KR20210003391A - 생체리듬 유지 조명 제어 장치 및 방법 - Google Patents

생체리듬 유지 조명 제어 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20210003391A
KR20210003391A KR1020190079115A KR20190079115A KR20210003391A KR 20210003391 A KR20210003391 A KR 20210003391A KR 1020190079115 A KR1020190079115 A KR 1020190079115A KR 20190079115 A KR20190079115 A KR 20190079115A KR 20210003391 A KR20210003391 A KR 20210003391A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
natural light
reproduction index
reproduction
lighting control
daily
Prior art date
Application number
KR1020190079115A
Other languages
English (en)
Inventor
임재현
Original Assignee
공주대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 공주대학교 산학협력단 filed Critical 공주대학교 산학협력단
Priority to KR1020190079115A priority Critical patent/KR20210003391A/ko
Publication of KR20210003391A publication Critical patent/KR20210003391A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source
    • H05B47/105—Controlling the light source in response to determined parameters
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

본 발명은 생체리듬 유지 조명 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자연광인 태양광이 존재하는 주간에는 계절, 기상 및 시간에 따른 자연광을 재현하기 위해 계절, 기상 및 시간에 따라 미리 설정된 일간 자연광 재현지표에 따라 조명을 제어하고, 태양광이 없는 야간에는 적용된 일간 자연광 재현지표의 일몰 전 마지막 구간(시간대)의 재현지표를 따르되 단파장의 비율을 최소화하여 조명을 제어하여 사용자가 편안한 휴식을 취할 수 있도록 하는 생체리듬 유지 조명 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

생체리듬 유지 조명 제어 장치 및 방법{Circadian rhythm maintaining lighting control apparatus and method thereof}
본 발명은 생체리듬 유지 조명 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자연광인 태양광이 존재하는 주간에는 계절, 기상 및 시간에 따른 자연광을 재현하기 위해 계절, 기상 및 시간에 따라 미리 설정된 일간 자연광 재현지표에 따라 조명을 제어하고, 태양광이 없는 야간에는 적용된 일간 자연광 재현지표의 일몰 전 마지막 구간(시간대)의 재현지표를 따르되 단파장의 비율을 최소화하여 조명을 제어하여 사용자가 편안한 휴식을 취할 수 있도록 하는 생체리듬 유지 조명 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
지구의 자전은 태양으로부터 낮과 밤을 제공하며, 인간은 이러한 외부 환경에 적응하여 24시간 주기를 인지하는 생체 내 시계를 가지고 있다. 약 하루의 주기성을 유지하는 인간의 생체리듬(Circadian Rhythm)은 수면과 섭식에 관여할 뿐만 아니라 체온, 뇌파 활동, 호르몬 생성, 세포 재생성 등과 같은 생물학적 활동의 패턴에도 관여한다.
이러한 생체리듬은 외부 자극 중에서도 빛과 온도에 가장 큰 영향을 받는다. 그중에서도 빛은 사람의 체온, 맥박 또는 내분비 기능과 같은 생리 기능, 수면 및 각성에 영향을 미치는 호르몬의 변화 등을 일정한 곡선으로 변화하게 한다.
오랜 시간 자연광에 순응해 온 인간에게 있어 자연광은 체내 생체리듬을 유지할 수 있도록 가장 건강하게 동기화될 수 있다. 또한, 자연광은 공간과 형태를 인식하고 색상을 구분하는 시각적인 효과뿐만 아니라 색온도, 단파장, 조도 및 휘도 등의 광 특성에 따라 감성과 건강에 영향을 미친다. 따라서, 자연광의 스펙트럼 특성과 시간적, 계절적 변화와 유사한 조명 환경을 서비스할 경우 인간의 건강과 삶의 질에 있어 긍정적인 효과를 부여할 수 있다.
최근 현대인들은 항시 고정된 실내 빛 환경에서 오랜 시간 생활함에 따라 자연광 노출 시간이 감소하여 우울증, 생체리듬 불균형 등이 초래될 수 있다. 또한, 야간에 밝은 빛에 노출되어 암과 같은 질병에 노출될 위험성이 증가하게 된다.
재실자의 행위에 적합한 조명 빛의 제공은 작업 능률 향상에 효과적이며, 재실자의 생활패턴에 따라 낮 또는 밤 시간대의 빛의 파장을 적절하게 제어할 경우 재실자의 생체리듬 순환 패턴을 일정하게 유지할 수 있다. 따라서, 인간 중심의 조명 환경을 제공한다는 것은 궁극적으로 실내 공간의 적정 밝기를 제공하면서 시간의 흐름에 따라 연속적으로 변화하는 자연광의 흐름에 따라 조명 환경을 서비스함을 의미한다. 그러나 기존의 조명은 고정된 색온도와 밝기를 제공하며, 태양광의 24시간 주기 리듬과 동기화되는 조명 환경을 제공하지 못한다는 한계가 있다.
이에 따라, 재실자의 행위 또는 작업 유형에 따라 세분화하여 조명 환경을 서비스할 수 있는 LED 조명이 개발되어 적용되고 있다.
특히, 대한민국 등록특허 제10-1583624호(이하 "선행기술"이라 함)는 창이 없는 무창공간을 위한 동작 조명 제어 시스템을 제공하여 무창공간에서의 시각별 및 계절별에 따른 자연광에 대응하는 특성을 가지는 조명을 제공한다.
그러나 선행기술은 일출 후부터 일몰 전까지 자연광 특성을 유지하기 위한 조명 제어를 수행하고, 일몰 후부터 일출 전까지는 무조건적인 백색광만을 제공하므로 야간에는 여전히 인공조명만을 제공하는 문제점이 있다.
즉, 종래 선행기술을 사용하는 사용자는 야간에는 인공조명만 제공받으므로, 사용자가 느낄 수 없을지 모르나 조명의 영향에 의해 좀 더 편안한 휴식을 취할 수 없었으며, 암을 유발시킬 수 있는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-1583624호(2016.01.22.공고)
따라서 본 발명의 목적은 자연광인 태양광이 존재하는 주간에는 계절, 기상 및 시간에 따른 자연광을 재현하기 위해 계절, 기상 및 시간에 따라 미리 설정된 일간 자연광 재현지표에 따라 조명을 제어하고, 태양광이 없는 야간에는 적용된 일간 자연광 재현지표의 일몰 전 마지막 구간(시간대)의 재현지표를 따르되 단파장의 비율을 최소화하여 조명을 제어하여 사용자가 편안한 휴식을 취할 수 있도록 하는 생체리듬 유지 조명 제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 생체리듬 유지 조명 제어 장치는: 계절 및 기상별 일간 자연광 재현지표를 정의하는 자연광 재현 DB 및 일간 자연광 재현지표별 조명 제어 정보를 정의하는 재현지표 DB를 포함하는 저장부; 자연광 특성을 재현하기 위한 서로 다른 특성을 가지고 독립적 디밍 기능을 가지는 적어도 둘 이상의 광원을 포함하여 광원부; 및 조명 구동 이벤트의 발생 시 현재의 날짜에 의한 계절 및 기상정보를 획득하고, 상기 자연광 재현 DB를 참조하여 획득된 계절 및 기상에 대응하는 일간 자연광 재현지표를 결정하고, 결정된 일간 자연광 재현지표에 대응하는 조명 제어 정보를 상기 재현지표 DB로부터 로드하여 상기 광원부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 광원부는, 상기 서로 다른 특성을 가지는 4개의 광원으로 구성되고, 상기 조명 제어 정보는, 자연광의 특성을 재현할 수 있는 적어도 4개의 광원 각각에 대한 제어정보를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 조명 제어 정보의 4개의 광원 각각의 제어정보를 로드하여 해당하는 광원을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 날짜 및 현재 시간을 획득하는 시간 획득부; 기상정보를 획득하는 기상정보 획득부; 상기 시간 획득부를 통해 획득된 날짜에 의해 계절을 결정하는 계절 결정부; 상기 자연광 재현 DB를 참조하여 획득된 계절 및 기상에 대응하는 일간 자연광 재현지표를 결정하고, 결정된 일간 자연광 재현지표를 로딩하는 재현지표 결정부; 및 결정된 일간 자연광 재현지표에 대응하는 조명 제어 정보를 상기 재현지표 DB로부터 로드하여 상기 광원부를 제어하는 조명 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 재현지표 결정부는, 상기 기상정보 획득부를 통해 획득되는 기상정보가 변경되면 변경되는 기상정보에 대응하는 일간 자연광 재현지표를 상기 자연광 재현 DB에서 찾아 재설정하는 것을 특징으로 한다.
상기 조명 제어부는, 일출 이후부터 일몰 이전까지 상기 일간 자연광 재현지표에 따라 상기 광원부를 제어하고, 일몰 이후부터 일출 이전까지의 야간에는 일간 자연광 재현지표의 마지막 구간의 재현지표에 따라 상기 광원부를 제어하되 상기 광원부에서 조사되는 광원의 단파장이 12% 이하가 되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 생체리듬 유지 조명 제어 방법은: 제어부가 조명 구동 이벤트의 발생 시 현재의 날짜에 의한 계절 및 기상정보를 획득하는 정보 획득 과정; 상기 제어부가 자연광 재현 DB를 참조하여 획득된 계절 및 기상에 대응하는 일간 자연광 재현지표를 결정하는 일간 자연광 재현지표 결정 과정; 및 상기 제어부가 결정된 일간 자연광 재현지표에 대응하는 조명 제어 정보를 재현지표 DB로부터 로드하여 광원부를 제어하는 조명 제어 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 정보 획득 과정은, 상기 제어부가 시간 및 날짜를 획득하는 시간 획득 단계; 상기 제어부가 상기 날짜에 의해 계절을 결정하는 계절 결정 단계; 및 상기 제어부가 통신부를 통해 외부 기상서버에 접속하여 기상정보를 수집하는 기상정보 수집단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 일간 자연광 재현지표 결정 과정은, 상기 획득된 날짜에 의해 오늘 날짜로 로딩되어 설정된 일간 자연광 재현지표가 존재하는지를 검사하는 일간 자연광 재현지표 설정 여부 판단 단계; 및 일간 자연광 재현지표가 설정되어 있으면 설정된 일간 자연광 재현지표를 적용하고, 설정되어 있지 않으면 상기 제어부가 자연광 재현 DB를 참조하여 획득된 계절 및 기상에 대응하는 일간 자연광 재현지표를 결정하여 설정한 후 적용하는 자연광 재현지표 설정 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 조명 제어 과정은, 상기 제어부가 결정된 일간 자연광 재현지표에 대응하는 조명 제어 정보를 재현지표 DB로부터 로딩하는 조명 제어 정보 획득 단계; 및 상기 제어부가 상기 로딩된 조명 제어 정보에 따라 광원부를 제어하여 자연광을 재현하는 자연광 재현 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 조명 제어 정보는 4개의 광원 각각에 대한 제어정보를 포함하되, 상기 자연광 재현 단계는, 상기 제어부가 4개의 광원 각각에 해당하는 제어정보에 의해 해당 광원을 개별 제어하여 자연광을 재현하는 것을 특징으로 한다.
상기 조명 제어 과정은, 상기 제어부가 현재 시각이 상기 일간 자연광 재현지표의 일몰 시간 이후부터 일출 시간 이전의 시각인 야간인지를 판단하는 야간 판단 단계; 및 상기 야간에는 일간 자연광 재현지표의 마지막 구간의 재현지표에 따라 상기 광원부를 제어하되 상기 광원부에서 조사되는 광원의 단파장이 12% 이하가 되도록 제어하는 야간 자연광 재현 단계를 더 포함하되, 상기 제어부는 야간 판단 단계에서 현재 시각이 아니면 상기 자연광 재현 단계를 수행하고, 현재 시각이 야간인 것으로 판단되면 상기 야간 자연광 재현 단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 실내에서도 자연광에 대응하는 조명을 제공함으로써 사용자의 생체리듬을 최적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 일몰 후에도 일간 자연광 재현지표의 일몰 전 마지막 구간의 재현지표에 따라 제어된 조명을 제공하되, 조명의 단파장이 최소치가 되도록 제어하므로, 백색광에 의한 피로도 증가를 방지하고 암 유발 요소를 제거할 수 있으며, 사용자에게 편안함과 안락함을 줄 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 생체리듬 유지 조명 제어 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 생체리듬 유지 조명 제어 장치의 광원 선정 및 구동 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 겨울철 생체리듬 유지 조명 제어 서비스의 제어결과를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 생체리듬 유지 조명 제어 서비스의 시간대별 평가 결과를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 생체리듬 유지 조명 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 생체리듬 유지 조명 제어 장치의 구성 및 동작을 상세히 설명하고, 상기 장치에서의 생체리듬 유지 조명 제어 방법을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 생체리듬 유지 조명 제어 장치의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 생체리듬 유지 조명 제어 장치의 광원 선정 및 구동 예를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 겨울철 생체리듬 유지 조명 제어 서비스의 제어결과를 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 생체리듬 유지 조명 제어 서비스의 시간대별 평가 결과를 나타낸 도면이다. 이하 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 생체리듬 유지 조명 제어 장치는 저장부(10), 광원부(20), 스위치부(30), 통신부(40) 및 제어부(50)를 포함하며, 실시예에 따라 입력수단(미도시) 및 디스플레이수단(미도시)을 더 포함할 수도 있을 것이다.
저장부(10)는 본 발명에 따른 생체리듬 유지 조명 제어 장치의 전반적인 동작을 제어하기 위한 제어프로그램을 저장하는 프로그램영역, 상기 제어프로그램 수행 중에 발생되는 데이터를 일시 저장하는 임시영역, 상기 제어프로그램 수행 중에 발생되는 데이터 및 제어프로그램 수행에 필요한 데이터를 반영구적으로 저장하는 데이터영역을 포함한다. 상기 데이터영역에는 본 발명에 따른 자연광 재현 DB(11) 및 재현지표 DB(12)가 구성될 것이다.
상기 자연광 재현 DB(11)는 계절 및 기상별 일간 자연광 재현지표를 정의한다. 상기 계절은 월 및 일의 날짜에 의해 구분될 수도 있고, 기상정보에 의해 구분될 수도 있을 것이다. 또한, 상기 일간 자연광 재현지표는 월 및 기상별로 정의될 수도 있을 것이다.
재현지표 DB(12)는 상기 자연광 재현 DB(11)에 정의된 일간 자연광 재현지표별로 일간 자연광 재현지표의 시간별 조명 제어 정보를 정의한다. 상기 조명 제어 정보는 본 발명의 광원부(20)가 4채널, 즉 4개의 광원(21)으로 구성되는 경우, 도 3에서 보이는 바와 같이 4채널의 제어비율 정보 및 제어비율에 대응하는 채널별 조도, 색온도, 파장 값 등을 포함할 수 있을 것이다.
광원부(20)는 본 발명에 따른 자연광을 조명하는 것으로, 적어도 둘 이상의 광원(21)을 포함하여 자연광을 재현한 조명을 조사한다. 본 발명에서 광원부(20)는 도 2의 색도좌표에서 보이는 바와 같이 자연광의 특성을 모두 재현할 수 있도록 하기 위해 4채널, 즉 조도, 색온도, 파장 등의 광 요소의 특성을 조절할 수 있고 서로 다른 특성을 가지는 4개의 광원(21)으로 구성하였다.
스위치부(30)는 본 발명에 따른 광원부(20)를 온 또는 오프하기 위한 스위치 신호를 제어부(50)로 제공한다.
통신부(40)는 인터넷망(미도시)에 유선 및 무선으로 연결되어 인터넷망에 접속한 다른 시스템, 서버, 장치 등과 데이터 통신을 수행한다. 본 발명에 따라 통신부(40)는 기상청의 기상서버(미도시) 등에 접속하여 데이터 통신을 수행할 수 있도록 할 것이다.
제어부(50)는 시간 획득부(51), 기상정보 획득부(52), 계절 결정부(53), 재현지표 결정부(54) 및 조명 제어부(55)를 포함하여 본 발명의 생체리듬 유지 조명 제어 장치의 전반적인 동작을 제어한다.
시간 획득부(51)는 내부에 별도의 타이머를 구비하여 현재 시각 및 날짜를 계산하여 현재의 날짜 및 시각을 획득하거나, 통신부(40)를 통해 외부의 시스템, 서버, 장치 등 중 어느 하나로부터 날짜 및 시각 정보를 수신받아 획득한다.
기상정보 획득부(52)는 디스플레이수단 및 입력수단을 통해 기상정보를 획득하거나, 통신부(40)를 통해 기상서버에 접속하여 기상정보를 획득할 수도 있을 것이다. 그러나 장치의 특성상 사용자가 기상정보를 입력하도록 하는 것보다는 기상서버를 통해 자동 획득하도록 구성되는 것이 바람직할 것이다.
계절 결정부(53)는 상기 시간 획득부(51)에서 획득되는 날짜에 의해 계절을 결정하거나, 상기 기상정보 획득부(52)에서 획득된 기상정보에 의해 계절을 결정하거나, 시간 획득부(51)에서 획득되는 날짜 및 기상정보 획득부(52)에서 획득되는 기상정보 둘 모두에 의해 계절을 결정한다.
재현지표 결정부(54)는 상기 계절 결정부(54)에서 계절이 결정되면, 자연광 재현 DB(11)에서 결정된 계절 및 기상정보에 대응하는 일간 자연광 재현지표를 찾아 로딩하여 설정한다.
재현지표 결정부(54)는 기상정보 획득부(52)에서 획득되는 기상정보에 의해 기상이 변경되는 경우 해당 기상에 대응하는 다른 일간 자연광 재현지표로 변경하여 설정할 것이다.
조명 제어부(55)는 상기 재현지표 결정부(54)에서 결정된 일간 자연광 재현지표에 대응하는 조명 제어 정보를 상기 재현지표 DB(12)에서 로드하고, 상기 로드된 조명 제어 정보에 따라 광원부(20)를 제어하여 실내에 자연광을 재현시킨다.
상기 조명 제어부(55)는 일출 이후부터 일몰 이전까지 상기 일간 자연광 재현지표에 따라 상기 광원부를 제어하고, 일몰 이후부터 일출 이전까지의 야간에는 일간 자연광 재현지표의 마지막 구간(시간대)의 재현지표에 따라 상기 광원부(20)를 제어하되 상기 광원부(20)에서 조사되는 광원의 단파장이 12% 이하가 되도록 제어한다.
상기 조명 제어부(55)는 겨울철에는 도 3에서 나타낸 바와 같은 일간 자연광 재현지표를 기반으로 한 자연광 재현 조명 서비스를 제공한다. 도 3에서 나타낸 바와 같이 조명 제어부(55)는 겨울철 일출 시점부터 일몰 시점까지 시간 변화에 따라 자연광 재현지표를 기반으로 LED 조명, 즉 광원(21)의 광 특성을 조절한다. 겨울철 일간 자연광 재현지표의 일출부터 일몰 중에 일출 이후 색온도가 최저로 나타난 일출 40분 후(3,925K)부터 일몰 전 색온도가 최저로 나타난 일몰 50분 전(3,955K)까지 광원부의 조명 특성과 매칭 알고리즘을 사용하여 조명의 광 특성과 제어비율을 추출할 수 있을 것이다. 그리고 일몰 이후에는 단파장 비율이 최소치(12%)에 해당하는 제어비율을 추출하였다.
일간 자연광 재현지표를 기반으로 시간의 변화에 따라 색온도를 기준으로 LED 조명을 매칭한 결과 LED 조명의 색온도(CCT)는 약 3,900K~5,800K의 범위에서 일정하게 증감하며 자연광 광 특성의 하루 변화 패턴과 유사하게 제어되었고, 자연광 재현지표와 평균 12 K의 오차가 발생함을 알 수 있다. 그리고 단파장 비율(SWR)의 범위는 약 18% ~ 26 %로 일출 후 2시간에서 일몰 전 2시간 동안은 자연광의 단파장 비율과 유사하고, 그 외에 시간은 LED 조명의 단파장 비율이 약 6% 정도 높게 나타났으며 평균 3%의 오차를 보임을 알 수 있다. 따라서 LED 조명 서비스 결과 목표 조도 400±5lux를 유지하면서 시간 변화 따라 자연광의 광 특성과 부합하는 빛으로 서비스됨을 알 수 있다.
이렇게 추출된 제어비율에 따라 LED 조명을 제어하여 서비스한 결과 일출과 일몰대에는 상대적으로 색온도가 낮기 때문에 LED조명 빛이 붉은빛을 띠는 것을 알 수 있으며, 정오대로 갈수록 조명의 색이 푸른색을 띠는 것을 알 수 있다. 그리고 일몰 이후에는 조도는 일정하게 유지하면서 색온도는 3,116 K, 단파장 비율은 11.9 %로 서비스하여 자연광이 없는 시간에는 단파장 비율이 최저인 조명을 제공함을 알 수 있다.
본 발명의 생체리듬 유지 조명 제어 장치는 도 3과 같이 일간 시간대별로 자연광을 재현한 조명을 제공하므로, 도 4와 같이 사람들에게 편안함을 제공할 수 있을 것이다.
도 4는 본 발명에 의해 제공되는 자연광 재현 조명의 빛의 색온도에 대해 사람이 편안함을 느끼는 조도 영역을 'Uncomfortable', 'Comfortable', 'Retiring', 'Relaxing', 'Gathering', 'Studying'으로 구분하여 평가하는 Kruithof curve와 조명 빛의 분광 분포(SPD: Spectral Power Distribution)을 나타낸 것이다.
도 4에서 보이는 바와 같이 일출부터 일몰 동안 서비스된 조명 빛의 분광분포 데이터 중 피크파장은 455nm이고, 일출 이후부터 정오 시점까지 피크파장이 높아지고, 단파장 비율이 증가하고, 일몰시점에 가까워질수록 피크 파장이 낮아지며 단파장 비율이 감소하는 것을 알 수 있다. 그리고 일몰 이후 조명 빛의 분광분포 데이터의 피크파장은 605nm로 나타남을 알 수 있다.
자연광 재현 조명의 서비스 조명 빛을 Kruithof curve를 이용하여 평가한 결과 일출 40분 후부터 일몰 50분 전의 조명 빛은 'Gathering' 영역에 해당하고, 그 중에서 일출 40분 후, 일몰 50분 전 조명 빛은 'Relaxing'영역에 해당함을 알 수 있다. 그리고 정오의 조명 빛은 'Comfortable'영역과 'Studying'영역에 해당함을 알 수 있다. 일몰 이후의 조명 빛은 'Relaxing'영역에 해당한다. 즉, 자연광 재현 조명의 일출 직후, 일몰 직전 및 일몰 이후의 조명 빛은 편안한 휴식(Relaxing) 조명 환경을, 정오의 조명 빛은 학습(Studying) 조명 환경을 제공하고, 그 이외에 조명 빛은 모임(Gathering)에 적절한 조명 환경을 제공함을 알 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 생체리듬 유지 조명 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 우선 제어부(50)는 조명 구동 이벤트가 발생되는지를 모니터링한다(S111). 상기 조명 구동 이벤트는 스위치부(30)에 의해 발생될 수도 있고, 미리 설정된 시간에 자동 발생될 수도 있을 것이다.
조명 구동 이벤트가 발생되면 제어부(50)는 자체 타이머 및 통신부(40)를 통한 외부 시스템 중 어느 하나 이상으로부터 날짜 및 시간을 획득한다(S113).
날짜 및 시간이 획득되면 제어부(50)는 오늘 날짜로 이전에 로딩되어 설정된 일간 자연광 재현지표가 있는지를 판단한다(S115).
오늘 날짜로 설정된 일간 자연광 재현지표가 없으면 제어부(50)는 통신부(40)를 통해 기상청 기상서버(미도시)에 접속하여 기상정보를 획득하고(S117), 상기 획득된 날짜에 기반하여 계절을 결정한다(S119).
계절이 결정되고 기상정보가 획득되면 제어부(50)는 자연광 재현 DB(11)를 참조하여 계절 및 기상정보에 대응하는 일간 자연광 재현지표를 결정하고(S121), 결정된 일간 자연광 재현지표를 로딩하여 설정한다(S123).
일간 자연광 재현지표가 설정되거나 설정되어 있으면 제어부(50)는 로딩된 일간 자연광 재현지표를 적용하여(S125) 일간 자연광 재현지표의 시간대 이외의 시간인지를 판단한다(S127). 즉, 제어부(50)는 일몰 이후부터 일출 이전의 시간대인 야간인지를 판단한다.
야간이 아니면 제어부(50)는 로딩된 일간 자연광 재현지표에 따른 다채널의 광원부(20)를 제어하여 자연광 재현 조명을 제공한다(S129).
반면, 야간이면 제어부(50)는 야간모드를 설정하여 최소 자연광 재현모드에 따른 다채널의 광원부(20)를 제어하여 야간 모드 자연광 재현 조명을 제공한다. 상기 야간 모드 자연광 재현 조명이란 일간 자연광 재현지표의 일몰 전 마지막 시간대에 대응하는 자연광 재현 조명 제어를 수행하되 단파장 비율이 최소(12% 이하)가 되도록 제어된 조명이다.
제어부(50)는 조명 오프 이벤트가 발생될 때까지 주기적으로 시각을 획득하여 상술한 S127 내지 S131의 과정을 반복 수행하여 상기 자연광 재현 조명을 제공한다(S133, S135).
한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.
10: 저장부 11: 자연광 재현 DB
12: 재현지표 DB 20: 광원부
21: 광원(채널) 30: 스위치부
40: 통신부 50: 제어부
51: 시간 획득부 52: 기상정보 획득부
53: 계절 결정부 54: 재현지표 결정부
55: 조명 제어부

Claims (11)

  1. 계절 및 기상별 일간 자연광 재현지표를 정의하는 자연광 재현 DB 및 일간 자연광 재현지표별 조명 제어 정보를 정의하는 재현지표 DB를 포함하는 저장부;
    자연광 특성을 재현하기 위한 서로 다른 특성을 가지고 독립적 디밍 기능을 가지는 적어도 둘 이상의 광원을 포함하여 광원부; 및
    조명 구동 이벤트의 발생 시 현재의 날짜에 의한 계절 및 기상정보를 획득하고, 상기 자연광 재현 DB를 참조하여 획득된 계절 및 기상에 대응하는 일간 자연광 재현지표를 결정하고, 결정된 일간 자연광 재현지표에 대응하는 조명 제어 정보를 상기 재현지표 DB로부터 로드하여 상기 광원부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체리듬 유지 조명 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는,
    상기 서로 다른 특성을 가지는 4개의 광원으로 구성되고,
    상기 조명 제어 정보는,
    자연광의 특성을 재현할 수 있는 적어도 4개의 광원 각각에 대한 제어정보를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 조명 제어 정보의 4개의 광원 각각의 제어정보를 로드하여 해당하는 광원을 제어하는 것을 특징으로 하는 생체리듬 유지 조명 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    날짜 및 현재 시간을 획득하는 시간 획득부;
    기상정보를 획득하는 기상정보 획득부;
    상기 시간 획득부를 통해 획득된 날짜에 의해 계절을 결정하는 계절 결정부;
    상기 자연광 재현 DB를 참조하여 획득된 계절 및 기상에 대응하는 일간 자연광 재현지표를 결정하고, 결정된 일간 자연광 재현지표를 로딩하는 재현지표 결정부; 및
    결정된 일간 자연광 재현지표에 대응하는 조명 제어 정보를 상기 재현지표 DB로부터 로드하여 상기 광원부를 제어하는 조명 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체리듬 유지 조명 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 재현지표 결정부는,
    상기 기상정보 획득부를 통해 획득되는 기상정보가 변경되면 변경되는 기상정보에 대응하는 일간 자연광 재현지표를 상기 자연광 재현 DB에서 찾아 재설정하는 것을 특징으로 하는 생체리듬 유지 조명 제어 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    제3항에 있어서,
    상기 조명 제어부는,
    일출 이후부터 일몰 이전까지 상기 일간 자연광 재현지표에 따라 상기 광원부를 제어하고, 일몰 이후부터 일출 이전까지의 야간에는 일간 자연광 재현지표의 마지막 구간의 재현지표에 따라 상기 광원부를 제어하되 상기 광원부에서 조사되는 광원의 단파장이 12% 이하가 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 생체리듬 유지 조명 제어 장치.
  6. 제어부가 조명 구동 이벤트의 발생 시 현재의 날짜에 의한 계절 및 기상정보를 획득하는 정보 획득 과정;
    상기 제어부가 자연광 재현 DB를 참조하여 획득된 계절 및 기상에 대응하는 일간 자연광 재현지표를 결정하는 일간 자연광 재현지표 결정 과정; 및
    상기 제어부가 결정된 일간 자연광 재현지표에 대응하는 조명 제어 정보를 재현지표 DB로부터 로드하여 광원부를 제어하는 조명 제어 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 생체리듬 유지 조명 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 정보 획득 과정은,
    상기 제어부가 시간 및 날짜를 획득하는 시간 획득 단계;
    상기 제어부가 상기 날짜에 의해 계절을 결정하는 계절 결정 단계; 및
    상기 제어부가 통신부를 통해 외부 기상서버에 접속하여 기상정보를 수집하는 기상정보 수집단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체리듬 유지 조명 제어 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 일간 자연광 재현지표 결정 과정은,
    상기 획득된 날짜에 의해 오늘 날짜로 로딩되어 설정된 일간 자연광 재현지표가 존재하는지를 검사하는 일간 자연광 재현지표 설정 여부 판단 단계; 및
    일간 자연광 재현지표가 설정되어 있으면 설정된 일간 자연광 재현지표를 적용하고, 설정되어 있지 않으면 상기 제어부가 자연광 재현 DB를 참조하여 획득된 계절 및 기상에 대응하는 일간 자연광 재현지표를 결정하여 설정한 후 적용하는 자연광 재현지표 설정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체리듬 유지 조명 제어 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 조명 제어 과정은,
    상기 제어부가 결정된 일간 자연광 재현지표에 대응하는 조명 제어 정보를 재현지표 DB로부터 로딩하는 조명 제어 정보 획득 단계; 및
    상기 제어부가 상기 로딩된 조명 제어 정보에 따라 광원부를 제어하여 자연광을 재현하는 자연광 재현 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체리듬 유지 조명 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 조명 제어 정보는 4개의 광원 각각에 대한 제어정보를 포함하되,
    상기 자연광 재현 단계는,
    상기 제어부가 4개의 광원 각각에 해당하는 제어정보에 의해 해당 광원을 개별 제어하여 자연광을 재현하는 것을 특징으로 하는 생체리듬 유지 조명 제어 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 조명 제어 과정은,
    상기 제어부가 현재 시각이 상기 일간 자연광 재현지표의 일몰 시간 이후부터 일출 시간 이전의 시각인 야간인지를 판단하는 야간 판단 단계; 및
    상기 야간에는 일간 자연광 재현지표의 마지막 구간의 재현지표에 따라 상기 광원부를 제어하되 상기 광원부에서 조사되는 광원의 단파장이 12% 이하가 되도록 제어하는 야간 자연광 재현 단계를 더 포함하되,
    상기 제어부는 야간 판단 단계에서 현재 시각이 아니면 상기 자연광 재현 단계를 수행하고, 현재 시각이 야간인 것으로 판단되면 상기 야간 자연광 재현 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 생체리듬 유지 조명 제어 방법.
KR1020190079115A 2019-07-02 2019-07-02 생체리듬 유지 조명 제어 장치 및 방법 KR20210003391A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190079115A KR20210003391A (ko) 2019-07-02 2019-07-02 생체리듬 유지 조명 제어 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190079115A KR20210003391A (ko) 2019-07-02 2019-07-02 생체리듬 유지 조명 제어 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210003391A true KR20210003391A (ko) 2021-01-12

Family

ID=74129426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190079115A KR20210003391A (ko) 2019-07-02 2019-07-02 생체리듬 유지 조명 제어 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20210003391A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220114894A (ko) * 2021-02-09 2022-08-17 이경환 수면유도용 조명장치
KR20220132691A (ko) 2021-03-23 2022-10-04 주식회사 셀쿱스 LCoS를 이용한 환경오염 측정시스템

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101583624B1 (ko) 2013-05-02 2016-01-22 공주대학교 산학협력단 무창 공간을 위한 동적 조명제어 시스템

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101583624B1 (ko) 2013-05-02 2016-01-22 공주대학교 산학협력단 무창 공간을 위한 동적 조명제어 시스템

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220114894A (ko) * 2021-02-09 2022-08-17 이경환 수면유도용 조명장치
KR20220132691A (ko) 2021-03-23 2022-10-04 주식회사 셀쿱스 LCoS를 이용한 환경오염 측정시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI814977B (zh) 生物調光照明系統
US10471231B2 (en) Systems and methods for controlling environmental illumination
CN104938033B (zh) 照明设备和照明***
CN107596533B (zh) 一种健康光环境的调控***及方法
KR20180132961A (ko) 일정한 인지 밝기 및 컬러로 튜닝가능한 서카디안 조명을 제공하기 위한 장치, 방법 및 시스템
WO2018130403A1 (en) Lighting system that maintains the melanopic dose during dimming or color tuning
CN105377367A (zh) 非眼睛光生物学刺激
CA3147342A1 (en) Circadian optimized polychromatic light
KR20210003391A (ko) 생체리듬 유지 조명 제어 장치 및 방법
KR20220107565A (ko) 스마트 조명 제어 시스템 및 그 방법
JP2003334250A (ja) 照明装置および照明制御装置
JP2022530271A (ja) 輝度分布の決定
US11212890B2 (en) Dual-mode spectral dimming lighting system
Madias et al. Design and Development of a Sustainable Environmentally Friendly and Human Centric Luminaire
Bálský et al. Use of tunable white luminaires for biodynamic lighting
KR102344515B1 (ko) 실내 빛 환경의 제어에 의한 자연광 재현 조명 시스템 및 자연광 재현 조명 제어 방법
Zandi et al. Towards intelligent illumination systems: From the basics of light science to its application
KR102684908B1 (ko) 스마트 조명 제어 시스템 및 그 방법
WO2023112392A1 (ja) 発光装置
US20240215132A1 (en) Continuously adjusting biological illumination attributes
Guerry et al. Human Centric Lighting for the benefit of the elderly
Besenecker et al. Progress in modelling scene brightness
Koppel et al. A dynamic lighting system for workplaces deficient of daylight
Sequeira Improvement of health and well-being of human beings using tunable white LEDs
Madias et al. Methodology for the optimization of artificial lighting considering both visual and non-visual effects

Legal Events

Date Code Title Description
E601 Decision to refuse application