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KR101649575B1 - 동물에 적응된 조명 방법 및 시스템 - Google Patents

동물에 적응된 조명 방법 및 시스템 Download PDF

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KR101649575B1
KR101649575B1 KR1020117009201A KR20117009201A KR101649575B1 KR 101649575 B1 KR101649575 B1 KR 101649575B1 KR 1020117009201 A KR1020117009201 A KR 1020117009201A KR 20117009201 A KR20117009201 A KR 20117009201A KR 101649575 B1 KR101649575 B1 KR 101649575B1
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마우리스 에이. 에이치. 돈너스
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코닌클리케 필립스 엔.브이.
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Abstract

인간의 활동을 위한 조명을 제공하기에 적합한 광을 방출하는 단계(101); 동물(6)의 존재를 나타내는 동물 지시 신호(7)를 검출하는 단계; 상기 검출된 상기 동물(6)의 존재에 응답하여 상기 광의 적어도 하나의 특성을 일시적으로 변경하는 단계(105)를 포함하는 조명 방법.

Description

동물에 적응된 조명 방법 및 시스템{ANIMAL-ADAPTED ILLUMINATION METHOD AND SYSTEM}
본 발명은 조명 방법 및 그 조명 방법을 실행하도록 조명 시스템을 제어하기 위한 제어 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 컴퓨터 프로그램 모듈에 관한 것이다.
현대 사회에서는, 야간과 같은 열악한 자연 조명 조건에서, 다양한 목적을 위해, 예를 들면 공공의 안전을 증진하기 위해, 교통 상황에서 안전을 향상시키기 위해 또는 야간에 옥외 작업(outdoor work)이 실시될 수 있게 하기 위해 인공 옥외 조명(artificial outdoor lighting)이 점점 더 많이 사용되고 있다.
비록 인간들에게 이익을 제공하기는 하지만, 많은 인공 옥외 조명은 동물들, 특히 야생 동물들에게 해로운 영향을 미칠 수 있다.
특히 어두컴컴한 때에 출현하는 및/또는 야행성의 동물들은 인공 조명에 부정적으로 반응하는 것으로 밝혀졌다. 다양한 영향들에 대한 개관은, Rich 및 Longcore에 의해 편집된 'The ecological consequences of artificial night lighting'이라는 책(Island Press, 2006, page 1-13)에 실려 있다.
인공 조명에 의해 영향을 받는 종들(species)의 하나의 특정한 예는 다양한 박쥐 종이다. 국가 및 국제 레드 리스트(red lists)에서 다루어지는, 대부분의 박쥐 종이 위험에 처해 있다고 생각된다. 그러므로 박쥐들은, 세계적인 레벨에서 국가적인 레벨까지, 다양한 조약 및 법률에 의해, 예를 들면, '본 협약'(Bonn Convention)으로도 알려진, 국제 박쥐 협정(Bats Agreement)에 의해 보호를 받는다.
박쥐들은 강한 조명을 피하는 것으로 알려져 있다. 그들의 보금자리 밖의 광 레벨이 너무 높을 경우, 그들은 나오려 하지 않고, 그들은 '잘' 비치는 지역들을 피할 것이고 풍경에서 연속적인 광의 띠(continuous band of light)를 형성하는 옥외 조명 램프들의 열들(rows)을 지나가지 않을 것이고, 이렇게 하여 생활 지역(living area)으로부터 사냥 지역(hunting area)으로의 경로를 차단하여, 박쥐들을 위한 이용 가능한 서식지를 심하게 제한할 수 있다.
다른 종들도 야간에 과도한 인공 옥외 조명에 의해 영향을 받을 것으로 예상된다.
그러나, 처음에 언급된 인공 조명의 긍정적인 면들 때문에, 야간에 옥외 인공 조명을 대폭적으로 감소시키는 것은 가능할 것으로 예상되지 않는다.
[발명의 개요]
종래 기술의 위에 언급된 및 다른 결점들에 비추어, 본 발명의 일반적인 목적은 광 출력 장치에 의해 출력된 광의 특성을 제어하기 위한 개선된 방법 및 장치, 및 특히 동물의 존재에 응답하여 출력 광의 특성의 제어를 가능하게 하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 이러한 및 다른 목적들은, 인간의 활동을 위한 조명을 제공하기에 적합한 광을 방출하는 단계; 동물의 존재를 나타내는 동물 지시 신호를 검출하는 단계; 상기 검출된 동물의 존재에 응답하여 상기 광의 적어도 하나의 특성을 일시적으로 변경하는 단계를 포함하는 조명 방법을 통하여 달성된다.
"인간의 활동을 위한 조명을 제공하기에 적합한 광"이라는 것은 주택가 거리, 마을 또는 도심의 보행자 인도, 자전거 길, 공원, 학교 운동장, 비상 차선(emergency lane), 및 공원 및 정원의 보도 등과 같은, 저속의 도시의 길들과 같은, 인간이 거주하는 다양한 환경들을 위한 충분한 조명을 제공하는 것으로 인지되는 광으로 이해되어야 한다. 예를 들면, 그 광은 길 조명을 위한 S-클래스들을 고수하는 조명 레벨들을 나타낼 수 있고, 이것은 광 레벨들이 유리하게는 10 럭스(lx)(클래스 S2)와 3 럭스(S5) 사이에 있다는 것을 의미한다. 실제로는, 중간 클래스 S4(5 럭스)가 종종 이용된다. 더욱이, 사용자 테스트에 의하면 많은 인간들이 누르스름한 광보다는 백색 광을 선호하는 것으로 나타난다.
"동물 지시 신호"는 동물의 존재를 나타내는 임의의 종류의 신호일 수 있다. 특히, 그 신호는 라디오 신호, 또는 광 신호와 같은, 전자기 신호, 지면을 통하여 전달될 수 있는 충격파 신호, 또는 음파 신호와 같은 압력 신호일 수 있다.
더욱이, "동물 지시 신호"는 방출된 신호에 응답하여 획득될 수 있거나, 또는 임의의 신호의 이전의 방출 없이 획득될 수 있다.
더욱이, 일시적으로 변경되는 방출된 광의 특성/특성들은, 광의 강도, 광의 주파수 분포, 광의 공간적 분포, 광의 변조(진폭 변조 및/또는 깜박임(flicker) 주파수), 광의 편광, 또는 그의 임의의 조합과 같은, 광의 임의의 적당한 특성들 중 하나 또는 몇 개의 특성일 수 있다.
본 발명은 동물의 존재를 검출하고 그에 응답하여 방출된 광의 적어도 하나의 특성을 일시적으로 변경하는 것에 의해 현대의 "인간" 사회에서의 효율적인 조명에 대한 욕구와 다양한 동물들의 자연 활동에 대한 제한된 영향 사이의 유익한 절충안이 달성될 수 있다.
검출되는 동물 지시 신호는 동물에 의해 발생된 신호일 수 있고, 이것은 그에 의하여 수동 검출기(passive detector)의 사용이 가능해지기 때문에 유리할 수 있다. (IR-방사와 같은) 전자기 신호 및 음파 신호를 포함하는, 다양한 유형의 신호들이 동물들에 의해 발생된다. 많은 동물들은 가청음 또는 초음파 형태의 특징적인 음파 신호들을 방출하는 것으로 알려져 있다. 초음파를 발생시키는 동물들의 예들은, 돌고래 및 고래와 같은, 특정한 해양 생물, 곤충, 설치류, 개구리, 새 및 박쥐 등이다.
동물에 의해 발생된 음파 신호를 검출함으로써, 동물들의 검출이 향상될 수 있다. 예를 들면, 새 또는 박쥐와 같은 작은 동물들의 검출이 향상될 수 있을 뿐만 아니라, 나무 또는 관목과 같은, 물체의 뒤와 같은, "안 보이는 곳에 있는"(out of sight) 동물들의 검출도 향상될 수 있다.
특히, 초음파 신호가 유리하게 검출될 수 있고, 그에 의해 적어도 일부 동물 종들의 결정이 매우 용이해질 수 있다. 더욱이, "잡음"의 양은 가청 주파수 범위에서보다는 초음파 레짐(ultrasonic regime)에서 일반적으로 더 낮고, 이것은 동물 지시 신호의 구별을 용이하게 한다.
하나의 실시예에 따르면, 상기 동물 지시 신호를 검출하는 단계는 신호를 획득하는 단계; 상기 신호를 동물의 존재를 나타내는 미리 결정된 특징들의 세트와 비교하는 단계; 및 상기 신호와 상기 미리 결정된 특징들의 세트 사이에 부합(match)이 있는 경우에, 상기 신호를 동물 지시 신호로서 분류하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 미리 결정된 특징들의 세트는 상기 신호를 동물 지시 신호로서 식별하기 위해 사용할 수 있는 임의의 특징을 포함할 수 있다.
단순한 예시적인 실시예에서 하나의 특징은 획득된 신호들의 하나 또는 몇 개의 특성들의 평균으로부터의 편차(variation)일 수 있다. 만약 현재 획득된 신호가 미리 결정된 값보다 더 많이 그것의 평균과 차이 나는 하나 또는 몇 개의 특성들을 갖는다면 "부합"이 일어날 수 있다. 그러한 특성들은, 예를 들면, 신호 주파수, 반복 주파수, 강도, 지속 기간, 분산(variance) 등을 포함할 수 있다.
예를 들면, 위에 언급된 또는 다른 특성들 중 하나 또는 몇 개의 특성들의 시간에 걸친 편차는 한 동물, 또는 동물들의 그룹에 대한 특징적인 패턴을 형성할 수 있다.
다른 예시적인 실시예에서, 상기 특징들의 세트는 특정한 동물 종들의 세트의 존재를 나타낼 수 있고; 상기 분류하는 단계는 상기 신호를 상기 특정한 동물 종들의 세트에 속하는 동물의 존재를 나타내는 동물 지시 신호로서 분류하는 단계를 포함할 수 있다.
하나의 구체적인 예에 따르면, 박쥐들의 접근 또는 존재는 특징적인 초음파 반향 정위(ultrasound echolocation)를 식별하는 것에 의해 검출될 수 있다. 초음파 반향 정위 신호들은 전형적으로 주기적인 주파수 스윕들(frequency sweeps)로 구성되고, 예를 들면, 각각은 2초 1초 길이 스윕(two seconds a one second long sweep)이고, 이것은 100kHz 내지 25kHz의 범위에 있을 수 있다. 그러한 특징적인 신호들의 전형적인 예들은 Raghuram 및 Marimutu의 "Donald Redfield Griffin, the discovery of echolocation"(Resonance, February 2005, pages 20-32)에 실려 있다.
다른 예에 따르면, 새들의 접근은 그들의 날개의 퍼덕거림에 의해 생성된 특징적인 초음파 신호들을 감지하는 것에 의해 검출될 수 있다.
더욱이, 상기 획득된 신호는 직접, 또는 상기 획득된 신호의 조절(conditioning) 후에, 상기 미리 결정된 세트 내의 특징(들)과 비교될 수 있다. 예를 들면, 상기 획득된 신호는 시간 도메인으로부터 주파수 도메인으로 변환될 수 있고, 및/또는 상기 신호의 주파수는 그것의 분석을 용이하게 하기 위해 다운컨버트(downconvert)될 수 있다.
동물 존재로 인한 변화하는 조명 특성들의 인간의 수용(acceptance)을 증가시키기 위해, 상기 방법은 상기 검출된 동물 종들/종들의 세트에 관한 정보를 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다. 그러한 정보는, 예를 들면, 이미지, 일반 정보, 음 표현 등을 포함할 수 있다.
물론, 표시된 정보는 실제로 존재하는 동물에 정확히 대응할 필요는 없다. 예를 들면, 그 정보는 종들의 그룹, 대안 종들 또는 관련 유형의 "속"(generic) 동물과 관련이 있을 수 있다.
동물의 존재 또는 접근의 검출에 응답하여 조명 광을 변경하는 간단한(straight-forward) 방법은 단순히 광의 강도를 변경하는 것일 수 있다. 접근하는 동물들을 쫓아버리고 그에 의해 그들의 자연 서식지를 감소시키지 않도록 광의 강도가 일시적으로 낮추어질 수 있다.
대안적으로, 동물들이 교통량이 많은 고속도로, 또는 공항 활주로와 같은, 그들에게 위험할 수 있는 환경들에 진입하는 것을 막기 위하여 광의 강도가 일시적으로 증가될 수 있다.
그러나, 동물의 종들에 관한 정보가 결정될 수 있을 때, 효율적인 조명에 대한 인간의 욕구와 특정한 동물(들)의 종들에 대한 광의 영향 사이의 보다 유리한 절충안을 달성하기 위해 광의 다른 특성들이 변경될 수 있다.
예를 들면, 특정한 동물 종들의 광수용체들(photoreceptors)의 스펙트럼 민감도(spectral sensitivities)에 관한 지식에 기초하여 광의 색점(color point)이 변경될 수 있다. 예를 들면, 적어도 일부 박쥐 종들에 관해서, 광수용체들의 스펙트럼 민감도는 짧은 파장 수용체에 대해서는 350 내지 520 nm 범위에 있는 최대치를 갖고 중간 파장 수용체에 대해서는 509 내지 565 nm 범위에 있는 최대치를 갖는다는 것이 알려져 있다. 또한 박쥐들의 활동의 24시간 주기의 리듬은 동일한 광수용체들에 의해 제어된다는 것이 알려져 있다(Joshi, J. Comp. Physiol. A (1985) 156:189-198, Winter et al. Nature, vol. 425, 9 October 2003, page 612-614; Wang et al., Mol. Biol. Evol. 21(2):295-302, 2004).
명백히, 다른 동물 종들에 대해서도 유사한 데이터가 입수될 수 있다.
더욱이, 광의 적어도 하나의 특성을 일시적으로 변경하는 단계는 조명된 지역 내의 예상되는 인간의 활동의 레벨에 따라서 미리 결정된 시간 기간들 내에서만 수행될 수 있다.
이런 식으로, 인간의 안전과 인공 조명이 동물들에 미치는 영향 사이의 절충안은 검출된 동물의 존재에 응답하여 광을 변경하는 것이 조명된 지역에서의 인간의 활동이 비교적 낮은 것으로 알려져 있는 시간 기간들에서만 일어나도록 스큐(skew)될 수 있다.
대안적으로, 또는 위에 설명된 수단과 공동하여, 인간의 활동(보행자, 자전거 타는 사람, 자동차 등)의 양을 결정하고 (인간의) 안전의 이유로 검출된 동물의 존재에 응답하여 광을 변경하는 것을 막기 위해 검출된 신호들이 분석될 수 있다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 위에 언급된 및 다른 목적들은 적어도 하나의 발광 장치 및 적어도 하나의 검출기에 연결 가능한 제어 장치를 통하여 달성되고, 상기 제어 장치는, 동물의 존재를 나타내는 미리 결정된 특징들의 세트를 저장하기 위한 메모리; 및 처리 회로를 포함하고, 상기 처리 회로는, 상기 검출기에 의해 검출된 신호를 획득하고; 상기 신호를 상기 미리 결정된 특징들의 세트와 비교하고; 상기 신호와 상기 미리 결정된 특징들의 세트 사이에 부합이 있는 경우에, 상기 신호를 동물 지시 신호로서 분류하고; 상기 동물 지시 신호에 응답하여 상기 발광 장치를 제어하여 그것에 의해 방출된 광의 적어도 하나의 특성을 일시적으로 변경하도록 구성된다.
상기 "처리 회로"는 하나 또는 몇 개의 마이크로프로세서들과 같은 하나 또는 몇 개의 전자 컴포넌트들의 형태로 제공될 수 있다.
본 발명의 본 제2 양태의 추가적인 변형들 및 효과들은 본 발명의 제1 양태와 관련하여 위에 설명된 것들과 충분히 유사하다.
더욱이, 본 발명에 따른 상기 제어 장치는 유리하게는 조명 시스템에 포함될 수 있고, 상기 조명 시스템은, 인간의 활동을 위한 조명을 제공하기에 적합한 광을 방출하기 위한 발광 장치; 및 동물의 존재를 나타내는 동물 지시 신호를 검출하기 위한 검출기를 더 포함한다.
상기 조명 시스템에서, 상기 제어 장치는 상기 검출기에 의해 검출된 신호들을 획득하기 위해 상기 검출기에 연결되고 상기 검출기에 의해 검출된 동물 지시 신호에 응답하여 상기 발광 장치를 제어하여 그것에 의해 방출된 광의 적어도 하나의 특성을 일시적으로 변경하기 위해 상기 발광 장치에 연결된다.
하나의 실시예에 따르면, 상기 검출기는 상기 동물에 의해 방출된 초음파 신호들을 검출하기 위한 초음파 검출기일 수 있다. 특히, 상기 검출기는 상기 동물에 의해 발생된 초음파 신호들을 검출하기 위한 수동 초음파 검출기일 수 있다.
상기 조명 시스템은 상기 제어 시스템에 연결되고 상기 제어 시스템에 의해 그것에 제공된 정보를 표시하도록 반응하는 디스플레이 유닛을 더 포함할 수 있다. 그러한 정보는, 예를 들면, 상기 검출된 동물 종들을 식별하는 정보일 수 있다.
상기 조명 시스템은 통합된 시스템일 수 있고, 또는 유선 또는 무선 링크, 또는 이들의 조합들과 같은 통신 수단에 의해 상호 연결된 개별 장치들의 형태로 제공될 수 있다.
더욱이, 상기 조명 시스템은 복수의 개별적으로 제어 가능한 발광 장치들 및 대응하는 복수의 검출기들을 포함할 수 있다. 이로써, 개별 발광 장치들은 결정된 동물의 존재에 응답하여 제어될 수 있다.
만약, 예를 들어, 상기 조명 시스템이, 박쥐들에 대한 비행 경로들을 효과적으로 차단하는, 비교적 높은 광 레벨들의 연속적인 띠를 형성하는, 발광 장치들의 열(row)을 포함한다면, 그 열 내의 소정 수의 발광 장치들만에 의해 방출된 광의 하나 또는 몇 개의 특성들을 변경하고, 이에 따라 상기 박쥐들이 그들의 여행을 계속할 수 있는 통로들('게이트들')을 생성하고, 이에 따라 그들의 서식지를 산산이 부수는(fragment)(분할하는) 부정적인 효과를 완화하는 것으로 충분할 수 있다.
추가로, 본 발명은 본 발명에 따른 상기 제어 장치에 포함된 처리 회로에서 실행될 때 본 발명에 따른 상기 방법의 단계들을 실행하도록 구성된 컴퓨터 프로그램 모듈을 제공한다.
본 발명의 이 양태들 및 다른 양태들은 이제 본 발명의 일반적으로 바람직한 실시예들을 나타내는 첨부 도면들에 관련하여 더 상세히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예들에 대한 예시적인 응용을 개략적으로 설명한다.
도 2는 제1 예시적인 조명 시스템을 개략적으로 설명하는 블록도이다.
도 3은 초음파 신호들이 검출되는 제2 예시적인 조명 시스템을 개략적으로 설명하는 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 방법의 실시예를 개략적으로 설명하는 순서도이다.
도 5a-d는 동물 지시 신호로서 신호를 분류하기 위한 예시적인 특징들을 개략적으로 설명한다.
도 6은 박쥐의 스펙트럼 민감도 함수를 개략적으로 설명하는 도이다.
도 7a-b는 색 공간에서의 스펙트럼 전력 분포 및 위치 각각에 관하여 색점의 변화를 개략적으로 나타낸다.
하기의 설명에서, 본 발명은 주로 박쥐의 존재를 나타내는 검출된 초음파 신호에 응답하여 조명 조건을 변경하도록 구성된 조명 시스템에 관련하여 설명된다.
이것은 충격파, 가청 범위의 음파 신호, 전자기 신호, 또는 그의 조합과 같은, 임의의 다른 유형의 신호를 감지하는 것에 의해 검출되었을 수 있는, 검출된 다른 동물들의 존재에 응답하여 조명 조건을 변경하도록 구성된 조명 시스템들에 동등하게 적용될 수 있는, 본 발명의 범위를 결코 제한하지 않는다는 것에 주목해야 한다.
도 1은 가로등들(1a-d)의 형태의, 복수의 조명 시스템들을 개략적으로 설명한다. 각 가로등은 초음파 검출기(2a-d), 발광 장치(3a-d) 및 제어 장치(미도시)를 포함한다.
통상은(동물의 존재가 검출되지 않을 때), 가로등에 포함된 발광 장치들(3a-d)은 가로등들(1a-d)이 위치하는 거리(4)를 따라 공공의 안전을 증진하기 위해 조명에 적합한 특성들(강도, 색점)을 갖는 광을 방출한다.
그러나, 박쥐(6)가 가로등들 중 하나(예를 들면, 1b)에 접근할 때, 박쥐(6)에 의해 방출된 초음파 신호(7)가 가로등(1b)의 검출기(3b)에 의해 검출된다. 박쥐(6)의 존재를 검출하면, 가로등(1b)의 제어 장치는, 도 6a-b에 관련하여 밑에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 박쥐(6)에 의해 인지되는 광의 강도를 감소시키기 위해 발광 장치(3b)에 의해 방출된 광의 적어도 하나의 특성을 변경하도록 발광 장치(3b)를 제어한다. 이로써, 박쥐(6)가 광에 의해 방해를 받아 다른 곳으로 방향을 바꾸는 것을 막을 수 있다.
조정된 가로등(1b)을 통과하는 마지막 박쥐의 통과에 이어 미리 결정된 시간 기간 후에, 제어 장치는 조명을 위해 적응된 광을 방출하는 것으로 되돌아가도록 가로등(1b)에 포함된 발광 장치(3b)를 제어한다.
이제 도 2의 블록도에 관련하여 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 조명 시스템의 일반적인 개요가 설명될 것이다.
도 2에는, 제어 장치(11), 검출기(12), 및 발광 장치(13)를 포함하는 조명 시스템(10)이 도시되어 있다. 제어 장치(11)는 메모리(14) 및 마이크로프로세서(15) 형태의 처리 회로를 포함하고, 마이크로프로세서(15)는 검출기(12) 및 발광 장치(13)에 연결된다. 도 2에 나타내어진 바와 같이, 마이크로프로세서(15)는 검출기(12) 이외의 다른 소스들로부터 추가적인 신호들을 획득할 수 있다. 그러한 소스들은, 예를 들면, 하나 또는 몇 개의 추가적인 검출기, 다양한 동물 특징들의 세트들을 포함하는 데이터베이스 또는 통신 네트워크일 수 있다. 더욱이, 제어 장치(11)는 새로운 소프트웨어의 다운로드 등을 가능하게 하는 인터페이스를 추가로 포함할 수 있다.
이제 도 3에 관련하여, 초음파 신호들이 검출되는, 조명 시스템(20)의 보다 구체적인 실시예가 설명될 것이다.
도 3에서, 초음파 센서(21)에 의해 초음파 신호(7)가 감지되고, 감지된 신호는 감지된 주파수 fs를 갖는 감지된 전기 신호 SS로 변환된다. (옵션의) 신호 증폭기(22)에서의 증폭에 이어, 신호 SS의 주파수 fs는 믹서(23)를 이용하여 다운컨버트되고, 믹서(23)에는 주파수 발생기(24)가 또한 연결되어 있다. 믹서(23)로부터의 출력은 중간 주파수 신호 SIF이다. 아날로그 중간 주파수 신호 SIF는 아날로그-디지털 컨버터(25)에 의해 디지털 신호로 변환되고, 아날로그-디지털 컨버터(25)의 출력은 마이크로프로세서(26)의 입력에 연결된다.
마이크로프로세서(26)에서, 상기 디지털화된 중간 주파수 신호는 마이크로프로세서(26)에 또한 연결되어 있는 메모리(27)에 저장된 특징들의 세트와 비교된다.
마이크로프로세서(26)는, 드라이버 회로들(28a-d)을 통해, 복수의 개별적으로 제어 가능한 광원들(29a-d)에 연결된다. 상기 디지털화된 신호와 메모리(27)에 저장된 동물 특징들 사이의 비교의 결과에 기초하여, 마이크로프로세서(26)는 광원들(29a-d)을 제어하여 그것에 의해 방출된 광의 하나 또는 몇 개의 특성들을 변경한다.
초음파 센서(21)는, 예를 들면, 적어도 40 kHz와 80 kHz 사이의 범위에서 민감하게 반응할 수 있는, 전형적인 피에조 기반(piezo-based) 초음파 센서일 수 있다. 더욱이, 초음파 센서(21)의 공간 민감도 특징들을 최적화하기 위해 초음파 센서(21) 상에 음파 반사 포물면 또는 원뿔 모양의 "음파 반사기"(sound reflector)가 설치될 수 있다.
광원들은, 예를 들면, 상이하게 채색된 발광 다이오드들(LED들)일 수 있고, 또는, 예를 들면, 저압 나트륨 램프, 형광 램프를 포함하는, 임의의 다른 종류의 제어 가능한 광원일 수 있다.
이제 도 4의 순서도에 관련하여, 도 1과 관련하여 설명된 예시적인 응용에 실질적으로 대응하는, 본 발명에 따른 방법의 실시예가 설명될 것이다.
비록 이 방법은 주로 도 3의 예시적인 조명 시스템에 관련하여 설명되지만, 본 발명에 따른 방법은 도 3에 도시된 조명 시스템의 특정한 실시예에 의해 결코 제한되지 않고, 본 발명의 조명 시스템의 다른 실시예들에 동등하게 적용될 수 있다는 것에 주목해야 한다.
제1 단계(101)에서, 인간의 활동을 위한 조명을 제공하기에 적합한 광이 방출된다. 그러한 광은 주택가 거리, 마을 또는 도심의 보행자 인도, 자전거 길, 공원, 학교 운동장, 비상 차선(emergency lane), 및 공원 및 정원의 보도와 같은, 저속의 도시의 길들과 같은, 환경들을 위한 것으로, 그 조명 레벨들은 바람직하게는 길 조명을 위한 S-클래스들을 고수할 수 있고, 이것은 광 레벨들이 유리하게는 10 럭스(lx)(클래스 S2)와 3 럭스(S5) 사이에 있을 수 있다는 것을 의미한다. 실제로는, 중간 클래스 S4(5 럭스)가 종종 이용된다. 더욱이, 사용자 테스트에 의하면 많은 인간들이 누르스름한 광보다는 백색 광을 선호하는 것으로 나타난다.
하나의 실시예에 따르면, 조명을 위한 백색 광은 유리하게는 도 3의 복수의 개별적으로 제어 가능한 광원들(29a-d)을 이용하여 달성될 수 있고, 이 광원들은, 예를 들면, 고전력 냉백색(cool white) LED들(예를 들면, 29a-b), 및 레드-오렌지(red-orange) LED들(예를 들면, 29c-d)의 형태로 제공될 수 있다.
백색 LED들(29a-b) 및 적색-오렌지색 LED들(29c-d)이 동등한 전력, 예를 들면, 1W이고, 백색 LED들(29a-b)은 최대 전력으로 구동되고 적색-오렌지색 LED들(29c-d)은 1/2 전력으로 구동된다고 가정할 때, 도 7a에서 플롯(71)으로 나타내어진 스펙트럼 전력 분포가 획득된다. 이 스펙트럼 전력 분포(71)는, 도 7b에서 색 공간 표현(75)으로 나타내어지는, 색점(x0, y0) = (0.452, 0.368)에 대응한다. 더욱이, 이러한 조명 설정들에 대하여 2450K의 상관된 색 온도 및 77의 연색성(color rendering) Ra가 획득된다.
이 기술의 숙련자에게 명백한 바와 같이, 위에 설명된 냉백색 및 적색-오렌지색 LED들의 조합은 단지 인간의 활동을 위한 조명에 적합한 광을 달성하기 위해 사용 가능한 단파장 및 장파장 광원들의 적합한 조합의 예일 뿐이다. 단파장 및 장파장 광원들의 많은 다른 조합들이 또한 사용될 수 있다. 적합한 단파장 광원들의 예들은 고압 나트륨 광원, 형광 광원 등을 포함할 수 있고, 장파장 광원들의 예들은 호박색 및 적색 LED들, 저압 나트륨 광원들, 황색 내지 적색으로 채색된 형광 광원들(예를 들면 MGM(Mn-doped Magnesium Fluor Germanate, Mg4GeO5 .5F:Mn) 또는 YOX(Eu-doped Yttrium Oxide, Y2O3:Eu)와 같은 형광체를 이용한 것)을 포함할 수 있다.
다시 도 4의 순서도로 돌아가서, 방법은 단계(102)로 진행하고, 여기서는 어떤 동물들에 의해 발생된 초음파 신호들을 감지하는 초음파 센서(21)(도 3)를 포함할 수 있는, 검출기를 이용하여 신호(6)가 획득된다.
도 3과 관련하여 위에 설명된 바와 같이 신호(6)의 획득 및 옵션의 조절에 이어, 단계(103)에서 신호는 적어도 하나의 동물 특징과 비교된다. 도 3에서 설명된 조명 시스템의 실시예에서, 비교는 마이크로프로세서(26)에서 행해진다.
획득된 신호들이 소위 박쥐 반향 정위(bat ecolocation)로부터 유래하는 경우의 특정한 사례에 대한 그러한 동물 특징들의 예들이 도 5a-d에서 설명된다. 이 특정한 예들은 Raghuram 및 Marimutu의 "Donald Redfield Griffin, the discovery of echolocation"(Resonance, February 2005, pages 20-32)로부터 인용되었다.
제1 특징은 도 5a의 그래프에 도시되어 있고, 여기서 곡선(51)은 박쥐(7)에 의해 발생된 초음파 버스트들(ultrasound bursts) 중 하나의 지속 기간 tb를 설명한다.
제2 특징은 도 5b의 그래프에 도시되어 있고, 여기서 곡선(52)은 박쥐(7)에 의해 발생된 초음파 버스트들 중 하나의 시간의 함수로서 주파수를 설명한다.
제3 특징은 도 5c의 그래프에 도시되어 있고, 여기서 곡선(53)은 박쥐(7)에 의해 발생된 초음파 버스트들 중 하나의 주파수의 함수로서 진폭을 설명한다.
마지막으로, 제4 특징은 도 5d의 그래프에 도시되어 있고, 여기서 곡선 부분들(54a-c)은 박쥐(7)에 의해 발생된 연속적인 초음파 버스트들 사이의 시간 기간 ti를 설명한다.
도 4에서 설명된 방법의 단계(103)에서 수행되는 비교에 이어, 방법은 단계(104)로 진행하고, 여기서는 동물이 존재하는지가 결정된다.
획득된 신호(6)를 위에 설명된 특징들 중 어느 하나 또는 몇 개의 특징과 비교하고 획득된 신호가 저장된 특징들에 충분히 가까운 대응하는 특성들을 갖는 것을 결정하는 것에 의해, 획득된 신호(6)는 동물 지시 신호로서 분류될 수 있다. 이 경우에, 획득된 신호와 도 5a-d에서 도시된 특징들 중 하나 또는 몇 개의 특징 사이에 부합을 발견하는 경우에, 획득된 신호(6)는 박쥐(7)의 존재를 나타내는 것으로 분류될 수도 있다.
"충분히 가까운"(sufficiently close)이라는 것은 응용에 따라 및 원하는 확실성의 레벨에 따라 달라질 수 있다. 이러한 종류의 트레이드-오프는 이 기술의 숙련자에게 잘 알려져 있다.
만약 단계(104)에서 박쥐가 존재하지 않는 것이 결정되면, 방법은 단계(101)로 되돌아가고 계속해서 조명을 위한 광을 방출한다.
한편, 만약 박쥐(7)와 같은 동물이 존재한다는 것이 결정되면, 방법은 방출된 광의 적어도 하나의 특성을 변경하기 위해 단계(105)로 진행한다.
냉백색 LED들(29a-b)(도 3) 및 적색-오렌지색 LED들(29c-d)(도 3)의 조합에 의해 광이 방출되는, 단계(101)와 관련하여 위에 설명된 예시적인 실시예에서 계속하여, 방출된 광의 특성들은 냉백색 LED들(29a-b)을 오프시키고 적색-오렌지색 LED들(29c-d)을 최대 전력으로 구동하는 것에 의해 변경될 수 있다.
결과로 생기는 변경된 광은 도 7a에서 곡선(72)에 의해 나타내어진 스펙트럼 전력 분포, 및 도 7b에서 나타내어진 변경된 색점(x1, y1) = (0.670, 0.330)을 가질 것이다.
만약 광원들(29a-d)이 곡선(71) 및 색점(x0, y0)에 의해 설명되는 상태에 있을 때 5 럭스의 광 레벨을 발생시키도록 구성된다면, 냉백색 LED들(29a-b)을 오프시키고 적색-오렌지색 LED들(29c-d)을 최대 전력으로 구동하는 것은 약 3 럭스를 전달할 것이고, 이것은 여전히 인간의 활동을 위한 조명을 위해 수용 가능할 수 있다.
그러나, 박쥐들(7)에 관해서, 박쥐 광수용체들의 스펙트럼 민감도는 짧은 파장 수용체에 대해서는 350 내지 520 nm 범위에 있는 최대치를 갖고 중간 파장 수용체에 대해서는 509 내지 565 nm 범위에 있는 최대치를 갖는다는 것이 알려져 있기 때문에, 인지되는 강도의 감소는 훨씬 더 극적일 것이다. 또한 박쥐들의 활동의 24시간 주기의 리듬은 동일한 광수용체들에 의해 제어된다는 것이 알려져 있다(Joshi, J. Comp. Physiol. A (1985) 156:189-198, Winter et al. Nature, vol. 425, 9 October 2003, page 612-614; Wang et al., Mol. Biol. Evol. 21(2):295-302, 2004).
도 6에서 곡선(61)에 의해 설명되는 바와 같이, 로그 스펙트럼 민감도(log spectral sensitivity)는 380 nm와 약 560 nm 사이에서 약 -10이다. 580에서, 로그 스펙트럼 민감도는 -10.7이다. 약 600 nm 이상에서, 로그 민감도는 -11보다 작다. 이것은 박쥐의 눈에 대해, 580 nm 주위의 파장을 갖는 광원들은 380 nm와 560 nm 사이에 방출하는 광원들보다 5배 덜 밝은 것을 의미한다. 600 nm보다 위에서, 그 차이는 10배 또는 그 이상이 된다.
따라서, 위에 설명되고 도 7a-b에서 설명된 바와 같은 조명 특성들의 변화는 박쥐(7)에 의해 인지된 광 강도를 8배 또는 그 이상 감소시킬 것이다.
이로써, 박쥐(7)는 조명 시스템(20)에 의해 방출된 광을 통하여 그의 비행을 계속할 수 있다. 동시에, 도 4에서 단계(105)로부터 단계(101)로 이어지는 라인에 의해 설명되는 바와 같이, 광은 인간의 활동을 위한 거의 최적의 조명으로부터 검출된 박쥐들의 통과를 허용하기 위해 약간 어둑해지고 색이 조정된 조명으로 단지 일시적으로 변경된다.
이 기술의 숙련자는 본 발명이 결코 바람직한 실시예들에 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 예를 들면, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 조명 시스템은 검출기(들), 발광 장치(들) 및 제어 장치(들)의 임의의 조합을 가질 수 있다. 예를 들면, 하나의 제어 장치가 단 하나의 검출기로부터의 입력에 기초하여 몇 개의 발광 장치들을 제어할 수 있고, 또는 하나의 제어 장치가 관련된 검출기로부터의 신호에 기초하여 복수의 발광 장치들 각각을 제어할 수 있다. 더욱이, 동물의 움직임이 걷는 것이든, 헤엄치는 것이든 또는 나는 것이든 간에 그 움직임을 나타내는 신호들과 같은, 동물에 의해 발생된 다른 신호들이 이용될 수 있다. 추가로, 검출하는 것은 생물 발광(bioluminescence)을 통하여 발생된 신호들을 검출할 수 있다.
어떤 수단들이 서로 다른 종속 청구항들에 기재되어 있다는 단순한 사실은 이러한 수단들의 조합이 유리하게 이용될 수 없다는 것을 암시하지 않는다. 청구항들 내의 임의의 참조 부호들은 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.

Claims (15)

  1. 조명 방법으로서,
    인간의 활동을 위한 조명을 제공하기에 적합한 광을 방출하는 단계(101);
    신호(7)를 획득하는 단계(102);
    상기 신호(7)를 동물(6)의 존재를 나타내는 미리 결정된 특징들의 세트와 비교하는 단계(103);
    상기 신호(7)와 상기 미리 결정된 특징들의 세트 사이에 부합(match)이 있는 경우에, 상기 신호(7)를 동물(6)의 존재를 나타내는 동물 지시 신호로서 분류하는 단계; 및
    검출된 상기 동물(6)의 존재에 응답하여 상기 광의 적어도 하나의 특성을 일시적으로 변경하는 단계(105)
    를 포함하고,
    일시적으로 변경하는 상기 단계(105)는 상기 동물(6)에 의해 인지된 광 강도가 감소되는 방식으로 상기 광의 색점(color point)을 일시적으로 변경하는 단계를 포함하는, 조명 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 동물 지시 신호(7)는 상기 동물(6)에 의해 발생된 음파 신호(acoustic signal)인 조명 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 음파 신호(7)는 초음파 신호인 조명 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 특징들의 세트는 특정한 동물 종들의 세트(set of animal species)의 존재를 나타내고; 상기 분류하는 단계는 상기 신호(7)를 상기 동물 종들의 세트에 속하는 동물의 존재를 나타내는 동물 지시 신호로서 분류하는 단계를 포함하는 조명 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 동물 종들의 세트에 관한 정보를 표시하는 단계를 더 포함하는 조명 방법.
  7. 삭제
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광의 상기 적어도 하나의 특성을 일시적으로 변경하는 상기 단계(105)는 조명된 지역 내의 예상되는 인간의 활동의 레벨에 따라서 미리 결정된 시간 기간들 내에서만 수행되는 조명 방법.
  9. 적어도 하나의 발광 장치(3a-d; 13; 29a-d) 및 적어도 하나의 검출기(2a-d; 12; 21)에 연결 가능한 제어 장치(11)로서,
    동물(6)의 존재를 나타내는 미리 결정된 특징들의 세트를 저장하기 위한 메모리(14; 27); 및
    처리 회로(15; 26)를 포함하고, 상기 처리 회로는,
    상기 검출기(2a-d; 12; 21)에 의해 검출된 신호를 획득하고;
    상기 신호를 상기 미리 결정된 특징들의 세트와 비교하고;
    상기 신호와 상기 미리 결정된 특징들의 세트 사이에 부합이 있는 경우에, 상기 신호를 동물 지시 신호로서 분류하고;
    상기 동물 지시 신호에 응답하여 상기 발광 장치(3a-d; 13; 29a-d)를 제어하여 그것에 의해 방출된 광의 적어도 하나의 특성을 일시적으로 변경하도록 구성되고,
    상기 처리 회로(15; 26)는 상기 동물(6)에 의해 인지된 광 강도가 감소되는 방식으로 상기 광의 색점을 일시적으로 변경하도록 구성되는, 제어 장치(11).
  10. 제9항에 있어서, 상기 특징들의 세트는 특정한 동물 종들의 세트의 존재를 나타내고; 상기 처리 회로(15; 26)는 상기 신호(7)를 상기 동물 종들의 세트에 속하는 동물(6)의 존재를 나타내는 동물 지시 신호로서 분류하도록 구성되는, 제어 장치(11).
  11. 삭제
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 처리 회로(15; 26)는 조명된 지역 내의 예상되는 인간의 활동의 레벨에 따라서 미리 결정된 시간 기간들 내에서만 상기 광의 상기 적어도 하나의 특성을 일시적으로 변경하도록 구성되는, 제어 장치(11).
  13. 조명 시스템(1a-d; 10; 20)으로서,
    인간의 활동을 위한 조명을 제공하기에 적합한 광을 방출하기 위한 발광 장치(3a-d; 13; 29a-d);
    동물(6)의 존재를 나타내는 동물 지시 신호(7)를 검출하기 위한 검출기(2a-d; 12; 21); 및
    상기 발광 장치(3a-d; 13; 29a-d) 및 상기 검출기(2a-d; 12; 21)에 연결되어, 상기 검출기(2a-d; 12; 21)에 의해 검출된 동물 지시 신호에 응답하여 상기 발광 장치(3a-d; 13; 29a-d)를 제어하여 그것에 의해 방출된 광의 적어도 하나의 특성을 일시적으로 변경하기 위한 제9항 또는 제10항에 따른 제어 장치(11)
    를 포함하는 조명 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 검출기는 상기 동물(6)에 의해 방출된 초음파 신호를 검출하기 위한 초음파 검출기(2a-d; 21)인 조명 시스템.
  15. 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서, 상기 컴퓨터 프로그램은 제9항에 따른 제어 장치(11)에 포함된 처리 회로에서 실행될 때 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 방법의 단계들을 수행하도록 구성된, 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
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