WO2024096306A1 - 집광 채광기를 이용한 조광 제어 장치 및 제어 방법 - Google Patents

집광 채광기를 이용한 조광 제어 장치 및 제어 방법 Download PDF

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WO2024096306A1
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lighting
control device
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김유신
김인태
조미령
신경호
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한국광기술원
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    • F21Y2113/00—Combination of light sources
    • F21Y2113/10—Combination of light sources of different colours

Definitions

  • the present invention relates to a lighting control device and control method using a condenser, and more specifically, to maintain uniform indoor illumination by adjusting the amount of light flowing into the room according to the illuminance of each location in the room, and to maintain uniform indoor illuminance according to the illuminance of each location in the room. It relates to a lighting control device and control method using solar power generation and a light concentrator that controls the color temperature of indoor lighting according to the color temperature of sunlight.
  • a daylighting device refers to a device that can use sunlight as lighting without energy conversion, and using natural light in living spaces by constructing transparent transparent materials such as existing windows or ceilings into building structures It can be said to be mining in a broad sense.
  • Daylighting is defined as "a technology that collects natural sunlight in a fixed or tracked state and provides natural light to random places that do not normally receive sunlight through optical transport means, and provides sunlight to indoor spaces, basements, etc. that normally rely only on electric lighting. Its basic purpose is to save electric energy by supplying it, and it has been in the spotlight as a fossil energy saving technology that can be used for purposes such as drying, processing, growth, sterilization and disinfection.
  • Lighting devices using daylight can be divided into a method that uses only the daylight section as a lighting device, and a method that essentially includes a daylight section and a light transmission section.
  • Figure 1 is an exemplary diagram showing a lighting control device using a condensing light mining device according to the prior art.
  • the daylighting device 10 is installed in the building 20 and includes a daylighting unit 11 that collects sunlight S1, a reflector that reflects the daylight, and a path for the light to move. It may be composed of an optical transmission unit 12 containing a light duct, a light pipe, an optical cable, etc., and an optical illumination unit 13 that emits the illuminated light into the room.
  • the lighting device 10 simply provides the illuminated sunlight (S1) indoors, and has a problem that it greatly affects the uniformity of indoor lighting depending on a clear day with a lot of solar radiation or a cloudy day with a small amount of solar radiation. there is.
  • the incident light S2 incident through the window 21 of the building 20 and the lighting unit 30, which is artificial lighting installed around the window 21, the incident light S2 incident through the window 21 of the building 20 and the lighting unit 30, which is artificial lighting installed around the window 21, ) and by increasing the amount of light from the light illumination unit 13 of the lighting device 10, high indoor illumination can be maintained.
  • the indoor area 40 close to the window has a lot of solar radiation, so there is a problem in that a constant amount of light is output even when the indoor illumination is high, resulting in unnecessary energy consumption.
  • the present invention maintains uniform indoor illumination by controlling the amount of light flowing into the room according to the illuminance of each location in the room, and maintains solar power generation according to the light amount adjustment and indoor lighting according to the color temperature of sunlight.
  • the purpose is to provide a lighting control device and control method using a concentrating light that controls color temperature.
  • an embodiment of the present invention is a lighting control device using a condensing light, comprising: a light emitting unit for emitting light; an optical transmission unit providing a path for the mined light to travel; a light illumination unit that emits the illuminated light into the room; and an aperture unit that adjusts the amount of light emitted into the lighting unit.
  • the aperture unit according to the above embodiment includes a solar panel for solar power generation installed on the side of the aperture panel where light is incident, and the aperture unit is characterized in that the power generation amount of the solar panel varies depending on the opening and closing amount of the aperture panel.
  • the lighting control device includes one or more optical sensors installed at any location indoors to detect indoor illumination level; a control unit that analyzes the indoor illumination detected by the optical sensor, calculates an opening and closing amount of the aperture unit according to the target indoor illumination level, and outputs a control signal to the aperture unit to adjust the amount of light according to the calculated opening and closing amount; And a power supply unit that charges and discharges power generated by the aperture unit.
  • the lighting control device further includes a lighting unit that provides artificial lighting to the room according to the target indoor illumination level.
  • the lighting unit includes a first light that outputs white light indoors; and a second light that combines and outputs at least one of blue light, green light, and red light to the room.
  • the lighting control device further includes a solar radiation sensor that detects the amount of external solar radiation, and the control unit determines the opening and closing amount of the aperture unit according to the target indoor illumination level based on the detected solar radiation amount and the artificial lighting dimming value of the lighting unit. It is characterized by calculating .
  • the lighting control device further includes a color temperature sensor that detects the color temperature of the sun that varies with time, and the control unit calculates the artificial lighting color temperature value of the lighting unit according to the detected color temperature. do.
  • the dimming control method using a concentrating light is a) a dimming control device detects indoor illuminance from one or more optical sensors installed at random locations indoors, analyzes the detected indoor illuminance, and sets a target Calculating the opening and closing amount of the aperture unit that adjusts the amount of light emitted through the lighting unit according to the indoor illumination level; and b) the dimming control device outputting a control signal to the aperture unit so that the amount of light is adjusted according to the opening and closing amount of the aperture unit calculated in response to the target indoor illumination level.
  • the dimming control method is c) the dimming control device sets the artificial lighting dimming value of the lighting unit that provides artificial lighting to the room according to the target indoor illuminance, and the lighting unit sets the artificial lighting dimming value based on the set artificial lighting dimming value. Characterized in that it further includes a step of controlling lighting.
  • step a) is characterized in that it further includes a step of the lighting control device detecting the amount of external solar radiation from the solar radiation sensor and reflecting the detected solar radiation amount to the target indoor illuminance.
  • step a) includes the dimming control device detecting the color temperature of the sun that varies with time from the color temperature sensor, and reflecting the detected color temperature to the artificial lighting dimming value of the lighting unit according to the target indoor illuminance; It is characterized in that it further includes.
  • the present invention has the advantage of maintaining uniform indoor illumination by adjusting the amount of light flowing into the room according to the illuminance of each location in the room.
  • the present invention has the advantage of providing efficient energy use by generating solar power using an aperture unit that adjusts the amount of light.
  • the present invention has the advantage of providing an optimal lighting environment by reflecting the color temperature of sunlight to the color temperature of indoor lighting.
  • Figure 1 is an exemplary diagram showing a lighting control device using a concentrating light according to the prior art.
  • Figure 2 is an exemplary diagram illustrating a lighting control device using a light concentrator according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a block diagram showing the configuration of a lighting control device using a condensing light mining device according to the embodiment of Figure 2.
  • Figure 4 is an exemplary diagram showing an aperture unit of a lighting control device using a condensing light according to the embodiment of Figure 2;
  • FIG. 5 is an exemplary diagram illustrating a lighting unit of a lighting control device using a concentrating light according to the embodiment of FIG. 2.
  • Figure 6 is a flowchart illustrating a dimming control method using a condensing light mining device according to an embodiment of the present invention.
  • ..unit refers to a unit that processes at least one function or operation, which can be divided into hardware, software, or a combination of the two.
  • the term "at least one” is defined as a term including singular and plural, and even if the term “at least one” does not exist, each component may exist in singular or plural, and may mean singular or plural. This can be said to be self-evident.
  • FIG. 2 is an exemplary diagram shown to explain a lighting control device using a concentrating light according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a block diagram showing the configuration of a light control device using a concentrating light according to the embodiment of Figure 2.
  • FIG. 4 is an exemplary diagram showing the aperture unit of the lighting control device using the concentrating light according to the embodiment of FIG. 2
  • FIG. 5 is an illustration of the lighting unit of the lighting control device using the concentrating light according to the embodiment of FIG. 2. This is an example diagram.
  • the lighting control device 100 using a concentrating light adjusts the amount of light flowing into the room according to the illuminance of each location in the room to maintain uniform indoor illuminance.
  • the color temperature of indoor lighting can be controlled according to solar power generation and the color temperature of sunlight by adjusting the amount of light.
  • the light control device 100 includes a light collection unit 110, a light transmission unit 120, a light illumination unit 130, an aperture unit 140, an optical sensor 150, and a solar radiation sensor 160. ), a color temperature sensor 170, a control unit 180, and a power supply unit 190.
  • the lighting control device 1000 may additionally configure a lighting unit 300 to provide artificial lighting indoors.
  • the light emitting unit 110 is a component that emits light, is installed exposed to the outside of the building 200, and can collect sunlight and condense it so that it can travel through the light transmitting unit 120.
  • the light transmission unit 120 is a component that provides a path for the light emitted from the light mining unit 110 to move, and may be made of any one of a light pipe, a light duct, an optical cable, or a prism sheet.
  • One or more light illumination units 130 are installed at any location indoors, and are configured to emit light illuminated through the lighting unit 110 into the room. Light traveling through the light transmitting unit 120 is transmitted indoors. Let it be investigated.
  • the aperture unit 140 is installed in the lighting unit 110 and controls the amount of light incident on the lighting unit 110.
  • the aperture unit 140 expands or narrows the diameter through control of the control unit 180.
  • the amount of incident light is controlled through the .
  • a plurality of aperture panels 141 may be installed in the aperture unit 140 to increase or decrease the diameter through which light passes.
  • a solar panel for solar power generation may be installed on the aperture unit 140 on the aperture panel 141 where light is incident.
  • the area exposed to sunlight of the solar panel installed on the aperture panel 141 may vary depending on the opening and closing amount of the aperture panel 141, so that the amount of solar power generated by the solar panel may vary.
  • the light sensor 150 generates light from sunlight (S1) illuminated through the light unit 110 and light from sunlight (S2) irradiated from the outside of the building 200 into the interior through a window, etc. Detects indoor illumination level.
  • one or more optical sensors 150 may be installed at any location indoors to detect the overall indoor illumination level.
  • the solar radiation sensor 160 may be installed outside the building 200 to detect the amount of solar radiation.
  • the color temperature sensor 170 is installed outside the building 200 and can detect the color temperature of the sun that varies with time.
  • the control unit 180 analyzes the indoor illumination detected by the optical sensor 150 to calculate the opening and closing amount of the aperture unit 140 according to the target indoor illumination level, and the aperture unit (140) adjusts the amount of light according to the calculated opening and closing amount. 140) to output the control signal.
  • control unit 180 may calculate the opening and closing amount of the aperture unit 140 according to the target indoor illumination level based on the amount of solar radiation detected by the solar radiation sensor 160.
  • control unit 180 analyzes the uniformity of the indoor illuminance based on the indoor illuminance detected by the optical sensor 150, and controls the indoor illuminance using the analyzed uniformity information and the amount of solar radiation detected by the solar radiation sensor 160.
  • the artificial lighting dimming value of the lighting unit 300 may be calculated, and a control signal according to the calculated artificial lighting dimming value may be output to the lighting unit 300.
  • control unit 180 controls the illuminated light to be adjusted according to the amount of solar radiation to be irradiated indoors so that the indoor illumination level can be maintained uniformly regardless of the location of the indoor space, and the artificial lighting by the lighting unit 300 is directed to the target indoor area. Control to maintain illuminance.
  • control unit 180 calculates the artificial lighting color temperature value of the lighting unit 300 based on the color temperature of sunlight detected by the color temperature sensor 170, and controls the lighting unit 300 to turn on according to the calculated artificial lighting color temperature value.
  • a signal can be output.
  • control unit 180 controls the lighting unit 300 according to the artificial lighting dimming value calculated by reflecting the color temperature detected by the color temperature sensor 170 to the target indoor illumination so that the color temperature of sunlight that varies depending on the time of day can be reflected in the indoor lighting.
  • a control signal can be output so that turns on.
  • the power supply unit 190 charges power generated through solar power generation in the aperture unit 140, and discharges the charged power to the lighting unit 300.
  • the lighting unit 300 is installed in the building 200 and provides artificial lighting indoors according to the target indoor illumination level.
  • the lighting unit 300 may be divided into a first light 310 and a second light 320, and may include a plurality of LED chips. It can be composed of .
  • the first light 310 is a component that outputs white light indoors and may be composed of a plurality of LED chips that output warm white and cool white light.
  • the second lighting 320 may be composed of a plurality of LED chips that combine one or more of blue light, green light, and red light according to color temperature and output it indoors.
  • the following describes a method of controlling lighting using a condensing light according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a flowchart illustrating a method of controlling lighting using a condensing light mining device according to an embodiment of the present invention.
  • the dimming control method first uses the amount of external solar radiation detected by the dimming control device 100 from the solar radiation sensor 160 and the amount of solar radiation detected by the color temperature sensor 170.
  • Light quantity information is predicted (S100) based on the color temperature of the sun that varies depending on the hour, and the solar radiation and color temperature predicted in step S100 are stored so that they can be reflected in the artificial light dimming value of the lighting unit 300 and the target indoor illuminance. .
  • the lighting control device 100 detects the indoor illumination intensity from one or more optical sensors 150 installed at arbitrary locations indoors and analyzes the detected indoor illumination intensity (S200).
  • the lighting control device 100 compares the indoor illuminance analyzed in step S200 with the preset target indoor illuminance (S300) and controls the aperture unit ( After calculating the opening and closing amount of the aperture unit 140), a control signal can be output to the aperture unit 140 so that the amount of light is adjusted in response to the target indoor illumination level according to the calculated opening and closing amount of the aperture unit 140 (S400). .
  • step S400 if the amount of daylight is higher than the reference value for determining whether to open or close the aperture to reach the target indoor illumination level, the lighting control device 100 outputs an aperture closing control signal to the aperture unit 140 (S500). .
  • the dimming control device 100 allows the power generated through solar power generation to be stored through charging in the power source unit 190 (S600).
  • step S400 if the amount of daylight is lower than the reference value for determining whether to open or close the aperture to reach the target indoor illumination intensity, the dimming control device 100 outputs an opening control signal to the aperture unit 140 (S510) to control the light illumination unit ( 130) to increase indoor illumination.
  • the lighting control device 100 calculates an artificial lighting dimming value of the lighting unit 300 that provides artificial lighting to the room so as to reach the target indoor illuminance, and based on the calculated artificial lighting dimming value, the lighting unit 300 A control signal is output so that turns on (S610).
  • the dimming control device 100 dims artificial lighting for color temperature control by reflecting the color temperature detected by the color temperature sensor 170 in step S100 to the target indoor illumination so that the color temperature of sunlight that varies depending on the time of day can be reflected in indoor lighting.
  • a value may be calculated, and a control signal may be output (S700) so that the lighting unit 300 turns on according to the calculated artificial lighting dimming value.
  • the lighting control device 100 After controlling the aperture unit 140 and the lighting unit 300, the lighting control device 100 detects the indoor illumination level through the light sensor 150 to determine whether the target indoor illumination level has been reached and whether the indoor illumination level is uniform. Check if it is controlled (S800).
  • the lighting control device 100 may repeat steps S100 to S700 so that the target indoor illuminance and uniformity can be controlled.
  • Aperture part 141 Aperture panel

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

집광 채광기를 이용한 조광 제어 장치 및 제어 방법을 개시한다. 본 발명은 실내의 위치별 조도에 따라 실내로 유입되는 광량을 조절하여 균일한 실내 조도를 유지할 수 있고, 광량 조절에 따른 조리개부를 이용하여 태양광 발전을 수행함으로써, 효율적인 에너지 활용을 제공할 수 있으며, 태양광의 색온도를 실내 조명의 색온도에 반영하여 최적의 조명 환경을 제공할 수 있다.

Description

집광 채광기를 이용한 조광 제어 장치 및 제어 방법
본 발명은 집광 채광기를 이용한 조광 제어 장치 및 제어 방법에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 실내의 위치별 조도에 따라 실내로 유입되는 광량을 조절하여 균일한 실내 조도가 유지되도록 하고, 광량 조절에 따른 태양광 발전과 태양광의 색온도에 따라 실내 조명의 색온도를 제어하는 집광 채광기를 이용한 조광 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 채광 장치라 함은 태양빛을 이용하여 에너지의 변환과정 없이 조명으로 활용할 수 있는 장치를 말하고, 기존의 창문이나 천장 등 투명 투과체를 건물 구조물로 시공하여 자연의 빛을 생활 공간에서 이용하는 것은 넓은 의미의 채광이라 할 수 있다.
채광은 "고정 또는 추적상태에서 자연의 햇빛을 모아 광 이송 수단을 경유 평소 햇빛이 잘 들지 않는 임의 장소에 자연의 빛을 제공하는 기술로 정의되고, 평소 전등 조명에만 의존하는 실내공간 지하실 등에 햇빛을 공급하여 전기에너지를 절약하는 것을 기본목적으로 하고, 그외에도 건조, 가공, 생육, 살균소독 등의 용도에 활용하는 화석에너지 절약기술로 각광받아 오고 있다.
최근 거주 공간의 형태가 침실 및 화장실, 창고 등은 건물의 미관 등을 고려하여 태양광이 들어올 수 있는 환경이 취약하게 되어 인공조명이나 살균, 건조 등에 문제가 발생하여 태양광 활용이 부각되고 있다.
이러한 채광 기술은 인류역사와 함께 매우 오래되었으나, 건물이 대형화, 지하화됨에 따라 그 필요성이 날고 증대되고 있다.
현재 제안되고 있는 채광을 이용한 조명 장치는 채광부 만을 이용하여 조명 장치로 이용하는 방식과, 채광부와 광 전송부가 필수적으로 구비되는 방식으로 나눌 수 있다.
도1은 종래 기술에 따른 집광 채광기를 이용한 조광 제어 장치를 나타낸 예시도이다.
도1에 도시된 바와 같이, 채광장치(10)는 건물(20)에 설치되어 태양광(S1)을 집광하는 채광부(11)와, 채광된 빛을 반사하는 반사부와 빛이 이동하도록 경로를 제공하는 광 덕트, 광 파이프, 광 케이블 등을 내재한 광 전송부(12)와, 채광된 빛을 실내에 출사하는 광 조명부(13)로 구성될 수 있다.
그러나 종래 기술에 따른 채광장치(10)는 채광된 태양광(S1)을 단순히 실내에 제공할 뿐, 일사량이 많은 맑은 날 또는 일사량이 작은 흐린 날에 따라 실내 조명의 균제도에 많은 영향을 주는 문제점이 있다.
예를 들어, 창문(21)과 가까운 실내 영역(40)의 경우, 건물(20)의 창문(21)을 통해 입사되는 입사광(S2)과, 창문(21) 주변에 설치된 인공 조명인 조명부(30)과, 채광장치(10)의 광 조명부(13)의 광량 증가로 높은 실내 조도가 유지될 수 있다.
그러나, 창문(21)과 비교적 먼 실내 영역(41)은 일사량이 많은 경우, 실내 조도에 문제가 없지만, 일사량이 작은 경우에는 창문과 가까운 실내 영역(40)과 창문과 먼 실내 영역(41) 간에 조도가 일정하지 못한 문제점이 있다.
또한, 창문과 가까운 실내 영역(40)은 일사량이 많아 실내 조도가 높은 상태에도 일정한 광량을 출력하여 불필요한 에너지 소비가 발생하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 실내의 위치별 조도에 따라 실내로 유입되는 광량을 조절하여 균일한 실내 조도가 유지되도록 하고, 광량 조절에 따른 태양광 발전과 태양광의 색온도에 따라 실내 조명의 색온도를 제어하는 집광 채광기를 이용한 조광 제어 장치 및 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예는 집광 채광기를 이용한 조광 제어 장치로서, 빛을 채광하는 채광부; 상기 채광된 빛이 이동하도록 경로를 제공하는 광 전송부; 상기 채광된 빛을 실내에 출사하는 광 조명부; 및 상기 채광부로 채광되는 빛의 광량을 조절하는 조리개부;를 포함한다.
또한, 상기 실시 예에 따른 조리개부는 빛이 입사되는 조리개 패널 측에 설치된 태양광 발전을 위한 태양광 패널을 구비하고, 상기 조리개부는 조리개 패널의 개폐량에 따라 태양광 패널의 발전량이 가변되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실시 예에 따른 조광 제어 장치는 실내의 임의의 위치에 하나 이상 설치되어 실내 조도를 감지하는 광 센서; 상기 광 센서에서 감지된 실내 조도를 분석하여 목표 실내 조도에 따른 조리개부의 개폐량을 산출하고, 산출된 개폐량에 따라 빛의 광량이 조절되도록 상기 조리개부로 제어신호를 출력하는 제어부; 및 상기 조리개부에서 발전된 전력을 충전 및 방전하는 전원부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실시 예에 따른 조광 제어 장치는 목표 실내 조도에 따라 실내에 인공 조명을 제공하는 조명부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실시 예에 따른 조명부는 실내에 백색광을 출력하는 제1 조명; 및 상기 실내에 청색광, 녹색광, 적색광 중 하나 이상의 빛을 조합하여 출력하는 제2 조명;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실시 예에 따른 조광 제어 장치는 외부의 일사량을 감지하는 일사 센서;를 더 포함하고, 상기 제어부는 감지된 일사량을 기반으로 목표 실내 조도에 따른 조리개부의 개폐량과 조명부의 인공 조명 디밍값을 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실시 예에 따른 조광 제어 장치는 시간에 따라 가변되는 태양의 색온도를 감지하는 색온도 센서;를 더 포함하고, 상기 제어부는 감지된 색온도에 따라 조명부의 인공 조명 색온도값을 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 집광 채광기를 이용한 조광 제어 방법은 a) 조광 제어 장치가 실내의 임의의 위치에 하나 이상 설치된 광 센서로부터 실내 조도를 감지하고, 감지된 실내 조도를 분석하여 목표 실내 조도에 따라 채광부를 통해 채광되는 빛의 광량을 조절하는 조리개부의 개폐량을 산출하는 단계; 및 b) 상기 조광 제어 장치가 목표 실내 조도에 대응하여 산출된 조리개부의 개폐량에 따라 빛의 광량이 조절되도록 상기 조리개부로 제어신호를 출력하는 단계;를 포함한다.
또한, 상기 실시 예에 따른 조광 제어 방법은 c) 조광 제어 장치가 목표 실내 조도에 따라 실내에 인공 조명을 제공하는 조명부의 인공 조명 디밍값을 설정하고, 설정된 인공 조명 디밍값에 기반하여 상기 조명부의 점등을 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실시 예에 따른 a) 단계는 조광 제어 장치가 일사 센서로부터 외부의 일사량을 감지하고, 감지된 일사량을 목표 실내 조도에 반영하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실시 예에 따른 a) 단계는 조광 제어 장치가 색온도 센서로부터 시간에 따라 가변되는 태양의 색온도를 감지하고, 감지된 색온도를 목표 실내 조도에 따른 조명부의 인공 조명 디밍값에 반영하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 실내의 위치별 조도에 따라 실내로 유입되는 광량을 조절하여 균일한 실내 조도를 유지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 광량 조절에 따른 조리개부를 이용하여 태양광 발전을 수행함으로써, 효율적인 에너지 활용을 제공할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 태양광의 색온도를 실내 조명의 색온도에 반영하여 최적의 조명 환경을 제공할 수 있는 장점이 있다.
도1은 종래 기술에 따른 집광 채광기를 이용한 조광 제어 장치를 나타낸 예시도.
도2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 집광 채광기를 이용한 조광 제어 장치를 설명하기 위해 나타낸 예시도.
도3은 도 2의 실시 예에 따른 집광 채광기를 이용한 조광 제어 장치의 구성을 나타낸 블록도.
도4는 도2의 실시 예에 따른 집광 채광기를 이용한 조광 제어 장치의 조리개부를 나타낸 예시도,
도5는 도 2의 실시 예에 따른 집광 채광기를 이용한 조광 제어 장치의 조명부를 설명하기 위해 나타낸 예시도.
도6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 집광 채광기를 이용한 조광 제어 방법을 설명하기 위해 나타낸 흐름도.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예 및 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하되, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭함을 전제하여 설명하기로 한다.
본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하기에 앞서, 본 발명의 기술적 요지와 직접적 관련이 없는 구성에 대해서는 본 발명의 기술적 요지를 흩뜨리지 않는 범위 내에서 생략하였음에 유의하여야 할 것이다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 발명자가 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 적절한 용어의 개념을 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다는 표현은 다른 구성요소를 배제하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
또한, "‥부", "‥기", "‥모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 그 둘의 결합으로 구분될 수 있다.
또한, "적어도 하나의" 라는 용어는 단수 및 복수를 포함하는 용어로 정의되고, 적어도 하나의 라는 용어가 존재하지 않더라도 각 구성요소가 단수 또는 복수로 존재할 수 있고, 단수 또는 복수를 의미할 수 있음은 자명하다 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 집광 채광기를 이용한 조광 제어 장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 집광 채광기를 이용한 조광 제어 장치를 설명하기 위해 나타낸 예시도이고, 도3은 도 2의 실시 예에 따른 집광 채광기를 이용한 조광 제어 장치의 구성을 나타낸 블록도이며, 도4는 도2의 실시 예에 따른 집광 채광기를 이용한 조광 제어 장치의 조리개부를 나타낸 예시도이고, 도5는 도 2의 실시 예에 따른 집광 채광기를 이용한 조광 제어 장치의 조명부를 설명하기 위해 나타낸 예시도이다.
도2 내지 도5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 집광 채광기를 이용한 조광 제어 장치(100)는 실내의 위치별 조도에 따라 실내로 유입되는 광량을 조절하여 균일한 실내 조도가 유지되도록 하고, 광량 조절에 따른 태양광 발전과 태양광의 색온도에 따라 실내 조명의 색온도를 제어할 수 있다.
이를 위해, 조광 제어 장치(100)는 집광부(110)와, 광 전송부(120)와, 광 조명부(130)와, 조리개부(140)와, 광 센서(150)와, 일사 센서(160)와, 색온도 센서(170)와, 제어부(180)와, 전원부(190)를 포함하여 구성될 수 있다.
또환, 조광 제어 장치(1000는 실내에 인공 조명을 제공하기 위한 조명부(300)를 추가 구성할 수 있다.
채광부(110)는 빛을 채광하는 구성으로서, 건물(200)의 외부에 노출되어 설치되고, 태양광을 채광하여 광 전송부(120)를 통해 이동할 수 있도록 집광할 수 있다.
광 전송부(120)는 채광부(110)에서 채광된 빛이 이동하도록 경로를 제공하는 구성으로서, 광 파이프, 광 덕트, 광 케이블 또는 프리즘 시트 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
광 조명부(130)는 실내의 임의의 위치에 하나 이상 설치되고, 채광부(110)를 통해 채광된 빛이 실내에 출사되도록 하는 구성으로서, 광 전송부(120)를 통해 이동한 빛이 실내에 조사되도록 한다.
조리개부(140)는 채광부(110)에 설치되고, 채광부(110)에서 채광되어 입사되는 빛의 광량을 조절하는 구성으로서, 제어부(180)의 제어를 통해 직경이 넓어지거나 또는 좁아지는 동작을 통해 입사되는 빛의 광량이 조절되도록 한다.
이를 위해, 조리개부(140)는 빛이 통과하는 직경이 커지거나 또는 작아지도록 복수의 조리개 패널(141)이 설치될 수 있다.
또한, 조리개부(140)는 빛이 입사되는 조리개 패널(141) 측에 태양광 발전을 위한 태양광 패널이 설치될 수 있다.
또한, 조리개 패널(141)에 설치된 태양광 패널은 조리개 패널(141)의 개폐량에 따라 태양광에 노출되는 면적이 가변되어 태양광 패널에 의한 태양광 발전량이 가변될 수 있다.
광 센서(150)는 채광부(110)를 통해 채광된 태양광(S1)에 의한 빛과, 창문 등을 통해 건물(200)의 외부에서 실내로 조사되는 태양광(S2)에 의한 빛이 형성하는 실내 조도를 감지한다.
또한, 광 센서(150)는 실내의 임의의 위치에 하나 이상 설치되어 전체적인 실내 조도를 감지할 수 있다.
일사 센서(160)는 건물(200)의 외부에 설치되어 일사량을 감지할 수 있다.
색온도 센서(170)는 건물(200)의 외부에 설치되어 시간에 따라 가변되는 태양의 색온도를 감지할 수 있다.
제어부(180)는 광 센서(150)에서 감지된 실내 조도를 분석하여 목표 실내 조도에 따른 조리개부(140)의 개폐량을 산출하고, 산출된 개폐량에 따라 빛의 광량이 조절되도록 조리개부(140)로 제어신호를 출력한다.
또한, 제어부(180)는 일사 센서(160)로부터 감지된 일사량을 기반으로 목표 실내 조도에 따른 조리개부(140)의 개폐량을 산출할 수 있다.
또한, 제어부(180)는 광 센서(150)로부터 감지된 실내 조도를 기반으로 실내 조도의 균제도를 분석하고, 분석된 균제도 정보와 일사 센서(160)로부터 감지된 일사량을 이용하여 실내 조도가 제어되도록 조명부(300)의 인공 조명 디밍값을 산출하고, 산출된 인공 조명 디밍값에 따른 제어 신호를 조명부(300)로 출력할 수도 있다.
즉, 제어부(180)는 실내 공간의 위치에 상관없이 실내 조도가 균일하게 유지될 수 있도록 채광된 빛이 일사량에 따라 조절되어 실내에 조사되도록 하고, 조명부(300)에 의한 인공 조명이 목표한 실내 조도를 유지할 수 있도록 제어한다.
또한, 제어부(180)는 색온도 센서(170)로부터 감지된 태양광의 색온도에 기반하여 조명부(300)의 인공 조명 색온도값을 산출하고, 산출된 인공 조명 색온도 값에 따라 조명부(300)가 점등되도록 제어 신호를 출력할 수 있다.
즉, 제어부(180)는 시간대별로 다른 태양광의 색온도가 실내 조명에 반영될 수 있도록 색온도 센서(170)가 감지한 색온도를 목표한 실내 조도에 반영하여 산출한 인공 조명 디밍값에 따라 조명부(300)가 점등되도록 제어 신호를 출력할 수 있다.
전원부(190)는 조리개부(140)에서 태양광 발전을 통해 발전된 전력을 충전하고, 충전된 전력은 조명부(300)로 방전되도록 한다.
조명부(300)는 건물(200)에 설치되어 목표 실내 조도에 따라 실내에 인공 조명을 제공하는 구성으로서, 제1 조명(310)과 제2 조명(320)으로 구분될 수 있고, 복수의 LED 칩으로 구성될 수 있다.
제1 조명(310)은 실내에 백색광을 출력하는 구성으로서, 웜 화이트(Warm white) 및 쿨 화이트(Cool white)의 빛을 출력하는 복수의 LED 칩으로 구성될 수 있다.
제2 조명(320)은 색온도에 따라 청색광, 녹색광, 적색광 중 하나 이상의 빛을 조합하여 실내에 출력하는 복수의 LED 칩으로 구성될 수 있다.
다음은 본 발명의 일 실시 예에 따른 집광 채광기를 이용한 조광 제어 방법을 설명한다.
도6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 집광 채광기를 이용한 조광 제어 방법을 설명하기 위해 나타낸 흐름도이다.
도2 내지 도6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 조광 제어 방법은 우선, 조광 제어 장치(100)가 일사 센서(160)로부터 감지한 외부의 일사량과, 색온도 센서(170)로부터 감지한 시간에 따라 가변되는 태양의 색온도를 기반으로 광량 정보를 예측(S100)하고, S100 단계에서 예측된 일사량과 색온도는 조명부(300)의 인공 조명 디밍값과 목표 실내 조도에 반영할 수 있도록 저장한다.
계속해서, 조광 제어 장치(100)는 실내의 임의의 위치에 하나 이상 설치된 광 센서(150)로부터 실내 조도를 감지하고, 감지된 실내 조도를 분석(S200)한다.
또한, 조광 제어 장치(100)는 S200 단계에서 분석된 실내 조도를 미리 설정된 목표 실내 조도와 비교(S300)하여 채광 광량에 따라 채광부(110)를 통해 채광되는 빛의 광량을 조절하는 조리개부(140)의 개폐량을 산출한 후, 산출된 조리개부(140)의 개폐량에 따라 목표 실내 조도에 대응하여 빛의 광량이 조절되도록 조리개부(140)로 제어신호를 출력(S400)할 수 있다.
S400 단계를 더욱 상세하게 설명하면, 조광 제어 장치(100)는 채광 광량이 목표 실내 조도에 도달하기 위한 조리개 개폐 판단용 기준값보다 높으면, 조리개부(140)로 조리개 닫음 제어 신호를 출력(S500)한다.
또한, 조리개부(140)가 닫음 제어됨으로써, 조광 제어 장치(100)는 태양광 발전을 통해 발전되는 전력이 전원부(190)에 충전을 통해 저장(S600)되도록 한다.
또한, S400 단계에서, 채광 광량이 목표 실내 조도에 도달하기 위한 조리개 개폐 판단용 기준값보다 낮으면, 조광 제어 장치(100)는 조리개부(140)로 개방 제어 신호를 출력(S510)하여 광 조명부(130)에 의한 실내 조도가 증가할 수 있도록 한다.
또한, 조광 제어 장치(100)는 목표 실내 조도에 도달할 수 있도록 실내에 인공 조명을 제공하는 조명부(300)의 인공 조명 디밍값을 산출하고, 산출된 인공 조명 디밍값에 기반하여 조명부(300)가 점등(S610)되도록 제어 신호를 출력한다.
또한, 조광 제어 장치(100)는 시간대별로 다른 태양광의 색온도가 실내 조명에 반영될 수 있도록 S100 단계에서 색온도 센서(170)가 감지한 색온도를 목표한 실내 조도에 반영하여 색온도 제어를 위한 인공 조명 디밍값을 산출하고, 산출된 인공 조명 디밍값에 따라 조명부(300)가 점등되도록 제어 신호를 출력(S700)할 수 있다.
조리개부(140)와 조명부(300)의 제어를 수행한 후, 조광 제어 장치(100)는 광 센서(150)를 통해 실내 조도를 감지하여 목표 실내 조도에 도달했는지 여부와, 실내 조도가 균일하게 제어되는지 확인(S800)한다.
S800 단계에서 목표 실내 조도와 균제도가 일정하게 제어되지 않으면, 조광 제어 장치(100)는 S100 내지 S700 단계를 다시 수행하여 목표 실내 조도와 균제도가 제어될 수 있도록 반복 수행할 수 있다.
따라서, 실내의 위치별 조도에 따라 실내로 유입되는 광량을 조절하여 균일한 실내 조도를 유지할 수 있고, 광량 조절에 따른 조리개부를 이용하여 태양광 발전을 수행함으로써, 효율적인 에너지 활용을 제공할 수 있으며, 태양광의 색온도를 실내 조명의 색온도에 반영하여 최적의 조명 환경을 제공할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 도면번호는 설명의 명료성과 편의를 위해 기재한 것일 뿐 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 상술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 해석은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 명시적으로 도시되거나 설명되지 아니하였다 하여도 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 본 발명에 의한 기술적 사상을 포함하는 다양한 형태의 변형을 할 수 있음은 자명하며, 이는 여전히 본 발명의 권리범위에 속한다.
또한, 첨부하는 도면을 참조하여 설명된 상기의 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 기술된 것이며 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 국한되지 아니한다.
[부호의 설명]
100 : 조광 제어 장치 110 : 채광부
120 : 광 전송부 130 : 광 조명부
140 : 조리개부 141 : 조리개 패널
150 : 광 센서 160 : 일사 센서
170 : 색온도 센서 180 : 제어부
190 : 전원부 200 : 건물
300 : 조명부 310 : 제1 조명
320 : 제2 조명

Claims (11)

  1. 빛을 채광하는 채광부(110);
    상기 채광된 빛이 이동하도록 경로를 제공하는 광 전송부(120);
    상기 채광된 빛을 실내에 출사하는 광 조명부(130); 및
    상기 채광부(110)로 채광되는 빛의 광량을 조절하는 조리개부(140);를 포함하는 집광 채광기를 이용한 조광 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조리개부(140)는 빛이 입사되는 조리개 패널(141) 측에 설치된 태양광 발전을 위한 태양광 패널을 구비하고,
    상기 조리개부(140)는 조리개 패널(141)의 개폐량에 따라 태양광 패널의 발전량이 가변되는 것을 특징으로 하는 집광 채광기를 이용한 조광 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 조광 제어 장치는 실내의 임의의 위치에 하나 이상 설치되어 실내 조도를 감지하는 광 센서(150);
    상기 광 센서(150)에서 감지된 실내 조도를 분석하여 목표 실내 조도에 따른 조리개부(140)의 개폐량을 산출하고, 산출된 개폐량에 따라 빛의 광량이 조절되도록 상기 조리개부(140)로 제어신호를 출력하는 제어부(180); 및
    상기 조리개부(140)에서 발전된 전력을 충전 및 방전하는 전원부(190);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집광 채광기를 이용한 조광 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 조광 제어 장치는 목표 실내 조도에 따라 실내에 인공 조명을 제공하는 조명부(300);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집광 채광기를 이용한 조광 제어 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 조명부(300)는 실내에 백색광을 출력하는 제1 조명(310); 및
    상기 실내에 청색광, 녹색광, 적색광 중 하나 이상의 빛을 조합하여 출력하는 제2 조명(320);을 포함하는 것을 특징으로 하는 집광 채광기를 이용한 조광 제어 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 조광 제어 장치는 외부의 일사량을 감지하는 일사 센서(160);를 더 포함하고,
    상기 제어부(180)는 감지된 일사량을 기반으로 목표 실내 조도에 따른 조리개부(140)의 개폐량과 조명부(300)의 인공 조명 디밍값을 산출하는 것을 특징으로 하는 집광 채광기를 이용한 조광 제어 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 조광 제어 장치는 시간에 따라 가변되는 태양의 색온도를 감지하는 색온도 센서(170);를 더 포함하고,
    상기 제어부(180)는 감지된 색온도에 따라 조명부(300)의 인공 조명 색온도값을 산출하는 것을 특징으로 하는 집광 채광기를 이용한 조광 제어 장치.
  8. a) 조광 제어 장치(100)가 실내의 임의의 위치에 하나 이상 설치된 광 센서(150)로부터 실내 조도를 감지하고, 감지된 실내 조도를 분석하여 목표 실내 조도에 따라 채광부(110)를 통해 채광되는 빛의 광량을 조절하는 조리개부(140)의 개폐량을 산출하는 단계; 및
    b) 상기 조광 제어 장치(100)가 목표 실내 조도에 대응하여 산출된 조리개부(140)의 개폐량에 따라 빛의 광량이 조절되도록 상기 조리개부(140)로 제어신호를 출력하는 단계;를 포함하는 집광 채광기를 이용한 조광 제어 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 조광 제어 방법은 c) 조광 제어 장치(100)가 목표 실내 조도에 따라 실내에 인공 조명을 제공하는 조명부(300)의 인공 조명 디밍값을 설정하고, 설정된 인공 조명 디밍값에 기반하여 상기 조명부(300)의 점등을 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집광 채광기를 이용한 조광 제어 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 a) 단계는 조광 제어 장치(100)가 일사 센서(160)로부터 외부의 일사량을 감지하고, 감지된 일사량을 목표 실내 조도에 반영하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집광 채광기를 이용한 조광 제어 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 a) 단계는 조광 제어 장치(100)가 색온도 센서(170)로부터 시간에 따라 가변되는 태양의 색온도를 감지하고, 감지된 색온도를 목표 실내 조도에 따른 조명부(300)의 인공 조명 디밍값에 반영하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집광 채광기를 이용한 조광 제어 방법.
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