KR20180044457A - 태양광 직접조명 시스템을 위한 지능형 햇빛 및 led 방광 장치, 및 지능형 햇빛 및 led 방광 장치 제어 방법 - Google Patents

Abstract

태양광 직접조명 시스템을 위한 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치 및 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치 제어 방법이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치는, 실내 공간에 조사되는 햇빛, 및 LED(Light Emitting Diode) 중 적어도 하나의 광에 대한 조도값을 측정하는 측정부와, 상기 측정된 조도값에 대한 합산값이, 기 설정된 제1 목표 지령값과 일치하는지 판단하고, 일치하지 않으면, 상기 제1 목표 지령값과 상이한 제2 목표 지령값을 재설정하는 설정부, 및 상기 제2 목표 지령값에 따라 방광부를 제어하여, 상기 실내 공간으로 조사되는 광량을 조정하는 제어부를 포함한다.

Description

태양광 직접조명 시스템을 위한 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치, 및 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치 제어 방법{INTELLIGENT SUNLIGHT AND LED IRRADIATION APPARATUS FOR SUNLIGHT DIRECT LIGHTING SYSTEM, AND METHOD FOR CONTROLLING INTELLIGENT SUNLIGHT AND LED IRRADIATION APPARATUS}

본 발명은 상시 일정한 조도값을 요구하는 전기조명의 전력 소모량 감소를 위해 햇빛과 LED(Light Emitting Diode)를 함께 사용하는 태양광 직접조명 시스템에 관한 것으로, 출력하려는 햇빛 및 LED의 조도값과, 실제로 출력되는 햇빛 및 LED의 조도값을 정확하게 동기화 하기 위한 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치, 및 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 태양광 직접조명 시스템은 반사경과 렌즈의 간단한 물리적 구성을 통해 야외 자연광을 집광하고 집광된 자연광을 광 케이블 형태로 실내에 공급(분광 및 방광)하여 실내조명에 활용하는 시스템이다.

이러한 태양광 직접조명 시스템은 낮 시간 동안 전기조명을 야외 자연광(햇빛)으로 대체하여 전력 소모량을 줄이고 이를 통해 전력 공급을 위한 화력발전의 가동 수를 줄여 대기오염의 주범인 온실가스를 감축할 수 있다.

뿐만 아니라, 태양광 직접조명 시스템은 햇빛 자체가 지니고 있는 다양한 생리 활성 작용을 사용자가 자신의 주거환경인 실내에서 체험하게 할 수 있다.

일례로, 태양광 직접조명 시스템은 사용자의 주거환경을 개선하는 것은 물론, 사용자의 학습 및 생산 능률을 향상시키고, 심적인 안정감을 통해 우울증을 예방하는 등의 다양한 효과를 가지고 있어, 그 적용범위가 넓은 고부가가치 신재생 에너지 활용 기술이다.

이와 같이 태양광 직접조명 시스템은 전력 사용 유지비 절감을 통해 새로운 부가가치를 창출할 수 있는 환경 친화적인 시스템으로서 이미 국내에 보급되어 있으나 대부분 해외 수입에 의존하고 있는 실정이다.

도 1은 종래의 일실시예에 따른 태양광 직접조명 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 일실시예에 따른 태양광 직접조명 시스템(100)은, 집광부(110), 분광기(120) 및 방광기(130)를 포함하여 구성되며, 각 구성요소들은 광 케이블로 상호 연결되어 작동할 수 있다.

집광부(110)는 주간 동안에 야외 자연광(햇빛)을 집광하는 기능을 하며, 집광 모듈, 집광판 및 태양광 추적기를 포함하여 구성될 수 있다. 집광 모듈은 반사경과 렌즈의 조합으로 구성되어 집광판에 적재될 수 있고, 실시간으로 태양의 위치를 추적할 수 있는 GPS 센서 융합형 태양광 추적기와 결합될 수 있다.

분광기(120)는 태양광 분기, 분배를 위한 통합용 광커플러를 이용하여 구현되며, 여러 곳에서 집광한 햇빛을 모으는 합광부와, 햇빛을 필요로 하는 곳에 집광한 햇빛을 분산시켜 공급하는 분광부를 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 분광기(120)는 건물 층 별로 설치된 실내 조명등에 햇빛을 공급할 수 있다.

방광기(130)는 분광기(120)에 의해 공급된 햇빛을 이용하여, 실내 공간에 조명을 제공하는 기능을 하며, 예컨대 태양광 조명등으로 구현될 수 있다.

도 2는 종래의 일실시예에 따른 태양광 직접조명 시스템에서, 태양광의 변화에 따라 실내 조명을 조정하는 일례를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 종래의 일실시예에 따른 태양광 직접조명 시스템은, 주간 시간에 집광한 야외 자연광(햇빛)을 실내 조명으로 활용하고 있기 때문에, 도 2의 (ⅰ)과 같이 기상이 양호한 경우에는 햇빛을 활용해 실내 조명을 용이하게 제공할 수 있지만, 도 2의 (ⅱ)와 기상이 악화되어 태양광의 집광이 줄어들게 되면 이러한 태양광의 변화가 그대로 반영되어 실내 공간에 조명을 제공하기 어려울 수 있다.

이에 따라, 도 2의 (ⅲ)처럼 기상 악화, 구름 양 증가 등과 같은 환경적 요소 변화에 무관하게 조명의 출력을 일정하게 유지시키기 위해, 햇빛과 LED를 함께 이용하는 방광기(130)에 대한 기술이 제안되고 있다.

이러한 햇빛과 LED를 함께 이용하는 방광기(130)에서는, 햇빛의 유입량을 진단하여 목표 조도값의 부족분을 LED 출력을 이용하여 보상함으로써 최종적으로 햇빛의 유입량에 의존하지 않고 최종적으로 방광되는 조명의 조도값을 일정하게 유지시켜 줄 수 있다.

한편, 햇빛 및 LED의 조도 출력(조도값)은 서로 다른 특성을 가지기 때문에, 햇빛과 LED의 조도 출력을 정확하게 비교 및 제어하기 위해서는, 각각의 조도 출력을 절대적 단위로 변환하는 동기화 과정이 요구된다. 이를 통해, 조도 출력의 증가 또는 감소에 따른 실제 밝기의 증감 폭이 같고, 조도 출력이 같은 경우에는 실제로 밝기가 일치하도록 할 필요가 있다.

이에 따라, 광 센서를 이용하여 햇빛의 밝기 값을 전압 레벨로 변환하여, 전압 레벨로 변환된 LED 조명의 밝기와 비교 함으로써 햇빛과 LED의 조도 출력을 비교하는 기술이 이용되고 있다.

하지만, 광 센서를 통한 조도 측정 과정과, 전압 레벨로의 변환 과정 및 전달 과정에서 발생되는 다양한 외란 및 비선형적 불확실성 요소에 의해, 방광기에서 출력하려는 햇빛 및 LED의 목표 조도값과, 실제로 방광기에서 출력되는 햇빛 및 LED의 실제 조도값 사이에는 오차가 내포되는 문제점이 발생할 수 있다.

표 1에 도시한 바와 같이, 기존의 일반 조명 장치 및 조명 시스템에서는 햇빛의 조도값이 그대로 조명 장치의 조도값의 변화에 종속되고 있기 때문에, 기상 변화 및 기타 환경적 요인을 직접적으로 받는 햇빛의 특징상 모든 밝기 영역의 조도를 출력할 수 없는 문제가 있다.

이에 따라, LED의 목표 조도값에 따라 방광기에서 LED 출력을 디밍 제어하는 경우에 조도 출력의 전 영역(즉, 조도 출력의 0%~100%)에서 정확한 양의 조도값이 출력되도록 할 필요가 있다.

일반적으로 디밍 제어에 많이 사용하는 펄스 폭 변조 디밍 제어 방식은, 파장의 변화가 없어 유연하고 안정적인 조도 출력이 가능하지만, 낮은 출력 영역(0%~20%)에서 조도 제어의 선형성이 보장되지 않는 단점을 가지고 있고, 또한, 아날로그 변조 디밍 제어 방식은, 전 영역에서 정확한 조도 출력이 가능하여 선형성은 보장되지만, 낮은 출력 영역과 높은 출력 영역에서 빛의 파장이 변화하기 때문에 사용자에게 피로감을 줄 수 있다.

이에 따라, 출력하려는 햇빛 및 LED의 조도값(목표 지령값)과, 실제로 출력되는 햇빛 및 LED의 조도값(실제 조도값)을 동기화하고, LED 출력을 보다 정밀하고 유연하게 디밍 제어할 수 있는 기술이 요구된다.

본 발명의 실시예는 기존 태양광 직접조명 시스템에서 집광부와 분광기를 통해 방광기로 전달된 태양광의 광량에 따라 조명장치의 조도가 결정되므로 기상 악화 등에 의한 환경적인 요인에 의해 실용화가 어렵다는 점을 해결하기 위한 것으로, 햇빛과 LED를 함께 사용하여 실내 조명의 조도값을 자동으로 일정하게 유지할 수 있는 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치, 및 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예는 현재 실내 공간에 조사되는 햇빛과 LED의 조도값과, 집광 장치로부터 전달되는 햇빛의 유입량에 관한 조도값을 이용하여, 동기화 알고리즘을 통해, 서로 다른 특성을 갖는 햇빛과 LED 간 조도 레벨을 정확히 일치시킨 뒤, 햇빛과 LED를 조사하는 방광부로, 정확한 조도 출력을 위한 목표 지령값을 전송하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예는 태양광이 높은 조도 출력을 발생시키기 위해 낮은 조도 출력을 발생시켜야 하는 LED 보조 조명의 디밍 제어 시, 펄스 폭 변조 방식을 사용할 경우 선형성이 보장되지 않아 햇빛과 LED의 최종 합성 조명의 조도값에 대한 항상성 유지가 어렵고, 아날로그 변조 방식을 사용할 경우 최종 합성 조명의 파장에 대한 항상성 유지가 어렵다는 문제점을 해결하기 위해, 펄스 폭 변조 방식과 아날로그 변조 방식을 혼합한 형태의 하이브리드 디밍 제어 방식을 적용하여, LED 출력의 전 영역에서 정해진 양의 조도값이 출력되도록 조도의 세기를 조절하여, LED 출력을 위한 디밍 제어의 선형성을 보장하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예는 LED 출력을 위한 디밍 제어의 선형성을 확보한 상태에서 조도 측정부를 통해 발생하는 측정 오차와 디밍 제어 시 발생하는 입 출력 간 제어 오차를 구한 뒤, 제어부로 목표 지령값을 전송 시 반영하여, 햇빛 및 LED 출력을 위한 목표 지령값과, 실제 조도값을 정확하게 일치시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예는 실내 공간에 조사되는 햇빛과 LED 중 적어도 하나의 광에 대해 측정된 조도값에 대한 합산값이, 기 설정된 제1 목표 지령값과 일치하는지 판단하고, 일치하지 않으면, 제1 목표 지령값과 상이한 제2 목표 지령값을 재설정하고, 제2 목표 지령값에 따라 방광부를 제어하여, 실내 공간으로 조사되는 광량을 조정 함으로써, 광 센서를 통한 조도 측정 과정과, 전압 레벨로의 변환 과정 및 목표 지령값 전달 과정에서 발생되는 다양한 외란 및 비선형적 불확실성 요소에 의한 오차를 보상하여, 실내로 조사되는 햇빛의 조도값과 LED의 조도값의 합산값이, 제2 목표 지령값과 같아지도록 동기화 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예는 각 구성요소를 세분화, 모듈화하여 분산 배치 함으로써, 동식물의 분포나 먼지, 기상 상태 등의 외부 요소에 의한 영향을 제거하고 설비의 유연성을 증대시켜 비용을 감소시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치는, 실내 공간에 조사되는 햇빛, 및 LED(Light Emitting Diode) 중 적어도 하나의 광에 대한 조도값을 측정하는 측정부와, 상기 측정된 조도값에 대한 합산값이, 기 설정된 제1 목표 지령값과 일치하는지 판단하고, 일치하지 않으면, 상기 제1 목표 지령값과 상이한 제2 목표 지령값을 재설정하는 설정부, 및 상기 제2 목표 지령값에 따라 방광부를 제어하여, 상기 실내 공간으로 조사되는 광량을 조정하는 제어부를 포함한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 직접조명 시스템을 위한 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치 제어 방법은, 실내 공간에 조사되는 햇빛, 및 LED 중 적어도 하나의 광에 대한 조도값을 측정하는 단계와, 상기 측정된 조도값에 대한 합산값이, 기 설정된 제1 목표 지령값과 일치하는지 판단하고, 일치하지 않으면, 상기 제1 목표 지령값과 상이한 제2 목표 지령값을 재설정하는 단계, 및 상기 제2 목표 지령값에 따라 방광부를 제어하여, 상기 실내 공간으로 조사되는 광량을 조정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 일사량 변화, 구름의 이동 및 강한 풍압 등의 자연적 요소에 의해 변화하는 태양광의 조도값과 무관하게, 햇빛과 LED를 함께 사용하여 실내 조명의 조도값을 자동으로 일정하게 유지할 수 있는 태양광 직접조명 시스템의 구현이 가능하다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 불규칙적인 조도 변화에 의한 실내 조명 조도값의 항상성 유지와 관련된 문제를 해결하고, 일반 조명 장치, 조명 시스템, 지능형 조명 시스템에 비해 주간 시간대 전력 사용량을 대략 20% 이상 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 자동 조도 동기화 시스템 및 하이브리드 디밍 제어 시스템의 적용을 통해 햇빛 및 LED의 조도 오차율, 파장 변화를 제거할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 조명 밝기의 선형성 오차 유지 범위를 대략 1% 내로 줄일 수 있고, 전력 소모량을 최소 10%, 전류 변위폭을 최소 20% 감소시킬 수 있어, 자연광 채광 시스템의 하나인 태양광 직접조명 시스템의 경제성 및 실용성을 확보할 수 있다.

도 1은 종래의 일실시예에 따른 태양광 직접조명 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 일실시예에 따른 태양광 직접조명 시스템에서, 태양광의 변화에 따라 실내 조명을 조정하는 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 5는 도 4에 도시한 햇빛 조도 측정부 및 LED 조도 측정부를 구현하는 회로도를 도시한 도면이다.
도 6은 측정된 조도값에 대한 오차를 자동으로 동기화 하는 과정을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치에서, 조도 제어부의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 8은 방광부 제어를 위한 목표 지령값과, 제어 후 실제 출력된 광에 대한 조도값을 동기화하는 과정을 도시한 도면이다.
도 9는 도 4에 도시한 디밍 제어부에서, 하이브리드 디밍 제어 방식을 구현하기 위한 회로도를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 직접조명 시스템을 위한 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치 제어 방법의 순서를 도시한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 응용프로그램 업데이트 장치 및 방법에 대해 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

일례로, 본 발명의 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치는, 집광된 햇빛과 LED를 이용하여 실내 공간에 조명을 제공하는 태양광 직접조명 시스템(예를 들어, 태양광 조명등)의 내부에 포함되어 구현될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치의 구성을 도시한 블록도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치(300)는, 측정부(310), 설정부(320), 제어부(330) 및 방광부(340)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치(300)는, 산출부(350), 메모리부(360) 및 변환부(370)를 각각 추가하여 구성할 수 있다.

측정부(310)는 실내 공간에 조사되는 햇빛, 및 LED(Light Emitting Diode) 중 적어도 하나의 광에 대한 조도값을 측정한다.

예를 들어, 도 4를 참조하면, 측정부(310)는 실내 공간으로 조사되는 햇빛의 출력 조도값을 측정하는 햇빛 조도 측정부(404), 및 실내 공간으로 조사되는 LED의 출력 조도값을 측정하는 LED 조도 측정부(405)를 포함하여 구성될 수 있다.

햇빛 조도 측정부(404) 및 LED 조도 측정부(405)는 각각 도 5에 도시한 회로도와 같이, 복수의 선형 광 센서(501), 전류 증폭기(502) 및 선형 보정 필터(503)를 포함하여 구성될 수 있다.

광 센서(501)는 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치(300)의 설치 위치 또는 규격에 따라 상이한 특성을 가질 수 있다. 즉, 광 센서(501)를 구성하는 포토 다이오드, 포토 레지스터 및 포토 트랜지스터의 특성과, 전류 증폭기(502)에 따라, 측정부(310)는 실제 조도의 밝기와는 다른 출력 전압을 조도값으로서 측정할 수 있다.

또한, 측정부(310)는 같은 종류의 광 센서(501)를 사용하는 경우에도 생산과정에서 포함되는 오차 요소에 의해 미세하게 다른 출력 전압을 발생시켜 조도값을 측정할 수도 있다.

이와 같이, 측정부(310)에 의해 측정된 햇빛 및 LED에 대한 조도값에는, 광(햇빛 및 LED)이 광 센서(501)를 통과 함에 따라 발생되는 측정 관련 오차값이 포함될 수 있다.

설정부(320)는 상기 측정된 조도값에 대한 합산값이, 기 설정된 제1 목표 지령값과 일치하는지 판단하고, 일치하지 않으면, 상기 제1 목표 지령값과 상이한 제2 목표 지령값을 재설정한다.

여기서, 제1 목표 지령값 또는 재설정되는 제2 목표 지령값은, 방광부(340)를 통해 출력(조사)하려는 광(햇빛 또는 LED)에 대한 조도값으로서, 설정부(320)는 집광 장치(380)로부터 획득한 햇빛의 유입량에 따라, 햇빛 또는 LED를 사용하여 일정하게 유지하려는 실내 공간에 대한 희망 밝기를 고려하여, 제1 목표 지령값 또는 제2 목표 지령값을 설정할 수 있다.

즉, 설정부(320)는 제어부(330)를 통해, 설정된 목표 지령값을 방광부(340)로 전달하여 상기 목표 지령값에 상응하는 햇빛 또는 LED가 방광부(340)에서 실내 공간으로 조사되도록 할 수 있다.

설정부(320)는 측정부(310)를 통해 측정한 현재 방광부(340)에서 조사되는 햇빛과 LED에 대한 조도값을 합산하고, 조도값의 합산값이, 기 설정된 제1 목표 지령값과 일치하면, 출력하려는 제1 목표 지령값과 실내 공간에 실제로 출력되고 있는 광의 조도값 사이에 오차값이 포함되지 않아 동기화 된 상태로 보고, 기존에 설정된 제1 목표 지령값을 그대로 유지할 수 있다.

이에 따라, 후술하는 제어부(330)에서는, 기 설정된 제1 목표 지령값에 따라 방광부(340)에서 햇빛 또는 LED가 실내 공간으로 조사되도록 방광부(340)를 제어할 수 있다.

이때, 설정부(320)는 조도값의 합산값이, 기 설정된 제1 목표 지령값과 일치하지 않으면, 출력하려는 제1 목표 지령값과 실내 공간에 실제로 출력되고 있는 광의 조도값 사이에 오차값이 포함되어 동기화가 필요한 상태로 보고, 상기 오차값을 사전에 고려하여 새로운 제2 목표 지령값을 설정할 수 있다.

즉, 설정부(320)는 제1 목표 지령값을 설정하기 위한 동기화 알고리즘에 상기 오차값을 적용하여, 상기 제1 목표 지령값을, 제2 목표 지령값으로 재설정할 수 있다.

일례로, 산출부(350)는 상기 제1 목표 지령값에 따라 방광부(340)를 통해 조사한 광의 실제 조도값을 메모리부(360)로부터 리드하고, 상기 실제 조도값과, 상기 측정된 조도값과의 차감 연산을 통해, 오차값을 산출한다. 설정부(320)는 상기 오차값을 동기화 알고리즘에 반영하여, 상기 제2 목표 지령값을 재설정할 수 있다.

예를 들어, 도 6을 참조하면, 산출부(350)는 lux 미터와 같이 원하는 조도값을 조사할 수 있는 장치에 의해 조사되는 햇빛의 조도값을 조도 측정부(602)를 통해 측정하여 획득한 조도값

을, 조사하였던 실제 햇빛의 조도값

에서 차감하여, 실제 햇빛이 햇빛-LED 동기화 알고리즘(605)에 전달되는 동안 발생하는 모든 외란의 합

을 산출할 수 있다.

또한, 산출부(350)는 lux 미터와 같이 원하는 조도값을 조사할 수 있는 장치에 의해 조사되는 LED의 조도값을 조도 측정부(602)를 통해 측정하여 획득한 조도값

을, 조사하였던 실제 햇빛의 조도값

에서 차감하여, 실제 LED가 햇빛-LED 동기화 알고리즘(605)에 전달되는 동안 발생하는 모든 외란의 합

을 산출할 수 있다.

설정부(320)는 햇빛-LED 동기화 알고리즘(605)에 의해 기 설정된 제1 목표 지령값에, 햇빛에 대한 오차값

과, LED에 대한 오차값

을 각각 반영하여, 제2 목표 지령값을 재설정할 수 있다.

다른 일례로, 변환부(370)는 측정된 조도값을, ADC(Analog-Digital Converter)를 통해 디지털 데이터로 제1 변환하고, 디지털 데이터로 제1 변환한 조도값을, 전압 및 조도세기 관계식에 따라 전압 레벨 단위로 제2 변환한다.

산출부(350)는 상기 실제 조도값에서, 상기 제1 및 제2 변환한 조도값을 차감하여, 상기 오차값을 산출할 수 있다.

설정부(320)는 조도값의 측정을 수행하는 측정부(310) 내 광 센서(501)로 상기 광이 통과 함에 따라 발생되는 측정 관련 오차값, 상기 제1 및 제2 변환 시 발생되는 변환 관련 오차값, 및 상기 방광부에서 상기 제1 목표 지령값에 따라 상기 광을 조사하는 동안 발생되는 조사 관련 오차값 중 적어도 하나를 포함하는 상기 오차값을 반영하여, 상기 제2 목표 지령값을 재설정할 수 있다.

예를 들어, 도 6을 참조하면, 변환부(370)는 ADC(Analog-Digital Converter)(603)에서 햇빛 조도의 세기를 나타내는 아날로그 전압신호

를 디지털로 변환한 뒤, 조도 측정부(602) 내 광 센서가 갖는 조도세기-전압 변환을 위한 관계식(604, 일반적으로 데이터시트에 기재되어 있음)을 다시 이용하여, 조도세기의 디지털 값

으로 변환한 뒤, 햇빛-LED 동기화 알고리즘(605)의 첫 번째 입력 값으로 지정할 수 있다.

또한, 변환부(370)는 ADC(607)에서 LED 조도의 세기를 나타내는 아날로그 전압신호

를 디지털로 변환한 뒤, 조도 측정부(602) 내 광 센서가 갖는 조도세기-전압 변환 관계식(608, 일반적으로 데이터시트에 기재되어 있음)을 다시 이용하여 조도세기의 디지털 값

으로 변환한 뒤, 햇빛-LED 동기화 알고리즘(605)의 두 번째 입력 값으로 지정할 수 있다.

산출부(350)는 햇빛-LED 동기화 알고리즘(605)을 이용하여, 실제 햇빛과 LED이 조도 측정부(602)를 통과할 때 발생하는 외란(오차)과, 햇빛에 대한 전압-조도세기의 관계식, LED에 대한 전압-조도세기의 관계식이 갖는 불확실성 요소, ADC 변환 시 발생하는 외란, 햇빛 제어부와 디밍 제어부의 입력값인 지령 제어 조도값

(609),

(610)(제1 목표 지령값)이 각각의 제어부를 통과하여 실제 빛의 형태로 조사되어

,

이 되는 동안 발생하는 외란(오차값)을 산출할 수 있다.

설정부(320)는 상기 오차값을 보상하는, 새로운 형태의 제어 지령 값(제2 목표 지령값)을 햇빛 제어부 및 디밍 제어부를 포함하여 구성되는 제어부(330)로 출력할 수 있다.

제어부(330)는 상기 제2 목표 지령값에 따라 방광부(340)를 제어하여, 상기 실내 공간으로 조사되는 광량을 조정한다.

즉, 제어부(330)는 상기 제2 목표 지령값에 따라, 방광부(340)에서 조사하려는 햇빛 또는 LED에 대한 실제 조도값을 조정하고, 상기 실제 조도값에 상응하여 방광부(340)에서 조사(출력)되는 햇빛 또는 LED의 광량을 조정할 수 있다.

이때, 제어부(330)는 집광 장치(380)로부터 획득한 햇빛의 유입량과 제2 목표 지령값과의 관계에 따라, 햇빛 또는 LED에 대한 실제 조도값을 조정할 수 있다.

일례로, 제어부(330)는 집광 장치(380)로부터 획득한 햇빛의 유입량이, 상기 제2 목표 지령값을 초과하면, 방광부(340) 내 햇빛 방광부(341)에서 조사하는 햇빛에 대한 실제 조도값을, 상기 제2 목표 지령값으로 조정할 수 있다.

즉, 제어부(330)는 집광 장치(380)로부터 획득한 햇빛의 유입량이, 상기 제2 목표 지령값을 초과하게 되면, LED 없이 햇빛 만으로 실내 공간에 충분한 실내 밝기를 유지할 수 있다고 판단하고, 햇빛에 대한 실제 조도값을 상기 제2 목표 지령값으로 조정하고, LED에 대한 실제 조도값을 '0'으로 조정할 수 있다.

제어부(330)는 메모리부(360)에 기록된 햇빛에 대한 실제 조도값을 상기 제2 목표 지령값으로, LED에 대한 실제 조도값을 '0'으로 갱신할 수 있다.

이에 따라, 제어부(330)는 방광부(340) 내 LED 방광부(342)를 제어하지 않고, 햇빛 방광부(341)에서 상기 실제 조도값에 따른 햇빛이 조사되도록 제어할 수 있다.

다시 말해, 제어부(330)는 상기 제2 목표 지령값으로 조정된 상기 햇빛에 대한 실제 조도값에 따라, 필터를 적용하여 햇빛 방광부(341)에서 조사하는 햇빛의 광량을 조정할 수 있다. 즉, 제어부(330)는 필터를 통해, 유입된 햇빛 중에서 상기 햇빛에 대한 실제 조도값 만큼의 햇빛이 햇빛 방광부(341)에서 조사되도록 할 수 있다.

다른 일례로, 제어부(330)는 집광 장치(380)로부터 획득한 햇빛의 유입량이, 상기 제2 목표 지령값 미만이면, 방광부(340) 내 햇빛 방광부(341)에서 조사되는 햇빛에 대한 실제 조도값 및 방광부(340) 내 LED 방광부(342)에서 조사되는 LED에 대한 실제 조도값에 대한 합산값이, 상기 제2 목표 지령값에 도달하도록 조정할 수 있다.

또한, 제어부(330)는 상기 제2 목표 지령값에서, 상기 햇빛의 유입량에 기초하여 조정한 상기 햇빛에 대한 실제 조도값을 차감하여, 상기 LED에 대한 실제 조도값을 조정할 수 있다.

즉, 제어부(330)는 집광 장치(380)로부터 획득한 햇빛의 유입량이, 상기 제2 목표 지령값 보다 부족하면, LED와 햇빛을 함께 사용해야 실내 공간에 충분한 실내 밝기를 유지할 수 있다고 판단하고, 햇빛의 유입량('60)에 따라 햇빛에 대한 실제 조도값('60')을 조정하고, 햇빛에 대한 실제 조도값과 LED에 대한 실제 조도값의 합산값이, 제2 목표 지령값('100')에 도달하도록, LED에 대한 실제 조도값('40')을 조정할 수 있다.

이에 따라, 제어부(330)는 햇빛 방광부(341)에서 필터를 적용하지 않고 유입된 햇빛('60')이 햇빛 방광부(341)에서 조사되도록 하고, LED에 대한 실제 조도값('40')에 따라 LED 방광부(342)에서 LED가 조사되도록 할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따르면, 현재 실내 공간에 조사되는 햇빛과 LED의 조도값과, 집광 장치로부터 전달되는 햇빛의 유입량에 관한 조도값을 이용하여, 동기화 알고리즘을 통해, 서로 다른 특성을 갖는 햇빛과 LED 간 조도 레벨을 정확히 일치시킨 뒤, 햇빛과 LED를 조사하는 방광부로, 정확한 조도 출력을 위한 목표 지령값을 전송 함으로써, 햇빛 및 LED 출력을 위한 목표 지령값과, 실제 조도값을 정확하게 일치시킬 수 있다.

실시예에 따라, 제어부(330)는 LED에 대한 실제 조도값에 따라, LED 방광부(342)에서 LED를 조사하도록 디밍 제어하는 경우, 아날로그 변조 디밍(dimming) 제어 방식 및 펄스 폭 변조 디밍 제어 방식 중 적어도 하나의 하이브리드 디밍 제어 방식을 선택적으로 적용할 수 있다.

일반적으로 아날로그 방식으로 디밍 제어 시, LED 출력의 전 영역(0%~100%)에서 출력 제어의 선형성을 완벽히 보장할 수 있지만, 높은 출력 영역 대에서는 출력의 변화에 따라 빛의 파장이 달라져 조명의 색이 변화하게 되어 사용자가 불편함을 느낄 수 있고, 펄스 폭 변조 방식으로 디밍 제어 시 조도 출력의 전 영역에서 파장의 변화가 없으나, 낮은 출력의 영역(0%~20%)에서의 조도 출력 제어의 선형성이 보장되지 않으므로 디밍 제어의 선형성을 보장하기 어렵게 된다.

이에 따라, 제어부(330)는 하이브리드 디밍 제어 방식을 이용하여 LED의 출력 조도값이 제어 지령 조도값(LED에 대한 실제 조도값)과 일치하도록 제어할 수 있다.

구체적으로, 제어부(330)는 낮은 출력 영역에서는 아날로그 변조 디밍 제어 방식을 사용하고 높은 출력 영역에서는 펄스 폭 변조 디밍 제어 방식을 사용하는 하이브리드 디밍 제어 방식을 적용할 수 있다.

이를 통해, 제어부(330)는 LED 출력의 전 영역(조도 출력의 0%~100%)에서 보다 정확한 양의 조도값이 출력되도록 조도의 세기를 조절 함으로써, 선형성을 보장할 수 있다. 이 경우, 출력 조도의 변화 단계는 최소 20~100단계 일 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, LED 출력을 위한 디밍 제어의 선형성을 확보한 상태에서, 측정부(310)를 통해 발생하는 측정 오차와 디밍 제어 시 발생하는 입 출력 간 제어 오차를 반영하여, 햇빛 및 LED 출력을 위한 목표 지령값과, 실제로 출력되는 광의 조도값이 정확하게 일치되도록 할 수 있다.

또한, 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치(300)는 세분화, 모듈화 되어 개발 가능한 지능형 햇빛-LED 방광장치를 통해 동식물의 분포나 먼지, 기상 상태 등의 요소에 영향을 받지 않도록 각각의 부분을 배치 함으로써 외부 요소에 의한 영향을 제거하고 설비의 유연성을 증대시켜 비용을 감소할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따르면, 집광된 햇빛과 LED를 이용하여 실내 공간에 조명을 제공하는 태양광 직접조명 시스템에서, 기상 악화 등 환경 변화에 무관하게 실내 조명을 자동으로 일정하게 유지시킬 수 있고, 햇빛 및 LED 출력을 위한 목표 지령값과, 실제 조도값을 정확하게 일치시키는 동기화를 수행할 수 있고, LED 출력 제어 시 아날로그 변조 디밍 제어 방식 및 펄스 폭 변조 디밍 제어 방식 중 적어도 하나의 하이브리드 디밍 제어 방식을 선택적으로 적용하여, LED 출력의 전 영역에서 정해진 양의 조도값이 출력되도록 조도의 세기를 조절하여 선형성을 확보할 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치의 구성을 도시한 블록도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치(400)는, 햇빛-LED 동기화부(401), 햇빛 제어부(402), 디밍 제어부(403), 햇빛 조도 측정부(404), LED 조도 측정부(405), 햇빛 방광부(406) 및 LED 방광부(407)를 포함하여 구성될 수 있다.

햇빛-LED 동기화부(401)는 출력하려는 햇빛 및 LED의 조도값과, 실제로 출력되는 햇빛 및 LED의 조도값을 동기화하는 역할을 한다.

일례로, 햇빛-LED 동기화부(401)는 햇빛 조도 측정부(404) 및 LED 조도 측정부(405)를 통해, 현재 실내로 조사되는 햇빛의 조도값 및 LED의 조도값을 획득할 수 있다.

햇빛-LED 동기화부(401)는 현재 실내 공간에 조사되는 햇빛과 LED의 조도값과, 햇빛 집광부 및 전송부(집광 장치)로부터 전달되는 햇빛의 유입량에 관한 조도값을 이용하여, 동기화 알고리즘을 통해, 서로 다른 특성을 갖는 햇빛과 LED 간 조도 레벨을 정확히 일치시킨 뒤, 햇빛 방광부(406) 및 LED 방광부(407)로, 정확한 조도 출력을 위한 목표 지령값을 전송할 수 있다.

즉, 햇빛-LED 동기화부(401)는 현재 실내 공간에 조사되는 햇빛과 LED의 조도값의 합산값과, 햇빛 제어부(402) 및 디밍 제어부(403)로 전달하는 목표 지령값이 같아지도록 동기화 할 수 있다.

햇빛 제어부(402)는 필터를 이용하여 햇빛 방광부(406)를 제어하여, 햇빛 집광부 및 전송부로부터 햇빛 방광부(406)로 유입되는 햇빛의 조도값을, 상기 목표 지령값에 따른 햇빛에 대한 실제 조도값에 일치시킴으로써, 실내 공간으로 조사되는 햇빛의 광량을 조정할 수 있다.

햇빛 방광부(406)는 햇빛 집광부 및 전송부로부터 유입된 햇빛을 이용하여 실내 공간으로 햇빛을 조사할 수 있다.

디밍 제어부(403)는 상기 목표 지령값에 따른 LED에 대한 실제 조도값에 따라 LED 방광부(407)를 제어하여, 실내 공간으로 조사되는 LED의 광량을 조정할 수 있다.

디밍 제어부(403)는 햇빛 집광부 및 전송부로부터 전달된 햇빛의 유입량 만으로 상기 목표 지령값에 해당하는 햇빛을 조사할 수 없는 경우, 햇빛의 부족분을 LED로 채울 수 있다.

즉, 디밍 제어부(403)는 상기 목표 지령값에서 햇빛에 대한 실제 조도값을 차감하여 산출한 LED에 대한 실제 조도값에 따라, LED 방광부(407)에서 LED를 조사하도록 할 수 있다. LED 방광부(407)는 LED에 대한 실제 조도값에 상응하는 LED를 실내 공간으로 조사할 수 있다.

이때, 디밍 제어부(403)는 펄스 폭 변조 방식과 아날로그 변조 방식을 혼합한 형태의 하이브리드 디밍 제어 방식을 적용하여, LED 방광부(407)에서 조사되는 실제 조도값이, 상기 목표 지령값에 따른 LED에 대한 실제 조도값과 일치하도록 제어할 수 있다.

이를 통해, 디밍 제어부(403)는 LED 출력의 전 영역에서 정해진 양의 조도값이 출력되도록 조도의 세기를 조절하여, LED 출력을 위한 디밍 제어의 선형성을 보장할 수 있다.

햇빛 조도 측정부(404)는 햇빛 방광부(406)에서 실내 공간으로 조사되는 햇빛의 출력 조도값을 측정하여 햇빛-LED 동기화부(401)로 전달할 수 있다.

LED 조도 측정부(405)는 LED 방광부(407)에서 실내 공간으로 조사되는 LED의 출력 조도값을 측정하여 햇빛-LED 동기화부(401)로 전달할 수 있다.

이하, 도 5를 참조하여 햇빛 조도 측정부(404) 및 LED 조도 측정부(405)를 설명한다.

도 5는 도 4에 도시한 햇빛 조도 측정부 및 LED 조도 측정부를 구현하는 회로도를 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 햇빛 조도 측정부 및 LED 조도 측정부를 구성하는 회로도는, 복수의 선형 광 센서(501), 전류 증폭기(502) 및 선형 보정 필터(Linear Correct filter)(503)를 포함하여 구성될 수 있다.

광 센서(501)는 포토 다이오드(Photo diode), 포토 레지스터(Photo resister) 및 포토 트랜지스터(Photo transistor)를 사용하여 설계될 수 있다.

광 센서(501)를 구성하는 포토 다이오드, 포토 레지스터 및 포토 트랜지스터의 특성 및 전류 증폭기(502)에 따라, 공급 전압(Supply Voltage), 즉, 조도의 밝기 대비 출력 전압(Output Voltage)의 관계는 상이해질 수 있다.

또한, 광 센서(501)는 햇빛 조도 측정부(404) 및 LED 조도 측정부(405)의 설치 위치 또는 규격에 따라 서로 다른 특성을 가질 수 있으며, 같은 종류의 광 센서(501)를 사용하는 경우에도 생산과정에서 포함되는 오차 요소에 의해 미세하게 다른 출력 전압을 발생시킬 수 있다.

도 6은 측정된 조도값에 대한 오차를 자동으로 동기화 하는 과정을 도시한 도면이다.

도 6에는 햇빛-LED 동기화부(611)의 개략도가 도시되어 있다.

햇빛-LED 동기화부(611)는 태양광 직접조명 시스템에 적합하도록 조도 측정부(602)의 오차를 자동으로 동기화 할 수 있다.

광섬유를 통해 전달된 햇빛(601)에 대한 조도값

이 조도 측정부(602)로 들어가면, 조도 측정부(602) 내 광 센서에 의한 특정 관계식(604)에 의해, 조도값

은 전압 레벨 단위

로 변환되어 햇빛-LED 동기화부(611)로 전송된다.

햇빛-LED 동기화부(611)에서는 ADC(Analog-Digital Converter)(603)을 통해 햇빛 조도의 세기를 나타내는 아날로그 전압신호

를 디지털로 변환한 뒤, 조도 측정부(602) 내 광 센서가 갖는 조도세기-전압 변환을 위한 관계식(604, 일반적으로 데이터시트에 기재되어 있음)을 다시 이용하여, 조도세기의 디지털 값

으로 변환한 뒤, 햇빛-LED 동기화 알고리즘(605)의 첫 번째 입력 값으로 지정할 수 있다.

또한, 광섬유를 통해 전달된 LED(606)의 조도값

은, 조도 측정부(602) 내 광 센서에 의한 특정 관계식(608)에 의해 전압 레벨 단위

로 변환되어 햇빛-LED 동기화부(611)로 전송될 수 있다.

햇빛-LED 동기화부(611)에서는 ADC(607)을 통해 LED 조도의 세기를 나타내는 아날로그 전압신호

를 디지털로 변환한 뒤, 조도 측정부(602) 내 광 센서가 갖는 조도세기-전압 변환 관계식(608, 일반적으로 데이터시트에 기재되어 있음)을 다시 이용하여 조도세기의 디지털 값

으로 변환한 뒤, 햇빛-LED 동기화 알고리즘(605)의 두 번째 입력 값으로 지정할 수 있다.

햇빛-LED 동기화부(611)는 햇빛-LED 동기화 알고리즘(605)을 이용하여, 실제 햇빛과 LED이 조도 측정부(602)를 통과할 때 발생하는 외란(오차)과, 햇빛에 대한 전압-조도세기의 관계식, LED에 대한 전압-조도세기의 관계식이 갖는 불확실성 요소, ADC 변환 시 발생하는 외란, 햇빛 제어부와 디밍 제어부의 입력값인 지령 제어 조도값

(609),

(610)(제1 목표 지령값)이 각각의 제어부를 통과하여 실제 빛의 형태로 조사되어

,

이 되는 동안 발생하는 외란을 보상하는, 새로운 형태의 제어 지령 값(제2 목표 지령값)을 햇빛 제어부 및 디밍 제어부로 출력할 수 있다.

즉, 측정된 조도값을, ADC(603, 607)를 통해 디지털 데이터로 제1 변환하고, 디지털 데이터로 제1 변환한 조도값을, 전압 및 조도세기 관계식(604, 608)에 따라 전압 레벨 단위로 제2 변환하는 과정에서 변환 관련 오차값이 발생될 수 있다. 햇빛-LED 동기화부(611)는 실제 조도값에서, 상기 제1 및 제2 변환한 조도값을 차감하여, 상기 오차값을 산출할 수 있다.

구체적으로, 햇빛-LED 동기화 알고리즘(605)에 따라 햇빛의 조도값의 측정치에 대한 목표 지령값을 산출하는 과정에서 발생되는 오차 중에서, 측정 관련 오차는 수학식 1과 같이 표현되고, 조도 측정부(602)에서 ADC(603)로 갈 때 조도 측정부(602)에서 발생시키는 오차에 의해

은 측정 관련 외란

을 포함하게 된다.

또한, ADC(603)와 조도세기-전압 변환을 위한 관계식(604)을 거쳐 햇빛-LED 동기화 알고리즘(605)의 입력 값으로 변환하는 과정에서, 전압-조도세기 관계식(604)이 정확히 표현하지 못하는 비선형성과 외란요소

와, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 과정에서 발생하는 오차

를 포함하게 되어, 최종적으로 햇빛-LED 동기화 알고리즘(605)에 전송되는 조도값은 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.

수학식 1과 수학식 2로부터, 광섬유를 통해 나온 햇빛은, 수학식 3에 의해 최종적으로 디지털 값으로 변환되어 햇빛-LED 동기화 알고리즘(605)에 전달된다.

실제 햇빛의 조도값이 햇빛-LED 동기화 알고리즘(605)에 전달되는 동안 갖게 되는 각종 외란에 의한 오차값은 수학식 4로 표현된다.

또한, 실제 LED의 조도값이 햇빛-LED 동기화 알고리즘(605)에 전달되는 동안 발생하는 외란 요소 중 하나인 측정 관련 외란은 수학식 5로 표현될 수 있으며, 조도 측정부(602)에서 ADC(603)로 갈 때 조도 측정부(602)에서 발생시키는 외란(오차)에 의해

은 측정 관련 오차

을 포함할 수 있다.

또한, ADC(603)와 조도세기-전압 변환을 위한 관계식(604)를 통해 햇빛-LED 동기화 알고리즘(605)의 입력 값으로 변환하는 과정에서 전압-조도세기 관계식(604)이 정확히 표현하지 못하는 비선형성과 외란요소

와, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 과정에서 발생하는 오차

를 포함하게 되어, 최종적으로 햇빛-LED 동기화 알고리즘(605)에 전송되는 조도값은 수학식 6과 같이 표현될 수 있다.

수학식 5와 수학식 6으로부터, 광섬유를 통해 나온 LED는, 수학식 7에 의해 최종적으로 디지털 값으로 변환되어 햇빛-LED 동기화 알고리즘(605)에 전달된다.

실제 LED의 조도값이 햇빛-LED 동기화 알고리즘(605)에 전달되는 동안 발생되는 각종 외란에 의한 오차값은 수학식 8과 같이 표현된다.

실제로 조도 측정부(602)와 햇빛-LED 동기화부(611)를 구성하는 하드웨어를 구축한 뒤, lux 미터와 같이 원하는 조도값을 조사할 수 있는 장치에 의해 조사되는 햇빛의 조도값을 조도 측정부(602)를 통해 측정하여, 햇빛-LED 동기화부(611)의 프로세서를 통해

를 얻을 수 있고, 조사하였던 실제 햇빛의 조도값

을 알 수 있으므로, 이를 통해 실제 햇빛이 햇빛-LED 동기화 알고리즘(605)에 전달되는 동안 발생하는 모든 외란의 합

은 수학식 9를 통해 계산될 수 있다.

또한, 같은 방법으로 원하는 조도값을 조사할 수 있는 장치를 이용하여 조사된 LED의 조도값을 조도 측정부(602)를 통해 측정하여, 햇빛-LED 동기화부(611)의 프로세서를 통해

를 얻을 수 있고, 조사하였던 실제 빛의 조도값

을 알 수 있으므로 이를 통해 실제 LED가 햇빛-LED 동기화 알고리즘(605)에 전달되는 동안 발생하는 모든 외란의 합

은 수학식 10을 통해 계산될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치는, 제1 목표 지령값에 따라 방광부를 통해 조사한 광의 실제 조도값을 메모리부로부터 리드하고, 상기 실제 조도값과, 상기 측정된 조도값과의 차감 연산을 통해, 햇빛 및 LED가 햇빛-LED 동기화 알고리즘(605)에 전달되는 동안 발생하는 모든 외란의 합, 오차값을 산출하고, 상기 오차값을 동기화 알고리즘에 반영하여, 상기 제2 목표 지령값을 재설정할 수 있다.

이와 같이, 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치는, 현재 실내 공간에 조사되는 햇빛과 LED의 조도값과, 집광 장치로부터 전달되는 햇빛의 유입량에 관한 조도값을 이용하여, 동기화 알고리즘을 통해, 서로 다른 특성을 갖는 햇빛과 LED 간 조도 레벨을 정확히 일치시킨 뒤, 햇빛과 LED를 조사하는 방광부로, 정확한 조도 출력을 위한 목표 지령값을 전송할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치에서, 조도 제어부의 내부 구성을 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 조도 제어부(701)는 햇빛 제어부(702) 및 디밍 제어부(703)를 포함하여 구성될 수 있다.

햇빛 제어부(702)는 필터를 이용하여 햇빛 방광부(704)를 제어하여, 유입되는 햇빛의 조도값을, 목표 지령값에 따른 햇빛에 대한 실제 조도값에 일치시킴으로써, 실내 공간으로 조사되는 햇빛의 광량을 조정할 수 있다.

디밍 제어부(703)는 상기 목표 지령값에 따른 LED에 대한 실제 조도값에 따라 LED 방광부(705)를 제어하여, 실내 공간으로 조사되는 LED의 광량을 조정할 수 있다.

도 7에는, 각각의 제어부(702, 703)에서, 햇빛-LED 동기화부를 통해 최종적으로 산출한 햇빛 및 LED의 조도 지령값

,

에 따라, 해당 방광부(704, 705)에서 조사되는 광량을 조정하는 과정이 도시되어 있다.

여기서, 도 6에 도시한 햇빛-LED 동기화부(611)과, 조도 제어부(701)는 서로 간 연결 인터페이스가 디지털 회로로 되어 있으므로 전송 중 외란이 발생하지 않는다고 볼 수 있다.

햇빛 제어부(702)는, 햇빛 조도 지령값이 존재하여 제어가 필요한 경우 (

), 필요한 조도 차단량 만큼 필터를 제어하여 햇빛을 차단하게 되는데, 이 경우 필터 차단 동작에 의한 외란에 의해 실제 차단되어야 할 양 만큼 정확하게 제어되지 못하고 오차를 가지게 되고, 또한, 필터를 제어하지 않는 경우에도 햇빛 전송 과정에서 발생하는 외란에 의해 그 조도값이 미세하게 변경된 채로 출력된다.

햇빛 제어부(702)에 의해 발생되는 외란을

이라고 하고, 햇빛의 최종 전송과정에서 발생하는 외란을

이라고 할 경우, 햇빛 방광부(704)에 의해 최종적으로 실내에 조사되는 빛의 조도값

은 수학식 11과 같이 표현된다.

수학식 11에 포함되어 있는 모든 외란 요소들은, 햇빛 제어부(702) 통과 시 발생하는 외란으로 수학식 12에 의해

으로 표현된다

디밍 제어부(703)의 경우 LED 조도 지령값이 존재하여 제어가 필요할 경우(

), 필요한 조도 만큼 디밍 제어기에 의해 LED가 빛을 실내로 조사시키게 되는데, 이 경우 디밍 제어기의 조도 출력은 하이브리드 방식 디밍 제어법에 의해 선형성을 보장한다고 할 수 있으므로, 디밍 제어에 외란

에 의한 상수 조도 오차를 가지게 되고 또한, 최종 출력 시 회로부에 의해 발생하는 외란에 따라 그 조도값이 미세하게 변경된 채로 출력된다.

디밍 제어부(703)에서 발생하는 외란을

이라고 하고, LED의 최종 출력 과정에서 발생하는 외란을

이라고 할 경우, LED 방광부(705)에 의해 최종적으로 실내에 조사되는 빛의 조도값

은 수학식 13와 같이 표현된다.

수학식 13에 포함되어 있는 모든 외란 요소들은 디밍 제어부(703) 통과 시 발생하는 외란으로 수학식 14에 의해

으로 표현된다

우선, 햇빛 제어부(702)에서 발생하는 외란인

은 햇빛 제어부(702)의 지령값

을 기 설정된 총 조도 지령값

보다 큰 값 (

)으로 설정하여 필터를 동작시킨 후, 예컨대, lux 미터기를 이용하여 빛의 세기를 측정할 수 있고, 그 때의 측정값을

라고 하였을 경우 수학식 15을 통해 산출할 수 있다.

또한, 햇빛 제어부(702)에서 필터가 동작하지 않을 경우 전송에 의한 외란에 의해서만 발생하는

은 햇빛 제어부(702)의 지령값

을 기 설정된 총 조도 지령값

보다 작은 값(

)으로 설정하여 단순히 햇빛을 통과시킨 후, 예컨대, lux 미터기를 이용하여 빛의 세기를 정확하게 측정할 수 있고, 그 때의 측정값

을 수학식 16을 통해 산출할 수 있다.

디밍 제어부(703)에서 발생하는 외란

은 디밍 제어부(703)의 지령값

을 설정하고 필터를 동작시킨 후 LED를 통해 조사되는 빛을 측정할 수 있고, 그 때의 측정값

은 수학식 17을 통해 산출할 수 있다.

디밍 제어부(703)의 경우, 별도의 LED 제어가 요구되지 않을 경우에는 LED에 전류를 전혀 인가하지 않고, LED 제어가 요구될 경우에만 적정 전류 값 인가를 위한 디밍 제어를 하게 되므로,

이 발생할 경우와 그렇지 않을 경우의 두 가지 경우만 있으므로 단 한번의 실험을 통해 LED 제어 시 발생하는 외란 요소에 의한 오차를 보상할 수 있다.

도 8은 방광부 제어를 위한 목표 지령값과, 제어 후 실제 출력된 광에 대한 조도값을 동기화하는 과정을 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 햇빛 제어부(802)는 필터를 제어하여 햇빛 방광부(803)로 최종 햇빛을 유입시킬 수 있으며, 유입된 햇빛은 햇빛 조도 측정부(804)를 통해 다시 햇빛-LED 동기화부(801)로 궤환될 수 있다.

또한, 디밍 제어부(805)는 LED 방광부(806)로 전류를 흘러 보내고, 이 결과를 통해 제어된 LED의 조도는 다시 LED 조도 측정부(807)를 통해 다시 햇빛-LED 동기화부(801)로 궤환될 수 있다.

햇빛의 유입량이 목표 조도값보다 큰 경우, 햇빛-LED 동기화부(801)에서 햇빛 제어부(802)를 거쳐 햇빛 방광부(803)를 통해 햇빛이 실내로 조사되는 동안의 관계식은 수학식 18과 같다.

햇빛의 유입량이 목표 조도값보다 작을 경우 햇빛-LED 동기화부(801)에서 햇빛 제어부(802)를 거쳐 햇빛 방광부(803)를 통해 햇빛이 실내로 조사되는 동안의 관계식은 수학식 19과 같다.

또한, 실내로 조사된 햇빛의 조도를 햇빛 조도 측정부(804)에서 측정하여 다시 햇빛-LED 동기화부(801)로 궤환하는 동안 관계식은 수학식 20과 같다.

햇빛-LED 동기화부(801)에서 디밍 제어부(805)를 거쳐 LED 방광부(806)를 통해 햇빛이 실내로 조사되는 동안의 관계식은 수학식 21과 같다.

또한, 실내로 조사된 LED의 조도를 햇빛 조도 측정부(804)에서 측정하여 다시 햇빛-LED 동기화부(801)로 궤환하는 동안 관계식은 수학식 22와 같다.

본 발명의 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치의 햇빛-LED 동기화부(801)는, 최종적으로 실내로 조사되는 햇빛의 조도값과 LED의 조도값의 합산값이 목표 지령값과 같아지도록, 오차값을 동기화 알고리즘에 반영하여 목표 지령값을 갱신할 수 있다. 햇빛과 LED의 조도값과 목표 지령값 간의 관계는 수학식 23과 같이 표현된다.

수학식 23은 측정 가능한 햇빛과 LED의 조도값인

,

에 대한 수학식 19, 21을 이용하여 수학식 24와 같이 표현된다.

햇빛의 유입량이 목표 조도값보다 클 경우, 디밍 제어부(805)와 LED 방광부(806), LED 조도 측정부(807)는 동작되지 않으므로, 수학식 20을 이용하여 수학식 24는 수학식 25와 같이 표현될 수 있다.

수학식 25는 수학식 18과 수학식 20을 이용하여 수학식 26과 같이 표현될 수 있다.

따라서, 햇빛의 유입량이 목표 조도값 보다 커서 햇빛 제어부(802)가 동작하고, 디밍 제어부(805) 및 LED 방광부(806)는 동작하지 않을 경우 햇빛 제어부(802)의 조도 지령값은 수학식 27에 의해 도출된다.

또한, 햇빛의 유입량이 목표 조도값 보다 작을 경우 햇빛 제어부(802)가 동작하지 않고 햇빛은 실내로 유입만 되며 디밍 제어부(805) 및 LED 방광부(806)가 동작해야 할 경우 수학식 24는 수학식 28과 같이 표현된다.

햇빛 제어부(802)가 동작하지 않고 햇빛은 실내로 유입만 되며, 디밍 제어부(805) 및 LED 방광부(806)가 동작되어야 하는 경우 디밍 제어부(805)의 조도 지령값은 수학식 29에 의해 도출된다.

햇빛-LED 동기화부(801)는 수학식 27과 수학식 29를 이용하여 햇빛-LED 동기화 알고리즘에 따라 동작할 수 있다.

디밍 제어부(805)는 햇빛의 유입량이 목표 조도값 보다 작을 경우 LED 출력의 전 영역(0%~100%)에서 조도의 세기를 조절할 수 있고, 이 경우 조도 지령값에 따른 출력의 분포가 선형성을 가지도록 제어할 수 있다.

예를 들어, 디밍 제어부(805)는 목표 조도값이 100의 수치라고 가정하고 햇빛의 유입량이 92라고 가정한 경우, LED 조도 지령치는 8의 값을 설정하게 되고, 이때 디밍 제어의 선형성이 완벽히 보장된다면 8의 수치 만큼의 조도를 출력할 수 있게 된다.

디밍 제어 방식은 크게 아날로그, 펄스 폭 변조 방식으로 나뉘는데 아날로그 방식의 경우 LED 출력의 전 영역(0%~100%)에서 출력 제어의 선형성을 완벽히 보장할 수 있지만, 높은 출력 영역 대에서는 출력의 변화에 따라 빛의 파장이 달라져 조명의 색이 변화하게 되어 사용자가 불편함을 느낄 수 있다.

펄스 폭 변조 방식의 디밍 제어의 경우 조도 출력의 전 영역에서 파장의 변화가 없으나, 낮은 출력의 영역(0%~20%)에서의 조도 출력 제어의 선형성이 보장되지 않으므로 디밍 제어의 선형성이 보장될 수 없다.

따라서, 디밍 제어부(805)는 낮은 출력 영역에서는 아날로그 변조 디밍 제어 방식을 사용하고 높은 출력 영역에서는 펄스 폭 변조 디밍 제어 방식을 사용하는 하이브리드 디밍 제어 방식을 적용할 수 있다.

도 9는 도 4에 도시한 디밍 제어부에서, 하이브리드 디밍 제어 방식을 구현하기 위한 회로도를 도시한 도면이다.

도 9를 참조하면, 디밍 제어부는 아날로그 변조 디밍 제어 회로와 펄스 폭 변조 디밍 제어 회로를 혼합한 형태의 하이브리드 디밍 제어 회로를 적용하여 LED 출력을 제어할 수 있다.

일례로, 디밍 제어부는 10% 레벨, 즉 듀티 0.1을 기준으로, 기준 이상일 때는 펄스 폭 변조 디밍 제어를 실행하고, 기준 이하일 때는 아날로그 변조 디밍 제어와 펄스 폭 변조 디밍 제어를 함께 실행할 수 있다.

즉, 디밍 제어부는 10% 이상의 디밍 제어 시 마이크로 컨트롤러의 1번핀을 이용하여 비 접지 스위치(901)만을 동작시킬 수 있다. 이때, 디밍 제어부는 아날로그 변조 디밍 제어를 담당하는 비 반전 증폭기(Non-Inverting adder)(902)의 마이크로 컨트롤러의 2번핀은 동작하지 않도록 제어할 수 있다.

또한, 디밍 제어부는 10% 이하의 디밍 제어 시 비 접지 스위치(901)의 마이크로 컨트롤러의 1번핀을 듀티 0.1로 고정시킨 후, 펄스 폭 변조 파형을 출력하여 비 접지 스위치(901)를 동작시키고, 비 반전 증폭기(902)의 마이크로 컨트롤러 2번핀을 이용하여 아날로그 변조 디밍 제어를 수행하는 방식으로 듀티 0.1로 LED에 흐르는 전류의 최대치를 제어할 수 있다.

즉, 디밍 제어부는 낮은 출력 영역에서는 아날로그 변조 디밍 제어 방식을 사용하고 높은 출력 영역에서는 펄스 폭 변조 디밍 제어 방식을 사용하는 하이브리드 디밍 제어 방식을 적용하여, 디밍 제어의 선형성을 확보할 수 있다.

이하, 도 10에서는 본 발명의 실시예들에 따른 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치(300)의 작업 흐름을 상세히 설명한다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 직접조명 시스템을 위한 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치 제어 방법의 순서를 도시한 흐름도이다.

본 실시예에 따른 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치 제어 방법은 상술한 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치(300)에 의해 수행될 수 있다.

도 10을 참조하면, 단계(1010)에서, 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치(300)는, 실내 공간에 조사되는 햇빛, 및 LED 중 적어도 하나의 광에 대한 조도값을 측정한다.

예를 들어, 도 4를 참조하면, 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치(300)는, 햇빛 조도 측정부(404)를 통해 실내 공간으로 조사되는 햇빛의 출력 조도값을 측정하고, LED 조도 측정부(405)를 통해 실내 공간으로 조사되는 LED의 출력 조도값을 측정할 수 있다.

이와 같이, 측정된 햇빛 및 LED에 대한 조도값에는, 광(햇빛 및 LED)이 햇빛 조도 측정부(404) 및 LED 조도 측정부(405) 내의 광 센서를 통과 함에 따라 발생되는 측정 관련 오차값이 포함될 수 있다.

단계(1020)에서, 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치(300)는, 상기 측정된 조도값에 대한 합산값이, 기 설정된 제1 목표 지령값과 일치하는지 판단한다.

여기서, 제1 목표 지령값 또는 재설정되는 제2 목표 지령값은, 방광부를 통해 출력(조사)하려는 광(햇빛 또는 LED)에 대한 조도값을 지칭하며, 집광 장치로부터 획득한 햇빛의 유입량에 따라, 햇빛 또는 LED를 사용하여 일정하게 유지하려는 실내 공간에 대한 희망 밝기를 고려하여, 설정될 수 있다.

단계(1020)에서의 판단 결과, 일치하지 않으면, 단계(1030)에서, 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치(300)는, 상기 제1 목표 지령값과 상이한 제2 목표 지령값을 재설정한다.

이때, 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치(300)는 조도값의 합산값이, 기 설정된 제1 목표 지령값과 일치하지 않으면, 출력하려는 제1 목표 지령값과 실내 공간에 실제로 출력되고 있는 광의 조도값 사이에 오차값이 포함되어 동기화가 필요한 상태로 보고, 상기 오차값을 사전에 고려하여 새로운 제2 목표 지령값을 설정할 수 있다.

상기 오차값에는, 조도값의 측정을 수행하는 측정부 내 광 센서로 상기 광이 통과 함에 따라 발생되는 측정 관련 오차값, 측정된 조도값을 디지털 데이터로 제1 변환한 후 전압 레벨 단위로 제2 변환 시 발생되는 변환 관련 오차값, 및 방광부에서 제1 목표 지령값에 따라 광을 조사하는 동안 발생되는 조사 관련 오차값 중 적어도 하나가 포함될 수 있다.

구체적으로, 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치(300)는 상기 제1 목표 지령값에 따라 방광부를 통해 조사한 광의 실제 조도값을 메모리부로부터 리드하고, 상기 실제 조도값과, 상기 측정된 조도값과의 차감 연산을 통해, 오차값을 산출할 수 있다.

또한, 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치(300)는 측정된 조도값을, ADC를 통해 디지털 데이터로 제1 변환하고, 디지털 데이터로 제1 변환한 조도값을, 전압 및 조도세기 관계식에 따라 전압 레벨 단위로 제2 변환하고, 상기 실제 조도값에서, 상기 제1 및 제2 변환한 조도값을 차감하여, 상기 오차값을 산출할 수도 있다.

지능형 햇빛 및 LED 방광 장치(300)는 제1 목표 지령값을 설정하기 위한 동기화 알고리즘에 상기 오차값을 적용 함으로써, 상기 제1 목표 지령값을, 제2 목표 지령값으로 재설정할 수 있다.

단계(1040)에서, 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치(300)는, 상기 제2 목표 지령값에 따라 방광부를 제어하여, 상기 실내 공간으로 조사되는 광량을 조정한다.

지능형 햇빛 및 LED 방광 장치(300)는 상기 제2 목표 지령값에 따라, 방광부에서 조사하려는 햇빛 또는 LED에 대한 실제 조도값을 조정하고, 상기 실제 조도값에 상응하여 방광부에서 조사(출력)되는 햇빛 또는 LED의 광량을 조정할 수 있다.

일례로, 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치(300)는 집광 장치로부터 획득한 햇빛의 유입량이, 상기 제2 목표 지령값을 초과하면, 햇빛 방광부에서 조사하는 햇빛에 대한 실제 조도값을, 상기 제2 목표 지령값으로 조정하고, LED 방광부를 제어하지 않고, 햇빛 방광부에서 상기 실제 조도값에 따른 햇빛이 조사되도록 제어할 수 있다.

다른 일례로, 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치(300)는 집광 장치로부터 획득한 햇빛의 유입량이, 상기 제2 목표 지령값 미만이면, 햇빛에 대한 실제 조도값 및 LED에 대한 실제 조도값에 대한 합산값이, 상기 제2 목표 지령값에 도달하도록 조정하고, 햇빛 방광부에서 필터를 적용하지 않고 유입된 햇빛('60')이 햇빛 방광부에서 조사되도록 하고, LED에 대한 실제 조도값('40')에 따라 LED 방광부에서 LED가 조사되도록 할 수 있다.

단계(1020)에서의 판단 결과, 일치하는 경우, 단계(1050)에서, 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치(300)는, 기 설정된 제1 목표 지령값에 따라 방광부를 제어한다.

지능형 햇빛 및 LED 방광 장치(300)는 측정부를 통해 측정한 현재 방광부에서 조사되는 햇빛과 LED에 대한 조도값을 합산하고, 조도값의 합산값이, 기 설정된 제1 목표 지령값과 일치하면, 출력하려는 제1 목표 지령값과 실내 공간에 실제로 출력되고 있는 광의 조도값 사이에 오차값이 포함되지 않아 동기화 된 상태로 보고, 기존에 설정된 제1 목표 지령값을 그대로 유지할 수 있다.

이에 따라, 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치(300)는, 기 설정된 제1 목표 지령값에 따라 방광부에서 햇빛 또는 LED가 실내 공간으로 조사되도록 방광부를 제어할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

300: 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치
310: 측정부 320: 설정부
330: 제어부 340: 방광부
350: 산출부 360: 메모리부
370: 변환부

Claims (15)

1. 실내 공간에 조사되는 햇빛, 및 LED(Light Emitting Diode) 중 적어도 하나의 광에 대한 조도값을 측정하는 측정부;
   상기 측정된 조도값에 대한 합산값이, 기 설정된 제1 목표 지령값과 일치하는지 판단하고, 일치하지 않으면, 상기 제1 목표 지령값과 상이한 제2 목표 지령값을 재설정하는 설정부; 및
   상기 제2 목표 지령값에 따라 방광부를 제어하여, 상기 실내 공간으로 조사되는 광량을 조정하는 제어부
   를 포함하는 태양광 직접조명 시스템을 위한 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 목표 지령값에 따라 상기 방광부를 통해 조사한 광의 실제 조도값을 메모리부로부터 리드하고, 상기 실제 조도값과, 상기 측정된 조도값과의 차감 연산을 통해, 오차값을 산출하는 산출부
   를 더 포함하고,
   상기 설정부는,
   상기 오차값을 동기화 알고리즘에 반영하여, 상기 제2 목표 지령값을 재설정하는
   지능형 햇빛 및 LED 방광 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치는,
   측정된 조도값을, ADC(Analog-Digital Converter)를 통해 디지털 데이터로 제1 변환하고, 디지털 데이터로 제1 변환한 조도값을, 전압 및 조도세기 관계식에 따라 전압 레벨 단위로 제2 변환하는 변환부
   를 더 포함하고,
   상기 산출부는,
   상기 실제 조도값에서, 상기 제1 및 제2 변환한 조도값을 차감하여, 상기 오차값을 산출하는
   지능형 햇빛 및 LED 방광 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 설정부는,
   조도값의 측정을 수행하는 상기 측정부 내 광 센서로 상기 광이 통과 함에 따라 발생되는 측정 관련 오차값, 상기 제1 및 제2 변환 시 발생되는 변환 관련 오차값, 및 상기 방광부에서 상기 제1 목표 지령값에 따라 상기 광을 조사하는 동안 발생되는 조사 관련 오차값 중 적어도 하나를 포함하는 상기 오차값을 반영하여, 상기 제2 목표 지령값을 재설정하는
   지능형 햇빛 및 LED 방광 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   집광 장치로부터 획득한 햇빛의 유입량이, 상기 제2 목표 지령값을 초과하면,
   상기 방광부 내 햇빛 방광부에서 조사하는 햇빛에 대한 실제 조도값을, 상기 제2 목표 지령값으로 조정하는
   지능형 햇빛 및 LED 방광 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 제2 목표 지령값으로 조정된 상기 햇빛에 대한 실제 조도값에 따라, 필터를 적용하여 상기 햇빛 방광부에서 조사하는 햇빛의 광량을 조정하는
   지능형 햇빛 및 LED 방광 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   집광 장치로부터 획득한 햇빛의 유입량이, 상기 제2 목표 지령값 미만이면,
   상기 방광부 내 햇빛 방광부에서 조사되는 햇빛에 대한 실제 조도값 및 상기 방광부 내 LED 방광부에서 조사되는 LED에 대한 실제 조도값에 대한 합산값이, 상기 제2 목표 지령값에 도달하도록 조정하는
   지능형 햇빛 및 LED 방광 장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 제2 목표 지령값에서, 상기 햇빛의 유입량에 기초하여 조정한 상기 햇빛에 대한 실제 조도값을 차감하여, 상기 LED에 대한 실제 조도값을 조정하는
   지능형 햇빛 및 LED 방광 장치.
9. 제7항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 LED에 대한 실제 조도값에 따라, 상기 LED 방광부에서 LED를 조사하도록 제어하되,
   아날로그 변조 디밍(dimming) 제어 방식 및 펄스 폭 변조 디밍 제어 방식 중 적어도 하나의 하이브리드 디밍 제어 방식을 선택적으로 적용하여, LED 출력의 전 영역에서 정해진 양의 조도값이 출력되도록 조도의 세기를 조절하는
   지능형 햇빛 및 LED 방광 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 측정부는,
    설치 위치 또는 규격에 따라 상이한 특성을 가지는 광 센서
    를 포함하는 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치.
11. 실내 공간에 조사되는 햇빛, 및 LED 중 적어도 하나의 광에 대한 조도값을 측정하는 단계;
    상기 측정된 조도값에 대한 합산값이, 기 설정된 제1 목표 지령값과 일치하는지 판단하고, 일치하지 않으면, 상기 제1 목표 지령값과 상이한 제2 목표 지령값을 재설정하는 단계; 및
    상기 제2 목표 지령값에 따라 방광부를 제어하여, 상기 실내 공간으로 조사되는 광량을 조정하는 단계
    를 포함하는 태양광 직접조명 시스템을 위한 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치 제어 방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 목표 지령값에 따라 상기 방광부를 통해 조사한 광의 실제 조도값을 메모리부로부터 리드하고, 상기 실제 조도값과, 상기 측정된 조도값과의 차감 연산을 통해, 오차값을 산출하는 단계; 및
    상기 오차값을 동기화 알고리즘에 반영하여, 상기 제2 목표 지령값을 재설정하는 단계
    를 더 포함하는 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치 제어 방법.
13. 제11항에 있어서,
    상기 광량을 조정하는 단계는,
    집광 장치로부터 획득한 햇빛의 유입량이, 상기 제2 목표 지령값을 초과하면,
    상기 방광부 내 햇빛 방광부에서 조사하는 햇빛에 대한 실제 조도값을, 상기 제2 목표 지령값으로 조정하는 단계
    를 포함하는 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치 제어 방법.
14. 제11항에 있어서,
    상기 광량을 조정하는 단계는,
    집광 장치로부터 획득한 햇빛의 유입량이, 상기 제2 목표 지령값 미만이면,
    상기 방광부 내 햇빛 방광부에서 조사되는 햇빛에 대한 실제 조도값 및 상기 방광부 내 LED 방광부에서 조사되는 LED에 대한 실제 조도값에 대한 합산값이, 상기 제2 목표 지령값에 도달하도록 조정하는 단계
    를 포함하는 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치 제어 방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 목표 지령값에 도달하도록 조정하는 단계는,
    상기 LED에 대한 실제 조도값에 따라, 상기 LED 방광부에서 LED를 조사하도록 제어하되,
    아날로그 변조 디밍 제어 방식 및 펄스 폭 변조 디밍 제어 방식 중 적어도 하나의 하이브리드 디밍 제어 방식을 선택적으로 적용하여, LED 출력의 전 영역에서 정해진 양의 조도값이 출력되도록 조도의 세기를 조절하는 단계
    를 포함하는 지능형 햇빛 및 LED 방광 장치 제어 방법.

Images