KR100670843B1 - 광감지 자동 조도조절 조명시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주변의 빛을 감지하여 자동으로 조도를 조절할 수 있고, 사용자에 의하여 자동 조도조절 기능을 임의로 자동 또는 수동으로 선택할 수 있어 사용상의 편의성을 제공할 수 있는 광감지 자동 조도조절 조명시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 광감지 자동 조도조절 조명시스템은, 전원을 공급하는 전원부(10)와, 주변의 조사광을 감지함에 따라 내부 저항이 조사광 에너지에 대응하여 변화되는 광감지부(20)와, 상기 전원부(10)로부터 인가되는 전원을 광감지부(20)의 광감지신호에 따라 인가될 전원을 조절하여 공급하는 조도조절부(40)와, 상기 조도조절부(40)에서 조절되는 인가 전압의 크기에 따라 발광 온/오프 및 발광의 세기가 가변되는 발광수단(50), 및 상기 전원부(10)의 전원을 공급 및 차단하는 전원 온/오프 스위치(60)를 포함하여 이루어진 광감지 자동 조도조절 조명시스템에 있어서, 상기 전원 온/오프 스위치(60)와는 별도로 구비되어, 사용자의 온/오프 조작에 의해 상기 조도조절부(40)의 자동 조도조절 기능의 작동 및 비작동을 임의적으로 선택할 수 있도록 하는 조도조절 온/오프 스위치(70)를 더 포함하도록 구성된다.

조명시스템, 광감지, CdS센서, 조도조절, 발광수단, 스위치

Description

광감지 자동 조도조절 조명시스템{LIGHTING SYSTEM CAPABLE OF AUTOMATICALLY CONTROLLING INTENSITY OF ILLUMINATION UPON DETECTING LIGHT}

도 1은 종래 기술에 따른 환경 자동제어장치의 구성의 일예로 화장실에 적용되는 경우의 자동제어장치의 구성을 설명하기 위한 블록도,

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 광감지 자동 조도조절 조명시스템의 구성을 설명하기 위한 개략도,

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 광감지 자동 조도조절 조명시스템의 구성을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 블록도,

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 광감지 자동 조도조절 조명시스템의 구성을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 회로도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 전원부 20: 광감지부

30 : 하우징 40: 조도조절부

41: 마이컴 42 : 발진기

43: 구동회로 50: 발광수단

60: 전원 온/오프 스위치 70: 조도조절 온/오프 스위치

본 발명은 조명시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 주변 빛의 밝고 어두움을 감지하여 조명기구의 밝기를 제어함으로써, 전기조명에의 의존도를 낮춰 막대한 양의 전기에너지를 절약할 수 있도록 하여 에너지 소비효율을 최대화하는데 사용되는 광감지 자동 조도조절 조명시스템에 관한 것이다.

일반적으로 아파트나 빌딩의 계단, 통로, 화장실에 사용되는 조명등은 스위치를 온/오프(ON/OFF) 시키는 불편함을 없애 사용자 편의성을 극대화함과 함께, 꼭 필요한 사용 시간동안만 작동하여 절전을 도모할 수 있도록 전원 온/오프 연동형 센서부를 구비하여, 사람이 조명등 주위를 지나가거나 주변에 있을 동안만 미리 세팅된 소정 시간 동안 켜지게 하여 절전을 해왔다.

이러한 센서등은 24시간 상시 점등되지 아니하여 전기 절약을 도모할 수 있겠지만, 사용자가 심야에 취침한 후 화장실, 침실, 거실 일부분 등의 장소를 잠시 이용할 때 평상시와 같은 밝은 불빛으로 조명함에 따라 사용자의 눈을 자극시키는 단점이 있다.

특히, 화장실은 취침을 하던 사용자가 심야에 자주 사용하는 곳으로서, 아침, 낮 시간에는 밝은 조명이 요구되고, 저녁시간 또는 취침 시간에는 앞서 언급한 사용자의 눈의 자극을 피하기 위한 섬세한 배려가 필요한 공간이다.

종래 기술에 따른 환경 자동제어장치의 구성의 일예를 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 종래 기술에 따른 환경 자동제어장치의 구성의 일예로 화장실에 적용된 경우의 자동제어장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 이용자의 존재유무를 감지하기 위한 감지부(1); 이용자의 수동조작에 의거하여 음향신호 발생을 위한 스위칭신호와 조명기의 조도를 조절하기 위한 스위칭신호를 발생하기 위한 입력부(2); 상기 감지부(1)로부터의 감지신호에 의거하여 악취를 제거하기 위한 구동신호를 발생하고, 상기 조명기를 켠 다음 상기 입력부(2)로부터의 조도조절을 위한 스위칭신호에 의거하여 상기 조명기의 조도를 조절하기 위한 조명구동신호, 상기 입력부(2)로부터의 음향신호 발생을 위한 스위칭신호에 의거하여 음향신호 발생을 위한 음향구동신호를 발생하는 마이컴(3); 상기 마이컴(3)으로부터의 음향구동 신호에 의거하여 노폐물 소리를 보완하기 위한 음향신호를 발생하는 음향신호 발생부(4); 상기 마이컴(3)으로부터의 조명구동신호에 의거하여 상기 조명기를 켠 다음 광센서(6)로부터 제공되는 조도와 기설정된 소정의 조도를 비교하여 그에 상응하는 조도로서 상기 조명기의 조도를 유지하기 위한 조명부(5); 조명기의 조도를 감지하여 상기 조명부(5)로 제공하기 위한 광센서(6); 상기 마이컴(3)으로부터의 악취를 제거하기 위한 구동신호에 의거하여 노폐물의 악취를 제거하기 위한 탈취부(7)로 이루어져 있다.

그러나, 이러한 환경 자동제어장치에 의한 구성은 등화장치용 센서 회로가 인체를 감지하여 조명부가 점등되게 활성화 된 상태에서는 다시 인체를 감지하여도 마이컴에서 이를 처리하지 못하여 조명부가 소등된 후에 다시 인체를 감지하여 일 정시간 점등되는 동작 형태를 반복하는 것이었던 바, 조명부 소등 시간이 회피될 수 없는 사용자의 불편이 되는 문제점이 있었다.

또한, 종래 기술에 따른 화장실 환경을 제어하는 장치는 조명기와 일체로 구성되지 않고 있어서, 별도의 스피커와, 조명기를 설치 및 배선하여야 하는 어려움과 함께 유지관리가 불편한 단점이 있다.

또한, 종래 기술에 따른 화장실 환경을 제어하는 장치는 음향신호를 발생시킴으로써, 이용자의 재 취침시 장애를 발생시킬 수 있고, 화장실에 설치되었을 때 발생 가능한 문제점들에 대한 어떠한 해결책도 제시하지 못하고 있다.

예컨대, 종래 기술에 따른 화장실 환경을 제어하는 장치는 작동 전원 유무와 설치 방법, 장치의 결합 구성 등에 대한 구체적인 언급이 없을 뿐만 아니라, 열, 수분, 수증기 등의 고장 요인에 의해 전기 또는 전자 회로적 구성이 파손, 단선, 누전, 고장을 일으킬 수 있어서, 화장실 환경에 실제로 적용되어 기밀한 밀폐 성능을 제공함과 함께, 소형의 레이아웃을 가지면서도 조명용 전구를 일체로 포함할 때 발생되는 열에 의해 발생 가능한 회로 내구성 관련 문제점 등이 여전히 미 해결된 상태로 남아 있는 실정이다.

또한, 이러한 종래의 환경 자동제어장치의 구성은 주위의 밝기와 관계없이 이용자의 존재유무에 의하여 점등되기 때문에 점등이 불필요한 경우에도 점등되어 전기에너지를 소비하는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 환경 자동제어장치는 시스템적으로 구성되어 있어서, 사용자가 원하는 위치의 전등에 대한 조도 제어를 수동으로 조작할 수 있는 어떠한 구성도 없을 뿐만 아니라, 전원이 공급되는 모든 부분의 전등을 제어함에 따라, 임의적으로 해당 전등의 조도를 조절할 수 없는 단점이 있다.

즉, 종래의 환경 자동제어장치는 조명기의 조도를 감지하는 광센서와 조도조절 온/오프 스위치가 일체형으로 구비되어 있지 않기 때문에, 회로적으로 결합될 해당 전등의 조도조절 여부를 사용자 임의대로 선택할 수 없어 사용이 불편한 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 주변 빛의 밝고 어두움을 감지하여 조명기구의 밝기를 제어함으로써, 전기조명에의 의존도를 낮춰 막대한 양의 전기에너지를 절약할 수 있도록 하여 에너지 소비효율을 최대화하는데 사용되며, 밝기의 제어에 의한 온/오프 뿐만 아니라 이용자가 직접 수동으로 조명기구의 밝기 제어 기능 자체를 온/오프할 수 있도록 하여 에너지 소비효율을 극대화하고 사용상의 편의성을 제공하는데 사용되는 광감지 자동 조도조절 조명시스템을 제공하고자 한다.

상술한 본 발명의 목적은 전원을 공급하는 전원부와, 주변의 조사광을 감지함에 따라 내부 저항이 조사광 에너지에 대응하여 변화되는 광감지부와, 상기 전원부로부터 인가되는 전원을 광감지부의 광감지신호에 따라 인가될 전원을 조절하여 공급하는 조도조절부와, 상기 조도조절부에서 조절되는 인가 전압의 크기에 따라 발광 온/오프 및 발광의 세기가 가변되는 발광수단, 및 상기 전원부의 전원을 공급 및 차단하는 전원 온/오프 스위치를 포함하여 이루어진 광감지 자동 조도조절 조명시스템에 있어서, 상기 전원 온/오프 스위치와는 별도로 구비되어, 사용자의 온/오프 조작에 의해 상기 조도조절부의 자동 조도조절 기능의 작동 및 비작동을 임의적으로 선택할 수 있도록 하는 조도조절 온/오프 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광감지 자동 조도조절 조명시스템에 의해 달성된다.

이하, 첨부한 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광감지 자동 조도조절 조명시스템에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도면에서, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 광감지 자동 조도조절 조명시스템의 구성을 설명하기 위한 개략도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 광감지 자동 조도조절 조명시스템의 구성을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 블록도이며, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 광감지 자동 조도조절 조명시스템의 구성을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 회로도이다.

먼저, 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광감지 자동 조도조절 조명시스템은, 전원을 공급하는 전원부(10)와, 주변의 조사광을 감지함에 따라 내부 저항이 조사광 에너지에 대응하여 변화되는 광감지부(20)와, 전원부(10)로부터 인가되는 전원을 광감지부(20)의 광감지신호에 따라 인가될 전원을 조절하여 공급하는 조도조절부(40)와, 조도조절부(40)에서 조절되는 인가 전압의 크기에 따라 발광 온/오프 및 발광의 세기가 가변되는 백열전구, 삼파장 전구, 형광전구 등과 같은 발광수 단(50), 및 전원부(10)의 전원을 공급 및 차단하는 전원 온/오프 스위치(60)를 구비한다.

또한, 본 발명에 있어서는 상기한 전원 온/오프 스위치(60)와는 별도로, 사용자의 온/오프 조작에 의해 상기 조도조절부(40)의 자동 조도조절 기능의 작동 및 비작동을 임의적으로 선택할 수 있도록 하는 조도조절 온/오프 스위치(70)를 추가적으로 구비하는 것을 구성상의 특징으로 한다.

조도조절 온/오프 스위치(70)와 광감지부(20) 및 조도조절부(40)의 소정 회로 기판은 원반형, 사각형 등의 하우징(30)에 일체로 결합되고, 전원부(10)로부터 전원을 공급받을 수 있게 천정 등에 설치되는 것이 바람직하다.

여기서, 광감지부(20)는 주변의 밝기에 따라 저항값이 변화되는 CdS센서로 호칭되는 것으로서, CdS(황화 카드뮴)을 주성분으로 하는 광도전 셀(CdS photoconductive cells)을 사용한다. 이러한 광감지부(20)는 CdS 광도전 셀의 특징에 의해 주변 빛의 밝기에 의하여 내부 저항이 조사광 에너지에 대응하여 변환한다. 즉, 광감지부(20)는 감지된 주변의 조사광에 상응하여 변환되는 내부 저항의 비율적 광감지신호를 조도조절부(40)로 출력한다.

이때, 광감지부(20)는 주변 조사광(입사광 에너지)이 클수록 낮은 저항값을 출력하고, 주변 조사광이 작을 수록 큰 저항값을 출력하여 빛에너지가 거의 없는 곳에서는 거의 절연체에 가깝게 동작하고, 조사광의 입사에너지가 크기에 따른 내부저항에 의하여 전류를 흘려보내게 된다.

상기 조도조절부(40)는 광감지부(20)인 CdS센서에 의해 분압되어 인가되는 전원레벨에 따라 조명밝기를 결정하고, 전자회로적으로 구성된 발진기(42)의 발진신호를 이용하여 상기 결정된 조명밝기에 대응하여 발광수단(50)의 밝기를 미리 세팅된 기준치로 조절하기 위한 출력신호를 생성하는 마이컴(41)과, 이런 마이컴(41)의 출력신호를 입력받아 발광수단(50)의 밝기를 조절할 수 있는 적정량의 전원을 발생시키는 구동회로(43)로 구성된다.

여기서, 마이컴(41)은 발광수단(50)의 밝기를 여러 단계로 조절할 수 있도록 설정될 수 있는데, 본 발명에서는 3단계, 예를 들면 발광수단(50)의 밝기가 미리 세팅된 기준치인 30%, 60%, 100% 중 어느 하나로 조절되어 점등될 수 있도록 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 구동회로(43)는 설계자의 의도에 따라 여러 구성으로 이루어질 수 있지만, 본 발명에서는 그 일예로 복수개의 저항(R1)과 캐패시터(C) 및 트랜지스터(Tr)로 구성한 회로를 예시하고 있다.

하우징(30)은 상부 하우징 및 하부 하우징을 나사 조립 등의 방식으로 분해조립 가능하되, 발광수단(50)을 일체로 조립 구비시켜 제작되거나, 또는 발광수단(50)과 별도로 제작될 수 있다.

하우징(30)과 발광수단(50)이 별도로 제작되는 경우 제조가 용이하고 시공이 간편한 효과가 있으며, 이때 발광수단(50)을 제외한 구성요소들, 즉 광감지부(20)와 조도조절부(40)는 하우징(30)의 내부에 구비되고, 조도조절 온/오프 스위치(70)는 하우징(30)의 외측면에 표출되게 부설되어 있는 것이 바람직하다.

여기서, 조도조절 온/오프 스위치(70)는, 각각 광감지부(20)에 의한 발광수 단(50)의 조명밝기를 조절할 수 있는 상태를 유지하도록 접속하는 온 접점과, 발광수단(50)의 조명밝기를 조절하지 않게 전원을 상기 발광수단(50)에 지속적으로 공급시키도록 접속하는 오프 접점을 구비한다.

이런 조도조절 온/오프 스위치(70)는 사용자로 하여금 조도조절부(40)의 자동 조도조절 기능의 작동 및 비작동을 임의적으로 선택케 하는 목적으로 이용된다.

한편, 전원 온/오프 스위치(60)의 오프는 발광수단(50)의 발광 자체를 차단 또는 접속시키는 목적으로 이용된다.

이하, 본 발명에 따른 광감지 자동 조도조절 조명시스템의 작동 방법을 설명하도록 하겠다.

먼저, 전원 온/오프 스위치가 온(ON)이고, 조도조절 온/오프 스위치가 온 접점으로 선택된 경우에는, 전원부(10)로부터 공급된 전원은 하기와 같이 빛의 세기를 조절하기 위한 적정량의 전원으로 변환 된 후 발광수단(50)으로 전달되고, 그러한 발광수단(50)은 조도조절된 상태로 빛을 발생시킨다.

즉, 전원이 발광수단(50)으로 전달되는 과정에서, CdS센서와 같은 광감지부(20) 및 조도조절부(40)에 의하여 빛의 세기를 조절하는데, 이를 설명하면 다음과 같다.

빛이 거의 없는 어두운 곳에서 광감지부(20)인 CdS센서의 주변 조사광의 입사에너지가 매우 작아져 저항이 커지게 된다.

이때, 마이컴(41)은 광감지부(20)로부터 상기 저항이 커진 비율에 대응한 전원레벨을 갖는 감지신호값을 입력받는다.

이후, 마이컴(41)은 입력받은 감지신호값을 상기 마이컴(41)에 미리 기억 저장된 소정의 인덱스값에 비교한 결과, 발광수단(50)의 밝기를 미리 세팅된 기준치인 30%, 60%, 100% 중 어느 하나의 단계로 점등시킬 것인가를 판단한다.

여기서, 빛이 거의 없는 어둔 곳인 경우, 발광수단(50)의 조명밝기는 기준치 100%로 결정된다.

따라서, 마이컴(41)은 발진기(42)의 발진신호를 이용하여 상기 결정된 기준치 100%에 대응하게 발광수단(50)을 점등시키기 위한 출력신호를 생성하고, 이렇게 생성된 출력신호는 구동회로(43)에 입력된다.

그런 다음 구동회로(43)는 출력신호에 대응한 펄스를 생성하여 트랜지스터의 베이스측에 공급한다. 이 트랜지스터의 베이스단에는 큰 베이스 전류가 흐르게 되어 콜렉터 전류가 포화에 이르게 된다. 따라서, 발광수단(50)에는 최대의 전류가 흐르게 되어 발광수단(50)은 발광세기가 100%가 된다.

그러나, 주변이 점점 밝아지면 CdS센서 주변조사광의 입사 에너지가 커지게 되며, 이에 상응하는 마이컴(41)의 작동, 즉 기준치 30%, 60% 중 어느 하나로 발광수단(50)을 점등시키기 위하여 상기 설명한 바와 같은 비교 판단 및 결정하여 소정 출력신호를 구동회로(43)에 입력시키는 작동에 따라 결국, 트랜지스터의 베이스 전류가 점차 감소되어 콜렉터 전류 역시 작아지며, 이로 인해 발광수단(50)에 흐르는 전류는 감소되어 발광수단(50)의 발광세기는 줄어들어 60% 또는 30% 중 어느 하나의 밝기로 약해진다.

또한, 주변이 매우 밝아져서 CdS센서 주변 조사광의 입사 에너지가 매우 커 지게 되면 트랜지스터의 베이스 전류가 거의 흐르지 않게 되어 콜렉터 전류 역시 거의 흐르지 않게 된다. 따라서, 트랜지스터는 오프(OFF)상태가 된다. 그러면, 발광수단(50)에는 전류가 흐르지 않아 동작하지 않게 될 수 있게 조도조절부(40)의 회로가 구성될 수 있음은 물론이다.

이와 같은 방법으로 침실, 거실, 주방, 사무실 등에 설치되는 본 발명에 따른 광감지 자동 조도조절 조명시스템은 주변의 조사광에 따라 밝기를 자동으로 조절할 수 있게 된다.

한편, 전원 온/오프 스위치가 온(ON)이고, 조도조절 온/오프 스위치가 오프 접점으로 선택된 경우에는, 조도조절부(40)에 전원을 공급하지 않고 발광수단(50)에만 전원을 공급하게 되어, 조도조절이 자동으로 이루어지지 않게 된다.

또한, 전원 온/오프 스위치가 오프인 경우, 조도조절부(40) 및 발광수단(50)에 모두 전원이 공급되지 않게 된다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 광감지 자동 조도조절 조명시스템은 자연광을 적극적으로 이용함으로써 전기조명의 의존도를 낮추고 막대한 양의 전기에너지를 절약할 수 있는 효과가 있다.

또한, 외부광원의 밝기에 따라 실내 조명이 적절히 조절됨으로써 쾌적한 상태의 환경을 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 광감지부인 CdS센서를 통해 자동으로 해당 전등의 점등을 온/오프 할 수 있을 뿐만 아니라, 수동으로 전환하여 해당 전등의 조도조절 여부 자체를 온/오프할 수 있어 편리성과 효율성을 증대시킬 수 있고, 제조가 용이하며 시공이 간편한 효과가 있다.

Claims (6)

1. 전원을 공급하는 전원부(10)와; 주변의 조사광을 감지함에 따라 내부 저항이 조사광 에너지에 대응하여 변화되는 광감지부(20)와; 상기 전원부(10)로부터 인가되는 전원을 광감지부(20)의 광감지신호에 따라 인가될 전원을 조절하여 공급하는 조도조절부(40)와; 상기 조도조절부(40)에서 조절되는 인가 전압의 크기에 따라 발광 온/오프 및 발광의 세기가 가변되는 발광수단(50); 및 상기 전원부(10)의 전원을 공급 및 차단하는 전원 온/오프 스위치(60)를 포함하여 이루어진 광감지 자동 조도조절 조명시스템에 있어서,

   상기 전원 온/오프 스위치(60)와는 별도로 구비되어, 사용자의 온/오프 조작에 의해 상기 조도조절부(40)의 자동 조도조절 기능의 작동 및 비작동을 임의적으로 선택할 수 있도록 하는 조도조절 온/오프 스위치(70)를 포함하며,

   상기 조도조절부(40)는 상기 광감지부(20)에 의해 분압되어 인가되는 전원레벨에 따라 조명밝기를 결정하고, 전자회로적으로 구성된 발진기(42)의 발진신호를 이용하여 상기 결정된 조명밝기에 대응하여 상기 발광수단(50)의 밝기를 미리 세팅된 기준치로 조절하기 위한 출력신호를 생성하는 마이컴(41)과,

   상기 마이컴(41)의 출력신호를 입력받아 상기 발광수단(50)의 밝기를 조절하기 위한 적정량의 전원을 발생시켜서 상기 발광수단(50)의 밝기를 조절하는 구동회로(43)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광감지 자동 조도조절 조명시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 조도조절부(40)에서 조절되는 인가 전압의 크기에 따른 상기 발광수단(50)의 발광의 세기는 미리 세팅된 기준치인 30%, 60%, 100% 중 어느 하나의 단계 로 선택되는 것을 특징으로 하는 광감지 자동 조도조절 조명시스템.
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