 실내의 밝기를 기준 밝기로 증가시킬 수 있다. 조명장치(10)의 밝기가 증가되는 정도는 날짜, 시간 및 슬릿(41)의 각도에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 이를 위해, 날짜, 시간 및 슬릿(41)의 각도에 따른 조명장치(10)의 밝기 정보는 서버(20)에 저장될 수 있다.
반대로, 오후 시간에는 예를 들어, 12시부터 15시 사이에는 슬릿(41)에 의해 최대의 태양광이 반사판(30)으로 전달되어, 실내의 밝기가 기준 밝기보다 높을 수 있다. 이 경우, 서버(20)는 조명장치(10)를 오프시킬 수 있으며, 또는 슬릿(41)의 각도를 변경시켜 반사판(30)으로 전달되는 태양광의 양을 감소시킨 후 조명장치(10)의 밝기를 낮출수도 있다. 즉, 본 발명은, 실내의 밝기가 기준 밝기보다 높은 경우에는, 조명장치(10)를 완전히 오프시키는 대신 눈부심 등을 방지하기 위해 슬릿(41)을 회전시켜 반사판(30)으로 전달되는 태양광의 양을 줄이고, 조명장치(10)의 밝기를 낮출 수 있으며, 이에 따라, 전체적인 실내의 밝기를 기준 밝기 정도 또는 그보다 높게 유지시킬 수 있다.
이러한 제어 방법은 사용자에 의해 다양하게 설정될 수 있다.
부연하여 설명하면, 본 발명은 조명장치(10)의 밝기를 제어하고(즉, 디밍제어하고), 디밍제어에 의해 산출되는 실내의 밝기가 기준 밝기보다 높은 일자나 시간대에는 슬릿(41)의 각도를 제어하여, 태양광의 일부가 반사판(30)으로 전달되지 못하도록 할 수도 있다.
즉, 본 발명은 실내의 밝기가 기준 밝기에 못미치는 시간대에는 슬릿(41)의 반사각도를 최대로 하여 태양광이 최대한 반사판(30)으로 전달되도록 하고, 기준 밝기보다 부족한 만큼의 밝기는 조명장치(10)를 이용하여 보충할 수 있다. 또한, 본 발명은 실내의 밝기가 기준 밝기보다 밝은 시간대에는 조명장치(10)를 오프시키거나, 또는 조명장치(10)를 오프시킨 후 반사판(30)으로 전달되는 태양광의 양이 감소되도록 슬릿(41)의 각도를 제어하거나, 또는 반사판(30)으로 전달되는 태양광의 양이 감소되도록 슬릿(41)의 각도를 제어한 후 조명장치(10)의 밝기를 감소시킬 수 있다.
부연하여 설명하면, 일자별 및 시간별로 반사될 수 있는 태양광량은 상기한 바와 같은 저장정보에 의해서 산출될 수 있으며, 따라서, 본 발명은 이 값을 활용하여 조명장치를 제어하거나 슬릿의 각도를 제어할 수 있다. 이 경우, 빛이 가장 많은 여름철 등에는 반사되는 태양광량만으로도 기준 밝기를 넘을 수 있다.
그러나, 여름철의 일일중에서도, 일출시간이나 일몰시간에는 태양광에 의한 밝기가 기준 밝기값에 미치지 못할 수도 있다. 따라서, 본 발명은 기준 밝기를 정하고, 태양광이 기준 밝기를 넘을 때는 슬릿의 각도를 조절하여 기준 밝기 정도의 태양광만 실내로 반사되도록 하며, 태양광이 기준 밝기를 못 넘을때에는 조명장치를 디밍제어할 수 있다.
이러한 방법이 가능한 이유는, 태양의 이동정보, 건물의 위도 및 경도, 집광채광루버의 방위값 등을 통해 미리 반사될 수 있는 광량이 산출될 수 있기 때문이다.
다음, 서버(20)에 저장되어 있는 태양광에 대한 정보는 날씨가 좋은 날을 전제로 산출된 것이다. 만약 먹구름이 끼거나 비가 오거나 하는 날에는, 기 설정된 시나리오 따라 디밍 제어가 이루어지도록, 다양한 설정이 이루어질 수 있다.
예를 들어, 비오는 날에는 태양광이 반사되기는 하지만, 날씨가 좋은 날에 반사판(30)으로 반사되는 양보다 적은 양이 반사판(30)으로 전달된다.
이 경우, 사용자는 반사판(30)으로 전달되는 광량이 맑은 날의 광량의 20% 정도라고 판단하여, 그에 대한 정보를 제어장치(70)에 입력할 수 있다. 서버(20)는 제어장치(70)를 통해 입력된 정보를 이용하여, 시간대별로 기준 밝기에 부족한 만큼의 밝기를 조명장치(10)를 이용하여 발생시킬 수 있다.
보다 더 구체적으로 설명하면, 제어장치(70)는 날씨 선택 메뉴를 제공할 수 있으며, 날씨 선택 메뉴가 사용자에 의해 선택되면, 제어장치(70)는 적어도 두 개의 레벨들로 구분된 날씨 정보들을 출력할 수 있다.
예를 들어, 레벨들에는, 사용자가 판단할 때, 맑은 날에 대응될 수 있는 1레벨, 구름이 조금끼어 있어서 맑은 날 대비 20% 정도 어둡다고 판단되는 날에 대응될 수 있는 2레벨, 구름이 많이 끼어 있어서 맑은 날 대비 50% 정도 어둡다고 판단되는 날에 대응될 수 있는 3레벨 및 맑은 날 대비 70% 이상 어둡다고 판단되는 날에 대응될 수 있는 4레벨 등이 포함될 수 있다.
즉, 집광채광루버의 방위와 구조물의 위도 및 경도 정보를 바탕으로 하고 맑은 날을 기준으로 하여, 태양의 이동 정보에 따른 일자별 및 시간별 반사되는 태양광이 산출될 수 있다. 이 경우, 기준이 되는 맑은 날 보다 흐린날에는, 맑은 날을 기준으로 계산한 반사광보다 실제 반사되는 태양광이 적게 된다. 이때에는, 사용자의 선택에 따라, 일률적으로 맑은 날을 기준으로 한 조명장치의 일자별 및 시간별로 조명되는 밝기에, 일정한 밝기가 추가로 더 부여될 수 있다.
따라서, 제어장치(70)는 1레벨(맑은 날), 2레벨(조금 흐린날 또는 +20%), 3레벨(흐린날 또는 +50%), 4레벨(매우 흐린날 또는 +70%)과 같은 정보들을 출력할 수 있다.
사용자는 자신의 판단에 따라, 레벨들 중 어느 하나를 선택할 수 있다.
레벨들 중 어느 하나가 선택되면, 제어장치(70)는 선택된 레벨에 대한 정보를 서버(20)로 전송한다. 서버(20)는 상기 창문(50)의 위치, 태양의 이동위치 및 선택된 레벨에 따라 상기 조명장치(10)의 밝기를 제어할 수 있다.
예를 들어, 1레벨이 선택되는 경우, 서버(20)는 예측되는 일별 및 시간대별 반사되는 태양광이 기준 밝기에 못미치는 시간대에서는, 기준 밝기 대비 부족한 부분 만큼 조명장치의 밝기를 제어하고, 2레벨이 선택된 경우, 서버(20)는 각 시간대별로 조명장치(10)의 밝기가 맑은날(1레벨) 대비 일률적으로 20% 정도 더 밝아질 수 있도록 조명장치(10)의 밝기를 제어할 수 있다. 이에 따라, 실내의 밝기는 실외의 날씨와 상관 없이 기준 밝기에 대응되는 밝기로 유지될 수 있다.
다음, 레벨들에는 서버(20)에서 네트워크를 통해 수집된 후 제어장치(70)로 전송된 온라인 날씨 정보와 매칭되어 있는 온라인 레벨이 포함될 수 있다.
제어장치(70)에서 온라인 레벨(예를 들어 0레벨)이 선택되면, 서버(20)는 창문(50)의 위치, 태양의 이동위치 및 온라인 날씨 정보에 따라 조명장치(10)의 밝기를 제어할 수 있다.
예를 들어, 최근에는 네이버와 같은 포탈 사이트에서 시간대별 및 지역별로 날씨 정보를 제공하고 있다. 이러한 정보가 자신이 입주하고 있는 건물에도 잘 적용된다고 판단하는 사용자는 제어장치(70)를 통해 출력되는 레벨들 중 온라인 레벨을 선택할 수 있으며, 이 경우, 서버(20)는 창문(50)의 위치, 태양의 이동위치 및 온라인 날씨 정보에 따라 조명장치(10)의 밝기를 제어할 수 있다.
즉, 조명장치(10)의 밝기를 50%로 제어해야하는 시간대의 날씨가, 수집된 날씨 정보에 의하면 흐리다고 판단된 경우, 서버(20)는 조명장치(10)의 밝기를 70%로 제어함으로써, 실내의 밝기를 기준 밝기 이상으로 유지시킬 수 잇다.
네트워크를 통해 제공되는 온라인 날씨 정보가 보다 더 구체적으로 제시되면, 예를 들어, 맑음, 조금 흐림, 흐림, 매우 흐림 등으로 제공되면, 서버(20)는 조명장치(10)의 밝기를 보다 더 세밀하게 제어할 수 있다.
다음, 태양광이 반사판(30)으로 전달되지 않는 각도로 사용자가 슬릿(41)을 완전히 회전시키면, 서버(20)는 조명장치(10)만을 이용하여 실내의 밝기를 제어할 수 있다.
즉, 반사판(30)과 조명장치(10)에 의해 실내의 밝기가 제어되는 중에, 태양광이 반사판(30)으로 전달되지 않는 각도로 슬릿(41)들이 회전되었음이 판단되면, 서버(20)는 조명장치(10)만을 이용하여 실내의 밝기를 제어할 수 있다. 이를 위해, 집광채광루버(40)에는 슬릿(41)의 각도를 감지할 수 있는 감지센서가 구비될 수 있다.
다음, 본 발명에 따른 집광채광루버를 이용한 조명제어 시스템은, 상기에서 설명된 바와 같이, 태양이동 정보, 설치된 구조물(건물)의 위도와 경도 및 집광과 채광 기능을 수행하는 집광채광루버(40)(블라인드라고도 함)의 방위를 저장하며 이를 이용해 집광채광루버(40)에 구비된 슬릿(41)과 조명장치(10)를 제어하기 위한 서버(20), 원격제어 통신기와 수동제어를 위한 수신기를 구비한 조명장치(10), 원격제어 통신기와 수동제어를 위한 수신기를 구비한 집광채광루버(40) 및 집광채광루버(40)의 슬릿(41)의 경사와 조명장치(10)의 수동제어를 위한 제어장치(70)를 포함한다.
서버(20)에 구비되는 저장부에는 태양의 고도, 건물의 위도 및 경도, 그리고 집광채광루버(40)의 방위에 따라 일자별 및 시간별로 변화되는 광량 정보가 저장될 수 있다.
즉, 상기 서버(20)의 저장부에는 창문(50)의 위치, 건물(구조물)의 위도 및 경도와, 태양의 위치에 따른 일자별 및 시간별 광량에 대한 정보를 저장하고 있다.
부연하여 설명하면, 서버(20)는 태양의 이동정보, 건물의 위도 및 경도, 집광채광루버(40)의 방위를 바탕으로, 날씨가 좋은 날을 전제로 하여, 일자별(매일) 및 매 시간별로 실내로 들어 오는 태양광량을 계산할 수 있으며, 계산된 정보들은 서버(20)의 저장부에 저장된다.
이렇게 산출된 태양광은 슬릿을 통해서 반사되며, 반사되는 광량은 일출시간부터 점점 늘어나서 정오에 가장 밝아지며, 이후, 일몰시간이 되어 갈수록 줄어 든다.
따라서, 서버(20)에 구비되는 제어부는 저장부에 저장된 정보를 기준으로하여 광량(X)을 계산하여 슬릿(41) 제어 각도를 산출하여 슬릿(41)의 각도를 제어한다. 예를 들어, 제어부는 [기준밝기-태양광량]의 조도로 조명장치(10)의 조명을 디밍제어할 수 있다.
서버(20)에 구비되는 통신부는 서버(20)에 저장된 제어 데이터를 집광채광루버(40)와 조명장치(10)에 전송할 수 있다.
즉, 광량은 계산이 미리 될 수 있기때문에, 본 발명에 의하면, 조도 센서없이도 조명장치에 대한 디밍 제어와 슬릿의 각도가 제어될 수 있다.
다음, 본 발명은 반사용 슬릿(41)을 태양의 고도에 따라 틸팅(슬렛의 반사각 제어)하여, 실내의 천장부로 주광(daylight)을 반사시켜 실내조명으로 이용하는 자연채광 조명시스템이다.
종래의 자연채광 조명시스템은 실내조명과 연동없이 사용하거나 조명에 연결된 조도센서를 이용하여 조명의 적절한 균제도를 맞추는 방법을 이용하고 있다. 이 경우, 집광채광루버(40)의 설정상태와 상관없이 수동으로 조명이 온/오프되기 때문에, 사용자의 선택에 따라 전력이 불필요하게 낭비되는 경우가 있다. 또한, 슬릿(41)에서 반사된 광원을 직접 센싱하여 조명을 제어하는 센서조명은 실내에 필요한 휘도를 맞추기 어렵다. 집광채광루버(40)의 여러단으로 구성된 반사 슬릿(41)에서 태양광이 반사되면, 천장면에 음영이 중첩적으로 형성될 수 있다. 따라서, 종래의 디밍조명은 음영의 이동에 따라 수시로 휘도를 변경하는 제어를 해야한다. 또한, 천장으로 반사된 태양광이 다시 실내 조명을 위해 반사된 경우, 시간에 따라 입사각이 달라지기 때문에, 책상이나 작업자의 위치의 조도는 균일할 수 없다. 따라서, 천장에 설치된 조명의 센서가 같은 광량이어도, 시간에 따라 바닥면에서 측정할 경우 전혀 다른 결과가 나올 수 있다. 또한, 기상의 변화로 밝기의 변화가 자주 발생하는 경우도, 실내의 조도 센서에 의한 제어 방식의 조명은, 수시로 휘도제어를 하게 되며, 따라서, 사무실의 경우 근무자의 업무 집중력이 저하하는 등의 문제가 발생될 수 있다. 따라서, 절전의 효율은 높을 수 있으나 실제 사용이 어렵다. 또한, 종래에는 집광채광루버(40)에 구비된 슬릿(41)의 틸팅(tilting) 각에 따라 조명의 휘도가 제어되어야 하는데, 그럴 경우, 천장으로 반사되는 경면반사 슬릿(41)의 각도에 따라 실제 밝기보다 더 밝거나 어둡게 조도센서에서 인식될 수 있으며, 따라서, 필요로 하는 조도를 제어하는 것이 어려워질 수 있다. 또한, 자연채광 시스템의 특성상, 실외에 별도의 센서가 설치되어 조명이 제어될 수 있으며, 이 경우, 천장으로 동일한 조도의 광이 전달되더라도, 반사되어 바닥면에서 측정된 조도값들이 서로 다를 수도 있다.
상기의 문제점들을 해결하기 위해 본 발명에 따른 집광채광루버를 이용한 조명제어 시스템은, 집광채광루버(40)에 구비된 슬릿(41)이 태양의 주기에 따라 자동으로 틸딩 제어될 때, 집광채광루버(40)의 슬릿(41)에서 반사되는 주광의 양을 예측할 수 있으며, 조명장치(10)의 디밍제어를 통해서 부족한 조도의 양만큼 조명장치(10)의 밝기를 조정하여 일정하고 균일한 밝기를 확보할 수 있다.
다음, 사용자가 제어장치(70)를 날씨 정보에 따라 조명장치(10)를 제어하고자 하는 경우, 본 발명은 별도의 제어신호가 없어도 이미 설정되어있는 프로그램에 따라 조명장치(10)의 휘도를 현재의 날씨를 고려하여 자동으로 제어할 수 있다.
다음, 서버(20)는 태양의 구면좌표계와 방위를 계산하는 수식, 집광채광루버(40)가 설치된 위치의 방위를 구하는 수식 등을 저장할 수 있고, 또는 일별, 주별 또는 월별 주기표를 이용하여 데이터로 저장된 값들을 사용할 수도 있다.
마지막으로, 집광채광루버(40)의 슬릿(41)의 윗부분은 주광(daylight)을 천장이나 벽면으로 반사하여 조명용 에너지를 절감하는 용도로 사용될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.　 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 조명장치 20: 서버
30: 반사판 40: 집광채광루버
50: 창문 60: 태양
70: 제어장치

Claims (7)

  1. 구조물의 창문(50)에 구비되며, 슬릿(41)들을 포함하는 집광채광루버(40);
    상기 구조물의 천장에 장착되어 있으며, 상기 슬릿(41)들에 의해 반사된 태양광을 반사시키는 반사판(30);
    상기 구조물의 천장에 장착되어 있는 조명장치(10);
    상기 구조물 내부의 기준 밝기에 대한 정보 및 상기 집광채광루버(40)의 방위, 상기 구조물의 위도 및 경도와, 태양의 위치에 따른 일자별 및 시간별 광량에 대한 정보를 맑은 날을 기준으로 산출하여 미리 저장하고 있는 저장부를 포함하고, 상기 기준 밝기, 상기 집광채광루버(40)의 방위, 태양의 위치, 일자 및 시간에 따라 상기 조명장치(10)의 밝기 및 상기 슬릿들의 각도를 제어하는 서버(20); 및
    상기 조명장치(10)의 밝기 레벨을 선택하고, 상기 조명장치의 온오프를 제어하는 제어장치(70)를 포함하고,
    상기 제어장치(70)는 상기 밝기 레벨이 사용자에 의해 선택되면, 적어도 두 개 이상의 밝기 레벨들로 구분된 선택메뉴 정보들을 출력하고, 상기 밝기 레벨들 중 어느 하나가 선택되면, 선택된 레벨에 대한 정보를 상기 서버(20)로 전송하며,
    상기 서버(20)는 상기 선택된 레벨에 따라 상기 조명장치(10)의 밝기를 제어함에 있어, 상기 집광채광루버(40)의 방위, 상기 구조물의 위도 및 경도와, 태양의 위치에 따른 일자별 및 시간별 광량에 대한 정보에 따라, 상기 반사판(30) 또는 상기 천장에서 반사되는 태양광에 의한 실내의 밝기가 상기 기준 밝기보다 낮은 시간대에는, 상기 서버(20)가 상기 조명장치(10)의 밝기를 증가시키며,
    상기 반사판(30) 또는 상기 천장에서 반사되는 태양광에 의한 실내의 밝기가 상기 기준 밝기보다 높은 시간대에는, 상기 서버(20)가 상기 조명장치(10)를 오프시키거나, 또는 상기 조명장치(10)를 오프시킨 후 상기 반사판(30) 또는 상기 천장으로 전달되는 태양광의 양이 감소되도록 상기 슬릿(41)의 각도를 제어하거나, 또는 상기 반사판(30) 또는 상기 천장으로 전달되는 태양광의 양이 감소되도록 상기 슬릿(41)의 각도를 제어한 후 상기 조명장치(10)의 밝기를 감소되도록 제어하고,
    상기 밝기 레벨에는 1레벨(맑은날), 2레벨(조금 흐린날), 3레벨(흐린날), 4레벨(매우 흐린날)을 포함하고, 상기 밝기 레벨중 상기 1레벨이 선택되면, 상기 서버는, 맑은 날을 기준으로 하여, 상기 집광채광루버(40)의 방위, 상기 구조물의 위도 및 경도, 태양의 이동위치에 따라 반사되는 태양광에 의한 밝기가, 상기 기준 밝기보다 부족한 경우, 부족한 만큼만, 상기 조명장치(10)의 밝기를 증가시키며,
    상기 2레벨, 상기 3레벨, 상기 4레벨은 상기 1레벨에 추가적으로 일률적인 밝기를 부여하기 위한 레벨이고, 상기 3레벨은 상기 2레벨보다 추가되는 밝기가 더 큰 레벨이며, 상기 4레벨은 상기 3레벨보다 추가되는 밝기가 더 큰 레벨인 조도센서없이 집광채광루버와 연동하여 동작하는 조명제어 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 밝기 레벨에는 상기 서버(20)에서 네트워크를 통해 수집된 후 상기 제어장치(70)로 전송된 온라인 날씨 정보와 매칭되어 있는 온라인 레벨이 더 포함하며,
    상기 제어장치(70)에서 상기 온라인 레벨이 선택되면, 상기 서버(20)는 상기 집광채광루버(40)의 방위, 상기 구조물의 위도 및 경도, 태양의 이동위치 및 상기 온라인 날씨 정보에 따라 상기 조명장치(10)의 밝기를 제어하는 조도센서없이 집광채광루버와 연동하여 동작하는 조명제어 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준밝기는 동지날 정오에 생성되는 태양광의 양 중 상기 반사판(30)에 의해 반사되는 양의 평균값에 의한 밝기인 것인 조도센서없이 집광채광루버와 연동하여 동작하는 조명제어 시스템.
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