KR20110089681A - Solar light apparatus for illumination and method for controlling thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양광 조명장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 특히 태양광을 이용하여 실내 조명을 제공시에 보조조명을 가동하여 일정 조도를 유지할 수 있도록 하기 위해 광통신을 수행하는 태양광 조명장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a solar lighting apparatus and a control method thereof, and more particularly, to a solar lighting apparatus that performs optical communication in order to maintain a constant illuminance by operating an auxiliary light when providing indoor lighting using sunlight and its It relates to a control method.
인류는 외부 환경여건으로부터 독립적으로 안락한 삶을 영위하기 위해서 또는 특정의 목적을 달성하기 위해 건축물을 건설하여 생활한다. 이러한 주거환경이나 건축물에서의 생활을 위해 인공적인 조명장치가 필요하다. 그러나 이러한 인공적인 조명장치는 별도의 에너지원을 소비하므로 자원을 소비하게 되며 이렇게 소비되는 자원은 대체로 화석에너지가 사용된다. 현재 화석에너지를 대체할 에너지원으로서 태양에너지, 풍력에너지, 수소에너지 등이 개발되고 있으며, 그 중에서도 태양으로부터 방사되는 태양광에 포함된 막대한 열, 빛에너지를 이용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.Human beings live by constructing buildings to live a comfortable life independently from external environmental conditions or to achieve specific purposes. Artificial lighting is necessary for living in such a residential environment or building. However, these artificial lighting devices consume a separate energy source and thus consume resources, and fossil energy is generally used for such consumed resources. Currently, solar energy, wind energy, hydrogen energy, etc. are being developed as energy sources to replace fossil energy. Among them, research is being actively conducted to use enormous heat and light energy contained in sunlight emitted from the sun.
태양에너지는 무공해, 청정에너지로서 태양이 소멸될때 까지 무료로 거의 무한정으로 얻을 수 있기 때문에 미래의 에너지원으로서 각광받고 있다.Solar energy is a pollution-free, clean energy that can be obtained almost free of charge until the sun is extinguished.
또한 태양광 고유의 기능으로 살균, 식물의 광합성, 인체의 광합성 등 여러 가지 생활에 이로운 점들이 있다. 이런 이유로, 에너지원의 활용 예로서 태양에너지를 이용한 태양광 조명장치가 각광을 받고 있다. 따라서 에너지 절약의 효과를 발생시키면서 동시에 자연광의 고유한 특성을 유용하게 사용하기 위하여 지하공간이나 대형 건축물 내부까지 태양광을 모아 전달하는 방식의 태양광 조명장치가 요구된다. In addition, there are many benefits to life, such as sterilization, photosynthesis of plants, and photosynthesis of the human body due to its unique functions. For this reason, solar lighting apparatuses using solar energy as an example of the use of energy sources are in the spotlight. Therefore, in order to generate an energy saving effect and at the same time to use the unique characteristics of natural light usefully, a solar lighting apparatus that collects and delivers sunlight to underground spaces or inside large buildings is required.
이에, 종래의 태양광 조명장치는 건물 외부에서 태양광을 집광하고, 광섬유를 이용하여 그 집광된 태양광을 실내로 전달한다. Thus, the conventional solar lighting device collects sunlight from outside the building, and transmits the collected sunlight to the room using the optical fiber.
그러나, 이러한 종래의 태양광 조명장치는 일조량의 변동 및 기상의 변화 등과 같이 태양광의 밝기에 영향을 미치는 요소들에 의해 실내 조도가 사용자가 희망하는 조도조건과 상이해지는 문제점이 있다. 이에, 태양광 조명장치를 이용하여 실내에서 생활하는 사용자의 불편함이 발생하는 문제점이 있다. However, such a conventional solar lighting apparatus has a problem that the indoor illuminance is different from the illuminance conditions desired by the user due to factors affecting the brightness of sunlight, such as fluctuations in sunshine and changes in weather. Thus, there is a problem in that inconvenience of the user living in the room using the solar lighting device occurs.
본 발명은 상기와 같은 필요성을 감안하여 안출된 것으로, 태양광을 이용하여 실내 및 지하에 조명을 제공하는 경우에 보조조명을 가동하여 일정 조도를 유지할 수 있도록 하기 위해 광통신을 수행하는 태양광 조명장치 및 그 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the necessity as described above, the solar lighting apparatus for performing optical communication to maintain a constant illuminance by operating the auxiliary lighting in the case of providing lighting indoors and underground using solar light And a control method thereof.
본 발명의 다른 목적은 집광되는 태양광을 실내 및 지하의 사용처까지 전달하는 도광수단을 통해 광통신을 수행하여 보조조명을 제어할 수 있도록 한 태양광 조명장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a solar lighting apparatus and a method for controlling the lighting by performing optical communication through a light guiding means for delivering the collected solar light to indoor and underground use.
본 발명의 또 다른 목적은 집광되는 태양광을 통해 실내 및 지하의 생활공간이 일정 조도를 유지하지 못하는 경우에 태양력, 풍력 및 수력 발전 등을 통해 생산되는 전기 에너지를 축전하고, 그 축전된 전기 에너지를 이용하여 보조조명을 구동함으로써 자원의 소모가 없는 신재생에너지로 구동되는 보조조명을 통해 실내 및 지하의 생활공간을 일정 조도로 유지할 수 있도록 한 태양광 조명장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.Still another object of the present invention is to store electrical energy produced through solar power, wind power, and hydro power generation when indoor and underground living spaces do not maintain constant illuminance through condensed sunlight, and the stored electrical energy. The present invention provides a solar lighting apparatus and a method of controlling the same, which maintains indoor and underground living spaces at constant illuminance through auxiliary lighting driven by renewable energy without using resources.
본 발명의 또 다른 목적은 조도를 유지하기 위해 신재생에너지로 보조조명을 구동함에 있어서 발전 및 축전설비로부터 보조조명의 거리가 멀어짐에 따라 필연적으로 발생하는 전압강하와 전력손실을 방지하며, 물리적인 시공상의 편의를 도모하기 위하여 집광기와 인접하여 발전 및 축전 설비를 설치하고 집광기의 광 추적 모듈과 집광기와 일체형 혹은 독립형으로 설치된 보조조명에 전력을 공급하도록 한 태양광 조명장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to prevent the voltage drop and power loss inevitably occurring as the distance of the auxiliary light from the power generation and power storage equipment is far from driving the auxiliary light with renewable energy to maintain the illuminance, In order to provide convenience in construction, it is necessary to install a power generation and power storage facility adjacent to the light collector and to provide a solar lighting device and a control method thereof to supply power to the light tracking module of the light collector and the auxiliary lighting which is integrated with the light collector. have.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 태양광 조명장치는, 집광기를 통해 집광된 태양의 빛을 도광부로 전송하고, 도광부를 통해 전달되는 빛을 실내에 산란 및 확산시키며 산란 및 확산되는 빛의 조도를 측정하는 태양광 조명장치에 있어서, 적어도 하나의 발전수단을 이용하여 생산되는 전기에너지를 축전하고, 그 축전된 전기에너지를 이용하여 빛을 방사하되 조도제어신호를 고려하여 특정 조도로 구동되는 보조조명부; 및 상기 도광부에 의해 상기 보조조명부와 광통신을 수행하여 상기 축전된 전기에너지 정보를 수신하고, 상기 측정된 빛의 조도와 기 설정되는 일정 조도를 비교하고, 그 비교결과와 상기 축전된 전기에너지 정보를 고려하여 상기 조도제어신호를 전송하는 중앙제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Solar lighting apparatus according to an aspect of the present invention for achieving the above object, transmits the light of the sun collected through the condenser to the light guide, scattering and diffusing the light transmitted through the light guide in the room and scattering and diffusion In the solar lighting apparatus for measuring the illuminance of the light, the electric energy produced by using at least one power generation means, and the light is radiated by using the stored electric energy, but the specific illuminance in consideration of the illumination control signal Auxiliary lighting unit driven by; And receiving the stored electrical energy information by performing optical communication with the auxiliary lighting unit by the light guide unit, comparing the measured illuminance with a predetermined predetermined illuminance, and comparing the result with the stored electrical energy information. In consideration of this, characterized in that it comprises a central control unit for transmitting the illuminance control signal.
바람직하게, 상기 발전수단은, 태양력, 풍력 또는 수력 발전 수단 중 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.Preferably, the power generation means is characterized in that at least one of solar power, wind power or hydro power generation means.
바람직하게, 상기 보조조명부는, 상기 적어도 하나의 발전수단을 이용하여 생산되는 전기에너지를 축전하는 축전설비; 상기 축전된 전기에너지에 의해 상기 도광부로 특정 조도의 빛을 조사하는 1차 보조조명; 및 상기 도광부를 통한 상기 중앙제어부와 광통신을 수행하여 상기 축전된 전기에너지 정보를 전송하고, 상기 중앙제어부로부터 조도제어신호를 수신하여 그에 대응하는 특정 조도로 1차 보조조명을 제어하고, 1차 보조조명이 구동되는 상태에 대한 정보를 중앙제어부로 전송하는 충방전제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the auxiliary lighting unit, the power storage facility for storing the electrical energy produced by using the at least one power generating means; Primary auxiliary lighting for irradiating light of a specific illuminance to the light guide by the stored electrical energy; And optically communicate with the central controller through the light guide to transmit the stored electrical energy information, receive an illumination control signal from the central controller, and control the primary auxiliary lighting with a specific illuminance corresponding thereto, and the primary auxiliary. It characterized in that it comprises a charge and discharge control unit for transmitting information about the state in which the lighting is driven to the central control unit.
바람직하게, 상기 축전설비는, 대용량, 짧은 수명, 긴 충ㆍ방전 시간의 2차 전지 및 소용량, 긴수명, 짧은 충ㆍ방전 시간의 캐패시터로 이루어져 상호 보완적인 작용을 하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the power storage device is composed of a secondary battery having a large capacity, a short lifespan, a long charge / discharge time, and a capacitor having a small capacity, a long life, and a short charge / discharge time.
바람직하게, 상기 집광기는 태양의 빛을 추적하여 이동할 수 있도록 하는 광추적 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the collector is characterized in that it comprises a light tracking module for tracking and moving the light of the sun.
바람직하게, 상기 보조조명부에 축전된 전기에너지에 의해 상기 일정 조도를 유지할 수 없는 경우에 상기 중앙제어부의 제어하에 실내로 공급되는 전기에 의해 동작하여 빛을 방사하는 2차 보조조명을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, further comprising a secondary auxiliary light for operating by the electricity supplied to the room under the control of the central control unit to emit light when the constant illuminance cannot be maintained by the electrical energy stored in the auxiliary lighting unit. It features.
바람직하게, 상기 집광기를 통해 집광된 태양의 빛에 의해 실내에 산란 및 확산되는 조도가 상기 일정 조도보다 높으면, 실내에 산란 및 확산되는 빛을 상기 중앙제어부에 제어하에 차단하는 광 차단기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, when the illuminance scattered and diffused in the room by the light of the sun condensed through the light collector is higher than the predetermined illuminance, further comprises a light blocker for blocking the scattered and diffused light under the control of the central control unit; It is characterized by.
바람직하게, 상기 도광부는, 광섬유인 것을 특징으로 한다.Preferably, the light guide portion is characterized in that the optical fiber.
본 발명의 다른 면에 따른 태양광 조명장치의 제어방법은, 집광기를 통해 집광된 태양의 빛을 도광부로 전송하고, 도광부를 통해 전달되는 빛을 실내에 산란 및 확산하는 태양광 조명장치의 중앙제어부의 제어방법에 있어서, 상기 산란 및 확산되는 빛의 조도를 측정하는 단계; 및 상기 측정된 빛의 조도와 기 설정되는 일정 조도를 비교하고, 그 비교결과에 따라 실내에 산란 및 확산되는 빛을 차단하거나, 상기 도광부를 통해 보조조명부와 광통신을 수행하여 1차 보조조명을 특정 조도로 구동되도록 하여 상기 일정 조도의 실내가 되도록 제어하는 단계를 포함하되, 상기 보조조명은 적어도 하나의 발전수단을 이용하여 생산되는 신재생 전기에너지를 축전하고, 그 축전된 전기에너지를 이용하여 빛을 방사하되 조도제어신호에 의해 구동되는 것을 특징으로 한다.The control method of the solar lighting apparatus according to another aspect of the present invention, the central control unit of the solar lighting apparatus for transmitting the light of the sun collected through the condenser to the light guide, and scattering and diffusing the light transmitted through the light guide in the room A control method of the method comprising: measuring the illuminance of the scattered and diffused light; And comparing the measured illuminance with a predetermined predetermined illuminance and blocking light scattered and diffused in the room according to the comparison result, or performing optical communication with the auxiliary lighting unit through the light guide unit to identify the primary auxiliary lighting. And controlling to be a room of the predetermined illuminance by driving the illuminance, wherein the auxiliary lighting stores the renewable electric energy produced using at least one power generating means, and uses the stored electric energy to store light. Radiating but characterized in that driven by the illumination control signal.
바람직하게, 상기 일정 조도의 실내가 되도록 제어하는 단계는, 상기 비교결과, 상기 측정된 빛의 조도가 일정 조도보다 낮으면, 상기 보조조명부에 축전된 전기에너지를 이용하여 1차 보조조명을 구동시켜 빛을 방사시키도록 상기 도광부를 이용한 광통신을 수행하여 조도제어신호를 상기 보조조명부로 전송하는 단계; 및 상기 비교결과, 상기 측정된 빛의 조도가 일정 조도보다 높으면, 상기 실내에 산란 및 확산되는 빛을 차단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the step of controlling to be the room of the predetermined illuminance, if the measured result, the illuminance of the light is lower than the predetermined illuminance, by driving the primary auxiliary light using the electrical energy stored in the auxiliary lighting unit Transmitting an illumination control signal to the auxiliary lighting unit by performing optical communication using the light guiding unit to emit light; And, as a result of the comparison, if the measured illuminance is higher than a predetermined illuminance, characterized in that it comprises the step of blocking the light scattered and diffused in the room.
바람직하게, 상기 1차 보조조명의 구동은, 1차 보조조명이 출력 가능한 최소출력에서 최대출력까지 일정 단계별로 나누어진 구동 등급을 가지며 상기 중앙제어부로부터 도광부를 이용한 광통신의 방법으로 수신 받은 조도제어신호에 따라 각 단계별로 구동되어지는 것을 특징으로 한다.Preferably, the primary auxiliary lighting is driven, the illumination control signal received by the method of optical communication using the light guide from the central control unit has a driving class divided by a predetermined step from the minimum output to the maximum output capable of outputting the primary auxiliary lighting. It is characterized in that driven according to each step.
바람직하게, 상기 1차 보조조명이 중앙제어부로부터 광통신을 통해 수신 받은 조도제어신호에 따라 각 단계별로 구동되는 경우 상기 1차 보조조명의 구동상태에 대한 정보를 도광부를 이용한 광통신의 방법으로 중앙제어부로 전송하여 중앙제어부로 하여금 상기 1차 보조조명의 가동상태를 판별할 수 있도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, when the primary auxiliary lighting is driven in each step according to the illuminance control signal received through the optical communication from the central control unit, information about the driving state of the primary auxiliary lighting to the central control unit by the optical communication method using the light guide unit. And transmitting to the central control unit to determine an operation state of the primary auxiliary lighting.
바람직하게, 상기 보조조명부에 축전된 전기에너지를 활용하여 상기 1차 보조조명을 최대 출력으로 구동함에도 불구하고 상기 실내 조도가 상기 일정 조도를 유지할 수 없는 경우에 실내로 공급되는 전기에 의해 동작하는 2차 보조조명을 구동시켜 빛을 방사시키도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, although the indoor illuminance does not maintain the constant illuminance even though the primary auxiliary illuminator is driven at the maximum output by utilizing the electrical energy stored in the auxiliary illuminator, 2 operated by electricity supplied to the room. And controlling the car to emit light by driving the secondary lighting.
바람직하게, 중앙제어부는 상기 도광부를 이용한 광통신에 의해 주기적으로 보조조명부로부터 상기 축전된 전기에너지 정보와 1차 보조조명의 구동상태정보신호를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the central control unit further comprises the step of receiving the electrical energy information and the driving state information signal of the primary auxiliary light from the auxiliary lighting unit periodically by the optical communication using the light guide unit.
바람직하게, 상기 도광부는 광섬유인 것을 특징으로 한다.Preferably, the light guide portion is characterized in that the optical fiber.
전술한 과제해결 수단에 의해 본 발명은 태양광이 미치지 못하는 실내 및 지하의 주거공간에 태양광을 공급함으로써 식물의 광합성뿐만 아니라 인체 내의 광합성을 할 수 있는 환경을 조성하고, 태양광이 가지는 살균 작용으로 보다 쾌적한 생활환경을 제공하는 효과가 있다. The present invention by the above-mentioned problem solving means to create an environment capable of photosynthesis in the human body as well as photosynthesis of plants by supplying sunlight to indoor and underground residential space that sunlight does not reach, sterilization action of sunlight The effect is to provide a more comfortable living environment.
또한 기존의 인공조명장치들의 기술적 한계로 인해 높은 연색성을 가질 수 없는 문제점에 대하여 태양광을 직접 이용하는 조명장치를 구성함으로써 자연 상태의 색감을 그대로 재현할 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect that can reproduce the color of the natural state by configuring a lighting device using direct sunlight for the problem that can not have a high color rendering due to the technical limitations of the existing artificial lighting devices.
또한 조도제어가 가능한 보조조명을 추가 설치함으로써 기존의 태양광 조명장치가 일조 상태 및 기상 상태에 따라 일정한 조도를 유지할 수 없는 문제를 해결하여 실내 및 지하의 생활조명의 조도를 일정하게 유지시킬 수 있기 때문에 실내생활에 대한 편의성을 증대시키는 효과가 있다. In addition, by installing auxiliary lighting that can control the illumination, the existing solar lighting device can not maintain a constant illuminance according to sunshine and weather conditions, so that the illumination of indoor and underground living lights can be kept constant. Therefore, there is an effect of increasing the convenience for indoor living.
또한 태양광, 수력, 풍력 등을 이용하여 생산되는 신재생 전기에너지를 축적하여 보조조명 및 광추적 모듈의 전기에너지로 공급할 수 있도록 함으로써, 전기료를 절감하며 자원소모를 감소시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, by accumulating new and renewable electric energy produced using solar light, hydropower, wind power, etc., the secondary lighting and light tracking module can be supplied as electric energy, thereby reducing electricity costs and reducing resource consumption.
또한 일정 조도를 유지하기 위한 보조조명을 1차 보조조명과 2차 보조조명으로 나누어 설치함으로써 실외에 설치된 발전 및 축전 설비의 신재생 전기에너지를 실내 및 지하로 장거리 이송하는 과정에서 필연적으로 발생하는 전압강하 등의 전력손실 없이 효율적으로 신재생 전기에너지를 활용할 수 있는 효과가 있다. In addition, by installing auxiliary lighting to maintain constant illuminance into primary and secondary lighting, voltage inevitably generated during long-distance transfer of new and renewable electric energy of power generation and storage facilities installed outdoors to indoors and underground. There is an effect that can effectively utilize the renewable electric energy without loss of power, such as falling.
또한 축전 설비에 저장된 전기에너지를 고려하여 중앙제어부가 보조조명부로 조도제어신호를 발송하고 보조조명부로부터 1차 보조조명 구동상태정보신호를 수신 받음으로써 실내 및 지하에 위치한 중앙제어부와 실외에 설치된 보조조명부 간의 물리적 이격 거리 및 위치적인 제약 없이 다양한 형태의 건축물에 적용할 수 있는 효과가 있다. In addition, the central control unit sends the illuminance control signal to the auxiliary lighting unit in consideration of the electric energy stored in the electrical storage facility and receives the primary auxiliary lighting driving status information signal from the auxiliary lighting unit. There is an effect that can be applied to various types of buildings without physical separation distance and location constraints.
또한 물리적으로 먼 거리에 설치되는 중앙제어부와 충방전제어부 간의 양방향 통신을 함에 있어서 태양광 조명장치의 기본구성인 도광수단을 이용하여 광통신을 수행함으로써 중앙제어부와 보조조명부 간의 통신에 필요한 통신선로를 없앨 수 있기 때문에 건축물 설치 단계의 시공 공정 및 비용을 절감할 수 있는 효과가 있으며, 이에 실내에 설치되는 태양광 조명장치의 설치를 간소화시키고 설치에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, in the bidirectional communication between the central control unit and the charge / discharge control unit, which are physically installed at a long distance, optical communication is performed using the light guiding means, which is the basic configuration of the solar lighting device, thereby eliminating the communication line necessary for the communication between the central control unit and the auxiliary lighting unit. Since it can be effective in reducing the construction process and cost of the building installation step, there is an effect that can simplify the installation of the solar lighting device installed indoors and shorten the time required for installation.
또한 도광수단을 이용하여 광통신을 수행함으로써, 통신을 위해 구비되어야 하는 통신 설비 및 무선통신을 함으로 해서 발생할 수 있는 유해 전자파 등의 환경 제약적인 측면에서 자유로운 효과가 있다.In addition, by performing the optical communication using the light guide means, there is a free effect in terms of environmental constraints such as harmful electromagnetic waves that can be generated by the communication equipment and wireless communication to be provided for communication.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 조명장치를 보인 구성도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 조명장치의 제어방법을 보인 흐름도.1 is a block diagram showing a solar lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a flow chart showing a control method of a solar lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 태양광 조명장치 및 그 제어방법은 건물 외부에서 태양광을 모아 광섬유를 통해 실내로 태양광을 전송하여 실내 혹은 지하 구조물로 태양광을 전달하고, 태양광 장치에 추가하여 보조조명을 가동하여 사용자가 기 설정한 일정 조도를 유지할 수 있도록 하는 기술적 구성을 제안한다. 또한 이때 본 발명의 태양광 조명장치는 전반적인 태양광 조명장치를 제어하는 중앙제어부가 보조조명을 컨트롤하기 위한 추가적인 통신선로를 구비하지 않고, 기존의 도광부를 이용해 광통신을 수행하여 태양광 조명장치를 제어할 수 있도록 하는 기술적 구성을 제안한다.The solar lighting apparatus and the control method according to the present invention collects sunlight from the outside of the building and transmits the sunlight to the interior through the optical fiber to transmit the sunlight to the indoor or underground structure, in addition to the photovoltaic device to provide auxiliary lighting It proposes a technical configuration to enable the user to maintain a predetermined constant illuminance. In this case, the solar lighting apparatus of the present invention does not have an additional communication line for controlling the auxiliary lighting by the central controller which controls the overall solar lighting apparatus, and controls the solar lighting apparatus by performing optical communication using an existing light guide unit. It proposes a technical configuration to make it possible.
하기의 설명에서 본 발명의 태양광 조명장치 및 그 제어방법의 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있는데, 이들 특정 상세들 없이 또한 이들의 변형에 의해서도 본 발명이 용이하게 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.In the following description, specific details of the solar lighting apparatus of the present invention and a control method thereof are shown to provide a more general understanding of the present invention, and the present invention may be readily implemented without these specific details and by their modifications. It will be apparent to one skilled in the art.
하기의 설명에서 조도제어신호는 축전된 전기에너지 정보와 기 설정되는 일정 조도에 미달되는 특정 조도를 고려하여 중앙제어부에서 보조조명부 측으로 전송되는 제어신호를 의미하는 바로 사용될 것이다. 또한 하기의 설명에서 축적된 전기에너지 정보는 태양광, 풍력, 수력 등의 신재생에너지의 발전수단 중 적어도 하나의 발전수단을 이용하여 생산된 전기에너지가 축전설비에 저장되는 경우 그 전기에너지의 용량을 나타내는 정보신호를 의미하는 바로 사용될 것이다. 또한 하기의 설명에서 구동상태정보신호는 조도제어신호에 따라 1차 보조조명이 구동되는 상태를 최소출력에서 최대출력까지 일정 단위로 나누어 정의하는 값에 대하여 보조조명부에서 중앙제어부로 전송하는 상태신호를 의미하는 바로 사용될 것이다. 또한 하기에서 특정 조도는 태양광에 의한 실내 조도가 사용자에 의해 설정되는 일정 조도에 미달되는 경우에 1차 보조조명을 이용하여 미달되는 실내 조도를 일정 조도가 될 수 있도록 하는 조도를 의미하는 바로 사용할 것이다.In the following description, the illuminance control signal will be immediately used to mean a control signal transmitted from the central controller to the auxiliary lighting unit in consideration of the stored electrical energy information and a specific illuminance that is less than a predetermined predetermined illuminance. In addition, the electrical energy information accumulated in the following description is the capacity of the electrical energy when the electrical energy produced by using at least one of the power generation means of renewable energy such as solar, wind, hydropower is stored in the electrical storage facility It will be used immediately to mean an information signal indicating. In addition, in the following description, the driving state information signal is a state signal transmitted from the auxiliary lighting unit to the central control unit for a value defined by dividing the state in which the primary auxiliary lighting is driven in a predetermined unit from the minimum output to the maximum output according to the illumination control signal. Will be used immediately. In addition, in the following specific illuminance is used immediately to mean the illuminance to make the indoor illuminance under the predetermined illuminance by using the primary auxiliary light when the indoor illuminance by the sunlight falls below the predetermined illuminance set by the user. will be.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 설명한다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail, focusing on the parts necessary to understand the operation and action according to the present invention.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 조명장치를 보인 구성도이다. 1 is a block diagram showing a solar lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 태양광 조명장치(100)는 집광기(11), 도광부(12), 산광부(13), 등기구(14), 광센서(15), 광차단기(16), 보조조명부(50), 중앙제어부(60) 및 2차 보조조명(18) 등을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, the
집광기(11)는 실외에 위치하여 태양으로부터 방사되는 빛(태양광)을 수집한다. 여기서 집광기(11)는 태양광의 위치를 추적하는 광추적 모듈(17)에 의해 태양광의 입사각이 일정한 각도로 유지될 수 있도록 이동된다. 이러한 광추적 모듈(17)은 집광기(11)와 별도로 구비되거나, 집광기(11)의 내부에 포함될 수도 있으며, 광추적 모듈(17)의 소모 전력은 충방전제어부(53)를 통해 축전설비(51)로부터 공급받을 수 있다. The
도광부(12)는 집광기(11)에서 입사된 태양의 빛과 후술되는 보조조명부(50)로부터 방사되는 가시광선을 실내 혹은 지하의 조명을 필요로 하는 사용처까지 전달한다. 또한 도광부(12)는 보조조명부(50)을 제어하여 보조조명을 구동할 수 있도록 하는 광통신 방식에 의거하여 광 정보(광통신 신호)를 전송한다. 여기서 광통신 방식은 일정한 주기(주파수)를 갖는 빛의 온/오프 점멸신호를 이용하여 여러 가지 상태에 따라 미리 약속되어진 정보(code)로 해석되며, 이러한 광통신 방식에 대해 예를 들어 설명하면, 60분의 1초 간격(60Hz)으로 온(on)-오프(off) 신호를 주기적으로 반복하여 광 정보를 전송하는 경우 이 주기적인 광 통신 신호에 대해 1차 보조조명을 최소출력으로 가동 시키라는 것으로 해석하는 방법 등으로 사용할 수 있다.The
여기서 도광부(12)는 빛을 전달하는 광섬유(optical fiber)일 수 있으며, 빛을 전달하는 특성에 따라 유리광섬유 또는 플라스틱 광섬유일 수 있다. 또는 다른 소재의 광섬유를 사용할 수도 있다.The
산광부(13)는 도광부(12)를 거쳐 전달된 빛을 실내에 골고루 산란시킨다. The
등기구(14)는 산광부(13)에 의해 산란되는 빛의 산란 및 확산을 증대시키기 위한 것으로, 반사갓, 확산램프, 광파이프, 확산판 및 도광판 등을 포함할 수 있다.The
광센서(15)는 등기구(14)를 통해 실내에 확산 및 산란되는 빛의 조도를 감지한다. 광센서(15)에 의해 감지되는 빛의 조도는 후술되는 중앙제어부(60)에 의해 측정된다.The
광차단기(16)는 중앙제어부(60)의 제어 하에 태양광을 통해 조명되는 조도를 일정레벨 이하로 낮출 수 있도록 차등적으로 차단한다. 여기서 광차단기(16)는 사용자가 설정한 일정 조도 이상이면 일정 조도를 유지할 수 있도록 태양광의 빛을 차단한다.The
광추적 모듈(17)은 좀 더 많은 태양광을 집광할 수 있도록 태양광을 추적한다. 태양광의 위치를 추적한 광추적 모듈(17)에 의해 집광기(11)가 이동할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 여기서 광추적 모듈(17)은 집광기(11) 내부에 구비할 수 도 있으며, 별도로 구성될 수도 있다. 광추적 모듈에서 소모되는 전력은 축전설비(51)에 저장된 전기에너지를 소모하도록 하는 것이 바람직하다.The light tracking module 17 tracks sunlight to collect more sunlight. It is preferable to allow the
보조조명부(50)는 적어도 하나의 발전수단(예컨대, 태양광발전(20), 풍력발전(30), 수력발전(40))을 이용하여 생산되는 전기에너지를 축전하고, 그 축전된 전기에너지를 이용하여 빛(가시광선)을 방사한다. 이때 보조조명부(50)는 주기적으로 도광부(12)를 이용한 광통신에 의해 중앙제어부(60)로 축전설비(51)에 저장된 전기에너지 정보를 전송한다. 중앙제어부(60)는 실내의 조도를 판별하여 사용자가 설정한 조도에 못 미치는 경우 축전설비(51)에 저장된 전기에너지 정보를 고려하여 도광부(12)를 통한 광통신의 방법으로 보조조명부(50)로 조도제어신호를 발송한다. 그러면 보조조명부(50)는 도광부(12)를 통한 광통신에 의해 중앙제어부(60)로부터 조도제어신호를 수신하고, 그 수신된 조도제어신호에 대응한 조도로 1차 보조조명을 구동하고 1차 보조조명의 구동상태정보를 다시 도광부(12)를 통한 광통신에 의해 중앙제어부(60)로 발송한다. 이러한 보조조명부(50)는 적어도 하나의 발전수단을 이용하여 생산되는 전기에너지를 축전하는 축전설비(51)와, 도광부(12)를 통한 중앙제어부(60)와 광통신을 수행하여 축전된 전기에너지 정보 및 1차 보조조명 구동상태정보를 전송하고, 중앙제어부(60)로부터 조도제어신호를 수신하여 그에 대응하는 특정 조도로 1차 보조조명을 제어하는 충방전제어부(53)와, 충방전제어부(53)의 제어 하에 축전된 전기에너지를 이용하여 도광부(12)로 특정 조도의 빛을 조사하는 1차 보조조명(55)을 포함하여 구성된다.The
중앙제어부(60)는 기본적으로 이용되는 태양광에 의해 기 설정된 일정 조도로 실내를 조명하도록 제어한다. 이때 중앙제어부(60)는 광센서(15)에 의해 감지되어 측정되는 태양광을 이용한 실내 조도가 일정 조도 이상이라고 판단되면, 광차단기(16)를 구동하여 태양광을 차단하도록 제어한다. 또한 낮 동안 태양광이 실내로 들어오는 것을 원하지 않는 경우, 사용자가 직접 광차단기(16)를 조작하여 실내로 유입되는 태양광을 차단할 수 있다. 이때 실내 조도를 고려하여 실내에 확산 및 산란되는 빛을 차등적으로 차단할 수 있도록 함이 바람직하다.The
또한 중앙제어부(60)는 도광부(12)에 의해 보조조명부(50)와 광통신을 수행하여 축전된 전기에너지 정보를 수신하고, 측정된 빛의 조도와 기 설정되는 일정 조도를 비교하고, 그 비교결과와 축전된 전기에너지 정보를 고려하여 조도제어신호를 도광부(12)를 이용한 광통신에 의해 보조조명부(50)로 전송하고, 보조조명부(50)로부터 1차 보조조명 구동상태정보를 수신한다. 또한 중앙제어부(60)는 축전된 전기에너지 정보를 고려하여 축전설비(51)의 저장된 전기에너지의 상태 및 1차 보조조명 구동상태정보를 확인한 결과, 1차 보조조명(55)의 구동에도 불구하고 기 설정된 일정 조도의 실내조도로 조명을 할 수 없다고 판단되면, 추가적으로 실내로 공급되는 전기를 통해 빛(가시광선)을 조사하는 2차 보조조명(18)을 구동시킨다. 여기서 1차 보조조명(55)의 구동에도 불구하고 기 설정된 일정 조도의 실내조도로 조명을 할 수 없는 경우라 함은 축전설비(51)가 충분한 양의 전기에너지를 보유하고 있지 못한 경우이거나 1차 보조조명을 최대출력으로 구동하는 상태임에도 태양광과 보조조명에서 조사된 가시광선을 합한 조도 값이 기 설정된 조도에 못 미치는 경우를 의미한다. In addition, the
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 조명장치의 제어방법을 보인 흐름도이다. 2 is a flowchart illustrating a control method of a solar lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 집광기(11)는 태양의 빛(태양광)을 집광하여 도광부(12)로 전송하고, 도광부(12)는 집광기(11)를 통해 전달되는 빛이 산광부(13) 및 등기구(14)를 통해 실내에 골고루 산란 및 확산될 수 있도록 조명하고자 희망하는 실내에 빛을 전달한다(S201). Referring to FIG. 2, the
이때 중앙제어부(60)는 도광부(12)를 이용한 광통신을 보조조명부(50)와 수행하여 보조조명부(50)로부터 축전된 전기에너지 정보를 수신하고, 보조조명부(50)로 조도제어신호를 전송한다(S203). 여기서 201단계(S201)와 203단계(S203)는 동시에 이루어지거나, 201단계(S201)가 수행되기 이전에 203단계(S203)가 수행될 수도 있다. 본 발명에서는 201단계(S201)와 203단계(S203)가 동시에 수행되도록 함이 바람직할 수 있다.At this time, the
그러면 중앙제어부(60)는 실내로 산란 및 확산되는 빛을 감지하여 실내의 조도를 측정한다(S205).Then the
이후 중앙제어부(60)는 측정된 실내 조도와 기 설정되는 일정 조도를 비교한다(S207). 이때 측정된 실내 조도와 기 설정되는 일정 조도가 동일하면, 중앙제어부(60)는 현재 상태를 그대로 유지하여 태양광을 이용한 실내 조명의 동작을 수행한다.Thereafter, the
비교 결과, 측정된 실내 조도가 기 설정되는 일정 조도보다 높으면, 중앙제어부(60)는 기 설정되는 일정 조도를 고려하여 광차단기를 가동하여 도광부(12)를 통해 실내로 유입되는 빛을 차단한다(S209). 또는 태양광을 집광하는 집광기(11)의 위치를 조절하여 집광하는 태양광의 빛의 양을 조절할 수도 있다. As a result of the comparison, when the measured indoor illuminance is higher than the predetermined predetermined illuminance, the
그러나, 비교결과 측정된 실내 조도가 기 설정되는 일정 조도보다 낮으면, 중앙제어부(60)는 도광부(12)를 이용한 광통신에 의해 주기적으로 수신되는 축전된 전기에너지 정보를 확인한다(S211). 여기서 축전된 전기에너지 정보는 태양광 발전(20), 풍력 발전(30) 및 수력발전(40) 중 적어도 하나에 의해 생산되어 축전설비(51)에 축전된 전기에너지에 대한 정보를 나타낸다.However, if the measured indoor illuminance is lower than the predetermined predetermined illuminance, the
확인결과, 축전된 전기에너지정보가 1차 보조조명(55)을 특정조도로 구동시킬 수 있을 정도로 축전설비(51)에 전기에너지가 축전 되어있는지를 판단한다(S213).As a result of the check, it is determined whether electrical energy is stored in the
판단결과, 1차 보조조명(55)을 특정 조도로 구동할 수 있도록 전기에너지가 축전되어 있으면, 중앙제어부(60)는 특정 조도로 1차 보조조명(55)을 구동시키도록 요청하는 조도제어신호를 보조조명부(50)로 전송한다(S215).As a result, when electrical energy is stored to drive the primary auxiliary light 55 to a specific illuminance, the
이에 보조조명부(50)는 축전된 전기에너지를 이용하여 특정 조도로 1차 보조조명(55)을 구동시켜 도광부(12)로 빛을 방사하고(S217) 1차 보조조명(55)의 구동상태정보신호를 광통신 형태로 중앙제어부(60)로 전송한다(S221).Accordingly, the
그러나, 판단결과 1차 보조조명(55)을 특정 조도로 구동할 수 없을 정도로 전기에너지가 축전되어 있으면, 중앙제어부(60)는 축전된 전기에너지를 이용하여 1차 보조조명(55)을 구동시킴과 동시에 실내로 유입되는 전기를 이용하여 구동되는 2차 보조조명(18)을 추가적으로 구동시켜 실내 조도가 기 설정된 일정 조도가 되도록 제어한다(S219). 이때 축전된 전기에너지가 방전되어 축전된 전기에너지가 없을 경우에는 조도제어신호를 출력하지 않고, 2차 보조조명(18)만을 구동시키도록 제어한다. 여기서 2차 보조조명(18)은 빛(가시광선)을 실내에 골고루 확산 및 산란시키는 모듈(산광부(13) 혹은 등기구(14))로 방사한다.However, when the determination result that the electrical energy is stored to the extent that the primary
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the scope of the following claims, but also by the equivalents of the claims.
Claims (14)
적어도 하나의 발전수단을 이용하여 생산되는 전기에너지를 축전하고, 그 축전된 전기에너지를 이용하여 빛(가시광선)을 방사하되 조도제어신호를 고려하여 특정 조도로 구동되는 보조조명부; 및
상기 도광부에 의해 상기 보조조명부와 광통신을 수행하여 축전된 전기에너지 정보와 1차 보조조명의 구동상태정보를 수신하고, 상기 측정된 빛의 조도와 기 설정되는 일정 조도를 비교하고, 그 비교결과와 상기 축전된 전기에너지 정보를 고려하여 상기 조도제어신호를 전송하는 중앙제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 조명장치.
In the solar lighting apparatus for transmitting the light of the sun collected through the condenser to the light guide, scattering and diffusing the light transmitted through the light guide in the room, and measuring the illuminance of the scattered and diffused light,
An auxiliary lighting unit for storing electric energy produced by using at least one power generating means, and emitting light (visible light) using the stored electric energy, and being driven at a specific illuminance in consideration of an illumination control signal; And
The light guide unit performs optical communication with the auxiliary lighting unit to receive the stored electric energy information and the driving state information of the primary auxiliary lighting, compares the measured illuminance with a predetermined predetermined illuminance, and compares the result. And a central control unit for transmitting the illumination control signal in consideration of the stored electric energy information.
태양력, 풍력 또는 수력 발전 수단 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 태양광 조명장치.
The method of claim 1, wherein the power generation means,
Solar lighting apparatus, characterized in that at least one of solar, wind or hydropower means.
상기 적어도 하나의 발전수단을 이용하여 생산되는 전기에너지를 축전하는 축전설비;
상기 축전된 전기에너지에 의해 상기 도광부로 특정 조도의 빛을 조사하는 1차 보조조명; 및
상기 도광부를 통한 상기 중앙제어부와 광통신을 수행하여 상기 축전된 전기에너지 정보와 1차 보조조명의 구동상태정보를 전송하고, 상기 중앙제어부로부터 조도제어신호를 수신하여 그에 대응하는 특정 조도로 1차 보조조명을 제어하는 충방전제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 조명장치.
According to claim 1, wherein the auxiliary lighting unit,
A power storage facility for storing electrical energy produced using the at least one power generation means;
Primary auxiliary lighting for irradiating light of a specific illuminance to the light guide by the stored electrical energy; And
Optical communication with the central control unit through the light guide unit transmits the stored electric energy information and driving state information of the primary auxiliary light, receives the illumination control signal from the central control unit, and receives the primary assist with a specific illuminance corresponding thereto. Solar lighting apparatus comprising a charge and discharge control unit for controlling the lighting.
대용량, 짧은 수명, 긴 충ㆍ방전 시간의 2차 전지 및 소용량, 긴수명, 짧은 충ㆍ방전 시간의 캐패시터로 이루어져 상호 보완적인 작용을 하는 것을 특징으로 하는 태양광 조명장치.
According to claim 3, The power storage equipment,
A solar lighting apparatus comprising a large capacity, short lifespan, a secondary battery having a long charge / discharge time, and a capacitor having a small capacity, long life, and a short charge / discharge time.
태양의 빛을 추적하여 이동할 수 있도록 하는 광추적 모듈을 포함하며 광추적 모듈의 구동전원으로 축전설비를 이용하는 것을 특징으로 하는 태양광 조명장치.
The method of claim 1, wherein the light collector,
A solar lighting device comprising a light tracking module for tracking and moving light of the sun and using power storage facilities as a driving power of the light tracking module.
According to claim 1, If the constant illuminance can not be maintained by the electrical energy stored in the auxiliary lighting unit in the secondary control lighting to operate by the electricity supplied to the room under the control of the central control unit to emit light further. Solar lighting apparatus comprising a.
The light blocking device of claim 1, wherein when the illuminance scattered and diffused in the room by the light of the sun condensed through the condenser is higher than the predetermined illuminance, the light blocker blocks the light scattered and diffused in the room under the control of the central controller. Solar lighting apparatus, characterized in that it further comprises.
광섬유인 것을 특징으로 하는 태양광 조명장치.
The method of claim 1, wherein the light guide portion,
Solar lighting apparatus, characterized in that the optical fiber.
상기 산란 및 확산되는 빛의 조도를 측정하는 단계; 및
상기 측정된 빛의 조도와 기 설정되는 일정 조도를 비교하고, 그 비교결과에 따라 실내에 산란 및 확산되는 빛을 차단하거나, 상기 도광부를 통해 보조조명부와 광통신을 수행하여 보조조명부를 특정 조도로 구동되도록 하여 상기 일정 조도의 실내가 되도록 제어하는 단계를 포함하되,
상기 보조조명부는 적어도 하나의 발전수단을 이용하여 생산되는 전기에너지를 축전하고, 그 축전된 전기에너지를 이용하여 빛을 방사하되 조도제어신호에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 태양광 조명장치의 제어방법.
In the control method of the central control unit of the solar lighting apparatus for transmitting the light of the sun collected through the condenser to the light guide, and scattering and diffusing the light transmitted through the light guide in the room,
Measuring illuminance of the scattered and diffused light; And
Compare the measured light intensity with a predetermined predetermined illuminance, and block scattered and diffused light in the room according to the comparison result, or perform optical communication with the auxiliary light through the light guide to drive the auxiliary light to a specific illuminance. To control to be the room of the predetermined illuminance,
The auxiliary lighting unit stores electric energy produced using at least one power generating means, and emits light using the stored electric energy, but is driven by an illumination control signal. .
상기 비교결과, 상기 측정된 빛의 조도가 일정 조도보다 낮으면, 상기 보조조명부에 축전된 전기에너지를 이용하여 1차 보조조명을 구동시켜 빛을 방사시키도록 상기 도광부를 이용한 광통신을 수행하여 조도제어신호를 상기 보조조명부로 전송하며 구동되는 보조조명의 구동상태정보를 수신하는 단계; 및
상기 비교결과, 상기 측정된 빛의 조도가 일정 조도보다 높으면, 상기 실내에 산란 및 확산되는 빛을 차단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 조명장치의 제어방법.
10. The method of claim 9, wherein the controlling to be a room of the predetermined illuminance includes:
As a result of the comparison, when the measured illuminance of the light is lower than a predetermined illuminance, illumination control is performed by performing optical communication using the light guide unit to emit light by driving primary auxiliary lighting using electric energy stored in the auxiliary lighting unit. Transmitting driving signals to the auxiliary lighting unit and receiving driving state information of the auxiliary lighting; And
As a result of the comparison, if the measured illuminance of the light is higher than a predetermined illuminance, the method of controlling a solar lighting apparatus comprising the step of blocking the light scattered and diffused in the room.
The method of claim 10, wherein the secondary illumination is driven by the electricity supplied to the room to emit light when the indoor illuminance cannot maintain the constant illuminance even when the electric energy stored in the auxiliary illumination unit is driven. The control method of the solar lighting apparatus further comprising the step of controlling to.
The method of claim 9, further comprising periodically receiving the stored electrical energy information by optical communication using the light guide unit.
광섬유인 것을 특징으로 하는 태양광 조명장치의 제어방법.
The method of claim 9, wherein the light guide portion,
Control method of a solar lighting device, characterized in that the optical fiber.
10. The method of claim 9, further comprising the step of receiving, by the central controller, a driving state information signal indicating a driving state for each stage of the auxiliary light when the auxiliary light is driven by receiving an illumination control signal from the central control unit by optical communication using the light guide unit. Control method of a solar lighting device, characterized in that.
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KR20150121365A (en) * | 2014-04-18 | 2015-10-29 | (주)그린광학 | Daylighting apparatus using solar photovoltaic power generation system and daylighting method thereof |
CN106895357A (en) * | 2017-04-07 | 2017-06-27 | 福建工程学院 | Create the device of imitative nature sunshine needed for artificial indoor arable land |
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2010
- 2010-02-01 KR KR1020100009185A patent/KR20110089681A/en not_active Application Discontinuation
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KR20150121365A (en) * | 2014-04-18 | 2015-10-29 | (주)그린광학 | Daylighting apparatus using solar photovoltaic power generation system and daylighting method thereof |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |