KR102306278B1 - 조명기의 조광 시스템 - Google Patents

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Abstract

광확산형 천창(天窓)의 조도(17)는 날씨에 좌우되어 조명에는 맞지 않는다고 말하여지고 있지만, 조명기, 제어 기술의 진보와 보급, 천창 자체의 품질 향상에 의해 이들의 문제는 해소할 수 있고, 광확산형 천창의 고채광이라는 이점이 살려진다. 옥내의 작업면 필요 조도(14)를, 광확산형 천창(01)의 작업면 조도(17)와 태양광 발전 패널(02)의 발생 전력(16)과 관련시킨 설정치(19)를 조광 신호의 기준으로 한다. 동계의 일몰, 우천 등의 설정치(19) 이하의 영역에 관해 태양광 발전 패널로부터 보내지는 신호로 조광 부착 조명기(04)의 조광을 행한다.

Description

조명기의 조광 시스템
광확산형(光擴散型) 천창(天窓)과 같은 지붕에 설치한 태양광 발전 패널에 의해 발생 전력, 발전, 전압 또는 전류에 의해 조명기의 조광(調光)을 행하는 시스템에 적용하는데 유효한 기술에 관한 것이다.
옥외의 조도(照度)는 태양 직사광 조도와 천공광(天空光) 조도(이하 태양광이라고 한다)로 이루어져 있다. 종래, 태양광을 확산시켜서 전반(全般) 조명 또는 국부 조명에 이용하는 광확산형 천창이 설치되는 기술은 존재하였다. 이 기술에 의해, 실내에 균일한 광을 통과시킴으로써 조명 기구의 소비 전력을 60% 정도 저감 가능하다. 또한 태양광 발전 패널을 지붕에 설치하여 발전을 목적으로 하는 시스템도 존재하고, 광확산형 천창과 함께 설치함으로써 발전도 동시에 행하는 조합도 존재하고 있다. 절판(折坂) 지붕, 시트 방수 지붕의 같은 지붕에 태양광 발전 패널을 광확산형 천창과 광확산형 천창의 중간에 설치하여, 광확산형 천창으로 에너지 절약, 태양광 발전 패널로 에너지 창출이 행하여지고 있는 방대한 지붕 면적을 갖는 공장이나 물류 창고에 채용되도록 되어 있다.
그렇지만 광확산형 천창에 의해 실내에 받아들이는 광은, 태양광의 강도에 의존하기 때문에, 실내의 조도는, 일정하게 유지할 수가 없어서, 조명 기구와 함께 설치함으로써, 실내의 조도 부족을 보충하고 있다. 특히 날씨의 변화 등으로 조도가 항상 변화하고 조도 부족이 되는 경우는, 조명 장치의 온 오프를 반복할 것이 필요해지기 때문에, 항상 조명 기구를 점등하는 일이 많아, 광확산형 천창의 효과를 얻을 수 있다고는 말할 수가 없다.
특허문헌 1은 센서의 설치 장소이다. 특허문헌 2는 창(窓)부터의 채광이어서, 지붕부터의 균일한 채광이 아니라 깊이가 있는 전반 조명에는 부적합하다. 특허문헌 3은 태양광 발전 패널과 조명 기구가 일체가 된 것으로, 발전량을 감시하여, 발전량이 부족하면 외부 전력으로부터 얻는 시스템이다. 특허문헌 4는 태양광 발전 패널의 발전량으로 옥외의 밝기를 판정하여, 옥내의 조명기를 조광하는 것이다.
일본 특개2010-160975호 공보 일본 특개2006-73419호 공보 일본 특개2013-45655호 공보 일본 특개2014-186962호 공보
현재의 광확산형 천창은, 단체(單體)로 설계 설치되는 것이 많고, 날씨가 불순하여 천창부터의 조도를 얻을 수 없는 경우도 있고, 조명 기구는 항상 점등하는 상황이 많아, 태양광에 의한 실내 조사(照射)에 의한 에너지 절약의 효과가 발휘되지 않는다는 문제가 있다.
조도를 항상 측정하는 장치를 설치하고, 그 조도로부터 임의의 조광을 행하는 장치가 필요하지만, 대부분이 설치되지 않는 문제가 있어서, 이들을 해결하는 것을 목적으로 한다.
자연광을 옥내에 채광하는 광확산형 천창 또는 광확산형 창과 태양광 발전 패널을 나열하여 설치하는 조광(調光) 시스템으로서, 광확산형 천창 또는 광확산형 창으로부터의 광의 임의의 위치에서의 작업면 조도를 태양광 발전 패널에 의한 발생 전력 또는 전류 또는 전압을 관련시켜서 행하는 조명기의 조광 시스템이다.
광확산형 천창부터의 전반 조명 또는 국부 조명이 작업면(作業面) 필요 조도일 때의 발생 전력을 설정치로 하고, 각각 설정 조도, 설정 발생 전력이라고 부른다. 광확산형 천창 또는 광확산형 창으로부터의 작업면 조도가 설정조도 이하, 즉 태양광 발전 패널의 발생 전력이 설정 발생 전력 이하가 되었을 때만, 조광부 조명 기구는 점등되고, 조명 전원을 사용한다. 설정치 이상을 얻을 수 있는 경우는, 조명 장치는 특별한 장치나, 사람의 개재 없이 소등된 상태가 된다. 실시례에서는, 400룩스 정도의 작업면 필요 조도라면, 쾌청시 주간은 조명 전원을 사용할 필요는 없다.
조명 에너지, CO2가 60% 이상 삭감할 수 있음과 함께 발전도 가능하다. 조명 기구의 수명도 연장할 수 있게 된다.
도 1은 지붕에 태양광 발전 패널과 광확산형 천창을 동일 조건으로 설치한 전반 조명용의 배치도.
도 2는 광확산형 천창, 태양광 발전 패널을 지붕에 설치한 단면도.
도 3은 태양광 발전 패널, 제어 장치, 광확산형 천창, 조광 부착 조명기의 배치도, 조광 신호용 배선도.
도 4는 태양광 발전 시스템의 발생 전력 곡선.
도 5는 쾌청시의 밖의 조도를 실측한 것의 도면.
도 6은 광확산형 천창부터의 조도를 실측한 것의 도면.
도 7은 설정 조도, 설정 발생 전력과 조명 소비 전력의 관계도.
이하, 본 발명의 실시의 형태를 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 단, 본 발명은 많은 다른 양태로 실시하는 것이 가능하고, 본 실시의 형태의 기재 내용으로 한정하여 해석하여서는 안 된다. 또한, 실시의 형태의 전체를 통하여 같은 요소에는 같은 번호를 붙이는 것으로 한다.
도 1은, 지붕(08)에 설치된 광확산형 천창(01)과 태양광 발전 패널(02)의 평면도이다. 도 2는, 태양광(07)이 동일 조건으로 조사되는 것을 도시하고 있다. 도 3은 광확산형 천창(01), 태양광 발전 패널(02), 제어 장치(03), 조광 부착 조명기(04), 조광용 발생 전력선(05), 조광용 신호선 또는 무선 신호(06), 태양광(07)의 관계도이다. 도 4는 상(上)의 곡선이 쾌청일(09), 중(中)이 날씨 불순일(10), 하(下)가 흐린날(11)의 태양광 발전 패널의 전력 발생량을 시각마다 곡선으로 도시하고 있다(규슈전력(九電) 홈페이지로부터의 인용). 도 5는, 당사 시공례(施工例)의 실측치로, 쾌청시의 밖의 조도(12)이다. 도 6은, 도 5일 때의 쾌청시의 광확산형 천창(01)의 작업면 조명(13)이다. 15의 곡선은, 우천시의 광확산형 천창(01)의 작업면 조도를 도시하고 있다. 이 작업장의 작업면 필요 조도(14)는 400룩스를 나타내고 있다. 도 7은, 태양광 발전 패널(02)의 발생 전력(16)과 광확산형 천창(01)의 작업면 조도(17)가 설정치(19)보다 부족하면, 조명 소비 전력(18)이 증가하는 것을 나타내고 있다.
광확산형 천창(01)과 태양광 발전 패널(02)을 지붕(08)에 동일 조건으로 교대로 나열하여 설치하면 태양광(07)도 동일 조건으로 조사되어, 광확산형 천창(01)부터 얻어지는 작업면 조도(17)와 태양광 발전 패널(02)의 발생 전력(16)은 비례하기 때문에 광확산형 천창(01)로부터의 작업면 조도(17)를 계측, 기록하고, 임의의 작업면 필요 조도(14)일 때의 발생 전력(16)을 설정치(19)로 한다. 이 설정치(19)는, 조광용 발생 전력선(05), 제어 장치(03), 조광용 신호 배선 또는 무선(06)을 경유하여 조광 부착 조명기(04)에 조광용 신호를 보낸다. 하나 또는 복수의 기준을 마련함으로써, 조도계를 사용하지 않고서 조광 부착 조명기(04)를 자동적으로 조광할 수 있다. 광확산형 천창(01)은 폭 50센티미터로 47센티미터의 유효 채광폭을 갖고 많은 광을 취입할 수 있다. 많은 설치폭을 필요로 하지 않기 때문에 지붕 면적의 3∼7%의 설치 연면적으로 옥내는 거의 균일한 조도를 얻을 수 있다. 빈 스페이스에 태양광 발전 패널(02)을 보다 효율적으로 설치할 수 있다. 또한, 상기 설명은 지붕(08)에 설치한 광확산형 천창(01)에 관해 설명하였지만, 벽에 광확산창을 설치하여도 좋다.
09, 10, 11은 태양광 발전 패널의 날씨 상태에서 변하는 발생 전력의 곡선으로 광확산형 천창의 조도 곡선에 비례한다. 쾌청시의 밖의 조도(12)로 12시 40분에서는 125,000룩스를 나타내고 있다. 그때의 광확산형 천창(01)의 작업면 조도(13)는, 12시경의 흐림이라도 작업면 필요 조도(14)의 400룩스 이상이 유지되어 있다. 이것은 태양 직사광 조도가 없어도 천공광 조도에 의한 것으로, 0부터 50,000룩스의 조도가 있다고 되어 있다. 우천시의 작업면 조도(15)는 14시 30분 경까지는 작업면 필요 조도(14)가 유지되어 있고, 그 이후 조도 부족이 되여 조광 부착 조명기(04)의 점등이 필요해진다. 설정치(19) 이하에서는 조광 시스템이 작동하여 점등한다. 발생 전력(16)과 조광 부착 조명기의 소비 전력(18)은 반비례한다.
이하의 실시의 형태에서는, 주로 방법 또는 시스템에 관해 설명하지만, 당업자라면 분명한 바와 같이, 본 발명은, 광확산형 천창 또는 광확산형 창에 의한 작업면 조도와 태양광 발전 패널에 의한 발생 전력 또는, 전압치 또는, 전류치의 관계를 측정하는 것으로, 임의의 관계성을 구하고, 그 관계성을 기초로, 항상 조도계에 의한 측정 없이 조도에 응한 조명 장치의 점등, 소등 또는 조광을 태양광 발전 패널에 의한 발생 전력 또는, 전압치 또는, 전류치에 의해 실현하는 것이다.
본 발명은 태양광 발전 패널이 설치되어 있는 경우 또는, 조광을 목적으로 설치한 최소 모듈 태양광 발전 패널에 관해, 그 발생 전력을 확실한 센서로서 이용할 수 있고, 여러 가지의 센서를 생략할 수 있다. 여기에서의 센서란, 광센서, 시간 센서, 인감(人感) 센서 등이다.
태양광 발전 패널의 발생 전력 또는 전압치, 또는 전류치, 광확산형 천창의 투과 후의 임의 높이에서의 조도의 관계를 측정한다. 이에 의해 사양이 다른 태양광 발전 패널에서의 발생 전력 또는 전압치 또는 전류치, 광확산형 천창에 다른 관계의 값을 얻는다. 다음에, 임의의 높이에서의, 작업에 필요한 임의의 작업면 필요 조도와 광확산형 천창부터의 조도와 조명 기구의 조광 또는 점등, 소등의 설정치를 얻기 위해, 광확산형 천창부터의 조도와 조명 기구의 조광, 소등, 점등의 관계를 얻는다. 이에 의해, 임의의 태양광 발전 패널에 의한 발생 전력 또는 전압치 또는, 전류치와, 임의의 높이에서의 작업면 필요 조도와 조명 기구의 조광, 소등, 점등의 관계를 얻을 수 있다.
[산업상의 이용 가능성]
광확산형 천창과 조광 부착 조명 기구의 병용에 의해, 태양광 발전 패널의 발생 전력을 센서 대용으로서 사용한다. 태양광 발전 패널의 발생 전력은, 일사량에 따라 크게 변화한다. 광확산형 천창으로부터 얻어지는 작업면 조도도 일사량에 따라 변화하고, 이 양자는 정비례의 관계에 있다. 이 원리를 응용하여 시시각각 변하는 발생 전력으로 조명 기구의 조광을 행하면, 항상 작업면 필요 조도 이상의 안정된 조도를 얻을 수 있고, 광센서나 다른 센서가 없어도, 조명 기구의 조광 신호로서 활용할 수 있다.
광확산형 천창을 설치할 수 있는 절판 지붕, 시트 방수 지붕은 대규모 건축물에 사용된다. 광확산형 천창의 필요 설치 연면적은, 지붕 면적의 3%부터 7% 정도로 지붕 직하 작업면 조도가 거의 균일한 조도가 된다. 광확산형 천창과 광확산형 천창의 중간에 태양광 발전 패널을 설치한다면 메인터넌스용의 통로 등을 고려하여도 거의 70%의 면적에 설치할 수 있고, 에너지 절약과 에너지 창출을 동시에 행할 수 있다. 낮(晝) 동안, 조명기를 사용하지 않으면 조명기의 수명 연장이 된다. 태양광 발전 패널에 의해 장내의 조명기의 조광을 행함에 의해, 항상 작업면 조도 이상의 안심되는 밝은 조도가 확보된다. 축전지를 설치하면 외부 전력이 끊어진 때의 조명 전력의 확보에도 유효하다.
작업면의 필요 조도는 JIS에 의해 장려치(奬勵値)가 결정되어 있다. 이 조도를 작업면 필요 조도로 하면, 광확산형 천창의 작업면 필요 조도일 때의 태양광 발전 패널의 발생 전력을 설정치로 한다. 이 설정치는, 설치 조건으로 물건마다 다르다. 태양광 발전 패널의 발생 전력은 제어 장치 조정용으로서 보내지고, 조광 부착 조명 기구를 유선 또는 무선으로 조광한다.
01 : 광확산형 천창
02 : 태양광 발전 패널
03 : 제어 장치
04 : 조광 부착 조명 기구
05 : 조광용 발생 전력선
06 : 조광용 신호선 또는 무선 신호
07 : 태양광(태양 직사광 조도와 천공 조도)
08 : 절판 지붕
09 : 쾌청시의 태양광 발전 패널의 발생 전력
10 : 날씨 불순시의 태양광 발전 패널의 발생 전력
11 : 흐린 때의 태양광 발전 패널의 발생 전력
12 : 쾌청시의 밖의 조도
13 : 쾌청시의 광확산형 천창의 작업면 조도
14 : 작업면 필요 조도
15 : 우천시의 광확산형 천창의 작업면 조도
16 : 태양광 발전 패널의 발생 전력
17 : 광확산형 천창의 작업면 조도
18 : 조명기 소비 전력
19 : 설정치(설정 조도와 설정 발생 전력)

Claims (1)

  1. 광확산형 천창으로부터 얻어지는 옥내의 임의의 위치에서의 작업면 조도가 균일하게 되도록, 지붕면에 상기 광확산형 천창을 균등하게 배치하고, 상기 광확산형 천창과 같은 조건으로 태양광이 조사되도록 태양광 발전 패널을 지붕면에 설치함에 의해, 상기 광확산형 천창으로부터 얻어지는 임의의 위치에서의 작업면 조도와 상기 태양광 발전 패널의 발생 전력 또는 전류 또는 전압이 정비례가 되도록 관련시킨 다음, 상기 광확산형 천창으로부터 얻어지는 임의의 위치에서의 작업면 조도가 작업면 필요 조도일 때의 상기 태양광 발전 패널의 상기 발생 전력 또는 전류 또는 전압을 설정치로 하고, 상기 태양광 발전 패널의 발생 전력 또는 전류 또는 전압이 상기 설정치 이하일 때에 조광 부착 조명 기구는 점등되고, 상기 설정치 이상일 때에 소등된 상태로 하는 것을 특징으로 하는 조명기의 조광 시스템.
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