이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 다만, 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 잘 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 가급적 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 핵심을 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
한편, 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 첨부 도면을 통틀어 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조번호를 부여한다.
본 발명의 제1 실시예에 의한 발광다이오드의 디지털디밍을 이용한 해충 퇴 치 장치는 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명에 의한 발광다이오드의 디지털디밍을 이용한 해충 퇴치 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
본 발명의 제1 실시예에 의한 발광다이오드의 디지털디밍을 이용한 해충 퇴치 장치(100)는 발광다이오드(Light Emitting Diode; LED)를 이용하여 해충이 모여들지 않도록 퇴치하는 장치로, LED 광원부(10), 디밍부(20), 정전류 레귤레이터(30) 및 제어부(40)를 포함하여 구성되고, 전원공급회로(50), 입력부(60) 및 저장부(70)를 더 포함하여 구성된다.
LED 광원부(10)는 복수의 발광다이오드(미도시)가 직렬로 연결된 형태로 하나 또는 복수개로 구성된다. LED 광원부(10)가 복수개로 구성될 때에는 각각 병렬로 연결되는 것이 바람직하다. LED 광원부(10)를 구성하는 복수의 발광다이오드는 LED 백라이트 또는 조명용으로 사용되는 LED 광원이다.
디밍부(20)는 발광다이오드의 광출력을 제어하는 트랜지스터로, LED 광원부(10)에 직렬로 연결된다. 디밍부(20)는 제어부(40)로부터 수신한 디밍신호에 포함된 주파수로 복수의 발광다이오드를 온/오프 스위칭시킨다.
디밍신호에 포함되는 주파수는 해충이 싫어하는 주파수대로서 20 내지 27kHz인 것이 바람직하나 그 범위는 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 디밍부(20)는 제어부(40)로부터 20kHz의 디밍신호를 전달받으면 발광다이오드가 초당 20000번 온/오프 스위칭되도록 발광다이오드의 광출력을 제어한다.
정전류 레귤레이터(30)는 LED 구동 전용 정전류 IC 또는 전류 센싱 저항을 갖는 DC-DC converter 등으로 구성되어 출력전류를 임의의 전류로 조정할 수 있는 것으로, 디밍부(20)에 직렬로 연결되며 발광다이오드에 정전류를 공급하여 발광다이오드를 구동시킨다.
제어부(40)는 LED 광원부(10)를 온/오프 스위칭시키는 주파수가 포함되는 디밍신호를 생성하여 디밍부(20)에 전송한다. 이때, LED 광원부(10)를 온/오프 스위칭시키는 주파수는 입력부(60)를 통해 사용자로부터 직접 입력된 값일 수도 있고, 저장부(70)에 저장된 데이터베이스 중에 제어부(40)가 검색하여 추출한 주파수 값일 수도 있다.
제어부(40)는 마이크로프로세서로서, LED 광원부(10)를 온/오프 스위칭시키는 주파수에 해당하는 파형을 생성할 수 있다. 또는, 내부에 발진회로를 포함하는 LED 구동 IC의 외부에 커패시터 또는 저항을 연결하여 LED 광원부(10)를 온/오프 스위칭시키는 주파수에 대응되도록 발진시킬 수 있다. 제어부(40)가 디밍신호를 생성하는 방법은 이에 한정되지 않고, 다양한 방법이 사용될 수 있다.
이때, 제어부(40)는 펄스 폭 변조(Pulse With Modulation; PWM) 또는 펄스 주파수 변조(Pulse Frequency Modulation; PFM) 등의 방법을 통해 전원을 스위칭 제어하여 제어부(40)로부터 전달받은 디밍신호에 대응되는 주파수로 발광다이오드를 온/오프 스위칭시킬 수 있다.
한편, 전원공급회로(50)는 입력전압을 발광다이오드를 구동시키는 데 필요한 출력전압으로 승압/감압시키는 회로로서, 발광다이오드에 구동전압을 인가한다.
입력부(60)는 사용자의 입력신호를 입력받는 것으로, 발광다이오드의 디지털디밍을 이용한 해충 퇴치 장치(100)의 조작을 위한 복수의 키를 제공한다. 입력 부(60)로는 스위치, 버튼, 터치패드와 같은 포인팅 장치, 터치스크린 등의 입력장치가 사용될 수 있다. 예컨대, 사용자로부터 원하는 주파수를 입력받음으로써 발광다이오드가 사용자가 입력한 주파수로 온/오프 스위칭 될 수 있도록 한다.
또한, 저장부(70)는 퇴치하고자 하는 해충에 대응하여 그 해충을 퇴치할 수 있는 주파수, 그 해충이 활발히 활동하는 시간(계절 등) 등을 포함하는 데이터베이스이다. 제어부(40)는 저장부(70)에 저장된 데이터를 검색하여 사용 환경에 적합한 주파수를 추출할 수 있다.
따라서, 사용자가 일일이 주파수 값을 입력하지 않아도 저장부(70)에 저장된 데이터를 기반으로 자동으로 해당 시기에 활발히 활동하는 해충을 퇴치할 수 있는 주파수로 발광다이오드를 온/오프 스위칭시킬 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 의한 발광다이오드의 디지털디밍을 이용한 해충 퇴치 장치는 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 발광다이오드의 디지털디밍을 이용한 해충 퇴치 장치의 회로를 나타내는 도면이다.
LED 광원부(10)는 직렬로 연결된 복수의 발광다이오드(LED1 내지 LEDN)로 구성된다. LED 광원부(10) 전원공급회로(미도시)로부터 전원(Vsupply)를 인가받아 구동된다. LED 광원부(10)는 직렬로 연결된 디밍부(20)에 의해 광출력이 제어되어 온/오프 스위칭된다.
이때, 복수의 발광다이오드는 일반적으로 사용하는 발광다이오드로서 빛의 색상이 한정되지 않고, 복수의 발광다이오드가 서로 직렬로 연결되어 디밍부(20)에 의해 모두 동일한 주파수로 온/오프 스위칭된다. 예컨대, 디밍부(20)는 제어부(40)를 통해 20kHz라는 주파수(f1)가 포함되는 디밍신호를 입력받으면 복수의 발광다이오드 전체가 20kHz로 온/오프 스위칭되도록 제어한다.
따라서, 20kHz의 전자기파를 싫어하는 해충이 모여드는 것을 방지할 수 있다. 즉, 해충 퇴치를 위해 특정 파장 대역의 빛을 차단하거나, 사용하지 않으므로 사용자에게 불쾌감을 줄 염려가 없고, 농축 산업의 경우 농작물의 성장이나 가축에 나쁜 영향을 줄 위험이 없다.
이때, 발광다이오드가 백색광을 내는 발광다이오드라면 백색광이 1초에 20000번 온/오프 스위칭 되고, 노란색 빛을 내는 발광다이오드라면 노란색 빛이 1초에 20000번 온/오프 스위칭 된다. 20kHz는 매우 빠른 주기로 온/오프 스위칭되는 주파수이므로 사람들은 발광다이오드가 오프되는 것을 인지하지 못하나 해충들은 인지가 가능할 수 있으므로 해충이 모여드는 것을 방지할 수 있다.
이는 반도체 소자인 발광다이오드의 특성을 이용한 것으로 발광다이오드는 온/오프 스위칭의 제어를 빠르게 수행할 수 있다.
한편, 노란색 빛은 해충이 싫어하는 570 내지 600nm의 파장을 갖는 빛으로 노란색 빛을 방출하는 발광다이오드를 20kHz로 온/오프 스위칭시키면 빛의 색깔에 의한 해충 퇴치 및 전자기파의 주파수에 의한 해충 퇴치 효과를 모두 얻을 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 의한 발광다이오드의 디지털디밍을 이용한 해충 퇴치 장치는 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 3는 본 발명의 제2 실시예에 의한 발광다이오드의 디지털디밍을 이용한 해충 퇴치 장치의 회로를 나타내는 도면이다.
LED 광원부(110)는 직렬로 연결된 복수의 발광다이오드(LED1 내지 LEDN)로 구성된다. LED 광원부(110)에는 세 개의 디밍부(120)가 직렬로 연결된다.
제1 디밍부(120a)는 제어부(140)와 연결되어 주파수 1(f1)이 포함되는 디밍신호를 수신하여 발광다이오드를 주파수 1에 대응되는 빠르기로 온/오프 스위칭시킨다. 제2 디밍부(120b)는 제어부(140)와 연결되어 주파수 2(f2)가 포함되는 디밍신호를 수신하여 발광다이오드를 주파수 2에 대응되는 빠르기로 온/오프 스위칭시키고, 제3 디밍부(120c)는 제어부(140)와 연결되어 주파수 3(f3)이 포함되는 디밍신호를 수신하여 발광다이오드를 주파수 3에 대응되는 빠르기로 온/오프 스위칭시킨다.
디밍부(120)의 우측에 도시된 파형은 세 개의 디밍부(120a 내지 120c)에 각각 수신된 디밍신호에 포함되는 주파수를 나타낸다. 이와 같이 세 개의 디밍부(120a 내지 120c)는 발광다이오드를 각각 주파수 1 내지 3으로 온/오프 스위칭시킴으로써 발광다이오드에서 방출되는 빛은 주파수 1 내지 3이 모두 혼합된 주파수를 갖도록 온/오프 스위칭된다.
예컨대, 발광다이오드는 가장 큰 파형인 주파수 3에 해당하는 주파수를 갖도록 빛이 방출되는 동시에 파형의 내부를 살펴보면 주파수 2와 주파수 1이 포함되어 있다.
즉, LED 광원부(110)를 하나만 사용하면서 LED 광원부(110)에 복수의 디밍부(120)를 직렬로 연결하여 다양한 주파수가 모두 포함되도록 발광다이오드를 온/오프 스위칭시킬 수 있다. 따라서, 다양한 해충들이 동시에 퇴치할 수 있다. 본 발명의 제2 실시예에 의한 발광다이오드의 디지털디밍을 이용한 해충 퇴치 장치(200)는 세 개의 디밍부(120)를 LED 광원부(110)에 연결한 것을 설명하였으나 디밍부(120)의 개수는 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 제3 실시예에 의한 발광다이오드의 디지털디밍을 이용한 해충 퇴치 장치는 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 4는 본 발명의 제3 실시예에 의한 발광다이오드의 디지털디밍을 이용한 해충 퇴치 장치의 회로를 나타내는 도면이다. 도 5는 도 4의 발광다이오드에서 방출되는 빛이 온/오프 스위칭되는 주파수를 도시한 도면이다.
LED 광원부(210)는 제1 내지 제3 LED 광원부(210a 내지 210c)를 포함한다. 제1 내지 제3 LED 광원부(210a 내지 210c)는 각각 직렬로 연결된 복수의 발광다이오드(LED1 내지 LEDN)로 구성된다.
제1 내지 제3 LED 광원부(210)에는 각각 하나의 디밍부(220)가 직렬로 연결된다. 제1 LED 광원부(210a)에는 제1 디밍부(220a)가 연결되고, 제2 및 제3 LED 광원부(210b, 210c)에는 각각 제2 및 제3 디밍부(220b, 220c)가 연결된다.
제1 디밍부(220a)는 제어부(240)로부터 주파수 1(f1)을 포함하는 디밍신호를 수신하여 주파수 1에 대응되는 빠르기로 제1 LED 광원부(210a)의 발광다이오드를 온/오프 스위칭시킨다. 제2 및 제3 디밍부(220b, 220c)도 역시 제어부(240)로부터 주파수 2 및 3(f2, f3)을 포함하는 디밍신호를 각각 수신하여 각각 연결된 발광다이오드를 주파수 2 및 3에 대응되는 빠르기로 온/오프 스위칭시킨다.
예컨대, 제1 LED 광원부(210a)는 황색 빛을 내는 발광다이오드로 구성되고, 제2 및 제3 LED 광원부(210b, 210c)는 각각 청색 및 백색광을 내는 발광다이오드로 구성될 수 있다. 이때, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 제1 디밍부(220a)는 제어부(240)로부터 주파수 1(f1)을 포함하는 디밍신호를 수신하여 제1 LED 광원부(210a)를 주파수 1에 대응되는 빠르기로 온/오프 스위칭시킨다. 따라서, 제1 LED 광원부(210a)는 황색 빛을 주파수 1에 대응되는 빠르기로 온/오프 스위칭되면서 방출한다.
아울러, 도 5의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이 제2 및 제3 LED 광원부(210b, 220c)는 각각 청색 빛 및 백색광을 주파수 2 및 3에 대응되는 빠르기로 온/오프 스위칭되면서 방출한다.
이때, 각각의 LED 광원부(210a 내지 210c)는 모두 한 가지 색의 빛을 내는 발광다이오드로 구성될 수도 있고, 각각 다른 색의 빛을 내는 발광다이오드로 구성될 수도 있다.
따라서, 복수의 LED 광원부(210)의 발광다이오드를 각각 서로 다른 주파수로 온/오프 스위칭시킴으로써 원하는 해충을 퇴치시킬 수 있으며, 발광다이오드를 해 충이 싫어하는 파장의 빛을 발광하는 발광다이오드를 사용함으로써 해충 퇴치의 효과를 증대시킬 수 있다.
지금까지 실시예를 통하여 본 발명에 따른 발광다이오드의 디지털디밍을 이용한 해충 퇴치 장치에 대하여 설명하였다. 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식의 가진 자에게 자명한 것이다.