KR20180028408A - 저에너지 건축물 - Google Patents

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KR20180028408A
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light
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브라이언 맥도널드
크리스 오닐
달린 실
마크 클라크
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엑스 테크 피티와이 리미티드
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Abstract

본 발명은 건축물에 관한 것이다. 건축물은 분산된 전원과 분산된 전원으로부터 전력을 공급받는 조명 시스템을 포함한다. 시스템은 분산된 전원에 결합된 분산된 조명을 포함한다. 커버가 각 조명을 덮도록 제공된다. 포토루미네선스가 각 커버에 존재하는다. 유리하게는, 조명은 커버로부터 비롯되는 포토루미네선스를 충전한다. 결과적으로, 커버는 수동적으로 방전하여 포토루미네선스에 의해 어둠 속에서 수동 조명을 제공한다. 건출물 조명 시스템은 조명이 꺼진 후에 또는 보조 발전기가 존재하지 않는 경우의 정전 시에 건축물 내의 근무시간 이후의 직원을 위해 조명을 제공한다.

Description

저에너지 건축물
본 발명은 일반적으로 저에너지 건축물 조명 시스템 내의 저에너지 건축물에 관한 것이다. 본 발명은 많은 수의 분산된 조명(distributed lights)을 갖는 공장 및 사무용 건축물과 같은 상업용 건축물에 대한 특정 적용례를 갖는다.
본 명세서 내에서 임의의 종래 기술에 대한 참조는 종래 기술이 보편적이고 일반적인 지식의 일부를 형성한다는 것을 인정하거나 임의의 형태로 제안하지 않으며, 그렇게 받아들여져서도 안된다.
형광등은 가시 광선을 생성하기 위해 형광(fluorescence)을 사용하는 저압 수은-증기 가스 방전 램프(mercury-vapor　gas-discharge lamp)이다.
공장 및 사무용 건축물과 같은 상업용 건축물은 일반적으로 전력을 소비하는 전력 공급형 형광등으로 채워진다. 이러한 건축물은 보안을 위해서 또는 업무 중인 미화원 및 경비원과 같은 근무시간 이후의 직원들을 지원하기 위해 근무시간 후에도 적어도 부분적으로 조명이 켜진 채로 남아있다. 정전과 같은 경우에, 보조 발전기가 종종 건축물에 조명이 켜지도록 한다.
상업용 건축물의 분산된 (예컨대, 110V, 240V 등의) 전력 소비가 의도치 않게 높아질 수 있다. 실제로 조명이 불필요하게 켜져 있어, 불필요한 비용을 발생시킬 뿐만 아니라 환경에 해를 끼치게 된다. 지구촌 전등 끄기 행사(Earth Hour)는 환경에 대한 헌신의 상징으로서, 3월 마지막 토요일의 오후 8:30부터 9:30까지 한 시간 동안 건축물 소유자에게 불필요한 조명을 끄도록 독려하는 전지구적 운동이다. 일 년에 한 시간으로 시작하였지만, 더 길어질 수도 있다.
출원인은 근무시간 이후의 조명을 위한 대안적인 저에너지 건축물에 대한 필요성을 인식했다.
본 발명의 일 양태에 따라, 분산된(distributed) 전원과, 분산된 전원으로부터 전력을 공급받는 조명 시스템을 포함하되, 조명 시스템은 분산된 전원에 결합된 분산된 조명(light)과, 각 조명을 덮는 커버(cover)와, 각 커버에 존재하는 포토루미네선스(photoluminescence)를 포함하는 건축물이 제시된다.
유리하게는, 조명은 커버에 존재하는 포토루미네선스를 충전한다. 결과적으로, 커버는 수동적으로 방전되어 포토루미네선스에 의해 어둠 속에서 수동 조명을 제공한다. 건축물 조명 시스템은 조명이 꺼진 이후에 또는 보조 발전기가 존재하지 않는 경우의 정전 시에 건축물 내의 근무시간 이후의 직원을 위해 조명을 제공한다. 포토루미네선스는 커버 내에 존재할 수 있다.
분산된 전원은 주 전원(예컨대, 204V), 배터리 및/또는 태양광 전지를 포함할 수 있다.
건축물은 조명을 순환 작동시키도록 구성된 액추에이터(actuator)를 포함할 수 있어서, 조명의 일부는 하나의 시간에 작동되고 나머지 조명은 동시에 작동되지 않되, 조명은 결국 모두 작동된다.
조명은 건축물 내의 구역에 배치될 수 있다. 건축물은 구역 내의 조명을 간격을 두고 작동시키는 액추에이터를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 구역의 작동 동안에, 일부 구역은 하나의 시간에 작동되고 다른 구역은 동시에 작동되지 않으나, 구역은 결국 모두 작동된다. 대안적인 실시예에서, 각 구역의 동시적인 작동 동안에, 일부의 조명은 하나의 시간에 작동되고 다른 조명은 동시에 작동되지 않는다. 각 구역은 각각의 층에 연관될 수 있다. 각 구역은 각 방 또는 복도에 연관될 수 있다.
건축물은 구역 내의 모션을 감지하는 모션 센서와 감지된 모션에 응답하여 구역 내의 조명을 작동시키는 액추에이터를 포함할 수 있다.
조명은 뱅크에 배치될 수 있어서, 뱅크의 일부는 하나의 시간에 작동되고 다른 뱅크는 동시에 작동되지 않지만, 뱅크는 결국 모두 작동된다.
건축물은 상업용 건축물일 수 있다. 건축물은 공장일 수 있다. 건축물은 사무용 건축물일 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따라, 분산된 전원에 결합된 조명과, 조명을 덮는 커버와, 커버에 존재하는 포토루미네선스를 포함하는 건축물 조명 시스템이 제시된다.
시스템은 조명에 전력을 공급하는 분산된 전원을 더 포함할 수 있다. 전원은 간격을 두고 조명을 작동시키는 액추에이터를 포함할 수 있다. 액추에이터는 타이머를 포함할 수 있다. 타이머는 가변적일 수 있다. 간격은 규칙적인 간격(예컨대, 매 시간마다)일 수 있다. 전원의 듀티 사이클은 10% 미만(예컨대, 매 시간당 6분 미만)일 수 있다.
조명은 형광등을 포함할 수 있다. 조명은 하나 이상의 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있다. 시스템은 형광등과 유사한 형태를 갖고 LED를 지지할 수 있다. 일 실시예에서, LED는 LED 스트립을 포함한다. 다른 실시예에서, LED는 패널에 포함된다. 패널은 평면일 수 있다.
조명은 고광도의 백색광을 발할 수 있다. 조명은 저광도의 자외선을 발할 수 있다. 조명은 고광도 및 저광도의 빛을 발할 수 있다. 고광도 및 저광도의 빛은 각각의 광원으로부터 발광된다.
커버는 디퓨저를 포함할 수 있다. 커버는 튜브를 포함할 수 있다. 튜브는 형광등을 수용하는 크기를 가질 수 있다. 커버는 패널을 포함할 수 있다. 패널은 평면일 수 있다.
조명은 광원을 포함하는 베이스(base)를 포함할 수 있다. 베이스는 나사식(thread) 또는 삽입형(bayonet) 부품을 포함할 수 있다. 커버는 베이스를 캡핑하는 캡(cap)을 포함할 수 있다. 캡은 평평한 형태, 돔 형태 또는 아치형일 수 있다.
시스템은 커버와 조명을 함께 연결하는 연결부를 더 포함할 수 있다. 연결부는 조명의 경계를 이루는 프레임을 포함할 수 있다. 조명 시스템은 이동형일 수 있다. 커버는 반투명할 수 있다.
바람직하게는, 포토루미네선스는 코팅이 아니며 커버 전체에 분산될 수 있다. 포토루미네선스는 커버 전체에 혼합될 수 있다. 커버는 전체적으로 0.25% 내지 35%의 포토루미네선스를 포함할 수 있다.
포토루미네선스는 5% 내지 65%의 포토루미네선스 화합물을 포함하는 포토루미네선스 발광 안료 마스터 배치(photoluminescent luminous pigment master batch)의 형태를 취할 수 있다. 마스터 배치는 커버를 형성하도록 의도된 베이스 재료에 부합하는 플라스틱 캐리어 내에 통합될 수 있다.
커버는 고분자 물질(polymeric material)을 포함할 수 있다. 커버는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리아미드(PA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA) 또는 다른 유사한 경질(hard) 고분자 물질을 포함할 수 있다. 커버는 몰딩될 수 있다. 커버는 사출 성형될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따라, 분산된 전원에 결합되는 조명을 덮고 포토루미네선스를 포함하는 건축물 조명 커버가 제시된다.
본 발명의 다른 양태에 따라, 분산된 전원으로부터 전력을 공급받는 조명을 덮는 건축물 조명 커버를 제조하는 방법이 제시되며, 방법은 폴리머(polymer) 내에 포토루미네선스를 추가하는 단계를 포함한다.
추가하는 단계는 폴리머의 전체에 포토루미네선스를 분산시키거나 혼합하는 단계를 포함할 수 있다. 분산시키는 단계는 폴리머 전체에 포토루미네선스를 혼합하는 단계를 포함할 수 있다. 혼합하는 단계는 커버를 형성(압출 성형, 몰딩 등)하는 단계 이전에 발생할 수 있다. 대안적으로, 추가하는 단계는 커버를 형성하는 동안에 발생할 수 있다.
방법은 폴리머 및/또는 포토루미네선스를 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 커버는 200 내지 250℃로 가열되는 폴리머 및/또는 포토루미네선스로 사출 성형될(injection molded) 수 있다. 커버는 190 to 220℃로 가열되는 폴리머 및/또는 포토루미네선스로 압출 성형될(extruded) 수 있다.
방법은 폴리머 및/또는 포토루미네선스를 냉각시키는 단계를 포함할 수 있다. 냉각시키는 단계는 제어될 수 있다.
본 상세한 설명은 분산된 전원에 결합되는 자외선(UV) 조명과, 포토루미네선스를 포함하고 조명에 의해 충전되는 발광기를 포함하는 건축물 조명 시스템을 더 개시한다.
본 발명의 다른 양태에 따라, 분산된 전원에 연결되고 고광도의 빛과 저광도의 빛을 발할 수 있는 조명과, 포토루미네선스를 포함하고 조명에 의해 충전되는 발광기를 포함하는 건축물 조명 시스템이 제시된다.
본 발명의 다른 양태에 따라, 적어도 하나의 백색 LED와 적어도 하나의 자외선(UV) LED를 포함하는 조명과, 포토루미네선스를 포함하고 조명을 덮는 커버를 포함하는 조명 배치가 제시된다.
유리하게는, LED는 저전력을 소비한다. 백색 LED는 일반적으로 포토루미네선스를 충전하기 위해 지속적으로 동작될 수 있다. 백색 LED는 근무시간 이후에 꺼질 수 있다. 그 후, 포토루미네선스가 어둠 속에서 수동적으로 방전하여 근무시간 이후의 직원을 위해 수동 조명을 제공한다. UV LED는 백색 LED가 작동되는 경우보다 근무시간 이후의 직원에게 불쾌감을 덜 주면서 포토루미네선스를 재충전하도록 활성화될 수 있다.
조명 배치는 UV LED에 전력을 공급하는 배터리를 포함할 수 있다. 배터리는 재충전형일 수 있다. 배터리는 긴 수명의 리튬철인산염(LiFePO4) 배터리일 수 있다. 조명 배치는 배터리를 재충전하는 재충전기를 포함할 수 있다. 재충전기는 주 전원 또는 태양광 전원으로부터 전력을 공급받을 수 있다.
조명 배치는 LED를 작동시키는 액추에이터를 포함할 수 있다. 조명 배치는 모션을 감지하는 모션 센서를 포함할 수 있고, 액추에이터는 감지된 모션에 응답하여 LED 중 하나 또는 모두를 작동시킬 수 있다. 액추에이터는 타이머를 포함할 수 있다. 타이머는 포토루미네선스의 수동 밝기를 제어하기 위해 UV LED의 듀티 사이클(예컨대, 5초 켜짐, 5분 꺼짐)을 변경하기 위해 프로그램가능하고 가변적일 수 있다.
LED는 커버를 따라 연장하는 스트립의 형태일 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, LED는 조명의 일 단부 또는 양 단부에서 장착될 수 있다. 조명 배치는 커버 내에서 빛을 반사시키는 적어도 하나의 반사기를 포함할 수 있다. 반사기는 커버의 중심부에 위치될 수 있다. 조명 배치는 커버 내에서 빛을 포커싱하는 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다.
UV LED는 포토루미네선스를 최대로 충전하기 위해 약 365nm의 파장을 가질 수 있다. 커버는 폴리프로필렌 또는 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)와 같은 열가소성 물질을 포함할 수 있다. 포토루미네선스는 커버의 전체에 분산될 수 있다. 조명 배치는 종래의 형광등을 대신해 장착되는 대체 장치일 수 있다. 대체 장치는 단일 단부로부터 전력을 공급받을 수 있다.
본 명세서에 설명된 임의의 특징은 발명의 범위 내에 있는 본 명세서에 설명된 임의의 하나 이상의 다른 특징과 임의의 조합으로 결합될 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징, 실시예 및 변형예는 본 발명을 수행하기 위해 당업자에게 충분한 정보를 제공하는 하기의 상세한 설명으로부터 파악될 수 있다. 상세한 설명은 어떤 방식으로든 본 발명의 전술한 요약의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다. 상세한 설명은 하기의 다수의 도면에 대해 참조할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 저에너지 사무용 건축물의 개략적인 측면도이다.
도 1b는 조명 구역을 도시하는 도 1a의 사무용 건축물의 한 층에 대한 평면도이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 공장 건축물의 투시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건축물 조명 시스템의 투시도이다.
도 4a는 도 1의 조명 시스템의 블록도이다.
도 4b는 조명 뱅크의 순환된 작동을 도시하는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조립되지 않은 건축물 조명 시스템의 투시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조립되지 않은 건축물 조명 시스템의 투시도이다.
도 7은 도 6의 조립된 건축물 조명 시스템의 다른 투시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 건축물 조명 시스템의 투시도이다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 가정용 조명 부품의 투시도이다.
도 9b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가정용 조명 부품의 투시도이다.
도 9c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가정용 조명 부품의 투시도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 건축물 조명 시스템의 투시도이다.
도 11은 도 10의 조명 시스템을 포함하는 조명 대체 장치를 도시하는 블록도이다.
도 12는 도 11에 도시된 조명 대체 장치의 개략도이다.
도 13은 도 12의 조명 대체 장치의 다양한 종단 캡의 전면도를 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 도 1에 도시된 바와 같은 저에너지 사무용 건축물(2)이 제공된다. 다층 건축물(2)은 건축물(2) 전체에 조명을 켜기 위해 주 전압을 공급하는 분산된(distributed) 전원을 포함한다. 분산된 전원은 주 전원(예컨대, 150V 또는 240V), 배터리 저장 시스템 및 배터리를 충전하기 위해 건축물(2)의 지붕에 설치된 태양광 전지를 포함한다. 건축물(2)은 분산된 전원으로부터 전력을 공급받고 하기에 상세하게 설명되는 조명 시스템(100)을 더 포함한다.
도 1b에서, 조명 시스템(100)은 건축물(2) 내의 구역(4, 6, 8)에 배치된 많은 분산된 조명을 포함한다. 각 구역(4, 6, 8)은 건축물(2)의 소정의 층(10)(도 1a)의 일 부분에 연관된다. 건축물(2)은 하기에 상세히 설명되며 간격을 두고 구역(4, 6, 8) 내의 조명을 작동시키는 액추에이터(202)를 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예는 분산된 조명(22)의 광대한 배열을 또한 포함하는 공장 또는 창고 건축물(20)에 관한 것이다.
건축물 조명 시스템(100)의 단일 조명(22)이 도 3에 도시된다. 조명 시스템(100)은 내부 형광등(102)(즉, 전력 공급형 조명)과 형광등(102)을 덮는 U자 형태의 디퓨저(104)(즉, 커버)를 포함한다. 디퓨저(104)는 형광등(102)을 지지하기 위한 형광등 홀더(106)에 끼워 맞춰진다(snap fit). 포토루미네선스(Photoluminescence)가 디퓨저(104) 내에 포함된다.
유리하게는, 형광등(102)이 통상적인 사용시에 작동되면 디퓨저(104) 내의 포토루미네선스를 충전한다. 형광등(102)이 비활성화되면, 디퓨저(104)는 수동적으로 방전하고, 포노루미네선스에 의해 어둠 속에서 수동 조명(passive illumination)을 제공한다. 건축물 조명 시스템(100)은 조명이 꺼진 후에 업무를 수행하는 건축물(2) 내의 근무 시간 이후의 직원들을 위해서 또는 보조 발전기가 존재하지 않는 경우에 정전 발생 시에 충분한 수동 조명을 제공한다.
도 4a에서, 시스템(100)은 건축물(2) 내의 각 형광등(102)에 전력을 공급하는 프로그램형 전원(200)을 더 포함한다. 전원(200)은 간격을 두고 각 형광등(102)을 작동시키는 가변 타이머 액추에이터(202)를 포함한다. 간격은 일반적으로 규칙적인 간격(예컨대, 매 시간마다)이다. 각 형광등(102)에 대한 전원(200)의 듀티 사이클은 일반적으로 10% 미만이며, 이는 매시간 당 6분 미만의 형광등 작동에 해당하며, 매시간의 나머지 시간 동안 건축물을 수동적으로 비추기 위해 디퓨저(104) 내의 포토루미네선스에 충분한 충전을 제공한다. 따라서, 전체 시간 동안에 형광등(102) 당 전력 소비가 매우 적다. 타이머 액추에이터(202)의 간격 및 듀티 사이클은 전력 소비 및 수동 조명을 변경시키도록 변경될 수 있다.
액추에이터(202)는 조명(102)의 작동을 순환시키는 저에너지 모드로 구성되어, 조명(102)의 일부가 작동되고 다른 조명(102)은 동시에 작동되지 않지만, 조명(102)은 결국 모두 작동된다.
일 실시예에서, 구역(4, 6, 8)의 작동 동안에, 일부 구역(예컨대, 4)이 하나의 시간에 작동되고(즉, 모든 조명이 켜짐) 다른 구역(예컨대, 6, 8)은 동시에 작동되지 않지만(즉, 모든 조명이 꺼짐), 구역(4, 6, 8)은 결국 순환을 통해 모두 작동된다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 조명은 별개의 뱅크(80a, 80b, 80c)에 배치될 수 있어서, 일부 뱅크(예컨대, 80a)는 하나의 시간에 작동되고, 다른 뱅크(예컨대, 80b, 80c)는 동시에 작동되지 않으나, 순환 동안에 모든 뱅크(80a, 80b, 80c)가 결국 작동된다. 뱅크(80)는 이러한 방식으로 상이한 구역(4, 6, 8)에서 동시에 작동될 수 있어서, 각 구역(4, 6, 8)의 동시적인 작동 동안에, 일부 조명은 하나의 시간에 작동되고 다른 조명은 동시에 작동되지 않지만, 조명은 결국 순환을 통해 모두 작동된다. 각 구역(4, 6, 8)에 대해서, 뱅크는 반복되기 전에 80a, 80b, 80c의 순서로 잠깐동안 작동된다.
각 구역(4, 6, 8)은 층(10)의 일부, 각 층(10) 각 방 또는 복도에 관계될 수 있다.
일 실시예에서, 액추에이터(202)의 작동은 구역(4, 6, 8) 내에 다양하게 설치될 수 있는 모션 검출 센서 또는 센서들의 스위칭을 통해 문제의 구역(4, 6, 8)에서의 모션의 검출시에도 발생할 수 있다. 이러한 모션 감지 작동은 정상적인 사용 기간 에도 사용될 수 있어서, 모션이 감지될 때까지 조명이 꺼지고, 포토루미네선스에 의해 수동 조명을 제공할 수 있고, 구역(4, 6, 8)에서 모션 감지시 전력이 켜진다.
도 5에서는, 대안적인 조명 시스템(300)이 내부 형광등(102)(즉, 조명) 및 형광등(102)을 수용하고 덮는 크기를 갖는 튜브형 커버(302)를 포함한다. 커버(302)는 전술한 바와 같은 수동 조명을 제공하는 포토루미네선스를 포함한다. 조명 시스템(300)은 또한 전원(200)을 포함한다.
도 6에서는, 대안적인 조명 시스템(400)이 발광 다이오드(LED)의 내부 스트립(402)(즉, 공동 조명)을 포함한다. 튜브형 커버(406)가 스트립(402)을 수용하고 덮기 위해 제공된다. 커버(406)는 전술한 바와 같은 수동 조명을 제공하는 포토루미네선스를 포함한다. 조명 시스템(400)은 또한 전원(200)을 포함한다.
도 7에서는, 시스템(400)이 형광등(102)과 같은 형태를 가질 수 있어서, 시스템(400)은 형광등(102)을 용이하게 대체하여 홀더(106)에 삽입될 수 있다. 커버(406)는 반사성 물질(예컨대, 알루미늄)로 형성되는 하부 절반부(half)(408)와 포토루미네선스를 포함하는 반투명 고분자 물질(translucent polymeric material)로 형성되는 상부 절반부(410)를 갖는 두 개의 절반부를 포함한다.
커버(104, 302, 406, 410)는 압출 성형(extruded), 주조(cast) 또는 몰딩될(molded) 수 있다. 포토루미네선스는 코팅 형태가 아니며, 대신에 커버(104, 302, 406, 410)에 고르게 분산되고, 커버(104, 302, 406, 410)는 0.25% 내지 35%의 포토루미네선스를 포함하되 이는 결국 상대적으로 고가인 포토루미네선스에 따라 조도(illumination intensity) 및 제품의 가격을 변화시키도록 달라질 수 있다. 포토루미네선스는 미국특허 제8801967호에 개시된 물질의 형태를 취할 수 있다.
가루형의 포토루미네선스가 캐리어에 추가되도록 마스터 배치(master batch)에 제공되고, 80 마이크론(micron) 미만, 60 마이크론 미만, 40 마이크론 미만 또는 20 마이크론 미만의 입자 크기를 갖는다. 입자 크기가 작을수록 폴리머 전체에 포토루미네선스의 분산이 촉진되어 더 밝고 더 오래 지속되는 수동 조명이 초래된다. 입자의 크기가 작을수록 투명하고 반투명한 폴리머에 적합하다. 입자의 크기가 클수록 더 불투명한 폴리머에 유리하여 입자가 수동 조명을 강화시키는 표면쪽으로 끌려간다.
커버(104, 302, 406, 410)는 일반적으로 초기에 펠럿화된(pelletized) 플라스틱 화합물로 형성된다. 플라스틱 화합물은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리아미드(PA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리 염화 비닐(PVC), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA) 및/또는 다른 유사한 경질 폴리머 물질을 포함할 수 있다. 포토루미네선스는 과립 물질(granular material)이며, 결과 혼합물을 사출 성형 또는 압출 성형하기 전에 플라스틱 화합물을 통해 혼합된다.
커버(104, 302, 406, 410)를 제조하는 방법이 간략하게 설명된다.
먼저, 포토루미네선스가 폴리머 전체에 추가되고 혼합되어 결과 혼합물 내에 고르게 분산된다.
다음으로, 혼합물은 PP로 사출 성형을 위해 200 내지 250 ℃로, 그리고 압출 성형을 위해 190 내지 220 ℃로 가열된다.
다음으로, 커버(104, 302, 406, 410)가 형성된다. 커버(104, 302, 406, 410)는 가열된 혼합물을 사출 성형 또는 압출 성형함으로써 형성된다.
다음으로, 폴리머와 포토루미네선스를 포함하는 커버(104, 302, 406, 410)는 커버(104, 302, 406, 410)를 경화하도록 제어된 방식으로 냉각된다.
포토루미네선스 혼합 가열 혼합물을 사용하는 열가소성 형성 공정 동안 온도를 주의깊게 조절해야 한다. 커버 형성 중 과도한 온도 또는 지나치게 빠른 냉각 속도(주변 환경에서)는 커버 개발이 불량해져 재료 및 성능이 저하되게 할 수 있다. 그러나 신속한 냉각은 깨끗한 사출 성형 마무리를 제공하여 일반적으로 바람직하기 때문에 균형이 요구된다. 압출 냉각은 점진적인 공정으로 진행되는 경향이 있다.
건축물은 일반적으로 전술한 수백 개의 조명 시스템을 포함한다. 전술한 바와 같이, 지속적인 능동 조명을 대신하는 수동 조명은 시스템의 전력 소비 및 운영 비용을 크게 감소시킨다. 낮에는 정규 직원을 위해 조명이 완전히 활성화된다. 밤에는 조명이 모두 비활성화되어 수동 조명이 몇 시간 동안 제공되거나 조명이 간헐적으로 켜지면서 포토루미네선스를 충전한다. 포토루미네선스의 양은 변화되어 결국 특정 적용례에 대한 수동 조명의 강도 및 지속 시간을 변화시킬 수있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 건축물 조명 시스템(500)을 도시한다. 박형 시스템(500)은 평면 패널의 형태로 제공된 하나 이상의 LED를 갖는 평평한 LED 베이스(502)를 포함한다. 또한, 시스템(500)은 포토루미네선스를 포함하는 평면 패널 커버(504)를 포함한다. 커버(504)는 LED 베이스(502)에 인접하여 위치한다. 직사각형 프레임(506)은 LED 베이스(502)(즉, 조명)에 접하고 커버(504)와 LED 베이스(502)를 함께 연결하기 위한 연결부로서 기능한다. 바람직하게는, 시스템(500)은 평평한 평면이어서 건축물의 천정 또는 벽에 장착하기에 적합하다.
도 9a 내지 도 9c는 주거용 건축물 조명 시스템에서 분산된 전원에 결합하기 위한 3 개의 가정용 조명 부품(900a, 900b, 900c)을 도시한다. 각각의 조명 부품(900)은 내부 광원(미도시)을 포함하는 나사식 베이스(904)를 포함하는 조명(902)을 포함한다. 각각의 조명 부품(900)은 조명(902)을 덮는 포토루미네선스를 포함하는 커버(906)를 더 포함한다. 커버(906)는 베이스(904)를 캡핑하기 위한 캡의 형태이다. 커버(906)는 돔 형태(도 9a), 편평한 형태(도 9b) 또는 약간의 아치형(도 9c)일 수 있다. 일 실시예에서, 베이스(904)는 삽입형(bayonet) 부품을 포함할 수 있다.
도 10에서는, 대안적인 조명 시스템(1000)이 내부 듀얼 조명(1002)을 포함한다. 조명(1002)은 고광도의 백색광을 발하는 백색광 LED 스트립(1004)과 저광도의 자외선을 발하는 자외선 LED 스트립(1006)을 갖는다. 튜브형의 커버(406)가 조명(1002)을 덮고 포함하도록 제공된다. 커버(406)는 전술한 바와 같은 수동 조명을 제공하는 포토루미네선스를 포함한다. 조명 시스템(1000)은 전원(200)을 더 포함한다.
통상적인 사용시에, 백색광 LED(1004)는 건축물 구역을 비추기 위해 작동된다. 그러나, 실제로 튜브형 커버(4063)를 충전하기 위해 고광도의 백색광 LED(1004)을 주기적으로 켜고 끄는 것은 근무시간 이후의 직원에게 시각적인 불쾌감을 주고 산만하게 한다. 따라서, 백색광 LED(1004)는 근무시간 이후에 영구적으로 꺼지고, 자외선(UV) LED(1006)가 대신해서 튜브형 커버(406)를 충전하기 위해 주기적으로 켜지고 꺼진다. 이러한 방식으로, 저광도의 UV 순환은 근무시간 이후의 직원에게 덜 감지되면서 튜브형 커버(406)를 빠르게 충전한다.
자외선 LED(1006)는 커버(406)를 충전할 때 백색광 LED(1004)가 소비하는 것보다 전력을 더 적게 소비한다. 자외선 LED(1006)는 또한 커버(406)를 더 빠르게 충전한다. 따라서, 일부 적용례에서는 자외선 LED(1006) 만이 제공된다.
또한, 커버(406)는 임의의 다른 유형의 포토루미네선스 발광기로 교체될 수 있다. 예를 들어, 조명(1002)은 포토루미네선스 패널의 가장자리를 둘러쌀 수 있다.
도 11은 조명 시스템(1000)을 포함하는 통합된 조명 대체 장치(1100)를 도시한다. 조명 대체 장치(1100)는 종래의 형광등을 대신해 장착되는 대체 장치이다. 전술한 바와 같이, 조명 시스템(100)은 적어도 하나의 백색광 LED(1004) 및 적어도 하나의 자외선(UV) LED(1006)를 포함하는 조명(1002)을 포함한다. 튜브형 커버(406)는 포토루미네선스를 포함하고 조명(1002)을 덮는다.
바람직하게는, LED(1004, 1006)는 적은 전력을 소비한다. 백색 LED(1004)는 일반적으로 포토루미네선스를 충전하기 위해 지속적으로 동작된다. 백색 LED(1004)는 근무시간 이후에는 꺼진다. 포토루미네선스는 어둠 속에서 수동적으로 방전되고 근무시간 이후의 직원을 위한 수동 조명을 제공한다. UV LED(1006)는 바람직하게는 백색 LED(1004)를 작동시키는 것보다 근무시간 이후의 직원에게 불쾌감을 덜 주면서 포토루미네선스를 재충전하도록 활성화된다.
조명 대체 장치(1100)는 UV LED(1006)에 전력을 공급하기 위한 긴 수명의 리튬철인산염(LiFePO4) 재충전형 배터리(1102)를 포함한다. 조명 대체 장치(1100)는 배터리(1102)를 재충전하기 위한 재충전기(1104)를 포함한다. 재충전기(1104)는 주전원 또는 태양광 전원(1108)으로부터 전력을 공급받는다.
조명 대체 장치(1100)는 LED(1004, 1006)를 작동시키기 위한 액추에이터(1110)를 포함한다. 액추에이터(1110)는 조명을 구동하기 위한 전압 조정기, 제어기 및 구동기 회로를 포함한다. 조명 대체 장치(1100)는 모션을 감지하는 모션 센서(1112)를 더 포함한다. 액추에이터(1110)는 감지된 모션에 응답하여 LED(1004, 1006) 중 하나 또는 모두를 작동시킨다.
액추에이터(1110)는 또한 타이머(1114)를 포함한다. 타이머(1114)는 소프트웨어 (1116)를 포함하고, 포토루미네선스의 수동 밝기를 제어하기 위해 UV LED(1006)의 듀티 사이클(예를 들어, 5 초 켜짐, 5 분 꺼짐)을 가변적으로 변경하도록 프로그램가능하다.
LED(1004, 1006)는 전형적으로 도 10에 도시된 바와 같은 튜브형 커버(406)를 따라 연장되는 스트립 형태이다. 대안적으로 또는 추가적으로, 도 12에 도시된 바와 같이, LED(1004, 1006)는 단부 캡(1200) 내의 조명 대체 장치(1100)의 일 단부 또는 양 단부에서 장착될 수 있다. 조명 대체 장치(1100)는 커버(406) 내에서 빛을 반사시키기 위한 중앙 거울 반사기(1202)를 포함한다.
도 13을 참조하면, 다양한 단부 캡 구성이 가능하다. 각 단부 캡(1200)은 장착된 LED(1004, 1006)를 포함하여 빛이 커버(406)를 따라 투과된다. LED(1004, 1006)는 각지고(angled) 방향성을 가질 수 있다. 디퓨저가 또한 투과된 빛을 확산시키기 위해 제공될 수 있다. 각각의 종단 캡(1200)은 커버(406)에서 빛을 포커싱하기 위한 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다.
UV LED(1006)는 포토루미네선스를 최대로 충전하기 위해 약 365nm의 파장을 갖는다. 커버(406)는 포토루미네선스가 전체적으로 분산되고 전술한 바와 같이 형성되는 폴리프로필렌 또는 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)와 같은 열가소성 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 조명 대체 장치(1100)는 표준 형광등과 대조적으로 단일 단부로부터 전력을 공급받을 수 있다.
본 기술분야에 속하는 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 많은 실시예 및 변형예가 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.
일 실시예에서, 포토루미네선스는 5 % 내지 65 %의 포토루미네선스 화합물을 함유하는 포토루미네선스 발광 안료(luminous pigment) "마스터 배치"의 형태를 취한다. 마스터 배치는 커버의 바디를 형성하기 위해 베이스 고분자 물질에 부합되고 추가되는 고분자(또는 플라스틱) 캐리어 내에 통합된다.
모든 실시예는 도 4를 참조하여 설명된 타이머 회로를 사용하여 전술한 바와 같이 주기적으로 켜지고 꺼질 수 있는 것을 이해할 것이다.
법령에 따라, 본 발명은 구조적 또는 방법적인 특징에 대해 다소 특정된 언어로 기술되었다. 본 발명은 본 명세서에 기술된 수단이 본 발명을 실시하는 바람직한 형태를 포함하기 때문에 도시되거나 설명된 특정한 특징에 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다.
본 명세서 전체에 걸쳐 '일 실시예' 또는 '실시예'에 대한 참조는 실시예와 관련하여 설명된 특정한 특징, 구조 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함됨을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 다양한 곳에서 '일 실시 예에서' 또는 '실시예에서'라는 문구의 출현은 모두 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 또한, 특정 특징, 구조 또는 특성은 하나 이상의 조합으로 임의의 적합한 방식으로 결합될 수 있다.

Claims (48)

  1. 분산된(distributed) 전원과,
    상기 분산된 전원으로부터 전력을 공급받는 조명 시스템을 포함하되,
    상기 조명 시스템은
    상기 분산된 전원에 결합된 분산된 조명(light)과,
    각 조명을 덮는 커버(cover)와,
    각 커버에 존재하는 포토루미네선스(photoluminescence)를 포함하는
    건축물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 포토루미네선스는 상기 커버 내에 있거나 상기 커버 전체에 분산되는(dispersed)
    건축물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 분산된 전원은 주 전원, 배터리 및/또는 태양광 전지를 포함하는
    건축물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 건축물은 상기 조명을 순환 작동시키도록 구성된 액추에이터(actuator)를 포함하여, 상기 조명의 일부는 하나의 시간에 작동되고 나머지 조명은 동시에 작동되지 않되, 상기 조명은 결국 모두 작동되는
    건축물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명은 상기 건축물 내의 구역(zone)에 배치되는
    건축물.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 구역 내의 상기 조명을 간격을 두고 작동시키는 액추에이터를 더 포함하는
    건축물.
  7. 제 5 항에 있어서,
    각 구역은 각각의 층 또는 각각의 방 또는 복도와 연관되는
    건축물.
  8. 제 5 항에 있어서,
    구역 내의 모션을 감지하는 모션 센서와, 감지된 모션에 응답하여 상기 구역 내의 조명을 작동시키는 액추에이터를 더 포함하는
    건축물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 건축물은 상업용 건축물, 공장 또는 사무용 건축물인
    건축물.
  10. 분산된 전원에 결합된 조명과,
    상기 조명을 덮는 커버와,
    상기 커버에 존재하는 포토루미네선스를 포함하는
    건축물 조명 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 건축물 조명 시스템은 간격을 두고 상기 조명을 작동시키는 액추에이터를 더 포함하는
    건축물 조명 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 액추에이터는 가변 타이머를 포함하는
    건축물 조명 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 간격은 규칙적인 간격이고/간격이거나 상기 전원의 듀티 사이클은 10% 미만인
    건축물 조명 시스템.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 조명은 형광등을 포함하는
    건축물 조명 시스템.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 조명은 하나 이상의 발광 다이오드(LED)를 포함하는
    건축물 조명 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 건축물 조명 시스템은 형광등과 유사한 형태이며, 상기 LED를 지지하는
    건축물 조명 시스템.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 LED는 LED 스트립(strip)을 포함하거나, 상기 LED는 패널에 포함되는
    건축물 조명 시스템.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 조명은 백색광(white light) 및 자외선을 발할 수 있는
    건축물 조명 시스템.
  19. 제 10 항에 있어서,
    상기 커버는 디퓨저(diffuser), 튜브 또는 패널을 포함하는
    건축물 조명 시스템.
  20. 제 10 항에 있어서,
    상기 조명은 광원을 포함하는 베이스(base)를 포함하고, 상기 커버는 상기 베이스를 캡핑하는 캡(cap)을 포함하는
    건축물 조명 시스템.
  21. 제 10 항에 있어서,
    상기 커버와 조명을 함께 연결하는 연결부를 더 포함하되, 상기 연결부는 상기 조명의 가장자리를 이루는 프레임을 포함하는
    건축물 조명 시스템.
  22. 제 10 항에 있어서,
    상기 포토루미네선스는 코팅이 아니며, 상기 커버 전체에 분산되거나 혼합되는
    건축물 조명 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 커버는 전체적으로 0.25% 내지 35%의 포토루미네선스를 포함하는
    건축물 조명 시스템.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 포토루미네선스는 5% 내지 65%의 포토루미네선스 화합물을 포함하는 포토루미네선스 발광 안료 마스터 배치(photoluminescent luminous pigment master batch)의 형태를 취하는
    건축물 조명 시스템.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 마스터 배치는 상기 커버를 형성하는 의도된 베이스 재료에 부합하는 플라스틱 캐리어 내에 통합되는
    건축물 조명 시스템.
  26. 제 22 항에 있어서,
    상기 커버는 고분자 물질(polymeric material), 바람직하게는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리아미드(PA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA) 또는 다른 유사한 경질(hard) 고분자 물질을 포함하는
    건축물 조명 시스템.
  27. 분산된 전원에 결합되는 조명을 덮고 포토루미네선스를 포함하는 건축물 조명 커버.
  28. 분산된 전원으로부터 전력을 공급받는 조명을 덮는 건축물 조명 커버를 제조하는 방법으로서,
    상기 방법은 폴리머(polymer) 내에 포토루미네선스를 추가하는 단계를 포함하는
    방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 추가하는 단계는 상기 폴리머의 전체에 상기 포토루미네선스를 분산시키거나 혼합하는 단계를 포함하는
    방법.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 폴리머 및/또는 상기 포토루미네선스를 가열하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 커버는 200 내지 250℃로 가열되는 상기 폴리머 및/또는 상기 포토루미네선스로 사출 성형되거나(injection molded), 상기 커버는 190 to 220℃로 가열되는 상기 폴리머 및/또는 상기 포토루미네선스로 압출 성형되는(extruded)
    방법.
  32. 제 28 항에 있어서,
    상기 포토루미네선스는 캐리어에 추가되는 마스터 배치로 제공되며, 80 마이크론 미만, 60 마이크론 미만, 40 마이크론 미만 또는 20 마이크론 미만의 입자 크기를 갖는
    방법.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 포토루미네선스는 미국특허 제8801967호에 개시된 임의의 포토루미네선스인
    방법.
  34. 분산된 전원에 결합되는 자외선(UV) 조명과,
    포토루미네선스를 포함하고 상기 조명에 의해 충전되는 발광기를 포함하는
    건축물 조명 시스템.
  35. 분산된 전원에 연결되고 고광도(higher intensity)의 빛과 저광도의 빛을 발할 수 있는 조명과,
    포토루미네선스를 포함하고 상기 조명에 의해 충전되는 발광기를 포함하는
    건축물 조명 시스템.
  36. 적어도 하나의 백색 LED와 적어도 하나의 자외선(UV) LED를 포함하는 조명과,
    포토루미네선스를 포함하고 상기 조명을 덮는 커버를 포함하는
    조명 배치.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 UV LED에 전력을 공급하는 재충전형 배터리와, 상기 배터리를 재충전하는 재충전기를 더 포함하는
    조명 배치.
  38. 제 36 항에 있어서,
    상기 LED들을 작동시키는 액추에이터를 더 포함하는
    조명 배치.
  39. 제 38 항에 있어서,
    모션을 감지하는 모션 센서와, 감지된 모션에 응답하여 상기 LED들 중 하나 또는 모두를 작동시키는 상기 액추에이터를 더 포함하는
    조명 배치.
  40. 제 38 항에 있어서,
    상기 액추에이터는 상기 포토루미네선스의 수동적인 밝기(brightness)를 제어하기 위해 상기 UV LED의 듀티 사이클을 변경시키도록 프로그램가능하고 가변적인 타이머를 포함하는
    조명 배치.
  41. 제 36 항에 있어서,
    상기 LED들은 상기 커버를 따라 연장되는 스트립 형태인
    조명 배치.
  42. 제 36 항에 있어서,
    상기 LED들은 상기 조명의 하나의 단부 또는 양 단부에 장착되는
    조명 배치.
  43. 제 36 항에 있어서,
    상기 커버 내에서 빛을 반사하는 적어도 하나의 반사기를 더 포함하는
    조명 배치.
  44. 제 36 항에 있어서,
    상기 커버 내에서 빛을 포커싱하는 적어도 하나의 렌즈를 더 포함하는
    조명 배치.
  45. 제 36 항에 있어서,
    상기 UV LED는 상기 포토루미네선스를 최대로 충전하기 위해 약 365nm의 파장을 갖는
    조명 배치.
  46. 제 36 항에 있어서,
    상기 커버는 폴리프로필렌 또는 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)와 같은 열가소성 물질을 포함하는
    조명 배치.
  47. 제 36 항에 있어서,
    상기 포토루미네선스는 상기 커버의 전체에 분산되거나 혼합되는
    조명 배치.
  48. 제 36 항에 있어서,
    상기 조명 배치는 종래의 형광등을 대신해 장착되는 대체 장치인
    조명 배치.
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