KR20110082923A - 광선반 장치 및 그를 이용한 조명 시스템 - Google Patents

광선반 장치 및 그를 이용한 조명 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광선반 장치 및 그를 이용한 조명 시스템에 관한 것이다.
즉, 본 발명의 광선반 장치는 실내에 구비된 창호에 설치되며, 주광(晝光)을 실내로 반사시키는 광선반과; 상기 광선반을 이동시키는 이동부와; 상기 광선반의 외부 돌출 길이를 결정하여 상기 이동부로 제어신호를 출력하는 제어부와; 상기 제어부가 상기 광선반의 외부 돌출 길이를 결정할 수 있는 데이터가 저장되어 있는 메모리를 포함하여 구성된다.

Description

광선반 장치 및 그를 이용한 조명 시스템 { Light shelf apparatus and illumination system using the same }
본 발명은 실내에 유입되는 빛을 균일하게 분포시켜 실내 조도를 균일하게 할 수 있는 광선반 장치 및 그를 이용한 조명 시스템에 관한 것이다.
조명 산업은 인류 문명과 함께 발전했을 정도로 그 역사가 길며, 인류와 아주 밀접한 관계에 있다.
근래에도 조명산업은 지속적인 발전이 이루어지고 있으며, 광원, 발광 방식, 구동 방식, 효율 개선 등에 관한 연구가 다양하게 이루어지고 있다.
현재 조명에 주로 사용되는 광원으로는 백열전구, 방전등, 형광등이 주로 쓰이고 있으며, 가정용, 경관용, 산업용 등 다양한 목적으로 사용되고 있다.
이중 백열전구 등의 저항성 광원은 효율이 낮고 발열 문제가 크며, 방전등의 경우 고가격, 고전압의 문제가 있으며, 형광등의 경우 수은 사용에 의한 환경문제를 들 수 있다.
이러한 광원들의 단점들을 해결하기 위해 효율, 색의 다양성, 디자인의 자율성 등 많은 장점을 가지는 발광 다이오드 조명에 대한 관심이 증대되고 있다.
한편, 실내에는 창호가 설치되어 주광에 의한 자연광이 유입되고, 창호와 가까운 곳의 조도는 높고, 창호에서 멀리 떨어진 조도는 낮아, 자연광이 유입되는 중에 실내에 조명하는 것은 불필요하게 낭비되는 요소가 존재하고, 실내 전체적으로 균일하지 못한 조도가 유지되어 실내에 있는 사람들에게 생물학적 주기 리듬(Circadian rhythm)이 불안정해지게 된다.
그러므로, 이러한 실내의 균일한 조도 유지에 대한 연구가 시급한 실정이다.
본 발명은 실내에 유입되는 빛을 균일하게 분포시켜 실내 조도를 균일하게 할 수 있는 과제를 해결하는 것이다.
본 발명은,
실내에 구비된 창호에 설치되며, 주광(晝光)을 실내로 반사시키는 광선반과;
상기 광선반을 이동시키는 이동부와;
상기 광선반의 외부 돌출 길이를 결정하여 상기 이동부로 제어신호를 출력하는 제어부와;
상기 제어부가 상기 광선반의 외부 돌출 길이를 결정할 수 있는 데이터가 저장되어 있는 메모리를 포함하여 구성된 광선반 장치가 제공된다.
본 발명은,
실내에 구비된 창호에 설치되며, 주광을 실내로 반사시키는 광선반과;
상기 광선반을 이동시키는 이동부와;
상기 실내의 조도를 감지하는 광센서와;
상기 실내를 조명하는 조명부와;
상기 광선반의 외부 돌출 길이를 결정하여 상기 이동부를 제어하고, 상기 광센서에서 감지된 실내 조도로 상기 조명부의 밝기를 조절하는 제어부와;
상기 제어부가 상기 광선반의 외부 돌출 길이를 결정할 수 있는 데이터가 저장되어 있는 메모리를 포함하여 구성된 광선반 장치를 이용한 조명 시스템이 제공된다.
본 발명의 광선반 장치의 광선반은 절기와 시간에 의해 결정되는 주광 제어 기울기에 의해 이동되어 실내에 유입되는 빛을 균일하게 분포시켜 실내 조도를 균일하게 할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명은 광선반에 태양열 발전을 수행할 수 있는 발전 영역을 구비하여, 태양 발전으로 양산된 전력을 조명부의 주 전력 또는 보조 전력으로 활용할 수 있는 효과가 있다.
또, 본 발명의 조명 시스템은 광선반 장치를 이용하여 실내에 유입된 주광에 의한 조도를 광센서로 감지하여 실내 조명부의 밝기를 조절함으로써, 실내 조도를 균일하게 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 광선반 장치를 이용한 조명 시스템은 광센서로 실내 색온도를 감지하고, 이 감지된 색온도를 참조하여 조명부에서 적합한 색온도를 갖는 광을 조명함으로써, 최적의 실내 색온도를 유지할 수 있는 효과가 있다.
더불어, 본 발명의 광선반 장치를 이용한 조명 시스템은 광선반 장치 및 광센서를 이용하여 업무 환경에 적합한 4000K ~ 4500K 및 휴식환경에 적합한 2700K ~ 3500K의 색온도로 실내로 조명할 수 있어, 실내에 있는 사람이 생물학적 주기 리듬(Circadian rhythm)을 유지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 광선반 장치가 창호에 설치된 상태를 도시한 개략적인 도면
도 2는 본 발명에 따른 광선반 장치의 개략적인 구성 블록도
도 3은 본 발명에 따라 적용된 광선반을 설명하기 위한 개략적인 단면도
도 4는 본 발명에 따라 적용된 광선반에 태양전지가 설치된 것을 설명하기 위한 개략적인 단면도
도 5a와 도 5b는 본 발명에 따라 적용된 광선반에 태양전지가 설치된 것을 설명하기 위한 개략적인 단면도
도 6은 본 발명에 따른 광선반 장치에서 태양열 발전하여 양산된 전력을 활용하는 것을 설명하기 위한 개략적인 구성 블록도
도 7은 본 발명에 따른 광선반 장치를 이용한 조명 시스템의 구성을 설명하기 위한 개략적인 구성 블록도
도 8은 본 발명에 따른 조명부와 광센서가 실내에 배치된 상태를 설명하기 위한 개략적인 도면
도 9a와 도 9b는 본 발명에 따른 조명부를 설명하기 위한 개략적인 단면도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 광선반 장치가 창호에 설치된 상태를 도시한 개략적인 도면이다.
본 발명에 따른 광선반 장치는 실내(10)에 구비된 창호(100)에 설치되며, 주광(晝光)을 실내로 반사시키는 광선반(200)을 구비하고 있다.
상기 창호(100)의 실내(10)의 측벽에 설치되어 있다.
상기 광선반(200)은 절기와 시간에 의해 결정되는 주광 제어 기울기에 의해 이동되어 상기 실내(10) 외부로 돌출됨으로써, 실내에 빛이 균일하게 분포시키는 것이다.
즉, 하절기에는 주광(A)의 입사각이 높아 상기 광선반(200)을 창호(100) 외부로 돌출시키고, 동절기에는 주광(B)의 입사각이 낮아 상기 광선반(200)을 창호(100) 내부로 이동시킴으로써, 실내에 유입되는 빛을 균일하게 분포시키는 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 광선반 장치의 개략적인 구성 블록도이다.
전술된 바와 같이, 광선반 장치의 광선반은 절기와 시간에 의해 결정되는 주광 제어 기울기에 의해 이동되어 실내에 유입되는 빛을 균일하게 분포시켜 실내 조도를 균일하게 한다.
이러한 본 발명의 광선반 장치는 상기 광선반을 이동시키는 이동부(310)와; 상기 광선반의 외부 돌출 길이를 결정하여 상기 이동부(310)로 제어신호를 출력하는 제어부(320)와; 상기 제어부(320)가 상기 광선반의 외부 돌출 길이를 결정할 수 있는 데이터가 저장되어 있는 메모리(330)를 포함하여 구성된다.
상기 메모리(330)는 절기,시간,건물의 방위각,건물 위치에 의한 태양의 일영각에 따른 상기 광선반의 외부 돌출 길이 데이터가 룩업 테이블(Look up table) 형태로 저장되어 있다.
그러므로, 본 발명의 광선반 장치의 상기 제어부(320)는 절기,시간,건물의 방위각,건물 위치에 의한 태양의 일영각에 따라 상기 광선반이 실내에 설치된 창호의 외부로 돌출되는 길이 데이터를 상기 메모리(330)로부터 읽어들여, 상기 이동부(310)를 제어함으로써, 상기 광선반은 상기 창호 외부로 실시간 이동되어 실내에 유입되는 빛을 균일하게 분포시킬 수 있는 것이다.
도 3은 본 발명에 따라 적용된 광선반을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
본 발명에 따라 적용된 광선반(200)은 태양열 발전을 수행할 수 있는 발전 영역과 입사된 주광을 실내로 반사시킬 수 있는 반사 영역으로 분리되어 구성할 수 있다.
즉, 상기 발전 영역은 주광을 입사받아 태양 발전을 수행하고, 이 태양 발전으로 양산된 전력을 조명부의 주 전력 또는 보조 전력으로 활용할 수 있다.
그리고, 도 4와 같이, 상기 발전 영역에는 태양 전지(210)가 설치되어 있는 것이 바람직하다.
상기 태양 전지(210)는 pn 접합으로 이루어진 반도체 적층 구조로 형성할 수 있는데, 상기 태양 전지(210)는 외부에서 들어온 빛에 의해 태양전지의 반도체 내부에서 전자와 정공의 쌍이 생성되고, 상기 pn 접합에서 발생한 전기장에 의해 전자는 n형 반도체로 이동하고 정공은 p형 반도체로 이동함으로써 전력을 생산하게 된다.
여기서, 상기 태양 전지(210)가 설치된 이외의 광선반(200) 영역은 반사영역인 '220'이 된다.
도 5a와 도 5b는 본 발명에 따라 적용된 광선반에 태양전지가 설치된 것을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
광선반(200)이 발전 영역과 반사 영역으로 분리되어 있는 상태에서, 발전 영역 전체에 도 5a와 같이 태양전지(211)를 형성할 수 있다.
그리고, 경우에 따라 전력 생산 효율을 높이기 위하여 도 5b와 같이 패턴 형상의 태양전지(220)를 상기 광선반(200)에 형성할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 광선반 장치에서 태양열 발전하여 양산된 전력을 활용하는 것을 설명하기 위한 개략적인 구성 블록도이다.
전술된 바와 같이, 태양전지와 같은 태양열 발전부(350)에서 양산된 전력은 광선반을 이동시키는 이동부(310)를 구동하기 위한 전력으로 사용될 수 있다.
그리고, 실내에 설치된 조명부(360)의 주 전력 또는 보조 전력으로도 활용될 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 광선반 장치를 이용한 조명 시스템의 구성을 설명하기 위한 개략적인 구성 블록도이다.
실내의 조명 시스템은 광선반 장치를 이용하여 실내에 유입된 주광에 의한 조도를 광센서(370)로 감지하여 실내 조명부의 밝기를 조절함으로써, 실내 조도를 균일하게 유지하는 것이다.
이런, 광선반 장치를 이용한 조명 시스템은 실내에 구비된 창호에 설치되며, 주광을 실내로 반사시키는 광선반과; 상기 광선반을 이동시키는 이동부(310)와; 상기 실내의 조도를 감지하는 광센서(370)와; 상기 실내를 조명하는 조명부와; 상기 광선반의 외부 돌출 길이를 결정하여 상기 이동부(310)를 제어하고, 상기 광센서(370)에서 감지된 실내 조도로 상기 조명부의 밝기를 조절하는 제어부(320)와; 상기 제어부(320)가 상기 광선반의 외부 돌출 길이를 결정할 수 있는 데이터가 저장되어 있는 메모리(330)를 포함하여 구성된다.
그러므로, 조명 시스템은 절기,시간,건물의 방위각,건물 위치에 의한 태양의 일영각에 따라 상기 제어부(320)의 제어신호를 입력받은 상기 이동부(310)가 상기 광선반을 이동시켜, 상기 실내에 주광을 균일하게 분포시킨다.
그리고, 상기 실내의 조도를 상기 광센서(370)에서 감지하고, 상기 광센서(370)에서 감지된 상기 실내 조도를 고려하여, 상기 조명부에서 상기 실내를 조명한다.
따라서, 본 발명의 광선반 장치를 이용한 조명 시스템은 광선반이 태양의 일영각에 따라 이동하여 실내에 주광을 균일하게 분포시킴과 동시에, 광센서로 실내 조도를 감지하여, 주광이 분포된 실내의 조도를 반영하여 조명부에서 상기 실내를 조명함으로써, 최적의 실내 조도를 유지할 수 있는 장점이 있다.
또, 상기 조명부는 복수개로 구성할 수 있다. 즉, 도 7과 같이, 제 1 내지 제 n 조명부(361,362,363)로 구성할 수 있다.
그리고, 상기 조명부와 대응되어 상기 광센서(370)도 복수개로 상기 실내에 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 광선반 장치를 이용한 조명 시스템은 BMS(Building Management System)(500)과 연동되어 상기 이동부(310)와 상기 조명부를 제어할 수도 있다.
이때, 상기 BMS(500)는 상기 제어부(320)와 광선반 및 조명에 관련된 데이터 및 각종 신호들을 양방향으로 수신 및 송신하여, 상기 이동부(310)와 상기 조명부를 제어하는 것이다.
한편, 본 발명의 광선반 장치를 이용한 조명 시스템은 조명부로 LED 광원을 이용하면, 제어된 색온도를 갖는 광을 실내로 조명할 수 있다.
그러므로, 본 발명의 광선반 장치를 이용한 조명 시스템은 광센서로 실내 색온도를 감지하고, 이 감지된 색온도를 참조하여 조명부에서 적합한 색온도를 갖는 광을 조명함으로써, 최적의 실내 색온도를 유지할 수 있는 장점이 있다.
따라서, 본 발명의 광선반 장치를 이용한 조명 시스템은 광선반 장치 및 광센서를 이용하여 업무 환경에 적합한 4000K ~ 4500K 및 휴식환경에 적합한 2700K ~ 3500K의 색온도로 실내로 조명할 수 있어, 실내에 있는 사람이 생물학적 주기 리듬(Circadian rhythm)을 유지할 수 있는 장점이 있다.
도 8은 본 발명에 따른 조명부와 광센서가 실내에 배치된 상태를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
본 발명의 광선반 장치를 이용한 조명 시스템은 실내(10)를 가상적으로 복수로 분할하고, 각 분할된 영역에 조명부(361,362,363,364,365,366)와 광센서(371,372,373,374,375,376)를 배치하는 것이 바람직하다.
즉, 각 분할된 실내 영역에 위치된 광센서(371,372,373, 374,375,376)은 조도를 감지하고, 이 감지된 조도를 참조하여 각 분할된 실내 영역에 위치된 조명부(361,362,363,364,365,366)는 조명하여 상기 실내에 균일한 조도 및 색온도를 유지할 수 있는 것이다.
예컨대, 도 8에 도시된, 광선반(200)에 인접된 '371' 광센서에서 감지된 색온도가 5000K이고, 광선반(200)에 가장 멀리 위치된 '373' 광센서에서 감지된 색온도가 3000K인 경우, 상기 '371' 광센서가 위치된 분할된 실내 영역의 '361' 조명부는 3000K로 조명하고, 상기 '373' 광센서가 위치된 분할된 실내 영역의 '363' 조명부는 5000K로 조명하면, 양측의 분할된 실내 영역의 색온도는 4000K로 일치될 수 있는 것이다.
즉, 상기 조명부(361,362,363,364,365,366)는 웜(Warm) 발광 다이오드들과 쿨(Cool) 발광 다이오드들이 조합된 광원으로 구성하면, 상기 조명부(361,362,363,364,365,366) 각각에서 방출되는 광의 색온도를 제어할 수 있다.
여기서, 상기 웜 발광 다이오드들의 상관 색 온도(Color temperature)는 2300K ~ 4000K이고, 상기 쿨 발광 다이오드들의 상관 색 온도는 6000 ~ 8000K이므로, 상기 웜 발광 다이오드들과 상기 쿨 발광 다이오드들의 갯 수를 조절하면, 본 발명에 적용된 조명부에서 출사되는 광의 색 온도를 조절할 수 있는 것이다.
도 9a와 도 9b는 본 발명에 따른 조명부를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
본 발명에 적용된 조명부는 LED 조명부로 구현하는 것이 좋다.
이때, 도 9a와 같이, LED 조명부(510)의 광출력면에 확산판(520)를 위치시킬 수 있고, 도 9b에 도시된 바와 같이, LED 조명부(510)의 광출력면에 광학프리즘(530)과 확산판(520)을 위치시킬 수 있다.
즉, 상기 광학프리즘(530)과 확산판(520)은 상기 LED 조명부(510)의 조명에 의한 시각적 순응에서 휘도순응(눈부심)을 극복할 수 있는 것이다.
본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (11)

  1. 실내에 구비된 창호에 설치되며, 주광(晝光)을 실내로 반사시키는 광선반과;
    상기 광선반을 이동시키는 이동부와;
    상기 광선반의 외부 돌출 길이를 결정하여 상기 이동부로 제어신호를 출력하는 제어부와;
    상기 제어부가 상기 광선반의 외부 돌출 길이를 결정할 수 있는 데이터가 저장되어 있는 메모리를 포함하여 구성된 광선반 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 광선반은,
    태양열 발전을 수행할 수 있는 발전 영역과 입사된 주광을 실내로 반사시킬 수 있는 반사 영역으로 분리되어 구성되어 있고,
    상기 발전 영역에는 태양 전지가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 광선반 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 태양 전지에서 발전된 전력은,
    상기 이동부를 구동시키는 것을 특징으로 하는 광선반 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 메모리에는,
    절기,시간,건물의 방위각,건물 위치에 의한 태양의 일영각에 따른 상기 광선반의 외부 돌출 길이 데이터가 룩업 테이블(Look up table) 형태로 저장되어 있는 것을 특징으로 하는 광선반 장치.
  5. 실내에 구비된 창호에 설치되며, 주광을 실내로 반사시키는 광선반과;
    상기 광선반을 이동시키는 이동부와;
    상기 실내의 조도를 감지하는 광센서와;
    상기 실내를 조명하는 조명부와;
    상기 광선반의 외부 돌출 길이를 결정하여 상기 이동부를 제어하고, 상기 광센서에서 감지된 실내 조도로 상기 조명부의 밝기를 조절하는 제어부와;
    상기 제어부가 상기 광선반의 외부 돌출 길이를 결정할 수 있는 데이터가 저장되어 있는 메모리를 포함하여 구성된 광선반 장치를 이용한 조명 시스템.

  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어부는 BMS(Building Management System)에 연결되어, 상기 이동부와 상기 조명부를 제어하는 것을 특징으로 하는 광선반 장치를 이용한 조명 시스템.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 광센서는,
    상기 실내의 색온도를 감지하는 기능이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 광선반 장치를 이용한 조명 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 조명부는,
    웜(Warm) 발광 다이오드들과 쿨(Cool) 발광 다이오드들을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 광선반 장치를 이용한 조명 시스템.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 실내가 가상적으로 복수로 분할되어 있고, 각 분할된 영역에 상기 조명부와 상기 광센서가 각각 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광선반 장치를 이용한 조명 시스템.
  10. 청구항 5에 있어서,
    상기 조명부는,
    LED 조명부이고,
    상기 LED 조명부의 광출력면에 확산판를 위치되어 있거나, 또는 상기 LED 조명부의 광출력면에 광학프리즘과 확산판이 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 광선반 장치를 이용한 조명 시스템.
  11. 청구항 5에 있어서,
    상기 광선반은,
    태양열 발전을 수행할 수 있는 발전 영역과 입사된 주광을 실내로 반사시킬 수 있는 반사 영역으로 분리되어 구성되어 있고,
    상기 발전 영역에는 태양 전지가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 광선반 장치를 이용한 조명 시스템.
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