KR102184296B1 - 광섬유 및 led를 이용한 조명장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

광섬유 및 LED를 이용한 조명장치 및 그 방법을 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 공간을 조명하는 조명장치에 있어서, 광을 집광하는 집광부, 상기 집광부에 집광된 광을 전송하는 광섬유 연결부, 상기 광섬유 연결부로부터 수광한 광을 발광시키는 광섬유, 상기 공간의 조도를 감지하는 조도 감지부 및 상기 집광부에 집광된 광의 상기 광섬유로의 투과율을 조절하여, 상기 조명장치 내부로 입사되는 광량을 조절하는 광 투과율 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치를 제공한다.

Description

광섬유 및 LED를 이용한 조명장치 및 그 방법{Lighting Apparatus and Method Thereof Using Optical Fiber and LED}

본 발명은 조도 균제도를 향상시키는 광섬유 및 LED를 이용한 조명장치 및 그 방법에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

태양광은 인간의 눈에 익숙한 색상 재현도를 가지고 있어 실내조명으로 이상적일 뿐만 아니라, 에너지 절약에도 효과적이므로, 인공조명의 대체수단으로 각광 받고 있다. 태양광 에너지는 1m²당 1kW의 전력을 생산할 수 있으며, 태양광의 조도는 약 110,000lx 정도로써 일반적인 실내환경 조도인 150~300lx를 충족하고도 남는다.

그러나 태양광은 비 또는 눈 등의 날씨 변화 및 태양의 고도에 따라 공급할 수 있는 광량이 시시각각 변하기 때문에, 일정한 조도를 요구하는 공간의 조명장치로 활용되기에는 한계가 있다. 이러한 한계를 보완하기 위해서는 일정한 조도를 유지할 수 있게끔 보조해주는 인공조명이 필요하다.

태양광의 보조로 활용될 수 있는 조명장치로는 백열등, 형광등 및 LED(Light Emitting Diode) 등이 있다. 이 중, LED(Light Emitting Diode) 조명장치는 크기 및 소비전력 대비 휘도가 높고, 사용 수명이 길며, 제조비용이 저렴하다는 장점이 있다. 또한, LED 조명장치는 통상 50~60% 정도의 높은 에너지 효율을 갖고 있어, 보다 적은 에너지로도 양질의 조명을 제공할 수 있다.

한편, 직진성이 강한 태양광을 집광하여 이를 어떻게 공간으로 전송하느냐가 관건인데, 광섬유는 광학적으로 빛이 일정 각도 이내(임계각 이내)로 입사되기만 하면, 전달 과정에서 빛의 손실이 거의 발생하지 않기 때문에, 일정한 조도를 확보할 수 있다. 즉, 광섬유는 태양광을 광원으로 하여 이를 전송하고 공간을 조명하는 장치로서 장점이 있다.

이와 같이, 태양광을 이용한 자연채광과 보조조명을 사용할 경우, 에너지를 절감할 수 있으며, 친환경적이라는 장점이 있다. 그러나 태양광의 한계를 보완하기 위해서, 날씨 및 태양의 고도에 따른 광량의 변화를 감지하여, 자동으로 보조조명을 제어할 수 있는 연구 개발이 더욱 활발히 이루어져야 한다.

본 발명의 일 실시예는, 태양광과의 거리에 따라 공간에 필요한 광량이 광섬유로 전송될 수 있도록 하는 광섬유 및 LED를 이용한 조명장치 및 그 방법을 제공하는 데 일 목적이 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 별도의 전원에 의해 동작하는 LED로 공간의 부족한 광량을 보충하는 광섬유 및 LED를 이용한 조명장치 및 그 방법을 제공하는 데 일 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 공간을 조명하는 조명장치에 있어서, 광을 집광하는 집광부, 상기 집광부에 집광된 광을 전송하는 광섬유 연결부, 상기 광섬유 연결부로부터 수광한 광을 발광시키는 광섬유, 상기 공간의 조도를 감지하는 조도 감지부 및 상기 집광부에 집광된 광의 상기 광섬유로의 투과율을 조절하여, 상기 조명장치 내부로 입사되는 광량을 조절하는 광 투과율 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 광섬유 연결부는, 광섬유 다발로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 조도 감지부는, 광 에너지를 전기적 신호로 검출하는 센서로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 광 투과율 조절부는, 인가되는 전압의 세기에 따라 투과율이 조절되는 LCD 기판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 광섬유 및 LED를 고정시키는 기판, 상기 기판에 LED보다 좁은 간격으로 상기 LED 사이에 배치되며, 광원으로부터 광을 수광하여 발광하는 광섬유 및 상기 기판에 기 설정된 간격마다 배치되며, 광섬유와는 독립적으로 제어되는 LED를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 광섬유는, 광섬유 연결부로부터 광을 수광하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 광섬유는, 복수 개로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 LED는, 복수 개로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 공간을 조명하는 조명장치에 있어서, 광을 집광하는 집광부, 상기 집광부에 집광된 광을 전송하는 광섬유 연결부, 상기 광섬유 연결부로부터 수광한 광을 발광시키는 광섬유, 상기 광섬유에 의해 조명된 상기 공간의 조도를 감지하는 조도 감지부, 상기 집광부에 집광된 광의 투과율을 조절하여, 상기 조명장치 내부로 입사되는 광량을 조절하는 광 투과율 조절부 및 상기 공간이 조명되기 전에 상기 조도 감지부에 의해 감지된 상기 공간의 제1 조도값을 수신하여, 기 설정된 조도값과 비교하여 상기 공간에 필요한 광량을 산출하고, 상기 공간에 필요한 광량만큼 상기 광이 상기 조명장치 내부로 입사되도록 상기 광 투과율 조절부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 조도 감지부는, 상기 제어부와 유선 또는 무선으로 통신하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 공간을 조명하는 조명장치에 있어서, 광을 집광하는 집광부, 상기 집광부에 집광된 광을 전송하는 광섬유 연결부, 상기 광섬유 연결부로부터 수광한 광을 발광시키는 광섬유, 상기 광섬유에 의해 조명된 상기 공간의 조도를 감지하는 조도 감지부, 상기 집광부에 집광된 광의 투과율을 조절하여, 상기 조명장치 내부로 입사되는 광량을 조절하는 광 투과율 조절부 및 상기 공간이 조명된 후에 상기 공간의 제2 조도값을 측정하여, 기 설정된 조도값과 상기 공간의 제2 조도값을 비교하여, 상기 공간의 조도가 상기 기 설정된 조도값을 충족하였는지를 판단하여, 상기 공간에 필요한 광량만큼 상기 광이 상기 조명장치 내부로 입사되도록 상기 광 투과율 조절부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 광섬유로 공간을 조명하는 방법에 있어서, 상기 광섬유에 의해 상기 공간이 조명되기 전의 상기 공간의 제1 조도값을 측정하는 제1 조도값 측정과정, 기 설정된 조도값에 따른 상기 공간에 필요한 광량을 산출하는 산출과정, 상기 공간으로 입사되는 광의 투과율을 제어하는 제어과정, 상기 광섬유로 상기 공간을 조명하는 조명과정, 상기 광섬유에 의해 상기 공간이 조명된 후의 상기 공간의 제2 조도값을 측정하는 제2 조도값 측정과정, 상기 기 설정된 조도값과 상기 제2 조도값을 비교하는 비교과정 및 상기 제2 조도값이 상기 기 설정된 조도값에 도달하였는지 판단하는 판단과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명방법을 제공한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 조명방법은, 상기 제2 조도값이 상기 기 설정된 조도값에 도달하지 못하였을 경우, 상기 공간으로 입사되는 광의 투과율을 다시 제어하여 상기 광섬유로 상기 공간을 조명하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 조명방법은, 상기 제2 조도값이 상기 기 설정된 조도값에 도달하지 못하였을 경우, LED를 발광시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 광 투과율 조절부를 제어하여 태양광과의 거리에 따라 공간에 필요한 광량을 광섬유로 전송시킴으로써, 공간의 조도 편차를 최소화하며 공간을 조명할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 별도의 전원에 의해 동작하는 LED로 공간의 부족한 광량을 보충함으로써, 공간의 조도 균제도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치의 구현 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광부의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수 개의 조명장치가 복수 개로 구현된 구현 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 광섬유 연결부 및 광 투과율 조절부의 단면을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치가 공간을 조명하는 방법을 도시한 흐름도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 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, A, B 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 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치의 구현 예를 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 조명장치(100)는 태양광(S)을 집광하고, 이를 공간(110)으로 발광시켜 공간(110)을 조명(照明)하는 장치로서, 건물의 내부 공간(110)에 설치될 수 있다.

조명장치(100)는 공간(110)의 조도 균제도를 향상시킬 수 있다. 조명장치(100)는 공간(110)의 조도를 측정하고 태양광(S)과의 거리에 따른 공간(110)의 필요 광량을 계산하여 공간(110)을 조명함으로써, 공간(110)에 형성된 조도의 편차를 감소시킨다.

여기서, 조도 균제도(Uniformity Ratio of Illumination)란 일정 공간에서 빛의 균일한 분포 정도를 말하며, 공간(110)의 최소 조도와 평균 조도와의 비(최소 조도/평균 조도) 또는 최소 조도와 최대 조도와의 비(최소 조도/최대 조도)로 나타낼 수 있다.

나아가, 조명장치(100)는 조도 균제도를 향상시키기 위해, 공간(110)이 조명된 후의 조도값을 측정하여, 공간(110)의 조도가 기 설정된 값을 충족할 수 있도록 제어한다.

더욱 구체적으로 설명하면, 조명장치(100)는 집광부(120), 집광 보조부(125), 광섬유 연결부(130), 발광부(140), 조도 감지부(150), 제어부(160) 및 광 투과율 조절부(170)를 포함한다.

집광부(120)는 태양광(S)을 입사시켜, 이를 광섬유 연결부(130)로 전달한다. 집광부(120)는 빛을 집광시키는 렌즈로 구성될 수 있으며, 반구형, 구형 및 원반형 등의 형태로 구현될 수 있다. 집광부(120)는 입사된 태양광(S)을 광섬유 연결부(130)로 균일하게 전달하기 위해, 평면렌즈 형태로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 태양광(S)을 더욱 효과적으로 집광할 수 있도록 볼록렌즈 형태로 구성될 수도 있다.

집광 보조부(125)는 제어부(160)의 제어에 의해 태양광(S)이 집광부(120)로 더 많이 입사될 수 있도록 보조한다. 집광 보조부(125)는 반사미러로 구성될 수 있으며, 집광부(120)의 하부에 설치되어 집광부(120)로 입사되지 않은 태양광(S)을 집광부(120)로 반사시킨다. 집광 보조부(125)는 제어부(160)의 제어에 따라 +y축 또는 -y축으로 이동하며 각도를 조절함으로써, 태양광(S)을 반사시켜 집광부(120)로 입사시킨다.

동시에, 집광 보조부(125)는 집광부(120)로 입사되지 못한 자연광(N)을 반사시켜, 조명장치(100)가 설치되어 있는 공간(110) 내부로 유입시킨다. 여기서, 자연광(N)은 태양광(S) 중, 집광 보조부(125)의 각도에 의해 집광부(120)로 입사되지 못한 광을 의미한다. 집광 보조부(125)는 집광부(120)로 입사되지 못한 자연광(N)까지 공간(110) 내부로 유입시킴으로써, 조명장치(100)가 설치된 공간(110)은 일정 수준의 밝기를 유지할 수 있다.

광섬유 연결부(130)는 집광부(120)에 의해 집광된 광이 이동하는 통로로서, 집광부(120)에 의해 집광된 광을 수신하여, 이를 광섬유 연결부(130)의 종단에 연결된 발광부(140)의 광섬유(미도시)로 전송한다. 광섬유 연결부(130)는 복수 개의 광섬유가 묶여져 다발을 이루는 형태로 구현될 수 있다. 광섬유 연결부(130)를 구성하는 광섬유 다발은 플렉서블(Flexible)한 특징이 있기 때문에, 광섬유 연결부(130)는 발광부(140)의 위치에 따라 길이 및 구조 등을 유연하게 변경할 수 있다.

상술한 바와 같이, 발광부(140)는 광섬유 연결부(130)의 종단과 연결되어 있으며, 광섬유 연결부(130)로부터 광을 수신하여 공간(110)을 조명한다. 발광부(140)의 상세한 구성에 대해서는 도 2를 참조하여 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광부의 구성을 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 발광부(140)는 기판(210), 광섬유(220) 및 LED(230)를 포함한다.

기판(210)은 광섬유(220) 및 LED(230)를 지지하는 고정판으로서, PCB(Printed Circuit Board) 또는 MPCB(Metal Core Printed Circuit)로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 금속 기판 이외에도 합성수지, 실리콘, 아크릴 및 플라스틱 재질로도 구성될 수 있다.

광섬유(220)는 집광부(120)로부터 집광된 태양광(S)을 광원으로 하며 광섬유 연결부(130)로부터 전송된 광을 수신하여 이를 외부로 가이딩함으로써, 공간(110)을 조명한다. 광섬유(220)의 일단은 복수 개의 광섬유 가닥으로 구성된 광섬유 연결부(130)와 연결되어 있기 때문에, 광섬유 연결부(130)로부터 전송된 광은 거의 누설되지 않고 광섬유(220)의 타단으로 출사될 수 있다.

통상적으로, 광섬유(220)는 코어(미도시) 및 클래드(미도시)를 포함하는데, 코어(미도시)는 빛이 통과하는 이동통로서, 상대적으로, 클래드(미도시)보다 높은 굴절률을 갖는다. 이러한 굴절률의 차이로 인해 코어(미도시)와 클래드(미도시)의 경계에서 내부 전반사가 발생하며, 이에 의해, 광이 이동하게 된다.

광섬유(220)는 기판(21)의 후면에 LED(230)의 배치 간격보다 좁은 간격을 가지며, 각 LED(230) 사이에 배치될 수 있다.

LED(230)는 광섬유(220)의 발광과는 독립적으로 작동하는데, 공간(110)의 제2 조도값이 기 설정된 조도 값보다 낮을 경우, LED(230)는 제어부(160)의 제어에 따라 공간(110)을 기 설정된 밝기로 조명함으로써, 공간(110)의 광량을 보충한다. 이때, LED(230)는 기판(210)에 구비된 전극단자(미도시)에 의해 별도의 전원공급부(미도시)로부터 전원을 공급받을 수 있다.

LED(230)는 다양한 색상으로 구성될 수 있으며, 적색, 녹색, 백색 및 청색 중 어느 하나 또는 두개 이상의 조합으로 구성될 수 있다. LED(230)는 기판(210)의 후면에 일정 간격마다 배치될 수 있다.

조도 감지부(150)는 발광부(140)에 의해 조명되기 전의 공간(110)의 제1 조도값을 측정하여 이를 제어부(160)로 전송한다. 조도 감지부(150)는 공간(110) 내에 복수 개로 설치되어 있으며, 이에 따라, 태양광(S)과의 거리에 따른 공간(110)의 조도를 감지할 수 있다. 예를 들어, 조도 감지부(150)는 제1 끝단(112) 및 제2 끝단(114)의 각각의 제1 조도값을 감지하여 제어부(160)로 송신하며, 이를 토대로 제어부(160)는 태양광(S)과의 거리에 따른 공간(110)의 필요 광량을 연산한다.

조도 감지부(150)는 발광부(140)의 광섬유(220)에 의해 조명된 공간(110)의 제2 조도값을 측정하고, 이를 제어부(160)로 전송한다. 제어부(160)는 측정된 제2 조도값을 기 설정된 조도값과 비교하여, 공간(110)의 조도가 기 설정된 조도값에 도달하였는지를 판단한다.

조도 감지부(150)는 유선 또는 무선 송수신이 가능한 통신부(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 통신부(미도시)를 이용하여 데이터를 제어부(160)로 전송한다. 조도 감지부(150)는 광 에너지를 전기적 신호로 변환시키는 복수 개의 수광 소자로 구성될 수 있다. 조도 감지부(150)는 발광부(140)의 측부에 설치될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 공간(110)의 조도를 감지할 수 있는 위치라면 어느 곳에 설치되어도 무관하다.

제어부(160)는 조명장치(100)의 각 구성요소를 제어한다. 제어부(160)는 공간(110)의 조도 균제도를 향상시킬 수 있도록 태양광(S)의 투과율을 제어한다. 그리고 제어부(160)는 기 설정된 조도값에 따라, 공간(110)의 조명이 기 설정된 조도값을 충족시킬 수 있도록 제어한다.

보다 구체적으로 설명하면, 제어부(160)는 더 많은 양의 태양광(S)을 효과적으로 집광부(120)로 입사시키기 위해 집광 보조부(125)의 위치를 조절한다. 제어부(160)는 집광 보조부(125)를 +y축 또는 -y축 방향으로 이동시킴으로써, 집광 보조부(125)에 의해 보다 많은 양의 태양광(S)이 집광부(120)로 유입되도록 한다.

제어부(160)가 집광 보조부(125)의 각도를 조절함에 따라, 집광부(120)로 입사되지 못한 자연광(N)이 동시에 공간(110) 내부로 입사된다. 여기서, 제어부(160)는 태양광(S) 및 자연광(N)이 각각 조명장치(100) 및 공간(110)으로 입사될 수 있는 최적의 각도를 계산하여, 집광 조절부(125)를 +y축 또는 -y축으로 이동시킨다.

제어부(160)는 복수 개의 조도 감지부(150)로부터 감지된 태양광(S)과의 거리에 따른 공간(110)의 제1 조도값을 수신하여, 공간(110)의 필요 광량을 계산한다. 동일한 공간(110)이라고 할지라도, 태양광(S)과의 거리에 의해 공간(110) 내의 제1 끝단(112)과 제2 끝단(114)은 조도의 편차가 높으며, 조명이 된 후에도 여전히, 제1 끝단(112)과 제2 끝단(114)의 조도의 불균일성은 해소되지 않는다. 따라서, 제어부(160)는 별도의 메모리(미도시)를 구비할 수 있으며, 별도의 메모리(미도시)에 공간(110)의 제1 조도값을 측정한 데이터를 저장하고, 이 데이터를 토대로 태양광(S)과의 거리에 따른 공간(110)의 필요 광량을 계산한다.

제어부(160)는 집광부(120)로 집광된 태양광(S)의 입사량을 감지하는 광량 감지 센서(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 제어부(160)는 조도 감지부(150)로부터 공간(110)의 제1 조도값 데이터를 수신하여, 태양광(S)과의 거리에 따른 공간(110)의 필요 광량을 산출한다. 이때, 광량 감지 센서(미도시)는 집광부(120)로 집광된 태양광(S)의 입사량을 감지하며, 제어부(160)는 이 데이터를 이용하여 공간(110)에 필요한 광량만큼 공간(110) 내로 태양광(S)이 입사되도록 광 투과율 조절부(170)를 제어한다. 여기서, 광량 감지 센서(미도시)는 수광 소자의 형태로 구성될 수 있으며, 태양광(S)의 광 에너지를 검출하여 전기적 신호로 변환시킬 수 있다.

그리고 제어부(160)는 공간(110)에 필요한 태양광(S)을 입사시키기 위해서 광 투과율 조절부(170)를 제어함으로써, 기 설정된 양의 광이 공간(110) 내로 입사될 수 있도록 한다. 즉, 제어부(160)는 광섬유(220)로 전송되는 태양광(S)의 입사량을 제어하여, 제1 끝단(112)의 밝기는 최소화하고 제2 끝단(114)의 밝기는 기 설정된 조도를 충족할 수 있도록 함으로써, 공간(110)의 조도 균제도를 향상시킬 수 있다. 여기서, 제어부(160)는 광 투과율 조절부(170)에 연결된 별도의 전원공급장치(미도시)의 전압의 세기를 제어하여 광 투과율 조절부(170)에 인가되는 전압을 조정함으로써, 조명장치(100) 내부로 입사되는 태양광(S)의 투과율을 조절할 수 있다.

기 설정된 조도값에 따라 광섬유(220)에 의해 공간(110)이 조명되면, 제어부(160)는 조도 감지부(150)로부터 공간(110)의 제2 조도값을 수신한다. 제어부(160)는 기 설정된 조도값과 제2 조도값을 비교하여, 제2 조도값이 기 설정된 조도값을 충족하였는지를 판단한다. 공간(110)의 제2 조도값이 기 설정된 조도값을 충족하면, 제어부(160)는 광 투과율 조절부(170)를 제어함으로써, 발광부(140)의 광섬유(220)로 더 이상 광을 전송하지 않도록 제어한다. 반면, 공간(110)의 제2 조도값이 기 설정된 조도값을 충족하지 못하였을 경우, 제어부(160)는 광 투과율 조절부(170)를 제어하여 광섬유 연결부(130)로 빛을 더 투과시킴으로써, 광섬유(220)가 빛을 더 발산할 수 있도록 제어한다. 만약, 광섬유(220)로 입사되는 빛이 부족할 경우, 제어부(160)는 기 설정된 조도값에 도달할 수 있도록 발광부(140)의 LED(230)를 제어한다. 상술한 바와 같이, LED(230)는 전극에 의해 별도의 전원공급부(미도시)와 연결되어 있다. 이에, 제어부(160)는 전원공급부(미도시)의 전압의 세기를 제어하여 LED(230)에 인가되는 전압을 조절함으로써, LED(230)의 발광에 의해 공간(110)의 조도가 기 설정된 조도값에 도달할 수 있도록 제어한다.

광 투과율 조절부(170)는 제어부(160)의 제어에 의해 태양광(S)의 투과율을 조절한다. 광 투과율 조절부(170)는 집광부(120)와 광섬유 연결부(130)의 사이에 위치될 수 있다. 이에 따라, 광 투과율 조절부(170)는 집광부(120)에 집광된 태양광(S)이 기 설정된 양만큼 광섬유 연결부(130)로 입사되도록 투과율을 조절한다.

광 투과율 조절부(170)는 전극에 의해 별도의 전압공급부(미도시)와 연결되어 있으며, 제어부(160)의 제어에 의해 전압공급부(미도시)로부터 전압을 인가받아 투과율을 조절한다. 광 투과율 조절부(170)는 복수 개의 편광판, 유리판, 정렬 필름 및 액정층 등이 적층된 LCD 기판으로 구성될 수 있으며, 전압공급부(미도시)로부터 인가된 전압의 세기 및 구성 요소 간의 전기적 편광 위상 조정에 의해 방향성이 조절되어, 광 투과율이 변화하게 된다. 이에 따라, 조명장치(100) 내부로 입사되는 태양광(S)의 입사량이 조절된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수 개의 조명장치가 복수 개로 구현된 구현 예를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 광섬유 연결부 및 광 투과율 조절부의 단면을 도시한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 조명장치(100)는 공간(110)에 복수 개로 설치될 수 있다. 도면에는 전부 도시되지 않았지만, 복수 개의 조명장치(100)는 각각 집광부(120), 집광 보조부(125), 광섬유 연결부(130), 발광부(140), 조도 감지부(150), 제어부(160) 및 광 투과율 조절부(170)를 포함하고 있으며, 기 설정된 조도값에 따라 공간(110)을 조명한다. 같은 공간(110)이라고 할지라도, 태양광(S)과의 거리에 따라 공간(110) 내에는 조도의 편차가 발생할 수 있는데, 복수 개의 조명장치(100)는 각각의 광 투과율 조절부(170)로 태양광(S)의 투과율을 조절함으로써, 공간(110)의 조도 균제도를 향상시킨다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 광섬유 연결부(130)는 복수 개로 구성될 수 있으며, 광섬유 연결부(130)로부터 전송되는 광을 투과시키는 광 투과율 조절부(170)는 한개로 구성될 수도 있다. 광섬유 연결부(130)가 복수 개로 구성됨에 따라, 집광부(120)에 집광된 광이 이동할 수 있는 통로는 증가하게 된다. 이와 같이, 광섬유 연결부(130) 및 광 투과율 조절부(170)는 설치되는 공간 및 장소에 따라 가변적으로 구성될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치가 공간을 조명하는 방법을 도시한 흐름도이다.

조명장치(100)가 공간(110)의 제1 조도값을 측정한다(S510). 조도 감지부(150)는 발광부(140)에 의해 공간(110)이 조명되기 전, 태양광(S)과의 거리에 따른 공간(110)의 제1 조도값을 측정하여, 이를 제어부(160)로 전송한다.

조명장치(100)가 태양광(S)의 투과율을 제어한다(S520). 제어부(160)는 제1 조도값을 토대로 태양광(S)과의 거리에 따른 공간(110)의 필요 광량을 산출하여, 광 투과율 조절부(170)의 LCD 기판의 편광 위상을 조절시킴으로써, 공간(110)에 필요한 광량이 입사되도록 광 투과율 조절부(170)를 제어한다.

조명장치(100)가 공간(110)을 조명한다(S530). 광섬유 연결부(130)는 광 투과율 조절부(170)에 의해 집광부(120)로부터 기 설정된 양의 광을 수신하여, 이를 발광부(140)의 광섬유(220)로 전달한다. 이 광은 광섬유(220)의 종단으로 출사되어 공간(110)을 조명한다.

조명장치(100)가 공간(110)의 제2 조도값을 측정한다(S540). 조도 감지부(150)는 광섬유(220)에 의해 조명된 후의 공간(110)의 제2 조도값을 측정하여, 이를 제어부(160)로 전송한다.

조명장치(100)가 기 설정된 조도값과 공간의 제2 조도값을 비교한다(S550).

조명장치(100)가 기 설정된 조도값을 충족하였는가를 판단한다(S560). 제어부(160)는 조도 감지부(150)가 감지한 공간(110)의 제2 조도값이 기 설정된 조도값에 도달하였는지를 판단한다.

제2 조도값이 기 설정된 조도값을 충족하였을 경우, 제어부(160)는 조명장치(100) 내로 더 이상 광이 입사되지 않도록 광 투과율 조절부(170)를 제어한다.

제2 조도값이 기 설정된 조도값을 충족하지 못하였을 경우, 조명장치(100)가 태양광의 투과율을 다시 제어한다. 제어부(160)는 광 투과율 조절부(170)를 제어하여 조명장치(100)내로 입사되는 광량을 재조절함으로써, 공간(110)의 제2 조도값이 기 설정된 조도값을 충족할 수 있도록 제어한다. 그러나 광섬유(220)로 입사되는 광량이 부족할 경우, 제어부(160)는 LED(230)에 인가되는 전압의 세기를 제어하여, 제2 조도값이 기 설정된 조도값을 충족시킬 수 있도록 LED(230)를 발광시킴으로써, 공간(110)을 조명한다.

도 5에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 각각의 도면에 기재된 과정의 순서를 변경하여 실행하거나 과정 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 5는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.

한편, 도 5에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 조명장치
110: 공간
112: 제1 끝단
114: 제2 끝단
120: 집광부
125: 집광 보조부
130: 광섬유 연결부
140: 발광부
150: 조도 감지부
160: 제어부
170: 광 투과율 조절부
S: 태양광
N: 자연광
210: 기판
220: 광섬유
230: LED

Claims (14)

1. 공간을 조명하는 조명장치에 있어서,
   태양광을 집광하는 집광부;
   상기 집광부의 하부에 설치되어 상기 집광부로 입사되지 않은 태양광을 상기 집광부로 반사시키는 집광 보조부;
   상기 집광부에 집광된 광을 전송하는 광섬유 연결부;
   상기 광섬유 연결부로부터 수광한 광을 발광시키는 광섬유;
   상기 광섬유에 의해 조명된 상기 공간의 조도를 감지하는 조도 감지부;
   상기 집광부에 집광된 광의 투과율을 조절하여, 상기 조명장치 내부로 입사되는 광량을 조절하기 위해 인가되는 전압의 세기에 따라 투과율이 조절되는 LCD 기판을 포함하는 광 투과율 조절부;
   상기 집광부로 집광된 태양광이 입사량을 감지하는 광량 감지 센서; 및
   상기 공간이 조명되기 전에 상기 조도 감지부에 의해 감지된 상기 공간의 제1 조도값과 상기 광량 감지 센서에 감지된 태양광의 입사량을 수신하여, 기 설정된 조도값과 비교하여 태양광과의 거리에 따른 공간에 필요한 광량을 산출하고, 상기 공간에 필요한 광량만큼 상기 광이 상기 조명장치 내부로 입사되도록 상기 광 투과율 조절부를 제어하고, 상기 공간이 조명된 후에 상기 공간의 제2 조도값을 측정하여 기 설정된 조도값과 상기 공간의 제2 조도값을 비교하여, 상기 공간의 조도가 상기 기 설정된 조도값을 충족하였는지를 판단하여, 상기 공간에 필요한 광량만큼 상기 광이 상기 조명장치 내부로 입사되도록 상기 광 투과율 조절부를 제어하는 제어부를 포함하되,
   상기 제어부는,
   태양광과 자연광이 각 조명 장치 및 공간으로 입사될 수 있는 각도를 계산하고, 상기 계산된 각도에 따라 상기 집광 보조부를 지면에서 수직 방향으로 이동시켜 위치를 조절하고,
   상기 광투과율 조절부에 연결된 전원공급부의 전압의 세기를 제어하여 상기 광 투과율 조절부의 LCD 기판의 편광 위상을 조절하여 상기 조명 장치 내부로 입사되는 태양광의 투과율을 조절하는 것인, 조명장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 조도 감지부는,
   광 에너지를 전기적 신호로 검출하는 센서로 구성되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   복수 개로 구성되는 광섬유 및 LED를 고정시키는 기판;
   상기 기판에 LED보다 좁은 간격으로 상기 LED 사이에 배치되며, 광원으로부터 광을 수광하여 발광하는 광섬유; 및
   상기 기판에 기 설정된 간격마다 배치되며, 광섬유와는 독립적으로 제어되는 LED를 포함하는 발광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 제1항에 있어서,
    상기 조도 감지부는,
    상기 제어부와 유선 또는 무선으로 통신하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
11. 삭제
12. 광섬유로 공간을 조명하는 방법에 있어서,
    상기 광섬유에 의해 상기 공간이 조명되기 전의 상기 공간의 제1 조도값을 측정하는 제1 조도값 측정과정;
    상기 제1 조도값을 토대로 기 설정된 조도값에 따른 상기 공간에 필요한 광량을 산출하는 산출과정;
    상기 산출과정에서 산출된 광량에 따라 상기 공간으로 입사되는 광의 투과율을 제어하는 제어과정;
    상기 광섬유로 상기 공간을 조명하는 조명과정;
    상기 광섬유에 의해 상기 공간이 조명된 후의 상기 공간의 제2 조도값을 측정하는 제2 조도값 측정과정;
    상기 기 설정된 조도값과 상기 제2 조도값을 비교하는 비교과정;
    상기 제2 조도값이 상기 기 설정된 조도값에 도달하였는지 판단하는 판단과정; 및
    상기 제2 조도값이 상기 기 설정된 조도값에 도달하지 못하였을 경우, 상기 공간으로 입사되는 광의 투과율을 다시 제어하여 상기 광섬유로 상기 공간을 조명하는 과정을 포함하되,
    상기 제어 과정은,
    태양광과 자연광이 각 조명 장치 및 공간으로 입사될 수 있는 각도를 계산하고, 상기 계산된 각도에 따라 태양광을 집광하는 집광부의 하부에 설치된 집광 보조부의 위치를 조절하여 상기 집광부로 입사되지 않은 태양광을 상기 집광부로 반사시키고,
    상기 집광부에서 집광된 광의 투과율을 조절하는 광투과율 조절부에 연결된 전원공급부의 전압의 세기를 제어하여 상기 광 투과율 조절부의 LCD 기판의 편광 위상을 조절하여, 상기 조명 장치 내부로 입사되는 태양광의 투과율을 조절하는 것을 특징으로 하는 조명방법.
13. 삭제
14. 삭제

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