KR20180042531A - 각성도 기반의 감성조명장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각성도 기반에 따른 조도 및 색온도를 제어하는 각성도 기반의 감성조명장치에 관한 것으로, 사용자의 각성도를 측정하는 각성도 측정부, 상기 측정된 사용자의 각성도를 분석하여 각성도를 분석하는 각성도 분석부, 복수개의 LED조명을 포함하는 조명모듈, 및 상기 각성도 분석부에서 분석된 각성도에 따라 상기 조명모듈의 색온도 및 조도를 제어하는 메인 제어부를 제공한다.

Description

각성도 기반의 감성조명장치{EMOTIONAL LIGHTING DEVICE BASED ON HUMAN AROUSAL LEVEL}

본 발명은 각성도 기반의 감성조명장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각성도 기반에 따른 조도 및 색온도를 제어하는 각성도 기반의 감성조명장치에 관한 것이다.

LED는 고휘도 및 WHITE 구현과 가격하락 등에 힘입어 전광판 및 간판, 자동차 조명, 신호등, 건물 파사드와 LED 조명 광원 및 비상등과 같은 조명용 표시장치, 가전제품의 디스플레이, 휴대폰, 액정표시장치 등의 백라이트 광원 (BLU)으로 넓게 쓰이고 있다.

뿐만 아니라 LED는 주로 노트북 및 휴대폰 LED BLU 광원으로 사용되면서 급부상했으나 초기 일반조명에 비해 3배 이상 높은 단가 및 밝기 문제 때문에 광원 시장에 적용하는데 한계가 있었다.

그러나, 세계적으로 에너지 절약에 대한 경각심이 고조되고 전기, 가스와 같은 천연자원에 대한 수요가 증가하면서 조명분야에서도 친환경 및 에너지 절약의 중요성이 강조되고 있다.

이에 따라 최근 몇 년간 LED 조명의 보급이 확산되고 있으며 주거 및 오피스 현장에 적용되는 경우가 증가하고 있으며, LED 조명의 다양한 색상을 발현할 수 있다는 특징으로 다양한 감성조명에 이용되고 있다.

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.

일상생활에서 물체의 색을 결정할 수 있는 조명의 색상은 사람의 정서에 있어서 매우 중요하다.

그리고 조명 환경은 작업자의 각성수준을 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.

오늘날 LED는 기존 광원을 대체하는 역할 뿐만 아니라 조광제어가 용이한 장점으로 인해 다양한 조명환경을 쉽게 연출하는데 이용되고 있다. 특히 LED를 이용한 특정 공간 및 행위에 적합한 조도와 색온도의 구현은 작업자의 시작업 성능을 높이고 실내 분위기를 조성하여 재실자의 선호도에 영향을 미친다. 이처럼 조도 및 색온도는 중요한 조명환경의 요소로서, 최근에는 조도와 색온도의 효율적인 제어가 가능한 LED조명시스템이나 광원의 조합을 이용한 조도 및 색온도 구현과 관련된 연구들이 이루어지고 있다

조도와 색온도의 관계에 있어 도 1에 도시한 바와 같이, 색온도가 낮을수록 인체가 편안하게 느끼는 조도가 내려가며, 색온도가 높을수록 조도가 올라간다.

색온도에 따른 광원의 차별화된 특성은 조명의 용도에 따른 광원의 선택에 유용한 정보를 제공한다.

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 각성도 측정을 통해 자유롭고, 용이하게 연출할 수 있는 조명장치가 요구되고 있다.

한국공개특허공보 제2016-0041290호(공개일: 2016.04.18., 명칭: 색온도 제어 기능을 가지는 조명장치) 한국공개실용신안공보 제2009-0007127호(공개일: 2009.07.15., 명칭: 형광등용 리모콘 색온도/조도 제어기)

본 발명은 사용자의 각성도를 측정하고 이를 분석하여 각성도별로 분류하고 분류된 각성도에 따라 조도 및 색온도를 제어하는 각성도 기반의 감성조명장치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 사용자의 각성도별 조도 및 색온도의 제어로 사용자 행동(예: 수면, 학습, 휴식 등)의 효율을 증대시키기 위한 환경을 제공하기 위한 각성도 기반의 감성조명장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 각성도 기반의 감성조명장치는, 사용자의 각성도를 측정하는 각성도 측정부; 상기 측정된 사용자의 각성도를 분석하여 각성도를 분석하는 각성도 분석부; 복수개의 LED조명을 포함하는 조명모듈; 및 상기 각성도 분석부에서 분석된 각성도에 따라 상기 조명모듈의 색온도 및 조도를 제어하는 메인 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 각성도 측정부가 측정한 각성도에 따라 사용자가 필요한 환경에 적합한 색온도 및 조도를 매칭하여 저장하는 데이터베이스부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 사용자 각성도에 따라 사용자에 필요한 상태를 알려주는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 사용자가 필요한 상태를 입력하는 입력부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 메인 제어부는 사용자의 각성도에 따라 기설정된 범위 내의 색온도 및 조도가 저장된 기설정부의 정보로 상기 조명모듈을 제어하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이,

본 발명은 사용자의 현재 상태에 따라 필요한 조명환경 또는 필요로 하는 조명환경을 제공하여 사용자의 현재 상태에서의 효율을 증대시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 모든 사용자에게 일괄적으로 맞추어진 조명환경이 아니라 현재 사용하고 있는 사용자의 상태에 따른 조명환경을 제공하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 사용자들의 각성도를 데이터베이스화하여 사용자 상태에 따라 제공되는 색온도 및 조도의 정보에 대한 정확도를 높이는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 색온도 및 조도를 조절함으로서 사용자의 각성도에 따라 다양하게 연출할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 색온도와 조도의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 각성도 기반의 감성조명장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에따른 각성도 기반의 감성조명장치의 조명모듈을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 상황별 각성도에 따른 색온도 및 조도의 상태를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 각성도 기반의 감성조명장치의 사용방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시에에 따른 각성도 기반의 감성조명장치의 각성도에 따른 색온도 및 조도를 기설정부에 저장한 후 조명모듈을 제어하는 방법을 나타낸 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 각성도 기반의 감성조명장치를 나타낸 블록도로서, 각성도 기반의 감성조명장치는 각성도 측정부(110), 각성도 분석부(120), 조명모듈(130), 메인 제어부(140), 입력부(150), 표시부(160), 및 기설정부(170)를 포함한다.

여기서, 본 발명의 감성조명장치는 전원부(10)에 의해 전원을 공급 받을 수 있으며, 이는 어느 한 구성만 전달 받는 것이 아니라 감성조명장치 모두에 공급되는 것은 자명하므로 전원부(10)에 대한 설명은 생략하도록 한다.

각성도 측정부(110)는 사용자의 각성도를 측정한다. 각성을 측정하는 방법은 주관적 설문을 이용한 방법과 생리적 반응을 측정하는 방법이 있다.

주관적 설문의 경우에 정량적, 객관적 측정이 어렵고, 개인차가 심한 단점이 있으므로, 생리적 반응인 자율신경계반응은 개인이 조정할 수 없는 불수의 반응이기 때문에 객관적인 측정이 가능하고 정량화하기 편리하므로 생리적 반응으로 측정한다.

일반적으로 생리적 반응에 의한 각성도 평가는 중추신경계반응과 자율신경계반응의 측정을 통하여 이루어진다.

각성도 평가에 사용되는 대표적인 생리적 반응들은 중추신경계반응의 수면각성수준(EEG;sleep electroencephalogram)신호와 자율신경계반응 중 피부전기반응인 EDA(Electrodermal Activity)신호, 심혈관 반응인 ECG(Electrocardiography)신호와, PPG(Photoplethysmography)신호, 그리고 피부온도반응인 SKT(Skin Temperature)신호가 각성을 측정하는데 주로 사용된다.

본 발명의 실시예에서 이와 같은 각성도 평가를 이용하여 각성을 측정할 수 있으나, EEG, EDA, ECG, 및 PPG 신호의 측정은 사용자가 센서를 착용해야 하는 필수조건이 따른다.

조명 사용을 위해서 이러한 센서 착용을 해야 하는 것은 사용자에게 번거로운 일이 아닐 수 없다.

그래서, 단일 센서로 귓불에 착용이 가능하기 때문에 다른 센서들에 비하여 착용이 간편하고 손의 움직임에 대한 제약이 없어 본 발명의 실시예에서는 PPG 신호를 이용하여 각성도를 측정한다.

각성도 분석부(120)는 측정된 사용자의 각성도를 분석하여 각성도를 분석한다. 각성은 깨거나 또는 자극에 반응을 보이는 생리적, 심리적 상태를 의미하고, 증가된 심박수 및 혈압과 감각 각성, 이동성 및 응답할 준비의 상태가 이어지는 뇌줄기의 망상 활성계, 자율신경계통과 내분비계통의 활성화를 수반한다.

각성도 분석부(120)는 측정된 사용자의 각성도를 데이터베이스화하기 위해 데이터베이스부(미도시)를 포함한다.

데이터베이스부는 각성도 측정부(110)에서 측정된 각성도 정보를 저장한다. 이때, 데이터베이스부는 사용자에 대한 누적 데이터를 저장하거나, 원격지에 위치하여 다양한 사용자의 각성도 정보를 저장하여, 각성도 정보들을 데이터베이스화 할 수 있다.

데이터베이스부는 각성도에 따라 매칭되는 색온도 및 조도에 대한 정보를 포함하고 있어 각성도 분석부에서 데이터베이스부에 저장된 정보로 각성도에 따른 색온도 및 조도를 파악 할 수 있다.

즉, 데이터베이스부는 다양한 사용자의 각성도 정보를 포함하고 있어 사용자의 각성도를 용이하게 파악할 수 있으며, 이후 사용자의 각성도의 패턴을 분석하여 적용될 수도 있다.

본 발명에서는 데이터베이스부에 각성도 상태 데이터에 따라 분류되어 등록되는 것을 예로 한다.

각성도 정보는 불안, 몰입, 지배, 휴식, 걱정, 무감각, 및 지루함 등에 따른 각성도 특성이 분류되어 각성도 상태 데이터로 저장된다.

각각의 각성도 상태 데이터에는 해당 각성도 상태 데이터에 대응하는 색온도 및 조도가 매칭되어 저장되는데, 해당 각성도 상태 데이터에 따른 색온도 및 조도에 대한 정보가 저장된다.

예를 들어, 백색광의 경우 수면을 조절하는 멜라토닌 분비를 촉진시켜 수면에 도움을 주는 바, 휴식에 대한 각성도 상태 데이터는 백색광에 대응하는 색온도 및 조도가 데이터베이스에 기록될 수 있다.

또한, 밝은 빛은 기분을 조절하여 기분을 밝게 만드는 뇌의 세로토닌 활성도를 높여주므로, 무감각, 지루함, 불안에 대한 각성도 상태 데이터에 대응하는 색온도 및 조도로 저장될 수 있다.

이때, 원격지에 위치한 데이터 베이스부에 각성도 정보를 전달하기 위해서 무선통신이 필요할 수 있다.

조명모듈(130)은 복수개의 LED 조명을 포함하고, 색온도 및 조도의 조절이 가능하도록 구비한다. LED 조명은 적색을 발광하는 복수의 레드 LED(131), 녹색을 발광하는 복수의 그린 LED,(132) 및 청색을 발광하는 복수의 블루 LED(133)를 포함한다.

메인 제어부(140)는 각성도 분석부(120)의 분석 결과에 대응하는 각성도 상태 데이터를 색온도 및 조도에 대한 정보를 전달 받는다.

그리고, 메인 제어부(140)는 전달 받은 각성도 상태 데이터에 대응하는 색온도의 광이 LED 모듈을 통해 조사되도록 조명모듈(10)의 조도와 색온도를 각각 제어하게 된다.

더욱 바람직하게는 PWM 제어부(144)에 의한 펄스 폭 변조(PWM : Pulse Width Modulation)신호에 따라 점멸 및 밝기를 조절하여, 조명모듈(130)로부터 조사되는 광의 색온도 및 조도를 조절하게 된다.

이때, 조명모듈(130)의 레드 LED(131)를 제어하기 위해 레드 드라이버(141)를 이용하고, 그린 LED(132)를 제어하기 위해 그린 드라이버(142)를 이용하며, 블루 LED(133)를 제어하기 위해 블루 드라이버(143)를 이용하는 것이 바람직하다.

여기서, 레드 드라이버(141), 그린 드라이버(142), 및 블루 드라이버(143)는 PWM 제어부(1144)에 의해 제어됨이 바람직하다.

본 발명의 실시예에서 서로 다른 색온도 값을 갖는 복수의 LED를 제어하여 원하는 색온도 값을 얻기 위해 PWM 변조방식을 사용하였다.

그리고 메인 제어부(140)는 조명모듈(130) 제어뿐 만 아니라, 입력부(150)를 통해 입력된 데이터를 바탕으로 각성도 분석부(120)의 데이터베이스부에 저장된 데이터를 매칭하여 조명모듈(130)을 제어할 수도 있고, 출력되는 색온도 및 조도를 표시부(160)를 통해 출력되도록 제어할 수 있다.

입력부(150)는 사용자가 필요한 상태에 따라 색온도 및 조도를 조절할 수 있다.

예를 들어, 사용자의 각성도는 휴식해야 하는 상태이나, 학습을 원한다면 입력부(150)를 통해 학습을 입력하여 학습에 맞는 색온도 및 조도로 조절될 수 있다.

여기서, 입력부(150)를 통한 입력 방법은 메뉴를 통한 입력방식일 수 있다.

표시부(160)는 사용자 각성도에 따라 사용자에 필요한 상태를 알려주거나, 현재 색온도 및 조도의 수치적 정보를 표시할 수 있다.

즉, 사용자 각성도에 따라 색온도 및 조도를 수치적으로 표시함으로써, 사용자가 이후에 색온도 및 조도를 수동 제어하여 설정할 수 있도록 한다.

즉, 본 발명의 실시예에서, 각성도에 따라 조명모듈(130)을 메인 제어부(140)를 통해 조명모듈(130)을 자동을 설정할 수도 있고, 사용자가 임의로 색온도 및 조도를 조절하여 조명모듈(130)을 설정할 수도 있다.

기설정부(170)는 사용자의 필요에 따라 다양한 각성도를 선택하여 조명모듈을 제어할 수 있도록 한다.

도 4는 기설정부(170)에 설정된 복수개의 각성도에 따른 색온도 및 조도를 표현한 그래프에 관한 것이다.

예를 들어, 제1 각성도는 사용자에 맞는 휴식에 필요한 색온도 및 조도로 조명모듈을 세팅할 수 있도록 하는 것이며, 제2 각성도는 사용자에 맞는 학습에 필요한 색온도 및 조도로 조명모듈을 세팅할 수 있도록 하는 것이며, 제3 각성도는 사용자에 맞는 수면에 필요한 색온도 및 조도로 조명모듈을 세팅할 수 있도록 하는 것이다.

이와 같이 복수개의 각성도에 따른 색온도 및 조도를 세팅함으로써 사용자는 각성도를 측정하지 아니하고 기 설정된 각성도에 따라 색온도 및 조도를 조절 할 수 있다.

기설정부(170)에 설정된 복수개의 각성도는 사용자가 각성도 측정부(110)를 통해 측정한 각성도에 따른 색온도 및 조도를 미리 설정할 수 있다.

기설정부(170)에 저장된 복수개의 각성도에 따른 색온도 및 조도가 모든 사용자에 일치하는 것이 아닐 수 있으므로 해당 사용자에 따라 각각의 각성도를 설정할 수 있다.

즉, 기설정부(170)에 설정된 복수개의 각성도는 필요에 따라 갱신 또는 변경할 수 있다.

기설정부(170)에 세팅된 각성도에 따른 색온도 및 조도로 조명모듈(130)을 제어하기 위해 기설정부(170)에 저장된 정보는 입력부(150)를 통해 입력하여 조명모듈(130)을 제어할 수 있다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 감성조명장치를 이용하여 색온도 및 조도를 설정하는 방법은 도 5 및 도 6와 같다.

도 5는 각성도에 따른 조명모듈을 제어하는 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 6는 각성도에 따른 색온도 및 조도를 기설정부에 저장한 후 조명모듈을 제어하는 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 5에 따른 색온도 및 조도를 설정하는 방법은 먼저, 각성도를 측정한다(S110). 사용자의 각성도를 측정하여 사용자의 각성상태를 파악할 수 있다.

이어, 각성도를 분석하고 저장한다(S120). 측정한 각성도를 바탕으로 현재 사용자의 각성도를 파악하고, 사용자의 각성도를 데이터베이스부에 저장함으로써 사용자의 가성수준의 상태를 객관적으로 분석할 수 있다.

이어, 각성도에 따른 색온도 및 조도를 추출한다(S130). 데이터베이스부에 기 등록된 다양한 각성도에 따라 요구되는 색온도 및 조도를 추출할 수 있다.

마지막으로, 데이터베이스부에 기 등록된 다양한 각성도에 따라 요구되는 색온도 및 조도를 이용하여 조명모듈의 색온도 및 조도를 제어한다(S140).

도 6에 도시된 각성도에 따른 색온도 및 조도를 기설정부에 저장한 후 조명모듈을 제어하는 방법은 먼저, 각성도를 측정한다(S210). 사용자의 각성도를 측정하여 사용자의 각성상태를 파악할 수 있다.

이어, 각성도를 분석하고 저장한다(S220). 측정한 각성도를 바탕으로 현재 사용자의 각성도를 파악하고, 사용자의 각성도를 데이터베이스부에 저장함으로써 사용자의 가성수준의 상태를 객관적으로 분석할 수 있다.

이어, 각성도에 따른 색온도 및 조도를 추출한다(S230). 데이터베이스부에 기 등록된 다양한 각성도에 따라 요구되는 색온도 및 조도를 추출할 수 있다. 이때, 다양한 각성도에 따른 색온도 및 조도를 매칭할 수 있다.

이어, 각성도에 따라 추출된 색온도 및 조도를 기설정부에 저장한다(S240). 이때, 기설정부에 저장되는 각성도에 따른 색온도 및 조도는 적어도 하나 이상 저장될 수 있으며, 다양한 각성도에 따라 색온도 및 조도를 저장할 수 있다.

이어, 입력부를 통해 기설정부에 저장된 각성도를 호출한다(S250). 기설정부에 저장된 각성도를 호출하면 이전에 행해야 하는 각성도 측정 및 각성도 분석을 생략할 수 있다.

마지막으로, 기설정된 각성도에 따른 색온도 및 조도로 조명모듈을 제어한다(S260).

이와 같이, 기 설정부에 기설정된 각성도에 따른 색온도 및 조도로 조명모듈을 제어하는 방법에 있어, 기설정된 각성도에 따른 색온도 및 조도를 호출하여 조명모듈의 색온도 및 조도를 제어하면, 도5에 도시된 각성도 측정(S210) 내지 기설정부에 저장(S240) 단계를 생략 할 수 있다.

따라서, 본 발명은 사용자의 현재 상태에 따라 필요한 조명환경 또는 필요로 하는 조명환경을 제공하여 사용자의 현재 상태에서의 효율을 증대시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 모든 사용자에게 일괄적으로 맞추어진 조명환경이 아니라 현재 사용하고 있는 사용자의 상태에 따른 조명환경을 제공하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 사용자들의 각성도를 데이터베이스화하여 사용자 상태에 따라 제공되는 색온도 및 조도의 정보에 대한 정확도를 높이는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 색온도 및 조도를 조절함으로서 사용자의 각성도에 따라 다양하게 연출할 수 있다는 효과가 있다.

상기와 같은 각성도 기반의 감성조명장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

10 : 전원부 110 : 각성도 측정부
120 : 각성도 분석부 130 : 조명모듈
131 : 레드 LED 132 : 그린 LED
133 : 블루 LED 140 : 메인 제어부
141 : 레드 드라이버 142 : 그린 드라이버
143 : 블루 드라이버 144 : PWM 제어부
150 : 입력부 160 : 표시부
170 : 기설정부

Claims (5)

1. 사용자의 각성도를 측정하는 각성도 측정부;
   상기 측정된 사용자의 각성도를 분석하여 각성도를 분석하는 각성도 분석부;
   복수개의 LED조명을 포함하는 조명모듈; 및
   상기 각성도 분석부에서 분석된 각성도에 따라 상기 조명모듈의 색온도 및 조도를 제어하는 메인 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 각성도 기반의 감성조명장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 각성도 측정부가 측정한 각성도에 따라 사용자가 필요한 환경에 적합한 색온도 및 조도를 매칭하여 저장하는 데이터베이스부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 각성도 기반의 감성조명장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 사용자 각성도에 따라 사용자에 필요한 상태를 알려주는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 각성도 기반의 감성조명장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 사용자가 필요한 상태를 입력하는 입력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 각성도 기반의 감성조명장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 메인 제어부는 사용자의 각성도에 따라 기설정된 범위 내의 색온도 및 조도가 저장된 기설정부의 정보로 상기 조명모듈을 제어하는 것을 특징으로 하는 각성도 기반의 감성조명장치.

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