Light & Smart Lighting Control 최안섭 조명시스템연구실 SEJONG UNIVERSITY

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1 Light & Smart Lighting Control 최안섭

2 Contents - Light - Lighting Control - Smart lighting Control System

3 Light Light is not just for vision anymore RPI Lighting Research Center, U.S. + 망막에도달한빛은인간의행동에다음과같은 2 가지영향을미친다. Visual effect : Visual task 를할수있는능력 Non-visual effect : 생체리듬을인간의 24 시간주기에맞춤 / 감성적영향

4 Light - Circadian System circa ( 대강 ) + dies(1일 ) 생체리듬, 일주기리듬 / 생득적 ( 生得的 ), 내적 ( 內的 ) 체내시계 / 세포의대사리듬 인간의생리학적리듬조절 : 체온, 수면패턴, 호르몬분비, 혈압 빛은생체리듬을바꾸는가장중요한자극제이다. Circadian System ( 생체리듬시스템 ) Duration ( 노광시간 ) Timing ( 적절시기 ) Intensity ( 밝기 ) Spectrum ( 분광 )

5 Light 멜라토닌 + 멜라토닌은송과체에서분비되는신경호르몬으로생리기능변화에중요한역할을함. + 멜라토닌의분비에관여하는송과체는빛과자기장을감지하여생체의일주리듬에영향을주는기관으로빛의노출에따라호르몬분비량을조절함. + 멜라토닌의분비는낮에는저조하고밤에는높은일주기양상을나타내며노화가진행됨에따라멜라토닌리듬의진폭이줄어듦. [ 일주리듬을담당하는송과체 ] [ 연령대에따른멜라토닌분비의변화 ] (Patrick lemoine, 2007)

8 Light Additive Color Mixing

9 Light

10 Light

15 HOTEL SHILLA, SEOUL NIGHT concept images Level 1 Bar Lounge 조도기준 Lounge Bar (Task) IES DAY KS 시뮬레이션결과 야간 ( 현재 ) 테이블위 450 (7) 바닥평균 400 (1) 1 2 조도 휘도 2 1

20 Lighting Control 정의 + 제어 (control) 란목표가달성되어지도록하는기계적, 전기적행위를지칭 + 조명제어는 where, when, how long, how much -조명제어는빛이필요한공간과시간동안에필요한양만큼을공급하는일련의행위를지칭 -광원의색온도조절을통한조명색의변화도넓은의미의조명제어에해당 분류 + 지역제어 : 재실감지, 주광센서, 개인개별제어 + 중앙제어 : BMS 에의한점소등, 스케쥴링, 조광제어, 비상제어

21 Lighting Control Energy Code: Automatic shutoff Buildings Commercial buildings > 5,000 sq.ft. Standards IECC 2006/2009 and ASHRAE/IESNA /2004/2007 Requirement Lighting Interior lighting must be automatically shut OFF when not in use General lighting; task lighting shutoff encouraged Methods Scheduling Occupancy sensor Other system signal Notes Schedule controls lights in max. 25,000 sq.ft. space, not more than 1 floor Lights OFF within 30 minutes Examples: BAS, security system

22 Lighting Control Energy Code: Space control Spaces Interior spaces enclosed by ceiling-height partitions Standards IECC ASHRAE/IESNA 90.1 Requirement Methods Lighting must have at least one manual control Manual control located where user can see controlled lights, or remote control with controlled lights annunciated General lighting must be independently controlled Manual control if 24-hour operation, otherwise manually or via occupancy sensor; /2007 requires occupancy sensors in some spaces Notes Control cannot override time schedule for more than 2 hours Area controlled <5,000 sq.ft. If building/space mall, arcade, auditorium, single-tenant retail space or arena where captivekey override used, override can exceed 2 hours and controlled area must be <20,000 sq.ft. Control cannot override time schedule for more than 4 hours If enclosed space <10,000 sq.ft., then control coverage area cannot be >2,500 sq.ft. If >10,000 sq.ft., control coverage area is 10,000 sq.ft. Control must be readily accessible with lights visible, or remote for safety or security

23 Lighting Control Occupant overrides Occupant must be able to override the shutoff in a space no larger than Maximum time before system must try to turn off the lights again IECC ASHRAE 90.1 Mall, arcade, auditorium, similar space with captivekey override Other spaces 20,000 sq.ft. 5,000 sq.ft. <10,000 sq.ft. spaces 2+ hours 2 hours 4 hours >10,000 sq.ft. spaces 2,500 sq.ft. 10,000 sq.ft.

24 Smart Lighting Control System User Interface Mobile phone Voice Action Scheduling Touch panel IoT Wire-DALI, Ethernet, DMX, PLC Wireless -Bluetooth & Beacon -WiFi -ZigBee -VLC -Z-wave -NFC Communication Sensor Occupancy Pressure Daylight Illuminance Distance Time Controller Local or Central Big Data Machine learning Deep learning Curation Behavioral science Circadian Luminaire Illuminance Color temperature Color Spectrum-CRI Light distribution

26 Smart Lighting Control System

Smart Lighting Control System 스마트조명제어시스템의개요 + 기존의사용자가직접조절하는단순한색온도및조도조절의감성조명조명시스템과차별화된, 생활및행동의시나리오를통해주요조명제어컨텐츠개발및 IT 기술을활용한자동화 LED 조명시스템 + 스마트 LED조명시스템은중앙제어에서부터각공간별로컬제어와공간별조명기구또는가전제품이나 IT

27 Smart Lighting Control System 스마트조명제어시스템의개요 + 기존의사용자가직접조절하는단순한색온도및조도조절의감성조명조명시스템과차별화된, 생활및행동의시나리오를통해주요조명제어컨텐츠개발및 IT 기술을활용한자동화 LED 조명시스템 + 스마트 LED조명시스템은중앙제어에서부터각공간별로컬제어와공간별조명기구또는가전제품이나 IT 기기와의연동제어가통합된조명제어시스템구현 < 조명제어방식 > Time scheduling Touch pad H/W & S/W 중앙제어 로컬제어 연동제어 Mobile IPTV with remote controller Occupancy sensor Acoustic sensor Distance sensor Connection of other device

28 Smart Lighting Control System 주거공간의스마트 LED 조명시스템컨텐츠 + 계절에따른색온도제어 - 계절에따라색온도를제어하여쾌적하고감성적인조명환경제공 - 색온도제어범위제안 : 봄 / 가을 K~4500K, 여름 K~5500K, 겨울 K~3500K 봄겨울여름 / 가을 조도 : lx 색온도 : K Time scheduling /Touch pad /Mobile

29 Smart Lighting Control System 일반모드 _ 계절별변화 Key map 주방보조등간이조리대플로어스탠드아트월거실등복도등식탁등조리대코브현관등독서등 봄 / 가을 : 코브, 거실등, 복도등 : 4500K, 전반조도 400lx 여름 : 코브, 거실등, 복도등 : 5500K, 전반조도 400lx 겨울 : 코브, 거실등, 복도등 : 3500K, 전반조도 400lx

30 Smart Lighting Control System 주거공간의스마트 LED 조명시스템컨텐츠 + 시간에따른색온도제어 - PM 10:00와 AM 12:00를기준으로점진적으로조도레벨을낮춤. - 에너지절약및눈에피로도감소의효과를주고, 빛의생체리듬에대한영향의최소화 - 기존조도의 80% 수준으로조광제어함. 사람이조도의변화를인식하는시점은기존조도에서 20% 이상으로변할때이므로그범위이내에서조도조절함. PM AM 시~AM 이전이후 12시 조도 : lx 색온도 : K Time scheduling /Touch pad /Mobile

31 Smart Lighting Control System 일반모드 _ 시간대별변화 ( 겨울 ) Key map 주방보조등 간이조리대 플로어스탠드 아트월 거실등 복도등 식탁등 조리대 코브 현관등 독서등 코브, 거실등, 복도등 : 3500K, 전반조도 400lx 시간에따른조광제어 (PM10:00 이전에는기존조도유지 ) 코브, 거실등, 복도등 : 3500K, 전반조도 300lx 시간에따른조광제어 (PM10:00~AM2:00 는 300lx(75%) 로조광 ) 코브, 거실등, 복도등 : 3500K, 전반조도 200lx 시간에따른조광제어 (AM2:00 이후에는 200lx(50%) 로조광 )

Smart Lighting Control System 주거공간의스마트 LED 조명시스템컨텐츠 + TV 모드 & 식사모드에의한조도와색온도제어 _ 식탁등과거실등의연계제어 - 저녁에식탁에서식사시, 거실의기존조명모드를식사모드로자동제어하여식사에적합한전반조도및분위기제공 - 거실에서 TV 시청시, 식탁등의자동제어를통해 TV 시청에적절한전반조도및분위기제공 TV mode

32 Smart Lighting Control System 주거공간의스마트 LED 조명시스템컨텐츠 + TV 모드 & 식사모드에의한조도와색온도제어 _ 식탁등과거실등의연계제어 - 저녁에식탁에서식사시, 거실의기존조명모드를식사모드로자동제어하여식사에적합한전반조도및분위기제공 - 거실에서 TV 시청시, 식탁등의자동제어를통해 TV 시청에적절한전반조도및분위기제공 TV mode Dinner mode E : CCT : lx K lx K E : CCT : lx K lx K Time scheduling /Occupancy sensor /Touch pad /Mobile

33 Smart Lighting Control System TV 시청모드 _ 스포츠시청모드, 일반 TV 시청모드, 영화관람모드 Key map 주방보조등 간이조리대 플로어스탠드 아트월 거실등 복도등 식탁등 조리대 코브 현관등 독서등 코브, 거실등 : 5500K, 전반조도 300lx 스포츠시청모드 코브, 거실등 : 4500K, 전반조도 200lx 일반 TV 시청모드 코브, 거실등 : 3500K, 전반조도 100lx 영화관람모드

34 Smart Lighting Control System 주거공간의사용자별조명제어시나리오작성 + 연령별 / 성별행위에따른시나리오작성 : 기본행위및시간대별현재의조명상황과문제점 - 고령자, 40~50대중년남성, 30~40대주부, 30대직장인 ( 남, 여 ), 20대대학생 ( 남, 여 ), 중고등학생 ( 남, 여 ), 초등학생 ( 남, 여 ), 유치원생, 유아, 여아등 + 아파트 / 오피스텔 (open space) 에따른시나리오작성 - 오피스텔 (open space) : 20~30대싱글족 ( 남, 여 ), 20~30대신혼부부등 오피스텔 (open plan) 에사는싱글족 ( 초식남, 골드미스 ) 시간공간행위조명현황분석문제점해결방안권장조명환경 ( 조도및색온도 ) 제안기술제어방식 ( 권장조명환경 ) - 300kx, 4500K( 건강조명프로젝트참조 ) 7:35 원름내화장대가화장을한다. 있는공간 ( 골드미스에게만해당 ) ( 침실 or 거실 ) 거실중앙등 ( 작은규모의공간 ) or 침실중앙등 ( 큰규모의공간 ) + 화 장대에설치된국부조명 - 색조화장을할때충분한조도확보필요 - 주광이유입될경우에는거울에반사글레어가생겨서화장을함에있어서불편함을느낌. - 거울주변에조명을설치하여거리감지센서를통해거울에다가가면자동적으로밝아짐 - 자동블라인드시스템을이용하여주광을적절히제어 (KS 조도기준 ) - 미용실 _ 메이크업 ( ) 3500~5000K - 공부방 / 서재 _ 전반 ( ) 2300~3100K (IES 조도기준 ) - Merchandising spaces_fitting room Dressing areas ( ) 3000~4500K ( 적용기술 ) - 거리감지센서, 조광제어 ( 제안 ) - 위의기술들이적용되었으며, 화장대에설치된거리감지센서및국부조명을통하여섬세한화장을하기위하여거울에다가가게되면자동적으로광량이높아지게됨. Distance Sensor Touch pad Mobile - Merchandising spaces_fitting room_fittin g areas ( ) 4500~6000K 7:50 원룸내식탁이있는공간 ( 부엌 or 거실 ) 냉장고에서음식을꺼내서간단한아침식사를함. 부엌중앙등 or 거실중앙등 ( 식탁조명이따로 설치된경우가드믐.) - 식욕을증진시킬수있는조명환경필요 - 다이어트를하는사람의경우식욕을억제시켜줄수있는조명환경필요 - 에너지절약및식사에집중을할수있도록 1) 거실쪽에식탁이있는경우에는부엌등및침실등의밝기를낮추고 2) 부엌쪽에식탁이있는경우에는거실쪽의밝기를낮춤. - 식욕을촉진시키며시각적으로음식의맛을향상시키는역할을하는붉은색, 오렌지, 핑크, 엘로등과같은따뜻한계열의색이적합 - 다이어트를하는사람의경우식욕을억제시키는블루, 보라, 짙은녹색, 회색, 짙은계열의색이적합 - 한식요리의경우 - 테이블면을밝게비춤. - 양식요리의경우 - 한식보다는낮은조도값으로비춤. - 식탁등이켜지게되면거실에사람이없을경우거실조명은조광제어를함. - 식탁등의배광제어및팬턴드조명외에개인용조명 (down light) 을을통하여밥 / 국 / 개인용접시등을따로조명하여줌. (KS 조도기준 ) - 식탁 ( ) 2500~4200K - 레스토랑 _ 현관 / 복도 ( ) 2300~3100K - 유흥음식점 _ 분위기를주로하는바 ( ) 1000~2300K (IES 조도기준 ) - 식당 ( ) 2400~3600K - Restaurants_dining areas_cleaning ( ) 2400~3600K - Restaurants_dining areas_dining ( ) 2100~3000K ( 적용기술 ) - 조광제어, 색온도변화, 배광제어, 재실감지시스템, 음식별 / 아침저녁별조명모드변화, tag/bar_code 인식, 픽셀 (pixel) 분석, 이미지캡쳐 ( capture) 를통한물체인식 ( 제안 ) - 위의기술들이적용되었으며, 음식별 ( 육류 / 어류 / 찌게류 )/ 아침저녁 ( 간단한식사 _ 제대로된식사 )/ 성격별 ( 식사 / 커피 / 와인 ) 에따라서식탁조명의모드변화를줄수있도록함. - 식탁위의모습을이미지화하여메인요리의픽셀 (pixel) 에들어있는색상을인지하게되고, 각색상에알맞는조명환경을구현함. - 사람이없을때의거리와사람이앉아있을때의거리를식탁등에설치된거리센서를통해구분하게되고, 이를통해사람이자리에앉게되면자동적으로식탁조명이점등되도록함. - 식탁등이켜지게되면거실조명은레스토랑의전반조명정도로조광제어됨 ( 단, 거실에사람이있을경우에는그대로유지 ) Distance Sensor Occupancy sensor Touch pad Mobile

35 Smart Lighting Control System 주광이용조명제어시스템 -Photosensor: 광센서 -Controller: 제어기 -Dimming Unit: 조광용유니트

37 Smart Lighting Control System

38 Smart Lighting Control System

Microsoft Word - 1st-revise_Elements-and-structure-of-the-smart-lighting-design-in-the-office_1_

Microsoft Word - 1st-revise_Elements-and-structure-of-the-smart-lighting-design-in-the-office_1_ Title Elements and Structure of the Smart Lighting Design in the Office ABSTRACT Objective: The purpose of this research is to extract factors affecting office lighting and their relations,