KR100513144B1 - 발광다이오드의 풀칼라 조명 제어시스템 및 제어방법 - Google Patents

발광다이오드의 풀칼라 조명 제어시스템 및 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발광다이오드의 풀칼라 조명 제어시스템 및 제어방법에 관한 것으로, 특히 본 발명은 PC로부터 LED 구동용 LED 구동 프로그램 및 LED 구동 데이터를 다운로드 받아 전체 시스템을 총괄 제어하는 메인 컨트롤 박스; 및 메인 컨트롤 박스에 연결되어 있으며, 메인 컨트롤 박스로부터 인가되는 LED 구동 프로그램 또는 LED 구동 데이터를 통해 해당 LED를 구동시키는 다수개의 서브 컨트롤 박스로 이루어져 있다. 따라서, 본 발명에 의하면 다수개의 조명용 LED를 특정 지역(예컨대, 교량, 건축물 등)에 설치하고, 외부기기(예컨대, PC 또는 메인 컨트롤 박스 등)로부터 LED 구동 프로그램을 다운받아 저장하고 세팅된 LED 구동 프로그램에 따라 해당 LED를 구동시키고 LED 구동 데이터를 전송받아 해당 LED를 구동시킴으로써, 대규모의 조명 연출을 용이하게 구현할 수 있는 효과가 있다.

Description

발광다이오드의 풀칼라 조명 제어시스템 및 제어방법 { Method and system for controlling full color illumination of LED }
본 발명은 발광다이오드의 풀칼라 조명 제어시스템 및 제어방법에 관한 것으로, 특히 인테리어, 상품 진열, 교량, 건축물 등의 조명용 또는 디스플레이 연출용으로 사용되는 R, G, B LED를 사용 목적에 따라 원하는 색연출이 되도록 제어하고, 메인 컨트롤 박스와 서브 컨트롤 박스를 이용하여 대규모의 조명 연출을 용이하게 구현할 수 있는 발광다이오드의 풀칼라 조명 제어시스템 및 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 일반적으로, LED(Light Emitting Diode)는 빛을 발하는 반도체 소자인 발광다이오드를 말하는 것으로, 적색, 녹색, 청색 등의 다양한 색상으로 각종 전자제품류, 조명등, 디스플레이 용도 등에 사용되고 있다. 고휘도의 청색 LED가 실용화된 이래로, 이러한 청색 LED를 적색 LED 및 녹색 LED와 함께 집합 실장하여 LED 집합 램프를 구성하여 형광등 또는 백열등과 동일한 일반용의 조명기구로 응용할 수 있게 되었다. LED 집합 램프에 의한 조명기구는 수명이 길고 저소비전력 등 형광등 또는 백열등 등의 기존 조명기구에 비해 훨씬 유리한 점을 가지고 있다. 이러한 이점 중 하나는 조명광의 색을 자유롭게 변화시키는 것이 가능하여 교량, 건축물 등에 디스플레이 연출용으로 사용할 수 있다는 점이다. 또한, RGB 3원색의 LED군을 집합 실장하여 여러 가지 형태의 조명 램프를 구성하고, RGB LED군의 휘도를 색깔별로 가변하도록 제어함으로써 광범위하고 다채로운 조명광을 연출할 수 있다.
이러한 LED의 특징을 살려 LED를 광원으로서의 조명기구로 응용한 예로서, 공개특허 제2001-62712호(“조광식 LED 조명기구”)가 게재되어 있다. 공개특허 제2001-62712호(“조광식 LED 조명기구”)는 교류 전원으로부터 수전하여 광원으로서의 LED를 구동하는 것으로, 제어입력 발생수단 또는 리모컨 한 개의 조작 노브를 가변조작하는 것만으로 누구라도 간단하게 조명광을 조절할 수 있도록 구현된 것이다. 이하에서는 첨부된 도면에 의거하여 공개특허 제2001-62712호(“조광식 LED 조명기구”)에 대한 내부 구성 및 동작을 설명한다.
도 1은 종래의 조광식 LED 조명기구의 개략적인 회로 구성을 도시한 블록도이다. 이러한 LED 조명기구는 광원으로서의 LED 집합 램프부(11)를 구비한 본체(1)와 무선전송로를 통하여 본체(1)와 교신하는 리모트 컨트롤러(2)를 주요 구성요소로 하고 있다.
본체(1)의 집합 램프부(11)는 적색 LED군(11a), 녹색 LED군(11b) 및 청색 LED군(11c)이 집합 실장되어 구성되고, 적 · 녹 · 청이 잘 혼합된 조명광을 분산시킬 수 있도록 광자계(optical system)를 구성하고 있다. 전기적으로는 다수의 적색 LED, 녹색 LED, 청색 LED가 적절하게 직병렬 접속되어 각각 적색 LED군(11a), 녹색 LED군(11b), 청색 LED군(11c)을 구성하고 있다.
전원 플러그(12a)를 유효한 전원 콘센트에 접속하여 전원 스위치(12b)를 온시키면, 교류전원이 다이오드 브리지 정류회로(13a) 및 커패시터(13b)로 구성되는 전원교환부에 의해 정류 평활되어 직류전원으로 교환된다. 이러한 전원교환부의 출력에는 집합 램프부(11)를 구성하는 적색 LED군(11a), 녹색 LED군(11b) 및 청색 LED군(11c)이 각기 병렬로 접속되어 있다. 이와 같이 각색 각각에 구동회로가 접속되어 있는 것에 의해 각색의 LED군을 개별적으로 발광 구동시켜 구동계(driving system)가 구성되어 있다. 더욱이, 각색의 구동회로는 정전류형 드라이버(14a, 14b, 14c)와 레지스터(15a, 15b, 15c)와 비교기(16a, 16b, 16c)를 구비하고 동시에 카운터(17)를 통해서 발진회로(18)에 접속되어 있다.
본체(1)의 처리계(processing system)에서 중심적인 역할을 담당하는 구성요소는 메모리를 내장한 마이컴(19)이며, 마이컴(19)은 입력이 제어신호 수신부(110)에 접속됨과 동시에 출력이 버스(111)를 통하여 구동회로계에 각각 접속되어 있다. 리모트 컨트롤러(2)는 제어신호 수신부(110)에 제어신호를 송신한다.
리모트 컨트롤러(2)는 케이스 표면에 문자를 표시하는 액정표시부와 사용자가 입력동작을 할 수 있도록 하는 조작 입력부와, 조작 입력부로부터의 입력에 기초하여 본체(1)의 발광용의 제어신호를 IrDA 신호로서 본체(1)에 송신하는 제어신호 송신부와, 이러한 각부에 버스를 통해서 접속되어 이들을 통합 제어하는 마이컴을 구비하고 있다.
조작 입력부는 제1 제어입력 발생수단과 제2 제어입력 발생수단을 포함하며, 이들 제어입력 발생수단들은 사용자에 의해 조작되는 복수의 버튼 및 노브로 구성되고, 발광 조정을 위한 가변 저항 또는 로터리 인코더를 포함한다. 각각의 제어입력 발생수단들은 제1 계통의 제어입력 제어신호를 발생하고, 이들의 값은 소정의 범위 내에서 증감된다. 제1 제어입력 발생수단은 적색 LED군(11a), 녹색 LED군(11b) 및 청색 LED군(11c)의 휘도를 각기 개별적으로 제어하는 취지의 지시를 입력하여 색조 입력신호를 발생하는 수단이고, 제2 제어입력 발생수단은 LED 집합램프(15)의 휘도를 균등하게 제어하는 취지의 지시를 입력하여 광량 입력신호를 발생하는 수단이다.
이와 같이 구성된 종래의 조광식 LED 조명기구는 제1 계통의 제어입력 발생수단으로부터 발생되는 제어 입력신호의 값에 대응하여 LED 집합 램프부의 색조가 색도 좌표 상에 미리 정해진 일차곡선을 따라 연속적으로 변화하므로 제1 계통의 제어입력 발생수단을 가변 조작하는 것만으로 간단하게 빛을 조절할 수 있다. 또한, 제2 계통의 제어입력 발생수단을 설치함으로써, LED 집합 램프군의 휘도 단조의 조정을 각 색별 개별 조정과, 각 색을 동시에 균등하게 조정하는 것을 구분하여 사용할 수 있으므로 조명명광의 색조를 더욱 광범위하고 다채롭게 가변 조정할 수 있다. 더욱이, 제어입력 발생수단을 조명기구 본체와 일정 거리 이격된 리모트 컨트롤러에 설치함으로써 TV 리모컨을 조작하는 감각으로 간단하게 조명의 빛을 조절할 수 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 조광식 LED 조명기구는 사용자가 간단한 조작으로 LED의 조명을 조절할 수 있다는 장점이 있지만, 사용자가 원하는 목적에 따라 수동으로 일일이 조작해야 한다는 불편함이 있다. 또한, 종래의 조광식 LED 조명기구는 초기에 세팅된 프로그램으로만 LED 제어가 가능하고, 하나의 조광식 LED 조명기구에 연결된 LED 집합 램프부만을 제어하므로 다양한 조명 연출에 한계가 있다. 즉, 종래의 조광식 LED 조명기구는 소규모 LED 제어에는 적합하지만, 교량 등에 설치하여 대규모 디스플레이를 연출하는 용도로 사용하기에는 부적합하다.
본 발명은 상술한 여러 가지 문제점을 감안해서 이루어진 것으로, 본 발명의 제1 목적은 LED 구동 프로그램이 내장된 메인 컨트롤 박스와 서브 컨트롤 박스를 이용하여 서브 컨트롤 박스에 연결된 디스플레이 연출용 LED를 제어함으로써, 대규모 디스플레이 조명을 연출하기 위한 발광다이오드의 풀칼라 조명 제어시스템 및 제어방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 제2 목적은 자체 내장된 LED 구동 프로그램에 따라 디스플레이 연출용 LED를 제어하거나 메인 컨트롤 박스의 제어명령에 따라 각 서브 컨트롤 박스를 동시에 제어하여 소정의 목적에 맞는 디스플레이 조명을 연출하기 위한 발광다이오드의 풀칼라 조명 제어시스템 및 제어방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 제3 목적은 구동시키고자 하는 LED 구동 프로그램의 선택 및 동작을 무선 통신 방식(예컨대, 적외선 방식, 블루투스 방식 등)을 이용하여 메인 컨트롤 박스 및 서브 컨트롤 박스를 용이하게 실행시킬 수 있는 발광다이오드의 풀칼라 조명 제어시스템 및 제어방법을 제공하는 데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 PC로부터 LED 구동용 LED 구동 프로그램 및 LED 구동 데이터를 다운로드 받아 전체 시스템을 총괄 제어하는 메인 컨트롤 박스; 및 메인 컨트롤 박스에 연결되어 있으며, 메인 컨트롤 박스로부터 인가되는 LED 구동 프로그램 또는 LED 구동 데이터를 통해 해당 LED를 구동시키는 다수개의 서브 컨트롤 박스로 이루어져 있고, 메인 컨트롤 박스 및 서브 컨트롤 박스는 동작에 필요한 전원을 공급하는 전원공급부; 전원공급부에 연결되어 전원공급부로부터 인가되는 DC 전원을 소정 레벨의 DC 전원으로 변환하는 DC/DC 컨버터부; 키신호를 통해 LED 구동 방식을 선택하는 자동/수동 선택부; 저장된 LED 구동 프로그램 중 실행시키고자 하는 프로그램을 선택하는 프로그램 선택부; 구동에 필요한 클럭을 생성하여 지정된 경로로 인가하는 클럭 발진부; 설정된 동작을 초기 상태로 전환시키는 리셋부; DC/DC 컨버터부, 자동/수동 선택부, 프로그램 선택부, 클럭 발진부 및 리셋부에 연결되어 있으며, DC/DC 컨버터부로부터 전원을 인가받고 클럭 발진부로부터 구동용 클럭을 인가받아 동작을 개시하고, 인가되는 제어 입력신호에 따라 해당 동작을 수행하도록 각 구성요소를 총괄 제어하는 컨트롤러; 컨트롤러와 상호 연결되어 있으며, 컨트롤러의 제어명령에 특정 데이터를 저장하고, 저장된 데이터를 지정된 경로로 전달하는 메모리부; 컨트롤러에 연결되어 있으며, 컨트롤러로부터 인가되는 제어신호를 PWM(Pulse Width Modulation) 신호로 변환하는 데이터 디코더부; 컨트롤러에 연결되어 있으며, 컨트롤러로부터 인가되는 상태표시 제어신호에 따라 프로그램의 현재상태를 표시하는 프로그램 상태 표시부; 및 데이터 디코더부에 연결되어 있으며, 데이터 디코더부로부터 인가되는 PWM 신호에 의해 해당 LED를 구동시키는 LED 출력부를 포함하고, 메인 컨트롤 박스는 컨트롤러와 상호 연결되어 있으며, PC와 컨트롤러간의 데이터를 송수신하는 제1 데이터 통신부; 및 컨트롤러에 연결되어 있으며, 컨트롤러에서 서브 컨트롤 박스로 데이터를 송신하는 제2 데이터 통신부를 더 포함하고, 서브 컨트롤 박스는 메인 컨트롤 박스로부터 인가되는 데이터를 수신하는 제3 데이터 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 조명용 LED를 제어하여 원하는 조명을 연출하기 위한 발광다이오드의 풀칼라 조명 제어방법에 있어서, (a) 구동하고자 하는 LED의 색, 휘도, 동작시간 변화폭에 대한 정보를 포함하여 LED 조명을 연출하기 위한 LED 구동 프로그램 및 LED 구동 데이터를 설계하여 저장하는 단계와; (b) LED 구동 프로그램 및 LED 구동 데이터를 특정 데이터 통신방식에 의해 다운로드하여 저장하는 단계와; (c) LED 구동방식이 수동방식이고, LED 구동 프로그램 중 어느 하나의 프로그램에 대한 동작을 지시하는 입력 제어신호가 인가되면 해당 LED 구동 프로그램을 추출하여 연산 처리하는 단계와; (d) LED 구동방식이 자동방식이면 LED 구동 데이터를 지정된 형식으로 변환하여 지정된 경로로 전송하는 단계와; (e) 연산 처리된 데이터 또는 LED 구동 데이터를 PWM(Pulse Width Modulation) 신호로 변환시켜 해당 LED를 구동시키는 단계; 및 (f) LED 구동 프로그램 또는 LED 구동 데이터의 동작시간이 경과되지 않으면 현 상태를 유지하고, LED 구동 프로그램 또는 LED 구동 데이터의 동작시간이 경과되면 다음 LED 구동 프로그램 또는 LED 구동 데이터로 이동하여 (c) 내지 (e) 단계를 반복 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 발광다이오드의 풀칼라 조명 제어시스템 및 제어방법에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 풀칼라 조명 제어시스템(200)의 전체적인 구성도이다.
본 풀칼라 조명 제어시스템(200)은 전체 시스템을 총괄 제어하는 메인 컨트롤 박스(210)와, 메인 컨트롤 박스(210)로부터 LED 구동 프로그램 및 LED 구동 데이터를 다운로드 받아 자체 연결된 LED를 구동시키는 서브 컨트롤 박스(220, 230, 240)와, LED 구동 프로그램을 설계하여 메인 컨트롤 박스(210)로 인가하는 PC(250)로 이루어져 있다. 여기에서, LED 구동 프로그램은 수동 방식으로 LED를 구동시킬 때 사용하는 것이고, LED 구동 데이터는 자동 방식으로 LED를 구동시킬 때 사용하는 것으로 정의한다. LED 구동 프로그램 및 LED 구동 데이터에는 색, 휘도, 시간 변화폭 등이 설정되어 있어 원하는 색, 원하는 밝기, 원하는 시간폭으로 LED를 제어할 수 있도록 구현할 수 있다. 메인 컨트롤 박스(210)와 PC(250)간의 데이터 통신은 RS232C 전송방식을 사용하고, 메인 컨트롤 박스(210)와 서브 컨트롤 박스(220, 230, 240)간의 데이터 통신은 RS485 전송방식을 사용한다.
RS232C 방식은 데이터 단말을 물리적으로 연결하기 위한 데이터 통신의 표준규격으로서, 미국의 EIA(Electronic Industries Association)에 의해 규격화된 것이다. RS232C 방식은 데이터 단말기(DTE: Date Terminal Equipment)와 데이터 통신기(DCE: Data Communication Equipment) 사이의 전기적 특성, 기계적 특성, 인터페이스 회로의 기능 등을 규정하고 있다. 예컨대, DTE와 DCE 간의 인터페이스에 대한 전기적인 인수, 컨트롤 핸드쉐이킹, 전송속도, 신호 대기시간, 임피던스 인수 등을 정의한다.
RS485 방식은 EIA에 의해서 전기적인 사양이 규정되어 있으나 물리적인 코넥터 및 핀에 대한 사양은 아직 규정되어 있지 않다. RS485인 경우 RS232C처럼 양방향 통신(Full Duplex)이 아닌 반이중 방식(Half Duplex)만 지원하기 때문에 RS485의 모든 마스터는 TXD신호를 멀티포인트 버스에 접속 또는 단락시켜야 하고, RXD신호 역시 모드에 따라서는 접속, 단락의 제어를 하여야 한다. RS485에서는 에코(Echo) 모드와 논에코(Non Echo) 모드 두 가지가 있다.
도 3은 본 발명에 따른 메인 컨트롤 박스(300)의 내부 구성을 보여주는 블록도로서, 본 메인 컨트롤 박스(300)는 전원공급부(305), DC/DC 컨버터부(310), 자동/수동 선택부(315), 프로그램 선택부(320), 클럭 발진부(325), 리셋부(330), 메인 컨트롤러(335), 메모리부(340), 제1 데이터 통신부(345), 제2 데이터 통신부(350), 데이터 디코더부(355), 프로그램 상태 표시부(360) 및 LED 출력부(365)를 포함하여 구성되어 있다.
전원공급부(305)는 각 구성요소의 동작에 필요한 전원을 공급하는 역할을 수행하고, DC/DC 컨버터부(310)는 전원공급부(305)에 연결되어 전원공급부(305)로부터 인가되는 DC 전원을 소정 레벨의 DC 전원으로 변환하는 역할을 수행한다. 예컨대, 전원공급부(305)는 LED를 구동하기 위해 +24V를 공급하고, DC/DC 컨버터부(310)는 전원공급부(305)로부터 인가되는 +24V의 전원을 +5V의 전원으로 변환하여 해당 구성요소에 공급한다.
자동/수동 선택부(315)는 키신호를 통해 LED 구동 방식을 자동으로 할 것인지 수동으로 할 것인지를 선택하는 역할을 수행한다. LED 구동 방식에는 자동방식과 수동방식이 있으며, 자동방식은 메인 컨트롤 박스에서 실시간으로 LED 구동 데이터를 각 서브 컨트롤 박스로 전송하여 각 서브 컨트롤 박스에 연결된 LED를 구동하도록 제어하는 방식이고, 수동방식은 각 서브 컨트롤 박스에 저장된 LED 구동 프로그램에 의해 각 서브 컨트롤 박스에 연결된 LED를 구동하도록 제어하는 방식이다.
프로그램 선택부(320)는 저장된 LED 구동 프로그램 중 실행시키고자 하는 프로그램을 선택하는 것으로, 16진 스위치를 사용한다. 예컨대, LED 구동 프로그램은 16개까지 세팅할 수 있고, 각 LED 구동 프로그램에 고유 번호가 설정되어 있으므로 원하는 프로그램의 번호를 자유롭게 선택할 수 있다. 각 LED 구동 프로그램에는 색, 휘도, 시간 변화폭 등이 설정되어 있어 원하는 색, 원하는 밝기, 원하는 시간폭으로 LED를 제어할 수 있도록 구현할 수 있다.
클럭 발진부(325)는 후술하는 메인 컨트롤러(335)의 구동에 필요한 클럭을 생성하여 인가하는 역할을 수행하고, 안정적인 클럭을 생성하기 위해 크리스털 발진기를 사용한다. 리셋부(330)는 현재 구동 중인 모든 동작을 초기 상태로 전환시키는 역할을 수행한다.
메인 컨트롤러(335)는 DC/DC 컨버터부(310), 자동/수동 선택부(315), 프로그램 선택부(320), 클럭 발진부(325) 및 리셋부(330)에 연결되어 있으며, DC/DC 컨버터부(310)로부터 전원을 인가받고 클럭 발진부(325)로부터 구동용 클럭을 인가받아 동작을 개시하고, 인가되는 제어 입력신호에 따라 해당 동작을 수행하도록 각 구성요소를 통괄 제어하는 역할을 수행한다. 메인 컨트롤러(335)의 제어동작은 각 구성요소와 연계하여 상세하게 설명한다.
메모리부(340)는 메인 컨트롤러(335)와 상호 연결되어 있으며, 메인 컨트롤러(335)의 제어명령에 특정 데이터를 저장하고, 저장된 데이터를 지정된 경로로 전달하는 역할을 수행한다. 예컨대, 메모리부(340)에는 LED 구동 프로그램 및 프로그램 수행시 생성되는 각종 변수들이 저장되고, 메인 컨트롤러(335)의 추출명령에 따라 해당 데이터를 지정된 경로로 전송한다.
제1 데이터 통신부(345)는 메인 컨트롤러(335)와 상호 연결되어 있으며, PC와 메인 컨트롤러(335)간의 각종 데이터(예컨대, LED 구동 프로그램 등)를 송수신하는 역할을 수행한다. PC와 메인 컨트롤러(335)간의 데이터 전송방식은 RS232C 방식을 이용한다.
제2 데이터 통신부(350)는 메인 컨트롤러(335)에 연결되어 있으며, 메인 컨트롤러(335)에서 각 서브 컨트롤 박스로 각종 데이터(예컨대, LED 구동 프로그램, LED 구동 데이터 등)를 송신하는 역할을 수행한다. 각 서브 컨트롤 박스와 메인 컨트롤러(335)간의 데이터 전송방식은 RS485 방식을 이용한다.
데이터 디코더부(355)는 메인 컨트롤러(335)에 연결되어 있으며, 메인 컨트롤러(335)로부터 인가되는 제어신호를 PWM(Pulse Width Modulation) 신호로 변환하는 역할을 수행한다. 예컨대, 색 지정은 24비트로 표현할 수 있어 16만 칼라의 색을 지정할 수 있다.
프로그램 상태 표시부(360)는 메인 컨트롤러(335)에 연결되어 있으며, 메인 컨트롤러(335)로부터 인가되는 상태표시 제어신호에 따라 프로그램의 현재상태를 표시하는 역할을 수행한다. 프로그램 상태 표시부(360)는 LED를 사용하며, LED 구동 프로그램의 이상 여부를 외부로 표시하는 LED와, LED 구동 프로그램의 동작 여부를 표시하는 LED로 구현할 수 있다.
LED 출력부(365)는 데이터 디코더부(355)에 연결되어 있으며, 데이터 디코더부(355)로부터 인가되는 PWM 신호에 의해 해당 LED를 구동시키는 역할을 수행한다. LED 출력부(365)는 NOT 게이트, 구동 드라이브, LED를 포함하여 이루어져 있다. NOT 게이트를 통해 LED 출력부(365)의 회로를 보호하고, 구동 드라이브를 통해 낮은 레벨의 신호를 높은 레벨의 신호로 변환하여 해당 LED를 구동시킨다. 조명에 사용되는 LED는 0.1W용 90개 내지 120개 정도로 구현할 수 있으며, 연출하고자 하는 조명 방식에 따라 자유롭게 가변시킬 수 있다. 물론, LED의 종류도 설계자의 선택에 따라 자유롭게 선택할 수 있다. 또한, LED 출력부(365)에는 과부하 발생시 전원 공급을 차단하여 회로를 보호하는 퓨즈를 포함하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명에 따른 서브 컨트롤 박스(400)의 내부 구성을 보여주는 블록도로서, 본 서브 컨트롤 박스(400)는 전원공급부(405), DC/DC 컨버터부(410), 자동/수동 선택부(415), 프로그램 선택부(420), 클럭 발진부(425), 리셋부(430), 서브 컨트롤러(435), 메모리부(440), 제3 데이터 통신부(445), 데이터 디코더부(450), 프로그램 상태 표시부(455) 및 LED 출력부(460)를 포함하여 구성되어 있다.
메인 컨트롤 박스(300)와 서브 컨트롤 박스(400)의 구성은 데이터 통신 부분만 다르고 그 외는 모두 동일하므로 상이한 부분만 설명한다.
메인 컨트롤 박스(300)는 PC와 데이터를 교환하기 위한 제1 데이터 통신부(345)와 서브 컨트롤 박스(400)에 데이터를 송신하기 위한 제2 데이터 통신부(350)가 포함되어 있지만, 서브 컨트롤 박스(400)는 메인 컨트롤 박스(300)로부터 인가되는 데이터를 수신하기 위한 제3 데이터 통신부(345)만을 포함한다.
메인 컨트롤 박스(300)와 마찬가지로 서브 컨트롤 박스(400)도 LED 구동방식을 자동 또는 수동으로 설정할 수 있다. 자동방식의 경우, 메인 컨트롤 박스(300)로부터 인가되는 LED 구동 데이터를 실시간으로 전송받아 해당 LED를 제어하고, 수동방식의 경우, 기저장된 자체 LED 구동 프로그램에 의해 해당 LED를 제어할 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 서브 컨트롤 박스(400)는 RS485 방식으로 메인 컨트롤 박스(300)로부터 각종 데이터(예컨대, LED 구동 프로그램, LED 구동 데이터 등)를 전송받는다.
이하에서는, 본 발명에 따른 발광다이오드의 풀칼라 조명 제어시스템 및 제어방법에 대한 동작관계를 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명에 따른 발광다이오드의 풀칼라 조명 제어시스템에 대한 전체적인 동작을 설명하는 흐름도이며, 메인 컨트롤 박스와 서브 컨트롤 박스의 동작에 필요한 전원이 인가되고 클럭 발진부를 통해 메인 또는 서브 컨트롤러의 구동에 필요한 클럭이 생성되어 각 컨트롤러에 인가되었다고 가정한다.
먼저, 프로그래머는 LED 조명을 연출하기 위한 LED 구동 프로그램 및 LED 구동 데이터를 설계한다(S505). LED 구동 프로그램은 수동방식으로 LED를 제어하기 위한 것이고, LED 구동 데이터는 자동방식으로 LED를 제어하기 위한 것이다. LED 구동 프로그램 및 LED 구동 데이터에는 구동하고자 하는 LED의 색, 휘도, 동작시간 변화폭 등이 설정되어야 하며, 각 LED 구동 프로그램 및 LED 구동 데이터는 연출하고자 하는 조명 분위기에 따라 다수개 설계할 수 있다. 예컨대, 본 발명에서는 16개의 LED 구동 프로그램을 세팅할 수 있지만, 그 이상도 가능함은 물론이다. 특히, 각 LED 구동 프로그램의 동작시간을 설정함으로써, 해당 LED 구동 프로그램이의 동작시간 이후에 다른 LED 구동 프로그램을 가동시켜 주기적으로 세팅된 LED 구동 프로그램을 실행시킬 수 있다. 또한, LED 구동 데이터를 이용하여 실시간으로 각 서브 컨트롤 박스를 제어함으로써, 일정한 목적에 따른 LED 디스플레이 조명을 연출할 수 있다.
LED 구동 프로그램 및 LED 구동 데이터가 설계되면, 메인 컨트롤 박스는 해당 LED 구동 프로그램 및 LED 구동 데이터를 다운로드하여 메모리부에 저장시킨다(S510). LED 구동 프로그램 및 LED 구동 데이터는 일반적으로 PC에 설계되어 저장되어 있으므로 메인 컨트롤 박스의 제1 데이터 통신부를 통해 PC의 데이터(즉, LED 구동 프로그램 및 LED 구동 데이터)를 다운로드한다. PC와 메인 컨트롤 박스간의 데이터 통신은 직렬통신 중 하나인 RS232C 방식을 사용하는 것이 바람직하다. 메인 컨트롤 박스의 메인 컨트롤러는 제1 데이터 통신부를 통해 인가되는 데이터(즉, LED 구동 프로그램 및 LED 구동 데이터)를 메모리부에 저장하도록 제어한다.
다음에, 메인 컨트롤 박스는 서브 컨트롤 박스의 데이터 요청신호에 의해 LED 구동 프로그램을 해당 서브 컨트롤 박스로 전송하고, 해당 서브 컨트롤 박스는 전송된 LED 구동 프로그램을 다운로드하여 메모리부에 저장시킨다(S515). 메인 컨트롤 박스와 서브 컨트롤 박스는 RS485 방식을 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 서브 컨트롤 박스의 서브 컨트롤러는 제3 데이터 통신부를 통해 인가되는 데이터(즉, LED 구동 프로그램)를 메모리부에 저장하도록 제어한다.
각 컨트롤 박스의 컨트롤러는 LED 구동방식이 수동방식인가를 판단(S520)하여 수동방식이면 각 컨트롤러는 외부로부터 특정 LED 구동 프로그램의 동작을 지시하는 입력 제어신호가 인가되었는가를 판단(S525)하여 입력 제어신호가 없으면 대기하고, 입력 제어신호가 인가되면 메모리부로부터 해당 LED 구동 프로그램을 추출하여 연산 처리한다(S530). 상기 단계(S520)에서 LED 구동방식이 수동방식이 아니면(즉, 자동방식이면), 메인 컨트롤 박스는 LED 구동 데이터를 추출하여 지정된 형식(즉, RS485 데이터 형식)으로 변환하여 해당 서브 컨트롤 박스로 전송한다(S535).
다음에, 각 컨트롤러는 연산 처리된 데이터 또는 LED 구동 데이터를 데이터 디코더부로 전송하고, 데이터 디코더부는 각 컨트롤러(230)로부터 인가되는 데이터를 PWM(Pulse Width Modulation) 신호로 변환시킨다(S540). 변환된 PWM 신호는 LED 출력부로 인가되고, LED 출력부는 인가된 PWM 신호를 기초로 해당 LED를 구동시키고, 컨트롤러는 해당 LED 구동 프로그램의 동작상태를 외부로 표시한다(S545). 여기에서, LED 출력부는 PWM 신호를 NOT 게이트를 통해 반전시키고, 반전된 PWM 신호는 구동 드라이브에 의해 높은 레벨의 신호로 전환되어 해당 LED를 구동시킨다. 이 때, LED 출력부는 퓨즈를 포함시켜 과부하로 인한 LED 오작동을 미연에 방지하도록 설계하는 것이 바람직하다.
각 컨트롤러는 해당 LED 구동 프로그램 또는 LED 구동 데이터가 정상적으로 동작하는지를 판단(S435)하여 정상적으로 동작하지 않으면 오동작 상태를 외부로 표시하고(S555), 정상적으로 동작하면 해당 LED 구동 프로그램 또는 LED 구동 데이터의 동작시간을 체크하여 다음 LED 구동 프로그램 또는 LED 구동 데이터로 이동할 것인지를 판단한다(S560). 다음 LED 구동 프로그램 또는 LED 구동 데이터로 이동해야 한다고 판단되면 상기 단계(S520)로 진행하여 이후의 단계들을 반복 수행하고, 다음 LED 구동 프로그램 또는 LED 구동 데이터로 이동하지 않아도 된다고 판단되면 현 상태를 유지시킨다(S565).
다음에, 각 컨트롤러는 상기 단계(S555)에서 오작동 상태를 표시하거나 상기 단계(S565) 이후에 LED 구동 동작을 완료할 것인지를 판단(S570)하여 완료하지 않으면 상기 단계(S565)로 진행하여 이후의 단계들을 반복 수행하고, LED 구동 동작을 완료하면 모든 처리과정을 종료한다.
전술한 실시예는 키신호 입력방식이 버튼 방식으로 이루어진 것을 예시하였지만, 키신호 입력방식을 무선 방식으로 구현할 수 있음은 물론이다. 이를 구현하기 위해서는 각 컨트롤 박스에 무선 통신부를 부가시키면 된다. 무선 통신부는 외부 단말기(예컨대, 리모컨)로부터 전송되는 무선 신호를 수신받아 처리 가능한 제어 입력신호로 변환하여 각 컨트롤러로 전달하는 역할을 수행한다. 무선 방식에는 적외선 방식, 블루투스 방식 등이 사용될 수 있으며, 무선 방식을 이용함으로써 용이하게 원하는 동작을 지시할 수 있다. 예를 들어, 온/오프 동작, LED 구동방식의 자동/수동 선택, 동작시키고자 하는 LED 구동 프로그램 선택, 리셋 동작 등을 무선 방식으로 처리할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 적외선 방식, 블루투스 방식 등은 본 기술분야의 당업자에게 널리 공지된 기술이므로 여기에서는 더 이상 상세하게 설명하지 않는다.
이상의 설명은 하나의 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며 첨부한 특허청구범위 내에서 다양하게 변경 가능한 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소의 형상 및 구조는 변형하여 실시할 수 있는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 발광다이오드의 풀칼라 조명 제어시스템 및 제어방법에 의하면, 다수개의 조명용 LED를 특정 지역(예컨대, 교량, 건축물 등)에 설치하고, 외부기기(예컨대, PC 또는 메인 컨트롤 박스 등)로부터 LED 구동 프로그램을 다운받아 저장하고 세팅된 LED 구동 프로그램에 따라 해당 LED를 구동시키고 LED 구동 데이터를 전송받아 해당 LED를 구동시킴으로써, 대규모의 조명 연출을 용이하게 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 각 LED 구동 프로그램 및 LED 구동 데이터에 구동하고자 하는 LED의 색, 휘도, 동작시간 등에 관한 정보를 포함시켜 원하는 색, 원하는 밝기, 원하는 동작시간으로 해당 LED를 제어하여 원하는 조명 분위기에 맞게 조명연출을 수행하고, LED 구동방식을 자동 또는 수동으로 설정하도록 구현하여 다양한 조명연출을 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, LED 구동방식(자동/수동)의 선택, 구동시키고자 하는 LED 구동 프로그램의 선택 및 동작을 무선 통신 방식(예컨대, 적외선 방식, 블루투스 방식 등)을 이용하여 용이하게 실행시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 조광식 LED 조명기구의 개략적인 회로 구성을 도시한 블록도이고,
도 2는 본 발명에 따른 풀칼라 조명 제어시스템의 전체적인 구성도이고,
도 3은 본 발명에 따른 메인 컨트롤 박스의 내부 구성을 보여주는 블록도이고,
도 4는 본 발명에 따른 서브 컨트롤 박스의 내부 구성을 보여주는 블록도이고,
도 5는 본 발명에 따른 발광다이오드의 풀칼라 조명 제어시스템에 대한 전체적인 동작을 설명하는 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
200...풀칼라 조명 제어시스템
210, 300...메인 컨트롤 박스
220, 230, 240, 400...서브 컨트롤 박스
250...PC

Claims (6)

  1. PC로부터 LED 구동용 LED 구동 프로그램 및 LED 구동 데이터를 다운로드 받아 전체 시스템을 총괄 제어하는 메인 컨트롤 박스; 및
    상기 메인 컨트롤 박스에 연결되어 있으며, 상기 메인 컨트롤 박스로부터 인가되는 상기 LED 구동 프로그램 또는 LED 구동 데이터를 통해 해당 LED를 구동시키는 다수개의 서브 컨트롤 박스;를 포함하며,
    상기 메인 컨트롤 박스 및 서브 컨트롤 박스는, 전원공급부; 상기 전원공급부로부터 인가되는 DC 전원을 소정 레벨의 DC 전원으로 변환하는 DC/DC 컨버터부; 키신호를 통해 LED 구동 방식을 선택하는 자동/수동 선택부; 저장된 LED 구동 프로그램 중 실행시키고자 하는 프로그램을 선택하는 프로그램 선택부; 구동에 필요한 클럭을 생성하는 클럭 발진부; 설정된 동작을 초기 상태로 전환시키는 리셋부; 상기 DC/DC 컨버터부로부터 전원을 인가받고 상기 클럭 발진부로부터 구동용 클럭을 인가받아 동작을 개시하고, 인가되는 제어 입력신호에 따라 상기 자동/수동 선택부, 프로그램 선택부 및 리셋부의 작동을 제어하는 컨트롤러; 상기 컨트롤러의 제어명령에 의해 특정 데이터를 저장하는 메모리부; 상기 컨트롤러로부터 인가되는 제어신호를 PWM(Pulse Width Modulation) 신호로 변환하는 데이터 디코더부; 상기 컨트롤러로부터 인가되는 상태표시 제어신호에 따라 프로그램의 현재상태를 표시하는 프로그램 상태 표시부; 및 상기 데이터 디코더부로부터 인가되는 상기 PWM 신호에 의해 해당 LED를 구동시키는 LED 출력부;를 포함하되,
    상기 메인 컨트롤 박스는, 상기 PC의 데이터를 상기 컨트롤러로 송수신하는 제1 데이터 통신부; 및 상기 제1 데이터 통신부에 의한 상기 컨트롤러의 데이터를 상기 서브 컨트롤 박스로 송신하는 제2 데이터 통신부;를 더 포함하고,
    상기 서브 컨트롤 박스는, 상기 메인 컨트롤 박스의 상기 제2 데이터 통신부에서 인가되는 데이터를 수신하는 제3 데이터 통신부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 풀칼라 조명 제어시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 메인 컨트롤 박스 및 서브 컨트롤 박스는
    외부 단말기로부터 전송되는 무선 신호를 수신받아 처리 가능한 제어 입력신호로 변환하여 상기 컨트롤러로 전달하는 무선 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 풀칼라 조명 제어시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 PC와 메인 컨트롤 박스는 RS232C 방식으로 데이터를 교환하고, 상기 메인 컨트롤 박스와 서브 컨트롤 박스는 RS485방식으로 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 풀칼라 조명 제어시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 LED 출력부는
    회로를 보호하기 위한 NOT 게이트 및 낮은 레벨의 신호를 높은 레벨의 신호로 변환하여 해당 LED를 구동시키는 구동 드라이브를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 풀칼라 조명 제어시스템.
  5. 조명용 LED를 제어하여 원하는 조명을 연출하기 위한 발광다이오드의 풀칼라 조명 제어방법에 있어서,
    (a) 구동하고자 하는 LED의 색, 휘도, 동작시간 변화폭에 대한 정보를 포함하여 LED 조명을 연출하기 위한 LED 구동 프로그램 및 LED 구동 데이터를 설계하여 저장하는 단계;
    (b) 상기 LED 구동 프로그램 및 LED 구동 데이터를 특정 데이터 통신방식에 의해 다운로드하여 저장하는 단계;
    (c) LED 구동방식이 수동방식이고, 상기 LED 구동 프로그램 중 어느 하나의 프로그램에 대한 동작을 지시하는 입력 제어신호가 인가되면 해당 LED 구동 프로그램을 추출하여 연산 처리하는 단계;
    (d) LED 구동방식이 자동방식이면 상기 LED 구동 데이터를 지정된 형식으로 변환하여 지정된 경로로 전송하는 단계;
    (e) 연산 처리된 상기 데이터 또는 상기 LED 구동 데이터를 PWM(Pulse Width Modulation) 신호로 변환시켜 해당 LED를 구동시키는 단계; 및
    (f) 상기 LED 구동 프로그램 또는 LED 구동 데이터의 동작시간이 경과되지 않으면 현 상태를 유지하고, 상기 LED 구동 프로그램 또는 LED 구동 데이터의 동작시간이 경과되면 다음 LED 구동 프로그램 또는 LED 구동 데이터로 이동하여 상기 (c) 내지 (e) 단계를 반복 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 풀칼라 조명 제어방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 단계는,
    스위치를 이용하여 직접 지정하는 방식과 무선 단말기를 이용하여 무선으로 지정하는 방식 중 적어도 어느 하나의 방식으로 상기 입력 제어신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 풀칼라 조명 제어방법.
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