KR20100109214A - 하이브리드 조명장치 - Google Patents

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Abstract

친환경 광원인 태양광 조명장치를 제1조명으로 사용하면서 태양광의 밝기 등을 보조할 수 있는 인공광원인 제2조명을 더 포함하여, 원하는 조도 및 색상의 광원을 얻을 수 있으면서 에너지가 절감되는 하이브리드 조명장치가 제안된다. 본 발명에 따른 하이브리드 조명장치는 집광장치로부터 집광된 태양광을 전송하는 광섬유 및 상기 광섬유를 통하여 전송된 태양광을 가이드 하는 광가이드부를 포함하는 제1조명과 함께 제1조명을 보조하는 인공조명인 제2조명을 포함한다.
태양광, 인공광원, 하이브리드, LED

Description

하이브리드 조명장치{hybrid illumination apparatus}
본 발명은 하이브리드 조명장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 원하는 조도 및 색상의 광원을 얻을 수 있으면서 에너지가 절감되는 하이브리드 조명장치에 관한 것이다.
일반적으로 가정의 실내를 조명하는 조명장치는 외부에서 전원을 인가받아 인공적인 빛을 발광시켜 실내에 조사되는 인공조명이 널리 사용된다. 인공조명에 있어서의 한가지 이슈는 연색성의 재현인데, 연색성(演色性)이란 여러 가지 인공 광원에 의해, 물체 상에 빛을 비추는 경우 그 물체의 색깔이 어떻게 보이는지를 나타내는 광원의 성능이다.
인공 광원으로서 백열 전구를 채용하는 경우, 물체의 색깔은 적색이나 황색이 강조되어 보이고, 형광램프를 사용하는 경우 청색이 강조되어 보인다. 즉, 광원이 백열 전구나 형광등인 경우에는 태양보다 연색성이 떨어져 사물의 색깔이 정확하게 인식되고 있지 않는다.
따라서, 태양광을 직접 사용할 수 있어서, 인공광원에서의 연색성 재현문제를 해소하고, 환경친화적인 에너지원을 사용할 수 있는 태양광을 직접 실내로 받아들일수 있는 조명장치가 각광받고 있다. 태양광을 이용한 조명장치는 외부에 태양광을 집광할 수 있는 집광장치가 설치되고, 집광된 태양광은 광섬유를 통해 실내로 전송되어 공급된다.
그러나, 이러한 태양광을 이용한 조명장치에 있어서, 태양광을 집광하는 외부의 환경변화에 의한 집광량의 변화, 예를 들면, 밤에는 태양광을 집광할 수 없고, 비가 오거나 흐린 날에도 이와 같이 집광이 어려운 문제점이 있다. 따라서, 친환경적인 태양광을 이용한 조명장치에 있어서, 실내에 조명되는 광량을 균일하게 유지할 수 있는 기술의 개발이 요청된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 친환경 광원인 태양광 조명장치를 제1조명으로 사용하면서 태양광의 밝기 등을 보조할 수 있는 인공광원인 제2조명을 더 포함하여, 원하는 조도 및 색상의 광원을 얻을 수 있으면서 에너지가 절감되는 하이브리드 조명장치를 제공하는데 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 하이브리드 조명장치는 집광장치로부터 집광된 태양광을 전송하는 광섬유 및 광섬유를 통하여 전송된 태양광을 가이드 하는 광가이드부를 포함하는 제1조명 및 인공조명인 제2조명을 포함한다.
본 발명에 따른 하이브리드 조명장치는 제1조명의 밝기에 따라 제2조명의 LED의 밝기를 조절하는 디밍 콘트롤러(dimming controller);를 더 포함하는 것이 바람직하다.
제2조명은 광가이드부의 측면에 형성될 수 있고, 또는 광가이드부의 배면에 형성될 수 있다.
제2조명으로서 LED를 사용할 수 있는데, LED는 백색 LED일 수 있고, 여러종류의 LED를 포함할 수도 있다. 예를들어, LED는, 적색 LED, 녹색 LED, 및 청색 LED 중 전부 또는 일부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 하이브리드 조명장치는 전송된 태양광을 감지하여, 감지된 태양광의 색상에 따라 제2조명의 색상을 조절하는 제2조명 색상조절장치를 더 포함할 수 있다.
이상과 같이 설명한 본 발명에 따르면, 조명장치에 태양광을 이용한 조명장치와 이와 다른 인공광원을 함께 사용하는 하이브리드 조명장치를 얻을 수 있다.
이에 따라, 친환경적이면서 인공광원의 연색성 재현문제가 해소된 태양광을 이용할 수 있으면서도 태양광의 불균일한 광량이나 색상 등의 측면에서 인공광원을 적절히 사용할 수 있어서 부족한 부분을 충족시킬 수 있다. 따라서, 친환경적인 조명장치를 사용하면서도 원하는 조도 및 색상을 구현하여 높은 신뢰성과 우수한 성능을 갖는 조명장치를 얻을 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 조명장치를 나타내는 도면이다. 본 발명에 따른 하이브리드 조명장치(100)는 집광장치(미도시)로부터 집광된 태양광을 전송하는 광섬유(110) 및 광섬유(110)를 통하여 전송된 태양광을 가이드하는 광가이드부(130)를 포함하는 제1조명 및 인공조명인 제2조명(140)을 포함한다. 본 명세서 전체를 걸쳐 인공조명은 태양광에 의한 조명인 주광조명이 아닌 전등과 같은 인공광원에 의한 조명을 의미한다.
본 발명에 따른 하이브리드 조명장치(100)는 태양광을 전송하는 광섬유(110) 및 이를 통하여 전송된 태양광이 실내를 조명할 수 있도록 가이드하는 광가이드부(130)를 포함한다. 태양광은 태양광을 집광할 수 있도록 외부에 설치되는 집광장치(미도시)가 집광한다. 광섬유(110)는 집광장치(미도시)와 서로 연결되어 집광장치에 집광된 광을 실내로 이동시킨다.
도 1을 참조하면, 광섬유(110)는 모두 8개가 설치된 것으로 도시되어 있다. 실내로 전송되는 태양광은 광섬유(110)의 수에 비례한다. 따라서, 더 많은 광섬 유(110)를 구비하는 조명장치가 더 많은 태양광을 실내로 전송하여 실내를 조명할 수 있다.
광섬유(110)는 광가이드부(130)와 광섬유 연결부(120)에 의해 연결된다. 광섬유 연결부(120)의 위치는 광섬유(110)의 수, 광가이드부(130)의 형상 및 광섬유 연결부(120)의 수 및 형상에 따라 달라질 수 있으나, 예를 들면, 광섬유 연결부(120)는 도 1 및 도 2에서와 같이 광가이드부(130)의 측면에 형성될 수 있고, 도 3에서와 같이 광가이드부(130)의 배면에 형성될 수 있다.
광가이드부(130)는 광을 실내로 가이드한다. 상술하면, 광가이드부(130)는 광섬유(110)에 의해 전송된 광을 균일한 휘도를 유지하면서 원하는 곳을 조명할 수 있도록 유도한다. 광가이드부(130)는 아크릴 수지와 같은 플라스틱 재질로 구성될 수 있다. 도 1에서 광가이드부(130)는 단일층으로 구성되어 있으나, 복수개로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 하이브리드 조명장치(100)는 태양광을 광원으로 사용하는 제1조명 이외에 인공조명을 사용하는 제2조명(140)을 더 포함한다. 태양광을 사용하는 경우, 친환경적이고 연색성 재현의 문제점이 없는 장점이 있으나, 태양광이 부족한 오후나 밤의 경우 등과 같이 제1조명이 조명으로서 부족한 경우에는 이러한 문제점이 없는 인공조명을 추가하여 사용할 수 있는 것이다. 태양광을 사용하는 제 1조명을 사용하는 경우에만 제2조명(140)을 사용하는 것이 아니라, 각각의 조명은 개별구동장치를 구비하여 필요에 따라, 제1조명만을 사용하거나, 제2조명(140)만을 사용하거나 이외에 제1조명 및 제2조명(140)을 함께 사용할 수 있다.
제1조명 및 제2조명(140)을 함께 사용하는 경우, 본 발명에 따른 하이브리드 조명장치(100)는 제1조명의 밝기에 따라 제2조명(140)의 밝기를 조절하는 디밍 콘트롤러(dimming controller);를 더 포함하는 것이 바람직하다. 디밍 콘트롤러는 인공조명에서 출력을 조절하여 조명의 밝기를 조절하는 장치이다. 따라서, 원하는 조명의 세기를 100%라고 하고, 제1조명의 밝기가 80%에 해당하는 경우 제2조명(140)의 밝기는 나머지 20%를 채우기 위하여 디밍콘트롤러에 의하여 조절될 수 있다. 또는, 제1조명의 밝기가 30%에 해당하는 경우 제2조명(140)은 70%의 밝기를 나타내도록 조절할 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 각각 다른 실시예에 따른 조명장치를 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 하이브리드 조명장치(200)는 광가이드부(230)의 측면에 광섬유 연결부(220)를 구비하여 측면으로 광섬유(210)와 연결되어 있다. 이 때, 제2조명(240)은 광가이드부(230)의 배면에 형성될 수 있다. 제2조명(240)은 광가이드부(230)에서 광이 나아가는 면 이외의 면에 광섬유 연결부(220)의 위치를 고려하여 적절이 위치할 수 있다.
도 3에서는 광가이드부(330)의 측면에 제2조명(340)이 형성되어 있고, 광가이드부(330)의 배면에 광섬유 연결부(320)가 형성되어 있어, 광섬유(310)를 통하여 전송된 태양광은 직접 광가이드부(330)로 출사한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 조명장치에서 제2조명이 LED인 경우를 나타내는 도면이다. 본 발명에 따르는 하이브리드 조명장치에서는 태양광을 사용하는 제1조명의 이외에 제2조명으로 LED를 사용할 수 있다.
인공조명으로 사용되는 백열전구나 형광등에 비하여 LED는 초소형화가 가능하고, 경량이면서 발열량이 적은 장점이 있다. 또한, 반도체물질로 구성되어 있으므로 백열등이나 형광등과 같이 소정시간이 지나면 교체할 필요가 없이 반영구적으로 사용가능하다. 아울러, LED는 고속응답, 펄스동작 가능, 직류 및 교류 동작 가능하면서 전류에 의한 광출력이 제어 가능하다. 기존 광원에 비해 에너지 절감 효과가 뛰어나고 거의 반영구적으로 사용할 수 있으며 고신뢰성 및 저전력 소모량까지의 많은 장점으로 인하여 LED는 차세대 광원으로서 각광받고 있다.
도 4에서 하이브리드 조명장치는 제2조명(440)으로서 8개의 백색 LED(W, 441)를 포함하고 있다. 이 경우, 하이브리드 조명장치는 제2조명(440)이 백색이므로 항상 백색광원으로 조절될 수 있다. 만약, 전송된 태양광이 백색인 경우, 적색 LED, 녹색 LED, 및 청색 LED 모두에 전원공급하여 제2조명이 백색을 나타내도록 할 수 있다.
도 4에서처럼 제2조명(440)에 하나의 광원만 포함하는 경우, LED 내에 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층이 모두 포함되어 백색을 구현할 수 있고, 청색발광층을 포함하면서, 상부에 적색형광체 및 녹색 형광체를 추가하여 전체적으로 LED가 백색을 발광하도록 조절할 수 있다. 즉, 하나의 LED에 발광층 및 형광체를 적절히 조절하여 백색발광체를 형성하여 제2조명(440)으로 사용할 수 있다.
이와 달리, 제2조명은 여러 종류의 LED를 포함할 수도 있다. 즉 LED 자체에 적색, 녹색, 및 청색 발광층(또는 형광체)을 모두 포함하는 것이 아니라 제2조명에 적색 LED, 녹색 LED, 및 청색 LED를 모두 포함하도록 구현하여 제2조명이 백색을 나타내도록 할 수 있다. 도 5에서는 제2조명(540)이 적색 LED(R, 541), 녹색 LED(G, 542), 및 청색 LED(B, 543)를 모두 포함하고 있다.
태양광은 색상을 나타내는데, 이러한 빛의 색깔을 온도에 따라 표시하는 것이 색온도이고, 그 단위는 절대온도(켈빈 온도)로서 K로 표시된다. 태양빛의 경우 색온도는 6500K로 표시되며, 소정의 범위 즉, 일출과 일몰 사이에서 색온도는 적색-황색-백색-황색-적색으로 변동하게 된다. 이렇게 광원 색온도가 변동되는 경우, 물체의 색깔을 정확하고 자연스럽게 인식하기 위해서는, 낮은 조도에서는 낮은 색온도의 광원을 사용하고, 높은 조도에서는 높은 색온도의 광원을 사용하는 것이 바 람직하다.
따라서, 도 5에서와 같이 세종류의 LED를 사용하는 경우에는 적색, 녹색 및 청색을 적절히 조절하여 태양광의 변화하는 색온도에 맞춰 조명의 색상을 조절할 수 있다. 이를 위하여, 제2조명(540)에서 각각의 LED는 개별적으로 구동하는 것이 바람직하다. 즉, 하이브리드 조명장치는 전송된 태양광을 감지하여, 감지된 태양광의 색상에 따라 제2조명의 색상을 조절하는 제2조명 색상조절장치를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 일몰시의 경우, 태양광의 색온도가 황색을 나타내는 경우, 제2조명이 황색을 나타내도록 적색LED, 녹색 LED 및 청색 LED의 밝기를 각각 조절할 수 있어 제1조명을 보조할 수 있다. 제2조명 색상조절장치를 이용하여 각각 LED의 구동을 조절하여 원하는 색상을 갖는 제2조명(540)을 구현할 수 있다.
도 5에서 제2조명(540)내의 적색 LED(541), 녹색 LED(542), 및 청색 LED(543)의 배치는 일예시로서 도시한 것이고, 어떠한 순서나 위치로 배치하는 것은 원하는 색상이나 휘도 등을 고려하여 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 같은 색상의 LED를 같은 열에 나열하거나 같은 행에 나열할 수 있음은 자명하다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위에 의해 해석되어야 한다. 또한, 본 발명에 대하여 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 조명장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 조명장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 조명장치의 LED를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명장치의 LED를 나타내는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 조명장치 110 광섬유
120 광섬유연결부 130 광가이드부
140 LED

Claims (8)

  1. 집광장치로부터 집광된 태양광을 전송하는 광섬유 및 상기 광섬유를 통하여 전송된 태양광을 가이드 하는 광가이드부를 포함하는 제1조명 및
    인공조명인 제2조명을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 조명장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2조명의 밝기를 조절하는 디밍 콘트롤러(dimming controller);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 조명장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2조명은, 상기 광가이드부의 측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 조명장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2조명은, 상기 광가이드부의 배면에 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 조명장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 인공조명은, LED를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 조명장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 LED는, 백색 LED인 것을 특징으로 하는 하이브리드 조명장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 LED는, 적색 LED, 녹색 LED, 및 청색 LED 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 하이브리드 조명장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전송된 태양광을 감지하여, 상기 감지된 태양광의 색상에 따라 상기 제2조명의 색상을 조절하는 제2조명 색상조절장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 조명장치.
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