KR100946202B1

KR100946202B1 - 감성 조명 시스템

Info

Publication number: KR100946202B1
Application number: KR1020090028412A
Authority: KR
Inventors: 김영일
Original assignee: 주식회사 케이디파워
Priority date: 2009-04-02
Filing date: 2009-04-02
Publication date: 2010-03-09

Abstract

본 발명은 인간의 감성적 느낌에 보다 충실한 감성적인 분위기를 효과적으로 연출할 수 있는 감성 조명 시스템에 관한 것으로, 적색 광원, 녹색 광원, 청색 광원 및 백색 광원을 포함하는 광원부; 사용자로부터의 명령어 및 상기 광원부의 조도(照度) 정보를 입력받는 입력부; 상기 입력부로부터의 명령어를 퍼지(fuzzy) 추론 알고리즘에 따라 분석하여 이 명령어에 대응되는 색상을 결정하고, 이 색상을 색상좌표계상의 색좌표 정보로 변환하여 출력하는 퍼지 추론부; 및, 상기 퍼지 추론부로부터 색좌표 정보 및 상기 입력부로부터의 조도 정보에 근거하여 상기 적색 광원, 녹색 광원, 청색 광원 및 백색 광원의 각 조도를 제어하는 광원 제어부를 포함함을 특징으로 한다.

감성 조명, 조도, 발광 다이오드, 퍼지, CIE 1931 색좌표

Description

감성 조명 시스템{SENSITIVE ILLUMINATION SYSTEM}

본 발명은 감성 조명 시스템에 관한 것으로, 특히 퍼지 추론 알고리즘에 기반하여 광원의 조도를 조절함으로써 인간의 감성적 느낌에 보다 충실한 감성적인 분위기를 효과적으로 연출할 수 있는 감성 조명 시스템에 대한 것이다.

모든 인간은 빛과 함께 할 때, 보다 편안함을 느낄 수 있으며, 안정된 마음으로 아름다움과 행복을 추구하려는 본능을 가지게 된다. 더구나 태양빛의 스펙트럼 특성과 하루의 빛의 리듬, 계절적인 빛의 변화에 모든 동식물들은 다양한 생리적 반응을 일으키도록 되어 있는 만큼 색온도의 심적인 효과를 조명계획에 의도적으로 사용하는 것을 공간을 한층 더 쾌적하게 만드는 수단이 될 수 있다. 이런 이유로 현대인들이 가장 많은 시간을 보내는 실내 공간에서 감성조명이 필요하다. 이미 조명은 빛을 발하는 단순 기능에서 벗어나 생활과 사회 전 분야에 걸쳐 하나의 예술문화로 자리매김했다. 감성조명은 이러한 시대 요구에 부응하고, Well-Being을 추구하는 현대인들에게 꼭 필요한 기술이다.

발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode)는 반영구적인 수명, 고속의 응답특성 그리고 고효율의 장점을 가지고 있으며 표시장치나, 전광판 등의 디스플레이 용도로 많이 사용해 왔으며, LED 기술의 급격한 발달로 인하여 형광등이나 할로겐 램프를 대체할 조명 시스템으로의 사용도 가능하게 했으며, LED의 높은 에너지 효율로 인하여 기존의 백열등, 형광등, 할로겐 등의 조명시스템은 LED 조명시스템으로 교체될 전망이다.

현재 발광 다이오드를 이용한 조명 시스템에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 고휘도의 백색 발광 다이오드를 이용한 조명은 많이 상용화되어 있으며, 최근에는 적색, 녹색, 청색 발광 다이오드 각각의 색상에 대한 밝기의 조정함으로써 색온도 제어 가능한 발광 다이오드 조명 시스템도 개발되어져 있다. 색온도 제어 가능한 발광 다이오드 조명 시스템은 원하는 분위기를 연출을 가능하게 했으며, 건축물, 공원, 다리 등에 감성적인 분위기를 연출할 수 있는 경관조명에 많이 적용되고 있으며, 실내 공간에서 감성적인 분위기를 연출하기 위한 시도가 이루어지고 있다.

현재 개발된 발광 다이오드 색온도 제어 시스템은 원하는 색상을 입력으로 하여 적색, 녹색, 청색 발광 다이오드들의 듀티 비(duty ratio)를 조정하여 발광 다이오드 조명의 색온도를 조정함으로써 다양한 색상을 연출한다. 색온도 제어 가능한 발광 다이오드 조명 시스템은 시간이나 계절에 따라 원하는 색상정보를 조정하거나, 원하는 분위기에 맞는 색상정보를 테이블화 하는 방식을 사용하여 감성조명을 구현하고 있으며, 태양광과 같은 색온도를 낼 수 있도록 발광 다이오드의 색온도를 조정하는 시스템도 개발되어 있지만, 원하는 감성적인 분위기를 연출하기 위해서는 사용자가 임의로 적색, 녹색, 청색 발광 다이오드의 조도를 조절해야 한 다.

감성공학에서는 색상과 감정과의 관계에 대하여 실험과 설문조사를 바탕으로 많은 연구가 이루어 졌으며, 원하는 분위기를 낼 수 있는 실내 인테리어의 색상 조합, 산업디자인 등에 적용되고 있으며, 조명 색에 따른 감성변화에 대한 연구도 많이 이루지고 있다.

그러나 종래의 감성조명 시스템은 원하는 색상을 입력으로 하여 색온도를 제어하는 정도이며, 온화하면서 차분한 분위기 등의 언어로 구현되는 감성적인 분위기를 입력으로 하여 원하는 분위기를 연출할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출한 것으로, 퍼지 추론 알고리즘에 기반하여 언어적으로 표현되는 분위기에 적합한 색상을 결정하고 광원의 조도를 조절함으로써 인간의 감성적 느낌에 보다 충실한 감성적인 분위기를 효과적으로 연출할 수 있다.

이러한 본 발명의 감성 조명 시스템은 학교의 교실에서 적용하여 과목에 따라, 활발한 분위기, 차분한 분위기 등의 원하는 분위기를 연출함으로써 학습능력을 지향할 수 있으며, 사무실에서 업무능력 향상 등을 이끌어 낼 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 감성 조명 시스템은, 발광 다이오드(Light Emitting Diode)인 적색 광원, 녹색 광원, 청색 광원 및 백색 광원을 포함하는 광원부; 사용자로부터의 명령어 및 상기 광원부의 조도(照度) 정보를 입력받는 입력부; 상기 입력부로부터의 명령어를 퍼지(fuzzy) 추론 알고리즘에 따라 분석하여 이 명령어에 대응되는 색상을 결정하고, 이 색상을 색상좌표계상의 색좌표 정보로 변환하여 출력하는 퍼지 추론부; 및, 상기 퍼지 추론부로부터 색좌표 정보 및 상기 입력부로부터의 조도 정보에 근거하여 상기 적색 광원, 녹색 광원, 청색 광원 및 백색 광원의 각 조도를 제어하는 광원 제어부를 포함함을 특징으로 한다.

상기 명령어는 서로 다른 범주의 형용사적 언어인 제 1 내지 제 3 수식어, 및 상기 제 1 내지 제 3 수식어 각각을 수식하기 위한 부사적 언어인 가중 수식어로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 가중 수식어가 가중된 제 1 내지 제 3 수식어 각각이 서로 논리곱에 따라 계산되거나, 또는 논리합에 따라 계산되는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 수식어는 제 1 수식어 항목에 포함된 다수의 제 1 수식어들 중 어느 하나이고, 상기 제 2 수식어는 제 2 수식어 항목에 포함된 다수의 제 2 수식어들 중 어느 하나이고; 상기 제 3 수식어는 제 3 수식어 항목에 포함된 다수의 제 3 수식어들 중 어느 하나이고; 그리고, 상기 가중 수식어는 가중 수식어 항목에 포함된 다수의 가중 수식어들 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

상기 퍼지 추론부는, 가중 수식어가 가중된 제 1 내지 제 3 수식어를 상기 퍼지(fuzzy) 추론 알고리즘에 따라 분석하여 이 제 1 내지 제 3 수식어에 대응되는 색상을 선택하고, 이 선택된 색상을 CIE 1931 색좌표계상에서의 색좌표 정보로 변 환하여 출력하는 것을 특징으로 한다.

상기 퍼지 추론부는, p개(p는 자연수)의 수식어들의 집합

및 q개(q는 자연수)의 색상들의 집합

를 정의하는 제 1 단계, 여기서

및

이며; 상기 수식어들에 대한 이미지 스케일을 이용하여 상기 수식어들의 집합에 대한 좌표 집합

정의하고, 상기 색상들에 대한 이미지 스케일을 이용하여 상기 색상들의 집합에 대한 좌표 집합

를 정의하는 제 2 단계, 여기서 각 이미지 스케일에서 X축은 차갑고 따뜻한 정도에 대한 값을 나타내는 축이며, Y축은 부드럽고 딱딱한 정도에 대한 값을 나타내는 축이며, , , 그리고 이며; 상기 제 2 단계에서의

과

좌표 집합에서 각 수식어와 각 색상간의 거리를 계산하여 2차원 행렬

를 구하는 제 3 단계, 여기서

이고, 임의의 수식어와 임의의 색상간의 거리

이며; 상기

행렬 과 함수

를 이용하여

와

간의 소속행렬

을 구하는 제 4 단계, 여기서

,

, m=0.5, 그리고

이며; 상기 소속행렬

을 이용하여 제 1 수식어에 대한 제 1 소속 백터

, 제 2 수식어에 대한 제 2 소속벡터

, 그리고 제 3 수식에 대한 제 3 소속벡터

를 구하는 제 5 단계, 여기서

,

, 그리고

이며; 각 소속벡터에 가중된 가중 수식어에 따라 각 소속벡터의 크기를 조절하는 제 6 단계, 여기서 가중 수식어는 제 1 가중 수식어, 제 2 가중 수식어 및 제 3 가중 수식어를 포함하며, 제 1 가중 수식어가 가중된 소속벡터는 원 소속벡터의 제곱 값으로 조절되고, 제 2 가중 수식어가 가중된 소속벡터는 원 소속벡터와 동일하며, 그리고 제 3 가중 수식어가 가중된 소속벡터는 원 소속벡터의 1/2 제곱 값으로 조 절되며; 각 가중 수식어가 가중되어 산출된 각 소속벡터들을 서로 논리곱 연산 또는 논리합 연산하는 제 7 단계를 포함하는 퍼지 추론 알고리즘을 통해 입력된 제 1 내지 제 3 수식어에 대응되는 색상을 결정하고, 이 결정된 색상의 색좌표 정보를 CIE 1931 색좌표계를 통해 산출하는 것을 특징으로 한다.

상기 광원 제어부는, 상기 퍼지 추론부로부터의 색좌표 정보와 상기 입력부로부터의 조도 정보에 근거하여 상기 적색 광원, 녹색 광원, 청색 광원 및 백색 광원의 조도를 제어하기 위한 각 디밍 신호(dimming signal)의 듀티 비(duty ratio)를 결정하여 출력하는 컬러 믹싱부; 및, 상기 컬러 믹싱부로부터의 디밍 신호들에 따라 상기 적색 광원, 녹색 광원, 청색 광원 및 백색 광원을 구동하는 광원 구동부를 포함함을 특징으로 한다.

상기 컬러 믹싱부는, 상기 퍼지 추론부로부터의 색좌표 정보

와 상기 입력부로부터의 조도 정보 I를 아래의 광원별 조도 산출 수식에 대입하여 적색 광원의 조도

, 녹색 광원의 조도

, 청색 광원의 조도

및 백색 광원의 조도

를 산출하며; 그리고, 상기 산출된 적색 광원의 조도

, 녹색 광원의 조도

, 청색 광원의 조도

및 백색 광원의 조도

를 아래의 광원별 듀티 비 산출 수식에 대입하여 적색 광원에 대한 제 1 디밍 신호의 듀티 비

, 녹색 광원에 대한 제 2 디밍 신호의 듀티 비

, 청색 광원에 대한 제 3 디밍 신호의 듀티 비

및 백색 광원에 대한 제 4 디밍 신호의 듀티 비

를 산출하며;

여기서 상기 광원별 조도 산출 수식

, 변환행렬

, 그리고 상기 변환행렬에 대한 역행렬

, 그리고

그리고,

는 각각 적색 광원, 녹색 광원, 청색 광원 그리고 백색 광원의 채널의 특성에 관한 값으로서 각 발광 다이오드의 최대 출력 시에 나타나는 CIE 1931 색상좌표계상의 색좌표이며; 상기 광원별 듀티 비는 수식

에 의해 산출되며, 여기서 은 는 각 광원별 듀티 비와 조도의 관계를 결정하는 상수이며, C1은 기울기, C2는 옵셋인 것을 특징으로 한다.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 감성 조명 시스템은, 발광 다이오드(Light Emitting Diode)인 적색 광원, 녹색 광원, 청색 광원 및 백색 광원을 포함하는 광원부; 사용자로부터의 명령어 및 상기 광원부의 조도(照度) 정보를 입력받는 입력부; 위성에서 제공되는 위치확인 신호로부터 상기 광원부가 놓인 위치를 확인하고, 이 확인된 위치에 대한 기상정보를 외부 기상관측소로부터 제공되는 기상정보신호로부터 추출하는 기상정보 제공부; 상기 기상정보 제공부로부터의 기상정보신호에 근거하여 보정값을 생성하는 보정값 제공부; 상기 입력부로부터의 명령어를 상기 보정값 제공부로부터의 보정값에 따라 보정하고, 이 보정된 명령어를 퍼지(fuzzy) 추론 알고리즘에 따라 분석하여 이 명령어에 대응되는 색상을 선택하고, 이 색상을 색상좌표계상의 색좌표 정보로 변환하여 출력하는 퍼지 추론부;

상기 퍼지 추론부로부터 색좌표 정보 및 상기 입력부로부터의 조도 정보에 근거하여 상기 적색 광원, 녹색 광원, 청색 광원 및 백색 광원의 각 조도를 제어하는 광원 제어부를 포함함을 특징으로 한다.

상기 기상정보 제공부는, 상기 위성으로부터의 위치확인 신호를 수신 받아, 상기 광원부가 위치한 지역의 위치를 확인하고, 이 확인된 위치에 대한 위치좌표 정보를 생성하는 위치 확인부; 상기 위치 확인부로부터 위치좌표 정보를 받아 상기 광원부가 위치한 지역을 파악하고, 이 파악된 지역의 기상정보를 상기 기상관측소로부터 제공된 기상정보들로부터 검색하여 추출하는 기상정보 검색/추출부; 및, 상기 기상정보 검색/추출부로부터의 기상정보와 미리 설정된 기준 기상정보를 비교하고, 이 비교 결과에 근거하여 보정값을 생성하는 보정값 생성부를 포함함을 특징으로 한다.

상기 보정값 생성부는, 제 1 및 제 2 기상인자를 포함하는 기준 기상정보가 미리 저장된 메모리; 기상정부 검색/추출부로부터 제공된 기상정보의 제 1 및 제 2 기상인자의 값을 파악하고, 이 기상정보의 제 1 기상인자와 상기 기준 기상정보의 제 1 기상인자간의 차 값에 해당하는 제 1 차이값을 생성함과 아울러, 상기 기상정보의 제 2 기상인자와 상기 기준 기상정보의 제 2 기상인자간의 차 값에 해당하는 제 2 차이값을 생성하는 기상인자 비교부; 상기 제 1 및 제 2 차이값에 근거하여 미리 설정된 다수의 보정값들을 갖는 룩업 테이블; 및, 상기 기상인자 비교부로부터의 제 1 및 제 2 차이값을 근거로 하여 룩업 테이블상에서 보정값을 선택하고, 이 선택된 보정값을 상기 퍼지 추론부에 공급하는 보정값 검색/추출부를 포함함을 특징으로 한다.

상기 명령어는 서로 다른 범주의 형용사적 언어인 제 1 내지 제 3 수식어, 및 상기 제 1 내지 제 3 수식어 각각을 수식하기 위한 부사적 언어인 가중 수식어 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 가중 수식어는 제 1 내지 제 3 가중 수식어를 포함하며; 상기 보정값은 제 1 내지 제 3 가중치를 포함하며; 그리고, 상기 퍼지 추론부는 상기 제 1 가중 수식어를 제 1 가중치로 대체하고, 제 2 가중 수식어를 제 2 가중치로 대체하고, 그리고 제 3 가중 수식어를 제 3 가중치로 대체하는 것을 특징으로 한다.

상기 퍼지 추론부는, p개(p는 자연수)의 수식어들의 집합

및 q개(q는 자연수)의 색상들의 집합

를 정의하는 제 1 단계, 여기서

및

정의하고, 상기 색상들에 대한 이미지 스케일을 이용하여 상기 색상들의 집합에 대 한 좌표 집합

과

를 구하는 제 3 단계, 여기서

이고, 임의의 수식어와 임의의 색상간의 거리

이며; 상기

행렬과 함수

를 이용하여

와

간의 소속행렬

을 구하는 제 4 단계, 여기서

,

, m=0.5, 그리고

이며; 상기 소속행렬

을 이용하여 제 1 수식어에 대한 제 1 소속 백터

, 제 2 수식어에 대한 제 2 소속벡터

, 그리고 제 3 수식에 대한 제 3 소속벡터

를 구하는 제 5 단계, 여기서

,

, 그리고

이며; 각 소속벡터에 가중된 가중치에 따라 각 소속벡터의 크기를 조절하는 제 6 단계를 포함하며; 각 가중치가 가중되어 산출된 각 소속벡터들을 서로 논리곱 연산 또는 논리합 연산하는 제 7 단계를 포함하는 퍼지 추론 알고리즘을 통해 입력된 제 1 내지 제 3 수식어에 대응되는 색상을 결정하고, 이 결정된 색상의 색좌표 정보를 CIE 1931 색좌표계를 통해 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 감성 조명 시스템에는 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명에서는 감성공학영역에서의 색상과 감성과의 관계에 대한 체계적인 이론을 발광 다이오드 조명에 적용함으로써 감성언어를 입력으로 개발된 LED 감성조명 시스템은 학교의 교실에서 적용하여 과목에 따라, 활발한 분위기, 차분한 분위기 등의 원하는 분위기를 연출함으로써 학습능력을 지향할 수 있으며, 사무실에서 업무능력 향상 등을 이끌어 낼 수 있다.

또한, 본 발명에서는 조명 장치가 위한 지역에서의 기상정보에 따라 조명의 조도를 미세하게 변화시킴으로써 사용자가 선택한 감성언어에 가장 알맞은 조도의 조명을 연출할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 감성 조명 시스템을 도면이다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 감성 조명 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 입력부(101), 퍼지 추론부(102), 광원 제어부(103) 및 광원부(104)를 포함한다. 상기 광원부(104)는 적색광을 출사하는 적색광원(R), 녹색광을 출사하는 녹색광원(G), 청색광을 출사하는 청색광원(B) 및 백색광을 출사하는 백색광원(W)을 포함한다. 이 적색광원(R), 녹색광원(G), 청색광원(B) 및 백색광원(W)은 모두 발광 다이오드(Light Emitting Diode)이다.

여기서, 상술된 각 구성요소에 대하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

입력부(101)

입력부(101)는 사용자가 원하는 느낌에 해당하는 명령어 및 조도(照度) 정보를 입력하기 위한 입력장치로서, 이 입력부(101)는 상기 명령어를 표현하기 위한 각종 선택 항목들 및 상기 조도 정보가 표시되는 표시부를 포함한다. 이 표시부는 LCD(Liquid Crystal Display) 또는 PDP(Plasma Display Panel)로 구성될 수 있는 바, 이 표시부에서의 각종 항목 선택 및 조도 정보의 입력은 별도의 입력기, 예를 들어 키보드 및 마우스 등을 이용하여 수행할 수 있다. 한편, 이 표시부가 사용자의 물리적인 접촉을 통해 정보를 인식할 수 있는 터치 패널일 경우, 표시부의 선택 항목 또는 조도 정보를 직접 터치함으로써 원하는 정보를 입력할 수 있다.

또한 이 입력부(101)는 상기 조도 정보를 입력할 수 있는 다수의 숫자 키들을 더 포함할 수 있다. 한편, 상기 표시부가 터치 패널로 구성될 때 상기 숫자 키에 대응되는 구성요소들이 상기 표시부에 표시될 수 있다.

도 2는 도 1의 입력부(101)의 구성을 나타낸 도면으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 명령어는 서로 다른 범주의 형용사적 언어인 제 1 내지 제 3 수식어, 및 상기 제 1 내지 제 3 수식어 각각을 수식하기 위한 부사적 언어인 가중 수식어로 이루어진다.

예를 들어, 도 2에는 3종류의 서로 다른 범주의 형용사적인 언어, 즉 “고급감”과 관련된 제 1 수식어, “활동성”과 관련된 제 2 수식어, 그리고 “안정감”과 관련된 제 3 수식어가 나타나 있다.

이 제 1 수식어는 제 1 수식어 항목에 포함된 다수의 제 1 수식어들 중 어느 하나이다. 예를 들어, 도 2의 제 1 수식어 항목에는 “고급감”과 관련된 다수의 제 1 수식어들(“환상적인”, “화려한”, “현대적인”, ..., “순수한”, ...)이 표시되어 있는데, 사용자는 이들 제 1 수식어들 중 원하는 하나의 제 1 수식어를 선택할 수 있다.

마찬가지로, 제 2 수식어는 제 2 수식어 항목에 포함된 다수의 제 2 수식어들 중 어느 하나이다. 예를 들어, 도 2의 제 2 수식어 항목에는 “활동성”과 관련된 다수의 제 2 수식어들(“안정된”, “편안한”, “정리된”, ..., “정감있는”, ...)이 표시되어 있는데, 사용자는 이들 제 2 수식어들 중 원하는 하나의 제 2 수식어를 선택할 수 있다.

마찬가지로, 제 3 수식어는 제 3 수식어 항목에 포함된 다수의 제 3 수식어들 중 어느 하나이다. 예를 들어, 도 2의 제 3 수식어 항목에는 “안정감”과 관련된 다수의 제 3 수식어들(“은은한”, “어두운”, “선명한”, ..., “밝은”, ...)이 표시되어 있는데, 사용자는 이들 제 3 수식어들 중 원하는 하나의 제 3 수식어를 선택할 수 있다.

도 2에는 3종류의 수식어가 선택된 예가 나타나 있지만, 이 서로 다른 범주의 수식어들의 종류는 3종류에만 국한되지 않는다. 즉, 이 서로 다른 범주의 수식어들은 2종류 이상이 될 수 있다.

이와 같이 선택된 제 1 내지 제 3 수식어에는 이들 각 수식어에서의 표현 정도를 나타내기 위한 가중 수식어가 더 붙을 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 선택된 제 1 내지 제 3 수식어 각각에는 제 1 내지 제 3 가중 수식어들 중 어느 하나가 가중될 수 있다. 이 제 1 가중 수식어는 “매우(very)”에 해당하는 상대적으로 가중 정도가 가장 높은 가중치이고, 제 2 가중 수식어는 “보통(normal)”에 해당하는 상대적으로 가중 정도가 중간 정도인 가중치이고, 그리고 제 3 가중 수식어는 “적은(less)”에 해당하는 상대적으로 가중 정도가 가장 낮은 가중치이다.

퍼지 추론부(102)

퍼지 추론부(102)는 상술된 입력부(101)로부터의 명령어를 퍼지(fuzzy) 추론 알고리즘에 따라 분석하여 이 명령어에 대응되는 색상을 결정하고, 이 색상을 색상좌표계상의 색좌표 정보로 변환하여 출력한다. 이를 위해, 퍼지 추론부(102)는 형용사 이미지 스케일 및 컬러 이미지 스케일을 이용하여 상기 명령어를 이루는 제 1 내지 제 3 수식어 대한 좌표 집합 및 상기 색상에 대한 좌표 집합을 구한다. 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 3은 형용사 이미지 스케일을 나타낸 도면으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 형용사 이미지 스케일상에는 다수의 형용사 언어들(170개의 형용사 언어들), 즉 제 1 내지 제 3 수식어를 포함하는 다수의 형용사 언어들이 형용사 이미지 스케일의 2차원 형태로 배열되어 있다. 이 형용사 이미 스케일의 X축은 따뜻하고 차가운 정도(또는 동적(dynamic)이고 정적(static)인 정도)를 나타내며, Y축은 부드럽고 딱딱한 정도를 나타낸다. 즉, X축의 양의 방향(우측)으로 갈수록 더 차가운 또는 더 정적인 느낌의 형용사 언어들이 위치하고 있으며, X축의 음의 방향(좌측)으로 갈수록 더 따뜻한 또는 더 동적인 느낌의 형용사 언어들이 위치하고 있다. 그리고, Y축의 양의 방향(상측)으로 갈수록 더 부드러운 느낌의 형용사 언어들이 위치하고 있으며, Y축의 음의 방향(하측)으로 갈수록 더 딱딱한 느낌의 형용사 언어들이 위치하고 있다.

도 4는 컬러 이미지 스케일을 나타낸 도면이다.

도 4의 컬러 이미지 스케일은 Gobayashi의 컬러 이미지 스케일로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 컬러 이미지 스케일 상에는 다수의 컬러 이미지들, 즉 상기 형용사 언어들에 대응되는 색상들(130개의 색상들)이 2차원 형태로 배열되어 있다. 이 컬러 이미 스케일의 X축은 따뜻하고 차가운 정도(또는 동적(dynamic)이고 정적(static)인 정도)를 나타내며, Y축은 부드럽고 딱딱한 정도를 나타낸다. 즉, X축의 양의 방향(우측)으로 갈수록 더 차가운 또는 더 정적인 느낌의 색상들이 위치하고 있으며, X축의 음의 방향(좌측)으로 갈수록 더 따뜻한 또는 더 동적인 느낌의 색상들이 위치하고 있다. 그리고, Y축의 양의 방향(상측)으로 갈수록 더 부드러운 느낌의 색상들이 위치하고 있으며, Y축의 음의 방향(하측)으로 갈수록 더 딱딱한 느낌의 색상들이 위치하고 있다.

이 형용사 이미지 스케일 및 컬러 이미지 스케일은 사람의 기호와 성격, 그리고 만족성 같은 복합성을 고려한 설문조사를 바탕로 작성된 것으로, 이러한 인감의 감성을 표현하는 형용사 언어와 색상간의 관계를 정립하기는 애매모호하다. 따라서, 본 발명에서는 퍼지 추론 알고리즘을 이용하여 형용사 언어와 색상간의 상관관계를 정립하고, 이 상관관계를 통해 감성적인 분위기를 얻기 위한 색상을 추출할 수 있다. 이를 위해, 퍼지 추론부(102)는 다음과 같은 네 개의 단계들을 통해 색상을 추출한다.

제 1 단계로서, 퍼지 추론부(102)는 p개(p는 자연수)의 형용사 언어들, 즉 제 1 내지 제 3 수식어들을 포함하는 다수의 수식어들의 집합 L을 아래의 수학식 1과 같이 정의하고, 그리고 q개(q는 자연수)의 색상들의 집합 C를 아래의 수학식 2와 같이 정의한다.

제 2 단계로서, 퍼지 추론부(102)는 도 3의 형용사 이미지 스케일을 이용하여 상기 수식어들의 집합(L)에 대한 좌표 집합

을 아래의 수학식 3과 같이 정의하고, 도 4의 컬러 이미지 스케일을 이용하여 상기 색상들의 집합(C)에 대한 좌표 집합

를 아래의 수학식 4와 같이 정의한다.

제 3 단계로서, 퍼지 추론부(102)는 수식어들의 집합에 대한 좌표 집합

과 색상들의 집합에 대한 좌표 집합

에서 각 수식어와 각 색상간의 거리를 계산하여 아래의 수학식 5에 정의된 바와 같이 2차원 행렬 를 구한다.

, 여기서 임의의 수식어와 임의의 색상간의 거리 이다.

제 4 단계로서, 퍼지 추론부(102)는 D행렬과 수학식 6의 소속함수

를 이용하여 수학식 7과 같이 정의된

와

간의 소속행렬 M을 구한다. 즉, 이 4 단계는 D행렬의 각 요소의 값을 0에서 1사이의 값으로 정규화하는 과정으로써

와

간의 소속행렬 M은 아래의 수학식 6 및 도 5에 도시된 소속함수

를 이용하여 구해진다. 도 5는 소속함수

를 나타낸 도면이다.

, 여기서 m=0.5, 이다.

이와 같이 퍼지 추론부(102)는 삼색의 발광 다이오드들로 구성된 조명장치의 감성적 분위기를 표현하는 언어(형용사적 수식어)적인 입력으로부터 색상을 추출하는 역할을 하는 것으로, 이를 위해 상기 수학식 7에 나타난 소속행렬로부터 색상을 결정한다. 즉, 하나의 감성적 언어에 대한 색상을 찾는 방법은 소속행렬의 해당 언어의 행에서 가장 큰 소속값을 갖는 색상을 선정함으로써 쉽게 수행될 수 있다. 하지만, 여러 가지의 감성적 언어, 예를 들어 제 1 내지 제 3 수식어로 이루어진 감성적 언어군(즉, 명령어)에 해당하는 색상은 상술된 바와 같은 퍼지 추론 알고리즘을 통해 결정할 수 있다.

한국표준과학연구원의 주거 및 사무 공간의 조명 환경에 관한 연구에 따르면, 분위기 항목에 관한 감성언어는 크게 고급감, 활동성 및 안정감의 항목(수식어 항목)으로 분류된다. 예를 들어, 고급감에 해당하는 언어는 “환상적인”, “일상적인”, “현대적인”, “고풍스런” 등이 있고, 활동성에 해당하는 언어는 “밝은”, “어두운”, “경쾌한” 등이 있으며, 그리고 안정감에 해당하는 언어는 “편안한”, “정리된”, “따스한”, “산만한”등이 있다. 도 3의 형용사 이미지 스케일상의 173개의 언어는 상술된 3개의 항목으로 분류될 수 있다.

이 퍼지 추론부(102)는 입력부(101)에 제 1 내지 제 3 수식어들로 이루어진 명령어 및 조도 정보가 입력될 경우, 상술된 수학식 7의 소속행렬을 이용하여 다음과 같은 세 단계의 과정을 더 거쳐 입력된 명령어에 포함된 수식어들의 느낌에 대응되는 색상을 결정하고, 이 색상에 대한 색좌표를 구한다. 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

제 5 단계로서, 퍼지 추론부(102)는 소속행렬 M을 이용하여 제 1 수식어에 대한 제 1 소속 백터

, 제 2 수식어에 대한 제 2 소속벡터

, 그리고 제 3 수식에 대한 제 3 소속벡터

를 구한다. 각 소속벡터는 아래와 같은 수학식 8, 9, 10과 같이 정의된다.

예를 들어, 입력부(101)에 도 2에 도시된 바와 같은 제 1 내지 제 3 수식어들 및 가중 수식어들을 포함하는 명령어가 입력된 경우, 각 소속벡터는 다음과 같 다.

즉, 제 1 소속벡터는 도 2의 제 1 수식어 항목, 즉 고급감 항목에 속하는 제 1 수식어(a)와 전체 색상들(예를 들어 130가지 색상들)에 대한 소속벡터이고; 제 2 소속벡터는 도 2의 제 2 수식어 항목, 즉 활동성 항목에 속하는 제 2 수식어(b)와 전체 색상들(예를 들어 130가지 색상들)에 대한 소속벡터이고; 그리고, 제 3 소속벡터는 도 2의 제 3 수식어 항목, 즉 안정감 항목에 속하는 제 3 수식어(b)와 전체 색상들(예를 들어 130가지 색상들)에 대한 소속벡터이다.

제 6 단계로서, 퍼지 추론부(102)는 각 소속벡터에 가중된 가중 수식어에 따라 각 소속벡터의 크기를 조절한다. 여기서, 가중 수식어는 제 1 가중 수식어, 제 2 가중 수식어 및 제 3 가중 수식어를 포함하며, 제 1 가중 수식어가 가중된 소속벡터는 원 소속벡터의 제곱 값으로 조절되고, 제 2 가중 수식어가 가중된 소속벡터는 원 소속벡터와 동일하며, 그리고 제 3 가중 수식어가 가중된 소속벡터는 원 소속벡터의 1/2 제곱 값으로 조절된다.

예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 고급감 항목과 관련된 제 1 소속벡터에는 “매우”에 해당하는 가장 높은 제 1 가중 수식어가 가중되며, 활동성 항목과 관련된 제 2 소속벡터에는 “적은”에 해당하는 가장 낮은 제 3 가중 수식어가 가중되며, 그리고 안정감 항목과 관련된 제 3 소속벡터에는 “보통”에 해당하는 제 2 가중 수식어가 가중된다. 상술된 가중 수식어가 가중된 제 1 내지 제 3 소속벡터는 아래의 수학식 11 내지 13에 나타나 있다.

제 7 단계로서, 퍼지 추론부(102)는 각 가중 수식어가 가중되어 산출된 각 소속 벡터들을 서로 논리곱 연산 또는 논리합 연산한다. 여기서, 각 소속벡터들을 논리곱 연산한다는 것은 가장치가 부여된 제 1 내지 제 3 소속벡터들 중 가장 작은 값(최소값)을 갖는 소속벡터를 선택한다는 것을 의미하며, 반면 각 소속벡터들을 논리합 연산한다는 것은 가장치가 부여된 제 1 내지 제 3 소속벡터들 중 가장 큰 값(최대값)을 갖는 소속벡터를 선택한다는 것을 의미한다. 아래의 수학식 14는 각 소속벡터들을 논리곱 연산할 때의 계산식을 나타낸 것이고, 수학식 15는 각 소속벡터들의 논리합 연산할 때의 계산식을 나타낸 것이다.

예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 논리곱 연산(AND)을 선택할 경우, 아래와 같은 수학식 16에 의해 최종 소속벡터가 계산된다.

상기 수학식 14 또는 15로부터 계산된 값이 퍼지 추론 알고리즘에 의해 결정된 색상이며, 이 색상은 상술된 도 4의 컬러 이미지 스케일 상의 색상정보이다. 이 색상정보는 색온도 제어시스템에 대한 입력으로써 직접 사용될 수 없으므로 도 6과 같은 표준 색좌표계에 대한 값으로 변환되어야 한다.

도 6은 CIE 1931 색좌표계를 나타낸 도면이다.

CIE 1931 색좌표계는 적색, 녹색 및 청색의 비율에 대한 색상을 2차원 평면상에 나타낸 도표로서, 세 가지 색상의 비율의 합은 1이어야 하며, X축은 적색, Y축은 녹색의 비율을 의미한다. 이 CIE 1931 색좌표계를 이용하여 원하는 색상에 대한 적색, 녹색, 청색의 비율을 얻을 수 있다.

상술된 컬러 이미지 스케일 상의 색상과 이 CIE 1931 색좌표계 상의 색상은 일대일로 맵핑(mapping)되기 때문에, 이 컬러 이미지 스케일 상의 색상은 테이블을 통해 CIE 1931 색좌표계 상의 색상으로 쉽게 변환될 수 있다.

이와 같이 퍼지 추론부(102)는 컬러 이미지 스케일 상의 색상을 CIE 1931 색 좌표계 상의 색상으로 변경하고, 이 변경된 색상의 색좌표 정보를 광원 제어부(103)에 제공한다.

광원 제어부(103)

광원 제어부(103)는 퍼지 추론부(102)로부터 색좌표 정보 및 상기 입력부(101)로부터의 조도 정보에 근거하여 상기 적색광원(R), 녹색광원(G), 청색광원(B) 및 백색광원(W)의 각 조도를 제어한다. 이를 위해, 광원 제어부(103)는 컬러 믹싱부(103a) 및 광원 구동부(103b)를 포함한다.

컬러 믹싱부(103a)는 퍼지 추론부(102)로부터의 색좌표 정보와 상기 입력부(101)로부터의 조도 정보에 근거하여 상기 적색광원(R), 녹색광원(G), 청색광원(B) 및 백색광원(W)의 조도를 제어하기 위한 각 디밍 신호(dimming signal)의 듀티 비(duty ratio)를 결정한다.

즉, 컬러 믹싱부(103a)는 퍼지 추론부(102)로부터의 색좌표 정보

와 상기 입력부(101)로부터의 조도 정보 I를 아래의 광원별 조도 산출 수식(수학식 17)에 대입하여 적색광원(R)의 조도

, 녹색광원(G)의 조도

, 청색광원(B)의 조도

및 백색광원(W)의 조도

를 산출한다.

이러한 수학식 17은 아래의 수학식 18 내지 20에 의해 유도된다.

상기 수학식 18에서

그리고,

는 각각 적색광원(R), 녹색광원(G), 청색광원(B) 그리고 백색광원(W)의 채널의 특성에 관한 값으로서 각 발광 다이오드의 최대 출력 시에 나타나는 CIE 1931 색상좌표계상의 색좌표를 의미한다.

한편, 수학식 17에서의 역행렬 는 아래의 수학식 19에 의해 산출된다.

,

한편, 수학식 19에서의 행렬

및

는 아래의 수학식 20과 같다.

는

의 transpose 또는 transposed matrix를 의미하여 행렬 의 행과 열을 바꾼 행렬이다.

,

컬러 믹싱부(103a)는 상기 수학식 17로부터 산출된 적색광원(R)의 조도

, 녹색광원(G)의 조도

, 청색광원(B)의 조도

및 백색광원(W)의 조도

를 아래의 광원별 듀티 비 산출 수식(수학식 21)에 대입하여 적색광원(R)에 대한 제 1 디밍 신호의 듀티 비

, 녹색광원(G)에 대한 제 2 디밍 신호의 듀티 비

, 청색광원(B)에 대한 제 3 디밍 신호의 듀티 비

및 백색광원(W)에 대한 제 4 디밍 신호의 듀티 비

를 산출한다.

상기 수학식 21에서, C1, C2는 조명 시스템의 특성에 따라 결정되는 임의의 상수이며, 실험을 통해 결정된다. 이 C1, C2에 대하여 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

광원으로서 사용되는 발광 다이오드는 PWM 구동시 이의 듀티 비와 조도가 선형적인 관계, 즉 듀티 비가 증가하면 조도도 증가하게 된다. 그렇지만 듀티 비의 증가분에 따른 조도의 증가분이 발광 다이오드마다 다를 수 있다.

즉, 발광 다이오드의 특성에 따라 듀티 비가 1%증가할 때 조도가 1 lx(Lux; 럭스) 증가하는 것도 있고, 또는 2lx 증가하는 것도 있을 수 있다. 도 7은 발광 다이오드들간의 듀티 비 및 조도간의 관계를 나타낸 도면으로서, 도 7을 보면 발광 다이오드의 종류마다 또는 구동부의 설계의 차이에 따라 듀티비와 조도의 관계가 선형적이지만 비율이 다르게 나올 수 있음을 알 수 있다. 각 발광 다이오드가 서로 동일한 조도를 갖도록 하기 위해서는 적색 발광 다이오드(c), 녹색 발광 다이오드(b) 및 청색 발광 다이오드(a)의 듀티 비가 서로 다르게 조절되어야 한다. 원하 는 조도는 컬러 믹싱부(103a)로부터 결정되기 때문에 아래의 선형적인 관계로부터 각 발광 다이오드 별 듀티 비를 결정해야 한다. C1과 C2는 발광 다이오드의 특성이나 구동부에 의해 듀티 비와 조도의 관계를 결정하는 상수이며, C1은 기울기, C2는 옵셋(y축 절편)의 의미를 갖게 된다. 이 상수는 실험을 통하여 듀티 비와 조도의 실험데이터를 구한 뒤 최소 자승법등을 이용하여 선형식을 얻을 수 있다. 수학식 26은 수학식 22 내지 25식을 행렬식으로 표현한 형태이다. 즉 각 색상의 발광 다이오드들에 대하여 4개의 선형식을 행렬로 표현한 형태이며 행렬식을 풀 필요없이 역으로도 간단하게 표현할 수 있다.

------>

한편, 실험에서 수학식 21을 사용하여 상수를 구한다면 위의 행렬 방정식을 풀 필요가 없다.

이와 같이 컬러 믹싱부(103a)에 의해 산출된 제 1 내지 제 4 디밍(dimming) 신호는 광원 구동부(103b)에 공급된다.

광원 구동부(103b)는 컬러 믹싱부(103a)로부터의 제 1 내지 제 4 디밍 신호들에 따라 상기 적색광원(R), 녹색광원(G), 청색광원(B) 및 백색광원(W)을 구동한다. 이를 위해, 상기 광원 구동부(103b)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 적색광원 구동부(RD), 녹색광원 구동부(GD), 청색광원 구동부(BD) 및 백색광원 구동부(WD)를 포함한다. 이들 적색광원 구동부(RD), 녹색광원 구동부(GD), 청색광원 구동부(BD) 및 백색광원 구동부(WD)는 자신에게 공급된 디밍 신호의 듀티 비에 따라 PWM(Pulse Width Modulation) 방식을 사용하여 각 광원을 구동하기 위한 구동전류를 발생하고 이 구동전류를 해당 광원에 공급한다.

즉, 적색광원 구동부(RD)는 제 1 디밍 신호의 듀티 비에 따라 PWM 방식을 사용하여 구동전류를 생성하고, 이 구동전류를 적색광원(R)에 공급하며; 녹색광원 구동부(GD)는 제 2 디밍 신호의 듀티 비에 따라 PWM 방식을 사용하여 구동전류를 생성하고, 이 구동전류를 녹색광원(G)에 공급하며; 상기 청색광원 구동부(BD)는 상기 제 3 디밍 신호에 따라 PWM 방식을 사용하여 구동전류를 생성하고, 이 구동전류를 청색광원(B)에 공급하며; 그리고 백색광원 구동부(WD)는 상기 제 4 디밍 신호에 따라 PWM방식을 사용하여 구동전류를 생성하고, 이를 백색광원(W)에 공급한다.

이러한 적색광원 구동부(RD), 녹색광원 구동부(GD), 청색광원 구동부(BD) 및 백색광원 구동부(WD)는 Buck convert 또는 상용화된 LED 구동 IC(Integrated Circuit)를 사용하여 구성할 수 있다.

광원부(104)

광원부(104)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 적색광을 출사하는 적색광원(R), 녹색광을 출사하는 녹색광원(G), 청색광을 출사하는 청색광원(B) 및 백색광을 출사하는 백색광원(W)으로 구성된 조명 광원이다. 이 적색광원(R), 녹색광원(G), 청색광원(B) 및 백색광원(W)은 모두 발광 다이오드(Light Emitting Diode)로 구성된다.

도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 감성 조명 시스템을 도면이다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 감성 조명 시스템은 광원부(804)가 위치한 곳의 기상정보에 따라 색상 정보에 변화를 주기 위한 기상정보 제공부(805) 및 보정값 제공부(806)를 더 포함한다.

즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 감성 조명 시스템은, 상술된 광원부(804), 입력부(801), 퍼지 추론부(802) 및 광원 제어부(803) 외에 기상정보 제공부(805) 및 보정값 제공부(806)를 더 포함한다.

기상정보 제공부(805)는 위성에서 제공되는 위치확인 신호로부터 상기 광원부(804)가 놓인 위치를 확인하고, 이 확인된 위치에 대한 기상정보를 외부 기상관측소로부터 제공되는 기상정보신호로부터 추출한다.

보정값 제공부(806)는 상기 기상정보 제공부(805)로부터의 기상정보에 근거하여 보정값을 생성하고, 이 보정값을 퍼지 추론부(802)에 제공한다.

퍼지 추론부(802)는 상기 입력부(801)로부터의 명령어를 상기 보정값 제공부(806)로부터의 보정값에 따라 보정하고, 이 보정된 명령어를 퍼지(fuzzy) 추론 알고리즘에 따라 분석하여 이 명령어에 대응되는 색상을 선택하고, 이 색상을 색상좌표계상의 색좌표 정보로 변환하여 출력한다.

광원 제어부(803)는 상기 퍼지 추론부(802)로부터 색좌표 정보 및 상기 입력부(801)로부터의 조도 정보에 근거하여 상기 적색 광원(R), 녹색 광원(G), 청색 광원(B) 및 백색 광원(W)의 각 조도를 제어한다.

도 9는 도 8의 기상정보 제공부(805)의 상세 구성도이다.

기상정보 제공부(805)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 위치 확인부(805a), 기상정보 검색/추출부(805b) 및 보정값 생성부(805c)를 포함한다.

위치 확인부(805a)는 위성으로부터의 위치확인 신호를 수신 받아, 상기 광원부(804)가 위치한 지역의 위치를 확인하고, 이 확인된 위치에 대한 위치좌표 정보를 생성한다. 이 위치좌표 정보는 해당 지역의 경도좌표 및 위도좌표를 포함한다.

이 위치 확인부(805a)와 광원부(804)는 하나의 장치에 구비되어 있으므로, 상기 위치 확인부(805a)는 실상 자신이 위치한 곳의 위치를 파악함으로써 상기 광원부(804)가 위치한 지역을 판단하게 된다.

이 위치 확인부(805a)는 미리 정해진 시간마다 상기 위성으로부터의 위치확인 신호를 수신 받아 상기 광원부(804)가 놓인 지역에 대한 정보를 계속적으로 갱신한다. 따라서 상기 위치 확인부(805a)로부터는 상기 광원부(804)가 놓인 지역에 대한 최근의 위치좌표 정보가 생성된다. 여기서, 상기 위치 확인부(805a)는 분 단위 또는 시간단위 또는 날짜 단위로 상기 수신, 검색 및 추출 동작을 수행할 수 있다.

다른 방법으로, 상기 위치 확인부(805a)는 실시간으로 계속해서 광원부(804)의 위치를 모니터링할 수도 있다.

이러한 위치 확인부(805a)는 GPS(Global Positioning System) 모듈로 구성할 수 있다.

기상정보 검색/추출부(805b)는 상기 위치 확인부(805a)로부터의 위치좌표 정 보를 받아 상기 광원부(804)가 위치한 지역을 파악하고, 이 파악된 지역의 기상정보를 상기 기상관측소로부터 제공된 기상정보들로부터 검색하여 추출한다.

상기 기상관측소로부터의 기상정보들은 전 세계의 기상정보뿐만 아니라 각 국가의 모든 지역별 기상 정보를 포함할 수 있는데, 상기 기상정보 검색/추출부(805b)는 이러한 기상관측소로부터의 기상정보로부터 해당 지역에서의 기상정보만을 검색하여 추출한다.

이 추출된 기상정보는 해당 지역의 날씨를 의미하는 것으로 다수의 기상인자들을 포함한다. 이 기상인자들은 예를 들면 해당 지역에서의 햇빛의 세기, 구름의 양, 일출 시간, 일몰 시간 등을 포함할 수 있다.

이 기상정보 검색/추출부(805b)는 미리 정해진 시간마다 상기 기상관측소로부터의 기상정보들을 수신, 검색 및 추출함으로써 해당 지역의 기상정보를 계속적으로 갱신한다. 따라서 상기 기상정보 검색/추출부(805b)로부터는 항상 해당 지역에 대한 최근의 기상정보가 추출된다. 여기서, 상기 기상정보는 분 단위 또는 시간단위 또는 날짜 단위로 상기 수신, 검색 및 추출 동작을 수행할 수 있다.

이 기상정보 검색/추출부(805b)와 상술된 위치 확인부(805a)는 동일한 시간 단위로 해당 정보를 갱신할 수 있다.

보정값 생성부(805c)는 기상정보 검색/추출부(805b)로부터의 기상정보와 미리 설정된 기준 기상정보를 비교하고, 이 비교 결과에 근거하여 보정값을 생성한다.

이 보정값 생성부(805c)는 광원부(804)가 위치한 지역의 기상정보에 따라 입 력부(801)로부터 제공된 명령어의 가중 수식어를 보정하기 위해 상술된 보정값을 생성한다. 이를 위해, 상기 보정값 생성부(805c)는 미리 설정된 기준 기상정보와 기상정보 검색/추출부(805b)로부터의 그 해당 지역의 기상정보를 비교한다. 그리고, 이 비교 결과에 따라 다른 값을 나타내는 보정값을 생성한다.

예를 들어, 기상정보 검색/추출부(805b)로부터의 기상정보 및 상기 기준 기상정보가 두 개의 기상인자들, 즉 햇빛의 세기 및 구름의 양을 포함하고 있다고 가정하고, 그리고 각 햇빛의 세기 및 구름의 양이 그 정도에 따라 10단계로 세분화되어 있다고 가정하자. 즉, 햇빛의 세기가 그 세기에 따라 0에서 9까지 수치들 중 어느 하나가 될 수 있으며, 상기 구름의 양도 그 정도에 따라 0에서 9까지의 수치들 중 어느 하나가 될 수 있다. 여기서, 설명의 편의상 상기 햇빛의 세기를 제 1 기상인자로 변경하여 부르고, 상기 구름의 양을 제 2 기상인자로 변경하여 부르기로 한다.

이러한 기상정보 검색/추출부(805b)로부터의 기상정보는 보정값 생성부(805c)에 공급된다.

도 10은 보정값 생성부(805c)의 상세 구성도이고, 도 11 도 10의 룩업 테이블(805c_3)을 나타낸 도면이다.

보정값 생성부(805c)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 메모리(805c_1), 기상인자 비교부(805c_2), 룩업 테이블(805c_3) 및 보정값 검색/추출부(805c_4)를 포함한다.

메모리(805c_1)에는 기준 기상정보가 미리 저장되어 있으며, 이 메모 리(805c_1)에 저장된 기준 기상정보는 상술된 제 1 및 제 2 기상인자를 포함하고 있다. 특히, 이 기준 기상정보의 제 1 및 제 2 기상인자는 각각 특정 값으로 미리 설정될 수 있다.

기상인자 비교부(805c_2)는 기상정부 검색/추출부로부터 제공된 기상정보의 제 1 및 제 2 기상인자의 값을 파악하고, 이 기상정보의 제 1 기상인자와 상기 기준 기상정보의 제 1 기상인자간의 차 값에 해당하는 제 1 차이값을 생성함과 아울러, 상기 기상정보의 제 2 기상인자와 상기 기준 기상정보의 제 2 기상인자간의 차 값에 해당하는 제 2 차이값을 생성한다.

보정값 검색/추출부(805c_4)는 상기 기상인자 비교부(805c_2)로부터의 제 1 및 제 2 차이값을 근거로 하여 룩업 테이블(805c_3)상에서 보정값을 찾는다. 즉, 도 10에 도시된 바와 같이 이 룩업 테이블(805c_3)의 X축에는 제 1 차이값에 해당하는 값들이 배열되어 있으며, Y축에는 제 2 차이값에 해당하는 값들이 배열되어 있는데, 이 보정값은 상기 X축의 제 1 차이값과 Y축의 제 2 차이값에 의해 결정된 좌표에 위치한 보정값을 의미한다. 이러한 보정값은 퍼지 추론부(802)에 공급된다.

퍼지 추론부(802)는 상술된 제 1 실시예의 그것과 동일하다. 단 이 제 2 실시예에서의 퍼지 추론부(802)는 가중 수식어들 대신에 상기 보정값 제공부(806)로부터의 보정값을 대신 사용한다.

즉, 이 명령어는 제 1 실시예에서 상술된 바와 같이 제 1 내지 제 3 수식어와, 그리고 이 각 수식어에 가중된 가중 수식어를 포함하는데, 이 퍼지 추론부(802)는 상기 가중 수식어 대신에 상술된 보정값을 사용하여 상기 제 1 내지 제 3 수식어에 가중치를 부여한다. 이를 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

상술된 제 1 실시예에서의 퍼지 추론부(802)는, 제 6 단계에서, 각 소속벡터에 가중된 가중 수식어에 따라 각 소속벡터의 크기를 조절한다. 그러나, 본 제 2 실시예에서의 퍼지 추론부(802)는, 제 6 단계에서, 상기 이 가중 수식어 대신에 보정값에 따라 각 소속벡터의 크기를 조절한다.

예를 들어, 이 보정값은 제 1 내지 제 3 가중치를 포함하는데, 이 제 1 가중치는 제 1 수식어에 가중되고, 제 2 가중치는 제 2 수식어에 가중되며, 그리고 제 3 가중치는 제 3 수식어에 가중된다.

제 1 실시예에서의 제 1 내지 제 3 가중 수식어 각각은 “매우(very)”, “보통(normal)” 및 “적은(less)”의 3가지 중 어느 하나로 선택되기 때문에 가중 정도를 세분화할 수 없지만, 제 2 실시예에서의 제 1 내지 제 3 가중치 각각은 룩업 테이블(805c_3)에 저장된 상기 세 가지 보다 훨씬 더 많은 수의 가중치를 갖는 다수의 보정값에 의해 결정되기 때문에 그 가중 정도를 더 세분화할 수 있다. 즉 제 2 실시예에서는 이 가중 정도를 해당 지역의 기상정보에 따라 미세하게 변화시킬 수 있다.

이 6 단계 이후의 과정은 상술된 제 1 실시예의 과정과 동일하다.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 감성 조명 시스템을 도면

도 2는 도 1의 입력부의 구성을 나타낸 도면

도 3은 형용사 이미지 스케일을 나타낸 도면

도 4는 컬러 이미지 스케일을 나타낸 도면이다.

도 5는 소속함수를 나타낸 도면

도 6은 CIE 1931 색좌표계를 나타낸 도면

도 7은 발광 다이오드들간의 듀티 비 및 조도간의 관계를 나타낸 도면

도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 감성 조명 시스템을 도면

도 9는 도 8의 기상정보 제공부의 상세 구성도

도 10은 보정값 생성부의 상세 구성도

도 11 도 10의 룩업 테이블을 나타낸 도면

Claims

발광 다이오드(Light Emitting Diode)인 적색 광원, 녹색 광원, 청색 광원 및 백색 광원을 포함하는 광원부;

사용자로부터 형용사적 언어 및 부사적 언어로 구성된 명령어를 공급받음과 아울러, 상기 광원부의 조도(照度) 정보를 입력받는 입력부;

상기 입력부로부터의 명령어를 퍼지(fuzzy) 추론 알고리즘에 따라 분석하여 이 명령어에 대응되는 색상을 결정하고, 이 색상을 색상좌표계상의 색좌표 정보로 변환하여 출력하는 퍼지 추론부; 및,

상기 퍼지 추론부로부터 색좌표 정보 및 상기 입력부로부터의 조도 정보에 근거하여 상기 적색 광원, 녹색 광원, 청색 광원 및 백색 광원의 각 조도를 제어하는 광원 제어부를 포함하며;

상기 명령어는 서로 다른 범주의 형용사적 언어인 다수의 수식어, 및 상기 다수의 수식어 각각을 수식하기 위한 부사적 언어인 가중 수식어로 이루어지며;

상기 가중 수식어가 가중된 수식어 각각이 서로 논리곱에 따라 계산되거나, 또는 논리합에 따라 계산되는 것을 특징으로 하는 감성 조명 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 명령어는 서로 다른 범주의 형용사적 언어인 제 1 내지 제 3 수식어, 및 상기 제 1 내지 제 3 수식어 각각을 수식하기 위한 부사적 언어인 가중 수식어로 이루어지며;

상기 가중 수식어가 가중된 제 1 내지 제 3 수식어 각각이 서로 논리곱에 따라 계산되거나, 또는 논리합에 따라 계산되는 것을 특징으로 하는 감성 조명 시스템.
삭제
제 2 항에 있어서,

상기 제 1 수식어는 제 1 수식어 항목에 포함된 다수의 제 1 수식어들 중 어느 하나이고,

상기 제 2 수식어는 제 2 수식어 항목에 포함된 다수의 제 2 수식어들 중 어느 하나이고;

상기 제 3 수식어는 제 3 수식어 항목에 포함된 다수의 제 3 수식어들 중 어느 하나이고; 그리고,

상기 가중 수식어는 가중 수식어 항목에 포함된 다수의 가중 수식어들 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 감성 조명 시스템.
제 4 항에 있어서,

상기 퍼지 추론부는,

가중 수식어가 가중된 제 1 내지 제 3 수식어를 상기 퍼지(fuzzy) 추론 알고리즘에 따라 분석하여 이 제 1 내지 제 3 수식어에 대응되는 색상을 선택하고, 이 선택된 색상을 CIE 1931 색좌표계상에서의 색좌표 정보로 변환하여 출력하는 것을 특징으로 하는 감성 조명 시스템.
제 5 항에 있어서,

상기 퍼지 추론부는,

p개(p는 자연수)의 수식어들의 집합
및 q개(q는 자연수)의 색상들의 집합
를 정의하는 제 1 단계, 여기서
및
이며;

상기 수식어들에 대한 이미지 스케일을 이용하여 상기 수식어들의 집합에 대한 좌표 집합
정의하고, 상기 색상들에 대한 이미지 스케일을 이용하여 상기 색상들의 집합에 대한 좌표 집합
를 정의하는 제 2 단계, 여기서 각 이미지 스케일에서 X축은 차갑고 따뜻한 정도에 대한 값을 나타내는 축이며, Y축은 부드럽고 딱딱한 정도에 대한 값을 나타내는 축이며;

상기 제 2 단계에서의
과
좌표 집합에서 각 수식어와 각 색상간의 거리를 계산하여 2차원 행렬
를 구하는 제 3 단계, 여기서
이고, 임의의 수식어와 임의의 색상간의 거리
이며;

상기
행렬과 함수
를 이용하여
와
간의 소속행렬
을 구하는 제 4 단계, 여기서
,
, m=0.5, 그리고
이며;

상기 소속행렬
을 이용하여 제 1 수식어에 대한 제 1 소속 백터
, 제 2 수식어에 대한 제 2 소속벡터
, 그리고 제 3 수식에 대한 제 3 소속벡터
를 구하는 제 5 단계, 여기서
,
, 그리고
이며;

각 소속벡터에 가중된 가중 수식어에 따라 각 소속벡터의 크기를 조절하는 제 6 단계, 여기서 가중 수식어는 제 1 가중 수식어, 제 2 가중 수식어 및 제 3 가중 수식어를 포함하며, 제 1 가중 수식어가 가중된 소속벡터는 원 소속벡터의 제곱 값으로 조절되고, 제 2 가중 수식어가 가중된 소속벡터는 원 소속벡터와 동일하며, 그리고 제 3 가중 수식어가 가중된 소속벡터는 원 소속벡터의 1/2 제곱 값으로 조절되며;

각 가중 수식어가 가중되어 산출된 각 소속벡터들을 서로 논리곱 연산 또는 논리합 연산하는 제 7 단계를 포함하는 퍼지 추론 알고리즘을 통해 입력된 제 1 내지 제 3 수식어에 대응되는 색상을 결정하고, 이 결정된 색상의 색좌표 정보를 CIE 1931 색좌표계를 통해 산출하는 것을 특징으로 하는 감성 조명 시스템.
제 6 항에 있어서,

상기 광원 제어부는,

상기 퍼지 추론부로부터의 색좌표 정보와 상기 입력부로부터의 조도 정보에 근거하여 상기 적색 광원, 녹색 광원, 청색 광원 및 백색 광원의 조도를 제어하기 위한 각 디밍 신호(dimming signal)의 듀티 비(duty ratio)를 결정하여 출력하는 컬러 믹싱부; 및,

상기 컬러 믹싱부로부터의 디밍 신호들에 따라 상기 적색 광원, 녹색 광원, 청색 광원 및 백색 광원을 구동하는 광원 구동부를 포함함을 특징으로 하는 감성 조명 시스템.
제 7 항에 있어서,

상기 컬러 믹싱부는,

상기 퍼지 추론부로부터의 색좌표 정보
와 상기 입력부로부터의 조도 정보 I를 아래의 광원별 조도 산출 수식에 대입하여 적색 광원의 조도
, 녹색 광원의 조도
, 청색 광원의 조도
및 백색 광원의 조도
를 산출하며; 그리고,

상기 산출된 적색 광원의 조도
, 녹색 광원의 조도
, 청색 광원의 조도
및 백색 광원의 조도
를 아래의 광원별 듀티 비 산출 수식에 대입하여 적색 광원에 대한 제 1 디밍 신호의 듀티 비
, 녹색 광원에 대한 제 2 디밍 신호의 듀티 비
, 청색 광원에 대한 제 3 디밍 신호의 듀티 비
및 백색 광원에 대한 제 4 디밍 신호의 듀티 비
를 산출하며;

여기서 상기 광원별 조도 산출 수식
, 변환행렬
, 그리고 상기 변환행렬에 대한 역행렬
, 그리고

그리고,
는 각각 적색 광원, 녹색 광원, 청색 광원 그리고 백색 광원의 채널의 특성에 관한 값으로서 각 발광 다이오드의 최대 출력 시에 나타나는 CIE 1931 색상좌표계상의 색좌표이며;

상기 광원별 듀티 비는 수식
에 의해 산출되며, 여기서 C1 및 C2는 각 광원별 듀티 비와 조도의 관계를 결정하는 상수이며, C1은 기울기, C2는 옵셋인 것을 특징으로 하는 감성 조명 시스템.
발광 다이오드(Light Emitting Diode)인 적색 광원, 녹색 광원, 청색 광원 및 백색 광원을 포함하는 광원부;

사용자로부터의 명령어 및 상기 광원부의 조도(照度) 정보를 입력받는 입력 부;

위성에서 제공되는 위치확인 신호로부터 상기 광원부가 놓인 위치를 확인하고, 이 확인된 위치에 대한 기상정보를 외부 기상관측소로부터 제공되는 기상정보신호로부터 추출하는 기상정보 제공부;

상기 기상정보 제공부로부터의 기상정보신호에 근거하여 보정값을 생성하는 보정값 제공부;

상기 입력부로부터의 명령어를 상기 보정값 제공부로부터의 보정값에 따라 보정하고, 이 보정된 명령어를 퍼지(fuzzy) 추론 알고리즘에 따라 분석하여 이 명령어에 대응되는 색상을 선택하고, 이 색상을 색상좌표계상의 색좌표 정보로 변환하여 출력하는 퍼지 추론부;

상기 퍼지 추론부로부터 색좌표 정보 및 상기 입력부로부터의 조도 정보에 근거하여 상기 적색 광원, 녹색 광원, 청색 광원 및 백색 광원의 각 조도를 제어하는 광원 제어부를 포함함을 특징으로 하는 감성 조명 시스템.
제 9 항에 있어서,

상기 기상정보 제공부는,

상기 위성으로부터의 위치확인 신호를 수신 받아, 상기 광원부가 위치한 지역의 위치를 확인하고, 이 확인된 위치에 대한 위치좌표 정보를 생성하는 위치 확인부;

상기 위치 확인부로부터 위치좌표 정보를 받아 상기 광원부가 위치한 지역을 파악하고, 이 파악된 지역의 기상정보를 상기 기상관측소로부터 제공된 기상정보들로부터 검색하여 추출하는 기상정보 검색/추출부; 및,

상기 기상정보 검색/추출부로부터의 기상정보와 미리 설정된 기준 기상정보를 비교하고, 이 비교 결과에 근거하여 보정값을 생성하는 보정값 생성부를 포함함을 특징으로 하는 감성 조명 시스템.
제 10 항에 있어서,

상기 보정값 생성부는,

제 1 및 제 2 기상인자를 포함하는 기준 기상정보가 미리 저장된 메모리;

기상정부 검색/추출부로부터 제공된 기상정보의 제 1 및 제 2 기상인자의 값을 파악하고, 이 기상정보의 제 1 기상인자와 상기 기준 기상정보의 제 1 기상인자간의 차 값에 해당하는 제 1 차이값을 생성함과 아울러, 상기 기상정보의 제 2 기상인자와 상기 기준 기상정보의 제 2 기상인자간의 차 값에 해당하는 제 2 차이값을 생성하는 기상인자 비교부;

상기 제 1 및 제 2 차이값에 근거하여 미리 설정된 다수의 보정값들을 갖는 룩업 테이블; 및,

상기 기상인자 비교부로부터의 제 1 및 제 2 차이값을 근거로 하여 룩업 테이블상에서 보정값을 선택하고, 이 선택된 보정값을 상기 퍼지 추론부에 공급하는 보정값 검색/추출부를 포함함을 특징으로 하는 감성 조명 시스템.
제 11 항에 있어서,

상기 명령어는 서로 다른 범주의 형용사적 언어인 제 1 내지 제 3 수식어, 및 상기 제 1 내지 제 3 수식어 각각을 수식하기 위한 부사적 언어인 가중 수식어로 이루어지는 것을 특징으로 하는 감성 조명 시스템.
제 12 항에 있어서,

상기 가중 수식어가 가중된 제 1 내지 제 3 수식어 각각이 서로 논리곱에 따라 계산되거나, 또는 논리합에 따라 계산되는 것을 특징으로 하는 감성 조명 시스템.
제 13 항에 있어서,

상기 제 1 수식어는 제 1 수식어 항목에 포함된 다수의 제 1 수식어들 중 어느 하나이고,

상기 제 2 수식어는 제 2 수식어 항목에 포함된 다수의 제 2 수식어들 중 어느 하나이고;

상기 제 3 수식어는 제 3 수식어 항목에 포함된 다수의 제 3 수식어들 중 어느 하나이고; 그리고,

상기 가중 수식어는 가중 수식어 항목에 포함된 다수의 가중 수식어들 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 감성 조명 시스템.
제 14 항에 있어서,

상기 가중 수식어는 제 1 내지 제 3 가중 수식어를 포함하며;

상기 보정값은 제 1 내지 제 3 가중치를 포함하며; 그리고,

상기 퍼지 추론부는 상기 제 1 가중 수식어를 제 1 가중치로 대체하고, 제 2 가중 수식어를 제 2 가중치로 대체하고, 그리고 제 3 가중 수식어를 제 3 가중치로 대체하는 것을 특징으로 하는 감성 조명 시스템.
제 15 항에 있어서,

상기 퍼지 추론부는,

p개(p는 자연수)의 수식어들의 집합
및 q개(q는 자연수)의 색상들의 집합
를 정의하는 제 1 단계, 여기서
및
이며;

상기 수식어들에 대한 이미지 스케일을 이용하여 상기 수식어들의 집합에 대한 좌표 집합
정의하고, 상기 색상들에 대한 이미지 스케일을 이용하여 상기 색상들의 집합에 대한 좌표 집합
를 정의하는 제 2 단계, 여기서 각 이미지 스케일에서 X축은 차갑고 따뜻한 정도에 대한 값을 나타내는 축이며, Y축은 부드럽고 딱딱한 정도에 대한 값을 나타내는 축이며;

상기 제 2 단계에서의
과 좌표 집합에서 각 수식어와 각 색상간의 거리를 계산하여 2차원 행렬
를 구하는 제 3 단계, 여기서
이고, 임의의 수식어와 임의의 색상간의 거리
이며;

상기
행렬과 함수
를 이용하여
와
간의 소속행렬
을 구하는 제 4 단계, 여기서
,
, m=0.5, 그리고
이며;

상기 소속행렬
을 이용하여 제 1 수식어에 대한 제 1 소속 백터
, 제 2 수식어에 대한 제 2 소속벡터
, 그리고 제 3 수식에 대한 제 3 소속벡터
를 구하는 제 5 단계, 여기서
,
, 그리고
이며;

각 소속벡터에 가중된 가중치에 따라 각 소속벡터의 크기를 조절하는 제 6 단계를 포함하며;

각 가중치가 가중되어 산출된 각 소속벡터들을 서로 논리곱 연산 또는 논리합 연산하는 제 7 단계를 포함하는 퍼지 추론 알고리즘을 통해 입력된 제 1 내지 제 3 수식어에 대응되는 색상을 결정하고, 이 결정된 색상의 색좌표 정보를 CIE 1931 색좌표계를 통해 산출하는 것을 특징으로 하는 감성 조명 시스템.