KR20150017953A

KR20150017953A - 조명 제어 장치, 조명 제어 시스템 및 조명 제어 방법

Info

Publication number: KR20150017953A
Application number: KR1020130094233A
Authority: KR
Inventors: 차병근
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2013-08-08
Filing date: 2013-08-08
Publication date: 2015-02-23
Also published as: KR102184270B1

Abstract

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 조도 제어시 환경에 따라 보다 최적화된 조명을 제공하여, 소비 전력을 줄임과 동시에 사람에 눈의 피로감을 덜 느낄 수 있도록 발광 수단을 제어하는 조명 제어 장치, 조명 제어 시스템 및 조명 제어 방법을 제공하는 데 있다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 제1 조도 센서에서 측정된 조도 값 및 기 설정된 기준 조도 값을 근거로 적어도 하나의 발광 수단의 조도를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 구분된 시간대에 따라 상기 기준 조도 값을 설정하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 장치를 제공한다.
이상의 본 발명에 따른 조명 제어 장치, 조명 제어 시스템 및 조명 제어 방법은 조도 제어시 환경에 따라 보다 최적화된 조명을 제공하여, 소비 전력을 줄임과 동시에 사람에 눈의 피로감을 덜 느낄 수 있도록 발광 수단을 제어할 수 있다.

Description

조명 제어 장치, 조명 제어 시스템 및 조명 제어 방법 {DEVICE, SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING LIGHTING}

본 발명은 조명 제어 장치, 조명 제어 시스템 및 조명 제어 방법으로서, 보다 구체적으로 내광(內光) 조도 센서를 이용하여, 조명을 제어하는 장치, 시스템 및 방법에 관한 발명이다.

일반적으로 조명 장치는 백열전구, 형광등, LED(Light Emitting Diode)와 같은 발광수단을 광원으로 사용하여 빛을 제공한다. 이러한 조명 장치는 최근 전기에너지를 빛에너지로 전환하는 효율이 높고, 적색, 황색, 녹색, 청색, 백색 등의 다양한 색을 발하는 장점 등이 있는 LED(발광 다이오드)를 주로 광원으로 사용하고 있다.

이러한 조명 장치는 가정, 사무실, 공장 등의 다양한 분야에서 이용되고 있으며, 최근 조명 장치 운영시 에너지 및 비용 절감을 하고, 조명 장치가 적절한 밝기의 조명을 제공함으로써, 사람에게 눈의 피로를 유발하지 않도록 하기 위해 다양한 기술이 제시되고 있다.

일 예로, 조도 센서(illumination sensor)와 조명을 연동시켜, 조도 센서를 통해 주위의 밝기를 감지하고, 조도 센서를 통해 측정된 조도 값에 따라 조명의 밝기를 제어함으로써, 조명 장치가 환경에 따라 적절한 조명을 제공하도록 할 수 있다.

도 1A는 조도 센서를 이용하여 조명을 제어하는 환경을 도식적으로 나타낸 도면이고, 도 1B는 시간에 따라 제어되는 조명의 조도를 그래프로 나타낸 도면이다.

종래의 조명 제어 장치(미도시)는 제어부(미도시)를 통해 발광 수단(3a, 3b, 3c)의 전원의 온오프, 조도 값 및 발광 시간 등 중 어느 하나 혹은 이들의 조합으로 제어한다.

도 1A에 도시한 바와 같이, 제1 조도 센서(2)는 점포와 같은 실내의 밝기를 감지하여 조도 값을 측정하는 수단으로서, 종래 조명 제어 장치의 제어부는 발광 수단(3a, 3b, 3c)이 조명을 제공하는 영역의 밝기가 외부 광원의 밝기 변화에 영향을 받지 않도록, 제1 조도 센서(2)에 의해 측정되는 조도 값이 기 설정된 기준 조도 값을 유지하도록 발광 수단(3a, 3b, 3c)의 밝기를 제어한다.

종래 조명 제어 장치는 일 예로서, 도 1B에 도시한 바와 같이, 제1 조도 센서(2)에 의해 측정된 조도 값이 기준 조도 값인 1,000 Lux를 유지(L2)하도록 발광 수단(3a, 3b, 3c)의 밝기를 제어할 수 있다.

따라서, 어두운 저녁, 밤, 새벽에는 제1 조도 센서(2)에서 외부 광원(1)에 의해 측정되는 조도 값은 최저 100 Lux 내외이고, 환한 낮에는 최고 6,000 Lux 내외(L1)가 되므로, 종래 조명 제어 장치는 기준 조도 값인 1,000 Lux를 유지(L2)하기 위해 저녁, 밤, 새벽에는 발광 수단(3a, 3b, 3c)의 밝기가 100%가 되도록 제어하고, 낮에는 발광 수단(3a, 3b, 3c)의 밝기가 80%가 되도록 제어할 수 있다.

이에 대한 결과로, 종래 조명 제어 장치에 의해 제어되는 발광 수단(3a, 3b, 3c)에 의해 조명이 제공되는 영역의 밝기는 저녁, 밤, 새벽에는 1000 Lux가 유지되나, 환한 낮에는 4,000 Lux(G1)에서 3,000 Lux(G2)로 낮아져, 환경에 따라 적절한 조명이 제공되도록 제어됨을 알 수 있다. 그러나 여전히, 종래 조명 제어 장치가 제어 목표로 하고 있는 기준 조도 값과는 많은 차이가 있어, 전력 소비가 많고, 환경에 따른 적절한 조명을 제공하지 못해 사람에게 눈의 피로를 제공할 수 있는 문제가 있다.

따라서, 점포와 같은 실내 조도 제어시 환경에 따라 보다 최적화된 조명을 제공하기 위한 필요 기술이 절실히 요구되는 실정이다.

소비 전력을 줄임과 동시에 사람에 눈의 피로감을 덜 느낄 수 있도록 하는 환경을 제공하기 위한 기술이 절실히 요구되는 실정이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전술한 바와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 조도 제어시 환경에 따라 보다 최적화된 조명을 제공하여, 소비 전력을 줄임과 동시에 사람에 눈의 피로감을 덜 느낄 수 있도록 발광 수단을 제어하는 조명 제어 장치, 조명 제어 시스템 및 조명 제어 방법을 제공하는 데 있다.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 제1 조도 센서에서 측정된 조도 값 및 기 설정된 기준 조도 값을 근거로 적어도 하나의 발광 수단의 조도를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 구분된 시간대에 따라 상기 기준 조도 값을 설정하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 장치를 제공한다.

이때, 본 발명에 따른 조명 제어 장치는, 시간에 따른 상기 기준 조도 값이 설정된 조도 테이블을 저장한 저장부를 더 포함하되, 상기 제어부는 상기 조도 테이블을 이용한 상기 기준 조도 값에 따라 상기 발광 수단을 제어할 수 있다. 바람직하게 상기 저장부는, 상기 조도 테이블을 계절별 또는 월별로 시간에 따른 상기 기준 조도 값을 저장할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 제어부는, 일출몰 시각을 기준으로 구분된 시간대에 따라 상기 기준 조도 값을 설정할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 조명 제어 장치는, 일출몰 시각 정보를 기상청 서버로부터 수신하는 통신부를 더 포함하되, 상기 제어부는 상기 기상청 서버로부터 수신한 상기 일출몰 시각에 따라 구분된 시간대에 따라 상기 발광 수단을 제어하거나, 외부 광원에 대한 조도를 측정하는 제2 조도 센서를 이용하여, 상기 제2 조도 센서에서 측정된 조도 값을 근거로 판단한 일출몰 시각을 기준으로 구분된 시간대에 따라 상기 발광 수단을 제어할 수 있다.

제2 조도 센서를 이용하여 일출몰 시각 판단시, 상기 제어부는, 상기 제2 조도 센서를 통해 하루 중 조도 변화가 가장 적은 시간대에 측정된 조도 값을 기저 조도 값으로 하여, 상기 제2 조도 센서를 통해 측정된 조도 값과 상기 기저 조도 값을 비교하여, 상기 일출몰 시각을 판단할 수 있고, 또 다른 실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 제2 조도 센서를 통해 측정된 일정 수의 조도 값에 대한 평균값이 상기 기저 조도 값보다 일정 크기 이상이고, 상기 평균값이 시간의 지남에 따라 증가하는 경우에는 일출 시각을 판단하거나, 상기 평균값이 시간의 지남에 따라 감소하는 경우에는 일몰 시각을 판단할 수 있으며, 또 다른 실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 제2 조도 센서에서 측정된 조도 값을 근거로 일정 시간 동안의 조도 변화량을 계산하고, 상기 조도 변화량을 이용하여 상기 일출몰 시각을 판단할 수 있다.

한편, 상기 제어부는, 비례 제어, 미분 제어 및 적분 제어 중 어느 하나 혹은 이들의 조합으로 상기 발광 수단을 제어할 수 있고, 상기 비례 제어, 미분 제어 및 적분 제어 중 적어도 하나에 대한 제어 계수를 주기적으로 갱신하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 제어부는, 조명 제어의 응답 특성에서 지연시간을 조절하여 상기 제어 계수를 갱신하여, 조명 제어의 목표치인 변경된 상기 기준 조도 값에 도달하는 응답 시간이 최소가 되도록 상기 제어 계수를 설정할 수 있고, 상기 제어부는, 24시간을 주기로 상기 제어 계수를 갱신하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 조명 제어 장치는, 사용자로부터 상기 발광 수단에 대한 제어 명령을 직접 입력받는 인터페이스부를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 적어도 하나의 발광 수단, 제1 조도 센서 및 상기 제1 조도 센서에서 측정된 조도 값 및 기 설정된 기준 조도 값을 근거로 상기 발광 수단을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 구분된 시간대에 따라 상기 기준 조도 값을 설정하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 구분된 시간대에 따라 기준 조도 값을 설정하는 단계 및 제1 조도 센서에서 측정된 조도 값 및 상기 기준 조도 값을 근거로 발광 수단의 조도를 제어하는 단계를 포함하는 조명 제어 방법을 제공한다.

이때, 상기 기준 조도 값을 설정하는 단계는, 시간에 따른 상기 기준 조도 값이 설정된 조도 테이블을 이용하여, 상기 기준 조도 값을 구분된 시간대에 따라 설정할 수 있다.

본 발명에 따른 조명 제어 방법은 일출몰 시각을 판단하고, 상기 일출몰 시각을 기준으로 시간대를 구분하는 단계를 더 포함할 수 있고, 일출몰 시각을 판단하기 위해, 일 실시예에 따라, 기상청 서버로부터 일출몰 시각 정보를 수신하는 단계를 더 포함하되, 상기 기준 조도 값을 설정하는 단계는, 수신된 상기 일출몰 시각 정보를 이용하여, 상기 일출몰 시각에 따라 구분된 시간대에 따라 상기 기준 조도 값을 설정할 수 있고, 또 다른 실시예에 따라, 제2 조도 센서를 이용하여 외부 광원에 대한 조도를 측정하는 단계를 더 포함하되, 상기 기준 조도 값을 설정하는 단계는, 상기 제2 조도 센서에서 측정된 조도 값을 근거로 판단한 일출몰 시각을 기준으로 구분된 시간대에 따라 상기 기준 조도 값을 설정할 수 있다.

제2 조도 센서를 이용하여 일출몰 시각을 판단하기 위해, 일 실시예에 따라, 상기 제2 조도 센서를 통해 하루 중 조도 변화가 가장 적은 시간대에 조도 값을 측정하여, 기저 조도 값을 산정하는 단계를 더 포함하되, 상기 시간대를 구분하는 단계는, 상기 제2 조도 센서를 통해 측정된 조도 값과 상기 기저 조도 값을 비교하여, 상기 일출몰 시각을 판단할 수 있고, 또 다른 실시예에 따라 상기 시간대를 구분하는 단계는, 상기 제2 조도 센서를 통해 측정된 일정 수의 조도 값에 대한 평균값이 상기 기저 조도보다 일정 크기 이상이고, 상기 평균값이 시간의 지남에 따라 증가하는 경우에는 일출 시각을 판단하거나, 상기 평균값이 시간의 지남에 따라 감소하는 경우에는 일몰 시각을 판단할 수 있으며, 또 다른 실시예에 따라 상기 시간대를 구분하는 단계는, 상기 제2 조도 센서에서 측정된 조도 값을 근거로 일정 시간 동안의 조도 변화량을 계산하고, 상기 조도 변화량을 이용하여 상기 일출몰 시각을 판단할 수 있다.

한편, 상기 발광 수단의 조도를 제어하는 단계는, 비례 제어, 미분 제어 및 적분 제어 중 어느 하나 혹은 이들의 조합으로 상기 발광 수단을 제어할 수 있고, 이때, 상기 발광 수단의 조도를 제어하는 단계는, 상기 비례 제어, 미분 제어 및 적분 제어 중 적어도 하나에 대한 제어 계수를 주기적으로 갱신하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 발광 수단의 조도를 제어하는 단계는, 조명 제어의 응답 특성에서 지연시간을 조절하여 상기 제어 계수를 갱신하되, 조명 제어의 목표치인 변경된 상기 기준 조도 값에 도달하는 응답 시간이 최소가 되도록 상기 제어 계수를 설정할 수 있다. 여기서 상기 제어 계수를 갱신하는 주기는 24시간인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 조명 제어 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공한다.

이상의 본 발명에 따른 조명 제어 장치, 조명 제어 시스템 및 조명 제어 방법은 조도 제어시 환경에 따라 보다 최적화된 조명을 제공하여, 소비 전력을 줄임과 동시에 사람에 눈의 피로감을 덜 느낄 수 있도록 발광 수단을 제어할 수 있다.

또한, 조도 센서가 설치된 위치별로 정확한 일출몰 시간을 산출하고, 이를 근거로 시간대를 구분하여, 기준 조도 설정을 함으로써, 조명을 제공하는 영역에 대한 맞춤별 조명 제어를 할 수 있다.

또한, 기준 조도 변경시, 오버슈트(overshoot) 및/또는 응답 시간을 줄이거나 일정 주기로 제어 계수를 갱신하여 최적의 제어 계수를 이용하여 조명을 제어함으로써, 환경 변화에 빠르게 대응함으로써 사용자를 고려한 감성 제어가 가능하다.

도 1a는 조도 센서를 이용하여 조명을 제어하는 환경을 도식적으로 나타낸 도면이고, 도 1b는 시간에 따라 제어되는 조명의 조도를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 제어 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따라 제어되는 조명의 조도 값을 그래프로 나타낸 도면이다.
도 4는 시간에 따라 제2 조도 센서에 의해 측정된 조도 값을 나타낸 도면이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 제어 장치에 의해 제어된 실내 조도 값을 그래프로 나타낸 도면이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 제어 장치에 의해 제어되는 조명의 조도 값을 그래프로 나타낸 도면이다.
도 6a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 제어 장치에 의해 제어된 실내 조도 값을 그래프로 나타낸 도면이다.
도 6b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 제어 장치에 의해 제어되는 조명의 조도 값을 그래프로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 조명 제어 장치에 의해 제어되는 조명의 조도 값을 그래프로 나타낸 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 제어 방법을 단계별로 나타낸 흐름도이다.

아래에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구성될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명하기로 한다.

이하, 본 발명에서 실시하고자 하는 구체적인 기술내용에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하고도 명확하게 설명하기로 한다.

제1 실시예

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 제어 장치의 구성을 나타낸 도면이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 조명 제어 시스템(100)은 제1 조도 센서(21), 발광 수단(31~43) 및 제어부(11)를 포함한다.

제1 조도 센서(21)는 주변의 임의의 광원으로부터 입사된 빛을 감지하고, 조도를 측정하는 수단이다. 이러한 제1 조도 센서(21)는 도 3에 도시한 바와 같이, 발광 수단(31~43)에 의해 조명을 제공하는 영역 내에 설치될 수 있으나, 제어부(11)가 상기 영역의 조도를 설정된 기준 조도 값을 근거로 제어하기 위해, 도 1A에 도시한 바와 같이, 외부 광원(1)으로부터의 영향을 직접 받지 않은 위치 즉, 창가로부터 소정의 거리만큼 이격된 위치에 설치되는 것이 바람직하다.

이때, 제1 조도 센서(21)가 내광 조도를 측정하고자 하는 영역 내에 복수 개 설치될 수 있고, 이들은 일 영역 내의 서로 다른 위치 또는 방향에 배치될 수 있다. 이와 같이, 복수의 제1 조도 센서(21)가 일 영역 내에 설치되는 경우, 복수의 제1 조도 센서(21)에 의해 측정된 조도 값들을 평균 또는 가중 평균함으로써, 일시적인 반사광 따위에 의해 오측정된 조도 값에 의해 제어부(11)가 발광 수단(31~43)을 오제어하지 않도록 방지할 수 있다.

발광 수단(31~43)은 제어부(11)와 전기적으로 연결되어, 백열전구, 형광등, LED(Light Emitting Diode)와 같은 광원을 통해 빛을 발하는 수단이다. 이러한 발광 수단은 최근 전기에너지를 빛에너지로 전환하는 효율이 높고, 적색, 황색, 녹색, 청색, 백색 등의 다양한 색을 발하는 장점 등이 있는 LED(발광 다이오드)를 주로 광원으로 사용하는 것이 바람직하다.

이러한 발광 수단(31~43)은 도 2에 도시한 바와 같이, 일 영역에 적어도 하나 설치될 수 있고, 복수의 발광 수단(31~43)은 적어도 하나의 그룹을 이루어 그룹별로 제어되도록 구분될 수 있다. 일 예로, 도 2에 도시한 바와 같이, 제어부(11)에 연결된 발광 수단(31~43)은 어느 하나의 전기적 연결을 공유하는 발광 수단(31, 32, 33)들을 포함하는 제1 그룹과 또 다른 하나의 전기적 연결을 공유하는 발광 수단(41, 42, 43)를 포함하는 제2 그룹으로 나뉠 수 있고, 제어부(11)에 의해 그룹별 일괄 제어를 할 수 있다.

제어부(11)는 제1 조도 센서(21)에서 측정된 조도 값이 기 설정된 기준 조도 값의 소정 범위 내의 값을 갖도록 발광 수단(31~43)의 조도를 제어하되, 상기 기준 조도 값을 구분된 시간대에 따라 설정하여, 발광 수단(31~43)을 제어한다.

도 3은 본 발명에 따라 제어되는 조명의 조도 값을 그래프로 나타낸 도면이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 조도 센서(21)에 의해 측정된 조도 값을 이용하여 기준 조도 값인 1,000 Lux를 근거로 발광 수단(31~43)의 밝기를 제어하되, 외부 광원에 의해 변화하는 환경 변화에 따라 기준 조도 값을 동적으로 설정하여, 제어부(11)의 발광 수단(31~43)에 대한 제어 폭을 넓힘으로써, 제어부(11)가 환경에 따라 더욱 적절한 조명이 제공되도록 제어함과 동시에, 발광 수단(31~43)에 대한 전력 소비를 줄일 수 있다.

구체적인 예로서, 주변 환경이 밝은 낮에는 주변 환경이 어두운 밤이나 새벽보다 기준 조도 값을 낮추어 설정하고, 제어부(11)가 이를 근거로 발광 수단(31~43)을 제어할 수 있다.

어두운 저녁, 밤, 새벽에는 제1 조도 센서(2)에서 외부 광원(1)에 의해 측정되는 조도 값은 최저 100 Lux 내외이고, 환한 낮에는 최고 6,000 Lux 내외(L1)이다. 따라서, 시간에 따라 제어부(11)가 기준 조도 값을 동적으로 설정함으로써, 낮에는 기준 조도 값인 1,000 Lux 이하를 유지(L2)하기 위해 발광 수단(31~43)의 밝기가 60%가 되도록 제어하게 된다. 이에 대한 결과로, 제어부(11)에 의해 제어되는 발광 수단(31~43)에 의해 조명이 제공되는 영역의 밝기는 저녁, 밤, 새벽에는 1000 Lux가 유지되나, 환한 낮에는 4,000 Lux(G1)에서 2,000 Lux(G2)로 낮아져, 외부 환경에 따라 실내에 적절한 조명이 제공되도록 제어됨을 알 수 있다.

주변이 환한 낮에 종래 조명 제어 장치에 의해 제어되는 발광 수단의 밝기와 이에 따라 조명이 제공되는 영역의 밝기는 각각 80% 및 3,000 Lux(도 1B 참조)이나, 본 발명에 따른 조명 제어 장치에 의해 제어되는 발광 수단의 밝기와 이에 따라 조명이 제공되는 영역의 밝기는 각각 60% 및 2,000 Lux(도 3 참조)로, 발광 수단(31~43)의 전력 소비가 줄고, 상기 영역의 밝기는 저녁, 밤, 새벽에 설정된 기준 조도 값에 더 가깝게 제어되게 된다.

제2 실시예

본 발명에 따른 제어부(11)는 구분된 시간대에 따라 기준 조도 값을 설정하고, 이를 근거로 발광 수단(31~43)을 제어하나, 상기 시간대를 구분하기 위한 일 기준을 설정하기 위해, 조명 제어 장치(10)는 일 실시예에 따라 저장부(12)를 포함할 수 있다.

저장부(12)는 시간에 따른 기준 조도 값이 설정된 조도 테이블을 저장할 수 있고, 제어부(11)는 저장부(12)로부터 조도 테이블을 읽어 들이고, 읽어 들인 조도 테이블을 이용하여, 시간대에 대응하는 기준 조도 값을 설정함으로써, 상기 기준 조도 값에 따라 발광 수단(31~43)을 제어할 수 있다.

이때, 조도 테이블에 저장된 기준 조도 값은 도 3의 도면 부호 L2에 나타낸 바와 같이, 시간에 따라 다르게 설정됨은 물론이다.

도 3의 외부 광원(1)에 의한 조도 값(L1)은 계절별 또는 월별로 다른 값을 가지므로, 저장부(12)에 저장된 조도 테이블은 기준 조도 값을 계절별 또는 월별로 시간에 따라 저장되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따라 기준 조도 값은 시간대에 따라 설정되나, 이때, 구분되는 시간대의 기준은 일출몰 시각일 수 있다.

이때, 일출몰 시각은 제어부(11)와 연결된 통신부(14)를 통해 기상청 서버(미도시)로부터 일출몰 시각 정보를 수신하고, 수신한 상기 일출몰 시각 정보로부터 일출몰 시각을 추출하여, 이를 기준으로 구분된 시간대에 따라 기준 조도 값을 설정하여, 이를 근거로 발광 수단(31~43)을 제어할 수 있다.

이때, 기상청 서버(미도시)는 지역별로 일출몰 시각을 제공하나, 발광 수단(31~43)이 조명을 제공하는 영역, 일 예로 점포의 경우, 점포의 높이, 위치, 방향, 주변에 위치한 장애물 등에 의한 환경적 요인에 의해 기상청 서버가 제공하는 일출몰 시각에 대한 지역이 동일하더라도, 점포별로 일출몰 시각은 상이할 수 있다.

따라서, 상기 제어부(11)는 외부 광원에 대한 조도를 측정하는 제2 조도 센서(22)를 이용하여, 제2 조도 센서(22)에서 측정된 조도 값을 근거로 판단한 일출몰 시각을 기준으로 구분된 시간대에 따라 발광 수단(31~43)을 제어하는 것이 바람직하다.

제2 조도 센서(22)는 창 밖의 햇빛과 같은 외부 광원으로부터 입사되는 빛에 대한 조도를 측정시, 상기 일 영역의 내부에 설치된 내부 광원으로부터 입사되는 빛에 대한 영향을 줄이고, 일출몰 시각을 결정하기 위한 햇빛과 같은 외부 광원으로부터 입사되는 빛에 대한 영향을 늘리기 위해, 상기 일 대상 영역의 내부 중 창 부근에 설치되는 것이 바람직하다.

이때, 제2 조도 센서(22) 역시 제1 조도 센서(21)와 마찬가지로 복수 개 설치될 수 있고, 이들은 일 영역 내의 서로 다른 위치 또는 방향에 배치될 수 있다. 이와 같이, 복수의 제2 조도 센서(22)가 일 영역 내에 설치되는 경우, 복수의 제1 조도 센서(22)에 의해 측정된 조도 값들을 평균 또는 가중 평균함으로써, 일시적인 반사광 따위 등으로 오측정된 조도 값에 의해 제어부(11)가 일출몰 시각에 대한 오판 가능성을 줄일 수 있다.

즉, 제어부(11)는 제2 조도 센서(22)에서 측정된 조도 값을 이용한 일출몰 시각 판단시, 기 설정된 제1 조도 값보다 큰 경우를 기준으로 소정 시간의 범위 내에서 일출 시각을 결정하거나, 기 설정된 제2 조도 값보다 작은 경우를 기준으로 소정 시간의 범위 내에서 일몰 시각을 결정할 수 있다.

이때, 상기 제1 및 제2 조도 값은 임의의 조도 값으로 설정할 수 있으나, 전술한 바와 같이 점포별로 외부 광원에 의해 측정되는 조도 값은 동일하지 않으므로, 점포별로 기준이 되는 기저 조도 값을 산출하고, 기저 조도 값과 일정 크기 혹은 일정 범위 내의 값으로 제1 및 제2 조도 값을 결정하는 것이 바람직하다.

기저 조도 값은 하루 중 조도 변화가 가장 적은 시간대에 측정된 조도 값으로 할 수 있다.

도 4는 시간에 따라 조도 센서에 의해 측정된 조도 값을 나타낸 도면이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 약 18시 전후부터 약 07시를 전후까지 즉, 일몰 후에는 조도 값의 변화가 거의 없다.

특히, R1 시간대인 오전 2시부터 오전 3시까지에는 계절의 변화에도 영향을 받지 않고, R1 시간대에는 조도 값이 거의 변하지 않는다. 따라서, 제어부(11)는 R1 시간대에 측정되는 적어도 하나의 조도 값 또는 적어도 둘의 조도 값을 평균한 값을 기저 조도 값으로 하고, 제2 조도 센서(22)를 통해 현재 신규 측정된 조도 값을 기저 조도 값과 비교하여, 일출몰 시각을 판단할 수 있다.

이때, 제어부(11)가 기저 조도 값을 산출하기 위해, R1 시간대에 복수의 조도 값들을 측정하고 평균함으로써 기준 조도 값을 산출하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 하루의 R1 시간대에 평균한 조도 값 산출을 수일 동안 반복하고, 반복하여 산출된 복수의 평균 조도 값을 재 평균하여 기저 조도 값으로 산출할 수 있다. 조도 센서(21)에 의해 측정되는 조도 값이 시간에 따라 거의 변하지 않더라도, 내외부로부터 발생한 각종 노이즈 등에 의해 조도 값이 순간적인 변화가 있을 수 있기 때문이다.

기저 조도 값을 산출한 후, 기저 조도 값을 제2 조도 센서(22)를 통해 신규 측정된 조도 값과 비교하여 일출몰 시각을 결정하되, 신규 측정된 조도 값이 기준 조도 값보다 일정 크기 이상인 경우에는 일출 시각으로 판단할 수 있고, 일출 시각 경과 후 신규 측정된 조도 값이 기준 조도 값으로부터 일정 범위 내의 값인 경우에는 일몰 시각으로 판단할 수 있다.

이렇게 발광 수단(31~43) 제어시, 제어부(11)가 제2 조도 센서(22)를 통해 측정된 조도 값을 이용하여 일출몰 시각을 판단함으로써, 발광 수단(31~43)을 통해 조명을 제공하는 대상 영역의 지역, 위치 및 방향 등과 무관하게, 기상청 서버로부터 수신한 일출몰 시각보다 정확하게 일출몰 시각을 판단할 수 있다. 이렇게 정확하게 판단된 일출몰 시각을 기준으로 시간대를 구분하고, 구분된 시간대에 따라 기준 조도 값을 동적으로 설정하여 발광 수단(31~43)이 제어되도록 함으로써, 환경에 따라 보다 최적화된 조명을 제공하여, 소비 전력을 줄임과 동시에 사람에 눈의 피로감을 덜 느낄 수 있도록 발광 수단을 제어할 수 있다.

그러나 이와 같은 방법에 의해 일출몰 시각을 결정하면, 도 4에 도시한 바와 같이 제2 조도 센서(22)에 의해 측정되는 조도 값은 장애물에 의한 외부 광원의 반사광이나 구름에 의한 외부 광원의 차단 등에 의해 순간적으로 변하여, 정확한 일출몰 시각을 결정하기 어려운 문제가 있다.

따라서, 일 실시예에 따라 제어부(11)는 일정 시간 동안 측정된 조도 값을 이용하여 조도 변화량을 계산하고 조도 변화량을 이용하여, 일출몰 시각을 판단할 수 있다.

일출 시각에는 제2 조도 센서(22)에 햇빛으로부터 유입되는 외광이 많아져 조도 값이 증가함과 동시에 조도 변화량도 증가한다. 즉, 도 4에 도시한 바와 같이, R2 시간대에는 R1 시간대보다 소정의 시간 동안 변하는 조도 값의 변동폭은 크고, 이 변동폭은 시간이 지남에 따라 점차 커진다. 12시부터 15시 사이의 시간대에는 R2 시간대보다 조도 값의 변동폭이 더 커짐을 볼 수 있다. 반대로 일몰 시각에는 조도 센서(21)에 햇빛으로부터 유입되는 외광이 줄어들어 조도 값이 감소하고, 동시에 조도 변화량도 감소한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 18시 이전 부근에는 소정의 시간 동안 변하는 조도 값의 변동폭은 점자 작아짐을 볼 수 있다.

따라서, 일정 시간(이하, "제1 시간"이라 칭함) 동안 측정된 조도 값의 최댓값과 최솟값의 차이를 기준으로 조도 값의 변동 폭이 일정 크기 이상인 경우에는 제1 시간 중 어느 한 시각을 일출 시각으로 결정할 수 있고, 조도 값의 변동 폭이 일정 크기 이하인 경우에는 제1 시간 중 어느 한 시각을 일몰 시각으로 결정할 수 있다. 물론, 일출몰 시각을 결정하기 위해 조도 값의 변동 폭과 비교되는 일정 크기는 전술한 기저 조도 값을 산출하는 시간대에 측정되는 조도 값의 변동 폭보다는 큰 값이어야 한다.

다만, 제2 조도 센서(22)를 통해 측정되는 조도 값은, 차량과 같은 장애물에 의한 햇빛 반사와 같은 주변의 환경 변화 및/또는 구름의 이동과 같은 기상 변화 등에 의해 영향을 받을 수 있고, 이를 근거로 일출몰 시각을 판단한다면, 순간적이고 잦은 조도 변화에 따라 판단된 일출몰 시각에는 오류가 있게 된다.

따라서, 상기와 같은 오류를 제거하기 위한 또 다른 실시예로서, 제2 조도 센서(22)를 통해 상기 제1 시간 동안 측정된 조도 값의 기울기를 계산할 수 있고, 계산된 조도 값의 기울기가 0 또는 일정 크기보다 큰지 혹은 작은지 여부로 일출몰 시각을 판단할 수 있다.

이와 같이, 조도 값의 변화를 기준으로 일출몰 시각을 판단할 수 있으나, 순간적인 환경 변화 및/또는 기상 변화 등에 의한 노이즈를 제거하기 위해, 상기 제1 시간 내에 측정된 조도 값을 평균하고, 평균값과 기저 조도 값을 비교하여, 일출몰 시각을 판단할 수 있다.

즉, 제어부(11)는 제2 조도 센서(22)를 통해 제1 시간 동안 측정된 조도 값의 평균이 기저 조도 값보다 일정 크기 이상이고, 제1 시간 동안에 측정된 조도 값의 변화 기울기가 0 또는 일정 크기보다 큰 경우에는 제1 시간 중 어느 한 시각을 특정하여 일출 시각으로 결정할 수 있다. 이와 달리, 제어부(11)가 제2 조도 센서(22)를 통해 제1 시간 동안 측정된 조도 값의 평균이 기저 조도 값으로부터 일정 범위 이내이고, 제1 시간 동안에 측정된 조도 값의 변화 기울기가 0 또는 일정 크기보다 작은 경우에는 제1 시간 중 어느 한 시각을 특정하여 일몰 시각으로 결정할 수 있다.

도 4에 도시한 조도 값 그래프의 경우에는, 9시 이후의 R2 시간대에 측정된 조도 값의 평균이 기준 조도 값보다 일정 크기 이상이고, R2 시간대 동안에 측정된 조도 값의 변화 기울기가 0보다 크므로, R2 시간대 중 어느 한 시각을 특정하여 일출 시각으로 결정할 수 있고, 18시에 가까워질수록 제2 조도 센서(22)에 의해 측정되는 조도 변화량이 감소하고, 조도 변화량이 감소하는 추세에 있으므로, 제어부(11)는 18시 이전 부근에 특정 시각을 일몰 시각으로 결정할 수 있다.

앞선 실시예에서 순간적인 환경 변화 및/또는 기상 변화 등에 의한 노이즈를 제거하기 위해, 상기 제1 시간 내에 측정된 조도 값을 평균할 수 있으나, 또 다른 예로서, 상기 제1 시간 내의 일정 시간(이하, "제2 시간"이라 칭함)의 조도 변화량을 둘 이상 이용하여, 상기 제1 시간 내에서 조도 값이 증가 혹은 감소 추세인지 여부를 판단함으로써, 일출몰 시각을 판단할 수 있다.

즉, 제어부(11)는 제2 조도 센서(22)를 통해 측정된 조도 값이 기준 조도 값보다 일정 크기 이상이고, 제1 시간 내에 측정된 조도 값의 변화가 0보다 크되, 제2 시간에 대한 조도 값이 증가하는 횟수가 감소하는 횟수보다 많은 경우에는 일출 시각으로 판단할 수 있다. 이와 달리, 제어부(11)가 제2 조도 센서(22)를 통해 측정된 조도 값이 기저 조도 값으로부터 일정 범위 이내이고, 제1 시간 내에 측정된 조도 값의 변화가 0보다 작되, 제2 시간에 대한 조도 값이 감소하는 횟수가 증가하는 횟수보다 많은 경우에는 일몰 시각으로 판단할 수 있다.

가정하여, 소정의 시간 범위 내(도 4에 도시한 R2 시간대 참조)에 시간에 따른 조도 값이 증가하는 제1 경향성 이외에, 구름의 이동과 같은 기상 변화 등에 의해 조도 값이 순간적으로 감소하는 제2 경향성을 동시에 가질 수 있다. 이 경우, 제2 경향성에 의해 제어부(11)는 일출 시각임에도 상기와 같은 노이즈에 의해 일출 시각이 아니라고 오판할 수 있다.

따라서, 소정의 시간 범위 내에 시간에 따른 조도 값 변화를 나타내는 복수의 경향성이 서로 다른 경우에는, 제1 시간 내의 제2 시간에 대한 조도 변화량을 다수 계산하고, 조도 값이 시간이 지남에 따라 변화하는 추세를 판단하여, 증가하는 추세인 경우에는 제1 시간 중 어느 한 시각을 일출 시각으로 결정할 수 있고, 조도 값이 시간이 지남에 따라 감소하는 추세인 경우에는 제1 시각 중 어느 한 시각을 일몰 시각으로 결정할 수 있다.

순간적인 환경 변화 및/또는 기상 변화 등에 의한 노이즈를 제거하기 위해, 또 다른 실시예로서, 현재를 기준으로 이동하는 일정 시간 범위를 설정하고, 설정된 시간 범위 내의 일정 수의 조도 값에 대한 평균값(moving average)과 평균값이 증가 혹은 감소 추세인지 여부를 판단함으로써, 일출몰 시각을 판단할 수 있다.

신규 측정된 조도 값이 있는 경우에는, 가장 먼저 측정된 조도 값을 평균값 산출시 제외하고, 신규 측정된 조도 값을 기준으로 일정 시간 범위 내의 일정 수의 조도 값을 이용하여, 평균값을 산출할 수 있다.

이와 같이, 이동하는 일정 시간 범위를 설정하고, 그 범위 내의 조도 값을 평균하여, 평균값이 기저 조도 값보다 일정 크기 이상이고, 조도 값이 시간이 지남에 따라 증가하는 경우에는 그 범위 내의 특정 시각을 일출 시각으로 결정할 수 있고, 반대로, 평균값이 기준 조도 값으로부터 일정 범위 이내이고, 조도 값이 시간이 지남에 따라 감소하는 경우에는 그 범위 내의 특정 시각을 일몰 시각으로 결정할 수 있다.

이렇게 이동하는 일정 시간 범위를 설정하고 그 범위 내의 평균값을 이용함으로써, 조도 값의 변화 추세를 순간적인 환경 변화 및/또는 기상 변화 등에 의한 영향 없이 알 수 있다.

물론, 조도 값의 변화 추세를 알기 위해, 상기 복수의 평균값의 기울기가 0 또는 일정 크기 이상인 경우에는 조도 값이 증가하는 추세로 판단할 수 있고, 반대로 상기 복수의 평균값의 기울기가 0 또는 일정 크기 이하인 경우에는 조도 값이 감소하는 추세로 판단할 수 있다.

이때, 일출몰 시각을 판단하기 위해 이용되는 샘플 조도 값은 실험에 의해 최적의 간격 및/또는 범위로 설정될 수 있으나, 일 예로서, 제2 조도 센서(22)를 통해 조도 값을 1분 단위로 반복 측정하되, 30분 동안 기 측정된 조도 값을 근거로 이동 평균값을 산출하고 평균값으로부터 조도 값의 변화 추세를 판단할 수 있다.

한편, 그룹화된 제2 조도 센서(22)는 전술한 바와 같이 복수의 조도 센서를 포함할 수 있다. 그룹화된 복수의 조도 센서의 배치는 다양한 실험에 의해 일렬로 혹은 임의의 다각형 형태 등으로 배치될 수 있다.

가정하여, 직진성의 빛이 퍼지지 않고 복수의 조도 센서 중 어느 하나에만 감지된 경우 혹은 제2 조도 센서(22)가 일 영역 내 각각 서로 다른 방향에 배치되는 경우, 제어부(11)가 어느 하나의 조도 센서에 근거한 일출몰 시각 판단에는 오류가 발생할 우려가 있다.

따라서, 그룹화된 복수의 조도 센서들 간에 혹은 일 영역 내 서로 다른 방향에 위치한 조도 센서들에 의해 측정된 조도 값 중 일부를 선택하거나, 측정된 조도 값 중 일부 또는 전부를 평균한 값 혹은 가중치를 고려한 평균값을 기준으로 일출몰 시각을 판단하는 경우에는 어느 하나의 조도 센서에만 조사되는 빛에 의해 오판될 수 있는 우려를 줄일 수 있다.

제3 실시예

본 발명에 따른 조명 제어 장치(10)의 제어부(11)는 전술한 바와 같이, 제1 조도 센서(21)에서 측정된 조도 값을 이용하여 기 설정된 기준 조도 값을 근거로 적어도 하나의 발광 수단(31~43)의 조도를 제어한다.

이때, 제어부(11)가 시간대 별로 기준 조도 값을 달리 설정하여, 변경된 기준 조도 값에 따라 발광 수단(31~43)의 조도를 제어할 때, 일 실시예에 따라 발광 수단(31~43)의 조도를 단계적으로 조절할 수 있다.

도 5A는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 제어 장치에 의해 제어된 실내 조도 값을 그래프로 나타낸 도면이고, 도 5B는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 제어 장치에 의해 제어되는 조명의 조도 값을 그래프로 나타낸 도면이다.

도 5A에 도시한 바와 같이, 임의의 시점(T1)에 제1 조도 센서(21)에 의해 측정된 실내 조도 값이 외부 광원(1)에 의해 상승한 경우, 실내 조도 값을 기준 조도 값(RL)으로부터 일정 범위 내의 값으로 낮추기 위해 제어부(10)는 발광 수단(31~43)이 낮은 출력을 갖도록 제어하게 된다.

즉, 도 5B에 도시한 바와 같이, 실내 조도 값이 목표치에 도달하도록, 제어부(11)가 발광 수단(31~43)에 대한 출력을 단계적으로 낮추어 밝기를 조절할 수 있다.

그러나, 이와 같이 제어부(11)가 발광 수단(31~43)에 대한 출력을 단계적으로 낮추거나 높이도록 제어하는 경우, 실내 조도 값이 목표치에 이르기까지 소요되는 시간(=T2-T1) 즉, 응답 시간이 긴 문제가 있고, 따라서, 짧은 응답 시간을 갖도록 제어부(11)는 발광 수단(31~43)의 조도를 제어시, 비례 제어, 미분 제어 및 적분 제어 중 어느 하나 혹은 이들의 조합으로 하는 것이 바람직하다.

제어부(11)가 도 5A에서와 같은 동일 조건 하에서, 비례 제어, 미분 제어 및 적분 제어 중 어느 하나 혹은 이들의 조합으로 발광 수단(31~43)을 제어하는 경우, 도 6B에 도시한 바와 같은 그래프를 그리며, 발광 수단(31~43)의 조도를 제어할 수 있다.

이에 따라, 도 6A에 도시한 바와 같이, 임의의 시점(T1)에서 제1 조도 센서(21)에 의해 측정된 실내 조도 값이 외부 광원(1)에 의해 상승한 경우, 제어부(11)가 발광 수단(31~43)의 출력을 도 6B와 같이 제어함으로써, 상승된 실내 조도 값을 기준 조도 값(RL)의 일정 범위 내 즉, 목표치에 이르기까지 소요되는 시간(=T3-T1) 즉, 응답 시간은 도 5B와 같은 제어 방식에 의한 제어 방식보다 줄어들게 된다.

이때, 제어부(11)가 발광 수단(31~43)을 제어시, 비례 제어, 미분 제어 및 적분 제어 중 적어도 하나에 대한 제어 계수를 주기적으로 갱신하는 것이 바람직하다. 제어 계수를 반복 갱신하고, 그에 따라 발광 수단(31~43)을 제어함으로써, 발광 수단(31~43)의 조도는 도 6B와 같은 응답 곡선을 그리게 되어, 오버슈트(overshoot)나 응답속도 등과 같은 오차가 발생하지 않게 된다.

즉, 제어부(11)에 의해 발광 수단(31~43)의 조도를 제어할 때, 응답 곡선은 발광 수단(31~43)의 개수나 발광 수단이 조도를 제공하는 영역의 넓이 등의 환경 조건을 포함한 각종 원인 등에 의해 실제 구현시 오버슈트(overshoot)나 응답속도 등에 오차가 발생하는 문제가 있다. 따라서, 이러한 오차를 해결하기 위해, 제어 계수를 주기적으로 갱신하되, 제1 조도 센서(21)를 통해 측정된 조도 값과 기준 조도 값(목표치) 간의 차이, 지연 시간, 시정수 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 고려하여 제어 계수를 갱신 설정하는 것이 바람직하다. 이때, 갱신 주기는 하루(24시간)를 주기로 갱신하여 하루 동안에 제1 조도 센서(21)에 의해 측정된 조도 값과 목표치 간의 조도차 대비 오버슈트, 응답속도를 고려하여, 갱신되는 제어 계수를 설정하는 것이 바람직하다.

구체적인 일 예로서, 제어부(11)가 발광 수단(31~43)을 비례, 적분 및 미분 제어를 하는 경우, 전달함수는 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.

여기서, K_p는 비례 계수, T_i는 적분 계수, T_d는 미분 계수를 나타낸다.

이때, 계수를 정하기 위해, 하기 표 1과 같은 계수 조정 테이블을 이용할 수 있다.

여기서, 지연시간(L)은 조도를 목표치로 제어하기 위해 제어부(11)가 제어 명령을 발광 수단(31~43)으로 줄 때로부터 응답 곡선의 변곡점에서 접선이 시간 축에서 만나는 시간까지의 시간이고, 시정수(T)는 상기 변곡점에서 접선이 응답곡선의 목표치에 다다른 시간과 상기 접선이 시간 축에서 만나는 시간까지의 차이이며, 이득(K)는 제1 조도 센서(21)에 의해 측정된 조도 값과 목표치 간의 조도차이다(도 7 참조).

상기 수학식 1과 같은 전달함수를 상기 표 1과 같은 계수 조정 테이블에 의해 계수를 조정하면, 하기 수학식 2와 같이 나타낼 수 있고,

제어 종류에 따라 상기 비례 계수, 적분 계수 및 미분 계수의 제어 계수 각각은 상기 표 1에 나타낸 계수 조정 테이블에 따라 지연시간(L), 시정수(T), 이득(K) 중 어느 하나 혹은 이들의 조합을 조절하여 반복 갱신됨으로써, 제어부(11)가 발광 수단(31~43) 제어시 발생할 수 있는 오버슈트나 응답 시간을 줄일 수 있다.

제4 실시예

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 제어 장치는, 도 2에 도시한 바와 같이, 제어부(10)와 통신 가능하도록 연결된 인터페이스부(13)를 포함할 수 있다.

인터페이스부(13)는 발광 수단(31~43)을 사용자로부터 직접 제어하는 제어 명령을 입력받거나, 현재 발광 수단(31~43)의 상태(전원의 온오프 상태, 조도 등)를 출력하는 수단이다.

인터페이스부(13)는 사용자로부터 제어 명령을 입력받거나, 상태 정보를 출력하기 위한 수단으로서, 일반적으로 컴퓨터 단말기 또는 제어 터치 패널(Control Touch Panel)을 포함할 수 있다.

나아가, 인터페이스부(13)는 HTTP(HyperText Transfer Protocol), HTTPS(HyperText Transfer Protocol over Secure Socket Layer), SMTP(Simple Mail Transfer Protocol) 등을 사용하여 XML 기반의 메세지를 네트워크 상에서 교환하는 형태의 프로토콜인 SOAP 또는 빌딩 자동화용 통신 프로토콜인 BACnet 등을 이용하여, 원격지의 사용자로부터 제어 명령을 입력받거나, 상태 정보를 전송할 수도 있다.

조명 제어 방법

도 8A 및 도 8B는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 제어 방법을 단계적별로 나타낸 흐름도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 조명 제어 방법은, 도 8A에 도시한 바와 같이, 기준 조도 값을 설정하는 단계(S100) 및 발광 수단의 조도를 제어하는 단계(S200)를 포함한다.

이하, 각 구성에 대해 도 1 내지 7를 참조하여 자세히 살펴보기로 하되, 앞선 설명과 중복되는 부분은 그에 갈음하고, 자세한 설명은 생략하기로 한다.

먼저, 구분된 시간대에 따라 기준 조도 값을 설정(S100)하고, 제1 조도 센서(21)에서 측정된 조도 값이 기준 조도 값의 소정 범위 내의 값을 갖도록 발광 수단(31~43)의 조도를 제어(S200)한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 외부 광원에 의해 변화하는 환경 변화에 따라 기준 조도 값을 동적으로 설정하여, 제어부(11)의 발광 수단(31~43)에 대한 제어 폭을 넓힘으로써, 제어부(11)가 환경에 따라 더욱 적절한 조명이 제공되도록 제어함과 동시에, 발광 수단(31~43)에 대한 전력 소비를 줄일 수 있다.

상기 기준 조도 값을 설정하는 단계(S100)는, 일 실시예에 따라 저장부(12)에 저장된 시간에 따른 기준 조도 값이 설정된 조도 테이블을 이용하여, 기준 조도 값을 구분된 시간대에 따라 설정할 수 있다. 이때, 조도 테이블에 저장된 기준 조도 값은 도 3의 도면 부호 L2에 나타낸 바와 같이, 시간에 따라 다르게 설정됨은 물론이다. 바람직하게는, 저장부(12)에 저장된 조도 테이블은 기준 조도 값을 계절별 또는 월별로 시간에 따라 저장될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라 시간대를 구분하기 위한 일 기준으로, 일출몰 시각을 기준으로 할 수 있으며, 일출몰 시각을 판단하고, 이를 기준으로 시간대를 구분하는 단계(미도시)를 더 포함할 수 있다.

이때, 일출몰 시각은 제어부(11)와 연결된 통신부(14)를 통해 기상청 서버(미도시)로부터 일출몰 시각 정보를 수신할 수 있고(S11), 이를 기준으로 구분된 시간대에 따라 기준 조도 값을 설정(S100)하여, 이를 근거로 발광 수단(31~43)을 제어(S200)할 수 있다.

이때, 기상청 서버(미도시)는 지역별로 일출몰 시각을 제공하므로, 점포별로 일출몰 시각은 상이할 수 있기 때문에, 상기 제어부(11)는 제2 조도 센서(22)를 이용하여, 제2 조도 센서(22)에서 측정된 외부 광원에 대한 조도 값을 근거로 판단한 일출몰 시각을 기준으로 시간대를 구분(S20)하고, 구분된 시간대에 따라 기준 조도 값을 설정(S100)하여, 발광 수단(31~43)을 제어(S200)하는 것이 바람직하다.

즉, 제어부(11)는 제2 조도 센서(22)에서 측정된 조도 값을 이용한 일출몰 시각 판단시, 기 설정된 제1 조도 값보다 큰 경우를 기준으로 소정 시간의 범위 내에서 일출 시각을 결정하거나, 기 설정된 제2 조도 값보다 작은 경우를 기준으로 소정 시간의 범위 내에서 일몰 시각을 결정할 수 있고, 이렇게 결정된 일출몰 시각을 기준으로 시간대를 구분할 수 있다(S20).

이때, 상기 제1 및 제2 조도 값은 임의의 조도 값으로 설정할 수 있으나, 하루 중 조도 변화가 가장 적은 시간대에 측정된 조도 값을 기저 조도 값으로 산정(미도시)하여, 일정 크기 혹은 일정 범위 내의 값으로 제1 및 제2 조도 값을 결정하는 것이 바람직하다.

이렇게 점포별로 정확하게 판단된 일출몰 시각을 기준으로 시간대를 구분하고, 구분된 시간대에 따라 기준 조도 값을 동적으로 설정하여 발광 수단(31~43)이 제어(S200)되도록 함으로써, 환경에 따라 보다 최적화된 조명을 제공하여, 소비 전력을 줄임과 동시에 사람에 눈의 피로감을 덜 느낄 수 있도록 발광 수단을 제어할 수 있다.

따라서, 일출몰 시각을 결정하고, 이를 기준으로 시간대를 구분하는 단계(S20)는 일 실시예에 따라 제어부(11)는 일정 시간 동안 측정된 조도 값을 이용하여 조도 변화량을 계산하고 조도 변화량을 이용하여, 일출몰 시각을 판단할 수 있다.

또 다른 실시예로서, 제어부(11)는 제2 조도 센서(22)를 통해 상기 제1 시간 동안 측정된 조도 값의 기울기를 계산할 수 있고, 계산된 조도 값의 기울기가 0 또는 일정 크기보다 큰지 혹은 작은지 여부로 일출몰 시각을 판단할 수 있다.

또 다른 실시예로서, 제어부(11)는 순간적인 환경 변화 및/또는 기상 변화 등에 의한 노이즈를 제거하기 위해, 상기 제1 시간 내에 측정된 조도 값을 평균할 수 있으나, 또 다른 예로서, 상기 제2 시간의 조도 변화량을 둘 이상 이용하여, 상기 제1 시간 내에서 조도 값이 증가 혹은 감소 추세인지 여부를 판단함으로써, 일출몰 시각을 판단할 수 있다.

또 다른 실시예로서, 제어부(11)는 현재를 기준으로 이동하는 일정 시간 범위를 설정하고, 설정된 시간 범위 내의 일정 수의 조도 값에 대한 평균값(moving average)과 평균값이 증가 혹은 감소 추세인지 여부를 판단함으로써, 일출몰 시각을 판단할 수 있다. 신규 측정된 조도 값이 있는 경우에는, 가장 먼저 측정된 조도 값을 평균값 산출시 제외하고, 신규 측정된 조도 값을 기준으로 일정 시간 범위 내의 일정 수의 조도 값을 이용하여, 평균값을 산출할 수 있다. 이때, 일출몰 시각을 판단하기 위해 이용되는 샘플 조도 값은 실험에 의해 최적의 간격 및/또는 범위로 설정될 수 있으나, 일 예로서, 제2 조도 센서(22)를 통해 조도 값을 1분 단위로 반복 측정하되, 30분 동안 기 측정된 조도 값을 근거로 이동 평균값을 산출하고 평균값으로부터 조도 값의 변화 추세를 판단할 수 있다.

한편, 발광 수단(31~43)의 조도를 제어하는 단계(S200)는, 일 실시예에 따라, 제어부(11)가 발광 수단(31~43) 제어시 기준 조도 값을 달리 설정되어 변경된 기준 조도 값에 따라 발광 수단(31~43)의 조도를 제어할 때, 발광 수단(31~43)의 조도를 단계적으로 일정 조도 만큼씩 높이거나 낮추어 조절할 수 있다(도 5A 및 도 5B 참조).

그러나, 이와 같이 제어부(11)가 발광 수단(31~43)에 대한 출력을 단계적으로 낮추거나 높이도록 제어하는 경우, 실내 조도 값이 목표치에 이르기까지 소요되는 응답 시간이 긴 문제가 있고, 따라서, 짧은 응답 시간을 갖도록 제어부(11)는 발광 수단(31~43)의 조도를 제어시, 비례 제어, 미분 제어 및 적분 제어 중 어느 하나 혹은 이들의 조합으로 하는 것이 바람직하다.

이때, 발광 수단(31~43)에 대한 조도 제어시, 오버슈트(overshoot)나 응답속도 등과 같은 오차가 발생하지 않도록, 제어 계수를 주기적으로 갱신하되, 제1 조도 센서(21)를 통해 측정된 조도 값과 기준 조도 값(목표치) 간의 차이, 지연 시간, 시정수 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 고려하여 제어 계수를 갱신 설정하는 것이 바람직하다. 이때, 갱신 주기는 하루(24시간)를 주기로 갱신하여 하루 동안에 제1 조도 센서(21)에 의해 측정된 조도 값과 목표치 간의 조도차 대비 오버슈트, 응답속도를 고려하여, 갱신되는 제어 계수를 설정하는 것이 바람직하다.

구체적으로, 지연시간(L), 시정수(T), 이득(K) 중 어느 하나 혹은 이들의 조합을 조절하여 반복 갱신됨으로써, 제어부(11)가 발광 수단(31~43) 제어시 발생할 수 있는 오버슈트나 응답 시간을 줄일 수 있다.

컴퓨터 판독 가능한 기록매체

이상 설명된 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 제어 방법은 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당 업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크, 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상 및 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

1: 외부 광원 2: 제1 조도 센서
3a, 3b, 3c: 발광 수단 10: 조명 제어 장치
11: 제어부 12: 저장부
13: 인터페이스부 14: 통신부
21: 제1 조도 센서 22: 제2 조도 센서
31, 32, 33, 41, 42, 43: 발광 수단 100: 조명 제어 시스템

Claims

제1 조도 센서에서 측정된 조도 값 및 기 설정된 기준 조도 값을 근거로 적어도 하나의 발광 수단의 조도를 제어하는 제어부; 를 포함하되,
상기 제어부는, 구분된 시간대에 따라 상기 기준 조도 값을 설정하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
시간에 따른 상기 기준 조도 값이 설정된 조도 테이블을 저장한 저장부;
를 더 포함하되, 상기 제어부는 상기 조도 테이블을 이용한 상기 기준 조도 값에 따라 상기 발광 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 저장부는,
상기 조도 테이블을 계절별 또는 월별로 시간에 따른 상기 기준 조도 값을 저장하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
일출몰 시각을 기준으로 구분된 시간대에 따라 상기 기준 조도 값을 설정하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 장치.
제 4 항에 있어서,
일출몰 시각 정보를 기상청 서버로부터 수신하는 통신부;
를 더 포함하되, 상기 제어부는 상기 기상청 서버로부터 수신한 상기 일출몰 시각에 따라 구분된 시간대에 따라 상기 발광 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 제어부는,
외부 광원에 대한 조도를 측정하는 제2 조도 센서를 이용하여, 상기 제2 조도 센서에서 측정된 조도 값을 근거로 판단한 일출몰 시각을 기준으로 구분된 시간대에 따라 상기 발광 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제2 조도 센서를 통해 하루 중 조도 변화가 가장 적은 시간대에 측정된 조도 값을 기저 조도 값으로 하여, 상기 제2 조도 센서를 통해 측정된 조도 값과 상기 기저 조도 값을 비교하여, 상기 일출몰 시각을 판단하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제2 조도 센서를 통해 측정된 일정 수의 조도 값에 대한 평균값이 상기 기저 조도 값보다 일정 크기 이상이고, 상기 평균값이 시간의 지남에 따라 증가하는 경우에는 일출 시각을 판단하거나, 상기 평균값이 시간의 지남에 따라 감소하는 경우에는 일몰 시각을 판단하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제2 조도 센서에서 측정된 조도 값을 근거로 일정 시간 동안의 조도 변화량을 계산하고, 상기 조도 변화량을 이용하여 상기 일출몰 시각을 판단하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 장치.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는,
비례 제어, 미분 제어 및 적분 제어 중 어느 하나 혹은 이들의 조합으로 상기 발광 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 비례 제어, 미분 제어 및 적분 제어 중 적어도 하나에 대한 제어 계수를 주기적으로 갱신하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 제어부는,
조명 제어의 응답 특성에서 지연시간을 조절하여 상기 제어 계수를 갱신하여, 조명 제어의 목표치인 변경된 상기 기준 조도 값에 도달하는 응답 시간이 최소가 되도록 상기 제어 계수를 설정하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 장치.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 제어부는,
24시간을 주기로 상기 제어 계수를 갱신하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
사용자로부터 상기 발광 수단에 대한 제어 명령을 직접 입력받는 인터페이스부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 장치.
적어도 하나의 발광 수단;
제1 조도 센서; 및
상기 제1 조도 센서에서 측정된 조도 값 및 기 설정된 기준 조도 값을 근거로 상기 발광 수단을 제어하는 제어부;
를 포함하되, 상기 제어부는, 구분된 시간대에 따라 상기 기준 조도 값을 설정하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 시스템.
구분된 시간대에 따라 기준 조도 값을 설정하는 단계; 및
제1 조도 센서에서 측정된 조도 값 및 상기 기준 조도 값을 근거로 발광 수단의 조도를 제어하는 단계;
를 포함하는 조명 제어 방법.
제 16 항에 있어서,
상기 기준 조도 값을 설정하는 단계는,
시간에 따른 상기 기준 조도 값이 설정된 조도 테이블을 이용하여, 상기 기준 조도 값을 구분된 시간대에 따라 설정하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 방법.
제 16 항에 있어서,
일출몰 시각을 판단하고, 상기 일출몰 시각을 기준으로 시간대를 구분하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 방법.
제 18 항에 있어서,
기상청 서버로부터 일출몰 시각 정보를 수신하는 단계;
를 더 포함하되,
상기 기준 조도 값을 설정하는 단계는,
수신된 상기 일출몰 시각 정보를 이용하여, 상기 일출몰 시각에 따라 구분된 시간대에 따라 상기 기준 조도 값을 설정하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 방법.
제 18 항에 있어서,
제2 조도 센서를 이용하여 외부 광원에 대한 조도를 측정하는 단계;
를 더 포함하되,
상기 기준 조도 값을 설정하는 단계는,
상기 제2 조도 센서에서 측정된 조도 값을 근거로 판단한 일출몰 시각을 기준으로 구분된 시간대에 따라 상기 기준 조도 값을 설정하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 방법.
제 20 항에 있어서,
상기 제2 조도 센서를 통해 하루 중 조도 변화가 가장 적은 시간대에 조도 값을 측정하여, 기저 조도 값을 산정하는 단계;
를 더 포함하되,
상기 시간대를 구분하는 단계는,
상기 제2 조도 센서를 통해 측정된 조도 값과 상기 기저 조도 값을 비교하여, 상기 일출몰 시각을 판단하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 방법.
제 21 항에 있어서,
상기 시간대를 구분하는 단계는,
상기 제2 조도 센서를 통해 측정된 일정 수의 조도 값에 대한 평균값이 상기 기저 조도보다 일정 크기 이상이고, 상기 평균값이 시간의 지남에 따라 증가하는 경우에는 일출 시각을 판단하거나, 상기 평균값이 시간의 지남에 따라 감소하는 경우에는 일몰 시각을 판단하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 방법.
제 20 항에 있어서,
상기 시간대를 구분하는 단계는,
상기 제2 조도 센서에서 측정된 조도 값을 근거로 일정 시간 동안의 조도 변화량을 계산하고, 상기 조도 변화량을 이용하여 상기 일출몰 시각을 판단하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 방법.
제 16 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발광 수단의 조도를 제어하는 단계는,
비례 제어, 미분 제어 및 적분 제어 중 어느 하나 혹은 이들의 조합으로 상기 발광 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 방법.
제 24 항에 있어서,
상기 발광 수단의 조도를 제어하는 단계는,
상기 비례 제어, 미분 제어 및 적분 제어 중 적어도 하나에 대한 제어 계수를 주기적으로 갱신하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 방법.
제 25 항에 있어서,
상기 발광 수단의 조도를 제어하는 단계는,
조명 제어의 응답 특성에서 지연시간을 조절하여 상기 제어 계수를 갱신하되, 조명 제어의 목표치인 변경된 상기 기준 조도 값에 도달하는 응답 시간이 최소가 되도록 상기 제어 계수를 설정하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 방법.
제 25 항 또는 제 26 항에 있어서,
상기 발광 수단의 조도를 제어하는 단계는,
24시간을 주기로 상기 제어 계수를 갱신하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 방법.
제 16 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 따른 조명 제어 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
제 24 항에 따른 조명 제어 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.