최근 조명환경은 사람의 생리 및 심리에 큰 영향을 미치는 중요한 요소로 인식되면서 한 공간에 일률적인 조명환경 제공을 지양하고 행위와 분위기에 따른 적절한 조명환경 변화를 추구하고 있다. 이를 위해 조도와 색온도 조절이 가능한 가변 색온도 LED 조명기구가 개발되고 있지만 이를 뒷받침할 수 있는 제어 알고리즘에 대한 개발은 미비한 상태이다. 제어 알고리즘이 확립되지 않은 가변 색온도 LED 조명시스템은 정확한 조도 및 색온도 조절이 불가능하여 건축공간에 부적합한 조명환경을 제공하며 특히 특정 색상의 상품을 돋보이게 하는 상점내의 색온도 연출에 있어 색보임의 불리함을 야기할 수 있다. 또한 제어 알고리즘 없이 사전 설정값에 의존한 가변 색온도 LED 조명 연출방식은 ...
최근 조명환경은 사람의 생리 및 심리에 큰 영향을 미치는 중요한 요소로 인식되면서 한 공간에 일률적인 조명환경 제공을 지양하고 행위와 분위기에 따른 적절한 조명환경 변화를 추구하고 있다. 이를 위해 조도와 색온도 조절이 가능한 가변 색온도 LED 조명기구가 개발되고 있지만 이를 뒷받침할 수 있는 제어 알고리즘에 대한 개발은 미비한 상태이다. 제어 알고리즘이 확립되지 않은 가변 색온도 LED 조명시스템은 정확한 조도 및 색온도 조절이 불가능하여 건축공간에 부적합한 조명환경을 제공하며 특히 특정 색상의 상품을 돋보이게 하는 상점내의 색온도 연출에 있어 색보임의 불리함을 야기할 수 있다. 또한 제어 알고리즘 없이 사전 설정값에 의존한 가변 색온도 LED 조명 연출방식은 조명기구 배치와 공간의 형태가 달라질 때마다 새로운 설정값을 계산해야하는 번거로움이 발생하며 사용자로 하여금 사용자가 원하는 조명환경을 쉽게 제어할 수 없게 된다는 큰 단점을 가지게 된다. 이 같은 문제점을 해결하기 위해 본 연구에서는 색온도가 서로 다른 두 백색 LED 램프를 조합하여 건축공간에 원하는 색온도 및 조도를 연출하는 두 램프의 조합비율 계산 알고리즘을 제안하였다. 본 연구는 다음과 같이 총 3차례 연구로 진행되었으며 본 연구에 앞서 색온도를 측정하고 계산하는 방법에 대한 연구를 선행하였다. 1) 광원의 색온도는 흑체 방사 색온도와 일치했을 때의 값으로 대부분 정확히 일치하지 않은 경우가 대부분이기 때문에 여러 가지 보정을 통해 가장 근사한 값인 상관색온도(CCT, Correlated Color Temperature)로 표현한다. 즉, 다양한 보정 방법에 따라 CCT값이 다르게 나타난다. 따라서 본 3차례의 연구에 앞서 형광램프와 백색 LED 램프를 대상으로 CCT를 측정하고 계산하는 방법에 대한 연구를 선행하였다. 2) 1차 연구는 3가지 색온도 조합비율 계산방법을 제시한 후 조명박스를 통해 3가지 방법 중 가장 오차율이 적은 방법을 선정하였다. 첫 번째 방법은 비례식을 통한 조합비율 계산방법이고 두 번째 방법은 첫 번째 방법에 조광단계에 따른 조도 및 색온도의 변화를 고려한 방법이며 세 번째 방법은 색온도를 계산하는 McCamy산출식에 조광단계에 따른 3자극치의 변화를 고려하여 조합비율을 계산하는 방법이다. 3) 1차 연구에서 제안된 알고리즘은 조명박스를 통해 얻어진 결과이기 때문에 특정 램프에 한정되며 조명기구의 특성 및 공간의 특성이 고려되지 않아 실제 공간에 적용하기에는 한계가 있다. 따라서 위의 사항들을 변수로 사용하여 평균조도를 계산하는 광속법을 1차 연구에서 제안한 제어 알고리즘에 적용하는 방안을 모색하였다. 이를 위해서 광속법의 결과값인 평균조도값과 1차 연구에서 제안한 제어 알고리즘의 변수로 사용되는 3자극치의 관계를 분석하는 연구가 요구되어 2차 연구 통해 이를 진행하였다. 4) 3차 연구는 2차 연구에서 개선된 제어알고리즘을 실제 공간에 적용해 목표값과 측정값을 비교함으로써 개선된 제어 알고리즘의 적용성을 평가하는 것이다. 3차 연구에서는 주문 제작된 가변 색온도 LED 조명기구의 특성상 광속법을 활용하기 위한 데이터가 부족하여 시뮬레이션을 통해 공간의 평균조도를 계산하였으며 건축공간의 평균조도 및 CCT 실측은 IES 평균조도 측정법을 활용하여 진행되었다. 본 연구에서 최종적으로 제안된 제어 알고리즘은 가변 색온도 LED 조명시스템의 컨트롤러에 적용되어 활용될 수 있을 것이다. 또한, 본 연구는 감성조명의 기본 연구가 되어 궁극적으로 건축물의 건강한 빛환경을 제공할 수 있을 것이다.
최근 조명환경은 사람의 생리 및 심리에 큰 영향을 미치는 중요한 요소로 인식되면서 한 공간에 일률적인 조명환경 제공을 지양하고 행위와 분위기에 따른 적절한 조명환경 변화를 추구하고 있다. 이를 위해 조도와 색온도 조절이 가능한 가변 색온도 LED 조명기구가 개발되고 있지만 이를 뒷받침할 수 있는 제어 알고리즘에 대한 개발은 미비한 상태이다. 제어 알고리즘이 확립되지 않은 가변 색온도 LED 조명시스템은 정확한 조도 및 색온도 조절이 불가능하여 건축공간에 부적합한 조명환경을 제공하며 특히 특정 색상의 상품을 돋보이게 하는 상점내의 색온도 연출에 있어 색보임의 불리함을 야기할 수 있다. 또한 제어 알고리즘 없이 사전 설정값에 의존한 가변 색온도 LED 조명 연출방식은 조명기구 배치와 공간의 형태가 달라질 때마다 새로운 설정값을 계산해야하는 번거로움이 발생하며 사용자로 하여금 사용자가 원하는 조명환경을 쉽게 제어할 수 없게 된다는 큰 단점을 가지게 된다. 이 같은 문제점을 해결하기 위해 본 연구에서는 색온도가 서로 다른 두 백색 LED 램프를 조합하여 건축공간에 원하는 색온도 및 조도를 연출하는 두 램프의 조합비율 계산 알고리즘을 제안하였다. 본 연구는 다음과 같이 총 3차례 연구로 진행되었으며 본 연구에 앞서 색온도를 측정하고 계산하는 방법에 대한 연구를 선행하였다. 1) 광원의 색온도는 흑체 방사 색온도와 일치했을 때의 값으로 대부분 정확히 일치하지 않은 경우가 대부분이기 때문에 여러 가지 보정을 통해 가장 근사한 값인 상관색온도(CCT, Correlated Color Temperature)로 표현한다. 즉, 다양한 보정 방법에 따라 CCT값이 다르게 나타난다. 따라서 본 3차례의 연구에 앞서 형광램프와 백색 LED 램프를 대상으로 CCT를 측정하고 계산하는 방법에 대한 연구를 선행하였다. 2) 1차 연구는 3가지 색온도 조합비율 계산방법을 제시한 후 조명박스를 통해 3가지 방법 중 가장 오차율이 적은 방법을 선정하였다. 첫 번째 방법은 비례식을 통한 조합비율 계산방법이고 두 번째 방법은 첫 번째 방법에 조광단계에 따른 조도 및 색온도의 변화를 고려한 방법이며 세 번째 방법은 색온도를 계산하는 McCamy산출식에 조광단계에 따른 3자극치의 변화를 고려하여 조합비율을 계산하는 방법이다. 3) 1차 연구에서 제안된 알고리즘은 조명박스를 통해 얻어진 결과이기 때문에 특정 램프에 한정되며 조명기구의 특성 및 공간의 특성이 고려되지 않아 실제 공간에 적용하기에는 한계가 있다. 따라서 위의 사항들을 변수로 사용하여 평균조도를 계산하는 광속법을 1차 연구에서 제안한 제어 알고리즘에 적용하는 방안을 모색하였다. 이를 위해서 광속법의 결과값인 평균조도값과 1차 연구에서 제안한 제어 알고리즘의 변수로 사용되는 3자극치의 관계를 분석하는 연구가 요구되어 2차 연구 통해 이를 진행하였다. 4) 3차 연구는 2차 연구에서 개선된 제어알고리즘을 실제 공간에 적용해 목표값과 측정값을 비교함으로써 개선된 제어 알고리즘의 적용성을 평가하는 것이다. 3차 연구에서는 주문 제작된 가변 색온도 LED 조명기구의 특성상 광속법을 활용하기 위한 데이터가 부족하여 시뮬레이션을 통해 공간의 평균조도를 계산하였으며 건축공간의 평균조도 및 CCT 실측은 IES 평균조도 측정법을 활용하여 진행되었다. 본 연구에서 최종적으로 제안된 제어 알고리즘은 가변 색온도 LED 조명시스템의 컨트롤러에 적용되어 활용될 수 있을 것이다. 또한, 본 연구는 감성조명의 기본 연구가 되어 궁극적으로 건축물의 건강한 빛환경을 제공할 수 있을 것이다.
CCT which is an important element affecting emotional feelings of workers in a space needs to be adequately changed according to the change of work atmosphere. To achieve this, the CCT tunable luminaire has been developed for appropriate CCT performance in the architectural space. However, developme...
CCT which is an important element affecting emotional feelings of workers in a space needs to be adequately changed according to the change of work atmosphere. To achieve this, the CCT tunable luminaire has been developed for appropriate CCT performance in the architectural space. However, development of the control algorithm to support the CCT tunable luminaire has been inadequate. The CCT tunable lighting system not based the control algorithm raises an onerous problem that setting values are calculated according to all scenes and has serious disadvantage that the users hardly adjust lighting environment which they want. Therefore, this study suggested control algorithm to calculate appropriate combination ratio for two different CCT LED lamps. To achieving the goal, three-rounds of experiment on the realization of target CCT and illuminance was progressed. Also, experiment on measurement and calculation methods of CCT had been progressed. 1) CCT calculations and measurement method were investigated by measuring tristimulus value of fluorescent lamps and white LED lamps for calculation and analysis. As a result, calculated CCT according to a light sources was different each other. Also, actual CCT was really different from CCT in specifications. Robertson method was inappropriate to calculate CCT of the white LED lamp. 2) First round of experiment assessed three different methods to calculate appropriate combination ratio for two different CCT LED lamps, and then measurements were conducted with calculated values from such methods in order to find the method of precise control of CCT with two different CCT white LED lamps. The appropriate method for realization of the target CCT with different CCT LED lamps has been identified by comparison between target CCT and measured CCT values. As a result, the third calculation method is the most appropriate to realize the target CCT with two different CCT LED lamps. 3) Control algorithm suggested first round of experiment can't be applied to architectural space because properties of luminaire and space weren't considered. To solve this problem, lumen method was applied to control algorithm suggested first round of experiment. To achieving the goal, second round of experiment analyzes tristimulus regression equations of the adjustable correlated color temperature luminaire according to distances between luminaire and measure point. As a result, illuminance values were in inverse proportion to distances, and the ratios of tristimulus X, Y, Z according to distances were nearly consistent. These results mean that if we know base tristimulus of luminaire, we expect tristimulus on work plane by calculating illuminance on work plane. 4) Third round of experiment estimates control algorithm suggested second round of experiment by comparing target values and measured values in the architectural space. Average of illuminance on work plane was calculated by comupter simulating. Illuminance and CCT on work plane were measured using IES method. As a result, illuminance average error ratio was about 4.2%, and CCT average error ratio was about 2.2%. If illuminance on work plane can be more precisely calculated, the target CCT and illuminance can be perfectly realized using control algorithm suggested in this study. CCT tunable lighting system based on control algorithm suggested in this study will lead to more suitable atmosphere and then enhance visual and emotional aspects of occupants in a luminous environment.
CCT which is an important element affecting emotional feelings of workers in a space needs to be adequately changed according to the change of work atmosphere. To achieve this, the CCT tunable luminaire has been developed for appropriate CCT performance in the architectural space. However, development of the control algorithm to support the CCT tunable luminaire has been inadequate. The CCT tunable lighting system not based the control algorithm raises an onerous problem that setting values are calculated according to all scenes and has serious disadvantage that the users hardly adjust lighting environment which they want. Therefore, this study suggested control algorithm to calculate appropriate combination ratio for two different CCT LED lamps. To achieving the goal, three-rounds of experiment on the realization of target CCT and illuminance was progressed. Also, experiment on measurement and calculation methods of CCT had been progressed. 1) CCT calculations and measurement method were investigated by measuring tristimulus value of fluorescent lamps and white LED lamps for calculation and analysis. As a result, calculated CCT according to a light sources was different each other. Also, actual CCT was really different from CCT in specifications. Robertson method was inappropriate to calculate CCT of the white LED lamp. 2) First round of experiment assessed three different methods to calculate appropriate combination ratio for two different CCT LED lamps, and then measurements were conducted with calculated values from such methods in order to find the method of precise control of CCT with two different CCT white LED lamps. The appropriate method for realization of the target CCT with different CCT LED lamps has been identified by comparison between target CCT and measured CCT values. As a result, the third calculation method is the most appropriate to realize the target CCT with two different CCT LED lamps. 3) Control algorithm suggested first round of experiment can't be applied to architectural space because properties of luminaire and space weren't considered. To solve this problem, lumen method was applied to control algorithm suggested first round of experiment. To achieving the goal, second round of experiment analyzes tristimulus regression equations of the adjustable correlated color temperature luminaire according to distances between luminaire and measure point. As a result, illuminance values were in inverse proportion to distances, and the ratios of tristimulus X, Y, Z according to distances were nearly consistent. These results mean that if we know base tristimulus of luminaire, we expect tristimulus on work plane by calculating illuminance on work plane. 4) Third round of experiment estimates control algorithm suggested second round of experiment by comparing target values and measured values in the architectural space. Average of illuminance on work plane was calculated by comupter simulating. Illuminance and CCT on work plane were measured using IES method. As a result, illuminance average error ratio was about 4.2%, and CCT average error ratio was about 2.2%. If illuminance on work plane can be more precisely calculated, the target CCT and illuminance can be perfectly realized using control algorithm suggested in this study. CCT tunable lighting system based on control algorithm suggested in this study will lead to more suitable atmosphere and then enhance visual and emotional aspects of occupants in a luminous environment.
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