Abstract
Melatonin hormone involved in human's circadian rhythm adjustment sensitively responds to light's specific short wavelength ratio. A shift worker's circadian rhythm disturbance and sleep disorder are caused by the existing lighting conditions, whose short wavelength ratio is fixed. The life pattern of a shift worker changes irregularly because of irregular working hours and the same lighting environment; thus, his/her concentration is reduced. For such a reason, negative effects ensue to the detriment of healthy everyday life, including a high risk of accidents or having unsound sleep after leaving work. A smartphone-based wavelength control LED lighting system that targets shift workers and that can easily measure and control lighting suitable for wake-sleep cycle, according to working hours and closing hours, is proposed in this paper. First, after the light characteristics of LED lighting that changes depending on light control ratio are measured through the color sensor installed on the smartphone and the externally-linked Mini-Spectrometer, they are stored in the database. Based on the stored optical characteristics data, the measurement module and light control module are implemented. Lighting is offered using a control ratio having the maximum rate of short wavelength in consideration of the target illuminance, classified according to work type by identifying working hours as time when waking is required for shift workers. After a shift work leaves work, the amount of lighting is varied, using a control ratio having a minimum short wavelength rate so that a shift worker can enter the sleep state naturally.
인간의 생체리듬 조절에 관여하는 멜라토닌 호르몬은 빛의 특정 단파장 비율에 따라 민감하게 반응한다. 단파장 비율이 고정된 기존 조명 빛은 재실자 생체리듬 교란 및 수면장애 현상을 초래한다. 특히 교대근무자의 경우, 일정치 않은 근무시간과 항시 동일한 빛 환경으로 인해 생활패턴이 불규칙적으로 변화하여 집중력 저하로 사고 발생의 위험도가 높아지거나 퇴근 이후 숙면을 취하지 못하는 등 건강한 일상생활을 유지하는 데 부정적 영향을 초래한다. 본 논문에서는 교대근무자를 대상으로 근무 또는 퇴근 시점에 따라 각성 및 수면에 적합한 조명 빛을 손쉽게 계측 및 제어할 수 있는 스마트폰 기반의 파장 제어 가능한 LED 조명시스템을 제안한다. 먼저, LED 조명을 대상으로 조광제어비율에 따라 변화하는 조명 빛 특성을 스마트폰에 내장된 컬러센서 및 외부에 연동된 소형 스펙트로미터(Mini-Spectrometer)를 통해 계측한 후 데이터베이스에 저장하고, 저장된 광 특성 데이터를 기반으로 계측 모듈과 조명제어모듈을 구현한다. 교대근무자를 대상으로 시스템 처리 절차에 따라 '근무' 시간대에는 각성이 필요한 시점으로 파악하여 작업유형에 따라 분류한 목표조도를 고려하여 단파장 비율이 최대치인 제어비율로 서비스하고, '퇴근' 무렵에는 자연스럽게 수면 상태에 진입할 수 있도록 단파장 비율이 최소치인 제어비율로 조명 빛을 가변화한다.
