KR20100041894A - Intelligent lighting system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자동 제어기를 구비한 지능형 조명기기에 대한 것으로서, 좀 더 상세히는 사용자가 원하는 표적부의 색온도 및 조도를 검출하여 자동으로 그 밝기를 조절함으로써, 쾌적한 실내 색온도 및 조도를 유지하면서도 전력소비를 절감할 수 있는 새로운 구조의 자동기구를 구비한 감성 조명기기에 대한 것이다. The present invention relates to an intelligent lighting device having an automatic controller, and in more detail, by detecting the color temperature and illuminance of a target part desired by a user and automatically adjusting its brightness, thereby reducing power consumption while maintaining a comfortable indoor color temperature and illuminance. The present invention relates to an emotional lighting device having an automatic mechanism of a new structure.
주변의 조도에 따라 램프의 밝기를 조절하는 조광 기능을 가진 조명기구가 널리 사용되고 있다. 이러한 조도조절이 가능한 조명기구는 가정, 공연장이나 극장 기타의 특수한 목적의 실내공간의 조명설비에서 주로 사용되며, 사용자가 수동적으로 램프의 밝기를 조절하도록 된 조명기구도 사용되고 있다. 이러한 특수목적의 조명기구는 대체로 연주나 공연에 적합한 조명설계에 기초하여 제어되는 것이므로 외부환경의 밝기와 무관하게 단순 제어가 이루어진다.Lighting equipment having a dimming function for adjusting the brightness of the lamp according to the ambient light is widely used. Such illuminance control lighting fixtures are mainly used in the lighting equipment of a special purpose indoor space, such as homes, performance halls, theaters, etc., and also luminaires that allow the user to manually adjust the brightness of the lamp. These special purpose lighting fixtures are generally controlled based on the lighting design suitable for performance or performance, so simple control is performed regardless of the brightness of the external environment.
종래 절전조명(節電照明)을 위하여, 램프의 설치부위에 사람의 존재를 감지하는 적외선센서와 낮과 밤을 식별하기 위한 주위 조도(照度)를 감지하는 자외선센서를 설치하여 낮 동안은 소등(消燈)상태로 있다가 저녁이 되어, 자외선센서에 의하여 20룩스 이하로 감지되면 램프에 전원이 공급되어 약 15초 동안 점등하고 그 후 5초 범위에서 점차 디밍(Dimming)되다가 적외선센서에 의한 사람의 감지출력신호가 없으면 소등상태로 되고 적외선센서의 감지구역에 사람이 있으면 적외선센서의 감지시스템에 의하여 전원 공급이 유지되어 램프를 계속 점등 유지하게 되어있다. For the conventional power saving lighting, an infrared sensor for detecting the presence of a person is installed on the installation part of the lamp, and an ultraviolet sensor for detecting ambient illuminance for identifying day and night is turned off during the day. 있다) After evening, when the UV sensor detects less than 20 lux, power is supplied to the lamp and lights for about 15 seconds, then dimming gradually within the range of 5 seconds, If there is no detection output signal, it is turned off and if there is a person in the detection zone of the infrared sensor, the power supply is maintained by the detection system of the infrared sensor and the lamp keeps on.
그러나 적외선센서에 의해서만 사람의 존재를 감지하게 되어 있기 때문에 적외선센서의 감지기능에 한계가 있어, 사람이 있어도 움직이지 않으면 사람이 없는 것으로 오동작으로 램프가 소등되며, 소등된 후에는 일일이 다시 점등해야 하는 사용상 불편한 문제점이 있었다. However, since only the infrared sensor detects the presence of a person, there is a limit to the detection function of the infrared sensor. If there is no movement even if there is a person, the lamp turns off due to malfunction. There was an inconvenience in use.
한편, 종래에 창문이 구비된 실내는 창문이 동서남북의 어느 쪽에 배치되어 있는지 여부 및 시간이나 계절의 변화에 따른 태양의 고도에 따라 현저하게 그 자연채광에 의한 밝기에서 차이가 나는데, 실내에 구비되는 조명기구는 이러한 외부환경의 밝기의 변화에도 불구하고 일정한 조도를 발휘하므로 주변이 밝아서 조명기구의 점등이 불필요한 경우에도 그대로 점등이 유지되어 전력이 낭비되기도 하고, 외부가 어두운 경우에도 태양빛이 아닌 시각에 도움을 주지 못하는 네온사인 빛이나 반 사광, 굴절광등 인공적인 빛을 감지하는 바람에 충분히 밝은 조도나 색온도로 점등되지 않아서 만족스러운 조명환경을 달성하지 못하는 등의 문제점이 있었다. On the other hand, conventionally equipped with a window is a difference in brightness due to the natural light, depending on which side of the window is arranged in the north, east, west, north and north and the altitude of the sun according to the change of time or season. The lighting fixtures maintain a constant illuminance in spite of the change in the brightness of the external environment, so even when the surroundings are bright and the lighting is not necessary, the lighting is maintained as it is, and the power is wasted. There was a problem such as not achieving a satisfactory lighting environment because it is not illuminated with enough brightness or color temperature to detect artificial light such as neon sign light, reflection light, refraction light, etc.
일례로 기존 자동 디밍 기능을 가진 등기구들은 센서를 포함하고 있는데 만약 손전등과 같은 임의의 외부 조명이 그 센서에 집중적으로 비춘다면 광센서는 등기구가 설치된 공간이 밝다고 인식해 표적부의 조도는 낮음에도 불구하고 등기구의 밝기를 낮춰버린다. 목적 달성에 실패하는 것이다. For example, existing luminaires with automatic dimming function include a sensor. If any external light such as a flashlight is focused on the sensor, the light sensor recognizes that the space where the luminaire is installed is bright and the illumination of the target is low. Lower the brightness of the luminaire. It fails to achieve its purpose.
또한, 주변의 조도는 연속적으로 변화되는데, 조명기구의 조절은 대체로 온오프만으로 조절되므로, 실내 환경을 전력소비를 감안한 최적의 조명으로 유지하기 어렵다. In addition, the ambient illumination is continuously changed, since the adjustment of the luminaire is generally adjusted only on and off, it is difficult to maintain the indoor environment in the optimal lighting considering the power consumption.
따라서 이러한 문제해결을 위해 본 발명은 빛의 파장을 식별 감지하는 센서를 외부나 자체에 장착하여 발광하고자 하는 발광표적부의 색온도 및 조도를 제어하는 지능형 조명기기 제작 방법을 나타낸다. 즉 자연광이나 인공광이 사용자가 원하는 표적지점에 반사됨을 이용하여 센서가 표적 지점만의 색온도 및 조도를 측정 사용자가 원하는 조명환경에 맞춰 감성조명을 조절한다. 또 각각의 발광표적부에 원하는 연색지수(CRI)를 생성할 수 있다.Therefore, in order to solve this problem, the present invention shows an intelligent lighting apparatus manufacturing method for controlling the color temperature and illuminance of the light emitting target portion to emit light by mounting a sensor for identifying the wavelength of light to the outside or itself. That is, by using natural light or artificial light reflected on the target spot desired by the user, the sensor measures the color temperature and illuminance of only the target spot and adjusts the emotional light according to the lighting environment desired by the user. In addition, a desired color rendering index (CRI) can be generated in each light emitting target portion.
실내의 조명기기(100)에 센서(120)와 자동 컨트롤러를 내장시킴으로써, 계절이나 주야간 시간대, 또는 창문의 방향 등에 따라 달라지는 자연채광조건에 맞추어서 실 내의 색온도/조도를 최적의 상태로 스스로 유지할 수 있다. 나아가 기존의 색온도/조도를 유도하는 센서는 낮에는 광량이 충분하기 때문에 조명기기(100)의 색온도/조도를 조절하거나 ON/OFF를 조절하는 것이 비교적 정확했으나, 태양이 저물면서 광량이 떨어질 때, 그리고 창밖으로 인간이 느끼는 쾌적한 조명환경에는 도움이 안되나 색온도/조도 측정 범위 안에 들어오는 인공적인 빛이 늘어나는 경우에, 본 발명이 가진 센서(120)는 정확하고 세분화하여 색온도/조도를 측정 실내의 조명환경을 쾌적하게 유지할 수 있다. 또한 사용자가 원하는 정확한 발광표적부를 설정해 소켓에 부착된 센서(120)등이 사용자가 원하는 부분에서 색온도/조도를 측정하고 나아가 그것을 통신을 통해 표준화하여 가장 정확한 표적부의 색온도/조도를 측정할 수 있다. 또한 이는 사용자의 눈에 가장 편안한 연색지수(CRI)를 구현하기 위한 수단으로 활용한다. By incorporating the sensor 120 and the automatic controller in the
아울러, 자연채광이 양호한 경우에는 조명기기(100)의 조도를 이에 따라 자동으로 저하시키거나 소등시킴으로써, 또한 반도체를 사용하는 광원으로 사용한다면 전체 사용시간을 똑같이 두었을 때 기존의 등에 비하여 현격하게 전력소비를 줄여서 에너지절감을 달성할 수 있다. 지능형 조명기기의 1개 이상의 센서(120)가 서로 정보를 주고받아 센서 측정값을 평균하여 더 정확한 외부 색온도/조도를 측정하여 밝기를 조절 전력을 절감한다. 가로등, 옥외전등, TV, 핸드폰, 로봇 등 이동장치도 위치와 시간에 따라 발광표적부의 색온도나 주파수를 구별하는 센서(120)로 외부의 밝기를 감지하여 자체 발광소자나 조명기기를 조절하여 최적화 한다. In addition, when natural light is good, the illuminance of the
이하에서 제시되는 실시 예는 본 발명의 기술적인 실시예로부터 한정되는 것은 아니며, 기재의 편의 상 동일한 작용효과를 갖는 구성물들을 대표하여 기재한 것이다.The embodiments presented below are not limited to the technical embodiments of the present invention, and are described on behalf of the components having the same working effects for the convenience of the description.
본 발명에 따르면, 조명기기(100)와, 이 조명기기(100)의 소켓에 장착되는 RGB(red, green, blue) 빛이 가능한 발광광원(110)과, 상기 조명기기(100)의 전면에는 주파수, 음성, 색온도 측정이 가능한 센서(120)가 구비되고, 상기 센서(120)의 주파수 검출신호가 입력되며 케이스에 내장되는 색온도컨트롤러(130)와, 상기 색온도컨트롤러(130)의 신호에 따라 출력을 조절하는 제어기를 포함한 전원장치(140)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 디밍 장치를 구비한 감성 조명기기(100)가 제공된다. According to the present invention, the
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 센서(120)는 등기구가 설치된 곳 주변의 사용자가 원하는 발광표적부(220)의 색온도 및 조도를 측정하는 목적을 갖는다. 그 색온도의 정확성을 높이고자 기존의 모든 각도의 빛을 감지하는 CdS셀 등의 센서가 아닌, 입사각을 조절하여 사용자가 원하는 발광표적부에서 반사되는 빛의 특성을 집중적으로 측정해 사용자의 의도를 반영할 수 있는 주파수 감별 광센서나, 색상필터가 있는 혹은 음성인식이 가능한 센서 등을 장착한다. According to another feature of the invention, the sensor 120 has the purpose of measuring the color temperature and illuminance of the light emitting target unit 220 desired by the user around the place where the luminaire is installed. In order to improve the accuracy of the color temperature, it is not a sensor such as a CdS cell that detects light of all existing angles, but it reflects the user's intention by intensively measuring the characteristics of the light reflected from the emitting target part by adjusting the angle of incidence. Equipped with a frequency discrimination light sensor, a color filter or a voice recognition sensor.
또한 상기 센서(120)가 부착된 제품군끼리는 센서간 통신을 통해 제품군이 위치한 곳에서 설정된 발광표적부의 색온도 및 조도 값의 평균값을 구하게 된다. 이는 발 광표적부의 위치에 따라 색온도 값의 차이가 생기는 것을 평균값을 통해 최소화 하거나 개인별 기호에 따라 조절하기 위한 것이다. In addition, the product family to which the sensor 120 is attached obtains an average value of the color temperature and illuminance value of the light emitting target part set at the place where the product family is located through communication between the sensors. This is to minimize the difference in the color temperature value according to the position of the light emitting target portion through the average value or to adjust according to individual preferences.
또한 본 발명의 다른 특징에 따르면, 주간의 대기 광에너지 분포는 일반적으로 태양의 빛에너지와 외부 인공조명의 빛에너지(240)를 갖게 되고 일반적인 제품에 설치된 조명기기는 태양빛(230)을 구분해 낼 수 없다. 따라서 그 측정의 정확성을 높이고자 측정하는 조도를 파장대별로 구분해서 측정해 인공빛(240)과 태양빛(230)으로 구분, 사람이 인지하는 밝기에 직접적인 영향을 끼치는 파장대의 빛 즉 태양빛(230)만을 감지한다. 그래서 태양빛(230)이 모자를 경우 어두운 것으로 판단, 설정해 놓은 색온도나 조도가 나올 때까지 제어신호를 보낸다. 또 태양빛(230)을 감지해 1개 이상의 센서를 이용 평균조도를 측정 했을 때, 설정해 놓은 조도보다 높을 경우 제어신호를 보내 밝기를 낮춤으로서 에너지 소비를 줄일 수 있다. 색온도를 조절 자연광에 가까운 연색지수(CRI)를 만들기 위한 수단으로 활용한다. In addition, according to another feature of the present invention, daytime atmospheric light energy distribution generally has the light energy of the sun and light energy 240 of the external artificial light and the lighting equipment installed in the general product to distinguish the sun light (230) I can't. Therefore, in order to increase the accuracy of the measurement, the illumination intensity measured by dividing the measurement by wavelength band divided into artificial light (240) and sunlight (230), the light of the wavelength band that directly affects the brightness perceived by humans, that is, sunlight (230) ) Only. Therefore, when the sun 230 is insufficient, it is judged to be dark, and sends a control signal until the set color temperature or illuminance comes out. In addition, when the average illuminance is measured using one or more sensors by detecting the sun light 230, energy consumption may be reduced by sending a control signal when the average illuminance is higher than the set illuminance. The color temperature is used as a means to create a color rendering index (CRI) that is close to natural light.
도시된 바와 같이, 바람직하게는 일반 실내의 천정에 조명기기가 장착되고, 이 조명기기의 소켓에는 발광광원(110)이 삽입되어 결합된다. 그리고, 이 조명기기의 전면에는 주변의 밝기/색온도를 검출하는 센서(120)가 구비된다. 도 2에서는 발광표적부의 반사 빛을 이용 특정 부분만 컨트롤하고 표적부를 투과하는 빛은 무시하는 설명도이다. 도3은 보듯이 센서의 검출신호는 단일 신호가 아닌 주파수, 색온도, 음성신호 정보를 인지할 수 있고, 주변 같은 제품군의 센서(121,122,123,124,125)와 간단한 통신을 통해 얻은 정보를 교환한다. 이 신호가 케이스내의 색온도컨트 롤러(130)로 입력된다. 이 색온도컨트롤러(130)에는 주변의 밝기에 대응하여 최적의 광원이나 램프 색을 구현하는 출력에 대한 데이터 및 관련 제어프로그램 및 제어기 등이 내장된다. 그리고 필요할 때 수동 온/오프 스위치(150)는 사용자로 하여금 색온도컨트롤러(130)의 자동 색온도조절 기능의 작동을 임의적으로 선택하는 목적으로 이용된다. 따라서, 센서(120)로부터 주변의 색온도에 대한 검출신호가 입력되면, 이에 따라 발광광원(110)이 최적의 밝기로 되도록 제어된 제어신호를 전원장치에 출력하고, 이 전원장치는 이 제어신호에 따라 외부의 전원의 출력을 조절하여 발광광원(110)으로 입력한다. 그러면, 발광광원(110)은 주변의 밝기에 따라 최적의 상태로 조절된 색온도 및 조도를 나타내게 된다. 한편, 일정한 색온도나 조도에 도달하면, 예를 들면 1000룩스(LUX)에 6500K 도달되면 색온도컨트롤러(130)는 자동으로 발광광원(110)을 유지할 수 있다. 또 본인 책상위의 조도와 색상을 연색지수 90, 조도 600 LUX 이상 원하면 위치와 시간에 따라 자동 조절된다. As shown, preferably the lighting device is mounted on the ceiling of the general room, the light emitting light source 110 is inserted and coupled to the socket of the lighting device. And, the front of the lighting device is provided with a sensor 120 for detecting the brightness / color temperature of the surroundings. 2 is an explanatory diagram in which only a specific portion is controlled using the reflected light of the light emitting target portion and the light passing through the target portion is ignored. As shown in Figure 3, the detection signal of the sensor can recognize the frequency, color temperature, voice signal information, not a single signal, and exchanges information obtained through simple communication with the sensors (121, 122, 123, 124, 125) of the same product family. This signal is input to the
또한, 본 발명에 따르면, 상기 조명기기에는 가변저항부를 구비한다. 이 가변저항부는 센서(120)와 색온도컨트롤러(130) 사이에 접속되어, 이 조명기기(100)의 건물 내의 시공 위치나 창문과의 거리, 방향 등을 고려하여 미리 적절한 조건으로 색온도컨트롤러(130)에 대한 감도를 설정하거나 대략적인 조절값을 수동으로 조절하기 위한 것이다. 이와 같이 본 발명에 대한 색온도조절은 개략적인 조절은 수동으로 하고, 미세조절은 다자간 센서(120)에 의해 이루어지도록 할 수 있다. In addition, according to the present invention, the lighting device is provided with a variable resistor. The variable resistor unit is connected between the sensor 120 and the
도 3은 센서간 다중통신을 나타낸 그림으로 1개 이상의 센서가 등기구의 Off 상태나 On 상태에서도 통신하여 최적의 감성조명이나 전력을 줄이는 목적으로 메인으로 설정해놓은 센서로 정보를 송신, 중앙에서 평균값을 도출한 뒤 중앙제어시스템을 통하여 색온도 및 조도를 일괄 조절하게 한다. 또 조명의 수동 스위치 등에서 발광소자의 전압이나 전류를 일괄로 조절 가능하다. 3 is a diagram illustrating multi-communication between sensors, in which one or more sensors communicate in the off state or the on state of a luminaire, and transmit information to a sensor set as main for the purpose of reducing the optimal emotional light or power, and an average value is obtained from the center. After derivation, color temperature and illuminance are collectively controlled through a central control system. In addition, it is possible to collectively adjust the voltage and current of the light emitting device by using a manual switch of illumination.
도 4는 본 발명의 한 실시 예에 따른 자동 색온도/조도 조절 조명시스템의 구성을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 블록도이다. 먼저, 전원 온/오프 스위치가 온(ON)이고, 색온도조절용 센서(420)가 온 접점으로 선택된 경우에는 초기 광원의 빛의 세기를 조절하기 위해 색온도/조도를 측정 후 적정량의 전원으로 변환 된 후 발광광원(430)으로 전달되고, 그러한 발광광원(430)은 색온도/조도가 조절된 상태로 초기 빛을 발생시킨다. 즉, 전원이 발광수단으로 전달되는 과정에서, 포토다이오드와 같은 센서 및 색온도조절부(450)에 의하여 빛의 세기를 조절하는데, 이를 설명하면 다음과 같다.4 is a block diagram schematically illustrating a configuration of an automatic color temperature / illumination control lighting system according to an embodiment of the present invention. First, when the power on / off switch is ON and the color
빛이 거의 없는 어두운 곳에서 센서의 주변 조사광의 입사에너지가 매우 작아져 저항이 커지게 된다. 반면 낮에는 반사광의 입사에너지가 매우커서 일부는 off 상태나 저항이 작아진다. 이때, 색온도컨트롤러(130)는 센서로부터 상기 저항이 커진 비율에 대응한 전원레벨을 갖는 감지신호 값을 입력받는다. 이후, 전원장치는 입력받은 감지신호 값을 미리 기억 저장된 소정의 인덕턴스 값에 비교한 결과, 발광광원의 밝기를 미리 세팅된 기준치의 단계로 점등시킬 것인가를 판단한다. In a dark place where there is little light, the incident energy of the ambient irradiated light of the sensor becomes very small and the resistance becomes large. On the other hand, during the day, the incident energy of reflected light is so large that some of them are off or the resistance is small. At this time, the
점등 후에 표적부의 색온도/조도를 다시 측정하여 적정 수준이면 ON mode에 멈추고 아니면 다시 측정하여 조절하고 경우에 따라서는 1개 이상의 센서 데이터를 이용 최적의 밝기/색온도를 유지한다.After lighting, measure the target's color temperature / illuminance again and stop it in the ON mode if it is at an appropriate level, or measure and adjust it again, and in some cases, maintain the optimal brightness / color temperature using one or more sensor data.
도 1은 본 발명에 따른 조명기기의 구성도이고, 도 2는 상기 실시 예에 설치되는 센서의 집광 구상도이다. 도3은 본 발명에 설치되는 센서 간 통신 구상도이고 도4는 상기 실시예의 색온도/조도 조절 흐름도이다. 1 is a block diagram of a lighting device according to the present invention, Figure 2 is a condensing schematic diagram of a sensor installed in the embodiment. Fig. 3 is a schematic diagram of communication between sensors installed in the present invention, and Fig. 4 is a flow chart of color temperature / illuminance control of the embodiment.
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