KR20130137311A - 뇌파를 이용한 감성조명 디밍 제어 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 뇌파를 이용한 감성조명 디밍 제어 시스템은 복수개의 LED가 설치된 조명대상지역을 복수개의 단위구역으로 나누되, 상기 단위구역에 있는 사람의 뇌파를 측정하여 상기 단위구역별로 설치된 LED의 디밍을 제어하며, 상기 단위구역 내의 복수개의 LED 중 적어도 하나와 연결되어 설치되며, 상기 연결된 LED의 디밍을 제어하는 슬레이브 모듈, 상기 단위구역에 설치되며, 상기 단위구역에 있는 사람의 뇌파를 측정하는 뇌파측정수단 및 상기 단위구역 내의 슬레이브 모듈과 무선통신의 방식으로 연결되어 있으며, 상기 뇌파측정수단으로부터 상기 측정된 뇌파 신호를 수신하여, 상기 뇌파 신호를 분석하여 미리 설정된 감성유형으로 분류하고, 상기 감성유형으로 분류된 뇌파 신호에 상응하는 디밍 제어신호를 생성하여 상기 슬레이브 모듈로 전송하는 마스터 모듈을 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 조명대상지에 있는 사람의 감성상태에 따라 LED의 디밍을 자동으로 제어할 수 있어 사람의 긴장을 완화하고, 스트레스를 해소할 수 있는 효과가 있다.

Description

뇌파를 이용한 감성조명 디밍 제어 시스템 및 그 방법{DIMING CONTROLL SYSTEM USING BRAIN WAVES AND METHOD THEREOF}
본 발명은 뇌파를 이용한 감성조명 디밍 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사람의 뇌파를 측정하고 이를 분석하여 감성별로 분류하고 분류된 감성을 기초로 LED의 디밍을 제어하는 뇌파를 이용한 감성조명 디밍 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 사람이 일상적으로 경험하는 정보의 70%는 시각에 의해 얻어지는 것으로 알려져 있다. 시각을 통해 인지된 각 물체의 색은 사람의 정서 및 경험에 큰 작용을 한다. 즉, 특정한 색을 통해서 과거의 기억을 회상하거나 어떤 감정이 유발되기도 한다.
따라서, 일상생활에서 물체의 색을 결정할 수 있는 조명의 색상은 사람의 정서에 있어서 매우 중요하다. 그리고 조명 환경은 작업자의 뇌파를 변화시킬 수 있기 때문에 조명 색온도는 작업자의 피로도에 직접적인 영향을 미치는 것으로 보고 있다. 이러한 의학적 연구를 통해, 지나치게 밝거나 어두운 조명 및 색상이 사람의 감성이나 육체에 많은 영향을 주는 것으로 밝혀진 것과 같이, 조명은 사람을 편안하게 할 수 있고, 업무 효율을 증대시키기도 한다.
따라서, 이러한 조명의 감성 자극 기능을 고려하여 최근에는 단순한 시각정보를 제공하는 기능뿐만 아니라 인간의 감성을 자극할 수 있는 다양한 색상의 광을 제공할 수 있는 조명에 대한 연구가 다양하게 이루어지고 있다.
또한, 색상 및 조도에 대해 사람마다 느끼는 감성이 다를 수 있기 때문에 사용자 자신이 원하는 분위기의 조명을 뇌파 측정을 통해 자유롭고, 용이하게 연출할 수 있는 조명장치가 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 사람의 뇌파를 분석하여 감성별로 분류하고 분류된 감성을 기초로 LED의 디밍을 제어하는 뇌파를 이용한 감성조명 디밍 제어 시스템 및 그 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 뇌파를 이용한 감성조명 디밍 제어 시스템은 복수개의 LED가 설치된 조명대상지역을 복수개의 단위구역으로 나누되, 상기 단위구역에 있는 사람의 뇌파를 측정하여 상기 단위구역별로 설치된 LED의 디밍을 제어하며, 상기 단위구역 내의 복수개의 LED 중 적어도 하나와 연결되어 설치되며, 상기 연결된 LED의 디밍을 제어하는 슬레이브 모듈, 상기 단위구역에 설치되며, 상기 단위구역에 있는 사람의 뇌파를 측정하는 뇌파측정수단 및 상기 단위구역 내의 슬레이브 모듈과 무선통신의 방식으로 연결되어 있으며, 상기 뇌파측정수단으로부터 상기 측정된 뇌파 신호를 수신하여, 상기 뇌파 신호를 분석하여 미리 설정된 감성유형으로 분류하고, 상기 감성유형으로 분류된 뇌파 신호에 상응하는 디밍 제어신호를 생성하여 상기 슬레이브 모듈로 전송하는 마스터 모듈을 포함한다.
여기서, 상기 마스터 모듈은, 상기 뇌파측정수단으로부터 뇌파 신호를 수신하는 뇌파수신부, 상기 수신된 뇌파 신호를 증폭하는 뇌파증폭부, 상기 증폭된 뇌파 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터, 상기 변환된 뇌파 신호의 패턴을 분석하여 미리 설정된 감성유형으로 분류하는 뇌파신호 분석부 및 상기 분류된 감성유형에 상응하는 디밍 제어신호를 생성하는 디밍 제어신호 생성부를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 뇌파측정수단은, 사람의 후두부를 감싸는 형태로 형성되며, 내주면에는 두피와 밀착하여 뇌파를 검출하는 복수개의 전극이 부착되고, 의자의 머리 받침대에 설치될 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 뇌파를 이용한 감성조명 디밍 제어 방법은 뇌파를 측정하는 단계, 상기 측정된 뇌파를 분석하여 미리 설정된 감성유형으로 분류하는 단계, 상기 감성유형으로 분류된 뇌파 신호에 상응하는 디밍 제어신호를 생성하는 단계 및 상기 생성된 디밍 제어신호를 생성하여 LED의 디밍을 조절하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 측정된 뇌파를 분석하여 미리 설정된 감성유형으로 분류하는 단계는, 인공지능 알고리즘을 이용하여, 뇌파의 패턴을 인식하고, 기준 뇌파와 비교하여 미리 설정된 감성별로 분류할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 조명대상지에 있는 사람의 감성상태에 따라 LED의 디밍을 자동으로 제어할 수 있어 사람의 긴장을 완화하고, 스트레스를 해소할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌파를 이용한 감성조명 디밍 제어 시스템이 설치되는 복수개의 단위구역을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌파를 이용한 감성조명 디밍 제어 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 슬레이브 모듈의 세부구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 2의 마스터 모듈의 세부 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌파를 이용한 감성조명 디밍 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌파를 이용한 감성조명 디밍 제어 시스템이 설치되는 복수개의 단위구역을 설명하는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌파를 이용한 감성조명 디밍 제어 시스템을 나타내는 도면이며, 도 3은 도 2의 슬레이브 모듈의 세부구성을 나타내는 블록도이고, 도 4는 도 2의 마스터 모듈의 세부 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 조명대상지역에는 조명을 위한 복수개의 LED(10)가 설치되며, 조명대상지는 복수개의 단위구역으로 나누어질 수 있다. 본 발명인 뇌파를 이용한 감성조명 디밍 제어 시스템은 단위구역에 있는 사람의 뇌파를 측정하여, 단위구역별로 설치된 LED의 디밍을 제어할 수 있다. 예를 들면, 독서실이나, 넓은 공간의 사무실과 같이 조명대상지에 있는 사람의 감성상태에 따라 조명의 독립적인 디밍 제어가 필요한 경우, 조명대상지를 복수개의 단위구역으로 나누고, 각 단위구역에 있는 뇌파측정수단을 통해 측정된 뇌파를 분석하여 스트레스 정도 또는 감성유형에 따라 자동으로 단위구역에 있는 LED의 디밍을 제어할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌파를 이용한 감성조명 디밍 제어 시스템은 단위구역 내의 복수개의 LED(10) 중 적어도 하나와 연결되어 설치되며, 연결된 LED(10)의 디밍을 제어하는 슬레이브 모듈(100), 단위구역에 설치되며, 단위구역에 있는 사람의 뇌파를 측정하는 뇌파측정수단(200) 및 단위구역 내의 슬레이브 모듈(100)과 무선통신의 방식으로 연결되어 있으며, 뇌파측정수단(200)으로부터 측정된 뇌파 신호를 수신하여, 뇌파 신호를 분석하여 미리 설정된 감성유형으로 분류하고, 감성유형으로 분류된 뇌파 신호에 상응하는 디밍 제어신호를 생성하여 슬레이브 모듈(100)로 전송하는 마스터 모듈(300)을 포함한다.
슬레이브 모듈(100)은 단위구역 내에 설치된 적어도 하나의 LED(10)와 연결되어 설치되는 것으로, 도 3을 참조하면, 슬레이브 모듈(100)은 마스터 모듈(300)로부터 디밍 제어신호를 수신하는 것으로서 2.4 GHz 무선통신 방식을 이용하는 RF 송수신부(110), RF 송수신부(110)에서 수신된 디밍 제어신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부(120), 디지털 신호로 변환된 디밍 제어신호에 기초하여 PWM 제어신호를 생성하는 디밍 제어부(130), PWM 제어신호에 따라 PWM 파형을 생성하는 PWM 조광부(140) 및 생성된 PWM 파형에 의해 구동되어 스위칭모드 전원을 공급하는 SMPS(150)를 포함하여 구성된다. 여기서, 디밍 제어부(130)는 디밍 제어신호에 따라 SMPS(150)에 인가되는 구동신호의 펄스폭을 가변시켜 LED(10)의 조도를 증가 또는 감소시키게 된다.
뇌파측정수단(200)은 단위구역에 설치되며, 단위구역에 있는 사람의 두피에 접촉하여 뇌파를 측정한다. 인간의 두뇌에서 발생하는 뇌파는 크게 알파, 베타, 델타, 세타, 감마파의 다섯 개로 구분된다. 알파파는 8 ~ 13 HZ 사이의 뇌파 신호로, 긴장이 이완되고, 편안한 상태일 때 발생되며, 집중할 때 혹은 창의적인 사고를 할 때 발생된다. 눈을 깜박일 때는 알파파의 발생이 저지된다. 베타파는 13 ~ 30 HZ 사이의 뇌파 신호로, 각성상태, 의식적인 행동을 할 때, 일반적인 작업시 발생하며, 불안, 긴장 시에 우세하게 발생한다. 델타파는 0 ~ 4 HZ 사이의 뇌파 신호로, 정상 성인 각성시 나타나고, 수면시 많이 발생하며, 뇌종양, 뇌염등의 병적 요인의 판단 근거가 된다. 세타파는 4 ~ 8 HZ 사이의 뇌파 신호로, 졸리거나 깊은 명상시 발생한다. 감마파는 30 ~ 50 HZ 사이의 뇌파 신호로, 고도의 인지작용을 할 때 활성화가 된다.
일 실시예에서, 뇌파측정수단(200)은 사람의 후두부를 감싸는 형태로 형성될 수 있으며, 내주면에는 두피와 밀착하여 뇌파를 검출하는 복수개의 전극(210)을 포함하여, 단위구역에 있는 사람의 뇌파를 측정할 수 있다. 또한, 뇌파측정수단(200)은 단위구역에 있는 의자(20)의 머리 받침대에 설치됨으로써, 해당 단위구역의 의자(20)에 앉은 사람의 뇌파를 측정할 수 있다. 다른 실시예에서, 뇌파측정수단(200)은 내측에 복수개의 전극이 설치된 헤어밴드 타입일 수 있다. 사람의 두뇌에 전극을 배치하여 뇌파를 측정하는 방법은 종래의 뇌파를 측정하는 방법과 동일하므로 여기서는 구체적인 설명은 생략한다.
마스터 모듈(300)은 단위구역 내의 슬레이브 모듈(100)과 무선통신의 방식으로 연결되어 있으며, 뇌파측정수단(200)으로부터 측정된 뇌파 신호를 수신하여, 뇌파 신호를 분석하여 미리 설정된 감성유형으로 분류하고, 감성유형으로 분류된 뇌파 신호에 상응하는 디밍 제어신호를 생성하여 슬레이브 모듈(100)로 전송한다.
도 4를 참조하면, 마스터 모듈(300)은 뇌파측정수단(200)으로부터 뇌파 신호를 수신하는 뇌파수신부(310), 수신된 뇌파 신호를 증폭하는 뇌파증폭부(320), 증폭된 뇌파 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터(330), 변환된 뇌파 신호의 패턴을 분석하는 뇌파신호 분석부(340) 뇌파신호에 따라 상응하는 디밍 제어신호를 생성하는 디밍 제어신호 생성부(350) 및 무선 송신부(360)를 포함한다.
뇌파수신부(310)는 뇌파측정수단(200)으로부터 무선 또는 유선통신의 방식으로 뇌파 신호를 수신하고, 뇌파증폭부(320)는 수신된 뇌파 신호를 증폭한다. 일반적으로 측정되는 뇌파 신호의 전위차는 수 마이크로 볼트이므로, 뇌파증폭부(320)는 5만배 정도 증폭하는 것이 바람직하다.
A/D 컨버터(330)는 아날로그 신호인 뇌파 신호를 디지털 신호로 변환한다.
뇌파 신호 분석부(340)는 디지털 신호로 변환된 뇌파 신호의 패턴을 미리 설정된 기준 뇌파와 비교, 분석, 처리과정을 거쳐 패턴을 인식하고, 미리 설정된 감성유형으로 분류한다.
뇌파 신호 분석부(340)는 뇌파 신호를 분석하여 복수개의 파라미터를 추출한다. 일 실시예에서, 뇌파 신호 분석부(340)는 좌, 우 및 전두엽에서 측정된 뇌파의 알파파와 베타파의 진폭, 평균값, 표준편차 및 알파파와 베타파의 비율을 파라미터로 사용할 수 있다. 여기서, 사용자의 안정도가 높아질수록 디밍 제어에 유리해지도록 하려면, 알파파의 비율을 주요 파라미터로 사용하는 것이 바람직하다.
여기서, 뇌파 신호를 디밍을 제어하기 위한 제어 변수로 사용하기 위해서는 기준 뇌파 신호가 필요한데, 뇌파 신호 분석부(340)는 기준 뇌파 신호는 실시간으로 구하거나 또는 데이터베이스를 이용하여 구할 수 있다. 실시간으로 구하는 경우, 뇌파 신호 분석부(340)는 인공지능 알고리즘을 사용하여, 뇌파신호를 통계적으로 분석함으로써 기준 뇌파 신호값을 결정할 수 있다. 데이터베이스를 이용할 경우, 뇌파 신호 분석부(340)는 사전에 사용자의 뇌파를 측정한 후, 사용자의 뇌파에 적합한 기준 뇌파 신호값을 데이터베이스로부터 입력한다. 이 경우, 사용자는 최초로 디밍 제어를 할 경우에는 뇌파측정을 통해 자신의 뇌파를 등록하고, 이후에는 등록된 값을 이용하도록 할 수 있다.
뇌파 신호 분석부(340)는 뇌파 신호를 기준 뇌파 신호와 비교하여, 미리 설정된 감성유형으로 분류한다. 예를 들면, 사람의 감성유형을 평화로운 상태, 다소 긴장된 상태, 어느 정도 스트레스를 받은 상태, 강한 스트레스를 받은 상태, 극도로 불안한 상태 등의 감성유형을 상기 기준 뇌파 신호와 매칭하여 단계별로 미리 설정하고, 측정된 뇌파 신호를 기준 뇌파 신호와 비교하여 상기 복수개의 감성유형으로 분류한다.
디밍 제어신호 생성부(350)는 뇌파 신호 분석부(340)에의해 분류된 감성유형에 상응하는 디밍 제어신호를 생성한다. 예를 들면, 디밍 제어신호 생성부(350)는 감성상태가 스트레스를 받은 상태인 경우, 스트레스를 완화시키기 위해 LED(10)의 조명을 밝게 하는 디밍 제어 신호를 생성하거나, 흥분된 상태인 경우, 침착하게 하기 위해 LED(10)의 조명을 다소 어둡게 하는 디밍 제어 신호를 생성할 수 있다.
무선 송신부(350)는 디밍 제어신호 생성부(350)에서 생성된 디밍 제어신호를 무선통신의 방식으로 슬레이브 모듈(100)로 전송한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌파를 이용한 감성조명 디밍 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 뇌파측정수단(200)을 구비하는 디밍 제어 장치의 뇌파를 이용한 감성조명 디밍 제어 방법은 먼저, 복수개의 전극을 구비하는 뇌파측정수단(200)이 조명대상지에 있는 사람의 뇌파를 측정한다(S510). 측정된 뇌파 신호는 수 마이크로볼트에 불과하므로, 이를 용이하게 비교, 분석하기 위해 뇌파 신호를 증폭한다(S520). 디밍 제어 장치는 증폭된 뇌파 신호를 디지털 변환한다(S530). 디밍 제어 장치는 디지털 신호로 변환된 뇌파 신호의 패턴을 미리 설정된 기준 뇌파와 비교, 분석, 처리과정을 거쳐 패턴을 인식하고, 미리 설정된 감성유형으로 분류한다(S540). 여기서, 디밍 제어 장치는 인공지능 알고리즘을 이용하여, 뇌파의 패턴을 인식하고, 기준 뇌파와 비교하여 미리 설정된 감성별로 분류할 수 있다. 디밍 제어 장치는 감성별로 분류된 뇌파 신호에 상응하는 디밍 제어신호를 생성하고(S550), 생성된 디밍 제어신호에 따라 LED의 디밍을 조절한다(S560). 예를 들면, 디밍 제어신호 생성부(350)는 감성상태가 스트레스를 받은 상태인 경우, 스트레스를 완화시키기 위해 LED(10)의 조명을 밝게 하는 디밍 제어 신호를 생성하거나, 흥분된 상태인 경우, 침착하게 하기 위해 LED(10)의 조명을 다소 어둡게 하는 디밍 제어 신호를 생성할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 조명대상지에 있는 사람의 감성상태에 따라 LED의 디밍을 자동으로 제어함으로써, 조명대상지에 있는 사람의 긴장을 완화하고, 스트레스를 해소하거나, 집중력을 강화할 수 있는 효과가 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허등록청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
10 : LED 20 : 의자
100 : 슬레이브 모듈 200 : 뇌파측정수단
210 : 전극 300 : 마스터 모듈
310 : 뇌파 수신부 320 : 뇌파 증폭부
330 : A/D 컨버터 340 : 뇌파신호 분석부
350 : 디밍 제어신호 생성부 360 : 무선 송신부

Claims (5)

  1. 복수개의 LED가 설치된 조명대상지역을 복수개의 단위구역으로 나누되, 상기 단위구역에 있는 사람의 뇌파를 측정하여 상기 단위구역별로 설치된 LED의 디밍을 제어하는 뇌파를 이용한 감성조명 디밍 제어 시스템에 있어서,
    상기 단위구역 내의 복수개의 LED 중 적어도 하나와 연결되어 설치되며, 상기 연결된 LED의 디밍을 제어하는 슬레이브 모듈;
    상기 단위구역에 설치되며, 상기 단위구역에 있는 사람의 뇌파를 측정하는 뇌파측정수단; 및
    상기 단위구역 내의 슬레이브 모듈과 무선통신의 방식으로 연결되어 있으며, 상기 뇌파측정수단으로부터 상기 측정된 뇌파 신호를 수신하여, 상기 뇌파 신호를 분석하여 미리 설정된 감성유형으로 분류하고, 상기 감성유형으로 분류된 뇌파 신호에 상응하는 디밍 제어신호를 생성하여 상기 슬레이브 모듈로 전송하는 마스터 모듈을 포함하는 뇌파를 이용한 감성조명 디밍 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 모듈은,
    상기 뇌파측정수단으로부터 뇌파 신호를 수신하는 뇌파수신부;
    상기 수신된 뇌파 신호를 증폭하는 뇌파증폭부;
    상기 증폭된 뇌파 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터;
    상기 변환된 뇌파 신호의 패턴을 분석하여 미리 설정된 감성유형으로 분류하는 뇌파신호 분석부; 및
    상기 분류된 감성유형에 상응하는 디밍 제어신호를 생성하는 디밍 제어신호 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌파를 이용한 감성조명 디밍 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 뇌파측정수단은,
    사람의 후두부를 감싸는 형태로 형성되며, 내주면에는 두피와 밀착하여 뇌파를 검출하는 복수개의 전극이 부착되고, 의자의 머리 받침대에 설치되는 것을 특징으로 하는 뇌파를 이용한 감성조명 디밍 제어 시스템.
  4. 뇌파측정수단을 구비하는 디밍 제어 장치의 뇌파를 이용한 감성조명 디밍 제어 방법에 있어서,
    뇌파를 측정하는 단계;
    상기 측정된 뇌파를 분석하여 미리 설정된 감성유형으로 분류하는 단계;
    상기 감성유형으로 분류된 뇌파 신호에 상응하는 디밍 제어신호를 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 디밍 제어신호를 생성하여 LED의 디밍을 조절하는 단계를 포함하는 뇌파를 이용한 감성조명 디밍 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 측정된 뇌파를 분석하여 미리 설정된 감성유형으로 분류하는 단계는,
    인공지능 알고리즘을 이용하여, 뇌파의 패턴을 인식하고, 기준 뇌파와 비교하여 미리 설정된 감성별로 분류하는 것을 특징으로 하는 뇌파를 이용한 감성조명 디밍 제어 방법.
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