KR102345552B1 - 자연광 기반의 루틴 조명 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

자연광 기반의 루틴 조명 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102345552B1
KR102345552B1 KR1020210025941A KR20210025941A KR102345552B1 KR 102345552 B1 KR102345552 B1 KR 102345552B1 KR 1020210025941 A KR1020210025941 A KR 1020210025941A KR 20210025941 A KR20210025941 A KR 20210025941A KR 102345552 B1 KR102345552 B1 KR 102345552B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
natural light
led lighting
channel
color temperature
lighting module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020210025941A
Other languages
English (en)
Inventor
김종서
Original Assignee
주식회사 금강에너텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 금강에너텍 filed Critical 주식회사 금강에너텍
Priority to KR1020210025941A priority Critical patent/KR102345552B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102345552B1 publication Critical patent/KR102345552B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/20—Controlling the colour of the light
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/32—Pulse-control circuits
    • H05B45/325—Pulse-width modulation [PWM]
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source
    • H05B47/16—Controlling the light source by timing means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/40—Control techniques providing energy savings, e.g. smart controller or presence detection

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

본 발명은 절기 및 시간대별 설정된 자연광 데이터를 기반으로 자연광 조명을 제어하는 자연광 기반의 루틴 조명 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 자연광 기반의 루틴 조명 장치는 복수의 채널로 구분되어 각각 채널별로 구동되는 복수의 자연광 LED 조명모듈을 포함하는 자연광 LED 조명 유닛, 절기 및 시간대별로 설정된 자연광 데이터의 단파장 비율과 색온도 간의 관계 함수를 이용하여 각 채널별 자연광 LED 조명모듈을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 조명 제어부를 포함하는바, 24절기 등의 계절 정보 및 시간대별 자연광 데이터를 기초로 설정된 제어 함수들을 이용해서 자연광 LED 조명모듈을 제어함으로써, LED 조명모듈들을 선택적으로 제어할 수 있다.

Description

자연광 기반의 루틴 조명 장치 및 그 제어 방법{NATURAL LIGHT BASED ROUTINE LIGHTING DEVICE AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 절기 및 시간대별 설정된 자연광 데이터를 기반으로 자연광 조명을 제어함에 있어서, 자연광 데이터의 단파장 비율 및 색온도의 관계성을 기반으로 조명의 단파장 비율, 색온도, 파장 분포를 제어할 수 있는 자연광 기반의 루틴 조명 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
현대의 주거환경이 발달함에 따라 실내조명은 기존의 형광등이나 할로겐 램프 등에 의한 백색 조명에서 실내의 조명 색상, 즉 색 온도를 다양하게 표현하여 인테리어 조명의 고급화가 진행되고 있다. 특히, 고급화된 인테리어 조명의 가장 대표적인 조명기기로 발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode)를 광원으로 하는 조명장치를 적용하고자 하는 노력이 꾸준히 진행되고 있다.
근래에는 LED를 광원으로 하는 조명장치로 자연광에 최대한 가까운 조명을 제공하기 위한 노력 또한 진행되고 있다. 일반적으로, 노인이나 장애인 등의 사회적 약자들이나 학생들은 실내 공간에 상주하는 기간이 길기 때문에 자연광에 노출되는 시간은 상대적으로 적을 수밖에 없다. 이에, 태양광 등의 자연광에 노출이 적은 학생들과 사회적 약자들을 위해서도 자연광에 최대한 가까운 조명을 제공하기 위한 조명기기들이 제안 및 개발되고 있다.
종래의 자연광 조명들은 웜 화이트(Warm White) 색상을 발광하는 LED 모듈과 쿨 화이트(Cool White) 색상을 발광하는 LED 모듈을 복수개씩 조합해서 태양광과 유사한 색온도를 구현하는데 초점이 맞추어져 있다.
하지만, 복수의 웜 화이트 및 쿨 화이트 LED 모듈들로 색 온도만 태양광과 구현하는 경우, 조명 광의 파장 분포나 단파장 비율 등은 전혀 고려될 수 없는 문제가 있었다. 즉, 태양광과 유사하게 색 온도를 구현하여 겉보기에만 자연광 효과를 보이도록 할 뿐, 실제로는 자연광으로서의 효과나 효율은 없기 때문에 활동성이나 수면 등의 생체 리듬에 영향을 줄 수는 없었다.
특히, 종래의 자연광 조명장치는 파장대와 색온도 데이터만을 기초로 해서 조명광의 파장과 색온도를 자연광과 유사하게 구현할 뿐, 실제로는 자연광 효과를 이룰 수는 없기 때문에 이용자의 건강이나 일상에 영향을 줄 수는 없었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 24절기 등의 계절 정보 및 시간대별 자연광 데이터를 기초로 LED 조명모듈을 제어함에 있어서, 단파장 비율 및 색온도 간의 관계성을 기반으로 LED 조명모듈의 단파장 비율, 색온도, 파장 분포를 제어할 수 있는 자연광 기반의 루틴 조명 장치 및 그 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명은 자연광 데이터의 단파장 비율 또는 사용자가 원하는 단파장 비율을 충족시키기 위해, 단파장 비율 및 색온도 간의 관계 함수를 이용해서 단파장 비율에 따른 색온도 값을 산출하고, 산출된 단파장 비율과 색온도에 따라 LED 조명모듈을 제어할 수 있는 자연광 기반의 루틴 조명 장치 및 그 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 특히, 자연광 특성 프로파일을 기반으로 LED 조명모듈의 단파장 비율, 색 온도, 및 파장 분포를 제어함으로써, 단파장 비율, 색 온도, 및 파장 분포가 자연광에 90% 이상 일치하는 조명을 제공할 수 있는 자연광 기반의 루틴 조명 장치 및 그 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
위에서 언급된 본 명세서의 기술적 과제 및 목적 외에도, 본 명세서의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 이루기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 자연광 기반의 루틴 조명 장치는 복수의 채널로 구분되어 각각 채널별로 구동되는 복수의 자연광 LED 조명모듈을 포함하는 자연광 LED 조명 유닛, 절기 및 시간대별로 설정된 자연광 데이터의 단파장 비율과 색온도 간의 관계 함수를 이용하여 각 채널별 자연광 LED 조명모듈을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 조명 제어부를 포함함으로써, 24절기 등의 계절 정보 및 시간대별 자연광 데이터를 기초로 설정된 제어 함수들을 이용해서 자연광 LED 조명모듈을 제어함으로써, LED 조명모듈들을 선택적으로 제어한다.
또한, 상기와 같은 목적을 이루기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 루틴 조명 장치의 제어 방법은 복수의 채널로 구분된 복수의 자연광 LED 조명모듈을 각각 채널별로 구동시켜 조명 광을 발생시키고, 절기 및 시간대별로 설정된 자연광 데이터의 단파장 비율과 색온도 간의 관계 함수를 이용하여 각 채널별 자연광 LED 조명모듈을 제어하기 위한 채널별 제어 신호를 생성한다. 그리고, 조명 제어부의 각 채널별 제어 신호에 응답하여 각 채널별 자연광 LED 조명모듈로 공급되는 전류량과 온/오프 구동 타이밍을 제어함으로써, 단파장 비율 및 색온도 간의 관계성을 기반으로 LED 조명모듈의 단파장 비율, 색온도, 파장 분포를 제어한다.
본 발명의 실시 예에 따른 자연광 기반의 루틴 조명 장치 및 그 제어 방법은 24절기 등의 계절 정보 및 시간대별 자연광 데이터를 기초로 설정된 제어 함수들을 이용해서 자연광 LED 조명모듈을 제어함으로써, LED 조명모듈들을 선택적으로 제어할 수 있다. 이와 더불어, LED 조명모듈의 최대 약점인 퍼센트 플리커를 5% 이하로 줄일 수도 있다.
특히, 단파장 비율 및 색온도 간의 관계성을 기반으로 LED 조명의 단파장 비율, 색온도, 파장 분포를 복합적으로 동시에 제어할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 루틴 조명 장치 및 그 제어 방법은 자연광 데이터의 단파장 비율 또는 사용자가 원하는 단파장 비율을 충족시키기 위해, 단파장 비율 및 색온도 간의 관계 함수를 이용해서 단파장 비율에 따른 색온도 값을 산출하고, 산출된 단파장 비율과 색온도에 따라 LED 조명모듈들을 선택적으로 제어할 수 있다.
이로 인해, 자연광 특성 프로파일을 기반으로 LED 조명의 단파장 비율, 색 온도, 및 파장 분포를 제어함으로써, 단파장 비율, 색 온도, 및 파장 분포가 자연광에 90% 이상 일치하는 조명을 제공할 수 있다.
또한, 최대한 자연광에 가까운 조명을 세분화된 각각의 절기 정보와 정확한 시간대 별로 구분해서 다양한 구동 모드로 제공함으로써, 실외 활동이 적은 사회적 약자들이 생체리듬을 조절하고 수면 유도 및 숙면을 취할 수 있도록 하는 등 다양한 편의를 제공할 수 있다.
본 명세서에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자연광 기반의 루틴 조명 장치를 나타낸 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 조명 제어부를 구체적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 도 1에 도시된 조명 제어부의 자연광 LED 조명 유닛 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 일반 모드로 설정된 조명 제어부의 자연광 LED 조명 유닛 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 개인 모드로 설정된 조명 제어부의 자연광 LED 조명 유닛 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 학습 모드로 설정된 조명 제어부의 자연광 LED 조명 유닛 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 수동 모드로 설정된 조명 제어부의 자연광 LED 조명 유닛 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하 본 발명의 실시예에 따른 자연광 기반의 루틴 조명 장치 및 그 제어 방법에 관하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자연광 기반의 루틴 조명 장치를 나타낸 구성도이다.
도 1에 도시된 자연광 조명 장치는 전원부(100), AD 컨버터(200), 조명 제어부(300), 자연광 조명모듈 구동부(400), 자연광 LED 조명 유닛(500), 및 리모트 컨트롤러 등의 통신 단말기(600)를 포함한다.
구체적으로, AD 컨버터(200)는 외부의 전원부(100)로부터 공급되는 정격전원을 자연광 LED 조명 유닛(500)의 구동 전압 레벨로 가변하고, 가변된 구동 전압을 자연광 조명모듈 구동부(400)로 공급한다.
자연광 LED 조명 유닛(500)은 복수의 채널별로 구분되어, 각각의 채널별로 구동되는 복수의 LED 조명모듈(501 내지 504)을 포함해서 구성된다.
각각의 채널로 구분된 복수의 LED 조명모듈(501 내지 504)은 웜 화이트(Warm White), 쿨 화이트(Cool White), 적색, 녹색, 청색을 발광하는 LED 중 적어도 하나의 LED를 포함해서 구성될 수 있다. 예를 들어, 각각의 LED 조명모듈(501 내지 504)에는 웜 화이트 LED 또는 쿨 화이트 LED와 함께 적색, 녹색, 청색을 발광하는 LED가 조합되어 구성될 수 있다.
각각의 LED 조명모듈(501 내지 504)은 조명 제어부(300)와 조명모듈 구동부(400)의 구동 제어에 따라 가시광선 380nm ~ 780nm 중 어느 한 대역, 단파장 446nm ~ 477nm 중 어느 한 대역, 및 색온도 3500K ~ 6500K 중 어느 한 범위에 각각 포함되는 조명 광을 출사한다. 여기서, 가시광선과 단파장 대역의 비율은 미리 설정된 절기 정보 및 각 시간대에 따라 최대한 자연광과 유사해지도록 자연광 데이터를 참조하여 적절히 조화를 이루도록 설정됨이 바람직하다.
이를 위해, 조명 제어부(300)는 절기 정보 및 시간대별 자연광 데이터와 이를 기초로 설정된 제어 함수들을 이용해서, 복수의 LED 조명모듈(501 내지 504)을 개별적으로 제어하기 위한 자연광 제어 신호를 각각의 채널별로 생성한다. 이때, 조명 제어부(300)는 자연광 데이터에 포함된 색온도 값, 또는 단파장 비율에 의해 추출된 색온도 값에 따라 각각의 LED 조명모듈(501 내지 504)을 선택적으로 구동시키기 위한 채널 수를 설정하고, 선택된 채널 수 별로 생성된 자연광 제어신호들을 자연광 조명모듈 구동부(400)로 전송한다.
통신 단말기(600)는 조명 제어부(300)와 적외선 통신을 수행하는 리모트 컨트롤러, 또는 블루투스(Bluetooth)나 와이파이(Wi-Fi) 등의 근거리 무선 통신을 수행하는 모바일 단말기 등으로 구성될 수 있다. 이에, 사용자는 통신 단말기(600)를 이용해서 각각의 LED 조명모듈(501 내지 504)에 대한 구동 모드를 설정 또는 변경할 수 있다. 또한, 사용자는 통신 단말기(600)를 이용해서 수동으로 각각의 LED 조명모듈(501 내지 504)별로 출사되는 조명 광의 발광 시간, 타이머, 색온도, 파장분포, 단파장 비율 등을 선택적으로 조절할 수도 있다.
자연광 조명모듈 구동부(400)는 조명 제어부(300)로부터의 채널별 자연광 제어 신호에 응답하여 AD 컨버터(200)에서 각 채널의 LED 조명모듈(501 내지 504)로 공급되는 구동 전류를 스위칭함으로써, 각각의 LED 조명모듈(501 내지 504)별로 온/오프(ON/OFF) 구동 타이밍을 제어한다.
구체적으로, 자연광 조명모듈 구동부(400)는 조명 제어부(300)의 각 채널별 제어 신호에 포함된 각 LED별 온/오프 듀티비(Duty ratio) 설정 값에 따라 각 채널별로 LED 조명모듈(501 내지 504)의 PWM 신호(Pulse Width Modulation Signal)를 생성한다. 그리고 각 채널별 LED 조명모듈(501 내지 504)의 PWM 신호에 따라 각 채널별 LED 조명모듈(501 내지 504)로 공급되는 구동 전류를 스위칭함으로써, 각각의 LED 조명모듈(501 내지 504)별로 온/오프 구동 타이밍을 제어하게 된다.
조명 제어부(300)는 사용자로부터 설정되는 구동 모드, 예를 들어 일반 모드, 개인 모드, 학습 모드, 수동 모드별로 각각의 LED 조명모듈(501 내지 504)을 개별적으로 선택해서 제어한다. 이를 위해, 조명 제어부(300)는 각각의 채널별로 자연광 제어 신호를 생성하여 자연광 조명모듈 구동부(400)로 전송할 수 있다.
구체적으로, 조명 제어부(300)는 사용자로부터 설정되는 구동 모드에 맞게 절기 정보 및 시간대별 자연광 데이터를 기초로 각 채널별 LED 조명모듈(501 내지 504)을 각각 제어하기 위한 자연광 제어 신호를 각각의 채널별로 생성한다. 이때, 조명 제어부(300)는 자연광 데이터의 단파장 비율이나 사용자가 원하는 단파장 비율을 충족시키기 위해, 단파장 비율 및 색온도 간의 관계 함수를 이용해서 단파장 비율에 따른 색온도 값을 산출한다. 그리고, 산출된 단파장 비율과 색온도에 따라 각 채널별 LED 조명모듈(501 내지 504)을 각각 제어하기 위한 자연광 제어 신호를 각각의 채널별로 생성한다.
일반적으로, LED 조명 광을 제어함에 있어서는 목표치의 색온도 값에 기반해서 조도, 단파장 비율, 파장 분포 등을 설정 및 제어했었다. 그러나, 색온도 값에 기반해서 LED 조명모듈(501 내지 504)을 제어하게 되면, LED 조명모듈(501 내지 504)의 단파장 비율 및 파장 분포는 자연광 데이터에 설정된 단파장 비율이나 사용자가 원하는 단파장 비율에 맞출 수가 없게 된다. 이에, 본 발명의 실시예에 따른 조명 제어부(300)는 자연광 데이터를 기초로 LED 조명을 제어함에 있어서, 단파장 비율 및 색온도 간의 관계 함수를 이용해서 단파장 비율에 따른 색온도 값을 산출한다. 그리고, 산출된 단파장 비율과 색온도 값에 따라 각 채널별 LED 조명모듈(501 내지 504)을 각각 제어하기 위한 자연광 제어 신호를 각각의 채널별로 생성한다.
각 채널별 LED 조명모듈(501 내지 504)로 공급되는 자연광 제어 신호는 각 채널별 LED 조명모듈(501 내지 504)에서 출사되는 조명 광의 단파장 비율, 색온도, 파장 분포를 제어하기 위한 디지털 제어 신호이다. 따라서, 각 채널별 LED 조명모듈(501 내지 504)의 채널별 자연광 제어 신호는 각 채널별 LED 조명모듈(501 내지 504)에 포함된 각 LED별 온/오프 듀티비(ON/OFF Duty ratio) 설정 값, 타이머, 발광 시간 정보 등을 포함할 수 있다.
각각의 LED 조명모듈(501 내지 504)을 개별적으로 각각 제어하기 위해, 각각의 채널별로 자연광 제어 신호를 생성하는 기술에 대해서는 첨부된 도면을 참조하여 이후에 좀 더 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 도 1에 도시된 조명 제어부를 구체적으로 나타낸 구성도이다.
도 2에 도시된 조명 제어부(300)는 통신부(301), RTC 모듈(Real Time Clock Module, 302), 모드 설정 제어부(303), 자연광 DB(304), 자연광 제어함수 DB(305), 제어신호 생성부(306)를 포함한다.
통신부(301)는 통신 단말기(600)와 근거리 무선 통신을 수행하여 사용자로부터 설정되는 구동 모드에 따라 모드 변환 신호를 생성한다. 그리고, 구동 모드별로 생성되는 모드 변환 신호를 모드 설정 제어부(303)로 전송한다.
RTC 모듈(302)은 현재 시간 정보(예를 들어, 년, 월, 주, 일, 시간, 분, 초 정보)를 실시간으로 카운트 및 생성하여 모드 설정 제어부(303)로 전송한다.
모드 설정 제어부(303)는 통신부(301)를 통해 사용자로부터 설정되는 구동 모드에 따른 모드 변환 신호를 수신하고, RTC 모듈(302)을 통해서는 실시간으로 현재 시간 정보를 수신한다.
모드 설정 제어부(303)는 실시간 또는 미리 설정된 기간 단위로 현재 시간 정보를 확인하고, 실시간으로 사용자의 구동 모드 변경 여부를 확인한다. 그리고 구동 모드가 변경되거나 시간대가 변경되면, 변경되는 구동 모드 및 시간대에 따라 자연광 DB(304)로부터 해당 절기 및 시간대별로 자연광 데이터를 읽어들인다.
자연광 DB(304)에 저장된 계절 및 시간대별 자연광 데이터는 24절기를 기초로 구분된 계절 및 현재 날짜의 시간대별 자연광의 단파장 비율, 파장 분포, 조도, 색온도 정보 등을 포함한다.
해당 절기 및 시간대별 자연광 데이터는 각각의 절기별 날짜와 시간대에 따른 자연광의 단파장 비율과 색온도 정보 및 조도 정보 등을 포함하는바, 자연광 제어함수 DB(305)에는 해당 날짜 및 시간대별 자연광의 단파장 비율에 대응하여 각 채널별 LED 조명모듈(501 내지 504)에서 출사되는 조명 광의 색온도를 제어하기 위한 제어함수가 미리 설정된다. 이에, 모드 설정 제어부(303)는 변경되는 구동 모드 및 시간대에 따라 제어함수 DB(305)로부터 해당 절기 및 현재 날짜의 시간대별 자연광 데이터를 기초로 한 실험 결과로 미리 설정된 제어 함수들을 읽어들인다.
제어신호 생성부(306)는 사용자로부터 설정되는 구동 모드에 맞게 모드 설정 제어부(303)에서 추출된 절기 및 시간대별 자연광 데이터, 단파장 비율, 색온도 간의 관계 함수를 이용해서, 각 채널별 LED 조명모듈(501 내지 504)의 온/오프 듀티비 설정 값을 산출한다. 다시 말해, 제어신호 생성부(306)는 해당 절기 및 시간대별 자연광의 단파장 비율, 파장 분포, 색온도에 대응하여 각 채널별 자연광 LED 조명모듈(501 내지 504)에서 출사되는 조명 광의 파장분포, 단파장 비율을 제어하기 위한 자연광 제어 신호를 생성한다. 이때, 제어신호 생성부(306)는 제어함수에 자연광 데이터의 단파장 비율 값을 대입해서 해당 단파장 비율에 적합한 색 온도 값을 추출하고, 단파장 비율 값과 색 온도 값을 구현하기 위한 채널 별 전류 값을 생성한다.
이후, 제어신호 생성부(306)는 절기 및 시간대별 자연광 데이터, 단파장 비율, 색온도 간의 관계 함수를 통해 추출된 색온도 값 포함 범위에 따라 복수의 채널로 구분 및 연결된 복수의 LED 조명모듈(501 내지 504)을 각각 선택해서 구동한다. 일 예로, 4개의 채널로 각각의 LED 조명모듈(501 내지 504)이 연결된 경우, 제어신호 생성부(306)는 조명 광의 색온도 값 포함 범위에 따라 4개 채널의 LED 조명모듈(501 내지 504) 중 적어도 하나의 LED 조명모듈(501 내지 504)을 선택해서 구동시킬 수 있다. 이에, 실시간으로 추출 및 가변되는 색온도 값 포함 범위에 따라 LED 조명모듈(501 내지 504)의 구동 채널 수 및 구동 개수는 가변될 수 있다. 이때, 제어신호 생성부(306)는 추출된 채널별 전류 값에 의해 각 채널별 LED 조명모듈(501 내지 504)이 구동되도록 듀티 비를 설정해서 자연광 제어신호를 생성 및 전송한다. 이에, 자연광 LED 조명모듈(501 내지 504)이 직류 정격 전원의 출력 듀티 비를 가변시켜서 조명 광을 발생시키도록 제어한다.
여기서, 각 채널별 LED 조명모듈(501 내지 504)에서 출사되도록 하는 조명 광의 색 온도 제어 값 Ki는 하기의 수학식 1로 설정될 수 있다.
수학식 1의 제어 함수는 단파장 비율 및 색온도 간의 관계 함수를 나타낸 식으로서, 제어신호 생성부(306)는 색 온도 제어 값 Ki을 설정하기 위해 수학식 1의 제어 함수에 자연광 데이터의 단파장 비율을 대입시켜서, 해당 단파장 비율에 적합한 색 온도 값을 추출 및 설정할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112021023239602-pat00001
여기서, Ki는 외부로부터 입력되는 임의의 색온도 제어 값이며, KA는 최저 색온도 값을 표시하게 되는 어느 한 LED 조명모듈의 색 온도 값이다. 또한, KB는 가장 높은 색온도 값을 표시하게 되는 어느 한 LED 조명모듈의 색 온도 값이고, Si는 외부로부터 입력되는 임의의 단파장 비율 값이다. 그리고, SA는 최저 색온도 값을 표시하게 되는 어느 한 LED 조명모듈의 단파장 비율 값이고, SB는 가장 높은 색온도 값을 표시하게 되는 어느 한 LED 조명모듈의 단파장 비율 값이다. 또한, h는 같은 색온도에서 자연광과 LED의 단파장비율 보정계수로서, 이는 LED 종류에 따라 각각 다른 값을 가진다.
상기 수학식 1의 제어 함수에서, Ki가 KA에서 KB로 변화하는 과정은 KB/KA 비에 지수함수인 반면, Si가 SA에서 SB로 변화하는 과정은 SB/SA 비에 선형함수를 가진다.
자연광 LED 조명모듈(501 내지 504)의 선택 구동 개수나 선택된 채널이 2개인 경우, 제어신호 생성부(306)는 하기의 수학식 2에 도시된 제2 제어 함수를 읽어들이고, 제2 제어함수에 색온도 제어 값을 대입해서 듀티 비 설정을 위한 디밍 값을 연산한다.
[수학식 2]
Figure 112021023239602-pat00002
즉, 자연광 LED 조명모듈(501 내지 504)의 선택 구동 개수나 선택된 채널이 2개인 경우, 상기 수학식 2의 제어 함수를 통해 연산 및 추출되는 채널(A)의 전류 값(Ai) 및 채널(B)의 전류 값(Bi)을 각각의 전류 값으로 이용해서 2개의 채널과 디밍 회로부들의 구동을 제어할 수 있다.
만일, 자연광 LED 조명모듈(501 내지 504)의 선택 구동 개수나 선택된 채널이 1개인 경우, 채널(A) 및 채널(B)의 전류 값(Ai, Bi) 중 적어도 하나의 전류 값으로 하나의 채널에 연결된 디밍 회로부를 구동 제어할 수 있다.
한편, 자연광 LED 조명모듈(501 내지 504)의 선택 구동 개수나 선택된 채널이 3개인 경우, 제어신호 생성부(306)는 하기의 수학식 3에 도시된 제어함수를 읽어들이고, 수학식 3의 제어함수에 색온도 제어 값을 대입해서 듀티 비 설정을 위한 디밍 값을 연산한다.
[수학식 3]
Figure 112021023239602-pat00003
여기서, Ci는 채널(C)의 전류 값(또는, 펄스 폭 변조 값)이 될 수 있다.
이에, 자연광 LED 조명모듈(501 내지 504)의 선택 구동 개수나 선택된 채널이 3개인 경우, 상기 수학식 3의 제어 함수를 통해 연산 및 추출되는 채널(A)의 전류 값(Ai), 채널(B)의 전류 값(Bi), 및 채널(C)의 전류 값(Ci)을 각각의 전류 값으로 이용해서 3개의 채널에 대한 자연광 LED 조명모듈(501 내지 503)의 구동을 제어할 수 있다.
또한, 자연광 LED 조명모듈(501 내지 504)의 선택 구동 개수나 선택된 채널이 4개인 경우, 제어신호 생성부(306)는 하기의 수학식 4에 도시된 제어함수를 읽어들이고, 수학식 4의 제어함수에 색온도 제어 값을 대입해서 듀티 비 설정을 위한 디밍 값을 연산한다.
[수학식 4]
Figure 112021023239602-pat00004
Figure 112021023239602-pat00005
Figure 112021023239602-pat00006
Figure 112021023239602-pat00007
Figure 112021023239602-pat00008
Figure 112021023239602-pat00009
Figure 112021023239602-pat00010
여기서, Di는 채널(D)의 전류 값(또는, 펄스 폭 변조 값)이 될 수 있다. 그리고, KB는 B 채널의 색 온도 값이며, KC는 C 채널의 색온도 값이다. 아울러, KD는 D 채널의 색온도 값이며, Li는 조명 계수(예를 들어, 밝기 조절 값(%))이 될 수 있다.
이에, 자연광 LED 조명모듈(501 내지 504)의 선택 구동 개수나 선택된 채널이 4개인 경우, 상기 수학식 4의 제어 함수를 통해 연산 및 추출되는 채널(A)의 전류 값(Ai), 채널(B)의 전류 값(Bi), 채널(C)의 전류 값(Ci), 및 채널(D)의 전류 값(Di)을 각각의 전류 값으로 이용해서 4개의 채널과 자연광 LED 조명모듈(501 내지 504)의 구동을 제어할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 조명 제어부의 자연광 LED 조명 유닛 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3을 참조하여, 조명 제어부(300)의 자연광 LED 조명모듈(501 내지 504) 제어 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 조명 제어부(300)의 모드 설정 제어부(303)는 실시간 또는 미리 설정된 기간 단위로 현재 시간 정보를 확인하고(ST0), 실시간으로 사용자의 구동 모드 설정 및 변경 여부를 확인한다(ST1.ST2).
모드 설정 제어부(303)는 사용자로부터 설정 또는 변경되는 구동 모드, 예를 들어 일반 모드, 개인 모드, 학습 모드, 수동 모드를 실시간으로 모니터한다(ST1_1,ST_3). 그리고, 사용자 설정 및 변경에 따라 구동 모드가 변경되거나 시간대가 변경되면, 변경되는 구동 모드 및 시간대에 따라 자연광 DB(304)로부터 해당 절기 및 시간대별로 자연광 데이터를 읽어들인다.(ST4)
이때, 제어신호 생성부(306)는 자연광 제어함수 DB(305)로부터 해당 절기별 자연광 데이터를 기초로 설정된 자연광 제어 함수(수학식 1 ~ 4)를 읽어들인다.(ST5) 그리고, 읽어들인 제어 함수에 자연광 데이터의 단파장 비율 값을 대입해서 해당 단파장 비율에 적합한 색 온도 값을 추출한 후, 단파장 비율 값과 색 온도 값을 구현하기 위한 자연광 제어 신호를 생성한다.(ST6)
전술한 바와 같이, 자연광 제어 신호는 각 채널별 자연광 LED 조명모듈(501 내지 504)에 대한 온/오프 듀티비(Duty ratio) 설정 값, 타이머, 발광 시간정보, 전류량 제어 신호 등을 포함하는바, 조명 제어부(300)는 해당 계절 및 시간대별 자연광 데이터를 기초로 각 채널별 자연광 LED 조명모듈(501 내지 504)의 온/오프 기간, 발광 세기, 전류량 등을 개별적으로 제어하기 위한 전류량 제어 신호를 출력한다.
이후, 자연광 조명모듈 구동부(400)에서는 조명 제어부(300)의 각 채널별 자연광 제어신호에 포함된 온/오프 듀티비 설정 값에 따라 각 채널별 자연광 LED 조명모듈(501 내지 504)의 PWM 신호를 생성한다. 그리고 각 채널별 자연광 LED 조명모듈(501 내지 504)의 PWM 신호에 따라 각 채널별 자연광 LED 조명모듈(501 내지 504)로 공급되는 구동 전류를 스위칭함으로써, 자연광 LED 조명모듈(501 내지 504)별로 온/오프 구동 타이밍을 제어하게 된다.(ST7)
이와 같은, 각각의 자연광 LED 조명모듈(501 내지 504)의 제어 및 구동은 통신 단말기(600) 등을 통해 별도의 종료 명령이 입력되기 전까지 반복될 수 있다.(ST8)
도 4는 일반 모드로 설정된 조명 제어부의 자연광 LED 조명 유닛 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
전술한 바와 같이, 조명 제어부(300)는 사용자로부터 설정되는 구동 모드, 예를 들어 일반 모드, 개인 모드, 학습 모드, 수동 모드별로 각각의 LED 조명모듈(501 내지 504)을 개별적으로 제어하기 위해 채널별 제어 신호를 생성하게 된다.
일 예로, 통신 단말기(600) 등에 의해 사용자로부터 일반 모드로 설정된 경우, 조명 제어부(300)는 실시간 또는 미리 설정된 기간 단위로 현재 시간 정보를 확인하고(ST0), 자연광 DB(304)로부터 해당 절기 및 시간대별 자연광 데이터를 읽어들인다.(ST4_1) 여기서, 일반 모드로 설정된 상태에서 읽어들이는 절기 및 시간대별 자연광 데이터는 기본 자연광 데이터 대비 점등 시간이 압축 또는 확장 적용된 데이터가 될 수 있다.
이어, 조명 제어부(300)는 자연광 제어함수 DB(305)로부터는 해당 절기 및 시간대별 자연광 데이터를 기초로 설정된 자연광 제어 함수(수학식 1 ~ 4)를 읽어들인다.(ST5_1) 그리고, 읽어들인 제어함수에 자연광 데이터의 단파장 비율 값을 대입해서 해당 단파장 비율에 적합한 색 온도 값을 추출한 후, 단파장 비율 값과 색 온도 값을 구현하기 위한 자연광 제어 신호를 생성한다.(ST6)
전술한 바와 같이, 자연광 제어 신호는 각 채널별 자연광 LED 조명모듈(501 내지 504)에 포함된 각 LED별 온/오프 듀티비(Duty ratio) 설정 값, 타이머, 발광 시간정보, 전류량 제어 신호 등을 포함하는바, 조명 제어부(300)는 자연광 제어 신호에 따라 각 채널별 자연광 LED 조명모듈(501 내지 504)의 온/오프 기간, 발광 세기, 전류량 등을 개별적으로 제어하기 위한 채널별 제어 신호를 출력한다.
조명모듈 구동부(400)에서는 조명 제어부(300)의 각 채널별 자연광 제어신호에 포함된 자연광 LED 조명모듈(501 내지 504)의 온/오프 듀티비 설정 값에 따라 자연광 LED 조명모듈(501 내지 504)의 PWM 신호를 생성한다. 그리고 자연광 LED 조명모듈(501 내지 504)의 PWM 신호에 따라 각 채널별 자연광 LED 조명모듈(501 내지 504)로 공급되는 구동 전류를 스위칭함으로써, 자연광 LED 조명모듈(501 내지 504)별로 온/오프 구동 타이밍을 제어하게 된다.(ST7)
이와 같은, 각각의 자연광 LED 조명모듈(501 내지 504)의 제어 및 구동은 통신 단말기(600) 등을 통해 별도의 종료 명령이 입력되기 전까지 반복될 수 있다.(ST8)
도 5는 개인 모드로 설정된 조명 제어부의 자연광 LED 조명 유닛 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
통신 단말기(600) 등에 의해 사용자로부터 개인 모드로 설정된 경우, 조명 제어부(300)는 실시간 또는 미리 설정된 기간 단위로 현재 시간 정보를 확인하고(ST0), 미리 설정된 시간대별 색온도 값 또는 단파장 비율에 적합한 자연광 데이터를 읽어들인다(ST4_2).
이어, 조명 제어부(300)는 자연광 제어함수 DB(305)로부터는 해당 절기 및 시간대별 자연광 데이터를 기초로 설정된 자연광 제어 함수를 읽어들이고(ST5_2), 이에, 조명 제어부(300)는 해당 계절 및 시간대별 자연광의 단파장 비율에 대한 정보에 대응하여 각 채널별 LED 조명모듈(501 내지 504)에서 출사되는 조명 광의 색 온도, 단파장 비율 등을 제어하기 위한 자연광 제어 신호를 생성한다(ST6).
이후, 조명모듈 구동부(400)에서는 조명 제어부(300)의 각 채널별 제어신호에 포함된 자연광 LED 조명모듈(501 내지 504)의 온/오프 듀티비 설정 값에 따라 자연광 LED 조명모듈(501 내지 504)의 LED별 PWM 신호를 생성한다. 그리고 자연광 LED 조명모듈(501 내지 504)의 PWM 신호에 따라 각 채널별 자연광 LED 조명모듈(501 내지 504)로 공급되는 구동 전류를 스위칭함으로써, 자연광 LED 조명모듈(501 내지 504)별로 온/오프 구동 타이밍을 제어하게 된다.(ST7)
도 6은 학습 모드로 설정된 조명 제어부의 자연광 LED 조명 유닛 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
통신 단말기(600) 등에 의해 사용자로부터 학습 모드로 설정된 경우, 조명 제어부(300)는 미리 설정된 학습 일정 등에 따른 학습 시간대별로 시간 정보를 확인하고(ST0), 자연광 DB(304)로부터 학습 과목별로 색온도 값 또는 단파장 비율 등이 미리 설정된 자연광 데이터를 읽어들인다.(ST4_3). 일 예로, 집중도를 높여야 하는 과목들은 색온도 값과 단파장 비율이 일반 조명보다 높게 설정되고, 감성을 높여야 하는 예체능 과목은 색온도 값과 단파장 비율이 일반 조명보다 낮게 설정될 수 있다. 이어, 조명 제어부(300)는 자연광 제어함수 DB(305)로부터 자연광 데이터를 기초로 설정된 자연광 제어 함수를 읽어들인다.(ST5_3)
이에, 조명 제어부(300)는 읽어들인 제어함수에 자연광 데이터의 단파장 비율 값을 대입해서 해당 단파장 비율에 적합한 색 온도 값을 추출한 후, 단파장 비율 값과 색 온도 값을 구현하기 위한 자연광 제어 신호를 생성한다.
이어, 조명 제어부(300)는 자연광 제어 신호에 따라 각 채널별 LED 조명모듈(501 내지 504)의 온/오프 기간, 발광 세기 등을 개별적으로 제어하기 위한 채널별 제어 신호를 조명모듈 구동부(400)로 전송하여, 조명모듈 구동부(400)에서 각 채널별 LED 조명모듈(501 내지 504)로 공급되는 구동 전류를 스위칭 제어하도록 한다(ST7).
이와 같은, 각각의 자연광 LED 조명모듈(501 내지 504)의 제어 및 구동은 통신 단말기(600) 등을 통해 별도의 종료 명령이 입력되기 전까지 반복될 수 있다.(ST8)
도 7은 수동 모드로 설정된 조명 제어부의 자연광 LED 조명 유닛 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
통신 단말기(600) 등에 의해 사용자로부터 수동 모드로 설정된 경우, 조명 제어부(300)는 실시간으로 표준 조명 데이터를 변경 설정 및 요청할 수 있다(SS1). 이에, 통신 단말기(600) 등을 통해 각 채널별 LED 조명모듈(501 내지 504)의 제어 신호를 입력받을 수 있으며, 업-다운 되는 제어 신호에 따라 각 채널별 자연광 LED 조명모듈(501 내지 504)에서 출사되는 조명 광의 색온도, 파장분포, 단파장 비율이 실시간으로 제어되도록 할 수 있다(SS2,SS3).
즉, 통신 단말기(600) 등을 통해 각 채널별 LED 조명모듈(501 내지 504)의 조명 광 색온도, 단파장 비율이 가변 설정(SS2, SS3)되는 경우, 조명 제어부(300)는 미리 설정된 제어 함수들을 이용해서 각 채널별 LED 조명모듈(501 내지 504)에서 출사되는 조명 광의 색 온도를 제어하기 위한 디지털 제어 신호를 추가로 생성한다(ST6). 그리고 자연광 제어 신호에 따라 각 채널별 LED 조명모듈(501 내지 504)의 온/오프 기간, 발광 세기 등을 개별적으로 제어하기 위한 채널별 제어 신호를 조명모듈 구동부(400)로 전송하여, 조명모듈 구동부(400)에서 각 채널별 LED 조명모듈(501 내지 504)로 공급되는 구동 전류를 스위칭 제어하도록 한다(ST7).
이상 상술한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 자연광 기반의 루틴 조명 장치 및 그 제어 방법은 24절기 등의 계절 정보 및 시간대별 자연광 데이터를 기초로 설정된 제어 함수들을 이용해서 자연광 LED 조명모듈(501 내지 504)을 제어할 수 있다. 이때, LED 조명모듈별 단파장 비율, 파장 분포, 및 색 온도 특성 등을 복합적으로 제어할 수 있다. 이와 더불어, LED 조명모듈의 최대 약점인 퍼센트 플리커를 5% 이하로 줄일 수도 있다.
또한, 자연광 특성 프로파일을 기반으로 LED 조명의 단파장 비율, 색 온도, 및 파장 분포를 제어함으로써, 단파장 비율, 색 온도, 및 파장 분포가 자연광에 90% 이상 일치하는 조명을 제공할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 기타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100: 외부 전원부
200: AD 컨버터
300: 조명 제어부
400: 자연광 조명모듈 구동부
500: 자연광 LED 조명 유닛

Claims (10)

  1. 복수의 채널로 구분되어 각각 채널별로 구동되는 복수의 자연광 LED 조명모듈을 포함하는 자연광 LED 조명 유닛;
    절기 및 시간대별로 설정된 자연광 데이터의 단파장 비율과 색온도 간의 관계 함수를 이용하여 상기 단파장 비율에 따른 색온도 값을 산출하고, 상기 단파장 비율 및 상기 색온도 값에 기반하여 상기 각 채널별 자연광 LED 조명모듈을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 조명 제어부; 및
    상기 채널별 제어 신호에 응답하여 상기 각 채널별 자연광 LED 조명모듈로 공급되는 전류량과 온/오프 구동 타이밍을 제어하여 상기 자연광 LED 조명모듈이 사용자로부터 설정된 구동 모드로 동작되도록 상기 자연광 LED 조명 유닛을 제어하는 조명모듈 구동부를 포함하며,
    상기 조명 제어부는,
    상기 관계 함수에 상기 단파장 비율을 대입하여 상기 단파장 비율에 대응되는 상기 색온도 값을 산출하며,
    상기 관계 함수는 하기 <수학식 1>이며,
    Figure 112021503162789-pat00018

    상기 <수학식 1>에서, Ki는 외부로부터 입력되는 임의의 색온도 제어 값이며, KA는 최저 색온도 값을 표시하게 되는 어느 한 LED 조명모듈의 색 온도 값이며, KB는 가장 높은 색온도 값을 표시하게 되는 어느 한 LED 조명모듈의 색 온도 값이며, Si는 외부로부터 입력되는 임의의 단파장 비율 값이며, SA는 최저 색온도 값을 표시하게 되는 어느 한 LED 조명모듈의 단파장 비율 값이며, SB는 가장 높은 색온도 값을 표시하게 되는 어느 한 LED 조명모듈의 단파장 비율 값이며, h는 같은 색온도에서 자연광과 LED의 단파장비율 보정계수로서, LED 종류에 따라 각각 다른 값을 가지는 자연광 기반의 루틴 조명 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 모드는, 일반 모드, 개인 모드, 학습 모드, 수동 모드 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 조명 제어부는, 상기 구동 모드에 따라 상기 각 채널별 자연광 LED 조명모듈을 제어하기 위한 채널별 제어 신호를 생성하며,
    상기 채널별 제어 신호는, 상기 각 채널별 자연광 LED 조명모듈에서 출사되는 조명 광의 조도, 단파장 비율, 색 온도, 발광 시간, 및 구동 전류량을 제어하기 위한 디지털 제어 신호로서, 상기 각 채널별 자연광 LED 조명모듈의 온/오프 듀티비(ON/OFF Duty ratio) 설정 값을 포함하는 자연광 기반의 루틴 조명 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 조명모듈 구동부는
    상기 채널별 제어 신호에 포함된 상기 각 채널별 자연광 LED 조명모듈의 온/오프 듀티비 설정 값에 따라 상기 각 채널별 자연광 LED 조명모듈 제어를 위한 PWM 신호(Pulse Width Modulation Signal)를 생성하고,
    상기 각 채널별 자연광 LED 조명모듈 제어를 위한 PWM 신호에 따라 상기 각 채널별 자연광 LED 조명모듈로 공급되는 구동 전류를 스위칭함으로써, 상기 각 채널별 자연광 LED 조명모듈의 온/오프 구동 타이밍을 제어하는 자연광 기반의 루틴 조명 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널별 제어 신호는, 상기 각 채널별 자연광 LED 조명모듈에서 출사되는 조명 광의 색 온도, 파장분포, 단파장 비율을 제어하기 위한 디지털 제어 신호로서, 상기 각 채널별 자연광 LED 조명모듈의 온/오프 듀티비 설정 값을 포함하는 자연광 기반의 루틴 조명 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 조명 제어부는
    상기 각 채널별 자연광 LED 조명모듈이 구동되도록 듀티비를 설정해서 자연광 제어 신호를 생성 및 전송하는 자연광 기반의 루틴 조명 장치.
  6. 복수의 채널로 구분된 복수의 자연광 LED 조명모듈을 각각 채널별로 구동시켜 조명 광을 발생시키는 단계;
    절기 및 시간대별로 설정된 자연광 데이터의 단파장 비율과 색온도 간의 관계 함수를 이용하여 상기 단파장 비율에 따른 색온도 값을 산출하는 단계;
    상기 단파장 비율 및 상기 색온도 값에 기반하여 상기 각 채널별 자연광 LED 조명모듈을 제어하기 위한 채널별 제어 신호를 생성하는 단계; 및
    조명 제어부의 상기 각 채널별 제어 신호에 응답하여 상기 각 채널별 자연광 LED 조명모듈로 공급되는 전류량과 온/오프 구동 타이밍을 제어하여 상기 자연광 LED 조명모듈이 사용자로부터 설정된 구동 모드로 동작되도록 제어하는 단계를 포함하며,
    상기 단파장 비율 및 상기 색온도 값을 산출하는 단계는,
    상기 관계 함수에 상기 단파장 비율을 대입하여 상기 단파장 비율에 대응되는 상기 색온도 값을 산출하는 단계를 포함하며,
    상기 관계 함수는 하기 <수학식 2>이며,
    Figure 112021503162789-pat00019

    상기 <수학식 2>에서, Ki는 외부로부터 입력되는 임의의 색온도 제어 값이며, KA는 최저 색온도 값을 표시하게 되는 어느 한 LED 조명모듈의 색 온도 값이며, KB는 가장 높은 색온도 값을 표시하게 되는 어느 한 LED 조명모듈의 색 온도 값이며, Si는 외부로부터 입력되는 임의의 단파장 비율 값이며, SA는 최저 색온도 값을 표시하게 되는 어느 한 LED 조명모듈의 단파장 비율 값이며, SB는 가장 높은 색온도 값을 표시하게 되는 어느 한 LED 조명모듈의 단파장 비율 값이며, h는 같은 색온도에서 자연광과 LED의 단파장비율 보정계수로서, LED 종류에 따라 각각 다른 값을 가지는 자연광 기반 루틴 조명 장치의 제어 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 구동 모드는, 일반 모드, 개인 모드, 학습 모드, 수동 모드 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 제어 신호를 생성하는 단계는, 상기 구동 모드에 따라 상기 각 채널별 자연광 LED 조명모듈을 제어하기 위해 상기 각 채널별로 상기 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하며,
    상기 채널별 제어 신호는 상기 각 채널별 자연광 LED 조명모듈에서 출사되는 조명 광의 조도, 단파장 비율, 색 온도, 발광 시간, 및 구동 전류량을 제어하기 위한 디지털 제어 신호로서, 상기 각 채널별 자연광 LED 조명모듈의 온/오프 듀티비(ON/OFF Duty ratio) 설정 값을 포함하는 자연광 기반 루틴 조명 장치의 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 각 채널별 자연광 LED 조명모듈의 온/오프 구동 타이밍을 제어하는 단계는
    상기 채널별 제어 신호에 포함된 상기 각 채널별 자연광 LED 조명모듈의 온/오프 듀티비 설정 값에 따라 상기 각 채널별 자연광 LED 조명모듈 제어를 위한 PWM 신호(Pulse Width Modulation Signal)를 생성하는 단계; 및
    상기 각 채널별 자연광 LED 조명모듈 제어를 위한 PWM 신호에 따라 상기 각 채널별 자연광 LED 조명모듈로 공급되는 구동 전류를 스위칭함으로써, 상기 각 채널별 자연광 LED 조명모듈의 온/오프 구동 타이밍을 제어하는 단계를 포함하는 자연광 기반 루틴 조명 장치의 제어 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 각 채널별 제어 신호는, 상기 각 채널별 자연광 LED 조명모듈에서 출사되는 조명 광의 색 온도, 파장분포, 단파장 비율을 제어하기 위한 디지털 제어 신호로서, 상기 각 채널별 자연광 LED 조명모듈의 온/오프 듀티비 설정 값을 포함하는 자연광 기반 루틴 조명 장치의 제어 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 각 채널별 제어 신호를 생성하는 단계는
    상기 각 채널별 자연광 LED 조명모듈이 구동되도록 듀티비를 설정해서 자연광 제어 신호를 생성 및 전송하는 단계를 포함하는 자연광 기반 루틴 조명 장치의 제어 방법.
KR1020210025941A 2021-02-25 2021-02-25 자연광 기반의 루틴 조명 장치 및 그 제어 방법 Active KR102345552B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210025941A KR102345552B1 (ko) 2021-02-25 2021-02-25 자연광 기반의 루틴 조명 장치 및 그 제어 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210025941A KR102345552B1 (ko) 2021-02-25 2021-02-25 자연광 기반의 루틴 조명 장치 및 그 제어 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102345552B1 true KR102345552B1 (ko) 2021-12-30

Family

ID=79178476

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210025941A Active KR102345552B1 (ko) 2021-02-25 2021-02-25 자연광 기반의 루틴 조명 장치 및 그 제어 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102345552B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230133465A (ko) * 2022-03-11 2023-09-19 솔라미션 주식회사 엘이디 저녁햇살등
CN119907168A (zh) * 2024-12-27 2025-04-29 中国人民解放军火箭军指挥学院 一种太阳光源仿生装置及控制方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140130792A (ko) * 2013-05-02 2014-11-12 공주대학교 산학협력단 무창 공간을 위한 동적 조명제어 시스템
KR102013809B1 (ko) * 2018-06-07 2019-08-23 주식회사 금강에너텍 자연광 led 조명 장치 및 그 제어 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140130792A (ko) * 2013-05-02 2014-11-12 공주대학교 산학협력단 무창 공간을 위한 동적 조명제어 시스템
KR102013809B1 (ko) * 2018-06-07 2019-08-23 주식회사 금강에너텍 자연광 led 조명 장치 및 그 제어 방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230133465A (ko) * 2022-03-11 2023-09-19 솔라미션 주식회사 엘이디 저녁햇살등
KR102726847B1 (ko) 2022-03-11 2024-11-06 솔라미션 주식회사 엘이디 저녁햇살등
CN119907168A (zh) * 2024-12-27 2025-04-29 中国人民解放军火箭军指挥学院 一种太阳光源仿生装置及控制方法
CN119907168B (zh) * 2024-12-27 2026-03-17 中国人民解放军火箭军指挥学院 一种太阳光源仿生装置及控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102013809B1 (ko) 자연광 led 조명 장치 및 그 제어 방법
CN102281680A (zh) 基于人眼视觉感受的色温自动调节照明系统
CN101956941B (zh) Led水族灯
CN204494222U (zh) 一种带遥控的全彩led水族灯
CN102170734A (zh) Led智能控制装置及控制led灯的方法
CN103945604A (zh) 一种调光方法、调光装置、可调光光源及显示设备
CN201657429U (zh) 基于环境温度的色温可调led照明装置
CN201995188U (zh) 色温和亮度可调节的led影视灯
CN106658833A (zh) 一种符合人眼舒适性的调光方法、装置及台灯
JP2011521407A (ja) 交流電源ｌｅｄ照明システム
KR100941765B1 (ko) 색온도 조절용 ｌｅｄ 조명 장치 및 그의 조절 방법
CN112188673A (zh) 光健康的办公室智能照明控制系统
US20230319960A1 (en) System and methods for generating customized color temperature dimming curves for lighting devices
CN107094335B (zh) 一种led灯光线舒适度的色温亮度调节方法及装置
CN202302921U (zh) 一种可变色温led面板灯
CN203859906U (zh) 一种照明控制系统
US20140265926A1 (en) Illumination apparatus with gradually changeable color temperatures
CN108156700B (zh) 一种提高白色光效的led灯具及控制方法
CN108012367B (zh) 一种led的pwm调光方法
CN202374539U (zh) 一种具有感光功能的led照明控制器
CN201403232Y (zh) 具有rgb光源的色温可调led照明灯
CN201742605U (zh) 一种led室内智能化照明控制装置
CN202488804U (zh) 一种采用led光源的护眼台灯
CN202085363U (zh) Led智能控制装置
CN104113953B (zh) 一种电光装置及控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109

PA0201 Request for examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201

PA0302 Request for accelerated examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D17-exm-PA0302

St.27 status event code: A-1-2-D10-D16-exm-PA0302

PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
PE0701 Decision of registration

St.27 status event code: A-1-2-D10-D22-exm-PE0701

PR0701 Registration of establishment

St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701

PR1002 Payment of registration fee

St.27 status event code: A-2-2-U10-U11-oth-PR1002

Fee payment year number: 1

PG1601 Publication of registration

St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 4

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 5

U11 Full renewal or maintenance fee paid

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: A-4-4-U10-U11-OTH-PR1001 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

Year of fee payment: 5

R18 Changes to party contact information recorded

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: A-5-5-R10-R18-OTH-X000 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000